可调谐宽带分配电路的制作方法
【专利摘要】本公开涉及可调谐宽带分配电路。公开了一种用于通过传输线传送无线信号的可调谐宽带分配电路。可调谐宽带分配电路可包括可编程增益缓冲器，其中可编程增益缓冲器的增益至少部分基于无线信号的频率。可调谐宽带分配电路还可包括配置成至少基于无线信号的频率来修改传输线的有效阻抗的调谐元件，其中调谐元件电耦合到传输线。
【专利说明】可调谐宽带分配电路
【技术领域】
[0001]一般来说，本公开涉及无线通信，以及更具体来说，涉及可调谐宽带分配电路(tunable wideband distribution circuit)。
【背景技术】
[0002]无线通信系统在多种电信系统、电视、无线电和其它媒体系统、数据通信网络以及其它系统中使用以用于使用无线发射器和无线接收器在远程点之间传送信息。发射器是一种电子装置，它通常借助于天线来传播诸如无线电、电视或其它电信之类的电磁信号。发射器常常包括信号放大器，该信号放大器接收射频或其它信号，将信号放大预定增益，并且传递经放大的信号。另一方面，接收器是一种电子装置，它也通常借助于天线来接收和处理无线电磁信号。在某些情况下，发射器和接收器可组合为称作收发器的单个装置。
[0003]期望通过一系列频带进行传送和/或接收的无线通信装置中的接收器可采用宽带分配电路将无线信号从无线通信装置的一部分传送给另一个。由于不同频带的不同特性，无线通信装置的性能可基于所选频率而发生变化。具体来说，由于传输线中的功率损耗的频率相关性质，分配电路中的信号的功率传递可能难以-如果不是不可能-对多个频率进行优化。因此，对于期望通过一系列频带进行传送和/或接收的无线通信装置，对于一个频率可能是最佳功率传递设置对于另一个频率可能是非最佳的。
【发明内容】
[0004]公开一种用于通过传输线传送无线信号的可调谐宽带分配电路。可调谐宽带分配电路可包括可编程增益缓冲器，其中可编程增益缓冲器的增益至少部分基于无线信号的频率。可调谐宽带分配电路还可包括配置成至少基于无线信号的频率来修改传输线的有效阻抗的调谐元件，其中调谐元件电稱合到传输线。
[0005]本公开的技术优点是本领域的技术人员通过本文所包含的附图、描述和权利要求书可显而易见的。通过权利要求书中具体指出的元件、特征和组合，将会至少实现和取得实施例的目的和优点。
[0006]要理解，以上的一般描述和以下的详细描述都是示范及说明性的，而不是对要求保护的本公开的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]为了更全面地了解本公开及其特征和优点，现在参照以下结合附图的描述，附图包括:
图1示出按照本公开的某些实施例的示例无线信号驱动器的简化框图；
图2示出按照本公开的某些实施例的示例无线信号驱动器的简化电路图；
图3示出按照本公开的某些实施例的示例可调谐宽带分配电路的高级电路图；
图4示出按照本公开的某些实施例的示例可调谐宽带分配电路的高级电路图；以及 图5示出按照本公开的某些实施例、用于设置可调谐宽带分配电路的适当组件的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0008]图1示出按照本公开的某些实施例的示例无线信号驱动器100的简化框图。为了简洁起见，无线信号驱动器100由频率源102、缓冲器驱动器104、传输线106、缓冲器接收器108和负载110来表示。在一些实施例中，频率源102可以是作为无线通信系统的组成部分的待传送射频(“RF”)信号的任何源。例如，在一些实施例中，无线信号驱动器100可以是作为蜂窝通信系统的组成部分所实现的电压控制振荡器。在一些实施例中，无线发射器可实现为包括本地振荡器(“L0”)的集成电路(“1C”)。在一些配置中，蜂窝通信系统可要求通过从700至2690 MHz的范围的频率进行通信。在一些实施例中，可能需要或期望有效地工作在这个范围之内的频率的部分或全部。对于示例频率范围，无线通信系统可要求工作在2800至5380 MHz的信号频率范围的芯片上L0。
