CN103620956B - 可变增益放大器 - Google Patents

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Abstract

可变增益放大器(100)包括：晶体管(110)；FB阻抗单元(120)；源极阻抗单元(130)；漏极阻抗单元(140)；增益控制单元(150)；以及频率特性控制单元(160)。增益控制单元(150)使FB阻抗单元(120)、源极阻抗单元(130)、漏极阻抗单元(140)中的其中一个的阻抗可变，输出增益的控制信号。频率特性控制单元(160)基于增益的控制信号，使不同的阻抗单元的阻抗可变。

Description

可变增益放大器
技术领域
本发明涉及无线通信中将信号电平放大的可变增益放大器。
背景技术
可变增益放大器，例如用于移动电话或与无线LAN(Local Area Network；局域网)对应的通信终端，将无线通信中的信号电平放大。
可变增益放大器能够分类为通过模拟电压控制阻抗的模拟控制可变增益放大器、以及通过数字信号控制阻抗的数字控制可变增益放大器两类。与模拟控制可变增益放大器相比，数字控制可变增益放大器不需要数字-模拟变换器(DAC：Digital AnalogConverter)，能够降低组装面积及消耗电流。
作为有关数字控制可变增益放大器的现有技术，例如已知专利文献1的可变增益放大器。专利文献1的可变增益放大器是，将差动输入信号放大，并作为差动输出信号输出的差动输入型的数字控制可变增益放大器。专利文献1的可变增益放大器，形成差动对的第1晶体管和第2晶体管的各源极端子间以开关、电阻、开关的顺序被级联。专利文献1的可变增益放大器，通过作为控制信号的数字信号来控制两个开关的导通(ON)及截止(OFF)，从而第1晶体管及第2晶体管的各晶体管的源极-地间的阻抗产生变化，使增益可变。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2007-329675号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明人研究了在无线通信中将信号电平放大的可变增益放大器。但是，在专利文献1的可变增益放大器中，即使开关为截止，实际上也产生寄生电容Csw，阻抗随着频率上升而下降，难以获得期望的增益特性。特别地，在使用60GHz频段近距离无线系统所使用的宽频带信号(例如基带带宽为880MHz的信号)的情况下，可变增益放大器中的增益的频带内偏差变大，产生信号失真。
本发明鉴于上述以往的情况而完成，目的在于提供降低随着频率上升而产生的增益的频带内偏差的可变增益放大器。
解决问题的方案
本发明是可变增益放大器，包括：放大元件，包括输入信号所输入的控制端子、连接到基准电位的基准侧端子、以及连接到直流电源的电源侧端子，放大所述输入信号；FB阻抗单元，连接在所述控制端子和所述电源侧端子之间；基准侧阻抗单元，连接到所述基准侧端子；电源侧阻抗单元，连接到所述电源侧端子；增益控制单元，控制所述放大元件的增益；以及频率特性控制单元，控制所述增益的频率特性，所述增益控制单元使所述FB阻抗单元、所述基准侧阻抗单元及所述电源侧阻抗单元中的其中一个阻抗单元的阻抗可变，输出所述增益的控制信号，所述频率特性控制单元基于所述增益的控制信号，使与所述其中一个阻抗单元不同的阻抗单元的阻抗可变。
发明的效果
根据本发明，能够降低随着频率上升产生的增益的频带内偏差。
附图说明
图1是表示第1实施方式的可变增益放大器的电路结构的图。
图2是表示相对增益设定值G1的频率和增益之间的关系的曲线图。
图3是表示相对增益设定值G2的频率和增益之间的关系的曲线图。
图4是表示在第1实施方式中所使用的查阅表的例子的图，(a)表示查阅表的第1例子，(b)表示查阅表的第2例子，(c)表示查阅表的第3例子。
图5是表示一例源极阻抗单元的可变电容的电路结构的图。
图6(a)是表示FB阻抗单元的变形例的图，(b)是表示在开关122上产生相对地的寄生电容(CGNl、CGN2)的状况的图。
图7是表示第1实施方式的可变增益放大器的具体的电路结构的图。
图8是表示在第1实施方式的可变增益放大器中，用形成差动对的两个晶体管构成的情况下的具体的电路结构的图。
图9是表示用形成差动对的两个晶体管构成的变形例1的可变增益放大器的电路结构的图。
图10是表示用形成差动对的两个晶体管构成的变形例2的可变增益放大器的电路结构的图。
图11是表示第2实施方式的可变增益放大器的电路结构的图。
图12是表示第3实施方式的可变增益放大器的电路结构的图。
图13是表示第4实施方式的可变增益放大器的电路结构的图。
图14是表示第5实施方式的可变增益放大器的电路结构的图。
图15是表示在第5实施方式中所使用的查阅表的例子的图。
图16是表示第6实施方式的可变增益放大器的电路结构的图。
图17是表示在第6实施方式中所使用的查阅表的例子的图。
图18是表示一例以往的可变增益放大器的电路结构的电路图。
图19是表示一例以往的可变增益放大器的增益特性的曲线图，(a)是相对阻抗ZFB的增益的曲线图，(b)是相对阻抗ZS的增益的曲线图，(c)是相对阻抗ZD的增益的曲线图。
图20是说明开关的特性的图，(a)表示理想的开关，(b)表示理想的开关中的阻抗的绝对值的频率特性，(c)表示实际的开关，(d)表示实际的开关中的阻抗的绝对值的频率特性。
图21是说明以往的可变增益放大器的课题的图。
标号说明
100、100a、100b、100c、200、300、400、500、600可变增益放大器
110、110p、110n、210晶体管
120、120p、120n、220FB阻抗单元
130、130p、130n、130pn、230源极阻抗单元
140、140p、140n、240漏极阻抗单元
150增益控制单元
160频率特性控制单元
具体实施方式
(获得本发明的各实施方式的内容的经过)
图18是表示一例以往的可变增益放大器1000的电路结构的电路图。ZFB、ZS、ZD分别表示晶体管Tr的漏极端子和栅极端子之间的阻抗、晶体管T r的源极端子和地之间的阻抗、晶体管Tr的漏极端子和电源端子之间的阻抗。可变增益放大器1000通过使ZFB、ZS及ZD中的至少一个阻抗改变，从而改变以式(1)表示的增益。
gm表示晶体管Tr的互导。图19是表示一例以往的可变增益放大器1000的增益特性的曲线图。图19(a)是表示相对阻抗ZFB的增益的曲线图，图19(b)是表示相对阻抗ZS的增益的曲线图，图19(c)是表示相对阻抗ZD的增益的曲线图。增益随着ZFB或ZD的值变大而变大，增益随着ZS的值变小而变大。
