CN110311630A - 用于旁路低噪声放大器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于旁路低噪声放大器的系统和方法。根据一个实施例，一种射频(RF)放大器电路包括可切换电容电路，其具有被配置为耦合至输入匹配电感器的第一端子。可切换电容电路被配置为在第一状态下在第一和第二端子之间提供短路，并且在第二状态下在第一和第二端子之间提供第一电容阻抗。RF放大器还包括：低噪声放大器(LNA)，具有耦合至可切换电容电路的第二端子的输入端子；以及旁路开关，耦合至LNA的输出、可切换电容电路的第二端子和RF放大器电路的输出。旁路开关被配置为在第一状态下选择LNA的输出并且在第二状态下选择可切换电容电路的第二端子。

Description

用于旁路低噪声放大器的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及一种系统和方法，在具体实施例中，涉及用于旁路低噪声放大器(LNA)的系统和方法。
背景技术
与无线通信系统一起使用的电子设备(诸如移动电话、GPS接收器和Wi-Fi使能的笔记本电脑和平板电脑)通常包含具有与模拟世界的接口的信号处理系统。这种接口可包括电线和无线接收器，其接收发射功率并将接收到的功率转换为可使用模拟或数字信号处理技术解调的模拟或数字信号。典型的无线接收器架构包括低噪声放大器(LNA)，其放大可被天线接收的非常小的信号并将放大的信号传送至稍后的放大和/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的敏感度降低，从而能够实现较低的系统噪声系数。
然而，在一些信号环境中，接收到的RF信号可根据发射器和接收器的相对位置以及根据被发射的功率量而变化几个数量级。当移动设备与发射设备非常接近时，接收到的RF功率可能足以强到使配置为放大弱信号的LNA饱和。为了解决这种情况，一些RF系统支持“按需线性”特征，其中，降低LNA的增益以适应增加的接收信号功率。在一些系统中，LNA本身可以被旁路以增加系统线性。然而，“按需线性”特征的实际实现在保持足够的系统噪声系数和RF匹配方面提出了挑战。
发明内容
根据一个实施例，一种射频(RF)放大器电路包括可切换电容电路，该可切换电容电路具有被配置为耦合至输入匹配电感器的第一端子。可切换电容电路被配置为在第一状态下在第一端子和第二端子之间提供短路，并且在第二状态下在第一端子和第二端子之间提供第一电容阻抗。RF放大器还包括：低噪声放大器(LNA)，具有耦合至可切换电容电路的第二端子的输入端子；以及旁路开关，耦合至LNA的输出、可切换电容电路的第二端子和RF放大器电路的输出。旁路开关被配置为在第一状态下选择LNA的输出，并且在第二状态下选择可切换电容电路的第二端子。
根据又一实施例，一种射频(RF)系统包括集成电路，其具有低噪声放大器(LNA)、第一晶体管、第一开关和第二开关。第一晶体管具有耦合在LNA的输入和集成电路的输入焊盘之间的负载路径，其中当集成电路处于第一状态时，负载路径具有低阻抗，而当集成电路处于第二状态时，负载路径具有第一电容阻抗。第一电容阻抗被配置为在集成电路处于第二状态时提供RF匹配。第一开关耦合在LNA的输出和集成电路的输出焊盘之间，并且第一开关被配置为在集成电路处于第一状态时接通且在集成电路处于第二状态时断开。第二开关耦合在LNA的输入和集成电路的输出焊盘之间，并且第二开关被配置为在集成电路处于第一状态时断开且在集成电路处于第二状态时接通。
一种操作低噪声放大器(LNA)的方法包括通过以下操作来旁路LNA：经由输入匹配电感器接收RF信号；将第一电容与输入匹配电感器串联耦合；以及经由旁路开关将所接收的RF信号提供给输出端子，其中旁路开关具有连接至LNA的输入的第一输入和耦合至输出端子的输出。该方法还包括通过以下处理操作LNA：经由输入匹配电感器接收RF信号；旁路第一电容；使用LNA放大RF信号；以及经由旁路开关将放大的RF信号提供给输出端子，旁路开关具有连接至LNA的输出的第二输入和耦合至输出端子的输出。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现结合附图进行以下描述，其中：
