CN103516314B - 低噪声放大器和不具有声表面滤波器的接收器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低噪声放大器和不具有声表面滤波器的接收器。低噪声放大器包括：第一跨导单元，接收第一输入信号以产生第一处理信号；第二跨导单元，接收第二输入信号以产生第二处理信号，第一输入信号和第二输入信号为低噪声放大器的差分输入对；第一辅助电路，接收第一输入信号以产生第一辅助信号；第二辅助电路，接收第二输入信号以产生第二辅助信号；第一加法器，耦接至第一跨导单元和第二辅助电路，用于将第一处理信号与第二辅助信号相加以产生第一输出信号；以及第二加法器，耦接至第二跨导单元和第一辅助电路，用于将第二处理信号与第一辅助信号相加以产生第二输出信号，其中第一输出信号和第二输出信号为低噪声放大器的差分输出对。

Description

低噪声放大器和不具有声表面滤波器的接收器

技术领域

本发明有关于放大器，特别是关于一种低噪声放大器和不具有声表面滤波器的接收器。

背景技术

在蜂窝（cellular）通信中，接收器获取的想要的信号中通常会存在较大的干扰（largeblocker）。这些较大的干扰可能会在接收器中引起较大的电压摆动（voltageswing），这会导致电路操作的问题。因此，就需要在接收器的前端设置一个声表面滤波器（SAWfilter）以过滤掉这些较大的干扰。为了降低接收器的成本，开发出一种不具有声表面滤波器（SAW-less）的接收器（亦即，接收器中不包括声表面滤波器）。不具有声表面滤波器的接收器仍然需要采用无源滤波器（passivefilter）来过滤掉这些较大的干扰。因此，如何降低接收器中无源滤波器的芯片面积（chiparea），以及如何保持不具有声表面滤波器的接收器的线性度（linearity），成为本领域中的一个重要的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低噪声放大器和不具有声表面滤波器的接收器。

依据本发明一实施方式，提供一种低噪声放大器，包括：第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号为所述低噪声放大器的差分输入对；第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；第一加法器，耦接至所述第一跨导单元和所述第二辅助电路，用于将所述第一处理信号与所述第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及第二加法器，耦接至所述第二跨导单元和所述第一辅助电路，用于将所述第二处理信号与所述第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号为所述低噪声放大器的差分输出对。

依据本发明另一实施方式，提供一种低噪声放大器，包括：第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号为所述低噪声放大器的差分输入对；第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；四个混频器，分别耦接至所述第一跨导单元、所述第二跨导单元、所述第一辅助电路和所述第二辅助电路，用于将四个振荡信号分别与所述第一处理信号、所述第二处理信号、所述第一辅助信号以及所述第二辅助信号进行混合，以分别产生混合第一处理信号、混合第二处理信号、混合第一辅助信号以及混合第二辅助信号；第一加法器，用于将所述混合第一处理信号与所述混合第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及第二加法器，用于将所述混合第二处理信号与所述混合第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号为所述低噪声放大器的差分输出对。

依据本发明一实施方式，提供一种不具有声表面滤波器的接收器，包括低噪声放大器和检测和控制电路。所述低噪声放大器，用于放大差分输入对以产生差分输出对，包括：第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号构成所述差分输入对；第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；第一加法器，耦接至所述第一跨导单元和所述第二辅助电路，用于将所述第一处理信号与所述第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及第二加法器，耦接至所述第二跨导单元和所述第一辅助电路，用于将所述第二处理信号与所述第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号构成所述差分输出对。所述检测和控制电路，用于检测所述差分输入对中是否存在干扰，并根据检测结果产生至少一控制信号，所述至少一控制信号用于使能或禁能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路。

依据本发明另一实施方式，提供一种不具有声表面滤波器的接收器，包括低噪声放大器和检测和控制电路。所述低噪声放大器用于放大差分输入对以产生差分输出对，包括：第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号构成所述差分输入对；第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；四个混频器，分别耦接至所述第一跨导单元、所述第二跨导单元、所述第一辅助电路和所述第二辅助电路，用于将所述第一处理信号、所述第二处理信号、所述第一辅助信号以及所述第二辅助信号与振荡信号分别进行混合，以分别产生混合第一处理信号、混合第二处理信号、混合第一辅助信号以及混合第二辅助信号；第一加法器，用于将所述混合第一处理信号与所述混合第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及第二加法器，用于将所述混合第二处理信号与所述混合第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号构成所述差分输出对。所述检测和控制电路，用于检测所述差分输入对中是否存在干扰，并根据检测结果产生至少一控制信号，所述至少一控制信号用于使能或禁能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路。

