CN101465630A

CN101465630A - 频率转换装置、双转换频率装置、调谐器及其调制方法

Info

Publication number: CN101465630A
Application number: CNA2007103023306A
Authority: CN
Inventors: 黄卓骏; 鲍怡豪
Original assignee: Rafael microelectronics Inc
Current assignee: Rafael microelectronics Inc
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-24

Abstract

本发明提供了一种频率转换装置、双转换频率装置、调谐器及其调制方法。根据本发明的调谐器由至少一个滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器、频率选择器以及功率管理模块所组成，其特征在于功率管理模块包括：功率检测装置，其第一端与调谐器的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与低噪声放大器连接；以及功率管理装置，其第一端与功率检测装置的第三端连接，通过功率管理装置降低功率消耗，使得调谐器在最佳条件下操作。根据本发明的调谐器的调制方法，包括提供调谐器；执行功率检测；执行功率规划；以及执行功率调整。

Description

频率转换装置、双转换频率装置、调谐器及其调制方法

技术领域

本发明涉及一种调谐器(tuner)，特别是涉及一种在调谐器中配置功率管理模块，并通过该功率管理模块来检测输入功率的功率位准，并且根据此功率位准的大小来控制调谐器的功率消耗以及性能。

背景技术

随着通讯技术及压缩技术的进步，全球的电视广播系统已从模拟电视广播转换成数字电视广播。数字电视广播的变革将带动相关产业的迅速发展，例如数字电视(HDTV)以及机顶盒(Set-Top-Box；STB)。不仅如此，未来更会朝向移动接收数字电视发展，因而使得随时随地接收电视节目不再是梦想，而调谐器电路在数字电视机及机顶盒或未来移动接收系统中皆占据举足轻重的地位。

参照图1A，其为一种传统的单转换中频(single conversion withIF)调谐器的主要部分的示意图。如图1A所示，调谐器100包括滤波器101、低噪声放大器102(Low Noise Amplifier；LNA)、混频器106、本地振荡器110以及滤波器112，其中滤波器101及滤波器112均可以为一种SAW滤波器。调谐器100的天线(图中未示出)将所接收到的射频信号(例如频率范围50-860MHz)经过滤波器101后，送到低噪声放大器102放大，接着，经由混频器106(mixer)以及本地振荡器110(LO)将放大的射频信号降频至中频(IF)范围，例如36MHz，最后，由另一滤波器112来选择出所想要的频道。

接着，参照图1B，其为一种传统的双转换中频(Dual conversionwith IF)调谐器的主要部分的示意图。如图1B所示，调谐器100包括低噪声放大器102、射频/中频混频器106a、带通滤波器104、中频/中频混频器106b、滤波器112以及本地振荡器110a和110b。低噪声放大器102的一端与天线连接，然后将所接收到的射频信号放大。接着，由混频器106a以及本地振荡器110a(LO)将放大的射频信号升频至第一中频(IF)，例如：1GHz，其中混频器106a的一端与低噪声放大器102的输出端连接，而本地振荡器110a则与混频器106a的另一端连接并提供一本地振荡的频率，例如：1GHz～2GHz。然后，带通滤波器104的输入端与混频器106a的输出端连接，用以在滤除噪声后将中频信号由另一端输出。再接着，由另一混频器106b以及本地振荡器110b将第一中频信号降频至第二中频信号，最后，再由滤波器112来选择出所想要的频道。此外，滤波器112也可以是频道选择滤波器(Channel Select Filter)，用以选择出想要的频道，并去除其它不想要的频道，从而完成调谐器的功能。很明显地，使用双转换中频调谐器，即不需要使用多个滤波器来滤除镜面信号。

再接着，参照图1C，其为一种传统的单转换低中频(singleconversion with Low IF)调谐器的主要部分的示意图。如图1C所示，射频信号进入低噪声放大器102进行放大后，经由一个RF多相位滤波器105(RF Poly-phase Filter)将信号分成同相路径(I Path)和正相路径(Q Path)之后，分别进入复频混频器114(ComplexMixer)，或称为双正交混频器(Dual Quadrature Mixer)，其中复频混频器114由多个混频器106组成；同时，一个正交振荡器111(Quadrature LO)将一振荡信号送入复频混频器114中并混合出IPath和Q Path的低中频正交信号(Quadrature Low IF)，而正交振荡器111可由本地振荡器110经由除频电路115产生(例如，除2)。接着，再经由另一IF多相位滤波器113将I Path和Q Path的低中频正交信号转为I Path和Q Path的低中频信号，其目的是除了将信号进行降频处理外，还可以同时去除镜像频率。最后经由频道选择滤波器116选择出想要的频道，并去除其它不想要的频道，以完成调谐器的功能。

