5G通信低噪声放大器、移动通信设备及芯片的制作方法

5g通信低噪声放大器、移动通信设备及芯片
技术领域
1.本实用新型涉及放大器电路领域，尤其涉及一种5g通信低噪声放大器、移动通信设备及芯片。


背景技术：

2.目前，移动通信技术的发展，尤其在手机通信的应用越来越广，低噪声放大器(low noise amplifier，简称lna)在手机通信系统中承担了越来越重要的角色，低噪声放大器是手机通信系统中的射频前端非常重要的模组，其作用为处理天线接收的信号，减弱通信模块的噪声。低噪声放大器的性能直接决定手机通信系统中的接收机的灵敏度进而信号频谱模板等，从而影响和决定整个手机通信系统的各项性能指标。
3.相关技术的低噪声放大器包括匹配网络和偏置电路，输入匹配网络包括输入匹配网络和输出匹配网络，偏置电路网络一般采用扼流电感。
4.然而，相关技术的低噪声放大器采用的扼流电感的电感值非常大，为1nh～20nh左右，导致版图面积的增大，并且在高频下电感自身的寄生参数很大，电感在生成制造过程中其感值的变化范围也较大，对低噪声放大器的匹配网络特别是输入匹配网络带了巨大的影响，其中输入匹配网络直接决定其噪声系数，即电感的寄生参数和电感值不确定性将会大大恶化低噪声放大器的噪声系数。
5.因此，实有必要提供一种新的低噪声放大器及相关设备和芯片解决上述问题。