图1A示出了一种示例性LNA系统，以及图1B示出了在旁路模式下，LNA系统的输出阻抗如何受各种系统部件的影响的史密斯圆图；
图2A、图2B和图2C示出了实施例LNA系统的示意图，图2D示出了在旁路模式下，实施例LNA系统的输出阻抗如何受各种系统部件的影响的史密斯圆图，以及图2E和图2F示出了实施例可切换电容电路；
图3A示出了实施例LNA集成电路的示意图，图3B示出了所选操作模式与实施例LNA集成电路的控制信号之间的关系的图表，图3C示出了实施例LNA集成电路的s参数曲线，图3D示出了根据又一实施例的LNA集成电路的示意图，以及图3E示出了实施例LC匹配网络；
图4A和图4B示出了实施例LNA集成电路的框图；
图5示出了利用实施例LNA集成电路的RF系统；以及
图6示出了操作LNA的实施例方法。
不同附图中的对应数字和符号一般表示对应的部分，除非另有指定。绘制这些附图是为了清楚地示出优选实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。为了更清楚地示出特定实施例，指示相同结构、材料或工艺步骤的变化的字母可以跟随图号。
具体实施方式
本发明将在特定的上下文中(用于在无线通信系统的前端处旁路LNA的系统和方法)参照优选实施例进行描述。本发明实施例也可应用于其他基于RF的系统，包括但不限于雷达系统和高频有线通信系统。
在本发明实施例中，当LNA激活时，使用串联电感匹配LNA的输入。当LNA被旁路时，被旁路的LNA的输出处的RF匹配通过插入匹配电容与串联电感串联来维持。这为串联电感器的电感添加了串联电容补偿，从而在LNA的输入经由旁路开关耦合至放大器电路的输出时提供RF匹配。在一些实施例中，串联电感器被设置在芯片外，而匹配电容被设置在芯片上。本发明实施例的优点包括在不添加大量切换和匹配部件的情况下以及在不显著增加系统噪声系数的情况下，能够实现被旁路LNA的良好RF匹配。
图1A示出了包括LNA 102的示例性放大系统100，LNA 102具有经由匹配电感器104耦合至输入端子RFIN的输入端子以及经由旁路开关106耦合至输出端子RFOUT的输出端子。匹配电感器104通常在芯片外实现，以便确保高质量因子并提供更好的噪声性能。在正常操作期间，当LNA 102被配置为放大在输入端子RFIN处接收到的信号时，设置旁路开关106，使得LNA 102的输出连接至输出端子RFOUT。然而，当LNA 102被旁路时，诸如当接收到高振幅RF信号或者需要高线性时，旁路开关106将LNA 102的输入连接至输出端子RFOUT，并使LNA102的输出与输出端子RFOUT断开。然而，以这种方式旁路LNA 102会显著改变输入端子RFIN处看到的阻抗。例如，如果匹配电感器104被配置为在LNA 102激活时向LNA 102提供良好的RF匹配，则将输出端子RFOUT连接至LNA 102的输入的动作会增加RFOUT处的反射系数。寄生电容108的存在加剧了反射系数的这种增加。
图1B示出了当旁路开关106将端子RFOUT连接至LNA 102的输入时匹配电感器104和寄生电容108对输出节点RFOUT处的阻抗的影响的史密斯圆图。点111表示输入端子RFIN处的匹配输入阻抗条件，以及线段112表示匹配电感器104对输入阻抗的影响。因此，匹配电感器104将匹配阻抗转换为电感阻抗。寄生电容108将由匹配电感器104创建的电感阻抗转换为轻微的电容阻抗，如史密斯圆图中的线段113和点114所示，其近似于系统100的输出阻抗。可以通过LNA 102的输入和旁路开关106之间的附加匹配网络来实现在史密斯圆图上从114点提供50欧姆输出匹配。例如，通过使用分流电感器后跟串联电容器或者通过使用分流电容器后跟串联电感器，可以在史密斯圆图上将点114转换回111。如果这两种可能性都在芯片上实现，则可以使用附加的芯片面积，并且由于芯片上电感器的有限质量因子，将会生成附加的RF损耗。
在本发明的实施例中，通过用串联电容器补偿匹配电感器104，在旁路模式下减小寄生电容108的影响。匹配电感器104和串联电容器的组合形成串联谐振电路，其抵消寄生电容108的影响，并且在LNA 102被旁路时在输出端子RFOUT处提供匹配输出。
