CN102484455B - 用于使用共享共用偏压电流的多重放大级来放大信号的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括级联放大级的设备，所述级联放大级适于由共用DC电流加偏压，从而从输入信号产生经放大的输出信号。第一放大级包括路由网络，其用以使输入电压信号实质上加倍；及第一跨导增益级，其用以从所述输入电压信号产生第一电流信号。第二放大级包括谐振器，其用以将所述第一电流信号转换成第二电压信号；及第二跨导增益级，其用以从所述第一电流信号产生第二电流信号。第三放大级包括电流增益级，其用以从所述第二电流信号产生第三电流信号；及负载，所述第三电流信号流经所述负载以产生所述输出信号。

Description

用于使用共享共用偏压电流的多重放大级来放大信号的系统及方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2009年8月26日申请且标题为“使用共享一共用偏压电流的多重放大级来放大信号的系统及方法(System and Method for Amplifying a Signal Using MultipleAmplification Stages Sharing a Common Bias Current)”的第61/237,047号美国临时专利申请案的申请日期的权益，所述专利申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及通信系统，且更具体地说，涉及一种用于使用共享一共用偏压电流的多重放大级来放大信号的系统及方法。
背景技术
在通信系统中，使用信号放大器来提升信号的振幅或功率以促进信号的接收及发射。举例来说，通信装置可在接收器中使用低噪声放大器(LNA)以便将从远程通信装置接收到的弱信号的强度提升到足以用于处理及数据恢复的电平。作为另一实例，通信装置可在发射器中使用功率放大器(PA)以提升信号的强度以便将其成功发射到远程通信装置。
这些通信装置中的许多装置为便携式装置，例如蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、手持型装置，及其它便携式通信装置。这些便携式通信装置通常依赖于有限电源(例如，电池)来执行各种既定操作。有限电源通常具有视由便携式装置所使用的电力量而定的连续使用寿命。大体上需要尽可能地延长连续使用寿命。因此，便携式通信装置较常经设计以消耗越来越少的电力。
因此，此些通信装置需要消耗较少电力及/或较高效地放大信号的放大器。
发明内容
本发明的一方面涉及一种包含多个放大级的设备，所述多个放大级经配置以通过共用偏压电流来加偏压以放大输入信号，以便产生输出信号。在另一方面中，所述放大级中的一者包含第一放大级，所述第一放大级适于将第一跨导增益施加到与所述输入信号相关的第一电压信号以产生第一电流信号。在又一方面中，所述第一放大级包含路由网络，所述路由网络适于使所述第一电压信号实质上加倍。在再一方面中，所述第一放大级经配置为共用栅极放大级。
在本发明的另一方面中，所述放大级中的一者包含第二放大级，所述第二放大级适于将所述第一电流信号转换成第二电压信号，且将第二跨导增益施加到所述第二电压信号以产生第二电流信号。在又一方面中，所述第二放大级包含谐振器，所述谐振器适于将所述第一电流信号转换成所述第二电压信号。在再一方面中，所述第二放大级经配置为共用源极放大级。
在本发明的另一方面中，所述放大级中的一者包含第三放大级，所述第三放大级适于将电流增益施加到所述第二电流信号以产生第三电流信号，施加所述第三电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第三电压信号，且在所述负载上施加负电导。在又一方面中，所述电流增益是可调整的。在再一方面中，所述放大级分别调谐到相异频带。
在本发明的另一方面中，所述放大级中的一者包含第二放大级，所述第二放大级适于将电流增益施加到所述第一电流信号以产生第二电流信号，施加所述第二电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第二电压信号，且在所述负载上施加负电导。
当结合附图来考虑时，本发明的其它方面、优点及新颖特征将从本发明的以下具体描述内容变得显而易见。
附图说明
图1A说明根据本发明的一方面的示范性信号放大器的框图。
图1B说明根据本发明的一方面的另一示范性信号放大器的框图。
图2说明根据本发明的另一方面的另一示范性信号放大器的框图。
图3A说明根据本发明的另一方面的示范性三(3)级信号放大器的示意图。
图3B说明根据本发明的另一方面的另一示范性三(3)级信号放大器的示意图。
图4说明根据本发明的另一方面的示范性两(2)级信号放大器的示意图。
图5说明根据本发明的另一方面的另一示范性两(2)级信号放大器的示意图。
图6说明根据本发明的另一方面的示范性收发器的框图。
图7说明根据本发明的另一方面的示范性接收器的框图。
图8说明根据本发明的另一方面的示范性发射器的框图。
图9A到9D说明根据本发明的另一方面的各种脉冲调制技术的时序图。
图10说明根据本发明的另一方面的经由各种信道相互通信的各种通信装置的框图。
具体实施方式
