CN109845095B - 具有改善的回波损耗和增益模式失配的放大器 - Google Patents

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Abstract

本文公开了具有在不同偏置电流上变化的输入阻抗的信号放大器。信号放大器包括具有多个可切换的放大支路的增益级，每个可切换的放大支路能够被激活以使得激活的放大支路中的一个或多个提供对输入阻抗的目标调整。另外，本文公开了具有可变增益级的信号放大器，该可变增益级配置为提供多个增益水平，其导致由可变增益级呈现给各个信号的不同输入阻抗值。可变增益级可以包括多个可切换的放大支路，其提供对各个输入阻抗值的目标调整。可变增益级可以包括多个可切换的电感元件，其配置为被激活以提供对各个输入阻抗值的目标调整。

Description

具有改善的回波损耗和增益模式失配的放大器
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月31日提交的名称为“AMPLIFIER WITH IMPROVED RETURNLOSS AND MISMATCH OVER GAINMODES”的美国临时申请No.62/382,252的优先权，通过引用将其全部内容明确地并入本文以用于所有目的。
技术领域
本申请总体上涉及用于无线通信装置的放大器。
背景技术
在诸如射频(RF)应用的电子应用中，有时需要放大信号。例如，可以通过功率放大器放大待发射信号，并且可以通过低噪声放大器放大接收信号。在一些应用中，减少放大链中的阻抗失配以改善信号质量是有利的。
发明内容
根据多个实施方式，本申请涉及具有在不同偏置电流上变化的输入阻抗的信号放大器，所述信号放大器包括增益级，其包括多个可切换的放大支路，每个支路能够被激活以使得一个或多个激活的放大支路的一个或多个提供对所述输入阻抗的目标调整。
在一些实施例中，所述多个可切换的放大支路每个包括开关晶体管和RF级晶体管。在进一步的实施例中，在第一增益模式中，第一多个RF级晶体管被激活，并且在低于所述第一增益模式的第二增益模式中，第二多个RF级晶体管被激活，激活的RF级晶体管的数量在第二增益模式中比在第一增益模式中少。
根据多个实施方式，本申请涉及一种包括可变增益级的信号放大器，所述可变增益级配置为提供多个增益水平，其导致由可变增益级呈现给各个信号的不同输入阻抗值，所述可变增益级包括多个可切换的放大支路，每个支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个提供对所述各个输入阻抗值的目标调整。
在一些实施例中，多个可切换的放大支路每个包括开关晶体管和RF级晶体管。在进一步的实施例中，在第一增益模式中，第一多个RF级晶体管被激活，并且在低于第一增益模式的第二增益模式中，第二多个RF级晶体管被激活，激活的RF级晶体管的数量在第二增益模式中比在第一增益模式中少。
根据多个实施方式，本申请涉及一种包括可变增益级的信号放大器，其配置为提供多个增益水平，其导致由可变增益级呈现给各个信号的不同输入阻抗值，所述可变增益级包括具有多个可切换的电感元件的可缩放阻抗块，所述可切换的电感元件配置为被激活以提供对各个输入阻抗值的目标调整。
在一些实施例中，所述可缩放阻抗块配置为在增益水平减小时增加电感。在一些实施例中，所述可缩放阻抗块耦接到可变增益级的RF级晶体管的源极。
根据多个实施方式，本申请涉及一种包括输入节点和输出节点的射频(RF)放大器。所述放大器还包括增益级，其包括多个可切换的放大支路，每个可切换的放大支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个提供对所述输入阻抗的目标调整。
在一些实施例中，RF放大器是低噪声放大器(LNA)。在进一步的实施例中，LNA以共源共栅配置实施，所述共源共栅配置具有输入级和共源共栅级。
在一些实施例中，选择在多个增益设置中的每一个对所述输入阻抗进行目标调整，以在所述输入节点处提供近似恒定的阻抗。在一些实施例中，所述多个晶体管配置为使得一个晶体管在最低增益设置中操作，并且附加晶体管对于每个增加的增益设置是可操作的。
根据多个实施方式，本申请涉及一种用于放大信号的方法，所述方法包括配置增益级为处于多个增益设置中的选定的一个，所述增益设置中的至少一些导致不同的阻抗呈现给所述信号。所述方法还包括对所选增益设置调整由增益级呈现给信号的阻抗，调整后的阻抗配置为在跨多个增益设置的输入处提供阻抗的目标恒定值。
在一些实施例中，所述增益级是低噪声放大器(LNA)的一部分。在一些实施例中，调整的阻抗导致多个增益设置中的近似恒定的阻抗。在一些实施例中，阻抗的调整包括调整电感中的一个或多个，所述电感耦接到增益级的RF级晶体管的源极。
在一些实施例中，阻抗的调整包括以电并联配置操作多个晶体管，每个晶体管具有选择性地激活相关联晶体管的相关联的开关。在进一步的实施例中，所述多个晶体管的操作包括在每个晶体管的漏极处执行切换操作以控制晶体管的操作。
根据多个实施方式，本申请涉及一种具有射频(RF)电路的半导体晶片，所述RF电路包括衬底和实施在所述衬底上的RF放大器，所述RF放大器包括包含多个可切换的放大支路的增益级，每个可切换的放大支路都能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个提供对所述输入阻抗的目标调整。
