CN106208987B - 具有并行功能的功率放大器的组合输出匹配网络和滤波器 - Google Patents

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Abstract

公开了涉及当天线正在发送时通过将功率放大器的阻抗匹配到天线的阻抗并且并行地阻止天线接收的具有第二基本频率的信号，以抑制第一和第二基本频率的互调产物从天线再次发射，来减少RF输出信号中的互调产物的系统和方法。通过具有组合的匹配和阻止功能的单个电路并行地执行所述匹配和阻止。

Description

具有并行功能的功率放大器的组合输出匹配网络和滤波器
通过引用任何在先申请进行的合并
在与本申请一起提交的申请数据表单中标识了对其的外国或国内优先权要求的任何以及所有申请根据37CFR1.57通过引用而被合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及电子系统，具体涉及射频(RF)电子设备。
背景技术
射频(RF)功率放大器可以用于提升具有相对低功率的RF信号的功率。其后，提升了的RF信号可以用于多种用途，包括驱动发送器天线。
可以在移动设备中包括功率放大器从而放大RF信号以通过天线发送。为了最大化从放大的RF信号到天线的功率传递(其也可表征为最小化从天线到放大的RF信号的信号反射，RF电路通常采用阻抗匹配。当天线的阻抗等于功率放大器的阻抗时，最大信号功率被传递到天线中。
此外，RF电路通常采用滤波器以使得能够使期望的频率可以通过电路，同时去除不需要的频率。因此，功率放大器，例如移动设备中的功率放大器，常常与输出匹配网络(OMN)和滤波器相关联，所述输出匹配网络OMN被优化以匹配天线的阻抗，所述滤波器被优化以去除具有天线不想发送或接收的频率的信号。
发明内容
根据多种实现方式，本公开涉及一种模块，包括：配置为接收射频(RF)输入信号的第一端子；配置为向第一天线提供放大的RF信号以进行传输的第二端子；包括配置为放大RF输入信号的放大器电路和电连接到第一端子的输入衬垫(pad)的功率放大器裸芯，其中功率放大器裸芯不包括输出匹配网络；滤波器裸芯，包括并行输出匹配网络和滤波器电路，该并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为当第一天线正在发送时并行地将功率放大器的输出阻抗变换为天线的输入阻抗并且阻止第一天线接收的信号；以及多个相互连接，被配置为将并行输出匹配网络和滤波器电路的输入电连接到放大器电路的输出并且将并行输出匹配网络和滤波器电路的输出电连接到第二端子。
在某些实施例中，RF输入信号具有第一基本频率并且被阻止的信号具有第二基本频率。在其它实施例中，被阻止的信号由在物理上靠近第一天线的第二天线发送。在其它实施例中，并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为阻止具有第二基本频率的信号传输到放大器电路从而防止第一和第二基本频率的互调产物从第一天线再次发射。在实施例中，无线移动设备包括所述模块。
在某些实现方式中，本公开涉及一种无线移动设备，包括：天线，被配置为接收和发送射频(RF)信号；功率放大器，被配置为放大RF输入信号，其中功率放大器包括被配置为接收RF输入信号的输入以及被配置为提供放大的RF信号的输出；发送/接收开关，被配置为将放大的RF信号传递到天线以进行发送；以及具有并行功能的输出匹配网络和滤波器电路，其电连接在功率放大器的输出端和天线之间，其中输出匹配网络和滤波器电路被配置为当发送/接收开关被配置为发送时把功率放大器的输出阻抗变换为天线的输入阻抗并且并行地阻止天线接收的信号。
在某些实施例中，输出匹配网络和滤波器电路在第一裸芯上实现，并且功率放大器在第二裸芯上实现。在其它实施例中，使用集成无源器件(IPD)技术实现输出匹配网络和滤波器电路的无源部件。在其它实施例中，功率放大器裸芯上的电路不包括阻抗匹配功能。在其它实施例中，使用硅锗(SiGe)技术制作第二裸芯。
根据某些实现方式，本公开涉及一种装置，包括：第一电感器和第一电容器，其被并联连接，形成包括第一端子和公共端子的第一并联组合；第二电感器和第二电容器，其被并联连接，形成包括第二端子和所述公共端子的第二并联组合，其中第一并联组合在所述公共端子处与第二并联组合串联连接。该装置还包括：与第三电感器串联连接的第三电容器，其中第三电感器和第三电容器的串联组合耦接在所述公共端子和地之间；连接在第一端子处的第一并联组合和地之间的第四电感器；以及连接在第二段子处的第二并联组合和地之间的第五电感器。
在某些实施例中，第一和第二电容器以及第一、第二、第三、第四、和第五电感器形成具有并行功能的组合阻抗匹配网络和滤波器。在其它实施例中，组合阻抗匹配网络和滤波器被配置为将第一端子处的输出阻抗变换为第二端子处的输入阻抗，并且并行地对从第二端子传播到第一端子的第二信号进行滤波。在其它实施例中，组合阻抗匹配网络和滤波器变换功率放大器的输出阻抗以匹配天线的输入阻抗，所述天线被配置为发送放大的射频信号。
在某些实施例中，射频信号具有第一基本频率，并且第二信号具有第二基本频率并且当天线正在发送射频信号时由天线接收。在其它实施例中，使用集成无源器件(IPD)技术实现第一和第二电容器以及第一、第二、第三、第四和第五电感器。在实施例中，无线移动设备包括所述装置。
在多个教导中，本公开涉及一种减少射频(RF)输出信号中的互调产物的方法。该方法包括：沿着射频(RF)路径在到功率放大器电路的输入处接收具有在操作频带中的第一基本频率的RF输入信号，放大RF信号以提供放大的RF信号以用于通过RF路径中的天线进行发送；以及当天线正在发送时将功率放大器的阻抗匹配到天线的阻抗并且并行地阻止由该天线接收的具有第二基本频率的信号，以抑制第一和第二基本频率的互调产物从天线再次发射，其中所述匹配和阻止通过具有组合的匹配和阻止功能的单个电路并行执行。在某些实施例中，匹配阻抗包括将功率放大器的输出阻抗变换为天线的输入阻抗，并且阻止信号包括对沿着RF路径从天线传播到功率放大器的信号进行滤波。
在某些实现方式中，本公开涉及一种模块，包括：被配置为接收射频(RF)输入信号的第一端子；被配置为向天线提供放大的RF信号以进行发送的第二端子；包括配置为放大RF输入信号的放大器电路以及电连接到第一端子的输入衬垫的第一裸芯；包括配置为变换放大器电路的输出阻抗的输出匹配网络的第二裸芯；以及配置为将输出匹配网络的输入电连接到放大器电路的输出以及将输出匹配网络的输出电连接到第二端子的多个相互连接。
在某些实施例中，输出匹配网络包括并行输出匹配网络和滤波器电路，其被配置为当天线正在发送时并行地变换放大器电路的输出阻抗并且阻止该天线接收的信号。在其它实施例中，放大器电路包括功率放大器电路。在另外的实施例中，使用集成无源器件(IPD)技术实现输出匹配网络的无源部件。在另外的实施例中，使用硅锗(SiGe)技术制造第一裸芯。
根据某些实现方式，本公开涉及一种无线移动设备，包括：被配置为接收和发送射频(RF)信号的天线；被配置为将放大后的RF信号传递到天线以进行发送的发送/接收开关；以及模块，该模块包括被配置为接收RF输入信号的第一端子、包括被配置为放大RF输入信号的放大器电路以及电连接到第一端子的输入衬垫的第一裸芯、包括被配置为变换放大器电路的输出阻抗的输出匹配网络的第二裸芯、被配置为将放大的RF信号提供到发送/接收开关的第二端子、以及多个相互连接，所述多个相互连接被配置为将输出匹配网络的输入电连接到放大器电路的输出以及将输出匹配网络的输出电连接到第二端子。
在某些实施例中，输出匹配网络包括并行输出匹配网络和滤波器电路，其被配置为当发送/接收开关配置为发送时并行地变换放大器电路的输出阻抗并且阻止由天线接收的信号。在其它实施例中，放大器电路包括功率放大器电路。在另外的实施例中，使用集成无源器件(IPD)技术实现输出匹配网络的无源部件。在另外的实施例中，使用硅锗(SiGe)技术制作第一裸芯。
在多个实现方式中，本公开涉及一种模块，包括：被配置为接收射频(RF)输入信号的第一端子；被配置为向第一天线提供放大的RF信号以进行传输的第二端子；被配置为放大RF输入信号的放大器电路；电连接到第一端子和放大器电路的输入的输入衬垫；被配置为当第一天线正在发送时并行地变换放大器电路的输出阻抗并且阻止由该第一天线接收的信号的并行输出匹配网络和滤波器电路；以及被配置为将并行输出匹配网络和滤波器电路的输入电连接到放大器电路的输出以及将并行输出匹配网络和滤波器电路的输出电连接到第二端子的多个相互连接。
在某些实施例中，第一裸芯包括放大器电路并且不包括输出匹配网络，并且第二裸芯包括并行输出匹配网络和滤波器电路。在其它实施例中，放大器电路包括功率放大器电路。在另外的实施例中，使用集成无源器件(IPD)技术实现输出匹配网络和滤波器电路的无源部件。在另外的实施例中，RF输入信号具有第一基本频率并且被阻止的信号具有第二基本频率。
在某些实施例中，被阻止的信号由在物理上靠近第一天线的第二天线发送。在其它实施例中，并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为阻止具有第二基本频率的信号传输到放大器电路从而防止第一和第二基本频率的互调产物从第一天线再次发射。
