CN107004492B - 输出匹配元件中的集成滤波器 - Google Patents

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Abstract

本公开的某些方面提供了一种集成的阻抗匹配和滤波电路。一个示例电路一般包括具有第一电感器的阻抗匹配电路和具有谐振频率并且包括磁耦合到第一电感器的第二电感器的谐振电路。谐振电路被配置成将谐振频率从阻抗匹配电路滤除。在某些方面，谐振电路可以进一步包括电容器。第二电感器可以包括具有间隙的金属的环，并且电容器可以包括在围绕该间隙的环的端部之间的介电材料。对于其他方面，电容器可以是具有固定值或可变值的集成电路元件。

Description

输出匹配元件中的集成滤波器
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年01月21日提交的美国申请序列号14/601,844的优先权，其转让给本受让人并且由此通过引用显式地并入本文。
技术领域
本公开的某些方面一般涉及射频(RF)电路，并且，更具体地，涉及集成的阻抗匹配和滤波电路。
背景技术
为了提供诸如电话、视频、数据、消息传递、广播等多种通信服务，广泛部署了无线通信网络。这种网络通常是多址网络，通过共享可用的网络资源来支持多个用户进行通信。例如，一个网络可以是3G(第三代移动电话标准和技术)系统，其可以经由各种3G无线电接入技术(RAT)中的任一种技术来提供网络服务，这些3G无线电接入技术包括EVDO(演进型数据优化)、lxRTT(l倍无线电传输技术、或者简单地称为lx)、W-CDMA(宽带码分多址)、UMTS-TDD(通用移动电信系统-时分双工)、HSPA(高速分组接入)、GPRS(通用分组无线电服务)或者EDGE(全球演进增强型数据速率)。3G网络是广域蜂窝电话网络，其被演进为除了语音呼叫之外还包含高速互联网接入和视频电话。此外，相比其他网络系统，3G网络可以更多地被建立并且提供更大的覆盖区域。这样的多接入网络还可以包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波FDMA(SC-FDMA)系统、第三代合作伙伴(3GPP)长期演进(LTE)网络和长期演进高级(LTE-A)网络。
无线通信网络可以包括多个基站，这些基站能够支持针对若干移动站的通信。移动站(MS)可以经由下行链路和上行链路与基站(BS)通信。下行链路(或者前向链路)指的是从基站到移动站的通信链路，并且上行链路(或者反向链路)指的是从移动站到基站的通信链路。基站可以在下行链路上向移动站传输数据和控制信息和/或可以在上行链路上从移动站接收数据和控制信息。
发明内容
本公开的某些方面一般涉及集成的阻抗匹配和滤波电路。这种电路可以连同功率放大器(PA)一起用在射频集成电路(RFIC)中以用于无线发射器，例如，用以衰减PA的输出信号中的一个或多个谐波和/或其他不需要的频率。
本公开的某些方面提供集成的阻抗匹配和滤波电路。该电路一般包括具有第一电感器的阻抗匹配电路。集成的阻抗匹配和滤波电路还包括第一谐振电路，第一谐振电路被配置成将第一谐振电路的第一谐振频率的至少一部分从阻抗匹配电路滤除。第一谐振电路包括磁耦合到所述第一电感器的第二电感器。
根据某些方面，第一谐振电路进一步包括电容器并且是谐振电感器-电容器(LC)储能(tank)电路。在某些方面，第二电感器包括金属开环，并且电容器包括在金属开环的端部之间布置的介电材料。在该情况下，第一电感器可以包括围绕第二电感器的金属开环的一个或多个金属环。在某些方面，第二电感器的金属开环被电气短接到第一电感器的金属环中的一个。在某些方面，第一谐振电路进一步包括在第二电感器的金属开环中插入的开关。在该情况下，用于该开关的控制线可以连接到第一电感器，使得第一电感器中的信号的幅度被配置成控制开关的断开和闭合。备选地，用于该开关的控制线可以连接到集成的阻抗匹配和滤波电路之外的实体(例如，处理器)。
根据某些方面，集成的阻抗匹配和滤波电路进一步包括第二谐振电路，第二谐振电路被配置成将第二谐振电路的第二谐振频率的至少一部分从阻抗匹配电路滤除，其中第二谐振电路包括磁耦合到第一电感器的第三电感器。在某些方面，第一谐振频率等于第二谐振频率，而在其他方面，第一谐振频率与第二谐振频率不同。在某些方面，第二谐振电路进一步包括电容器，第三电感器包括金属开环，并且电容器包括在第三电感器的金属开环的端部之间布置的介电材料。第三电感器的金属开环可以被布置成与第二电感器的金属开环相邻。备选地，第三电感器的金属开环可以被布置在第二电感器的金属开环内。在某些方面，第一电感器包括围绕第二电感器的金属开环或者第三电感器的金属开环中的至少一个的一个或多个金属环。
根据某些方面，第一谐振电路电浮置并且被配置成缺少利用导电材料到另一电路的连接。在该情况下，第一电感器未连接到第二电感器。
根据某些方面，第一电感器被电气短接到第二电感器。
根据某些方面，第一电感器的圈基本被第二电感器的圈围绕。在其他方面，第一电感器的圈基本围绕第二电感器的圈(例如，第二电感器的圈被布置在第一电感器的圈内)。在任一情况下，形成第一电感器的圈的迹线与形成第二电感器的圈的迹线相邻。
