接收机架

申请号 CN201380047050.9 申请日 2013-09-11 公开(公告)号 CN104620508B 公开(公告)日 2017-07-25
申请人 高通股份有限公司; 发明人 L-C·常; P·S·S·古德姆; F·波苏; C·赫伦斯坦恩;
摘要 公开了一种用于载波聚集的接收 机架 构。在一示例性设计中,一装置(例如,无线设备、 电路 模 块 等)包括多个低噪声 放大器 (LNA)、多个 开关 、以及至少一个下 变频器 。LNA接收和放大至少一个输入射频(RF) 信号 并提供至少一个经放大RF信号。开关耦合至多个LNA的输出。至少一个下变频器耦合至多个开关,下变频至少一个经放大RF信号,并且提供至少一个经下变频信号。开关减少支持经由多个接收天线接收多个载波集上的传输所需的下变频器的数目。LNA和开关可以实现在至少一个前端模块或后端模块上。下变频器实现在后端模块上。
权利要求

1.一种用于接收机架构的装置,包括:
多个低噪声放大器(LNA),被配置成接收和放大至少一个输入射频(RF)信号并提供至少一个经放大RF信号;
多个开关,耦合至所述多个LNA的输出;以及
至少一个下变频器对,直接连接至共用本地振荡器(LO)发生器并连接至所述多个开关,并且所述至少一个下变频器对中的每一个下变频器被配置成使用共用LO信号来并发地下变频所述至少一个经放大RF信号以及提供至少一个经下变频信号,所述至少一个下变频器对被配置成用于耦合至多个天线,
其中所述多个LNA包括用于第一天线的第一LNA集和用于第二天线的第二LNA集,并且其中所述多个LNA中的每一个LNA包括第一和第二输出,并且所述至少一个下变频器对包括:
第一下变频器,经由所述多个开关中的第一子集耦合至所述第一LNA集的第一输出,第二下变频器,经由所述多个开关中的第二子集耦合至所述第二LNA集的第一输出,第三下变频器,经由所述多个开关中的第三子集耦合至所述第一LNA集的第二输出,以及
第四下变频器,经由所述多个开关中的第四子集耦合至所述第二LNA集的第二输出。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一LNA集包括用于至少两个带群的至少两个LNA,而所述第二LNA集包括用于所述至少两个带群的至少两个附加LNA。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括:
第一本地振荡器(LO)发生器,耦合至所述第一和第二下变频器;以及
第二LO发生器,耦合至所述第三和第四下变频器。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述至少一个下变频器对中的每一个具有比到所述多个LNA的信号路由距离短的到所述共用LO发生器的信号路由距离。
5.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述第一下变频器位于所述第二下变频器的预定距离之内以减少从所述第一LO发生器至所述第一和第二下变频器的信号路由。
6.如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括:
至少一个开关,每一个开关耦合在所述多个LNA中的两个LNA之间。
7.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述多个LNA中的每一个LNA包括M个输出,并且被配置成提供来自至多M个输出的至多M个经放大RF信号,其中M是大于一的整数。
8.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述多个LNA中的每一个LNA包括:
多个增益电路,每一个增益电路包括耦合在所述增益电路的输入与输出之间的增益晶体管,以及
多个共源共栅晶体管,耦合在所述LNA的所述多个增益电路与多个负载电路之间。
9.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述多个LNA中的每一个LNA包括:
多个增益电路,每一个增益电路包括耦合在所述增益电路的输入与第一和第二输出之间的第一和第二增益晶体管,以及
多个共源共栅晶体管,耦合在所述LNA的所述多个增益电路的所述第一和第二输出与多个负载电路之间。
10.如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括:
包括所述多个LNA的至少一个前端模;以及
包括所述至少一个下变频器对的后端模块。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述后端模块进一步包括所述多个开关。
12.如权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括:
后端模块,包括所述多个LNA、所述多个开关以及所述至少一个下变频器对。
13.如权利要求12所述的装置,其特征在于,所述多个LNA包括第一LNA集和第二LNA集,所述至少一个下变频器对包括第一下变频器集和第二下变频器集,所述第一LNA集和所述第一下变频器集实现在所述后端模块的第一半上,而所述第二LNA集和所述第二下变频器集实现在所述后端模块的第二半上。
14.一种用于接收机架构的方法,包括:
用多个低噪声放大器(LNA)中的至少一个LNA来放大至少一个输入射频(RF)信号以获得至少一个经放大RF信号;
经由耦合至所述多个LNA的输出的多个开关中的至少一个开关来路由所述至少一个经放大RF信号;以及
用直接连接至共用本地振荡器(LO)发生器并连接至所述多个开关的至少一个下变频器对来下变频所述至少一个经放大RF信号,并且所述至少一个下变频器对中的每一个下变频器被配置成使用共用LO信号来并发地下变频所述至少一个经放大RF信号,所述至少一个下变频器对被配置成用于耦合至多个天线,
其中所述多个LNA包括用于第一天线的第一LNA集和用于第二天线的第二LNA集,每一个LNA包括第一和第二输出,所述至少一个经放大RF信号包括第一至第四经放大RF信号,并且所述下变频包括:
用经由所述多个开关中的第一子集耦合至所述第一LNA集的第一输出的第一下变频器来下变频所述第一经放大RF信号,以获得用于第一载波集的所述第一天线的第一经下变频信号,
用经由所述多个开关中的第二子集耦合至所述第二LNA集的第一输出的第二下变频器来下变频所述第二经放大RF信号,以获得用于所述第一载波集的所述第二天线的第二经下变频信号,
用经由所述多个开关中的第三子集耦合至所述第一LNA集的第二输出的第三下变频器来下变频所述第三经放大RF信号,以获得用于第二载波集的所述第一天线的第三经下变频信号,以及
用经由所述多个开关中的第四子集耦合至所述第二LNA集的第二输出的第四下变频器来下变频所述第四经放大RF信号,以获得用于所述第二载波集的所述第二天线的第四经下变频信号。
15.一种用于接收机架构的设备,包括:
用于用多个低噪声放大器(LNA)中的至少一个LNA来放大的装置,所述用于放大的装置包括多个输入和多个输出并且被配置成经由所述多个输入中的至少一个输入来接收至少一个输入射频(RF)信号,放大所述至少一个输入RF信号,以及经由所述多个输出中的至少一个输出来提供至少一个经放大RF信号;
用于经由耦合至所述用于放大的装置的多个开关中的至少一个开关来路由的装置,所述用于路由的装置被配置成接收和路由所述至少一个经放大RF信号;以及一对用于下变频的装置,该对用于下变频的装置直接连接至共用本地振荡器(LO)发生器并连接至所述用于路由的装置,并且该对装置中的每一个装置被配置成使用共用LO信号来并发地下变频所述至少一个经放大RF信号,所述用于下变频的装置被配置成用于耦合至多个天线,
