專利名稱：用于優(yōu)化rf接收機(jī)的增益或噪聲系數(shù)的技術(shù)的制作方法
用于優(yōu)化RF接收機(jī)的增益或噪聲系數(shù)的技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域
本公開(kāi)涉及電子技術(shù)，并且尤其涉及用于優(yōu)化無(wú)線通信設(shè)備的接收機(jī)的增益或噪聲系數(shù)的技術(shù)。
背景
現(xiàn)代無(wú)線通信設(shè)備(WCD)需要在寬頻率范圍、多個(gè)頻帶和多個(gè)操作模式中工作。 WCD典型地包括數(shù)個(gè)射頻(RF)接收機(jī)、RF發(fā)射機(jī)、帶有濾波的基帶增益放大器(BB)和基帶處理器(BP)。每個(gè)RF接收機(jī)被配置成用于接收指定頻帶內(nèi)的RF信號(hào)。RF接收機(jī)典型地包括射頻(RF)前端(RF FE)以將該RF信號(hào)通過(guò)混頻器抑或下變頻到中頻(IF)抑或下變頻到零中頻(ZIF)。在本公開(kāi)中可互換地使用術(shù)語(yǔ)“RF接收機(jī)”、“接收機(jī)”和“RF FE”。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)，接收機(jī)還可包括其他組件，諸如低通濾波器或放大器之類。
RF FE至少包括低噪聲放大器(LNA)和混頻器。RF接收機(jī)對(duì)于每個(gè)頻帶和操作模式需要不同的放大級(jí)。傳統(tǒng)放大解決方案采用多個(gè)電路塊或模塊——每個(gè)電路塊或模塊具有不同放大方案——以容適各種標(biāo)準(zhǔn)。而且，為了在用于每個(gè)頻帶或模式的放大方案之間進(jìn)行選擇，RF輸出級(jí)開(kāi)關(guān)的使用是必要的。使用多個(gè)LNA和混頻器的多頻帶、多模式RF接收機(jī)需要大的半導(dǎo)體管芯面積和長(zhǎng)的互連接路由。要為此類路由維持低信號(hào)損失、低寄生電阻和電容是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，這是由于任何寄生電阻和電容均將抑或引入噪聲抑或限制LNA的調(diào)諧范圍。
為了減少LNA的數(shù)目，已經(jīng)提出了用于RF接收機(jī)的經(jīng)調(diào)諧多頻帶、多模式RF FE。 這些提議建議使用帶有可調(diào)諧LC負(fù)載的一個(gè)LNA。該LNA可在低阻抗負(fù)載被添加到其輸出時(shí)在電流模式中工作。圖I示出在多頻帶多模式WCD中使用的LNA。LNAllO包括用于將 RF輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流的跨導(dǎo)112、電感器114、電感器寄生電阻器116和電容器121。 電感器114和電容器121是可調(diào)諧的。由此，LNA100可被調(diào)諧到期望頻率。LNAllO適合于多頻帶多模式WCD。利用此配置，單個(gè)LNA在多個(gè)頻帶上工作而無(wú)需使用多個(gè)LNA。因而， 在該RF FE的輸出處將無(wú)需任何開(kāi)關(guān)以在多個(gè)LNA之間切換。典型地，可調(diào)諧電容器121 包括可通過(guò)多個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)編程的電容器排。典型地，對(duì)于每個(gè)可調(diào)諧配置，電容器排的每電容器使用一個(gè)開(kāi)關(guān)。當(dāng)調(diào)諧包括諸如LNAllO之類的LNA的WCD的RF FE時(shí)，必須非常小心， 因?yàn)樵揜F FE的電流傳遞增益(“RF FE增益”)和總體接收機(jī)噪聲系數(shù)(“接收機(jī)NF”)會(huì)隨電容器121的電容變化而變化。
對(duì)于給定頻率并且對(duì)于電感器114的固定電感L，優(yōu)化RF FE增益或接收機(jī)NF將需要改變電容器121的電容。這將進(jìn)而導(dǎo)致偏離中心頻率，在寬帶接收機(jī)中尤甚。在多頻帶、多模式系統(tǒng)中，要抑或優(yōu)化RF FE增益抑或優(yōu)化接收機(jī)NF而不影響RF FE中心頻率是一項(xiàng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
提供允許對(duì)多頻帶、多模式WCD接收機(jī)中的RF FE增益和接收機(jī)NF的可控制優(yōu)化的電容器排架構(gòu)將是有利的。
附圖
簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖I示出在多頻帶多模式WCD中使用的LNA。
圖2示出無(wú)線通信設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)框圖。
圖3A是根據(jù)一示例性實(shí)施例的設(shè)備的框圖。
圖3B是對(duì)圖3A的設(shè)備的校準(zhǔn)過(guò)程的流程圖。
