CN104335503A - 涉及发射和接收射频信号之间的改善的隔离的系统和方法 - Google Patents

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CN104335503A CN201380028387.5A CN201380028387A CN104335503A CN 104335503 A CN104335503 A CN 104335503A CN 201380028387 A CN201380028387 A CN 201380028387A CN 104335503 A CN104335503 A CN 104335503A
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Abstract

公开了用于改善发射和接收射频(RF)信号之间的隔离的系统和方法。在一些实施例中，可以实施用于在Tx和Rx操作期间隔离RF信号的系统。该系统可以包括Tx路径和Rx路径，其中Tx路径具有滤波器。在一些实施例中，Tx路径可以包括具有多个中间级和一输出级的功率放大器，并且滤波器可以在一个中间级处以及输出级之前实施。该系统还可以包括分别连接至Tx和Rx路径的第一和第二天线。Tx路径、Rx路径和/或第一和第二天线可以被配置为在Tx和Tx路径中的RF信号之间产生期望水平的隔离。

Description

涉及发射和接收射频信号之间的改善的隔离的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年4月12日提交并且名称为“SYSTEMS ANDMETHODS RELATED TO IMPROVED ISOLATION BETWEEN TRANSMITAND RECEIVE RADIO-FREQUENCY SIGNALS”的美国临时申请No.61/623，434的优先权，其全部内容通过引用而被明确结合于此。
技术领域
本公开总地涉及用于改善发射和接收射频(RF)信号之间的隔离的系统和方法。
背景技术
诸如无线装置的射频(RF)装置通常包括分别用于产生Tx信号和处理Rx信号的发射器和接收器。这种信号在其各自的去往和来自一个或多个天线的路径上的隔离是重要的性能考虑。例如，Tx和Rx信号之间的隔离可以帮助改善或优化无线电通信链路。
发明内容
在一些实施方式中，本公开涉及用于在Tx和Rx操作期间隔离射频(RF)信号的系统。该系统包括被配置用于传递第一RF信号的发射路径。该系统还包括沿发射路径布置并且配置为对第一RF信号滤波的第一滤波器。该系统还包括连接至发射路径并被配置为发射第一RF信号的第一天线。该系统还包括连接至接收路径并被配置为接收第二RF信号的第二天线。第一和第二天线相互分开以在发射和接收路径之间产生期望水平的隔离。
在一些实施例中，该系统还可包括第二滤波器，该第二滤波器沿接收路径布置并被配置为将第二RF信号滤波以便被接收器电路处理。接收路径可以包括分集接收路径。至少部分因为分开的第一和第二天线，第一和第二滤波器的每一个可以包括放松的滤波要求。放松的滤波要求可以允许发射和接收路径两者的插入损耗的减少。放松的滤波要求可以包括放松的带外衰减要求。
在一些实施例中，第一和第二滤波器的每一个可以包括带通滤波器(BPF)。
在一些实施例中，发射路径可以包括具有多个中间级(interstage)的功率放大器。在一些实施例中，第一滤波器可以布置在一个中间级处以及功率放大器的输出级之前。中间级可以包括被配置为补偿在第一滤波器处的插入损耗的变化的可变增益级。插入损耗的变化可以包括因为频率或温度改变导致的插入损耗变化。
在一些实施例中，该系统还可以包括被配置为促进利用第一天线执行发射和接收操作两者的双工器模式的双工器路径。在一些实施例中，该系统还可包括双工器旁路以及一个或多个开关以允许在双工器模式和使用第一和第二天线两者的双工器旁路模式之间切换。双工器旁路模式可以被用于在动态范围的选定区域上绕过双工器以优化性能。在一些实施例中，发射路径、接收路径和双工器路径的每一个可以包括用于促进多频带操作的多个信道。在一些实施例中，多频带操作可以包括用于3GPP通信标准的四频带(quad-band)。
在一些实施例中，该系统还可包括被配置为检测用于在双工器模式和双工器旁路模式之间切换的条件的检测系统。该条件可以代表天线隔离环境。可以通过Rx分集测量(measurement)分析、正向和反射耦合功率测量(forward and reflected coupled power measurement)、发射的第一RF信号的直接测量或者与一个或多个校准的参考值的比较而检测天线隔离环境条件。
在一些实施例中，Tx和Rx操作可以大体上同时执行。
根据多个实施方式，本公开涉及包括被配置为容纳多个部件的封装基板的射频(RF)模块。该模块还包括被配置为在Tx和Rx操作期间提供RF信号的隔离的电路。该电路包括被配置用于传递第一RF信号的发射路径、沿发射路径布置并被配置为将第一RF信号滤波的第一滤波器以及用于连接至第一天线以发射第一RF信号的发射节点。该电路还包括配置为接收来自第二天线的第二RF信号的接收路径。发射路径和接收路径被配置为在它们之间产生期望水平的隔离。该模块还包括被配置为在电路和封装基板之间提供电连接的多个连接器。
