TW201709678A - 藉由開關以減少諧波漏泄之無線收發器 - Google Patents

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Abstract

本文中揭示藉由開關以減少諧波漏泄之無線收發器。在一些實施例中，一種傳輸器系統包括一功率放大系統，其包括經組態以在一第一蜂巢式頻帶下放大一信號之一第一功率放大器，及經組態以在一第二蜂巢式頻帶下放大一信號之一第二功率放大器。該傳輸器包括一開關，其耦合於該第二功率放大器之一輸出與一接地電位之間。該傳輸器包括一控制器，其經組態以基於一頻帶選擇信號而控制該開關且選擇性地啟用或停用該第一功率放大器及該第二功率放大器中之每一者。與不包括該等所揭示之開關及控制的一系統相比較，該開關之選擇性控制可減少諧波漏泄。

Description

藉由開關以減少諧波漏泄之無線收發器 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2015年7月22日申請之名為「藉由開關以減少諧波漏泄之無線收發器(WIRELESS TRANSCEIVER WITH SWITCH TO REDUCE HARMONIC LEAKAGE)」之美國臨時申請案第62/195,387號的優先權，該美國臨時申請案之揭示內容的全文係特此以引用之方式明確地併入本文中。
本發明係關於經組態以傳輸及接收複數個無線通信頻帶之收發器系統。
在諸如蜂巢式手機之一些無線裝置中，可支援兩個或多於兩個蜂巢式協定以傳輸及/或接收資料。可使用專用傳輸路徑來傳輸及使用專用接收路徑來接收各別協定，每一路徑具有合適的放大及/或濾波組件，該等路徑耦合至一或多個天線。
根據數個實施，本發明係關於一種傳輸器系統，其可包括一功率放大系統，該功率放大系統包括經組態以在一第一蜂巢式頻帶下放大一信號之一第一功率放大器，及經組態以在一第二蜂巢式頻帶下放大一信號之一第二功率放大器。該傳輸器系統可包括一開關，其耦合 於該第二功率放大器之一輸出與一接地電位之間。該傳輸器可包括一控制器，其經組態以基於一頻帶選擇信號而控制該開關且啟用或停用該第一功率放大器及該第二功率放大器。
在一些實施例中，該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一傳輸頻帶而斷開該開關。在一些實施例中，該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一接收頻帶而非一傳輸頻帶而閉合該開關。
在一些實施例中，該控制器經組態以基於該頻帶選擇信號而控制該功率放大系統之一頻帶選擇開關。在一些實施例中，該開關及該頻帶選擇開關整合至一切換模組中。在一些實施例中，該切換模組包括一單一晶片。在一些實施例中，該開關耦合於該頻帶選擇開關之一輸出與該切換模組之一接地端子之間。在一些實施例中，該開關耦合於該切換模組之一分流輸入端子與該切換模組之一接地端子之間。
在一些實施例中，該第一蜂巢式頻帶之一諧波位於該第二蜂巢式頻帶內。在一些實施例中，該第一蜂巢式頻帶包括全球行動電信系統(UMTS)頻帶17，且該第二蜂巢式頻帶包括UMTS頻帶4。在一些實施例中，該第一蜂巢式頻帶包括全球行動電信系統(UMTS)頻帶17，且該第二蜂巢式頻帶包括全球行動通信系統(GSM)頻帶1900。
在數個實施中，本發明係關於一種射頻(RF)模組，其可包括經組態以收納複數個組件之一封裝基板。該模組可包括實施於該封裝基板上之一傳輸器系統，該傳輸器系統包括：一功率放大系統，其包括經組態以在一第一蜂巢式頻帶下放大一信號之一第一功率放大器，及經組態以在一第二蜂巢式頻帶下放大一信號之一第二功率放大器；一開關，其耦合於該第二功率放大器之一輸出與一接地電位之間；及一控制器，其經組態以基於一頻帶選擇信號而控制該開關且啟用或停用該第一功率放大器及該第二功率放大器。
在一些實施例中，該RF模組為一前端模組(FEM)。在一些實施例中，該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一接收頻帶而非一傳輸頻帶而閉合該開關。
在一些實施例中，該第一功率放大器及該第二功率放大器係藉由單獨晶片予以實施。在一些實施例中，該等單獨晶片耦合至該RF模組之單獨晶粒附接接地墊。
