CN103780278B - 带开关的双工器前端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带开关的双工器前端。公开的发明涉及收发器系统，所述收发器系统具有能够实现低功耗的旁路信号路径。所述收发器系统具有多个信号路径，其分别具有带有阻带和通带的滤波元件。天线开关模块（ASM）具有多个RF端口和多个开关元件。各个RF端口连接到将RF端口选择性连接到ASM的天线端口的多个开关元件中的单独的开关元件。控制单元生成控制信号，所述控制信号操作多个开关元件以将多个信号路径选择性连接到天线端口。天线端口处的滤波响应等于所连接的信号路径内的滤波元件的滤波响应的组合。

Description

带开关的双工器前端
技术领域
本发明涉及带开关的双工器前端。
背景技术
收发器被广泛用于许多无线通信装置（例如，蜂窝电话、无线传感器、PDA等）。随着移动通信设装置的功能和用户数量增加，对无线发送信号的更大带宽的需求增加。为了缓和这种对增大带宽的需求，现代通信系统提供可以在其上发送数据的多个频带。例如，在LTE（长期演进）系统中，存在43个可以在其上发送数据的频带（即，用于FDD的具有不同的上行链路和下行链路频率的32个频带和用于TDD的11个频带）。
为了利用不同的频带，现代移动通信装置包括被配置为在多个频带上操作的收发器。通过凭借单独频带的聚集来增加可以在其上发送和/或接收数据的带宽，在多个频带上操作的收发器可以增加移动通信装置的性能。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种收发器系统，其包括：多个信号路径，所述多个信号路径分别包括滤波元件；天线开关模块（ASM），所述天线开关模块具有多个RF端口和多个开关元件，其中，各个RF端口连接到单独的开关元件，所述开关元件被配置为将所述RF端口选择性连接到所述天线开关模块的天线端口；以及控制单元，所述控制单元被配置为生成多个控制信号，所述多个控制信号操作所述多个开关元件，以将所述多个信号路径选择性连接到所述天线端口，其中，所述天线端口处的滤波响应等于所连接的信号路径内的滤波元件的滤波响应的组合。
根据本发明的而另一个方面，提供了一种收发器系统，其包括：天线开关模块（ASM），所述天线开关模块包括多个开关元件，所述多个开关元件被配置为将多个RF端口分别连接到天线端口；发射链，所述发射链被配置为向所述多个RF端口的第一RF端口提供具有第一频率的第一信号；第一滤波器，所述第一滤波器位于所述发射链内并且被配置为在包括所述第一频率的第一频率范围具有第一通带并且在第二频率范围具有第一阻带；接收链，所述接收链被配置为从所述多个RF端口的第二RF端口接收具有第二频率的第二信号；第二滤波器，所述第二滤波器位于所述接收链内并且被配置为在包括所述第二频率的所述第二频率范围具有第二通带并且在所述第一频率范围具有第二阻带；以及控制单元，所述控制单元被配置为生成一个或多个控制信号，所述一个或多个控制信号操作所述多个开关元件，以将所述发射链和所述接收链连接到所述天线端口，以组合所连接的发射链或接收链内的滤波器的滤波响应，以生成集合滤波响应。
根据本发明的还有另一个方面，提供了一种匹配收发器中的滤波器的方法，其包括：提供收发器系统，所述收发器系统具有包括滤波元件的多个信号路径，其中，所述多个信号路径通过天线开关模块（ASM）选择性连接到天线端口，所述天线开关模块具有与各个信号路径相关联的单独的开关元件；以及操作所述多个开关元件中的一个或多个，以将一个或多个信号路径选择性连接到所述天线端口，其中，将所述信号路径连接到所述天线端口组合所连接的信号路径内的滤波元件的滤波响应，以生成集合滤波响应。
附图说明
图1图示可以在多个频带上操作的常规收发器系统。
图2图示具有通过天线开关模块选择性连接到天线端口的多个信号路径的公开的收发器系统。
图3图示具有包括单个滤波器的滤波元件的公开的收发器系统的更详细例子。
图4图示具有包括双工滤波器的滤波元件的公开的收发器系统的更详细例子。
图5A至图5D图示被配置为在一个LTE带或多个LTE带上发送和/接收信号的LTE（长期演进）收发器系统的更详细例子。
图6A至图6C图示被配置为使用不同的信号路径来分别发送和/或接收多个LTE/3G带的LTE/3G（长期演进）收发器系统的更详细例子。
图7A至图7B是示出在公开的收发器系统中匹配网络的操作的史密斯圆图（Smith chart）。
图8图示具有带有混合滤波器的信号路径的公开的收发器系统的可替换的例子。
图9图示具有可用来调谐匹配网络的额外信号路径的公开的收发器系统的另一个例子的框图。
图10是通过被配置为在多个频带上操作的多个信号路径中的滤波器的选择性匹配来提供隔离的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在，参考附图描述要求保护的主题，其中，相同的参考标号始终用于指的是相同的元件。在下面的描述中，为了解释的目的，阐明了众多具体细节，以便提供对要求保护的主题的彻底理解。然而，可能显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践要求保护的主题。
