用于低噪聲放大器(lna)非線性二階產(chǎn)物的失真抵消的制作方法
【專利摘要】一種設(shè)備，包括被配置成放大單端通信信號(RFin)的主低噪聲放大器(LNA)級(410)、耦合到主LNA級(410)的輔助LNA級(420)，輔助LNA級(420)被配置成抵消由主LNA級(410)生成的非線性二階產(chǎn)物以及被配置成接收主LNA級(410)的輸出和輔助LNA級(420)的輸出的負載電路(430)，負載電路(430)被配置成將單端通信信號(RFin)轉(zhuǎn)換成差分信號。
【專利說明】
用于低噪聲放大器(LNA)非線性二階產(chǎn)物的失真抵消
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開總體上涉及電子裝置，并且更具體地涉及發(fā)射器和接收器。
【背景技術(shù)】
[0002]在射頻(RF)收發(fā)器中，通信信號通常由有時被稱為接收鏈的接收電路裝置接收并且下變頻。接收鏈通常包括接收濾波器、低噪聲放大器(LNA)、混頻器、本地振蕩器(LO)、壓控振蕩器(VC0)、基帶濾波器和其他部件來恢復包含在通信信號中的信息。收發(fā)器還包括使通信信號能夠傳輸?shù)搅硪皇瞻l(fā)器中的接收器的電路裝置。收發(fā)器能夠在多個通常被稱為頻帶的頻率范圍上操作。此外，單個收發(fā)器可以被配置成使用可能在相同的頻帶中出現(xiàn)但是在實際頻率中可能并不重合(被稱為非連續(xù)載波的布置)的多個載波信號操作。
[0003]在一些實例中，期望具有被配置成使用多個發(fā)射頻率和/或多個接收頻率操作的單個發(fā)射器或接收器。為了接收器能夠同時接收兩個或更多的接收信號，需要兩個或更多的接收路徑的并行操作。這種系統(tǒng)有時被稱為“載波聚合”系統(tǒng)。術(shù)語“載波聚合”可以指包括帶間載波聚合和帶內(nèi)載波聚合的系統(tǒng)。帶內(nèi)載波聚合指在相同的通信頻帶中出現(xiàn)的兩個分離并且非連續(xù)的載波信號的處理。目前，盡管這些非連續(xù)的載波可以靠近在一起，但是通常需要分離的接收鏈來處理每個載波。當實施這種載波聚合接收器時，來自一個載波的功率可能干擾另一載波的下變頻(導致被稱為互調(diào)失真的狀況，并且當作為二階函數(shù)發(fā)生時被稱為IM2 )，這可能導致接收器敏感度減低，該情況有時被稱為“接收器減敏”或“接收器降敏”。因為由低噪聲放大器(LNA)的操作引起的二階失真的存在，所以接收器減敏可能出現(xiàn)。二階截止點(IIP2)指量化由非線性系統(tǒng)和設(shè)備(在該示例中是LNA)生成的二階失真的線性度的測量。
[0004]在低功率水平，LNA的基頻輸出功率相對于輸入功率以I比I的比率(以dB表示)上升，而二階輸出功率以2比I的比率上升。如果輸入功率對LNA足夠高達到飽和，那么在一階情況和二階情況二者中輸出功率變得平坦。
[0005]二階截止點(IIP2)是外推的一階直線和二階直線在繪圖上相交處的輸出功率點，因為由于通常在低很多的功率水平下飽和，所以實際的功率水平將變得平坦。
[0006]期望減少由二階非線性導致的接收器減敏，特別是由LNA導致的那些。
【附圖說明】
[0007]在附圖中，除非另有說明，相同的附圖標記貫穿各種視圖指示相同的部分。對于具有諸如“102a”或“102b”的字母字符指定的附圖標記，字母字符指定可以區(qū)分在相同的附圖中出現(xiàn)的兩個相同的部分或元件。當旨在使附圖標記涵蓋所有的附圖中具有相同的附圖標記的所有部分時，附圖標記的字母字符指定可以被省略。
[0008]圖1是示出與無線通信系統(tǒng)通信的無線設(shè)備的示圖。
[0009]圖2A是示出連續(xù)帶內(nèi)載波聚合(CA)的示例的圖形示圖。
[0010]圖2B是示出非連續(xù)帶內(nèi)CA的示例的圖形示圖。
[0011]圖2C是示出在相同的頻帶組中的帶間CA的示例的圖形示圖。
[0012]圖2D是示出在不同頻帶組中的帶間CA的示例的圖形示圖。
[0013]圖3是示出無線設(shè)備的框圖，在其中可以實施本公開的示例性技術(shù)。
[0014]圖4是圖示具有低噪聲放大器(LNA)的電路的示例性實施例的示意圖，該電路可以被用來抵消LNA中的非線性二階失真產(chǎn)物。
[0015]圖5是圖示具有低噪聲放大器(LNA)的電路的另一示例性實施例的示意圖，該電路可以被用來抵消LNA中的非線性二階失真產(chǎn)物。
[0016]圖6是圖示具有低噪聲放大器(LNA)的電路的示例性備選實施例的示意圖，該電路可以被用來抵消LNA中的非線性二階失真產(chǎn)物。
[0017]圖7是描述具有低噪聲放大器(LNA)的電路的示例性實施例的操作的流程圖，該電路可以被用來抵消LNA中的非線性二階失真產(chǎn)物。
【具體實施方式】
[0018]詞語“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實例或說明”。本文中描述為“示例性”的任何方面不必須被解釋為優(yōu)于或勝過其他方面。