本发明所提供的低噪声放大器和不具有声表面滤波器的接收器，其中低噪声放大器的两个输出信号为差分输出对，因此，在后续的操作中可以消除掉输出信号的噪声。

对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。

附图说明

图1为具有反馈回路的逆变器的示意图。

图2为根据本发明一实施例的低噪声放大器（lownoiseamplifier，LNA）的示意图。

图3为根据本发明一实施例的实现图2所示的低噪声放大器的电路的示意图。

图4为根据本发明一实施例的不具有声表面滤波器的接收器的示意图。

图5为根据本发明一实施例的如图4所示的不具有声表面滤波器的接收器的控制方法的流程图。

图6为根据本发明另一实施例的低噪声放大器的示意图。

图7为本发明另一实施例的不具有声表面滤波器的接收器的示意图。

具体实施方式

在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本权利要求书及说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在权利要求书及说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电连接至所述第二装置。

请参照图1，图1为具有反馈回路的逆变器（inverter）100的示意图。逆变器100包括输入节点N_in、两个晶体管M₁和M₂、反馈电阻器（feedbackresistor）R_F和输出节点N_out，其中输出节点N_out连接至由后续晶体管（图未示）提供的电源I。在逆变器100中，在输入节点N_in处的噪声V_n1与输出节点N_out处的噪声V_n2的关系如下：

V_n2/V_n1=(Rs+R_F)/Rs～R_F/Rs;

其中，Rs为逆变器100的电源电阻（sourceresistance），并且电源电阻Rs比反馈电阻器R_F的电阻要小很多。

此外，在输入匹配条件（inputmatchcondition）下，上述方程式可表述为如下：

V_n2/V_n1～(gm1+gm2)*ro;

其中，gm1和gm2分别为晶体管M₁和M₂的跨导（transconductance），ro为输出电阻（outputresistance）。

因此，噪声V_n1与噪声V_n2具有可预测的关系，并且这一概念可以应用于本发明的接收器的噪声消除技术（noisecancellationtechnique）。

请参照图2，图2为根据本发明一实施例的低噪声放大器200的示意图，其中，低噪声放大器200是不具有电感器（inductor-less）的低噪声放大器，并且可用于不具有声表面滤波器的接收器中（请注意，这并非用于限制本发明）。如图2所示，低噪声放大器200包括两个输入端N_in1和N_in2、第一跨导单元（transconductancecell，Gmcell）Gm1、第二跨导单元Gm2、第一辅助电路210、第二辅助电路220、两个加法器230和240、以及两个输出端N_out1和N_out2，其中第一辅助电路210包括第一放大器A1和第一辅助跨导单元Gmc1，第一放大器A1具有反馈回路，该反馈回路包括电容器C1、两个反馈电阻器R_{F1_1}和R_{F1_2}、以及切换器SW1；第二辅助电路220包括第二放大器A2和第二辅助跨导单元Gmc2，第二放大器A2具有反馈回路，该反馈回路包括电容器C2、两个反馈电阻器R_{F2_1}和R_{F2_2}、以及切换器SW2。

第一放大器A1的反馈回路和第二放大器A2的反馈回路用于调整低噪声放大器200的等效输入电阻（equivalentinputresistance）。举例来说，第一放大器A1的反馈电路可以通过控制切换器SW1的切换，以使反馈回路具有电阻器R_{F1_1}的电阻或具有电阻器R_{F1_2}的电阻。当低噪声放大器200应用于自适应接收器（adaptivereceiver）时，通过切换切换器SW1可以为输入阻抗匹配（inputimpedancematching）提供适当的阻抗，并且通过切换切换器SW1还可以改变第一放大器A1的输入节点处的噪声与第一放大器A1的输出节点处的噪声之间的关系。相似地，第二放大器A2的反馈回路可以通过控制切换器SW2的切换，以使反馈回路具有电阻器R_{F2_1}的电阻或具有电阻器R_{F2_2}的电阻。当低噪声放大器200应用于自适应接收器时，通过切换切换器SW2可以为输入阻抗匹配提供适当的阻抗，并且通过切换切换器SW2还可以改变第二放大器A2的输入节点处的噪声与第二放大器A2的输出节点处的噪声之间的关系。图2所示的实施例中，低噪声放大器200的等效输入电阻可以采用可切换的电阻器来控制，但并非用以限定本发明。在其他实施例中，低噪声放大器200的等效输入电阻也可以通过调整第一放大器A1和第二放大器A2的增益来进行调整，例如，通过调整第一放大器A1和第二放大器A2的偏置（bias）来改变增益，或者通过切换第一放大器A1和第二放大器A2的装置尺寸（devicesize）来改变增益。这些替代设计均落入本发明的保护范围中。

