用於射頻通信的線性跨導器的製作方法

2023-05-23 22:18:01

專利名稱：用於射頻通信的線性跨導器的製作方法
技術領域：
本申請案涉及需要線性跨導器的應用(即線性電壓到電流轉換)，且更具體來說， 涉及具有改善的互調產物抑制的射頻(RF)混頻器。
背景技術：
混頻器用於對基帶(或低頻)信號進行上變頻和對RF信號進行下變頻。互調抑 制適用於其中所述混頻器用來將所述RF信號下變頻到基帶的RF接收器。所述混頻器 級執行電壓到電流轉換。此轉換是非線性的，且因此可產生互調失真。
互調失真是由兩個混合在一起且其之間具有小的頻率偏移(因裝置特性的非線性 所致)的偽信號所引起。如果音調1稱作fl且音調2稱作f2，那麼互調產物2f2-fl或 2fl-f2可靠近RF希望信號並使接收器的性能降級。此音調稱作第三階互調產物。
接收器或接收器的組件可由稱作"第三階輸入截取點"(IIP3)的第三階失真品 質係數表徵。第三階輸入截取點可定義為所述第三階互調(或失真)產物與基頻(或 音調)中的功率相交的點。(參見圖1A)。所述互調產物中的功率與所述輸入信號幅 值的立方功率成比例。對於理想放大器(無失真)來說，所述IIP3點可在無限遠處。 所述IIP3點越高，所述接收器的線性或失真性能就越好。
混頻器的線性及噪聲因數(NF)可受將電壓輸入轉譯成電流的跨導器級支配。所 述混頻器跨導器可藉助源極退化(在跨導器裝置的源極處添加電阻器)來加以線性化， 但此將以增加噪聲並減小混頻器的增益(噪聲因數的降級)為代價而出現。
本發明是針對克服現有技術的限制並提供具有改善的互調抑制的跨導器。線性化 是藉助最小化對增益及噪聲係數的損害的前饋技術來實現。

發明內容
鑑於上述，本發明的所述特徵大體來說涉及一種或一種以上用於改善線性跨導器 的經改善系統、方法及/或設備。在一個實施例中，本專利申請案包含一種具有至少一個輸入及至少一個輸出的線 性跨導器，其包含具有多個電晶體及多個輸入的差動放大器，其中輸入信號的差被 放大；柵地陰地電路，其具有多個電晶體，其中所述電晶體可操作地連接到所述差動 放大器，其中通過下述方式來改善所述線性跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離通 過將所述柵地陰地電路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體安裝為堆疊在所述差動 放大器的所述至少一個電晶體上的共用柵極來去耦合所述線性跨導器的所述輸入與所 述輸出；有效負載，其具有可操作地連接於所述柵地陰地電路與供應電壓之間的多個 電晶體；及輔助裝置，其可操作地連接到所述有效負載及所述柵地陰地裝置與接地之 間的連接。
在另一實施例中，本專利申請案包含一種減少線性跨導器中的互調產物的方法， 其包含接收輸入信號；放大輸入信號的差；將輸入電壓轉換成電流；感測主電流中 的非線性；前饋所述非線性；響應於所述非線性產生輔助電流；通過將所述輔助電流 與所述主電流相加來消除所述主電流中的非線性分量，由此減少互調產物；提供所述 線性跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離；及給有效負載施加偏壓。
根據下文詳細說明、權利要求書及圖式，本發明方法及設備的其它適用範圍將變 得明顯。然而應理解，指示本發明的優選實施例的所述詳細說明及具體實例僅以說明 方式給出，因為所屬領域的技術人員將易於得出歸屬於本發明的精神及範圍內的各種 變化及修改。


結合所述圖式閱讀下文闡述的詳細說明將更易於了解當前所揭示的方法及設備 的特徵、目的及優點，在附圖中，相同的參考字符均識別對應的內容，且其中
圖1A是圖解說明接收器失真對輸入功率截取點外插的曲線圖(理論上)；
圖1B圖解說明輸入到共用源極跨導器的來自低噪聲放大器(LNA)的具有幹擾 的RF輸出如何可使接收器的信噪比降級；
圖2是共用源極跨導器的圖示；
圖3A是共用源極跨導器的圖示；
圖3B顯示主電晶體及輔助電晶體的第三階導數以及所述兩個導數的有效總和； 圖4A圖解說明藉助本專利申請案的跨導器設備及方法來抑制IM3 (互調產物)； 圖4B是含有由用於減少本專利申請案的線性跨導器中的互調產物的方法所執行 的步驟的流程圖5是蜂窩式通信系統的圖示；
圖6圖解說明根據本專利申請案的用戶設備的實施例； 圖7是通信系統的一部分，其包括基站控制器及基站；及
圖8是圖解說明在減少本專利申請案的線性跨導器中的互調產物時所執行的步驟的功能方框圖。
具體實施例方式
本文所用措詞"實例性"意指"用作實例、事例或例示"。本文描述為"實例性"的任一實施例未必視為優選實施例或優於其它實施例。
下文結合附圖所闡述的詳細說明意欲作為對本發明的實例性實施例的說明而非代表可實施本發明的僅有實施例。貫穿本說明書中所用的術語"實例性"意指"用作實例、事例或例示"而未必應視為優選實施例或優於其它實施例。為提供對本發明的透徹了解的目的，詳細說明包括了若干具體細節。然而，所屬領域的技術人員將易知，也可不以這些具體細節實施本發明。在某些情形中，以方框圖形式顯示眾所周知的結構及裝置，以避免使本發明的概念模糊不清。
所述問題可通過使用具有前饋線性化的跨導器來加以解決，其中連接作為共用源極裝置的n型金屬氧化物半導體(NMOS)電晶體的差動對將輸入電壓轉換成電流。
(假設依附一小信號假定，那麼信號電流id與Vgs成比例，其中所述比例常數稱作跨導且由gm表示，其中id-g:/Vg。。跨導器具有各不相同的線性度。在一個設計中，跨導
器也可稱作線性跨導器。
圖1B圖解說明共用源極跨導器如何可使接收器的信噪比(C/N)降級。需要一種將最小化互調產物使其遠遠低於所期望的信號的線性跨導器。
