CN109361364A - 用于低噪声放大器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在此描述的实施例包括一种低噪声放大器（LNA），包括：多个分离的输入端子；多个晶体管，其中每个晶体管包括：导电路径，以及控制端子，耦合到所述多个分离的输入端子中的一个；以及输出网络，耦合到第一参考端子、所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径和所述LNA的单个输出，其中所述输出网络包括多个匹配网络，所述多个匹配网络中的每个匹配网络耦合在所述LAN的单个输出与所述多个晶体管中的对应晶体管的导电路径之间，以及所述多个匹配网络中的每个匹配网络包括不同的通带；以及退化元件，具有耦合到第二参考端子的第一端和耦合到所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径的第二端。

Description

用于低噪声放大器的系统和方法
技术领域
本发明通常涉及电路和放大器，并且在特定实施例中涉及用于低噪声放大器（LNA）的系统和方法。
背景技术
与无线通信系统（诸如蜂窝电话、GPS接收机、以及具有Wi-Fi功能的笔记本和平板电脑）一起使用的电子器件通常含有信号处理系统，所述信号处理系统具有到模拟领域的接口。这样的接口可以包含有线线路和无线接收机，其接收传输的功率并且将接收的功率转换到可以使用模拟或数字信号处理技术来解调的模拟或数字信号。典型的无线接收机体系结构包含低噪声放大器（LNA），所述低噪声放大器（LNA）放大可以被天线接收的非常小的信号、向这些小的信号提供增益并且将放大的信号传到后来的放大和/或信号处理级。通过在LNA处提供增益，使随后的增益处理级对噪声不敏感，由此实现更低的系统噪声系数。
LNA电路通常含有至少一个晶体管和输入匹配网络。输入匹配网络的目的是提供与之前级（诸如天线、滤波器、RF开关、或其它电路）的阻抗匹配和/或噪声匹配，所述输入匹配网络可以由一个或多个无源器件（诸如电感器和电容器）构成。LNA实施方式也可以包含输出匹配网络、偏置网络、以及其它电路结构，诸如共发共基放大器（cascode）晶体管。
随着无线RF器件正被用在带有更多变化的规格的更多环境中，从天线系统到处理电路的信号路径是越来越重要的。特别地，在这样变化的和苛求的系统中的LNA的放置和使用呈现变化的挑战。尤其，设计现代无线RF器件的挑战性方面可以包含：减少衰减的效应、减小对噪声的灵敏度、减少成本、减少设计时间和挑战、以及增加系统数据率。这些经常是矛盾的或相互排斥的挑战呈现针对改进的LNA电路和系统配置的机会。
发明内容
依据实施例，低噪声放大器（LNA）包含：多个分离的输入端子、多个晶体管、以及耦合到第一参考端子和LNA的单个输出的输出网络。每个晶体管包含导电路径以及耦合到多个分离的输入端子中的一个的控制端子。输出网络也被耦合到多个晶体管中的每个的导电路径。
附图说明
为了更完全地理解本发明和其优点，现在对连同附图一起进行的下面的描述进行参考，在附图中：
图1图解传统的系统的框图；
图2图解实施例无线系统的框图；
图3图解传统的低噪声放大器的示意图；
图4图解实施例低噪声放大器系统的框图；
图5a和5b图解实施例低噪声放大器系统的示意图；
图6图解另一个实施例低噪声放大器系统的示意图；
图7图解进一步实施例低噪声放大器系统的示意图；
图8图解低噪声放大器系统的更详细的示意图；
图9图解另一个实施例无线系统的更详细的框图；
图10图解操作无线系统的实施例方法的框图；并且
图11图解替选的实施例无线系统的框图。
在不同的附图中对应的数字和符号通常指的是对应的部分，除非另外指出。附图被绘制成清楚地图解实施例的相关方面并且不必被绘制成比例。
具体实施方式
各种实施例的实现和使用以下被详细讨论。然而，应该理解在本文中描述的各种实施例在各种各样的特定语境中是可应用的。讨论的特定实施例仅仅图解用来实现和使用各种实施例的特定方式，并且不应该以限制的范围来理解。
关于在特定语境中的各种实施例（也就是无线系统并且更具体而言在天线系统中的低噪声放大器（LNA））进行描述。在本文中描述的各种实施例中的一些包含用于移动通信的天线系统、多频带通信系统、放大器电路、LNA电路、带有匹配网络和退化元件的LNA电路、以及接近天线系统且远离处理电路来放置的LNA。在其它实施例中，各方面也可以被应用到涉及依据如在本领域中所知的任何方式的任何类型的通信系统或放大器的其它应用。