图1图示可以在多个频带上操作的常规收发器100。收发器100包括多个信号路径SP1至SP4，其中，各个信号路径被配置为在不同的频带中与天线102交换信号。例如，第一信号路径SP1被配置为与天线102交换第一频带fb1中的信号，而第二信号路径SP2被配置为与天线102交换第二频带fb2中的信号，等等，其中，所述频带可以具有单独的发送频率和接收频率。
为了在多个频带上操作，每个频带的信号必须与另一频带的信号隔离。为了实现这种隔离，可以将滤波器放置在信号路径SP1至SP4中。例如，在收发器100中，每个信号路径SP1至SP4分别包括双工滤波器104至110，所述双工滤波器104至110具有在发射频率下具有阻带的接收滤波器和在接收频率下具有阻带的发射滤波器。通过提供发射的信号和接收的信号之间的隔离，双工滤波器104至110使得信号路径SP1至SP4能够同时发射信号和接收信号。
收发器100可以额外地包括具有高通滤波器和低通滤波器的双工滤波器114。双工滤波器114连接到天线开关模块（ASM）112的第一天线端口AP1和第二天线端口AP2，并且使得收发器系统100能够在操作的载波聚合模式下动作，其中，所述信号在包括高频带和低频带的聚合的频率下传送。例如，ASM 112可以同时将具有高频信号（例如，SP1或SP2）的信号路径连接到第一天线端口AP1，并且将具有低频信号（例如，SP3或SP4）的信号路径连接到第二天线端口AP2（例如，以支持信号路径组合SP1+SP3 、SP1+SP4 、SP2+SP3或SP2+SP4）。
虽然使用双工滤波器并且双工滤波器提供在多个频带上操作的收发器系统的信号的充分隔离，但每个滤波器都增加了收发器系统的成本（例如，硅覆盖区域）和插入损耗，进而增加了收发器系统的功耗。
因此，本公开涉及收发器系统，所述收发器系统被配置为通过选择性匹配被配置为在多个频带上操作的多个信号路径中的滤波器来提供隔离。收发器系统包括选择性耦合到天线开关模块（ASM）的天线端口的多个信号路径，其中，各个信号路径包括具有阻带和通带的滤波元件。控制单元被配置为生成一个或多个控制信号，所述一个或多个控制信号操作ASM内的一个或多个开关元件，以将多个信号路径中的一个或多个连接到天线端口。通过将信号路径连接到天线端口，ASM组合所选择的信号路径内的滤波元件，以生成能够提供多个信号路径中的一个或多个之间隔离的集合滤波器响应。
图2图示公开的收发器系统200。收发器系统200包括被配置为与天线206交换信号的多个信号路径SP1、SP2、…、SPn。在一些例子中，其中收发器系统200包括LTE-FDD（长期演进，频分双工）系统，各信号路径对应于单独的LTE带。
各个信号路径SP1、SP2、…或SPn包括滤波元件208，所述滤波元件208根据滤波响应来对信号滤波。在各种情况下，滤波元件可以包括单个滤波器（例如，表面声波（SAW）滤波器、体声波（BAW）滤波器、膜体声波谐振器（FBAR）滤波器等）或者不止一个滤波器（例如，具有接收和发射滤波器的双工滤波器）。滤波元件208具有滤波响应，其具有一个或多个通带（即，使具有通带内的频率的信号通过）和一个或多个阻带（即，将具有阻带内的频率的信号衰减）。例如，第一信号路径SP1可以包括具有第一通带和第一阻带的第一滤波元件208a，而第二信号路径SP2可以包括具有第二通带和第二阻带的第二滤波元件208b。在一些例子中，第一阻带可以在第二通带具有高阻抗，并且第二阻带可以在第一通带具有高阻抗。
多个信号路径SP1、SP2、…、SPn通过具有多个开关元件204a至204n的天线开关模块（ASM）202来连接到天线端口AP。ASM 202包括多个RF端口RFP1至RFPn。每个RF端口连接到信号路径，使得每个信号路径连接到开关元件，所述开关元件被配置为分别将多个信号路径SP1、SP2、…、SPn中的一个连接到天线端口AP。例如，第一开关元件204a被配置为选择性将第一信号路径SP1连接到天线端口AP，第二开关元件204b被配置为将第二信号路径SP2连接到天线端口AP等。在各种情况下，多个切换元件204a至204n可以包括（例如）开关或晶体管器件。
控制单元210被配置为生成一个或多个控制信号SCTRL，所述控制信号SCTRL被提供到ASM 202以控制多个开关元件204a至204n的操作。一个或多个控制信号SCTRL操作多个开关元件204a-204n，以将多个信号路径SP1、SP2、…和/或SPn中的一个或多个连接到天线端口AP。通过选择性将一个或多个信号路径SP1至SPn连接到天线端口AP，组合所选择的一个或多个信号路径内的滤波元件的滤波响应，以实现基于所选择的信号路径中的滤波器的集合滤波响应。
控制单元201可以被配置为生成控制信号SCTRL，所述控制信号SCTRL操作ASM 202，以将多个信号路径中的两个或更多个连接到天线端口AP，以提供滤波响应，所述滤波响应致使所选择的信号路径作为能够实现操作的载波聚合模式的双工器来操作。例如，控制单元210可以通过ASM 202将第一信号路径SP1和第二信号路径SP2连接到天线端口AP，以在第一信号路径SP1中添加第一滤波元件208a的滤波响应（例如，低通滤波器），并且在第二信号路径SP1中添加第二滤波元件208a的滤波响应（例如，高通滤波器），以生成集合频率响应。集合频率响应与双工滤波器的类似，但允许所连接的信号路径滤波器具有彼此相邻的通带（例如，相比于双工滤波器，对于通过小于倍频程分离的载波聚合带，其通常具有增加的插入损耗）。
