專利名稱：中心頻率自動(dòng)調(diào)諧窄帶低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線通信系統(tǒng)接收機(jī)中的中心 頻率自動(dòng)調(diào)諧窄帶低噪聲放大器。
背景技術(shù)：
在放大微弱信號(hào)的場(chǎng)合，放大器自身的噪聲對(duì)信號(hào)的干擾可能很嚴(yán)重，因此希望 減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。對(duì)于幾乎所有的射頻接收機(jī)系統(tǒng)，都必不可少的一個(gè) 模塊就是低噪聲放大器。低噪聲放大器的最主要用途在于1、系統(tǒng)接收到的射頻信號(hào)幅度 通常很弱，需要在接收前端先進(jìn)行放大才能正確處理；2、在接收機(jī)前端采用一個(gè)放大器能 夠有效的緩解對(duì)后級(jí)模塊的噪聲性能要求，降低后級(jí)模塊設(shè)計(jì)難度。低噪聲放大器在不同 的系統(tǒng)中有不同的設(shè)計(jì)要求，通常根據(jù)應(yīng)用頻率的不同，可以分為窄帶低噪聲放大器，多帶 低噪聲放大器和寬帶低噪聲放大器三種類型。無論哪種類型的LNA，其主要性能指標(biāo)都包括 阻抗匹配、噪聲系數(shù)(NF，Noise Figure)、線性度(IIP3，IIP2，IdB壓縮點(diǎn))、功耗等。圖1 說明了低噪聲放大器在無線通信接收系統(tǒng)中的所起的作用，它是連接帶通濾波器和下變頻 混頻器之間的橋梁，帶通濾波器選擇合適的頻帶之后的信號(hào)經(jīng)過低噪聲放大器放大器放大 之后，進(jìn)入混頻器下變頻至中頻。低噪聲放大器可以降低后級(jí)電路的噪聲貢獻(xiàn)，降低接收機(jī) 系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，提高信噪比和靈敏度。窄帶低噪聲放大器的噪聲性能和功耗優(yōu)于寬帶低噪聲放大器，但是只能針對(duì)特定 頻帶的應(yīng)用，對(duì)于目前需求越來越大的多模接收機(jī)來說，需要多個(gè)窄帶低噪聲放大器，消耗 的芯片面積大。本發(fā)明提出了一種中心頻率可自動(dòng)調(diào)諧窄帶低噪聲放大器，實(shí)現(xiàn)了兼容多 頻帶多協(xié)議接收機(jī)中的靈活配置低噪聲放大器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種新型中心頻率可自動(dòng)調(diào)諧窄帶低噪聲放大器結(jié)構(gòu)。它 能自動(dòng)調(diào)諧低噪聲放大器所需要工作的頻帶即中心頻率，并校正工藝偏差和溫度變化帶來 的誤差。本發(fā)明所提出的窄帶低噪聲放大器，由低噪聲放大器1、振蕩器2、分頻器3和自動(dòng) 頻率控制器4連接組成。通過自動(dòng)頻率控制器環(huán)路來調(diào)節(jié)低噪聲放大器和振蕩器的中心頻 率。電路的連接關(guān)系如圖2所示。本發(fā)明中，采用并聯(lián)電感電容諧振腔作為負(fù)載，電感和電容均可以由多個(gè)電感或 者多個(gè)電容構(gòu)成的電感或電容陣列構(gòu)成，由開關(guān)選通合適的部分電感或電容，也可以由壓 控電容實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明中，采用振蕩器作為低噪聲放大器中心頻率自動(dòng)調(diào)諧的輔助器件，振蕩器的電感電容并聯(lián)諧振腔與低噪聲放大器的電感電容并聯(lián)諧振腔完全相同，可以用兩套相同 的器件相匹配，也可以通過開關(guān)切換復(fù)用交互工作。本發(fā)明中，采用自動(dòng)頻率控制器，利用特定的參考時(shí)鐘頻率和頻率控制算法，計(jì)算分頻器的輸出信號(hào)頻率并反饋調(diào)整頻率控制字節(jié)來調(diào)整低噪聲放大器和振蕩器的中心頻 率和振蕩頻率。如圖2所示，輸入信號(hào)接在低噪聲放大器1的輸入端口，低噪聲放大器和振蕩器 使用相同的可調(diào)諧電感電容并聯(lián)諧振腔，可以通過使用兩套完全相同的諧振腔相匹配，也 可以通過數(shù)字開關(guān)重構(gòu)來復(fù)用同一個(gè)諧振腔，切換低噪聲放大器和振蕩器結(jié)構(gòu)，分時(shí)復(fù)用。 可調(diào)諧電感電容并聯(lián)諧振腔由開關(guān)控制來選擇，也可以由壓控電容來實(shí)現(xiàn)。振蕩器的輸出 信號(hào)輸入到分頻器以降低頻率，降低至數(shù)字電路可以工作的頻段，然后輸入到自動(dòng)頻率控 制器電路。自動(dòng)頻率控制器電路的輸入信號(hào)還有特定的參考頻率，可以在數(shù)百千赫茲到數(shù) 百兆赫茲， 一般取20兆赫茲左右，還有低噪聲放大器工作中心頻率的期望頻率字節(jié)。自動(dòng) 頻率控制器電路經(jīng)過運(yùn)算判斷之后，輸出電感電容并聯(lián)諧振腔的開關(guān)控制字節(jié)或者壓控電 容的壓控電壓。本發(fā)明提出的窄帶低噪聲放大器，是一種可配置可重構(gòu)窄帶低噪聲放大器。它能 自動(dòng)調(diào)諧低噪聲放大器所需要工作的頻帶即中心頻率，并校正工藝偏差和溫度變化帶來的誤差。