图2A示出了包括LNA 102的实施例放大系统200，LNA 102具有经由匹配电感器104耦合至输入端子RFIN的输入以及经由旁路开关106耦合至输出端子RFOUT的输出。实施例放大系统200与图1A所示的放大系统100类似，除了增加有可切换电容电路203，可切换电容电路203通过与开关204并联耦合的电容器202来表示。在正常操作期间，当LNA 102被配置为放大在输入端子RFIN处接收到的信号时，设置旁路开关106，使得LNA 102的输出连接至输出端子RFOUT，并且可切换电容器的开关204闭合，这有效地使电容器202短路。当接收到的RF信号具有高振幅或者需要高线性时，旁路开关106将LNA 102的输入连接至输出端子RFOUT，并将LNA 102的输出与输出端子RFOUT断开。在该旁路模式期间，可切换电容电路203的开关204打开，这有效地将电容器202与匹配电感器104串联。
在各种实施例中，开关204使用低欧姆和低电容器件(诸如MOS晶体管或PIN二极管)实现。在一些实施例中，当LNA 102被用于放大时，LNA 102在激活状态下被偏置，并且当LNA 102被旁路时，LNA 102断电。
可以使用本领域已知的RF LNA电路和系统来实现LNA 102。在一个具体实施例中，使用具有源极退化电感器的NMOS晶体管实现LNA 102。备选地，可以使用其他结构和设备技术。例如，可以使用双极、BiCMOS、pHEMT或其他工艺技术来实现LNA 102。
图2B和图2C示出了每种模式下的放大系统200的拓扑结构的等效电路：图2B示出了当由LNA晶体管220和退化电感器222表示的LNA 102激活时的放大系统200的功能，以及图2C示出了当LNA 102被旁路时的放大系统200的功能。如图2B所示，LNA晶体管220的栅极经由匹配电感器104和闭合的开关204连接至节点RFIN。旁路开关106被示为开路。在这种情况下，匹配电感器104的值被设置为提供向LNA晶体管220的栅极提供RF匹配。
如图2C所示，旁路开关106(其被示为闭合)经由匹配电感器104和串联电容器202耦合至节点RFIN。在一些实施例中，为了节省功率，断开到LNA晶体管220的偏置电流。
图2D示出了表明匹配电感器104、寄生电容108和串联电容器202对图2C的拓扑中由闭合的旁路开关106所看到的输出阻抗的影响的史密斯圆图。点230表示输入端子RFIN处的匹配输入阻抗条件，以及线段231表示匹配电感器104对阻抗的影响。因此，如弧段231所示，匹配电感器104将匹配阻抗转换为电感阻抗。寄生电容108将由匹配电感器104创建的电感阻抗偏移到更高阻抗，如史密斯圆图中的线段232所示。然而，如线段233和点234所示，串联电容器202将阻抗偏移更接近史密斯圆图的原点。虽然由点234表示的匹配条件不像点230一样直接位于史密斯圆图的原点上，但在一些实施例中，在不使用额外的和笨重的匹配部件的情况下可实现充分的RF输出匹配。在一个具体示例中，根据频率，实现10dB的输入和输出回波损耗以及约1dB和约2.5dB之间的插入损耗。然而，根据具体实现，还可以实现大于或小于10dB的回波损耗以及1dB至2.5dB范围外的插入损耗。
图2E示出了可切换电容器电路235，其例如可用于实现图2A所示的可切换电容电路203。如图所示，可切换电容器电路235包括与C1并联耦合的NMOS晶体管M1以及与NMOS晶体管M1的栅极串联耦合的栅极电阻器Rg。将栅极电阻器Rg的电阻选择得足够高，以确保晶体管M1的寄生栅极-漏极电容和栅极-源极电容以串联连接的电容的形式出现，从而防止晶体管M1截止时的寄生负载。这种寄生负载可能会减弱用于通过电容器C1的信号。电容C1可例如使用单独的电容器(诸如金属电容器、金属-绝缘体-金属(MIM)电容器或本领域已知的其他电容器结构)来实现。在备选实施例中，晶体管M1可以使用CMOS块体中的FET晶体管、使用薄膜或厚膜绝缘体上硅(SOI)的CMOS-SOI、GaAs-HEMT或其他FET晶体管类型技术来实现。在一些情况下，也可以使用PIN二极管。
