收发器制造技术

各方面和实施例提供了一种收发器，该收发器包括：传输信号路径；接收信号路径；可重新配置用于在传输信号路径或接收信号路径两者中使用的双向放大电路系统。放大电路系统包括至少一个谐振隧穿二极管；以及被配置为根据收发器要操作以传输还是接收信号来选择性地将放大电路系统耦合到收发器的传输路径或接收路径中的控制电路系统。根据方面和实施例的紧凑型和节能收发器系统认识到，谐振隧穿二极管的物理特性提供了一种用于简化收发器电路系统的机制，并且可以实现可以在高毫米波和太赫兹频率范围内操作的收发器布置。频率范围内操作的收发器布置。频率范围内操作的收发器布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】收发器


[0001]各方面和实施例涉及收发器和操作收发器的方法。具体地，示例涉及用于放大用于在无线电信系统中使用的收发器中的传输信号和接收信号两者的放大器。

技术介绍

[0002]无线通信设备(如智能手机、笔记本电脑和物联网(IoT)设备)的使用的增加对这些设备的电子设计和支持架构的硬件提出了一系列挑战。为了应对与无线通信网络相关的当前和未来的挑战，例如，包括高数据速率、高覆盖率、低延迟和IoT设备控制，需要先进的概念和系统。例如，这样的先进的概念和系统包括多天线波束成形系统、大规模MIMO系统和智能收发器解决方案。希望提供这样的先进的解决方案，并且确保这些解决方案在系统和设备成本、功耗和设计复杂性方面满足严格的要求。
[0003]因此，例如，对于多天线波束成形系统、大规模MIMO系统和/或IoT设备，需要可以以简单和低成本的方式实现的紧凑的节能的收发器解决方案。例如，应当认识到，多天线系统和大规模MIMO系统通常包括大量收发器，并且在无线通信系统中包括如此大量的收发器可能会导致：高复杂性、显著功耗和总系统成本增加。
[0004]EP3316488A1描述了一种紧凑型收发器概念，其特别适用于多天线大规模MIMO和/或IoT设备。描述了用于下行链路和上行链路的单个放大路径。通过使用两个RF开关、结合放大路径和适当的收发器控制，实现单个“可逆”放大路径。上述布置包括两个开关，这两个开关必须以协调的方式充分操作。
[0005]各方面认识到，目前仍需要以合理的制造成本提供具有低硬件复杂度的替代的紧凑型低功耗收发器。

