收发开关的制作方法

相关申请案交叉申请

所述申请要求于2018年11月20日提交的标题为“收发开关”的第62/769,692号的美国临时专利申请优先权，其全部内容通过引用合并于此。

本公开总体上涉及用于将发射电路和接收电路都连接到天线的开关。

背景技术：

例如蜂窝电话或基站的无线射频(radiofrequency，rf)通信系统通过天线发射和接收信号。接收器和发射器可以具有单独的天线，但是为了节省成本，这两者之间常常会共享天线。接收器中连接到天线的部分通常是低噪声放大器(lownoiseamplifier，lna)，发射器链中连接到天线的组件是功率放大器(poweramplifier，pa)。在pa和lna之间共享天线的一种方法就是简单地将它们连接到同一根天线，其中如果系统处于接收模式，则lna打开，pa关闭，如果系统处于发射模式，则pa开启，lna关闭。为了使pa和lna互不干扰，它们各自在断开时应具有无限阻抗，但这在rf频率下是不可能的。因此，这样的电路可以受益于改进接收和发射电路对天线的共同使用的技术。

技术实现要素：

根据本公开的第一方面，收发开关包括第一变压器、第二变压器、多个晶体管和控制电路。所述第一变压器具有第一绕组和第二绕组，所述第一绕组用于连接到天线。所述第二变压器具有第一绕组和第二绕组，所述第一绕组用于连接到接收电路。所述多个晶体管均具有栅极，并且每个晶体管具有耦合至所述第一变压器和所述第二变压器的所述第二绕组的沟道。所述控制电路用于在发射模式和接收模式下操作所述收发开关，其中所述控制电路针对所述接收模式在所述晶体管的所述栅极上设置直流(directcurrent，dc)偏置电平，并针对所述发射模式将输入波形施加到所述晶体管的所述栅极。

可选地，在第二方面以及在第一方面的改进中，在所述晶体管的所述栅极上设置所述直流偏置电平包括：将所述晶体管的第一子集的所述栅极设置为低电源电平，并且将第二晶体管组的所述栅极设置为正向偏置电压。

可选地，在第三方面以及在第一和第二方面中的改进中，所述输入波形包括第一输入值和第二输入值。

可选地，在第四方面以及在第一至第三方面中任一个方面的改进中，多个晶体管包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管。所述第一晶体管连接在所述第一变压器的所述第二绕组的第一末端抽头和所述第二变压器的所述第二绕组的第一末端抽头之间。所述第二晶体管连接在所述第一变压器的所述第二绕组的第二末端抽头和所述第二变压器的所述第二绕组的第二末端抽头之间。所述第三晶体管连接在所述第一变压器的所述第二绕组的所述第一末端抽头和所述第二变压器的所述第二绕组的所述第二末端抽头之间。所述第四晶体管连接在所述第一变压器的所述第二绕组的所述第二末端抽头和所述第二变压器的所述第二绕组的所述第一末端抽头之间。

可选地，在第五方面中以及在第四方面中任意一个方面的改进中，在所述接收模式下，所述控制电路还用于：将所述第三晶体管的所述栅极，所述第四晶体管的所述栅极和所述第一变压器的所述第二绕组的中心抽头设置为低电源电平；将所述第一晶体管的所述栅极和所述第二晶体管的所述栅极设置为正向偏置电压；以及将所述第二变压器的所述第二绕组的中心抽头设置为高电源电平。

可选地，在第六方面中以及在第四至第五方面中任一项的改进中，所述输入波形包括第一输入值和第二输入值，并且在所述发射模式下，所述控制电路还用于：将所述第一输入值施加到所述第一晶体管的所述栅极和所述第三晶体管的所述栅极；将所述第二输入值施加到所述第二晶体管的所述栅极和所述第四晶体管的所述栅极；将所述第一变压器的所述第二绕组的中心抽头设置为高电源电平；以及将所述第二变压器的所述第二绕组的中心抽头设置为低电源电平。

可选地，在第七方面以及在第四至第六方面中任一方面的改进中，所述收发开关还包括第三变压器，包括：初级绕组，所述初级绕组用于接收所述输入波形；第一次级绕组，所述第一次级绕组连接在所述第一晶体管的所述栅极和所述第二晶体管的所述栅极之间；和第二次级绕组，所述第二次级绕组连接在所述第三晶体管的所述栅极和所述第四晶体管的所述栅极之间。

可选地，在第八方面以及在第七方面的改进中，在所述发射电路中，所述控制电路还用于：将所述第一变压器的所述第二绕组的中心抽头设置为高电源电平；将所述第二变压器的所述第二绕组的中心抽头设置为低电源电平；以及将所述第三变压器的所述第一次级绕组的中心抽头和所述第三变压器的所述第二次级绕组的中心抽头设置为正向偏置电压。

可选地，在第九方面和在第七和第八方面中任何一个方面的改进中，在所述接收模式下，所述控制电路还用于：将所述第一变压器的所述第二绕组的中心抽头和所述第三变压器的所述第二次级绕组的中心抽头设置为低电源电平；将所述第二变压器的所述第二绕组的中心抽头设置为高电源电平；以及将所述第三变压器的所述第一次级绕组的中心抽头设置为正向偏置电压。

