CN105993128B - 电流高效的低噪声放大器(lna) - Google Patents
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Abstract
一种装置包括多模式低噪声放大器(LNA)，具有第一放大器级，以及耦合至第一放大器级的第二放大器级，第二放大器级具有配置用于放大多个载波频率的多个放大路径，第一放大器级配置用于当第一放大器级配置用于放大单个载波频率时旁路第二放大器级。
Description
技术领域
本公开总体涉及电子器件，并且更具体地涉及发射器和接收器。
背景技术
在射频(RF)收发器中，通信信号由发射器产生、上变频、放大并发射，以及由接收器接收、放大、下变频并恢复。在接收器中，通信信号通常由包括滤波器、放大器、混频器和其他部件的接收电路装置接收并下变频以恢复在通信信号中所包含的信息。单个发射器或接收器可以配置用于使用多个发射频率和/或多个接收频率而工作。为了使得接收器能够同时接收两个或更多接收信号，使用两个或更多接收路径的并发操作。这些系统有时称作“载波聚合”(CA)系统。术语“载波聚合”可以涉及包括频带间载波聚合(Inter-CA)和频带内载波聚合(Intra-CA)的系统。Intra-CA涉及在相同通信频带中出现的两个或更多分立(连续或不连续的)载波信号的处理。载波聚合的RF信号通常使用两个或更多截然不同的本地振荡器(LO)频率而下变频，其通常采用具有单个RF输入和多个RF输出的低噪声放大器(LNA)以处理存在于Intra-CA RF信号中的多个载波。现有技术的LNA使用共源共栅器件转向器切换架构以支持Intra-CA，但是当支持多个载波时该架构消耗大量电流，并且对于三个或更多载波信号变得不实际。
因此，在Intra-CA接收器系统中，将希望减小当工作在多个载波信号上时由LNA消耗的电流的量。
附图说明
在附图中，贯穿各个示图相似的附图标记涉及相似的部件，除非另外给出相反指示。对于采用字母符号标记诸如“102a”或“102b”的附图标记，字母符号标记可以区分在相同附图中存在的两个相似部件或元件。当有意设计附图标记包括在所有附图中具有相同附图标记的所有部件时，可以省略用于附图标记的字母符号标记。
图1是示出了与无线通信系统通信的无限装置的示图。
图2A是示出了连续频带内载波聚合(CA)的示例的示图。
图2B是示出了非连续频带内CA的示例的示图。
图2C是示出了相同频带群组中频带间CA的示例的示图。
图2D是示出了不同频带群组中频带间CA的示例的示图。
图3是图1中无线装置的示例性设计的方框图。
图4是示出了具有电流高效的低噪声放大器(LNA)的接收器前端的示例性实施例的示意图。
图5是示出了具有电流高效的低噪声放大器(LNA)的接收器前端的备选示例性实施例的示意图。
图6是描述了用于在电流高效的低噪声放大器中处理信号的方法的示例性实施例的操作的流程图。
具体实施方式
字词“示例性”在此用于意味着“用作示例、实例或说明”。在此描述作为“示例性”的任何特征方面不必构造为在其他特征方面之上的优选或有利的特征方面。
在该说明书中，术语“应用程序”也可以包括具有可执行内容的文件，诸如：对象代码，脚本，字节代码，标记语言文件，以及补丁。此外，在此涉及的“应用程序”也可以包括本质上非可执行的文件，诸如可以需要打开的文档或者需要访问的其他数据文件。
术语“内容”也可以包括具有可执行内容的文件，诸如：对象代码，脚本，字节代码，标记语言文件，以及不定。此外，在此涉及的“内容”也可以包括本质上非可执行的文件，诸如可以需要打开的文档或者需要访问的其他数据文件。
如在此使用的，术语“换能器”和“换能器元件”涉及可以采用馈送电流激励以辐射电磁能量的天线元件，以及可以接收电磁能量并且将接收到电磁能量转换为施加至接收电路的接收电流的天线元件。
如在此使用的，术语“干扰发射器”、“干扰发射器信号”、“干扰信号”、“TX干扰发射器”和“TX干扰发射器信号”涉及由使得接收器退敏、或者干扰或阻碍在接收器中所接收信息信号的接收和恢复的接收电路所接收的任何信号。
本公开的示例性实施例指向使用单个第一放大级用于单个载波处理、并且使用单个第一放大级和第二放大器级中的两个或更多放大路径以用于多载波处理的电流高效低噪声放大器(LNA)电路。第二放大器级中放大路径比第一放大器级消耗显著减少的电流。第二放大器级中放大路径的多次迭代用于多个载波处理。
