CN106559099A - 具有集成天线控制的射频装置及其相关方法 - Google Patents

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CN106559099A CN201610860573.0A CN201610860573A CN106559099A CN 106559099 A CN106559099 A CN 106559099A CN 201610860573 A CN201610860573 A CN 201610860573A CN 106559099 A CN106559099 A CN 106559099A
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M·克鲁古鲁
A·科本
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Abstract

本申请涉及具有集成天线控制的射频装置及其相关方法。一种装置包括集成电路(IC)，该IC包括：射频(RF)电路，用来处理RF信号，以及具有第一端口和第二端口的平衡不平衡变换器。第一开关和第二开关被耦合到平衡不平衡变换器的第二端口。平衡不平衡变压器的第一端口被耦合到RF电路。

Description

具有集成天线控制的射频装置及其相关方法
技术领域
本公开总体涉及射频(RF)装置和方法。更具体地，本公开涉及具有集成天线控制的RF装置及其相关方法。
背景技术
随着无线技术(诸如Wi-Fi、蓝牙)和手机或无线物联网(IoT)设备的不断扩散，更多的设备或系统包含RF电路系统，例如接收器和/或发射器。为了降低成本、尺寸和材料的花费并增加这类设备或系统的可靠性，各种电路或功能已经被集成到集成电路(IC)中。例如，IC通常包括接收器和/或发射器电路系统。
在无线电接收器(或发射器)中，具有两个接收(或发射)天线可以改善接收(或发射)。在一种形式中，“分集”接收器可以基于一些预确定的准则从一组天线(例如两个天线)中选择一个天线。在天线分集的典型的实施方式中，片外(未集成)的天线开关和/或前端模块(FEM)被无线电IC控制。
在本部分中的描述以及任意相对应的附图被包含作为背景信息内容。在本部分中的内容不应该被认为是承认这些内容构成本专利申请的现有技术。
发明内容
根据示例性实施例，各种装置和相关方法被预期。根据一个示例性实施例，一种装置包括IC。该IC包括射频(RF)电路以处理RF信号，以及具有第一和第二端口的平衡不平衡变换器。第一和第二开关被耦合到平衡不平衡变换器的第二端口。平衡不平衡变换器的第一端口被耦合到RF电路。
根据另一个示例性实施例，一种装置包括第一和第二天线以及IC。该IC包括RF电路以处理RF信号，并包括耦合到该RF电路的平衡不平衡变换器。该IC进一步包括耦合到平衡不平衡变换器的第一和第二集成开关。第一和第二集成开关进一步被耦合到第一和第二天线以允许选择第一和第二天线中的一个。
根据另一个示例性实施例，公开了一种使用在RF装置中的第一和第二天线的方法。RF装置包括IC，该IC具有集成在其中的(a)RF电路系统以处理RF信号、(b)具有第一和第二节点的平衡不平衡变换器，以及(c)被耦合到平衡不平衡变换器的第一和第二节点的第一和第二开关。该方法包括控制第一开关以将平衡不平衡变换器的第一节点耦合到地以便RF电路系统使用第二天线。该方法包括控制第二开关以将平衡不平衡变换器的第二节点耦合到地以便RF电路系统使用第一天线。
附图说明
所附附图仅说明示例性实施例并且因此不应该被认为是限制本申请或权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到，所公开的概念引导其本身到其他等效实施例。在附图中，被用在不止一个附图中的相同的数字标志符代表相同的、相似的或等价的功能、组件或块。
图1说明根据第一示例性实施例的装置的电路布置。
图2描绘根据第二示例性实施例的装置的电路布置。
图3示出根据第三示例性实施例的装置的电路布置。
图4描绘根据第四示例性实施例的装置的电路布置。
图5说明根据第五示例性实施例的装置的电路布置。
图6描绘根据第六示例性实施例的装置的电路布置。
图7说明根据示例性实施例的用于在装置中使用的第一开关。
图8示出根据示例性实施例的用于在装置中使用的第二开关。
图9描绘根据示例性实施例的用于在装置中使用的开关的电路布置。
图10说明根据示例性实施例的用于在装置中使用的开关的另一电路布置。
具体实施方式
所公开的概念总体涉及RF装置，更具体地，所公开的概念涉及具有集成天线控制的RF装置及其相关方法。在示例性实施例中，IC包括在其中集成的控制电路系统、天线接口电路系统和/或与天线分集方案中的两个或更多天线接合的开关。
