專利名稱：用于多模收發(fā)器的超低噪聲高線性度lna的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及放大器。更具體地，本公開涉及超低噪聲高線性度LNA。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的多模多標(biāo)準(zhǔn)無線通信系統(tǒng)需要高性能無線電接收機(jī)(也稱為接收機(jī))。該多模接收機(jī)必須為微弱信號提供足夠的信噪比(SNR)性能以獲得最高的靈敏度性能。另外，多模接收機(jī)必須以最小的失真線性地處理在寬動態(tài)范圍上的信號和干擾電平。也就是說，需要高線性度性能。失真是由例如互調(diào)和增益壓縮引起的。更高的線性度導(dǎo)致降低的互調(diào)電平和增益壓縮。因此，也需要低噪聲、高增益性能。通常，同時提供高線性度和低噪聲的接收機(jī)設(shè)計技術(shù)是難以實現(xiàn)的，并受限于設(shè)計折衷。另外，許多移動的無線通信設(shè)備依賴于作為它們的能量源的可充電電池，因此也需要低直流電消耗以延長電池壽命。高性能接收機(jī)的一個重要部件是低噪聲放大器(LNA)。LNA是接收機(jī)的總體噪聲性能的主要決定因素。換句話說，LNA的特性(例如高線性度和低噪聲)會對總體的接收機(jī)性能產(chǎn)生決定性影響。通常，LNA布置在接收機(jī)的前端，靠近接收天線接口，以最小化天線和LNA之間的射頻(RF)損耗。LNA被設(shè)計用于提供高增益，同時只產(chǎn)生超出LNA輸入處出現(xiàn)的噪聲的最少量的額外噪聲。這個屬性被稱為低噪聲系數(shù)。為了獲得高線性度特性， LNA也應(yīng)具有高的三階輸入截點(IIP3)。IIP3是當(dāng)三階互調(diào)產(chǎn)物電平等于外推線性期望輸出電平時的輸入電平。通常，高的IIP3值表明高線性度性能。一種在接收機(jī)中實現(xiàn)高線性度的方式是并入高性能LNA設(shè)計，其在包LNA輸入處包括退化電感切換方案，以實現(xiàn)低線性度(LL)模式、中線性度(ML)模式或高線性度(HL) 模式。在一個方面，低線性度對應(yīng)于低噪聲。在LNA設(shè)計中加入退化電感改進(jìn)了設(shè)備輸入/ 輸出阻抗匹配、噪聲匹配、穩(wěn)定性和線性度，但是降低了增益。然而，在高頻尤其是2GHz及以上的頻率范圍內(nèi)(包括國際移動電信(IMT)和更高頻帶)，具有切換退化電感方案的LNA 設(shè)計與在較低頻率時的性能相比，具有降低的噪聲性能(即，增加的噪聲系數(shù))。典型的接收機(jī)在LNA之后還包括下變頻混頻器，以將接收機(jī)射頻(RF)頻帶轉(zhuǎn)換到中頻(IF)頻帶。執(zhí)行下變頻的原因是在IF頻帶更便于使用隨后的信號處理，例如增益控制、帶通濾波等。在一些接收機(jī)中，在下變頻混頻器之前包括帶通濾波器，以從頻率下變頻消除不想要的產(chǎn)物(例如發(fā)送到接收噪聲泄露)。在接收器設(shè)計中使用的帶通濾波器的一個例子是表面聲波(SAW)濾波器。然而，該帶通濾波器向接收機(jī)設(shè)計增加了插入損耗和質(zhì)量。因此，通過增加帶通濾波器減輕了接收機(jī)對于不想要的產(chǎn)物(例如，發(fā)送到接收噪聲泄露)的脆弱性，其代價是增加了插入損耗和質(zhì)量，因此需要在LNA上有更好的噪聲性能以補(bǔ)償由額外的插入損耗而導(dǎo)致的更壞的SNR。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種裝置和方法，用于在接收機(jī)設(shè)計中實現(xiàn)超低噪聲和高線性度，特別適用于高頻QGHz及以上)范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，與接收機(jī)設(shè)計相關(guān)聯(lián)的特征可以在收發(fā)器的接收部件中實現(xiàn)，并不影響本公開的范圍和精神。根據(jù)一個方面，一種用于在低、中或高線性度模式下工作的放大器包括耦合到第二低噪聲放大器(LNA)的第一低噪聲放大器，用于提供放大；耦合到第一 LNA的第一退化電感，用于提供阻抗匹配；耦合到第二 LNA的輸出的- 生成單元，用于消除三階跨導(dǎo)失真；以及耦合到第二 LNA的輸出并與- 生成單元并聯(lián)排列的第一啟用/停用元件，用于在低、中或高線性度模式中的一個模式下操作第一和第二 LNA中的至少一個。