專利名稱：增益可控寬頻低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線局域網(wǎng)和射頻集成電路領(lǐng)域，具體的說是一種增益可 控寬頻低噪聲放大器，該放大器尤其適用于多種無線協(xié)議網(wǎng)絡(luò)片上系統(tǒng)(System-on-chip)的射頻前端發(fā)射器。
技術(shù)背景在現(xiàn)代無線通信領(lǐng)域的射頻收發(fā)器中，作為射頻接收器前端的低噪聲 放大器(Low Noise Amplifier ,LNA)的噪聲系數(shù)和增益對整個接收機(jī)系統(tǒng) 的信噪比有著至關(guān)重要的影響；此外，實際應(yīng)用中的線性范圍以及前后部 件的匹配有較高的要求，LNA己成為一個極其重要的部件。隨著無線技術(shù)的發(fā)展，對LNA的工作要求也越來越高，主要體現(xiàn)在以 下幾個方面[l]具有較寬的工作頻率，例如在UWB中，要求其工作頻率為0 11G。 其難點主要是輸入阻抗匹配和低噪放大器的工作帶寬極其有限；[2]高線性度，射頻信號在傳輸中受傳輸路徑的影響，輸入信號的強(qiáng)弱 是變化的，在接收有用信號的同時又可能伴隨許多強(qiáng)干擾信號混入，所以 要求LNA具有較高的線性度以保證其可正常工作。[3]高增益，高的LNA增益可以很好的改善整個接收器的噪聲系數(shù)，降 低對LNA后級聯(lián)電路的要求。[4]低功耗，這是與前面三項均成折衷關(guān)系，但由于便攜設(shè)備的廣泛使 用，對射頻接收器的功耗也提出了更要的要求，這也是對LNA設(shè)計的最主 要的限制。對于第一點，目前一般主要集中于對電路和器件的改進(jìn)而獲得較寬的 工作范圍。但是由于功耗等性能限制，使得其改進(jìn)有限。第二、第三點受 到第四點的限制，呈強(qiáng)烈的折衷關(guān)系，以往許多結(jié)構(gòu)中均是通過將LNA級聯(lián)一級可變增益放大器來進(jìn)行折衷，如An 802.1 lgWLANSoC (正EE JOURNAL OF SOLID -STATE CIRCUITS, VOL. 40, NO. 12, DECEMBER 2005)所述，但是其會產(chǎn)生額外的噪聲，使得整個接收器的性能有所下降。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種增益可控寬頻低噪聲放大器，該放大器具有噪 音低、工作頻率較寬的特點，可應(yīng)用于多種頻率無線接收器。本發(fā)明提供的增益可控寬頻低噪聲放大器，其特征在于它包括狀態(tài) 配置器、輸入阻抗匹配電路、增益可控低噪放大器和輸出阻抗匹配電路；狀態(tài)配置器用于接收來自于基帶部分的配置信號，并根據(jù)配置信息生 成輸入配置信號給輸入阻抗匹配電路，輸出增益配置信號和頻帶選擇信號 給增益可控低噪放大器，輸出配置信號給輸出阻抗匹配電路；輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)接受狀態(tài)配置器的輸入配置信號，并將接受到的射 頻信號根據(jù)接收到的匹配選擇信號進(jìn)行匹配，將匹配后的射頻信號傳送給 增益可控低噪放大器；增益可控低噪放大器接受狀態(tài)配置器的頻帶選擇信號和增益配置信 號，并接受輸入阻抗匹配電路傳送來的射頻信號，根據(jù)這兩種信號進(jìn)行頻 帶的選擇與射頻信號的放大，將經(jīng)過放大的射頻信號傳送給輸出阻抗匹配 電路；輸出阻抗匹配龜路接受狀態(tài)配置器的輸出阻抗匹配信號，根據(jù)該阻抗 匹配信號對接收到放大后的射頻信號進(jìn)行信號匹配，再將匹配后的信號輸 出。本發(fā)明可滿足多種頻率無限網(wǎng)絡(luò)對低噪聲放大器的性能要求，具有較寬 的工作頻率和較為方便的增益調(diào)節(jié)和輸入阻抗匹配調(diào)節(jié)方式。