CN114172472A - 用于载波聚合的无线放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于载波聚合的无线放大器电路。公开了一种电子设备,该电子设备可包括无线电路,该无线电路具有基带处理器、收发器电路、前端模块和天线。该前端模块可包括用于对接收到的射频信号进行放大的放大器电路,诸如低噪声放大器。该低噪声放大器能够在非载波聚合(NCA)模式和载波聚合(CA)模式下操作。该低噪声放大器可包括第一输入级、第二输入级、互补退化变压器和输入阻抗补偿电路。在该NCA模式期间,该第一输入级被接通而该第二输入级被断开,该退化变压器被控制以提供最大电感,并且该补偿电路被接通以提供输入匹配。在该CA模式期间,该第一输入级和该第二输入级被接通,该退化变压器被调解以提供较小电感,并且该补偿电路被断开。
Description
本申请要求2020年9月11日提交的美国专利申请第17/019037号的优先权,该申请在此通过引用以其全文并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及电子设备,并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。
背景技术
电子设备常具备无线通信能力。本公开公开了一种具有无线通信能力的电子设备,该电子设备具有无线通信电路,该无线通信电路具有一个或多个天线。无线通信电路中的无线接收器电路使用天线来接收射频信号。
由天线接收到的信号通过射频前端模块进行馈送,该射频前端模块通常包括用于对接收到的射频信号进行放大的低噪声放大器。设计用于电子设备的令人满意的低噪声放大器电路可能具有挑战性。
发明内容
一种电子设备可包括被配置为从一个或多个基站接收射频信号的无线通信电路。无线通信电路可包括:天线;收发器电路,该收发器电话被配置为从天线接收射频信号并且生成对应的基带信号;以及基带处理器,该基带处理器被配置为从收发器电路接收基带信号。无线通信电路还可包括放大器电路,该放大器电路插置在天线与收发器电路之间的射频传输线路径上。放大器电路可包括低噪声放大器(LNA)电路,该低噪声放大器电路被配置为对从天线接收到的射频信号进行放大。
本公开的一个方面提供了一种能够在载波聚合模式和非载波聚合模式下操作的放大器电路。该放大器电路可包括:输入端口,该输入端口被配置为从天线接收射频信号;第一放大器,该第一放大器具有耦合到输入端口的第一输入;第二放大器,该第二放大器具有耦合到输入端口的第二输入;退化变压器电路,该退化变压器电路耦合到第一放大器和第二放大器,该退化变压器电路具有第一组开关,该第一组开关被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式下激活和去激活退化变压器电路的至少一部分;以及输入阻抗补偿电路,该输入阻抗补偿电路耦合到输入端口。输入阻抗补偿电路可包括第二组开关,该第二组开关被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式下激活和去激活阻抗补偿电路的至少一部分。
输入阻抗补偿电路可包括:第一电容器,该第一电容器耦合到第二组开关中的串联在输入端口与退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;以及第二电容器,该第二电容器耦合到第二组开关中的串联在输入端口与退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。输入阻抗补偿电路可包括:第一晶体管,该第一晶体管耦合到第二组开关中的串联在输入端口与退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;以及第二晶体管,该第二晶体管耦合到第二组开关中的串联在输入端口与退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。输入阻抗补偿电路可包括:第一金属-氧化物-半导体电容器,该第一金属-氧化物-半导体电容器耦合到第二组开关中的串联在输入端口与退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;以及第二金属-氧化物-半导体电容器,该第二金属-氧化物-半导体电容器耦合到第二组开关中的串联在输入端口与退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。
本公开的一个方面提供了一种操作放大器电路的方法。该方法可包括:使用输入从天线接收射频信号;使用第一放大器子电路从输入接收射频信号;使用第二放大器子电路从输入接收射频信号;在非载波聚合模式下,使用输入从一个载波频率接收射频信号、激活第一放大器子电路并且去激活第二放大器子电路;以及在载波聚合模式下,使用输入从至少两个分量载波频率接收射频信号,并且激活第一放大器子电路和第二放大器子电路;使用耦合到第一放大器子电路和第二放大器子电路的退化变压器电路来激活和去激活第一组开关,以在非载波聚合模式下提供第一电感,并且在载波聚合模式下提供小于第一电感的第二电感;以及当在非载波聚合模式与载波聚合模式之间切换时,使用耦合到输入的输入阻抗补偿电路来激活和去激活第二组开关,以匹配输入处的输入阻抗。该方法可包括:在非载波聚合模式下,通过激活第二组开关来接通输入阻抗补偿电路,以向输入添加电容;以及在载波聚合模式下,通过去激活第二组开关来断开输入阻抗补偿电路。
本公开的一个方面提供了一种能够在载波聚合模式和非载波聚合模式下操作的电子设备。电子设备可包括:天线,该天线被配置为接收射频信号;收发器,该收发器被配置为基于射频信号来生成基带信号;基带处理器,该基带处理器被配置为接收基带信号;以及放大器电路,该放大器电路被配置为从天线接收射频信号并且向收发器输出对应的放大的信号。放大器电路可包括:第一放大器,该第一放大器具有第一载波聚合输出;第二放大器,该第二放大器具有第二载波聚合输出;退化变压器电路,该退化变压器电路耦合到第一放大器和第二放大器;以及输入阻抗补偿电路,该输入阻抗补偿电路具有开关,该开关被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式下启用和禁用输入阻抗补偿电路的至少一部分。
退化变压器电路可包括:具有第一中心抽头的第一初级线圈绕组和第二初级线圈绕组;具有第二中心抽头的第一次级线圈绕组和第二次级线圈绕组;第一开关,该第一开关串联耦合在第一初级线圈绕组和第二初级线圈绕组与第一电源线之间,该第一开关被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式下激活和去激活至少第一初级线圈绕组;第二开关,该第二开关耦合在第一中心抽头与第一电源线之间,该第二开关被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式下激活和去激活至少第二初级线圈绕组;第三开关,该第三开关串联耦合在第一次级线圈绕组和第二次级线圈绕组与第二电源线之间,该第三开关被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式下激活和去激活至少第一次级线圈绕组;以及第四开关,该第四开关耦合在第二中心抽头与第二电源线之间,该第四开关被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式下激活和去激活至少第二次级线圈绕组。
附图说明
图1是根据一些实施方案的例示性电子设备的示意图,该电子设备具有被配置为与多个外部设备无线通信的无线通信电路。
图2是根据一些实施方案的例示性无线通信电路的示意图,该无线通信电路具有耦合在天线与收发器电路之间的前端模块。
图3是根据一些实施方案的例示性低噪声放大器的示意图。
图4是示出根据一些实施方案的图3所示类型的低噪声放大器的例示性具体实施的电路图。
图5是根据一些实施方案的例示性输入匹配网络的图示。
图6是根据一些实施方案的例示性互补退化变压器的图示。
图7是示出根据一些实施方案的放大器输入级中的n型晶体管可如何具有可配置的尺寸的图示。
图8是示出根据一些实施方案的放大器输入级中的p型晶体管可如何具有可配置的尺寸的图示。
图9是示出根据一些实施方案的例示性低噪声放大器能够如何在非载波聚合模式和载波聚合模式下操作的状态图。
图10是根据一些实施方案的在非载波聚合模式下操作的例示性低噪声放大器的电路图。
图11是根据一些实施方案的使用金属-氧化物-半导体晶体管实现的例示性输入阻抗品质因数降低电路的图示。
图12是根据一些实施方案的使用金属-氧化物-半导体电容器实现的例示性输入阻抗品质因数降低电路的图示。
图13是根据一些实施方案的在载波聚合模式下操作的例示性低噪声放大器的电路图。
图14是示出根据一些实施方案的例示性低噪声放大器能够如何在高增益载波聚合模式和低增益载波聚合模式下操作的状态图。
图15是根据一些实施方案的在低增益载波聚合模式下操作的例示性低噪声放大器的电路图。
图16是示出根据一些实施方案的例示性低噪声放大器能够如何在高增益非载波聚合模式和低增益非载波聚合模式下操作的状态图。
图17是根据一些实施方案的具有空闲第二输入级的在低增益非载波聚合模式下操作的例示性低噪声放大器的电路图。
图18是根据一些实施方案的在第二输入级被无源负载终止时在低增益非载波聚合模式下操作的例示性低噪声放大器的电路图。
具体实施方式
电子设备,诸如图1的电子设备10可具备无线电路。无线电路可包括放大器,诸如低噪声放大器,该低噪声放大器能够在非载波聚合模式下操作以支持与单个基站在一个频率下通信或者可在载波聚合模式下操作以支持与至少两个不同的基站在多个频率下通信。低噪声放大器可包括具有输入阻抗的射频输入端口、耦合到射频输入端口的至少两个单独的输入级、可配置为调节低噪声放大器的增益的退化变压器,以及耦合到输入端口的输入阻抗补偿电路。使用退化变压器的低噪声放大器设计提供紧凑的电路布局,同时提供改善的线性度。输入阻抗补偿电路可被切换为使用和不使用,以在两种模式期间保持输入阻抗匹配。低噪声放大器内的这些部件中的一个或多个部件可进一步被调整以当从在高(标称)增益模式下操作切换至在低(减小的)增益模式下操作时保持输入阻抗匹配。