圖2含有可與無源混頻器一起使用的共用源極跨導器105。所述共用源極跨導器進一步由兩個分支電路構成。在圖2的底部是差動放大器110。差動對放大器110具有兩個輸入，即分別接收信號VRF+及VRF-的正極端子及負極端子。輸入電晶體是115及120,其分別接收輸入信號VRF+及VRF-。當VRp+的值較小時，W+^gnu^VRp"對於小的信號，所述差動對放大器可用作線性放大器。差動對響應於差模式或差動信號。實際上，在差電壓相對小的情形下，可將整個偏壓電流從所述對的一個側引導到另一
電路110稱作差動電路，是因為其放大輸入信號的差。此外，電路1I0稱作共用源極差動放大器，是因為所述兩個輸入NMOS放大器115及120使其源極連接在一起(在圖2中為接地)且所述輸入是其柵極。使用差動架構的一個優點在於理想地將拒絕共模信號。由於所述共模信號出現在兩個柵極處，因此其差為零，且其將被拒絕。最後，兩個電容器117及119分別出現在電晶體115及120的輸入處。
在圖2的頂部處是電路122，其含有兩個p型金屬氧化物半導體(PMOS)電晶體125及130。電晶體125及130是"二極體連接的"電晶體且也可將其描述為有效負載。電晶體125及130用來在飽和區中給NMOS裝置115、 120施加偏壓。電晶體125及130的源極連接到供應電壓VDD。電晶體125的漏極連接到電晶體130的漏極。同樣地，電晶體130的漏極連接到電晶體120的漏極。另外，電晶體125的漏極連接
12到可操作地連接到無源混頻器開關的第一輸出135。同樣地，電晶體130的漏極連接到可操作地連接到無源混頻器開關的第二輸出140。
兩個電阻器145及150串聯連接在PMOS電晶體125及130的漏極之間。這些電阻器在值上相等且用來給PMOS電晶體125、 130自動施加偏壓。共用源極級110的非線性性質將導致互調失真。所述輸入處的阻塞信號或偽信號混合併產生不期望的互調產物，所述不期望的互調產物將破壞從共用源極跨導器iio輸出到混頻器開關的期望的信號。此將使例如接收器的信噪比(C/N)的度量降級。需要一種將最小化互調產物的線性跨導器。
在圖3A中是本專利申請案的線性跨導器200的實例，其為上述問題提供解決方案。在圖3A的底部處是差動放大器210。差動對放大器210具有兩個輸入，即分別接收信號VRF+及VRF-的正極端子及負極端子。所述輸入NMOS電晶體是215及220，其分別接收輸入信號VRF+及VRF-、放大所述輸入信號的差並將輸入電壓轉換成電流。所述兩個輸入NMOS放大器215及220使其源極連接在一起(在圖3A中為接地)且所述輸入是其柵極。所述兩個輸入NMOS放大器215及220在強反轉區中受到偏壓以達成良好的線性性能。
最後，兩個電阻器217及219分別連接在電晶體215及220的輸入與V卵之間。經由所述電阻器向所述兩個電晶體提供DC偏壓。所述電阻器將所述主RF信號路徑與所述偏壓電路隔離。
電晶體230及235連接成共用柵極配置且用作"柵地陰地"裝置並為電晶體215及220提供低阻抗。
lMA!N電流中的非線性由柵地陰地NMOS電晶體電路225感測。更具體來說，柵地陰地NMOS電晶體230及235感測因主電晶體215及220而引起的Ima!n中的非淺性。將此非線性輸入到前饋(或輔助)電晶體245及250。這些輔助電晶體響應於所述非線性輸入產生電流IMJX。有效電流ISUM是IAUX與Im扁的總和。電流IAUX消除IMAIN中的非線性分量並由此改善總電路的互調性能。輔助電晶體對[輔助裝置]245及250在弱反轉區中受到偏壓以提供對Imain中的非線性的最優消除。
電晶體230的源極處的電壓(Veas-Vgs)響應於來自電晶體215的非線性電流。因非線性電流而引起的電壓的此變化由輔助電晶體245感測，並前饋待在輸出節點處相加的誤差電流。主差動對裝置215及220以及輔助裝置245及250在適當區中受到偏壓以實現最優互調性能。圖3B顯示主電晶體215、 220及輔助電晶體245、 250的第三階導數以及所述兩個導數的有效總和。
此外，兩個電阻器247及252分別連接於電晶體245及250的輸入與VMjx之間。所述電阻器提供偏壓電路與主信號路徑之間的隔離。最後，兩個電容器248及253分別出現在電晶體245及250的輸入處。所述兩個電容器使輔助裝置240 (包含電晶體245、 250)偏壓不依附於電晶體215、 220的漏極上的偏壓。電容器248連接在NMOS電晶體245的柵極與NMOS電晶體230的源極之間。NMOS電晶體230的源極連接到NMOS電晶體215的漏極。同樣地，電容器253連接在NMOS電晶體250的柵極與NMOS電晶體235的源極之間。NMOS電晶體235的源極連接到NMOS電晶體220的漏極。
用前饋電流lAux減去Imaw中的非踐性。將來自主電晶體215及220的輸出電流Imaw與來自輔助裝置245及250的前饋電流Imjx相加。求和所述電流導致從兩個路徑消除IM3分量。
使用柵地陰地配置電路225 (包含NMOS電晶體230及235)來改善線性跨導器200的輸入與輸出之間的反向隔離。 一種用以去耦合輸入與輸出的方法是通過將第二電晶體230安裝為堆疊在共用源極輸入電晶體215上的共用柵極(CG)(圖3A)。上部金屬氧化物半導體(MOS) 230充當輸出節點(或電晶體267的漏極)與輸入電晶體215的漏極之間的電流緩衝器，由此將其分離。同樣地，電晶體235堆疊在共用源極輸入電晶體220上。
在圖3A的頂部處是含有兩個PMOS電晶體267及260的有效負載電路255。所述電晶體267及260充當有效負載並給柵地陰地電晶體230及235的漏極施加偏壓。窺視所述PMOS電晶體267及260的漏極的阻抗為高。因此，電路200的互調性能得到改善。跨導器200驅動為低阻抗的無源混頻器。PMOS有效負載267及260的高阻抗有助於最小化互調失真。
