收发器和用于操作收发器的方法与流程

示例涉及收发器和用于操作收发器的方法。具体地，示例涉及操作放大器以用于放大收发器中的发送信号和接收信号。

背景技术：

诸如智能电话、膝上型电脑和平板计算机之类的移动通信设备不断增加的使用，与对于更高数据速率的不断增长的需求一起展现出了对这些设备的电子设计的挑战。通常，这些设备的用户要求低功耗，以便避免频繁地对他们的设备重新充电。另外，期望缩小移动设备的大小，以将更多功能集成到移动设备中，并以较低的成本制造移动设备。同样，在基站中，电信电子电路的空间和功率要求可以很严格，例如，在具有多个发送和接收信道并且因此操作多个收发器的基站中。

us2010/0309827a1描述了在接收和发射期间共享诸如，功率放大器之类的电子组件的时分双工收发器。类似地，us5,590,412公开了使用共用放大器以用于放大所接收的信号或已发送的信号。ep0845871a1中描述了使用相同的接收和发送路径的中间频率放大器。

需要提供一种针对以低功耗、更小的硬件复杂性、以及更低的制造成本为特征的收发器的改进概念。

技术实现要素：

根据独立权利要求的收发器和方法满足了这种需求。

根据本公开的第一方面，提供了一种收发器。收发器包括发送信号路径、接收信号路径、放大器、以及控制电路装置。控制电路装置被配置为在收发器的发送操作模式期间，在发送信号路径中耦合放大器以放大发送信号。此外，控制电路装置被配置为在收发器的接收操作模式期间，在接收信号路径中耦合放大器以放大接收信号。

一些示例涉及收发器系统。收发器系统包括多个天线和多个收发器。多个收发器中的每个收发器被耦合到多个天线中的至少一个天线。此外，每个收发器包括发送信号路径、接收信号路径、放大器、以及控制电路装置。每个收发器的控制电路装置被配置为在每个收发器的发送操作模式期间，在每个收发器的发送信号路径中耦合每个收发器的放大器以放大发送信号。此外，每个收发器的控制电路装置被配置为在每个收发器的接收操作模式期间，在每个收发器的接收信号路径中耦合每个收发器的放大器以放大接收信号。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于操作收发器的方法。该方法包括：在收发器的接收操作模式期间，在收发器的接收信号路径中耦合放大器以放大接收信号。此外，该方法包括：在收发器的发送操作模式期间，在收发器的发送信号路径中耦合放大器以放大发送信号。

附图说明

下面参考附图仅通过示例描述装置和/或方法的一些示例，其中：

图1示出了收发器的一部分的示意性框图；

图2a示出了包括放大器的收发器的示意性框图，该放大器包括第一和第二放大器级以及被耦合在第一和第二放大器级之间的可调节衰减器和带通滤波器；

图2b示出了包括放大器和带通滤波器的收发器的示意性框图，该放大器具有第一和第二放大器级以及被耦合在第一和第二放大器级之间的可调衰减器，该带通滤波器被耦合在收发器的接收信号路径中；

图3a示出了包括被耦合到收发器的收发天线的天线共用器的收发器的示意性框图；

图3b示出了包括被耦合在收发器的放大器的第一和第二放大器级之间的双频带滤波器的收发器的示意性框图；

图4示出了收发器系统的示意性框图；以及

图5示出了用于操作收发器的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考图示了一些示例的附图更加完整地描述各种示例。在附图中，为了清楚起见，可以放大线条、层、和/或区域的厚度。

相应地，尽管进一步的示例能够具有各种修改和备选形式，但是在附图中示出并且随后将详细描述其一些特定示例。然而，该详细描述并不将进一步的示例限制于所描述的特定形式。进一步的示例可以覆盖落入本公开的范围内的所有修改、等同、和备选。贯穿附图的描述，相同的附图标记指代相同或类似的元件，在提供相同或类似的功能时，这些元件可以通过相对于彼此的等同或修改形式来实现。

将理解的是，当元件被称为被“连接”或“耦合”到另一元件时，这些元件可以直接或经由一个或多个中间元件被连接或耦合。如果使用“或”组合两个元件a和b，则其可以被理解为公开了所有可能的组合，即，只有a、只有b、以及a和b。针对相同组合的备选措辞为“a和b中的至少一个”。这同样适用于2个以上元件的组合。

本文中出于描述特定示例的目的使用的术语不旨在限制进一步的示例。每当使用诸如“一”、“一个”、以及“该”的单数形式并且仅使用单数形式并不明确或隐含地限定为强制性时，进一步的示例也可以使用复数元件来实现相同的功能。同样，当功能随后被描述为使用多个元件实现时，进一步的示例可以使用单个元件或处理实体实现相同的功能。将进一步理解的是，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”、和/或“包括(including)”在被使用时，指定了所陈述的特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件、和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件、组件、和/或它们的任何群组的存在或添加。

除非另有定义，否则所有术语(包括技术和科学术语)在本文中都是按照它们在示例所属领域的一般含义来使用的。

图1示出了收发器100的一部分的示意性框图。收发器100包括发送信号路径120(例如，发送电路装置)、接收信号路径110(例如，接收电路装置)、放大器140、以及控制电路装置(例如，切换电路装置和致动该切换电路的控制器电路)。控制电路装置被配置为在收发器100的发送操作模式期间，在发送信号路径120中耦合放大器140以放大发送信号。此外，控制电路装置被配置为在收发器100的接收操作模式期间，在接收信号路径110中耦合放大器140以放大接收信号。

例如，收发器100可以根据时分双工(tdd)进行操作。在时分双工中，收发器100可以在某时间进行发送或接收(例如，可以处于发送操作模式或接收操作模式)。通过在发送操作模式期间在发送信号路径120中耦合放大器140并且通过在接收操作模式期间在接收信号路径110中耦合放大器140，一个并且相同的放大器140可以被采用以进行发送和接收。以这种方式，可以减少收发器100的放大器的数目。在发送信号路径120和接收信号路径110之间共享放大器140可以减少收发器100的制造成本、收发器100的总体大小(例如，发送信号路径120和接收信号路径110在电路板或集成电路中所占用的空间)、和/或可以减少收发器100的功耗(因为向较少的放大器供应电功率)。