在一些實施例中，耦合至該第一功率放大器之一輸出的該RF模組之一第一輸出端子與耦合至該第二功率放大器之一輸出的一第二輸出端子在空間上分離。
根據一些實施，本發明係關於一種無線裝置，其可包括經組態以產生一射頻(RF)信號之一收發器。該無線裝置可包括與該收發器通信之一前端模組(FEM)，該FEM包括經組態以收納複數個組件之一封裝基板，該FEM進一步包括實施於該封裝基板上之一傳輸器系統，該傳輸器系統包括：一功率放大系統，其包括經組態以在一第一蜂巢式頻帶下放大一信號之一第一功率放大器，及經組態以在一第二蜂巢式頻帶下放大一信號之一第二功率放大器；一開關，其耦合於該第二功率放大器之一輸出與一接地電位之間；及一控制器，其經組態以基於一頻帶選擇信號而控制該開關且啟用或停用該第一功率放大器及該第二功率放大器。該無線裝置可包括與該FEM通信之一天線，該天線經組態以傳輸自該傳輸器系統接收的該信號之一經放大版本。
在一些實施例中，該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一接收頻帶而非一傳輸頻帶而閉合該開關。在一些實施例中，該第一蜂巢式頻帶之一諧波位於該第二蜂巢式頻帶內。
出於概述本發明之目的，本文中已描述本發明之某些態樣、優點及新穎特徵。應理解，未必所有此等優點皆可根據任何特定實施例 而達成。因此，可以達成或最佳化如本文中所教示之一個優點或優點群組而未必達成如可在本文中教示或建議之其他優點的方式來體現或實行本發明。
100‧‧‧無線通信組態
101‧‧‧多工系統
115‧‧‧第一天線
125‧‧‧第二天線
130‧‧‧收發器系統
132‧‧‧傳輸器系統
134‧‧‧接收器系統
136‧‧‧開關
200‧‧‧無線通信組態
201‧‧‧多工系統
210‧‧‧功率放大器(PA)控制器
211‧‧‧第一功率放大器
212‧‧‧第二功率放大器
220‧‧‧開關控制器
221‧‧‧開關
230‧‧‧功率放大系統
251‧‧‧第一雙工器
252‧‧‧第二雙工器
299‧‧‧路徑
300‧‧‧無線通信組態
301‧‧‧封裝基板
310‧‧‧控制器
321‧‧‧開關
330‧‧‧功率放大模組
400‧‧‧無線通信組態
401‧‧‧封裝基板
410‧‧‧多工系統
411‧‧‧雙工器
412‧‧‧雙工器
413‧‧‧雙工器
414‧‧‧雙工器
415‧‧‧雙工器
416‧‧‧雙工器
418‧‧‧第一頻率選擇開關
419‧‧‧第二頻率選擇開關
430‧‧‧功率放大模組
431‧‧‧第一功率放大器
432‧‧‧第二功率放大器
441‧‧‧第一頻率選擇開關
442‧‧‧第二頻率選擇開關
451‧‧‧開關
452‧‧‧開關
453‧‧‧開關
460‧‧‧控制器
491‧‧‧路徑
492‧‧‧路徑
500‧‧‧無線通信組態
501‧‧‧封裝基板
510‧‧‧多工系統
511‧‧‧雙工器
512‧‧‧雙工器
513‧‧‧低通濾波器
514‧‧‧低通濾波器
515‧‧‧雙工器
516‧‧‧雙工器
518‧‧‧第一頻帶選擇開關
519‧‧‧第二頻帶選擇開關
530‧‧‧功率放大模組
531‧‧‧第一功率放大器
532‧‧‧第二功率放大器
533‧‧‧第三功率放大器
534‧‧‧第四功率放大器
541‧‧‧第一頻帶選擇開關
542‧‧‧第二頻帶選擇開關
551‧‧‧第一開關
552‧‧‧第二開關
553‧‧‧第三開關
560‧‧‧控制器
591‧‧‧路徑
592‧‧‧路徑
600‧‧‧無線通信組態
601‧‧‧封裝基板
630‧‧‧功率放大模組
660‧‧‧控制器
670‧‧‧切換模組
700‧‧‧模組
702‧‧‧封裝基板
704‧‧‧FE-PMIC組件
706‧‧‧功率放大器總成
707‧‧‧諧波漏泄減少開關
708‧‧‧匹配組件
710‧‧‧多工器總成
712‧‧‧天線開關模組
714‧‧‧SMT裝置
800‧‧‧無線裝置
802‧‧‧使用者介面
804‧‧‧記憶體
806‧‧‧功率管理組件
808‧‧‧基頻子系統
810‧‧‧收發器
814‧‧‧天線開關
816‧‧‧天線
820‧‧‧功率放大器(PA)
822‧‧‧匹配電路
824‧‧‧雙工器
圖1說明包括開關以減少諧波漏泄之實例無線通信組態。
圖2說明包括開關及開關控制器之實例無線通信組態。