根据某些方面，第一谐振频率是来自耦合到阻抗匹配电路的放大器的输出信号的谐波频率。谐波频率可以是输出信号的二次谐波、三次谐波或其他谐波。
根据某些方面，第一谐振频率被设计为阻抗匹配电路中不需要的频率。例如，不需要的频率可以是全球定位系统(GPS)频率。
根据某些方面，第一谐振频率被配置成增加耦合到阻抗匹配电路的放大器的效率。在该情况下，第一谐振频率可以处于或者靠近来自放大器的输出信号的谐波频率。
根据某些方面，阻抗匹配电路包括具有初级绕组和磁耦合到初级绕组的次级绕组的变压器。第一电感器可以是初级绕组或次级绕组。在该情况下，第一谐振电路可以进一步包括电容器，第二电感器可以包括金属开环，并且电容器可以包括在金属开环的端部之间布置的介电材料。在某些方面，第一电感器包括围绕第二电感器的金属环的一个或多个金属环。在该情况下，连接到第二电感器的一个或多个迹线可以被布置在形成初级绕组和次级绕组的迹线之间。
根据某些方面，阻抗匹配电路是差分阻抗匹配电路，差分阻抗匹配电路具有在差分信号对的第一分支中的第一电感器并且具有在差分信号对的第二分支中的第三电感器。在该情况下，集成的阻抗匹配和滤波电路可以进一步包括第二谐振电路，第二谐振电路具有第一谐振频率并且包括耦合到第三电感器的第四电感器，其中第二谐振电路被配置成将第一谐振频率的至少一部分从差分信号对的第二分支滤除。
本公开的某些方面提供了射频集成电路(RFIC)。RFIC一般包括功率放大器、耦合到功率放大器的阻抗匹配电路和具有谐振频率的谐振电路。阻抗匹配电路通常包括第一电感器，并且被配置成匹配功率放大器的输出阻抗。谐振电路通常包括磁耦合到第一电感器的第二电感器并且被配置成将谐振频率的至少一部分从阻抗匹配电路滤除。谐振频率可以是来自功率放大器的输出信号的谐波频率。
本公开的某些方面提供了一种滤波的方法。方法一般包括经由放大器放大信号并且通过经由具有谐振频率的谐振电路将谐振频率的至少一部分，从阻抗匹配电路滤除而对放大信号滤波。谐振电路磁耦合到用于放大器的阻抗匹配电路。
本公开的某些方面提供了一种用于无线通信的装置。装置一般包括用于放大信号的部件、用于对用于放大的部件的输出阻抗进行阻抗匹配的部件以及用于在谐振频率处从用于阻抗匹配的部件将放大信号的至少一部分滤除的部件。用于滤波的部件具有谐振频率并且磁耦合到用于阻抗匹配的部件。
附图说明
为了能够详细理解以上记载的本公开内容的特征，更具体的描述(以上被简要概括)可以已经参照各个方面，其中一些方面被图示在附图中。然而，要注意的是，附图仅图示了本公开内容的某些代表性的方面并且因此不被认为限制其范围，因为具体描述可以容许其他同等有效的方面。
图1是图示了根据本公开的某些方面的示例无线通信网络的图。
图2是根据本公开的某些方面的示例接入点(AP)和示例用户终端的框图。
图3是根据本公开的某些方面的示例收发器前端的框图。
图4A和图4B是根据本公开的某些方面的连接到可与谐振电路耦合的阻抗匹配电路的功率放大器的示例示意图。
图5是根据本公开的某些方面的图4B的阻抗匹配和谐振电路的示例版图配置。
图6是根据本公开的某些方面的图5的版图配置的对数功率对频率的示例示图。
图7是根据本公开的某些方面的与变压器的次级绕组耦合的谐振电路的示例版图配置。
图8是根据本公开的某些方面的图7中示出的版图配置的对数功率对频率的示例示图。
图9是根据本公开的某些方面的具有在形成图7的变压器的初级绕组和次级绕组的迹线之间布置的迹线的谐振电路的示例版图配置。
图10是根据本公开的某些方面的图9中呈现的版图配置的对数功率对频率的示例示图。
图11是根据本公开的某些方面的具有与阻抗匹配电路的电感器连接的电感器的谐振电路的示例版图配置。
图12A是根据本公开的某些方面的在形成第二谐振电路的迹线内布置的第一谐振电路的示例版图配置。
图12B是根据本公开的某些方面的彼此相邻并且在形成阻抗匹配电路的电感器的迹线内布置的两个谐振电路的示例版图配置。
图13是根据本公开的某些方面的形成谐振电路的电感器的迹线的示例版图配置，该谐振电路具有由处理器控制的开关。
图14是根据本公开的某些方面的形成谐振电路的电感器的迹线的示例版图配置，该谐振电路具有连接到阻抗匹配电路的电感器的开关。
图15是根据本公开的某些方面的使用集成的阻抗匹配和滤波电路进行滤波的示例操作的流程图。
具体实施方式
以下描述本公开内容的各个方面。应当清楚的是，本文中的教导可以以多种多样的形式来体现并且本文中公开的任何具体结构、功能或者两者仅仅是代表性的。基于本文中的教导，本领域的技术人员应当认识到，本文中公开的一个方面可以独立于任何其他方面被实现、并且这些方面中的两个或更多方面可以以各种方式组合起来。例如，使用本文中阐述的方面中的任意数目的方面，可以实现一种装置或者可以实践一种方法。此外，附加于本文中阐述的方面中的一个或多个方面或者除了本文中阐述的方面中的一个或多个方面之外的其他方面，使用其他结构、功能性、或者结构和功能性，可以实现这样的一种装置或者可以实践这样的一种方法。此外，一个方面可以包括一个权利要求的至少一个元素。
本文中使用的词语“示例性”指的是“作为一个示例、实例或者解释说明”。本文中所描述的作为“示例性”的任何方面不必须被解释为相对于其他方面而言是优选的或者有利的。