其頻率通過 輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)配置器，使得增益的調(diào)節(jié)具有較好的靈活性，并 通過控制選擇放大器保證其可工作在一較寬的頻率范圍之內(nèi)。并設(shè)計了自 動增益控制反饋環(huán)路，使LNA的非線性和增益達(dá)到了良好的折衷，并可隨時控制調(diào)節(jié)。同時避免了級聯(lián)可變增益放大器的使用，降低了系統(tǒng)噪聲。 對于輸出阻抗，由于輸出阻抗匹配電路地存在，可將其配置為廣泛采用的50歐姆或其他值，方便了后續(xù)級聯(lián)電路的設(shè)計同時避免了過多的電容電阻 的使用，節(jié)省了電路面積，降低了成本。通過以上的改進(jìn)，使得本LNA可 應(yīng)用于更寬的頻率范圍，適用于不同頻率段的多種協(xié)議，也可用于對工作 帶寬要求較高如UWB協(xié)議等無線接收器，并具有良好的兼容性和自適應(yīng)性。 與傳統(tǒng)的低噪放大器相比，具有更廣泛的應(yīng)用范圍和良好的性能。


圖1為本發(fā)明增益可控寬頻低噪聲放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為增益可控低噪放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為高頻低噪放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為高頻放大器簡化電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為偏置控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為應(yīng)用實例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
整個低噪聲放大器的輸入信號可以分為兩種， 一是來自天線的射頻輸 入信號，另一種為來自基帶部分的狀態(tài)配置信好。如圖1所示，本發(fā)明包括 四個部分狀態(tài)配置器l、輸入阻抗匹配電路2、增益可控低噪放大器3和輸 出阻抗匹配電路4。本發(fā)明根據(jù)總線思想采用狀態(tài)配置器l對輸入阻抗匹配 電路2，輸出阻抗匹配電路4，以及增益可控低噪放大器3進(jìn)行控制，使得輸入輸出阻抗具有更大的可調(diào)空間并具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，擴(kuò)展了放大器的 應(yīng)用范圍使其可滿足多種無線協(xié)議要求。狀態(tài)配置器l接收來基帶部分的配置信號，并根據(jù)配置信息生成輸入配 置信號給輸入阻抗匹配龜路2，輸出增益配置信號和頻帶選擇信號給增益可 控低噪放大器3，輸出配置信號給輸出阻抗匹配電路4。輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)2接受狀態(tài)配置器1的輸入配置信號并生成相應(yīng)的輸 入阻抗，保證其輸入阻抗為50歐或其他可控值，其目的主要用于實現(xiàn)可控 的輸入阻抗匹配。輸入匹配電路2接收到待處理的低頻、中高頻和超高頻射 頻信號中的一種信號或者他們的組合信號，并將接受到的射頻信號根據(jù)接 收到的匹配選擇信號進(jìn)行匹配，將匹配后的射頻信號傳送給增益可控低噪 放大器3。增益可控低噪放大器3接受狀態(tài)配置器1的頻帶選擇信號和增益配置信 號，并根據(jù)這兩種信號來實現(xiàn)頻帶的選擇與射頻信號的放大。增益可控低 噪放大器3接受到輸入阻抗匹配電路2傳送來的射頻信號，并將經(jīng)過放大的 射頻信號傳送給輸出阻抗匹配電路4 。輸出阻抗匹配電路4接受狀態(tài)配置器1的輸出阻抗匹配信號，保證其輸 出阻抗恒定為50歐或其他可控值，其原理與輸入阻抗匹配電路2基本相同。 