CN106341096A - 多频带滤波电路、多频带双工电路及相关rf*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多频带滤波电路、多频带双工电路及相关RF***,其中,该多频带滤波电路,用于无线射频***,该多频带滤波电路工作在多个工作频带,包括至少一个可开关滤波串列,且该至少一个可开关滤波串列中的每个包括:第一端口、第二端口及多个可开关滤波单元,该第一端口耦接于天线与无线射频处理单元之间;该第二端口耦接于接地端;以及该多个可开关滤波单元串联连接,且其中每个可开关滤波单元更包括滤波单元及开关单元,其中,该开关单元并联于该滤波单元。本发明提出的多频带滤波电路可有效地减少BOM列表及电路布局面积。
Description
技术领域
本发明大体上有关于多频带滤波电路、多频带双工电路及相关RF***,更具体地,有关于可以更少的物料清单(bill of material,BOM)列表和较少的电路布局区域在多个工作频带工作的多频带滤波电路、多频带双工电路及相关RF***。
背景技术
现有无线电通信标准持续需要不断增长的大数据交换率(简称为数据率)。在移动通信装置中实现高数据率的一种方式是通过使用载波聚合(carrieraggregation)。载波聚合允许单个移动通信装置可选地工作在多个工作频带(operating frequency band)上并聚合无线频谱中这些工作频带的带宽。由于载波聚合实现了增长的带宽因此可允许移动通信装置获得更高的数据率。
图1为根据现有技术用于载波聚合的无线射频(radio-frequency,RF)***10的示意图。RF***10以时分双工(time division duplex,TDD)模式可选地工作在多个工作频带BD_1-BD_M上。为了在工作频带BD_1-BD_M的其中一个上工作,例如工作频带BD_1,RF***需要包括放大单元Amp_1、频带开关单元(band switching unit)BSW_1、滤波器F1-FN以及天线开关单元ASW_1,这样RF信号可透过RF***10的天线被传输或接收。此外,RF***10需包括放大单元Amp_2-Amp_M、频带开关单元BSW_2-BSW_M以及天线开关单元(antenna switching unit)ASW_2-ASW_M以工作在工作频带BD_2-BD_M上。因此,实现RF***10需要较大的BOM列表和较大的电路布局面积。
类似地,对于以频分双工(frequency division duplex,FDD)模式工作的RF***,也同样需要较大的BOM列表和较大的电路布局面积。例如,参考图2,其为根据现有技术用于载波聚合的RF***20的示意图。RF***20以FDD模式可选地工作在多个工作频带BD_1-BD_M上。如图2所示,RF***20包括耦接于滤波器模块FM和RF处理器模块RFM之间的双工器DP_1-DP_M,以及耦接于RF***的滤波器模块FM和天线之间的天线开关单元ASW_1-ASW_M,从而工作在工作频带BD_1-BD_M上。因此,实现RF***20也需要较大的BOM列表和较大的电路布局面积。
显然,较大的BOM列表会增加移动通信装置的生产成本,而且较大的电路布局面积会带来更大的***损耗(insertion loss),进而降低信号传输效率。
因此,需要对现有技术进行改进。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种多频带滤波电路、多频带双工电路及相关RF***。
本发明提供一种多频带滤波电路,用于无线射频***,该多频带滤波电路工作在多个工作频带,包括至少一个可开关滤波串列,且该至少一个可开关滤波串列中的每个包括:第一端口,耦接于天线与无线射频处理单元之间;第二端口,耦接于接地端;以及多个可开关滤波单元,该多个可开关滤波单元串联连接,且其中每个可开关滤波单元更包括滤波单元及开关单元,其中,该开关单元并联于该滤波单元。
