用于减小有源电路互调失真的方法和阻抗匹配网络技术

一种在有源电路的输出处减小互调失真的技术，其中上述有源电路具有偶阶和奇阶非线性度。以由奇阶非线性度产生的ＩＭ３产物抵消由有源电路的偶阶非线性度产生的ＩＭ３产物。通过调节有源电路的源或负载阻抗或两者，操纵ＩＭ３产物的幅度和相位。通过在分谐波和第二谐波频率（即，ＩＭ２产物的频率）处调节有源电路的阻抗，可以操纵由偶阶非线性度产生的ＩＭ２产物的幅度和相位。通过在分谐波或第二谐波频率或两者处，适当地调谐或“匹配”有源电路的源或负载或两者的阻抗，可以调节ＩＭ２产物的幅度和相位，从而由于偶阶非线性度导致的ＩＭ３产物近似删除ＩＭ３产物。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及电子电路，具体地说，涉及减小有源电路的互调(intermodulation)失真的阻抗匹配网络。通常在许多电子电路(electronics circuit)包括通信系统的接收机和发射机中使用有源电路(诸如低噪声放大器(LAN)和功率放大器(PA))。可用线性度(linearity)、噪声指数(figure)、功率消耗等定量表示有源电路的性能。一般，这些特性导致相互冲突的设计考虑。用下列传递函数近似无记忆(memoryless)有源电路y(x)＝a1·x＋a2·x2＋a3·x3+更高阶项等式(1)其中，x是输入信号，y(x)是输出信号，而a1、a2和a3是定义有源电路的线性度的系数。为了简化分析，一般忽略更高阶项(即，高于第三阶的项)。对一个理想的线性有源电路，系数a2和a3是0.0，而且输出信号简单地与的输入信号按a1成比例。然而，所有有源电路都受到用系数a2和a3定量表示的一些量的非线性度。系数a2定义第二阶非线性度的量，而系数a3定义第三阶非线性度的量。在窄带通信系统中使用有源电路，其中上述通信系统根据具有预定带宽和中心频率的输入RF信号进行操作。输入RF信号一般包括位于频谱内的所需信号以及其它不需要的信号。在有源电路中的非线性度导致不想要的信号互调，从而使得产物(product)都落在所需信号带内。例如，输入RF信号包括以fd为中心的所需信号m(t)和在f1和f2下的不想要的(即，寄生)信号。输入RF信号可表示如下x(t)＝m(t)＋g1·cos(ω1t)＋g2·cos(ω2t)等式(2)当向具有等式(1)的传递函数的有源电路提供输入RF信号x(t)，其中a2和a3是非零值时，产生互调产物。附图说明图1A示出输入RF信号和互调产物。具体地说，有源电路第二阶非线性度(即，由等式1中的x2项所致)在不同频率下产生第二阶互调(IM2)产物，它包括由于不想要的信号得到的在频率(f2－f1)、(2·f1)、(2·f2)和(f1＋f2)下的那些IM2产物。由于有源电路的非线性输入阻抗和在输出和输入之间的耦合，使得这些IM2产物出现在有源电路的输出端，而且还出现在有源电路的输入端。于是，有源电路相同的第二阶非线性度可将这些IM2产物与最初不想要的信号混合产生在多个频率下的，包括落在所需频带内的第三阶互调(IM3)产物。此外，有源电路的第三阶非线性度(例如，在等式1中的x3项所致)产生的IM3产物与第二阶非线性度所得的IM3产物的频率相同。落在所需频带内的IM3产物是那些在频率为(2·f2－f1)和(2·f1－f2)下的产物。作为具体例子，假定f1＝880MHz，f2＝881MH和fd＝882MHz。有源电路的第二阶非线性度产生在(f2－f1)＝1MHz、(2·f1)＝1760MHz、(2·f2)＝1762MHz和(f2＋f1)＝1761MHz的IM2产物。这些IM2产物中的一些与最初不想要的信号混合以产生出现在所需信号频率fd处的IM3产物。具体而言，在(f2－f1)处的IM2产物与在f2处的不想要信号混合以产生在(f2－f1)＋f2＝882MHz处的IM3产物，以及在(2·f2)处的IM2产物与在f1处的不想要信号混合以产生在(2·f2－f1)＝882MHz处的IM3产物。如图1A所示，三个IM3产物(f2－f1)＋f2、(2·f2)－f1和(2·f2－f1)落在所需信号频带内。在所需信号频率处的组合IM3产物的全部幅度依赖于各IM3产物的数值和相位。在最坏的情况下，所有IM3都具有相同的相位并相长地(constructively)相加，从而导致在所需频率处的可能最大的干扰信号(即，最大IM3失真)。