用于可组合滤波器的适应性调谐网络制造技术

一种灵活的多路RF适应性调谐网络开关架构，其抵消了尤其是在基于载波聚合的无线电系统中由于耦接的RF频带滤波器的各种组合引起的阻抗失配情况。在一个版本中，数控可调谐匹配网络耦接到多路RF开关以便为RF频带滤波器的各种组合提供适应性阻抗匹配。可选地，一些或全部RF频带滤波器还包括相关联的数控滤波器预匹配网络以进一步改善阻抗匹配。在第二版本中，耦接到多路RF开关的一些或全部RF频带滤波器包括数控相位匹配网络以提供必要的每频带阻抗匹配。可选地，数控可调谐匹配网络也可以被包括在多路RF开关的公共端口上以提供额外的阻抗匹配能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可组合滤波器的适应性调谐网络相关申请的交叉引用本申请要求于2016年2月19日提交的题为“用于可组合滤波器的适应性调谐网络(AdaptiveTuningNetworkforCombinableFilters)”的美国专利申请系列第15/048,764号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
本专利技术涉及电子电路，并且更具体地涉及射频电子电路和相关方法。
技术介绍
简单的无线电系统通常在用于发送射频(RF)信号的一个RF频带和用于接收RF信号的单独的RF频带中进行操作。RF频带通常跨越一定范围的频率(例如每频带10至100MHz)，并且实际的信号发送和接收可以在这些频带的子频带中，间隔开以避免干扰。可替选地，可以将两个间隔较宽的RF频带分别用于信号发送和信号接收。诸如一些蜂窝电话系统的更先进的无线电系统可以在多个RF频带上进行操作以用于信号发送和接收，但是在任何一个时间仍然使用仅单个RF频带中的一个发送子频带和一个接收子频带，或者仅两个间隔较宽的发送RF频带和接收RF频带。这种多频带操作允许单个无线电系统可以与不同的国际频率分配和信号编码系统(例如CDMA、GSM)进行互操作。对于一些应用，国际标准机构已经标记了具有频带标签Bn(如B1、B3、B7等)的公共频带。可以在https://en.wikipedia.org/wiki/UMTS_frequency_bands找到这样的频带的一个列表。近年来，已经研制出一种被称为“载波聚合”(CA)的技术来增大RF无线电系统并且尤其是蜂窝电话系统的带宽。在被称为“频带间”模式的CA的一个版本中，蜂窝接收或发送可以同时发生在多个RF频带上(例如RF频带B1、B3和B7)。该模式要求根据所需的频带组合将接收或发射的RF信号同时传递通过多个频带滤波器。图1A是现有技术中可以在CA无线电系统中使用的RF信号开关和滤波器电路100的框图。在所示的示例中，天线101耦接到多路开关102，多路开关102进一步耦接到若干RF频带滤波器104。多路开关102可以以一次一个滤波器或以所选择的组合的方式来选择性地将天线101耦接到RF频带滤波器104。通常将以已知的方式利用场效应晶体管(FET)来实现多路开关102。一些或全部RF滤波器104将耦接到其他RF电路系统，诸如接收器、发射器或收发器(未示出)。在所示的示例中示出了针对三个频带B1、B3、B7的频带滤波器104。在操作中，在非CA模式下或结合CA模式，可以单独通过多路开关102将(例如针对RF频带B1、B3、B7的)组成RF频带滤波器104接入电路中。为了得到最优性能，必须将每个频带滤波器104及其预期的组合(例如，单独的B3、B1+B3同时和B1+B3+B7同时)与开关102和天线101进行阻抗匹配，通常以现代无线电电路的50欧姆的特性阻抗为标准。图1B是史密斯圆图(Smithchart)110，其示出了图1A所示的配置的三个模型滤波器的若干示例性组合的不匹配阻抗值的范围。在所示的示例中，可以看到B3频率仅以10MHz步进在1.810GHz至1.880GHz的频率范围上进行扫描，(针对单独的B3，以及将B1或B1+B7添加至B3的效果的)标绘点表明，不仅对于每个组合而且对于每个频率步进，匹配50欧姆的特性阻抗将需要不同的阻抗匹配量。因此，由于阻抗失配，RF信号开关和滤波器电路100不是CA无线电系统的实际解决方案。如果频带Bn的组合的数量小并且频带间隔足够远，则可以利用无源组合技术(例如“双工”或“三工”电路)将频带滤波器104组合成单个馈送点(即，不需要开关102)，上述技术利用经仔细调谐的固定匹配网络来组合多个滤波器并且近似地匹配阻抗。例如，图2是现有技术中的RF三工滤波器电路200的框图。一组滤波器104通过电感器Ln和电容器Cn的各种固定组合连接到天线101，这些电感器和电容器被设计用于将相应的滤波器104的阻抗与针对特定频带(例如B1、B3、B7)的天线101的阻抗进行匹配。所有的固定匹配电路元件必须被设计成相互补偿。然而，这样的架构会阻止选择性地改变频带组合，并且对于两个或三个以上的频带来说不实际。为了用少量频带来解决这个问题，可以无源地组合单独的频带滤波器组(例如组1＝B1+B3+B7、组2＝B34+B40和组3＝B38)，然后使用单刀多掷(SPnT)开关(例如SP3T)每次选择性地激活一个对应的、被无源组合的阻抗匹配电路。然而，这种方法仍然不灵活并且必须是针对每个频带组合定制设计的。此外，由于大量可能的这种频带组合和交叠或相邻的频率范围，所以对于大量的频带Bn来说使用无源组合基本上是不实际的。因此，需要有在不降低系统性能的情况下在可用于CA无线电系统的RF信号开关和滤波器电路中灵活地组合多个频带的能力。本专利技术解决了这个需求。