接着，继续参照图1D，其为一种传统的双转换低中频调谐器的主要部分的示意图。如图1D所示，射频信号经由低噪声放大器102进行低噪声放大后，经由第一正交混频器120(QuadratureMixerl)和第一正交本地振荡器117(Quadrature LO1)将频率升频到第一中频的位置并混合出同相信号(I_RF)和正相信号(Q_RF)，然后经过复频混频器122和第二正交本地振荡器119(Quadrature LO2)混合出I_IF和Q_IF的低中频正交信号(Quadrature Low IF)，再接着，由IF多相位滤波器118将I_IF和Q_IF的低中频正交信号转为低中频信号，其目的是除了将信号进行降频的操作外，还同时去除镜像频率。最后，经由频道选择滤波器116选择出想要的频道，并去除其它不想要的频道，以完成调谐器的功能。

在上述的每一个调谐器中，当射频信号的强度改变时，例如，当客户端距离发射站很远时，射频信号通过空气传送到客户端已变得相当微弱，此时低噪声放大器(LNA)必须调整到最大增益来放大这些微弱信号；如果客户端距离发射站很近，则此时会接收到很强的信号，当然低噪声放大器也必须调整到最小增益以防止信号饱和。为此，本发明即提供一种新的电路结构，使得本发明的调谐器能够依据检测到的射频信号的功率位准，来调整低噪声放大器的增益和电流，使得调谐器能够在最佳的功率消耗与最佳的性能之间获得一个较佳的平衡点。

发明内容

鉴于上述问题，为了符合产业上某些利益的需求，本发明的主要目的在于提供一种调谐器的结构，使得调谐器能够在最佳的功率消耗状态下操作，用以降低调谐器消耗的功率。

本发明的另一主要目的在于提供一种调谐器的结构，使得调谐器能够在最佳的功率消耗状态及最佳的性能状态下操作。

本发明的又一主要目的在于提供一种频率转换装置的结构，使得频率转换装置能够在最佳的功率消耗状态下操作，用以降低调谐器消耗的功率。

本发明的另一主要目的在于提供一种频率转换装置的结构，使得频率转换装置能够在最佳的功率消耗状态及最佳的性能状态下操作。

依据上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种频率转换装置，其由至少一个低噪声放大器、混频器、本地振荡器以及功率管理模块组成，其特征在于功率管理模块包括：功率检测装置，其第一端与频率转换装置的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与低噪声放大器连接；以及功率管理装置，其第一端与功率检测装置的第三端连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种双转换频率装置，其由第一单转换频率装置和第二单转换频率装置串接组成，其中第一单转换频率装置和第二单转换频率装置均包括一个低噪声放大器、一个混频器、一个振荡器以及一个功率管理模块，其特征在于功率管理模块包括：功率检测装置，其第一端与双转换频率装置的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与低噪声放大器连接；以及功率管理装置，其第一端与功率检测装置的第三端连接。

根据本发明的又一方面，提供了一种调谐器，包括一个滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器、频率选择器以及功率管理模块，其特征在于功率管理模块包括：功率检测装置，其第一端与调谐器的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与低噪声放大器连接；以及功率管理装置，其第一端与功率检测装置的第三端连接。

根据本发明的又一方面，提供了一种调谐器的调制方法，包括：提供调谐器，该调谐器由至少一个滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器以及频率选择器组成；接着，执行功率检测，由功率检测装置的输入端来接收该调谐器的输入射频信号并检测该射频信号的功率位准；再接着，执行功率规划(power programming)，由功率管理装置依据该功率位准进行判断，并送出控制信号；然后，执行功率调整，由低噪声放大器接收控制信号后，进行低噪声放大器的增益调整。

附图说明

图1A图～图1D为现有技术中调谐器的示意图；

图2为本发明的具有功率管理模块的调谐器的示意图；

图3为本发明的具有功率管理模块的调谐器的另一实施例的示意图；

图4为本发明的具有功率管理模块的调谐器的另一实施例的示意图；

图5为本发明的具有功率管理模块的双转换调谐器的示意图；

图6A～图6B为本发明的低噪声放大器的示意图；

图7A～图7B为本发明的低噪声放大器的另一实施例的示意图；以及

图8为本发明低噪声放大器的又一实施例的示意图。

具体实施方式

本发明在此所讨论的主题为一种宽带调谐器，为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成。显然地，本发明的实施并不限于宽带调谐器领域的普通技术人员的特殊细节。另一方面，众所周知的宽带调谐器的详细结构并未描述于细节中，以避免造成对本发明不必要的限制。然而本发明的优选实施例将详细描述如下，而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地用于其它的实施例中，并且本发明的范围不限于此，而是以所附的权利要求的范围为准。

参照图2，其为本发明的一种单转换中频调谐器的主要部分的示意图，该调谐器可以是一种超外差调谐器或是一种宽带调谐器，例如数字电视的调谐器(DTV Tuner)。如图2所示，调谐器200包括滤波器101、低噪声放大器102(LNA)、混频器106、本地振荡器110a、滤波器112以及功率管理模块，其中功率管理模块由功率检测装置210以及功率管理装置220组成，其中滤波器101及滤波器112均可以为一种SAW滤波器。

如图2所示，调谐器200的天线(图中未示出)将所接收到的射频信号(例如频率范围为50-860MHz)经过滤波器101滤波后，送到低噪声放大器102，此时，功率检测装置210也会同时检测到输入的射频信号的功率位准(RF powerlevel)，然后，将此功率位准值传送到功率管理装置220；例如：该功率管理装置220可以是一种功率/电流模式控制装置(Power/Current Mode Control)。另一方面，功率检测装置210也会将此功率位准值传送到低噪声放大器102，以调整低噪声放大器102的功率操作。

