CN105577259B - 具有可变增益放大器的分集接收机前端系统 - Google Patents

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Abstract

具有可变增益放大器的分集接收机前端系统。一种接收系统可包括控制器，其配置为选择性激活第一复用器的输入和第二复用器的输出之间的多个路径中的一个或多个。所述接收系统还可包括多个带通滤波器，所述多个带通滤波器中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为将在所述带通滤波器处接收到的信号滤波到相应的频率带。所述接收系统还可包括多个可变增益放大器VGA，所述多个VGA中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从所述控制器接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。

Description

具有可变增益放大器的分集接收机前端系统
相关申请的交叉引用
本申请主张2014年10月31日提交的题为“DIVERSITY RECEIVER FRONT ENDSYSTEM”的美国临时申请No.62/073,043和2015年06月01日提交的题为“DIVERSITYRECEIVER FRONT END SYSTEM WITH VARIABLE-GAIN AMPLIFIERS”的美国申请No.14/727,739的优先权，其每个的公开内容特此通过引用而明确地整体合并于此。
技术领域
本申请总体上涉及具有一个或多个分集接收天线的无线通信系统。
背景技术
在无线通信应用中，大小、成本和性能是对于给定产品而言可能重要的因素的例子。例如，为了提升性能，诸如分集接收天线和相关联的电路系统之类的无线部件正变得更流行。
在许多射频(RF)应用中，分集接收天线被安置得物理上远离主天线。当两个天线同时都被使用时，收发机可处理来自两个天线的信号以提高数据吞吐量。
发明内容
根据一些实施方式，本申请涉及一种接收系统，其包括配置为选择性激活第一复用器的输入和第二复用器的输出之间的多个路径中的一个或多个的控制器。所述接收系统还包括多个带通滤波器。所述多个带通滤波器中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置，并且配置为将在所述带通滤波器处接收到的信号滤波到相应的频带。所述接收系统还包括多个可变增益放大器(VGA)。所述多个VGA中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从所述控制器接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。
在一些实施例中，所述控制器可配置为基于由所述控制器接收到的频带选择信号来选择性激活所述多个路径中的一个或多个路径。在一些实施例中，所述控制器可配置为通过向所述第一复用器发送分离器控制信号和向所述第二复用器发送组合器控制信号来选择性激活所述多个路径中的一个或多个。在一些实施例中，所述控制器可配置为通过向分别沿所述多个路径中的一个或多个路径设置的所述多个VGA中的一个或多个VGA发送放大器使能信号来选择性激活所述多个路径中的所述一个或多个。
在一些实施例中，所述VGA中的至少一个可包括固定增益放大器和可由所述放大器控制信号控制的旁路开关。在一些实施例中，所述VGA中的至少一个包括阶梯可变增益放大器或连续可变增益放大器，所述阶梯可变增益放大器配置为以由所述放大器控制信号指示的多个配置量之一的增益来放大在所述VGA处接收到的信号，所述连续可变增益放大器配置为以与所述放大器控制信号成比例的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。在一些实施例中，所述VGA中的至少一个可包括可变电流放大器，其配置为通过汲取由所述放大器控制信号控制的电流量来放大在所述放大器处接收到的信号。
在一些实施例中，所述放大器控制信号是基于在所述第一复用器的输入处接收到的输入信号的服务质量度量的。
在一些实施例中，所述VGA中的至少一个可包括低噪声放大器。
在一些实施例中，所述接收系统还可包括一个或多个可调匹配电路，其设置在所述输入和所述输出中的一个或多个处。
在一些实施例中，所述接收系统还可包括耦接到第二复用器的输出并且耦接到包括一个或多个下游放大器的下游模块的传输线路。在一些实施例中，所述控制器还可配置为基于所述放大器控制信号来生成下游放大器控制信号以控制所述一个或多个下游放大器的增益。在一些实施例中，所述下游放大器中的至少一个可耦接到所述传输线路，而没有经过下游带通滤波器。在一些实施例中，所述一个或多个下游放大器的数量可以小于所述VGA的数量。
在一些实施方式中，本申请涉及一种射频(RF)模块，其包括配置为容纳多个部件的封装衬底。所述RF模块还包括实施在所述封装衬底上的接收系统。所述接收系统包括控制器，所述控制器配置为选择性激活第一复用器的输入和第二复用器的输出(例如，所述RF模块的输入和所述RF模块的输出)之间的多个路径中的一个或多个。所述接收系统还包括多个带通滤波器，所述多个带通滤波器中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为将在所述带通滤波器处接收到的信号滤波到相应的频率带。所述接收系统还包括多个可变增益放大器(VGA)，所述多个VGA中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从所述控制器接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。
在一些实施例中，所述RF模块可以是分集接收机前端模块(FEM)。
在一些实施例中，所述多个路径包括模块外路径。所述模块外路径可包括模块外带通滤波器和所述多个VGA中的一个VGA。