下文描述本发明的各种方面。应显而易见，可以各种各样的形式来体现本文中的教示，且本文中所揭示的任何特定结构、功能或两者仅为代表性的。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解，本文中所揭示的方面可独立于任何其它方面来实施，且这些方面中的两者或两者以上可以各种方式组合。举例来说，可使用本文中所陈述的任何数目个方面来实施设备或实践方法。另外，除本文中所陈述的方面中的一者或一者以上之外或不同于本文中所陈述的方面中的一者或一者以上，可使用其它结构、功能性，或结构与功能性来实施此设备或实践此方法。
图1A说明根据本发明的一方面的示范性信号放大器100的框图。总之，放大器100包括适于放大输入信号(例如，射频(RF)信号)以产生输出信号的多个级联放大级或模块。所述放大级使用共用偏压电流来执行对输入信号的放大。所述信号放大器100可用于任何信号放大应用中，例如，用于低噪声放大器(LNA)应用、功率放大器(PA)应用及其它应用中。
在此实例中，放大器100包含连接于正电力供应轨Vdd与负电力供应轨之间的多个级联信号放大模块102-1到102-N，所述负电力供应轨可处于如所展示的接地电位或比Vdd负得多的电压。当激活时，电力供应器产生DC电流I1以对多个信号放大模块102-1到102-N加偏压。在此实例中，将输入信号施加到执行对输入信号的第一级放大的第一放大模块102-1。可接着将经放大的输入信号施加到执行对经放大的输入信号的第二级放大的第二放大模块102-2。对信号的放大可继续直到最后放大级102-N以产生输出信号。应理解，N可为2或大于2。总之，因为放大器100使用共用DC电流I1以对所有放大级102-1到102-N加偏压，所以放大器100以非常电力高效的方式放大输入信号。所述级102-1到102-N中的每一者可经调谐到相异频带，使得放大器100的总带宽可经配置而大于所述相应级的个别带宽中的每一者。
图1B说明根据本发明的一方面的示范性信号放大器150的框图。总之，放大器150经配置以放大输入信号以产生输出信号。明确地说，放大器150包含输入信号放大模块152，其适于使用共用偏压电流I1放大输入信号以产生中间信号。放大器150进一步包含中间信号放大模块154，其适于使用共用偏压电流I1放大中间信号以产生输出信号。
图2说明根据本发明的另一方面的另一示范性信号放大器200的框图。可将上文所提到的使用通过共用DC电流来加偏压的多个放大级的概念扩展到级联放大级的多个串联连接的集合，其中每一集合通过共用DC电流来加偏压，如放大器200中所示范。
明确地说，放大器200包含连接于正电力供应轨Vdd与负电力供应轨(例如，接地)之间的放大级202-1到202-3的第一集合。在此实例中，放大级202-1到202-2的第一集合包含三个(3)级。如先前所论述，放大级集合中的任一者可包含两个或两个以上级。当激活时，电力供应器产生对第一集合的放大级202-1到202-3加偏压的共用DC电流I1。将输入信号(例如，输入RF信号)施加到第一集合的第一放大级202-1。所述输入信号接着由三个(3)级202-1到202-3放大以产生第一中间信号。
放大器200进一步包含连接于正电力供应轨Vdd与负电力供应轨(例如，接地)之间的放大级204-1到204-2的第二集合。在此实例中，放大级204-1到204-2的第二集合包含两个(2)级。当激活时，电力供应器产生对第二集合的放大级204-1到202-2加偏压的共用DC电流I2。将信号放大模块202-3的输出端处的第一中间信号施加到第二集合的第一放大模块204-1。第一中间信号接着由两个(2)级202-1到202-2放大以产生第二中间信号。
放大器200可经配置有级联放大级的较多集合，如本文中所说明，配置有使用共用偏压电流I3的放大级206-1到206-2的第三集合及使用共用偏压电流I4的放大级208-1到208-2的第四集合。放大级206-1到206-2的第三集合放大信号放大模块204-2的输出端处的第二中间信号以产生第三中间信号。类似地，放大级208-1到208-2的第四集合放大信号放大模块206-2的输出端处的第三中间信号以产生输出信号。如先前所论述，可分别选择放大器200的放大模块的带宽以跨越所界定频率带宽实现已界定增益响应。
图3A说明根据本发明的另一方面的示范性三级信号放大器300的示意图。三级信号放大器300为包括多个放大级(在此情况下为三个(3)级)且使用共用DC电流2xI1来对所述级加偏压的放大器的示范性实施方案。另外，所述放大级可经配置以各自具有相异频率带宽，从而实现放大器300的已界定总频率带宽。
明确地说，放大器300包含三个级联放大级，包括第一放大级302-1、第二放大级302-2及第三放大级302-3。放大级302-1到302-3位于正电力供应电压端子Vdd与负电力供应电压端子之间，所述负电力供应电压端子可如所展示处于地面电位。当激活时，电压供应器产生DC电流2xI1以用于对放大级302-1到302-3加偏压。
第一放大级302-1经配置以将跨导增益施加到输入差分电压信号(Vin+、Vin-)以经由有源装置产生电流信号。在此实例中，第一放大级302-1使用金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)将跨导增益施加到输入差分电压信号(Vin+、Vin-)，以经由有源装置产生电流信号。应理解，输入电压信号无需为差分电压，且有源装置无需为MOSFET，而可包含其它类型的晶体管。另外，如下文更详细地论述，第一放大级302-1包括路由网络，所述路由网络用以将输入差分电压信号(Vin+、Vin-)以使施加到MOSFET的电压实质上加倍的方式路由。