干扰信号就象噪声，降低其中用到有源电路的系统的性能。可见，减小干扰IM3产物的幅度的技术是非常希望的，特别是在通信系统中。专利技术概述本专利技术提供减小在具有偶阶和奇阶非线性度d有源电路的输出端的互调失真的技术。特别是，由奇阶非线性度产生的IM3产物抵消(cancel against)有源电路的偶阶非线性度产生的IM3产物。通过调节有源电路的源或负载阻抗或两者，操纵IM3产物的幅度和相位。可通过在分谐波(sub-harmonic)(Δf)和第二谐波(2f)频率(即IM2产物的频率)下，调节有源电路的源或负载阻抗或两者阻抗来操纵由偶非线性度产生的IM2产物的幅度和相位。通过在基频(f)处调节有源电路的源和/或负载阻抗，可操纵奇阶非线性度产生的IM3产物的幅度和相位。通过在分谐波或第二谐波频率或两者处，适当调谐或“匹配”有源电路的源或负载或两者的阻抗，可调节IM2产物的幅度和相位，从而由偶阶非线性度所致的在所需信号频带内的IM3产物(理想地)抵消由于奇阶非线性度所致的IM3产物到更高程度。另一方面，通过在基频处适当地匹配有源电路的源或负载或两者的阻抗，可调节由于奇阶非线性度所致的在所需信号频带内的IM3产物的幅度和相位来消除由于偶阶非线性度所致的IM3产物。本专利技术的一个具体实施例提供电子电路，包括有源电路和至少一个匹配网络。有源电路包括耦合到信号源的输入端和耦合到负载的输出端。有源电路具有偶阶非线性度和奇阶非线性度，而且配置成对输入信号进行操纵，上述输入信号包括以第一频率为中心的所需信号和以第二频率为中心的不想要的信号。将匹配网络耦合在信号源和有源电路的输入端之间或在负载和有源电路的输出端之间。在分谐波频率或第二频率的第二谐波或两者处调谐匹配网络，以减小互调失真。通过用由于奇阶非线性度所致的互调产物抵消由于偶阶非线性度所致的互调产物，调谐匹配网络以减小互调失真。在一个实施例中，有源电路是晶体管。本专利技术的另一个具体实施例提供用于减小对输入信号进行操作的有源电路的互调失真的方法，其中上述输入信号包括以第一频率为中心的所需信号和以第二频率为中心的不想要的信号。根据该方法，确定有源电路的负载和源阻抗。于是，用具有输入和输出的非线性模型建立有源电路的模型。模型输入耦合到源阻抗和模型输出耦合到负载阻抗。定义第一匹配网络并耦合在模型输入和源阻抗之间或模型输出和负载阻抗之间。于是，用在分谐波频率或第二频率的第二谐波处计算的阻抗值，对于第一匹配网络的一个或多个阻抗值，计算由于有源电路所致的互调失真。选择对于减小互调失真的第一匹配网络的阻抗值。在上述实施例中，可提供第二匹配网络。在这种情况下，将一个匹配网络耦合到有源电路的输入并将另一个匹配网络耦合到有源电路的输出。参照下列说明书、权利要求书和附图，上述以及本专利技术的其它方面将显而易见。附图简述图1A示出输入RF信号和互调产物；图1B示出由于所需信号本身产生的有源电路中的非线性度所致的IM3失真的产生。图1C示出如图1B所示的互调产物的产生；图2示出采用本专利技术的阻抗匹配技术来减小互调失真的电路结构；图3A示出共射极放大器的实施例；图3B示出图3A中的共射极放大器的等效电路的示意图；图4示出运用本专利技术对低IM3失真最优化的低噪声放大器(LNA)的特定实施例的示意图；图5示出作为Zs(Δω)的实部和Zs(2ω)的虚部函数的LNA的IIP3曲线图；和图6A和6B示出IIP3性能分别对输入音调的中心频率和偏置(Δf)频率的依赖性。具体实施例的描述在蜂窝电话应用中，通常在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子电路，其特征在于，包括：有源电路，包括耦合到信号源的输入以及耦合到负载的输出，其中上述有源电路具有偶阶非线性度和奇阶非线性度，并构成以对来自信号源的输入信号进行操作，其中所述输入信号包括以第一频率为中心的所需信号和以第二频率为中 心的不想要信号；和第一匹配网络，在所述信号源和有源电路的输入之间或所述负载和有源电路的输出之间耦合；其中，在分谐波频率或所述第二频率的第二谐波或者两者处调谐第一匹配网络，以减小由于有源电路的偶阶和奇阶非线性度所致的互调失真。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V阿帕林，CK佩尔西科，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]