CN101331680A

CN101331680A - 增强型低噪声放大器

Info

Publication number: CN101331680A
Application number: CNA2006800474482A
Authority: CN
Inventors: 强纳斯·强森; 马丁·山田
Original assignee: DiBcom SA
Current assignee: Parrott Automobile Company
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: EP1798854A1; US7961051B2; US20100214493A1; WO2007069060A3; EP1961114A2; JP2009519656A; KR20080076947A; CN101331680B; WO2007069060A2

Abstract

本发明公开了一种增强型低噪声放大器，这种射频信号放大器(10)包括适于在第一频率范围(19)内放大所述信号的电路，并且其特征表现在，所述电路也适于在第二频率范围(18)内同时衰减所述信号。

Description

增强型低噪声放大器

技术领域

本发明涉及射频(RF)信号放大器，尤其是涉及所谓的低噪声放大器和相应的接收器。

背景技术

传统上，通过所谓的模拟前端接收和处理射频信号，这种处理部分地包括通过低噪声放大器放大信号。

然而，频带总是更多地被占用，并且信号在频率上趋向于更接近彼此。例如，当GSM信号开始在900MHz时，数字电视信号扩展至750MHz。由于不可避免的非线性，接收器从邻近的频率范围开始处理不需要的信号。

传统上这些不需要的信号是通过使用适于排除特定频率范围的陷波滤波器排除。传统上这些滤波器放置在低噪声放大器下游。

因此，不需要的信号在被排除之前还是被放大。随着这些不需要的信号的能量被放大，这导致了次优放大。这导致了更低的信号放大，以避免放大器的饱和和因此更高的系统噪声。

倒转这些元件的顺序，以放置低噪声放大器在陷波滤波器下游，这将导致有用信号的损失，这是因为当噪声处于相同电平时，有用信号被滤波器减少。

因此，传统的接收器必须被设计成平衡有用信号的损失和次优放大。

一些现有装置，如在文件EP1054510中所述的一个装置，专门设计用于放大，并且没有任何选择性地有一些衰减作为副作用。

发明内容

本发明的目标是通过提供一种增强型低噪声放大器和相应的接收器来解决这种问题。

为了这种效果，本发明涉及一种如权利要求1所述的放大器和如权利要求8所述的接收器。

由于确定的频率范围的放大和另一个单独的频率范围的衰减同时由相同的电路完成的事实，被放大的信号决不会被衰减。同样，被衰减的信号决不会被放大。

附图说明

本发明的其它特点和优点在结合附图的描述中将明显，其中：

图1示出了根据本发明第一实施例的放大器的电路；

图2示出了图1的电路的传递函数；

图3和4示出了本发明的两个其它实施例的电路；以及

图5示出了本发明的平衡实施例。

具体实施方式

图1示出了接收器2，其适于通过天线4接收射频(RF)信号，如在DVB-H或DVB-T传输中使用MPEG2格式的数字电视信号。

模拟前端6连接在天线4的下游。模拟前端6的输出流入解调单元8，该解调单元8应用相关解调或均衡处理，以导出信息信号S施加到和接收器2相关联的其它处理电路。

连同其它元件一起，模拟前端6包括根据本发明的增强型低噪声放大器10。

这种低噪声放大器10是单电路，该单电路适于放大确定的频率范围，同时衰减另一个单独的频率范围。其包括连接在放大器的输入IN、输出OUT和地GND之间的第一输入级12。

输入级12是传统的，例如，可以包括图1中示出的连接在输入、输出和地之间的单CMOS或双极晶体管。输入级12也可以包括放大晶体管、串联晶体管和电感器或其它偏置电路或任何公知的输入电路。

输入级12的输出OUT通过第二级13连接到直流电压源V，该第二级13执行放大并且为输出信号提供电流。

在第一个所描述的例子中，第二级13包括提供直流通路以执行放大的两个串联的电感器14和16。电容器18与连接到电压源V的电感器16并联。

另一个电容器19与电感器14和16两者并联，即，位于输出和直流电压源之间。

电容器18和19是两个可调谐元件，而电感器16和19有确定的值。

这个实施例的典型元件值是：电感器14，10nH；电感器16，4nH；电容器18，12pF；电容器19，2pF。

这种电路10同时执行确定的频率范围的放大和另一个频率范围的衰减。

确切地，电感器14和电容器18串联共振以衰减信号。同时，由电感器14和16形成的总电感器和电容器19并联共振以放大信号。

在该例子中，通过调谐电容器19的值来设定被放大的频率范围的中心值是可能的。此外，通过调谐电容器18的值来设定被衰减的频率范围的中心值是可能的。

这种增强型放大器的传递函数参考图2示出。

这种传递函数具有对应于被放大的频率范围的中心值的最高峰，在该例子中，其设定为大约650MHz。此外，传递函数有对应于被衰减的频率范围的中心的凹口，在该例子中，其设定在850MHz。