继续参照图2，当功率管理装置220接收到功率位准后，即会进行功率位准大小的判断；当输入的功率位准为大信号时，例如：50dbm以上时，此时功率管理装置220会将此调谐器设定为最大电流模式控制(max current mode control)状态，并且送出电流控制信号至低噪声放大器102，例如，送出一个最小增益的电流控制信号。此外，在本发明的优选实施例中，会在功率检测装置210与低噪声放大器102之间配置一个自动增益控制电路230，此时功率检测装置210将接收到的功率位准首先传送至自动增益控制电路230中，然后再由自动增益控制电路230将信号送到低噪声放大器102，以使低噪声放大器102以较佳的功率操作。此外，功率管理装置220也可以直接与低噪声放大器102、混频器106及其它电路装置(图中未示出)连接，如图2所示。因此，当功率管理装置220接收到功率检测装置210所检测到的功率位准时，功率管理装置220会依据当时的功率位准去调整低噪声放大器102和/或混频器106的电流，同时也会调整其它电路装置的电流操作状态，以使得这些电路装置能够与低噪声放大器102形成最佳的匹配状态；另外，在同一期间，功率管理装置220可以依据或参考本地振荡器110a的频率来控制低噪声放大器102的电流，以避免过大增益的信号溢漏至混频器106或本地振荡器110a之中，而产生频率漂移的问题。很明显地，通过功率管理模块中的功率检测装置210以及功率管理装置220的操作，可以使得本发明的调谐器200能够在输入的功率位准为大信号时，保持最佳的功率消耗及在最佳的性能状态下操作。

当输入的功率位准为小信号时，例如：小于10dbm时，此时功率管理装置220会将此调谐器设定为最小电流模式控制(mincurrent mode control)状态，并且送出一个电流控制信号至低噪声放大器102，例如：最大增益的电流控制信号。同样地，在本发明的优选实施例中，会在功率检测装置210与低噪声放大器102之间配置一个自动增益控制电路230，此时功率检测装置210将接收到的功率位准首先传送至自动增益控制电路230中，然后再由自动增益控制电路230将信号送到低噪声放大器102，以使低噪声放大器102以最佳的功率操作。同样地，功率管理装置220也可以直接与低噪声放大器102、混频器106及其它电路装置(图中未示出)连接。因此，当功率管理装置220接收到功率检测装置210所检测到的功率位准时，功率管理装置220会依据当时的功率位准去调整低噪声放大器102和/或混频器106的电流，同时也会调整其它电路装置的电流操作状态，以使得这些电路装置能够与低噪声放大器102形成最佳的匹配状态。很明显地，通过功率管理模块中的功率检测装置210以及功率管理装置220的操作，可以使得本发明的调谐器200能够在输入的功率位准为小信号时，保持最佳的功率消耗及在最佳的性能状态下操作。

而当输入的功率位准介于50dbm与10dbm之间，例如：30dbm时，则功率检测装置210不会改变低噪声放大器102的增益状况，而是依低噪声放大器102的设计规格操作，例如将增益设定在一个线性操作范围中变动。同样地，功率管理装置220仍然会依据此时的功率位准去调整低噪声放大器102和/或混频器106的电流，同时也会调整其它电路装置的操作状态，以使得这些电路装置能够与低噪声放大器102形成最佳的匹配状态，使得本发明的调谐器200能够在最佳的功率消耗及最佳的性能状态下操作。

如前所述，当低噪声放大器102依据自动增益控制电路230所传送的控制信号，以适当的功率将射频信号进行放大后，经由混频器106(mixer)以及本地振荡器110a(LO)将放大的射频信号降频至中频(IF)范围，例如36MHz，最后，由另一滤波器112来滤除不想要的频道，以完成调谐器的调谐功能。

另外，要强调的是，本发明的功率管理模块可以与低噪声放大器102、混频器106以及本地振荡器110a等组成一个频率转换装置(frequency conversion apparatus)，如图3所示，其可以随着本地振荡器的振荡频率的高低而形成升频转换装置(up-conversion)或是形成降频转换装置(down-conversion)，同时，输入信号也不限定是射频信号，例如，当输入为一中频信号时，本实施例也可达到前述的功能。又例如，当功率管理模块与低噪声放大器102、混频器106以及本地振荡器110b形成降频转换装置(down-conversion)时，其功率管理模块中的功率管理装置220与功率检测装置210连接，同样地，也可以选择在功率检测装置210与低噪声放大器102之间再配置一个自动增益控制电路230，如此即可以使得本发明的频率转换装置能够在最佳的功率消耗及最佳的性能状态下操作。

接着，参照图4，其为本发明的一种单转换调谐器的主要部分的示意图。调谐器200至少包括一个低噪声放大器102(LNA)、一个第一多相位滤波器105(RF Poly-phase Filter)、一个复频混频器114(Complex Mixer)、一个正交振荡器111(Quadrature LO)、一个第二多相位滤波器113、一个频道选择滤波器116以及功率管理模块，其中功率管理模块由功率检测装置210以及功率管理装置220组成。

