频段可重构低噪声放大器及接收机、频段切换方法

本发明涉及射频集成电路，特别涉及频段可重构低噪声放大器及接收机、频段切换方法。

背景技术：

1、随着近年来移动通信技术的高速发展，无线通信系统需要适用于不同的应用场景和不同的通信制式，这对无线通信设备工作带宽和带外抑制能力的要求越来越高。低噪声放大器作为无线通信系统接收机中的关键模块，能够在放大微弱信号的同时抑制噪声干扰，其噪声性能对接收机的灵敏度起着决定性作用。在满足低噪声放大器的噪声系数、增益、平坦度和线性度等性能，同时不增加面积和功耗的情况下，研究既能覆盖更多频段又有较强带外抑制能力的低噪声放大器对移动通信领域的发展具有重大的意义。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种频段可重构低噪声放大器及接收机、频段切换方法。

2、本发明用于解决传统低噪声放大器工作频段范围小、功耗大以及镜像频率干扰等问题；频段可重构低噪声放大器适用于微波、毫米波、太赫兹等工作频段。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、一种频段可重构低噪声放大器，包括依次连接的宽带输入匹配电路、第一放大器、可重构级间匹配电路、第二放大器及可重构输出匹配电路，所述第二放大器与三阶效应互补抵消电路并联，所述宽带输入匹配电路与射频信号输入端连接，所述可重构输出匹配电路与射频信号输出端连接；

5、所述可重构级间匹配电路与所述可重构输出匹配电路均包含可重构电容和可重构变压器，用于匹配网络的阻抗可重构，实现匹配电路分别在不同频段的阻抗匹配，达到频段可重构低噪声放大器工作频段在不同频段之间切换的目的。

6、进一步，所述可重构电容包括定值电容和晶体管开关，所述定值电容与所述晶体管开关串联；当所述晶体管开关导通，则可重构电容处于高容值状态，用于低噪声放大器的低频段；当所述晶体管开关截止，所述可重构电容处于低容值状态，用于所述频段可重构低噪声放大器的高频段。

7、进一步，所述可重构变压器包括初级线圈电感、次级线圈电感、两个接地电感和晶体管开关；所述初级线圈电感与所述次级线圈电感耦合；

8、一个接地电感一端接地，另一端与所述晶体管开关源极连接；

9、另一个接地电感一端接地，另一端与所述晶体管开关漏极连接；

10、当所述晶体管开关导通，所述一个接地电感分别与所述初级线圈电感、所述次级线圈电感耦合；所述另一个接地电感分别与所述初级线圈电感、所述次级线圈电感耦合；此时所述初级线圈电感与所述次级线圈电感感值均较小，所述可重构变压器耦合系数较小，用于所述频段可重构低噪声放大器的高频段；

11、当所述晶体管开关截止，所述两个接地电感由于开路不起作用，此时所述初级线圈电感与所述次级线圈电感感值均较大，所述可重构变压器耦合系数较大，用于所述频段可重构低噪声放大器的低频段。

