專利名稱：射頻調(diào)制輸出電路及其增益補償放大器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種射頻調(diào)制輸出電路及其增益補償放大器。
背景技術(shù)：
許多通信和儀表系統(tǒng)，例如電視發(fā)射器、超寬帶無線系統(tǒng)或其他相似的應用系統(tǒng)都是工作在寬頻帶范圍內(nèi)的，所述寬頻帶是指匹配頻帶為中心頻率的50%或更大。在寬頻帶范圍內(nèi)工作的射頻收發(fā)系統(tǒng)中，各級電路由于各種寄生電容和電感的存在，隨著頻率的增加，系統(tǒng)的性能會受到影響。因此需要在系統(tǒng)中增加一些高帶寬低成本的電路來改善系統(tǒng)在整個寬帶范圍內(nèi)的性能。圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種工作在寬頻帶范圍內(nèi)的電視射頻調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，整個系統(tǒng)包括視頻輸入信號Video In的處理電路11、音頻輸入信號Audio In的副載波調(diào)制電路12、載波信號產(chǎn)生電路16以及射頻調(diào)制輸出電路17，其中處理電路11主要對視頻輸入信號Video In進行鉗位處理,產(chǎn)生第一輸入信號Signall ;副載波調(diào)制電路12主要對音頻輸入信號Audio In進行副載波調(diào)制,產(chǎn)生第二輸入信號Signal 2 ;載波信號產(chǎn)生電路16主要用于產(chǎn)生載波信號LO Signal。射頻調(diào)制輸出電路17具體包括第一混頻器(也稱為射頻調(diào)幅調(diào)制電路)13、第二混頻器14和輸出緩沖電路15。其中，第一輸入信號Signal I被載波信號LOSignal通過第一混頻器13調(diào)制為第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I ;第二輸入信號Signal 2被載波信號LO Signal通過第二混頻器14調(diào)制為第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2。第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I和第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2相加后， 經(jīng)過輸出緩沖電路15緩沖放大后輸出射頻信號RF Output。然而，在上述系統(tǒng)的射頻調(diào)制輸出電路17的隔離度較差，第一射頻調(diào)制信號 Modulated Signal I和第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2之間會產(chǎn)生串擾,使得系統(tǒng)的線性度受到影響。而高性能的射頻電視發(fā)射器要求系統(tǒng)在整個射頻范圍內(nèi)具有較高的線性度，為了減少音頻信號和視頻信號的差頻干擾，應當具有很好的交調(diào)性能。其中，線性度是衡量射頻電路性能的一個重要參數(shù)，其表述了射頻電路由于非線性失真而引入的失真程度。此外，由于各級電路中各種寄生電容和電感的存在，隨著頻率的增加增益會逐漸下降，會造成整個寬帶范圍內(nèi)系統(tǒng)的增益滾降，系統(tǒng)的性能會受到影響。而高性能的射頻電視發(fā)射器要求該系統(tǒng)在整個射頻寬帶范圍內(nèi)增益穩(wěn)定，在已有的電視射頻調(diào)制系統(tǒng)中，一些電視射頻調(diào)制系統(tǒng)在混頻器電路設計中回采用電感峰化結(jié)構(gòu)，來降低頻率增加造成的增益下降，但增加了系統(tǒng)的成本。另外，現(xiàn)有技術(shù)中一般用于輸出緩沖放大的射頻寬帶放大器采用并聯(lián)-串聯(lián)放大器或是零點增大帶寬方法，比如并聯(lián)補償放大器和電阻電容(RC)負反饋共源放大器等來實現(xiàn)。上述電路結(jié)構(gòu)雖然可以增加電路的工作頻帶，但是仍然無法滿足高性能射頻電視發(fā)射機的低成本、高線性度、高隔離度的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種射頻調(diào)制輸出電路及其增益補償放大器，以改善隔離度和線性度，進而能夠在整個寬頻帶范圍內(nèi)都具有穩(wěn)定的增益。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種射頻調(diào)制輸出電路，包括第一混頻器，接收第一輸入信號和第一載波信號并對其進行混頻后產(chǎn)生第一射頻調(diào)制信號；第一放大電路，與所述第一混頻器相連，對所述第一射頻調(diào)制信號進行放大后產(chǎn)生第一放大信號；第二混頻器，接收第二輸入信號和第二載波信號并對其進行混頻后產(chǎn)生第二射頻調(diào)制信號；第二放大電路，與所述第二混頻器相連，對所述第二射頻調(diào)制信號進行放大后產(chǎn)生第二放大信號；輸出電路,與所述第一放大電路和第二放大電路相連,將所述第一放大信號和第二放大信號相加后輸出?？蛇x地，所述第一放大電路和第二放大電路為增益補償放大器，其增益隨頻率的增大而增大?？蛇x地，所述增益補償放大器包括第一級電路，所述第一級電路包括源極跟隨器，對輸入的信號進行源極跟隨、增強驅(qū)動能力和隔尚;第二級放大器，與所述第一級電路相耦合，所述第二級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，其增益隨頻率的增大而增大；第三級放大器，與所述第二級放大器相耦合，所述第三級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，將輸出信號的功率調(diào)整至預設功率范圍內(nèi)?？