更具体地说，第一放大级302-1包含第一MOSFET M1及第二MOSFET M2、电容器C1到C4以及偏压电阻器Rbias。电容器C1耦合于正输入信号Vin+端口与MOSFETM1的源极之间。电容器C2耦合于正输入信号Vin+端口与MOSFET M2的栅极之间。电容器C3耦合于负输入信号Vin-端口与MOSFET M2的源极之间。电容器C4耦合于负输入信号Vin-端口与MOSFET M1的栅极之间。偏压电阻器Rbias分别耦合于MOSFETM1的源极与负电力供应电压轨(例如，接地)及MOSFET M2的源极与负电力供应电压轨(例如，接地)之间。偏压电阻器Rbias可由电感器、电流源或某一其它类型的偏压结构替换或与电感器、电流源或某一其它类型的偏压结构耦合。在此配置中，第一放大级302-1经配置为具有增益提升能力的共用栅极放大级。
在操作中，电容器C1到C4以使施加到MOSFET M1及M2的有效电压实质上加倍的方式路由差分输入电压(Vin+、Vin-)。更具体地说，到MOSFET M1的输入电压为其栅极到源极(Vgs1)电压，在此情况下，所述电压实质上等于Vin--Vin+。输入到MOSFETM2的电压为其栅极到源极(Vgs2)电压，在此情况下，所述电压实质上等于Vin+-Vin-。因此，到MOSFET M1及M2的有效输入差分电压信号Vineff可由以下等式给出：
Vineff＝(Vin+-Vin-)-(Vin--Vin+)＝2*(Vin+-Vin-)等式1
如从等式1显而易见，到MOSFET M1及M2的有效输入差分电压信号Vineff使输入差分电压Vin+-Vin-实质上加倍。此情形具有增加装置的跨导增益gm或维持与偏压电流相同的增益/跨导且功率消耗降低的效果。在通过共用偏压电流2xI1来加偏压的情况下，MOSFET M2及M1将跨导增益施加到有效输入差分电压信号Vineff以经由MOSFET M1及M2产生第一差分电流信号。此外，第一放大级302-1具有提供宽带输入阻抗的额外益处，所述宽带输入阻抗尤其适合于宽带应用(例如，超宽带(UWB))。
第二放大级302-2经配置以从由第一放大级302-1产生的第一差分电流信号产生第二差分电压信号(Vc1+、Vc1-)，且将跨导增益施加到所述第二差分电压信号(Vc1+、Vc1-)以产生第二差分电流信号。在此实例中，第二放大级302-2还使用MOSFET来施加跨导增益。另外，如下文所更详细论述，第二放大级302-2使用谐振器来将第一差分电流信号转换成第二差分电压信号(Vc1+、Vc1-)。
更具体地说，第二放大级302-2包含MOSFET M3及M4、电容器C5以及电感器L1及L2。电容器C5耦合于MOSFET的源极之间，且应经配置成相对较大以在所关注频率下实质上产生MOSFET M3的源极与MOSFET M4的源极之间的RF短路。此举将第二放大级302-2配置成共用源极放大级。电感器L1及L2分别耦合于MOSFET M3及M4的源极与第一放大级302-1的MOSFET M1及M2的漏极之间。MOSFET M3及M4的栅极分别耦合到MOSFET M1及M2的漏极。
在操作中，电感器L1及L2形成具有MOSFET M3及M4的栅极电容以及MOSFETM1及M2的漏极电容的谐振器。电感器L1及L2以及MOSFET M1到M4可经配置以将谐振器的谐振频率设定在已界定频率范围内(大致为放大器300的总带宽的中心频率)。第一放大级302-1所产生的第一差分电流信号流经谐振器以在MOSFET M3的栅极与MOSFET M4的栅极之间形成第二差分电压信号(Vc1+、Vc1-)。并且，在通过共用偏压电流2xI1来加偏压的情况下，MOSFET M3及M4将跨导增益施加到第二差分电压信号(Vc1+、Vc1-)以经由MOSFET M3及M4产生第二差分电流信号。
第三放大级302-3经配置以将电流增益施加到由第二放大级302-2产生的第二差分电流信号，以产生第三差分电流信号。第三放大级302-3进一步包括电感性负载，第三差分电流信号流经所述电感性负载以产生输出差分电压信号(Vout+、Vout-)。另外，如下文更详细地论述，第三放大级302-3使用与所述负载并联耦合的负电导装置以便增加负载阻抗，从而增加输出差分电压信号(Vout+、Vout-)。
更具体地说，第三放大级302-3包含MOSFET M5及M6、电感性负载Lload1及Lload2、频率调谐电容器C6、MOSFET M7及M8以及电流源Igm。MOSFET M5及M6的源极分别耦合到MOSFET M3及M4的漏极。MOSFET M5及M6的栅极耦合到正电力供应电压轨Vdd。电感性负载Lload1及Lload2分别耦合于正电力供应电压轨Vdd与MOSFET M5及M6的漏极之间。频率调谐电容器C6耦合于MOSFET M5的漏极与MOSFET M6的漏极之间。MOSFET M7的漏极及MOSFET M8的栅极耦合到MOSFETM5的漏极。类似地，MOSFET M7的栅极及MOSFET M8的漏极耦合到MOSFET M6的漏极。电流源Igm耦合于MOSFET M7及M8的源极与负电力供应电压轨(例如，接地)之间。电流源Igm可用电阻器或其它类型的偏压结构来替换。