本文中描述的技术可以结合各种无线技术来使用，诸如码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDMA)、时分多址(TDMA)、空分多址(SDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)等等。多个用户终端能够同时经由不同的(1)针对CDMA的正交码信道、(2)针对TDMA的时隙、或者(3)针对OFDMA的子带来传输/接收数据。CDMA系统可以实现IS-2000、IS-95、IS-856、宽带-CDMA(W-CDMA)或者一些其他标准。OFDMA系统可以实现电气与电子工程师协会(IEEE)802.11、IEEE 802.16、长期演进(LTE)(例如，以TDD和/或FDD模式)或者一些其他标准。TDMA系统可以实现全球移动通信系统(GSM)或者一些其他标准。这些各种标准是本领域已知的。
示例无线系统
图1图示了具有接入点110和用户终端120的无线通信系统100。简单而言，图1中仅示出了一个接入点110。接入点(AP)通常是与用户终端通信的固定站点并且还可以被称为基站(BS)、演进型节点B(eNB)或者一些其他术语。用户终端(UT)可以是固定的或者移动的，并且还可以被称为移动站(MS)、接入终端、用户设备(UE)、站(STA)、客户端、无线设备或者一些其他术语。用户终端可以是无线设备，诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持设备、无线调制解调器、膝上型计算机、平板、个人计算机等等。
接入点110可以在上行链路和下行链路上在任何给定时刻与一个或多个用户终端120通信。下行链路(即前向链路)是从接入点到用户终端的通信链路，并且上行链路(即反向链路)指的是从用户终端到接入点的通信链路。用户终端还可以与另一个用户终端点对点进行通信。系统控制器130耦合至接入点并且提供针对接入点的协同和控制。
系统100采用多个发射和多个接收天线，用于在下行链路和上行链路上的数据传输。接入点110可以配备有数目为Nap的天线，以实现针对下行链路传输的发射分集和/或针对上行链路传输的接收分集。所选择的用户终端120的集合Nu可以接收下行链路传输和发射上行链路传输。每个所选择的用户终端向接入点发射用户专用数据和/或从接入点接收用户专用数据。一般而言，每个所选择的用户终端可以配备有一个或多个天线(即Nut≥1)。Nu个所选择的用户终端可以具有相同数目或者不同数目的天线。
无线系统100可以是时分双工(TDD)系统或者频分双工(FDD)系统。对于TDD系统，下行链路和上行链路共享相同频带。对于FDD系统，下行链路和上行链路使用不同频带。系统100还可以利用单个载波或者多个载波用于传输。每个用户终端可以配备有单个天线(例如，以便降低成本)或者多个天线(例如，其中能够支持附加的成本)。
图2示出了无线系统100中的接入点110和两个用户终端120m和120x的框图。接入点110配备有Nap个天线224a至224ap。用户终端120m配备有Nut,m个天线252ma至252mu，并且用户终端120x配备有Nut,x个天线252xa至252xu。接入点110是针对下行链路的发射实体和针对上行链路的接收实体。每个用户终端120是针对上行链路的发射实体和针对下行链路的接收实体。如本文中所使用的，“发射实体”是能够经由频率信道发射数据的独立操作的装置或设备，并且“接收实体”是能够经由频率信道接收数据的独立操作的装置或设备。在以下描述中，下标“dn”表示下行链路，下标“up”表示上行链路，Nup个用户终端被选择用于上行链路上的同时传输，Ndn个用户终端被选择用于下行链路上的同时传输，Nup可以等于或者可以不等于Ndn，并且Nup和Ndn可以是静态值或者可以针对每个调度间隔而改变。波束控制或者一些其他空间处理技术可以在接入点和用户终端处被使用。
在上行链路上，在被选择用于上行链路传输的每个用户终端120处，TX数据处理器288从数据源286接收业务数据和从控制器280接收控制数据。TX数据处理器288基于与针对该用户终端所选择的速率相关联的编码和调制方案，来处理(例如，编码、交织和调制)针对该用户终端的业务数据{dup}，并且为Nut,m个天线中的一个天线提供数据符号流{sup}。收发器前端(TX/RX)254(也被称为射频前端(RFFE))接收和处理(例如，转换到模拟、放大、滤波和上变频)相应的符号流以生成上行链路信号。收发器前端254还可以经由例如RF开关将上行链路信号路由至用于发射分集的Nut,m个天线之一。控制器280可以控制收发器前端254内的路由。存储器282可以存储用于用户终端120的数据和程序代码并且可以与控制器280交互。
数目为Nup的用户终端120可以被调度用于上行链路上的同时传输。这些用户终端中的每个用户终端在上行链路上将它的经处理的符号流的集合发射至接入点。
