专利名称：射频调制输出电路及其增益补偿放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射频调制输出电路及其增益补偿放大器。
背景技术：
许多通信和仪表系统，例如电视发射器、超宽带无线系统或其他相似的应用系统都是工作在宽频带范围内的，所述宽频带是指匹配频带为中心频率的50%或更大。在宽频带范围内工作的射频收发系统中，各级电路由于各种寄生电容和电感的存在，随着频率的增加，系统的性能会受到影响。因此需要在系统中增加一些高带宽低成本的电路来改善系统在整个宽带范围内的性能。图1示出了现有技术中一种工作在宽频带范围内的电视射频调制系统的结构框图，整个系统包括视频输入信号Video In的处理电路11、音频输入信号AudioIn的副载波调制电路12、载波信号产生电路16以及射频调制输出电路17，其中处理电路11主要对视频输入信号Video h进行钳位处理，产生第一输入信号Signall ；副载波调制电路12主要对音频输入信号Audio ^！进行副载波调制，产生第二输入信号Signal 2 ；载波信号产生电路16主要用于产生载波信号LO Signal。射频调制输出电路17具体包括第一混频器(也称为射频调幅调制电路)13、第二混频器14和输出缓冲电路15。其中，第一输入信号Signal 1被载波信号LOSignal通过第一混频器13调制为第一射频调制信号Modulated Signal 1 ；第二输入信号Signal 2被载波信号LO Signal通过第二混频器14调制为第二射频调制信号Modulated Signal 2。第一射频调制信号Modulated Signal 1和第二射频调制信号Modulated Signal 2相加后， 经过输出缓冲电路15缓冲放大后输出射频信号RFOutput。然而，在上述系统的射频调制输出电路17的隔离度较差，第一射频调制信号 Modulated Signal 1和第二射频调制信号Modulated Signal 2之间会产生串扰，使得系统的线性度受到影响。而高性能的射频电视发射器要求系统在整个射频范围内具有较高的线性度，为了减少音频信号和视频信号的差频干扰，应当具有很好的交调性能。其中，线性度是衡量射频电路性能的一个重要参数，其表述了射频电路由于非线性失真而引入的失真程度。此外，由于各级电路中各种寄生电容和电感的存在，随着频率的增加增益会逐渐下降，会造成整个宽带范围内系统的增益滚降，系统的性能会受到影响。而高性能的射频电视发射器要求该系统在整个射频宽带范围内增益稳定，在已有的电视射频调制系统中，一些电视射频调制系统在混频器电路设计中回采用电感峰化结构，来降低频率增加造成的增益下降，但增加了系统的成本。另外，现有技术中一般用于输出缓冲放大的射频宽带放大器采用并联-串联放大器或是零点增大带宽方法，比如并联补偿放大器和电阻电容(RC)负反馈共源放大器等来实现。上述电路结构虽然可以增加电路的工作频带，但是仍然无法满足高性能射频电视发射机的低成本、高线性度、高隔离度的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种射频调制输出电路及其增益补偿放大器，以改善隔离度和线性度，进而能够在整个宽频带范围内都具有稳定的增益。为解决上述技术问题，本发明提供了一种射频调制输出电路，包括第一混频器，接收第一输入信号和第一载波信号并对其进行混频后产生第一射频调制信号；第一放大电路，与所述第一混频器相连，对所述第一射频调制信号进行放大后产生第一放大信号；第二混频器，接收第二输入信号和第二载波信号并对其进行混频后产生第二射频调制信号；第二放大电路，与所述第二混频器相连，对所述第二射频调制信号进行放大后产生第二放大信号；输出电路，与所述第一放大电路和第二放大电路相连，将所述第一放大信号和第二放大信号相加后输出。可选地，所述第一放大电路和第二放大电路为增益补偿放大器，其增益随频率的增大而增大。可选地，所述增益补偿放大器包括第一级电路，所述第一级电路包括源极跟随器，对输入的信号进行源极跟随、增强驱动能力和隔离；第二级放大器，与所述第一级电路相耦合，所述第二级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，其增益随频率的增大而增大；第三级放大器，与所述第二级放大器相耦合，所述第三级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，将输出信号的功率调整至预设功率范围内。可选地，所述第一输入信号、第一射频调制信号、第二射频调制信号、第一放大信号和第二放大信号为差分信号，所述第二输入信号为双端信号，所述第一级电路包括第一 MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的一路信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第一镜像电流源；第二 MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的另一路信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第二镜像电流源。