專利名稱：高頻放大器與無線電通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可應(yīng)用于無線電通信裝置的前端部分(諸如電視調(diào)諧器)的高頻 放大器，并且還涉及采用該高頻放大器的無線電通信裝置。
背景技術(shù)：
在大多數(shù)情況下，將LC諧振器用作由在接收機中采用的高頻放大器負擔(dān)的負載， 在所述接收機中通過對所接收的信號的RF(射頻)施加頻帶限制而僅選擇期望的頻帶。圖1是示出在前端電路中采用的、充當(dāng)放大器的高頻放大器1的典型配置的電路 圖，所述放大器包括被用作由高頻放大器1中采用的gm放大器2負擔(dān)的負載電路3的并聯(lián) LC諧振器。也就是說，如電路圖中所示，高頻放大器1采用gm放大器2、負載電路3以及輸出 端子TOl和T02。在gm放大器2的輸出節(jié)點以及輸出端子TOl和T02之間提供負載電路3。更詳細地說，負載電路3的節(jié)點NDl連接在gm放大器2的輸出節(jié)點和輸出端子 TOl之間，而負載電路3的節(jié)點ND2連接在輸出端子T02和參考電勢VSS之間。負載電路3采用可變電容電容器C、電感器L和電阻器R，電阻器R被用作諧振阻 抗兀件(resonant impedance element)。可變電容電容器C、電感器L和電阻器R并聯(lián)連接在節(jié)點NDl和ND2之間以形成負 載電路3。典型地，負載電路3具有下述配置，其中可變電容電容器C的電容變化以便改變所 接收的輸入信號的頻帶，為高頻放大器1補償與所接收的輸入信號的頻帶改變相伴隨的增益變化。圖2是示出指示高頻放大器1的增益對輸入信號的頻率的依賴性的曲線圖的圖。 在圖2的圖中，水平軸表示輸入信號的頻率，而垂直軸表示高頻放大器1的增益。充當(dāng)由gm放大器2負擔(dān)的負載的并聯(lián)LC諧振器的諧振阻抗Ro是并聯(lián)LC諧振器 諧振時的阻抗。充當(dāng)負載的并聯(lián)LC諧振器的諧振阻抗Ro隨著輸入信號的頻率增大而升高。 這是因為并聯(lián)LC諧振器的諧振阻抗Ro是由coLQ確定的。高頻放大器1的增益依據(jù)以下 等式用gm放大器2的跨導(dǎo)gm和諧振阻抗Ro表示···⑴結(jié)果，在圖1的電路圖中示出的高頻放大器1具有帶有與圖2的圖中所示的頻率 依賴特性相像的頻率依賴特性的增益。對于更多信息，建議讀者參考諸如日本專利特許公 開No. 2008-160660之類的文檔。

發(fā)明內(nèi)容
如從圖1的電路圖中示出的高頻放大器1的典型配置中顯而易見的，通過使用并4聯(lián)LC諧振器作為由RF放大器負擔(dān)的負載，增益變化隨著頻率而增大。因此，高頻放大器1 的工作條件不能在寬頻帶中始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果，表示SNR和失真性能對頻率的依賴性的特性示出了增大的依賴性，使得難 以確定最優(yōu)工作點。作為用于減小高頻放大器1的增益變化的方法，可以增加用于調(diào)節(jié)由高頻放大器 1供應(yīng)的電流的電路。然而，利用該方法，電路大小和功耗增大。另外，該方法具有由典型地 增大的噪聲等引起的不良效果。另外，在這種電路配置中，諧振時的阻抗變得非常高。因此，在放大部分的輸出節(jié) 點處出現(xiàn)的信號的幅度增加，使得由于失真性能的惡化而不可避免地對動態(tài)范圍施加了限 制。為了解決上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種高頻放大器，其能夠防止電路大 小和功耗增加，抑制在放大部分的輸出節(jié)點處出現(xiàn)的信號的幅度從而拓寬動態(tài)范圍，并且 保持增益對頻率的依賴性處于穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)明人還提出了一種采用高頻放大器的無線電通I 口衣且。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的高頻放大器采用放大部分，具有將輸入信號從電壓信 號變換為電流信號并且輸出電流信號的功能；輸出端子；以及負載電路，其連接到放大部 分的輸出節(jié)點，并且將放大部分輸出的電流信號作為電壓信號輸出到輸出端子。負載電路 具有第一電抗元件、第二電抗元件和第三電抗元件。第一電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定 端節(jié)點在連接到放大部分的輸出節(jié)點的連接點處連接到第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的 特定端節(jié)點。