[发明专利]可调整增益的低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种低噪声放大器(low-noise amplifiers，简称为LNA)，且特别是有关于一种具有可调整增益的低噪声放大器。

背景技术

接收器的动态信号接收范围，亦即接收器所能检测的最大信号与最小信号的比值，评估接收器效能的关键因素。

接收器的线性特性取决于能够施加于接收器的最大信号强度。若施加于接收器的信号强度大于接收器所能接收的最大信号强度时，接收器内的一级甚至多级电路将进入饱和区间，进而使信号产生失真。另一方面，接收器的灵敏度取决于施加于其上的最小信号强度而该施加于接收器的最小信号强度则是由接收器的噪声指数(noise figure，简称为NF)所决定。

为了使接收器能适应不同的输入信号而操作，在设计接收器时，必须考虑使接收器在较大的动态范围中均能使用。因此，除了必须具有较高线性特性的考量外，接收器也需要具有较低的噪声指数。

在接收器或传送器中，低噪声放大器是紧邻于天线的第一个主动电路，因而具有关键地位。为了提升接收器的灵敏度，或是降低接收器的噪声指数，必须选用具有高功率增益的低噪声放大器，其可释放接收器内其他下游元件的噪声分布。然而，具有高功率增益的放大器不仅会放大频段内的信号，也会一并放大与目标信号的主要频率(tone frequency)相邻的频段外干扰噪声。当目标信号或是频段外的干扰噪声较强时，可能导致低噪声放大器本身或其后端的混频器饱和，连带地使接收器的线性特性恶化。根据前述分析可以得知，在考量接收器的噪声指数时，具有较大功率增益的低噪声放大器表现较佳。反之，就接收器的线性特性而言，具有较低功率增益的低噪声放大器表现较佳。

常用技术的一种折衷方法是，提供一个具有中度功率增益的低噪声放大器，进而在线性化特性与噪声指数两者的考量间取得平衡。另外一种较佳的方法则是使该低噪声放大器的功率增益能够适应频段内信号、频段外干扰信号的强度而改变或被切换。

请参见图1，其是常用技术的可调式功率增益低噪声放大器的示意图。低噪声放大器100是一个具有共源极放大器配置(common-source amplifierconfiguration)的差动放大器。透过控制电压V_CTRL控制晶体管MSL与MSR，进而驱动晶体管MAL与MAR自输出节点OUT_N与OUT_P导通走的电流。当控制电压V_CTRL越大，流经晶体管MSL与MSR的电流也越大，且低噪声放大器100的互导也越小。因此，低噪声放大器的功率增益可以透过控制电压V_CTRL调整。

发明内容

本发明的一方面为一种具有可调整增益的低噪声放大器，包含：多个放大器模块，具有多个输入节点透过电容耦接，其接收一射频信号并产生多个输出电流；以及一电流驱动模块，耦接于这些放大器模块，其根据多个控制信号而选择性地引导这些输出电流，其中，该低噪声放大器的一功率增益为与各该放大器模块相对应的各功率增益所形成的一线性组合。

本发明的另一方面为一种低噪声放大器，包含：多个主要放大器模块与辅助放大器模块，具有多个输入节点透过电容耦接以接收一射频信号并对频段内的该射频信号分别具有一主要互导与一辅助互导；以及一增益控制模块，耦接于这些主要放大器模块与辅助放大器模块，其自这些主要放大器模块与辅助放大器模块接收一输出电流；其中，该增益控制模块的配置使得该低噪声放大器运作于一高增益模式时，该低噪声放大器具有一第一互导，该第一互导实质相等于该主要互导与一第一部份的该辅助互导的总和；以及使该低噪声放大器运作于一中度增益模式时，该低噪声放大器具有一第二互导，该第二互导实质相等于该主要互导。

本发明的再一方面为一种射频信号的处理方法，包含以下步骤：提供具有多个主要与辅助放大器模块的一低噪声放大器；当一选择指出该低噪声放大器运作于一高增益模式时，以并联方式耦接这些主要与辅助放大器模块，该低噪声放大器具有的一互导与这些放大器模块的多互导的总和成比例；以及当该选择指出该低噪声放大器运作于一低增益模式时，以交互方式耦接这些主要与这些辅助放大器模块，该低噪声放大器具有另一互导与这些放大器模块的一互导的差值成比例。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1是常用技术的可调式功率增益低噪声放大器的示意图。

图2是根据本发明构想的较佳实施例，而举出的零差(homodyne)无线接收器的方块图。