專利名稱：接口電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于將射頻(RF)天線與RF設備相連的接口電路。
背景技術：
各個國家的規章制定者已經認識到大多數射頻譜未被有效利用。例如，世界上大多數地方蜂窩網絡頻帶是過載的，但是業余無線電和尋呼業務頻率并未如此。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的那些頻率)，甚至當這些用戶進行的傳輸根本不會干擾指定的服務時。鑒于這個原因，已經允許未許可用戶使用許可頻帶，只要這不會引起任何的干擾 (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知無線電(cognitive radio)。因此，認知無線電(CR)是用于無線通信的范例，其中網絡或無線節點改變發送或接收參數來有效地通信，同時避免干擾許可用戶或未許可用戶。典型地，改變通信參數是基于主動監視外部和內部無線電環境中的若干因素的，比如，射頻頻譜、用戶行為和網絡狀態。因此，CR通信設備可能需要通過檢測未使用頻譜，并在不會不利地干擾其它用戶的情況下將其共享，來感測頻譜。依據CR設備尋址電信信號的認知水平，可以考慮多種檢測技術。在這些檢測技術中，能量檢測是用于感測頻譜是忙還是閑的最直接的技術。這種次優的技術已經被廣泛用于輻射測定，這種次優技術包括矩形波形成(squaring)設備、積分器和比較器。該技術可以在時域或頻域中實現。在頻域實現中，在前端帶通濾波之后，使用傅立葉變換將接收到的信號采樣轉換為頻域采樣。然后，通過將落在特定頻帶范圍內的信號采樣的能量與閾值的能量(例如，表示由接收機自身和周圍環境中的RF干擾引起的環境噪聲功率)相比較來實施信號檢測。確定閾值可能是重要的考慮事項，為了作為目標的閾值，可能需要對噪聲水平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、濾波以及接收機路徑上的任何損失而隨著時間改變。已知的是為了估計由發射機/接收機自身導致的噪聲，將關于已知噪聲源的開關元件添加到RF設備的天線前端。例如,如圖I所示，可以通過使用單刀雙擲(Single Pole Double Throw, SPDT)開關10來實現對RF接收機的噪聲的估計,所述單刀雙擲開關10被安排為斷開天線12，并將RF接收機16切換到內部負載(Rload)18。然后，可以在該負載上校準噪聲。在這種常規接收機路徑中，如圖I所示，通常在RF設備16的輸入處采用功率檢測器20。然而，需要單刀雙擲(sroT)開關用于噪聲校準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)。

發明內容
提出了一種實現寬帶RF信號的接收與發射的新前端或接口架構。提出了使用加載有電阻器的偽傳輸線(pseudo transmission line),以允許對RF發射機/接收機的噪聲進行估計，這對認知無線電(CR)所需的感測特征是有用的。與已知常規方法相比，實施例可以節省一個外部SPDT開關和一個電阻器。實施例還可以允許將接收機與發射機兩者連接在相同線路上，進一步節省了另一 SPDT開關。實施例可以有助于改善RF設備的噪聲值并由此改善通信系統的靈敏度。根據本發明的一個方面，提供了一種將RF天線與RF設備相連的接口電路，包括 第一端子，適于與RF天線相連；第二端子，適于與RF設備相連；電感負載，與第二端子相連；第一開關，適于將電感負載與第一端子相連；以及電阻負載，經由第二開關與第二端子相連。RF設備可以是RF發射機、RF接收機、或RF收發機。電感負載可以包括多個串聯連接的電感器。第一和第二開關各自可以包括單刀單擲(SPST)開關。根據本發明的另一方面，提供了 RF設備，所述RF設備包括根據本發明的接口。


現在將參考附圖詳細地描述本發明的示例，其中圖I是用于RF設備的常規前端的示意圖；圖2是根據本發明實施例的用于將RF天線與RF收發機相連的接口電路的示意圖；圖3示出了圖2電路用于RF收發機的接收模式的結構；圖4示出了圖3電路用于RF收發機的發送模式的結構。
