(57)【要約】広範囲の周波数で信号を受信することができる広帯域に同調可能なローノイズアンプであって、帯域外干渉信号を取り除く同調フィルタリングを提供し、かつ広範囲の周波数のための可変利得を提供する。可変利得を確保するため、ローノイズアンプは２つの利得段を含む増幅段を有し、２つの利得段の関係は、入力段の電圧利得の変化に応じて制御される。Ｑエンハンスと結合される線形モニタリングは、低い信号レベルでパフォーマンスを向上させるために用いられ得る。【選択図】図４
2011518510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数チューナ用のローノイズアンプ回路であって、前記回路は、
信号を受信するように構成された入力段と、
前記信号を増幅するように構成された増幅段と、を備え、
前記増幅段は、２つの利得段を含み、
前記回路は、前記入力段の電圧利得を制御する第１の制御手段と、前記電圧利得の変化に応答する前記２つの利得段の関係を制御するように構成された第２の制御手段と、をさらに備える。
【請求項２】
請求項１に記載のローノイズアンプ回路において、前記２つの利得段は、信号に存在するノイズを取り除くために構成される。前記利得段は、共通ソース利得段である。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のローノイズアンプ回路において、前記利得段は、共通ソース利得段である。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記利得段の一方または両方は、複数の増幅段を含む。
【請求項５】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記２つの利得段の出力が減算されるときに、信号が増幅され、ノイズは取り除かれるような方法で、前記利得段の第一は、前記信号上の信号およびノイズを増幅し、かつ反転し、前記利得段の第ニは、前記信号上のノイズおよび反転信号を増幅し、かつ反転する。
【請求項６】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記入力段は、前記入力段の電圧利得変化が可能になるように配される可変抵抗を有する分圧部を含む。
【請求項７】
請求項６に記載のローノイズアンプ回路において、前記第１の制御手段は、可変抵抗を制御するように構成される。
【請求項８】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記入力段は、電流供給源をさらに備える。
【請求項９】
請求項８に記載のローノイズアンプ回路において、前記第１の制御手段は、前記電流供給源を制御するように構成される。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のローノイズアンプ回路において、前記電流供給源は、その出力における変化によって入力段のインピーダンスの変化が生じるように配される。
【請求項１１】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記第２の制御手段は、少なくとも前記２つの利得段の一方の部分または両方の相互コンダクタンスを変化させるように構成される。
【請求項１２】
請求項１１に記載のローノイズアンプ回路において、前記第２の制御手段は、前記２つの利得段それぞれの少なくとも一部の相互コンダクタンスの比率を維持する。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載のローノイズアンプ回路において、前記第２の制御手段は、前記入力段の電圧利得における変化に対応する前記２つの利得段の相互コンダクタンスの比率をスケーリング（縮小・拡大）するように構成される。
【請求項１４】
請求項１３に記載のローノイズアンプ回路において、前記第２の制御手段は、前記入力段の中で前記分圧部のスケーリングに直接関連して２つの利得段の相互コンダクタンスの比率を縮小・拡大する。
【請求項１５】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記回路は、前記第１および第２の制御手段の一方または両方を有するコントローラをさらに含む。
【請求項１６】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記回路は、周波数依存負荷をさらに含む。
【請求項１７】
請求項１６に記載のローノイズアンプ回路において、前記周波数依存負荷は、各々、予め定められた周波数範囲でローノイズ増幅ができるように設定されている複数のタンクを含む。
【請求項１８】
請求項１７に記載のローノイズアンプ回路において、前記周波数依存負荷は、粗い周波数同調を達成するために前記タンクを１つ以上選ぶように構成される１つ以上のスイッチを含む。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載のローノイズアンプ回路において、前記タンクのうちの少なくとも１つは、インダクタおよびキャパシタを含む。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記タンクのうちの少なくとも１つは、抵抗およびキャパシタを含む。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０に記載のローノイズアンプ回路において、前記キャパシタの静電容量は、細かい周波数同調を達成するために可変である。
【請求項２２】
請求項１９に従属する場合の、請求項１９または請求項２１に記載のローノイズアンプ回路において、前記インダクタンスは、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【請求項２３】
請求項２０に従属する場合の、請求項２０または請求項２１に記載のローノイズアンプ回路において、前記抵抗は、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【請求項２４】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記回路は、前記入力段および前記増幅段の一方または両方のモニタ電流の変動に適応する線形モニタをさらに備える。
【請求項２５】
請求項２４に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記入力段内部で前記電流変動と実質的に同様の電流変動を呈するために配されるミラーのトランジスタを備える。
【請求項２６】
請求項２５に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記ミラーのトランジスタの電流変動をモニタし、この電流変動に応答する前記増幅段の利得を制御する。
【請求項２７】
請求項２５または請求項２６に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた上限閾値に接近するかまたは上回るときに、前記増幅段の利得を低減させるように構成される。
【請求項２８】
請求項２５〜２７のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた下限閾値に接近するかまたは下回るときに、増幅段の利得を増大させるように構成される。
【請求項２９】
請求項２５〜２８のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、線形範囲内で前記増幅段の動作を維持するために前記電流変動の振幅に応答する前記増幅段の利得を制御するように構成される。
【請求項３０】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記回路は、Ｑエンハンス回路をさらに含む。
【請求項３１】
請求項３０に記載のローノイズアンプ回路において、前記Ｑエンハンス回路は、負荷に接続されるクロスカップル型トランジスタ差動対を備える。
【請求項３２】
請求項２４〜２９のいずれかに従属する場合の、請求項３１に記載のローノイズアンプにおいて、前記線形モニタは、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するようにさらに構成される。