在操作中，通过共用偏压电流2xI1来加偏压的MOSFET M5及M6将电流增益施加到由第二放大级302-2产生的第二差分电流信号，以产生第三差分电流信号。第三差分电流信号流经电感性负载Lload1及Lload2以产生输出差分电压信号(Vout+、Vout-)。MOSFET M7及M8以及电流源Igm操作为与电感性负载Lload1及Lload2并联耦合的负电导以增加负载的阻抗。电感性负载阻抗的增加引起输出差分电压信号(Vout+、Vout-)的对应增加。
放大器300可经配置以提供相对宽带匹配及输入信号的放大。举例来说，放大级302-1到302-3可经配置以具有相异频率带宽，从而实现放大器300的相对较宽的总带宽。举例来说，第一放大级302-1的频率选择组件(主要为电容器C1、C2、C3及C4的电容、MOSFET M1及M2的大小及偏压以及任何外部阻抗匹配组件)可经配置以设定第一级302-1的所界定带宽。类似地，第二放大级302-2的频率选择组件(主要为电感器L1及L2的电感以及MOSFET M3及M4的大小及偏压)可经配置以设定第二级302-2的所界定带宽，其不同于第一级302-1的所界定带宽。以类似方式，第三放大级302-3的频率选择组件(主要为电感性负载Lload1及Lload2的电感、C6的选定电容、MOSFET M5到M7的大小及偏压以及放大器300的输出负载)可经配置以设定第三级302-3的所界定带宽，其不同于第一级302-1及第二级302-2中的至少一者的所界定带宽。
图3B说明根据本发明的另一方面的另一示范性三级信号放大器350的示意图。除了放大级350的最后级经配置以提供可调整电流增益以便设定或控制放大器350的输出功率之外，放大器350类似于放大器300。明确地说，放大器350包含先前所论述的第一放大级302-1、先前所论述的第二放大级302-2及第三放大级352。
第三放大级352类似于第三放大级302-3，且类似地包括电感性负载Lload1及Lload2、调谐电容C6以及包括MOSFET M7及M8与电流源Igm的负电导。第三放大级352不同于放大级302-3之处在于：电流增益MOSFET M5及M6已分别用三个可选择电流增益MOSFET M5-1到M5-3及M6-1到M6-3替换。分别将增益选择信号S1-S3施加到MOSFET对(M5-1、M6-1)、(M5-2、M6-2)及(M5-3、M6-3)的栅极，以选择性地调整第三放大级352的增益。
图4说明根据本发明的另一方面的示范性两级信号放大器400的示意图。放大器400包含放大器300的第一放大级302-1及第三放大级302-3。在操作中，第一放大级302-1接收输入差分电压信号(Vin+、Vin-)，且使用电容器C1到C4有效地使施加到MOSFETM1及M2的输入差分电压加倍。通过共用DC电流2xI1来加偏压的MOSFET M1及M2将跨导增益施加到有效输入电压信号以产生第一电流信号。也通过共用DC电流2xI1来加偏压的MOSFET M5及M6将电流增益施加到第一电流信号以产生第二电流信号。第二电流信号流经电感性负载Lload1-Lload2以产生输出电压信号(Vout+、Vout-)。负电导电路增加负载的有效阻抗以便进一步增加第三放大级352的增益。
图5说明根据本发明的另一方面的另一示范性两级信号放大器500的示意图。放大器500包含放大器300的第一放大级302-1及第二放大级302-2以及电感性负载Lload1到Lload2。在操作中，第一放大级302-1接收差分电压信号(Vin+、Vin-)，且使用电容器C1到C4有效地使施加到MOSFET M1及M2的输入差分电压加倍。通过共用DC电流2xI1来加偏压的MOSFET M1及M2将跨导增益施加到有效输入电压信号以产生第一电流信号。第一电流信号流经谐振器(例如，电感器L1到L2、MOSFET M3到M4的栅极电容及MOSFET M5到M6的漏极电容)，以在MOSFET M3及M4的栅极处产生中间差分电压信号(Vc1+、Vc1-)。MOSFET M3及M4将跨导增益施加到中间差分电压信号(Vc1+、Vc1-)以产生第二差分电流信号。第二差分电流信号流经电感性负载Lload1到Lload2以产生输出差分电压信号(Vout+、Vout-)。负电导电路增加负载的有效阻抗以便进一步增加放大器500的增益。
图6说明根据本发明的另一方面的示范性通信装置600的框图。通信装置600可为将先前所论述的设备中的任一者用作低噪声放大器(LNA)及/或功率放大器(PA)的通信装置的一个示范性实施方案。明确地说，通信装置600包含天线602、阻抗匹配滤波器604、低噪声放大器(LNA)606、脉冲解调器608、接收器基带处理模块610、本机振荡器(LO)612、发射器基带处理模块614、脉冲调制器616及功率放大器(PA)618。如先前所论述，LNA 606及/或PA 618可经配置为上文所描述的设备中的任一者。
