CN1377132A - 射频可变增益放大器件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的,在于:防止当射频可变增益放大器件中的信号旁路电路所设的射频开关元件处于截止状态时,隔离变动。一种射频可变增益放大器件1A,其中的信号旁路电路20包括射频开关元件22,其栅极和电压控制端P3相连;其漏极连接在放大电路10的输入端P1和输入侧电容器11之间;其源极通过旁路电路用电容器21与放大电路10的输出端相连。在射频开关元件22的漏极和源极之间设了和射频开关元件22串联的隔离变动防止用电阻器23。

Description

射频可变增益放大器件

技术领域

本发明涉及射频可变增益放大器件，特别涉及增益切换用开关元件截止时的隔离又高又稳定的射频可变增益放大器件。

背景技术

我们要求：以携带电话为代表的无线通信系统中的接收机的初级放大电路，在接收微弱信号时具有低噪音性和高增益特性；而在接收大信号时具有低失真性和低增益特性。特别是近年来在进行移动体通信时，随基地站和移动站间距离的不同，接收信号时的电场强度也就有很大的不同，因此就要求接收机具备很大的动态范围，结果也就要求接收前端的低噪音放大电路具有增益控制功能。

日本国公开专利公报特开平10-173453号中所叙述的射频可变增益放大器件，就是具有这样的增益控制功能的放大电路之一例。

图9示出的是上述公报中所公开的射频可变增益放大器件中的多级放大电路中的某一级放大电路。

如图9所示，射频可变增益放大器件300由放大电路310和进行该放大电路310的信号旁路电路之开、关的场效应晶体管(FET)构成的射频开关元件320Q组成。

在放大电路310与输入节点Ti及输出节点间To之间，分别串联着隔直流用电容器Ci和Co。

放大电路310中有一由源极接地的FET构成的放大元件311，来自输入节点Ti的射频信号通过输入匹配电路312供到该源极上，某一定的栅极偏压Vgg通过电阻器313也供到该源极上。放大元件311的漏极通过输出匹配电路315将放大信号输出给输出节点To，与此同时还通过漏极偏压供给电路316与切换电路305相连。

切换电路305中有一与电源电压Vdd的供给线相连的第一输入节点a和接地的第二输入节点g。节点a及g之切换由根据输出功率控制信息或者接收信号的信号电平工作的供电控制电路307来控制。

使用耗尽型FET作射频开关元件320Q，它的漏极通过隔直流用电容器303c和输入节点Ti相连，它的源极和放大元件311的漏极相连，它的栅极则通过电阻器306接地。

这样构成的已往的射频可变增益放大器件300在下述情况下为高增益工作模式，即在通过供电控制电路307的控制而使切换电路305和第一输入节点a相连的那一段时间里，电源电压Vdd通过该切换电路305被供到放大电路310，该放大电路310进入工作状态。此时，通过切换电路305施来的电源电压Vdd被作为控制信号供到射频开关元件320Q，该射频开关元件320Q的栅、源极间电压就变低，该射频开关元件320Q就处于截止(OFF)状态。结果信号旁路电路的连接处于开放状态。在该开放状态下，输出节点To的输出射频信号的信号电平比输入节点Ti的输入射频信号的信号电平高出放大电路310的增益这一部分，这就是高增益工作模式。

而这样构成的射频可变增益放大器件在以下情况下为低增益工作模式。即当切换电路305被切换到第二输入节点g时，供到放大电路310的电源电压Vdd就被切断，因此该放大电路310就停止工作。与此同时，接地电位作为控制信号通过切换电路305供来。结果，该射频开关元件320Q就处于接通(ON)状态，信号旁路电路就为连接状态。在该信号旁路电路的连接状态下，输出节点To的输出射频信号的信号电平就比输入节点Ti的输入射频信号的信号电平低，低了由于插入射频开关元件320Q而造成的损失和由于输入节点Ti的阻抗不匹配而造成的损失之和，这就是低增益工作模式。

因此，通过在输入给输入节点Ti的射频信号的信号电平比某规定的电平低的情况下将它切换到高增益工作模式，在输入给输入节点Ti的射频信号的信号电平比某规定的电平高的情况下将它切换到低增益工作模式，射频可变增益放大器件就能处理动态范围很大的射频信号。

要解决的问题

然而，上述已往的射频可变增益放大器件存在以下问题，即在切换电路305被切换到第一输入节点a而进入高增益工作模式时，射频开关元件320Q的漏极就处于悬浮状态(floating state)，漏极电位就由于该悬浮状态的残留电荷值而有变动，射频开关元件320Q处于截止状态时的隔离也就由于该漏极电流的变动而有变动。

发明内容

本发明正是为解决上述问题而研究出来的，其目的在于：防止隔离在信号旁路电路中的射频开关元件处于截止状态时有变动。

技术方案

为达成上述目的，本发明为一不使射频可变增益放大器件中的信号旁路电路用开关元件的电极处于悬浮状态的结构。

具体而言，本发明所涉及的第一种射频可变增益放大器件，包括：放大电路、和放大电路并联的开关元件以及和放大电路及开关元件并联的电阻器。放大电路在开关元件处于接通状态时不工作，在开关元件处于截止状态时它才工作，因此开关元件处于接通状态时，它的输入端的电位及输出端的电位比它处于截止状态时的低。