技术实现思路
本专利技术包括灵活的多路RF适应性调谐网络开关架构，其抵消了由于耦接的RF频带滤波器的各种组合引起的阻抗失配情况。在第一RF开关架构中，数控可调谐匹配网络耦接到多路RF开关，以便为RF频带滤波器的各种组合提供适应性阻抗匹配。可选地，一些或全部RF频带滤波器还包括相关联的数控滤波器预匹配网络以进一步改善阻抗匹配。在优选实施方式中，可调谐匹配网络和任何可选的滤波器预匹配网络与多路RF开关集成在集成电路(IC)上。在第二RF开关架构中，耦接到多路RF开关的一些或全部RF频带滤波器包括数控相位匹配网络以提供必要的每频带阻抗匹配。可选地，数控可调谐匹配网络也可以被包括在多路RF开关的公共端口上，以提供额外的阻抗匹配能力。在优选实施方式中，相位匹配网络和任何可选的可调谐匹配网络与多路RF开关集成在IC内。在附图和以下描述中阐述了本专利技术的一个或更多个实施方式的细节。根据说明书和附图并且根据权利要求书，本专利技术的其他特征、目的和优点将变得明显。附图说明图1A是现有技术中可以在CA无线电系统中使用的RF信号开关和滤波器电路的框图。图1B是示出图1A中所示配置的三个模型滤波器的若干示例性组合的不匹配阻抗值的范围的史密斯圆图。图2是现有技术中RF三工滤波器电路的框图。图3是适于在CA无线电系统以及其他应用中使用的RF信号开关和滤波器电路的一个实施方式的框图，该电路包括多路可调谐开关，并且可选地包括一组滤波器预匹配网络。图4是可调谐匹配网络的通用架构的框图。图5是可调谐匹配网络的第一实施方式的示意图。图6是可调谐匹配网络的第二实施方式的示意图。图7是可调谐匹配网络的第三实施方式的示意图。图8是数控FPM网络的一个实施方式的示意图。图9是示出能够动态地重配置的可调谐匹配网络拓扑的第一实施方式的框图。图10是示出能够动态地重配置的可调谐匹配网络拓扑的第二实施方式的框图。图11是包括通过一组对应的相位匹配网络耦接到一组两个或更多个RF频带滤波器的多路开关的RF信号开关和滤波器电路的一个实施方式的框图。图12是适于在图11所示的电路中使用的相位匹配网络的一个实施方式的示意图。图13是针对三个频带对图1A所示的现有电路进行模拟得到的CA频带滤波器的一个组合(B1+B3+B7)的插入损耗与频率的曲线图。图14是针对同样配置的CA频带滤波器和图13所示的频带对图3所示的新颖电路进行模拟得到的插入损耗与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，包括：(a)多路可调谐开关，所述多路可调谐开关具有(1)多个信号端口，每个信号端口被配置成耦接到对应的RF频带滤波器，以及(2)公共端口，所述多路可调谐开关被配置成在至少一种操作模式中将至少两个所选择的信号端口同时连接到所述公共端口；以及(b)数控可调谐匹配网络，所述数控可调谐匹配网络耦接到所述多路可调谐开关的所述公共端口，并且被选择性地控制以抵消由于将多于一个所选择的RF频带滤波器同时耦接到所述公共端口而引起的阻抗失配情况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.19 US 15/048,7641.一种多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，包括：(a)多路可调谐开关，所述多路可调谐开关具有(1)多个信号端口，每个信号端口被配置成耦接到对应的RF频带滤波器，以及(2)公共端口，所述多路可调谐开关被配置成在至少一种操作模式中将至少两个所选择的信号端口同时连接到所述公共端口；以及(b)数控可调谐匹配网络，所述数控可调谐匹配网络耦接到所述多路可调谐开关的所述公共端口，并且被选择性地控制以抵消由于将多于一个所选择的RF频带滤波器同时耦接到所述公共端口而引起的阻抗失配情况。2.根据权利要求1所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述多路可调谐开关和所述数控可调谐匹配网络被集成在同一集成电路芯片上。3.根据权利要求1所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，还包括至少一个滤波器预匹配网络，所述至少一个滤波器预匹配网络耦接到所述多路可调谐开关的对应的信号端口并且被配置成耦接到对应的RF频带滤波器。