具有高频带选择性的射频前端模块的制作方法
【专利说明】具有高频带选择性的射频前端模块
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本发明要求2013年10月30日提交的美国临时专利申请号为61/897，705的优先权，该临时申请的全部内容通过引用方式被合并于此。
【背景技术】
技术领域
[0003]
[0004]本发明涉及无线网络技术。更具体地，本发明涉及具有高频带选择性和高功率性能的射频前端模块
_5] 相关技术的说明
[0006]无线电通信广泛应用于包括声音信号传输、视频信号传输，以及数据传输在内的各种领域。在各种无线电通信技术领域内，无线电接收器用于接收由天线截获的无线电波，并把无线电波所承载的信息转化为可使用的形式。通过解调过程，无线电接收器将信息转换成声音信号、视频信号、数据，或其他可用信号。包含无线电接收器的装置包括，例如，蜂窝电话，无线网络装置，蓝牙装置等。
[0007]用于工业，科学，医疗和其他用途，各种射频装置发射和接收各种无线电频带内的射频信号，其被共同标记为工业，科学和医疗(ISM)无线电频带。一般情况下，ISM无线电频带在国际上被保留用于民用用途。近年来，这些ISM频带在短距离、低功耗通信系统中变得特别受欢迎。例如，2.4GHz频带被无绳电话、蓝牙装置、近场通信(NFC)装置、ZigBee装置、无线电控制的玩具，以及无线网络装置的通信所使用。因为ISM频带有许多不同用途，在ISM频带运行的装置的排放可产生电磁干扰，并在相同或邻近的频率干扰其他装置的无线电通信。因此，在ISM频带工作的通信装置需要忍受在相同或邻近频带工作的其他装置产生的干扰。
【发明内容】
[0008]根据至少一个实施例，本文公开的是无线接入点装置，其使其它无线装置连接到有线网络。无线接入点装置提供了高频带选择性，从而易于优化各种射频频带。无线接入点装置具有高能量性能来处理，例如，最高达1000毫瓦(mw)的射频功率。无线接入点装置可与，例如，使用WiFi标准，的无线装置进行通信以在2.4GHz和5GHz频率使用无线电波来交换数据。
[0009]装置可包含具有印刷在集成电路上的元件的射频前端模块(FEM)。外部滤波器，如带通滤波器，可被连接到集成电路，以根据信号频带宽度提供高选择性。前端模块具有放大器、滤波器和开关，可通过数百毫瓦的功率处理射频信号。
[0010]通过切换外部滤波器，前端模块可适应于对信号频带具有不同要求的各种应用。因此，前端模块可灵活应用在不同的情况下。这样的FEM可在基站(例如，接入点装置)和移动站(例如，移动电话)中使用。例如，FEM可在无线接入点装置、LTE装置、GSM装置、3G装置、Z-Wave的装置、ZigBee装置、DECT装置、无绳电话、无线功率计等装置中使用。
[0011]FEM的所述集成电路具有非常小的表面区域，因为集成电路的尺寸相比由离散元件制成的离散电路小得多。使用FEM的装置甚至可容纳多个集成电路来处理不同频带的信号，以实现多输入和多输出(MMO)功能。集成电路的成本也比离散电路的成本低。此外，FEM可灵活适用于不同电源供应电压，并且能够在，例如，3.3伏和5伏的电压下运行。
[0012]FEM可应用于不同型号的装置，而无需修改集成电路的布局。FEM可通过简单地改变外部滤波器以适应各种信号频带的要求。这样的设计还显著减少修改的时间(TTM)，因为设计工程师可使用相同类型制成的集成电路来工作，并不需要调整在集成电路内的元件。这样的设计也很容易通过监管要求，因为这些测试将使用具有相同集成电路的FEM。
[0013]通过使用具有高品质因数的外部滤波器，采用了 FEM的装置可与其它装置共存(例如，在操作中不会有显著干扰)，该其它装置如用于双频带并发操作的WiFi装置、LTE装置、GSM装置、3G装置、Z-Wave的装置、ZigBee装置、DECT装置等。
【附图说明】
[0014]图1所示是无线接入点装置的方框图。
[0015]图2所示是射频前端模块的方框图。
[0016]图3所示是包含多个前端模块和多个天线的无线接入点装置的方框图。
[0017]图4所示是包含多个前端模块和一个天线的无线接入点装置的方框图。
[0018]图5所示是包含多个带通滤波器的前端模块的方框图。
[0019]图6所示是根据一实施例的用于发射、接收和处理射频信号的过程的流程图。
[0020]图7所示是根据本发明的实施例的机器的方框示意图。
