收發(fā)機前端的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及用于通信設備的收發(fā)機前端的領域。更具體地，本發(fā)明涉及提 供發(fā)射機與接收機之間的隔離的收發(fā)機前端。
【背景技術】
[0002] 在用于頻分雙工（FDD)通信的收發(fā)機（例如，蜂窩無線電設備的收發(fā)機）中，接收 機通常經(jīng)歷來自相同收發(fā)機的發(fā)射機的強干擾信號。
[0003] 來自發(fā)射機的干擾信號在與接收信號的載波頻率相距雙工距離（duplex distance)處具有載波頻率。與載波頻率相比，典型的雙工距離較小。通常，雙工距離可以 小于100MHz，而載波頻率可以例如為700MHz與3GHz之間的某一值。
[0004] 為了能夠以所需的性能（例如，實現(xiàn)良好的靈敏度）操作，優(yōu)選地應當保護接收機 免遭來自收發(fā)機的發(fā)射機的干擾（或使其與干擾隔離），所述干擾來自發(fā)射頻率處的發(fā)射 機信號以及發(fā)射機在接收頻率處產(chǎn)生的干擾。還期望保護發(fā)射機免受接收信號影響（或使 其與接收信號隔離）。示例性原因包括應當將盡量多的接收能量傳送到接收機以得到最佳 的接收機性能并且在發(fā)射機輸出端出現(xiàn)的接收信號可能對要發(fā)送的信號造成干擾。
[0005] 通常通過片外聲波雙工濾波器（雙工器）來實現(xiàn)這種隔離。雙工器的缺點是它們 通常很貴。它們還可能很大，這增加了收發(fā)機實現(xiàn)的尺寸。雙工器還是頻率固定的，這使得 如果要支持多個頻帶，則必須使用多個雙工器。隨著通信設備要支持的頻帶的數(shù)量增加，這 些問題變得越來越明顯。
[0006] 因此，需要在發(fā)射機與接收機之間提供隔離的多頻帶解決方案。
[0007] 典型的多頻帶隔離實現(xiàn)基于消除干擾源信號。為了實現(xiàn)在接收機輸入端處對發(fā)送 信號的理想消除，對稱性是必須的，并且電路需要虛擬（dummy)負載，該虛擬負載在接收頻 率和發(fā)射頻率處等于天線阻抗。如果天線阻抗是復數(shù)（電感或電容）和/或隨時間而改變 (例如，由于頻率改變和/或變化的天線環(huán)境），理想消除的實現(xiàn)變得麻煩，例如，這是因為 虛擬負載必須在接收頻率和發(fā)射頻率處同時跟蹤天線阻抗。此外，在虛擬負載中將損耗約 3dB的接收信號和發(fā)送信號的功率。
[0008] 典型的多頻帶隔離實現(xiàn)還使用變壓器。這種實現(xiàn)的缺點是片上變壓器很難實現(xiàn)。 該問題進一步促使這種實現(xiàn)的不完美和損耗。
[0009] US 2011/0064004 Al公開了射頻（RF)前端，該RF前端包括功率放大器（PA)、噪 聲匹配的低噪聲放大器（LNA)、平衡網(wǎng)絡、以及四端口隔離模塊。隔離模塊將第三端口與第 四端口隔離，以防止在第三端口處接收的強輸出信號使耦合到第四端口的LNA飽和。經(jīng)由 電平衡來實現(xiàn)隔離。
[0010] 與上文所述的類似地，該解決方案的缺點是平衡網(wǎng)絡需要在操作期間跟蹤天線的 阻抗變化以實現(xiàn)足夠的隔離。需要同時在接收頻率和發(fā)射頻率跟蹤阻抗。因此，實現(xiàn)是敏 感且復雜的。該解決方案的其他缺點在于：由于平衡網(wǎng)絡的匹配阻抗，因此將損耗約3dB的 接收信號和發(fā)送信號的功率，并且該解決方案需要變壓器。
[0011] 因此，需要提供發(fā)射機與接收機之間的隔離的備選的改善的多頻帶解決方案。

【發(fā)明內容】

[0012] 應當強調的是，當在說明書中使用術語"包括/包含"時，術語"包括/包含"用于 指定存在所述特征、整體、步驟、或組件，但是不排除存在或添加一個或更多個其他特征、整 體、步驟、組件或其組合。