在一些实施例中，所述衬底包括绝缘体上硅(SOI)衬底。在一些实施例中，所述RF放大器是低噪声放大器(LNA)。
根据多个实施方式，本申请涉及一种射频(RF)模块，其包括配置为收纳多个部件的封装衬底和实施在所述封装衬底上的RF放大器，所述RF放大器包括包含多个可切换的放大支路的增益级，每个可切换的放大支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个提供对所述输入阻抗的目标调整。
在一些实施例中，所述RF放大器实施在安装在所述封装衬底上的半导体晶片上。在一些实施例中，所述RF放大器是低噪声放大器(LNA)。在一些实施例中，实施RF模块是分集接收(DRx)模块。
根据多个实施方式，本申请涉及一种无线装置，其包括配置为至少接收射频(RF)信号的天线。所述无线装置还包括RF放大器，所述RF放大器与所述天线通信并且包括增益级，所述增益级包括多个可切换的放大支路，每个可切换的放大支路能够被激活以使得一个或多个激活的放大支路提供对所述输入阻抗的目标调整，从而提供目标相位。所述无线装置还包括收发器，所述收发器配置为利用来自所述RF放大器的所述目标相位来处理放大的RF信号。
在一些实施例中，所述无线装置是配置为包括在接收操作中的不同增益的蜂窝电话。
出于概述本申请的目的，本文已经描述了某些方面、优点和新颖特征。应该理解，根据任何特定实施例，不一定能够实现所有这些优点。因此，所公开的实施例可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式来执行，而不一定实现本文可能教导或建议的其它优点。
附图说明
图1示出了具有增益级和阻抗调整电路的信号放大器。
图2示出具有如本文所述的一个或多个特征的低噪声放大器(LNA)可包括以共源共栅配置的阻抗调整电路实施的第一和第二晶体管。
图3示出了配置为共源共栅放大器但没有阻抗调整电路的典型LNA。
图4示出了如何将图3的RF级表示为RLC电路的示例。
图5示出了图3和4的R(gm*Ls/Cgs)可以随着Idd的函数而变化。
图6示出了作为增益模式的函数的供电电流的变化。
图7示出了对于不同的增益模式，器件尺寸W和电源电流Idd之间的关系。
图8和9示出了可缩放增益级的示例，可缩放增益级可用于信号放大器实施、提供可变输入阻抗。
图10示出了作为不同增益模式的函数的Cgs/gm的曲线图。
图11示出了作为电源电压和增益模式的函数的目标阻抗值Ls的曲线图。
图12示出了用作阻抗调整电路的可缩放阻抗块的示例。
图13示出，在一些实施例中，本文描述的一些或全部特征可以在半导体晶片上实施。
图14和15示出，在一些实施例中，本文描述的一些或全部特征可以在封装模块上实施。
图16描绘了具有本文描述的一个或多个有利特征的示例无线装置。
具体实施方式
本文提供的标题(如果有的话)仅仅是为了方便，而不一定影响要求保护的发明的范围或含义。
本文描述的是与射频(RF)放大器等相关的架构、电路、装置和方法，该射频(RF)放大器具有用于各种增益模式的阻抗调整功能。图1描绘了具有增益级102和阻抗调整电路104的信号放大器100。这种信号放大器100可以接收输入信号(IN)并放大这样的信号以产生输出信号(OUT)。在某些实施方式中，增益级102包括一个或多个放大晶体管。出于描述的目的，在低噪声放大器(LNA)的上下文中描述了涉及这种信号放大器100的各种示例。然而，应该理解，本申请的一个或多个特征也可以用于其它类型的信号放大器，包括功率放大器(PA)。
在许多LNA应用中，期望匹配阻抗以增加或最大化各信号处理级之间的功率传输。这种性能特征可以维持期望的信号特性，例如，在不同的LNA增益模式下接收解调，尤其是在更高阶的调制***中。在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的LNA电路可以配置为在不同增益模式下调整阻抗以匹配LNA电路的输入处的输入阻抗。还可能期望使输入阻抗的实际值接近目标值(例如，50Ω)以消除或最小化可导致性能劣化的显着反射或失配。
阻抗调整电路104可以提供可缩放增益级，其具有可切换的放大支路，每个支路都能够被激活。通过选择性地激活放大支路，可以提供对输入阻抗的目标、定制(tailored)或期望的调整。类似地，阻抗调整电路104可以提供可缩放阻抗块，其具有能够被激活的可切换的电感元件。通过选择性地激活电感元件，可以提供对输入阻抗的目标、定制或期望的调整。
有利地，阻抗调整电路104可以配置为通过固定LNA输入阻抗来减少或消除功率损耗，从而在各增益模式下传输最大功率。阻抗调整电路104可以配置为通过减少或最小化来自先前信号处理级的阻抗不匹配来改善接收NF性能。阻抗调整电路104可以配置为通过减少或消除与LNA电路的阻抗失配来维持前LNA滤波器性能。
图2示出了具有如本文所述的一个或多个特征的LNA100可以包括以共源共栅配置实施的第一和第二晶体管(统称为增益级102)。例如，第一晶体管Q1可以配置为用作共源极器件(也称为RF级)，第二晶体管Q2可以配置为用作共栅极器件(也称为共源共栅级)。更具体地，输入信号(IN)示出为被提供给第一晶体管Q1的栅极，并且放大信号示出为通过其漏极输出。第一晶体管Q1的源极示出耦接到地。来自第一晶体管Q1的漏极的放大信号示出为提供给第二晶体管Q2的源极以进一步放大，并且这种进一步放大的信号示出为通过第二晶体管Q2的漏极输出。第二晶体管Q2的栅极示出为耦接到地。第一和第二晶体管Q1、Q2可以适当地偏置。在图2的示例中，第二晶体管Q2示出为在其漏极处提供电源电压VDD。
