CN106452468B - 低噪声放大器和相关的低噪声放大器模块及接收器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种接收器，支持多个载波聚合模式。该接收器包括低噪声放大器模块，包括多个低噪声放大器，其中所述多个低噪声放大器被设置为从多个输入端口分别接收多个输入信号，以及所述多个低噪声放大器每一者在所述低噪声放大器模块的多个输出端子产生并输出多个噪声消除信号。本发明可以支持所有不同的载波聚合模式且RF信号路径的信号质量可以进一步得以改善。

Description

低噪声放大器和相关的低噪声放大器模块及接收器
【技术领域】
本发明关于接收器，尤其关于一种支持多个载波聚合模式的接收器。
【背景技术】
在长期演进(Long Term Evolution，LTE)标准中，使用载波聚合(carrieraggregation)是为了增加带宽，其中该载波聚合包括若干操作模式，例如带内(intra-band)连续/非连续的载波聚合和带间(inter-band)载波聚合。因此，接收器需要支持所有的载波聚合操作模式。当工作于一些操作模式时，例如非连续的载波聚合模式，接收器经常遭受噪声恶化，噪声消除技术是一种通过对信号执行噪声消除来提高性能的好的候选方式。因此，满足上述要求的电路设计是一个重要的课题。
【发明内容】
本发明的目的之一在于提供一种低噪声放大器和相关的低噪声放大器模块及接收器，以解决上述问题。
依据本发明一实施例，提供一种接收器。该接收器包括低噪声放大器模块，包括多个低噪声放大器，其中所述多个低噪声放大器被设置为从多个输入端口分别接收多个输入信号，以及所述多个低噪声放大器每一者在所述低噪声放大器模块的多个输出端子产生并输出多个噪声消除信号。
依据本发明另一实施例，提供一种接收器的低噪声放大器模块，包括：多个低噪声放大器，其中所述多个低噪声放大器被设置为从多个输入端口分别接收多个输入信号，以及所述多个低噪声放大器每一者在所述低噪声放大器模块的多个输出端子产生并输出多个噪声消除信号。
根据本发明又一实施例，提供一种用于接收输入信号以产生多个噪声消除信号的低噪声放大器，该低噪声放大器包括多个主放大器、匹配电路和多个组合器。每一所述主放大器被选择性启用以接收所述输入信号，产生放大信号。匹配电路用于提供输入匹配以及接收所述输入信号。多个组合器分别耦接于所述多个主放大器，每一所述组合器被设置为组合所述对应的放大信号和所述匹配电路的输出以产生所述对应的噪声消除信号。
上述低噪声放大器和相关的低噪声放大器模块及接收器可以支持多个不同的载波聚合模式且RF信号路径的信号质量可以进一步得以改善。
为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1为根据本发明实施例的接收器的示意图。
图2为根据本发明实施例的低噪声放大器的示意图。
图3示出根据本发明第一实施例的还包括另一LNA模块和混频器的接收器。
图4示出根据本发明第二实施例的还包括另一混频器的接收器。
图5为根据本发明实施例的接收器的细节结构的示意图。
【具体实施方式】
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”和“包括”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于……”。以外，“耦接”一词在此包含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到第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
请参考图1，其为根据本发明实施例的接收器100的示意图。如图1所示，接收器100包括多个RF输入端口110_1-110_M、低噪声放大器模块120和混频器130，其中低噪声放大器模块120包括多个LNA 124_1-124_M和多个输出端子122_1-122_N。低噪声放大器模块120的低噪声放大器和输出端子的数量(即，M和N的值)可以是任何适当的数目，例如M可以是8，N可以是3。
在本实施例中，RF输入端口110_1-110_M被设置为从天线前端模块分别接收多个输入信号，其中多个输入信号可以属于不同标准和/或不同规范。LNA 124_1-124_M被设置为从RF输入端口110_1-110_M分别接收多个输入信号，以产生多个噪声消除信号到输出端子122_1-122_N。然后，混频器130将噪声消除信号与本地振荡信号混频，以分别产生多个下变频信号给后续的基带电路。在本实施例中，允许每个LNA 124_1-124_M产生N个噪声消除信号到输出端子122_1-122_N；在实践中，多个低噪声放大器的一部分(一个或多个)被控制为产生一个或多个噪声消除信号，并且低噪声放大器模块中的任一个输出端子仅从低噪声放大器124_1-124_M的其中之一接收相应的噪声消除信号。换句话说，低噪声放大器模块120可以被视为射频多工器，其可通过控制LNA 124_1-124_M来将所选择的输入信号传递(pass)给混频器130。
