專利名稱：接口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將射頻(RF)天線與RF設(shè)備相連的接口電路。
背景技術(shù)：
各個(gè)國家的規(guī)章制定者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到大多數(shù)射頻譜未被有效利用。例如，世界上大多數(shù)地方蜂窩網(wǎng)絡(luò)頻帶是過載的，但是業(yè)余無線電和尋呼業(yè)務(wù)頻率并未如此。此外，固定頻譜分配阻止了未許可用戶使用極少使用的頻率(被指定給了特殊服務(wù)的那些頻率)，甚至當(dāng)這些用戶進(jìn)行的傳輸根本不會(huì)干擾指定的服務(wù)時(shí)。鑒于這個(gè)原因，已經(jīng)允許未許可用戶使用許可頻帶，只要這不會(huì)引起任何的干擾 (然而只要感測到合法用戶存在，就避免這種使用)。用于無線通信的這種范例稱為認(rèn)知無線電(cognitive radio)。因此，認(rèn)知無線電(CR)是用于無線通信的范例，其中網(wǎng)絡(luò)或無線節(jié)點(diǎn)改變發(fā)送或接收參數(shù)來有效地通信，同時(shí)避免干擾許可用戶或未許可用戶。典型地，改變通信參數(shù)是基于主動(dòng)監(jiān)視外部和內(nèi)部無線電環(huán)境中的若干因素的，比如，射頻頻譜、用戶行為和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。因此，CR通信設(shè)備可能需要通過檢測未使用頻譜，并在不會(huì)不利地干擾其它用戶的情況下將其共享，來感測頻譜。依據(jù)CR設(shè)備尋址電信信號(hào)的認(rèn)知水平，可以考慮多種檢測技術(shù)。在這些檢測技術(shù)中，能量檢測是用于感測頻譜是忙還是閑的最直接的技術(shù)。這種次優(yōu)的技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于輻射測定，這種次優(yōu)技術(shù)包括矩形波形成(squaring)設(shè)備、積分器和比較器。該技術(shù)可以在時(shí)域或頻域中實(shí)現(xiàn)。在頻域?qū)崿F(xiàn)中，在前端帶通濾波之后，使用傅立葉變換將接收到的信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換為頻域采樣。然后，通過將落在特定頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)采樣的能量與閾值的能量(例如，表示由接收機(jī)自身和周圍環(huán)境中的RF干擾引起的環(huán)境噪聲功率)相比較來實(shí)施信號(hào)檢測。確定閾值可能是重要的考慮事項(xiàng)，為了作為目標(biāo)的閾值，可能需要對(duì)噪聲水平Ntl 的精確知曉。典型地，噪聲是各種源的聚集，所述各種源不僅包括熱噪聲，還包括干擾。此外，噪聲可能由于增益變化、溫度、濾波以及接收機(jī)路徑上的任何損失而隨著時(shí)間改變。已知的是為了估計(jì)由發(fā)射機(jī)/接收機(jī)自身導(dǎo)致的噪聲，將關(guān)于已知噪聲源的開關(guān)元件添加到RF設(shè)備的天線前端。例如,如圖I所示，可以通過使用單刀雙擲(Single Pole Double Throw, SPDT)開關(guān)10來實(shí)現(xiàn)對(duì)RF接收機(jī)的噪聲的估計(jì),所述單刀雙擲開關(guān)10被安排為斷開天線12，并將RF接收機(jī)16切換到內(nèi)部負(fù)載(Rload)18。然后，可以在該負(fù)載上校準(zhǔn)噪聲。在這種常規(guī)接收機(jī)路徑中，如圖I所示，通常在RF設(shè)備16的輸入處采用功率檢測器20。然而，需要單刀雙擲(sroT)開關(guān)用于噪聲校準(zhǔn)的需求造成了插入損失 (insertion loss)并由此造成附加的噪聲影響。該增加的損失的典型值大約是0. 8dB,所以直接影響了噪聲值(noise figure)。

發(fā)明內(nèi)容