图2还示出了在一些实施例中，LNA100可以包括或具有阻抗调整电路104。本文更详细地描述了这种阻抗调整电路的各种示例。
在图2的示例中，阻抗调整电路104示出为与第一晶体管Q1(RF级)相关联。然而，应该理解，可以为第一和第二晶体管Q1(RF级)、Q2(共源共栅级)中的任何一个或两者提供这种相位补偿电路。
图3示出了配置为共源共栅放大器但没有阻抗调整电路的典型LNA10。RF级12图示为具有与晶体管Q1的各个部分相关联的阻抗。例如，到Q1的栅极的输入路径可以具有有效电感，其导致输入阻抗Zin呈现给输入信号。类似地，Q1的源极的接地路径可以具有导致源阻抗Zs的有效电感。一个或多个其它阻抗可以由Q1产生，Q1包括例如栅极-源极阻抗Zgs和跨导相关阻抗gm*Zgs*Zs。因此，利用这些示例阻抗，呈现给输入RF信号的总阻抗Ztot可以表示为Ztot＝Zin+Zs+Zgs+gm*Zgs*Zs。
图4示出了如何将图3的RF级12表示为RLC电路12的示例。这种电路可以包括电阻R，其具有在输入端的一端和连接到电感L的一端的另一端。电感L的另一端可以通过电容C耦接到地。电阻R可以与跨导项gm*Zgs*Zs相关联，电感L可以与Zin和Zs之和相关联，以及电容C可以与Zgs相关联。在这种表示中，共振频率可以表示为
出于描述的目的，当在谐振频率处或附近操作时，对增益级输入处的阻抗的主要贡献是“R”贡献，或者gm*Zgs*Zs，其也是等于gm*Ls*Cgs(其中Ls由源阻抗的电感产生，而Cgs由跨导项的电容产生)。
在图3和4的示例中，通过调整供电电流Idd，LNA10可以以不同的增益模式操作。通过Idd中的这种变化，诸如Cgs的电参数也可以改变。例如，
图5示出了图3和4的R(gm*Ls/Cgs)可以作为Idd的函数而变化。因此，在示例增益模式G3的第一Idd设置处，R可以具有第一值。类似地，增益模式G2的第二Idd设置可以导致R具有大于第一R值的第二值。继续这种趋势，增益模式G1和G0的第三和第四设置可以导致R具有连续更大值的第三和第四值。因此，在图15中，实线描绘了R和Idd之间的示例关系。
在图3和4的示例中，R中的前述变化可导致阻抗的相应变化作为Idd的函数。阻抗的这种变化可能是不期望的。因此，调整R值以在多个增益模式和供电电流之间实现基本恒定的R值可能是有利的。R的目标值在图5中的Y值处以点划线示出。目标值Y在无线通信应用中通常可以是50Ω。
图6示出了作为增益模式的函数的供电电流的变化。图7示出了对于不同增益模式，器件尺寸W和供电电流Idd之间的关系。因此，对于固定的源电感Ls，目标R值可以通过维持比率gm/Cgs相对恒定来实现。这可以通过以与增益模式下的供电电流变化相同的速率缩放器件的宽度来实现。
因为作为增益模式的函数的实际阻抗改变(例如，它随着增益增加而增加)，所以在输入处的实际R值与目标R值(例如，减小或最小化信号衰减的值)之间产生不期望的间隙。因此，本文描述的是包括可缩放增益级的阻抗调整电路，其配置为提供恒定的实际值R。这些可缩放增益级可以配置为使得比率gm/Cgs基本恒定。阻抗调整电路包括机构和元件，其配置为以与用于提供的增益模式的电源电压相同的速率有效地缩放器件宽度(W)。这将在目标值处产生固定的实际阻抗。器件尺寸比与供电电流比大致成比例(例如，Idd0/ldd1≈W0/W1，Idd1/ldd2≈W1/W2、以及Idd2/ldd3≈W2/W3)。
这可以通过包括可缩放增益级的阻抗调整电路来实现，该可缩放增益级配置为跨不同增益模式创建固定的实际阻抗。图8和9示出了可以对信号放大器100(例如，LNA)实施的可缩放增益级104的示例。可缩放增益级104可以包括多个开关S1a-S1d以及相应的RF级晶体管Q1a-Q1d，并且以选择性的方式通过这样的RF级晶体管中的一个或多个来路由信号。
可缩放增益级104包括以并联方式实施的四个示例RF级晶体管Q1a、Q1b、Q1c、Q1d，以允许通过RF级晶体管Q1a、Q1b、Q1c、Q1d中的一个或多个来处理输入信号。更具体地，输入节点IN示出为耦接到四个RF级晶体管Q1a、Q1b、Q1c、Q1d的每个栅极，并且每个RF级晶体管的漏极示出为通过相应的开关晶体管S1a、S1b、S1c、S1d路由到共源共栅级晶体管Q2(图9中未示出)。例如，Q1a的漏极可以通过第一开关晶体管S1a路由到Q2，Q1b的漏极可以通过第二开关晶体管S1b路由到Q2，依此类推。以上述示例方式配置，可以通过一个或多个并联RF级晶体管来处理信号。
如本文所述，gm随着供电电流的减小而减小。通过选择性地添加或移除RF级晶体管，可缩放增益级104的有效器件尺寸可以改变。通过减小增益来减小器件尺寸，基本恒定的实际阻抗可以实现。值得注意的是，对供电电流Idd的影响可取决于RF级晶体管的一个或多个尺寸(在图8中表示为W/L)。因此，在图9的示例中，可以选择对应于RF级晶体管Q1a，Q1b，Q1c，Q1d的尺寸Wa/La、Wb/Lb、Wc/Lc、Wd/Ld，以在切入和切出时提供不同的器件尺寸有效值。例如，在高增益模式(G0)中，可以通过接通各自的开关来激活四个RF级晶体管。在低于高增益模式(G0)的第二增益模式(G1)中，可以通过接通相应的开关来激活四个RF级晶体管中的三个(例如，RF级晶体管Q1b、Q1c、Q1d)。在低于第二增益模式(G1)的第三增益模式(G2)中，可以通过接通各自的开关来激活四个RF级晶体管中的两个(例如，RF级晶体管Q1c、Q1d)。这可以在可缩放增益级104中继续任何合适数量的增益模式和RF级晶体管。应当理解，这样的尺寸Wa/La、Wb/Lb、Wc/Lc、Wd/Ld可以全部基本相同、全部不同、或者它们的任何组合。以上述方式配置，可以获得不同增益模式的不同净R值。如本文所述，可以选择RF级晶体管Q1a、Q1b、Q1c、Q1d的尺寸以提供目标R值。