图2为根据本发明实施例的低噪声放大器200的示意图，其中低噪声放大器200可用于至少一部分图1所示的LNA 124_1-124_M。如图2所示，低噪声放大器200包括多个主放大器210_1-210_N、匹配电路220和多个组合器230_1-230_N，其中匹配电路220包括匹配放大器222、多个缓冲器226_1-226_N(例如单位增益放大器，源极跟随器)和放置于匹配放大器220的反馈路径中的可变电阻器224。在低噪声放大器200的操作中，选择性地启用(enable)各个主放大器210_1-210_N以从RF输入端口110_1-110_M其中之一接收输入信号Vin以产生放大信号。匹配放大器220用于提供输入匹配(例如50欧姆)并进一步接收输入信号Vin，以及缓冲器226_1-226_N缓冲匹配放大器222的输出以产生多个匹配放大器220的输出。然后，组合器230_1-230_N组合放大信号和匹配电路200的输出以分别产生多个噪声消除信号Vnc1-VncN到输出端子122_1-122_N。
详细地说，当低噪声放大器200被控制为将输入信号Vin传递给低噪声放大器模块120的所有输出端子122_1-122_N时，所有的主放大器210_1-210_N被启用以产生N个放大信号，并且所有的缓冲器226_1-226_N被启用以产生N个输出(即具有反向(inverted)噪声信号)，以及组合器230_1-230_N组合N个放大信号和N个缓冲器226_1-226_N的输出以分别产生噪声消除信号Vnc1-VncN。当低噪声放大器200被控制为将输入信号Vin只传递给一个输出端子122_1时，主放大器210_1被启用以产生放大信号而其他主放大器被禁用(disable)，以及缓冲器226_1被启用以产生输出(即具有反向噪声信号)而其他缓冲器被禁用，并且组合器230_1组合主放大器210_1的放大信号和缓冲器226_1的输出以产生噪声消除信号Vnc1到输出端子122_1。当低噪声放大器200被控制为将输入信号Vin只传递给输出端子122_1和122_2时，主放大器210_1和210_2被启用以产生放大信号，而其他主放大器被禁用，以及缓冲器226_1和226_2被启用以产生输出(即具有反向噪声信号)，而其他缓冲器被禁用，并且组合器230_1和230_2组合主放大器210_1和210_2的放大信号与缓冲器226_1和226_2的输出以分别产生噪声消除信号Vnc1和Vnc2。此外，当低噪声放大器200被控制为不传递任何输入信号Vin到低噪声放大器模块120的输出端子122_1-122_N时，所有主放大器210_1-210_N被禁用，并且所有缓冲器226_1-226_N被禁用。
鉴于以上，通过控制主放大器210_1-210_N，低噪声放大器200可灵活地将输入信号Vin传递到一个或多个输出端子122_1-122_N用于进一步的处理(即由混频器130进行下变频)，或者不传递输入信号Vin给任何一个输出端子122_1-122_N。因此，再次参照图1，低噪声放大器模块120可通过控制LNA 124_1-124_M的内部元件来选择性地将任意输入信号传递给任何输出端子，也就是说，接收器100可以支持许多不同的信号模式，例如用于LTE的带内连续/非连续载波聚合和带间载波聚合。
匹配电路220的存在会引入噪声给输入信号Vin和主放大器210_1-210_N的放大信号，因此，具有可变电阻器224的匹配放大器222的设计可以产生一输出，其噪声相反于放大信号所携带的噪声(即匹配放大器222的输出上的噪声相位与主放大器210_1-210_N的放大信号的噪声相位是反向的)，因此通过使用组合器230_1-230_N，由匹配电路220引起的噪声可以从放大信号中移除，以产生噪声消除信号Vnc1-VncN。
另外，主放大器210_1-210_N的上述放大信号和匹配电路220的输出可以是电压信号或者电流信号。当放大信号是电压信号，组合器230_1-230_N可以由电压求和放大器(voltage summer amplifier)来实现；以及当放大信号是电流信号时，组合器230_1-230_N可以由节点(node)或电流求和器(current summer)来实现以求和放大信号和匹配电路220的对应输出。