在一些实施例中，如关于可切换电容电路240的图2F所示，晶体管M1的寄生电容可被用作电容C1。这里，当晶体管M1截止时，栅极-漏极电容Cdg和栅极-源极电容Cgs的串联组合用作串联电容。提供电阻器Rds，以确保晶体管M1(或串联耦合的多个晶体管)的源极和漏极在截止状态时被偏置，并且Rds的电阻可以足够高以避免电阻功率损失。在一些实施例中，电阻器Rds的电阻可以在约50kΩ和约5MΩ之间；然而，根据特定系统及其规格，可使用超出此范围的电阻。
在一些实施例中，电阻器Rg的值足够高，使得由寄生电容Cdg和Cgs提供的分压非常接近系统的操作频率下的理想电容分压器。在各种实施例中，电阻器RF的值也通过切换时间要求来确定。例如，由电阻器Rg以及寄生电容Cdg和Cgs形成的RC电路的时间常数τ为τ＝(Cdg+Cgs)*Rg。由于寄生电容Cdg和Cgs的值通过晶体管M1的宽度来限定，因此Rg的值可以取决于晶体管M1的宽度。在各种实施例中，电阻器Rg的值可以在约10kΩ和5MΩ之间；然而，根据特定系统及其规格，可以使用超出此范围的电阻。
图3A示出了示例实施例LNA集成电路300，其包括从输入管脚RFIN到输出管脚RFOUT的信号路径。集成电路的主信号路径包括ESD保护电路304、可切换电容电路306、LNA330和旁路开关332。如图所示，匹配电感器104位于LNA集成电路300的外部，并且耦合至输入管脚RFIN。在本发明的备选实施例中，匹配电感器104可以在芯片上实现。
旁路开关332(包括晶体管T5、T6、T7、T8和T9)被配置为在“LNA模式”期间，当LNA330处于激活状态时，通过导通晶体管T9来将LNA 330的输出路由到输出管脚RFOUT。在LNA模式期间，将LNA 330的输入连接至输出管脚RFOUT的晶体管T5、T6和T8截止。当以“旁路模式”旁路LNA 330时，通过导通晶体管T5、T6和T8并截止晶体管T9，将LNA 330晶体管的输入耦合至输出管脚RFOUT。如图所示，晶体管T5、T6和T7形成T-开关，其在LNA 330的输入和输出管脚RFOUT之间提供附加的隔离。因此，在LNA模式中，当晶体管T5和T6截止时，晶体管T7导通，以使晶体管T5和T6之间的公共节点接地。在旁路模式中，当晶体管T5和T6导通以在LNA 330的输入和输出管脚RFOUT之间形成信号路径时，晶体管T7截止。在一些实施例中，实施例LNA的多个示例可以经由旁路收集线305耦合在一起，以实现多输入LNA，诸如下文参照图4B所描述的LNA集成电路410。
如图所示，可切换电容电路306使用晶体管T3实现。在LNA模式期间，晶体管T3导通，以在输入管脚RFIN和LNA 330的输入之间提供低阻抗路径。在旁路模式期间，晶体管T3截止，并且晶体管T3的寄生栅极-漏极和栅极-源极电容形成串联电容，如上文关于图2F中的可切换电容电路240所描述的。在备选实施例中，该串联电容也可以使用图2E所示的附加电容器来实现。如上所述，该串联电容还与匹配电感器104形成串联谐振电路，这帮助在输出管脚RFOUT处提供更好的RF匹配。在各种实施例中，当晶体管T3截止时，可切换电容电路306被配置为产生约400fF和约800fF之间的串联电容。这个电容范围对应于宽度在约1mm和约2mm之间的晶体管器件。在备选实施例中，也可以根据具体实现及其规格来使用这些范围之外的电容值和晶体管宽度。
在一些实施例中，使晶体管T3的导通电阻Ron足够低，从而在LNA模式下操作时对LNA集成电路300的噪声系数具有较小的影响。例如，在一些实施例中，大于1mm的晶体管宽度导致噪声系数增加小于0.05dB。应该理解，1mm晶体管宽度的示例仅仅是一个具体示例。在实施例系统中实现的实际晶体管宽度可根据所实现系统的特定噪声系数要求进行调整。
在所示实施例中，LNA 330包括NMOS晶体管T1、耦合至NMOS晶体管T1的源极的退化电感器Ldeg以及NMOS晶体管T2。NMOS晶体管T1被用作输入晶体管，并且NMOS晶体管T2被用作共源共栅晶体管。退化电感器Ldeg可以在芯片上或芯片外实现，并且在LNA集成电路300的外部。在LNA模式期间，NMOS晶体管T1和共源共栅晶体管T2经由偏置生成电路308和309(例如使用本领域已知的LNA偏置生成电路来实现)被偏置。可经由PMOS开关电路302和电感器Ltank从VDD向LNA 330提供电流。在旁路模式期间，通过降低由偏置发生器308和309生成的偏置并且截止PMOS开关电路T4的PMOS晶体管T4，可以关闭LNA 330。