因此，这种增强型放大器10允许接收和放大高达750MHz的信号，而同时，在以上频率处衰减信号，尤其是，824和915MHz之间的GSM信号。

参考图3，示出了增强型滤波器10的另一个实施例。

在这个实施例中，第二级13对称于参考图1所描述的第二级。该第二级13包括两个电感器20、22，其串联在直流电压源V和输出之间；电容器24，其与连接输出的电感器20并联；和第二可调谐电容器26，其并联在直流电压源和输出之间。

在这个实施例中，典型元件值如下：电感器20，4nH；电感器22，10nH；电容器24，12pF；和电容器26，2pF。

电感器22与电容器24串联共振，并且电感器22和20与电容器26并联共振。

这种电路也呈现与图2示出的传递函数相似的传递函数。

正如在先前的实施例中，通过分别设定第一和第二可调谐电容器24和26的值，来分别设定被放大的频率范围的中心值和被衰减的频率范围的中心值是可能的。

在参考图4示出的本发明的第三实施例中，第二级13包括电感器30，其连接在直流电压源V和输出之间，并且提供直流通路。该第二级13还包括电感器32和可调谐电容器34，其串联在直流电压和输出之间；以及另一个可调谐电容器36，其与第一电感器30并联。

在这种电路中，电感器32和电容器34串联共振，而电感器30和电容器36并联共振。这种电路执行与先前描述相同的功能，但是由于没有直流通过电感器32，其设计约束减小了。

这个实施例的典型元件值如下：电感器30，4nH；电感器32，7nH；电容器34，5pF；和电容器36，2pF。

正如先前，这个实施例允许设定被衰减的和被放大的频率范围的每个的中心值。

在参考图5所描述的第四实施例中，该装置使用平衡信号。

因此，输入级12连接在正极输入IN+和负极输入IN-之间，并且提供两个信号。这种输入级是传统的并且包括与参考图1所描述的相同种类的电路。

输入级12的每个输出流入连接到相同直流电压源V的各个第二级13。这些第二级13是相同的，并且可以是先前所描述的电路的任何一个。在所描述的例子中，第二级相似于参考图1所描述的第二级。每个第二级具有两个串联的电感器40和42。可调谐电容器44与连接到直流电压源的电感器42并联，并且另一个可调谐电容器48与两个电感器并联。

从而，该装置具有位于输入级和一个第二级之间的正极输出OUT+，以及位于输入级和其它的第二级之间的负极输出OUT-。

每个电感器40与相应的电容器44串联共振，并且由电感器40和42形成的总电感器与相应的电容器46并联共振。这种装置也具有与参考图1示出的传递函数相似的传递函数。然而，平衡信号的使用允许更多的线性，因为正极和负极信号的平滑谐波补偿彼此。

典型元件值如下：电感器40，10nH；电感器42，4nH；电容器44，12pF；电容器46，2pF.

在所有实施例中，被衰减的频率范围的中心和被放大的频率范围的中心之间的距离由元件的值决定。于是，通过设定可调谐元件的值将整个传递函数平移到更高或更低的频率是可能的。

然而，在被放大的和被衰减的频率范围的设定中，如参考图1和5所描述的第二级允许更加独立，每个可调谐元件只作用于一个范围。

本发明的一个方面是使用电感器之间和电容器之间的预定比率。

在第一直流通路中的第一电感器的值和电路的第二电感器的值被设定以确保这些元件和电路的其它部分之间正确的共振。

对于正确的预定比率，电路具有用于放大的两个并联共振和用于衰减的串联共振。

有利地，第二电感器的值被设定成不超过第一电感器的值的四倍，第一电容器即电感器14、22、32和40的任何一个，第二电容器即电感器16、20、30和42的任何一个。甚至更佳地，第二电感器的值不超过第一电感器的值的2.5倍。

