CN1098568C - 无线接收机 - Google Patents

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Abstract

一种接收机包括具有输入端、输出端和增益控制输入端(38)的射频放大器(14)，用于得到增益控制信号的装置(34)和响应增益控制信号用于施加增益设置信号到所述增益控制输入端(38)的增益控制装置(36)。增益控制装置(36)包括至少两个并联安排的偏流装置(40、42、44)，所述至少两个偏流装置的至少一个(42或44)包括响应相对于参考电压(Vref1或Vref2)以一个预定量变化的控制电压的开关装置(SW1或SW2)，将偏流装置(42或44)连接到或与增益控制输入端断开。

Description

无线接收机
本发明涉及在无线接收机中或与其相关的改进，特别是涉及射频放大器的分级功率输出控制。
对于诸如数字寻呼之类的应用来说，存在着使寻呼机体积减小的需求，并根据这样的考虑，制造无线寻呼机和解码器的集成电路具有尽可能少的芯片外元件。当前生产的集成电路，诸如菲利浦半导体公司(Philips Semiconductor)的UAA2080T工作在标称电压2.05V上，最大为3.5V，最小为1.9V。这要求寻呼机安装占相当大空间的两个电池。因此，如果工作电压可以被降低，使得仅需要一个电池，则可以实现在空间上的有益的节约。
另外，关于无线电路的方面，特别是当包含在诸如寻呼机之类的移动装置时，首先取决于从发送信号的天线到接收机的距离，其次由于暂时阻挡到达接收机的直接信号通路的诸如山丘、高大建筑物和大的车辆的地理特征，接收的信号强度将随其变化。其结果是，除非在接收机中采取措施，该接收机中具有用于足以放大弱信号的足够增益的射频放大器将过分地放大强信号，这将在射频放大器之后的下变频混频器或多个混频器中产生一些问题。
控制射频放大器增益的已知方法是在射频放大器的信号输入电路中连接一个PIN二极管并通过改变施加到PIN二极管上的偏流来衰减输入信号。按照从接收机中的信号强度测量级得到的自动增益控制信号可以改变该偏流。施加给增益控制信号的一个条件是相对于射频放大器的增益而言，任何干扰信号将被抑制至少40db。利用PIN二极管衰减的缺点是改变其导通性会影响到与接收机输入级相连接的调谐电路，直至近来PIN二极管一直是电流消耗器件，不利于节电。
本发明的目的是能够调整在低电压下工作的射频接收机中射频放大器的增益，同时保证干扰信号被抑制至少40db。
按照本发明，提供一种接收机，该接收机包括：具有输入端、输出端和增益控制输入端的射频放大器；和用于施加增益设置信号到所述增益控制输入端的增益控制装置，该增益控制装置包括至少两个并联安排的偏流装置，所述至少两个偏流装置的至少一个包括响应相对于参考信号以一个预定量改变的控制信号的开关装置，以便启动开关装置将该偏流装置连接到增益控制输入端或从其断开。
在本发明制造的接收机中，每个偏流装置包括至少一个具有一个发射极的结型晶体管，所述发射极的发射区的面积被设计为通过相应的预定电流。发射区的各个相应面积可以对应于预定的增益减小的步级。利用电流控制改变射频放大器的增益比利用PIN二极管有许多优点，即，节省电池电流和输入电路不受增益变化的影响。另外，利用具有预定发射面积的诸晶体管来设定增益步级，可总能独立于输入信号频率和参考电流而获得相同增益db数的减少。
可选择地，当接收机工作在大约1.0V时，接收机不可能实现全范围的各个步进衰减，另外的衰减可以利用PIN二极管获得。
现在将通过例子的方式参照附图对本发明进行描述，其中：
图1是按照本发明制造的零中频IF无线接收机的示意性方框图；
图2是步进电流增益控制器的示意性电路图；
图3是表示由图2中的增益控制器实现的电流电平的波形图；