根据一些教导，本申请涉及一种无线装置，其包括配置为接收第一射频(RF)信号的第一天线。所述无线装置还包括与所述第一天线通信的第一前端模块(FEM)。所述第一FEM包括配置为容纳多个部件的封装衬底。所述第一FEM还包括实施在所述封装衬底上的接收系统。所述接收系统包括控制器，所述控制器配置为选择性激活第一复用器的输入和第二复用器的输出之间的多个路径中的一个或多个。所述接收系统还包括多个带通滤波器。所述多个带通滤波器中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为将在所述带通滤波器处接收到的信号滤波到相应的频率带。所述接收系统还包括多个可变增益放大器(VGA)。所述多个VGA中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从所述控制器接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。所述无线装置还包括通信模块，其配置为经由线缆从所述输出接收所述第一RF信号的处理版本并且基于所述第一RF信号的所述处理版本生成数据比特。
在一些实施例中，所述无线装置包括配置为接收第二射频(RF)信号的第二天线和与所述第二天线通信的第二FEM。所述通信模块可配置为从所述第二FEM的输出接收所述第二RF信号的处理版本并且基于所述第二RF信号的所述处理版本生成数据比特。
在一些实施例中，所述无线装置包括通信控制器，其配置为控制所述第一FEM以及所述通信模块的一个或多个下游放大器的增益。
出于概述本申请的目的，已经在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应该理解，根据本发明的任何具体实施例，不一定要实现所有这些优点。因而，可以按照实现或优化如在这里教导的一个优点或一组优点的方式来实施或实现本发明，而不需要实现如在这里可以教导或建议的其它优点。
附图说明
图1示出具有耦接到主天线和分集天线的通信模块的无线装置。
图2示出包括DRx前端模块(FEM)的分集接收机(DRx)配置。
图3A示出在一些实施例中，分集接收机(DRx)配置可包括具有与多个频率带相对应的多个路径的DRx模块。
图3B示出在一些实施例中，可变增益放大器的增益可以是可旁路的。
图3C示出在一些实施例中，可变增益放大器的增益可以是可阶梯变化或可连续变化的。
图4示出在一些实施例中，分集接收机配置可比分集接收机(DRx)模块包括具有更少放大器的分集RF模块。
图5示出在一些实施例中，分集接收机配置可包括耦接到模块外(off-module)滤波器的DRx模块。
图6示出在一些实施例中，分集接收机配置可包括具有可调(tunable)匹配电路的DRx模块。
图7示出在一些实施例中，分集接收机配置可包括多个天线。
图8示出处理RF信号的方法的流程表示的一实施例。
图9示出具有这里描述的一个或多个特征的模块。
图10示出具有这里描述的一个或多个特征的无线装置。
具体实施方式
这里提供的小标题(如果有的话)仅是为了便利，而不一定影响要求保护的发明的范围或意义。
图1示出具有耦接到主天线130和分集天线140的通信模块110的无线装置100。通信模块110(及其组成部件)可被控制器120控制。通信模块110包括配置为在模拟射频(RF)信号和数字数据信号之间进行转换的收发机112。为此，收发机112可包括数模转换器、模数转换器、用于将基带模拟信号调制到载波频率或者从载波频率解调基带模拟信号的本机振荡器、在数字采样和数据比特(例如，话音或其它类型的数据)之间进行转换的基带处理器、或其它部件。
通信模块110还包括耦接在主天线130和收发机112之间的RF模块114。因为RF模块114可物理上接近主天线130以减小归因于线缆损耗的衰减，所以RF模块114可被称为前端模块(FEM)。RF模块114可对从主天线130接收的模拟信号执行处理以用于收发机112，或者对从收发机112接收的模拟信号执行处理以用于经由主天线130进行发射。为此，RF模块114可包括滤波器、功率放大器、频带选择开关、匹配电路、以及其它部件。类似地，通信模块110包括耦接在分集天线140和收发机112之间的执行类似处理的分集RF模块116。
当信号被发送到无线装置时，信号可在主天线130和分集天线140两者处被接收。主天线130和分集天线140可物理上间隔开，使得在主天线130和分集天线140处接收的信号具有不同的特性。例如在一实施例中，主天线130和分集天线140可接收具有不同衰减、噪声、频率响应或相移的信号。收发机112可使用具有不同特性的两个信号来确定与信号对应的数据比特。在一些实施方式中，收发机112基于特性从主天线130和分集天线140之间进行选择，例如选择具有最高信噪比的天线。在一些实施方式中，收发机112组合来自主天线130和分集天线140的信号以提高组合信号的信噪比。在一些实施方式中，收发机112处理信号以执行多入/多出(MIMO)通信。
因为分集天线140与主天线130物理上间隔开，所以分集天线140通过诸如线缆或印刷电路板(PCB)迹线之类的传输线路135耦接到通信模块110。在一些实施方式中，传输线路135是有损耗的并且在分集天线140处接收到的信号到达通信模块110之前使其衰减。因此，在一些实施方式中，如下所述，增益被应用到在分集天线140处接收到的信号。增益(以及其它模拟处理，诸如滤波)可通过分集接收机模块来被应用。因为这样的分集接收机模块可以定位得物理上接近分集天线140，所以其可称为分集接收机前端模块。
图2示出包括DRx前端模块(FEM)210的分集接收机(DRx)配置200。DRx配置200包括分集天线140，其配置为接收分集信号并且提供该分集信号给DRx FEM 210。DRx FEM 210配置为对从分集天线140接收的分集信号执行处理。例如，DRx FEM 210可配置为将分集信号滤波为例如控制器120所指示的一个或多个激活频率带。作为另一示例，DRx FEM 210可配置为放大分集信号。为此，DRx FEM 210可包括滤波器、低噪声放大器、频带选择开关、匹配电路、以及其它部件。
DRx FEM 210经由传输线路135将处理后的分集信号传输到下游模块，诸如分集RF(D-RF)模块116，其将进一步处理后的分集信号馈送到收发机112。分集RF模块116(以及，在一些实施方式中，收发机)由控制器120控制。在一些实施方式中，控制器120可以实施在收发机112内。
图3A示出在一些实施例中，分集接收机(DRx)配置300可包括具有与多个频率带相对应的多个路径的DRx模块310。DRx配置300包括配置为接收分集信号的分集天线140。在一些实施方式中，分集信号可以是包括调制到单个频率带上的数据的单频带信号。在一些实施方式中，分集信号可以是包括调制到多个频率带上的数据的多频带信号(也称为频带间载波聚合信号)。
