技术领域
以下描述涉及一种前端电路。
背景技术:
随着无线通信技术的发展,无线通信技术被整合到各种电子装置中。与电子装置结合的最普遍的无线通信技术是Wi-Fi技术。
在这样的Wi-Fi技术中,无线前端电路连接到天线,以发送和/或接收信号并且用于通过放大接收到的信号或使接收到的信号旁路来处理接收到的信号。
然而,由于无线前端电路选择性地执行至少两个功能(即,信号的接收或使接收到的信号旁路),所以存在频率响应特性劣化或输入和输出回波损耗增加的问题。
技术实现要素:
提供该发明内容用于以简化的形式介绍对在以下的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。该发明内容不意在识别要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不意在作为帮助确定要求保护的主题的范围而被使用。
根据总的方面,一种前端电路包括:旁路电路,包括第一旁路开关和第二旁路开关,并且被构造为根据第一旁路开关和第二旁路开关的开关操作使信号旁路至第一端子;放大器,与旁路电路并联连接,并且被构造为对信号进行放大。
旁路电路还可包括在第一旁路开关与第二旁路开关之间串联连接的缩小器(reducer)。
第一旁路开关的一端可连接至第二端子,第二旁路开关的一端可连接至第一旁路开关的另一端,并且第二旁路开关的另一端可连接至第一端子。
旁路电路还可包括缩小器,其中,第一旁路开关的一端可连接至第二端子,缩小器的一端可连接至第一旁路开关的另一端,缩小器可被构造为对信号进行缩小,第二旁路开关的一端可连接至缩小器的另一端,并且第二旁路开关的另一端可连接至第一端子。
缩小器可包括:第一电阻器,第一电阻器的一端可连接至第一旁路开关的另一端,并且第一电阻器的另一端可连接至第二旁路开关的一端;第二电阻器,第二电阻器的一端可连接至第一电阻器的一端,并且第二电阻器的另一端可接地;第三电阻器,第三电阻器的一端可连接至第一电阻器的另一端,并且第三电阻器的另一端可接地。
第一旁路开关和第二旁路开关可被构造为接收相同的开关控制信号以响应地执行开关操作。
第一旁路开关和第二旁路开关可被构造为将旁路电路的输入/输出阻抗匹配为大约50欧姆。
第一旁路开关和第二旁路开关中的每个可包括堆叠的多个相互连接的开关。
放大器可包括:第一放大开关,第一放大开关的一端可连接至被构造为接收信号的第二端;放大部件,放大部件的一端可连接至第一放大开关的另一端,放大部件可被构造为对信号进行放大;第二放大开关,第二放大开关中的一端可连接至放大部件的另一端,并且第二放大开关的另一端可连接至第一端子。
放大器可包括:第一放大开关,第一放大开关的一端可连接至被构造为接收信号的第二端;第一放大部件,第一放大部件的栅极端子可连接至第一放大开关的另一端,并且第一放大部件的源极端子可接地;第二放大部件,第二放大部件的源极端子可连接至第一放大开关的漏极端子,并且第二放大部件的漏极端子可连接至第一端子;第二放大开关,第二放大开关的一端可连接至第二放大部件的另一端,并且第二放大开关的另一端可连接至第一端子。
第一放大开关和第二放大开关可被构造为将放大部件的输入/输出阻抗匹配为大约50欧姆。
所述前端电路还可包括:发送和接收开关,发送和接收开关的一端可连接至第二端,并且发送和接收开关的另一端可连接至放大器和旁路电路。
发送和接收开关可被构造为:当所述前端电路执行接收操作时,保持在接通状态。
根据另一总的方面,一种前端电路包括:旁路电路,被构造为使信号旁路至第一端子;放大器,与旁路电路并联连接,并且被构造为对信号进行放大,其中,放大器包括第一放大开关和第二放大开关,并且被构造为根据第一放大开关和第二放大开关的开关操作对信号进行放大。
放大器还可包括被构造为对信号进行放大的放大部件,其中,第一放大开关的一端可连接至第二端,放大部件的一端可连接至第一放大开关的另一端,第二放大开关可连接至放大部件的另一端,并且第二放大开关的另一端可连接至第一端子。
放大器还可包括第一放大部件和第二放大部件,其中,第一放大开关的一端可连接至第二端,第一放大部件的栅极端子可连接至第一放大开关的另一端,第一放大部件的源极端子可接地,第二放大部件的源极端子可连接至第一放大部件的漏极端子,第二放大部件的漏极端子可连接至第一端子,第二放大开关的一端可连接至第二放大部件的另一端,并且第二放大开关的另一端可连接至第一端子。
根据另一总的方面,一种控制前端电路的方法包括:识别信号的信号强度;响应于识别的信号强度,选择性地执行以下操作:通过开关网络的选择性接合调整阻抗;启动放大器对信号进行放大或者启动旁路电路以省略信号的放大。