收发器100的发送信号路径120(例如，发送电路装置)可以包括模拟信号路径和/或混合信号的信号路径。例如，发送信号路径120可以包括数模转换器，用以在基带、在中间频率、和/或在射频(例如，载波频率)提供(模拟)发送信号。发送信号路径120可以附加地包括混频器电路装置、滤波器电路装置、附加的放大器电路装置(例如，驱动器放大器和/或信号再生放大器)、匹配电路装置、和/或发送输出端口(例如，天线、插孔、插头、波导端口、和/或射频连接器)。例如，在发送操作模式期间，发送信号沿着发送信号路径120从数模转换器至少经由放大器140传播到发送输出端口。

收发器100的接收信号路径110(例如，接收电路装置)可以包括模拟信号路径和/或混合信号的信号路径。例如，接收信号路径110可以包括接收(模拟)接收信号的接收输入端口(例如，天线、插孔、插头、波导端口、和/或射频连接器)。另外，接收信号路径110可以附加地包括混频器电路装置、滤波器电路装置、附加的放大器电路装置(例如，驱动器放大器和/或低噪声放大器等)、和/或模数转换器，用以在基带、在中间频率、和/或在射频(例如，载波频率)对接收信号进行采样。例如，在接收操作模式期间，接收信号沿着接收信号路径110从接收输入端口至少经由放大器140传播到模数转换器。

根据一些示例(例如，图1的示例性收发器100)，控制电路装置包括第一开关132和第二开关136。放大器140可以被耦合在第一开关132和第二开关136之间。例如，第一开关132和第二开关136可以包括晶体管开关、二极管开关、和/或机电继电器。例如，第一开关132和第二开关136二者都包括专门的单刀双投开关(spdt开关)。备选地，第一开关132和第二开关136可以被集成到公共开关(例如，双刀双投开关)中。

例如，第一开关132的共用端子被耦合到放大器140的输入端口，第一开关132的第一投掷端子被耦合到接收信号路径110的接收输入端口，并且第一开关132的第二投掷端子被耦合到发送信号路径120的数模转换器。另外，第二开关136的共用端子可以被耦合到放大器140的输出端子，第二开关136的第一投掷端子可以被耦合到接收信号路径110的模数转换器，并且第二开关136的第二投掷端子可以被耦合到发送信号路径120的发送输出端口。

附加地，收发器100的控制电路装置可以包括致动开关电路(例如，第一和第二开关132、136)的控制器电路130。控制器电路130可以包括例如，微控制器的至少一部分、中央处理单元(cpu)的至少一部分、和/或现场可编程门阵列(fpga)的至少一部分。

在接收操作模式期间，控制器电路130可以将第一开关132设置为电连接第一开关132的第一投掷端子和共用端子，并且可以将第二开关136设置为电连接第二开关136的第一投掷端子和共用端子。接收信号然后可以例如，从接收输入端口经由第一开关132传播到放大器140，在放大器140被放大，并且进一步经由第二开关136传播到接收信号路径110的模数转换器。

在发送操作模式期间，控制器电路130可以将第一开关132设置为电连接第一开关132的第二投掷端子和共用端子，并且可以将第二开关136设置为电连接第二开关136的第二投掷端子和共用端子。发送信号然后可以例如，从发送信号路径120的数模转换器经由第一开关132传播到放大器140，在放大器140被放大，并且进一步经由第二开关136传播到发送输出端口。

附加地，控制电路装置(例如，控制器电路130)可以被配置为根据收发器100的操作模式(例如，收发器100处于接收操作模式还是发送操作模式)调节放大器140的供电电压。这可以减少收发器100的平均功耗。

例如，控制电路装置(例如，控制器电路130)可以被配置为在接收操作模式期间减小放大器140的供电电压，并且在发送操作模式期间增大放大器140的供电电压。

例如，在接收操作模式期间放大器140的期望(或要求)的最大输出功率可以比发送操作模式期间低(例如，低10db以上、或者低20db以上、或者低30db以上)，使得放大器140可以在接收操作模式期间相比在发送操作模式期间以较低供电电压进行操作。在接收操作模式期间放大器140的供电电压可以比放大器140在发送操作模式期间的供电电压低80％(或者低50％、或者低30％)和/或高20％。为此，控制器电路130可以被配置用于调节收发器100所包括的切换电压转换器的输出电压并被用于放大器140的功率供应。

在一些实施例中(或者在收发器100的一些应用中)，控制电路装置还可以被配置为在发送操作模式期间减小放大器140的供电电压，并且在接收操作模式期间增大该供电电压。也就是说，在发送操作模式期间放大器140的供电电压可以比接收操作模式期间低，例如，在发送操作模式期间的更低负载的情况下。在接收信号非常弱的情况下，控制电路装置可以被配置为在接收操作模式期间增大放大器140的供电电压，以用于接收信号的充分放大。接收信号的强度可以由被耦合在接收信号路径110中的附加且可选的功率检测器检测。

控制电路装置可以被配置为在接收操作模式期间，耦合放大器140作为接收信号路径中的第一放大器，以放大射频的接收信号。换言之，当接收信号在接收输入端口被接收到并且沿着接收信号路径110传播时，接收信号可以在到达模数转换器之前和/或到达混频器之前在放大器140处被第一次放大，该混频器可以将接收信号从射频转换到中间频率或基带。