可替换地，控制单元210可以被配置为生成控制信号SCTRL，控制信号SCTRL操作ASM 202以将多个信号路径中的两个或更多个连接到天线端口AP，以提供与双工器等同的滤波响应。这种滤波响应能够实现滤波元件208a至208n的匹配，以允许通过一个信号路径的频带发射（例如，LTE带3）以及通过另一个信号路径的频带的接收。匹配滤波响应允许信号路径被用于多个频带，从而减少收发器系统200中的信号路径的数目（例如，到少于收发器系统在其上操作的频带的数目的若干信号路径）。
图3图示公开的收发器系统300的更详细例子，所述收发器系统300具有包括单个滤波器的滤波元件。
收发器系统300包括信号路径TX1、RX1、TX2和RX2。第一信号路径TX1包括发射链，发射链被配置为向RF端口RFP1提供具有第一频率的信号。发射链包括功率放大器308a，所述功率放大器308a耦合到具有第一通带和第一阻带的第一滤波器312a，所述第一通带被配置为使第一频率通过。第二信号路径RX1包括接收链，所述接收链被配置为从RF端口RFP2接收具有第二频率的信号。接收链包括低噪声放大器（LNA）310a，LNA 310a耦合到具有第二通带和第二阻带的第二滤波器312b，第二通带被配置为使第二频率通过。第三信号路径TX2包括发射链，所述发射链具有耦合到第三滤波器312c的功率放大器308b，所述第三滤波器312c具有第三通带和第三阻带，所述第三通带被配置为使第三频率通过。第四信号路径RX2包括具有LNA 310b的接收链，所述LNA 30b耦合到具有第四通带和第四阻带的第四滤波器312d，所述第四通带被配置使第四频率通过。
多个发射路径TX1和TX2被配置为在不同的频带发射信号，使得收发器系统300能够作为多带发射器来操作，所述多带发射器被配置为在各种不同的频率下发射电磁辐射。可以通过相同无线标准的不同频率（例如，不同的LTE带）来使用不同的频带。类似地，接收路径RX1和RX2被配置为在不同的频带接收信号，使得收发器系统300能够作为多带接收器来操作，所述多带接收器被配置为在各种不同的频率下接收电磁辐射。
天线开关模块（ASM）302可以操作开关元件304a至304d，以将一个或多个发射链TX1和/或TX2和/或一个或多个接收链RX1和/或RX2连接到天线端口AP，以基于在所连接的发射链和接收链中的滤波器来生成集合滤波响应。
在一些情况下，区配网络314a至314d位于多个信号路径中的滤波器312a至312d和ASM 302之间。匹配网络314a至314d被配置为将如由天线端口AP所见的组合信号路径的阻抗变成使插入损耗最小的值。匹配网络314a至314d可以在信号中引入相位偏移来改变阻抗。在一些例子中，匹配网络314a至314d包括具有固定长度的传输线（transmission line）。在这种例子中，可以基于用于载波聚合的滤波器的预定组合或者为频带的预定组合来确定传输线的固定长度。可替换地，匹配网络314a至314d可以包括可调谐匹配网络。例如，匹配网络314a至314d可以包括具有“可变长度”的传输线，或者匹配网络314a至314d可以包括具有例如两个电容器和一个电感器的π形电路。
图4图示公开的收发器系统400的更详细例子。公开的收发器系统实现了与图1中所示相同的功能，但没有使用双工器。
收发器系统400包括第一信号路径SP1和第二信号路径SP2。第一信号路径SP1包括具有功率放大器408a的第一发射链TX1，所述功率放大器408a被配置为通过天线406向用于无线发射的天线端口AP提供具有第一频率的信号。第一信号路径SP1进一步包括具有低噪声放大器410a的第一接收链RX1，所述低噪声放大器410a被配置为从天线端口AP接收具有第二频率的信号。第一发射链TX1和第一接收链RX1被连接到包括第一双工滤波器412a的滤波元件，所述第一双工滤波器412a被配置为提供第一发射链TX1和第一接收链RX1之间的隔离。特别地，第一双工滤波器412a包括第一发射滤波器和第一接收滤波器，所述第一发射滤波器在第一频率范围具有通带且在第二频率范围具有阻带，并且所述第一接收滤波器在第二频率范围具有通带且在第一频率范围具有阻带。
第二信号路径SP2包括具有功率放大器408b的第二发射链TX2，所述功率放大器408b被配置为向用于无线发射的天线406提供具有第三频率的信号。第二信号路径SP2进一步包括具有低噪声放大器410b的第二接收链RX2，所述低噪声放大器410b被配置为从天线端口AP接收具有第四频率的信号。第二发射链TX2和第二接收链RX2被连接到包括第二双工滤波器412b的滤波元件，所述第二双工滤波器412b被配置为提供第二发射链TX2和第二接收链RX2之间的隔离。特别地，第二双工滤波器412b包括第二发射滤波器和第二接收滤波器，所述第二发射滤波器在第三频率范围具有通带并且在第四频率范围具有阻带，并且所述第二接收滤波器在第四频率范围具有通带并且在第三频率范围具有阻带。
天线开关模块（ASM）402在RF端口RFP1和RFP2连接到第一信号路径SP1和第二信号路径SP2。控制单元416被配置为操作ASM 402的开关元件404a至404b，以将信号路径SP1和/或SP2中的一个或多个连接到天线端口AP，以生成与所连接的信号路径中的滤波器的滤波器响应等同的滤波响应。匹配网络414a至414b可以位于滤波器412a至412b和ASM 402之间，以使插入损耗最小。
