收發(fā)器前端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 一般來說，本發(fā)明涉及通信設(shè)備的收發(fā)器前端的領(lǐng)域。更具體來說，本發(fā)明涉及用于在傳送器和收發(fā)器之間提供隔離的收發(fā)器前端。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于頻分雙工(FDD)通信的收發(fā)器(例如，蜂窩無線電設(shè)備的收發(fā)器)中，接收器通常會經(jīng)歷來自相同收發(fā)器的傳送器的強(qiáng)干擾信號。
[0003]來自傳送器的干擾信號在距離接收信號的載波頻率的雙工距離處具有載波頻率。典型的雙工距離小于載波頻率。通常，雙工距離可能小于100 MHz，而載波頻率可以是例如介于700 MHz與3 GHz之間的某個(gè)值。
[0004]為了能夠以所需性能(例如，達(dá)到良好靈敏度)進(jìn)行操作，優(yōu)選應(yīng)當(dāng)屏蔽(或隔離)接收器以免受收發(fā)器的傳送器的干擾，即，免受傳送頻率的傳送器信號的干擾以及傳送器生成的接收頻率的干擾。還希望屏蔽(或隔離)傳送器以免受接收信號干擾。示例原因包括:為了達(dá)到最佳接收器性能，應(yīng)當(dāng)將盡可能多的接收能量傳遞到接收器；以及在傳送器輸出處出現(xiàn)的接收信號可能會對將傳送的信號造成干擾。
[0005]這種隔離通常是通過芯片外聲波雙工濾波器(雙工器)來實(shí)現(xiàn)的。雙工器的一個(gè)缺點(diǎn)是，它們通常比較昂貴。它們也很龐大，由此會增加收發(fā)器實(shí)現(xiàn)的尺寸。雙工器的頻率也是固定的，如果要支持?jǐn)?shù)個(gè)頻帶，那么就必需使用數(shù)個(gè)雙工器。隨著通信設(shè)備要支持的頻帶數(shù)量的增加，這些問題正變得越來越突出。
[0006]因此，需要在傳送器和接收器之間提供隔離的集成式解決方案。
[0007]典型的芯片上隔離實(shí)現(xiàn)基于干擾源信號的消除。為了實(shí)現(xiàn)接收器輸入處的傳送信號的完美消除，對稱性是必需的，并且電路需要用于均衡接收頻率和傳送頻率的天線阻抗的虛負(fù)載。如果天線阻抗是復(fù)數(shù)(電感性或電容性)和/或隨時(shí)間變化(例如，由于頻率變化和/或變化的天線環(huán)境)，那么完美消除的實(shí)現(xiàn)變得很麻煩。此外，在虛負(fù)載中將損失接收和傳送信號的至少3 dB功率。
[0008]US 2011/0064004 Al公開一種射頻(RF)前端，它包括功率放大器(PA)、噪聲匹配低噪聲放大器(LNA)、平衡網(wǎng)絡(luò)和四端口隔離模塊。隔離模塊將第三端口與第四端口隔離以便防止在第三端口處接收的強(qiáng)的出站信號使耦合到第四端口的LNA飽和。隔離是經(jīng)由電平衡來實(shí)現(xiàn)的。
[0009]與上文所述類似，該解決方案的一個(gè)缺點(diǎn)是，平衡網(wǎng)絡(luò)需要在操作過程中跟蹤天線中的阻抗變化以使得能夠充分隔離。需要同時(shí)跟蹤接收頻率和傳送頻率的阻抗。因此，該實(shí)現(xiàn)是靈敏且復(fù)雜的。該解決方案的另一個(gè)缺點(diǎn)是，由于平衡網(wǎng)絡(luò)的匹配阻抗，將損失接收和傳送信號的至少3 dB功率。
[0010]因此，需要在傳送器和接收器之間提供隔離的備選且改進(jìn)的集成式解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]應(yīng)強(qiáng)調(diào)，術(shù)語“包括”在本說明書中使用時(shí)視為是指定陳述的特征、整體、步驟或組件的存在，但是不排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、組件或其群組。
[0012]一些實(shí)施例的目的是消除以上至少一些缺點(diǎn)并提供在傳送器和接收器之間提供隔離的改進(jìn)的集成式解決方案。
[0013]根據(jù)第一方面，這是通過通信設(shè)備的收發(fā)器前端來實(shí)現(xiàn)的。通信設(shè)備可以是無線或有線通信設(shè)備。
[0014]根據(jù)第一方面，收發(fā)器前端可在信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)處連接至適于傳送具有傳送頻率的傳送信號和接收具有接收頻率的接收信號的信號傳送和接收裝置。信號傳送和接收裝置的示例包括天線、天線的群組和電纜。
[0015]收發(fā)器前端還可在一個(gè)或多個(gè)傳送器節(jié)點(diǎn)處連接至適于產(chǎn)生傳送信號的傳送器，并且可在一個(gè)或多個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)處連接至適于處理接收信號的接收器。
[0016]收發(fā)器前端包括連接至信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)以及接收器節(jié)點(diǎn)中的至少一個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)的傳送頻率阻塞裝置。傳送頻率阻塞裝置具有與傳送頻率相關(guān)聯(lián)的阻塞頻率間隔以及與接收頻率相關(guān)聯(lián)的非阻塞頻率間隔，并且適于阻塞傳送頻率信號在信號傳送和接收裝置與接收器之間的通過。傳送頻率可以包含在阻塞頻率間隔中，而接收頻率可以包含在非阻塞頻率間隔中。