图1是示出了与无线通信系统120通信的无线装置110的示图。无线通信系统120可以是长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、用于移动通信的全球系统(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统、或一些其他无线系统。CDMA系统可以实施宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 1X、演进数据优化(EVDO)、时分同步CDMA(TD-CDMA)、或CDMA的一些其他版本。为了简明，图1示出了包括两个基站130和132以及一个系统控制器140的无线通信系统120。通常，无线通信系统可以包括任意数目的基站以及网络实体的任何集合。
无线装置110也可以称作用户设备(UE)、移动基站、终端、访问终端、订户单元、基站等。无线装置110可以是蜂窝电话、智能电话、平板电脑、无线调制解调器、个人数字助理(PDA)、手持式装置、膝上型计算机、智能笔记本、上网本、平板电脑、无绳电话、无线本地环路(WLL)基站、蓝牙装置等。无线装置110可以与无线通信系统120通信。无线装置110也可以从广播站点(例如广播站134)接收信号，从一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)中的卫星(例如卫星150)接收信号，等等。无线装置110可以支持无线通信的一个或多个无线电技术，诸如LTE、WCDMA、CDMA、1X、EVDO、TD-CDMA、GSM、802.11等。
无线装置110可以支持载波聚合，其是在多个载波上的操作。载波聚合也可以称作多载波操作。无线装置110可以能够工作在覆盖了低于1000兆赫兹(MHz)频率的低频带(LB)、覆盖了从1000MHz至2300MHz频率的中频带(MB)、和/或覆盖了高于2300MHz频率的高频带(HB)中。例如，低频带可以覆盖698至960MHz，中频带可以覆盖1475至2170MHz，以及高频带可以覆盖2300至2690MHz以及3400至3800MHz。低频带、中频带和高频带涉及三个频带的群组(或频带群组)，每个频带群组包括许多频率频带(或简单地“频段”)。每个频段可以覆盖多达200MHz并且可以包括一个或多个载波。每个载波在LTE中可以覆盖多达20MHz。LTE版本11支持35个频段，其称作LTE/UMTS频段并且列出在3GPP TS 36.101中。无线装置110可以在LTE版本11中在一个或两个频段中配置有多达五个载波。
通常，载波聚合(CA)可以分类为两种类型－频带内CA和频带间CA。频带内CA涉及对相同频带内多个载波的操作。频带间CA涉及对不同频带中多个载波的操作。
图2A是示出了连续频带内载波聚合(CA)的示例的示图。在图2A中所示的示例中，无线装置110配置有在低频带中一个频带内四个连续载波。无线装置110可以在相同频带内四个连续载波上发送和/或接收通信传输。
图2B是示出了非连续频带内CA的示例的示图。在图2B中所示的示例中，无线装置110配置有在低频带中一个频带内四个非连续载波。载波可以以5MHz、10MHz或一些其他量而分隔。无线装置110可以在相同频带内四个非连续载波上发送和/或接收通信传输。
图2C是示出了在相同频带群组中频带间CA的示例的示图。在图2C中所示的示例中，无线装置110配置有在低频带中两个频带内的四个载波。无线装置110可以在相同频带群组中不同频带内四个载波上发送和/或接收通信传输。
图2D是示出了在不同频带群组中频带间CA的示例的示图。在图2D中所示的示例中，无线装置110配置有在不同频带群组中两个频带内的四个载波，其包括在低频带中一个频带内的两个载波、以及在中频带中另一频带内的两个载波。无线装置110可以在不同频带群组中不同频带内的四个载波上发送和/或接收通信传输。
图2A至图2D示出了载波聚合的四个示例。载波聚合也可以支持用于频带和频带群组的其他组合。
图3是示出了其中可以实施本公开的示例性技术的无线通信装置300的方框图。图3示出了收发器300的示例。通常，可以由放大器、滤波器、上变频器、下变频器等装置中的一个或多个级执行在发射器330和接收器350中信号的调节。这些电路组块可以不同于图3中所示配置而设置。此外，图3中未示出的其他电路组块也可以用于调节发射器和接收器中的信号。除非另外陈述，图3中任何信号、或者附图中任何其他数字可以是单端或差分的。图3中的一些电路组块也可以省略。
在图3中所示的示例中，无线装置300通常包括收发器320和数据处理器310。数据处理器310可以包括存储器(未示出)用于存储数据和程序代码，并且可以通常包括模拟和数字处理元件。收发器320包括支持双向通信的发射器330和接收器350。通常，无线装置300可以包括用于任意数目通信系统和频率频带的任意数目发射器和/或接收器。收发器320的全部或一部分可以实施在一个或多个模拟集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等上。
