CN1320772C - 多频带低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工作在多个频带模式下的多频带低噪声放大器，其包含有多个输入级放大器以及一输出级放大器。每一输入级放大器对应于一频带模式，包含有一接收端，用来接收该对应的频带模式下的一输入信号。输出级放大器包含有至少一最低阻抗端，其为该多频带低噪声放大器的最低阻抗点，该输出级放大器与该多个输入级放大器在该至少一最低阻抗端之处相互连接；以及一输出端，用来输出经该输出级放大器处理后的该输入信号。

Description

多频带低噪声放大器

技术领域

本发明提供一种可工作在多个频带模式下的多频带低噪声放大器及相关方法，特别是指一种利用将一输出级放大器与多个输入级放大器以串级(Cascode)的方式在该多频带低噪声放大器的至少一最低阻抗点处相互连接，降低该多频带低噪声放大器在连接处的阻抗值，避免信号衰减的效应。

背景技术

从目前无线通信系统的发展趋势中，不难发现未来的无线通信系统环境，将会由数个标准系统共存构成，例如一个移动电话不但能使用GSM900、DCS1800、以及PCS1900，也可以直接使用AMPS，PHS等，甚至未来的3G及4G等无线通信的技术。甚者，综合多媒体服务等应用，以大量提升通信设备的功能性及扩充性，亦成为必然的趋势。也因此，在无线通信终端设备中的各个元件，也必须具有能处理符合各种标准的信号的功能，以低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)而言，可工作在多个不同的频带模式下的多频带低噪声放大器(Multi-band Low Noise Amplifier)，在今日要求多工、多频、多模、低噪声、与高效率发展的趋势下，已是今日无线通信系统的接收器(Receiver)中不可或缺的重要元件。

多频带低噪声放大器的主要的目的是提供接收来自天线的信号所需的增益与灵敏度。由于多频带低噪声放大器设置于接收器的前端，用来处理通常来说为非常微弱的信号，因此多频带低噪声放大器的功能表现，如噪声指数(Noise Figure)、射频增益(RF Gain)、及非线性(Non-linearity)等的好坏都将决定该接收器的整体表现。请参阅图1，图1为一无线通信系统的接收器10的功能方块图。本实施例所述的接收器10主要应用于0.9GHz到10GHz的无线通信系统为主，因为现今的商用无线通信系统，例如：GSM、蓝芽(Blue-tooth)、无线局域网(WLAN)等，其工作频率大都落在这个范围内。接收器10包含有一多频天线12、一组滤波器14、一多频带低噪声放大器16、一混频装置18、一本机振荡发生器(Local Oscillator Generator)20、以及一信号处理模块22。多频天线12能接收不同频率的射频信号RF，在本实施例中分成两种频带模式：高频带模式及低频带模式。在本实施例中，由多频天线12接收下来的射频信号RF又可分为高射频信号HRF与低射频信号LRF，分别经过一高频带滤波器14H及一低频带滤波器14L作一次处理后，分别产生一高频带输入信号HSI及一低频带输入信号LSI，该高频带输入信号HSI及低频带输入信号LSI再经过多频带低噪声放大器16分别以一预设的增益倍率加以放大。从多频带低噪声放大器16输出的信号，再利用混频装置18配合本机振荡发生器20的工作将该输出的信号降频至一特定频率，继续送至信号处理模块22作进一步的实现中频放大、信号解调(Demodulation)、镜像消除等工作。

请继续参阅图1，在公知技术中，该多频带低噪声放大器16其实为两个单频带的低噪声放大器的组合，区分为一高频带低噪声放大器16H以及一低频带低噪声放大器16L，分别接收及处理高频带输入信号HSI及低频带输入信号LSI，接着再将高频带低噪声放大器16H与低频带低噪声放大器16L两者的输出端相互连接，实现公知的多频带低噪声放大器16。请参阅图2，图2为图1公知多频带低噪声放大器16的一实施例的功能方块图，多频带低噪声放大器16包含高频带低噪声放大器16H以及低频带低噪声放大器16L，每一低噪声放大器皆可依据所接收的输入信号的大小，调整内部设置的偏压(Bias)值以分别工作在多个不同的增益模式下。同一时间内，该多频带低噪声放大器16只能工作在一频带模式之下，举例而言，若接收进来的是高射频信号HRF，经过高频带滤波器14H的处理后，产生的高频带输入信号HSI会传送至高频带低噪声放大器16H，使其开始工作，同时低频带低噪声放大器16L则不予工作。高频带低噪声放大器16H包含一高频段接收端Inh、晶体管Qh1～Qh3、可调整的三偏压(Bias)Bh1-Bh3、及一高频段输出端OUTh。高频段接收端Inh用来接收高频带输入信号HSI，而晶体管Qh1-Qh3配合三偏压Bh1-Bh3的相对大小关系，在数个不同的增益模式下将高频带输入信号HSI以一对应的增益倍率加以放大，最后由多频带低噪声放大器16的一输出端OS输出放大后的高频带输入信号HSI。若需处理的是低频带输入信号LSI，则低频带低噪声放大器16L则处于工作状态，同时高频带低噪声放大器16H则关断。如同上述高频带低噪声放大器16H的构造与工作原理，低频带低噪声放大器16L亦包含一低频段接收端In1、晶体管Q11-Q13、可调整的三偏压(Bias)B11-B13、及一低频段输出端OUT1，可经由调整切换偏压B11-B13的值使其工作在不同的增益模式下，并最后由多频带低噪声放大器16的输出端OS输出处理后的低频带输入信号LSI。