可选地，所述第二级放大器包括第三MOS晶体管，其栅极连接所述第一 MOS晶体管的源极，其漏极通过第一电阻连接至所述电源正极，其源极连接第三镜像电流源；第四MOS晶体管，其栅极连接所述第二MOS晶体管的源极，其漏极通过第二电阻连接至所述电源正极，其源极连接第四镜像电流源，所述第四镜像电流源的输出电流与所述第三镜像电流源的输出电流相同；第一反馈电阻，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极；第一反馈电容，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极。可选地，所述第三级放大器包括第五MOS晶体管，其栅极连接所述第三MOS晶体管的漏极，其源极连接第五镜像电流源；第六MOS晶体管，其栅极连接所述第四MOS晶体管的漏极，其源极连接第六镜像电流源，所述第六镜像电流源的输出电流与所述第五镜像电流源的输出电流相同；第二反馈电阻，其第一端连接所述第五MOS晶体管的源极，其第二端连接所述第六MOS晶体管的源极。可选地，所述输出电路包括第一输出电阻，其第一端连接电源正极，其第二端连接所述第一放大电路的负向输出端和所述第二放大电路的正向输出端；第二输出电阻，其第一端连接所述电源正极，其第二端连接所述第一放大电路的正向输出端和所述第二放大电路的负向输出端。可选地，所述射频调制输出电路还包括第一载波缓冲电路，所述第一载波信号经过所述第一载波缓冲电路缓冲放大后输入至所述第一混频器；第二载波缓冲电路，所述第二载波信号经过所述第二载波缓冲电路缓冲放大后输入至所述第二混频器。可选地，所述第一混频器和第二混频器分别包括跨导输入级，将接收到的第一输入信号或第二输入信号转化为电流信号；换向开关模块，与所述跨导输入级相连，在所述第一载波信号或第二载波信号的控制下对所述电流信号进行周期换向，产生所述第一射频调制信号或第二射频调制信号。可选地，所述第一输入信号、第一射频调制信号、第二射频调制信号为差分信号， 所述第二输入信号为双端信号，所述跨导输入级包括第七MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的一路信号，其源极与第七镜像电流源相连；第八MOS晶体管，其栅极接收预设的参考电压，其源极与所述第七MOS晶体管的漏极相连；第九MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的另一路信号，其源极与第八镜像电流源相连；第十MOS晶体管，其栅极接收所述参考电压，其源极与所述第九MOS晶体管的漏极相连；第三反馈电阻，其第一端连接所述第七MOS晶体管的源极，其第二端连接所述第九MOS晶体管的源极；所述换向开关模块包括第十一MOS晶体管，其栅极接收载波信号的正向信号，其源极连接所述第八MOS晶体管的漏极，其漏极通过电阻连接至电源正极；第十二MOS晶体管，其栅极接收载波信号的负向信号，其源极连接所述第八MOS晶
7体管的漏极，其漏极通过电阻连接至电源正极；第十三MOS晶体管，其栅极接收载波信号的负向信号，其源极连接所述第十MOS晶体管的漏极，其漏极连接所述第十一 MOS晶体管的漏极；第十四MOS晶体管，其栅极接收载波信号的正向信号，其源极连接所述第十MOS晶体管的漏极，其漏极连接所述第十二 MOS晶体管的漏极；其中，所述第十一MOS晶体管、第十二MOS晶体管、第十三MOS晶体管和第十四MOS 晶体管的漏极为输出端。可选地，所述第一输入信号为视频信号，所述第二输入信号为音频信号。本发明还提供了一种增益补偿放大器，包括第一级电路，所述第一级电路包括源极跟随器，对输入信号进行源极跟随、增强驱动能力和隔离后产生跟随信号；第二级放大器，与所述第一级电路相耦合，所述第二级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，对所述跟随信号进行放大后产生第二级放大信号，其增益随所述跟随信号的频率的增大而增大；第三级放大器，与所述第二级放大器相耦合，所述第三级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，对所述第二级放大信号的功率调整至预设功率范围内后产生第三级放大信号。可选地，所述输入信号为差分信号，所述第一级电路包括第一 MOS晶体管，其栅极接收所述输入信号的正向信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第一镜像电流源；第二 MOS晶体管，其栅极接收所述输入信号的负向信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第二镜像电流源。