根據(jù)另一個方面，一種用于在低線性度、中線性度或高線性度模式下工作的放大器包括RF輸入端口 ；第一低噪聲放大器(LNA)和第二低噪聲放大器，上述兩者均耦合到所述RF輸入端口，用于提供放大；耦合到第一 LNA和第二 LNA的第一退化電感，用于提供阻抗匹配；耦合到第二 LNA的輸出的- 生成單元，用于消除三階跨導(dǎo)失真；耦合到第二 LNA的輸出并與_g3生成單元并聯(lián)排列的第一開關(guān)；以及第二開關(guān)，其與- 生成單元并聯(lián)排列，同時在第一端耦合到第二 LNA并且在第二端耦合到地；其中a)關(guān)閉第一開關(guān)以在低線性度模式中操作第一和第二 LNA，或者b)打開第一開關(guān)并且關(guān)閉第二開關(guān)，以在高線性度模式中操作第一和第二 LNA。本公開的優(yōu)點包括實現(xiàn)了超低噪聲和高線性度性能，同時消除了在接收機(jī)設(shè)計中與關(guān)聯(lián)于下變頻器的帶通濾波器(例如，SAW濾波器)相關(guān)的插入損耗和質(zhì)量。本公開的 LNA設(shè)計允許對于低、中和高線性度模式使用雙LNA，從而在所有三種模式中實現(xiàn)了最好的性能?？梢岳斫?，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，其它方面將變得顯而易見，其中，通過示例說明的方式示出和描述了各個方面。附圖和詳細(xì)描述實際上應(yīng)被視為是說明性的，而非限制性的。


圖1說明了接收機(jī)100的一個示例性框圖。圖2說明了用于例如接收機(jī)中以實現(xiàn)高線性度特性的LNA設(shè)計的現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu) )思ο圖3說明了用于例如接收機(jī)中以同時實現(xiàn)低噪聲和高線性度特性的單端雙LNA結(jié)構(gòu)的例子。圖3a說明了圖3中單端雙LNA結(jié)構(gòu)的三個實施例。圖4說明了改進(jìn)的單端雙LNA結(jié)構(gòu)的例子，其用于例如接收機(jī)中以實現(xiàn)低線性度、 中線性度或高線性度特性。圖如和4b說明了圖4中的改進(jìn)的單端雙LNA結(jié)構(gòu)的各種實施例。圖說明了圖4中顯示的改進(jìn)的單端雙LNA結(jié)構(gòu)的各種差分結(jié)構(gòu)變形。圖9說明了圖7a中所示的雙LNA結(jié)構(gòu)的示例性輸入匹配性能數(shù)據(jù)。
具體實施例方式下面闡明的詳細(xì)說明連同附圖旨在說明本公開的各個方面，并不旨在表示可以實施本公開的唯一方面。本公開中描述的每個方面僅僅作為本公開的例子或說明，不應(yīng)必然被解釋為比其它方面更優(yōu)選或更有利。為了便于徹底理解本公開，詳細(xì)說明中包括了具體的細(xì)節(jié)。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本公開可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施是顯而易見的。在一些例子中，以框圖的形式顯示公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以避免模糊本公開的構(gòu)思。可以僅僅為了方便和清楚而使用首字母縮略詞及其它描述性術(shù)語，并不旨在限制本公開的范圍。盡管為了簡化說明，將方法顯示和描述為一系列的動作，但是應(yīng)該理解和意識到， 方法不應(yīng)限制于動作的順序，因為根據(jù)一個或多個方面，一些動作可以按照與本文所示的順序不同的順序發(fā)生和/或與其它動作同時發(fā)生。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解和意識到，一種方法可以替代性地被表示為一系列相關(guān)的狀態(tài)或事件，例如以狀態(tài)圖表示。另外，并不需要所有說明的動作來實現(xiàn)根據(jù)一個或多個方面的方法。圖1說明了接收機(jī)100的示例性框圖。如圖1所示，RF輸入105被接收天線110 接收。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，本領(lǐng)域的許多技術(shù)人員提及接收機(jī)時不包括接收天線， 而本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員提及接收機(jī)時包括接收天線。提及接收機(jī)100時有或者沒有接收天線Iio不影響本公開的范圍和精神?？?20中包括各種RF元件，例如隔離器、開關(guān)等等。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以基于期望的總體接收機(jī)性能來選擇包括在接收機(jī)內(nèi)的RF 元件。接下來，提供低噪聲放大器(LNA) 130以便以高增益和低額外噪聲來放大該RF輸入。 