在多个实施方式中，本公开涉及包括被配置为处理RF信号的收发器的射频(RF)装置。该RF装置还包括与收发器通信以促进RF信号的发射和接收的第一和第二天线。该RF装置还包括被配置为在Tx和Rx操作期间提供RF信号的隔离的电路。该电路包括被配置用于传递第一RF信号的发射路径、沿发射路径布置并被配置为将第一RF信号滤波的第一滤波器以及用于连接至第一天线以发射第一RF信号的发射节点。该电路还包括被配置为接收来自第二天线的第二RF信号的接收路径。发射路径和接收路径被配置为在它们之间产生期望水平的隔离。
根据一些实施方式，本公开涉及用于在Tx和Rx操作期间隔离射频(RF)信号的方法。该方法包括通过发射路径传递第一RF信号。该方法还包括沿发射路径将第一RF信号滤波。该方法还包括将第一RF信号传递至第一天线以发射第一RF信号。该方法还包括通过第二天线接收第二RF信号。该方法还包括通过接收路径传递第二RF信号。第一和第二天线相互分开以在发射和接收路径之间产生期望水平的隔离。
在一些实施方式中，本公开涉及用于制造具有隔离电路的装置的方法。该方法包括形成或提供发射路径。该方法还包括沿发射路径形成或提供滤波器。该方法还包括在发射路径和第一天线之间形成或提供连接以允许第一RF信号的发射。该方法还包括形成或提供连接至第二天线的接收路径使得发射和接收路径被隔离期望的水平。
为总结本公开的目的，这里描述了本发明的某些方面、优点和新特征。应理解的是，不一定所有这些优点可以根据本发明的任何特定实施例达到。因此，明可以以达到或优化这里所教导的一个优点或一组优点的方式实施或实行本发明，而不一定达到这里可能教导或建议的其它优点。
附图说明
图1示意性地示出了隔离电路。
图2示出了图1的隔离电路可以在滤波配置中实施。
图3示出了配置为提供Tx-Rx隔离、Tx-天线隔离以及天线-Rx隔离的示例双工器。
图4示出了可实施以便向具有第一和第二天线的射频(RF)系统提供天线-天线隔离的过程。
图5A示出了可实施以实现图4的RF系统的发射部分的过程。
图5B示出了可实施以实现图4的RF系统的接收部分的过程。
图6示出了具有分别与Tx和Rx路径通信的分开的Tx和Rx天线的示例RF系统，其中每条路径包括诸如带通滤波器的滤波器。
图7示出了可实施以将要发射的部分放大的RF信号滤波的过程。
图8示出了具有分别与Tx和Rx路径通信的分开的Tx和Rx天线的示例RF系统，其中Tx路径具有功率放大器链以及在功率放大器链中的带通滤波器。
图9示出了可实施以实现通过多个天线接收RF信号的过程。
图10示出了可实施以在图9的接收模式中选择接收模式的过程。
图11示出了可实施以实现与图10的选择过程相关的改变的过程。
图12示出了具有多个天线并且被配置为促进与图9-11的过程相关的各种功能的示例RF系统。
图13示出了配置为实施本公开的一个或多个特征的示例多频带RF系统。
图14示意性地示出了具有本公开的一个或多个特征的隔离电路可以在一个或多个模块中实施。
图15示意性地示出了具有本公开的一个或多个特征的隔离电路可以在RF装置中实施。
图16示意性地示出了具有本公开的一个或多个特征的示例无线装置。
具体实施方式
这里所提供的标题(如果有)仅是为了方便，并且并不一定影响所要求保护的发明的范围或含义。
这里所公开的是涉及在射频(RF)信号之间的改善的隔离的系统和方法。图1示出了隔离电路10，其被配置为接收和输出第一RF信号(RF1)12(例如，发射信号)，以及还接收和输出第二RF信号(RF2)14(例如，接收信号)。这里为了说明的目的，将分别在发射和接收信号的上下文中描述RF1和RF2。但是，应理解的是，本公开的一个或多个特征也可以在其它RF信号隔离情况中实施。
图2示出了在一些实施例中，图1的隔离电路10可以在滤波配置20中实施。这样的配置被示出为提供发射(Tx)信号22和接收(Rx)信号24的传递。这里描述的滤波配置20的各种非限制性示例可以在Tx和Rx信号22、24之间提供改善的隔离。
Tx和Rx信号之间的隔离可以促进无线电通信链路的改善或优化，所述无线电通信链路例如为涉及显著的带外噪声和杂散(spurious)滤波的那些无线电通信链路。作为示例，频分双工(FDD)系统可以包括在同一无线电设备中同时但在不同频带操作的发射(Tx)和接收(Rx)电路。发射的发射器载波功率的干扰连同发射器的噪声和杂散带外信号可能损害接收器准确地解调期望的进入信号的能力，特别是当它们处于低功率以及接近Rx能够解决它们的灵敏度极限时。
图3示出了可实施以将发射器的这些效应与接收链的敏感输入隔离的示例双工滤波配置50。来自Tx电路(未示出)的发射信号可以在输入节点52处被接收以通过放大器54放大。放大的发射信号被示出为通过双工器56以经由天线60被发射。同一天线60可以接收通过双工器56并经由节点58被路由到Rx电路(未示出)的进入信号。