[0009]另外,在一些实施例中，可将LO信号分配给许多发射/接收混合器块(transmit/receive mixer block)和/或一个或多个锁相环合成器块。根据无线通信系统的配置,这些发射接收混合器块和/或锁相环合成器块可远离(相对于IC的尺寸)LO源。随着距离增加，被消耗以传递适当幅度的LO信号的功率量对应地增加。例如，在上述频率范围之内，超过一纳米的距离极大地增加所需的功率量。
[0010]再次参照图1，示例无线信号驱动器示出一个示例实施例的高级图。频率源102例如可将2800 MHz的LO信号传递给缓冲器驱动器104。在一些实施例中，缓冲器驱动器104可在通过传输线106将频率源102所提供的信号传递给缓冲器接收器108之前放大该信号，如以下参照图2更详细描述。如以上更详细描述，传输线106可以是缓冲器驱动器104与缓冲器接收器108之间的任何适当传输线。在一些实施例中，传输线106可以是缓冲器驱动器104的一个或多个电路与缓冲器接收器108的一个或多个电路之间的IC路径。在一些实施例中，缓冲器接收器108可配置成进一步处理经由传输线106从缓冲器驱动器104所接收的信号，如以下参照图2更详细描述。例如，缓冲器接收器108可放大所接收信号，其功率可因通过传输线106的传输所导致的传输损耗而较低。在处理之后，信号则可传递给负载110。如以上更详细描述，负载110可以是配置成从频率源102接收信号的任何适当负载。例如，负载110可以是一个或多个:混合器、乘法器、除法器、复用器、接收器块、传输块和/或合成器块。
[0011]图2示出按照本公开的某些实施例的示例无线信号驱动器100的简化电路图。在一些实施例中，无线信号驱动器100可包括缓冲器驱动器104、传输线106和缓冲器接收器108。为了便于说明，元件104、108、110可对应于以上参照图1更详细描述的元件104、108、110。为了简洁起见，无线信号驱动器100示为从诸如以上参照图1更详细描述的频率源102之类的信号源来接收输入。无线信号驱动器100还示为输出信号、例如对以上参照图1更详细描述的负载110的信号。
[0012]再次参照图2，在一些实施例中，缓冲器驱动器104可包括晶体管202、204。如图2所示，晶体管202、204可以是配置成充当输入信号的放大器的CMOS晶体管。在放大信号之后，缓冲器驱动器104则可将信号沿传输线106传递给缓冲器接收器108。在一些实施例中，缓冲器接收器108可包括晶体管206、208。如图2所示，晶体管206、208可以是配置成充当输出之前的信号的放大器的CMOS晶体管。
[0013]如以上参照图1更详细描述，通过传输线106传送信号可引起功率损耗，这可影响无线通信系统的整体性能。因此，可能必要的或者重要的是，提供在沿传输路径的多个位置放大信号以便使性能为最大的一种方式。但是，对于通过大范围频率进行操作的无线传输系统的配置，可能难以实现适合于整个范围的频率的放大方案。也就是说，无线信号驱动器100的一段可展示取决于输入信号的频率的不同损耗特性。这可至少部分归因于那一段的阻抗值与输入信号的频率的相关性。可能需要或期望能够改变无线信号驱动器100的不同段的阻抗，以便优化跨无线信号驱动器100的输入信号的功率传递。
[0014]图3示出按照本公开的某些实施例的示例可调谐宽带分配电路300的高级电路图。如以上参照图1-2更详细描述，无线通信系统可包括无线信号驱动器，该无线信号驱动器在一些实施例中可包括缓冲器驱动器104、传输线106和/或缓冲器接收器108。按照本公开的某些实施例，可调谐宽带分配电路300还可包括一个或多个开关312和调谐元件306。在一些实施例中，以上参照图1-2更详细描述的传输线106可被认为分为多个段。例如，在图3的示例可调谐宽带分配电路300中，传输线106可包括一个或多个传输线段302、304。在一些实施例中，传输线段302可以是缓冲器驱动器104与调谐器元件306之间的传输线的部分，以及传输线段304可以是调谐器元件306与缓冲器接收器108之间的传输线的部分。虽然图3中示出两个传输线段302、304，但是多个传输线段可包含在任何给定实现中，而没有背离本公开的范围。同样，虽然图3中仅示出缓冲器驱动器104、调谐元件306和缓冲器接收器108的每个的一个，但是可调谐宽带分配电路300的特定实现可要求各元件的一个或多个。因此，多个元件可存在于任何特定实现中，而没有背离本公开的范围。
