专利名称：多级谐振放大器系统和方法
多级谐振放大器系统和方法本发明通常涉及电子通信，具体涉及在通信系统和设备中进一步处理 非常低电平的射频信号前对其进行放大的系统和方法。工业分析家预见到未来几年在位置相关的服务领域会有非常快速的增长。具有嵌入的全球定位系统(GPS)引擎的蜂窝电话会支持基于网络的 定位方法。辅助GPS解决方案除了比基于蜂窝塔的方案更准确外，还可以 直接转换到3G手持设备。然而，GPS接收机和蜂窝电话在同一印刷电路 板(PDB)上的共存提出了新的挑战。为了简化应用板，节省功率和高集 成度是主要目标。这样，延长了电池寿命，减少了材料单。另一方面，收 发机之间的有限隔离使得泄漏信号成为危险的干扰。公知的GPS实现方法包括无源滤波器，以降低带内信号噪声。这些实 现中，无源接收机的要求非常严格，增加了GPS功能的实际成本和基础设 施。鉴于以上，需要一种新的降低GPS实现中对无源滤波器的需要的低噪 声放大器(LNA)结构。下文公开的接收机前端放大器解决了消除GPS应用的低功率LNA中 对外部无源滤波器的需要。LNA具有陷波滤波器，之后是第一级增益，其 为具有高度线性的电压一电压反馈LC负载的低噪声放大器，之后是第二 级增益。本发明提供所附权利要求书所述的接收机。下面参考附图通过举例描述本发明，其中
图1是示例低噪声放大器电路图。根据本发明，用于蜂窝电话内的GPS接收机的低噪声放大器包括陷波 滤波器，之后是第一级增益，其为具有高度线性的电压一电压反馈LC负载的低噪声放大器，之后是第二级增益。参看图l，放大器具有输入端V^通过输入端V^将接收的信号通过 串联连接的电容Cbyp^输入到陷波滤波器，陷波滤波器包括并联谐振组合 电感L她h和电容Cn。teh。该谐振组合串联连接在输入Vw和放大器元件Q, 的发射极端之间，放大器元件Q,为双极晶体管，连接作为共基极放大器。发射极端还通过第二并联调谐的谐振电路L,、 Q^连接到地，该谐振电路用于频响成形。将陷波滤波器调谐到和已知干扰相关的频率或频段，对 于蜂窝电话，该干扰包括与蜂窝电话功能相关的一个或多个信号，如发射 机输出信号。Q,及其相关的元件作为低噪声滤波器(LNA)。连接在Q,的集电极端 和电源线Vs之间的是输出谐振电路L^d、 Cl()ad，该谐振电路调谐到想要的 信号频率。通过电容分压器C,和C2提供电压一电压反馈，d连接在晶体 管Q,的集电极端和基极端之间，C2连接在基极端和地之间。通过连接到晶 体管Q,基极端的电流源Ib^为其提供偏置电流。由于具有电压一电压反馈和电感一电容负载的LNA在给定功耗在电 感退化拓扑上具有卓越的线性性能，所以选择这种LNA。在阻塞的频率提供陷波滤波器，陷波滤波器通过电容Cbyp^在所想要 的信号频率谐振。这样，输入阻抗是反馈环反射的负载阻抗。电容Cbypass 与电感Ln。teh形成串联谐振电路，在想要的频率谐振，以在该频率在输入 Vw禾n Q,之间形成低阻抗路径。这样，虽然想要的信号频率临近干扰频率，但是依然极大地避免了由 陷波引起的想要的(GPS)信号的衰减。通过耦合电容C3将第二增益级连接到Q,及其相关元件形成的第一增 益级，第二增益级具有共源极输入跨导Q2和输出器件Q3。场效应晶体管 Q2的栅极端连接到耦合电容C3以接收被放大并过滤的输入信号。晶体管Q2通过连接到栅极端的电阻Rbias利用第一偏置电压源VbiM偏置。晶体管 Q2的源极连接到地，其漏极端连接到输出双极晶体管Q3的发射极，晶体管 Q3的集电极通过扼流器Uh。ke连接到电源线Vs。从直接连接到晶体管Q3的 基极端的第二偏置电压源Vbias2为输出晶体管Q3提供偏置。晶体管Q3作为 缓冲级，从晶体管Q3的集电极获得的输出信号通过输出耦合电容C4传输给输出端I。ut。
权利要求
1、用于接收想要的信号频率处的想要信号的射频接收机，所述接收机包括前端放大器，所述前端放大器包括输入、输入增益级以及和所述输入以及所述输入增益级相关联的第一谐振电路形式的滤波器，所述滤波器在阻塞频率在所述放大器频率响应产生陷波，其中所述滤波器还包括电抗元件，所述电抗元件与所述第一谐振电路的一个元件形成增加所述想要的信号频率处的增益的第二谐振电路。