图3中所描述的双工器滤波器56可以提供多种功能。在发射侧，带外噪声和杂散信号可以在去往天线的途中被衰减以例如避免对符合小区规划和标准主体的要求的辐射违反(radiated violation)。在接收侧，可以从天线衰减Rx频带的带外噪声和杂散信号的相似滤波以例如避免或减少Rx电路中的性能劣化。双工滤波器56可以被配置为使得将Tx和Rx滤波器耦合在一起能够增强直接在Tx和Rx之间的隔离特征，并且进一步将Rx直接与Tx载波和噪声相隔离。
与图3的双工器滤波器配置相关联的缺点例如可以包括相对大的尺寸以及增加的电子设备解决方案面积。双工器滤波器配置还可能显著地增加给定的应用频带的成本，并且这样的双工器滤波通常与使用FDD操作的每个频带相关联。因此，成本问题可能被整个无线电设备中的频带数目放大。此外，这样的配置可以在Tx的通带中有损耗(导致发射更高的功率以克服Tx滤波器插入损耗)以及在Rx的通带中有损耗(导致接收器的噪声本底(noise floor)进一步地劣化)的性能。
为达到双工滤波器的一个或多个隔离性能设计参数的一些或者全部限制，通常可以使Tx的通带和Rx的通带与所述滤波器是分开的Tx和Rx滤波器时相比有更多的损耗。与3端子双工器(Tx、Rx和Ant)的调谐相关联的耦合、加载以及匹配可以增加大于或超出所述滤波器在它们是分开的时的损耗的损耗；并且在一些大的隔离度要求的情况下，更是如此。
在一些实施方式中，Tx和Rx电路可以通过移除双工器并且作为替代而用分开的Tx滤波器和分开的Rx滤波器替代该双工器而被隔离开。此外，Tx和Rx路径可以连接至分开的专用Tx和Rx天线。图4示出了可实施以达到提供有第一和第二天线这样的隔离配置的过程100。图5A和5B示出了可实施以实现与Tx和Rx电路相关联的信号的单独滤波的过程110、120。图6示出了示例配置200，其中这样的分开的滤波器可以与分开的天线一起被实施以在Tx和Rx电路之间提供隔离。
图4的过程100示出了在方框102中，可以形成用于用第一天线发射的第一路径。在方框104中，可以形成用于用第二天线接收的第二路径以提供天线至天线的隔离。在一些实施例中，第一天线可以是配置为促进发射RF信号的一个或多个频带的发射的专用发射天线。
图5A的过程110示出了在方框112中，可以放大要发射的RF信号。在方框114中，放大的RF信号可以通过第一滤波器滤波。在方框116中，已滤波的RF信号可以被提供至发射天线。
图5B的过程120示出了在方框122中，从接收天线接收到的RF信号可以通过第二滤波器滤波。在一些实施例中，第二滤波器可以是与对要发射的RF信号滤波的第一滤波器分开的滤波器。在方框124中，已滤波的RF信号可以被提供至接收器电路。
图6示出了可以是图1的隔离电路10的示例的配置200。示例配置200被示出为包括分开的天线208、218，其中，一个(208)用于发射并且另一个(218)用于接收。发射天线208被示出为接收来自滤波器206(例如，带通滤波器)的已滤波的RF信号。滤波器206被示出为接收来自放大器204的放大的RF信号，该放大器继而通过输入节点202从Tx电路(未示出)接收要发射的RF信号。为了说明的目的，示例功率放大器204可以包括多级(例如，输入级、中间级和输出级220、222、224、226、228、230、232)。
示例配置200的接收天线218被示出为将接收到的RF信号提供给滤波器216(例如，带通滤波器)。已滤波的接收到的RF信号被示出为通过Rx节点212被传递到Rx电路(未示出)。
在一些实施例中，分开的天线208、218可用来使Tx和Rx路径进一步地隔离。在一些实施方式中，对于特定的天线隔离水平，Tx载波和噪声功率至少可以被抑制到与这里参考图3所描述的基于双工器的配置近似相同的水平。示例配置200可以在Tx和Rx部分二者上具有更少的内嵌(in-line)插入损耗，因为该配置可以经历较少的DC电流消耗和发射功率、以及在Rx路径上的较少的插入损耗以及噪声指数劣化(noise figure degradation)。
由图6的配置所提供的滤波器插入损耗的上下文中的示例性益处可以包括：与被设计用于在大约1850MHz–1910MHz的范围中的Tx操作频带的基于SAW(表面声波)滤波器的双工器相关联的益处，其中最坏情况的Tx滤波带内插入损耗大约为3dB，而在Rx频率(大约1930MHz–1990MHz)处的带外Tx噪声的衰减可以大到大约50dB。如果没有利用大隔离度要求限制相同的带通滤波器，则它可以达到大约2dB的损耗的最坏情况以及Rx频带中的大约30dB的隔离度。相似地，双工器的Rx性能可以产生从天线至Rx的大约3.5dB的最坏情况插入损耗、以及大到大约55dB的Tx载波频率的衰减。如果没有利用大隔离度要求限制相同的带通Rx滤波器，则它可以达到大约2dB的插入损耗的最坏情况以及Tx频带中的大约30dB的隔离度。
在一些实施方式中，对于提供与示例双工器性能近似相等的Tx至Rx的隔离度的分开的滤波器，可以使天线的隔离度大约为20dB(考虑开关和实施损耗)，然后可以通过Rx滤波的Tx载波隔离度限制该系统。在一些配置中，在该示例中节省1dB的Tx滤波器损耗可以转化为减小发射器中的最大功率处的至少20％的DC电流，这主要是因为在滤波器之前，功率放大器(PA)少输出1dB的功率。根据来自Tx载波功率和Rx线性特性的其他去敏感化(de-sensitization)，因为该路径的前端插入损耗减小1dB，Rx噪声指数可以减少多达1dB。