輸出阻抗匹配電路4對放大后的射頻信號進(jìn)行信號匹配，并將匹配后的信號 輸出。下面舉例對上述部分的具體結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖2所示，輸入阻抗匹配電路2包括輸入阻抗匹配控制器21、輸入 選擇開關(guān)硨列22、電容匹配網(wǎng)絡(luò)23和電感匹配網(wǎng)絡(luò)24。輸入阻抗匹配控制器21根據(jù)接收到上層輸入配置信號，產(chǎn)生輸入選擇 信號，電容調(diào)節(jié)信號和電感調(diào)節(jié)信號，分別輸入給輸入選擇開關(guān)陣列22、 電容匹配網(wǎng)絡(luò)23和電感匹配網(wǎng)絡(luò)24。輸入選擇開關(guān)陣列22能根據(jù)輸入阻抗匹配控制器21產(chǎn)生的擇信號， 通過自身幵關(guān)陣列的開或關(guān)來選擇合適的通路，將接收到的低頻、中高頻 或著超高頻射頻信號傳輸給電容匹配網(wǎng)絡(luò)23和電感匹配網(wǎng)絡(luò)24進(jìn)行匹配。電容匹配網(wǎng)絡(luò)23和電感匹配網(wǎng)絡(luò)24主要是實現(xiàn)輸入阻抗的匹配。在 射頻接收器中，只有使得輸入輸出的阻抗相匹配，才可以達(dá)到較高的信號 傳輸效率。電容匹配網(wǎng)絡(luò)23和電感匹配網(wǎng)絡(luò)24能夠根據(jù)輸入阻抗匹配控 制器21產(chǎn)生的電容調(diào)節(jié)信號和電感調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生相應(yīng)的電感值和電容值， 以合適的電感和電容的組合實現(xiàn)輸入阻抗的匹配。如圖3所示，增益可控低噪放大器3則用來實現(xiàn)頻帶的選擇與射頻信號 的放大，它受到來自狀態(tài)配置器l的頻帶選擇信號和增益控制信號的控制。 由于接收到的射頻信號在傳輸中受傳輸路徑的影響，輸入信號的強(qiáng)弱是變 化的，在接收有用信號的同時又可能伴隨許多強(qiáng)干擾信號混入，因此要求 放大器有足夠大的線性范圍。但是，在功耗、噪聲和增益的約束條件下， LNA的線性度一般不會很高。為了解決低噪聲，高增益和高線性度的矛盾， 本LNA的設(shè)計采用了雙模設(shè)計的模式，即在輸入信號很小時，通過配置寄 存器36輸出的增益配置信息調(diào)高LNA的增益，優(yōu)先滿足高增益的要求。另 一方面，當(dāng)輸入信號較大時，通過配置寄存器36輸出的增益配置信息調(diào)低 LNA的增益，以低增益滿足其高線性度的要求。同樣，對于輸入的射頻信號為較高頻率的時候，必須采用高頻低噪放 大器以保證接收器的性能，但是，高頻低噪放大器在低頻頻段則性能較差， 而且功耗也較高，所以本發(fā)明者采用了可重構(gòu)的放大器結(jié)構(gòu)。通過配置寄 存器36輸出的配置信息控制輸入開關(guān)陣列31和輸出開關(guān)陣列35的開和關(guān)， 來選擇低頻放大器32、中高頻放大器33和超高頻放大器34中單個放大器或 一個較為合適的組合進(jìn)行工作，使得整個低噪放大器的工作范圍可以覆蓋 一個很寬的頻率范圍，同時又具有很高的頻率配置靈活性。在低頻頻段時， 直接采用低頻放大器既保證了接收器的性能也減小了功率的損耗；超高頻 頻段時，則切換到超高頻低噪放大器，以確保其良好的性能。低頻放大器5、 中高頻放大器6和超高頻放大器7在結(jié)構(gòu)上相似，區(qū)別在與用于放大射頻信 號的晶體管在參數(shù)上有所不同。如圖4所示，上述的低頻放大器32、中高頻放大器33和超高頻放大器34 均可以采用這種結(jié)構(gòu)，它包括放大電路3a、電壓比較電路3b、分級控制電 路3c、偏置控制電路3d和負(fù)載控制電路3e。