可选地，所述第二级放大器包括第三MOS晶体管，其栅极连接所述第一 MOS晶体管的源极，其漏极通过第一电阻连接至所述电源正极，其源极连接第三镜像电流源；第四MOS晶体管，其栅极连接所述第二MOS晶体管的源极，其漏极通过第二电阻连接至所述电源正极，其源极连接第四镜像电流源，所述第四镜像电流源的输出电流与所述第三镜像电流源的输出电流相同；第一反馈电阻，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极；第一反馈电容，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极。可选地，所述第三级放大器包括第五MOS晶体管，其栅极连接所述第三MOS晶体管的漏极，其源极连接第五镜像电流源；第六MOS晶体管，其栅极连接所述第四MOS晶体管的漏极，其源极连接第六镜像电流源，所述第六镜像电流源的输出电流与所述第五镜像电流源的输出电流相同；第二反馈电阻，其第一端连接所述第五MOS晶体管的源极，其第二端连接所述第六MOS晶体管的源极。
与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明实施例的射频调制输出电路中，采用第一放大电路对第一混频器产生的第一射频调制信号进行放大，采用第二放大电路对第二混频器产生的第二射频调制信号进行放大，之后再将放大后的两路信号相加，由于两路信号的混频和放大电路是相互独立的，因而增加了两路信号的隔离度，有利于防止信号串扰，使得两路信号具有很好的交调性能，加强了射频调制输出电路的线性度。进一步的，本发明实施例的射频调制输出电路中，第一放大电路和第二放大电路为增益补偿放大器，其增益随频率的增大而增大，有利于补偿前级电路由于频率增加而造成的增益下降，从而在整个宽频带范围内都具有稳定的增益。
图1是现有技术的一种电视射频调制系统的电路结构示意图；图2是本发明实施例的射频调制输出电路的结构框图；图3是本发明实施例的射频调制输出电路中的混频器的详细电路图；图4是本发明实施例的射频调制输出电路中的增益补偿放大器的结构框图；图5是本发明实施例的射频调制输出电路中的增益补偿放大器的详细电路图；图6是图4中第二级放大器的幅度响应曲线图。
具体实施例方式现有技术中的射频调制输出电路一般是将两路混频信号相加后再进行放大输出， 混频调制后的两路信号之间会产生串扰，使得电路的线性度受到影响。此外，由于各种寄生电容和电感的存在，随着频率的增加，系统增益会逐渐下降，导致整个宽频带范围内系统的增益滚降，影响系统性能。本发明实施例的射频调制输出电路中，采用第一放大电路对第一混频器产生的第一射频调制信号进行放大，采用第二放大电路对第二混频器产生的第二射频调制信号进行放大，之后再将放大后的两路信号相加，由于两路信号的混频和放大电路是相互独立的，因而增加了两路信号的隔离度，有利于防止信号串扰，使得两路信号具有很好的交调性能，加强了射频调制输出电路的线性度。进一步的，本发明实施例的射频调制输出电路中，第一放大电路和第二放大电路为增益补偿放大器，其增益随频率的增大而增大，有利于补偿前级电路由于频率增加而造成的增益下降，从而在整个宽频带范围内都具有稳定的增益。下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。图2示出了本实施例的射频调制输出电路的结构框图，主要包括第一混频器21， 接收第一输入信号Signal 1和第一载波信号LOl并对其进行混频后产生第一射频调制信号Modulated Signal 1 ；第一放大电路25，与第一混频器21相连，对第一射频调制信号 Modulated Signal 1进行放大后产生第一放大信号VOUTl ；第二混频器22，接收第二输入信号Signal 2和第二载波信号L02并对其进行混频后产生第二射频调制信号Modulated Signal 2 ；第二放大电路沈，与第二混频器22相连，对第二射频调制信号ModulatedSignal 2进行放大后产生第二放大信号V0UT2 ；输出电路观，与第一放大电路25和第二放大电路沈相连，将第一放大信号VOUTl和第二放大信号V0UT2相加后输出，产生输出射频信号 RF Output。优选地，在本实施例的射频调制输出电路还包括第一载波缓冲电路23和第二载波缓冲电路对，载波信号LO Signal分别通过第一载波缓冲电路23和第二载波缓冲电路 24的缓冲放大后产生第一载波信号LOl和第二载波信号L02，之后再分别输入至第一混频器21和第二混频器22中。在一具体的实施例中，第一载波缓冲电路23和第二载波缓冲电路M都可以采用常规的放大器电路来实现。其中，第一载波信号LOl和第二载波信号L02 可以是同一载波信号LO Signal缓冲放大后产生的，也可以是相互独立的不同载波信号缓冲放大后产生的。第一载波缓冲电路23和第二载波缓冲电路M可以用来消除本地振荡电路与第一混频器21和第二混频器22之间的交互式耦合，并将载波信号LO Signal放大以得到所需信号幅度的第一载波信号LOl和第二载波信号L02。本实施例中，第一输入信号Signal 1、第一载波信号L01、第二载波信号L02都是差分信号，第二输入信号Signal 2为一双端信号，包括一固定电平和一单端输入信号，混频产生的第一射频调制信号Modulated Signal 1和第二射频调制信号Modulated Signal 2，以及放大产生的第一放大信号VOUTl和第二放大信号V0UT2也都是差分信号，而最终向外输出的输出射频信号RF Output是单端信号。