作为源通信装置，将待发射到目标通信装置的数据发送到发射器基带处理模块614。发射器基带处理模块618处理发射数据以产生传出基带信号。使用由本机振荡器(LO)612产生的信号的脉冲调制器616处理传出基带信号以产生RF信号。PA 618放大RF信号，且经由阻抗匹配滤波器604将经放大的信号提供到天线602以供发射到无线媒体中。发射数据可由以下各项产生：传感器、微处理器、微控制器、RISC处理器、键盘、指点装置(例如，鼠标或轨迹球)、音频装置(例如，耳机，包括例如麦克风等变换器)、医疗装置、鞋子、产生数据的机械臂或机械装置、用户接口(例如，触敏显示器)、用户装置等。
作为目标通信装置，运载数据的RF信号由天线602拾取，且经由阻抗匹配滤波器604施加到LNA 606。LNA 606放大所述所接收RF信号。使用由本机振荡器(LO)612产生的信号的脉冲解调器608处理所接收RF信号以产生所接收基带信号。接收器基带处理610处理所接收基带信号以产生所接收数据。数据处理器(未图示)可接着基于所述所接收数据执行一个或一个以上所界定操作。举例来说，数据处理器可包括微处理器、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、显示器、音频装置(例如，耳机，包括例如扬声器等变换器)、医疗装置、鞋子、腕表、对数据作出响应的机械臂或机械装置、用户接口(例如，显示器)、一个或一个以上发光二极管(LED)，用户装置等，用户装置等。举例来说，用户装置可为腕表，所述腕表供佩戴以显示下列指示中的至少一者：(1)跑动的速度(基于腕表与鞋中的传感器的通信)；(2)已跑动的距离；或(3)心率(基于腕表与附着于身体上的传感器的通信)。或者，代替腕表，用户装置可安装于自行车上以显示此些指示。
图7说明根据本发明的另一方面的示范性通信装置700的框图。通信装置700可为将先前所论述的设备中的任一者用作低噪声放大器(LNA)的通信装置的一个示范性实施方案。明确地说，通信装置700包含天线702、阻抗匹配滤波器703、低噪声放大器(LNA)704、脉冲解调器706、基带处理模块708及本机振荡器(LO)710。如先前所论述，LNA 704可经配置为上文所描述的放大器中的任一者。
在操作中，运载数据的RF信号由天线702拾取，且经由阻抗匹配滤波器703施加到LNA 704。LNA 704放大所述所接收RF信号。使用由本机振荡器(LO)710产生的信号的脉冲解调器706处理所接收RF信号以产生基带信号。处理模块708处理基带信号以产生所接收数据。数据处理器(未图示)可接着基于所述所接收数据来执行一个或一个以上所界定操作。举例来说，数据处理器可包括微处理器、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、显示器、音频装置(例如，耳机，包括例如扬声器等变换器)、医疗装置、鞋子、腕表、对数据作出响应的机械臂或机械装置、用户接口(例如，显示器)、一个或一个以上发光二极管(LED)，用户装置等，用户装置等。
图8说明根据本发明的另一方面的示范性通信装置800的框图。通信装置800可为将先前所论述的设备中的任一者用作功率放大器(PA)的通信装置的一个示范性实施方案。明确地说，通信装置800包含天线802、阻抗匹配滤波器803、功率放大器(PA)804、脉冲调制器806、本机振荡器(LO)及基带处理模块808。如先前所论述，PA 804可经配置为上文所描述的设备中的任一者。
在操作中，将待发射到目标通信装置的数据发送到基带处理模块808。基带处理模块808处理发射数据以产生基带信号。使用由本机振荡器(LO)810产生的信号的脉冲调制器806处理基带信号以产生RF信号。PA 804放大RF信号，且经由阻抗匹配滤波器803将经放大的信号提供到天线802以供发射到无线媒体中。发射数据可由以下各项产生：传感器、微处理器、微控制器、RISC处理器、键盘、指点装置(例如，鼠标或轨迹球)、音频装置(例如，耳机，包括例如麦克风等变换器)、医疗装置、鞋子、产生数据的机械臂或机械装置、用户接口(例如，触敏显示器)等。
图9A说明作为可在本文所描述的通信系统、装置及设备中的任一者中使用的脉冲调制的实例以不同脉冲重复频率(PRF)界定的不同信道(信道1及2)。具体地说，信道1的脉冲具有对应于脉冲间延迟周期902的脉冲重复频率(PRF)。相反，信道2的脉冲具有对应于脉冲间延迟周期904的脉冲重复频率(PRF)。此技术可由此用以界定伪正交信道，其中在两个信道之间发生脉冲碰撞的可能性相对较低。明确地说，可经由针对所述脉冲使用低工作循环来实现脉冲碰撞的低可能性。举例来说，经由适当选择脉冲重复频率(PRF)，可在不同于发射任何其它信道的脉冲的时间发射给定信道的实质上所有脉冲。
针对给定信道而界定的脉冲重复频率(PRF)可视所述信道所支持的数据速率而定。举例来说，支持极低数据速率(例如，大约每秒几千位或Kbps)的信道可使用对应的低脉冲重复频率(PRF)。相反，支持相对较高的数据速率(例如，大约每秒数兆位或Mbps)的信道可使用对应的较高脉冲重复频率(PRF)。
图9B说明作为可在本文所描述的通信系统中的任一者中使用的调制的实例以不同脉冲位置或偏移界定的不同信道(信道1及2)。根据第一脉冲偏移(例如，相对于给定时间点，未图示)在如由线906所表示的时间点产生信道1的脉冲。相反，根据第二脉冲偏移在如由线908所表示的时间点产生信道2的脉冲。给定所述脉冲之间的脉冲偏移差(如由箭头910所表示)，可将此技术用于减少所述两个信道之间发生脉冲碰撞的可能性。视针对所述信道而界定的任何其它信令参数(例如，如本文中所论述)及所述装置之间的时序精确度(例如，相对时钟漂移)而定，不同脉冲偏移的使用可用于提供正交或伪正交信道。