放大電路3a用于產(chǎn)生增益，放大射頻信號，其增益受負(fù)載控制電路3e 輸出的負(fù)載控制信息和偏置控制電路3d輸出的偏置控制信息聯(lián)合控制，其中，偏置控制信息為增益的主調(diào)信息，負(fù)載控制信息為增益的微調(diào)信息。 分級控制電路3c受到配置寄存器36的增益配置信息和電壓比較電路3b產(chǎn)生的差值信息的雙重控制。配置寄存器36的增益配置信號是為了使放大 電路3a的增益在大的范圍內(nèi)滿足要求，電壓比較電路3b產(chǎn)生的差值信息是 為了使放大電路3a輸出的電壓穩(wěn)定。分級控制電路3c對放大電路3a的增益調(diào) 整是通過輸出的偏置控制信息和負(fù)載控制信息來控制偏置電路3d的偏置信 息和負(fù)載電路3e的負(fù)載信息實現(xiàn)的。電壓比較電路3b將放大電路3a輸出的電壓與基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)輸出電 壓存在波動時，電壓比較電路3b會把輸出電壓與基準(zhǔn)電壓的差值信息輸入 到分級控制電路3c，進(jìn)而對放大電路3a的增益進(jìn)行調(diào)整，直到放大電路3a 的輸出電壓穩(wěn)定為止。當(dāng)放大電路3a輸出的電壓符合要求時，放大電路3a 輸出的電壓將被輸出，此時電壓比較電路3b將停止工作。如圖5所示的電路結(jié)構(gòu)，輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)同輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的基本 原理是相同的。輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)4包含了輸出阻抗匹配控制器41、電感匹 配網(wǎng)絡(luò)42、電容匹配網(wǎng)絡(luò)43和輸出選擇開關(guān)陣列44。輸出阻抗匹配控制器41根據(jù)狀態(tài)配置器1的輸出配置信號產(chǎn)生的電感 配置信號、電容阻抗配置信號和輸出選擇信號傳遞給電感匹配網(wǎng)絡(luò)42、電 容匹配網(wǎng)絡(luò)43和輸出選擇開關(guān)陣列44。電感匹配網(wǎng)絡(luò)42和電容匹配網(wǎng)絡(luò)43主要是實現(xiàn)輸出阻抗的匹配。電 容匹配網(wǎng)絡(luò)42和電感匹配網(wǎng)絡(luò)43能夠根據(jù)輸出阻抗匹配控制器41產(chǎn)生的 電容調(diào)節(jié)信號和電感調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生相應(yīng)的電感值和電容值，以合適的電感 和電容的組合實現(xiàn)輸出阻抗的匹配。最后輸出選擇開關(guān)陣列44根據(jù)輸出阻抗匹配控制器41的輸出選擇信號，通過自身開關(guān)陣列的開或關(guān)，將三路射頻輸入信號組合成一路輸出信號(寬頻輸出信號)輸出。圖4中的放大電路3e可以由如圖6所示的電路結(jié)構(gòu)或者其相似的電路 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，圖6中所示的輸入電路總跨導(dǎo)G^的表達(dá)式為叫是工作頻率，&是截止頻率。(2)如果電容C,很小,使(^+g^)"C,》l,增益可近似為:叫(及,+"^s) (3) 式中A *込叫4，込是電感的品質(zhì)因子。為了達(dá)到控制LNA增益的目的,放大管M1的靜態(tài)偏置電壓K^要能被 調(diào)節(jié)，L,改變，要求級聯(lián)管^的偏置電壓F^也作相應(yīng)的調(diào)整。其中F^ 對于放大器的增益影響較大，而^。"則相對較小，可首先調(diào)整^^基本確 定放大器的增益，而后通過調(diào)整^。,2來對放大器的增益進(jìn)行微調(diào)。