[0013] 一些實施例的目的是避免上述缺點中的至少一些并且提供在發(fā)射機與接收機之 間提供隔離的改善的多頻帶解決方案。
[0014] 根據(jù)第一方面，這是通過用于通信設備的收發(fā)機前端來實現(xiàn)的。所述收發(fā)機前端 在一個或更多個信號發(fā)送和接收裝置節(jié)點處可連接到信號發(fā)送和接收裝置，所述信號發(fā)送 和接收裝置適于發(fā)送具有發(fā)射頻率的發(fā)送信號并且接收具有接收頻率的接收信號；所述收 發(fā)機前端在一個或更多個發(fā)射機節(jié)點處可連接到發(fā)射機，所述發(fā)射機適于產(chǎn)生所述發(fā)送信 號；以及所述收發(fā)機前端在一個或更多個接收機節(jié)點處可連接到接收機，所述接收機適于 處理所述接收信號。
[0015] 根據(jù)一些實施例，所述信號發(fā)送和接收裝置可以包括天線。在一些實施例中，信號 發(fā)送和接收裝置可以包括兩個或更多個天線、天線陣列、天線矩陣、或者任何其他適當?shù)奶?線裝置。
[0016] 所述收發(fā)機前端包括：發(fā)射頻率抑制濾波器裝置、發(fā)射頻率消除裝置、接收頻率抑 制濾波器裝置、以及接收頻率消除裝置。
[0017] 所述發(fā)射頻率抑制濾波器裝置連接到所述信號發(fā)送和接收裝置節(jié)點和所述接收 機節(jié)點。所述發(fā)射頻率抑制濾波器裝置適于抑制具有所述發(fā)射頻率的信號的傳送并通過具 有所述接收頻率的信號。
[0018] 所述接收頻率抑制濾波器裝置連接到所述信號發(fā)送和接收裝置節(jié)點和所述發(fā)射 機節(jié)點。所述接收頻率抑制濾波器裝置適于抑制具有所述接收頻率的信號的傳送并通過具 有所述發(fā)射頻率的信號。
[0019] 所述發(fā)射頻率消除裝置連接到所述信號發(fā)送和接收裝置節(jié)點和所述接收機節(jié)點。 所述發(fā)射頻率消除裝置適于產(chǎn)生一個或更多個第一消除信號以在所述接收機節(jié)點處消除 由所述發(fā)射頻率抑制濾波器裝置傳送的具有所述發(fā)射頻率的抑制信號。
[0020] 所述接收頻率消除裝置連接到所述信號發(fā)送和接收裝置節(jié)點和所述發(fā)射機節(jié)點。 所述接收頻率消除裝置適于產(chǎn)生一個或更多個第二消除信號以在所述信號發(fā)送和接收裝 置節(jié)點處消除由所述接收頻率抑制濾波器裝置傳送的具有所述接收頻率的抑制信號。
[0021] 所述發(fā)射頻率抑制濾波器裝置和接收頻率抑制濾波器裝置可以例如包括一個或 更多個濾波器。
[0022] 在一些實施例中，所述發(fā)射頻率抑制濾波器裝置可以適于在所述發(fā)射頻率處具有 比在所述接收頻率處更高的阻抗值；以及所述接收頻率抑制濾波器裝置可以適于在所述接 收頻率處具有比在所述發(fā)射頻率處更高的阻抗值。
[0023] 所述發(fā)射頻率消除裝置和所述接收頻率消除裝置可以例如包括一個或更多個阻 抗（例如，純電阻或復阻抗）或一個或更多個跨導。
[0024] 在一些實施例中，所述發(fā)射頻率消除裝置適于將所述第一消除信號作為一個或更 多個電流產(chǎn)生，所述一個或更多個電流與具有發(fā)射頻率的抑制信號的相應電流相匹配，并 且所述接收頻率消除裝置適于將所述第二消除信號作為一個或更多個電流產(chǎn)生，所述一個 或更多個電流與具有接收頻率的抑制信號的相應電流相匹配。
[0025] 在一些實施例中，所述發(fā)射頻率消除裝置適于將所述第一消除信號作為一個或更 多個電流產(chǎn)生，所述一個或更多個電流具有與具有所述發(fā)射頻率的抑制信號的相應電流實 質上相反的相位和實質上相等的幅度；以及所述接收頻率消除裝置適于將所述第二消除信 號作為一個或更多個電流產(chǎn)生，所述一個或更多個電流具有與具有所述接收頻率的抑制信 號的相應電流實質上相反的相位和實質上相等的幅度。
