KR20230068940A - 저잡음 증폭기 및 이를 포함하는 수신기 - Google Patents

저잡음 증폭기 및 이를 포함하는 수신기 Download PDF

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강병중
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Abstract

저잡음 증폭기 및 이를 포함하는 수신기가 제공된다. 저잡음 증폭기는 반송파를 포함하는 입력신호를 수신하는 적어도 하나의 입력 포트, 제1 내지 제3 부하회로에 각각 연결되어, 출력 신호를 전달하는 제1 내지 제3 출력포트, 상기 입력 포트에 연결되는 제1 타입 게인 스테이지 및 상기 제1 내지 제3 출력포트에 각각 연결되는 제1 내지 제3 제1 타입 드라이브 스테이지를 포함하는 제1 증폭단 및 각각이 제2 타입 게인 스테이지 및 제2 타입 드라이브 스테이지를 포함하는 제2 내지 제3 증폭단을 포함하고, 복수의 동작 모드로 동작하더라도 입력 임피던스가 동일하도록 상기 제1 타입 게인 스테이지 및 상기 제2 타입 게인 스테이지에 각각 포함된 입력 트랜지스터의 임피던스를 가변시킨다.

Description

저잡음 증폭기 및 이를 포함하는 수신기{A LOW NOISE AMPLIFIER}
본 발명은 저잡음 증폭기 및 수신기, 특히 무선통신 디바이스에 포함되는 저잡음 증폭기에 관한 것이다.
반송파 집성(Carrier Aggregation)은 1개의 무선통신 디바이스로 또는 1개의 무선 통신 디바이스로부터의 신호 전송에 복수의 반송파를 함께 사용하는 것을 지칭할 수 있다. 1개의 반송파에 의해서 전송되는 주파수 영역은 주파수 채널로서 지칭될 수 있고, 다수의 주파수 채널들을 지원하는 반송파 집성에 기인하여 무선 채널을 통해서 전송되는 데이터량은 증대될 수 있다. 반송파 집성에서, 데이터가 전송되는 주파수 채널들은 다양하게 배치될 수 있고, 무선 통신 디바이스의 송신기(transmitter), 수신기(receiver) 또는 송수신기(transceiver)는 이러한 주파수 채널들의 다양한 배치들을 지원하는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 보다 작은 면적에서 구현되어 다양하게 배치되는 주파수 채널들을 효율적으로 지원하는 저잡음 증폭기, 이를 포함하는 송수신기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기는 반송파를 포함하는 입력신호를 수신하는 적어도 하나의 입력 포트, 제1 내지 제3 부하회로에 각각 연결되어, 출력 신호를 전달하는 제1 내지 제3 출력포트, 상기 입력 포트에 연결되는 제1 타입 게인 스테이지 및 상기 제1 내지 제3 출력포트에 각각 연결되는 제1 내지 제3 제1 타입 드라이브 스테이지를 포함하는 제1 증폭단 및 각각이 제2 타입 게인 스테이지 및 제2 타입 드라이브 스테이지를 포함하는 제2 내지 제3 증폭단을 포함하고, 복수의 동작 모드로 동작하더라도 입력 임피던스가 동일하도록 상기 제1 타입 게인 스테이지 및 상기 제2 타입 게인 스테이지에 각각 포함된 입력 트랜지스터의 임피던스를 가변시킨다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기는 반송파를 입력신호로 수신하는 적어도 하나의 입력 포트, n개의 부하회로에 각각 연결되는 제1 내지 제n 출력포트, 상기 입력 포트에 연결되어 상기 입력신호를 증폭하는 제1 게인 스테이지 및 상기 제1 내지 제n 출력포트에 각각 연결되는 n개의 드라이브 스테이지를 포함하는 제1 증폭단 및 각각이, 상기 입력 포트에 연결되어 상기 입력 신호를 증폭하는 제2 게인 스테이지 및 상기 제2 내지 제n 출력포트 중 어느 하나와 상기 게인 스테이지의 출력단 사이에 연결되어 상기 증폭된 입력 신호를 상기 출력포트에 상응하는 상기 부하회로로 전달하는 캐스코드 트랜지스터를 포함하는 제2 내지 제n 증폭단을 포함하고(상기 n은 2 이상의 자연수), 상기 제1 게인 스테이지 및 상기 제2 게인스테이지 각각은 상기 입력 포트와 일단이 연결된 입력 커패시터, 접지 단자에 일단이 연결된 디제너레이션 인덕터 및 상기 입력 커패시터의 타단이 게이트에 연결되고, 상기 드라이브 스테이지의 입력노드와 상기 디제너레이션 인덕터의 타단 사이에 연결되는 입력 트랜지스터를 포함하고, 상기 입력 트랜지스터는 임피던스를 가변하여 동작 모드에 상관없이 일정한 입력임피던스 및 기생임피던스가 되도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 몇몇 실시예에 따른 무선통신이 가능한 수신기는 송수신 입력 신호를 라우팅하는 스위치들/듀플렉서들, 전력 및 임피던스 매칭을 수행하여 상기 라우팅된 입력 신호를 제공하는 입력 회로들, 상기 제공된 입력 신호를 증폭하여 제1 내지 제3 출력신호를 제공하는 저잡음 증폭기 및 상기 제1 내지 제3 출력신호를 수신하는 제1 내지 제3 부하회로를 포함하고, 상기 저잡음 증폭기는 상기 입력 신호가 수신되는 입력 포트와 상기 제1 내지 제3 부하회로 사이에 연결된 제1 증폭단, 상기 입력 포트와 상기 제2 부하회로 사이에 연결된 제2 증폭단 및 상기 입력 포트와 상기 제3 부하회로 사이에 연결된 제3 증폭단을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 증폭단은 상기 저잡음 증폭기의 동작 모드와 상관없이 일정한 입력 임피던스를 갖도록 각각의 입력 트랜지스터를 가변한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따라 사용자 기기 및 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 반송파 집성의 예시적 신호 유형들 및 그에 대응하는 주파수 채널들로부터 신호를 추출하기 위한 예시적 구조들을 나타낸 도면이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 저잡음 증폭기의 회로도를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 디제너레이션 인덕터(L1) 및 스위치를 나타낸 것이다.
도 6a 및 도 6b는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100-1)의 제1 동작 모드를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기의 제2 동작 모드를 설명하기 위한 회로도이다.
도 8a는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 회로도이다.
도 8b 및 도 8c는 도 8a에 도시된 입력 트랜지스터의 등가회로를 나타낸 것이다.
도 9a는 대역간 반송파 집성모드에서의 저잡음 증폭기(100-2)의 회로도를 나타낸 것이다.
도 9b 및 도 9c는 도 9a의 저잡음 증폭기의 회로 상태 및 등가회로를 나타낸 것이다.
도 10a는 2채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드에서의 저잡음 증폭기(100-2)의 회로도를 나타낸 것이다.
도 10b 및 도 10c는 도 10a의 저잡음 증폭기의 회로 상태 및 등가회로를 나타낸 것이다.
도 11a는 3채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드에서의 저잡음 증폭기(100-3)의 회로도를 나타낸 것이다.
도 11b 및 도 11c는 도 11a의 저잡음 증폭기의 회로 상태 및 등가회로를 나타낸 것이다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기의 동작 모드들에 따른 입력 임피던스를 나타낸 테이블이다.
도 13은 몇몇 실시예들에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 회로도이다.
도 14는 몇몇 실시예들에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 회로도이다.
도 15는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 포함하는 수신기의 예시를 나타낸 도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기에 대해서 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 사용자 기기(10) 및 기지국(20)을 포함하는 무선 통신 시스템(1)의 블록도를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자 기기(10) 및 기지국(20)은 하향링크(downlink; DL)(30) 및 상향링크(uplink; UL)(40)를 통해서 통신할 수 있다.
무선 통신 시스템(1)은, 비제한적인 예시로서 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 다른 무선 통신 시스템일 수 있다. 사용자 기기(User Equipment; UE)(10)는 무선 통신 기기로서, 고정되거나 이동성을 가질 수 있고, 기지국(20)과 통신하여 데이터 및/또는 제어정보를 송수신할 수 있는 다양한 기기들을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 사용자 기기(10)는 단말 기기(terminal equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선 장치(wireless device), 휴대 장치(handheld device) 등으로 지칭될 수 있다. 기지국(Base Station; BS)(20)은 일반적으로 사용자 기기 및/또는 다른 기지국과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 지칭할 수 있고, 사용자 기기 및/또는 타 기지국과 통신함으로써 데이터 및 제어정보를 교환할 수 있다. 예를 들면, 기지국(20)은 Node B, eNB(evolved-Node B), BTS(Base Transceiver System) 및 AP(Access Pint) 등으로 지칭될 수도 있다.
사용자 기기(10) 및 기지국(20) 사이 무선 통신 네트워크는 가용 네트워크 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자들이 통신하는 것을 지원할 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 네트워크에서 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 방식으로 정보가 전달할 수 있다.
무선 통신 시스템(1)은 복수의 반송파들을 사용하는 반송파 집성(carrier aggregation)을 지원할 수 있다. 즉, 사용자 기기(10) 및 기지국(20)은 복수의 반송파들을 동시에 사용하여 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다. 반송파 집성에서 사용자 기기(10) 및 기지국(20)이 사용하는 반송파는 요소 반송파(component carrier)로서 지칭될 수 있고, 1개의 요소 반송파에 의해서 전송되는 주파수 영역은 주파수 채널로서 지칭될 수 있다. 주파수 채널은 주파수 대역(band)에 포함될 수 있고, 주파수 대역(band)은 복수의 연속적인 주파수 채널들을 포함할 수 있다. 예를 들면, LTE에서, 1개의 요소 반송파에 의해서 커버되는 주파수 채널의 폭은 20MHz일 수 있고, 1개의 대역은 200MHz까지 커버할 수 있다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 후술되는 바와 같이, 사용자 기기(10) 및 기지국(20)이 사용하는 주파수 채널들은 다양하게 배치될 수 있다.