根据第一种射频可变增益放大器件，因含有与放大电路及开关元件并联的电阻器，故就是在开关元件处于截止状态且放大电路为工作状态即增益高的状态(高增益工作模式)下，开关元件的电极也不会处于悬浮状态，因此，隔离不会有变动，而且由开关元件带来的隔离会增大。另一方面，在开关元件处于接通状态且放大电路为非工作状态即增益低的状态(低增益工作模式)下，开关元件接通时的插入损失变小。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好是：放大电路中包括双极型晶体管，放大电路的输入信号被输入到双极型晶体管的基极，放大电路的输出信号被从双极型晶体管的集电极输出。在这样的结构下，若为使放大电路截止时集电极电流约为0而让基极电位约为0，就确能使开关元件的输入端的电位及输出端的电位，在放大电路为非工作状态(开关元件为接通状态)时比放大电路为工作状态(开关元件为截止状态)时的低。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好是：放大电路中有第一双极型晶体管和其发射极和第一双极型晶体管的集电极相连的第二双极型晶体管，且放大电路的输入信号被输入到第一双极型晶体管的基极，放大电路的输出信号从第二双极型晶体管的集电极输出。这样做以后，第一和第二双极型晶体管就成为射地—基地连接，而可对频率更高的输入信号进行放大。而且，若使第二双极型晶体管的基极的电位约为0，就是将强电场信号输入给第一双极型晶体管，第二双极型晶体管也不会工作。

因此，在这种情况下，最好是开关元件处于接通状态时，第二双极型晶体管的基极的电位比开关元件处于截止状态时的低。这样就因第一双极型晶体管的集电极的电位就比电源电压低，而可降低低增益工作模式下输出信号的失真程度。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好在放大电路的输入端和开关元件之间设上带状线(strip line)。这样做的话，通过给带状线中的特性阻抗或者线长等设定一适当的值，就能改变放大电路的输入阻抗的值。因而能使高增益工作模式下和低增益工作模式下的输出、入阻抗值接近。结果就可降低由于在高增益和低增益这两个工作模式下输出入端的阻抗不匹配而造成的损失。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好在放大电路的输出端和开关元件之间设上带状线。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好在放大电路的输入端和开关元件之间设上共面线。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好在放大电路的输出端和开关元件之间设上共面线。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好在放大电路的输入端和开关元件之间设上感应元件。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好在放大电路的输出端和开关元件之间设上感应元件。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好在开关元件的后级设上其它电阻器。因这样做可降低由于开关元件的插入而造成的损失的偏差，故可扩大所输入的射频信号的动态范围。

在第一种射频可变增益放大器件中，最好是：开关元件由拥有形成在半导体衬底上的栅极和第一导电型的源、漏极层的场效应晶体管构成，且源、漏极层形成在半导体衬底中为第二导电型的第一阱里，该第一阱又形成在半导体衬底中为第一导电型的第二阱里。这样做，就能通过将逆向偏压分别加在第一阱和第二阱之间、以及第二阱和半导体衬底之间，而产生pn结耗尽层，将每一个阱及半导体衬底绝缘分离。故在开关元件处于接通状态时能降低由于被输入的射频信号漏到半导体衬底而引起的输入信号的损失。

在这种情况下，最好是分别在栅电极和电压控制节点之间、第一阱和接地节点之间以及第二阱和电源电压节点之间设上电阻器。这样做就能降低由于所输入的射频信号从栅电极、第一阱和第二阱漏到射频虚地而导致的输入信号的损失。

在这种情况下，最好是：分别在栅电极和电压控制节点之间、第一阱和接地节点之间以及第二阱和电源电压节点之间设上感应元件。

本发明所涉及的第二种射频可变增益放大器件，包括：分别接收第一输入信号和第二输入信号的第一放大电路及第二放大电路、分别和第一放大电路及第二放大电路并联的第一开关元件及第二开关元件、和第一放大电路及第一开关元件并联的第一电阻器、和第二放大电路及第二开关元件并联的第二电阻器。第一放大电路在第一开关元件处于接通状态时不工作，在第一开关元件处于截止状态时它才工作；第二放大电路在第二开关元件处于接通状态时不工作，在第二开关元件处于截止状态时它才工作。因此，第一开关元件处于接通状态时，它的输入端的电位及输出端的电位比它处于截止状态时的低；第二开关元件处于接通状态时，它的输入端的电位及输出端的电位比它处于截止状态时的低。

本发明的第二射频可变增益放大器件，因采用了差动放大型电路结构，故在第一放大电路及第二放大电路为工作状态且第一开关元件及第二开关元件处于截止状态即高增益工作模式下，第一开关元件及第二开关元件截止时的隔离会增大；在第一放大电路及第二放大电路为非工作状态且第一开关元件及第二开关元件处于接通状态即低增益工作模式下，第一开关元件及第二开关元件接通时的插入损失减小。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：在第一放大电路的输出端和第一开关元件之间设上第三电阻器，在第二放大电路的输出端和第二开关元件之间设上第四电阻器，在第三电阻器和第四电阻器的输入端之间设上第五电阻器，在第三电阻器和第四电阻器的输出端之间设上第六电阻器。这样做的话，第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器及第六电阻器就构成了π型衰减器，而可使低增益工作模式下所输入的射频信号衰减。而且低增益工作的偏差也减小。不仅如此，因π型衰减器还能调整输出、入阻抗值，而使高增益工作模式下和低增益工作模式下的输出、入阻抗值接近。因此，就可降低由于在这两个工作模式下输出入端的阻抗不匹配而造成的损失。