如图3A进一步所示，LNA 330的输入经由DC阻断电容器耦合至可切换电容电路306，并且LNA 330的输出经由输出电容器Cout和旁路开关332的晶体管T9耦合至输出管脚RFOUT。可以调整电感器Ltank和电容器Cout的值，以提供与LNA 330的输出匹配。在一些实施例中，附加的匹配部件和/或不同的输出匹配结构可用于匹配LNA 330的输出。
可包括ESD保护电路304，以对耦合至输入管脚RFIN的LNA集成电路300的各个部件提供保护。在一些实施例中，在维持指定ESD性能的同时，使ESD保护电路304的电容尽可能低。ESD保护电路304可使用本领域已知的ESD保护电路来实现。
在一个实施例中，可以通过经由接口管脚SER向接口和控制逻辑314提供数字控制信号来选择LNA集成电路300的操作模式，其中接口和控制逻辑314经由控制信号S3、S4、S5、S6、S7、S8和S9控制晶体管T3、T4、T5、T6、T7、T8和T9的导通和截止状态。图3B示出了LNA模式与控制信号S3、S4、S5、S6、S7、S8和S9状态之间的关系。对于控制信号S3、S5、S6、S7、S8和S9，高状态H表示足以导通相应的NMOS晶体管T3、T5、T6、T7、T8和T9的电压，而低状态L表示足以截止相应的NMOS晶体管T3、T5、T6、T7、T8和T9的电压。由于晶体管T4是PMOS器件，所以控制信号S4的高状态H截止晶体管T4，并且低状态L导通晶体管T4。
接口和控制逻辑314还可以控制设置由LNA 330传导的偏置电流量的偏置发生器308和309的状态。在各种实施例中，接口和控制逻辑314可以使用并行数字接口和/或串行数字接口(诸如SPI、IIC、RFFE或其他串行接口标准)来实现。在这种实施例中，接口和控制逻辑314还包括适当的数字接口电路装置、以及基于由接口和控制逻辑314接收到的数据将各种晶体管和可调部件在LNA集成电路300上置于适当状态的解码逻辑。在本发明的备选实施例中，可以使用非标准数字接口。
LNA集成电路300可配置为在各种中心频率下操作，例如，在约600MHz和约3.5GHz之间，然而，还可以根据具体实施例及其规范使用该范围之外的中心频率。应该理解，LNA集成电路300只是许多可能的实施例实现中的一种。在本发明的备选实施例中，可以使用其他拓扑和变化而不背离所公开实施例的精神。
图3C示出了被配置为在以旁路模式配置的同时被配置为在1.5GHz下操作的LNA集成电路300的s参数性能的示图。如图所示，插入损耗(s21)小于1.5dB，输入回波损耗(s11)大于14dB，并且输出回波损耗(s22)大于10dB。应该理解，图3B所示的性能只是实施例系统的许多示例中的一个。
在许多实施例中，诸如图3A所示的实施例，不需要添加附加的芯片上匹配部件，并且使用LNA旁路开关332直接旁路LNA 330。然而，在一些情况下，可以在LNA 330的输入和输出管脚RFOUT之间耦合附加的匹配网络322，如图3D所示，图3D示出了根据本发明的备选实施例的LNA集成电路350。例如，匹配网络322可用于具有高输出回波损耗要求的系统和/或在管脚RFIN处具有输入寄生的系统(其要求额外补偿以实现足够的RF匹配)。如图3D所示，匹配网络322耦合在旁路开关332的晶体管T6和晶体管T8之间。在备选实施例中，匹配网络322可耦合在电路的其他部分处。
图3E示出了可用于实现图3D所示的匹配网络322的LC匹配网络323。如图所示，LC匹配网络323包括分流电容器CMATCH和串联电感器LMATCH。应该理解，LC匹配网络323只是可用于本发明的实施例的许多可能的匹配网络拓扑的一个示例。在备选实施例中，可以使用本领域已知的其他匹配网络拓扑。
图4A和图4B示出了用于实施例LNA集成电路的附加集成电路配置。图4A示出了LNA集成电路402的框图，其包括单个LNA 404以及接口和控制逻辑块406。LNA 404可包含参照上文实施例描述的旁路电路和可切换电容电路。在一些实施例中，LNA集成电路402可以与图3A和图3C中分别示出的实施例LNA集成电路300和350相似的方式进行配置和实现。
