与AC耦合电容（Cll)的负极和第一晶体管（Mil)的源极相连，第一晶体管Mll的 栅极连接偏置电压Vbias，第一晶体管Mll的漏极与第二晶体管M12的源极相连，复用电感 LL、第一可变电容Ch及第二可变电容C1并联连接，并联连接的第一端与第二晶体管（M12) 的漏极相连，并作为LNA的输出端；并联连接的第二端与第二晶体管（M12)的栅极相连，并 连接至电源电压VDD。
[0039] AC耦合电容C和DC耦合电感L均采用片外元件，假设输入阻抗为Zin，Zin可表 示为：
[0040]
[0041] s = j ω
[0042] 其中，C为AC耦合电容的容抗，L为DC耦合电感的感抗，s = 为信号的复频率， j表示虚部，ω表示角频率，gm表示放大管的放大系数，当C和L足够大时，根据Zin的表 示公式，输入实际阻抗近似等于1/gm，与容抗、感抗影响小，可以实现I. 2GHz~I. 6GHz的 宽带阻抗匹配。
[0043] 此外，输入阻抗匹配及放大电路还可以通过电阻反馈形式组成的输入阻抗匹配及 放大电路来替代，但这样的输入阻抗匹配及放大电路噪声性能比较差。采用电阻反馈形式 组成的输入阻抗匹配及放大电路为现有技术，在此不做赘述。
[0044] 如图4所示，输出谐振选频电路2包括复用电感LL，第一可变电容Ch和第二可变 电容C 1, Ch和C1可以根据高低频自适应切换。其中LL和Ch组成的回路用于将频率较高的 信号选择出来；LL和C 1组成的回路用于将频率较低的信号选择出来。以下以GNSS完成全 频段接收为例来说明输出谐振选频电路的工作原理：
[0045] 若将该LNA运用于GNSS的接收机的射频前端，为了实现全频段接收，可以设置Ch 和C1计算得到的谐振频率的中心频率ω h和ω i分别为1580MHZ和1230MHZ，同时使得Ch和 C1满足如下关系C1 = 1.28Ch。
[0046]
[0047]
[0048]
[0049] 其中，ω h为根据容抗为Ch的电容计算得到的谐振频率，ω i为根据容抗为C1的电 容计算得到的谐振频率，η表示圆周率。
[0050] 当信号通过LL和Ch时，通过改变Ch的电容值，可以改变谐振频率，从而改变选频 频率，在选择I. 6GHz左右的高频信号时，可以调节Ch，使得Ch满足1.6G//Z = 2π小丄Ch ,： 从而可以将频率为I. 6GHz左右的高频信号选出；当信号通过LL和C1时，通过改变C1的电 容值，可以改变谐振频率，从而改变选频频率，在选择I. 2GHz左右的低频信号时，可以调节 C1，使得C1满足1.6· = 2龙参L-Ci，可以将频率为I. 2GHz左右的低频信号选出。
[0051 ] 同理，可以调整Ch和C1的电容值，将该LNA运用于其他的多模多频环境中，对两种 以上信号的频率进行放大处理。
[0052] 具体的，如图5所示，在具体实现时，第一可变电容Ch包括：第一电感L0、第三晶体 管M21、第一电容CO和第二电容Cl ;第二可变电容C1包括：第二电感L1、第四晶体管M22、 第三电容C2和第四电容C3,其中，C2 = 2C0。
[0053] 其中，第一电感LO的第一端与数字控制字相连，第二端与第三晶体管M21的栅极 相连，第三晶体管M21的漏极与第一电容CO的负极相连，源极与第二电容Cl的正极相连， 第一电容CO的正极与VDD相连，第二晶体管M12的漏极及第二电容Cl的负极与LNA的输 出端相连。
[0054] 第二电感Ll的第一端与数字控制字相连，第二端与第四晶体管M22的栅极相连， 第四晶体管M22的漏极与第三电容C2的负极相连，源极与第四电容C3的正极相连，第三电 容C2的正极与VDD相连，第二晶体管M12的漏极及第四电容C3的负极与LNA的输出端相 连。
[0055] 图6为将图5所示的输出谐振选频电路与前端的输入阻抗匹配及放大电路连接在 一起后的电路图。
[0056] 与现有技术相比，在本发明对LNA的输入阻抗匹配电路中Mil采用共栅的宽带阻 抗匹配方式，放大电路Mll和M12采用共源共栅的连接方式，可以增加隔离，输出采用高性 能电感复用方案，将该LNA运用于GNSS的接收机中，可以使得改进之后的GNSS的射频前端 不需要再增加芯片就可以实现接收GNSS所有频段的信号，实现I. 2GHz~I. 6GHz频率覆 盖，接收覆盖频率宽，阻抗匹配性能、噪声性能以及线性度性能较好，功耗低，整体应用芯片 面积小。此外，在具体实现时，第一可变电容和第二可变电容分别可以通过一个电感、一个 晶体管及两个电容的连接关系来实现，这样实现的第一可变电容和第二可变电容可以满足 射频前端的PVT成品率，可以将两个不同频率的信号放大后输出，能够确保该输出谐振选 频电路满足指标要求。
[0057] 此外，输出谐振选频电路还可以采用芯片外的高性能电感实现，本领域的技术人 员根据该提示完全能够实现该电路，在此不做赘述。
[0058] 进一步的，通过增加输出谐振选频电路中的电容阵列的个数，本发明的LNA可以 实现对多个频率的信号进行放大处理。具体如图7所示。图7所示的LNA的输出谐振选频 电路中的电容阵列包括多个可变电容C hX1……Cm及Cn，其中，每一个可变电容可以实现将 一个具体频率的信号选出的功能，图中的电容阵列中包括两个以上的可变电容，因此，图7 所示的LNA可以将两个以上的不同频率的信号放大并选出。需要说明的是，具体实现时，电 容阵列中各可变电容的具体电路可以参考图6中的相关部分，在此不做赘述。
[0059] 本发明第三实施方式提供一种LNA的具体电路结构图，该LNA为多入多出的差分 结构，即LNA为多个输入多个输出的结构，具体如图8所示。第三实施方式为第一实施方式 的具体实施例，本实施方式揭示的LNA的工作原理与第二实施方式中的相类似，在此不做 赘述。
