JP6224293B1 - マルチバンド受信機のための２段低雑音増幅器 - Google Patents

Abstract

マルチバンド受信機において使用するための２段ＬＮＡが開示される。例示的な実施形態では、装置は、第１段増幅電圧モード信号を出力するために、それぞれ、複数の第１段出力ポートを有する、複数の第１段増幅器を含む。装置はまた、それぞれ、複数の第２段入力ポートと、増幅電流モード信号を出力するための第２段出力ポートとを有する、複数の第２段増幅器を含む。装置はまた、第１段出力ポートに接続された入力端子と、第２段入力ポートに接続された出力端子とを有するスイッチ装置を含み、スイッチ装置は、選択された第２段入力ポートを選択された第１段出力ポートに接続するためのものである。

Description

[0001]本開示は、一般に電子機器に関し、より詳細には、マルチバンド受信機のための低雑音増幅器に関する。

[0002]ワイヤレス通信システムにおけるワイヤレスデバイス（たとえば、セルラーフォンまたはスマートフォン）は、双方向通信のためのデータを送信および受信し得る。ワイヤレスデバイスは、データ送信のための送信機と、データ受信のための受信機とを含み得る。データ送信では、送信機は、無線周波数（ＲＦ）キャリア信号をデータで変調して変調されたＲＦ信号を取得し、変調されたＲＦ信号を増幅して、適切な出力電力レベルを有する増幅ＲＦ信号（an amplified RF signal）を取得し、アンテナを介して増幅ＲＦ信号を基地局に送信し得る。データ受信では、受信機は、アンテナを介して受信ＲＦ信号を取得し得、受信ＲＦ信号を増幅し処理して、基地局によって送られたデータを復元し得る。

[0003]ワイヤレスデバイスは、広い周波数範囲にわたる動作をサポートし得る。たとえば、ワイヤレスデバイスは、２つまたはそれ以上のコンポーネントキャリアのアグリゲート（an aggregate）からなる着信ＲＦ信号を受信することを伴う、受信機（Ｒｘ）キャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier Aggregation）をサポートし得る。キャリアアグリゲートされたＲＦ信号は、２つまたはそれ以上の別個の局部発振器（ＬＯ）周波数を使用してダウンコンバートされる必要があり、それは、イントラモードＣＡのための単入力多出力ＬＮＡを一般に必要とする。残念ながら、従来のＬＮＡ構成は、大量の回路面積を利用し、劣化した線形性に悩まされ得る。

[0004]従来のＬＮＡよりも回路面積要件を低減することと、優れた線形性性能を提供することとを行いながら、広い周波数範囲にわたる動作をサポートするために、２段低雑音増幅器（a dual stage low noise amplifier）を有することが望ましい。

[0005]ワイヤレス通信システムにおいて通信するワイヤレスデバイス中の２段ＬＮＡの例示的な実施形態を示す図。 [0006]図１の２段ＬＮＡが動作するように構成された、例示的な周波数バンドグループを示す図。 [0007]ワイヤレスデバイスにおいて使用するための２段ＬＮＡの例示的な実施形態を含む受信機を示す図。 [0008]図３に示されている受信機および２段ＬＮＡの詳細な例示的な実施形態を示す図。 [0009]図３に示されている受信機および２段ＬＮＡの詳細な例示的な代替実施形態を示す図。 [0010]図４に示されている２段ＬＮＡにおいて使用するための第１段増幅器（a first stage amplifier）およびスイッチの例示的な詳細な実施形態を示す図。 [0011]図４に示されている２段ＬＮＡにおいて使用するための第２段増幅器（a second stage amplifier）およびトランスフォーマの例示的な詳細な実施形態を示す図。 [0012]図４に示されている２段ＬＮＡとともに使用するためのコントローラの例示的な実施形態を示す図。 [0013]マルチバンド受信機における増幅のための方法の例示的な実施形態を示す図。 [0014]マルチバンド受信機における２段増幅（dual stage amplification）のために構成された例示的な装置を示す図。

詳細な説明

[0015]以下に示す詳細な説明は、本開示の例示的な設計を説明するものであり、本開示が実施され得る設計のみを表すものではない。「例示的」という用語は、本明細書では、「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明するいかなる設計も、必ずしも他の設計よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきであるとは限らない。詳細な説明は、本開示の例示的な設計の完全な理解を与えるための具体的な詳細を含む。本明細書で説明する例示的な設計はこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることが当業者には明らかであろう。いくつかの事例では、本明細書で提示する例示的な設計の新規性を不明瞭にしないように、よく知られている構造およびデバイスをブロック図の形式で示す。

[0016]図１に、ワイヤレス通信システム１００において通信するワイヤレスデバイス１１０中の２段ＬＮＡ１１６の例示的な実施形態を示す。ワイヤレスシステム１００は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）システム、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標）：Global System for Mobile Communications）システム、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ：wireless local area network）システム、または何らかの他のワイヤレスシステムであり得る。ＣＤＭＡシステムは、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ（登録商標））、ＣＤＭＡ １Ｘ、エボリューションデータオプティマイズド（ＥＶＤＯ：Evolution-Data Optimized）、時分割同期ＣＤＭＡ（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ：Time Division Synchronous CDMA）、またはＣＤＭＡの何らかの他のバージョンを実装し得る。簡単のために、図１は、基地局１０２および１０４ならびに１つのシステムコントローラ１０６と通信しているワイヤレスデバイス１１０を示している。概して、ワイヤレス通信システムは、任意の数の基地局と、ネットワークエンティティの任意のセットとを含み得る。