圖4是圖3的RF FE的示例性實(shí)現(xiàn)。
圖5是圖4的RF FE的等效配置。
圖6是將Gfe和NF總的變化解說(shuō)為CffiS^/CT的因子的圖表。
圖I是優(yōu)化多頻帶多模式WCD的RF FE增益或接收機(jī)NF的方法的流程圖。
具體描述
措辭“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實(shí)例或解說(shuō)”。本文中描述為“示例性”的任何實(shí)施例不必被解釋為優(yōu)于或勝過(guò)其他實(shí)施例。
以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述，而無(wú)意代表能在其中實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形式示出以免湮沒(méi)本文中給出的示例性實(shí)施例的新穎性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，信息和信號(hào)可使用各種不同技術(shù)和技藝中的任何一種來(lái)表示。例如，貫穿上面描述始終可能被述及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、位(比特)、碼元、 和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或磁粒子、光場(chǎng)或光粒子、或其任何組合來(lái)表示。
本公開(kāi)針對(duì)用于優(yōu)化無(wú)線通信設(shè)備的RF FE增益或接收機(jī)噪聲系數(shù)(NF)的技術(shù)。 本公開(kāi)尤其涉及用于以無(wú)源混頻器和低BB (基帶)輸入阻抗負(fù)載來(lái)優(yōu)化接收機(jī)中的RF FE 增益或接收機(jī)NF的電路及相關(guān)操作方法。
公開(kāi)了用于寬帶WCD的接收機(jī)。該接收機(jī)具有可調(diào)諧RF FE，其中該RF FE包括可編程電容器排。所公開(kāi)的可編程電容器排架構(gòu)允許實(shí)現(xiàn)對(duì)RF FE增益或接收機(jī)NF的優(yōu)化。 該電容器排允許在將在該RF FE的LNA的負(fù)載處視在的總電容維持在基本上恒定的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)該RF FE增益或該接收機(jī)NF的優(yōu)化。結(jié)果是，對(duì)RF FE增益或接收機(jī)NF的優(yōu)化不影響RF FE的中心頻率。
圖2示出無(wú)線通信設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)框圖。WCD200包括收發(fā)機(jī)220和基帶處理器(BP) 210。收發(fā)機(jī)220包括發(fā)射機(jī)230和接收機(jī)280。接收機(jī)280包括RF FE250和BB258。RF FE250至少包括LNA252和混頻器256。BP210控制收發(fā)機(jī)220的各種功能。相應(yīng)地，BP210 可控制RF FE250?？刂芌F FE250可包括調(diào)諧LNA252的頻率、增益或NF的一者或更多者。 調(diào)諧LNA252可包括控制電容器排配置。所提出的解決方案涉及出于優(yōu)化多頻帶多模式WCD 中的RF FE增益或接收機(jī)NF的目的來(lái)控制電容器排配置的方面。將參考圖3A的框圖來(lái)描述控制多頻帶多模式WCD中的期望的經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)(抑或優(yōu)化RFFE增益抑或優(yōu)化接收機(jī)NF) 的概念。
圖3A是根據(jù)一示例性實(shí)施例的設(shè)備的框圖。設(shè)備300可被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)集成電路、或WCD的各種1C。設(shè)備300包括RF FE305、控制器320和存儲(chǔ)器330。RF FE305包括 LNA310、電容器排350和混頻器360。LNA310包括跨導(dǎo)(gm) 370和電感負(fù)載340。電容器排350在一端被耦合到LNA310并且在另一端被耦合到混頻器360?？刂破?20響應(yīng)于用于調(diào)諧RF FE的期望中心頻率并且響應(yīng)于期望的經(jīng)優(yōu)化操作狀態(tài)(抑或RF FE增益抑或接收機(jī)NF)從存儲(chǔ)器330選擇各值?？刂破?20控制電容器排350。盡管電容器320和存儲(chǔ)器 330在圖3中被示為在RF FE305的外部，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)，抑或控制器320抑或存儲(chǔ)器330抑或其兩者還可駐留在RF FE305的內(nèi)部?？