[0019]在本描述中，術(shù)語“應用”也可包括具有可執(zhí)行內(nèi)容(諸如對象代碼、腳本、字節(jié)碼、標記語言文件和補丁)的文件。此外，本文中引述的“應用”也可包括本質(zhì)上不可執(zhí)行的文件，諸如可能需要打開的文檔或需要訪問的其他數(shù)據(jù)文件。
[0020]術(shù)語“內(nèi)容”也可包括具有可執(zhí)行內(nèi)容(諸如對象代碼、腳本、字節(jié)碼、標記語言文件和補丁)的文件。此外，本文中引述的“內(nèi)容”也可包括本質(zhì)上不可執(zhí)行的文件，諸如可能需要打開的文檔或需要訪問的其他數(shù)據(jù)文件。
[0021]本公開的示例性實施例指向使用輔助路徑來抵消低噪聲放大器(LNA)的非線性二階失真產(chǎn)物的失真抵消方案并且可以被應用到使用LNA的任意的接收器系統(tǒng)中來放大接收信號。在示例性實施例中，輔助LNA級和主LNA級向作為負載電路操作的中心抽頭的變壓器提供輸出。在示例性實施例中，輔助LNA級生成抵消由主LNA級生成的非線性產(chǎn)物的非線性產(chǎn)物。在示例性實施例中，負載電路還具有與輔助LNA級輸出分流連接的作為衰減器操作的可調(diào)節(jié)的電阻使得由輔助LNA級生成的非線性產(chǎn)物能夠與由主LNA級生成的非線性產(chǎn)物的水平匹配。在另一示例性實施例中，以非中心抽頭配置提供負載電路的初級側(cè)，使得在沒有衰減器的情況下，由輔助LNA級生成的非線性產(chǎn)物能夠與由主LNA級生成的非線性產(chǎn)物的水平匹配。在示例性實施例中，輔助LNA級被控制成只有當需要IM2抵消時(例如，在載波聚合方法中)才是可操作的。
[0022]圖1是示出與無線通信系統(tǒng)120通信的無線設(shè)備100的示圖。無線通信系統(tǒng)120可以是長期演進(LTE)系統(tǒng)、碼分多址(CMDA)系統(tǒng)、全球移動通信(GSM)系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)或一些其他無線系統(tǒng)。CMDA系統(tǒng)可以實施寬帶CDMA(WroMA)XDMA IX、演進數(shù)據(jù)優(yōu)化(EVDO)、時分同步CDMA (TD-S⑶MA)或CMDA的一些其他版本。為了簡化，圖1示出了包括兩個基站130和132以及一個系統(tǒng)控制器140的無線通信系統(tǒng)120。一般地，無線通信系統(tǒng)可以包括任意數(shù)量的基站和網(wǎng)絡實體的任意集合。
[0023]無線設(shè)備110也可以被稱為用戶設(shè)備(UE)、移動站、終端、接入終端、訂戶單元、站等。無線設(shè)備110可以是蜂窩電話、智能電話、平板、無線調(diào)制解調(diào)器、個人數(shù)字助理(PDA)、手持式設(shè)備、筆記本電腦、智能本、上網(wǎng)本、平板、無繩電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、藍牙設(shè)備等。無線設(shè)備110可以與無線通信系統(tǒng)120通信。無線設(shè)備110還可以接收來自廣播站(例如，廣播站134)的信號、來自一個或多個全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中的衛(wèi)星(例如，衛(wèi)星150)的信號等。無線設(shè)備110可以支持用于無線通信的一個或多個無線電技術(shù)，諸如LTE、WCDMA、CDMA IX、EVDO、TD-SCDMA、GSM、802.11 等。
[0024]無線設(shè)備110可以支持載波聚合，載波聚合在多個載波上操作。載波聚合也可以被稱為多載波操作。無線設(shè)備110可能能夠在覆蓋低于1000兆赫茲(MHz)的頻率的低頻帶(LB)、覆蓋從1000MHz到2300MHz的頻率的中頻帶(MB)和/或覆蓋高于2300MHz的頻率的高頻帶(HB)中操作。例如，低頻帶可以覆蓋698MHz到960MHz，中頻帶可以覆蓋1475MHz到2170MHz并且高頻帶可以覆蓋2300MHz到2690MHz以及3400MHz到3800MHz。低頻帶、中頻帶和高頻帶指代三組頻帶(或者頻帶組)，每個頻帶組包括多個頻率帶(或簡單地，“頻帶”)。每個頻帶可以覆蓋多達200MHz并且可以包括一個或多個載波。每個載波在LTE中可以覆蓋多達20MHz。LTE發(fā)布版本11支持35個頻帶，該35個頻帶被稱為LTE/UMTS頻帶并且在3GPP TS 36.101中被列出。在LTE發(fā)布版本11中，無線設(shè)備110可以在一個或兩個頻帶中配置有多達5個載波。
[0025]—般地，載波聚合(CA)可以被歸類成兩種類型-帶內(nèi)CA和帶間CA。帶內(nèi)CA指代在相同的頻帶內(nèi)的多個載波上的操作。帶間CA指代在不同的頻帶中的多個載波上的操作。
[0026]圖2A是示出連續(xù)帶內(nèi)載波聚合(CA)的示例的圖形示圖。在圖2A示出的示例中，無線設(shè)備110配置有在低頻帶中的一個頻帶中的四個連續(xù)載波。無線設(shè)備110可以在相同的頻帶內(nèi)的四個連續(xù)載波上發(fā)送和/或接收傳輸。