在低噪声放大器200的操作中，在第一信道（channel）中，第一跨导单元Gm1接收第一输入信号V_P以产生第一处理信号V_P’；同时，第一放大器A1放大第一输入信号V_P以产生放大的第一输入信号V_P”，以及第一辅助跨导单元Gmc1接收放大的第一输入信号V_P”以产生第一辅助信号V_PA。此外，在第二信道中，第二跨导单元Gm2接收第二输入信号V_N以产生第二处理信号V_N’，第二输入信号V_N与第一输入信号V_P是差分输入对（differentialinputpair）；同时，第二放大器A2放大第二输入信号V_N以产生放大的第二输入信号V_N”，以及第二辅助跨导单元Gmc2接收放大的第二输入信号V_N”以产生第二辅助信号V_NA。

然后，加法器230将第一处理信号V_P’与第二辅助信号V_NA相加，以产生第一输出信号V_out1并输出至输出端N_out1，以及加法器240将第二处理信号V_N’与第一辅助信号V_PA相加，以产生第二输出信号V_out2并输出至输出端N_out2，其中，第一输出信号V_out1与第二输出信号V_out2是低噪声放大器200的差分输出对（differentialoutputpair）。

此外，图2中所示的波形（wave）用来代表信号（例如：V_P,V_P’,V_P”,V_PA,V_out1,V_N,V_N’,V_N”,V_NA,V_out2）的噪声。以第一信道为例，参考图1中所提及的概念，设计者根据第一放大器A1的参数可以预测第一处理信号V_P’的噪声与放大的第一输入信号V_P”的噪声的比例。因此，第一跨导单元Gm1的增益与第一辅助跨导单元Gmc1的增益可以设计为，使得第一辅助信号V_PA的噪声等于第一处理信号V_P’的噪声。相似地，在第二信道中，第二跨导单元Gm2的增益与第二辅助跨导单元Gmc2的增益可以设计为，使得第二辅助信号V_NA的噪声等于第二处理信号V_N’的噪声。

由于第一辅助信号V_PA的噪声与第一处理信号V_P’的噪声相同，以及第二辅助信号V_NA的噪声与第二处理信号V_N’的噪声相同，因此，第一输出信号V_out1的噪声与第二输出信号V_out2的噪声也应该相同。此外，由于第一输出信号V_out1的噪声与第二输出信号V_out2是差分输出对（也就是说，需要的数据是从第二输出信号V_out2中减去第一输出信号V_out1得到的），因此，在后续的处理中噪声可以被完全消除掉。

在本实施例中，第一跨导单元Gm1、第二跨导单元Gm2、第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2都是可调节的（scalable）。也就是说，第一跨导单元Gm1的增益、第二跨导单元Gm2的增益、第一辅助跨导单元Gmc1的增益和第二辅助跨导单元Gmc2的增益在不同的条件下可以被改变。例如，第一跨导单元Gm1的增益和第二跨导单元Gm2的增益可以通过考虑输入信号的强度（strength）来调整，以及第一辅助跨导单元Gmc1的增益和第二辅助跨导单元Gmc2的增益可以通过参考第一跨导单元Gm1的增益和第二跨导单元Gm2的增益来调整。当低噪声放大器200需要更高的线性度（higherlinearity）时，可以禁能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2，以使第一辅助电路210不输出信号至加法器240，以及第二辅助电路220不输出信号至加法器230。

请参照图3，图3为根据本发明一实施例的实现图2所示的低噪声放大器200的电路300的示意图。如图3所示，第一跨导单元Gm1、第二跨导单元Gm2、第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2中的每一个都可以采用多个并联（connectedinparallel）的跨导子单元310和两个电容C来实现，其中，每一个跨导子单元310都是共源放大器（commonsourceamplifier），共源放大器包括四个晶体管M1-M4。在本实施例中，第一跨导单元Gm1、第二跨导单元Gm2、第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2的跨导子单元310相同，也就是说，第一辅助跨导单元Gmc1的每一个跨导子单元310是第一跨导单元Gm1、第二跨导单元Gm2和第二辅助跨导单元Gmc2的每一个跨导子单元310的复制。这些相同的跨导子单元结构在第一跨导单元Gm1、第一辅助跨导单元Gmc1、第二跨导单元Gm2和第二辅助跨导单元Gmc2之间具有良好的跨导匹配（transconductancematching）。在另一实施例中，第一跨导单元Gm1可由多个并联的第一跨导子单元来实现，第一辅助跨导单元Gmc1可由多个并联的第一辅助跨导子单元来实现，并且第一辅助跨导子单元与第一跨导子单元相同；以及第二跨导单元Gm2可由多个并联的第二跨导子单元来实现，第二辅助跨导单元Gmc2可由多个并联的第二辅助跨导子单元来实现，并且第二辅助跨导子单元与第二跨导子单元相同。