在一些实施方式中，可以通过图8所示的电路400达到更低的PA后Tx插入损耗以及保持双工间隔隔离性能的期望特征。这样的电路可以通过图7所示的过程300操作。在方框302中，可以部分放大要发射的RF信号。在方框304中，可以将该部分放大的RF信号滤波。在方框306中，该已滤波的RF信号可以进一步被放大以产生输出RF信号。在方框308中，该输出RF信号可以被提供至发射天线。
在图8的示例隔离电路400中，功率放大器(PA)404被示出为包括多个中间级和一输出级(例如，420、422、424、426、428、430、432、434)。输入节点402可以接收要被放大的RF信号，并且该放大的RF信号可以被提供至Tx天线208。示例配置400的接收天线218被示出为将接收到的RF信号提供至滤波器216(例如，带通滤波器)。该已滤波的接收到的RF信号被示出为通过Rx节点212被传递至Rx电路(未示出)。
在示例配置400中，在PA 404之后的Tx带通滤波器(BPF)(例如，诸如在图6所示的示例中)可以被移除，并且可作为替代而将BPF 40放置在输出级之前的中间级中。在示出的示例中，BPF 406被放置在第二中间级和输出级之间。在一些实施例中，输出级可以主导电流消耗，因为在前述示例中证明了DC电流对输出功率的强烈依赖。为进一步去除PA之后的损耗，滤波器可以被移至中间级以提供对电流和噪声性能的期望影响。
在一些实施方式中，在输出级432之前放置滤波器406可以具有显著的效果。例如，进入该滤波器的功率至少可以低10倍，从而对于更低的功率处理额定值(power handling rating)允许生产要求的放松以及可能更小的尺寸。此外，效率影响(efficiency impact)在输出级上可以被极大地减小并且对驱动器级保持大体上相同。
在一些实施例中，因为隔离限制放松，滤波器406自身可以被改善以获得更低的插入损耗，并且PA 404的最后一级之前的所有东西的噪声贡献可以被大量地滤除，使得只有最后一级有效地向PA输出贡献噪声。通过对于表1A-1D所示的具体示例将BPF 406滤波器插入PA阵列(lineup)中，在PA的输出处的噪声从大致-135dBm/Hz下降至-149dBm/Hz。表1A对应于BPF位于PA输出之后以产生3dB的PA后Tx DPX插入损耗(其中Vcc＝3.4V)的配置的级1。表1B对应于表1A的配置的级2，其中总Icc为大约404.61mA。表1C对应于提供中间级BPF以在PA的输出级之前产生2dB的中间级滤波的配置的级1。表1D对应于表1C的配置的级2，其中总Icc为大约212.59mA。对于表1C的中间级BPF，当与级1结合时，fTx分量具有大约2dB的衰减以产生大约14的净增益以及大约13dBm的净功率。对于fRx分量，当与级1结合时，中间级BPF具有大约30dB的衰减、大约14的净增益以及大约-172.54的净噪声。
增益1(dB) NF1 噪声1 Pout1(dBm) Eff1 Icc1(mA)
fTx 16 16 35 33.45
fRx 16 10 -148
表1A
增益2(dB) NF2 噪声2 Pout2(dBm) Eff2 Icc2(mA)
fTx 12 28 50 371.15
fRx 12 12 -135.83
表1B
增益1(dB) NF1 噪声1 Pout1(dBm) Eff1 Icc1(mA)
fTx 16 15 35 26.57
fRx 16 10 -148
表1C
增益2(dB) NF2 噪声2 Pout2(dBm) Eff2 Icc2(mA)
fTx 12 25 50 186.02
fRx 12 12 -149.633
表1D
给定约50dB范围内的标准架构的双工器Tx至Rx隔离度，该标准方法的、回到Rx输入的噪声将会是大约-185dBm/Hz。为达到与图8的示例配置相同的噪声功率水平，天线隔离度必须达到31dB(包括在到达Rx输入引脚前在Tx和Rx路径这两者上的前端部件的插入损耗(IL))。这可以是有挑战性的，并且通常需要在天线负载和其他操作变量的条件下被保持；但是这被认为是能够达到的并且应该随着开发正交天线设计以及进一步的隔离创新而改进。
在表1A-1D的示例中还感兴趣的是通过在PA中实施BPF并且在PA之后节省2dB的损耗而节省的DC电流的实际量。对于所示出的具体示例，该标准方法(表1A和1B)会消耗大概405mA，而新的方法(表1C和1D)仅会消耗大概213mA，在最大功率处节省了大概192mA。
表1A-1D中还计算了等效固有PA效率，标准PA将需要该等效固有PA效率以在其输出级中具有大概87％的PAE以对于28dBm的输出功率达到该213mA的数值。这样的PAE相对于当前技术是显著的技术改善。在一些实施例中，这样的改善可以通过实施具有一个或多个这里所描述的特征的架构配置而实现。