【請求項３３】
請求項３２に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動の振幅に依存している前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を適用するように構成される。
【請求項３４】
請求項３３に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた閾値を下回るときに、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するように構成される。
【請求項３５】
請求項１〜３４のいずれかに記載のローノイズアンプ回路を含むマルチスタンダード同調システム。
【請求項３６】
請求項３５に記載のマルチスタンダード同調システムにおいて、前記システムは１つ以上の信号を受信するように構成される少なくとも１つのレシーバを含み、前記ローノイズアンプ回路は、１つ以上の信号の少なくとも１つの周波数または周波数範囲のための低ノイズ動作を最適化するために構成される。
【請求項３７】
請求項３５または請求項３６に記載のマルチスタンダード同調システムにおいて、前記システムは、広帯域レシーバを含む。
【請求項３８】
請求項３５または請求項３６に記載のマルチスタンダード同調システムにおいて、前記システムは、前記レシーバの１つ以上から、前記ローノイズアンプ回路への入力信号を選択することができる複数のレシーバおよびスイッチを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子回路用のローノイズアンプに関し、特に可変利得を提供する広帯域同調可能なローノイズアンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ローノイズアンプ（ＬＮＡ）は、アンテナによって受信される一般的に弱い信号を増幅するために用いる。雑音指数のフリース公式は、その影響力がレシーバ・フロントエンドでの雑音寄与が最も重要な、システム内での構成要素の配列の全体の雑音指数を決定する。アンテナによる信号の受信直後に用いられるローノイズアンプは、例えば、信号が通過するミキサーまたは他の構成要素によるその後の雑音指数寄与を最小にするのに役立つ。
【０００３】
「Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ  ＣＭＯＳ  Ｌｏｗ−Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ」（Ｂｒｕｃｃｏｌｅｒｉ、Ｆ、ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，  Ｖｏｌ．  ３９，  Ｎｏ．  ２，  Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００４，  ｐｐ．  ２７５−  ２８２）は、特に効果的なノイズキャンセリング技術の例を示すものであって（図１参照）、反転増幅段１の利得は、抵抗３および５の分圧部の効果と同一にされる（ここで留意すべきは、抵抗５はソース・インピーダンス、例えば外部の増幅器であるアンテナのインピーダンスである）。ＭＯＳＦＥＴ７による雑音寄与という結果は、加算段９によってキャンセルされる。基本的に、ノイズは、フィードフォワードされ、反転したフィードフォワードノイズを有するノイズを加算することによって取り除かれる。
【０００４】
図２は、このノイズキャンセリング技術を利用しているＬＮＡのための（簡略化した）回路図を例示する。基本的に、ポイントＸおよびＹからの経路は、ＭＯＳＦＥＴ１３および１５の熱雑音寄与がキャンセルされるというような方法で、出力１１にて（ソースフォロアＭＯＳＦＥＴ１７および利得段ＭＯＳＦＥＴ１９および２１によって）、合計される。
【０００５】
通信の分野において、広範囲の無線規格は、現在、アプリケーションに依存する低メガヘルツ領域から高ギガヘルツ領域に及んで用いられている。例えば、ＦＭラジオは一般に約８７．５〜１０８．０ＭＨｚで作動し、西ヨーロッパのテレビは概して約４５０〜９００ＭＨｚの範囲で作動する。無線ネットワーク・プロトコルは、２．４〜２．４８３５ＧＨｚで作動しているブルートゥースを含んで高周波で作動する。ＷｉＦｉは同じ領域（すなわち２．４ＧＨｚ）において機能する。ただし、ロングレンジのＷｉＦｉはまた、５および１０ＧＨｚモードを利用することができる。
【０００６】
図３は、多くの異なる周波数帯に作用することができる従来のマルチスタンダードのシステムの簡略ブロック図である。これは、一般的に、最適に構成もしくは設計されたＬＮＡ（例えばＬＮＡｌ、ＬＮＡ２、ＬＮＡ３）にいくつかの入力ピン（例えば１１，１２，１３）を経て接続されるいくつかのアンテナ（例えばＡ１，Ａ２，Ａ３）を必要とする。スイッチＳは、ミキサーＭに送られて後に増幅させられる信号を選択するよう機能する。
【０００７】
多種多様な無線規格のため、利用可能な範囲の全て（または少なくとも多数）の信号を受信することができる単一のＲＦチューナを開発したいという要望がある。しかしながら、これは容易に実現されない−チューナは多様な基準およびプロトコルに必要な感度を達成するために低い雑音指数を有する必要があり、これは全ての周波数範囲に達成可能でなければならない。加えて、チューナは、高線形性および（非常に広帯域のシステムのために）多くの干渉信号の存在下で作動するための適当なフィルタリングを示さなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、広範囲にわたる周波数の信号を受信することのできるローノイズアンプを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、広範囲にわたる周波数から帯域外干渉信号を取り除くための同調可能なフィルタリングを備えるローノイズアンプを提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、広範囲にわたる周波数のための可変利得を備えるローノイズアンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、無線周波数チューナ用のローノイズアンプ回路が提供され、該回路は、
信号を受信するように構成された入力段と、
前記信号を増幅するように構成された増幅段と、を備え、
前記増幅段は、２つの利得段を含み、
前記回路は、前記入力段の電圧利得を制御する第１の制御手段と、前記電圧利得の変化に応答する前記２つの利得段の関係を制御するように構成された第２の制御手段と、をさらに備える。
【００１２】
前記ローノイズアンプ回路における可変利得に対応するために、前記２つの利得段の関係は、前記入力段における利得の変化に応答して制御される。
【００１３】
最も好ましくは、前記２つの利得段は、信号に存在するノイズを取り除くために構成される。
【００１４】
任意には、前記利得段は、共通ソース利得段である。
【００１５】
任意には、前記利得段の一方または両方は、複数の増幅段を含む。
【００１６】
最も好ましくは、前記２つの利得段の出力が減算されるときに、信号が増幅され、ノイズは取り除かれるような方法で、前記利得段の第１は、前記信号上の信号およびノイズを増幅し、かつ反転し、前記利得段の第２は、前記信号上のノイズおよび反転信号を増幅し、かつ反転する。
【００１７】
本発明は、前記利得段がノイズ取消のために使われる特定のアプリケーションを有し、入力利得が変化する場合であっても、前記ローノイズアンプ回路のノイズキャンセリング動作が維持され得る。また、線形性を失うことなくシステムの範囲内に収めるべき信号振幅を大きくできる。
【００１８】
好ましくは、前記入力段は、この入力段の電圧利得変化が可能になるように配される可変抵抗を有する分圧部を含む。
【００１９】
好ましくは、前記第１の制御手段は、可変抵抗を制御するように構成される。
【００２０】
最も好ましくは、前記入力段は、電流供給源をさらに備える。
【００２１】
任意には、前記第１の制御手段は、前記電流供給源を制御するように構成される。
【００２２】
