可变增益放大器及其方法技术

本申请提供一种可变增益放大器及其方法。该可变增益方法包括：在一射频输入信号的一信号路径上，由彼此互相串行式耦接的多级放大器对一射频输入信号进行放大；从这些放大器汲取电流并控制这些放大器的个别增益；在该射频输入信号的该信号路径上进行增益匹配；以及在该射频输入信号的该信号路径上进行相位补偿。该射频输入信号的该信号路径更具有一第一相位变化趋势与一第二相位变化趋势，该第一相位变化趋势与该第二相位变化趋势彼此互补。

【技术实现步骤摘要】
可变增益放大器及其方法
本专利技术涉及一种可变增益放大器(variablegainamplifier，VGA)及其方法。
技术介绍
可变增益放大器可将欲接收或传送的射频信号放大或缩小至所需要功率电平，以传给后级电路做信号处理。可变增益放大器的使用范围很广，例如遥控玩具、消费性移动通信电子装置、基站、军事应用、太空应用等。可变增益放大器须具备够大的可调增益范围。当应用于相位阵列收发器中时，在可调增益范围内，理想的可变增益放大器可以维持固定的相位变化。然而，当增益改变时，实际可变增益放大器无法维持固定的相位变化，故而需要额外的控制机制来使得在可调增益范围内，可变增益放大器能够维持固定的相位变化。但这将增加控制的复杂度。
技术实现思路
根据本申请一实施例，提出一种可变增益放大器，包括：多级放大器，彼此互相串行式耦接；多个电流汲取电路，耦接至这些放大器，从这些放大器汲取电流并控制这些放大器的个别增益；至少一共轭匹配电路，耦接至这些放大器的至少一第一放大器，用以进行增益匹配，该至少一第一放大器更耦接于这些电流汲取电路的至少一第一电流汲取电路；以及至少一相位补偿电路，耦接至这些放大器的至少一第二放大器，用以进行相位补偿，该至少一第二放大器更耦接于这些电流汲取电路的至少一第二电流汲取电路。该至少一第一放大器与该至少一第一电流汲取电路具有一第一相位变化趋势。该至少一第二放大器、该至少一第二电流汲取电路与该至少一相位补偿电路具有一第二相位变化趋势。该第一相位变化趋势与该第二相位变化趋势彼此互补。根据本申请另一实施例，提出一种可变增益方法，包括：在一射频输入信号的一信号路径上，由彼此互相串行式耦接的多级放大器对一射频输入信号进行放大；从这些放大器汲取电流并控制这些放大器的个别增益；在该射频输入信号的该信号路径上进行增益匹配；以及在该射频输入信号的该信号路径上进行相位补偿。该射频输入信号的该信号路径更具有一第一相位变化趋势与一第二相位变化趋势，该第一相位变化趋势与该第二相位变化趋势彼此互补。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：附图说明图1显示根据本申请一实施例的可变增益放大器的功能方块图。图2A与图2B显示根据本申请一实施例的可变增益放大器的详细电路图。图3显示根据本申请一实施例的增益与相位变化趋势曲线图。图4显示本申请另一实施例的可变增益方法。【符号说明】100：可变增益放大器110：共轭匹配电路120：第一放大器130：第一电流汲取电路140：共轭匹配电路150：第二放大器160：第二电流汲取电路170：相位补偿电路180：共轭匹配电路RFin：射频输入信号RFout：射频输出信号100A：可变增益放大器130A：第一电流汲取电路160A：第二电流汲取电路M1、M2、M31-M3N、M4、M5、M61-M6N：晶体管D11-D1N、D21-D2N：数字控制信号TL1-TL14：传输线C1-C12：电容R1-R4：电阻Vg1、Vg2、Vdd：电压源100B：可变增益放大器130B：第一电流汲取电路160B：第二电流汲取电路M3、M6：晶体管VC1、VC2：模拟控制信号C13-C16：电容R5-R6：电阻G1、G2、G3、P1、P2、P3：曲线Vc：控制信号410-440：步骤具体实施方式本说明书的技术用语参照本
的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书的说明或定义为准。本公开的各个实施例分别具有一或多个技术特征。在可能实施的前提下，本领域技术人员可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。图1显示根据本申请一实施例的可变增益放大器的功能方块图。如图1所示，根据本申请一实施例的可变增益放大器100包括：共轭匹配电路110、第一放大器120、第一电流汲取(currentsteering)电路130、共轭匹配电路140、第二放大器150、第二电流汲取电路160、相位补偿电路170与共轭匹配电路180。共轭匹配电路110用以接收射频输入信号RFin，并对射频输入信号RFin进行共轭匹配(增益匹配)，以让射频输入信号RFin传送至下一级(第一放大器120)。第一放大器120耦接至共轭匹配电路110，接收并放大经共轭匹配电路110共轭匹配(增益匹配)处理后的射频输入信号RFin。第一电流汲取电路130耦接至第一放大器120，用以控制第一放大器120的整体增益，其细节将于底下说明。共轭匹配电路140耦接至第一放大器120，对第一放大器120的一输出信号进行共轭匹配(增益匹配)以让共轭匹配电路140的输出信号能传送至下一级(第二放大器150)。第二放大器150耦接至共轭匹配电路140，接收并放大经共轭匹配电路140共轭匹配(增益匹配)处理后的信号。第二电流汲取电路160耦接至第二放大器150，用以控制第二放大器150的整体增益，其细节将于底下说明。相位补偿电路170耦接至第二放大器150，用以对第二放大器150的输出信号进行相位补偿。共轭匹配电路180耦接至相位补偿电路170，对相位补偿电路170的输出信号进行共轭匹配(增益匹配)，以产生射频输出信号RFout。图2A显示根据本申请一实施例的可变增益放大器100A的详细电路图，其中，第一电流汲取电路130A与第二电流汲取电路160A以数字电路实施。共轭匹配电路110包括传输线TL1-TL3、电容C1-C2与电阻R1。传输线TL1的一端接收射频输入信号RFin，另一端耦接至电容C1的一端。电容C1的一端耦接于传输线TL1，另一端耦接于传输线TL2与TL3。传输线TL2的一端耦接于电容C1与传输线TL3，另一端耦接于电容C2与电阻R1。传输线TL3的一端耦接于电容C1与传输线TL2，另一端耦接于第一放大器120。电容C2的一端耦接于传输线TL2与电阻R1，另一端耦接至地。电阻R1的一端耦接于传输线TL2与电容C2，另一端耦接至地。共轭匹配电路110进行共轭匹配(增益匹配)的细节在此可省略。第一放大器120包括晶体管M1-M2、电容C3与电阻R2。晶体管M1具有：栅极，耦接至共轭匹配电路110的传输线TL3，以接收经共轭匹配电路110共轭匹配(增益匹配)处理后的射频输入信号RFin；源极，接地；以及漏极，耦接至晶体管M2的源极。晶体管M2具有：栅极，耦接至电容C3与电阻R2，以通过电阻R2接收电压源vg2；源极，耦接至晶体管M1的漏极与第一电流汲取电路130A；以及漏极，耦接至共轭匹配电路140。电容C3的一端耦接至地，另一端耦接至晶体管M2的栅极与电阻R2，电容C3可当成稳压电容，以稳压晶体管M2的栅极电压。电阻R2的一端耦接至电压源vg1，另一端耦接至晶体管M2的栅极与电容C3，电阻R2可当成保护装置，以避免太大电流损坏晶体管M2。第一电流汲取电路130A包括：多个晶体管M31-M3N(N为正整数)以及电容C4。晶体管M31-M3N为并联。晶体管M31-M3N的栅极分别接收数字控制信号D11-D1N。晶体管M31-M3N的源极皆耦接至晶体管M2的源极。晶体管M31-M3N的漏极皆接收电压源Vdd。在数字控制信号D11-D1N的控制下，晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变增益放大器，包括：多级放大器，彼此互相串行式耦接；多个电流汲取电路，耦接至这些放大器，从这些放大器汲取电流并控制这些放大器的个别增益；至少一共轭匹配电路，耦接至这些放大器的至少一第一放大器，用以进行增益匹配，该至少一第一放大器还耦接于这些电流汲取电路的至少一第一电流汲取电路；以及至少一相位补偿电路，耦接至这些放大器的至少一第二放大器，用以进行相位补偿，该至少一第二放大器还耦接于这些电流汲取电路的至少一第二电流汲取电路；其中，该至少一第一放大器与该至少一第一电流汲取电路具有第一相位变化趋势，该至少一第二放大器、该至少一第二电流汲取电路与该至少一相位补偿电路具有第二相位变化趋势，该第一相位变化趋势与该第二相位变化趋势彼此互补。

