双工机和开关增强的制作方法

专利名称：双工机和开关增强的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及与电子设备相关联的噪声消除，更具体涉及用于双工机和开关增 强的噪声消除。
背景技术：
基站以及便携式计算或电子设备通常包括用于在信号和/或频率之间进行选择 的开关和双工机。然而，电磁干扰(EMI)干扰或其他干扰会影响这些开关和双工机的操作。 这些干扰会中断、阻塞、引起泄漏或使有效开关、双工机、滤波器或其他电路性能降级或受 限制。

发明内容
公开了一种适用于便携式电子设备和基站的信号选择器增强器。在一个实施例 中，该增强器可包括滤波器，用于从第一节点接收信号，且用于从第一节点提供经滤波的 信号输出，其中第一节点耦合至信号选择器；以及噪声消除器，用于接收经滤波的信号输 出，且用于在第二节点处提供经调节和经滤波的信号，其中第二节点耦合至信号选择器，且 其中信号选择器的操作被滤波器和噪声消除器配置增强。在一个实施例中，增强信号选择器操作的方法可包括将从第一节点接收的信号 滤波以根据其提供经滤波的信号，其中第一节点耦合至信号选择器；调节经滤波的信号输 出以在第二节点处提供经调节和经滤波的信号，其中第二节点耦合至信号选择器；以及将 经调节和经滤波的信号与信号选择器的输出组合，以使信号选择器的操作增强。在一个实施例中，信号模块可包括用于在信号选择器处接收和发射电磁信号的 天线；耦合至收发器的用于在第一节点处提供发射信号的发射器；耦合至收发器的用于在 第二节点处接收接收器信号的接收器；以及信号选择器增强器。


图1是示出示例信号选择器增强器配置的示意框图。图2是示出具有衰减器和耦合器的示例信号选择器增强器配置的示意框图。图3是示出用于开关中的三个端子中的每一个的示例信号选择器增强器结构的 示意框图。图4是示出用于双工机的三个端子中的每一个的示例信号选择器增强器结构的 示意框图。图5是示出使用噪声消除器的示例接收器的示意框图。图6是示出示例噪声消除器结构的示意框图。图7是示出增强信号选择器操作的示例方法的流程图。图8是示出示例多消除器配置的示意框图。
具体实施例方式特定实施例可包括对开关和/或双工机的增强以便增强它们的操作。这些增强可 包括用于消除噪声、干扰、发射器信号和/或毛刺(spur)的一个或多个消除器，诸如用于与 天线模块相关联的消除。多种检测器设计或直接分接电路也可用于特定实施例，以有效地 实现特定天线模式或特性以用于噪声信号提取。现参照图1，示出了示例信号选择器增强器配置的示意框图100。在该特定示例 中，收发器102 (例如数字或模拟收发器)可向发射功率放大器(TX-PA) 104提供信令，且可 从接收低噪声放大器(RX-LNA) 114接收信令。双工机106可用于将接收频率(例如从约 880MHz到约915MHz)和发射频率(例如从约925MHz到约960MHz)分开。双工机106因此 可提供防止发射频率在接收模式下被接收(反之亦然)的选择或切换，以及天线方向性。然 而，在某些应用中，由于信号隔离不够，可能存在从发射侧到接收侧的泄漏。在特定实施例中，信号选择器增强器116可设置成与双工机106基本并联，以改善 双工机的操作(例如隔离)。信号选择器增强器116可包括滤波器108，该滤波器108向经 调节的信号发生器或噪声消除器110提供经滤波的信号。本文所述的“噪声消除器”、“经调 节的信号发生器”或“消除器”可以是任何合适的信号调节器，诸如向经滤波信号提供增益、 相位和/或延迟调节的信号调节器。来自噪声消除器110的输出可在求和电路112处与来 自接收路径中双工机106的信号相加，然后送至RX-LNA 114。滤波器108能基本或至少部 分地匹配双工机106，且可以是任何合适的电路或功能变化。