第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點在連接到輸出端子中的特定輸出 端子的連接點處連接到第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點。第一電抗元件的兩個 端節(jié)點中的另一端節(jié)點和第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到輸出端子中 的另一輸出端子，使得第一電抗元件和第三電抗元件形成連接另一輸出端子的并聯(lián)電路。 第一電抗元件和第二電抗元件每個是電容性電抗元件或電感性電抗元件。第三電抗元件是 電感性電抗元件或電容性電抗元件。第一電抗元件和第二電抗元件中的每個的電抗是可變 的。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的無線電信號接收裝置具有前端部分，用于基于本地振蕩 部分生成的本地振蕩信號對主信號實施預(yù)先確定的處理。前端部分包括用于輸入輸入信號 并輸出主信號的高頻放大器。高頻放大器采用放大部分，具有將輸入信號從電壓信號變換 為電流信號并且輸出電流信號的功能；輸出端子；以及負載電路，其連接到放大部分的輸 出節(jié)點并且將放大部分輸出的電流信號作為電壓信號輸出到輸出端子。負載電路具有第一 電抗元件、第二電抗元件和第三電抗元件。第一電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點在 連接到放大部分的輸出節(jié)點的連接點處連接到第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié) 點。第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點在連接到輸出端子中的特定輸出端子的連 接點處連接到第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點。第一電抗元件的兩個端節(jié)點中 的另一端節(jié)點和第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到輸出端子中的另一輸 出端子，使得第一電抗元件和第三電抗元件形成連接另一輸出端子的并聯(lián)電路。第一電抗 元件和第二電抗元件中的每個是電容性電抗元件或電感性電抗元件。第三電抗元件是電感 性電抗元件或電容性電抗元件。第一電抗元件和第二電抗元件中的每個的電抗是可變的。
依據(jù)本發(fā)明，可以防止電路大小和功耗增大，抑制在放大部分的輸出節(jié)點處出現(xiàn) 的信號的幅度從而拓寬動態(tài)范圍，并且保持增益對頻率的依賴性作為平坦特性而處于穩(wěn)定 狀態(tài)。


圖1是示出在前端電路中采用的、充當(dāng)放大器的高頻放大器的典型配置的電路 圖，所述放大器具有用作由放大器的放大部分負擔(dān)的負載的并聯(lián)LC諧振器；圖2是示出指示圖1的電路圖中示出的高頻放大器的增益對輸入信號的頻率的依 賴性的曲線圖的圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的高頻放大器的典型配置的電路圖；圖4是示出對于圖1的電路圖中所示的高頻放大器的增益對頻率的依賴性與對于 圖3的電路圖中所示的高頻放大器的增益對頻率的依賴性的比較的圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的高頻放大器的典型配置的電路圖；圖6是示出在具有根據(jù)任一實施例的高頻放大器的無線電通信裝置中采用的RF 前端部分的典型配置的框圖；以及圖7是示出在具有根據(jù)任一實施例的高頻放大器的TV接收機中采用的調(diào)諧器部 分的典型配置的框圖。
具體實施例方式通過參照按照以下順序安排的章節(jié)中的附圖，來解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例1.第一實施例(高頻放大器的第一典型配置)2.第二實施例(高頻放大器的第二典型配置)3.第三實施例(無線電通信裝置的前端部分的典型配置)4.第四實施例(TV接收機的調(diào)諧器部分的典型配置)1.第一實施例圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的高頻放大器10的典型配置的電路圖。