CN103875186B - 减少的时钟馈通系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

在所附权利要求的范围内的射频开关控制器的实现方式被配置为减少时钟信号引起的毛刺的影响。具体地，相对于对负电压产生器的电荷泵级进行计时的单个相位，这里描述的开关控制器的实现方式包括多相时钟方案。在一些实现方式中，多相时钟方案减少时钟信号引起的毛刺，并且可以排除对增加整个前端模块解决方案的成本和物理尺寸的额外片上或片外去耦电容器的需要。

Description

减少的时钟馈通系统、方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月30日提交的美国临时申请No.61/529,191的35U.S.C.§119(e)下的优先权的权益，所述美国临时申请通过引用全部合并于此。

技术领域

本发明的多个方面涉及电子设备，并且具体地，涉及被配置为减少开关中的时钟馈通(feed-through)的系统、方法和装置。

背景技术

无线通信系统被广泛部署以提供诸如语音、数据以及多媒体应用和服务的各种类型的通信内容。这些系统通常被配置为通过共享诸如频谱的指定部分的可用系统资源来支持与多个用户的通信。高数据速率无线服务的普及正在增大对可用频谱进行访问的需求。满足该需求的能力往往受到可以在一地理区域内共享以用于可靠通信的可用频谱的缺乏的限制。

随着时间推移已标准化了各种多路访问技术以允许一地理区域内的多个用户共享对为无线通信指定的可用频带的访问。诸如智能电话和平板计算设备的当前可用的用户设备能够在多个频带中操作。例如，3G蜂窝多模、多频带设备可以操作在由2.5G EDGE/GSM标准指定的三到四个频带中，以及由3G WCDMA/HSPA标准指定的另外三到四个频带中。在一些部署中，3GPP长期演进（LTE）和先进LTE标准可以支持多达十一个频带。

射频（RF）开关是使得能够在多个频带上操作的多个组件中的一个。然而，RF传送的峰值传送功率上通常严格的限制和由多个频带之间的切换引起的散杂（spurious）效应提出许多挑战。具体地，RF开关的传统控制可以在RF开关的输出信号中产生不希望的毛刺（例如，散杂音）。在未校正的情况下，这些毛刺可能导致违反由诸如美国联邦通信委员会（FCC）的各种政府机构设定的RF传送规则。

根据传统解决方案，通过包括片外去耦电容器和大的片上滤波网络来减少时钟毛刺。然而，使用这些传统解决方案用于减少毛刺存在缺陷。片外去耦电容器增加设备的组件数目、成本和复杂度。它们还占用宝贵的基板空间，并且因此限制无线设备的形状系数。大的片上滤波网络占用宝贵的芯片空间，并且会增大操作期间芯片的电噪声和温度两者。因此，存在减少由用于使能多频带之间的切换的开关控制器引起的时钟毛刺的影响的挑战。

发明内容

在所附权利要求范围内的系统、方法和装置的各种实施例每个具有若干方面，所述若干方面中没有单独一个方面对这里描述的希望的属性完全负责。在不限制所附权利要求的范围的情况下，这里描述一些显著特征。在考虑该讨论之后，并且具体地在阅读标题为“具体实施方式”的部分之后，人们将理解如何采用各种特征来配置可以具有减少的时钟馈通特性的RF开关控制系统、方法和装置。

本公开的一个方面是一种被配置为减少控制信号馈通的装置。在一些实现方式中，所述装置包括可控电力源，所述可控电力源包含至少两个子电路，每个子电路被配置为接收相应的控制信号并且响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取。所述装置还包括控制信号产生器，所述控制信号产生器被配置为提供分开至少一个非零相位差的至少两个控制信号。在一些实现方式中，所述装置还包括抖动产生器，所述抖动产生器被配置为抖动由所述控制信号产生器提供的至少两个控制信号中的至少一个。

在一些实现方式中，所述可控电力源包括电压产生器和电流产生器中的至少一个。在一种实现方式中，所述可控电力源包括负电压产生器。在一些实现方式中，所述负电压产生器包括至少两个电荷泵，所述电荷泵中的至少一个提供所述负电压产生器的输出。在一些实现方式中，所述至少两个电荷泵中的一个或多个提供所述负电压产生器的相应的输出。

在一些实现方式中，所述装置还包括可连接到所述负电压产生器的至少一个输出的滤波器。在一些实现方式中，所述滤波器包括低通滤波器，该低通滤波器被提供用来减小由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的幅度。

在一些实现方式中，所述装置还包括稳压电源。在一些实现方式中，所述稳压电源可连接到电池。

在一些实现方式中，选择所述至少一个相位差以增大由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的频率。在一些实现方式中，所述毛刺频率增大到超过包括所述开关控制器的系统的自然频率滚降。在一些实现方式中，所述电毛刺的幅度至少部分作为由所述负电压产生器接收的控制信号相位的数目的函数而减少。

本公开的另一方面是一种减少开关和开关控制器的结合中的时钟馈通的方法。在一些实现方式中，所述方法包括提供可控源，所述可控源包含至少两个子电路，每个子电路配置为接收相应的控制信号并且响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取。所述方法还包括向所述相应的至少两个子电路中的每一个提供相应的控制信号，并且所述控制信号中的至少两个的特征在于非零相位差。