图1的电子设备10可以是:计算设备,诸如膝上型计算机、台式计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器或者其他手持式或便携式电子设备;较小的设备,诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入在眼镜中的设备;或者佩戴在用户头部上的其他装备;或者其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备安装在信息亭或汽车中的系统)、连接无线互联网的语音控制的扬声器、家庭娱乐设备、遥控设备、游戏控制器、外围用户输入设备、无线基站或接入点、实现这些设备中的两个或更多个设备的功能的装备;或者其他电子装备。
如图1中的示意图所示,设备10可包括位于电子设备外壳诸如外壳12上或其内的部件。外壳12(有时可以称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如,不锈钢、铝、金属合金等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下,外壳12的部分或全部可由电介质或其他低电导率材料(例如,玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下,外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。
设备10可包括控制电路14。控制电路14可包括存储装置,诸如存储电路16。存储电路16可包括硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如,被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如,静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等。存储电路16可包括集成在设备10内的存储装置和/或可移动存储介质。
控制电路14可包括处理电路,诸如处理电路18。处理电路18可用于控制设备10的操作。处理电路18可包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、主机处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路、中央处理单元(CPU)等。控制电路14可被配置为使用硬件(例如,专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在设备10中执行操作的软件代码可以存储在存储电路16(例如,存储电路16可以包括存储软件代码的非暂态(有形)计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为程序指令、软件、数据、指令、或代码。存储在存储电路16上的软件代码可由处理电路18来执行。
控制电路14可用于运行设备10上的软件,诸如卫星导航应用程序、互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装备进行交互,控制电路14可用于实现通信协议。可使用控制电路14实现的通信协议包括:互联网协议、无线局域网(WLAN)协议(例如,IEEE802.11协议——有时称为)、用于其他短距离无线通信链路的协议诸如协议或其他无线个人区域网(WPAN)协议、IEEE802.11ad协议(例如,超宽带协议)、蜂窝电话协议(例如,3G协议、4G(LTE)协议、5G新无线电(NR)协议等)、MIMO协议、天线分集协议、卫星导航系统协议(例如,全球定位系统(GPS)协议、全球导航卫星系统(GLONASS)协议等)、基于天线的空间测距协议(例如,在毫米波频率和厘米波频率下传送的信号的无线电探测与测距(RADAR)协议或其他期望的距离检测协议)或任何其他期望的通信协议。每种通信协议可与对应的无线电接入技术(RAT)相关联,该无线电接入技术指定用于实现该协议的物理连接方法。
设备10可包括输入-输出电路20。输入-输出电路20可包括输入-输出设备22。输入-输出设备22可用于允许将数据供应给设备10并且允许将数据从设备10提供给外部设备。输入-输出设备22可包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如,输入-输出设备22可包括触摸传感器、显示器、发光部件诸如没有触摸传感器能力的显示器、按钮(机械、电容、光学等)、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、运动传感器(检测运动的加速度计、陀螺仪和/或罗盘)、电容传感器、接近传感器、磁传感器、力传感器(例如,耦合到显示器以检测施加到显示器的压力的力传感器)等。在一些配置中,键盘、耳机、显示器、指向设备诸如触控板、鼠标、电子铅笔(例如,手写笔)和操纵杆以及其他输入-输出设备可使用有线或无线连接来耦合到设备10(例如,输入-输出设备22中的一些可为经由有线或无线链路耦合到设备10的主处理单元或其他部分的外围设备)。
输入-输出电路24可包括用于无线地传送射频信号的无线通信电路,诸如无线通信电路34(有时在本文中称为无线电路24)。虽然为了清楚起见,控制电路14被示出为与无线通信电路24分开,但是无线通信电路24可包括处理电路和/或存储电路,该处理电路形成处理电路18的一部分,该存储电路形成控制电路14的存储电路16的一部分(例如,控制电路14的各部分可在无线通信电路24上实现)。例如,控制电路14(例如,处理电路18)可包括基带处理器电路或形成无线通信电路24的一部分的其他控制部件。
无线通信电路24可包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路、被配置为对上行链路射频信号(例如,由设备10向外部设备传输的射频信号)进行放大的功率放大器电路、被配置为对下行链路射频信号(例如,由设备10从外部设备接收到的射频信号)进行放大的低噪声放大器、无源射频部件、一个或多个天线、传输线,以及用于处理射频无线信号的其他电路。也可使用光(例如,使用红外通信)来发送无线信号。
无线电路24可包括用于处理各种射频通信频带中的射频信号的传输和/或接收的射频收发器电路。例如,射频收发器电路可处理:无线局域网(WLAN)通信频带,诸如2.4GHz和5GHz(IEEE 802.11)频带;无线个人局域网(WPAN)通信频带,诸如2.4GHz通信频带;蜂窝电话通信频带,诸如蜂窝低频带(LB)(例如,600MHz至960MHz)、蜂窝低中频带(LMB)(例如,1400MHz至1550MHz)、蜂窝中频带(MB)(例如,从1700MHz至2200MHz)、蜂窝高频带(HB)(例如,从2300MHz至2700MHz)、蜂窝超高频带(UHB)(例如,从3300MHz至5000MHz)或介于约600MHz和约5000MHz之间的其他蜂窝通信频带(例如,3G频带、4G LTE频带、低于10GHz的5G新无线电频率范围1(FR1)频带、在20GHz和60GHz之间的毫米波长和厘米波长下的5G新无线电频率范围2(FR2)频带等);近场通信(NFC)频带(例如,在13.56MHz下);卫星导航频带(例如,在1575MHz的L1全球定位系统(GPS)频带、在1176MHz的L5 GPS频带、全球导航卫星系统(GLONASS)频带、北斗导航卫星系统(BDS)频带等);由IEEE802.15.4协议和/或其他UWB通信协议支持的超宽带(UWB)通信频带(例如,在6.5GHz的第一UWB通信频带和/或在8.0GHz的第二UWB通信频带);和/或任何其他期望的通信频带。由此射频收发器电路处理的通信频带在本文中有时可被称为频带或简称为“带”并且可跨对应的频率范围。一般来讲,无线电路24内的射频收发器电路可覆盖(处理)任何期望的感兴趣的频带。
设备10可通过有线和无线通信路径与外部设备(诸如附件、计算设备和无线网络)通信。例如,设备10可通过对应的无线链路8与无线网络设备(诸如一个或多个蜂窝电话基站6)通信。在图1的示例中,无线通信电路24中的一个或多个天线可通过第一通信链路8-1与第一基站6-1通信,可通过第二通信链路8-N与第二基站6-N通信,或者可分别通过通信链路8-1和8-N两者同时与基站6-1和6-N通信。在一个实施方案中,在有时被称为载波聚合的方案中,无线通信电路24可同时在与链路8-1相关联的第一通信频带中与第一基站6-1传送信息并且在与链路8-N相关联的第二通信频带中与第二基站6-N传送信息。
当使用载波聚合方案进行操作时,设备10与之建立对应的无线链路8的第一基站6在本文中有时可被称为主分量载波(PCC)或主基站。在主基站与设备10之间传送的射频信号在本文中有时可被称为主分量载波信号、主信号、主分量信号、主载波信号或PCC信号,并且主基站与设备10之间的无线链路8在本文中有时可被称为主连接或主无线链路。一旦在设备10与主基站之间建立了连接,设备10便可在不中断与主基站的连接的情况下建立与另一个基站6的附加无线连接,并且可同时与两个基站进行通信(例如,使用载波聚合方案中的不同频带)。在设备10已建立与主基站的无线连接之后建立与设备10的连接的其他基站在本文中有时可被称为辅分量载波(SCC)或辅基站。在辅基站与设备10之间传送的射频信号在本文中有时可被称为辅分量载波信号、辅信号、辅分量信号、辅载波信号或SCC信号,并且辅基站与设备10之间的无线链路8在本文中有时可被称为辅连接或辅无线链路。如果需要,设备10可在下行链路和上行链路通信频带中建立与主基站和一个或多个辅基站的连接。
使用载波聚合将来自多个分量载波的数据进行组合可显著增加数据吞吐量。例如,无线通信电路24可被配置为聚合来自以下分量载波的数据流:至少两个分量载波、多达五个分量载波、两个至五个分量载波、多于五个分量载波、多达16个分量载波、5个至16个分量载波、多于16个分量载波、多达32个分量载波、16个至32个分量载波、多于32个分量载波、多达64个分量载波、32个至64个分量载波、多于64个分量载波、64个至100个分量载波、多于100个分量载波、数百个分量载波、少于100个分量载波、少于64个分量载波、少于32个分量载波,或其他合适数量的分量载波。源于以这种方式聚合多个分量载波的组合带宽可高达100MHz或更高、200MHz或更高、300MHz或更高、400MHz或更高、500MHz或更高、500MHz至1GHz,或甚至大于1GHz。
被聚合的各种分量载波可属于也可不属于同一频带。同一频带内的多个分量载波被聚合的场景有时被称为带内载波聚合。具体地,如果同一频带内的多个分量载波处于连续频率块中而没有任何频率间隙将它们分开,则此类型的带内聚合还可被称为带内连续载波聚合。如果同一频带内的多个分量载波处于被一个或多个频率间隙分开的非连续频率块中,则此类型的带内聚合类型还可被称为带内非连续载波聚合。在其他场景中,可将来自不同频带的多个分量载波聚合在一起。此类型的载波聚合可被称为带间载波聚合。
