用于低噪聲放大器的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及電路和放大器，并且在特定實(shí)施例中涉及用于低噪聲放大器(LNA)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與無(wú)線通信系統(tǒng)(諸如蜂窩電話、GPS接收機(jī)、以及具有W1-Fi功能的筆記本和平板電腦)一起使用的電子器件通常含有信號(hào)處理系統(tǒng)，所述信號(hào)處理系統(tǒng)具有到模擬領(lǐng)域的接口。這樣的接口可以包含有線線路和無(wú)線接收機(jī)，其接收傳輸?shù)墓β什⑶覍⒔邮盏墓β兽D(zhuǎn)換到可以使用模擬或數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)解調(diào)的模擬或數(shù)字信號(hào)。典型的無(wú)線接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)包含低噪聲放大器(LNA)，所述低噪聲放大器(LNA)放大可以被天線接收的非常小的信號(hào)、向這些小的信號(hào)提供增益并且將放大的信號(hào)傳到后來(lái)的放大和/或信號(hào)處理級(jí)。通過(guò)在LNA處提供增益，使隨后的增益處理級(jí)對(duì)噪聲不敏感，由此實(shí)現(xiàn)更低的系統(tǒng)噪聲系數(shù)。
[0003]LNA電路通常含有至少一個(gè)晶體管和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的目的是提供與之前級(jí)(諸如天線、濾波器、RF開(kāi)關(guān)、或其它電路)的阻抗匹配和/或噪聲匹配，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)可以由一個(gè)或多個(gè)無(wú)源器件(諸如電感器和電容器)構(gòu)成。LNA實(shí)施方式也可以包含輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、偏置網(wǎng)絡(luò)、以及其它電路結(jié)構(gòu)，諸如共發(fā)共基放大器(cascode)晶體管。
[0004]隨著無(wú)線RF器件正被用在帶有更多變化的規(guī)格的更多環(huán)境中，從天線系統(tǒng)到處理電路的信號(hào)路徑是越來(lái)越重要的。特別地，在這樣變化的和苛求的系統(tǒng)中的LNA的放置和使用呈現(xiàn)變化的挑戰(zhàn)。尤其，設(shè)計(jì)現(xiàn)代無(wú)線RF器件的挑戰(zhàn)性方面可以包含:減少衰減的效應(yīng)、減小對(duì)噪聲的靈敏度、減少成本、減少設(shè)計(jì)時(shí)間和挑戰(zhàn)、以及增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)率。這些經(jīng)常是矛盾的或相互排斥的挑戰(zhàn)呈現(xiàn)針對(duì)改進(jìn)的LNA電路和系統(tǒng)配置的機(jī)會(huì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]依據(jù)實(shí)施例，低噪聲放大器(LNA)包含:多個(gè)分離的輸入端子、多個(gè)晶體管、以及耦合到第一參考端子和LNA的單個(gè)輸出的輸出網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)晶體管包含導(dǎo)電路徑以及耦合到多個(gè)分離的輸入端子中的一個(gè)的控制端子。輸出網(wǎng)絡(luò)也被耦合到多個(gè)晶體管中的每個(gè)的導(dǎo)電路徑。
【附圖說(shuō)明】
[0006]為了更完全地理解本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在對(duì)連同附圖一起進(jìn)行的下面的描述進(jìn)行參考，在附圖中:
圖1圖解傳統(tǒng)的系統(tǒng)的框圖；
圖2圖解實(shí)施例無(wú)線系統(tǒng)的框圖；
圖3圖解傳統(tǒng)的低噪聲放大器的示意圖；
圖4圖解實(shí)施例低噪聲放大器系統(tǒng)的框圖； 圖5a和5b圖解實(shí)施例低噪聲放大器系統(tǒng)的不意圖；
圖6圖解另一個(gè)實(shí)施例低噪聲放大器系統(tǒng)的示意圖；
圖7圖解進(jìn)一步實(shí)施例低噪聲放大器系統(tǒng)的示意圖；
圖8圖解低噪聲放大器系統(tǒng)的更詳細(xì)的示意圖；
圖9圖解另一個(gè)實(shí)施例無(wú)線系統(tǒng)的更詳細(xì)的框圖；
圖10圖解操作無(wú)線系統(tǒng)的實(shí)施例方法的框圖；并且圖11圖解替選的實(shí)施例無(wú)線系統(tǒng)的框圖。
