CN104798312A - 收发机前端 - Google Patents

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亨利克·斯约兰达
斯蒂芬·安德森
伊马德丁
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Abstract

用于通信设备的收发机前端可以连接到信号发送和接收装置(310)，该信号发送和接收装置(310)适于发送具有发射频率的发送信号并且接收具有接收频率的接收信号。收发机前端还可以连接到适于产生发送信号的发射机(330)和适于处理接收信号的接收机(320)。收发机前端包括发射频率抑制滤波器装置(351、352)以及接收频率抑制滤波器装置(341、342)。发射频率抑制滤波器装置适于抑制具有发射频率的信号的传送并且通过具有接收频率的信号。接收频率抑制滤波器装置适于抑制具有接收频率的信号的传送并且通过具有发射频率的信号。收发机前端还包括发射频率消除装置(371、372)以及接收频率消除装置(361、362)。发射频率消除装置适于产生第一消除信号以在接收机节点(322、323)处消除由发射频率抑制滤波器装置传送的具有发射频率的抑制信号。接收频率消除装置适于在信号发送和接收装置节点(312、313)产生第二消除信号以在信号发送和接收装置节点(312、313)处消除由接收频率抑制滤波器装置传送的具有接收频率的抑制信号。还公开了相应的收发机、通信设备、以及方法。

Description

收发机前端
技术领域
本发明大体上涉及用于通信设备的收发机前端的领域。更具体地，本发明涉及提供发射机与接收机之间的隔离的收发机前端。
背景技术
在用于频分双工(FDD)通信的收发机(例如，蜂窝无线电设备的收发机)中，接收机通常经历来自相同收发机的发射机的强干扰信号。
来自发射机的干扰信号在与接收信号的载波频率相距双工距离(duplex distance)处具有载波频率。与载波频率相比，典型的双工距离较小。通常，双工距离可以小于100MHz，而载波频率可以例如为700MHz与3GHz之间的某一值。
为了能够以所需的性能(例如，实现良好的灵敏度)操作，优选地应当保护接收机免遭来自收发机的发射机的干扰(或使其与干扰隔离)，所述干扰来自发射频率处的发射机信号以及发射机在接收频率处产生的干扰。还期望保护发射机免受接收信号影响(或使其与接收信号隔离)。示例性原因包括应当将尽量多的接收能量传送到接收机以得到最佳的接收机性能并且在发射机输出端出现的接收信号可能对要发送的信号造成干扰。
通常通过片外声波双工滤波器(双工器)来实现这种隔离。双工器的缺点是它们通常很贵。它们还可能很大，这增加了收发机实现的尺寸。双工器还是频率固定的，这使得如果要支持多个频带，则必须使用多个双工器。随着通信设备要支持的频带的数量增加，这些问题变得越来越明显。
因此，需要在发射机与接收机之间提供隔离的多频带解决方案。
典型的多频带隔离实现基于消除干扰源信号。为了实现在接收机输入端处对发送信号的理想消除，对称性是必须的，并且电路需要虚拟(dummy)负载，该虚拟负载在接收频率和发射频率处等于天线阻抗。如果天线阻抗是复数(电感或电容)和/或随时间而改变(例如，由于频率改变和/或变化的天线环境)，理想消除的实现变得麻烦，例如，这是因为虚拟负载必须在接收频率和发射频率处同时跟踪天线阻抗。此外，在虚拟负载中将损耗约3dB的接收信号和发送信号的功率。
典型的多频带隔离实现还使用变压器。这种实现的缺点是片上变压器很难实现。该问题进一步促使这种实现的不完美和损耗。
US 2011/0064004 A1公开了射频(RF)前端，该RF前端包括功率放大器(PA)、噪声匹配的低噪声放大器(LNA)、平衡网络、以及四端口隔离模块。隔离模块将第三端口与第四端口隔离，以防止在第三端口处接收的强输出信号使耦合到第四端口的LNA饱和。经由电平衡来实现隔离。
与上文所述的类似地，该解决方案的缺点是平衡网络需要在操作期间跟踪天线的阻抗变化以实现足够的隔离。需要同时在接收频率和发射频率跟踪阻抗。因此，实现是敏感且复杂的。该解决方案的其他缺点在于：由于平衡网络的匹配阻抗，因此将损耗约3dB的接收信号和发送信号的功率，并且该解决方案需要变压器。
因此，需要提供发射机与接收机之间的隔离的备选的改善的多频带解决方案。
发明内容
应当强调的是，当在说明书中使用术语“包括/包含”时，术语“包括/包含”用于指定存在所述特征、整体、步骤、或组件，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、组件或其组合。
一些实施例的目的是避免上述缺点中的至少一些并且提供在发射机与接收机之间提供隔离的改善的多频带解决方案。
根据第一方面，这是通过用于通信设备的收发机前端来实现的。所述收发机前端在一个或更多个信号发送和接收装置节点处可连接到信号发送和接收装置，所述信号发送和接收装置适于发送具有发射频率的发送信号并且接收具有接收频率的接收信号；所述收发机前端在一个或更多个发射机节点处可连接到发射机，所述发射机适于产生所述发送信号；以及所述收发机前端在一个或更多个接收机节点处可连接到接收机，所述接收机适于处理所述接收信号。
根据一些实施例，所述信号发送和接收装置可以包括天线。在一些实施例中，信号发送和接收装置可以包括两个或更多个天线、天线阵列、天线矩阵、或者任何其他适当的天线装置。
所述收发机前端包括：发射频率抑制滤波器装置、发射频率消除装置、接收频率抑制滤波器装置、以及接收频率消除装置。
所述发射频率抑制滤波器装置连接到所述信号发送和接收装置节点和所述接收机节点。所述发射频率抑制滤波器装置适于抑制具有所述发射频率的信号的传送并通过具有所述接收频率的信号。
所述接收频率抑制滤波器装置连接到所述信号发送和接收装置节点和所述发射机节点。所述接收频率抑制滤波器装置适于抑制具有所述接收频率的信号的传送并通过具有所述发射频率的信号。
所述发射频率消除装置连接到所述信号发送和接收装置节点和所述接收机节点。所述发射频率消除装置适于产生一个或更多个第一消除信号以在所述接收机节点处消除由所述发射频率抑制滤波器装置传送的具有所述发射频率的抑制信号。
所述接收频率消除装置连接到所述信号发送和接收装置节点和所述发射机节点。所述接收频率消除装置适于产生一个或更多个第二消除信号以在所述信号发送和接收装置节点处消除由所述接收频率抑制滤波器装置传送的具有所述接收频率的抑制信号。
所述发射频率抑制滤波器装置和接收频率抑制滤波器装置可以例如包括一个或更多个滤波器。
在一些实施例中，所述发射频率抑制滤波器装置可以适于在所述发射频率处具有比在所述接收频率处更高的阻抗值；以及所述接收频率抑制滤波器装置可以适于在所述接收频率处具有比在所述发射频率处更高的阻抗值。
所述发射频率消除装置和所述接收频率消除装置可以例如包括一个或更多个阻抗(例如，纯电阻或复阻抗)或一个或更多个跨导。
在一些实施例中，所述发射频率消除装置适于将所述第一消除信号作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流与具有发射频率的抑制信号的相应电流相匹配，并且所述接收频率消除装置适于将所述第二消除信号作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流与具有接收频率的抑制信号的相应电流相匹配。
在一些实施例中，所述发射频率消除装置适于将所述第一消除信号作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流具有与具有所述发射频率的抑制信号的相应电流实质上相反的相位和实质上相等的幅度；以及所述接收频率消除装置适于将所述第二消除信号作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流具有与具有所述接收频率的抑制信号的相应电流实质上相反的相位和实质上相等的幅度。