사용자 기기(10)(또는 기지국(20))는 다양한 주파수 채널들을 통해서 수신되는 신호를 적절하게 처리하기 위한 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 사용자 기기(10)는 주파수 채널들 각각을 분리시키기 위한 수신기(receiver)(15)를 포함할 수 있다. 또한, 수신기(15)는 반송파 집성을 사용하지 아니하는 전송, 즉 1개의 반송파를 포함하는 신호의 처리 역시 지원할 수 있다. 도 1을 참조하면, 사용자 기기(10)는 안테나(11), 수신기(15) 및 컨트롤러(17)를 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에 따라 사용자 기기(10)는 안테나(11)를 이용하여 신호를 전송하는 송신기를 더 포함할 수 있다.
안테나(11)는 기지국(20)이 전송하는, 적어도 1개의 반송파를 포함하는 신호를 수신함으로써 수신기 입력 신호(RX_IN)를 제공할 수 있다. 수신기(15)기는 안테나(11)로부터 제공되는 수신기 입력 신호(RX_IN)로부터 수신기 출력 신호(RX_OUT)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 수신기(15)는 다수의 주파수 채널을 통해서 수신된 수신기 입력 신호(RX_IN)로부터 기저대역(baseband)에 있는 적어도 1개의 신호를 포함하는 수신기 출력 신호(RX_OUT)를 제공할 수 있다.
컨트롤러(17)는 수신기 출력 신호(RX_OUT)를 처리, 예컨대 샘플링(sampling), 복조(demodulation), 복호화(decoding) 등을 수행함으로써 기지국(20)이 전송한 데이터를 검출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(17)는 미리 설정된 반송파 집성의 유형에 따라 수신기(15)의 모드를 설정할 수 있다. 예를 들면, 기지국(20)이 신호를 전송하는데 사용되는 반송파들은 미리 설정될 수 있고, 컨트롤러(17)는 설정된 반송파들에 기초하여 모드 신호(MD)를 생성할 수 있다.
컨트롤러(17)가 제공하는 모드 신호(MD)에 따라 수신기(15)의 모드(또는 동작 모드)가 결정될 수 있다. 즉, 수신기(15)는 모드 신호(MD)에 따라 수신기 입력 신호(RX_IN)를 상이하게 처리함으로써 수신기 출력 신호(RX_OUT)를 제공할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수신기(15)는 스위치들/듀플렉서들(12), 입력 회로들(13), 저잡음 증폭기들(100) 및 부하 회로들(14)을 포함할 수 있다.
스위치들/듀플렉서들(12)은 수신기 입력 신호(RX_IN)를 라우팅함으로써 입력 회로들(13)에 제공할 수 있다. 입력 회로들(13)은, 안테나(11) 또는 스위치들/듀플렉서들(12)과 저잡음 증폭기들(100) 사이 전력 및/또는 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로들을 포함할 수 있고, 입력 신호들(INs)을 제공할 수 있다. 도 20에 예시된 바와 같이, 입력 신호들(INs)은 복수의 라인들을 통해서 제공될 수 있다.
저잡음 증폭기들(100)은 입력 신호들(INs)을 증폭함으로써 출력 신호들(OUTs)을 제공할 수 있다. 저잡음 증폭기들(100)이 입력 신호들(INs)을 증폭함으로써 출력하는 출력 신호들(OUTs)은 반송파들과 관련될 수 있다. 예를 들면, 출력 신호들(OUTs)에 포함된 신호들은 반송파들, 즉 주파수 채널들에 각각 대응할 수 있다. 이에 따라, 후술되는 바와 같이, 부하 회로들(14)은 믹서(mixer)들을 포함할 수 있고, 믹서들은 반송파들에 기초하여 출력 신호들(OUTs)에 포함된 신호들을 각각 다운컨버팅(downconverting)할 수 있고, 부하 회로들(14)은 복수의 기저대역 신호들을 포함하는 수신기 출력 신호(RX_OUT)를 제공할 수 있다. 전술된 바와 같이, 입력 신호들(INs)(또는 수신기 입력 신호(RX_IN))에 포함된 반송파들은 다양하게 설정될 수 있고, 저잡음 증폭기들(100)은 반송파 설정에 따라 출력 신호들(OUTs)을 제공할 수 있다.
전술된 바와 같이, 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100)는 동작 모드, 즉, 반송파 설정(또는 주파수 채널들의 배치)에 따라 입력 신호(INs)의 증폭 경로가 변경되는 구조를 가질 수 있고, 이에 따라 주파수 채널들 배치의 변동에도 불구하고 주파수 채널들은 효율적으로 분리될 수 있다. 이때 저잡음 증폭기(100)는 동작 모드와 상관없이 일정한 입력 임피던스를 갖도록 각각의 입력 트랜지스터를 가변할 수 있다.
이하에서, 본 개시의 실시예들은 사용자 기기(10)를 참조하여 설명될 것이나, 사용자 기기(10)로부터 다수의 주파수 채널들을 통해서 신호를 수신하는 기지국(20)에도 적용될 수 있음은 이해될 것이다. 또한, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라, 저잡음 증폭기들(100)은 반도체 장치로서 하나의 패키지에 포함될 수 있고, 또는 저잡음 증폭기들(100) 및 부하 회로(14)가 반도체 장치로서 하나의 패키지에 포함될 수도 있으며, 리시버(15)가 반도체 장치로서 하나의 패키지에 포함될 수도 있다.
도 2a 내지 도 2c는 반송파 집성의 예시적인 유형들 및 그에 대응하는 주파수 채널들로부터 신호를 추출하기 위한 예시적인 구조들을 나타낸다. 구체적으로, 도 2a는 대역간(interband) 반송파 집성을 예시하고, 도 2b는 연속적(contiguous) 대역내(intraband) 반송파 집성을 예시하고, 도 2c는 비연속적(non-contiguous) 대역내 반송파 집성을 예시한다. 도 2a 내지 도 2c의 예시에서, 2개의 대역들(BAND#1, BAND#2)이 신호의 전송에 사용될 수 있고, 1개의 대역은 3개의 주파수 채널들(또는 3개의 반송파들)을 가질 수 있다.
도 1, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 저잡음 증폭기들(100)에 포함된 저잡음 증폭기(LNA)는 1개의 라인을 통해서 수신되는 신호를 증폭한 신호를 적어도 1개의 라인을 통해서 출력할 수 있다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(100)는 반송파 설정에 기초하여, 입력 신호들(INs)에 포함된 제1 입력 신호(IN1)를 증폭함으로써 제1 출력 신호(OUT1)를 출력하거나, 제2 출력 신호(OUT2)를 출력할 수 있다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(100)가 출력하는 신호는 컨트롤러(도 1의 17)로부터 수신되는 모드 신호(MD)에 기초하여 결정될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 대역간 반송파 집성에서, 사용중인 주파수 채널들은 상이한 대역들 내에 각각 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 사용중인 주파수 채널들(CH#2, CH#5)은 제1 및 제2 대역(BAND#1, BAND#2)에 각각 포함될 수 있고, 이에 따라 상대적으로 서로 멀리 이격될 수 있다. 2개의 잡음 증폭기들(LNA1, LNA2)은, 제1 및 제2 입력 신호(IN1, IN2)를 각각 증폭함으로써 제1 및 제2 출력 신호(OUT1, OUT2)를 믹서로 출력할 수 있고, 제1 및 제2 출력 신호(OUT1, OUT2)는 믹서에서 주파수 채널들(CH#2, CH#5)에 각각 대응하는 주파수들(fLO1, fLO2)에 의해서 다운컨버팅, 즉 기저대역 신호들로 변환될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 연속적 대역내 반송파 집성에서, 사용중인 주파수 채널들은 동일한 대역 내에 연속적으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 사용중인 주파수 채널들(CH#1, CH#2)은 제1 대역(BAND#1)에 포함될 수 있고, 서로 인접할 수 있다. 저잡음 증폭기(2b)는, 제1 입력 신호(IN1)를 증폭함으로써 제1 출력 신호(OUT1)를 출력할 수 있고, 제1 출력 신호(OUT1)는 사용중인 주파수 채널들(CH#1, CH#2)에 대응하는 반송파들의 주파수들(fLO1, fLO2)의 중간 주파수(즉, (fLO1+fLO2)/2)에 의해서 다운컨버팅될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 비연속적 대역내 반송파 집성에서, 사용중인 주파수 채널들은 동일한 대역 내에서 불연속적으로(또는 이격되어) 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 사용중인 주파수 채널들(CH#1, CH#3)은 제1 대역(BAND#1)에 포함될 수 있고, 서로 이격될 수 있다. 비연속적 대역내 반송파 집성에서 사용중인 주파수 채널들(CH#1, CH#3)은, 도 2a의 대역간 반송파 집성에 비해서 상대적으로 인접하게 배치되는 한편, 도 2b의 연속적 대역내 반송파 집성에 비해서 넓은 주파수 범위에 걸쳐서 배치될 수 있다.