梢允闺娙萜髋诺碾娙莸囊徊糠譃?LNA的LC負(fù)載的一部分并且其電容的一部分被用于將該LNA的輸入ac (交流)耦合到混頻器的輸入的方式來(lái)控制電容器排350。電容器排350可包括開(kāi)關(guān)以從總可用電容中選擇將 LNA310調(diào)諧到期望中心頻率所需的總電容。總可用電容是電容器排在所有電容器均被切換到地或切換到混頻器360的情況下可達(dá)成的總電容。該總電容是第一電容和第二電容之和。該第一電容(Cijw)是來(lái)自電容器排350的切換在電感負(fù)載340和地之間的第一組電容器的電容。該第一組電容器作為L(zhǎng)NA310的LC負(fù)載的電容性負(fù)載。該第二電容(Cffigs)是來(lái)自電容器排350的切換在電感負(fù)載340和混頻器360之間的第二組電容器的電容。該第二組電容器是混頻器的輸入阻抗的一部分。在將總電容CT=CiJW+Cffisss保持恒定并且僅僅是重新分配切換到地的電容器和切換到混頻器360的電容器以達(dá)成不同的電容比CiJW/Cffi 1 時(shí)，期望的中心頻率保持基本上恒定?，F(xiàn)在，令為流過(guò)混頻器360的電流并且Ima 為流過(guò)LNA310的電流。那么，/Ilna就是RF FE增益。通過(guò)重新分配電容比Cia諧/Cffi 頻#，優(yōu)化RF FE增益的值便是可行的。而且，優(yōu)化接收機(jī)NF也是可行的。
將參考圖3B來(lái)描述校準(zhǔn)圖3A的設(shè)備的過(guò)程。圖3B是對(duì)圖3A的設(shè)備的校準(zhǔn)過(guò)程的流程圖。在第一步驟370中，基于演算來(lái)預(yù)選Cijw比值。然后，在步驟375中，總電容Ct被標(biāo)識(shí)以調(diào)諧到選定頻率。然后，在步驟380中，標(biāo)識(shí)用于達(dá)成最優(yōu)RF FE增益的C 調(diào)諧/C 比。最后，在步驟385中，值被降低——結(jié)果得到比用于最優(yōu)RF FE增益的比率稍高的比率——以優(yōu)化接收機(jī)NF。應(yīng)當(dāng)注意，使用預(yù)選的、基于演算的和Cijw值來(lái)優(yōu)化RFFE增益或接收機(jī)NF并不總是準(zhǔn)確的，因?yàn)樗鼈兊膶?shí)際值或許因過(guò)程變動(dòng)而與其理論值有所不同。因此，在測(cè)試期間校準(zhǔn)設(shè)備總是必要的。
圖4是圖3的RF FE的示例性實(shí)現(xiàn)。在此示例中，RF FE400是差分RF FE。本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)，本公開(kāi)還預(yù)見(jiàn)到單端實(shí)現(xiàn)。FE400包括LNA410、電容器排420和下變頻器430。LNA410包括跨導(dǎo)412、電感器414和電阻器416。下變頻器430包括混頻器432和跨阻抗放大器(TIA)434。各電阻器436作為到TIA434的反饋電阻器?；祛l器432可以是無(wú)源混頻器?？鐚?dǎo)412隨著LNA將RF輸入電壓轉(zhuǎn)換成電流(Iutt)而放大LNA的輸入處的 RF信號(hào)。盡管電感器L被示為固定電感器，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)，可調(diào)諧或可切換電感器也可被用作電感負(fù)載的一部分。
電容器排420在一側(cè)被耦合到LNA410的電感負(fù)載。電容器排420包括一組電容器 422(1. · ·η)和一組開(kāi)關(guān)424 (I...n) a+b。每個(gè)電容器422被耦合到兩個(gè)開(kāi)關(guān)(424a，424b)。 盡管電容器排420被描繪為是二進(jìn)制加權(quán)的以允許寬帶應(yīng)用，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)，其他電容器排配置也是可行的而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍?，F(xiàn)在，該電容器排中的每個(gè)電容器在任何給定時(shí)間僅能是以下?tīng)顟B(tài)之一 a)兩個(gè)開(kāi)關(guān)皆開(kāi)路(424a開(kāi)路且424b開(kāi)路);b) 一個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)路且一個(gè)開(kāi)關(guān)閉路接地(例如，424a開(kāi)路且424b閉路);c) 一個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)路且一個(gè)開(kāi)關(guān)閉路接混頻器432 (例如，424a閉路且424b開(kāi)路)。這可用諸如三態(tài)緩沖器之類的三態(tài)邏輯來(lái)達(dá)成。