用于低噪声放大器的系统和方法_2

文档序号:9226120阅读:来源:国知局
关124、滤波器组126、或LNA组128的部件的放置在不同的实施例中包含各种配置。在一些实施例中,部件被彼此紧接相邻地放置,或天线系统122可以更远并且天线开关124、滤波器组126、和LNA组128被彼此紧接相邻地放置。特定地,天线开关124、滤波器组126、和LNA组128可以在封装134上相距小于I mm被放置,而RF芯片组132可以远离LNA组128多于70 mm被放置。替选地,距离的比率可以是相关的以使得在LNA组128、滤波器组126和天线开关124之间的距离对在LNA组128和RF芯片组132之间的距离的比率小于1:2。在更特定的实施例中,该比率小于或等于1:10。就是说,RF芯片组132离LNA组128是滤波器组126离LNA组128或天线开关124的十倍远或更远。在其它实施例中,包含天线开关124、滤波器组126、或LNA组128的部件被放置以使得无线系统120的主尺度的小于10%处在两个部件之间。比如,无线系统120可以是带有5英寸(12.7 cm)的长边的移动电话,部件被放置以使得小于0.5英寸(1.27 cm)处在两个部件之间。在一些实施例中,天线系统122也可以与天线开关124紧接相邻地被放置,诸如无线系统120的主尺度的小于10%或带有与在LNA组128和RF芯片组132之间的距离相比小于I '2的比率。
[0020]各种LNA将参考图3-8来描述。
[0021]图3图解传统的低噪声放大器(LNA) 140的示意图,所述传统的低噪声放大器(LNA) 140包含放大元件142、退化元件144、以及输出储能电路146。放大元件142被连接到LNA输入148并且向提供输出150的输出储能电路146提供电流路径。如所示出的,放大元件142是双极结型晶体管(BJT),输出储能电路包含电感器和两个电容器,并且退化元件144是电感器。
[0022]图4图解实施例低噪声放大器(LNA)系统160的框图,所述实施例低噪声放大器(LNA)系统160包含放大器162、164、和166、退化元件168、匹配网络170、以及偏置电路178。依据各种实施例,LNA系统160操作为带有三个分离的输入172、174、和176的三个LNA。输入172、174、和176中的每个从天线或滤波器接收信号,如参考其它图讨论的。这些信号被放大器162、164、和166放大并且经过匹配网络170在输出175处被提供为输出信号。匹配网络170可以在输出175上提供阻抗匹配;退化元件168可以增加放大器162、164、或166的线性度以及调节放大器162、164、或166的增益;并且偏置电路178选择或启用放大器162、164、或166。在一些实施例中,匹配网络170可以包含用于在特定频带内的阻抗匹配的、I禹合到放大器162、164、或166的多个块。同样地,退化兀件168可以包含稱合到放大器162、164、和166的多个退化兀件,比如诸如电感器。在一些实施例中,偏置电路178可以在给定时间仅选择或启用单个放大器162、164、或166。在其它实施例中,偏置电路178可以在给定时间选择或启用多个放大器。特定实施例参考图5-8来解释。
[0023]图5a和5b图解实施例低噪声放大器(LNA)系统180和181的示意图,每个包含输出储能电路、η个放大器、以及退化元件。依据各种实施例,在图5a中图解的LNA系统180包含在控制端子处由输入182a-182n控制的双极结型晶体管(BJT) l_n,所述输入182a_182n可以被耦合到天线系统或滤波器组,如参考其它图所描述的。在LNA系统180中,每个BJT1-η的导电路径分别被稱合到单独的退化元件184a-184n,所述单独的退化元件184a_184n也被耦合到参考端子,诸如地。每个退化元件184a-184n比如可以是电感器,或可以包含其它部件。每个BJT 1-η也被耦合到输出储能电路,所述输出储能电路被耦合到诸如VCC的供给端子并且包含电感器186以及电容器187和188,其中输出190被耦合在电容器186和187之间。在各种实施例中,输出储能电路可以以其它类型的带有任何数目的电感器、电容器、或电阻器的配置来实施。在一些实施例中,输出储能电路不是LC储能电路,但是可以包含另一个类型的是电感性、电阻性、电容性、或其某一组合的输出网络。在实施例中,LNA系统180可以同时仅使晶体管1-η中的一个被选择或被启用,这可以由耦合到输入182a-182n的偏置电路(诸如偏置电路178)来控制。
[0024]依据各种实施例,在图5b中图解的LNA系统181包含:耦合到输入192a_192n的BJT 1-η、包含耦合到输出191的电容器197和198以及电感器196的输出储能电路、以及耦合到每个BJT 1-η的导电路径的单个退化元件194。以上LNA系统180的描述也应用到LNA系统181,除了退化元件194是耦合到每个BJT 1_η的单个元件之外。