如图3所示，可以通过使用控制信号φ来使能或禁能跨导子单元310，以调整第一跨导单元Gm1、第一辅助跨导单元Gmc1、第二跨导单元Gm2和第二辅助跨导单元Gmc2的增益。

此外，请同时参照图2和图3，在用于实现低噪声放大器200的电路300中，加法器230和240采用连接（或节点）来实现，该连接（或节点）合并来自跨导单元的电流。也就是说，图2所示的加法器230和240可以是具有加法功能的连接，并且可以不采用特定的电路来实现。

在第一辅助电路210和第二辅助电路220中，可以通过分别切换切换器SW1和切换器SW2，来控制反馈电阻器（R_{F1_1}、R_{F1_2}、R_{F2_1}和R_{F2_2}）的使用。

请参照图4，图4为本发明一实施例的不具有声表面滤波器的接收器400的示意图。如图4所示，不具有声表面滤波器的接收器400包括低噪声放大器410、混频器420、低通滤波器430、模数转换器440、数字处理器450以及检测和控制电路460，其中，低噪声放大器410可采用如图2所示的低噪声放大器200来实现。

在不具有声表面滤波器的接收器400的操作中，低噪声放大器410放大差分输入对V_in以产生差分输出对V_out；混频器420混合差分输出对V_out与振荡信号LO1和LO2以产生混合差分输出对V_mix，其中振荡信号LO1和LO2可以分别为0°和180°；低通滤波器430对混合差分输出对V_mix进行滤波以产生滤波信号V_LP；以及模数转换器440对滤波信号V_LP执行模拟至数字的转换操作以产生数字信号V_D，并输出至数字处理器450。

数字处理器450可以在数字域（digitaldomain）中检测数字信号V_D的带内信号的功率（thepowerofthein-bandsignal），并将带内信号的功率信息P_d传送至检测和控制电路460。检测和控制电路460可以根据带内信号的功率信息P_d产生至少一控制信号Vc以控制第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2的增益。如果带内信号的功率过低，检测和控制电路460则产生控制信号Vc以增强如图2所示的第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2的增益；如果带内信号的功率过高，检测和控制电路460则产生控制信号Vc以降低第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2的增益。此外，当第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2被调整，检测和控制电路460还会产生另一个控制信号Vc以调整第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2的增益，以使图2所示的第一辅助信号VPA的噪声等于第一处理信号V_P’的噪声，以及第二辅助信号V_NA的噪声等于第二处理信号V_N’的噪声。

当差分输入对V_in中包含干扰（blocker）时，放大器A1和A2可能会饱和（saturated），并且接收器的线性度会更差。因此，检测和控制电路还会在模拟域（analogdomain）检测带外功率（out-bandpower）P_a，以确定差分输入对V_in是否包含干扰。例如，检测和控制电路460可以检测差分输入对V_in、差分输出对V_out或混合差分输出对V_mix的功率，以确定在这些信号中是否存在干扰。当差分输入对V_in中存在干扰时，检测和控制电路460会产生控制信号Vc以禁能第一辅助电路210和第二辅助电路220（亦即，禁能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）；当差分输入对V_in中不存在干扰时，检测和控制电路460会产生控制信号Vc以使能第一辅助电路210和第二辅助电路220（亦即，使能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）。

此外，在本发明的另一实施例中，检测和控制电路460可以检测干扰的强度以产生检测结果，并根据检测结果来产生控制信号Vc，以使能或禁能第一辅助电路210和第二辅助电路220。例如，当干扰的强度/功率较大（例如，大于阈值）时，检测和控制电路460会产生控制信号Vc以禁能第一辅助电路210和第二辅助电路220（亦即，禁能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）；当干扰的强度/功率较小（例如，小于阈值）时，检测和控制电路460会产生控制信号Vc以使能第一辅助电路210和第二辅助电路220（亦即，使能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）。