根据多个实现方式，本公开涉及一种RF功率放大器模块，包括：输入端子，被配置为接收RF输入信号；输出端子，被配置为提供所述RF输入信号的放大版本；第一半导体裸芯，包括被配置为放大所述RF输入信号的放大器电路；以及与第一半导体裸芯分离的第一电路，其电连接在第一半导体裸芯和输出端子之间，并且被配置为并行地把所述放大器电路的输出阻抗变换为天线的输入阻抗并且阻止在第二端子接收的天线反射。
在实施例中，第一电路包括包含在公共封装件(package)内的多个集成的无源器件。在另一实施例中，第一电路包括多个表面安装器件。在另一实施例中，第一电路在与第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯中实现。在另一实施例中，第一半导体裸芯不包括输出匹配网络。
在实施例中，第一电路包括并行输出匹配网络和滤波器，其被配置为并行地将所述放大器电路的输出阻抗从大约6欧姆变换为大约50欧姆，并且阻止在第二端子接收的天线反射。在另一实施例中，第一半导体裸芯包括第一输出匹配网络，其被配置为将所述放大器电路的输出阻抗从大约6欧姆变换为大约12欧姆。在另一实施例中，第一电路包括并行输出匹配网络和滤波器电路，其被配置为并行地将所述第一输出匹配网络的输出阻抗从大约12欧姆变换为大约50欧姆，并且阻止在第二端子接收的天线反射。
在实施例中，第一电路包括：第一电感器和第一电容器，其被并联连接，在第一电路的输入和公共端子之间形成第一并联组合；以及第二电感器和第二电容器，其被并联连接，在第一电路的输出和公共端子之间形成第二并联组合，第一并联组合在公共端子处与第二并联组合串联。在另一实施例中，第一电路还包括与第三电感器串联连接的第三电容器，第三电感器和第三电容器的串联组合耦接在公共端子和地之间。在另一实施例中，第一电路还包括连接在第一电路的输入和地之间的第四电感器、以及连接在第一电路的输出和地之间的第五电感器。
在某些实现方式中，本公开涉及一种无线移动设备，包括：天线，被配置为接收和发送RF信号；发送/接收开关，被配置为将RF输出信号传递到天线以进行传输；以及RF功率放大器模块，包括被配置为接收RF输入信号输入端子、被配置为提供RF输入信号的放大版本的输出端子、包括被配置为放大RF输入信号的放大器电路的第一半导体裸芯、以及第一电路，该第一电路与第一半导体裸芯分离，电连接在第一半导体裸芯和输出端子之间，并且被配置为当所述发送/接收开关被配置为发送时并行地变换放大器电路的输出阻抗并且阻止在第二端子接收的天线反射。
在实施例中，第一电路包括包含在公共封装件内的多个集成无源器件。在另一实施例中，第一半导体裸芯不包括输出匹配网络。在另一实施例中，第一电路包括并行输出匹配网络和滤波器电路，其被配置为并行地将所述放大器电路的输出阻抗从大约6欧姆变换为大约50欧姆，并且阻止在第二端子接收的所述天线反射。在另一实施例中，第一半导体裸芯包括第一输出匹配网络，其被配置为将所述放大器电路的输出阻抗从大约6欧姆变换为大约12欧姆。在另一实施例中，第一电路包括并行输出匹配网络和滤波器电路，其被配置为并行地把第一输出匹配网络的输出阻抗从大约12欧姆变换为大约50欧姆，并且阻止在第二端子接收的所述天线反射。
根据某些实现方式，本公开涉及一种减少RF输出信号中的相互调制的方法。该方法包括：沿着RF路径在到功率放大器电路的输入处接收具有在操作频带中的第一基本频率的RF输入信号，放大RF信号以提供RF输入信号的放大版本以由RF路径中的天线发送，以及当天线正在发送时将功率放大器电路的输出阻抗变换为近似天线的输入阻抗并且并行地阻止由该天线接收的具有第二基本频率的信号，以抑制第一和第二基本频率的相互调制从天线再次发射，其中所述变换和阻止由具有并行变换和阻止功能的单个电路执行，该单个电路与被配置为放大RF信号的功率放大器电路分离。
在实施例中，功率放大器电路在第一半导体裸芯上实现，并且所述单个电路不在第一半导体裸芯上实现。在另一实施例中，所述单个电路在与第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯上实现。
根据多种实现方式，本公开涉及一种RF功率放大器模块，包括：输入端子，被配置为接收RF输入信号；输出端子，被配置为提供所述RF输入信号的放大版本；第一半导体裸芯，包括被配置为放大所述RF输入信号的放大器电路；以及OMN，包括第一部分OMN以及第二部分OMN，其中第一部分OMN位于第一半导体裸芯上，并且被配置为将放大器电路的输出阻抗匹配到第二部分OMN的输入阻抗，第二部分OMN电连接在第一半导体裸芯和所述输出端子之间并且被配置为将所述第一部分OMN的输出阻抗与下游部件的输入阻抗匹配。
在实施例中，第二部分OMN包括包含在公共封装件内的多个集成无源器件。在另一实施例中，第二部分OMN包括多个表面安装器件。在另一实施例中，第二部分OMN在与第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯中实现。在另一实施例中，下游部件是移动设备的天线。
在实施例中，第二部分OMN是并行输出匹配网络和滤波器电路的一部分，该并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地将第一OMN的输出阻抗与下游部件的输入阻抗匹配并且对在所述输出端子接收的天线反射进行滤波。在另一实施例中，第一部分OMN被配置为将功率放大器电路的输出阻抗从初始值逐步提高到在下游部件的输入阻抗的大约10％到50％之间的逐步提高的值。在另一实施例中，初始值大约为6欧姆并且逐步提高的值大约12欧姆。在另一实施例中，下游部件的输入阻抗大约为50欧姆。
在实施例中，所述模块还包括与第一裸芯分离的滤波器电路，其电连接在第一裸芯和输出端子之间，并且被配置为阻止在输出端子接收的天线反射。在另一实施例中，第二部分OMN及滤波器电路在与第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯上实现。
在某些实现方式中，本公开涉及一种无线移动设备，包括：天线，被配置为接收和发送RF信号；发送/接收开关，被配置为将RF输出信号传递到天线以进行传输；以及RF功率放大器模块，该RF功率放大器模块包括：被配置为接收RF输入信号的输入端子、被配置为提供RF输入信号的放大版本的输出端子、包括被配置为放大RF输入信号的放大器电路的第一半导体裸芯、以及包括第一部分OMN和第二部分OMN的OMN，其中第一部分OMN位于第一半导体裸芯上，并且被配置为将所述放大器电路的输出阻抗匹配到第二部分OMN的输入阻抗，第二部分OMN电连接在第一半导体裸芯和所述输出端子之间，并且被配置为将第一部分OMN的输出阻抗与下游部件的输入阻抗匹配。
在实施例中，第二部分OMN在与第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯上实现。在另一实施例中，第二部分OMN是并行输出匹配网络和滤波器电路的一部分，该并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地将第一OMN的输出阻抗与下游部件的输入阻抗匹配，并且对在输出端子接收的天线反射进行滤波。在另一实施例中，第一部分OMN被配置为将功率放大器电路的输出阻抗从初始值逐步提高到在下游部件的输入阻抗的大约10％到50％之间的逐步提高的值。
在另一实施例中，RF功率放大器模块进一步包括与第一裸芯分离的滤波器电路，其电连接在第一裸芯和输出端子之间，并且被配置为阻止在所述输出端子接收的天线反射。在实施例中，第二部分OMN和滤波器电路在与第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯上实现。
根据某些实现方式，本公开涉及一种减少RF输出信号中的相互调制的方法。该方法包括：沿着RF路径在到功率放大器电路的输入处接收具有在操作频带内的第一基本频率的RF输入信号，放大RF信号以提供RF输入信号的放大版本以由RF路径中的天线发送，其中放大电路被配置为放大RF信号，在第一半导体裸芯上实现，以及利用包括第一部分OMN和第二部分OMN的OMN将功率放大器电路的输出阻抗匹配到下游部件的输入阻抗，其中第一部分OMN位于第一半导体裸芯上，所述匹配包括将放大器电路的输出阻抗匹配到第二部分OMN的输入阻抗并且将第一部分OMN的输出阻抗与下游部件的输入阻抗匹配。
在实施例中，该方法还包括当天线正在发送时阻止由该天线接收的具有第二基本频率的信号，以抑制第一和第二基本频率的相互调制从天线上再次发射。在另一实施例中，与第一部分OMN的输出匹配和下游部件的输入阻抗的匹配并行地执行所述阻止。
附图说明
图1是根据某些实施例的设备中的多条发送路径的示例性框图。
图2是根据某些实施例的RF发送路径的示例性框图。
图3是根据某些实施例的示例性输出匹配网络的电路图。
图4是根据某些实施例的示例性滤波器电路的电路图。