例如，第一消除信号可以作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流(在从信号发送和接收装置到接收机的方向上)具有与具有发射频率的抑制信号的相应电流(在从信号发送和接收装置到接收机的方向上)实质上相反的相位和实质上相等的幅度，使得当第一消除信号电流中的每一个与其具有发射频率的抑制信号的相应电流相结合(相加、合并等)时，具有发射频率的抑制信号的相应电流被消除或至少减小。在类似示例中，第二消除信号可以作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流(在从发射机到信号发送和接收装置的方向上)具有与具有接收频率的抑制信号的相应电流(在从发射机到信号发送和接收装置的方向上)实质上相反的相位和实质上相等的幅度，使得当第二消除信号电流中的每一个与其具有接收频率的抑制信号的相应电流相结合(相加、合并等)时，具有接收频率的抑制信号的相应电流被消除或至少减小。
在这些实施例中的一些实施例中，第一消除信号作为电流产生，所述电流具有与具有发射频率的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度，并且第二消除信号作为电流产生，所述电流具有与具有接收频率的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度。
第一相位与第二相位实质上相反可以例如被定义为第一相位与第二相位之间的绝对差落入区间[0.8π；1.2π]内。在另一示例中，如果第一相位与第二相位之间的绝对差落入区间[140；220]度内，则第一相位可以被定义为与第二相位实质上相反。第一幅度实质上等于第二幅度可以例如被定义为第一幅度与第二幅度之间的(根据定义通过第一幅度或第二幅度归一化的)绝对差落入区间[0；0.2]内。
根据一些实施例，所述收发机前端还适于将所述第一消除信号电流中的每一个与其具有所述发射频率的抑制信号的相应电流相结合并且将所述第二消除信号电流中的每一个与其具有所述接收频率的抑制信号的相应电流相结合。
在一些实施例中，所述收发机前端还可以包括：第一信号加法器，适于(针对所述一个或更多个第一消除信号中的每一个)将所述第一消除信号与具有所述发射频率并且由所述发射频率抑制滤波器装置传送的相应抑制信号相加；以及输出第一进一步抑制信号，所述第一进一步抑制信号的幅度低于具有所述发射频率的相应抑制信号的幅度。类似地，在一些实施例中，所述收发机前端还可以包括：第二信号加法器，适于(针对所述一个或更多个第二消除信号中的每一个)将所述第二消除信号与具有所述接收频率并且由所述接收频率抑制滤波器装置传送的相应抑制信号相加；以及输出第二进一步抑制信号，所述第二进一步抑制信号的幅度低于具有所述接收频率的相应抑制信号的幅度。
在一些实施例中，所述第一进一步抑制信号的幅度和所述第二进一步抑制信号的幅度中的至少一个等于0(或至少实质上等于0)。
根据一些实施例，所述一个或更多个信号发送和接收装置节点包括第一信号发送和接收装置节点和第二信号发送和接收装置节点，所述一个或更多个发射机节点包括第一发射机节点和第二发射机节点，并且所述一个或更多个接收机节点包括第一接收机节点和第二接收机节点。当考虑将差分组件(例如，差分输出发射机、差分输入接收机和差分天线端口)与收发机前端一起使用时，这些实施例特别适合。
在这些实施例中，所述发射频率抑制滤波器装置可以包括连接在所述第一信号发送和接收装置节点与所述第一接收机节点之间的第一发射频率抑制滤波器、以及连接在所述第二信号发送和接收装置节点与所述第二接收机节点之间的第二发射频率抑制滤波器。所述接收频率抑制滤波器装置可以包括连接在所述第一信号发送和接收装置节点与所述第一发射机节点之间的第一接收频率抑制滤波器、以及连接在所述第二信号发送和接收装置节点与所述第二发射机节点之间的第二接收频率抑制滤波器。
在这样的实施例中，所述发射频率消除装置可以包括连接在所述第二信号发送和接收装置节点与所述第一接收机节点之间的第一发射频率消除阻抗、以及连接在所述第一信号发送和接收装置节点与所述第二接收机节点之间的第二发射频率消除阻抗。所述接收频率消除装置可以包括连接在所述第二信号发送和接收装置节点与所述第一发射机节点之间的第一接收频率消除阻抗、以及连接在所述第一信号发送和接收装置节点与所述第二发射机节点之间的第二接收频率消除阻抗。
在此类实施例中，一个或更多个第一消除信号和第二消除信号通常包括两个第一消除信号和两个第二消除信号，其中每一个可以作为电流产生，该电流具有与要消除的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度。
根据一些实施例，所述一个或更多个信号发送和接收装置节点包括一个信号发送和接收装置节点，所述一个或更多个发射机节点包括一个发射机节点，并且所述一个或更多个接收机节点包括一个接收机节点。当考虑将单端组件与收发机前端一起使用时，此类实施例特别适合。
在这些实施例中，所述发射频率抑制滤波器装置可以包括连接在所述信号发送和接收装置节点与所述接收机节点之间的发射频率抑制滤波器。所述接收频率抑制滤波器装置可以包括连接在所述信号发送和接收装置节点与所述发射机节点之间的接收频率抑制滤波器。
在这些实施例中，所述发射频率消除装置可以包括连接在所述信号发送和接收装置节点与所述接收机节点之间的(形成发射频率消除跨导的)第一反相跨导。所述接收频率消除装置可以包括连接在所述信号发送和接收装置节点与所述发射机节点之间的(形成接收频率消除跨导的)第二反相跨导。
在这些实施例中，一个或更多个第一消除信号和第二消除信号通常包括一个第一消除信号和一个第二消除信号，其中每一个可以作为电流产生，该电流具有与要消除的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度。
在一些实施例中，所述抑制滤波器中的每一个包括：第一电感，所述第一电感与第一电容并联以形成抑制频率谐振装置。所述抑制滤波器中的每一个还可以包括：第二电感和第二电容中的至少一个，所述第二电感和所述第二电容中的所述至少一个与所述抑制频率谐振装置串联以形成通过频率谐振装置。
根据各个实施例，抑制滤波器装置和消除装置中的一个或更多个可以是可调谐的。在一些实施例中，可以改变抑制滤波器的频率范围。例如，第一电容和第二电容可以是可调谐的(例如，通过切换)，使得可以改变滤波器的频率范围。在一些实施例中，可以在多个频率范围内改变消除装置的阻抗值和/或跨导值。例如，可以通过可变电阻(电阻值的切换)来改变该幅度，并且可以通过可变电容(电容值的切换)来改变阻抗相位。可变电阻可以例如实现为可开关电阻器阵列，并且可变电容可以例如实现为可开关电容器阵列。
根据第二方面，提供了一种收发机，包括第一方面的收发机前端，并且还包括发射机和接收机。
在一些实施例中，第二方面的收发机还可以包括信号发送和接收装置。
第三方面是一种通信设备，包括第二方面的收发机。
在第四方面，提供了用于在通信设备的接收机前端中最小化从发射机到接收机的信号泄漏的方法。收发机前端在一个或更多个信号发送和接收装置节点处可连接到信号发送和接收装置(其适于发送具有发射频率的发送信号并接收具有接收频率的接收信号)，在一个或更多个发射机节点处可连接到发射机(其适于产生发送信号)，并且在一个或更多个接收机节点处可连接到接收机(其适于处理接收信号)。
所述方法包括：构造发射频率抑制滤波器装置(其适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号)，以及将发射频率抑制滤波器装置连接到信号发送和接收装置节点以及接收机节点。
所述方法还包括：构造发射频率消除装置以提供一个或更多个第一消除信号，从而在接收机节点处消除由发射频率抑制滤波器装置传送的具有发射频率的抑制信号，以及将发射频率消除装置连接到信号发送和接收装置节点和接收机节点，使得第一消除信号的一个或更多个电流具有与具有发射频率的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度。
此外，所述方法包括：构造接收频率抑制滤波器装置(其适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号)，以及将接收频率抑制滤波器装置连接到信号发送和接收装置节点以及发射机节点。