依据在本文中描述的实施例，公开了包含耦合到滤波器组的多个LNA的LNA组。该滤波器组被耦合到天线开关并且该天线开关被耦合到天线系统。天线开关、滤波器组、以及LNA组以彼此紧密接近来级联以便减少在电路之间的衰减。LNA组经由单个同轴电缆被耦合到RF芯片组并且该RF芯片组可以设置成离LNA组的距离比LNA组离其它部件的距离更长。在一些实施例中，在LNA组中的LNA可以仅使单个LNA在给定时间被启用或被选择。在其它实施例中，在LNA组中的多个LNA可以同时被启用或被选择。在这样的实施例中，LNA组包含匹配网络。
图1图解传统无线系统100的框图，所述传统无线系统100包含天线系统102、双工器（diplexer）104、天线开关106、滤波器组108、LNA组110、以及RF芯片组112。依据传统技术，天线系统102接收不同频带（诸如低频带（LB）、中频带（MB）、或高频带（HB））内的信号并且在将信号经过同轴电缆114传送到天线开关106之前在双工器104处对信号复用。天线开关106选择开关耦合以供给在滤波器组108中的特定滤波器1-n。该特定滤波器1-n滤波并且选择特定频带并且将滤波信号供给到在LNA组110中的LNA 1-n。特定的LNA 1-n将放大的信号供给到其中可以执行更多处理的RF芯片组112。
如在背景中简要描述的，衰减和噪声在诸如无线系统100的电子系统中是相关的。增加在部件102-112中的每个之间的物理距离可以增加在每级之间的衰减，由此使系统的噪声性能退化。特别地，耦合在天线系统102和天线开关104之间的同轴电缆114可以造成显著的衰减。
因而，在本文中描述的实施例包含无线系统，所述无线系统带有以紧密接近来放置的并且配置成被衰减更小影响且对噪声不那么敏感的天线开关、滤波器组、以及LNA组。实施例无线系统可以包含天线系统，所述天线系统带有被布置以便增加信号接收的多个天线。这些天线可以更远离RF芯片组来放置并且可以经过同轴电缆来耦合。依据各种实施例，在级联电路的信号路径中在处于紧密接近天线开关的并且在同轴电缆前的LNA组中执行放大。因而，在更显著的衰减发生之前执行放大并且减少了总体噪声系数。
图2图解实施例无线系统120的框图，所述实施例无线系统120图解以上提及的方面并且包含天线系统122、天线开关124、滤波器组126、LNA组128、以及RF芯片组132。依据各种实施例，天线开关124、滤波器组126、和LNA组128以紧密接近被放置在封装134上并且天线系统122也可以以紧密接近被放置或被放置得更远。在一些实施例中，天线开关124、滤波器组126、和LNA组128彼此紧接相邻地被放置。在各种实施例中，RF芯片组132更远离LNA组128被放置并且经由同轴电缆130被耦合到LNA组128。在特定实施例中，天线系统122可以包含配置成传输或接收低频带（LB）和中频带（MB）信号的天线和双工器。在一些实施例中，天线系统122可以包含分离的高频带（HB）天线或分离的低频带（LB）天线。天线系统122也可以包含组合的中频带和高频带MB/HB天线而没有双工器。
依据各种实施例，在天线系统122处接收信号。这些信号可以包含多个频带。比如，信号可以包含700-900 MHz的低频带（LB）、1.8-2.4 GHz的中频带（MB）、以及2.5-3.5 GHz的高频带（HB）。其它实施例可以包含更多或更少的频带，如以下进一步解释的，并且频带可以跨过不同的频率范围来变化。天线开关124被控制成选择特定开关配置并且将信号耦合到在滤波器组126中的滤波器1-n的特定滤波器。LNA组128在LNA组128中的LNA 1-m的对应LNA处从在滤波器组126中的特定滤波器接收带有选择的频带的滤波信号。进一步，接收的信号在LNA组128处被复用并且在单个输出上经由同轴电缆130被提供到RF 芯片组132。
取决于系统要求或使用环境，各种实施例包含许多变动。比如，天线系统122可以包含多个天线。在其它实施例中，天线系统122包含单个天线。天线系统122可以包含单个可调的天线或多个可调的天线，其中每个可调的天线被控制成传输和接收特定频带。天线开关124可以包含任何数目的开关。天线开关124被示出为包含两个单刀n掷开关，但是任何配置是可能的。滤波器组126包含任何类型的n个滤波器，诸如用于任何类型的频带滤波（低通、带通、或高通）的无源或有源滤波器。在不同的实施例中，n可以范围为1到任何数目。
在各种实施例中，LNA组128包含耦合到在滤波器组126中的滤波器1-n并且耦合到同轴电缆130的m个LNA。在LNA组128中的LNA的数目m可以与在滤波器组126中的滤波器的数目n相同或可以是不同的数目。在LNA组128中的LNA可以从单个滤波器或多个滤波器一起接收输入。在LNA组128中的LNA 1-m的输出在单个输出处被复用并且被耦合到同轴电缆130以便被传送到RF芯片组132。在各种实施例中，多个LNA组可以被组合并且多个同轴连接可以被耦合在RF芯片组132和各种LNA组之间。在这样的实施例中，每个LNA组包含在单个输出处被复用的多个LNA。在一些实施例中，仅在LNA组128中的单个LNA可以在任何给定时间被启用或被选择。在其它实施例中，多个LNA可以在给定时间被选择或被启用并且信号可以在输出处被复用。通常，不同类型的实施例LNA除了用于其它实施例之外被用于复用，如以下参考其它附图进一步描述的。