此外，如果所有的基带电路被占用或有任意处理不能在接收器100中得到支持，为了增加更多的灵活性，一个或多个噪声消除信号Vnc1-VncN可以进一步被转递(forward)到另一个芯片用于进一步的处理。例如，图3示出了接收器100还包括低噪声放大器模块320和混频器330，其中低噪声放大器模块120和混频器330放置在不同的芯片中。如图3所示，低噪声放大器模块120的输出端子122_N被连接到低噪声放大器模块320的输入端子，以及低噪声放大器模块120的噪声消除信号VncN被选择性转递到其它低噪声放大器模块320或不转递。或者，如图4所示，低噪声放大器模块120的输出端子122_N可直接连接到混频器330的输入端子，以及低噪声放大器模块120的噪声消除信号VncN被选择性转递到其它混频器330或不转递。详细地说，当包含低噪声放大器模块120和混频器130的芯片的基带电路被占用或有任何处理不能被支持时，例如没有用于期望信道的本地振荡信号，混频器130将不处理噪声消除信号VncN，并且噪声消除信号VncN被转递到另一个芯片上的低噪声放大器模块320或混频器330。然后，低噪声放大器模块320放大噪声消除信号VncN或直接传递噪声消除信号VncN给混频器330，以产生下变频信号给后续的基带电路。
图5为根据本发明实施例的接收器100的细节结构的示意图，其中低噪声放大器的数量为8，低噪声放大器模块120的输出端子的数量为3，即M等于8以及N等于3。如图5所示，低噪声放大器124_1-124_8中只有一个主放大器210_1被控制为产生放大信号到电流缓冲器410，以及组合器230_1组合来自电流缓冲器410的放大信号和匹配电路220的输出，以产生噪声消除信号；接着，通过接通(switch on)开关SW1和SW2的其中一个，噪声消除信号通过开关SW2或通过电感器L2和开关SW1被输入给混频器130_1，其中当开关SW1接通时，电感器L2借助于串联电感峰值(series inductor peaking)技术作为增益升压器(booster)；然后，混频器130_1混频噪声消除信号与本地振荡信号LO1以产生下变频信号。类似的，只有LNA124_1-124_8的其中一个主放大器210_2被控制为产生放大信号到电流缓冲器420，组合器230_2组合来自电流缓冲器420的放大信号和匹配电路220的输出，以产生噪声消除信号；接着，通过接通开关SW3和SW4的其中一个，噪声消除信号通过开关SW4或通过电感器L4和开关SW3被输入给混频器130_2，其中当开关SW3接通时，电感器L4作为增益升压器；然后，混频器130_2混频噪声消除信号与本地振荡信号LO2以产生下变频信号。类似的，只有LNA 124_1-124_8的其中一个主放大器210_3被控制为产生放大信号到电流缓冲器430，组合器230_3组合来自电流缓冲器430的放大信号和匹配电路220的输出，以产生噪声消除信号；接着，通过接通开关SW5和SW6的其中一个，噪声消除信号通过开关SW6或通过电感器L6和开关SW5被输入给混频器130_3，其中当开关SW5接通时，电感器L6作为增益升压器；然后，混频器130_3混频噪声消除信号与本地振荡信号LO3以产生下变频信号，或者噪声消除信号被转递到另一个芯片上。应当指出的是，本发明重新使用低噪声放大器螺旋电感负载的一部分作为串联峰化电感器(series peaking inductor)(L2,L4,L6)以节省芯片面积。
简而言之，在本发明的接收器中，低噪声放大器模块可以灵活地放大所选RF输入信号并将放大后的RF输入信号传递到后续混频器，以及多个噪声消除路径用于消除放大后的RF信号的部分噪声。因此，接收器可以支持所有不同的载波聚合模式且所有的RF信号路径的信号质量可以进一步得以改善。
本领域的技术人员将很容易地观察到，在保持本发明的教导同时可以对装置和方法做出许多修改和变化。因此，上述公开应当被解释为仅由所附权利要求书的边界和范围界定。

Claims (17)

1.一种接收器，其特征在于，包括：
低噪声放大器模块，包括多个低噪声放大器，其中所述多个低噪声放大器被设置为从多个输入端口分别接收多个输入信号，以及所述多个低噪声放大器每一者在所述低噪声放大器模块的多个输出端子产生并输出多个噪声消除信号；
所述多个低噪声放大器的每一者包括：
多个主放大器，每一所述主放大器被选择性启用以接收对应于所述低噪声放大器的输入信号，产生放大信号；
匹配电路，用于提供输入匹配以及接收对应于所述低噪声放大器的所述输入信号；其中，所述匹配电路包括：一个匹配放大器，用于接收对应于所述低噪声放大器的所述输入信号，提供输入匹配；以及多个缓冲放大器，用于接收所述一个匹配放大器的输出以分别产生多个所述匹配电路的输出至多个组合器；