图8的示例配置400的另一显著特征是可以使得PA 404的输入级(例如，422)能够以其增益和输出功率补偿在中间级BPF 406中的任何滚降的方式调整。该滤波器的滚降可以比标准双工器滤波器在频带边缘处的滚降小，但是第一级增益的调整(通过多种技术，包括但不限于数字控制字到来自串行数字接口的控制偏置等)可以在不干扰非线性增益缩小和扩大的微妙平衡的情况下补偿，其中该非线性增益缩小和扩大的微妙平衡使得后续级满足效率和线性目标。它还可以通过该方法补偿频带边缘处的滚降和滤波器插入损耗的已知的温度表现。如果针对最大功率以及从饱和的回退给出对PA输出级的限制，这些补偿可能更加困难；因此，在PA的最后级之后，也是因为这个原因，期望的是具有更小的损耗。
在一些实施方式中，与图8的示例配置400相关联的一个或多个特征可以和与图3的示例配置50相关联的一个或多个特征相组合。图12示出了可以是这样的组合的示例的配置600。图9示出了可实施以形成这样的配置的过程500。图10示出了可实施以确定要以哪一种模式操作以及在与配置600相关联的多个模式之间进行切换的过程510。图11示出了可实施以确定用于进行图10的示例过程510的切换的条件的过程520。
在图9的过程500的方框502中，可以提供或形成用于通过第一天线发射和接收RF信号的双工器路径。在方框504中，可以提供或形成用于通过第二天线接收RF信号的分集接收路径。这样的不同路径以及其相应的天线的示例将参考图12更为详细地描述。
在图10的过程510的方框512中，可以对是以双工器模式操作还是以分集接收模式操作做出确定。在方框514中，可以执行一个或多个切换操作以促进选择的操作模式。这样的不同的模式以及切换操作的示例将参考图12更为详细地描述。
在图11的过程520的方框522中，可以检测用于触发操作模式改变的条件。在方框524中，可以产生用于进行一个或多个切换操作以改变操作模式的信号。这样的检测以及切换操作的示例将参考图12更为详细地描述。
在一些情况中(例如，给出天线隔离性能或仅仅可用天线数目中的限制)，可能不能分配仅供Tx使用的天线，并且可能变得有必要保持PA(404)之后的标准双工器路径，如图12所示。然而，即使在这种情况中，也可以实施与参考图8所述的配置400相关联的一个或多个特征，以受益于例如电流消耗和Rx噪声上的性能的改善。
在图12的示例配置600中，PA 404被描述为与参考图8所描述的示例相似。但是，应理解的是，其他PA配置也可以被用于图12的配置600中。
PA 404被描述为通过其输入节点602接收RF信号并且如参考图8所述的在输出级之前将该信号滤波。当以双工器模式操作时，PA 404的输出可以随后被路由至双工器路径610，通过双工器612，然后到达发射天线608。当在双工器模式中，通过天线608接收到的RF信号可以被路由通过双工器612并且然后到达接收节点614。为促进双工器操作模式，可以设置开关634(例如，SP2T)以在PA 404和双工器612之间形成连接，以及可以设置开关636(例如，SP2T)以在天线608和双工器612之间形成连接。
当在期望绕开双工器612的模式中时(例如，对于这里描述的分集Rx模式)，开关634可以被设置为断开PA 404和双工器612之间的路径，并且在PA 404和双工器旁路之间形成连接，其中该双工器旁路被示出为连接至开关636的一个掷。开关636可以被设置为将双工器旁路连接至天线608以允许来自PA 404的已滤波并且放大的RF信号的发射，并且断开天线608和双工器612之间的路径从而禁用(disable)双工器612的接收功能。
在这样的模式(例如，分集模式)中，示出了将接收到的RF信号提供至分集Rx路径620的分开的Rx天线218。这样的路径可以包括滤波器216(例如，BPF)以允许将接收到的信号滤波并且将已滤波的信号以与参考图8所描述的方式相似的方式提供至接收节点212。
在一些实施方式中，图12所示的配置可以被用于促进例如新兴通信标准，在该新兴通信标准中越来越多地使用分集可以包括增加额外的Rx路径。分开的天线连接通常被配置为在距离上足够地分开以被认为是不同的RF环境和路径，使得接收到的RF信号可以然后与主路径Rx相关联以获得信噪比(SNR)优势。如果两个信号大体上正交并且以大体上相同的功率电平被接收，则SNR可以提高相对大的量(例如，3dB或更多)。对于这样的性能的驱动可以包括对更好的Rx灵敏度的期望，并且在天线之间分开和具有隔离水平的益处也可以使与图12的示例配置600相关联的一些或全部目标受益。
在一些实施方式中，当分集Rx路径620不被用于在减小的或最低的信号电平上增强SNR时，分集Rx路径620可以如这里描述的被用于促进分开的Tx和Rx天线。分集路径620可以被用作具有天线218的独立(lone)Rx路径，并且另一条天线608可以仅用于Tx。相似于图8的示例，图12的配置可以包括如这里所述的“双工器旁路”路径，其可以被切换选择以消除PA后双工器的损耗并且利用具有在最后级之前嵌入BPF中间级的PA以减少总PA输出噪声。此外，这里存在在减少的PA后滤波的情况下的噪声电平的挑战，以及存在如这里所描述的处于例如大约31dB的天线隔离度的限制。但是，在PA后损耗中的示例性的3dB的节省可以将PA的DC消耗减少大约50％。
在一些实施方式中，在双工器旁路路径的任一端上的开关(634、636)的隔离度可以被配置为使得它们的和大于双工器Tx-Ant本身的隔离度，或者当双工器612被积极地使用时双工器612的总性能可能劣化。在一些实施例中，可以将这些相对高隔离度的开关要求与在那些开关的刀上的插入损耗以及要获得的大DC电流节省相互折衷，并且例如在大约30-35dB的最坏情况处可以达到所述开关要求。