圖3說明包括實施於封裝基板上之功率放大模組的實例無線通信組態，該模組包括由控制器控制以減少諧波漏泄之開關。
圖4說明包括支援多組蜂巢式頻帶之功率放大模組的實例無線通信組態。
圖5說明包括支援多個蜂巢式協定之多模式功率放大模組的實例無線通信組態。
圖6說明包括具有切換模組以減少諧波漏泄之多模式功率放大模組的實例無線通信組態。
圖7說明具有如本文中所描述之一或多個特徵的無線通信組態可完全地或部分地實施於模組中。
圖8說明具有本文中所描述之一或多個有利特徵的實例無線裝置。
本文中所提供之標題(若存在的話)係僅出於方便起見，且未必影響本發明之範疇或含義。
諸如蜂巢式手機之許多無線裝置經組態以支援多個蜂巢式協定及/或多個蜂巢式頻帶。為了改良無線資料輸送量，一些無線裝置使用載波彙總(carrier aggregation)，其中同時使用多個蜂巢式頻帶以傳輸及/或接收資料。在一些實施中，單一蜂巢式頻帶用於傳輸，且多個蜂巢式頻帶用於接收。作為一實例，無線裝置可在第一蜂巢式頻帶 (例如，UMTS頻帶17)下進行傳輸，且在第一蜂巢式頻帶及第二蜂巢式頻帶(例如，UMTS頻帶17及4)兩者下進行接收。
在一些實施中，在第二蜂巢式頻帶(例如，UMTS頻帶4)下之接收可降級，此係因為第一蜂巢式頻帶(例如，UMTS頻帶17)之第三諧波位於第二蜂巢式頻帶(例如，UMTS頻帶4)之接收頻率範圍內。因此，在一些實施中，無線裝置經設計及/或組態以減少或最小化作用中傳輸信號路徑中之諧波失真且抑制或防止此信號漏泄至其他路徑。
在一些實施例中，支援第一蜂巢式頻帶(例如，UMTS頻帶17)之功率放大器及支援第二蜂巢式頻帶(例如，UMTS頻帶4)之功率放大器容納於單獨封裝體中，其中注意電路板設計及佈局以防止兩個放大路徑之間的非想要耦合。然而，此途徑可導致較高成本及較大整體大小。
本文中揭示可經組態以尤其處理與載波彙總通信系統相關聯之前述挑戰的電路、裝置及方法之各種實例。在如本文中所描述之一些實施中，諧波漏泄減少開關實施於無線裝置之功率放大系統內且經控制(例如，斷開或閉合)以減少諧波漏泄。
圖1示意性地展示包括開關136以減少諧波漏泄之實例無線通信組態100。無線通信組態100進一步包括收發器系統130、多工系統101，及一或多個天線115、125。
多工系統101將自收發器系統130之對應輸出接收的信號提供至天線115、125。相似地，多工系統101將經由天線115、125接收之信號提供至收發器系統130之對應輸入。為此，多工系統101可包括開關、雙工器，及其他組件。
收發器系統130包括將數位資料信號轉換成射頻(RF)信號以用於經由天線115、125進行傳輸之傳輸器系統132。為此，傳輸器系統132可包括基頻系統、包括本地振盪器之調變器、數位至類比轉換器、功 率放大器，及其他組件。收發器系統130進一步包括將經接收信號轉換成數位資料信號之接收器系統134。為此，接收器系統134可包括低雜訊放大器(LNA)、包括本地振盪器之解調器、類比至數位轉換器、基頻系統，及其他組件。
傳輸器系統132經組態以經由各別輸出而在一組蜂巢式頻帶中之一或多者下傳輸信號(基於在輸入處接收之數位資料信號)。舉例而言，傳輸器系統132可經由第一輸出而在第一蜂巢式頻帶下傳輸信號，經由第二輸出而在第二蜂巢式頻帶下傳輸信號，或此兩者。相似地，接收器系統134經組態以經由各別輸入而在一組蜂巢式頻帶中之一或多者下接收信號，且基於經接收信號而產生數位資料信號。舉例而言，接收器系統134可經由第一輸入而在第一蜂巢式頻帶下接收信號，經由第二輸入而在第二蜂巢式頻帶下接收信號，或此兩者。儘管圖1展示具有兩個輸出之傳輸器系統132及具有兩個輸入之接收器系統134，但應瞭解，傳輸器系統132及接收器系統134可具有用於額外蜂巢式頻帶之額外輸出及/或輸入。
傳輸器系統132及接收器系統134操作所處的蜂巢式頻帶可由指示一或多個傳輸頻帶及一或多個接收頻帶之頻帶選擇信號設定。在一些實施中，頻帶選擇信號將單一蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶及接收頻帶，其可被稱作單頻帶通信。