[°027 ]圖2B是示出非連續(xù)帶內(nèi)CA的示例的圖形示圖。在圖2B示出的示例中，無線設(shè)備110配置有在低頻帶中的一個頻帶中的四個非連續(xù)載波?？梢砸?MHz、1MHz或一些其他量來分離載波。無線設(shè)備110可以在相同的頻帶內(nèi)的四個非連續(xù)載波上發(fā)送和/或接收傳輸。
[0028I圖2C是示出在相同的頻帶組中的帶間CA的示例的圖形示圖。在圖2C示出的示例中，無線設(shè)備110配置有在低頻帶中的兩個頻帶中的四個載波。無線設(shè)備110可以在相同的頻帶組中的不同的頻帶中的四個載波上發(fā)送和/或接收傳輸。
[0029I圖2D是示出在不同頻帶組中的帶間CA的示例的圖形示圖。在圖2D示出的示例中，無線設(shè)備110配置有在不同的頻帶組中的兩個頻帶中的四個載波，包括在低頻帶中的一個頻帶中的兩個載波以及在中頻帶中的另一頻帶中的兩個載波。無線設(shè)備110可以在不同的頻帶組中的不同的頻帶中的四個載波上發(fā)送和/或接收傳輸。
[0030]圖2A到圖2D示出了載波聚合的四個示例。頻帶的其他組合和頻帶組的其他組合也可以支持載波聚合。
[0031]圖3是示出無線設(shè)備300的框圖，在其中可以實施本公開的示例性技術(shù)。圖3示出了收發(fā)器320的示例。一般地，可以通過一級或多級的放大器、濾波器、上變頻器、下變頻器執(zhí)行發(fā)射器330和接收器350中的信號的調(diào)節(jié)?？梢耘c圖3中示出的配置不同地布置這些電路塊。此外，未在圖3中示出的其他電路塊也可以被用來調(diào)節(jié)在發(fā)射器330和接收器350中的信號。除非另有說明，在圖3或在附圖中的任何其他圖中的任何信號可以是單端或差分的。也可以省略圖3中的一些電路塊。
[0032]在圖3示出的示例中，無線設(shè)備300—般包括收發(fā)器320和數(shù)字處理器310。數(shù)字處理器310可以包括存儲器(未示出)來存儲數(shù)據(jù)和程序代碼，并且一般可以包括模擬和數(shù)字處理元件。收發(fā)器320包括支持雙向通信的發(fā)射器330和接收器350。一般地，對于任意數(shù)量的通信系統(tǒng)和頻帶，無線設(shè)備300可以包括任意數(shù)量的發(fā)射器和/或接收器。可以在一個或多個模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信號IC等上實施收發(fā)器320的全部或一部分。
[0033]可以利用超外差架構(gòu)或者直接變換架構(gòu)實施發(fā)射器或接收器。在超外差架構(gòu)中，在射頻(RF)和基帶之間以多級對信號變頻，例如對接收器來說，在一級中將信號從RF變換到中間頻率(IF)并且然后在另一級中將信號從IF變換到基帶。在直接變換架構(gòu)中，在RF和基帶之間頻率以一級變換信號。超外差架構(gòu)和直接變換架構(gòu)可以使用不同的電路塊和/或具有不同的要求。在圖3示出的示例中，利用直接變換架構(gòu)實施發(fā)射器330和接收器350。
[0034]在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器330處理待發(fā)射的數(shù)據(jù)并且向發(fā)射器330提供同相(I)和正交(Q)模擬輸出信號。在示例性實施例中，數(shù)據(jù)處理器310包括數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)314a和314b以用于將由數(shù)據(jù)處理器310生成的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成I和Q模擬輸出信號(例如，I和Q輸出電流)以用于進一步處理。
[0035]在發(fā)射器330內(nèi)，低通濾波器332a和332b分別濾波I和Q模擬發(fā)射信號以去除由之前數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換導致的不需要的鏡像。放大器(Amp)334a和334b分別放大來自低通濾波器332a和332b的信號并且提供I和Q基帶信號。上變頻器340利用來自TX LO信號生成器390的I和Q發(fā)射(TX)本地振蕩(LO)信號上變頻I和Q基帶信號并且提供經(jīng)上變頻的信號。濾波器342將經(jīng)上變頻的信號濾波來去除由上變頻導致的不需要的鏡像以及在接收頻帶中的噪聲。功率放大器(PA)344放大來自濾波器342的信號來獲得需要的輸出功率級并且提供發(fā)射RF信號。發(fā)射RF信號通過雙工器或開關(guān)346被路由并且經(jīng)由天線348被發(fā)射。