LNA的RF輸出被輸入到下變頻混頻器140，其將該RF輸出從RF頻帶變頻到期望的IF頻帶。通過本地振蕩器(LO) 150的頻率設(shè)定來促使頻率變換。在一個例子中，所述LO包括頻率合成器(未示出)，其允許各種用于頻率下變頻的頻率設(shè)定。下變頻混頻器的輸出被輸入到IF濾波器160，以設(shè)置信號通頻帶并拒絕不想要的混頻器產(chǎn)物。然后，IF濾波器的輸出被輸入到基帶處理器170，以用于隨后的信號處理。在一個例子中，所述基帶處理器包括同相/正交(I/Q)檢測、解調(diào)、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，如圖1所示的接收機(jī)100的元件不是排它性的。在不影響本公開的范圍與精神的情況下，根據(jù)期望的總體接收機(jī)性能，可以添加其它元件或者可以不包括圖1中顯示的一些元件。另外，根據(jù)期望的總體接收機(jī)性能，如圖1所示的接收機(jī)100的元件的順序是可變的。圖1中示出的接收機(jī)的線性度特性取決于LNA 130。在一個例子中，該LNA 130包括至少一個場效應(yīng)晶體管(FET)，以提供低噪聲放大。在LNA130內(nèi)的場效應(yīng)晶體管(FET) 是非線性器件。當(dāng)FET工作在它們的非線性區(qū)時，它們產(chǎn)生各種輸出失真分量。特別的，決定輸出失真分量的產(chǎn)生的FET被稱作主FET。如果該主FET被偏置在飽和區(qū)，那么小信號漏源電流iDS的簡單數(shù)學(xué)模型是柵源電壓Ves的三階泰勒級數(shù)展式，如等式(1)所示iDS = glVGS+g2VGS2+g3VGS3 (1)其中&是小信號線性跨導(dǎo)系數(shù)，g2與&分別是二階和三階跨導(dǎo)失真分量。特別的，三階互調(diào)失真(IMD3)與三階輸入截點(IIP3)由三階跨導(dǎo)失真分量&確定。一些種類的消除方案可用于最小化g3，但是，這種消除(也稱為- 生成器)通常同時產(chǎn)生負(fù)的gl， 從而降低了增益和噪聲系數(shù)。IIP3是用于表征放大器中的非線性度的指數(shù)，其中高線性度放大器具有高的IIP3值。在一個例子中，該IIP3的幅度用等式( 表示為IIP3 = V(4/3)|gl/g3|(2)實際上，在同一系統(tǒng)中期望具有低線性度(LL)和高線性度(HL)兩者，但是允許在 LL (即高靈敏度低噪聲模式)和HL (即較低的靈敏度但是較高的動態(tài)范圍模式)之間切換。 通常，因為IIP3必須滿足且來自失真消除電路的噪聲惡化是可容忍的，尤其在低頻率范圍中，所以折衷地選擇噪聲系數(shù)(NF)以獲得高線性度。但是，當(dāng)工作頻率變得更高時，噪聲影響更加顯著且不再能忍受。在噪聲與線性度性能之間的權(quán)衡變得更加困難。從系統(tǒng)的角度來看，噪聲系數(shù)的惡化可能是不適宜的。圖2說明了現(xiàn)有技術(shù)中的LNA設(shè)計的一個例子，其用于例如接收機(jī)中，以獲得高線性度特性。如圖2所示，兩個LNA 210和220并聯(lián)。兩個LNA210、220中的每一個包括FET 230a、230b和退化電感M0a、240b。圖2示出了兩條用于RF輸入105的LNA路徑，一條來自LNA 210，另一條來自LNA 220。與LNA 220關(guān)聯(lián)的LNA路徑還在LNA 220之前包括增益單元β 250a,在LNA 220之后包括衰減單元1/ β 3250bo與LNA 220關(guān)聯(lián)的LNA路徑是前饋通路，用于消除由LNA 210中的非線性而產(chǎn)生的三階跨導(dǎo)失真分量&并用于實現(xiàn)較高的線性度。在 Yongwang Ding 等人所著的 “A+18dBmIIP3 LNA in 0. 35um CMOS”(200IIEEE International Solid State Circuits Conference(ISSCC 2001), Session 10/ffireless Building Blocks 1/10.5)中描述了圖2中示出的現(xiàn)有技術(shù)LNA設(shè)計的例子。在大規(guī)模生產(chǎn)中實現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)存在困難，其中包括來自前饋通路的額外噪聲惡化，兩個路徑之間在 PVT (工藝、電壓、溫度)上的匹配以及β 250a和1/β 450b之間在PVT上的匹配也有困難。圖3說明了單端雙LNA結(jié)構(gòu)的一個例子，其用于例如接收機(jī)中，以獲得低噪聲和高線性度特性。在圖3說明的例子中，對于高線性度模式僅啟用具有g(shù)3消除生成器的LNA路徑。