根据上述段落的描述，当差分输入对V_in中不存在干扰时或者差分输入对V_in中的干扰的强度较小时，低噪声放大器200或低噪声放大器410中的第一辅助电路210和第二辅助电路220被使能，以执行噪声消除技术以改善信噪比（signal-to-noiseratio，SNR）；并且，当差分输入对V_in中存在干扰时或者差分输入对V_in中的干扰的强度较大时，低噪声放大器200或低噪声放大器410中的第一辅助电路210和第二辅助电路220会被禁能，以保持不具有声表面滤波器的接收器400的线性度。因此，不具有声表面滤波器的接收器400总能够适当地操作。

请参照图5，图5为根据本发明一实施例的如图4所示的不具有声表面滤波器的接收器400的控制方法的流程图。请同时参照图2、图4和图5以及上述实施例，所述控制方法可简单地归纳如下：

步骤500：初始化接收器。

步骤502：在模拟域检测功率。

步骤504：根据检测到的功率确定在接收到的信号中是否存在干扰，以使能或禁能接收器中的低噪声放大器的辅助电路。

步骤506：完成对接收器和其中的低噪声放大器的配置。

步骤508：开始接收信号。

步骤510：在数字域检测带内功率，并将检测到的功率与查找表进行比较，以调整低噪声放大器的增益。

在下一个接收周期中，回到步骤500以初始化接收器。

请参照图6，图6为根据本发明另一实施例的低噪声放大器600的示意图，其中低噪声放大器600是不具有电感器（inductor-less）的低噪声放大器，并且可用于不具有声表面滤波器的接收器中（请注意，这并非用于限制本发明）。如图6所示，低噪声放大器600包括两个输入端N_in1和N_in2、第一跨导单元Gm1、第二跨导单元Gm2、第一辅助电路610、第二辅助电路620、四个混频器632、634、636和638、两个加法器640和650、以及两个输出端N_out1和N_out2，其中第一辅助电路610包括第一放大器A1和第一辅助跨导单元Gmc1，第一放大器A1具有反馈回路，该反馈回路包括电容器C1、两个反馈电阻器R_{F1_1}和R_{F1_2}、以及切换器SW1；第二辅助电路620包括第二放大器A2和第二辅助跨导单元Gmc2，第二放大器A2具有反馈回路，该反馈回路包括电容器C2、两个反馈电阻器R_{F2_1}和R_{F2_2}、以及切换器SW2。

在低噪声放大器600的操作中，在第一信道中，第一跨导单元Gm1接收第一输入信号V_P以产生第一处理信号V_P’，同时，第一放大器A1放大第一输入信号V_P以产生放大的第一输入信号V_P”，以及第一辅助跨导单元Gmc1接收放大的第一输入信号V_P”以产生第一辅助信号V_PA。此外，在第二信道中，第二跨导单元Gm2接收第二输入信号V_N以产生第二处理信号V_N’，第二输入信号V_N与第一输入信号V_P是差分输入对，同时，第二放大器A2放大第二输入信号V_N以产生放大的第二输入信号V_N”，以及第二辅助跨导单元Gmc2接收放大的第二输入信号V_N”以产生第二辅助信号V_NA。

接着，四个混频器（例如，混频器632、634、636和638）根据四个振荡信号LO1-LO4分别混合第一辅助信号V_PA、第一处理信号V_P’、第二处理信号V_N’以及第二辅助信号V_NA，以产生混合第一辅助信号V_PAM、混合第一处理信号V_PM’、混合第二处理信号V_NM’以及混合第二辅助信号V_NAM，其中振荡信号LO1-LO4分别为0°、0°、180°和180°。

加法器640将混合第一处理信号V_PM’与混合第二辅助信号V_NAM相加，以产生第一输出信号V_out1并输出至输出端N_out1，以及加法器650将混合第二处理信号V_NM’与混合第一辅助信号V_PAM相加，以产生第二输出信号V_out2并输出至输出端N_out2，其中，第一输出信号V_out1与第二输出信号V_out2是低噪声放大器600的差分输出对。

图6所示的低噪声放大器600与图2所示的低噪声放大器200类似，设计者根据第一放大器A1的参数可以预测第一处理信号V_P’的噪声与放大的第一输入信号V_P”的噪声的比例。因此，第一跨导单元Gm1的增益与第一辅助跨导单元Gmc1的增益可以设计为，使得第一辅助信号V_PA的噪声等于第一处理信号V_P’的噪声。相似地，在第二信道中，第二跨导单元Gm2的增益与第二辅助跨导单元Gmc2的增益可以设计为，使得第二辅助信号V_NA的噪声等于第二处理信号V_N’的噪声。