图5A和5B是根据某些实施例的包括具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器的实施例的RF发送路径的示例性框图。
图5C是根据某些实施例的包括位于功率放大器裸芯之外的输出匹配网络和滤波器的实施例的RF发送路径的示例性框图。
图6A和6B是根据某些实施例的具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器的示例性示意图。
图6C是根据某些实施例的用于在功率放大器裸芯上实现的部分输出匹配网络的示例性示意图。
图6D是根据某些实施例的用于在功率放大器裸芯之外实现的具有并行功能的部分输出匹配网络和滤波器的示例性示意图。
图7是根据某些实施例的图6A的电路的示例性布局图。
图8是根据某些实施例的包括具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器的另一实施例的RF发送路径的示例性框图。
图9是根据某些实施例的包括并行输出匹配网络和滤波器电路的实施例的并行输出匹配网络和滤波器半导体裸芯的示例性框图。
图10是根据某些实施例的包括图9的并行输出匹配网络和滤波器半导体裸芯的多模信号处理模块的示例性框图。
图11是根据某些实施例的图示包括具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器的实施例的简化便携收发器的示例性框图。
具体实施方式
现在参考上述附图描述所述系统和方法的特征。在附图中，参考标记重复使用以指示被参考的元件之间的对应性。附图、相关的描述以及具体实现方式被提供用于说明本发明的实施例，而不是限制本公开的范围。
图1是设备100中的多条发送路径的示例性框图。设备100例如可以包括在超过一个频带中操作的多频带移动设备。这种设备包括用于在每个频带中进行发送的单独的发送路径。在另一例子中，设备100可以包括蜂窝设备，例如智能电话，其具有用于在其蜂窝网络的频带上进行发送的发送路径，并且具有用于向在与蜂窝网络的频率不同的频率上操作的本地网络发送的单独的发送路径。
设备100包括第一发送路径115和第二发送路径125。其它实施例可以多于或者少于两条的发送路径115和125。第一发送路径115包括第一发送器102、滤波器104、第一功率放大器106、滤波器108以及第一天线110，第二发送路径125包括第二发送器112、第二功率放大器116以及第二天线120。
第一发送器102在第一频率或第一频带上产生第一发送信号，该信号被滤波器104滤波并且被第一功率放大器106放大。来自第一功率放大器的放大的信号被滤波器108滤波并且发送到第一天线110以进行发送。
相似地，第二发送器112在第二频率或者第二频带上产生第二发送信号，该信号被第二功率放大器116放大并且发送到第二天线120以进行发送。在实施例中，第一和第二频率不同，第一和第二频带不同并且不重叠。
移动设备、蜂窝电话、智能电话等是典型小型设备。设备的封装内的部件常常放置得彼此靠近。在实施例中，第一发送路径115和第二发送路径125共同处于设备100内，并且第一天线110和第二天线120可以位置靠近在一起。在实施例中，第一和第二天线110、120可以位于彼此的几厘米内。
当天线110、120在物理上彼此靠近时，第一天线110发送的具有第一频率的信号在某些实施例中耦合到第二天线120中。天线110和120彼此位置越靠近，耦合越强。一旦具有第一频率的信号被第二天线120接收，则该信号行进到第二功率放大器116并且与具有第二频率的第二发送信号混合。第一和第二信号的混合导致具有例如(±f1±f2)、(±f1±2f2)、(±2f1±f2)、(±2f1±2f2)、...，(±mf1±nf2)的频率的相互调制产物。然后，相互调制的信号可以通过第一天线110和第二天线120中的一个或多个被再次发射，以引起在其他频率处的干扰。
图2是包括滤波器206的RF发送路径200的示例性框图，滤波器206被配置为阻止来自外部天线的信号。RF发送路径200包括功率放大器集成电路(IC)202、输入调谐电路204、滤波器206、输出调谐电路208、开关/低噪声放大器(LNA)电路210和天线212。在实施例中，模块201，例如前端模块，例如包括功率放大器集成电路(IC)202、输入调谐电路204、滤波器206、输出调谐电路208以及开关/低噪声放大器(LNA)电路210。在实施例中，外部天线包括位于RF发送路径200之外的天线，例如来自设备100内的共存的发送路径的天线，其在RF发送信号的发送期间把信号耦合到天线212上。在实施例中，在RF发送信号的发送期间到达天线212的来自外部天线的信号包括外部阻止信号。
功率放大器集成电路(IC)202包括集成到功率放大器裸芯上的输出匹配网络(OMN)216和功率放大器214。功率放大器214包括一个或多个放大器级并且被配置为放大RF发送信号。
OMN 216将功率放大器214的输出阻抗变换为天线212的输入阻抗。在实施例中，功率放大器214的输出阻抗大约为6欧姆；天线的输入阻抗大约为50欧姆；并且OMN 216将所述阻抗从大约6欧姆变换为大约50欧姆。
在实施例中，功率放大器IC 202包括有源器件(例如功率放大器214)以及无源器件(例如OMN 216的部件)。功率放大器214通常实现在有损耗的集成电路基底(substrate)上，所述基底例如为硅锗(SiGe)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)或者其它半导体材料。当无源部件在有损耗的集成电路基底上实现时，它们也经历与有损耗的集成电路基底相关联的增加的损耗。
图3是包括多个电感器和多个电容器的示例性输出匹配网络300的电路图。OMN300是通常在功率放大器IC202上实现为OMN 216的输出匹配网络的例子。如本领域技术人员根据这里的公开所知的，其它实施例可以包括比OMN 300更多或更少的部件。
参考图2，滤波器206的输入阻抗为大约50欧姆，并且在实施例中用于防止从外部天线到达天线212的外部阻止信号通过发送路径200向后传播到功率放大器214。在实施例中，滤波器206包括高通滤波器。
图4是包括电容器和电阻器的示例性高通滤波器电路402的电路图。在其它实施例中，滤波器206可以包括低通滤波器、带通滤波器或者带阻滤波器。在其它实施例中，如本领域技术人员根据这里的公开所知的，滤波器206可以包括多于两个的部件或者少于两个的部件。在实施例中，滤波器206、402被实现为使用低温共烧陶瓷(LTCC)无源部件、外部分立集总元件部件等的分立设备，或者被实现为集成无源器件(IPD)等。实现为单独电路的滤波器206使用大的板面积并且引入信号损耗，这导致功率损耗增加。
在实施例中，滤波器206的阻抗并不正好是50欧姆，并且在滤波器206的输入和输出处使用匹配部件以调谐阻抗。输入调谐电路204包括位于滤波器206输入处的匹配部件，并且输出调谐电路208包括位于滤波器206的输出处的匹配部件。在实施例中，输入调谐电路204包括至少两个无源部件并且输出调谐电路包括至少两个无源部件。
开关/LNA电路210具有大约50欧姆的输入阻抗，并且包括低噪声放大器(LNA)218和被配置为在设备100的发送和接收模式之间切换的开关220。当开关220被配置为处于接收模式时，在天线212接收的信号被传递通过LNA218并且到达接收路径上。当开关220被配置为处于发送模式时，已经被放大、滤波以及调谐的发送路径200中的RF发送信号被传递到天线212以进行发送。
尽管滤波器206阻止从共存的发送路径到达天线212的信号，但其体积较大，使用额外的调谐电路并且在电路板上实现起来比较昂贵。此外，功率放大器和OMN IC 202利用技术来实现功率放大器214，但是当用于实现OMN 216的无源部件时增加了额外的信号损耗。
图5A是RF发送路径500的示例性框图，RF发送路径500包括功率放大器IC 502、输入调谐电路504、滤波器506、输出调谐电路508、开关/LNA电路210以及天线212。功率放大器IC 502包括功率放大器514。功率放大器514包括一个或多个放大器级并且被配置为放大RF发送信号。
在实施例中，模块501，例如前端模块，包括功率放大器IC 502、输入调谐电路504、滤波器506、输出调谐电路508以及开关/LNA电路210。在另一实施例中，模块501包括功率放大器IC 502、输入调谐电路504、滤波器506以及输出调谐电路508。在另一实施例中，模块501包括功率放大器IC 502、输入调谐电路504以及滤波器506。在另一实施例中，模块501包括功率放大器IC502和滤波器506。
滤波器506被配置为当RF信号沿着RF发送路径500从功率放大器514传播到天线212时变换RF发送路径500的阻抗，并且并行地(concurrently)阻止从外部天线接收的信号从天线212沿着RF发送路径500行进到功率放大器514。
到功率放大器电路IC 502的输入从RF发送器接收RF发送信号。功率放大器IC 502的输出通过输入调谐电路504电耦接到滤波器506的输入。滤波器506的输出电耦接到开关/LNA210的输入。当开关220处于发送模式时，开关/LNA210的输出电耦接到天线212，从而放大的以及滤波后的RF发送信号被天线212发送。