图5A至图5D图示被配置为在一个LTE带上（即，在单带模式下）或在多个LTE带上（即，在载波聚合模式下）发射和/或接收信号的LTE（长期演进）收发器系统500的更详细例子。
图5A图示能够在操作的单带模式下或在操作的载波聚合（C/A）模式下操作的公开的收发器系统500的框图。
收发器系统500包括多个信号路径SP1至SP4，其中，各个信号路径SP1至SP4具有双工滤波器510a至510d，所述双工滤波器510a至510d允许在LTE带的发射和接收。例如，第一信号路径SP1可以包括被连接到第一双工滤波器510a的功率放大器506a和LNA 508a，所述第一双工滤波器510a允许在LTE带B7的发射和接收（即，具有在2500至2570 MHz下用于发射的通带，并且具有在2620至2690 MHz下用于接收的通带）。第二信号路径SP2可以包括被连接到第二双工滤波器510b的功率放大器506b和LNA 508b，ss第二双工滤波器510b允许在LTE带B3的发射和接收（即，具有在1710至1785 MHz下用于发射的通带，并且具有在1805至1880 MHz下用于接收的通带）。第三信号路径SP3可以包括被连接到第三双工滤波器510c的功率放大器506c和LNA 508c，所述第三双工滤波器510c允许在LTE带B20的发射和接收（即，具有在832至862 MHz下用于发射的通带，并且具有在791至821 MHz下用于接收的通带）。第四信号路径SP4可以包括被连接到第四双工滤波器510d的功率放大器506d和LNA 508d，所述第四双工滤波器510d允许在LTE带B5的发射和接收（即，具有在824至849 MHz下用于发射的通带，并且具有在869至894 MHz下用于接收的通带）。各个信号路径内的滤波器在其通带之外的频率下具有高反射（例如，高阻抗）。
在操作的单带模式下，ASM 502被配置为操作一个开关S1、S2、S3或S4，以将单个信号路径连接到天线端口AP，使得收发器系统500可以通过使用单个LTE频带（例如，LTE带B3、LTE带B7等）经由天线504来发射和/或接收信号。在操作的载波聚合模式下，ASM 502被配置为操作多个开关S1、S2、S3和/或S4，以将多个信号路径同时连接到天线端口AP，使得收发器系统500可以通过使用不止一个LET频带（例如，LTE带B7和B20）来同时发射和/或接收信号，以增加发射/接收带宽和数据转移速率，胜过在操作的单带模式下可以实现的发射/接收带宽和数据转移速率。应该领会的是，在操作的载波聚合模式下使用的LTE频带可以包括连续（contiguous）的频率范围，或者可以包括不连续的频率范围。
图5B是示出通过控制单元514操作ASM 502中的多个开关S1至S4以针对各种操作的单带模式和各种操作的载波聚合模式来匹配滤波器的表格516。
特别地，表格516示出LTE带B7、B3、B20和B5中针对操作的单带模式的ASM 502内的开关的开关状态。例如，为了在LTE带B7中发射和接收信号，开关S1闭合以将发射路径TX1和接收路径RX1连接到天线端口AP，而开关S2至S4断开以将发射路径TX2至TX4和RX2至RX4与天线端口AP断开连接。类似地，为了在LTE带B3、B20和B5中发射和接收信号，开关S2、S3和S4分别闭合而其它开关断开。
表格516还示出LTE带B7和B3、带B7和B5、以及带B7和B20中针对操作的载波聚合模式的ASM 502内的开关的开关状态。例如，为了在LTE带B7和带B3中发射和接收信号，开关S1闭合以将发射路径TX1和接收路径RX1连接到天线端口AP，开关S2闭合以将发射路径TX2和接收路径RX2连接到天线端口AP，而开关S3至S4断开以将发射路径TX3至TX4和接收路径RX3至RX4与天线端口AP断开连接。由于双工滤波器在阻带中具有全反射，因此双工滤波器510a和510b可以匹配，同时提供了信号路径之间的充分隔离。类似地，为了在LTE带B7和B5中发射和接收信号，开关S2和S4闭合，而开关S1和S3断开。在一些情况下，可以用调节信号的相位以将阻抗转换成接近无限大的匹配网络或传输线512来改进滤波器匹配的性能。
图5C至图5D图示了示出具有公开的滤波器匹配的收发器系统500的操作（相比于单带操作的收发器系统的操作）的曲线图518、524、530和536。相比于具有双工器的系统，对于单带特性，公开的收发器系统500具有大致为0.5dB的减少的插入损耗。应该领会的是，这些曲线图是基于现成的滤波器生成的。在一些情况下，可以优化滤波器以改进滤波器的阻带阻抗。
图5C图示分别示出了使用LTE带B20和带B7的、用于在载波聚合模式下发射和接收信号的滤波器匹配的插入损耗的曲线图518和524。更特别地，实线520和526示出单个双工器和ASM当在常规单带模式下工作时的性能，而虚线522和528示出当两个双工器同时开关并且彼此适当匹配时的性能。线520和522的比较示出了，对于带B20（曲线图518）而言，带B7滤波器的负载效果是可忽略的。线526和528的比较示出了，对于带B7（曲线图524），带B20滤波器的负载添加了大致0.5dB的损耗。然而，0.5dB的损耗与常规设置中的双工器中的损耗可比较。
图5D图示了示出了使用LTE带B20和B7的、在操作的载波聚合模式下通过滤波器组合提供的隔离的曲线图530和536。实线532和538示出单个双工器和ASM当在常规单带模式下工作时的隔离，而虚线534和540示出当两个双工器同时开关并且彼此适当匹配时的隔离。线532和534的比较示出了，对于带B20（曲线图530）而言，带B7滤波器的负载效果对于隔离具有可忽略的效果。类似地，线538和540的比较示出了，对于带B7（曲线图536），带B20滤波器的负载对隔离具有可忽略的效果。