[0007]在不同的附圖中對(duì)應(yīng)的數(shù)字和符號(hào)通常指的是對(duì)應(yīng)的部分，除非另外指出。附圖被繪制成清楚地圖解實(shí)施例的相關(guān)方面并且不必被繪制成比例。
【具體實(shí)施方式】
[0008]各種實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)和使用以下被詳細(xì)討論。然而，應(yīng)該理解在本文中描述的各種實(shí)施例在各種各樣的特定語(yǔ)境中是可應(yīng)用的。討論的特定實(shí)施例僅僅圖解用來(lái)實(shí)現(xiàn)和使用各種實(shí)施例的特定方式，并且不應(yīng)該以限制的范圍來(lái)理解。
[0009]關(guān)于在特定語(yǔ)境中的各種實(shí)施例(也就是無(wú)線系統(tǒng)并且更具體而言在天線系統(tǒng)中的低噪聲放大器(LNA))進(jìn)行描述。在本文中描述的各種實(shí)施例中的一些包含用于移動(dòng)通信的天線系統(tǒng)、多頻帶通信系統(tǒng)、放大器電路、LNA電路、帶有匹配網(wǎng)絡(luò)和退化元件的LNA電路、以及接近天線系統(tǒng)且遠(yuǎn)離處理電路來(lái)放置的LNA。在其它實(shí)施例中，各方面也可以被應(yīng)用到涉及依據(jù)如在本領(lǐng)域中所知的任何方式的任何類型的通信系統(tǒng)或放大器的其它應(yīng)用。
[0010]依據(jù)在本文中描述的實(shí)施例，公開(kāi)了包含耦合到濾波器組的多個(gè)LNA的LNA組。該濾波器組被耦合到天線開(kāi)關(guān)并且該天線開(kāi)關(guān)被耦合到天線系統(tǒng)。天線開(kāi)關(guān)、濾波器組、以及LNA組以彼此緊密接近來(lái)級(jí)聯(lián)以便減少在電路之間的衰減。LNA組經(jīng)由單個(gè)同軸電纜被耦合到RF芯片組并且該RF芯片組可以設(shè)置成離LNA組的距離比LNA組離其它部件的距離更長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，在LNA組中的LNA可以僅使單個(gè)LNA在給定時(shí)間被啟用或被選擇。在其它實(shí)施例中，在LNA組中的多個(gè)LNA可以同時(shí)被啟用或被選擇。在這樣的實(shí)施例中，LNA組包含匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0011]圖1圖解傳統(tǒng)無(wú)線系統(tǒng)100的框圖，所述傳統(tǒng)無(wú)線系統(tǒng)100包含天線系統(tǒng)102、雙工器(diplexer) 104、天線開(kāi)關(guān)106、濾波器組108、LNA組110、以及RF芯片組112。依據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，天線系統(tǒng)102接收不同頻帶(諸如低頻帶(LB)、中頻帶(MB)、或高頻帶(HB))內(nèi)的信號(hào)并且在將信號(hào)經(jīng)過(guò)同軸電纜114傳送到天線開(kāi)關(guān)106之前在雙工器104處對(duì)信號(hào)復(fù)用。天線開(kāi)關(guān)106選擇開(kāi)關(guān)耦合以供給在濾波器組108中的特定濾波器1-η。該特定濾波器1-η濾波并且選擇特定頻帶并且將濾波信號(hào)供給到在LNA組110中的LNA l_n。特定的LNA 1-η將放大的信號(hào)供給到其中可以執(zhí)行更多處理的RF芯片組112。
[0012]如在背景中簡(jiǎn)要描述的，衰減和噪聲在諸如無(wú)線系統(tǒng)100的電子系統(tǒng)中是相關(guān)的。增加在部件102-112中的每個(gè)之間的物理距離可以增加在每級(jí)之間的衰減，由此使系統(tǒng)的噪聲性能退化。特別地，耦合在天線系統(tǒng)102和天線開(kāi)關(guān)104之間的同軸電纜114可以造成顯著的衰減。
[0013]因而，在本文中描述的實(shí)施例包含無(wú)線系統(tǒng)，所述無(wú)線系統(tǒng)帶有以緊密接近來(lái)放置的并且配置成被衰減更小影響且對(duì)噪聲不那么敏感的天線開(kāi)關(guān)、濾波器組、以及LNA組。實(shí)施例無(wú)線系統(tǒng)可以包含天線系統(tǒng)，所述天線系統(tǒng)帶有被布置以便增加信號(hào)接收的多個(gè)天線。這些天線可以更遠(yuǎn)離RF芯片組來(lái)放置并且可以經(jīng)過(guò)同軸電纜來(lái)耦合。依據(jù)各種實(shí)施例，在級(jí)聯(lián)電路的信號(hào)路徑中在處于緊密接近天線開(kāi)關(guān)的并且在同軸電纜前的LNA組中執(zhí)行放大。因而，在更顯著的衰減發(fā)生之前執(zhí)行放大并且減少了總體噪聲系數(shù)。