图4B示出了LNA集成电路410的框图，其包括多个LNA 404以及接口和控制逻辑块412。LNA 404均可包含参照上文实施例描述的旁路电路装置和可切换电容电路。在各种实施例中，LNA集成电路410可用于支持诸如包括多个天线和多个信号路径的多个标准系统的系统。这种系统的一个示例是支持多种电信标准的智能手机或平板电脑，诸如码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)等。此外，特定的无线设备还可以支持IEEE801.11Wi-Fi操作和全球定位系统(GSM)。
如图所示，LNA 404包含耦合至输入RFIN1、RFIN2和RFIN3的输入以及耦合至单个输出管脚RFOUT1的输出。类似地，LNA 404包括耦合至输入RFIN4、RFIN5、RFIN6和RFIN7的输入以及耦合至单个输出管脚RFOUT2的输出。
可通过接口和控制逻辑块412控制每个LNA 404的选择和旁路。应理解，LNA集成电路410的配置只是包括多个LNA电路的实施例LNA集成电路的许多可能示例中的一个。在本发明的备选实施例中，可以使用大于或小于7个LNA，并且根据特定系统的具体情况，共享输出管脚的划分可能不同。
图5示出了根据本发明实施例的RF系统500。如图所示，RF系统500包括经由实施例LNA集成电路504耦合至RF接收器506的天线502，其可至少根据本文所述的任何实施例来实现。在所示实施例中，匹配电感器104被示为在LNA集成电路504的外部；然而，在一些实施例中，匹配电感器104可以在LNA集成电路504上实现。旁路控制器508被配置为基于来自RF接收器506或其他控制器的输入向LNA集成电路504提供模式选择数据。例如，当RF接收器506检测到来自天线502的输入信号处于高电平时，其可以指示旁路控制器508选择旁路模式。
图6示出了操作LNA的实施例方法。在与所有其他步骤同时发生的步骤602中，经由匹配电感器接收RF信号。在步骤604中，判定在LNA模式下操作LNA还是在旁路LNA的旁路模式下操作LNA，其中在LNA模式中，LNA主动地放大接收到的RF信号，并且在旁路模式中LNA被旁路。例如，可以根据接收到的RF信号的测量振幅做出该判定。在一个实施例中，当接收到的RF信号的振幅较低时选择LNA模式，而当接收到的RF信号的振幅较高时选择旁路模式。
如果选择旁路模式，则在步骤606中，电容与匹配电感器串联。这可以通过以下方式来实现：闭合与电容器并联耦合的开关，或者截止晶体管并且根据晶体管的电容寄生来提供串联电容。在步骤608中，经由旁路开关将RF信号提供给输出端子。在旁路模式期间，步骤602、604、606和608可同时运行。
如果选择了LNA模式，则例如，旁路与匹配电感器串联耦合的电容，但如上文参照步骤606提到的，闭合开关和/或截止晶体管。在步骤612中，使用LNA放大接收到的RF，并且在步骤614中，经由旁路开关将放大的RF信号提供给输出端子。在LNA模式期间，步骤602、610、612和614可同时运行。
这里总结本发明的示例实施例。也可以从本文所提交的说明书和权利要求书的整体来理解其他实施例。
示例1.一种射频(RF)放大器电路，包括：可切换电容电路，具有被配置为耦合至输入匹配电感器的第一端子，可切换电容电路被配置为在第一状态下在第一端子和第二端子之间提供短路，并且在第二状态下在第一端子和第二端子之间提供第一电容阻抗；低噪声放大器(LNA)，具有耦合至可切换电容电路的第二端子的输入端子；以及旁路开关，具有耦合至LNA的输出的第一输入端子、耦合至可切换电容电路的第二端子的第二输入端子以及耦合至RF放大器电路的输出的输出端子，旁路开关被配置为在第一状态下选择LNA的输出，并且在第二状态下选择可切换电容电路的第二端子。
示例2.根据示例1的RF放大器，其中可切换电容电路包括与开关并联耦合的电容器。
示例3.根据示例1的RF放大器，其中可切换电容电路包括被配置为在第一状态下导通且在第二状态下断开的晶体管，其中晶体管的寄生电容在第二状态下提供第一电容阻抗。
示例4.根据示例1-3之一的RF放大器，其中旁路开关包括：第一开关，耦合在LNA的输出和RF放大器电路的输出之间；第二开关，耦合在可切换电容电路的第二端子和RF放大器电路的输出之间；以及T开关，耦合在可切换电容电路的第二端子和第二开关之间。