在接入点110处，Nap个天线224a至224ap在上行链路上从所有Nup个用户终端接收上行链路信号。对于接收分集，收发器前端222可以选择从天线224之一接收到的信号以用于处理。对于本公开内容的某些方面，从多个天线224接收到的信号的组合可以被组合用于增强的接收分集。接入点的收发器前端222还执行与用户终端的收发器前端254所执行的处理互补的处理，并且提供经恢复的上行链路数据符号流。经恢复的上行链路数据符号流是用户终端发射的数据符号流{sup}的估计。Rx数据处理器242根据用于经恢复的上行链路数据符号流的速率来处理(例如，解调、去交织和解码)该流，以获得经解码的数据。针对每个用户终端的经解码的数据可以被提供至数据宿244以供存储和/或提供至控制器230以供进一步处理。
在下行链路上，在接入点110处，TX数据处理器210从针对被调度用于下行链路传输的Ndn个用户终端的数据源208接收业务数据，从控制器230接收控制数据，并且可能从调度器234接收其他数据。各种类型的数据可以在不同的传输信道上被发送。TX数据处理器210基于针对每个用户终端所选择的速率来处理(例如，编码、交织和调制)针对该用户终端的业务数据。TX数据处理器210可以为Ndn个用户终端中的一个或多个用户终端提供下行链路数据符号流以从Nap个天线之一被传输。收发器前端222接收和处理(例如，转换到模拟、放大、滤波和上变频)该符号流以生成下行链路信号。收发器前端222还可以经由例如RF开关将下行链路信号路由至用于发射分集的Nap个224天线中的一个或多个。控制器230可以控制收发器前端222内的路由。存储器232可以存储用于接入点110的数据和程序代码并且可以与控制器230交互。
在每个用户终端120处，Nut,m个天线252从接入点110接收下行链路信号。对于用户终端120处的接收分集，收发器前端254可以选择从天线252之一接收到的信号以用于处理。对于本公开内容的某些方面，从多个天线252接收到的信号的组合可以被组合用于增强的接收分集。用户终端的收发器前端254还执行与接入点的收发器前端222所执行的处理互补的处理，并且提供经恢复的下行链路数据符号流。RX数据处理器270处理(例如，解调、去交织和解码)经恢复的下行链路数据符号流，以获得针对该用户终端的解码数据，并且将解码数据提供给数据宿272。
本领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术一般可以被应用在利用任何类型的多接入方案的系统中，这些多接入方案诸如TDMA、SDMA、正交频分多址(OFDMA)、CDMA、SC-FDMA、TD-SCDMA以及它们的组合。
图3是根据本公开的某些方面的示例收发器前端300(诸如图2中的收发器前端222、254)的框图。收发器前端300包括用于经由一个或多个天线用于发射信号的发射(TX)路径302(也称为发射链)以及用于经由天线来接收信号的接收(RX)路径304(也称为接收链)。当TX路径302和RX路径304共享天线303时，则路径可以经由接口306与天线连接，接口306可以包括各种适当的RF设备中的任一种，诸如双工器、开关、双信器等。
从数模转换器(DAC)308接收同相(I)或正交(Q)基带模拟信号，TX路径302可以包括基带滤波器(BBF)310、混频器312、驱动器放大器(DA)314和功率放大器316。BBF 310、混频器312和DA 314可以被包括在射频集成电路(RFIC)中，而PA 316经常在RFIC外部。BBF310对从DAC 308接收的基带信号滤波，并且混频器312将经滤波的基带信号与发射本地振荡器(LO)信号混频以将感兴趣的基带信号变换到不同的频率(例如，从基带上变频到RF)。称为超外差的这一变频过程产生LO频率与感兴趣信号的频率的和频与差频。和频与差频称为拍频。拍频通常在RF范围中，以使得由混频器312输出的信号通常是RF信号，这些RF信号在由天线303传输之前由DA 314和PA 316放大。
RX路径304包括低噪声放大器(LNA)322、混频器324和基带滤波器(BBF)326。LNA322、混频器324和BBF 326可以被包括在射频集成电路(RFIC)中，RFIC可以是或者可以不是包括TX路径部件的相同RFIC。经由天线303接收的RF信号可以由LNA 322来放大，并且混频器324将放大的RF信号与接收本地振荡器(LO)信号混频以将感兴趣的RF信号变换到不同的基带频率(即，下变频)。由混频器324输出的基带信号在由模数转换器(ADC)328转换成数字I信号或Q信号而用于数字信号处理之前可以由BBF 326滤波。
虽然需要LO的输出在频率上保持稳定，但是调谐到不同的频率指示使用可变频率振荡器，这涉及稳定性与可调谐性之间的折中。当代系统可以采用具有压控振荡器(VCO)的频率合成器来生成具有特定调谐范围的稳定的可调谐的LO。因此，发射LO通常由TX频率合成器318产生，其可以在混频器312中与基带信号混频之前被缓冲或者由放大器320放大。类似地，接收LO通常由RX频率合成器330产生，其可以在混频器324中与RF信号混频之前被缓冲或者由放大器332放大。
示例集成的阻抗匹配和滤波电路
如上文指出，PA 316可以用来在由天线303发射之前放大RF信号。为了使天线303被放大的RF信号有效地驱动，可以使用如图4A中图示的阻抗匹配电路410来匹配PA 316的输出阻抗。阻抗匹配电路410可以包括与电容器402的第一端子连接的电感器404。电容器402的第二端子可以与基准电势(例如，如图所示，电气接地)连接。
