CN105281680B - 带有开关的低噪声放大器及射频信号放大方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有开关的低噪声放大器及射频信号放大方法，其包括增益级电路，包含与待放大射频信号数量一致的放大器，所述放大器与射频信号一一对应，以能对每路射频信号进行独立放大；放大选择开关电路，与增益级电路连接，能根据待放大的射频信号选择增益级电路内的放大器，以使得所述增益级电路内选择确定的放大器能对所述射频信号进行放大；负载电路，用于接收经增益级电路放大后的射频输出信号，并形成将经增益级电路放大后的射频输出信号输出的射频信号放大输出端。本发明结构紧凑，同时实现射频开关以及低噪声放大的能力，减少占用面积，降低寄生影响，适应范围广，安全可靠。

Description

带有开关的低噪声放大器及射频信号放大方法

技术领域

本发明涉及一种低噪声放大器及射频信号放大方法，尤其是一种带有开关的低噪声放大器及射频信号放大方法，属于低噪声放大器的技术领域。

背景技术

在无线或者移动通信系统中常常会采用射频开关（RF Switch）进行射频通道选择。例如在WiFi、蓝牙等模块中使用射频开关选择发射和接收通道；在移动通信中使用射频开关进行多频段多模式的控制。射频开关在无线移动终端设备的射频前端设计中扮演越来越重要的角色。低噪声放大器是射频前端必不可少的器件，用于放大由天线接收到的微弱射频信号，其输出送到后级放大器或者混频器进行放大或变频处理。

现有技术中，射频开关和低噪声放大器是两个分开的模块，占用面积多，寄生影响大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种带有开关的低噪声放大器及射频信号放大方法，其结构紧凑，同时实现射频开关以及低噪声放大的能力，减少占用面积，降低寄生影响，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述带有开关的低噪声放大器，包括

增益级电路，包含与待放大射频信号数量一致的放大器，所述放大器与射频信号一一对应，以能对每路射频信号进行独立放大；

放大选择开关电路，与增益级电路连接，能根据待放大的射频信号选择增益级电路内的放大器，以使得所述增益级电路内选择确定的放大器能对所述射频信号进行放大；

负载电路，用于接收经增益级电路放大后的射频输出信号，并形成将经增益级电路放大后的射频输出信号输出的射频信号放大输出端。

所述增益级电路还与用于接地的耦合电路连接。

所述增益级电路的输出端通过驱动级电路与负载电路连接，所述射频信号放大输出端形成于驱动级电路与负载电路的连接处。

所述放大器包括增益晶体管，所述增益晶体管采用MOS管时，射频信号加载到增益晶体管的栅极端，且增益晶体管的栅极端还与放大选择开关电路连接，增益晶体管的漏极端与负载电路连接。

所述放大选择开关电路包括与增益级电路中放大器数量一致的放大选择电路，所述放大选择电路包括一端与偏置电压Vbias连接的电源开关，所述电源开关的另一端通过选择电阻器与接地开关以及增益级电路中对应的放大器连接，接地开关的另一端接地。

所述负载电路包括负载电感、负载电容、负载电阻、巴伦或晶体管。

所述耦合电路包括耦合电感，所述耦合电感包括片上电感、封装基板电感、分立器件电感或焊线电感。

所述驱动级电路至少一个驱动晶体管。

所述增益级电路用于接收射频信号的输入端与射频信号放大输出端间设有用于缓解射频信号幅度过大引起输出失真的旁路电路，所述旁路电路包括与待放大射频信号数量相一致的旁路支路，所述旁路支路与放大选择开关电路、增益级电路对应连接；

旁路支路包括旁路选择开关，所述旁路选择开关的一端与放大选择开关电路以及增益级电路连接，旁路选择开关的另一端通过耦合隔断电容器与射频信号放大输出端连接。

所述增益级电路还与用于接地的耦合电路连接，所述耦合电路包括耦合电感，所述耦合电感的数量为一个或与增益级电路中增益晶体管的数量相一致，所述增益晶体管的源极端通过耦合电感接地。

所述利用带有开关的低噪声放大器对射频信号的放大方法，利用增益级电路接收待放大的射频信号，所述增益级电路内包含与待放大射频信号数量一致的放大器，所述放大器与射频信号一一对应，以能对每路射频信号进行独立放大；

利用与增益级电路连接的放大选择开关电路根据待放大的射频信号选择增益级电路内的放大器，以使得所述增益级电路内选择确定的放大器能对所述射频信号进行放大；

对增益级电路放大后的射频输出信号，利用负载电路形成的射频信号放大输出端输出。

所述放大选择开关电路选择确定放大器的数量小于等于增益级电路内包含的放大器数量。

所述增益级电路还与用于接地的耦合电路连接。

所述增益级电路的输出端通过驱动级电路与负载电路连接，所述射频信号放大输出端形成于驱动级电路与负载电路的连接处。

所述增益级电路用于接收射频信号的输入端与射频信号放大输出端间设有用于缓解射频信号幅度过大引起输出失真的旁路电路，所述旁路电路包括与待放大射频信号数量相一致的旁路支路，所述旁路支路与放大选择开关电路、增益级电路对应连接；