提出了一種實(shí)現(xiàn)寬帶RF信號(hào)的接收與發(fā)射的新前端或接口架構(gòu)。提出了使用加載有電阻器的偽傳輸線(pseudo transmission line),以允許對(duì)RF發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的噪聲進(jìn)行估計(jì)，這對(duì)認(rèn)知無線電(CR)所需的感測特征是有用的。與已知常規(guī)方法相比，實(shí)施例可以節(jié)省一個(gè)外部SPDT開關(guān)和一個(gè)電阻器。實(shí)施例還可以允許將接收機(jī)與發(fā)射機(jī)兩者連接在相同線路上，進(jìn)一步節(jié)省了另一 SPDT開關(guān)。實(shí)施例可以有助于改善RF設(shè)備的噪聲值并由此改善通信系統(tǒng)的靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種將RF天線與RF設(shè)備相連的接口電路，包括 第一端子，適于與RF天線相連；第二端子，適于與RF設(shè)備相連；電感負(fù)載，與第二端子相連；第一開關(guān)，適于將電感負(fù)載與第一端子相連；以及電阻負(fù)載，經(jīng)由第二開關(guān)與第二端子相連。RF設(shè)備可以是RF發(fā)射機(jī)、RF接收機(jī)、或RF收發(fā)機(jī)。電感負(fù)載可以包括多個(gè)串聯(lián)連接的電感器。第一和第二開關(guān)各自可以包括單刀單擲(SPST)開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 RF設(shè)備，所述RF設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的接口。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例，其中圖I是用于RF設(shè)備的常規(guī)前端的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于將RF天線與RF收發(fā)機(jī)相連的接口電路的示意圖；圖3示出了圖2電路用于RF收發(fā)機(jī)的接收模式的結(jié)構(gòu)；圖4示出了圖3電路用于RF收發(fā)機(jī)的發(fā)送模式的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式在不同附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來指示相同的部件和層，并且不對(duì)其進(jìn)行重復(fù)描述。提出的本發(fā)明基于不同功能的聚集，一般說來，這些不同功能對(duì)寬帶CR設(shè)備有用。這些組合的功能包括針對(duì)CR的噪聲開關(guān)校準(zhǔn)；寬帶匹配；以及簡化的半雙工通信。實(shí)施例可以提供這些功能，同時(shí)通過減少采用的SPDT開關(guān)的數(shù)目來最小化噪聲值。參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于將RF天線105與RF相連的接口電路 100。接口電路包括與RF天線105相連的第一端子115，以及經(jīng)由功率放大器122與RF收發(fā)機(jī)的Tx部分110相連的第二端子120。電感負(fù)載(Lg) 125與第二端子相連，以及第一單刀單擲(SPST)開關(guān)130適于將電感負(fù)載125與第一端子115相連。電阻負(fù)載Zc 135還經(jīng)由第二 SPST開關(guān)140與第二端子120相連。在這里，電感負(fù)載125包括串聯(lián)的第一電感器125a和第二電感器125b。RF收發(fā)機(jī)的Rx部分145與第一電感器125a和第二電感器125b之間的第三端子相連。在這里，Rx 部分145的第一元件是低噪聲放大器(LNA)。如果輸入阻抗是電容性的，與125a和125b的組合創(chuàng)建了偽傳輸線，從而創(chuàng)建了寬帶匹配網(wǎng)路。最后，功率檢測器150與第二端子相連。將理解，接口電路100的偽傳輸線性質(zhì)提供了阻抗匹配，并且為每個(gè)子部分創(chuàng)建了由以下等式(i)限定的特性阻抗Zc Zc =( )
\Cgs其中，通過將LNA輸入的柵電容(gate capacitance) (Cgs)與電感Lg整合,來形成偽傳輸線。所示實(shí)施例使用SPST開關(guān)140替代STOT，將Zc用作負(fù)載電阻器，來估計(jì)接收機(jī)的％。如圖3所示，例如，可以通過將第一 SPST開關(guān)130布置為將天線105斷開，并將第二 SPST開關(guān)140布置為將負(fù)載Zc 135與第二端子120相連，來實(shí)現(xiàn)噪聲校準(zhǔn)(noise calibration)?？梢栽谠撠?fù)載Z2135上校準(zhǔn)噪聲。此外，功率檢測器150可以用于向RF收發(fā)機(jī)的Rx部分145提供可變增益性質(zhì)，以優(yōu)化噪聲與線性度之間的權(quán)衡。