CN1679250A - 半双工集成电路中的功放旁路 - Google Patents

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CN1679250A CNA038205998A CN03820599A CN1679250A CN 1679250 A CN1679250 A CN 1679250A CN A038205998 A CNA038205998 A CN A038205998A CN 03820599 A CN03820599 A CN 03820599A CN 1679250 A CN1679250 A CN 1679250A
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Abstract

具有使用最小数量的开关旁路通信设备中的功放的结构的通信设备予以描述。所述通信设备利用所述通信设备中射频发射机和接收机的半双工操作的优势来最小化开关的数量以旁路所述通信设备中的功放。

Description

半双工集成电路中的功放旁路
相关申请
本申请要求2002年8月30日提交的美国临时申请第60/407,409号的优先权。
发明背景
本发明一般涉及无线通信设备，尤其涉及局域网(LAN)中和接入点通信的无线通信设备中的功放旁路。
无线通信设备，例如使用射频信号传输的设备，一般必须符合规定限制，例如射频辐射、发射功率以及设备的操作模式。例如，这种规定在美国可以由(联邦)通信委员会(FCC)强制，或者在欧洲由欧洲电信标准协会(ETSI)强制。无线LAN通信网络从属于，例如，802.11标准，它包括802.11a、802.11b和802.11g标准。在美国802.11b标准对无线LAN通信设备的发射功率限制是相对1毫瓦(dBm)30分贝，在欧洲是20dBm，在日本是10dBm每兆赫(dBm/MHz)。这些无线LAN通信设备可以被描述为站或接入点。站一般可以在膝上型计算机、蜂窝电话、便携式调制解调器或个人数字助理(PDA)中被发现，它们被用来通过接入点和有线LAN通信，接入点通常可以被描述成连接到有线LAN的无线发射机/接收机为有线LAN至无线通信设备的接口。站也可以在对等网络中和其它站通信，而不需要存在接入点，在802.11标准被描述为“特定”模式。
802.11标准详细说明包含在无线LAN通信设备中的无线发射机-接收机通常也被称为“收发器”的半双工操作模式。半双工操作以收发器在任何时刻发射信号或者接收信号但不能两者同时进行为特征。半双工操作有别于收发器在接收第二信号的同时可以发射一个信号的全双工操作。半双工操作通常需要由通信设备控制以致发射机或接收机在操作或访问通信信道。例如，如图1所示，对通信信道访问的控制可以通过切换无线通信设备的天线到设备的接收机和发射机之间来完成。
图1示出按照802.11标准开发的无线LAN通信设备100的例子。通信设备100包括接收和发射信号的天线101。天线101连接到射频滤波器103以滤去干扰信号。射频滤波器103耦合到在信号路径104a和104b之间切换的开关104。在通信设备100正在接收信号时开关104选择信号路径104a。所收到的信号从开关104传播到放大所收到的信号的低噪声放大器(LNA)106。LNA106的输出信号由射频接收机109处理。处理后的信号传输到调制解调器111。射频收发器芯片112包含LNA106、射频接收机109、功放107、开关108和射频发射机110。
在另一方面，在通信设备100发射信号时，开关104切换到连接到开关105的信号路径104b。在通信设备100发射信号时开关105和开关108协同工作以旁路功放107。在通信设备100发射信号时，来自射频发射机110的信号由开关108接收，而如果功放107被旁路开关108就切换到信号路径105a，但如果来自射频发射机110的信号需要由功放107放大就切换到信号路径107a。功放107的输出连接到信号路径105b。在某些情况下，功放107需要被旁路，因为功放107的放大可能产生因为信号的强度而干扰其它信号的信号。如果通信设备100离接入点或基站近这种情况就可能发生。在其它情况下，功放107被旁路以保存电池电力。
如果来自射频发射机110的信号需要被放大，开关108切换到信号路径107a，而功放107接收并放大信号。放大后的信号通过信号路径105b由开关105接收。
由于开关105可以接收并传播所放大的信号到开关104，开关105必须达到某种严格的线性要求否则所放大的信号将因开关105而变得失真。为了达到这种严格的线性要求，开关105不能集成到射频收发器芯片112中，因为开关105可能需要不同的制作过程(例如用在射频收发器芯片112的砷化镓过程与锗化硅过程不同)。由于开关105在射频收发器芯片112外边并需要和射频收发器112不同的制作过程，开关105的制作招致额外的成本和额外的板空间。
发明内容
本揭示内容集中在具有使用最少数量的开关旁路通信设备中的功放的结构的通信设备。