在无线系统120中可以包含额外的部件（未被示出），诸如额外的通信系统、双工器、复用器、独立滤波器、以及处理电路。依据各种实施例，无线系统120被形成在封装134上，其可以是任何类型的系统。比如，封装134可以是在移动装置（诸如手机或平板电脑）中的印刷电路板（PCB）。
包含紧密在一起的天线系统122、天线开关124、滤波器组126、或LNA组128的部件的放置在不同的实施例中包含各种配置。在一些实施例中，部件被彼此紧接相邻地放置，或天线系统122可以更远并且天线开关124、滤波器组126、和LNA组128被彼此紧接相邻地放置。特定地，天线开关124、滤波器组126、和LNA组128可以在封装134上相距小于1 mm被放置，而RF芯片组132可以远离LNA组128多于70 mm被放置。替选地，距离的比率可以是相关的以使得在LNA组128、滤波器组126和天线开关124之间的距离对在LNA组128和RF芯片组132之间的距离的比率小于1：2。在更特定的实施例中，该比率小于或等于1：10。就是说，RF芯片组132离LNA组128是滤波器组126离LNA组128或天线开关124的十倍远或更远。在其它实施例中，包含天线开关124、滤波器组126、或LNA组128的部件被放置以使得无线系统120的主尺度的小于10%处在两个部件之间。比如，无线系统120可以是带有5英寸（12.7 cm）的长边的移动电话，部件被放置以使得小于0.5英寸（1.27 cm）处在两个部件之间。在一些实施例中，天线系统122也可以与天线开关124紧接相邻地被放置，诸如无线系统120的主尺度的小于10%或带有与在LNA组128和RF芯片组132之间的距离相比小于1：2的比率。
各种LNA将参考图3-8来描述。
图3图解传统的低噪声放大器（LNA）140的示意图，所述传统的低噪声放大器（LNA）140包含放大元件142、退化元件144、以及输出储能电路146。放大元件142被连接到LNA输入148并且向提供输出150的输出储能电路146提供电流路径。如所示出的，放大元件142是双极结型晶体管（BJT），输出储能电路包含电感器和两个电容器，并且退化元件144是电感器。
图4图解实施例低噪声放大器（LNA）系统160的框图，所述实施例低噪声放大器（LNA）系统160包含放大器162、164、和166、退化元件168、匹配网络170、以及偏置电路178。依据各种实施例，LNA系统160操作为带有三个分离的输入172、174、和176的三个LNA。输入172、174、和176中的每个从天线或滤波器接收信号，如参考其它图讨论的。这些信号被放大器162、164、和166放大并且经过匹配网络170在输出175处被提供为输出信号。匹配网络170可以在输出175上提供阻抗匹配；退化元件168可以增加放大器162、164、或166的线性度以及调节放大器162、164、或166的增益；并且偏置电路178选择或启用放大器162、164、或166。在一些实施例中，匹配网络170可以包含用于在特定频带内的阻抗匹配的、耦合到放大器162、164、或166的多个块。同样地，退化元件168可以包含耦合到放大器162、164、和166的多个退化元件，比如诸如电感器。在一些实施例中，偏置电路178可以在给定时间仅选择或启用单个放大器162、164、或166。在其它实施例中，偏置电路178可以在给定时间选择或启用多个放大器。特定实施例参考图5-8来解释。
图5a和5b图解实施例低噪声放大器（LNA）系统180和181的示意图，每个包含输出储能电路、n个放大器、以及退化元件。依据各种实施例，在图5a中图解的LNA系统180包含在控制端子处由输入182a-182n控制的双极结型晶体管（BJT）1-n，所述输入182a-182n可以被耦合到天线系统或滤波器组，如参考其它图所描述的。在LNA系统180中，每个BJT 1-n的导电路径分别被耦合到单独的退化元件184a-184n，所述单独的退化元件184a-184n也被耦合到参考端子，诸如地。每个退化元件184a-184n比如可以是电感器，或可以包含其它部件。每个BJT 1-n也被耦合到输出储能电路，所述输出储能电路被耦合到诸如VCC的供给端子并且包含电感器186以及电容器187和188，其中输出190被耦合在电容器186和187之间。在各种实施例中，输出储能电路可以以其它类型的带有任何数目的电感器、电容器、或电阻器的配置来实施。在一些实施例中，输出储能电路不是LC储能电路，但是可以包含另一个类型的是电感性、电阻性、电容性、或其某一组合的输出网络。在实施例中，LNA系统180可以同时仅使晶体管1-n中的一个被选择或被启用，这可以由耦合到输入182a-182n的偏置电路（诸如偏置电路178）来控制。