图9C说明以可用于本文中所描述的通信系统中的任一者中的不同跳时序列调制来界定的不同信道(信道1及2)。举例来说，可根据一个跳时序列在若干时间产生信道1的脉冲912，而可根据另一跳时序列在若干时间产生信道2的脉冲914。视所使用的特定序列及所述装置之间的时序精确度而定，可将此技术用于提供正交或伪正交信道。举例来说，跳时脉冲位置可能并非周期性的，以降低来自相邻信道的重复脉冲碰撞的可能性。
图9D说明作为可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的脉冲调制的实例以不同时隙界定的不同信道。在特定时间瞬时产生信道L1的脉冲。类似地，在其它时间瞬时产生信道L2的脉冲。以相同方式，在另外的其它时间瞬时产生信道L3的脉冲。大体上，与不同信道相关的时间瞬时不一致，或可能正交以减少或消除各种信道之间的干扰。
应了解，可根据脉冲调制方案使用其它技术来界定信道。举例来说，可基于不同扩频伪随机数序列或某一其它合适参数来界定信道。此外，可基于两个或两个以上参数的组合来界定信道。
图10说明根据本发明的另一方面的经由各种信道相互通信的各种超宽带(UWB)通信装置的框图。举例来说，UWB装置1 1002经由两个并存UWB信道1及2与UWB装置2 1004通信。UWB装置1002经由单个信道3与UWB装置3 1006通信。并且，UWB装置3 1006又经由单个信道4与UWB装置4 1008通信。其它配置是可能的。通信装置可用于许多不同应用，且可实施于(例如)耳机、麦克风、生物测定传感器、心率监视器、计步器、EKG装置、腕表、鞋子、遥控器、开关、轮胎压力监视器或其它通信装置中。医疗装置可包括智能型绷带、传感器、生命征象监视器等等。本文中所描述的通信装置可在任何类型的感测应用(例如，用于感测汽车、运动及生理(医疗)响应)中使用。
可在许多不同装置中实施本发明的以上方面中的任一者。举例来说，除了上文所论述的医疗应用外，本发明的方面还可应用于健康及保健应用。另外，可针对不同类型的应用而在鞋中实施本发明的方面。存在可并入有如本文中所描述的本发明的任何方面的其它多种应用。
上文已描述本发明的各种方面。应显而易见，可以各种各样的形式来体现本文中的教示，且本文中所揭示的任何特定结构、功能或两者仅为代表性的。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解，本文中所揭示的方面可独立于任何其它方面来实施，且这些方面中的两者或两者以上可以各种方式组合。举例来说，可使用本文中所陈述的任何数目个方面来实施设备或实践方法。另外，除本文中所陈述的方面中的一者或一者以上之外或不同于本文中所陈述的方面中的一者或一者以上，可使用其它结构、功能性，或结构与功能性来实施此设备或实践此方法。作为以上概念中的一些的实例，在一些方面中，可基于脉冲重复频率来建立并存信道。在一些方面中，可基于脉冲位置或偏移来建立并存信道。在一些方面中，可基于跳时序列来建立并存信道。在一些方面中，可基于脉冲重复频率、脉冲位置或偏移及跳时序列来建立并存信道。
所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技术及技法中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示可贯穿以上描述所引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。
所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑块、模块、处理器、装置、电路及算法步骤可实施为电子硬件(例如，数字实施方案、模拟实施方案或两者的组合，可使用源译码或某一其它技术来对其进行设计)、并入有指令的各种形式的程序或设计代码(为了方便起见，其在本文中可被称作“软件”或“软件模块”)或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的这种可互换性，上文已大体上在其功能性方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。将此功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此些实施决策不应被解释为会引起脱离本发明的范围。
结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路可在集成电路(“IC”)、接入终端或接入点内实施或通过集成电路(“IC”)、接入终端或接入点来执行。IC可包含经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、电组件、光学组件、机械组件或其任何组合，且可执行驻留于IC内、IC外部，或IC内与IC外部的代码或指令。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此配置。
