CN1165430A - 发射机的放大器电路 - Google Patents

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Abstract

放大器电路由供放大中频信号用的电流可变型可变放大电路和供放大射频信号用的电流恒定型可变放大电路组成。信号I和Q传输到中频可变放大电路并经QPSK调制电路传输到相应的两级，该信号还根据所加的AGC电压VAGC得到放大。混频器使中频信号转换成射频信号，再传输到射频可变放大电路，根据和中频级共用的AGC电压VAGC被放大。晶体管将线性变化的AGC电压VAGC转换成指数变化的控制电流。各可变放大电路增益PG(dB)随AGC电压VAGC而作线性变化。

Description

发射机的放大器电路
本发明涉及可适用于CDMA(码分多址)联接方式的便携式电话机的放大器电路。
在码分多址联接方式的便携式电话机中，为了移动时保持通信，通常在发射机和接收装置的射频放大电路中分别装上能改变增益在80dB以上的可变增益放大电路(以下称作＂可变放大电路＂)。图3示出具备通用的CDMA和FM(射频)双重联接方式的便携式电话机的射频级。首先说明发射系统(TX)的组态。由调制解调器101调制的IF(中频)发射信号由QPSK(四相移相键控)作QPSK调制。然后，已调信号由发射侧可变放大电路(TX-AMP)103进行放大，混频器(MIX)104再将它混入本机振荡器(OSC)121所产生的本机振荡信号中，将混合信号转变成RF(射频)发射信号。该RF发射信号经带通滤波器105，功率放大器(PA)106，天线收发转换开关107及天线108发射出去。
接下来说明接收系统(RX)的配置。从天线108接收到的射频信号经天线收发转接开关107，低噪音放大器(LNA)109及带通滤波器110通到混频器(MIX)111，信号在其中混入本机振荡器(OSC)121所产生的本机振荡信号而转变成中频接收信号。该中频接收信号作用到CDMA带通滤波器112及FM带通滤波器113，在其中按集合模式选一种输出信号，并被接收侧可变放大电路(RX-AMP)114放大。然后，该放大信号由QPSK解调电路115解调，接着通到混频器101。
接收的信号，其强度用装在调制解调器101上的接收信号强度指示电路(RSSI)116检测后，用比较器117与强度参考数据作比较，再将其差值送到接收侧AGC(自动增压控制)电压校正电路118和发射输出校正电路119。AGC电压校正电路118输出一AGC电压使比较器117产生的差值为＂0＂，即RSSI116的输出与强度参考数据一致，从而控制接收侧可变放大电路(RX-AMP)114的增益。
比较器117产生的差值和根据便携式电话机及基地电台间的电路状况而决定的发射输出校正数据都送到发射侧的发射输出校正电路119。发射侧的AGC电压校正电路120输出一AGC电压，使已调信号与接收信号的电平成反比，并按照发射输出校正数据控制发射侧的可变放大电路(TX-AMP)103的增益。这时，为使发射侧和接收侧的可变放大电路103和104能互相联锁工作，AGC电压与增益在80dB以上的动态范围有良好的直线性。
关于发射机的这种放大器电路，用可变放大电路构成IF放大电路和RF放大电路的方法，以不同的AGC电压控制各可变放大电路从而使动态范围超过80dB的方法都已在例如日本专利申请公开号Hei6-508012(1994)中公布。
图4示出该电路。发射信号I和Q由QPSK调制电路1进行调制，把它转变成IF(中频)信号。该IF信号输送到在两级中的IF级可变放大电路2和3，在其中根据通常适用于IF级的AGC电压VAGC1进行放大。IF信号用混频器5混入本机振荡器9产生的本机振荡信号中，被转变成RF(射频)信号。该RF信号送到RF级可变放大电路4，根据用作RF级的AGC电压VAGC2进行放大。此外，射频信号经过放大器6、带通滤波器7和功率放大器8输送到天线。