除了没有增加隔离或插入损耗之外，在许多情况下，通过在不需要时将信号路径与天线端口AP断开连接，可以实际上减少插入损耗。例如，表1图示相比于具有包括双工滤波器的常规架构的收发器系统，在操作的各种单模式和载波聚合模式下的收发器系统500的插入损耗。
表1
如表1中所示，公开的收发器系统500通常实现较低的插入损耗，因为它不包括双工器，而所述双工器为系统添加了额外的插入损耗。例如，对于操作的单模式，收发器系统500的插入损耗从0.5dB减小至0dB。对于操作的载波聚合模式，收发器系统500的插入损耗在没有使用的LTE带中从0.5dB减小至0dB，并且在正使用的LTE带中等于常规收发器系统的插入损耗。
图6A至图6C图示被配置为使用不同的信号路径以在多个3G和LTE带中分别发射和/或接收信号的公开的收发器系统的更详细的例子。通过使用不同的信号路径以在多个LTE带中发射和/或接收信号，收发器系统的在片大小（on chip size）可以减小（例如，减小大致10%），因为使用了更少的功率放大器、LNA和双工器。
图6A是示出各种3G/LTE频带的频谱的表格600。如表格600中所示，3G/LTE频带B4、B10和B3具有重叠的发射（上行链路）频谱，而3G/LTE频带B4、B10和B1具有重叠的接收（下行链路）频谱。
参照图6B，收发器系统602包括第一信号路径SP1，所述第一信号路径SP1具有连接到第一双工滤波器612a的第一发射链TX1和第一接收链RX1。第一发射链TX1具有被配置为在3G/LTE带B1中发射信号的功率放大器608a（即，第一双工滤波器612a具有为1920至1980 MHz用于发射的通带）。第一接收链RX1具有被配置为在3G/LTE带B1、B4和B10中接收信号的LNA 610a（即，第一双工滤波器612a具有为2110至2170 MHz用于接收的通带）。第一接收链RX1能够针对多个3G/LTE带接收信号，因为3G/LTE带的接收频带重叠。
收发器系统602进一步包括第二信号路径SP2，所述第二信号路径SP2具有连接到第二双工滤波器612b的第二发射链TX2和第二接收链RX2。第二发射链TX2具有被配置为在3G/LTE带B3、B4和B10中发射信号的功率放大器608b（即，第二双工滤波器612b具有为1710至1785 MHz的用于发射的通带）。第二接收链RX2具有被配置为在3G/LTE带B3中接收信号的LNA 610b（即，第二双工滤波器612b具有为1805至1880 MHz的用于接收的通带）。第二发射链TX2能够针对多个3G/LTE带发射信号，因为多个3G/LTE带的发射频率重叠。
图6C是示出了操作ASM 604中的多个开关S1至S4以匹配不同信号路径SP1和SP2中的滤波器以在不同3G/LTE带中发射和接收信号的表格618。
为了在3G/LTE带B1中发射和接收信号，开关S1闭合以将发射路径TX1和接收路径RX1连接到天线端口AP，而开关S2断开以将发射路径TX2和接收路径RX2与天线端口AP断开连接。由于双工滤波器在阻带中具有全反射，因此双工滤波器612a提供发射路径TX1和接收路径RX1之间的充分隔离。
为了在3G/LTE带B3中发射和接收信号，开关S2闭合以将发射路径TX2和接收路径RX2连接到天线端口AP，而开关S1断开以将发射路径TX1和接收路径RX1与天线端口AP断开连接。
为了在3G/LTE带B4或3G/LTE带B10中发射和接收信号，开关S1闭合以将接收路径RX1连接到天线端口AP，并且开关S2闭合以将发射路径TX2连接到天线端口AP。由于双工滤波器在阻带中具有全反射，因此双工滤波器612a和612b可以匹配，以针对3G/LTE带B4和B10提供接收路径和发射路径。
图7A至图7B是示出了针对3G/LTE带B3（即，对于上行链路，具有为1710至1785的通带）的匹配网络的操作的史密斯圆图700和702。在图示的史密斯圆图中，接近图中间的信号具有良好的匹配（即，低反射，50欧姆），而信号越远离图边界，则反射越好（即，高阻抗）。因此，对于良好的SAW滤波器，通带中的信号被图示为在图的中间，而阻带中的信号被图示为在图的外部。如图7A至图7B中所示，信号m3（具有2.110 GHz的频率）和m4（具有2.170 GHz的频率）在通带之外，而信号m10（具有1.710 GHz的频率）和m11（具有1.755 GHz的频率）在通带之内。
史密斯圆图700示出在没有匹配网络的情况下在带B3中看到的阻抗。如史密斯圆图700中图示，在没有匹配的情况下对于具有在收发器系统的通带之外的频率的信号而言，对于信号m3而言给出为Z0*(0.547-j1.755)=92欧姆的复阻抗，而对于信号m4而言给出为Z0*(0.452-j1.528)=80欧姆的复阻抗。
史密斯圆图702示出了具有公开的匹配网络的在带B3中看到的阻抗。如史密斯圆图702中所图示，通过操作匹配网络来将相位偏移引入到通过天线端口交换的信号中，阻抗可以增大。例如，引入相位偏移以优化匹配使滤波响应旋转，从而使对于信号m3而言的复阻抗增加至Z0*(5.820-j3.427)=338欧姆，并且从而使对于信号m4而言的复阻抗增加至Z0*(6.302-j2.934)=348欧姆。