发射器或接收器可以采用超外差式架构或直接转换架构而实施。在超外差式架构中，在多级中在射频(RF)和基带之间对信号进行频率转换，例如在一个级中从RF至中间频率(IF)，并且随后在用于接收器的另一级中从IF至基带。在直接转换架构中，在一个级中在RF和基带之间对信号进行频率转换。超外差式和直接转换架构可以使用不同的电路组块和/或具有不同的需求。在图3中所示的示例中，发射器330和接收器350采用直接转换架构而实施。
在发射路径中，数据处理器310处理将要被发射的数据并且向发射器330提供同相(I)和正交(Q)模拟输出信号。在示例性实施例中，数据处理器310包括用于将由数据处理器310产生的数字信号转换为I和Q模拟输出信号以用于进一步处理的数模转换器(DAC)314a和314b，I和Q模拟输出信号例如上I和Q输出电流。
在发射器330内，低通滤波器332a和332b分别对I和Q模拟发射信号滤波以移除由之前数模转换引起的不希望的图像。放大器(Amp)334a和334b分别放大来自低通滤波器332a和332b的信号，并且提供I和Q基带信号。上变频器340采用来自TX LO信号发生器390的I和Q发射(TX)本地振荡器(LO)信号对I和Q基带信号上变频并且提供经上变频的信号。滤波器342对经上变频的信号滤波以移除由频率上变频引起的不希望图像以及在接收频段内的噪声。功率放大器(PA)344放大来自滤波器342的信号以获得所希望的输出功率水平并且提供发射RF信号。发射RF信号路由通过双工器或开关346并且经由天线348而发射。
在接收路径中，天线348接收通信信号并且提供接收到的RF信号，其路由通过双工器或开关346并且提供至低噪声放大器(LNA)352。双工器346设计用于采用特定的RX至TX双工器频率间隔而工作，从而RX信号与TX信号隔离。接收到的RF信号由LNA 352放大并且由滤波器354滤波以获得所需的RF输入信号。下变频混频器361a和361b将滤波器354的输出与来自RX LO信号发生器380的I和Q接收(RX)LO信号(也即LO_I和LO_Q)混合以产生I和Q基带信号。I和Q基带信号由放大器362a和362b放大并且进一步由低通滤波器364a和364b滤波以获得向数据处理器310提供的I和Q模拟输入信号。在所示的示例性实施例中，数据处理器310包括模数转换器(ADC)316a和316b以用于将模拟输入信号转换为数字信号以进一步由数据处理器310处理。
在图3中，TX LO信号发生器390产生用于频率上变频的I和Q TX LO信号，而RX LO信号发生器380产生用于频率下变频的I和Q RX LO信号。每个LO信号式具有特定基准频率的周期性信号。锁相环(PLL)392从数据处理器310接收定时信息并且产生用于调整来自LO信号发生器390的TX LO信号的频率和/或相位的控制信号。类似的，PLL 382从数据处理器310接收定时信息并且产生用于调整来自LO信号发生器380的RX LO信号的频率和/或相位的控制信号。
图4是示出了具有电流高效低噪声放大器(LNA)401的示例性实施例的接收器前端400的示例性实施例的示意图。在示例性实施例中，图4中所示的LNA 401描述了图3中所示LNA 352的单端实施方式。
接收器前端400包括被配置用于在连接件402上接收射频输入信号(RFin)的匹配电路404。连接件402上的RFin信号可以包括单个载波，或者可以在intra-CA通信系统中包括多个载波。接收器前端400也包括电流高效LNA 401、负载电路480-1、480-2和480-3、以及混频器490-1、490-2和490-3的示例性实施例。负载电路480-1至480-3以及混频器490-1至490-3对应于由接收器前端400处理的载波信号的数目，其中每个载波信号由一个负载电路480和一个混频器490处理。在该示例性实施例中，三个负载电路和三个混频器配置用于处理多达三个载波信号。可以通过实施更多或更少的负载电路和混频器而处理更多或更少的载波信号。负载电路480提供单端至差分信号转换，而混频器490提供差分同相(I+和I-)和正交(Q+和Q-)接收信号的“真”或“+”以及“补(complement)”或“-”分量。尽管图4中示出了单个混频器490，但是可以实施每个混频器490的两个迭代以提供差分的I+、Q+、I-和Q-接收信号。
