具有不同模式的前級放大器的製作方法
2023-06-08 11:50:46 1
專利名稱：具有不同模式的前級放大器的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一种放大器，特別是涉及主要用在無線電頻率接收器中的放大器。
背景技術：
放大器用於放大輸入到諸如TV調諧器，多媒體調諧器，以及PC調諧器之類的接收器中的RF信號。
近來例如在TV調諧器(電視機)中，存在有不同類型的放大器，例如帶有旁路的低噪聲放大(LNA)型放大器，或是功率分配器型放大器。
直到今天，大多數的電視機製造商仍然使用這兩種概念的放大器，但是這兩种放大器都存在有缺陷。例如，高增益低噪聲的LNA不能處理普通的有線TV信號，而能夠處理這種信號的功率分配器放大器又具有相對較高的噪聲。例如，當電視機應該被連接在有線TV系統和傳統的天線上，同時還要提供高品質時，這兩個缺陷就會導致出現問題。
JP-A-10084500中描述了一種改進靈敏度的特別用於低電平信號的LNA，其具有用於某一特定閥值的傳感器。但是由於其中的旁路會遭受到執行損耗的影響，因此這種LNA不能用作對於強有線信號的分配器。
發明內容
本發明的目的是提供一種對於弱信號和強信號都具有最佳信號輸出的放大器。
在這裡，「強信號」指其強度可比於有線TV信號的強度的信號，「弱信號」指其強度可比於來自傳統的室外天線信號的強度的信號。
術語「強信號」主要指大於1mV的信號，「中等信號」主要指大於316μV同時小於1mV的信號，「弱信號」主要指小於316μV的信號。所列出的這些值只是給出的一些例子，它們並不是絕對的。在這些限定值以外，但是其大小與所列值相似的信號值也在由權利要求限定的本發明的範圍之內。
根據本發明的第一方面，本發明的目的是通過一種多模式放大器來實現的，這种放大器能夠在針對弱信號的高增益和針對強信號的低增益之間進行切換。
照這樣，這种放大器能夠具有針對不同信號的不同特性，這尤其對於混合的模擬/數字調諧器是非常重要的。
根據本發明的最佳實施例，提供一种放大器裝置，該放大器裝置具有放大裝置，用於放大無線電頻率(RF)輸入信號，用於調節增益的可控反饋迴路，以及施加給放大裝置用於調節決定噪聲電平的電流的偏壓，可控反饋迴路和偏壓設置成可提供至少兩種不同的模式，其中第一模式提供用於處理弱信號的高增益和低噪聲，第二模式提供用於處理強信號的低增益功率分配。可以與接收到信號無關地進行模式的選擇，這使得實現了最佳信號輸出。
優選地，放大器裝置包括模式選擇裝置，連接在放大裝置的輸出和輸入之間的反饋迴路包括至少兩個電阻，即彼此並連連接的第一電阻和第二電阻，其中第二電阻與由模式選擇裝置控制的開關串聯連接，這個模式選擇裝置還控制施加給放大裝置的偏壓。當需要用兩種模式根據接收到的信號是強信號還是弱信號來輸出最佳信號輸出時，這是一種非常有效的解決方案。模式選擇裝置包括用於在至少兩種不同模式之間進行選擇的電路。
優選地，模式選擇裝置對反饋迴路和偏壓進行控制，產生提供高增益和高電流的第三模式。當接收到中等輸入信號時，該第三模式輸出最佳信號輸出。
根據本發明的另一實施例，提供這樣一種產品包括放大器裝置和用於選擇模式的設備。在這種產品中，可以人工或是自動地選擇產品中的放大器裝置的最佳信號輸出。
根據本發明的另一最佳實施例，提供這樣一种放大無線電頻率信號的方法，其包括以下步驟由具有至少兩種模式的放大裝置在至少第一模式和第二模式下放大信號，其中第一模式提供針對弱信號的高增益和低噪聲，第二模式提供用於處理強信號的低增益。這種方法最好還具有以下步驟在第三模式中放大信號，第三模式提供用於中等信號的高增益和高電流。
在下面描述的最佳實施例中，本發明的這些以及其的它方面和實施例將變得清楚。
結合附圖閱讀以下對本發明的最佳實施例的描述，可以更加清楚地理解本發明，其中圖1是根據本發明優選實施例的放大器裝置的電路圖。
圖2是示出圖1中的放大器裝置如何在分配器模式下工作的圖。
圖3是示出圖1中的放大器裝置如何LNA模式下工作的圖。
圖4是示出根據本發明優選實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出根據本發明優選實施例的放大器裝置10的電路圖。放大器裝置10具有運算放大器1，放大器1具有用於輸出無線電頻率輸出信號RFout的輸出1a，輸出1a連接在至放大器的輸入1b的反饋迴路1c中，其中輸入1b用於接收無線電頻率輸入信號RFin。反饋迴路1c包括兩個不同的電阻，既彼此並聯連接的第一電阻R1和第二電阻R2，其中電阻R1和R2能夠通過與電阻R1或R2之一串聯連接的第一開關SW1而連接成不同的方式，在該實施例中為SW1與電阻R2串聯。圖中所示第一開關SW1處於關斷位置，此位置相應於LNA模式。放大器裝置10還包括兩個用於控制運算放大器1的偏壓的電阻，即連接到電壓Vbias上的第三電阻R3和與地連接的第四電阻R4。這兩個電阻都連接到放大器1上(連接到相同的端子上)。第四電阻R4由與第四電阻R4串聯的第二開關SW2控制。
放大器裝置10能夠用作連接到調諧器輸入上的裝置，或是用作用於給至少兩個調諧器提供輸出信號的改進的分配器。