如图4所示，射频信号进入调谐器时，功率检测装置210也会同时检测到输入的射频信号的功率位准(powerlevel)，然后，将该功率位准值送到功率管理装置220，例如功率/电流模式控制装置(Power/Current Mode Control)。另一方面，功率检测装置210也会将此功率位准值传送到低噪声放大器102，以调整低噪声放大器102的功率操作。当功率管理装置220接收到功率位准后，即会进行功率位准大小的判断；当输入的功率位准为大信号时，例如，50dbm以上时，此时功率管理装置220会将此调谐器设定为最大电流模式控制(max current mode control)状态，并且送出电流控制信号至低噪声放大器102，例如：送出一个最小增益的电流控制信号。同样地，在本发明的优选实施例中，会在功率检测装置210与低噪声放大器102之间配置一个自动增益控制电路230，此时功率检测装置210将接收到的功率位准首先传送至自动增益控制电路230中，然后再由自动增益控制电路230将信号送到低噪声放大器102，以使低噪声放大器102以较佳的功率操作。此外，功率管理装置220也可以直接与低噪声放大器102、第一多相位滤波器105、复频混频器114以及其它电路装置(图中未示出)连接，如图4所示。因此，当功率管理装置220接收到功率检测装置210所检测到的功率位准时，功率管理装置220会依据当时的功率位准去调整低噪声放大器102的电流，同时也会调整第一多相位滤波器105、复频混频器114以及其它电路装置的电流操作状态，以使得这些电路装置能够与低噪声放大器102形成最佳的匹配状态。另外，在同一期间，功率管理装置220可以依据或参考本地振荡器110a的频率来控制低噪声放大器102的增益，以避免过大增益的信号溢漏至混频器106或本地振荡器110a之中，而产生频率漂移的问题。很明显地，通过功率管理模块中的功率检测装置210以及功率管理装置220的操作，可以使得本发明的调谐器200能够在输入功率位准为大信号时，保持最佳的功率消耗及在最佳的性能状态下操作。

当输入的功率位准为小信号时，例如，小于10dbm时，此时功率管理装置220会将此射频信号设定为最小电流模式控制(mincurrent mode control)状态，并且送出电流控制信号至低噪声放大器102，例如：最大增益的电流控制信号。此外，在功率检测装置210与低噪声放大器102之间可以选择性地配置一个自动增益控制电路230，此时功率检测装置210将此控制信号传送至自动增益控制电路230中，然后再由自动增益控制电路230将信号送到低噪声放大器102，以使低噪声放大器102以最佳的功率操作。同样地，功率管理装置220也可以直接与低噪声放大器102、第一多相位滤波器105、复频混频器114及其它电路装置(图中未示出)连接。因此，当功率管理装置220接收到功率检测装置210所检测到的功率位准时，功率管理装置220会依据当时的功率位准去调整低噪声放大器102、第一多相位滤波器105、复频混频器114的电流，同时也会调整其它电路装置的电流操作状态，以使得这些电路装置能够与低噪声放大器102形成最佳的匹配状态。很明显地，通过功率管理模块中的功率检测装置210以及功率管理装置220的操作，可以使得本发明的调谐器200能够在输入的功率位准为小信号时，保持最佳的功率消耗及在最佳的性能状态下操作。

当输入的功率位准介于50dbm与10dbm之间，例如：30dbm时，则功率检测装置210不会改变低噪声放大器102的增益状况，而是依低噪声放大器102的设计规格操作，例如将增益设定在一个线性操作范围中变动。同样地，功率管理装置220仍然会依据此时的功率位准去调整低噪声放大器102、第一多相位滤波器105、复频混频器114的电流，同时也会调整其它电路装置的电流操作状态，以使得这些电路装置能够与低噪声放大器102形成最佳的匹配状态，使得本发明的调谐器200能够在最佳的功率消耗及最佳的性能状态下操作。

然后，低噪声放大器102依据自动增益控制电路230所传送的控制信号以适当的功率将射频信号进行放大后，经由一个RF多相位滤波器105将信号分成同相路径(I Path)和正相路径(Q Path)之后，分别进入复频混频器114，或称为双正交混频器(DualQuadrature Mixer)，其中复频混频器114由多个混频器106组成；同时，正交振荡器111(Quadrature LO)将振荡信号送入复频混频器114中并混合出I Path和Q Path的低中频正交信号(QuadratureLow IF)。接着，再经由另一个IF多相位滤波器113将I Path和Q Path的低中频正交信号转为I Path和Q Path的低中频信号，其目的是除了将信号进行降频的处理外，同时还可去除镜像频率。最后经由频道选择滤波器116将不想要的频道滤除后，即完成调谐的功能。

很明显地，图2图与图4图的基本结构是相同的，两者之间的差异在于改变滤波器以及混频器的部分，而正交振荡器111则可由本地振荡器110经由一相位分离电路115产生(例如除2)来产生正交的相位。

