[发明专利]一种用于射频芯片阻抗变换的集总参数元件电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频集成电路设计，尤其涉及一种用于射频芯片上匹配射频收发器与天线之间阻抗变换的集总参数元件电路。

背景技术

在当今无线通信的时代，射频收发器作为一种接收和发送无线信号的设备被广泛应用，典型的射频接收机是包括蓝牙，手机无线LAN等等。在一个典型的射频收发机中，存在一条用于接收射频信号的接收链路(接收机)，同时也存在一条用于传输射频信号的发射链路(发射机)。接收链路和发射链路在一间隔的时段内打开或关闭，从天线接收射频信号或向天线发送射频信号。当从天线接收射频信号，信号就已从一个单端信号转为差分信号，而当向天线发送射频信号时，射频信号也必须从差分信号转化为单端信号。这是因为无线系统天线设计上为单端信号格式的缘故，同时为了抑制背景噪声，信号在射频收发器中传输或接收通常以差分信号的形式参与。因此，在射频收发器和天线的射频通讯中，需要一个将信号在差分与单端间高效转换的转换设备(简称为“变压器”)，如图1所示。

伴随着信号的格式转换，无论是从差分信号转换为单端信号，还是从单端信号转换为差分信号，转换设备的另一个重要功能便是——阻抗变换。通常，天线阻抗被设计为75Ω或50Ω，但接收机的输入阻抗值较高，而发射机的输出阻抗较低。一般在射频接收链路中，天线是连接到低噪声放大器(LNA)，以使微弱的输入信号放大。该低噪声放大器的输入端口通常连接到晶体管的门极或基极，因此存在较高的输入阻抗。此输入阻抗为几百欧姆以上的容性负载，因而变压器在接收模式下需要将天线阻抗(75Ω或50Ω)转换成该低噪声放大器输入阻抗(～100Ω)。在发射模式下，功率放大器将提供天线一个较高的输出功率，而功率放大器的输出阻抗通常为数十欧姆的容性负载。因此变压器也需要将功率放大器的该输出阻抗(～10Ω)变换成天线阻抗(75Ω或50Ω)，以实现向天线发送射频信号。

通常，此类用于射频信号格式转换的变压器可在某种分离元件中得以实现，这样的分离元件称为巴仑。它不是整合在射频收发器上，因此被称为分离芯片变压器。这种巴仑通常是非常昂贵，构建这样的巴伦的成本相当高。而且该解决方案也有一些其它缺点。当工作频率相对多元的情况下，变压器的尺寸大小相对较大，而且不允许将该类变压器集成到芯片上。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种用于射频芯片匹配阻抗变换的集总参数元件电路，通过总体芯片化的变压器和集总参数元件的整合，可以实现匹配阻抗变换及射频信号不同格式间的转换，且不增加射频集成电路的芯片尺寸和成本花费。

本发明的上述目的得以实现的技术解决方案是：一种用于射频芯片匹配阻抗变换的集总参数元件电路，其特征在于：所述集总参数元件包含π型网络及由感容电路和容感电路相联结构成的变压环路模块，其中所述感容电路为基于电感的输入/输出电路，其输出端连有接地的电容，所述容感电路为基于电容的输入/输出电路，其输出端连有接地的电感；所述π型网络的输入端定义为集总参数元件的输入接点A，所述变压环路模块中感容电路的输入、容感电路的输入与π型网络的输出端汇聚相接于接点B，所述感容电路的输出接点C和容感电路的输出接点D接入射频收发器，且输出接点C、D间连有负载ZL。

进一步地，所述感容电路的输出接点C连有接地的电容和接地的电感；所述容感电路的输出接点D连有接地的电容和接地的电感，构成接点B、C、D间的对称式变压环路模块。

本发明的上述目的得以实现的技术解决方案还可以是：一种用于射频芯片匹配阻抗变换的集总参数元件，其特征在于：所述集总参数元件包含π型网络及由两路感容电路和两路容感电路相联结构成的对称矫正分段式变压环路模块，其中所述感容电路具有两个以上串联的电感，各电感间连有接地的电容，所述容感电路具有两个以上串联的电容，各电容间连有接地的电感；所述π型网络的输入端定义为集总参数元件的输入接点A，其中变压环路模块中第一路感容电路的输入、第一路容感电路的输入与π型网络的输出端汇聚相接于接点B，且该第一路感容电路的输出接点C连接第二路输出接地的容感电路，该第一路容感电路的输出接点D连接第二路输出接地的感容电路，所述输出接点C和输出接点D接入射频收发器，且输出接点C、D间连有负载ZL。

本发明一种用于射频芯片阻抗变换的集总参数元件电路，其突出效果为：