DRx模块310具有接收来自分集天线140的分集信号的输入以及提供处理后的分集信号给收发机330(经由传输线路135和分集RF模块320)的输出。DRx模块310的输入馈送到第一复用器(MUX)311的输入中。第一复用器311包括多个复用器输出，其每个对应于DRx模块310的输入和输出之间的路径。每个路径可对应于相应的频率带。DRx模块310的输出由第二复用器312的输出提供。第二复用器312包括多个复用器输入，其每个对应于DRx模块310的输入和输出之间的路径之一。
频率带可以是诸如UMTS(通用移动通信系统)频率带之类的蜂窝频率带。例如，第一频率带可以是在1930兆赫兹(MHZ)和1990MHz之间的UMTS(通用移动通信系统)下行链路或“Rx”频带2，第二频率带可以是在869MHz和894MHz之间的UMTS下行链路或“Rx”频带5。可以使用其它下行链路频率带，诸如下面在表1中描述的那些或其它非UMTS频率带。
在一些实施方式中，DRx模块310包括DRx控制器302，其接收来自控制器120(也称为通信控制器)的信号并且基于接收的信号选择性激活输入和输出之间的多个路径中的一个或多个。在一些实施方式中，DRx模块310不包括DRx控制器302，控制器120直接选择性激活多个路径中的一个或多个。
如上所述，在一些实施方式中，分集信号是单频带信号。因此，在一些实施方式中，第一复用器311是单刀多掷(SPMT)开关，其基于从DRx控制器302接收到的信号将分集信号路由到多个路径中的与单频带信号的频率带对应的一个路径。DRx控制器302可基于DRx控制器302从通信控制器120接收到的频带选择信号来生成信号。类似地，在一些实施方式中，第二复用器312是SPMT开关，其基于从DRx控制器302接收到的信号来路由来自多个路径中的与单频带信号的频率带对应的一个路径的信号。
如上所述，在一些实施方式中，分集信号是多频带信号。因此，在一些实施方式中，第一复用器311是频带分离器，其基于从DRx控制器302接收到的分离器控制信号将分集信号路由到多个路径中的与多频带信号的两个或更多频率带对应的两个或更多路径。频带分离器的功能可实施为SPMT开关、双工器滤波器、或这些的某种组合。类似地，在一些实施方式中，第二复用器312是频带组合器，其基于从DRx控制器302接收到的组合器控制信号来组合来自多个路径中的与多频带信号的两个或更多频率带对应的两个或更多路径的信号。频带组合器的功能可实施为SPMT开关、双工器滤波器、或这些的某种组合。DRx控制器302可基于DRx控制器302从通信控制器120接收到的频带选择信号来生成分离器控制信号和组合器控制信号。
因此，在一些实施方式中，DRx控制器302配置为基于DRx控制器302(例如，从通信控制器120)接收到的频带选择信号选择性地激活多个路径中的一个或多个路径。在一些实施方式中，DRx控制器302配置为通过发送分离器控制信号到频带分离器和发送组合器控制信号到频带组合器来选择性激活多个路径中的一个或多个路径。
DRx模块310包括多个带通滤波器313a-313d。带通滤波器313a-313d中的每一个沿多个路径中的对应一个路径设置，并且配置为将在带通滤波器处接收到的信号滤波到多个路径中的所述一个路径的相应频率带。在一些实施方式中，带通滤波器313a-313d还配置为将在带通滤波器处接收到的信号滤波到多个路径中的所述一个路径的相应频率带的下行链路频率子带。DRx模块310包括多个放大器314a-314d。放大器314a-314d中的每一个沿多个路径中的对应一个路径设置，并且配置为放大在放大器处接收到的信号。
在一些实施方式中，放大器314a-314d是配置为放大其中设置所述放大器的路径的相应频率带内的信号的窄带放大器。在一些实施方式中，放大器314a-314d可由DRx控制器302控制。例如在一些实施方式中，放大器314a-314d中的每个包括使能/禁止输入并且基于在使能/禁止输入处接收到的放大器使能信号而被使能(或禁止)。放大器使能信号可由DRx控制器302发送。因此，在一些实施方式中，DRx控制器302配置为通过发送放大器使能信号到分别沿多个路径中的一个或多个路径设置的放大器314a-314d中的一个或多个来选择性激活多个路径中的所述一个或多个。在这样的实施方式中，并非由DRx控制器302控制，第一复用器311可以是频带分离器，其路由分集信号到多个路径中的每个，而第二复用器312可以是频带组合器，其组合来自多个路径中的每个路径的信号。然而，在其中DRx控制器302控制第一复用器311和第二复用器312的实施方式中，DRx控制器302还可使能(或禁止)特定放大器314a-314d以例如节省电池。
在一些实施方式中，放大器314a-314d是可变增益放大器(VGA)。因此，在一些实施方式中，DRx模块310包括多个可变增益放大器(VGA)，每个VGA沿多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从DRx控制器302接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在VGA处接收到的信号。
VGA的增益可以是可旁路的、可阶梯变化的、可连续变化的。图3B示出在一些实施例中，可变增益放大器350可以是可旁路的。VGA 350包括固定增益放大器351和可由DRx控制器302产生的放大器控制信号控制的旁路开关352。旁路开关352可(在第一位置)接通从固定增益放大器351的输入到固定增益放大器的输出的线路，使信号旁路过固定增益放大器351。旁路开关352可(在第二位置)断开在固定增益放大器351的输入和固定增益放大器351的输出之间的线路，使信号传递通过固定增益放大器351。在一些实施方式中，当旁路开关在第一位置时，固定增益放大器被禁止或以其它方式重新配置以适应所述旁路模式。返回到图3A，在一些实施方式中，VGA 314a-314d中的至少一个包括固定增益放大器和可由放大器控制信号控制的旁路开关。
