KR20160122191A

KR20160122191A - 전류-효율형 저잡음 증폭기(lna)

Info

Publication number: KR20160122191A
Application number: KR1020167024800A
Authority: KR
Inventors: 무함마드 하산; 이우 탕; 잘린제 클라스 반; 추안 왕; 동링 팬
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-10-21
Also published as: JP2017506043A; US9271239B2; BR112016018578A2; CN105993128A; BR112016018578B1; EP3105851A1; JP6509888B2; EP3105851B1; CN105993128B; WO2015123368A1; US20150237583A1

Abstract

디바이스는 제 1 증폭기 스테이지를 가지는 다중-모드 저잡음 증폭기(LNA), 및 제 1 증폭기 스테이지에 커플링된 제 2 증폭기 스테이지를 포함하고, 제 2 증폭기 스테이지는 복수의 캐리어 주파수들을 증폭시키도록 구성되는 복수의 증폭 경로들을 가지고, 제 1 증폭기 스테이지는 제 1 증폭기 스테이지가 단일 캐리어 주파수를 증폭시키도록 구성되는 경우 제 2 증폭기 스테이지를 바이패싱하도록 구성된다.

Description

전류-효율형 저잡음 증폭기(LNA){CURRENT-EFFICIENT LOW NOISE AMPLIFIER (LNA)}

[0001] 본 개시 내용은 일반적으로 전자기기에 관한 것으로, 더 구체적으로는 송신기들 및 수신기들에 관한 것이다.

[0002] RF(radio frequency) 트랜시버에서, 통신 신호는 송신기에 의해 전개, 상향변환, 증폭 및 송신되며, 수신기에 의해 수신, 증폭, 하향변환 및 복원된다. 수신기에서, 통신 신호에 포함되는 정보를 복원하기 위해서 통신 신호가 전형적으로, 필터, 증폭기, 믹서 및 다른 컴포넌트들을 포함하는 수신 회로에 의해 수신 및 하향변환된다. 단일 송신기 또는 수신기는 다수의 송신 주파수들 및/또는 다수의 수신 주파수들을 사용하여 동작하도록 구성될 수 있다. 2개 또는 그 초과의 수신 신호들을 동시에 수신할 수 있는 수신기에 대해, 2개 또는 그 초과의 수신 경로들의 동시 동작이 사용된다. 이러한 시스템들은 때때로, "캐리어-어그리게이션"(CA) 시스템들로 지칭된다. "캐리어-어그리게이션"이라는 용어는 대역-간 캐리어 어그리게이션(Inter-CA) 및 대역-내 캐리어 어그리게이션(Intra-CA)을 포함하는 시스템을 지칭할 수 있다. Intra-CA는 동일한 통신 대역에서 발생하는 2개 또는 그 초과의 별개의(연속적 또는 비-연속적 중 어느 하나) 캐리어 신호들의 프로세싱을 지칭한다. 캐리어 어그리게이팅된 RF 신호는 전형적으로, Intra-CA RF 신호에 존재하는 다중 캐리어들을 프로세싱하기 위해서 단일 RF 입력 및 다수의 RF 출력들을 가지는 LNA(low noise amplifier)를 일반적으로 이용하는 2개 또는 그 초과의 별개의 LO(local oscillator) 주파수들을 사용하여 하향 변환된다. 최신 LNA들은 Intra-CA를 지원하기 위해서 캐스코드 디바이스 다이버터 스위칭 아키텍처를 사용하지만, 이러한 아키텍처는 다중 캐리어들을 지원하는 경우 많은 양의 전류를 소비하며, 3개 또는 그 초과의 캐리어 신호들에 대해서는 비현실적이 된다.

[0003] 따라서, Intra-CA 수신기 시스템들에서, 다중 캐리어 신호들 상에서 동작하는 경우 LNA에 의해 소비되는 전류량을 감소시키는 것이 바람직할 것이다.

[0004] 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 별도로 표시되지 않는다면 다양한 도면들 전반에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭한다. "102a" 또는 "102b"와 같은 문자 부호 표기들을 가지는 참조 번호들에 대해, 문자 부호 표기들은 동일한 도면에 존재하는 2개의 동일한 부분들 또는 엘리먼트들을 구별할 수 있다. 참조 번호들에 대한 문자 부호 표기들은 참조 번호가 모든 도면들에서 동일한 참조 번호를 가지는 모든 부분들을 포함한다는 것이 의도되는 경우 생략될 수 있다.
[0005] 도 1은 무선 통신 시스템과 통신하는 무선 디바이스를 도시하는 도면이다.
[0006] 도 2a는 연속적 대역-내 캐리어-어그리게이션(CA)의 예를 도시하는 그래픽 도면이다.
[0007] 도 2b는 비-연속적 대역-내 CA의 예를 도시하는 그래픽 도면이다.
[0008] 도 2c는 동일한 대역 그룹에서의 대역-간 CA의 예를 도시하는 그래픽 도면이다.
[0009] 도 2d는 상이한 대역 그룹들에서 대역-간 CA의 예를 도시하는 그래픽 도면이다.
[0010] 도 3은 도 1의 무선 디바이스의 예시적 설계의 블록도이다.
[0011] 도 4는 전류-효율형 저잡음 증폭기(LNA)를 가지는 수신기 프론트-엔드의 예시적 실시예를 예시하는 개략도이다.
[0012] 도 5는 전류-효율형 저잡음 증폭기(LNA)를 가지는 수신기 프론트-엔드의 대안적인 예시적 실시예를 예시하는 개략도이다.
[0013] 도 6은 전류-효율형 저잡음 증폭기에서 신호를 프로세싱하기 위한 방법의 예시적 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다.

[0014] "예시적"이라는 단어는 본원에서 "예, 예시 또는 예증으로서 제공되는"의 의미로 사용된다. "예시적"으로서 본원에서 설명되는 임의의 양상이 반드시 다른 양상들보다 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.

[0015] 본 설명에서, "애플리케이션"이라는 용어는 또한, 오브젝트 코드, 스크립트들, 바이트 코드, 마크업 언어 파일들 및 패치들과 같은 실행가능한 컨텐츠를 가지는 파일들을 포함할 수 있다. 또한, 본원에서 지칭되는 "애플리케이션"은 또한, 공개(open)될 필요가 있는 문서들 또는 액세스될 필요가 있는 다른 데이터 파일들과 같은, 사실상 실행가능하지 않은 파일들을 포함할 수 있다.

[0016] "컨텐츠"라는 용어는 또한, 오브젝트 코드, 스크립트들, 바이트 코드, 마크업 언어 파일들 및 패치들과 같은 실행가능한 컨텐츠를 가지는 파일들을 포함할 수 있다. 또한, 본원에서 지칭되는 "컨텐츠"는 또한, 공개(open)될 필요가 있는 문서들 또는 액세스될 필요가 있는 다른 데이터 파일들과 같은, 사실상 실행가능하지 않은 파일들을 포함할 수 있다.

[0017] 본원에서 사용되는 바와 같이, "트랜스듀서" 및 "트랜스듀서 엘리먼트"라는 용어들은, 전자기 에너지를 방출하기 위해서 피드 전류(feed current)를 통해 자극될 수 있는 안테나 엘리먼트, 및 전자기 에너지를 수신하고 수신된 전자기 에너지를 수신 회로에 인가되는 수신 전류로 변환할 수 있는 안테나 엘리먼트를 지칭한다.

[0018] 본원에서 사용되는 바와 같이, "재머(jammer)", "재머 신호", "간섭 신호", "TX 재머" 및 "TX 재머 신호"라는 용어들은, 수신기를 감도 상실(desensitize)시키거나, 또는 수신기에서 수신되는 정보 신호의 수신 및 복원을 방해하거나 또는 이와 간섭하는 수신 회로에 의해 수신되는 임의의 신호를 지칭한다.