应理解，任何所揭示的进程中的步骤的任何特定次序或层级架构为样本方法的实例。基于设计偏好，应理解，可重新排列方法中的步骤的特定次序或层级架构，同时保持在本发明的范围内。随附的方法权利要求按样本次序来呈现各种步骤的要素，且无意限于所呈现的特定次序或层级架构。
结合本文中所揭示的方面而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块(例如，包括可执行指令及相关数据)及其它数据可驻留于例如以下各项的数据存储器中：RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸磁盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的计算机可读存储媒体。样本存储媒体可耦合到例如计算机/处理器的机器(本文中为方便起见可将所述机器称为“处理器”)，使得处理器可从存储媒体读取信息(例如，代码)或将信息(例如，代码)写入到存储媒体。样本存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。所述ASIC可驻留于用户设备中。在替代方案中，处理器及存储媒体可作为离散组件而驻留于用户设备中。此外，在一些方面中，任何合适的计算机程序产品可包含计算机可读媒体，所述计算机可读媒体包含与本发明的方面中的一者或一者以上相关的代码。在一些方面中，计算机程序产品可包含封装材料。
虽然已结合各种方面描述了本发明，但将理解，本发明能够具有其它修改。本申请案意在涵盖本发明的任何变化、用途或调适，其通常遵循本发明的原理，且包括如在本发明所属的技术内的已知及习惯实践内的与本发明的此些偏离。

Claims (30)

1.一种放大输入信号以产生输出信号的设备，所述设备包含多个放大级，所述多个放大级适于使用共用偏压电流来放大输入信号，以便产生输出信号，
其中所述放大级中的一者包含第一放大级，所述第一放大级适于将第一跨导增益施加到与所述输入信号相关的第一电压信号以产生第一电流信号，
其中所述放大级中的一者包含第二放大级，所述第二放大级适于：
将电流增益施加到所述第一电流信号以产生第二电流信号；
施加所述第二电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第二电压信号；且
在所述负载上施加负电导。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一放大级包含路由网络，所述路由网络适于使所述第一电压信号实质上加倍。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一放大级包含共用栅极放大级。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述放大级中的一者包含第二放大级，所述第二放大级适于：
将所述第一电流信号转换为第二电压信号；且
将第二跨导增益施加到所述第二电压信号以产生第二电流信号。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二放大级包含谐振器，所述谐振器适于将所述第一电流信号转换为所述第二电压信号。
6.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二放大级包含共用源极放大级。
7.根据权利要求4所述的设备，其中所述放大级中的一者包含第三放大级，所述第三放大级适于：
将电流增益施加到所述第二电流信号以产生第三电流信号；
施加所述第三电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第三电压信号；且
在所述负载上施加负电导。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述电流信号是可调整的。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述放大级被分别调谐到相异频带。
10.一种放大输入信号以产生输出信号的方法，其包含在多个级中使用共用偏压电流放大所述输入信号以产生所述输出信号，
其中在多个级中放大所述输入信号包含将第一跨导增益施加到与所述输入信号相关的第一电压信号以产生第一电流信号，
其中在多个级中放大所述输入信号进一步包含：
将电流增益施加到所述第一电流信号以产生第二电流信号；
施加所述第二电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第二电压信号；且
在所述负载上施加负电导。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含使所述第一电压信号实质上加倍。
12.根据权利要求10所述的方法，其中施加所述第一跨导增益包含将所述第一电压信号施加到共用栅极放大级。
13.根据权利要求10所述的方法，其中在多个级中放大所述输入信号进一步包含：
将所述第一电流信号转换成第二电压信号；及
将第二跨导增益施加到所述第二电压信号以产生第二电流信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中将所述第一电流信号转换成所述第二电压信号包含施加所述第一电流信号使其通过谐振器。