另外，電晶體267的漏極連接到可操作地連接到無源混頻器開關的第一輸出236。同樣地，電晶體260的漏極連接到可操作地連接到無源混頻器開關的第二輸出237。
運算放大器275連同電阻器265及270形成共模反饋環路以給PMOS裝置267、
260施加偏壓。此改善PMOS裝置267、 260的輸出阻抗。所述共模反饋環路的另一優
點在於在溫度及過程變化範圍內，PMOS裝置(及輔助電晶體)的漏極電壓是固定的。
此穩定對Imain及Iaux中的非線性分量的消除。
所述非線性漏極電流可通過以下等示來加以說明id = aovin + aivin2 + a2vin3十...， 等式1
其中ao、a,及a2是描述電晶體的性質的係數且ao是所述裝置的gm或跨導。當a2=0時，消除第三階互調。此出現在
g,化W"^0時，用於完全消除
:0
圖4A圖解說明藉助本專利申請案的跨導器設備及方法來抑制IM3 (互調產物)。圖4B含有由用於減少本專利申請案的線性跨導器200中的互調產物的方法400執行的步驟。差動放大器210分別接收信號￥^+及￥^-(步驟403)、放大所述輸入信號的差(步驟405)並將輸入電壓轉換成電流(步驟407)。主電流IMA!n中的非線性由柵地陰地NMOS電晶體電路225感測(步驟410)。更特定來說，柵地陰地NMOS電晶體230及235感測因主電晶體215及220而引起的IMAIN中的非線性(步驟410)。將此非線性輸入到前饋(或輔助)電晶體245及250 (步驟415)。所述輔助電晶體響應於所述非線性輸入產生輔助電流Uux(步驟420)。有效電流IsuM是Uux
與IMAIN的總和，其中電流lAUX消除lMAW中的非線性分量(步驟430)且由此改善總電路的互調性能。
換句話說，當將來自主電晶體215及220的輸出電流Imaw與來自輔助裝置245
及250的前饋電流lMjx相加時，用前饋電流lAUX減去lMA,N中的非線性，其中所述電
流的總和導致自兩個路徑消除所述IM3分量(步驟430)。
使用柵地陰地配置電路225 (包含NMOS電晶體230及235)來改善線性跨導器200的輸入與輸出之間的反向隔離(步驟440)。在圖3A的頂部處是含有兩個PMOS電晶體267及260的有效負載電路255。所述電晶體267及260充當有效負載。運算放大器275連同電阻器265及270形成共模反饋環路以給PMOS裝置267、 260施加偏壓(步驟450)。此改善PMOS裝置267、 260的輸出阻抗。
通信系統可使用單個載波頻率或多個載波頻率。每一鏈路均可併入不同數量的載波頻率。此外，接入終端10可以是經由無線信道或經由有線信道(例如使用光纖電纜或同軸電纜)通信的任何數據裝置。接入終端10可以是多種類型裝置中的任何一種，包括(但不限於)PC卡、小型快閃、外部或內部數據機、或無線或有線電話。接入終端IO也稱作用戶設備(UE)、遠程站、移動站或用戶站。此外，l正10可以是移動的或靜止的。蜂窩式通信系統100的實例顯示於圖5中，其中參考編號102A到102G是指小區，參考編號160A到160G是指節點B或基站且參考編號10A到10G是指UE。
接入網絡40在多個接入終端10或用戶設備10之間輸送數據包。(在一個實例中，接入網絡40可由基站控制器及一個或一個以上基站160構成。參見圖5)。接入網絡40可進一步連接到接入網絡40外部的其它網絡，例如公司內聯網或網際網路，並可在每一用戶設備10與此類外部網絡122之間輸送數據包。已與一個或一個以上e節點B 160建立有效業務信道連接的用戶設備10稱作有效用戶設備10，且稱作處於業務狀態中。處於與一個或一個以上e節點B 160建立有效業務信道連接的過程中的用戶設備IO稱作處於連接設立狀態中。用戶設備IO可以是經由無線信道或經由有線信道(例如使用光纖電纜或同軸電纜)進行通信的任何數據裝置。用戶設備10經由其將信號發送到e節點B 160的通信鏈路稱作反向鏈路。節點B 160經由其將信號發送到用戶設備10的通信鏈路稱作正向鏈路。
圖7詳細說明於下文中，其中具體來說，e節點B160及無線電網絡控制器65與包網絡接口 146介接。無線電網絡控制器65包括信道調度器132，所述信道調度器用於實施調度算法以在系統100中進行發射。信道調度器132基於與任一特定遠程站10相關聯的瞬時數據接收速率(如在最近接收的DRC信號中所指示)來確定期間要將數據發射到所述遠程站10的服務間隔的長度。所述服務間隔在時間上可以不連續，而是可每隔n個時隙出現一次。根據一個實施例，在第一時間於第一時隙期間發射包的第一部分，而在隨後時間4個時隙後發射第二部分。同樣，所述包的任何隨後部分均是在具有類似4個時隙擴展(g卩，彼此間隔4個時隙)的多個時隙中進行發射。根據一個
實施例，接收數據的瞬時速率Ri確定與特定數據隊列相關聯的服務間隔長度Li。
另外，信道調度器132選擇特定數據隊列來進行發射。然後，從數據隊列172檢 索待發射的相關聯數據量，並將其提供到信道元件168以發射到與數據隊列172相關 聯的遠程站IO。如下文所論述，信道調度器132選擇隊列來提供所述數據，所述數據 是使用包括與所述隊列中的每一者相關聯的權重的信息來在後續服務間隔中發射的。 然後，更新與所發射的隊列相關聯的權重。
無線電網絡控制器65與包網絡接口 146、公共交換電話網(PSTN) 148及通信 系統100中的所有e節點B 160 (為簡單起見，圖7中僅顯示一個e節點B 160)介接。 無線電網絡控制器65協調通信系統中的遠程站10與連接到包網絡接口 146及PSTN 148的其它用戶之間的通信。PSTN 148經由標準電話網絡(其未顯示於圖7中)與用 戶介接。