圖4中的偏置控制電路3e和負(fù)載控制電路3d原理基本相同，其結(jié)構(gòu)如圖 7所示，它包括電流源Ibias、 MOS管M3、 M4和可調(diào)MOS管網(wǎng)絡(luò)，可調(diào)MOS 網(wǎng)絡(luò)收到偏置控制信號，而后選擇合適的MOS管個數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生合適的 rA,^，即產(chǎn)生了合適的偏置信號。在射頻接收器中，只有使得輸入輸出的阻抗相匹配，才可以達(dá)到較高 的傳輸效率。因此選擇一個能夠適合于寬帶輸入匹配的電路結(jié)構(gòu)是非常重 要的。為實現(xiàn)完全的阻抗匹配,需滿足兩個條件(1)輸入阻抗Z,"的實部與 天線的輸出阻抗相等；(2)虛部消失，這時需要引入電感^,使電感(、+丄,)在 工作頻率叫下與電容Cp相互抵消。其中還采用了電容陣列用來補(bǔ)償電容、 電感的工藝偏差。負(fù)載的理想阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是一個在阻抗匹配頻帶邊緣陡 峭切斷的矩形狀帶通濾波器。理論上這可以通過一具有無限多元件的最優(yōu) 帶通匹配濾波器實現(xiàn)，但在實實際使用中采用數(shù)量很少的元件即可以得到 很好的近似。由于這個最基本的原因，高效的寬帶阻抗匹配結(jié)構(gòu)必須是濾 波器結(jié)構(gòu)。輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)是在不引入額外熱噪聲的前提下使得輸入端口反射系數(shù)最小。在用寬帶匹配理論中的電抗匹配法設(shè)計匹配
網(wǎng)絡(luò)時,只需在加入一個LC并聯(lián)支路，便可以得到寬帶輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。如 果想用更高階的濾波器來實現(xiàn)。這里,存在著一個芯片面積、噪聲系數(shù)同增 益平坦度之間的折中。 一般而言，3 5階切比雪夫濾波器的輸入輸出匹配網(wǎng) 絡(luò)足夠使用。
如圖8所示，該本發(fā)明增益可控寬頻低噪聲放大器應(yīng)用的實例為 假設(shè)在初始狀態(tài)下，天線接收到一頻率為2.4GHz的射頻傳輸信號，低 噪聲放大器工作頻率也為2.4GHz,首先輸入阻抗匹配電路2根據(jù)狀態(tài)配置器l 產(chǎn)生輸入狀態(tài)配置信號產(chǎn)生一個合適的輸入阻抗，并將經(jīng)過匹配的射頻信 號傳給增益可控低噪放大器3。增益可控低噪放大器3根據(jù)狀態(tài)配置器1產(chǎn)生 的頻帶選擇信號選擇合適的頻帶對射頻信號進(jìn)行放大，根據(jù)狀態(tài)配置器l產(chǎn) 生增益控制信號和輸出信號的強(qiáng)度，不斷調(diào)整自身增益，使低噪放大器的 輸出基本穩(wěn)定，以確保后面電路工作在正常狀態(tài)。而后，根據(jù)前面兩參數(shù) 的變化，輸出匹配電路迅速作出調(diào)節(jié)，保證了輸出阻抗的匹配，并將射頻 信號輸出。由于整個調(diào)整時間非常短，所以保證了輸入射頻信號的及時傳 輸，其可視為本低噪聲放大器適用于2.4GHz頻率的無線傳輸協(xié)議。
本說明雖然是選一特定頻率為例進(jìn)行了分析說明，但是本專業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不局限于上述頻率，而是適合不同工作頻率的協(xié)議 和增益要求自適應(yīng)變化的情況。