本发明的第二种射频可变增益放大器件，最好是：第一放大电路及第二放大电路中都有双极型晶体管，且该第一放大电路的输入信号被输入到第一放大电路中的双极型晶体管的基极，第一放大电路的输出信号从它的集电极输出；该第二放大电路的输入信号被输入到第二放大电路中的双极型晶体管的基极，第二放大电路的输出信号从它的集电极输出。这样做，就能使第一放大电路及第二放大电路为非工作状态(第一及第二开关元件处于接通状态)时，第一开关元件及第二开关元件的输入端的电位及输出端的电位一定比第一放大电路及第二放大电路为工作状态(第一及第二开关元件处于截止状态)时的低。

在本发明的第二种射频可变增益放大器件中，最好是：第一放大电路中包括第一双极型晶体管和其发射极和第一双极型晶体管的集电极相连的第二双极型晶体管，且第一放大电路的输入信号被输入到第一双极型晶体管的基极，第一放大电路的输出信号从第二双极型晶体管的集电极输出；第二放大电路中包括第三双极型晶体管和其发射极和第三双极型晶体管的集电极相连的第四双极型晶体管，且第二放大电路的输入信号被输入到第三双极型晶体管的基极，第二放大电路的输出信号从第四双极型晶体管的集电极输出。

在这种情况下，最好是：第二双极型晶体管的基极的电位，在第一开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低；第四双极型晶体管的基极的电位，在第二开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：分别在第一放大电路的输入端和第一开关元件之间、第二放大电路的输入端和第二开关元件之间设上带状线。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：分别在第一放大电路的输出端和第一开关元件之间、第二放大电路的输出端和第二开关元件之间设上带状线。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：分别在第一放大电路的输入端和第一开关元件之间、第二放大电路的输入端和第二开关元件之间设上共面线。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：分别在第一放大电路的输出端和第一开关元件之间、第二放大电路的输出端和第二开关元件之间设上共面线。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：分别在第一放大电路的输入端和第一开关元件之间、第二放大电路的输入端和第二开关元件之间设上感应元件。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：分别在第一放大电路的输出端和第一开关元件之间、第二放大电路的输出端和第二开关元件之间设上感应元件。

在本发明的第二射频可变增益放大器件中，最好是：第一开关元件及第二开关元件，分别由拥有形成在半导体衬底上的栅极和第一导电型的源、漏极层的场效应晶体管构成，且源、漏极层形成在半导体衬底中为第二导电型的第一阱里，该第一阱形成在半导体衬底中为第一导电型的第二阱里。

在这种情况下，最好是：分别在栅电极和电压控制节点之间、第一阱和接地节点之间以及第二阱和电源电压节点之间设上电阻器。

在这种情况下，最好是：分别在栅电极和电压控制节点之间、第一阱和接地节点之间以及第二阱和电源电压节点之间设上感应元件。

附图之说明

图1为本发明的第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件的电路图。

图2为一电路图，是本发明的第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件中之放大电路之一例。

图3为一示意结构剖面图，是本发明的第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件中所用的射频开关元件之一例。

图4为一电路图，是本发明的第一个实施例的第一个变形例所涉及的射频可变增益放大器件中的放大电路之一例。

图5为本发明的第一个实施例的第二个变形例所涉及的射频可变增益放大器件的电路图。

图6为本发明的第一个实施例的第三个变形例所涉及的射频可变增益放大器件的电路图。

图7为本发明的第二个实施例所涉及的射频可变增益放大器件的电路图。

图8为已往的π型衰减器的电路图。

图9为已往的射频可变增益放大器件的电路图。

具体实施方式

(第一个实施例)

参考附图，说明本发明的第一个实施例。

图1示出了本发明的第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件的电路结构。

如图1所示，第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件1A包括：通过隔直流用输入侧电容器11与输入端P1相连，且通过隔直流用输出侧电容器12与输出端P2相连的放大电路10；在输入侧电容器11和输出侧电容器12之间与放大电路10并联的信号旁路电路20；其一端与供给约3V的电源电压Vcc的电源端13相连，另一端接在放大电路10的输出端与输出侧电容器12之间的扼流圈14。再就是，电源端13上接着被接地的旁路电容器15。

信号旁路电路20由由n型FET构成的射频开关元件22和隔离变动防止用电阻器23构成。该n型FET的源极接在电压控制端P8上，漏极接在输入侧电容器11和放大电路10的输入端之间，源极通过隔直流用旁路电路用电容器21接在放大电路10的输出端和输出侧电容器12之间。该隔离变动防止用电阻器23在射频开关元件22的漏极和源极之间和射频开关元件22并联着。

需提一下，在本说明书中，电压控制端P3等端子包括象垫(pad)电极那样的端子及节点即布线内的元件的连接点。

图2示出了第一个实施例所涉及的放大电路10A的电路结构之一例。

如图2所示，放大电路10A中有第一双极型晶体管101，该第一双极型晶体管101的发射极接地，基极接在接收来自输入侧电容器11的输入信号的输入节点P4上，集电极接在将输出信号送到输出侧电容器12的输出节点P5上。该第一双极型晶体管101将输入给射频可变增益放大器件1A的射频信号放大。