비연속적 대역내 반송파 집성에서 사용중인 주파수 채널들(CH#1, CH#3)을 분리하기 위한 일예로서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 저잡음 증폭기(LNA)가 제1 입력 신호(IN1)로부터 2개의 출력 신호들, 즉 제1 및 제2 출력 신호(OUT1, OUT2)을 출력할 수 있고, 제1 및 제2 출력 신호(OUT1, OUT2)는 주파수 채널들(CH#1, CH#3)에 각각 대응하는 주파수들(fLO1, fLO3)에 의해서 다운컨버팅될 수 있다. 이 경우, 다른 반송파 집성의 유형들을 지원하기 위하여, 저잡음 증폭기(LNA)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 1개의 입력 신호(IN1)를 증폭함으로써 1개의 출력 신호를 생성할 수도 있고, 도 2c에 도시된 바와 같이 1개의 입력 신호(IN1)를 증폭함으로써 2개의 출력 신호들을 생성할 수도 있다.
외장 저잡음 증폭기 없이 수신기(15) 단독으로 감도를 확보해야 하는 저비용 협대역 어플리케이션(low cost narrow band application)에서는 수신기(15) 내의 저전력 및 우수한 협대역 확보를 위해, 소스 디제너레이션 인덕터(source degeneration inductor)를 포함하는 캐스코드형 저잡음 증폭기가 사용될 수 있다. 소스 디제너레이션 인덕터(source degeneration inductor)는 패시브 소자로서 다른 액티브 소자에 비해 사이즈가 월등히 크기 때문에 저잡음 증폭기에서 면적을 상당부분 차지한다. 인덕터의 사이즈는 주파수가 작아질수록 더 커지는 경향이 있다.
소스 디제너레이션 인덕터는 저잡음 증폭기의 게인(gain)에 영향을 주기 때문에 동시에 동작하는 2 이상의 저잡음 증폭기에서 공유하여 사용하지 않는다. 예를 들어 동시에 동작하는 2 이상의 저잡음 증폭기에서 소스 디제너레이션 인덕터를 공유할 경우, 소스 디제너레이션 인덕터에 1개의 저잡음 증폭기를 사용하는 경우에 비해 더 많은 DC 및 AC전류가 흘러서 게인 스테이지의 트랜지스터에 걸리는 게이트-소스 전압이 줄어들고, 이에 따라 저잡음 증폭기의 게인이 더 열화되기 때문이다.
이러한 이유로 반송파 요소(carrier component) 개수와 동일한 개수의 패스를 가지면서 비연속적 대역내 반송파 집성을 지원하는 저잡음 증폭기는 소스 디제너레이션 인덕터가 각각의 패스별로 개별 할당되어야 하고, 이에 따라 저잡음 증폭기의 면적이 급격히 증가할 수 있다. 저잡음 증폭기의 면적을 줄이기 위해 다른 입력 신호를 갖는 2 이상의 저잡음 증폭기는 소스 디제너레이션 인덕터를 공유하여 인덕터의 개수를 줄이고자 하는 시도들이 제안되고 있다.
몇몇 실시예에 따라 저잡음 증폭기는 n개(n은 2이상의 자연수)의 부하회로에 대해 하나의 제1 타입 증폭단 및 (n-1)개의 제2 타입 증폭단을 포함하여, 도 2a 내지 도 2c에서 설명한 동작 모드를 모두 지원하면서도, 보다 적은 개수의 디제너레이션 인덕터로 구현할 수 있다. 예를 들어 제1 타입 증폭단은 하나의 제1 타입 게인 스테이지 및 n개의 제1 타입 드라이브 스테이지를 포함할 수 있다. 예를 들어 제2 타입 증폭단은 하나의 제2 타입 게인 스테이지 및 하나의 제2 타입 드라이브 스테이지를 포함할 수 있다.
제1 타입 게인 스테이지는 몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터와 하나의 제1 디제너레이션 인덕터를 포함할 수도 있고, 또는 몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터 및, 직렬로 연결된 적어도 둘의 제1 디제너레이션 인덕터를 포함할 수 있고, 노말 디제너레이션 인덕터와 상기 제1 드라이브 스테이지 사이에 연결된 보상 디제너레이션 인덕터는 양단에 스위치가 연결될 수 있다. 스위치는 동작 모드(예를 들어 대역간 반송파 집성 모드)에 따라 턴온되어 전류가 보상 디제너레이션 인덕터를 거치지 않고 바이패스할 수 있도록 한다. 제1 타입 드라이브 스테이지는 복수의 부하회로 각각에 상응하는 개수(예를 들어 n개)로서 각각 하나의 캐스코드 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예를 들어 부하회로가 n개인 경우(n은 2이상의 자연수), 캐스코드 트랜지스터도 각 부하회로에 연결되도록 n개일 수 있다. 캐스코드 트랜지스터는 동작 모드에 따라 게이트에 인가되는 신호를 조정하여 활성화 또는 비활성화 될 수 있다.
제2 타입 게인 스테이지는 몇몇 실시예에 따라 하나의 입력 트랜지스터, 하나의 제2 디제너레이션 인덕터를 포함할 수 있다. 제2 타입 드라이브 스테이지는 각 부하회로에 연결된 하나의 캐스코드 트랜지스터를 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기에 대한 실시예들에 대해 도 3 이하를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 저잡음 증폭기의 회로도를 나타낸 것이다. 도 5는 도 4의 디제너레이션 인덕터(L1) 및 스위치를 나타낸 것이다. 도 3 내지 도 5의 저잡음 증폭기는 설명의 편의를 위해 1개의 반송파 집성을 기준으로 설명한 실시예이고, 동일한 기술적 사상이 적용된다면 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니라 할것이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 저잡음 증폭기(100)는 하나의 입력 포트(IN1), 2개의 증폭단(AS1, AS2) 및 2개의 출력포트(Q1, Q2)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 증폭단(AS1, AS2)은 선택적으로 활성화될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(17)로부터 수신되는 모드 신호(MD)에 기초하여 제1 모드에서 제1 증폭단(AS1)이 활성화될 수 있고, 제2 증폭단(AS2)이 활성화될 수 있다. 이에 따라, 입력 신호(IN1)는 제1 증폭단(AS1)에 의해서 증폭되거나 제2 증폭단(AS2)에 의해서 증폭될 수 있다.
증폭단(AS1)은 입력 포트(IN1)로 수신한 입력신호를 증폭하여 출력포트(Q1) 및/또는 출력포트(Q2)를 통해 부하회로(Load circuit1) 및/또는 부하회로(Load circuit2)로 전달한다. 증폭단(AS2)은 입력 포트(IN1)로 수신한 입력신호를 증폭하여 출력포트(Q2)를 통해 부하회로(Load circuit2)로 전달한다. 증폭단(AS1) 및 증폭단(AS2)은 활성화 신호(EN)에 따라 활성화될 수 있다.
증폭단(AS1)은 하나의 게인 스테이지(GS1) 및 복수의 드라이브 스테이지(DS11, DS12)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 게인 스테이지(GS1)은 입력 트랜지스터(M1), 입력 커패시터(C1), 디제너레이션 인덕터(L1, L2)를 포함한다. 입력 트랜지스터(M1)은 디제너레이션 인덕터의 일단과 드라이브 스테이지(DS1)의 입력단 사이에 연결되고, 입력 커패시터는 입력 포트(IN1)와 입력 트랜지스터(M1)의 게이트 사이에 연결된다. 입력신호가 인가되면, 입력 커패시터(C1)를 거쳐 입력 트랜지스터(M1)가 동작하고, 입력 트랜지스터(M1)의 트랜스컨덕턴스에 따라 증폭된 신호가 드라이브 스테이지(DS11), 드라이브 스테이지(DS12)로 출력된다.
디제너레이션 인덕터(L2, L1)는 접지단자와 입력 트랜지스터(M1)의 일단 사이에 직렬로 연결된다. 예를 들어 접지단자에 가깝게 연결된 디제너레이션 인덕터(L2)는 노말 디제너레이션 인덕터라 할 수 있고, 입력 트랜지스터에 가깝게 연결된 디제너레이션 인덕터(L1)은 보상 디제너레이션 인덕터라 호칭할 수 있다.
몇몇 실시예에 따라 보상 디제너레이션 인덕터(L1)은 양단에 연결된 스위치(SW)를 더 포함할 수 있다. 스위치(SW)는 스위치 활성화 신호(SW_EN)에 따라 턴온/턴오프될 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 대역내(intra) 반송파 집성의 경우 2개의 증폭단 중 하나의 증폭단이 켜지면, 각 증폭단의 패스에 흐르는 전류는 대역간(inter) 반송파 집성의 경우와 동일하게 가져가도 저잡음 증폭기(100)의 입력 임피던스가 줄어들 수 있다. 이에 따라 저잡음 증폭기(100)의 게인도 열화될 수 있기 때문에 스위치(SW)를 턴온하여 디제너레이션 인덕터(L1)을 쇼트시켜 열화된 게인을 보상할 수 있다. 일 실시예로 디제너레이션 인덕터(L1)은 게인 보상을 위한 것이므로 설계에 따라 임피던스 감소에 상응하는 범위의 사이즈를 가질 수 있다.
드라이브 스테이지(DS11, DS12)는 캐스코드 트랜지스터(M3, M4)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 캐스코드 트랜지스터는 부하회로(191,192)의 개수에 상응하는 개수일 수 있다. 예를 들어 드라이브 스테이지(DS11)는 입력 트랜지스터(M1)의 일단과 부하회로(191)에 대한 출력포트(O1) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M3)를 포함한다. 드라이브 스테이지(DS12)는 입력 트랜지스터(M1)의 일단과 부하회로(192)에 대한 출력포트(O2) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M4)를 포함한다.
몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M1), 캐스코드 트랜지스터(M3), 캐스코드 트랜지스터(M4)는 가변 트랜지스터로서 수신된 입력신호를 설정에 따라 가변된 임피던스로 증폭하여 출력포트(O1, O2)로 출력할 수 있다.
증폭단(AS2)는 하나의 게인 스테이지(GS2) 및 하나의 드라이브 스테이지(DS2)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 게인 스테이지(GS2)은 입력 트랜지스터(M2), 입력 커패시터(C2), 디제너레이션 인덕터(L3)를 포함한다.
입력 트랜지스터(M2)은 디제너레이션 인덕터(L3)의 일단과 드라이브 스테이지(DS2)의 입력단 사이에 연결되고, 입력 커패시터(C2)는 입력 포트(IN1)와 입력 트랜지스터(M2)의 게이트 사이에 연결된다. 입력신호가 인가되면, 입력 커패시터(C2)를 거쳐 입력 트랜지스터(M2)가 동작하고, 입력 트랜지스터(M2)의 트랜스컨덕턴스에 따라 증폭된 신호가 드라이브 스테이지(DS2)로 출력된다.
드라이브 스테이지(DS2)는 캐스코드 트랜지스터(M5)를 포함할 수 있다. 드라이브 스테이지(DS2)는 입력 트랜지스터(M2)의 일단(N2)과 부하회로(192)에 대한 출력포트(O2) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M5)를 포함한다.
몇몇 실시예에 따라 디제너레이션 인덕터(L3)는 디제너레이션 인덕터(L2)와 인덕턴스가 같을 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 디제너레이션 인덕터(L3)는 디제너레이션 인덕터(L1)와 디제너레이션 인덕터(L2)의 병합 인덕턴스와 다른 인덕턴스를 가질 수 있다. 예를 들어 증폭단(AS1)의 병합 인덕턴스는 다른 증폭단(AS2)의 인덕턴스보다 클 수 있다.
몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M2), 캐스코드 트랜지스터(M5)는 가변 트랜지스터로서 수신된 신호를 설정에 따라 가변된 게인으로 증폭하여 출력포트(O2)로 출력할 수 있다. 이에 따라 저잡음 증폭기(100)는 다양한 동작 모드에서 동작을 수행하더라도 실질적으로 동일한 입력 신호의 증폭비를 가질 수 있다.
도 6a 내지 도 7은 동일한 구조를 가지는 저잡음 증폭기(100)의 개략도로서, 동작 모드에(MD) 따른 저잡음 증폭기의 동작상태를 나타내고, 입력 신호의 증폭과 관계되어 활성화되는 소자(element) 및 라인은 실선으로, 비활성화된 소자 및 라인은 점선으로 도시된다. 도 6a 내지 도 6b는 대역간(interband) 반송파 집성에서의 동작 모드를 설명한다. 도 7은 비연속적(Non-contiguous) 대역내(intraband) 반송파 집성에서의 동작 모드를 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100-1)의 제1 동작 모드를 설명하기 위한 회로도이다.
몇몇 실시예에 따라 대역간(interband) 반송파 집성 모드(도 2a)인 경우, 모드 신호(MD)는 활성화 신호(EN1, EN2) 중 어느 하나만 활성화시킨다. 어느 하나의 게인 스테이지만 활성화하기 위해, 제1 활성화 신호(EN1)은 제2 활성화 신호(EN2)와 서로 다른 논리값을 가질 수 있다. 예를 들어 대역간 반송파 집성 모드인 경우 증폭단(AS1)은 활성화되고 증폭단(AS2)는 비활성화되며, 디제너레이션 인덕터(L1)의 양단에 연결된 스위치(SW)는 턴오프될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 저잡음 증폭기(100-1)가 제1 입력신호(IN1)를 수신하면, 제1 게인 스테이지(GS1)는 입력 포트에 연결된 입력 트랜지스터(M1)을 통해 제1 입력신호를 드라이브 스테이지(DS11)로 전달한다. 드라이브 스테이지(DS11)는 제1 입력신호를 제1 출력포트에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M3)를 통해 드라이브하여 제1 부하회로(Load Circuit1)로 제1 출력신호(OUT1)로 출력한다.
도 6b를 참조하면, 저잡음 증폭기(100-1)가 제1 입력신호(IN1)를 수신하면, 제1 게인 스테이지(GS1)는 입력 포트에 연결된 입력 트랜지스터(M1)을 통해 제1 입력신호를 드라이브 스테이지(DS12)로 전달한다. 드라이브 스테이지(DS12)는 제1 입력신호를 제2 출력포트에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M4)를 통해 드라이브하여 제2 부하회로(Load Circuit2)로 제2 출력신호(OUT2)로 출력한다.
바이어스 신호는 동작 모드에 따라 캐스코드 트랜지스터(M3)와 캐스코드 트랜지스터(M4)의 게이트에 인가되거나 인가되지 않도록 제어되어 캐스코드 트랜지스터(M3)와 캐스코드 트랜지스터(M4)가 활성화 또는 비활성화 될 수 있다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기의 제2 동작 모드를 설명하기 위한 회로도이다.
몇몇 실시예에 따라 비연속적 대역내(Noncontiguous intraband) 반송파 집성 모드(도 2c)인 경우, 모드 신호(MD)는 활성화 신호(EN1, EN2)로 증폭단을 모두 활성화시킨다. 모든 게인 스테이지를 활성화하기 위해, 제1 활성화 신호(EN1)와 제2 활성화 신호(EN2)는 같은 논리값을 가질 수 있다. 예를 들어 비연속적 대역내 반송파 집성 모드인 경우 증폭단(AS1) 및 증폭단(AS2)는 활성화되며, 디제너레이션 인덕터(L1)의 양단에 연결된 스위치(SW)는 턴온될 수 있다.
도 7을 참조하면, 저잡음 증폭기(100-1)가 입력신호를 수신하면, 제1 게인 스테이지(GS1)는 입력 포트(IN1)에 연결된 입력 트랜지스터(M1)을 통해 입력신호를 드라이브 스테이지(DS11)로 전달한다. 드라이브 스테이지(DS11)는 입력신호를 캐스코드 트랜지스터(M3)를 통해 드라이브하여 출력포트(O1)에 연결된 제1 부하회로(Load Circuit1)로 제1 출력신호(OUT1)로 출력한다.
저잡음 증폭기(100-1)가 입력신호를 수신하면, 제2 게인 스테이지(GS2)는 입력 포트(IN1)에 연결된 입력 트랜지스터(M2)을 통해 입력신호를 드라이브 스테이지(DS2)로 전달한다. 드라이브 스테이지(DS2)는 입력신호를 캐스코드 트랜지스터(M5)를 통해 드라이브하여 출력포트(O2)에 연결된 제2 부하회로(Load Circuit2)로 제2 출력신호(OUT2)로 출력한다.
비연속적 대역내 반송파 집성모드로 동작시에는 예를 들어 입력 트랜지스터(M1)과 입력 트랜지스터(M2)의 병합 임피던스가 대역간 반송파 집성모드시 입력 트랜지스터(M1)만 동작할 때의 임피던스에 비해 반으로 줄어들 수 있다. 이 경우 제1 증폭단(AS1)을 통한 제1 전류 패스와 제2 증폭단(AS2)를 통한 제2 전류 패스의 각 전류를 대역간 반송파 집성모드와 동일하게 하더라도, 스위치(SW)를 턴온시켜 디제너레이션 트랜지스터(L1)을 바이패스시키고 디제너레이션 트랜지스터(L2)로만 동작하도록 하면, 증폭단(AS1)의 게인이 대역간 반송파 집성모드로 동작하는 경우와 동일할 수 있다.
도 8a는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 회로도이고, 도 8b 및 도 8c는 도 8a에 도시된 입력 트랜지스터의 등가회로를 나타낸 것이다.
도 8a를 참조하면, 3개의 부하회로에 연결된 저잡음 증폭기를 나타낸 것이다. 저잡음 증폭기(100-2)는 3개의 증폭단(AS1, AS2, AS3)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 따라 저잡음 증폭기(100-2)는 제1 타입 증폭단(AS1) 및 제2 타입 증폭단(AS2, AS3)을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 타입 증폭단(AS1)은 하나의 제1 타입 게인 스테이지(GS1) 및 복수의 제1 타입 드라이브 스테이지(DS11, DS12, DS13)를 포함할 수 있다. 예를 들어 제2 타입 증폭단(AS2, AS3)은 하나의 제2 타입 게인 스테이지(AS2의 경우 GS2, AS3의 경우 GS3) 및 하나의 제2 타입 드라이브 스테이지(AS2의 경우 DS2, AS3의 경우 DS3)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 따라 제1 타입 게인 스테이지(GS1)는 입력 트랜지스터(M1), 입력 커패시터(C1), 디제너레이션 인덕터(L1, L2)를 포함한다. 입력 트랜지스터(M1)은 디제너레이션 인덕터(L1)의 일단과 드라이브 스테이지(DS1)의 입력단 사이에 연결되고, 입력 커패시터(C1)는 입력 포트(IN)와 입력 트랜지스터(M1)의 게이트 사이에 연결된다. 입력신호(IN)가 인가되면, 입력 커패시터(C1)를 거쳐 입력 트랜지스터(M1)가 동작하고, 입력 트랜지스터(M1)의 트랜스컨덕턴스 및 디제너레이션 인덕터(L2, L1)의 임피던스에 따라 증폭된 신호가 제1 타입 드라이브 스테이지(DS11), 제1 타입 드라이브 스테이지(DS12), 제1 타입 드라이브 스테이지(DS13)로 출력된다.
