电感切换模块、毫米波可重构低噪声放大器、芯片及设备

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种电感切换模块、毫米波可重构低噪声放大器、芯片及设备。

背景技术：

1、为了降低5g(the 5th generation)射频接收机系统的成本，提高接收端对不同工作场景的适应性，可重构的多频段射频前端以及相应电路模块设计已经成为当今的研究热点。毫米波可重构低噪声放大器是5g多频段无线接收系统的核心模块，是典型的双频段或多频段工作的电路模块。主要应用于5g移动通信领域，用于5g通信基站、5g移动通信终端等毫米波无线通信设备上。

2、在现有的毫米波可重构低噪声放大器设计中，一直以射频开关mos管为基础的可重构电路结构作为有效的设计手段，包括开关式电容和开关式电感等设计方案。通过开关对电路器件参数或者对局部电路结构的改变，来实现通过改变偏置电位使电路工作在不同频段的功能。在毫米波频段设计中，由于电容对于低噪声放大器的匹配与增益的调谐能力有限，其可重构设计以开关式电感为主。开关式电感切换差值高，但是相应的q值(品质因数)较低。总的来说，现有的毫米波可重构低噪声放大器存有以下缺点：难以实现在q值较好的前提下实现大的感值切换。

技术实现思路

1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种电感切换模块、毫米波可重构低噪声放大器、芯片及设备。

2、本发明所采用的第一技术方案是：

3、一种电感切换模块，包括第一电感、第二电感和电子开关；

4、所述第一电感和所述第二电感耦合；所述第二电感和所述电子开关连接，并与地形成回路；

5、通过控制所述电子开关的闭合情况，以控制所述第二电感的通电状态，进而切换所述第一电感的感值。

6、进一步地，所述电子开关采用第四晶体管来实现，所述第四晶体管的栅极用于输入控制信号；

7、所述第四晶体管的源极连接所述第二电感的正端，所述第二电感的负端接地，所述第四晶体管的漏极接地；或，所述第四晶体管的漏极连接所述第二电感的负端，所述第二电感的正端接地，所述第四晶体管的源极接地。

8、进一步地，所述电子开关采用第四晶体管来实现，所述第四晶体管的栅极用于输入控制信号，所述第二电感由两个结构对称的电感组成，其中第一个电感的正端接地，第一个电感的负端连接所述第四晶体管的漏极，所述第四晶体管的源极连接第二个电感的正端，第二个电感的负端接地。

9、进一步地，所述第一电感包括相互连接的螺旋线段、第一直线段和第二直线段；

10、所述第二电感包含第一耦合地环与第二耦合地环，所述第一耦合地环和第二耦合地环与第一电感相互耦合，所述第一耦合地环通过两股或多股并联的直线段与所述第一直线段进行耦合，所述第二耦合地环通过两股或多股并联的直线段与所述第二直线段进行耦合。

11、进一步地，所述第一电感包括螺旋线段、第一直线段和第二直线段，所述螺旋线段的一端与所述第一直线段的一端连接，所述螺旋线段的另一端与所述第二直线段的一端连接，所述第一直线段的另一端作为第一电感的正端，所述第二直线段的另一端作为第一电感的负端；

12、所述第二个电感包括第一曲线段、第三直线段、第四直线段和第五直线段；所述第一曲线段位于所述螺旋线段的内部空白区间，所述第一曲线段的一端与所述第三直线段的一端连接，所述第三直线段的另一端作为所述第二个电感的正端，所述第一曲线段的另一端与所述第四直线段的一端连接，所述第五直线段的一端与所述第一曲线段连接，所述第四直线段的另一端与所述第五直线段的另一端均作为所述第二个电感的负端；其中，所述第四直线段和第五直线段分别设置在所述第一直线段的两侧，且与所述第一直线段平行；

13、所述第一个电感包括第二曲线段、第六直线段、第七直线段和第八直线段；所述第二曲线段位于所述螺旋线段的内部空白区间，所述第二曲线段的一端与所述第六直线段的一端连接，所述第六直线段的另一端作为所述第一个电感的负端，所述第二曲线段的另一端与所述第七直线段的一端连接，所述第八直线段的一端与所述第二曲线段连接，所述第七直线段的另一端与所述第八直线段的另一端均作为所述第一个电感的正端；其中，所述第七直线段和第八直线段分别设置在所述第二直线段的两侧，且与所述第二直线段平行。

14、本发明所采用的第二技术方案是：

15、一种毫米波可重构低噪声放大器，包括：

16、第一可变电感，采用如上所述的电感切换模块来实现，所述第一可变电感的第一端连接电源电压；

17、第一放大电路，包括第一晶体管；所述第一晶体管用于输入交流信号，所述第一放大电路采用所述第一可变电感作为负载；

18、第二放大电路，包括第二晶体管和第三晶体管；所述第二晶体管用于输入经过所述第一放大电路放大后的交流信号，所述第二晶体管与所述第三晶体管的相互级联，所述第三晶体管的负载处输出放大后的交流信号。