请注意，首先，公知实施例将高频带低噪声放大器16H的高频段输出端OUTh连接到低频带低噪声放大器16H的低频段输出端OUT1，以综合成具有单一输出(输出端OS)的多频带低噪声放大器16，而连接点(OUTh、OUT1)是几乎等同于多频带低噪声放大器16的输出端OS。再者，在实际实施时，并不限定于上述两种(高/低)频带模式，频带模式的数目可视实际需求增加，同时，处理单一频带模式的低噪声放大器也必须随之对应增加，亦即，无论低噪声放大器的数量为何，在公知技术中，将这些(单一频带)低噪声放大器的输出端相互连接，即综合成单一输出的多频带低噪声放大器。然而，每一个别的低噪声放大器的输出端皆为该低噪声放大器中的高阻抗(Impedence)点，在将所有低噪声放大器的输出端相互连接后，该连接点的阻抗值亦相当高。此时请同时参阅图1及图2，在图2高频带低噪声放大器16H中的高频段输出端OUTh，其的阻抗值主要由一内置阻抗ZLh决定，同理，低频带低噪声放大器16L中的低频段输出端OUT1的阻抗值主要来自另一内置阻抗ZL1，内置阻抗ZLh、ZL1皆具有较高的阻抗值，使得图1多频带低噪声放大器16的单一输出端OS具有一高阻抗值。请注意，在图1的接收器10中，由于多频带低噪声放大器16的单一输出端OS处即相当于多个(二个)低噪声放大器的输出端汇接的所在处，因而存在一等效的寄生电容(ParasiticCapacitor)Cp，使得输出端OS的高阻抗(合并寄生电容Cp的影响)会造成输出信号的严重衰减，并可能影响到多频带低噪声放大器16的频率响应。

发明内容

因此本发明的主要目的在于一种工作在多个频带模式下的多频带低噪声放大器及相关方法，其利用将一输出级放大器与多个输入级放大器，在该多频带低噪声放大器的最低阻抗点处相互连接，以解决上述问题。

在本发明中，我们另提出一多频带差动(Differential)放大器的技术特征，其利用将本发明二组具有本发明技术特征的多频带低噪声放大器加以组合，实现差动模式(Differential Mode)下的放大器技术特征。本发明的多频带差动放大器包含有多个输入级放大器与二输出级放大器(正向输出级放大器及负向输出级放大器)，输入级放大器与输出级放大器之间的连接处皆为该多频带差动放大器的多个最低阻抗点，以避免受到连接处的寄生电容的严重影响，而造成输出信号的衰减，并由于差动模式的特性，使得本发明的差动放大器另具有不易受到干扰，及较宽广的频带响应等的优点。

本发明的目的为提供一种工作在多个频带模式下的多频带低噪声放大器(Multi-band Low Noise Amplifier)，其包含有多个输入级放大器，分别对应于该多个频带模式，每一输入级放大器包含有一接收端，用来接收该对应的频带模式下的一输入信号；以及一输出级放大器，其包含有至少一最低阻抗端，其为该多频带低噪声放大器的最低阻抗点，该输出级放大器与该多个输入级放大器在该至少一最低阻抗端之处相互连接；以及一输出端，用来输出经该输出级放大器处理后的该输入信号。

本发明的另一目的为提供一种用于一多频带低噪声放大器中的方法，该多频带低噪声放大器包含多个输入级放大器以及一输出级放大器，该多个输入级放大器分别对应于多个频带模式，该方法包含有使用该多个输入级放大器分别接收并处理对应于该多个频带模式的多个输入信号；将该输出级放大器与该多个输入级放大器以串级(Cascode)的方式在该多频带低噪声放大器的至少一最低阻抗点处相连接；以及使用该输出级放大器处理并输出该多个输入信号。