無線電網絡控制器65含有許多選擇器元件136，但為簡單起見，圖7中僅顯示一 個選擇器元件。每一選擇器元件136均經指派以控制一個或一個以上基站160與一個 遠程站IO (未顯示)之間的通信。如果尚未給既定用戶設備10指派選擇器元件136， 那麼通知呼叫控制處理器141需要尋呼遠程站。然後，呼叫控制處理器141指揮e節 點B20尋呼遠程站10。
數據源122含有待發射到既定遠程站10的數據量。數據源122將所述數據提供 到包網絡接口 146。包網絡接口 146接收所述數據並將所述數據路由到選擇器元件136。 然後，選擇器元件136將所述數據發射到與目標遠程站10通信的e節點B 160。在所 述實例性實施例中，每一 e節點B 160均維持存儲待發射到遠程站10的數據的數據隊 列172。
所述數據以數據包形式從數據隊列172發射到信道元件168。在一個實例中，在 正向鏈路上，"數據包"是指最多為1024位的數據量及待在預定"時隙"(例如，" 1.667毫秒)內發射到目的地遠程站的數據量。對於每一數據包，信道元件168插入必 要的控制欄位。在所述實例性實施例中，信道元件168對所述數據包及控制欄位執行 循環冗餘校驗(CRC)編碼並插入一組代碼尾位。所述數據包、控制欄位、CRC奇偶 校驗位及代碼尾位構成經格式化的包。在所述實例性實施例中，信道元件168接著編 碼所述經格式化的包並交錯(或重新排序)經編碼的包內的符號。在所述實例性實施 例中，用沃爾什碼(Walsh code)來覆蓋經交錯的包並用短偽噪聲I (PNI)碼及偽噪 聲Q (PNQ)碼來擴展經交錯的包。將經擴展的數據提供到RF單元170，所述RF單 元正交調製、濾波並放大所述信號。經由天線171以無線方式將所述正向鏈路信號發 射到所述正向鏈路。在一個或一個以上實例中，RF單元170也可含有本專利申請案的 跨導器200。
在用戶設備10處，所述正向鏈路信號由天線接收且路由到接收器。所述接收器 對所述信號進行濾波、放大、正交解調製及量化。將經數位化信號提供到解調器(DEMOD)，於此處用短PNI及PNQ碼來解擴展所述數位化信號並用沃爾什覆蓋來 解覆蓋所述數位化信號。將經解調製的數據提供到解碼器，所述解碼器對在e節點B 160處實施的信號處理功能執行反轉(特定來說，解交錯、解碼及CRC校驗功能)。 將經解碼的數據提供到數據匯。
由每一遠程站10發射的數據速率控制(DRC)信號穿過反向鏈路信道且由耦合 到RF單元170的發射或接收天線171在基站160處接收。在一個實例中，所述DRC 信息在信道元件168中被解調製且被提供到位於無線電網絡控制器65中的信道調度器 132或提供到位於e節點B 160中的信道調度器174。在第一實例性實施例中，信道調 度器132位於e節點B 20中。在替代實施例中，信道調度器132位於無線電網絡控制 器65中，且連接到無線電網絡控制器65內的所有選擇器元件136。
圖6圖解說明根據本專利申請案的UE 10的實施例，其中UE 10包括發射電路 264 (包括PA 308)、接收電路408、節流控制306、解碼處理單元258、處理單元302、 多載波控制單元412及存儲器416。發射電路264、接收電路408也可分別含有RF單 元265及403，在一個或一個以上實例中，RF單元265及403中可駐存有本專利申請 案的跨導器200。
處理單元302控制UE 10的操作。處理單元302也可稱作CPU。存儲器416 (其 可包括只讀存儲器(ROM)及隨機存取存儲器(RAM) 二者)將指令及數據提供到處 理單元302。存儲器416的一部分也可包括非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)。
UE 10 (其可嵌入在例如蜂窩式電話的無線通信裝置中)也可包括外殼，所述外 殼含有發射電路264及接收電路408以使數據能夠在UE 10與遠程位置之間發射並接 收，例如無線電通信。發射電路264及接收電路408可耦合到天線318。
UE 10的各種組件通過總線系統630耦合在一起，所述總線系統除包括數據總線 以外還可包括功率總線、控制信號總線及狀態信號總線。然而，為清晰起見，圖6中 將所述各種總線圖解說明為總線系統630。 AT 10也可包括用於處理信號的處理單元 302。圖中還顯示功率控制器306、解碼處理單元258、功率放大器308及多載波控制 單元412。
上文所圖解說明的步驟可以位於存儲器416中的軟體或固件42的形式作為指令 存儲於圖6中所示的用戶設備10中。所述指令可由圖6中所示的用戶設備10的處理 單元電路302執行。上文所圖解說明的步驟也可以位於存儲器163中的軟體或固件43 的形式作為指令存儲於e節點B 160中。所述指令可由圖7中的e節點B 160的控制 單元162執行。
圖8是圖解說明在減少本專利申請案的線性跨導器中的互調產物時所執行的步驟 的功能方框圖。上文所述的圖4B的方法及設備是由圖8中所圖解說明的對應裝置加 上功能方框執行。換句話說，圖4B中的步驟403到450對應於圖8中的步驟1403到 1450。
所屬領域的技術人員將了解，可使用各種不同技術及技法中的任一種來表示信息
17及信號。例如，上文通篇可能提及的數據、指令、命令、信息、信號、位、符號、及 晶片均可由電壓、電流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子或其任一組合表示。
所屬領域的技術人員將進一步了解，結合本文所揭示的實施例而描述的各種說明 性邏輯塊、模塊、電路及算法步驟均可實施為電子硬體、計算機軟體或兩者的組合。 為清楚說明硬體及軟體的此種可互換性，上文就其功能性總體描述了各種說明性組件、 塊、模塊、電路及步驟。此種功能是實施為硬體還是軟體取決於施加於整體系統上的 特定應用和設計約束條件。所屬領域的技術人員可針對每一特定應用以不同方法實施 所述功能性，但是，此類實施決定不應被解釋為致使脫離本發明的範圍。