因此，图8和9示出了具有在不同偏置电流上变化的输入阻抗的信号放大器100，信号放大器100包括增益级104，增益级104包括多个可切换的放大支路，每个支路能够被激活以使得激活的放大支路中的一个或多个为输入阻抗提供目标、定制或期望的调整。类似地，图8和9示出了包括可变增益级104的信号放大器100，可变增益级104配置为提供多个增益水平，其导致由可变增益级104呈现给各个信号的不同输入阻抗值。可变增益级104包括多个可切换的放大支路，每个可切换的放大支路能够被激活，使得一个或多个激活的放大支路对各个输入阻抗值提供目标、定制或期望的调整。
图10示出了作为不同增益模式(例如，取决于Idd)的函数的Cgs/gm的曲线图。对于RF级晶体管(例如，FET)，对于供电电压中的变化，相比gm来说，Cgs的值变化相对较小。因此，使Cgs近似为基本上维持固定而gm随着Idd的减小而减小是合适的。这在曲线图中表示为随着电源电压的增加而减小的实线。因为R等于Ls*gm/Cgs，所以定制阻抗值Ls以使R在目标值Y处基本上维持固定可能是有利的。这在图11中示出，其中目标阻抗值Ls被绘制为电源电压和增益模式的函数。为了实现目标阻抗值Y，可以使阻抗值Ls等于Y*Cgs/gm，如曲线图中的实线所示。例如，Y的典型目标值是50Ω。
因为作为增益模式的函数的实际阻抗改变(例如，它随着增益增加而增加)，所以在输入处的实际R值与目标R值(例如，减小或最小化信号衰减的值)之间产生不期望的间隙。因此，本文描述的是阻抗调整电路，其包括配置为提供恒定的实际值R的可缩放阻抗块。可缩放阻抗块可以配置为缩放源阻抗(Ls)以改变gm，使得实际R值维持基本固定。可缩放阻抗块包括具有电感元件的开关，电感元件配置为提供用于不同增益模式的缩放电感值以缩放Ls来补偿gm中的变化，从而实现实际R值的目标值。
为了改变作为增益模式的函数的Ls的值，可以提供可缩放的阻抗块，其耦接到RF级晶体管的源极。图12示出了用作阻抗调整电路的可缩放阻抗块104的示例。可缩放阻抗块104包括电感元件Zs1、Zs2、Zs3、Zs4，其可以使用开关S1、S2、S3可切换地添加到信号放大器10。例如，在第一增益模式(G0)中，可以激活开关S1，使得可缩放阻抗块104的阻抗由电感元件Zs1提供。类似地，在第二增益模式(G1)中，可以激活开关S2，使得可缩放阻抗块104的阻抗由电感元件Zs1和Zs2提供。此外，在第三增益模式(G2)中，可以激活开关S3，使得可缩放阻抗块104的阻抗由电感元件Zs1、Zs2和Zs3提供。在第四增益模式(G3)中，可以停用开关S1-S3中的全部，使得可缩放阻抗块104的阻抗由电感元件Zs1、Zs2、Zs3和Zs4提供。以这种方式，阻抗可以随增益模式的变化而缩放。例如，阻抗可以随着增益或电源电压的减小而增加，以补偿阻抗的变化，从而在信号放大器10的输入(IN)处提供基本恒定的目标阻抗。
在本文描述的示例中，阻抗调整电路被描述为通常抵消或补偿所描述的效果。应该理解，这些效果可能是或可能不是已知的。通过利用本申请的一个或多个特征，无论知道还是不知道这种未补偿的效果，诸如LNA处的阻抗的操作参数可以配置为有任何轮廓(profile)(包括基本上平坦的轮廓)。
因此，图12示出了信号放大器10，其包括配置为提供多个增益水平的可变增益级，多个增益水平导致由可变增益级呈现给各个信号的不同输入阻抗值。可变增益级包括具有多个可切换的电感元件的可缩放阻抗块104，多个可切换的电感元件配置为被激活以提供对各个输入阻抗值的目标调整。
产品、模块、装置和架构
图13示出了在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的LNA100中的一些或全部可以在半导体晶片200上实施。这种晶片可以包括衬底202，并且阻抗调整电路104中的至少一些可以在衬底202上实施。
图14和15示出了在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的LNA100中的一些或全部可以在封装模块300上实现。这样的模块可以包括封装衬底302，该封装衬底302配置为收纳诸如一个或多个晶片和一个或多个无源部件的多个部件。
在一些实施方式中，具有本文描述的一个或多个特征的架构、装置和/或电路可以包括在诸如无线装置的RF装置中。这样的架构、装置和/或电路可以在无线装置中，以如本文所述的一种或多种模块形式、或者它们的某种组合直接实施。在一些实施例中，这种无线装置可以包括例如蜂窝电话、智能电话、具有或不具有电话功能的手持无线装置、无线平板电脑、无线路由器、无线接入点、无线基站等。尽管在无线装置的上下文中进行了描述，但是应该理解，本申请的一个或多个特征也可以在诸如基站的其它RF***中实施。