旁路支路包括旁路选择开关，所述旁路选择开关的一端与放大选择开关电路以及增益级电路连接，旁路选择开关的另一端通过耦合隔断电容器与射频信号放大输出端连接。

本发明的优点：在增益级电路内设置与待放大射频信号数量一致的放大器，放大选择开关电路内设置与放大器数量一致的放大选择电路，放大选择电路根据待放大的射频信号能选择确定对应的放大器，实现对射频信号的放大，经驱动级电路驱动后通过射频信号放大输出端输出射频输出信号，结构紧凑，同时实现射频开关以及低噪声放大的能力，减少占用面积，降低寄生影响，适应范围广，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的使用状态框图。

图2为本发明形成第一低噪声放大器的电路原理示意图。

图3为本发明形成第二低噪声放大器的电路原理示意图。

图4为本发明形成第三低噪声放大器的电路原理示意图。

图5为本发明形成第四低噪声放大器的电路原理示意图。

图6为本发明形成第五低噪声放大器的电路原理示意图。

图7为本发明形成第六低噪声放大器的电路原理示意图。

图8为本发明形成第七低噪声放大器的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

为了同时实现射频开关以及低噪声放大的能力，减少占用面积，降低寄生影响，本发明包括

增益级电路16，包含与待放大射频信号数量一致的放大器，所述放大器与射频信号一一对应，以能对每路射频信号进行独立放大；

放大选择开关电路8，与增益级电路16连接，能根据待放大的射频信号选择增益级电路内的放大器，以使得所述增益级电路16内选择确定的放大器能对所述射频信号进行放大；

负载电路24，用于接收经增益级电路16放大后的射频输出信号，并形成将经增益级电路16放大后的射频输出信号输出的射频信号放大输出端。

具体地，通过增益级电路16来接收待放大的射频信号，待放大的射频信号一般为交流小信号，待放大的射频信号为一路或多路，增益级电路16内放大器能对每一对应的射频信号进行独立放大。具体实施时，待放大射频信号的数量一般小于等于放大器，在对待放大射频信号进行放大时，均需要通过放大选择开关电路来选择与待放大射频信号对应的放大器，即放大选择开关电路8能根据待放大射频信号来启用增益级电路16内对应的放大器，而增益级电路16内未被选择确定的放大器一般处于关断状态。通过负载电路24将射频输出信号通过射频信号放大输出端输出，负载电路24还与电源电压VDD连接，电源电压VDD的大小根据需要进行选择确定。通过放大选择开关电路8与增益级电路16的连接配合达到实现射频开关与低噪声放大的能力，减少占用面积，降低寄生影响的目的。

进一步地，所述增益级电路16还与用于接地的耦合电路4连接。本发明实施例中，所述耦合电路4包括耦合电感，所述耦合电感包括片上电感、封装基板电感、分立器件电感或焊线电感。

所述增益级电路16的输出端通过驱动级电路20与负载电路24连接，所述射频信号放大输出端形成于驱动级电路20与负载电路24的连接处。本发明实施例中，所述驱动级电路20至少一个驱动晶体管。所述负载电路24包括负载电感、负载电容、负载电阻、巴伦或晶体管。通过驱动级电路20能对所有经放大器放大的射频放大信号进行驱动，以在射频信号放大输出端得到射频输出信号。

此外，所述放大器包括增益晶体管，所述增益晶体管采用MOS管时，射频信号加载到增益晶体管的栅极端，且增益晶体管的栅极端还与放大选择开关电路8连接，增益晶体管的漏极端与负载电路24连接。

所述放大选择开关电路8包括与增益级电路中放大器数量一致的放大选择电路，所述放大选择电路包括一端与偏置电压Vbias连接的电源开关，所述电源开关的另一端通过选择电阻器与接地开关以及增益级电路中对应的放大器连接，接地开关的另一端接地。

本发明实施例中，待放大的射频信号同时加载于增益晶体管的栅极端、接地开关的一端连接，电源开关、接地开关的开关状态由控制信号产生电路控制，控制信号产生电路的具体形式可以根据需要进行选择确定，具体为本技术领域人员所确定。当控制信号产生电路产生的控制信号使得电源开关闭合且接地开关断开时，能使得与所述放大选择电路连接的增益晶体管导通，从而能通过增益晶体管对待放大射频信号进行放大。具体实施时，控制信号产生电路能对放大选择开关电路8内放大选择电路进行独立控制，放大选择开关电路8内的放大选择电路与增益级电路16内的放大器呈一一对应连接，即实现增益级电路16内放大器对每一待放大射频信号的独立放大。待放大射频信号的工作频率或频段可以相同或不同，具体根据需要进行选择确定，此处不再赘述。此外，所述耦合电感的数量为一个或与增益级电路16中增益晶体管的数量相一致，所述增益晶体管的源极端通过耦合电感接地。