在示例性实施例中，电流高效的LNA 401包括第一放大器级410和第二放大器级450。第一放大器级410包括增益级412以及共源共栅级420和430。增益级412包括晶体管414和晶体管416。在示例性实施例中，晶体管414是1/3宽的器件并且晶体管416是2/3宽的器件，其中标记1/3和2/3指代器件的物理尺寸，其对应于器件的电流处理能力。例如，在该示例性实施例中，流过增益级412的电流的1/3将流过晶体管414，并且流过增益级412的电流的2/3将流过晶体管416。
晶体管414的源极和晶体管416的源极耦合至源极退化(degeneration)电感器417。源极退化电感器417耦合至接地418。
共源共栅级420包括晶体管422和晶体管424。晶体管422是1/3宽器件并且晶体管424是2/3宽器件。晶体管422的漏极和晶体管424的漏极耦合至节点427，其形成了共源共栅电路420的输出，并且被提供至谐振器电路440。谐振器电路440也在此称作储能电路。在示例性实施例中，谐振器电路440包括电容442和电感444。在示例性实施例中，电感444是低Q电感器。在备选示例性实施例中，谐振器电路440可以采用额外的部件实施以产生可以过滤频带外干扰信号的高阶滤波器。晶体管422的源极在节点421处耦合至晶体管414的漏极。晶体管424的源极在节点426处耦合至晶体管416的漏极。
共源共栅级430包括晶体管432和晶体管434。晶体管432是1/3宽器件并且晶体管434是2/3宽器件。晶体管432的漏极和晶体管434的漏极耦合至相应的旁路连接件437和439，其在示例性实施例中旁路第二放大器级450并且耦合至负载电路480-1的初级侧481-1。晶体管432的源极在节点426处耦合至晶体管416的漏极。晶体管434的源极在节点421处耦合至晶体管414的漏极。
RFin信号从匹配网络404通过连接件411提供至晶体管414的栅极以及晶体管416的栅极。
在示例性实施例中，第二放大器级450包括多个放大路径，每个放大路径配置用于处理一个载波信号。第一放大路径451包括耦合至高增益低输入阻抗(低-Z)缓冲器454的电容器452，电容器456，以及耦合至低增益高输入阻抗(高-Z)缓冲器458的可变电容455。高增益低Z缓冲器454的输出端和低增益高Z缓冲器458的输出端耦合至电容457。电容457通过开关459耦合至负载电路480-1。高增益低Z缓冲器454、低增益高Z缓冲器458以及开关459可以由模拟或数字处理元件(未示出)所提供的信号或多个信号而控制。
在示例性实施例中，高增益低Z缓冲器454和低增益高Z缓冲器458包括跨导(gm)级，其将共源共栅级420的电压输出转换为向负载电路480-1所提供的电流。
第二放大路径461包括耦合至高增益低Z缓冲器464的电容器462，电容器466，以及耦合至低增益高Z缓冲器468的可变电容465。高增益低Z缓冲器464的输出端以及低增益高Z缓冲器468的输出端耦合至电容467。电容467通过开关469耦合至负载电路480-2。高增益低Z缓冲器464、低增益高Z缓冲器468和开关469可以由模拟或数字处理元件(未示出)所提供的信号或多个信号而控制。
第三放大路径471包括耦合至高增益低Z缓冲器474的电容器472，电容器476，以及耦合至低增益高Z缓冲器478的可变电容475。高增益低Z缓冲器474的输出端以及低增益高Z缓冲器478的输出端耦合至电容477。电容477通过开关479耦合至负载电路480-3。高增益低Z缓冲器474、低增益高Z缓冲器478和开关479可以由模拟或数字处理元件(未示出)所提供的信号或多个信号而控制。
低增益高Z缓冲器458、468和478具有低于高增益低Z缓冲器454、464和474增益的增益(电压至电流转换)。类似地，低增益高Z缓冲器458、468和478具有高于高增益低Z缓冲器454、464和474输入阻抗的输入阻抗(Z)。通过使得电容456、466和476分别小于(例如小于10倍)电容452、462和472而实现低增益高Z缓冲器458、468和478相对于高增益低Z缓冲器454、464和474的更高的输入阻抗，导致在低增益高Z缓冲器458、468和478与高增益低Z缓冲器454、464和474之间10:1的输入阻抗比。以此方式，可以获得宽增益动态范围而并未过度加载节点427。
在示例性实施例中，假设高增益低Z缓冲器454、464、474以及低增益高Z缓冲器458、468和478中的每个可以提供范围从0至10dB的增益。为了将增益范围扩展至例如20dB的目标增益范围，在该示例性实施例中可以通过以10的比例因子相对于电容452、462和472减小电容456、466和476的数值而获得额外的10dB衰减。在示例性实施例中，这可以通过使用可变电容455、465和475以分别进一步控制在至低增益高Z缓冲器458、468和478的输入处的电容而实现。以此方式，低增益高Z缓冲器458、468和478将提供10dB衰减，但是通过相对于电容452、462和472而减小它们相应电容456、466和476的数值，总增益动态范围扩展至0－20dB的范围。在示例性实施例中，可变电容455、465和475可以每个是配置用于接收控制信号(未示出)的数字控制的电容器组。
