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具有可调谐输入电阻的跨阻放大器(TIA)的制作方法

2023-03-25 01:43:29 来源:中国专利 TAG:

具有可调谐输入电阻的跨阻放大器(tia)
1.本技术是申请日为2022年6月7日、申请号为202210637930.2、发明名称为“具有可调谐输入电阻的跨阻放大器(tia)”的中国发明专利申请的分案申请。
2.本技术要求于2021年7月14日提交的第17/375,843号美国专利申请的优先权,该申请据此以全文引用的方式并入本文。
技术领域
3.本公开整体涉及电子设备,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:

4.电子设备常具备无线通信能力。具备无线通信能力的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。该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。
5.由天线接收的信号被馈送通过接收器,该接收器通常包括耦合到跨阻放大器的混频器。为电子设备设计令人满意的接收器可能是一个挑战性。


技术实现要素:

6.电子设备可包括无线通信电路。无线通信电路可包括:天线;收发器,该收发器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接收基带信号。
7.本公开的一个方面提供了一种能够在多个射频频带和多种射频标准中操作的无线电路。该无线电路可以包括:天线,该天线被配置为接收射频信号;第一放大器,该第一放大器具有耦合到该天线的输入端并且具有输出端;振荡器电路;混频器,该混频器具有耦合到该第一放大器的该输出端的第一输入端,具有耦合到该振荡器电路的第二输入端,并且具有带有输出阻抗的输出端;第二放大器,该第二放大器具有耦合到该混频器的该输出端的输入端;和可调电阻器,该可调电阻器耦合到该第二放大器的该输入端并且被配置为当该无线电路跨该多个射频频带操作时补偿该混频器的该输出阻抗的变化。一个或多个并联电容器可以耦合到该第二放大器的该输入端。一个或多个反馈电容器和反馈电阻器可以跨该第二放大器的该输入端和输出端耦合。该第一放大器可以是低噪声放大器,而该第二放大器可以是宽带跨阻放大器。该可调电阻器可以包括多个电阻串,每个电阻串具有至少一个电阻器和至少一个开关,该至少一个电阻器和至少一个开关根据该无线电路的工作频率选择性地启用和停用。
8.本公开的一个方面提供了一种在多个射频频带中操作无线电路的方法。该方法可以包括:使用天线接收射频信号;使用第一放大器接收来自该天线的信号;使用混频器接收来自该第一放大器的信号并且接收来自振荡器的信号,该混频器具有输出阻抗;使用第二放大器接收来自该混频器的信号;以及当该无线电路跨该多个射频频带操作时,调谐耦合到该第二放大器的输入端的可调电阻器,以补偿该混频器的该输出阻抗的变化。当该无线
电路在该多个射频频带中的第一射频频带中操作时,该可调电阻器可以被调谐成提供第一电阻值,并且当该无线电路在该多个射频频带中的大于该第一射频频带的第二射频频带中操作时,该可调电阻器可以被调谐成提供大于该第一电阻值的第二电阻值。
9.本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可以包括:天线,该天线被配置为接收射频信号。基带处理器,该基带处理器被配置为接收基于这些射频信号生成的基带信号;振荡器;混频器,该混频器具有耦合到该天线的第一输入端,具有耦合到该振荡器的第二输入端,并且具有输出端;放大器,该放大器具有耦合到该混频器的该输出端的输入端;和可调电阻器,该可调电阻器耦合到该放大器的该输入端。该电子设备还可以包括控制电路,该控制电路被配置为根据该放大器的工作频率来调谐该可调电阻器。一个或多个并联电容器可以耦合到该放大器的该输入端。一个或多个反馈电容器和反馈电阻器可以跨该放大器的该输入端和输出端耦合。该放大器可以是宽带跨阻放大器。
附图说明
10.图1是根据一些实施方案的具有无线通信电路的例示性电子设备的图示。
11.图2是根据一些实施方案的具有收发器电路的例示性无线通信电路的图示。
12.图3是根据一些实施方案的例示性多标准接收器电路的图示。
13.图4是根据一些实施方案的例示性反馈接收器电路的图示。
14.图5是根据一些实施方案的具有耦合在混频器与放大器之间的可调电阻器的例示性接收器电路的图示。
15.图6是根据一些实施方案的绘制混频器输出阻抗随振荡器频率变化的图示。
16.图7是根据一些实施方案的绘制被配置为补偿混频器输出阻抗的变化的可调电阻器的电阻随振荡器频率变化的图示。
17.图8是根据一些实施方案的例示性可调电阻器的电路图,该例示性可调电阻器被配置为当跨不同射频频带操作时补偿混频器输出阻抗的变化。
18.图9是示出例示性可调电阻器的另一实施方案的电路图,该例示性可调电阻器被配置为当跨不同射频频带操作时补偿混频器输出阻抗的变化。
19.图10是示出根据一些实施方案的用于操作结合图1至图9所示类型的接收器电路的不同模式的图示。