디제너레이션 인덕터(L2, L1)는 접지단자와 입력 트랜지스터(M1)의 일단 사이에 직렬로 연결된다. 디제너레이션 인덕터(L2, L1)는 앞서 설명한 도 4 및 도 5의 설명과 중복되므로, 중복되는 설명을 생략한다.
몇몇 실시예에 따라 제1 타입 드라이브 스테이지(DS11, DS12, DS13)은 각각 캐스코드 트랜지스터(M4, M5, M6)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 캐스코드 트랜지스터는 부하회로(191,192,193)의 개수에 상응하는 개수일 수 있다. 예를 들어 드라이브 스테이지(DS11)는 입력 트랜지스터(M1)의 일단과 부하회로(191)에 대한 출력포트(O1) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M4)를 포함한다. 드라이브 스테이지(DS12)는 입력 트랜지스터(M1)의 일단과 부하회로(192)에 대한 출력포트(O2) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M5)를 포함한다. 드라이브 스테이지(DS13)는 입력 트랜지스터(M1)의 일단과 부하회로(193)에 대한 출력포트(O3) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M6)를 포함한다.
몇몇 실시예에 따라 제2 타입 게인 스테이지(GS2)은 입력 트랜지스터(M2), 입력 커패시터(C2), 디제너레이션 인덕터(L3)를 포함한다. 입력 트랜지스터(M2)은 디제너레이션 인덕터(L3)의 일단과 드라이브 스테이지(DS2)의 입력단 사이에 연결되고, 입력 커패시터(C2)는 입력 포트(IN)와 입력 트랜지스터(M2)의 게이트 사이에 연결된다. 입력신호가 인가되면, 입력 커패시터(C2)를 거쳐 입력 트랜지스터(M2)가 동작하고, 입력 트랜지스터(M2)의 트랜스컨덕턴스 및 디제너레이션 인덕터(L3)의 임피던스에 따라 증폭된 신호가 드라이브 스테이지(DS2)로 출력된다.
몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M1), 캐스코드 트랜지스터(M4, M5, M6)는 게이트 전압이 비반전되면 트랜지스터가 활성화되고, 게이트 전압이 반전되면 트랜지스터가 비활성화될 수 있다. 입력 트랜지스터(M1), 캐스코드 트랜지스터(M4, M5, M6)는 가변 트랜지스터로서, 수신된 입력신호를 설정에 따라 가변된 트랜스 컨덕턴스로 증폭하여 출력포트(O1, O2, O3)로 출력할 수 있다.
도 8b 및 도 8c를 참조하면, 몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M1, M2, M3)는 복수의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 복수의 트랜지스터는 각각의 게이트가 입력 포트(IN) 및 가변스위치와 연결되고, 가변스위치는 동작 모드에 따라 턴온 또는 턴오프되어 각각의 입력트랜지스터의 임피던스를 가변시킬 수 있다.
도 8b를 참조하면, 입력 트랜지스터(M1)는 서로 다른 임피던스를 갖는 복수의 트랜지스터(도시된 예에서 3개)를 포함할 수 있다. 예를 들어 3개의 트랜지스터는 게이트에 가변스위치가 연결된 바이어스가 인가되어 턴온되는 경우 각각 1.5w, 1 w, 0.5 w의 임피던스를 가질 수 있다. 예를 들어 입력 트랜지스터(M1)는 가변스위치의 턴온/턴오프에 따라 병합 임피던스를 0.5 w, 1 w, 1.5 w, 2.0 w, 2.5 w, 3 w 중 어느 하나로 가변될 수 있다. 다만 이는 설명의 편의를 위해 가정된 임피던스 값일 뿐, 본 발명의 기술적 사상 및 그 균등한 범위 내에서 임피던스 값은 가변가능하다고 할 것이다.
몇몇 실시예에 따라 제2 드라이브 스테이지(DS2)는 입력 트랜지스터(M2)의 일단(N2)과 부하회로(192)에 대한 출력포트(O2) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M7)를 포함한다. 몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M2), 캐스코드 트랜지스터(M7)는 가변 트랜지스터로서 수신된 입력신호를 설정에 따라 가변된 임피던스로 증폭하여 출력포트(O2)로 출력할 수 있다.
몇몇 실시예에 따라 제2 드라이브 스테이지(DS3)는 입력 트랜지스터(M3)의 일단(N3)과 부하회로(193)에 대한 출력포트(O3) 사이에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M8)를 포함한다. 몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M3), 캐스코드 트랜지스터(M8)는 가변 트랜지스터로서 수신된 입력신호를 설정에 따라 가변된 임피던스로 증폭하여 출력포트(O3)로 출력할 수 있다.
도 8c를 참조하면, 입력 트랜지스터(M2)는 서로 다른 임피던스를 갖는 복수의 트랜지스터(도시된 예에서 2개)를 포함할 수 있다. 예를 들어 2개의 트랜지스터는 게이트에 가변스위치가 연결된 바이어스가 인가되어 턴온되는 경우 각각 1.5w, 0.5w 의 임피던스를 가질 수 있다. 예를 들어 입력 트랜지스터(M2, M3)는 가변스위치의 턴온/턴오프에 따라 병합 임피던스를 0.5w, 1.5w, 2.0w 중 어느 하나로 가변될 수 있다. 다만 이는 설명의 편의를 위해 가정된 임피던스 값일 뿐, 본 발명의 기술적 사상 및 그 균등한 범위 내에서 임피던스 값은 가변가능하다고 할 것이다.
몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터 M1, M2, M3는 다양한 동작 모드로 동작하더라도 가변스위치로 각각의 임피던스를 조절함으로써 저잡음 증폭기가 일정한 입력 임피던스 및 일정한 기생 임피던스를 갖도록 할 수 있다. 이하 도 9a 내지 도 11c는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100-2)의 동작 모드 및 가변가능한 입력 임피던스의 변화를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a는 대역간 반송파 집성 모드 또는 비반송파 집성 모드에서의 저잡음 증폭기(100-2)의 회로도를 나타낸 것이고, 도 9b 및 도 9c는 대역간 반송파 집성 모드 또는 비반송파 집성 모드에서의 저잡음 증폭기의 회로 상태 및 등가회로를 나타낸 것이다.
도 9a를 참고하면, 저잡음 증폭기(100-2)는 증폭단(AS1)의 게이트 전압은 비반전되어 동작할 수 있고 나머지 증폭단(AS2, AS3)의 게이트 전압은 반전되어 동작하지 않을 수 있다. 대역간 반송파 집성 모드로 동작하기 위해 3개의 캐스코드 트랜지스터(M4, M5, M6) 중에서 하나만 활성화될 수 있고, 나머지 캐스코드 트랜지스터는 비활성화될 수 있다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(100-2)는 입력 포트(IN)로 수신된 입력신호를 부하회로(191)로 출력하기 위해, 캐스코드 트랜지스터(M4)는 게이트 전압이 비반전되어 턴온되고, 캐스코드 트랜지스터(M5, M6)의 게이트 전압은 반전되어 턴오프될 수 있다. 또한 이후 도 10a 또는 도 11a에서 설명할 대역내 반송파 집성모드와 달리 게인 열화에 따른 보상이 필요하지 않기 때문에, 저잡음 증폭기(100-2)는 스위치(SW)를 턴오프시킴으로써 인덕터 L1로 전류가 흐르도록 할 수 있다.
한편, 부하회로(192), 부하회로(193)에 연결된 캐스코드 트랜지스터(M7, M8)는 게이트 전압이 비반전되어 턴오프될 수 있다. 즉, 캐스코드 트랜지스터들(M4 내지 M8)는 각각 독립적으로 제어될 수 있다.
도 9a를 참조하면, 증폭단(AS1)은 입력신호(IN)을 증폭하여 출력신호(OUT1)을 출력하고, 증폭단(AS2) 및 증폭단(AS3)은 비활성화되어, 각각의 출력신호는 플로팅 상태(또는 하이 임피던스 상태)에 있을 수 있다. 이에 따라 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 입력 트랜지스터(M1)는 도 8b 및 도 8c에서 설명한 가변 임피던스를 가질 수 있다. 예를 들어, 1w의 트랜지스터가 활성화 되었을때의 임피던스를 ZT 라고 정의하고 0.5w의 트랜지스터가 비활성화 되었을때의 임피던스를 Zoff 라고 정의하고 디제너레이션 인턱터들(L1, L2)의 임피던스는 무시할수 있을 정도로 작다고 가정하자. 이때 턴온된 입력 트랜지스터(M1)의 가변 임피던스는 3ZT 가 되고(3w=1.5w +1 w + 0.5 w), 턴오프된 입력 트랜지스터(M2)의 가변 임피던스는 Zoff가 되고, 입력 트랜지스터(M3)의 가변 임피던스 또한 Zoff가 되며, 저잡음 증폭기의 입력 임피던스 Zin는 Zin=3ZT//3Zoff 가 될 수 있다.