因此，如图7A至图7B中所示，通过操作匹配网络以将相位偏移引入到信号中，滤波器的阻抗可以变化，使得阻带对另一个滤波器的通带具有最小的影响。在收发器系统具有一个滤波器匹配组合的情况下，因为滤波器组合是已知的，因此相位偏移可以是预定的。然而，在收发器系统具有多个滤波器匹配组合的情况下，由于滤波器组合不是已知的，因此相位偏移可以包括可变/可调的相位偏移。
应该领会的是，可以优化滤波元件，以改进本文所公开的图（例如，图5B、图5C、图7A、图7B）中图示的性能。例如，当匹配两个信号路径中的滤波器以实现滤波响应时，可以优化滤波器连同匹配网络的值，以实现高阻抗。
应该领会的是，公开的收发器系统可以包括具有不同滤波元件的组合的信号路径。例如，图8图示了具有混合滤波元件的公开的收发器系统的可替换的例子。尽管图8是关于特定频带和滤波元件描述的，但应该领会的是，图示的情况只是例子，所述例子可以用频带和/或滤波元件的可替换的组合来实现。
图8图示了包括信号路径SP1至SP3的收发器系统800。第一信号路径SP1包括具有双工滤波器804a的发射路径TX1和接收路径RX1，所述双工滤波器804a通过第一匹配网络806a连接到ASM 802。双工滤波器804a具有与LTE带4的经修改的发射频率（1710至1785 MHz）对应的第一通带和与LTE带4的接收频率（2110至2155 MHz）对应的第二通带。第二信号路径SP2包括具有接收滤波器804b的接收路径RX2，所述接收滤波器804b通过第二匹配网络806b连接到ASM 802。接收滤波器804b具有与LTE带3的接收频率（1805至1880 MHz）对应的通带。第三信号路径SP3包括连接到发射滤波器804c的发射路径TX2，所述发射滤波器804c通过第三匹配网络806c连接到ASM 802。发射滤波器804c具有与LTE带1的发射频率（1920至1980 MHz）对应的通带。
控制单元808被配置为同时连接信号路径SP1至SP3中的两个或更多个以覆盖LTE带1、3和4。例如，为了覆盖在1710至1755 MHz发射并且在1805至1880 MHz接收的LTE带3，在1710至1785 MHz发射的第一信号路径连同在1805至1880 MHz接收的第二信号路径SP2同时连接到ASM的天线端口AP。因此，通过双工滤波器804a（对于LTE带4而言）和接收滤波器804b（对于LTE带3而言）提供LTE带3的双工器功能。
图9图示包括被配置为选择性改进收发器系统900的性能的信号路径的公开的收发器系统900的另一个例子的框图。
收发器系统900包括多个信号路径SP1至SP5。信号路径SP1至SP3分别包括连接到滤波元件912m（其中，m=a-c）的发射链TXn（其中，n=1至3）和接收链RXn。
收发器系统900进一步包括被配置为选择性改进收发器系统900的性能的额外信号路径SP4和SP5。额外信号路径SP4和SP5与信号路径SP1至SP3并联连接到ASM 902，使得如果ASM将额外信号路径SP4和SP5连接到天线端口AP，则它们与连接到天线端口AP的其它信号路径并联连接。
信号路径SP4包括连接在ASM 902中的开关元件904d和地端子之间的额外滤波元件918。额外滤波元件918可以连接到天线端口AP以增加收发器系统900的滤波。额外滤波元件918可以包括具有串联连接的电容器C1和电感器L1的陷波滤波器（trap filter）。陷波滤波器抑制不同信号路径中的专用频带中的谐波或噪声。可替换地，额外滤波元件918可以包括任何其它类型的合适的电路。
信号路径SP5包括连接在ASM 902中的开关元件904e和地端子之间的调谐元件920。调谐元件920可以连接到天线端口AP以调谐系统的阻抗（例如，变化另一个信号路径中的匹配网络的相位偏移）。调谐元件可以用来精细调节匹配网络914，使得固定的匹配网络可以作为可变的匹配网络来操作。在一些例子中，调谐元件920可以包括具有连接到开关元件904e的第一端子和连接到地端子的第二端子的分流电感器。可替换地，调谐元件920可以包括具有连接到开关元件904e的第一端子和连接到地端子连接的第二端子的分流电容器C2。
在一些情况下，控制单元916被配置为基于收发器系统的一个或多个操作状况来选择性连接额外滤波元件918和/或调谐元件920。例如，在具有蜂窝和Wi-Fi能力的移动通信装置中，控制单元916可以被配置为当激活Wi-Fi时闭合开关元件904d，而当不激活Wi-Fi时断开开关元件904d。通过选择性连接一个或多个调谐/滤波元件918和920，当调谐/滤波元件的操作并不是有益的时，可以减小插入损耗，并且进而减小电流消耗。
图10是通过被配置为在多个频带上操作的多个信号路径中的滤波器的选择性匹配而提供隔离的示例性方法的流程图1000。
虽然以下公开的方法1000被图示和描述为一系列动作或事件，但应该领会的是，图示的这种动作或事件的排序将不在限制性的意义上被理解。例如，一些动作会以不同的顺序出现，和/或同与本文所图示和/或描述的动作或事件不同的其它动作或事件同时出现。另外，并不是所有图示的动作会是实现本文说明书的一个或多个方面所需要的。此外，本文所述的动作中的一个或多个可以以一个或多个单独的动作和/或阶段来执行。