图1为本发明的一种具体使用状态框图，待放大的射频信号由匹配网络以及天线形成，并加载到本发明带有开关的低噪声放大器上，所述射频信号放大输出端输出的射频输出信号经后级放大器/混频器进行放大或混频后输出，匹配网络以及后级放大器/混频器的作用以及目的为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

进一步地，所述增益级电路用于接收射频信号的输入端与射频信号放大输出端间设有用于缓解射频信号幅度过大引起输出失真的旁路电路，所述旁路电路包括与待放大射频信号数量相一致的旁路支路，所述旁路支路与放大选择开关电路、增益级电路对应连接；

旁路支路包括旁路选择开关，所述旁路选择开关的一端与放大选择开关电路以及增益级电路连接，旁路选择开关的另一端通过耦合隔断电容器与射频信号放大输出端连接。

本发明实施例中，在待放大射频信号的幅度过大时，再经过增益级电路16以及驱动级电路20后会导致从射频信号放大输出端输出的射频输出信号失真，此时，放大选择开关电路8不选择增益级电路16中任一放大器，即增益级电路16中所有的放大器均处于关闭状态，待放大的射频信号通过旁路支路加载到射频信号放大输出端。旁路选择开关的开关状态也有控制信号产生电路进行控制，当控制信号产生电路产生的控制信号使得旁路选择开关处于闭合状态时，能使得与所述旁路选择开关连接的待放大射频信号经耦合隔断电容器传输到射频信号放大输出端。所述耦合隔断电容器为AC耦合/DC隔断的电容器。

根据上述，本发明所述利用带有开关的低噪声放大器对射频信号的放大方法，具体为：利用增益级电路16接收待放大的射频信号，所述增益级电路16内包含与待放大射频信号数量一致的放大器，所述放大器与射频信号一一对应，以能对每路射频信号进行独立放大；

利用与增益级电路16连接的放大选择开关电路8根据待放大的射频信号选择增益级电路16内的放大器，以使得所述增益级电路16内选择确定的放大器能对所述射频信号进行放大；

对增益级电路放16大后的射频输出信号，利用负载电路24形成的射频信号放大输出端输出。

本发明实施例中，所述带有开关的低噪声放大器可以采用各种电路架构来实现，也可以用各种类型的有源、无源器件实现。以下阐述采用N沟道金属氧化物半导体（NMOS）晶体管实现的带有开关的低噪声放大器的一些具体实施方式。

如图2所示，通过放大选择开关电路8、增益级电路16、耦合电路4、驱动级电路20以及负载电路24形成第一低噪声放大器2，所述第一低噪声放大器2能对两个输入射频信号RFin1、射频信号RFin2进行放大后输出。

具体地，耦合电路4包含一个用于源极负反馈的耦合电感4a，增益级电路16包括增益晶体管16a以及增益晶体管16b，所述增益晶体管16a、增益晶体管16b均采用NMOS管。增益晶体管16a的源极端、增益晶体管16b的源极端均与耦合电感4a的一端连接，耦合电感4a的另一端接地。此外，增益晶体管16a的源极端、增益晶体管16b的源极端可以直接接地，也可以分别通过一耦合电感4a接地。

驱动级电路20包括驱动晶体管20a以及驱动晶体管20b，驱动晶体管20a、驱动晶体管20b均采用NMOS管。驱动晶体管20a的栅电极、驱动晶体管20b的栅极端均与偏置电压Vbias1连接，驱动晶体管20a的源极端与增益晶体管16a的漏极端连接，驱动晶体管20b的源极端与增益晶体管16b的漏极端连接。负载电路24包括负载电感24a，负载电感24a的一端与电源电压VDD连接，负载电感24a的另一端与驱动晶体管20a的漏极端、驱动晶体管20b的漏极端连接，且负载电感24a的另一端与驱动晶体管20a的漏极端、驱动晶体管20b的漏极端相互连接后形成射频信号放大输出端RFout。偏置电压Vbias1的大小可以根据需要进行选择确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。此外，负载电路24也可以包括负载电容和/或负载电阻，负载电路24还可以包括巴伦，负载电路还可以包括晶体管，以提供有源负载。输出负载电路24的频率响应可以是窄带的，也可以是宽带的。射频输出信号RFout可以直接输出到下一级，也可以经由AC耦合/DC隔断电容器输出到下一级，具体可以根据需要进行选择。