第一双极型晶体管101的基极通过相互串联的第一电阻器102、第二电阻器103与第二双极型晶体管104的基极相连。

第二双极型晶体管104的发射极接地，集电极和发射极之间分别并联着旁路电容器105和例如由n沟道型FET构成的第一DC开关106。再就是，第二双极型晶体管104的集电极和第三双极型晶体管107的基极相连，并通过相互串联的第三电阻器108及由例如p沟道型FET构成的第二DC开关109与电源端P6相连。

第三双极型晶体管107的集电极与电源端P6相连，它的发射极与第一电阻器102和第二电阻器103的共同连接处相连。

下面，参考图1及图2，对按上述构成的第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件1A的工作情况进行说明。

(高增益工作模式)

首先，当被输入的射频信号的接收电平比某规定值低时，即进入高增益工作模式。亦即图1所示的电压控制端P3的电压值约为0V。而且，在图2所示的放大电路10A中，因第一DC开关106处于截止状态且第二DC开关109处于接通状态，故第一双极型晶体管101的基极偏压约为0.7V。

于是，图1所示的射频开关元件22的漏极的电位就和图2所示的输入节点P4的电位相同，约为0.7V。而且还因该射频开关元件22的源极通过电阻器23与它的漏极相连，故它的源极的电位也约为0.7V。因此，第一双极型晶体管101的基极电压约为0.7V而使放大电路10A进入工作状态。另一方面，射频开关元件22的栅极和被固定在0V的背栅极(backgate)之间的电压约为0V而使射频开关元件22处于截止状态。

(低增益工作模式)

其次，当被输入的射频信号的接收电平比某规定值高时，为抑制例如放大电路10A进入饱和状态而进入低增益工作模式。换句话说，即图1所示的电压控制端P3的电压值为电源电压Vcc。而且，因在图2所示的放大电路10A中，第一DC开关106成为接通状态且第二DC开关109成为截止状态，故第一双极型晶体管101的栅极偏压约为0V。

于是，射频开关元件22的漏极的电位也和图2所示的输入节点P4的电位相同，约为0V。而且还因该射频开关元件22的源极也通过电阻器23与它的漏极相连，故该源极的电位也约为0V。因此，第一双极型晶体管101的基极电压约为0V而使放大电路10A进入非工作状态。另一方面，因射频开关元件22的栅极和背栅极之间的电压约为Vcc而使射频开关元件22处于接通状态。

根据第一个实施例，因射频可变增益放大器件1A中的射频开关元件22的漏极和源极通过电阻器23相连，故射频开关元件22的漏极和源极中的哪一个电极都不会成为悬浮状态(floating state)。因此，即使在高增益工作模式下，源极或者漏极的电位也不会变动，射频开关元件22截止时的隔离就很稳定。

还有，在高增益工作模式下，因由n沟道型FET构成的射频开关元件22的漏极和源极的电位约为0.7V，故和电位为0V时相比，射频开关元件22截止时的隔离变大。

还有，在射频开关元件22形成在由硅(Si)制成的半导体衬底上的情况下，若它的漏极和源极的电位约为0.7V，则和0V时相比，漏极及源极与半导体衬底间的寄生电容就减少，故射频可变增益放大器件1A的噪音特性得以改善。

另一方面，在低增益工作模式下，因射频开关元件22的漏极和源极的电位约为0V，故和为0.7V时相比，射频开关元件22接通时的串联寄生电阻值变小，该射频开关元件22的插入损失也就变小。

若给电阻器23设定一适当的电阻值，则不用增加电路的元件个数，就能防止高增益工作模式下的振荡。

还有，第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件1A的特征为：采用了图1所示那样的不将电源电压Vcc切换到接地电位的结构。一般情况下，是通过在电源电压Vcc的供给线和地面之间插入一用以防止出噪音等的旁路电容器15，将Vcc切换到接地电位而让放大器10的输出电位发生变化，这样来从高增益切换到低增益工作模式的。但此时存在的问题是：由于旁路电容器105的影响，工作模式之切换不迅速。然而，第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件1A，却不将电源端13的电源电压Vcc切换到接地电位，故工作模式之切换时间能够被缩短。

如上所述，根据第一个实施例，因信号旁路电路20中的射频开关元件22的漏极和源极通过隔离变动防止用电阻器23相连，故射频开关元件22的漏极及源极的电位在高增益工作模式下约为0.7V，而在低增益工作模式下约为0V。结果是，射频开关元件22的漏极或者源极不会成为悬浮状态。

就这样，因高增益工作模式下射频开关元件22截止时的隔离变大，故射频可变增益放大器件在高增益工作模式下的噪音特性就得以改善。还有，在低增益工作模式下，不仅射频开关元件22的插入损失会变小，而且不用增加电路的元件个数就能防止高增益工作模式下的振荡。