但是，用上述互相不同的AGC电压VAGC1和VAGC2对IF级可变放大电路2、3和RF级可变放大电路4进行控制的方法存在一个问题，即控制电路在结构上复杂化。CDMA码分多址联接方式的便携式电话机，其发射机电路的放大度需要根据图3所示接收信号的电平(RSSI)加以控制，它所遇到的困难在于要从一个接受机电路获得性能彼此不同的AGC电压VAGC1和VAGC2。
由于有上面看到的问题，因此，本发明的目的就是提供一种适合于发射机的放大器电路，它能用简单的结构获得大的动态范围。
为了实现上述目的，本发明把中频可变放大电路做成激励电流可变型，把射频可变放大电路做成激励电流恒定型，而AGC电压可转换成指数变化的电流，使各可变放大电路的放大度基于公共电流得到控制。
根据本发明，因为激励电流可变型的中频可变放大电路与激励电流恒定型射频可变放大电路都受与同一AGC电压成线性关系的增益的控制，所以能以简单结构实现大的动态范围。
本发明的一个实施例由以下电路组成：用于放大中频信号的激励电流可变型中频可变放大电路，把由中频可变放大电路放大的中频信号转变成射频可变信号的频率转换电路，将由频率转换电路所转换的射频信号进行放大的激励电流恒定型射频可变放大电路，以及用于把线性变化的AGC电压转换或指数变化的电流并将此电流送到中频可变放大电路及射频可变放大电路以控制其放大度的放大度控制电路。
图1是按照本发明所述的适用于送话机放大器电路的方块图；
图2是图1的放大器电路的详图；
图3是装上图1所示放大器电路的CDMA型便携式电话机的方块图；以及
图4是发射机用的普通放大器电路的方块图。
以下参照附图详细说明本发明的一个推荐实施例。
参看图1，发送信号I和Q由QPSK调制电路进行调制，被转换成中频信号。该中频信号送到两级的IF级可变放大电路2和3并在其中根据在IF和RF级中共用的AGC电压VAGC进行放大。此外，RF发射信号经过放大器6、带通滤波器7、功率放大器8传送到天线。
参看图2，电源电压Vcc加到IF级可变放大电路2的电阻R3及R4的一后端，加到相同结构的IF级可变放大电路3的电阻R5及R6的一端，加到RF级可变放大电路4的PNP型晶体管Q13及Q14的发射极，也加到NPN型晶体管Q2及Q3的集电极以及电阻R1和R2的一端。此外，AGC的电压VAGC加到可变放大电路2至4的NPN型晶体管Q15、Q16和Q14的基极上。
在相当于第一级的中频可变放大电路2中，QPSK调制电路1所调制的输出信号的引线连接到NPN型晶体管Q7、Q8的相应基极，还经过电阻R8和R7及偏压电源接地。电阻R3、R4的另一端接到晶体管Q7、Q8的相应集电极，还经过耦合电容器C1、C2连接到下一级。晶体管Q7和Q8的发射极共同连接到晶体管Q15的集电极(电流I2)。晶体管Q15的发射极接地。
同样，即使是相当于下一级的IF级可变放大电路3中，其耦合电容器C3、C4也与NPN型晶体管Q9、Q10的相应基极连接，并经过电阻R10、R9及偏压电源接地。电阻R5、R6的另一端与NPN型晶体管Q9、Q10的相应集电极连接，并经过耦合电容器C3、C4与下一级混频器5连接。NPN型晶体管Q9、Q10的发射极分别与晶体管Q16的集电极相连，晶体管Q16的发射极接地。
在RF级可变放大电路4中，晶体管Q13及Q12的基极共同连接到其晶体管管Q13和Q14相应的集电极。晶体管Q14的发射极接地。此外，晶体管Q12的集电极接到NPN型晶体管Q11的集电极和基极和NPN型晶体管Q1、Q4的基极上。而且，NPN型晶体管Q11的发射极连接到串联电阻R11、R12的中间。
电阻R1及R2的另一端连接到晶体管Q1及Q4的相应集电极(电流I1)及下一级放大器6。晶体管Q2及Q3的基极共同经偏压E1接地。晶体管Q1和Q2的发射极共同接到电阻R11的一端和NPN型晶体管Q5的集电极(电流I0)。类似地，晶体管Q3和Q4的发射极共同接到电阻R12的一端和NPN型晶体管Q6的集电极(电流I0)。混频器5发出的射率信号传输到晶体管Q5和Q6的基极，而其发射极经过恒流电源CS1共同接地。
