有源功分集成电路及支持多通信系统的射频接收机的制作方法

本发明涉及无线通信领域，且特别涉及一种有源功分集成电路及支持多通信系统的射频接收机。

背景技术：

1、随着通信技术的发展，通信系统变得越来越多元化，诸如2g,3g,4g,wifi6,5g,bt等通信已经并存于人们的生活当中，通信系统也需要兼容越来越多的制式，系统变得越来越复杂，成本越来越高昂。随之而来的，系统对通信电路的要求越来越高，传统的将各个单系统进行简单组合成多系统的组合技术方案已经变得越来越不能满足通信系统的要求。

2、传统的多通信系统的电路实现方式如图1所示，该结构由两套独立的接收器系统组成，每一射频调制信号均通过独立的天线和射频输入口lna_in1和lna_in2被接收到信号通道中。接收到的射频信号分别通过前端的低噪声放大器1-1,2-1进行放大，然后经过片外射频滤波器1-2,2-2、射频预放大器1-3,2-3、下变频器1-4,2-4、中频滤波器1-5,2-5、可调增益放大器1-6,2-6以及模数转换器1-7,2-7转换成数字信号后就在数字基带做信号处理。由图1可见，两个不同的通信系统需要两个独立的输入口lna_in'，外部也需要两个天线及相关的匹配网络。当通信系统的越多，所需要的天线和匹配网络的数量也将随之增加，由此会带来巨大的成本和芯片面积。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种能极大降低芯片成本和面积的有源功分集成电路及支持多通信系统的射频接收机。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种有源功分集成电路，其包括一射频输入口、前级输入模块以及后级功分模块。前级输入模块包括前级放大器、和扩频开关，扩频开关并联连接于前级放大器的输入端和输出端。后级功分模块耦接于前级输入模块的输出端，所述后级功分模块包括多个并联连接的功分通道且每一功分通道均包括至少一个功分放大器。当后级功分模块处于多个功分通道工作时，扩频开关闭合，前级输入模块以全频段模式将输入的射频信号输出至后级功分模块；当后级功分模块从多通道工作切换至单通道工作时，扩频开关断开，前级放大器对输入的射频信号进行处理后将带内信号输出至处于单通道工作状态的后级功分模块。

3、根据本发明的一实施例，前级输入模块还包括宽带扩频网络，宽带扩频网络串联连接于扩频开关，扩频开关将宽带扩频网络接入或切出前级输入模块。

4、根据本发明的一实施例，前级输入模块还包括负载网络，负载网络分别连接前级放大器的输出和扩频开关，负载网络调整前级放大器增益且补偿功分通道关断所产生的寄生电容。

5、根据本发明的一实施例，负载网络为包括可变电容阵列的rlc负载，可变电容阵列包括多个电容和多个开关，多个开关基于寄存器配置将一个或多个电容接入rlc负载以改变其电容值。

6、根据本发明的一实施例，每一功分通道还包括一耦合电容，至少一个功分放大器通过耦合电容耦接于前级放大器或宽带扩频网络的输出。

7、根据本发明的一实施例，每一功分通道还包括一隔离元件，功分通道转换至关断状态时，与其相连接的隔离元件打开以释放该功分通道的泄漏信号，隔离该功分通道内信号对其它通道的影响。

8、根据本发明的一实施例，隔离元件为隔离开关，隔离开关的一端连接于至少一个功分放大器的输出端，隔离开关的另一端连接至地；功分通道正常工作时，隔离开关打开；当功分通道关断，隔离开关闭合以将该功分通道的泄漏信号释放到地。

9、根据本发明的一实施例，前级放大器为共源共栅放大电路，其包括共源管和共栅管，信号输入端接入共源管的栅极，共栅管的漏极作为前级放大器的输出；宽带扩频网络通过扩频开开关连接于共源管的栅极和共栅管的漏极。

10、根据本发明的一实施例，前级输入模块还包括设置于前级放大器输入侧的偏置电路，偏置电路包括电流源、偏置晶体管以及偏置隔离元件，电流源和偏置晶体管为前级放大器提供镜像偏置电流，偏置隔离元件串联连接于偏置晶体管和前级放大器的输入端。

11、另一方面，本发明还提供一种支持多通信系统的射频接收机，其仅具有一个射频输入口，该支持多通信系统的射频接收机包括上述有源功分集成电路和多条通信链路。多条通信链路分别连接于有源功分集成电路内多个功分通道的输出。

