CN103634240A - 信号转换电路与信号转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号转换电路包含有：一第一切换电路；一第二切换电路；以及一第一平衡/不平衡转换器，具有一第一信号端耦接于一天线，一第二信号端耦接于该第一切换电路，以及一第三信号端耦接于该第二切换电路；其中当该第一平衡/不平衡转换器操作于一第一信号转换模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路分别用来将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一第一信号处理电路，当该第一平衡/不平衡转换器不操作于该第一信号转换模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路分别用来将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一参考电压。

Description

信号转换电路与信号转换方法

技术领域

本发明关于一信号转换电路以及一信号转换方法，尤指利用一较低成本的方式来解决一信号转换电路的信号渗漏问题的电路以及其相关方法。

背景技术

在一无线通信系统中，一传送/接收切换电路(T/R Switch)是负责用来选择性地将一天线耦接到一传送电路或一接收电路。当该传送/接收切换电路将该天线耦接到一传送电路时，该传送电路就会产生一传送信号至该天线以发送该传送信号。反之，当该传送/接收切换电路将该天线耦接到一接收电路时，该接收电路就会从该天线端接收一接收信号。但是，当该传送/接收切换电路将该天线耦接到该接收电路以接收该接收信号时，该接收电路有可能会接收到从该传送电路传过来的渗漏信号，如此一来就会影响到该接收信号的正确性。进一步而言，上述问题的原因是因为该传送/接收切换电路的信号阻隔效果较差所造成的。因此，如何用一较低成本的方式来解决一无线前端电路的信号渗漏问题已成为无线通信系统领域所亟需解决的问题。

发明内容

因此，本发明的一目的在于提供一较低成本的方式来解决一信号转换电路的信号渗漏问题的电路以及其相关方法。

依据本发明的一第一实施例，其提供一种信号转换电路。该信号转换电路包含有一第一切换电路、一第二切换电路以及一第一平衡/不平衡转换器。该第一平衡/不平衡转换器具有一第一信号端耦接于一天线，一第二信号端耦接于该第一切换电路，以及一第三信号端耦接于该第二切换电路。当该第一平衡/不平衡转换器操作于一第一信号转换模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路分别用来将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一第一信号处理电路，当该第一平衡/不平衡转换器不操作于该第一信号转换模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路分别用来将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一参考电压。

依据本发明的一第二实施例，其提供一种信号转换方法。该信号转换方法包含有：提供一第一切换电路；提供一第二切换电路；提供一第一平衡/不平衡转换器，该第一平衡/不平衡转换器具有一第一信号端耦接于一天线，一第二信号端耦接于该第一切换电路，以及一第三信号端耦接于该第二切换电路。当该第一平衡/不平衡转换器操作于一第一信号转换模式时，利用该第一切换电路以及该第二切换电路来分别将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一第一信号处理电路；以及当该第一平衡/不平衡转换器不操作于该第一信号转换模式时，利用该第一切换电路以及该第二切换电路来分别将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一参考电压。

综上所述，本发明的射频前端电路至少可以节省至少一颗外接式的传送/接收切换电路的成本。

附图说明

图1为本发明一种信号转换电路的一实施例示意图;

图2为本发明一信号转换电路操作在一信号接收模式的一实施例示意图;

图3为本发明一信号转换电路操作在一信号传送模式的一实施例示意图;