一般来讲,载波聚合可组合来自以下频带的分量载波:3G频带、4GLTE频带、5G NR频带或其他蜂窝电话通信频带、WLAN通信频带、WPAN通信频带、NFC频带、GPS频带、GLONASS频带、UWB通信频带、这些频带的组合或其他期望的通信频带。例如,可将一个或多个4GLTE频带中的多个连续或非连续分量载波聚合在一起以执行4G LTE载波聚合。又如,可将一个或多个5G NR频带中的多个连续或不连续分量载波聚合在一起以执行5G NR载波聚合。又如,可将来自4G LTE频带的一个或多个分量载波与来自5G NR频带的一个或多个分量载波进行聚合以执行双连接载波聚合。又如,可将来自两个或更多个4G LTE频带的多个分量载波与来自两个或更多个5G NR频带的多个分量载波进行聚合。又如,可将来自一个或多个4GLTE频带的分量载波与另一种类型的蜂窝技术频带(例如,一个或多个GSM频带、一个或多个EDGE频带、一个或多个3G频带、一个或多个5G NR频带等)进行聚合。又如,可将来自一个或多个5GNR频带的分量载波与另一种类型的蜂窝技术频带(例如,一个或多个GSM频带、一个或多个EDGE频带、一个或多个3G频带、一个或多个LTE频带等)进行聚合。这些示例仅为例示性的。一般来讲,可将来自与任何合适的无线通信协议相关联的一个或多个频带的任何数量的连续或不连续分量载波聚合在一起,以帮助提高无线通信电路24的数据吞吐量。
图2是示出无线电路24内的例示性部件的图示。如图2所示,无线电路24可包括基带处理器诸如基带处理器26、射频(RF)收发器电路诸如射频收发器28、射频前端电路诸如射频前端模块(FEM)40,以及天线42。基带处理器26可通过基带路径34耦合到收发器28。收发器28可经由射频传输线路径36耦合到天线42。射频前端模块40可插置在收发器28与天线42之间的射频传输线路径36上。
在图2的示例中,为了清楚起见,无线电路24被示出为仅包括单个基带处理器26、单个收发器28、单个前端模块40和单个天线42。一般来讲,无线电路24可包括任何期望数量的基带处理器26、任何期望数量的收发器36、任何期望数量的前端模块40和任何期望数量的天线42。每个基带处理器26可通过相应基带路径34耦合到一个或多个收发器28。每个收发器28可包括被配置为向天线42输出上行链路信号的发射器电路30,可包括被配置为从天线42接收下行链路信号的接收器电路32,并且可通过相应射频传输线路径36耦合到一个或多个天线42。每个射频传输线路径36可具有插置在其上的相应前端模块40。如果需要,两个或更多个前端模块40可插置在同一射频传输线路径36上。如果需要,可在其上没有插置任何前端模块的情况下实现无线电路24中的射频传输线路径36中的一个或多个射频传输线路径。
射频传输线路径36可耦合到天线42上的天线馈电部。天线馈电部可例如包括正天线馈电端子和接地天线馈电端子。射频传输线路径36可具有正传输线信号路径,该正传输线信号路径耦合到天线42上的正天线馈电端子。射频传输线路径36可具有接地传输线信号路径,该接地传输线信号路径耦合到天线42上的接地天线馈电端子。该示例仅仅是例示性的,并且一般来讲,天线42可使用任何期望的天线馈电方案来馈电。如果需要,天线42可具有耦合到一个或多个射频传输线路径36的多个天线馈电部。
射频传输线路径36可包括用于路由设备10(图1)内的射频天线信号的传输线。设备10中的传输线可包括同轴电缆、微带传输线、带状线传输线、边缘耦合的微带传输线、边缘耦合的带状线传输线、由这些类型的传输线的组合形成的传输线等。设备10中的传输线(诸如射频传输线路径36中的传输线)可集成到刚性和/或柔性印刷电路板中。在一个实施方案中,射频传输线路径(诸如射频传输线路径36)还可包括传输线导体,这些传输线导体集成在多层层压结构(例如,在没有介入粘合剂的情况下层压在一起的导电材料(诸如铜)和电介质材料(诸如树脂)的层)内。如果需要,多层层压结构可在多个维度(例如,二维或三维)上折叠或弯曲,并且可在弯曲之后保持弯曲或折叠形状(例如,多层层压结构可被折叠成特定的三维结构形状以围绕其他设备部件布线并且可为足够刚性的以在折叠之后保持其形状而不用加强件或其他结构保持在适当的位置)。层压结构的所有多个层可以在没有粘合剂的情况下分批层压在一起(例如,在单个压制过程中)(例如,与进行多个压制过程以将多个层用粘合剂层压在一起相反)。
在执行无线传输时,基带处理器26可通过基带路径34向收发器28提供基带信号。收发器28还可包括用于将从基带处理器26接收的基带信号转换为对应射频信号的电路。例如,收发器电路28可包括用于在通过天线42的传输之前将基带信号上变频(或调制)为射频的混频器电路。收发器电路28还可包括用于在数字域与模拟域之间转换信号的数模转换器(DAC)电路和/或模数转换器(ADC)电路。收发器28可使用发射器30经由射频传输线路径36和前端模块40通过天线42传输射频信号。天线42可通过将射频信号辐射到自由空间中来将射频信号传输到外部无线装备。
在执行无线接收时,天线42可从外部无线装备接收射频信号。可将接收到的射频信号经由射频传输线路径36和前端模块40传送到收发器28。收发器28可包括用于将接收到的射频信号转换为对应基带信号的电路。例如,收发器28可包括用于在将接收到的信号通过基带路径34传送到基带处理器26之前将接收到的射频信号下变频(或解调)为基带频率的混频器电路。
前端模块(FEM)40可包括对通过射频传输线路径36传送(传输和/或接收)的射频信号进行操作的射频前端电路。FEM 40可例如包括前端模块(FEM)部件,诸如射频滤波器电路44(例如,低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器、带通滤波器、复用电路、双工器电路、双讯器电路、三工器电路等)、切换电路46(例如,一个或多个射频开关)、射频放大器电路48(例如,一个或多个功率放大器电路50和/或一个或多个低噪声放大器电路52)、阻抗匹配电路(例如,有助于使天线42的阻抗与射频传输线36的阻抗匹配的电路)、天线调谐电路(例如,调节天线42的频率响应的电容器、电阻器、电感器和/或开关的网络)、射频耦合器电路、电荷泵电路、功率管理电路、数字控制和接口电路,和/或对由天线42传输和/或接收的射频信号进行操作的任何其他期望的电路。可将每个前端模块部件安装到公共(共享)衬底,诸如刚性印刷电路板衬底或柔性印刷电路衬底。如果需要,各种前端模块部件还可被集成到单个集成电路芯片中。
滤波器电路44、切换电路46、放大器电路48以及其他电路可插置在射频传输线路径36内,可结合到FEM 40中,和/或可结合到天线42中(例如,以支持天线调谐、以支持在期望频带中的操作等)。可(例如,使用控制电路14)调节这些部件(在本文中有时称为天线调谐部件)以随时间调节天线42的频率响应和无线性能。
收发器28可与前端模块40分开。例如,可在另一个衬底诸如设备10的主逻辑板、刚性印刷电路板或并非前端模块40的一部分的柔性印刷电路上形成收发器28。虽然为了清楚起见,在图1的示例中,控制电路14被示出为与无线电路24分开,但是无线电路24可包括处理电路和/或存储电路,该处理电路形成处理电路18的一部分,该存储电路形成控制电路14的存储电路16的一部分(例如,控制电路14的各部分可在无线电路24上实现)。例如,基带处理器26和/或收发器28的部分(例如,收发器28上的主机处理器)可形成控制电路14的一部分。控制电路14(例如,基带处理器26上形成的控制电路14的部分、收发器28上形成的控制电路14的部分和/或与无线电路24分开的控制电路14的部分)可提供控制前端模块40的操作的控制信号(例如,通过设备10中的一个或多个控制路径)。
收发器电路28可包括处理WLAN通信频带(例如,(IEEE802.11)或其他WLAN通信频带)诸如2.4GHz WLAN频带(例如,从2400MHz至2480MHz)、5GHz WLAN频带(例如,从5180MHz至5825MHz)、6E频带(例如,从5925MHz至7125MHz)和/或其他频带(例如,从1875MHz至5160MHz)的无线局域网收发器电路;处理2.4GHz频带或其他WPAN通信频带的无线个人区域网收发器电路;处理蜂窝电话频带(例如,从约600MHz至约5GHz的频带、3G频带、4G LTE频带、低于10GHz的5G新无线电频率范围1(FR1)频带、介于20GHz和60GHz之间的5G新无线电频率范围2(FR2)频带等)的蜂窝电话收发器电路;处理近场通信频带(例如,在13.56MHz下)的近场通信(NFC)收发器电路;处理卫星导航频带(例如,从1565MHz至1610MHz的GPS频带、全球导航卫星系统(GLONASS)频带、北斗导航卫星系统(BDS)频带等)的卫星导航接收器电路;使用IEEE 802.15.4协议和/或其他超宽带通信协议来处理通信的超宽带(UWB)收发器电路;和/或用于覆盖任何其他期望的感兴趣通信频带的任何其他期望的射频收发器电路。
无线电路24可包括一个或多个天线,诸如天线42。可使用任何期望的天线结构来形成天线42。例如,天线42可为具有谐振元件的天线,该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋天线结构、单极天线、偶极、这些设计的混合等形成。两个或更多个天线42可被布置成一个或多个相控天线阵列(例如,用于在毫米波频率下传送射频信号)。寄生元件可被包括在天线42中以调节天线性能。天线42可设置有导电腔,该导电腔支撑天线42的天线谐振元件(例如,天线42可为背腔天线,诸如背腔隙缝天线)。
如上所述,前端模块40可包括在接收(下行链路)路径中的一个或多个低噪声放大器(LNA)电路52。低噪声放大器52(有时被称为低噪声放大器电路或放大器电路)可被配置为对接收到的射频信号进行放大,而不会显著降低放大的信号的信噪比(SNR)。低噪声放大器52可例如用于提供2dB的电压增益、3dB的电压增益、4dB的电压增益、5dB的电压增益、6dB的电压增益、3dB至4dB的电压增益、2dB至5dB的电压增益、5dB至10dB的电压增益或其他合适的电压增益量。在支持多个分量载波的载波聚合的设备10中,设备10可包括能够在非载波聚合(NCA)模式和载波聚合(CA)模式下操作的一个或多个低噪声放大器52。理想的是,在NCA和CA操作模式两者下,与低噪声放大器相关联的增益和输入匹配特性应该相同。然而,如果在低噪声放大器设计中没注意,则当从NCA模式切换至CA模式(反之亦然)时,低噪声放大器电路的增益和输入阻抗可能会不匹配。
