CN103888193A - 用于将多个无线电接收器耦合到接收天线的方法、系统及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将多个无线电接收器耦合到接收天线的方法、系统及设备。第一无线电接收器可经配置以从RF端口接收RF信号且可包含第一共源共栅放大器，所述第一共源共栅放大器经配置以在主要路径上提供主要RF信号以供所述第一RF接收器处理且在旁路路径上提供旁路RF信号。第二无线电接收器可经配置以接收所述旁路RF信号与经放大主要RF信号的和。因此，所述第二无线电接收器耦合到所述同一RF端口，且使由所述第二接收器接收的信号维持恒定，而不管由所述第一接收器汲取的RF信号电流如何。将所述第一无线电接收器的经调谐负载的阻抗与所述放大器放大所述主要RF信号的增益的乘积设定为1。

Description

用于将多个无线电接收器耦合到接收天线的方法、系统及设备
技术领域
本发明一股来说涉及RF接收器，且更特定来说涉及一种用于将多个无线电接收器耦合到接收天线的方法、系统及设备。
背景技术
通常，无线电接收器(也称作“无线电”)经配置以经由RF天线及RF前端接收RF(射频)信号。通常，RF前端包含后跟共源共栅级及经调谐负载的低噪声放大器。低噪声放大器通常实施为跨导放大器，其具有经编程以基于信号质量/强度调整增益的一个或一个以上共源共栅级。跨导放大器的增益通常经调整以确保所接收RF信号不使放大器饱和，因为饱和导致经放大信号中的非线性，如在此项技术中众所周知。举例来说，每一接收器可(例如)在信号的解码之后根据在信号接收器链的任何级处测量的信号质量且基于所测量位错误率调整共源共栅级的增益。经调谐负载以所要频带将所要负载提供到放大器及/或将匹配负载提供到连接到RF前端的接收RF天线。
通常，多个接收器(每一者以相同频率范围/频谱接收不同RF信号)耦合到一个接收RF天线/节点/端口。举例来说，以2.4到2.5GHz的自由频带操作的蓝牙接收器及WLAN接收器可部署于单个芯片(集成电路)上。因此，一个或一个以上无线电可耦合到同一RF天线。
发明内容
根据本发明的方面，第一无线电接收器可经配置以从RF端口接收RF信号。所述第一无线电接收器可包含第一共源共栅放大器，所述第一共源共栅放大器经配置以在主要路径上提供主要RF信号以供所述第一RF接收器处理且在旁路路径上提供旁路RF信号。第二无线电接收器可经配置以接收所述旁路RF信号与经放大主要RF信号的和。因此，所述第二无线电接收器与所述第一无线电接收器耦合到所述同一RF端口且使由所述第二接收器接收的信号维持恒定，而不管由所述第一接收器汲取的RF信号电流如何。
根据本发明的另一方面，将所述第一无线电接收器的经调谐负载的阻抗与所述放大器放大所述主要RF信号的增益的乘积设定为1。
下文参照图式描述数个方面。应理解，列举众多具体细节、关系及方法以提供对本发明的完全理解。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，可在不具有所述具体细节中的一者或一者以上的情况下或者使用其它方法等来实践本发明。在其它实例中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免使本发明的特征模糊。
附图说明
图1是其中可看到根据本发明的一个实施例的接收装置的各个方面的实例性环境。
图2是根据一个实施例图1的接收装置的框图。
图3图解说明常规接收装置。
图4是图解说明根据一个实施例多个接收器到RF信号路径的耦合的流程图。
图5图解说明根据一个实施例用于将多个接收器耦合到天线的实例性布置。
图6图解说明根据一个实施例可将额外接收器添加到图5的布置的方式。
具体实施方式