IF级可变放大电路2及3都是工作电流可变型的，而其晶体管(Q7、Q8)和(Q9、Q10)都是增益可变型的。它们的电流I2受到晶体管Q15及Q16分别控制。与IF级可变放大电路2及3不同，RF级可变放大电路4是工作电流恒定型的。但是，线性变化的AGC电压VAGC由晶体管Q14转换成指数变化的电流。增益可变晶体管Q1至Q4及放大晶体管Q5及Q6构成差动放大器。此外，晶体管Q11及晶体管Q1与Q4两者均构成电流反射镜电路。同样，晶体管Q13及Q12也构成电流反射镜电路。
晶体管Q11的元件尺寸规定为晶体管Q1及Q4的1/50左右，因此流经晶体管Q11的电流不会对晶体管Q1至Q4的射频信号的放大有影响。而且，晶体管Q15和Q16的元件尺寸规定为晶体管Q14的元件尺寸的100倍，因此，流经晶体管Q7、Q8、Q9、Q10、Q1及Q4的电流互相相等。
由于在这种结构的RF级可变放大电路4中晶体管Q1与Q4及与晶体管Q11都构成电流反射镜电路，因此晶体管Q1及Q4中的电流I0与流经晶体管Q11的电流成正比。此外，相对于AGC电压VAGC的线性变化，流经晶体管Q14的电流呈指数变化。
工作电流恒定型RF级可变放大电路4的增益PG[dB]的表达式是：
PGαPG0×20log(I1/I0)……(1)式中，PG0指I1等于I0时的增益。此外，I1/I0的表达式是：
I1/I0α[1+exp{-VAGC×q/(kT)}]……(2)式中：
q：电子的单位电荷
k：波尔兹曼常数，及
T：绝对温度
这样，由于晶体管Q1及Q4的电流I0是按指数变化的，所以，RF级可变放大电路4的增益PG[dB]随AGC电压VAGC的线性变化而作线性变化。
工作电流可变型IF级可变放大电路2和3的增益PG[dB]的表达式如下：
PGα20log(I2)……(3)此外，电流I2的表达式是：
I2αexp{VAGC×q/(kT)}……(4)这样，由于晶体管Q15和Q16的集电极电流I2随AGC电压VAGC的线性变化而作指数变化，因此，IF级可变放大电路2和3的增益PG[dB]都同样是随AGC电压VAGC的线性变化而作线性变化。
因为电流恒定型可变放大电路4是由电流反射镜电路构成的，所以，电流恒定型可变放大电路及电流可变型可变放大电路都可由共同的AGC电压VAGC控制。此外，由于IF级可变放大电路2及3都是电流可变型的，所以，能降低能耗。当它们应用于CDMA型便携式电话机时，电池使用寿命长。因为构成RF级可变放大电路4的工作电流恒定型可变放大电路，其基本结构是共基极型，且该共基极电路的频率响应优异，因此即使处于特高频频带，其增益控制性能也很满意。
即使RF级内有可变放大电路4，与具有可变放大电路的接收装置相同的增益斜率只有在IF级才能实现，所以，该放大器电路甚至可应用于CDMA型便携式电话机，后者需要按图3所示的接收信号强度(RSSI)调整送话机电路的放大度。此外，QPSK调制器1、IF级可变放大电路2及3、混频器5及RF级可变放大电路4都做成一块集成电路。
如上所述，根据本发明，中频可变放大电路做成激励电流可变型，射频可变放大电路做成激励电流恒定型，线性变化的AGC电压转变成指数变化的电流，从而使每一可变放大电路的放大度可基于公共电流得到控制。所以激励电流可变型中频可变放大电路和激励电流恒定型射频可变放大电路都可基于与相同AGC电压成线性的增益而得到控制。因此，在简单结构中即能获得大的动态范围。

Claims (2)

1.一种适用于送话机的放大器电路由以下部分组成：
激励电流可变型中频可变增益放大电路，能将中频信号放大；
频率转换电路，可将由所说的中频可变增益放大电路放大的中频信号转换成射频信号；
激励电流恒定型射频可变增益放大电路，可将射频信号放大；以及
放大度控制电路，可把AGC电压转换成控制电流，并将该电流作为激励电流向各可变增益放大电路提供，从而控制所说的可变增益放大电路的放大度。
2.如权利要求1中所申请的可用于送话机的放大器，其射率可变增益放大电路至少有一对晶体管，其发射极与共同恒定电流源相连并通过此发射极提供射频信号，所说的晶体管有一基极提供AGC电压，另一晶体管的基极接地，这一和另一晶体管的集电极从那里输出信号。
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