在1002中，提供具有多个信号路径的收发器系统，所述多个信号路径耦合到具有多个开关元件的天线开关模块（ASM）的RF端口。ASM的各个RF端口连接到单独的开关元件，所述单独的开关元件被配置为将RF端口选择性连接到ASM的天线端口。多个信号路径包括具有特定滤波响应的滤波元件。例如，第一路径可以包括具有第一通带和第一阻带的滤波元件，而第二路径可以包括具有第二通带和第二阻带的滤波元件。
在1004中，操作多个开关元件中的一个或多个，以将一个或多个信号路径连接到ASM的天线端口。将一个或多个信号路径连接到天线端口提供了基于所连接的一个或多个信号路径的滤波响应的顶点的集合滤波响应。
在一些例子中，在1006中，可以操作多个开关元件中的一个，以将单个信号路径连接到天线端口。由于单个信号路径具有对应于特定频带的滤波响应，因此将单个信号路径连接到ASM的天线端口允许收发器系统以操作的单带模式来操作。
在其它例子中，在1008中，操作多个开关元件中的两个或更多个，以将两个或多个信号路径同时连接到天线端口。在一些情况下，其中两个或更多个信号路径中的每个都具有对应于特定频带的滤波响应，将两个或更多个信号路径连接到天线端口允许收发器系统以操作的载波聚合模式来操作。在其它情况下，其中两个或更多个信号路径中的每个具有对应于多个频带的滤波响应，将两个或更多个信号路径连接到天线端口允许收发器系统在第一信号路径上操作频带的发射信号，并且在第二信号路径上接收频带的信号。
尽管关于一个或多个实现方式已经图示和描述了本公开，但基于阅读和理解本说明书和附图，本领域的技术人员将想到等同的更改形式和修改形式。另外，应该领会的是，诸如“第一”和“第二”之类的标识符没有隐含着关于其它元件的任何类型的排序或放置；反而“第一”和“第二”和其它类似标识符只是通用标识符。另外，应该领会的是，术语“耦合”包括直接和间接耦合。本公开包括所有这种修改和更改，并且只受下面权利要求书的范围限制。特别地，关于上述组件（例如，元件和/或资源）所执行的各种功能，除非另外指示，否则用来描述这种组件的术语意图对应于执行所述组件的特定功能（例如，功能上等同）的任何组件，即使结构上并不等同于在本公开的本文图示的示例性实现方式中执行功能的公开结构。另外，虽然已经只关于数个实现方式中的一个公开了本公开的特定特征，但这种特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征相组合，如对于任何给定或特定应用所想要且有利的。另外，如本申请和所附的权利要求书中所使用的冠词“一”和“一个”将被理解为意指“一个或多个”。
此外，就用在详细的说明书或权利要求书中的术语“包括”、“具有”、“具有了”、“带有”或其变形形式来说，这种术语意图是以与术语“包括”类似的方式是包括性地。

Claims (20)

1.一种收发器系统，其包括：
多个信号路径，所述多个信号路径分别包括滤波元件，其中所述多个信号路径包括第一信号路径和第二信号路径，所述第一信号路径包括陷波滤波器，所述第二信号路径包括调谐元件，其中所述陷波滤波器包括第一电容器和第一电感器，并且其中所述调谐元件包括第二电容器和第二电感器中的一个；
天线开关模块(ASM)，所述天线开关模块具有多个RF端口和多个开关元件，其中，各个RF端口连接到单独的开关元件，所述开关元件被配置为将所述RF端口选择性连接到所述天线开关模块的天线端口；以及
控制单元，所述控制单元被配置为生成多个控制信号，所述多个控制信号操作所述多个开关元件，以将所述多个信号路径选择性连接到所述天线端口，其中，所述天线端口处的滤波响应等于所连接的信号路径内的滤波元件的滤波响应的组合，其中所连接的信号路径彼此并联连接。
2.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，
所述多个信号路径中的一个或多个包括：
发射链，所述发射链具有耦合到所述滤波元件的功率放大器，所述滤波元件包括双工滤波器；以及
接收链，所述接收链具有耦合到所述双工滤波器的低噪声放大器；
其中，所述双工滤波器包括发射滤波器和接收滤波器，所述发射滤波器在第一频率范围具有第一通带并且在第二频率范围具有第一阻带，所述接收滤波器在所述第二频率范围具有第二通带并且在所述第一频率范围具有第二阻带。
3.根据权利要求2所述的收发器系统，
其中，所述天线开关模块被配置为在单带操作模式下操作，在所述单带操作模式下，所述天线开关模块将所述多个信号路径中的一个连接到所述天线端口；以及
其中，所述天线开关模块被配置为在载波聚合操作模式下操作，在所述载波聚合操作模式下，所述天线开关模块将所述多个信号路径中的至少两个同时连接到所述天线端口。
4.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，
所述多个信号路径中的一个或多个包括：
发射链，所述发射链具有耦合到所述滤波元件的功率放大器，所述滤波元件包括发射滤波器，所述发射滤波器在第一频率范围具有第一通带并且在第二频率范围具有第一阻带；或者接收链，所述接收链具有耦合到所述滤波元件的低噪声放大器，所述滤波元件包括接收滤波器，所述接收滤波器在所述第二频率范围具有第二通带并且在所述第一频率范围具有第二阻带。
5.根据权利要求4所述的收发器系统，其中，
所述发射滤波器或者所述接收滤波器包括单个滤波器。
6.根据权利要求1所述的收发器系统，
其中，所述多个信号路径中的第一个信号路径包括具有发射滤波器的发射链，所述发射滤波器具有包括第一频带和第二频带的第一通带；并且
