CN101820252A - 中心频率自动调谐窄带低噪声放大器 - Google Patents

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闫娜
谈熙
闵昊
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Abstract

本发明属于集成电路设计技术领域，具体为一种用于多模收发机的可自动重构中心频率选带的窄带低噪声放大器。本发明的电路结构，结合了电容交叉耦合技术和正反馈技术，降低低噪声放大器的噪声，并可以通过数字电路辅助配置成振荡器，再经过自动频率控制环路来调谐窄带低噪声放大器的中心频率，选择所需要的频带，同时可以自动校正工艺偏差和温度变化带来的误差。本发明实现了一种自动调谐窄带低噪声放大器中心频率的电路结构。

Description

中心频率自动调谐窄带低噪声放大器
技术领域
本发明属于集成电路设计技术领域，具体涉及一种无线通信系统接收机中的中心频率自动调谐窄带低噪声放大器。
背景技术
在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。对于几乎所有的射频接收机系统，都必不可少的一个模块就是低噪声放大器。低噪声放大器的最主要用途在于：1、系统接收到的射频信号幅度通常很弱，需要在接收前端先进行放大才能正确处理；2、在接收机前端采用一个放大器能够有效的缓解对后级模块的噪声性能要求，降低后级模块设计难度。低噪声放大器在不同的系统中有不同的设计要求，通常根据应用频率的不同，可以分为窄带低噪声放大器，多带低噪声放大器和宽带低噪声放大器三种类型。无论哪种类型的LNA，其主要性能指标都包括阻抗匹配、噪声系数(NF，Noise Figure)、线性度(IIP3，IIP2，1dB压缩点)、功耗等。图1说明了低噪声放大器在无线通信接收系统中的所起的作用，它是连接带通滤波器和下变频混频器之间的桥梁，带通滤波器选择合适的频带之后的信号经过低噪声放大器放大器放大之后，进入混频器下变频至中频。低噪声放大器可以降低后级电路的噪声贡献，降低接收机系统的噪声系数，提高信噪比和灵敏度。
窄带低噪声放大器的噪声性能和功耗优于宽带低噪声放大器，但是只能针对特定频带的应用，对于目前需求越来越大的多模接收机来说，需要多个窄带低噪声放大器，消耗的芯片面积大。本发明提出了一种中心频率可自动调谐窄带低噪声放大器，实现了兼容多频带多协议接收机中的灵活配置低噪声放大器。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新型中心频率可自动调谐窄带低噪声放大器结构。它能自动调谐低噪声放大器所需要工作的频带即中心频率，并校正工艺偏差和温度变化带来的误差。
本发明所提出的窄带低噪声放大器，由低噪声放大器1、振荡器2、分频器3和自动频率控制器4连接组成。通过自动频率控制器环路来调节低噪声放大器和振荡器的中心频率。电路的连接关系如图2所示。
本发明中，采用并联电感电容谐振腔作为负载，电感和电容均可以由多个电感或者多个电容构成的电感或电容阵列构成，由开关选通合适的部分电感或电容，也可以由压控电容实现。
本发明中，采用振荡器作为低噪声放大器中心频率自动调谐的辅助器件，振荡器的电感电容并联谐振腔与低噪声放大器的电感电容并联谐振腔完全相同，可以用两套相同的器件相匹配，也可以通过开关切换复用交互工作。
本发明中，采用自动频率控制器，利用特定的参考时钟频率和频率控制算法，计算分频器的输出信号频率并反馈调整频率控制字节来调整低噪声放大器和振荡器的中心频率和振荡频率。
如图2所示，输入信号接在低噪声放大器1的输入端口，低噪声放大器和振荡器使用相同的可调谐电感电容并联谐振腔，可以通过使用两套完全相同的谐振腔相匹配，也可以通过数字开关重构来复用同一个谐振腔，切换低噪声放大器和振荡器结构，分时复用。可调谐电感电容并联谐振腔由开关控制来选择，也可以由压控电容来实现。振荡器的输出信号输入到分频器以降低频率，降低至数字电路可以工作的频段，然后输入到自动频率控制器电路。自动频率控制器电路的输入信号还有特定的参考频率，可以在数百千赫兹到数百兆赫兹，一般取20兆赫兹左右，还有低噪声放大器工作中心频率的期望频率字节。自动频率控制器电路经过运算判断之后，输出电感电容并联谐振腔的开关控制字节或者压控电容的压控电压。
本发明提出的窄带低噪声放大器，是一种可配置可重构窄带低噪声放大器。它能自动调谐低噪声放大器所需要工作的频带即中心频率，并校正工艺偏差和温度变化带来的误差。
附图说明
图1是一个介绍低噪声放大器在无线通信接收机中应用的示意图。
图2是本发明提出的中心频率自动调谐窄带低噪声放大器原理图。
图3是本发明提出的中心频率自动调谐窄带低噪声放大器的具体电路图。
具体实施方式
下面结合图3，详细阐述实施本发明的一个具体实例。
在图3中，低噪声放大器1使用并联电感电容阵列作为负载，中心频率可以通过开关的切换调谐。振荡器2使用相同的并联电感电容谐振腔，因此振荡频率与低噪声放大器的中心频率相同。振荡器的输出频率经过由多个D触发器构成的分频器以降低频率，分频比可以根据振荡器的输出频率和自动频率调整电路能接受的频率进行取值。分频之后的频率输入到自动频率控制器电路4，进行比较判断，根据判断结果作出调整，频率偏差过大时重新比较之后调整低噪声放大器和振荡器的电感电容并联谐振腔控制开关或者是压控电容的压控电压，反复循环之后达到允许的误差精度时，跳出循环，环路达到稳定。自动频率调整电路的调整算法可以用线性逐步调整算法或者二分法或者拟合算法实现。具体实际电路由数字组合逻辑和时序逻辑电路实现。
环路的可调谐频率范围由振荡器的频率振荡范围所决定，调谐的精度由分频器的分频比和自动频率调整电路的误差容许范围决定。

Claims (5)

1.一种窄带低噪声放大器的电路，其特征在于由低噪声放大器(1)、振荡器(2)、分频器(3)和自动频率控制器(4)构成，通过自动频率控制器环路来调节低噪声放大器和振荡器的中心频率。
2.根据权利要求1所述的窄带低噪声放大器，其特征在于采用并联电感电容谐振腔作为负载，电感和电容均由多个电感或者多个电容构成的电感或电容阵列构成，由开关选通合适的部分电感或电容，或者由压控电容实现。
3.根据权利要求1所述的窄带低噪声放大器，其特征在于采用振荡器作为低噪声放大器中心频率自动调谐的辅助器件，振荡器的电感电容并联谐振腔与低噪声放大器的电感电容并联谐振腔完全相同，用两套相同的器件相匹配，或者通过开关切换复用交互工作。
4.根据权利要求1所述的窄带低噪声放大器，其特征在于采用分频器降低振荡器的震荡频率，分频比例为任意值，根据实际需要来灵活设置。
5.根据权利要求1所述的窄带低噪声放大器，其特征在于采用自动频率控制器，利用特定的参考时钟频率和频率控制算法，计算分频器的输出信号频率并反馈调整频率控制字节来调整低噪声放大器和振荡器的中心频率和振荡频率。
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