在另一示例性实施例中，可以通过添加与高增益低Z缓冲器454并联的另一较低增益缓冲器、以及具有比低增益高Z缓冲器458甚至更高输入阻抗的低增益高Z缓冲器458而扩展增益范围。第二放大路径461和第三放大路径471可以类似地包括额外的并联较低增益缓冲器，如上所述。
高增益低Z缓冲器454、464和474以及低增益高Z缓冲器458、468、478中的每个可以实施作为并联耦合的三个互补金属氧化物半导体(CMOS)反相器，并且可以独立地由数字控制信号(未示出)导通和关断以实现不同的增益。由电容456、466和476提供的高固定阻抗允许在至低增益高Z缓冲器458、468和478处分别实现数字控制的可变电容455、465和475，而并未加载节点427。
在该示例性实施例中，三个放大路径451、461和471中的每个配置用于处理多达三个载波信号中的一个。可以通过实施更多或更少放大路径而处理更多或更少的载波信号。
在示例性实施例中，增益级412在连接件411上放大RFin信号并且在节点421和426上提供已放大的接收信号。取决于在RFin通信信号中载波信号的数目，激励共源共栅级420或者共源共栅级430以处理在节点421和426上所提供的经放大的RFin通信信号。
单个载波
如果在节点421和426处的RFin通信信号包括单个载波，则去激励(deactivate)共源共栅级420并且激励共源共栅级430，以及从在节点436处的晶体管432的漏极和从在节点438处的晶体管434的漏极通过相应的连接件437和439向负载电路480-1的初级侧481-1直接提供RFin通信信号，由此旁路第二放大级450。在该示例性实施例中，共源共栅级430直接向负载电路480-1的初级侧481-1提供电流。
Intra-CA(多个载波)
如果在intra-CA通信模式中在节点421和426处RFin通信信号包括多个载波，则去激励共源共栅级430并且激励共源共栅级420，以及经由节点427向谐振器电路440提供RFin通信信号。谐振器电路440将共源共栅级420的电流输出转换为电压，并且经由连接件428和节点429向第二放大器级450提供电压。
在该示例性实施例中，由第二放大器级450中多个放大器路径处理多个载波。放大路径451、461和471中的每个是低功耗跨导(gm)级，其在示例性实施例中与增益级412和共源共栅级420或者共源共栅级430相比消耗小量的电流。以此方式，可以由第二放大器级450处理多个载波信号而并未实施第一放大器级410中多个增益级。在示例性实施例中，组合的增益级412和共源共栅级420可以消耗10毫安(mA)数量级，而第二放大器级450中每个放大器路径451、461、471可以消耗大约2-3mA。
在该intra-CA通信模式中，其中经放大的RFin信号被提供至节点429，放大路径451、461和471中的一个或多个配置用于处理多达三个载波信号中的一个。例如，可以由放大路径451处理第一载波信号，可以由放大路径461处理第二载波信号，并且可以由放大路径471处理第三载波信号。
在示例性实施例中，第一载波信号可以提供至第一放大路径451，而高增益低Z缓冲器454或低增益高Z缓冲器458中的任一个对信号操作，并且通过电容器457、通过开关459将载波信号提供至负载电路480-1的初级侧481-1。负载电路480-1提供单端至差分信号的转换，并且将差分信号从负载电路480-1的次级侧482-1提供至混频器490-1。混频器490-1下变频第一载波并且提供第一载波信号的差分I和Q分量。
在示例性实施例中，第二载波信号可以提供至第二放大路径461，其中高增益低Z缓冲器464或低增益高Z缓冲器468对信号操作并且通过电容器467、通过开关469向负载电路480-2的初级侧481-2提供第二载波信号。负载电路480-2提供单端至差分信号转换，并且将差分信号从负载电路480-2的次级侧482-2提供至混频器490-2。混频器490-2下变频第二载波并且提供第二载波信号的差分I和Q分量。