本发明的又一目的为提供一种工作在多个频带模式下的多频带差动放大器(Multi-band Differential Amplifier)，其包含有多个输入级放大器，包含多个正向(Positive)输入级放大器以及多个负向(Negative)输入级放大器，每一频带模式对应于一正向输入级放大器以及一负向输入级放大器，每一正向输入级放大器包含有一正向接收端，用来接收该对应的频带模式下的一正向输入信号；每一负向输入级放大器包含有一负向接收端，用来接收该对应的频带模式下的一负向输入信号；以及一正向输出级放大器，包含至少一正向最低阻抗端，该正向输出级放大器与该多个正向输入级放大器以串级(Cascode)的方式，在该至少一正向最低阻抗端处相连接，用来输出经处理后的该正向输入信号；以及一负向输出级放大器，包含至少一负向最低阻抗端，该负向输出级放大器与该多个负向输入级放大器以串级的方式，在该至少一负向最低阻抗端处相连接，用来输出经处理后的该负向输入信号。

附图说明

图1为一无线通信系统的一接收器的功能方块图。

图2为图1公知多频带低噪声放大器的一实施例的功能方块图。

图3为本发明一多频带低噪声放大器的一实施例的示意图。

图4为本发明一多频带低噪声放大器的另一实施例的示意图。

图5为图4实施例的一详细实施例的示意图。

图6为图4多频带低噪声放大器的另一详细实施例的示意图。

图7为图6多频带低噪声放大器的另一实施例的示意图。

图8为本发明多频带低噪声放大器的又一实施例的示意图。

图9为本发明多频带低噪声放大器的再一实施例的示意图。

图10为本发明多频带差动放大器的一实施例的功能方块图。

图11为图10多频带差动放大器的一详细实施例的示意图。

附图符号说明

10接收器                          12多频天线

14滤波器

16、26、36、46、76多频带低噪声放大器

18、98混频装置                    20、100本机振荡发生器

22信号处理模块

28、38、48、78第一接收端

30、40、50第二接收端

32、42、52、82输出端

43、44、45偏压装置

51第一开关装置                    53第一负反馈电路

54第二开关装置                    55第二负反馈电路

90多频带差动放大器

92接收端

94输出端

具体实施方式

在本发明中，我们将多频带低噪声放大器分为单端模式(Single-endedMode)与差动模式(Differential Mode)两种型式加以说明，其中差动模式基于单端模式下所公开的本发明的技术特征，并具备差动模式下的信号处理所特有的优点。此外，本发明的技术特征的基本结构为，将一多频带低噪声放大器视为两级放大器串级(Cascode)连接的组合结果，两级放大器分别为输入级放大器及输出级放大器。为接收并处理多个频带模式下的信号，一多频带低噪声放大器包含有多个输入级放大器，分别对应于该多个频带模式，而这多个输入级放大器皆连接到一(其用的)输出级放大器，以综合成单一输出的多频带低噪声放大器。请参阅图3，图3为本发明一多频带低噪声放大器26的一实施例的示意图。多频带低噪声放大器26包含一输出级放大器26A以及多个输入级放大器26B1、26B2、…、26Bn等。输入级放大器26B1、26B2、…、26Bn的数量并不限定，可为两个或更多个，视需要处理的频带模式的数目而定。该多个输入级放大器分别对应于多个频带模式，例如第一输入级放大器26B1即是对应于一第一频带模式(高频)，第二输入级放大器26B2对应于一第二频带模式(低频)，依此类推。而在同一时间内，该多频带低噪声放大器26只能工作在一频带模式之下，因此只有一对应于该频带模式的输入级放大器及输出级放大器能工作。举例而言，若工作在第一频带模式之下，一第一输入信号SI1会由第一输入级放大器26B1所接收，同时其余的输入级放大器26B2、…、26Bn等则不予工作。同理，当多频带低噪声放大器26工作在第二频带模式时，只有第二输入级放大器26B2会接收并处理一第二输入信号SI2，其余的输入级放大器26B1、26B3、…、26Bn等则不工作。