放大选择开关电路8包含两路放大选择电路，分别包括电源开关10a、电源开关10b、接地开关12a以及接地开关12b，电源开关10a的一端、电源开关10b的一端与偏置电压Vbias连接，电源开关10a的另一端与选择电阻器14a的一端连接，选择电阻器14a的另一端与接地开关12a的一端以及增益晶体管16a的栅极端连接，接地开关12a的另一端接地。电源开关10b的另一端与选择电阻器14b的一端连接，选择电阻器14b的另一端与接地开关12b的一端以及增益晶体管16b的栅极端连接，接地开关12b的另一端接地。待放大射频信号RFin1加载到增益晶体管16a的栅极端，待放大射频信号RFin2加载到增益晶体管16b的栅极端。电源开关10a、电源开关10b、接地开关12a以及接地开关12b的开闭状态分别受控制信号产生电路进行控制。待放大射频信号RFin1、待放大射频信号RFin2的频率或频段可以相同或不同。

当电源开关10a闭合，接地开关12a断开时，则偏置电压Vbias经选择电阻器14a加载到增益晶体管16a的栅极端，增益晶体管16a导通；同时，电源开关10b断开，接地开关12b闭合，则增益晶体管16b的栅极端被下拉至地，增益晶体管16被关闭。偏置电压Vbias也可直接加载到增益晶体管16a的栅极端和/或增益晶体管16b的栅极端。具体实施时，接地开关12a的一端还可以与电源开关10a的另一端连接，接地开关12a的另一端接地，接地开关12b的一端还可以与电源开关10b的另一端连接，接地开关12b的另一端接地，此时，增益晶体管16a的栅电极、增益晶体管16b的栅极端分别经过选择电阻器14a、选择电阻器14b被下拉至地。

具体实施时，当电源开关10a闭合、接地开关12a断开，同时，电源开关10b闭合、接地开关12b断开时，则增益晶体管16a、增益晶体管16b同时导通，即通过增益晶体管16a对待放大射频信号RFin1、同时通过增益晶体管16b待放大射频信号RFin2同时放大。由于增益晶体管16a、增益晶体管16b间具有良好的输入阻抗隔离，增益晶体管16a、增益晶体管16b间任一导通时，由于阻抗隔离的作用不会导致另一增益晶体管产生变化。

如图3所示，通过放大选择开关电路8、增益级电路16、耦合电路4、驱动级电路20以及负载电路24形成第二低噪声放大器28，所述第二低噪声放大器28能对两个输入射频信号RFin1、RFin2进行放大后输出。

具体地，耦合电路4包括耦合电感4b以及耦合电感4c，放大选择开关电路8包括电源开关10c、电源开关10d、选择电阻器14c、选择电阻器14d、接地开关12c以及接地开关12d、增益级电路16包括增益晶体管16c以及增益晶体管16d，驱动级电路20包括驱动晶体管20c以及驱动晶体管20d，负载电路24包括负载电感24b。

其中，增益晶体管16c、增益晶体管16d、驱动晶体管20c、驱动晶体管20d均采用NMOS管。增益晶体管16c的源极端与耦合电感4b的一端连接，耦合电感4b的另一端接地，增益晶体管16d的源极端与耦合电感4c的一端连接，耦合电感4c的另一端接地。增益晶体管16c的栅极端与接地开关12c的一端、选择电阻器14c的一端连接，且增益晶体管16c的栅极端用于接收射频信号RFin1。接地开关12c的另一端接地，选择电阻器14c的另一端与电源开关10c的一端连接，电源开关10c的另一端与偏置电压Vbias连接。

增益晶体管16d的栅极端与接地开关12d的一端、选择电阻器14d的一端连接，且增益晶体管16d的栅极端用于接收射频信号RFin2。接地开关12d的另一端接地，选择电阻器14d的另一端与电源开关10d的一端连接，电源开关10d的另一端与偏置电压Vbias连接。

增益晶体管16c的漏极端与驱动晶体管20c的源极端连接，增益晶体管16d的漏极端与驱动晶体管20d的源极端连接，驱动晶体管20c的栅极端、驱动晶体管20d的栅极端均与偏置电压Vbias1连接。驱动晶体管20c的漏极端、驱动晶体管20d的漏极端均与负载电感24b的一端连接，负载电感24b的另一端与电源电压VDD连接。负载电感24b与驱动晶体管20c的漏极端、驱动晶体管20d的漏极端的连接处形成射频信号放大输出端RFout。

射频信号RFin1和射频信号RFin2所在的频率或频段可以相同，也可以不同。放大选择开关电路8、耦合电路4、增益级电路16、驱动级电路20以及负载电路24的作用均与图2中的对应说明相一致，仅仅是耦合电路4中分别采用耦合电感4b与增益级晶体管16c的源极端连接，耦合电感4c与增益晶体管16d的源极端连接，具体的工作过程不再详述。

如图4所示，通过放大选择开关电路8、增益级电路16、耦合电路4、驱动级电路20以及负载电路24形成第三低噪声放大器54，所述第三低噪声放大器54能对两个输入射频信号RFin1、RFin2进行放大后输出。