此外，所述方法包括：构造接收频率消除装置以提供一个或更多个第二消除信号，从而在信号发送和接收装置节点处消除由接收频率抑制滤波器装置传送的具有接收频率的抑制信号，以及将接收频率消除装置连接到信号发送和接收装置节点和发射机节点，使得第二消除信号的一个或更多个电流具有与具有接收频率的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度。
根据一些实施例，一个或更多个信号发送和接收装置节点可以包括第一信号发送和接收装置节点和第二信号发送和接收装置节点，一个或更多个发射机节点可以包括第一发射机节点和第二发射机节点，并且一个或更多个接收机节点可以包括第一接收机节点和第二接收机节点。
在这些实施例中，构造和连接发射频率抑制滤波器装置可以包括：将第一发射频率抑制滤波器连接在第一信号发送和接收装置节点与第一接收机节点之间，以及将第二发射频率抑制滤波器连接在第二信号发送和接收装置节点与第二接收机节点之间；以及构造和连接发射频率消除装置可以包括：将第一发射频率消除阻抗连接在第二信号发送和接收装置节点与第一接收机节点之间，以及将第二发射频率消除阻抗连接在第一信号发送和接收装置节点与第二接收机节点之间。
此外，在这些实施例中，构造和连接接收频率抑制滤波器装置可以包括：将第一接收频率抑制滤波器连接在第一信号发送和接收装置节点与第一发射机节点之间，以及将第二接收频率抑制滤波器连接在第二信号发送和接收装置节点与第二发射机节点之间；以及构造和连接接收频率消除装置可以包括：将第一接收频率消除阻抗连接在第二信号发送和接收装置节点与第一发射机节点之间，以及将第二接收频率消除阻抗连接在第一信号发送和接收装置节点与第二发射机节点之间。
在第四方面的一些实施例中，一个或更多个信号发送和接收装置节点可以包括一个信号发送和接收装置节点，一个或更多个发射机节点可以包括一个发射机节点，并且一个或多个接收机节点可以包括一个接收机节点。
在这些实施例中，构造和连接发射频率抑制滤波器装置可以包括：将发射频率抑制滤波器连接在信号发送和接收装置节点与接收机节点之间，并且构造和连接发射频率消除装置可以包括：将形成发射频率消除跨导的反相跨导连接在信号发送和接收装置节点与接收机节点之间。
此外，在这些实施例中，构造和连接接收频率抑制滤波器装置可以包括：将接收频率抑制滤波器连接在信号发送和接收装置节点与发射机节点之间，并且构造和连接接收频率消除装置可以包括：将形成接收频率消除跨导的反相跨导连接在信号发送和接收装置节点与发射机节点之间。
在一些实施例中，第二方面、第三方面和第四方面可以另外具有与上文针对第一方面所述的多种特征中的任意一个相同或相对应的特征。
一些实施例的优点在于，提供了实现用于发射机与接收机之间的隔离的(至少部分地)集成的解决方案的可能性。提供了隔离构造，该隔离构造可以容易地(至少部分地)片上实现。例如，构造不包括任何变压器。
因为该构造不包括任何变压器，因此与包括变压器的构造相比存在更少的功率损耗。
可以在全差分结构中提供该构造，从而使得对抗干扰更加鲁棒，并且从而还使得适于片上系统实现。
一些实施例的另一优点是避免了由于虚拟负载引起的功率损耗。
一些实施例的另一优点是避免了将虚拟负载与天线阻抗进行匹配。
一些实施例的另一优点在于，对变化的天线阻抗进行跟踪是不必要的。
实际上，根据一些实施例的构造(例如，具有两对消除装置的构造，一对交叉耦合在接收机节点与发送和接收装置节点之间，而另一对交叉耦合在发射机节点与发送和接收装置节点之间)对变化的天线阻抗完全不敏感。
一些实施例提供了用于发射机与接收机之间的隔离的简单且面积高效的解决方案(例如，两个或更多个滤波器装置和两个或更多个消除装置，其中每一个通常均包括两个阻抗或跨导)。
此外，根据一些实施例的解决方案提供了隔离同时具有低功率损耗。
因为根据一些实施例，消除构造可以完全是无源的(例如，电阻消除装置)，因此消除信号的幅度线性度可能非常高，这进而可能提供低互调和谐波失真。
由于可变滤波器装置和消除装置，因此由一些实施例提供的隔离解决方案是可容易调谐的。这提供了利用单个(或非常少的)收发机前端装置提供宽范围的发射频率和接收频率的可能性。在一些实施例中，通过可变电容器和/或电阻来实现调谐。
附图说明
根据以下参照附图给出的实施例的详细描述，其他目的、特征和优点将显而易见，在附图中：
图1是示出了现有收发机装置的示意图；
图2是示出了根据一些实施例的示例性收发机装置的示意图；
图3是示出了根据一些实施例的详细示例性收发机装置的示意图；
图4是示出了根据一些实施例的另一示例性收发机装置的示意图；
图5是示出了根据一些实施例的详细示例性收发机装置的示意图；
图6A是示出了根据一些实施例的示例性滤波器装置的示意图；
图6B是示出了根据一些实施例的另一示例性滤波器装置的示意图；
图7A是示出了根据一些实施例的示例性滤波器装置的示意图；
图7B是示出了根据一些实施例的另一示例性滤波器装置的示意图；以及
图8是示出了根据一些实施例的示例性方法步骤的流程图。
具体实施方式
在下文中，将描述实施例，在该实施例中，提供了收发机结构，该收发机结构包括接收机、发射机、信号发送和接收装置(例如，天线)、以及收发机前端。实施例的收发机前端可以连接到信号发送和接收装置、发射机和接收机。相应连接接口中的每一个可以例如是单端的(包括一个连接节点)或差分的(包括两个连接节点)。
发射机适于产生具有发射频率的发送信号。发送信号旨在由信号发送和接收装置发送。接收机适于处理由信号发送和接收装置接收并且具有接收频率的接收信号。即使发送信号去往信号发送和接收装置，但是发射频率的一部分可能泄漏到接收机。期望消除或至少最小化这种泄漏。此外，发射机还可能在接收频率产生不期望的信号分量。还期望最小化该信号分量在信号发送和接收装置以及接收机处的出现。
图1示出了根据现有技术的典型收发机装置。典型的收发机包括接收机(RX)120、发射机(TX)130、天线110、以及实现为单独模块的双工器140。双工器在发射机与接收机之间提供期望的隔离。如上所述，这种双工器实现的一些缺点是它通常很贵且很大，并且为了覆盖多个频率范围，双工器滤波器的几个实例可能是必需的。
本发明的实施例提供了期望隔离的不同实现。实施例的收发机前端包括发射频率抑制滤波器装置、发射频率消除装置、接收频率抑制滤波器装置、以及接收频率消除装置。
发射频率抑制滤波器装置可以连接在信号发送和接收装置与接收机之间，并且适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号。因此，抑制了到接收机的发射频率信号泄漏。
接收频率抑制滤波器装置可以连接在信号发送和接收装置与发射机之间，并且适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号。因此，抑制了具有接收频率的信号从发射机向信号发送和接收装置以及接收机的泄漏。
发射频率抑制滤波器装置和接收频率抑制滤波器装置通常可以包括容易调谐到各种各样的频率的滤波器，如下所述。这具有以下益处：为了覆盖较大范围的可应用频率，只需要一个(或非常少的)发射频率抑制滤波器装置和接收频率抑制滤波器装置的集合。此外，该解决方案(至少部分地)适于片上实现。
当实现滤波器实现时，必然使用非理想电感器和电容器(例如，具有有限品质因数)。其效果是滤波器在其相应的阻挡(抑制)频率处呈现电阻路径而不是开路。这些电阻路径引起不完全隔离。
因此，即使发射频率抑制滤波器装置和接收频率抑制滤波器装置减少了发射频率信号在接收机处的出现以及不期望的(即，源自发射机的)接收频率信号在接收机处和信号接收和发送装置处的出现，一些信号泄漏也可能存在，即使发射频率抑制滤波器装置和接收频率抑制滤波器装置已经被应用也是如此。
根据一些实施例，通过应用发射频率消除装置和接收频率消除装置，进一步减少或甚至完全消除这种信号泄漏。