本发明再提供一种多频带双工电路,用于无线射频***,该多频带滤波电路工作在多个工作频带,且该多频带双工电路包括:第一多频带滤波电路,耦接于该无线射频***的天线与第一无线射频处理单元之间;其中,该第一多频带滤波电路包括至少一个第一可开关滤波串列,且其中,该至少一个第一可开关滤波串列耦接于该天线与该第一无线射频处理单元之间,该至少一个第一可开关滤波串列中的每个包括串联的多个第一可开关滤波单元;以及第二多频带滤波电路,耦接于该无线射频***的该天线与第二无线射频处理单元之间;其中,该第二多频带滤波电路包括至少一个第二可开关滤波串列,且其中,该至少一个第二可开关滤波串列耦接于该天线与该第二无线射频处理单元之间,该至少一个第二可开关滤波串列中的每个包括串联的多个第二可开关滤波单元。
本发明又提供一种无线射频***,包括:天线;无线射频处理单元;多频带滤波电路,工作在多个工作频带,该多频带滤波电路包括至少一个可开关滤波串列,其中该至少一个可开关滤波串列中的每个都包括第一端口、第二端口及多个可开关滤波单元,其中,该第一端口耦接于该天线与该无线射频处理单元之间;该第二端口耦接于接地端;以及该多个可开关滤波单元串联连接,其中每个可开关滤波单元包括滤波单元及开关单元,且该开关单元并联至该滤波单元。
本发明还提供一种无线射频***,包括:天线;第一无线射频处理单元;第二无线射频处理单元;多频带双工电路,耦接于该天线、该第一无线射频处理单元与该第二无线射频处理单元之间,该多频带双工电路工作在多个工作频带,且该多频带滤波电路包括第一多频带滤波电路以及第二多频带滤波电路;其中,该第一多频带滤波电路耦接于该无线射频***的该天线与该第一无线射频处理单元之间,该第一多频带滤波电路更包括至少一个第一可开关滤波串列,耦接于该天线与该第一无线射频处理单元,其中该至少一个第一可开关滤波串列中的每个都包括串联的多个第一可开关滤波单元;该第二多频带滤波电路耦接于该无线射频***的该天线与该第二无线射频处理单元之间,该第二多频带滤波电路更包括至少一个第二可开关滤波串列,耦接于该天线与该第二无线射频处理单元,其中该至少一个第二可开关滤波串列中的每个都包括串联连接的多个第二可开关滤波单元。
本发明提出的多频带滤波电路可有效地减少BOM列表及电路布局面积。
附图说明
图1为根据现有技术用于载波聚合的RF***的示意图。
图2为根据现有技术用于载波聚合的RF***的示意图。
图3为根据本发明一个实施例的RF***的示意图。
图4为RF***的操作情形的示意图。
图5为根据本发明一个实施例的RF***的示意图。
具体实施方式
图3为根据本发明一个实施例的RF***30的示意图。RF***30包括天线ANT、RF处理单元36以及多频带滤波电路300。RF***30以TDD模式工作,即RF***30在不同的时间在下行链接(downlink,DL)方向和上行链接(uplink,UL)方向传送RF信号。多频带滤波电路300耦接于天线ANT与RF处理单元36之间。RF***30与多频带滤波电路300可选地工作在工作频带BAND_1-BAND_M上,其中,M表示用于RF***30的工作频带的数目。多频带滤波电路300包括可开关滤波串列(switchable-filtering series)32_1-32_N,其中,N表示包括在多频带滤波电路300中的多个可开关滤波串列。每个可开关滤波串列32_1-32_N包括对应于工作频带BAND_1-BAND_M的M个可开关滤波单元(switchable-filtering unit)。例如,第j个可开关滤波串列32_j包括可开关滤波单元34_1j-34_Mj,其中“j”为从1至N的整数。此外,第j个可开关滤波串列32_j内部的第i个可开关滤波单元34_ij包括滤波单元F_ij和与之并联的开关单元(switching unit)S_ij,其中,“i”为从1到M的整数。每个可开关滤波串列的一个端口都耦接于天线ANT与RF处理单元36之间,且每个可开关滤波串列的另一个端口耦接于接地端。滤波单元F_ij可为电阻—电感—电容(RLC)滤波器、表面声波(surface acoustic wave,SAW)谐振器、体声波(bulkacoustic wave,BAW)谐振器等。开关单元S_ij可为单刀双掷(single pole doublethrow,SPDT)开关。
