专利名称：接口电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将射频(RF)天线与RF设备相连的接口电路。
背景技术：
各个国家的规章制定者已经认识到大多数射频谱未被有效利用。例如，世界上大多数地方蜂窝网络频带是过载的，但是业余无线电和寻呼业务频率并未如此。此外，固定频谱分配阻止了未许可用户使用极少使用的频率(被指定给了特殊服务的那些频率)，甚至当这些用户进行的传输根本不会干扰指定的服务时。鉴于这个原因，已经允许未许可用户使用许可频带，只要这不会引起任何的干扰 (然而只要感测到合法用户存在，就避免这种使用)。用于无线通信的这种范例称为认知无线电(cognitive radio)。因此，认知无线电(CR)是用于无线通信的范例，其中网络或无线节点改变发送或接收参数来有效地通信，同时避免干扰许可用户或未许可用户。典型地，改变通信参数是基于主动监视外部和内部无线电环境中的若干因素的，比如，射频频谱、用户行为和网络状态。因此，CR通信设备可能需要通过检测未使用频谱，并在不会不利地干扰其它用户的情况下将其共享，来感测频谱。依据CR设备寻址电信信号的认知水平，可以考虑多种检测技术。在这些检测技术中，能量检测是用于感测频谱是忙还是闲的最直接的技术。这种次优的技术已经被广泛用于辐射测定，这种次优技术包括矩形波形成(squaring)设备、积分器和比较器。该技术可以在时域或频域中实现。在频域实现中，在前端带通滤波之后，使用傅立叶变换将接收到的信号采样转换为频域采样。然后，通过将落在特定频带范围内的信号采样的能量与阈值的能量(例如，表示由接收机自身和周围环境中的RF干扰引起的环境噪声功率)相比较来实施信号检测。确定阈值可能是重要的考虑事项，为了作为目标的阈值，可能需要对噪声水平Ntl 的精确知晓。典型地，噪声是各种源的聚集，所述各种源不仅包括热噪声，还包括干扰。此外，噪声可能由于增益变化、温度、滤波以及接收机路径上的任何损失而随着时间改变。已知的是为了估计由发射机/接收机自身导致的噪声，将关于已知噪声源的开关元件添加到RF设备的天线前端。例如,如图I所示，可以通过使用单刀双掷(Single Pole Double Throw, SPDT)开关10来实现对RF接收机的噪声的估计,所述单刀双掷开关10被安排为断开天线12，并将RF接收机16切换到内部负载(Rload)18。然后，可以在该负载上校准噪声。在这种常规接收机路径中，如图I所示，通常在RF设备16的输入处采用功率检测器20。然而，需要单刀双掷(sroT)开关用于噪声校准的需求造成了插入损失 (insertion loss)并由此造成附加的噪声影响。该增加的损失的典型值大约是0. 8dB,所以直接影响了噪声值(noise figure)。
发明内容
提出了一种实现宽带RF信号的接收与发射的新前端或接口架构。提出了使用加载有电阻器的伪传输线(pseudo transmission line),以允许对RF发射机/接收机的噪声进行估计，这对认知无线电(CR)所需的感测特征是有用的。与已知常规方法相比，实施例可以节省一个外部SPDT开关和一个电阻器。实施例还可以允许将接收机与发射机两者连接在相同线路上，进一步节省了另一 SPDT开关。实施例可以有助于改善RF设备的噪声值并由此改善通信系统的灵敏度。根据本发明的一个方面，提供了一种将RF天线与RF设备相连的接口电路，包括 第一端子，适于与RF天线相连；第二端子，适于与RF设备相连；电感负载，与第二端子相连；第一开关，适于将电感负载与第一端子相连；以及电阻负载，经由第二开关与第二端子相连。RF设备可以是RF发射机、RF接收机、或RF收发机。电感负载可以包括多个串联连接的电感器。第一和第二开关各自可以包括单刀单掷(SPST)开关。根据本发明的另一方面，提供了 RF设备，所述RF设备包括根据本发明的接口。
现在将参考附图详细地描述本发明的示例，其中图I是用于RF设备的常规前端的示意图；图2是根据本发明实施例的用于将RF天线与RF收发机相连的接口电路的示意图；图3示出了图2电路用于RF收发机的接收模式的结构；图4示出了图3电路用于RF收发机的发送模式的结构。