其中所述多个LNA包括用于第一天线的第一LNA集和用于第二天线的第二LNA集,所述至少一个经放大RF信号包括第一至第四经放大RF信号,并且所述用于下变频的装置包括:
经由所述多个开关中的第一子集耦合至所述第一LNA集的第一输出的用于下变频所述第一经放大RF信号以获得用于第一载波集的所述第一天线的第一经下变频信号的装置,经由所述多个开关中的第二子集耦合至所述第二LNA集的第一输出的用于下变频所述第二经放大RF信号以获得用于所述第一载波集的所述第二天线的第二经下变频信号的装置,
经由所述多个开关中的第三子集耦合至所述第一LNA集的第二输出的用于下变频所述第三经放大RF信号以获得用于第二载波集的所述第一天线的第三经下变频信号的装置,以及
经由所述多个开关中的第四子集耦合至所述第二LNA集的第二输出的用于下变频所述第四经放大RF信号以获得用于所述第二载波集的所述第二天线的第四经下变频信号的装置。

说明书全文

接收机架

背景技术

[0001] I.领域
[0002] 本公开一般涉及电子器件,尤其涉及用于无线设备的接收机架构。
[0003] II.背景
[0004] 无线通信系统中的无线设备(例如,蜂窝电话或智能电话)可以发射和接收数据以用于双向通信。无线设备可包括用于数据传输的发射机以及用于数据接收的接收机。对于数据传输,发射机可用数据来调制射频(RF)载波信号以获得经调制RF信号,放大经调制RF信号以获得具有恰当输出功率电平的输出RF信号,并经由天线将该输出RF信号发射到基站。对于数据接收,接收机可经由天线获得收到RF信号并且可放大和处理该收到RF信号以恢复由基站发送的数据。
[0005] 无线设备可支持载波聚集,其是多个载波上的同时操作。载波可指被用于通信的频率范围并且可与某些特性相关联。例如,载波可与描述该载波上的操作的系统信息相关联。载波也可被称为分量载波(CC)、频率信道、蜂窝小区等。期望无线设备高效地支持载波聚集。
[0006] 附图简述
[0007] 图1示出了无线设备与无线系统通信。
[0008] 图2A到2D示出了载波聚集(CA)的四个示例。
[0009] 图3示出了图1中的无线设备的框图
[0010] 图4A到6示出了无线设备内的前端模和后端模块的一些示例性设计。
[0011] 图7和8示出了多输入多输出(MIMO)低噪声放大器(LNA)的两个示例性设计。
[0012] 图9示出下变频器对的示例性设计。
[0013] 图10示出了用于在无线系统中接收传输的过程。
[0014] 详细描述
[0015] 以下阐述的详细描述旨在作为本公开的示例性设计的描述,而无意表示可在其中实践本公开的仅有设计。术语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何设计不必被解释为优于或胜过其他设计。本详细描述包括具体细节以提供对本公开的示例性设计的透彻理解。对于本领域技术人员将明显的是,没有这些具体细节也可实践本文描述的示例性设计。在一些实例中,公知的结构和器件以框图形式示出以免湮没本文中给出的示例性设计的新颖性。
[0016] 本文公开了一种适用于载波聚集并且具有各种优点的接收机架构。该接收机架构可被用于各种类型的电子设备,诸如无线通信设备。
[0017] 图1示出了能够与无线通信系统120通信的无线设备110。无线系统120可以是长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统或其他某个无线系统。CDMA系统可实现宽带CDMA(WCDMA)、时分同步CDMA(TD-SCDMA)、cdma2000、或其他某个版本的CDMA。为简明起见,图1示出了无线系统120包括两个基站130和132以及一个系统控制器140。一般而言,无线系统可包括任何数目的基站以及任何网络实体集合。
[0018] 无线设备110也可被称为用户装备(UE)、移动站、终端、接入终端、订户单元、站等。无线设备110可以是蜂窝电话、智能电话、平板设备、无线调制解调器个人数字助理(PDA)、手持式设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备等。无线设备110可以能够与无线系统120通信。无线设备110还可以能够接收来自广播站(例如广播站134)的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)中的卫星(例如,卫星
150)的信号等。无线设备110可以支持用于无线通信的一种或多种无线电技术,诸如LTE、cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA、GSM、802.11等等。
[0019] 无线设备110可以支持载波聚集,其是多个载波上的操作。载波聚集也可被称为多载波操作。无线设备110可以能够在从698兆赫兹(MHz)到960MHz的低频带、从1475MHz到2170MHz的中频带、和/或从2300MHz到2690MHz以及从3400MHz到3800MHz的高频带中操作。
低频带、中频带和高频带指的是三群频带(或频带群),其中每个频带群包括数个频带(或简称为“带”)。每个频带可以覆盖至多达200MHz并且可以包括一个或多个载波。在LTE中每个载波可以覆盖至多达20MHz。LTE版本11支持35个频带,这些频带被称为LTE/UMTS频带并且在3GPP TS 36.101中列出。在LTE版本11中,无线设备110可以配置成具有在一个或两个频带中的至多达5个载波。
[0020] 一般而言,载波聚集(CA)可以被分类为两种类型——带内CA和带间CA。带内CA是指同一频带内的多个载波上的操作。带间CA是指不同频带中的多个载波上的操作。
[0021] 图2A示出了毗连带内CA的示例。在图2A中所示的示例中,无线设备110配置有在同一频带(其是低频带中的频带)中的四个毗连载波。无线设备110可在同一频带内的多个毗连载波上发送和/或接收传输。
[0022] 图2B示出了非毗连带内CA的示例。在图2B中所示的示例中,无线设备110配置有在同一频带(其是低频带中的频带)中的四个非毗连载波。各载波可分隔5MHz、10MHz或者其他某个量。无线设备110可在同一频带内的多个非毗连载波上发送和/或接收传输。
[0023] 图2C示出了在同一频带群中的带间CA的示例。在图2C中所示的示例中,无线设备110配置有在同一频带群(其是低频带)中的两个频带中的四个载波。无线设备110可在同一频带群(例如,图2C中的低频带)中不同频带中的多个载波上发送和/或接收传输。
[0024] 图2D示出了不同频带群中的带间CA的示例。在图2D中所示的示例中,无线设备110配置成具有在不同频带群中的两个频带中的四个载波,其包括在低频带中的一个频带中的两个载波以及在中频带中的另一个频带中的两个附加载波。无线设备110可在不同频带群(例如,图2D中的低频带和中频带)中的不同频带中的多个载波上发送和/或接收传输。
[0025] 图2A到2D示出了载波聚集的四个示例。对于频带和频带群的其他组合也可支持载波聚集。例如,可支持低频带和高频带、中频带和高频带、高频带和高频带等的载波聚集。
[0026] 图3示出图1中的无线设备110的示例性设计的框图。在这一示例性设计中,无线设备110包括耦合至主天线310的前端模块320、耦合至副天线312的前端模块322、后端模块370、以及数据处理器/控制器380。
[0027] 在图3所示的示例性设计中,前端模块320包括天线接口电路324,多个(K个)功率放大器(PA)330a至330k,以及多个(K个)MIMO LNA 340pa至340pk以支持多个频带、载波聚集、多无线电技术等。前端模块322包括天线接口电路326和多个(L个)MIMO LNA 340sa至340sl以支持多个频带、载波聚集、多无线电技术、接收分集、从多个发射天线至多个接收天线的MIMO传输等。