在圖3的例子中，在低噪聲放大之后執(zhí)行三階跨導(dǎo)失真分量&消除。如圖3所示，兩個LNA 310和320并聯(lián)地為RF輸入105提供兩條LNA路徑，一條來自LNA 310，另一條來自 LNA320。如圖 3 所示，LNA 310 包括 FET 330a, LNA 320 包括 FET 330b。在兩個 LNA310、320 之間共享單個退化電感340，從而節(jié)省了硅片面積。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，共享退化電感并不總是可行的，這是因為LNA 210和220需要不同的電感值。相比于圖2所示的使用兩個分離的電感，其中每個位于一個LNA內(nèi)，共享單個退化電感340促進(jìn)了更好的阻抗匹配。在圖3中，由- 生成器單元350執(zhí)行三階跨導(dǎo)失真分量而消除，-g3生成器單元 350的輸入可以連接LNA 320內(nèi)的多個節(jié)點。在這個特定的圖中，- 生成器的輸入連接到 LNA 320的輸出。在一個方面，在LNA 320之后實現(xiàn)- 生成器單元350具有在LNA輸入處負(fù)荷更少的益處，從而導(dǎo)致更好的噪聲性能。"g3生成器單元350包括啟用線(由EN表示)， 用于啟用或停用該- 生成器單元350。在圖3說明的LNA結(jié)構(gòu)中，LNA 310、320都用于高線性度(HL)模式。LNA320和- 生成器單元350的組合會補(bǔ)償LNA 310的線性度特性，從而產(chǎn)生更高的組合線性度特性。在一個方面，僅LNA 310用于低線性度(LL)模式(也稱為高靈敏度模式)。盡管LNA 320對于低線性度模式是關(guān)閉的，但它仍加載RF輸入并降低噪聲系數(shù)，因此它具有高的最小可達(dá)噪聲系數(shù)。另外，開啟或關(guān)閉LNA 320改變了輸入匹配， 其同樣影響RF性能。圖3a說明了圖3中單端雙LNA結(jié)構(gòu)的三個實施例。盡管這些例子顯示在單端放大器中，但通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)，可以將每個例子轉(zhuǎn)換到差分放大器。注意， 這些例子實際上是說明性的而非限制性的。例如，為了更好匹配的益處，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以增加級聯(lián)設(shè)備。在圖3a中，可以用Vgl來啟用LNAl (圖3中的LNA 310)?？梢杂肰g2 或Vgc2來啟用LNA2(圖3中的LNA 320)。可以用Vg3來啟用-g3生成器。如圖3a中示出的各個例子所示，"g3生成器的輸入可以連接到LNA2的各個節(jié)點。圖4說明了一個改進(jìn)的單端雙LNA結(jié)構(gòu)的例子，其用于例如接收機(jī)中以獲得低線性度、中線性度或高線性度特性。在一個方面，低線性度對應(yīng)于低噪聲。在一個例子中，圖 4說明了一個放大器。如圖4所示，兩個LNA410和420為RF輸入105 (也稱為RF輸入端口)并聯(lián)地提供兩條LNA路徑。一條來自LNA 410，另一條來自LNA 420。RF輸入105接收到LNA結(jié)構(gòu)的輸入信號。如圖4所示，LNA 410包括FET 430a, LNA 420包括FET430b。在兩個LNA410、420之間共享單個退化電感440。在一個方面，相比于圖2所示的使用兩個分離的電感，每個位于一個LNA內(nèi)，共享單個退化電感440節(jié)省了硅片面積并促進(jìn)了更好的阻抗匹配。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，具有兩個退化電感并不影響本公開的范圍和精神。在一個方面，LNA 410用于低線性度(LL)模式(也稱為高靈敏度模式)。如果LNA 410用于低線性度模式，則LNA 410的噪聲系數(shù)對于低線性度模式的性能是決定性的。然而，在圖4中還示出了路徑460，其連接到LNA 420并且也可以利用智能切換而用于低線性度模式。示出的路徑460具有開關(guān)470。開關(guān)470可以通過LNA 420之后的級聯(lián)設(shè)備容易地實現(xiàn)。開關(guān)470位于LNA之后，因此對系統(tǒng)性能具有最小的影響。在一個例子中，開關(guān) 470的功能由啟用/停用元件執(zhí)行。在一個方面，由處理器控制該啟用/停用元件(或開關(guān)470)的啟用或停用(即，打開或關(guān)閉開關(guān))。由處理器進(jìn)行控制允許智能切換，即，基于預(yù)定的參數(shù)和/或由處理器執(zhí)行的分析來決定啟用還是停用。當(dāng)開關(guān)470打開時，路徑460 停用。