在示例性实施例中，第三载波信号可以提供至第三放大路径471，其中高增益低Z缓冲器474或低增益高Z缓冲器478中的任一个对信号操作，并且通过电容器477、通过开关479向负载电路480-3的初级侧481-3提供第三载波信号。负载电路480-3提供单端至差分信号转换，并且将差分信号从负载电路480-3的次级侧482-3提供至混频器490-3。混频器490-3下变频第三载波，并且提供第三载波信号的差分I和Q分量。
从电流消耗的角度看，以此方式，可以由单个第一放大器级410以及第二放大器级450中多个放大路径的重复而高效地处理多个载波，而并未使用第一放大器级以在intra-CA模式中单独地处理每个载波。此外，通过当旁路第二放大器级450时具有在第一放大器级410中处理单个载波的能力而维持现有的单个载波操作，如上所述。
第一放大器级410也包括配置用于在第一低增益模式中在其栅极488处通过电阻485而接收增益控制输入信号的晶体管484。晶体管484的漏极通过电阻483连接至在连接件411上从匹配网络404输出的RFin信号。晶体管484的源极连接接地487。仅当晶体管414(1/3尺寸器件)、晶体管422(1/3尺寸器件)以及晶体管432(1/3尺寸器件)中的任一或全部导通时，这使得晶体管484变得导通并且将连接件411经由电阻器483连接接地，使能连接件488上的增益控制信号，这有助于通过在第一低增益低功率模式中降低在输入节点411上阻抗的品质因数而维持匹配以及线性。
第一放大器级410也包括配置用于在第二低增益模式中通过电阻495在其栅极494处接收增益控制输入信号的开关491。栅极494上增益控制输入信号使得第一输入信号RFin旁路第一放大器级412并且经由节点429将RFin信号(在由衰减器493提供衰减之后)发送至第二放大器级450。因此，当输入的接收信号RFin的水平大时，旁路由第一放大器级412提供的高增益以防止其退敏，并且仅使能低增益第二放大器级450。以此方式，针对该第二低增益LNA模式重复利用了第二放大器级450，而非要求额外的分立低增益LNA。
由衰减器493提供的衰减取决于在输入端411处的干扰信号的水平。如果在输入端411处接收到将使得第二放大级450退敏的水平的干扰，则控制器(未示出)将信号控制衰减器493以保持增大衰减直至可以由后续级(混频器、基带滤波器等)处理(并未退敏)RFin信号。以此方式可以在宽动态范围内确保良好的信噪比。
在示例性实施例中，第一放大器级410中的共源共栅级420和共源共栅级430可以独立地优化以用于单个载波处理(共源共栅级430)以及在intra-CA模式中多个载波处理(共源共栅级420)。
在intra-CA模式中LNA 401的增益、噪声系数(NF)和线性度并未退化，因为第一放大器级保持在固定电流下并且因此确保了恒定的增益、匹配和NF，而不论被使能的CA路径的数目。
在示例性实施例中，谐振器电路440可以采用更高阶滤波器实施以改进频带外的谐波抑制。
两级架构提供了改进的隔离(S12>-40dB)，这导致更小的LO泄漏。
在示例性实施例中，可以实施片上AC耦合电容器413，因为在单个载波工作模式与多载波工作模式之间匹配并未改变，由于偏置点以及因此第一放大器级412的输入阻抗保持相同而不论被使能的载波数目。
此外，电路路由优化是可能的，因为路由可以分布在第一放大器级410和第二放大器级450之间，以及通过480-3而在第二放大器级450与负载电路480-1之间。
可以使用单个负反馈电感器417，其使得对于更长的接地路由连接而言更强健，尽管其可以以NF和增益退化为代价而由电阻器替换。
图5是示出了具有电流高效低噪声放大器的接收器前端的备选示例性实施例的示意图500。接收器前端500包括：被配置用于在连接件502上接收第一射频输入信号(Rfin_1)的第一匹配电路503；被配置用于在连接件505上接收第二射频输入信号(Rfin_2)的第二匹配电路506；以及被配置用于在连接件508上接收第三射频输入信号(Rfin_3)的第三匹配电路509。连接件502、505和508上的RFin信号RFin_1、RFin_2和RFin_3在intra-CA通信系统中可以包括多个载波。接收器前端500也包括电流高效LNA 501、负载电路480-1、480-2和480-3以及混频器490-1、490-2和490-3的示例性实施例。负载电路480-1至480-3和混频器490-1至490-3对应于由接收器前端400处理的载波信号的数目，每个载波信号由一个负载电路480和一个混频器490处理，如上所述。在该示例性实施例中，三个负载电路和三个混频器配置用于处理多达三个载波信号。可以通过实施更多或更少负载电路和混频器而处理更多或更少载波信号。