图3C示出在一些实施例中，可变增益放大器360的增益可以是可阶梯变化的或可连续变化的。在一些实施方式中，VGA 360是可阶梯变化的，并且响应于DRx控制器302产生的数字放大器控制信号，以所述数字信号指示的多个配置量之一的增益来放大在VGA 360的输入处接收到的信号。在一些实施方式中，VGA 360是可连续变化的，并且响应于DRx控制器302产生的模拟放大器控制信号，以与模拟信号的特性(例如，电压或占空比)成比例的增益放大在VGA 360的输入处接收到的信号。返回到图3A，在一些实施方式中，VGA 314a-314d中的至少一个包括增益可阶梯变化的放大器(step-variable gain amplifier)，其配置为以由放大器控制信号指示的多个配置量之一的增益来放大在VGA处接收到的信号。在一些实施方式中，VGA 314a-314d中的至少一个包括增益可连续变化的放大器(continuously-variable gain amplifier)，其配置为以与放大器控制信号成比例的增益来放大在VGA处接收到的信号。
在一些实施方式中，放大器314a-314d是电流可变放大器(VCA)。VCA汲取的电流可以是可旁路的、可阶梯变化的、可连续变化的。在一些实施方式中，VCA中的至少一个包括固定电流放大器和可由放大器控制信号控制的旁路开关。旁路开关可(在第一位置)接通固定电流放大器的输入到固定电流放大器的输出之间的线路，使信号旁路过固定电流放大器。旁路开关可(在第二位置)断开所述输入和输出之间的线路，使信号传递通过固定电流放大器。在一些实施方式中，当旁路开关在第一位置时，固定电流放大器被禁止或以其它方式重新配置以适应所述旁路模式。
在一些实施方式中，VCA中的至少一个包括电流可阶梯变化的放大器(step-variable current amplifier)，其配置为通过汲取由放大器控制信号指示的多个配置量之一的电流来放大在VCA处接收到的信号。在一些实施方式中，VCA中的至少一个包括电流可连续变化的放大器(continuously-variable current amplifier)，其配置为通过汲取与放大器控制信号成比例的电流来放大在VCA处接收到的信号。
在一些实施方式中，放大器314a-314d是固定增益、固定电流放大器。在一些实施方式中，放大器314a-314d是固定增益、可变电流放大器。在一些实施方式中，放大器314a-314d是可变增益、固定电流放大器。在一些实施方式中，放大器314a-314d是可变增益、可变电流放大器。
在一些实施方式中，DRx控制器302基于在第一复用器311的输入处接收到的输入信号的服务质量度量(metric)来生成放大器控制信号。在一些实施方式中，DRx控制器302基于从通信控制器120接收到的信号来生成放大器控制信号，从通信控制器120接收到的信号继而又可基于接收信号的服务质量(QoS)度量。接收信号的QoS度量可至少部分地基于分集天线140上接收到的分集信号(例如，在输入处接收到的输入信号)。接收信号的QoS度量还可基于主天线上接收到的信号。在一些实施方式中，DRx控制器302基于分集信号的QoS度量生成放大器控制信号，而没有从通信控制器120接收信号。
在一些实施方式中，QoS度量包括信号强度。作为另一示例，QoS度量可包括误码率、数据吞吐量、传输延迟、或任何其它的QoS度量。
如上所述，DRx模块310具有接收来自分集天线140的分集信号的输入以及(经由传输线路135和分集RF模块320)提供处理后的分集信号给收发机330的输出。分集RF模块320经由传输线路135接收处理后的分集信号并且执行进一步的处理。特别地，处理后的分集信号由分集RF复用器321分离或路由到一个或多个路径，在其上分离或路由的信号被对应的带通滤波器323a-323d滤波并且被对应的放大器324a-324d放大。每个放大器324a-324d的输出被提供到收发机330。
分集RF复用器321可由控制器120控制(直接地或者经由片上(on-chip)分集RF控制器)以选择性激活一个或多个路径。类似地，放大器324a-324d可由控制器102控制。例如在一些实施方式中，放大器324a-324d中的每个包括使能/禁止输入并且基于放大器使能信号而被使能(或禁止)。在一些实施方式中，放大器324a-324d是可变增益放大器(VGA),其以从控制器120(或者由控制器120控制的片上分集RF控制器)接收到的放大器控制信号所控制的增益放大在VGA处接收到的信号。在一些实施方式中，放大器324a-324d是可变电流放大器(VCA)。
由于添加到接收机链的DRx模块310已经包括分集RF模块320，所以DRx配置300中的带通滤波器的数量加倍。因此，在一些实施方式中，带通滤波器323a-323d不被包括在分集RF模块320中。而是，DRx模块310的带通滤波器313a-313d被用于减小带外(out-of-band)阻滞信号(blocker)的强度。此外，分集RF模块320的自动增益控制(AGC)表可被移位(shift)以将分集RF模块320的放大器324a-324d提供的增益量减小由DRx模块310的放大器314a-314d提供的增益量。
例如，如果DRx模块增益是15dB并且接收机灵敏度是-100dBm，那么分集RF模块320将看到-85dBm的灵敏度。如果分集RF模块320的闭环AGC是激活的，那么其增益将自动下降15dB。然而，信号分量和带外阻滞分量都被接收并且放大15dB。因此，在一些实施方式中，分集RF模块320的15dB增益下降伴随有其线性度的15dB提高。特别地，分集RF模块320的放大器324a-324d可被设计为使得放大器的线性度随着增益减小(或电流增大)而增大。
在一些实施方式中，控制器120控制DRx模块310的放大器314a-314d和分集RF模块320的放大器324a-324d的增益(和/或电流)。如在上述示例中，控制器120可响应于增大DRx模块310的放大器314a-314d提供的增益量而减小由分集RF模块320的放大器324a-324d提供的增益量。因此，在一些实施方式中，控制器120配置为基于(用于DRx模块310的放大器314a-314d的)放大器控制信号来生成(用于分集RF模块320的放大器324a-324d的)下游放大器控制信号，以控制经由传输线路135耦接到(DRx模块310的)输出的一个或多个下游放大器324a-324d的增益。在一些实施方式中，控制器120还基于放大器控制信号来控制无线装置的其它部件(诸如，前端模块(FEM)中的放大器)的增益。
如上所述，在一些实施方式中，不包括带通滤波器323a-323d。因此，在一些实施方式中，下游放大器324a-324d中的至少一个经由传输线路135耦接到(DRx模块310的)输出，而没有经过下游带通滤波器。