输出级放大器26A包含一输出端32，该输出端32亦为多频带低噪声放大器26的单一输出端32。输出级放大器26A由晶体管Q2、Q3、及可调整的二偏压B2、B3所组成，第一输入级放大器26B1包含一第一接收端28，用来接收第一频带模式下的第一输入信号SI1，第一输入级放大器26B1另包含一晶体管Q1、可调整的偏压B1、以及一内置电阻RB1，用来处理接收进来的第一输入信号SI1。其他输入级放大器26B2、…、26Bn等和第一输入级放大器26B1具有相同的技术特征，可比照上述第一输入级放大器26B1的结构。例如，第二输入级放大器26B2包含一第二接收端30、一晶体管Q4、可调整的偏压B4、以及一内置电阻RB2，用来接收并处理第二输入信号SI2。请注意，首先，若将输出级放大器26A与第一输入级放大器26B1一同视之，则可发现输出级放大器26A与第一输入级放大器26B1合并后即等同于图2公知技术中的一个单频带的低噪声放大器(如高单频带低噪声放大器16H)，同理，单独分别观察每一输入级放大器26B2、…、26Bn等与输出级放大器26A都自成一处理单一频带模式的低噪声放大器。由此可看出，本发明的基本技术特征是将一公知(单频带)低噪声放大器分成为两级：输入级及输出级，多个输入级放大器对应于多个不同的频带模式，并全部连接到一共用的输出级放大器，以综合成多频带低噪声放大器26的单一输出。如此一来，可大幅降低多频带低噪声放大器26所占的电路面积，以降低研发及生产成本。

再者，输入级及输出级放大器之间以串级(Cascode)的方式相互连接，且连接处为该多频带低噪声放大器的最低阻抗点。请继续参阅图3，首先单独观察输出级放大器26A与第一输入级放大器26B1，两者在该多频带低噪声放大器26的最低阻抗点LP相互连接，由于线路的汇接处会存在一等效的寄生电容Cp，由于节点LP具有最低的阻抗值，与寄生电容Cp合并组成RC低通滤波所产生的信号衰减量至最低，该项技术特征可类推适用至其他所有输入级放大器26B与输出级放大器26A的串级连接。在实际实施时，本实施例中所使用的晶体管Q1-Q4的型式并不限定，可以为双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)、金属氧化物半导体(metal-oxide semiconductor，MOS)晶体管、甚至其他型式的晶体管。如图3所示，若本实施例的晶体管Q1-Q4以双极结型晶体管BJT实现，每一输入级放大器26B1、26B2、…、26Bn的接收端则设计为双极结型晶体管的基极(base)(如在第一输入级放大器26B1中，第一接收端28为双极结型晶体管Q1的基极(Base)，其余输入级放大器26B2、…、26Bn亦然)，而在输出级放大器26A中，输出端32为双极结型晶体管Q2的集电极(Collector)，最低阻抗端LP则为二双极结型晶体管Q2、Q3的发射极(Emitter)，并连接到双极结型晶体管Q1、Q4等的集电极。除此之外，图3实施例的输出级放大器26A另包含一负载ZL，负载ZL可为一电阻式负载或电感式负载，另外，在每一输入级放大器26B中皆包含一负反馈电路ZE，负反馈电路ZE可为一电阻式负反馈电路或电感式负反馈电路，用来实现阻抗匹配、提高线性度(Linearity)与增大频宽的功能。

请参阅图4，图4为本发明一多频带低噪声放大器36的另一实施例的示意图。本实施例的结构近似于图3的实施例，但较为复杂，也拥有更多优点。本实施例的多频带低噪声放大器36亦包含一输出级放大器36A以及多个输入级放大器36B1、36B2、…、36Bn，该多个输入级放大器分别对应于多个频带模式，例如第一输入级放大器36B1对应于一第三频带模式(高频)，利用一第一接收端38接收并处理一第三输入信号SI3，第二输入级放大器36B2对应于一第四频带模式(低频)，可使用一第二接收端40接收处理一第四输入信号SI4，请注意，实际上输入级放大器36B1、36B2、…、36Bn的数量并不限定，可为两个或更多个，视需要处理的频带模式的数目而定。在同一时间内，该多频带低噪声放大器36只能工作在一频带模式之下，因此只有一对应于该频带模式的输入级放大器及输出级放大器能够工作。输出级放大器36A包含一输出端42，该输出端42亦为多频带低噪声放大器36的单一输出端42。将输出级放大器36A与二输入级放大器36B1、26B2一同观之，晶体管Q4-Q9与可调整的四偏压B5-B8共同实现信号放大及不同增益模式的切换等功能。