技术实现要素：

6.针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种电路版图面积小且噪声系数低的5g通信低噪声放大器、移动通信设备及芯片。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种5g通信低噪声放大器，所述5g通信低噪声放大器包括第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及晶体管；
8.所述第一电容的第一端连接至所述第一电感的第一端，并作为所述5g通信低噪声放大器的射频信号输入端；
9.所述第一电感的第二端连接至接地；
10.所述第一电容的第二端分别连接至所述晶体管的栅极、所述第四电阻的第二端、所述第三电阻的第二端；
11.所述晶体管的源极连接至所述第三电感的第一端，所述第三电感的第二端连接至接地；
12.所述晶体管的漏极分别连接至所述第三电容的第一端、所述第二电感的第一端以及所述第四电感的第二端；所述第四电感的第一端连接至电源电压；
13.所述第三电容的第二端连接至所述第五电感的第一端，并作为所述5g通信低噪声放大器的射频信号输出端，所述第五电感的第二端连接至接地；
14.所述第二电阻的第一端连接所述第四电感的第一端；所述第二电阻的第二端分别连接至所述第三电阻的第一端、所述第一电阻的第一端以及所述第四电容的第一端；所述第四电容的第二端以及所述第一电阻的第二端均连接至接地；
15.所述第二电感的第二端通过串联所述第二电容连接所述第四电阻的第一端。
16.优选的，所述晶体管为nmos管。
17.优选的，所述第二电感、所述第二电容以及所述第四电阻均为参数可调。
18.优选的，所述第三电感为参数可调。
19.优选的，，所述5g通信低噪声放大器在输入的所述射频信号为2.0ghz-4.2ghz频率范围内的噪声系数小于2.0db。
20.优选的，所述5g通信低噪声放大器在输入的所述射频信号为2.0ghz-4.2ghz频率范围内的增益大于13.0db。
21.优选的，所述5g通信低噪声放大器在输入的所述射频信号为2.0ghz-4.2ghz频率范围内的输入输出回波损耗小于-15.0db。
22.优选的，所述第三电阻的阻值大于1000欧姆。
23.本实用新型还提供了一种移动通信设备，包括如上中任意一项所述的5g通信低噪声放大器。
24.本实用新型还提供了一种芯片，包括如上中任意一项所述的5g通信低噪声放大器。
25.与相关技术相比，本实用新型的5g通信低噪声放大器通过设置采用第三电阻可取代扼流电感，使得版图面积大大减小，从而排除电感在生产制造时自身的电感值不确定性风险，还可以排除扼流电感自身的寄生参数导致噪声系数的增大风险；并同时设置用于滤波的第三电容，以消除采用第三电阻作为扼流电感的替代器件，滤除第三电阻没有完全抑制的射频信号，从而防止射频信号泄露进偏置电路带来的影响。从而使得本实用新型的5g通信低噪声放大器、移动通信设备及芯片的电路版图面积小且噪声系数低。
附图说明
26.下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中,
27.图1为本实用新型5g通信低噪声放大器的电路结构图；
28.图2为本实用新型5g通信低噪声放大器的增益曲线示意图；
29.图3为本实用新型5g通信低噪声放大器的噪声系数曲线示意图；
30.图4为本实用新型5g通信低噪声放大器的输入输出回波损耗曲线示意图；
31.图5为本实用新型5g通信低噪声放大器的稳定因子曲线示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
33.在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求
书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本实用新型的保护范围之内。
34.请参考图1所示，图1为本实用新型5g通信低噪声放大器的电路结构图。
35.本实用新型提供一种5g通信低噪声放大器100。
36.所述5g通信低噪声放大器100包括第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4以及晶体管m0。
37.具体的，所述5g通信低噪声放大器100的电路结构为：
38.所述第一电容c1的第一端连接至所述第一电感l1的第一端，并作为所述5g通信低噪声放大器100的射频信号输入端。
39.所述第一电感的第二端连接至接地。
40.所述第一电容c1的第二端分别连接至所述晶体管m0的栅极、所述第四电阻r4的第二端、所述第三电阻r3的第二端。
41.所述晶体管m0的源极连接至所述第三电感l3的第一端。所述第三电感l3的第二端连接至接地gnd。
42.所述晶体管m0的漏极分别连接至所述第三电容c3的第一端、所述第二电感l2的第一端以及所述第四电感l4的第二端；所述第四电感l4的第一端连接至电源电压vdd。
43.所述第三电容c3的第二端连接至所述第五电感l5的第一端，并作为所述5g通信低噪声放大器的射频信号输出端。所述第五电感l5的第二端连接至接地gnd。
44.所述第二电阻r2的第一端连接所述第四电感l4的第一端。所述第二电阻r2的第二端分别连接至所述第三电阻r3的第一端、所述第一电阻r1的第一端以及所述第四电容c4的第一端。所述第四电容c4的第二端以及所述第一电阻r1的第二端均连接至接地。
45.所述第二电感l2的第二端通过串联所述第二电容c2连接所述第四电阻r4的第一端。
46.通过上述电路结构构成所述5g通信低噪声放大器100，所述5g通信低噪声放大器100的电路原理为：
47.所述晶体管m0作为信号放大的放大管。本实施方式中，所述晶体管m0为nmos管。采用nmos管作为放大管有利于集成于芯片中，并且芯片版图较小。
48.所述第三电感l3与所述晶体管m0的漏极串联接地的电路结构，可提升所述5g通信低噪声放大器100的稳定性，本实施方式中，所述第三电感l3为参数可调。所述第三电感l3调节所述5g通信低噪声放大器100的噪声系数最低点的频率位置。
49.所述第一电容c1和所述第一电感l1组成输入匹配电路1。其中，所述第一电容c1为隔直电容。