在一个实施例中，通信设备利用通信设备半双工操作的优势使所需要的用来旁路通信设备中的功放的开关的数量最小化。在通过使用耦合到功放的开关发射信号以把信号导向接收机路径而不是发射机路径时通信设备旁路功放。因为接收机路径在发射信号时是不使用的，信号能够旁路功效而不被破坏。然后信号被导向位于通信设备中射频收发器之外的开关。然后位于通信设备中射频收发器之外的开关把信号导入天线作传输。
在通信设备中以软件、硬件、固件或它们的组合，各种实施例可以予以实现。如果以软件来实现，该技术可包含在由使无线设备完成该技术的指令组成的计算机可读媒体中。各种实施例的额外细节在下面附图及描述中得到阐明。其它特征、目的和优势从描述、附图和权利要求中将变得清楚。
附图简述
图1是以半双工模式操作的无线通信设备的一个例子的方框图。
图2是按照本发明的实施例的对有线LAN访问的无线LAN的方框图。
图3是按照本发明的实施例的示例性无线通信设备的方框图。
发明详述
能够从本发明的实施例的应用中受益的无线通信设备的一个例子是可以在膝上型计算机、蜂窝电话、便携式调制解调器或个人数字助理(PDA)中被发现的无线局域网(LAN)通信设备，在其中它们被用在符合802.11标准的无线LAN中的通信，或者是符合802.11标准的通过接入点和有线LAN通信。例如，图2示出无线LAN200，它包含无线通信设备202，其中至少一个无线通信设备202，例如无线通信设备204，可以包括按照如下更完整描述的本发明的实施例的功放旁路。如图2所示，通信设备204可以包括在例如膝上型计算机205中，提供膝上型计算机205和无线LAN200之间的无线通信。
无线LAN200可以在特别模式中操作，如上所述，这样，例如，无线通信设备202在对等网络中操作，而不需要接入点的存在，或者无线LAN200可以通过一个或多个接入点206连接到有线LAN208。如接入点206可按照802.11标准在无线LAN200和有线LAN208之间提供无线通信。有线LAN208可用来，例如，连接各种设备，例如本领域内已知的网络打印机210、个人计算机212和文件服务器214。有线LAN208也可用来，例如，连接各种设备，例如网络打印机210、个人计算机212和文件服务器214到接入点206从而到无线LAN200。一个或多个接入点，例如，接入点216，可以包括按照本发明的实施例的功放旁路。
本发明的某些实施例可以按照802.11标准操作，而其它实施例可以按照其它支持半双工操作模式的无线通信标准操作。
图3说明按照本发明的实施例的无线LAN通信设备300。通信设备300按照半双工操作模式操作。通信设备300包括接收和发射信号的天线301。天线301耦合到射频滤波器303以滤去干扰信号。射频滤波器303耦合到在信号路径304a和304b之间切换的开关304。开关304的第一接端304(i)耦合到射频滤波器303，第二接端304(ii)耦合到信号路径304a，而第三接端304(iii)耦合到信号路径304b。开关304在第二接端304(ii)和连接至第一接端304(i)的第三接端304(iii)之间切换。
在通信设备300正在接收信号时调制解调器304命令开关304选择信号路径304a。信号路径304a形成用来把在天线301接收的信号传播到射频接收机312的接收机路径的一部分。开关304耦合到包含低噪声放大器(LNA)311、射频接收机312、射频发射机315、开关314和功放313的射频收发器IC310。在本发明的某些实施例中，功放313可以在射频收发器IC310之外。所收到的信号从开关304传输到放大所收到的信号的低噪声放大器(LNA)311。LNA311的输出信号由射频接收机312处理。射频接收机312把来自LNA311的所收到的射频信号下变频成基带信号。射频接收机312也滤去任何噪声或不必要的信号。射频接收机312输出基带信号到调制解调器320作进一步处理。在接收模式期间，调制解调器320关闭射频发射机315和功放313。
当通信设备300正在发射信号时，调制解调器输出基带信号到射频发射机315。射频发射机315把所收到的基带信号上变频成射频信号(即要发射的射频信号)。射频发射机315输出要发射的射频信号到开关314。开关314的第一接端314(i)耦合到射频发射机315，第二接端314(ii)耦合到信号路径314a，而第三接端314(iii)耦合到信号路径314b。开关314在第二接端314(ii)和以连接到第一接端314(i)的第三接端314(iii)之间切换。开关314在信号路径314a和314b之间切换取决于功放313是否被旁路。如果功放313的放大可能产生可能干扰LAN中其它信号的过强信号调制解调器320可以决定旁路功放313。如果通信设备300离接入点太近这种情况就可能发生。如果电池电力需要被节省调制解调器320也可以决定旁路功放313。
如果调制解调器320决定旁路功放313，调制解调器320命令开关314选择连接到信号路径304a的信号路径314a。这样，如果功放313被旁路，来自开关314的信号下到信号路径314a并通过信号路径304a进入开关304。这样，通信设备300使用接收机路径的一部分(即信号路径304a)来旁路功放313。由于半双工操作模式通信设备300能够使用信号路径304a来旁路功放313。通信设备正在发射信号时来自开关314的信号不进入LNA311因为调制解调器320关闭了LNA311和射频接收机312。在LNA311关闭时，LNA311的输入阻抗接近无限大，所以来自开关314的信号不进入LNA311。在功放313要被旁路时调制解调器320命令开关304选择信号路径304a。然后信号传输到射频滤波器303然后到天线301作传输。