如上面所述，本实施例的多频带低噪声放大器36除了能工作在不同的频带模式之下，亦能工作在不同的增益模式中。举例而言，若将本实施例设计成两种增益模式：高增益模式及低增益模式，并以工作第一输入级放大器36B1与输出级放大器36A为例，当偏压B6大于偏压B7，此时(高频的)第三输入信号SI3经晶体管Q4、Q5、Q6、Q7放大，并输出至输出端42，此时大部分的第三输入信号SI3会被处理并传送至输出端42输出，多频带低噪声放大器36处于高增益模式下；相反地，当偏压B7大于偏压B6，大部分的第三输入信号SI3经晶体管Q4、Q8分流至晶体管Q8的集电极，只有少部分的第三输入信号SI3经晶体管Q5、Q6等递送至输出端42，因此，此时多频带低噪声放大器36工作在低增益模式下。如此一来，在本实施例中，高增益模式及低增益模式之间的切换可利用偏压B7与偏压B6之间的大小关系决定。请参阅图5，图5为图4实施例的一详细实施例的示意图。为强调依据所加偏压的不同以实现上述二种不同增益模式的切换，图5实施例公开了可调整的三偏压B5′-B7′的详细电路，其余所有元件的功能及工作原理则与图4实施例完全相同。三偏压B5′-B7′分别对应至三偏压装置43、44、45。在实际工作时，可将偏压B7′保持在一预设电压值，只调整切换偏压B6′使之高于或低于偏压B7′即可实现不同增益模式的切换。

回到本发明主要的技术特征，请回头参阅图4，输出级放大器36A与多个输入级放大器36B1、36B2、…、36Bn之间亦以串级的方式相互连接，连接处有两个节点LP1、LP2，皆为该多频带低噪声放大器36的最低阻抗点。若本实施例的晶体管Q4-Q10以双极结型电晶BJT实现，最低阻抗端LP1、LP2则分别为二双极结型晶体管Q7、Q6的发射极(Emitter)。由于两个具有最低阻抗值的节点LP1、LP2为线路的汇接处，分别存在一等效的寄生电容Cp1、Cp2，但由于节点LP1、LP2的阻抗值相当的低，与寄生电容Cp1、Cp2组成的RC低通滤波效应造成的信号衰减量减至最低。此外，本实施例的多频带低噪声放大器36亦包含一负载ZL及多个反馈电路ZE，负载ZL可为一电阻式负载或电感式负载，负反馈电路ZE可为电阻式负反馈电路或电感式负反馈电路，可用来实现基本的阻抗匹配的功能。

为了避免在不同增益模式下，多频带低噪声放大器36与前级电路之间(如图1的滤波器14)可能发生的阻抗匹配不当，而影响到图1滤波器14的响应甚至多频带低噪声放大器36的效能，如上所述，在图4(图5)中所设置的负反馈电路ZE可用来在不同的增益模式下，将多频带低噪声放大器36的输入阻抗能保持定值。若将负反馈电路ZE以电感式负反馈电路实现，虽具有极值信号容许度高及噪声低等优点，但由于电感性负反馈电路ZE所占的电路面积过大，仍有成本过高可能，尤其在图4实施例中，若所需处理的频带模式的数目大幅增加，输入级放大器36B的数量也随之剧增，而每一输入级放大器36B就需设置一电感性负反馈电路ZE，如此一来，电感性负反馈电路所带来的电路成本的问题即可能更加恶化。请参阅图6，图6为图4多频带低噪声放大器36的另一详细实施例的示意图，绝大部分元件的功能及工作原理可参照图4实施例。在图6实施例中一共用的负反馈电路ZEC的设计下，多个输入级放大器36B中所有的负反馈电路ZE可利用该共用的负反馈电路ZEC取代，如此一来，多个输入级放大器36B只需设置一共用的(电感性)负反馈电路ZEC以实现固定输入阻抗的特性，以最小的电路面积、最经济的成本考虑实现负反馈的功能。

请参阅图7，图7为图6多频带低噪声放大器36的另一实施例的示意图。图7采用另一种电路设计方式实现负反馈的相关功能。输出级放大器36A与第一输入级放大器36B1之间设置一第一负反馈电路53(包含一阻抗ZF1及一电容CF1)及一第一开关装置51，而输出级放大器36A与第二输入级放大器36B2之间包含一第二负反馈电路55(包含一阻抗ZF2及一电容CF2)及一第二开关装置54，依此类推至其他输入级放大器36B3、…、36Bn与输出级放大器36A之间的负反馈相关装置的设置。其中第一及第二开关装置可分别利用一晶体管配上一控制信号实现。如此一来，在第三频带模式下(接收第三输入信号SI3)，只有输出级放大器36A与第一输入级放大器36B1在工作，则断开第二开关装置54，接通第一开关装置51，让第一负反馈电路53实现第三频带模式下的负反馈功能，而阻绝其他输入级放大器36B2、…、36Bn的影响。同理，在第四频带模式下(接收进第四输入信号SI4)，断开第一开关装置51，接通第二开关装置54，让第二负反馈电路55实现第四频带模式下的负反馈功能。经由适当地设计阻抗ZF1、电容CF1；阻抗ZF2、电容CF2；…；阻抗ZFn、电容CFn的大小，即可将多频带低噪声放大器36的输入阻抗保持不变。

