用于低噪声放大器的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开一般而言涉及电子设备，更具体而言，涉及用于低噪声放大器的系统和方法。
【背景技术】
[0002]采用无线通信系统的电子设备，例如手机、GPS接收器以及W1-Fi功能的笔记本和平板电脑，通常包括具有至模拟世界的接口的特定信号处理系统。这种接口可以包括接收传输功率并转换接收功率至模拟或数字信号的有线和无线接收器，其中可以使用模拟或数字信号处理技术解调该模拟或数字信号。典型的无线接收器架构包括放大非常小的信号的低噪声放大器(LNA)，这些非常小的信号可以由天线接收并传递放大的信号至之后的放大和/或信号处理级。通过在LNA提供增益，使后续增益处理级对噪声不敏感，因而能够降低系统噪声因数。
[0003]LNA电路通常包括至少一个晶体管和输入匹配网络。输入匹配网络的目的在于对前一级，例如天线、过滤器、RF开关或其它电路提供阻抗匹配和/或噪声匹配，其中匹配网络可以由一个或多个诸如电感器和电阻器的无源器件组成。LNA实施方式可以包括输出匹配网络、偏置网络和其它电路结构。
【发明内容】
[0004]根据实施例，电路包括耦合在输入端口和输出端口之间的第一信号路径，以及在输入端口和输出端口之间与第一信号路径并联的第二信号路径。第一信号路径包括具有耦合到输入端口的输入节点的低噪声放大器(LNA)，以及第二信号路径包括耦合在输入端口和输出端口之间的开关。
【附图说明】
[0005]为了更全面地理解本发明及其优点，结合附图参考下述描述，其中:
[0006]图la-ld示出了实施例LNA模块；
[0007]图2a_2b示出了实施例LNA模块的S参数图；
[0008]图3a_3b示出了实施例可调电容器以及电容值和输入代码的对应图；
[0009]图4示出了另一个实施例LNA模块；
[0010]图5不出了又一个实施例LNA模块；
[0011 ]图6不出了根据另一个实施例的LNA模块；
[0012]图7示出了根据又一个实施例的LNA模块；
[0013]图8不出了具有输入选择开关的一个实施例LNA模块；
[0014]图9示出了在实施例LNA模块中使用的RF选择开关；
[0015]图10示出了实施例RF系统；以及
[0016]图11示出了实施例方法的流程图。
[0017]除非另有说明，不同附图中相同的数字和符号通常指代相同的部分。所绘附图是为了清楚说明优选实施例的相关方面而不需要按比例绘制。为了更清楚地说明某些实施例，指代相同结构、材料或过程步骤的变形的字母后带有数字。
【具体实施方式】
[0018]下面具体描述了当前的优选实施例的制造和使用。然而，应当注意到本发明提供了许多可应用的发明构思，其可以广泛体现在各种特定上下文中。所述的具体实施例仅仅是制造和使用本发明的具体方式的说明，而不限制本发明的范围。
[0019]在特定上下文中描述关于优选实施例的本发明，用于具有至少两个信号路径的低噪声放大器(LNA)模块的系统和方法:第一信号路径使用LNA，且第二信号路径旁路LNA。例如，第一信号路径可以在RF系统中使用，在RF系统中，由天线提供低电平RF信号，且需要低噪声放大来解析低电平RF信号。例如，第二信号路径可以在RF系统中使用，在RF系统中，天线接收具有不需要LNA解析的足够高的信号电平的RF信号。
[0020]这种系统的一个示例是工作在各种信号强度环境中的移动电话。例如，当移动电话距离基站很远时，例如在乡村公路上，接收到的信号可能比较弱，可以采用具有LNA的第一信号路径来解析较弱的接收到的信号。另一方面，当移动电话与基站相邻时或者移动电话在具有多个微小区的环境下，接收到的信号可能非常强且具有不需要使用LNA接收到的足够的信噪比(SNR)。在一些情况下，该信号甚至可能足够强大以过度驱动LNA。在这些情况下，可以使用旁路LNA的第二信号路径。在一些实施例中，可以关断LNA或可以将LNA设置在低功率模式下，以节省功率。