[0060] 本发明第四实施方式提供一种根据第一、第二或第三实施方式所述的LNA进行信 号放大的方法，如图9所示，包括：
[0061] 901、将至少两种不同频率的信号输入后进行阻抗匹配及放大处理。
[0062] 902、根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两种不同频率的信号分别输出。
[0063] 本实施方式为与第一、第二或第三实施方式对应的方法实施例，根据第一或第二 实施方式所述的LNA进行信号放大的方法可以参考第一、第二或第三实施方式中对LNA电 路工作原理的相关描述及分析，在此不做赘述。
[0064] 本发明的实施方式相对于现有技术而言，可以对至少两种不同频率的信号输入后 进行阻抗匹配及放大处理；然后再根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两种不同频率 的信号分别输出，实现了对多种频率的信号同时进行放大的功能。若将该LNA运用于GNSS 多模多频接收机的射频前端，可以使GNSS多模多频接收机的射频前端支持接收GNSS所有 频段，而且该射频前端采用的芯片面积小，成本低。
[0065] 本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例， 而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1. 一种低噪声放大器LNA，其特征在于，包括输入阻抗匹配及放大电路⑴和输出谐振 选频电路⑵；所述输入阻抗匹配及放大电路⑴和所述输出谐振选频电路⑵相连； 所述输入阻抗匹配及放大电路（1)用于将至少两种不同频率的信号输入后进行阻抗 匹配及放大处理；所述输出谐振选频电路（2)用于根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至 少两种不同频率的信号分别输出。2. 根据权利要求1所述的LNA，其特征在于，所述LNA的电路结构为单入单出结构或双 入双出结构。3. 根据权利要求2所述的LNA，其特征在于，在所述单入单出的LNA的电路结构中，所 述输入阻抗匹配及放大电路（1)包含直流DC耦合电感（L11)、交流AC耦合电容（C11)、第 一晶体管（Mil)和第二晶体管（M12);所述输出谐振选频电路（2)包含复用电感（LL)、第一 可变电容（C h)及第二可变电容（CJ ; 所述AC耦合电容（C11)的正极与所述LNA的输入端相连；所述DC耦合电感（L11)的 一端接地，另一端与所述AC耦合电容（C11)的负极和所述第一晶体管（Mil)的源极相连， 所述第一晶体管（Mil)的栅极连接偏置电压Vbias，所述第一晶体管（Mil)的漏极与所述第 二晶体管（M12)的源极相连；所述复用电感（LL)、所述第一可变电容（C h)及所述第二可变 电容（CJ并联连接；所述并联连接的第一端与所述第二晶体管（M12)的漏极相连，并作为 所述LNA的输出端；所述并联连接的第二端与所述第二晶体管（M12)的栅极相连，并连接至 电源电压VDD。4. 根据权利要求3所述的LNA，其特征在于，所述第一可变电容（Ch)包括：第一电感 (L0)、第三晶体管（M21)、第一电容（C0)、第二电容（C1);所述第二可变电容（Q)包括：第 二电感（L1)、第四晶体管（M22)、第三电容（C2)及第四电容（C3); 所述第一电感（L0)的第一端与数字控制字相连，第二端与所述第三晶体管（M21)的栅 极相连，所述第三晶体管（M21)的漏极与所述第一电容（C0)的负极相连，源极与所述第二 电容（C1)的正极相连，所述第一电容（C0)的正极与所述VDD相连，所述第二晶体管（M12) 的漏极及所述第二电容（C1)的负极与所述LNA的输出端相连； 所述第二电感（L1)的第一端与所述数字控制字相连，第二端与所述第四晶体管（M22) 的栅极相连，所述第四晶体管（M22)的漏极与所述第三电容（C2)的负极相连，源极与所述 第四电容（C3)的正极相连，所述第三电容（C2)的正极与所述VDD相连，所述第二晶体管 (M12)的漏极及所述第四电容（C3)的负极与所述LNA的输出端相连。5. 根据权利要求4所述的LNA，其特征在于，所述第三电容（C2)的容抗为所述第一电 容（C0)的容抗的2倍。6. -种根据权利要求1至5任一所述的LNA进行信号放大的方法，其特征在于，包括： 将至少两种不同频率的信号输入后进行阻抗匹配及放大处理； 根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两种不同频率的信号分别输出。
【专利摘要】本发明涉及通信领域，公开了一种LNA及该LNA对信号进行放大的方法，该LNA包括输入阻抗匹配及放大电路和输出谐振选频电路；所述输入阻抗匹配及放大电路和所述输出谐振选频电路相连；所述输入阻抗匹配及放大电路用于将至少两种不同频率的信号输入后进行阻抗匹配及放大处理；所述输出谐振选频电路用于根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两种不同频率的信号分别输出。该LNA通过采用新颖的电路结构和实现方案，能将至少两种不同频率的信号同时进行放大,若将该LNA运用于GNSS多模多频接收机的射频前端，可以使GNSS多模多频接收机的射频前端支持接收GNSS所有频段，而且该射频前端采用的芯片面积小，成本低。
【IPC分类】H03F3/45
【公开号】CN105591625
【申请号】CN201410557765
【发明人】李海松, 崔福良
【申请人】联芯科技有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月20日