当两个电感器在直流通路中时，第一电感器的值应该不超过10nH。在对应图4的实施例中，其中直流通路只包括第一电感器，于是第一电感器30应该被设定在0.3nH和30nH之间。第二电感器32应该被设定成小于100nH的值。

相似地，电容器的值也被设定以确保正确的共振。有利地，并联在直流电压源和输出之间的第一电容器的值和第二电容器的值的最大值应该在1到10，第一电容器即电容器19、26、36和46中的任何一个，第二电容器即电容器18、24、34和44中的任何一个。因此，第二电容器的值应该不超过第一电容器的值的10倍。

更佳的结果是，第二电容器的值不超过第一电容器的值的6倍。

当两个电感器在直流通路中时，第二电容器的值应该不超过20pF。在对应图4的实施例中，其中直流通路只包括第一电感器，那么第一电容器36应该小于100pF，并且第二电容器34应该在1和100pF之间。

这样的预定比率的使用允许在放大和衰减两者中有一些选择性。如果比率不合适，衰减或放大中的其中一个成为副作用或者甚至消失，并且在任何情况下，不可再精细调谐。

当设定元件的值时，需要首先设定的或者是电感器或者是电容器。于是，其它的元件值将根据目标频率范围来设定，一个电感器和一个电容器的每个结合为或者被放大的范围或者被衰减的范围设定中心频率。

当然，本发明的其它实施例也是可能的。例如，在一个实施例中，可调谐元件由几个元件形成，该几个元件的每个与由晶体管形成的开关串联。通过控制晶体管确定元件的总值，从而，允许这些可调谐元件的数字控制。

一起使用可调谐电感器或代替可调谐电容器来设定被放大的和/或被衰减的频率范围的中心值也是可能的。

Claims

1、射频(RF)信号放大器(10)，包括：第一级(12)，其连接在所述输入(IN；IN+、IN-)、地(GND)和输出(OUT；OUT+、OUT-)之间；第二级(13)，其连接在所述输出和直流电压源(V)之间，并且其中所述第二级用第一电感器(16；20；30；42)提供直流通路；电路进一步包括：第一电容器(19；26；36；46)，其与所述直流通路和第二电感器(14；22；32；40)并联，所述第二电感器(14；22；32；40)与第二电容器(18；24；34；44)串联，其中所述第一和第二电感器的值与所述第一和第二电容器的值被设定有预定的比率，以在第一频率范围内放大所述信号，并且在第二频率范围内同时衰减所述信号。

2、根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述第一直流通路只包括第一电感器(30)，并且所述第二电感器(32)和所述第二电容器(34)串联在所述直流电压源和所述输出之间。

3、根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述直流通路包括所述第一和第二电感器(14、16；20、22；40、42)，其串联在所述直流电压源和所述输出之间，并且所述第二电容器(18；24；44)与所述两个电感器的其中一个并联。

4、根据权利要求1至3的任一项所述的放大器，其特征在于，所述第二电感器的值不超过所述第一电感器的值的四倍。

5、根据权利要求1至4的任一项所述的放大器，其特征在于，所述第二电容器的值不超过所述第一电感器的值的十倍。

6、根据权利要求1至5的任一项所述的放大器，其特征在于，包括第一和第二可调谐元件(18、19；44、46)，所述第一可调谐元件(18；46)的值确定所述第一频率范围的中心，并且所述第二可调谐元件(19；46)的值确定所述第二频率范围的中心。

7、根据权利要求1至5的任一项所述的放大器，其特征在于，包括第一和第二可调谐元件(24、26)，其值结合在一起确定所述第一和第二频率范围的中心。

8、根据权利要求6和7的任一项所述的放大器，其特征在于，至少一个可调谐元件是由每个与可控开关串联的几个基本元件形成，所述开关的控制确定所述可调谐元件的总值。

9、根据权利要求1至8的任一项所述的放大器，其特征在于，所述电路适于接收单输入信号。

10、根据权利要求1至9的任一项所述的放大器，其特征在于，所述电路适于接收平衡输入信号并且输出平衡信号。

11、数字电视信号接收器(2)，包括模拟前端(6)和解调单元(8)，其特征表现在，所述模拟前端包括至少一个根据权利要求1至10的任一项的放大器。