在一些实现方式中，所述方法还包括抖动由所述控制信号产生器提供的至少两个控制信号中的至少一个。在一些实现方式中，所述可控电力源包括电压产生器和电流产生器中的至少一个。在一些实现方式中，所述可控电力源包括负电压产生器。在一些实现方式中，所述负电压产生器包括至少两个电荷泵，所述电荷泵中的至少一个提供所述负电压产生器的输出。

在一些实现方式中，所述方法还包括对所述负电压产生器的至少一个输出进行滤波。在一些实现方式中，所述滤波包括低通滤波以减小由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的幅度。

在一些实现方式中，所述方法还包括从所述负电压产生器的至少两个电荷泵中的一个或多个汲取输出。在一些实现方式中，所述方法还包括选择所述相位差以增大由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的频率。在一些实现方式中，所述毛刺频率增大到超过包括开关控制器的系统的自然频率滚降。在一些实现方式中，所述电毛刺的幅度至少部分作为由所述负电压产生器接收的控制信号相位的数目的函数而减少。

本公开的另一方面是一种被配置为减少至射频开关的控制信号馈通的装置。在一些实现方式中，所述装置包括用于传递电信号的包括至少两个子电路的部件，每个子电路被配置为接收相应的控制信号并且响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取；以及用于生成控制信号的部件，其被配置为提供分开至少一个非零相位差的至少两个控制信号。

在一些实现方式中，所述装置还包括用于抖动由用于生成控制信号的所述部件提供的至少两个控制信号中的至少一个的部件。

在一些实现方式中，用于传递电信号的所述部件包括电压产生器和电流产生器中的至少一个。在一些实现方式中，用于传递电信号的所述部件包括负电压产生器。在一些实现方式中，所述负电压产生器包括至少两个电荷泵，所述电荷泵中的至少一个提供所述负电压产生器的输出。在一些实现方式中，所述装置还包括用于滤波的可连接到所述负电压产生器的至少一个输出的部件。在一些实现方式中，用于滤波的部件包括低通滤波器，提供所述低通滤波器以减小由用于生成控制信号的所述部件的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的幅度。在一些实现方式中，所述至少两个电荷泵中的一个或多个提供所述负电压产生器的相应的输出。

在一些实现方式中，选择所述至少一个相位差以增大由用于生成控制信号的所述部件的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的频率。在一些实现方式中，所述毛刺频率增大到超过包括所述开关控制器的系统的自然频率滚降。在一些实现方式中，所述电毛刺的幅度至少部分作为由所述负电压产生器接收的控制信号相位的数目的函数而减少。

本公开的另一方面是一种用于减少时钟馈通的计算机程序产品，该计算机程序产品包含计算机可读介质，所述计算机可读介质包含指令，所述指令在执行时使得装置：向在可控电力源中包含的至少两个子电路中的每一个提供相应的控制信号，所述控制信号中的至少两个的特征在于非零相位差，并且所述至少两个子电路中的每一个被配置为接收相应的控制信号和响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取。

在一些实现方式中，所述计算机程序产品还包括指令，所述指令在执行时使得所述装置抖动所述至少两个控制信号中的至少一个。在一些实现方式中，所述可控电力源包括电压产生器和电流产生器中的至少一个。

在一些实现方式中，所述可控电力源包括负电压产生器。在一些实现方式中，所述负电压产生器包括至少两个电荷泵，所述电荷泵中的至少一个提供所述负电压产生器的输出。

在一些实现方式中，所述计算机程序产品还包括指令，所述指令在执行时使得装置对所述负电压产生器的至少一个输出进行滤波。在一些实现方式中，滤波包括低通滤波以减小由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的幅度。在一些实现方式中，所述计算机程序产品还包括指令，所述指令在执行时使得装置从所述负电压产生器中的至少两个电荷泵中的一个或多个汲取输出。

在一些实现方式中，所述计算机程序产品还包括指令，所述指令在执行时使得装置选择所述相位差以增大由所述控制信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的频率。在一些实现方式中，所述毛刺频率增大到超过包括所述开关控制器的系统的自然频率滚降。在一些实现方式中，所述毛刺频率增大到超过包含所述开关控制器的系统的自然频率滚降。

本公开的另一方面涉及一种无线设备。在一些实现方式中，所述无线设备包括收发器和连接到所述收发器并且被配置为有助于与多个操作模式对应的射频（RF）信号的处理的一个或多个前端模块。所述无线设备还包括天线，所述天线被配置为有助于所述RF信号的传送和接收。所述无线设备还包括RF开关，所述RF开关被配置为基于相应的操作模式在所述天线和所述一个或多个前端模块之间传送（route）RF信号。所述无线设备还包括开关控制器，其被配置为控制所述RF开关。所述开关控制器包括具有至少两个子电路的可控电力源，其中每个子电路被配置为接收相应的控制信号并且响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取。所述开关控制器还包括控制信号产生器，所述控制信号产生器被配置为提供分开至少一个非零相位差的至少两个控制信号。

附图说明

因此可以参考多个方面得到上面简要总结的可以详细理解本公开的特征的方式，即更具体的描述，所述多个方面中的一些在附图中图示。然而，注意，附图仅图示本公开的某些典型方面，并且因此不被认为限制本公开的范围，因为所述描述可以承认其他等效方面。