射频开关元件22的理想结构示于图3中。

图3示意地示出了本发明的第一个实施例所涉及的射频可变增益放大器件1A中所用的理想的射频开关元件22的剖面结构。

如图3所示，射频开关元件22形成在由选择性地设在由例如p型硅制成的半导体衬底201上的渠沟分离部分(trench isolation portions)202划分出的元件形成区上。

在半导体衬底201的元件形成区，形成了n型阱203和被该n型阱203包围起来的p型阱204。

在p型阱204上形成了相互隔开一定距离的漏极层205和源极层206，在p型阱204上漏极层205和源极层206间的那一区域，形成了由多晶硅制成的栅电极208，中间隔着由氧化硅制成的栅极绝缘膜207。

漏极层205与接收来自图1所示的输入侧电容器11的输入信号的输入节点P7相连，源极层206与将输出信号输出给图1所示的输出侧电容器12的输出节点P8相连。

栅电极208通过第一电阻器209和电压控制端P3相连，n型阱203通过第二电阻器210和电源电压端相连。

还有，不仅半导体衬底201接地，p型阱204也通过第三电阻器211接地。

在按上述构成的射频开关元件22中，因n型阱层203和p型阱层204之间被施加了逆偏压，而会由由n型阱层203和p型阱层204的界面形成的pn结产生耗尽层。结果是，n型阱层203和p型阱层204在它们和衬底面垂直的方向上被相互绝缘分离。还有，因半导体衬底201和n型阱层203之间也被施加了逆偏压而会由由半导体衬底201和n型阱层203的界面形成的pn结而产生耗尽层，结果半导体衬底201和n型阱层203就被相互绝缘分离。

因此，在射频开关元件22处于接通状态的情况下，能够减少因被输入到输入节点P7的射频信号从漏极层205、源极层206及形成在漏极层205与源极层206间的沟道区漏到半导体衬底201而产生的输入信号的损失。结果是，能够减少低增益工作模式下射频开关元件22的插入损失。

而且，若采用上述所谓的三层阱结构，就是在射频开关元件22处于截止状态的情况下，也能减少被输入到输入节点P7的射频信号通过漏极层205而漏到半导体衬底201，即输入信号的遗漏。结果是，在高增益工作模式下，能够减少在被输入到图1所示的输入端P1的射频信号的一部分成为射频开关元件22的插入损失而造成的噪音特性的恶化。

需提一下，第一电阻器209、第二电阻器210以及第三电阻器211都可用感应元件来代替。

(第一个实施例的第一个变形例)

下面，参考附图，说明本发明的第一个实施例的第一个变形例。

图4示出了本发明的第一个实施例的第一个变形例所涉及的射频可变增益放大器件所用的放大电路的电路结构之一例。图4中和图2相同的构成元件用相同的符号来表示，说明就省略不提了。

第一个变形例所涉及的放大电路10B的特征为：所输入的射频信号的放大元件是射地—基地连接。亦即，发射极接地的第一双极型晶体管101与其发射极和第一双极型晶体管101的集电极相连、基极接地、集电极和输出节点P5相连的第四双极型晶体管151串联。

第四双极型晶体管151的基极和第五双极型晶体管152的发射极相连，且通过第二旁路电容器153接地。

第五双极型晶体管152的集电极和电源端P6相连，它的基极与相互串联的第四电阻器154及第五电阻器155的共同连接处相连。

第四电阻器154的与共同连接处相反那一侧的端子通过第三DC开关156和电源端P6相连。第五电阻器155的与共同连接处相反那一侧的端子和第六双极型晶体管158A相连。

第六双极型晶体管158A的集电极和它的基极相连，且它的基极又和第七双极型晶体管158B的基极相连，它的发射极通过第六电阻器157接地。

第七双极型晶体管158B与第六双极型晶体管158A构成电流镜电路。其集电极和第四双极型晶体管151的基极及第五双极型晶体管152的发射极相连，其发射极通过第七电阻器159接地。

还有，第六双极型晶体管158A的集电极通过相互并联的第三旁路电容器160及第四DC开关161接地。

下面，对按上述构成的放大电路10B的工作情况进行说明。

(高增益工作模式)

图1所示的电压控制端P3的电位约为0V，在图4所示的放大电路10B中，第一DC开关106和第四DC开关161处于截止状态且第二DC开关109和第三DC开关156处于接通状态。

若设第四电阻器154、第五电阻器155及第六电阻器157的电阻值分别为R4、R5及R6，则第四双极型晶体管151的基极偏压Vb4可由下式(1)给出。

Vb4＝(Vcc-0.7)(R5+R6)/(R4+R5+R6)   …(1)

这样，就和第一个实施例一样，图1所示的放大电路10进入工作状态，信号旁路电路20中的射频开关元件22进入截止状态。

(低增益工作模式)

其次，在低增益工作模式下，图1所示的电压控制端P3的电压值为电源电压Vcc。而且，在图4所示的放大电路10B中，第一DC开关106及第四DC开关161处于接通状态且第二DC开关109及第三DC开关156处于截止状态。因此，第四双极型晶体管151的基极偏压Vb4就约为0V。

还有，和第一个实施例一样，第一DC开关106关闭以后第一双极型晶体管101的基极电压就约为0V，故放大电路10B进入非工作状态。另一方面，射频开关元件22其栅极和背栅极间的电压约为Vcc而成为接通状态。