在半雙工收發(fā)機(jī)的情況下，可以將實(shí)施例集成到任何前端無線電裝置中，以實(shí)現(xiàn)SPDT。此外，還可以(通過用另一 Rx替代Tx來)將這種結(jié)構(gòu)用作寬帶功率分離器 (splitter)。還可以允許(通過用另一 Tx替代Tx來)將不同的放大器(例如，針對(duì)窄帶而優(yōu)化的放大器)與寬帶單天線相連，將實(shí)施例用于Tx寬帶。因此，與常規(guī)方法相比，圖2的實(shí)施例具有簡化的設(shè)計(jì)。因?yàn)椴恍枰贚NA前面的 SPDT開關(guān)，所以所示實(shí)施例對(duì)噪聲值的影響較小。此外，因?yàn)樨?fù)載是匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分，所以不需要天線與負(fù)載之間的高度隔離。對(duì)于基于半雙工管道的系統(tǒng)通信的情況，所示實(shí)施例可以提供以下附加有益效果(i)發(fā)送部分連接在偽線路(pseudo-line)的末端，創(chuàng)建了發(fā)送路徑，而不需要附加開關(guān)。同樣，因?yàn)樵诮邮?發(fā)送(Rx/Tx)路徑之間不需要SPDT，所以對(duì)噪聲值的影響最小。如圖4所示，在Tx模式下，第二 SPST開關(guān)140關(guān)斷(即，保持打開)，與偽傳輸線的末端斷開，并由Tx路徑的輸出替代。(ii)提供了用于Tx/Rx路徑兩者的功率檢測器，而不用開關(guān)元件。如以上在背景技術(shù)部分說明的，在發(fā)送期間，輸出功率校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)可能需要功率檢測器。Rx路徑中也可能需要功率檢測器，以向Rx放大器提供可變增益性質(zhì)，以優(yōu)化噪聲與線性度之間的權(quán)衡。利用提出的方法，只采用一個(gè)功率檢測器。各種修改對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。為了說明目的以及簡化解釋，僅呈現(xiàn)了一段偽線路。應(yīng)意識(shí)到，可以將相同的方法擴(kuò)展到N段偽線路，其中N是大于I的整數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于將RF天線(105)與RF設(shè)備相連的接口電路(100)，所述接口電路包括 第一端子(115)，適于與RF天線相連；第二端子(120)，適于與RF設(shè)備相連；電感負(fù)載(125)，與第二端子相連；第一開關(guān)(130),適于將電感負(fù)載與第一端子相連；以及電阻負(fù)載(135)，經(jīng)由第二開關(guān)(140)與第二端子相連。
2.如權(quán)利要求I的接口電路，其中RF設(shè)備是RF收發(fā)機(jī)(110)。
3.如權(quán)利要求I或2的接口電路，其中電感負(fù)載(125)包括多個(gè)串聯(lián)連接的電感器 (125a,125b)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的接口電路，其中第一開關(guān)(130)和第二開關(guān)(140)各自均包括單刀單擲開關(guān)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的接口電路，還包括與第二端子(120)相連的功率檢測器 (150)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的接口電路，還包括第三端子，所述第三端子適于與另一 RF設(shè)備相連，其中第三端子經(jīng)由電感負(fù)載(125)與第一端子(115)和第二端子(120)相連。
7.如權(quán)利要求6的接口電路，其中所述另一RF設(shè)備是RF發(fā)射機(jī)。
8.—種RF設(shè)備，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的接口電路。
全文摘要
公開了一種將RF天線與RF設(shè)備相連的接口電路，包括第一端子，適于與RF天線相連；第二端子，適于與RF設(shè)備相連；電感負(fù)載，與第二端子相連；第一開關(guān)，適于將電感負(fù)載與第一端子相連；以及電阻負(fù)載，經(jīng)由第二開關(guān)與第二端子相連。
文檔編號(hào)H04B1/40GK102594391SQ20121000472
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者弗雷德里克·佛朗哥斯·維倫, 紀(jì)堯姆·勒貝利 申請人:Nxp股份有限公司