當(dāng)開關(guān)470關(guān)閉時，路徑460啟用。盡管圖4中示出了開關(guān)470，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不影響本公開的范圍和精神的情況下，可以使用許多其它公知的元件和技術(shù)來啟用或停用一個電路。如圖4中所示，當(dāng)路徑460啟用時，LNA 410和LNA 420都能在低線性度模式期間提供增益(等式1中的gl)。與圖3中的LNA 320比較，LNA420在LL(低線性度)模式中不再僅僅起負(fù)載作用，它對系統(tǒng)提供了有用的增益并且非常有助于噪聲性能，尤其對于高頻范圍。實際上，使用這種結(jié)構(gòu)，在LL模式中，LNA410和LNA420可以被看作是在RF輸入處沒有額外負(fù)載的簡單的電感退化LNA，因此它具有最低的可能的噪聲系數(shù)。在低線性度模式中使用雙LNA的一個益處是實現(xiàn)了更低的噪聲系數(shù)，而不增加LNA電流消耗。具有更低的噪聲系數(shù)的一個必然的好處是放寬了發(fā)射到接收噪聲泄露要求。另外，不論在何種線性度模式，都保持穩(wěn)定的輸入阻抗匹配(Sll參數(shù))。在大多數(shù)通信系統(tǒng)中，在低線性度模式中的操作是主要的，因此增強(qiáng)了在低線性度模式中使用雙LNA的重要性，以便在不增加LNA電流消耗的情況下獲得更低的噪聲系數(shù)。作為例子，在圖4中還示出了路徑480中的第二開關(guān)(開關(guān)490)。如圖所示，開關(guān) 490連接到LNA420和AC地(電源或地面電源)。如果開關(guān)470被打開并且開關(guān)490被關(guān)閉， 則LNA 410和LNA 420都用于高線性度模式。由- 生成器單元450執(zhí)行三階跨導(dǎo)失真分量而消除，- 生成器單元450的輸入可以連接自LNA420的各個節(jié)點。- 生成器單元450 的輸出用于消除三階跨導(dǎo)失真分量，即，LNA410的非線性失真輸出。在單元450中可以采用的消除方法包括，但不限于改進(jìn)的失真疊加(Modified Distortion Superposition, MDS) 和后線性化(Post Linearization)技術(shù)。在 V. Aparin 和 L. Ε. Larson 所著的 “Modified derivative superposition method for linearizing FET low-noise amplifiers,"(IEEE Trans. Microwave Theory and Tech. , vol. 53, no. 2, Feb. 2005, pp. 571-581)中記載了改進(jìn)的導(dǎo)數(shù)疊加技術(shù)。在N. Kim等人所著的“A Cellular-Band CDMA 0. 25um CMOS LNALinearized Using Active Post-Postdistortion,，，(IEEE JSSC,vol. 41,no. 7,July2006, PP. 1530-1534)中詳細(xì)記載了后線性化技術(shù)。各種線性化技術(shù)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，在本公開中不詳細(xì)討論。-g3生成器單元450包括一個啟用線(由ENg3表示)，用于啟用或停用該- 生成器單元450。在一個方面，LNA410與LNA420和- 生成器單元450 —同工作，以提供高線性度模式。在一個例子中，如圖4所示，RF輸入端口 105耦合到第一 LNA輸入和第二 LNA輸入。在一個例子中，LNA410包括由Em表示的啟用線，用于啟用或停用，LNA 420包括由EN2 表示的啟用線，用于啟用或停用。通過智能地配置圖4中示出的啟用線和開關(guān)，可以實現(xiàn)更多的線性度/噪聲模式。例如，通過以下述方式配置圖4中示出的雙LNA結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)中線性度(ML)模式開啟Em、EN2、ENg3、關(guān)閉開關(guān)470、打開開關(guān)490。在上述操作中，在_g3 生成器單元的輸出處的非線性失真足以消除來自LNA410的失真，但來自LNA 420的失真未被消除。因此，在ML模式中，線性度性能劣于HL模式，但優(yōu)于LL模式。同時，ML模式的噪聲性能優(yōu)于HL模式，但劣于LL模式。更多的線性度/噪聲模式便于對系統(tǒng)級別性能的權(quán)衡。它增加了通信系統(tǒng)的智能。圖2中說明的LNA設(shè)計實現(xiàn)了高線性度性能，但當(dāng)期望低噪聲特性時，其并不適合。