增強型低噪聲放大器的製作方法

2023-05-29 00:13:11

專利名稱：增強型低噪聲放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及射頻(RF)信號放大器，尤其是涉及所謂的低噪聲放大器和 相應的接收器。
背景技術：
傳統上，通過所謂的模擬前端接收和處理射頻信號，這種處理部分地包括 通過低噪聲放大器放大信號。然而，頻帶總是更多地被佔用，並且信號在頻率上趨向於更接近彼此。例 如，當GSM信號開始在900MHz時，數位電視信號擴展至750MHz。由於不 可避免的非線性，接收器從鄰近的頻率範圍開始處理不需要的信號。傳統上這些不需要的信號是通過使用適於排除特定頻率範圍的陷波濾波 器排除。傳統上這些濾波器放置在低噪聲放大器下遊。因此，不需要的信號在被排除之前還是被放大。隨著這些不需要的信號的 能量被放大，這導致了次優放大。這導致了更低的信號放大，以避免放大器的 飽和和因此更高的系統噪聲。倒轉這些元件的順序，以放置低噪聲放大器在陷波濾波器下遊，這將導致 有用信號的損失，這是因為當噪聲處於相同電平時，有用信號被濾波器減少。因此，傳統的接收器必須被設計成平衡有用信號的損失和次優放大。一些現有裝置，如在文件EP1054510中所述的一個裝置，專門設計用於 放大，並且沒有任何選擇性地有一些衰減作為副作用。發明內容本發明的目標是通過提供一種增強型低噪聲放大器和相應的接收器來解 決這種問題。為了這種效果，本發明涉及一種如權利要求1所述的放大器和如權利要求 8所述的接收器。由於確定的頻率範圍的放大和另一個單獨的頻率範圍的衰減同時由相同 的電路完成的事實，被放大的信號決不會被衰減。同樣，被衰減的信號決不會 被放大。


本發明的其它特點和優點在結合附圖的描述中將明顯，其中 圖1示出了根據本發明第一實施例的放大器的電路； 圖2示出了圖1的電路的傳遞函數；圖3和4示出了本發明的兩個其它實施例的電路；以及 圖5示出了本發明的平衡實施例。
具體實施方式
圖1示出了接收器2，其適於通過天線4接收射頻(RF)信號，如在DVB-H 或DVB-T傳輸中使用MPEG2格式的數位電視信號。模擬前端6連接在天線4的下遊。模擬前端6的輸出流入解調單元8，該 解調單元8應用相關解調或均衡處理，以導出信息信號S施加到和接收器2 相關聯的其它處理電路。連同其它元件一起，模擬前端6包括根據本發明的增強型低噪聲放大器10。這種低噪聲放大器10是單電路，該單電路適於放大確定的頻率範圍，同 時衰減另一個單獨的頻率範圍。其包括連接在放大器的輸入IN、輸出OUT和 地GND之間的第一輸入級12。輸入級12是傳統的，例如，可以包括圖1中示出的連接在輸入、輸出和 地之間的單CMOS或雙極電晶體。輸入級12也可以包括放大電晶體、串聯晶 體管和電感器或其它偏置電路或任何公知的輸入電路。輸入級12的輸出OUT通過第二級13連接到直流電壓源V，該第二級13 執行放大並且為輸出信號提供電流。在第一個所描述的例子中，第二級13包括提供直流通路以執行放大的兩 個串聯的電感器14和16。電容器18與連接到電壓源V的電感器16並聯。另一個電容器19與電感器14和16兩者並聯，g卩，位於輸出和直流電壓源之間。電容器18和19是兩個可調諧元件，而電感器16和19有確定的值。 這個實施例的典型元件值是電感器14， 10nH;電感器16， 4nH;電容器18， 12pF;電容器19， 2pF。這種電路10同時執行確定的頻率範圍的放大和另一個頻率範圍的衰減。 確切地，電感器14和電容器18串聯共振以衰減信號。同時，由電感器14和16形成的總電感器和電容器19並聯共振以放大信號。在該例子中，通過調諧電容器19的值來設定被放大的頻率範圍的中心值是可能的。此外，通過調諧電容器18的值來設定被衰減的頻率範圍的中心值是可能的。這種增強型放大器的傳遞函數參考圖2示出。這種傳遞函數具有對應於被放大的頻率範圍的中心值的最高峰，在該例子 中，其設定為大約650MHz。此外，傳遞函數有對應於被衰減的頻率範圍的中 心的凹口，在該例子中，其設定在850MHz。因此，這種增強型放大器10允許接收和放大高達750MHz的信號，而同 時，在以上頻率處衰減信號，尤其是，824和915MHz之間的GSM信號。