通信集成电路的制作方法

通信集成电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种通信集成电路，例如用于移动射频通信的集成电路。包含：谐振器、主放大器、匹配电路、拦截检测器、混频器电路以及转换滤波器。谐振器提供从单端信号至差分信号的转换，以及提供抑制振荡信号谐波处的拦截的滤波功能。拦截检测器检测拦截的发生。依据拦截是否存在，主放大器以不同的增益来放大谐振器的差分信号，以及混频器电路以不同数量的混频器来混频放大后的信号。转换滤波器通过提供第一通频带，有助于拒绝接近于带内的拦截，该第一通频带被混频器电路转换为第二通频带。匹配电路提供阻抗匹配。本发明可有效减少所需PCB面积，降低成本。
【专利说明】通信集成电路
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及通信集成电路(integrated circuit, IC),更具体地，涉及可以适当运行最少的外部支持电路以降低整体成本，并能有效地抑制干扰拦截(interferingblocker)的集成电路。
【【背景技术】】
[0002]无线通信,例如手机射频(rad1-frequency, RF)通信、定位和/或网络，已经成为现代信息社会必不可少的部分。无线通信是通过符合无线通信规格(标准和/或协议)的相关无线设备(例如移动电话、蜂窝式电话或便携式计算机)来实现的。因此，如何减少无线设备的设计、组装和/或制造工作量与成本，以及如何提高无线设备的性能，已经成为现代电气工程的主要挑战。
[0003]为了实现成功的无线通信，期望无线设备正确地(例如，低于给定的块误码率(block error rate，BLER))接收微弱的想要的无线信号，避免不想要的无线信号的干扰，例如强连续波(continuous-wave, CW)拦截信号也被称为拦截(blocker),其呈现在分配给想要的无线信号的频带(带内)附近。现代无线通信的规范包括由兼容的(compliant)无线设备要遵循的严格的拦截标准(stringent blocking standard)。例如，图1和图2分别说明了用于ETSI所开发的低频EDGE MCS4 GSM850和高频PCS的两种拦截标准，其中，GSM、EDGE、MCS, PCS和ETSI分别是“全球移动通信系统”、“GSM增强型数据速率演进”、“调制和编码方案”、“个人通信服务”和“欧洲电信标准协会”的缩写。
[0004]如图1所示，频率范围(frequency domain)被划分为分配给想要的无线信号的频率fal和fdl (例如，849MHz和914MHz)之间的带内(in-band)部分、低于频率fal的带外(out-of-band, 00B)部分00B (a)(至约200MHz)、以及高于频率fdl的带外部分00B (d)(至约12.75GHz)。图1所示的拦截标准要求当OdBm不想要的拦截呈现在00B(a)部分和00B(d)部分的频率处时，兼容的无线设备以低于10%的块误码率在带内部分的频率f0处接收-99dBm想要的无线信号。
[0005]在图2的例子中，频率范围被划分为一个带内部分和四个带外部分00B(a)至00B (d)。00B (a)部分低于频率fa2 (例如，1830MHz)，00B (b)部分在频率fa2和频率fb2 (例如，1910MHz)之间，带内部分在频率fb2和频率fc2(例如，2010MHz)之间，00B (c)部分在频率fc2和频率fd2(例如，2070MHz)之间，以及00B(d)部分高于频率fd2。对于与图2所示的拦截标准兼容的无线设备，当OdBm不想要的拦截呈现在00B (a)部分和00B (d)部分的频率处时，及/或_12dBm不想要的拦截呈现在00B(b)部分和00B(c)部分的频率处时，_99dBm的想要的带内无线信号预计以低于10%的块误码率被接收。
[0006]从图1和图2的例子中，应该注意的是，带外部分(即00B (a)部分及/至00B (d))覆盖整个频率轴的宽范围，以及带外拦截可以在带外部分内的任何频率处呈现。也就是说，兼容的无线设备被要求在各种各样的频率处抑制(reject)拦截。