例如，滤波器108可以是双工 机106、延迟元件、滤波器元件(如图1的特定示例中所示)或相应的信号选择器(例如双 工机106)的任何合适的匹配变体的低质量版本或一部分。在本申请中，特定实施例可能不会因单个已知电位干扰信号(TX)而需要分接优 化。因此，固定的耦合信道可存在于无源(或有源)器件内，这仅随过程展开(process spread)变化。此外，在某些实施例中，可能不需要大量的软件，因为适当的参数可在基站或 子系统应用的制造测试期间添加，并存储在可擦写可编程只读存储器(EEPROM)闪存(例如 包含温度相关性查找表(LUT))中。此外，这样的双工机应用允许使用多个信号选择器增强 器和噪声消除器，诸如TX到RX泄漏减少、TX屏蔽清除和/或RX屏蔽清除。多个配置的示 例将在下文示出。特定实施例可为基站、蜂窝电话或任何合适的设备提供天线连接。因为发射与接 收侧之间的泄漏可被减少，从而接收器能与关联的发射器充分隔离，所以可接收到大动态 范围或频谱上的信号。因此，通过避免来自同一基站或相邻基站的发射器的干扰、而从其他 源接收信号，接收器灵敏度得以提高。例如，典型的隔离在15MHz偏置下可从约55dB提高 至约80dB。现参照图2，示出了具有衰减器和耦合器的示例信号选择器增强器配置的更详细 的示意框图200。在该示例中，信号选择器增强器116包括耦合器202以及衰减器206。例 如，在最优增强设定中，噪声消除器110的增益可接近或等于衰减器206的增益加上耦合器 202的增益。而且，图2的示例示出了可以是相应双工机106的较低质量变体的双工机204。现参照图3，示出了用于例如TX/RX开关中的三个端子中的每一个的示例信号选 择器增强器结构的示意框图300。在该示例中，开关302被设置为信号选择器，其具有通往 天线、TX侧以及RX侧的端子。这里，增强器116-A(例如，滤波器108-A和噪声消除器110-A)可定位于天线与RX路径之间，以有效地清除RX波谱。这能提供改善的滤波以避免来自其 他基站的干扰。因此，利用本质上可调谐和相对便宜的RX预滤波器机制可实现RX屏蔽改 善。对接收侧的此类改善也能避免RX-LNA的饱和。因此，噪声消除器110-A可改善信号选 择器(例如双工机、开关302等)的隔离。在一个应用中，双工机可用于码分多址(CDMA) 电话，因为发射频率是所接收到的频率。增强器116-B(例如滤波器108-B和噪声消除器110-B)可用于TX屏蔽改善。此 类改善可避免双工机中或TX预滤波器中的损耗更高，且能允许发射功率放大器(TX-PA)的 功率降低。例如，在接近TX边缘处可获得高达20dB的改善。一般而言，就泄漏方面而言， 开关比双工机更糟糕，因此确保发射器在发射侧充分“截止”以提供隔离改善是重要的。对于TX到RX隔离，增强器116-C (例如滤波器108-C和噪声消除器110-C)可如 图所示地添加。例如，与开关(或双工机)302匹配的一个相当或匹配的设备可提供作为消 除器路径中的滤波器108-C。例如，利用单消除器配置可在约20MHz上实现约15dB的改善， 而利用双消除器配置可在约35MHz上实现约15dB的改善。这种改善能将高端双工机的成 本降低约10倍，且将其板尺寸降低约4倍。现参照图4，示出了用于例如双工机中的三个端子中的每一个的示例信号选择器 增强器结构的示意框图400。这里，双工机204可输入噪声消除器110-C以便TX到RX的隔 离，如上所述。然而，双工机204还可输入噪声消除器110-B以便经由求和电路402的TX 屏蔽改善，且噪声消除器110-A可用于RX屏蔽改善。现参照图5，示出了利用噪声消除器的示例接收器的示意框图500。在该特定应用 中，用于全球定位系统(GPS)的天线模块可包括接收电磁信号并向第一 LNA 504-0提供所 接收信号的微带天线502。滤波器506 (例如表面声波(SAW)滤波器、带通滤波器等)可从 第一 LNA接收经放大的信号，并向第二 LNA 504-1提供信号以将经还原的信号耦合至同轴 电缆。