在一个实施方案中,提供了低噪声放大器(LNA)52,该低噪声放大器被配置为在非载波聚合模式和载波聚合模式两者下保持放大器的输入匹配特性,同时维持相同的增益量。在非载波聚合模式期间,LNA可从一个载波(或一个分量载波)接收信号。在载波聚合模式期间,LNA可从多个分量载波(即,从至少两个不同的分量载波)接收信号。图3是示出低噪声放大器52的图示,该低噪声放大器可操作以在NCA和CA操作模式两者下保持低噪声放大器的输入匹配特性,同时维持相同的增益量。如图3所示,低噪声放大器52可包括输入匹配网络诸如输入匹配网络60、多个输入级诸如第一输入级62和第二输入级64、退化电路诸如互补退化变压器电路66,以及输入阻抗调节电路诸如输入阻抗品质因数补偿电路68。输入匹配网络60可被配置为在低噪声放大器52的输入端口处提供适当的输入阻抗,以帮助提供最大的功率输送,同时使回到前一级的信号反射最小化。第一输入级62有时被称为第一放大器、第一放大器子电路或第一放大器部分,而第二输入级64有时被称为第二放大器、第二放大器子电路或第二放大器部分。
在NCA模式期间可仅激活两个输入级中的一个输入级。例如,在NCA模式期间可仅激活第一输入级62(而同时第二输入级64处于空闲)。如果需要,在NCA模式期间可仅激活第二输入级62(而同时使第一输入级62空闲)。在CA模式期间,可同时启用第一输入级62和第二输入级64两者,以从多个不同的分量载波(例如,从主分量载波和辅分量载波)接收信号。因此,第一输入级62在本文中有时可被称为第一载波聚合(CA1)输入级,而第二输入级64在本文中有时可被称为第二载波聚合(CA2)输入级。第一输入级62的输出CA1可耦合到第一混频器,以用于将与主分量载波相关联的信号下变频(解调)至基带。第二输入级64的输出CA2可耦合到第二混频器,以用于将与辅分量载波相关联的信号下变频(解调)至基带。第一混频器电路和第二混频器电路可被认为是收发器电路28的一部分(例如,一个或多个接收器电路32的一部分)。尽管图3中仅示出了两个输入级,但低噪声放大器52可任选地包括三个或更多个输入级(例如,放大器52可包括三个输入级、四个输入级、五个输入级、两个至五个输入级、多于五个输入级、五个至16个输入级、16个至32个输入级、32个至64个输入级、多于64个输入级或任何合适数量的输入级,以从任何所需数量的分量载波接收信号)。
退化变压器电路66可包括电感器部件和相关联的开关,该电感器部件和相关联的开关耦合到输入级的源极端子。退化变压器电路66可包括耦合到输入级的第一源极端子的初级绕组(电感器线圈),并且可包括耦合到输入级的第二源极端子的次级绕组(电感器线圈)。第一源极端子可连接到n型晶体管器件的源极端子,而第二源极端子可连接到p型晶体管器件的源极端子。变压器线圈绕组的不同部分连接到放大器52中的n型器件和p型器件两者的源极端子的这种配置有时被称为互补退化。电路66内的变压器还可具有相关联的品质(Q)因数。退化变压器的Q因数可很低。例如,退化变压器的Q因数可为不大于10、不大于11、不大于12、小于15、小于20、10至12、9至13、8至14、7至15或其他合适的低品质因数值。使用具有此类低Q因数值的退化变压器可有助于使制造变压器所需的面积最小化,这将低噪声放大器52的总体尺寸保持相对紧凑。
在低噪声放大器52内的源极端子处形成电感器部件(有时被称为源极退化的技术)可影响低噪声放大器的增益和输入阻抗。例如,增大退化变压器电路66的总体电感可降低放大器52的电压增益。因此,减小退化变压器电路66的总体电感可增大放大器52的电压增益。退化变压器的电感也可影响与放大器52的输入阻抗相关联的品质因数(Q因数)。例如,减小退化变压器电路66的总体电感可增大输入阻抗的Q因数。因此,增大退化变压器电路66的总体电感可降低输入阻抗的Q因数。退化变压器电路66可接收控制信号,诸如载波聚合模式启用信号EN_CA和非载波聚合模式启用信号EN_NCA。在载波聚合模式期间信号EN_CA可变得生效(例如,被驱动高)(而同时信号EN_NCA可变得失效或被驱动低),而在非载波聚合模式期间信号EN_NCA变得生效(例如,被驱动高)(而同时信号EN_CA变得失效或被驱动低)。在载波聚合模式期间使信号EN_CA生效可降低退化变压器电路66的总体电感,而在非载波聚合模式期间使信号EN_NCA生效可增大退化变压器电路66的总体电感。
如上所述,当在NCA操作模式与CA操作模式之间切换时调节退化变压器电路66将改变输入阻抗的Q因数。为了在两种操作模式之间保持输入阻抗的Q因数,低噪声放大器52可根据当前操作模式而选择性地将输入阻抗Q因数补偿电路68切换至使用和不使用。输入阻抗补偿电路68可耦合到放大器52的输入端口,并且可向放大器输入端口提供附加的电容。输入阻抗Q因数补偿电路68可接收控制信号,诸如减小Q因数启用信号EN_DeQ。当信号EN_DeQ变得生效(例如,被驱动高)时,补偿电路68可被激活或切换至使用,以在放大器输入端口处提供附加的电容。在放大器输入端口处插入附加的电容可减小输入阻抗的品质因数。以这种方式操作,补偿电路68在本文中有时可被称为放大器输入阻抗品质因数降低电路或输入阻抗控制电路。当信号EN_DeQ变得失效(例如,被驱动低)时,输入阻抗Q因数补偿电路68可被去激活或切换至不使用,以有效地移除放大器输入端口处的附加的电容。
图3所示的作为放大器52的一部分的各种构成部件60、62、64、66和68仅仅是例示性的。如果需要,这些部件中的任何一个部件可任选地从低噪声放大器52中排除。如果需要,低噪声放大器52还可包括使得能够适当放大而不引入过量噪声所必需的其他部件。可使用基带处理器26、控制电路14或无线电路24内的其他控制电路或处理器来使启用信号EN_CA、EN_NCA和EN_DeQ生效和失效。
图4是示出低噪声放大器52的一个实施方案的电路图。如图4所示,低噪声放大器52可包括被配置为从天线接收射频输入信号的输入端口(端子)RFIN。如结合图2所述,一个或多个电路诸如滤波器电路、切换电路、天线调谐电路和/或其他控制电路可任选地沿射频传输线路径耦合在天线与放大器输入端口RFIN之间。本地输入匹配网络诸如输入匹配网络60可耦合到输入端子RFIN。
图5是例示性输入匹配网络60的图示。如图所示,输入匹配网络60可包括串联电容器诸如电容器180,其中第一端子耦合到RFIN端口并且第二端子耦合到节点164。节点164可耦合到第一输入级62和第二输入级64。输入匹配网络60还可包括分流电感器诸如电感器182,该电感器具有耦合到节点164的第一端子和耦合到接地电源线(有时被称为接地线)的第二端子。这种输入匹配网络60包括均耦合到输入RFIN的串联电容器180和分流电感器182的示例仅仅是例示性的。又如,输入匹配网络60可能包括以某种串联/分流配置耦合的三个或更多个无源部件(例如,电容器、电感器和/或电阻器)。又如,输入匹配网络60可能包括以某种串联/分流配置耦合的四个或更多个无源部件。一般来讲,输入匹配网络60可包括以混合串联-分流配置连接的任何合适数量的无源部件。
第一输入级62和第二输入级64(返回参考图4)可耦合到放大器输入RFIN。第一输入级62可包括串联耦合在源极节点160与源极节点162之间的晶体管100和102。晶体管100可为n型晶体管(例如,n沟道晶体管,诸如n型金属氧化物半导体或NMOS器件)。晶体管102可为p型晶体管(例如,p沟道晶体管,诸如p型金属氧化物半导体或PMOS器件)。n型晶体管100可具有耦合到源极节点160的源极(S)端子、经由耦合电容器104耦合到输入RFIN的栅极(G)端子,以及耦合到第一输入级的输出(见输出端口CA1)的漏极(D)端子。p型晶体管102可具有耦合到源极节点162的源极(S)端子、经由耦合电容器106耦合到输入RFIN的栅极(G)端子,以及耦合到CA1输出端口的漏极(D)端子。
当提到晶体管时,术语“源极”和“漏极”有时可互换使用。因此,源极端子和漏极端子有时被称为源极-漏极端子(例如,晶体管具有栅极端子以及第一源极-漏极端子和第二源极-漏极端子)。晶体管100的栅极端子还可耦合到电阻器108,该电阻器被配置为接收偏置电压Vbias。电压Vbias可具有介于接地电压电平与给放大器52供电的正电源电压电平Vdd之间的某个中间电压电平。晶体管102的栅极端子还可耦合到电阻器110,该电阻器被配置为接收共模反馈电压Vcfmb。可使用共模反馈电路(为了清楚起见,未示出)来生成电压Vcfmb,该共模反馈电路可为或可不为放大器52的一部分。电压Vcfmb可表现出介于接地电压电平与正电源电压电平Vdd之间的某个中间电压电平。
第二输入级64可包括串联耦合在源极节点160与源极节点162之间的晶体管120和122。晶体管120可为n型晶体管(例如,n沟道晶体管,诸如n型金属氧化物半导体或NMOS器件)。晶体管122可为p型晶体管(例如,p沟道晶体管,诸如p型金属氧化物半导体或PMOS器件)。n型晶体管120可具有耦合到源极节点160的源极(S)端子、经由耦合电容器124耦合到输入RFIN的栅极(G)端子,以及耦合到第二输入级的输出(见输出端口CA2)的漏极(D)端子。p型晶体管122可具有耦合到源极节点162的源极(S)端子、经由耦合电容器126耦合到输入RFIN的栅极(G)端子,以及耦合到CA2输出端口的漏极(D)端子。晶体管120的栅极端子还可耦合到电阻器128,该电阻器被配置为接收偏置电压Vbias。晶体管122的栅极端子还可耦合到电阻器130,该电阻器被配置为接收共模反馈电压Vcfmb。
退化变压器电路的第一部分(见子电路66-1)可耦合到源极节点160。第一变压器电路部分66-1可包括初级绕组140a和140b。初级绕组140b可经由n型开关晶体管150耦合到接地线(例如,在其上提供接地电压Vss的接地电源线)。初级绕组的中心抽头可经由另一个n型开关晶体管152耦合到接地线。晶体管150可具有被配置为接收非载波聚合启用信号EN_NCA的栅极端子。晶体管152可具有被配置为接收载波聚合启用信号EN_CA的栅极端子。在非CA(NCA)模式期间,信号EN_NCA被驱动高(接通n型有源高晶体管150),而同时信号EN_CA被驱动低(断开n型晶体管152),因此初级绕组140a和140b两者都是有源的(例如,子电路66-1的全部电感被启用)。在CA模式期间,信号EN_CA被驱动高(接通开关152),而同时信号EN_NCA被驱动低(断开开关150),因此仅初级绕组140a是有源的(例如,子电路66-1仅有一半电感被切换至使用)。