[0007]传统上,通过采用外部的、笨重的而且昂贵的表面声波(surface acoustic wave,SAW)滤波器，或通过采用需要协同外部平衡不平衡变换器(BALUN)的高线性差分接收器，来克服相当具有挑战性的拦截标准。虽然片外SAW滤波器或平衡不平衡变换器可能有助于抑制拦截，但产生了额外的费用。此外，为实现外部SAW滤波器和/或平衡不平衡变换器，还需要额外的阻抗匹配组件(网络)，这也增加了总成本。另外，无线设备的系统设计人员需要更多的设计精力、诀窍和经验来妥善地放置和布线外部SAW滤波器和/或平衡不平衡变换器以及电路板(例如，印刷电路板(printed circuit board,PCB))上随附的阻抗匹配组件。即使全力投入工作，但由此产生的PCB布局布线对变化仍然很敏感，并且缺乏灵活性及/或可被不同类型的设备普遍采用的可重用性。
[0008]请参考图3，其表示传统的用于无线设备的无线接口(平台)10。接口 10桥接(bridge)天线16到发送器24a和接收器24b,并包括发送模块TxM(封装IC) 14、外部BALUN(另一封装IC) 20、片外电容器C122和C125、以及网络12，18和22。网络12包括片外电阻器R81和R82,以及电容器C119和C121。网络18包括片外电容器C123、C124、C126和C127，以及电感器L16和L17。网络22包括片外电感器L13至L15和L18至L22。网络12、18和22的片外电容器、电感器和电阻器，以及发送模块(TxM) 14，BALUN 20和电容器C122和C125，被集中地安装在无线设备的电路板(例如，印刷电路板，图中未示)上。
[0009]发送模块(TxM) 14包括天线开关模块(ASM,未示出)，所以电I禹合(electricallycouple)到天线16的端子ANT可以被选择性地导至(conducted to)端子Rfin_HB、Rfin_LB、RXO和RX11。通过天线16进行传输的高频带RF信号和低频带RF信号由发送器24a分别通过端子HB_TX和LB_TX提供，经由网络12中继(relay)到端子RfinJffi和Rfin_LB，进一步通过TxM 14中继到天线16。
[0010]在另一方面，通过天线16接收的高频带无线RF信号和低频带无线RF信号被分别分派到端子RXO和RX1，并且通过电容器C125、C122和网络18 (其作为ASM匹配网络)中继到BALUN 20的端子HBin和LBin作为两个单端信号。BALUN 20可以将端子LBin的单端信号转换为端子LBout+与LBout-之间的差分信号，以及将端子HBin的单端信号转换为端子HBout+与HBout-之间的另一差分信号。进一步通过网络22，其作为接收器差分匹配网络，端子LBout-与LBout+之间以及端子HBout+与HBout-之间的两个差分信号被分别中继到端子LB_RX_P、LB_RX_N、HB_RX_P和HB_RX_N，以由接收器24b接收。
[0011]根据图3，应该注意的是外部BALUN 20需要14个元件(电感器和电容器)来实现BALUN 20和接收器24b之间的网络22以及BALUN 20和TxM 14之间的网络18。
【
【发明内容】
】
[0012]为了解决现有技术的问题，本发明提供一种通信集成电路。
[0013]依据本发明实施例，提供一种通信集成电路，包含接收器端子、谐振器、主放大器、混频器电路以及转换滤波器。接收器端子能够从天线接收单端RF信号。谐振器电耦合于所述接收器端子与内部端口之间，能够提供从接收器端子的单端信号至内部端口的差分信号之间的转换，以及能够提供滤波功能。主放大器电耦合于所述内部端口与高频端口之间，放大所述内部端口的第一信号并据以提供所述高频端口的第二信号。混频器电路电耦合于所述高频端口与低频端口之间，以振荡信号混频所述第二信号。转换滤波器电耦合于所述低频端口，在所述低频端口提供第一通频带；其中所述混频器电路还将所述第一通频带转换为所述高频端口的第二通频带。在一实施例中，谐振器提供滤波功能以抑制远处的拦截，例如与本地振荡的谐波相关的拦截；也就是说，谐振器的滤波功能与混频器电路的振荡信号的谐波相关联。
[0014]在一个实施例中，谐振器包括第一线圈、第二线圈、第一跨电容器、第二跨电容器、前端电容器和后端电容器。第一线圈具有第一端和第二端，分别电耦合到所述接收器端子和电源电压(例如，接地电压)。第二线圈磁耦合到所述第一线圈，包括分别电耦合到所述内部端口的两个节点的第三端和第四端。第一跨电容器连接在所述第一端和第三端之间，以及第二跨电容器连接在所述第二端和所述第四端之间。前端电容器连接在所述第一端和第二端之间，以及后端电容器连接在所述第三端和第四端之间。在一个实施例中，第一跨电容器、第二跨电容器、前端电容器和后端电容器的一个或多个可以是可编程的。两个线圈之间的磁耦合有助于从单端至差分的转换，并且两个线圈之间的电耦合(例如，通过第一跨电容器和第二跨电容器形成)有助于抑制远处的拦截。