圖3中說明的LNA設(shè)計組合了兩個LNA，LNA 310更適于低噪聲性能，而LNA 320更適于高線性度性能。圖4中說明的LNA設(shè)計包括了允許在兩個LNA之間進(jìn)行智能切換的增加的路徑和開關(guān)。因此，圖4中的LNA設(shè)計對于低噪聲模式和高線性度模式允許使用兩個LNA， 從而使得在LL和HL模式中都獲得最好的性能。圖如和4b說明了圖4中的改進(jìn)的單端雙LNA結(jié)構(gòu)的各種實施例。盡管這些例子顯示在單端放大器中，但通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)，可以將每個例子轉(zhuǎn)換到差分放大器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這些例子實際上是說明性的，不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。在圖如中，可以使用Vgl來啟用/停用LNA410和LNA420。并且可以使用Vg3來啟用 /停用-g3生成器單元。_g3生成器單元的輸入可以連接到LNA420的各個節(jié)點。分別通過 Vgc2b和Vgc2來實現(xiàn)圖4中示出的開關(guān)470和開關(guān)490的控制。在圖4b，通過Vg2來啟用/停用LNA420。通過Vgl來啟用/停用LNA410，其中， Vgl與Vg2分離。圖4b中的例子增加了靈活性，但付出了到RF輸入的額外負(fù)載的代價，因此降低了噪聲性能。圖^1_813說明了圖4中顯示的雙LNA結(jié)構(gòu)的各種差分結(jié)構(gòu)變形。圖中示出的差分結(jié)構(gòu)變形被優(yōu)化以便為高頻操作提供穩(wěn)定的輸入匹配，出色的低線性度噪聲性能， 并且不損害線性度。如上所述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在雙LNA結(jié)構(gòu)中的退化電感的數(shù)量，無論是一個或兩個，都不會影響本公開的范圍和精神。圖fe和恥說明了圖4中顯示的雙LNA結(jié)構(gòu)的差分結(jié)構(gòu)變形的第一組例子。_g3 生成器(輔助路徑)的輸入連接到在它自己所在半平面中的(如圖如所示)或者在另一半平面中的(如圖恥所示)LNA 420的輸入(Main2器件的柵極)。根據(jù)性能需求，可以在輔助路徑中采用或者省略退化電感。輔助路徑的輸出與LNA 410的輸出在放大器的共發(fā)共基放大器部分之后結(jié)合。圖6a和6b說明了圖4中所示的雙LNA結(jié)構(gòu)的差分結(jié)構(gòu)變形的第二組例子。_g3生成器(輔助路徑)的輸入連接到在它自己所在半平面中的(如圖6a所示)或者在另一半平面中的(如圖6b所示)LNA 420的輸出(Main2器件的漏極)。根據(jù)性能需求，可以在輔助路徑中采用或者省略退化電感。輔助路徑的輸出與LNA 410的輸出在放大器的共發(fā)共基放大器部分之前結(jié)合。圖7a和7b說明了圖4中所示的雙LNA結(jié)構(gòu)的差分結(jié)構(gòu)變形的第三組例子。_g3 生成器(輔助路徑)的輸入連接到在它自己所在半平面中的(如圖7a所示)或者在另一半平面中的(如圖7b所示)LNA 420的輸出(Main2器件的漏極)。根據(jù)性能需求，可以在輔助路徑中采用或者省略退化電感。輔助路徑的輸出與LNA 410的輸出在放大器的共發(fā)共基放大器部分之前結(jié)合。圖和8b說明了圖4中所示的雙LNA結(jié)構(gòu)的差分結(jié)構(gòu)變形的第四組例子。_g3 生成器(輔助路徑)的輸入連接到在它自己所在半平面中的(如圖8a所示)或者在另一半平面中的(如圖8b所示)LNA 420的輸出(Main2器件的漏極)。根據(jù)性能需求，可以在輔助路徑中采用或者省略退化電感。輔助路徑的輸出與LNA 410的輸出在放大器的共發(fā)共基放大器部分之后結(jié)合。盡管圖中示出的雙LNA結(jié)構(gòu)被說明為差分放大器，但是通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，可以將每個設(shè)計轉(zhuǎn)換為單端放大器。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不影響本公開的范圍和精神的情況下，可以使用雙LNA結(jié)構(gòu)的差分或單端結(jié)構(gòu)變形的其它例子。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以意識到，圖4-8b中說明的LNA結(jié)構(gòu)可以用于許多應(yīng)用， 包括但不限于無線通信系統(tǒng)、例如GPS接收機(jī)這樣的導(dǎo)航接收機(jī)、高數(shù)據(jù)速率接收機(jī)等。