[0017]ワイヤレスデバイス１１０は、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、端末、アクセス端末、加入者ユニット、局などと呼ばれることもある。ワイヤレスデバイス１１０は、セルラーフォン、スマートフォン、タブレット、ワイヤレスモデム、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドデバイス、ラップトップコンピュータ、スマートブック、ネットブック、コードレスフォン、ワイヤレスローカルループ（ＷＬＬ）局、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスなどであり得る。ワイヤレスデバイス１１０はまた、放送局（たとえば、放送局１１２）からの信号、または１つまたは複数のグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ：global navigation satellite system）中の衛星（たとえば、衛星１０８）からの信号を受信し得る。ワイヤレスデバイス１１０は、ＬＴＥ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ １Ｘ、ＥＶＤＯ、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ、ＧＳＭ、および・または８０２．１１など、ワイヤレス通信のための１つまたは複数の無線技術をサポートし得る。

[0018]例示的な実施形態では、２段ＬＮＡ１１６は、複数の信号を受信し、たとえば、キャリアアグリゲーション受信機中で見つけられるような、選択された復調器に複数の増幅信号（multiple amplified signals）を入力する前に、増幅を与えるように動作する。様々な例示的な実施形態では、２段ＬＮＡは、従来の低雑音増幅器よりも向上した線形性および回路面積効率を与えるように動作する。

[0019]図２に、図１の２段ＬＮＡ１１６が動作するように構成された、例示的な周波数バンドグループを示す。ワイヤレスデバイス１１０は、１０００メガヘルツ（ＭＨｚ）よりも低い周波数をカバーするローバンド（ＬＢ：low-band）、１０００ＭＨｚから２３００ＭＨｚまでの周波数をカバーするミッドバンド（ＭＢ：mid-band）、および／または２３００ＭＨｚよりも高い周波数をカバーする１つまたは複数のハイバンド（ＨＢ：high-bands）で動作することが可能であり得る。たとえば、図２に示されているように、ローバンドは６９８〜９６０ＭＨｚをカバーし得、ミッドバンドは１４７５〜２１７０ＭＨｚをカバーし得、ハイバンドは２３００〜２６９０ＭＨｚと３４００〜３８００ＭＨｚとをカバーし得る。ローバンド、ミッドバンド、およびハイバンドは、バンドの３つのグループ（またはバンドグループ）を指し、各バンドグループは、いくつかの周波数バンド（または単に、「バンド」）を含む。各バンドは、最高２００ＭＨｚをカバーし得る。ＬＴＥリリース１１は３５個のバンドをサポートし、それらのバンドは、ＬＴＥ／ＵＭＴＳバンドと呼ばれ、３ＧＰＰ ＴＳ３６．１０１に記載されている。図２に示す周波数グラフは、５．１５ＧＨｚから５．８５ＧＨｚまでのＬＴＥＵバンドを示すように拡張され得る。

[0020]概して、任意の数のバンドグループが定義され得る。各バンドグループは、図２に示されている周波数範囲のうちのいずれかに一致することも一致しないこともある、周波数の任意の範囲をカバーし得る。各バンドグループはまた、任意の数のバンドを含み得る。様々な例示的な実施形態では、２段ＬＮＡ１１６は、すべての様々なバンドグループとともに使用するのに好適である。

[0021]図３に、図１に示されているワイヤレスデバイス１１０など、ワイヤレスデバイスにおいて使用するための２段ＬＮＡ３０６の例示的な実施形態を含む受信機３００を示す。受信機３００は、１つまたは複数のアンテナ３０２と、アンテナインターフェース３０４と、２段ＬＮＡ３０６と、復調器３０８と、コントローラ３１０とを備える。

[0022]動作中に、アンテナ３０２によって受信された信号は、アンテナインターフェース３０４に受け渡される。信号は、図２に関して説明した周波数バンドのうちのいずれか中のＲＦ信号を備える。アンテナインターフェース３０４は、アンテナ３０２からのＲＦ信号が、低い損失またはひずみで２段ＬＮＡ３０６に入力されることを可能にするために、インピーダンス整合を与えるように構成された整合回路を備える。

[0023]２段ＬＮＡ３０６は、コントローラ３１０の制御下で、受信ＲＦ信号を増幅し、変調器３０８に受信ＲＦ信号を分配するように動作する。たとえば、コントローラ３１０は、２段ＬＮＡ３０８がどのように信号を増幅し、復調器３０８に向けるかを制御する。したがって、２段ＬＮＡ３０８は、１つまたは複数のアンテナによって受信されたＲＦ信号を増幅し、増幅信号をマルチバンド受信機中の特定の復調器に向けるように動作する。 様々な例示的な実施形態では、２段ＬＮＡ３０６は、向上した線形性および回路面積節約を与えるように構成される。

[0024]復調器３０８は、ＲＦ信号をベースバンドにダウンコンバータするように動作する。ベースバンド信号は、次いで、受信デバイスにおいて、組み合わせられるか、またはさもなければ処理され得る。たとえば、キャリアアグリゲーション通信システムでは、送信機におけるベースバンド信号は、異なる周波数の複数のキャリア信号を使用して変調され、送信される、複数のベースバンド信号成分に分割される。受信デバイスにおいて、各キャリアは、受信され、それの対応するベースバンド信号成分を取得するために復調される。これらのベースバンド信号成分は、次いで、元のベースバンド信号を形成するために組み合わせられる。