最も好ましくは、前記電流供給源は、その出力における変化によって入力段のインピーダンスの変化が生じるように配置される。
【００２３】
好ましくは、前記第２の制御手段は、少なくとも前記２つの利得段の一方の部分または両方の相互コンダクタンスを変化させるように構成される。
【００２４】
好ましくは、前記第２の制御手段は、前記２つの利得段それぞれの少なくとも一部の相互コンダクタンスの比率を維持する。
【００２５】
好ましくは、前記第２の制御手段は、前記入力段の電圧利得における変化に対応する前記２つの利得段の相互コンダクタンスの比率をスケーリング（縮小・拡大）するように構成される。
【００２６】
好ましくは、前記第２の制御手段は、前記入力段の中で前記分圧部のスケーリングに直接関連して２つの利得段の相互コンダクタンスの比率を縮小・拡大する。
【００２７】
好ましくは、２つの利得段の一方または両方は、トランジスタを備える。
【００２８】
好ましくは、前記回路は、前記第１および第２の制御手段の一方または両方を含むコントローラをさらに含む。
【００２９】
前記コントローラは、マイクロプロセッサ、ＤＳＰまたはＦＰＧＡであってもよい。
【００３０】
好ましくは、前記回路は、周波数依存負荷をさらに含む。
【００３１】
好ましくは、前記周波数依存負荷は、各々、予め定められた周波数範囲でローノイズ増幅ができるように設定されている複数のタンクを含む。
【００３２】
好ましくは、前記周波数依存負荷は、粗い周波数同調を達成するために前記タンクを１つ以上選ぶように構成される１つ以上のスイッチを含む。
【００３３】
好ましくは、前記タンクのうちの少なくとも１つは、インダクタおよびキャパシタを含む。
【００３４】
任意には、前記タンクのうちの少なくとも１つは、抵抗およびキャパシタを含む。
【００３５】
最も好ましくは、前記キャパシタの静電容量は、細かい周波数同調を達成するために可変である。
【００３６】
あるいは、前記インダクタンスは、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【００３７】
さらに、あるいは、前記抵抗は、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【００３８】
任意には、前記回路は、前記入力段および前記増幅段の一方または両方のモニタ電流の変動に適応する線形モニタをさらに備える。
【００３９】
好ましくは、前記線形モニタは、前記入力段内部で前記電流変動と実質的に同様の電流変動を呈するために配されるミラーのトランジスタを備える。
【００４０】
好ましくは、前記線形モニタは、前記ミラーのトランジスタの電流変動をモニタし、この電流変動に応答する前記増幅段の利得を制御する。
【００４１】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた上限閾値に接近するかまたは上回るときに、前記増幅段の利得を低減させるように構成される。
【００４２】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた下限閾値に接近するかまたは下回るときに、増幅段の利得を増大させるように構成される。
【００４３】
最も好ましくは、前記線形モニタは、線形範囲内で前記増幅段の動作を維持するために前記電流変動の振幅に応答する前記増幅段の利得を制御するように構成される。
【００４４】
任意には、前記回路は、Ｑエンハンス回路をさらに含む。
【００４５】
任意には、前記Ｑエンハンス回路は、負荷に接続されるクロスカップル型トランジスタ差動対を備える。
【００４６】
好ましくは、前記負荷は、周波数依存負荷である。
【００４７】
好ましくは、前記線形モニタは、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するようにさらに構成される。
【００４８】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動の振幅に依存している前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を適用するように構成される。
【００４９】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた閾値を下回るときに、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するように構成される。
【００５０】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様のローノイズアンプ回路を含むマルチスタンダード同調システムが提供される。
【００５１】
好ましくは、前記システムは１つ以上の信号を受信するように構成される少なくとも１つのレシーバを含み、前記ローノイズアンプ回路は、１つ以上の信号の少なくとも１つの周波数または周波数範囲のための低ノイズ動作を最適化するために構成される。
【００５２】
好ましくは、前記システムは、広帯域レシーバを含む。
【００５３】
あるいは、前記システムは、前記レシーバの１つ以上から、前記ローノイズアンプ回路への入力信号を選択することができる複数のレシーバおよびスイッチを含む。
【００５４】
これより本発明は、ほんの一例として、そして、添付の図に関して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来技術にしたがってノイズキャンセリング技術を構成する概要の例示をする回路図である。
【図２】ローノイズアンプにおいて用いられる図１のノイズキャンセリング技術を構成する概要の例示をする回路図である。
【図３】多くの異なる周波数帯に作用することができる従来のマルチスタンダードシステムを構成する概要の例示をする回路図である。
【図４】本発明によるノイズキャンセリング・ローノイズアンプを構成する概要の例示をする回路図である。
【図５】図５（ａ）は、図４のローノイズアンプの典型的な周波数レスポンスを例示する図である。図５（ｂ）は、図４のローノイズアンプの典型的な周波数レスポンスを例示する図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明によるローノイズアンプを用いた２つのマルチスタンダードシステムを例示する１つの回路図である。図６（ｂ）は、本発明によるローノイズアンプを用いた２つのマルチスタンダードシステムを例示する１つの回路図である。
【図７】線形モニタリングおよびＱエンハンスを用いる本発明による代替ローノイズアンプを構成する概要の例示をする回路図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図７のローノイズアンプおよび要求された閾値設定の範囲内での典型的な電流変動挙動を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図４に関して、ノイズキャンセリングが可能で可変利得と線形性を呈するローノイズアンプ１０１が示され、同調可能な周波数レスポンスおよび可調入力インピーダンスを有する。アンプ１０１は、以下を備えている。ほぼＡＶ＝ｌ−（ｇｍ．ＲＶＡＲ）の電圧利得を呈する入力段１０３、ここでｇｍは、トランジスタ１０５および１０７の組み合わせ相互コンダクタンスであり、ＲＶＡＲは、レジスタ１０９の抵抗である。
【００５７】
本実施例において、抵抗１０９は、プログラム可能である。入力段１０３のポイントＸとＹの間の分圧部効果がレジスタ１０９および１１５の比率によって支配されるにつれて、レジスタ１０９のプログラム可能な（したがって、可変的な）性質では、分圧部の効果が制御され得る。
【００５８】
ノイズキャンセリングを達成するために、共通ソース利得段１１１および１１３の関係は、その分圧部の効果によってスケーリング（縮小・拡大）されなければならない。したがって、それぞれのトランジスタ１１３および１１１の比率は、プログラム可能な抵抗１０９の抵抗変化に応じて変化させなければならない。これは、トランジスタ１１１，１１３の相互コンダクタンスを制御することによって達成される。
【００５９】
１１１および１１３間の比率を変化させる方法で、可変相互コンダクタンスが制御され得る１つの方法は、１１１および１１３と並列に多数のトランジスタにおいて切り替えをすることである。スイッチは、１２５，１２７，１２９と類似している。熟練した人はこの効果を達成する他の方法があると容易に理解する。それはトランジスタ自体のバイアス条件を変化させることを含むかもしれない。