发射频率消除装置可以连接在信号发送和接收装置与接收机之间，并且适于产生一个或更多个发射频率消除信号。发射频率消除信号旨在在接收机处消除(或至少减小)任何发射频率信号，即，具有发射频率并且由发射频率抑制滤波器装置泄漏的信号。因此，具有发射频率的泄漏信号可以表示为由发射频率抑制滤波器装置传送的具有发射频率的抑制信号。发射频率消除装置通常通过使信号发送和接收装置处的信号通过阻抗或跨导装置来产生发射频率消除信号。阻抗或跨导装置可以被选择为使得(在朝向接收机的方向上)通过后的信号具有与由发射频率抑制滤波器装置(在朝向接收机的方向上)泄漏的相应信号相等的幅度和相反的相位。然后，可以例如通过将发射频率消除信号与由发射频率抑制滤波器装置泄漏的信号相加或合并来实现消除。
接收频率消除装置可以连接在信号发送和接收装置与发射机之间，并且适于产生一个或更多个接收频率消除信号。接收频率消除信号旨在在信号发送和接收装置(从而还在接收机)处消除(或至少减小)任何不期望的接收频率信号，即，具有接收频率并且通过接收频率抑制滤波器装置从发射机泄漏的信号。因此，具有接收频率的泄漏信号可以表示为由接收频率抑制滤波器装置传送的具有接收频率的抑制信号。接收频率消除装置通常通过使发射机输出端处的信号通过阻抗或跨导装置来产生接收频率消除信号。阻抗或跨导装置可以被选择为使得(在朝向信号发送和接收装置的方向上)通过后的信号具有与由接收频率抑制滤波器装置(在朝向信号发送和接收装置的方向上)泄漏的相应信号相等的幅度和相反的相位。然后，例如，可以通过将接收频率消除信号与由接收频率抑制滤波器装置泄漏的信号相加或合并，来实现消除。
图2示出了根据一些实施例的示例性收发机装置。该示例性收发机装置包接收机(RX)220、发射机(TX)230、具有信号发送和接收装置端口(PORT例如，天线端口)211的信号发送和接收装置210、以及收发机前端200。
收发机前端200可以在信号发送和接收装置节点212、213经由信号发送和接收装置端口211处连接到信号发送和接收装置210。收发机前端200还可以在发射机节点232、233处连接到发射机230并且在接收机节点222、223处连接到接收机220。因此，该示例性收发机包括发射机输出端、接收机输入端和信号发送和接收装置端口的差分结构。
收发机前端200包括发射频率抑制滤波器装置(TX SUPP)250、发射频率消除装置(TX CANC)270、接收频率抑制滤波器装置(RXSUPP)240、以及接收频率消除装置(RX CANC)260。
发射频率抑制滤波器装置250连接在信号发送和接收装置节点212、213与接收机节点222、223之间，并且适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号。接收频率抑制滤波器装置240连接在信号发送和接收装置节点212、213与发射机节点232、233之间，并且适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号。将结合图3、图6A和图6B给出发射频率抑制滤波器装置250和接收频率抑制滤波器装置240的结构示例。
发射频率消除装置270连接在信号发送和接收装置节点212、213与接收机节点222、223之间，并且适于产生两个发射频率消除信号以在接收机节点222、223处消除(或至少减小)具有发射频率的信号。接收频率消除装置260连接在信号发送和接收装置节点212、213与发射机节点232、233之间，并且适于产生两个接收频率消除信号以在信号发送和接收装置节点212、213(并且从而接收机节点222、223)处消除具有接收频率的不期望信号，即，由发射机230产生的接收频率信号。将结合图3给出发射频率消除装置和接收频率消除装置270、260的结构示例。
图3示出了根据一些实施例的示例性收发机装置。该示例性收发机装置包括接收机(RX)320、发射机(TX)330、具有信号发送和接收装置端口(PORT，例如，天线端口)311的信号发送和接收装置310、以及收发机前端300。收发机前端300可以被视为图2的收发机前端200的示例性实现。
与图2的收发机前端200类似地，收发机前端300可以在信号发送和接收装置节点312、313处经由信号发送和接收装置端口311连接到信号发送和接收装置310。收发机前端300还可以在发射机节点332、333处连接到发射机330并且在接收机节点322、323处连接到接收机320。
收发机前端300包括一起形成发射频率抑制滤波器装置的两个发射频率抑制滤波器(TX FILT)351、352、以及一起形成接收频率抑制滤波器装置的两个接收频率抑制滤波器(RX FILT)341、342。
发射频率抑制滤波器351连接在第一信号发送和接收装置节点312与第一接收机节点322之间，而发射频率抑制滤波器352连接在第二信号发送和接收装置节点313与第二接收机节点323之间。类似地，接收频率抑制滤波器341连接在第一信号发送和接收装置节点312与第一发射机节点332之间，而接收频率抑制滤波器342连接在第二信号发送和接收装置节点313与第二发射机节点333之间。
发射频率抑制滤波器351、352适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号。通常，发射频率抑制滤波器适于在发射频率处具有比在接收频率处更高的阻抗值。在一些实施例中，发射频率抑制滤波器351、352被设计为尽可能彼此相同。接收频率抑制滤波器341、342适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号。通常，接收频率抑制滤波器适于在接收频率处具有比在发射频率处更高的阻抗值。在一些实施例中，接收频率抑制滤波器341、342被设计为尽可能彼此相同。将结合图6A和图6B给出发射频率抑制滤波器351、352和接收频率抑制滤波器341、342的结构示例。
收发机前端300还包括一起形成发射频率消除装置的两个发射频率消除阻抗(TX IMP)371、372以及一起形成接收频率消除装置的两个接收频率消除阻抗(RX IMP)361、362。
发射频率消除阻抗371连接在第二信号发送和接收装置节点313与第一接收机节点322之间，而发射频率消除阻抗372连接在第一信号发送和接收装置节点312与第二接收机节点323之间。类似地，接收频率消除阻抗361连接在第二信号发送和接收装置节点313与第一发射机节点332之间，而接收频率消除阻抗362连接在第一信号发送和接收装置节点312与第二发射机节点333之间。因此，发射频率消除阻抗371、372形成了阻抗在发射频率抑制滤波器351、352上的交叉耦合，并且接收频率消除阻抗361、362形成了阻抗在接收频率抑制滤波器341、342上的交叉耦合。
发射频率消除阻抗371适于产生这样的信号，即，当该信号与通过发射频率抑制滤波器351泄漏的信号相结合(相加、合并等)时，该信号使泄漏的发射频率信号被消除或至少被减小。因此，可能期望发射频率消除阻抗371产生这样的信号电流，该信号电流具有与通过发射频率抑制滤波器351泄漏的发射频率信号相等的幅度和相反的相位(在发射频率处)。如果将纯电阻用作发射频率消除阻抗371，则电阻值可以被选择为使得产生的电流的幅度与通过发射频率抑制滤波器351泄漏的信号的幅度相匹配，并且发射频率消除阻抗371从第二信号发送和接收装置节点313到第一接收机节点322的交叉耦合导致反相电流(如所期望的)。取代纯电阻，复阻抗(电容式或电感式)可以用作发射频率消除阻抗371以提供进一步调谐，该进一步调谐可以考虑在实现中使用的组件(例如，滤波器)中的任意一个的非理想性。在接收频率处，通常在发射频率消除阻抗371中存在一定损耗(至少如果使用电阻的话)。在一些实施例中，发射频率消除阻抗371为复数，并且被设计为在接收频率处具有较大阻抗值以最小化损耗。
发射频率消除阻抗372的功能和结构与发射频率消除阻抗371的功能和结构非常类似，并且将不详细描述。