所述方法还可包括:从天线接收信号;执行连接至放大器和旁路电路的控制器以识别信号的强度并且选择性地将信号引导至旁路电路或放大器以输出到输出端口。
所述方法还可包括:从控制器接收信号;执行连接至放大器和旁路电路的控制器以识别信号的强度并且选择性地将信号引导至旁路电路或放大器以输出至用于到无线接收器的无线传输的天线。
所述多个开关可以响应于由控制器产生的公共开关信号而基本上同时被启动。
通过以下的具体实施方式、附图以及权利要求,其他特征和方面将是清 楚的。
附图说明
通过以下结合附图的具体实施方式,以上和其他方面、特征和优点将变得清楚和更容易理解,其中:
图1是示出根据实施例的前端电路的构造图。
图2是示出根据另一实施例的前端电路的构造图。
图3是示出图1和图2中示出的旁路的实施例的电路图。
图4是示出图2中示出的缩小器的实施例的电路图。
图5是示出根据另一实施例的前端电路的构造图。
图6是示出根据另一实施例的前端电路的电路图。
图7是示出根据实施例的前端电路的损耗特性的曲线图。
图8是示出根据实施例的前端电路的线性度的曲线图。
在整个附图和具体实施方式中,相同的参考标号表示相同的元件。附图可不成比例,并且为了清楚、说明和方便,附图中的元件的相对大小、比例和描绘可被夸大。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式来帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而,对于本领域的普通技术人员来说,在此描述的方法、设备和/或系统的各种变化、修改和等同物将是明显的。对于本领域的普通技术人员将明显的是,在此描述的操作的顺序仅仅是示例,并且不限于在此阐述的顺序,而是除了必须按特定顺序发生的操作之外,也可以对在此描述的操作的顺序进行改变。此外,为了更加清楚和简洁,本领域的普通技术人员所公知的功能和构造的描述可能被省略。
在此描述的特征可以以不同形式被实施,并且不应被解释为受限于在此所描述的示例。更确切地说,提供在此描述的实施例,以使得本公开将是彻底的和完整的,并将本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。
在整个说明书中,将理解的是,当元件(诸如,层、区域或晶圆(基底))被称为“在”另一元件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件时,该元件可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”或“结合到”另一元件,或者可存在介于中间 的其它元件。相反,当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时,不存在介于中间的元件或层。相同的标号始终表示相同的元件。如在此所使用的,术语“和/或”包括相关列出的项中的一个或更多个的任一项及所有组合。
将清楚的是,虽然在此可使用术语第一、第二、第三等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分,但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分进行区分。因此,在不脱离示例性实施例的教导的情况下,以下讨论的第一构件、组件、区域、层或部分可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了方便描述附图中所示的一个元件与另一元件之间的关系,在此可使用空间关系术语,诸如,“在……上方”、“上部”、“在……下方”、“下部”等。将理解的是,除了附图中绘出的方位外,空间关系术语还意在包含使用或运行中的装置的不同方位。例如,如果附图中的装置被翻转,那么被描述为“在”其它元件“上方”或“上部”的元件将被定位为“在”所述其它元件的“下方”或“下部”。因此,术语“在……上方”可根据附图的特定方向而包含在“在……上方”以及“在……下方”两种方位。装置可以其他方式定位(旋转90度或处于其它方位),并且可相应地解释在此使用的空间关系术语描述。
在此使用的术语仅用于描述特定实施例,并非意在限制。如在此所使用的,单数形式也意在包括复数形式,除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解的是,当用在该说明书中时,术语“包含”和/或“包括”指定陈述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的分组,但是不排除存在或添加一个或更多个特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的分组。