示例5.根据示例4的RF放大器，进一步包括耦合在T开关和第二开关之间的匹配网络。
示例6.根据示例1-5之一的RF放大器，进一步包括匹配电感器。
示例7.根据示例1-6之一的RF放大器，其中可切换电容电路、LNA和旁路开关被设置在单个半导体衬底上。
示例8.根据示例1-7之一的RF放大器，其中第一电容阻抗被配置为在第二状态下提供RF匹配。
示例9.根据示例1-8之一的RF放大器，其中LNA被配置为在第二状态下断开。
示例10.一种射频(RF)系统包括集成电路，集成电路包括：低噪声放大器(LNA)；第一晶体管，具有耦合在LNA的输入和集成电路的输入焊盘之间的负载路径，负载路径在集成电路处于第一状态时具有低阻抗而在集成电路处于第二状态时具有第一电容阻抗，其中第一电容阻抗被配置为在集成电路处于第二状态时提供RF匹配；第一开关，耦合在LNA的输出和集成电路的输出焊盘之间，第一开关被配置为在集成电路处于第一状态时接通且在集成电路处于第二状态时断开；第二开关，耦合在LNA的输入和集成电路的输出焊盘之间，第二开关被配置为在集成电路处于第一状态时断开且在集成电路处于第二状态时接通。
示例11.根据示例10的RF系统，进一步包括：匹配电感器，该匹配电感器具有耦合至集成电路的输入焊盘的第一端子。
示例12.根据示例10的RF系统，其中集成电路进一步包括：耦合在第二开关和LNA的输出焊盘之间的第三开关。
示例13.根据示例12的RF系统，其中集成电路进一步包括：耦合在第二开关和第三开关之间的匹配网络。
示例14.根据示例12或13之一的RF系统，其中第二开关包括T开关。
示例15.根据示例12-14之一的RF系统，其中LNA包括：MOS晶体管，具有耦合至LNA的输入的栅极端子和耦合至LNA的输出的漏极端子；退化电感器，耦合至MOS晶体管的源极端子；以及共源共栅晶体管，耦合在MOS晶体管的漏极端子与LNA的输出之间。
示例16.一种操作LNA的方法，该方法包括旁路LNA，旁路LNA包括：经由输入匹配电感器接收RF信号，将第一电容与输入匹配电感器串联耦合，并且经由旁路开关将接收的RF信号提供给输出端子，旁路开关具有连接至LNA的输入的第一输入和耦合至输出端子的输出。该方法还包括操作LNA，操作LNA包括经由输入匹配电感器接收RF信号，旁路第一电容，使用LNA放大RF信号，并且经由旁路开关将放大的RF信号提供给输出端子，旁路开关具有连接至LNA的输出的第二输入和耦合至输出端子的输出。
示例17.根据示例16的方法，其中：旁路LNA进一步包括对LNA断电；以及操作LNA进一步包括为LNA供电。
示例18.根据示例16或17的方法，其中：旁路第一电容包括导通与电容器并联耦合的开关；以及耦合第一电容包括截止与电容器并联耦合的开关。
示例19.根据示例16-18之一的方法，其中：开关包括MOS晶体管；并且电容器包括MOS晶体管的寄生栅极-漏极和寄生栅极-源极电容。
示例20.根据示例16-19之一的方法，其中第一电容和输入匹配电感器被配置为在旁路LNA时提供RF匹配。
虽然参照说明性实施例描述了本发明，但本说明并不用于以限制性的意义来解释。本领域技术人员在参考说明书后，将明白说明性实施例以及本发明其他实施例的各种修改和组合。因此，所附权利要求书包括任何这种修改或实施例。

Claims (20)

1.一种射频(RF)放大器电路，包括：
可切换电容电路，具有被配置为耦合至输入匹配电感器的第一端子，所述可切换电容电路被配置为：
在第一状态下，在所述第一端子和第二端子之间提供短路，并且
在第二状态下，在所述第一端子和所述第二端子之间提供第一电容阻抗；
低噪声放大器(LNA)，具有耦合至所述可切换电容电路的所述第二端子的输入端子；以及
旁路开关，具有耦合至所述LNA的输出的第一输入端子、耦合至所述可切换电容电路的所述第二端子的第二输入端子以及耦合至所述RF放大器电路的输出的输出端子，所述旁路开关被配置为在所述第一状态下选择所述LNA的输出，并且在所述第二状态下选择所述可切换电容电路的所述第二端子。
2.根据权利要求1所述的RF放大器，其中所述可切换电容电路包括与开关并联耦合的电容器。