[0019] 본 개시 내용의 예시적 실시예들은, 단일-캐리어 프로세싱에 대한 단일의 제 1 증폭 스테이지를 사용하고, 단일의 제 1 증폭기 스테이지, 및 다중-캐리어 프로세싱에 대한 제 2 증폭기 스테이지에서의 2개 또는 그 초과의 증폭 경로들을 사용하는 전류-효율형 저잡음 증폭기(LNA) 회로에 관련된다. 제 2 증폭기 스테이지에서의 증폭 경로들은 제 1 증폭기 스테이지보다 현저히 적은 전류를 소비한다. 제 2 증폭기 스테이지에서의 증폭 경로들의 다수 회 반복들이 다중 캐리어 프로세싱을 위해서 사용된다.

[0020] 도 1은 무선 통신 시스템(120)과 통신하는 무선 디바이스(110)를 도시하는 도면이다. 무선 통신 시스템(120)은 LTE(Long Term Evolution) 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템, WLAN(wireless local area network) 시스템, 또는 일부 다른 무선 시스템일 수 있다. CDMA 시스템은 WCDMA(Wideband CDMA), CDMA 1X, EVDO(Evolution-Data Optimized), TD-SCDMA(Time Division Synchronous CDMA), 또는 일부 다른 버전의 CDMA를 구현할 수 있다. 간략함을 위해서, 도 1은 2개의 기지국들(130 및 132) 및 하나의 시스템 제어기(140)를 포함하는 무선 통신 시스템(120)을 도시한다. 일반적으로, 무선 통신 시스템은 임의의 수의 기지국들, 및 네트워크 엔티티들의 임의의 세트를 포함할 수 있다.

[0021] 무선 디바이스(110)는 또한, 사용자 장비(UE), 이동국, 단말, 액세스 단말, 가입자 유닛, 스테이션 등으로 지칭될 수 있다. 무선 디바이스(110)는 셀룰러 폰, 스마트폰, 태블릿, 무선 모뎀, PDA(personal digital assistant), 핸드헬드 디바이스, 랩탑 컴퓨터, 스마트북, 넷북, 태블릿, 코드리스 폰, WLL(wireless local loop) 스테이션, 블루투스 디바이스 등일 수 있다. 무선 디바이스(110)는 무선 통신 시스템(120)과 통신할 수 있다. 무선 디바이스(110)는 또한, 방송국들(예를 들어, 방송국(134))로부터 신호들을 수신하고, 하나 또는 그 초과의 GNSS(global navigation satellite systems)에서 위성들(예를 들어, 위성(150))로부터 신호들을 수신하는 식일 수 있다. 무선 디바이스(110)는 LTE, WCDMA, CDMA 1X, EVDO, TD-SCDMA, GSM, 802.11 등과 같은 무선 통신을 위한 하나 또는 그 초과의 라디오 기술들을 지원할 수 있다.

[0022] 무선 디바이스(110)는 다중 캐리어들 상에서의 동작인 캐리어 어그리게이션을 지원할 수 있다. 캐리어 어그리게이션은 또한, 다중-캐리어 동작으로 지칭될 수 있다. 무선 디바이스(110)는 1000 메가헤르츠(MHz)보다 낮은 주파수들을 커버하는 저-대역(LB), 1000 MHz 내지 2300 MHz의 주파수들을 커버하는 중간-대역(MB) 및/또는 2300MHz보다 높은 주파수들을 커버하는 고-대역(HB)에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 저-대역은 698 내지 960 MHz를 커버할 수 있고, 중간-대역은 1475 내지 2170 MHz를 커버할 수 있고, 그리고 고-대역은 2300 내지 2690 MHz, 및 3400 내지 3800 MHz를 커버할 수 있다. 저-대역, 중간-대역 및 고-대역은 대역들의 3개의 그룹들(또는 대역 그룹들)을 지칭하며, 각각의 대역 그룹은 다수의 주파수 대역들(또는 간단히, "대역들")을 포함한다. 각각의 대역은 최대 200 MHz를 커버할 수 있으며, 하나 또는 그 초과의 캐리어들을 포함할 수 있다. 각각의 캐리어는 LTE에서 최대 20 MHz를 커버할 수 있다. LTE 릴리즈 11은 35개의 대역들을 지원하는데, 이 35개의 대역들은 LTE/UMTS 대역들로 지칭되며, 3GPP TS 36.101에서 리스팅된다. 무선 디바이스(110)는 LTE 릴리즈 11에서, 1개 또는 2개의 대역들에서 최대 5개의 캐리어들로 구성될 수 있다.

[0023] 일반적으로, 캐리어 어그리게이션(CA)은 2개의 타입들 ― 대역-내 CA 및 대역-간 CA ― 로 카테고리화될 수 있다. 대역-내 CA는 동일한 대역 내에서의 다중 캐리어들 상에서의 동작을 지칭한다. 대역-간 CA는 상이한 대역들에서의 다중 캐리어들 상에서의 동작을 지칭한다.

[0024] 도 2a는 인접한 대역-내 캐리어-어그리에이션(CA)의 예를 도시하는 그래픽 도면이다. 도 2a에 도시되는 예에서, 무선 디바이스(110)는 저-대역에서의 하나의 대역에서의 4개의 인접한 캐리어들로 구성된다. 무선 디바이스(110)는 동일한 대역 내에서의 4개의 인접한 캐리어들 상에서 송신들을 전송 및/또는 수신할 수 있다.

[0025] 도 2b는 인접하지 않은 대역-내 CA의 예를 도시하는 그래픽 도면이다. 도 2b에 도시되는 예에서, 무선 디바이스(110)는 저-대역에서의 하나의 대역에서의 4개의 인접하지 않은 캐리어들로 구성된다. 캐리어들은 5 MHz, 10 MHz 또는 일부 다른 양만큼 분리될 수 있다. 무선 디바이스(110)는 동일한 대역 내에서의 4개의 인접하지 않은 캐리어들 상에서 송신들을 전송 및/또는 수신할 수 있다.

[0026] 도 2c는 동일한 대역 그룹에서의 대역-간 CA의 예를 도시하는 그래픽 도면이다. 도 2c에 도시되는 예에서, 무선 디바이스(110)는 저-대역에서의 2개의 대역들에서의 4개의 캐리어들로 구성된다. 무선 디바이스(110)는 동일한 대역 그룹의 상이한 대역들에서의 4개의 캐리어들 상에서 송신들을 전송 및/또는 수신할 수 있다.

[0027] 도 2d는 상이한 대역 그룹들에서의 대역-간 CA의 예를 도시하는 그래픽 도면이다. 도 2d에 도시되는 예에서, 무선 디바이스(110)는 상이한 대역 그룹들의 2개의 대역들에서의 4개의 캐리어들로 구성되는데, 이 4개의 캐리어들은 저-대역의 하나의 대역에서 2개의 캐리어들 및 중간-대역의 다른 대역에서 2개의 캐리어들을 포함한다. 무선 디바이스(110)는 상이한 대역 그룹들에서의 상이한 대역들에서의 4개의 캐리어들 상에서 송신들을 전송 및/또는 수신할 수 있다.

[0028] 도 2a 내지 도 2d는 캐리어 어그리게이션의 4개의 예들을 도시한다. 캐리어 어그리게이션은 또한, 대역 그룹들 및 대역들의 다른 결합들에 대해 지원될 수 있다.