在下文中,将参照示出实施例的示意图描述实施例。例如,在附图中,由于制造技术和/或公差,可能出现示出的形状的变形。因此,例如,实施例不应该被解释为受限于在此示出的区域的特定形状,而应该被解释为包括由制造导致的变形。以下实施例也可由它们中的一个或组合构成。
图1是示出根据实施例的前端电路的构造示意图。
参照图1,前端电路100包括旁路电路110和放大器120。在一些实施例中,前端电路100还包括发送和接收开关130。
旁路电路110和放大器120在输入端子与输出端子之间彼此并联连接。
输入端子可连接至天线,并且输出端可连接至预定的控制电路,诸如,包括控制器、处理器或逻辑的Wi-Fi控制集成电路(IC)。预定的控制电路可利用任何适合的有线或无线传输方案,诸如,Wi-Fi、蓝牙(R)、Zigbee(R)、近场通信(NFC)、以太网等。
旁路电路110和放大器120中的一个根据控制器(未示出)的开关控制操作被启动。例如,当前端电路100接收到弱信号时,接收到的信号通过放大器120被放大并被提供到输出端。相反地,当前端电路100接收到强信号时,接收到的信号经由旁路电路110被提供到输出端,而不通过120进行放大。控制器对旁路电路110和放大器120执行开关控制操作,以经由旁路电路110和放大器120中的一个将接收到的信号提供到输出端。
在一些实施例中,控制器包括用于感测接收到的和/或将被发送的信号的强度的部分,以确定接收到的信号将通过旁路电路110和放大器120中的哪一个(如上所述)。
旁路电路110包括串联连接的第一旁路开关111和第二旁路开关112。旁路电路110绕过放大器120,以根据第一旁路开关111和第二旁路开关112的开关操作以基本上直接的方式将接收到的信号重新规划路线到输出端。
放大器120与旁路电路110并联连接。放大器120对输入到放大器120的接收到的信号进行放大。
在一些实施例中,第一旁路开关111的一端连接至输入端子。第二旁路开关112的一端连接至第一旁路开关111的另一端,并且第二旁路开关112的另一端连接至输出端子。
在一些实施例中,第一旁路开关111和第二旁路开关112通过堆叠多个开关而被构造。随后参照图3对此进行描述。
在一些实施例中,第一旁路开关111和第二旁路开关112通过接收相同的开关控制信号来执行开关操作。例如,输入到第一旁路开关111的开关控制信号和输入到第二旁路开关112的开关控制信号可以是同一的。
在一些实施例中,第一旁路开关111和第二旁路开关112将旁路电路110的输入/输出阻抗匹配至大约50欧姆。即,因为旁路电路110包括的不是一个开关而是一对开关,所以旁路电路110可实现阻抗匹配。由此,根据所述实施例的前端电路100改善了损耗特性并改善了线性度。
发送和接收开关130的一端连接至输入端子,并且发送和接收开关130 的另一端连接至放大器120和旁路电路110。
在一些实施例中,当前端电路100执行接收操作时,发送和接收开关130保持在接通状态。当前端电路100执行发送操作时,发送和接收开关130变为断开状态。在这种情况下,尽管为了简洁和清楚在附图中未示出,但是前端电路100还包括连接至天线并在发送操作期间被启动的其它路径。
图2是示出根据本公开的另一实施例的前端电路的构造图。根据图2中示出的实施例,旁路电路110还包括缩小器113。在所述实施例中的除了缩小器113以外的部件可根据参照图1描述的部件进行理解,并且为了清楚和简洁,在此将不再重复。
在一些实施例中,旁路电路110包括:第一旁路开关111,第一旁路开关111的一端连接至输入端子;缩小器113,缩小器113的一端连接至第一旁路开关111的另一端,被构造为缩小输入信号;第二旁路开关112,第二旁路开关112的一端连接至缩小器113的另一端,第二旁路开关112的另一端连接至输出端。
缩小器113串联连接在第一旁路开关111与第二旁路开关112之间。缩小器113缩小输入信号(诸如,通过衰减)。这样的缩小可基于信号强弱、强度或幅度大于预定阈值或者基于其它措施。
由于根据实施例的第一旁路开关111和第二旁路开关112针对输入/输出阻抗的匹配而被设计,因此使用附加的缩小器113来缩小输入信号。因此,根据实施例,旁路的输入信号保持在宽频范围内具有优异平坦度的损耗特性。
根据实施例的这样的缩小器113随后将参照图4进行描述。
图3是示出在图1和图2中示出的旁路的实施例的电路图。
参照图3,第一旁路开关111具有堆叠有多个开关M1、M2、M3和M4的结构。所述开关可以是相互连接的晶体管或其它适合的电子组件。多个开关M1、M2、M3和M4分别包括连接在源极与漏极之间的多个电阻器R12、R22、R32和R42,经由栅极电阻器R11、R21、R31和R41接收开关控制信号。