图20是说明开关的特性的图。图20(a)表示理想的开关，图20(b)表示理想的开关中的阻抗的绝对值的频率特性。图20(c)表示实际的开关，图20(d)表示实际的开关中的阻抗的绝对值的频率特性。在理想的开关中，无论频率如何，阻抗都为无限大，阻抗的频率特性固定。
但是，在专利文献1的可变增益放大器中级联的两个开关中，即使开关为截止，实际上也产生寄生电容Csw(参照图20(c))。开关相对于直流信号作为理想的开关来动作。可是，在相对于交流信号为截止时产生寄生电容Csw，所以阻抗随着频率上升而下降(参照图20(d))。
图21是说明以往的可变增益放大器的课题的图。在阻抗随着频率上升而下降时，不能获得期望的增益特性(参照图21的虚线)，信号频带中的最大增益和最小增益之差即频带内偏差变大。由此，产生信号失真。特别地，在使用具有宽的信号频带的信号(例如，用WiGig(Wireless Gigabit；无线千兆)所处理的基带为880MHz的频率频带的信号)的情况下，增益的频带内偏差变大。
因此，在以下的各实施方式中，说明降低随着频率上升而产生的增益的频带内偏差的可变增益放大器。
参照附图说明本发明的可变增益放大器的各实施方式。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的可变增益放大器100的电路结构的图。图1所示的可变增益放大器100包括晶体管110、FB阻抗单元120、源极阻抗单元130、漏极阻抗单元140、增益控制单元150、频率特性控制单元160、输入端子170、输出端子180及电源端子190。
作为放大元件的晶体管110包括输入信号所输入的作为控制端子的栅极端子111、连接到直流电源的作为电源侧端子的漏极端子112、连接到基准电位(例如地)的作为基准侧端子的源极端子113、及输出端子114的结构。
晶体管110将输入到栅极端子111的输入信号放大，并从输出端子114输出到输出端子180。在漏极端子112中，通过电源端子190及漏极阻抗单元140施加直流电压。源极端子113通过源极阻抗单元130接地。
FB阻抗单元120包括电阻121及开关122，连接在晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间。在FB阻抗单元120中，电阻121和开关122串联地连接。通过开关122的导通及截止的改变，晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间的阻抗改变。
作为基准侧阻抗单元的源极阻抗单元130包括电阻131及可变电容135，连接在晶体管110的源极端子113和基准电位(地)之间。在源极阻抗单元130中，电阻131和可变电容135并联地连接。在可变电容135的电容值改变的情况下，源极端子113和地之间的阻抗、即源极阻抗单元130的阻抗的频率特性改变。
作为电源侧阻抗单元的漏极阻抗单元140包括电阻141，连接在晶体管110的漏极端子112和电源端子190之间。
增益控制单元150通过控制FB阻抗单元120的开关122的导通及截止，将可变增益放大器100的增益设定为规定值。增益控制单元150将包含增益的规定值(以下，称为‘增益设定值’)信息的增益控制信号输出到频率特性控制单元160。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，使源极阻抗单元130的可变电容135的电容值改变。
频率特性控制单元160通过改变与增益控制单元150控制的阻抗单元不同的阻抗单元的可变电容的电容值，降低起因于包括增益控制单元150控制的开关的阻抗单元的阻抗的改变而增加的增益的频带内偏差。
说明频率特性控制单元160改变可变电容135的电容值的具体例子。可变增益放大器100通过增益控制单元150将FB阻抗单元120的开关122设定为导通或截止，从而将增益分别设定为称为G1或G2的增益设定值。
即，在将FB阻抗单元120的开关设定为导通的情况下，增益控制单元150将可变增益放大器100的增益设定为增益设定值G1。此外，在将FB阻抗单元120的开关设定为截止的情况下，增益控制单元150将可变增益放大器100的增益设定为增益设定值G2。
图2是表示相对于增益设定值G1的频率和增益之间的关系的曲线图。图3是表示相对于增益设定值G2的频率和增益之间的关系的曲线图。在图2及图3中，表示可变电容135的电容值Cs为0pF、lpF、2pF、3pF、4pF、5pF的情况下的增益的频率特性。
在增益设定值为G1时，FB阻抗单元120的开关122为导通，所以起因于上述寄生电容的频带内偏差不增加。因此，即使可变电容135的电容值CS为0，也基本上不产生频带内偏差。在可变电容135的电容值CS增加了的情况下，频率高的区域的源极阻抗单元130的阻抗下降，所以频率高的区域的增益增加，频带内偏差增大。因此，在增益设定值为G1时，被设定为电容值CS=0。
另一方面，在增益设定值为G2时，FB阻抗单元120的开关122为截止，所以起因于上述寄生电容的频带内偏差增加。在可变电容135的电容值CS为0时，随着频率上升，FB阻抗单元120的阻抗下降，所以可变增益放大器100的增益下降，频带内偏差增大。可变电容135的电容值CS增加时，频率高的区域的源极阻抗单元130的阻抗下降，所以频率高的区域的增益增加，频带内偏差减少。
但是，可变电容135的电容值CS增加过多时，高频率区域中的增益变大，频带内偏差增加。因此，频率特性控制单元160使用频带内偏差为最小的电容值CS。在图3中，可知频带内偏差为最小的电容值CS的值是4～5pF之间的值。
例如，频率特性控制单元160保持图4(a)～(c)所示的查阅表(LUT：LookupTable)，参照查阅表确定与来自增益控制单元150的增益控制信号中包含的增益设定值信息对应的电容值CS。频率特性控制单元160将以查阅表确定后的电容值CS设定为源极阻抗单元130的可变电容135的电容值。由此，例如即使在基带800MHz频带的高频信号被输入到可变增益放大器100，增益被设定为增益设定值G2(开关122为截止)的情况下，也能够降低增益的频带内偏差。