[0036]在接收路徑中，天線348接收通信信號并且提供接收的RF信號，接收的RF信號通過雙工器或開關(guān)346被路由并且被提供到低噪聲放大器(LNA)352。雙工器346被設(shè)計成在特定的RX與TX雙工器頻率分離的情況下操作，使得RX信號與TX信號隔離。接收的RF信號被LNA352放大并且被濾波器354濾波以獲得需要的RF輸入信號。下變頻混頻器361a和361b將濾波器354的輸出與來自RX LO信號生成器380的I和Q接收(RX)LO信號(S卩L0_I和L0_Q)混頻來生成I和Q基帶信號。I和Q基帶信號被放大器362a和362b放大并且進一步被低通濾波器364a和364b濾波來獲得I和Q模擬輸入信號，I和Q模擬輸入信號被提供到數(shù)據(jù)處理器310。在示出的示例性實施例中，數(shù)據(jù)處理器310包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)316a和316b以用于將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以被數(shù)據(jù)處理器310進一步處理。
[0037]在圖3中，TX LO信號生成器390生成用于上變頻的I和Q TX LO信號，而RX LO信號生成器380生成用于下變頻的I和Q RX LO信號。每個LO信號是具有特定基頻的周期信號。鎖相環(huán)(PLL)392從數(shù)據(jù)處理器310接收時序信息并且生成用來調(diào)整來自LO信號生成器390的TX LO信號的頻率和/或相位的控制信號。類似地，PLL 382從數(shù)據(jù)處理器310接收時序信息并且生成用來調(diào)整來自LO信號生成器380的RX LO信號的頻率和/或相位的控制信號。
[0038]無線設(shè)備300可以支持CA并且可以(i)接收在不同的頻率處的多個下行鏈路載波上由一個或多個小區(qū)發(fā)射的多個下行鏈路信號和/或(ii)在多個上行鏈路載波上向一個或多個小區(qū)發(fā)射多個上行鏈路信號。
[0039]在同時處理多個接收信號的CA通信環(huán)境中，在特定接收路徑上的接收信號可能耦合到在不同的接收路徑上的接收信號上操作的接收器并且損害該接收器的靈敏度。
[0040]在本公開的示例性實施例中，由LNA生成的非線性二階互調(diào)(頂2)產(chǎn)物(在本文中也被稱為非線性二階產(chǎn)物)被基本抵消以減輕NF的任何惡化，該惡化由上文提到的從一個接收路徑到另一接收路徑的接收能量的不希望的耦合導致，或者來自耦合到目標接收路徑的其他干擾信號。減少由LNA生成的非線性二階互調(diào)(IM2)產(chǎn)物改善接收器的二階截止點(IIP2)性能并且因此使接收器更不易受來自另一接收路徑或者一般地來自干擾信號的干擾。
[°041 ]圖4是圖示具有低噪聲放大器(LNA)401的電路400的示例性實施例的示意圖，該電路可以被用來抵消LNA 401中的非線性二階產(chǎn)物。單端射頻(RF)輸入信號通過外部電感402被提供到主LNA級410。主LNA級410包括晶體管412和晶體管414。在示例性實施例中，晶體管412作為增益晶體管操作并且晶體管414作為共源共柵晶體管操作。晶體管412被通過電阻405而施加到它的柵極的連接406上的信號vbl偏置。連接403上的單端RF輸入信號被提供到晶體管412的柵極。晶體管412的源極被連接到源極退化電感404。晶體管412的漏極被耦合到晶體管414的源極。主LNA級410的輸出經(jīng)過連接415從晶體管414的漏極被提供到負載電路430。在連接415中流動的電流可以被稱為“Isig_main”。負載電路430是電感性電路并且在本文中也被稱為巴倫，巴倫執(zhí)行單端到差分的轉(zhuǎn)換。負載電路430—般包括初級側(cè)432和次級側(cè)434。單端RF通信信號被提供到負載電路430的初級側(cè)432。負載電路430的輸出作為差分RF信號從次級側(cè)434被提供到混頻器443以用于下變頻和進一步處理。
[0042]在示例性實施例中，負載電路430的初級側(cè)包括在系統(tǒng)電壓VDD處的中心抽頭435，中心抽頭435將初級側(cè)432分成第一(或主)部分436和第二(或輔助)部分437。主部分436經(jīng)過連接415以及通過電容439接收主LNA級410的輸出。
[0043]電路400還包括輔助LNA級420。輔助LNA級420包括晶體管422和晶體管424。在示例性實施例中，晶體管422作為增益晶體管操作并且晶體管424作為共源共柵晶體管操作。晶體管422被通過電阻423而施加到它的柵極的連接427上的信號vb2控制和偏置。晶體管422的柵極通過電容426被連接到晶體管412的漏極。晶體管422的漏極被耦合到晶體管424的源極。輔助LNA級420的輸出從晶體管424的漏極經(jīng)過連接425以及通過電容441被提供到負載電路430的輔助部分437。在連接425中流動的電流可以被稱為“Isig_aux”。在示例性實施例中可以使用可調(diào)節(jié)電阻實施的衰減器438被耦合在輔助部分437和負載電路430的中心抽頭435之間。