例如，控制电路装置被配置为至少在接收操作模式期间，操作放大器140作为噪声系数小于5db(或小于3db、或小于1db、或小于0.5db)的低噪声放大器(lna)。这种低噪声系数可以通过各种手段实现。例如，控制电路装置可以被配置为适配放大器140的输入匹配网络(和/或输出匹配网络)，以便匹配放大器140用于低噪声系数而不是用于高功率传输。为了适配输入和/或输出匹配网络，输入和/或输出匹配网络可以包括可以由控制电路装置控制的可调节元件(例如，可调谐和/或可切换电容器和/或可调谐和/或可切换电感器)。

附加地，控制电路装置可以被配置为在接收操作模式期间减小放大器140的供电电压，这可以减小放大器140的噪声系数，因为较低的供电电压也可以包括较低的噪声。另外，控制电路可以被配置为通过至少在接收操作模式期间在放大器140的供电电压线中耦合低通滤波器，来过滤放大器的供电电压(或偏置电压)。备选地，放大器140的供电电压线(或多条供电电压线)可以永久地包括低通滤波器(或多个低通滤波器)以从噪声中过滤供电电压，这可以减小放大器140的噪声系数。附加地，放大器140可以包括本质上噪声较小的电子元件。例如，如果放大器被用于放大低频率(例如，低于1ghz、或低于2ghz、或低于3ghz的频率下)下的接收信号，则放大器140的有源元件(例如，晶体管或多个晶体管)可以由双极器件实现，该双极器件一般在低频比场效应器件(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet)噪声更小(由于双极器件中固有的较低闪烁噪声)。这可以进一步减小放大器140的噪声系数。

例如，在发送操作模式期间，控制电路装置被配置为耦合放大器140作为发送信号路径120中的最后放大器，以放大射频的发送信号。换言之，在(模拟)发送信号已经由发送信号路径120的数模转换器提供之后和/或在发送信号已经被上变频到射频之后，发送信号可以在到达发送信号路径120的发送输出端口之前被放大器140最后一次放大。

例如，控制电路装置被配置为至少在发送操作模式期间，操作放大器140作为功率增加效率大于10％(或者大于20％、或者大于40％、或者大于60％)的功率放大器(pa)。例如，当收发器100被用在移动电信应用中时，控制电路装置可以被配置为操作放大器140作为功率放大器(pa)。这种高功率增加效率可以通过各种手段实现。例如，控制电路装置可以被配置为在发送操作模式期间，适配放大器140的输入匹配网络和/或输出匹配网络，以便匹配放大器140用于高功率传输而不用于低噪声系数。附加地，控制电路装置可以被配置为适配放大器140的输入匹配网络和/或输出匹配网络，以便提供由放大器140生成的谐波的所定义的终止。以这种方式，控制电路装置可以被配置为操作放大器140作为f类放大器。附加地或者备选地，控制电路装置可以被配置为例如，在发送操作模式期间适配放大器140的偏置点(例如，集电极电压和基极电压、或漏极电压和栅极电压)，以便操作放大器140作为c类放大器。附加地或备选地，控制电路装置可以被配置为监控发送信号的包络并连续调节放大器140的供电电压，以独立于收发信号的幅度以峰值效率操作放大器140。换言之，控制电路装置可以被配置为操作作为针对放大器140的包络跟踪器。

在一些示例中，收发器100可以进一步包括被耦合在第一开关132和第二开关136之间的可调节衰减器。控制电路装置可以被配置为根据收发器100的操作模式设置衰减器的衰减。收发器100的操作模式可以为接收操作模式或发送操作模式。例如，在发送和接收操作模式期间，可能期望放大器140的不同增益。放大器140然后可以被设计为其增益匹配针对发送或接收操作模式所期望的增益(其中较高的一个增益)。在具有较低期望增益的操作模式中，控制电路装置可以相应地设置衰减器的衰减，以便结合可调节衰减器减小放大器140的总体增益。

附加地，放大器140可以包括第一放大器级和第二放大器级。可调节衰减器可以被耦合在第一和第二放大器级之间。在附加的放大器级(例如，第二放大器级)的情况下，放大器140的增益可以增大，例如，如果针对放大器140的一个或两个操作模式期望更高的增益。被耦合在第一和第二放大器级之间的可调节衰减器可以防止第二放大器级被第一放大器级过驱动。

备选地，可调节衰减器可以被耦合到第一放大器级的输入端口(例如，在第一开关132和第一放大器级之间)或者可以被耦合到第二放大器级的输出端口(例如，在第二放大器级和第二开关136之间)。

根据收发器100的实施例，第一可调节衰减器可以被耦合在放大器140的第一放大器级和第二放大器级之间。第二可调节衰减器可以被耦合到接收信号路径110(并且可以被从发送信号路径120排除)中。例如，第二可调节衰减器可以被耦合在接收信号路径110的混频器(或模数转换器)和第二开关136之间。以这种方式，第一可调节衰减器可以防止第二放大器级被过驱动和/或可以补偿放大器140的用于发送和接收操作模式的期望增益差。第二可调节衰减器可以防止接收信号路径110的混频器(和/或模数转换器)被过驱动。因为在这个示例中，第二可调节衰减器被耦合到第二放大器级的输出，但是被从发送信号路径120排除，第二可调节衰减器的插入损耗和/或设定衰减不会减少在发送操作模式期间收发器100的发送效率和/或在发送输出端口处的输出功率。

根据一些示例，收发器100进一步包括双频带滤波器。双频带滤波器可以被耦合在收发器100的第一开关132和第二开关136之间。例如，双频带滤波器可以被耦合在放大器140的输入端口和第一开关132之间或者第二开关136和放大器140的输出端口之间。附加地，放大器140可以包括第一和第二放大器级。双频带滤波器然后可以被耦合在第一和第二放大器级之间。双频带滤波器可以包括覆盖收发器100的接收信号的频带的第一通带和覆盖收发器100的发送信号的频带的第二通带。通过提供被耦合在第一开关132和第二开关136之间的双频带滤波器，收发器100可以被配置为根据基于时分的简化频分双工进行操作。为此，放大器140的带宽可以覆盖收发器100的发送信号的频带和收发器100的接收信号的频带。