图4是表示第1实施方式中所使用的查阅表的例子的图。图4(a)是查阅表的第1例子。图4(b)是查阅表的第2例子。图4(c)是查阅表的第3例子。查阅表可以写入到频率特性控制单元160所包含的存储器(未图示)中，也可以作为与频率特性控制单元160非一体的结构而写入到可变增益放大器100的存储器(未图示)中，在以下的各实施方式中也是同样。
各查阅表中的电容值(C1至C5)，用基于实际的可变增益放大器100的电路结构或电路常数进行的模拟结果，作为相对频率的频带内偏差小的值而预先算出。再有，频率特性控制单元160也可以不保持查阅表，而用公知的算式，每次计算与增益设定值对应的电容值CS的值。
此外，电容值CS除了图4(a)所示的与增益设定值对应的值，也可以包含图4(b)所示的温度而预先算出，在后述的各实施方式中也是同样。温度例如表示可变增益放大器100的环境温度。
而且，电容值CS不限于基于增益设定值及温度而预先算出的值，例如，也可以还将包含可变增益放大器100的装置的电池电源电压、或从发送机发送的调制信号的调制方式(例如QPSK)包含在内来计算，在后述的各实施方式中也是同样。
此外，在FB阻抗单元120包括多个开关和多个电阻的情况下，可变增益放大器100可设定三个以上的增益设定值(例如从G1到G5)，在后述的各实施方式中也是同样。例如在图4(c)中，全部与增益设定值对应的电容值CS(s为1、2、3、4、5)通过模拟而预先算出。频率特性控制单元160参照查阅表，使用三个以上的与增益设定值对应的电容值CS改变可变电容135的电容值。
再有，可变电容135，例如是将串联连接的电容和开关并联连接多个的结构。图5是表示一例源极阻抗单元的可变电容的电路结构的图。再有，FB阻抗单元120的电阻121和开关122也可以顺序相反地配置。
此外，FB阻抗单元120，例如，在图6(a)中，是还包括电阻123的结构。图6(a)是表示FB阻抗单元120的变形例的图。在图6(b)中，在开关122中产生对地的寄生电容(CGN1、CGN2)。在FB阻抗单元120的结构中通过开关122与电阻121对称地设置电阻123，从而缓和寄生电容CGN2的影响，提高图3所示的可变增益放大器100的增益的频率特性，能够降低增益的频带内偏差的影响。
这是因为不追加电阻123时，寄生电容CGN2直接连接到晶体管110的漏极端子112，对频率特性的影响变大。这里，追加电阻123时，晶体管110的漏极端子112通过电阻123连接寄生电容CGN2，对频率特性的影响被缓和。
再有，在将电阻121的电阻值进行二分割时，电阻121的电阻值为一半，所以晶体管110的栅极端子111和寄生电容CGN1之间的电阻值为一半，寄生电容CGN1对频率特性的影响稍稍变大，但小于寄生电容CGN2的影响变小的效果，所以作为可变增益放大器100整体的频率特性被缓和。
图7是表示第1实施方式的可变增益放大器100的具体的电路结构的图。在图7所示的在可变增益放大器100中，晶体管110为n沟道的MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor；金属氧化物半导体场效应晶体管)。
此外，本实施方式的可变增益放大器100，设为被输入单端信号，但即使设为被输入图8中的差动信号的结构，也能够获得同样的效果。图8是表示在第1实施方式的可变增益放大器中，用形成差动对的两个晶体管110p、110n构成的情况下的具体的电路结构的图。在图8所示的可变增益放大器100a中，形成差动对的晶体管110p、110n同样是n沟道的MOSFET。
简单地说明图8所示的可变增益放大器100a的结构。再有，在图8中，对与图1或图7所示的结构同样的结构进一步附加参考标号p而简化或省略说明，说明进一步附加了参考标号n的结构。
图8所示的可变增益放大器100a包括晶体管110p、110n、FB阻抗单元120p、120n、源极阻抗单元130p、130n、漏极阻抗单元140p、140n、增益控制单元150、频率特性控制单元160、输入端子170p、170n、输出端子180p、180n及电源端子190p、190n。
作为放大元件的晶体管110n将与输入到晶体管110p的栅极端子上的输入信号形成差动对的差动输入信号作为输入并放大，并输出到输出端子180n。
FB阻抗单元120n包括电阻121n及开关122n，连接在晶体管110n的栅极端子和漏极端子之间。在FB阻抗单元120n中，电阻121n和开关122n串联地连接。通过开关122n的导通及截止的变化，晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间的阻抗改变。
源极阻抗单元130n包括电阻131n和可变电容135n，连接在晶体管110n的源极端子和基准电位(地)之间。在源极阻抗单元130n中，电阻131n和可变电容135n并联地连接。在可变电容135n的电容值改变的情况下，源极端子和地之间的阻抗、即源极阻抗单元130n的阻抗的频率特性改变。
漏极阻抗单元140n包括电阻141n，连接在晶体管110n的漏极端子和电源端子190n之间。
增益控制单元150通过控制FB阻抗单元120p、120n的各开关122p、122n的导通及截止，将可变增益放大器100a的增益设定为规定值。增益控制单元150将包含增益设定值信息的增益控制信号输出到频率特性控制单元160。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变源极阻抗单元130p、130n的各可变电容135p、135n的电容值。在可变增益放大器100a中，频率特性控制单元160的各可变电容135p、135n的电容值的控制方法，与图1或图7所示的可变增益放大器100是同样的，所以省略说明。
图9是表示用形成差动对的两个晶体管110p、110n构成的变形例1的可变增益放大器100b的电路结构的图。在图9所示的在可变增益放大器100b中，省略与图8所示的可变增益放大器100a同样的说明，并说明不同的内容。
在可变增益放大器100b中，取代图8所示的各源极阻抗单元130p、130n，在晶体管110p、110n的各源极端子间连接源极阻抗单元130pn，在晶体管110p的源极端子上连接着电流源ISp，在晶体管110n的源极端子上连接着电流源ISn。
源极阻抗单元130pn包括电阻131pn及可变电容135pn。在源极阻抗单元130pn中，电阻131pn和可变电容135pn并联地连接。在图8所示的电阻131p、131n的各电阻值之和为电阻131pn的电阻值的情况下，图8所示的各源极阻抗单元130p、130n与图9所示的源极阻抗单元130pn及电流源ISp、ISn为等效电路。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变源极阻抗单元130pn的可变电容135pn的电容值。在可变增益放大器100b中，频率特性控制单元160的可变电容135pn的电容值的控制方法与图8所示的可变增益放大器100a是同样的，所以省略说明。