[0014]圖2圖解實(shí)施例無(wú)線系統(tǒng)120的框圖，所述實(shí)施例無(wú)線系統(tǒng)120圖解以上提及的方面并且包含天線系統(tǒng)122、天線開(kāi)關(guān)124、濾波器組126、LNA組128、以及RF芯片組132。依據(jù)各種實(shí)施例，天線開(kāi)關(guān)124、濾波器組126、和LNA組128以緊密接近被放置在封裝134上并且天線系統(tǒng)122也可以以緊密接近被放置或被放置得更遠(yuǎn)。在一些實(shí)施例中，天線開(kāi)關(guān)124、濾波器組126、和LNA組128彼此緊接相鄰地被放置。在各種實(shí)施例中，RF芯片組132更遠(yuǎn)離LNA組128被放置并且經(jīng)由同軸電纜130被耦合到LNA組128。在特定實(shí)施例中，天線系統(tǒng)122可以包含配置成傳輸或接收低頻帶(LB)和中頻帶(MB)信號(hào)的天線和雙工器。在一些實(shí)施例中，天線系統(tǒng)122可以包含分離的高頻帶(HB)天線或分離的低頻帶(LB)天線。天線系統(tǒng)122也可以包含組合的中頻帶和高頻帶MB/HB天線而沒(méi)有雙工器。
[0015]依據(jù)各種實(shí)施例，在天線系統(tǒng)122處接收信號(hào)。這些信號(hào)可以包含多個(gè)頻帶。比如，信號(hào)可以包含700-900 MHz的低頻帶(LB)、1.8-2.4 GHz的中頻帶(MB)、以及2.5-3.5GHz的高頻帶(HB)。其它實(shí)施例可以包含更多或更少的頻帶，如以下進(jìn)一步解釋的，并且頻帶可以跨過(guò)不同的頻率范圍來(lái)變化。天線開(kāi)關(guān)124被控制成選擇特定開(kāi)關(guān)配置并且將信號(hào)耦合到在濾波器組126中的濾波器1-η的特定濾波器。LNA組128在LNA組128中的LNAΙ-m的對(duì)應(yīng)LNA處從在濾波器組126中的特定濾波器接收帶有選擇的頻帶的濾波信號(hào)。進(jìn)一步，接收的信號(hào)在LNA組128處被復(fù)用并且在單個(gè)輸出上經(jīng)由同軸電纜130被提供到RF芯片組132。
[0016]取決于系統(tǒng)要求或使用環(huán)境，各種實(shí)施例包含許多變動(dòng)。如，天線系統(tǒng)122可以包含多個(gè)天線。在其它實(shí)施例中，天線系統(tǒng)122包含單個(gè)天線。天線系統(tǒng)122可以包含單個(gè)可調(diào)的天線或多個(gè)可調(diào)的天線，其中每個(gè)可調(diào)的天線被控制成傳輸和接收特定頻帶。天線開(kāi)關(guān)124可以包含任何數(shù)目的開(kāi)關(guān)。天線開(kāi)關(guān)124被示出為包含兩個(gè)單刀η擲開(kāi)關(guān)，但是任何配置是可能的。濾波器組126包含任何類型的η個(gè)濾波器，諸如用于任何類型的頻帶濾波(低通、帶通、或高通)的無(wú)源或有源濾波器。在不同的實(shí)施例中，η可以范圍為I到任何數(shù)目。
[0017]在各種實(shí)施例中，LNA組128包含耦合到在濾波器組126中的濾波器1_η并且耦合到同軸電纜130的m個(gè)LNA。在LNA組128中的LNA的數(shù)目m可以與在濾波器組126中的濾波器的數(shù)目η相同或可以是不同的數(shù)目。在LNA組128中的LNA可以從單個(gè)濾波器或多個(gè)濾波器一起接收輸入。在LNA組128中的LNA Ι-m的輸出在單個(gè)輸出處被復(fù)用并且被耦合到同軸電纜130以便被傳送到RF芯片組132。在各種實(shí)施例中，多個(gè)LNA組可以被組合并且多個(gè)同軸連接可以被耦合在RF芯片組132和各種LNA組之間。在這樣的實(shí)施例中，每個(gè)LNA組包含在單個(gè)輸出處被復(fù)用的多個(gè)LNA。在一些實(shí)施例中，僅在LNA組128中的單個(gè)LNA可以在任何給定時(shí)間被啟用或被選擇。在其它實(shí)施例中，多個(gè)LNA可以在給定時(shí)間被選擇或被啟用并且信號(hào)可以在輸出處被復(fù)用。通常，不同類型的實(shí)施例LNA除了用于其它實(shí)施例之外被用于復(fù)用，如以下參考其它附圖進(jìn)一步描述的。
[0018]在無(wú)線系統(tǒng)120中可以包含額外的部件(未被示出)，諸如額外的通信系統(tǒng)、雙工器、復(fù)用器、獨(dú)立濾波器、以及處理電路。依據(jù)各種實(shí)施例，無(wú)線系統(tǒng)120被形成在封裝134上，其可以是任何類型的系統(tǒng)。比如，封裝134可以是在移動(dòng)裝置(諸如手機(jī)或平板電腦)中的印刷電路板(PCB)。
[0019]包含緊密在一起的天線系統(tǒng)122、天線開(kāi)