其中，耦合电路4包括耦合电感4d，放大选择开关电路8包括电源开关10e、电源开关10f、选择电阻器14e、选择电阻器14f、接地开关12e以及接地开关12f；增益级电路16包括增益晶体管16e、增益晶体管16f，驱动级电路20包括驱动晶体管20e，负载电路24包括负载电感24c。增益晶体管16e、增益晶体管16f以及驱动晶体管20e均采用NMOS晶体管。

增益晶体管16e的源极端、增益晶体管16f的源极端均与耦合电感4d的一端连接，耦合电感4d的另一端接地。增益晶体管16e的栅电极与接地开关12e的一端以及选择电阻器14e的一端连接，且增益晶体管16e的栅极端用于接收射频信号RFin1。接地开关12e的另一端接地，选择电阻器14e的另一端与电源开关10e的一端连接，电源开关10e的另一端与偏置电压Vbias连接。

增益晶体管16f的栅极端与接地开关12f的一端以及选择电阻器14f的一端连接，且增益晶体管16f的栅极端用于接收射频信号RFin2。接地开关12f的另一端接地，选择电阻器14f的另一端与电源开关10f的一端连接，电源开关10f的另一端连接偏置电压Vbias。

增益晶体管16e的漏极端、增益晶体管16f的漏极端均与驱动晶体管20e的源极端连接，驱动晶体管20e的栅电极与偏置电压Vbias1连接，驱动晶体管20e的漏极端与负载电感24c的一端连接，负载电感24c的另一端与电源电压VDD连接。负载电感24c与驱动晶体管20e的漏极端的连接处形成射频信号放大输出端RFout。

射频信号RFin1和射频信号RFin2所在的频率或频段可以相同，也可以不同。放大选择开关电路8、耦合电路4、增益级电路16、驱动级电路20以及负载电路24的作用均与图2中的对应说明相一致，仅仅是驱动级电路20中仅包含驱动晶体管20e，且驱动晶体管20e的源极端同时与增益晶体管16e的漏极端以及增益晶体管16f的漏极端连接，驱动晶体管20e的栅极端接偏置电压Vbias1，驱动晶体管20e的漏极端与负载电感24c连接，第三低噪声放大器54的具体的工作过程不再详述。

如图5所示，通过放大选择开关电路8、增益级电路16、耦合电路4、驱动级电路20以及负载电路24形成第四低噪声放大器80，所述第四低噪声放大器80能对两个输入射频信号RFin1、RFin2进行放大后输出。

其中，耦合电路4包括耦合电感4e以及耦合电感4f，放大选择开关电路8包括电源开关10g、电源开关10h、选择电阻器14g、选择电阻器14h、接地开关12g以及接地开关12h；增益级电路16包括增益晶体管16g、增益晶体管16h，驱动级电路20包括驱动晶体管20f，负载电路24包括负载电感24d。增益晶体管16g、增益晶体管16h以及驱动晶体管20f均采用NMOS晶体管。

增益晶体管16g的源极端、增益晶体管16h的源极端分别与耦合电感4e的一端、耦合电感4f的一端连接，耦合电感4e的另一端、耦合电感4f的另一端均接地。增益晶体管16g的栅电极与接地开关12g的一端以及选择电阻器14g的一端连接，且增益晶体管16g的栅极端用于接收射频信号RFin1。接地开关12g的另一端接地，选择电阻器14g的另一端与电源开关10g的一端连接，电源开关10g的另一端与偏置电压Vbias连接。

增益晶体管16h的栅极端与接地开关12h的一端以及选择电阻器14h的一端连接，且增益晶体管16h的栅极端用于接收射频信号RFin2。接地开关12h的另一端接地，选择电阻器14h的另一端与电源开关10h的一端连接，电源开关10h的另一端连接偏置电压Vbias。

增益晶体管16g的漏极端、增益晶体管16h的漏极端均与驱动晶体管20f的源极端连接，驱动晶体管20f的栅电极与偏置电压Vbias1连接，驱动晶体管20f的漏极端与负载电感24d的一端连接，负载电感24d的另一端与电源电压VDD连接。负载电感24d与驱动晶体管20f的漏极端的连接处形成射频信号放大输出端RFout。

射频信号RFin1和射频信号RFin2所在的频率或频段可以相同，也可以不同。放大选择开关电路8、耦合电路4、增益级电路16、驱动级电路20以及负载电路24的作用均与图2中的对应说明相一致，仅仅是驱动级电路20中仅包含驱动晶体管20f，且耦合电路4同时包含耦合电感4e以及耦合电感ef；驱动晶体管20f的源极端同时与增益晶体管16g的漏极端以及增益晶体管16h的漏极端连接，驱动晶体管20f的栅极端接偏置电压Vbias1，驱动晶体管20f的漏极端与负载电感24d连接，增益晶体管16g的源极端通过耦合电感4e接地，增益晶体管16h的源极端通过耦合电感4f接地，第四低噪声放大器80的具体的工作过程不再详述。