[0021]在实施例中，不需要从电路完全移除LNA来旁路LNA。例如，在一些实施例中，由于串联开关电阻引起的衰减，没有开关直接与LNA串联耦合，以便阻止系统中的额外噪声。在这些实施例中，LNA的输入和输出可以耦合到AC地，以阻止泄漏至LNA的模块输入信号引起的失真。然而，在一些实施例中，开关可以与LNA的输出串联耦合，以便从旁路信号路径断开LNA。在各种实施例中，由于LNA的增益在串联输出开关之前，串联输出开关的噪声成分可以对系统的噪声系数有微小的影响。
[0022]在一些实施例中，为了防止从LNA的输出到LNA的输入的容性耦合，使用“T”型开关网络实施旁路开关。通过使用这种“T”型网络，可以通过减弱从LNA的输出到LNA的输入的反馈路径来提供LNA的稳定性。在一些实施例中，可以获得大于1的稳定因数。
[0023]图la示出了根据本发明一个实施例的LNA模块100。如图所示，LNA模块具有两个信号路径:起始于输入端RFIN，通过匹配网络106和LNA电路，经过开关116到输出端RF0UT的第一信号路径；以及起始于输入端RFIN，通过旁路开关111到输出端RF0UT的第二信号路径。如图所示，旁路开关111包括串联耦合在输入端RFIN和输出端RF0UT之间的开关110和112，以及耦合在地和“T”型结构的开关110和112的中间节点之间的开关114。当旁路开关111闭合时，接通开关110和112，并关断开关114。当旁路开关111断开时，断开开关110和112，并接通开关114。在其它实施例中，使用现有技术已知的其它旁路开关结构实现旁路开关111。在一个实施例中，第一信号路径可以用于低信号条件且第二信号路径可以用于高信号条件。
[0024]在一个实施例中，通过闭合开关114和116，以及断开开关110、112、118和122，第一信号路径(包括LNA)被选择处于活动模式，如图lb所示。通过断开开关110和112，使从输入端RFIN至输出端RFOUT的旁路信号路径断开和/或处于高阻抗状态，由此阻止信号从输入端RFIN直接传导到输出端RFOUT。开关114闭合以便使开关110和开关112的寄生直通电容接地，其可能降低LNA电路108中的LNA 120的稳定性。通过闭合开关116启动第一信号路径，以允许从LNA 120的输出到输出端RFOUT的信号路径。断开开关122和118，以防止LNA 120的输入和输出接地。
[0025]在一个实施例中，第一信号路径包括匹配网络106、LNA电路108、开关116和118。匹配网络106协同可调电容130在活动模式期间提供至LNA电路108的输入的可调阻抗匹配，以及在第二信号路径有效时，在旁路模式期间，提供从输入端RFIN到输出端RF0UT的可调阻抗匹配。匹配网络106包括串联电感器126和并联电感器128。在一个实施例中，使用并联可调电容130、可选并联电感128、串联电感126和串联耦合电容124实现输入匹配。电感器126和128的每一个具有大约5nH至大约20nH之间的值。在其它实施例中，可以根据具体应用场合及规格使用现有技术已知的其它元件范围和/或其它匹配网络拓扑。LNA电路108包括LNA 120、耦合电容124和分流开关122。可以使用现有技术已知的LNA架构实现LNA 120。在一个实施例中，使用双极结型晶体管实现LNA。或者，可以使用其它类型的晶体管，例如但不限于CMOS和pHEMT晶体管。
[0026]在一个实施例中，通过经由控制总线CTL提供数字控制信号至开关逻辑101，选择LNA模块100的操作模式，其中开关逻辑101控制开关110、112、114、116、118和122的状态，以及可调电容130的状态。可以使用并行数字接口和/或串行数字接口，例如SP1、IIC、RFFE或其它串行接口标准，实现控制总线CTL。在这些实施例中，开关逻辑101还可以包括适当的数字接口电路和解码逻辑，其中解码逻辑基于从控制总线CTL接收到数据设置LNA模块100上各种开关和可调元件在合适状态。在一些实施例中，可以经由信号引脚可寻址地执行模式选择，而使用数字码或其它组合可寻址地设置可调电容130。在本发明的其它实施例中，可以使用非标准数字接口。
[0027]在一个实施例中，可以在第一集成电路上实现调谐和开关网络104，