图4示出在一些实施例中，分集接收机配置400可比分集接收机(DRx)模块310包括具有更少放大器的分集RF模块420。分集接收机配置400包括分集天线140和DRx模块310，如上面关于图3A所述。DRx模块310的输出经由传输线路135传递到分集RF模块420，其与图3A中的分集RF模块320的不同之处在于图4中的分集RF模块420比DRx模块310包括更少的放大器。
如上所述，在一些实施方式中，分集RF模块420不包括带通滤波器。因此，在一些实施方式中，分集RF模块420的一个或多个放大器424不需要是针对特定频带的(band-specific)。特别地，分集RF模块420可包括一个或多个路径，每个路径包括放大器424，所述路径不是与DRx模块310的路径1对1映射的。这样的路径(或对应的放大器)的映射可储存在控制器120中。
因此，虽然DRx模块310包括多个路径，每个路径对应于一频率带，但是分集RF模块420可包括不对应到单个频率带的一个或多个路径。
在一些实施方式(如图4所示)中，分集RF模块420包括单个宽带或可调(tunable)放大器424，其放大从传输线路135接收到的信号并且输出放大信号到复用器421。复用器421包括多个复用器输出，每个复用器输出对应于相应的频率带。在一些实施方式中，分集RF模块420不包括任何放大器。
在一些实施方式中，分集信号是单频带信号。因此，在一些实施方式中，复用器421是单刀多掷(SPMT)开关，其基于从控制器120接收到的信号将分集信号路由到多个输出中的与所述单频带信号的频率带对应的一个输出。在一些实施方式中，分集信号是多频带信号。因此，在一些实施方式中，复用器421是频带分离器，其基于从控制器120接收到的分离器控制信号将分集信号路由到多个输出中的与所述多频带信号的两个或更多频率带对应的两个或更多输出。在一些实施方式中，分集RF模块420可与收发机330组合为单个模块。
在一些实施方式中，分集RF模块420包括多个放大器，每个放大器对应于一组频率带。来自传输线路135的信号可被馈送到频带分离器中，该频带分离器沿第一路径输出高频到高频放大器并且沿第二路径输出低频到低频放大器。每个放大器的输出可被提供到复用器421，复用器421配置为将信号路由到收发机330的对应输入。
图5示出在一些实施例中，分集接收机配置500可包括耦接到模块外滤波器513的DRx模块510。DRx模块510可包括配置为容纳多个部件的封装衬底501和实施在封装衬底501上的接收系统。DRx模块510可包括一个或多个信号路径，其被路由到DRx模块510外并且使得系统集成者、设计者或制造者可以支持用于任何期望频带的滤波器。
DRx模块510包括在DRx模块510的输入和输出之间的多个路径。DRx模块510包括在输入和输出之间的由被DRx控制器502控制的旁路开关519激活的旁路路径。虽然图5示出了单个旁路开关519，但是在一些实施方式中，旁路开关519可包括多个开关(例如，设置得物理上接近输入的第一开关和设置得物理上接近输出的第二开关)。如图5所示，旁路路径不包括滤波器或放大器。
DRx模块510具有多个复用器路径，包括第一复用器511和第二复用器512。复用器路径包括多个模块上路径，其包括第一复用器511、实施在封装衬底501上的带通滤波器313a-313d、实施在封装衬底501上的放大器314a-314d、以及第二复用器512。复用器路径包括一个或多个模块外路径，其包括第一复用器511、实施在封装衬底501外的带通滤波器513、放大器514、以及第二复用器512。放大器514可以是实施在封装衬底501上的宽带放大器，或者也可以被实施在封装衬底501外。如上所述，放大器314a-314d、514可以是可变增益放大器和/或可变电流放大器。
DRx控制器502配置为选择性激活输入和输出之间的多个路径中的一个或多个。在一些实施方式中，DRx控制器502配置为基于DRx控制器502(例如，从通信控制器)所接收到的频带选择信号来选择性激活多个路径中的一个或多个路径。DRx控制器502可以通过例如断开或接通旁路开关519，使能或禁止放大器314a-314d、514，控制复用器511、512，或者通过其它机制(mechanism)来选择性激活路径。例如，DRx控制器502可以断开或接通沿路径的开关(例如，在滤波器313a-313d、513和放大器314a-314d、514之间的开关)，或者将放大器314a-314d、514的增益设置为基本为零。
图6示出在一些实施例中，分集接收机配置600可包括具有可调(tunable)匹配电路的DRx模块610。特别地，DRx模块610可包括设置在DRx模块610的输入和输出中的一个或多个处的一个或多个可调匹配电路。
在相同分集天线140上接收到的多个频率带不太可能全部都看到理想的阻抗匹配。为了使用紧凑的匹配电路匹配每个频率带，可调输入匹配电路616可实施在DRx模块610的输入处并且由DRx控制器602(例如，基于来自通信控制器的频带选择信号)控制。DRx控制器602可基于将频率带(或者频率带组)与调谐参数相关联的查找表来调谐可调输入匹配电路616。可调输入匹配电路616可以是可调T电路、可调PI电路、或任何其它可调匹配电路。特别地，可调输入匹配电路616可包括一个或多个可变部件，诸如电阻器、电感器和电容器。可变部件可并联和/或串联连接，并且可以连接在DRx模块610的输入和第一复用器311的输入之间，或者可连接在DRx模块610的输入和地电压之间。
类似地，用仅一条传输线路135(或者，至少，少量线缆)传载许多频率带的信号，不太可能多个频率带全部都看到理想的阻抗匹配。为了使用紧凑的匹配电路匹配每个频率带，可调输出匹配电路617可实施在DRx模块610的输出处并且由DRx控制器602(例如，基于来自通信控制器的频带选择信号)控制。DRx控制器602可基于将频率带(或者频率带组)与调谐参数相关联的查找表来调谐可调输出匹配电路618。可调输出匹配电路617可以是可调T电路、可调PI电路、或任何其它可调匹配电路。特别地，可调输出匹配电路617可包括一个或多个可变部件，诸如电阻器、电感器和电容器。可变部件可并联和/或串联连接，并且可以连接在DRx模块610的输出和第二复用器312的输出之间，或者可连接在DRx模块610的输出和地电压之间。