依据各种实施例，在图5b中图解的LNA系统181包含：耦合到输入192a-192n的BJT1-n、包含耦合到输出191的电容器197和198以及电感器196的输出储能电路、以及耦合到每个BJT 1-n的导电路径的单个退化元件194。以上LNA系统180的描述也应用到LNA系统181，除了退化元件194是耦合到每个BJT 1-n的单个元件之外。
图6图解另一个实施例低噪声放大器（LNA）系统200的示意图，所述另一个实施例低噪声放大器（LNA）系统200包含经过放大元件耦合到输入端子210a-210n并且耦合到输出端子208的匹配网络202、204、和206。依据各种实施例，放大元件是BJT 1-n，其包含从匹配网络202、204、或206经过退化元件212a-212n到诸如地的参考端子的导电路径，如所示出的。在各种实施例中，晶体管1-n的数目可以包含任何数目。
依据各种实施例，每个匹配网络202、204、和206包含电容器和电感器的配置以便执行针对特定频带的阻抗匹配。匹配网络202被配置成具有低通（LP）阻抗Zin_LP，所述低通（LP）阻抗Zin_LP是针对低频与耦合到输出端子208的阻抗匹配的低阻抗。比如，低频带（LB）可以包含范围为700到900 MHz的频率。类似地，匹配网络204可以包含配置成具有带通（BP）阻抗Zin_BP的电感器和电容器，所述带通（BP）阻抗Zin_BP是针对中频带（MB）频率与耦合到输出端子208的阻抗匹配的低阻抗。比如，中频带（MB）可以包含范围为1.8到2.4 GHz的频率。进一步，匹配网络206可以包含配置成具有高通（HP）阻抗Zin_HP的电感器和电容器，所述高通（HP）阻抗Zin_HP是针对高频与耦合到输出端子208的阻抗匹配的低阻抗。比如，高频带（HB）可以包含范围为2.5到3.5 GHz的频率。在其它实施例中，LB、MB、和HB可以包含更大或更小的频带。比如，HB可以包含范围在3.5 GHz之上的频率。
在示出的实施例中，匹配网络202包含配置为低通滤波器的两个电感器和电容器；匹配网络204包含配置为带通滤波器的两个电感器和两个电容器；并且匹配网络206包含配置为高通滤波器的一个电感器和两个电容器。当每个匹配网络202、204、或206在相应的频带LB、MB、或HB内时，对应的阻抗Zin_LP、Zin_BP、或Zin_HP是低的并且与耦合到输出端子208的输出线匹配。在其中每个匹配网络202、204、或206在相应的频带LB、MB、或HB外（即频带外）的情况下，对应的阻抗Zin_LP、Zin_BP、或Zin_HP是高的或接近开路。由于LNA的这个配置，耦合到输出端子208的多个LNA能够被同时操作并且多个信号能够在连接到输出端子208的单个耦合（比如诸如同轴电缆）上被复用且被传送。
在各种实施例中，每个匹配网络202、204、或206比如可以包含耦合到如所示出的单个匹配网络的多个晶体管和多个输入，其中输入210c-210n被耦合到晶体管3-n的控制端子，所述晶体管3-n包含从匹配网络206经过退化元件212c-212n到参考端子的导电路径。在这样的实施例中，晶体管可以通过将晶体管并联耦合来实施。在一些实施例中，仅耦合到每个匹配网络的单个晶体管可以同时被启用或被选择。如比如参考图5a和5b在晶体管和退化元件耦合方面解释的任何配置可以被应用到LNA系统200。退化元件212a-212n可以包含如所示出的仅单个电感器。在其它实施例中，退化元件212a-212n可以包含电路元件的任何其它组合。
图7图解进一步实施例低噪声放大器（LNA）系统201的示意图，所述进一步实施例低噪声放大器（LNA）系统201包含在匹配网络222、224、和226中的更高阶滤波器。LNA系统201的描述与以上参考图6对LNA系统200的描述类似。类似的部件以类似的方式运转。
依据各种实施例，LNA系统201包含BJT 1-n，该BJT 1-n具有耦合到输入230a-230n的控制端子以及从匹配网络222、224、或226经由退化元件232a-232n到参考端子的导电路径。匹配网络222、224、和226包含比在图6中的匹配网络202、204、和206更高阶滤波器。在各种实施例中，匹配网络222包含带有三个电感器和两个电容器的低通滤波器，匹配网络224包含带有四个电感器和四个电容器的带通滤波器，并且匹配网络226包含带有两个电感器和三个电容器的高通滤波器，如所图解的。匹配网络222、224、和226的更高阶可以允许频带LB、MB、或HB通过增加在相应的频带外的增益滚降的斜率来更清楚地限定。其它实施例可以包含任何类型的带有任何数目的电路部件的匹配网络配置。