[0025]図４に、図３に示されている受信機３００および２段ＬＮＡ３０６の詳細な例示的な実施形態を示す。アンテナ３０２は、アンテナ４０２および４０４を備える。アンテナインターフェース３０４は、整合回路４０６、４０８、および４１０を備える。復調器３０８は、調整可能なトランスフォーマ４３０、４３２、および４３４と、ダウンコンバータ４３６、４３８、および４４０とを備える。２段ＬＮＡ３０６は、第１の増幅器段（a first amplifier stage）４４２と第２の増幅器段４４４とを備える。第１の増幅器段４４２は、増幅器４１２、４１４、および４１６と、スイッチ４１８、４２０、および４２２を備えるスイッチ装置４１９とを備える。各スイッチ（４１８、４２０、および４２２）は、１つまたは複数の独立して制御可能なスイッチデバイスを備える。第２の増幅器段４４４は、増幅器４２４、４２６、および４２８を備える。コントローラ３１０は、スイッチの動作を制御するためのスイッチ制御信号（Ｓｎ）と、信号復調を容易にするためにトランスフォーマを同調させるためのトランスフォーマ制御信号（Ｔｎ）とを出力するように動作する。

[0026]動作中、アンテナ４０２および４０４は、変調されたデータまたは他の情報信号を備えるＲＦ信号を受信する。例示的な実施形態では、アンテナ４０２、４０４は、キャリアアグリゲーションを利用する通信システムにおいて様々なキャリアを受信するように構成される。２つのアンテナが図４に示されているが、２段ＬＮＡ３０６は、任意の数のアンテナとともに使用するのに好適である。

[0027]アンテナ４０２、４０４は、整合回路４０６、４０８、および４１０に接続される。これらの整合回路は、アンテナ４０２、４０４からのＲＦ信号を２段ＬＮＡ３０６の第１段増幅器４４２の入力ポートに整合させるように動作する。例示的な実施形態では、任意の数の第１段増幅器が利用され得る。第１段増幅器４４２は、それらの入力ポートにおける受信ＲＦ信号を増幅し、それらの出力ポートにおける増幅信号をスイッチ４１８、４２０、および４２２に与える。図示の例示的な実施形態では、増幅器４１２は、アンテナ４０２からの信号を増幅し、増幅器４１４および４１６は、アンテナ４０４からの信号を増幅する。代替実施形態では、第１段増幅器４４２の増幅器は、同じアンテナまたは異なるアンテナからの信号を増幅する。

[0028]スイッチ４１８、４２０、および４２２は、それぞれ、入力端子と１つまたは複数の出力端子とを有する。たとえば、スイッチ４１８は、入力端子４４６と出力端子４５８とを有する。例示的な実施形態では、各スイッチは、同じ入力信号を受信するように接続されたそれらの入力を有する１つまたは複数の独立して制御可能なスイッチデバイスを備える。しかしながら、スイッチデバイスは、独立した出力を与える。例示的な実施形態では、各スイッチ（４１８、４２０、および４２２）の入力端子は、スイッチ制御信号（Ｓ１〜Ｓ３）に応答して、それらのそれぞれの出力端子のうちの１つまたは複数に接続される。したがって、増幅器４１２、４１４、および４１６の出力ポートは、受信されたスイッチ制御信号（Ｓ１〜Ｓ３）に基づいて、それぞれ、スイッチ４１８、４２０および４２２に関連する出力端子のうちの１つまたは複数に接続され得る。

[0029]スイッチの出力端子は、第２の増幅器段４４４の増幅器４２４、４２６、および４２８の入力ポートに接続される。例示的な実施形態では、スイッチ４１８、４２０、および４２２の出力と、第２の増幅器段４４４との間の接続を介して流れる（４４８において示されている）信号は、情報が、これらの信号に関連する電圧レベルおよび／または電圧変化において伝達されるような、電圧モード信号である。信号４４８は、電圧モード信号であるので、スイッチ４１２、４１４、および４１６と、第２段増幅器４２４、４２６、および４２８との間の距離が、これらの接続を介して流れる増幅信号を著しく劣化させることなしに拡張され得る。

[0030]動作中に、コントローラ３１０は、それらの入力端子をそれらの出力端子のうちの１つまたは複数に接続するために、スイッチを制御するためのスイッチ制御信号（Ｓ１〜Ｓ３）を出力する。これは、第１段増幅器４１２、４１４、および４１８からの増幅信号を、第２段増幅器４２４、４２６、および４２８に効果的に分配する。例示的な実施形態では、第１段増幅器４１２、４１４、および４１６から出力された増幅信号の任意の部分または全部が、第２段増幅器４２４、４２６、および４２８のうちの１つまたは複数への入力になるために切り替えられ得る。たとえば、スイッチ４１８、４２０、および４２２の上部スイッチが閉じられた場合、第１段増幅器のすべての増幅された出力は、第２段増幅器４２４に入力されるために切り替えられる。したがって、スイッチ４１８、４２０、および４２２は、第１段増幅器出力のうちのいずれかを第２段増幅器入力のいずれかに向けるように構成され得る。