功率放大器集成电路(IC)502包括集成到功率放大器裸芯上的功率放大器514。功率放大器514在有损耗的集成电路基底上实现，所述基底例如为SiGe、CMOS、GaAs、SiC或者其它半导体材料。与功率放大器IC 202相比，OMN被从功率放大器裸芯移除，并且在滤波器506中实现。功率放大器IC 502的输出阻抗为大约6欧姆。有益地，去除了OMN的功率放大器裸芯与包括OMN的功率放大器裸芯相比更小且更便宜。
滤波器506被称为并行OMN和滤波器，并且包括具有并行功能的组合匹配网络和滤波器。并行OMN和滤波器506被配置为并行地实现阻抗匹配和滤波。应当注意，并行OMN和滤波器506并不是跟随着滤波器的串联OMN。滤波器和OMN被组合，从而部件并行地用作匹配部件和滤波部件。由于滤波器是OMN的一部分并且反之亦然，因此整体信号损耗比分开实现OMN和滤波器时产生的损耗要小。此外，并行OMN和滤波器506的尺寸比分开实现的OMN和滤波器的组合尺寸要小。
在实施例中，并行OMN和滤波器506被配置为并行地实现6欧姆到50欧姆的阻抗匹配以及高通滤波。在其它实施例中，并行OMN和滤波器506并行实现源和小于大约6欧姆、大于大约6欧姆、小于大约50欧姆或大于大约50欧姆的负载阻抗之间的阻抗匹配以及实现滤波或信号调节，其中并行OMN和滤波器506可以包括高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器或者带阻滤波器。
在实施例中，OMN和滤波器506包括第一级和第二级。第一级被配置为将大约6欧姆的阻抗变换为大约12欧姆的阻抗并且包括低通滤波器的第一部分，并且第二级被配置为将大约12欧姆的阻抗变换为大约50欧姆的阻抗并且包括低通滤波器的第二部分，从而OMN和滤波器506把信号的阻抗从大约6欧姆变换为大约50欧姆并且还对该信号进行低通滤波。
在实施例中，每一级形成部分OMN，其中第一部分OMN被配置为将功率放大器电路的输出阻抗从初始值逐步提高到逐步提高的值，该逐步提高的值优选地在下游部件的输入阻抗的大约10％和50％之间。在其它实施例中，逐步提高的值在下游部件的输入阻抗的5％和95％之间、10％和80％之间、15％和75％之间、20％和60％之间、30％和40％之间等。在其它实施例中，可以使用逐步提高的值的其它范围。在实施例中，第二部分OMN被配置为将第一部分OMN的输出阻抗逐步提高到下游部件的阻抗。在实施例中，下游部件是天线。
在实施例中，使用集成无源器件(IPD)技术实现OMN和滤波器506。IPD技术使得能够用例如硅来实现无源器件(例如电容器、电阻器和高Q电感器)。通常使用标准晶片制作技术，例如薄膜和照相平板印刷处理，来制作IPD。IPD可以被设计为可倒装芯片安装的或者可引线绑定的部件，并且用于IPD的基底可以是例如硅、氧化铝和玻璃。IPD部件比集成在功率放大器和OMN IC 202上的无源部件损耗小。
在另一实施例中，使用陶瓷部件，例如LTCC部件，实现并行OMN和滤波器506。在其它实施例中，使用无源部件，例如外部电感器和电容器，将并行OMN和滤波器506实现为外部分立滤波器。在另一实施例中，使用表面安装器件，例如表面安装电感器和电容器，来实现并行OMN和滤波器506。
输入调谐电路504包括位于并行OMN和滤波器506的输入处的匹配部件，并且输出调谐电路508包括位于并行OMN和滤波器506的输出处的匹配部件，以进一步调谐并行OMN和滤波器506。在实施例中，每个调谐电路504、508包括单个无源部件以允许电路设计的更大的灵活性。
例如，输入和输出调谐电路504、508用于调谐所述板以解决印刷电路板(PCB)寄生效应，该寄生效应可能影响从功率放大器514到开关/LNA电路210的传输线路的阻抗。换言之，由于功率放大器514的输出处的阻抗大约为6欧姆，将功率放大器514的输出电连接到并行OMN和滤波器506的传输线路的阻抗也应当为大约6欧姆。输入调谐电路504可以用于调谐传输线路的6欧姆阻抗。同样地，由于在到开关/LNA电路210的输入处的阻抗大约为50欧姆，电连接并行OMN和滤波器506的输出的传输线路的阻抗应当大约为50欧姆。如果例如在到开关/LNA电路210的输入处的阻抗不正好是50欧姆，输出调谐电路508可以用于调谐50欧姆传输线路。
在发送路径500中使用输入和输出调谐电路504、508相对于包括输入和输出调谐电路504、508的发送路径200的外部部件数量减少了外部部件数量。在另一实施例中，可以从发送路径500中去除输入和输出调谐电路504、508，从而进一步减少外部部件数量。
如上所述，开关/LNA电路210具有大约50欧姆的输入阻抗，并且包括被配置为在发送和接收模式之间切换的开关220以及低噪声放大器(LNA)218。当开关220被配置为处于接收模式时，在天线212接收的信号被传递经过LNA 218并且到接收路径上。当开关220被配置为处于发送模式时，发送路径500中的已经被放大、滤波和调谐的RF发送信号被传递到天线212以进行传输。
图6A是具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器的示例性电路600，所述组合输出匹配网络和滤波器包括电感器L1、L2、L3、L4、L5以及电容器C2、C3和C4。电路600的第一端子TERMINAL1通过输入调谐电路504电耦接到功率放大器IC 502的输出。
电路600的第一端子TERMINAL1还耦接到电感器L2的第一端、电容器C2的第一端以及电感器L1的第一端。电感器L2和电容器C2并联连接。电感器L2的第二端和电容器C2的第二端电耦接到电容器C3的第一端、电容器C4的第一端以及电感器L4的第一端。电容器C3的第二端电耦接到电感器L3的第一端。电容器C4和电感器L4并联连接。电容器C4的第二端、电感器L4的第二端以及电感器L5的第一端电耦接到电路600的第二端子TERMINAL2。电感器L1的第二端、电感器L3的第二端以及电感器L5的第二端电耦接到地GND。
电路600的第二端子TERMINAL2还通过输出调谐电路508电耦接到开关/LNA电路210的输入。
电路600被配置为当开关/LNA电路210处于发送模式时滤除从天线212向功率放大器502行进的阻止信号。并行地或同时，电路600被配置为将功率放大器输出阻抗变换为天线212的输入阻抗以优化传递到天线212的发送信号的功率。在实施例中，电路600把大约6欧姆的功率放大器输出阻抗变换为大约50欧姆的天线输入阻抗。在另一实施例中，电路600进一步被配置为对功率放大器514产生的RF发送信号的n阶谐波(例如2阶、3阶和/或4阶谐波)滤波。在图6A所示的并行OMN和滤波器600的实施例中，部件L1-L2以及C2-C4同时或者近似同时地执行所述阻止、阻抗匹配以及谐波滤波功能。
在实施例中，L1、L5在主频带中执行阻抗变换。L2/C2、L3/C3和L4/C4也在主频带中执行阻抗变换，并且在其他频带中对由功率放大器514产生的谐波或者通过天线212进入发送路径的干扰信号进行滤波/阻止。在其它实施例中，L1，L5可以被变换为合适的拓扑以执行附加滤波功能。
图7是电路600的示例性布局700。
图6B是具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器的另一实施例的示例性电路650，该组合输出匹配网络和滤波器包括电感器L6、L7、L8、L9以及电容器C6、C7、C8、C9、C10、C11。电路650的第一端子TERMINAL1通过输入调谐电路504电耦接到功率放大器IC 502的输出。
电路650的第一端子TERMINAL1还耦接到电感器L6的第一端、电容器C6的第一端以及电容器C8的第一端。电感器L6和电容器C6并联连接。电感器L6的第二端和电容器C6的第二端电耦接到地GND。电容器C8的第二端电耦接到电容器C10的第一端以及电感器L7的第一端。电感器L7的第二端电耦接到电容器C7的第一端，电容器C7的第二端电耦接到地GND。电容器C10的第二端电耦接到电感器L8的第一端、电感器L9的第一端以及电容器C9的第一端。电容器C9和电感器L9并联连接。电容器C9的第二端、电感器L9的第二端以及电容器C11的第一端电耦接到电路650的第二端子TERMINAL2。电感器L8的第二端以及电容器C11的第二端电耦接到地GND。
电路650的第二端子TERMINAL2进一步通过输出调谐电路508电耦接到开关/LNA电路210的输入。
电路650被配置为当开关/LNA电路210处于发送模式时滤除从天线212向功率放大器502行进的阻止信号。并行地或同时，电路650被配置为将功率放大器输出阻抗变换为天线212的输入阻抗以优化传递给天线212的发送信号的功率。在实施例中，电路650将大约6欧姆的功率放大器输出阻抗变换为大约50欧姆的天线输入阻抗。在另一实施例中，电路650进一步被配置为对功率放大器514产生的RF发送信号的第n阶谐波，例如第2、第3和/或第4阶谐波进行滤波。在图6B所示的并行OMN和滤波器650的实施例中，部件L6-L9以及C6-C11同时或者几乎同时执行阻止、阻抗匹配以及谐波滤波功能。