[0029] 도 3은 본 개시 내용의 예시적 기법들이 구현될 수 있는 무선 통신 디바이스(300)를 도시하는 블록도이다. 도 3은 트랜시버(300)의 예를 도시한다. 일반적으로, 송신기(330) 및 수신기(350)에서의 신호들의 컨디셔닝은 증폭기, 필터, 상향변환기, 하향변환기 등의 하나 또는 그 초과의 스테이지들에 의해 수행될 수 있다. 이 회로 블록들은 도 3에 도시되는 구성과 상이하게 배열될 수 있다. 게다가, 도 3에 도시되지 않은 다른 회로 블록들은 또한, 송신기 및 수신기에서 신호들을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다. 별도로 기술되지 않는다면, 도 3 또는 도면들에서의 임의의 다른 도면에서의 임의의 신호는 싱글-엔드형이거나 또는 차동형 중 어느 하나일 수 있다. 도 3의 회로 블록들은 또한 생략될 수 있다.

[0030] 도 3에 도시되는 예에서, 무선 디바이스(300)는 일반적으로 트랜시버(320) 및 데이터 프로세서(310)를 포함한다. 데이터 프로세서(310)는 데이터 및 프로그램 코드들을 저장하기 위한 메모리(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 일반적으로, 아날로그 및 디지털 프로세싱 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 트랜시버(320)는 양방향 통신을 지원하는 송신기(330) 및 수신기(350)를 포함한다. 일반적으로, 무선 디바이스(300)는 임의의 수의 통신 시스템들 및 주파수 대역들에 대한 임의의 수의 송신기들 및/또는 수신기들을 포함할 수 있다. 트랜시버(320) 전부 또는 그 일부분은 하나 또는 그 초과의 아날로그 IC(integrated circuit)들, RFIC(RF IC)들, 믹싱된-신호 IC들 등 상에서 구현될 수 있다.

[0031] 송신기 또는 수신기는 슈퍼-헤테로다인 아키텍처 또는 직접-변환 아키텍처로 구현될 수 있다. 슈퍼-헤테로다인 아키텍처에서, 신호는 다수의 스테이지들에서의 RF(radio frequency)와 기저대역 사이에서, 예를 들어, 하나의 스테이지에서 RF로부터 IF(intermediate frequency)로 그리고 그 다음, 수신기에 대한 다른 스테이지에서 IF로부터 기저대역으로 주파수-변환된다. 직접-변환 아키텍처에서, 신호는 하나의 스테이지에서 RF와 기저대역 사이에서 주파수 변환된다. 수퍼-헤테로다인 및 직접-변환 아키텍처들은 상이한 회로 블록들을 사용하고 그리고/또는 상이한 요건들을 가질 수 있다. 도 3에 도시되는 예에서, 송신기(330) 및 수신기(350)는 직접-변환 아키텍처로 구현된다.

[0032] 송신 경로에서, 데이터 프로세서(310)는 송신될 데이터를 프로세싱하며, I(in-phase) 및 Q(quadrature) 아날로그 출력 신호들을 송신기(330)에 제공한다. 예시적 실시예에서, 데이터 프로세서(310)는, 추가 프로세싱을 위해서 데이터 프로세서(310)에 의해 생성되는 디지털 신호들을 I 및 Q 아날로그 출력 신호들, 예를 들어, I 및 Q 출력 전류들로 변환하기 위한 DAC(digital-to-analog-converter)들(314a 및 314b)을 포함한다.

[0033] 송신기(330) 내에서, 저역 통과 필터들(332a 및 332b)은 이전의 디지털-투-아날로그 변환에 의해 야기되는 원하지 않는 이미지들을 제거하기 위해서, I 및 Q 아날로그 송신 신호들을 각각 필터링한다. 증폭기들(Amp)(334a 및 334b)은 저역 통과 필터들(332a 및 332b)로부터의 신호들을 각각 증폭시키며, I 및 Q 기저대역 신호들을 제공한다. 상향변환기(340)는 TX LO 신호 생성기(390)로부터의 I 및 Q TX(transmit) LO(local oscillator) 신호들을 통해 I 및 Q 기저대역 신호들을 상향변환하며, 상향변환된 신호를 제공한다. 필터(342)는 주파수 상향변환에 의해 야기되는 원하지 않는 이미지들뿐만 아니라 수신 주파수 대역에서의 잡음을 제거하기 위해서 상향변환된 신호를 필터링한다. PA(power amplifier)(344)는 원하는 출력 전력 레벨을 획득하기 위해서 필터(342)로부터의 신호를 증폭시키며, 송신 RF 신호를 제공한다. 송신 RF 신호는 듀플렉서 또는 스위치(346)를 통해 라우팅되며, 안테나(348)를 통해 송신된다.

[0034] 수신 경로에서, 안테나(348)는 통신 신호들을 수신하며, 수신된 RF 신호를 제공하고, 수신된 RF 신호는 듀플렉서 또는 스위치(346)를 통해 라우팅되며, 저잡음 증폭기(LNA)(352)에 제공된다. 듀플렉서(346)는 RX 신호들이 TX 신호들로부터 격리되도록 특정 RX-투-TX 듀플렉서 주파수 분리를 통해 동작하도록 설계된다. 수신된 RF 신호는 LNA(352)에 의해 증폭되며, 원하는 RF 입력 신호를 획득하기 위해서 필터(354)에 의해 필터링된다. 하향변환 믹서들(361a 및 361b)은 I 및 Q 기저대역 신호들을 생성하기 위해서 필터(354)의 출력을 RX LO 신호 생성기(380)로부터의 I 및 Q RX(receive) LO 신호들(즉, LO_I 및 LO_Q)과 믹싱한다. I 및 Q 기저대역 신호들은 증폭기들(362a 및 362b)에 의해 증폭되며, I 및 Q 아날로그 입력 신호들을 획득하기 위해서 저역 통과 필터들(364a 및 364b)에 의해 추가로 필터링되고, I 및 Q 아날로그 입력 신호들은 데이터 프로세서(310)에 제공된다. 도시되는 예시적 실시예에서, 데이터 프로세서(310)는 아날로그 입력 신호들을 데이터 프로세서(310)에 의해 추가로 프로세싱될 디지털 신호들로 변환하기 위한 ADC(analog-to-digital-converter)들(316a 및 316b)을 포함한다.

[0035] 도 3에서, TX LO 신호 생성기(390)는 주파수 상향변환을 위해서 사용되는 I 및 Q TX LO 신호들을 생성하는 반면, RX LO 신호 생성기(380)는 주파수 하향변환을 위해서 사용되는 I 및 Q RX LO 신호들을 생성한다. 각각의 LO 신호는 특정한 기본 주파수를 가지는 주기 신호이다. PLL(phase locked loop)(392)은 데이터 프로세서(310)로부터 타이밍 정보를 수신하며, LO 신호 생성기(390)로부터의 TX LO 신호들의 주파수 및/또는 위상을 조정하는데 사용되는 제어 신호를 생성한다. 유사하게, PLL(382)은 데이터 프로세서(310)로부터 타이밍 정보를 수신하며, LO 신호 생성기(380)로부터의 RX LO 신호들의 주파수 및/또는 위상을 조정하는데 사용되는 제어 신호를 생성한다.

[0036] 도 4는 전류-효율형 저잡음 증폭기(LNA)(401)의 예시적 실시예를 가지는 수신기 프론트-엔드(400)의 예시적 실시예를 예시하는 개략도이다. 예시적 실시예에서, 도 4에 도시되는 LNA(401)는 도 3에 도시되는 LNA(352)의 싱글-엔드형 구현을 설명한다.