圖9說明了圖7a中所示的雙LNA結(jié)構(gòu)的示例性輸入匹配性能數(shù)據(jù)。橫軸示出了從2. 6GHz到2. 7GHz的RF頻率。縱軸示出了用分貝(dB)表示的輸入反射參數(shù)Sll。Sll 性能針對a)三個溫度-30C、55C和IlOC ；b)三個工藝角(process corners)典型的(TT)、 快速角(FF)和慢速角(SS)；以及c)HL和LL模式。如預(yù)計的那樣，Sll在頻率上很穩(wěn)定。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文公開的例子所描述的各種說明性的元件、邏輯框、模塊、電路和/或算法步驟可以實現(xiàn)為電子硬件、固件、計算機(jī)軟件或它們的組合。為了清楚地說明硬件、固件和軟件之間的可交換性，以上就各種說明性的元件、單元、 模塊、電路和/或算法步驟的功能進(jìn)行了一般性的描述。將上述的功能實現(xiàn)為硬件、固件還是軟件依賴于特定應(yīng)用和施加于整個系統(tǒng)的設(shè)計約束。針對每個特定應(yīng)用，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以以不同的方式實現(xiàn)所述功能，但是這樣的實現(xiàn)決定不應(yīng)被解釋為偏離了本公開的范圍或精神。例如，對于硬件實現(xiàn)，可以在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器 (DSP)、數(shù)字信號處理設(shè)備(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、其它用于執(zhí)行本文所述功能的電子單元、或它們的組合內(nèi)實現(xiàn)處理單元。使用軟件時，可以通過執(zhí)行本文所述功能的模塊(例如，過程、函數(shù)等)來實現(xiàn)。軟件代碼可以存儲在存儲單元中并由處理器單元執(zhí)行。另外，本文描述的各種說明性的流程圖、邏輯框、模塊和/或算法步驟也可以編碼為在本領(lǐng)域已知的任何計算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲的計算機(jī)可讀指令，或者被實現(xiàn)為本領(lǐng)域已知的任何計算機(jī)程序產(chǎn)品。提供以上所公開方面的說明以使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┗蚴褂帽竟_。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對這些方面的各種修改將是顯而易見的，在不脫離本公開
10的精神或范圍的情況下，可以將本文限定的一般原理應(yīng)用到其它方面。
權(quán)利要求
1.一種用于在低、中或高線性度模式下工作的放大器，所述放大器包括耦合到第二低噪聲放大器(LNA)的第一低噪聲放大器，用于提供放大；耦合到所述第一 LNA的第一退化電感，用于提供阻抗匹配；耦合到所述第二 LNA的輸出的- 生成單元，用于消除三階跨導(dǎo)失真；以及第一啟用/停用元件，其耦合到所述第二 LNA的輸出并與所述- 生成單元并聯(lián)排列， 用于在所述低、中或高線性度模式中的一個模式下操作所述第一和第二 LNA中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，還包括與所述第一啟用/停用元件并聯(lián)排列的第二啟用/停用元件，其在第一端耦合到所述第二 LNA并且在第二端耦合到地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器，其中，啟用所述第一啟用/停用元件以在所述低線性度模式中操作所述第一和第二 LNA。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器，其中，停用所述第一啟用/停用元件并且啟用所述第二啟用/停用元件，以在所述高線性度模式中操作所述第一和第二 LNA。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述- 生成單元使用改進(jìn)的失真疊加(MDS) 技術(shù)或后線性化技術(shù)來消除三階跨導(dǎo)失真。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述第一退化電感還耦合到所述第二LNA，以在所述第一 LNA和所述第二 LNA之間被共享。