图5B是RF发送路径550的示例性框图，RF发送路径550包括功率放大器IC 503、输入调谐电路504、滤波器507、输出调谐电路508、开关/LNA电路210以及天线212。功率放大器IC 503包括功率放大器和部分输出匹配网络电路515。电路515的功率放大部分包括一个或多个放大器级，并且被配置为放大RF发送信号。电路515的部分输出匹配网络部分包括阻抗匹配电路，其被配置为将电路(例如功率放大器)的阻抗从大约6欧姆变换为大约12欧姆。
在实施例中，模块551，例如前端模块，包括功率放大器IC 503、输入调谐电路504、滤波器507、输出调谐电路508以及开关/LNA电路210。在另一实施例中，模块551包括功率放大器IC 503、输入调谐电路504、滤波器507、输出调谐电路508。在另一实施例中，模块551包括功率放大器IC 503、输入调谐电路504以及滤波器507。在另一实施例中，模块551包括功率放大器IC 503和滤波器507。
如上所述，放大器IC 503包括放大器以及阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路被配置为将大约6欧姆的阻抗变换为大约12欧姆的阻抗。滤波器507从功率放大器IC 503接收具有大约12欧姆的阻抗的信号，并且被配置为将大约12欧姆的阻抗变换为大约50欧姆并且并行地阻止从外部天线接收信号从天线212沿着RF发送路径550行进到功率放大器电路515。
到功率放大器IC 503的输入从RF发送器接收RF发送信号。功率放大器IC 503的输出通过输入调谐电路504电耦接到滤波器507的输入。滤波器507的输出电耦接到开关/LNA210的输入。当开关220处于发送模式时，开关/LNA 210的输出电耦接到天线212，从而由天线212发送经过放大、阻抗匹配和滤波的RF发送信号。
功率放大器集成电路(IC)503包括集成到功率放大器裸芯上的功率放大器和部分输出匹配网络电路515。功率放大器515在有损耗的集成电路基底上实现，所述基底例如为SiGe、CMOS、GaAs、SiC或者其它半导体材料。与功率放大器IC 202相比，OMN的一部分被从功率放大器裸芯移除，并且被实现到滤波器507中。与并行OMN和滤波器506相比，OMN的一部分被移动到功率放大器裸芯503上，并且OMN的剩余部分被实现到滤波器507中。
在实施例中，功率放大器和部分OMN电路515被配置为实现放大以及6欧姆到12欧姆的阻抗匹配。在其它实施例中，功率放大器和部分OMN电路507实现放大以及在源和小于大约6欧姆、大于大约6欧姆、小于大约12欧姆或者大于大约12欧姆的负载阻抗之间的阻抗匹配。
滤波器507被称为部分并行OMN和滤波器，并且包括具有并行功能的组合匹配网络和滤波器。部分OMN和滤波器507，像并行OMN和滤波器506一样，被配置为并行地实现阻抗匹配和滤波。
在实施例中，功率放大器和部分OMN电路515被配置为将功率放大器电路的输出阻抗从初始值逐步提高到优选地位于下游部件的输入阻抗的大约10％和50％之间的逐步提高的值。在其它实施例中，该逐步提高的值位于下游部件的输入阻抗的5％和95％之间、10％和80％之间、15％和75％之间，20％和60％之间、30％和40％之间等。在其它实施例中，可以使用逐步提高的值的其它范围。在实施例中，部分并行OMN和滤波器507被配置将功率放大器和部分OMN电路515的输出阻抗逐步提高到下游部件的阻抗。在实施例中，下游部件是天线。
应当注意，部分并行OMN和滤波器507并不是之后跟随着滤波器的串联OMN。滤波器和OMN被组合从而部件并行地用作匹配部件和滤波部件。由于滤波器是OMN的一部分并且反之亦然，整体信号损耗比分开实现OMN和滤波器时产生的损耗小。此外，部分并行OMN和滤波器507的尺寸比分开实现的OMN和滤波器的组合的尺寸小。
在实施例中，使用集成无源器件(IPD)技术实现部分并行OMN和滤波器507。在另一实施例中，使用陶瓷部件，例如LTCC部件实现部分并行OMN和滤波器507。在另一实施例中，使用无源部件，例如外部电感器和电容器，将部分并行OMN和滤波器507实现为外部分立滤波器。在另一实施例中，使用表面安装器件，例如表面安装电感器和电容器，来实现部分并行OMN和滤波器507。
输入调谐电路504包括位于到部分并行OMN和滤波器507的输入处的匹配部件，并且输出调谐电路508包括位于部分并行OMN和滤波器507的输出处的匹配部件以进一步调谐部分并行OMN和滤波器507。在实施例中，如上所述，每个调谐电路504、508包括单个无源部件以允许电路设计的更大灵活性。
图6C是用于在功率放大器裸芯503上实现的部分输出匹配网络的示例性电路670。电路670包括电感器L11、L12和电容器C12。电路670的第一端子TERMINAL1电耦接到功率放大器IC 503上的功率放大器的输出。
电路670的第一端子TERMINAL1还耦接到电感器L12的第一端和电容器C12的第一端。电感器L12和电容器C12并联连接。电感器L12的第二端和电容器C12的第二端电耦接到电感器L11的第一端以及电路670的第二端子TERMINAL2。电感器L11的第二端电耦接到地GND。
电路670的第二端子TERMINAL2还电耦接到部分OMN和并行滤波器507的输入。在实施例中，电路670的第二端子TERMINAL2通过输入调谐电路504电耦接到部分OMN和并行滤波器507的输入。
电路670被配置为将功率放大器输出阻抗变换为部分OMN和并行滤波器507的输入阻抗。在实施例中，电路670将大约6欧姆的功率放大器输出阻抗变换为大约12欧姆的阻抗。
图6D是用于在功率放大器裸芯503之外实现的具有并行功能的部分输出匹配网络和滤波器的示例性电路680。电路670包括电感器L13、L14、L15和电容器C13、C14。电路680的第一端子TERMINAL1电耦接到功率放大器IC 503上的部分OMN的输出。在实施例中，电路680的第一端子TERMINAL1通过输入调谐电路504电耦接到电路670的第二端子TERMINAL2。
电路680的第一端子TERMINAL1还电耦接到电容器13的第一端子、电感器L13的第一端子以及电感器L15的第一端子。电容器C13和电感器L13被配置为并联。电容器C13的第二端和电感器L13的第二端电耦接到电容器C14的第一端以及电路680的第二端子TERMINAL2。电容器C14的第二端电耦接到电感器L14的第一端。电感器L15的第二端和电感器L15的第二端电耦接到地GND。
电路680的第二端子TERMINAL2还通过输出调谐电路508电耦接到开关/LNA电路210的输入。
电路680被配置为当开关/LNA电路210处于发送模式时，滤除从天线212向功率放大器503行进的阻止信号。并行地或同时，电路680被配置为将功率放大器IC 503的输出阻抗变换为天线212的输入阻抗以优化传递到天线212的发送信号的功率。在实施例中，电路680将功率放大器IC 503的大约12欧姆的输出阻抗变换为大约50欧姆的天线输入阻抗。在另一实施例中，电路680进一步被配置为对功率放大器503产生的RF发送信号的第n阶谐波，例如第2、第3和/或第4阶谐波进行滤波。在图6D所示的部分并行OMN和滤波器680的实施例中，部件L13、L14、L15、C13和C14同时或者大约同时执行阻止、阻抗匹配以及谐波滤波功能。
在实施例中，具有并行功能的部分并行OMN和滤波器507、680被实现为IPD，并且部分OMN 670在具有功率放大器的硅裸芯503上实现。IPD上的电感器L13、L14和L15的品质因数Q比硅裸芯503上的高很多。在其它实施例中，较大的电感器优选地在IPD上而不是硅裸芯503上实现。
图5C是RF发送路径570的示例性框图，RF发送路径570包括功率放大器IC 574、输入调谐电路504、OMN 576、滤波器580、输出调谐电路508、开关/LNA电路210以及天线212。功率放大器574包括一个或多个放大器级并且被配置为放大RF发送信号。
在实施例中，模块571，例如前端模块，包括功率放大器IC 574、输入调谐电路504、OMN 576、滤波器578、输出调谐电路508、开关/LNA电路210。在另一实施例中，模块571包括功率放大器IC 574、输入调谐电路504、OMN 576、滤波器578、输出调谐电路508。在另一实施例中，模块571包括功率放大器IC 574、输入调谐电路504、OMN 576以及滤波器578。在另一实施例中，模块501包括功率放大器IC 574、OMN 576以及滤波器578。
OMN 576被配置为变换从功率放大器514到天线212的RF发送路径570的阻抗。OMN576将功率放大器的大约6欧姆的输出阻抗变换为天线212的大约50欧姆的输入阻抗。滤波器578被配置为阻止从外部天线接收的信号沿着RF发送路径570从天线212行进到功率放大器574。OMN 576和滤波器580位于功率放大器裸芯574之外。OMN 576和滤波器580可以被实现为IPD、分立部件、表面安装部件等。
