具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图2为本发明一种增益可编程的射频放大器的电路结构图。如图2所示，本发明一种增益可编程的射频放大器，包括带隙基准(BGR)10、固定偏置电压电路20、电流电压可编程电路30、输入级偏置镜像模块40、输入级50、输出级60和低压差稳压电路(LDO)70组成。

其中，带隙基准(BGR，Band-Gap Reference)10用于产生基准电流Iref并输出至固定偏置电压电路20；固定偏置电压电路20，由第一NMOS偏置管MN1、第二NMOS偏置管MN2和第一PMOS偏置管MP1组成，用于在基准电流Iref的控制下产生电流电压可编程电路30所需的固定偏置电压Vb；电流电压可编程电路30，用于在n位增益控制信号CT[1:n]的控制下将固定偏置电压Vb转换为可编程偏置电流Ipc并传输至输入级偏置镜像模块40的输入端，同时在n位增益控制信号CT[1:n]的控制下将固定偏置电压Vb转换为可编程偏置电压Vpc并传输至输出级60以提供输出级所需的偏置电压Vg_Mo，在本发明中，电流电压可编程电路30利用固定偏置Vb，由输入的n位增益控制信号CT[1:n]进行放大器输入级偏置镜像电流Ipc及输出级的可编程偏置电压Vpc数字编程控制可调；输入级偏置镜像模块40由第三NMOS偏置管N_inb和第一栅极隔离电阻Rg组成，用于在电流电压可编程电路30输出的可编程电流Ipc的控制下产生可编程的偏置电压Vg_Nin并输出至输入级50的栅极；输入级50为电感负反馈(inductive-degenerated)共源结构，由输入匹配电感L_g、输入匹配电容C_g、输入NMOS放大管N_in和发射极负反馈电感L_s组成，用于完成射频信号RF_in的初步放大；输出级60为共栅结构，由输出负载电感L_d、输出耦合电容C_o、输出NMOS放大管M_o、栅极退耦电容C_b和第二栅极隔离电阻Rb组成，用于在可编程偏置电压Vpc的控制下，将经输入级30放大的射频信号RF_in进一步放大得到射频输出信号RF_out；低压差稳压电路(LDO)70，用于产生稳定电压Va供给射频的输入级50和输出级60以获得更稳定的增益控制效果。

图3为本发明具体实施例中n-bits增益可编程的射频放大器的电路结构图。在本发明具体实施例中，电流电压可编程电路30由电流编程电路31和电压编程电路32组成。电流编程电路31由多个第一可编程偏置单元31i组成，i＝1、2、……、n，分别由增益控制信号CT[i]控制，各第一可编程偏置单元31i由PMOS偏置电流输入管P1i、NMOS偏置电流输入管N1i和PMOS偏置电流输出管MP2i组成，用于在增益控制信号CT[i]和固定偏置电压Vb的控制下产生子输出偏置电流，n个子输出偏置电流合并为可编程偏置电流Ipc并连接至输入级偏置镜像模块40的输入端；电压编程电路32由k个第二可编程偏置单元32j、第四PMOS偏置管MP4、第一可编程电阻R1和第二可编程电阻R2组成，j＝1、2、……、k，k≤n，用于在n位增益控制信号CT[1:n]和固定偏置电压Vb的控制下产生可编程偏置电压Vpc，具体地，各第二可编程偏置单元32j由PMOS偏置电压输入管P2j、NMOS偏置电压输入管N2j、PMOS偏置电压输出管MP3j组成，用于在k位增益控制信号CT[1:k]和固定偏置电压Vb的控制下输出偏置电压至分压网络的输入端即第一可编程电阻R1连接第四PMOS偏置管MP4之漏极的一端，第一可编程电阻R1和第二可编程电阻R2组成分压网络，第一可编程电阻(R1)与第二可编程电阻(R2)为(n-k)位可编程电阻，用于在n-k位增益控制信号CT[k+1:n]的控制下改变各自的电阻值以将第二可编程偏置单元32j和第四PMOS偏置管MP4输出的偏置电压进行分压产生可编程偏置电压Vpc。

