信号收发器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明关于一信号收发器，尤其是关于一种具有高线性度以及低噪声指数的信号 收发器。
【背景技术】
[0002] -无线通信系统会包含有一接收器以及一传送器。当该无线通信系统操作在 一时分双工（Time-Division Duplex, TDD)模式时，一外接式的传送器/接收器开关 (Transmitter/Receiver switch, T/R switch)会于该传送器与该接收器之间进行切换， 这是因为该传送器与该接收器都会利用到同一天线。进一步而言，当该无线通信系统处于 操作状态时，该外接式的传送器/接收器开关会选择性地将该天线耦接于该传送器或该 接收器。此外，在一传统的无线通信系统中，该外接式的传送器/接收器开关通常会以串 联的方式与该接收器而并非收发器耦接在一起。在该接收模式下，当该外接式的传送器/ 接收器开关为启动（即短路）时，该外接式的传送器/接收器开关必须具有低插入损耗 (insertion loss)、宽输入范围、低损耗以及小面积的特性。在该传送模式下，当该外接式 的传送器/接收器开关为关闭（即开路）时，该外接式的传送器/接收器开关必须具有大 摆幅信号承受能力、低失真以及不会干扰到该传送器的传输信号或功能的特性。在一无线 通信系统中，由于该接收器与该传送器都是属于比较复杂的电路，因此要使得该外接式的 传送器/接收器开关能够在不影响该系统的最大射频输入信号以及/或最大传送功率的情 况下兼具有上述的特性实属不易。因此，如何以一创新的方法来设计一个能够在该接收器 与该传送器之间运作，并同时能够满足上述条件的开关已成为无线通信系统领域所亟需解 决的问题。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明之一目的在于提供具有高线性度以及低噪声指数的一信号收发 器。
[0004] 依据本发明的一实施例，提供一种信号收发器。该信号收发器包含有一第一放大 器、一阻抗转换电路、一开关电路以及一第二放大器。该第一放大器親接于一芯片的一芯片 输出端。该开关电路用来选择性地将该芯片输出端耦接于该阻抗转换电路的一第一端。该 第二放大器耦接于该阻抗转换电路的一第二端。
[0005] 本发明的实施例可以改善该芯片内的功率放大器的线性度以及减小该芯片内的 低噪声放大器的噪声指数。
【附图说明】
[0006] 图1为本发明一种信号收发器的第一实施例的不意图；
[0007]图2为操作在一接收模式下的一信号收发器的一实施例的简化示意图；
[0008] 图3为操作在一传送模式下的一信号收发器的一实施例的简化示意图；
[0009] 图4为本发明一种信号收发器的第二实施例的示意图；
[0010] 图5为本发明一种信号收发器的第三实施例的示意图；
[0011] 图6为本发明一种信号收发器的第四实施例的示意图；
[0012] 图7为本发明一种信号收发器的第五实施例的示意图；
[0013] 图8为本发明一种信号收发器的第六实施例的示意图；
[0014] 图9为本发明一种信号收发器的第七实施例的示意图；
[0015] 图10为本发明一种信号收发器的第八实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0016] 在说明书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域的技术人员应可理解， 硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书并不以名称的差异来作为区 分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书当中所提及 的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此包含 任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表 该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者透过其他装置或连接手段间接地电气连接 至该第二装置。
[0017] 请参考1图，图1为本发明一种信号收发器的第一实施例100的示意图。信号收 发器100包含有一功率放大器102、一阻抗转换电路104、开关电路106以及一接收放大器 108。接收放大器108可以为一低噪声放大器（Low-noise amplifier, LNA)。功率放大器 102、阻抗转换电路104、开关电路106以及接收放大器108均设置在一芯片内。信号收发器 100可以为一无线通信系统的一前端电路。天线110以及一单端至差动转换单元112同样示 于图1中。功率放大器102親接于一芯片输出端，该芯片输出端包含有该芯片的一第一端点 Nl以及一第二端点N2。开关电路106用来选择性地将芯片输出端（Nl、N2)耦接于一第一 端，该第一端包含有一阻抗转换电路104的一第一端点N3以及一第二端点N4。接收放大器 108耦接于阻抗转换电路104的一第二端，该第二端包含有阻抗转换电路104的一第一端点 N5以及一第二端点N6。单端至差动转换单元112耦接于芯片输出端（Nl、N2)，而天线110 耦接于单端至差动转换单元112,如图1所示。一外接式的匹配电路（未显示）同样可以设 置在芯片输出端（N1、N2)以及单端至差动转换单元112之间。依据本发明不同的实施例，本 发明的单端至差动转换单元112还可以用一平衡/非平衡转换电路（Balanced-unbalanced circuit)或一平衡式带通滤波器来加以取代。