本領(lǐng)域技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)，用于實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)中討論的電容器排的三態(tài)邏輯的其他解決方案可以是可行的而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在，第一組電容器(圖4示例中的422gl和422g2)由切換到地的電容器定義。第一組電容器的電容是切換到地的每個(gè)電容器422的電容之和。該電容等效于上文參考圖3 討論的電容CiJW。第二組電容器(圖4示例中的422ml和422m2)由切換到混頻器的電容器定義。第二組電容器的電容是切換到混頻器的每個(gè)電容器422的電容之和。該電容等效于上文參考圖3討論的電容第三組電容器(圖4示例中的422。)由兩個(gè)開(kāi)關(guān)均開(kāi)路的電容器定義。
TIA434將混頻器432的輸出處的電流轉(zhuǎn)換成電壓?；祛l器432通過(guò)如上所提及的電容器排420的第二組電容器來(lái)稱合到LNA410。TIA的輸入阻抗(Ztia)可表達(dá)為
權(quán)利要求
1.一種能操作于多個(gè)增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)中的接收機(jī)，包括 控制器；以及 能在多個(gè)電容器組合中切換的可編程電容器排，所述控制器從所述可編程電容器排選擇第一組電容器和第二組電容器，所述第一組電容器和所述第二組電容器具有使得對(duì)于期望頻率能達(dá)成期望的增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)的總電容和電容比。
2.如權(quán)利要求I所述的接收機(jī)，還包括低噪聲放大器(LNA)和混頻器，其中所述第一組電容器耦合在所述LNA和地之間，并且所述第二組電容器耦合在所述LNA和所述混頻器之間。
3.如權(quán)利要求2所述的接收機(jī)，其中所述第一組電容器通過(guò)第一組開(kāi)關(guān)耦合到地，并且所述第二組電容器通過(guò)第二組開(kāi)關(guān)耦合到所述混頻器。
4.如權(quán)利要求3所述的接收機(jī)，其中所述可編程電容器排的每個(gè)電容器耦合到來(lái)自所述第一組開(kāi)關(guān)的一個(gè)開(kāi)關(guān)并且耦合到來(lái)自所述第二組開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的接收機(jī)，其中每個(gè)電容器在任何給定時(shí)間僅能處于以下三種狀態(tài)之一 兩個(gè)開(kāi)關(guān)皆關(guān)斷； 來(lái)自所述第一組的一個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)通；或者 來(lái)自所述第二組的一個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)通。
6.如權(quán)利要求I所述的接收機(jī)，還包括用于為每個(gè)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)和為每個(gè)期望頻率存儲(chǔ)電容值的存儲(chǔ)器。
7.—種控制能操作于多個(gè)增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)中的接收機(jī)的方法，包括 將來(lái)自可編程電容器排的第一組電容器切換在LNA和地之間，并且將來(lái)自所述可編程電容器排的第二組電容器切換在所述LNA和混頻器之間，所述第一組電容器和所述第二組電容器具有使得對(duì)于期望頻率能達(dá)成期望的增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)的總電容和電容比。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括選擇所述期望頻率。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括標(biāo)識(shí)所述總電容。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括為期望的經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)標(biāo)識(shí)所述電容比。
11.一種包括可編程電容器排的集成電路(IC)，所述可編程電容器排能在多個(gè)電容器組合中切換，并且包括 第一組電容器； 第二組電容器，其中所述集成電路適配成在包括控制器的接收機(jī)中使用，所述控制器選擇所述第一組電容器和所述第二組電容器，所述第一組電容器和所述第二組電容器具有使得對(duì)于期望頻率能達(dá)成所述接收機(jī)的期望的增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)的總電容和電容比。
