一种多频段电子电路及其设计方法

作者：信息来源:pcb设计 2008-5-12

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技术描述：无线通讯产业已演进至多种标准/多种服务之境地，例如无线局域网络(Wireless Local Area Network, WLAN)使用2。4 GHz, 5。2 GHz, 5。7 GHz频段、GSM行动电话使用0。...

技术描述：
无线通讯产业已演进至多种标准/多种服务之境地，例如无线局域网络(Wireless Local Area Network, WLAN)使用2.4 GHz, 5.2 GHz, 5.7 GHz频段、GSM行动电话使用0.9 GHz, 1.8 GHz,1.9 GHz频段、而全球定位系统(Global Position System, GPS)使用1.5 GHz频段。因此最好能将多种标准整合在同一收发机芯片中，亦即要能设计制作出多频段收发机。设计多频段收发机最主要的挑战，在于增进通讯收发机的功能之同时，能使用最少额外之电路。

习知设计多频段收发机中的低噪声放大器之策略，针对某一频段就设计符合该频段的低噪声放大器。换言之，要设计能使用0.9 GHz, 1.8 GHz,1.9 GHz频段之三频收发机，就须设计三组低噪声放大器以因应三种不同频率。因此在设计低噪声放大器时，与其相关的增益、噪声指数(Noise Figure)、输入阻抗及输出阻抗，都是对某一特定频段来做设计。如此一来，多频段收发机之整个电路的面积及功率消耗，都要比单频段收发机大许多。本发明之目的在提供一种多频段放大器及其设计方法，仅使用单一放大器即可达成多种频段之输入阻抗匹配，而且不增加电感使用数量，也不需额外打线。

阅图一，其乃本创作具2.4/ 5.2/ 5.7 GHz多频段处理功能之实施例的电路图。在此电路中我们虽使用双极晶体管，但使用场效晶体管也可以。第一电阻407与第二电阻412均为300奥姆；第三电阻410为600奥姆；直流阻隔/交流耦合电容409为3pF；该第一晶体管408与第二晶体管413射极面积均为12.18平方微米。制程采TSMC 0.35um SiGe BiCMOS制程。在此多频段低噪声放大器中，我们将一串联组合之一切换开关403及一电容器415电性连接于放大器中第一级晶体管408基极端与集极端之间。藉由此切换开关之导通与否，来改变看入第一级晶体管基极端之总输入电容CIN。CIN 和接在基极上的电感404，构成了达成输入阻抗匹配的共振腔。当切换开关403不导通，即切换开关403为断路时，此时在本实施例中接在基极上的电感404与看入第一级晶体管基极端之总输入电容CIN 组成之共振腔可达成在5.2/ 5.7 GHz(WLAN无线局域网络IEEE 802.11a)的输入阻抗匹配。当切换开关403导通，即切换开关403接近短路时，第一级晶体管基极端与集极端之间因多并联了一个电容器415，故看入第一级晶体管基极端之总输入电容CIN 增大，从而接在基极上的电感404与看入第一级晶体管基极端之总输入电容CIN 组成之共振腔可达成在2.4 GHz(WLAN无线局域网络IEEE 802.11b）的输入阻抗匹配。在输出端414部份，我们使用了回授电阻 410达成输出阻抗匹配。在不需输出阻抗匹配的情况下(例如zero-IF或low-IF接收机情况下)，可不用回授电阻 410达成输出阻抗匹配。电阻407及电阻412为分别为第一级晶体管及第二级晶体管之负载。本实施例虽用电阻为负载，视需要使用电感或电容负载亦是可以的。重点是输入端能达成多频段阻抗匹配。由于我们只使用了一个电感404，而且是制作在芯片上的电感，因此不但整个电路可以完全在单一芯片上实现，而且电路的面积非常小。对于商品化非常有利。图二是这个电路的量测结果，可以看出其输入阻抗的匹配程度(S11)在使用频段内，均小于-16dB以下，而增益则都有20dB以上。(1262字)