接收频率消除阻抗362适于产生这样的信号，即，当该信号与通过接收频率抑制滤波器341泄漏的信号相结合(相加、合并等)时，该信号使泄漏的接收频率信号被消除或至少被减小。因此，可能期望接收频率消除阻抗362产生具有与通过接收频率抑制滤波器341泄漏的接收频率信号相等的幅度和相反的相位(在接收频率处)的信号电流。如果将纯电阻用作接收频率消除阻抗362，则电阻值可以被选择为使得产生的电流的幅度与通过接收频率抑制滤波器341泄漏的信号的幅度相匹配，并且接收频率消除阻抗362从第二发射机节点333到第一信号发送和接收装置节点312的交叉耦合导致反相电流(如所期望的)。取代纯电阻，复阻抗(电容式或电感式)可以用作接收频率消除阻抗362以提供进一步调谐，该进一步调谐可以考虑在实现中使用的组件中的任意一个的非理想性。在发射频率处，通常在接收频率消除阻抗362中存在一定损耗(至少如果使用电阻的话)。在一些实施例中，接收频率消除阻抗362为复数，并且被设计为在发射频率处具有较大阻抗值以最小化损耗。
接收频率消除阻抗361的功能和结构与接收频率消除阻抗362的功能和结构非常类似，并且将不详细描述。
如果仅使用串行路径而没有分流路径来实现滤波器，并且如果使交叉耦合的阻抗/电阻器的值等于相应滤波器的阻抗/电阻，则产生理想消除(至少当发射器以及信号发送和接收装置的相应差分端口的信号具有完全相等的幅度和相反的相位时如此)，这在相应滤波器谐振频率处导致无穷大隔离。
通过使用诸如可变电阻和/或可变电容等的可调谐组件，滤波器341、342、351、352和阻抗361、362、371、372中的一个或更多个可以是可调谐的(例如，在使用收发机前端期间)。例如，对于调整到各个频率或频带和/或对于组件非理想性(例如，由于制造容差、温度改变、和老化)，调谐可能是有用的。
值得注意的是，使用两个交叉耦合(一个交叉耦合位于信号发送和接收装置与接收机之间，一个交叉耦合位于信号发送和接收装置与发射机之间)导致利用消除构造的隔离对信号发送和接收装置的阻抗不敏感(既对阻抗的值不敏感，也对阻抗的任何变化不敏感)。因此，当使用该构造时，无需对信号发送和接收装置的阻抗进行补偿或跟踪来实现消除(即使可能需要信号发送和接收装置阻抗匹配以优化信号功率电平也是如此)。在仅具有(连接在发射机与接收机之间的)单个交叉耦合的情况下，天线阻抗将影响通过滤波器在发射机与接收机之间的信号传递，并且将失去上述益处。
此外，差分结构使得该构造由于其抗干扰性而非常适合于片上系统环境。
使用阻抗361、362、371、372的备选方式是使用消除跨导。在一些实施例中，消除跨导可以是单边的。这通常使得跨导更容易实现并且当无需或几乎无需消除从接收机向信号发送和接收装置以及从信号发送和接收装置向发射机泄漏的信号时是可能的。将结合图5中给出的备选实施例进一步详细阐述使用消除跨导。
图4示出了根据一些实施例的示例性收发机装置。该示例性收发机装置包括接收机(RX)420、发射机(TX)430、具有信号发送和接收装置端口(PORT，例如天线端口)411的信号发送和接收装置410、以及收发机前端400。
收发机前端400可以在信号发送和接收装置节点412处经由信号发送和接收装置端口411连接到信号发送和接收装置410。收发机前端400还可以在发射机节点432处连接到发射机430并且在接收机节点422处连接到接收机420。因此，该示例性收发机包括发射机输出端、接收机输入端、和信号发送和接收装置端口的单端结构。
收发机前端400包括发射频率抑制滤波器装置(TX SUPP)450、发射频率消除装置(TX CANC)470、接收频率抑制滤波器装置(RXSUPP)440、以及接收频率消除装置(RX CANC)460。
发射频率抑制滤波器装置450连接在信号发送和接收装置节点412与接收节点422之间，并且适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号。接收频率抑制滤波器装置440连接在信号发送和接收装置节点412与发射机节点432之间，并且适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号。将结合图5、图6A和图6B给出发射频率抑制滤波器装置450和接收频率抑制滤波器装置440的结构示例。
发射频率消除装置470连接在信号发送和接收装置节点412与接收机节点422之间，并且适于产生发射频率消除信号以在接收机节点422处消除(或至少减小)具有发射频率的信号。接收频率消除装置460连接在信号发送和接收装置节点412与发射机节点432之间，并且适于产生接收频率消除信号以在信号发送和接收装置节点412(并且从而接收机节点422)处消除(或至少减小)具有接收频率的不期望信号，即，由发射机430产生的接收频率信号。将结合图5给出发射频率消除装置470和接收频率消除装置460的结构示例。
图5示出了根据一些实施例的示例性收发机装置。该示例性收发机装置包括接收机(RX)520、发射机(TX)530、具有信号发送和接收装置端口(PORT，例如，天线端口)511的信号发送和接收装置510、以及收发机前端500。收发机前端500可以被视为图4的收发机前端400的示例性实现。
与图4的收发机前端400类似地，收发机前端500可以在信号发送和接收装置节点512处经由信号发送和接收装置端口511连接到信号发送和接收装置510。收发机前端500还可以在发射机节点532处连接到发射机530并且在接收机节点522处连接到接收机520。
收发机前端500包括形成发射频率抑制滤波器装置的一个发射频率抑制滤波器(TX FILT)550以及形成接收频率抑制滤波器装置的一个接收频率抑制滤波器(RX FILT)540。
发射频率抑制滤波器550连接在信号发送和接收装置节点512与接收机节点522之间。类似地，接收频率抑制滤波器540连接在信号发送和接收装置节点512与发射机节点532之间。
发射频率抑制滤波器550适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号。通常，发射频率抑制滤波器适于在发射频率处具有比在接收频率处更高的阻抗值。接收频率抑制滤波器540适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号。通常，接收频率抑制滤波器适于在接收频率处具有比在发射频率处更高的阻抗值。将结合图6A和图6B给出发射频率抑制滤波器550和接收频率抑制滤波器540的结构示例。
收发机前端500还包括形成发射频率消除装置的发射频率消除跨导(TX TC)570以及形成接收频率消除装置的接收频率消除跨导(RXTC)560。
发射频率消除电导570连接在信号发送和接收装置节点512与接收机节点522之间。类似地，接收频率消除跨导560连接在信号发送和接收装置节点512与发射机节点532之间。
在一些实施例中，发射频率消除跨导570可以是单边的，如图5所示。这通常使得跨导更容易实现并且当无需或几乎无需消除从接收机向信号发送和接收装置泄漏的发射频率信号时是可能的。
发射频率消除跨导570适于产生这样的信号，即，当该信号与通过发射频率抑制滤波器550泄漏的信号相结合(相加、合并等)时，该信号使泄漏的发射频率信号被消除或至少被减小。因此，可能期望发射频率消除跨导570产生这样的信号电流，该信号电流具有与通过发射频率抑制滤波器550泄漏的发射频率信号相等的幅度和相反的相位(在发射频率处)。如果将反相跨导(-gm)用作发射频率消除跨导570，则绝对跨导值可以被选择为使得产生的电流的幅度与通过发射频率抑制滤波器550泄漏的信号的幅度相匹配，并且反相跨导的反相功能导致反相电流(如所期望的)。在接收频率处，通常在发射频率消除跨导570中存在一定损耗。单边跨导的损耗通常(至少略微)低于电阻器的损耗。另一方面，跨导可能导致更高的功率损耗、更高的噪声和/或非线性。在一些实施例中，发射频率消除跨导570是复数的，并且被设计为在接收频率处具有低跨导值以最小化损耗。
在一些实施例中，接收频率消除跨导560可以是单边的，如图5所示。这通常使得跨导更容易实现并且当无需或几乎无需消除从信号发送和接收装置向发射机泄漏的接收频率信号时是可能的。