接着，参照图5，其为本发明的一种双转换(Dual conversion)调谐器的主要部分的示意图。如图5所示，调谐器200由两个单转换的单元串接所组成，其中前级单转换单元由低噪声放大器102、射频/中频混频器106a、本地振荡器110a以及功率管理模块组成；而后级单转换单元由低噪声放大器102、中频/中频混频器106b、本地振荡器110b以及功率管理模块组成。在本实施例中，功率管理模块由功率检测装置210以及功率管理装置220组成，同样地，也可以选择在功率检测装置210与低噪声放大器102之间再配置一个自动增益控制装置230。此外，前级的单转换单元可通过本地振荡器110a来形成一个升频的单转换单元(up-conversion unit)，例如选择本地振荡器110a的振荡频率为：1GHz～2GHz；而后级的单转换单元则可通过本地振荡器110b来形成一个降频的单转换单元(down-conversion unit)，例如选择本地振荡器110b的振荡频率为：1GHz。

由于双转换中频调谐器200是由两个单转换的单元串接所组成的，因此，每一单转换单元与功率管理模块的操作过程与前述图2、图3及图4图的实施例相同，因此详细过程不再赘述。然而要强调的是，本实施例虽然在两个单转换单元中均使用功率管理模块来调整操作的功率，然而在实际的设计中，可以选择只在前级的单转换单元(即升频的单转换单元)中加上功率管理模块，而在后级的单转换单元(即降频的单转换单元)则不使用功率管理模块。当然，也可以选择在前级的单转换单元(即升频的单转换单元)不使用功率管理模块，而在后级的单转换单元(即降频的单转换单元)加上功率管理模块。上述均为本发明的实施例之一，本发明并不加以限制。

此外，为了使得本发明的调谐器能够具有更好的性能，除了前述加上功率管理模块来调整调谐器的操作外，本发明接着还提供一种可以随着输入射频信号的大小自动调整输入阻抗的低噪声放大器，并详述如下。

首先，参照图6A，其为本发明的低噪声放大器的电路示意图。图6A所示，低噪声放大器1至少由一个第一有源元件10、一个第二有源元件12以及多个可调衰减器(adjustable attenuation device)20、22组成。在低噪声放大器1中的每一个有源元件均包括第一端、第二端以及第三端。在本实施例中，这些有源元件为双极性晶体管(BJT)，其第一端为基极端(base)、第二端为发射极端(emitter)以及第三端为集电极端(collector)。另外，可调衰减器20、22可以是一个两端元件，例如：电阻、电感、电容、二极管(DIODE)或前述元件的任意组合；同时，此可调衰减器也可以是一个三端元件，例如：双极性晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等元件。

继续参照图6A，第一有源元件10以及第二有源元件12的基极端均与输入端连接，用以接收经由调谐器的天线所馈入(feed-through)的宽带射频信号，而当第一可调衰减器20为一种二端元件时，其第一端与第一有源元件10的基极端连接，而其另一端则与第二有源元件12的发射极端连接；另外，当第二可调衰减器22也为一种二端元件时，其第一端与第二有源元件12的基极端连接，而其另一端则与第一有源元件10的发射极端连接。很明显地，当调整或改变第一有源元件10基极端的电压(VB1)以及第二有源元件12发射极端的电压(VE2)时，可以改变可调衰减器20的阻抗(impedence)；而当调整或改变第一有源元件10发射极端的电压(VE1)以及第二有源元件12基极端的电压(VB2)时，可以改变可调衰减器22的阻抗。因此，当本发明的低噪声放大器中的第一有源元件10以及第二有源元件12的增益被调整时，例如使用一功率管理装置来调整低噪声放大器的增益时，可以通过第一可调衰减器20及第二可调衰减器22的连接，使得低噪声放大器1的输入阻抗能够在一个很小的范围中变化，例如：输入阻抗可以固定在50±2Ω的范围中变化。因此本发明的低噪声放大器与调谐器能够维持在最佳的阻抗匹配状态。当然，在输入信号经由调谐器的天线送到低噪声放大器1之前，也可以选择先经过一个放大电路(图中未示出)，例如一种自动增益控制电路(AGC)。

此外，为了可以进一步的调整输入阻抗的匹配，本实施例中的可调衰减器20、22均可以选择具有调整功能的元件，例如：可变电阻、可变电容、可变电感等。另外，在第一有源元件10以及第二有源元件12的第三端，例如：集电极端，则可以进一步地与两端元件(图中未示出)连接，作为低噪声放大器1中的负载，其中此两端元件可以是电阻、电感、电容、二极管或前述元件的任意组合。