根据本公开的另一方面，无线通信设备包括天线和具有第一绕组和第二绕组的第一变压器，所述第一绕组连接到所述天线。接收器电路用于从所述天线接收输入信号。第二变压器具有第一绕组和第二绕组，所述第一绕组连接到所述接收器电路以向其提供所述输入信号。多个晶体管均具有栅极，并且每个晶体管具有沟道，通过所述通道所述第一变压器的所述第二绕组通过所述沟道连接到所述第二变压器的所述第二绕组。发射器电路用于产生发射信号。控制电路用于在发射模式和接收模式下操作，所述接收模式包括在所述晶体管的所述栅极上设置直流(dc)偏置电平，并且所述发射模式包括将所述发射信号施加到所述晶体管的所述栅极。

根据本公开的另一方面，提供了一种无线通信设备的操作方法。所述方法包括在接收模式下：将多个晶体管中的每一个的栅极偏置到一组直流(dc)偏置电平，其中所述晶体管中的每一个包括沟道，第一变压器的次级绕组通过所述沟道连接到第二变压器的次级绕组；在所述第一变压器的初级绕组处从天线接收输入信号；从第二变压器的初级绕组向接收器电路提供所述输入信号。所述方法还包括在发射模式下：从发射器电路接收输入波形；将所述输入波形施加到所述多个晶体管的所述栅极；以及通过所述第一变压器的所述初级绕组将所述晶体管产生的传输信号从所述输入波形提供到所述天线。

此处描述的现有技术的实施例提供了对现有的收发开关的改进。这些包括集成的片上发射器，所述集成的片上发射器可以共享一个天线，并且通过重新配置电路，在发射模式和接收模式下都使用同一组晶体管可以避免信号丢失。这样的实施例避免了使用rf开关，从而减少了信号损失。

提供本发明内容以简化形式介绍精选的概念，概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

本公开的方面通过示例的方式示出并且不受附图的限制，对于附图，相同的附图标记表示元件。

图1示出了用于传送数据的无线网络的示例；

图2示出了图1中介绍的用户设备(userequipment，ue)的实例的细节的示例；

图3示出了图1中介绍的基站(basestation，bs)的实例的细节的示例；

图4示出了图2和图3所示的ue或bs中包括的接收器的细节的示例；

图5示出了图2和图3所示的ue或bs中包括的发射器的细节的示例；

图6示出了连接到相同天线的发射器的功率放大器和接收器的低噪声放大器；

图7示出了将发射和接收开关包括到图6的布置；

图8是具有通过变压器t连接到天线的两个晶体管的功率放大器的示意图；

图9示出了图8的具有电源反向的电路；

图10将对于低噪声放大器的输出添加到图9的电路；

图11将开关引入到图10的电路，允许其中一个变压器短路；

图12示出了可以在没有rf开关的情况下实现并且可以充当pa输出级或lna输入级的收发开关的实施例；

图13a示出了在图13b的表中所示的发射和接收模式中对于具有由控制电路施加的电压电平的收发开关的另一个实施例；

图13b是示出发射和接收模式设置的表；和

图14是用于概述根据现有技术的各种实施例的用于操作收发开关的方法的高级流程图。

具体实施方式

以下描述中现在将参考附图描述本公开，其通常涉及允许无线通信设备，例如，蜂窝电话或用于无线通信网络的基站，以在设备的接收电路和发射电路之间共享相同天线的收发开关。开关包括晶体管组，晶体管组可以用于以发射模式或接收模式中任一模式工作。在接收模式下，天线连接到配置为低噪声放大器的开关，低噪声放大器的输出通过晶体管的沟道提供。在发射模式下，功率放大器输入施加到晶体管的栅极。

应当理解，本公开的实施例可以以许多不同的形式来实现，并且权利要求的范围不应构造为限于此处阐述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本公开将是透彻的和完整的，并且将本发明的实施例构思充分传达给本领域技术人员。事实上，本发明公开旨在覆盖包括在由所附权利要求书限定的本发明公开的精神和范围内的这些实施例的替代物、修改和等同物。另外，在以下本发明公开实施例的细节描述中，阐述了许多具体细节以便提供透彻的理解。然而，对于本领域普通技术人员将清楚的是，可以在没有这样的具体细节的情况下实践本公开的实施例。

在提供对收发开关的附加细节之前，图1用于描述用于传送数据的无线网络的示例。图2用于描述图1中介绍的用户设备(userequipment，ue)的示例的细节。图3用于描述图1中介绍的基站(basestation，bs)的示例的细节。此外，图4和图5分别用于描述ue或bs中包括的接收器和发射器的示例的细节。

其中，图1示出了用于传送数据的无线网络的示例。通信系统100包括例如用户设备110a、110b和110c、无线电接入网(radioaccessnetwork，ran)120a和120b、核心网130、公共交换电话网络(publicswitchedtelephonenetwork，pstn)140、互联网150以及其它网络160。附加或替代网络包括私有和公共数据包网络，其包括公司内部网。尽管在图中示出了一定数量的这些组件或元件，但是系统100中可以包括任意数量的这些组件或元件。