图1是其中可看到根据本发明的一个实施例的接收装置的各个方面的实例性环境。如所展示，所述环境可包含(举例来说)一个或一个以上无线发射装置110到140及接收装置150。举例来说，发射装置110到140及接收装置150可包含例如(且不限于)膝上型、桌上型、移动装置、基站、多信道接收器IC(集成电路)及手持式装置等装置。每一发射装置在可限制到一个或一个以上特定频带及/或调制技术的一个或一个以上无线通信信道160上发射数据。举例来说且如图1中所展示，发射装置110可根据蓝牙标准中所指定的调制技术以频率范围2.4到2.5GHz在蓝牙信道上发射数据。类似地，装置120到140可分别使用WLAN、WMAX及WMAN标准或协议中所指定的调制技术发射数据。可实施其它通信信道、标准或协议。每一发射装置110到140可在实质上相同频率范围中发射数据。
接收装置150可经配置以从一个或一个以上发射装置110-140接收信号。接收装置150可使用从每一发射装置110-140接收的数据为用户提供统一功能性。下文进一步详细描述可实施接收器装置150以接收经由多个无线电信道发射的多个RF信号的方式。
图2是图1的接收装置的实施例的框图。展示接收装置200包含天线209、无线电(RF接收器)201到204及应用程序240A到240D。无线电201到204可经配置以接收使用不同协议发射的信号。举例来说，接收器201可经配置以接收根据蓝牙标准调制及发射的信号。类似地，无线电202到204可经配置以分别接收根据WLAN、WiMAX及WMAN协议调制及发射的信号。每一无线电201到204可通过执行对应解调及解码技术来提取数据。可将所提取数据分别提供到应用程序240A到240D。应用程序240A到240D可经配置以分别使用来自无线电201到204的数据且为用户提供所要功能性。
展示每一无线电201到204包含RF前端210A到210D、中频(IF)级220A到220D及解调器230A到230D。下文进一步详细描述每一示范性框。
IF级220A到220D可经配置以将RF信号转换为基带信号。在被转换为基带信号之前RF信号可被转换为中频(IF)。可借助混频器及其它信号处理元件(例如，放大器、缓冲器、滤波器等)来实施IF级。在一个替代实施例中，可将IF信号或基带信号数字化，且可将所得数字信号提供到解调器230以供解调及提取编码于其中的信息。
解调器230A到230D分别可经配置以使用对应解调技术解调从IF级220A-220D接收的基带信号。解调器可包含经配置以调整RF前端中的放大器的增益的自动增益控制(AGC)级。解调器230A到230D可经进一步配置以从经解调信号解码及提取数据/信息。可将经解调信号/所提取数据或信息提供到应用程序240A到240D。解调器230A到230D及/或IF级220A到220D可经配置以控制或提供反馈到相应RF前端210A到210D。可经由实施于解调器230A-230D内的AGC级来控制增益。
每一RF前端210A到210D可经配置以在所要频带中(举例来说，在此情形中，发射装置110到140的频率范围)接收RF信号。每一RF前端210A到210D可经由天线209(或经由耦合到天线209的RF端口)接收RF信号且可将RF信号放大到合适电平以供进一步处理。RF前端调整放大因子可基于从相应解调器230A到230D及/或IF级220A到220D接收的反馈。每一RF前端可耦合到天线209/RF端口。
下文参照图3描述一个以上无线电可耦合到单个天线的常规方式。
图3图解说明包含共用RF前端301后跟两个接收器区段302及303的常规接收装置。展示共用RF前端301耦合到天线/RF端口309。如所展示，共用RF前端301包含固定增益跨导放大器(gm放大器)310、共源共栅级315及经调谐负载318。共用RF前端301可经配置以将经调谐负载(针对所要频率范围经调谐)及固定增益放大提供到所接收RF信号。如图3中所展示，将经放大RF信号提供到无线电302及303。进一步展示每一无线电302及303具有可变低噪声放大器(gm)320A及320B、共源共栅级330A及330B、经调谐负载340A及340B、IF级350A及350B以及AGC级360A及360B。每一接收器302及303经由耦合到相应可变增益LNA320A及320B的共源共栅级的AGC调整增益。