图10是表示用形成差动对的两个晶体管110p、110n构成的变形例2的可变增益放大器100c的电路结构的图。在图10所示的可变增益放大器100c中，省略与图8所示的可变增益放大器100a或图9所示的可变增益放大器100b同样的说明，并说明不同的内容。
在可变增益放大器100c中，取代图8所示的各源极阻抗单元130p、130n，在晶体管110p、110n的各源极端子间连接着可变电容340pn，而且在晶体管110p的源极端子上连接着电阻350p，在晶体管110n的源极端子上连接着电阻350n。电阻350p、350n及可变电容340pn形成可变增益放大器100c中的源极阻抗单元。
在图8所示的电阻131p、131n的各电阻值之和为各电阻350p、350n的电阻值且各电阻350p、350n的各电阻值相等的情况下，图8所示的各源极阻抗单元130p、130n与图10所示的源极阻抗单元为等效电路。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变源极阻抗单元的可变电容340pn的电容值。在可变增益放大器100c中，频率特性控制单元160的可变电容340pn的电容值的控制方法与图8所示的可变增益放大器100a是同样的，所以省略说明。
再有，在图8～图10中，连接在各晶体管110p、110n的各漏极端子和电源端子190p、190n之间的漏极阻抗单元也可以设为与源极阻抗单元同样的结构。
由以上，第1实施方式的可变增益放大器100，100a～100c，在使用高频信号的情况下，能够降低起因于用于增益设定的FB阻抗单元的开关的寄生电容而增加的增益的频带内偏差。因此，可变增益放大器100、100a～100c能够降低输出信号中的信号失真。
此外，也可以通过模拟而预先算出查阅表中的电容值CS，在后述的各实施方式中也是同样。例如，查阅表中的电容值CS，也可以根据在包含可变增益放大器100的装置的电源接通时，或以规定的固定时间间隔，在装置内进行的信号的校准的结果，随时改写。
例如，在装置的发送电路侧，设置输出校准用的测试信号的测试信号发生单元(未图示)，从发送电路侧切换到接收电路侧，测试信号并输送到接收电路侧。在可变增益放大器100中，用对接收电路侧输送的测试信号的信号电平，对信号进行校准，计算与校准结果对应的电容值CS，从而直接写入在查阅表中即可。
此外，源极阻抗单元130的可变电容135的电容值CS，作为可变增益放大器100的频带内偏差为最小的值来计算，但例如也可以作为发送机整体、接收机整体、或发送接收机整体的增益的频率特性为最好的值来计算，在后述的各实施方式中也是同样。具体地说，在接收机中包括可变增益放大器100的情况下，也可以还将低噪声放大器(LNA：Low NoiseAmplifier)及下变频用的混频器中的各频带内偏差包含在内，作为接收机整体的频带内偏差为最小的电容值CS来计算。
此外，在发送机或接收机中，也可以在处理数字信号的信号处理单元中对增益的频带内偏差进行微调整。可变增益放大器100中所使用的电容值CS不一定是增益的频带内偏差为最小的，也可以在可变增益放大器100中进行增益的频带内偏差的粗调整，在信号处理单元中进行增益的频带内偏差的微调整，在发送机或接收机整体上降低增益的频带内偏差，在后述的各实施方式中也是同样。
(第2实施方式)
图11是表示第2实施方式的可变增益放大器200的电路结构的图。图11所示的可变增益放大器200，与图1所示的可变增益放大器100相比，除了从FB阻抗单元中除去开关122方面以外，还在漏极阻抗单元140中追加了开关142及电阻143方面有所不同。
在图11所示的可变增益放大器200的说明中，与图1所示的可变增益放大器100同样的内容的说明附加同样的参考标号而简化或省略，并说明不同的内容。
FB阻抗单元120包括电阻121，连接在晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间。
漏极阻抗单元140包括电阻141、开关142及电阻143，连接在晶体管110的漏极端子112和电源端子190之间。在漏极阻抗单元140中，开关142和电阻143串联地连接，与电阻141并联地连接。通过开关142的导通及截止的改变，从而改变晶体管110的漏极端子112和电源端子190之间的阻抗。
增益控制单元150通过控制漏极阻抗单元140的开关142的导通及截止，将可变增益放大器200的增益设定为期望值。增益控制单元150将包含增益设定值信息的增益控制信号输出到频率特性控制单元160。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变源极阻抗单元130的可变电容135的电容值。
在第1实施方式中，频率特性控制单元160，通过改变源极阻抗单元130的可变电容135的电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变FB阻抗单元120的开关122的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
在本实施方式中，频率特性控制单元160，通过改变源极阻抗单元130的可变电容135的电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变漏极阻抗单元140的开关142的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
因此，频率特性控制单元160，通过改变与增益控制单元150控制的阻抗单元不同的阻抗单元的可变电容的电容值，降低起因于包括增益控制单元150控制的开关的阻抗单元的阻抗的改变而增加的增益的频带内偏差。
频率特性控制单元160中的源极阻抗单元130的可变电容135的电容值的控制方法与第1实施方式是同样的，所以省略说明。
由以上，第2实施方式的可变增益放大器200，与第1实施方式的可变增益放大器100同样，在使用高频信号的情况下，能够降低起因于用于增益设定的漏极阻抗单元的开关的寄生电容而增加的增益的频带内偏差。因此，可变增益放大器200能够降低输出信号中的信号失真。