如图6所示，通过放大选择开关电路8、增益级电路16、耦合电路4、驱动级电路20以及负载电路24形成第五低噪声放大器106，所述第五低噪声放大器106能对两个输入射频信号RFin1、RFin2进行放大后输出。

其中，耦合电路4包括耦合电感4g，放大选择开关电路8包括电源开关10i、电源开关10j、选择电阻器14i、选择电阻器14j、接地开关12i以及接地开关12j；增益级电路16包括增益晶体管16i、增益晶体管16j，驱动级电路20包括驱动晶体管20g以及驱动晶体管20h，负载电路24包括巴伦（Balun）。增益晶体管16i、增益晶体管16j以及驱动晶体管20g与驱动晶体管20h均采用NMOS晶体管。

增益晶体管16i的源极端、增益晶体管16j的源极端均与耦合电感4g的一端连接，耦合电感4g的另一端接地。增益晶体管16i的栅电极与接地开关12i的一端以及选择电阻器14i的一端连接，且增益晶体管16i的栅极端用于接收射频信号RFin1。接地开关12i的另一端接地，选择电阻器14i的另一端与电源开关10i的一端连接，电源开关10i的另一端与偏置电压Vbias连接。

增益晶体管16j的栅极端与接地开关12j的一端以及选择电阻器14j的一端连接，且增益晶体管16j的栅极端用于接收射频信号RFin2。接地开关12j的另一端接地，选择电阻器14j的另一端与电源开关10j的一端连接，电源开关10j的另一端连接偏置电压Vbias。

增益晶体管16i的漏极端、增益晶体管16j的漏极端分别与驱动晶体管20g的源极端、驱动晶体管20h的源极端连接，驱动晶体管20g的栅电极、驱动晶体管20h的栅极端与偏置电压Vbias1连接，驱动晶体管20h的漏极端、驱动晶体管20g的漏极端与巴伦的不平衡端24f连接，巴伦的不平衡端24e与电源电压VDD连接，巴伦的平衡端24g、24h用于形成射频信号放大输出端RFout。

射频信号RFin1和射频信号RFin2所在的频率或频段可以相同，也可以不同。放大选择开关电路8、耦合电路4、增益级电路16、驱动级电路20以及负载电路24的作用均与图2中的对应说明相一致，仅仅是负载电路24采用巴伦，第五低噪声放大器106的具体的工作过程不再详述。

如图7所示，通过耦合电路4、放大选择开关电路8、增益级电路16、驱动级电路20、负载电路24以及旁路电路形成第六低噪声放大器134，其中，旁路电路用于缓解射频信号幅度过大造成的输出失真。第六低噪声放大器134以对射频信号RFin1和射频信号RFin2放大为例进行说明。

放大选择开关电路8包括电源开关10k、电源开关10l、选择电阻器14k、选择电阻器14l、接地开关12k以及接地开关12l，其中电源开关10k、电源开关10l的一端均接偏置电压Vbias，电源开关10k的另一端与选择电阻器14k的一端、接地开关12k的一端连接，选择电阻器14k的另一端与增益级电路16、旁路电路连接，电源开关10l的另一端与选择电阻器14l的一端、接地开关12l的一端连接，选择电阻器14l的另一端与增益级电路16、旁路电路连接，接地开关12k、接地开关12l的另一端均接地。

由于本实施例仅对射频信号RFin1和射频信号RFin2放大为例进行说明，则即所述旁路电路包括两旁路支路，旁路支路包括旁路选择开关146a、旁路选择开关146b、耦合隔断电容148a以及耦合隔断电容148b，其中，旁路选择开关146a的一端与选择电阻器14k的另一端连接，旁路选择开关146a的另一端通过耦合隔断电容148a与射频信号放大输出端RFout连接，旁路选择开关146b的一端与选择电阻器14l的另一端连接，旁路选择开关146b的另一端通过耦合隔断电容148b与射频信号放大输出端RFout连接。

旁路选择开关146a、旁路选择开关146b的开关状态由控制信号产生电路进行控制，当控制信号产生电路使得旁路选择开关146a、旁路选择开关146b处于断开状态时，则旁路电路不会工作，整个第六低噪声放大器134的工作过程可以参考上述的说明，即耦合电路4、增益级电路16、驱动级电路20、负载电路以及放大选择开关电路8的工作过程均与上述的说明相一致，具体过程不再赘述。