[0044]為了最小化輔助LNA級420中的電流消耗，晶體管422和晶體管424的物理尺寸一般分別比晶體管412和晶體管414的物理尺寸小，使得連接425上的電流Isig_aux比連接415上的電流I s i g_main小，使得由輔助LNA級420生成的信號比由主LNA級410生成的信號小。在操作中，晶體管422—般被偏置在非線性區(qū)域中使得由輔助LNA級420生成的非線性二階產(chǎn)物可以被生成，該非線性二階產(chǎn)物可以比由主LNA級410生成的非線性二階產(chǎn)物高并且可以抵消由主LNA級410生成的非線性二階產(chǎn)物，盡管晶體管422和晶體管424分別比晶體管412和晶體管414小。以該方式，輔助LNA級420的操作一般抵消由晶體管412生成的非線性二階(以及所有的偶數(shù)階)產(chǎn)物。由輔助LNA級420生成的非線性二階產(chǎn)物比由主LNA級410生成的非線性二階產(chǎn)物高，因此調(diào)節(jié)衰減器438允許由輔助LNA級420產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物來匹配由主LNA級410產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物的水平，使得由主LNA級410產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物被由輔助LNA級420產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物抵消。例如衰減器438可以被實施成由數(shù)字控制信號(未示出)控制的可開關(guān)的電阻器組或者可以以其他方式實施來匹配或者均衡在與二階產(chǎn)物相關(guān)聯(lián)的頻率處的輔助LNA級420的增益與主LNA級410的增益。換言之，衰減器438被用來確保輔助LNA級420的非線性二階產(chǎn)物的增益與主LNA級410的非線性二階產(chǎn)物的增益匹配使得這些產(chǎn)物抵消。
[0045]電流Isig_main通過下式給出:
[0046]Isig_main = gi.Vs+g2.Vs2+g3.Vs3 (等式I)
[0047]電流Isig_aux通過下式給出:
[0048]Isig_aux=K.gi，.(_Vs)+K.g2，.Vs2+K.g3，.(-Vs)3 (等式2)
[0049]Isig_main_Isig_aux= (gi+Kgi，).Vs+(g2-Kg2，).Vs2+(g3+Kg3，).Vs3 (等式3)
[0050]項V’和V”分別指代晶體管412和晶體管422的“有效”跨導。項-K表示在晶體管412的漏極處的Vs的增益?？梢酝ㄟ^將晶體管422偏置在可以最大化二階產(chǎn)物的點處，也即最大化“g2’”的點處抵消項(g2_Kg2，).Vs2。項“g2’”指代項“gr”相對于晶體管422的柵極-源極電壓(Vgs)的一階微分。
[0051 ]輔助LNA級420的示例性實施例可以被容易地合并到現(xiàn)有的LNA架構(gòu)中并且，可以根據(jù)包括例如是否需要二階非線性抵消的多個因素，利用連接427上的控制信號被動態(tài)地使能和禁用。例如，可以只有在存在可以從二階抵消中受益的載波聚合時才激活輔助LNA級420。
[0052]圖5是圖示具有低噪聲放大器(LNA)401的電路500的另一示例性實施例的示意圖，該電路可以被用來抵消LNA 401中的非線性二階失真產(chǎn)物。圖5中示出的示例性實施例包括源極跟隨器緩沖器550、反饋電阻(Rf )552和電感551。電路500通過反饋電阻552使用電阻性反饋，實現(xiàn)需要的50ohm匹配，以代替使用輸入匹配網(wǎng)絡。使用電阻性反饋來代替輸入匹配電路可能導致在連接415上的晶體管414的輸出和在連接403上到晶體管412的輸入之間的不希望的負載。源極跟隨器緩沖器550被用來減少在連接415上的晶體管414的輸出和在連接403上到晶體管412的輸入之間的該不希望的負載。
[0053]圖6是圖示具有低噪聲放大器(LNA)601的電路600的示例性備選實施例的示意圖，該電路可以被用來抵消LNA 601中的非線性二階失真產(chǎn)物。單端射頻(RF)輸入信號通過外部電感602被提供到主LNA級610。主LNA級610包括晶體管612和晶體管614。在示例性實施例中，晶體管612作為增益晶體管操作并且晶體管614作為共源共柵晶體管操作。晶體管612被通過電阻605而施加到它的柵極的連接606上的信號vbl偏置。連接603上的單端RF輸入信號被提供到晶體管612的柵極。晶體管612的源極被連接到源極退化電感604。晶體管612的漏極被耦合到晶體管614的源極。主LNA級610的輸出經(jīng)過連接615以及通過電容639從晶體管614的漏極被提供到負載電路630。在連接615中流動的電流可以被稱為“Isig_main”。負載電路630是電感性電路并且在本文中也被稱為巴倫，巴倫執(zhí)行單端到差分的轉(zhuǎn)換。負載電路630—般包括初級側(cè)632和次級側(cè)634。單端RF通信信號被提供到負載電路630的初級側(cè)632。負載電路630的輸出作為差分RF信號從次級側(cè)634被提供到混頻器643以用于下變頻和進一步處理。