技术实现思路

[0006]独立权利要求规定了本专利技术各种实施例的保护范围。本说明书中描述的不属于独立权利要求范围的示例和特征(如果有的话)应当解释为有助于理解本专利技术的各个方面和实施例的示例。
[0007]根据第一方面，提供了一种收发器，该收发器包括：传输信号路径；接收信号路径；可重新配置以在传输信号路径或接收信号路径两者中使用的双向放大电路系统，放大电路系统包括至少一个谐振隧穿二极管；以及被配置为根据收发器要操作以传输还是接收信号来选择性地将放大电路系统耦合到收发器的传输路径或接收路径中的控制电路系统。
[0008]第一方面认识到，谐振隧穿二极管(RTD)可以适合在用于在无线通信网络中使用的双向放大路径收发器电路中使用。谐振隧穿二极管是已知的电子半导体元件。在其最简单的形式中，谐振隧穿二极管包括半导体合金纳米外延层的垂直堆叠，这些外延层一起形成双势垒量子阱(DBQW)。双势垒量子阱通常由宽带隙III/V半导体(例如，厚度小于两纳米的砷化铝(AlAs))的两个势垒层和夹在其间的较低带隙材料(例如，厚度小于十纳米的砷化铟镓(InGaAs))形成。通过DBQW的电子载流子传输主要通过谐振隧穿量子效应发生。DBQW的
作用类似于用于测量电荷载流子的波函数的法布里
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佩罗干涉仪。这种功能性导致半导体组件的电流电压特性基本上呈N形。RTD之所以引人注目是因为与其他半导体器件相比，它们具有两个截然不同的特征，即：负微分传导(NDC)；以及极高频率的操作。
[0009]图1示意性地示出了与谐振隧穿二极管相关的电流与电压之间的特征N形关系。它是I
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V关系的N形，其中的一个区域(图1中(ii)与(iii)之间、或“下冲程区域”)被称为显示负微分传导，这会产生电增益。
[0010]RTD的高频操作源于谐振隧穿结构的性质，其形式为沿着载流子传输方向出现的极薄(纳米)层。RTD是目前在室温下操作的速度最快的纯固态电子器件，工作频率超过2太赫兹。
[0011]应当理解，负微分传导(以及由此产生的电增益)和高操作频率使RTD成为用于在无线通信网络组件中使用的一个有吸引力的候选。特别是，RTD可以被配置为例如作为放大器和振荡器进行操作，并且因此提供一种机制来减少电路内或芯片上提供给定功能所需要的电子组件和元件的数目。第一方面认识到，RTD从根本上起到振荡器的作用，由于其IV特性曲线的固有性质，RTD可以操作以提供放大，IV特性曲线示出负微分电阻/电导，并且在施加偏置电压以确保在NDC区域中的操作时提供电增益。当施加偏置电压，使得RTD在NDR区域外操作时，它可以用作接收器，特别是在考虑到在峰值电流点附近示出的灵敏度增加时。因此应当理解，RTD的操作方式与通常用于收发器的传统晶体管截然不同。第一方面认识到，RTD可以用作收发器中的双向放大路径的一部分，并且与收发器相关的RTD的使用可以实现简化的硬件布置，从而降低功耗，提高功能、速度和电路可靠性。特别是，例如，与经典晶体管相比，RTD是具有一个输入和一个输出的两端子器件，并且需要单个偏置电压来操作，而不同于经典晶体管，经典晶体管通常是三端子器件并且需要2或3个偏置电压。示例表明，RTD的使用可以在无线通信解决方案中提供更广泛的好处。即：关于提供与光纤前端传输的无缝集成，例如，在短程或毫微微蜂窝上下文中，以及在无线接入场景中，例如，具有集中式基带处理的光纤云无线电接入网，其中短程无线连接允许使用低功耗收发器。
[0012]示例表明，图1中示意性地所示的RTD的N形I
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V关系可以帮助收发器操作。应当理解，在以传输模式操作放大链中包括RTD的收发器时，将选择应用于RTD的偏置电压，使得RTD在图1所示的区域(ii)与(iii)之间操作。如前所述，该区域称为负微分传导区域。当作为接收器操作时，当偏压被选择为接近N形I
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V特性的峰值时，即在RTD器件最敏感的(ii)附近时，理想RTD条件满足。
[0013]第一方面特别认识到，在与EP3316488A1中所述的类似的紧凑收发器布置中使用RTD器件是可能的。特别是，EP3316488 A1中用于下行链路和上行链路的单个放大路径可以使用RTD来实现，与该布置相比，可以移除至少一个低噪声放大器。因此，实施例允许提供具有进一步降低的复杂性、提高的效率和可能更低的成本的替代收发器。与之前的布置相比，实施例可以提供不需要在低噪声放大器输出处提供开关的实现。移除该开关可以减轻损耗并且提高总收发器效率。
[0014]第一方面在高频应用方面可能特别有用。RTD具有高频能力，并且适用于100GHz及以上区域的应用，以使符合第一方面的收发器特别适合于高毫米波和THz应用。
[0015]第一方面提供了另一种紧凑的节能的收发器。该收发器可能特别适合无线通信应用。第一方面可以以低成本提供简单的放大链，特别适用于多天线系统、大规模MIMO和IoT
设备。符合第一方面的紧凑型节能收发器系统认识到，谐振隧穿二极管的物理特性提供了一种用于简化收发器电路系统的机制，并且可以实现可以在高毫米波和THz频率范围内操作的收发器布置。
[0016]收发器可以使得控制电路系统被配置为根据收发器的操作模式来调节与放大电路系统的至少一个谐振隧穿二极管相关联的电源电压。
[0017]收发器可以使得当收发器要操作以传输信号时，控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种收发器，包括：传输信号路径；接收信号路径；双向放大电路系统，可重新配置以在所述传输信号路径或所述接收信号路径两者中使用；所述放大电路系统包括至少一个谐振隧穿二极管；以及控制电路系统，被配置为根据所述收发器要操作以传输还是接收信号，选择性地将所述放大电路系统耦合到所述收发器的所述传输路径或所述接收路径中。2.根据权利要求1所述的收发器，其中所述控制电路系统被配置为根据所述收发器的操作模式，调节与所述放大电路系统的所述至少一个谐振隧穿二极管相关联的电源电压。3.根据权利要求2所述的收发器，其中当所述收发器要操作以传输信号时，所述控制电路系统被配置为将与所述至少一个谐振隧穿二极管相关联的所述电源电压调节为某个值，使得所述谐振隧穿二极管在与所述至少一个谐振隧穿二极管相关联的N形电流电压特性的负微分传导区域中操作。4.根据权利要求2所述的收发器，其中当所述收发器要操作以接收信号时，所述控制电路系统被配置为将与所述至少一个谐振隧穿二极管相关联的所述电源电压调节为某个值，使得所述谐振隧穿二极管在与所述至少一个谐振隧穿二极管相关联的N形电流电压特性的峰值区域中操作。5.根据任一前述权利要求所述的收发器，其中所述控制电路系统包括：开关、以及谐振隧穿二极管电源电压控制器，并且其中所述放大电路系统耦合在所述开关与天线连接器之间。6.根据任一前述权利要求所述的收发器，其中所述控制电路系统包括：循环器、以及谐振隧穿二极管电源电压控制器，并且其中所述放大电路系统耦合在所述循环器与天线连接器之间。7.根据任一前述权利要求所述的收发器，其中所述控制电路系统被...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：诺基亚通信公司，
类型：发明
国别省市：