所述多个组合器，分别耦接于所述多个主放大器，每一所述组合器被设置为组合所述对应的放大信号与对应的所述匹配电路的输出以产生所述对应的噪声消除信号。
2.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述多个低噪声放大器的第一低噪声放大器被控制为产生多个第一噪声消除信号，以及在所述低噪声放大器模块的多个输出端子输出所述多个第一噪声消除信号。
3.如权利要求2所述的接收器，其特征在于，所述多个低噪声放大器的第二低噪声放大器被控制为产生多个第二噪声消除信号，以及在所述低噪声放大器模块的多个输出端子输出所述多个第二噪声消除信号。
4.如权利要求3所述的接收器，其特征在于，所述多个输出端子的第一输出端子输出一个所述第一噪声消除信号和一个所述第二噪声消除信号。
5.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，还包括：
多个混频器，分别耦接于所述低噪声放大器模块的多个输出端子，用于混频所述多个低噪声放大信号与多个本地振荡信号以分别产生多个下变频信号。
6.如权利要求1或5所述的接收器，其特征在于，所述低噪声放大器模块放置于一芯片中，以及一个或多个噪声消除信号被进一步转递至另一芯片上。
7.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述匹配电路还包括：
电阻器，放置于所述匹配放大器的反馈路径上。
8.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述多个低噪声放大器的数量大于所述低噪声放大器模块的多个输出端子的数量。
9.一种接收器的低噪声放大器模块，其特征在于，包括：
多个低噪声放大器，其中所述多个低噪声放大器被设置为从多个输入端口分别接收多个输入信号，以及所述多个低噪声放大器每一者在所述低噪声放大器模块的多个输出端子产生并输出多个噪声消除信号；
所述多个低噪声放大器每一者包括：
多个主放大器，每一所述主放大器被选择性启用以接收对应于所述低噪声放大器的输入信号，产生放大信号；
匹配电路，用于提供输入匹配以及接收对应于所述低噪声放大器的所述输入信号；其中，所述匹配电路包括：一个匹配放大器，用于接收对应于所述低噪声放大器的所述输入信号，提供输入匹配；以及多个缓冲放大器，用于接收所述一个匹配放大器的输出以分别产生多个所述匹配电路的输出至多个组合器；以及
多个组合器，分别耦接于所述多个主放大器，每一所述组合器被设置为组合对应的放大信号和对应的所述匹配电路的输出以产生所述对应的噪声消除信号。
10.如权利要求9所述的低噪声放大器模块，其特征在于，所述多个低噪声放大器的第一低噪声放大器被控制为产生多个第一噪声消除信号，以及在所述低噪声放大器模块的多个输出端子输出所述多个第一噪声消除信号。
11.如权利要求10所述的低噪声放大器模块，其特征在于，所述多个低噪声放大器的第二低噪声放大器被控制为产生多个第二噪声消除信号，以及在所述低噪声放大器模块的多个输出端子输出所述多个第二噪声消除信号。
12.如权利要求11所述的低噪声放大器模块，其特征在于，所述多个输出端子的第一输出端子输出一个所述第一噪声消除信号和一个所述第二噪声消除信号。
13.如权利要求9所述的低噪声放大器模块，其特征在于，所述低噪声放大器模块放置于一芯片中，以及一个或多个噪声消除信号被转递至另一芯片上。
14.如权利要求9所述的低噪声放大器模块，其特征在于，所述匹配电路还包括：电阻器，放置于所述匹配放大器的反馈路径上。
15.如权利要求9所述的低噪声放大器模块，其特征在于，所述多个低噪声放大器的数量大于所述低噪声放大器模块的多个输出端子的数量。
16.一种低噪声放大器，用于接收输入信号以产生多个噪声消除信号，其特征在于，包括：
多个主放大器，每一所述主放大器被选择性启用以接收所述输入信号，产生放大信号；
匹配电路，用于提供输入匹配以及接收所述输入信号；其中，所述匹配电路包括：一个匹配放大器，用于接收所述输入信号，提供输入匹配；以及多个缓冲放大器，用于接收所述一个匹配放大器的输出以分别产生多个所述匹配电路的输出至多个组合器；以及
多个组合器，分别耦接于所述多个主放大器，每一所述组合器被设置为组合对应的放大信号和对应的所述匹配电路的输出以产生所述对应的噪声消除信号。
17.如权利要求16所述的低噪声放大器，其特征在于，所述匹配电路还包括：电阻器，放置于所述匹配放大器的反馈路径上。
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