再有，图11所示的电阻121的电阻值也可以无限大。即，即使电阻121不存在，栅极端子111和漏极端子112通过FB阻抗单元120而被分离，本实施方式的可变增益放大器200也能够获得与可变增益放大器100同样的效果。
再有，可变增益放大器200为了避免图面的复杂而省略图示，但与图8～图10同样，也可以是被输入差动信号的结构，在后述的各实施方式中也是同样。
(第3实施方式)
图12是表示第3实施方式的可变增益放大器300的电路结构的图。图12所示的可变增益放大器300，与图1所示的可变增益放大器100相比，不同点在于，从FB阻抗单元120除去了开关122而追加了可变电容125，以及从源极阻抗单元130除去可变电容135而追加了开关132及电阻133。
图12所示的可变增益放大器300的说明中，与图1所示的可变增益放大器100同样的内容的说明，附加同样的参考标号并简化或省略，并说明不同的内容。
FB阻抗单元120包括电阻121及可变电容125，连接在晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间。在FB阻抗单元120中，电阻121和可变电容125并联地连接。在可变电容125的电容值改变的情况下，栅极端子111和漏极端子112之间的阻抗的频率特性改变。
源极阻抗单元130包括电阻131、开关132及电阻133，连接在晶体管110的源极端子113和基准电位(地)之间。在源极阻抗单元130中，开关132和电阻133串联地连接，与电阻131并联地连接。通过开关132的导通及截止的改变，晶体管110的源极端子113和地之间的阻抗改变。
增益控制单元150通过控制源极阻抗单元130的开关132的导通及截止，将可变增益放大器300的增益设定为期望值。增益控制单元150将包含增益设定值信息的增益控制信号输出到频率特性控制单元160。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变FB阻抗单元120的可变电容125的电容值。
在本实施方式中，频率特性控制单元160，通过改变FB阻抗单元120的可变电容125的电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变源极阻抗单元130的开关132的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
因此，频率特性控制单元160，通过改变与增益控制单元150控制的阻抗单元不同的阻抗单元的可变电容的电容值，从而降低起因于包括增益控制单元150控制的开关的阻抗单元的阻抗的改变而增加的增益的频带内偏差。
频率特性控制单元160中的FB阻抗单元120的可变电容125的电容值的控制方法，与第1实施方式是同样的，所以省略说明。
由以上，第3实施方式的可变增益放大器300，与第1实施方式的可变增益放大器100同样，在使用高频信号的情况下，能够降低起因于用于增益设定的源极阻抗单元的开关的寄生电容而增加的增益的频带内偏差。因此，可变增益放大器300能够降低输出信号中的信号失真。
(第4实施方式)
图13是表示第4实施方式的可变增益放大器400的电路结构的图。图13所示的可变增益放大器400，与图1所示的可变增益放大器100相比，在从FB阻抗单元120中除去开关122的方面，从源极阻抗单元130除去可变电容135，追加了开关132及电阻133方面和在漏极阻抗单元140中追加了可变电容145方面有所不同。
在图13所示的可变增益放大器400的说明中，与图1所示的可变增益放大器100同样的内容的说明附加同样的参考标号而简化或省略，并说明不同的内容。
FB阻抗单元120包括电阻121，连接在晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间。
源极阻抗单元130包括电阻131、开关132及电阻133，连接在晶体管110的源极端子113和基准电位(地)之间。在源极阻抗单元130中，开关132和电阻133串联地连接，与电阻131并联地连接。通过开关132的导通及截止的变化，晶体管110的源极端子113和地之间的阻抗改变。
漏极阻抗单元140包括电阻141及可变电容145，连接在晶体管110的漏极端子112和电源端子190之间。在漏极阻抗单元140中，电阻141和可变电容145并联地连接。在可变电容145的电容值改变的情况下，漏极端子112和电源端子190之间的阻抗的频率特性改变。
增益控制单元150通过控制源极阻抗单元130的开关132的导通及截止，将可变增益放大器400的增益设定为期望值。增益控制单元150将包含增益设定值信息的增益控制信号输出到频率特性控制单元160。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变漏极阻抗单元140的可变电容145的电容值。
在本实施方式中，频率特性控制单元160通过改变漏极阻抗单元140的可变电容145的电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变源极阻抗单元130的开关132的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
因此，频率特性控制单元160通过改变与增益控制单元150控制的阻抗单元不同的阻抗单元的可变电容的电容值，从而降低起因于包括增益控制单元150控制的开关的阻抗单元的阻抗的改变而增加的增益的频带内偏差。
频率特性控制单元160中的漏极阻抗单元140的可变电容145的电容值的控制方法，与第1实施方式是同样的，所以省略说明。
由以上，第4实施方式的可变增益放大器400，与第1实施方式的可变增益放大器100同样，在使用高频信号的情况下，能够降低起因于用于增益设定的源极阻抗单元的开关的寄生电容而增加的增益的频带内偏差。因此，可变增益放大器400能够降低输出信号中的信号失真。
再有，图13所示的电阻121的电阻值也可以无限大。即，即使电阻121不存在，栅极端子111和漏极端子112通过FB阻抗单元120也被分离，本实施方式的可变增益放大器400也能够获得与可变增益放大器100同样的效果。
(第5实施方式)
图14是表示第5实施方式的可变增益放大器500的电路结构的图。图14所示的可变增益放大器500，与图1所示的可变增益放大器100相比，在源极阻抗单元130中追加了开关132及电阻133方面，以及在漏极阻抗单元140追加了可变电容145方面有所不同。