图7示出在一些实施例中，分集接收机配置700可包括多个天线。虽然图7示出了具有两个天线740a-740b以及一条传输线路135的实施例，但是这里描述的方面可实施在具有超过两个天线和/或两条或更多线缆的实施例中。
分集接收机配置700包括耦接到第一天线740a和第二天线740b的DRx模块710。在一些实施方式中，第一天线740a是配置为接收以高频率带发射的信号的高频带天线，第二天线740b是配置为接收以低频率带发射的信号的低频带天线。
DRx模块710包括在DRx模块710的第一输入处的第一可调输入匹配电路716a和在DRx模块710的第二输入处的第二可调输入匹配电路716b。DRx模块710还包括在DRx模块710的输出处的可调输出匹配电路717。DRx控制器702可基于将频率带(或者频率带组)与调谐参数相关联的查找表来调谐可调匹配电路716a-716b、717中的每个。可调匹配电路716a-716b、717中的每个可以是可调T电路、可调PI电路、或任何其它可调匹配电路。
DRx模块710包括在DRx模块710的输入(耦接到第一天线740a的第一输入和耦接到第二天线740b的第二输入)和输出(耦接到传输线路135)之间的多个路径。在一些实施方式中，DRx模块710包括在输入和输出之间的、由被DRx控制器702控制的一个或多个旁路开关激活的一个或多个旁路路径(未示出)。
DRx模块710包括多个复用器路径，包括第一输入复用器711a或第二输入复用器711b之一并且包括输出复用器712。复用器路径包括多个模块上路径(如图所示)，其包括可调输入匹配电路716a-716b之一、输入复用器711a-711b之一、带通滤波器713a-713h、放大器714a 714h、输出复用器712、以及输出匹配电路717。复用器路径可包括一个或多个如上所述的模块外路径(未示出)。如上所述，放大器714a-714h可以是可变增益放大器和/或可变电流放大器。
DRx控制器702配置为选择性激活输入和输出之间的多个路径中的一个或多个。在一些实施方式中，DRx控制器702配置为基于DRx控制器702接收到的频带选择信号(例如，来自于通信控制器)来选择性激活多个路径中的一个或多个路径。在一些实施方式中，DRx控制器702配置为基于频带选择信号来调谐可调匹配电路716a-716b、717。DRx控制器702可以通过例如使能或禁止放大器714a-714h，控制复用器711a-711b、712，或者通过上述其它机制来选择性激活路径。
图8示出处理RF信号的方法的流程表示的一实施例。在一些实施方式中(并且如下面详细描述为一示例的那样)，方法800由控制器执行，诸如图3A的DRx控制器302或图3A的通信控制器120。在一些实施方式中，方法800由处理逻辑执行，处理逻辑包括硬件、固件、软件、或它们的组合。在一些实施方式中，方法800通过处理器运行储存在非暂时性计算机可读介质(例如，存储器)中的代码来执行。简言之，方法800包括接收频带选择信号和沿一个或多个增益受控路径路由所接收的RF信号以处理所接收的RF信号。
方法800始于在框810处控制器接收频带选择信号。控制器可以从另一控制器接收频带选择信号，或者可以从蜂窝基站或其它外部来源接收频带选择信号。频带选择信号可指示无线装置发射和接收RF信号的一个或多个频率带。在一些实施方式中，频带选择信号指示用于载波聚合通信的一组频率带。
在一些实施方式中，控制器基于所接收的频带选择信号调谐一个或多个可调匹配电路。例如，控制器可基于将频带选择信号所指示的频率带(或者频率带组)与调谐参数相关联的查找表来调谐可调匹配电路。
在框820处，控制器基于频带选择信号选择性激活分集接收机(DRx)模块的一个或多个路径。如上所述，DRx模块可包括在DRx模块的一个或多个输入(耦接到一个或多个天线)和一个或多个输出(耦接到一个或多个线缆)之间的多个路径。路径可包括旁路路径和复用器路径。复用器路径可包括模块上路径和模块外路径。
控制器可通过例如断开或接通一个或多个旁路开关，经由放大器使能信号使能或禁止沿路径设置的放大器，经由分离器控制信号和/或组合器控制信号控制一个或多个复用器，或者通过其它机制来选择性激活多个路径中的一个或多个。例如，控制器可断开或接通沿路径设置的开关，或者将沿路径设置的放大器的增益设置为基本为零。
在框830处，控制器发送放大器控制信号到分别沿一个或多个激活路径设置的一个或多个放大器。放大器控制信号控制其所发送到的放大器的增益(或电流)。在一实施例中，放大器包括固定增益放大器和可由放大器控制信号控制的旁路开关。因此，在一实施例中，放大器控制信号指示旁路开关是断开还是接通。
在一实施例中，放大器包括阶梯可变增益放大器，其配置为以放大器控制信号指示的多个配置量之一的增益来放大在放大器处接收到的信号。因此，在一实施例中，放大器控制信号指示多个配置量之一。
在一些实施方式中，放大器包括连续可变增益放大器，其配置为以与放大器控制信号成比例的增益来放大在放大器处接收到的信号。因此，在一实施例中，放大器控制信号指示增益的比例量。
在一些实施方式中，控制器基于在输入处接收到的输入信号的服务质量(QoS)度量来生成放大器控制信号。在一些实施方式中，控制器基于从另一控制器接收到的信号度量来生成放大器控制信号，该从另一控制器接收到的信号继而又可基于该接收信号的QoS度量。接收信号的QoS度量可至少部分地基于分集天线上接收到的分集信号(例如，在输入处接收到的输入信号)。接收信号的QoS度量还可基于在主天线上接收到的信号。在一些实施方式中，控制器基于分集信号的QoS度量生成放大器控制信号，而没有从另一控制器接收信号。例如，QoS度量可包括信号强度。作为另一示例，QoS度量可包括误码率、数据吞吐量、传输延迟、或任何其它的QoS度量。
在一些实施方式中，在框830中，控制器还基于放大器控制信号发送下游放大器控制信号以控制经由一个或多个线缆耦接到输出的一个或多个下游放大器的增益。
图9示出在一些实施例中，一些或全部分集接收机配置(例如图3A、4、5、6和7所示的那些)可以全部或部分地实施在一模块中。这样的模块可以是例如前端模块(FEM)。这样的模块可以是例如分集接收机(DRx)FEM。在图9的示例中，模块900可包括封装衬底902，多个部件可安装在这样的封装衬底902上。例如，控制器904(其可包括前端功率管理集成电路(FE-PIMC))、低噪声放大器组件906(其可包括一个或多个可变增益放大器)、匹配部件908(其可包括一个或多个可调匹配电路)、复用器组件910、以及滤波器组912(其可包括一个或多个带通滤波器)可安装和/或实施在封装衬底902上和/或内。诸如多个SMT器件914之类的其它部件也可安装在封装衬底902上。虽然各种部件中的全部示出为布局在封装衬底902上，但是将理解的是，某个(某些)部件可实施在其它的某个(某些)部件上方。