在一些实施方式中，图12的架构可以被配置为使得其可以在整个动态范围的不同点上被使用。例如，从Tx载波衰减和噪声可能最严重的最大功率处开始，人们可以在必要或希望时权衡双工器的可用性以满足噪声要求。在可以对于自我去敏感化(self-desensitization)放松噪声要求并且系统相对于要求可以具有余量的回退(backed-off)功率处，可以绕过双工器以在该处获得大的电流节约。这样的方法对于最大功率DC电流(其中它们最大)可能具有较少的益处，但是当其被使用时仍可以具有显著的益处。作为示例，并且在统计的上下文中，WCDMA(宽带码分多址)标准是Tx操作的大部分时间从最大功率显著回退，使得前述方法的优势能够造成实质性差异的一个示例。这样的优势对当前小区规划建设中的LTE可能不那么重要；但是随着容量驱动微微小区(pico-cells)以及更小的小区覆盖区(smaller cellfootprints)，在成熟系统中发射功率可能会下降，使得该示例解决方案有更多的机会获得优势。
在一些实施方式中，图12的架构可以被配置为适应天线隔离度对系统性能来说是重要的情况，并且取决于负载而在操作上变化。如图12所述，系统检测天线耦合程度(例如，通过分集接收和SNR分析、对天线馈送器(feed)的正向和反射耦合器测量、相对于初始校准参考值的通过分集路径到来的Tx的直接探测，或其他这样的类似技术)并且能够反馈该信息以根据天线环境的知识将双工器旁路路径的控制设置为使用或不使用。在图12中前述系统被示意性地示为630，并且双工器旁路的使用和不使用例如可以通过根据系统630提供的信息控制开关634、636状态的开关控制器632实现。在一些实施例中，这样的系统和/或旁路控制器可以通过从控制PA、开关以及前端的其他活动(active)电路的收发器或基带驱动的前端串行数字接口实施。
图13示出了架构700，其相似于图12的示例，但是被配置为适应多个频带。示例架构700在示例3GPP四频带配置的上下文中被描述。但是，应理解的是，频带的数目可以多于或少于四。另外，与多频带示例700相关联的一个或多个特征可以在其他无线标准中被实施。
在示例配置700中，PA 704被示出为通过输入节点702接收要发射的RF信号并且在不同的级(750、752、754、756、758、764、766、768)放大该信号。与参考图12所述的示例相同，可以在PA的输出级之前执行滤波。在示出的示例中，滤波器组706被示出为具有多个滤波器以适应于不同频带。滤波器760a(例如，BPF)被示出为对频带B1提供滤波，滤波器760b(例如，BPF)被示出为对频带B2提供滤波，滤波器760c(例如，BPF)被示出为对频带B3和B4提供滤波。应理解的是，滤波器组706可以被不同地配置为具有不同数目的滤波器。给定的信号可以通过开关762(例如，SP3T开关)被路由到这样的滤波器中所选择的一个滤波器以产生期望的已滤波的信号。
相似于图12的示例，从PA 704输出的已滤波并放大的信号可以被路由至双工器路径(被集体表示为710)或双工旁路路径740。双工器路径710被示出为包括用于四个示例频带B1、B2、B3、B4的分开的双工器(712a、712b、712c、712d)。在PA侧，每个双工器被示出为可以通过开关734(例如，SP5T开关)连接至PA输出。在发射天线侧，每个双工器被示出为可以通过开关736(例如，SP5T开关)连接至第一天线708。在接收侧，每个双工器被示出为连接至相应的Rx节点714。应理解的是，双工器路径710可以被不同地配置为具有不同数目的频带。
相似于图12的示例，当不期望双工器操作时，(所选择的频带的)PA的输出可以通过开关734、736的合适的设置被路由至双工器旁路740以将信号传送至第一天线以便发射。对于Rx信号，可以提供多个频带信道以及其相应的Rx路径720(例如，分集Rx路径)。在示出的示例中，第二天线718被示出为可以通过开关728(例如，SP3T开关)连接至滤波器组724的不同滤波器(例如，BPF)以提供频带的选择。三个示例滤波器726a、726b、726c被示出为适应三个示例信道(B1+B4、B2、B3)，并且来自这样的信道的信号可以被路由至其相应的Rx节点722。应理解的是，Rx路径720以及其相应的滤波器可以不同地配置为具有不同数目的频带和滤波器。
在一些实施方式中，图13的示例架构700中描述的四个示例频带B1-B4可以包括表2中列出的3GPP频带。表2中列出的各种值是近似的。
频带 Tx Rx
B1 1920-1980MHz 2110-2170MHz
B2 1850-1910MHz 1930-1990MHz
B3 1710-1785MHz 1805-1880MHz
B4 1710-1755MHz 2110-2155MHz
表2
注意，对于该示例实施方式，B3和B4的Tx频带大体上重叠，并且B1和B4的Rx频带大体上重叠，从而使得滤波器以及其相应的路径能够进行某种合并。这样的合并参考图13以示例的方式描述.