具体实施例方式在不同附图中使用相同的附图标记来指示相同的部件和层，并且不对其进行重复描述。提出的本发明基于不同功能的聚集，一般说来，这些不同功能对宽带CR设备有用。这些组合的功能包括针对CR的噪声开关校准；宽带匹配；以及简化的半双工通信。实施例可以提供这些功能，同时通过减少采用的SPDT开关的数目来最小化噪声值。参考图2，示出了根据本发明实施例的用于将RF天线105与RF相连的接口电路 100。接口电路包括与RF天线105相连的第一端子115，以及经由功率放大器122与RF收发机的Tx部分110相连的第二端子120。电感负载(Lg) 125与第二端子相连，以及第一单刀单掷(SPST)开关130适于将电感负载125与第一端子115相连。电阻负载Zc 135还经由第二 SPST开关140与第二端子120相连。在这里，电感负载125包括串联的第一电感器125a和第二电感器125b。RF收发机的Rx部分145与第一电感器125a和第二电感器125b之间的第三端子相连。在这里，Rx 部分145的第一元件是低噪声放大器(LNA)。如果输入阻抗是电容性的，与125a和125b的组合创建了伪传输线，从而创建了宽带匹配网路。最后，功率检测器150与第二端子相连。将理解，接口电路100的伪传输线性质提供了阻抗匹配，并且为每个子部分创建了由以下等式(i)限定的特性阻抗Zc Zc =( )
\Cgs其中，通过将LNA输入的栅电容(gate capacitance) (Cgs)与电感Lg整合,来形成伪传输线。所示实施例使用SPST开关140替代STOT，将Zc用作负载电阻器，来估计接收机的％。如图3所示，例如，可以通过将第一 SPST开关130布置为将天线105断开，并将第二 SPST开关140布置为将负载Zc 135与第二端子120相连，来实现噪声校准(noise calibration)。可以在该负载Z2135上校准噪声。此外，功率检测器150可以用于向RF收发机的Rx部分145提供可变增益性质，以优化噪声与线性度之间的权衡。在半双工收发机的情况下，可以将实施例集成到任何前端无线电装置中，以实现SPDT。此外，还可以(通过用另一 Rx替代Tx来)将这种结构用作宽带功率分离器 (splitter)。还可以允许(通过用另一 Tx替代Tx来)将不同的放大器(例如，针对窄带而优化的放大器)与宽带单天线相连，将实施例用于Tx宽带。因此，与常规方法相比，图2的实施例具有简化的设计。因为不需要在LNA前面的 SPDT开关，所以所示实施例对噪声值的影响较小。此外，因为负载是匹配网络的一部分，所以不需要天线与负载之间的高度隔离。对于基于半双工管道的系统通信的情况，所示实施例可以提供以下附加有益效果(i)发送部分连接在伪线路(pseudo-line)的末端，创建了发送路径，而不需要附加开关。同样，因为在接收/发送(Rx/Tx)路径之间不需要SPDT，所以对噪声值的影响最小。如图4所示，在Tx模式下，第二 SPST开关140关断(即，保持打开)，与伪传输线的末端断开，并由Tx路径的输出替代。(ii)提供了用于Tx/Rx路径两者的功率检测器，而不用开关元件。如以上在背景技术部分说明的，在发送期间，输出功率校准和调节可能需要功率检测器。Rx路径中也可能需要功率检测器，以向Rx放大器提供可变增益性质，以优化噪声与线性度之间的权衡。利用提出的方法，只采用一个功率检测器。各种修改对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。为了说明目的以及简化解释，仅呈现了一段伪线路。应意识到，可以将相同的方法扩展到N段伪线路，其中N是大于I的整数。
权利要求
1.一种用于将RF天线(105)与RF设备相连的接口电路(100)，所述接口电路包括 第一端子(115)，适于与RF天线相连；第二端子(120)，适于与RF设备相连；电感负载(125)，与第二端子相连；第一开关(130),适于将电感负载与第一端子相连；以及电阻负载(135)，经由第二开关(140)与第二端子相连。
2.如权利要求I的接口电路，其中RF设备是RF收发机(110)。
3.如权利要求I或2的接口电路，其中电感负载(125)包括多个串联连接的电感器 (125a,125b)。
4.如前述权利要求中任一项的接口电路，其中第一开关(130)和第二开关(140)各自均包括单刀单掷开关。
5.如前述权利要求中任一项的接口电路，还包括与第二端子(120)相连的功率检测器 (150)。
6.如前述权利要求中任一项的接口电路，还包括第三端子，所述第三端子适于与另一 RF设备相连，其中第三端子经由电感负载(125)与第一端子(115)和第二端子(120)相连。
7.如权利要求6的接口电路，其中所述另一RF设备是RF发射机。
8.—种RF设备，包括根据前述权利要求中任一项的接口电路。
全文摘要
公开了一种将RF天线与RF设备相连的接口电路，包括第一端子，适于与RF天线相连；第二端子，适于与RF设备相连；电感负载，与第二端子相连；第一开关，适于将电感负载与第一端子相连；以及电阻负载，经由第二开关与第二端子相连。
文档编号H04B1/40GK102594391SQ20121000472
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月9日 优先权日2011年1月12日
发明者弗雷德里克·佛朗哥斯·维伦, 纪尧姆·勒贝利 申请人:Nxp股份有限公司