[0028] 天线接口电路324可以获得来自天线310的收到RF信号并且将一个或多个输入RF信号提供给一个或多个MIMO LNA 340。天线接口电路324还可接收来自一个功率放大器330的输出RF信号并且可以将输出RF信号提供给天线310。天线接口电路324可包括开关、双工器、发射滤波器、接收滤波器、匹配电路等。天线接口电路326可以获得来自天线312的收到RF信号并且将一个或多个输入RF信号提供给一个或多个MIMO LNA 340。天线接口电路326可包括开关、接收滤波器、匹配电路等。
[0029] 每一个MIMO LNA 340包括(i)可以接收来自天线接口电路324或326的至多N个输入RF信号的N个输入以及(ii)可以向后端模块370提供至多M个经放大RF信号的M个输出,其中N>1并且M>1。MIMO LNA 340pa至340pk和MIMO LNA 340sa至340sl可以包括相同或不同数目的输入并且还可以包括相同或不同数目的输出。因此,N和M对于所有MIMO LNA 340可以是相同的或者对于不同MIMO LNA 340可以是不同的。具有N个输入和M个输出的MIMO LNA可以被称为NxM MIMO LNA。
[0030] MIMO LNA 340可用于以不同频率接收多个载波上的传输。MIMO LNA与用于接收从多个发射天线发送给多个接收天线的MIMO传输的LNA不同。用于MIMO传输的LNA通常具有(i)从一个接收天线接收一个输入RF信号的一个输入,以及(ii)提供一个经放大RF信号的一个输出。MIMO LNA的多个输出由此覆盖频率维度,而用于MIMO传输的LNA的输出覆盖空间维度。
[0031] 每一个MIMO LNA 340可以在任何给定时刻在单输出模式、带内CA模式、带间同一带群CA模式或带间不同带群CA模式中操作。单输出模式可被用来在没有载波聚集的情况下接收在单个载波上发送的传输、或者在载波聚集的情况下接收在多个载波上发送的传输。在单输出模式或带间不同带群CA模式中,MIMO LNA以1x1配置来操作,接收包括一个频带中的一个载波集上的一个或多个传输的一个输入RF信号,并且提供一个经放大的RF信号。在带内CA模式中,MIMO LNA按1xM配置操作,接收包括同一频带中的M个载波集上的多个传输的一个输入RF信号,并为M个载波集提供M个经放大的RF信号。在带间同一带群CA模式中,MIMO LNA按NxM配置操作,接收包括至多N个频带中的M个载波集上的多个传输的N个输入RF信号,并为M个载波集提供M个经放大的RF信号。每一载波集可包括一个或多个载波。每一载波可具有LTE中的1.4、3、5、10、15或20MHz的频带。
[0032] 后端模块370包括用于调理信号以供经由天线310传输的各种电路,诸如放大器、滤波器、上变频器、匹配电路、振荡器、本地振荡器(LO)发生器、相环(PLL)等。后端模块370还包括用于调理经由天线310和312接收到的信号的各种电路,诸如下变频器、滤波器、放大器、匹配电路、振荡器、LO发生器、PLL等。后端模块370还包括用于在后端模块370内将MIMO LNA 340与下变频器互连的开关和信号迹线,如下所述。后端模块370也可被称为收发机模块。
[0033] 前端模块320和322和后端模块370可以用各种方式来实现。在一示例性设计中,模块320、322和370可各自实现在一个或多个模拟集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC、电路模块等上。例如,模块320、322和370可以各自实现在独立的RFIC或电路模块上。天线接口电路324和326可以实现在(i)相同的IC或电路模块上,如PA 330和LNA 340或者(ii)独立的IC或电路模块上。前端模块320和322和后端模块370也可以用其他方式来实现。
[0034] 数据处理器/控制器380可为无线设备110执行各种功能。例如,数据处理器380可对由无线设备110接收到的数据以及由无线设备110传送的数据执行处理。控制器380可以控制前端模块320和322以及后端模块370中的各种电路的操作。存储器382可存储供数据处理器/控制器380使用的程序代码和数据。数据处理器/控制器380可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或其他IC上。
[0035] 无线设备110可以支持多个频带并且还可支持载波聚集。因此,天线接口电路324和326可以为所有受支持的频带并且为载波聚集提供大量的输入RF信号。将天线接口电路324以及MIMO LNA 340pa至340pk一起实现在同一前端模块320上可以避免天线接口电路
324与MIMO LNA 340之间RF互连的需要。类似地,将天线接口电路326以及MIMO LNA 340sa至340sk一起实现在同一前端模块322上可以避免天线接口电路326与MIMO LNA 340之间RF互连的需要。
[0036] 然而,通过将MIMO LNA 340包括在前端模块320和322中而非后端模块370中,可能在前端模块320和322与后端模块370之间(或更具体地在MIMO LNA 340与后端模块370之间)存在大量的RF互连。这可能就要求前端模块320和322以及后端模块370上的大量输入/输出(I/O)引脚。I/O引脚的数目可以与同天线接口电路324和326对接的LNA的数目成比例地增加。结果,前端模块320和322的封装区域、后端模块370的管芯区域、以及印刷电路板(PCB)中包含前端模块320和322以及后端模块370的布线区域可能显著增加。
[0037] 本文描述的载波聚集接收机架构可以提供各种优点。第一,该接收机架构可以减少前端模块320和322与后端模块370之间的RF互连数目,这进而可以减少模块320、322和370上的I/O引脚数目。第二,该接收机架构可以减小前端模块320和322的封装区域、后端模块370的管芯区域、以及PCB中包含模块320、322和370的布线区域。
[0038] 在一示例性设计中,无线设备110可以同时接收至多两个带群中的至多两个载波集上的传输。每一载波集可包括可以在其上向无线设备110发送传输的一个或多个载波。无线设备110可以单独为在其上向无线设备110发送传输的每一载波集执行下变频。此外,无线设备110可以单独为每一天线执行下变频。例如,无线设备110可以经由两个天线310和312接收两个载波集上的传输。无线设备110就可以单独为(i)主天线310的第一载波集,(ii)副天线312的第一载波集,(iii)主天线310的第二载波集,以及(iv)副天线312的第二载波集执行下变频。无线设备110可以使用第一频率的LO信号为天线310和312两者的第一载波集执行下变频,该第一频率可以基于第一载波集中的载波的中心频率来确定。无线设备110可以使用第二频率的LO信号为天线310和312两者的第二载波集执行下变频,该第二频率可以基于第二载波集中的载波的中心频率来确定。
[0039] 图4A示出了前端模块320a和322a以及后端模块370a的示意图,该前端模块320a和322a以及后端模块370a是图3中的前端模块320和322以及后端模块370的一个示例性设计。
在图4A所示的示例性设计中,前端模块320a包括三个MIMO LNA 440pa、440pb和440pc,它们分别用于主天线320的低频带、中频带和高频带。前端模块322a包括三个MIMO LNA 440sa、