图4为本发明一种信号转换方法的一实施例流程图。

其中，附图标记说明如下：

100信号转换电路；

102天线；

104第一切换电路；

106第二切换电路；

108第一平衡/不平衡转换器；

110第三切换电路；

112第四切换电路；

114第二平衡/不平衡转换器；

116第一信号处理电路；

118第二信号处理电路；

1082、1142第一电容；

1084、1144第一电感；

1086、1146第二电感；

1088、1148第二电容。

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利权利要求范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及申请专利权利要求范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参考图1。图1所示依据本发明一种信号转换电路100的一实施例示意图。信号转换电路100可应用在一无线通信系统的一射频前端电路中，因此信号转换电路100可耦接于一天线102。信号转换电路100包含有一第一切换电路104、一第二切换电路106、一第一平衡/不平衡转换器108、一第三切换电路110、一第四切换电路112以及一第二平衡/不平衡转换器114。第一平衡/不平衡转换器108具有一第一信号端N1耦接于天线102，一第二信号端N2耦接于第一切换电路104，以及一第三信号端N3耦接于第二切换电路106。第二平衡/不平衡转换器114具有一第一信号端耦接于天线102，一第二信号端N4耦接于第三切换电路110，以及一第三信号端N5耦接于第四切换电路112。

依据本实施例，当第一平衡/不平衡转换器108操作于一第一信号转换模式时，第一切换电路104以及第二切换电路106分别用来将第二信号端N2以及第三信号端N3耦接于一第一信号处理电路116，当第一平衡/不平衡转换器108不操作于该第一信号转换模式时，第一切换电路104以及第二切换电路106分别用来将第二信号端N2以及第三信号端N3耦接于一参考电压(即一接地电压Vgnd)。当第二平衡/不平衡转换器114操作于一第二信号转换模式时，第三切换电路110以及第四切换电路112分别用来将第二平衡/不平衡转换器114的第二信号端N4与第三信号端N5耦接于一第二信号处理电路118；当第二平衡/不平衡转换器114不操作于该第二信号转换模式时，第三切换电路110以及第四切换电路112分别用来将第二平衡/不平衡转换器114的第二信号端N4以及第三信号端N5耦接于该参考电压(即一接地电压Vgnd)。请注意，在此实施例中，该第一信号转换模式可以该无线通信系统的一信号接收模式，而该第二信号转换模式可以是该无线通信系统的一信号传送模式。因此，第一信号处理电路116就可以是该无线通信系统中的一接收电路，而第二信号处理电路118就可以是该无线通信系统中的一传送电路。

此外，在本实施例中，第一平衡/不平衡转换器108的第一信号端N1以及第二平衡/不平衡转换器114的该第一信号端(N1)是直接连接于天线102。换句话说，第一平衡/不平衡转换器108、第二平衡/不平衡转换器114以及天线102之间并没有设置一传送/接收切换电路(T/R Switch)来切换天线102与第一平衡/不平衡转换器108以及第二平衡/不平衡转换器114之间的连接。因此，本实施例的射频前端电路至少可以节省至少一颗传送/接收切换电路的成本。另一方面，为了减小本实施例的射频前端电路的面积以进一步减少该射频前端电路的制作成本，第一、第二、第三、第四切换电路104、106、110、112、第一平衡/不平衡转换器108以及第二平衡/不平衡转换器114均位于同一晶片中。在另一实施例中，本发明也可以第一、第二、第三、第四切换电路104、106、110、112、第一平衡/不平衡转换器108、第二平衡/不平衡转换器114、第一信号处理电路116以及第二信号处理电路118均位于同一晶片中，此亦属于本发明的范畴所在。

依据本发明之实施例，第一平衡/不平衡转换器108包含有一第一电容1082、一第一电感1084、一第二电感1086以及一第二电容1088。第一电容1082具有一第一端点(即N1)耦接于天线102。第一电感1084具有一第一端点耦接于该参考电压(即接地电压Vgnd)，以及一第二端点(即N2)耦接于第一电容1082的该第二端点(即N2)与第一切换电路104。第二电感1086具有一第一端点(即N1)耦接于天线102。第二电容1088具有一第一端点耦接于该参考电压(即接地电压Vgnd)，以及一第二端点(即N3)耦接于第二电感1086的该第二端点(即N3)与第二切换电路106。