12、根据本发明的一实施例，每一通信链路均包括依次连接的射频预放大器、下变频器、中频滤波器、可调增益放大器以及模数转换器。

13、根据本发明的一实施例，有源功分集成电路和多条通信链路集成于一体呈芯片级集成电路器件。

14、综上所述，本发明提供的有源功分集成电路将包含前级放大器的前级输入模块和后级功分模块集成于一体，从单一射频输入口输入的射频信号经前级输入模块和后级功分模块处理后形成与多个系统的通信链路对接的多个功分通道，从而实现了射频信号从单一输入口到多通信系统的转换，极大降低了射频输入口前端天线和匹配网络的数量，实现成本和体积的大幅度降低。此外，前级输入模块内宽带扩频网络和扩频开关的设置还使前级放大器可在宽带和窄带模式之间切换且两种工作模式均能处于最佳的工作状态。

15、进一步的，负载网络作为前级放大器和宽带扩频网络的共同负载，在实现前级放大器增益和输出特性调整时还可补偿后级功分模块因功分通道工作模式切换而产生的寄生电容的影响，从而进一步优化有源功分集成电路的性能。

16、为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种有源功分集成电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的有源功分集成电路，其特征在于，所述前级输入模块还包括宽带扩频网络，宽带扩频网络串联连接于扩频开关，扩频开关将宽带扩频网络接入或切出前级输入模块。

3.根据权利要求1所述的有源功分集成电路，其特征在于，所述前级输入模块还包括负载网络，负载网络分别连接前级放大器的输出和扩频开关，负载网络调整前级放大器增益且补偿功分通道关断所产生的寄生电容。

4.根据权利要求3所述的有源功分集成电路，其特征在于，所述负载网络为包括可变电容阵列的rlc负载，所述可变电容阵列包括多个电容和多个开关，多个开关基于寄存器配置将一个或多个电容接入rlc负载以改变其电容值。

5.根据权利要求1所述的有源功分集成电路，其特征在于，每一功分通道还包括一耦合电容，至少一个功分放大器通过耦合电容耦接于前级放大器或宽带扩频网络的输出。

6.根据权利要求1所述的有源功分集成电路，其特征在于，每一功分通道还包括一隔离元件，功分通道转换至关断状态时，与其相连接的隔离元件打开以释放该功分通道的泄漏信号，隔离该功分通道内信号对其它通道的影响。

7.根据权利要求6所述的有源功分集成电路，其特征在于，所述隔离元件为隔离开关，隔离开关的一端连接于至少一个功分放大器的输出端，隔离开关的另一端连接至地；功分通道正常工作时，隔离开关打开；当功分通道关断，隔离开关闭合以将该功分通道的泄漏信号释放到地。

8.根据权利要求1所述的有源功分集成电路，其特征在于，所述前级放大器为共源共栅放大电路，其包括共源管和共栅管，信号输入端接入共源管的栅极，共栅管的漏极作为前级放大器的输出；宽带扩频网络通过扩频开开关连接于共源管的栅极和共栅管的漏极。

9.根据权利要求1所述的有源功分集成电路，其特征在于，所述前级输入模块还包括设置于前级放大器输入侧的偏置电路，所述偏置电路包括电流源、偏置晶体管以及偏置隔离元件，电流源和偏置晶体管为前级放大器提供镜像偏置电流，偏置隔离元件串联连接于偏置晶体管和前级放大器的输入端。

10.一种支持多通信系统的射频接收机，其特征在于，其仅具有一个射频输入口，所述支持多通信系统的射频接收机包括：

11.根据权利要求10所述的支持多通信系统的射频接收机，其特征在于，每一通信链路均包括依次连接的射频预放大器、下变频器、中频滤波器、可调增益放大器以及模数转换器。

12.根据权利要求10所述的支持多通信系统的射频接收机，其特征在于，有源功分集成电路和多条通信链路集成于一体呈芯片级集成电路器件。

技术总结
本发明提供一种有源功分集成电路及支持多通信系统的射频接收机，有源功分集成电路包括一射频输入口、前级输入模块以及后级功分模块。前级输入模块包括前级放大器、和扩频开关，扩频开关并联连接于前级放大器的输入端和输出端。后级功分模块耦接于前级输入模块的输出端，所述后级功分模块包括多个并联连接的功分通道且每一功分通道均包括至少一个功分放大器。当后级功分模块处于多个功分通道工作时，扩频开关闭合，前级输入模块以全频段模式将输入的射频信号输出至后级功分模块；当后级功分模块从多通道工作切换至单通道工作时，扩频开关断开，前级放大器对输入的射频信号进行处理后将带内信号输出至处于单通道工作状态的后级功分模块。

技术研发人员：钱晓辉,王珂,李鑫尧
受保护的技术使用者：星芯（苏州）半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11