[0018] 依据本实施例可以得知，信号收发器100为一差动式信号收发器，然此并不作为 本发明的限制所在。阻抗转换电路104还可以为一变压器。开关电路106直接连接于芯片 输出端（N1、N2)，而功率放大器102的差动输出端（一第一输出端点N7以及一第二输出端 点N8)分别直接连接于芯片输出端（Nl、N2)。开关电路106包含有一第一开关1062以及 一第二开关1064。第一开关1062具有一第一连接端点直接连接于该芯片输出端的第一端 点N1，一第二连接端点耦接于阻抗转换电路104的第一端的第一端点N3,以及一控制端点 用来接收一控制信号Scl。第二开关1064具有一第一连接端点直接连接于该芯片输出端 的第二端点N2, 一第二连接端点耦接于阻抗转换电路104的第一端的第二端点N4,以及一 控制端点用来接收控制信号Scl。在此实施例中，阻抗转换电路104的该主要线圈对该次 要线圈的线圈数比值为1:N，如图1所示。此外，第一开关1062以及第二开关1064以两个 N-型场效应晶体管来实现，然此并不作为本发明的限制所在。
[0019] 当信号收发器100操作在一接收模式下时，控制信号Scl会开启（即合上）第一 开关1062以及第二开关1064,以将芯片输出端（NI、N2)上所接收到的一接收信号Srl传 递至阻抗转换电路104的第一端（N3、N4)，此时功率放大器102处于禁能状态。当信号收 发器100操作在一传送模式下时，功率放大器102用来产生一传送信号Stl至该芯片输出 端，且控制信号Scl会关闭（即开路）第一开关1062以及第二开关1064,以阻止传送信号 Stl被传递至阻抗转换电路104的该第一端。
[0020] 当信号收发器100操作在该接收模式下时，信号收发器100可以简化为图2所示 的电路。接收放大器108的噪声指数NF可以用以下方程式（1)来表示：
[0022] 其中，参数K代表该变压器的耦合系数，T代表温度，Rs代表接收放大器108的源 极阻抗，N代表该变压器的线圈的圈数比，以及0代表接收放大器108的电压噪声源。
[0023] 依据此实施例可以得知，当该变压器的线圈的圈数比N越大时，接收放大器108的 源极阻抗Rs也越大，如此一来就会使得接收放大器108的噪声指数NF越小。换句话说，当 变压器的线圈的圈数比N越大时，噪声指数NF就越小，反之亦然。在此实施例中，当信号收 发器100操作在该接收模式下时，阻抗转换电路104结合开关电路106的设置会使得接收 放大器108的噪声指数NF越小。
[0024] 当信号收发器100操作在该传送模式下时，信号收发器100可以简化为图3所示 的电路。功率放大器102D输出功率P可以用以下方程式（2)来表示：
[0026] 其中，参数Vamp代表功率放大器102所产生的输出电压的振幅，以及R代表功率 放大器102的负载阻抗。
[0027] 当功率放大器102的第一输出端点N7以及第二输出端点N8直接连接于芯片输 出端（N1、N2)时，功率放大器102的负载阻抗R达到最小值，如此就会使得功率放大器102 的输出功率P达到最大值。进一步而言，依据本实施例可以得知，由于没有实体的开关设置 在功率放大器102以及芯片输出端（Nl、N2)之间的路径上，因此其路径的插入损耗就会比 较小，而功率放大器102的输出功率P就会比较大。此外，由于没有实体的开关设置在信号 路径上，因此当信号收发器100操作在该传送模式下时，功率放大器102的线性度就会比较 好。
[0028] 请参考图4,图4为本发明一种信号收发器的第二实施例400的示意图，其中信号 收发器400为一差动式信号收发器，然其并不作为本发明的限制所在。信号收发器400包含 有一功率放大器402、一电容性电路404、一开关电路406、一阻抗转换电路408、一接收放大 器410、一天线412以及一单端至差动转换电路414。接收放大器410可以为一低噪声放大 器。功率放大器402、电容性电路404、开关电路406、阻抗转换电路408以及接收放大器410 均设置在一芯片内。天线412以及单端至差动转换电路414以外接的方式耦接于该芯片。 信号收发器400可以为一无线通信系统的一前端电路。功率放大器402耦接于一芯片输出 端，该芯片输出端包含有该芯片的一第一端点N9以及一第二端点N10。电容性电路404耦 接于芯片输出端（N9、N10)以及开关电路406之间。开关电路106用来选择性地将电容性 电路404親接于一第一端，该第一端包含有阻抗转换电路408的一第一端点Nll以及一第 二端点N12。接收放大器410耦接于一第二端，该第二端包含有阻抗转换电路408的一第一 端点N13以及一第二端点N14。单端至差动转换电路414耦接于该芯片输出端（N9、N10)， 以及天线412耦接于单端至差动转换电路414,如图4所示。请注意，本实施例另包含有一 外接式（off-chip)的匹配电路，其耦接于芯片输出端（N9、N10)以及单端至差动转换电路 414之间。阻抗转换电路408可以为一变压器。
[0029] 功