專利名稱：一種可控增益電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可控增益電路，尤其是涉及一種寬帶和信號(hào)失真小、動(dòng)態(tài)范圍大的可控增益電路。
背景技術(shù)：
可控增益電路廣泛應(yīng)用在接收機(jī)的當(dāng)中，可控增益電路的使用使接收機(jī)對(duì)大動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)分析變?yōu)榭赡堋，F(xiàn)有的可控增益電路主要有兩種，一種是數(shù)字式，一種是模擬式?，F(xiàn)在數(shù)字式可控增益主要為集成電路，通過數(shù)字控制接口控制集成電路芯片實(shí)現(xiàn)增益的放大和衰減，優(yōu)點(diǎn)是體積小，控制邏輯簡單，缺點(diǎn)是增益調(diào)節(jié)范圍較小，多級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)雖然可以提高動(dòng)態(tài)范圍，但是IP3，雜散等指標(biāo)受到影響，帶來失真，在大帶寬時(shí)帶內(nèi)平坦度較差。并且隨著增益的改變，噪聲系數(shù)也隨著改變。模擬式又分為兩種，一種是由三極管電路組成，優(yōu)點(diǎn)是IP3、雜散等關(guān)鍵指標(biāo)較好，缺點(diǎn)是可控增益帶寬較小，精度較差，增益范圍較小，并且電路比較復(fù)雜。另一種通過模擬電壓調(diào)節(jié)增益，優(yōu)點(diǎn)是IP3、雜散等指標(biāo)較好，并且可以實(shí)現(xiàn)較大的增益帶寬，缺點(diǎn)是線性度較差，增益范圍較小，精度較差，隨著增益的改變，噪聲系數(shù)也隨著改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種寬帶、信號(hào)失真小、動(dòng)態(tài)范圍大的可控增益電路。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種可控增益電路，包括依次連接的第一增益放大模塊、第一增益衰減模塊、第二增益放大模塊、第二增益衰減模塊、第三增益放大模塊、第三增益衰減模塊、第四增益放大模塊、第四增益衰減模塊、第五增益衰減模塊和通道增益補(bǔ)償模塊。所述的第一增益放大模塊、第一增益衰減模塊、第二增益放大模塊、第二增益衰減模塊、第三增益放大模塊、第三增益衰減模塊、第四增益放大模塊、第四增益衰減模塊和第五增益衰減模塊均包括直通通道和增益調(diào)節(jié)通道，所述的直通通道和增益調(diào)節(jié)通道兩端均連接開關(guān)電路，通過開關(guān)電路進(jìn)行通道選擇。所述的第一增益放大模塊和第三增益放大模塊的增益放大值為20dB，所述的第二增益放大模塊和第四增益放大模塊的增益放大值為10dB。所述的第一增益放大模塊、第二增益放大模塊、第三增益放大模塊和第四增益放大模塊中的增益調(diào)節(jié)通道均包括依次連接的低噪聲放大器電路和可調(diào)增益衰減器電路。所述的第一增益衰減模塊的增益衰減值為16dB，所述的第二增益衰減模塊的增益衰減值為8dB，所述的第三增益衰減模塊的增益衰減值為4dB，所述的第四增益衰減模塊的增益衰減值為2dB，所述的第五增益衰減模塊的增益衰減值為ldB。所述的第一增益衰減模塊、第二增益衰減模塊、第三增益衰減模塊、第四增益衰減模塊和第五增益衰減模塊中的增益調(diào)節(jié)通道均包括一固定衰減器電路。
所述的通道增益補(bǔ)償模塊包括電流控制的高頻三極管增益電路和電流型DAC電路，所述的高頻三極管增益電路的輸入端和輸出端分別為通道增益補(bǔ)償模塊的輸入端和輸出端，所述的電流型DAC電路連接高頻三極管增益電路，用于對(duì)輸入高頻三極管增益電路的控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。所述的開關(guān)電路為PIN 二極管開關(guān)電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、增益帶寬更寬，可以實(shí)現(xiàn)50k IG Hz的帶寬范圍之內(nèi)的增益調(diào)節(jié)；2、動(dòng)態(tài)范圍大，動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到-3IdB +60dB ；3、帶內(nèi)平坦度可以達(dá)到< IdB ；4、IP3 高，雜散?。?、可移植性強(qiáng)；6、噪聲系數(shù)不隨著增益的改變而改變。


圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，一種可控增益電路，該電路由10個(gè)增益調(diào)節(jié)模塊組成，分別為依次連接的第一增益放大模塊11、第一增益衰減模塊12、第二增益放大模塊21、第二增益衰減模塊22、第三增益放大模塊31、第三增益衰減模塊32、第四增益放大模塊41、第四增益衰減模塊42、第五增益衰減模塊52和通道增益補(bǔ)償模塊13。除通道增益補(bǔ)償模塊13外，其余模塊均包括直通通道和增益調(diào)節(jié)通道兩個(gè)信號(hào)通道，通道的選擇通過設(shè)在直通通道和增益調(diào)節(jié)通道兩端的開關(guān)電路來控制。第一增益放大模塊11和第三增益放大模塊31的增益放大值為20dB，第二增益放大模塊21和第四增益放大模塊41的增益放大值為10dB，而第一增益衰減模塊12、第二增益衰減模塊22、第三增益衰減模塊32、第四增益衰減模塊42和第五增益衰減模塊52的增益衰減值依次為16dB、8dB、4dB、2dB、ldB。10個(gè)增益調(diào)節(jié)模塊的具體結(jié)構(gòu)分別如下:第一增益放大模塊11:包括PIN 二極管開關(guān)電路111、低噪聲放大器電路112、可調(diào)衰減電路113、PIN 二極管開關(guān)電路114，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路111、低噪聲放大器電路112、可調(diào)衰減電路113、PIN 二極管開關(guān)電路114依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行20dB的放大。