在一个实施例中，无线网络可以是包括至少一个5g基站的第五代(5thgeneration，5g)网络，该5g基站采用正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)和/或非ofdm以及小于1毫秒(例如100或200微秒)的发射时间间隔(transmissiontimeinterval，tti)，以与通信设备进行通信。通常，基站也可以用于指代enb和5gbs(gnb)中的任何一个。另外，网络还可以包括用于处理通过至少一个enb或gnb从通信设备接收的信息的网络服务器。

系统100使多个无线用户能够发射和接收数据以及其它内容。系统100可以实现一种或多种信道接入方法，例如但不限于码分多址(codedivisionmultipleaccess，cdma)、时分多址(timedivisionmultipleaccess，tdma)、频分多址(frequencydivisionmultipleaccess、fdma)、正交fdma(orthogonalofdma)或单载波fdma(singlecarrierfdma，sc-fdma)。

可以单独地称为ue110或者统称为ue110的用户设备(userequipment，ue)110a、110b和110c用于在系统100中进行操作和/或通信。例如，ue110可以用于发射和/或接收无线信号或有线信号。每个ue110代表任何合适的终端用户设备，并且可以包括这样的设备(或可以称为)用户装置/设备、无线发射/接收单元(userequipment，ue)，移动台、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、智能手机、笔记本电脑、计算机、触摸板、无线传感器、可穿戴设备或消费类电子设备。

在所描绘的实施例中，ran120a、120b分别包括一个或多个基站(basestation，bs)170a、170b。ran120a和120b可以单独地称为ran120，或者统称为ran120。同样地，基站(bs)170a、170b可以单独地称为基站(basestation，bs)170或统称为基站(basestation，bs)170。bs170中的每一个用于与一个或多个ue110无线接口，以使访问核心网络130，pstn140，互联网150和/或其它网络160。例如，基站(basestation，bs)170可以包括几个众所周知的设备中的一个或多个，例如基站收发信台(basetransceiverstation，bts)、基站(nodeb)、演进型基站(enodeb)、下一个(第五)代(5g)nodeb(gnb)、家庭nodeb、家庭enodeb、站点控制器、接入点(accesspoint，ap)或无线路由器、或服务器、路由器、交换机或其它具有有线或无线网络的处理实体。

在一个实施例中，bs170a形成ran120a的一部分，其可以包括一个或多个其它bs170、元件和/或设备。同样地，bs170b形成ran120b的一部分，其可以包括一个或多个其它bs170、元件和/或设备。bs170中的每个操作以在特定的地理区域或区域，有时称为“小区”内发射和/或接收无线信号。在一些实施例中，可以采用对每个小区具有多个收发器的多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，mimo)技术。

bs170使用无线通信链路通过一个或多个空中接口(未示出)与一个或多个ue110进行通信。空中接口可以利用任何合适的无线接入技术。

可以预计，系统100可以使用多个信道接入功能，包括例如bs170和ue110用于实现长期演进(longtermevolution，lte)无线通信标准、lte演进(lteadvanced)、和/或lte多媒体广播多播业务(multimediabroadcastmulticastservice，mbms)中的方案。在其它实施例中，基站170和用户设备110a-110c用于实现通用移动通讯系统(universalmobiletelecommunicationssystem，umts)、高速分组接入(highspeedpacketaccess，hspa)或hspa+标准和协议。当然，可以利用其它多址方案和无线协议。

ran120与核心网络130通信以提供ue110语音、数据、应用、互联网协议语音(voiceoverinternetprotocol，voip)或其它服务。如所理解的，ran120和/或核心网络130可以与一个或多个其它ran(未示出)直接或间接通信。核心网络130还可以用作为其它网络(例如pstn140、因特网150、其它网络160)的网关访问。另外，一些或全部ue110可以包括用于使用不同的无线技术和/或协议通过不同的无线链路与不同的无线网络进行通信的功能。

ran120也可以包括毫米波和/或微波接入点(micrometeraccesspoint，ap)。ap可以是bs170的一部分，或者可以位于远离bs170。ap可以包括但不限于连接点(mmwcp)或能够进行mmw通信的bs170(例如，mmw基站)。mmwap可以在例如从24ghz至100ghz的频率范围内发射和接收信号，但是不需要在该范围内运行。如此处所使用的，术语“基站”用于指代基站和/或无线接入点。

尽管图1示出了通信系统的一个示例，但是可以对图1做出各种改变。例如，通信系统100可以以任何合适的配置包括任何数量的用户设备、基站、网络或其它组件。还应理解，术语“用户设备”可以指代与蜂窝或移动通信系统中的无线网络节点通信的任何类型的无线设备。用户设备的非限制性示例是目标设备、设备到设备(device-to-device，d2d)用户设备、机器类型用户设备或能够进行机器对机器(machine-to-machine，m2m)通信的用户设备、笔记本电脑、pda、ipad、平板电脑、移动终端、智能电话、笔记本电脑嵌入式设备(laptopembeddedequipped，lee)、笔记本电脑安装设备(laptopmountedequipment，lme)和usb适配器。