此外，PA 316的输出可以不仅生成在基频的放大的RF信号，而且还生成一个或多个谐波频率。这些谐波通常在基频(f)的倍数的频率处存在。例如，这些谐波可以在2倍于基频(2f)、3倍于基频(3f)等处存在。随着谐波的频率增加，在谐波频率处的能量通常减小。换句话说，在二次谐波频率处的信号的能量可能大于在第三谐波频率处的能量。其他频率(例如，GPS频率)也可以通过PA 316耦合到信号输出。
由于各种原因，通常需要滤除这些附加的频率。例如，美国联邦通信委员会(FCC)或其他这种实体在无线传输信号上强加了严格的限制。因此，尽管未在图4A中示出，但是一个或多个低通滤波器可以与PA 316的输出耦合以将这些谐波频率滤除。然而，低通滤波器可能消耗集成电路中的大量的面积。随着器件变得越来越小并且随着越来越多的特征和能力的增加，集成电路上的占位面积越来越珍贵。因此，所需的是在降低面积消耗的情况下用于将这些谐波频率和/或其他频率滤除的有效的技术和装置。
本公开的某些方面提供了如图4B中所图示的集成的阻抗匹配和滤波电路412。电路412可以包括电感器404和电容器402，如关于图4A在上文描述的，电感器404和电容器402可以被配置成匹配负载和源阻抗。而且，电路412可以包括具有电感器406和电容器408的谐振电路414(例如，谐振电感器-电容器(LC)储能电路)。可以选择、配置或以其他方式设计电感器406和电容器408的值，使得谐振电路414在匹配上文描述的谐波频率和/或其他不需要的频率中的任一个的谐振频率处操作。而且，谐振电路414的电感器406可以与阻抗匹配电路410的电感器404耦合(例如，磁耦合)。通过将电感器404和电感器406耦合，谐振电路414可以在谐振电路414的谐振频率处从阻抗匹配电路410中提取能量。在其他频率，谐振电路414可以实际上作为开路电路操作并且可以对PA输出信号有很小的影响一直到没有影响。因此，通过将谐振电路414的谐振频率与在PA 316的输出处的谐波频率匹配，谐振电路414可以在谐波频率处提取能量并且作为具有窄的阻带的带阻滤波器操作(也被称为陷波滤波器)。谐振电路可以被配置成在PA 316输出信号的任意不需要的频率(不管谐波还是其他频率)处操作。在某些方面，不需要的频率可以是如上文出现的全球定位系统(GPS)频率。
在某些方面，谐振频率可以被设计成增加PA 316的效率。在该情况下，谐振频率可以处于或者靠近PA的输出信号的谐波频率(例如，二次谐波或三次谐波)。
在某些方面，PA 316可以是差分PA并且可以与差分阻抗匹配电路(未图示)耦合，差分阻抗匹配电路具有在差分信号对的第一分支中的电感器和在差分信号对的第二分支中的电感器。第一谐振电路的电感器可以与第一分支中的电感器耦合，并且第二谐振电路的电感器可以与第二分支中的电感器耦合。
图5图示了图4A的阻抗匹配和滤波电路412的示例版图配置500。版图500包括PA输出晶体管512和可以耦合到天线303的输出节点504。版图500包括在PA输出晶体管512和输出节点504之间耦合的电感器404。可以使用金属(例如，铜、金或银)之类的导电材料的一个或多个环来形成电感器404。谐振电路414的电感器406可以被布置在阻抗匹配电路的电感器404内。因此，电感器406可以与电感器404紧密接近以便获得更好的磁耦合。此外，通过将电感器406放置在电感器404内，谐振电路414不占据集成电路的任何额外的区域(即，电感器404之外的区域)。对于其他方面，谐振电路414的电感器404可以被布置在电感器404之外、上方或下方。为了增强磁耦合，形成电感器404的圈的迹线(例如，导电材料的环)可以与形成电感器406的圈的迹线相邻。
用于电感器406的导电材料的环可以具有间隙，使得围绕该间隙的环的端部形成电容器408。为了增加电容，间隙可以利用介电材料填充。电容器408可以是连接到电感器406的端部的集成电路元件(固定值或可变值)。
图6是根据图5的版图配置500的具有谐振电路414和没有谐振电路414的电路412的对数功率(以dBm计)对频率(以GHz计)的示例示图600。在900MHz的基频处，在输出节点504处的功率(具有谐振电路414或者没有谐振电路414)是大约-0.67dBm。然而，在三次谐波(2.7GHz或三倍于基频)处，在具有谐振电路414的情况下在输出节点504处的功率是大约-24dBm，作为对比，在没有谐振电路414的情况下为大约-6.3dBm。因此，如由示图600图示的，与电感器404耦合的谐振电路414产生在谐振电路的谐振频率处具有窄的阻带的陷波滤波器。而且，谐振电路414对PA输出信号的带内性能具有很小的影响。
在某些方面，功率放大器316可以与变压器的初级绕组耦合，初级绕组可以与变压器的次级绕组磁耦合。本公开的某些方面提供了图4B的类似的谐振电路414，该谐振电路与变压器的初级绕组或次级绕组耦合。图7图示了具有连接到PA输出晶体管702的初级绕组708以及连接到阻抗匹配电路的输出节点706的次级绕组710的变压器704的示例版图配置。次级绕组710可以与谐振电路的电感器406磁耦合。形成电感器406的导电材料的圈可以包括由电介质填充的间隙以起到电容器408的作用(如上文所描述的)，或者电容器可以是集成电路元件。