其中，输出电路观可以包括两个输出电阻Rout，其中第一输出电阻Rout的第一端连接电源正极VDD，第二端连接第一放大电路25的负向输出端和第二放大电路沈的正向输出端；第二输出电阻Rout的第一端连接电源正极VDD，第二端连接第一放大电路25的正向输出端和第二放大电路26的负向输出端；两个输出电阻Rout中任一个的第二端可以作为输出端，产生输出射频信号RF Output。第一混频器21和第二混频器22的基本结构相同，如图3所示，都是基于基本的 Gilbert结构，采用全差分结构，主要包括跨导输入级和换向开关模块，其中，跨导输入级将接收到的第一输入信号Signal 1或第二输入信号Signal 2转化为电流信号，换向开关模块与跨导输入级相连，在第一载波信号LOl或第二载波信号L02的控制下对电流信号进行周期换向，产生第一射频调制信号ModulatedSignal 1或第二射频调制信号Modulated Signal 2。其中，跨导输入级包括第七MOS晶体管M1，其栅极接收输入信号中的一路信号 Inputl (对于第一输入信号具体为第一输入信号的正向信号)，其源极与第七镜像电流源 Il相连；第八MOS晶体管MC1，其栅极接收预设的参考电压VB2，其源极与第七MOS晶体管 Ml的漏极相连；第九MOS晶体管M2，其栅极接收输入信号中的另一路信号(对于第一输入信号具体为第一输入信号的负向信号)，其源极与第八镜像电流源12相连；第十MOS晶体管MC2，其栅极接收参考电压VB2，其源极与第九MOS晶体管M2的漏极相连；第三反馈电阻 R，其第一端连接第七MOS晶体管Ml的源极，其第二端连接第九MOS晶体管M2的源极。预设的参考电压VB2可以保证第八MOS晶体管MCl和第十MOS晶体管MC2工作在饱和区内。图3为简化图，其简化地示出了第七镜像电流源Il中的MOS晶体管MBl以及第八镜像电流源12中的MOS晶体管MB2，MOS晶体管MBl和MB2的栅极连接预设的偏置电压IBiasl，本领域技术人员应当理解，第七镜像电流源Il和第八镜像电流源12中还包括MOS 晶体管MBl和MB2之外的其他公知的相关电路，此处为了简化而并未示出。换向开关模块具体包括第十一 MOS晶体管M3，其栅极接收载波信号的正向信号 (对于第一载波信号为第一载波信号的正向信号LOl+)，其源极连接第八MOS晶体管MCl的漏极，其漏极通过电阻Rl连接至电源正极VDD ；第十二 MOS晶体管M4，其栅极接收载波信号的负向信号(对于第一载波信号为第一载波信号的负向信号L01-)，其源极连接第八MOS 晶体管MCl的漏极，其漏极通过电阻Rl连接至电源正极VDD ；第十三MOS晶体管M5，其栅极接收载波信号的负向信号(对于第一载波信号为第一载波信号的负向信号L01-)，其源极连接第十MOS晶体管MC2的漏极，其漏极连接第i^一 MOS晶体管M3的漏极；第十四MOS 晶体管M6，其栅极接收载波信号的正向信号(对于第一载波信号为第一载波信号的正向信号LOl+)，其源极连接第十MOS晶体管MC2的漏极，其漏极连接第十二 MOS晶体管M4的漏极；其中，第十一 MOS晶体管M3、第十二 MOS晶体管M4、第十三MOS晶体管M5和第十四MOS 晶体管M5的漏极为输出端，对于第一混频器，输出的分别是第一射频调制信号Modulated Signal 1 的正向信号 Modulated Signal 1+以及负向信号 Modulated Signal 1_。本实施例中，第一混频器21中的第七镜像电流源Il和第八镜像电流源12的输出电流相等，实现普通调幅调制功能；第二混频器22中的第七镜像电流源Il和第八镜像电流源12根据设计指标按照比例取预设值，以实现抑制载波的双边带调幅调制功能。当然，在其他具体实施例中，也可以实际功能需求对两个混频器中的镜像电流源Il和12进行其他配置。同时结合图2和图3，为了简化说明，图3中的信号名称和流向以第一混频器21为例。对于第一混频器21，输入信号hputl和hpUt2分别为第一输入信号Signal 1的正向信号和负向信号。第一输入信号Signal 1通过跨导输入级中的第七MOS晶体管Ml和第八MOS晶体管M2以及第三反馈电阻R转化为电流信号，然后经过由第一载波信号L01+、L0 1-控制的第十一至第十四MOS晶体管M3至M6 (用作开关管)对电流信号进行周期性换向， 与第一输入信号Signal 1完成模拟信号相乘，从而完成频率变换的功能，输出第一射频调制信号 Modulated Signal 1+、Modulated Signal 1_。其中，第i^一至第十四 MOS 晶体管 M3至M6的栅极还可以通过电阻连接另一预设的参考电压VB。其中，第一载波缓冲电路23与第一混频器21之间采用电容Cl来耦合，即载波信号通过电容Cl输入至第十一至第十四MOS晶体管M3至M6的栅极。为了减少寄生电容的影响，第一混频器21和第一放大电路25之间为直接耦合。类似的，第二载波缓冲电路M 与第二混频器22之间也采用电容耦合，第二混频器22和第二放大电路沈之间也为直接耦