图1是无线设备的一部分的示意图。

图2是传统RF开关控制器的示意图。

图3是被包括在图2的RF开关控制器中的负电压产生器的示意图。

图4是RF开关控制器的实现方式的示意图。

图5是被包括在图4的RF开关控制器中的多相振荡器和修改后的负电压产生器的实现方式的示意图。

图6是RF开关控制器的另一实现方式的示意图。

图7是RF开关控制器的另一实现方式的示意图。

图8是结合图8的负电压产生器的抖动产生器的实现方式的示意图。

根据惯例，附图中图示的各种特征可以不按比例绘制。因此，为了清楚可以任何扩大或缩小各种特征的尺寸。此外，附图中的一些可以不描绘给定系统、方法或设备的组件中的一些。最后，在整个说明书和附图中，相似参考标号可以用于表示相似特征。

具体实施方式

下面描述在所附权利要求范围内的实现方式的各种方面。这里描述的多个方面可以以各种形式实施，并且这里描述的任何具体结构和/或功能仅是说明性的。基于本公开，本领域技术人员应理解，这里描述的一个方面可以独立于任何其他方面实现，并且这些方面中的两个或多个可以以各种方式结合。例如，可以使用这里阐述的任何数目的方面来实现装置和/或实践方法。此外，除了或不同于这里阐述的多个方面中的一个或多个，可以使用其他结构和/或功能来实现这种装置和/或实践这种方法。

这里描述的实现方式可以用于各种宽带无线通信系统，包括基于正交复用方案的通信系统。这种通信系统的示例包括空分多址（SDMA）、时分多址（TDMA）、正交频分多址（OFDMA）系统、单载波频分多址（SC-FDMA）系统等。SDMA系统可以充分利用不同方向以同时传送属于多个用户终端的数据。TDMA系统可以通过将传送信号分成不同时隙、每个时隙被分配给不同用户终端，来允许多个用户终端共享相同频道。TDMA系统可以实现GSM（全球移动通信系统）或本领域中已知的一些其他标准。OFDMA系统利用正交频分复用（OFDM），其是将整个系统带宽划分为多个正交子载波的调制技术。这些子载波还可以被称为频调（tone）、频段（bin）等。利用OFDM，每个子载波可以单独调制数据。OFDM系统可以实现IEEE802.11或本领域中已知的一些其他标准。SC-FDMA系统可以利用交织式FDMA（IFDMA）以在分布于系统带宽的子载波上传送，利用集中式（localized）FDMA（LFDMA）以在相邻子载波的一个块上传送，或者利用增强式FDMA（EFDMA）以在相邻子载波的多个块上传送。总地来说，在频域中利用OFDM并且在时域中利用SC-FDMA发送调制码元。SC-FDMA系统可以实现3GPP-LTE（第3代合作伙伴项目长期演进）、先进LTE或本领域中已知的任何其他标准和/或自组织（ad hoc）无线技术。

这里的教导可以合并于各种有线或无线装置（例如，节点）（例如，在各种有线或无线装置中实现或由各种有线或无线装置执行）。在一些方面中，根据这里的教导实现的无线节点可以包括接入点或接入终端。此外，如这里使用的，术语“组件”、“模块”和“系统”等意图包括计算机相关的实体，诸如但不限于硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或执行中的软件。例如，组件可以但不限于是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和计算设备两者都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行线程内，并且组件可以集中在一个计算机上和/或分布在两个或多个计算机之间。此外，可以从在其上存储各种数据结构的各种计算机可读介质执行这些组件。组件可以诸如根据具有一个或多个数据分组的信号通过本地和/或远程处理的方式通信，通过信号的方式与其他系统传送诸如来自与本地系统中、分布式系统中的和/或诸如因特网的网络上的另一组件交互的组件的数据。

接入点（“AP”）可以包括、被实现为、或者被称为节点B、无线电网络控制器（“RNC”）、eNodeB、基站控制器（“BSC”）、基站收发台（“BTS”）、基站（“BS”）、收发器功能（“TF”）、无线电路由器、无线电收发器、基本服务集（“BSS”）、扩展服务集（“ESS”）、无线电基站（“RBS”）或一些其他术语。

接入终端（“AT”）可以包括，被实现为，或者被称为接入终端、用户站、用户单元、移动站、远程站、远程终端、用户终端、用户代理、用户设备、用户装置、用户站或一些其他术语。在一些实现方式中，接入终端可以包括蜂窝电话、无绳电话、会话初始化协议（“SIP”）电话、无线本地环路（“WLL”）站、个人数字助理（“PDA”）、具有无线连接能力的手持设备、站（“STA”）、智能电话、平板计算设备或一些其他适当的连接到无线调制解调器的处理设备。因此，这里教导的一个或多个方面可以合并于电话（例如，蜂窝电话或智能电话）、计算机（例如，膝上型计算机）、便携式通信设备、便携式计算设备（例如，个人数据助理）、娱乐设备（例如，音乐或视频设备或卫星无线电）、全球定位系统设备或被配置为经由有线或无线介质通信的任何其他适当设备。在一些方面中，节点是无线节点。这种无线节点可以提供例如经由有线或无线通信链路的用于网络或至网络（例如，诸如因特网或蜂窝网络的广域网）的连接性。