图4是用于产生附加增益步级的PIN二极管电路的示意性电路图；和
图5是射频放大器和增益控制电路简化示意电路图。
在各个附图中，相同标号被用于表示相应的特征。
如图1所示的零中频IF无线接收机包括：耦合到射频放大器14的天线10，该放大器的增益是可步进调整的。可供选择的PIN二极管衰减器12可以被耦合在天线10和射频放大器14之间。射频放大器14的输出被耦合到信号分配节点16，该节点被连接到混频器17、18的第一输入端。具有频率基本上对应于在天线10所希望接收的理论载波频率的本机振荡器20被耦合到混频器17的第二输入端，并通过90°相移器22耦合到混频器18的第二输入端。相位正交的混频器17、18的输出被施加到相应的混频后的放大器23、24，低通滤波器25、26，从存在于放大器23、24的相应输出中的混频产物中选择差信号。限幅放大器27、28具有分别耦合到低通滤波器25、26的输出端的输入端，而且该输出端被耦合到具有输出端32的解调器30。
AGC电路34被耦合到限幅放大器27、28。AGC电路34提供一个表示接收信号的幅度的输出信号。AGC电路34的输出端被连接到用于产生增益控制信号的电路36，该增益控制信号被施加到射频放大器14的控制输入端38和可选择地施加到PIN二极管衰减器12。通过改变施加到控制输入端38的控制电流，射频放大器14的增益被步进调整。
参照图2和3，为了提供一个基本上与干扰信号无关的控制电流，设置三个电流源40、42和44，它们分别产生电流IB、I1和I2。
电流源40永久地连接到控制输入端38，而电流源42、44通过开关SW1和SW2连接到控制输入端38。
在图2中，例子AGC电路34(图1)的AGC电流被耦合到输入端46，该输入端连接一个电阻48，它将AGC电流变换为加到相应比较器电路50、52的第一输入端的电压。参考或阈值电压Vref1和Vref2加到比较器电路50、52的第二输入端。当在第一输入端的电压超过第二输入端的电压时，则产生闭合相应开关的信号，即使其导通。但是，如果出现相反的情况，则相应开关打开，即使其不导通。
因此，如图3所示，如果在天线10(图1)接收的输入信号是低幅度的信号而要求射频放大器的增益增加，则AGC电压是高的，使两个比较器产生输出信号闭合开关SW1和SW2，其结果是放大器的控制电流是I1+I2+IB之和。如果天线信号比较强，要求小些的射频增益，假设施加到比较器的电压高于Vref2但低于Vref1，开关SW1打开，使得控制电流为I2+IB之和。最后，在天线信号足够强的情况下，两个开关SW1和SW2都打开，仅偏流IB闭加到射频放大器。以这种方式控制增益，避免产生不必要的干扰，当存在强信号时通过降低放大器增益节省电流，从而又避免混频器17、18(图1)的过载。电流源40，42，44可包括具有不同发射面积的晶体管，而这些不同的发射面积明确确定了与所加的实际电流无关的一个相对步级值。
在要求比通过调整射频放大器38可能获得的增益更多增益步级的情况下，则PIN二极管电路12可以用于提供对施加到射频放大器38上的信号的衰减。图4表示PIN二极管电路12的实施例，该电路包括连接到串联连接的电流源56和PIN二极管58个一个节点55的输入端54。节点55被耦合到射频放大器38的输入端。旁路电阻元件(各元件)59和电容元件(各元件)60在被接收的信号被加到射频放大器38前对所接收的信号滤波。
图5是射频放大器14和电路36的实施例的简化示意电路图。射频放大器14包括NPN晶体管T1。从天线10(图1)得到的输入信号被加到它的基极。输出信号是从它的集电极输出的。电流源40、42、44分别包括晶体管T2、T3、T4，它们的发射区被预先确定提供控制电流上所需要的步进面积。举例，各个发射区的比率是1.417∶1.000∶1.208。以连接到输入端62的外部参考电流源(未示出)的方式馈送电流，输入端62与一个二极管方式连接的具有1.942相对发射面积晶体管相连。在晶体管T5中的电流被镜象映射到晶体管T2、T3、T。不管施加到端62的电流值如何，可以被加的各个电流的比率保持相同。
