[發明專利]可變增益放大器

無效

• 申請號: 201210033032.2
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102647155A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 吉安·霍赫扎德
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03G3/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及可變增益放大器。

背景技術

可變增益放大器(VGA)等用在基站的接收和發送路徑中，以調節射頻(RF)信號的幅度，從而根據天線處的信號電平或者電子部件的增益分布(gain?spread)來實現各種增益變化。

在從0.7GHz至3.8GHz范圍的RF頻譜內，極有必要保持幾乎恒定且線性的放大(amplification)以及盡可能大的信躁比。在包括這種大頻率范圍時，實現這些任務并非小事。

現有技術中已知的VGA放大器包括以下部件的串聯連接：小信號放大器、緊跟小信號放大器的衰減器以及緊跟衰減器的大信號放大器。然而，這種已知體系結構將產生互調噪聲，從而衰減器難以適應整個頻率范圍內的放大器阻抗。任何VGA的重要參數是OIP3，即，輸出3階截取點(IP3，third?order?intercept?point)。這是對電路的小信號3階線性度的度量。以dBm表示的OIP3指示外推功率水平(extrapolated?power?level)，在該外推功率水平下輸出處的一次諧波具有與三次諧波相同的功率。

如上所述，在VGA的最大增益處的總OIP3受功率放大器中的大信號放大器的OIP3的限制。這并不令人吃驚，因為所述放大器應該掌控電路中的最大信號。還應該看出，在最大衰減處，OIP3完全由小信號放大器和衰減器來確定。

這種OIP3的問題在于兩個方面：

1.在最大衰減處的線性度太低(18.4dBm，參見圖1)

2.在衰減期間線性度并不恒定，并且極其依賴于衰減設置。

發明內容

因此，需要改善VGA的噪聲指數(noise?figure)和線性度。

因此，本發明的目的在于提供一種可變增益放大器，所述可變增益放大器包括：第一衰減器，用于接收輸入信號并向第一放大器發送第一衰減輸入信號；第一放大器，用于放大第一衰減輸入信號并向第二衰減器產生第一放大信號；第二衰減器，用于衰減第一放大信號并向第二放大器發送第二衰減信號；第二放大器，用于放大第二衰減信號并產生輸出信號；其中，第一衰減器由第一電壓源供電，第二衰減器由第二電壓源供電，第一放大器由第三電壓源供電，第二放大器由第四電壓源供電。利用上述體系結構，克服了在僅使用公共電源的條件下產生的互調噪聲，并且這改善了電路的信躁比或噪聲指數。在系統中，通過改進的ACPR(相鄰信道功率比)認識到了這一點，該改進的ACPR是譜純度度量(spectral?purity?measure)，其結合了互調非線性度(OIP3)和互調噪聲的效果。此外，因為衰減器是分開的，所以可以單獨處理每個衰減器的噪聲指數：小信號(例如，第一衰減器)的噪聲指數和大信號(例如，第二衰減器)的噪聲指數。

在本發明的實施例中，第一電壓源和第二電壓源提供相同的電壓電平。這確定了衰減器提供幾乎相同的噪聲和衰減性能。然而，這并不必須意味著電路包括僅一個用于提供電壓電平的電源，而只是表示所述電壓實質上彼此相等。

在另一實施例中，第三電壓源和第四電壓源提供相同的電壓電平。這樣做的原因與前段所描述的原因相同。

在實施例中，第一放大器和第二放大器中的每一個包括相應的第一晶體管和第二晶體管，每個晶體管接收由相應的電流調節器產生的電流。第一放大器的輸入經由反饋電路與第二放大器的輸出和放大器的輸出相耦合。

每個電流調節器包括誤差放大器，誤差放大器由第五電源供電。

為了提供恒定的且可預測的性能，應當為放大器提供可調節的電流，根據本發明，所述可調節的電流由誤差放大器確定，而誤差放大器由不同的電源供電。這確定了從第一放大器和第二放大器產生的噪聲中對誤差放大器的進一步噪聲去耦合。根據所驅動的放大器是何種類型，誤差放大器的輸出可以是電流或電壓。

在本發明的另一實施例中，每個衰減器包括相應的多個衰減單元，每個單元包括：

-串聯電阻器，具有與衰減器輸入信號相耦合的第一端子以及與衰減器的輸出信號相耦合的第二端子，其中第一端子和第二端子耦合至第一開關，

-第一并聯電阻器，具有與串聯電阻器的第一端子相耦合的第三端子以及與第二開關相耦合的第四端子，

-第二并聯電阻器，具有與串聯電阻器的第二端子相耦合的第五端子以及與第三開關相耦合的第六端子，其中第一開關由第一控制信號來控制，第二開關和第三開關由第二控制信號來控制，各個控制信號是在使用時處于不同數字狀態的數字信號。