在上述第一个实施例中，在低增益工作模式下也能从图1所示的电源端13将电源电压Vcc供到第一双极型晶体管101的集电极。因此，若强电场信号被输入到输入端P1，DC电流从第一双极型晶体管101的基极流到它的发射极，那么，电流也就从该第一双极型晶体管101的集电极流到它的发射极。结果失真信号就从第一双极型晶体管101输出到输出端P2。

然而，若在第一个变形例所涉及的放大电路10B中，采用由第一双极型晶体管101和第四双极型晶体管151构成的射地—基地放大器，并设低增益工作模式下第四双极型晶体管151的基极偏压Vb4约为0V，那么，就能减少强电场信号被输入到输入端P1时流过第一双极型晶体管101及第四双极型晶体管151的电流，而可降低输出到输出端P2的失真信号的输出电平。

需提一下，最好用图3所示的MOSFET作射频开关元件22。

(第一个实施例的第二个变形例)

下面，参考附图，说明本发明的第一个实施例的第二个变形例。

图5示出了本发明的第一个实施例的第二个变形例所涉及的射频可变增益放大器件的电路结构。图5中和图1相同的构成元件用相同的符号来表示，说明省略不提了。

如图5所示，第二个变形例所涉及的射频可变增益放大器件1B的特征是：在信号旁路电路20中射频开关元件22的漏极和输入侧电容器11之间设了第一带状线24，在它的源极和旁路电路用电容器21之间设了第二带状线25。

需提一下，可用图2所示的放大电路10A或者图4所示的放大电路10B作放大电路10。

已往的射频可变增益放大器件，有时候，高增益工作模式下和低增益工作模式下的输入阻抗值和输出阻抗值大有不同。而对本发明的第二个变形例所涉及的射频可变增益放大器件1B来说，可通过改变第一带状线24和第二带状线25的特性阻抗值、线长或者旁路电路用电容器21的电容值，来改变射频开关元件22的输入阻抗值。

因这样能使高增益工作模式下和低增益工作模式下的输入阻抗值和输出阻抗值接近，故可以减少在这两个工作模式下，由于输入端P1和输出端P2的阻抗不匹配而造成的损失。

因此，根据第二个变形例，通过给设在信号旁路电路20中的第一带状线24和第二带状线25的特性阻抗、线长或者旁路电路用电容器21的电容设定一适当值，就能在一简单的结构下减少在高增益工作模式和低增益工作模式下由于阻抗不匹配而造成的损失。

需提一下，最好用图3所示的MOSFET作射频开关元件22。

还有，可仅用第一带状线24及第二带状线25中之一；还可用共面线代替带状线；也可用感应元件代替射频线。

(第一个实施例的第三个变形例)

下面，参考附图，说明本发明的第一个实施例的第三个变形例。

图6示出了本发明的第一个实施例的第三个变形例所涉及的射频可变增益放大器件的电路结构。图6中和图1相同的构成元件用相同的符号来表示，说明省略不提了。

如图6所示，第三个变形例所涉及的射频可变增益放大器件1C的特征是：在信号旁路电路20中射频开关元件22的源极和旁路电路用电容器21之间，设了例如由多晶硅制成且电阻值在22Ω～50Ω左右的偏差防止用电阻器26。

需提一下，在第三个变形例中，也可用图2所示的放大电路10A或者图4所示的放大电路10B作放大电路10。

已往的射频可变增益放大器件，一般为扩大所输入的射频信号的动态范围，是通过缩小构成射频开关元件22的FET的尺寸而增大插入损失，从而使低增益工作模式下的衰减量增大的。然而，FET的通态电阻值在制造过程中出现的偏差很大，因此插入损失的偏差也就很大。

本发明的第三个变形例所涉及的射频可变增益放大器件1C，是通过把由制造偏差较小的多晶硅制成的电阻器等串联在射频开关元件22上，来减小该射频开关元件22的插入损失的偏差的。故该装置将能接收的射频信号的动态范围进一步地扩宽了。

就这样，按照第三个变形例，通过给串联在信号旁路电路20上的偏差防止用电阻器26设定一适当的电阻值，就能在一简单结构下进一步地扩宽能接收的射频信号的动态范围。

需提一下，最好用图3所示的MOSFET作射频开关元件22。

还有，第一双极型晶体管101、第二双极型晶体管104、第三双极型晶体管107、第四双极型晶体管151及第五双极型晶体管152中的哪一个都可用FET来替换。

还可将偏差防止用电阻器26设在射频开关元件22和输入侧电容器11之间。

(第二个实施例)

下面，参考附图，说明本发明的第二个实施例。

图7示出了本发明的第二个实施例所涉及的射频可变增益放大器件的电路结构。图7中和图6相同的构成元件用相同的符号来表示，说明省略了。

第二个实施例所涉及的射频可变增益放大器件1D的特征为：它是一包含一对第一个实施例的第三个变形例所涉及的射频可变增益放大器件1C的差动放大电路结构，而且第一信号旁路电路20a和第二信号旁路电路20b也很有特点。

如图7所示，第一放大器10a通过第一输入侧电容器11a与第一输入端P1a相连，通过第一输出侧电容器12a和第一输出端P2a相连。

同样，第二放大器10b通过第二输入侧电容器11b和第二输入端P1b相连，通过第二输出侧电容器12b和第二输出端P2b相连。

这里，振幅相等、相位相差180°的射频信号被输入到第一输入端P1a和第二输入端P1b。同样，振幅相等、相位相差180°的射频信号从第一输出端P2a和第二输出端P2b输出来。