在无线电接收器(和/或发射器)中，具有两个接收(和/或发射)天线可以改善接收(发射)。在天线分集的典型的实施方式中，片外天线开关和/或前端模块(FEM)被控制器控制。控制器可以驻留在与RF电路系统相同的IC中。例如，IC上的一个(或多个)通用输入/输出(GPIO)可以用于控制无线电IC中的(多个)天线分集开关。
根据示例性实施例，天线分集实施方式消除外部FEM或开关。更具体地，在示例性实施例中，天线选择开关和相关控制被集成在包括RF电路系统(接收和/或发射电路系统)的同一个IC内。
根据本公开的各种实施例提供超过常规方法的多种优势。例如，将控制电路系统、天线接口电路系统和/或开关集成到IC内消除了片外电路系统或组件的使用。此外，片外电路系统或组件的消除导致节省IC的一个或多个封装引脚(其通常将用于控制片外电路系统/组件)。此外，由于增强的集成而降低组件的数量和尺寸减小了RF电路或设备所驻留的电路、块(block)、子系统或系统的总体尺寸、成本和材料的花费。
图1说明根据示例性实施例的用于天线控制的电路布置100。电路布置100包括IC105、天线110以及天线115。IC 105包括开关120、开关125、平衡不平衡变换器130、控制器135以及RF电路系统140。RF电路系统140包括接收电路(标记为“RX电路”)145和/或发射电路(标记为“TX电路”)150。
要注意，图1示出了电路布置100的框图，并且根据需要可以包括其他电路块。例如，如本领域的普通技术人员将理解的，在一些实施例中，装置100可以包括电源或转换电路、控制电路等。
如所提到的，在一些实施例中，接收电路145被使用以便经由天线110和115中的一个接收RF信号并处理该RF信号。如本领域的普通技术人员将理解的，当用于示例性实施例时，接收电路145可以包括各种电路，例如下变频器、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、解码器、解调器、误差纠正电路系统、放大器(包括低噪声放大器(LNA))、信号源(例如频率合成器)等电路。如本领域的普通技术人员将理解的，在接收电路145中包含或使用的电路的选择取决于诸如设计和性能规范、预期用途、成本和性能目标等因素。
如所提到的，在一些实施例中，发射电路150被使用以便经由天线110和115中的一个处理RF信号并发射RF信号。如本领域的普通技术人员将理解的，当示例性实施例时，发射电路150可以包括各种电路，例如上变频器、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、编码器、调制器、放大器(包括功率放大器(PA))、信号源(例如频率合成器)等电路。如本领域的普通技术人员将理解的，在发射电路150中包含或使用的电路的选择取决于诸如设计和性能规范、预期用途、成本和性能目标等因素。
接收电路145和/或发射电路150经由平衡不平衡变换器130被耦合到天线110和天线115。具体地，接收电路145和/或发射电路150被耦合到平衡不平衡变换器130的一个端口。平衡不平衡变换器130的第二端口耦合到天线110和天线115。平衡不平衡变换器130的第二端口还耦合到开关120和开关125。
更具体地，平衡不平衡变换器130的第二端口的一个节点耦合到天线110和开关120。当开关120关闭时，开关120阻塞天线110，或换句话说，开关120将到达/来自到天线110的信号短路到地。然而，当开关120打开时，开关120允许到达/来自天线110的信号耦合到接收电路145和/或发射电路150。因此，如果接收电路145被使用，则来自天线110的信号经由平衡不平衡变换器130被提供给接收电路145。如果发射电路150被使用，则来自发射电路150的信号经由平衡不平衡变换器130被提供给天线110。
类似地，平衡不平衡变换器130的第二端口的另一个节点耦合到天线115和开关125。当开关125关闭时，开关125阻塞天线115。换句话说，当开关125关闭时，开关125将到达/来自天线115的信号短路到地。在另一方面，当开关125打开时，开关125允许到达/来自天线115的信号耦合到接收电路145和/或发射电路150。因此，如果接收电路145被使用，则来自天线115的信号经由平衡不平衡变换器130被提供给接收电路145。如果发射电路150被使用，则来自发射电路150的信号经由平衡不平衡变换器130被提供给天线115。
控制器135控制开关120和开关125的操作。更具体地，控制器135打开以及关闭开关120和开关125以便选择天线110或天线115来接收或发射RF信号(即，分别通过使用RF电路系统140中的接收电路145或发射电路150)。
