低噪聲放大器以及用于載波聚合和非載波聚合的方法
【專利說明】低噪聲放大器以及用于載波聚合和非載波聚合的方法
[0001 ]優先權
[0002]本申請要求2014年8月29日在美國專利與商標局提交的第62/043,790號美國臨時專利申請的優先權，其全部內容通過引用合并于此。
技術領域
[0003]本發明一般涉及一種低噪聲放大器，并且更具體地，涉及一種用于載波聚合和非載波聚合的低噪聲放大器。
【背景技術】
[0004]高級長期演進(LTE)是用于移動電話和數據終端的高速無線通信標準。為了獲得高速度，傳輸帶寬被增加為超過使用單載波或信道可以獲得的傳輸帶寬。該方法一般被稱為載波聚合(CA)，其中多于一個載波，或分量載波被聚合以增加有效傳輸帶寬。
[0005]載波聚合可以在一個波帶(S卩，帶內載波聚合)或在多個波帶(S卩，帶間載波聚合)中執行。
[0006]在帶內載波聚合中，分量載波可以是連續的(S卩，彼此鄰近)或非連續的。在帶間載波聚合中，分量載波是非連續的。
[0007]載波聚合在其中連續的聚合信道從射頻(RF)視角來看呈現為單信道，在該單信道中僅需要一個收發器來處理聚合信號。然而，在載波聚合是非連續時，現有技術要求多于一個收發器來處理聚合信號。
【發明內容】
[0008]提出本發明以至少解決上述問題和/或缺點，并至少提供下述優點。
[0009]因此，本發明的一方面將提供一種支持載波聚合模式和非載波聚合模式的低噪聲放大器。
[0010]本發明的另一方面將提供一種具有獨立的路徑活動增益控制的低噪聲放大器。
[0011]本發明的另一方面將提供一種具有獨立的偏壓控制的低噪聲放大器。
[0012]本發明的另一方面將提供一種具有切換的源極退化電感器的低噪聲放大器。
[0013]本發明的另一方面將提供一種具有源極退化電容器的低噪聲放大器。
[0014]本發明的另一方面將提供一種利用多路傳輸使用用于信號的多個路徑的低噪聲放大器。
[0015]根據本發明的一方面，提供一種用于載波聚合和非載波聚合的低噪聲放大器。所述低噪聲放大器包括:多個對稱半電路;多個偏置電路，其中所述多個偏置電路中的每一個連接到所述多個對稱半電路中的一個;多個電容器，其中所述多個電容器中的每一個連接到所述多個對稱半電路中的一個以便交流AC耦合包含至少一個分量載波的RF信號；以及控制邏輯電路，連接到所述多個對稱半電路中的每一個以便將低噪聲放大器配置為處理一個分量載波或多個分量載波。
[0016]根據本發明的另一方面，提供一種用于在非載波聚合模式下的低噪聲放大的方法。所述方法包括:通過將邏輯I電壓施加到第一組上NFET的一個NFET的柵極、第二組上NFET的一個NFET的柵極、以及第三組上NFET的一個NFET的柵極，同時將邏輯O電壓施加到第一組上NFET中的其他NFET的柵極、第二組上NFET中的其他NFET的柵極以及第三組上NFET中的其他NFET的柵極來將低噪聲放大器的一個輸出電流引導到第一組上NFET的一個NFET的源極、第一下NFET的源極、第二組上NFET的一個NFET的源極、第二下NFET的源極、第三組上NFET的一個NFET的源極、以及第三下NFET的源極。
[0017]根據本發明的另一方面，提供一種用于在載波聚合模式下的低噪聲放大的方法。所述方法包括:通過將邏輯I電壓施加到第一組上NFET的一個NFET的柵極、第二組上NFET的一個NFET的柵極、以及第三組上NFET的一個NFET的柵極，同時將邏輯O電壓施加到第一組上NFET中的其他NFET的柵極、第二組上NFET中的其他NFET的柵極以及第三組上NFET中的其他NFET的柵極來將低噪聲放大器的一個輸出電流引導到第一組上NFET的一個NFET的源極和第一下NFET的源極，將低噪聲放大器的第二輸出電流引導到第二組上NFET的一個NFET的源極和第二下NFET的源極；以及將低噪聲放大器的第三輸出電流引導到第三組上NFET的一個NFET的源極和第三下NFET的源極。
【附圖說明】
[0018]從下面結合附圖的詳細說明，本發明的上述和其他方面、特征和優點將更加清楚，附圖中:
[0019]圖1是根據本發明的實施例的低噪聲放大器的示意圖；
[0020]圖2是根據本發明的實施例的晶體管陣列的示意圖；
[0021 ]圖3A是根據本發明的實施例的可變電感器的示意圖；
[0022]圖3B是根據本發明的實施例的可變電感器的示意圖；
[0023]圖4是根據本發明的實施例的可變電容器的示意圖；
[0024]圖5是根據本發明的實施例的、被配置為支持載波聚合和非載波聚合的低噪聲放大器的示意圖；以及
[0025]圖6是根據本發明的實施例的η溝道低噪聲放大器的示意圖。
具體實施例
[0026]下文中，將參考附圖詳細描述本發明的實施例。應該注意到，即使相同的元素示出在不同的附圖中，相同的元素也將通過相同的參考標記指示。在以下描述中，提供諸如詳細配置和組件之類的細節僅僅為了幫助本發明的實施例的總體理解。因此，對本領域普通技術人員明顯地是，可以對此處描述的實施例進行各種改變和修改而不會偏離本發明的范圍和精神。此外，為清楚和簡潔起見，可能省略對公知功能和結構的描述。如下所述的術語是考慮本發明中的功能而定義的術語，并且可以根據用戶、用戶或顧客的意圖而不同。因此，遍及說明書將基于內容確定術語的定義。
