專利名稱：具有阻抗增加電路的低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及低噪聲放大器的領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)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(shù)：
低噪聲放大器(LNA )是無線電接收機(jī)的關(guān)鍵組件。LNA的主要目的是向輸入信號(hào)提供足夠的增益，以使得信號(hào)電平足夠用于LNA下游的信號(hào)處理塊。也就是說，下游的信號(hào)處理塊需要最小的信號(hào)電平，以在不顯著增大總噪聲系數(shù)的情況下有效地操作輸入信號(hào)。除了提供足夠的增益以外，LNA還應(yīng)當(dāng)利用低噪聲系數(shù)線性地處理輸入信號(hào)。此外，LNA的輸入阻抗應(yīng)當(dāng)充分地匹配無線電接收機(jī)的RF前端中存在的上游RF濾波器。除了上面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以外，LNA還必須滿足由諸如長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)版本8和版本10規(guī)范等的標(biāo)準(zhǔn)所強(qiáng)加的最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。在

圖1中示出了滿足所有上述標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有解決方案，圖1是示意了傳統(tǒng)的電感負(fù)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(shè)計(jì)為匹配RF前端的輸出阻抗的實(shí)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)?？梢酝ㄟ^下式來計(jì)算LNA的輸入阻抗
權(quán)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(jìn)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(gè)開關(guān)(206 ；316);以及 至少一個(gè)尾電感器(208 ；318 ;904、906 ;924、926 ;944、946)，與所述至少一個(gè)開關(guān)(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)，并且 所述阻抗增加電路(204 ；314)被配置為:當(dāng)所述阻抗增加電路(204 ；314 ；900 ；920 ；940)變量被激活時(shí)，增大所述低噪聲放大器(200;300)的輸入阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器(300)，其中: 所述至少一個(gè)尾電感器(318)與所述至少一個(gè)開關(guān)(316)并聯(lián)，并且所述至少一個(gè)開關(guān)(316)包括晶體管，并且是由控制信號(hào)來控制的，所述控制信號(hào)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(jù)權(quán)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(gè)尾電感器 (904、906 ;924、926 ;944、946)，以及 至少兩個(gè)開關(guān)(316)，包括由控制信號(hào)來控制的至少兩個(gè)開關(guān)晶體管(908、910 ;928、930 ;948、950)，所述控制信號(hào)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(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)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，并且其中: 所述輸入電路(301)包括晶體管(302)，所述晶體管(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(jí)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(jí)放大器，則電連接到第二級(jí)(310)的漏極，其中: 所述柵極電感器(304)電連接到所述輸入端子；并且 所述阻抗增加電路(314)電連接到所述源極電感器(306)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)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(gè)輸入電路(1001a、1001b)，所述兩個(gè)輸入電路(1001a、1001b)中的每一個(gè)包括晶體管(1002 ;1022)、柵極電感器(1004 ；1024)和源極電感器(1006 ；1026);以及 兩個(gè)阻抗增加電路(1014 ; 1034)，其中，所述兩個(gè)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(gè)阻抗增加電路(1014 ；1034)中的一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)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(gè)輸入電路(1101a ;1101b),所述兩個(gè)輸入電路(1101a ;1101b)中的每一個(gè)包括晶體管(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(gè)輸入電路(1101a ;1101b)的所述源極電感器(1106 ；1126)中的每一個(gè)，并且 所述阻抗增加電路(1114)包括電連接到至少一個(gè)開關(guān)晶體管(1116)的至少兩個(gè)尾電感器(1118 ;1134)。
7.根據(jù)權(quán)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(gè)輸入電路(1201a ; 1201b)，所述兩個(gè)輸入電路(1201a; 1201b)中的每一個(gè)包括晶體管(1202 ;1222)、柵極電感器(1204 ；1224)和源極電感器(1206 ；1226);并且 所述阻抗增加電路(1214)包括: 尾電感器的兩個(gè)分支，每一個(gè)分支包括串聯(lián)電連接的至少兩個(gè)尾電感器(1218、1222 ；1220、1224);以及 至少兩個(gè)開關(guān)晶體管(1216a、1216b)，電連接到所述尾電感器的兩個(gè)分支，并且被配置為由控制信號(hào)來控制，所述控制信號(hào)由此改變所述低噪聲放大器的所述輸入阻抗。
8.根據(jù)權(quán)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(gè)分支還包括電連接到第三開關(guān)晶體管(1216c)的第三尾電感器(1226;1230)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述兩個(gè)第三尾電感器(1226;1230)被配置為差分電感器。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器(300)被進(jìn)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(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的低噪聲放大器(300)，其中，所述低噪聲放大器(300)被進(jìn)一步配置為:如果輸入信號(hào)幅度高于預(yù)定的值，則減小所述可變偏置電流。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)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(dāng)所述阻抗增加電路(314)被激活時(shí)，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(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)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(duì)所述高性能模式的偏置電流高于針對(duì)所述低性能模式的偏置電流，并且 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)，并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(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)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(hào)或多比特控制信號(hào)。
15.—種包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)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(jí)，被配置為向所述低噪聲放大器的輸入端子提供輸入信號(hào)，所述RF前端級(jí)具有輸出阻抗，其中，所述尾電感器(318)被配置為:當(dāng)所述阻抗增加電路(314)被激活時(shí)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(jí)的所述輸出阻抗匹配。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電路布置，其中: 所述RF前端級(jí)包括射頻前端(1306)，所述射頻前端包括射頻濾波器(1308)，并且 當(dāng)所述阻抗增加電路(314)被激活時(shí)，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(gè)電路進(jìn)行阻抗匹配的方法，所述方法包括: 將電信號(hào)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)，并且包括: 至少一個(gè)開關(guān)(316);以及 至少一個(gè)尾電感器(318)，與所述開關(guān)(316)電連接。
18.根據(jù)權(quán)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(duì)所述高性能模式的偏置電流高于針對(duì)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)，并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(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 確定(804)所述電信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度；以及 基于所確定的信號(hào)強(qiáng)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(jù)權(quán)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(dāng)前的操作模式； 如果所選擇的操作模式與所述當(dāng)前的操作模式不同，則將操作模式改變?yōu)樗x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(jìn)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(gè)開關(guān)(316)和與該至少一個(gè)開關(guān)(316)電連接的至少一個(gè)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)，并且阻抗增加電路(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(hào)H03F1/02GK103222188SQ201180055555
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者伊馬德丁, 亨利克·斯約蘭達(dá) 申請(qǐng)人:瑞典愛立信有限公司