退化变压器电路的第二部分(见子电路66-2)可耦合到源极节点162。第二变压器电路部分66-2可包括次级绕组140c和140d。次级绕组140d可经由p型开关晶体管154耦合到正电源线(例如,在其上提供Vdd的正电源端子)。次级绕组的中心抽头可经由另一个p型开关晶体管156耦合到正电源线。晶体管156可具有被配置为接收非载波聚合启用信号EN_NCA的栅极端子。晶体管154可具有被配置为接收载波聚合启用信号EN_CA的栅极端子。在非CA(NCA)模式期间,信号EN_CA被驱动低(接通p型有源低晶体管154),而同时信号EN_NCA被驱动高(断开p型晶体管156),因此次级绕组140c和140d两者都是有源的(例如,子电路66-2的全部电感被启用)。在CA模式期间,信号EN_CA被驱动高(断开开关154),而同时信号EN_NCA被驱动低(接通开关156),因此仅次级绕组140c是有源的(例如,子电路66-2仅有一半电感被切换至使用)。
图6是示出退化变压器电路内的各种电感绕组的耦合关系的示意图。如图6所示,退化变压器140包括分别电感耦合到次级绕组140c和140d的初级绕组140a和140b。具体地,初级绕组140a与次级绕组140c配对并面向该次级绕组,而初级绕组140b与次级绕组140d配对并面向该次级绕组。在一个实施方案中,初级绕组140a可与次级绕组140c直接重叠(例如,线圈140a可在线圈140c的正上方或正下方形成)。类似地,初级绕组140b可与次级绕组140d直接重叠(例如,线圈140b可在线圈140d的正上方或正下方形成)。这种布局仅仅是例示性的。如果需要,可实现其他变压器结构以在初级绕组与次级绕组之间提供所需的电感耦合。这种在低噪声放大器的上半部和下半部两者上提供电感退化的配置在本文中有时被称为互补变压器退化。用于指变压器140中的各种线圈的术语“初级”绕组和“次级”绕组仅仅是例示性的,并且可被互换。另选地,上退化子电路66-2中的绕组140c和140d可被称为初级绕组,而下退化子电路66-1中的绕组140a和140b可被称为次级绕组。
输入阻抗品质因数补偿电路68可选择性地耦合到输入RFIN(见图4)。补偿电路68可包括第一电容器170,该第一电容器具有耦合到RFIN的第一端子和经由n型开关晶体管172耦合到源极节点160的第二端子。晶体管172可具有被配置为接收启用信号EN_DeQ的栅极端子。补偿电路68还可包括第二电容器174,该第二电容器具有耦合到RFIN的第一端子和经由p型开关晶体管176耦合到源极节点162的第二端子。晶体管176可具有被配置为接收反相版本的启用信号EN_DeQ(见/EN_DeQ)的栅极端子。当信号EN_DeQ变得生效(例如,被驱动高)时,互补信号/EN_DeQ将被驱动低,这将接通开关172和176两者。以这种方式操作,电容器170和174两者将被切换至使用,这在RFIN处提供附加的电容。
例如,电容器170和174可被实现为金属-氧化物-金属(MOM)电容器。又如,电容器170和174可被实现为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。再如,电容器170和174可被实现为金属-氧化物-半导体电容器(MOSCAP)、金属边缘电容器、沟槽电容器、结型电容器、这些电容器的组合或其他合适类型的半导体电容结构。当信号EN_DeQ变的失效(例如,被驱动低)时,互补信号/EN_DeQ将被驱动高,这将断开开关172和176两者。以这种方式操作,电容器170和174将被切换至不使用,以有效地减小由补偿电路68在RFIN处贡献的总体电容。调节输入RFIN处的电容可有助于在不同操作模式期间微调低噪声放大器52的输入阻抗。
虽然n型放大器输入晶体管(诸如晶体管100和120)中的每个晶体管被示出为单个晶体管,但这些晶体管中的每个晶体管实际上可被实现为可切换地并联耦合以提供可配置的尺寸的多个晶体管。图7是示出放大器输入级中的n型晶体管(诸如晶体管100和晶体管120)可如何各自包括多个并联晶体管以提供可调节驱动强度的图示。如图7所示,n型放大器输入晶体管可包括并联耦合在漏极节点D与源极节点S之间的两个n型晶体管200和204。晶体管200和204的栅极端子可短接到公共栅极节点G。晶体管200和204可具有相同的尺寸或不同的尺寸。晶体管200和204表现出相同的尺寸的配置在本文中有时作为示例来描述。
晶体管200可与第一开关202串联耦合在节点D与节点S之间。晶体管204可与第二开关206串联耦合在节点D与节点S之间。当开关202和206两者被接通时,晶体管200和204将被激活。激活晶体管200和204两者会将n型放大器输入晶体管置于2X模式,该模式使总体放大器输入晶体管的驱动强度最大化,这可增大放大器输入级的增益,同时还引入更多的晶体管寄生电容(例如,通过向G端子添加与晶体管200和204相关联的更多栅极-至-源极电容Cgs和栅极-至-漏极电容Cgd)。当开关202和206中仅有一个开关被接通时,晶体管200和204中的单个晶体管被激活。仅激活晶体管200和204中的一个晶体管会将放大器输入晶体管置于驱动强度小于2X模式的1X模式,这减小了放大器输入级的增益,同时还去除了与去激活的晶体管相关联的Cgs和Cgd。当开关202和206两者被断开时,总体放大器输入晶体管将被禁用,并且因此在空闲状态下操作。
虽然p型放大器输入晶体管(诸如晶体管120和122)中的每个晶体管在图4中被示出为单个晶体管,但这些晶体管中的每个晶体管实际上可被实现为可切换地并联耦合以提供可配置的尺寸的多个晶体管。图8是示出放大器输入级中的p型晶体管(诸如晶体管120和晶体管122)可如何各自包括多个并联晶体管以提供可调节驱动强度的图示。如图8所示,p型放大器输入晶体管可包括并联耦合在漏极节点D与源极节点S之间的两个p型晶体管210和214。晶体管210和214的栅极端子可短接到公共栅极节点G。晶体管210和214可具有相同的尺寸或不同的尺寸。晶体管210和214表现出相同的尺寸的配置在本文中有时作为示例来描述。
晶体管210可与第一开关212串联耦合在节点D与节点S之间。晶体管214可与第二开关216串联耦合在节点D与节点S之间。当开关212和216两者被接通时,晶体管210和214将被激活。激活晶体管210和214两者会将p型放大器输入晶体管置于2X模式,该模式使总体放大器输入晶体管的驱动强度最大化,这可增大放大器输入级的增益,同时还引入与晶体管210和214相关联的更多晶体管寄生电容Cgs和Cgd)。当开关212和216中仅有一个开关被接通时,晶体管210和214中的单个晶体管被激活。仅激活晶体管210和214中的一个晶体管会将p型放大器输入晶体管置于驱动强度相对小于2X模式的1X模式中,这减小了放大器输入级的增益,同时还去除了与去激活的晶体管相关联的Cgs和Cgd。当开关212和216两者被断开时,总体p型放大器输入晶体管将被禁用,并且因此在空闲状态下操作。
可支持载波聚合的设备10可包括能够在非载波聚合(NCA)模式和载波聚合(CA)模式下操作的低噪声放大器52。图9是示出低噪声放大器可如何在NCA模式230与CA模式232之间切换的状态图。当低噪声放大器52在NCA模式230下操作时,两个放大器输入级中仅有一个输入级被激活。例如,仅第一输入级62被接通,而第二输入级64被断开(空闲)。另选地,可能仅第二输入级64是有源的,而第一输入级62被去激活。在NCA模式230期间,可通过使信号EN_DeQ生效来启用输入阻抗Q因数补偿电路68,以增大放大器输入RFIN处的栅极-至-源极电容Cgs。以这种方式增加LNA输入端口处的Cgs可减小输入阻抗的品质因数,这可有助于在NCA模式期间使输入阻抗的虚部均衡。当低噪声放大器在NCA模式230下操作时,整个退化变压器被切换至停用(例如,通过使启用信号EN_NCA生效,同时使信号EN_CA失效)。当所有的变压器线圈都在使用中时,退化变压器的总电感被最大化,这减小了低噪声放大器的增益。
当低噪声放大器52在CA模式232下操作时,多个放大器输入级被激活。例如,第一输入级62和第二输入级64两者均可被接通。在CA模式232期间,可通过使信号EN_DeQ失效来禁用输入阻抗Q因数补偿电路68。代替在NCA模式期间激活补偿电路68以减小输入阻抗的Q因数,在CA模式期间串联电容器可任选地插置在RFIN端口上,以有助于在CA模式期间使输入阻抗的虚部均衡。当低噪声放大器在CA模式232下操作时,仅部分退化变压器被切换至使用(例如,通过使启用信号EN_CA生效,同时使信号EN_NCA失效)。当仅有一半的变压器线圈在使用中时,退化变压器的总电感被减半,这增大了低噪声放大器的增益。
图10是在非载波聚合(NCA)模式下操作的低噪声放大器52的图示。在图10的示例中,仅第一放大器输入级62是有源的,而第二放大器输入级64是空闲的。开关150被接通,同时开关152被断开,这启用初级绕组140a和140b两者。类似地,开关154被接通,同时开关156被断开,这启用次级绕组140c和140d两者。以这种方式配置,退化变压器的电感被最大化。低噪声放大器52的输入阻抗可具有实分量和虚分量。激活退化变压器中的所有电感器有效地使源极退化加倍,这改变了输入阻抗的实分量。
为了保持输入阻抗的虚分量,可接通Q因数补偿电路68(例如,通过使启用信号EN_DeQ生效或驱动高),以在输入RFIN处引入附加的电容。因此,电路68可用于确保当在NCA模式与CA模式之间切换时保持输入阻抗匹配。在NCA模式期间,第一输入级62和输入阻抗Q因数补偿电路68两者在2X模式下操作(见图10中的“2X”符号)。如结合图7和图8所述,2X操作模式是在晶体管100内的并联n型晶体管200和204两者被接通并且晶体管102内的并联p型晶体管210和214两者被接通时,以使第一放大器输入级的尺寸、驱动强度和增益最大化。虽然补偿电路68仅示出耦合在RFIN与节点160之间的一个电容器170和耦合在RFIN与节点162之间的一个电容器174,但这些电容器中的每个电容器实际上可被实现为两个并联电容器,其中的一个或两个电容器可被切换至使用。使补偿电路68在2X模式下操作将接通部件170内的两个电容器,并且将接通部件174内的两个电容器。因此,总输入负载将被表示为具有4X电容负载。
图4和图10所示的示例仅仅是例示性的,其中输入阻抗品质因数补偿电路68使用电容器170和174(例如,MOM电容器、MIM电容器或其他半导体电容器结构)来实现,该电容器可使用相关联的开关172和176来接通。也可使用用于在输入RFIN处引入附加的Cgs电容的其他合适的具体实施。