例如，假设试图经由天线110接收RF信号。控制器135使开关120打开并且使开关125关闭。如所提到的，当开关125关闭时，开关125阻塞天线115，即，将来自天线115的信号短路到地。作为结果，来自天线110的RF信号经由平衡不平衡变换器130被提供给RF电路系统140(更具体地，被提供给接收电路145)。
作为另一个示例，类似的情形可以用于从天线110发射RF信号。在这种情况下，控制器135使开关120打开并且使开关125关闭。当开关125关闭时，开关125阻塞天线115，即，将否则将到达天线115的信号短路到地。作为结果，来自RF电路系统140(更具体地，来自发射电路150)的RF信号经由平衡不平衡变换器130被提供给天线110。
相反地，控制器135可以用相似的方式控制开关110和开关115以便使用天线115而不是天线110。例如，假设试图经由天线115接收RF信号。为了实现此目标，控制器135使开关125打开并且使开关120关闭。如所提到的，当开关120关闭时，开关120阻塞天线110，即，将来自天线110的信号短路到地。因此，来自天线115的RF信号经由平衡不平衡变换器130被提供给RF电路系统140(更具体地，提供给接收电路145)。
作为另一个示例，假设试图从天线115发射RF信号。为了这样做，控制器135使开关125打开并且使开关120关闭。通过使开关120关闭，其阻塞天线110，即，将否则将到达天线110的信号短路到地。作为结果，来自RF电路系统140(更具体地，来自发射电路150)的RF信号经由平衡不平衡变换器被提供给天线115。
因此，如上所述，使用开关120和开关125允许将与未被选择的天线相对应的天线路径短路到地。这样做允许启用与被选择的天线相对应的天线路径并且允许被选择的天线根据需要可用于接收或发射。此外，要注意的是，有效的或被选择的天线路径不穿过任何开关，与(例如，IC 105外部的)开关被用于连接或断开天线和IC 105的情况相比，这提供更高的线性度和更低的噪声。
一般而言，根据需要可以使用各种平衡不平衡变换器配置。如本领域的普通技术人员将理解的，平衡不平衡变换器的类型和配置的选择取决于各种因素。这类因素包括对IC 105的性能和设计考虑、成本、IC管芯面积、可用制造技术、设计、加工和/或测试的简便性等。
要注意的是，平衡不平衡变换器130的第一端口以平衡配置被耦合到RF电路系统150。相反地，平衡不平衡变换器130的第二端口以不平衡配置被耦合到天线110或天线115。更具体地，为了选择天线110和天线115中的一个来接收RF信号或发射RF信号，开关120和开关125中的一个被打开，并且开关120和开关125中的另一个被关闭。作为结果，平衡不平衡变换器130的第二端口以不平衡配置被耦合到被选择的天线。
在一些实施例中，平衡不平衡变换器130包括变压器。在这种情形下，接收电路145和/或发射电路150被耦合到变压器的一个绕组或一侧，即初级侧或初级绕组。类似地，天线110、天线115、开关120以及开关125被耦合到变压器的另一绕组或另一侧，在该示例中为次级侧或次级绕组。实际上，在描述的示例中，平衡不平衡变压器构成两端口网络，其中变压器的初级侧和次级侧或初级绕组和次级绕组分别对应于该两端口网络的第一和第二端口。
要注意的是，在一些实施例中，不同于使用如图1所示的基于变压器的平衡不平衡变换器130，而是可以在IC 105中集成并被使用多重匹配网络(例如电感器电容器(LC)网络)。在这类实施例中，匹配网络将RF电路系统140耦合到天线110和天线115。通过激活接收电路145或发射电路150，RF电路系统可以经由匹配网络分别接收或发射RF信号。
如上面所提到的，通过使用控制器135，天线110或天线115可以作为天线分集方案的一部分被用于RF信号接收或发射。在示例性实施例中，天线110或天线115由控制器135的选择可以以各种方式来执行。
例如，在一些实施例中，在IC 105的加电或配置期间，控制器135可以被命令或编程或配置为使用天线110或天线115。作为另一个示例，可替代地或附加地，控制器135可以被命令或编程或配置以例如响应于IC 105的用户的指令或使用或包括IC 105的系统或装置中的另一块或电路或子系统的指令而在IC 105的使用期间使用天线110或天线115。
作为另一个示例，控制器135可以基于一个或多个准则在IC 105的操作期间动态地选择天线110或天线115。被选择的天线可以根据需要被用于接收RF信号或发射RF信号或既接收也发射RF信号。
天线选择准则的示例可以包括信号强度。更具体地，接收电路145可以使用天线110接收RF信号，也可以使用天线115接收RF信号。当使用天线110时，接收的RF信号的强度(电平、功率、接收信号强度指示(RSSI)等)可以与当使用天线115时接收的RF信号的强度进行比较。然后对应于更强的接收RF信号的天线可以被选择并用于进一步的RF信号接收。