具體實施例方式在不同附圖中使用相同的附圖標記來指示相同的部件和層，并且不對其進行重復描述。提出的本發明基于不同功能的聚集，一般說來，這些不同功能對寬帶CR設備有用。這些組合的功能包括針對CR的噪聲開關校準；寬帶匹配；以及簡化的半雙工通信。實施例可以提供這些功能，同時通過減少采用的SPDT開關的數目來最小化噪聲值。參考圖2，示出了根據本發明實施例的用于將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，以及經由功率放大器122與RF收發機的Tx部分110相連的第二端子120。電感負載(Lg) 125與第二端子相連，以及第一單刀單擲(SPST)開關130適于將電感負載125與第一端子115相連。電阻負載Zc 135還經由第二 SPST開關140與第二端子120相連。在這里，電感負載125包括串聯的第一電感器125a和第二電感器125b。RF收發機的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的組合創建了偽傳輸線，從而創建了寬帶匹配網路。最后，功率檢測器150與第二端子相連。將理解，接口電路100的偽傳輸線性質提供了阻抗匹配，并且為每個子部分創建了由以下等式(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。所示實施例使用SPST開關140替代STOT，將Zc用作負載電阻器，來估計接收機的％。如圖3所示，例如，可以通過將第一 SPST開關130布置為將天線105斷開，并將第二 SPST開關140布置為將負載Zc 135與第二端子120相連，來實現噪聲校準(noise calibration)。可以在該負載Z2135上校準噪聲。此外，功率檢測器150可以用于向RF收發機的Rx部分145提供可變增益性質，以優化噪聲與線性度之間的權衡。在半雙工收發機的情況下，可以將實施例集成到任何前端無線電裝置中，以實現SPDT。此外，還可以(通過用另一 Rx替代Tx來)將這種結構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，針對窄帶而優化的放大器)與寬帶單天線相連，將實施例用于Tx寬帶。因此，與常規方法相比，圖2的實施例具有簡化的設計。因為不需要在LNA前面的 SPDT開關，所以所示實施例對噪聲值的影響較小。此外，因為負載是匹配網絡的一部分，所以不需要天線與負載之間的高度隔離。對于基于半雙工管道的系統通信的情況，所示實施例可以提供以下附加有益效果(i)發送部分連接在偽線路(pseudo-line)的末端，創建了發送路徑，而不需要附加開關。同樣，因為在接收/發送(Rx/Tx)路徑之間不需要SPDT，所以對噪聲值的影響最小。如圖4所示，在Tx模式下，第二 SPST開關140關斷(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，而不用開關元件。如以上在背景技術部分說明的，在發送期間，輸出功率校準和調節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，以優化噪聲與線性度之間的權衡。利用提出的方法，只采用一個功率檢測器。各種修改對于本領域普通技術人員來說是顯而易見的。為了說明目的以及簡化解釋，僅呈現了一段偽線路。應意識到，可以將相同的方法擴展到N段偽線路，其中N是大于I的整數。
權利要求
1.一種用于將RF天線(105)與RF設備相連的接口電路(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設備相連；電感負載(125)，與第二端子相連；第一開關(130),適于將電感負載與第一端子相連；以及電阻負載(135)，經由第二開關(140)與第二端子相連。
2.如權利要求I的接口電路，其中RF設備是RF收發機(110)。
3.如權利要求I或2的接口電路，其中電感負載(125)包括多個串聯連接的電感器 (125a,125b)。
4.如前述權利要求中任一項的接口電路，其中第一開關(130)和第二開關(140)各自均包括單刀單擲開關。
5.如前述權利要求中任一項的接口電路，還包括與第二端子(120)相連的功率檢測器 (150)。
6.如前述權利要求中任一項的接口電路，還包括第三端子，所述第三端子適于與另一 RF設備相連，其中第三端子經由電感負載(125)與第一端子(115)和第二端子(120)相連。
7.如權利要求6的接口電路，其中所述另一RF設備是RF發射機。
8.—種RF設備，包括根據前述權利要求中任一項的接口電路。
全文摘要
公開了一種將RF天線與RF設備相連的接口電路，包括第一端子，適于與RF天線相連；第二端子，適于與RF設備相連；電感負載，與第二端子相連；第一開關，適于將電感負載與第一端子相連；以及電阻負載，經由第二開關與第二端子相連。
文檔編號H04B1/40GK102594391SQ20121000472
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優先權日2011年1月12日
發明者弗雷德里克·佛朗哥斯·維倫, 紀堯姆·勒貝利 申請人:Nxp股份有限公司