图2示出了可以实现根据本公开的方法和教导的ue110的示例细节。ue110可以例如是移动电话，但是在其它示例中可以是其它设备，例如台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、手持计算设备、汽车计算设备和/或其它计算设备。如图所示，示例ue110被示为包括至少一个发射器202、至少一个接收器204、存储器206、至少一个处理器208和至少一个输入/输出设备212。处理器208可以实现ue110的各种处理操作。例如，处理器208可执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或使ue110能够在系统100(图1)中进行操作的任何其它功能。处理器208可以包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，处理器208可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。

发射器202可以用于调制数据或由至少一个天线210传输的其它内容。发射器202还可以用于在将rf信号提供给天线210进行发射之前对其进行放大、滤波和频率转换。发射器202可以包括用于产生用于无线传输的信号的任何合适的结构。

接收器204可以用于解调由至少一个天线210接收的数据或其它内容。接收器204还可用于对通过天线210接收的rf信号进行放大、滤波和频率转换。接收器204可以包括用于处理无线接收的信号的任何合适的结构。天线210可以包括用于发射和/或接收无线信号的任何合适的结构。相同的天线210可以都用于发射和接收rf信号，或者可选地，不同的天线210可用于发射信号和接收信号。

应当理解，可以在ue110中使用一个或多个发射器202，可以在ue110中使用一个或多个接收器204，并且可以在ue110中使用一个或多个天线210。尽管示出为单独的块或组件，但是至少一个发射器202和至少一个接收器204可以组合成收发器。相应地，在图2中，没有示出对发射器202的单独的块和对接收器204的单独的块，对收发器的单独的块可以已经示出了。

ue110还包括一个或多个输入/输出设备212。输入/输出设备212促进与用户的交互。每个输入/输出设备212包括用于向用户提供信息或从用户接收信息的任何合适的结构，例如扬声器、麦克风、按键、键盘、显示器或触摸屏。

另外，ue110包括至少一个存储器206。存储器206存储由ue110使用，产生或收集的指令和数据。例如，存储器206可以存储由处理器208执行的软件或固件指令以及用于减少或消除输入信号中的干扰的数据。每个存储器206包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、只读存储器(read-onlymemory，rom)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriberidentitymodule，sim)卡、记忆棒、安全数字(securedigital，sd)存储卡、等等。

图3示出了可以实现根据本公开的方法和教导的示例bs170。如图所示，bs170包括至少一个处理器308、至少一个发射器302、至少一个接收器304、一个或多个天线310以及至少一个存储器306。处理器308实现bs170的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。每个处理器308包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。每个处理器308可以例如包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。

每个发射器302包括用于产生用于向一个或多个ue110或其它设备无线传输的信号的任何合适的结构。每个接收器304包括用于处理从一个或多个ue110或其它设备无线接收的信号的任何合适的结构。尽管示出为单独的块或组件，但是至少一个发射器302和至少一个接收器304可以组合成收发器。每个天线310包括用于发射和/或接收无线信号的任何合适的结构。尽管此处将公共天线310示出为既耦合到发射器302又耦合到接收器304，但是一个或多个天线310可以耦合到发射器302，并且一个或多个单独的天线310可以耦合到接收器304。每个存储器306包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。

可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现此处描述的现有技术的某些实施例。所使用的软件存储在上述一个或多个处理器可读存储设备上，以对一个或多个处理器进行编程以执行此处描述的功能。处理器可读存储设备可以包括计算机可读介质，例如易失性和非易失性介质，可移动和不可移动介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质和通信介质。可以以用于存储例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的任何方法或技术来实现计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括ram、rom、eeprom、闪存或其它存储技术、cd-rom、数字多功能光盘(dvd)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁性存储设备，或任何其它可用于存储所需信息并可由计算机访问的介质。一个或多个计算机可读介质不包括传播、调制或瞬态信号。

通信介质通常在例如载波或其它传输机制的传播、调制或瞬态数据信号中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”是指以在信号中信息编码的方式来设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非限制，通信介质包括例如有线网络或直接有线连接的有线介质，以及例如rf和其它无线介质的无线介质。上述的任何的组合也包括在计算机可读介质的范围内。

在可选实施例中，一些或全部软件可以由专用硬件逻辑组件代替。例如但不限于，可以使用的示例性类型的硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)、专用标准产品(application-specificstandardproduct，assp)、片上系统(system-on-a-chip，soc)、复杂可编程逻辑设备(complexprogrammablelogicaldevice，cpld)、专用计算机等。在一个实施例中，实现一个或多个实施例的软件(存储在存储设备上)用于对一个或多个处理器进行编程。一个或多个处理器可以与一个或多个计算机可读介质/存储设备，外围设备和/或通信接口通信。