如果调制解调器320决定不旁路功放313，开关314选择314b，而来自射频发射机315的信号由按照来自调制解调器320的命令放大信号的功放313所接收。功放313的输出由选择信号路径304b以接收来自功放313的信号的开关304所接收。然后如上所述信号通过射频滤波器传播到天线301。
上面的结构使通信设备300以比图1所示的结构少一个开关来旁路功放。通信设备30使用开关314和304旁路功放313而不需要另一个射频收发器310之外的额外的开关来旁路功放313。通过比图1所示的结构少使用一个开关，通信设备300使用较少板空间并节省成本。
可以理解虽然本发明的各种实施例和优势在上面的描述中得到阐明，上面的揭示只是示例性的，而在细节上可以改变，但仍然在本发明广义的原理之内。所以，本发明将只受所附权利要求限制。

Claims (36)

1.一种通信设备，包括：
控制通信设备的操作的调制解调器；
耦合到所述调制解调器把来自所述调制解调器的基带信号转换成要发射的射频信号的射频发射机；
接收和指引来自所述射频发射机的要发射的射频信号的第一开关，所述第一开关有耦合到所述射频发射机的第一接端、第二接端和耦合到接收机信号路径的第三接端，而所述第一开关在所述第二接端和所述第三接端之间切换以便连接到所述第一接端；以及
输入端耦合到所述第一开关的第二接端用于放大所述要发射的射频信号的放大器，
其中所述调制解调器发送命令到所述第一开关以切换到所述第三接端使所述要发射的射频信号旁路所述放大器。
2.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括：
用于发射或接收信号的天线；以及
用于指引所收到的信号的第二开关，所述第二开关有耦合到所述天线的第一接端、耦合到所述接收机信号路径的第二接端以及耦合到所述放大器的输出的第三接端，所述第二开关在所述第二接端和所述第三接端之间切换连接到所述第一接端。
3.如权利要求2所述的通信设备，其特征在于，如果所述调制解调器确定旁路所述放大器，则所述调制解调器发送命令到所述第二开关以切换到所述第二接端。
4.如权利要求2所述的通信设备，其特征在于，如果所述调制解调器确定使用所述放大器放大所述要发射的射频信号，则所述调制解调器发送命令到所述第二开关以切换到所述第三接端。
5.如权利要求2所述的通信设备，其特征在于，还包括耦合到所述调制解调器用于把所收到的射频信号转换成要传输到所述调制解调器的基带信号的射频接收机。
6.如权利要求5所述的通信设备，其特征在于，所述射频接收机有耦合到所述接收机信号路径的输入。
7.如权利要求6所述的通信设备，其特征在于，当所述射频接收机正在接收来自所述天线的信号时，所述调制解调器发送命令到所述第二开关以切换到所述第二接端。
8.如权利要求2所述的通信设备，其特征在于，还包括：
耦合到所述天线和所述第二开关用于滤除干扰信号的射频滤波器。
9.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备按照802.11标准操作。
10.如权利要求5所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备提供所述射频发射机和所述射频接收机的半双工操作。
11.如权利要求1所述的通信设备，其特征在于，如果由所述放大器放大的信号可能干扰由其它通信设备产生的信号，则所述调制解调器确定旁路所述放大器。
12.一种通信设备，包括：
控制通信设备的操作的控制装置；
耦合到所述控制装置把来自所述控制装置的基带信号转换成要发射的射频信号的射频发射装置；
接收和指引来自所述射频发射装置的要发射的射频信号的第一开关装置，所述第一开关装置有耦合到所述射频发射装置的第一接端、第二接端和耦合到接收机信号路径的第三接端，而所述第一开关装置在所述第二接端和所述第三接端之间切换连接到所述第一接端；以及
有耦合到所述第一开关装置的所述第二接端的输入、用于放大所述要发射的射频信号的放大装置，
其中所述控制装置发送命令到所述第一开关装置以切换到所述第三接端使所述要发射的射频信号旁路所述放大装置。
13.如权利要求12所述的通信设备，其特征在于，还包括：
发射或接收信号的天线装置；以及
指引所收到的信号的第二开关装置，所述第二开关有耦合到所述天线装置的第一接端、耦合到所述接收机信号路径的第二接端以及耦合到所述放大装置的输出的第三接端，所述第二开关装置在所述第二接端和所述第三接端之间切换以连接到所述第一接端。
14.如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，如果所述控制装置决定旁路所述放大装置，则所述控制装置发送命令到所述第二开关装置以切换到所述第二接端。