[0054]電路600還包括輔助LNA級620。輔助LNA級620包括晶體管622和晶體管624。在示例性實施例中，晶體管622作為增益晶體管操作并且晶體管624作為共源共柵晶體管操作。晶體管622被通過電阻623而施加到它的柵極的連接627上的信號vb2控制和偏置。晶體管622的柵極通過電容626被連接到晶體管612的漏極。晶體管622的漏極被耦合到晶體管624的源極。輔助LNA級620的輸出從晶體管624的漏極經(jīng)過連接625以及通過電容641被提供到負載電路630 ο在連接625中流動的電流可以被稱為“Is ig_aux”。
[0055]在示例性實施例中，負載電路630的初級側(cè)632包括在系統(tǒng)電壓VDD處的非中心抽頭635，非中心抽頭635將初級側(cè)632分成第一(或主)部分636和第二 (或輔助)部分637。主部分636經(jīng)過連接415以及通過電容439接收主LNA級610的輸出。輔助部分637經(jīng)過連接625以及通過電容641接收輔助LNA級620的輸出。在該示例性實施例中，非中心抽頭635建立具有與主電感部分652的電感不同的電感的輔助電感部分651。
[0056]為了最小化輔助LNA級620中的電流消耗，晶體管622和晶體管624的物理尺寸一般分別比晶體管612和晶體管614的物理尺寸小，使得連接625上的電流Isig_aux比連接615上的電流Isigjnain小，使得由輔助LNA級620生成的信號比由主LNA級610生成的信號小。在操作中，晶體管622—般被偏置在非線性區(qū)域中使得由輔助LNA級620生成的非線性二階產(chǎn)物可以被生成，該非線性二階產(chǎn)物比由主LNA級610生成的非線性二階產(chǎn)物高并且可以抵消由主LNA級610生成的非線性二階產(chǎn)物，盡管晶體管622和晶體管624分別比晶體管612和晶體管614小。以該方式，輔助LNA級620的操作一般抵消由晶體管612生成的任意非線性二階(以及所有的偶數(shù)階)產(chǎn)物。由輔助LNA級620生成的非線性二階產(chǎn)物比由主LNA級610生成的非線性二階產(chǎn)物高，因此通過確定非中心抽頭635的位置來相對于主電感部分652的電感調(diào)整輔助電感部分651的電感使由輔助LNA級620產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物與由主LNA級610產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物的水平匹配，使得由主LNA級610產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物被由輔助LNA級620產(chǎn)生的非線性二階產(chǎn)物抵消。
[0057]選擇輔助電感部分651的電感和主電感部分652的電感以匹配在與二階產(chǎn)物相關(guān)聯(lián)的頻率處的輔助LNA級620的增益與主LNA級610的增益。換言之，選擇輔助電感部分651的電感和主電感部分652的電感以確保輔助LNA級620的二階產(chǎn)物的增益與主LNA級610的二階產(chǎn)物的增益匹配，使得這些產(chǎn)物在二階頻率處抵消。
[0058]非中心抽頭負載電路630可以被實施成通過定位抽頭635使得負載電路630的初級偵帕32的輔助部分651的電感與負載電路630的初級側(cè)632的主部分652的電感不同來相對于主LNA級610的增益調(diào)整輔助LNA級620的增益。例如，如果輔助部分651的電感比主部分652的電感小，那么輔助LNA級620的增益將比主LNA級610的增益小。以該方式，抽頭635的位置的選擇可以控制呈現(xiàn)到輔助LNA級620的電感和呈現(xiàn)到主LNA級610的電感。
[0059]在示例性實施例中，由負載電路630的初級側(cè)632的輔助部分651提供的更低電感在非線性二階產(chǎn)物生成的頻率處將輔助LNA級620的增益與主LNA級610的增益均衡，使得這些非線性二階產(chǎn)物抵消。
[0060]輔助LNA級620的示例性實施例可以被容易地合并到現(xiàn)有的LNA架構(gòu)中。失真抵消技術(shù)的示例性實施例可以根據(jù)包括例如是否需要二階非線性抵消的多個因素利用連接627上的控制信號被動態(tài)地使能和禁用。例如，可以只有在存在可以從二階抵消中受益的載波聚合時才激活輔助LNA級620。
[0061]圖7是描述具有低噪聲放大器(LNA)的電路的示例性實施例的操作的流程圖700，該電路可以被用來抵消LNA中的二階失真產(chǎn)物?？梢园凑帐境龅捻樞蚧蛘卟话词境龅捻樞驁?zhí)行流程圖700中的框，并且在一些實施例中，可以至少部分地并行執(zhí)行流程圖700中的框。
[0062]在框702，在具有主LNA級和輔助LNA級的主低噪聲放大器(LNA)中放大單端通信信號。在框704，由輔助LNA級生成非線性二階產(chǎn)物。
[0063]在框706，由輔助LNA級生成的非線性二階產(chǎn)物抵消由主LNA級生成的非線性二階產(chǎn)物。在框708，負載電路將單端通信信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出。