在一些實施中，頻帶選擇信號將多個蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶(被稱作上行鏈路載波彙總通信)，及/或將多個蜂巢式頻帶指示為接收頻帶(被稱作下行鏈路載波彙總通信)。
在一些實施中，頻帶選擇信號將單一蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶且將多個蜂巢式頻帶指示為接收頻帶，例如，上行鏈路單頻帶通信及下行鏈路載波彙總通信。舉例而言，頻帶選擇信號可將第一蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶，且將第一蜂巢式頻帶及第二蜂巢式頻帶兩者指示 為接收頻帶。因此，傳輸器系統132可經由第一輸出而在第一蜂巢式頻帶下傳輸信號，且接收器系統134可分別經由第一輸入端子及第二輸入端子而在第一蜂巢式頻帶及第二蜂巢式頻帶下接收信號。
在一些實施中，傳輸器系統132亦可經由第二輸出而在第二蜂巢式頻帶下無意地傳輸信號。舉例而言，耦合於傳輸器系統132內之諧波可引起在第二蜂巢式頻帶下傳輸在第一蜂巢式頻帶下傳輸之信號之較高頻率複本。其他狀況可導致在第二蜂巢式頻帶下經由第二輸出而無意地傳輸信號，諸如寄生信號及互調產物。由傳輸器系統132經由第二輸出端子而傳輸之此非預期信號可傳播通過多工系統101且在接收器系統134之第二輸入端子處被接收，從而顯現為雜訊且降級意欲由接收器系統134在第二輸入處接收之信號。
因此，無線通信組態100包括將第二輸出耦合至接地電位之開關136。當閉合開關時，將非預期信號路由至接地而非接收器系統134之第二輸入。
可基於頻帶選擇信號而斷開或閉合開關136。當頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶時，斷開開關136，從而允許將來自傳輸器系統132之第二輸出的預期信號傳播至多工系統101且經由天線115、125中之一者進行傳輸。當頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為接收頻帶而非傳輸頻帶時，閉合開關136，從而將任何非預期信號自傳輸器系統132之第二輸出路由至接地而非多工系統101，且潛在地，路由至接收器系統134之第二輸入。當頻帶選擇信號未將第二蜂巢式頻率指示為傳輸頻帶或接收頻帶時，可斷開或閉合開關136。
圖2展示：在一些實施例中，無線通信組態200包括開關控制器220。無線通信組態200進一步包括功率放大系統230、多工系統201、第一天線115，及第二天線125。功率放大系統230(其可被實施為諸如圖1之傳輸器系統132的傳輸器系統之部分)包括由功率放大器控制器 210控制之第一功率放大器211及第二功率放大器212。當由功率放大器控制器210啟用時，每一功率放大器211、212經組態以在功率放大器之輸出處提供在功率放大器之輸入處接收的信號之經放大版本。功率放大器控制器210經組態以基於經接收頻帶選擇信號而選擇性地啟用及/或停用功率放大器211、212。
在一些實施中，第一功率放大器211經組態以在第一蜂巢式頻帶下放大信號，且第二功率放大器212經組態以在第二蜂巢式頻帶下放大信號。舉例而言，第一蜂巢式頻帶可為介於704百萬赫茲(MHz)與746MHz之間的全球行動電信系統(UMTS)頻帶17，且第二蜂巢式頻帶可為介於1710MHz與2155MHz之間的UMTS頻帶4。每一蜂巢式頻帶可包括上行鏈路頻率子頻帶及下行鏈路頻率子頻帶。舉例而言，第一蜂巢式頻帶可包括介於704MHz與716MHz之間的上行鏈路頻率子頻帶，及介於734MHz與746MHz之間的下行鏈路頻率子頻帶。相似地，第二蜂巢式頻帶可包括介於1710MHz與1755MHz之間的上行鏈路頻率子頻帶，及介於2110MHz與2155MHz之間的下行鏈路頻率子頻帶。可使用其他蜂巢式頻帶，諸如下文在表1中所描述之蜂巢式頻帶，或其他非UMTS蜂巢式頻帶。
作為第一實例，頻帶選擇信號可將第一蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶，且將第一蜂巢式頻帶及第二蜂巢式頻帶兩者指示為接收頻帶。因此，在第一天線115處接收在第一蜂巢式頻帶下之第一接收信號，且由多工系統201將該第一接收信號路由至接收系統(未圖示)之第一輸入。又，在第二天線125處接收在第二蜂巢式頻帶下之第二接收信號，且由多工系統201將該第二接收信號路由至接收系統之第二輸入。