結合本文所揭示的實施例描述的各種說明性邏輯塊、模塊、及電路可由下列裝置 實施或執行通用處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場 可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置、離散門或電晶體邏輯、離散硬體組件、
或其經設計用於執行本文所述功能的任一組合。通用處理器可以是微處理器，但另一 選擇為，處理器可以是任一常規處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器也可實
施為計算裝置的組合，例如，DSP與微處理器的組合、多個微處理器的組合、 一個或 一個以上微處理器與DSP核心的聯合，或任一其它此類配置。
結合本文所揭示的實施例所描述的方法或算法的步驟可直接在硬體、由處理器執 行的軟體模塊中或兩者的組合中實施。軟體模塊可駐存於隨機存取存儲器(RAM)、 快閃記憶體、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM (EPROM)、電可擦除可編程 ROM (EEPROM)、寄存器、硬磁碟、可移除磁碟、CD-ROM或此項技術中已知的 任一其它形式的存儲媒體中。實例性存儲媒體耦合到處理器，以使所述處理器可從所 述存儲媒體讀取信息或將信息寫入到所述存儲媒體。另一選擇為，存儲媒體可與處理 器成一體。處理器和存儲媒體可駐存於ASIC中，而ASIC可駐存於用戶終端中。另一 選擇為，處理器及存儲媒體可作為離散的組件駐存於用戶終端中。
在一個或一個以上實例性實施例中，所描述的功能可實施於硬體、軟體、固件或 其任一組合中。如果實施於軟體中，那麼可將所述功能作為一個或一個以上指令或代 碼存儲於計算機可讀媒體上或經由計算機可讀媒體發射。計算機可讀媒體包括計算機 存儲媒體及包括任何促進將電腦程式從一個位置傳送到另一個位置的媒體的通信媒 體兩者。存儲媒體可以是可由計算機存取的任何可用媒體。通過舉例而非限制的方式， 此類計算機可讀媒體可包含RAM、 ROM、 EEPROM、 CD-ROM或其它光碟存儲器件、 磁碟存儲器件或其它磁性存儲裝置、或任一其它可用於以指令或數據結構形式攜載或 存儲所期望的程序代碼且可由計算機存取的媒體。而且，可完全將任何連接稱作計算 機可讀媒體。例如，如果使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數字用戶線(DSL)或 例如紅外線、無線電及微波等的無線技術從網站、伺服器或其它遠程源發射軟體，那 麼所述同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或例如紅外線、無線電及微波等的無線技 術均包括於媒體的定義內。如本文中所用，磁碟及光碟包括壓縮光碟(CD)、雷射 光碟、光學光碟、數字多功能光碟(DVD)、軟磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式來複製數據，而光碟以光學方式(例如，使用雷射)來複製數據。上述各項的 組合也應包括於計算機可讀媒體的範圍內。
上文提供對所揭示實施例的說明旨在使任一所屬領域的技術人員均能夠製作或 使用本發明。所屬領域的技術人員將易於明了所述實施例的各種修改，且本文所定義 的一般原理也可適用於其它實施例，此並不背離本發明的主旨或範圍。因此，本發明 並非打算限定為本文所示實施例，而應符合與本文所揭示的原理及新穎特徵相一致的 最大範圍。
因此，僅根據上述權利要求書來限制本發明。
權利要求
1、一種具有至少一個輸入及至少一個輸出的跨導器，其包含差動放大器，其具有多個電晶體及多個輸入，其中輸入信號的差被放大；柵地陰地電路，其具有多個電晶體，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體；及有效負載，其具有可操作地連接於所述柵地陰地電路與供應電壓之間的多個電晶體。
2、 如權利要求1所述的具有至少一個輸入及至少一個輸出的跨導器，其進一步 包含輔助裝置，其可操作地連接到所述差動放大器及所述柵地陰地電路。
3、 如權利要求2所述的跨導器，其中所述差動放大器包含使其源極連接在一起 的多個電晶體。
4、 如權利要求2所述的跨導器，其中所述柵地陰地電路包含連接成共用柵極配 置的多個電晶體。
5、 如權利要求2所述的跨導器，其中所述有效負載包含 多個電晶體；及反饋環路，其可操作地連接到所述多個電晶體。
6、 如權利要求2所述的跨導器，其中所述輔助裝置具有多個電晶體，其中所述 輔助裝置的所述多個電晶體中的至少兩者具有可操作地連接於所述差動放大器與所述 柵地陰地電路之間的柵極，且其中所述輔助裝置的所述多個電晶體中的所述兩者可操 作地連接於所述有效負載與接地之間。
7、 如權利要求3所述的跨導器，其中所述差動放大器的所述多個電晶體在強反 轉區中受到偏壓。
8、 如權利要求3所述的跨導器，其中所述差動放大器的所述多個電晶體包含使 其源極連接在一起的兩個輸入NMOS放大器。
9、 如權利要求4所述的跨導器，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體通過下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體堆疊在所述差動放大器的所述多個電晶體中的至 少一個電晶體上。