图8是根据图7中的变压器704的版图配置的、具有谐振电路414和没有谐振电路414的对数功率(以dBm计)对频率(以GHz计)的示例示图800。在900MHz的基频处，在输出节点706处的功率(具有谐振电路或者没有谐振电路)是大约-0.67dBm。然而，在二次谐波(1.8GHz或者两倍于基频)处，在具有谐振电路414的情况下，在输出节点706处的功率是大约-7dBm，与之相比，在没有谐振电路414的情况下为大约-3.2dBm。
在如图9图示的某些方面，电感器406可以包括在用于变压器704的初级绕组708和次级绕组710的迹线之间布置的多个连接的迹线902。通过将迹线902布置在变压器704的绕组迹线之间，可以在电感器406和变压器704的绕组之间获得更强的耦合。利用更强的耦合，可以在谐振电路414的谐振频率处从变压器704提取更大量的能量。
图10是根据图9中的变压器704的版图配置的、具有谐振电路414和没有谐振电路414的对数功率(以dBm计)对频率(以GHz计)的示例示图1000。在没有谐振电路414的情况下，在900MHz基频处，在输出节点706处测量的功率是大约-0.67dBm，与之相比，在具有谐振电路414的情况下是大约-0.93dBm。在三次谐波(2.7GHz或三倍于基频)处，在具有谐振电路414的情况下在输出节点706处的功率是大约-13.5dBm，与之相比，在没有谐振电路的情况下是大约-6.6dBm。
在如图11图示的某些方面，谐振电路414的电感器406可以利用导电材料1102(例如，金属)电气短接到阻抗匹配电路410的电感器404。将电感器406连接到电感器404对电路操作具有很小电气影响，但是避免了在版图中具有未连接的金属。
在本公开的某些方面中，多个谐振电路414可以与阻抗匹配电路410的电感器404耦合或者变压器704的绕组耦合。多个谐振电路414中的每个谐振电路可以被配置成在相同或者不同的谐振频率处操作。例如，第一谐振电路可以被配置成具有在二次谐波(例如，两倍于基频)处的谐振频率，而其他谐振电路可以被配置成具有在三次谐波(例如，三倍于基频)处的谐振频率。图12A和图12B图示了用于将两个谐振电路与阻抗匹配电路410的电感器404耦合的示例版图配置。例如，如图12中所图示的，第一谐振电路414A可以被布置在第二谐振电路414B内。对于某些方面，两个谐振电路414A、414B可以同心。第一谐振电路414A中的介电材料408A可以与第二谐振电路414B中的介电材料408B相同或不同。此外，第一谐振电路414A的电感器406A中的间隙的尺寸可以与第二谐振电路414B中的电感器406B中的间隙的尺寸相同或不同。在某些方面，如在图12B中所图示的，第一谐振电路414A可以与第二谐振电路414B相邻布置。通过将谐振电路按照该方式布置(即在阻抗匹配电路的电感器404内的开放空间中)，可以增加一个或多个谐振电路而不消耗集成电路上的任何额外的面积(即除了已经被阻抗匹配电路占据的空间)。
如在图13中图示的，可以在形成电感器406的导电环中插入开关1302。开关1302可以响应于控制线1304上的控制信号而断开或闭合。在某些方面，控制线1304可以与控制器(诸如图2的控制器230或280)连接。开关1302可以被断开使得没有电流能够在谐振电路414中流动。由此，谐振电路将被去激活并且可以不再影响阻抗匹配电路410的电感器404或图7的变压器704的绕组。
如在图14中所图示的，用于开关1302的控制线1404可以连接到电感器404，使得电感器404中的信号的幅度控制开关1302的断开和闭合。在某些方面，控制线可以连接到变压器(诸如，图7的变压器)的初级绕组或次级绕组。
图15是根据本公开的某些方面的使用集成的阻抗匹配和滤波电路进行滤波的示例操作1500的流程图。操作1500可以在1502由放大器(例如，功率放大器316)放大信号开始。在1504，具有谐振频率的谐振电路(例如，谐振电路414)可以对放大信号滤波。谐振电路磁耦合到用于放大器的阻抗匹配电路(例如，阻抗匹配电路410)。谐振电路被配置成通过至少将谐振频率的至少一部分从阻抗匹配电路滤除来对放大信号滤波。例如，阻抗匹配电路和谐振电路可以以上文描述的任意方式配置。根据某些方面，在1504对放大信号滤波需要经由谐振电路在谐振频率处从放大信号提取能量。
根据某些方面，阻抗匹配电路包括第一电感器(例如，电感器404)。谐振电路可以包括电容器(例如，电容器408)和磁耦合到第一电感器的第二电感器(例如，电感器406)。对于某些方面，第二电感器包括金属开环，并且电容器可以包括在金属开环的端部之间布置的介电材料。
根据某些方面，谐振频率是放大信号的谐波频率。
根据某些方面，操作1500进一步涉及开关(例如，开关1302)和/或控制器(例如，控制器230或280)控制经由谐振电路对放大信号的滤波的去激活(和激活)。对于某些方面，可以基于第一电感器中的信号的幅度来控制该去激活(和激活)。