在一些实施例中，也可以针对双工器提供的功能而实施合并。例如，图13示出的分开的双工器可以被如下替换。B1和B4双工器可以由B1Tx/B4Tx/B1B4Rx的三工器(triplexer)替换，和/或B3和B4双工器可以由B3B4Tx/B3Rx/B4Rx的三工器替换。在另一个示例中，合并可以进一步扩展，其中B1、B3和B4双工器可以由B1Tx/B3B4Tx/B3Rx/B1B4Rx的四工器(quadplexer)替换。在一些情况中，前述的滤波器的合并可以增加滤波器的插入损耗，从而使得旁路特性更加具有吸引力。
在一些实施方式中，在动态范围上使用双工器旁路可以导致与响应于来自节点B或基站的请求而要求精确的功率步长的许多现代通信系统相关联的额外复杂性。为保持一致的增益步进(gain stepping)同时在呈现给PA的输出阻抗和Tx路径插入损耗上做出这样重大的改变，可以实施仔细的校准和/或实时校正以随着例如功率、频率、VSWR和/或温度管理增益改变的精度。
在一些实施例中，这里描述的双工器旁路特征的整体系统成本、尺寸和/或性能开销可以被实施为可管理的。这样的实施方式可以包括在一个或多个开关上的额外的一个或多个刀(pole)以及在这样的开关上和在天线之间的期望的隔离性能、以及嵌入在PA的中间级中的附加的一个或多个BPF滤波器以及一个或多个开关。在一些实施例中，可以相对于改善的DC功率消耗和效率的潜在益处来权衡由于这样的实施方式造成的PA的成本和尺寸的增加。
图14示出了在一些实施例中，具有一个或多个这里描述的特征的隔离电路10可以是封装的模块800的一部分。模块800还可以包括诸如层压基板(laminate substrate)的封装基板，该封装基板被配置为容纳多个部件。模块800还可以包括促进提供去往和来自隔离电路10的信号的一个或多个连接。模块800还可以包括各种封装结构804。例如，可以在隔离电路10上形成提供覆模结构(overmold structure)以提供对抗外部元件的保护。
在一些实施例中，本公开的一个或多个特征可以在一个或多个模块中实施。例如，与隔离电路10相关联的一些或全部功能可以在PA模块、前端模块或其某种组合中实施。
在一些实施例中，作为模块800的一部分的隔离电路10可以在一个或多个半导体裸芯上实施。在一些实施例中，模块800可以包括配置为在诸如无线装置的RF装置中使用的前端模块。
图15示出了在一些实施例中，具有隔离电路10的模块800可以被包括在诸如无线装置的RF装置810中。这样的无线装置可以包括例如蜂窝电话、智能电话等。在一些实施例中，隔离电路10可以在诸如图14的示例的封装的模块中实施。RF装置810被描述为包含诸如收发器电路812的其他常见部件。在一些实施例中，RF装置810可以包括多个天线814以促进这里描述的天线至天线隔离功能。
在一些实施方式中，具有这里所描述的一个或多个特征的架构、装置和/或电路可以包括在诸如无线装置的RF装置中。这样的架构、装置和/或电路可以直接在无线装置中、以一个或多个如这里所描述的模块化形式、或在其某种组合中实施。在一些实施例中，这样的无线装置例如可以包括蜂窝电话、智能电话、具有或不具有电话功能的手持无线装置、无线平板电脑、无线路由器、无线接入点、无线基站等。
图16示意性地示出了具有这里描述的一个或多个有优势的特征的示例无线装置900。在一些实施例中，这样的有优势的特征可以在PA模块912中实施，可以在前端(FE)模块914中实施，可以实施为具有一个或多个天线916、或者可以以它们的某种组合来实施。
PA模块912中的PA可以接收来自收发器910的它们各自的RF信号，并且处理接收到的信号，其中该收发器910可以以已知的方式被配置并且操作以产生要被放大并发射的RF信号。收发器910被示出为与基带子系统908交互，其中该基带子系统908被配置为提供适合于用户的数据和/或语音信号与适合于收发器910的RF信号之间的转换。收发器910还被示出为连接至电力管理部件906，该电力管理部件906被配置为管理用于无线装置900的操作的电力。这样的电力管理还可以控制基带子系统908以及无线装置900的其他部件的操作。
基带子系统908被示出为连接至用户接口902以促进提供给用户以及从用户接收的语音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统908还可以连接至被配置为存储数据和/或指令以促进无线装置的操作和/或为用户提供信息存储的储存器904。
在示例无线装置900中，PA模块912的PA的输出被示出为提供给FE模块914。诸如频带选择的功能可以在FE模块914中实施。在图16中，接收到的信号被示出为从FE模块被路由到一个或多个低噪声放大器(LNA)918。来自LNA 918的放大的信号被示出为被路由至收发器910。
许多其它无线装置配置可以使用这里描述的一个或多个特征。例如，无线装置并不需要是多频带装置。在另一个示例中，无线装置可以包括诸如分集天线的额外的天线以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS的额外的连接性特征。
除非上下文清楚地另外要求，贯穿整个说明书和权利要求，词语“包括”和“包含”等应以包含性的含义来解释，而非排他性或穷举性的含义；也就是说，以“包括但不限于”的含义来解释。如这里通常使用的，词语“耦合”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或多个元件。此外，当在本申请中使用时，词语“这里”、“上面”、“下面”和类似意思的词语应指代本申请整体，而非本申请的任何特定部分。当上下文允许时，上面的具体实施方式中的、使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。在提到两个或多个项的列表时的词语“或”，该词语覆盖对该词语的全部下列解释：列表中的任何项，列表中的全部项以及列表中的项的任何组合。
对本发明的实施例的上面的详细描述意图不是穷举性的或将本发明限制为上面公开的精确形式。如相关领域技术人员将理解的，虽然为了说明的目的在上面描述了本发明的具体实施例和示例，在本发明的范围内各种等效修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现过程或块，替换实施例可以执行具有不同顺序的步骤的例程，或采用具有不同顺序的块的系统，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改一些过程或块。可以以多种不同方式实现这些过程或块中的每一个。此外，虽然过程或块有时被示出为串行执行，可替换地，这些过程或块可以并行执行，或可以在不同时间执行。