此外，第二平衡/不平衡转换器114包含有一第一电容1142、一第一电感1144、一第二电感1146以及一第二电容1148。第一电容1142具有一第一端点(即N1)耦接于天线102。第一电感1144具有一第一端点耦接于该参考电压(即接地电压Vgnd)，以及一第二端点(即N4)耦接于第一电容1142的该第二端点(即N4)与第三切换电路110。第二电感1146具有一第一端点(即N1)耦接于天线102。第二电容1148具有一第一端点耦接于该参考电压(即接地电压Vgnd)，以及一第二端点(即N5)耦接于第二电感1146的该第二端点(即N5)与第四切换电路112。

为了使得第一电容1082与第一电感1084所构成的一共振频率F1大致上相等于第二电容1088与第二电感1086所构成的一共振频率F2，因此在此实施例中，第一电容1082的一电容值C1与第一电感1084的一电感值L1可分别大致上相等第二电容1088的一电容值C2与第二电感1086的一电感值L2。同理，为了使得第一电容1142与第一电感1144所构成的一共振频率F3大致上相等于第二电容1148与第二电感1146所构成的一共振频率F4，因此在此实施例中，第一电容1142的一电容值C3与第一电感1084的一电感值L3可分别大致上相等第二电容1148的一电容值C4与第二电感1146的一电感值L4。请注意，此并不作为本发明的限制所在，只要是可以使得第一电容1082的电容值C1与第一电感1084的电感值L1的乘积大致上相等于第二电容1088的电容值C2与第二电感1086的电感值L2的乘积的设计，以及/或使得第一电容1142的电容值C3与第一电感1084的电感值L3的乘积大致上相等第二电容1148的电容值C4与第二电感1146的电感值L4的乘积的计设均属于本发明的范畴所在。

为了简化起见，在此实施例中，电容值C1、C2、C3与C4均大致上相等，其可用一电容值C来表示，而电感值L1、L2、L3与L4均大致上相等，其可用一电感值L来表示，因此共振频率F1、F2、F3、F4亦大致上相等，其可用一共振频率F来表示。共振频率F可用以下方程式(1)来表示：

$F=\frac{1}{\sqrt{L*C}},---\left(1\right)$

其中共振频率F可以设计为本发明的无线通信系统的一接收信号以及一传送信号的信号频率。

因此，当信号转换电路100操作在信号接收模式时(即该第一信号转换模式)，第三切换电路110以及第四切换电路112会分别将第二平衡/不平衡转换器114的第二信号端N4以及第三信号端N5耦接于接地电压Vgnd，如图2所示。图2所示是依据本发明信号转换电路100操作在该信号接收模式之一实施例示意图。当第一电容1142与第一电感1144的共同连接端点N4以及第二电感1146与第二电容1148的共同连接端点N5都连接到接地电压Vgnd时，第一电容1142与第一电感1144就会形成一带阻滤波器(band-stopfilter)，而第二电感1146与第二电容1148亦会形成另一个带阻滤波器，其中上述两个带阻滤波器会将信号频率为F的信号滤掉。换句话说，当信号转换电路100操作在信号接收模式时，对于端点N1而言，上述两个带阻滤波器在等效上可视为开路(open circuit)的状态。因此，当信号转换电路100操作在信号接收模式时，端点N1就可以有效地隔绝于传送电路(即第二信号处理电路118)之外，进而使得接收信号Sin可以不受传送电路的影响，且接收信号Sin也不会渗漏到传送电路。

反之，当信号转换电路100操作在信号传送模式时(即该第二信号转换模式)，第一切换电路104以及第二切换电路106会分别将第一平衡/不平衡转换器108的第二信号端N2以及第三信号端N3耦接于接地电压Vgnd，如图3所示。图3所示是依据本发明信号转换电路100操作在该信号传送模式的一实施例示意图。当第一电容1082与第一电感1084的共同连接端点N2以及第二电感1086与第二电容1088的共同连接端点N3都连接到接地电压Vgnd时，第一电容1082与第一电感1084就会形成一带阻滤波器，而第二电感1086与第二电容1088亦会形成另一个带阻滤波器，其中上述两个带阻滤波器会将信号频率为F的信号滤掉。换句话说，当信号转换电路100操作在信号传送模式时，对于端点N1而言，上述两个带阻滤波器在等效上可视为开路(open circuit)的状态。因此，当信号转换电路100操作在信号传送模式时，接收电路(即第一信号处理电路116)就可以有效地隔绝于端点N1之外，进而使得传送信号Sout不会渗漏到接收电路，且接收电路的信号也不会影响到传送信号Sout。