[0031]第２段増幅器４４４は、トランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４を駆動するために使用される、それらの出力ポートにおける増幅電流モード信号（amplified current mode signals）を生成するために、それらの入力ポートにおける電圧モード信号を増幅するように動作する。たとえば、信号４５０は、第２段増幅器４２４から出力され、トランスフォーマ４３０に入力される、電流モード信号である。トランスフォーマ４３０の出力は、第１のキャリアに関連するベースバンドデータを生成するために、ダウンコンバータ４３６に入力される。ダウンコンバータ４３６は、トランスフォーマ４３０から出力された電流モードＲＦ信号をダウンコンバートするために使用される、局部発振器（ＬＯ１）信号を受信する。ダウンコンバータ４３８および４４０は、同様に構成される。

[0032]例示的な実施形態では、トランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４は、トランスフォーマ性能が特定のキャリア周波数に同調させられることを可能にする、同調可能キャパシタ４５２、４５４、および４５６を備える。同調可能キャパシタ４５２、４５４、および４５６は、コントローラ３１０から出力された受信トランスフォーマ制御信号（Ｔ１〜Ｔ３）に基づいて同調させられる。第２段増幅器４４４の出力は、情報が、これらの電流信号に関連する電気的電流レベルおよび／または電流変化において伝達されるような、電流モード信号である。第２段増幅器４４４の増幅された出力は電流モード信号であるので、これらの増幅器は、優れた線形性を維持するために、それらの対応するトランスフォーマ回路に極めて近くに配置され得る。対照的に、スイッチ４１８、４２０、および４２２の出力と第２段増幅器への入力との間の接続は、これらの接続が電圧モード信号を搬送し、したがって、線形性劣化をより受けにくい（less prone to linearity degradation）ので、長さがはるかに長いことがある。したがって、第１段増幅器４４２は、それらが特定のバンド中の信号を増幅するので、バンド中心増幅器（band-centric amplifiers）として動作する。第２段増幅器は、それらが、復調されるべき特定のキャリアに関連する信号を増幅するので、キャリア中心増幅器（carrier-centric amplifiers）として動作する。

[0033]例示的な実施形態では、第１段増幅器４４２と第２段増幅器４４４とは、１つまたは複数の集積回路（ＩＣ）上に実装される。たとえば、一態様では、第１段増幅器４４２とスイッチ装置４１９とは、第１のＩＣ上に実装され、第２段増幅器４４４は、第２のＩＣ上に実装される。他の実装形態が可能であることに留意されたい。信号４４８が電圧モード信号であるので、これらの接続の長さは、第２段増幅器４４４の出力とトランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４との間の接続を介して流れる、電流モード信号４５０の長さよりも長くなることがある。

[0034]図５に、図４に示されている２段ＬＮＡ３０６の例示的な代替実施形態を示す。図５に示されているように、２段ＬＮＡ３０６は、第１段増幅器５１０と第２段増幅器５１２とを備える。第２の増幅器段５１２は、今度は、第１段増幅器５１０から電圧モード増幅出力信号（voltage mode amplified output signals）５０８を受信する、スイッチ５０２、５０４、および５０６を備える、スイッチ装置５０１を含む。各スイッチ（５０２、５０４、および５０６）は、１つまたは複数の独立して制御可能なスイッチデバイスを備える。スイッチ５０２、５０４、および５０６は、コントローラ３１０から出力されたスイッチ制御信号（Ｓ１〜Ｓ３）によって制御される。各スイッチは、複数の入力端子と１つの出力端子とを有する。たとえば、スイッチ５０２は、入力端子５１４と出力端子５１６とを有する。入力端子は、第１段増幅器５１０から出力された電圧モード増幅信号を受信するために接続される。スイッチの出力端子は、受信された電圧モード増幅信号を、第２段増幅器４２４、４２６、および４２８の入力に受け渡す。第２段増幅器５１２は、増幅電流モード信号（amplified current mode signals）を出力し、それらは、対応するトランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４に入力される。たとえば、信号４５０は、増幅電流モード信号である。したがって、図５に示されている２段ＬＮＡ３０６の例示的な実施形態は、第１段増幅器の出力を分配するスイッチ装置５０１が、どのように、第１段増幅器回路５１０を備える第１の集積回路から、第２段増幅器回路５１２を備える第２の集積回路へと移動され得るかを示している。

[0035]図６に、図４に示されている２段ＬＮＡ３０６の、増幅器４１２およびスイッチ４１８の例示的な詳細な実施形態を示す。この例示的な実施形態では、増幅器４１２は、反転増幅器（an inverting amplifier）を形成するトランジスタ６０２および６０４を備える。増幅器４１２の出力端子６０６は、スイッチ４１８の入力端子６０８に接続される。増幅器４１２は、キャパシタ６１２および６１４を通してトランジスタ６０２、６０４のゲートに結合される入力端子６１０において入力を受信する。第１のディジェネレーションインダクタ（first degeneration inductor）６１６が、供給線（a supply line）とトランジスタ６０２のソース端子との間に接続される。第２のディジェネレーションインダクタ６１８が、信号接地とトランジスタ６０４のソース端子との間に接続される。２つのディジェネレーションインダクタ６１６および６１８は、回路面積を低減するために、相互結合係数（a mutual coupling co-efficient）（Ｋｄｅｇ）で互いに結合する。