在第一旁路开关111中,第一开关M1是输入端子,并且第四开关M4是输出端子。然而,由于第一旁路开关111具有对称的结构,所以第四开关M4可以是输入端子,并且第一开关M1可以是输出端子。
尽管图3示出了堆叠有四个开关M1、M2、M3和M4的结构,但是开关 的数量仅仅是示例,并且可根据实施例进行各种变化。
第一旁路开关111和第二旁路开关112可具有相同的结构。第一旁路开关111和第二旁路开关112可具有相同的结构,并且因此可将输入/输出阻抗匹配为大约50欧姆。
图4是示出在图2中示出的缩小器的实施例的电路图。
缩小器113包括第一电阻器R1、第二电阻器R2和第三电阻器R3,第二电阻器R2和第三电阻器R3连接至第一电阻器R1的两端。
第一电阻器R1的一端连接至第一旁路开关111的另一端,并且第一电阻器R1的另一端连接至第二旁路开关112的一端。第一电阻器R1的电阻值根据输入信号的缩小率而确定。
第二电阻器R2的一端连接至第一电阻器R1的一端,并且第二电阻器R2的另一端接地。第三电阻器R3的一端连接至第一电阻器R1的另一端,并且第三电阻器R3的另一端接地。
尽管图4示出了π-型缩小器或衰减器电路,但是根据实施例,缩小器113可具有多种结构(诸如,T-型结构)。可采用任何适合的衰减器或缩小器结构(诸如,包括相互连接的固定电阻器或可变电位器的分压器网络)。
图5是示出根据另一实施例的前端电路的构造图。图5示出了放大器120的另一实施例。在所述实施例中的除了放大器120以外的组件可根据参照图1至图4描述的组件进行理解,并且为了清楚和简洁,在此将不再重复。
参照图5,放大器120包括第一放大开关121、放大部件123和第二放大开关122。
放大器120根据第一放大开关121和第二放大开关122的开关操作对接收到的信号进行放大。
第一放大开关121的一端连接至输入端子。放大部件123的一端连接至第一放大开关121的另一端,并且对接收到的信号进行放大。第二放大开关122的一端连接至放大部件123的另一端,并且第二放大开关122的另一端连接至输出端子。
在一些实施例中,第一放大开关121和第二放大开关122具有堆叠有多个开关的结构。例如,第一放大开关121和第二放大开关122具有图3中示出的结构。
在一些实施例中,第一放大开关121和第二放大开关122将放大器120 的输入/输出阻抗匹配为大约50欧姆。这可通过上面参照图1至图3描述的第一旁路开关111和第二旁路开关112的描述进行理解。
图6是示出根据另一实施例的前端电路的电路图。
参照图6,输入端子232连接至输入/输出开关130。
两条并联路径连接在输入/输出开关130与输出端子234之间。一条是通过旁路电路110的旁路路径,并且另一条是通过放大器121、123和122的放大支路。
放大器121、123和122包括第一放大开关121、第一放大部件211、第二放大部件212和第二放大开关122。第一放大开关121的一端连接至输入端子232。第一放大部件211的栅极端子连接至第一放大开关121的另一端,并且第一放大部件211的源极端子接地。第二放大部件212的源极端子连接至第一放大部件211的漏极端子,并且第二放大部件212的漏极端子连接至输出端子234。第二放大开关122的一端连接至第二放大部件212的另一端,并且第二放大部件212的另一端连接至输出端234。
图7包括示出根据实施例的前端电路的损耗特性的曲线图。
图7示出根据实施例的前端电路和现有的前端电路的损耗特性(S21)、输入回波损耗特性(S11)以及输出回波损耗特性(S22)。在曲线图中,虚线表示根据实施例的前端电路,实线表示现有的前端电路,现有的前端电路不采用根据实施例的一对开关。
如图7所示,相比于现有的前端电路,根据实施例的前端电路在2.4GHz处具有大约-7.0dB的损耗,并且呈现宽频带特性和优异的损耗平坦度。在示出输入回波损耗的S11中,根据实施例的前端电路的回波损耗在2.4GHz处大约是-15.4dB,这相比于现有的前端电路的大约-5.4dB是显著减小的值。在示出输出回波损耗的S22中,根据实施例的前端电路的输出损耗在2.4GHz处大约是-14.1dB,这相比于现有的前端电路的大约-5.5dB也是显著减小的值。
图8是示出根据实施例的前端电路的线性度的曲线图。
图8示出前端电路在三阶输入交调截取点(IIP3)或1dB增益压缩点(P1dB)的线性性能。根据实施例的前端电路的IIP3值大约是28.4dBm,这相比于现有的前端电路的大约7.4dBm是显著提高的值。另外,根据实施例的前端电路的P1dB值大约是24.5dBm,这相比于现有的前端电路的大约-2.5dBm也是显著提高的值。