请注意，上述图3至图7实施例中所使用的晶体管的型式并不限定，可以为双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)、金属氧化物半导体(metal-oxide semiconductor，MOS)晶体管、甚至其他型式的晶体管。请参阅图8，图8为本发明多频带低噪声放大器46的又一实施例的示意图，其基本结构与工作原理皆与图4实施例完全相同，惟一的差别在于，前述图4中显示的多频带低噪声放大器36以双板结型晶体管BJT实现，而本实施例为以金属氧化物半导体晶体管MOS实现本发明的多频带低噪声放大器46。本实施例中所显示的输入端48、50分别对应至图4中的输入端38、40，金属氧化物半导体晶体管Q11-Q17可分别对应至图4中的晶体管Q4-Q10，可调整的四偏压B9-B12分别对应至图4中的四偏压B5-B8，最后多频带低噪声放大器46的输出端52对应至图4多频带低噪声放大器36的输出端42，为金属氧化物半导体晶体管Q13的漏极(Drain)。在保有本发明的技术特征下，连接节点LP3、LP4仍为多频带低噪声放大器46的最低阻抗端，分别为二金属氧化物半导体晶体管Q14、Q13的源极(Source)。如此一来，即使在该两节点LP3、LP4分别存在等效的寄生电容Cp3、Cp4，本发明在最低阻抗端连接的技术特征可使得寄生电容Cp3、Cp4对信号的衰减量减至最低。此外，将各种不同型式的晶体管混合使用于本发明的多频带低噪声放大器亦包含在本发明的技术特征。请参阅图9，图9为本发明多频带低噪声放大器76的再一实施例的示意图，可视为一混合式(Mix-Mode)多频带低噪声放大器76。在图9中，输入级放大器76B主要以金属氧化物半导体晶体管实现，而输出级放大器76A则以双极结型晶体管BJT实现，基本上，整体结构及技术特征仍等同于上述的图4至图8的实施例，本实施例只是强调本发明可以各种不同型式的晶体管混合组成的特性。

接下来描述本发明的另一主要技术特征：差动模式(Differential Mode)下的工作，也就是将上述各实施例的多频带低噪声放大器以多频带差动放大器的型式实现。实际上，本发明的多频带差动放大器即是将本发明的两个(单端模式(Single-ended Mode))的多频带低噪声放大器加以合并使用，其中一个作为正向放大器，另一个作为负向放大器，而真正的输出信号即为两个放大器输出信号的差值。该差动放大器的差动性能由正负向两输入信号的180度相位差的准确性决定，如果输入信号的180度相位不准确，则会出现共模信号(Common mode signal)影响差动特性。请参阅图10，图10为本发明多频带差动放大器90的一实施例的功能方块图。在本实施例中以两种频带模式为例：高频带模式及低频带模式，简要说明多频带差动放大器90的技术特征。多频带差动放大器90仍可视为两级放大器(输入级放大器90B以及输出级放大器90A)串级相连而成，输入级放大器90B包含二个正向(Positive)输入级放大器90BPH、90BPL以及二个负向(Negative)输入级放大器90BNH、90BNL。二正向输入级放大器又依对应频带模式的不同分为一正向高频带输入级放大器90BPH及一正向低频带输入级放大器90BPL，分别包含一正向高频带接收端92PH与一正向低频带接收端92PL，用来分别接收一正向高频带输入信号SIPH及一正向低频带输入信号SIPL。同理，二负向输入级放大器依对应频带模式的不同分为一负向高频带输入级放大器90BNH及一负向低频带输入级放大器90BNL，分别包含一负向高频带接收端92NH与一负向低频带接收端92NL，用来分别接收一负向高频带输入信号SINH及一负向低频带输入信号SINL。多频带差动放大器90又包含一正向输出级放大器90AP及一负向输出级放大器90AN，正向输出级放大器90AP中包含至少一正向最低阻抗端LPP与一正向输出端94P，而正向输出级放大器90AP与上述二个正向输入级放大器90BPH、90BPL以串级的方式，在正向最低阻抗端LPP处相连接，而正向输出端94P则输出经处理后的正向输入信号SIPH或SIPL。负向输出级放大器90AN中包含至少一负向最低阻抗端LPN与一负向输出端94N，而负向输出级放大器90AN与上述二个负向输入级放大器90BNH、90BNL以串级的方式，在负向最低阻抗端LPN处相连接，而负向输出端94N则输出经处理后的负向输入信号SINH或SINL。

