[實用新型]射頻信號收發機芯片中的可變增益放大器

有效

• 申請號: 201520598433.1
• 申請日: 2015-08-10
• 公開（公告）號: CN204993266U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 黃海生;陳順舟;李鑫
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H03G3/20
• 分類號: H03G3/20
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 趙逸宸

技術領域

本發明涉及一種用于射頻信號收發芯片中的可變增益放大器，特別適用于GPS和北斗寬帶射頻接收機中應用的單片集成射頻芯片。

背景技術

隨著射頻接收機接收的信號傳輸條件的不同，天線接收到的有效信號的功率會在一個很大的范圍內變化，同時天線接收到的干擾的功率也有可能變化。

為了最終能夠解調天線接收到的信號，需要可變增益放大器電路將天線接收到的不同功率的所需信號放大到基帶模數轉換器量化所需的最優功率。這樣可以最大程度的降低基帶模數轉化器引入的量化噪聲，從而為解調器提供最優的信噪比，以達到最低的誤碼率。

高性能的可變增益放大器電路對實現高性能的射頻接收機非常重要：大動態范圍的可變增益放大器電路能夠提高射頻接收機的輸入信號動態范圍；低功耗的可變增益放大器電路能夠降低射頻接收機的總功耗；快速鎖定的可變增益放大器電路能夠幫助射頻接收機快速地切換頻道和適應變化的環境。

現有可變增益放大器控制精度較低，難以將天線接收到的不同功率信號放大到量化和解調所需的功率，且在接收過程中易受溫度影響，因此亟需提供一種能夠實現精確控制且適應各種環境的可變增益放大器。

發明內容

本發明的目的是主要是解決將天線接收到的不同功率信號放大到量化和解調所需功率的問題。本發明的可變增益放大器能夠應用于大動態范圍輸入信號的接收機和實現非常精確的增益步長控制，并且其受溫度的影響較小。

本發明的具體技術解決方案如下：

該射頻信號收發機芯片中的可變增益放大器包括至少一個低三位二進制可變增益放大單元，至少一個高兩位二進制可變增益放大單元，用于向低三位二進制可變增益放大單元、高兩位二進制可變增益放大單元提供使能信號和相同尾電流的偏置電路；正交兩路信號依次經低三位二進制可變增益放大單元和高兩位二進制可變增益放大單元進行可變增益放大后輸出；或正交兩路信號依次經高兩位二進制可變增益放大單元和低三位二進制可變增益放大單元進行可變增益放大后輸出。

若所述可變增益放大單元為兩個及兩個以上時，低三位二進制的多個可變增益放大單元之間級聯，高兩位二進制的多個可變增益放大單元之間級聯。

上述低三位二進制可變增益放大單元和高兩位二進制可變增益放大單元均為采用電阻負載作為跨阻放大器的可變增益放大器。

上述偏置電路包括與門AND2X2、NMOS管(M3、M17)、兩個反相器INVX2，使能信號EN和模式選擇信號MODE先通過與門AND2X2產生信號ENN，信號ENN接到NMOS管M17的柵極，使能信號EN和模式選擇信號MODE再通過反相器INVX2產生信號ENB,信號ENB接到NMOS管M3的柵極；在使能信號EN和模式選擇信號MODE都開啟的作用下，且信號EN、信號MODE、信號ENN均為高電平時，輸入信號IB25首先送入IB，輸入的數字控制信號BI<2:0>先通過兩個反相器INVX2，進而與輸入IB25信號一起控制偏置電路的輸出信號IB2，IB1，IB0。

上述高兩位二進制可變增益放大單元包括反相器INVX2、NMOS管(M0、M4、M21、M74)、PMOS管(M13、M17、M80、M81)和電阻陣列模塊RES2；使能信號EN經過反相器INVX2產生信號BENB，信號BENB接到NMOS管M0的柵極，當BENB為高電平時，偏置電流IB25輸入到高兩位二進制可變增益放大單元中；BENB再經過一個反相器產生信號BEN，信號BEN接到NMOS管M4的柵極；輸入數字控制信號B<4>，B<3>在送到VGA2的電阻陣列RES2的輸入信號端口B<4>和B<3>中的同事，輸入數字控制信號B<4>，B<3>通過一個與非門NAND2X1和一個或非門NOR2X1，分別產生信號S1和S2,信號S1送到PMOS管M17和M81的柵極，信號S2送到PMOS管M13和M80的柵極；高兩位二進制可變增益放大單元中包含一個電阻陣列模塊RES2，電阻陣列模塊RES2的輸入A端口接在PMOS管M21的漏極上，輸出B端口接在PMOS管M74的漏極上，通過調節RES2輸入信號B<4>和B<3>來控制RES2的阻值大小，進而控制高兩位二進制可變增益放大單元的增益大小。