當放大器裝置10在LNA模式下工作時，第二開關SW2閉合，工作曲線如圖2所示，圖2中示出了增益G和噪聲圖NF相對於頻率f的變化圖。當在功率分配器模式下工作時，第一開關SW1閉合，第二開關SW2斷開，這種模式的工作曲線如圖3所示，圖3是增益G和噪聲圖NF相對於頻率f的變化圖。
第一開關SW1和第二開關SW2由模式選擇裝置15控制。
當兩個開關SW1和SW2都斷開時，可實現第三模式，由此同時實現高增益分配器和高電流LNA。第三模式針對於中等強度信號。
模式選擇裝置15能夠由遠程控制裝置上的按扭控制，或是通過放大器裝置15或具有放大器裝置15的產品上的另一開關控制。模式選擇裝置15也可以設置成通過使用信噪比探測器的輸出來自動控制，在IF處理器中可以找到這種信噪比探測器。
如所述的，目前的LNA調諧器不能一直處理由有線TV系統提供的信號，因此需要設置旁路。但是由於執行損耗，在-1dB(50MHz)到3dB(860MHz)範圍中的任何位置時系統性能都會遭受整體破壞。通過控制開關SW1和SW2(由圖1中的虛線所示)，模式選擇裝置15將LNA切換至分配器模式，放大器裝置10還能夠處理此類有線TV信號，同時與「傳統」的調諧器相比，系統性能不會有任何損失。
在LNA模式中，與放大其裝置10的輸出連接的接收器(未示出)能夠實現良好的噪聲特性(典型的低噪聲)和高增益。
在分配器模式中，接收器(未示出)不會遭受任何由放大器裝置10的低增益引起的破壞，這是由於該放大裝置是在功率分配器模式下工作的。寬的輸入級使放大器裝置10具有與分配器相同的互調限制。
在第三模式下，放大裝置的增益增加同時保持分配器模式和LNA模式電平之間的互調電平的高電流。由此改進整個系統信噪比(S/N)性能。
根據本發明的放大器裝置的典型性能為LNA模式 RF-IFNF 3dB，增益＞50dB帶有RF輸出的分配器模式 RF-IFNF 8dB，增益＞40dB本發明也可以採用下面參照圖4描述的方法實現第一步101包括通過使用具有至少兩種模式的放大裝置在至少第一模式和第二模式下放大信號，所述第一模式提供針對弱信號的高增益和低噪聲，所述第二模式提供用於處理強信號的低增益功率分配。
第二步102包括在第三模式下放大信號，所述第三模式提供用於中等信號的高增益和高電流。
本發明可以應用於例如處理有線，陸地以及衛星TV信號。
由於將在隨後的權利要求中用到，因此應該注意上述實施例是用來闡述本發明的，並不是用來對本發明進行限制的，本領域技術人員應該能在不脫離權利要求限定的範圍內的情況下設計出替換實施例。在權利要求中，括號間的任何附圖標記都不應該看作是對權利要求的限制，在所有的表述中，「包括」一詞都不表示排除具有權利要求所列以外的元件或步驟，元件之前的「一個」也並不排除具有多個此類元件的可能。本發明能夠通過包括一些不同元件的硬體或是適當編程的計算機來實施。裝置權利要求所列出的幾個裝置能夠通過一個或相同的硬體項目實施。事實上，在互不相通的從屬權利要求中敘述的某些措施並不表示將這些措施組合在一起使用是沒有益處的。
權利要求
1.放大器裝置(10)，所述放大器裝置包括放大裝置(1)，用於放大無線電頻率輸入信號RFin，用於調節增益的可控反饋迴路(1c)，和施加給放大裝置(1)用於調節決定噪聲電平的電流的偏壓，反饋迴路和偏壓設置成至少提供兩種不同的模式，其中第一模式提供用於處理弱信號的高增益和低噪聲，第二模式提供用於處理強信號的低增益功率分配。
2.如權利要求1所述的放大器裝置(10)，其中放大器裝置(10)包括模式選擇裝置(15)，反饋迴路(1c)連接在放大裝置(1)的輸出(1a)和輸入(1b)之間，反饋迴路(1c)包括至少兩個彼此並連連接的第一電阻(R1)和第二電阻(R2)，其中第二電阻(R2)與由模式選擇裝置(15)控制的開關(SW1)串聯連接，模式選擇裝置還控制施加給放大裝置(1)的偏壓。
3.如權利要求1所述的放大器裝置(10)，其中模式選擇裝置(15)用於控制反饋迴路(1c)和偏壓以產生可提供高增益和高電流的第三模式。
4.一種產品，包括如權利要求1所述的放大器裝置(10)以及用於選擇至少兩種不同模式的裝置。
5.一种放大無線電頻率信號的方法，該方法包括以下步驟由具有至少兩種模式的放大裝置在至少第一模式和第二模式下放大信號，所述第一模式提供用於弱信號的高增益和低噪聲，第二模式提供用於處理強信號的低增益功率分配。
6.如權利要求5所述的方法，還包括以下步驟在第三模式下放大信號，所述第三模式提供用於處理中等信號的高增益和高電流。
全文摘要
用於放大信號的多模式前級放大器和方法，其具有針對弱信號以及用於TV調諧器的強信號的最佳信號輸出。一種具有多模式的前級放大器以及用於選擇不同的信號處理模式的設備的產品。
文檔編號H03F1/02GK1639967SQ03805683
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月17日 優先權日2002年3月13日
發明者K·C·鄺 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司