实际上，本发明的多频带差动放大器90所能处理的频带模式不限于上述高/低两种频带模式，无论欲处理的频带模式(输入级放大器90B)的数量为何，只需将所有正向输入级放大器90BP与该正向输出级放大器90AP在正向最低阻抗端LPP以串级的方式相连接，并将所有多个负向输入级放大器90BN与负向输出级放大器90AN在负向最低阻抗端LPN以串级的方式相连，即实现本发明的技术特征。亦即，若将本实施例中二正向输入级放大器90BPH、90BPL与正向输出级放大器90AP一同视之，即可等同于上述本发明的任一多频带低噪声放大器(可套用至图3至图9中的任一实施例)，同理，本实施例中二负向输入级放大器90BNH、90BNL与负向输出级放大器90AN可合并视同本发明的任一多频带低噪声放大器，适用图3至图9实施例所述的所有技术特征，且在同一时间内，该多频带差动放大器90只能工作于一频带模式之下。请参阅图11，图11为图10多频带差动放大器90的一详细实施例的示意图，图11的实施例即是将两个图4的多频带低噪声放大器36加以组合而成。

请注意，在图10的实施例中，所有的输入级放大器90B无须为同一种结构下的输入级放大器，同理，所有的输出级放大器90A亦无须为同一种结构下的输入级放大器，此时，请注意，上述的正向最低阻抗端LPP可视为多个正向输入级放大器90BP与正向输出级放大器90AP电连后，该整体正向电路中的最低阻抗点，同理，上述的负向最低阻抗端LPN可视为多个负向输入级放大器90BN与负向输出级放大器90AN电连后，该整体负向电路中的最低阻抗点。如此一来，多频带差动放大器90即具有本发明在最低阻抗点串级连接的技术特征，并由于多频带差动放大器90工作在差动模式下，因此较一般单端模式(Single-ended Mode)放大器(如前述图3至图9的实施例)具有许多额外的优点，包含较不容易受到电磁干扰，也较不易干扰其他的电路，在接收器前端(Front-end)造成的IP2(2nd order Interception Point(2级截获点))会比较小，进而DC offset也可以减小，另外其频率响应也较一般单端模式放大器宽广。本发明的多频带差动放大器可应用于一无线通信系统的接收器之中，作为一多频带低噪声差动放大器(Multi-band Low Noise DifferentialAmplifier)使用。

在本发明中，我们提出了一种可工作在多个频带模式下的多频带低噪声放大器及多频带低噪声差动放大器，其利用将一输出级放大器与多个输入级放大器以串级的方式在该多频带低噪声放大器的最低阻抗点处相互连接，降低该多频带低噪声放大器在连接处的阻抗值，避免连接处的寄生电容所带来的信号衰减等不良效应，与公知技术相比较，由于本发明共用一输出级放大器以实现多频带模式下的信号处理，更可大幅降低多频带低噪声放大器所占的电路面积。此外，我们也提出了多频带低噪声放大器的多种实施例，可满足通信系统中不同应用的需求。再者，本发明的多频带低噪声差动放大器可在发挥本发明技术特征的同时，兼具有差动模式下信号处理的优势，减少电路中的干扰。

上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所进行的等效变化与修改，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (26)

1.一种工作在多个频带模式下的多频带低噪声放大器，其包含有：

多个输入级放大器，分别对应于该多个频带模式，每一输入级放大器包含有一接收端，用来接收该对应的频带模式下的一输入信号；以及

一输出级放大器，其包含有：

至少一最低阻抗端，其为该多频带低频噪声放大器的最低阻抗点，该输出级放大器与该多个输入级放大器在该至少一最低阻抗端之处相互连接；以及

一输出端，用来输出经该输出级放大器处理后的该输入信号。

2.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其中在同一时间内，该多频带低噪声放大器只能工作在一频带模式之下，并只有一对应于该频带模式的输入级放大器及该输出级放大器在工作。

3.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其中该输出级放大器的该输出端电连接到一负载阻抗，该负载阻抗为一电感或者一电阻。

4.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其另包含多个负反馈电路，每一负反馈电路包含一电阻、一电容以及一开关。