在示例性实施例中，电流高效LNA 501包括多个第一放大器级510、515和517，每个第一放大器级类似于图4中所述的第一放大器级410。第一放大器级510、515和517中的每个在相应的耦合连接件504、507和511之上耦合至相应的匹配电路503、506和509。第一放大器级510、515和517的每个可以可操作地耦合至第二放大器级450，从而第一放大器级510、515和517均共用第二放大器级450。
在该示例性实施例中，第二放大器级450在多个第一放大器级510、515和517之间共用，其中第一放大器510、515和517的每个由相应的匹配电路503、506和509而匹配至不同的频率/频带。在该示例性实施例中，第二放大器级450可以重复使用以用于与三个输入信号RFin_1、RFin_2和RFin_3相关联的不同频率/频带。
图6是描述了用于在电流高效低噪声放大器中处理信号的方法的示例性实施例的操作的流程图。
在方框602中，在多级的噪声放大器中放大通信信号。
在方框604中，确定通信是否具有多个载波。
如果通信信号具有多个载波，则在方框606中，第一放大器级产生输出至谐振器电路440的电流。
在方框608中，谐振器电路440将电流转换为电压。
在方框610中，第二放大器级放大多个载波。
如果通信信号具有单个载波，则在方框612中，第一放大器级产生直接输出至负载电路480-1的电流，旁路第二放大器级。
在此所述的电流高效低噪声放大器可以实施在一个或多个IC、模拟IC、RFIC、混合信号IC、ASIC、印刷电路板(PCB)、电子器件等上。电流高效低噪声放大器也可以采用各种IC工艺技术而制造，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)、N沟道MOS(NMOS)、P沟道MOS(PMOS)、双极结型晶体管(BJT)、双极-CMOS(Bi-CMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、异质结双极晶体管(HBTs)、高电子迁移率晶体管(HEMTs)、绝缘体上硅(SOI)等。
实施了在此所述电流高效的噪声放大器的设备可以是独立装置或者可以是更大装置的一部分。装置可以是(i)独立IC。(ii)一个或多个IC的集合，可以包括用于存储数据和/或指令的存储器IC，(iii)RFIC诸如RF接收器(RFR)或RF发射器/接收器(RTR)，(iv)ASIC诸如移动基站调制解调器(MSM)，(v)可以嵌入在其他装置内的模块，(vi)接收器、蜂窝电话、无线装置、手机或移动单元，(vii)等等。
在一个或多个示例性设计中，所述的功能可以实施为硬件、软件和/或其任意组合。如果实施为软件，功能可以作为一个或多个指令或代码而存储在计算机可读媒介上或者在其之上传送。计算机可读媒介包括计算机存储媒介，以及包含了促进计算机程序从一处转移至另一处的任何媒介。存储媒介可以是可以由计算机访问的任何可应用的媒介。借由示例而非限制的作用，该计算机可读媒介可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储，磁盘存储或其他磁性存储装置，或者可以用于承载或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码、并且可以由计算机访问的任何其他媒介。同样地，任何连接恰当地称作计算机可读媒介。例如，如果使用同轴电缆、光线光缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或者诸如红外、无线电和微波的无线技术而从网站、服务器或其他远程来源传输软件，则同轴电缆、光线光缆、双绞线、DSL、或者诸如红外、无线电和微波包括在媒介的定义中。盘和碟如在此使用的包括小型碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用碟(DVD)、软碟和蓝光碟，而其中盘通常磁性地复制数据，碟采用激光器光学地复制数据。以上的组合也应该包括在计算机可读媒介的范围内。
如在该说明书中使用的，术语“部件”、“数据库”、“模块”、“系统”等等意在涉及计算机相关实体，硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或者执行中的软件。例如，部件可以但不限于是运行在处理器上的进程、处理器、对象、可执行的执行线程、程序和/或计算机。借由说明示意的方式，运行在计算机装置上的应用程序和计算装置可以是部件。一个或多个部件可以驻留在进程内和/或执行的线程，并且部件可以定位在计算机上和/或分布在两个或多个部件之间。此外，这些部件可以从具有各个数据结构存储其上的各种计算机可读媒介而执行。部件可以借由本地和/或远程进程的方式而通信，诸如根据具有一个或多个数据包(例如来自本地系统、分布式系统中另一部件相互作用的一个部件和/或借由信号而横跨网络诸如互联网而与其他系统相互作用的数据)的信号。