12.如權(quán)利要求11所述的1C，還包括LNA和混頻器，其中所述第一組電容器耦合在所述LNA和地之間；并且所述第二組電容器耦合在所述LNA和所述混頻器之間。
13.如權(quán)利要求12所述的1C，其中所述第一組電容器通過(guò)第一組開(kāi)關(guān)耦合到地并且所述第二組電容器通過(guò)第二組開(kāi)關(guān)耦合到所述混頻器。
14.如權(quán)利要求13所述的1C，其中所述可切換電容器排中的每個(gè)電容器耦合到來(lái)自所述第一組開(kāi)關(guān)的一個(gè)開(kāi)關(guān)并且耦合到來(lái)自所述第二組開(kāi)關(guān)的第二開(kāi)關(guān)。
15.如權(quán)利要求14所述的1C，其中每個(gè)電容器在任何給定時(shí)間僅能處于以下三種狀態(tài)之一 兩個(gè)開(kāi)關(guān)皆關(guān)斷； 來(lái)自所述第一組的一個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)通；或者 來(lái)自所述第二組的一個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)通。
16.如權(quán)利要求12所述的1C，其中所述混頻器是無(wú)源混頻器。
17.—種包括控制器和存儲(chǔ)器的設(shè)備，所述控制器包括 用于從所述存儲(chǔ)器標(biāo)識(shí)第一電容值和第二電容值的裝置；以及 用于從可編程電容器排選擇第一組電容器、并且從所述可編程電容器排選擇第二組電容器的裝置，所述第一組電容器和所述第二組電容器具有使得對(duì)于期望頻率能達(dá)成所述接收機(jī)的期望的增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)的總電容和電容比。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括用于將所述第一組電容器切換在LNA和地之間、并且將所述第二組電容器切換在所述LNA和混頻器之間的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，還包括用于標(biāo)識(shí)所述期望頻率的裝置。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，還包括用于標(biāo)識(shí)所述期望的經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)的裝置。
21.一種具有能操作于多個(gè)增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)中的接收機(jī)的無(wú)線通信設(shè)備(WCD)，包括 控制器；以及 能在多個(gè)電容器組合中切換的可編程電容器排，所述控制器從所述可編程電容器排選擇第一組電容器和第二組電容器，所述第一組電容器和第二組電容器具有使得對(duì)于期望頻率能達(dá)成期望的增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)的總電容和電容比。
22.一種與處理器設(shè)備聯(lián)用的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述處理器設(shè)備控制能操作于多個(gè)增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)中的接收機(jī)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有使所述處理器設(shè)備執(zhí)行以下動(dòng)作的指令 將來(lái)自可編程電容器排的第一組電容器切換在LNA和地之間，并且將來(lái)自所述可編程電容器排的第二組電容器切換在所述LNA和混頻器之間，所述第一組電容器和所述第二組電容器具有使得對(duì)于期望頻率能達(dá)成期望的增益和噪聲系數(shù)經(jīng)優(yōu)化狀態(tài)的總電容和電容比。
全文摘要
公開(kāi)了用于優(yōu)化RF接收機(jī)的增益或噪聲系數(shù)的技術(shù)。在示例性實(shí)施例中，控制器控制該接收機(jī)的RF前端(FE)的LNA和混頻器之間的電容器排。對(duì)于給定中心頻率，第一組電容器被切換到混頻器并且第二組電容器被切換到地。該第二組電容器與該第一組電容器的電容比抑或影響該RF FE的增益抑或影響該接收機(jī)的噪聲系數(shù)。因此，可以抑或優(yōu)化RF FE增益抑或優(yōu)化接收機(jī)噪聲系數(shù)的方式來(lái)控制該接收機(jī)的該RF FE。
文檔編號(hào)H04B1/18GK102986142SQ201180033867
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
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