图8图解低噪声放大器（LNA）系统240的更详细的示意图，所述低噪声放大器（LNA）系统240包含偏置电路242、退化元件244、输出储能电路246、以及带有耦合到输入252的控制端子的BJT Q1a。依据各种实施例，可以是如在本文中描述的匹配网络的实施方式的输出储能电路246包含耦合到输出250的电感器L1和电容器C4；退化元件244包含耦合到诸如地的参考的电感器L2；并且偏置电路242包含电容器C1-C3、BJT Q2、以及电阻器R1-R4。偏置电路242由在输入251上的参考电流Iref来供给。在各种实施例中，额外的LNA在LNA系统240中被耦合到输出250，如由LNA 248图解的，所述LNA 248包含耦合到偏置电路243和BJT Q1b的输入253以及退化电感器L3。晶体管、输出储能电路、偏置电路、以及退化元件的其它配置被预见，如在本文中参考其它图描述的。
LNA系统240也可以包含电阻器R5。在各种实施例中，与供给电压VCC相比，电阻器R5可以允许不同的供给电压在LNA系统240中被内部地供给。LNA系统240也可以包含电容器C5和C6以及二极管结构254、260、和262以及BJT 256和258用于静电释放保护（ESD）和电压钳位。在特定实施例中，每个部件具有依据下面范围的值：C1：5-20 pF、C2：0-10 pF、C3：0-10 pF、C4：0-10 pF、C5：0-15 pF、C6：0-10 pF、R1：10-50 Ω、R2：100-500 kΩ、R3：10-50 kΩ、R4：10-50 kΩ、L1：0-10 nH、L2：0-10 nH、以及L3：0-10 nH。在又更特定实施例中，每个部件具有依据下面的值：C1：12.8 pF、C2：1.8 pF、C3：2 pF、C4：2.1 pF、C5：7.2 pF、C6：2.79pF、R1：26.66 Ω、R2：310 kΩ、R3：20 kΩ、R4：20 kΩ、L1：5.2 nH、L2：1.17 nH、以及L3：1.1nH。任何其它值针对每个部件也被预见。
通常，在本文呈现的所有图中，放大元件和/或晶体管可以被实施为任何类型的晶体管。比如，在本文中描述的晶体管可以包含互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管、BJT、砷化镓晶体管、FinFET、或如在本领域中所知的任何其它实施方式。
图9图解另一个实施例无线系统300的更详细的框图，所述另一个实施例无线系统300包含天线开关306、滤波器B1-B10、LNA组308、LNA组310、以及选择开关318。依据各种实施例，在输入302处从天线或天线组接收输入。在输入302处接收的信号被传送到天线开关306。天线开关306选择滤波器B1-B10，其包含频带B1-B10。来自天线开关306的选择信号被供给到滤波器B1-B10，所述滤波器B1-B10对信号滤波并且将频带B1-B10经由电感器L11-L18供给到在LNA组308和LNA组310中的LNA 1-8。LNA组308和310的输出被耦合到选择开关318，所述选择开关318选择信号路径中的一个以提供为输出RFOUT。
依据各种实施例，如参考在本文中包含的其它图描述的，LNA组308和310通过包含带有被耦合在一起且被双工或被复用的输出的LNA而包含减少数目的输出。比如，LNA 1和LNA 3具有耦合到在开关318上的端子RX4的双工输出，LNA 2和LNA 3具有耦合到在开关318上的端子RX3的双工输出，LNA 5和LNA 7具有耦合到在开关318上的端子RX2的双工输出，并且LNA 6和LNA 8具有耦合到在开关318上的端子RX1的双工输出。每个LNA的输出也可以使用诸如低通滤波器或带通滤波器的额外的部件来复用或双工。在一些实施例中，LNA组仅具有耦合到在LNA组中的每个LNA的输出的单个共同输出（未被示出），如参考其它图在本文中描述的。
在各种实施例中，频带滤波器B1-B10可以包含任何频带，诸如低频带、中频带、以及高频带。在一些实施例中，频带滤波器可以包含带有范围为100 MHz到10 GHz的频率的频带，其中频带如0.01 MHz一样窄或如200 MHz一样宽。在替选的实施例中可以包含其它频带。在一个实施例中，LNA组308被耦合到低频带信号并且LNA组310被耦合到高频带信号。