接着，参照图6B，其为本发明的低噪声放大器另一实施例的电路示意图。低噪声放大器1的第一有源元件10以及第二有源元件12的基极端均与输入端连接，用以接收经由调谐器的天线所馈入的宽带射频信号，而当第一可调衰减器20为一种三端元件时(例如BJT)，其第三端(例如，集电极端)与第一有源元件10的基极端连接，而其第二端(例如发射极端)则与第二有源元件12的发射极端连接，其第一端(例如基极端)则与一个可以调整电压的电压控制端(Vctl1)连接。此外，当第二可调衰减器22也为一种三端元件时(例如BJT)，其第三端(例如集电极端)与第二有源元件12的基极端连接，而其第二端(例如发射极端)则与第一有源元件10的发射极端连接，其第一端(例如基极端)则与一个可以调整电压的电压控制端(Vctl2)连接。很明显地，当调整或改变第一有源元件10基极端的电压(VB1)以及第二有源元件12发射极端的电压(VE2)至一固定的值时，通过调整可调衰减器20的电压控制端(Vctl1)的电压值，即可以改变可调衰减器20的阻抗(impedence)；同样地，当调整或改变第二有源元件12基极端的电压(VB2)以及第一有源元件10发射极端的电压(VE1)至一固定的值时，通过调整可调衰减器22的电压控制端(Vctl2)的电压值，即可以改变可调衰减器22的阻抗(impedence)。如此，通过可调衰减器20或可调衰减器22的连接，使得低噪声放大器1的输入阻抗能够在一个很小的范围中变化，例如：输入阻抗可以固定在75±5Ω的范围中变化，因此本发明的低噪声放大器与调谐器能够维持在最佳的阻抗匹配状态。当然，在输入信号经由调谐器的天线送到低噪声放大器1之前，也可以选择先经过一个放大电路(图中未示出)，例如一种自动增益控制电路(AGC)。

此外，为了可以进一步的调整输入阻抗的匹配，本实施例中的可调衰减器20及可调衰减器22均可以选择双极性晶体管、场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管或互补金属氧化物半导体等元件。同时，在一优选实施例中，电压控制端(Vctl1、Vctl2)的电压值选择为零电压。而在第一有源元件10以及第二有源元件12的第三端，例如：集电极端(collector)，则可以进一步地与两端元件(图中未示出)连接，作为低噪声放大器1中的负载，其中此两端元件可以是电阻、电感、电容、二极管或前述元件的任意组合。

另外，在本发明图6A及图6B中的第一可调衰减器20及第二可调衰减器22也可以选择使用多个相互并联的元件来形成，也就是说，第一可调衰减器20及第二可调衰减器22可以由多个相互并联的可调衰减器来形成。

再接着，参照图7A，其为本发明的低噪声放大器的又一实施例的电路示意图。如图7A所示，低噪声放大器2至少由一个第一有源元件30、一个第二有源元件32以及多个可调衰减器40、42组成，其中有源元件(30；32)可以为场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等元件，因此其第一端为栅极端(gate)、第二端为源极端(source)以及第三端漏极端(drain)。另外，可调衰减器可以是一个两端元件，例如：电阻、电感、电容、二极管或前述元件的任意组合；同时，此可调衰减器可以是一个三端元件，例如：双极性晶体管、场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管或互补金属氧化物半导体等元件。

很明显地，本实施例与图6A和图6B中的电路连接结构是相同的，仅是将图6A和图6B中的每一有源元件由BJT换成FET、MOSFET或CMOS，而在本实施例中，使用NMOS来说明此有源元件。

如图7A所示，第一有源元件30以及第二有源元件32的栅极端均与输入端连接，用以接收经由调谐器的天线所馈入的宽带射频信号，而当第一可调衰减器40为一种二端元件时，其第一端与第一有源元件30的栅极端(VG1)连接，而其另一端则与第二有源元件32的源极端(VS2)连接；另外，当第二可调衰减器42也为一种二端元件时，其第一端与第二有源元件32的栅极端(VG2)连接，而其另一端则与第一有源元件30的源极端(VS1)连接。很明显地，本发明的低噪声放大器2的增益被调整时，例如使用一功率管理装置来调整低噪声放大器的增益时，可以通过第一可调衰减器40和第二可调衰减器42的连接，使低噪声放大器2的输入阻抗能够在一个很小的范围中变化，例如：输入阻抗可以固定在50±2Ω的范围中变化。因此本发明的低噪声放大器与调谐器能够维持在最佳的阻抗匹配状态。当然，在输入信号经由调谐器的天线送到低噪声放大器2之前，也可以选择先经过一个放大电路(图中未示出)，例如一种自动增益控制电路(AGC)。

此外，为了可以进一步地调整输入阻抗的匹配，本实施例中的可调衰减器40和可调衰减器42均可以选择具有调整功能的元件，例如：可变电阻、可变电容或可变电感等。而在第一有源元件30以及第二有源元件32的第三端，例如：漏极端(Drain)，则可以进一步地与两端元件(图中未示出)连接，作为低噪声放大器2中的负载，其中此两端元件可以是电阻、电感、电容、二极管或前述元件的任意组合。