[0064]本文描述的LNA電路可以在一個或多個1C、模擬IC、RFIC、混合信號IC、ASIC、印刷電路板(PCB)、電子設(shè)備等上實施。LNA電路也可以利用各種IC工藝技術(shù)制造，諸如互補金屬氧化物半導體(CMOS)、N溝道MOS(NMOS)、P溝道MOS(PMOS)、雙極型晶體管(BJT)、雙極-CMOS(BiCMOS)、鍺硅(SiGe)、砷化鎵(GaAs )、異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)、高電子迀移率晶體管(HEMT)、絕緣體上硅(SOI)等。
[0065]實施本文描述的LNA電路的裝置可以是獨立的設(shè)備或者可以是更大設(shè)備的一部分。設(shè)備可以是(i)獨立IC、(ii)可以包括用于存儲數(shù)據(jù)和/或指令的一個或多個IC的組、(iii)RFIC(諸如RF接收器(RFR)或RF發(fā)射器/接收器(RTR))、(iv)ASIC(諸如移動站調(diào)制解調(diào)器(MSM))、(v)可以嵌入在其他設(shè)備內(nèi)的模塊、(vi)接收器、手機、無線設(shè)備、手持設(shè)備、移動單元、(vii)等。
[0066]在一個或多個示例性設(shè)計中，所描述的功能可以在硬件、軟件、固件或其任何組合中實施。如果在軟件中實現(xiàn)，則各功能可以作為一條或多條指令或代碼存儲在計算機可讀介質(zhì)上或藉其進行傳送。計算機可讀介質(zhì)包括計算機存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)兩者，包括促成計算機程序從一個地方向另一地方轉(zhuǎn)移的任何介質(zhì)。存儲介質(zhì)可以是能被計算機訪問的任何可用介質(zhì)。以示例的方式而非限定，這種計算機可讀介質(zhì)可以包括RAM、R0M、EEPR0M、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁存儲設(shè)備、或能被用來攜帶或存儲指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的期望程序代碼且能被計算機訪問的任何其它介質(zhì)。而且，任何連接也被恰當?shù)胤Q為計算機可讀介質(zhì)。例如，如果軟件是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶線(DSL)、或諸如紅外、無線電以及微波之類的無線技術(shù)從網(wǎng)站、服務器或其它遠程源傳送而來，則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電以及微波之類的無線技術(shù)就被包括在介質(zhì)的定義之中。如本文中使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(CD)、激光碟、光碟、數(shù)字多用碟(DVD)、軟盤和藍光碟，其中盤常常磁性地再現(xiàn)數(shù)據(jù)而碟利用激光光學地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上面的組合也應當被包括在計算機可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。
[0067]如在本描述中所使用的，術(shù)語“部件”、“數(shù)據(jù)庫”、“模塊”、“系統(tǒng)”和類似術(shù)語旨在指示計算機相關(guān)的實體，任其是硬件、固件、硬件與軟件的組合、軟件，還是執(zhí)行中的軟件。例如，部件可以是但不限于在處理器上運行的進程、處理器、對象、可執(zhí)行件、執(zhí)行的線程、程序、和/或計算機。以說明的方式，在計算設(shè)備上運行的應用和該計算設(shè)備兩者皆可以是部件。一個或多個部件可駐留在進程和/或執(zhí)行的線程內(nèi)，并且組件可局部化在一臺計算機上和/或分布在兩臺或更多臺計算機之間。此外，這些部件能從其上存儲著各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計算機可讀介質(zhì)來執(zhí)行。各部件可通過本地和/或遠程進程的方式來通信，諸如根據(jù)具有一個或更多個數(shù)據(jù)包的信號(例如，來自一個部件的數(shù)據(jù)通過信號的方式與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中的另一部件進行交互、和/或跨諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡與其它系統(tǒng)進行交互)。
[0068]盡管已詳細說明和描述了精選的方面，但是將可理解，可以在不脫離如通過以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，做出各種替換和變更。
【主權(quán)項】