在一些实施例中，选择的天线也可以根据需要用于RF信号发射。在其他实施例中，一个或多个不同的或附加的准则可以根据需要被用于天线以便于RF信号发射。
例如，天线可以被选择，并且RF信号可以使用该天线来发射。可以对与发射的信号相对应的接收的信号(例如，通过远程接收器)的强度进行评估。这种操作可以通过选择并使用其他天线来重复。根据与天线110和天线115相对应的接收信号中的哪一个较强，天线110或天线115可以用于额外的RF信号发射。
要注意的是，图1示出包括RF信号接收和RF信号发射能力两者的装置的广义框图。各种替代物是可能的并且被预期。例如，在一些实施例中，可能期望RF信号接收能力，而不期望RF信号发射能力。在这类实施例中，发射电路150可以被省略，并且接收电路145可以用于RF信号接收。
作为另一个示例，在一些实施例中，可能期望RF信号发射能力，而不期望RF信号接收能力。在这类实施例中，接收电路145可以省略，并且发射电路150可以用于RF信号发射。
无论IC 105是包含RF接收能力、RF发射能力还是包含RF接收能力和RF发射能力两者，包括开关120和开关125的天线控制电路系统可以根据需要被有利地使用。类似的考虑因素和说明适用于图2-图6中的电路布置。
本公开的另一方面涉及使用具有天线控制电路系统的匹配网络，有时被称为阻抗匹配网络。匹配网络提供用于将可能以其他方式具有阻抗失配的电路系统或电路系统的块耦合到一起的机制。
例如，天线可能呈现给定的特征阻抗，称为Zant，而RF电路系统140(是否是接收电路145或发射电路150或这两者)可能具有带有复共轭ZRF*的特征阻抗ZRF。如本领域的普通技术人员理解的，为了实现从该天线到RF电路系统或从RF电路系统到该天线的最大功率传递(在无线电频率中，设计者通常寻求降低功率损失以及最大化功率传递)，应该保持下列关系：
Zant＝ZRF*。
如果通过其设计或特征，天线和RF电路系统140具有不同的特征阻抗，即Zant≠ZRF*，则一个或多个匹配网络可以被使用以便将Zant匹配到ZRF*。在上述示例中，匹配网络通常被耦合在具有不同阻抗的设备或电路之间(或耦合到具有不同阻抗的设备或电路)，例如天线和RF电路系统140之间。
图2说明根据示例性实施例的用于天线控制的电路布置200。除了附加若干个匹配网络(并且明确地说明PA 215和LNA 205)之外，电路布置200以与电路布置100(参见图1)相似的方式操作。
更具体地，参考图2，电路布置200包括LC匹配和谐波滤波网络225和235。LC匹配和谐波滤波网络225和235被耦合在天线110和平衡不平衡变换器130之间。LC匹配和谐波滤波网络225和235在天线110和平衡不平衡变换器130之间提供阻抗匹配。此外，LC匹配和谐波滤波网络225和235可以在天线110和平衡不平衡变换器130之间的信号路径中提供谐波信号(或其他杂散信号或不期望的信号)的滤波。
类似地，LC匹配和谐波滤波网络230和240被耦合在天线115和平衡不平衡变换器130之间。LC匹配和谐波滤波网络230和240在天线115和平衡不平衡变换器130之间提供阻抗匹配。此外，LC匹配和谐波滤波网络230和240可以在天线115和平衡不平衡变换器130之间的信号路径中提供谐波信号(或其他杂散信号或不期望的信号)的滤波。
电路布置200进一步包括匹配网络200。匹配网络200耦合到PA 215和平衡不平衡变换器130，并在它们之间提供阻抗匹配。在图2中的装置的发射模式期间，发射电路150驱动PA 215。
此外，电路布置200包括匹配网络210。匹配网络210被耦合在平衡不平衡变换器130和LNA 205之间，并在它们之间提供阻抗匹配。在图2中的装置的接收模式期间，LNA 205放大从平衡不平衡变换器130接收的RF信号，并将放大的RF信号提供给接收电路145。
图3说明根据示例性实施例的用于天线控制的电路布置300。电路布置300与图2中的电路布置200类似，并以相似的方式操作。参考图3，电路布置300示出用于在包括IC 105的装置中的各种电路元件或块之间提供阻抗匹配的一些匹配网络的示例。
更具体地，在图3所示的实施例中，LC匹配和谐波滤波器235包括电感器235A和电容器235B。类似地，LC匹配和谐波滤波器240包括电感器240A和电容器240B。
电容器305被用做匹配网络的另一部分。电容器305跨平衡不平衡变换器130的第二端口被耦合。电容器305与LC匹配和谐波滤波器235以及LC匹配和谐波滤波器240一起在天线110和115与平衡不平衡变换器130之间提供阻抗匹配。
要注意的是，图3中的PA 215包括若干个PA切片(slice)或PA电路215A-215C。PA切片215A-215C可以包括用于各个PA的电路系统。根据诸如期望的发射功率(或范围)、操作频率或频带等因素，PA切片215A-215C中的一个或多个可以被激活并用于驱动天线110和115中的被选择的一个。