【技术特征摘要】
2017.12.08 TW 1061432701.一种可变增益放大器，包括：多级放大器，彼此互相串行式耦接；多个电流汲取电路，耦接至这些放大器，从这些放大器汲取电流并控制这些放大器的个别增益；至少一共轭匹配电路，耦接至这些放大器的至少一第一放大器，用以进行增益匹配，该至少一第一放大器还耦接于这些电流汲取电路的至少一第一电流汲取电路；以及至少一相位补偿电路，耦接至这些放大器的至少一第二放大器，用以进行相位补偿，该至少一第二放大器还耦接于这些电流汲取电路的至少一第二电流汲取电路；其中，该至少一第一放大器与该至少一第一电流汲取电路具有第一相位变化趋势，该至少一第二放大器、该至少一第二电流汲取电路与该至少一相位补偿电路具有第二相位变化趋势，该第一相位变化趋势与该第二相位变化趋势彼此互补。2.如权利要求1所述的可变增益放大器，其中，该至少一相位补偿电路包括：第一传输线，耦接至该至少一第二放大器；以及第二传输线，耦接至该第一传输线与电压源；该第二传输线的长度短于第一长度参考值；以及该第一传输线与该第二传输线的长度总和短于第二长度参考值。3.如权利要求2所述的可变增益放大器，其中，该第一长度参考值为0.05波长。4.如权利要求2所述的可变增益放大器，其中，该第二长度参考值为0.125波长。5.如权利要求1所述的可变增益放大器，其中，该第一相位变化趋势为正相位变化趋势；以及该第二相位变化趋势为负相位变化趋势。6.如权利要求1所述的可变增益放大器，其中，这些电流汲取电路之一包括：晶体管，具有：控制端，接收模拟控制信号；第一端，接收电压源；以及第二端，耦接至这些放大器之一，以从该放大器汲取电流并控制该放大器的该个别增益。7.如权利要求1所述的可变增益放大器，其中，这些电流汲取电路之一包括：多个并联的晶体管，各晶体管具有：控制端，接收一个别数字控制信号；第一端，接收电压源；以及第二端，耦接至这些放大器之一，以从该放大器汲取电流并控制该放大器的该个别增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡政翰，林佳龙，李威璁，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71