具有超外差式和零中频（zif）拓扑结构的收发机的制作方法
【专利说明】具有超外差式和零中频（ZIF)拓扑结构的收发机
[0001] I.根据35U. S. C. § 119的优先权要求
[0002] 本专利申请要求于2012年8月30日提交的题为"DUAL TOPOLOGY RFIC ZIF/ SUPER-HETERODYNE (双拓扑结构RFIC ZIF/超外差式）"的临时美国申请S/N. 61/695, 220 的优先权，该临时申请被转让给本申请受让人并明确通过援引纳入于此。
【背景技术】
[0003] I.领域
[0004] 本公开一般涉及电子器件，尤其涉及用于无线通信的收发机。
[0005] II.背景
[0006] 无线设备（例如，智能电话或平板计算机）可包括耦合至天线以支持双向通信的 发射机和接收机。对于数据传送，发射机可用数据来调制本地振荡器（LO)信号以获得经调 制信号，放大经调制信号以获得具有恰当发射功率电平的输出射频（RF)信号，并经由天线 将该输出RF信号发射到基站。对于数据接收，接收机可经由天线获得收到RF信号并且可 调理和处理该收到RF信号以恢复由基站发送的数据。
[0007] 无线设备可包括多个天线以及相关联的发射和接收电路以支持数据传送和接收。 出于各种考量（诸如无线设备上的可用空间、期望的发射和/或接收分集等），这些天线可 被置于无线设备上的不同位置处。将发射和接收电路设计成使得针对被置于无线设备上的 不同位置处的天线能够获得良好性能可能是合乎需要的。
[0008] 附图简述
[0009] 图1示出无线设备与不同无线系统通信。
[0010] 图2示出了图1中的无线设备的示例性设计。
[0011] 图3A和3B示出超外差式接收机的两种示例性设计。
[0012] 图4示出超外差式接收机在平板计算机中的实现。
[0013] 图5示出ZIF接收机的示例性设计。
[0014] 图6示出ZIF接收机在智能电话中的实现。
[0015] 图7示出双拓扑结构收发机的示例性设计。
[0016] 图8A、8B和8C示出包括超外差式接收机和ZIF接收机的双拓扑结构收发机的三 种示例性设计。
[0017] 图9A、9B和8C示出包括超外差式发射机和ZIF发射机的双拓扑结构收发机的三 种示例性设计。
[0018] 图10A、10B和IOC示出双拓扑结构收发机分别在平板计算机、智能电话、和膝上型 计算机中的示例性实现。
[0019] 图11示出用于支持无线通信的过程。
[0020] 详细描述
[0021] 以下阐述的详细描述旨在作为本公开的示例性设计的描述，而无意表示可在其中 实践本公开的仅有设计。术语"示例性"在本文中用于表示"用作示例、实例或解说"。本文 中描述为"示例性"的任何设计不必被解释为优于或胜过其他设计。本详细描述包括具体 细节以提供对本公开的示例性设计的透彻理解。对于本领域技术人员将明显的是，没有这 些具体细节也可实践本文描述的示例性设计。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形 式示出以免湮没本文中给出的示例性设计的新颖性。
[0022] 本文公开了用超外差式和零中频（ZIF)拓扑结构的组合来实现收发机。术语"拓 扑结构"和"架构"被互换地使用。收发机可包括一个或更多个发射机和/或一个或更多个 接收机。接收机或发射机可以用超外差式拓扑结构或ZIF拓扑结构来实现。在超外差式拓 扑结构中，信号被分多级地在射频（RF)和基带之间变频，例如在一级中从RF到中频（IF)， 然后在另一级中从IF到基带以用于超外差式接收机。RF可以是适用于信号传送的任何频 率，而IF可以是小于RF的任何频率。在ZIF拓扑结构（通常也被称为直接转换拓扑结构） 中，信号在一级中在RF和基带之间变频，例如，在一级中从RF直接至基带以用于ZIF接收 机。作为示例，对于IEEE 802. I lad，超外差式接收机可以使60千兆赫（GHz)的收到RF信号 下变频至15GHz，随后将IF信号从15GHz下变频至基带。ZIF接收机可以在一级中将60GHz 的收到RF信号直接下变频至基带。超外差式以及ZIF拓扑结构可使用不同的电路和/或 具有不同的要求。包括超外差式和ZIF接收机的组合和/或超外差式和ZIF发射机的组合 的收发机可以被称为"双拓扑结构"收发机。双拓扑结构收发机可用于无线设备，该无线设 备可以是支持无线通信的任何电子设备。
[0023] 图1示出能够与不同无线通信系统120和122通信的无线设备110。无线系统120 可以是长期演进（LTE)系统、码分多址（CDM)系统、全球移动通信（GSM)系统、或某个其他 无线系统。CDM系统可实现宽带CDM(WCDM)、CDMA1X、演进数据最佳化（EVDO)、时分同步 CDMA(TD-SCDMA)、或其他某个版本的CDMA。无线系统122可以是无线局域网（WLAN)系统， 其可实现IEEE 802. IUHiperlan等。为了简化起见，图1示出无线系统120包括一个基站 130和一个系统控制器140,而无线系统122包括一个接入点132和一个路由器142。一般 而言，每个无线系统可包括任何数目的站以及任何网络实体集合。