[0015]在一个实施例中，拦截检测器被电耦合到所述内部端口，能够检测拦截的发生。
[0016]根据拦截检测器的检测，当未检测到拦截时，所述主放大器还能够在正常模式下操作，以第一增益放大所述第一信号；另一方面，当检测到拦截时，所述主放大器还能够在带外模式下操作，以不同于所述第一增益的第二增益放大所述第一信号。在一个实施例中，用于正常模式的第一增益大于用于带外模式的第二增益；也就是说，在带外模式期间主放大器的增益下降，以防止微弱的想要的带内信号被强带外拦截脱敏。
[0017]在一个实施例中，混频器电路包括主混频器和辅助混合器。响应于所述拦截检测器的检测结果，当未检测到拦截时，所述混频器电路还能够在正常模式下操作，以启用所述主混频器并禁用所述辅助混合器；另一方面，当检测到拦截时，所述混频器电路还能够在带外模式下操作，以启用所述主混频器和所述辅助混合器两者。当主混频器和辅助混频器两者都被启用时，混频器电路可以利用更多的驱动电流和功率以提高混频的性能，例如，实现更高的线性度和较低的相位噪声。在一个实施例中，辅助混频器是主混频器的一个副本。
[0018]在一个实施例中，所述第一通频带的频率低于所述第二通频带的频率,例如，所述第一通频带可以是低通频带。在一个实施例中，转换滤波器包括滤波电容器、第一电阻器和第二电阻器。该滤波电容器电耦合于所述低频端口的第一低频节点与所述低频端口的第二低频节点之间。第一电阻器电耦合于所述第一低频节点与第一滤波节点之间。第二电阻器电耦合于所述第二低频节点与第二滤波节点之间。本发明的集成电路可以进一步包括低通滤波器，电耦合于所述第一滤波节点与所述第二滤波节点。
[0019]在一个实施例中，本发明的集成电路还包含匹配电路。匹配电路电耦合到所述内部端口，能够为所述内部端口的第一内部节点和所述内部端口的第二内部节点提供阻抗，并包含:辅助放大器，电耦合于所述内部端口与辅助端口之间；第一反馈阻抗，电耦合于所述第一内部节点与所述辅助端口的第一辅助节点之间；以及第二反馈阻抗，电耦合于所述第二内部节点与所述辅助端口的第二辅助节点之间。第一反馈阻抗和第二反馈阻抗可以是可编程的。
[0020]在一个实施例中，所述主放大器包含:第一跨导单元，电耦合于所述内部端口的第一内部节点与所述高频端口的第二高频节点之间；以及第二跨导单元，电I禹合于所述内部端口的第二内部节点与所述高频端口的第一高频节点之间。在一个实施例中，所述第一跨导单元包含第一晶体管，具有分别电耦合至所述第一内部节点和所述第二高频节点的栅极和漏极。对称地，所述第二跨导单元包括第二晶体管，具有分别电耦合至所述第二内部节点和所述第一高频节点的栅极和漏极。
[0021]上述通信集成电路可有效减少所需PCB面积，降低总成本。
[0022]当阅读以下结合附图的本发明实施例的详细描述后，本发明的众多目的、特征和优点将是显而易见的。然而，本文中所使用的附图是用于说明的目的，而不应被视为限制。
【【专利附图】

【附图说明】】
[0023]图1和图2(现有技术)说明了拦截标准的例子。
[0024]图3(现有技术)表示天线、发送器和接收器之间传统的接口。
[0025]图4为根据本发明实施例的集成电路30的示意图。
[0026]图5为图4所示的混频器电路60、转换滤波器70和匹配电路110的实施例的示意图。
[0027]图6为图4所示谐振器40的实施范例的示意图。
[0028]图7为图6所示谐振器范例的特性示意图。
[0029]图8为图4所示的放大器50的实施范例的示意图。
[0030]图9为依据本发明实施例的天线、发送器和接收器之间的接口的示意图。
【【具体实施方式】】
[0031]本发明提供的集成电路，实现了简单的部署、有效降低成本、紧凑的PCB面积以及符合完全嵌入式(片上)阻抗匹配电路和单端至差分转换电路的带外拦截。
[0032]根据本发明，发生在带外部分的宽频率范围内的拦截可以被归类为近距离的拦截和远处的拦截。近距离的拦截以几十MHz的频率偏移(例如，20MHz用于低频带以及80MHz用于高频带)散布在从带内部分的上部频率约束(upper frequency bound)和下部频率约束(lower frequency bound)向外延伸的频率范围内。除了近距离拦截的其他拦截可以被称为远处的拦截，包含本地振荡频率的谐波处的拦截。