[0027]本發明可以具有多種修改和多種實施例，其中現在將參照附圖詳細描述實施例。然而，應當理解，本發明不局限于實施例，而是本發明包括本發明的范圍和精神之內的所有修改、等效物以及替換。
[0028]雖然包括諸如第一、第二等等的序數的術語可以被用于描述多種元素，但是結構元素不受術語的限制。所述詞語僅僅用于將一個元素與另一個元素區分開來。例如，不脫離本發明的范圍，第一結構元素可以被稱為第二結構元素。類似地，第二結構元素也可以被稱為第一結構元素。如此處使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關項目中的任意一個以及所有組合。
[0029]本文使用的術語僅僅用于描述本發明的多種實施例，而不意欲限制本發明。單數形式意圖包括復數形式，除非上下文清楚地指示相反情況。在描述中，應當理解，術語“包括”或“具有”指示存在特征、數字、步驟、操作、結構元素、部分或其組合，并且不排除一個或多個其他特征、數字、步驟，操作、結構元素、部分或其組合的存在或添加可能。
[0030]除非不同地定義，否則本文使用的包括技術術語或科學術語的所有術語具有與本發明屬于的本領域技術人員的理解相同的意義。如在通常使用的詞典中定義的術語的這種術語將被解釋為具有等于相關技術領域中的上下文意義，并且不被解釋為具有理想或過度正式的意義，除非在本說明書中清楚地定義。
[0031]雖然本發明的實施例的以下描述使用為N-溝道金屬氧化物半導體(MOS)場效應晶體管(FET)(即，N溝道M0SFET、NM0S或NFET)定義的術語和名稱，但是本發明不限于這些術語和名稱，并且同等地可適用于其他類似系統(例如，P溝道M0SFETS、或PFET、以及互補MOS(CMOS)，其中CMOS使用NFET和PFET兩者)。
[0032]本發明涉及一種支持載波聚合和非載波聚合的低噪聲放大器(LNA)，并且提供每個單獨的信道的獨立的偏置和增益控制。LNA可以被配置為接收包含單載波(S卩，非載波聚合，或常規模式)的RF信號或者包含至少兩個載波(S卩，載波聚合模式)的RF信號，其中載波可以是帶內、帶間、連續的或非連續的。在載波聚合模式中，接收到的信號中的每個載波的偏置電流和增益可以被獨立地控制。
[0033]在CA模式中，每個信道提供現有技術中未公開的獨立的偏置電流控制和增益控制。當CA模式未啟用(S卩，在常規模式中)時，LNA起單LNA的作用。增益控制通過分流(divert) LNA信號電流或通過變化偏置電流來實現。
[0034]LNA可以在RF-模擬接收機和電路之間接口連接以便提取基帶信號。
[0035]本發明的NFET實施例中的兩個或更多CA信道、或分量載波共享一個公共源極退化電感器。一個退化電感器由本發明的PFET實施例中的兩個或更多CA信道共享。然而，對于本發明的CMOS實施例，使用兩個退化電感器。
[0036]源極退化電感器可切換以將其電感在CA模式和非CA模式之間變化，用于在輸入匹配、噪聲指數和增益之間保持良好平衡，并且可以通過使用堆疊的金屬層以面積有效方式制造在集成電路中。一個源極退化電感器可以在若干LNA當中共享。柵極-源極電容也可以被切換以在輸入匹配和噪聲指數之間保持良好平衡。
[0037]本發明的LNA可以利用完全不均衡的功率電平或阻塞電平來處理分量載波。
[0038]圖1是根據本發明的實施例的、示出兩個處理信道的低噪聲放大器(LNA)10的示意圖。然而，本發明不局限于僅具有兩個信道的LNA 100。本發明的LNA 100可以具有η個信道，其中η是用戶定義的整數。在載波聚合模式中，LNA 100中的每個信道可以處理聚合的分量載波中的一個或者多于一個的聚合的分量載波。
[0039]參照圖1，LNA 100包括第一下NFET Ml和第二下NFET M2。第一下NFET Ml和第二下NFET M2經由它們的漏極連接。僅為了說明性目的描述NFET，并且本發明不局限于僅使用NFET的LNA 100。本發明的LNA 100可以用PFET或CMOS技術實現，其中CMOS技術使用NFET和PFET兩者。
[0040]第一下NFET Ml經由連接在第一偏置電壓VbiasJP第一下NFET Ml的柵極之間的第一電阻器Rl利用直流(DC)電壓被獨立地偏置。第一下NFET Ml還經由連接在RF輸入和第一下NFET Ml的柵極之間的第一電容器Cl交流AC耦合到RF輸入。第一下NFET Ml用作將RF輸入電壓轉換為電流的跨導器。在高級LTE中，RF輸入信號可以在常規模式下包含一個分量載波或在載波聚合模式下包含兩個或更多分量載波。
[0041 ] 第二下NFET M2經由連接在第二偏置電壓Vbias2和第二下NFET M2的柵極之間的第二電阻器R2利用直流電壓被獨立地偏置。第二下NFET M2還經由連接在RF輸入和第二下NFET M2的柵極之間的第二電容器C2交流耦合到RF輸入。第二下NFET M2用作將RF輸入電壓轉換為電流的跨導器。
[0042]VbiasJPVbias2的值被分別地選擇以使得第一下NFET Ml的偏置電流和第二下NFETM2的偏置電流被獨立地控制。即，第一下NFET Ml和第二下NFET