在一些方面中，这里的教导可以在包括宏规模覆盖（例如，诸如3G或4G网络的通常被称为宏小区网络的大面积蜂窝网络）和较小规模覆盖（例如，基于住宅或基于建筑物的网络环境）的网络中采用。当AT或UE移动通过这种网络时，接入终端在某些位置中可以由提供宏覆盖的AN来服务，而在其他位置可以由提供较小规模覆盖的接入节点来服务。在一些方面中，较小覆盖节点可以用于提供递增的容量增长、建筑物内覆盖和不同服务（例如，用于更健壮的用户体验）。在这里的讨论中，在相对大的区域上提供覆盖的节点可以被称为宏节点。在相对小的区域（例如，住宅）上提供覆盖的节点可以被称为毫微微（femto）节点。在比宏区域小但比毫微微区域大的区域上提供覆盖的节点可以被称为微微（pico）节点（例如，在商业建筑物内提供覆盖）。

已考虑了各种多址访问技术并且将一些多址访问技术标准化以允许一地理区域内的多个用户共享对为无线通信指定的可用频带的访问。诸如智能电话和平板计算设备的当前可用的用户设备能够在多个频带中操作。例如，3G蜂窝多模、多频带设备可以在由2.5G EDGE/GSM标准指定的三到四个频带中，以及由3G WCDMA/HSPA标准指定的另外三到四个频带中操作。在一些部署中，3GPP长期演进（LTE）和先进LTE标准可以支持多达十一个频带。

如上所述，RF（射频）开关是有助于多个频带上的操作的许多组件之一。为此，通常在整个无线设备的射频前端利用各种形式的RF开关。例如，图1是示出包括若干RF开关的无线设备100的射频前端组件中的一些的示意图。本领域技术人员将理解无线设备可以包括比图1中图示的更少、更多和/或不同的组件，并且图1仅包括一些示例无线电组件以有助于这里公开的示例实现方式的多个方面的讨论。

图1中图示的设备100的部分包括多模收发器101、2.5G前端模块（FEM）120、3G/4G FEM130、对应的低噪声放大器（LNA）模块135、分集（diversity）FEM140、主RF开关150、对应的开关控制器200、分集RF开关170、对应的开关控制器180以及第一和第二天线161、162。

多模收发器101耦接到2.5G FEM120、3G/4G FEM130、LNA模块135、和分集FEM140。为了简化这里的描述，多模收发器101包括本领域技术人员考虑无线电后端或基带和中频（IF）组件的那些。基带和IF组件通常实现诸如（但不限于）语音到数据编码、数据分组形成和成帧、前向错误校正、脉冲成型等的功能。根据本描述本领域技术人员将理解各种基带和IF功能通常在各种无线设备中实现，并且为了简短省略了那些功能的更详细的描述。

如图1中所示，2.5G FEM120是多频带FEM。为此，仅为了示例，2.5GFEM120包括EDGE/EGPRS（增强型数据速率GSM演进/增强型通用分组无线电服务）FEM121和1xRTT FEM122。根据本公开，本领域技术人员将理解EDGE/EGPRS和1xRTT是被设计为和被许可在分开的频带上操作的第二代半（即2.5G）FEM。此外，本领域技术人员还将认识到1xRTT是CMDA的实现方式。

类似地，3G/4G FEM130也是多频带FEM。如图1中所示，仅为了示例，3G/4G FEM130包括UMTS-TD（通用移动电信系统-时分）FEM131、1xEV-DO（演进数据最优化CMDA）FEM132和先进LTE FEM133。对应的LNA模块135提供相应的接收器侧低噪声放大器用于UMTS-TD FEM131、1xEV-DOFEM132和先进LTE FEM133。根据本公开，本领域技术人员将理解UMTS-TD和1xEV-DO是被设计为和被许可在分开的频带上操作的第三代FEM。本领域技术人员还将理解，先进LTE有时被称为第四代无线标准（即4G）。如下面更详细地描述的，先进LTE FEM133包括频带-模式开关134，以允许能在对先进LTE系统和通信指定的频谱的部分内的频带切换。

主RF开关150选择性地将第一天线161耦接到2.5G FEM120、3G/4GFEM130和LNA模块135的各种输出。因此，主RF开关150包括五个相应的输入掷点（throw）（或触点）152、153、154、155、156和可以选择性地耦接在第一天线161和五个相应的输入掷点152、153、154、155、156中的一个之间的刀（pole）151。

进一步参考主RF开关150，可以连接第一掷点（或输入触点）152以接收EDGE/EGPRS FEM121的输出。可以连接第二掷点153以接收1xRTT FEM122的输出。可以连接第三掷点154以接收UMTS-TD FEM131的输出。可以连接第四掷点155以接收1xEV-DO FEM132的输出。可以连接第五掷点156以接收先进LTE FEM133的输出。第一开关控制器200向主RF开关150提供控制信号以选择性地将刀151耦接到五个相应的输入掷点152、153、154、155、156中的一个。

分集RF开关170选择性地将第二天线162耦接到分集FEM140的各种输出。分集FEM140包括与LNA模块135中的LNA对应的并列复本LNA（未具体标出），以便允许无线设备100的多输出空间分集处理。为此，分集RF开关170包括三个相应的输入掷点（或触点）172、173、174和可以选择性地耦接在第二天线162和三个相应的输入掷点172、173、174中的一个之间的刀171。第二开关控制器180向分集RF开关170提供控制信号，以选择性地将刀171耦接到三个相应的输入掷点172、173、174中的一个。

