[发明专利]一种射频放大器电路

说明书

本发明提出了一种射频放大器电路，兼具了高性能与低功耗的优点，能够应用于可穿戴设备。所述放大器电路将相同的N个放大器单元上下层叠起来，晶体管共用了相同的工作电流，将有效跨导提高了N倍；同时可将多个放大器单元中的源极负反馈元件合并为一个，通过电容电感谐振实现中间节点的低阻抗。通过本发明的技术方案，放大器电路可在低电流下实现高增益和低噪声系数，采用标准CMOS工艺即可实现，并且芯片体积较小，使得制作成本也大大降低。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种应用于可穿戴设备的高性能低功耗射频放大器电路。

背景技术

随着物联网市场的飞速发展，可穿戴电子设备的数量和市场份额也迅速增长，智能手表、智能手环、无线耳机等消费类应用的兴起推动了可穿戴市场的火热。然而在手表、手环、耳机等无线电子产品中，为了实现长时间的移动式工作，客观上可穿戴设备要求更轻的设备重量、更长的待机和工作时间，因而低功耗的需求、尤其是对芯片的功耗要求，相对其他市场更为迫切。

在可穿戴设备中，由于其模组尺寸较小，天线距离人体的距离较近，而人体是相比天线尺寸体积巨大的导体，当可穿戴设备靠近人体时，其上的天线效率会受到严重的影响。虽然可穿戴设备如手表手环等体积的缩小对于消费者的使用体验有着显著提升，然而当设备尺寸缩小时，天线的性能也会受到严重影响。因此，在贴近人体的微型可穿戴设备中，对于接收发射芯片的性能有着更高更苛刻的要求。为了提高使用体验，在接收模式下，在可穿戴设备的天线端往往采用低噪声放大器来提高接收灵敏度，间接地提高天线接收效率并且扩大接收范围，其在靠近人体时有着更佳的接收性能和使用体验；而在发射模式下，往往也会采用功率放大器来提高发射功率，同时扩大通信范围。

基于上述的原因，可穿戴设备中对于前端放大器有着非常高的要求，特别是在卫星导航定位等高频率使用的通信系统的接收模式下，放大器既要有足够高的功率增益和尽可能低的噪声系数，同时又需要消耗尽可能低的电流，这对放大器的工艺和设计提出了极为苛刻的要求。

因而，需要一种新的射频放大器架构，实现可用于可穿戴设备的高性能低功耗放大器产品。

发明内容

本发明提供了一种射频放大器电路，兼具了高性能与低功耗的优点，能够应用于可穿戴设备。

为了达到本发明目的，本发明实施例提供了一种射频放大器电路，通过N个放大器单元前后级联实现低功耗放大，N为大于1的正整数；其特征在于：

每一个放大器单元均包括：负载元件、第一晶体管、第二晶体管、源极负反馈元件、输入耦合元件、输出耦合元件；所述负载元件的第二端连接第二晶体管的漏极，第二晶体管的源极连接第一晶体管的漏极，第一晶体管的源极连接所述源极负反馈元件的第一端，第一晶体管的栅极通过输入耦合元件与射频输入端连接用于接收射频信号，第二晶体管的栅极连接偏置电压，第二晶体管的漏极还通过输出耦合元件与射频输出端连接用于输出经放大后的射频信号，第一晶体管和第二晶体管为共源共栅结构；

各个放大器单元之间的连接关系具体为：第1个放大器单元的负载元件的第一端连接电源输入电压，第i个放大器单元的源极负反馈元件的第二端连接第i+1个放大器单元的负载元件的第一端，i为整数且1≤i≤N-1，第N个放大器单元的源极负反馈元件的第二端接地。

本发明的另一实施例提供了一种射频放大器电路，通过N个放大器单元前后级联实现低功耗放大，N为大于1的正整数；其特征在于：

每一个放大器单元均包括：负载元件、第一晶体管、第二晶体管、输入耦合元件、输出耦合元件；所述负载元件的第二端连接第二晶体管的漏极，第二晶体管的源极连接第一晶体管的漏极，第一晶体管的栅极通过输入耦合元件与射频输入端连接用于接收射频信号，第二晶体管的栅极连接偏置电压，第二晶体管的漏极还通过输出耦合元件与射频输出端连接用于输出经放大后的射频信号，第一晶体管和第二晶体管为共源共栅结构；