当然，在某些实施例中可找出图5中所示特定示例的许多变型。例如，可选择用于 噪声消除器和检测器的多种或不同类型的滤波器、其他类型的放大器、滤波器和放大器器 件或部件的排序、以及不同的连接点(例如沿射频(RF)信号路径)。在一个示例中，有源 GPS天线可能不包括第二 LNA，反而第二 LNA可能是主印刷电路板(PCB)上的RF集成电路 (RF-IC)的一部分。在其他示例中，可使用用于放大或其他功能的其他类型的电路系统。此 外，本文中所述的检测器和噪声消除器也能检测和消除干扰、发射器信号以及毛刺。在特定实施例中，有源GPS噪声消除器天线结构可包括噪声消除器110和与天线 模块配合或者集成或相关联的检测器或直接支路508。因此，独立模块可利用添加至有源天 线的诸如超薄检测器(UTD)之类的适当检测器来建立。具有检测器508的噪声消除器110 可尽可能接近诸如在共同PCB上或一起的一配置中的作为有源/微带天线的有源天线放 置。或者，噪声消除器可放置在覆盖天线的有源器件(例如LNA、开关等)的屏蔽体下，且检 测器在屏蔽体上方。这样的放置能确保噪声信号之间的良好关联，从而得到良好的消除。总线(例如串行外围接口(SPI)、通用串行总线(USB)、内部集成电路总线(I2C) 等)可用于向另一部件的通信以优化消除。或者，固定设定可存储于诸如相关联的主机系 统的非易失型存储器(例如EEPROM闪存等)之类的本地存储器中，从而设定信息可下载到 该设备中。这样的固定设定可包括与用于消除的频率或其他信号特性有关的信息(例如，增益、绝对温度、温度系数等)。或者，此类存储器(例如闪存)可位于噪声检测和消除模块 内部，或包含在噪声消除器IC本身中。无论如何，噪声消除器可连接至诸如可从MediaTEK、 SiRF、Epson、Broadcom、Qualcom、Marvell、Dibcom、Megachips 等公司买到的标准 GPS、GSM、 MTV、WLAN或WiMAX芯片/芯片组，以使天线和LNA相对靠近。这样的配置提供低损耗同时 保持良好的接收。现参照图6，示出了示例噪声消除器结构的示意框图110。在该示例中，噪声消除 器110可实现为IQ调制器，该IQ调制器经由正交分路器602将输入信号分离成两个独立信 号，包括约90度异相的同相⑴信号和正交(Q)信号。从正交分路器602输出的信号(I、 Q)可以认为是正交的。正交分路器602可经由诸如LC、RC、LR、仅电容、全通或多相滤波器 之类的不同类型的电路来实现。该(I)信号被输入至第一可控放大器(例如可变增益放大器(VGA) 604-0)，而(Q) 信号被输入至第二可控放大器VGA 604-1，它们的输出经由求和电路606相加，从而产生经 移相和经放大的信号作为输出。可调节放大器VGA 604可经由压控模拟放大器、数控开关 型放大器或其它合适的可控放大器来实现。注意，放大器VGA 604中的一个或多个可以是 不可控的，而不背离本发明的范围。现参照图7，示出了增强信号选择器的示例方法的流程图700。该流程开始(702)， 且信号被滤波(例如经由滤波器108)，其中该信号还连接至开关或双工机(704)的输入 端。经滤波的信号然后可馈送至噪声消除器(例如110)以进行增益、相位和/或延迟调节 (706)。经滤波和经调节的信号可与开关或双工机(例如106)的输出耦合或求和，以使开 关或双工机的操作被增强(708)，从而完成该流程(710)。如以上所讨论的那样，通过使用 特定实施例的信号选择器增强器，开关泄漏可减少且隔离可改善。现参照图8，示出了示例多消除器配置的示意框图800。在该特定示例中，双工机 204可经由相应的求和电路112-1和112-2输入噪声消除器110-C1和110-C2，以改善双工 机106的TX到RX隔离。