도 10a는 2채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드에서의 저잡음 증폭기(100-2)의 회로도를 나타낸 것이고, 도 10b 및 도 10c는 도 10a의 저잡음 증폭기의 회로 상태 및 등가회로를 나타낸 것이다. 2채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드(Non-contiguous intra-band carrier aggregation; 이하 Noncontiguous 2CA)에서는 동일한 대역들 내에 2개의 주파수 채널을 배치해야 하므로, 저잡음 증폭기(100-2)는 1개의 입력 신호를 증폭하여 인접한 2개의 출력신호를 출력해야 한다.
도 10a를 참고하면, 2채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드로 동작하기 위해 증폭단(AS1, AS2, AS3) 중 2개의 증폭단이 활성화되어 부하회로 2개가 출력신호를 동시에 받을 수 있다. 저잡음 증폭기(100-2)는 증폭단(AS1, AS2)의 게이트 전압은 비반전되어 동작할 수 있고 증폭단(AS3)의 게이트 전압은 반전되어 동작하지 않을 수 있다. 2채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드로 동작하기 위해 3개의 캐스코드 트랜지스터(M4, M5, M6) 중에서 하나와 캐스코드 트랜지스터(M7) 또는 3개의 캐스코드 트랜지스터(M4, M5, M6) 중에서 하나와 캐스코드 트랜지스터(M8)만 활성화될 수 있고, 나머지 캐스코드 트랜지스터는 비활성화될 수 있다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(100-2)는 입력 포트(IN)로 수신된 입력신호를 부하회로(191,192)로 출력하기 위해, 캐스코드 트랜지스터(M4,M7)는 게이트 전압이 비반전되어 턴온되고, 캐스코드 트랜지스터(M5, M6, M8)의 게이트 전압은 반전되어 턴오프될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 증폭단(AS1)은 입력신호(IN)을 증폭하여 출력신호(OUT1)을 출력하고, 증폭단(AS2)은 입력신호(IN)을 증폭하여 출력신호(OUT2)를 출력하나 증폭단(AS3)는 비활성화되어, 증폭단(AS3)의 출력신호는 플로팅 상태(또는 하이 임피던스 상태)에 있을 수 있다. 도 10b 및 도 10c를 참조하면, 예를 들어, 턴온된 입력 트랜지스터(M1)의 가변 임피던스는 1.5ZT (1.5w=1.0w+0.5w)가 된다. 턴온된 입력 트랜지스터(M2)의 가변 임피던스는 1.5ZT (1.5w=1.0w+0.5w)가 된다. 이 경우 활성화되는 증폭단(AS1, AS2)에 속한 입력 트랜지스터들의 입력 트랜스컨덕턴스는 도 9a 내지 도 9c의 대역간 반송파 집성에서의 증폭단(AS1)의 입력 트랜지스터(M1)에 비해 줄어들 수 있다. 예를 들어 각 증폭단에 인가되는 전류를 도 9a 내지 도 9c와 동일하게 iT로 할 경우 합성 트랜스컨덕턴스가 줄어들었기 때문에 대역간 반송파 집송 모드 대비 게인(gain)열화가 발생할 수 있다. 이를 위해 스위치(SW)를 턴온시켜 전류가 바이패스되도록 함으로써 인덕터 L1으로 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다.
몇몇 실시예에 따라 디제너레이션 인덕터(L3)와 디제너레이션 인덕터(L4)는 증폭단(AS1)의 합성 인덕턴스(L1+L2)와 다른 인덕턴스를 가진다. 예를 들면 디제너레이션 인덕터(L3)와 디제너레이션 인덕터(L4)는 증폭단(AS1)의 합성 인덕턴스(L1+L2)보다 작은 인덕턴스를 갖는다.
따라서, 입력 입피던스 Zin는 턴온된 증폭단(AS1, AS2)에서 가변으로 인한 병합 임피던스(1.5w+1.5w)에 대응하여 턴오프된 기생 임피던스와 병렬 연결된, Zin=3ZT//3Zoff 가 될 수 있다. 이때 디제너레이션 인턱터들(L2, L3, L4)의 임피던스는 무시할수 있을 정도로 작다고 가정하였다.
도 11a 내지 도 11c는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기(100-2)의 제3 동작 모드를 설명하기 위한 도면들이다. 도 11a는 3채널 비연속적 대역내 반송파 집성 모드에서의 저잡음 증폭기(100-2)의 회로도를 나타낸 것이고, 도 11b 및 도 11c는 도 11a에 도시된 저잡음 증폭기의 회로 상태 및 등가 회로를 나타낸 것이다. 3채널 비연속적 대역내 반송파 집성 모드에서의 저잡음 증폭기(100-2)는 1개의 입력 신호를 증폭하여 3개의 출력신호를 출력해야 한다.
도 11a를 참고하면, 비연속적 대역내 반송파 집성 모드로 동작하기 위해 증폭단(AS1, AS2, AS3)이 모두 활성화되어 부하회로 3개가 출력신호를 동시에 받을 수 있다. 저잡음 증폭기(100-2)는 증폭단(AS1, AS2, AS3)의 게이트 전압은 비반전되어 동작할 수 있다. 비연속적 대역내 반송파 집성 모드로 동작하기 위해 증폭단(AS1)에서는 3개의 캐스코드 트랜지스터(M4, M5, M6) 중에서 하나가 턴온되고, 증폭단(AS2)의 캐스코드 트랜지스터(M7) 및 증폭단(AS3)의 캐스코드 트랜지스터(M8)도 턴온될 수 있다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(100-2)는 입력 포트(IN)로 수신된 입력신호를 동시에 부하회로(191,192,193)로 출력하기 위해, 캐스코드 트랜지스터(M4,M7,M8)는 게이트 전압이 비반전되어 턴온되고, 캐스코드 트랜지스터(M5, M6)의 게이트 전압은 반전되어 턴오프될 수 있다.
도 11a를 참조하면, 입력신호(IN)을 증폭하여 증폭단(AS1)은 출력신호(OUT1)을 출력하고, 증폭단(AS2)은 출력신호(OUT2)를 출력하고, 증폭단(AS3)은 출력신호(OUT3)를 출력한다. 도 11b 및 도 11c를 참조하면, 예를 들어, 입력 임피던스(Zin)는 턴온된 입력 트랜지스터(M1)의 가변 임피던스 1ZT (1.0w), 입력 트랜지스터(M2)의 가변 임피던스 1ZT (1w), 입력 트랜지스터(M3)의 가변 임피던스 1ZT (1w) 및 턴오프된 기생 임피던스의 병합 임피던스는, Zin=3ZT//3Zoff가 될 수 있다.
이 경우 활성화되는 증폭단AS1에 속한 입력 트랜지스터들의 입력 트랜스컨덕턴스는 대역간 반송파 집성에서의 증폭단(AS1)의 입력 트랜지스터(M1)에 비해 줄어들 수 있다. 따라서, 스위치(SW)를 턴온시켜 전류가 바이패스되도록 함으로써 인덕터 L1으로 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기의 동작 모드들에 따른 입력 트랜지스터들의 너비(width)를 나타낸 테이블이다.
도 9c, 도 10c 및 도 11c를 도 12와 함께 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 저잡음 증폭기의 등가회로에서 sLS, ALS, sL2와 AL2는 3ZT에 비해 작아서 무시될 수 있다. 따라서 저잡음 증폭기(100-2)의 입력 임피던스는 동작 모드가 대역간 반송파 집성모드(Inter-band carrier aggregation; 1 CC)가 되든, 2채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드(Contiguous intra-band carrier aggregation; Noncontiguous 2CA)가 되든, 또는 3채널 비연속적 대역내 반송파 집성모드(Noncontiguous 3CA)가 되든 입력 임피던스가 3ZT로 거의 일정하게 유지된다. 또한 동작 모드 별(1CC, Noncontiguous 2CA, Noncontiguous 3CA)로도 턴오프된 트랜지스터들에 의한 기생 임피던스(Zoff)도 3Zoff로 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.
도 13은 몇몇 실시예들에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 회로도이다.
도 13을 참고하면, 부하회로는 복수 개일 수 있다. 예를 들면 3개 이상일 수 있다. 부하회로가 n(n은 1 이상의 자연수)개 포함되는 경우, 저잡음 증폭기(100-3)는 n개의 증폭단(AS1 내지 ASn)을 포함할 수 있다.
n개의 증폭단(AS1 내지 ASn) 중 하나(AS1)는 제1 타입 게인 스테이지 (GS1) 및 제1 타입 드라이브 스테이지(DS1 내지 DS1n)를 포함할 수 있고, 나머지 증폭단은 제2 타입 게인 스테이지 및 제2 타입 드라이브 스테이지를 포함할 수 있다.
제1 타입 게인 스테이지(GS1)는 몇몇 실시예에 따라 입력 커패시터(C1) 입력 트랜지스터(M1)와 직렬로 연결된 2이상의 디제너레이션 인덕터(L1, L2)를 포함할 수도 있다. 디제너레이션 인덕터(L1,L2) 중 하나(예를 들어 L1, 보상 디제너레이션 인덕터라고 하자)는 양단이 스위치(SW)와 연결되고, 스위치(SW)는 동작 모드에 따라 턴온되어 전류가 보상 디제너레이션 인덕터(L1)를 거치지 않고 바이패스할 수 있도록 한다. 제1 타입 드라이브 스테이지(DS1)는 복수의 부하회로 각각에 상응하는 개수의 서브-드라이브 스테이지(DS11~DS1n)를 포함할 수 있다. 예를 들어 부하회로가 n개인 경우(n은 2이상의 자연수), 캐스코드 트랜지스터도 각 부하회로에 연결되도록 n개(Mk1 내지 Mkn)일 수 있다. n개의 캐스코드 트랜지스터(Mk1 내지 Mkn)는 제1 타입 게인 스테이지의 출력단과 각 부하회로(191 내지 19n) 사이에서 병렬로 연결될 수 있다.