蛇x地,所述第一輸入信號、第一射頻調(diào)制信號、第二射頻調(diào)制信號、第一放大信號和第二放大信號為差分信號，所述第二輸入信號為雙端信號，所述第一級電路包括第一 MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的一路信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第一鏡像電流源；第二 MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的另一路信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第二鏡像電流源?？蛇x地，所述第二級放大器包括第三MOS晶體管，其柵極連接所述第一 MOS晶體管的源極，其漏極通過第一電阻連接至所述電源正極，其源極連接第三鏡像電流源；第四MOS晶體管，其柵極連接所述第二MOS晶體管的源極，其漏極通過第二電阻連接至所述電源正極，其源極連接第四鏡像電流源，所述第四鏡像電流源的輸出電流與所述第三鏡像電流源的輸出電流相同；第一反饋電阻，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極；第一反饋電容，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極。可選地，所述第三級放大器包括第五MOS晶體管，其柵極連接所述第三MOS晶體管的漏極，其源極連接第五鏡像電流源；第六MOS晶體管，其柵極連接所述第四MOS晶體管的漏極，其源極連接第六鏡像電流源，所述第六鏡像電流源的輸出電流與所述第五鏡像電流源的輸出電流相同；第二反饋電阻，其第一端連接所述第五MOS晶體管的源極，其第二端連接所述第六MOS晶體管的源極?？蛇x地，所述輸出電路包括第一輸出電阻，其第一端連接電源正極，其第二端連接所述第一放大電路的負向輸出端和所述第二放大電路的正向輸出端；第二輸出電阻，其第一端連接所述電源正極，其第二端連接所述第一放大電路的正向輸出端和所述第二放大電路的負向輸出端。可選地，所述射頻調(diào)制輸出電路還包括第一載波緩沖電路，所述第一載波信號經(jīng)過所述第一載波緩沖電路緩沖放大后輸入至所述第一混頻器；第二載波緩沖電路，所述第二載波信號經(jīng)過所述第二載波緩沖電路緩沖放大后輸入至所述第二混頻器?？蛇x地，所述第一混頻器和第二混頻器分別包括跨導輸入級，將接收到的第一輸入信號或第二輸入信號轉(zhuǎn)化為電流信號；換向開關(guān)模塊，與所述跨導輸入級相連，在所述第一載波信號或第二載波信號的控制下對所述電流信號進行周期換向，產(chǎn)生所述第一射頻調(diào)制信號或第二射頻調(diào)制信號。可選地，所述第一輸入信號、第一射頻調(diào)制信號、第二射頻調(diào)制信號為差分信號， 所述第二輸入信號為雙端信號，所述跨導輸入級包括第七MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的一路信號，其源極與第七鏡像電流源相連；第八MOS晶體管，其柵極接收預設的參考電壓，其源極與所述第七MOS晶體管的漏極相連；第九MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的另一路信號，其源極與第八鏡像電流源相連；第十MOS晶體管，其柵極接收所述參考電壓，其源極與所述第九MOS晶體管的漏極相連；第三反饋電阻，其第一端連接所述第七MOS晶體管的源極，其第二端連接所述第九MOS晶體管的源極；所述換向開關(guān)模塊包括第十一MOS晶體管，其柵極接收載波信號的正向信號，其源極連接所述第八MOS晶體管的漏極，其漏極通過電阻連接至電源正極；第十二MOS晶體管，其柵極接收載波信號的負向信號，其源極連接所述第八MOS晶體管的漏極，其漏極通過電阻連接至電源正極；第十三MOS晶體管，其柵極接收載波信號的負向信號，其源極連接所述第十MOS晶體管的漏極，其漏極連接所述第十一 MOS晶體管的漏極；第十四MOS晶體管，其柵極接收載波信號的正向信號，其源極連接所述第十MOS晶體管的漏極，其漏極連接所述第十二 MOS晶體管的漏極；其中，所述第i^一MOS晶體管、第十二MOS晶體管、第十三MOS晶體管和第十四MOS 晶體管的漏極為輸出端。本實用新型還提供了一種增益補償放大器，包括第一級電路，所述第一級電路包括源極跟隨器，對輸入信號進行源極跟隨、增強驅(qū)動能力和隔離后產(chǎn)生跟隨信號；第二級放大器，與所述第一級電路相耦合，所述第二級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，對所述跟隨信號進行放大后產(chǎn)生第二級放大信號，其增益隨所述跟隨信號的頻率的增大而增大；第三級放大器，與所述第二級放大器相耦合，所述第三級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，對所述第二級放大信號的功率調(diào)整至預設功率范圍內(nèi)后產(chǎn)生第三級放大信號。可選地，所述輸入信號為差分信號，所述第一級電路包括第一 MOS晶體管，其柵極接收所述輸入信號的正向信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第一鏡像電流源；第二 MOS晶體管，其柵極接收所述輸入信號的負向信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第二鏡像電流源?？