具体实施例
[0021]在考虑与附图相关的以下详细描述后，本发明的性质、目的以及优点对于本领域技术人员将变得更加明显。
[0022]图1所示是根据一实施例的无线接入点装置的方框图。无线接入点装置100包含:网络处理单元(NPU) 110，无线电信号调制/解调元件120，前端模块(FEM) 140和天线130。NPU 110可以是能够执行各种针对网络应用的任务的集成电路。NPU 110的任务可包含，例如，模式匹配，路由信息的查找，计算，数据字段操作，分组队列管理，分组缓冲器分配等。
[0023]无线电信号调制/解调元件120负责从调制的载波中提取信息-承载信号(即，解调)，并且传输信息-承载信号(基带信息信号)到载波(频带信号)(即，调制)。换言之，无线电信号调制/解调元件120从FEM 140接收模拟载波，并从模拟载波中提取数据信号。无线电信号调制/解调元件120也将数据信号应用于模拟载波，并发送调制波至FEM和天线，以用于发射。无线电信号调制/解调元件120可被设计用于处理不同频率的调制的载波。例如，无线电信号调制/解调元件120可生成具有频率为2.4GHz或5GHz的调制射频信号，其在IEEE 802.11规范下传输信息信号的。无线电信号调制/解调元件120可进一步解调接收到的频率为2.4GHz或5GHz的射频信号，从而在IEEE 802.11规范下提取信息信号。无线电信号调制/解调元件120可将所提取的数据信号提供到NPU 110，用于进一步处理。
[0024]无线电信号调制/解调元件120可包含模拟-数字(A/D)转换器122。模拟-数字转换器122将所提取的数据信号从模拟形式转换为数字形式。无线电信号调制/解调元件120还包含数字-模拟(D/A)转换器124。数字-模拟转换器124将数据信号从数字形式转换为模拟形式。无线电信号调制/解调元件120还可进一步包含媒体访问控制(MAC)元件126，其向多个无线终端提供寻址和信道访问控制机制以在无线网络中通信。
[0025]无线电信号调制解调元件120通过发射(Tx)信道127和接收(Rx)信道128连接到FEM 140。无线电信号调制/解调元件120通过Tx信道127发送调制载波信号至FEM140。无线电信号调制/解调元件120通过Rx信道128从FEM 140接收输入波信号。
[0026]尽管图1所示无线电信号调制/解调元件120为单独元件，在一些实施例中，无线电信号调制/解调元件120的功能可由多个独立元件来实现。例如，无线接入点装置100可包含分别进行调制和解调任务的调制元件和解调元件。另外，A/D转换器122、D/A转换器123和MAC元件126可以是与无线电信号调制/解调元件120相分离的元件。
[0027]FEM 140包含用于在由天线130接收到的原始输入的射频处理波信号的电路。FEM140可放大从无线电信号调制/解调元件120接收到的调制信号，使用滤波器以减弱在频率高于截止频率的放大信号，并将信号发送至天线130用于无线电信号广播。FEM 140还可接收到由天线130捕捉到的无线电信号，过滤接收到的无线电信号，以减弱特定频率范围外的频率，并应用将被发送的信号到无线电信号调制/解调元件120。
[0028]FEM 140还包含用于为操作FEM 140供应电力的一根或多根电源线146。所述FEM140还进一步包含用于控制FEM 140的不同元件的一根或多根控制信号导线148。经由控制信号导线148，FEM 140可与NPU 110、无线电信号调制/解调元件120，或两者进行连接。因此，无论是NPU 110，或者无线电信号调制/解调元件120，都可控制FEM 140的操作。
[0029]无线接入点装置100可进一步包含设置在FEM 140和天线130间的阻抗匹配电路150。阻抗匹配电路150使FEM 140的输入阻抗与天线130的阻抗相匹配，从而使具有最大功率的信号能够由天线发射或接收。阻抗电路150可以是，例如，PI匹配电路。
[0030]阻抗匹配电路150经由射频连接器160连接天线130。射频连接器可以是，例如，U-FL连接器或用于传输高频信号的1-PEX连接器。
[0031]在一些其他实施例中，装置可包含集成电路或芯片，其可实现NPU 110和无线电信号调制/解调元件120两者的功能。本文公开的技术也可应用于这样的装置。
[0032]尽管图1仅展示了无线接入点装置100，但本