參考圖3，示出了增強型濾波器10的另一個實施例。在這個實施例中，第二級13對稱於參考圖1所描述的第二級。該第二級 13包括兩個電感器20、 22，其串聯在直流電壓源V和輸出之間；電容器24， 其與連接輸出的電感器20並聯；和第二可調諧電容器26，其並聯在直流電壓 源和輸出之間。在這個實施例中，典型元件值如下電感器20， 4nH;電感器22， 10nH; 電容器24， 12pF;和電容器26， 2pF。電感器22與電容器24串聯共振，並且電感器22和20與電容器26並聯 共振。這種電路也呈現與圖2示出的傳遞函數相似的傳遞函數。 正如在先前的實施例中，通過分別設定第一和第二可調諧電容器24和26的值，來分別設定被放大的頻率範圍的中心值和被衰減的頻率範圍的中心值是可能的。在參考圖4示出的本發明的第三實施例中，第二級13包括電感器30，其連接在直流電壓源V和輸出之間，並且提供直流通路。該第二級13還包括電感器32和可調諧電容器34，其串聯在直流電壓和輸出之間；以及另一個可調 諧電容器36，其與第一電感器30並聯。在這種電路中，電感器32和電容器34串聯共振，而電感器30和電容器 36並聯共振。這種電路執行與先前描述相同的功能，但是由於沒有直流通過 電感器32，其設計約束減小了。這個實施例的典型元件值如下電感器30， 4nH;電感器32， 7nH;電容 器34， 5pF;和電容器36， 2pF。正如先前，這個實施例允許設定被衰減的和被放大的頻率範圍的每個的中 心值。在參考圖5所描述的第四實施例中，該裝置使用平衡信號。因此，輸入級12連接在正極輸入IN+和負極輸入IN-之間，並且提供兩個 信號。這種輸入級是傳統的並且包括與參考圖1所描述的相同種類的電路。輸入級12的每個輸出流入連接到相同直流電壓源V的各個第二級13。這 些第二級13是相同的，並且可以是先前所描述的電路的任何一個。在所描述 的例子中，第二級相似於參考圖1所描述的第二級。每個第二級具有兩個串聯 的電感器40和42。可調諧電容器44與連接到直流電壓源的電感器42並聯， 並且另一個可調諧電容器48與兩個電感器並聯。從而，該裝置具有位於輸入級和一個第二級之間的正極輸出OUT+，以及 位於輸入級和其它的第二級之間的負極輸出OUT-。每個電感器40與相應的電容器44串聯共振，並且由電感器40和42形成 的總電感器與相應的電容器46並聯共振。這種裝置也具有與參考圖l示出的 傳遞函數相似的傳遞函數。然而，平衡信號的使用允許更多的線性，因為正極 和負極信號的平滑諧波補償彼此。典型元件值如下電感器40， 10nH;電感器42, 4nH;電容器44， 12pF; 電容器46， 2pF.在所有實施例中，被衰減的頻率範圍的中心和被放大的頻率範圍的中心之 間的距離由元件的值決定。於是，通過設定可調諧元件的值將整個傳遞函數平 移到更高或更低的頻率是可能的。然而，在被放大的和被衰減的頻率範圍的設定中，如參考圖1和5所描述的第二級允許更加獨立，每個可調諧元件只作用於一個範圍。本發明的一個方面是使用電感器之間和電容器之間的預定比率。 在第一直流通路中的第一電感器的值和電路的第二電感器的值被設定以確保這些元件和電路的其它部分之間正確的共振。對於正確的預定比率，電路具有用於放大的兩個並聯共振和用於衰減的串聯共振。有利地，第二電感器的值被設定成不超過第一電感器的值的四倍，第一電容器即電感器14、 22、 32和40的任何一個，第二電容器即電感器16、 20、 30和42的任何一個。甚至更佳地，第二電感器的值不超過第一電感器的值的 2.5倍。當兩個電感器在直流通路中時，第一電感器的值應該不超過10nH。在對 應圖4的實施例中，其中直流通路只包括第一電感器，於是第一電感器30應 該被設定在0.3nH和30nH之間。第二電感器32應該被設定成小於100nH的 值。相似地，電容器的值也被設定以確保正確的共振。有利地，並聯在直流電 壓源和輸出之間的第一電容器的值和第二電容器的值的最大值應該在1到10， 第一電容器即電容器19、 26、 36和46中的任何一個，第二電容器即電容器 18、 24、 34和44中的任何一個。因此，第二電容器的值應該不超過第一電容 器的值的10倍。