若需要切換成直通模式，開關(guān)控制信號(hào)al控制PIN 二極管開關(guān)電路111和PIN 二極管開關(guān)電路114切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，同時(shí)放大器關(guān)斷信號(hào)a2關(guān)斷低噪聲放大器電路112以減少對(duì)信號(hào)的干擾。第一增益衰減模塊12:包括PIN 二極管開關(guān)電路121、固定衰減器電路122和PIN二極管開關(guān)電路123，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN二極管開關(guān)電路121、固定衰減器電路122、PIN 二極管開關(guān)電路123依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行16dB的衰減。若要切換成直通模式，則通過開關(guān)控制信號(hào)bl控制兩個(gè)PIN 二極管開關(guān)電路121和PIN 二極管開關(guān)電路123切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。第二增益放大模塊21:包括PIN 二極管開關(guān)電路211、低噪聲放大器電路212、可調(diào)衰減電路213、PIN 二極管開關(guān)電路214，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路211、低噪聲放大器電路212、可調(diào)衰減電路213、PIN 二極管開關(guān)電路214依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行IOdB的放大。若需要切換成直通模式，開關(guān)控制信號(hào)Cl控制PIN 二極管開關(guān)電路211和PIN 二極管開關(guān)電路214切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，同時(shí)放大器關(guān)斷信號(hào)c2關(guān)斷低噪聲放大器電路212以減少對(duì)信號(hào)的干擾。第二增益衰減模塊22:包括PIN 二極管開關(guān)電路221、固定衰減器電路222和PIN二極管開關(guān)電路223，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路221、固定衰減器電路222、PIN 二極管開關(guān)電路223依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行8dB的衰減。若要切換成直通模式，則通過開關(guān)控制信號(hào)dl控制兩個(gè)PIN 二極管開關(guān)電路221和PIN 二極管開關(guān)電路223切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。第三增益放大模塊31:包括PIN 二極管開關(guān)電路311、低噪聲放大器電路312、可調(diào)衰減電路313、PIN 二極管開關(guān)電路314，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路311、低噪聲放大器電路312、可調(diào)衰減電路313、PIN 二極管開關(guān)電路314依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行20dB的放大。若需要切換成直通模式，開關(guān)控制信號(hào)el控制PIN 二極管開關(guān)電路311和PIN 二極管開關(guān)電路314切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，同時(shí)放大器關(guān)斷信號(hào)e2關(guān)斷低噪聲放大器電路312以減少對(duì)信號(hào)的干擾。第三增益衰減模塊32:包括PIN 二極管開關(guān)電路321、固定衰減器電路322和PIN二極管開關(guān)電路323，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路321、固定衰減器電路322、PIN 二極管開關(guān)電路323依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行4dB的衰減。若要切換成直通模式，則通過開關(guān)控制信號(hào)f I控制兩個(gè)PIN 二極管開關(guān)電路321和PIN 二極管開關(guān)電路323切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。第四增益放大模塊41:包括PIN 二極管開關(guān)電路411、低噪聲放大器電路412、可調(diào)衰減電路413、PIN 二極管開關(guān)電路414，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路411、低噪聲放大器電路412、可調(diào)衰減電路413、PIN 二極管開關(guān)電路414依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行IOdB的放大。若需要切換成直通模式，開關(guān)控制信號(hào)gl控制PIN 二極管開關(guān)電路411和PIN 二極管開關(guān)電路414切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，同時(shí)放大器關(guān)斷信號(hào)g2關(guān)斷低噪聲放大器電路412以減少對(duì)信號(hào)的干擾。第四增益衰減模塊42:包括PIN 二極管開關(guān)電路421、固定衰減器電路422和PIN二極管開關(guān)電路423，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路421、固定衰減器電路422、PIN 二極管開關(guān)電路423依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行2dB的衰減。若要切換成直通模式，則通過開關(guān)控制信號(hào)hi控制兩個(gè)PIN 二極管開關(guān)電路421和PIN 二極管開關(guān)電路423切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。