具体实施方式
20.电子设备可设置有无线接收器电路。无线接收器电路可以包括天线、低噪声放大器、混频器和跨阻放大器,该低噪声放大器被配置为接收来自天线的射频信号,该混频器被配置为接收来自低噪声放大器的信号并且接收振荡器信号,该跨阻放大器被配置为接收来自混频器的信号。无线接收器电路可以跨多种标准在多个射频频带中操作。该混频器可以具有跨不同射频频带变化的输出阻抗。可调电阻器可以设置在跨阻放大器的输入端处,以补偿混频器输出阻抗的变化。以这种方式配置和操作接收器电路允许跨不同射频频带保持跨阻放大器的性能。
21.图1是可以设置有此类无线接收器电路的诸如电子设备10的电子设备的图示。电子设备10可以是:计算设备,诸如笔记本计算机、台式计算机、包含嵌入式计算机的计算机
监视器、平板计算机、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。
22.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的部分或全部可由介电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。
23.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。
24.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。
25.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——有时被称为)、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、ieee 802.11ad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新空口(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、全球卫星导航系统(glonass)协议等)、基于天线的空间测距协议(例如,在毫米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。
26.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(机械式、电容式、光学式等)、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,电子笔(例如,触控笔)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中的一些可以是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)。
27.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。
28.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、被配置为放大上行链路射频信号(例如,由设备10发射到外部设备的射频信号)的功率放大器电路、被配置为放大下行链路射频信号(例如,由设备10从外部设备接收的射频信号)的低噪声放大器、无源射频部件、一个或多个天线、传输线和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。
29.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,1700mhz至2200mhz)、蜂窝高频带(hb)(例如,2300mhz至2700mhz)、蜂窝超高频带(uhb)(例如,3300mhz至5000mhz)或在约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新空口频率范围1(fr1)频带、处于在20ghz和60ghz之间的毫米波长和厘米波长的5g新空口频率范围2(fr2)频带等)、近场通信(nfc)频带(例如,13.56mhz)、卫星导航频带(例如,1575mhz的l1全球定位系统(gps)频带、1176mhz的l5 gps频带、全球卫星导航系统(glonass)频带、北斗卫星导航系统(bds)频带等)、由ieee 802.15.4协议和/或其他uwb通信协议支持的超宽带(uwb)通信频带(例如,6.5ghz的第一uwb通信频带和/或8.0ghz的第二uwb通信频带)和/或任何其他期望的通信频带。由此类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率带或简称为“频带”,并且可跨越对应的频率范围。一般来讲,无线电路24中的射频收发器电路可覆盖(处理)任何感兴趣的期望频率带。
30.图2是示出无线电路24内的例示性部件的示意图。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。