【００６０】
図４（ａ）は、制御抵抗１０９およびトランジスタ１１１，１１３を制御することによって達成され得る利得変化の実施例を例示する。
【００６１】
ノイズキャンセリングを達成するために、ローノイズアンプは、周波数依存負荷１１７を用いる。これは、以下を備えている。それぞれのスイッチ１２５、１２７、１２９によって回路１０１に選択的に導入され得る一連の（ここでは３個の）負荷１１９、１２１、１２３である。これは、対象となる周波数に依存する負荷を粗く調整する方法を提供する。細かい調整は、可変キャパシタ１３１、１３３、１３５を使用している容量性負荷を変化させることによって達成され得る。負荷の数は、ローノイズアンプ１０１が作動することを目的とするＲＦスタンダードにしたがって修正され得る。広範囲にわたる周波数帯の不要な干渉の大幅な減衰を可能とする周波数に応じた負荷を選択できるので、ＲＦアプリケーションにおいて、これは非常に有益である。
【００６２】
図５（ｂ）は、１３１および／または１３３の容量性負荷を変化させることによって可能にされるチューニングの周波数レスポンスの実施例を示す。利得曲線は、それゆえに、得られる利得を最大にするために対象となる信号（または複数信号）の中心周波数と一致するようにシフトされ得る。ここで留意すべきは、１３５の容量性負荷が図５（ｂ）と異なる低域通過反応を示すことである。
【００６３】
その後、差動対出力１４１−１４３、１５１−１５３および１６１−１６３は、個々に使用され得るか、または所望の出力を達成するために２つ以上の差動出力を結合する単一の出力段につながれる。
【００６４】
上記コメントされるように、入力段１０３は、低い雑音指数を呈するべきである。しかしながら、通常、これは、高出力エンドでの線形応答を妥協せずに、低出力信号および高出力信号両方用に維持するのが困難である。ハイエンドで線形性を増大させるために、ノイズ・パフォーマンス上の電力消費または妥協を増やすことは時に望ましい。本実施例において、これは、また、プログラム可能である電流供給源１３７を用いて達成される。供給源１３７からの電流を増やすことは、トランジスタ１０５，１０７，１１１，１１３を、線形の損失なしにより大きい信号の振幅に対応可能にする。さらに、トランジスタ１１１，１１３の相互コンダクタンスの関係が一定のままで、ノイズキャンセリング効果を維持すると同時に、これは達成され得る。
【００６５】
電流供給源１３７のプログラム可能な性質の他の効果は、入力段１０３のインピーダンス整合であって、信号源（例えばアンテナ）が達成され得る。電流を調整することによって、トランジスタ１０５，１０７の相互コンダクタンスは、調整され得る。インピーダンスがトランジスタ１０５，１０７の相互コンダクタンスに反比例するにつれて電流を増やすことは入力段１０３のインピーダンスを低減させる。
【００６６】
図６は、図３との対比のため、２つのマルチスタンダードシステム６１Ａ，６１Ｂを例示する。図３のシステムが各々のアンテナに特有の１つのＬＮＡを必要としたのに対して、システム６１Ａ，６１Ｂは、図３において示されるＬＮＡに対応する単一のＬＮＡ１０１だけを必要とする。これは、およそチューナに必要なサブシステムの数を減らすだけでなく、チューナがより大きな回路装置の占有領域の妨げにならないよう要求する（より多くのＬＮＡはより大きな型がそれらに対応することを必要とする）という直接的な影響があり、また、異なるプロトコルによって必要とされる各々のＬＮＡのためというより単一入力ピンだけを必要とする。
【００６７】
システム６１Ａ（図６（ａ））は、以下を備えている。広範囲にわたる周波数の信号を受信することができる広帯域アンテナ２０５である。受け取った信号（複数信号も含む）は、ＬＮＡ１０１に到達する前に、任意のフィルタ２０４に通される。上記図４の説明にしたがって、ＬＮＡ１０１は、広範囲にわたる周波数のローノイズの増幅ができるようにプログラム可能である。したがってＬＮＡ１０１は、広帯域アンテナ２０５によってとらえた残りの周波数から分離される周波数の特定の周波数または周波数帯上の動作のために調整される。増幅信号は、その後、他の次のシステム２０７への入力として伝えられる前に、ミキサー２０１および可変利得増幅回路２０３を通る。
【００６８】
システム６１Ｂ（図６（ｂ））は、以下を含むという点で、６１Ａと異なる。６１Ａの広帯域アンテナ２０５より狭い周波数帯において作動する多数のアンテナ２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃである。スイッチ２０９は、信号が取り出されるアンテナ２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃを選択するよう働き、プロトコルの間で切り替えをする単純な方法を提供する。
【００６９】
図７は、代わりのローノイズアンプ回路７０１を例示する。このＬＮＡ７０１は、負荷７１９を調整することによる説明のため、単一の周波数帯で用いるように構成される。
【００７０】
この回路７０１は、低い信号レベルでパフォーマンスを向上させるために、Ｑエンハンスとして公知の線形モニタリングおよび技術を用いる。ＬＮＡ７０１がトランジスタ７０５，７０７，７１１，７１３（図４のＬＮＡの１０５，１０７，１１１，１１３に対応）による電流変動によって制限されることはいうまでもない。マルチスタンダードアプリケーションにおいて、ＬＮＡ７０１は、広範囲にわたる周波数の信号及び広範囲の振幅に対応しなければならないと予想される。対象となる信号が高出力である場合、低利得は、アンプの非線形実施範囲へ移動するのを回避するために好ましい。逆にいえば、信号が低出力である場合、より高い利得は好ましい。
【００７１】
したがって線形モニタ７３７は、ＬＮＡ７０１の利得を最適化するために用いられる。トランジスタ７０５，７０７，７１１，７１３の電流変動は、線形動作範囲に留まるために、特定の制限の下で維持されなければならない。トランジスタ７０５，７０７，７１１，７１３の関係のために（７０５および７０７の電流は大体同じであり、７０５、７１１および７１３は、最適なノイズキャンセリングを維持するために互いに関連させてスケーリングされる）、各々のデバイス７０５，７０７，７１１，７１３上のパーセンテージ変動は、比較され得る。７０５と同じ比例電流変動で作動するトランジスタ７１４のミラーリングデバイスが加えられる。この電流変動（そして、特にピークの電流変動）は、線形モニタ７３７およびそれに応じて制御される利得によって検出される。トランジスタ７１４上の電流変動が大きい場合、それが非線形性へ移動する恐れがある場合、線形モニタ７３７は利得を減少させることができる。同様に、トランジスタ７１４上の電流変動が低い場合、利得は問題なく増大され得る。
【００７２】
線形モニタ７３７は、低出力信号に対応するトランジスタ７１４上の電流変動が低いと検出する場合に、ＬＮＡ７０１の範囲内でＱエンハンス回路７３９を選択的に活性化させることができる。この例では、Ｑエンハンス回路７３９が以下を有する。負荷７１９の損失を補償する交差結合トランジスタ対である。それによって負荷７１９（この例ではＬＣタンク）の線質係数は、改善され得る。（損失性）スイッチによって選択可能なこの種の多くの負荷の可能性のあるマルチスタンダードアプリケーションのために、各々の負荷は、全体の線質係数を改善するために、それ自身のＱエンハンス回路が備えられ得る。
【００７３】
大信号である場合、交差結合対がローノイズアンプの線形を減らすことができ、歪みを導入できるのは公知である。しかしながら、このような制限は、入力信号の大きさに依存しているＱエンハンス回路を選択的に活性化させることによって克服される（すなわち、線形性を落とすのを回避するためにＱエンハンスが適用される場合に制御するようモニタされた信号変動を使用する）。これは、図８において図式的に例示され、感度の大きい変化および線形必要条件が予想され、そして、システムは信号強度変化に素早く適応可能でなければならない所で、特に広帯域ＲＦシステムに役立つ。
【００７４】