[0037] 수신기 프론트-엔드(400)는 연결(402) 상의 라디오 주파수 입력 신호(RFin)를 수신하도록 구성되는 매칭 회로(404)를 포함한다. 연결(402) 상의 RFin 신호는 단일 캐리어를 포함할 수 있거나 또는 Intra-CA 통신 시스템에서 다중 캐리어들을 포함할 수 있다. 수신기 프론트-엔드(400)는 또한, 전류-효율형 LNA(401), 로드 회로들(480-1, 480-2 및 480-3) 및 믹서들(490-1, 490-2 및 490-3)의 예시적 실시예를 포함한다. 로드 회로들(480-1 내지 480-3) 및 믹서들(490-1 내지 490-3)은 수신기 프론트-엔드(400)에 의해 프로세싱되는 캐리어 신호들의 수에 대응하고, 각각의 캐리어 신호는 하나의 로드 회로(480) 및 하나의 믹서(490)에 의해 프로세싱된다. 이 예시적 실시예에서, 3개의 로드 회로들 및 3개의 믹서들은 최대 3개의 캐리어 신호들을 프로세싱하도록 구성된다. 더 많거나 또는 더 적은 캐리어 신호들이 더 많거나 또는 더 적은 로드 회로들 및 믹서들을 구현함으로써 프로세싱될 수 있다. 로드 회로들(480)은 차동 신호 변환에 대해 싱글-엔드형을 제공하고, 믹서들(490)은 차동 동-위상(I+ 및 I-) 및 직교(Q+ 및 Q-) 수신 신호들의 "트루(true)" 또는 "+" 및 "보수(complement)" 또는 "-" 컴포넌트들을 제공한다. 단일 믹서들(490)이 도 4에 도시되지만, 각각의 믹서(490)의 2회의 반복들이 차동 I+, Q+, I- 및 Q- 수신 신호들을 제공하기 위해서 구현될 것이다.

[0038] 예시적 실시예에서, 전류-효율형 LNA(401)는 제 1 증폭기 스테이지(410) 및 제 2 증폭기 스테이지(450)를 포함한다. 제 1 증폭기 스테이지(410)는 게인 스테이지(412) 및 캐스코드 스테이지들(420 및 430)을 포함한다. 게인 스테이지(412)는 트랜지스터(414) 및 트랜지스터(416)를 포함한다. 예시적 실시예에서, 트랜지스터(414)는 1/3 와이드 디바이스이고, 트랜지스터(416)는 2/3 와이드 디바이스이며, 여기서, 지정들 1/3 및 2/3은 디바이스의 물리적 크기를 지칭하고, 이는 디바이스의 전류 핸들링 능력에 대응한다. 예를 들어, 이 예시적 실시예에서, 게인 스테이지(412)를 통해 흐르는 전류의 1/3은 트랜지스터(414)를 통해 흐를 것이고, 게인 스테이지(412)를 통해 흐르는 전류의 2/3은 트랜지스터(416)를 통해 흐를 것이다.

[0039] 트랜지스터(414)의 소스 및 트랜지스터(416)의 소스는 소스 디제너레이션 인덕터(417)에 커플링된다. 소스 디제너레이션 인덕터(417)는 접지(418)에 커플링된다.

[0040] 캐스코드 스테이지(420)는 트랜지스터(422) 및 트랜지스터(424)를 포함한다. 트랜지스터(422)는 1/3 와이드 디바이스이고, 트랜지스터(424)는 2/3 와이드 디바이스이다. 트랜지스터(422)의 드레인 및 트랜지스터(424)의 드레인은 캐스코드 회로(420)의 출력을 형성하는 노드(427)에 커플링되고, 캐스코드 회로(420)의 출력은 공진기 회로(440)에 제공된다. 공진기 회로(440)는 또한, 본원에서 탱크 회로로 지칭된다. 예시적 실시예에서, 공진기 회로(440)는 커패시턴스(442) 및 인덕턴스(444)를 포함한다. 예시적 실시예에서, 인덕턴스(444)는 로우-Q 인덕터이다. 대안적인 예시적 실시예들에서, 공진기 회로(440)는 대역-외 재머 신호들을 필터링할 수 있는 더 높은 차수 필터를 생성하기 위해서 추가 컴포넌트들로 구현될 수 있다. 트랜지스터(422)의 소스는 노드(421)에서 트랜지스터(414)의 드레인에 커플링된다. 트랜지스터(424)의 소스는 노드(426)에서 트랜지스터(416)의 드레인에 커플링된다.

[0041] 캐스코드 스테이지(430)는 트랜지스터(432) 및 트랜지스터(434)를 포함한다. 트랜지스터(432)는 1/3 와이드 디바이스이고, 트랜지스터(434)는 2/3 와이드 디바이스이다. 트랜지스터(432)의 드레인 및 트랜지스터(434)의 드레인은 예시적 실시예에서 제 2 증폭기 스테이지(450)를 바이패싱하는 각각의 바이패스 연결들(437 및 439)에 커플링되고, 바이패스 연결들(437 및 439)은 로드 회로(480-1)의 1차 측(primary side)(481-1)에 커플링된다. 트랜지스터(432)의 소스는 노드(426)에서 트랜지스터(416)의 드레인에 커플링된다. 트랜지스터(434)의 소스는 노드(421)에서 트랜지스터(414)의 드레인에 커플링된다.

[0042] RFin 신호는 매칭 네트워크(404)로부터 연결(411)을 통해 트랜지스터(414)의 게이트 및 트랜지스터(416)의 게이트로 제공된다.

[0043] 예시적 실시예에서, 제 2 증폭기 스테이지(450)는 복수의 증폭 경로들을 포함하고, 각각의 증폭 경로는 하나의 캐리어 신호를 프로세싱하도록 구성된다. 제 1 증폭 경로(451)는 하이-게인 로우 입력 임피던스(로우-Z) 버퍼(454)에 커플링된 커패시터(452), 커패시터(456) 및 로우-게인 하이 입력 임피던스(하이-Z) 버퍼(458)에 커플링된 가변 커패시턴스(455)를 포함한다. 하이-게인 로우-Z 버퍼(454)의 출력 및 로우-게인 하이-Z 버퍼(458)의 출력은 커패시턴스(457)에 커플링된다. 커패시턴스(457)는 스위치(459)를 통해 로드 회로(480-1)에 커플링된다. 하이-게인 로우-Z 버퍼(454), 로우-게인 하이-Z 버퍼(458) 및 스위치(459)는 아날로그 또는 디지털 프로세싱 엘리먼트(도시되지 않음)에 의해 제공되는 신호 또는 신호들에 의해 제어될 수 있다.

[0044] 예시적 실시예에서, 하이-게인 로우-Z 버퍼(454) 및 로우-게인 하이-Z 버퍼(458)는 캐스코드 스테이지(420)의 전압 출력을 로드 회로(480-1)에 제공되는 전류로 변환하는 트랜스컨덕턴스(gm) 스테이지들을 포함한다.

[0045] 제 2 증폭 경로(461)는 하이-게인 로우-Z 버퍼(464)에 커플링된 커패시터(462), 커패시터(466), 및 로우-게인 하이-Z 버퍼(468)에 커플링된 가변 커패시턴스(465)를 포함한다. 하이-게인 로우-Z 버퍼(464)의 출력 및 로우-게인 하이-Z 버퍼(468)의 출력은 커패시턴스(467)에 커플링된다. 커패시턴스(467)는 스위치(469)를 통해 로드 회로(480-2)에 커플링된다. 하이-게인 로우-Z 버퍼(464), 로우-게인 하이-Z 버퍼(468) 및 스위치(469)는 아날로그 또는 디지털 프로세싱 엘리먼트(도시되지 않음)에 의해 제공되는 신호 또는 신호들에 의해 제어될 수 있다.