I=I ο更具体的，当第三反馈电阻R远大于第七MOS晶体管Ml和第九MOS晶体管M2的跨导时，跨导输入级的有效跨导变为跨导的弱函数，第一输入信号Signal 1的大部分变化落在第三反馈电阻R上，也就是说第七MOS晶体管Ml和第九MOS晶体管M2的漏电流是第一输入信号Signal 1的线性函数，从而增加了电路的线性度。级联的共栅MOS晶体管MC 1、MC2减少了跨导输入管与开关管之间的密勒电容，增加了第一载波信号LO 1+、L01-与第一输入信号Signal 1之间的隔离度。对于第二混频器22，其输入信号hputl和hput2分别为第二输入信号Signal 2中的单端信号和固定电平，其固定电平由整个射频系统决定。第二混频器22的结构和工作原理类似，这里就不再赘述。第一混频器21和第二混频器22采用电阻负载结构，使得该输出电阻和下级的第一放大电路以及第二放大电路的输入端寄生电容形成了低通特性，导致两个混频器的增益下降；又由于作为开关管的MOS晶体管M3至M6的栅极寄生电容的存在，随着频率增加、载波信号LO幅度下降、以及下级输入端寄生电容的存在，第一混频器21和第二混频器22的增益下降。由于在整个射频工作范围内，频率高、频带宽，最高频率较最低频率的增益下降较大。作为一个优选的实施例，本实施例中第一放大电路25和第二放大电路沈为增益补偿放大器，其增益随频率的增大而增大，从而能够实现增益补偿，使得整个电路在全部工作频带范围内具有比较稳定的增益。除增益补偿外，本实施例的增益补偿放大器还具有高隔离度、高线性度的特点，其结构框图如图4所示。参考图4，本实施例的增益补偿放大器主要包括第一级电路41，主要包括源极跟随器，对输入的射频调制信号Modulated Signal进行跟随；第二级放大器42，与第一级电路41相耦合，第二级放大器42包括带源极负反馈的差分放大器，其增益随频率的增大而增大；第三级放大器43，与第二级放大器42相耦合，第三级放大器43包括带源极负反馈的差分放大器，将输出信号VOUT的功率调整至预设功率范围内。同时结合图2和图4，对于第一放大电路25，第一射频调制信号ModulatedSignal 1经过第一级电路41，增强电路的驱动能力，并对第一射频调制信号Modulated Signal 1 和第二射频调制信号Modulated Signal 2进行隔离后输出；该输出信号在第二级放大器 42中对高频信号进行增益补偿，并在第三级放大器43中进行增益放大调整。对于第二放大电路沈，第二射频调制信号Modulated Signal 2经过第一级电路41，增强电路的驱动能力，并对第二射频调制信号Modulated Signal2和第一射频调制信号Modulated Signal 1 进行隔离后输出；该输出信号在第二级放大器42中对高频信号进行增益补偿，并在第三级放大器43中进行增益放大调整。最后两路放大信号经过输出电路观相加后输出。图5示出了本实施例的增益补偿放大器的详细电路，各级联电路之间采用直接耦合，各放大器的偏置电流由镜像电流源Iss以及MOS晶体管Ml提供。为了便于简化说明过程，图5中的信号名称和流向都是针对第一放大电路的，第二放大电路的具体结构与第一放大电路相同。其中，第一级电路51主要包括第一 MOS晶体管M8，其栅极接收输入信号中的一路信号(对于第一放大电路，具体为第一射频调制信号的正向信号ModulatedSignal 1+)，其漏极连接电源正极VDD，其源极连接第一镜像电流源；第二 MOS晶体管M9，其栅极接收输入信号中的另一路信号(对于第一放大电路，具体为第一射频调制信号的负向信号 Modulated Signal 1_)，其漏极连接电源正极VDD，其源极连接第二镜像电流源。其中，第一镜像电流源主要包括MOS晶体管Ml和M2，第一 MOS晶体管M8的源极具体连接至MOS晶体管M2的漏极，第一镜像电流源的电流比例为1 kl，kl的具体数值可以根据实际设定参数来进行调整；第二镜像电流源主要包括MOS晶体管Ml和M3，第二 MOS晶体管M9的源极具体连接至MOS晶体管M3的漏极，第二镜像电流源的电流比例为1 k2，k2的具体数值可以根据实际设定参数来进行调整。
第一级电路51中利用栅极接收信号，利用源极驱动负载，使得源极电势能跟随栅压，表现出很高的输入阻抗和中等的输出阻抗，使得电路具有较强的驱动能力。第二级放大器52主要包括第三晶体管M10，其栅极连接第一 MOS晶体管M8的源极，其漏极通过第一电阻Rl连接至电源正极VDD，其源极连接第三镜像电流源；第四MOS晶体管，其栅极连接第二 MOS晶体管M9的源极，其漏极通过第二电阻R2连接至电源正极VDD， 其源极连接第四镜像电流源，其中，第四镜像电流源的输出电流与第三镜像电流源的输出电流相同；第一反馈电阻Rfl，其第一端连接至第三MOS晶体管MlO的源极，其第二端连接至第四MOS晶体管Mll的源极；第一反馈电容Cl，其第一端连接至第三MOS晶体管MlO的源极，其第二端连接至第四MOS晶体管Mll的源极。其中，第三镜像电流源包括MOS晶体管Ml和M4，第三MOS晶体管MlO的源极具体连接至MOS晶体管M4的漏极；第四镜像电流源包括MOS晶体管Ml和M5，第四MOS晶体管 Mll的源极具体连接至MOS晶体管M5的漏极。第三镜像电流源与第四镜像电流源的电流比例相同，都为1 k3，k3的具体数值可以根据实际设定参数来进行调整。具体的，第二级放大器52的有效跨导频率响应曲线如图6所示，可见第二级放大器52具有宽带响应，在高频处增加晶体管的有效跨导，补偿输出端所产生的增益滚降。第