在一些示例中，接收输入端口和发送输出端口被包括在共用收发端口中。例如，收发端口可以包括(或者可以是)收发天线。以这种方式，可以减少收发器100的天线的数目，使得收发器100的总体大小减小。

根据一些示例，上变频混频器被耦合在发送信号路径120的数模转换器和第一开关132的第二投掷端子之间。另外，下变频混频器可以被耦合在第二开关136的第一投掷端子和接收信号路径110的模数转换器之间。

本公开的一些实施例涉及移动通信系统的收发器。收发器100可以被用在移动通信系统的无线电接入节点中。例如，一些实施例涉及包括图1的收发器100的实施例的移动收发器。此外，一些实施例涉及包括图1的收发器100的实施例的基站收发器。另外，一些实施例涉及包括至少一个移动收发器和至少一个基站收发器的移动通信系统。在移动通信系统中，移动收发器和基站收发器中的至少一个可以包括图1的收发器100的实施例。

例如，移动通信系统可以对应于第三代合作伙伴计划(3gpp)标准移动通信网络之一，其中术语“移动通信系统”与移动通信网络同义使用。移动或无线通信系统可以对应于第五代(5g)移动通信系统并且可以使用毫米波技术。例如，移动通信系统可以对应于或者包括长期演进(lte)、lte高级(lte-a)、高速分组接入(hspa)、通用移动电信系统(umts)或umts陆地无线电接入网络(utran)、演进utran(e-utran)、全球移动通信系统(gsm)或增强数据速率gsm演进(edge)网络、gsm/edge无线电接入网络(geran)、或利用不同标准的移动通信网络，这些不同标准例如，全球微波接入互操作性(wimax)网络ieee802.16或无线局域网(wlan)ieee802.11，一般是正交频分多址(ofdma)网络、时分多址(tmda)网络、码分多址(cdma)网络、宽带cdma(wcdma)网络、频分多址(fmda)网络、空分多址(sdma)网络等。

基站收发器可以是可操作的以与一个或多个活动的移动收发器通信，并且基站收发器可以位于另一基站收发器(例如，宏小区基站收发器或小小区基站收发器)的覆盖范围中或附近。因此，实施例可以提供包括一个或多个移动收发器和一个或多个基站收发器的移动通信系统，其中基站收发器可以建立宏小区或小小区(例如，微微小区、城小区(metrocell)、或毫微微小区)。移动收发器可以对应于智能电话、蜂窝电话、用户设备、膝上型电脑、笔记本电脑、个人计算机、个人数字助理(pda)、通用串行总线(usb)棒、汽车等。移动收发器也可以被称为用户设备(ue)或符合3gpp术语的移动装置。

基站收发器可以位于网络或系统的固定或静态部分。基站收发器可以对应于远程无线电头、发射点、接入点、宏小区、小小区、微小区、毫微微小区、城小区等。基站收发器可以是有线网络的无线接口，其支持无线电信号到ue或移动收发器的发射。这种无线电信号可以遵守例如，由3gpp标准化或者一般符合以上列出的一个或多个系统的无线电信号。因此，基站收发器可以对应于nodeb、enodeb、基站收发器站(bts)、接入点、远程无线电头、中继站、发射点等，其可以进一步被细分为远程单元和中央单元。

移动收发器可以与基站收发器或小区相关联。术语“小区”是指由基站收发器(例如，nodeb(nb)、enodeb(enb)、远程无线电头、发射点等)提供的无线电服务的覆盖范围。基站收发器可以操作一个或多个频率层上的一个或多个小区，在一些实施例中，小区可以对应于扇区。例如，可以使用扇区天线实现扇区，这些扇区天线提供用于覆盖远程单元或基站收发器周围的角截面的特性。在一些实施例中，基站收发器可以例如，分别操作三个或六个覆盖120o(在三个小区的情况下)和60o(在六个小区的情况下)的扇区的小区。基站收发器可以操作多个扇形天线。下面，小区可以表示生成小区的相应基站收发器；或者同样地，基站收发器可以表示基站收发器生成的小区。

换言之，在实施例中，移动通信系统可以对应于hetnet，其利用不同的小区类型(即，封闭订户组(csg)小区和开放小区)、不同大小的小区(例如，宏小区和小小区，其中，小小区的覆盖范围小于宏小区的覆盖范围)。小小区可以对应于城小区、微小区、微微小区、毫微微小区等。这些小区由基站收发器建立，这些基站收发器的覆盖范围由它们的发射功率和干扰条件确定。在一些实施例中，小小区的覆盖范围可以至少部分地由另一基站收发器所建立的宏小区的覆盖范围环绕。小小区可以被部署为扩展网络的容量。城小区因此可以被用来覆盖比宏小区更小的范围，例如，城小区可以覆盖大都会区域中的街道或街区。对于宏小区，覆盖范围可以具有一或数千米量级的直径，对于微小区，覆盖范围可以具有千米以下的直径，并且对于微微小区，覆盖范围可以具有100米以下的直径。毫微微小区可能是最小的小区，并且其可以被用来覆盖机场的家居或门厅部分，即其覆盖范围可以具有50米以下的直径。因此，基站收发器也可以被称为小区。

图2a示出了收发器200-a的示意性框图，该收发器包括具有第一放大器级242和第二放大器级248、可调节衰减器246、以及带通滤波器244的放大器。可调节衰减器246和带通滤波器244被耦合在第一和第二放大器级242、248之间。

在示例性收发器200-a中，第一和第二放大器级242、248被设计为低噪声放大器，例如，优化用于低噪声系数而不用于高功率增加效率的放大器。这些低噪声放大器可以被设计为或者可以是从可用放大器中选择的包括最大射频(rf)输出功率的放大器，该最大射频输出功率足够用于提供收发器200-a的期望发送输出功率(以及用于提供期望接收输出功率)。