具体地，带隙基准(BGR)10的输出基准电流Iref连接至第一NMOS偏置管MN1的漏极和栅极以及第二NMOS偏置管MN2的栅极，第一NMOS偏置管MN1的源极和衬底以及第二NMOS偏置管MN2的源极和衬底接地，第二NMOS偏置管MN2的漏极与第一PMOS偏置管MP1的漏极和栅极组成固定偏置电压Vb节点，该固定偏置电压Vb节点连接至NMOS偏置电流输入管N1i的源极和衬底、NMOS偏置电压输入管N2j的源极和衬底以及第四PMOS偏置管MP4的栅极，i＝1、2、……、n，j＝1、2、……、k；

增益控制信号CT[i]连接至PMOS偏置电流输入管P1i的栅极和NMOS偏置电流输入管N1i的栅极，PMOS偏置电流输入管P1i的漏极和NMOS偏置电流输入管N1i的漏极相连连接至PMOS偏置电流输出管MP2i的栅极，i＝1、2、……、n；

PMOS偏置电流输出管MP21、MP22、……、MP2n的漏极连接在一起组成可编程偏置电流Ipc节点，该可编程偏置电流Ipc节点连接至第三NMOS偏置管N_inb的漏极和栅极以及第一隔离电阻Rg的一端，第三NMOS偏置管N_inb的源极接地；

增益控制信号CT[j]连接至PMOS偏置电压输入管P2j的栅极和NMOS偏置电压输入管N2j的栅极，PMOS偏置电压输入管P2j的漏极和NMOS偏置电压输入管N2j的漏极连接至PMOS偏置电压输出管MP3j的栅极，j＝1、2、……、k，k≤n，PMOS偏置电压输出管MP31、MP31、……、MP3k的漏极连接在一起与第四PMOS偏置管MP4的漏极相连并连接至第一可编程电阻R1的一端(分压网络输入端)，第一可编程电阻R1的另一端与第二可编程电阻R2的一端组成可编程偏置电压Vpc节点，该可编程偏置电压Vpc节点连接至第二栅极隔离电阻Rb的一端，增益控制信号CT[k+1:n]连接至第一可编程电阻R1与第二可编程电阻R2的控制端，第二可编程电阻R2的另一端接地；

第一隔离电阻Rg的另一端连接至输入NMOS放大管N_in的栅极和输入匹配电容C_g的一端，输入匹配电容C_g的另一端通过输入匹配电感L_g连接至输入射频信号RF_in，NMOS放大管N_in的源极通过发射极负反馈电感L_s接地，NMOS放大管N_in的漏极连接输出NMOS放大管M_o的源极和衬底；

第二栅极隔离电阻Rb的另一端连接至输出NMOS放大管M_o的栅极和栅极退耦电容C_b的一端，输出NMOS放大管M_o的漏极连接输出负载电感L_d的一端和输出耦合电容C_o的一端，输出耦合电容C_o的另一端即射频输出信号RF_out；

输入电源Vdd连接至带隙基准(BGR)10的电源端、第一PMOS偏置管MP1的源极和衬底、PMOS偏置电流输入管P1i的源极和衬底、PMOS偏置电流输出管MP2i的源极和衬底、PMOS偏置电压输入管P2j的源极和衬底、PMOS偏置电压输出管MP3的源极和衬底、第四PMOS偏置管MP4的源极和衬底以及低压差稳压电路(LDO)70的输入端，栅极退耦电容C_b的另一端和输出负载电感Ld的另一端接低压差稳压电路(LDO)70的输出端即电源Va。

图4a与图4b为本发明实施例的仿真结果示意图。在本实施例中，实现了4-bits增益可编程放大器及功耗控制有效设计，增益由6dB到21dB可编程调节，相应地，电流从0.5mA变化为7.8mA。

可见，本发明中输入级偏置镜像模块40的输入可编程电流Ipc由n-bits的可编程偏置单元控制，各PMOS偏置电流输出管MP2i的宽度尺寸具有不同的权重，输出级偏置电压Vpc则由k-bits的第二可编程偏置单元及n-k bits的可编程电阻调节比实现可编程，从而实现了放大器输入输出级偏置可变编程、增益可编程调节控制及功耗数字化编程控制下的优化高效增益功耗能效比的目的。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。