图4示出了接收器404的示例的细节，其可以是包括在ue110(图2所示)中的接收器204或包括在bs170(图3所示)的接收器304，但不限于此。参考图4，接收器404被示为包括在其处接收为射频(radiofrequency，rf)信号的输入406，因此，输入406也可以称为rf输入406。rf输入406可以耦合到天线或耦合器，但是不限于此。由rf输入406接收的rf信号提供给低噪声放大器(lownoiseamplifier，lna)408，其可以具有可调的增益。lna408放大其接收到的相对低功率的rf信号，而不会显著地降低信号的信噪比(signal-to-noiseratio，snr)。由lna408输出的放大的rf信号提供给混频器410。混频器410除了从lna408接收放大器rf信号之外，还从本地振荡器接收振荡器信号lo，并调整放大器rf信号的频率，例如从第一频率到低于第一频率的第二频率。更具体地，混频器410可以是下混频器(dnmix)，其将放大的rf信号从相对高的频率，或者从基带频率偏移的中频(intermediatefrequency，if)下变频转换到基带频率。

仍参考图4，示出了从混频器410输出的下变频转换的rf信号提供给跨阻抗放大器(transimpedanceamplifier，tia)412。tia412充当电流缓冲器，以将tia412下游的多反馈(multi-feedback，mfb)滤波器414与tia412上游的混合器410隔离。mbf滤波器414低通滤波下变频的rf信号，以滤出不感兴趣的高频信号分量，例如hf噪声。从mbf滤波器414输出的滤波的rf信号提供给可变增益放大器(variablegainamplifier，vga)416，其用于提供给模数转换器(a/d)418之前对rf信号进行放大，模数转换器将rf信号从模拟信号转换为数字信号。然后将从a/d418输出的数字信号提供给数字滤波器420，其执行附加滤波以去除带外信号分量并衰减来自a/d418的量化能量。然后，将由数字滤波器420输出的滤波的数字信号提供给数字滤波器420下游的其它数字电路。这样其它数字电路可以包括例如数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)，但是不限于此。可以使用相同的dsp或不同的dsp来实现数字滤波器420。

图4中的本地振荡器信号可以由压控振荡器vco系统431提供，其经常合并到锁相环中。在向下转换过程，将lo信号提供给混频器410使用。尽管示出为在接收器404的外部，但是根据实施例，vco系统431可以与图4中的一个或多个其它元件形成在相同的集成电路上。

图5示出了发射器502的一个示例的细节，其可以是包括在ue110中的发射器202(图2所示)或包括在bs170中(图3所示)的发射器302，但不限于此。参照图1，参考图5，发射器502被示为包括在其处提供为射频(radiofrequency，rf)信号的输出518，因此，输出518也可以称为rf输出518。rf输出518可以耦合到天线或耦合器，但是不限于此。通过通频带或陷波滤波器516从功率放大器pa514提供由rf输出518提供的rf信号。滤波器516可以例如是双工/saw滤波器，并且用于从由pa514产生的放大的rf输出信号中去除高于和低于期望的rf频率范围的不想要的频率分量。功率放大器pa514从功率预放大器ppa512接收其输入，其最初接收要从混频器510发射的上转换信号。

仍参考图5，从图2的ue110的处理器208或图3的bs170的处理器308接收要发射的信号。在数模转换器506处，其中数字化的信号由低通滤波器508滤波，以在混频器510处被上转换之前最初去除任何高频噪声。混频器510除了从低通滤波器508接收信号的模拟版本，通常是中频(intermediatefrequency，if)信号，也从本地振荡器vco531接收振荡器信号lo，并调整接收到的if信号，例如从第一频率到高于第一频率的第二频率。更具体地，混频器510可以是将if信号频率上变频为rf信号的上混器(upmix)。

无线射频(radiofrequency，rf)通信系统通过天线发射和接收信号。接收器(例如，图4的404)和发射器(例如，图5的502)可以集成在同一芯片上。接收器和发射器可以具有单独的天线，但是为了节省成本，这两者之间常常会共享天线。如图2和图3所示，发射器202/302和接收器204/304都连接到共享天线210/310。接收器连接到天线的部分通常是低噪声放大器，例如图4的lna408。连接到天线的发射器链中的组件是功率放大器，例如图5的pa514。

图6示出了通过简单地将他们连接到相同天线610来在pa614和lna608之间共享天线610的简单方法。假设系统不需要同时发射和接收。这意味着pa614和lna608永远不会同时激活：如果系统处于接收模式，则lna608开启，而pa614关闭；并且在发射模式下，pa614开启，而lna608关闭。

在图6的配置中，pa614和lna608不应相互干扰。在接收模式下，pa614关闭，并且由天线610接收到的所有信号能量都应传递到lna608。为此，在关闭模式下，pa614的输出阻抗应为无穷大。如果不是这种情况，则在pa614的输出级将消散一些接收到的信号能量。信号能量的该部分将不会到达lna608，因此lna608将以降低的能量处理信号。这将降低接收到的信号质量，特别是信号的信噪比(signal-to-noiseratio，snr)。

在发射模式下，lna608关闭，并且由pa614产生的所有信号功率都将必须由天线610辐射。为此，在关闭模式下，lna608的输入阻抗应为无穷大。如果不是这种情况，则lna608将吸收一些信号能量，其将降低由天线610辐射的信号的功率，因此将降低pa614的效率。