接收频率消除跨导560适于产生这样的信号，即，当该信号与通过接收频率抑制滤波器540泄漏的信号相结合(相加、合并等)时，该信号使泄漏的接收频率信号被消除或至少被减小。因此，可能期望接收频率消除跨导560产生这样的信号电流，该信号电流具有与通过接收频率抑制滤波器540泄漏的接收频率信号相等的幅度和相反的相位(在接收频率处)。如果将反相跨导用作接收频率消除跨导560，则绝对跨导值可以被选择为使得产生的电流的幅度与通过接收频率抑制滤波器540泄漏的信号的幅度相匹配，并且反相跨导的反相功能导致反相电流(如所期望的)。在发射频率处，通常在接收频率消除跨导560中存在一定损耗。在一些实施例中，接收频率消除跨导560是复数的，并且被设计为在发射频率处具有低跨导值以最小化损耗。
通过使用诸如可变电阻和/或可变电容等的可调谐组件，滤波器540、550和跨导560、570中的一个或更多个可以是可调谐的(例如，在使用收发机前端期间)。例如，对于调整到各个频率或频带和/或对于组件非理想性(例如，由于制造容差、温度改变、和老化)，调谐可能是有用的。
值得注意的是，使用两个消除路径(一个消除路径位于信号发送和接收装置与接收机之间，一个消除路径位于信号发送和接收装置与发射机之间)导致利用消除构造的隔离对信号发送和接收装置的阻抗不敏感。
根据一些实施例，也可以在收发机包括发射机输出端、接收机输入端和信号发送和接收装置端口的差分结构时使用图5的结构。如果图5的收发机前端实现连接到差分结构的第一发射机节点、第一接收机节点和第一信号发送和接收装置节点，并且如果滤波器540、550、跨导及其相互连接的实例被重复并且重复的构造连接到差分结构的第二发射机节点、第二接收机节点和第二信号发送和接收装置节点，则是这种示例。
图6A和图6B均示出了根据一些实施例的示例性滤波器装置。图6A和图6B中所示的滤波器可以例如用作图3的滤波器341、342、351、352和/或用作图5的滤波器540和550。
图6A示出了具有第一连接节点651和第二连接节点652的滤波器构造650。滤波器构造650包括第一电感654和第一电容653，第一电感654和第一电容653并联连接到连接节点651并且形成抑制频率谐振装置。滤波器构造650还包括第二电感655，第二电感655与并联装置一起串联连接到连接节点652，并且与第一谐振器一起形成通过频率谐振装置。滤波器构造650的通过频率范围(即，滤波器构造的阻抗较低的范围)包括高于滤波器构造650的抑制频率范围(即，滤波器构造的阻抗较高的范围)的频率范围中的频率。滤波器构造650的一个示例性滤波器传输特性在第一频率处具有峰并且在第二频率处(第二频率低于第一频率)具有谷。
图6B示出了具有第一连接节点741和第二连接节点742的滤波器构造740。滤波器构造740包括第一电感744和第一电容743，第一电感744和第一电容743并联连接到连接节点741，并且形成抑制频率谐振装置。滤波器构造740还包括第二电感745，第二电感745与并联装置一起串联连接到连接节点742，并且与第一电感一起形成通过频率谐振装置。滤波器构造740的通过频率范围(即，滤波器构造的阻抗较低的范围)包括低于滤波器构造740的抑制频率范围(即，滤波器构造的阻抗较高的范围)的频率范围中的频率。滤波器构造740的一个示例性滤波器传输特性在第一频率处具有峰并且在第二频率处(第二频率高于第一频率)具有谷。
电容(图6A和图6B的电容器653、743、745和/或消除装置中的任意电容器)中的每一个可以包括一个或更多个电容器。例如，电容中的任意一个可以包括单个可变电容器、开关电容器阵列(每一个可能是非可变的)、非可变电容器与开关电容器阵列(每一个可能是非可变的)的组合。在一些实施例中，滤波器电容(例如，电容器653、743、745)可以被选择为包括具有前进步长(course step)的一个电容以使得可以将滤波器装置调谐到不同的频带。电容还可以包括更小电容组，以提供对每一个频带的整个带宽的覆盖。
根据一些实施例，类似的考虑对于电阻是有效的。因此，电阻中的每一个(例如，消除装置中的任意电阻器)可以包括一个或更多个电阻器。例如，电阻可以包括开关电阻器阵列。
如果发射频率低于接收频率，则在比抑制频率范围更低的频率处具有通过频率范围的滤波器构造(例如，滤波器构造740)可以用作接收频率抑制滤波器341、342和540，并且在比抑制频率范围更高的频率处具有通过频率范围的滤波器构造(例如，滤波器构造650)可以用作发射频率抑制滤波器351、352和550。如果另一方面，发射频率高于接收频率，则在比抑制频率范围更低的频率处具有通过频率范围的滤波器构造(例如，滤波器构造740)可以用作发射频率抑制滤波器351、352和550，并且在比抑制频率范围更高的频率处具有通过频率范围的滤波器构造(例如，滤波器构造650)可以用作接收频率抑制滤波器341、342和540。
如果构造能够处理两种情况(接收频率高于发射频率，反之亦然)，则可以将两个隔离结构实现合并至单个收发机前端。备选地或此外，可以经由使得能够切换通过频率范围和抑制频率范围的相对位置的结构来实现抑制滤波器中的一个或更多个。图7A和图7B均示出了提供这种可能性的相应示例性滤波器构造。
图7A示出了具有第一连接节点751和第二连接节点752的滤波器构造750。滤波器构造750包括第一电感754和第一电容753，第一电感754和第一电容753并联连接到连接节点751，并且形成抑制频率谐振装置。滤波器构造750还包括第二电感755和第二电容756，第二电感755和第二电容756相互串联并且与并联装置一起串联连接到连接节点752，并与第一谐振器一起形成通过频率谐振装置。例如，可以通过改变第二电容756的值来改变滤波器构造750的通过频率范围和抑制频率范围的相对位置。例如，如果使用低电容值，则滤波器构造750的功能可以接近图6B的滤波器构造740的功能。类似地，如果使用高电容值，则滤波器构造750的功能可以接近图6A的滤波器构造650的功能。
图7B示出了具有第一连接节点761和第二连接节点762的滤波器构造760。滤波器构造760包括第一电感764和第一电容763，第一电感764和第一电容763并联连接到连接节点761并且形成抑制频率谐振装置。滤波器构造760还包括第二电感765和第二电容766，第二电感765和第二电容766相互串联并且与并联装置一起串联连接到连接节点762，并与第一谐振器一起形成通过频率谐振装置。可以通过应用一个或更多个开关767、768来改变滤波器构造760的通过频率范围和抑制频率范围的相对位置。例如，如果开关767闭合同时开关768断开，则滤波器构造750的功能可以与图6B的滤波器构造740的功能相对应。类似地，如果开关767断开同时开关768闭合，则滤波器构造750的功能可以与图6A的滤波器构造650的功能相对应。
在滤波器构造760的变形中，移除了开关768。在这种变形中，如果开关767闭合，则滤波器构造750的功能可以与图6B的滤波器构造740的功能相对应。如果开关767断开并且针对766使用高电容值，则滤波器构造750的功能可以接近图6A的滤波器构造650的功能。
本文对图6A和图6B的滤波器构造的提及同样适用于图7A和图7B中任意一个的滤波器构造。
应当注意的是，图6A和图6B的滤波器构造仅是示例，并且可以在多个实施例中使用任意适当的已知或将来的滤波器设计。例如，适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号的任何滤波器(例如，通过在发射频率处具有比在接收频率处更高的阻抗值)可以用作滤波器351、352和550。类似地，适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号的任何滤波器(例如，通过在接收频率处具有比在发射频率处更高的阻抗值)可以用作滤波器341、342和540。在一些实施例中，例如，图6A和图6B的实施例，可以使用电感器和电容器来实现滤波器，其中，电容器可以被编程使得滤波器可以调谐到不同的频带。通常，滤波器设计是在使用(上文详细描述的)实现通过/抑制任务的滤波器与使用具有简单实现、低功率损耗和通带中的低插入损耗的滤波器之间折中。
