[發明專利]射頻放大器、集成電路裝置、無線通信單元及相關方法

有效

• 申請號: 201210231817.0
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN103066931A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張紅莉;柏納得·馬克·坦博克
• 申請（專利權）人: 聯發科技（新加坡）私人有限公司
• 主分類號: H03F3/189
• 分類號: H03F3/189;H03F3/20;H03G3/20
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司 11111
• 代理人: 于淼;楊穎

技術領域

本發明系有關于一種射頻(radio?frequency，RF)放大器、集成電路裝置、無線通信單元以及相關方法。本發明應用于，但不限于應用于一射頻信號的數字可控制放大的方法及裝置中。

背景技術

遠近效應是無線通信系統中的一種常見情境。在遠近效應環境下，接收器捕獲的強信號(例如近信號)使得該接收器難以偵測到一較弱信號(例如遠信號)。因此在發射器共享發射頻率及發射時序的碼分多址(code?division?multiple?access，CDMA)系統中，遠近效應的問題顯得尤為突出。

為了克服遠近效應，無線通信系統，例如第三代合作伙伴計劃(3rd?generation?partnership?project，3GPPTM)下的第三代(3rd?Generation)寬帶碼分多址(wideband?code?division?multiple?access，WCDMA)通信系統，需要發射器具有較廣的精確功率控制范圍(例如約74dB)。射頻放大器增益控制范圍即是這樣一種范圍，通常以dB為單位，處于最小增益值與最大增益值之間。且為了克服制程與溫度變化，增益控制范圍至少需要為85dB。因此，數字可編程驅動放大器廣泛的使用于深態亞微米(deep-submicron)CMOS3G發射器架構中。

最低增益的設定通常被信號的泄漏所限制。例如，在傳統的發射器中，為了在低功率電平能達到更好載波泄漏性能，大部分增益控制范圍通常實現于射頻。此外，關斷的增益單元的有限隔離會限制由單級實現的增益控制范圍。因此，在傳統的發射器實作中，通常采用一個以上的增益控制級以實現低功率電平下足夠的隔離，從而實現一寬增益控制范圍。但是，額外增設的級數會同時增加電流及電路面積。同時，級數越多會使得設計越難達到3G無SAW發射器設計對噪聲及線性度的嚴格要求。

圖1所示為一種數字可編程放大器100的簡單電路示意圖。文獻“于190MHz偏移下具有-163dBc/Hz噪聲的直接變頻WCDMA發射器”(Analog?Devices,West?Malling,United?Kingdom,發表于Solid-State?Circuits?Conference,2007,ISSCC2007,Digest?of?Technical?Papers,IEEE?International)，描述了這樣的一種數字可編程放大器，下面對該數字可編程放大器整體進行描述。

放大器100包含一低有效位元(LSB)模塊110，該LSB模塊110包含一電阻式梯形衰減器115及多個增益單元120，該電阻式梯形衰減器115可以為一R-2R電阻式梯形衰減器，以及該多個增益單元120分別耦接于該R-2R電阻式梯形衰減器的多個“抽頭”點(tap)。LSB模塊110中的每個增益單元120均接收以及受控于相應的低有效控制位元(b0,b1,b2,b3)125。在一些實施例中，LSB模塊110中的多個增益單元120由相等個數的增益單元所組成。R-2R電阻式梯形衰減器115可選地耦接于放大器100的一負載阻抗(Zload)105。如此，放大器100的LSB模塊110可用以根據低有效控制位元125來驅動放大器100的一LSB輸出電流元件。在一些實施例中，LSB模塊110中每次僅有一個增益單元120是開啟的(通過對應的控制位元125)。

放大器100還包含一高有效位元(MSB)元件130，耦接于放大器的負載阻抗105，直接或者通過一平衡不平衡變換器(balun)或類似元件(未圖示)以旁路LSB模塊110中的R-2R電阻式梯形衰減器115。MSB模塊130包含一個或多個增益單元140，彼此并行連接并且受控于各個高有效控制位元(b4,b5,b6,b7)145。在一些實施例中，MSB模塊130中的增益單元140可以包含一元權重單元、二元權重單元或者兩者的組合。在一些實施例中，MSB模塊130中的各個增益單元140可以獨立于其他各增益單元140(通過各個高有效控制位元145)切換于“開啟”或“關閉”狀態。

在一些實施例中，LSB元件110與MSB模塊130的操作是相互排斥的，如此可使得當LSB模塊110中的一增益單元120開啟時，MSB模塊130中的所有增益單元140呈關閉狀態。相反地，當MSB模塊130中的至少一增益單元140開啟時，LSB元件110中的所有增益單元120呈關閉狀態。

R-2R電阻式梯形衰減器115中R-2R級的級數通常取決于增益控制的需求。在一示范性實施例中，示例了一四級R-2R電阻式梯形衰減器115，例如能夠達到24dB的增益控制范圍。