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開 的內(nèi)容，采用其它多種具體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種增益可控寬頻低噪聲放大器，其特征在于它包括狀態(tài)配置器(1)、輸入阻抗匹配電路(2)、增益可控低噪放大器(3)和輸出阻抗匹配電路(4)；狀態(tài)配置器(1)用于接收來自于基帶部分的配置信號，并根據(jù)配置信息生成輸入配置信號給輸入阻抗匹配電路(2)，輸出增益配置信號和頻帶選擇信號給增益可控低噪放大器(3)，輸出配置信號給輸出阻抗匹配電路(4)；輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(2)接受狀態(tài)配置器(1)的輸入配置信號，并將接受到的射頻信號根據(jù)接收到的匹配選擇信號進(jìn)行匹配，將匹配后的射頻信號傳送給增益可控低噪放大器(3)；增益可控低噪放大器(3)接受狀態(tài)配置器(1)的頻帶選擇信號和增益配置信號，并接受輸入阻抗匹配電路(2)傳送來的射頻信號，根據(jù)這兩種信號進(jìn)行頻帶的選擇與射頻信號的放大，將經(jīng)過放大的射頻信號傳送給輸出阻抗匹配電路(4)；輸出阻抗匹配電路(4)接受狀態(tài)配置器(1)的輸出阻抗匹配信號，根據(jù)該阻抗匹配信號對接收到放大后的射頻信號進(jìn)行信號匹配，再將匹配后的信號輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益可控寬頻低噪聲放大器，其特征在于-輸入阻抗匹配電路(2)包括輸入阻抗匹配控制器(21)、輸入選擇開關(guān)陣 列(22)、電容匹配網(wǎng)絡(luò)(23)和電感匹配網(wǎng)絡(luò)(24);輸入阻抗匹配控制器(21)根據(jù)接收到上層輸入配置信號，產(chǎn)生輸入 選擇信號，電容調(diào)節(jié)信號和電感調(diào)節(jié)信號，分別輸入給輸入選擇開關(guān)陣列 (22)、電容匹配網(wǎng)絡(luò)(23)和電感匹配網(wǎng)絡(luò)(24);輸入選擇開關(guān)陣列(22)根據(jù)輸入阻抗匹配控制器(21)產(chǎn)生的擇信 號，通過自身開關(guān)陣列的開或關(guān)來選擇合適的通路，將接收到的低頻、中高頻或著超高頻射頻信號傳輸給電容匹配網(wǎng)絡(luò)(23)和電感匹配網(wǎng)絡(luò)(24); 電容匹配網(wǎng)絡(luò)(23)和電感匹配網(wǎng)絡(luò)(24)根據(jù)輸入阻抗匹配控制器 (21)產(chǎn)生的電容調(diào)節(jié)信號和電感調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生相應(yīng)的電感值和電容值， 對輸入阻抗進(jìn)行匹配。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的增益可控寬頻低噪聲放大器，其特征在于: 增益可控低噪放大器(3)包括輸入開關(guān)陣列(31)、低頻放大器(32)、 中高頻放大器(33)、超高頻放大器(34)、輸出開關(guān)陣列(35)和配置 寄存器(3 (6));配置寄存器(3 (6))用于存儲配置寄存器(3 (6))輸出的配置信 息，并提供給輸入開關(guān)陣列(31)、低頻放大器(32)、中高頻放大器(33)、 超高頻放大器(34)和輸出開關(guān)陣列(35);輸入開關(guān)陣列(31)根據(jù)配置信息選擇選擇低頻放大器(32)、中高 頻放大器(33)和超高頻放大器(34)中一個或幾個組合進(jìn)行工作;低頻放大器(32)、中高頻放大器(33)和超高頻放大器(34)根據(jù) 頻帶選擇信號和增益控制信號，進(jìn)行頻帶的選擇與射頻信號放大，并輸出 給輸出開關(guān)陣列(35);輸出開關(guān)陣列(35)根據(jù)配置信息選擇輸出的所接收的放大后的射頻 信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的增益可控寬頻低噪聲放大器，其特征在于 低頻放大器(32)、中高頻放大器(33)和超高頻放大器(34)均包括放 