电路布置300示出三个PA切片215A、215B和215C。然而，如本领域的普通技术人员将理解的，根据诸如期望的功率水平、设计和性能规范、可用技术等因素，可以使用其他数量的PA切片。
电路布置300示出接收路径电路系统(标记为“RX路径电路系统”)310，RX路径电路系统310包括接收电路145和RSSI电路315。RSSI电路315确定经由天线110和115中被选择的一个被接收电路145接收的RF信号的信号强度。RSSI电路315将接收信号强度的指示提供给控制器135。如上文所详细描述的，控制器135可以使用接收信号强度的信息或指示作为通过使用开关120和125来选择天线110和115中的一个的准则。
如上面所提到的，图1中的RF电路系统140(以及图2中的接收电路145和TX电路150)以平衡方式操作。平衡不平衡变换器130提供RF电路系统140(或接收电路145和TX电路150)和诸如天线110和天线115的非平衡(或单端型)电路系统之间的接口。
本公开的一个方面涉及在RF电路140中的电路系统的一个或多个块不以平衡方式操作的情况下提供集成天线控制。图4说明根据示例性实施例的用于天线控制的电路布置400，其中LNA电路205A和205B不以平衡方式操作，即，不使用平衡不平衡变换器的平衡-非平衡接口功能。
更具体地，图4中示出的装置的接收路径不使用平衡不平衡变换器130的平衡-非平衡接口功能。为了适应该情形，不同于图2中的LNA 205，两个LNA 205A和LNA 205B被使用。再次参考图4，两个LC匹配网络210A-210B被使用(而不是图2中的匹配网络210)。
依据天线110和115中哪一个被使用，LNA 205A和LNA 205B可以被选择性地供电。更具体地，当天线110被选择并被使用(通过关闭开关125并打开开关120)时，LNA 205A可以被供电以接收并放大天线110提供的RF信号。LNA 205B可以根据需要被断电(例如，通过使用偏置电路或开关(未示出))以降低IC105的功率消耗。
相反地，当天线115被选择并被使用(通过关闭开关120并打开开关125)时，LNA205B可以被供电以接收并放大来自天线115的RF信号。然而，LNA 205A可以根据需要被断电(例如，通过使用偏置电路或开关(未示出))以降低IC 105的功率消耗。
此外，电路布置400使用多路复用器(MUX)405将LNA 205A和LNA 205B的输出信号路由到接收电路145。更具体地，响应于来自控制器135的控制信号，MUX 405选择性地将LNA205A的输出信号或LNA 205B的输出信号路由到接收电路145。如上面所讨论的，接收电路145处理(从LNA 205A或LNA 205B)接收的RF信号。
如本领域的普通技术人员将理解的，尽管电路布置400说明图4中的装置的接收路径不使用平衡不平衡变换器130的平衡-非平衡接口功能的情况，然而其他布置是可能的。例如，在一些实施例中，IC 105的发射路径可以不使用平衡不平衡变换器130的平衡-非平衡接口功能。在这种情况下，如果需要，两个PA(而不是PA 215)以及两个匹配网络(而不是匹配网络220)可以被使用。此外，类似于MUX 405，开关和路由机制可以被用于将发射信号从发射电路150路由到两个PA的相应的输入。
图5说明根据示例性实施例的用于天线控制的电路布置500。电路布置500类似于图4中的电路布置400，并以类似的方式操作。参考图5，电路布置500示出被用于在包括IC105的装置中的各种电路元件或块之间提供阻抗匹配的一些匹配网络的示例。
更具体地，在图5示出的实施例中，LC匹配和谐波滤波器235包括电感器235A和电容器235B。类似地，LC匹配和谐波滤波器240包括电感器240A和电容器240B。
电容器305被用作另一匹配网络。电容器305跨平衡不平衡变换器130的第二端口被耦合。电容器305与LC匹配和谐波滤波器235以及LC匹配和谐波滤波器240一起提供天线110和115与平衡不平衡变换器130之间的阻抗匹配。
此外，LC匹配网络210A(参见图4)在电路布置500中被实施为电感器205A1和电容器205A2。电阻器205A3可以被用于调谐匹配网络、提供可变衰减、和/或为LNA 205A提供偏置。类似地，LC匹配网络210B(参见图4)在电路布置500中被实施为电感器205B1和电容器205B2。电阻器205B3可以被用于调谐匹配网络、提供可变衰减、和/或为LNA 205B提供偏置。
要注意的是，类似于图3中的PA，图5中的PA 215也包括若干个PA切片或PA电路215A-215C。PA切片215A-215C可以包括用于各个PA的电路系统。根据诸如期望的发射功率(或范围)、操作频率或频带等因素，PA切片215A-215C中的一个或多个可以被激活并用于驱动天线110和115中被选择的一个。