同時，回應於頻帶選擇信號，功率放大器控制器210啟用第一功率放大器211且停用第二功率放大器212。在功率放大系統230之第一 輸入(耦合至第一功率放大器211之輸入)處接收在第一蜂巢式頻帶下之傳輸信號，且經由功率放大系統230之第一輸出(耦合至第一功率放大器211之輸出)而傳輸該傳輸信號之經放大版本。由多工系統201將傳輸信號之經放大版本路由至第一天線115且進行傳輸。多工系統201可使用第一雙工器251及第二雙工器252來路由如上文所描述之信號。
如上文所描述，可經由功率放大系統230之第二輸出(耦合至第二功率放大器212之輸出)而傳輸在第二蜂巢式頻帶下之非預期信號。在一些實施中，第一功率放大器211可不為完全地線性的，且除了輸出傳輸信號之經放大版本以外亦可在第一蜂巢式頻帶之倍數下輸出傳輸信號之諧波複本。遵循路徑299，第一功率放大器211之輸出(包括諧波複本)可與功率放大系統230之其他組件耦合且使功率放大系統230之第二輸出漏出。進一步遵循路徑299，經漏泄信號可傳播至多工系統201，且通過第二雙工器252而漏泄至接收系統(未圖示)之第二輸入。因此，在第一蜂巢式頻帶下之傳輸信號之諧波複本可位於第二蜂巢式頻帶(或其下行鏈路子頻帶)內，且可在接收系統之第二輸入處被接收為雜訊。
因此，無線通信組態200包括將功率放大系統230之第二輸出耦合至接地電位的開關221。開關221係由基於頻帶選擇信號而斷開或閉合開關221之開關控制器220控制。當頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為接收頻帶而非傳輸頻帶時，開關控制器220閉合開關221，從而將任何非預期信號自功率放大系統230之第二輸出路由至接地而非接收器系統之第二輸入。
作為第二實例，頻帶選擇信號可將第二蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶且將第二蜂巢式頻帶指示為接收頻帶。因此，在第二天線125處接收在第二蜂巢式頻帶下之接收信號，且由多工系統201將該接收信號路由至接收系統之第二輸入。
同時，回應於頻帶選擇信號，PA控制器210停用第一功率放大器211且啟用第二功率放大器212。在功率放大系統230之第二輸入(耦合至第二功率放大器212之輸入)處接收在第二蜂巢式頻帶下之傳輸信號，且經由功率放大系統230之第二輸出(耦合至第二功率放大器212之輸出)而傳輸該傳輸信號之經放大版本。由多工系統201將傳輸信號之經放大版本路由至第二天線125且進行傳輸。
若閉合開關221，則經放大傳輸信號將被路由至接地而非多工系統201。因此，當頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶時，開關控制器220斷開開關221。
一般而言，開關控制器220基於頻帶選擇信號而控制開關221。當頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶時，開關控制器220斷開開關221，從而允許將來自功率放大系統230之第二輸出的預期信號傳播至多工系統201且經由第二天線125進行傳輸。當頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為接收頻帶而非傳輸頻帶時，開關控制器220閉合開關221，從而將任何非預期信號自功率放大系統230之第二輸出路由至接地而非多工系統201，且潛在地，路由至接收器系統之第二輸入。當頻帶選擇信號未將第二蜂巢式頻率指示為傳輸頻帶或接收頻帶時，開關控制器220可斷開開關或閉合開關221。
圖3展示：在一些實施例中，無線通信組態300包括具有開關321以減少諧波漏泄之功率放大模組330。無線通信組態300進一步包括如上文關於圖2所描述之多工系統201及天線115、125。