[0033]请参考图4，其为根据本发明实施例的集成电路30的示意图。集成电路30可以是用于RF无线通信的封装晶片(packaged die);对于无线信号的接收，集成电路30包括具有两个端子(引脚)RXI和GND的接收器电路120。接收器电路120包括嵌入式谐振器40、放大器50 (例如，电流模式低噪声放大器)、混频器电路60、转换滤波器(translat1nfilter) 70、低通滤波器(LPF) 80和模数转换器(ADC) 90，还有拦截检测器(blockerdetector) 100和嵌入式匹配电路110。
[0034]端子GND被电耦合至供给电压VSS (例如，接地电压)。端子RXI (接收器端子)能够从天线(未示出)接收单端RF信号S0。例如，端子RXI可以是用于接收约850MHz的低频带信号SO的低频带接收器端子，所以接收器电路120可以是被配置用于低频带接收的低频带接收器电路。端子RXI也可以是用于接收约1900MHz的高频带信号SO的高频带接收器端子；相应地，接收器电路120是被配置用于高频带接收的高频带接收器电路。
[0035]谐振器40被电耦合在端子RXI与两个节点nil和ni2的端口 42 (内部端口)之间，并能提供从端子RXI的单端信号SO至端口 42的节点nil和ni2之间的差分信号SI的转换。谐振器40还能够提供滤波功能以抑制远处的拦截(far-out blocker)。谐振器40的实施方案和操作原理将在后面通过图6和图7进行讨论。
[0036]如图4所示，拦截检测器100被电耦合到端口 42，能够检测拦截的存在。例如，拦截检测器100可以包括整流器(未示出)，能够将端口 42的连续波信号转换为DC (直流)项，其位准可以反映连续波信号的振幅，使拦截检测器100可以通过检查直流项的位准来确定拦截是否存在，如比较直流项是否大于拦截阈值。
[0037]放大器50 (主放大器)被电耦合于端口 42与两个节点nrl和nr2的端口 52 (高频端口 )之间，并能够放大在端口 42的信号SI以相应地提供端口 52的节点nrl和nr2之间的放大后差分信号S2。根据拦截检测器100的拦截检测结果，当未检测到拦截时，放大器50能够在正常模式下操作，以通过第一增益来将信号SI放大至信号S2 ;另一方面，当检测到拦截时，放大器50能够在带外(OOB)模式下操作，以通过不同于第一增益的第二增益来将信号SI放大至信号S2。在一个实施例中，用于正常模式的第一增益大于用于带外模式的第二增益；即，放大器50在带外模式期间降低增益，以便防止微弱的想要的带内信号被强带外拦截干扰(desensitized)。拦截检测器100和放大器50的合作也可以建立一个自动增益控制机制，这有利于信号位准的管理以利用ADC 90的全动态范围。
[0038]混频器电路60被电耦合于端口 52与两个节点nbl和nb2的端口 62 (低频端口)之间，并且能够用本地振荡信号LO来混频信号S2，因此在端口 52的信号S2可以被下变频为端口 62的信号S3。响应于拦截检测器100的拦截检测结果，当未检测到拦截时，混频器电路60能够在正常模式下操作，以降低的功率用于混频；另一方面，当检测到拦截时，混频器电路60能够在带外模式下操作以利用更大的功率进行混频，以便提高混频的性能，例如，线性度和相位噪声抑制，并且相应地防止通过混频引起的拦截。
[0039]转换滤波器70被电耦合于端口 62与两个节点nf I和nf2的端口 72之间，并且能够提供通频带BI (pass band)(稍后图5示出)。混频器电路60还能够执行双向混频以将端口 62的通频带BI以信号LO的频率fLO转换至端口 52的通频带B2 (稍后图5中示出)。这样设计转换滤波器70的频带BI，如此一来端口 52的转换后的频带B2可以被用来抑制频率fLO附近想要的带内信号周围的近距离拦截(close-1n blocker)。
[0040]LPF 80被电耦合于端口 72与ADC 90之间，用于低通滤波端口 72的信号并输出滤波后的信号到ADC 90，从而ADC 90可以将模拟滤波后的信号转换为对应的数字信号。
[0041]连同图4 一起，请参考图5，其示出了放大器50、混频器电路60和转换滤波器70的实施例的示意图。如图5所示，放大器50可以包括两个电容器Cal和Ca2以及两个跨导单元Gml和Gm2,形成能够将节点nil和ni2之间的电压转换成节点nrl和nr2的电流的输入级。跨导单元Gml被电f禹合于节点nil (经由电容器Cal)与nr2之间，以及跨导单元Gm2被电耦合于节点ni2(通过电容器Ca2)与nrl之间。