比较器电路50、52与开关SW1和SW2一起是如图5所示的作为长尾对电路54、66实现的。每个长尾对电路包括NPN晶体管67、68和69、70对。分别施加到晶体管67、69基极的参考电压Vref1和Vref2是从连接在输入端46与地之间的由串联的电阻R1、R2组成的分压器得到的。AGC电压通过输入端72加到晶体管68、70的基极。
晶体管T3、T4的集电极电路通过相应的节点74、76耦合到NPN晶体管78、80的集电极电路，它们的基极分别被连接到电流镜象电路对86、87和88、89的节点82、84。电路86、88分别镜象映射晶体管67、69的集电极电路中的电流到电流镜象电路87、89中。
在工作时，当AGC电压高的时候，两个开关电路处于电流I1+I2+IB被取和的条件下和通过电流镜象电路90和电阻92被加到晶体管T1的基极。如果AGC电压下降到使得晶体管68的基极电压低于晶体管67的基极电压的电平，则后者变为导通。在节点82上的电流增加，使得晶体管78变为导通，从而使晶体管T3变为不导通，从而关断电流源42。电流I2+IB将作为增益控制电流继续被馈送给晶体管T1。
如果AGC电压下降到晶体管69变为导通和晶体管70变为不导通的点，则在节点84上的电流增加引起晶体管80变为导通和晶体管T4变为不导通，因此关断电流源44。偏流IB将作为增益控制电流继续被馈送给晶体管T1。
如果AGC从它的最低电平增加，则电流源44和42再被接通，重新使增益控制电流步进增加。
电容C1被耦合在电流取和线与射频地之间，以为基本电流补偿提供电路稳定性和降低噪声。
阅读了本公开以后，对于本专业的技术人员而言，其它各种改进是显而易见的。这些改进可以包括在无线接收机及其零部件的设计、制造和使用中的其它各个特征，而且这些特征可以被用于代替或者增加在本说明书中业已描述的特征。虽然在本申请中权利要求书已经对这些特征进行了特定的组合，但应当理解为，本申请公开的范围还包括披露在本说明书中的任何新颖的特征或任何特征的新颖的组合，这些特征和特征的组合无论是直接的，还是隐含的，还是其引伸，也无论是否在任何的权利要求中涉及当前要求相同的发明，和是否涉及与本发明所涉及的任何的或所有的相同的技术问题。因此，本申请人提请公众注意，在本申请提出申请或者从其导出的任何进一步申请期间，可能提出这些特征和/或这些特征的组合的新的权利要求。

Claims (6)

1.一种接收机，包括具有输入端、输出端和增益控制输入端的射频放大器，和用于施加增益设置信号到所述增益控制输入端的增益控制装置，该增益控制装置包括至少两个并联安排的偏流装置，所述至少两个偏流装置的至少一个包括响应相对于参考信号以一个预定量改变的控制信号的开关装置，以便启动开关装置将该偏流装置连接到增益控制输入端或从其断开。
2.按照权利要求1所要求的接收机，其特征在于，至少两个偏流装置每个包括至少一个晶体管，每个晶体管的发射面积被设计得通过相应的预定电流。
3.按照权利要求2所要求的接收机，其特征在于，发射面积相对值对应于预定的增益下降步级。
4.按照权利要求1、2或3所要求的接收机，其特征在于，一个所述至少两个偏流装置的另一个装置被连接到所述增益控制输入端，提供作为最小增益设置信号的最小偏流。
5.按照权利要求1所要求的接收机，还包括耦合到信号输入端的输入信号衰减装置。
6.按照权利要求5所要求的接收机，其特征在于，所述衰减装置包括PIN二极管和由增益控制装置控制的偏流源。
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