[0015]在一些实施例中，可调谐无线信号驱动器300可包括一个或多个开关312。开关312可用于启用缓冲器驱动器104的某些段。如以上参照图2更详细描述，缓冲器驱动器104可包括一个或多个段。各段可配置成将频率源信号放大某个量。一个或多个开关312可配置成启用缓冲器驱动器104的段中的一个或多个，由此修改应用于频率源信号的增益量。虽然图3中示出一个开关312，但是一个或多个开关可与可调谐宽带分配电路300—起而存在，而没有背离本公开的范围。
[0016]当缓冲器驱动器104的适当数量的段由适当数量的开关312来实现时，可将输入频率源放大必要或期望的量。这个放大信号则可在遇到调谐元件306之前通过传输线段302来传递。在一些实施例中，调谐元件306可以是配置成改变传输线的阻抗的电路元件的组合。作为说明性示例，调谐元件306可包括可变电容器308和可变电感器310。在其它配置中，调谐元件306可以包括仅一个调谐组件或者两个以上调谐组件，而没有背离本公开的范围。例如，如以下参照图4更详细描述，调谐元件可包括电感器和可变电容器。
[0017]此外，虽然图3中示出放置在传输线的中间(将传输线分为传输线段302、304)，但是调谐元件306可包含在沿传输线的任何位置，而没有背离本公开的范围。根据可调谐宽带分配电路300的特定设计配置，调谐元件306可放置在传输线的任一端或者沿线路的任何适当位置。放置的考虑因素可包括诸如期望电流水平之类的性能特性或者诸如空间和/或形状因数考虑因素之类的无线通信系统的物理特性。其它配置可要求其它考虑因素。
[0018]在一些实施例中，调谐元件306可用于改变传输线的有效长度。如以上参照图1更详细描述，在无线通信系统中，对于给定传输线长度，不同的频率经历不同的性能等级。也就是说，为了使功率传递得到优化，可能需要或期望给定频率具有优化传输线长度。但是，在可要求无线信号驱动器以传送和/或接收大范围的频率的无线通信系统中，不一定始终有可能对各频带调整传输线的物理长度。因此，一些频率将比其它频率经历更有效的功率传递。但是，在一些实施例中，调谐元件306可配置成以便改变与传输线串联的阻抗量，由此改变传输线的总阻抗。这可适当地产生传输线的更长或更短有效长度。例如，较高频带可要求比较低频带较短的有效传输线长度。如以下参照图4-5更详细描述，调谐元件306可采用给定无线信号驱动器所需的多个频带的设定来配置。当无线通信系统想要以特定频率进行传送和/或接收时，它可通知调谐元件306。调谐元件306则可调整其组件的设定，以便提供与所识别频率关联的适当阻抗值。按照这种方式，可优化给定频带的功率传递。
[0019]图4示出按照本公开的某些实施例的示例可调谐宽带分配电路460的高级电路图。在一些实施例中，无线信号驱动器460可包括多个输出频率源。在所示示例中，可调谐宽带分配电路460包括:频率源402，即提供2.6 - 4.1 GHz范围之内的输入的电压控制振荡器；以及频率源404，即提供3.6 - 5.6 GHz范围之内的输入的电压控制振荡器。频率源402、404作为示例来提供以帮助理解，而不是要限制本公开的范围。在一些实施例中，可调谐宽带分配电路460可包括开关406、408。开关406、408可以是配置成分别传递频率源402、404的信号的电子和/或机械控制开关。例如，在被激活时，开关406可配置成使来自频率源402的信号能够传递到缓冲器驱动器104。类似地，在被激活时，开关408可配置成使来自频率源404的信号能够传递到缓冲器驱动器104。
[0020]在一些实施例中，可调谐宽带分配电路460还可包括一个或多个缓冲器驱动器104。如以上参照图1-3更详细描述，缓冲器驱动器104可以是配置成放大从频率源402、404所输入的信号的放大器。应用于输入信号的增益量可根据输入信号的频率而改变，如以上参照图1-3更详细描述。在被放大之后，信号则可传递到传输线。