图11示出了输入阻抗Q因数补偿电路68’的另一个合适的具体实施。如图11所示,补偿电路68’可包括n型晶体管240,该n型晶体管具有耦合到第一放大器输入级和第二放大器输入级(例如,耦合到RFIN)的栅极端子和漏极端子,以及经由开关244耦合到源极节点160的源极端子。补偿电路68’还可包括p型晶体管250,该p型晶体管具有耦合到第一放大器输入级和第二放大器输入级(例如,耦合到RFIN)的栅极端子和漏极端子,以及经由耦合电容器252和开关254耦合到源极节点162的源极端子。开关244和254可通过使启用信号EN_DeQ生效(例如,驱动高)以将对应的反相启用信号/EN_DeQ驱动低来接通。n型晶体管240可具有与放大器输入级的晶体管100或晶体管120类似的尺寸和结构。p型晶体管250可具有与放大器输入级中的晶体管102和122类似的尺寸和结构。补偿电路68’也能够在1X和2X驱动模式下操作。虽然补偿电路68’仅示出耦合在RFIN与开关244之间的一个n型晶体管240和耦合在RFIN与电容器252之间的一个p型晶体管250,但这些晶体管中的每个晶体管实际上可被实现为两个并联晶体管,其中的一个或两个晶体管可被切换至使用(见例如图7和图8)。在1X驱动模式下,部件240和250中的两个晶体管中仅有一个晶体管将被接通。在2X驱动模式下,部件240和250中的并联晶体管两者将被接通以使电路68’的尺寸和驱动强度最大化。
图12示出了输入阻抗Q因数补偿电路68”的又一个合适的具体实施。如图12所示,补偿电路68”可包括n型金属-氧化物-半导体电容器260(有时被称为MOS电容器或MOSCAP),该电容器具有耦合到第一放大器输入级和第二放大器输入级(例如,耦合到RFIN)的栅极端子和经由开关262耦合到源极节点160的主体(本体)端子。补偿电路68”还可包括p型金属-氧化物-半导体电容器270,该电容器具有耦合到第一放大器输入级和第二放大器输入级(例如,耦合到RFIN)的栅极端子和经由开关272耦合到源极节点162的源极端子。开关262和272可通过使启用信号EN_DeQ生效(例如,驱动高)以将对应的反相启用信号/EN_DeQ驱动低来接通。n型MOS电容器260可具有与放大器输入级的晶体管100或晶体管120类似的尺寸和结构。p型MOS电容器270可具有与放大器输入级中的晶体管102和122类似的尺寸和结构。补偿电路68”也能够在1X和2X驱动模式下操作。尽管补偿电路68”仅示出耦合在RFIN与开关262之间的一个n型MOSCAP 260和耦合在RFIN与开关272之间的一个p型MOSCAP 270,但这些MOSCAP中的每个MOSCAP实际上可被实现为两个并联MOS电容器,其中一个或两个MOS电容器可被切换至使用。在1X驱动模式下,部件260和270中的每个部件中的两个MOS电容器中仅有一个MOS电容器将被接通。在2X驱动模式下,部件260和270中的每个部件中的并联MOS电容器两者将被接通,以使电路68”的尺寸和驱动强度最大化。
图10至图12所示的输入阻抗Q因数控制电路的三种不同的具体实施仅仅是例示性的。如果需要,可使用在NCA模式期间选择性地减小放大器输入阻抗的品质因数的其他方式,这可包括使用一个或多个相关联的开关电路在RFIN处添加电容负载的其他方式。
图13是在载波聚合(CA)模式下操作的低噪声放大器52的图示。在CA操作模式下,第一放大器输入级62和第二放大器输入级64两者都是有源的。开关150被断开而中心抽头开关152被接通,这仅启用了一半的初级绕组(例如,仅初级绕组140a被切换至使用)。类似地,开关154被断开而中心抽头开关156被接通,这仅启用了一半的次级绕组(例如,仅次级绕组140c被切换至使用)。以这种方式配置,退化变压器的电感相对于NCA模式被减半。仅激活退化变压器中的电感器的一部分有效地使源极退化减半,这改变了输入阻抗的实分量。
为了保持输入阻抗的虚分量,可断开Q因数补偿电路68(例如,通过使启用信号EN_DeQ失效或驱动低)。因此,可断开电路68以确保当从NCA模式切换至CA模式时保持输入阻抗匹配。在CA模式期间,第一输入级62和第二输入级64两者在2X模式下操作(见图13中的“2X”符号)。换句话讲,n型晶体管100和120中的每个晶体管内的两个并联晶体管被接通。类似地,p型晶体管102和122中的每个晶体管内的两个并联晶体管也被接通。因此,总输入负载将被表示为具有4X电容负载。通过减少源极退化量而同时在两个放大器输入级之间拆分RF输入信号,可在从NCA模式切换至CA模式时保持低噪声放大器52的电压增益和输入阻抗。
图10至图12所示的示例仅仅是例示性的,其中在NCA模式期间,输入阻抗品质因数补偿电路68被接通以减小输入阻抗的Q因数,从而保持输入匹配。在另一个实施方案中,低噪声放大器52可包括插置在输入端口RFIN上的串联电容器。在图13中,串联电容器280被配置为增大放大器输入端口处的串联电容,这在CA模式期间有效地增大输入阻抗的品质因数(而不是在NCA模式期间减小输入阻抗的品质因数)。串联电容器280可被认为是输入阻抗补偿电路68的一部分。因此,电容器280在本文中有时可被称为品质因数提高电路。电容器280可为电容库、电容器阵列或可被动态调节以提供期望的电容值的其他可变电容器结构。
在NCA模式期间,可(例如,使用控制电路14或无线电路24内的其他控制电路或处理器)控制电容器280以提供少量电容(例如,零电容或其他合适的低电容值)。在CA模式期间,可使用控制电路来调节电容器280以提供更大量的串联电容,从而提供所需量的输入阻抗匹配。可调节串联电容器280可与或可不与电路68结合使用。在一个示例中,放大器52包括品质因数降低电路68,但不包括品质因数提高电路280。在另一个示例中,放大器52包括品质因数提高电路280,但不包括品质因数降低电路68。在另一个示例中,放大器52包括品质因数降低电路68和品质因数提高电路280两者。电路68和280的使用不一定是互相排斥的。
图13所示的低噪声放大器52的示例性配置是在CA模式期间放大器52被操作来提供最大增益量时。在CA模式期间放大器52也可被操作来提供较低的增益。图14是示出根据一个实施方案的低噪声放大器可如何在载波聚合(CA)高增益模式300与载波聚合(CA)低增益模式302之间切换的状态图。在CA高增益模式300期间,低噪声放大器52可用于为两个输入级提供最大增益量。因此,CA高增益模式300有时可被称为最大增益模式或正常增益模式。在CA低增益模式期间,低噪声放大器52可用于为两个输入级提供最小增益量。例如,相对于CA高增益模式300,CA低增益模式302可提供少了至少3dB的电压增益、少了至少4dB的电压增益、少了至少5dB的电压增益、少了至少6dB的电压增益、少了3dB至6dB的电压增益、少了多于6dB的电压增益、少了3dB至7dB的电压增益、少了3dB至8dB的电压增益、少了3dB至9dB的电压增益或其他合适的增益步长。因此,CA低增益模式302有时可被称为最小增益模式或降低增益模式。
在CA高增益模式300期间,如图13的示例所示,输入阻抗补偿电路68被断开。通过仅接通中心抽头开关152和156,仅激活了退化变压器的一半。在以2X模式操作输入级62和输入级64的同时仅接通退化变压器电感的一半会使总体低噪声放大器52的增益最大化。
在CA低增益模式302期间,退化变压器电路内的所有电感器可被激活以降低放大器增益,同时输入阻抗控制电路被启用以用于输入匹配。图15示出了在CA低增益模式302下操作的低噪声放大器52。如图15所示,可通过断开中心抽头开关152和156而同时接通开关150和154来激活整个退化变压器。激活初级绕组140a和140b两者以及次级绕组140c和140d两者有效地使退化电感加倍,这降低了低噪声放大器52的总体增益。第一放大器输入级62可在1X模式下操作(例如,通过禁用晶体管100和102中的每个晶体管内的并联开关中的一半并联开关),以进一步降低第一输入级的驱动强度和增益。类似地,第二放大器输入级64也可在1X模式下操作(例如,通过禁用晶体管120和122中的每个晶体管内的并联开关中的一半并联开关),以进一步降低第二输入级的驱动强度和增益。为了保持放大器52的输入阻抗的虚部,可激活输入阻抗补偿电路68(例如,通过接通开关172和176)。电路68可在2X模式下操作,以将总输入负载保持在4X。如果需要,可通过任选地在2X驱动模式下操作第一输入级和第二输入级来实现中间CA增益模式。
图10所示的低噪声放大器52的示例性配置是在NCA模式期间放大器52被操作来提供最大增益量时。在NCA模式期间放大器52也可被操作来提供较低增益。图16是示出根据一个实施方案的低噪声放大器可如何在非载波聚合(NCA)高增益模式310与非载波聚合(NCA)低增益模式312之间切换的状态图。在任一种模式期间,仅第一输入级62被接通,而时第二输入级62被断开(或空闲)。在NCA高增益模式310期间,低噪声放大器52可用于为第一输入级62提供最大增益量。因此,NCA高增益模式310有时可被称为NCA最大增益模式或NCA正常增益模式。在NCA低增益模式312期间,低噪声放大器52可用于为第一输入级62提供最小增益量。例如,相对于NCA高增益模式310,NCA低增益模式312可提供少了至少3dB的电压增益、少了至少4dB的电压增益、少了至少5dB的电压增益、少了至少6dB的电压增益、少了3dB至6dB的电压增益,少了多于6dB的较小电压增益、少了3dB至7dB的电压增益、少了3dB至8dB的电压增益、少了3dB至9dB的电压增益或其他合适的增益步长。因此,NCA低增益模式312有时可被称为NCA最小增益模式或NCA降低增益模式。
在NCA高增益模式310期间,如图10的示例所示,出于输入匹配目的,输入阻抗补偿电路68被接通。通过断开中心抽头开关152和156而同时接通开关150和154来激活整个退化变压器。在以2X模式操作第一输入级62和补偿电路68的同时接通退化变压器中的所有电感器会使总体低噪声放大器52在NCA模式期间的增益最大化。
在NCA低增益模式312期间,退化变压器电路内的所有电感器保持激活,以保持放大器增益较低。出于输入匹配目的,输入阻抗控制电路保持启用。在NCA低增益模式的操作期间,出于输入匹配目的,第二放大器输入级64可闲置,而同时分流电阻器耦合在RF输入端口处,或者另选地,第二放大器输入级64可被接通但以无源负载终止。