在另一实施例中，功率放大器IC还包括第一部分OMN 572，例如电路670，并且OMN576包括第二部分OMN，例如电路680，并且第一和第二部分OMN的组合功能将功率放大器的大约6欧姆的输出阻抗变换为天线212的大约50欧姆的输入阻抗。
图8是包括并行OMN和滤波器806的另一实施例的RF发送路径800的示例性框图。并行OMN和滤波器806被配置为组合具有并行功能的输出匹配网络和滤波器，并且进一步被配置为包括输入调谐和输出调谐部件。
在实施例中，模块801，例如前端模块，包括功率放大器IC 502、并行OMN和滤波器806以及开关/LNA电路210。在另一实施例中，模块501包括功率放大器IC 502和并行OMN和滤波器806。
在另一实施例中，并行OMN和滤波器502、600、650、806还包括与设备100的接收路径相关联的输入匹配网络(IMN)。在另一实施例中，可以在接收路径中使用组合输入IMN和滤波器。例如LNA常常在输入使用匹配以获得最低的可能噪声指数。并行地用作IMN和滤波器的包括IPD的组合IMN和滤波器可以用于匹配LNA的输入阻抗并对接收信号进行滤波。
尽管这里关于并行执行阻抗变换以及阻止音调(tone)与功率放大器514的放大输出混合讨论了并行OMN和滤波器506、600、650以及806，但是并行OMN和滤波器506、600、650以及806的其它实施例执行并行的阻抗匹配以及滤波或信号调节。在实施例中，并行OMN和滤波器506、600、650、806执行双向并行阻抗匹配和信号调节。在其它实施例中，并行OMN和滤波器506、600、650、806可以被配置为组合输出匹配功能以及任意类型的信号调节。如本领域技术人员根据这里的公开所知道的，可以不同地并且利用不同的无源部件配置用于实现具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器的并行OMN和滤波器506、600、650、806的其它实施例。
并行OMN和滤波器506、600和650在与发送路径的其它配置相比时降低了功率损耗并使用较少空间。为了进行比较，对于三种配置仿真了-30dB EVM功率。对于利用包括裸芯上OMN的功率放大器IC以及外部LTCC滤波器实现的发送路径，-30dB EVM功率大约是19.3dBm；对于利用不包括OMN的功率放大器IC、裸芯外分立OMN以及外部LTCC滤波器实现的发送路径，-30dB EVM功率大约是19.3dBm；以及对于利用不包括OMN的功率放大器IC以及并行OMN和滤波器506、600、806实现的发送路径，-30dB EVM功率大约是21.3dBM。使用并行OMN和滤波器506、600、650产生至少2dB的改善。
尺寸结论(implication)也是有利的。为了进行比较，对于两种功能上可比较的配置确定印刷电路板面积。包括裸芯上OMN的功率放大器IC、4个匹配部件以及外部LTCC滤波器的板面积大约是3mm2，而不包括OMN的功率放大器电路以及并行OMN和滤波器506、600、650的板面积大约是2.4mm2。使用并行OMN和滤波器506、600和650在板空间上产生了大约20％的降低。
图9是包括并行输出匹配网络和滤波器电路902的实施例的并行输出匹配网络和滤波器半导体裸芯900的示例性框图。在实施例中，电路902包括并行输出匹配网络和滤波器506。在另一实施例中，电路902包括进一步包括输入调谐和输出调谐的功能的并行输出匹配网络和滤波器806。在另一实施例中，电路902包括并行输出匹配网络和滤波器电路600、650。在另一实施例中，电路902包括部分并行OMN和滤波器507。
在实施例中，裸芯900包括硅(Si)裸芯。在实施例中，Si裸芯包括Si CMOS裸芯、SiGe BiCMOS裸芯等。在另一实施例中，裸芯900可以包括砷化镓(GaAs)裸芯或伪晶体高电子迁移率晶体管(pHEMT)裸芯等。在实施例中，裸芯900实现用于并行OMN和滤波器电路506、600、650和806的部件的IPD技术。
图10是包括图9的并行输出匹配网络和滤波器半导体裸芯900以及功率放大器集成电路502、503或574的模块的示例性框图。模块1000还包括：用于提供信号相互连接的连接1002，用于封装电路的封装件1004，例如封装基底，以及其它电路裸芯1006，例如放大器、前置滤波器、后置滤波器调制器、解调器、下转换器等，如半导体制作领域的技术人员根据这里的公开所知道的那样。在实施例中，模块1000包括前端模块。在实施例中，模块1000还包括开关/LNA电路210。
图11是图示简化的便携收发器1100的示例性框图，便携收发器1100包括具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器506、507、600、650、700或806的实施例或者OMN 576和滤波器578的实施例。
便携收发器1100包括扬声器1102、显示器1104、键盘1106、麦克风1108，它们全部连接到基带子系统1110。可以是直流(DC)电池或者其它电源的电源1142也连接到基带子系统1110以向便携收发器1100供电。在特定的实施例中，便携收发器1100例如可以是但不限于便携电信设备，例如移动蜂窝型电话。如本领域技术人员知道的，扬声器1102和显示器1104从基带子系统1110接收信号。相似地，键盘1106和麦克风1108向基带子系统1110提供信号。
基带子系统1110包括通过总线1128通信的微处理器(μP)1120、存储器1122、模拟电路1124以及数字信号处理器(DSP)1126。总线1128，尽管被示出为单个总线，但是可以使用在基带子系统1110内的多个子系统之间按需连接的多个总线实现。基带子系统1110还可以包括专用集成电路(ASIC)1132和现场可编程门阵列(FPGA)1130中的一个或多个。
微处理器1120和存储器1122为便携收发器1100提供信号定时、处理以及存储功能。模拟电路1124提供用于基带子系统1110内的信号的模拟处理功能。基带子系统1110向例如发送器1150、接收器1170和功率放大器1180提供控制信号。
应当注意，为简单起见，这里仅仅说明了便携收发器1100的基本部件。基带子系统1110提供的控制信号控制便携收发器1100内的各种部件。此外，发送器1150和接收器1170的功能可以集成在收发器中。
基带子系统1110还包括模拟到数字转换器(ADC)1134和数字到模拟转换器(DAC)1136和1138。在该例子中，DAC 1136产生施加到调制器1152的同相(I)和正交(Q)信号1140。ADC 1134、DAC 1136和DAC 1138还通过总线1128与微处理器1120、存储器1122、模拟电路1124以及DSP 1126通信。DAC 1136把基带子系统1110内的数字通信信息转换为模拟信号以通过连接1140传输到调制器1152。连接1140，尽管被示出为两个有向箭头，但是包括在从数字域到模拟域的转换后要由发送器1150发送的信息。
发送器1150包括调制器1152，其调制连接1140上的模拟信息并且向上转换器1154提供调制后的信号。上转换器1154把调制后的信号变换为适当的发送频率并把上变换后的信号提供到功率放大器1180。功率放大器1180把信号放大到用于便携收发器1100被设计为在其中操作的系统的适当的功率水平。
省略了调制器1152和上转换器1154的细节，因为本领域技术人员将理解它们。例如，连接1140上的数据通常被基带子系统1110格式化为同相(I)和正交(Q)分量。取决于采用的通信标准，I和Q分量可以采用不同形式并且被不同地格式化。
前端模块1162包括功率放大器电路1180和开关/低噪声放大器电路1172。在实施例中，如本领域普通技术人员所知，开关/低噪声放大器电路1172包括天线系统接口，该天线系统接口可以包括例如具有允许发送信号和接收信号二者同时通过的滤波器对的同向双工器。
在实施例中，前端模块还包括具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器1190，其包括并行输出匹配网络和滤波器电路506、507、600、650、700、806的实施例或者OMN 574和滤波器576。功率放大器1180将放大后的发送信号提供到具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器1190，该组合输出匹配网络和滤波器1190对信号进行滤波并且把阻抗匹配或者近似匹配到天线1160的阻抗。此外，当开关处于发送模式时，具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器1190阻止天线1160从外部天线接收的信号。当开关处于发送模式时，发送信号被从前端模块1162提供到天线1160。
在实施例中，前端模块1162包括模块1000，模块1000包括匹配网络和滤波器裸芯900。在实施例中，具有并行功能的组合输出匹配网络和滤波器1190包括具有匹配网络和滤波器裸芯900的模块1000。