4.根据权利要求3所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述多路可调谐开关和所述至少一个滤波器预匹配网络被集成在同一集成电路芯片上。5.根据权利要求1所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述数控可调谐匹配网络包括数字可调谐电容器和/或数字可调谐电感器中的至少一者。6.根据权利要求1所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述数控可调谐匹配网络能够在至少两种类型的拓扑之间重配置。7.根据权利要求1所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述多路可调谐开关的至少一个信号端口包括对应的信号端口侧数控可调谐匹配网络。8.一种多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，包括：(a)多路可调谐开关，所述多路可调谐开关具有公共端口和多个信号端口，所述多路可调谐开关被配置成在至少一种操作模式中将至少两个所选择的信号端口同时连接到所述公共端口；以及(b)多个数控相位匹配网络，每个数控相位匹配网络耦接到所述多路可调谐开关的对应的信号端口并被配置成耦接到对应的RF频带滤波器，每个数控相位匹配网络被选择性地控制以抵消由于将多于一个所选择的RF频带滤波器同时耦接到所述公共端口而引起的阻抗失配情况。9.根据权利要求8所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述多路可调谐开关和所述多个数控相位匹配网络被集成在同一集成电路芯片上。10.根据权利要求8所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，至少一个数控相位匹配网络是数控可调谐匹配网络。11.根据权利要求8所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，至少一个数控相位匹配网络包括数字可调谐电容器和/或数字可调谐电感器中的至少一者。12.根据权利要求8所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，至少一个数控相位匹配网络能够在至少两种类型的拓扑之间重配置。13.根据权利要求8所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，还包括耦接到所述多路可调谐开关的所述公共端口的数控可调谐匹配网络。14.一种多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，包括：(a)多路可调谐开关，所述多路可调谐开关具有公共端口和多个信号端口并且被配置成在至少一种操作模式中将至少两个所选择的信号端口同时连接到所述公共端口；(b)多个RF频带滤波器，所述多个RF频带滤波器耦接到所述多路可调谐开关的对应的信号端口；以及(c)数控可调谐匹配网络，所述数控可调谐匹配网络耦接到所述多路可调谐开关的所述公共端口，并且被选择性地控制以抵消由于至少两个所选择的RF频带滤波器的至少一个组合被同时连接到所述公共端口而引起的阻抗失配情况。15.根据权利要求14所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述多路可调谐开关和所述数控可调谐匹配网络被集成在同一集成电路芯片上。16.根据权利要求14所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，还包括至少一个滤波器预匹配网络，所述至少一个滤波器预匹配网络耦接到所述多路可调谐开关的对应的信号端口并且被配置成耦接到对应的RF频带滤波器。17.根据权利要求16所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述多路可调谐开关和所述至少一个滤波器预匹配网络被集成在同一集成电路芯片上。18.根据权利要求14所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开关架构，其中，所述数控可调谐匹配网络包括数字可调谐电容器和/或数字可调谐电感器中的至少一者。19.根据权利要求14所述的多路射频(RF)适应性调谐网络开...

【专利技术属性】
技术研发人员：泰罗·塔皮奥·兰塔，凯文·罗伯茨，郑至杰，
申请(专利权)人：派瑞格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US