分集技术用于增大数据速率和对不利信道条件的适应力。出于复杂度、成本和功耗消耗的考虑，分集技术通常仅应用在移动无线设备的接收器侧上。分集RF开关170的电力处理需求通常小于主路径天线开关150的需求，因为当接收的信号相对高时，通常不使用空间分集技术。

图1中图示的主RF开关150被称为单刀五掷开关。图1中图示的分集RF开关170被称为单刀三掷开关。类似地，频带-模式开关134被称为单刀双掷开关。虽然图1中图示RF开关的三个上述具体配置，但是本领域技术人员将理解对于可以在无线设备内采用的RF开关存在许多配置。例如，智能电话中的RF开关配置在从相对简单的单刀双掷（SPDT）配置到更复杂的单刀十掷（SP10T）配置并且有时具有更高掷数的范围内。

在操作中，主RF开关150的主要功能是将RF无线电传送从2.5G FEM121、122和3G/4G FEM131、132、133连接到第一天线161。取决于具体智能电话支持的RF频带的数目，有时被称为天线开关的主RF开关150的实现方式在从单刀七掷（SP7T）到单刀十掷（SP10T）配置的任何范围内。主RF开关150的任务也是以可能的最低的插入损耗维持信号线性并且提供传送和接收链之间的隔离。相对于仅使用语音的前几代，到无线数据通信的转变促进朝使用诸如OFDM和OFDMA的更高阶调制方案的移动。这些复杂调制方案产生幅度广泛变化的、导致高峰均功率比（PAPR）信号的波形，其对中继和处理信号的组件要求增大的动态范围并且对主RF开关150需求相对高的线性，以便使RF信号路径内的失真最小化。

如下面参考图2和图3进一步详细描述的，开关控制器200用于使能主RF开关150的掷点之间的良好RF隔离。例如，为了维持面对越来越高的电力信号的线性，大多数天线开关的特征在于越来越复杂的设计拓扑以满足越来越严格的线性需求。通常，在天线开关控制器200中存在集成电荷泵，所述集成电荷泵用于提高电池电压以控制在开关中包括的场效应晶体管（FET）。该实现方式通常是合理的电力对性能的权衡，因为多个电荷泵改进开关插入损耗和隔离，并且增强压缩点的健壮性。本领域技术人员将理解RF电子设备的压缩点可以由增益被压缩0.1dB（P0.1dB）或1dB（P1dB）的输出电力点定义。然而，还可以应用替换定义。

图2是图1中示意性图示的RF开关控制器200的实现方式的示意图。本领域技术人员将理解RF开关控制器可以包括比图2中图示的更少、更多和/或不同的组件，并且图2仅包括更相关的组件中的一些以有助于这里公开的示例实现方式的多个方面的讨论。

开关控制器200被配置为提供+1V（以使能路径）和-7.5V（以禁用路径）等级（order）上的控制信号电平，以便实现掷点152、153、154、155、156之间的良好RF隔离，并且改进主RF开关150的谐波性能。为此，开关控制器200包括电平选择解码器210、电平移位器阵列220、负电压产生器（NVG）230、时钟源216、电池211以及第一和第二稳压器212、213。

耦接电池211，以向第一和第二稳压器212、213提供相应的电压电平输入。第一稳压器212的输出从端口214提供，并且例如是+1.0V。第二稳压器213的输出从端口215提供，并且例如是+2.5V。第一和第二稳压器212、213的相应的输出端口214、215可以连接到电平移位器阵列220。第二稳压器213的输出端口215还作为输入向时钟216和NVG230提供。时钟216的输出端口217作为控制输入向NVG230提供。NVG230包括第一、第二和第三输出端口231、232、233，其可以连接到电平移位器阵列220以向电平移位器阵列220传递输入电压电平。如图2中所示，由NVG230提供的输入电压电平包括-2.5V、-5.0V和-7.5V。总地，电平移位器阵列220接收+1.0V、+2.5V、-2.5V、-5.0V和-7.5V的五个电压电平输入。电平选择解码器210包括数字控制输入201和n-位控制信号输出203。向电平移位器阵列220提供n-位控制信号输出203，所述电平移位器阵列220选择性地向图1的主RF开关150提供在从+1.0V到-7.5V范围内的电压电平。

开关控制器设计中的典型NVG使用串联连接的三或四个电荷泵级以产生稳压电源电压的三到四倍的负片上电压。为了实现该目的，使用片上振荡器以频率Fclk对电荷泵级进行计时。图3是在图2的RF开关控制器200中包括的NVG230和时钟216的示意图。本领域技术人员将理解，负电压产生器可以包括比图3中图示的更少、更多和/或不同的组件，并且图3仅包括更相关的组件中的一些以有助于这里公开的示例实现方式的多个方面的讨论。