31.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以及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可包括被配置为将上行链路信号输出到天线42的一个或多个发射器,可包括被配置为从天线42接收下行链路信号的一个或多个接收器,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可插置在相同射频传输线路径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。
32.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。
33.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。
34.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50。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可包括发射器部件以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。
35.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。可将所接收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可包括用于将所接收的射频信号转换为对应基带信号的电路。例如,收发器28可将混频器电路50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。混频器电路50可以包括振荡器电路,诸如本地振荡器52。本地振荡器52可生成振荡器信号,混频器电路50使用这些振荡器信号将传输信号从基带频率调制到射频和/或将所接收的信号从射频解调到基带或中频。收发器28还可以包括放大器,诸如被配置为对从混频器电路50输出的信号进行滤波的放大器54。
36.前端模块(fem)40可包括对通过射频传输线路径36传送(发射和/或接收)的射频信号操作的射频前端电路。前端模块可例如包括前端模块(fem)部件,诸如滤波器电路(例如,低通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器、带通滤波器)、射频耦合/开关电路44(例如,射频
耦合器、复用电路、双工器电路、双讯器电路、三工器电路、一个或多个射频开关等)、射频放大器电路(诸如一个或多个功率放大器46和一个或多个低噪声放大器48)、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)、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。可将前端模块部件中的每一者安装到公共(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以集成到单个集成电路芯片中。
37.电路44、放大器电路46和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(在本文中有时被称为天线调谐部件)以随时间调节天线42的频率响应和无线性能。
38.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)。作为一个示例,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)。
39.收发器电路28可包括处理wlan通信频带(例如,(ieee 802.11)或其他wlan通信频带)诸如2.4ghz wlan频带(例如,2400mhz至2480mhz)、5ghz wlan频带(例如,5180mhz至5825mhz)、6e频带(例如,5925mhz至7125mhz)和/或其他频带(例如,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,约600mhz至约5ghz的频带、3g频带、4g lte频带、低于10ghz的5g新空口频率范围1(fr1)频带、在20ghz和60ghz之间的5g新空口频率范围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,13.56mhz)的近场通信(nfc)收发器电路;处理卫星导航频带(例如,1565mhz至1610mhz的gps频带、全球卫星导航系统(glonass)频带、北斗卫星导航系统(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。
40.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可以是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可以是背腔天线,诸如背腔隙缝天线)。