二级放大器52中第一反馈电阻Rfl和第一反馈电容Cl并联的阻抗Z = 1 + ，呈低通
特性，其中Rfl表示第一反馈电阻Rfl的电阻值，C1表示第一反馈电容Cl的电容值，s表示 S域。将第二级放大器52中的第三MOS晶体管MlO和第四MOS晶体管Mll的跨导记作gm，
则第二级放大器52的有效跨导Gm表示为:Gm = ^Jl7n =η，则第二
+ Smx Δ ' ^ ^fi^i^ + 1 + SmKf \ 丨 L g JRnCvs + l)
级放大器52的增益可以表示为-.CG2=Gm ^R1 =f，其中队表示第
RflC1S+ l + gmRfl/2
二级放大器52的输出阻抗，当频率小于IAflC1时，该Gm为电阻特性，当Z >> l/gm时，则
CG2 = ψ-。当频率大于VRflC1时，该阻抗Z呈容性，随着频率增加，阻抗下降，Gffl增加，CG2
增加。由以上公式可以看出第二级放大器52的增益随频率增加而增加，补偿了前级电路的增益下降。第二级放大器52中，相互并联的第一反馈电阻Rfl和第一反馈电容Cl形成了源简并电路，在不同频率下呈现不同的阻抗值，以此来改变增益，从而能够实现增益的补偿。第三级放大器53主要包括第五MOS晶体管Μ12，其栅极连接第三MOS晶体管MlO 的漏极，其源极连接第五镜像电流源；第六MOS晶体管Μ13，其栅极连接第四MOS晶体管Mll 的漏极，其源极连接第六镜像电流源，其中第六镜像电流源的输出电流与第五镜像电流源的输出电流相同；第二反馈电阻Rf2，其第一端连接第五MOS晶体管M12的源极，其第二端连接第六MOS晶体管M13的源极，第五MOS晶体管M12的漏极作为正向信号的输出端(对于第一放大电路输出的是第一放大信号的正向信号V0UT11)，第六MOS晶体管M13的漏极作为负向信号的输出端(对于第一放大电路输出的是第一放大信号的负向信号V0UT12)。其中，第五镜像电流源包括MOS晶体管Ml和M6，第五MOS晶体管M12的源极具体连接至MOS晶体管M6的漏极；第六镜像电流源包括MOS晶体管Ml和M7，第六MOS晶体管M13的源极具体连接至MOS晶体管M7的漏极。第五镜像电流源与第六镜像电流源的电流比例相同，都为1 k4，k4的具体数值可以根据实际设定参数来进行调整。第三级放大器53的有效跨导Gm3表示为
广 _S m3^m3-.v r, /9其中，^ll3为第五MOS晶体管M12和第六MOS晶体管M13的跨导，I f2为第二反馈电
^ 2
阻Rf2的电阻值。当I f2 > > gm3时，Gm3 = ‘，也就是Δ I 2 Δ VinAf2，其中Δ I表示输出
漏电流，AVin表示输入信号的变化。这就表明输入信号AVin的大部分变化由I f2决定。也就是说，漏电流是输入电压的线性函数，并通过输出电阻转化为电压输出，提高电路的线性度。图5中增益补偿放大器的总增益为CG = CGi*CG2*CG3，CG1, CG2和CG3分别表示第一级电路51、第二级放大器52以及第三级放大器53的增益。其中第一级电路51为源极跟
2 R
随器，设计增益CG1 1，第二级放大器52的增益CG2 =Gm^Rl = l +，第三级放大器
53的增益CG3 = ？。其中Gm为第二级放大器52输入端的有效跨导，Z为第二级放
1 + Sm3 Z1 丨 L
大器52中第一反馈电阻和第一反馈电容的并联阻抗，gm为第二级放大器52中第三MOS晶体管MlO和第四MOS晶体管Mll的跨导,R1表示第二级放大器52的输出阻抗馆⑷第三级放大器53中第五MOS晶体管M12和第六MOS晶体管M13的跨导，Rout为输出阻抗(也就是图 2中输出电阻Rout的阻抗)，Z1为第二反馈电阻Rf2的阻抗。第二级放大器52的补偿了前级电路频率增加造成的增益下降，第三级放大器53将输出信号的功率调节至预设范围内， 而且第三级放大器53中电阻负反馈的应用，增加了电路的线性度。综上，第一级电路51包括源极跟随器，对上级电路进行信号隔离，防止第一射频调制信号Modulated Signal 1和第二射频调制信号Modulated Signal 2信号串扰，增加系统的交调性能；而且源极跟随器具有高输入阻抗低输出阻抗的优点，增加了对后级电路的驱动能力。第二级放大器52和第三级放大器53采用带源极负反馈的差分放大器，使得放大器具有很好的线性度；第二级放大器52采用电阻和电容并联的反馈方式，补偿了前级电路因为频率增加而造成的增益下降，实现增益补偿。需要说明的是，本实施例中第一输入信号Signal 1是视频信号，第二输入信号 Signal 2是音频信号，但本实施例的射频调制输出电路也可用于其他适当的应用，即第一输入信号Signal 1和第二输入信号Signal 2可以是其他适当的信号。