[0042]在如图5所示的实施例中，混频器电路60包括两个混频器64a (主混频器)和64b(辅助混频器)。在一个实施例中，混频器64b的是混频器64a的副本(duplicate)。正常模式期间，当拦截检测器100没有检测到拦截时，混频器电路60保持混合器64a启用，并且混频器64b禁用，从而混频器电路60仅消耗有限的功率用于以信号LO来混频信号S2。另一方面，带外模式期间，当拦截检测器100反映存在拦截时，混频器电路60使两个混频器64a和64b都启用，因此，混频器电路60可消耗(drain)更多的驱动电流和功率以通过提高混频性能，例如，通过实现更高的线性度和更强的相位噪声抑制性能来抑制混频器引起的拦截。在一个实施例中，混频器64a和64b是无源的，以及是双向的混频器。
[0043]如图5所示，转换滤波器70的实施例包括一个电容器Cf (滤波电容器)以及两个电阻器Rl和R2 (第一和第二电阻器)。电容器Cf被电稱合于端口 62的节点nbl和nbl之间。电阻器Rl被电耦合于节点nbl和nfl之间。电阻器R2被电耦合于节点nb2和nf2之间。在一个实施例中，电阻器Rl和R2是相匹配的以提供相同的电阻，例如80欧姆。利用电阻器Rl和R2和电容器Cf，转换滤波器70在端口 62提供频带BI (例如，低通频带)，其通过混频器电路60上变频至端口 52的频带B2(包括正和负的通频带部分)，因此，频带B2可以被用来抑制近距离拦截。例如，在端口 62，转换滤波器70可在超出频带BI的频率fST处提供低阻抗；通过混频器电路60，在端口 62的频率fST处的低阻抗被转换为在端口52的频率(fLO+fST)或(fLO-fST)处的低阻抗，所以频率(fLO+fST)或(fLO-fST)处的拦截的交流电流被等同地分流到地，以在到达混频器电路60之前被抑制。即，通过适当选择电容器Cf的电容以及电阻器Rl和R2的电阻，频带BI和频带B2的带宽因此可以被设计为保持频率fLO周围的想要的带内信号，并抑制接近于带内的频率处的不想要的拦截。
[0044]当转换滤波器70可以有效地抑制接近和超过想要的带内信号的频率处的拦截，由于混合器性质转换滤波器70可以在信号LO的谐波处或附近折叠(fold)远处的拦截。因此，有必须抑制在端口 42(和/或端口 52)呈现的信号LO谐波处的远处的拦截，这样远处的拦截在到达混频器电路60的入口端口 52之前就被滤除掉。为了解决远处的拦截的问题，谐振器40采用片上(嵌入式)混频模式结构。连同图4 一起，请参考图6和图7，其分别为谐振器40的实施例和该实施例相关联的示例性特征的示意图。谐振器40被设置为将远处的拦截滤除到可接受的范围内，在该范围内后面的阶段(放大器50、混频器电路60、转换滤波器70和/或低通滤波器80)都能够处理。此外，谐振器40也可以用来提供从单端至差分的转换，而这样的转换传统上是通过外部BALUN提供的。
[0045]如图6所示，谐振器40可以包括两个磁性相互耦合的线圈CLl和CL2 (第一和第二线圈)、两个电容器Cmcl和Cmc2 (第一和第二跨电容器)以及另外两个电容器Cl和C2 (前端(front)和后端(back)电容器)。线圈CLl具有两个端部el和e2 (第一端和第二端),电耦合至端子RXI和GND，所以端部e2被电耦合到供给电压VSS。线圈CL2具有两个端部e3和e4 (第三端和第四端)，分别电耦合到端口 42的两个节点nil和ni2。电容器Cmcl被连接于端部el和e3之间，而电容器Cmc2被连接于端部e2和e4之间。电容器Cl连接在端部el和e2之间，电容器C2连接在端部e3和e4之间。
[0046]在谐振器40的一个实施例中，电容器Cmcl和Cmc2相匹配，都提供了相同的电容Cmc0图6还示出了谐振器40的等效电路40E。等效电路40E包括连接在节点al和a2之间的电容为Cmc的电容器，连接在节点al和电压VSS之间的电容为(Cl-Cmc)的电容器，连接在节点a2和电压VSS之间的电容为(C2-Cmc)的电容器，连接在节点al和a3之间的电感器LI，连接在节点a2和a3之间的电感器L2，以及连接在结点a3和电压VSS之间的电感器Lm，电流I1、12和13分别注入到节点al、a2和a3。