在一些实施例中，无线系统300被设置在单个电路板320上。电路板320可以是移动电话或其它移动装置的部分。在实施例中，块308和310每个在被封装在无线系统300中之前被形成在分离的半导体管芯或电路板上。
图10图解包含步骤402-410的操作无线系统以便传送在多个频带内的多个信号的实施例方法400的框图。依据各种实施例，步骤402包含在第一LNA的输入处接收第一信号并且步骤404包含在第二LNA的输入处接收第二信号。在步骤406中，第一信号在第一LNA处被放大并且第二信号在第二LNA处被放大。在步骤408中，第一和第二信号在第一和第二LNA的共享输出处被复用。步骤410包含将第一和第二信号在耦合到共享输出的单个耦合线上供给到处理电路。在各种实施例中，操作的方法400可以包含额外的步骤并且步骤402-410可以以各种不同的顺序来执行。
图11图解替选实施例无线系统340的框图，所述替选实施例无线系统340包含天线系统342、天线开关344、滤波器组346、包含LNA 1-n的LNA组348、以及RF芯片组350。在这样的替选实施例中，每个LNA 1-n包含到RF芯片组350的分离的耦合。无线系统340可以被包含在电路板352上。
依据各种实施例，低噪声放大器（LNA）包含多个分离的输入端子、多个晶体管、以及耦合到第一参考端子和LNA的单个输出的输出网络。每个晶体管包含导电路径和耦合到多个分离的输入端子中的一个的控制端子。输出网络也被耦合到多个晶体管中的每个的导电路径。
在各种实施例中，LNA包含多个退化元件并且每个退化元件被耦合在多个晶体管中的晶体管的导电路径和第二参考端子之间。LNA也可以包含耦合在多个晶体管中的每个晶体管的导电路径和第二参考端子之间的退化元件。在一些实施例中，退化元件是电感器。
在各种实施例中，输出网络包含LC储能电路。在一些实施例中，输出网络包含与耦合到LNA的单个输出的阻抗基本上匹配的复阻抗。输出网络可以具有频带内的第一阻抗和频带外的第二阻抗。第二阻抗大于第一阻抗。在一个实施例中，第一阻抗与耦合到LNA的单个输出的阻抗基本上匹配。在各种实施例中，LNA也包含耦合到多个晶体管中的每个的控制端子的偏置网络。偏置网络被配置成同时激活多个晶体管中的一个晶体管。
依据各种实施例，低噪声放大器（LNA）组包含第一LNA和第二LNA。第一LNA包含：第一晶体管，包含耦合到LNA组的第一输入的控制端子；和第一输出网络，耦合到第一晶体管的导电路径和LNA组的输出。第一输出网络被配置成具有第一类型的在第一频带内的输出阻抗和第二类型的在第一频带外的输出阻抗。第二LNA包含：第二晶体管，包含耦合到LNA组的第二输入的控制端子；和第二输出网络，耦合到第二晶体管的导电路径和LNA组的输出。第二输出网络被配置成具有第一类型的在第二频带内的输出阻抗和第二类型的在第二频带外的输出阻抗。
在各种实施例中，第一输出网络包含第一LC储能电路并且第二输出网络包含第二LC储能电路。LNA组也可以包含第三LNA，所述第三LNA包含：第三晶体管，包含耦合到LNA组的第三输入的控制端子；和第三输出网络，耦合到第三晶体管的导电路径和LNA组的输出。第三输出网络被配置成具有第一类型的在第三频带内的输出阻抗和第二类型的在第三频带外的输出阻抗。在一些实施例中，第一频带是低频带，第二频带是中频带，并且第三频带是高频带。LNA组也可以包含：第一退化元件，耦合到第一晶体管的导电路径；第二退化元件，耦合到第二晶体管的导电路径；以及第三退化元件，耦合到第三晶体管的导电路径。第一、第二、和第三退化元件可以每个包含电感器。
在各种实施例中，第一和第二晶体管包含多个晶体管，每个晶体管包含耦合到LNA组的多个分离的输入的控制端子和耦合到相应的第一或第二输出网络的导电路径。在一些实施例中，第一类型的输出阻抗在相应的频带内与耦合到LNA组的输出的阻抗基本上匹配，并且第二类型的输出阻抗在相应的频带内高于第一类型的输出阻抗。在特定的实施例中，第一类型的输出阻抗在相应的频带内是50 Ω并且第二类型的输出阻抗在相应的频带内高于200 Ω。
依据各种实施例，方法包含：在第一低噪声放大器（LNA）的输入处接收第一信号、在第二LNA的输入处接收第二信号、在第一LNA处放大第一信号并且在第二LNA处放大第二信号、在第一LNA和第二LNA的共享输出线处复用第一和第二信号、并且在耦合到共享输出的单个耦合线上将第一和第二信号供给到处理电路。