蛇x地，所述第二級放大器包括第三MOS晶體管，其柵極連接所述第一 MOS晶體管的源極，其漏極通過第一電阻連接至所述電源正極，其源極連接第三鏡像電流源；第四MOS晶體管，其柵極連接所述第二MOS晶體管的源極，其漏極通過第二電阻連接至所述電源正極，其源極連接第四鏡像電流源，所述第四鏡像電流源的輸出電流與所述第三鏡像電流源的輸出電流相同；第一反饋電阻，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極；第一反饋電容，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極。可選地，所述第三級放大器包括第五MOS晶體管，其柵極連接所述第三MOS晶體管的漏極，其源極連接第五鏡像電流源；第六MOS晶體管，其柵極連接所述第四MOS晶體管的漏極，其源極連接第六鏡像電流源，所述第六鏡像電流源的輸出電流與所述第五鏡像電流源的輸出電流相同；第二反饋電阻，其第一端連接所述第五MOS晶體管的源極，其第二端連接所述第六MOS晶體管的源極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點[0071]本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路中，采用第一放大電路對第一混頻器產(chǎn)生的第一射頻調(diào)制信號進行放大，采用第二放大電路對第二混頻器產(chǎn)生的第二射頻調(diào)制信號進行放大，之后再將放大后的兩路信號相加，由于兩路信號的混頻和放大電路是相互獨立的，因而增加了兩路信號的隔離度，有利于防止信號串擾，使得兩路信號具有很好的交調(diào)性能，加強了射頻調(diào)制輸出電路的線性度。進一步的，本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路中，第一放大電路和第二放大電路為增益補償放大器，其增益隨頻率的增大而增大，有利于補償前級電路由于頻率增加而造成的增益下降，從而在整個寬頻帶范圍內(nèi)都具有穩(wěn)定的增益。

[0073]圖I是現(xiàn)有技術(shù)的一種電視射頻調(diào)制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)不意圖；[0074]圖2是本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路的結(jié)構(gòu)框圖；[0075]圖3是本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路中的混頻器的詳細電路圖；[0076]圖4是本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路中的增益補償放大器的結(jié)構(gòu)框圖；[0077] 閱圖5是本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路中的增益補償放大器的詳細電路圖;圖6是圖4中第二級放大器的幅度響應曲線圖。
具體實施方式
[0079]現(xiàn)有技術(shù)中的射頻調(diào)制輸出電路一般是將兩路混頻信號相加后再進行放大輸出，
混頻調(diào)制后的兩路信號之間會產(chǎn)生串擾，使得電路的線性度受到影響。此外，由于各種寄生電容和電感的存在，隨著頻率的增加，系統(tǒng)增益會逐漸下降，導致整個寬頻帶范圍內(nèi)系統(tǒng)的增益滾降，影響系統(tǒng)性能。本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路中，采用第一放大電路對第一混頻器產(chǎn)生的第一射頻調(diào)制信號進行放大，采用第二放大電路對第二混頻器產(chǎn)生的第二射頻調(diào)制信號進行放大，之后再將放大后的兩路信號相加，由于兩路信號的混頻和放大電路是相互獨立的，因而增加了兩路信號的隔離度，有利于防止信號串擾，使得兩路信號具有很好的交調(diào)性能，加強了射頻調(diào)制輸出電路的線性度。進一步的，本實用新型實施例的射頻調(diào)制輸出電路中，第一放大電路和第二放大電路為增益補償放大器，其增益隨頻率的增大而增大，有利于補償前級電路由于頻率增加而造成的增益下降，從而在整個寬頻帶范圍內(nèi)都具有穩(wěn)定的增益。下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。圖2示出了本實施例的射頻調(diào)制輸出電路的結(jié)構(gòu)框圖，主要包括第一混頻器21， 接收第一輸入信號Signal I和第一載波信號LOl并對其進行混頻后產(chǎn)生第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I ;第一放大電路25,與第一混頻器21相連,對第一射頻調(diào)制信號 Modulated Signal I進行放大后產(chǎn)生第一放大信號VOUTl ;第二混頻器22，接收第二輸入信號Signal 2和第二載波信號L02并對其進行混頻后產(chǎn)生第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2 ;第二放大電路26，與第二混頻器22相連，對第二射頻調(diào)制信號ModulatedSignal 2進行放大后產(chǎn)生第二放大信號V0UT2 ;輸出電路28，與第一放大電路25和第二放大電路26相連，將第一放大信號VOUTl和第二放大信號V0UT2相加后輸出，產(chǎn)生輸出射頻信號 RF Output。優(yōu)選地，在本實施例的射頻調(diào)制輸出電路還包括第一載波緩沖電路23和第二載波緩沖電路24，載波信號LO Signal分別通過第一載波緩沖電路23和第二載波緩沖電路 24的緩沖放大后產(chǎn)生第一載波信號LOl和第二載波信號L02,之后再分別輸入至第一混頻器21和第二混頻器22中。