41.无线电路24可在多个射频频带中操作。图3是示出具有用于处理(接收)来自各种射频频带的信号的多个接收器块的无线电路24的图示。如图3所示,无线电路24可以包括被配置为从天线42接收第一射频频带组bg1中的信号的第一接收器块rx1、被配置为从天线42接收第二射频频带组bg2中的信号的第二接收器块rx2和被配置为从天线42接收第三射频频带群组bg3中的信号第三接收器块rx3,以此类推。每个射频频带组通常可以包括多个射频频带。在正常操作期间,根据操作的期望射频频带,仅启用接收器块中的选定的一个接收器块。作为一个示例,bg1可以覆盖0.6ghz至1ghz范围内的通信,bg2可以覆盖1ghz至1.8ghz范围内的通信,并且bg3可以覆盖1.8ghz至2.3ghz范围内的通信。这些射频频带范围仅仅是例示性的。通常,每个射频频带可以覆盖400mhz、小于400mhz、大于400mhz、500mhz、600mhz、700mhz或其他频率范围。本地振荡器52可用于向一个或多个接收器块提供振荡器信号。例如,第一本地振荡器52可以用于覆盖频带组bg1和bg2。第二本地振荡器52可以用于仅覆盖单个频带组bg3(作为一个示例)。第三本地振荡器52可以用于覆盖三个或更多个频带组。
42.图3的无线电路24包括用于处理不同射频频带的三个独立接收器块的示例仅仅是例示性的。这种类型的无线接收器电路有时被称为多频带或多标准接收器。如果需要,接收器电路可以包括多于或少于三个独立接收器块。在此类多标准接收器内使用的放大器54在本文中有时被称为“宽带”放大器。
43.接收器块rx1、rx2和rx3中的每一个接收器块可以包括诸如耦合到天线42(或耦合到射频双工器)的射频开关44的切换电路、诸如匹配电路47的匹配电路、诸如被配置为从开关44接收信号的低噪声放大器(lan)48的射频放大器和诸如被配置为从低噪声放大器48接收放大信号并且从本地振荡器52接收振荡器信号的射频混频器51的混频器电路。无线电路24可以包括单个放大器电路,诸如在多个接收器块中的每一个接收器块中耦合到混频器51的放大器54。放大器54可例如是跨阻放大器(tia)。放大器54可以是能够处理跨所有各种射频频带组(例如,bg1、bg2、bg3等)的通信的宽带放大器。具有宽带宽、同时能够处理跨多个射频频带(标准)的通信的这种类型的放大器54有时被称为多频带(多标准)宽带放大器。
44.图3的无线电路24包括多个接收器块的示例仅仅是例示性的。图4示出了另一个实施方案,其中无线电路24是能够处理各种射频频带中的无线通信的反馈接收器。图4的反馈接收器可以用于功率控制和校准传输信号。如图4所示,天线42可以耦合到诸如功率放大器46的传输放大器,并且可以经由诸如定向耦合器44的射频耦合器耦合到接收器块rx。接收器块rx还可以包括诸如连接到耦合器44的衰减器45的射频衰减电路、被配置为经由衰减器45从耦合器44接收信号的低噪声放大器(lna)48,以及诸如被配置为从低噪声放大器48接收信号并从本地振荡器52接收振荡器信号的混频器51的射频混频器电路。混频器51可以将解调信号输出到放大器54。放大器54可以是多频带、宽带跨阻放大器(作为一个示例)。
45.接收器块rx可以被配置为处理宽范围的射频频带。例如,接收器块rx可以在第一模式下操作以处理从约0.6ghz至1ghz的第一射频频带组中的无线通信,可以在第二模式下操作以处理从约1ghz至1.8ghz的第二射频频带组中的无线通信,可以在第三模式下操作以处理从约1.8ghz至2.3ghz的第三射频频带组中的无线通信,可以在第四模式下操作以处理从约2.3ghz至2.9ghz的第四射频频带组中的无线通信,以此类推,直至处理7ghz或更大的
射频频带组中的无线通信。这些射频频带仅仅是例示性的。图4的单个接收器块rx经由定向耦合器44耦合到传输放大器46的布置有时被称为反馈接收器架构。与图3的多标准接收器相比,图4的反馈接收器通常表现出更宽松的噪声灵敏度要求。
46.图5是示出混频器51与跨阻放大器54之间的接口处的附加细节的图示,该混频器和该跨阻放大器适用于结合图3所述类型的多标准接收器、结合图4所述类型的反馈接收器,和/或利用宽带放大器的其他无线接收器架构。如图5所示,低噪声放大器48、混频器51和跨阻放大器54可以是具有差分输入端子和差分输出端子的差分电路。
47.一组并联电容器cmix可耦合到混频器51的输出端,该输出端还耦合到放大器54的输入端。例如,该一组并联电容器中的第一电容器cmix具有耦合到放大器54的第一输入端的第一端子,并且具有耦合到接地电源线(有时称为接地线或接地)的第二端子,而该一组并联电容器中的第二电容器cmix具有耦合到放大器54的第二输入端的第一端子并且具有耦合到接地线的第二端子。
48.一组反馈电容器cf也可以跨放大器54的输入端子和输出端子耦合。例如,该一组反馈电容器中的第一反馈电容器cf具有耦合到放大器54的第一输入端的第一端子,并且具有耦合到放大器54的第一输出端的第二端子。该一组反馈电容器中的第二反馈电容器cf具有耦合到放大器54的第二输入端的第一端子,并且具有耦合到放大器54的第二输出端的第二端子。