图16描绘了具有本文描述的一个或多个有利特征的示例无线装置1300。在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的LNA可以在这种无线装置中的一个或多个位置中的每一个中实现。例如，在一些实施例中，这些有利特征可以在诸如具有一个或多个低噪声放大器(LNA)的分集接收(DRx)模块1308的模块中实施。
图16描绘了具有本文描述的一个或多个有利特征的示例性无线装置1300。在具有如本文所述的一个或多个特征的一个或多个模块的上下文中，这些模块通常可以由虚线框1306(其可以实施为例如前端模块)和分集接收器(DRx)模块1308(可以实现为例如前端模块)来描绘。。
参考图16，功率放大器(PA)1382可以从收发器1304接收它们各自的RF信号，收发器1304可以配置并操作以产生要被放大和发射的RF信号、并处理接收的信号。收发器1304被示出为与基带子***1305交互，基带子***1305配置为提供适合于用户的数据和/或话音信号与适合于收发器1304的RF信号之间的转换。收发器1304还可以与电源管理部件1307通信，电源管理部件1307配置为管理用于无线装置1300的操作的电力。这种电源管理还可以控制基带子***1305和模块1306和1308的操作。
基带子***1305被示为连接到用户接口1301，以便于向用户提供和从用户接收的话音和/或数据的各种输入和输出。基带子***1305还可以连接到存储器1303，存储器1303配置为存储数据和/或指令以便于无线装置的操作，和/或为用户提供信息的存储。
在示例性无线装置1300中，PA1382的输出显示为匹配(经由各自的匹配电路1384)并且路由到它们各自的双工器1386。这种放大和滤波的信号可以通过交换网络1309路由到主天线1360以进行发射。在一些实施例中，双工器1386可以允许使用公共天线(例如，主天线1360)同时执行发射和接收操作。在图16中，接收信号显示为被路由到可变增益放大器组件1310a，其提供了本文所述的可变增益放大器的特征和益处。DRx模块1308也包括类似的可变增益放大器组件1310b。
在示例性无线装置1300中，在主天线1360处接收的信号可以被发送到前端模块1306中的可变增益放大器1310a。可变增益放大器1310a可包括阻抗调整电路1320。可变增益放大器1310a配置为在输入1311处接收多个信号，并在输出1319处输出多个处理过的信号。可变增益放大器1310a配置为至少部分地基于增益模式放大信号，并且至少部分地基于增益模式以阻抗调整电路1320来提供对输入阻抗的调整。这可以通过固定LNA输入阻抗来减少或消除功率损耗，从而在增益模式下传输最大功率。阻抗调整电路1320可以配置为通过减少或最小化来自前信号处理级的阻抗不匹配来改善接收NF性能。阻抗调整电路1320可以配置为通过减少或消除与LNA电路的阻抗失配来维持前LNA滤波器性能。
无线装置还包括分集天线1370和从分集天线1370接收信号的分集接收器模块1308。分集接收模块1308包括可变增益放大器1310b，类似于前端模块1306中的可变增益放大器1310a。分集接收器模块1308和可变增益放大器1310b处理接收的信号并将处理后的信号发送到收发器1304。在一些实施例中，双信器、三工器或其它多路复用器或滤波器组件可以如本文所述包括在分集天线1370和分集接收器模块1370之间。
许多其它无线装置配置可以利用本文描述的一个或多个特征。例如，无线装置不需要是多频带装置。在另一示例中，无线装置可以包括诸如分集天线的附加天线，以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS的附加连接特征。
本申请的一个或多个特征可以用如本文所述的各种蜂窝频带来实施。这种频带的示例列在表1中。应该理解，至少一些频带可以分成子频带。还将理解的是，本公开的一个或多个特征可以用不具有诸如表1的示例的指定的频率范围来实施。应理解，术语射频(RF)和射频信号是指至少包括表1中列出的频率的信号。
表格1
频带 模式 Tx频率范围(MHz) Rx频率范围(MHz)
B1 FDD 1,920–1,980 2,110–2,170
B2 FDD 1,850–1,910 1,930–1,990
B3 FDD 1,710–1,785 1,805–1,880
B4 FDD 1,710–1,755 2,110–2,155
B5 FDD 824–849 869–894
B6 FDD 830–840 875–885
B7 FDD 2,500–2,570 2,620–2,690
B8 FDD 880–915 925–960
B9 FDD 1,749.9–1,784.9 1,844.9–1,879.9
B10 FDD 1,710–1,770 2,110–2,170
B11 FDD 1,427.9–1,447.9 1,475.9–1,495.9
B12 FDD 699–716 729–746
B13 FDD 777–787 746–756
B14 FDD 788–798 758–768
B15 FDD 1,900–1,920 2,600–2,620
B16 FDD 2,010–2,025 2,585–2,600
B17 FDD 704–716 734–746
B18 FDD 815–830 860–875
B19 FDD 830–845 875–890
B20 FDD 832–862 791–821
B21 FDD 1,447.9–1,462.9 1,495.9–1,510.9
B22 FDD 3,410–3,490 3,510–3,590