1.一種設(shè)備，包括: 主低噪聲放大器(LNA)級，被配置成放大單端通信信號； 輔助LNA級，耦合到所述主LNA級，所述輔助LNA級被配置成抵消由所述主LNA級生成的非線性二階產(chǎn)物；以及 負載電路，被配置成接收所述主LNA級的輸出和所述輔助LNA級的輸出，所述負載電路被配置成將所述單端通信信號轉(zhuǎn)換成差分信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述主LNA級包括共源共柵晶體管布置，所述輔助LNA級包括共源共柵晶體管布置，并且所述輔助LNA級包括具有耦合到所述主LNA級的第一晶體管的漏極的柵極的第一晶體管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，所述主LNA級的輸出被耦合到所述負載電路的初級側(cè)的第一部分并且所述輔助LNA級的輸出被耦合到所述負載電路的所述初級側(cè)的第二部分。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述輔助LNA級的第一晶體管和第二晶體管小于所述主LNA級的相應的第一晶體管和第二晶體管，使得由所述輔助LNA級生成的信號小于由所述主LNA級生成的信號。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述輔助LNA級被偏置在非線性區(qū)域中使得由所述輔助LNA級生成的非線性產(chǎn)物比由所述主LNA級生成的非線性產(chǎn)物高。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，進一步包括耦合在所述主LNA級的輸入和輸出之間的源極跟隨器緩沖器和反饋電阻。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述輔助LNA級在載波聚合接收模式中被使能。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，進一步包括與所述負載電路以及所述輔助LNA級相關(guān)聯(lián)的衰減器，所述衰減器被配置成均衡在二階頻率處的所述輔助LNA級的增益和所述主LNA級的增益。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述負載電路的所述初級側(cè)的所述第一部分包括主電感部分并且所述負載電路的所述初級側(cè)的所述第二部分包括輔助電感部分，所述主電感部分具有與所述輔助電感部分不同的電感，所述主電感部分和所述輔助電感部分之間的電感差被配置成均衡在二階頻率處的所述輔助LNA級的增益和所述主LNA級的增益。10.一種方法，包括: 在具有耦合到輔助低噪聲放大器(LNA)級的主LNA級的LNA中放大單端通信信號； 在所述輔助LNA級中生成非線性二階產(chǎn)物； 使用由所述輔助LNA級生成的所述非線性二階產(chǎn)物抵消由所述主LNA級生成的非線性二階產(chǎn)物；以及 將所述單端通信信號轉(zhuǎn)換成差分信號。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括將所述輔助LNA級偏置在非線性區(qū)域中以在所述輔助LNA級中生成比由所述主LNA級生成的非線性產(chǎn)物高的非線性產(chǎn)物。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括在載波聚合接收模式中使能所述輔助LNA級。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括均衡在二階頻率處的所述輔助LNA級的增益和所述主LNA級的增益。14.一種設(shè)備，包括: 用于放大單端通信信號的裝置； 用于使用由第二放大器裝置生成的非線性二階產(chǎn)物抵消由第一放大器裝置生成的非線性二階產(chǎn)物的裝置;以及 用于將所述單端通信信號轉(zhuǎn)換成差分信號的裝置。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，進一步包括用于將所述第二放大器裝置偏置在非線性區(qū)域中以在所述第二放大器裝置中生成比由所述第一放大器裝置生成的非線性產(chǎn)物高的非線性產(chǎn)物的裝置。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，進一步包括用于在載波聚合接收模式中使能所述第二放大器裝置的裝置。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，進一步包括用于均衡在二階頻率處的所述第二放大器裝置的增益和所述第一放大器裝置的增益的裝置。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中用于均衡的所述裝置包括用于衰減所述第二放大器裝置的增益的裝置。
【文檔編號】H03F3/193GK105830341SQ201480068626
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】J·G·桑卡拉納拉亞南
【申請人】高通股份有限公司