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中，啟用所述第一啟用/停用元件以在所述低線性度模式中操作所述第一和第二 LNA。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述第一LNA包括用于啟用/停用所述第一 LNA的第一啟用線，所述第二 LNA包括用于啟用/停用所述第二 LNA的第二啟用線。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大器，其中，所述第一LNA包括用于啟用/停用所述第一 LNA的第一啟用線，所述第二 LNA包括用于啟用/停用所述第二 LNA的第二啟用線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放大器，其中，所述- 生成單元包括第三啟用線，用于啟用所述- 生成單元以消除三階跨導(dǎo)失真。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的放大器，還包括處理器，所述處理器用于通過配置所述第一啟用線、第二啟用線、第三啟用線、第一啟用/停用元件和第二啟用/停用元件中的一個或多個來控制所述第一 LNA、所述第二 LNA和所述- 生成單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放大器，其中，所述處理器將所述第一、第二和第三啟用線配置為啟用狀態(tài)，將所述第一啟用/停用元件配置為啟用狀態(tài)并且將所述第二啟用/停用元件配置為停用狀態(tài)，以在所述中線性度模式中操作所述放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述- 生成單元包括啟用線，用于啟用所述- 生成單元以消除三階跨導(dǎo)失真。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的放大器，還包括耦合到第一 LNA輸入和第二 LNA輸入的RF輸入端口，用于接收輸入信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的放大器，還包括第二啟用/停用元件，其與所述第一啟用 /停用元件并聯(lián)排列，同時在第一端耦合到所述第二 LNA并且在第二端耦合到地線，并且其中，a)啟用所述第一啟用/停用元件，以在所述低線性度模式中操作所述第一和第二 LNA ；或者b)停用所述第一啟用/停用元件并且啟用所述第二啟用/停用元件，以在所述高線性度模式中操作所述第一和第二 LNA。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的放大器，其中，所述第一或第二啟用/停用元件中的一個是由處理器控制的開關(guān)，所述處理器用于打開或關(guān)閉所述開關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的放大器，還包括耦合到所述第二 LNA的第二退化電感，用于為所述第二 LNA提供阻抗匹配。
18.一種用于在低線性度、中線性度或高線性度模式下工作的放大器，所述放大器包括RF輸入端口 ；第一低噪聲放大器(LNA)和第二低噪聲放大器，兩者均耦合到所述RF輸入端口，用于提供放大；耦合到所述第一 LNA和所述第二 LNA的第一退化電感，用于提供阻抗匹配； 耦合到所述第二 LNA的輸出的- 生成單元，用于消除三階跨導(dǎo)失真； 第一開關(guān)，其耦合到所述第二 LNA的輸出并與所述- 生成單元并聯(lián)排列；以及第二開關(guān)，其與所述- 生成單元并聯(lián)排列，同時在第一端耦合到所述第二 LNA并且在第二端耦合到地，并且其中，a)關(guān)閉所述第一開關(guān)以在所述低線性度模式中操作所述第一和第二 LNA ；或者b)打開所述第一開關(guān)并且關(guān)閉所述第二開關(guān)，以在所述高線性度模式中操作所述第一和第二 LNA。
全文摘要
一種用于在低、中或高線性度模式中工作的放大器，所述放大器包括耦合到第二低噪聲放大器(LNA)的第一低噪聲放大器，用于提供放大；耦合到第一LNA的第一退化電感(340)，用于提供阻抗匹配；耦合到第二LNA的輸出的-g3生成單元，用于消除三階跨導(dǎo)失真；以及第一啟用/停用元件(350)，其耦合到第二LNA的輸出并與-g3生成單元并聯(lián)排列，用于在低、中或高線性度模式中的一個模式下操作第一和第二LNA中的至少一個。
文檔編號H03F3/193GK102282762SQ200980154750
公開日2011年12月14日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者B·孫, C·納拉通, Z·楊 申請人:高通股份有限公司