执行在此描述的操作的设备、单元、部件、模块、装置、控制电路和其它组件通过硬件组件而实现。硬件组件的示例包括:控制器、传感器、发生器、驱动器以及本领域普通技术人员已知的任何其他电子组件。在一个示例中,通过一个或更多个处理器或计算来实现硬件组件。通过一个或更多个处理元件(诸如,逻辑门阵列、控制器与算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或本领域普通技术人员所知晓的能够以限定的方式来响应并执行指令以获得预期结果的任何其他装置或装置的组合)来实现处理器或计算机。在一个示例中,处理器或计算机包括(或连接至)存储通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件执行指令或软件(诸如,操作系统(OS)和在OS上运行的一个或更多个软件应用程序),以执行在此描述的操作。硬件组件还响应于指令或软件的执行而访问、操纵、处理、创建并存储数据。为了简单起见,在此描述的示例的描述中可使用单数形式的术语“处理器”或“计算机”,但是在其他示例中,使用多个处理器或计算机,或者,处理器或计算机包括多个处理元件或多种类型的处理元件,或包括多个处理元件和多种类型的处理元件二者。在一个示例中,硬件组件包括多个处理器,在另一示例中,硬件组件包括处理器和控制器。硬件组件具有不同的处理构造中的任意一种或更多种,其示例包括:单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多重处理装置、单指令多数据(SIMD)多重处理装置、多指令单数据(MISD)多重处理装置和多指令多数据(MIMD)多重处理装置。
在此描述的操作可通过以上所述的执行在此描述的操作的指令或软件的处理器或计算机来执行。
为了单独或集体地指示或构造处理器或计算机作为机用计算机或专用计算机进行操作来执行如上所述的通过硬件组件和所述方法执行的操作,用于控制处理器或计算机以实现硬件组件并执行如上描述的方法的指令或软件被编成计算机程序、代码段、指令或其任意组合。在一个示例中,指令或软件包括通过处理器或计算机直接地执行的机器代码,诸如,由编译器产生的机器代码。在另一示例中,指令或软件包括使用解释器通过处理器或计算机执行的高级代码。本领域普通技术人员中的程序员基于公开了执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法的附图中的框图和流程图以及说明书 中的相应的描述,可容易地编写指令或软件。
用于控制处理器或计算机以实现如上描述的硬件组件并执行如上描述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质之中或之上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘或本领域普通技术人员已知的能够以非暂时性方式存储指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并能够将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供到处理器或计算机以使处理器或计算机能执行指令的任何装置。在一个示例中,指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在连接网络的计算机系统上,以便通过处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行指令和软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构。
尽管本公开包含特定的示例,但是对于本领域普通技术人员将清楚的是,在没有脱离权利要求和它们的等同物的精神和范围的情况下,可以在形式上和细节上对这些示例做出各种改变。这里所描述的示例将被视为描述性含义,而不是为了限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其它示例中的相似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术,和/或如果以不同的方式组合描述的系统、构造、装置或者电路中的组件和/或用其它组件或者它们的等同物来替换或者补充描述的系统、构造、装置或者电路中的组件,则可以获得适当的结果。因此,本公开的范围不是由具体实施方式限定的,而是由权利要求和它们的等同物限定,并且在权利要求和它们的等同物的范围内的所有变型将被解释为包含于本公开中。如上所述,根据本公开的多个实施例,可改善前端电路的阻抗匹配和线性度。