因此，这意味着未使用的块在天线节点处具有无限的阻抗。但是，这不可能在rf频率实现，例如60ghz范围中。频率越高，部分满足此要求就越难。另一个问题是lna608的可靠性。lna608直接连接到pa614的输出。pa614的输出信号电压可能会非常大，可能损坏lna608的输入组件，即使该lna608关闭并且不会消散发射的信号的大量功率。

图7示出了分别将发射和接收开关s1751和s2752包括到图6用于连接到天线710的布置中。如图7所示，在pa714输出和lna708输入中添加开关s1751和s2752可能有助于解决这些问题。然而，开关s1751和s2752仍都将在发射和接收模式下导致信号损失，特别是当在例如60ghz等的特别高的频率下工作时。而且，难以实现能够处理来自pa的大信号的开关。因此，最好避免rf开关。

总之，lna608/708和pa614/714在关闭时不消散信号能量，lna608/708应受到来自pa614/714的大信号的保护免受损坏，并且在实际应用中，应避免rf开关，因为这些可以导致信号丢失并且不能处理大信号。为了避免这些问题，以下描述的实施例实现了没有rf开关的天线开关的功能。这些实现只包含不切换rf信号的dc开关，从而避免前面提到的问题。

更具体地说，这里呈现的某些实施例使用重配置电路，该电路既可以充当发射器的输出级，又可以充当接收器的输入级。通过切换dc偏置电平电压，而不是通过改变电路拓扑或通过rf开关来完成重配置。为避免信号丢失，未使用的模块应有效消失。至少部分达到此目标的一种方法是再利用组件而不是关闭它们。这可以通过从图8中的功率放大器开始来说明。

图8是包括两个晶体管m1863和m2865的功率放大器的示意图，这两个晶体管通过变压器t861连接到天线节点。例如，晶体管m1863和m2865可以实现为nmos。晶体管m1863和m2865的漏极端子用作信号输出，每个分别连接到变压器t861的第二绕组的末端抽头，其中心抽头连接到对电路的高电源电平vdd。m1863和m2865的沟道的另一端(源极)连接到低电源电平(即接地)。m1863和m2865的栅极分别接收输入+in和–in，其可以是pa的差分输入。t861的第一绕组连接在低电源电平vss和天线之间。如果以某种方式，当重新使用所有组件时图8的电路也可以用作lna，将不会有pa组件留下以消散接收能量；但电路拓扑应保持不变以避免rf开关。变压器t861在两个方向上工作，因此可以在接收和发射模式下使用。晶体管m1863和m2865需要成为lna的输入晶体管。变压器连接到晶体管m1863和m2865的漏极端子，因此这些相同的端子应成为输入端子。但是，漏极端子不能很好地用作输入。通过反转晶体管中的偏置电流，可能将漏极变成源极端子。这可以通过反转电源电压来完成，从而切换vdd(高)和vss(低或接地)连接。

在图9中，图8的元件被重复，但是带有互换的低电源电平vss和高电源电压vdd。这反转晶体管中的偏置电流并将漏极端子变成源极端子。现在，天线连接至m1963和m2965的源极端子，因此电路可通过t961放大来自天线的信号。晶体管m1963和m2965的栅极连接至dc偏置电平，该偏置电平足以使通过m1963和m2965的电流用作lna，例如可以通过电流镜设置。

为了转化电源，不需要rf开关。仅需要使用dc开关，其不会像rf开关那样导致明显的信号损失。通过这种简单的转位，pa成为了lna。然而，它在图9中没有输出端子。

图10在图9上增加了lna输出端子。更具体地说，晶体管m11063和m21065以及变压器t11061都如图9所示连接，但是图10中的电路具有增加的输出变压器t21067。t21067的第一绕组连接在低电源电平vss和lna输出端子之间。第二绕组的末端抽头的每个连接至m11063和m21065之一的沟道，其中心抽头连接至高电源电平。现在，图10的电路可以作为lna，但是t21067的添加会对电路作为pa的运行产生负面影响。在pa模式下(其中连接到t11061和t21067的中心抽头的电源电平是反转的)，t21067必须短路。

图11将开关s11169引入到图10的电路，允许t21067短路。如图10所示，m11163和m21165连接在t11161的第二绕组和t21167的第二绕组之间。t11161的第一绕组提供lna输入或等效的天线输出，而t21167的第一绕组提供lna输出。当开关s11169关闭时，图10的电路相当于图8的电路。当开关s11169开启时，图10的电路相当于图10的电路。但是，s11169是rf开关，其会导致信号丢失，因此优选地，以不同的方式实现此功能。图12示出了用于开关s11169的功能的不同实现。

图12示出了可以在没有rf开关的情况下实现并且可以充当pa输出级或lna输入级的收发开关的实施例；在图12中，天线端子连接到变压器t11201的第一绕组，并且lna输出端子连接到变压器t21202的第一绕组。晶体管m11211连接在第一变压器t11201的第二绕组的第一末端抽头和第二变压器t21202的第二绕组的第一末端抽头之间。晶体管m21212连接在第一变压器t11201的第二绕组的第二末端抽头和第二变压器t21202的第二绕组的第二末端抽头之间。晶体管m31212连接在第一变压器t11201的第二绕组的第一末端抽头和第二变压器t21202的第二绕组的第二末端抽头之间。晶体管m41214连接在第一变压器t11201的第二绕组的第二末端抽头和第二变压器t21202的第二绕组的第一末端抽头之间。在一个实施例中，晶体管m11211、m21212、m31213和m41214可实现为nmos。