尽管已经详细示出并描述了所选择特征方面，应该理解的是可以做出各种替换和改变，其中并未脱离如由以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。
Claims (16)
1.一种电子装置，包括：
多模式低噪声放大器LNA，具有第一放大器级并且具有单个载波模式和载波聚合CA模式；以及
第二放大器级，耦合至所述第一放大器级，所述第二放大器级具有被配置用于当所述第一放大器级处于CA模式时放大载波聚合通信信道的多个载波频率并且在LNA提供对应的多个输出信号的多个放大路径，所述第一放大器级被配置用于当所述第一放大器级处于所述单个载波模式时旁路所述第二放大器级以在所述LNA输出处提供另一输出信号。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一放大器级被配置用于当所述第一放大器级处于所述单个载波模式时产生电流输出。
3.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括谐振器电路，被配置用于接收所述第一放大器级的电流输出，所述谐振器电路被配置用于将所述电流输出转换为电压输出，所述电压输出提供至所述第二放大器级中的所述多个放大路径。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第二放大器级中的所述多个放大路径包括多个可调增益级。
5.根据权利要求4所述的电子装置，其中，所述多个可调增益级中的至少一个包括可调输入电容。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其中，所述可调输入电容被配置用于改变所述多个可调增益级的输入阻抗。
7.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括多个第一放大器级，所述多个第一放大器级耦合至一个第二放大器级。
8.一种用于处理信号的方法，包括：
设置多模式低噪声放大器LNA为指示单个载波模式和载波聚合CA模式中的一个模式的状态；
在所述多模式LNA的第一放大器级中放大通信信号；
使用耦合至所述第一放大器级的第二放大器级中的多个放大器路径来放大所述通信信号的多个载波频率，以及当所述LNA被设置为所述CA模式时在LNA输出处提供对应的多个输出信号；以及
当所述LNA被设置为所述单个载波模式时，通过提供另一输出信号至所述LNA输出的所述第一放大器级来旁路所述第二放大器级。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：
旁路所述第二放大器级包括当所述通信信号在所述单个载波模式中包括单个载波时在所述第一放大器级中产生电流。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
产生所述第一放大级的电流输出；
将所述电流输出转换为电压输出；以及
在所述第二放大器级中的所述多个放大器路径中放大所述电压输出。
11.一种电子设备，包括：
用于在多级低噪声放大器中放大通信信号的装置，所述多级低噪声放大器可配置用于在第一放大器级中放大具有第一载波的所述通信信号；
用于在所述第一放大器级和第二放大器级中放大具有第二载波的所述通信信号的装置；
用于在载波聚合模式中放大对应的多个载波频率的装置；以及
用于当所述通信信号包括单个载波时旁路所述第二放大器级的装置。
12.根据权利要求11所述的电子设备，进一步包括：
用于产生所述第一放大器级的电流输出的装置；
用于将所述电流输出转换为电压输出的装置；以及
用于在所述第二放大器级中的多个放大路径中放大所述电压输出的装置。
13.根据权利要求12所述的电子设备，进一步包括，用于调整所述第二放大器级中的所述多个放大路径中的每个放大路径中的增益的装置。
14.根据权利要求13所述的电子设备，进一步包括，用于调整在多个可调增益级中的至少一个的输入端处的电容的装置。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述用于调整所述多个可调增益级中的所述至少一个的所述输入端处的所述电容的装置包括用于改变所述多个可调增益级的输入阻抗的装置。
16.根据权利要求11所述的电子设备，进一步包括，用于将多个第一放大器级耦合至一个第二放大器级的装置。
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