10、 如權利要求4所述的跨導器，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體通過 下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電路的 所述多個電晶體中的至少一個電晶體安裝為堆疊在所述差動放大器的所述多個電晶體 中的至少一個電晶體上的共用柵極電晶體，其中通過去耦合所述跨導器的輸入與輸出 來改善所述跨導器的所述輸入與所述輸出之間的反向隔離。
11、 如權利要求4所述的跨導器，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體通過 下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電路的 所述多個電晶體中的至少一個電晶體堆疊在所述差動放大器的所述多個電晶體中的至 少一個電晶體上，由此所述柵地陰地電路感測主電流中因所述差動放大器的所述電晶體而引起的非線性並將所述非線性前饋到所述輔助裝置。
12、 如權利要求4所述的跨導器，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體通過 下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電路的 所述多個電晶體中的至少一個電晶體安裝為堆疊在所述差動放大器的所述多個電晶體 中的至少一個電晶體上的共用柵極電晶體，其中通過緩衝所述線性跨導器的輸入與輸 出之間的電流來改善所述線性跨導器的所述輸入與所述輸出之間的反向隔離。
13、 如權利要求5所述的跨導器，其中所述有效負載的所述多個電晶體中的每一 者包含柵極、漏極及源極且其中所述反饋環路是共模反饋環路，其包含多個電阻器，其可操作地串聯連接於所述多個電晶體的所述漏極之間；及 運算放大器，其具有輸出及多個輸入，其中所述輸出可操作地連接到所述多個晶 體管的所述柵極；且所述輸入中的至少一者可操作地連接於所述多個電阻器中的兩者之間。
14、 如權利要求6所述的跨導器，其中所述輔助裝置包含一對電晶體，所述對晶 體管在弱反轉區中受到偏壓以消除所述非線性，其中所述輔助裝置響應於所述非線性 而產生輔助電流；且通過將所述輔助電流與所述主電流相加來消除所述主電流中的非 線性分量，由此減少所述互調產物。
15、 如權利要求6所述的跨導器，其中所述差動放大器包含在強反轉區中受到偏 壓且使其源極連接在一起的多個電晶體；其中所述柵地陰地電路包含連接成共用柵極配置的多個電晶體，且其中所述柵地 陰地電路的所述多個電晶體通過下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個 電晶體將所述柵地陰地電路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體堆疊在所述差動 放大器的所述多個電晶體中的至少一個電晶體上，其中所述有效負載包含多個電晶體及可操作地連接到所述多個電晶體的反饋環 路，其中所述有效負載的所述多個電晶體中的每一者包含柵極、漏極及源極，且其中 所述反饋環路是共模反饋環路，其包含多個電阻器，所述多個電阻器可操作地串聯 連接於所述多個電晶體的所述漏極之間；及運算放大器，所述運算放大器具有輸出及 多個輸入，其中所述輸出可操作地連接到所述多個電晶體的所述柵極，且所述輸入中 的至少一者可操作地連接於所述多個電阻器中的兩者之間；且其中所述輔助裝置包含一對電晶體，所述對電晶體在弱反轉區中受到偏壓以消除 所述非線性。
16、 一種減少跨導器中的互調產物的方法，其包含 接收輸入信號；放大輸入信號的差； 將輸入電壓轉換成電流； 感測主電流中的非線性； 前饋所述非線性；提供所述跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離；及 提供高輸出阻抗。
17、 如權利要求16所述的減少跨導器中的互調產物的方法，其進一步包含以下步驟響應於所述非線性而產生輔助電流；及 消除所述主電流中的非線性分量。
18、 如權利要求17所述的減少跨導器中的互調產物的方法，其中所述提供所述 跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的步驟包含去耦合所述跨導器的所述輸入與所述 輸出。
19、 如權利要求17所述的減少跨導器中的互調產物的方法，其中所述提供所述 跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的步驟包含緩衝所述跨導器的所述輸入與所述輸 出之間的電流。
20、 如權利要求17所述的減少跨導器中的互調產物的方法，其進一步包含在弱反轉區中施加偏壓以提供對所述非線性分量的消除的步驟。
21、 如權利要求17所述的減少跨導器中的互調產物的方法，其中所述提供高輸 出阻抗的步驟包含給有效負載施加偏壓。
22、 如權利要求17所述的減少跨導器中的互調產物的方法，其中所述消除所述 主電流中的非線性分量的步驟包含將所述輔助電流與所述主電流相加，由此減少所述 互調產物。
23、 如權利要求22所述的減少跨導器中的互調產物的方法，其中所述提供所述 跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的步驟包含通過緩衝所述跨導器的所述輸入與所 述輸出之間的電流來去耦合所述跨導器的所述輸入與所述輸出；其中所述提供高輸出阻抗的步驟包含給有效負載施加偏壓；且 進一步包含在弱反轉區中施加偏壓以提供對所述非線性分量的消除的步驟。
24、 一種用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其包含 用於接收輸入信號的裝置； 用於放大輸入信號的差的裝置； 用於將輸入電壓轉換成電流的裝置； 用於感測主電流中的非線性的裝置； 用於前饋所述非線性的裝置；用於提供所述線性跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的裝置；及 用於提供高輸出阻抗的裝置。