[0047]在电路40E中，电感器Lm反映线圈CLl和CL2之间的磁耦合；两个线圈CLl和CL2之间的磁耦合有助于从端子RXI的单端信号到端口 42的差分信号的转换。电路40E中的电容器Cmc反映谐振器40的线圈CLl和CL2之间的电耦合；例如，通过电容器Cmcl和Cmc2形成的电耦合。两个线圈CLl和CL2之间的电耦合有助于抑制远处的拦截。因此，谐振器40是混频模式谐振器，因为它同时操作在磁耦合和电耦合中。
[0048]根据电路40E,导出谐振角频率w以满足图6中列出的等式eql (Cm = Cmc)。使用叠加原理(super-posit1n principle),电I禹合谐振频率可以通过求解等式eq2中的角频率w来计算，其中，等式eq2是通过将等式eql的电感器Lm设置为零来获得。类似地，磁耦合谐振频率可以通过求解等式eq3中的角频率w来计算，其中等式eq3是通过将方程eql的电容器Cm设置为零而获得。因此，通过适当选择电容器Cl、C2、Cmcl和Cmc2的电容量以及线圈CLl和CL2的等效电感，谐振器40可以抑制由电耦合的等式eq2估计的频率处的不想要的远处带外拦截，并为由磁耦合的等式eq3估计的频率处的想要的带内信号执行单端至差分的转换。
[0049]在一个实施例中，电容器Cmcl和Cmc2是可编程的；例如，电容器Cmcl和Cmc2可以是两个复制的可编程电容器，都提供相同的可编程电容。根据用于在大约850MHz的低频带通信的设计例子，图?示出了谐振器40的AC响应和S-参数。由于电容器Cmcl和Cmc2的电容增加，谐振器40的AC响应从曲线cal变化至曲线ca2，接着至曲线ca3，以及S-参数从曲线csl变化至曲线cs2，以及曲线cs3。如图7所示，谐振器40可以在大约2到3GHz (取决于电容器0^1和0^2的电容)有一个高频缺口(notch)，并且所述缺口被利用来抑制本地振荡频率的谐波处的远处的拦截，所以远处的拦截可在到达放大器50的入口端口 42之前被滤除掉。谐振器40也在谐振频率(例如，在图7的例子中约950MHz附近的低频带)处谐振，以保持和转换想要的带内信号，而谐振频率与电容器Cl和C2的电容有关。
[0050]在一个实施例中，不仅电容器Cmcl和Cmc2是可编程的,而且电容器Cl和C2也可以是可编程的。电容器Cmcl和Cmc2的可编程性还可以被利用(leveraged)来调整和/或校准谐振器40特性(例如，AC响应和/或S-参数)中的缺口行为(例如，缺口的频率范围和中心)，但也可以是可选的；即，电容器Cmcl和Cmc2可以具有恒定的电容，是由于谐振器40的特性对电容和电感的变化通常是稳健的(robust)。电容器Cl和/或C2的可编程性可以被用来调谐谐振器40的(中心)谐振(例如，谐振器频率)，但也可以是可选的。
[0051]请重新参考图4。为了进一步消除集成电路30外的所需外部匹配网络，匹配电路110，例如有源匹配电路，被配置为为端子RXI提供实部匹配。如在图5的例子中所示，匹配电路110可以包括电耦合于端口 42与两个节点nal和na2的端口 44之间的放大器114 (辅助放大器)，电稱合于节点nil和nal之间的阻抗PRl (第一反馈阻抗)，电稱合于节点ni2和na2之间的阻抗PR2(第二反馈阻抗)，以及电耦合于端口 44和52之间用于消除噪声(例如，放大器114引起的噪声)的后级缓冲(back stage) 1160在一个实施例中，阻抗PRl和PR2为匹配的可编程电阻，以在放大器114的输出端口 44和放大器114的输入端口 42之间提供相同的可编程反馈电阻，连同图5 —起，请参考图8，其为放大器50和匹配电路110的合作的示意图。如图8所示，跨导单元Gml可以包括晶体管Ml(例如，η-沟道金属氧化物半导体晶体管)，其具有分别电耦合至节点ngl、节点nd2和电压VSS的栅极、漏极和源极。对称地，跨导单元Gm2可以包括晶体管M2 (例如，晶体管Ml的匹配副本)，其具有分别电耦合至节点ng2、节点ndl和电压VSS的栅极、漏极和源极。节点ngl和ng2分别经由AC稱合的电容器Cal和Ca2电耦合到节点nil和ni2。节点ndl和nd2分别被电耦合至节点nrl和nr2。利用放大器114和反馈阻抗PRl和PR2 (图5)，匹配电路110分别在节点ngl和ng2提供可编程的阻抗。因此，看入端子RXI的阻抗Zin(图8)可以通过放大器114的跨导、以及电阻器PRl和PR2的反馈电阻来控制。也就是说，反馈电阻PRl和PR2的电阻(图5)与放大器114的跨导一起可以将输入阻抗Zin定义为第一级(first order)。通过合适的设置电阻和跨导，看入端子RXI的阻抗Zin可以匹配期望值，如50欧姆。
