用于低噪聲放大器的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般而言涉及電子設(shè)備，更具體而言，涉及用于低噪聲放大器的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采用無線通信系統(tǒng)的電子設(shè)備，例如手機(jī)、GPS接收器以及W1-Fi功能的筆記本和平板電腦，通常包括具有至模擬世界的接口的特定信號處理系統(tǒng)。這種接口可以包括接收傳輸功率并轉(zhuǎn)換接收功率至模擬或數(shù)字信號的有線和無線接收器，其中可以使用模擬或數(shù)字信號處理技術(shù)解調(diào)該模擬或數(shù)字信號。典型的無線接收器架構(gòu)包括放大非常小的信號的低噪聲放大器(LNA)，這些非常小的信號可以由天線接收并傳遞放大的信號至之后的放大和/或信號處理級。通過在LNA提供增益，使后續(xù)增益處理級對噪聲不敏感，因而能夠降低系統(tǒng)噪聲因數(shù)。
[0003]LNA電路通常包括至少一個晶體管和輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的目的在于對前一級，例如天線、過濾器、RF開關(guān)或其它電路提供阻抗匹配和/或噪聲匹配，其中匹配網(wǎng)絡(luò)可以由一個或多個諸如電感器和電阻器的無源器件組成。LNA實施方式可以包括輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、偏置網(wǎng)絡(luò)和其它電路結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)實施例，電路包括耦合在輸入端口和輸出端口之間的第一信號路徑，以及在輸入端口和輸出端口之間與第一信號路徑并聯(lián)的第二信號路徑。第一信號路徑包括具有耦合到輸入端口的輸入節(jié)點(diǎn)的低噪聲放大器(LNA)，以及第二信號路徑包括耦合在輸入端口和輸出端口之間的開關(guān)。
【附圖說明】
[0005]為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖參考下述描述，其中:
[0006]圖la-ld示出了實施例LNA模塊；
[0007]圖2a_2b示出了實施例LNA模塊的S參數(shù)圖；
[0008]圖3a_3b示出了實施例可調(diào)電容器以及電容值和輸入代碼的對應(yīng)圖；
[0009]圖4示出了另一個實施例LNA模塊；
[0010]圖5不出了又一個實施例LNA模塊；
[0011 ]圖6不出了根據(jù)另一個實施例的LNA模塊；
[0012]圖7示出了根據(jù)又一個實施例的LNA模塊；
[0013]圖8不出了具有輸入選擇開關(guān)的一個實施例LNA模塊；
[0014]圖9示出了在實施例LNA模塊中使用的RF選擇開關(guān)；
[0015]圖10示出了實施例RF系統(tǒng)；以及
[0016]圖11示出了實施例方法的流程圖。
[0017]除非另有說明，不同附圖中相同的數(shù)字和符號通常指代相同的部分。所繪附圖是為了清楚說明優(yōu)選實施例的相關(guān)方面而不需要按比例繪制。為了更清楚地說明某些實施例，指代相同結(jié)構(gòu)、材料或過程步驟的變形的字母后帶有數(shù)字。
【具體實施方式】
[0018]下面具體描述了當(dāng)前的優(yōu)選實施例的制造和使用。然而，應(yīng)當(dāng)注意到本發(fā)明提供了許多可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思，其可以廣泛體現(xiàn)在各種特定上下文中。所述的具體實施例僅僅是制造和使用本發(fā)明的具體方式的說明，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0019]在特定上下文中描述關(guān)于優(yōu)選實施例的本發(fā)明，用于具有至少兩個信號路徑的低噪聲放大器(LNA)模塊的系統(tǒng)和方法:第一信號路徑使用LNA，且第二信號路徑旁路LNA。例如，第一信號路徑可以在RF系統(tǒng)中使用，在RF系統(tǒng)中，由天線提供低電平RF信號，且需要低噪聲放大來解析低電平RF信號。例如，第二信號路徑可以在RF系統(tǒng)中使用，在RF系統(tǒng)中，天線接收具有不需要LNA解析的足夠高的信號電平的RF信號。
[0020]這種系統(tǒng)的一個示例是工作在各種信號強(qiáng)度環(huán)境中的移動電話。例如，當(dāng)移動電話距離基站很遠(yuǎn)時，例如在鄉(xiāng)村公路上，接收到的信號可能比較弱，可以采用具有LNA的第一信號路徑來解析較弱的接收到的信號。另一方面，當(dāng)移動電話與基站相鄰時或者移動電話在具有多個微小區(qū)的環(huán)境下，接收到的信號可能非常強(qiáng)且具有不需要使用LNA接收到的足夠的信噪比(SNR)。在一些情況下，該信號甚至可能足夠強(qiáng)大以過度驅(qū)動LNA。在這些情況下，可以使用旁路LNA的第二信號路徑。在一些實施例中，可以關(guān)斷LNA或可以將LNA設(shè)置在低功率模式下，以節(jié)省功率。
[0021]在實施例中，不需要從電路完全移除LNA來旁路LNA。例如，在一些實施例中，由于串聯(lián)開關(guān)電阻引起的衰減，沒有開關(guān)直接與LNA串聯(lián)耦合，以便阻止系統(tǒng)中的額外噪聲。在這些實施例中，LNA的輸入和輸出可以耦合到AC地，以阻止泄漏至LNA的模塊輸入信號引起的失真。然而，在一些實施例中，開關(guān)可以與LNA的輸出串聯(lián)耦合，以便從旁路信號路徑斷開LNA。在各種實施例中，由于LNA的增益在串聯(lián)輸出開關(guān)之前，串聯(lián)輸出開關(guān)的噪聲成分可以對系統(tǒng)的噪聲系數(shù)有微小的影響。
