CN100533955C - 具有不同模式的前级放大器 - Google Patents

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Abstract

用于放大信号的多模式前级放大器和方法，其具有针对弱信号以及用于TV调谐器的强信号的最佳信号输出。一种具有多模式的前级放大器以及用于选择不同的信号处理模式的设备的产品。

Description

具有不同模式的前级放大器
技术领域
本发明通常涉及一种放大器，特别是涉及主要用在无线电频率接收器中的放大器。
背景技术
放大器用于放大输入到诸如TV调谐器，多媒体调谐器，以及PC调谐器之类的接收器中的RF信号。
近来例如在TV调谐器(电视机)中，存在有不同类型的放大器，例如带有旁路的低噪声放大(LNA)型放大器，或是功率分配器型放大器。
直到今天，大多数的电视机制造商仍然使用这两种概念的放大器，但是这两种放大器都存在有缺陷。例如，高增益低噪声的LNA不能处理普通的有线TV信号，而能够处理这种信号的功率分配器放大器又具有相对较高的噪声。例如，当电视机应该被连接在有线TV系统和传统的天线上，同时还要提供高品质时，这两个缺陷就会导致出现问题。
JP-A-10084500中描述了一种改进灵敏度的特别用于低电平信号的LNA，其具有用于某一特定阀值的传感器。但是由于其中的旁路会遭受到执行损耗的影响，因此这种LNA不能用作对于强有线信号的分配器。
发明内容
本发明的目的是提供一种对于弱信号和强信号都具有最佳信号输出的放大器。
在这里，“强信号”指其强度可比于有线TV信号的强度的信号，“弱信号”指其强度可比于来自传统的室外天线信号的强度的信号。
术语“强信号”主要指大于1mV的信号，“中等信号”主要指大于316μV同时小于1mV的信号，“弱信号”主要指小于316μV的信号。所列出的这些值只是给出的一些例子，它们并不是绝对的。在这些限定值以外，但是其大小与所列值相似的信号值也在由权利要求限定的本发明的范围之内。
根据本发明的第一方面，本发明的目的是通过一种多模式放大器来实现的，这种放大器能够在针对弱信号的高增益和针对强信号的低增益之间进行切换。
照这样，这种放大器能够具有针对不同信号的不同特性，这尤其对于混合的模拟/数字调谐器是非常重要的。
根据本发明的最佳实施例，提供一种放大器装置，该放大器装置具有：
放大装置，用于放大无线电频率(RF)输入信号，
用于调节增益的可控反馈回路，以及施加给放大装置用于调节决定噪声电平的电流的偏压，可控反馈回路和偏压设置成可提供至少两种不同的模式，其中第一模式提供用于处理弱信号的高增益和低噪声，第二模式提供用于处理强信号的低增益功率分配。可以与接收到信号无关地进行模式的选择，这使得实现了最佳信号输出。
优选地，放大器装置包括模式选择装置，连接在放大装置的输出和输入之间的反馈回路包括至少两个电阻，即彼此并连连接的第一电阻和第二电阻，其中第二电阻与由模式选择装置控制的开关串联连接，这个模式选择装置还控制施加给放大装置的偏压。当需要用两种模式根据接收到的信号是强信号还是弱信号来输出最佳信号输出时，这是一种非常有效的解决方案。模式选择装置包括用于在至少两种不同模式之间进行选择的电路。
优选地，模式选择装置对反馈回路和偏压进行控制，产生提供高增益和高电流的第三模式。当接收到中等输入信号时，该第三模式输出最佳信号输出。
根据本发明的另一实施例，提供这样一种产品：包括放大器装置和用于选择模式的设备。在这种产品中，可以人工或是自动地选择产品中的放大器装置的最佳信号输出。
根据本发明的另一最佳实施例，提供这样一种放大无线电频率信号的方法，其包括以下步骤：
由具有至少两种模式的放大装置在至少第一模式和第二模式下放大信号，其中第一模式提供针对弱信号的高增益和低噪声，第二模式提供用于处理强信号的低增益。这种方法最好还具有以下步骤：
在第三模式中放大信号，第三模式提供用于中等信号的高增益和高电流。
在下面描述的最佳实施例中，本发明的这些以及其的它方面和实施例将变得清楚。
附图说明
结合附图阅读以下对本发明的最佳实施例的描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1是根据本发明优选实施例的放大器装置的电路图。
图2是示出图1中的放大器装置如何在分配器模式下工作的图。
图3是示出图1中的放大器装置如何LNA模式下工作的图。
图4是示出根据本发明优选实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明优选实施例的放大器装置10的电路图。放大器装置10具有运算放大器1，放大器1具有用于输出无线电频率输出信号RFout的输出1a，输出1a连接在至放大器的输入1b的反馈回路1c中，其中输入1b用于接收无线电频率输入信号RFin。反馈回路1c包括两个不同的电阻，既彼此并联连接的第一电阻R1和第二电阻R2，其中电阻R1和R2能够通过与电阻R1或R2之一串联连接的第一开关SW1而连接成不同的方式，在该实施例中为SW1与电阻R2串联。图中所示第一开关SW1处于关断位置，此位置相应于LNA模式。放大器装置10还包括两个用于控制运算放大器1的偏压的电阻，即连接到电压Vbias上的第三电阻R3和与地连接的第四电阻R4。这两个电阻都连接到放大器1上(连接到相同的端子上)。第四电阻R4由与第四电阻R4串联的第二开关SW2控制。
放大器装置10能够用作连接到调谐器输入上的装置，或是用作用于给至少两个调谐器提供输出信号的改进的分配器。
当放大器装置10在LNA模式下工作时，第二开关SW2闭合，工作曲线如图2所示，图2中示出了增益G和噪声图NF相对于频率f的变化图。当在功率分配器模式下工作时，第一开关SW1闭合，第二开关SW2断开，这种模式的工作曲线如图3所示，图3是增益G和噪声图NF相对于频率f的变化图。
第一开关SW1和第二开关SW2由模式选择装置15控制。
当两个开关SW1和SW2都断开时，可实现第三模式，由此同时实现高增益分配器和高电流LNA。第三模式针对于中等强度信号。
模式选择装置15能够由远程控制装置上的按扭控制，或是通过放大器装置10或具有放大器装置10的产品上的另一开关控制。模式选择装置15也可以设置成通过使用信噪比探测器的输出来自动控制，在IF处理器中可以找到这种信噪比探测器。
如所述的，目前的LNA调谐器不能一直处理由有线TV系统提供的信号，因此需要设置旁路。但是由于执行损耗，在-1dB(50MHz)到3dB(860MHz)范围中的任何位置时系统性能都会遭受整体破坏。通过控制开关SW1和SW2(由图1中的虚线所示)，模式选择装置15将LNA切换至分配器模式，放大器装置10还能够处理此类有线TV信号，同时与“传统”的调谐器相比，系统性能不会有任何损失。
在LNA模式中，与放大器装置10的输出连接的接收器(未示出)能够实现良好的噪声特性(典型的低噪声)和高增益。
在分配器模式中，接收器(未示出)不会遭受任何由放大器装置10的低增益引起的破坏，这是由于该放大装置是在功率分配器模式下工作的。宽的输入级使放大器装置10具有与分配器相同的互调限制。
在第三模式下，放大装置的增益增加同时保持分配器模式和LNA模式电平之间的互调电平的高电流。由此改进整个系统信噪比(S/N)性能。
根据本发明的放大器装置的典型性能为：
LNA模式：              RF-IFNF3dB，增益>50dB
带有RF输出的分配器模式：RF-IFNF8dB，增益>40dB
本发明也可以采用下面参照图4描述的方法实现：
第一步101包括通过使用具有至少两种模式的放大装置在至少第一模式和第二模式下放大信号，所述第一模式提供针对弱信号的高增益和低噪声，所述第二模式提供用于处理强信号的低增益功率分配。
第二步102包括在第三模式下放大信号，所述第三模式提供用于中等信号的高增益和高电流。
本发明可以应用于例如处理有线，陆地以及卫星TV信号。
由于将在随后的权利要求中用到，因此应该注意上述实施例是用来阐述本发明的，并不是用来对本发明进行限制的，本领域技术人员应该能在不脱离权利要求限定的范围内的情况下设计出替换实施例。在权利要求中，括号间的任何附图标记都不应该看作是对权利要求的限制，在所有的表述中，“包括”一词都不表示排除具有权利要求所列以外的元件或步骤，元件之前的“一个”也并不排除具有多个此类元件的可能。本发明能够通过包括一些不同元件的硬件或是适当编程的计算机来实施。装置权利要求所列出的几个装置能够通过一个或相同的硬件项目实施。事实上，在互不相通的从属权利要求中叙述的某些措施并不表示将这些措施组合在一起使用是没有益处的。