第一信号旁路电路20a中，第一射频开关元件22a及第一电阻器23a通过设在第一放大电路10a的输出侧的第一旁路电路用电容器21a并联在第一放大电路10a上；第一偏差防止用电阻器26a串联在第一射频开关元件22a的源极和第一旁路电路用电容器21a之间。

第二信号旁路电路20b中，第二射频开关元件22b及第二电阻器23b通过设在第二放大电路10b的输出侧的第二旁路电路用电容器21b并联在第二放大电路10b上；第二偏差防止用电阻器26b串联在第二射频开关元件22b的源极和第二旁路电路用电容器21b之间。

电源端13通过第一扼流圈14a接在第一放大电路10a的输出侧，并同时通过第二扼流圈14b接在第二放大电路10b的输出侧。

再就是，第一偏差防止用电阻器26a及第二偏差防止用电阻器26b中靠近射频开关元件22a、22b的漏极那一侧的端子借助第一衰减用电阻器27相连在一起，和漏极相反那一侧的端子则借助第二衰减用电阻器28相连在一起，而构成了由这些电阻器26a、26b、27、28组成的π型衰减器30。该π型衰减器30使低增益工作模式下所输入的射频信号衰减。

需提一下，可用图2所示的放大电路10A或者图4所示的放大电路10B作第一放大电路10a及第二放大电路10b。

下面，对按上述构成的射频可变增益放大器件1D的工作情况进行说明。

就象在第一个实施例中所做的说明那样，高增益工作模式下，第一放大电路10a及第二放大电路10b进入工作状态，电压控制端P3的电位约为0V，信号旁路电路20A中的第一射频开关元件22a及第二射频开关元件22b成为截止状态。

在低增益工作模式下，第一放大电路10a及第二放大电路10b进入非工作状态，电压控制端P3的电位约为Vcc，第一信号旁路电路20a中的第一射频开关元件22a及第二信号旁路电路20b中的第二射频开关元件22b皆成为接通状态。而且，在低增益工作模式下，所输入的射频信号能进一步地通过差动式π型衰减器30衰减。

这里，如图8所示，非差动式π型衰减器31由第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3组成。第二电阻器R2的一端和第一电阻器R1的一端相连、另一端接地，第三电阻器R3的一端和第一电阻器R1的另一端相连、另一端也接地。

图8所示的π型衰减器31，一般是可同时调节衰减量和输出、入阻抗值的优秀的衰减器。而当将π型衰减器31串联到非差动式可变增益放大器件中的射频开关元件22上时，信号电流在高增益工作模式下会通过π型衰减器31中的电阻器R2、R3流到地面而使消费电流增大。

而在第二个实施例中，为防止由于π型衰减器30引起的信号电流的遗漏，而让电路结构为差动式并让π型衰减器30的地面为一假想接地点。

就这样，第二个实施例不仅和第一个实施例的第三个变形例所涉及的射频可变增益放大器件一样，能扩宽可接收的射频信号的动态范围，还能通过差动π型衰减器30调节输出、入阻抗值而使高增益工作模式和低增益工作模式下的输出入阻抗接近同一个值。这样，就能减少在这两个工作模式下，由于每一个输入端P1a、P1b及每一个输出端P2a、P2b的阻抗不匹配而造成的损失。

如上所述，根据第二个实施例，通过让第一放大电路10a及第二放大电路10b构成为差动式，且设上将第一信号旁路电路20a及第二信号旁路电路20b连接起来的π型衰减器30，就能在一简单的结构下，进一步地扩宽能接收的射频信号的动态范围，并能减少由于在高增益工作模式和低增益工作模式下的阻抗不匹配而造成的损失。

需提一下，最好用图3所示的MOSFET作射频开关元件22。

和第一个实施例的第二个变形例一样，可插入和每一个射频开关元件22a、22b串联的带状线或者共面线；还可用感应元件代替射频线。

发明的效果

根据本发明所涉及的射频可变增益放大器件，因即使在开关元件为截止状态的高增益工作模式下，开关元件的电极也不会处于悬浮状态，故隔离不会有变动，而且由开关元件带来的隔离也变大。还有，在开关元件为接通状态的低增益工作模式下，可使开关元件接通时的插入损失变小。

Claims (28)

1、一种射频可变增益放大器件，其中：

它包括放大电路、和上述放大电路并联的开关元件以及和上述放大电路及开关元件并联的电阻器，

上述放大电路在上述开关元件处于接通状态时不工作，在上述开关元件处于截止状态时才工作，上述开关元件的输入端的电位及输出端的电位在上述开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低。

2、根据权利要求第1项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述放大电路中包括双极型晶体管，上述放大电路的输入信号被输入到上述双极型晶体管的基极，上述放大电路的输出信号被从上述双极型晶体管的集电极输出。

3、根据权利要求第1项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述放大电路中有第一双极型晶体管和其发射极和上述第一双极型晶体管的集电极相连的第二双极型晶体管，上述放大电路的输入信号被输入到上述第一双极型晶体管的基极，上述放大电路的输出信号被从上述第二双极型晶体管的集电极输出。