功率放大模組330(其可被實施為諸如圖1之傳輸器系統132的傳輸器系統之部分)包括經組態以收納複數個組件之封裝基板301，及實施於封裝基板301上之功率放大系統。功率放大系統包括實施於封裝基板301上之第一放大器211及第二放大器212。在一些實施中，第一放大器211及第二放大器212係藉由單獨晶片而實施於封裝基板301 上。此外，在一些實施中，單獨晶片不共用功率放大模組330內之共同晶粒附接接地墊，例如，單獨晶片耦合至功率放大模組330之單獨晶粒附接接地墊。在一些實施中，分別耦合至第一放大器211及第二放大器212之輸出的功率放大模組330之輸出端子在空間上分離，例如，該等輸出端子係由其他輸出分離、安置於該模組之相對側上，或以其他方式分離。在一些實施中，輸出端子具有最大空間分離度。
功率放大系統進一步包括實施於封裝基板301上之開關321。開關321耦合於第二放大器212之輸出與功率放大模組330之接地端子之間，接地端子又耦合至接地電位。
功率放大系統進一步包括實施於封裝基板310上之控制器310。控制器310經組態以接收頻帶選擇信號，且基於頻帶選擇信號而選擇性地啟用及/或停用適當的功率放大器211、212。控制器310經進一步組態以基於頻帶選擇信號而控制開關321。舉例而言，在一些實施中，控制器310經組態以回應於頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為傳輸頻帶而斷開開關321，且回應於頻帶選擇信號將第二蜂巢式頻帶指示為接收頻帶而非傳輸頻帶而閉合開關321。
儘管開關321在圖3中(及本文中之其他處)被說明為在閉合位置中將第二放大器212之輸出耦合至接地電位的分流開關，但應瞭解，開關321可替代地(或另外)被實施為在斷開位置中使第二放大器212之輸出與功率放大模組之對應輸出端子解耦的串聯開關。因此，在本文中被描述為分流開關之開關中之每一者可在同一部位及相對斷開/閉合組態處藉由串聯開關予以替換(或補充)。
圖4展示：在一些實施例中，無線通信組態400包括支援多組蜂巢式頻帶之功率放大模組430。無線通信組態400進一步包括多工系統410、第一天線115，及第二天線125。
功率放大模組430(其可被實施為諸如圖1之傳輸器系統132的傳 輸器系統之部分)包括經組態以收納複數個組件之封裝基板401，及實施於封裝基板401上之功率放大系統。功率放大系統包括由控制器460控制之第一功率放大器431及第二功率放大器432。當由控制器460啟用時，每一功率放大器431、432經組態以在功率放大器之輸出處提供在功率放大器之輸入處接收的信號之經放大版本。控制器460基於經接收頻帶選擇信號而選擇性地啟用及/或停用功率放大器431、432。
在一些實施中，第一功率放大器431經組態以在第一組蜂巢式頻帶(諸如一組較低蜂巢式頻帶(例如，低於大約1000MHz之蜂巢式頻帶))中之任一者下放大信號，且第二功率放大器432經組態以在第二組蜂巢式頻帶(諸如一組較高蜂巢式頻帶(例如，高於大約1400MHz之蜂巢式頻帶))中之任一者下放大信號。作為一實例，第一組蜂巢式頻帶可包括UMTS頻帶5、8及12(或17，其為12之子組)中之一或多者，且第二組蜂巢式頻帶可包括UMTS頻帶1、2及4中之一或多者。
功率放大系統包括耦合至第一功率放大器431之輸出的第一頻帶選擇開關441，及耦合至第二功率放大器432之輸出的第二頻帶選擇開關442。頻帶選擇開關441、442中之每一者可被實施為單極/多投(SPMT)開關，其基於來自控制器460之信號而將經接收信號路由至對應於該組蜂巢式頻帶中之一者的複數個輸出中之一者，來自控制器460之信號又係基於頻帶選擇信號。因此，控制器460基於頻帶選擇信號而控制頻帶選擇開關441、442中之每一者。
作為第一實例，控制器460可接收將第一組蜂巢式頻帶中之第一者(例如，UMTS頻帶5)指示為唯一傳輸頻帶的頻帶選擇信號。作為回應，控制器460可啟用第一功率放大器431、停用第二功率放大器432，且將第一頻帶選擇開關441置放於第一位置中。作為第二實例，控制器460可接收將第一組蜂巢式頻帶中之第二者(例如，UMTS頻帶8)及第二組蜂巢式頻帶中之第一者(例如，UMTS頻帶1)指示為傳輸頻 帶的頻帶選擇信號。作為回應，控制器460可啟用第一功率放大器431、啟用第二功率放大器432、將第一頻帶選擇開關441置放於第二位置中，且將第二頻帶選擇開關442置放於第一位置中。