换言之，图2a示出了根据时分双工操作模式进行操作的收发器200-a的模拟rf概念。在收发器200-a中，阵容(例如，模拟信号处理设备的串行连接)包括步进衰减器246(例如，可调节衰减器)、一个或几个低噪声放大器(例如，第一放大器级242和第二放大器级248)、以及用于接收操作和/或发送操作的rf滤波器244(例如，表面声波滤波器)。在收发器200-a的接收和发送操作模式期间，通常可以使用该阵容。该阵容的通常使用可以通过两个开关s1和s2(例如，第一开关132和第二开关136)的实现和使用来实现。

在收发器200-a中，第一开关132的共用端子被耦合到第一放大器级242的输入端口，第一开关132的第一投掷端子被耦合到收发器200-a的天线开关238的第一投掷端子，并且第一开关132的第二投掷端子被耦合到收发器200-a的发送信号路径的上变频混频器224的输出端口。另外，第二开关136的共用端子被耦合到第二放大器级248的输出端口，第二开关136的第一投掷端子被耦合到收发器200-a的接收信号路径的下变频混频器214的输入端口，并且第二开关136的第二投掷端子被耦合到天线开关238的第二投掷端子。

在发送操作的情况下(例如，在发送操作模式期间)，第一开关132和第二开关136被控制，低噪声放大器输入(例如，第一放大器级242的输入端口)经由第一开关132被连接到上变频输出(例如，上变频混频器224的输出端口)。此外，在发送操作期间，低噪声放大器的输出(例如，第二放大器级248的输出端口)经由第二开关136被连接到天线开关238。天线开关238可以向收发器200-a的天线204(例如，收发天线)馈送将要发送的信号(例如，收发器200-a的模拟发送信号)。

在收发器200-a的示例中，天线开关238是单刀双掷开关，该单刀双掷开关的共用端子被耦合到天线204。在发送操作模式期间，天线开关的共用端子和第二投掷端子之间的接触可以闭合。天线开关238以及第一开关132和第二开关136可以由收发器200-a的控制电路装置(例如，控制器电路)致动。另外，输入-输出带通滤波器202(例如，共用发送和接收带通滤波器)被耦合在天线开关238和天线204之间。

在接收操作的情况下(例如，在接收操作模式期间)，低噪声放大器的输入(例如，第一放大器级242的输入端口)经由第一开关132和天线开关238被连接到天线204。此外，低噪声放大器输出(例如，第二放大器级248的输出端口)经由第二开关136被连接到下变频器的输入(例如，下变频混频器214的输入端口)。

下变频混频器214的输出端口被耦合到接收信号路径的模数转换器212的采样输入端口。模数转换器212的数字输出端口被耦合到收发器200-a的数字单元225的输入端口。例如，数字单元225可以至少包括数字信号处理器(dsp)的一部分、专用集成电路(asic)的一部分、和/或中央计算单元(cpu)的一部分。数字单元225可以执行收发器200-a的接收信号的进一步信号处理(例如，解调、检测、和/或解码)。另外，数字单元225可以包括用于致动第一开关132和第二开关136的控制电路装置。附加地或备选地，数字单元225可以被配置为调节第一和/或第二放大器级242、248的供电电压。为此，数字单元225可以包括被耦合到第一开关132和第二开关136的控制输入端口和/或被耦合到可调谐电压转换器(例如，可调协直流到直流转换器)或供电调制器的控制输入端口的输入端口和输出端口(i/o)，该供电调制器可以向第一和/或第二放大器级242、248提供供电电压。

此外，数字单元225可以被配置为生成收发器200-a的数字发送信号。被耦合到数字单元225的输出端口的数模转换器222可以将数字发送信号变换为模拟发送信号。上变频混频器224的输入端口被耦合到数模转换器222的模拟输出端口，使得上变频混频器224可以将模拟发送信号转换为射频以用于经由天线204发射。

在该实施例中，带通滤波器224(或rf滤波器244)被置于低噪声放大器之间(例如，在第一和第二放大器级242、248之间)。滤波器244的输入端口被耦合到第一放大器级242的输出端口，并且滤波器244的输出端口被耦合到可调节衰减器246的输入端口。可调节衰减器246的输出端口被耦合到第二放大器级248的输入端口。

在第一和第二放大器级242、248之间耦合滤波器244可以减小噪声系数(例如，接收信号路径的噪声系数)，并且附加地可以减少接收操作情况下的带外屏蔽器(例如，想要的接收信号和/或想要的发送信号的频带外部的干扰信号)。换言之，通过在第一和第二放大器级242、248之间耦合滤波器244，滤波器244的插入损耗不直接影响接收信号路径的噪声系数。此外，可以避免第二放大器级248对滤波器244的插入损耗的补偿。

因为低噪声放大器(例如，第一和第二放大器级242、248)也可以被用作发送功率放大器，所以收发器200-a可以被用在像大容量多输入多输出(mmimo)和/或多信道收发器系统的应用中(由于每个发送路径/放大器需要的功率较少)。取决于mmimo系统中的发送路径的数目和应用等，期望发送功率可以超过接收信号路径的期望功率(例如，确保线性)。在这种情况下，低噪声放大器(例如，第一和第二放大器级242、248)可以相对于发送功率要求来标定尺寸。在接收操作期间，可以适配(例如，降低)低噪声放大器的供电电压，以便节省能效(例如，减少收发器200-a的功耗)。这可以由自适应电源实现。例如，基于氮化镓的低噪声放大器可以根据需要提供更高的功率。

所提出的衰减器-放大器-滤波器-阵容可以与不同的上变频和/或下变频概念(如直接上/下变频或外差法)结合。由于所提出的概念可以被应用于模拟rf放大和过滤部分，因此其也可以与集成收发器转换方案结合。例如，数字单元225、数模转换器222、模数转换器212、上变频混频器224、和下变频混频器214可以被集成到共用的半导体管芯中或者共用的半导体封装中。此外，第一开关132和第二开关136可以附加地被集成到这个共用的半导体管芯或共用的半导体封装中。

