[发明专利]基于压控感性负载的可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及可变增益放大器，特别涉及一种基于压控感性负载的可变增益放大器。

背景技术

无线通信系统中接收的信号的幅度会随着接收机与信号源距离的变化而改变。当接收机与信号源距离较远时，接收信号幅度较小，会导致信号处理模块无法正常对其进行处理；当接收机与信号源距离较近时，接收信号幅度较大，会导致信号处理模块饱和，引起信号失真。此外，不断变化的信号幅度对信号处理模块能够稳定有效的完成信号处理功能，也是一个挑战。为了使接收信号幅度的变化不影响信号处理模块的正常工作，需要根据接收信号幅度的不同进行不同增益的放大，为信号处理模块提供等幅度的待处理信号。因此，收发机中需要添加具有增益可变的增益控制模块。

增益控制模块通常可以通过无源数控衰减器来实现，但是无源数控衰减器会引起插入损耗，因而需要前一级提供较大的信号幅度增益，这会增加前一级电路设计的设计难度。不仅如此，无源数控衰减器对控制开关进行的相移补偿和相邻模块之间的匹配时，通常会采用较多片上无源电感，而片上无源电感通常占用较大的芯片面积，因此无源数控衰减器通常整体面积比较大，这一点不利于在高集成的无线通信系统中应用。可变增益放大器克服了无源数控衰减器的不足，不仅自身能够提供增益，而且可以在占用较小芯片面积的前提下实现增益控制功能。

由于元器件本身的性质，采用互补金属氧化物半导体(CMOS)场效应晶体管实现的可变增益放大器通常工作频率范围较小，不能够满足当今超宽带无线通信技术发展的要求。而且，CMOS场效应晶体管的噪声性能较差，不利于对接受信号进行低噪声处理。此外，可变增益放大器中采用的片上无源电感会占用较大面积，因而不利于高集成度可变增益放大器的设计。

专利文件“可变增益放大器”(申请公布号CN102104367A，申请号201110053476.8，申请日期2011.06.22)中公开了一种可变增益放大器。该可变增益放大器采用CMOS技术，包括差分电路，该差分电路包括第一负载电流、第二负载电流和源简并电路，该差分电路还包括第一射随器电路和第二射随器电路，其中第一射随器电路的栅极与所述的差分电路的正向电压输入端相连，漏极与所述的第一负载电路相连；所述的第二射随器地电路的栅极与所述的差分电路的负向电压输入端相连，漏极与所述的第二负载电路相连；所述的两个射随器电路的源极分别链接到所述源简并电路的两端。虽然该技术采用CMOS技术可以有效的减小整体可变增益放大器的芯片占用面积，但是由于MOS晶体管本身特征频率不高和噪声较大的缘故，使其工作频率范围大大受限，而且不能实现较小噪声条件下的可变增益放大。

专利文件“可变增益RF放大器”(申请公布号CN101604962A，申请号200910134974.8，申请日期2009.04.20)中公开了一种可变增益RF放大器。该可变增益RF放大器具有：输入节点；可变电流源，包括耦合于该输入节点的控制输入端；第一和第二支路，并联耦合在第一供电端和可变电流源之间，第一和第二支路限定了被设置成由第一和第二差动增益信号来控制的差动对、且具有第二和第二输出端，输出端之一包括可变增益放大器的输出接点；以及分压器，具有耦合于第一和第二输出端的中间节点，其中该节点还通过电容器耦合输入节点。虽然该技术采用双极型晶体管构成可变增益放大器，能够有效地具有较宽的频率工作范围，但是传统工艺的晶体管的特征频率较低，不能满足当今无线通信设备中的应用的频率要求。此外，该技术中电路结构复杂，步进增加了芯片面积，而且对设计要求也较高，因而设计难度较大。

论文“一种基于SiGeHBT的宽动态范围可变增益放大器”(《微电子学》2013.12：773-776)中公开了一种基于SiGeHBT的宽动态范围可变增益放大器。放大器由三级级联结构构成，分别为输入级、增益控制级和输出级。采用新提出的增益控制结构，实现了较宽的增益动态范围。虽然该技术采用双极型晶体管构成可变增益放大器，能够有效地具有较宽的频率工作范围，但是该技术中采用无源片上电感，由于片上无源电感占用的芯片面积较大，因而导致整体可变增益放大器的面积较大，不利于高集成度的无线通信接收机的应用，也不利于降低制造成本。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种基于压控感性负载的可变增益放大器。

本发明采用的技术方案是：