[0026] 例如，第一消除信號可以作為一個或更多個電流產(chǎn)生，所述一個或更多個電流 (在從信號發(fā)送和接收裝置到接收機的方向上）具有與具有發(fā)射頻率的抑制信號的相應電 流（在從信號發(fā)送和接收裝置到接收機的方向上）實質上相反的相位和實質上相等的幅 度，使得當?shù)谝幌盘栯娏髦械拿恳粋€與其具有發(fā)射頻率的抑制信號的相應電流相結合 (相加、合并等）時，具有發(fā)射頻率的抑制信號的相應電流被消除或至少減小。在類似示例 中，第二消除信號可以作為一個或更多個電流產(chǎn)生，所述一個或更多個電流（在從發(fā)射機 到信號發(fā)送和接收裝置的方向上）具有與具有接收頻率的抑制信號的相應電流（在從發(fā) 射機到信號發(fā)送和接收裝置的方向上）實質上相反的相位和實質上相等的幅度，使得當?shù)?二消除信號電流中的每一個與其具有接收頻率的抑制信號的相應電流相結合（相加、合并 等）時，具有接收頻率的抑制信號的相應電流被消除或至少減小。
[0027] 在這些實施例中的一些實施例中，第一消除信號作為電流產(chǎn)生，所述電流具有與 具有發(fā)射頻率的抑制信號的相應電流相反的相位和相等的幅度，并且第二消除信號作為電 流產(chǎn)生，所述電流具有與具有接收頻率的抑制信號的相應電流相反的相位和相等的幅度。
[0028] 第一相位與第二相位實質上相反可以例如被定義為第一相位與第二相位之間的 絕對差落入?yún)^(qū)間[0.8 31 ;1. 2 31]內。在另一示例中，如果第一相位與第二相位之間的絕對 差落入?yún)^(qū)間[140 ;220]度內，則第一相位可以被定義為與第二相位實質上相反。第一幅度 實質上等于第二幅度可以例如被定義為第一幅度與第二幅度之間的（根據(jù)定義通過第一 幅度或第二幅度歸一化的）絕對差落入?yún)^(qū)間[0 ;0. 2]內。
[0029] 根據(jù)一些實施例，所述收發(fā)機前端還適于將所述第一消除信號電流中的每一個與 其具有所述發(fā)射頻率的抑制信號的相應電流相結合并且將所述第二消除信號電流中的每 一個與其具有所述接收頻率的抑制信號的相應電流相結合。
[0030] 在一些實施例中，所述收發(fā)機前端還可以包括：第一信號加法器，適于（針對所述 一個或更多個第一消除信號中的每一個）將所述第一消除信號與具有所述發(fā)射頻率并且 由所述發(fā)射頻率抑制濾波器裝置傳送的相應抑制信號相加；以及輸出第一進一步抑制信 號，所述第一進一步抑制信號的幅度低于具有所述發(fā)射頻率的相應抑制信號的幅度。類似 地，在一些實施例中，所述收發(fā)機前端還可以包括：第二信號加法器，適于（針對所述一個 或更多個第二消除信號中的每一個）將所述第二消除信號與具有所述接收頻率并且由所 述接收頻率抑制濾波器裝置傳送的相應抑制信號相加；以及輸出第二進一步抑制信號，所 述第二進一步抑制信號的幅度低于具有所述接收頻率的相應抑制信號的幅度。
[0031] 在一些實施例中，所述第一進一步抑制信號的幅度和所述第二進一步抑制信號的 幅度中的至少一個等于〇(或至少實質上等于〇)。
[0032] 根據(jù)一些實施例，所述一個或更多個信號發(fā)送和接收裝置節(jié)點包括第一信號發(fā)送 和接收裝置節(jié)點和第二信號發(fā)送和接收裝置節(jié)點，所述一個或更多個發(fā)射機節(jié)點包括第一 發(fā)射機節(jié)點和第二發(fā)射機節(jié)點，并且所述一個或更多個接收機節(jié)點包括第一接收機節(jié)點和 第二接收機節(jié)點。當考慮將差分組件（例如，差分輸出發(fā)射機、差分輸入接收機和差分天線 端口）與收發(fā)機前端一起使用時，這些實施例特別適合。
[0033] 在這些實施例中，所述發(fā)射頻