用于低噪声放大器的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及电路和放大器，并且在特定实施例中涉及用于低噪声放大器(LNA)的系统和方法。
【背景技术】
[0002]与无线通信系统(诸如蜂窝电话、GPS接收机、以及具有W1-Fi功能的笔记本和平板电脑)一起使用的电子器件通常含有信号处理系统，所述信号处理系统具有到模拟领域的接口。这样的接口可以包含有线线路和无线接收机，其接收传输的功率并且将接收的功率转换到可以使用模拟或数字信号处理技术来解调的模拟或数字信号。典型的无线接收机体系结构包含低噪声放大器(LNA)，所述低噪声放大器(LNA)放大可以被天线接收的非常小的信号、向这些小的信号提供增益并且将放大的信号传到后来的放大和/或信号处理级。通过在LNA处提供增益，使随后的增益处理级对噪声不敏感，由此实现更低的系统噪声系数。
[0003]LNA电路通常含有至少一个晶体管和输入匹配网络。输入匹配网络的目的是提供与之前级(诸如天线、滤波器、RF开关、或其它电路)的阻抗匹配和/或噪声匹配，所述输入匹配网络可以由一个或多个无源器件(诸如电感器和电容器)构成。LNA实施方式也可以包含输出匹配网络、偏置网络、以及其它电路结构，诸如共发共基放大器(cascode)晶体管。
[0004]随着无线RF器件正被用在带有更多变化的规格的更多环境中，从天线系统到处理电路的信号路径是越来越重要的。特别地，在这样变化的和苛求的系统中的LNA的放置和使用呈现变化的挑战。尤其，设计现代无线RF器件的挑战性方面可以包含:减少衰减的效应、减小对噪声的灵敏度、减少成本、减少设计时间和挑战、以及增加系统数据率。这些经常是矛盾的或相互排斥的挑战呈现针对改进的LNA电路和系统配置的机会。
【发明内容】
[0005]依据实施例，低噪声放大器(LNA)包含:多个分离的输入端子、多个晶体管、以及耦合到第一参考端子和LNA的单个输出的输出网络。每个晶体管包含导电路径以及耦合到多个分离的输入端子中的一个的控制端子。输出网络也被耦合到多个晶体管中的每个的导电路径。
【附图说明】
[0006]为了更完全地理解本发明和其优点，现在对连同附图一起进行的下面的描述进行参考，在附图中:
图1图解传统的系统的框图；
图2图解实施例无线系统的框图；
图3图解传统的低噪声放大器的示意图；
图4图解实施例低噪声放大器系统的框图； 图5a和5b图解实施例低噪声放大器系统的不意图；
图6图解另一个实施例低噪声放大器系统的示意图；
图7图解进一步实施例低噪声放大器系统的示意图；
图8图解低噪声放大器系统的更详细的示意图；
图9图解另一个实施例无线系统的更详细的框图；
图10图解操作无线系统的实施例方法的框图；并且图11图解替选的实施例无线系统的框图。
[0007]在不同的附图中对应的数字和符号通常指的是对应的部分，除非另外指出。附图被绘制成清楚地图解实施例的相关方面并且不必被绘制成比例。
【具体实施方式】
[0008]各种实施例的实现和使用以下被详细讨论。然而，应该理解在本文中描述的各种实施例在各种各样的特定语境中是可应用的。讨论的特定实施例仅仅图解用来实现和使用各种实施例的特定方式，并且不应该以限制的范围来理解。
[0009]关于在特定语境中的各种实施例(也就是无线系统并且更具体而言在天线系统中的低噪声放大器(LNA))进行描述。在本文中描述的各种实施例中的一些包含用于移动通信的天线系统、多频带通信系统、放大器电路、LNA电路、带有匹配网络和退化元件的LNA电路、以及接近天线系统且远离处理电路来放置的LNA。在其它实施例中，各方面也可以被应用到涉及依据如在本领域中所知的任何方式的任何类型的通信系统或放大器的其它应用。
[0010]依据在本文中描述的实施例，公开了包含耦合到滤波器组的多个LNA的LNA组。该滤波器组被耦合到天线开关并且该天线开关被耦合到天线系统。天线开关、滤波器组、以及LNA组以彼此紧密接近来级联以便减少在电路之间的衰减。LNA组经由单个同轴电缆被耦合到RF芯片组并且该RF芯片组可以设置成离LNA组的距离比LNA组离其它部件的距离更长。在一些实施例中，在LNA组中的LNA可以仅使单个LNA在给定时间被启用或被选择。在其它实施例中，在LNA组中的多个LNA可以同时被启用或被选择。在这样的实施例中，LNA组包含匹配网络。
[0011]图1图解传统无线系统100的框图，所述传统无线系统100包含天线系统102、双工器(diplexer) 104、天线开关106、滤波器组108、LNA组110、以及RF芯片组112。依据传统技术，天线系统102接收不同频带(诸如低频带(LB)、中频带(MB)、或高频带(HB))内的信号并且在将信号经过同轴电缆114传送到天线开关106之前在双工器104处对信号复用。天线开关106选择开关耦合以供给在滤波器组108中的特定滤波器1-η。该特定滤波器1-η滤波并且选择特定频带并且将滤波信号供给到在LNA组110中的LNA l_n。特定的LNA 1-η将放大的信号供给到其中可以执行更多处理的RF芯片组112。