通过使用根据图3的收发机前端结构、将根据图6A的滤波器用作发射频率抑制滤波器并且将根据图6B的滤波器用作接收频率抑制滤波器，实现了以下仿真结果。假设可以使用高品质因数的外部电感器并且可编程电容器是片上实现的。滤波器构造740的电感器744被设置为1nH，并且滤波器构造650的电感器654和655被分别设置为1nH和6nH。根据下表来选择电容器，其中，频带号标记遵循第三代合作伙伴计划(3GPP)规范，C1和C2分别是滤波器构造740的电容器743和745，并且C3是滤波器构造650的电容器653。
可以注意到，在该示例中，2.5倍的电容调谐比率足够覆盖频带。在省略频带7的情况下，1.35的比率对于C1是足够的，1.25的比率对于C3是足够的，并且C2可以是固定的(不可编程的)。
下表总结了仿真结果。针对170欧姆差分端口情况在TX和RX频率处仿真的情况下，报告的隔离在5MHz信道上是最小隔离。
一个可能的结论是可以在一定程度上使不同频带中的损耗相互折中。在上述示例中，通过改变相应接收机和发射机端口阻抗来实现折中，但是也可以例如通过缩放滤波器的阻抗水平(例如，电感和电容阻抗)来实现折中。在上述示例中，两个最大的问题频带可能是#2和#7。通过增加端口阻抗，将主要以频带#1(其将仍然具有最低损耗)为代价减少这些频带的损耗。
图8是示出了根据一些实施例的用于在通信设备的收发机的接收机前端中最小化从发射机到接收机的信号泄漏的示例性方法800的流程图。类似地，如已经结合图2、图3、图4和图5所述的，收发机前端可以在一个或更多个信号发送和接收装置节点处连接到信号发送和接收装置(其适于发送具有发射频率的发送信号并接收具有接收频率的接收信号)、在一个或更多个发射机节点处连接到发射机(其适于产生发送信号)、并且在一个或更多个接收机节点处连接到接收机(其适于处理接收信号)。
方法从810开始，在810，选择分别用于抑制接收频率信号和发射频率信号的滤波器。例如，在一些实施例中，可以使用结合图6A和图6B所述的滤波器构造。所选择的滤波器用于构造发射频率抑制滤波器装置(其适于抑制具有发射频率的信号的传送并通过具有接收频率的信号)和接收频率抑制滤波器装置(其适于抑制具有接收频率的信号的传送并通过具有发射频率的信号)。例如，在一些实施例中，可以使用结合图2、图3、图4和图5中的任意一个所述的滤波器装置。
在方法800的820中，接收频率抑制滤波器装置连接在发射机节点与信号发送和接收节点之间，并且在方法800的830中，发射频率抑制滤波器装置连接在信号发送和接收节点与接收机节点之间。
在方法800的840中，构造消除路径以用于消除任何泄漏的不期望信号。因此，构造发射频率消除装置以提供一个或更多个信号从而在接收机节点处消除具有发射频率并且由发射频率抑制滤波器装置泄漏的信号。类似地，构造接收频率消除装置以提供一个或更多个信号从而在信号发送和接收节点处消除具有接收频率并且由接收频率抑制滤波器装置泄漏的信号。例如，消除路径可以包括阻抗和/或跨导，并且可以适于提供这样的信号来进行消除，该信号与泄漏的信号相比具有相等的幅度和相反的相位。例如，在一些实施例中，可以使用结合图2、图3、图4和图5中的任意一个所述的消除装置。
在方法800的850，接收频率消除装置连接在发射机节点与信号发送和接收节点之间，并且发射频率消除装置连接在信号发送和接收节点与接收机节点之间。
对于示例性差分收发机实现(参见例如图3)，方法800的820包括：将第一发射频率抑制滤波器连接在第一信号发送和接收装置节点与第一接收机节点之间，以及将第二发射频率抑制滤波器连接在第二信号发送和接收装置节点与第二接收机节点之间。类似地，方法800的830包括：将第一接收频率抑制滤波器连接在第一信号发送和接收装置节点与第一发射机节点之间，以及将第二接收频率抑制滤波器连接在第二信号发送和接收装置节点与第二发射机节点之间。在该示例中，800的850包括：将第一发射频率消除阻抗连接在第二信号发送和接收装置节点与第一接收机节点之间，将第二发射频率消除阻抗连接在第一信号发送和接收装置节点与第二接收机节点之间，将第一接收频率消除阻抗连接在第二信号发送和接收装置节点与第一发射机节点之间，以及将第二接收频率消除阻抗连接在第一信号发送和接收装置节点与第二发射机节点之间。
对于示例性单端收发机实现(参见例如图5)，方法800的820包括：将发射频率抑制滤波器连接在信号发送和接收装置节点与接收机节点之间，并且方法800的830包括：将接收频率抑制滤波器连接在信号发送和接收装置节点与发射机节点之间。在该示例中，800的850包括：将形成发射频率消除跨导的反相跨导连接在信号发送和接收装置节点与接收机节点之间，以及将形成接收频率消除跨导的反相跨导连接在信号发送和接收装置节点与发射机节点之间。
可以从上述收发机实施例提取方法的其他细节。
收发机前端可以包括根据实施例的单个结构(例如，图2、图3、图4和图5的结构中的任意一个)或者可以包括此类结构中的两个或更多个(例如，以便能够覆盖宽范围的频率和/或接收频率与发射频率之间的不同关系)。
实施例的收发机前端可以包含在收发机(还包括接收机、发射机和可能的信号发送和接收装置)中。收发机前端或收发机可以进而包含在无线通信设备中。
可以用硬件实现所述实施例及其等同形式。它们可以通过专用电路(例如，专用集成电路(ASIC))、分立组件、或其组合来实现。所有这些形式被设想为落入本发明的范围内。
实施例可以出现在电子装置(例如无线通信设备)中，该电子装置包括电路/逻辑或执行根据实施例中的任意一个的方法。电子装置可以例如是便携式或手持式移动无线电通信设备、移动无线电终端、移动电话、基站、通信装置、电子记事本、智能电话、计算机、笔记本、或移动游戏设备。
已经在本文中参照各种实施例。然而，本领域技术人员将认识到对所述实施例的大量变形，这些变形将仍然落入权利要求的范围内。例如，本文所述的方法实施例通过以特定顺序执行方法步骤描述了示例性方法。然而，应当认识到，在不偏离权利要求的范围的情况下，这些事件顺序可以以另一顺序发生。此外，一些方法步骤可以并行执行，即使它们已经被描述为顺序执行也是如此。
通过相同的方式，应当注意的是，在实施例的描述中，将功能块划分为特定单元绝不是限制性的。相反，这些划分仅是示例性的。本文描述为一个单元的功能块可以划分为两个或更多个单元。通过相同的方式，在不偏离权利要求的范围的情况下，本文描述为实现为两个或更多个单元的功能块可以实现为单个单元。
因此，应当理解的是，对所述实施例的限制仅用于说明的目的而绝非限制性的。取而代之地，落入权利要求的范围内的所有变形旨在涵盖在其中。

Claims (15)

1.一种用于通信设备的收发机前端，所述收发机前端：
在一个或更多个信号发送和接收装置节点(212、213、312、313、412、512)处可连接到信号发送和接收装置(210、310、410、510)，所述信号发送和接收装置(210、310、410、510)适于发送具有发射频率的发送信号并接收具有接收频率的接收信号；
在一个或更多个发射机节点(232、233、332、333、432、532)处可连接到发射机(230、330、430、530)，所述发射机(230、330、430、530)适于产生所述发送信号；以及
在一个或更多个接收机节点(222、223、322、323、422、522)处可连接到接收机(220、320、420、520)，所述接收机(220、320、420、520)适于处理所述接收信号；
所述收发机前端包括：
发射频率抑制滤波器装置(250、351、352、450、550)，所述发射频率抑制滤波器装置(250、351、352、450、550)连接到所述信号发送和接收装置节点(212、213、312、313、412、512)和所述接收机节点(222、223、322、323、422、522)，并且适于抑制具有所述发射频率的信号的传送而使具有所述接收频率的信号通过；
发射频率消除装置(270、371、372、470、570)，所述发射频率消除装置(270、371、372、470、570)连接到所述信号发送和接收装置节点(212、213、312、313、412、512)和所述接收机节点(222、223、322、323、422、522)，并且适于产生一个或更多个第一消除信号以在所述接收机节点(222、223、322、323、422、522)处消除由所述发射频率抑制滤波器装置(250、351、352、450、550)传送的具有所述发射频率的抑制信号；