如圖3的電路圖中所示的，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的高頻放大器10具有放大部分 11、負載電路12、輸入端子Till、第一輸出端子T011、第二輸出端子T012、第一節(jié)點ND11、第 二節(jié)點ND12和第三節(jié)點ND13。放大部分11是gm放大器。在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的高頻放大器10中采用的負載電路12是抽頭電容器諧 振器(tap capacitor resonator)，其包括也被稱為第一可變電容電容器Cll的并聯(lián)可變電 容電容器C11、也被稱為第二可變電容電容器C12的串聯(lián)可變電容電容器C12以及電感器 L11。高頻放大器10采用負載穩(wěn)定(load-stabilized)方法。依據(jù)該負載穩(wěn)定方法，通 過選擇在充當(dāng)負載電路12的抽頭電容器諧振器中采用的第一可變電容電容器Cll的電容 Cl與也在抽頭電容器諧振器中采用的第二可變電容電容器C12的電容C2的適當(dāng)比率，可以 降低在高頻放大器10中采用的放大部分11的輸出節(jié)點處的阻抗，使得可以減小在高頻放 大器10中采用的放大部分11的輸出節(jié)點處出現(xiàn)的信號的幅度。結(jié)果，可以拓寬動態(tài)范圍。另外，如果在負載電路12中采用的第一可變電容電容器Cll的電容Cl和也在負載電路12中采用的第二可變電容電容器C12的電容C2要在一定范圍上改變，則可以提供 以下配置其中，高頻放大器10被配置為與充當(dāng)負載電路12的抽頭電容器諧振器并聯(lián)地采 用具有恒定電容Cc的恒定電容電容器C 13。通過采用該配置，第一可變電容電容器Cll的電容Cl與第二可變電容電容器C12 的電容C2的比率可以依賴于頻率而改變，從而對于后面將描述的阻抗變換比率導(dǎo)致頻率 依賴性，使得增益可以在寬范圍上保持在恒定值。充當(dāng)放大部分11的gm放大器連接到負載電路12。典型地，放大部分11被配置為 包括FET (場效應(yīng)晶體管)，以充當(dāng)用于放大被供應(yīng)到FET柵極的RF信號的放大元件。充當(dāng)放大部分11的gm放大器具有跨導(dǎo)gm。通過天線接收具有預(yù)先確定的頻率的輸入信號，天線然后經(jīng)由輸入端子Till將 輸入信號供應(yīng)給放大部分11。然后，放大部分11將輸入信號從電壓信號Vin變換為電流信號。負載電路12連接在放大部分11的輸出節(jié)點和高頻放大器10的輸出端子之間。高 頻放大器10的輸出端子是之前提到的第一輸出端子TOll和第二輸出端子T012。負載電路12采用第一可變電容電容器C11、第二可變電容電容器C12、恒定電容電 容器C13、電感器Lll和電阻器R11，電阻器Rll充當(dāng)具有諧振阻抗Ro的諧振阻抗元件。第一可變電容電容器Cll充當(dāng)?shù)谝浑娍乖涫请娙菪噪娍乖?。同樣道理，?二可變電容電容器C12充當(dāng)?shù)诙娍乖?，其也是電容性電抗元件。另一方面，電感器Lll 充當(dāng)?shù)谌娍乖涫请姼行噪娍乖?。負載電路12連接到第一節(jié)點ND11，其是放大部分11的輸出節(jié)點。第二可變電容電容器C12連接在第一節(jié)點NDll和第一輸出端子TOll之間。第二 節(jié)點ND12連接到第二輸出端子T012，其被設(shè)置處于通常是地電勢GND的參考電勢VSS。也被稱為第二可變電容電容器C12的串聯(lián)可變電容電容器C12和電感器Lll串 聯(lián)連接到第二輸出端子T012，而也被稱為第一可變電容電容器Cll的并聯(lián)可變電容電容器 Cll和電感器Lll并聯(lián)連接到第二輸出端子T012。第一可變電容電容器Cll的兩個端節(jié)點中的特定(specific)端節(jié)點連接到第 一節(jié)點ND11，而第一可變電容電容器Cll的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到第二節(jié)點 ND12。第二可變電容電容器C 12的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點連接到第一節(jié)點ND11， 而第二可變電容電容器C12的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點在一連接點處連接到第一輸出 節(jié)點TOl 1。第二可變電容電容器C12的特定端節(jié)點和第一輸出節(jié)點TOll之間的連接點充當(dāng) 第三節(jié)點ND13。