这里提供的本发明的教导可以应用于其他系统，而不一定是上面描述的系统。可以组合上面描述的各种实施例的元件和动作以提供进一步的实施例。
虽然已描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅作为示例呈现，并且意图不是限制本公开的范围。实际上，这里描述的新方法和系统可以以各种其他形式实施；此外，可以做出这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替代和改变，而不背离本公开的精神。所附权利要求及其等效物意图覆盖将落入本公开的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (22)

1.一种系统，用于在Tx和Rx操作期间隔离射频(RF)信号，该系统包括：
发射路径，被配置用于传递第一RF信号；
第一滤波器，沿该发射路径布置并被配置为将该第一RF信号滤波；
第一天线，连接至该发射路径并被配置为发射该第一RF信号；以及
第二天线，连接至接收路径并被配置为接收第二RF信号，该第一和第二天线相互分开以在该发射和接收路径之间产生期望水平的隔离。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：沿该接收路径布置并被配置为将第二RF信号滤波以便被接收器电路处理的第二滤波器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，该接收路径包含分集接收路径。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，该第一和第二滤波器的每一个至少部分因为分开的第一和第二天线而包含放松的滤波要求，该放松的滤波要求允许发射和接收路径两者的插入损耗的减少。
5.根据权利要求4所述的系统，其中该放松的滤波要求包含放松的带外衰减要求。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，该第一和第二滤波器的每一个包含带通滤波器(BPF)。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，该发射路径包含具有多个中间级的功率放大器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，该第一滤波器布置在一个中间级处以及功率放大器的输出级之前。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，该中间级包含被配置为补偿在该第一滤波器处的插入损耗的变化的可变增益级。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，插入损耗的变化包含因为频率或温度改变导致的插入损耗变化。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括：被配置为促进利用第一天线执行发射和接收操作两者的双工器模式的双工器路径。
12.根据权利要求11所述的系统，还包含双工器旁路以及一个或多个开关以允许在双工器模式和使用第一和第二天线两者的双工器旁路模式之间切换。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，该双工器旁路模式被用于在动态范围的选定区域上绕过该双工器以优化性能。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，该发射路径、接收路径和双工器路径的每一个包括用于促进多频带操作的多个信道。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，该多频带操作包含用于3GPP通信标准的四频带。
16.根据权利要求12所述的系统，还包括：被配置为检测用于在双工器模式和双工器旁路模式之间切换的条件的检测系统。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，该条件代表天线隔离环境。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，通过Rx分集测量分析、正向和反射耦合功率测量、发射的第一RF信号的直接测量或者与一个或多个校准的参考值的比较而检测该天线隔离环境条件。
19.一种射频(RF)装置，包括：
收发器，被配置为处理RF信号；
第一和第二天线，与该收发器通信以促进该RF信号的发射和接收；以及
电路，被配置为在Tx和Rx操作期间提供该RF信号的隔离，该电路包含配置用于传递第一RF信号的发射路径、沿发射路径布置并被配置为将第一RF信号滤波的第一滤波器以及用于连接至第一天线以发射第一RF信号的发射节点，该电路还包含配置为接收来自第二天线的第二RF信号的接收路径，所述发射路径和接收路径被配置为在它们之间产生期望水平的隔离。
20.一种方法，用于在Tx和Rx操作期间隔离射频(RF)信号，该方法包括：
通过发射路径传递第一RF信号；
沿该发射路径将第一RF信号滤波；
将该第一RF信号传递至第一天线以发射该第一RF信号；
通过第二天线接收第二RF信号；
通过接收路径传递该第二RF信号，该第一和第二天线相互分开以在该发射和接收路径之间产生期望水平的隔离。
21.一种射频(RF)模块，包括：
封装基板，被配置为容纳多个部件；
电路，被配置为在Tx和Rx操作期间提供该RF信号的隔离，该电路包含配置用于传递第一RF信号的发射路径、沿发射路径布置并被配置为将第一RF信号滤波的第一滤波器以及用于连接至第一天线以发射第一RF信号的发射节点，该电路还包含配置为接收来自第二天线的第二RF信号的接收路径，所述发射路径和接收路径被配置为在它们之间产生期望水平的隔离；以及
多个连接器，被配置为在该电路和该封装基板之间提供电连接。
22.一种方法，用于制造具有隔离电路的装置，该方法包括：
形成或提供发射路径；
沿该发射路径形成或提供滤波器；
在该发射路径和第一天线之间形成或提供连接以允许第一RF信号的发射；以及
形成或提供连接至第二天线的接收路径，使得该发射和接收路径被隔离期望的水平。
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