图14所示的可变增益放大器500的说明中，与图1所示的可变增益放大器100同样的内容的说明附加同样的参考标号而简化或省略，并说明不同的内容
FB阻抗单元120包括电阻121及开关122，连接在晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间。在FB阻抗单元120中，电阻121和开关122串联地连接。通过开关122的导通及截止的改变，晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间的阻抗改变。
源极阻抗单元130包括电阻131、开关132、电阻133及可变电容135，连接在晶体管110的源极端子113和基准电位(地)之间。在源极阻抗单元130中，开关132和电阻133串联地连接，与电阻131并联地连接，而且还与可变电容135并联地连接。通过开关132的导通及截止的改变，晶体管110的源极端子113和地之间的阻抗改变。此外，在可变电容135的电容值改变的情况下，源极端子113和地之间的阻抗的频率特性改变。
漏极阻抗单元140包括电阻141及可变电容145，连接在晶体管110的漏极端子112和电源端子190之间。在漏极阻抗单元140中，电阻141和可变电容145并联地连接。在可变电容145的电容值改变的情况下，漏极端子112和电源端子190之间的阻抗的频率特性改变。
增益控制单元150通过控制FB阻抗单元120的开关122的导通及截止、以及源极阻抗单元130的开关132的导通及截止，将可变增益放大器500的增益设定为期望值。增益控制单元150将包含增益设定值信息的增益控制信号输出到频率特性控制单元160。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变源极阻抗单元130的可变电容135、及漏极阻抗单元140的可变电容145的各电容值。
在本实施方式中，频率特性控制单元160通过改变漏极阻抗单元140的可变电容145的电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变源极阻抗单元130的开关132的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
而且，频率特性控制单元160通过改变源极阻抗单元130的可变电容135的电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变FB阻抗单元120的开关122的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
因此，频率特性控制单元160通过改变与增益控制单元150控制的阻抗单元不同的阻抗单元的可变电容的电容值，从而降低起因于包括增益控制单元150控制的开关的阻抗单元的阻抗的改变而增加的增益的频带内偏差。
图15是表示第5实施方式中所使用的查阅表的例子的图。在本实施方式中，对应于增益控制单元150设定的增益设定值(例如G1)，可变电容135被设定为电容值Cs(例如C1)，可变电容145被设定为电容值CD(例如C5)。
频率特性控制单元160中的源极阻抗单元130的可变电容135的电容值、及漏极阻抗单元140的可变电容145的电容值的控制方法，与第1实施方式是同样的，所以省略说明。
此外，图14所示的可变增益放大器500，在FB阻抗单元120中设定增益，在源极阻抗单元130中设定增益及控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性，在漏极阻抗单元140中控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。但是，本实施方式的可变增益放大器500，对FB阻抗单元120、源极阻抗单元130及漏极阻抗单元140，也可以承担以下四个中的其中一个的作用。
(1)增益控制单元150不设定增益。频率特性控制单元160不控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
(2)增益控制单元150设定增益。频率特性控制单元160不控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
(3)频率特性控制单元160控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。增益控制单元150不设定增益。
(4)增益控制单元150设定增益。频率特性控制单元160控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
但是，可变增益放大器500在FB阻抗单元120、源极阻抗单元130及漏极阻抗单元140之中，在至少一个阻抗单元中设定增益，并在至少一个阻抗单元中控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
由以上，第5实施方式的可变增益放大器500，与第1实施方式的可变增益放大器100同样，在使用高频信号的情况下，能够降低起因于用于增益设定的源极阻抗单元及FB阻抗单元的各开关的寄生电容而增加的增益的频带内偏差。因此，可变增益放大器500能够降低输出信号中的信号失真。
(第6实施方式)
图16是表示第6实施方式的可变增益放大器600的电路结构的图。图16所示的可变增益放大器600，与图1所示的可变增益放大器100相比，在晶体管210级联到晶体管110的方面有所不同。
具体地说，可变增益放大器600包括晶体管110、210、FB阻抗单元120、220、源极阻抗单元130、230、漏极阻抗单元140、240、增益控制单元150、频率特性控制单元160、输入端子170、输出端子180、280以及电源端子190、290。
作为放大元件的晶体管210包括被输入来自晶体管110的输出信号的控制端子的作为栅极端子211、连接到直流电源的作为电源侧端子的漏极端子212、连接到基准电位(例如地)的作为基准侧端子的源极端子213、以及输出端子214
在晶体管110中被放大的信号，通过输出端子114及180，输入到晶体管210的栅极端子211和FB阻抗单元220。晶体管210将输入到栅极端子211的输入信号放大，并从输出端子214输出到输出端子280。在漏极端子212上，通过电源端子290及漏极阻抗单元240，被施加直流电压。源极端子213通过源极阻抗单元230而接地。