上文描述的各种操作或方法可以由能够执行对应功能的任何适合部件来执行。该部件可以包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于，电路、专用集成电路(ASIC)或处理器。一般而言，在存在附图中被图示的操作的情况下，这些操作可以具有包含类似编号的对应“部件加功能”组件。
例如，用于放大的部件可以包括如在图3-图4B中图示的功率放大器316。用于阻抗匹配的部件可以包括如在图4中描绘的阻抗匹配电路410。用于滤波的部件可以包括如在图4中所示的谐振电路414。用于控制(用于滤波的部件的)去激活的部件可以包括如在图13中图示的开关1302和/或控制器(诸如图2的控制器230或280)。
如本文中使用的，提及项目列表中的“至少一个”的短语指代这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c、a-b-c及其任意组合(例如，a-b-b和a-a-b-c)。
关于本公开而被描述的各种说明性逻辑框、模块和电路可以利用被设计为执行本文中描述的功能的以下各项来实施或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件(PLD)、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或者它们的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是在备选方案中，处理器可以是任何商业可获得的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实施为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核或者任何其他这样的配置。
本文中公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。方法步骤和/或动作可以彼此被交换而没有偏离权利要求的范围。换言之，除非规定了步骤或动作的具体顺序，否则具体的步骤和/或动作的顺序和/或使用可以被修改而没有偏离权利要求的范围。
所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任何组合来实施。如果用硬件实施，示例硬件配置可以包括无线节点中的处理系统。处理系统可以被实施具有总线架构。取决于处理系统的具体应用和整体设计约束，总线可以包括任何数目的互连总线和桥接器。总线可以将各种电路链接在一起，包括处理器、机器可读介质和总线接口。总线接口可以被用来例如将网络适配器经由总线连接至处理系统。网络适配器可以被用来实施物理(PHY)层的信号处理功能。在用户终端120(参见图1)的情况下，用户接口(例如，小键盘、显示器、鼠标、操纵杆等)也可以连接至总线。总线也可以链接各种其他电路，诸如定时源、外围设备、电压调节器、功率管理电路等，它们在本领域中是公知的，并且因此将不进一步描述。
处理系统可以被配置作为通用处理系统，具有提供处理器功能的一个或多个微处理器以及提供机器可读介质的至少一部分的外部存储器，所有都通过外部总线架构与其他支持电路链接在一起。备选地，处理系统可以利用以下各项来实施：具有处理器的ASIC(专用集成电路)、总线接口、用户接口(在接入终端的情况下)、支持电路装置以及集成到单个芯片中的机器可读介质的一部分，或者利用一个或多个FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑器件)、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件部件或者任何其他适合的电路或者能够执行贯穿本公开描述的各种功能的电路的任何组合。本领域的技术人员将认识到如何取决于特定应用以及对整个系统施加的整体设计约束来最佳地实施用于处理系统的所描述的功能。
应当理解，权利要求不限于上文说明的精确配置和部件。在不偏离权利要求的范围的情况下，可以在上文描述的方法和装置的布置、操作和细节中做出各种修改、改变和变化。

Claims (30)

1.一种集成的阻抗匹配和滤波电路，包括：
阻抗匹配电路，包括第一电感器并且耦合到放大器的输出；以及
第一谐振电路，被配置成将所述第一谐振电路的第一谐振频率的至少一部分从所述阻抗匹配电路滤除，其中所述第一谐振电路包括磁耦合到所述第一电感器的第二电感器。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一谐振电路进一步包括电容器并且是谐振电感器-电容器(LC)储能电路。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述第二电感器包括金属开环并且其中所述电容器包括在所述金属开环的端部之间布置的介电材料。
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述第一电感器包括围绕所述第二电感器的所述金属开环的一个或多个金属环。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述第二电感器的所述金属开环被电气短接到所述第一电感器的所述金属环中的一个。