接着，参考图7B，其为本发明的低噪声放大器另一实施例的电路示意图。低噪声放大器2的第一有源元件30以及第二有源元件32的栅极端均与输入端连接，用以接收经由调谐器的天线所馈入的宽带射频信号，而当第一可调衰减器40为一种三端元件时(例如NMOS)，其第三端(例如漏极端)与第一有源元件30的栅极端(VG1)连接，而其第二端(例如源极端)则与第二有源元件32的源极端(VS2)连接，其第一端(例如栅极端)则与一个可以调整的电压控制端(Vctl1)连接。此外，当第二可调衰减器42也为一种三端元件时(例如一个NMOS)，其第三端(例如漏极端)与第二有源元件32的栅极端(VG2)连接，而其第二端(例如源极端)则与第一有源元件30的源极端(VS1)连接，其第一端(例如栅极端)则与一个可以调整的电压控制端(Vctl2)连接。很明显地，当调整或改变第一有源元件30栅极端的电压(VG1)以及第二有源元件42源极端的电压(VS2)至一固定的电压值时，同时，再将第一可调衰减器40的电压控制端(Vctl1)调整至适当的电压值后，即可以改变可调衰减器40的阻抗；而当调整或改变第一有源元件30源极端的电压(VS1)以及第二有源元件32栅极端的电压(VG2)，同时，再将第二可调衰减器42的电压控制端(Vctl2)调整至适当的电压值后，即可以改变可调衰减器42的阻抗。因此，通过可调衰减器40或可调衰减器42的连接，使得低噪声放大器2的输入阻抗能够在一个很小的范围中变化，例如：输入阻抗可以固定在75±5Ω的范围中变化，因此本发明的低噪声放大器与调谐器能够维持在最佳的阻抗匹配状态。当然，在输入信号经由调谐器的天线送到低噪声放大器2之前，也可以选择先经过一个放大电路(图中未示出)，例如一种自动增益控制电路(AGC)。

此外，为了可以进一步地调整输入阻抗的匹配，本实施例中的可调衰减器40、42均可以选择双极性晶体管、场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管或互补金属氧化物半导体等元件。同时，在一优选实施例中，电压控制端(Vctl1、Vctl2)的电压值选择为零电压。而在第一有源元件30以及第二有源元件32的第三端，例如，漏极端(Drain)，则可以与两端元件(图中未示出)连接，作为低噪声放大器2中的负载，其中此两端元件可以是电阻、电感、电容、二极管或前述元件的任意组合。

另外，在本发明图7A和图7B中的第一可调衰减器40及第二可调衰减器42也可以选择使用多个相互并联的元件来形成，也就是说，第一可调衰减器40和第二可调衰减器42可以由多个相互并联的可调衰减器来形成。

再接着，参照图8，其为本发明的低噪声放大器另一实施例的电路示意图。如图8所示，低噪声放大器3至少由一个第一有源元件30、一个第二有源元件32、一个第三有源元件34、一个第四有源元件36以及多个可调衰减器40、42组成，其中有源元件可以为场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或互补金属氧化物半导体(CMOS)等元件，因此其第一端为栅极端、第二端为源极端以及第三端为漏极端。另外，可调衰减器可以是一个两端元件，例如，电阻、电感、电容、二极管或前述元件的任意组合；同时，此可调衰减器可以是一个三端元件，例如，双极性晶体管、场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管或互补金属氧化物半导体等元件。

很明显地，本实施例与图7A和图7B中的电路连接结构是相同的，仅是在图7A和图7B中的每一有源元件30、32上再各自连接一有源元件34、36，其中有源元件30的第三端(漏极端)与有源元件34的第二端(源极端)连接，此外，有源元件34的第三端(漏极端)则与一负载元件连接，而有源元件34的第一端(栅极端)则与接地点连接。同样地，有源元件32的第三端(漏极端)与有源元件36的第二端(源极端)连接，有源元件36的第三端(漏极端)则与一负载元件连接，而有源元件36的第一端(栅极端)则与接地点连接。通过增加有源元件34和有源元件36，可以进一步增加低噪声放大器的输出阻抗。

同理，在本发明的图6A和图6B的实施例中，其也可以在有源元件10、12上再各自连接一有源元件，当然，该新增加的有源元件可以是双极性晶体管、场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管或互补金属氧化物半导体等元件。由于电路结构和操作过程均相同，在此不再赘述。

很明显地，图6至图8所述的低噪声放大器为一种可以随着输入射频信号的大小自动调整输入阻抗的低噪声放大器，这些低噪声放大器均可以取代图2、图3、图4图以及图5中的低噪声放大器102。另外，要强调的是，由于半导体工艺技术的进步，已可以将上述调谐器包括滤波器、低噪声放大器、混频器、振荡器功率检测装置，功率/电流模式控制装置以及自动增益控制装置等均达到芯片化，形成一个SOC(System on Chip)的调谐器。

显然地，依照上述实施例中的描述，本发明可能有许多修改与变化。因此需要在其所附权利要求所限定的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中实施。上述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明权利要求的范围；凡其它不脱离本发明所披露的精神下所进行的等同改变或修饰，均应包含在所附的权利要求的范围内。

主要组件符号说明

1、2、3 低噪声放大器

10、12 有源元件 20、22 衰减器

30、32、34、36 有源元件 40、42 有源元件

100 调谐器 101 滤波器

102 低噪声放大器 104 滤波器

105 多相位滤波器 106 混频器

110 本地振荡器 111 正交振荡源

112 滤波器

114 复频混频器(双正交混频器)