[0036]スイッチ４１８は、３つのトランジスタスイッチデバイス６２０、６２２、６２４を備える。トランジスタは、コントローラ３１０によって生成されるスイッチ制御線（Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、およびＳ１ｃ）によって制御される。スイッチがオンにされた場合、入力端子６０８における信号は、オンにされたスイッチに関連する出力端子に受け渡される。たとえば、スイッチ６２０がスイッチ制御線Ｓ１Ａによってオンにされた場合、端子６０８における信号は、スイッチ出力端子６２６に受け渡される。スイッチは、スイッチ制御線（Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ）の状態に応じて、スイッチのうちのいずれかまたはすべてが、任意の時間にオンまたはオフのいずれかであり得るように、独立して制御可能である。この例示的な実施形態では、スイッチ４１８から出力された信号は、電圧モード信号である。

[0037]図７に、図４に示されている増幅器４２４およびトランスフォーマ回路４３０の詳細な例示的な実施形態を示す。この例示的な実施形態では、増幅器４２４は、出力端子７２０において電流モード出力信号を与える反転増幅器を形成する、トランジスタ７１２および７１４を備える。増幅器４２４の出力端子７２０は、トランスフォーマ４３０の入力端子７２２に接続される。増幅器４２４は、キャパシタ７０４および７０６を通してトランジスタ７１２および７１４のゲートに結合される入力端子７０２において入力信号を受信する。たとえば、例示的な実施形態では、入力端子７０２は、増幅のための電圧モード信号を受信するために、図４に示されているようなスイッチ出力端子４５８に接続される。

[0038]第１の抵抗器７０８が、第１のバイアス信号（Ｖｂｉａｓ＿ｐｍｏｓ）を受信するために、トランジスタ７１２のゲートに接続される。第２の抵抗器７１０が、第２のバイアス信号（Ｖｂｉａｓ＿ｎｍｏｓ）を受信するために、トランジスタ７１４のゲートに接続される。第１の同調可能キャパシタ７１６が、トランジスタ７１２のゲート端子とソース端子との間に接続される。ソース端子は、電圧源にさらに接続される。第２の同調可能キャパシタ７１８が、トランジスタ７１４のゲート端子とソース端子との間に接続される。ソース端子は、信号接地にさらに接続される。同調可能キャパシタ７１６および７１８は、ワイヤレスデバイスにおける別のエンティティ（図示せず）によって与えられる同調制御信号Ｃｇｓｎ＿ｔｕｎｅおよびＣｇｓｐ＿ｔｕｎｅを受信する。バイアス信号Ｖｂｉａｓ＿ｐｍｏｓおよびＶｂｉａｓ＿ｎｍｏｓも、ワイヤレスデバイスにおける別のエンティティ（図示せず）によって与えられる。同調信号およびバイアス信号は、所望の動作モードにおいて動作するように増幅器４２４を制御するように構成される。

[0039]トランスフォーマ４３０は、同調キャパシタ７２４および７２６と、トランスフォーマ７２８とを備える。直列同調キャパシタ７２４は、入力端子７２２における電流モード信号４５０をトランスフォーマ７２８に結合する。直列同調可能キャパシタ７２４とシャント同調可能キャパシタ（shunt tunable capacitor）７２６とは、関心のある特定の周波数（particular frequency of interest）についてトランスフォーマ７２８の動作を同調させるように動作する。キャパシタ７２４および７２６は、コントローラ３１０によって生成されるトランスフォーマ制御信号（Ｔ１）中で与えられる同調信号によって同調可能である。トランスフォーマ７２８は、ダウンストリーム復調器に出力信号７３０を与える。

[0040]図８に、図４または図５に示されている２段ＬＮＡ３０６とともに使用するためのコントローラ８００の例示的な実施形態を示す。たとえば、コントローラ８００は、図４または図５に示されているコントローラ３１０として使用するのに好適である。コントローラ８００は、通信バス８１０を介して通信するためにすべてが結合される、プロセッサ８０２と、メモリ８０４と、スイッチコントローラ８０６と、トランスフォーマコントローラ８０８とを備える。

[0041]プロセッサ８０２は、ＣＰＵ、プロセッサ、ゲートアレイ、ハードウェア論理、ディスクリート回路、メモリ要素、および／またはソフトウェアを実行するハードウェアのうちの少なくとも１つを備える。プロセッサ８０２は、通信バス８１０を使用して、コントローラ８００の他の機能要素を制御するように動作する。プロセッサ８０２は、メモリ８０４に記憶された命令を実行するか、あるいはプロセッサ制御線８１２を介して受信された命令、コマンド、データ、または他の情報に従って動作することができる。例示的な実施形態では、デバイスにおける別のエンティティ（図示せず）が、プロセッサ制御線８１２上で情報を生成する。

[0042]メモリ８０４は、コントローラ８００の動作に関連する命令および／またはデータを記憶し、取り出し、維持することを可能にする任意の好適なメモリまたはストレージデバイスを備える。例示的な実施形態では、メモリ８０４は、本明細書で説明する２段ＬＮＡの機能を実施するために、プロセッサ８０２によって実行され得るアルゴリズム命令を記憶する。