在一具體的實施例中，第一載波緩沖電路23和第二載波緩沖電路24都可以米用常規(guī)的放大器電路來實現(xiàn)。其中，第一載波信號LOl和第二載波信號L02 可以是同一載波信號LO Signal緩沖放大后產(chǎn)生的，也可以是相互獨立的不同載波信號緩沖放大后產(chǎn)生的。第一載波緩沖電路23和第二載波緩沖電路24可以用來消除本地振蕩電路與第一混頻器21和第二混頻器22之間的交互式耦合，并將載波信號LO Signal放大以得到所需信號幅度的第一載波信號LOl和第二載波信號L02。本實施例中，第一輸入信號Signal I、第一載波信號L01、第二載波信號L02都是差分信號，第二輸入信號Signal 2為一雙端信號,包括一固定電平和一單端輸入信號,混頻產(chǎn)生的第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I和第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2，以及放大產(chǎn)生的第一放大信號VOUTl和第二放大信號V0UT2也都是差分信號，而最終向外輸出的輸出射頻信號RF Output是單端信號。其中，輸出電路28可以包括兩個輸出電阻Rout,其中第一輸出電阻Rout的第一端連接電源正極VDD，第二端連接第一放大電路25的負向輸出端和第二放大電路26的正向輸出端；第二輸出電阻Rout的第一端連接電源正極VDD，第二端連接第一放大電路25的正向輸出端和第二放大電路26的負向輸出端；兩個輸出電阻Rout中任一個的第二端可以作為輸出端，產(chǎn)生輸出射頻信號RF Output。第一混頻器21和第二混頻器22的基本結(jié)構(gòu)相同，如圖3所示，都是基于基本的 Gi Ibert結(jié)構(gòu)，采用全差分結(jié)構(gòu)，主要包括跨導輸入級和換向開關(guān)模塊，其中，跨導輸入級將接收到的第一輸入信號Signal I或第二輸入信號Signal 2轉(zhuǎn)化為電流信號，換向開關(guān)模塊與跨導輸入級相連，在第一載波信號LOl或第二載波信號L02的控制下對電流信號進行周期換向，產(chǎn)生第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I或第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2。其中，跨導輸入級包括第七MOS晶體管M1，其柵極接收輸入信號中的一路信號 Inputl (對于第一輸入信號具體為第一輸入信號的正向信號)，其源極與第七鏡像電流源 Il相連；第八MOS晶體管MCl，其柵極接收預設的參考電壓VB2，其源極與第七MOS晶體管 Ml的漏極相連；第九MOS晶體管M2,其柵極接收輸入信號中的另一路信號(對于第一輸入信號具體為第一輸入信號的負向信號)，其源極與第八鏡像電流源12相連；第十MOS晶體管MC2，其柵極接收參考電壓VB2，其源極與第九MOS晶體管M2的漏極相連；第三反饋電阻 R，其第一端連接第七MOS晶體管Ml的源極，其第二端連接第九MOS晶體管M2的源極。預設的參考電壓VB2可以保證第八MOS晶體管MCl和第十MOS晶體管MC2工作在飽和區(qū)內(nèi)。圖3為簡化圖，其簡化地示出了第七鏡像電流源Il中的MOS晶體管MBl以及第八鏡像電流源12中的MOS晶體管MB2，M0S晶體管MBl和MB2的柵極連接預設的偏置電壓1_Biasl，本領域技術(shù)人員應當理解，第七鏡像電流源Il和第八鏡像電流源12中還包括MOS 晶體管MBl和MB2之外的其他公知的相關(guān)電路，此處為了簡化而并未示出。換向開關(guān)模塊具體包括:第H MOS晶體管M3,其柵極接收載波信號的正向信號 (對于第一載波信號為第一載波信號的正向信號LOl+)，其源極連接第八MOS晶體管MCl的漏極，其漏極通過電阻Rl連接至電源正極VDD ;第十二 MOS晶體管M4，其柵極接收載波信號的負向信號(對于第一載波信號為第一載波信號的負向信號L01-)，其源極連接第八MOS 晶體管MCl的漏極，其漏極通過電阻Rl連接至電源正極VDD ;第十三MOS晶體管M5，其柵極接收載波信號的負向信號(對于第一載波信號為第一載波信號的負向信號L01-)，其源極連接第十MOS晶體管MC2的漏極，其漏極連接第i^一 MOS晶體管M3的漏極；第十四MOS 晶體管M6，其柵極接收載波信號的正向信號(對于第一載波信號為第一載波信號的正向信號LOl+)，其源極連接第十MOS晶體管MC2的漏極，其漏極連接第十二 MOS晶體管M4的漏極；其中，第i^一 MOS晶體管M3、第十二 MOS晶體管M4、第十三MOS晶體管M5和第十四MOS 晶體管M5的漏極為輸出端,對于第一混頻器,輸出的分別是第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I 的正向信號 Modulated Signal 1+以及負向信號 Modulated Signal 1_。本實施例中，第一混頻器21中的第七鏡像電流源Il和第八鏡像電流源12的輸出電流相等，實現(xiàn)普通調(diào)幅調(diào)制功能；第二混頻器22中的第七鏡像電流源Il和第八鏡像電流源12根據(jù)設計指標按照比例取預設值，以實現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅調(diào)制功能。當然，在其他具體實施例中，也可以實際功能需求對兩個混頻器中的鏡像電流源Il和12進行其他配置。同時結(jié)合圖2和圖3，為了簡化說明，圖3中的信號名稱和流向以第一混頻器21 為例。