接收频率抑制滤波器装置(240、341、342、440、540)，所述接收频率抑制滤波器装置(240、341、342、440、540)连接到所述信号发送和接收装置节点(212、213、312、313、412、512)和所述发射机节点(232、233、332、333、432、532)，并且适于抑制具有所述接收频率的信号的传送并使具有所述发射频率的信号通过；以及
接收频率消除装置(260、361、362、460、560)，所述接收频率消除装置(260、361、362、460、560)连接到所述信号发送和接收装置节点(212、213、312、313、412、413)和所述发射机节点(232、233、332、333、432、532)，并且适于产生一个或更多个第二消除信号以在所述信号发送和接收装置节点(212、213、312、313、412、512)处消除由所述接收频率抑制滤波器装置(240、341、342、440、540)传送的具有所述接收频率的抑制信号。
2.根据权利要求1所述的收发机前端，其中，
所述发射频率抑制滤波器装置(250、351、352、450、550)适于在所述发射频率处具有比在所述接收频率处更高的阻抗值；以及
所述接收频率抑制滤波器装置(240、341、342、440、540)适于在所述接收频率处具有比在所述发射频率处更高的阻抗值。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的收发机前端，其中，
所述发射频率消除装置(270、371、372、470、570)适于将所述第一消除信号作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流具有与具有所述发射频率的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度；以及
所述接收频率消除装置(260、361、362、460、560)适于将所述第二消除信号作为一个或更多个电流产生，所述一个或更多个电流具有与具有所述接收频率的抑制信号的相应电流相反的相位和相等的幅度。
4.根据权利要求3所述的收发机前端，还适于：将所述第一消除信号电流中的每一个与其具有所述发射频率的抑制信号的相应电流相结合，并且将所述第二消除信号电流中的每一个与其具有所述接收频率的抑制信号的相应电流相结合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的收发机前端，还包括：
第一信号加法器，适于针对所述一个或更多个第一消除信号中的每一个：
将所述第一消除信号与具有所述发射频率并且由所述发射频率抑制滤波器装置传送的相应抑制信号相加；以及
输出第一进一步抑制信号，所述第一进一步抑制信号的幅度低于具有所述发射频率的相应抑制信号的幅度；以及
第二信号加法器，适于针对所述一个或更多个第二消除信号中的每一个：
将所述第二消除信号与具有所述接收频率并且由所述接收频率抑制滤波器装置传送的相应抑制信号相加；以及
输出第二进一步抑制信号，所述第二进一步抑制信号的幅度低于具有所述接收频率的相应抑制信号的幅度。
6.根据权利要求5所述的收发机前端，其中，所述第一进一步抑制信号的幅度和所述第二进一步抑制信号的幅度中的至少一个等于0。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的收发机前端，其中，所述消除装置(270、371、372、470、570、260、361、362、460、560)中的每一个包括以下各项之一：
一个或更多个阻抗；以及
一个或更多个跨导。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的收发机前端，其中，
所述一个或更多个信号发送和接收装置节点包括第一信号发送和接收装置节点(312)和第二信号发送和接收装置节点(313)，所述一个或更多个发射机节点包括第一发射机节点(332)和第二发射机节点(333)，并且所述一个或更多个接收机节点包括第一接收机节点(322)和第二接收机节点(323)；
所述发射频率抑制滤波器装置包括连接在所述第一信号发送和接收装置节点(312)与所述第一接收机节点(322)之间的第一发射频率抑制滤波器(351)、以及连接在所述第二信号发送和接收装置节点(313)与所述第二接收机节点(323)之间的第二发射频率抑制滤波器(352)；
所述发射频率消除装置包括连接在所述第二信号发送和接收装置节点(313)与所述第一接收机节点(322)之间的第一发射频率消除阻抗(371)、以及连接在所述第一信号发送和接收装置节点(312)与所述第二接收机节点(323)之间的第二发射频率消除阻抗(372)；
所述接收频率抑制滤波器装置包括连接在所述第一信号发送和接收装置节点(312)与所述第一发射机节点(332)之间的第一接收频率抑制滤波器(341)、以及连接在所述第二信号发送和接收装置节点(313)与所述第二发射机节点(333)之间的第二接收频率抑制滤波器(342)；以及
所述接收频率消除装置包括连接在所述第二信号发送和接收装置节点(313)与所述第一发射机节点(332)之间的第一接收频率消除阻抗(361)、以及连接在所述第一信号发送和接收装置节点(312)与所述第二发射机节点(333)之间的第二接收频率消除阻抗(362)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的收发机前端，其中，
所述一个或更多个信号发送和接收装置节点包括一个信号发送和接收装置节点(512)，所述一个或更多个发射机节点包括一个发射机节点(532)，并且所述一个或更多个接收机节点包括一个接收机节点(522)；
所述发射频率抑制滤波器装置包括连接在所述信号发送和接收装置节点(512)与所述接收机节点(522)之间的发射频率抑制滤波器(550)；
所述发射频率消除装置包括连接在所述信号发送和接收装置节点(512)与所述接收机节点(522)之间的形成发射频率消除跨导(570)的第一反相跨导；
所述接收频率抑制滤波器装置包括连接在所述信号发送和接收装置节点(512)与所述发射机节点(532)之间的接收频率抑制滤波器(540)；以及
所述接收频率消除装置包括连接在所述信号发送和接收装置节点(512)与所述发射机节点(532)之间的形成接收频率消除跨导(560)的第二反相跨导。
10.根据权利要求7至10中任一项所述的收发机前端，其中，所述抑制滤波器(341、342、351、352、540、550)中的每一个包括：
第一电感(654、744)，所述第一电感(654、744)与第一电容(653、743)并联以形成抑制频率谐振装置。
11.根据权利要求10所述的收发机前端，其中，所述抑制滤波器(341、342、351、352、540、550)中的每一个还包括：
第二电感(655)和第二电容(745)中的至少一个，所述第二电感(655)和所述第二电容(745)中的所述至少一个与所述抑制频率谐振装置串联以形成通过频率谐振装置。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的收发机前端，其中，所述抑制滤波器装置(250、351、352、450、550、240、341、342、440、540)和所述消除装置(260、361、362、460、560、270、371、372、470、570)中的每一个是可调谐的。
13.一种收发机，包括根据权利要求1至12中任一项所述的收发机前端(200、300、400、500)，并且还包括发射机(230、330、430、530)和接收机(220、320、420、520)。
14.根据权利要求13所述的收发机，还包括：信号发送和接收装置(210、310、410、510)。
15.一种通信设备，包括根据权利要求13至14中任一项所述的收发机。
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