12、进一步，所述宽带输入匹配电路包括第一电容、第二电容、第一电感及第二电感；

13、所述第一电容一端连接射频信号输入端，另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地；

14、所述第一电感一端连接电源，另一端连接所述第一电容与所述第二电容连接端；

15、所述第二电感一端连接所述第一电容与所述第二电容连接端，另一端连接所述第一放大器；

16、其中，所述第一电感与所述第二电感存在耦合。

17、进一步，所述第一放大器包括第一共源晶体管、第一共栅晶体管、第三电感和第四电感；

18、所述第一共源晶体管的栅极连接所述宽带输入匹配电路，漏极连接所述第一共栅晶体管的源极，源极连接所述第三电感的一端，所述第三电感的另一端接地；

19、所述第一共栅晶体管的漏极连接所述可重构级间匹配电路，栅极连接所述第四电感的一端，所述第四电感的另一端连接电源。

20、进一步，所述可重构级间匹配电路包括第一可重构电容和第一可重构变压器；

21、所述第一可重构电容包括第三电容和第一晶体管开关；

22、所述第一可重构变压器包括第五电感、第六电感、第七电感、第八电感和第二晶体管开关；

23、所述第三电容一端连接所述第一放大器，另一端连接所述第一晶体管开关的漏极，所述第一晶体管开关的栅极连接控制信号，源极连接所述第二放大器；

24、所述第五电感一端连接所述第一放大器，另一端接电源；

25、所述第六电感一端连接所述第二放大器，另一端接电源；

26、所述第七电感一端接地，另一端与所述第二晶体管开关源极连接；

27、所述第八电感一端接地，另一端与所述第二晶体管开关漏极连接；

28、所述第二晶体管开关栅极连接经反相器处理的反相控制信号；

29、其中，所述第五电感与所述第六电感存在耦合；所述第七电感分别与所述第五电感、所述第六电感存在耦合；所述第八电感分别与所述第五电感、所述第六电感存在耦合。

30、进一步，所述可重构输出匹配电路包括第二可重构电容、第三可重构电容、第四可重构电容及第二可重构变压器；

31、所述第二可重构电容包括第五电容及第三晶体管开关；

32、所述第二可重构变压器包括第九电感、第十电感、第十一电感、第十二电感和第四晶体管开关；

33、所述第三可重构电容包括第六电容及第五晶体管开关；

34、所述第四可重构电容包括第七电容及第六晶体管开关；

35、所述第五电容一端连接所述第二放大器，另一端连接所述第三晶体管开关漏极，所述第三晶体管开关栅极连接控制信号，源极接地；

36、所述第九电感一端连接所述第二放大器，另一端连接电源；

37、所述第十电感一端接地，另一端连接所述第六电容的一端，所述第六电容另一端连接所述第四晶体管开关的漏极，所述第四晶体管开关栅极连接控制信号，源极接地；

38、所述第七电容一端连接所述第十电感与所述第六电容的连接端，另一端连接所述第五晶体管开关的漏极，所述第五晶体管开关栅极连接控制信号，源极连接射频信号输出端；

39、所述第十一电感一端接地，另一端与所述第六晶体管开关源极连接；

40、所述第十二电感一端接地，另一端与所述第六晶体管开关漏极连接；

41、所述第六晶体管开关栅极连接经反相器处理的反相控制信号；

42、其中，所述第九电感与所述第十电感存在耦合；所述第十一电感分别与所述第九电感、所述第十电感存在耦合；所述第十二电感分别与所述第九电感、所述第十电感存在耦合。

43、进一步，所述第二放大器包括第二共源晶体管、第二共栅晶体管；

44、所述第二共源晶体管的栅极连接所述可重构级间匹配电路，源极接地，漏极连接所述第二共栅晶体管的源极，所述第二共栅晶体管的栅极连接电源，漏极连接所述可重构输出匹配电路。

45、进一步，所述三阶效应互补抵消电路包括第三共源晶体管、第三共栅晶体管、第四电容和第一电阻；

46、所述第四电容一端连接可重构级间匹配电路，另一端连接所述第三共源晶体管的栅极；

47、所述第一电阻一端连接电源，另一端连接所述第三共源晶体管的栅极；

48、所述第三共源晶体管的源极接地，漏极连接所述第三共栅晶体管的源极；

49、所述第三共栅晶体管的栅极连接电源，漏极连接所述可重构输出匹配电路。

50、一种频段切换方法，基于所述频段可重构低噪声放大器实现，所述方法包括：

51、所述第一晶体管开关、所述第三晶体管开关、所述第五晶体管开关及所述第六晶体管开关的栅极均接收所述控制信号；

52、所述第二晶体管开关和所述第四晶体管开关的栅极均接收所述反相控制信号；

53、所述控制信号置于高电位，所述第一晶体管开关、所述第三晶体管开关、所述第五晶体管开关及所述第六晶体管开关均导通，所述第二晶体管开关和所述第四晶体管开关均截止，所述频段可重构低噪声放大器工作于低频段；

54、所述控制信号置于低电位，所述第一晶体管开关、所述第三晶体管开关、所述第五晶体管开关及所述第六晶体管开关均截止，所述第二晶体管开关和所述第四晶体管开关均导通，所述频段可重构低噪声放大器工作于高频段；

55、一种接收机，包括所述频段可重构低噪声放大器。

56、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

57、1、本发明提供的频段可重构低噪声放大器，级间匹配电路和输出匹配电路采用可重构电容和可重构变压器切换电路的工作频段，在不增大电路面积和不增加功耗的情况下拓展低噪声放大器的工作频段。与超宽带技术相比，具有更强的带外抑制能力。

58、2、本发明提供的频段可重构低噪声放大器，其级间匹配电路采用混合磁电耦合电路，由于磁电相互抵消在通带外产生传输零点，提高低噪声放大器对抗镜像频率干扰的能力。

59、3、本发明提供的频段可重构低噪声放大器，在输出级加入了三阶效应互补抵消电路，由于放大器的乙类工作状态，其三阶效应与第二放大器的三阶效应极性相反而相互抵消，从而提高低噪声放大器的线性度。