對于第一混頻器21,輸入信號Inputl和Input2分別為第一輸入信號Signal I的正向信號和負向信號。第一輸入信號Signal I通過跨導輸入級中的第七MOS晶體管Ml和第八MOS晶體管M2以及第三反饋電阻R轉(zhuǎn)化為電流信號，然后經(jīng)過由第一載波信號L01+、 LOl-控制的第十一至第十四MOS晶體管M3至M6 (用作開關(guān)管)對電流信號進行周期性換向，與第一輸入信號Signal I完成模擬信號相乘,從而完成頻率變換的功能,輸出第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I+、Modulated Signal 1_。其中，第十一至第十四MOS晶體管M3至M6的柵極還可以通過電阻連接另一預設的參考電壓VB。其中，第一載波緩沖電路23與第一混頻器21之間采用電容Cl來耦合，為了減少寄生電容的影響，第一混頻器21和第一放大電路25之間為直接耦合。類似的，第二載波緩沖電路24與第二混頻器22之間也采用電容耦合，第二混頻器22和第二放大電路26之間也為直接耦合。更具體的，當?shù)谌答侂娮鑂遠大于第七MOS晶體管Ml和第九MOS晶體管M2的跨導時，跨導輸入級的有效跨導變?yōu)榭鐚У娜鹾瘮?shù)，第一輸入信號Signal I的大部分變化落在反饋電阻R上，也就是說MOS晶體管Ml和M2的漏電流是第一輸入信號Signal I的線性函數(shù)，從而增加了電路的線性度。級聯(lián)的共柵MOS晶體管MCI、MC2減少了跨導輸入管與開關(guān)管之間的密勒電容，增加了第一載波信號L01+、L01-與第一輸入信號Signal I之間的隔尚度。對于第二混頻器22,其輸入信號Inputl和Input2分別為第二輸入信號Signal 2 中的單端信號和固定電平，其固定電平由整個射頻系統(tǒng)決定。第二混頻器22的結(jié)構(gòu)和工作原理類似，這里就不再贅述。第一混頻器21和第二混頻器22采用電阻負載結(jié)構(gòu)，使得該輸出電阻和下級的第一放大電路以及第二放大電路的輸入端寄生電容形成了低通特性，導致兩個混頻器的增益下降；又由于作為開關(guān)管的MOS晶體管M3至M6的柵極寄生電容的存在，隨著頻率增加、載波信號LO幅度下降、以及下級輸入端寄生電容的存在，第一混頻器21和第二混頻器22的增益下降。由于在整個射頻工作范圍內(nèi)，頻率高、頻帶寬，最高頻率較最低頻率的增益下降較大。作為一個優(yōu)選的實施例，本實施例中第一放大電路25和第二放大電路26為增益補償放大器，其增益隨頻率的增大而增大，從而能夠?qū)崿F(xiàn)增益補償，使得整個電路在全部工作頻帶范圍內(nèi)具有比較穩(wěn)定的增益。除增益補償外，本實施例的增益補償放大器還具有高隔離度、高線性度的特點，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。參考圖4，本實施例的增益補償放大器主要包括第一級電路41，主要包括源極跟隨器，對輸入的射頻調(diào)制信號Modulated Signal進行跟隨；第二級放大器42，與第一級電路41相耦合，第二級放大器42包括帶源極負反饋的差分放大器，其增益隨頻率的增大而增大；第三級放大器43，與第二級放大器42相耦合，第三級放大器43包括帶源極負反饋的差分放大器，將輸出信號VOUT的功率調(diào)整至預設功率范圍內(nèi)。同時結(jié)合圖2和圖4,對于第一放大電路25,第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I經(jīng)過第一級電路41,增強電路的驅(qū)動能力，并對第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I 和第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2進行隔離后輸出；該輸出信號在第二級放大器 42中對高頻信號進行增益補償，并在第三級放大器43中進行增益放大調(diào)整。對于第二放大電路26,第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2經(jīng)過第一級電路41,增強電路的驅(qū)動能力，并對第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal2和第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I 進行隔離后輸出；該輸出信號在第二級放大器42中對高頻信號進行增益補償，并在第三級放大器43中進行增益放大調(diào)整。最后兩路放大信號經(jīng)過輸出電路28相加后輸出。圖5示出了本實施例的增益補償放大器的詳細電路，各級聯(lián)電路之間采用直接耦合，各放大器的偏置電流由鏡像電流源Iss以及MOS晶體管Ml提供。為了便于簡化說明過程，圖5中的信號名稱和流向都是針對第一放大電路的，第二放大電路的具體結(jié)構(gòu)與第一放大電路相同。其中，第一級電路51主要包括第一 MOS晶體管M8，其柵極接收輸入信號中的一路信號(對于第一放大電路，具體為第一射頻調(diào)制信號的正向信號Modulated Signal 1+)，其漏極連接電源正極VDD，其源極連接第一鏡像電流源；第二 MOS晶體管M9，其柵極接收輸入信號中的另一路信號(對于第一放大電路，具體為第一射頻調(diào)制信號的負向信號 Modulated Signal 1_),其漏極連接電源正極VDD,其源極連接第二鏡像電流源。