[0022]在一些實施例中，為了防止從LNA的輸出到LNA的輸入的容性耦合，使用“T”型開關(guān)網(wǎng)絡(luò)實施旁路開關(guān)。通過使用這種“T”型網(wǎng)絡(luò)，可以通過減弱從LNA的輸出到LNA的輸入的反饋路徑來提供LNA的穩(wěn)定性。在一些實施例中，可以獲得大于1的穩(wěn)定因數(shù)。
[0023]圖la示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的LNA模塊100。如圖所示，LNA模塊具有兩個信號路徑:起始于輸入端RFIN，通過匹配網(wǎng)絡(luò)106和LNA電路，經(jīng)過開關(guān)116到輸出端RF0UT的第一信號路徑；以及起始于輸入端RFIN，通過旁路開關(guān)111到輸出端RF0UT的第二信號路徑。如圖所示，旁路開關(guān)111包括串聯(lián)耦合在輸入端RFIN和輸出端RF0UT之間的開關(guān)110和112，以及耦合在地和“T”型結(jié)構(gòu)的開關(guān)110和112的中間節(jié)點(diǎn)之間的開關(guān)114。當(dāng)旁路開關(guān)111閉合時，接通開關(guān)110和112，并關(guān)斷開關(guān)114。當(dāng)旁路開關(guān)111斷開時，斷開開關(guān)110和112，并接通開關(guān)114。在其它實施例中，使用現(xiàn)有技術(shù)已知的其它旁路開關(guān)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)旁路開關(guān)111。在一個實施例中，第一信號路徑可以用于低信號條件且第二信號路徑可以用于高信號條件。
[0024]在一個實施例中，通過閉合開關(guān)114和116，以及斷開開關(guān)110、112、118和122，第一信號路徑(包括LNA)被選擇處于活動模式，如圖lb所示。通過斷開開關(guān)110和112，使從輸入端RFIN至輸出端RFOUT的旁路信號路徑斷開和/或處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，由此阻止信號從輸入端RFIN直接傳導(dǎo)到輸出端RFOUT。開關(guān)114閉合以便使開關(guān)110和開關(guān)112的寄生直通電容接地，其可能降低LNA電路108中的LNA 120的穩(wěn)定性。通過閉合開關(guān)116啟動第一信號路徑，以允許從LNA 120的輸出到輸出端RFOUT的信號路徑。斷開開關(guān)122和118，以防止LNA 120的輸入和輸出接地。
[0025]在一個實施例中，第一信號路徑包括匹配網(wǎng)絡(luò)106、LNA電路108、開關(guān)116和118。匹配網(wǎng)絡(luò)106協(xié)同可調(diào)電容130在活動模式期間提供至LNA電路108的輸入的可調(diào)阻抗匹配，以及在第二信號路徑有效時，在旁路模式期間，提供從輸入端RFIN到輸出端RF0UT的可調(diào)阻抗匹配。匹配網(wǎng)絡(luò)106包括串聯(lián)電感器126和并聯(lián)電感器128。在一個實施例中，使用并聯(lián)可調(diào)電容130、可選并聯(lián)電感128、串聯(lián)電感126和串聯(lián)耦合電容124實現(xiàn)輸入匹配。電感器126和128的每一個具有大約5nH至大約20nH之間的值。在其它實施例中，可以根據(jù)具體應(yīng)用場合及規(guī)格使用現(xiàn)有技術(shù)已知的其它元件范圍和/或其它匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。LNA電路108包括LNA 120、耦合電容124和分流開關(guān)122?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)已知的LNA架構(gòu)實現(xiàn)LNA 120。在一個實施例中，使用雙極結(jié)型晶體管實現(xiàn)LNA。或者，可以使用其它類型的晶體管，例如但不限于CMOS和pHEMT晶體管。
[0026]在一個實施例中，通過經(jīng)由控制總線CTL提供數(shù)字控制信號至開關(guān)邏輯101，選擇LNA模塊100的操作模式，其中開關(guān)邏輯101控制開關(guān)110、112、114、116、118和122的狀態(tài)，以及可調(diào)電容130的狀態(tài)?？梢允褂貌⑿袛?shù)字接口和/或串行數(shù)字接口，例如SP1、IIC、RFFE或其它串行接口標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)控制總線CTL。在這些實施例中，開關(guān)邏輯101還可以包括適當(dāng)?shù)臄?shù)字接口電路和解碼邏輯，其中解碼邏輯基于從控制總線CTL接收到數(shù)據(jù)設(shè)置LNA模塊100上各種開關(guān)和可調(diào)元件在合適狀態(tài)。在一些實施例中，可以經(jīng)由信號引腳可尋址地執(zhí)行模式選擇，而使用數(shù)字碼或其它組合可尋址地設(shè)置可調(diào)電容130。在本發(fā)明的其它實施例中，可以使用非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口。
[0027]在一個實施例中，可以在第一集成電路上實現(xiàn)調(diào)諧和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)104，