晶体管m11211、m21212、m31213和m41214的栅极与变压器t11201和t21202的第二绕组的中心抽头连接到控制电路1221。由控制电路施加到晶体管和变压器的电压在控制电路1221的块中表示，其中在发射模式下，收发开关用作pa输出级并发射在tx列中显示的值。在接收模式下，收发开关用作lna输入级并且接收在rx列中显示的值。

在发射模式或pa模式下，如tx列所示，第一变压器t11201的中心抽头处于高压电源电平vdd，并且第二变压器t21202的中心抽头设置为低电压电源电平vss(即接地)。收发开关用作pa输出级，晶体管m11211和m31213的栅极都接收pa输出级的+输入，+pain，以及晶体管m21212和m41214的栅极都接收pa输出级的–输入，–pain。所有四个晶体管都激活并且以相等的量将发射功率传递到天线，并且在发射模式下，图12的收发开关等效于图8的电路，其图12的一对晶体管m11211和m31213以图8的m1863作用，并且图12的一对晶体管m21212和m41214以图8的m2865作用。由于t21202的中心抽头处于vss，因此流经t21202的电流是共模的，因此不包含rf电流。这使得t21202几乎完全无损，并且当在收发模式下正发射收发开关时，它不会影响增益或操作。

在接收模式下，如控制电路1221块的rx列所示，电源相对于发射模式反相。m31213和m41214的控制栅极在vss，并且两个晶体管m31213和m41214断电。由于该更改，t21202不再处于共模路径中，并且现在传导rf电流并将lna输出信号传递到lna输出端子。这减少了图12的收发开关到图10的拓扑，其中图12的晶体管m11211和m21212对应于图10的晶体管m11063和m21065。如上关于图10的晶体管m11063和m21065所讨论的晶体管m11211和m21212的栅极偏置。

在发射模式下，图12的所有组件都在使用。这意味着没有断电的组件会消散信号能量。因此，在发射模式下，信号损失忽略不计。在接收模式下，未使用m31213和m41214，因此这两个仍导致一些信号损失。但是，大多数pa组件在使用中，因此信号损耗受到限制。在接收模式下，晶体管的源极端子变为输入。这不是最佳的，因为最好将使用栅极端子作为输入，而其将使用rf开关。尽管如此，在接收模式中，图12的电路仍具有比具有rf开关的电路更少的信号损耗。

图13a示出了在图13b的表中所示的发射和接收模式中对于具有由控制电路施加的dc偏置电压电平的收发开关的另一个实施例。尽管示出了不同的布置，图13a显示与图12相同的电路，但添加了用于发射或pa模式的输入变压器t31303。图13a的其它元件且编号类似于图12的对应元件。输入变压器t31303具有连接到+和–pa输入的初级绕组。t31303的第一次级绕组具有连接到m11311和m21312的栅极的末端抽头，其中心连接以接收电平v3。t31303的第二次级绕组具有连接到m31313和m41314的栅极的末端抽头，其中心连接以接收电平v4。dc电压电平是v1、v2、v3和v4，其用于偏置变压器t11301、t21302和t31303的中心抽头都是由控制电路1321提供的dc电压。

参考图13b，在发射模式下，如tx列所示，v1＝vdd，v2＝vss，并且v3和v4处于直流发射偏置电平，tx偏置。tx偏置电平介于vdd和vss之间，并且是一个电压电平，允许变压器t31203在+和–值的整个pa输入范围上将pa输入值准确地传输到晶体管栅极。

仍参考图13b，在接收模式中，v1＝v4＝vss，v2＝vdd，并且v3设置为dc接收器偏置电平rx偏置。通过更改这些电压，电路可从pa功能切换到lna功能。由于在接收模式下没有pa输入，将v4设置为vss，将vss施加到m31313和m41314的栅极，关闭这些晶体管。同样地，将v3设置为rx偏置电平，将把该偏置电平施加到m11311和m21312的栅极，有效地减小了图13的电路至图10的电路。

图13a中的电路不包含rf开关。因此，它避免了与rf开关相关的问题，其是信号丢失和难以处理大信号。它也在发射模式和接收模式下都重使用了几乎所有组件。因此，未使用的组件数量很少，因此不会导致信号损失。

图12和图13a和13b的实施例以及关于图8至图11给出的前述讨论使用了nmos晶体管。但是，这只是一个特定的实现方式。其它实施方式可以使用不同类型的晶体管，例如双极晶体管或pmos晶体管。例如，对于图12和图13a和图13b可选的实施例可以用pmos(或p信道mos)设备代替所示的nmos设备。此时，如本领域中所理解的，所描述的电压电平被反转，低电压电平变为高电压电平，反之亦然。更具体地说，vdd和vss会改变位置，并且其它电压电平vx应替换为vdd-vx(假设vss＝0v)。