[0021]在一些实施例中-如以上参照图3更详细描述，在传输线的中间引入一个或多个调谐元件时，与调谐宽带分配电路460关联的传输线可被认为分为多个传输线段。在图4的说明性示例中，传输线分为五个传输线段410、414、416、418、422。根据特定配置，可通过无线通信系统的特性来控制传输线的总长度以及某些组件的放置，如以上参照图3更详细描述。在该说明性示例中，缓冲器驱动器104与缓冲器接收器108之间的总传输线长度为6100 nmym0这个距离对于其它配置可以更大或更小。另外，传输线段410、414、416、418、422示为长度分别为1750 μ m, 1750 μ m, 100 μ m, 1250 μ m 1250 μ m。在其它配置中，传输线段(若有的话)的数量可以更大或更小，以及那些段的长度可以比所示的更大和/或更小。
[0022]在该示例中，传输线段410可以是缓冲器驱动器104与调谐元件412之间的传输线的部分。传输线段414可以是调谐元件412和开关432与传输线相交的点之间的传输线的部分。传输线段416可以是调谐元件、开关432与传输线相交的点和开关434与传输线相交的点之间的传输线的部分。传输线段418可以是开关434与传输线相交的点和调谐元件420之间的传输线的部分。传输线段422可以是调谐元件420与缓冲器接收器108之间的传输线的部分。
[0023]在一些实施例中，可调谐宽带分配电路460可包括多个调谐元件，如以上参照图3更详细描述。在该说明性示例中，可调谐宽带分配电路460包括两个调谐元件412、420，各包括电感器和可变电容器。在一些实施例中，多个调谐元件可允许无线通信系统的设计人员在确定如何最好地调谐可调谐宽带分配电路460方面的更大灵活性。调谐元件412、420的电感器和可变电容器可以是调谐所选传输线段的阻抗值所需的任何适当值。例如，给定传输线段410、414的长度，调谐元件412的电感器的适当值可以为1.62 nH。作为附加示例，给定传输线段418、422的长度，调谐元件420的可变电容器的适当值可以为2.7 nH。在一些实施例中，可变电容器可实现为多个可变电容器。例如，调谐元件412的可变电容器可实现为最大电容为102毫微微法拉的16个可变电容器(表不为16X102f)。在相同或备选实施例中，调谐元件412还可包括辅助可变电容器。作为说明性示例，这个电容器可具有10X102f的值。类似地，调谐元件420的可变电容器的适当值可以是12X102f。在相同或备选实施例中，调谐元件420还可包括辅助可变电容器。作为说明性示例，这个电容器可具有7X102f的值。
[0024]在一些实施例中，可调谐宽带分配电路460还可包括开关432、434。开关432、434可配置成启动适当输入信号的输出。例如，开关432可配置成启动频率源402的输出。例如，开关434可配置成启动频率源404的输出。接着开关432、434，可以是一个或多个输出缓冲器436、438。在一些实施例中，可能需要或期望放大在输出缓冲器436、438所接收的信号。例如，在包括蜂窝通信的无线通信系统中，可能需要或期望放大输出信号，以便使蜂窝数据传输为最大。从输出缓冲器436、438，输出信号可转到无线网络系统440、442。作为说明性示例，在蜂窝传输的情况下，输出信号可配置成按照与第二代蜂窝电信网络(“2G”)、第三代蜂窝电信网络(“3G”)和/或长期演进蜂窝电信网络(“LTE”)兼容的协议来传送数据。
[0025]在一些实施例中，可调谐宽带分配电路460还可包括合成器元件430。在可调谐宽带分配电路460的一些配置中，可能需要或期望包括合成器元件430，以便保持无线网络系统的期望性能等级。在一些实施例中，合成器元件430可包括缓冲器接收器108、除法器424、复用器426和预定标器(prescaler) 428。