440sb和440sc,它们分别用于副天线322的低频带、中频带和高频带。MIMO LNA 440是图3中的MIMO LNA 340的一个示例性设计。
[0040] 在图4A所示的示例性设计中,MIMO LNA 440pa是具有四个输入和两个输出的4x2的MIMO LNA。MIMO LNA 440pa包括四个增益电路442a至442d、八个共源共栅晶体管444a至444d以及446a至446d、以及两个负载电路448a和448b。每一个增益电路412可以用使其栅极接收输入RF信号、使其源极直接或经由源极负反馈电感器耦合至电路接地、并且使其漏极耦合至增益电路的输出的晶体管来实现。增益电路442a至442d可用于低频带中的四个频带,并且可耦合至天线接口电路324内的四个双工器或匹配电路,天线接口电路324内的四个双工器或匹配电路可以向增益电路442a至442d中的一者或两者提供一个或两个输入RF信号。共源共栅晶体管444a至444d使其源极分别耦合至增益电路442a至442d的输出,并且使其漏极耦合至负载电路448a。共源共栅晶体管446a至446d使其源极分别耦合至增益电路
442a至442d的输出,并且使其漏极耦合至负载电路448b。共源共栅晶体管444a至444d以及
446a至446d接收不同的控制信号,并且每一共源共栅晶体管444或446可以基于其控制信号被打开或关闭。负载电路448a为低频带中的第一载波集提供第一经放大RF信号。负载电路
448b为低频带中的第二载波集提供第二经放大RF信号。
[0041] 图4A中的MIMO LNA 440pa可以提供各种优点。第一,通过组合每一载波集的共源共栅晶体管,LNA输出的数目可以从八个显著减少为两个。这可以极大地减少将前端模块320和322与后端模块370对接所要求的I/O引脚数目。第二,图4A中的每一MIMO LNA 440可以将其输出提供给后端模块370而非另一前端模块。这可以改善性能。
[0042] 图4A示出了4x2MIMO LNA 440pa的示例性设计。一般而言,具有N个输入和M个输出的NxM MIMO LNA可以用N个增益电路、至多N*M个共源共栅晶体管、以及M个负载电路来实现。共源共栅晶体管可用于将N个增益电路与M个负载电路互连。可以通过使用N*M个共源共栅晶体管将每一增益电路连接到每一负载电路来获得完全互连。可以通过将增益电路的子集(而非全部N个增益电路)连接到每一负载电路来获得部分互连。
[0043] MIMO LNA 440pb、440pc、440sa、440sb和440sc可以用与图4A中的MIMO LNA 440pa类似的方式来实现。每一MIMO LNA 440的NxM尺度可取决于各种因素,诸如每一带群中受支持的频带数目、在其上可同时向无线设备100发送传输的载波集的数目、可用I/O引脚的数目等。在一个示例性设计中,MIMO LNA 440pa、440pc、440sa和440sc是4x2MIMO LNA,而MIMO LNA 440pb和440sb是6x2MIMO LNA。MIMO LNA 440也可具有其他尺度。
[0044] 在图4A所示的示例性设计中,后端模块370a包括六个MIMO LNA 440的六对开关468。开关468a1、468b1和468c1使其一端耦合至节点A1,使其另一端分别耦合至MIMO LNA 
440pa、440pb和440pc的第一输出。开关468a2、468b2和468c2使其一端耦合至节点A2,使其另一端分别耦合至MIMO LNA 440pa、440pb和440pc的第二输出。开关468d1、468e1和468f1使其一端耦合至节点B1,使其另一端分别耦合至MIMO LNA 440sa、440sb和440sc的第一输出。开关468d2、468e2和468f2使其一端耦合至节点B2,使其另一端分别耦合至MIMO LNA 
440sa、440sb和440sc的第二输出。
[0045] 在图4A所示的示例性设计中,开关468被实现在后端模块370a上。可能期望将开关468实现在后端模块370a上,因为开关可有助于前端模块320和322与后端模块370a之间的阻抗匹配,例如,在前端模块320和322与后端模块370a之间使用50欧姆的传输线的情况下。
前端模块320和322的输出可被设计为50欧姆输出。
[0046] 在另一示例性设计中,开关468被实现在前端模块320和322上(而非后端模块370)。这可以减少前端模块320和322以及后端模块370之间RF互连的数目。例如,前端模块
320和322以及后端模块370之间RF连接的数目可以通过实现在前端模块320和322上的开关
468从12(如图4A所示)减少为4(未在图4A中示出)。
[0047] 在图4A所示的示例性设计中,后端模块370a进一步包括两对下变频器,它们包括用于载波的第一集合(或即第一载波集)的第一对下变频器470a1和470b1以及用于载波的第二集合(或即第二载波集)的第二对下变频器470a2和470b2。每一对下变频器包括用于主天线310的一个下变频器470a以及用于副天线312的另一个下变频器470b。无线设备110可以同时接收至多两个带群中的至多两个载波集上的传输。至多两对下变频器470可用于为至多两个载波集执行下变频,对于每一载波集一对下变频器470。每一对被启用的下变频器470接收来自耦合至两个天线310和312的两个MIMO LNA 440的两个经放大RF信号,并且以相同频率用两个LO信号单独地下变频这两个经放大RF信号。
[0048] 下变频器470a1和470b1为低频带、中频带或高频带中的第一载波集执行下变频。开关468a1、468b1或468c1被闭合以将经放大RF信号从MIMO LNA 440pa、440pb或440pc的第一输出路由至下变频器470a1。开关468d1、468e1或468f1被闭合以将经放大RF信号从MIMO LNA 440sa、440sb或440sc的第一输出路由至下变频器470b1。下变频器470a2和470b2为低频带、中频带或高频带中的第二载波集执行下变频。开关468a2、468b2或468c2被闭合以将经放大RF信号从MIMO LNA 440pa、440pb或440pc的第二输出路由至下变频器470a2。开关
468d2、468e2或468f2被闭合以将经放大RF信号从MIMO LNA 440sa、440sb或440sc的第二输出路由至下变频器470b2。
[0049] 在图4A所示的示例性设计中,后端模块370a进一步包括(i)用于第一载波集的下变频器470a1和470b1的低通滤波器472a1和472b1;以及(ii)用于第二载波集的下变频器470a2和470b2的低通滤波器472a2和472b2。低通滤波器472a接收和滤波来自下变频器
470a1的经下变频信号,并且提供用于主天线310的第一载波集的输出基带信号。低通滤波器472b接收和滤波来自下变频器470b1的经下变频信号,并且提供用于副天线312的第一载波集的输出基带信号。低通滤波器472a2接收和滤波来自下变频器470a2的经下变频信号,并且提供用于主天线310的第二载波集的输出基带信号。低通滤波器472b2接收和滤波来自下变频器470b2的经下变频信号,并且提供用于副天线312的第二载波集的输出基带信号。
低通滤波器472a1和472b1可具有固定带宽或可配置带宽,这可取决于第一载波集中的载波的带宽。低通滤波器472a2和472b2也可具有固定带宽或可配置带宽,这可取决于第二载波集中的载波的带宽。
[0050] 在图4A所示的示例性设计中,后端模块370a进一步包括(i)用于第一载波集的PLL 480a、压控振荡器(VCO)482a以及LO发生器484a;以及(ii)用于第二载波集的PLL 480b、VCO 