50.所述第四电感l4、所述第三电容c3以及所述第五电感l5组成输出匹配电路2。其中，所述第三电容c3为隔直电容，其用于滤波。所述第五电感l5为所述电源电压vdd的扼流电感。
51.所述第二电感l2、所述第二电容c2以及所述第四电阻r4共同组成负反馈结构电路3。本实施方式中，所述第二电感l2、所述第二电容c2以及所述第四电阻r4均为参数可调。其
中，所述第二电感l2和所述第二电容c2调节反馈频率位置。所述第四电阻r4可调节反馈深度，以此调节所述5g通信低噪声放大器100的整个工作频带内的增益平坦度，并且可所述5g通信低噪声放大器100增加稳定性。
52.所述第一电阻r1、所述第二电阻r2、所述第三电阻r3以及所述第四电容c4共同组成偏置电路4。其中，所述第一电阻r1、所述第二电阻r2以及所述第三电阻r3均作为分压电阻，用于将所述电源电压vdd分压后分别给所述晶体管m0的栅极和源极一个固定的电压值。
53.所述第三电阻r3在偏置电路4的作用为取代扼流电感，使得所述5g通信低噪声放大器100的电路版图面积大大减小，从而排除电感在生产制造时自身的电感值不确定性风险，还可以排除扼流电感自身的寄生参数导致噪声系数的增大风险。
54.其中，所述第三电阻r3的阻值大于1000欧姆。输出匹配电路2中设置所述第三电容c3用于滤波，以消除采用第三电阻作为扼流电感的替代器件，滤除所述第三电阻r3没有完全抑制的射频信号，从而防止射频信号泄露进输出匹配电路2带来的影响。
55.所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为2.0ghz-4.2ghz频率范围内的增益大于13.0db。请参考图2所示，图2为本实用新型5g通信低噪声放大器的增益曲线示意图。本实施方式中，当所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为3.1ghz频率时，所述5g通信低噪声放大器100的增益为15.452db。因此，所述5g通信低噪声放大器100的增益比较高。
56.所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为2.0ghz-4.2ghz频率范围内的噪声系数小于2.0db。请参考图3所示，图3为本实用新型5g通信低噪声放大器的噪声系数曲线示意图。本实施方式中，当所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为2.0ghz频率时，所述5g通信低噪声放大器100的m7点附近的噪声系数值为1.390。当所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为4.2ghz频率时，所述5g通信低噪声放大器100的m8点附近的噪声系数值为1.3338。m7点和m8点附近的噪声系数值均小于2.0db。因此，所述5g通信低噪声放大器100的噪声系数低。
57.所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为2.0ghz-4.2ghz频率范围内的输入输出回波损耗小于-15.0db。请参考图4所示，图4为本实用新型5g通信低噪声放大器的输入输出回波损耗曲线示意图。本实施方式中，当所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为2.0ghz频率时，所述5g通信低噪声放大器100的所述射频信号输入端的回波损耗和所述射频信号输入端的回波损耗的反射系数值分别为-38.964和-19.951。当所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为4.2ghz频率时，所述5g通信低噪声放大器100的所述射频信号输入端的回波损耗和所述射频信号输入端的回波损耗的反射系数值分别为-25.983和-17.786。因此，所述5g通信低噪声放大器100的端口阻抗匹配好，端口损耗小，提高了所述5g通信低噪声放大器100的放大器性能。
58.请参考图4所示，图5为本实用新型5g通信低噪声放大器的稳定因子曲线示意图。本实施方式中，本实施方式中，当所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为2.0ghz频率时，所述5g通信低噪声放大器100的m5点附近的稳定因子值为1.262。当所述5g通信低噪声放大器100在输入的所述射频信号为4.2ghz频率时，所述5g通信低噪声放大器100的m6点附近的稳定因子值为1.290。m5点和m6点附近的稳定因子值均大于1。因此，所述5g通信低噪声放大器100实现无条件稳定，并能够保证电路系统的稳定工作。
59.通过上述的所述5g通信低噪声放大器100的增益、噪声系数、输入输出回波损耗以及稳定因子的数值较好，从而使得所述5g通信低噪声放大器100可以实现电路版图面积小且噪声系数低。
60.需要指出的是，本实用新型采用的相关电阻、电容、电感以及晶体管均为本领域常用的元器件，具有指标和参数根据实际应用进行调整，在此，不作详细赘述。
61.本实用新型还提供了一种移动通信设备。所述移动通信设备包括如所述的5g通信低噪声放大器100。所述移动通信设备因采用所述5g通信低噪声放大器100可以实现电路版图面积小且噪声系数低。
62.本实用新型还提供了一种芯片。所述芯片包括所述的5g通信低噪声放大器100。所述芯片因采用所述5g通信低噪声放大器100可以实现电路版图面积小且噪声系数低。
63.与相关技术相比，本实用新型的5g通信低噪声放大器通过设置采用第三电阻可取代扼流电感，使得版图面积大大减小，从而排除电感在生产制造时自身的电感值不确定性风险，还可以排除扼流电感自身的寄生参数导致噪声系数的增大风险；并同时设置用于滤波的第三电容，以消除采用第三电阻作为扼流电感的替代器件，滤除第三电阻没有完全抑制的射频信号，从而防止射频信号泄露进偏置电路带来的影响。从而使得本实用新型的5g通信低噪声放大器、移动通信设备及芯片的电路版图面积小且噪声系数低。
64.需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。