25、 如權利要求24所述的用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其進一步包含 用於響應於所述非線性而產生輔助電流的裝置；及 用於消除所述主電流中的非線性分量的裝置。
26、 如權利要求25所述的用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其中所述用於 提供所述線性跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的裝置包含用於去耦合所述線性跨 導器的所述輸入與所述輸出的裝置。
27、 如權利要求25所述的用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其中所述用於 提供所述跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的裝置包含用於緩衝所述跨導器的所述 輸入與所述輸出之間的電流的裝置。
28、 如權利要求25所述的用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其進一步包含 用於在弱反轉區中施加偏壓以提供對所述非線性分量的消除的裝置。
29、 如權利要求25所述的用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其中所述用於 提供高輸出阻抗的裝置包含用於給有效負載施加偏壓的裝置。
30、 如權利要求25所述的用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其中所述用於 消除所述主電流中的非線性分量的裝置包含用於將所述輔助電流與所述主電流相加由 此減少互調產物的裝置。
31、 如權利要求30所述的用於減少跨導器中的互調產物的裝置，其中所述用於 提供所述跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的裝置包含用於通過緩衝所述跨導器的 所述輸入與所述輸出之間的電流來去耦合所述跨導器的所述輸入與所述輸出的裝置，-其中所述用於提供高輸出阻抗的裝置包含用於給有效負載施加偏壓的裝置；且 進一步包含用於在弱反轉區中施加偏壓以提供對所述非線性分量的消除的裝置。
32、 一種電腦程式產品，其包含 計算機可讀媒體，其包含用於致使計算機減少互調產物的代碼，其包含用以執行以下操作的指令接收輸入信號；放大輸入信號的差；將輸入電壓轉換成電流；感測主電流中的非線性；前饋所述非線性；提供所述跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離；及 提供高輸出阻抗。
33、 如權利要求32所述的電腦程式產品，其中所述用於減少跨導器中的互調 產物的代碼進一步包含用以執行以下操作的指令響應於所述非線性而產生輔助電流；及 消除所述主電流中的非線性分量。
34、 如權利要求33所述的電腦程式產品，其中所述用以提供所述跨導器的輸 入與輸出之間的反向隔離的指令包含用以去耦合所述跨導器的所述輸入與所述輸出的 指令。
35、 如權利要求33所述的電腦程式產品，其中所述用以提供所述跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離的指令包含用以緩衝所述跨導器的所述輸入與所述輸出之間 的電流的指令。
36、 如權利要求33所述的電腦程式產品，其進一步包含用以在弱反轉區中施 加偏壓以提供對所述非線性分量的消除的指令。
37、 如權利要求33所述的電腦程式產品，其中所述用以提供高輸出阻抗的指 令包含用以給有效負載施加偏壓的指令。
38、 如權利要求33所述的電腦程式產品，其中所述用以消除所述主電流中的 非線性分量的指令包含用以將所述輔助電流與所述主電流相加由此減少所述互調產物 的指令。
39、 如權利要求38所述的電腦程式產品，其中所述用以提供所述跨導器的輸 入與輸出之間的反向隔離的指令包含用以通過緩衝所述跨導器的所述輸入與所述輸出 之間的電流來去耦合所述跨導器的所述輸入與所述輸出的指令；其中所述用以提供高輸出阻抗的指令包含給有效負載施加偏壓；且 進一步包含用以在弱反轉區中施加偏壓以提供對所述非線性分量的消除的指令。
40、 一種接入終端，其包括 功率控制器；發射電路，其可操作地連接到所述功率控制器； 處理單元，其可操作地連接到所述發射電路； 存儲器，其可操作地連接到所述處理單元；及接收電路，其可操作地連接到所述處理單元，其中所述接收電路包含RF單元， 所述RF單元包含跨導器，其具有至少一個輸入及至少一個輸出，所述跨導器包含-差動放大器，其具有多個電晶體及多個輸入，其中輸入信號的差被放大； 柵地陰地電路，其具有多個電晶體，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體 可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體；及有效負載，其具有可操作地連接於所述柵地陰地電路與供應電壓之間的多個晶 體管。
41、 如權利要求40所述的具有至少一個輸入及至少一個輸出的接入終端，其進 一步包含-輔助裝置，其可操作地連接到所述差動放大器及所述柵地陰地電路。
42、 如權利要求41所述的接入終端，其中所述差動放大器包含使其源極連接在 一起的多個電晶體。
43、 如權利要求41所述的接入終端，其中所述柵地陰地電路包含連接成共用柵 極配置的多個電晶體。
