[发明专利]具有低噪声系数和电压可变增益的功率放大器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2010年4月19日提交的法国专利申请第1052956号，在此通过引用将其全部公开内容并入本申请，并且在此根据35U.S.C.§119要求其优先权。

技术领域

本发明涉及具有低噪声和电压可变增益的功率放大器，该功率放大器可以在用于无线移动通信基础设施的基站的宽频带(例如从700MHz到2.6GHz)上使用。

背景技术

在射频信号发射/接收系统中，按照公知的方式，接收序列包括接收被发送至接收机的放大电路的信号的天线，该放大电路的功能是过滤并放大表示所发送信息的信号。放大器的主要作用在于通过减少信噪比的降低和放大有用信号所提供的失真，将信号调整至用于解调电路的适当水平。在用于无线通信基础设施的接收机中，主要需要高线性、极低噪声放大器。此外，这些放大器必须能够适应不同接收机制造商的需求，因为这些接收机并不总是需要相同的性能折衷。另外，各种地形特征使得易调节的性能成为必不可少的，以便解决大多数情况。例如，连接置于天线杆或架线塔顶部的天线与置于基站内的壳体中的接收机的电缆内的信号损耗取决于该电缆的长度。又例如，滤波器的特性可因制造商的不同而不同。

接收机必须具有低噪声系数(或“NF”)和可调节的功率增益，以便在解调器的输入处调节信号水平以及针对地形特征适当地确保尽可能宽的增益变化范围。为此，紧随天线、电缆和滤波器之后，将低NF的可变增益放大器插入接收序列中。考虑到贯穿整个变化范围，来自放大器的噪声必须足够低，以便在接收链中增加很少的噪声，并且放大器必须展示出这样的线性度和输出功率，即足以能够无失真地同时放大高电平和低电平幅度信号。此外，在一些制造商中，调节放大器增益的选择使得可以补偿接收序列内的温度变化，以便保持基本恒定的增益值。

一种目前公知的特别用于电视调谐器中的方案由线性可变衰减器、之后的可变增益放大级以及混频器组成，其中，可变增益放大级置于低噪声固定增益放大器之后。该方案利用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)技术，使得可以在限制噪声系数降低的同时具有恒定的输出增益水平。这适合于用于接收电视信号的应用。然而，通过这种方案可达到的性能并不适合移动通信基础设施领域的需要。

当今，例如在约900MHz范围内，用于基站的低噪声可变增益放大器的性能通常具有小于1dB的噪声系数、约30dB的增益以及在其输入处约为3的互调产物(intermodulation product)，在整个温度范围内并且对于约15-20dB的增益变化范围，该互调产物在0dBm以上。

发明内容

因此，力图利用硅基微电子技术获得一种低噪声、可变增益、高线性度的放大器，其能够被集成并且能够低成本地批量生产，以便降低基站接收机的成本。拓扑结构必须是可修改的，以满足诸如射频的高频应用的需要。

还力图通过极低振幅步幅(例如小于0.1dB)实现功率增益的变化，以便达到更为精确的增益值，在整个增益变化范围内、在整个频带内以及对于所有的温度，该增益值尽可能地接近期望的增益值。

本发明的目的在于提供一种集成的低噪声系数可变增益放大器，所述放大器包括共源共基(cascode)放大级，所述共源共基放大级包括串联连接的以下部件：被安装为公共源极的低电压MOSFET晶体管，以及之后的被安装为公共基极的双极型高击穿电压晶体管，所述高击穿电压至少为所述MOSFET晶体管的电压的两倍。电阻器置于双极型晶体管的集电极和共源共基级的MOSFET晶体管的栅极之间，并且共源共基级通过扼流圈(choke)来供电。

集成放大器是一种可以采用微电子半导体技术构造的放大器，微电子半导体技术使得可以将实现功能所需的大多数有源和无源组件集成。