5.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其另包含多个负反馈阻抗，该多个负反馈阻抗分别电连接到该多个输入级放大器的发射极端，每一负反馈阻抗为一电感或者一电阻。

6.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其另包含至少一负反馈电路，该负反馈电路为该多个输入级放大器所共用，并电连接到该多个输入级放大器的发射极端。

7.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其中该输出级放大器以串级的方式电连接到每一输入级放大器。

8.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其中每一输入级放大器包含至少一双极结型晶体管，该接收端为该双极结型晶体管的基极。

9.如权利要求8所述的多频带低噪声放大器，其中该输出级放大器包含至少一双极结型晶体管，该输出端为该双极结型晶体管的集电极，该最低阻抗端为该双极结型晶体管的发射极。

10.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其中每一输入级放大器包含至少一金属氧化物半导体晶体管，该输出级放大器亦包含至少一金属氧化物半导体晶体管。

11.如权利要求1所述的多频带低噪声放大器，其中应用于一无线通信系统的接收器之中。

12.一种用于一多频带低噪声放大器中的方法，该多频带低噪声放大器包含多个输入级放大器以及一输出级放大器，该多个输入级放大器分别对应于多个频带模式，该方法包含有：

使用该多个输入级放大器分别接收并处理对应于该多个频带模式的多个输入信号；

将该输出级放大器与该多个输入级放大器以串级的方式在该多频带低噪声放大器的至少一最低阻抗点处相连接；以及

使用该输出级放大器处理并输出该多个输入信号。

13.如权利要求12所述的方法，其中在同一时间内，该多频带低噪声放大器只能工作在一频带模式之下，该方法另包含有：

在一时间内，使用对应于该频带模式的一输入级放大器接收并处理一对应的输入信号；以及

使用该输出级放大器处理并输出该对应的输入信号。

14.如权利要求12所述的方法，其中该多个输入级放大器分别包含至少一双极结型晶体管，该输出级放大器的至少一最低阻抗点连接到该多个双极结型晶体管的集电极。

15.如权利要求14所述的方法，其中该输出级放大器包含至少一双极结型晶体管，该至少一最低阻抗点对应于该双极结型晶体管的发射极。

16.如权利要求12所述的方法，其中每一输入级放大器包含一至少金属氧化物半导体晶体管，该输出级放大器亦包含至少一金属氧化物半导体晶体管。

17.如权利要求12所述的方法，其中该多频带低噪声放大器应用于一无线通信系统的接收器之中。

18.一种工作在多个频带模式下的多频带差动放大器，其包含有：

多个输入级放大器，包含多个正向输入级放大器以及多个负向输入级放大器，每一频带模式对应于一正向输入级放大器以及一负向输入级放大器，每一正向输入级放大器包含有一正向接收端，与至少一正向负反馈电路，用来接收该对应的频带模式下的一正向输入信号；每一负向输入级放大器包含有一负向接收端，与至少一负向负反馈电路，用来接收该对应的频带模式下的一负向输入信号；以及

一正向输出级放大器，包含至少一正向最低阻抗端，该正向输出级放大器与该多个正向输入级放大器以串级的方式，在该至少一正向最低阻抗端处相连接，与一正向输出负载阻抗用来输出经处理后的该正向输入信号；以及

一负向输出级放大器，包含至少一负向最低阻抗端，该负向输出级放大器与该多个负向输入级放大器以串级的方式，在该至少一负向最低阻抗端处相连接，与一负向输出负载阻抗用来输出经处理后的该负向输入信号。

19.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中在该正向输出级放大器中，该正向最低阻抗端是可视为该多个正向输入级放大器与该正向输出级放大器电连后的最低阻抗点。

20.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中该正向输出负载阻抗及该负向输出负载阻抗分别为一电感或者一电阻。

21.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中该正向负反馈电路及该负向负反馈电路分别包含一阻抗，每一阻抗为一电感或者一电阻。

22.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中该正向负反馈电路为该多个正向输入级放大器所共用，并电连接到该多个正向输入级放大器的发射极端；该负向负反馈电路为该多个负向输入级放大器所共用，并电连接到该多个负向输入级放大器的发射极端。

23.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中在该负向输出级放大器中，该负向最低阻抗端是可视为该多个负向输入级放大器与该负向输出级放大器电连后的最低阻抗点。

24.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中在同一时间内，该多频带差动放大器只能工作在一频带模式之下。

25.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中该多频带差动放大器为一多频带低噪声差动放大器。

26.如权利要求18所述的多频带差动放大器，其中该多频带差动放大器应用于一无线通信系统的接收器之中。

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