图17示出了根据一个实施方案的在NCA低增益模式312下操作的低噪声放大器52。如图17所示,可通过断开中心抽头开关152和156而同时接通开关150和154来激活整个退化变压器。激活初级绕组140a和140b两者以及次级绕组140c和140d两者有效地使退化电感加倍,这降低了低噪声放大器52的总体增益。第二放大器输入级64可被断开或被置于空闲状态。第一放大器输入级62可在1X模式下操作(例如,通过禁用晶体管100和102中的每个晶体管内的并联开关中的一半并联开关),以进一步降低第一输入级的驱动强度和增益。
为了保持放大器52的输入阻抗的虚部,可激活补偿电路68(例如,通过接通开关172和176)。电路68可在1X模式下操作(例如,通过禁用部件170和174中的每个部件内的并联电容器中的一半并联电容器)。分流电阻器320可被配置为在NCA低增益模式312期间帮助匹配放大器输入阻抗的实部。电阻器320可为电阻库、电阻器阵列或可被动态调节以提供期望的电阻值的其他可变电阻结构。在CA模式期间,可被(例如,使用控制电路14或无线电路24内其他控制电路或处理器)控制电阻器320以提供少量电阻(例如,零电阻或其他合适的低电阻值)。在NCA模式期间,可使用控制电路来调节电阻器320,以提供更大量的分流电阻,从而提供用于输入阻抗匹配的所需量。
图17的示例仅仅是例示性的,其中第二输入级64在NCA低增益模式期间是空闲的。图18示出了另一个实施方案,其中当在NCA低增益模式312下操作时第二输入级64也被接通。如图18所示,可通过断开中心抽头开关152和156而同时接通开关150和154来激活整个退化变压器。激活初级绕组140a和140b两者以及次级绕组140c和140d两者有效地使退化电感加倍,这降低了低噪声放大器52的总体增益。第二放大器输入级64可被接通但使用电阻负载(诸如负载330)来终止。电阻负载330可具有等于30Ω、40Ω、50Ω、60Ω、20至40Ω、10至50Ω、20至60Ω、小于30Ω、大于30Ω、大于50Ω、30至100Ω、100至200Ω、数百或数千欧姆或其他合适的电阻值的电阻。第一放大器输入级62可在1X模式下操作(例如,通过禁用晶体管100和102中的每个晶体管内的并联开关中的一半并联开关),以进一步降低第一输入级的驱动强度和增益。第二放大器输入级64也可在1X模式下操作(例如,通过禁用晶体管120和122中的每个晶体管内的并联开关中的一半并联开关)。为了主要放大器52的输入阻抗的虚部,可激活补偿电路68(例如,通过接通开关172和176)。电路68可在2X模式下操作(例如,通过接通部件170和174中的每个部件内的两个并联电容器)。
以上结合图1至图18描述的方法和操作可由设备10的部件使用软件、固件和/或硬件(例如,专用电路或硬件)来执行。用于执行这些操作的软件代码可存储在非暂态计算机可读存储介质(例如,有形计算机可读存储介质)上,该非暂态计算机可读存储介质存储在设备10的部件中的一个或多个部件上(例如,图1的存储电路16和/或无线通信电路24)。该软件代码有时可被称为软件、数据、指令、程序指令或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括驱动器、非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可移动闪存驱动器或其他可移动介质、其他类型的随机存取存储器等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可由设备10的部件中的一个或多个部件上的处理电路(例如,无线电路24中的处理电路、图1的处理电路18等)来执行。处理电路可包括微处理器、应用处理器、数字信号处理器、中央处理单元(CPU)、具有处理电路的专用集成电路或其他处理电路。
根据一个实施方案,提供了一种能够在载波聚合模式和非载波聚合模式下操作的放大器电路,所述放大器电路包括输入端口,所述输入端口被配置为从天线接收射频信号;第一放大器,所述第一放大器具有耦合到所述输入端口的第一输入;第二放大器,所述第二放大器具有耦合到所述输入端口的第二输入;退化变压器电路,所述退化变压器电路耦合到所述第一放大器和所述第二放大器,所述退化变压器电路具有第一组开关,所述第一组开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活所述退化变压器电路的至少一部分;以及输入阻抗补偿电路,所述输入阻抗补偿电路耦合到所述输入端口,所述输入阻抗补偿电路具有第二组开关,所述第二组开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活所述阻抗补偿电路的至少一部分。
根据另一个实施方案,所述输入阻抗补偿电路包括第一电容器,所述第一电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;以及第二电容器,所述第二电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。
根据另一个实施方案,所述输入阻抗补偿电路包括第一晶体管,所述第一晶体管耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;以及第二晶体管,所述第二晶体管耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。
根据另一个实施方案,所述输入阻抗补偿电路包括第一金属-氧化物-半导体电容器,所述第一金属-氧化物-半导体电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;以及第二金属-氧化物-半导体电容器,所述第二金属-氧化物-半导体电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。
根据另一个实施方案,所述退化变压器电路包括具有第一中心抽头的第一初级绕组和第二初级绕组,所述第一组开关中的一个开关串联耦合在所述第一初级绕组和所述第二初级绕组与接地线之间;以及第三开关,所述第三开关耦合在所述第一中心抽头与所述接地线之间,所述第三开关在所述非载波聚合模式下被去激活并且在所述载波聚合模式下被激活。
根据另一个实施方案,所述退化变压器电路包括具有第二中心抽头的第一次级绕组和第二次级绕组,所述第一组开关中的另一个开关串联耦合在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组与电源线之间;以及第四开关,所述第四开关耦合在所述第二中心抽头与所述电源线之间,所述第四开关在所述非载波聚合模式下被去激活并且在所述载波聚合模式下被激活。
根据另一个实施方案,所述第一放大器包括至少两个并联耦合的n型晶体管;以及至少两个并联耦合的p型晶体管。
根据另一个实施方案,所述第一放大器具有第一源极端子和第二源极端子;所述第二放大器具有第三源极端子和第四源极端子;并且所述退化变压器电路具有耦合到所述第一源极端子和所述第三源极端子的第一线圈,并且具有耦合到所述第二源极端子和所述第四源极端子的第二线圈。
根据另一个实施方案,所述输入阻抗补偿电路包括串联电容器,所述串联电容器插置在所述输入端口与所述输入阻抗补偿电路之间。
根据另一个实施方案,所述输入阻抗补偿电路包括分流电阻器,所述分流电阻器耦合到所述输入端口。
根据另一个实施方案,所述放大器电路包括电阻负载,所述电阻负载耦合到所述第二放大器的输出并且被配置为在所述非载波聚合模式下终止所述第二放大器的所述输出。
根据另一个实施方案,所述退化变压器电路具有第一组线圈和第二组线圈,所述第一放大器耦合在所述第一组线圈与所述第二组线圈之间,并且所述第二放大器耦合在所述第一组线圈与所述第二组线圈之间。
根据另一个实施方案,所述第一放大器具有并联耦合的第一n型晶体管和第二n型晶体管以及并联耦合的第一p型晶体管和第二p型晶体管;并且所述第二n型晶体管和所述第二p型晶体管被断开以降低所述放大器电路的增益。
根据另一个实施方案,所述输入阻抗补偿电路包括耦合到所述输入端口的第一电容部件;以及与所述第一电容部件并联耦合的第二电容部件,所述第二电容部件被激活和去激活以调节所述放大器电路的增益。
根据一个实施方案,提供了一种操作放大器电路的方法,所述方法包括输入从天线接收射频信号;利用第一放大器子电路从所述输入接收所述射频信号;利用第二放大器子电路从所述输入接收所述射频信号;在非载波聚合模式下,使用所述输入从一个载波频率接收射频信号、激活所述第一放大器子电路并且去激活所述第二放大器子电路;在载波聚合模式下,使用所述输入从至少两个分量载波频率接收射频信号并且激活所述第一放大器子电路和所述第二放大器子电路;利用耦合到所述第一放大器子电路和所述第二放大器子电路的退化变压器电路,激活和去激活第一组开关,以在所述非载波聚合模式下提供第一电感,并且在所述载波聚合模式下提供小于所述第一电感的第二电感;以及利用耦合到所述输入的输入阻抗补偿电路,当在所述非载波聚合模式与所述载波聚合模式之间切换时,激活和去激活第二组开关以匹配所述输入处的输入阻抗。
根据另一个实施方案,匹配所述输入处的输入阻抗包括在所述非载波聚合模式下,通过激活所述第二组开关来接通所述输入阻抗补偿电路,以向所述输入添加电容;以及在所述载波聚合模式下,通过去激活所述第二组开关来断开所述输入阻抗补偿电路。
根据另一个实施方案,所述方法包括使用所述第一放大器子电路和所述第二放大器子电路来通过增益对所接收到的射频信号进行放大;以及调节所述退化变压器电路以改变所述增益。
根据另一个实施方案,所述第一放大器子电路具有可配置的驱动强度,并且所述输入阻抗补偿电路具有可配置的尺寸,所述方法包括调节所述第一放大器子电路的所述驱动强度以控制所述增益;以及调节所述输入阻抗补偿电路的所述尺寸以匹配所述输入阻抗。
根据一个实施方案,提供了一种能够在载波聚合模式和非载波聚合模式下操作的电子设备,所述电子设备包括:天线,所述天线被配置为接收射频信号;收发器,所述收发器被配置为基于所述射频信号来生成基带信号;基带处理器,所述基带处理器被配置为接收所述基带信号;以及放大器电路,所述放大器电路被配置为从所述天线接收所述射频信号并向所述收发器输出对应的放大的信号,所述放大器电路具有:第一放大器,所述具有第一载波聚合输出;第二放大器,所述第二放大器具有第二载波聚合输出;退化变压器电路,所述退化变压器电路耦合到所述第一放大器和所述第二放大器;以及输入阻抗补偿电路,所述输入阻抗补偿电路具有开关,所述开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下启用和禁用所述输入阻抗补偿电路的至少一部分。