482b以及LO发生器484b。每一个PLL 480可包括相频检测器、电荷环路滤波器分频器等。每一LO发生器484可包括分频器、缓冲器等。
[0051] VCO 482a以第一VCO频率生成第一VCO信号,该第一VCO频率可基于第一载波集中的载波频率来确定。PLL 480a提供第一控制信号以调节VCO 482a的振荡频率以使得第一VCO频率处于第一载波集的目标频率。这一目标频率可取决于第一载波集中的载波频率,第一载波集中的载波频率可进而取决于第一载波集是位于低频带、中频带还是高频带。LO发生器484a接收来自VCO 482a的第一VCO信号并且将LO信号提供给下变频器470a1和470b1。
[0052] 类似地,VCO 482b以第二VCO频率生成第二VCO信号,该第二VCO频率可基于第二载波集中的载波频率来确定。PLL 480b提供第二控制信号以调节VCO482b的振荡频率以使得第二VCO频率处于第二载波集的目标频率。这一目标频率可取决于第二载波集中的载波频率,第二载波集中的载波频率可进而取决于第二载波集是位于低频带、中频带还是高频带。LO发生器484b接收来自VCO 482b的第二VCO信号并且将LO信号提供给下变频器470a2和
470b2。
[0053] 在图4A所示的示例性设计中,每一下变频器对包括用于一个频带中的一个载波集的两个天线310和312的两个下变频器470。每一对中的两个下变频器470以相同频率接收来自相关联的LO发生器484的LO信号。每一对中的两个下变频器470被置于靠近在一起以便缩短对来自相关联的LO发生器484的LO信号的路由。每一对中的两个下变频器470接收来自两个MIMO LNA 440的两个经放大RF信号。每一下变频器对的一个或两个经放大RF信号可经由相对较长的信号迹线被路由以便抵达下变频器。例如,下变频器470a1和470b1用于第一载波集并且被置于靠近在一起以便缩短从LO发生器484a至下变频器470a1和470b的信号迹线。来自主天线310的MIMO LNA 440pa的第一经放大RF信号可以通过相对较长的信号迹线被路由至下变频器470a1。来自副天线312的MIMO LNA 440sa的第二经放大RF信号可以通过相对较短的信号迹线被路由至下变频器470b1。
[0054] 每一对下变频器中的两个变频器470的邻近度可以用各种方式来量化。在一个示例性设计中,每一对中的两个下变频器470可以被置于比预定距离更靠近,该预定距离可被选择以获得良好性能,例如,针对LO发生器484的足够低的功耗。在另一示例性设计中,对于每一对下变频器,LO信号从LO发生器至下变频器的路由距离dLO可短于(i)提供给下变频器对中的第一下变频器的第一经放大RF信号的路由距离dSIG1和/或(ii)提供给下变频器对中的第二下变频器的第二经放大RF信号的路由距离dSIG2。每一对下变频器中的两个变频器470的邻近度也可以用其他方式来量化。
[0055] 将共享同一LO发生器484的每一对下变频器470置于彼此靠近可以缩短LO信号从LO发生器484至下变频器470的信号迹线。针对LO信号的较短信号迹线可以提供各种优点,诸如LO发生器484的功耗降低、LO信号的辐射较少等。
[0056] 在图4A所示的示例性设计中,后端模块370a可以关于线XY对称。后端模块370a内的电路可以被制造在IC管芯上。整个IC管芯可用于支持两个天线上的载波聚集的无线设备。IC管芯可以在线XY处分路。IC管芯的每一半可支持经由单个天线的操作而没有接收分集。IC管芯的每一半可用于不支持接收分集的无线设备。
[0057] 图4B示出前端模块320b和322b的示意图,该前端模块320b和322b是图3中的前端模块320和322的另一示例性设计。前端模块320b包括三个MIMO LNA440pa、440pb和440pc,它们分别用于主天线310的低频带、中频带和高频带。前端模块322b包括三个MIMO LNA 440sa、440sb和440sc,它们分别用于副天线312的低频带、中频带和高频带。用于低频带的MIMO LNA 440pa包括四个增益电路442a至442d、八个共源共栅晶体管444a至444d以及446a至446d、以及两个负载电路448a和448b,它们如上文针对图4A所描述的那样耦合。
[0058] 用于中频带的MIMO LNA 440pb包括N个增益电路452a至452n、2N个共源共栅晶体管454a至454n以及456a至456n、以及两个负载电路458a和458b,其中一般而言N>1并且在一个示例性设计中N=6。增益电路452a至452n可耦合至天线接口电路324内的N个双工器或匹配电路,天线接口电路324内的N个双工器或匹配电路可以向增益电路452a至452n中的一个或两个增益电路提供一个或两个输入RF信号。共源共栅晶体管454a至454n使其源极分别耦合至增益电路452a至452n的输出,并且使其漏极耦合至负载电路458a。共源共栅晶体管456a至456n使其源极分别耦合至增益电路452a至452n的输出,并且使其漏极耦合至负载电路458b。共源共栅晶体管454a至454n以及456a至456n接收不同的控制信号,并且每一共源共栅晶体管454或456可以基于其控制信号被打开或关闭。负载电路458a为中频带中的至少一个载波的第一载波集提供第一经放大RF信号。负载电路458b为中频带中的至少一个载波的第二载波集提供第二经放大RF信号。
[0059] 在图4B所示的示例性设计中,共源共栅晶体管460a使其源极耦合至MIMO LNA 440pb内的增益电路452a的输出,使其栅极接收控制信号,并且使其漏极耦合至MIMO LNA 
440pa内的负载电路448a。共源共栅晶体管460充当端口扩展器开关,该端口扩展器开关可以将RF信号从用于中频带的MIMO LNA 440pb路由至用于低频带的MIMO LNA 440pa。MIMO LNA 440pb内的增益电路452a可以在低频带处操作,并且可以经由共源共栅晶体管460a将其经放大RF信号提供给MIMO LNA 440pa的负载电路448a。用于低频带的端口数目可以通过使用该端口扩展器被有效地从四个增加为五个。共源共栅晶体管460b可以耦合在MIMO LNA440sa与440sb之间,并且可以充当MIMO LNA 460sa的端口扩展器。
[0060] 一般而言,可以在任何MIMO LNA对之间使用一个或多个端口扩展器。每一端口扩展器可以耦合在一个MIMO LNA中的增益电路与另一MIMO LNA中的负载电路之间。可以使用更多端口扩展器来有效地增加MIMO LNA的端口数目。
[0061] 图5示出后端模块370b的示意图,该后端模块370b是图3中的后端模块370的另一示例性设计。在图5所示的示例性设计中,后端模块370b包括如下六对下变频器(DC)470:
[0062] ·用于低频带中的第一载波集的第一对下变频器470a1和470b1,
[0063] ·用于中频带中的第一载波集的第二对下变频器470c1和470d1,
[0064] ·用于高频带中的第一载波集的第三对下变频器470e1和470f1,
[0065] ·用于低频带中的第二载波集的第四对下变频器470a2和470b2,
[0066] ·用于中频带中的第二载波集的第五对下变频器470c2和470d2,以及[0067] ·用于高频带中的第二载波集的第六对下变频器470e2和470f2。
[0068] 下变频器470a1、470c1和470e1是分别用于主天线310的低频带、中频带和高频带,并且使其输出耦合在一起并且耦合至低通滤波器472a1的输入。类似地,下变频器470b1、470d1和470f1是分别用于副天线312的低频带、中频带和高频带,并且使其输出耦合在一起并且耦合至低通滤波器472b1的输入。低通滤波器472a1接收和滤波来自下变频器470a1、