49.一组反馈电阻器rf也可以跨放大器54的输入端子和输出端子耦合。例如,该一组反馈电阻器中的第一反馈电阻器rf具有耦合到放大器54的第一输入端的第一端子,并且具有耦合到放大器54的第一输出端的第二端子(即,第一反馈电阻器rf可与第一反馈电容器cf并联耦合)。该一组反馈电阻器中的第二反馈电阻器rf具有耦合到放大器54的第二输入端的第一端子,并且具有耦合到放大器54的第二输出端的第二端子(即,第二反馈电阻器rf可与第二反馈电容器cf并联耦合)。以这种方式配置,跨阻放大器54和相关联的部件cmix、cf和rf可以共同用作低通滤波器电路以提供低通滤波功能,并且有时可以被称为基带滤波器或基带有源滤波器。图5所示的电容器cmix和/或cf中的每一个电容器可以包括一组可切换电容器,该一组可切换电容器可由控制器64调节以可选地调谐基带滤波器的带宽。反馈电阻器rf中的每个反馈电阻器还可以包括一组可切换电阻器,该一组可切换电阻器可由控制器64调节以可选地调谐基带滤波器的增益。可以对部件cmix、cf和rf进行调节以控制该滤波器的带宽,而可以对电阻器rf进行调节以控制该滤波器的增益。
50.混频器51可以具有输出阻抗rout。混频器输出阻抗rout可以与cpar和f
lo
的乘积成反比,其中cpar表示lna 48的输出端处的寄生电容,并且其中f
lo
表示由本地振荡器52生成的振荡器信号的频率。图6是绘制混频器输出阻抗rout随振荡器频率f
lo
变化的图示。如图6所示,振荡器频率f
lo
在支持宽带操作时可以跨宽频率范围(例如,从0.6ghz至7.2ghz)变化。由于混频器输出阻抗rout与f
lo
成反比,因此rout随着频率f
lo
的增加而减小(如曲线60所示)。曲线60示出了rout可如何在振荡器的宽工作频率范围内发生很大变化(例如,从大于9kω到小于3kω)。这些rout值仅仅是例示性的。混频器rout值可以根据接收器的预期应用和实际设计而广泛变化。
51.放大器54的带宽和稳定性随混频器输出阻抗rout而变化。因此,当接收器在不同的射频频带中操作时,混频器rout的较大变化可能会降低放大器带宽。当混频器rout发生
变化时,保持放大器54的目标带宽的一种方式是调谐并联电容器cmix。然而,调谐cmix和/或cf以补偿混频器rout的变化可能会使放大器54的品质因数和相位裕度发生变化,这使得设计一种在所有工作频率上都能满足性能标准的接收器具有挑战性。
52.根据一些实施方案,诸如可调电阻器rin的可调电阻电路耦合到放大器54的输入端以调节放大器54的输入阻抗,从而帮助补偿混频器输出阻抗rout的变化(参见例如图5)。可调电阻器rin可以具有耦合到放大器54的第一输入端的第一端子和耦合到放大器54的第二输入端的第二端子(例如,电阻器rin可以跨放大器54的差分输入端子耦合)。以这种方式连接,可调电阻器rin有效地与混频器输出阻抗rout并联耦合。
53.图7是绘制可调电阻器rin的电阻随振荡器频率f
lo
变化的图示。如图7中的曲线62所示,随着振荡器频率f
lo
增加,电阻器rin可以被调谐成表现增加的电阻(即,增加的真实阻抗值)。应对电阻器rin进行调谐,以使rout和rin的总并联电阻在所有感兴趣的射频频带上保持恒定。以这种方式操作,可调电阻器rin可以用于通过补偿混频器rout跨整个工作频率范围的变化来保持放大器54的带宽(例如,当混频器rout减小时增加rin,反之亦然)。使用可调(可调谐)电阻器rin来补偿混频器rout的变化,避免了在从一个工作频带变为另一工作频带时调谐并联电容器cmix的需要,这可以帮助确保放大器54的q因数和相位裕度在整个工作频率范围内满足性能标准。
54.图8示出了可调电阻器rin的一个合适的实现方式。如图8所示,电阻器rin可以具有在端子70与72之间并联耦合在一起的多个电阻器串。端子70可以耦合到放大器54的第一输入端子,而端子72可以耦合到放大器54的第二输入端子。
55.可调电阻器rin(有时称为可调电阻、可调电阻器电路或具有真实阻抗值的可调电阻电路)可以包括多个电阻串,诸如具有由开关s1选择性地启用的电阻器r1a和r1b的第一电阻器串(例如,开关s1可以串联耦合在电阻器r1a与r1b之间)、具有由开关s2选择性地启用的电阻器r2a和r2b的第二电阻器串(例如,开关s2可以串联耦合在电阻器r2a与r2b之间)、具有由开关s3选择性地启用的电阻器r3a和r3b的第三电阻器串(例如,开关s3可以串联耦合在电阻器r3a与r3b之间),以此类推。开关s1-s6可以由诸如图5的控制电路64的开关控制电路控制。开关控制电路64可以是控制电路14的一部分(参见例如图1)。