根据另一个实施方案,所述退化变压器电路包括:具有第一中心抽头的第一初级线圈绕组和第二初级线圈绕组;具有第二中心抽头的第一次级线圈绕组和第二次级线圈绕组;第一开关,所述第一开关串联耦合在所述第一初级线圈绕组和所述第二初级线圈绕组与第一电源线之间,所述第一开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第一初级线圈绕组;第二开关,所述第二开关耦合在所述第一中心抽头与所述第一电源线之间,所述第二开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第二初级线圈绕组;第三开关,所述第三开关串联耦合在所述第一次级线圈绕组和所述第二次级线圈绕组与第二电源线之间,所述第三开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第一次级线圈绕组;以及第四开关,所述第四开关耦合在所述第二中心抽头与所述第二电源线之间,所述第四开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第二次级线圈绕组。
前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。
Claims (20)
1.一种能够在载波聚合模式和非载波聚合模式下操作的放大器电路,所述放大器电路包括:
输入端口,所述输入端口被配置为从天线接收射频信号;
第一放大器,所述第一放大器具有耦合到所述输入端口的第一输入;
第二放大器,所述第二放大器具有耦合到所述输入端口的第二输入;
退化变压器电路,所述退化变压器电路耦合到所述第一放大器和所述第二放大器,所述退化变压器电路具有第一组开关,所述第一组开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活所述退化变压器电路的至少一部分;和
输入阻抗补偿电路,所述输入阻抗补偿电路耦合到所述输入端口,所述输入阻抗补偿电路具有第二组开关,所述第二组开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活所述阻抗补偿电路的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述输入阻抗补偿电路包括:
第一电容器,所述第一电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;和
第二电容器,所述第二电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。
3.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述输入阻抗补偿电路包括:
第一晶体管,所述第一晶体管耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;和
第二晶体管,所述第二晶体管耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。
4.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述输入阻抗补偿电路包括:
第一金属-氧化物-半导体电容器,所述第一金属-氧化物-半导体电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第一部分之间的一个开关;和
第二金属-氧化物-半导体电容器,所述第二金属-氧化物-半导体电容器耦合到所述第二组开关中的串联在所述输入端口与所述退化变压器电路的第二部分之间的另一个开关。
5.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述退化变压器电路包括:
具有第一中心抽头的第一初级绕组和第二初级绕组,所述第一组开关中的一个开关串联耦合在所述第一初级绕组和所述第二初级绕组与接地线之间;和
第三开关,所述第三开关耦合在所述第一中心抽头与所述接地线之间,所述第三开关在所述非载波聚合模式下被去激活并且在所述载波聚合模式下被激活。
6.根据权利要求5所述的放大器电路,其中所述退化变压器电路包括:
具有第二中心抽头的第一次级绕组和第二次级绕组,所述第一组开关中的另一个开关串联耦合在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组与电源线之间;和
第四开关,所述第四开关耦合在所述第二中心抽头与所述电源线之间,所述第四开关在所述非载波聚合模式下被去激活并且在所述载波聚合模式下被激活。
7.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述第一放大器包括:
至少两个并联耦合的n型晶体管;以及
至少两个并联耦合的p型晶体管。
8.根据权利要求1所述的放大器电路,其中:
所述第一放大器具有第一源极端子和第二源极端子;
所述第二放大器具有第三源极端子和第四源极端子;并且
所述退化变压器电路具有耦合到所述第一源极端子和所述第三源极端子的第一线圈,并且具有耦合到所述第二源极端子和所述第四源极端子的第二线圈。
9.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述输入阻抗补偿电路包括串联电容器,所述串联电容器插置在所述输入端口与所述输入阻抗补偿电路之间。
10.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述输入阻抗补偿电路包括分流电阻器,所述分流电阻器耦合到所述输入端口。
11.根据权利要求1所述的放大器电路,还包括:
电阻负载,所述电阻负载耦合到所述第二放大器的输出并且被配置为在所述非载波聚合模式下终止所述第二放大器的输出。
12.根据权利要求1所述的放大器电路,其中
所述退化变压器电路具有第一组线圈和第二组线圈,
所述第一放大器耦合在所述第一组线圈与所述第二组线圈之间,并且
所述第二放大器耦合在所述第一组线圈与所述第二组线圈之间。
13.根据权利要求1所述的放大器电路,其中:
所述第一放大器具有并联耦合的第一n型晶体管和第二n型晶体管以及并联耦合的第一p型晶体管和第二p型晶体管;并且
所述第二n型晶体管和所述第二p型晶体管被断开以降低所述放大器电路的增益。
14.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述输入阻抗补偿电路包括:
第一电容部件,所述第一电容部件耦合到所述输入端口;和
第二电容部件,所述第二电容部件与所述第一电容部件并联耦合,所述第二电容部件被激活和去激活以调节所述放大器电路的增益。
15.一种操作放大器电路的方法,包括:
利用输入从天线接收射频信号;
利用第一放大器子电路从所述输入接收所述射频信号;
利用第二放大器子电路从所述输入接收所述射频信号;
在非载波聚合模式下,使用所述输入从一个载波频率接收射频信号、激活所述第一放大器子电路并且去激活所述第二放大器子电路;
在载波聚合模式下,使用所述输入从至少两个分量载波频率接收射频信号并且激活所述第一放大器子电路和所述第二放大器子电路;
利用耦合到所述第一放大器子电路和所述第二放大器子电路的退化变压器电路,激活和去激活第一组开关,以在所述非载波聚合模式下提供第一电感,并且在所述载波聚合模式下提供小于所述第一电感的第二电感;以及
利用耦合到所述输入的输入阻抗补偿电路,当在所述非载波聚合模式与所述载波聚合模式之间切换时,激活和去激活第二组开关以匹配所述输入处的输入阻抗。
16.根据权利要求15所述的方法,其中匹配所述输入处的所述输入阻抗包括:
在所述非载波聚合模式下,通过激活所述第二组开关来接通所述输入阻抗补偿电路,以向所述输入添加电容;以及
在所述载波聚合模式下,通过去激活所述第二组开关来断开所述输入阻抗补偿电路。
17.根据权利要求15所述的方法,还包括:
使用所述第一放大器子电路和所述第二放大器子电路来通过增益对所接收到的射频信号进行放大;以及
调节所述退化变压器电路以改变所述增益。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述第一放大器子电路具有可配置的驱动强度,并且所述输入阻抗补偿电路具有可配置的尺寸,所述方法还包括:
调节所述第一放大器子电路的所述驱动强度以控制所述增益;以及
调节所述输入阻抗补偿电路的所述尺寸以匹配所述输入阻抗。
19.一种能够在载波聚合模式和非载波聚合模式下操作的电子设备,包括:
天线,所述天线被配置为接收射频信号;
收发器,所述收发器被配置为基于所述射频信号来生成基带信号;
基带处理器,所述基带处理器被配置为接收所述基带信号;和
放大器电路,所述放大器电路被配置为从所述天线接收所述射频信号并且向所述收发器输出对应的放大的信号,所述放大器电路具有:
第一放大器,所述第一放大器具有第一载波聚合输出,
第二放大器,所述第二放大器具有第二载波聚合输出,
退化变压器电路,所述退化变压器电路耦合到所述第一放大器和所述第二放大器,和
输入阻抗补偿电路,所述输入阻抗补偿电路具有开关,所述开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下启用和禁用所述输入阻抗补偿电路的至少一部分。
20.根据权利要求19所述的电子设备,其中所述退化变压器电路包括:
具有第一中心抽头的第一初级线圈绕组和第二初级线圈绕组;
具有第二中心抽头的第一次级线圈绕组和第二次级线圈绕组;
第一开关,所述第一开关串联耦合在所述第一初级线圈绕组和所述第二初级线圈绕组与第一电源线之间,所述第一开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第一初级线圈绕组;
第二开关,所述第二开关耦合在所述第一中心抽头与所述第一电源线之间,所述第二开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第二初级线圈绕组;
第三开关,所述第三开关串联耦合在所述第一次级线圈绕组和所述第二次级线圈绕组与第二电源线之间,所述第三开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第一次级线圈绕组;和
第四开关,所述第四开关耦合在所述第二中心抽头和所述第二电源线之间,所述第四开关被配置为在所述非载波聚合模式和所述载波聚合模式下激活和去激活至少所述第二次级线圈绕组。
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