図８（ａ）は、トランジスタ７１４上の電流変動が最小閾値を下回る場合を例示する。この状況において、Ｑエンハンスは有効にされ得、そして利得は増加され得る。図８（ｂ）は、トランジスタ７１４上の電流変動が最大閾値を上回る状況を例示する。この状態では、Ｑエンハンスは（有効なら）、無効にする必要があり、利得は低減されるべきである。図８（ｃ）は、トランジスタ７１４上の電流変動が閾値限界の範囲内である状況を例示する、その時、Ｑエンハンスは、あらゆる信号歪みをも回避するためにスイッチを切られる。
【００７５】
さらなる変更や改良は、添付の請求の範囲に記載の本発明の要旨を逸脱しない範囲において、加えられ得る。
【図１】
2011518510.tif 000003
【図２】
2011518510.tif 000004
【図３】
2011518510.tif 000005
【図４】
2011518510.tif 000006
【図５】
2011518510.tif 000007
【図６】
2011518510.tif 000008
【図７】
2011518510.tif 000009
【図８】
2011518510.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月28日(2010.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数チューナ用のローノイズアンプ回路（１０１）であって、前記回路は、
信号を受信するように構成された入力段（１０３）と、
前記信号を増幅するように構成された増幅段と、を備え、
前記増幅段は、２つの利得段（１１１，１１３）を含み、
前記入力段（１０３）は、該入力段（１０３）の電圧利得の変化を可能とするように配された可変抵抗（１０９）を含み、
前記回路は、前記２つの利得段（１１１，１１３）の相互コンダクタンスの比率が入力段（１０３）の電圧利得における変化に応答してスケーリングされるように、前記利得段（１１１，１１３）の一方または両方の相互コンダクタンスを変化させるコントローラを含み、
前記２つの利得段（１１１，１１３）の出力が減算されるときに、信号が増幅され、ノイズが取り除かれるように、前記利得段の第一（１１１）は、前記信号上の信号およびノイズを増幅し、かつ反転し、前記利得段の第二（１１３）は、前記信号上のノイズおよび反転信号を増幅し、かつ反転する。
【請求項２】
請求項１に記載のローノイズアンプ回路において、前記利得段は、共通ソース利得段である。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のローノイズアンプ回路において、前記利得段の一方または両方は、複数の増幅段を含む。
【請求項４】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記入力段は、電流供給源をさらに備える。
【請求項５】
請求項４に記載のローノイズアンプ回路において、前記電流供給源はプログラム可能である。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のローノイズアンプ回路において、前記電流供給源は、その出力における変化によって入力段のインピーダンスの変化が生じるように配される。
【請求項７】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記コントローラは、前記２つの利得段それぞれの少なくとも一部の相互コンダクタンスの比率を維持する。
【請求項８】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記コントローラは、前記入力段内における分圧部のスケーリングに直接関連して前記２つの利得段の相互コンダクタンスの比率を縮小・拡大する。
【請求項９】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記回路は、周波数依存負荷をさらに含む。
【請求項１０】
請求項９に記載のローノイズアンプ回路において、前記周波数依存負荷は、各々、予め定められた周波数範囲でローノイズ増幅ができるように設定されている複数のタンクを含む。
【請求項１１】
請求項１０に記載のローノイズアンプ回路において、前記周波数依存負荷は、粗い周波数同調を達成するために前記タンクを１つ以上選ぶように構成される１つ以上のスイッチを含む。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のローノイズアンプ回路において、前記タンクのうちの少なくとも１つは、インダクタおよびキャパシタを含む。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記タンクのうちの少なくとも１つは、抵抗およびキャパシタを含む。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載のローノイズアンプ回路において、前記キャパシタの静電容量は、細かい周波数同調を達成するために可変である。
【請求項１５】
請求項１２または請求項１２に従属する場合の請求項１４に記載のローノイズアンプ回路において、前記インダクタンスは、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【請求項１６】
請求項１３または請求項１８に従属する場合の請求項１４に記載のローノイズアンプ回路において、前記抵抗は、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【請求項１７】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記回路は、前記入力段および前記増幅段の一方または両方のモニタ電流の変動に適応する線形モニタをさらに備える。
【請求項１８】
請求項１７に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記入力段内部で前記電流変動と実質的に同様の電流変動を呈するために配されるミラーのトランジスタを備える。
【請求項１９】
請求項１７に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記ミラーのトランジスタの電流変動をモニタし、この電流変動に応答する前記増幅段の利得を制御する。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた上限閾値に接近するかまたは上回るときに、前記増幅段の利得を低減させるように構成される。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた下限閾値に接近するかまたは下回るときに、増幅段の利得を増大させるように構成される。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれかに記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、線形範囲内で前記増幅段の動作を維持するために前記電流変動の振幅に応答する前記増幅段の利得を制御するように構成される。
【請求項２３】
前記いずれかの請求項に記載のローノイズアンプ回路において、前記回路は、Ｑエンハンス回路をさらに含む。
【請求項２４】
請求項２３に記載のローノイズアンプ回路において、前記Ｑエンハンス回路は、負荷に接続されるクロスカップル型トランジスタ差動対を備える。
【請求項２５】
請求項１７〜２２のいずれかに従属する場合の、請求項２４に記載のローノイズアンプにおいて、前記線形モニタは、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するようにさらに構成される。
【請求項２６】
請求項２５に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動の振幅に依存している前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を適用するように構成される。
【請求項２７】