470c1或470e1的经下变频信号,并且提供用于主天线310的第一载波集的输出基带信号。类似地,低通滤波器472b1接收和滤波来自下变频器470b1、470d1或470f1的经下变频信号,并且提供用于副天线312的第一载波集的输出基带信号。每一低通滤波器472可具有固定带宽或可配置带宽,这可取决于第一载波集中的载波的带宽。低通滤波器472a2和472b2按照低通滤波器472a1和472b1耦合至下变频器470a1至470f1相同的方式耦合至下变频器470a2至
470f2。低通滤波器472a2接收和滤波来自下变频器470a2、470c2或470e2的经下变频信号,并且提供用于主天线310的第二载波集的输出基带信号。类似地,低通滤波器472b2接收和滤波来自下变频器470b2、470d2或470f2的经下变频信号,并且提供用于副天线312的第二载波集的输出基带信号。
[0069] VCO 482a生成第一VCO频率的第一VCO信号并且由PLL 480a控制。LO发生器484a1为下变频器470a1和470b1生成第一频率的LO信号。LO发生器484b1为下变频器470c1和470d1生成第二频率的LO信号。LO发生器484c1为下变频器470e1和470f1生成第三频率的LO信号。VCO 482b生成第二VCO频率的第二VCO信号并且由PLL 480b控制。LO发生器484a2为下变频器470a2和470b2生成第四频率的LO信号。LO发生器484b2为下变频器470c2和470d2生成第五频率的LO信号。LO发生器484c2为下变频器470e2和470f2生成第六频率的LO信号。
[0070] 图6示出后端模块372的示例性设计的示意图。在这一示例性设计中,后端模块372包括MIMO LNA 440pa、440pb、440pc、440sa、440sb和440sc、开关468、以及图4A中的后端模块370a中的全部电路。将MIMO LNA 440和下变频器470集成在同一后端模块372(例如同一IC管芯)中可以提供某些优点,诸如性能改进、集成平增加、成本降低等。后端模块372可以耦合至一个或多个前端模块。在一个示例性设计中,后端模块372可以耦合至(i)包括用于主天线的天线接口电路和功率放大器的第一前端模块;以及(ii)包括用于副天线的天线接口电路的第二前端模块。在另一示例性设计中,后端模块372可耦合至包括用于主天线和副天线的天线接口电路以及功率放大器的单个前端模块。
[0071] 在图6所示的示例性设计中,后端模块372可以关于线XY对称。后端模块372内的电路可以被制造在IC管芯上。IC管芯可以在线XY处分路。IC管芯中的每一半可包括MIMO LAN的一半以及下变频器的一半。IC管芯的每一半可支持经由单个天线的操作而没有接收分集。后端模块372的这一对称布局可以提供某些优点,诸如设计精节省、以及基于良好的前期计划而更快速地投入市场。
[0072] 图3至5示出其中在前端模块上实现MIMO LNA的示例性设计。图6示出其中在后端模块上实现MIMO LNA的示例性设计。取决于每一MIMO LNA的输入数目和输出数目,这一示例性设计可导致前端模块与后端模块之间更多的RF路由。在后端模块内,MIMO LNA的输出可耦合至下变频器,如图4A、4B、5或6中所示,以获得下文描述的优点。
[0073] 图7示出了基于分路式共源共栅架构的Nx2MIMO LNA 440x的示例性设计的示意图。MIMO LNA 440x可用于图4A至6中的每一个MIMO LNA 440。MIMO LNA 440x包括耦合至N个LNA输入的N个增益电路742a至742n、2N个共源共栅晶体管744a至744n以及746a至746n、以及耦合至两个LNA输出的两个负载电路748a和748b。增益电路742a包括N沟道金属化物半导体(NMOS)晶体管754a,晶体管754a使其栅极经由一个LNA输入接收第一输入RF信号(RFin1)并且使其源极耦合至源极负反馈电感器752a的一端。电感器752a的另一端耦合至电路接地。两个共源共栅晶体管744a和746a耦合在增益电路742a以及负载电路748a和748b之间。共源共栅晶体管744a和746a使其源极耦合至增益晶体管754a的漏极,使其栅极分别接收控制信号Vctrl11和Vctrl12,并且使其漏极分别耦合至负载电路748a和748b。增益电路742b至742n以及共源共栅晶体管744b至744n以及746b至746n按照与增益晶体管742a和共源共栅晶体管744a和746a相似的方式来耦合。
[0074] 在图7所示的示例性设计中,负载电路748a包括变压器762a,变压器762a包括(i)耦合在共源共栅晶体管744a至744n的漏极与电源VDD之间的初级线圈764a,以及(ii)提供差分第一经放大RF信号(RFamp1)的次级线圈766a。负载电路748b包括变压器762b,该变压器762b具有(i)耦合在共源共栅晶体管746a至746n的漏极与VDD电源之间的初级线圈764b,以及(ii)提供差分第二经放大RF信号(RFamp2)的次级线圈766b。
[0075] 负载电路748也可按其他方式来实现。在另一示例性设计中,负载电路可包括耦合在VDD电源与共源共栅晶体管的漏极之间的电感器以及可能的电容器。这些共源共栅晶体管可以在其漏极处提供经放大RF信号。在又一示例性设计中,负载电路可包括其源极耦合至VDD电源并且其漏极耦合至共源共栅晶体管的漏极的P沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。该PMOS晶体管可以为一个或多个共源共栅晶体管提供有源负载。
[0076] MIMO LNA 440x可以支持单输出模式、带内CA模式、用于同一带群的带间CA模式、用于不同带群的带间CA模式。在单输出模式和用于不同带群的带间CA模式中,单个输入RF信号可以经由N个LNA输入中的一个来被接收,并且被施加于单个增益电路742。这一增益电路742经由单个共源共栅晶体管744或746耦合至单个负载电路748。由单个负载电路748向一个LNA输出提供一个载波集的单个经放大RF信号。MIMO LNA 440x可以支持单输出模式和带间CA模式,其中输入RF信号被施加于N个增益电路742中的任何一个。
[0077] 在带内CA模式中,单个输入RF信号可以经由N个LNA输入中的一个来被接收,并且被施加于单个增益电路742。这一增益电路742经由耦合至增益电路的两个共源共栅晶体管744和746耦合至两个负载电路748a和748b。由两个负载电路748a和748b向两个LNA输出提供用于两个载波集的两个经放大RF信号。MIMO LNA 440x可以允许将输入RF信号施加于任何增益电路742并将其路由至任何负载电路748。
[0078] 在用于同一带群的带间CA模式中,两个频带的两个输入RF信号可以经由N个LNA输入中的两个来被接收,并且被施加于两个增益电路742。一个增益电路742经由一个共源共栅晶体管744耦合至一个负载电路748。另一增益电路742经由另一共源共栅晶体管746耦合至另一负载电路748。由两个负载电路748a和748b向两个LNA输出提供用于两个载波集的两个经放大RF信号。