[0012]如在背景中简要描述的，衰减和噪声在诸如无线系统100的电子系统中是相关的。增加在部件102-112中的每个之间的物理距离可以增加在每级之间的衰减，由此使系统的噪声性能退化。特别地，耦合在天线系统102和天线开关104之间的同轴电缆114可以造成显著的衰减。
[0013]因而，在本文中描述的实施例包含无线系统，所述无线系统带有以紧密接近来放置的并且配置成被衰减更小影响且对噪声不那么敏感的天线开关、滤波器组、以及LNA组。实施例无线系统可以包含天线系统，所述天线系统带有被布置以便增加信号接收的多个天线。这些天线可以更远离RF芯片组来放置并且可以经过同轴电缆来耦合。依据各种实施例，在级联电路的信号路径中在处于紧密接近天线开关的并且在同轴电缆前的LNA组中执行放大。因而，在更显著的衰减发生之前执行放大并且减少了总体噪声系数。
[0014]图2图解实施例无线系统120的框图，所述实施例无线系统120图解以上提及的方面并且包含天线系统122、天线开关124、滤波器组126、LNA组128、以及RF芯片组132。依据各种实施例，天线开关124、滤波器组126、和LNA组128以紧密接近被放置在封装134上并且天线系统122也可以以紧密接近被放置或被放置得更远。在一些实施例中，天线开关124、滤波器组126、和LNA组128彼此紧接相邻地被放置。在各种实施例中，RF芯片组132更远离LNA组128被放置并且经由同轴电缆130被耦合到LNA组128。在特定实施例中，天线系统122可以包含配置成传输或接收低频带(LB)和中频带(MB)信号的天线和双工器。在一些实施例中，天线系统122可以包含分离的高频带(HB)天线或分离的低频带(LB)天线。天线系统122也可以包含组合的中频带和高频带MB/HB天线而没有双工器。
[0015]依据各种实施例，在天线系统122处接收信号。这些信号可以包含多个频带。比如，信号可以包含700-900 MHz的低频带(LB)、1.8-2.4 GHz的中频带(MB)、以及2.5-3.5GHz的高频带(HB)。其它实施例可以包含更多或更少的频带，如以下进一步解释的，并且频带可以跨过不同的频率范围来变化。天线开关124被控制成选择特定开关配置并且将信号耦合到在滤波器组126中的滤波器1-η的特定滤波器。LNA组128在LNA组128中的LNAΙ-m的对应LNA处从在滤波器组126中的特定滤波器接收带有选择的频带的滤波信号。进一步，接收的信号在LNA组128处被复用并且在单个输出上经由同轴电缆130被提供到RF芯片组132。
[0016]取决于系统要求或使用环境，各种实施例包含许多变动。如，天线系统122可以包含多个天线。在其它实施例中，天线系统122包含单个天线。天线系统122可以包含单个可调的天线或多个可调的天线，其中每个可调的天线被控制成传输和接收特定频带。天线开关124可以包含任何数目的开关。天线开关124被示出为包含两个单刀η掷开关，但是任何配置是可能的。滤波器组126包含任何类型的η个滤波器，诸如用于任何类型的频带滤波(低通、带通、或高通)的无源或有源滤波器。在不同的实施例中，η可以范围为I到任何数目。
[0017]在各种实施例中，LNA组128包含耦合到在滤波器组126中的滤波器1_η并且耦合到同轴电缆130的m个LNA。在LNA组128中的LNA的数目m可以与在滤波器组126中的滤波器的数目η相同或可以是不同的数目。在LNA组128中的LNA可以从单个滤波器或多个滤波器一起接收输入。在LNA组128中的LNA Ι-m的输出在单个输出处被复用并且被耦合到同轴电缆130以便被传送到RF芯片组132。在各种实施例中，多个LNA组可以被组合并且多个同轴连接可以被耦合在RF芯片组132和各种LNA组之间。在这样的实施例中，每个LNA组包含在单个输出处被复用的多个LNA。在一些实施例中，仅在LNA组128中的单个LNA可以在任何给定时间被启用或被选择。在其它实施例中，多个LNA可以在给定时间被选择或被启用并且信号可以在输出处被复用。通常，不同类型的实施例LNA除了用于其它实施例之外被用于复用，如以下参考其它附图进一步描述的。
[0018]在无线系统120中可以包含额外的部件(未被示出)，诸如额外的通信系统、双工器、复用器、独立滤波器、以及处理电路。依据各种实施例，无线系统120被形成在封装134上，其可以是任何类型的系统。比如，封装134可以是在移动装置(诸如手机或平板电脑)中的印刷电路板(PCB)。
[0019]包含紧密在一起的天线系统122、天线开