56.图8的电阻器rin具有六个可切换的电阻器串的示例仅仅是例示性的。通常,电阻器rin可以具有任何期望数量的电阻器串。rin中的各种电阻器串可以具有相同的电阻值或不同的电阻值。可以选择可调电阻器rin中的每个电阻器串的导通电阻以提供期望的电阻范围,从而补偿混频器rout的变化(例如,使得不同的开关配置可以根据无线接收器的工作频率提供如图7的曲线62中所示的rin的对应补偿值)。例如,当在最高射频频带中操作时,所有rin开关都可以关闭(停用)。另一方面,当在最低射频频带中操作时,所有rin开关都可以打开(启用)以提供最低的总电阻。对于两个极值之间的工作频率,可以选择性地启用不同的开关子集。控制电路64(参见图5)可以存储查找表(作为一个示例),该查找表根据当前工作频率确定要启用哪个开关组。可针对rin的所有电阻值保持放大器54的增益、带宽、线性度、噪声和相位裕度。
57.图8的rin中的每个电阻器串具有两个电阻器和一个开关的示例仅是例示性的。图9示出了具有电阻器串的可调电阻器rin的另一合适的实现方式,每个电阻器串具有单个电阻器和两个开关。如图9所示,可调电阻器rin(有时称为电阻器电路或具有真实阻抗值的电
阻电路)可以包括:第一电阻器串,该第一电阻器串具有由开关s1a和s1b选择性地启用的电阻器r1(例如,电阻器r1可以串联耦合在开关s1a与s1b之间);第二电阻器串,该第二电阻器串具有由开关s2a和s2b选择性地启用的电阻器r2(例如,电阻器r2可以串联耦合在开关s2a与s2b之间);第三电阻器串,该第三电阻器串具有由开关s3a和s2b选择性地启用的电阻器r3的第三电阻器串(例如,电阻器r3可以串联耦合在开关s3a和s3b之间),以此类推。这些开关可以由诸如图5的控制电路64的开关控制电路控制。
58.图9的电阻器rin具有六个可切换的电阻器串的示例仅仅是例示性的。通常,电阻器rin可以具有任何期望数量的电阻器串。rin中的各种电阻器串可以具有相同的电阻值或不同的电阻值。可以选择可调电阻器rin中的每个电阻器串的导通电阻以提供期望的电阻范围,从而补偿混频器rout的变化(例如,使得不同的开关配置可以根据无线接收器的工作频率提供如图7的曲线62中所示的rin的对应补偿值)。可针对rin的所有电阻值保持放大器54的增益、带宽、线性度、噪声和相位裕度。如果需要,每个电阻器串可能仅具有一个电阻器和一个开关(例如,第一电阻器串可以只有电阻器r1与s1a串联耦合而省略s1b;第二电阻器串可以只有电阻器t2与s2a串联耦合而省略s2b;等)。
59.图10是示出结合图1至图9所示类型的接收器电路的不同操作模式的图示。如图10所示,接收器电路可以在诸如模式80的第一模式下操作,在此期间,接收器接收第一射频频带组bg1中的信号;可以在诸如模式82的第二模式下操作,在此期间,接收器接收第二射频频带组bg2中的信号;可以在诸如模式84的第三模式下操作,在此期间,接收器接收第三射频频带组bg3中的信号,以此类推。
60.在模式80期间,当在bg1(例如,最低频率工作频带组)中操作时,可调电阻器rin可以通过启用其所有或几乎所有的电阻器串来设置为其最小值rlow。在模式82期间,当在bg2(例如,bg1之上的下一个工作频带组)中操作时,可调电阻器rin可以调节为不同的值,以补偿从另一个模式切换到模式82而引起的混频器rout的变化。在模式84期间,当在bg3(例如,bg2之上的下一个工作频带组)中操作时,可调电阻器rin可以调节为不同的值,以补偿从另一个模式切换到模式84而引起的混频器rout的变化。通常,接收器电路可以在n个不同的操作模式下操作,其中n可以等于5或更大、6-10、11-15、大于10或其他合适的值。
61.以上结合图1至图10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,无线通信电路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。
62.根据实施方案,提供了一种能够在多个射频频带中操作的无线电路,该无线电路包括:第一放大器,该第一放大器被配置为经由天线接收射频信号;混频器,该混频器具有耦合到第一放大器的输出端的第一输入端、耦合到振荡器电路的第二输入端和输出端;第
二放大器,该第二放大器具有耦合到混频器的输出端的输入端;以及可调电阻,该可调电阻耦合到第二放大器的输入端并且被配置为当无线电路跨多个射频频带操作时调节第二放大器的输入阻抗。
63.根据另一个实施方案,该无线电路包括控制电路,该控制电路被配置为在混频器的输出阻抗减小时增大可调电阻的电阻值并且在混频器的输出阻抗增大时减小可调电阻的电阻值。
64.根据另一个实施方案,第二放大器的输入端包括第一放大器输入端子和第二放大器输入端子,并且可调电阻具有耦合到第一放大器输入端子的第一端子和耦合到第二放大器输入端子的第二端子。
65.根据另一个实施方案,该无线电路包括:第一并联电容器,该第一并联电容器具有耦合到第一放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到接地线的第二端子;以及第二并联电容器,该第二并联电容器具有耦合到第二放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到接地线的第二端子。