多工系統410相似地包括第一頻帶選擇開關418及第二頻帶選擇開關419以用於將功率放大模組430之輸出路由至天線115、125。頻帶選擇開關418、419可由控制器460或另一控制器基於頻帶選擇信號而控制。多工系統410亦包括數個雙工器411至416以用於將信號自天線115、125路由至接收系統(未圖示)。
可經由耦合至第二頻帶選擇開關442的功率放大模組430之輸出端子而傳輸在第二組蜂巢式頻帶中之一或多者下的一或多個非預期信號。在一些實施中，至少部分地歸因於放大器之非線性，第一功率放大器431除了輸出傳輸信號之經放大版本以外亦可在傳輸信號之蜂巢式頻帶之倍數下輸出傳輸信號之諧波複本。第一功率放大器431之輸出可將此等諧波複本耦合至功率放大模組430之其他組件，從而在耦合至第二頻帶選擇開關442的功率放大模組430之輸出端子中之一或多者處產生經漏泄信號。此等經漏泄信號可傳播至多工系統410，且通過耦合至多工系統410之第二頻帶選擇開關419的雙工器414至416中之一者而漏泄至接收系統之對應輸入(例如，如路徑491中所展示)。替代地或另外，經漏泄信號可傳播至多工系統410，且通過多工系統410之第二頻帶選擇開關419而漏泄至接收系統之對應輸入(例如，如路徑492中所展示)。因此，在第一組蜂巢式頻帶中之一者下的傳輸信號之諧波複本可位於第二組蜂巢式頻帶中之一者(或其下行鏈路子頻帶)內，且在接收系統之對應輸入處被接收為雜訊。
因此，功率放大系統包括一組開關451至453，其分別將第二頻帶選擇開關442之一組輸出耦合至功率放大模組430之接地端子，接地端子又耦合至接地電位。開關451至453係由控制器460基於頻帶選擇信 號而控制。
控制器460可使用數種試探法中之任一者來控制開關451至453。在一些實施中，控制器460基於使若干組蜂巢式頻帶(如由頻帶選擇信號所指示)與指示開關451至453中之哪些斷開及哪些閉合之開關參數相關聯的查找表而控制開關451至453。
當頻帶選擇信號將第二組蜂巢式頻帶中之特定者指示為傳輸頻帶時，控制器460斷開對應開關。在一些實施中，控制器460閉合所有其他開關。在一些實施中，控制器460回應於頻帶選擇信號將第二組蜂巢式頻帶中之任一者指示為傳輸頻帶而斷開所有開關451至453。
在一些實施中，當頻帶選擇信號將第二組蜂巢式頻帶中之特定者指示為接收頻帶而非傳輸頻帶時，控制器460閉合對應開關。在一些實施中，控制器460僅在頻帶選擇信號亦將具有位於(或足夠接近於)第二組蜂巢式頻帶中之特定者(或其下行鏈路子頻帶)內之諧波的第一組蜂巢式頻帶中之特定者指示為傳輸頻帶時才閉合對應開關。
圖5展示：在一些實施例中，無線通信組態500包括支援多個蜂巢式協定之多模式功率放大模組530。無線通信組態500進一步包括多工系統510、第一天線115，及第二天線125。
功率放大模組530(其可被實施為諸如圖1之傳輸器系統132的傳輸器系統之部分)包括經組態以收納複數個組件之封裝基板501，及實施於封裝基板501上之功率放大系統。功率放大系統包括由控制器560控制之第一功率放大器531、第二功率放大器532、第三功率放大器533及第四功率放大器534。當由控制器560啟用時，每一功率放大器531至534經組態以在功率放大器之輸出處提供在功率放大器之輸入處接收的信號之經放大版本。控制器560基於經接收頻帶選擇信號而啟用或停用功率放大器531至534。
在一些實施中，第一功率放大器531經組態以在用於第一蜂巢式 協定之第一組蜂巢式頻帶(諸如用於3G/4G或UMTS通信之一組較低蜂巢式頻帶(例如，低於大約1000MHz之蜂巢式頻帶))中之任一者下放大信號，且第二功率放大器532經組態以在用於第一蜂巢式協定之第二組蜂巢式頻帶(諸如用於3G/4G或UMTS通信之一組較高蜂巢式頻帶(例如，高於大約1400MHz之蜂巢式頻帶))中之任一者下放大信號。作為一實例，第一組蜂巢式頻帶可包括UMTS頻帶5、8及12(或17，其為12之子組)中之一或多者，且第二組蜂巢式頻帶可包括UMTS頻帶1、2及4中之一或多者。
在一些實施中，第三功率放大器533經組態以在用於第二蜂巢式協定之第三蜂巢式頻帶(諸如用於2G或全球行動通信系統(GSM)通信之較低頻帶)下放大信號，且第四功率放大器534經組態以在用於第二蜂巢式協定之第四蜂巢式頻帶(諸如用於2G或GSM通信之較高頻帶)下放大信號。作為一實例，第三蜂巢式頻帶可包括GSM-850，且第四蜂巢式頻帶可包括GSM-1900。在一些實施中，第三蜂巢式頻帶可與第一組蜂巢式頻帶中之一者重合，及/或第四蜂巢式頻帶可與第二組蜂巢式頻帶中之一者重合。