NVG230可以包括如图3中描绘的串联耦接的第一、第二和第三电荷泵234、235、236。第一、第二和第三输出231、232、233分别从第一、第二和第三电荷泵234、235、236的输出引出（tap）。向电荷泵234、235、236中的每一个提供单个时钟输出217。在操作中，电荷泵234、235、236以Fclk的频率同时从第二稳压电源213汲取（draw），因为电荷泵中的每一个都由时钟信号的相同的边沿激活。反过来，时钟信号在控制器输出221处导致时钟馈通毛刺，并且最终RF开关输出以大约Fc+Fclk、Fc+2*Fclk、Fc+3*Fclk、……的偏移耦接于第一天线161，其中Fc是由无线设备100传送的RF信号的载波频率。

存在导致电毛刺的多个反馈和馈通机制。例如，一个机制包括将NVG230的电源电压与用于向开关200供电的电池211隔离的片上稳压器212、213的有限反向隔离。另一机制包括从开关的控制输入到开关的RF输出的有限隔离等。

根据传统解决方案，通过包括片外去耦电容器和大的片上滤波网络而减少时钟毛刺。然而，使用这些传统解决方案用于减少毛刺存在缺陷。片外去耦电容器增加设备的组件数、成本和复杂度。它们还占用宝贵的基板空间，并且因此限制无线设备的形状系数。大的片上滤波网络占用宝贵的芯片空间，并且可以增大操作期间芯片的电噪声和温度两者。因此，存在减少由用于使能多频带之间的切换的开关控制器引起的时钟毛刺的影响的挑战。

相比之下，在所附权利要求的范围内的RF开关控制器的实现方式被配置为减少时钟信号引起的毛刺。具体地，与对NVG的电荷泵级进行计时的单个相位方案相反，这里描述的开关控制器的实现方式包括多相（即“多个相位”）时钟方案。在一些实现方式中，多相时钟方案减少时钟信号引起的毛刺，并且可以排除对增加整个的FEM解决方案的成本和模块基板面积的额外的片外去耦电容器的需要。

在一些实现方式中，多相方式可以在两个方面中是有益的。首先，在不同相位对NVG的各个级进行计时会导致每个级在不同时间点从稳压电源汲取电流。因此，电源的瞬时下降导致具有推出主要毛刺的净效应的频率增大大约N倍于时钟频率的倍增因子。即，在一些实现方式中，时钟相位的数目提供倍频器。推出主要毛刺的频率Fsp可以是有益的，因为系统的自然频率响应（滚降）使较高频率偏移处的毛刺电平衰减，并且因为在Fc+Fsp处的毛刺还将具有在Fc+2*Fsp和Fc+3*Fsp以此类推的更高的谐波相关的毛刺。换句话说，在一些实现方式中，主要毛刺的频率越高，由于由系统的自然滚降产生的在较高偏移处的衰减可能引起问题的馈通毛刺的数目越低。其次，通过在不同相位并且因此在不同时刻对NVG的电荷泵级中的每一个进行计时，施加于稳压电源的骤降的幅度并且因此馈电的电池可以更小，因为在接通时一次仅一个级汲取电流。随后，取决于向NVG提供的时钟相位的数目，基本毛刺本身的幅度可以减少多达二或更大的因子。再次，使用的时钟相位的数目可以是在假设均匀负载的情况下可以改进毛刺的衰减的因子的良好的第一阶近似。

图4是RF开关控制器300的实现方式的示意图。在一些实施例中，图4的RF开关控制器300的一个或多个特征可以在图1中示意性图示的RF开关控制器300中实现。本领域技术人员将理解RF开关控制器可以包括比图4中图示的更少、更多和/或不同的组件，并且图4仅包括这里公开的示例实现方式的更多相关组件中的一些。图4中图示的RF开关控制器300适配自图2的传统RF开关控制器200，以减少操作期间RF控制器的输出信号中不希望的毛刺（例如，散杂音）的影响。两种实现方式共同的元件共享共同的参考标记，并且为了简短这里仅描述控制器200、300之间的差异。

具体地，RF开关控制器300包括多相振荡器340而非单相时钟。在一些实现方式中，多相振荡器340包括被配置为提供分开至少一个非零相位差的至少两个控制信号的控制信号产生器。RF开关控制器300还包括被配置为接收分开至少一个非零相位差的至少两个控制信号的修改后的NVG330。在一些实现方式中，修改后的NVG330包括可控电力源，所述可控电力源包括至少两个子电路，每个子电路被配置为接收相应的控制信号，并且响应于接收到相应的控制信号从电源汲取。如图4中所示，NVG330被配置为从多相振荡器340接收三个控制信号，向形成NVG330的相应的电荷泵提供所述控制信号中的每一个。

图5是包括在图4的RF开关控制器300中的多相振荡器340和修改后的负电压产生器330的实现方式的示意图。多相振荡器340包括具有三个级342、343、344的环形振荡器。虽然图5中图示了三级环形振荡器，但是本领域技术人员从本公开将理解在所附权利要求的范围内的各种实现方式中可以使用具有任何数目的级的环形振荡器。提供示意性图示的三级环形振荡器仅为了有助于示例实现方式的各个方面的方便的描述。每个级342、343、344用作延迟元件。在一些实现方式中，级之间的延迟大致相同，而在其他实现方式中，两个级之间的延迟可以一对级与下一对级不同。每个级342、343、344还提供相应的输出341a、341b、341c。三个相应的输出341a、341b、341c上的控制信号相对于彼此延迟，并且因此相对于彼此异相。