[0025]图6图解另一个实施例低噪声放大器(LNA)系统200的示意图,所述另一个实施例低噪声放大器(LNA)系统200包含经过放大元件耦合到输入端子210a-210n并且耦合到输出端子208的匹配网络202、204、和206。依据各种实施例,放大元件是BJT l_n,其包含从匹配网络202、204、或206经过退化元件212a_212n到诸如地的参考端子的导电路径,如所示出的。在各种实施例中,晶体管1-η的数目可以包含任何数目。
[0026]依据各种实施例,每个匹配网络202、204、和206包含电容器和电感器的配置以便执行针对特定频带的阻抗匹配。匹配网络202被配置成具有低通(LP)阻抗Zin_LP,所述低通(LP)阻抗Zin_LP是针对低频与耦合到输出端子208的阻抗匹配的低阻抗。比如,低频带(LB)可以包含范围为700到900 MHz的频率。类似地,匹配网络204可以包含配置成具有带通(BP)阻抗Zin_BP的电感器和电容器,所述带通(BP)阻抗Zin_BP是针对中频带(MB)频率与耦合到输出端子208的阻抗匹配的低阻抗。比如,中频带(MB)可以包含范围为1.8到2.4 GHz的频率。进一步,匹配网络206可以包含配置成具有高通(HP)阻抗Zin_HP的电感器和电容器,所述高通(HP)阻抗Zin_HP是针对高频与耦合到输出端子208的阻抗匹配的低阻抗。如,高频带(HB)可以包含范围为2.5到3.5 GHz的频率。在其它实施例中,LB、MB、和HB可以包含更大或更小的频带。比如,HB可以包含范围在3.5 GHz之上的频率。
[0027]在示出的实施例中,匹配网络202包含配置为低通滤波器的两个电感器和电容器;匹配网络204包含配置为带通滤波器的两个电感器和两个电容器;并且匹配网络206包含配置为高通滤波器的一个电感器和两个电容器。当每个匹配网络202、204、或206在相应的频带LB、MB、或HB内时,对应的阻抗Zin_LP、Zin_BP、或Zin_HP是低的并且与耦合到输出端子208的输出线匹配。在其中每个匹配网络202、204、或206在相应的频带LB、MB、或HB外(即频带外)的情况下,对应的阻抗Zin_LP、Zin_BP、或Zin_HP是高的或接近开路。由于LNA的这个配置,耦合到输出端子208的多个LNA能够被同时操作并且多个信号能够在连接到输出端子208的单个耦合(比如诸如同轴电缆)上被复用且被传送。
[0028]在各种实施例中,每个匹配网络202、204、或206比如可以包含耦合到如所示出的单个匹配网络的多个晶体管和多个输入,其中输入210c-210n被耦合到晶体管3_n的控制端子,所述晶体管3-n包含从匹配网络206经过退化元件212c-212n到参考端子的导电路径。在这样的实施例中,晶体管可以通过将晶体管并联耦合来实施。在一些实施例中,仅耦合到每个匹配网络的单个晶体管可以同时被启用或被选择。如比如参考图5a和5b在晶体管和退化元件耦合方面解释的任何配置可以被应用到LNA系统200。退化元件212a-212n可以包含如所示出的仅单个电感器。在其它实施例中,退化元件212a-212n可以包含电路元件的任何其它组合。
[0029]图7图解进一步实施例低噪声放大器(LNA)系统201的示意图,所述进一步实施例低噪声放大器(LNA)系统201包含在匹配网络222、224、和226中的更高阶滤波器。LNA系统201的描述与以上参考图6对LNA系统200的描述类似。类似的部件以类似的方式运转。
[0030]依据各种实施例,LNA系统201包含BJT l_n,该BJT l_n具有耦合到输入230a-230n的控制端子以及从匹配网络222、224、或226经由退化元件232a_232n到参考端子的导电路径。匹配网络222、224、和226包含比在图6中的匹配网络202、204、和206更高阶滤波器。在各种实施例中,匹配网络222包含带有三个电感器和两个电容器的低通滤波器,匹配网络224包含带有四个电感器和四个电容器的带通滤波器,并且匹配网络226包含带有两个电感器和三个电容器的高通滤波器,如所图解的。匹配网络222、224、和226的更高阶可以允许频带LB、MB、或HB通过增加在相应的频带外的增益滚降的斜率来更清楚地限定。其它实施例可以包含任何类型的带有任何数目的电路部件的匹配网络配置。
[0031]图8图解低噪声放大器(LNA)系统240的更详细的示意图,所述低噪声放大器(LNA)系统240包含偏置电路242、退化元件244、输出储能电路246、以及带有耦合到输入252的控制端子的BJT Qla0依据各种实施例,可以是如在本文中描述的匹配网络的实施方式的输出储能电路246包含耦合到输出250的电感器LI和电容器C4 ;退化元件244包含耦合到诸如地的参考的电感器L2 ;并且偏置电路242包含电容器C1-C3、BJT Q2、以及电阻器R1-R4。偏置电路242由在输入251上的参考电流1%来供给。在各种实施例
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