[发明专利]可编程增益放大器

说明书

可编程增益放大器包括具有第一偏置电流路径和第一中间节点的第一增益级、具有第二偏置电流路径和第二中间节点的第二增益级、具有第三偏置电流路径和第三中间节点的第三增益级、具有第四偏置电流路径和第四中间节点的第四增益级、耦合在第一中间节点和第二中间节点之间的第一电阻器以及耦合在第三中间节点和第四中间节点之间的第二电阻器。

技术领域

本发明总体上涉及一种可编程增益放大器。

背景技术

由于对5G通信标准与日俱增的兴趣，用于波束成形应用的毫米波(mmWave)RF收发器越来越受欢迎。波束成形系统部署相控阵天线以生成具有高方向性的波束，以便在特定方向上选择性地发送数据。可以通过向每个天线馈送具有具体的彼此有关的相位和振幅的信号来做到这一点。因此，波束成形系统典型地包括移相器和可编程增益放大器。为了向每个天线馈送正确的相位，可编程增益放大器理想地应当在增益变化的整个范围内具有低的相位误差，以维持正确的相位。通常情况并非如此，并且放大器的增益以及相位都会变化，因此对波束成形系统的控制变得复杂。

现有的解决方案包括使用相位增益图，其中对于每个增益水平，相位变化是已知的，然后在移相器中得到补偿。以这种方式，用于波束导引的相位和振幅的动态设置是相互依赖的，但是性能可以通过增加控制的复杂度水平来恢复。现有技术的解决方案需要关于每个可编程增益放大器的每个状态的增益-相位关系的信息，这包括信道间失配和芯片间失配。由于典型相控阵应用中所包含的信道数目增加，因此难以通过设计来保证所有放大器的匹配行为都保持在可接受的性能极限内。因此，现有技术的解决方案也可以包括针对这些影响来校准整个阵列。该校准过程是耗费时间的，并且需要片上或片外测量的解决方案，而这并非总是可用的。

发明内容

根据实施例，可编程增益放大器包括：差分输入，包括第一输入节点和第二输入节点；差分输出，包括第一输出节点和第二输出节点；第一控制节点和第二控制节点；第一共源共栅接脚，具有耦合至第一输入节点的输入、耦合至第一输出节点的输出、耦合至第一控制节点的控制节点以及中间节点；第二共源共栅接脚，具有耦合至第一输入节点的输入、耦合至第二输出节点的输出、耦合至第二控制节点的控制节点以及中间节点；第三共源共栅接脚，具有耦合至第二输入节点的输入、耦合至第一输出节点的输出、耦合至第二控制节点的控制节点以及中间节点；第四共源共栅接脚，具有耦合至第二输入节点的输入、耦合至第二输出节点的输出、耦合至第一控制节点的控制节点以及中间节点；电流源，耦合至第一、第二、第三和第四共源共栅接脚；第一电阻器，耦合在第一共源共栅接脚的中间节点和第二共源共栅接脚的中间节点之间；以及第二电阻器，耦合在第三共源共栅接脚的中间节点和第四共源共栅接脚的中间节点之间。

根据另一实施例，一种放大方法包括：提供具有第一偏置电流路径和第一中间节点的第一增益级；提供具有第二偏置电流路径和第二中间节点的第二增益级；提供具有第三偏置电流路径和第三中间节点的第三增益级；提供具有第四偏置电流路径和第四中间节点的第四增益级；利用第一电阻器将第一中间节点和第二中间节点隔离；利用第二电阻器将第三中间节点和第四中间节点隔离。

根据另一实施例，一种集成电路包括：多个信号路径，每个信号路径均包括收发器、相位调节电路和振幅调节电路；以及求和电路，耦合至多个信号路径，其中收发器包括至少一个可编程增益放大器，该至少一个可编程增益放大器包括多个增益级，每个增益级均具有单独的偏置电流路径，其中多个增益级中的第一和第二增益级利用第一电阻器耦合在一起，并且其中多个增益级中的第三和第四增益级利用第二电阻器耦合在一起。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：

图1是示例性的5G相控阵天线实施方式的框图；

图2是示例性的双极性差分可编程增益放大器实施方式的示意图；

图3示出了图2所示的示例性双极性差分PGA实施方式的增益和相位仿真结果；