2、 根据权利要求1的接收机，其中所述第一谐振电路包括串联连接在 所述输入和所述输入增益级之间的并联谐振的电感和电容组合，所述电抗 元件包括与所述第一谐振电路串联连接的第二电容，所述第二电容和所述 电感共同形成在所述想要的信号频率谐振的串联谐振组合。
3、 根据权利要求1或2的接收机，其中所述电抗元件位于所述第一谐 振电路的所述输入侧。
4、 根据前述任意一项权利要求的接收机，其中所述第一增益级包括放大器元件、电压反馈环和谐振负载的组合。
5、 根据权利要求4的接收机，还包括第二增益级，其包括共源极跨导。
6、 包括前端放大器的射频接收机，所述前端放大器包括 信号阻塞陷波滤波器；第一增益级，包括放大器元件、电压反馈环和谐振负载的组合；以及 第二增益级，连接到所述第一增益级，且包括共源极跨导。
7、 具有前端放大器的射频接收机，所述前端放大器包括输入陷波滤 波器；双极晶体管第一增益级，其包括电压反馈和负载元件，所述负载元 件包括处于谐振组合的电感性元件和电容性元件；以及第二增益级，其包括被连接以从所述第一增益级接收信号的场效应晶体管。
8、 用于从基于卫星的全球定位系统接收信号的接收机，包括前端放 大器，其具有用于阻塞干扰信号的陷波滤波器；基本上线性调谐的第一增 益级，其与所述陷波滤波器相关并具有反馈环；以及连接到所述第一增益 级的输出的第二增益级，所述第二增益级包括共源极跨导元件。
9、 一个系统，包括作为射频前端一部分的低噪声放大器的结构；以及 陷波滤波器，其提供阻塞抑制并且通过电容在信号频率谐振；以及 所述前端的第一增益级，包括具有高度线性的电压一电压反馈LC (电 感、电容)负载的低噪声放大器；以及所述前端的第二增益级，其基于共源极输入跨导。
10、 根据前述任意一项权利要求的接收机，其中所述陷波滤波器包括 连接在所述第一增益级的输入路径中的并联调谐电路。
11、 根据前述任意一项权利要求的接收机，其中所述第一增益级包括 共基极双极晶体管放大器，其具有连接在所述晶体管的发射极连接和地之 间的并联调谐电路。
12、 根据前述任意一项权利要求的接收机，其中所述第一增益级的所 述负载包括在所述想要的信号的频率谐振的并联调谐电路。
13、 根据前述任意一项权利要求的接收机，其中所述反馈环包括连接 在所述第一增益级的输出和射频地之间的电容分压器，所述分压器抽头连 接到所述第一增益级的输入端。
14、 根据权利要求6—9中任意一项的接收机，其中所述第一增益级包 括连接成共基极配置并具有连接到所述基极的偏置电流源的双极晶体管、连接在所述集电极和射频地之间的并联调谐电路和在所述集电极和所述基 极之间的反馈环，所述反馈环包括所述集电极和射频地之间的电容分压器， 所述分压器抽头连接到所述基极。
15、 根据前述任意一项权利要求的接收机，其中所述第二增益级包括 连接作为共源极放大器元件的场效应晶体管作为输入器件，并且具有连接 到所述场效应晶体管漏极的双极晶体管作为输出缓冲，所述输出器件的发 射极连接到所述场效应晶体管的漏极和集电极，形成所述前端放大器的输 出。
16、 用于卫星信号接收机的射频放大器，包括陷波滤波器、基本上线 性的具有电压一电压反馈和LC负载输出的第一增益级以及第二增益级。
17、 用于在存在干扰信号的情况下放大想要的射频信号的方法，包括:将接收到的信号通过陷波滤波器馈送至第一增益级；使用具有电压一电压反馈环和谐振负载的放大器元件在所述第一增益级放大所述信号；将放大的信号从所述第一增益级馈送到使用共源极输入跨导的第二增i级。
全文摘要
用于例如在蜂窝电话接收GPS信号的射频接收机，具有输入；线性低噪声放大器形式的第一增益级，其具有电压-电压反馈和谐振负载；以及基于共源极输入跨导的第二增益级。和所述输入与第一增益级相关的滤波器包括陷波滤波器部件，用于拒绝干扰信号，例如，蜂窝电话发射机信号，其连接在并联谐振电路和输入之间，串联的电容与该并联谐振电路的电感结合形成串联谐振电路以在想要的信号频率提供低阻抗路径。
文档编号H04B1/18GK101273540SQ200680035553
公开日2008年9月24日 申请日期2006年9月26日 优先权日2005年9月26日
发明者F·斯韦尔托, G·库斯马伊, M·康塔, V·德拉托雷 申请人:格罗纳乌有限公司