衰减器-放大器-滤波器-阵容也可以被实现为紧凑型混合或集成方案，例如，至少包括一些功能的集成方案。如果低噪声放大器(例如，第一和第二放大器级242、248)能够支持宽带并且滤波器244可以与具有相同覆盖区域(footprint)但是不同频带的另一个滤波器交换并被其替代，则该阵容可以被重新用于不同的频带。

图2b示出了收发器200-b的示意性框图，该收发器包括具有第一放大器级242和第二放大器级248和可调节衰减器246的放大器。

第一放大器级242的输出端口被耦合到可调节衰减器246的输入端口。可调节衰减器246的输出端口被耦合到第二放大器级248的输入端口。例如，收发器200-b可以根据时分双工进行发送和接收。与图2a的收发器200-a相反，收发器200-b的rf滤波器244(例如，rf接收滤波器244)没有被耦合在针对收发器200-b的接收和发送信号路径共用的信号处理链中(例如，第一开关132和第二开关136之间)，而是被耦合在接收信号路径的下变频混频器214的输入端口和第二开关136之间。这可以进一步减小接收信号路径的噪声系数，和/或增强收发器200-b的天线204处的最大发送输出功率，和/或增大收发器200-b在发送期间的功率增加效率。

与图2a的收发器200-a相比，在收发器200-b中天线开关被省去，因为第一开关132和第二开关136可以自己关照发送-接收分离。这可以导致收发器200-b的(硬件)复杂性进一步降低。然而，为了增大发送到接收的隔离(和/或接收到发送的隔离)，像收发器200-a的天线开关的附加天线开关可以被提供并且可以被耦合在第一开关132和第二开关136与天线204之间。

结合上面或下面描述的实施例给出更多细节和方面。图2a和图2b所示的示例可以包括对应于结合上面(例如，图1)或下面(例如，图3a-图5)所描述的一个或多个示例或所提出的概念给出的一个或多个方面的一个或多个可选的附加特征。

图3a示出了收发器300-a的示意性框图，该收发器包括具有第一放大器级242和第二放大器级248以及被耦合在第一和第二放大器级242、248之间的可调节衰减器246的放大器。

收发器300-a可以被用于基于时分的简化频分双工(fdd)操作。在基于时分的简化fdd操作中，收发器300-a可以在不同时隙期间进行发送和接收，并且可以在不同的载波频率进行发送和接收。例如，基于时分的简化fdd操作可以被用于物联网(iot)应用。为此，在示例性收发器300-a中，rf滤波器344(例如，rf接收滤波器344)没有被耦合在针对收发器300-a的接收和发送信号路径共用的信号处理链(例如，在第一开关132和第二开关136之间)中，但是可以被放置在接收信号路径中的第二开关136后面。在示例性收发器300-a中，rf接收滤波器344被耦合在接收信号路径的下变频混频器214的输入端口和第二开关136之间。rf接收滤波器344然后可以包括仅匹配收发器300-a的接收信号的频带的通带，并且可以抑制收发器300-a的发送信号。结果衰减器-放大器-阵容(耦合在第一开关132和第二开关136之间)如果被设计为覆盖接收频带和发送频带，则可以支持fdd。例如，第一和第二放大器级242、248的带宽和可调节衰减器246的带宽至少可以在收发器300-a的接收信号的频带和发送信号的频带上扩展。

与图2a的收发器200-a和图2b的收发器200-b相比，输入-输出带通滤波器202被双工器302替换。双工器302的第一端口被耦合到收发器300-a的天线204(例如，收发天线)。双工器302的第二端口被耦合到收发器300-a的第一开关132。双工器302的第三端口被耦合到收发器300-a的第二开关136。双工器302可以将收发器300-a的接收信号从其第一端口传递到其第二端口，并且可以抑制从其第一端口行进到其第二端口的接收信号的频带外部的信号。另外，双工器302可以将收发器300-a的发送信号从其第三端口传递到其第一端口，并且可以抑制从其第三端口行进到其第一端口的发送信号的频带外部的信号。换言之，双工器302可以被配置为根据它们的频带来分离收发器300-a的接收信号和发送信号。

例如，如果期望低噪声放大器级之间(例如，第一放大器级242和第二放大器级248之间)的滤波器以便防止在时间复用的fdd操作的情况下第二低噪声放大器(例如，第二放大器级248)被过驱动(线性)(例如，在收发器300-a的接收操作模式期间)，双频带滤波器可以被使用，如由图3b中示意性地示出的收发器300-b的示例性实施例指示的。

在收发器300-b中，双频带滤波器被耦合在收发器300-b的第一放大器级242的输出端口和收发器300-b的可调节衰减器246的输入端口之间。备选地，双频带滤波器可以被耦合在收发器300-b的第二放大器级248和可调节衰减器246之间。双频带滤波器包括第一带通滤波器345和第二通带滤波器347。第一和第二带通滤波器345、347并行连接。第一带通滤波器345可以包括覆盖收发器300-b的接收信号的频带的通带。第二带通滤波器347可以包括覆盖收发器300-b的发送信号的频带的通带。

作为双工器302和/或天线开关的备选，双向耦合器可以被用来将天线204后面的发送频带和接收频带分离到滤波器。

结合上面或下面描述的实施例给出更多细节和方面。图3a和图3b所示的示例可以包括对应于结合上面(例如，图1至图2b)或下面(例如，图4-图5)所描述的一个或多个示例或所提出的概念提供的一个或多个方面的一个或多个可选的附加特征。