此外，虽然本实施例中所披露的电路模块给出了具体的电路连接结构，如图2中的输出电路观、图3中的混频器等，但这并不应当理解为对本发明的限制，本领域人员应当理解的是相关的电路模块也可以采用能够实现相同或相似功能的其他电路连接结构。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种射频调制输出电路，其特征在于，包括第一混频器，接收第一输入信号和第一载波信号并对其进行混频后产生第一射频调制信号；第一放大电路，与所述第一混频器相连，对所述第一射频调制信号进行放大后产生第一放大信号；第二混频器，接收第二输入信号和第二载波信号并对其进行混频后产生第二射频调制信号；第二放大电路，与所述第二混频器相连，对所述第二射频调制信号进行放大后产生第二放大信号；输出电路，与所述第一放大电路和第二放大电路相连，将所述第一放大信号和第二放大信号相加后输出。
2.根据权利要求1所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述第一放大电路和第二放大电路为增益补偿放大器，其增益随频率的增大而增大。
3.根据权利要求2所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述增益补偿放大器包括 第一级电路，所述第一级电路包括源极跟随器，对输入的信号进行源极跟随、增强驱动能力和隔离；第二级放大器，与所述第一级电路相耦合，所述第二级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，其增益随频率的增大而增大；第三级放大器，与所述第二级放大器相耦合，所述第三级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，将输出信号的功率调整至预设功率范围内。
4.根据权利要求3所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述第一输入信号、第一射频调制信号、第二射频调制信号、第一放大信号和第二放大信号为差分信号，所述第二输入信号为双端信号，所述第一级电路包括第一 MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的一路信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第一镜像电流源；第二 MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的另一路信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第二镜像电流源。
5.根据权利要求4所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述第二级放大器包括 第三MOS晶体管，其栅极连接所述第一MOS晶体管的源极，其漏极通过第一电阻连接至所述电源正极，其源极连接第三镜像电流源；第四MOS晶体管，其栅极连接所述第二 MOS晶体管的源极，其漏极通过第二电阻连接至所述电源正极，其源极连接第四镜像电流源，所述第四镜像电流源的输出电流与所述第三镜像电流源的输出电流相同；第一反馈电阻，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极；第一反馈电容，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极。
6.根据权利要求5所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述第三级放大器包括 第五MOS晶体管，其栅极连接所述第三MOS晶体管的漏极，其源极连接第五镜像电流源；第六MOS晶体管，其栅极连接所述第四MOS晶体管的漏极，其源极连接第六镜像电流源，所述第六镜像电流源的输出电流与所述第五镜像电流源的输出电流相同；第二反馈电阻，其第一端连接所述第五MOS晶体管的源极，其第二端连接所述第六MOS 晶体管的源极。
7.根据权利要求4所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述输出电路包括第一输出电阻，其第一端连接电源正极，其第二端连接所述第一放大电路的负向输出端和所述第二放大电路的正向输出端；第二输出电阻，其第一端连接所述电源正极，其第二端连接所述第一放大电路的正向输出端和所述第二放大电路的负向输出端。
8.根据权利要求1所述的射频调制输出电路，其特征在于，还包括第一载波缓冲电路，所述第一载波信号经过所述第一载波缓冲电路缓冲放大后输入至所述第一混频器；第二载波缓冲电路，所述第二载波信号经过所述第二载波缓冲电路缓冲放大后输入至所述第二混频器。
9.根据权利要求1所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述第一混频器和第二混频器分别包括跨导输入级，将接收到的第一输入信号或第二输入信号转化为电流信号； 换向开关模块，与所述跨导输入级相连，在所述第一载波信号或第二载波信号的控制下对所述电流信号进行周期换向，产生所述第一射频调制信号或第二射频调制信号。