請求項２６に記載のローノイズアンプ回路において、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた閾値を下回るときに、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するように構成される。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれかに記載のローノイズアンプ回路を含むマルチスタンダード同調システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のマルチスタンダード同調システムにおいて、前記システムは１つ以上の信号を受信するように構成される少なくとも１つのレシーバを含み、前記ローノイズアンプ回路は、１つ以上の信号の少なくとも１つの周波数または周波数範囲のための低ノイズ動作を最適化するために構成される。
【請求項３０】
請求項２８または請求項２９に記載のマルチスタンダード同調システムにおいて、前記システムは、広帯域レシーバを含むか、該レシーバの１つ以上から、前記ローノイズアンプ回路への入力信号を選択することができる複数のレシーバおよびスイッチを含む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子回路用のローノイズアンプに関し、特に可変利得を提供する広帯域同調可能なローノイズアンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ローノイズアンプ（ＬＮＡ）は、アンテナによって受信される一般的に弱い信号を増幅するために用いる。雑音指数のフリース公式は、その影響力がレシーバ・フロントエンドでの雑音寄与が最も重要な、システム内での構成要素の配列の全体の雑音指数を決定する。アンテナによる信号の受信直後に用いられるローノイズアンプは、例えば、信号が通過するミキサーまたは他の構成要素によるその後の雑音指数寄与を最小にするのに役立つ。
【０００３】
「Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ  ＣＭＯＳ  Ｌｏｗ−Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ」（Ｂｒｕｃｃｏｌｅｒｉ、Ｆ、ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，  Ｖｏｌ．  ３９，  Ｎｏ．  ２，  Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００４，  ｐｐ．  ２７５−  ２８２）は、特に効果的なノイズキャンセリング技術の例を示すものであって（図１参照）、反転増幅段１の利得は、抵抗３および５の分圧部の効果と同一にされる（ここで留意すべきは、抵抗５はソース・インピーダンス、例えば外部の増幅器であるアンテナのインピーダンスである）。ＭＯＳＦＥＴ７による雑音寄与という結果は、加算段９によってキャンセルされる。基本的に、ノイズは、フィードフォワードされ、反転したフィードフォワードノイズを有するノイズを加算することによって取り除かれる。
【０００４】
図２は、このノイズキャンセリング技術を利用しているＬＮＡのための（簡略化した）回路図を例示する。基本的に、ポイントＸおよびＹからの経路は、ＭＯＳＦＥＴ１３および１５の熱雑音寄与がキャンセルされるというような方法で、出力１１にて（ソースフォロアＭＯＳＦＥＴ１７および利得段ＭＯＳＦＥＴ１９および２１によって）、合計される。
【０００５】
通信の分野において、広範囲の無線規格は、現在、アプリケーションに依存する低メガヘルツ領域から高ギガヘルツ領域に及んで用いられている。例えば、ＦＭラジオは一般に約８７．５〜１０８．０ＭＨｚで作動し、西ヨーロッパのテレビは概して約４５０〜９００ＭＨｚの範囲で作動する。無線ネットワーク・プロトコルは、２．４〜２．４８３５ＧＨｚで作動しているブルートゥースを含んで高周波で作動する。ＷｉＦｉは同じ領域（すなわち２．４ＧＨｚ）において機能する。ただし、ロングレンジのＷｉＦｉはまた、５および１０ＧＨｚモードを利用することができる。
【０００６】
図３は、多くの異なる周波数帯に作用することができる従来のマルチスタンダードのシステムの簡略ブロック図である。これは、一般的に、最適に構成もしくは設計されたＬＮＡ（例えばＬＮＡｌ、ＬＮＡ２、ＬＮＡ３）にいくつかの入力ピン（例えば１１，１２，１３）を経て接続されるいくつかのアンテナ（例えばＡ１，Ａ２，Ａ３）を必要とする。スイッチＳは、ミキサーＭに送られて後に増幅させられる信号を選択するよう機能する。
【０００７】
多種多様な無線規格のため、利用可能な範囲の全て（または少なくとも多数）の信号を受信することができる単一のＲＦチューナを開発したいという要望がある。しかしながら、これは容易に実現されない−チューナは多様な基準およびプロトコルに必要な感度を達成するために低い雑音指数を有する必要があり、これは全ての周波数範囲に達成可能でなければならない。加えて、チューナは、高線形性および（非常に広帯域のシステムのために）多くの干渉信号の存在下で作動するための適当なフィルタリングを示さなければならない。
【０００８】
Ｄｏｎｇ−Ｇｕ  Ｉｍらの「Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ  ＣＭＯＳ  Ｖａｒｉａｂｌｅ−Ｇａｉｎ  Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ−Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｃａｂｌｅ  ＴＶ  Ｔｕｎｅｒ」（ＲＦＩＣ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、２００７  ＩＥＥＥ）は、本発明に代わる単一の電圧利得のために最適化されるノイズキャンセリング方法を開示する。Ｓａｍｓｕｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈの英国特許出願公開番号ＧＢ２４２３８７５も、本発明の代わりのノイズ取消方法を開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、広範囲にわたる周波数の信号を受信することのできるローノイズアンプを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、広範囲にわたる周波数から帯域外干渉信号を取り除くための同調可能なフィルタリングを備えるローノイズアンプを提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、広範囲にわたる周波数のための可変利得を備えるローノイズアンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、無線周波数チューナ用のローノイズアンプ回路が提供され、該回路は、
信号を受信するように構成された入力段と、
前記信号を増幅するように構成された増幅段と、を備え、
前記増幅段は、２つの利得段を含み、
前記入力段は、該入力段の電圧利得の変化を可能とするように配された可変抵抗を含み、
前記回路は、前記２つの利得段の相互コンダクタンスの比率が入力段の電圧利得における変化に応答してスケーリングされるように、前記利得段の一方または両方の相互コンダクタンスを変化させるコントローラを含み、
前記２つの利得段の出力が減算されるときに、信号が増幅され、ノイズが取り除かれるように、前記利得段の第一は、前記信号上の信号およびノイズを増幅し、かつ反転し、前記利得段の第二は、前記信号上のノイズおよび反転信号を増幅し、かつ反転する。
【００１３】
前記ローノイズアンプ回路における可変利得に対応するために、前記２つの利得段の関係は、前記入力段における利得の変化に応答して制御される。入力利得が変化する場合であっても、前記ローノイズアンプ回路のノイズキャンセリング動作が維持される。また、線形性を失うことなくシステムの範囲内に収めるべき信号振幅を大きくできる。コントローラは、マイクロプロセッサ、ＤＳＰまたはＦＰＧＡであってもよい。
【００１４】
任意には、前記利得段は、共通ソース利得段である。
【００１５】
任意には、前記利得段の一方または両方は、複数の増幅段を含む。
【００１６】
最も好ましくは、前記入力段は、電流供給源をさらに備える。
【００１７】