3.根据权利要求1所述的RF放大器，其中所述可切换电容电路包括被配置为在所述第一状态下导通且在所述第二状态下断开的晶体管，其中所述晶体管的寄生电容在所述第二状态下提供所述第一电容阻抗。
4.根据权利要求1所述的RF放大器，其中所述旁路开关包括：
第一开关，耦合在所述LNA的输出和所述RF放大器电路的输出之间；
第二开关，耦合在所述可切换电容电路的所述第二端子和所述RF放大器电路的输出之间；以及
T开关，耦合在所述可切换电容电路的所述第二端子和所述第二开关之间。
5.根据权利要求4所述的RF放大器，还包括：耦合在所述T开关和所述第二开关之间的匹配网络。
6.根据权利要求1所述的RF放大器，还包括所述匹配电感器。
7.根据权利要求1所述的RF放大器，其中所述可切换电容电路、所述LNA和所述旁路开关被设置在单个半导体衬底上。
8.根据权利要求1所述的RF放大器，其中所述第一电容阻抗被配置为在所述第二状态下提供RF匹配。
9.根据权利要求1所述的RF放大器，其中所述LNA被配置为在所述第二状态下断开。
10.一种射频(RF)系统，包括：
集成电路，包括：
低噪声放大器(LNA)；
第一晶体管，具有耦合在所述LNA的输入和所述集成电路的输入焊盘之间的负载路径，所述负载路径在所述集成电路处于第一状态时具有低阻抗而在所述集成电路处于第二状态时具有第一电容阻抗，其中所述第一电容阻抗被配置为在所述集成电路处于所述第二状态时提供RF匹配；
第一开关，耦合在所述LNA的输出和所述集成电路的输出焊盘之间，所述第一开关被配置为在所述集成电路处于所述第一状态时接通且在所述集成电路处于所述第二状态时断开；
第二开关，耦合在所述LNA的输入和所述集成电路的输出焊盘之间，所述第二开关被配置为在所述集成电路处于所述第一状态时断开且在所述集成电路处于所述第二状态时接通。
11.根据权利要求10所述的RF系统，还包括：匹配电感器，所述匹配电感器具有耦合至所述集成电路的所述输入焊盘的第一端子。
12.根据权利要求10所述的RF系统，其中所述集成电路进一步包括：耦合在所述第二开关和所述LNA的输出焊盘之间的第三开关。
13.根据权利要求12所述的RF系统，其中所述集成电路进一步包括：耦合在所述第二开关和所述第三开关之间的匹配网络。
14.根据权利要求12所述的RF系统，其中所述第二开关包括T开关。
15.根据权利要求10所述的RF系统，其中所述LNA包括：
MOS晶体管，具有耦合至所述LNA的输入的栅极端子和耦合至所述LNA的输出的漏极端子；
退化电感器，耦合至所述MOS晶体管的源极端子；以及
共源共栅晶体管，耦合在所述MOS晶体管的漏极端子与所述LNA的输出之间。
16.一种操作低噪声放大器(LNA)的方法，所述方法包括：
旁路所述LNA，包括：
经由输入匹配电感器接收RF信号，
将第一电容与所述输入匹配电感器串联耦合，并且
经由旁路开关将所接收的RF信号提供给输出端子，所述旁路开关具有连接至所述LNA的输入的第一输入和耦合至所述输出端子的输出；以及
操作所述LNA，包括：
经由输入匹配电感器接收所述RF信号，
旁路所述第一电容，
使用所述LNA放大所述RF信号，并且
经由所述旁路开关将所放大的RF信号提供给所述输出端子，所述旁路开关具有连接至所述LNA的输出的第二输入和耦合至所述输出端子的输出。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
旁路所述LNA进一步包括对所述LNA断电；以及
操作所述LNA进一步包括为所述LNA供电。
18.根据权利要求16所述的方法，其中：
旁路所述第一电容包括导通与电容器并联耦合的开关；以及
耦合所述第一电容包括断开与所述电容器并联耦合的所述开关。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
所述开关包括MOS晶体管；并且
所述电容器包括所述MOS晶体管的寄生栅极-漏极电容以及寄生栅极-源极电容。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一电容和所述输入匹配电感器被配置为在旁路所述LNA时提供RF匹配。
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