然而，此实施方案可由于恒定增益放大器的使用而导致共用RF前端301中的所接收RF信号中的非线性，且此外，此实施方案使用额外组元件(例如，LNA)及负载，从而使接收器至少在电力及空间方面低效。
多个无线电(举例来说，201到204)根据本发明可耦合到单个天线的方式可克服下文进一步详细描述的常规限制中的至少一些常规限制。
图4是图解说明根据一个实施例多个接收器到RF信号路径的耦合的流程图。所述流程图在框401中开始且将控制转移到框410。
在框410中，接收装置150中的天线接收RF信号。天线可经配置以通过调整物理参数而接收特定频带的RF信号。可将所接收RF信号经由导通构件(例如，铜线、匹配电路等)耦合到RF端口。天线可实施于集成电路上或可提供于集成电路外部。
在框420中，可将所接收RF信号分裂及馈送到两个路径；即，路径1及路径2。可在RF信号的电流、电压及/或功率方面分裂RF信号。可基于信号类型执行分裂。举例来说，如果RF信号呈电流的形式，那么可将所述电流分裂成两个导通路径。可将路径1上的信号提供到第一接收器且可将路径2上的信号提供到第二接收器。分裂的比可由第一接收器控制。以此方式，第一接收器可经配置以动态地调整路径1上的信号强度。
在框430中，可将基于路径1上的信号强度从路径1导出的信号添加到路径2上的信号。举例来说，可通过在路径1与路径2之间连接放大器而从路径1导出信号。由于从路径1导出的信号的添加，使路径2上的信号强度维持在恒定电平，而不管路径1上的经调整信号强度如何。所述流程图在框499中结束。下文进一步描述本发明的数个方面。
图5图解说明根据一个实施例用于将多个接收器耦合到天线的示范性布置。展示所述布置包含RF端口501、跨导放大器(gm)510及550、共源共栅级520及570、经调谐负载530及580、IF级540及590、数字基带处理器545及595以及加法器560。下文进一步详细描述每一此组件。
如图5中所展示，跨导放大器(gm)510可经配置以从RF端口501接收RF信号且放大RF信号。跨导放大器(gm)510将RF信号电压转换为电流(下文中称作RF信号电流)。将经放大RF信号电流提供到可变增益共源共栅级520。展示共源共栅级520包含晶体管525及526。通过调整共源共栅放大器520的增益，共源共栅放大器通过使所要电流通过晶体管525且使过多电流通过晶体管526来控制电流流动。因此，通过调整增益，经由晶体管525将RF信号电流的较大部分馈送到路径523且经由晶体管526将泄漏电流或旁路电流馈送到路径529。
经调谐负载530可在所要频率范围中将所要负载提供到跨导放大器550。在一个实施例中，所要频率范围包括第一接收器及第二接收器两者的频率范围。因此，RF信号的在路径523上及路径578上的频率分量实质上相同。经调谐负载530可在点B处产生与在路径523上接收的电流成比例的RF电压。
跨导放大器(gm2)550可经配置以将点B处的RF电压放大且转换为RF信号电流。可基于经调谐负载530的阻抗(Zp)来调整跨导放大器550的增益(gm2)。在一个实施例中，增益gm2可经调整以使得乘积Zp×Gm2为1。可接着将从跨导放大器550输出的经放大RF信号电流提供到加法器560。加法器560可将通过晶体管526的RF信号电流与在来自跨导放大器550的输出处提供的RF信号电流相加或求和。接着将经求和RF信号电流提供到共源共栅级570。可通过控制共源共栅级570的增益而控制路径578上的电流。
IF级540及590可经配置以将RF频率信号转换为中频范围。举例来说，IF级可采用一个或一个以上信号处理元件，例如跨导放大器、混频器、滤波器。每一IF级540、590可将IF信号数字化且将经数字化IF信号分别提供到基带处理器545及595。
基带处理器545及595可经配置以将IF信号转换为基带信号且可解调基带信号以提取编码于其中的信息。基带处理器545及595控制共源共栅放大器520及560的相应增益。每一基带处理器545及595可分别采用用以处理/解调信号的一个或一个以上数字处理器以及用以控制共源共栅放大器520及570的增益的AGC。因此，IF级590或基带处理器595可经配置以控制共源共栅级570的增益。