[0017]收發(fā)器前端還包括連接至信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)以及傳送器節(jié)點(diǎn)中的至少一個(gè)傳送器節(jié)點(diǎn)的接收頻率阻塞裝置。接收頻率阻塞裝置具有與接收頻率相關(guān)聯(lián)的阻塞頻率間隔以及與傳送頻率相關(guān)聯(lián)的非阻塞頻率間隔，并且適于阻塞接收頻率信號在信號傳送和接收裝置與傳送器之間的通過。接收頻率可以包含在阻塞頻率間隔中，而傳送頻率可以包含在非阻塞頻率間隔中。
[0018]因此，傳送器可經(jīng)由接收頻率阻塞裝置連接至信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)，而接收器可經(jīng)由傳送頻率阻塞裝置連接至信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)。
[0019]傳送頻率阻塞裝置包括包含至少一個(gè)變壓器的無源組件的網(wǎng)絡(luò)和第一濾波器裝置，第一濾波器裝置適于在傳送頻率具有比在接收頻率更高的阻抗值。
[0020]接收頻率阻塞裝置包括適于在傳送頻率具有比在接收頻率更高的阻抗值的第二濾波器裝置和適于在接收頻率具有比在傳送頻率更高的阻抗值的第三濾波器裝置。
[0021]在一些實(shí)施例中，第一、第二和第三濾波器裝置中的每個(gè)濾波器裝置都包括與第一電容并聯(lián)連接以形成阻塞頻率諧振裝置的第一電感。
[0022]根據(jù)一些實(shí)施例，第一電感可以是變壓器的一部分。在其它實(shí)施例中，第一電感包括獨(dú)立電感。
[0023]濾波器裝置還可包括與阻塞頻率諧振裝置串聯(lián)連接以形成非阻塞頻率諧振裝置的第二電感和第二電容的至少其中之一。
[0024]如果濾波器裝置是低通濾波器裝置，那么濾波器裝置可以包括第二電容。如果濾波器裝置是高通濾波器裝置，那么濾波器裝置可以包括第二電感。在一些實(shí)施例中，濾波器裝置不一定包括第二電感和第二電容中的任一個(gè)，這將在稍后解釋。
[0025]根據(jù)一些實(shí)施例，信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)可連接至第三濾波器裝置的第一節(jié)點(diǎn)，所述一個(gè)或多個(gè)傳送器節(jié)點(diǎn)的第一節(jié)點(diǎn)可連接至第三濾波器裝置的第二節(jié)點(diǎn)和第二濾波器裝置的第一節(jié)點(diǎn)，并且第二濾波器裝置的第二節(jié)點(diǎn)可連接至傳送頻率阻塞裝置的變壓器的第一側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)。
[0026]此外，信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)可連接至傳送頻率阻塞裝置的變壓器的第一側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)，第一濾波器裝置可連接至傳送頻率阻塞裝置的變壓器的第一側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)，并且所述一個(gè)或多個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)的第一節(jié)點(diǎn)可連接至傳送頻率阻塞裝置的變壓器的第二側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)。
[0027]傳送頻率阻塞裝置還可包括連接至傳送頻率阻塞裝置的變壓器的第二側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)的第四濾波器裝置。備選地，傳送頻率阻塞裝置的變壓器的第二側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)可連接至所述一個(gè)或多個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)的第二節(jié)點(diǎn)。
[0028]在一些實(shí)施例中，無源組件的網(wǎng)絡(luò)還包括耦合器，它連接在變壓器的第一側(cè)與變壓器的第二側(cè)之間，并且適于在阻塞頻率間隔消除剩余信號。
[0029]在一些實(shí)施例中，耦合器連接在變壓器的第一側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)與變壓器的第二側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)之間。
[0030]在一些實(shí)施例中，耦合器連接在變壓器的第一側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)與變壓器的第二側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)之間。