由于第一辅助信号V_PA的噪声与第一处理信号V_P’的噪声相同，以及第二辅助信号V_NA的噪声与第二处理信号V_N’的噪声相同，混合第一辅助信号V_PAM的噪声与混合第一处理信号V_PM’的噪声应该相同，混合第二辅助信号V_NAM的噪声与混合第二处理信号V_NM’的噪声应该相同。因此，第一输出信号V_out1的噪声与第二输出信号V_out2的噪声也应该相同。此外，由于第一输出信号V_out1的噪声与第二输出信号V_out2是差分输出对（也就是说，需要的数据是从第二输出信号V_out2中减去第一输出信号V_out1得到的），因此，在后续的处理中噪声可以被完全消除掉。

在本实施例中，第一跨导单元Gm1、第二跨导单元Gm2、第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2都是可调节的。也就是说，第一跨导单元Gm1的增益、第二跨导单元Gm2的增益、第一辅助跨导单元Gmc1的增益和第二辅助跨导单元Gmc2的增益在不同的条件下可以被改变。例如，第一跨导单元Gm1的增益和第二跨导单元Gm2的增益可以通过考虑输入信号的强度来调整，以及第一辅助跨导单元Gmc1的增益和第二辅助跨导单元Gmc2的增益可以通过参考第一跨导单元Gm1的增益和第二跨导单元Gm2的增益来调整。当低噪声放大器600需要更高的线性度时，可以禁能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2，以使第一辅助电路610不输出信号至加法器650，以及第二辅助电路620不输出信号至加法器640。

低噪声放大器600的电路可以通过在图3所示的电路300中增加四个混频器来实施。由于本领域的技术人员应该知道如何修改电路300以实现低噪声放大器600，因此，此处不再赘述。

请参照图7，图7为本发明另一实施例的不具有声表面滤波器的接收器700的示意图。如图7所示，不具有声表面滤波器的接收器700包括低噪声放大器710、低通滤波器730、模数转换器740、数字处理器750以及检测和控制电路760，其中，低噪声放大器710可采用如图6所示的低噪声放大器600来实现。

在不具有声表面滤波器的接收器700的操作中，低噪声放大器710对差分输入对V_in执行放大操作和混频操作，以产生差分输出对V_out；低通滤波器730对差分输出对V_out进行滤波以产生滤波信号V_LP；以及模数转换器740对滤波信号V_LP执行模拟至数字的转换操作以产生数字信号V_D，并输出至数字处理器750。

数字处理器750可以在数字域中检测数字信号V_D的带内信号的功率，并将带内信号的功率信息P_d传送至检测和控制电路760。检测和控制电路760可以根据带内信号的功率信息P_d产生至少一控制信号Vc以控制第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2的增益。也就是说，如果带内信号的功率过低，检测和控制电路760则产生控制信号Vc以增强如图6所示的第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2的增益；如果带内信号的功率过高，检测和控制电路760则产生控制信号Vc以降低第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2的增益。此外，当第一跨导单元Gm1和第二跨导单元Gm2被调整后，检测和控制电路760还会产生另一个控制信号Vc以调整第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2的增益，以使如图6所示的第一辅助信号V_PA的噪声等于第一处理信号V_P’的噪声，以及第二辅助信号V_NA的噪声等于第二处理信号V_N’的噪声。

此外，当差分输入对V_in中包含干扰时，放大器A1和A2可能会饱和，并且接收器的线性度会更差。因此，检测和控制电路760还会在模拟域检测带外功率P_a，以确定差分输入对V_in是否包含干扰。例如，检测和控制电路760可以检测差分输入对V_in或差分输出对V_out的功率，以确定在这些信号中是否存在干扰。当差分输入对V_in中存在干扰时，检测和控制电路760会产生控制信号Vc以禁能第一辅助电路610和第二辅助电路620（亦即，禁能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）；当差分输入对V_in中不存在干扰时，检测和控制电路760会产生控制信号Vc以使能第一辅助电路610和第二辅助电路620（亦即，使能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）。

此外，在本发明的另一实施例中，检测和控制电路760可以检测干扰的强度以产生检测结果，并根据检测结果来产生控制信号Vc，以使能或禁能第一辅助电路610和第二辅助电路620。例如，当干扰的强度/功率较大（例如，大于阈值）时，检测和控制电路760会产生控制信号Vc以禁能第一辅助电路610和第二辅助电路620（亦即，禁能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）；当干扰的强度/功率较小（例如，小于阈值）时，检测和控制电路760会产生控制信号Vc以使能第一辅助电路610和第二辅助电路620（亦即，使能第一辅助跨导单元Gmc1和第二辅助跨导单元Gmc2）。