图4示出了收发器系统400的示意性框图。收发器系统400包括多个天线204-1、204-2、204-3、204-4、204-m以及多个收发器100-1、100-2、100-n。多个收发器中的每个收发器被耦合到多个天线中的至少一个天线。此外，每个收发器包括发送信号路径、接收信号路径、放大器、以及控制电路装置。每个收发器的控制电路装置(和/或服务多个收发器中的收发器的收发器系统的中央控制电路装置)被配置为在每个收发器的发送操作模式期间，在每个收发器的发送信号路径中耦合每个收发器的放大器以放大发送信号。此外，每个收发器的控制电路装置(和/或收发器系统的中央控制电路装置)被配置为在每个收发器的接收操作模式期间，在每个收发器的接收信号路径中耦合每个收发器的放大器以放大接收信号。

例如，多个收发器中的每个收发器可以类似于图1的收发器100、图2a的收发器200-a、图2b的收发器200-b、图3a的收发器300-a、和/或图3b的收发器300-b。

作为包括(单独)控制电路装置的每个收发器，收发器系统400可以包括用于控制至少一些(或所有)收发器的中央控制电路装置(例如，用于通过将它们的放大器耦合到它们的接收信号路径来将至少一些收发器设置到它们的接收操作模式中、以及用于通过将它们的放大器耦合到它们的发送信号路径来将这些收发器设置到它们的发送操作模式)。每个收发器的中央控制电路装置和/或(单独)控制电路装置可以被配置为对至少两个收发器的接收操作模式和发送操作模式进行同步(例如，在某个时间将至少两个收发器的放大器耦合到它们的接收信号路径，并且在另一时间将放大器耦合到它们的发送信号路径)。例如，如果收发器系统400根据时分双工进行操作，则每个收发器的中央控制电路装置和/或(单独)控制电路装置可以被配置为同步地将所有收发器设置到接收操作模式(例如，同步地将每个收发器的每个放大器耦合到其接收信号路径中)，并且同步地将所有收发器设置到发送信号模式(例如，同步地将每个收发器的每个放大器耦合到其发送信号路径中)。每个收发器的中央控制电路装置和/或(单独)控制电路装置还可以被配置为同时将一些收发器设置到它们的接收操作模式并将一些收发器设置到它们的发送操作模式。

在示例性收发器系统400中，多个收发器包括通用数目n个收发器(例如，n≥2)。收发器系统400的多个天线包括通用数目m个天线(例如，m≥2)。多个收发器中的收发器可以被耦合到多个天线中的一个或多个天线。对于收发器操作，例如，根据基于时分的简化频分双工，多个天线的第一子集可以被配置为接收天线以接收在接收频带中的接收信号，并且多个天线的第二子集可以被配置为发送天线以发送在发送频带中的发送信号。接收频带和发送频带可以包括不同的频率(例如，不同的中央频率和/或不同的带宽)。

不失一般性地，在示例性收发器系统400中，收发器系统400的第一收发器100-1的接收信号路径被耦合到第一天线204-1(例如，接收天线)，并且第一收发器100-1的发送信号路径被耦合到第二天线204-2(例如，发送天线)。在收发器系统400可选地根据基于时分的简化频分双工进行操作的情况下，第一天线204-1可以被配置为在接收频带内进行操作，并且第二天线204-2可以被配置为在发送频带中进行操作。作为备选，其频带可以覆盖接收和发送频带的单个收发天线可以替换第一和第二天线204-1、204-2。

收发器系统400的第二收发器100-2的接收和发送信号路径通常被耦合到第三天线204-3和第四天线204-4(例如，被耦合到两个收发天线)。例如，第三天线204-3和第四天线204-4可以经由功率分配器(或功率合成器、或定向耦合器、或开关)被耦合到第二收发器100-2的天线开关的共用端子，同时天线开关的第一投掷端子可以被耦合到接收信号路径，并且天线开关的第二投掷端子可以被耦合到第二收发器100-2的发送信号路径。另外，在收发器系统400可选地根据基于时分的简化频分双工进行操作的情况下，第三天线204-3可以被配置为在接收频带内进行操作，并且第四天线204-4可以被配置为在发送频带中进行操作。作为备选，其频带可以覆盖接收和发送频带的另一单个收发天线可以替换第三和第四天线204-3、204-4。

收发器系统400的第n个收发器100-n的接收和发送信号路径被耦合到第m个天线204-m(例如，收发天线)。

当然，在一些实施例中，多个收发器中的每个收发器可以被耦合到相同数目的天线(例如，相同数目的发送天线、接收天线、和/或收发天线)。

包括多个收发器的其他收发器系统可能会由于每个收发器的放大器的数目增大而消耗更高数量的功率，其中，每个收发器包括接收信号路径中的专用放大器(例如，专用低噪声放大器)和发送信号路径中的专用放大器(例如，专用功率放大器)。

根据本公开的至少一些实施例，通过在每个收发器的发送信号路径和接收信号路径之间共享收发器系统400的该收发器中的放大器(例如，通过使用共用放大器作为发送期间的功率放大器和接收期间的低噪声放大器)，可以降低收发器系统400的总体功耗。

在本公开的收发器系统的一些实施例中，多个天线中的天线可以靠近彼此(例如，如果收发器系统400被用于数字波束形成和/或在相控天线阵列中)。例如，天线可以间隔半个波长或者小于发送和/或接收rf信号。由于多个收发器中的每个收发器的放大器数目减少，可以减小每个收发器的总体大小，从而使得用于在紧密间隔的天线处布置收发器的空间要求可以在收发器系统400中被放开(例如，更不严格)。

例如，收发器系统400可以被用在大容量多输入多输出(mmimo)系统中。mmimo可以是有前途的技术，以便面对例如，数据速率和覆盖方面的未来需求。其可以被用作接入技术，但是也可以用于向例如，分布式中继提供无线前传连接。将本公开的实施例的大量收发器一起放入mmimo系统可以避免具有高能耗的复杂且昂贵的系统(或降低mmimo系统的复杂性、成本、和能耗)。也就是说，本公开通过提供可以降低复杂性和成本的模拟rf收发器概念解决了这些问题。此外，根据本公开实施例的收发器方案可以被用在物联网(iot/mtc)型应用(其中，通常期望低成本和低功耗)中。