而且，双工机204可经由相应的求和电路402-1和402-2输入噪 声消除器110-B1和110-B2，以便TX屏蔽改善。在该示例中，两个或多个消除器(例如消除 器110-B1和110-B2以及消除器110-C1和110-C2)可增大带宽或相关联的隔离改善程度， 而与各个消除路径中选定的特定延迟无关。此类方法可允许要增强的信号选择器(例如双工机106)与相应的“匹配滤波 器”(例如双工机204)之间的更多不匹配，因此可应用于来自不同制造商和/或技术的多 种双工机，从而得到成本降低。而且，在出现大相变的频率范围中(例如在TX-RX转换区) 中，消除带宽可降低，而这可通过添加仅用于该区域的另一消除器而得到补偿。此外，当所 有消除器被激活以优化信号选择器增强结果时，各个消除器结构的选择器标记(notch)可 分别调节。本文所描述的增强器设计允许相关联开关和/或双工机的操作改善。在特定实施 例中，所检测到的噪声信号可被消除，以避免对相关联的开关和/或双工机的有害性能。多 个方面可适用于天线模块、基站、便携式计算设备、或其中开关和双工机隔离和性能可提高 的任何其他应用。虽然已经描述了本发明的特定实施例，但这些实施例的变化是可能的，且在本发 明的范围内。例如，虽然已经描述和示出了特定增强器配置和结构，但根据多个方面，也可包含其他电路系统和功能等。例如，虽然示出了特定滤波器和噪声消除器配置，但任何合适 类型的滤波、匹配、噪声检测和消除等可用于特定实施例。而且，根据特定实施例，也可包含 除基站、便携式计算设备等等之外的应用。任何合适的编程语言可用于实现本发明的功能性，包括C、C++、Java、汇编语言等。 可采用诸如面向过程或面向对象的不同编程技术。这些例程可在单个处理设备或多个处理 器上执行。虽然这些步骤、操作或计算可以特定顺序存在，但除非另作说明，该顺序在不同 实施例中可改变。在某些实施例中，在本说明书中按顺序示出的多个步骤可同时执行。本 文中所描述的操作顺序可中断、挂起或由诸如操作系统、内核等等之类的另一进程控制。这 些例程可在操作系统环境中运行，或作为占据全部或大部分的系统处理的独立例程。这些 功能可以硬件、软件或它们的组合来执行。在本文的描述中，提供了诸如部件和/或方法的示例之类的多个特定细节，以提 供对本发明的实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将能认识到，本发明的实施例 可在没有这一个或多个特定细节的情况下实施，或利用其它装置、系统、组件、方法、部件、 材料、零件和/或类似物来实施。在其它实例中，众所周知的结构、材料或操作未具体示出 或详细描述，以避免使本发明的实施例的方面不清楚。用于本发明的实施例的“计算机可读介质”可以是包含、储存用于或结合指令执行 系统、装置、系统或设备的程序的任何介质。计算机可读介质可以是例如但不限于半导体系 统、装置、系统、设备或计算机存储器。“处理器”或“处理”包括处理数据、信号或其它信息的任何硬件和/或软件系统、 机构或部件。处理器可包括具有通用中央处理单元、多个处理单元、用于实现功能性的专用 电路系统的系统或其它系统。处理不需要限于地理位置或具有时间限制。本文所描述的功 能和功能部件可通过不同位置和工作于不同时间的设备来实现。例如，处理器可“实时”、 “脱机”、“以批处理模式”等执行其功能。可使用并行、分布式或其他处理方法。在本说明书通篇中对“一个实施例”、“实施例”、“具体实施例”或“特定实施例” 的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例 中，且不一定包含在所有实施例中。因此，在本说明书通篇中的多个位置中，短语“在一个实 施例中”、“在实施例中”或“在特定实施例中”的分别出现不一定指的是同一实施例。此外， 本发明的任一特定实施例的特定特征、结构或特性可以任何合适的方式与一个或多个其它 实施例组合。