任意には、前記電流供給源はプログラム可能である。
【００１８】
最も好ましくは、前記電流供給源は、その出力における変化によって入力段のインピーダンスの変化が生じるように配される。
【００１９】
好ましくは、前記コントローラは、前記２つの利得段それぞれの少なくとも一部の相互コンダクタンスの比率を維持する。
【００２０】
好ましくは、前記コントローラは、前記入力段内における分圧部のスケーリングに直接関連して前記２つの利得段の相互コンダクタンスの比率を縮小・拡大する。
【００２１】
好ましくは、前記回路は、周波数依存負荷をさらに含む。
【００２２】
好ましくは、前記周波数依存負荷は、各々、予め定められた周波数範囲でローノイズ増幅ができるように設定されている複数のタンクを含む。
【００２３】
好ましくは、前記周波数依存負荷は、粗い周波数同調を達成するために前記タンクを１つ以上選ぶように構成される１つ以上のスイッチを含む。
【００２４】
好ましくは、前記タンクのうちの少なくとも１つは、インダクタおよびキャパシタを含む。
【００２５】
任意には、前記タンクのうちの少なくとも１つは、抵抗およびキャパシタを含む。
【００２６】
最も好ましくは、前記キャパシタの静電容量は、細かい周波数同調を達成するために可変である。
【００２７】
あるいは、前記インダクタンスは、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【００２８】
さらに、あるいは前記抵抗は、細かい周波数同調を達成するために調整され得る。
【００２９】
任意には、前記回路は、前記入力段および前記増幅段の一方または両方のモニタ電流の変動に適応する線形モニタをさらに備える。
【００３０】
好ましくは、前記線形モニタは、前記入力段内部で前記電流変動と実質的に同様の電流変動を呈するために配されるミラーのトランジスタを備える。
【００３１】
好ましくは、前記線形モニタは、前記ミラーのトランジスタの電流変動をモニタし、この電流変動に応答する前記増幅段の利得を制御する。
【００３２】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた上限閾値に接近するかまたは上回るときに、前記増幅段の利得を低減させるように構成される。
【００３３】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた下限閾値に接近するかまたは下回るときに、増幅段の利得を増大させるように構成される。
【００３４】
最も好ましくは、前記線形モニタは、線形範囲内で前記増幅段の動作を維持するために前記電流変動の振幅に応答する前記増幅段の利得を制御するように構成される。
【００３５】
任意には、前記回路は、Ｑエンハンス回路をさらに含む。
【００３６】
任意には、前記Ｑエンハンス回路は、負荷に接続されるクロスカップル型トランジスタ差動対を備える。
【００３７】
好ましくは、前記負荷は、周波数依存負荷である。
【００３８】
好ましくは、前記線形モニタは、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するようにさらに構成される。
【００３９】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動の振幅に依存している前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を適用するように構成される。
【００４０】
好ましくは、前記線形モニタは、前記電流変動が予め定められた閾値を下回るときに、前記負荷に前記Ｑエンハンス回路を選択的に適用するように構成される。
【００４１】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様のローノイズアンプ回路を含むマルチスタンダード同調システムが提供される。
【００４２】
好ましくは、前記システムは１つ以上の信号を受信するように構成される少なくとも１つのレシーバを含み、前記ローノイズアンプ回路は、１つ以上の信号の少なくとも１つの周波数または周波数範囲のための低ノイズ動作を最適化するために構成される。
【００４３】
好ましくは、前記システムは、広帯域レシーバを含む。
【００４４】
あるいは、前記システムは、前記レシーバの１つ以上から、前記ローノイズアンプ回路への入力信号を選択することができる複数のレシーバおよびスイッチを含む。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
これより本発明は、ほんの一例として、そして、添付の図に関して説明される。
【図１】従来技術にしたがってノイズキャンセリング技術を構成する概要の例示をする回路図である。
【図２】ローノイズアンプにおいて用いられる図１のノイズキャンセリング技術を構成する概要の例示をする回路図である。
【図３】多くの異なる周波数帯に作用することができる従来のマルチスタンダードシステムを構成する概要の例示をする回路図である。
【図４】本発明によるノイズキャンセリング・ローノイズアンプを構成する概要の例示をする回路図である。
【図５】図５（ａ）は、図４のローノイズアンプの典型的な周波数レスポンスを例示する図である。図５（ｂ）は、図４のローノイズアンプの典型的な周波数レスポンスを例示する図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明によるローノイズアンプを用いた２つのマルチスタンダードシステムを例示する１つの回路図である。図６（ｂ）は、本発明によるローノイズアンプを用いた２つのマルチスタンダードシステムを例示する１つの回路図である。
【図７】線形モニタリングおよびＱエンハンスを用いる本発明による代替ローノイズアンプを構成する概要の例示をする回路図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図７のローノイズアンプおよび要求された閾値設定の範囲内での典型的な電流変動挙動を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図４に関して、ノイズキャンセリングが可能で可変利得と線形性を呈するローノイズアンプ１０１が示され、同調可能な周波数レスポンスおよび可調入力インピーダンスを有する。アンプ１０１は、以下を備えている。ほぼＡＶ＝ｌ−（ｇｍ．ＲＶＡＲ）の電圧利得を呈する入力段１０３、ここでｇｍは、トランジスタ１０５および１０７の組み合わせ相互コンダクタンスであり、ＲＶＡＲは、レジスタ１０９の抵抗である。
【００４７】
本実施例において、抵抗１０９は、プログラム可能である。入力段１０３のポイントＸとＹの間の分圧部効果がレジスタ１０９および１１５の比率によって支配されるにつれて、レジスタ１０９のプログラム可能な（したがって、可変的な）性質では、分圧部の効果が制御され得る。
【００４８】
ノイズキャンセリングを達成するために、共通ソース利得段１１１および１１３の関係は、その分圧部の効果によってスケーリング（縮小・拡大）されなければならない。したがって、それぞれのトランジスタ１１３および１１１の比率は、プログラム可能な抵抗１０９の抵抗変化に応じて変化させなければならない。これは、トランジスタ１１１，１１３の相互コンダクタンスを制御することによって達成される。
【００４９】
１１１および１１３間の比率を変化させる方法で、可変相互コンダクタンスが制御され得る１つの方法は、１１１および１１３と並列に多数のトランジスタにおいて切り替えをすることである。スイッチは、１２５，１２７，１２９と類似している。熟練した人はこの効果を達成する他の方法があると容易に理解する。それはトランジスタ自体のバイアス条件を変化させることを含むかもしれない。
【００５０】
図４（ａ）は、制御抵抗１０９およびトランジスタ１１１，１１３を制御することによって達成され得る利得変化の実施例を例示する。
【００５１】