10.根据权利要求9所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述第一输入信号、第一射频调制信号、第二射频调制信号为差分信号，所述第二输入信号为双端信号，所述跨导输入级包括第七MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的一路信号，其源极与第七镜像电流源相连； 第八MOS晶体管，其栅极接收预设的参考电压，其源极与所述第七MOS晶体管的漏极相连；第九MOS晶体管，其栅极接收输入信号中的另一路信号，其源极与第八镜像电流源相连；第十MOS晶体管，其栅极接收所述参考电压，其源极与所述第九MOS晶体管的漏极相连；第三反馈电阻，其第一端连接所述第七MOS晶体管的源极，其第二端连接所述第九MOS 晶体管的源极；所述换向开关模块包括第十一MOS晶体管，其栅极接收载波信号的正向信号，其源极连接所述第八MOS晶体管的漏极，其漏极通过电阻连接至电源正极；第十二MOS晶体管，其栅极接收载波信号的负向信号，其源极连接所述第八MOS晶体管的漏极，其漏极通过电阻连接至电源正极；第十三MOS晶体管，其栅极接收载波信号的负向信号，其源极连接所述第十MOS晶体管的漏极，其漏极连接所述第十一 MOS晶体管的漏极；第十四MOS晶体管，其栅极接收载波信号的正向信号，其源极连接所述第十MOS晶体管的漏极，其漏极连接所述第十二 MOS晶体管的漏极。
11.其中，所述第十一MOS晶体管、第十二 MOS晶体管、第十三MOS晶体管和第十四MOS 晶体管的漏极为输出端。根据权利要求1至10中任一项所述的射频调制输出电路，其特征在于，所述第一输入信号为视频信号，所述第二输入信号为音频信号。
12.一种增益补偿放大器，其特征在于，包括第一级电路，所述第一级电路包括源极跟随器，对输入信号进行源极跟随、增强驱动能力和隔离后产生跟随信号；第二级放大器，与所述第一级电路相耦合，所述第二级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，对所述跟随信号进行放大后产生第二级放大信号，其增益随所述跟随信号的频率的增大而增大；第三级放大器，与所述第二级放大器相耦合，所述第三级放大器包括带源极负反馈的差分放大器，对所述第二级放大信号的功率调整至预设功率范围内后产生第三级放大信号。
13.根据权利要求12所述的增益补偿放大器，其特征在于，所述输入信号为差分信号， 所述第一级电路包括第一 MOS晶体管，其栅极接收所述输入信号的正向信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第一镜像电流源；第二 MOS晶体管，其栅极接收所述输入信号的负向信号，其漏极连接电源正极，其源极连接第二镜像电流源。
14.根据权利要求13所述的增益补偿放大器，其特征在于，所述第二级放大器包括 第三MOS晶体管，其栅极连接所述第一MOS晶体管的源极，其漏极通过第一电阻连接至所述电源正极，其源极连接第三镜像电流源；第四MOS晶体管，其栅极连接所述第二MOS晶体管的源极，其漏极通过第二电阻连接至所述电源正极，其源极连接第四镜像电流源，所述第四镜像电流源的输出电流与所述第三镜像电流源的输出电流相同；第一反馈电阻，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极；第一反馈电容，其第一端连接至所述第三MOS晶体管的源极，其第二端连接至所述第四MOS晶体管的源极。
15.根据权利要求14所述的增益补偿放大器，其特征在于，所述第三级放大器包括 第五MOS晶体管，其栅极连接所述第三MOS晶体管的漏极，其源极连接第五镜像电流源；第六MOS晶体管，其栅极连接所述第四MOS晶体管的漏极，其源极连接第六镜像电流源，所述第六镜像电流源的输出电流与所述第五镜像电流源的输出电流相同；第二反馈电阻，其第一端连接所述第五MOS晶体管的源极，其第二端连接所述第六MOS 晶体管的源极。
全文摘要
本发明提供了一种射频调制输出电路，包括第一混频器，接收第一输入信号和第一载波信号并对其进行混频后产生第一射频调制信号；第一放大电路，与所述第一混频器相连，对所述第一射频调制信号进行放大后产生第一放大信号；第二混频器，接收第二输入信号和第二载波信号并对其进行混频后产生第二射频调制信号；第二放大电路，与所述第二混频器相连，对所述第二射频调制信号进行放大后产生第二放大信号；输出电路，与所述第一放大电路和第二放大电路相连，将所述第一放大信号和第二放大信号相加后输出。本发明能够改善电路的隔离度和线性度，进而能够在整个宽频带范围内都具有稳定的增益。
文档编号H03F3/189GK102412798SQ20111040901
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者胡铁刚, 褚云飞, 陈明洁 申请人:杭州士兰微电子股份有限公司