FB阻抗单元120包括电阻121，连接在晶体管110的栅极端子111和漏极端子112之间。
FB阻抗单元220包括电阻221及开关222，连接在晶体管210的栅极端子211和漏极端子212之间。在FB阻抗单元220中，电阻221和开关222串联地连接。通过开关222的导通及截止的改变，晶体管210的栅极端子211和漏极端子212之间的阻抗改变。
源极阻抗单元130包括电阻131、开关132、电阻133及可变电容135，连接在晶体管110的源极端子113和基准电位(地)之间。在源极阻抗单元130中，开关132和电阻133串联地连接，并与电阻131并联地连接，而且还与可变电容135并联地连接。通过开关132的导通及截止的改变，晶体管110的源极端子113和地之间的阻抗改变。此外，在可变电容135的电容值改变的情况下，源极端子113和地之间的阻抗的频率特性改变。
源极阻抗单元230包括电阻231，连接在晶体管210的源极端子213和基准电位(地)之间。
漏极阻抗单元140包括电阻141及可变电容145，连接在晶体管110的漏极端子112和电源端子190之间。在漏极阻抗单元140中，电阻141和可变电容145并联地连接。在可变电容145的电容值改变的情况下，漏极端子112和电源端子190之间的阻抗的频率特性改变。
漏极阻抗单元240包括电阻241及可变电容245，连接在晶体管210的漏极端子212和电源端子290之间。在漏极阻抗单元240中，电阻241和可变电容245并联地连接。在可变电容245的电容值改变的情况下，漏极端子212和电源端子290之间的阻抗的频率特性改变。
增益控制单元150通过控制源极阻抗单元130的开关132的导通及截止、以及FB阻抗单元220的开关222的导通及截止，将可变增益放大器600的增益设定为期望值。增益控制单元150将包含增益设定值信息的增益控制信号输出到频率特性控制单元160。
频率特性控制单元160将从增益控制单元150输出的增益控制信号作为输入，基于增益控制信号中包含的增益设定值信息，改变源极阻抗单元130的可变电容135、漏极阻抗单元140的可变电容145及漏极阻抗单元240的可变电容245的各电容值。
在本实施方式中，频率特性控制单元160通过改变漏极阻抗单元140、240的各可变电容145、245的各电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变源极阻抗单元130的开关132的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
而且，频率特性控制单元160通过改变源极阻抗单元130的可变电容135的电容值，从而降低起因于增益控制单元150改变FB阻抗单元220的开关222的导通及截止而增加的增益的频带内偏差。
因此，频率特性控制单元160通过改变与增益控制单元150控制的阻抗单元不同的阻抗单元的可变电容的电容值，从而降低起因于包括增益控制单元150控制的开关的阻抗单元的阻抗的改变而增加的增益的频带内偏差。
图17是表示第6实施方式中所使用的查阅表的例子的图。在本实施方式中，对应于增益控制单元150设定的增益设定值(例如G1)，可变电容135被设定电容值CS1(例如C1)，可变电容145被设定为电容值CD1(例如C5)，可变电容245被设定为电容值CD2(例如C9)。
频率特性控制单元160中的源极阻抗单元130的可变电容135的电容值、及漏极阻抗单元140、240的各可变电容145、245的各电容值的控制方法，与第1实施方式是同样的，所以省略说明。
此外，图16所示的可变增益放大器600，在FB阻抗单元220中设定增益，在源极阻抗单元130中设定增益，进而控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性，在漏极阻抗单元140、240中控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。但是，本实施方式的可变增益放大器600，对FB阻抗单元120、220、源极阻抗单元130、230及漏极阻抗单元140、240，也可以承担以下四个中的其中一个的作用。
(1)增益控制单元150不设定增益。频率特性控制单元160不控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
(2)增益控制单元150设定增益。频率特性控制单元160不控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
(3)频率特性控制单元160控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。增益控制单元150不设定增益。
(4)增益控制单元150设定增益。频率特性控制单元160控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
但是，可变增益放大器600在FB阻抗单元120、220、源极阻抗单元130、230及漏极阻抗单元140、240之中，在至少一个阻抗单元中设定增益，在至少一个阻抗单元中控制因可变电容的改变而改变的增益的频率特性。
由以上，第6实施方式的可变增益放大器600，与第1实施方式的可变增益放大器100同样，在使用高频信号的情况下，能够降低起因于用于增益设定的源极阻抗单元及FB阻抗单元的各开关的寄生电容而增加的增益的频带内偏差。因此，可变增益放大器600能够降低输出信号中的信号失真。
以上，参照附图说明了各种实施方式，但本发明不限于这样的例子是不言而喻的。显然，只要是本领域技术人员，就能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或修正例，并认可它们当然属于本发明的技术范围。
再有，本申请基于2011年12月20日申请的日本专利申请(特愿2011-278449)，其内容在此作为参照而引入。
工业实用性
本发明涉及实现与增益设定对应的自适应的频带内偏差补偿的可变增益放大器，作为无线通信设备中的可变增益放大器是有用的。

Claims (11)

1.可变增益放大器，包括：
放大元件，包括输入信号所输入的控制端子、连接到基准电位的基准侧端子、以及连接到直流电源的电源侧端子，放大所述输入信号；
第一阻抗单元，连接在所述控制端子和所述电源侧端子之间；