제2 타입 게인 스테이지(GS2 내지 GSn)는 몇몇 실시예에 따라 하나의 입력 커패시터, 하나의 입력 트랜지스터 및 하나의 제2 디제너레이션 인덕터를 포함할 수 있다. 예를 들어 게인 스테이지(GS2)는 입력 트랜지스터(M2), 입력 커패시터(C2) 및 디제너레이션 인덕터(L2)를 포함할 수 있다. 제2 타입 드라이브 스테이지는 하나의 캐스코드 트랜지스터를 포함한다. 예를 들어 드라이브 스테이지(DS2)는 캐스코드 트랜지스터(M7)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따른 저잡음 증폭기(100-3)는 대역간 반송파 집성 모드 또는 대역내 반송파 집성 모드를 포함한 모든 동작 모드에서 입력 임피던스(Zin)가 균일하도록 입력 트랜지스터(M1, M2, ?, Mn)의 임피던스를 가변할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M1, M2, ?, Mn)는 입력 임피던스(Zin)가 균일하면서도 기생 임피던스(Zoff)도 균일하도록 임피던스를 가변할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따른 저잡음 증폭기(100-3)는 대역내 반송파 집성 모드로 동작시 대역내 사용하고자 하는 채널의 수에 따라 증폭단(AS1 내지 ASn)을 활성화하여 동작할 수 있다. 대역간 반송파 집송 모드로 동작시에는 스위치(SW)가 턴오프되나 대역내 반송파 집송 모드인 경우 스위치가 턴온되어 열화된 게인을 보상해줄 수 있다.
도 14는 몇몇 실시예들에 따른 저잡음 증폭기를 나타낸 회로도이다. 편의를 위해 도 13과 중복되는 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 몇몇 실시예에 따라 부하회로는 복수 개일 수 있다. 예를 들면 3개 이상일 수 있다. 부하회로가 n(n은 1 이상의 자연수)개 포함되는 경우, 저잡음 증폭기(100-3)는 n개의 증폭단(AS1 내지 ASn)을 포함할 수 있다.
n개의 증폭단(AS1 내지 ASn) 중 하나(AS1)는 제1 타입 게인 스테이지 (GS1) 및 제1 타입 드라이브 스테이지(DS1 내지 DS1n)를 포함할 수 있고, 나머지 증폭단(AS2 내지 ASn)은 제2 타입 게인 스테이지 및 제2 타입 드라이브 스테이지를 포함할 수 있다. 다만, 도 13의 예시와 달리 제1 타입 게인 스테이지(GS1)는 스위치를 포함하지 않고, 입력 커패시터(C1), 입력 트랜지스터(M1) 및 디제너레이션 인덕터(L2)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 타입 게인 스테이지(GS1)는 제2 타입 게인 스테이지(예를 들어 GS2)와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다.
그러나 도 14의 실시예에서도 저잡음 증폭기(100-3)는 대역간 반송파 집성 모드 또는 대역내 반송파 집성 모드를 포함한 모든 동작 모드에서 입력 임피던스(Zin)가 균일하도록 입력 트랜지스터(M1, M2, ?. , Mn)의 임피던스를 가변할 수 있다. 몇몇 실시예에 따라 입력 트랜지스터(M1, M2, ?. , Mn)는 입력 임피던스(Zin)가 균일하면서도 기생 임피던스(Zoff)도 균일하도록 임피던스를 가변할 수 있다.
도 15는 몇몇 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 포함하는 수신기의 예시를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 15의 저잡음 증폭기들(100)은 복수의 라인들을 통해서 입력 신호들(INs)을 증폭함으로써 복수의 라인들을 통해서 출력 신호들(OUTs)을 제공할 수 있고, 부하 회로들(14)은 복수의 출력 신호들(OUTs)로부터 송수신기 출력 신호(RX_OUT)를 제공할 수 있다.
도 15를 참조하면, 저잡음 증폭기들(100)은 k개의 저잡음 증폭기들(LNA1 내지 LNAk)을 포함할 수 있다(k는 1보다 큰 정수). k개의 저잡음 증폭기들(LNA1 내지 LNAk)은 k개의 입력 신호들(IN1 내지 INk)을 각각 수신할 수 있다. 도 16의 예시에서 k개의 저잡음 증폭기들(LNA1 내지 LNAk) 각각은 1개의 입력 신호로부터 3개의 출력 신호들을 제공할 수 있는, 상술한 저잡음 증폭기와 유사한 구조를 가질 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, k개의 저잡음 증폭기들(LNA1 내지 LNAk)의 출력들은 서로 연결될 수 있다.
부하 회로들(14)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 발룬들(210), 믹서들(220), 필터들(230) 및 버퍼들(240)을 포함할 수 있다. 발룬들(210)은 저잡음 증폭기들(100)로부터 제공된 단일 위상의 출력 신호를 차동 위상의 신호로 변환할 수 있고, 차동 신호를 믹서들(220)에 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 15에 도시된 바와 같이, 발룬들(210)는 트랜스포머들을 포함할 수 있고, 트랜스포머들 각각은 단일 위상 신호가 인가되는 1차 코일 및 차동 위상 신호가 출력되는 2차 코일을 포함할 수 있다.
믹서들(220)은 발룬들(210)로부터 제공되는 차동 신호들을 다운컨버팅할 수 있다. 예를 들면, 믹서들(220)은 반송파 신호들의 주파수들에 대응하는 진동 신호들(LO1 내지 LO3)을 수신할 수 있고, 진동 신호들(LO1 내지 LO3)에 기초하여 발룬들(210)로부터 제공되는 차동 신호들을 기저대역으로 이동시킬 수 있다. 필터들(230)은 기저 대역으로 이동된 신호들을 필터링함으로써 불필요한 주파수 성분(component)들을 제거할 수 있다.
버퍼들(240)은 필터링된 신호를 미리 정해진 이득으로 증폭함으로써 수신기 출력 신호(RX_OUT)를 제공할 수 있다. 전술된 바와 같이, 'k'개의 저잡음 증폭기들 각각은 동작 모드에 따라 상이하게 동작할 수 있고, 동작 모드에 따라 입력 임피던스의 변동이 감소하도록 설계될 수 있다. 동작 모드들 각각에서 입력 신호들(INs)로부터 수신기 출력 신호(RX_OUT)의 비율, 즉 전체 이득이 변동할 수 있고, 버퍼들(240)은 이러한 동작 모드별 전체 이득의 변동을 보상할 수 있다. 즉, 버퍼들(240)에 포함된 버퍼의 이득은 도 1의 컨트롤러(300)로부터 제공되는 모드 신호(MD)에 기초하여 가변될 수 있다. 예를 들면, 버퍼들(240)에 포함된 버퍼는 가변 저항을 포함할 수 있고, 모드 신호(MD)에 기초하여 가변 저항의 저항치(resistance)가 변경됨으로써 버퍼의 이득이 변경될 수 있다. 이에 따라, 저잡음 증폭기의 동작 모드, 즉 반송파 설정이 변경됨에도 불구하고, 수신기 출력 신호(RX_OUT)는 일정한 크기를 가질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 사용자 기기 15 : 송수신기
100 : 저잡음 증폭기
191, 192, 193 : 부하회로
AS : 증폭단
GS : 게인 스테이지
DS : 드라이브 스테이지

Claims (20)

  1. 반송파를 포함하는 입력신호를 수신하는 적어도 하나의 입력 포트;
    제1 내지 제3 부하회로에 각각 연결되어, 출력 신호를 전달하는 제1 내지 제3 출력포트;
    상기 입력 포트에 연결되는 제1 타입 게인 스테이지 및 상기 제1 내지 제3 출력포트에 각각 연결되는 제1 내지 제3 제1 타입 드라이브 스테이지를 포함하는 제1 증폭단; 및
    각각이 제2 타입 게인 스테이지 및 제2 타입 드라이브 스테이지를 포함하는 제2 내지 제3 증폭단을 포함하고,
    복수의 동작 모드로 동작하더라도 입력 임피던스가 동일하도록 상기 제1 타입 게인 스테이지 및 상기 제2 타입 게인 스테이지에 각각 포함된 입력 트랜지스터의 임피던스를 가변시키는, 저잡음 증폭기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 타입 게인 스테이지 및 상기 제2 타입 게인 스테이지 각각은
    일단이 상기 입력 포트에 연결된 입력 커패시턴스;
    상기 입력 커패시턴스의 타단이 게이트에 연결되고, 상기 제1 타입 드라이브 스테이지의 입력노드에 일단이 연결되는 상기 입력 트랜지스터; 및
    상기 입력 트랜지스터의 타단과 접지 단자 사이에 연결되는 제1 노말 디제너레이션 인덕터를 포함하고,
    상기 입력 트랜지스터는 상기 동작 모드에 따라 임피던스가 가변되는, 저잡음 증폭기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 타입 게인 스테이지는
    상기 입력 트랜지스터의 일단과 상기 제1 노말 디제너레이션 인덕터의 일단 사이에 연결되는 보상 디제너레이션 인덕터; 및
    상기 보상 디제너레이션 인덕터의 양단에 연결되어 턴온되면 상기 보상 디제너레이션 인덕터를 쇼트시키는 스위치를 더 포함하는, 저잡음 증폭기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 타입 게인 스테이지 각각의 제2 노말 디제너레이션 인덕턴스는 상기 제1 타입 게인 스테이지의 병합 인덕턴스와 다른 인덕턴스를 갖는 저잡음 증폭기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 동작 모드는
    대역간 반송파 집성모드, 연속적 대역내 반송파 집성모드 및 비연속적 대역내 반송파 집성모드를 포함하는, 저잡음 증폭기.