电路布置500示出三个PA切片215A、215B和215C。然而，如本领域的普通技术人员将理解的，根据诸如期望的功率水平、设计和性能规范、可用技术等因素，可以使用其他数量的PA切片。
电路布置500示出接收路径电路系统310，该接收路径电路310包括接收电路145和RSSI电路315。RSSI电路315确定经由天线110和115中被选择的一个被接收电路145接收的RF信号的信号强度。RSSI电路315将接收信号强度的指示提供给控制器135。如上文所详细描述的，控制器135可以使用接收信号强度的信息或指示作为通过使用开关120和125选择天线110和115中的一个的准则。
本公开的另一个方面涉及通过使用一个天线(而不是多个天线)的RF装置来使用集成的天线控制。图6说明根据示例性实施例的用于具有一个天线110的装置中的天线控制的电路布置600。
电路布置600包括通过FEM 605耦合到IC 105的天线110。在示出的实施例中，FEM605包括LNA 615和PA 610。使用LNA 615更接近天线110地提供增益块(而不是说使用IC105中的LNA)。作为结果，在操作的接收模式期间，电路布置600的噪声指数得到改善。
此外，在示出的实施例中，FEM 605包括PA 610。PA 610可以被用于在装置的用户期望比PA 215提供的功率更多的发射功率的情况下提供更高的发射功率。
在一些实施例中，LNA 615和PA 610使用III-IV半导体技术在FEM 605中被实施。然而，如本领域的普通技术人员将理解的，其他半导体技术可以根据需要被使用。半导体技术的选择取决于诸如可用技术、成本、期望的性能规范等因素。
参考图6，FEM 605由IC 105控制以在发射和接收之间切换。依据RF电路系统的操作模式，FEM将天线耦合到接收电路或发射电路。
更具体地，控制器135经由GPIO端口625(或根据需要经由IC 105和FEM 605之间的其他端口或耦合机制)将控制信号发送到FEM 605。当期望RF信号发射时，控制器135使开关120关闭并且使开关125打开。作为结果，来自PA 215的RF信号经由平衡不平衡变换器130、匹配网络230以及匹配网络240被路由到FEM 605。
发射信号从IC 105(例如，经由匹配网络240)到PA 610。在控制器135的控制下，FEM 605中的开关620将PA 610的输出端耦合到天线110。因此，RF信号经由天线110被发射。
相反地，当期望RF信号接收时，在控制器135的控制下，FEM 605中的开关620将天线110耦合到LNA 615的输入端。控制器135进一步使开关120打开并且使开关125关闭。作为结果，来自LNA 615的RF信号被路由到LNA 205和接收电路145、匹配网络235、匹配网络225、平衡不平衡变换器130以及匹配网络210。因此，RF信号经由天线110被接收并由接收电路145处理。
要注意的是，对电路布置600的各种替换物是可能的并且被预期。例如，在一些实施例中，LNA 615可以被省略，而PA 610被使用。作为另一个示例，在一些实施例中，PA 610可以被省略，而LNA 615被使用。
作为又一个示例，在一些实施例中，LNA 615和PA 610都可以被省略。在这种情况下，FEM 605包括开关620，开关620作为电路布置600的接收/发射开关。LNA 205和PA 215可以被用于此类布置中，如上面所详细描述的。
所描述的一些示例性实施例包括匹配网络和/或谐波滤波器。如本领域的普通技术人员将理解的，匹配网络和谐波滤波器的各种类型和配置可以被使用。例如，在一些实施例中，电容性(C)或电感性(L)匹配网络和/或谐波滤波器可以被使用。作为另一个示例，在一些实施例中，电阻器-电容器(RC)或电阻器-电感器(RL)匹配网络和/或谐波滤波器可以被使用。作为另一个示例，在一些实施例中，电容器-电感器(LC)匹配网络和/或谐波滤波器可以被使用。作为另一个示例，在一些实施例中，电阻器-电容器-电感器(RLC)匹配网络和/或谐波滤波器可以被使用。
此外，在一些实施例中，匹配网络和/或谐波滤波器可以(例如，以级联配置)被耦合在两个设备或块或组件之间。在一些实施例中，不同于被耦合在两个设备或块或组件之间，匹配网络和/或谐波滤波器可以被耦合到相同设备、块或组件的两个节点。在一些实施例中，匹配网络和/或谐波滤波器可以与两个或更多设备或块或组件并联耦合。其他配置也是可能的并且被预期。
匹配网络和谐波滤波器类型及拓扑结构的选择以及电路配置和其中包括匹配网络和谐波滤波器的电路和块的拓扑结构的选择取决于多种因素。如本领域的普通技术人员将理解的，此类因素包括设计和性能规范(例如，各种设备、组件等的阻抗水平等；感兴趣的频率或频率范围)、可用技术、IC管芯面积限制、功率消耗等。