更佳的結果是，第二電容器的值不超過第一電容器的值的6倍。當兩個電感器在直流通路中時，第二電容器的值應該不超過20pF。在對 應圖4的實施例中，其中直流通路只包括第一電感器，那麼第一電容器36應 該小於100pF，並且第二電容器34應該在1和100pF之間。這樣的預定比率的使用允許在放大和衰減兩者中有一些選擇性。如果比率 不合適，衰減或放大中的其中一個成為副作用或者甚至消失，並且在任何情況 下，不可再精細調諧。當設定元件的值時，需要首先設定的或者是電感器或者是電容器。於是， 其它的元件值將根據目標頻率範圍來設定，一個電感器和一個電容器的每個結 合為或者被放大的範圍或者被衰減的範圍設定中心頻率。當然，本發明的其它實施例也是可能的。例如，在一個實施例中，可調諧元件由幾個元件形成，該幾個元件的每個與由電晶體形成的開關串聯。通過控 制電晶體確定元件的總值，從而，允許這些可調諧元件的數字控制。一起使用可調諧電感器或代替可調諧電容器來設定被放大的和/或被衰減 的頻率範圍的中心值也是可能的。
權利要求
1、射頻(RF)信號放大器(10)，包括第一級(12)，其連接在所述輸入(IN；IN+、IN-)、地(GND)和輸出(OUT；OUT+、OUT-)之間；第二級(13)，其連接在所述輸出和直流電壓源(V)之間，並且其中所述第二級用第一電感器(16；20；30；42)提供直流通路；電路進一步包括第一電容器(19；26；36；46)，其與所述直流通路和第二電感器(14；22；32；40)並聯，所述第二電感器(14；22；32；40)與第二電容器(18；24；34；44)串聯，其中所述第一和第二電感器的值與所述第一和第二電容器的值被設定有預定的比率，以在第一頻率範圍內放大所述信號，並且在第二頻率範圍內同時衰減所述信號。
2、 根據權利要求1所述的放大器，其特徵在於，所述第一直流通路只包 括第一電感器(30)，並且所述第二電感器(32)和所述第二電容器(34)串 聯在所述直流電壓源和所述輸出之間。
3、 根據權利要求1所述的放大器，其特徵在於，所述直流通路包括所述 第一和第二電感器(14、 16; 20、 22; 40、 42)，其串聯在所述直流電壓源和 所述輸出之間，並且所述第二電容器(18; 24; 44)與所述兩個電感器的其中 一個並聯。
4、 根據權利要求1至3的任一項所述的放大器，其特徵在於，所述第二 電感器的值不超過所述第一電感器的值的四倍。
5.根據權利要求1至4的任一項所述的放大器，其特徵在於，所述第二 電容器的值不超過所述第一電感器的值的十倍。
6、 根據權利要求1至5的任一項所述的放大器，其特徵在於，包括第一 和第二可調諧元件(18、 19; 44、 46)，所述第一可調諧元件(18; 46)的值 確定所述第一頻率範圍的中心，並且所述第二可調諧元件(19; 46)的值確定 所述第二頻率範圍的中心。
7、 根據權利要求1至5的任一項所述的放大器，其特徵在於，包括第一 和第二可調諧元件(24、 26)，其值結合在一起確定所述第一和第二頻率範圍 的中心。
8、 根據權利要求6和7的任一項所述的放大器，其特徵在於，至少一個可調諧元件是由每個與可控開關串聯的幾個基本元件形成，所述開關的控制確 定所述可調諧元件的總值。
9、 根據權利要求1至8的任一項所述的放大器，其特徵在於，所述電路 適於接收單輸入信號。
10、 根據權利要求1至9的任一項所述的放大器，其特徵在於，所述電路適於接收平衡輸入信號並且輸出平衡信號。
11、 數位電視信號接收器(2)，包括模擬前端(6)和解調單元(8)， 其特徵表現在，所述模擬前端包括至少一個根據權利要求1至10的任一項的 放大器。
全文摘要
本發明公開了一種增強型低噪聲放大器，這種射頻信號放大器(10)包括適於在第一頻率範圍(19)內放大所述信號的電路，並且其特徵表現在，所述電路也適於在第二頻率範圍(18)內同時衰減所述信號。
文檔編號H03F1/26GK101331680SQ200680047448
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月14日 優先權日2005年12月14日
發明者強納斯·強森, 馬丁·山田 申請人:迪康公司