放大器和频率变换器制造技术

放大器（１５）放大由一对输入端（｛Ｐ１＋，Ｐ１－｝）所提供的差分信号。相位控制电路（２５）设置在双极型晶体管（１０１ａ，１０１ｂ）的发射极和接地之间。反馈电路（３５）设置在放大电路（１５）的输入和输出之间，用于将放大电路（１５）的输出反馈至其输入。在放大电路（１５）中的相位变化量是由电感器（２０１ａ，２０１ｂ）的数值所确定的，而在反馈电路（３５）中的相位变化量是由电阻（３０１ａ，３０１ｂ）和电容器（３０２ａ，３０２ｂ）的数值所确定的。选择这些器件的数值，使得在输入信号和反馈信号之间的相位差大约为１８０度，且在输入信号的基波频率至其二次谐波频率的范围内。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于放大输入信号的放大器，和用于放大输入信号并随后变换所放大信号频率的频率变换器。尤其是，本专利技术涉及既具有较宽动态范围又适用于半导体集成电路集成的放大器和频率变换器。
技术介绍
在手机之类的无线系统的接收机中，在天线接受到的信号可由初级的放大电路来放大。这类初级放大电路需要能在接受微弱信号时具有低噪声和高增益的特性，而在接受大信号时可具有低失真和低增益的特性。特别是，在最近的移动通讯中，由于接受电场的特性会随着基站和移动站之间的距离而发生很大的变化，这就需要具有比接受系统更宽的动态范围。此外，在接受前端的放大电路需要具有比以往电路都更加严格的低噪声特性。为了能够稳定放大电路的工作，广泛使用的方案是在放大电路的输入或输出端上的信号线和接地线之间插入一个电阻。然而，在输入端所插入的电阻会在噪声特性方面产生明显的下降。另一方面，在输出端所插入的电阻会在失真特性方面产生明显的下降。其它适用于稳定放大电路工作的众所周知的方案是对输入端施加负反馈的方案。即，在该方案中，将相移180度的信号反馈至输入端。根据这一方案，有可能获得具有较宽动态范围的放大电路，尽管噪声和失真特性都会明显下降。更好的是，在该方案中所使用的负反馈电路也可以作为一个失真补偿电路来工作，从而利用电路结构中的某些专利技术可以使得动态范围更加宽。下文中，参考附图说明图12至图16，举例讨论五种常规的负反馈放大器。第一种常规的实例是在日本专利公告No.10-22751(1998-22751)专利中所披露的“负反馈功率放大器”(参考图12)。图12所图示说明的放大器包括一个负反馈电路，该迪纳路能够作为失真补偿电路工作并且可应用于微波波段。在图12中，晶体管601和602都是场效应晶体管。电感器603、604和605以及电容器606和607构成了晶体管601和602的匹配电路。微带线608可作为相移器来使用。可以使用微带线608向放大器提供功率电压Vcc。从晶体管602输出的部分信号通过电感器605、微带线608以及随后电感器604负反馈至晶体管602的输入端。这里，微带线608的长度L可以调整，使得晶体管602的反馈信号和输出信号在相位上相互相差180度。包括失真补偿的部分输出信号在相位上与反馈输入端的信号反相，从而能够改善在高频带中的失真特性。在日本专利公告No.6-216670(1994-216670)专利中所披露的“高输出放大器”是第二种常规的实例(参考图13)。图13所图示说明的放大器包括作为信号线的微带线701a和701b、信号放大晶体管702、定向耦合器703、反馈微带线704、抽头705、用于改变反馈量的电阻706a和706b、电平监测电路707、谐波抑制控制器电路708，以及端电阻709。在图13中，通过信号线微带线701a所提供的输入可由信号放大晶体管702放大。晶体管702的输出可通过具有预定线长度的反馈微带线704以及随后的定向耦合器703反馈至用于信号放大的信号放大晶体管702的输入端。采用这一结构，所反馈至信号放大晶体管702是在相位上相反于二次谐波的信号。这样，就能够抵消二次谐波的失真，从而可以改善信号放大晶体管702的线性。在PCT国际专利号No.WO 96/25791专利中所披露的“放大器”时第三种常规的实例(参考图14)。图14所图示说明的放大器包括一个晶体管801、信号源802和803，信号源电阻804、一个由810、811和815所标记的元件组成的输出匹配电路、带通滤波器812、相移器813、可变衰减器814，以及一个负载电阻816。在图14中，带通滤波器812可以通过晶体管801所输出的二次谐波。相移器813和可变衰减器814分别可以调整二次谐波的相位和幅度。在该放大器中，如同第二种常规实例，输出信号的二次谐波反馈至输入，从而减小放大器的三阶互调的乘积。