应当理解，根据本文的示教，本文所描述和示出的实施例的其它变化和修改是 可能的，而且这些变化被认为是本发明的精神和范围的一部分。本发明的实施例可通过使用编程通用数字计算机、通过使用专用集成电路、可编 程逻辑器件、现场可编程门阵列、光学、化学、生物、量子或纳米工程系统、部件以及机制来 实现。一般而言，本发明的功能可通过本领域已知的任何方式来实现。例如，可使用分布式 或联网系统、部件和/或电路。通信或数据传输可以是有线的、无线的或通过其它方法。还能理解的是，附图/图中描述的一个或多个元件还能以更分离或集成的方式来 实现，或甚至在某些情况下去除或使之无效，就像根据具体应用有用一样。实现储存在计算 机可读介质中的程序或代码以允许计算机执行上述方法中的任一种也在本发明的精神和 范围内。此外，附图/图中的任何信号箭头应当被认为仅是示例性的而非限制性的，除非另作说明。此外，本文所使用的术语“或”一般旨在表示“和/或”，除非另作说明。部件或 步骤的组合也将被认为是注解性的，其中明白术语被呈现为单个或组合的能力并无区别。如本文的描述和所附权利要求中所使用，“一个(a) ”、“一个(an) ”以及“该(the)，， 包括复数，除非上下文明确另作说明。此外，如本文的描述和所附权利要求中所使用，
“在......中(in)”包括“在......中”和“在......上(on)”，除非上下文明确另作说明。所示的本发明的实施例的上述描述、包括摘要中的描述不旨在穷举或将本发明限 制为本文中所公开的精确形式。虽然本文中所描述的本发明的特定实施例和示例仅用于说 明目的，但如本领域技术人员所能认识和理解的那样，在本发明的精神和范围内的多个等 效修改是可能的。如图所示，根据本发明的所示实施例的上述描述可对本发明作出这些修 改，而且这些修改将被包括在本发明的精神和范围内。因此，虽然在本文中已参照本发明的特定实施例描述了本发明，但一定范围的修 改、多种变化和替换旨在上述公开内容中，而且将能理解的是，在某些实例中，可使用实施 例的某些特征而不相应使用其它特征，而不背离本发明的范围和精神。因此，可作出多种修 改以使特定情况或材料适应于本发明的实质范围和精神。本发明不旨在受限于所附权利要 求中所使用的特定术语和/或作为本发明的最佳实施方式的所公开的具体实施例，而本发 明将包括落在所附权利要求范围内的任何和所有实施例及其等价物。因此，本发明的范围仅由所附权利要求确定。
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权利要求
一种信号选择器增强器，包括滤波器，所述滤波器被配置成从第一节点接收信号，并根据所述信号提供经滤波的信号输出，其中所述第一节点耦合至信号选择器；以及噪声消除器，所述噪声消除器被配置成接收所述经滤波的信号输出，并在第二节点处提供经调节和经滤波的信号，其中所述第二节点耦合至所述信号选择器，以使所述信号选择器的操作被所述滤波器和所述噪声消除器配置增强。
2.如权利要求1所述的信号选择器增强器，其特征在于，所述噪声消除器被配置成消 除所检测到的干扰、噪声、不希望有的谐波以及毛刺。
3.如权利要求1所述的信号选择器增强器，其特征在于，所述滤波器被配置成与所述 信号选择器至少部分地匹配。
4.如权利要求1所述的信号选择器增强器，其特征在于，所述信号选择器包括双工机。
5.如权利要求1所述的信号选择器增强器，其特征在于，所述信号选择器包括开关。
6.如权利要求1所述的信号选择器增强器，其特征在于所述信号选择器耦合至天线；所述第一节点耦合至发射路径；以及所述第二节点耦合至接收路径。
7.如权利要求6所述的信号选择器增强器，其特征在于，还包括第二滤波器，所述第二滤波器耦合至第二噪声消除器，其中所述第二滤波器和所述第 二噪声消除器被配置在所述发射路径与所述天线之间；以及第三滤波器，所述第三滤波器耦合至第三噪声消除器，其中所述第三滤波器和所述第 三噪声消除器被配置在所述天线与所述接收路径之间。