ノイズキャンセリングを達成するために、ローノイズアンプは、周波数依存負荷１１７を用いる。これは、以下を備えている。それぞれのスイッチ１２５、１２７、１２９によって回路１０１に選択的に導入され得る一連の（ここでは３個の）負荷１１９、１２１、１２３である。これは、対象となる周波数に依存する負荷を粗く調整する方法を提供する。細かい調整は、可変キャパシタ１３１、１３３、１３５を使用している容量性負荷を変化させることによって達成され得る。負荷の数は、ローノイズアンプ１０１が作動することを目的とするＲＦスタンダードにしたがって修正され得る。広範囲にわたる周波数帯の不要な干渉の大幅な減衰を可能とする周波数に応じた負荷を選択できるので、ＲＦアプリケーションにおいて、これは非常に有益である。
【００５２】
図５（ｂ）は、１３１および／または１３３の容量性負荷を変化させることによって可能にされるチューニングの周波数レスポンスの実施例を示す。利得曲線は、それゆえに、得られる利得を最大にするために対象となる信号（または複数信号）の中心周波数と一致するようにシフトされ得る。ここで留意すべきは、１３５の容量性負荷が図５（ｂ）と異なる低域通過反応を示すことである。
【００５３】
その後、差動対出力１４１−１４３、１５１−１５３および１６１−１６３は、個々に使用され得るか、または所望の出力を達成するために２つ以上の差動出力を結合する単一の出力段につながれる。
【００５４】
上記コメントされるように、入力段１０３は、低い雑音指数を呈するべきである。しかしながら、通常、これは、高出力エンドでの線形応答を妥協せずに、低出力信号および高出力信号両方用に維持するのが困難である。ハイエンドで線形性を増大させるために、ノイズ・パフォーマンス上の電力消費または妥協を増やすことは時に望ましい。本実施例において、これは、また、プログラム可能である電流供給源１３７を用いて達成される。供給源１３７からの電流を増やすことは、トランジスタ１０５，１０７，１１１，１１３を、線形の損失なしにより大きい信号の振幅に対応可能にする。さらに、トランジスタ１１１，１１３の相互コンダクタンスの関係が一定のままで、ノイズキャンセリング効果を維持すると同時に、これは達成され得る。
【００５５】
電流供給源１３７のプログラム可能な性質の他の効果は、入力段１０３のインピーダンス整合であって、信号源（例えばアンテナ）が達成され得る。電流を調整することによって、トランジスタ１０５，１０７の相互コンダクタンスは、調整され得る。インピーダンスがトランジスタ１０５，１０７の相互コンダクタンスに反比例するにつれて電流を増やすことは入力段１０３のインピーダンスを低減させる。
【００５６】
図６は、図３との対比のため、２つのマルチスタンダードシステム６１Ａ，６１Ｂを例示する。図３のシステムが各々のアンテナに特有の１つのＬＮＡを必要としたのに対して、システム６１Ａ，６１Ｂは、図３において示されるＬＮＡに対応する単一のＬＮＡ１０１だけを必要とする。これは、およそチューナに必要なサブシステムの数を減らすだけでなく、チューナがより大きな回路装置の占有領域の妨げにならないよう要求する（より多くのＬＮＡはより大きな型がそれらに対応することを必要とする）という直接的な影響があり、また、異なるプロトコルによって必要とされる各々のＬＮＡのためというより単一入力ピンだけを必要とする。
【００５７】
システム６１Ａ（図６（ａ））は、以下を備えている。広範囲にわたる周波数の信号を受信することができる広帯域アンテナ２０５である。受け取った信号（複数信号も含む）は、ＬＮＡ１０１に到達する前に、任意のフィルタ２０４に通される。上記図４の説明にしたがって、ＬＮＡ１０１は、広範囲にわたる周波数のローノイズの増幅ができるようにプログラム可能である。したがってＬＮＡ１０１は、広帯域アンテナ２０５によってとらえた残りの周波数から分離される周波数の特定の周波数または周波数帯上の動作のために調整される。増幅信号は、その後、他の次のシステム２０７への入力として伝えられる前に、ミキサー２０１および可変利得増幅回路２０３を通る。
【００５８】
システム６１Ｂ（図６（ｂ））は、以下を含むという点で、６１Ａと異なる。６１Ａの広帯域アンテナ２０５より狭い周波数帯において作動する多数のアンテナ２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃである。スイッチ２０９は、信号が取り出されるアンテナ２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃを選択するよう働き、プロトコルの間で切り替えをする単純な方法を提供する。
【００５９】
図７は、代わりのローノイズアンプ回路７０１を例示する。このＬＮＡ７０１は、負荷７１９を調整することによる説明のため、単一の周波数帯で用いるように構成される。
【００６０】
この回路７０１は、低い信号レベルでパフォーマンスを向上させるために、Ｑエンハンスとして公知の線形モニタリングおよび技術を用いる。ＬＮＡ７０１がトランジスタ７０５，７０７，７１１，７１３（図４のＬＮＡの１０５，１０７，１１１，１１３に対応）による電流変動によって制限されることはいうまでもない。マルチスタンダードアプリケーションにおいて、ＬＮＡ７０１は、広範囲にわたる周波数の信号及び広範囲の振幅に対応しなければならないと予想される。対象となる信号が高出力である場合、低利得は、アンプの非線形実施範囲へ移動するのを回避するために好ましい。逆にいえば、信号が低出力である場合、より高い利得は好ましい。
【００６１】
したがって線形モニタ７３７は、ＬＮＡ７０１の利得を最適化するために用いられる。トランジスタ７０５，７０７，７１１，７１３の電流変動は、線形動作範囲に留まるために、特定の制限の下で維持されなければならない。トランジスタ７０５，７０７，７１１，７１３の関係のために（７０５および７０７の電流は大体同じであり、７０５、７１１および７１３は、最適なノイズキャンセリングを維持するために互いに関連させてスケーリングされる）、各々のデバイス７０５，７０７，７１１，７１３上のパーセンテージ変動は、比較され得る。７０５と同じ比例電流変動で作動するトランジスタ７１４のミラーリングデバイスが加えられる。この電流変動（そして、特にピークの電流変動）は、線形モニタ７３７およびそれに応じて制御される利得によって検出される。トランジスタ７１４上の電流変動が大きい場合、それが非線形性へ移動する恐れがある場合、線形モニタ７３７は利得を減少させることができる。同様に、トランジスタ７１４上の電流変動が低い場合、利得は問題なく増大され得る。
【００６２】
線形モニタ７３７は、低出力信号に対応するトランジスタ７１４上の電流変動が低いと検出する場合に、ＬＮＡ７０１の範囲内でＱエンハンス回路７３９を選択的に活性化させることができる。この例では、Ｑエンハンス回路７３９が以下を有する。負荷７１９の損失を補償する交差結合トランジスタ対である。それによって負荷７１９（この例ではＬＣタンク）の線質係数は、改善され得る。（損失性）スイッチによって選択可能なこの種の多くの負荷の可能性のあるマルチスタンダードアプリケーションのために、各々の負荷は、全体の線質係数を改善するために、それ自身のＱエンハンス回路が備えられ得る。
【００６３】
大信号である場合、交差結合対がローノイズアンプの線形を減らすことができ、歪みを導入できるのは公知である。しかしながら、このような制限は、入力信号の大きさに依存しているＱエンハンス回路を選択的に活性化させることによって克服される（すなわち、線形性を落とすのを回避するためにＱエンハンスが適用される場合に制御するようモニタされた信号変動を使用する）。これは、図８において図式的に例示され、感度の大きい変化および線形必要条件が予想され、そして、システムは信号強度変化に素早く適応可能でなければならない所で、特に広帯域ＲＦシステムに役立つ。
【００６４】
図８（ａ）は、トランジスタ７１４上の電流変動が最小閾値を下回る場合を例示する。この状況において、Ｑエンハンスは有効にされ得、そして利得は増加され得る。図８（ｂ）は、トランジスタ７１４上の電流変動が最大閾値を上回る状況を例示する。この状態では、Ｑエンハンスは（有効なら）、無効にする必要があり、利得は低減されるべきである。図８（ｃ）は、トランジスタ７１４上の電流変動が閾値限界の範囲内である状況を例示する、その時、Ｑエンハンスは、あらゆる信号歪みをも回避するためにスイッチを切られる。
【００６５】
さらなる変更や改良は、添付の請求の範囲に記載の本発明の要旨を逸脱しない範囲において、加えられ得る。
【国際調査報告】
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