其中，第一鏡像電流源主要包括MOS晶體管Ml和M2，第一 MOS晶體管M8的源極具體連接至MOS晶體管M2的漏極，第一鏡像電流源的電流比例為I : kl，kl的具體數(shù)值可以根據(jù)實際設定參數(shù)來進行調(diào)整；第二鏡像電流源主要包括MOS晶體管Ml和M3，第二 MOS晶體管M9的源極具體連接至MOS晶體管M3的漏極，第二鏡像電流源的電流比例為I : k2，k2的具體數(shù)值可以根據(jù)實際設定參數(shù)來進行調(diào)整。第一級電路51中利用柵極接收信號，利用源極驅(qū)動負載，使得源極電勢能跟隨柵壓，表現(xiàn)出很高的輸入阻抗和中等的輸出阻抗，使得電路具有較強的驅(qū)動能力。第二級放大器52主要包括第三晶體管M10，其柵極連接第一 MOS晶體管M8的源極，其漏極通過第一電阻RI連接至電源正極VDD，其源極連接第三鏡像電流源；第四MOS晶體管，其柵極連接第二 MOS晶體管M9的源極，其漏極通過第二電阻R2連接至電源正極VDD， 其源極連接第四鏡像電流源，其中，第四鏡像電流源的輸出電流與第三鏡像電流源的輸出電流相同；第一反饋電阻RH，其第一端連接至第三MOS晶體管MlO的源極，其第二端連接至第四MOS晶體管Mll的源極；第一反饋電容Cl，其第一端連接至第三MOS晶體管MlO的源極，其第二端連接至第四MOS晶體管Mll的源極。其中，第三鏡像電流源包括MOS晶體管Ml和M4，第三MOS晶體管MlO的源極具體連接至MOS晶體管M4的漏極；第四鏡像電流源包括MOS晶體管Ml和M5，第四MOS晶體管 Mll的源極具體連接至MOS晶體管M5的漏極。第三鏡像電流源與第四鏡像電流源的電流比例相同，都為I : k3，k3的具體數(shù)值可以根據(jù)實際設定參數(shù)來進行調(diào)整。具體的，第二級放大器52的有效跨導頻率響應曲線如圖6所示，可見第二級放大器52具有寬帶響應，在高頻處增加晶體管的有效跨導，補償輸出端所產(chǎn)生的增益滾降。第
二級放大器52中第一反饋電阻Rfl和第一反饋電容Cl并聯(lián)的阻抗Z = l + RflCs，呈低通
特性，其中Rfl表示第一反饋電阻Rfl的電阻值，C1表示第一反饋電容Cl的電容值，s表示 S域。將第二級放大器52中的第三MOS晶體管MlO和第四MOS晶體管Mll的跨導記作gm，
則第二級放大器52的有效跨導Gm表示為Pm=7η= Γ，則第二
丄十X Z / Z十丄十Sm^fl丨L
級放大器52的增益可以表示為:CG2=Gm =+l] ，其中R1表示第
RflC1S+ \ + gmRfl/2
二級放大器52的輸出阻抗，當頻率小于VRflC1時，該Gm為電阻特性，當Z >> l/gm時，則 27
CG2 = -^l。當頻率大于VRflC1時，該阻抗Z呈容性，隨著頻率增加，阻抗下降，Gm增加，CG2
Λ/1
增加。由以上公式可以看出第二級放大器52的增益隨頻率增加而增加，補償了前級電路的增益下降。第二級放大器52中，相互并聯(lián)的第一反饋電阻Rfl和第一反饋電容Cl形成了源簡并電路，在不同頻率下呈現(xiàn)不同的阻抗值，以此來改變增益，從而能夠?qū)崿F(xiàn)增益的補償。第三級放大器53主要包括第五MOS晶體管Μ12，其柵極連接第三MOS晶體管MlO 的漏極，其源極連接第五鏡像電流源；第六MOS晶體管Μ13，其柵極連接第四MOS晶體管MlI 的漏極，其源極連接第六鏡像電流源，其中第六鏡像電流源的輸出電流與第五鏡像電流源的輸出電流相同；第二反饋電阻Rf2，其第一端連接第五MOS晶體管M12的源極，其第二端連接第六MOS晶體管M13的源極，第五MOS晶體管M12的漏極作為正向信號的輸出端(對于第一放大電路輸出的是第一放大信號的正向信號VOUTl I)，第六MOS晶體管M13的漏極作為負向信號的輸出端(對于第一放大電路輸出的是第一放大信號的負向信號V0UT12)。其中，第五鏡像電流源包括MOS晶體管Ml和M6，第五MOS晶體管M12的源極具體連接至MOS晶體管M6的漏極；第六鏡像電流源包括MOS晶體管Ml和M7，第六MOS晶體管 M13的源極具體連接至MOS晶體管M7的漏極。第五鏡像電流源與第六鏡像電流源的電流比例相同，都為I : k4，k4的具體數(shù)值可以根據(jù)實際設定參數(shù)來進行調(diào)整。第三級放大器53的有效跨導Gm3表示為
_S m3m3 I .D / ο
1 + ;3 X^/2 /2其中，gw為第五MOS晶體管M12和第六MOS晶體管M13的跨導，Rf2為第二反饋電
2 一
阻Rf2的電阻值。當Rf2 > > gm3時，Gm3 = f，也就是Λ I 2 Λ Vin/Rf2，其中Λ I表示輸出
八/2
漏電流，AVin表示輸入信號的變化。這就表明輸入信號AVin的大部分變化由Rf2決定。也就是說，漏電流是輸入電壓的線性函數(shù)，并通過輸出電阻轉(zhuǎn)化為電壓輸出，提高電路的線性度。圖5中增益補償放大器的總增益為CG = CG^CG2WG3, CG1, CG2和CG3分別表示第一級電路51、第二級放大器52以及第三級放大器53的增益。其中第一級電路51為源極跟
隨器，設計增益CG1 ^ I，第二級放大器52的增益CG2 =Gm^Rl= gJ}，第三級放大器
^ + gm*Z/2
s; 'Rout
53的增益CG3 =廣3 。其中Gm為第二級放大器52輸入端的有效跨導，Z為第二級放
1 + S m3 Z1 /2