本公开的一个方面涉及可以被用于实施开关120和/或开关125的电路系统或设备。图7-图10提供根据示例性实施例的此类电路系统或设备的示例。
图7说明根据示例性实施例的在装置内使用的开关705。开关705表示一般的开关(例如，在行为与特性上接近理想开关的开关)。当(例如，被控制器135(未示出))促使关闭时，开关705通过零阻抗或可忽略的阻抗将点A耦合到点B，即，这接近点A和点B之间的理想短路。
如本领域的普通技术人员将理解的，开关705可以使用各种技术和设备或电路来实施。例如，在一些实施例中，开关705可以构成半导体器件。作为另一个示例，在一些实施例中，开关705可以包括不止一个晶体管或具有不同特性(例如，p型与n型、p沟道与n沟道等)的晶体管。
图8示出根据示例性实施例的在装置内使用的开关710。开关710构成n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。通过应用适当的信号到开关710的栅极，控制器135(未示出)可以使开关710导通并将点A(漏极)耦合到点B(源极)。
要注意的是，在其他实施例中，开关710可以根据需要构成p沟道MOSFET。在此类实施例中，来自控制器135(未示出)的控制信号被反相(与开关710构成n沟道MOSFET时相比)以便恰当地控制开关710。
图9描绘根据示例性实施例的用以实施装置中的开关120和/或开关125的电路布置900。换句话说，电路布置900可以替代所描述的实施例中的开关120和/或开关125。
参考图9，在RF频率上，开关120或开关125通常工作以提供AC接地。鉴于那样的观察，电容器715提供点A和晶体管710之间的AC耦合。晶体管710进而(响应于被施加到其栅极的来自控制器135(未示出)的控制信号)提供电容器715和点B之间的耦合。
偏置电路720为晶体管710提供适当的DC偏置。如本领域的普通技术人员将理解的，偏置电路720可以用各种方式来实施。例如，在一些实施例中，偏置电路720可以简单地包括将晶体管710的漏极耦合到电压源(例如，IC 105的电源电压)的电阻器。
图10说明根据示例性实施例的用以实施装置中的开关120和/或开关125的电路布置1000。换句话说，电路布置1000可以替代所描述的实施例中的开关120和/或开关125。
电路布置1000代表电路布置900的更广义的版本。参考图10，电路布置在点A和晶体管710的漏极之间使用通用网络725。网络725通常提供根据频率变化的阻抗。例如，网络725可以在IC 105的用户寻求以其接收或发射RF信号的单个频率、多个频率、某一频率范围或多个频率范围下提供减小的或最小的阻抗。
在一些实施例中，网络725可以包括一个或多个电感器以及一个或多个电容器(即，LC网络)。在一些实施例中，网络725可以包括一个或多个电容器以及一个或多个电阻器(即RC网络)。在其他实施例中，网络725可以包括一个或多个电感器以及一个或多个电阻器(即RL网络)。在一些实施例中，网络725可以包括一个或多个电阻器、一个或多个电容器以及一个或多个电感器(即RLC网络)。
考虑图9中AC耦合和图10中可能性(取决于网络725的拓扑结构)，电路配置900和1000可以包括保护电路系统，用来在关闭状态下保护晶体管710的相对薄的栅极氧化物。如本领域的普通技术人员将理解的，此类保护电路可以用各种方式和配置来实施。
本公开的一个方面涉及能够适应一种或多种RF技术、标准或协议的IC。例如，在示例性实施例中，IC 105或包括IC 105的装置可以根据需要适应诸如下列的标准并根据该标准操作：Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、蜂窝(2G、2.5G、3G、4G等，包括诸如GSM等实施方式)等。根据是否期望RF信号接收、RF信号发射或RF信号接收和发射两者，接收电路145、发射电路150或这两者可以分别用于适应期望的RF技术、标准或协议。
参考附图，本领域的普通技术人员将注意到示出的各种块可能主要描绘概念功能和信号流。实际的电路实施方式可能或可能不包含各种功能块的可单独识别的硬件，并且可能或可能不使用示出的具体电路系统。例如，人们可以根据需要将各种块的功能组合成一个电路块。此外，人们可以根据需要在若干个电路块中实现单个电路块的功能。电路实施方式的选择取决于各种因素，例如用于给定布置的特定设计和性能规范。除了在本文中描述的以外，其他修改以及可替代的实施例对本领域的普通技术人员来说将是明显的。因此，该描述教导本领域的技术人员执行所公开的概念的方式，并且其仅被理解为说明性的。如本领域的普通技术人员将理解的，在适用的情况下，附图可能或可能不按比例绘制。