[0052]如图4至图8所示，谐振器40、放大器50、混频器电路60、转换滤波器70、拦截检测器100和匹配电路110可以协作以形成单端、少SAW(SAW-1ess)、通用(例如，GSM/GPRS/EDGE兼容)移动接收器电路120 (图4)，具有外部零组件(例如，BALUN和相关的匹配网络)。连同图4 一起，请参考图9，其为根据本发明实施例用于无线设备的无线接口 200的示意图。接口 200桥接在天线216与发送器224a和接收器224b之间，并包括TxM(封装IC) 214和网络212。网络212包括片外电阻器R81和R82以及电容器C119和C121。将要通过天线216进行传输的高频带RF信号和低频带RF信号是由发送器224a分别通过端子HB_TX和LB_TX提供，经由网络212中继到TxM 214的端子RfinJffi和Rfin_LB，并经由TxM214的端子ANT进一步中继到天线216。
[0053]对于射频信号的接收，接收器224b包括两个接收器电路LB_Rx和HB_Rx，分别用于低频带和高频带的信号接收。接收器电路LB_Rx具有用于接收单端低频带信号的接收器端子LB_RX_P以及用于电耦合至电压VSS的接地端子LB_RX_N ;类似地，接收器电路HB_Rx具有用于接收单端高频带信号的接收器端子HB_RX_P以及用于电耦合至电压VSS的接地端子HB_RX_N。接收器224b的接收器电路LB_Rx和HB_Rx可以被集成到同一个集成电路；发送器224a和接收器224b可以被集成到同一个集成电路。
[0054]图9的接收器电路LB_Rx是由图4所示的接收器电路120实现的，其中，接收器电路120的端子RXI和GND作为接收器电路LB_Rx的端子LB_RX_P和LB_RX_N，并且谐振器40、放大器50、匹配电路110、混频器电路60和转换滤波器70被配置用于低频带。例如，信号LO的频率fLO是用于低频带，谐振器40的缺口被定位在低频带频率的谐波处，并且通带BI (图5)的带宽被设计为通过加或减20MHz来抑制接近于想要的低频带信号的拦截。
[0055]图9的接收器电路HB_Rx也由图4所示的接收器电路120实现，其中，接收器电路120的端子RXI和GND作为接收器电路HB_Rx的端子HB_RX_P和HB_RX_N，并且谐振器40、放大器50、匹配电路110、混频器电路60和转换滤波器70被配置用于高频带。例如，信号LO的频率fLO是用于高频带，谐振器40的缺口被定位在高频带频率的谐波处，并且通带BI (图5)的带宽被设计为通过加或减80MHz来抑制接近想要的高频带信号的拦截。
[0056]与图3中的现有技术接口 10形成对比，由于图9的接收器电路LB_Rx和HB_Rx都采用本发明接收器电路120的体系结构，因此也没有必要配置ASM匹配网络18、外部BALUN20以及TxM 214与接收器224b之间的接收器差分匹配网络22。如图9所示，经由天线216接收的高频带无线RF信号和低频带无线RF信号被TxM 214分别分派到端子RXO和RXl，并经由电容器C125和C122被直接中继到端子HB_RX_P和LB_RX_P。
[0057]综上所述，本发明的一个目的是为射频无线通信提供一种集成电路，包括接收器端子、内置的多模式(mult1-mode)谐振器、主放大器(例如，低噪声放大器LNA)、嵌入式匹配电路、混频器电路、转换滤波器和拦截检测器。本发明利用拦截检测器和转换滤波器抑制近距离拦截，多模式嵌入式谐振器用于抑制远处的拦截和从单端至差分的转换，以及嵌入式有源匹配电路与低噪声放大器一起工作用于片上阻抗匹配。因此，本发明可以提供一种超低成本、通用(例如，用于GSM/EDGE移动通信)、单端和广泛兼容(如ETSI兼容)的接收器平台，也消除了外部前端组件的需求(例如，用于ASM匹配网络和接收器差分匹配网络的电感器、电阻器和电容器)，因此为高紧凑性降低了所需PCB面积，并为前端部件最小化物料清单(bill of material, BOM)成本。本发明还提供了一种方便、灵活、高度可重用和“即插即用”的解决方案，大大降低了对调整和盘弄灵敏的高频PCB布局和布线的工作力度，因此可以很容易地配置到各种无线设备。与此相反，现有技术的解决方案因为对PCB的布局和布线很敏感，需要在匹配和SAW滤波器调谐以及寻找外部组件的最佳匹配上耗尽实验室工作。