其中，所述多个信号路径中的第二个信号路径包括具有接收滤波器的接收链，所述接收滤波器具有包括第三频带和所述第二频带的第二通带。
7.根据权利要求1所述的收发器系统，
其中，所述多个信号路径中的第一个信号路径包括了包括双工滤波器的第一滤波元件；并且其中，所述多个信号路径中的第二个信号路径包括了包括单个滤波器的第二滤波元件。
8.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，
所述陷波滤波器连接在所述天线开关模块和地端子之间，并且被配置为增加对所述多个信号路径中的另一个信号路径内包括的滤波元件的滤波。
9.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，
所述多个信号路径分别包括：
匹配网络，所述匹配网络连接在所述天线开关模块和所述滤波元件之间并且被配置为改变如由所述天线端口所见的组合信号路径的阻抗，以使插入损耗最小。
10.根据权利要求9所述的收发器系统，其中，
所述匹配网络包括被配置为引入相位偏移的传输线。
11.根据权利要求1所述的收发器系统，
其中所述调谐元件连接在所述天线开关模块和地端子之间并且被配置为改变组合信号路径的阻抗以优化插入损耗。
12.根据权利要求11所述的收发器系统，其中，
所述调谐元件包括分流电容器，所述分流电容器具有连接到所述天线开关模块的第一端子和连接到地端子的第二端子。
13.一种收发器系统，其包括：
天线开关模块(ASM)，所述天线开关模块包括多个开关元件，所述多个开关元件被配置为将多个RF端口分别连接到天线端口；
发射链，所述发射链被配置为向所述多个RF端口的第一RF端口提供具有第一频率的第一信号；
第一滤波器，所述第一滤波器位于所述发射链内并且被配置为在包括所述第一频率的第一频率范围具有第一通带并且在第二频率范围具有第一阻带；
接收链，所述接收链被配置为从所述多个RF端口的第二RF端口接收具有第二频率的第二信号；
第二滤波器，所述第二滤波器位于所述接收链内并且被配置为在包括所述第二频率的所述第二频率范围具有第二通带并且在所述第一频率范围具有第二阻带；
陷波滤波器，所述陷波滤波器包括耦合到所述多个RF端口中的第三RF端口的第一电感器和第一电容器；
调谐元件，所述调谐元件包括耦合到所述多个RF端口中的第四RF端口的、第二电容器和第二电感器中的一个；以及
控制单元，所述控制单元被配置为生成一个或多个控制信号，所述一个或多个控制信号操作所述多个开关元件，以将所述发射链和所述接收链连接到所述天线端口并且选择性地将所述陷波滤波器和所述调谐元件中的至少一个并联连接到所述天线端口，以组合所连接的发射链或接收链内的滤波器的滤波响应，以生成集合滤波响应。
14.根据权利要求13所述的收发器系统，进一步包括：
多个额外接收路径，所述多个额外接收路径通过所述天线开关模块选择性连接到所述天线端口并且分别包括具有第一额外阻带和第一额外通带的额外接收滤波元件；以及
多个额外发射路径，所述多个额外发射路径通过所述天线开关模块选择性连接到所述天线端口并且分别包括具有第二额外阻带和第二额外通带的额外发射滤波元件。
15.根据权利要求14所述的收发器系统，
其中，所述天线开关模块被配置为在单带操作模式下操作，在所述单带操作模式下，所述天线开关模块将所述发射路径中的一个和所述接收路径中的一个连接到所述天线端口；并且其中，所述天线开关模块被配置为在载波聚合操作模式下操作，在所述载波聚合操作模式下，所述天线开关模块将所述发射路径中的至少两个或所述接收路径中的至少两个同时连接到所述天线端口。
16.根据权利要求14所述的收发器系统，
所述陷波滤波器连接在所述天线开关模块和地端子之间并且被配置为增加所述收发器系统的滤波。
17.根据权利要求13所述的收发器系统，其中，
所述发射链和所述接收链进一步包括匹配网络，所述匹配网络位于所述天线开关模块的上游并且被配置为将如由所述天线端口所见的组合信号路径的阻抗变成使插入损耗最小的值。
18.根据权利要求17所述的收发器系统，
其中所述调谐元件连接在所述天线开关模块和地端子之间并且被配置为改变如由所述天线端口所见的组合的滤波响应的阻抗以使插入损耗最小。
19.一种匹配收发器中的滤波器的方法，其包括：
提供收发器系统，所述收发器系统具有包括滤波元件的多个信号路径，其中，所述多个信号路径通过天线开关模块(ASM)选择性连接到天线端口，所述天线开关模块具有与各个信号路径相关联的单独的开关元件，其中所述多个信号路径包括第一信号路径和第二信号路径，所述第一信号路径包括陷波滤波器，所述第二信号路径包括调谐元件，其中所述陷波滤波器包括第一电容器和第一电感器，并且其中所述调谐元件包括第二电容器和第二电感器中的一个；以及
操作所述多个开关元件中的一个或多个，以将一个或多个信号路径选择性连接到所述天线端口，其中，将所述信号路径连接到所述天线端口组合所连接的信号路径内的滤波元件的滤波响应，以生成集合滤波响应，其中所连接的信号路径彼此并联连接。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
操作所述多个开关元件中的两个或更多个，以将所述多个信号路径中的两个或更多个同时连接到所述天线端口。
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