Claims (5)

1.放大器装置(10)，所述放大器装置包括：
放大装置(1)，用于放大无线电频率输入信号，
用于调节增益的可控反馈回路(1c)，和施加给放大装置(1)用于调节决定噪声电平的电流的偏压，反馈回路和偏压设置成至少提供两种不同的模式，其中第一模式提供用于处理弱信号的高增益和低噪声，第二模式提供用于处理强信号的低增益功率分配；
模式选择装置(15)，
反馈回路(1c)连接在放大装置(1)的输出(1a)和输入(1b)之间，反馈回路(1c)包括至少两个彼此并连连接的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，其中第二电阻(R2)与由模式选择装置(15)控制的开关(SW1)串联连接，模式选择装置还控制施加给放大装置(1)的偏压。
2.如权利要求1所述的放大器装置(10)，其中模式选择装置(15)用于控制反馈回路(1c)和偏压以产生可提供高增益和高电流的第三模式。
3.一种产品，包括如权利要求1所述的放大器装置(10)。
4.一种在具有至少两种模式的放大装置中放大无线电频率信号的方法，所述放大装置包括用于调节增益的可控反馈回路(1c)，和施加给放大装置用于调节决定噪声电平的电流的偏压，反馈回路和偏压设置成至少提供包括第一模式和第二模式的两种不同模式，该方法包括以下步骤：
由放大装置在所述第一模式和第二模式下放大信号，所述第一模式提供用于弱信号的高增益和低噪声，第二模式提供用于处理强信号的低增益功率分配。
5.如权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：
在第三模式下放大信号，所述第三模式提供用于处理中等信号的高增益和高电流。
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