[0031]耦合器可以包括連接在變壓器的第一側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)與變壓器的第二側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)或多個(gè)電阻。例如，耦合器可以包括經(jīng)由中間點(diǎn)節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在變壓器的第一側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)與變壓器的第二側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)之間的第一和第二電阻。耦合器還可包括連接在中間點(diǎn)節(jié)點(diǎn)與地之間的第三電容。第一和第二電阻可以或者可以不匹配。在一些實(shí)施例中，耦合器包括連接在中間點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和地之間(例如，與如果存在的第三電容并聯(lián))的第三電感。第三電容和第三電感提供調(diào)諧變壓器兩側(cè)之間的耦合的相位以便恰當(dāng)消除剩余信號的可能性。
[0032]為了使得耦合器能夠消除剩余信號，變壓器的第一側(cè)可適于具有與變壓器的第二側(cè)相反的相位。
[0033]根據(jù)一些實(shí)施例，傳送頻率阻塞裝置包括第一和第二變壓器。在一些實(shí)施例中，無源組件的網(wǎng)絡(luò)包括獨(dú)立的第一和第二變壓器。在其它實(shí)施例中，無源組件的網(wǎng)絡(luò)可以包括單個(gè)變壓器單元，并且第一和第二變壓器是該單個(gè)變壓器單元的第一和第二部分。
[0034]信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)可連接至第一變壓器的第一側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)，所述一個(gè)或多個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)的第一節(jié)點(diǎn)可連接至第一變壓器的第二側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)，并且第一變壓器的第一側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)可連接至第二變壓器的第一側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)。第一濾波器裝置可連接至第二變壓器的第一側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)。第一變壓器的第二側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)可連接至第四濾波器裝置，第二變壓器的第二側(cè)的第一節(jié)點(diǎn)可連接至第五濾波器裝置，并且第二變壓器的第二側(cè)的第二節(jié)點(diǎn)可連接至所述一個(gè)或多個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)的第二節(jié)點(diǎn)。
[0035]在一些實(shí)施例中，適于在接收頻率具有比在傳送頻率更高的阻抗值的第六濾波器裝置可以連接在所述一個(gè)或多個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)的第一和第二節(jié)點(diǎn)之間。
[0036]第二方面是通信設(shè)備的另一收發(fā)器前端。通信設(shè)備可以是無線或有線通信設(shè)備。
[0037]如同第一方面，收發(fā)器前端可在信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)處連接至適于傳送具有傳送頻率的傳送信號和接收具有接收頻率的接收信號的信號傳送和接收裝置。收發(fā)器前端還可在一個(gè)或多個(gè)傳送器節(jié)點(diǎn)處連接至適于產(chǎn)生傳送信號的傳送器，并且可在一個(gè)或多個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)處連接至適于處理接收信號的接收器。
[0038]收發(fā)器前端包括連接至信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)以及接收器節(jié)點(diǎn)中的至少一個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)的傳送頻率阻塞裝置。傳送頻率阻塞裝置具有與傳送頻率相關(guān)聯(lián)的阻塞頻率間隔以及與接收頻率相關(guān)聯(lián)的非阻塞頻率間隔，并且適于阻塞傳送頻率信號在信號傳送和接收裝置與接收器之間的通過。傳送頻率可以包含在阻塞頻率間隔中，而接收頻率可以包含在非阻塞頻率間隔中。
[0039]收發(fā)器前端還包括連接至信號傳送和接收裝置節(jié)點(diǎn)以及所述傳送器節(jié)點(diǎn)中的至少一個(gè)傳送器節(jié)點(diǎn)的接收頻率阻塞裝置。接收頻率阻塞裝置具有與接收頻率相關(guān)聯(lián)的阻塞頻率間隔以及與傳送頻率相關(guān)聯(lián)的非阻塞頻率間隔，并且適于阻塞接收頻率信號在信號傳送和接收裝置與傳送器之間的通過。接收頻率可以包含在阻塞頻率間隔中，而傳送頻率可以包含在非阻塞頻率間隔中。
[0040]接收頻率阻塞裝置包括包含至少一個(gè)變壓器的無源組件的網(wǎng)絡(luò)和第一濾波器裝置，第一濾波器裝置適于在接收頻率具有比