4、根据权利要求第3项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述第二双极型晶体管的基极的电位在上述开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低。

5、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述放大电路的输入端和上述开关元件之间设上带状线。

6、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述放大电路的输出端和上述开关元件之间设上带状线。

7、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述放大电路的输入端和上述开关元件之间设上共面线。

8、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述放大电路的输出端和上述开关元件之间设上共面线。

9、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述放大电路的输入端和上述开关元件之间设上感应元件。

10、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述放大电路的输出端和上述开关元件之间设上感应元件。

11、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述开关元件的后级设上其它电阻器。

12、根据权利要求第1项到第4项中任一项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述开关元件由拥有形成在半导体衬底上的栅极和第一导电型的源、漏极层的场效应晶体管构成，上述源、漏极层形成在上述半导体衬底中为第二导电型的第一阱里，该第一阱又形成在上述半导体衬底中为第一导电型的第二阱里。

13、根据权利要求第12项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述栅电极和电压控制节点之间、上述第一阱和接地节点之间以及上述第二阱和电源电压节点之间设上电阻器。

14、根据权利要求第12项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述栅电极和电压控制节点之间、上述第一阱和接地节点之间以及上述第二阱和电源电压节点之间设上感应元件。

15、一种射频可变增益放大器件，其中：

它包括分别接收第一输入信号和第二输入信号的第一放大电路及第二放大电路、分别和上述第一放大电路及第二放大电路并联的第一开关元件及第二开关元件、和上述第一放大电路及第一开关元件并联的第一电阻器和上述第二放大电路及第二开关元件并联的第二电阻器，

上述第一放大电路在上述第一开关元件处于接通状态时不工作，在上述第一开关元件处于截止状态时它才工作；上述第二放大电路在上述第二开关元件处于接通状态时不工作，在上述第二开关元件处于截止状态时它才工作；上述第一开关元件的输入端的电位及输出端的电位在上述第一开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低；上述第二开关元件的输入端的电位及输出端的电位在上述第二开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低。

16、根据权利要求第15项所述的射频可变增益放大器件，其中：

在上述第一放大电路的输出端和上述第一开关元件之间设上第三电阻器，在上述第二放大电路的输出端和上述第二开关元件之间设上第四电阻器，在上述第三电阻器和第四电阻器的输入端之间设上第五电阻器，在上述第三电阻器和第四电阻器的输出端之间设上第六电阻器。

17、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述第一放大电路及第二放大电路中都包括双极型晶体管，该第一放大电路的输入信号被输入到上述第一放大电路中的双极型晶体管的基极，同时上述第一放大电路的输出信号从它的集电极输出；该第二放大电路的输入信号被输入到上述第二放大电路中的双极型晶体管的基极，同时上述第二放大电路的输出信号从它的集电极输出。

18、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述第一放大电路中包括第一双极型晶体管和其发射极和第一双极型晶体管的集电极相连的第二双极型晶体管，上述第一放大电路的输入信号被输入到上述第一双极型晶体管的基极，上述第一放大电路的输出信号被从上述第二双极型晶体管的集电极输出；上述第二放大电路中包括第三双极型晶体管和其发射极和上述第三双极型晶体管的集电极相连的第四双极型晶体管，上述第二放大电路的输入信号被输入到上述第三双极型晶体管的基极，上述第二放大电路的输出信号被从上述第四双极型晶体管的集电极输出。

19、根据权利要求第18项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述第二双极型晶体管的基极的电位在上述第一开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低，上述第四双极型晶体管的基极的电位在上述第二开关元件处于接通状态时比它处于截止状态时的低。

20、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述第一放大电路的输入端和上述第一开关元件之间、上述第二放大电路的输入端和上述第二开关元件之间设上带状线。

21、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述第一放大电路的输出端和上述第一开关元件之间、上述第二放大电路的输出端和上述第二开关元件之间设上带状线。

22、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述第一放大电路的输入端和上述第一开关元件之间、上述第二放大电路的输入端和上述第二开关元件之间设上共面线。

23、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述第一放大电路的输出端和上述第一开关元件之间、上述第二放大电路的输出端和上述第二开关元件之间设上共面线。

24、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述第一放大电路的输入端和上述第一开关元件之间、上述第二放大电路的输入端和上述第二开关元件之间设上感应元件。

25、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述第一放大电路的输出端和上述第一开关元件之间、上述第二放大电路的输出端和上述第二开关元件之间设上感应元件。

26、根据权利要求第15项或者第16项所述的射频可变增益放大器件，其中：

上述第一开关元件及第二开关元件，分别由拥有形成在半导体衬底上的栅极和第一导电型的源、漏极层的场效应晶体管构成，上述源、漏极层形成在上述半导体衬底中为第二导电型的第一阱里，该第一阱形成在上述半导体衬底中为第一导电型的第二阱里。

27、根据权利要求第26项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述栅电极和电压控制节点之间、上述第一阱和接地节点之间以及上述第二阱和电源电压节点之间设上电阻器。

28、根据权利要求第26项所述的射频可变增益放大器件，其中：

分别在上述栅电极和电压控制节点之间、上述第一阱和接地节点之间以及上述第二阱和电源电压节点之间设上感应元件。

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