请注意，在本实施例中，第一信号处理电路116是一差动的接收电路，而第二信号处理电路118是一差动的传送电路。因此，第一信号处理电路116会具有两个信号端点(即+与-)分别耦接于第一切换电路104与第二切换电路106以接收来自第一平衡/不平衡转换器108的差动接收信号。第二信号处理电路118会具有两个信号端点(即+与-)分别耦接于第三切换电路110与第四切换电路112以将差动传送信号传送到第二平衡/不平衡转换器114。

另一方面，本发明的方法并不受限于同时使用在一差动的收发系统中，其亦可以单独地使用在一差动的接收电路，或单独地使用在一差动的传送电路中。举例来说，当本发明的开关方法单独地使用在一差动的接收电路中时，若该差动的接收电路操作在一信号接收模式时，一第一切换电路以及一第二切换电路(可类比为图1所示的第一切换电路104以及第二切换电路106)会将一平衡/不平衡转换器(可类比为图1所示的第一平衡/不平衡转换器108)的两个信号端点耦接至一接收电路(可类比为图1所示的第一信号处理电路116)以接收来自一天线的一接收信号。若该差动的接收电路不操作在该信号接收模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路(可类比为图1所示的第一切换电路104以及第二切换电路106)会将该平衡/不平衡转换器(可类比为图1所示的第一平衡/不平衡转换器108)的两个信号端点耦接至一接地电压以有效地隔绝该天线与该接收电路。由于其运作原理是相似于图1的信号转换电路100的接收电路部分，因此其细部运作在此不另赘述。

在另一例子中，当本发明的开关方法单独地使用在一差动的传送电路中时，若该差动的接收电路操作在一信号传送模式时，一第一切换电路以及一第二切换电路(可类比为图1所示的第三切换电路110以及第四切换电路112)会将一平衡/不平衡转换器(可类比为图1所示的第二平衡/不平衡转换器114)的两个信号端点耦接至一传送电路(可类比为图1所示的第二信号处理电路118)以传送一传送信号到一天线。若该差动的传送电路不操作在该信号传送模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路(可类比为图1所示的第三切换电路110以及第四切换电路112)会将该平衡/不平衡转换器(可类比为图1所示的第二平衡/不平衡转换器114)的两个信号端点耦接至一接地电压以有效地隔绝该天线与该传送电路。由于其运作原理是相似于图1的信号转换电路100的传送电路部分，因此其细部运作在此不另赘述。

上述关于信号转换电路100的方法可简化为下列步骤402-410，如图4所示。图4所示是依据本发明一种信号转换方法400的一实施例流程图。倘若大体上可达到相同的结果，并不需要一定照图4所示的流程中的步骤顺序来进行，且图4所示的步骤不一定要连续进行，亦即其他步骤亦可插入其中。信号转换方法400包含有：

步骤402：提供一第一平衡/不平衡转换器(Balun)，该第一平衡/不平衡转换器具有一第一信号端耦接于一天线；

步骤404：提供一第一切换电路耦接于该第一平衡/不平衡转换器的一第二信号端；

步骤406：提供一第二切换电路耦接于该第一平衡/不平衡转换器的一第三信号端；

步骤408：提供一第二平衡/不平衡转换器(Balun)，该第二平衡/不平衡转换器具有一第一信号端耦接于该天线；

步骤410：提供一第三切换电路耦接于该第二平衡/不平衡转换器的一第二信号端；

步骤412：提供一第四切换电路耦接于该第二平衡/不平衡转换器的一第三信号端；

步骤414：当该第一平衡/不平衡转换器操作于一第一信号转换模式时，利用该第一切换电路以及该第二切换电路来分别将该第一平衡/不平衡转换器的该第二信号端以及该第三信号端耦接于一第一信号处理电路，并利用该第三切换电路以及该第四切换电路来分别将该第二平衡/不平衡转换器的该第二信号端以及该第三信号端耦接于一参考电压；以及