大電路(3a)、電壓比較電路(3b)、分級控制電路(3c)、偏置控制電路(3d) 和負(fù)載控制電路(3e);分級控制電路(3c)根據(jù)配置寄存器(36)的增益配置信息和電壓比較電 路(3b)產(chǎn)生的差值信息，輸出偏置控制信息控制偏置電路(3d)產(chǎn)生的 的偏置信息；輸出負(fù)載控制信息控制負(fù)載電路(3e)產(chǎn)生的負(fù)載信息；放大電路(3a)根據(jù)負(fù)載控制電路(3e)輸出的負(fù)載控制信息和偏置控制電路(3d)輸出的偏置控制信息產(chǎn)生增益，放大射頻信號，將電壓信號 輸出到電壓比較電路(3b)，當(dāng)放大電路(3a)輸出的電壓符合要求時，放 大電路(3a)輸出的電壓輸出到開關(guān)陣列(35);電壓比較電路(3b)用于將放大電路(3a)輸出的電壓與基準(zhǔn)電壓比 較，當(dāng)輸出電壓存在波動時，電壓比較電路(3b)將二者的差值信息輸入 到分級控制電路(3c);當(dāng)放大電路(3a)輸出的電壓符合要求時，電壓比 較電路(3b)停止工作；偏置控制電路(3d)和負(fù)載控制電路(3e)根據(jù)分級控制電路(3c)的 控制指令分別輸出負(fù)載信息和偏置信息給放大電路(3a)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的增益可控寬頻低噪聲放大器，其特征在于: 輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(4)包括輸出阻抗匹配控制器(41 )、電感匹配網(wǎng)絡(luò)(42)、 電容匹配網(wǎng)絡(luò)(43)和輸出選擇開關(guān)陣列(44);輸出阻抗匹配控制器(41)根據(jù)狀態(tài)配置器(1)的輸出配置信號產(chǎn)生 的電感配置信號、電容阻抗配置信號和輸出選擇信號傳遞給電感匹配網(wǎng)絡(luò) (42)、電容匹配網(wǎng)絡(luò)(43)和輸出選擇開關(guān)陣列(44);電容匹配網(wǎng)絡(luò)(42)和電感匹配網(wǎng)絡(luò)(43)分別根據(jù)輸出阻抗匹配控 制器(41)產(chǎn)生的電容調(diào)節(jié)信號和電感調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生相應(yīng)的電感值和電容 值，輸出至輸出選擇開關(guān)陣列(44);輸出選擇開關(guān)陣列(44)根據(jù)輸出阻抗匹配控制器(41)的輸出選擇 信號，通過自身開關(guān)陣列的開或關(guān)，將三路射頻輸入信號組合成一路輸出 信號輸出。
全文摘要
一種增益可控的寬頻低噪聲放大器，其中狀態(tài)配置器用于產(chǎn)生輸入、輸出配置信號和增益、波段開關(guān)控制信號，分別對輸入阻抗匹配電路、增益可控寬頻低噪聲放大器、輸出阻抗匹配電路進(jìn)行控制，設(shè)置合適的輸入阻抗、放大器增益、工作帶寬和輸出阻抗。RF輸入信號經(jīng)過輸入阻抗匹配電路可最大效率的傳輸至增益可控放大器，產(chǎn)生較少的能量反射。而后由于放大器增益的自適應(yīng)性，放大器根據(jù)輸入的RF信號幅度調(diào)節(jié)自身增益使得輸出電壓穩(wěn)定，保證了后級電路的正常工作。由于輸出阻抗匹配電路的存在，使得系統(tǒng)輸出信號可最大效率的傳輸?shù)胶蠹夒娐?，保證了電路的工作效率。本發(fā)明可應(yīng)用于不同阻抗天線和不同工作頻率協(xié)議的無線收發(fā)器中，并可進(jìn)行自適應(yīng)增益調(diào)節(jié)。
文檔編號H03F1/00GK101316095SQ200810048230
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者張科峰, 夢 蔡, 鄒雪城 申請人:華中科技大學(xué)