15.根据权利要求13所述的方法，其中将所述第二跨导增益施加到所述第二电压信号包含将所述第二电压信号施加到共用源极放大级。
16.根据权利要求13所述的方法，其中在多个级中放大所述输入信号进一步包含：
将电流增益施加到所述第二电流信号以产生第三电流信号；
施加所述第三电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第三电压信号；及
在所述负载上施加负电导。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包含调整所述电流增益。
18.根据权利要求10所述的方法，其中在多个级中放大所述输入信号包含通过被分别调谐到相异频带的所述多个级来放大所述输入信号。
19.一种用于放大输入信号以产生输出信号的设备，其包含：
用于使用共用偏压电流放大所述输入信号以产生中间信号的装置；及
用于使用所述共用偏压电流放大所述中间信号以产生所述输出信号的装置，
其中所述用于放大所述输入信号的装置包含用于将第一跨导增益施加到与所述输入信号相关的第一电压信号以产生第一电流信号的装置，
其中所述用于放大所述中间信号的装置包含：
用于将电流增益施加到所述第一电流信号以产生第二电流信号的装置；
用于施加所述第二电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第二电压信号的装置；以及
用于在所述负载上施加负电导的装置。
20.根据权利要求19所述的设备，其进一步包含用于使所述第一电压信号实质上加倍的装置。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述用于施加所述第一跨导增益的装置包含用于将所述第一电压信号施加到共用栅极放大级的装置。
22.根据权利要求19所述的设备，其中所述用于放大所述中间信号的装置包含：
用于将所述第一电流信号转换成第二电压信号的装置；及
用于将第二跨导增益施加到所述第二电压信号以产生第二电流信号的装置。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述用于将所述第一电流信号转换成所述第二电压信号的装置包含用于施加所述第一电流信号使其通过谐振器的装置。
24.根据权利要求22所述的设备，其中所述用于将所述第二跨导增益施加到所述第二电压信号的装置包含用于将所述第二电压信号施加到共用源极放大级的装置。
25.根据权利要求22所述的设备，其中所述用于放大所述中间信号的装置进一步包含：
用于将电流增益施加到所述第二电流信号以产生第三电流信号的装置；
用于施加所述第三电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第三电压信号的装置；及
用于在所述负载上施加负电导的装置。
26.根据权利要求25所述的设备，其进一步包含用于调整所述电流增益的装置。
27.根据权利要求19所述的设备，其中所述用于放大所述输入信号的装置及所述用于放大所述中间信号的装置被分别调谐到相异频带。
28.一种耳机，其包含：
转换器，其适于产生音频数据；及
发射器，其适于发射所述音频数据，其中所述发射器包含多个放大级，所述多个放大级适于使用共用偏压电流放大输入信号，以便产生包含所述音频数据的输出信号，
其中所述放大级中的一者包括第一放大级，所述第一放大级适于将第一跨导增益施加到与所述输入信号相关的第一电压信号以产生第一电流信号，
其中所述放大级中的一者包含第二放大级，所述第二放大级适于：
将电流增益施加到所述第一电流信号以产生第二电流信号；
施加所述第二电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第二电压信号；且
在所述负载上施加负电导。
29.一种用户装置，其包含：
接收器，其适于接收数据，其中所述接收器包含多个放大级，所述多个放大级适于使用共用偏压电流来放大输入信号，以便产生包含所接收数据的输出信号；其中所述放大级中的一者包括第一放大级，所述第一放大级适于将第一跨导增益施加到与所述输入信号相关的第一电压信号以产生第一电流信号，
其中所述放大级中的一者包含第二放大级，所述第二放大级适于：
将电流增益施加到所述第一电流信号以产生第二电流信号；
施加所述第二电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第二电压信号；且
在所述负载上施加负电导；以及
接口，其适于基于所述所接收数据来显示指示。
30.一种感测装置，其包含：
传感器，其适于产生所感测数据；及
发射器，其适于发射输出信号，其中所述发射器包含多个放大级，所述多个放大级适于使用共用偏压电流来放大输入信号，以便产生包含所述所感测数据的所述输出信号，
其中所述放大级中的一者包括第一放大级，所述第一放大级适于将第一跨导增益施加到与所述输入信号相关的第一电压信号以产生第一电流信号，
其中所述放大级中的一者包含第二放大级，所述第二放大级适于：
将电流增益施加到所述第一电流信号以产生第二电流信号；
施加所述第二电流信号使其通过负载以产生与所述输出信号相关的第二电压信号；且
在所述负载上施加负电导。
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