示出并描述的形式和实施例应该被认为是说明的实施例。本领域的技术人员在不脱离在该文件中公开的概念的范围的情况下可以对部件的形状、尺寸以及布置进行各种改变。例如，本领域的技术人员可以用等同元件代替本文中说明并描述的元件。此外，本领域技术人员在不脱离所公开的概念的范围情况下可以独立于其他特征的使用来使用所公开的概念的某些特征。

Claims (20)

1.一种装置，其包含：
集成电路即IC，所述集成电路包含：
射频电路即RF电路，用来处理RF信号；
具有第一端口和第二端口的平衡不平衡变换器，所述平衡不平衡变换器的所述第一端口被耦合到所述RF电路；以及
耦合到所述平衡不平衡变换器的所述第二端口的第一开关和第二开关。
2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含经由前端模块即FEM耦合到所述平衡不平衡变换器的所述第二端口的天线。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述FEM包含耦合到所述天线的接收-发射开关。
4.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含耦合到所述平衡不平衡变换器的所述第二端口的第一天线和第二天线。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述RF电路包含接收电路系统。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述RF电路包含发射电路系统。
7.根据权利要求4所述的装置，其中所述RF电路包含接收电路系统和发射电路系统两者。
8.根据权利要求4所述的装置，其进一步包含控制器以控制所述第一开关和所述第二开关，其中所述控制器打开所述第一开关并关闭所述第二开关来选择所述第一天线；并且其中所述控制器关闭所述第一开关并打开所述第二开关来选择所述第二天线。
9.根据权利要求4所述的装置，其进一步包含被耦合到所述平衡不平衡变换器并且被耦合到所述RF电路的一组一个或多个匹配网络。
10.一种装置，其包含：
第一天线；
第二天线；
集成电路即IC，所述集成电路包含：
射频电路即RF电路，用来处理射频信号；
被耦合到所述RF电路的平衡不平衡变换器；以及
耦合到所述平衡不平衡变换器的第一集成开关和第二集成开关，所述第一集成开关和所述第二集成开关进一步被耦合到所述第一天线和所述第二天线以允许选择所述第一天线和所述第二天线中的一个。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一开关被打开并且所述第二开关被关闭以便选择所述第一天线。
12.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一开关被关闭并且所述第二开关被打开以便选择所述第二天线。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述平衡不平衡变换器包含变压器。
14.根据权利要求10所述的装置，其中所述RF电路包含接收电路系统、发射电路系统或这两者。
15.一种使用射频装置即RF装置中的第一天线和第二天线的方法，所述RF装置包含集成电路即IC，所述IC具有集成在其中的(a)RF电路系统，用来处理RF信号、(b)具有第一节点和第二节点的平衡不平衡变换器，以及(c)分别耦合到所述平衡不平衡变换器的所述第一节点和所述第二节点的第一开关和第二开关，所述方法包括：
控制所述第一开关以将所述平衡不平衡变换器的所述第一节点耦合到地以便所述RF电路系统使用第二天线；以及
控制所述第二开关以将所述平衡不平衡变换器的所述第二节点耦合到地以便所述RF电路系统使用所述第一天线。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述平衡不平衡变换器包含耦合到所述RF电路系统的第三节点和第四节点。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述RF电路系统包含接收电路系统。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述RF电路系统包含发射电路系统。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述RF电路系统包含接收电路系统和发射电路系统两者。
20.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含根据一个或多个准则控制所述第一开关和所述第二开关。
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