115 相位分离电路 116 频道选择滤波器

117 正交本地振荡器 118 多相位滤波器

119 正交本地振荡器 120 正交混频器

122 复频混频器(双正交混频器)

210 功率侦测器 220 功率管理装置

230 自动增益控制装置

Claims

1.一种频率转换装置，由至少一个低噪声放大器、混频器、本地振荡器以及功率管理模块组成，其特征在于，所述功率管理模块包括：

功率检测装置，其第一端与所述频率转换装置的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与所述低噪声放大器连接；以及

功率管理装置，其第一端与所述功率检测装置的第三端连接。

2.根据权利要求1所述的频率转换装置，进一步包括自动增益控制电路，其配置于所述功率检测装置与所述低噪声放大器之间。

3.根据权利要求1所述的频率转换装置，其中，所述功率管理装置为功率/电流模式的控制装置。

4.一种双转换频率装置，由第一单转换频率装置和第二单转换频率装置串接所组成，其中，所述第一单转换频率装置和所述第二单转换频率装置均至少由低噪声放大器、混频器、振荡器以及功率管理模块组成，其特征在于：

所述功率管理模块包括：

5.根据权利要求4所述的双转换频率装置，其中，所述第一单转换频率装置中的所述功率管理装置的第二端进一步与所述低噪声放大器连接。

6.根据权利要求4所述的双转换频率装置，其中，所述第一单转换频率装置中的所述功率管理装置的第三端进一步与所述混频器连接。

7.根据权利要求4所述的双转换频率装置，其中，所述第一单转换频率装置进一步在所述功率检测装置与所述低噪声放大器之间配置一自动增益控制电路。

8.根据权利要求4所述的双转换频率装置，其中，所述第二单转换频率装置进一步在所述功率检测装置与所述低噪声放大器之间配置一自动增益控制电路。

9.根据权利要求4所述的双转换频率装置，其中，所述功率管理装置为功率/电流模式的控制装置。

10.根据权利要求4所述的双转换频率装置，其中，所述第一单转换频率装置中的所述低噪声放大器包括：

第一有源元件，具有第一端、第二端以及第三端，其中所述第一端与所述第一单转换频率装置的输入端连接；

第二有源元件，具有第一端、第二端以及第三端，其中所述第一端与所述第一单转换频率装置的另一输入端连接；

第一可调衰减器，其第一端与所述第一有源元件的第一端连接，而其第二端与所述第二有源元件的第二端连接；以及

第二可调衰减器，其第一端与所述第一有源元件的第二端连接，而其第二端与所述第二有源元件的第一端连接。

11.一种调谐器，包括一个滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器、频率选择器以及功率管理模块，其特征在于：

所述功率管理模块包括：

功率检测装置，其第一端与所述调谐器的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与所述低噪声放大器连接；以及

12.一种调谐器，包括一个多相位滤波器、低噪声放大器、复频混频器、正交振荡器、频率选择器以及功率管理模块，其特征在于：

所述功率管理模块包括：

13.一种调谐器，由第一单转换频率装置和第二单转换频率装置串接所组成，其中，所述第一单转换频率装置由至少一个滤波器、低噪声放大器、混频器、振荡器以及功率管理模块组成，而所述第二单转换频率装置由至少一个低噪声放大器、混频器、振荡器、频道选择器以及至少一个功率管理模块组成，其特征在于：

所述第一单转换频率装置的功率管理模块包括：

功率检测装置，其第一端与所述调谐器的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与所述低噪声放大器连接；和

功率管理装置，其第一端与所述功率检测装置的第三端连接；以及

所述第二单转换频率装置的功率管理模块包括：

功率检测装置，其第一端与所述第二单转换频率装置的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与所述低噪声放大器连接；和

14.一种调谐器，由第一单转换频率装置和第二单转换频率装置串接所组成，其中，所述第一单转换频率装置由至少一个滤波器、低噪声放大器、混频器、振荡器以及功率管理模块组成，而所述第二单转换频率装置由至少一个低噪声放大器、混频器、振荡器以及频道选择器组成，其特征在于：

所述功率管理模块包括：

15.一种调谐器，由第一单转换频率装置和第二单转换频率装置串接所组成，其中，所述第一单转换频率装置由至少一个滤波器、低噪声放大器、混频器以及振荡器组成，而所述第二单转换频率装置由至少一个低噪声放大器、混频器、振荡器、频道选择器以及功率管理模块组成，其特征在于：

所述功率管理模块包括：

功率检测装置，其第一端与所述第二单转换频率装置的输入端连接，以检测输入端的功率位准，其第二端与所述低噪声放大器连接；以及

16.一种调谐器的调制方法，包括：

提供调谐器，所述调谐器由至少一个滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器以及频率选择器所组成；

执行功率检测，由功率检测装置的输入端来接收所述调谐器的输入射频信号并检测所述射频信号的功率位准；

执行功率规划，由功率管理装置依据所述功率位准进行判断，并送出控制信号；以及

执行功率调整，由所述低噪声放大器接收所述控制信号后，调整所述低噪声放大器的增益。