圖1是一個(gè)介紹低噪聲放大器在無線通信接收機(jī)中應(yīng)用的示意圖。圖2是本發(fā)明提出的中心頻率自動(dòng)調(diào)諧窄帶低噪聲放大器原理圖。圖3是本發(fā)明提出的中心頻率自動(dòng)調(diào)諧窄帶低噪聲放大器的具體電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖3，詳細(xì)闡述實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例。在圖3中，低噪聲放大器1使用并聯(lián)電感電容陣列作為負(fù)載，中心頻率可以通過開 關(guān)的切換調(diào)諧。振蕩器2使用相同的并聯(lián)電感電容諧振腔，因此振蕩頻率與低噪聲放大器 的中心頻率相同。振蕩器的輸出頻率經(jīng)過由多個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的分頻器以降低頻率，分頻 比可以根據(jù)振蕩器的輸出頻率和自動(dòng)頻率調(diào)整電路能接受的頻率進(jìn)行取值。分頻之后的頻 率輸入到自動(dòng)頻率控制器電路4，進(jìn)行比較判斷，根據(jù)判斷結(jié)果作出調(diào)整，頻率偏差過大時(shí) 重新比較之后調(diào)整低噪聲放大器和振蕩器的電感電容并聯(lián)諧振腔控制開關(guān)或者是壓控電 容的壓控電壓，反復(fù)循環(huán)之后達(dá)到允許的誤差精度時(shí)，跳出循環(huán)，環(huán)路達(dá)到穩(wěn)定。自動(dòng)頻率 調(diào)整電路的調(diào)整算法可以用線性逐步調(diào)整算法或者二分法或者擬合算法實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)際電 路由數(shù)字組合邏輯和時(shí)序邏輯電路實(shí)現(xiàn)。環(huán)路的可調(diào)諧頻率范圍由振蕩器的頻率振蕩范圍所決定，調(diào)諧的精度由分頻器的 分頻比和自動(dòng)頻率調(diào)整電路的誤差容許范圍決定。
權(quán)利要求
一種窄帶低噪聲放大器的電路，其特征在于由低噪聲放大器(1)、振蕩器(2)、分頻器(3)和自動(dòng)頻率控制器(4)構(gòu)成，通過自動(dòng)頻率控制器環(huán)路來調(diào)節(jié)低噪聲放大器和振蕩器的中心頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶低噪聲放大器，其特征在于采用并聯(lián)電感電容諧振腔作 為負(fù)載，電感和電容均由多個(gè)電感或者多個(gè)電容構(gòu)成的電感或電容陣列構(gòu)成，由開關(guān)選通 合適的部分電感或電容，或者由壓控電容實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶低噪聲放大器，其特征在于采用振蕩器作為低噪聲放大 器中心頻率自動(dòng)調(diào)諧的輔助器件，振蕩器的電感電容并聯(lián)諧振腔與低噪聲放大器的電感電 容并聯(lián)諧振腔完全相同，用兩套相同的器件相匹配，或者通過開關(guān)切換復(fù)用交互工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶低噪聲放大器，其特征在于采用分頻器降低振蕩器的震 蕩頻率，分頻比例為任意值，根據(jù)實(shí)際需要來靈活設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶低噪聲放大器，其特征在于采用自動(dòng)頻率控制器，利用 特定的參考時(shí)鐘頻率和頻率控制算法，計(jì)算分頻器的輸出信號(hào)頻率并反饋調(diào)整頻率控制字 節(jié)來調(diào)整低噪聲放大器和振蕩器的中心頻率和振蕩頻率。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于多模收發(fā)機(jī)的可自動(dòng)重構(gòu)中心頻率選帶的窄帶低噪聲放大器。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合了電容交叉耦合技術(shù)和正反饋技術(shù)，降低低噪聲放大器的噪聲，并可以通過數(shù)字電路輔助配置成振蕩器，再經(jīng)過自動(dòng)頻率控制環(huán)路來調(diào)諧窄帶低噪聲放大器的中心頻率，選擇所需要的頻帶，同時(shí)可以自動(dòng)校正工藝偏差和溫度變化帶來的誤差。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種自動(dòng)調(diào)諧窄帶低噪聲放大器中心頻率的電路結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H03F1/26GK101820252SQ20101016249
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者王肖, 談熙, 閆娜, 閔昊 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)