根据一个实施例，跨导放大器510、共源共栅级520、经调谐负载530、IF级540及基带处理器545可经配置以操作为经配置以接收第一无线电信号的第一无线电。根据一个实施例，跨导放大器550、共源共栅级570、经调谐负载580、IF级590及基带处理器595可经配置以操作为经配置以接收第二无线电信号的第二无线电。因此，根据一个实施例，两个无线电可在不必需额外共用前端的情况下经由RF端口501耦合到天线，且第一无线电及第二无线电中的每一者可经配置以独立地控制增益。
由于图5中所展示且关于图5所描述的接收器的布置，通过第一接收器改变共源共栅放大器520的增益可不影响到第二接收器/无线电的信号馈送。结合跨导放大器510的输出(点A)处的示范性RF信号电流i来进一步描述图5。
根据一个实施例，基带处理器545可经配置以调整共源共栅级570的增益且将RF信号电流汲取到经调谐负载530(在点B处)。因此，路径523上或点B处的RF信号电流可等于io。差电流i-io经由晶体管526传递/旁通到加法器560(在点D处)。经调谐负载530可致使RF信号电压io*Zp由于电流io而在点B处产生，其中Zp是经调谐负载530的阻抗且符号*指示乘法运算。
跨导放大器550可经配置以将在其输入处产生的电压io*(Zp)转换为电流值io*Zp*gm2。可接着将电流io*Zp*gm2提供到加法器560。加法器560可经配置以将两个电流i-io与io*Zp*gm2相加。因此，路径567上的总RF信号电流可表示为：(i-io)+(io*Zp*gm2)。乘积Zp*gm2可被配置为等于1的值。因此，加法器560的输出变为i，其可独立于io。因此，每一接收器可在不影响另一接收器中的信号强度的情况下调整其相应共源共栅级(放大器)520、570的增益。
图6中图解说明根据一个实施例可将额外接收器添加到图5的布置的方式。如其中所展示，跨导放大器(gm3)630、共源共栅级670、经调谐负载680、IF级690及数字基带处理器695可经配置以操作为经配置以接收第三无线电信号的第三无线电或接收器。可以可从第一接收器导出到第二接收器的RF信号的相同方式从第二接收器导出到第三接收器的RF信号。举例来说，可将共源共栅级570的泄漏电流/旁路电流添加(使用加法器640)到从跨导放大器630导出的电流以在路径631上形成恒定RF信号电流i。
本文中未描述图6的剩余元件以避免重复且为所属领域的技术人员通过阅读本文中所提供的揭示内容显而易见。因此，将恒定RF信号电流提供到所有接收器区段且每一接收器可经配置以在不影响到其它接收器的信号馈送的情况下调整其增益。
尽管上文已描述本发明的各种实例，但应理解，其仅以举例方式而非限制方式提供。因此，本发明的广度及范围不应受上文所描述实例中的任一者限制，而应根据所附权利要求书及其等效内容来界定。

Claims (20)

1.一种集成电路，其包含：
第一无线电接收器，其经配置以从RF端口接收RF信号，其中所述第一无线电接收器包含第一共源共栅放大器，所述第一共源共栅放大器经配置以在主要路径上提供主要RF信号且在旁路路径上提供旁路RF信号；及
第二无线电接收器，其经配置以接收对应于所述旁路RF信号与经放大主要RF信号的和的经求和RF信号。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其进一步包含第二共源共栅放大器，所述第二共源共栅放大器包含第二跨导放大器与第二共源共栅级，其中所述主要RF信号由所述第二跨导放大器以第二增益放大以产生所述经放大主要RF信号。
3.根据权利要求2所述的集成电路，其进一步包含加法器，所述加法器经配置以将所述旁路RF信号与所述经放大主要RF信号相加以产生所述经求和RF信号。
4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述第一无线电接收器进一步包含耦合到所述第一共源共栅放大器的所述主要路径的以第一频率范围提供第一阻抗的第一经调谐负载。
5.根据权利要求4所述的集成电路，其中所述第二增益与所述第一阻抗的乘积为1。