大器52中第一反饋電阻和第一反饋電容的并聯(lián)阻抗，gm為第二級放大器52中第三MOS晶體管MlO和第四MOS晶體管Mll的跨導,R1表示第二級放大器52的輸出阻抗成⑷第三級放大器53中第五MOS晶體管M12和第六MOS晶體管M13的跨導，Rout為輸出阻抗(也就是圖 2中輸出電阻Rout的阻抗)，Z1為第二反饋電阻Rf2的阻抗。第二級放大器52的補償了前級電路頻率增加造成的增益下降，第三級放大器53將輸出信號的功率調(diào)節(jié)至預設范圍內(nèi)， 而且第三級放大器53中電阻負反饋的應用，增加了電路的線性度。綜上，第一級電路51包括源極跟隨器，對上級電路進行信號隔離，防止第一射頻調(diào)制信號Modulated Signal I和第二射頻調(diào)制信號Modulated Signal 2信號串擾，增加系統(tǒng)的交調(diào)性能；而且源極跟隨器具有高輸入阻抗低輸出阻抗的優(yōu)點，增加了對后級電路的驅(qū)動能力。第二級放大器52和第三級放大器53采用帶源極負反饋的差分放大器，使得放大器具有很好的線性度；第二級放大器52采用電阻和電容并聯(lián)的反饋方式，補償了前級電路因為頻率增加而造成的增益下降，實現(xiàn)增益補償。需要說明的是，本實施例中第一輸入信號Signal I是視頻信號，第二輸入信號 Signal 2是音頻信號，但本實施例的射頻調(diào)制輸出電路也可用于其他適當?shù)膽?，即第一輸入信號Signal I和第二輸入信號Signal 2可以是其他適當?shù)男盘枴４送?，雖然本實施例中所披露的電路模塊給出了具體的電路連接結(jié)構(gòu)，如圖2中的輸出電路28、圖3中的混頻器等，但這并不應當理解為對本發(fā)明的限制，本領域人員應當理解的是相關(guān)的電路模塊也可以采用能夠?qū)崿F(xiàn)相同或相似功能的其他電路連接結(jié)構(gòu)。本實用新型還提供了一種增益補償放大器，其結(jié)構(gòu)以及工作原理請參見圖4和圖 5及以上對其的具體描述，這里不再贅述。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求1.一種射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，包括第一混頻器，接收第一輸入信號和第一載波信號并對其進行混頻后產(chǎn)生第一射頻調(diào)制信號;第一放大電路，與所述第一混頻器相連，對所述第一射頻調(diào)制信號進行放大后產(chǎn)生第一放大信號;第二混頻器，接收第二輸入信號和第二載波信號并對其進行混頻后產(chǎn)生第二射頻調(diào)制信號;第二放大電路，與所述第二混頻器相連，對所述第二射頻調(diào)制信號進行放大后產(chǎn)生第二放大信號；輸出電路，與所述第一放大電路和第二放大電路相連，將所述第一放大信號和第二放大信號相加后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述第一放大電路和第二放大電路為增益補償放大器，其增益隨頻率的增大而增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述增益補償放大器包括: 第一級電路，所述第一級電路包括源極跟隨器，對輸入的信號進行源極跟隨、增強驅(qū)動能力和隔尚;第二級放大器，與所述第一級電路相耦合，所述第二級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，其增益隨頻率的增大而增大；第三級放大器，與所述第二級放大器相耦合，所述第三級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，將輸出信號的功率調(diào)整至預設功率范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述第一輸入信號、第一射頻調(diào)制信號、第二射頻調(diào)制信號、第一放大信號和第二放大信號為差分信號，所述第二輸入信號為雙端信號，所述第一級電路包括第一 MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的一路信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第一鏡像電流源；第二 MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的另一路信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第二鏡像電流源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述第二級放大器包括 第三MOS晶體管，其柵極連接所述第一MOS晶體管的源極，其漏極通過第一電阻連接至所述電源正極，其源極連接第三鏡像電流源；第四MOS晶體管，其柵極連接所述第二 MOS晶體管的源極，其漏極通過第二電阻連接至所述電源正極，其源極連接第四鏡像電流源，所述第四鏡像電流源的輸出電流與所述第三鏡像電流源的輸出電流相同；第一反饋電阻，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極；第一反饋電容，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述第三級放大器包括 第五MOS晶體管，其柵極連接所述第三MOS晶體管的漏極，其源極連接第五鏡像電流源；第六MOS晶體管，其柵極連接所述第四MOS晶體管的漏極，其源極連接第六鏡像電流源，所述第六鏡像電流源的輸出電流與所述第五鏡像電流源的輸出電流相同；第二反饋電阻，其第一端連接所述第五MOS晶體管的源極，其第二端連接所述第六MOS 晶體管的源極。