恒定電容電容器C13的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點連接到第一節(jié)點ND11，而恒定 電容電容器C13的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到第二節(jié)點ND12。電感器Lll的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點連接到第三節(jié)點ND13，而電感器Lll的 兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到與第二輸出端子T012連接的第二節(jié)點ND12。也就是說， 電感器Lll的特定端節(jié)點連接到第二可變電容電容器C12的另一端節(jié)點，而電感器Lll的 另一端節(jié)點連接到與第二輸出端子T012連接的第二節(jié)點ND12。
電阻器Rll具有與諧振時阻抗《LQ相等的諧振阻抗Ro。電阻器Rll的兩個端節(jié) 點中的特定端節(jié)點連接到與第一輸出端子TOll連接的第三節(jié)點ND13，而電阻器Rll的兩個 端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到與第二輸出端子T012連接的第二節(jié)點ND12。在以下描述中，參考標號Cl表示第一可變電容電容器Cll的電容，參考標號C2表 示第二可變電容電容器C12的電容，參考標號Cc表示恒定電容電容器C13的電容。在該實施例中，第一可變電容電容器Cll的電容Cl和第二可變電容電容器C12的 電容C2每一個為大約200pF，而恒定電容電容器C13的電容Cc為大約lpF。另一方面，電 感器Lll的電感L為大約200nH。接下來，解釋圖3的電路圖中示出的高頻放大器10的工作如下。放大部分11將被供應(yīng)至輸入端子Till的輸入信號Vin變換為與輸入信號Vin成 比例的電流。與輸入信號Vin成比例的電流流到負載電路12，并且最終變?yōu)槌霈F(xiàn)在第一輸 出端子TOll和第二輸出端子T012之間的輸出電壓。在下面給出的等式中，參考標號Vamp表示在充當(dāng)放大部分11的輸出節(jié)點的第一 節(jié)點NDll處出現(xiàn)的電壓的幅度。另一方面，參考標號Vout表示上述輸出電壓的幅度。電 壓增益被定義為輸出電壓的幅度Vout與在充當(dāng)放大部分11的輸出節(jié)點的第一節(jié)點NDll 處出現(xiàn)的電壓的幅度Vamp的比率。由上面提到的等式表示電壓增益如下。
權(quán)利要求
1.一種高頻放大器，包括放大部分，具有將輸入信號從電壓信號變換為電流信號并且輸出所述電流信號的功能；輸出端子；以及負載電路，其連接到所述放大部分的輸出節(jié)點，并且將所述放大部分輸出的所述電流 信號作為電壓信號輸出到所述輸出端子，其中所述負載電路具有第一電抗元件、第二電抗元件和第三電抗元件， 所述第一電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點在連接到所述放大部分的所述輸出 節(jié)點的連接點處連接到所述第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點，所述第二電抗元件的所述兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點在連接到所述輸出端子中的特 定輸出端子的連接點處連接到所述第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點，所述第一電抗元件的所述兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點和所述第三電抗元件的所述兩 個端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到所述輸出端子中的另一輸出端子，使得所述第一電抗元件 和所述第三電抗元件形成連接所述另一輸出端子的并聯(lián)電路，所述第一電抗元件和所述第二電抗元件中的每個是電容性電抗元件或電感性電抗元件，所述第三電抗元件是電感性電抗元件或電容性電抗元件，以及 所述第一電抗元件和所述第二電抗元件中的每個的電抗是可變的
2.如權(quán)利要求1所述的高頻放大器，其中所述負載電路包括抽頭電容器諧振器，其包括被實現(xiàn)為具有可變電容的第一可變電容電容器的所述第一電抗元件； 被實現(xiàn)為具有可變電容的第二可變電容電容器的所述第二電抗元件；以及 被實現(xiàn)為電感器的所述第三電抗元件。