[0058]虽然本发明已根据目前被认为是最实用和优选的实施例进行了描述，但是应当理解，本发明不需要局限于所公开的实施例。相反，它旨在涵盖包含于所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和类似的安排，所附权利要求书符合最宽泛的解释，以使其涵盖所有这些修改和类似结构。
【权利要求】
1.一种通信集成电路，其特征在于，包含: 接收器端子； 谐振器，电耦合于所述接收器端子与内部端口之间，提供从单端信号至差分信号的转换，以及提供滤波功能； 主放大器，电耦合于所述内部端口与高频端口之间,放大所述内部端口的第一信号并据以提供所述高频端口的第二信号； 混频器电路，电耦合于所述高频端口与低频端口之间，以振荡信号混频所述第二信号；以及 转换滤波器，电耦合于所述低频端口，在所述低频端口提供第一通频带； 其中所述混频器电路还将所述第一通频带转换为所述高频端口的第二通频带。
2.如权利要求1所述的通信集成电路，其特征在于，所述谐振器包含: 第一线圈，包括第一端和第二端，所述第一端被电耦合到所述接收器端子；以及第二线圈，磁耦合于所述第一线圈，包括电耦合到所述内部端口的两个节点的第三端和第四端。
3.如权利要求2所述的通信集成电路，其特征在于，所述谐振器还包括: 第一跨电容器，连接在所述第一端和所述第三端之间。
4.如权利要求3所述的通信集成电路，其特征在于，所述谐振器还包括: 第二跨电容器，连接在所述第二端和所述第四端之间。
5.如权利要求3所述的通信集成电路，其特征在于，所述第一跨电容器是可编程的。
6.如权利要求1所述的通信集成电路，其特征在于，还包含: 拦截检测器，电耦合至所述内部端口，检测拦截的发生。
7.如权利要求6所述的通信集成电路，其特征在于， 当未检测到拦截时，所述主放大器还在正常模式下操作，以第一增益放大所述第一信号，以及 当检测到拦截时，所述主放大器还在带外模式下操作，以不同于所述第一增益的第二增益放大所述第一信号。
8.如权利要求7所述的通信集成电路，其特征在于，所述第一增益大于所述第二增益。
9.如权利要求6所述的通信集成电路，其特征在于，所述混频器电路包括主混频器和辅助混频器，并且 当未检测到拦截时，所述混频器电路还在正常模式下操作，以启用所述主混频器并禁用所述辅助混合器，以及 当检测到拦截时，所述混频器电路还在带外模式下操作，以启用所述主混频器和所述辅助混合器两者。
10.如权利要求1所述的通信集成电路，其特征在于，还包含: 匹配电路，电耦合到所述内部端口，为所述内部端口的第一内部节点和所述内部端口的第二内部节点提供阻抗。
11.如权利要求10所述的通信集成电路，其特征在于，所述匹配电路包含: 辅助放大器，电耦合于所述内部端口与辅助端口之间； 第一反馈阻抗，电耦合于所述第一内部节点与所述辅助端口的第一辅助节点之间；以及 第二反馈阻抗，电耦合于所述第二内部节点与所述辅助端口的第二辅助节点之间。
12.如权利要求11所述的通信集成电路，其特征在于，所述第一反馈阻抗为可编程的。
13.如权利要求1所述的通信集成电路，其特征在于，所述主放大器包含: 第一跨导单元，电I禹合于所述内部端口的第一内部节点与所述高频端口的第二高频节点之间；以及 第二跨导单元，电I禹合于所述内部端口的第二内部节点与所述高频端口的第一高频节点之间。
14.如权利要求13所述的通信集成电路，其特征在于，所述第一跨导单元包含第一晶体管，具有分别电耦合至所述第一内部节点和所述第二高频节点的栅极和漏极。
15.如权利要求1所述的通信集成电路，其特征在于，转换滤波器包含: 滤波电容器，电耦合于所述低频端口的第一低频节点与所述低频端口的第二低频节点之间； 第一电阻器，电耦合于所述第一低频节点与第一滤波节点之间；以及 第二电阻器，电耦合于所述第二低频节点与第二滤波节点之间。
16.如权利要求15所述的通信集成电路，其特征在于，还包含: 低通滤波器，电耦合于所述第一滤波节点与所述第二滤波节点。
17.如权利要求1所述的通信集成电路，其特征在于，所述第一通带的频率低于所述第二通带的频率。
18.如权利要求17所述的通信集成电路，其特征在于，所述第一通带为低通频带。
19.如权利要求1所述的通信集成电路，其特征在于，所述谐振器的滤波功能与所述振荡信号的谐波相关联。
【文档编号】H04B1/40GK104426574SQ201410397829
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】王明辉, 邱郁斯, 沙那乌蕯马 申请人:联发科技（新加坡）私人有限公司