[0046] 제 3 증폭 경로(471)는 하이-게인 로우-Z 버퍼(474)에 커플링된 커패시터(472), 커패시터(476), 및 로우-게인 하이-Z 버퍼(478)에 커플링된 가변 커패시턴스(475)를 포함한다. 하이-게인 로우-Z 버퍼(474)의 출력 및 로우-게인 하이-Z 버퍼(478)의 출력은 커패시턴스(477)에 커플링된다. 커패시턴스(477)는 스위치(479)를 통해 로드 회로(480-3)에 커플링된다. 하이-게인 로우-Z 버퍼(474), 로우-게인 하이-Z 버퍼(478) 및 스위치(479)는 아날로그 또는 디지털 프로세싱 엘리먼트(도시되지 않음)에 의해 제공되는 신호 또는 신호들에 의해 제어될 수 있다.

[0047] 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468 및 478)은 하이-게인, 로우-Z 버퍼들(454, 464 및 474)의 게인보다 낮은 게인(전압 투 전류 변환)을 가진다. 유사하게, 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468 및 478)은 하이-게인, 로우-Z 버퍼들(454, 464 및 474)의 입력 임피던스보다 높은 입력 임피던스(Z)를 가진다. 하이-게인, 로우-Z 버퍼들(454, 464 및 474)에 관한 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468 및 478)의 더 높은 입력 임피던스는 커패시턴스들(452, 462 및 472)보다 (예를 들어, 10배) 작은 커패시턴스들(456, 466 및 476)을 각각 형성함으로써 달성되어, 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468 및 478)과 하이-게인, 로우-Z 버퍼들(454, 464 및 474) 사이의 10:1 입력 임피던스 비를 초래한다. 이러한 방식에서, 와이드 게인 다이나믹 레인지는 노드(427)를 과도하게 로딩하지 않고도 획득될 수 있다.

[0048] 예시적 실시예에서, 하이-게인, 로우-Z 버퍼들(454, 464, 474) 및 로드-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468 및 478) 각각이 0 내지 10 dB의 게인 레인지를 제공할 수 있다고 가정하기로 한다. 게인 레인지를, 예를 들어, 20 dB의 타겟 게인 레인지로 확장하기 위해서, 추가적인 10 dB 감쇠가 커패시턴스들(452, 462 및 472)에 관한 커패시턴스들(456, 466 및 476)의 값을 각각, 이 예시적 실시예에서는 10배 감소시킴으로써 획득될 수 있다. 예시적 실시예에서, 이것은 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468 및 478) 각각으로의 입력에서의 커패시턴스를 추가로 제어하기 위해서 가변 커패시턴스들(455, 465 및 475)을 사용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 방식에서, 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468 및 478)은 10dB 감쇠를 제공할 것이지만, 커패시턴스들(452, 462 및 472)에 관한 그들 각각의 커패시턴스들(456, 466 및 476)의 값을 감소시킴으로써, 전체 게인 다이나믹 레인지가 0-20 dB의 레인지로 확장된다. 예시적 실시예에서, 가변 커패시턴스들(455, 465 및 475) 각각은 제어 신호(도시되지 않음)를 수신하도록 구성되는 디지털 제어되는 커패시터 뱅크일 수 있다.

[0049] 또 다른 예시적 실시예에서, 게인 레인지는 로우 게인 하이-Z 버퍼(458)보다 훨씬 더 높은 입력 임피던스를 가지는 하이-게인, 로우-Z 버퍼(454) 및 로우-게인, 하이-Z 버퍼(458)와 병렬인 다른 더 낮은 게인 버퍼를 추가함으로써 추가로 확장될 수 있다. 제 2 증폭 경로(461) 및 제 3 증폭 경로(471)는 유사하게, 위에서 설명된 바와 같은 추가적인 병렬의 더 낮은 게인 버퍼를 포함할 수 있다.

[0050] 하이-게인, 로우-Z 버퍼들(454, 464 및 474) 및 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458, 468, 478) 각각은 병렬로 커플링된 3개의 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 인버터들로서 구현될 수 있으며, 상이한 게인을 달성하기 위해서 디지털 제어 신호(도시되지 않음)에 의해 독립적으로 턴온 및 턴오프될 수 있다. 커패시턴스들(456, 466 및 476)에 의해 제공되는 하이 고정 임피던스는 노드(427)를 로딩하지 않고 로우-게인, 하이-Z 버퍼들(458,468 및 478) 각각으로의 입력들에서의 디지털-제어되는 가변 커패시턴스들(455, 465 및 475)의 구현을 허용한다.

[0051] 이 예시적 실시예에서, 3개의 증폭 경로들(451, 461 및 471) 각각은 최대 3개의 캐리어 신호들 중 하나를 프로세싱하도록 구성된다. 더 많거나 또는 더 적은 캐리어 신호들이 더 많거나 또는 더 적은 증폭 경로들을 구현함으로써 프로세싱될 수 있다.

[0052] 예시적 실시예에서, 게인 스테이지(412)는 연결(411) 상의 RFin 신호를 증폭시키며, 노드들(421 및 426) 상에서 증폭된 수신 신호를 제공한다. RFin 통신 신호에서의 캐리어 신호들의 수에 따라, 캐스코드 스테이지(420) 또는 캐스코드 스테이지(430) 중 어느 하나가 노드들(421 및 426) 상에서 제공되는 증폭된 RFin 통신 신호를 프로세싱하기 위해서 활성화된다.

[0053] 단일 캐리어

[0054] 노드들(421 및 426)에서의 RFin 통신 신호가 단일 캐리어를 포함한다면, 캐스코드 스테이지(420)는 활성화해제되고, 캐스코드 스테이지(430)는 활성화되며, RFin 통신 신호는 각각의 연결들(437 및 439) 상에서 노드(436)에서 트랜지스터(432)의 드레인으로부터 직접적으로 그리고 노드(438)에서 트랜지스터(434)의 드레인으로부터 직접적으로 로드 회로(480-1)의 1차 측(481-1)으로 제공되어서, 따라서, 제 2 증폭기 스테이지(450)를 바이패싱한다. 이 예시적 실시예에서, 캐스코드 스테이지(430)는 전류를 로드 회로(480-1)의 1차 측(481-1)에 직접적으로 제공한다.

[0055] Intra -CA(다중 캐리어 )

[0056] 노드들(421 및 426)에서의 RFin 통신 신호가 Intra-CA 통신 모드에서 다중 캐리어들을 포함한다면, 캐스코드 스테이지(430)는 활성화해제되고, 캐스코드 스테이지(420)는 활성화되며, RFin 통신 신호는 노드(427)를 통해 공진기 회로(440)에 제공된다. 공진기 회로(440)는 캐스코드 스테이지(420)의 전류 출력을 전압으로 변환하고, 전압을 연결(428) 및 노드(429)를 통해 제 2 증폭기 스테이지(450)에 제공한다.

[0057] 이 예시적 실시예에서, 다중 캐리어들은 제 2 증폭기 스테이지(450)에서의 다수의 증폭기 경로들에 의해 프로세싱된다. 증폭 경로들(451, 461 및 471) 각각은 저전력 소비 트랜스컨덕턴스(gm) 스테이지이고, 이는 예시적 실시예에서, 게인 스테이지(412) 및 캐스코드 스테이지(420) 또는 캐스코드 스테이지(430)에 비해 작은 양의 전류를 소비한다. 이러한 방식에서, 다중 캐리어 신호들은 제 1 증폭기 스테이지(410)에서 다수의 게인 스테이지들을 구현하지 않고 제 2 증폭기 스테이지(450)에 의해 프로세싱될 수 있다. 예시적 실시예에서, 결합된 게인 스테이지(412) 및 캐스코드 스테이지(420)는 대략 10 밀리암페어(mA)를 소비할 수 있는 반면, 제 2 증폭기 스테이지(450)에서의 각각의 증폭기 경로(451, 461, 471)는 대략 2-3 mA를 소비할 수 있다.