第四增益衰減模塊52:包括PIN 二極管開關(guān)電路521、固定衰減器電路522和PIN二極管開關(guān)電路523，增益調(diào)節(jié)模式下的模塊電路組成為:PIN 二極管開關(guān)電路521、固定衰減器電路522、PIN 二極管開關(guān)電路523依次連接，對(duì)信號(hào)進(jìn)行IdB的衰減。若要切換成直通模式，則通過開關(guān)控制信號(hào)il控制兩個(gè)PIN 二極管開關(guān)電路521和PIN 二極管開關(guān)電路523切換到直通通道，不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。通道增益補(bǔ)償模塊13:包括電流控制的高頻三極管增益電路131和電流型DAC電路132，經(jīng)過前述的9個(gè)模塊調(diào)節(jié)后的輸入信號(hào)最后由高頻三極管增益電路131進(jìn)行增益補(bǔ)償，即輸出最終的信號(hào)。電流型DAC電路132連接高頻三極管增益電路131，用于對(duì)增益補(bǔ)償控制信號(hào)j進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后輸入高頻三極管增益電路131，從而調(diào)節(jié)高頻三極管的發(fā)射極電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)從高頻三極管集電極輸出的信號(hào)的增益補(bǔ)償。當(dāng)4個(gè)增益放大模塊均處于直通模式，5個(gè)增益衰減模塊均處于增益調(diào)節(jié)狀態(tài)，則 目號(hào)通道的增￡fL是 _31dB (_16dB+ (_8dB) + (_4dB) + (_2dB) + (_ldB))。當(dāng)4個(gè)增益放大模塊均處于增益調(diào)節(jié)狀態(tài)，5個(gè)增益衰減模塊均處于直通模式，則信號(hào)通道的增益是 60dB(20dB+10dB+20dB+10dB)。在-31dB +60dB范圍之內(nèi)，通過開關(guān)控制信號(hào)選擇9個(gè)增益調(diào)節(jié)模塊的工作模式，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)通道增益在_31dB +60dB范圍之內(nèi)IdB步進(jìn)增益調(diào)節(jié)，從而保證了整個(gè)增益電路的精度。由于采用了 PIN 二極管作為開關(guān)電路的主要元件，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道之間大于40dB的通道隔離功能，本電路可以實(shí)現(xiàn)50k IG Hz的帶寬范圍之內(nèi)的增益控制，帶內(nèi)平坦度可以達(dá)到< ldB，而且IP3高、雜散小，可移植性強(qiáng)，噪聲系數(shù)不隨增益的改變而改 變。
權(quán)利要求
1.一種可控增益電路，其特征在于，包括依次連接的第一增益放大模塊、第一增益衰減模塊、第二增益放大模塊、第二增益衰減模塊、第三增益放大模塊、第三增益衰減模塊、第四增益放大模塊、第四增益衰減模塊、第五增益衰減模塊和通道增益補(bǔ)償模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控增益電路，其特征在于，所述的第一增益放大模塊、第一增益衰減模塊、第二增益放大模塊、第二增益衰減模塊、第三增益放大模塊、第三增益衰減模塊、第四增益放大模塊、第四增益衰減模塊和第五增益衰減模塊均包括直通通道和增益調(diào)節(jié)通道，所述的直通通道和增益調(diào)節(jié)通道兩端均連接開關(guān)電路，通過開關(guān)電路進(jìn)行通道選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控增益電路，其特征在于，所述的第一增益放大模塊和第三增益放大模塊的增益放大值為20dB，所述的第二增益放大模塊和第四增益放大模塊的增益放大值為IOdB。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可控增益電路，其特征在于，所述的第一增益放大模塊、第二增益放大模塊、第三增益放大模塊和第四增益放大模塊中的增益調(diào)節(jié)通道均包括依次連接的低噪聲放大器電路和可調(diào)增益衰減器電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控增益電路，其特征在于，所述的第一增益衰減模塊的增益衰減值為16dB，所述的第二增益衰減模塊的增益衰減值為8dB，所述的第三增益衰減模塊的增益衰減值為4dB，所述的第四增益衰減模塊的增益衰減值為2dB，所述的第五增益衰減模塊的增益衰減值為ldB。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可控增益電路，其特征在于，所述的第一增益衰減模塊、第二增益衰減模塊、第三增益衰減模塊、第四增益衰減模塊和第五增益衰減模塊中的增益調(diào)節(jié)通道均包括一固定衰減器電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控增益電路，其特征在于，所述的通道增益補(bǔ)償模塊包括電流控制的高頻三極管增益電路和電流型DAC電路，所述的高頻三極管增益電路的輸入端和輸出端分別為通道增益補(bǔ)償模塊的輸入端和輸出端，所述的電流型DAC電路連接高頻三極管增益電路，用于對(duì)輸入高頻三極管增益電路的控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控增益電路，其特征在于，所述的開關(guān)電路為PIN二極管開關(guān)電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可控增益電路，包括依次連接的第一增益放大模塊、第一增益衰減模塊、第二增益放大模塊、第二增益衰減模塊、第三增益放大模塊、第三增益衰減模塊、第四增益放大模塊、第四增益衰減模塊、第五增益衰減模塊和通道增益補(bǔ)償模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有信號(hào)失真小、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03G1/04GK103208971SQ20121000932
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者白皓 申請(qǐng)人:上海創(chuàng)遠(yuǎn)儀器技術(shù)股份有限公司