44、 如權利要求41所述的接入終端，其中所述有效負載包含 多個電晶體；及反饋環路，其可操作地連接到所述多個電晶體。
45、 如權利要求41所述的接入終端，其中所述輔助裝置具有多個電晶體，其中 所述輔助裝置的所述多個電晶體中的至少兩者具有可操作地連接於所述差動放大器與 所述柵地陰地電路之間的柵極，且其中所述輔助裝置的所述多個電晶體中的所述兩者 可操作地連接於所述有效負載與接地之間。
46、 如權利要求42所述的接入終端，其中所述差動放大器的所述多個電晶體在 強反轉區中受到偏壓。
47、 如權利要求42所述的接入終端，其中所述差動放大器的所述多個電晶體包 含其源極連接在一起的兩個輸入NMOS放大器。
48、 如權利要求43所述的接入終端，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體 通過下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電 路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體堆疊在所述差動放大器的所述多個電晶體中 的至少一個電晶體上。
49、 如權利要求43所述的接入終端，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體 通過下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電 路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體安裝為堆疊在所述差動放大器的所述多個晶 體管中的至少一個電晶體上的共用柵極電晶體，其中通過去耦合所述跨導器的輸入與 輸出來改善所述跨導器的所述輸入與所述輸出之間的反向隔離。
50、 如權利要求43所述的接入終端，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體 通過下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體堆疊在所述差動放大器的所述多個電晶體中 的至少一個電晶體上，由此所述柵地陰地電路感測主電流中因所述差動放大器的所述電晶體而引起的非線性並將所述非線性前饋到所述輔助裝置。
51、 如權利要求43所述的接入終端，其中所述柵地陰地電路的所述多個電晶體 通過下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個電晶體將所述柵地陰地電 路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體安裝為堆疊在所述差動放大器的所述多個晶 體管中的至少一個電晶體上的共用柵極電晶體，其中通過緩衝所述線性跨導器的輸入 與輸出之間的電流來改善所述線性跨導器的所述輸入與所述輸出之間的反向隔離。
52、 如權利要求44所述的接入終端，其中所述有效負載的所述多個電晶體中的每一者包含柵極、漏極及源極且其中所述反饋環路是共模反饋環路，其包含多個電阻器，其可操作地串聯連接於所述多個電晶體的所述漏極之間；及運算放大器，其具有輸出及多個輸入，其中所述輸出可操作地連接到所述多個電晶體的所述柵極；且所述輸入中的至少一者可操作地連接於所述多個電阻器中的兩者 之間。
53、 如權利要求45所述的接入終端，其中所述輔助裝置包含一對電晶體，所述 對電晶體在弱反轉區中受到偏壓以消除所述非線性，其中所述輔助裝置響應於所述非 線性而產生輔助電流；且通過將所述輔助電流與所述主電流相加來消除所述主電流中 的非線性分量，由此減少所述互調產物。
54、 如權利要求45所述的接入終端，其中所述差動放大器包含在強反轉區中受 到偏壓且使其源極連接在一起的多個電晶體；其中所述柵地陰地電路包含連接成共用柵極配置的多個電晶體，且其中所述柵地 陰地電路的所述多個電晶體通過下述方式可操作地連接到所述差動放大器的所述多個 電晶體將所述柵地陰地電路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體堆疊在所述差動放大器的所述多個電晶體中的至少一個電晶體上，其中所述有效負載包含多個電晶體及可操作地連接到所述多個電晶體的反饋環 路，其中所述有效負載的所述多個電晶體中的每一者包含柵極、漏極及源極，且其中 所述反饋環路是共模反饋環路，其包含多個電阻器，所述多個電阻器可操作地串聯 連接於所述多個電晶體的所述漏極之間；及運算放大器，所述運算放大器具有輸出及 多個輸入，其中所述輸出可操作地連接到所述多個電晶體的所述柵極，且所述輸入中的至少一者可操作地連接於所述多個電阻器中的兩者之間；且其中所述輔助裝置包含一對電晶體，所述對電晶體在弱反轉區中受到偏壓以消除 所述非線性。
全文摘要
本發明申請案包含一種具有至少一個輸入及至少一個輸出的線性跨導器，其包含具有多個電晶體及多個輸入的差動放大器，其中輸入信號的差被放大；具有多個電晶體的柵地陰地電路，其中所述電晶體可操作地連接到所述差動放大器，其中通過下述方式來改善所述線性跨導器的輸入與輸出之間的反向隔離通過將所述柵地陰地電路的所述多個電晶體中的至少一個電晶體安裝為堆疊在所述差動放大器的所述至少一個電晶體上的共用柵極來去耦合所述線性跨導器的所述輸入與所述輸出；有效負載，其具有可操作地連接於所述柵地陰地電路與供應電壓之間的多個電晶體；及輔助裝置，其可操作地連接到所述有效負載、所述柵地陰地裝置與接地之間的連接。
文檔編號H03F1/32GK101641862SQ200880008597
公開日2010年2月3日 申請日期2008年3月18日 優先權日2007年3月19日
發明者哈裡什·穆塔裡, 肯尼斯·查爾斯·巴尼特 申請人:高通股份有限公司