3.如權(quán)利要求2所述的高頻放大器，其中充當(dāng)所述第一電抗元件的所述第一可變電容 電容器和具有恒定電容的恒定電容電容器并聯(lián)連接到所述放大部分的所述輸出節(jié)點。
4.如權(quán)利要求1所述的高頻放大器，其中所述負載電路包括抽頭電感器諧振器，其包括被實現(xiàn)為具有可變電感的第一可變電感電感器的所述第一電抗元件； 被實現(xiàn)為具有可變電感的第二可變電感電感器的所述第二電抗元件；以及 被實現(xiàn)為電容器的所述第三電抗元件。
5.如權(quán)利要求4所述的高頻放大器，其中具有恒定電感的恒定電感電感器連接在被實 現(xiàn)為所述第二可變電感電感器的所述第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點和被實 現(xiàn)為所述電容器的所述第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點之間。
6.一種具有前端部分的無線電通信裝置，所述前端部分用于基于本地振蕩部分生成的 本地振蕩信號對主信號實施預(yù)先確定的處理，其中所述前端部分包括用于接收所接收的信號并輸出所述主信號的高頻放大器； 所述高頻放大器包括放大部分，具有將輸入信號從電壓信號變換為電流信號并且輸出所述電流信號的功輸出端子；以及負載電路，其連接到所述放大部分的輸出節(jié)點并且將所述放大部分輸出的所述電流信 號作為電壓信號輸出到所述輸出端子；所述負載電路具有第一電抗元件、第二電抗元件和第三電抗元件； 所述第一電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點在連接到所述放大部分的所述輸出 節(jié)點的連接點處連接到所述第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點；所述第二電抗元件的所述兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點在連接到所述輸出端子中的特 定輸出端子的連接點處連接到所述第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點；所述第一電抗元件的所述兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點和所述第三電抗元件的所述兩 個端節(jié)點中的另一端節(jié)點連接到所述輸出端子中的另一輸出端子，使得所述第一電抗元件 和所述第三電抗元件形成連接所述另一輸出端子的并聯(lián)電路；所述第一電抗元件和所述第二電抗元件中的每個是電容性電抗元件或電感性電抗元件；所述第三電抗元件是電感性電抗元件或電容性電抗元件；以及 所述第一電抗元件和所述第二電抗元件中的每個的電抗是可變的。
7.如權(quán)利要求6所述的無線電通信裝置，其中所述負載電路包括抽頭電容器諧振器， 其包括被實現(xiàn)為具有可變電容的第一可變電容電容器的所述第一電抗元件； 被實現(xiàn)為具有可變電容的第二可變電容電容器的所述第二電抗元件；以及 被實現(xiàn)為電感器的所述第三電抗元件。
8.如權(quán)利要求7所述的無線電通信裝置，其中充當(dāng)所述第一電抗元件的所述第一可變 電容電容器和具有恒定電容的恒定電容電容器并聯(lián)連接到所述放大部分的所述輸出節(jié)點。
9.如權(quán)利要求6所述的無線電通信裝置，其中所述負載電路包括抽頭電容器諧振器， 其包括被實現(xiàn)為具有可變電感的第一可變電感電感器的所述第一電抗元件； 被實現(xiàn)為具有可變電感的第二可變電感電感器的所述第二電抗元件；以及 被實現(xiàn)為電容器的所述第三電抗元件。
10.如權(quán)利要求9所述的無線電通信裝置，其中具有恒定電感的恒定電感電感器連接 在被實現(xiàn)為所述第二可變電感電感器的所述第二電抗元件的兩個端節(jié)點中的特定端節(jié)點 和被實現(xiàn)為所述電容器的所述第三電抗元件的兩個端節(jié)點中的另一端節(jié)點之間。
全文摘要
一種高頻放大器，包括放大部分，具有將輸入信號從電壓信號變換為電流信號并且輸出電流信號的功能；輸出端子；以及負載電路，其連接到放大部分的輸出節(jié)點并且將放大部分所輸出的電流信號作為電壓信號輸出到輸出端子。
文檔編號H04B1/40GK102055415SQ201010517020
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者佐生登, 岡信大和, 吉川直人, 高橋克彰 申請人:索尼公司