[0043]スイッチコントローラ８０６は、増幅器、バッファ、レジスタ、ゲート、トランジスタ、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、あるいは他の好適なハードウェアのようなハードウェア、または、上記で説明した様々な例示的な実施形態において使用されるスイッチにスイッチ制御信号（Ｓｎ）を出力するように動作するソフトウェアを実行するハードウェアおよび／または個別構成要素を備える。たとえば、プロセッサ８０２は、様々な実施形態において使用されるスイッチのうちの１つまたは複数のためのスイッチ設定を決定し、これらのスイッチ設定をスイッチコントローラ８０６に受け渡すように動作する。スイッチコントローラ８０６は、プロセッサ８０２によって行われた決定に従って、それらのスイッチ設定を調整するために、指定されたスイッチにスイッチ制御信号（Ｓｎ）を出力する。例示的な実施形態では、プロセッサ８０２は、スイッチ４１８、４２０、４２２のスイッチ設定が新しいスイッチ設定に変更されるべきであると決定する。プロセッサ８０２は、新しいスイッチ設定をスイッチコントローラ８０６に送り、スイッチコントローラ８０６は、新しいスイッチ設定を設定するために、スイッチ４１８、４２０、４２２にスイッチ制御信号（Ｓｎ）を出力する。例示的な実施形態では、スイッチコントローラ８０６は、必要に応じてアナログおよび／またはデジタルスイッチ制御信号を出力するように構成される。

[0044]トランスフォーマコントローラ８０８は、増幅器、バッファ、レジスタ、ゲート、トランジスタ、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、あるいは他の好適なハードウェアのようなハードウェア、または、トランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４の動作を同調させるために、トランスフォーマ制御信号（Ｔｎ）を出力するように動作するソフトウェアを実行するハードウェアおよび／または個別構成要素を備える。たとえば、プロセッサ８０２は、トランスフォーマ回路の各々のための動作パラメータ（たとえば、周波数同調）を決定し、これらの調整をトランスフォーマコントローラ８０８に受け渡すように動作する。トランスフォーマコントローラ８０８は、プロセッサ８０２によって行われた決定に従ってトランスフォーマ回路の動作を調整するために、トランスフォーマ制御信号（Ｔｎ）を出力する。

[0045]コントローラ８００は、一実装形態を表すにすぎず、他の実装形態が可能であることに留意されたい。たとえば、コントローラ８００は、プロセッサまたはメモリデバイスを不要にする（eliminate the need for）ディスクリート論理で実装され得る。別の実装形態では、コントローラ８００の機能および／または実装形態は、受信デバイスにおけるベースバンドプロセッサまたは他のエンティティに組み込まれるかまたは統合される。

[0046]図９に、マルチバンド受信機において増幅を与えるための例示的な方法９００を示す。たとえば、方法９００は、図４に示されている２段ＬＮＡ３０６を備える受信機３００とともに使用するのに好適である。

[0047]ブロック９０２において、各アンテナ３０２によって受信され、適切な整合ネットワーク３０４を使用して第１段増幅器４４２に入力されるべき、キャリア信号を識別するための決定が行われる。たとえば、プロセッサ８０２は、受信されるべきキャリア信号と、それらのキャリア信号を受信するために使用されるべきアンテナとを識別する情報を、制御インターフェース８１２を介して受信する。プロセッサはまた、アンテナがどのように整合ネットワーク３０４を通して第１の増幅器段４４２の入力に接続されるかの知識を有する。

[0048]ブロック９０４において、受信されたキャリア信号を復調するために使用されるべき復調器３０８に関する決定が行われる。たとえば、プロセッサ８０２は、受信されるべきキャリア信号を復調するためにどの復調器が使用されるべきであるかを示す情報を、制御インターフェース８１２を介して受信する。

[0049]ブロック９０６において、第１の増幅器段４４２増幅器からの電圧モード出力がどのように第２の増幅器段４４４増幅器に入力されるかを制御するために、スイッチ制御信号が生成され、出力される。プロセッサ８０２は、第１段増幅器の電圧モード出力信号（first stage amplifier voltage mode output signals）４４８を第２段増幅器４４４の入力に接続するようにスイッチ４１８、４２０、および４２２の動作を制御するために、スイッチ制御信号（Ｓｎ）を出力するように、スイッチコントローラ８０６を制御する。スイッチ４１８、４２０、および４２２は、第１の増幅器段出力中のキャリア信号が、適切な第２段増幅器によって増幅され、正しい復調器にルーティングされるように、第１段増幅出力が適切な第２段増幅器入力に接続されるように制御される。

[0050]ブロック９０８において、各復調器によって復調されるべきキャリア信号に基づいて所望の周波数において動作するために、トランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４を同調させるために、トランスフォーマ制御信号が生成され、出力される。例示的な実施形態では、トランスフォーマ４３０、４３２、および４３４の動作が、第２段増幅器の電流モード出力信号４５０を受信し、これらの信号をそれらのトランスフォーマから復調器４３６、４３９、および４４０に搬送するために同調されるように、プロセッサ８０２は、可変キャパシタ４５２、４５４、および４５６を同調させるために、トランスフォーマ制御信号（Ｔｎ）を出力するように、トランスフォーマコントローラ８０８を制御する。例示的な実施形態では、トランスフォーマ制御信号（Ｔｎ）は、各トランスフォーマ回路の直列同調可能キャパシタ７２４とシャント同調可能キャパシタ７２６の両方を制御する。

[0051]ブロック９１０において、スイッチ４１８、４２０、および４２２に入力される増幅電圧モード信号（amplified voltage mode signals）を生成するために、アンテナ３０２において受信されるＲＦ信号が、第１の増幅器段４４２によって増幅されるとき、ＲＦ信号が受信され、復調される。スイッチは、スイッチ制御信号（Ｓｎ）によって、増幅電圧モード信号を第２の増幅器段４４４の適切な入力に接続するように制御される。第２段増幅器は、増幅電流モード信号を出力し、それらは、トランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４に入力され、トランスフォーマ回路４３０、４３２、および４３４は、復調されるべきキャリア信号の適切な周波数において動作するように同調される。トランスフォーマ回路の出力は、所望のベースバンド信号を取得するためにダウンコンバートされるために、復調器４３６、４３８、および４４０に入力される。