[0058] 증폭된 Rfin 신호가 노드(429)에 제공되는 이 Intra-CA 통신 모드에서, 증폭 경로들(451, 461 및 471) 중 하나 또는 그 초과의 증폭 경로들은 최대 3개의 캐리어 신호들 중 하나를 프로세싱하도록 구성된다. 예를 들어, 제 1 캐리어 신호는 증폭 경로(451)에 의해 프로세싱될 수 있고, 제 2 캐리어 신호는 증폭 경로(461)에 의해 프로세싱될 수 있으며, 제 3 캐리어 신호는 증폭 경로(471)에 의해 프로세싱될 수 있다.

[0059] 예시적 실시예에서, 제 1 캐리어 신호는 제 1 증폭 경로(451)에 제공될 수 있고, 여기서, 하이-게인 로우-Z 버퍼(454) 또는 로우-게인 하이-Z 버퍼(458) 중 어느 하나는 신호 상에서 동작하며, 캐리어 신호를 커패시터(457)를 통하여, 스위치(459)를 통해 로드 회로(480-1)의 1차 측(481-1)에 제공한다. 로드 회로(480-1)는 차동 신호 변환에 대해 싱글-엔드형을 제공하며, 로드 회로(480-1)의 2차 측(secondary side)(482-1)으로부터 믹서(490-1)로 차동 신호들을 제공한다. 믹서(490-1)는 제 1 캐리어를 하향변환하며, 제 1 캐리어 신호의 차동 I 및 Q 컴포넌트들을 제공한다.

[0060] 예시적 실시예에서, 제 2 캐리어 신호는 제 2 증폭 경로(461)에 제공될 수 있고, 여기서, 하이-게인 로우-Z 버퍼(464) 또는 로우-게인 하이-Z 버퍼(468) 중 어느 하나는 신호 상에서 동작하며, 제 2 캐리어 신호를 커패시터(467)를 통하여, 스위치(469)를 통해 로드 회로(480-2)의 1차 측(481-2)에 제공한다. 로드 회로(480-2)는 차동 신호 변환에 대해 싱글-엔드형을 제공하며, 로드 회로(480-2)의 2차 측(482-2)으로부터 믹서(490-2)로 차동 신호들을 제공한다. 믹서(490-2)는 제 2 캐리어를 하향변환하며, 제 2 캐리어 신호의 차동 I 및 Q 컴포넌트들을 제공한다.

[0061] 예시적 실시예에서, 제 3 캐리어 신호는 제 3 증폭 경로(471)에 제공될 수 있고, 여기서, 하이-게인 로우-Z 버퍼(474) 또는 로우-게인 하이-Z 버퍼(478) 중 어느 하나는 신호 상에서 동작하며, 제 3 캐리어 신호를 커패시터(477)를 통하여, 스위치(479)를 통해 로드 회로(480-3)의 1차 측(481-3)에 제공한다. 로드 회로(480-3)는 차동 신호 변환에 대해 싱글-엔드형을 제공하며, 로드 회로(480-3)의 2차 측(482-3)으로부터 믹서(490-3)로 차동 신호들을 제공한다. 믹서(490-3)는 제 3 캐리어를 하향변환하며, 제 3 캐리어 신호의 차동 I 및 Q 컴포넌트들을 제공한다.

[0062] 이러한 방식에서, 다중 캐리어들은 Intra-CA 모드에서 각각의 캐리어를 개별적으로 프로세싱하기 위해서 제 1 증폭기 스테이지를 사용하지 않고 단일의 제 1 증폭기 스테이지(410) 및 제 2 증폭기 스테이지(450)에서의 증폭 경로들의 다수 회 반복들에 의해 전류-소비 관점에서 효율적으로 프로세싱될 수 있다. 추가로, 기존의 단일-캐리어 동작은 위에서 설명된 바와 같이 제 2 증폭기 스테이지(450)를 바이패싱하면서 제 1 증폭기 스테이지(410)에서 단일 캐리어를 프로세싱하기 위한 능력을 가짐으로써 유지된다.

[0063] 제 1 증폭기 스테이지(410)는 또한, 제 1 로우 게인 모드에서 저항(485)을 통해 자신의 게이트(488)에서 게인 제어 입력 신호를 수신하도록 구성되는 트랜지스터(484)를 포함한다. 트랜지스터(484)의 드레인은 저항(483)을 통해 연결(411) 상의 매칭 네트워크(404)로부터의 RFin 신호 출력에 연결된다. 트랜지스터(484)의 소스는 접지(487)에 연결된다. 연결(488) 상의 게인 제어 신호는 트랜지스터(414)(1/3 크기 디바이스), 트랜지스터(422)(1/3 크기 디바이스) 및 트랜지스터(432)(1/3 크기 디바이스) 전부 또는 그들 중 임의의 것이 온 상태인 경우에만 인에이블되고, 이는 트랜지스터(484)로 하여금, 전도성이 되게 하며 저항기(483)를 통해 접지(487)에 연결(411)을 연결하게 하고, 이는 제 1 로우-게인 저전력 모드에서 입력 노드(411)에서의 임피던스의 품질 팩터(quality factor)를 낮춤으로써 매칭뿐만 아니라 선형성을 유지하는 것을 돕는다.

[0064] 제 1 증폭기 스테이지(410)는 또한, 제 2 로우 게인 모드에서 저항(495)을 통해 자신의 게이트(494)에서 게인 제어 입력 신호를 수신하도록 구성되는 스위치(491)를 포함한다. 게이트(494) 상에서의 게인 제어 입력 신호는 입력 신호 RFin으로 하여금 제 1 증폭기 스테이지(412)를 바이패싱하게 하며, (감쇠기(493)에 의해 제공되는 감쇠 이후) Rfin 신호를 노드(429)를 통해 제 2 증폭기 스테이지(450)에 전송한다. 따라서,

유입 수신 신호 Rfin의 레벨이 큰 경우, 제 1 증폭기 스테이지(412)에 의해 제공되는 하이 게인은 자신의 감도 상실을 방지하기 위해서 바이패싱되고, 단지 로우 게인 제 2 증폭기 스테이지(450)만이 인에이블된다. 이러한 방식에서, 제 2 증폭기 스테이지(450)는 추가적인 별개의 로우 게인 LNA를 요구하는 대신에 이러한 제 2 로우 게인 LNA 모드에 대해 재사용된다.

[0065] 감쇠기(493)에 의해 제공되는 감쇠는 입력(411)에서의 재머의 레벨에 의존한다. 제 2 증폭 스테이지(450)를 감도 상실시킬 수 있는 레벨을 가지는 재머가 입력(411)에서 수신되면, 제어기(도시되지 않음)는 Rfin 신호가 후속하는 스테이지들(믹서, 기저대역 필터 등)에 의해 (감도 상실없이) 프로세싱될 수 있을 때까지 감쇠의 증가를 유지하도록 감쇠기(493)에 시그널링할 것이다. 이러한 방식에서, 양호한 신호-대-잡음 비가 와이드 다이나믹 레인지 상에서 보장될 수 있다.

[0066] 예시적 실시예에서, 제 1 증폭기 스테이지(410)에서의 캐스코드 스테이지(420) 및 캐스코드 스테이지(430)는 Intra-CA 모드에서 단일 캐리어 프로세싱(캐스코드 스테이지(430))에 그리고 다중 캐리어 프로세싱(캐스코드 스테이지(420))에 독립적으로 최적화될 수 있다.