当开关处于接收模式时，天线1160接收的信号将从前端模块1162的开关/低噪声放大器1172被指引到接收器1170。低噪声放大器电路1172放大接收的信号。
如果采用直接转换接收器(DCR)实现，则下转换器1174把放大后的接收信号从RF电平变换为基带电平(DC)或者接近基带电平(大约100kHz)。可替代地，放大后的接收的RF信号可以根据应用被下转换为中间频率(IF)信号。下转换后的信号被发送到滤波器1176。如本领域所知，滤波器1176包括至少一个滤波器级以对接收的下转换的信号进行滤波。
滤波后的信号被从滤波器1176发送到解调器1178。解调器1178恢复发送的模拟信息，并且通过连接1186将表示该信息的信号提供到ADC 1134。ADC 1134将这些模拟信号转换为基带频率上的数字信号，并且通过总线1128把信号传递到DSP 1126以进一步处理。
术语
上述实施例中的一些已经结合移动电话提供了例子。然而，实施例的原理和优点可以用于需要功率放大器系统的任何其它系统或装置。
这样的系统或装置可以实现在各种电子设备中。电子设备的例子可以包括但不限于消费者电子产品、消费者电子产品的一部分、电子测试设备等。电子设备的例子还可以包括但不限于存储器芯片、存储器模块、光网络或者其它通信网络的电路、以及盘驱动电路。消费者电子产品可以包括但不限于移动电话，例如智能电话、电话、电视、计算机监视器、计算机、手持计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、PC卡、微波、冰箱、汽车、立体声系统、盒式记录机或者播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、MP3播放器、收音机、可携式摄像机、照相机、数字相机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、复印机、传真机、扫描仪、多功能外围设备、腕式手表、钟表等。此外，电子设备可以包括未完成的产品。
除非上下文清楚地以其他方式要求，否则在说明书和权利要求中，词语“包括”和“包含”等应当解释为包含的含义，与排除或者穷尽的含义相反；也就是，解释为“包括但不限于”。如在此通常使用的，词语“耦接”表示两个或更多个元件可以直接连接，或者通过一个或多个中间元件连接。同样地，如这里通常使用的，词语“连接”表示两个或者更多个元件可以直接连接，或者通过一个或多个中间元件连接。此外，当在本申请中使用时，词语“这里”、“下面”、“上面”以及相似意思的词语表示本申请整体而不是本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，在上述详细说明中使用单数或复数的词语还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。
此外，这里所用的条件性语言，除了其他的以外例如有“可以”、“可”、“可能”、“能够”、“例”、“例如”和“诸如”等，除非另有具体说明，或如使用的在上下文内另有理解，否则通常意图传达某些实施例包括而其它实施例不包括某些特征、元素和/或状态。因此，这样的条件性语言通常不意欲暗示一个或者多个实施例以任何方式需要该特征、元素和/或状态或者一个或多个实施例一定包括用于在具有或者不具有作者输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或状态是否被包括在任何特定实施例中或要在任何特定实施例中执行的逻辑。
本发明实施例的上述详细说明不意欲是穷尽性的或者将本发明限制为上面公开的精确形式。尽管为了说明的目的在上面描述了本发明的具体实施例和例子，但是如本领域技术人员将认识到的，在本发明的范围内，各种等效修改是可能的。例如，尽管以给定顺序呈现了处理或者块，替代实施例可以执行包括具有不同顺序的步骤的例程或者采用具有不同顺序的块的系统，并且可以删除、移动、增加、细分、组合和/或修改一些处理或块。可以通过多种不同方式实现这些处理或块中的每一个。而且，尽管处理或者块有时被示出为串行执行，但是作为替代，可以并行执行或者可以在不同时间执行这些处理或块。
这里所提供的本发明的教导可以应用到其它系统，并不必须为上述系统。上述各种实施例的元素和动作可以组合以提供其它实施例。
尽管已经描述了本发明的某些实施例，这些实施例仅仅作为例子呈现，并不意欲限制本公开的范围。事实上，这里描述的新的方法、装置和系统可以通过各种其它形式实现；此外，可以在不脱离本公开的精神的情况下，进行这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替代和改变。所附权利要求和其等价物意欲覆盖落在本公开的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (37)

1.一种用于在多频带无线移动设备中使用的射频功率放大器模块，包括：
第一半导体裸芯，包含被配置为放大在所述射频功率放大器模块的输入端子上接收的射频输入信号的功率放大器电路，以通过与所述无线移动设备的第一发送路径相关联的第一天线进行发送；
输入调谐电路，至少包括与所述第一半导体裸芯通信的第一电容器；
输出调谐电路，至少包括与所述射频功率放大器模块的输出端子通信的第一电感器；以及
在所述输入调谐电路和所述输出调谐电路之间串联连接的第一电路，并且所述第一电路至少包括并联连接的第二电感器和第二电容器，并且所述第一电路被配置为把所述功率放大器电路的输出阻抗变换为所述第一天线的输入阻抗并且还被配置为阻止从与所述无线移动设备的第二发送路径相关联的第二天线发射的且在所述输出端子处接收的信号沿着所述第一发送路径向后行进到所述功率放大器电路。
2.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路包括包含在公共封装件内的多个集成无源器件。
3.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路包含多个表面安装器件。
4.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路在与所述第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯中实现。
5.如权利要求1所述的模块，其中所述第一半导体裸芯不包含输出匹配网络。
6.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路包含并行输出匹配网络和滤波器电路，该并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地将所述功率放大器电路的输出阻抗从6欧姆变换为50欧姆，并且阻止在所述输出端子处从所述第二天线接收的信号通过所述第一发送路径向后传播。
7.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路包含第一阻抗匹配网络，该第一阻抗匹配网络被配置为将所述功率放大器电路的输出阻抗从6欧姆变换为12欧姆。
8.如权利要求7所述的模块，其中所述第一电路还包含并行输出匹配网络和滤波器电路，该并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地将所述第一阻抗匹配网络的输出阻抗从12欧姆变换为50欧姆，并且阻止在所述输出端子处从所述第二天线接收的信号通过所述第一发送路径向后传播。
9.如权利要求1所述的模块，其中所述第一电路进一步包含并联连接的第三电容器与第三电感器，所述第二电感器和所述第二电容器的并联组合以及所述第三电容器和所述第三电感器的并联组合串联连接并且具有公共端子。
10.如权利要求9所述的模块，其中所述第一电路进一步包含与第四电感器串联连接的第四电容器，所述第四电容器和所述第四电感器的串联组合耦接在所述公共端子和地之间。
11.如权利要求10所述的模块，其中所述第一电路进一步包含连接在所述第一电路的输入和所述地之间的第五电感器、以及连接在所述第一电路的输出和地之间的第六电感器。
12.一种多频带无线移动设备，包括：
与第一发送路径相关联的第一天线；
与第二发送路径相关联的第二天线；
发送/接收开关，被配置为将射频输出信号传递到所述第一天线以进行发送；以及
射频功率放大器模块，包含：第一半导体裸芯，所述第一半导体裸芯包含被配置为放大在所述射频功率放大器模块的输入端子上接收的射频输入信号的功率放大器电路，以通过所述第一天线进行发送；输入调谐电路，至少包括与所述第一半导体裸芯通信的第一电容器；输出调谐电路，至少包括与所述射频功率放大器模块的输出端子通信的第一电感器；以及在所述输入调谐电路和所述输出调谐电路之间串联连接的第一电路，并且所述第一电路至少包括并联连接的第二电感器和第二电容器，并且所述第一电路被配置为当所述发送/接收开关被配置为发送时将所述功率放大器电路的输出阻抗变换为所述第一天线的输入阻抗并且还被配置为阻止从所述第二天线发射的信号沿着所述第一发送路径向后行进到所述功率放大器电路。