6.根据权利要求3所述的电路，其中所述第一谐振电路进一步包括在所述第二电感器的所述金属开环中插入的开关。
7.根据权利要求6所述的电路，其中用于所述开关的控制线被连接到所述第一电感器，使得所述第一电感器中的信号的幅度被配置成控制所述开关的断开和闭合。
8.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：
第二谐振电路，被配置成将所述第二谐振电路的第二谐振频率的至少一部分从所述阻抗匹配电路滤除，其中所述第二谐振电路包括耦合到所述第一电感器的第三电感器。
9.根据权利要求8所述的电路，其中所述第一谐振频率等于所述第二谐振频率。
10.根据权利要求8所述的电路，其中所述第二谐振电路进一步包括电容器，其中所述第三电感器包括金属开环，并且其中所述电容器包括在所述第三电感器的所述金属开环的端部之间布置的介电材料。
11.根据权利要求10所述的电路，其中所述第三电感器的所述金属开环被布置成与所述第二电感器的金属开环相邻。
12.根据权利要求10所述的电路，其中所述第三电感器的所述金属开环被布置在所述第二电感器的金属开环内。
13.根据权利要求10所述的电路，其中所述第一电感器包括围绕所述第二电感器的金属开环或者所述第三电感器的所述金属开环中的至少一个的一个或多个金属环。
14.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一谐振电路电浮置并且被配置成缺少利用导电材料到另一电路的连接。
15.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一电感器的圈基本上被所述第二电感器的圈围绕或者围绕所述第二电感器的圈，并且其中形成所述第一电感器的所述圈的迹线与形成所述第二电感器的所述圈的迹线相邻。
16.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一谐振频率包括来自所述放大器的输出信号的谐波频率。
17.根据权利要求16所述的电路，其中所述谐波频率包括所述输出信号的二次谐波或三次谐波。
18.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一谐振频率包括全球定位系统(GPS)频率。
19.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一谐振频率处于或者靠近来自所述放大器的输出信号的谐波频率并且被配置成增加所述放大器的效率。
20.根据权利要求1所述的电路，其中所述阻抗匹配电路包括具有初级绕组和磁耦合到所述初级绕组的次级绕组的变压器，其中所述第一电感器是所述初级绕组或所述次级绕组。
21.根据权利要求20所述的电路，其中所述第一谐振电路进一步包括电容器，其中所述第二电感器包括金属开环，并且其中所述电容器包括在所述金属开环的端部之间布置的介电材料。
22.根据权利要求21所述的电路，其中连接到所述第二电感器的一个或多个迹线被布置在形成所述初级绕组和所述次级绕组的迹线之间。
23.根据权利要求1所述的电路，其中所述阻抗匹配电路包括差分阻抗匹配电路，所述差分阻抗匹配电路具有在差分信号对的第一分支中的所述第一电感器并且具有在所述差分信号对的第二分支中的第三电感器。
24.根据权利要求23所述的电路，进一步包括：
第二谐振电路，具有所述第一谐振频率并且包括耦合到所述第三电感器的第四电感器，其中所述第二谐振电路被配置成将所述第一谐振频率的至少一部分从所述差分信号对的所述第二分支滤除。
25.一种滤波的方法，包括：
经由放大器放大信号；以及
通过至少将谐振频率的至少一部分经由具有所述谐振频率的谐振电路从阻抗匹配电路滤除来对放大信号滤波，其中所述谐振电路磁耦合到用于所述放大器的所述阻抗匹配电路。
26.根据权利要求25所述的方法，其中：
所述阻抗匹配电路包括第一电感器；
所述谐振电路包括电容器和磁耦合到所述第一电感器的第二电感器；
所述第二电感器包括金属开环；
所述电容器包括在所述金属开环的端部之间布置的介电材料；以及
所述谐振频率是所述放大信号的谐波频率。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：基于所述第一电感器中的信号的幅度，控制经由所述谐振电路对所述放大信号的所述滤波的去激活。
28.根据权利要求25所述的方法，其中对所述放大信号滤波包括经由所述谐振电路在所述谐振频率处从所述放大信号提取能量。
29.一种用于无线通信的装置，包括：
用于放大信号的部件；
用于对用于放大的所述部件的输出阻抗进行阻抗匹配的部件；以及
用于在谐振频率处将放大信号的至少一部分从用于阻抗匹配的所述部件滤除的部件，其中用于滤波的所述部件：
磁耦合到用于阻抗匹配的所述部件；并且
具有所述谐振频率。
30.根据权利要求29所述的装置，进一步包括：用于基于在用于控制的所述部件处接收的信号来控制用于对所述放大信号滤波的所述部件的去激活的部件。
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