根据上述段落的描述，当差分输入对V_in中不存在干扰时或者差分输入对V_in中的干扰的强度较小时，低噪声放大器600或低噪声放大器710中的第一辅助电路610和第二辅助电路620被使能，以执行噪声消除技术以改善信噪比；并且，当差分输入对V_in中存在干扰时或者差分输入对V_in中的干扰的强度较大时，低噪声放大器600或低噪声放大器710中的第一辅助电路610和第二辅助电路620会被禁能，以保持不具有声表面滤波器的接收器700的线性度。因此，不具有声表面滤波器的接收器700总能够适当地操作。

图5所示的流程图也可以用作如图7所示的不具有声表面滤波器的接收器700的控制方法。为简洁起见，在此不再赘述。

简要的总结本发明的低噪声放大器和相关的不具有声表面滤波器的接收器，低噪声放大器的两个输出信号（差分输出对）的噪声相同，因此，在后续的操作中可以消除掉输出信号的噪声。此外，可以通过检测干扰，来动态的使能或禁能低噪声放大器的辅助电路以执行噪音消除技术或保持不具有声表面滤波器的接收器的线性度。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化和修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种低噪声放大器，其特征在于，包括：

第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；

第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号为所述低噪声放大器的差分输入对；

第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；

第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；

第一加法器，耦接至所述第一跨导单元和所述第二辅助电路，用于将所述第一处理信号与所述第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及

第二加法器，耦接至所述第二跨导单元和所述第一辅助电路，用于将所述第二处理信号与所述第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号为所述低噪声放大器的差分输出对。

2.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，

所述第一辅助电路包括：

具有反馈回路的第一放大器，用于接收所述第一输入信号以产生放大的第一输入信号；以及

第一辅助跨导单元，耦接至所述第一放大器，用于接收所述放大的第一输入信号以产生所述第一辅助信号；以及

所述第二辅助电路包括：

具有反馈回路的第二放大器，用于接收所述第二输入信号以产生放大的第二输入信号；以及

第二辅助跨导单元，耦接至所述第二放大器，用于接收所述放大的第二输入信号以产生所述第二辅助信号。

3.如权利要求2所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一放大器的反馈回路和所述第二放大器的反馈回路用于调整所述低噪声放大器的等效输入电阻，或者通过调整所述第一放大器和所述第二放大器的增益来调整所述低噪声放大器的等效输入电阻。

4.如权利要求2所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一辅助跨导单元的增益和所述第二辅助跨导单元的增益是可调节的。

5.如权利要求2所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一辅助跨导单元和所述第二辅助跨导单元动态地使能或禁能。

6.如权利要求2所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一跨导单元由多个并联的第一跨导子单元来实现，所述第一辅助跨导单元由多个并联的第一辅助跨导子单元来实现，并且所述第一辅助跨导子单元与所述第一跨导子单元相同；以及所述第二跨导单元由多个并联的第二跨导子单元来实现，所述第二辅助跨导单元由多个并联的第二辅助跨导子单元来实现，并且所述第二辅助跨导子单元与所述第二跨导子单元相同。

7.一种低噪声放大器，其特征在于，包括：

第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；

第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号为所述低噪声放大器的差分输入对；

第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；

第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；

四个混频器，分别耦接至对应的所述第一跨导单元、所述第二跨导单元、所述第一辅助电路和所述第二辅助电路，用于将四个振荡信号分别与所述第一处理信号、所述第二处理信号、所述第一辅助信号以及所述第二辅助信号进行混合，以分别产生混合第一处理信号、混合第二处理信号、混合第一辅助信号以及混合第二辅助信号；

第一加法器，用于将所述混合第一处理信号与所述混合第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及

第二加法器，用于将所述混合第二处理信号与所述混合第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号为所述低噪声放大器的差分输出对。

8.如权利要求7所述的低噪声放大器，其特征在于，

所述第一辅助电路包括：

具有反馈回路的第一放大器，用于接收所述第一输入信号以产生放大的第一输入信号；以及

第一辅助跨导单元，耦接至所述第一放大器，用于接收所述放大的第一输入信号以产生所述第一辅助信号；以及

所述第二辅助电路包括：

具有反馈回路的第二放大器，用于接收所述第二输入信号以产生放大的第二输入信号；以及

第二辅助跨导单元，耦接至所述第二放大器，用于接收所述放大的第二输入信号以产生所述第二辅助信号。

9.如权利要求8所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一放大器的反馈回路和所述第二放大器的反馈回路用于调整所述低噪声放大器的等效输入电阻，或者通过调整所述第一放大器和所述第二放大器的增益来调整所述低噪声放大器的等效输入电阻。

