[发明专利]可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及可变增益放大器。

背景技术

可变增益放大器(VGA)等用在基站的接收和发送路径中，以调节射频(RF)信号的幅度，从而根据天线处的信号电平或者电子部件的增益分布(gain spread)来实现各种增益变化。

在从0.7GHz至3.8GHz范围的RF频谱内，极有必要保持几乎恒定且线性的放大(amplification)以及尽可能大的信躁比。在包括这种大频率范围时，实现这些任务并非小事。

现有技术中已知的VGA放大器包括以下部件的串联连接：小信号放大器、紧跟小信号放大器的衰减器以及紧跟衰减器的大信号放大器。然而，这种已知体系结构将产生互调噪声，从而衰减器难以适应整个频率范围内的放大器阻抗。任何VGA的重要参数是OIP3，即，输出3阶截取点(IP3，third order intercept point)。这是对电路的小信号3阶线性度的度量。以dBm表示的OIP3指示外推功率水平(extrapolated power level)，在该外推功率水平下输出处的一次谐波具有与三次谐波相同的功率。

如上所述，在VGA的最大增益处的总OIP3受功率放大器中的大信号放大器的OIP3的限制。这并不令人吃惊，因为所述放大器应该掌控电路中的最大信号。还应该看出，在最大衰减处，OIP3完全由小信号放大器和衰减器来确定。

这种OIP3的问题在于两个方面：

1.在最大衰减处的线性度太低(18.4dBm，参见图1)

2.在衰减期间线性度并不恒定，并且极其依赖于衰减设置。

发明内容

因此，需要改善VGA的噪声指数(noise figure)和线性度。

因此，本发明的目的在于提供一种可变增益放大器，所述可变增益放大器包括：第一衰减器，用于接收输入信号并向第一放大器发送第一衰减输入信号；第一放大器，用于放大第一衰减输入信号并向第二衰减器产生第一放大信号；第二衰减器，用于衰减第一放大信号并向第二放大器发送第二衰减信号；第二放大器，用于放大第二衰减信号并产生输出信号；其中，第一衰减器由第一电压源供电，第二衰减器由第二电压源供电，第一放大器由第三电压源供电，第二放大器由第四电压源供电。利用上述体系结构，克服了在仅使用公共电源的条件下产生的互调噪声，并且这改善了电路的信躁比或噪声指数。在系统中，通过改进的ACPR(相邻信道功率比)认识到了这一点，该改进的ACPR是谱纯度度量(spectral purity measure)，其结合了互调非线性度(OIP3)和互调噪声的效果。此外，因为衰减器是分开的，所以可以单独处理每个衰减器的噪声指数：小信号(例如，第一衰减器)的噪声指数和大信号(例如，第二衰减器)的噪声指数。

在本发明的实施例中，第一电压源和第二电压源提供相同的电压电平。这确定了衰减器提供几乎相同的噪声和衰减性能。然而，这并不必须意味着电路包括仅一个用于提供电压电平的电源，而只是表示所述电压实质上彼此相等。

在另一实施例中，第三电压源和第四电压源提供相同的电压电平。这样做的原因与前段所描述的原因相同。

在实施例中，第一放大器和第二放大器中的每一个包括相应的第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管接收由相应的电流调节器产生的电流。第一放大器的输入经由反馈电路与第二放大器的输出和放大器的输出相耦合。

每个电流调节器包括误差放大器，误差放大器由第五电源供电。

为了提供恒定的且可预测的性能，应当为放大器提供可调节的电流，根据本发明，所述可调节的电流由误差放大器确定，而误差放大器由不同的电源供电。这确定了从第一放大器和第二放大器产生的噪声中对误差放大器的进一步噪声去耦合。根据所驱动的放大器是何种类型，误差放大器的输出可以是电流或电压。

在本发明的另一实施例中，每个衰减器包括相应的多个衰减单元，每个单元包括：

-串联电阻器，具有与衰减器输入信号相耦合的第一端子以及与衰减器的输出信号相耦合的第二端子，其中第一端子和第二端子耦合至第一开关，

-第一并联电阻器，具有与串联电阻器的第一端子相耦合的第三端子以及与第二开关相耦合的第四端子，

-第二并联电阻器，具有与串联电阻器的第二端子相耦合的第五端子以及与第三开关相耦合的第六端子，其中第一开关由第一控制信号来控制，第二开关和第三开关由第二控制信号来控制，各个控制信号是在使用时处于不同数字状态的数字信号。