在一些实施方式中，具有一个或多个这里描述的特征的器件和/或电路可被包括在诸如无线装置之类的RF电子装置中。这样的装置和/或电路可直接实施在无线装置中，以这里描述的模块形式实施，或者以它们的某种组合实施。在一些实施例中，这样的无线装置可包括例如蜂窝电话、智能电话、具有或没有电话功能的手持式无线装置、无线平板等。
图10示出具有这里描述的一个或多个有利特征的示例无线装置1000。在具有这里描述的一个或多个特征的一个或多个模块的上下文中，这样的模块可一般地由虚线框1001(其可实施为例如前端模块)、分集RF模块1011(其可实施为例如下游模块)、以及分集接收机(DRx)模块900(其可实施为例如前端模块)表示。
参照图10，功率放大器(PA)1020可从收发机1010接收其相应的RF信号，收发机1010可以以已知方式配置和操作以生成将要放大和发射的RF信号，并且处理接收到的信号。收发机1010示出为与基带子系统1008交互，基带子系统1008配置为提供适于用户的数据和/或话音信号与适于收发机1010的RF信号之间的转换。收发机1010还可与功率管理部件1006通信，功率管理部件1006配置为管理用于无线装置1000的操作的功率。这样的功率管理还可控制基带子系统1008以及模块1001、1011和900的操作。
基带子系统1008示出为连接到用户接口1002以便于提供到和接收自用户的话音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统1008还可连接到存储器1004，存储器1004配置为储存数据和/或指令以便于无线装置的操作，和/或提供对用户信息的储存。
在示例的无线装置1000中，PA 1020的输出示出为被(经由相应的匹配电路1022)匹配和路由到其相应的双工器1024。这样放大和滤波后的信号可通过天线开关1014路由到主天线1016以供发射。在一些实施例中，双工器1024可允许使用公共天线(例如，主天线1016)同时执行发射和接收操作。在图10中，接收信号示出为被路由到“Rx”路径，其可包括例如低噪声放大器(LNA)。
无线装置还包括分集天线1026和接收来自分集天线1026的信号的分集接收机模块900。分集接收机模块900处理所接收的信号并且经由线缆1035将处理后的信号发送到分集RF模块1011，分集RF模块1011在将信号馈送到收发机1010之前进一步处理该信号。
本申请的一个或多个特征可与这里描述的各种蜂窝频率带一起实施。这样的频带的示例列于表1中。将理解，至少一些频带可被分成子频带。还将理解，本申请的一个或多个特征可与不具有诸如表1的示例之类的指定的频率范围一起实施。
表1
除非上下文清楚地另有要求，否则贯穿说明书和权利要求书，要按照与排他性或穷尽性的意义相反的包括性的意义，也就是说，按照“包括但不限于”的意义来阐释术语“包括(comprise)”、“包含(comprising)”等。如在这里一般使用的词语“耦接”是指两个或更多元件可以直接地连接、或者借助于一个或多个中间元件来连接。类似地，如在这里一般使用的术语“连接”是指两个或更多元件可以直接地连接、或者借助于一个或多个中间元件来连接。另外，当在本申请中使用时，术语“在这里”、“上面”、“下面”和相似含义的术语应该是指作为整体的本申请，而不是本申请的任何具体部分。在上下文允许时，使用单数或复数的以上详细描述中的术语也可以分别包括复数或单数。提及两个或更多项目的列表时的术语“或”，这个术语涵盖该术语的以下解释中的全部：列表中的任何项目、列表中的所有项目、和列表中项目的任何组合。
此外，除非另有具体说明，或者在所使用的上下文中另有理解，否则在这里使用的条件语言，除了别的以外诸如“可”、“可以”、“能”、“会”、“可能”、“例如”、“比如”、“诸如”等，一般意欲表明某些实施例包括、而另一些实施例不包括某些特征、元素和/或状态。因而，这样的条件语言一般无意暗示特征、元素和/或状态是以任何方式而为一个或多个实施例所必需的，或者暗示一个或多个实施例一定包括用于在有或没有设计者输入或提示的情况下判断在任何特定实施例中是否包括或将要执行这些特征、元素和/或特征的逻辑。
本发明实施例的以上详细描述不意欲是穷尽性的，或是将本发明限于上面所公开的精确形式。尽管上面出于说明的目的描述了本发明的具体实施例和用于本发明的示例，但是如本领域技术人员将认识到的，在本发明范围内的各种等效修改是可能的。例如，尽管按照给定顺序呈现了处理或块，但是替换的实施例可以执行具有不同顺序的步骤的处理，或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些处理或块可以被删除、移动、添加、减去、组合和/或修改。可以按照各种不同的方式来实现这些处理或块中的每一个。同样地，尽管有时将处理或块示出为串行地执行，但是相反地，这些处理或块也可以并行地执行，或者可以在不同时间进行执行。
可以将在这里提供的本发明的教导应用于其它系统，而不必是上述的系统。可以对上述的各个实施例的元素和动作进行组合，以提供进一步的实施例。
尽管已经描述了本发明的某些实施例，但是已经仅仅借助于示例呈现了这些实施例，并且所述实施例不意欲限制本公开的范围。其实，可以按照多种其它形式来实施在这里描述的新颖方法和系统；此外，可以做出在这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替换和改变，而没有脱离本申请的精神。附图和它们的等效物意欲涵盖如将落入本申请的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (20)

1.一种接收系统，包括：
第一输入复用器，配置为从第一天线接收第一输入信号，所述第一天线为高频带天线；
第二输入复用器，配置为从第二天线接收第二输入信号，所述第二天线为低频带天线，配置为接收以比所述第一天线更低的频率带发射的信号；
