具有阻抗增加電路的低噪聲放大器的製作方法

2023-05-11 07:38:11

專利名稱：具有阻抗增加電路的低噪聲放大器的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及低噪聲放大器的領域。具體地說，本發明涉及一種低噪聲放大器，該低噪聲放大器被配置為:在不降低與例如射頻(RF)濾波器和其它RF前端組件的阻抗匹配的情況下，減小偏置電流。
背景技術：
低噪聲放大器(LNA )是無線電接收機的關鍵組件。LNA的主要目的是向輸入信號提供足夠的增益，以使得信號電平足夠用於LNA下遊的信號處理塊。也就是說，下遊的信號處理塊需要最小的信號電平，以在不顯著增大總噪聲係數的情況下有效地操作輸入信號。除了提供足夠的增益以外，LNA還應當利用低噪聲係數線性地處理輸入信號。此外，LNA的輸入阻抗應當充分地匹配無線電接收機的RF前端中存在的上遊RF濾波器。除了上面的設計標準以外，LNA還必須滿足由諸如長期演進(LTE)版本8和版本10規範等的標準所強加的最嚴格的標準。在

圖1中示出了滿足所有上述標準的現有解決方案，圖1是示意了傳統的電感負反饋(inductively degenerated)的共源極LNA的示意性框圖。通常，LNA的輸入阻抗被設計為匹配RF前端的輸出阻抗的實值(例如，50歐姆)。為此，引入了電感Lg以抵消輸入阻抗在期望工作頻率下的電容性部分(即，虛部)。可以通過下式來計算LNA的輸入阻抗
權利要求
1.一種具有輸入端子和輸出端子的低噪聲放大器(200 ;300),所述低噪聲放大器(200 ；300)包括: 輸入電路(202 ;301)，被配置為利用可變偏置電流進行操作； 阻抗增加電路(204 ；314 ；900 ；920 ;940)，電連接到所述輸入電路(202、301)，所述阻抗增加電路(204 ；314 ；900 ；920 ；940)包括: 至少一個開關(206 ；316);以及 至少一個尾電感器(208 ；318 ;904、906 ;924、926 ;944、946)，與所述至少一個開關(206 ；316)電連接，其中: 所述低噪聲放大器(200 ；300)被配置為:如果所述可變偏置電流減小，則激活所述阻抗增加電路(204 ；314 ；900 ；920 ;940)，並且 所述阻抗增加電路(204 ；314)被配置為:當所述阻抗增加電路(204 ；314 ；900 ；920 ；940)變量被激活時，增大所述低噪聲放大器(200;300)的輸入阻抗。
2.根據權利要求1所述的低噪聲放大器(300)，其中: 所述至少一個尾電感器(318)與所述至少一個開關(316)並聯，並且所述至少一個開關(316)包括電晶體，並且是由控制信號來控制的，所述控制信號激活和去激活所述阻抗增加電路(314)，從而改變所述低噪聲放大器(300)的所述輸入阻抗。
3.根據權利要求1所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述阻抗增加電路(900；920 ；940)包括: 至少兩個尾電感器 (904、906 ;924、926 ;944、946)，以及 至少兩個開關(316)，包括由控制信號來控制的至少兩個開關電晶體(908、910 ;928、930 ;948、950)，所述控制信號改變所述阻抗增加電路(900 ；920 ；940)的總電感，從而改變所述低噪聲放大器(300)的所述輸入阻抗。
4.根據權利要求1至3中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器被配置為單端放大器，並且其中: 所述輸入電路(301)包括電晶體(302)，所述電晶體(302)具有:電連接到柵極電感器(304)的柵極；電連接到源極電感器(306)的源極；以及漏極，如果所述低噪聲放大器(300)是單級放大器，則電連接到所述低噪聲放大器(300)的所述輸出端子，或者如果所述放大器是多級放大器，則電連接到第二級(310)的漏極，其中: 所述柵極電感器(304)電連接到所述輸入端子；並且 所述阻抗增加電路(314)電連接到所述源極電感器(306)。
5.根據權利要求1至3中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器被配置為差分放大器(1000)，所述差分放大器(1000)包括: 兩個輸入電路(1001a、1001b)，所述兩個輸入電路(1001a、1001b)中的每一個包括電晶體(1002 ;1022)、柵極電感器(1004 ；1024)和源極電感器(1006 ；1026);以及 兩個阻抗增加電路(1014 ; 1034)，其中，所述兩個輸入電路(1001a、1001b)的所述源極電感器(1006 ；1026)分別電連接到所述兩個阻抗增加電路(1014 ；1034)中的一個。
6.根據權利要求1所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器被配置為差分放大器(1100)，所述差分放大器(1100)包括: 兩個輸入電路(1101a ;1101b),所述兩個輸入電路(1101a ;1101b)中的每一個包括電晶體(1102 ;1122)、柵極電感器(1104 ；1124)和源極電感器(1106 ;1126)，其中: 所述阻抗增加電路(1114)電連接到所述兩個輸入電路(1101a ;1101b)的所述源極電感器(1106 ；1126)中的每一個，並且 所述阻抗增加電路(1114)包括電連接到至少一個開關電晶體(1116)的至少兩個尾電感器(1118 ;1134)。