基准侧阻抗单元，连接到所述基准侧端子；
电源侧阻抗单元，连接到所述电源侧端子；
增益控制单元，控制所述放大元件的增益；以及
频率特性控制单元，控制所述增益的频率特性，
其特征在于，所述增益控制单元
使所述第一阻抗单元、所述基准侧阻抗单元及所述电源侧阻抗单元中的其中一个阻抗单元的阻抗可变，输出所述增益的控制信号，
所述频率特性控制单元
基于所述增益的控制信号，使与所述其中一个阻抗单元不同的阻抗单元的阻抗可变。
2.如权利要求1所述的可变增益放大器，
所述第一阻抗单元、所述基准侧阻抗单元及所述电源侧阻抗单元中的至少一个阻抗单元包括至少一个开关，
所述增益控制单元
改变所述第一阻抗单元、所述基准侧阻抗单元及所述电源侧阻抗单元中的至少一个阻抗单元的所述开关的导通及截止。
3.如权利要求2所述的可变增益放大器，
所述第一阻抗单元、所述基准侧阻抗单元及所述电源侧阻抗单元中的至少一个阻抗单元包括可变电容，
所述频率特性控制单元
基于所述增益的控制信号，改变所述第一阻抗单元、所述基准侧阻抗单元及所述电源侧阻抗单元中的至少一个阻抗单元的所述可变电容。
4.如权利要求3所述的可变增益放大器，还包括：
表，确定所述增益的控制信号中包含的增益设定值和与所述增益设定值对应的所述可变电容的电容值，
所述频率特性控制单元
使所述第一阻抗单元、所述基准侧阻抗单元及所述电源侧阻抗单元中的至少一个阻抗单元的所述可变电容改变为与所述增益设定值对应的所述可变电容的电容值。
5.如权利要求3所述的可变增益放大器，
所述增益控制单元
在所述电源侧阻抗单元包括所述开关时，改变所述开关的导通及截止，
所述频率特性控制单元
在所述基准侧阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述可变电容。
6.如权利要求3所述的可变增益放大器，
所述增益控制单元
在所述基准侧阻抗单元包括所述开关时，改变所述开关的导通及截止，
所述频率特性控制单元
在所述第一阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述可变电容。
7.权利要求3所述的可变增益放大器，
所述增益控制单元
在所述基准侧阻抗单元包括所述开关时，改变所述开关的导通及截止，
所述频率特性控制单元
在所述电源侧阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述可变电容。
8.如权利要求3所述的可变增益放大器，
所述增益控制单元
在所述第一阻抗单元包括所述开关时，改变所述开关的导通及截止，
在所述基准侧阻抗单元包括所述开关时，改变所述开关的导通及截止，
所述频率特性控制单元
对应于所述第一阻抗单元的所述开关的导通及截止的改变，在所述第一阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述基准侧阻抗单元的所述可变电容，
对应于所述基准侧阻抗单元的所述开关的导通及截止的改变，在所述基准侧阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述电源侧阻抗单元的所述可变电容。
9.如权利要求3所述的可变增益放大器，还包括：
第二放大元件，包括输入来自所述放大元件的输出信号的第二控制端子、连接到所述基准电位的第二基准侧端子、以及连接到所述直流电源的第二电源侧端子，放大来自所述放大元件的输出信号；
第二阻抗单元，连接在所述第二控制端子和所述第二电源侧端子之间，包括至少一个开关；以及
第二电源侧阻抗单元，连接到所述第二电源侧端子，包括可变电容，
所述增益控制单元
在所述基准侧阻抗单元包括所述开关时，改变所述基准侧阻抗单元的所述开关的导通及截止，
在所述第二阻抗单元包括所述开关时，改变所述第二阻抗单元的所述开关的导通及截止，
所述频率特性控制单元
对应于所述基准侧阻抗单元的所述开关的导通及截止的改变，在所述电源侧阻抗单元及所述第二电源侧阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述电源侧阻抗单元及所述第二电源侧阻抗单元的各个所述可变电容，
对应于所述第二阻抗单元的所述开关的导通及截止的改变，在所述基准侧阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述基准侧阻抗单元的所述可变电容。
10.如权利要求3所述的可变增益放大器，还包括：
第三放大元件，与所述放大元件形成差动对，包括：将与所述输入信号形成差动输入信号的第二输入信号作为输入的第三控制端子；连接到所述基准电位的第三基准侧端子；以及连接到所述直流电源的第三电源侧端子；
第三阻抗单元，连接在所述第三控制端子和所述第三电源侧端子之间，包括至少一个开关；以及
第三基准侧阻抗单元，连接到所述第三基准侧端子，包括可变电容，
所述增益控制单元
在所述第一阻抗单元包括所述开关时，改变所述第一阻抗单元的所述开关的导通及截止，
在所述第三阻抗单元包括所述开关时，改变所述第三阻抗单元的所述开关的导通及截止，
所述频率特性控制单元
对应于所述第一阻抗单元的所述开关的导通及截止的改变，改变所述基准侧阻抗单元的所述可变电容，
对应于所述第三阻抗单元的所述开关的导通及截止的改变，在所述第三基准侧阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述第三基准侧阻抗单元的所述可变电容。
11.如权利要求2所述的可变增益放大器，还包括：
第三放大元件，与所述放大元件形成差动对，包括：将与所述输入信号形成差动输入信号的第二输入信号作为输入的第三控制端子；包括连接到所述基准电位的第三基准侧端子；以及连接到所述直流电源的第三电源侧端子；以及
第三阻抗单元，连接在所述第三控制端子和所述第三电源侧端子之间，包括至少一个开关，
所述基准侧阻抗单元以可变电容连接到所述基准侧端子和所述第三基准侧端子而构成，
所述增益控制单元
在所述第一阻抗单元包括所述开关时，改变所述第一阻抗单元的所述开关的导通及截止，
在所述第三阻抗单元包括所述开关时，改变所述第三阻抗单元的所述开关的导通及截止，
所述频率特性控制单元
对应于所述第一阻抗单元及所述第三阻抗单元的各个所述开关的导通及截止的改变，在所述基准侧阻抗单元包括所述可变电容时，改变所述基准侧阻抗单元的所述可变电容。
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