从另一个角度而言,滤波单元F_i1-F_iN对应于工作频带BAND_i,且RF***30是否工作在工作频带BAND_i是由连接至该滤波单元F_i1-F_iN的每个开关单元S_i1-S_iN的开启-关闭(on-off)状态控制的。具体而言,以滤波单元F_ij和对应的开关单元S_ij为例,当开关单元S_ij为导通(conducted)时,形成连接滤波单元F_ij两端的短路,这将禁能(disable)滤波单元F_ij。因此,在工作频带BAND_i的RF信号将被可开关滤波串列32_j内的另一滤波单元滤除。另一方面,当开关单元S_ij为切断(cutoff)时,并联开关单元S_ij的滤波单元F_ij形成开路,这将致能(enable)滤波单元F_ij。因此,在工作频带BAND_i的RF信号将由滤波单元F_ij保留。当开关单元S_i1-S_iN都导通时,RF***30将不能在工作频带BAND_i上工作。否则,当开关单元S_i1-S_iN切断时,RF***30将在工作频带BAND_i上工作。因此,通过控制开关单元S_i1-S_iN为关闭将配置RF***30在工作频带BAND_i工作;通过控制开关单元S_i1-S_iN为导通将配置RF***30不在工作频带BAND_i工作。简而言之,当开关单元S_i1-S_iN为切断时,RF***30在工作频带BAND_i上;当开关单元S_i1-S_iN为导通时,RF***30不在工作频带BAND_i上工作。
例如,参考图4,图4为RF***30的操作情形的示意图。为简洁,图4仅显示了两个工作频带BAND_1及BAND_2的选择。由图4可见,当两个开关单元S_11-S_1N,S_21-S_2N都为切断时,RF***30同时工作在工作频带BAND_1和BAND_2上。当开关单元S_11-S_1N为切断,而开关单元S_21-S_2N为导通开启时,RF***30仅工作在工作频带BAND_1上。当开关单元S_21-S_2N为切断,而开关单元S_11-S_1N为导通开启时,RF***30仅工作在工作频带BAND_2上。类似的工作原理可扩展至剩余的工作频带BAND_3-BAND_M,在此不再叙述。
因此,通过简单地控制开关单元的开启-关闭状态,RF***30可选择性地在工作频带BAND_1-BAND_M上工作,此方法可用于执行无线通信***所需的载波聚合。
类似地,可将使用可开关滤波串列和其开关单元以选择RF***工作在哪个工作频带上的多频带滤波电路300的结构扩展至FDD RF***中的多频带双工电路。如图5所示,图5为根据本发明一个实施例的RF***50的示意图。RF***50可运用在可执行载波聚合的移动通信装置中,且以FDD模式工作,即,RF***50在同一时间但在不同的工作频带上在下行链接(downlink,DL)方向和上行链接(uplink,UL)方向传送RF信号。RF***50包括天线ANT、RF处理单元56_1、56_2以及多频带双工电路500。多频带双工电路500耦接于天线ANT与RF处理单元56_1、56_2之间。多频带双工电路500包括多频带滤波电路52_1、52_2。每个多频带滤波电路52_k耦接于天线ANT与RF处理单元56_k之间(其中k为1或2)。在一个实施例中,RF处理单元56_1与多频带滤波电路52_1负责DL方向的RF信号,且RF处理单元56_2与多频带滤波电路52_2负责UL方向的RF信号。多频带滤波电路52_1、52_2的结构与多频带滤波电路300的结构相同。多频带滤波电路52_1、52_2的工作原理也与多频带滤波电路300的工作原理相同,为简洁,在此不再叙述。