B23 FDD 2,000–2,020 2,180–2,200
B24 FDD 1,626.5–1,660.5 1,525–1,559
B25 FDD 1,850–1,915 1,930–1,995
B26 FDD 814–849 859–894
B27 FDD 807–824 852–869
B28 FDD 703–748 758–803
B29 FDD N/A 716–728
B30 FDD 2,305–2,315 2,350–2,360
B31 FDD 452.5–457.5 462.5–467.5
B32 FDD N/A 1,452–1,496
B33 TDD 1,900–1,920 1,900–1,920
B34 TDD 2,010–2,025 2,010–2,025
B35 TDD 1,850–1,910 1,850–1,910
B36 TDD 1,930–1,990 1,930–1,990
B37 TDD 1,910–1,930 1,910–1,930
B38 TDD 2,570–2,620 2,570–2,620
B39 TDD 1,880–1,920 1,880–1,920
B40 TDD 2,300–2,400 2,300–2,400
B41 TDD 2,496–2,690 2,496–2,690
B42 TDD 3,400–3,600 3,400–3,600
B43 TDD 3,600–3,800 3,600–3,800
B44 TDD 703–803 703–803
B45 TDD 1,447–1,467 1,447–1,467
B46 TDD 5,150–5,925 5,150–5,925
B65 FDD 1,920–2,010 2,110–2,200
B66 FDD 1,710–1,780 2,110–2,200
B67 FDD N/A 738–758
B68 FDD 698–728 753–783
本申请描述了各种特征，其中没有单个特征仅用于本文所述的益处。应当理解，本文描述的各种特征可以组合、修改或省略，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。除了本文具体描述的组合之外的其它组合和子组合对于普通技术人员将是显而易见的，并且旨在构成本公开的一部分。本文结合各种流程图步骤和/或阶段描述了各种方法。应当理解，在许多情况下，某些步骤和/或阶段可以组合在一起，使得流程图中示出的多个步骤和/或阶段可以作为单个步骤和/或阶段操作。而且，某些步骤和/或阶段可以分成要单独执行的附加子部件。在一些情况下，可以重新布置步骤和/或阶段的顺序，并且可以完全省略某些步骤和/或阶段。而且，本文描述的方法应被理解为是开放式的，使得还可以执行本文所示和所述的那些步骤和/或阶段的附加步骤和/或阶段。
本文描述的***和方法的一些方面可以有利地使用例如计算机软件，硬件，固件，或计算机软件、硬件和固件的任何组合来实现。计算机软件可以包括存储在计算机可读介质(例如，非瞬态计算机可读介质)中的计算机可执行代码，该计算机可执行代码在被执行时执行本文描述的功能。在一些实施例中，计算机可执行代码由一个或多个通用计算机处理器执行。根据本公开，本领域技术人员将理解，可以使用要在通用计算机上执行的软件来实现的任何特征或功能也可以使用硬件、软件或固件的不同组合来实施。例如，这种模块可以在使用集成电路的组合的硬件中完全实施。可替换地或附加地，这样的特征或功能可以完全或部分地使用被设计为执行本文描述的特定功能的专用计算机而不是通用计算机来实施。
多个分布式计算装置可以代替本文描述的任何一个计算装置。在这样的分布式实施例中，一个计算装置的功能被分布(例如，通过网络)，使得在每个分布式计算装置上执行一些功能。
一些实施例可以参考等式、算法和/或流程图说明来描述。这些方法可以使用在一个或多个计算机上执行的计算机程序指令来实现。这些方法也可以单独实现为计算机程序产品、或者作为装置或***的部件实施。在这方面，每个等式、算法、块、或流程图的步骤以及它们的组合可以由硬件、固件和/或软件来实施，该软件包括在计算机可读程序代码逻辑中体现的一个或多个计算机程序指令。可以理解，任何这样的计算机程序指令可以被加载到一个或多个计算机上，包括但不限于通用计算机或专用计算机、或其它可编程处理装置以产生机器，使得在计算机或其它可编程处理装置上执行的计算机程序指令实施方程、算法和/或流程图中指定的功能。还将理解，流程图说明中的每个等式、算法和/或块及其组合可以由执行特定功能或步骤的专用基于硬件的计算机***、或专用硬件和计算机-可读的程序代码逻辑手段的组合来实施。
此外，诸如在计算机可读程序代码逻辑中实现的计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器(例如，非瞬态计算机可读介质)中，该计算机可读存储器可以指导一个或多个计算机或其它可编程处理装置以特定方式起运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令实施在流程图的块中指定的功能。计算机程序指令还可以加载到一个或多个计算机或其它可编程计算装置上，使得在一个或多个计算机或其它可编程计算装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机实施过程，使得在计算机或其它可编程处理装置上执行的指令提供用于实施在等式、算法和/或流程图的块中指定的功能的步骤。