[0079] 图8示出了基于分路式gm架构的Nx2MIMO LNA 440y的示例性设计的示意图。MIMO LNA 440y可用于图4A至6中的每一个MIMO LNA 440。MIMO LNA440y包括耦合至N个LNA输入的N个增益电路842a至842n、2N个共源共栅晶体管844a至844n以及846a至846n、以及耦合至两个LNA输出的两个负载电路848a和848b。增益电路842a包括使其栅极经由一个LNA输入接收第一输入RF信号(RFin1)并且使其源极耦合至源极负反馈电感器852a的一端的两个NMOS晶体管854a和856a。电感器852a的另一端耦合至电路接地。两个共源共栅晶体管844a和846a分别耦合在增益电路842a与负载电路848a以及848b之间。共源共栅晶体管844a和846a使其源极分别耦合至增益晶体管854a和856a的漏极,使其栅极分别接收控制信号Vctrl11和Vctrl12,并且使其漏极分别耦合至负载电路848a和848b。增益电路842b至842n以及共源共栅晶体管844b至844n以及846b至846n按照与增益晶体管842a和共源共栅晶体管844a和
846a相似的方式来耦合。MIMO LNA 440y可以支持单输出模式、带内CA模式、用于同一带群的带间CA模式、以及用于不同带群的带间CA模式,如上文针对图7中的MIMO LNA 440x所描述的。
[0080] 图7和8示出MIMO LNA的两个示例性设计。MIMO LNA还可以用其他方式来实现。例如,MIMO LNA内的增益电路可以包括其源极直接耦合到电路接地(而不是耦合到源极负反馈电感器)的增益晶体管。
[0081] 图9示出下变频器对470a和470b以及低通滤波器472a和472b的示例性设计,它们可用于图4A至6中的任何下变频器对470和相关联的低通滤波器472。
[0082] 下变频器470a包括为来自主天线310的MIMO LNA的经放大RF信号(RFampp)执行正交下变频的混频器对972a和974a。混频器972a接收RFampp信号以及来自LO发生器484的同相LO信号(ILOa),用ILOa信号来下变频RFampp信号,并且提供经同相(I)下变频的信号。混频器974a接收RFampp信号和正交LO信号(QLOa),用QLOa信号下变频RFampp信号,并且提供经正交(Q)下变频的信号。低通滤波器472a包括用于I路径的第一低通滤波器982a以及用于Q路径的第二低通滤波器984a。滤波器982a和984a分别接收和滤波来自混频器972a和974a的经I和Q下变频的信号,并且为主天线310的一个载波集提供I和Q基带输出信号
[0083] 下变频器470b包括为来自副天线312的MIMO LNA的经放大RF信号(RFamps)执行正交下变频的混频器对972b和974b。混频器972b和974b接收RFamps信号以及分别来自LO发生器484的同相和正交LO信号(ILOb和QLOb)并且用同相和正交LO信号下变频RFamps信号,并且分别提供经I和Q下变频的信号。低通滤波器472b内的低通滤波器982b和984b分别接收和滤波来自混频器972b和974b的经I和Q下变频的信号,并且为副天线312的一个载波集提供I和Q基带输出信号。
[0084] 图9还示出了LO发生器484的示例性设计,该LO发生器484包括分频器990和缓冲器992a、992b、994a和994b。分频器990接收来自VCO 482的VCO信号,按照整数或非整数比来对VCO信号分频,并且为正被接收的一个载波集以目标频率提供I和Q LO信号。I LO信号是以目标频率与Q LO信号偏离90度。I LO信号由缓冲器992a和992b缓冲以分别生成用于下变频器472a和472b内的混频器972a和972b的ILOa和ILOb信号。Q LO信号由缓冲器994a和994b缓冲以分别生成用于下变频器472a和472b内的混频器974a和974b的QLOa和QLOb信号。
[0085] 本文公开的载波聚集接收机架构可以提供各种优点。第一,该接收机架构可以支持图2A至2D中所示的具有接收分集的全部CA方案。该接收机架构可以在前端模块320和322与后端模块370之间使用相对少量的RF互连。这可以导致用于后端模块370的较小管芯面积,用于前端模块320和322的较小封装面积,以及包括前端模块320和322以及后端模块370的PCB上减小的布线面积。第二,每一MIMO LNA可包括用于任何数目频带的任何数目的增益电路,而不会增加前端模块320和322上的输出引脚数目。这对于同时支持多频带的无线设备而言可能尤其合乎需要。
[0086] 第三,LO发生器的功耗可以通过以下方式来降低:(i)将每一对下变频器470及其相关联的LO发生器484置于靠近在一起,以及(ii)布置从LO发生器到下变频器的短信号迹线。第四,后端模块可包括用于两个载波集的相同电路,例如如图4A和6所示。后端模块的IC管芯可以被物理分路成两个部分,并且每一半可用于无线设备以支持经由两个天线的一个载波集上的操作(即,没有载波聚集)。这可以在无需重新设计不支持载波聚集的无线设备的情况下达成。第五,前端模块320内的MIMO LNA 440可以与前端模块322内的MIMO LNA 440类似或相同。结果,对于在单个载波集上的操作,MIMO LNA 440的输出端口可以为主天线310和副天线312提供经放大RF信号(而非用于两个载波集的经放大RF信号)。因此,MIMO LNA 440可以被重用以支持具有两个天线的接收分集而非两个载波集上的载波聚集。
[0087] 在一示例性设计中,一装置(例如,无线设备、IC、电路模块等)可包括多个LNA、多个开关、以及至少一个下变频器。多个LNA(例如,图4A中的LNA 440)可以接收和放大至少一个输入RF信号并提供至少一个经放大RF信号。多个开关(例如开关468)可以耦合至多个LNA的输出。至少一个下变频器(例如下变频器470)可以耦合至多个开关,并且可以下变频至少一个经放大RF信号,并且提供至少一个经下变频信号。开关可以减少支持经由多个接收天线接收多个载波集上的传输所需的下变频器的数目,例如,通过比较图4A与图6所示出的。
[0088] 在一示例性设计中,多个LNA可包括(i)用于第一天线(例如主天线310)的第一LNA集(例如,LNA 440pa、440pb和440pc)以及(ii)用于第二天线(例如副天线312)的第二LNA集(例如,LNA 440sa、440sb和440sc)。第一LNA集可包括用于至少两个带群的至少两个LNA,例如,用于低频带、中频带、和高频带三个带群的三个LNA 440pa、440pb和440pc。第二LNA集可包括用于至少两个带群的至少两个附加LNA,例如,用于低频带、中频带、和高频带三个带群的三个LNA 440sa、440sb和440sc。
[0089] 在一示例性设计中,多个LNA中的每一个LNA可包括M个输出,并且可以提供来自至多M个输出的至多M个经放大RF信号,其中M可以是大于一的任何整数。例如,每一LNA可包括两个输出,并且可以为至多两个载波集提供来自至多两个输出的至多两个经放大RF信号。每一LNA可包括多个增益电路和多个共源共栅晶体管。在一个示例性设计中,每一增益电路可包括耦合在增益电路的输入与输出之间的增益晶体管(例如,图7中的增益晶体管754)。
多个共源共栅晶体管(例如图7中的共源共栅晶体管744和746)可以耦合在LNA的多个增益电路和多个负载电路之间。在另一示例性设计中,每一增益电路可包括耦合在增益电路的输入与第一和第二输出之间的第一和第二增益晶体管(例如图8中的晶体管854和856)。多个共源共栅晶体管(例如图8中的共源共栅晶体管844和846)可以耦合在LNA的多个增益电路的第一和第二输出与多个负载电路之间。
[0090] 在一示例性设计中,至少一个下变频器可包括第一和第二下变频器。第一下变频器(例如图4A中的下变频器470a1)可以经由多个开关中的第一子集耦合至第一LNA集。第二下变频器(例如图4A中的下变频器470b1)可以经由多个开关中的第二子集耦合至第二LNA集。第一下变频器可以为第一天线的第一经放大RF信号执行下变频。第二下变频器可以为第二天线的第二经放大RF信号执行下变频。