[0052]図１０に、ワイヤレスデバイスにおける２段増幅のために構成された例示的な装置１０００を示す。例示的な実施形態では、装置１０００は、１つまたは複数のアンテナ信号を増幅するための第１の手段（１００２）を備え、増幅するための手段は、増幅信号を出力するための複数の出力ポートを有する。装置１０００はまた、複数の入力ポートにおいて受信された信号を増幅するための第２の手段（１００４）を備える。装置１０００はまた、選択された出力ポートを選択された入力ポートに選択的に接続するための第３の手段（１００６）を備える。

[0053]本明細書で説明した２段ＬＮＡの例示的な実施形態は、ＩＣ、アナログＩＣ、ＲＦＩＣ、混合信号ＩＣ、ＡＳＩＣ、プリント回路板（ＰＣＢ）、電子デバイスなどの上に実装され得る。２段ＬＮＡはまた、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、ＮチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）、ＰチャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、バイポーラＣＭＯＳ（ＢｉＣＭＯＳ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）など、様々なＩＣプロセス技術を用いて作製され得る。

[0054]本明細書で説明した２段ＬＮＡを実装する装置は、スタンドアロンデバイスであり得るか、またはより大きいデバイスの一部であり得る。デバイスは、（ｉ）スタンドアロンＩＣ、（ｉｉ）データおよび／または命令を記憶するためのメモリＩＣを含み得る１つまたは複数のＩＣのセット、（ｉｉｉ）ＲＦ受信機（ＲＦＲ）またはＲＦ送信機／受信機（ＲＴＲ）などのＲＦＩＣ、（ｉｖ）移動局モデム（ＭＳＭ）などのＡＳＩＣ、（ｖ）他のデバイス内に埋め込まれ得るモジュール、（ｖｉ）受信機、セルラーフォン、ワイヤレスデバイス、ハンドセット、またはモバイルユニット、（ｖｉｉ）その他であり得る。

[0055]１つまたは複数の例示的な設計では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶されるか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にする任意の媒体を含む通信媒体と、コンピュータ記憶媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を備えることができる。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用するディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）およびｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（disc）を含み、ここで、ディスク（disk）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（disc）は、データをレーザーで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

[0056]本開示についての以上の説明は、いかなる当業者も本開示を作成または使用することができるように与えたものである。本開示への様々な修正は当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義した一般原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書で説明した例および設計に限定されるものではなく、本開示は、本明細書で開示した原理および新規の特徴に合致する最も広い範囲を与えられるべきである。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[Ｃ１] 第１段増幅電圧モード信号を出力するために、それぞれ、複数の第１段出力ポートを有する、複数の第１段増幅器と、
それぞれ、複数の第２段入力ポートと、増幅電流モード信号を出力するための第２段出力ポートとを有する、複数の第２段増幅器と、
前記第１段出力ポートに結合された入力端子と、前記第２段入力ポートに結合された出力端子とを有するスイッチ装置と、前記スイッチ装置が、選択された第１段出力ポートを選択された第２段入力ポートに結合するように構成される、
を備える、装置。
[Ｃ２] 前記スイッチ装置が、制御信号に応答して動作可能である、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ３] 前記スイッチ装置が、複数のスイッチを備え、前記制御信号が、それぞれ、前記複数のスイッチに結合された複数の制御信号を備える、Ｃ２に記載の装置。
[Ｃ４] 前記複数のスイッチの各々が、前記制御信号によって独立して制御される複数の独立して制御可能なスイッチデバイスを備える、Ｃ３に記載の装置。
[Ｃ５] 前記制御信号を生成するためのコントローラをさらに備える、Ｃ２に記載の装置。
[Ｃ６] 各第２段増幅器が、電圧信号を受信し、増幅電流モード信号を生成するように構成された、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ７] 各第２段出力ポートが、トランスフォーマ出力を有するトランスフォーマに結合された、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ８] 前記第１段出力ポートが、前記第２段出力ポートと前記トランスフォーマとの間の電流モード信号経路よりも長い電圧モード信号経路によって前記第２段入力ポートに結合された、Ｃ７に記載の装置。
[Ｃ９] 各トランスフォーマ出力が、復調器に結合された、Ｃ７に記載の装置。
[Ｃ１０] 各復調器が、選択されたキャリア周波数を復調するために同調される、Ｃ９に記載の装置。
[Ｃ１１] 前記第１段増幅器と前記第２段増幅器とが、インバータ増幅器を備える、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ１２] 前記第１段増幅器と前記スイッチ装置とが、第１の集積回路上に形成され、前記第２段増幅器が、第２の集積回路上に形成された、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ１３] 前記第１段増幅器が、第１の集積回路上に形成され、前記スイッチ装置と前記第２段増幅器とが、第２の集積回路上に形成された、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ１４] 複数の整合回路をさらに備え、各整合回路が、選択されたアンテナに結合された入力ポートと、選択された第１段増幅器の入力ポートに接続された出力ポートとを有する、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ１５] 前記第１段増幅器が、１つまたは複数のキャリア信号を有する信号バンドを増幅するためのバンド中心増幅器として動作し、各第２段増幅器が、それぞれのキャリア信号を増幅するためのキャリア中心増幅器として動作する、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ１６] 前記複数の第１段増幅器が、増幅されるべき各バンドについて１つの第１段増幅器を備え、前記複数の第２段増幅器が、増幅されるべき各キャリア信号について１つの第２段増幅器を備える、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ１７] 前記スイッチ装置が、前記第２段入力ポートの各々を前記第１段出力ポートのすべてに接続するために、前記制御信号に応答して動作可能である、Ｃ１に記載の装置。
[Ｃ１８] １つまたは複数のアンテナ信号を増幅するための手段と、増幅するための前記手段が、増幅信号を出力するための複数の出力ポートを有する、
複数の入力ポートにおいて受信された信号を増幅するための手段と、
選択された出力ポートを選択された入力ポートに選択的に結合するための手段と
を備える、装置。
[Ｃ１９] 選択的に結合するための前記手段が、前記入力ポートの各々をすべての前記出力ポートに結合する、Ｃ１８に記載の装置。
[Ｃ２０] 選択的に結合するための前記手段が、制御信号に応答して動作するように構成された、Ｃ１８に記載の装置。