8.如权利要求1所述的信号选择器增强器，其特征在于，还包括耦合在所述滤波器与 所述噪声消除器之间的可变增益衰减器。
9.如权利要求8所述的信号选择器增强器，其特征在于，还包括耦合器，所述耦合器被 配置成将来自所述第一节点的输入提供给所述滤波器。
10.如权利要求1所述的信号选择器增强器，其特征在于，所述噪声消除器包括正交分 路器，所述正交分路器被配置成向第一放大器提供第一分路输出，且向第二放大器提供第 二分路输出，其中所述第一和第二放大器的输出求和以形成所述噪声消除器的输出。
11.一种增强信号选择器操作的方法，所述方法包括将从第一节点接收的信号滤波，以根据所述信号提供经滤波的信号，其中所述第一节 点耦合至信号选择器；调节所述经滤波的信号以在第二节点处提供经调节和经滤波的信号，其中所述第二节 点耦合至所述信号选择器；以及将所述经调节和经滤波的信号与所述信号选择器的输出组合，以使所述信号选择器的 操作增强。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述调节所述经滤波的信号包括消除所 检测到的干扰、噪声、所述信号的谐波以及毛刺。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将所述信号滤波包括至少部分地匹 配所述信号选择器。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述调节所述经滤波的信号包括调节增 益、相位以及延迟中的至少一个。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述信号选择器包括双工机。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述信号选择器包括开关。
17.一种信号模块，包括天线，所述天线被配置成在信号选择器处接收和发射电磁信号；发射器，所述发射器耦合至收发器，所述发射器被配置成在第一节点处提供发射信号；接收器，所述接收器耦合至收发器，所述接收器被配置成在第二节点处接收接收器信 号；以及信号选择器增强器，包括滤波器，所述滤波器被配置成从所述第一节点接收信号，并根据所述信号提供经滤波 的信号输出，其中所述第一节点耦合至所述信号选择器；以及噪声消除器，所述噪声消除器被配置成接收所述经滤波的信号输出，并在所述第二节 点处提供经调节和经滤波的信号，其中所述第二节点耦合至所述信号选择器，而且其中所 述信号选择器的操作被所述滤波器和所述噪声消除器配置增强。
18.如权利要求17所述的信号模块，其特征在于，所述噪声消除器被配置成消除所检 测到的干扰、噪声、所述信号的谐波以及毛刺。
19.如权利要求17所述的信号模块，其特征在于，所述滤波器被配置成与所述信号选 择器至少部分地匹配。
20.如权利要求17所述的信号模块，其特征在于，所述信号选择器包括双工机。
全文摘要
本发明涉及用于双工机和开关增强的噪声消除。公开了适于便携式电子设备和基站的信号选择器增强器。在一个实施例中，该增强器可包括滤波器，用于从第一节点接收信号，且用于从第一节点提供经滤波的信号输出，其中第一节点耦合至信号选择器；以及噪声消除器，用于接收经滤波的信号输出，且用于在第二节点处提供经调节和经滤波的信号，其中第二节点耦合至信号选择器，且其中信号选择器的操作被滤波器和噪声消除器配置增强。
文档编号H04B7/155GK101895329SQ20101017451
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月28日 优先权日2009年4月29日
发明者W·S·哈恩 申请人:奎兰股份有限公司