显然,多频带滤波电路300和多频带双工电路500可继承在单个功能模块中,并耦接于RF处理单元和天线。因此,RF***30、50的实施复杂度得到简化。相较于现有技术中的RF***10、20,实施RF***30、50并不需要那么多的频带开关单元、滤波器和滤波器模块、天线开关单元以及多工器。因此,RF***30、50的BOM列表和电路布局面积得到缩减。
需注意的是,上述陈述的实施例仅用于说明的目的。本领域技术人员可相应地进行修改和替换,且并不限于此。例如,根据***需求可修改每个可开关滤波串列内的可开关滤波单元的数目M,并不做限制。此外,可开关滤波串列的数目N也不做限制,其可仅为1。换言之,多频带滤波电路可包括一或多个可开关滤波串列。包括更多的可开关滤波串列将增加滤波器的频率选择性,且可开关滤波串列的数目可取决于***需求。
此外,可透过互补金属氧化物半导体(metal–oxide–semiconductor,CMOS)制程、上绝缘体硅(silicon on insulator,SOI)制程、集成无源装置(integratedpassive device,IPD)制程、高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)制程等来实现滤波单元F_ij、开关单元S_ij、多频带滤波电路300及多频带双工电路500,且本发明并不限于此。此外,多频带滤波电路及多频带双工电路可与阻抗匹配电路(impedance matching circuitry)集成为单个功能模块,从而增强了RF***的整体性。
总而言之,本发明揭露的RF***中的多频带滤波电路和多频带双工电路可选择性地在多个工作频带上工作,且可用于执行无线通信***所需的载波聚合。通过简单地控制开关单元的开启-关闭状态执行载波聚合。此外,可将频带滤波电路及多频带双工电路集成为单个功能模块,从而减少BOM列表和电路布局面积。
本领域的技术人员应理解在不脱离本发明所揭示实施例的广义发明构思的前提下可对上述揭示的实施例进行改变。相应地,本发明的范围仅由后附的权利要求所限制决定。
Claims (22)
1.一种多频带滤波电路,用于无线射频***,该多频带滤波电路工作在多个工作频带,包括至少一个可开关滤波串列,且该至少一个可开关滤波串列中的每个包括:
第一端口,耦接于天线与无线射频处理单元之间;
第二端口,耦接于接地端;以及
多个可开关滤波单元,该多个可开关滤波单元串联连接,且其中每个可开关滤波单元更包括滤波单元及开关单元,其中,该开关单元并联于该滤波单元。
2.如权利要求1所述的多频带滤波电路,其特征在于,每个可开关滤波串列内的第一滤波单元对应于该多个工作频带内的第一工作频带。
3.如权利要求2所述的多频带滤波电路,其特征在于,该无线射频***是否工作在该第一工作频带是由连接至该第一滤波单元的第一开关单元的开启-关闭状态控制的。
4.如权利要求3所述的多频带滤波电路,其特征在于,当该第一开关单元为切断时,该无线射频***工作在该第一工作频带。
5.如权利要求3所述的多频带滤波电路,其特征在于,当该第一开关单元为导通时,该无线射频***不工作在该第一工作频带。
6.一种多频带双工电路,用于无线射频***,该多频带滤波电路工作在多个工作频带,且该多频带双工电路包括:
第一多频带滤波电路,耦接于该无线射频***的天线与第一无线射频处理单元之间;其中,该第一多频带滤波电路包括至少一个第一可开关滤波串列,且其中,该至少一个第一可开关滤波串列耦接于该天线与该第一无线射频处理单元之间,该至少一个第一可开关滤波串列中的每个包括串联的多个第一可开关滤波单元;以及
第二多频带滤波电路,耦接于该无线射频***的该天线与第二无线射频处理单元之间;其中,该第二多频带滤波电路包括至少一个第二可开关滤波串列,且其中,该至少一个第二可开关滤波串列耦接于该天线与该第二无线射频处理单元之间,该至少一个第二可开关滤波串列中的每个包括串联的多个第二可开关滤波单元。