66.根据另一个实施方案,该无线电路包括:第一反馈电容器,该第一反馈电容器具有耦合到第二放大器的第一放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第一放大器输出端子的第二端子;以及第二反馈电容器,该第二反馈电容器具有耦合到第二放大器的第二放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第二放大器输出端子的第二端子。
67.根据另一个实施方案,该无线电路包括:第一反馈电阻器,该第一反馈电阻器具有耦合到第一放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第一放大器输出端子的第二端子;以及第二反馈电阻器,该第二反馈电阻器具有耦合到第二放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第二放大器输出端子的第二端子。
68.根据另一个实施方案,第二放大器包括跨阻放大器。
69.根据另一个实施方案,可调电阻包括多个电阻串,并且多个电阻串中的每个电阻串包括第一电阻器、第二电阻器和开关,该开关耦合在该电阻串中的第一电阻器与第二电阻器之间。
70.根据另一个实施方案,可调电阻包括多个电阻串,并且多个电阻串中的每个电阻串包括第一开关、第二开关和电阻器,该电阻器耦合在该电阻串中的第一开关与第二开关之间。
71.根据一个实施方案,提供了一种在多个射频频带中操作无线电路的方法,该方法包括:经由天线在第一放大器处接收信号;在具有输出阻抗的混频器处将来自第一放大器的信号与来自振荡器的信号混合;在第二放大器处接收来自混频器的信号;以及当无线电路跨多个射频频带操作时,基于混频器的输出阻抗的变化调谐耦合到第二放大器的输入端的可调电阻器。
72.根据另一个实施方案,可调电阻器包括多个电阻串,每个电阻串具有第一电阻器、第二电阻器和耦合在该电阻串中的第一电阻器与第二电阻器之间的开关,并且调谐可调电阻器包括选择性启用和停用多个电阻串中的每一个电阻串中的开关。
73.根据另一个实施方案,可调电阻器包括多个电阻串,每个电阻串具有第一开关、第二开关和耦合在该电阻串中的第一开关与第二开关之间的电阻器,并且调谐可调电阻器包括选择性启用和停用多个电阻串中的每一个电阻串中的第一开关和第二开关。
74.根据另一个实施方案,调谐可调电阻器包括当无线电路在多个射频频带中的第一射频频带中操作时将可调电阻器调谐成提供第一电阻值,以及当无线电路在多个射频频带中的第二射频频带中操作时将可调电阻器调谐成提供不同于第一电阻值的第二电阻值。
75.根据另一个实施方案,调谐可调电阻器包括当无线电路在多个射频频带中的第一射频频带中操作时将可调电阻器调谐成提供第一电阻值,以及当无线电路在多个射频频带中的大于第一射频频带的第二射频频带中操作时将可调电阻器调谐成提供大于第一电阻值的第二电阻值。
76.根据另一个实施方案,第二放大器包括具有大于100mhz的带宽的跨阻放大器。
77.根据一个实施方案,提供了一种电子设备,该电子设备包括:混频器,该混频器具有耦合到天线的第一输入端、耦合到振荡器的第二输入端和输出端;放大器,该放大器具有耦合到混频器的输出端的输入端;可调电阻,该可调电阻耦合到放大器的输入端;以及处理电路,该处理电路被配置为接收基于由放大器输出的信号生成的数据。
78.根据另一个实施方案,该电子设备包括控制电路,该控制电路被配置为根据该放大器的工作频率来调谐可调电阻。
79.根据另一个实施方案,放大器的输入端包括第一放大器输入端子和第二放大器输入端子,并且可调电阻具有耦合到第一放大器输入端子的第一电阻器端子和耦合到第二放大器输入端子的第二电阻器端子。
80.根据另一个实施方案,该电子设备包括:第一并联电容器,该第一并联电容器具有耦合到第一放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到接地线的第二端子;以及第二并联电容器,该第二并联电容器具有耦合到第二放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到接地线的第二端子。
81.根据另一个实施方案,该放大器包括第一放大器输出端子和第二放大器输出端子,并且该电子设备包括:第一反馈电容器,该第一反馈电容器具有耦合到第一放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第一放大器输出端子的第二端子;第二反馈电容器,该第二反馈电容器具有耦合到第二放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第二放大器输出端子的第二端子;第一反馈电阻器,该第一反馈电阻器具有耦合到第一放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第一放大器输出端子的第二端子;以及第二反馈电阻器,该第二反馈电阻器具有耦合到第二放大器输入端子的第一端子并且具有耦合到第二放大器输出端子的第二端子。
82.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。
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