[0024] 无线设备110也可被称为用户装备（UE)、移动站、终端、接入终端、订户单元、站 等。无线设备110可以是蜂窝电话、智能电话、平板设备、无线调制解调器、个人数字助理 (PDA)、手持式设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路（WLL)站、蓝 牙设备等。无线设备110可与无线系统120和/或122通信。无线设备110还可接收来自 广播站（例如广播站134)的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统（GNSS)中的卫星（例 如，卫星150)的信号等。无线设备110可以支持用于无线通信的一种或多种无线电技术， 诸如 LTE、WCDMA、CDMA 1X、EVD0、TD-SCDMA、GSM、802. 11 等等。无线设备 110 还可以支持甚 高频率处（例如，从40到300GHz的毫米（mm)波频率内）的操作。例如，无线设备110可 以支持用于IEEE 802. Ilad在60GHz的操作。
[0025] 图2示出了图1中的无线设备110的示例性设计。在这一示例性设计中，无线设 备110包括M个天线阵列210a至210m，其中M可以是一或更大。天线阵列210a包括K个 天线212a至210k，并且天线阵列210m包括K个天线214a至214k，其中K可以是一或更 大。术语"天线"和"天线元件"被互换地使用。一般地，无线设备110可包括任何数目的天 线阵列，并且每一天线阵列可包括任何数目的天线。天线阵列210a至210m的天线212和 214可具有类似的大小和形状、类似的天线波束、以及类似的工作频率。或者，不同天线阵列 210a至210m的天线212和214可以具有不同大小和/或形状、不同天线波束图案、和/或 不同的工作频率。
[0026] 无线设备110包括收发机220和数据处理器/控制器290。收发机220耦合至天 线212和214,并且包括一个或多个接收机和/或一个或多个发射机。例如，收发机220可 包括超外差式接收机（RXl)和ZIF接收机（RX2)的组合和/或超外差式发射机（TXl)和 ZIF发射机（TX2)的组合。（诸）接收机处理来自天线212和/或214的收到RF信号并且 将输出基带信号提供给数据处理器290。（诸）发射机接收来自数据处理器290的输入基 带信号并且生成输出RF信号以供经由天线212和/或214来传输。收发机220可被实现 在一个或多个模拟集成电路（IC)、射频IC(RFIC)、混合信号IC等等上。
[0027] 数据处理器290可为无线设备110执行各种功能。例如，数据处理器290可对经 由收发机220传送的数据以及经由收发机220接收的数据执行处理。数据处理器290还 可控制收发机220内的各种电路的操作。数据处理器290可包括存储器292、数模转换器 (DAC) 294、以及模数转换器（ADC) 296。存储器292可存储供数据处理器290用的程序代码 和数据。DAC 294可以数字化来自收发机220的输出基带信号并且提供数字输入样本。ADC 296可以将数字输出样本转换成模拟输入基带信号，模拟输入基带信号可被提供给收发机 220。数据处理器290可实现在一个或多个专用集成电路（ASIC)和/或其他IC上。
[0028] 收发机220内的接收机和发射机可以用各种方式来实现。例如，接收机或发射机 可以用超外差式拓扑结构或ZIF拓扑结构来实现。下面描述接收机和发射机的一些示例性 设计。
[0029] 图3A示出超外差式接收机320a的示例性设计的示意图。接收机320a用⑴执 行从RF至IF的下变频的远程RF电路322a以及（ii)执行从IF至基带（BB)的下变频的 调制解调器电路324a来实现。RF电路322a可实现在RFIC芯片上。调制解调器电路324a 可以实现在另一 IC芯片上，该另一 IC芯片可以被称为调制解调器芯片。
[0030] 在RF电路322a内，K个低噪放大器（LNA) 332a至332k使其输入分别耦合至K个 天线312a至312k，其中K可以是一或更大。K个移相器（PS) 334a至334k使其输入分别耦 合至LNA 332a至332k的输出，并且使其输出耦合至信号组合器（SC) 336的输入。下变频 器342使其信号输入耦合至信号组合器336的输出并且使其LO输入耦合至倍频器（Freq Mult) 348的输出。缓冲器（Buf) 344使其输入耦合至下变频器342的输出并且使其输出耦 合至带通滤波器（BPF) 346的输入。滤波器346的输出和倍频器348的输入耦合至RF电路 322a的输出。
[0031] 在调制解调器电路324a内，带通滤波器352使其输入耦合至调制解调器电路324a 的输入并且使其输出耦合至缓冲器354的输入。下变频电路360包括使其信号输入耦合至 缓冲器354的输出的混频器362a和362b。放大器（Amp) 364a和364b使其输入分别耦合至 混频器362a和362b的输出，并且使其输出分别耦合至低通滤波器（LPF) 366a和366b的输 入。放大器368a和368b使其输入分别耦合至滤波器366a和366b的输出，并且使其输出 耦合至后续电路（例如数据处理器）。混频器362a、放大器364a和368a以及滤波器366a 用于同相（I)信号路径。混频器362b、放大器364b和368b以及滤波器366b用于正交（Q) 信号路径。
[0032] 在图3A所示的示例性设计中，RF电路322a经由RF线缆350与调制解调器电路 324a