7.如权利要求6所述的多频带双工电路,其特征在于,该多个第一可开关滤波单元与该多个第二个可开关滤波单元中的每个包括:
滤波单元;以及
开关单元,并联于该滤波单元。
8.如权利要求7所述的多频带双工电路,其特征在于,该至少一个第一可开关滤波串列和该至少一个第二可开关滤波串列中每个内部的第一滤波单元对应于该多个工作频带内的第一工作频带。
9.如权利要求8所述的多频带双工电路,其特征在于,该无线射频***是否工作在该第一工作频带是通过控制连接至该第一滤波单元的第一开关单元的开启-关闭状态确定的。
10.如权利要求9所述的多频带双工电路,其特征在于,当该第一开关单元为切断时,该无线射频***工作在该第一工作频带。
11.如权利要求9所述的多频带滤波电路,其特征在于,当该第一开关单元为导通时,该无线射频***不工作在该第一工作频带。
12.一种无线射频***,包括:
天线;
无线射频处理单元;
多频带滤波电路,工作在多个工作频带,该多频带滤波电路包括至少一个可开关滤波串列,其中该至少一个可开关滤波串列中的每个都包括第一端口、第二端口及多个可开关滤波单元,其中,该第一端口耦接于该天线与该无线射频处理单元之间;该第二端口耦接于接地端;以及该多个可开关滤波单元串联连接,其中每个可开关滤波单元包括滤波单元及开关单元,且该开关单元并联至该滤波单元。
13.如权利要求12所述的无线射频***,其特征在于,每个可开关滤波串列内的第一滤波单元对应于该多个工作频带内的第一工作频带。
14.如权利要求13所述的无线射频***,其特征在于,该无线射频***是否工作在该第一工作频带是通过控制连接至该第一滤波单元的第一开关单元的开启-关闭状态确定的。
15.如权利要求14所述的无线射频***,其特征在于,当该第一开关单元为切断时,该无线射频***工作在该第一工作频带。
16.如权利要求14所述的多频带滤波电路,其特征在于,当该第一开关单元为导通时,该无线射频***不工作在该第一工作频带。
17.一种无线射频***,包括:
天线;
第一无线射频处理单元;
第二无线射频处理单元;
多频带双工电路,耦接于该天线、该第一无线射频处理单元与该第二无线射频处理单元之间,该多频带双工电路工作在多个工作频带,且该多频带滤波电路包括第一多频带滤波电路以及第二多频带滤波电路;其中,该第一多频带滤波电路耦接于该无线射频***的该天线与该第一无线射频处理单元之间,该第一多频带滤波电路更包括至少一个第一可开关滤波串列,耦接于该天线与该第一无线射频处理单元,其中该至少一个第一可开关滤波串列中的每个都包括串联的多个第一可开关滤波单元;该第二多频带滤波电路耦接于该无线射频***的该天线与该第二无线射频处理单元之间,该第二多频带滤波电路更包括至少一个第二可开关滤波串列,耦接于该天线与该第二无线射频处理单元,其中该至少一个第二可开关滤波串列中的每个都包括串联连接的多个第二可开关滤波单元。
18.如权利要求17所述的无线射频***,其特征在于,该多个第一可开关滤波单元与该多个第二个可开关滤波单元中的每个包括:
滤波单元;以及
开关单元,并联于该滤波单元。
19.如权利要求18所述的无线射频***,其特征在于,该至少一个第一可开关滤波串列和该至少一个第二可开关滤波串列的每个内部的第一滤波单元对应于该多个工作频带内的第一工作频带。
20.如权利要求19所述的无线射频***,其特征在于,该无线射频***是否工作在该第一工作频带是通过控制连接至该第一滤波单元的第一开关单元的开启-关闭状态确定的。
21.如权利要求20所述的多频带双工电路,其特征在于,当该第一开关单元为切断时,该无线射频***工作在该第一工作频带。
22.如权利要求20所述的多频带滤波电路,其特征在于,当该第一开关单元为导通时,该无线射频***不工作在该第一工作频带。
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