控制器，配置为选择性激活所述第一输入复用器的输入和所述第二输入复用器的输入与输出复用器的输出之间的多个路径中的一个或多个，所述输出复用器配置为组合由所述第一输入复用器和所述第二输入复用器接收到的信号；
多个带通滤波器，所述多个带通滤波器中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为将在所述带通滤波器处接收到的信号滤波到相应的频率带；以及
多个可变增益放大器VGA，所述多个VGA中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从所述控制器接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。
2.权利要求1的系统，其中，所述控制器配置为基于由所述控制器接收到的频带选择信号来选择性激活所述多个路径中的一个或多个路径。
3.权利要求1的系统，其中，所述控制器配置为通过向所述第一输入复用器或所述第二输入复用器发送分离器控制信号和向所述输出复用器发送组合器控制信号来选择性激活所述多个路径中的一个或多个。
4.权利要求1的系统，其中，所述控制器配置为通过向分别沿所述多个路径中的一个或多个路径设置的所述多个VGA中的一个或多个VGA发送放大器使能信号来选择性激活所述多个路径中的所述一个或多个。
5.权利要求1的系统，其中，所述VGA中的至少一个包括固定增益放大器和能够由所述放大器控制信号控制的旁路开关。
6.权利要求1的系统，其中，所述VGA中的至少一个包括阶梯可变增益放大器或连续可变增益放大器，所述阶梯可变增益放大器配置为以由所述放大器控制信号指示的多个配置量之一的增益来放大在所述VGA处接收到的信号，所述连续可变增益放大器配置为以与所述放大器控制信号成比例的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。
7.权利要求1的系统，其中，所述VGA中的至少一个包括可变电流放大器，其配置为通过汲取由所述放大器控制信号控制的电流量来放大在所述放大器处接收到的信号。
8.权利要求1的系统，其中，所述放大器控制信号是基于在所述第一输入复用器的输入处接收到的第一输入信号或在所述第二输入复用器的输入处接收到的第二输入信号的服务质量度量的。
9.权利要求1的系统，其中，所述VGA中的至少一个包括低噪声放大器。
10.权利要求1的系统，还包括：设置在所述第一输入复用器的输入处的第一可调匹配电路、设置在所述第二输入复用器的输入处的第二可调匹配电路和设置在所述输出复用器的输出处的第三可调匹配电路。
11.权利要求1的系统，还包括：耦接到第二复用器的输出并且耦接到包括一个或多个下游放大器的下游模块的传输线路。
12.权利要求11的系统，其中，所述控制器还配置为基于所述放大器控制信号来生成下游放大器控制信号以控制所述一个或多个下游放大器的增益。
13.权利要求11的系统，其中，所述下游放大器中的至少一个耦接到所述传输线路，而没有经过下游带通滤波器。
14.权利要求11的系统，其中，所述一个或多个下游放大器的数量小于所述VGA的数量。
15.一种射频RF模块，包括：
封装衬底，配置为容纳多个部件；以及
接收系统，实施在所述封装衬底上，所述接收系统包括第一输入复用器、第二输入复用器、控制器、多个带通滤波器、以及多个可变增益放大器VGA，所述第一输入复用器配置为从第一天线接收第一输入信号，所述第一天线为高频带天线，所述第二输入复用器配置为从第二天线接收第二输入信号，所述第二天线为低频带天线且配置为接收以比所述第一天线更低的频率带发射的信号，所述控制器配置为选择性激活所述第一输入复用器的输入和所述第二输入复用器的输入与输出复用器的输出之间的多个路径中的一个或多个，所述多个带通滤波器中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为将在所述带通滤波器处接收到的信号滤波到相应的频率带，所述多个VGA中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从所述控制器接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在所述VGA处接收到的信号。
16.权利要求15的RF模块，其中，所述RF模块是分集接收机前端模块FEM。
17.权利要求15的RF模块，其中，所述多个路径包括具有模块外带通滤波器和所述多个VGA中的一个VGA的模块外路径。
18.一种无线装置，包括：
第一天线，配置为接收第一射频RF信号，所述第一天线为高频带天线；
第二天线，配置为接收第二射频RF信号，所述第二天线为低频带天线，配置为接收以比所述第一天线更低的频率带发射的信号；
第一前端模块FEM，其与所述第一天线通信，所述第一FEM包括配置为容纳多个部件的封装衬底，所述第一FEM还包括实施在所述封装衬底上的接收系统，所述接收系统包括第一输入复用器、第二输入复用器、控制器、多个带通滤波器、以及多个可变增益放大器VGA，所述第一输入复用器配置为接收所述第一射频RF信号，所述第二输入复用器配置为接收所述第二射频RF信号，所述控制器配置为选择性激活所述第一输入复用器的输入和所述第二输入复用器的输入与输出复用器的输出之间的多个路径中的一个或多个，所述输出复用器配置为组合由所述第一输入复用器和所述第二输入复用器接收到的信号，所述多个带通滤波器中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为将在所述带通滤波器处接收到的信号滤波到相应的频率带，所述多个VGA中的每个沿所述多个路径中的对应一个路径设置并且配置为以由从所述控制器接收到的放大器控制信号控制的增益来放大在所述VGA处接收到的信号；以及
通信模块，配置为经由线缆从所述输出接收所述第一RF信号的处理版本并且基于所述第一RF信号的所述处理版本生成数据比特。
19.权利要求18的无线装置，还包括：配置为接收第三射频RF信号的第三天线和与所述第三天线通信的第二FEM，所述通信模块配置为从所述第二FEM的输出接收所述第三RF信号的处理版本并且基于所述第三RF信号的所述处理版本生成数据比特。
20.权利要求18的无线装置，还包括：通信控制器，其配置为控制所述第一FEM以及所述通信模块的一个或多个下游放大器的增益。
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