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述輸出電路包括第一輸出電阻，其第一端連接電源正極，其第二端連接所述第一放大電路的負向輸出端和所述第二放大電路的正向輸出端；第二輸出電阻，其第一端連接所述電源正極，其第二端連接所述第一放大電路的正向輸出端和所述第二放大電路的負向輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，還包括第一載波緩沖電路，所述第一載波信號經(jīng)過所述第一載波緩沖電路緩沖放大后輸入至所述第一混頻器；第二載波緩沖電路，所述第二載波信號經(jīng)過所述第二載波緩沖電路緩沖放大后輸入至所述第二混頻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述第一混頻器和第二混頻器分別包括跨導輸入級，將接收到的第一輸入信號或第二輸入信號轉(zhuǎn)化為電流信號；換向開關(guān)模塊，與所述跨導輸入級相連，在所述第一載波信號或第二載波信號的控制下對所述電流信號進行周期換向，產(chǎn)生所述第一射頻調(diào)制信號或第二射頻調(diào)制信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的射頻調(diào)制輸出電路，其特征在于，所述第一輸入信號、第一射頻調(diào)制信號、第二射頻調(diào)制信號為差分信號，所述第二輸入信號為雙端信號，所述跨導輸入級包括第七MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的一路信號，其源極與第七鏡像電流源相連； 第八MOS晶體管，其柵極接收預設的參考電壓，其源極與所述第七MOS晶體管的漏極相連；第九MOS晶體管，其柵極接收輸入信號中的另一路信號，其源極與第八鏡像電流源相連；第十MOS晶體管，其柵極接收所述參考電壓，其源極與所述第九MOS晶體管的漏極相連；第三反饋電阻，其第一端連接所述第七MOS晶體管的源極，其第二端連接所述第九MOS 晶體管的源極；所述換向開關(guān)模塊包括第十一MOS晶體管，其柵極接收載波信號的正向信號，其源極連接所述第八MOS晶體管的漏極，其漏極通過電阻連接至電源正極；第十二MOS晶體管，其柵極接收載波信號的負向信號，其源極連接所述第八MOS晶體管的漏極，其漏極通過電阻連接至電源正極；第十三MOS晶體管，其柵極接收載波信號的負向信號，其源極連接所述第十MOS晶體管的漏極，其漏極連接所述第十一 MOS晶體管的漏極；第十四MOS晶體管，其柵極接收載波信號的正向信號，其源極連接所述第十MOS晶體管的漏極，其漏極連接所述第十二 MOS晶體管的漏極；其中，所述第i^一 MOS晶體管、第十二 MOS晶體管、第十三MOS晶體管和第十四MOS晶體管的漏極為輸出端。
11.一種增益補償放大器，其特征在于，包括第一級電路，所述第一級電路包括源極跟隨器，對輸入信號進行源極跟隨、增強驅(qū)動能力和隔離后產(chǎn)生跟隨信號；第二級放大器，與所述第一級電路相耦合，所述第二級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，對所述跟隨信號進行放大后產(chǎn)生第二級放大信號，其增益隨所述跟隨信號的頻率的增大而增大；第三級放大器，與所述第二級放大器相耦合，所述第三級放大器包括帶源極負反饋的差分放大器，對所述第二級放大信號的功率調(diào)整至預設功率范圍內(nèi)后產(chǎn)生第三級放大信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的增益補償放大器，其特征在于，所述輸入信號為差分信號， 所述第一級電路包括第一 MOS晶體管，其柵極接收所述輸入信號的正向信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第一鏡像電流源；第二 MOS晶體管，其柵極接收所述輸入信號的負向信號，其漏極連接電源正極，其源極連接第二鏡像電流源。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的增益補償放大器，其特征在于，所述第二級放大器包括 第三MOS晶體管，其柵極連接所述第一MOS晶體管的源極，其漏極通過第一電阻連接至所述電源正極，其源極連接第三鏡像電流源；第四MOS晶體管，其柵極連接所述第二 MOS晶體管的源極，其漏極通過第二電阻連接至所述電源正極，其源極連接第四鏡像電流源，所述第四鏡像電流源的輸出電流與所述第三鏡像電流源的輸出電流相同；第一反饋電阻，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極；第一反饋電容，其第一端連接至所述第三MOS晶體管的源極，其第二端連接至所述第四MOS晶體管的源極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的增益補償放大器，其特征在于，所述第三級放大器包括 第五MOS晶體管，其柵極連接所述第三MOS晶體管的漏極，其源極連接第五鏡像電流源；第六MOS晶體管，其柵極連接所述第四MOS晶體管的漏極，其源極連接第六鏡像電流源，所述第六鏡像電流源的輸出電流與所述第五鏡像電流源的輸出電流相同；第二反饋電阻，其第一端連接所述第五MOS晶體管的源極，其第二端連接所述第六MOS 晶體管的源極。
專利摘要本實用新型提供了一種射頻調(diào)制輸出電路，包括第一混頻器，接收第一輸入信號和第一載波信號并對其進行混頻后產(chǎn)生第一射頻調(diào)制信號；第一放大電路，與所述第一混頻器相連，對所述第一射頻調(diào)制信號進行放大后產(chǎn)生第一放大信號；第二混頻器，接收第二輸入信號和第二載波信號并對其進行混頻后產(chǎn)生第二射頻調(diào)制信號；第二放大電路，與所述第二混頻器相連，對所述第二射頻調(diào)制信號進行放大后產(chǎn)生第二放大信號；輸出電路，與所述第一放大電路和第二放大電路相連，將所述第一放大信號和第二放大信號相加后輸出。本實用新型能夠改善電路的隔離度和線性度，進而能夠在整個寬頻帶范圍內(nèi)都具有穩(wěn)定的增益。
文檔編號H03G3/20GK202353521SQ201120514448
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者胡鐵剛, 褚云飛, 陳明潔 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司