6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述第一无线电接收器包含经配置以控制所述第一共源共栅放大器的增益的第一自动增益控制器。
7.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述第二无线电接收器包含经配置以控制所述第二共源共栅级的增益的第二自动增益控制器。
8.根据权利要求7所述的集成电路，其中所述第一无线电接收器包含经配置以根据第一协议处理所述RF信号的第一RF信号处理器。
9.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述第二无线电接收器包含经配置以根据第二协议处理所述RF信号的第二RF信号处理器。
10.根据权利要求9所述的集成电路，其中所述第一频率范围包含所述第一及第二无线电接收器的RF频率范围。
11.根据权利要求10所述的集成电路，其中所述RF端口耦合到经配置以在所述第一频率范围中接收所述RF信号的RF接收天线。
12.一种将多个射频RF接收器耦合到RF信号的方法，其包含：
将所述RF信号分裂成第一路径RF信号及第二路径RF信号；
导出等于所述第一路径RF信号的补偿RF信号；
将所述补偿RF信号与所述第二路径RF信号相加以形成恒定RF信号；及
将所述第一路径RF信号耦合到第一RF接收器且将所述恒定RF信号耦合到第二RF接收器，其中由所述第一RF接收器控制所述第一路径RF信号的功率与所述第二路径RF信号的功率的比。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一路径RF信号为共源共栅放大器的主要电流，其中所述第二路径RF信号为所述共源共栅放大器的旁路电流。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包含通过控制所述共源共栅放大器的增益来控制所述主要电流与所述旁路电流的比。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含由具有第二增益因子的第二跨导放大器将由所述主要电流在所述第一接收器的第一经调谐负载处形成的电压转换成补偿电流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一经调谐负载的阻抗与所述第二增益因子的乘积等于1。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包含所述第二接收器控制耦合到所述第二跨导放大器的第二共源共栅放大器的增益。
18.一种射频RF接收器，其包含：
第一RF接收器，其包含：
第一跨导放大器，其经配置而以第一增益将RF信号转换成RF信号电流；
第一共源共栅级，其耦合到所述第一跨导放大器且经配置以将所述RF信号电流分裂成主要RF电流及旁路RF电流；
第一自动增益控制AGC，其经配置以控制所述第一共源共栅级的增益，及
第一经调谐负载，其耦合到所述第一共源共栅级的输出且经配置以将所述主要RF电流转换为主要RF电压；及
第二RF接收器，其包含：
第二跨导放大器，其经配置而以第二增益将所述主要RF电压转换成补偿RF电流，其中所述第一经调谐负载的阻抗与所述第二增益的乘积被设定为1；
加法器，其经配置以将所述补偿RF电流与所述旁路RF电流相加以形成恒定RF电流；
第二共源共栅级，其经配置以接收所述恒定RF电流；及
第二AGC，其经配置以控制所述第二共源共栅级。
19.根据权利要求18所述的RF接收器，其中所述第一RF接收器及所述第二RF接收器耦合到经配置以接收所述RF信号的接收天线。
20.根据权利要求19所述的RF接收器，其中所述第一RF接收器包含经配置以根据第一协议处理所述RF信号的第一信号处理器，且所述第二RF接收器包含经配置以根据第二协议处理所述RF信号的第二信号处理器。
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