图14是用于概述根据现有技术的各种实施例的用于操作收发开关的方法的高级流程图。从1401开始，图12或图13的控制电路1221或1321确定收发开关是否在发射模式或在接收模式下操作。该决定可以基于来自图2或图3的处理器208或308的控制信号，例如，或由其它因素决定，例如pa输入、天线输入、lna输出或这些的某种组合上的信号。对于接收模式，流程进行到1403。对于发射模式，流程进行到1413。

对于接收模式，在1403，晶体管的栅极，晶体管m11211/1311、m21212/1312、m31213/1313和m41214/1214以及变压器t11201/1301，t21202/1302的中心抽头和对于图13的t31303由如图12或图13b的rx列所示的控制电路1221/1321偏置。在1405，在图12或图13的收发开关的变压器t11201/1301的第一绕组处从天线节点接收输入信号。然后，在1407，从变压器t21202的第一绕组提供lna输出。

对于发射模式，在1413，接收来自+pain和–pain的发射器电路的输入波形。在1415，图12的控制电路1221向晶体管m11211、m21212、m31213和m41214施加适当的电压。在图13的实施例中，在1415，将差分pa输入施加到变压器t31303的初级绕组的抽头上，并且通过变压器t31303的次级绕组，施加到晶体管m11311、m21312、m31313和m41314的栅极上。作为1415的一部分，变压器t11201/1301、t21202/1302和对于图13的t31303的中心抽头由图12或图13b的tx列所示的控制电路1221/1321偏置。建立偏置条件，在1417，针对输入信号波形产生的传输信号从变压器1201/1301的第一绕组提供给天线节点。

上述实施例允许发射和接收电路共享相同的天线，但是不使用rf开关。这允许将收发开关实现为共享一个天线并避免天线开关导致的信号损耗的集成片上发射器和接收器。如所描述的，收发开关电路的元件是可重配置的，因此可以在没有rf开关的情况下用作发射器或接收器两者之一。该电路也可以用于有线通信，在此情况下，电缆代替天线。除了例如蜂窝电话的无线通信设备之外，上述实施例还可以应用于例如虚拟现实耳机的应用。通过避免rf开关引入的信号损失，所描述的实施例的使用可以减少功耗，增加电池寿命，减少由这种与开关相关的损失可能导致的高温。

应理解，本发明可以具体体现为许多不同的形式且不应被解释为仅限于本文所阐述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本主题将是透彻的和完整的，并且将公开充分传达给本领域技术人员。事实上，本主题旨在覆盖包括在由所附权利要求书限定的本主题公开的精神和范围内的这些实施例的替代物、修改和等同物。另外，在以下本主题细描述中，阐述了许多特定细节以便提供对本主题的透彻理解。然而，所属领域的普通技术人员将清楚到，可以在没有这样具体细节的情况下实践本请求保护的主题。

此处参考根据本公开的实施例的方法，装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。理解的是，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机，专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以生产机器，使得经由计算机或其它可编程指令执行设备的处理器执行的指令，创建一种机制来实现流程图和/或框图中指定的功能/动作。

已经呈现为说明和描述的目的给出了本公开的描述，但是其并不旨在是穷举的或将本公开限于所公开的形式。在不偏离本发明的范围和精神的前提下，多种修改和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。选择和描述的本发明各个方面以便更好地解释本发明的原理和实际应用，并且使本领域技术人员能够理解本发明适合预期特定用途的各种修改。

已经结合各种实施例描述了本公开。然而，通过研究附图，本公开和所附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变化和修改，并且这样的变化和修改将被解释为由所附权利要求所涵盖。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，不定冠词“a”或者“an”不排除多个。

为了本文的目的，应注意，附图中描绘的各种特征的尺寸可能不一定按比例绘制。

为了本文的目的，可以在说明书中参考“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“另一个实施例”用于描述不同的实施例或相同的实施例。

为了本文的目的，连接可以是直接连接或间接连接(例如，通过一个或多个其它部分)。在一些情况下，当一个元件被称为连接或耦合至另一元件时，该元件可以直接连接至其它元件或通过中间元件间接连接至其它元件。当元素被称为直接连接到另一个元素时，则在该元素和另一个元素之间没有中间元素。如果两个设备直接或间接连接，则它们“处于通信”，以便它们之间可以通信电子信号。

为了本文的目的，术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。

为了本文的目的，在没有额外的上下文的情况下，例如“第一”对象、“第二”对象和“第三”对象的数字术语的使用可能并不意味着对象的顺序，而是可以用于识别不同的对象的标识目的。

出于说明和描述的目的已经呈现了前述详细描述。其并非旨在穷举或限制发明主题为所公开的精确形式。根据上述教导，许多修改和变更是可能的。选出和描述的各个实施例的目的是为了更好地解释公开技术的原理和其实际应用，因而使本领域技术人员能够更好利用各个实施例的技术和适合预期特定用途的各种变更。范围由在此所附权利要求来限定。

虽然已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应该理解的是，权利要求书定义的主题不必局限于上面描述的具体特征或动作。而是，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而公开的。