步骤416：当该第二平衡/不平衡转换器操作于一第二信号转换模式时，利用该第三切换电路以及该第四切换电路来分别将该第二平衡/不平衡转换器的该第二信号端与该第三信号端耦接于一第二信号处理电路，并利用该第一切换电路以及该第二切换电路来分别将该第一平衡/不平衡转换器的该第二信号端以及该第三信号端耦接于该参考电压。

请同时参考图1与图4，依据本实施例的信号转换方法400的步骤414，当该无线通信系统的一射频前端电路操作在一接收信号模式(即该第一信号转换模式)时，该第三切换电路(110)以及该第四切换电路(112)会分别将该第二平衡/不平衡转换器(114)的该第二信号端(N4)以及该第三信号端(N5)耦接于接地电压(Vgnd)。如此一来，端点N1就可以有效地隔绝于第二信号处理电路(即传送电路)之外，进而使得该射频前端电路的接收信号(Sin)可以不受传送电路的影响，且该接收信号也不会渗漏到传送电路。

此外，依据本实施例的信号转换方法400的步骤416，当该射频前端电路操作在一传送信号模式(即该第二信号转换模式)时，该第一切换电路(104)以及该第二切换电路(106)会分别将该第一平衡/不平衡转换器(108)的该第二信号端(N2)以及该第三信号端(N3)耦接于接地电压(Vgnd)。如此一来，第一信号处理电路(即接收电路)就可以有效地隔绝于端点N1之外，进而使得该射频前端电路的传送信号(Sout)不会渗漏到接收电路，该接收电路的信号也不会影响到该传送信号。

综上所述，本发明是将第一切换电路104以及第二切换电路106设置在第一平衡/不平衡转换器108与接收电路(116)之间，以及/或将第三切换电路110以及第四切换电路112设置在第二平衡/不平衡转换器114与传送电路(118)之间，并适当地控制第一切换电路104、第二切换电路106、第三切换电路110以及第四切换电路112以利用第一平衡/不平衡转换器108与第二平衡/不平衡转换器114的电气特性来有效地隔绝接收电路(116)与传送电路(118)之间的讯号。经由上述方法，本发明实施例的射频前端电路至少可以节省至少一颗外接式的传送/接收切换电路的成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种信号转换电路，包含有：

一第一切换电路；

一第二切换电路；以及

一第一平衡/不平衡转换器，具有一第一信号端耦接于一天线，一第二信号端耦接于该第一切换电路，以及一第三信号端耦接于该第二切换电路；

其中当该第一平衡/不平衡转换器操作于一第一信号转换模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路分别用来将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一第一信号处理电路，当该第一平衡/不平衡转换器不操作于该第一信号转换模式时，该第一切换电路以及该第二切换电路分别用来将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一参考电压。