[0091] 在另一示例性设计中,至少一个下变频器可包括第一至第四下变频器。多个LNA可各自包括第一和第二输出。第一下变频器(例如图4A中的下变频器470a1)可以经由多个开关中的第一子集(例如图4A中的开关468a1、468b1和468c1)耦合至第一LNA集的第一输出。第二下变频器(例如下变频器470b1)可以经由多个开关中的第二子集(例如图4A中的开关
468d1、468e1和468f1)耦合至第二LNA集的第一输出。第三下变频器(例如下变频器470a2)可以经由多个开关中的第三子集(例如图4A中的开关468a2、468b2和468c2)耦合至第一LNA集的第二输出。第四下变频器(例如下变频器470b2)可以经由多个开关中的第四子集(例如图4A中的开关468d2、468e2和468f2)耦合至第二LNA集的第二输出。第一下变频器可以为用于第一载波集的第一天线的第一经放大RF信号执行下变频。第二下变频器可以为用于第一载波集的第二天线的第二经放大RF信号执行下变频。第三下变频器可以为用于第二载波集的第一天线的第三经放大RF信号执行下变频。第四下变频器可以为用于第二载波集的第二天线的第四经放大RF信号执行下变频。
[0092] 在一示例性设计中,无线设备可以进一步包括第一和第二LO发生器。第一LO发生器(例如图4A中的LO发生器484a)可以耦合至第一和第二下变频器并且可以以第一频率将LO信号提供给第一和第二下变频器。第二LO发生器(例如LO发生器484b)可以耦合至第三和第四下变频器,并且可以以第二频率将LO信号提供给第三和第四下变频器。
[0093] 在一示例性设计中,第一和第二下变频器可以位于彼此靠近(例如位于彼此的预定距离之内)以便减少从第一LO发生器至第一和第二下变频器的信号路由。该预定距离可以由IC管芯上的一个下变频器的布局的长度或宽度尺寸的一倍或多倍来量化。第一和第二下变频器可以位于相比第二LNA集更靠近第一LNA集(或者相反)。类似地,第三和第四下变频器可以位于彼此靠近(例如位于彼此的预定距离之内)以便减少从第二LO发生器至第三和第四下变频器的信号路由。
[0094] 在一个示例性设计中,无线设备可进一步包括作为端口扩展器的至少一个开关。每一个这样的开关可以用共源共栅晶体管(例如图4B中的共源共栅晶体管460a)来实现并且可以耦合在多个LNA中的两个LNA之间。
[0095] 该无线设备可包括至少一个前端模块和后端模块。在一示例性设计中,至少一个前端模块(例如,图3中的前端模块320和322)可包括多个LNA。后端模块(例如后端模块370)可包括至少一个下变频器。后端模块可进一步包括多个开关。开关可以实现在前端模块上而非后端模块上。在另一示例性设计中,多个LNA、多个开关以及至少一个下变频器可以实现在后端模块上(例如如图6所示)。
[0096] 图10示出了用于在无线系统中接收传输的过程1000的示例性设计。过程1000可由无线设备执行或由某个其他实体来执行。至少一个输入RF信号可以用多个LNA中的至少一个LNA来放大以获得至少一个经放大RF信号(框1012)。至少一个经放大RF信号可以经由耦合至多个LNA的输出的多个开关中的至少一个开关来路由(框1014)。至少一个经放大RF信号可以用耦合至多个开关的至少一个下变频器来下变频(框1016)。
[0097] 在一个示例性设计中,多个LNA可包括用于第一天线的第一LNA集(例如,图4A中的LNA 440pa、440pb和440pc)以及用于第二天线的第二LNA集(例如,图4A中的LNA 440sa、440sb和440sc)。每一个LNA可包括用于第一载波集的第一输出以及用于第二载波集的第二输出。至少一个经放大RF信号可包括用于第一载波集的第一天线的第一经放大RF信号,用于第一载波集的第二天线的第二经放大RF信号,用于第二载波集的第一天线的第三经放大RF信号,以及用于第二载波集的第二天线的第四经放大RF信号。
[0098] 对于框1016,第一经放大RF信号可以用第一下变频器(例如图4A中的下变频器470a1)来下变频以获得用于第一载波集的第一天线的第一经下变频信号。第二经放大RF信号可以用第二下变频器(例如图4A中的下变频器470b1)来下变频以获得用于第一载波集的第二天线的第二经下变频信号。第三经放大RF信号可以用第三下变频器(例如图4A中的下变频器470a2)来下变频以获得用于第二载波集的第一天线的第三经下变频信号。第四经放大RF信号可以用第四下变频器(例如图4A中的下变频器470b2)来下变频以获得用于第二载波集的第二天线的第四经下变频信号。
[0099] 本文描述的LNA、开关、下变频器、前端模块和后端模块可以实现在一个或多个IC、模拟IC、RFIC、混合信号IC、PCB、电子设备等上。LNA、开关、下变频器、前端模块和后端模块也可用各种IC工艺技术来制造,诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)、NMOS、PMOS、双极结型晶体管(BJT)、双极-CMOS(BiCMOS)、锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、异质结双极晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、绝缘体上覆硅(SOI)等。
[0100] 实现本文描述的LNA、开关、下变频器、前端模块和/或后端模块的装置可以是独立设备或者可以是较大设备的一部分。设备可以是(i)自立的IC,(ii)具有一个或多个IC的集合,其可包括用于存储数据和/或指令的存储器IC,(iii)RFIC,诸如RF接收机(RFR)或RF发射机/接收机(RTR),(iv)ASIC,诸如移动站调制解调器(MSM),(v)可嵌入在其他设备内的模块,(vi)接收机、蜂窝电话、无线设备、手持机、或者移动单元,(vii)其他等等。
[0101] 在一个或多个示例性设计中,所描述的功能可以在硬件软件固件、或其任何组合中实现。如果在软件中实现,则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者,包括促成计算机程序从一地向另一地传递的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定,这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如,如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站服务器、或其它远程源传送而来,则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟,其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据,而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。
[0102] 提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的,并且本文中定义的普适原理可被应用于其他变形而不会脱离本公开的范围。由此,本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计,而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
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