15.如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，如果所述控制装置决定使用所述放大装置放大所述要发射的射频信号，则所述控制装置发送命令到所述第二开关装置以切换到所述第三接端。
16.如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，还包括把所收到的射频信号转换成要传输到所述控制装置的基带信号的射频接收机装置。
17.如权利要求16所述的通信设备，其特征在于，所述射频接收机装置有耦合到所述接收机信号路径的输入。
18.如权利要求17所述的通信设备，其特征在于，所述射频接收机装置正在接收来自所述天线装置的信号时，所述控制装置发送命令到所述第二开关装置以切换到所述第二接端。
19.如权利要求13所述的通信设备，其特征在于，还包括：
耦合到所述天线装置和所述第二开关装置用于滤除干扰信号的射频滤波器。
20.如权利要求12所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备按照802.11标准操作。
21.如权利要求16所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备提供所述射频发射机装置和所述射频接收机装置的半双工操作。
22.如权利要求12所述的通信设备，其特征在于，如果由所述放大装置放大的信号可能干扰由其它通信设备产生的信号则所述控制装置决定旁路所述放大装置。
23.一种通信设备，包括：
控制通信设备的操作的调制解调器；
耦合到所述调制解调器用于把来自所述调制解调器的基带信号转换成要发射的射频信号的射频发射机；
接收和指引来自所述射频发射机的要发射的射频信号的第一开关，所述第一开关有耦合到所述射频发射机的第一接端、第二接端和耦合到接收机信号路径的第三接端，而所述第一开关在所述第二接端和所述第三接端之间切换以连接到所述第一接端；
有耦合到所述第一开关的所述第二接端的输入、用于放大所述要发射的射频信号的放大器；
用于发射或接收信号的天线；
有耦合到所述天线的第一接端、耦合到所述接收机信号路径的第二接端以及耦合到所述放大器的输出的第三接端的第二开关，所述第二开关在所述第二接端和所述第三接端之间切换以连接到所述第一接端，
其中如果所述调制解调器决定使所述要发射的射频信号旁路所述放大器，所述调制解调器就发送第一命令到所述第一开关以切换到所述第三接端、并发第二送命令到所述第二开关以切换到所述第二接端。
24.如权利要求23所述的通信设备，其特征在于，如果所述调制解调器决定使用所述放大器放大所述要发射的射频信号，则所述调制解调器发送命令到所述第二开关以切换到所述第三接端。
25.如权利要求23所述的通信设备，其特征在于，还包括把所收到的射频信号转换成要传输到所述调制解调器的基带信号的射频接收机。
26.如权利要求25所述的通信设备，其特征在于，所述射频接收机有耦合到所述接收机信号路径的输入。
27.如权利要求26所述的通信设备，其特征在于，所述射频接收机正在接收来自所述天线的信号时，所述调制解调器发送第三命令到所述第二开关以切换到所述第二接端。
28.如权利要求23所述的通信设备，其特征在于，还包括：
耦合到所述天线和所述第二开关用于滤除干扰信号的射频滤波器。
29.如权利要求23所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备按照802.11标准操作。
30.如权利要求25所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备提供所述射频发射机和所述射频接收机的半双工操作。
31.如权利要求23所述的通信设备，其特征在于，如果由所述放大器放大的信号可能干扰由其它通信设备产生的信号，则所述调制解调器决定旁路所述放大器。
32.一种射频收发器，包括：
用来接收射频输入信号的接收机信号路径；
耦合到所述接收机信号路径把所收到的射频输入信号转换到基带信号的射频接收机；
把所收到的输入基带信号转换到要发射的射频信号的射频发射机；
接收和指引要发射的射频信号的开关，所述开关有耦合到所述射频发射机的第一接端、耦合到接收机信号路径的第二接端、和第三接端，而所述开关在所述第二接端和所述第三接端之间切换以连接到所述第一接端；
用来发射所述要发射的射频信号的发射机信号路径，所述发射机信号路径耦合到所述开关的第三接端，
其中所述开关响应第一命令切换到所述第二接端以指引要发射的射频信号到所述接收机信号路径。
33.如权利要求32所述的射频收发器，其特征在于，还包括放大所述要发射的射频信号的放大器，所述放大器有耦合到所述发射机信号路径的输入。
34.如权利要求33所述的射频收发器，其特征在于，所述第一命令使所述要发射的射频信号旁路所述放大器。
35.如权利要求33所述的射频收发器，其特征在于，所述开关响应第二命令切换到所述第三接端以指引所述要发射的射频信号到所述放大器。
36.如权利要求35所述的射频收发器，其特征在于，所述第二命令使所述要发射的射频信号由所述放大器放大。
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