Claims (20)

1. 第１段増幅電圧モード信号を出力するために、それぞれ、複数の第１段出力ポートを有する、複数の第１段増幅器と、
   それぞれ、複数の第２段入力ポートと、増幅電流モード信号を出力するための第２段出力ポートとを有する、複数の第２段増幅器と、
   前記第１段出力ポートに結合された入力端子と、前記第２段入力ポートに結合された出力端子とを有するスイッチ装置と、前記スイッチ装置が、選択された第１段出力ポートを選択された第２段入力ポートに結合するように構成される、
   を備え、
   ここにおいて、前記スイッチ装置は、前記複数の第１段出力ポートのうちの少なくとも１つが、前記複数の第２段入力ポートの複数の入力ポートのうちのいずれかに選択的に結合され得るように構成される、
   装置。
2. 前記スイッチ装置が、制御信号に応答して動作可能である、請求項１に記載の装置。
3. 前記スイッチ装置が、複数のスイッチを備え、前記制御信号が、それぞれ、前記複数のスイッチに結合された複数の制御信号を備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記複数のスイッチの各々が、前記制御信号によって独立して制御される複数の独立して制御可能なスイッチデバイスを備える、請求項３に記載の装置。
5. 前記制御信号を生成するためのコントローラをさらに備える、請求項２に記載の装置。
6. 各第２段増幅器が、電圧信号を受信し、増幅電流モード信号を生成するように構成された、請求項１に記載の装置。
7. 各第２段出力ポートが、トランスフォーマ出力を有するトランスフォーマに結合された、請求項１に記載の装置。
8. 前記第１段出力ポートが、前記第２段出力ポートと前記トランスフォーマとの間の電流モード信号経路よりも長い電圧モード信号経路によって前記第２段入力ポートに結合された、請求項７に記載の装置。
9. 各トランスフォーマ出力が、復調器に結合された、請求項７に記載の装置。
10. 各復調器が、選択されたキャリア周波数を復調するために同調される、請求項９に記載の装置。
11. 前記第１段増幅器と前記第２段増幅器とが、インバータ増幅器を備える、請求項１に記載の装置。
12. 前記第１段増幅器と前記スイッチ装置とが、第１の集積回路上に形成され、前記第２段増幅器が、第２の集積回路上に形成された、請求項１に記載の装置。
13. 前記第１段増幅器が、第１の集積回路上に形成され、前記スイッチ装置と前記第２段増幅器とが、第２の集積回路上に形成された、請求項１に記載の装置。
14. 複数の整合回路をさらに備え、各整合回路が、選択されたアンテナに結合された入力ポートと、選択された第１段増幅器の入力ポートに接続された出力ポートとを有する、請求項１に記載の装置。
15. 前記第１段増幅器が、１つまたは複数のキャリア信号を有する信号バンドを増幅するためのバンド中心増幅器として動作し、各第２段増幅器が、それぞれのキャリア信号を増幅するためのキャリア中心増幅器として動作する、請求項１に記載の装置。
16. 前記複数の第１段増幅器が、増幅されるべき各信号バンドについて１つの第１段増幅器を備え、前記複数の第２段増幅器が、増幅されるべき各キャリア信号について１つの第２段増幅器を備える、請求項１に記載の装置。
17. 前記スイッチ装置が、前記第２段入力ポートの各々を前記第１段出力ポートのすべてに接続するために、前記制御信号に応答して動作可能である、請求項２に記載の装置。
18. １つまたは複数の信号を増幅するための第１の手段と、増幅するための前記第１の手段が、１つまたは複数の増幅電圧モード信号を出力するための複数の第１段出力ポートを有する、
    複数の第２段入力ポートにおいて受信された１つまたは複数の電圧モード信号を増幅し、１つまたは複数の電流モード信号を出力するための第２の手段と、
    選択された第１段出力ポートを選択された第２段入力ポートに選択的に結合するための手段と
    を備え、
    選択的に結合するための前記手段は、前記複数の第１段出力ポートのうちの少なくとも１つを、前記複数の第２段入力ポートの複数の入力ポートのうちのいずれかに選択的に結合するための手段を備える、
    装置。
19. 選択的に結合するための前記手段が、前記第１段入力ポートの各々をすべての前記第２段出力ポートに結合する、請求項１８に記載の装置。
20. 選択的に結合するための前記手段が、制御信号に応答して動作するように構成された、請求項１８に記載の装置。

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