13.如权利要求12所述的无线移动设备，其中所述第一电路包括包含在公共封装件内的多个集成无源器件。
14.如权利要求12所述的无线移动设备，其中所述第一半导体裸芯不包含输出匹配网络。
15.如权利要求12所述的无线移动设备，其中所述第一电路包含并行输出匹配网络和滤波器电路，该并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地将所述功率放大器电路的输出阻抗从6欧姆变换为50欧姆，并且阻止从所述第二天线接收的信号通过所述第一发送路径向后传播。
16.如权利要求12所述的无线移动设备，其中所述第一电路包含第一阻抗匹配网络，该第一阻抗匹配网络被配置为将所述功率放大器电路的输出阻抗从6欧姆变换为12欧姆。
17.如权利要求16所述的无线移动设备，其中所述第一电路包含并行输出匹配网络和滤波器电路，该并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地把第一阻抗匹配网络的输出阻抗从12欧姆变换为50欧姆，并且阻止从所述第二天线接收的信号通过所述第一发送路径向后传播。
18.一种在多频带无线移动设备中的减少射频输出信号的相互调制的方法，所述方法包括：
通过位于第一半导体裸芯上的功率放大器电路，放大射频输入信号以提供放大的射频信号以由在第一射频路径中的第一天线发送，所述功率放大器电路连接到输入调谐电路，所述输入调谐电路至少包括与所述第一半导体裸芯通信的第一电容器；
通过在所述输入调谐电路和输出调谐电路之间串联连接的第一电路，把所述功率放大器电路的输出阻抗变换为所述第一天线的输入阻抗，所述第一电路至少包括第二电容器和第二电感器；
与变换并行地，通过所述第一电路阻止从与第二射频路径相关联的第二天线发射的信号沿着所述第一射频路径向后行进到所述功率放大器电路；
通过所述输入调谐电路调谐所述第一电路的输入阻抗；以及
通过所述输出调谐电路调谐所述第一电路的输出阻抗。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述功率放大器电路被实现在所述第一半导体裸芯上，并且所述第一电路不在所述第一半导体裸芯上实现。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述第一电路在与所述第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯上实现。
21.一种用于在多频带设备中使用的射频功率放大器模块，所述模块包括：
输入端子，被配置为在所述多频带设备的第一发送路径上接收射频输入信号；
输出端子，被配置为提供所述射频输入信号的放大版本；
第一半导体裸芯，包含被配置为放大所述射频输入信号以通过与所述第一发送路径相关联的第一天线进行传输的功率放大器电路；以及
第一部分输出匹配网络，位于所述第一半导体裸芯上，并且被配置为将所述功率放大器电路的输出阻抗逐步提高到所述第一天线的输入阻抗的百分比，所述第一部分输出匹配网络被配置为将所述功率放大器电路的输出阻抗从初始值逐步提高到在所述第一天线的输入阻抗的10％和50％之间的逐步提高的值；以及
第二部分输出匹配网络和滤波器电路，位于第二半导体裸芯上，电连接在所述第一半导体裸芯和所述输出端子之间，并且被配置为并行地将所述第一部分输出匹配网络的输出阻抗从所述百分比逐步提高到所述第一天线的输入阻抗、以及阻止在所述输出端子接收的信号通过第一发送路径向后传播，在所述输出端子接收的信号从与所述多频带设备的第二发送路径相关联的第二天线发射。
22.如权利要求21所述的模块，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路包括包含在公共封装件内的多个集成无源器件。
23.如权利要求21所述的模块，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路包含多个表面安装器件。
24.如权利要求21所述的模块，其中所述第二半导体裸芯与所述第一半导体裸芯分离。
25.如权利要求21所述的模块，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路是并行输出匹配网络和滤波器电路的一部分，所述并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地将所述第一部分输出匹配网络的输出阻抗与所述第一天线的输入阻抗匹配，并且阻止在所述输出端子接收的信号通过第一发送路径向后传播。
26.如权利要求21所述的模块，其中所述初始值为6欧姆并且所述逐步提高的值为12欧姆。
27.如权利要求21所述的模块，其中所述第一天线的输入阻抗为50欧姆。
28.如权利要求21所述的模块，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路具有匹配网络和滤波器的功能，至少一部分部件被配置为用作匹配网络和滤波器二者，使得信号损耗比与分开实现的匹配网络和滤波器相关联的信号损耗小，以及使得尺寸比分开实现的匹配网络和滤波器的尺寸小。
29.如权利要求21所述的模块，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路具有匹配网络和滤波器的功能，匹配电路和滤波器共享至少一个部件。
30.一种多频带无线移动设备，包括：
第一天线和第二天线，被配置为接收和发送射频信号，所述第一天线与第一发送路径相关联并且所述第二天线与第二发送路径相关联；
发送/接收开关，被配置为将射频输出信号传递到所述第一天线以进行传输；以及
射频功率放大器模块，包含：输入端子，被配置为在所述第一发送路径接收射频输入信号；输出端子，被配置为提供所述射频输入信号的放大版本；第一半导体裸芯，包含被配置为放大所述射频输入信号以便通过所述第一天线进行传输的功率放大器电路，第一部分输出匹配网络，位于所述第一半导体裸芯上，并且被配置为将所述功率放大器电路的输出阻抗逐步提高到所述第一天线的输入阻抗的百分比，所述第一部分输出匹配网络被配置为将所述功率放大器电路的输出阻抗从初始值逐步提高到在所述第一天线的输入阻抗的10％和50％之间的逐步提高的值，以及第二部分输出匹配网络和滤波器电路，电连接在所述第一半导体裸芯和所述输出端子之间并且被配置为并行地将输出阻抗从所述百分比逐步提高到所述第一天线的输入阻抗、以及阻止在所述输出端子接收的信号通过第一发送路径向后传播，在所述输出端子接收的信号是从所述第二天线发射的。
31.如权利要求30所述的无线移动设备，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路在与所述第一半导体裸芯分离的第二半导体裸芯中实现。
32.如权利要求30所述的无线移动设备，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路是并行输出匹配网络和滤波器电路的一部分，所述并行输出匹配网络和滤波器电路被配置为并行地将第一输出匹配网络的输出阻抗与所述第一天线的输入阻抗匹配，并且阻止在所述输出端子接收的信号通过第一发送路径向后传播。
33.如权利要求30所述的无线移动设备，其中所述初始值为6欧姆并且逐步提高的值为12欧姆。
34.如权利要求30所述的无线移动设备，其中所述第一天线的输入阻抗为50欧姆。
35.如权利要求30所述的无线移动设备，其中所述第二部分输出匹配网络和滤波器电路具有匹配网络和滤波器的功能，至少一部分部件被配置为用作匹配网络和滤波器二者，使得信号损耗比与分开实现的匹配网络和滤波器相关联的信号损耗小，以及使得尺寸比分开实现的匹配网络和滤波器的尺寸小。
36.一种在多频带无线移动设备中减少射频输出信号的相互调制的方法，所述方法包括：
沿着第一射频路径在到功率放大器电路的输入处接收具有在操作频带中的第一基本频率的射频输入信号；
放大所述射频输入信号以提供所述射频输入信号的放大版本以由所述第一射频路径中的第一天线发送，被配置为放大所述射频输入信号的放大电路在第一半导体裸芯上实现；
通过第一部分输出匹配网络将所述功率放大器电路的输出阻抗逐步提高到第一天线的输入阻抗的百分比，包括将所述功率放大器电路的输出阻抗从初始值逐步提高到在所述第一天线的输入阻抗的10％和50％之间的逐步提高的值，所述第一部分输出匹配网络位于所述第一半导体裸芯上；以及
将所述第一部分输出匹配网络的输出阻抗从所述百分比逐步提高到所述第一天线的输入阻抗，以及当第一天线在发送时并行地阻止由所述第一天线接收的具有第二基本频率的信号，所述具有第二基本频率的信号从与所述多频带无线移动设备的第二射频路径相关联的第二天线发射。
37.如权利要求36所述的方法，其中当第一天线在发送时并行地阻止由所述第一天线接收的具有第二基本频率的信号抑制所述第一基本频率和第二基本频率的相互调制从所述第一天线再次发射。
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