  6. 제2항에 있어서, 상기 저잡음 증폭기는
    제1 동작 모드에서의 상기 입력 트랜지스터들의 제1 임피던스 설정으로 제1 입력 임피던스 및 제1 기생 임피던스를 가지고,
    제2 동작 모드에서의 상기 입력 트랜지스터들의 제2 임피던스 설정으로 제2 입력 임피던스 및 제2 기생 임피던스를 가지며,
    상기 제1 임피던스 설정에서 상기 제2 임피던스 설정으로 가변하여, 상기 제1 입력 임피던스와 상기 제1 기생 임피던스가 상기 제2 입력 임피던스와 상기 제2 기생 임피던스가 같아지도록 하는, 저잡음 증폭기.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 증폭단의 상기 제1 내지 제3 제1 타입 드라이브 스테이지 각각은
    상기 제1 내지 제3 출력포트 중 상응하는 하나의 출력포트와 상기 제1 타입 드라이브 스테이지의 상기 입력노드 사이에 드레인/소스 단자가 각각 연결되어 독립적으로 가변가능한 제1 캐스코드 트랜지스터를 포함하는, 저잡음 증폭기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 증폭단의 상기 제2 타입 드라이브 스테이지는 상기 제2 출력포트와 상기 제2 타입 드라이브 스테이지의 입력노드 사이에 드레인/소스 단자가 각각 연결되어 독립적으로 가변가능한 제2-1 캐스코드 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제3 증폭단의 상기 제2타입 드라이브 스테이지는 상기 제2 출력포트와 상기 제2 타입 드라이브 스테이지의 입력노드 사이에 드레인/소스 단자가 각각 연결되어 독립적으로 가변가능한 제2-2 캐스코드 트랜지스터를 포함하는, 저잡음 증폭기.
  9. 반송파를 입력신호로 수신하는 적어도 하나의 입력 포트;
    n개의 부하회로에 각각 연결되는 제1 내지 제n 출력포트;
    상기 입력 포트에 연결되어 상기 입력신호를 증폭하는 제1 게인 스테이지 및 상기 제1 내지 제n 출력포트에 각각 연결되는 n개의 드라이브 스테이지를 포함하는 제1 증폭단; 및
    각각이, 상기 입력 포트에 연결되어 상기 입력 신호를 증폭하는 제2 게인 스테이지 및 상기 제2 내지 제n 출력포트 중 어느 하나와 상기 게인 스테이지의 출력단 사이에 연결되어 상기 증폭된 입력 신호를 상기 출력포트에 상응하는 상기 부하회로로 전달하는 캐스코드 트랜지스터를 포함하는 제2 내지 제n 증폭단을 포함하고(상기 n은 2 이상의 자연수),
    상기 제1 게인 스테이지 및 상기 제2 게인스테이지 각각은
    상기 입력 포트와 일단이 연결된 입력 커패시터;
    접지 단자에 일단이 연결된 디제너레이션 인덕터; 및
    상기 입력 커패시터의 타단이 게이트에 연결되고, 상기 드라이브 스테이지의 입력노드와 상기 디제너레이션 인덕터의 타단 사이에 연결되는 입력 트랜지스터를 포함하고,
    상기 입력 트랜지스터는 임피던스를 가변하여 동작 모드에 상관없이 일정한 입력임피던스 및 기생임피던스가 되도록 하는, 저잡음 증폭기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 저잡음 증폭기가 대역간 반송파 모드로 동작할 때,
    상기 제1 증폭단의 상기 제1 게인 스테이지 및 상기 n개의 드라이브 스테이지 중 어느 하나를 활성화하고 상기 제2 내지 제n 증폭단은 비활성화하여, 상기 n개의 부하회로 각각에 상기 증폭된 입력 신호를 출력하는, 저잡음 증폭기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 저잡음 증폭기가 비연속적 대역내 반송파 모드 중 2개 채널로 동작할 때,
    상기 제1 증폭단의 상기 제1 게인 스테이지 및 상기 n개의 드라이브 스테이지 중 어느 하나를 활성화하고 상기 제2 증폭단은 활성화하며, 상기 제3 내지 제n 증폭단은 비활성화하여, 상기 n개의 부하회로 중 상응하는 2개의 부하회로 각각에 상기 증폭된 입력 신호를 출력하는, 저잡음 증폭기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 저잡음 증폭기가 비연속적 대역내 반송파 모드 중 3개 채널로 동작할 때,
    상기 제1 증폭단의 상기 제1 게인 스테이지 및 상기 n개의 드라이브 스테이지 중 어느 하나를 활성화하고 상기 제2 내지 제3 증폭단은 활성화하며, 상기 제4 내지 제n 증폭단은 비활성화하여, 상기 n개의 부하회로 중 상응하는 3개의 부하회로 각각에 상기 증폭된 입력 신호를 출력하는, 저잡음 증폭기.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제1 내지 제n 증폭단의 입력 트랜지스터 각각은
    가변스위치에 따라 상기 입력 커패시터의 타단과 상기 입력 포트를 연결하는 서로 다른 임피던스값을 갖는 복수의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 동작 모드에 따라 상기 가변스위치를 턴온 또는 턴오프하여 상기 입력 트랜지스터의 임피던스를 가변하는, 저잡음 증폭기.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1 게인 스테이지는
    상기 디제너레이션 인덕터와 상기 입력 트랜지스터 사이에 연결되는 보상 디제너레이션 인덕터; 및
    상기 보상 디제너레이션 인덕터 양단에 연결되어, 상기 동작 모드에 따라 전류가 상기 디제너레이션 인덕터를 바이패스시키는 스위치를 포함하는, 저잡음 증폭기.
  15. 제9항에 있어서, 상기 제1 내지 제n 증폭단에 각각 포함된 상기 입력 트랜지스터 및 상기 캐스코드 트랜지스터는 독립적으로 가변가능한, 저잡음 증폭기.
  16. 무선통신이 가능한 송수신기에 있어서,
    송수신 입력 신호를 라우팅하는 스위치들/듀플렉서들;
    전력 및 임피던스 매칭을 수행하여 상기 라우팅된 입력 신호를 제공하는 입력 회로들;
    상기 제공된 입력 신호를 증폭하여 제1 내지 제3 출력신호를 제공하는 저잡음 증폭기; 및
    상기 제1 내지 제3 출력신호를 수신하는 제1 내지 제3 부하회로를 포함하고,
    상기 저잡음 증폭기는
    상기 입력 신호가 수신되는 입력 포트와 상기 제1 내지 제3 부하회로 사이에 연결된 제1 증폭단;
    상기 입력 포트와 상기 제2 부하회로 사이에 연결된 제2 증폭단; 및
    상기 입력 포트와 상기 제3 부하회로 사이에 연결된 제3 증폭단을 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 증폭단은 상기 저잡음 증폭기의 동작 모드와 상관없이 일정한 입력 임피던스를 갖도록 각각의 입력 트랜지스터를 가변하는 것인, 송수신기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 증폭단은 게이트가 상기 입력 포트에 연결된 제1 입력 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 증폭단은 게이트가 상기 입력 포트에 연결된 제2 입력 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제3 증폭단은 게이트가 상기 입력 포트에 연결된 제3 입력 트랜지스터를 포함하여,
    상기 제1 입력 트랜지스터, 상기 제2 입력 트랜지스터 및 상기 제3 입력트랜지스터는 가변스위치에 따라 게이트가 상기 입력 포트에 연결되는 서로 다른 임피던스값을 갖는 복수의 트랜지스터를 포함하고, 상기 동작 모드에 따라 상기 가변스위치를 턴온 또는 턴오프하여 상기 입력 트랜지스터의 임피던스를 가변하는, 수신기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 증폭단은
    접지단자와 상기 제1 입력 트랜지스터 사이에 연결된 제1 디제너레이션 인덕터;
    상기 제1 입력 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 제1 부하회로 사이에 연결된 제1 캐스코드 트랜지스터;
    상기 제1 입력 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 제2 부하회로 사이에 연결된 제2 캐스코드 트랜지스터; 및
    상기 제1 입력 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 제3 부하회로 사이에 연결된 제3 캐스코드 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 동작 모드에 따라 상기 제1 내지 제3 캐스코드 트랜지스터 각각을 활성화 또는 비활성화하여 상기 증폭된 입력신호를 상기 제1 내지 제3 부하회로 중 적어도 하나의 부하회로로 출력하는, 수신기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 증폭단은
    상기 접지단자와 상기 제2 입력 트랜지스터 사이에 연결된 제2 디제너레이션 인덕터; 및
    상기 제2 입력 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 제2 부하회로 사이에 연결된 제4 캐스코드 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제3 증폭단은
    상기 접지단자와 상기 제2 입력 트랜지스터 사이에 연결된 제3 디제너레이션 인덕터; 및
    상기 제3 입력 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 제3 부하회로 사이에 연결된 제5 캐스코드 트랜지스터를 더 포함하는, 수신기.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제1 증폭단에 포함된 디제너레이션 인덕터의 인덕턴스는 상기 제2 증폭단 또는 상기 제3 증폭단과 다른 인덕턴스를 갖는, 수신기.
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