[0026]在操作中，可调谐宽带分配电路460的设计人员可确定哪些频带对于可调谐宽带分配电路460的优化是重要的。例如，可能需要或期望优化3 GHz,4 GHz和5 GHz频带中的可调谐宽带分配电路460。在这些频率的每个，可调谐宽带分配电路460中的传输线的阻抗可改变。因此，功率传递可能是次佳的。通过对可调谐宽带分配电路460的行为进行建模，可确定调谐元件412、420的设定。例如，调谐元件412、420可具有0、5、10和15的可能设定。在这个示例中，这些设定对应于与四个二进制数对应的值:分别为0000、0101、1010和1111。在这个示例中，二进制数表示是否启用以上更详细描述的四个可变电容器的每个。因此，例如，零(0000)的设定表示关断全部四个可变电容器。同样，15(1111)的设定表示启用全部四个可变电容器。虽然示出这四个设定，但是在给定配置中可实现更多、更少或者不同的设定，而没有背离本公开的范围。
[0027]由于建模，可确定O设定最适合于3 GHz频带,5设定最适合于4 GHz频带，10设定还提供4 GHz频带的良好性能，以及15设定最适合于5 GHz频带。
[0028]下表I示出使用调谐元件412、420的各种值在各种频带的传输线阻抗的一些示例建模值。[0029]表1
【权利要求】
1.一种用于通过传输线传送无线信号的可调谐宽带分配电路，所述可调谐宽带分配电路包括:
可编程增益缓冲器，其中所述可编程增益缓冲器的增益至少部分基于所述无线信号的频率；以及
调谐元件，配置成至少基于所述无线信号的频率来修改所述传输线的有效阻抗，其中所述调谐元件电耦合到所述传输线。
2.如权利要求1所述的可调谐宽带分配电路，还包括配置成在多个本地振荡器之中进行选择的多个开关，其中所述多个本地振荡器配置成在多个频带提供信号。
3.如权利要求2所述的可调谐宽带分配电路，其中，所述多个频带处于射频范围之内。
4.如权利要求1所述的可调谐宽带分配电路，其中，所述调谐元件包括可变电容器。
5.如权利要求1所述的可调谐宽带分配电路，其中，所述调谐元件包括可变电感器。
6.如权利要求1所述的可调谐宽带分配电路，其中，所述传输线的有效阻抗包括非零电抗。
7.一种无线通信系统，包括:
无线基带处理器，配置成工作在多个射频；
天线；
可调谐宽带分配电路，用于在所述可调谐宽带分配电路中的传输线上传送无线信号，所述可调谐宽带分配电路包括:
可编程增益缓冲器，其中所述可编程增益缓冲器的增益至少部分基于所述无线信号的频率；以及
调谐元件，配置成至少基于所述无线信号的频率来修改所述传输线的有效阻抗，其中所述调谐元件电耦合到所述传输线。
8.如权利要求7所述的无线通信系统，还包括配置成在多个本地振荡器之中进行选择的多个开关，其中所述多个本地振荡器配置成在多个频带提供信号。
9.如权利要求8所述的无线通信系统，其中，所述多个频带处于射频范围之内。
10.如权利要求7所述的无线通信系统，其中，所述调谐元件包括可变电容器。
11.如权利要求7所述的无线通信系统，其中，所述调谐元件包括可变电感器。
12.如权利要求7所述的无线通信系统，其中，所述传输线的有效阻抗包括非零电抗。
13.一种用于优化可调谐宽带分配电路中的无线信号的功率传递的方法，所述方法包括:
确定可编程增益缓冲器的多个设定，所述多个设定至少基于期望频带，所述期望频带从多个频带之中来选择；
确定调谐元件的多个设定，所述多个设定至少基于期望频带，所述期望频带从多个频带之中来选择；
接收所述期望频带的指示；
按照可编程增益缓冲器的多个设定和所述期望频带的指示来设置所述可编程增益缓冲器；以及
按照所述调谐元件的多个设定和所述期望频带的指示来设置所述调谐元件。
14.如权利要求13所述的方法，还包括检查所述期望频带是否已经改变。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述多个频带处于射频范围之内。
16.如权利要求13所述的方法，其中，所述调谐元件配置成至少基于所述无线信号的频率来修改可调谐无线接收器的传输线的有效阻抗，其中所述调谐元件电耦合到所述传输线。
17.如权利 要求16所述的方法，其中，所述传输线的有效阻抗包括非零电抗。
【文档编号】H04B1/40GK103634018SQ201310374809
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】C.罗伯茨, R.艾哈迈德, L.伦特 申请人:英特尔Ip公司