在各种实施例中，在单个半导体管芯上形成第一LNA、第二LNA、和共享输出线。可以同时执行接收第一信号和接收第二信号，并且可以同时将第一和第二信号供给到处理电路。在一些实施例中，接收第一和第二信号包含从耦合到天线电路的滤波器组接收第一和第二信号。滤波器组、第一LNA、和第二LNA可以与芯片的尺寸成比例彼此接近地被设置在相同的芯片上。在一些特定实施例中，接近地被设置包含紧接相邻地被设置在相同的芯片上。在其它实施例中，接近地被设置包含被设置在芯片的最长尺度的10%内。进一步，单个耦合线可以是同轴电缆并且处理电路可以远离天线电路、滤波器组、第一LNA、以及第二LNA而被设置在相同的芯片上。
依据各种实施例，无线系统包含天线系统、耦合到天线系统的滤波器组、以及耦合到滤波器组的低噪声放大器（LNA）组。滤波器组包含多个滤波器并且在多个滤波器中的每个滤波器被耦合到天线系统。LNA组包含耦合到多个滤波器并且耦合到LNA组的单个输出的多个LNA。LNA组的单个输出被配置成被耦合到电气远离LNA组来定位的处理电路。天线系统被定位在离滤波器组的第一距离内，LNA组被定位在离滤波器组的第一距离内，并且LNA组被配置成被定位在离处理电路的第二距离内。
在各种实施例中，第二距离大于或等于第一距离的5倍。无线系统也可以包含耦合在天线系统和滤波器组之间的天线开关。天线开关包含多个开关输出并且多个开关输出中的每个开关输出被耦合到在多个滤波器中的滤波器。在一些实施例中，无线系统包含设置在单个电路板上的移动通信装置。在这样的实施例中，天线开关与滤波器组紧接相邻地设置并且滤波器组与LNA组紧接相邻地设置。一些实施例包含处理电路。LNA组的单个输出可以经过同轴电缆被耦合到处理电路。
在各种实施例中，LNA组也包含耦合在多个滤波器和多个LNA之间的偏置电路。偏置电路被配置成同时启用多个LNA中的单个LNA。LNA组也可以包含耦合在多个LNA和LNA组的单个输出之间的匹配网络。匹配网络包含耦合到多个LNA的多个LC储能电路并且多个LC储能电路中的每个LC储能电路被配置成在特定频带内匹配在LNA组的单个输出上所见的输出阻抗。
依据各种实施例，无线系统包含天线系统、耦合到天线系统的低噪声放大器（LNA）组、以及经由同轴电缆耦合到LNA组的单个输出的处理电路。LNA组包含耦合到LNA组的单个输出并且在单个半导体管芯上形成的多个LNA。LNA组被定位在天线系统的第一距离内并且处理电路被定位在第二距离外，所述第二距离是第一距离的至少10倍。在各种实施例中，第一距离是1 mm并且第二距离是70 mm。
依据本发明的实施例，优点可以包含由于接近信号源的改进的LNA放置所致的在信号源和处理电路之间的低衰减。其它优点可以包含由于用于LNA的输出的双工和复用所致的针对印刷电路板（PCB）布局和设计的减少的路由努力。在一些实施例中，由于减少的路由努力可以使用更小的PCB。进一步优点在一些实施例中包含减少的噪声系数和更高的灵敏度。
尽管参考图解的实施例已描述该发明，但是该描述不意在以限制的意思来理解。在参考描述时，图解的实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例对本领域技术人员将是显而易见的。因此意在所附权利要求涵盖任何这样的修改或实施例。

Claims (24)

1.一种低噪声放大器LNA，包括：
多个分离的输入端子；
多个晶体管，其中每个晶体管包括：
导电路径，以及
控制端子，耦合到所述多个分离的输入端子中的一个；以及
输出网络，耦合到第一参考端子、所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径和所述LNA的单个输出，其中所述输出网络包括多个匹配网络，所述多个匹配网络中的每个匹配网络耦合在所述LAN的单个输出与所述多个晶体管中的对应晶体管的导电路径之间，以及所述多个匹配网络中的每个匹配网络包括不同的通带；以及
退化元件，具有耦合到第二参考端子的第一端和耦合到所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径的第二端。
2.根据权利要求1所述的LNA，其中所述退化元件包括电感器。
3.根据权利要求1所述的LNA，其中所述输出网络包括LC储能电路。
4.根据权利要求1所述的LNA，其中所述输出网络包括与耦合到所述LNA的单个输出的阻抗基本上匹配的复阻抗。
5.根据权利要求1所述的LNA，其中所述输出网络具有频带内的第一阻抗和频带外的第二阻抗，其中所述第二阻抗大于所述第一阻抗。
6.根据权利要求5所述的LNA，其中所述第一阻抗与耦合到所述LNA的单个输出的阻抗基本上匹配。
7.根据权利要求1所述的LNA，进一步包括耦合到所述多个晶体管中的每个晶体管的控制端子的偏置网络，其中所述偏置网络被配置成一次激活所述多个晶体管中的一个晶体管。
8.根据权利要求1所述的LNA，其中所述多个晶体管中的每个晶体管是双极结型晶体管BJT，并且所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径连接在所述多个晶体管中的每个晶体管的集电极与发射极之间。