2.如权利要求1所述的信号转换电路，其中该第一平衡/不平衡转换器的该第一信号端直接连接于该天线。

3.如权利要求1所述的信号转换电路，其中该第一信号处理电路是一传送电路或一接收电路。

4.如权利要求1所述的信号转换电路，其中该第一平衡/不平衡转换器包含有：

一第一电容，具有一第一端点耦接于该天线；

一第一电感，具有一第一端点耦接于该参考电压，以及一第二端点耦接于该第一电容的该第二端点与该第一切换电路；

一第二电感，具有一第一端点耦接于该天线；以及

一第二电容，具有一第一端点耦接于该参考电压，以及一第二端点耦接于该第二电感的该第二端点与该第二切换电路。

5.如权利要求4所述的信号转换电路，其中该第一电容与该第一电感所构成的一第一共振频率相等于该第二电容与该第二电感所构成的一第二共振频率。

6.如权利要求4所述的信号转换电路，其中该第一电容的一第一电容值与该第一电感的一第一电感值分别相等该第二电容的一第二电容值与该第二电感的一第二电感值。

7.如权利要求1所述的信号转换电路，其中该第一与第二切换电路与该第一平衡/不平衡转换器均位于同一晶片中。

8.如权利要求1所述的信号转换电路，另包含有：

一第三切换电路；

一第四切换电路；以及

一第二平衡/不平衡转换器，具有一第一信号端耦接于该天线，一第二信号端耦接于该第三切换电路，以及一第三信号端耦接于该第四切换电路；

其中当该第二平衡/不平衡转换器操作于一第二信号转换模式时，该第三切换电路以及该第四切换电路分别用来将该第二平衡/不平衡转换器的该第二信号端与该第三信号端耦接于一第二信号处理电路；当该第二平衡/不平衡转换器不操作于该第二信号转换模式时，该第三切换电路以及该第四切换电路分别用来将该第二平衡/不平衡转换器的该第二信号端以及该第三信号端耦接于该参考电压。

9.如权利要求8所述的信号转换电路，其中当该第一平衡/不平衡转换器操作于该第一信号转换模式时，则该第二平衡/不平衡转换器不操作于该第二信号转换模式，以及当该第二平衡/不平衡转换器操作于该第二信号转换模式时，则该第一平衡/不平衡转换器不操作于该第一信号转换模式。

10.如权利要求8所述的信号转换电路，其中该第一平衡/不平衡转换器的该第一信号端是直接连接于该天线，以及该第二平衡/不平衡转换器的该第一信号端是直接连接于该天线。

11.如权利要求8项所述的信号转换电路，其中该第一信号处理电路是一接收电路，以及该第二信号处理电路是一传送电路。

12.如权利要求8所述的信号转换电路，其中该第一、第二、第三和第四切换电路与该第一和第二平衡/不平衡转换器均位于同一晶片中。

13.一种信号转换方法，包含有：

提供一第一切换电路；

提供一第二切换电路；

提供一第一平衡/不平衡转换器，该第一平衡/不平衡转换器具有一第一信号端耦接于一天线，一第二信号端耦接于该第一切换电路，以及一第三信号端耦接于该第二切换电路；

当该第一平衡/不平衡转换器操作于一第一信号转换模式时，利用该第一切换电路以及该第二切换电路来分别将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一第一信号处理电路；以及

当该第一平衡/不平衡转换器不操作于该第一信号转换模式时，利用该第一切换电路以及该第二切换电路来分别将该第二信号端以及该第三信号端耦接于一参考电压。

14.如权利要求13所述的信号转换方法，另包含有：

提供一第三切换电路；

提供一第四切换电路；

提供一第二平衡/不平衡转换器，该第二平衡/不平衡转换器具有一第一信号端耦接于该天线，一第二信号端耦接于该第三切换电路，以及一第三信号端耦接于该第四切换电路；

当该第二平衡/不平衡转换器操作于一第二信号转换模式时，利用该第三切换电路以及该第四切换电路来分别将该第二平衡/不平衡转换器的该第二信号端与该第三信号端耦接于一第二信号处理电路；以及

当该第二平衡/不平衡转换器不操作于该第二信号转换模式时，利用该第三切换电路以及该第四切换电路来分别将该第二平衡/不平衡转换器的该第二信号端以及该第三信号端耦接于该参考电压。

15.如权利要求14所述的信号转换方法，其中当该第一平衡/不平衡转换器操作于该第一信号转换模式时，则该第二平衡/不平衡转换器不操作于该第二信号转换模式，以及当该第二平衡/不平衡转换器操作于该第二信号转换模式时，则该第一平衡/不平衡转换器不操作于该第一信号转换模式。

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