结合上面和下面描述的实施例给出更多细节和方面。图4所示的示例可以包括对应于结合上面(例如，图1至图3b)或下面(例如，图5)所描述的一个或多个示例或提出的概念给出的一个或多个方面的一个或多个可选的附加特征。

图5示出了用于操作收发器的方法500的流程图。方法500包括在收发器的接收操作模式期间，在收发器的接收信号路径中耦合放大器以放大接收信号(510)。此外，方法500包括在收发器的发送操作模式期间，在收发器的发送信号路径中耦合放大器以放大发送信号(520)。

例如，方法500可以被用于根据时分双工或基于时分的简化频分双工操作收发器。在接收操作模式期间在接收信号路径中耦合放大器(510)和在发送操作模式期间在发送信号路径中耦合放大器(520)可以减小收发器的制造成本、收发器100的总体大小、和/或可以减小收发器的功耗(因为可以向较少放大器供应电功率)。

当然，方法500的步骤可以颠倒和/或重复。即，收发器刚开始可以处于发送操作模式，并且放大器可以被耦合到发送信号路径中并被用于放大发送信号。在发送操作模式后，收发器可以切换到(或切换回)接收操作模式并将放大器耦合到接收信号路径中以放大接收信号。

根据一些示例，方法500进一步包括在接收操作模式期间减小放大器的供电电压并且在发送操作模式期间增大放大器的供电电压。这可以进一步减少收发器的平均功耗。

结合上面和下面描述的实施例给出更多细节和方面。图5所示的示例可以包括对应于结合上面(例如，图1至图4)或下面所描述的一个或多个示例或所提出的概念给出的一个或多个方面的一个或多个可选的附加特征。

一些实施例涉及用于时分双工大容量多输入多输出(大容量mimo)和物联网应用的紧凑模拟射频收发概念。

本公开的至少一些示例涉及用于基于tdd的大容量mimo应用和/或基于时分的简化fdd(或tdd)操作(作为用于iot设备的使用)的模拟rf收发器。由于对于tdd相同的频带可以被用于发送和接收，但是以时间复用的方式，可以使用共用的rf衰减器-低噪声放大器-滤波器阵容进行接收和发送。这可以包括开关的适当实施方式。因此，可以设计仅一个rf放大和过滤路径(用于模拟rf收发器)，并且可以节省功率放大器、以及附加的步进衰减器、和相关的设计努力。

在发送操作期间，共用rf衰减器-低噪声放大器-滤波器阵容的(多个)低噪声放大器可以被用作发送功率放大器。为此，可以相对于期望的发送功率水平选择(多个)低噪声放大器，该期望的发送功率水平可以高于期望用于接收操作的发送功率水平(例如，根据mmimo系统的元件数目)。附加地，如果在发送操作模式期间(多个)低噪声放大器的输出功率高于用于接收操作模式的功率，则可以在接收操作期间适配(例如，减低)(多个)低噪声放大器的电源电压，以节省能量。此外，根据本公开的收发器可以被用在iot设备中，在iot设备中通常期望低成本低功率的减少的发射功率放大器。

解决诸如，硬件复杂性、制造成本、和/或功耗的问题的其他收发器涉及混合mmimo，例如，这可以意味着例如，一个收发器可以服务若干发送和接收天线，并且可以使用固定或自适应的模拟移相器(例如，用于馈送发送天线和接收天线)。这可以减少收发器的转换模块的数目(例如，数模转换器、模数转换器、和/或上变频器和下变频器的数目)。尽管这可以减少在转换方面的努力，但是存在性能上的折中。此外，可以使用包括若干发送和接收信号路径的集成收发器方案，以便再次减少针对转换单元的成本和复杂性。另外，可以使用刚好满足要求(例如，收发器的规范)的低成本低性能设备(用于mmimo和iot)。

本领域技术人员将很容易认识到以上描述的方法的各种步骤可以由编程计算机执行。在本文中，一些实施例还旨在覆盖机器可读的或计算机可读的程序存储设备(例如，数字数据存储介质)以及对机器可执行程序指令或计算机可执行程序指令进行编码，其中，所述指令执行上述方法的一些或所有步骤。

程序存储设备可以是例如，数字存储器，诸如磁盘和磁带的磁存储介质，硬盘驱动器，或者光学可读数字数据存储介质。实施例还旨在覆盖被编程为执行上述方法的所述步骤的计算机。

此外，本文所述的所有示例原则上仅旨在明确地被用于教学型目的，以帮助读者理解本发明的原理和发明人对改进现有技术所贡献的概念，并且将被理解为不限于这些具体陈述的示例和条件。另外，本文中引用本发明的原理、方面、和实施例及其具体示例的所有声明旨在涵盖其等同物。

包括被标记为“处理器”的任何功能块的、在附图中所示的各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及与适当软件相关联的能够执行软件的硬件提供。当由处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器、或由多个个体处理器提供，这些处理器中的一些处理器可以被共享。另外，术语“处理器”或“控制器”的显式使用不应该被理解为排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐式地包括但不限于，数字信号处理器(dsp)硬件、网络处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、用于存储软件的只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、以及非易失性存储装置。也可以包括其他常规和/或定制硬件。类似地，附图中所示的任何开关都只是概念上的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、甚至手动地实现，特定技术由实施者可选择，如从上下文可以更具体地理解的。

本领域技术人员应当理解，本文中的任何框图表示体现本发明原理的说明性电路装置的概念图。类似地，应当理解，任何流程图表、流程图、状态转换图、伪代码等表示各种过程，这些过程可以基本上被表示在计算机可读介质中，并且因此由计算机或处理器执行，无论是否明确地示出了这样的计算机或处理器。