一种可重构收发复用放大器的制作方法

本发明涉及放大器领域，具体涉及一种可重构收发复用放大器。

背景技术：

1、在半双工的射频前端系统中，一般包含有如图1所示的发射链路（tx）和接收链路（rx）。为了实现系统小型化减小面积并降低成本，希望能将tx和rx能复用。目前在tx和rx的链路中，移相器、合成器和混频器等器件都可以实现复用。但作为发射时的核心器件功率放大器和作为接收时的核心器件低噪声放大器想实现复用仍然存在着较大的难度。

2、目前将功率放大器和低噪声放大器实现复用的放大器普通采用如图2所示的传统双向放大器结构。双向放大器指可以在同一端进入和输出信号。右边进入信号，左边输出信号时用作低噪声放大器(lna)；左边输入信号，右边输出信号时用作功率放大器(pa)。功率放大器和低噪声放大器均通过nmos晶体管实现。其中功率放大器通过晶体管m1和m2工作来实现，低噪声放大器通过m3和m4工作来实现，由尾电源管切换两者的工作状态。当晶体管m1和m2开启，晶体管m3和m4关闭时，放大器作为功率放大器工作；当晶体管m1和m2关闭，晶体管m3和m4开启时，放大器作为低噪声放大器工作。功率放大器工作时的示意图如图3所示。

3、这样的双向放大器结构对于小功率输入情况下，是可以实现的，但是当输入功率较大时，会带来信号的泄漏。这里以功率放大器为例。当功率放大器工作时，晶体管m3应该关断。但是m3的栅极此时的直流电平为m1晶体管的漏极电源电压即1v，m3的漏极的直流电平为m2晶体管的栅极偏置电压即0.3v。而且此时m3晶体管的栅极、漏极以及源极的信号存在较大的摆幅，如图4所示。信号以25ghz的正弦波信号为例，周期为40ps。源极信号是由于晶体管间断导通或者关断时，源极信号跟随漏极信号或者栅极、漏极信号泄露导致。不难发现，由于栅极的大信号摆幅，相较于漏极或者源极的电平都会超过晶体管的导通电压，致使晶体管导通。导通的晶体管在漏极和源极之间会等效为一个电阻。这一电阻就会产生信号的损耗。如图5中虚线标识所示。电阻回路在差分电路的两端导通了信号，导致信号的损失，进而降低放大器的输出能力，降低放大器的功率附加效率。

4、为了避免这一现象，低噪声放大器可以全都改为pmos晶体管实现。对于pmos晶体管，栅极电压越高反而越不容易导通，也就避免了信号的泄漏。但是pmos晶体管相较于nmos晶体管来说，电子迁移率更低，导致跨导更小，在栅极的等效噪声电压也更大。所以用pmos晶体管设计的低噪声放大器增益更低，噪声系数更高，相当于损失了低噪声放大器的性能，来保证功率放大器的信号输出能力。这也是前文对双向放大器指标所做出的折中。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种可重构收发复用放大器。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种可重构收发复用放大器，在多级正交耦合器的输出端加入耦合巴伦和开关s1、开关s2实现低噪声放大器和功率放大器的不同功能，其中，输入功率放大器的信号经过第一级正交耦合器的一路输出和第二级正交耦合器后输入至平衡式放大器，同时，第一级正交耦合器的另一路输出经过耦合巴伦输出至控制放大器。

4、进一步的，所述第一级正交耦合器的输入端连接功率放大器的输入，隔离端通过电阻接地；所述第一级正交耦合器的一个输出端通过开关s1连接耦合巴伦，另一个输出端连接第二级正交耦合器输入端。

5、进一步的，所述第二级正交耦合器的输入端连接第一级正交耦合器输出端，隔离端通过电阻接地；所述第二级正交耦合器两个输出端输出至平衡式放大器的两个输入端。

6、进一步的，所述耦合巴伦采用三耦合变压器实现，通过开关切换耦合巴伦的输入线圈，耦合巴伦的一个输入线圈连接低噪声放大器的输入端；另一输入线圈通过开关s1连接第一级正交耦合器输出，该输入线圈另一端通过开关s2连接到地以防止lna模式下信号泄露到地，输出线圈通过控制放大器输出至负载平衡放大器的隔离端。

7、进一步的，所述负载平衡放大器的输出端作为低噪声放大器或功率放大器的功能输出。

8、本发明具有以下有益效果：

9、通过对负载调制平衡式放大器结构的重新调整，利用在输入端加入耦合巴伦和开关s1、开关s2来实现作为低噪声放大器和功率放大器的不同功能。最终实现在保证高输出功率的情况下实现良好的噪声系数特性.

技术特征：

1.一种可重构收发复用放大器，其特征在于，在多级正交耦合器的输出端加入耦合巴伦和开关s1、开关s2实现低噪声放大器和功率放大器的不同功能，其中，输入功率放大器的信号经过第一级正交耦合器的一路输出和第二级正交耦合器后输入至平衡式放大器，同时，第一级正交耦合器的另一路输出经过耦合巴伦输出至控制放大器。

2.根据权利要求1所述的可重构收发复用放大器，其特征在于，所述第一级正交耦合器的输入端连接功率放大器的输入，隔离端通过电阻接地；所述第一级正交耦合器的一个输出端通过开关s1连接耦合巴伦，另一个输出端连接第二级正交耦合器输入端。

3.根据权利要求2所述的可重构收发复用放大器，其特征在于，所述第二级正交耦合器的输入端连接第一级正交耦合器输出端，隔离端通过电阻接地；所述第二级正交耦合器两个输出端输出至平衡式放大器的两个输入端。

4.根据权利要求3所述的可重构收发复用放大器，其特征在于，所述耦合巴伦采用三耦合变压器实现，通过开关切换耦合巴伦的输入线圈，耦合巴伦的一个输入线圈连接低噪声放大器的输入端；另一输入线圈通过开关s1连接第一级正交耦合器输出，该输入线圈另一端通过开关s2连接到地以防止lna模式下信号泄露到地，输出线圈通过控制放大器输出至负载平衡放大器的隔离端。

5.根据权利要求4所述的可重构收发复用放大器，其特征在于，所述负载平衡放大器的输出端作为低噪声放大器或功率放大器的功能输出。

技术总结
本发明公开了一种可重构收发复用放大器，属于放大器领域，该结构在输出端加入耦合巴伦和开关S1、S2来实现作为低噪声放大器和功率放大器的不同功能。作为功率放大器工作时，开关S1和开关S2都闭合。功率放大器端口输入的信号经过第一级和第二级正交耦合器，输入到平衡式放大器。第一级正交耦合器输出的另一路信号经过耦合巴伦以后可以被耦合输入到控制放大器。通过对负载调制平衡式放大器结构的调整，在输入端加入耦合巴伦和开关S1、开关S2实现作为低噪声放大器和功率放大器的不同功能切换。本发明相对于传统双向放大器可以解决了PA模式输出功率受限，LNA模式噪声系数偏高的问题，在PA模式实现高输出功率输出，在LNA模式实现良好的噪声系数特性。

技术研发人员：崔高祥,康凯,赵晨曦
受保护的技术使用者：成都通量科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13