本文描述的方法和任务中的一些或全部可以由计算机***执行并完全自动化。在一些情况下，计算机***可以包括多个不同的计算机或计算装置(例如，物理服务器、工作站、存储阵列等)，其通过网络进行通信和互操作以执行所描述的功能。每个这样的计算装置通常包括处理器(或多个处理器)，其执行存储在存储器或其它非瞬态计算机可读存储介质或装置中的程序指令或模块。这里公开的各种功能可以在这样的程序指令中实施，尽管所公开的功能中的一些或全部可以替代地在计算机***的专用电路(例如，ASIC或FPGA)中实施。在计算机***包括多个计算装置的情况下，这些装置可以但不一定是共同定位的。通过将诸如固态存储器芯片和/或磁盘的物理存储装置变换为不同的状态，可以持久地存储所公开的方法和任务的结果。
除非上下文清楚地另有要求，否则在整个说明书和权利要求书中，措词“包括”、“包含”及类似的措词应当以与排它性或穷尽性的意义相反的包括性的意义加以解释；也就是说，以“包括而不限于”的意义加以解释。这里总体上使用的措词“耦接”是指两个或多个元件可以直接连接或者借助于一个或多个中间元件连接。另外，措词“这里”、“上面”、“下面”和类似含义的措词在用于本申请时应当指的是作为整体的本申请，而非本申请的任何具体部分。在上下文允许的情况下，以上具体实施方式部分中使用单数或复数的措词也可以分别包括多个或单个。提及两个或更多项目的列表时的措词“或”，此措词涵盖该措词的所有以下解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目、列表中项目的任何组合。词语“示例性”在本文中专门用于表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定解释为比其它实施方式更优选或更具优势。
本公开不旨在限于本文所示的实施方式。对本领域技术人员来说，本公开中描述的实施方式的各种修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其它实施方式。本文提供的本发明的教导可以应用于其它方法和***，并且不限于上述方法和***，并且可以组合上述各实施例的元件和动作以提供进一步的实施例。因此，这里描述的新方法和***可以以各种其它形式加以体现；此外，可以对这里描述的方法和***的形式进行各种省略、替换和改变而不脱离本申请的范围和精神。所附的权利要求和其等效物旨在涵盖将会落入本申请范围和精神的这种形式或变型。

Claims (29)

1.一种信号放大器，具有在不同偏置电流上变化的输入阻抗，所述信号放大器是以共源共栅配置实施的低噪声放大器(LNA)，所述信号放大器包括：
共源共栅级；
耦接到所述共源共栅级的增益级，其包括多个可切换的放大支路，每个可切换的放大支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个在多个增益设置中的每一个处对所述输入阻抗提供目标调整，所述目标调整被选择为在输入节点处提供近似恒定的阻抗；以及
耦接到所述增益级的可缩放阻抗块，所述可缩放阻抗块具有多个可切换的电感元件，所述电感元件能够被激活以提供对所述输入阻抗的所述目标调整。
2.如权利要求1所述的放大器，其中，所述多个可切换的放大支路每个包括开关晶体管和RF级晶体管。
3.如权利要求2所述的放大器，其中，在第一增益模式中，第一多个RF级晶体管被激活，并且在低于所述第一增益模式的第二增益模式中，第二多个RF级晶体管被激活，在第二增益模式中所述激活的RF级晶体管的数量少于在第一增益模式中的。
4.如权利要求1所述的放大器，其中，所述可缩放阻抗块具有多个开关，其选择性地耦接到参考电位节点以选择性地将所述多个电感元件中的一个或多个的电感添加到所述放大器。
5.一种信号放大器，包括：可变增益级，配置为提供多个增益水平，所述多个增益水平导致由可变增益级呈现给各个信号的不同输入阻抗值，所述可变增益级包括多个可切换的放大支路，每个可切换的放大支路都能够被激活以使得激活的放大支路中的一个或多个在所述多个增益水平中的每一个处提供对各个输入阻抗值的目标调整，所述目标调整被选择为在输入节点处提供近似恒定的阻抗；以及耦接到所述可变增益级的可缩放阻抗块，所述可缩放阻抗块具有多个可切换的电感元件，所述电感元件能够被激活以提供对所述输入阻抗值的所述目标调整。
6.如权利要求5所述的放大器，其中，所述多个可切换的放大支路每个包括开关晶体管和RF级晶体管。
7.如权利要求6所述的放大器，其中，在第一增益模式中，第一多个RF级晶体管被激活，并且在低于实施第一增益模式的第二增益模式中，第二多个RF级晶体管被激活，激活的RF级晶体管的数量在第二增益模式中少于在第一增益模式中的。
8.如权利要求5所述的放大器，其中，所述可缩放阻抗块具有多个开关，其选择性地耦接到参考电位节点以选择性地将所述多个电感元件中的一个或多个的电感添加到所述放大器。
9.一种信号放大器，包括：可变增益级，配置为提供多个增益水平，所述多个增益水平导致由所述可变增益级呈现给各个信号的不同输入阻抗值，所述可变增益级包括具有多个可切换的电感元件的可缩放阻抗块，所述多个可切换的电感元件配置为被激活以在所述多个增益水平中的每一个处提供对各个输入阻抗值的目标调整，所述目标调整被选择为在输入节点处提供近似恒定的阻抗。
10.如权利要求9所述的放大器，其中，所述可缩放阻抗块配置为在增益水平减小时增加所述电感。