图5的NVG330包括串联耦接的第一、第二和第三电荷泵334、335、336。在一些实现方式中，对于NVG330的输出仅引出电荷泵中的一些。在一些实现方式中，每个电荷泵的输出可以用作NVG330的输出。例如，可以分别从第一、第二和第三电荷泵334、335、336的输出引出第一、第二和第三输出331、332、333。不同于图2的NVG230，图5的修改后的NVG330的电荷泵334、335、336被配置为在相应的端口334a、335a、336a上接收分开的控制信号。因此，在操作中，来自端口341a、341b、341c的多相控制信号耦接到端口334a、335a、336a。因此，电荷泵334、335、336如上所述相对于彼此基本上异相操作。

图6是RF开关控制器400的另一实现方式的示意图。本领域技术人员将理解RF开关控制器可以包括比图6中图示的更少、更多和/或不同的组件，并且图6仅包括这里公开的示例实现方式的更多相关组件中的一些。图6中图示的RF开关控制器400与图4的RF开关控制器300类似并适配自图4的RF开关控制器300。两者共同的元件共享共同的参考标记，并且为了简短这里仅描述控制器300、400之间的不同。

具体地，图6的RF开关控制器400包括耦接在NVG330的三个输出331、332、333和电平移位阵列220之间的滤波器350。滤波器350包括第一、第二和第三电容器351、353、357和电阻器355。第一电容器351耦接在NVG330的第一和第二输出331、332之间。第二353耦接在NVG330的第二和第三输出332、333之间。电阻器355在节点333a处串联耦接在第二电容器353的一个端子和电平移位器阵列220之间。第三电容器357耦接在节点333a和地之间。

在操作中，滤波器350操作以进一步衰减时钟馈通引起的毛刺，以及隔离在NVG330的输出331、332、333上提供的输出电压电平。然而，由于多相时钟方案，由滤波器350提供的衰减可以比如果采用传统单相时钟方案的情况下的衰减少。因此，在一些实现方式中，电容器351、353和357可以相对小，并且因此可以在片上实现，而不占用大的晶片面积。

在一些实现方式中，由于电阻355导致的电压降不能容忍电阻355。然而，在这种实现方式中，三个电容器351、353和357可以提供足够的衰减，因为由滤波器350提供的衰减仅补充由多相时钟方案实现的衰减。

图7是RF开关控制器500的另一实现方式的示意图。本领域技术人员将理解RF开关控制器可以包括比图7中图示的更少、更多和/或不同的组件，并且图7仅包括这里公开的示例实现方式的更多相关组件中的一些。图7中图示的RF开关控制器500适配自图4的RF开关控制器300。两个实现方式共同的元件共享共同的参考标记，并且为了简短这里仅描述控制器300、500之间的不同。

与图4的RF开关控制器300相比，RF开关控制器500包括在多相振荡器340的第一输出341a和NVG330的对应电荷泵输入之间串联耦接的抖动产生器510。在一些实现方式中，抖动产生器510提供故意施加的形式的伪随机或周期性相位噪声，以进一步改变NVG330的电荷泵相对于彼此激活的时间。在一些实现方式中，抖动产生器510为了类似效果将低电平频率调制应用于多相振荡器340的一个或多个输出。

图8是结合图7的负电压产生器330的抖动产生器510的实现方式的示意图。仅为了示例，最初，从多相振荡器输出341a、341b、341c提供的信号801、802、803具有0°、120°和240°的对应相位。在操作中，抖动产生器510改变第一信号801的信号边沿以产生抖动信号801a。信号801a的相位相对于第二和第三信号802、803的相位而改变。在一些实现方式中，结果是时钟馈通引起的毛刺的进一步减少。此外，虽然抖动应用于图7和图8中示出的系统中的多相振荡器输出中的一个，但是本领域技术人员将理解抖动可以应用于任何数目的多相振荡器输出以便相对于彼此及时改变输出。

上面描述了许多发明原理，并且每一个都具有独立用途。在某些情况下，当在彼此的各种结合中利用所述原理时，实现额外的益处和优点。例如，上面描述了RF开关控制器的各种实现方式。这些实现方式的元件可以与任何数目的无线设备相结合，所述无线设备包括但不限于智能电话和平板计算设备。因此，可以根据这里描述的原理和优点实现这种无线设备。

例如，一些实现方式包括结合开关和开关控制器减少时钟馈通的方法。在一些实现方式中，所述方法包括提供包括至少两个子电路的可控源，每个子电路被配置为接收相应的控制信号和响应于接收到相应的控制信号从电源汲取，并且所述方法还包括向相应的至少两个子电路中的每一个提供相应的控制信号，并且控制信号中的至少两个的特征在于非零相位差。在一些实现方式中，所述方法还包括使由控制信号产生器提供的至少两个控制信号中的至少一个抖动。

在另一示例中，一些实现方式包括用于减少时钟馈通的、包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质包括指令，所述指令在执行时使得装置向被包括在可控电力源中的至少两个子电路中的每一个提供相应的控制信号，控制信号中的至少两个的特征在于非零相位差，并且至少两个子电路中的每一个被配置为接收相应的控制信号和响应于接收到相应的控制信号从电源汲取。在一些实现方式中，计算机程序产品还包括指令，所述指令在执行时使得装置使至少两个控制信号中的至少一个抖动。