7.根據權利要求1所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器被配置為差分放大器(1200)，所述差分放大器(1200)包括: 兩個輸入電路(1201a ; 1201b)，所述兩個輸入電路(1201a; 1201b)中的每一個包括電晶體(1202 ;1222)、柵極電感器(1204 ；1224)和源極電感器(1206 ；1226);並且 所述阻抗增加電路(1214)包括: 尾電感器的兩個分支，每一個分支包括串聯電連接的至少兩個尾電感器(1218、1222 ；1220、1224);以及 至少兩個開關電晶體(1216a、1216b)，電連接到所述尾電感器的兩個分支，並且被配置為由控制信號來控制，所述控制信號由此改變所述低噪聲放大器的所述輸入阻抗。
8.根據權利要求7所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述尾電感器的每一個分支還包括電連接到第三開關電晶體(1216c)的第三尾電感器(1226;1230)。
9.根據權利要求8所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述兩個第三尾電感器(1226;1230)被配置為差分電感器。
10.根據前述權利要求中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器(300)被進一步配置為:如果所述可變偏置電流增大，則去激活所述阻抗增加電路(314)。
11.根據前述權利要求中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器(300)被進一步配置為:如果輸入信號幅度高於預定的值，則減小所述可變偏置電流。
12.根據前述權利要求中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)，其中，選擇所述尾電感器(318)的所述電感，以使得當所述阻抗增加電路(314)被激活時，所述低噪聲放大器(300)的所述輸入阻抗與電連接到所述低噪聲放大器(300)的輸入端子的電路的輸出阻抗匹配。
13.根據前述權利要求中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)，其中: 所述低噪聲放大器(300)被配置為選擇性地在至少高性能模式和低性能模式中操作， 針對所述高性能模式的偏置電流高於針對所述低性能模式的偏置電流，並且 所述低噪聲放大器(300)被配置為:如果在所述低性能模式中操作，則激活所述阻抗增加電路(314)，並且如果在所述高性能模式中操作，則去激活所述阻抗增加電路(314)。
14.根據前述權利要求中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器(300)還包括控制單元(1244)，所述控制單元(1244)被配置為提供一比特控制信號或多比特控制信號。
15.—種包括根據前述權利要求中的任意一項所述的低噪聲放大器(300)的電路布置，所述電路布置還包括: RF前端級，被配置為向所述低噪聲放大器的輸入端子提供輸入信號，所述RF前端級具有輸出阻抗，其中，所述尾電感器(318)被配置為:當所述阻抗增加電路(314)被激活時增大所述低噪聲放大器(300)的所述輸入阻抗，使得所述低噪聲放大器(300)的所述輸入阻抗與所述RF前端級的所述輸出阻抗匹配。
16.根據權利要求15所述的電路布置，其中: 所述RF前端級包括射頻前端(1306)，所述射頻前端包括射頻濾波器(1308)，並且 當所述阻抗增加電路(314)被激活時，所述尾電感器(318)增大所述低噪聲放大器(300)的所述輸入阻抗，使得所述低噪聲放大器(300)的所述輸入阻抗與所述射頻濾波器(1308)的所述輸出阻抗匹配。
17.一種將低噪聲放大器(300)與另一個電路進行阻抗匹配的方法，所述方法包括: 將電信號輸入(702)到低噪聲放大器(300)中； 利用可變偏置電流操作(704)所述低噪聲放大器(300)； 減小(706)可變偏置電流；以及 激活(708)阻抗增加電路(314)，從而增大所述低噪聲放大器(300)的輸入阻抗，其中，所述阻抗增加電路(314)電連接到所述低噪聲放大器的輸入電路(300)，並且包括: 至少一個開關(316);以及 至少一個尾電感器(318)，與所述開關(316)電連接。
18.根據權利要求17所述的方法，其中: 利用所述可變偏置電流操作所述低噪聲放大器(300)包括選擇性地在至少高性能模式和低性能模式中操作所述低噪聲放大器(300)，其中，針對所述高性能模式的偏置電流高於針對所述低性能模式的偏置電流， 如果在所述低噪聲模式中操作，則激活所述阻抗增加電路(314)，並且如果在所述高性能模式中操作，則去激活所述阻抗增加電路(314)。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括: 確定(804)所述電信號的信號強度；以及 基於所確定的信號強度，選擇(806)所述高性能模式或所述低性能模式作為所述低噪聲放大器(300)的操作模式。
20.根據權利要求19所述的方法，還包括: 確定(808)所選擇的操作模式是否是當前的操作模式； 如果所選擇的操作模式與所述當前的操作模式不同，則將操作模式改變為所選擇的操作模式。
全文摘要
提供了一種低噪聲放大器(300)，該低噪聲放大器(300)包括被配置為利用可變偏置電流進行操作的輸入電路(301)和電連接到輸入電路(301)的阻抗增加電路(314)。阻抗增加電路(314)包括至少一個開關(316)和與該至少一個開關(316)電連接的至少一個尾電感器(318)。低噪聲放大器(300)被配置為如果可變偏置電流減小則激活阻抗增加電路(314)，並且阻抗增加電路(314)被配置為如果阻抗增加電路(314)被激活則增大低噪聲放大器(300)的輸入阻抗。
文檔編號H03F1/02GK103222188SQ201180055555
公開日2013年7月24日 申請日期2011年9月23日 優先權日2010年11月22日
發明者伊馬德丁, 亨利克·斯約蘭達 申請人:瑞典愛立信有限公司