[0067] LNA(401)의 게인, NF(noise figure) 및 선형성은 Intra-CA 모드에서 저하되지 않는데, 그 이유는 제 1 증폭기 스테이지가 고정 전류에서 유지되고, 따라서, 인에이블되는 CA 경로들의 수에 관계없이 일정한 게인, 매칭 및 NF가 보장되기 때문이다.

[0068] 예시적 실시예에서, 공진기 회로(440)는 대역 외 고조파 제거를 개선하기 위해서 더 높은 차수 필터로 구현될 수 있다.

[0069] 2-스테이지 아키텍처는 개선된 격리(

)를 제공하고, 이는 더 작은 LO 누설을 초래한다.

[0070] 예시적 실시예에서, 온-칩 AC 커플링 커패시터(413)가 구현될 수 있는데, 그 이유는 매칭이 바이어스 포인트로서 단일-캐리어 동작 모드와 다중-캐리어 동작 모드 사이에서 변경되지 않고, 따라서, 제 1 증폭기 스테이지(412)의 입력 임피던스가 인에이블되는 캐리어들의 수에 관계없이 동일하게 유지되기 때문이다.

[0071] 또한, 회로 라우팅 최적화가 가능한데, 그 이유는 라우팅이 제 1 증폭기 스테이지(410)와 제 2 증폭기 스테이지(450) 사이에서 그리고 제 2 증폭기 스테이지(450)와 로드 회로들(480-1 내지 480-3) 사이에서 분배될 수 있기 때문이다.

[0072] NF 및 게인 저하를 댓가로 저항기로 대체될 수 있지만, 더 긴 접지 라우팅 연결들에 더 강건하게 만드는 단일 디제너레이션 인덕터(417)가 사용될 수 있다.

[0073] 도 5는 전류-효율형 저잡음 증폭기를 가지는 수신기 프론트-엔드의 대안적인 예시적 실시예를 예시하는 개략도(500)이다. 수신기 프론트-엔드(500)는 연결(502) 상의 제 1 라디오 주파수 입력 신호(RFin_1)를 수신하도록 구성되는 제 1 매칭 회로(503); 연결(505) 상의 제 2 라디오 주파수 입력 신호(RFin_2)를 수신하도록 구성되는 제 2 매칭 회로(506); 및 연결(508) 상의 제 3 라디오 주파수 입력 신호(RFin_3)를 수신하도록 구성되는 제 3 매칭 회로(509)를 포함한다. 연결들(502, 505 및 508) 상의 RFin 신호들(RFin_1, RFin_2 및 RFin_3)은 Intra-CA 통신 시스템에서 다중 캐리어들을 포함할 수 있다. 수신기 프론트-엔드(500)는 또한, 전류-효율형 LNA(501), 로드 회로들(480-1, 480-2 및 480-3) 및 믹서들(490-1, 490-2 및 490-3)의 예시적 실시예를 포함한다. 로드 회로들(480-1 내지 480-3) 및 믹서들(490-1 내지 490-3)은 수신기 프론트-엔드(400)에 의해 프로세싱되는 캐리어 신호들의 수에 대응하고, 각각의 캐리어 신호는 위에서 설명된 바와 같이, 하나의 로드 회로(480) 및 하나의 믹서(490)에 의해 프로세싱된다. 이 예시적 실시예에서, 3개의 로드 회로들 및 3개의 믹서들은 최대 3개의 캐리어 신호들을 프로세싱하도록 구성된다. 더 많거나 또는 더 적은 캐리어 신호들은 더 많거나 또는 더 적은 로드 회로들 및 믹서들을 구현함으로써 프로세싱될 수 있다.

[0074] 예시적 실시예에서, 전류-효율성 LNA(501)는 복수의 제 1 증폭기 스테이지들(510, 515 및 517)을 포함하고, 이들 각각은 도 4에 설명되는 제 1 증폭기 스테이지(410)와 유사하다. 제 1 증폭기 스테이지들(510, 515 및 517) 각각은 각각의 커플링들(504, 507 및 511) 상에서 각각의 매칭 회로(503, 506 및 509)에 커플링된다. 제 1 증폭기 스테이지들(510, 515 및 517) 각각은 제 1 증폭기 스테이지들(510, 515 및 517)이 모두 제 2 증폭기 스테이지(450)를 공유하도록 제 2 증폭기 스테이지(450)에 동작가능하게 커플링될 수 있다.

[0075] 이 예시적 실시예에서, 제 2 증폭기 스테이지(450)는 다수의 제 1 증폭기 스테이지들(510, 515 및 517) 사이에서 공유되고, 여기서, 제 1 증폭기 스테이지들(510, 515 및 517) 각각은 각각의 매칭 회로들(503, 506 및 509)에 의해 상이한 주파수/대역에 매칭된다. 이 예시적 실시예에서, 제 2 증폭기 스테이지(450)는 3개의 입력 신호들(RFin_1, RFin_2 및 RFin_3)과 연관된 상이한 주파수/대역들에 대해 재사용될 수 있다.

[0076] 도 6은 전류-효율형 저잡음 증폭기에서 신호를 프로세싱하기 위한 방법의 예시적 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다.

[0077] 블록(602)에서, 통신 신호는 다중-스테이지 저잡음 증폭기에서 증폭된다.

[0078] 블록(604)에서, 통신이 다중 캐리어들을 가지는지 여부가 결정된다.

[0079] 통신 신호가 다중 캐리어들을 가진다면, 블록(606)에서, 제 1 증폭기 스테이지는 공진기 회로(440)로의 전류 출력을 생성한다.

[0080] 블록(608)에서, 공진기 회로(440)는 전류를 전압으로 변환한다.

[0081] 블록(610)에서, 제 2 증폭기 스테이지는 다중 캐리어들을 증폭시킨다.

[0082] 통신 신호가 단일 캐리어를 가진다면, 블록(612)에서, 제 1 증폭기 스테이지는 로드 회로(480-1)로의 직접적인 전류 출력을 생성하여서, 제 2 증폭기 스테이지를 바이패싱한다.

[0083] 본원에서 설명되는 전류-효율형 저잡음 증폭기는 하나 또는 그 초과의 IC들, 아날로그 IC들, RFIC들, 믹싱된-신호 IC들, ASIC들, PCB(printed circuit board)들, 전자 디바이스들 등 상에서 구현될 수 있다. 전류-효율형 저잡음 증폭기는 또한, CMOS(complementary metal oxide semiconductor), NMOS(N-channel MOS), PMOS(P-channel MOS), BJT(bipolar junction transistor), BiCMOS(bipolar-CMOS), SiGe(silicon germanium), GaAs(gallium arsenide), HBT(heterojunction bipolar transistor)들, HEMT(high electron mobility transistor)들, SOI(silicon-on-insulator) 등과 같은 다양한 IC 프로세스 기술들로 제조될 수 있다.

[0084] 본원에서 설명되는 전류-효율형 저잡음 증폭기를 구현하는 장치는 독립형 디바이스일 수 있거나, 또는 더 큰 디바이스의 일부일 수 있다. 디바이스는 (i) 독립형 IC, (ii) 데이터 및/또는 명령들을 저장하기 위한 메모리 IC들을 포함할 수 있는 하나 또는 그 초과의 IC들의 세트, (iii) RF 수신기(RFR) 또는 RF 송신기/수신기(RTR)와 같은 RFIC, (iv) 이동국 모뎀(MSM)과 같은 ASIC, (v) 다른 디바이스들 내에 임베딩될 수 있는 모듈, (vi) 수신기, 셀룰러 폰, 무선 디바이스, 핸드셋, 또는 모바일 유닛, (vii) 기타 등등일 수 있다.