当射频信号RFin1和射频信号RFin2存在幅度过大时，则通过增益级电路16、驱动级电路20进行放大输出时，会导致输出失真较为严重。此时，控制信号产生电路选择旁路电路对射频信号RFin1和/或射频信号RFin2的传输。具体地，放大选择开关电路8中的接地开关12k、接地开关12l均闭合，使得增益级电路16不会对射频信号RFin1、射频信号RFin2进行放大操作。当旁路选择开关146a闭合时，射频信号RFin1通过耦合隔断电容148a传输至射频信号放大输出端RFout；当旁路选择开关146b闭合时，射频信号RFin2通过耦合隔断电容148b传输至射频信号放大输出端RFout。

上述图2~图7均为对两路射频信号进行放大的情况，当对多路射频信号进行放大的情况如图8所示。

如图8所示，当对多路射频信号进行放大时，增益级电路16内存在多个增益晶体管，放大选择开关电路8内包含多个放大选择电路，放大选择电路的数量、增益晶体管的数量与待放大射频信号的数量相一致。

本发明实施例中，多个放大选择电路相互独立，放大选择电路与增益晶体管间为一一对应的连接，每一放大选择电路能选择一增益晶体管是否对射频信号进行放大。图8中，电源开关10m、选择电阻器14m、接地开关12m，接地开关13m形成一路放大选择电路，所述放大选择电路与增益晶体管16m对应，其中，电源开关10m的一端与偏置电压Vbias连接，电源开关10m的另一端与接地开关13m的一端、选择电阻器14m的一端连接，接地开关13m的另一端接地，选择电阻器14m的另一端与接地开关12m的一端以及增益晶体管16m的栅极端连接，增益晶体管16m的栅极端用于接收射频信号RFin1。

电源开关10n、选择电阻器14n、接地开关12n，接地开关13n形成一路放大选择电路，所述放大选择电路与增益晶体管16n对应，其中，电源开关10n的一端与偏置电压Vbias连接，电源开关10n的另一端与接地开关13n的一端、选择电阻器14n的一端连接，接地开关13n的另一端接地，选择电阻器14n的另一端与接地开关12n的一端以及增益晶体管16n的栅极端连接，增益晶体管16n的栅极端用于接收射频信号RFin2。

电源开关10p、选择电阻器14p、接地开关12p，接地开关13p形成一路放大选择电路，所述放大选择电路与增益晶体管16p对应，其中，电源开关10p的一端与偏置电压Vbias连接，电源开关10p的另一端与接地开关13p的一端、选择电阻器14p的一端连接，接地开关13p的另一端接地，选择电阻器14p的另一端与接地开关12p的一端以及增益晶体管16p的栅极端连接，增益晶体管16p的栅极端用于接收射频信号RFinn。上述增益晶体管16m、增益晶体管16n以及增益晶体管16p采用共源极的连接形式。

放大选择开关电路8内其余放大选择电路与增益级电路16中增益晶体管的配合形式可以参考上述描述说明，具体不再赘述。

对于放大选择电路与增益晶体管的配合关系，以增益晶体管16m以及所述增益晶体管16m连接配合的放大选择电路为例进行说明。具体地，偏置电压Vbias与增益晶体管16m的栅极端之间有三种连接关系：第一种为：电源开关10m闭合且接地开关13m及接地开关12m断开，偏置电压Vbias经由选择电阻器14m加到增益晶体管16m的栅极；第二种为：电源开关10m及接地开关13m断开且接地开关12m闭合，增益晶体管16m的栅极端被直接下拉至地，这是一种比较理想的接地，但是会通过接地开关12m引入一些寄生；第三种为：电源开关10m及接地开关12m断开且接地开关13m闭合，增益晶体管16m的栅极端经由选择电阻器14m被下拉至地。

综上，当存在旁路电路且通过旁路电路对射频信号进行传输时，增益级晶体管16m采用所述第三种方式接地。在另一实施方式中，可以只有接地开关13m而无接地开关12m，那么偏置电压Vbias经由选择电阻器14m加到增益晶体管16m的栅极端，以启用增益晶体管16m，或者增益晶体管16的栅极端经由选择电阻器14m被下拉至地以不被启用。在另一实施方式中，可以只有接地开关12m，而不存在接地开关13m，那么偏置电压Vbias经由选择电阻器14m加到增益晶体管16m的栅极端，以启用增益晶体管16m，或者增益晶体管16的栅极端直接被下拉至地以不被启用。

本发明实施例中描述的带开关功能的低噪声放大器主要包括放大选择开关电路8、耦合电路4、增益级电路16、驱动级电路20、负载电路24及旁路电路，各部分都至少描述了一种配置方式，所以会衍生出多种可能的电路结构。这些结构都应包含在本发明的保护范围之内，但并不用以限制本发明。

本发明实施例中所描述的带开关功能的低噪声放大器可在IC、RFIC、数模混合IC、ASIC等多种方式上实现，制造工艺也可以是CMOS、CMOS SOI、SiGe、GaAs、pHEMT、HBT、BJT、BiCMOS等多种工艺。

以上所举具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上叙述仅为本发明的部分实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种带有开关的低噪声放大器，其特征是，包括