11.如权利要求9所述的放大器，其中，所述可缩放阻抗块耦接到可变增益级的RF级晶体管的源极。
12.一种射频(RF)放大器，包括：
输入节点；
输出节点；
包括多个可切换的放大支路的增益级，每个所述可切换的放大支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个在多个增益设置中的每一个处提供对输入阻抗的目标调整，所述目标调整被选择为在所述输入节点处提供近似恒定的阻抗；以及
耦接到所述增益级的可缩放阻抗块，所述可缩放阻抗块具有多个可切换的电感元件，所述电感元件能够被激活以提供对所述输入阻抗的所述目标调整。
13.如权利要求12所述的RF放大器，其中，所述RF放大器是低噪声放大器(LNA)。
14.如权利要求13所述的RF放大器，其中，所述LNA以共源共栅配置实施并且具有输入级和共源共栅级，所述增益级耦接到所述共源共栅级。
15.如权利要求12所述的RF放大器，其中，所述可缩放阻抗块具有多个开关，其选择性地耦接到参考电位节点以选择性地将所述多个电感元件中的一个或多个的电感添加到所述RF放大器。
16.如权利要求14所述的RF放大器，其中，所述共源共栅配置被配置为使得所述增益级的第一晶体管在最低增益设置中操作，并且所述增益级的第二晶体管对于每个增加的增益设置是可操作的。
17.一种用于放大信号的方法，所述方法包括：
将增益级配置为在多个增益设置中的选定的一个中，所述增益设置中的至少一些导致呈现给所述信号的不同阻抗；以及
对于所述选定的增益设置，由所述增益级调整呈现给信号的阻抗，所述调整的阻抗配置为在跨所述多个增益设置的输入处提供所述阻抗的目标恒定值，所述调整的阻抗导致所述多个增益设置中近似恒定的阻抗，所述阻抗的调整包括调整耦接到实施增益级的RF级晶体管的源极的电感中的一个或多个。
18.如权利要求17的方法，其中，所述增益级是低噪声放大器(LNA)的一部分。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述阻抗的调整包括在电并联配置中操作多个晶体管，每个晶体管具有选择性地激活相关晶体管的相关开关。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述多个晶体管的操作包括在每个晶体管的漏极处执行切换操作以控制所述晶体管的操作。
21.一种具有射频(RF)电路的半导体晶片，所述半导体晶片包括：
衬底；以及
在所述衬底上实施的RF放大器，所述RF放大器是以共源共栅配置实施的低噪声放大器(LNA)，所述RF放大器包括共源共栅级、耦接到所述共源共栅级的增益级以及耦接到所述增益级的可缩放阻抗块，所述增益级包含多个可切换的放大支路的增益级，每个可切换的放大支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个在多个增益设置中的每一个处提供对输入阻抗的目标调整，所述目标调整被选择为在输入节点处提供近似恒定的阻抗，所述可缩放阻抗块具有多个可切换的电感元件，所述电感元件能够被激活以提供对所述输入阻抗的所述目标调整。
22.如权利要求21所述的半导体晶片，其中，所述衬底包括绝缘体上硅(SOI)衬底。
23.如权利要求21所述的半导体晶片，其中，所述多个可切换的放大支路每个包括开关晶体管和RF级晶体管。
24.如权利要求21所述的半导体晶片，其中，所述可缩放阻抗块具有多个开关，其选择性地耦接到参考电位节点以选择性地将所述多个电感元件中的一个或多个的电感添加到所述RF放大器。
25.一种射频(RF)模块，包括：
封装衬底，配置为收纳多个部件；以及
在所述封装衬底上实施的RF放大器，所述RF放大器是具有共源共栅配置的低噪声放大器(LNA)，所述RF放大器包括共源共栅级、耦接到所述共源共栅级的增益级以及耦接到所述增益级的可缩放阻抗块，所述增益级包含多个可切换的放大支路，每个可切换的放大支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个在多个增益设置中的每一个处提供对输入阻抗的目标调整，所述目标调整被选择为在输入节点处提供近似恒定的阻抗，所述可缩放阻抗块具有多个可切换的电感元件，所述电感元件能够被激活以提供对所述输入阻抗的所述目标调整。
26.如权利要求25所述的RF模块，其中，所述RF放大器实施在安装在所述封装衬底上的半导体晶片上。
27.如权利要求25所述的RF模块，其中，所述RF模块是分集接收(DRx)模块。
28.一种无线装置，包括：
天线，配置为至少接收射频(RF)信号；
与所述天线通信的RF放大器，所述RF放大器是具有共源共栅配置的低噪声放大器(LNA)，所述RF放大器包括共源共栅级、耦接到所述共源共栅级的增益级以及耦接到所述增益级的可缩放阻抗块，所述增益级包括多个可切换的放大支路，每个可切换的放大支路能够被激活以使得所述激活的放大支路中的一个或多个在多个增益设置中的每一个处提供对输入阻抗的目标调整，所述目标调整被选择为在输入节点处提供近似恒定的阻抗，所述可缩放阻抗块具有多个可切换的电感元件，所述电感元件能够被激活以提供对所述输入阻抗的所述目标调整；以及
收发器，配置为处理来自所述RF放大器的放大的RF信号。
29.如权利要求28所述的无线装置，其中，所述无线装置是蜂窝电话，其配置为包括在接收操作中的不同增益。
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