9.一种操作低噪声放大器LNA的方法，包括：
在所述LNA的多个分离的输入端子的第一输入端子处接收第一信号；
在所述LNA的多个分离的输入端子的第二输入端子处接收第二信号；
在所述LNA的多个晶体管的第一晶体管处放大所述第一信号；
在所述LNA的多个晶体管的第二晶体管处放大所述第二信号；
在所述LNA的共享输出线处组合所述第一信号和所述第二信号，所述共享输出线耦合到第一和第二晶体管的导电端子；并且
在耦合到所述共享输出线的单个耦合线上将所述第一信号和所述第二信号供给到处理电路，其中所述LNA还包括：
输出匹配网络，耦合到第一参考端子、所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径和所述共享输出线，其中所述输出匹配网络包括多个匹配网络，所述多个匹配网络中的每个匹配网络耦合在所述共享输出线与所述多个晶体管中的对应晶体管的导电端子之间，以及所述多个匹配网络的每个匹配网络包括不同的通带；以及
退化元件，具有耦合到第二参考端子的第一端和耦合到所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径的第二端。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述共享输出线被形成在单个半导体管芯上。
11.根据权利要求9所述的方法，其中接收第一信号和接收第二信号被同时执行并且所述第一信号和所述第二信号被同时供给到所述处理电路。
12.根据权利要求9所述的方法，其中接收第一信号和第二信号包括从滤波器组接收第一信号和第二信号，所述滤波器组被耦合到天线电路，并且其中所述滤波器组、所述第一晶体管和所述第二晶体管与同一芯片的尺寸成比例彼此接近地设置在该同一芯片上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中接近地设置包括紧接相邻地设置在同一芯片上。
14.根据权利要求12所述的方法，其中接近地设置包括设置在所述同一芯片的最长尺度的10%内。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述单个耦合线包括同轴电缆并且所述处理电路远离天线电路、所述滤波器组、所述第一晶体管以及所述第二晶体管地设置在所述同一芯片上。
16.根据权利要求9所述的方法，其中在所述LNA的共享输出线处组合所述第一信号和所述第二信号包括：
在放大第一和第二信号之后，由所述输出匹配网络从第一和第二晶体管接收第一和第二信号；以及
将所述共享输出线的输出阻抗与所述输出匹配网络基本上匹配，所述输出匹配网络包括耦合到所述共享输出线的输出。
17.根据权利要求9所述的方法，还包括一次仅激活所述第一晶体管或所述第二晶体管中的一个，以便放大所述第一信号或所述第二信号。
18.一种低噪声放大器LNA，包括：
多个分离的输入端子；
多个晶体管，其中每个晶体管包括：
导电路径，以及
控制端子，耦合到所述多个分离的输入端子中的一个；以及
输出网络，包括多个匹配网络，所述多个匹配网络中的每个匹配网络包括：
LC储能电路，具有耦合到第一参考端子的第一储能电路端子，耦合到所述多个晶体管中的对应晶体管的导电路径的第二储能电路端子，以及
LC网络，耦合在所述LC储能电路与所述LNA的单个输出之间。
19.根据权利要求18所述的LNA，还包括多个退化电路，其中所述多个退化电路的每个退化电路耦合在所述多个晶体管中的每个晶体管的相应导电路径与第二参考端子之间。
20.根据权利要求18所述的LNA，其中所述多个匹配网络中的每个匹配网络具有频带内的第一阻抗和频带外的第二阻抗，其中所述第二阻抗大于所述第一阻抗。
21.根据权利要求20所述的LNA，其中，对于所述多个匹配网络中的每个匹配网络，所述第一阻抗与耦合到所述LNA的单个输出的阻抗基本上匹配。
22.根据权利要求20所述的LNA，其中所述多个晶体管中的每个晶体管是双极结型晶体管BJT，并且所述多个晶体管中的每个晶体管的导电路径连接在所述多个晶体管中的每个晶体管的集电极与发射极之间。
23.根据权利要求18所述的LNA，其中：
所述多个匹配网络的第一匹配网络包括低通频率响应；
所述多个匹配网络的第二匹配网络包括带通频率响应；以及
所述多个匹配网络的第三匹配网络包括高通频率响应。
24.根据权利要求18所述的LNA，其中所述多个匹配网络中的每个匹配网络包括不同的通带。
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