19、进一步地，所述第一放大电路还包括第三电感，所述第三电感的一端连接所述第一晶体管漏极，所述第三电感的另一端连接所述第一可变电感的第二端。

20、进一步地，所述第二放大电路还包括第四电感和第五电感，所述第四电感一端连接所述第一晶体管的栅极，所述第四电感另一端作为所述毫米波可重构低噪声放大器的输入端；所述第五电感的一端连接所述第一晶体管的源极，所述第五电感的另一端接地。

21、进一步地，所述第二放大电路还包括低耦合变压器，所述低耦合变压器包括第六电感和第七电感；

22、所述第六电感的正端连接所述第二晶体管的漏极，所述第六电感的负端连接所述第三晶体管的源极；所述第七电感的正端连接所述第三晶体管的栅极，所述第七电感的负端连接电源电压。

23、进一步地，所述毫米波可重构低噪声放大器还包括第二可变电感；

24、所述第二可变电感采用如上所述的电感切换模块来实现，所述第二可变电感的第一端连接电源电压，所述第二可变电感的第二端连接所述第三晶体管的漏极。

25、本发明所采用的第三技术方案是：

26、一种芯片，包括如上所述的电感切换模块或者如上所述的毫米波可重构低噪声放大器。

27、本发明所采用的第三技术方案是：

28、一种通信设备，包括外壳、外围电路板，所述外围电路板包括如上所述的芯片。

29、本发明的有益效果是：本发明通过磁耦合增强技术，设计一种高差值可变电感，实现大频率差值的输入匹配切换。本申请还提供一种两级可重构负载低噪声放大器结构，结合基于磁耦合增强的可变电感，降低了可重构结构对放大器噪声系数的影响；另外，采用基于低耦合变压器的前向耦合技术，在确保电路稳定性的前提下，改善了共源共栅极的增益性能。

技术特征：

1.一种电感切换模块，其特征在于，包括第一电感、第二电感和电子开关；

2.根据权利要求1所述的一种电感切换模块，其特征在于，所述电子开关采用第四晶体管来实现，所述第四晶体管的栅极用于输入控制信号；

3.根据权利要求1所述的一种电感切换模块，其特征在于，所述电子开关采用第四晶体管来实现，所述第四晶体管的栅极用于输入控制信号，所述第二电感由两个结构对称的电感组成，其中第一个电感的正端接地，第一个电感的负端连接所述第四晶体管的漏极，所述第四晶体管的源极连接第二个电感的正端，第二个电感的负端接地。

4.根据权利要求3所述的一种电感切换模块，其特征在于，所述第一电感包括相互连接的螺旋线段、第一直线段和第二直线段；

5.一种毫米波可重构低噪声放大器，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的一种毫米波可重构低噪声放大器，其特征在于，所述第一放大电路还包括第三电感，所述第三电感的一端连接所述第一晶体管漏极，所述第三电感的另一端连接所述第一可变电感的第二端。

7.根据权利要求5所述的一种毫米波可重构低噪声放大器，其特征在于，所述第二放大电路还包括第四电感和第五电感，所述第四电感一端连接所述第一晶体管的栅极，所述第四电感另一端作为所述毫米波可重构低噪声放大器的输入端；所述第五电感的一端连接所述第一晶体管的源极，所述第五电感的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的一种毫米波可重构低噪声放大器，其特征在于，所述第二放大电路还包括低耦合变压器，所述低耦合变压器包括第六电感和第七电感；

9.根据权利要求5-8任一项所述的一种毫米波可重构低噪声放大器，其特征在于，所述毫米波可重构低噪声放大器还包括第二可变电感；

10.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电感切换模块或者如权利要求5-9任一项所述的毫米波可重构低噪声放大器。

11.一种电子设备，其特征在于，包括外壳、外围电路板，所述外围电路板包括如权利要求10所述的芯片。

技术总结
本发明公开了电感切换模块、毫米波可重构低噪声放大器、芯片及设备，属于射频移动通信领域。其中电感切换模块包括第一电感、第二电感和电子开关；所述第一电感和所述第二电感耦合；所述第二电感和所述电子开关连接，并与地形成回路；通过控制所述电子开关的闭合情况，以控制所述第二电感的通电状态，进而切换所述第一电感的感值。本发明通过磁耦合增强技术，设计一种高差值可变电感，实现大频率差值的输入匹配切换。本申请还提供一种两级可重构负载低噪声放大器结构，结合基于磁耦合增强的可变电感，降低了可重构结构对放大器噪声系数的影响。

技术研发人员：薛泉,林胤含,朱浩慎,陈宏尘,秦培,易翔
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10