10.如权利要求8所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一辅助跨导单元的增益和所述第二辅助跨导单元的增益是可调节的。

11.如权利要求8所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一辅助跨导单元和所述第二辅助跨导单元动态地使能或禁能。

12.如权利要求8所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一跨导单元由多个并联的第一跨导子单元来实现，所述第一辅助跨导单元由多个并联的第一辅助跨导子单元来实现，并且所述第一辅助跨导子单元与所述第一跨导子单元相同；以及所述第二跨导单元由多个并联的第二跨导子单元来实现，所述第二辅助跨导单元由多个并联的第二辅助跨导子单元来实现，并且所述第二辅助跨导子单元与所述第二跨导子单元相同。

13.一种不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，包括：

低噪声放大器，用于放大差分输入对以产生差分输出对，所述低噪声放大器包括：

第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；

第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号构成所述差分输入对；

第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；

第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；

第一加法器，耦接至所述第一跨导单元和所述第二辅助电路，用于将所述第一处理信号与所述第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及

第二加法器，耦接至所述第二跨导单元和所述第一辅助电路，用于将所述第二处理信号与所述第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号构成所述差分输出对；以及

检测和控制电路，用于检测所述差分输入对中是否存在干扰，并根据检测结果产生至少一控制信号，所述至少一控制信号用于使能或禁能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路。

14.如权利要求13所述的不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，

当所述差分输入对中存在干扰时，所述检测和控制电路产生所述控制信号，以禁能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路；以及

当所述差分输入对中不存在干扰时，所述检测和控制电路产生所述控制信号，以使能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路。

15.如权利要求13所述的不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，所述检测和控制电路检测所述差分输入对在模拟域的功率，以确定所述差分输入对中是否存在干扰。

16.如权利要求13所述的不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，还包括：

数字处理器，耦接至所述低噪声放大器和所述检测和控制电路，用于在数字域提供所述差分输出对的带内信号的功率信息至所述检测和控制电路；

其中，所述检测和控制电路根据所述带内信号的功率信息产生所述至少一控制信号，以调整所述第一跨导单元、所述第二跨导单元、所述第一辅电路和所述第二辅助电路的增益。

17.一种不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，包括：

低噪声放大器，用于放大差分输入对以产生差分输出对，所述低噪声放大器包括：

第一跨导单元，用于接收第一输入信号以产生第一处理信号；

第二跨导单元，用于接收第二输入信号以产生第二处理信号，其中所述第一输入信号和所述第二输入信号构成所述差分输入对；

第一辅助电路，用于接收所述第一输入信号以产生第一辅助信号；

第二辅助电路，用于接收所述第二输入信号以产生第二辅助信号；

四个混频器，分别耦接至对应的所述第一跨导单元、所述第二跨导单元、所述第一辅助电路和所述第二辅助电路，用于将所述第一处理信号、所述第二处理信号、所述第一辅助信号以及所述第二辅助信号与振荡信号分别进行混合，以分别产生混合第一处理信号、混合第二处理信号、混合第一辅助信号以及混合第二辅助信号；

第一加法器，用于将所述混合第一处理信号与所述混合第二辅助信号相加，以产生第一输出信号；以及

第二加法器，用于将所述混合第二处理信号与所述混合第一辅助信号相加，以产生第二输出信号，其中所述第一输出信号和所述第二输出信号构成所述差分输出对；以及

检测和控制电路，用于检测所述差分输入对中是否存在干扰，并根据检测结果产生至少一控制信号，所述至少一控制信号用于使能或禁能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路。

18.如权利要求17所述的不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，

当所述差分输入对中存在干扰时，所述检测和控制电路产生所述控制信号，以禁能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路；以及

当所述差分输入对中不存在干扰时，所述检测和控制电路产生所述控制信号，以使能所述第一辅助电路和所述第二辅助电路。

19.如权利要求17所述的不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，所述检测和控制电路检测所述差分输入对在模拟域的功率，以确定所述差分输入对中是否存在干扰。

20.如权利要求17所述的不具有声表面滤波器的接收器，其特征在于，还包括：

数字处理器，耦接至所述低噪声放大器和所述检测和控制电路，用于在数字域提供所述差分输出对的带内信号的功率信息至所述检测和控制电路；

其中，所述检测和控制电路根据所述带内信号的功率信息产生所述至少一控制信号，以调整所述第一跨导单元、所述第二跨导单元、所述第一辅电路和所述第二辅助电路的增益。