[0085] 하나 또는 그 초과의 예시적 설계들에서, 설명되는 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 하나 또는 그 초과의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 또는 이를 통해 송신될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체들은 하나의 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이전을 가능하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체들 및 컴퓨터 저장 매체들 둘 다를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체들일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 전달 또는 저장하기 위해서 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결 수단이 컴퓨터 판독가능한 매체로 적절히 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어(twisted pair), DSL(digital subscriber line), 또는 (적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은) 무선 기술들을 사용하여 송신되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, DSL, 또는 (적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은) 무선 기술들이 매체의 정의 내에 포함된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 CD(compact disc), 레이저 디스크(disc), 광학 디스크(disc), DVD(digital versatile disc), 플로피 디스크(disk) 및 블루-레이 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 통상적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크(disc)들은 광학적으로 레이저들을 이용하여 데이터를 재생한다. 위의 것들의 결합들이 또한, 컴퓨터 판독가능한 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.

[0086] 본 설명에서 사용되는 바와 같이, "컴포넌트", "데이터베이스", "모듈", "시스템" 등의 용어들은 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합, 소프트웨어 또는 실행 중인 소프트웨어 중 어느 하나인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하도록 의도된다. 예를 들어, 컴포넌트는, 프로세서 상에서 실행되는 프로세스, 프로세서, 오브젝트(object), 실행가능한 것(executable), 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 예시로서, 컴퓨팅 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 디바이스 둘 다가 컴포넌트일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들은 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 상에 로컬화될 수 있고, 그리고/또는 둘 또는 그 초과의 컴퓨터들 사이에 분산될 수 있다. 또한, 이 컴포넌트들은 다양한 데이터 구조들이 저장된 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체들로부터 실행될 수 있다. 컴포넌트들은, 이를테면, 하나 또는 그 초과의 데이터 패킷들(예를 들어, 로컬 시스템에서, 분산 시스템에서 그리고/또는 신호에 의한 다른 시스템들과의 네트워크(이를테면, 인터넷)를 통해 다른 컴포넌트와 상호 작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터)을 가지는 신호에 따라 로컬 및/또는 원격 프로세스들을 통해 통신할 수 있다.

[0087] 선택되는 양상들이 상세하게 예시 및 설명되었지만, 다음의 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 다양한 치환들 및 변경들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 그 상에서 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims

디바이스로서,
제 1 증폭기 스테이지를 가지고 단일-캐리어 모드 및 캐리어 어그리게이션(CA) 모드를 가지는 다중-모드 저잡음 증폭기(LNA); 및
상기 제 1 증폭기 스테이지에 커플링된 제 2 증폭기 스테이지를 포함하고,
상기 제 2 증폭기 스테이지는 캐리어-어그리게이팅된 통신 채널의 복수의 캐리어 주파수들을 증폭시키고 상기 제 1 증폭기 스테이지가 상기 CA 모드에 있는 경우 LNA 출력에서 대응하는 복수의 출력 신호들을 제공하도록 구성되는 복수의 증폭 경로들을 가지고,
상기 제 1 증폭기 스테이지는 상기 제 1 증폭기 스테이지가 상기 단일-캐리어 모드에 있는 경우 상기 LNA 출력에서 다른 출력 신호를 제공하기 위해서 상기 제 2 증폭기 스테이지를 바이패싱하도록 구성되는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기 스테이지는 상기 제 1 증폭기 스테이지가 상기 단일-캐리어 모드에 있는 경우 전류 출력을 생성하도록 구성되는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기 스테이지의 전류 출력을 수신하도록 구성되는 공진기 회로를 더 포함하고,
상기 공진기 회로는 상기 전류 출력을 전압 출력으로 변환하도록 구성되고,
상기 전압 출력은 상기 제 2 증폭기 스테이지에서의 상기 복수의 증폭 경로들에 제공되는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 증폭기 스테이지에서의 상기 복수의 증폭 경로들은 복수의 조정가능한 게인 스테이지들을 포함하는,
디바이스.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 게인 스테이지들 중 적어도 하나는 조정가능한 입력 커패시턴스를 포함하는,
디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 조정가능한 입력 커패시턴스는 상기 복수의 조정가능한 게인 스테이지들의 입력 임피던스를 변경하도록 구성되는,
디바이스.
제 1 항에 있어서,
하나의 제 2 증폭기 스테이지에 커플링된 복수의 제 1 증폭기 스테이지들을 더 포함하는,
디바이스.
방법으로서,
다중-모드 저잡음 증폭기(LNA)의 모드를 단일-캐리어 모드 및 캐리어 어그리게이션(CA) 모드 중 하나를 표시하는 상태로 세팅하는 단계;
상기 다중-모드 LNA의 제 1 증폭기 스테이지에서 통신 신호를 증폭시키는 단계;
상기 제 1 증폭기 스테이지에 커플링된 제 2 증폭기 스테이지의 복수의 증폭기 경로들을 사용하여 상기 통신 신호의 복수의 캐리어 주파수들을 증폭시키고, 상기 LNA가 상기 CA 모드로 세팅되는 경우 LNA 출력에서 대응하는 복수의 출력 신호들을 제공하는 단계; 및
상기 LNA가 상기 단일-캐리어 모드로 세팅되는 경우 상기 제 1 증폭기 스테이지가 다른 출력 신호를 상기 LNA 출력에 제공함으로써 상기 제 2 증폭기 스테이지를 바이패싱하는 단계를 포함하는,
방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 증폭기 스테이지를 바이패싱하는 단계는 상기 통신 신호가 상기 단일-캐리어 모드에서 단일 캐리어를 포함하는 경우 상기 제 1 증폭기 스테이지에서 전류를 생성하는 단계를 포함하는,
방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기 스테이지의 전류 출력을 생성하는 단계;
상기 전류 출력을 전압 출력으로 변환하는 단계; 및
상기 제 2 증폭기 스테이지에서의 상기 복수의 증폭기 경로들에서 상기 전압 출력을 증폭시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
디바이스로서,
제 1 증폭기 스테이지에서 제 1 캐리어를 가지는 통신 신호를 증폭시키도록 구성가능한 다중-스테이지 저잡음 증폭기에서 상기 통신 신호를 증폭시키기 위한 수단;
상기 제 1 증폭기 스테이지 및 제 2 증폭기 스테이지에서 제 2 캐리어를 가지는 상기 통신 신호를 증폭시키기 위한 수단;
캐리어 어그리게이션 모드에서 대응하는 복수의 캐리어 주파수들을 증폭시키기 위한 수단; 및
상기 통신 신호가 단일 캐리어를 포함하는 경우 상기 제 2 증폭기 스테이지를 바이패싱하기 위한 수단을 포함하는,
디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기 스테이지의 전류 출력을 생성하기 위한 수단;
상기 전류 출력을 전압 출력으로 변환하기 위한 수단; 및
상기 제 2 증폭기 스테이지에서의 복수의 증폭 경로들에서 상기 전압 출력을 증폭시키기 위한 수단을 더 포함하는,
디바이스.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 증폭기 스테이지에서의 상기 복수의 증폭 경로들 각각에서 게인을 조정하기 위한 수단을 더 포함하는,
디바이스.
제 13 항에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 게인 스테이지들 중 적어도 하나에 대한 입력에서 커패시턴스를 조정하기 위한 수단을 더 포함하는,
디바이스.
제 14 항에 있어서,
상기 복수의 조정가능한 게인 스테이지들 중 적어도 하나에 대한 입력에서 커패시턴스를 조정하기 위한 수단은 상기 복수의 조정가능한 게인 스테이지들의 입력 임피던스를 변경하기 위한 수단을 포함하는,
디바이스.
제 11 항에 있어서,
복수의 제 1 증폭기 스테이지들을 하나의 제 2 증폭기 스테이지에 커플링하기 위한 수단을 더 포함하는,
디바이스.