以被实现为电流模式或电压模式信号的具体信号描述了这里公开的实现方式中的一些，但是本发明原理还预期其他类型的信号，不论所述信号的特征为电压还是电流。同样地，一些半导体器件包括NPN或PNP BJT（双极结型晶体管），但在许多情况下，还可以利用不同极性或不同器件类型的诸如J-FET、CMOS或GASFET晶体管。

此外，上述描述和权利要求可能提及被“连接”或“耦接”在一起的元件或特征。如这里使用的，除非明确另外说明，“连接”意味着一个元件/特征直接或间接连接到另一元件/特征，并且不一定是机械地。同样地，除非明确另外说明，“耦接”意味着一个元件/特征直接或间接耦接到另一元件/特征，并且不一定是机械地。因此，虽然图中示出的各种示意图描绘元件和组件的示例布置，但是在假设所描绘的电路的功能基本上没有不利影响的情况下，在实际实施例中可以存在额外的中间元件、设备、特征或组件。

此外，采用上面描述的配置的开关控制器方案可以在各种电子设备或集成电路中实现。电子设备的示例可以包括但不限于消费电子产品、消费电子产品的部件、电子测试设备等。电子设备的示例还可以包括存储器芯片、存储器模块、光网络或其它通信网络的电路和盘驱动器电路。消费电子产品可以包括但不限于移动电话、蜂窝基站、电话、电视、计算机监视器、计算机、手持式计算机、个人数字助理（PDA）、立体声系统、盒式磁带录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、MP3播放器、收音机、摄像机、相机、数字相机、便携式存储器芯片、复印机、传真机、扫描仪、多功能外围设备、腕表、时钟等。此外，电子设备可以包括未完成的产品。

因此，可以在布置和细节上对这里描述的实施例进行修改，而不背离所附权利要求的范围。因此，虽然已描述了具体实施例，但是根据这里的公开，其它实施例对本领域普通技术人员将是显而易见的。例如，根据这里的公开，技术人员将认识到各种制造、设计的方法和各种材料可以用于做出这里描述的各种组件。此外，考虑这里的公开，其它组合、省略、替代和修改对技术人员将是显而易见的。预计到所描述的发明的各种方面和特征可以分开实践、组合在一起或彼此替代实践，以及可以做出特征和方面的各种组合和子组合并且仍然落在本发明的范围内。此外，上面描述的系统不需要包括在优选实施例中描述的全部模块和功能。因此，本发明不意图被上面描述的具体实施例的列举所限制，而是通过参考所附权利要求而限定。

Claims (9)

1.一种开关控制器，包括：

可控电力源，包含至少两个子电路以及负电压产生器，每个子电路被配置为接收相应的控制信号并且响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取，所述负电压产生器包含至少两个电荷泵，所述电荷泵中的至少一个提供所述负电压产生器的输出；

控制信号产生器，配置为提供分开至少一个非零相位差的至少两个控制信号，其中选择所述至少一个非零相位差以增大由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的频率；以及

能够连接到所述负电压产生器的至少一个输出的滤波器。

2.如权利要求1所述的开关控制器，其中所述滤波器包含低通滤波器，该低通滤波器被提供用来减小由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的幅度。

3.如权利要求1所述的开关控制器，其中所述至少两个电荷泵中的一个或多个提供所述负电压产生器的相应的输出。

4.如权利要求1所述的开关控制器，其中所述电源包含稳压电源。

5.如权利要求4所述的开关控制器，其中所述稳压电源能够连接到电池。

6.如权利要求1所述的开关控制器，其中所述毛刺频率增大到超过包含所述开关控制器的系统的自然频率滚降。

7.如权利要求1所述的开关控制器，其中所述电毛刺的幅度至少部分作为由所述负电压产生器接收的控制信号相位的数目的函数而减少。

8.一种减少开关和开关控制器的结合中的时钟馈通的方法，所述方法包括：

提供可控源，其包含至少两个子电路，每个子电路配置为接收相应的控制信号并且响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取，

通过控制信号产生器向所述相应的至少两个子电路中的每一个提供相应的控制信号，并且所述控制信号中的至少两个的特征在于非零相位差，选择所述非零相位差以增大由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的频率，以及

抖动所述控制信号中的至少两个中至少一个以使其相位改变。

9.一种无线设备，包括：

收发器；

一个或多个前端模块，其连接到所述收发器，并且被配置为有助于与多个操作模式对应的射频(RF)信号的处理；

天线，配置为有助于RF信号的传送和接收；

RF开关，配置为基于相应的操作模式在所述天线和所述一个或多个前端模块之间传送所述RF信号；以及

开关控制器，配置为控制所述RF开关，所述开关控制器包含具有至少两个子电路的可控电力源，每个子电路配置为接收相应的控制信号并且响应于接收到所述相应的控制信号从电源汲取，所述开关控制器还包含控制信号产生器，所述控制信号产生器配置为提供分开至少一个非零相位差的至少两个控制信号，其中选择所述至少一个非零相位差以增大由所述控制信号产生器的输出信号中的至少一个的馈通引起的电毛刺的频率，所述开关控制器还包含抖动产生器，配置为抖动由所述控制信号产生器提供的至少两个控制信号中的至少一个以使其相位改变。