在日本专利公告No.7-94954(1995-94954)专利中所披露的“功率放大器”是第四种常规的实例(参考图15)。图15所图示说明的放大器包括合成器901、功率放大器902、分频器903、滤波器904、可变相移器905、以及可变衰减器906。该放大器将功率放大器902所输出的基波和较高次波(二次和三次-或者四次谐波，等等)在宽带范围内相移180度，并且将最终的波反馈至功率放大器902的输入。于是，将功率放大器902所输出的基波和二次谐波负反馈至输入端，能够补偿输出信号的失真。在日本专利公告No.10-335954(1998-335954)专利中所披露的“宽带反馈放大器”是第五种常规的实例(参考图16)。图16所图示说明的放大器包括放大器件1001、信号输入1002、信号输出1003、狭缝线接地平面1004、狭缝线开路平面1005、带线1006、在大量线转换部分中的微带线1007、狭缝线1008、过孔1009、通孔1010、以及用于确定反馈量的电阻1011。如同第四常规实例，该放大器将放大器件所输出的信号在宽带范围内相移180度，并随后将结果反馈至放大器件1001的输入端。于是，放大器件1001所输出的基波和二次谐波就可以反馈至输入端，从而能够补偿输出信号的失真。该公告的公报披露了用于宽带中相移180度的反馈电路实例。然而，上述第一至第五种常规实例具有以下缺陷。在第一种常规实例的放大器中，反馈至输入端的二次谐波相移了几乎360度。因此，该放大器不能够采用二次谐波的负反馈来进行失真补偿。在第二和第三种常规实例的放大器中，基波是很难反馈的。因此，这些放大器就不能通过在基波频率附近频率上所产生的三阶互调波的负反馈来进行失真补偿。此外，在第四和第五种常规实例的放大器中，反馈电路只能进行基波和谐波的相位调整模式的处理，从而使得反馈电路在结构上复杂，并增加了体积。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种负反馈放大器和负反馈频率变换器，该电路具有简单的结构，并能够提供基波、三阶互调波和二次谐波的相位负反馈至输入，以及适用于集成至半导体集成电路。为了能够达到上述目的，本专利技术具有以下方面。本专利技术的第一方面提出了一种适用于放大包含同相信号和反相信号的差分信号的放大器。该放大器包括一个放大电路，设置在从输入端至输出端的路径上，适用于放大通过输入端输入的差分信号；一个反馈电路，设置在放大电路的输入和输出之间，用于将放大电路的输出反馈至放大电路的输入，同时改变通过反馈电路的差分信号的相位；以及一个相位控制电路，设置在放大电路的调整端和接地端之间，用于改变通过放大电路的差分信号的相位。这里，放大电路包括一个具有同相调整端的同相放大部分，该同相调整端是一个调整端，它可以根据差分信号的同相信号工作；以及一个具有反相调整端的反相放大部分，该反相调整端是另一个调整端，它可以根据反相信号工作。根据以上所阐述的第一方面，通过适当选择反馈电路和放大电路的特性，就能够采用一种简单的结构来负反馈输入信号的基波、三阶互调波和二次谐波。因此，就有可能提供具有宽的动态范围的放大器。本专利技术的第二方面提出了一种放大由同相信号和反相信号组成的差分信号并且变换放大后的差分信号的频率以便于输出的频率变换器。该频率变换器包括一个放大电路，设置在从输入端至输出端的路径上，适用于放大通过输入端输入的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于放大包含同相信号和反相信号的差分信号的放大器，该放大器包括：一个放大电路，设置在从输入端至输出端的路径上，用于放大通过输入端输入的差分信号；一个反馈电路，设置在放大电路的输入和输出之间，用于将放大电路的输出反馈至放 大电路的输入，同时改变通过反馈电路的差分信号的相位；和一个相位控制电路，设置在放大电路的调整端和接地端之间，用于改变通过放大电路的差分信号的相位；其中，所述放大电路包括：一个具有同相调整端的同相放大部分，该同相调整端 是一个调整端，它基于差分信号的同相信号工作；以及一个具有反相调整端的反相放大部分，该反相调整端是另一个调整端，它基于反相信号工作，和，所述反馈电路包括一个基于同相信号工作的同相反馈部分和一个基于反相信号工作的反相反馈部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中谷俊文，伊藤顺治，中野秀夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]