增益级电路，包含与待放大射频信号数量一致的放大器，所述放大器与射频信号一一对应，所述放大器的输入端用于输入射频信号，以能对每路射频信号进行独立放大；

放大选择开关电路，与增益级电路连接，能根据待放大的射频信号选择增益级电路内的放大器，以使得所述增益级电路内选择确定的放大器能对所述射频信号进行放大；

所述放大选择开关电路包括与增益级电路中放大器数量一致的放大选择电路，所述放大选择电路包括一端与偏置电压连接的电源开关，所述电源开关的另一端通过选择电阻器与接地开关以及增益级电路中对应的放大器的输入端连接，接地开关的另一端接地；

负载电路，用于接收经增益级电路放大后的射频输出信号，并形成将经增益级电路放大后的射频输出信号输出的射频信号放大输出端，所述增益级电路的输出端通过驱动级电路与所述负载电路连接，所述驱动级电路与负载电路的连接处为所述射频信号放大输出端。

2.根据权利要求1所述的带有开关的低噪声放大器，其特征是：所述增益级电路还与用于接地的耦合电路连接。

3.根据权利要求1所述的带有开关的低噪声放大器，其特征是：所述放大器包括增益晶体管，所述增益晶体管采用MOS管时，射频信号加载到增益晶体管的栅极端，且增益晶体管的栅极端还与放大选择开关电路连接，增益晶体管的漏极端与负载电路连接。

4.根据权利要求1所述的带有开关的低噪声放大器，其特征是：所述负载电路包括负载电感、负载电容、负载电阻、巴伦或晶体管。

5.根据权利要求2所述的带有开关的低噪声放大器，其特征是：所述耦合电路包括耦合电感，所述耦合电感包括片上电感、封装基板电感、分立器件电感或焊线电感。

6.根据权利要求1所述的带有开关的低噪声放大器，其特征是：所述驱动级电路至少一个驱动晶体管。

7.根据权利要求1所述的带有开关的低噪声放大器，其特征是：所述增益级电路用于接收射频信号的输入端与射频信号放大输出端间设有用于缓解射频信号幅度过大引起输出失真的旁路电路，所述旁路电路包括与待放大射频信号数量相一致的旁路支路，所述旁路支路与放大选择开关电路、增益级电路对应连接；

旁路支路包括旁路选择开关，所述旁路选择开关的一端与放大选择开关电路以及增益级电路连接，旁路选择开关的另一端通过耦合隔断电容器与射频信号放大输出端连接。

8.根据权利要求3所述的带有开关的低噪声放大器，其特征是：所述增益级电路还与用于接地的耦合电路连接，所述耦合电路包括耦合电感，所述耦合电感的数量为一个或与增益级电路中增益晶体管的数量相一致，所述增益晶体管的源极端通过耦合电感接地。

9.一种利用带有开关的低噪声放大器对射频信号的放大方法，其特征是：利用增益级电路接收待放大的射频信号，所述增益级电路内包含与待放大射频信号数量一致的放大器，所述放大器与射频信号一一对应，所述放大器的输入端用于输入射频信号，以能对每路射频信号进行独立放大；

利用与增益级电路连接的放大选择开关电路根据待放大的射频信号选择增益级电路内的放大器，以使得所述增益级电路内选择确定的放大器能对所述射频信号进行放大；

对增益级电路放大后的射频输出信号，利用负载电路形成的射频信号放大输出端输出，所述增益级电路的输出端通过驱动级电路与所述负载电路连接，所述驱动级电路与负载电路的连接处为所述射频信号放大输出端；

其中，所述放大选择开关电路包括与增益级电路中放大器数量一致的放大选择电路，所述放大选择电路包括一端与偏置电压连接的电源开关，所述电源开关的另一端通过选择电阻器与接地开关以及增益级电路中对应的放大器的输入端连接，接地开关的另一端接地。

10.根据权利要求9所述利用带有开关的低噪声放大器对射频信号的放大方法，其特征是：所述放大选择开关电路选择确定放大器的数量小于等于增益级电路内包含的放大器数量。

11.根据权利要求9所述利用带有开关的低噪声放大器对射频信号的放大方法，其特征是：所述增益级电路还与用于接地的耦合电路连接。

12.根据权利要求9所述利用带有开关的低噪声放大器对射频信号的放大方法，其特征是：所述增益级电路用于接收射频信号的输入端与射频信号放大输出端间设有用于缓解射频信号幅度过大引起输出失真的旁路电路，所述旁路电路包括与待放大射频信号数量相一致的旁路支路，所述旁路支路与放大选择开关电路、增益级电路对应连接；

旁路支路包括旁路选择开关，所述旁路选择开关的一端与放大选择开关电路以及增益级电路连接，旁路选择开关的另一端通过耦合隔断电容器与射频信号放大输出端连接。