功率放大系統包括耦合至第一功率放大器531之輸出的第一頻帶選擇開關541，及耦合至第二功率放大器532之輸出的第二頻帶選擇開關542。頻帶選擇開關541、542中之每一者可被實施為單極/多投(SPMT)開關，其基於來自控制器560之信號而將經接收信號路由至對應於該組蜂巢式頻帶中之一者的功率放大模組530之複數個輸出端子中之一者，來自控制器560之信號又係基於頻帶選擇信號。第三功率放大器533及第四功率放大器534之輸出分別耦合至對應於第三蜂巢式頻帶及第四蜂巢式頻帶的功率放大模組530之輸出端子，而不傳遞通過頻帶選擇開關。在一些實施中，第三功率放大器533及第四功率放大器534之輸出通過各別帶通濾波器而分別耦合至對應於第三蜂巢式 頻帶及第四蜂巢式頻帶的功率放大模組530之輸出端子。
多工系統510相似地包括第一頻帶選擇開關518及第二頻帶選擇開關519以用於將功率放大模組530之輸出路由至天線115、125。頻帶選擇開關518、519可由控制器560或另一控制器基於頻帶選擇信號而控制。多工系統510包括數個雙工器511、512、515、516以用於將信號自天線115、125路由至接收系統(未圖示)。多工系統510包括安置於第一頻帶選擇開關518與對應於第三蜂巢式頻帶之輸入(耦合至第三功率放大器533)之間的低通濾波器513，且包含安置於第二頻帶選擇開關519與對應於第四蜂巢式頻帶之輸入(耦合至第四功率放大器534)之間的低通濾波器514。
可經由耦合至第二頻帶選擇開關542的功率放大模組530之輸出端子或耦合至第四功率放大器534的功率放大模組530之輸出端子而傳輸在第二組蜂巢式頻帶中之一或多者下的一或多個非預期信號。在一些實施中，至少部分地歸因於放大器之非線性，第一功率放大器531除了輸出傳輸信號之經放大版本以外亦可在傳輸信號之蜂巢式頻帶之倍數下輸出傳輸信號之諧波複本。第一功率放大器531之輸出(包括諧波複本)可與功率放大模組530之其他組件耦合，且使耦合至第二頻帶選擇開關542的功率放大模組530之輸出端子中之一或多者或耦合至第四功率放大器534的功率放大模組530之輸出端子漏出。
來自耦合至第二頻帶選擇開關542的功率放大模組530之輸出端子中之一或多者的經漏泄信號可傳播至多工系統510，且通過耦合至多工系統510之第二頻帶選擇開關519的雙工器515、516中之一者而漏泄至接收系統之對應輸入(例如，如路徑591中所展示)。來自耦合至第四功率放大器534的功率放大模組530之輸出端子的經漏泄信號可傳播至多工系統510，且通過多工系統510之第二頻帶選擇開關519而漏泄至接收系統之對應輸入(例如，如路徑592中所展示)。因此，在第一 組蜂巢式頻帶中之一者下的傳輸信號之諧波複本可位於第二組蜂巢式頻帶中之一者(或其下行鏈路子頻帶)內，且在接收系統之對應輸入處被接收為雜訊。
因此，功率放大系統包括一組開關551至553，其經組態以選擇性地將第四功率放大器534之輸出及第二頻帶選擇開關542之輸出耦合至功率放大模組530之接地端子，接地端子又耦合至接地電位。開關551至553係由控制器560基於如上文所描述之頻帶選擇信號而控制。
圖6展示：在一些實施例中，無線通信組態600包括具有切換模組670之功率放大模組630，切換模組670包括頻帶選擇開關542及一或多個諧波漏泄減少開關551至553。無線通信組態600進一步包括如上文關於圖5所描述之多工系統510、第一天線115及第二天線125。
功率放大模組630(其可被實施為諸如圖1之傳輸器系統132的傳輸器系統之部分)包括經組態以收納複數個組件之封裝基板601，及實施於封裝基板601上之功率放大系統。功率放大系統包括如上文關於圖5所描述之第一功率放大器531、第二功率放大器532、第三功率放大器533及第四功率放大器534。控制器660基於經接收頻帶選擇信號而啟用或停用功率放大器531至534。
功率放大系統包括如上文關於圖5所描述的耦合至第一功率放大器531之輸出的第一頻帶選擇開關541，及耦合至第二功率放大器532之輸出的第二頻帶選擇開關542。相似地，功率放大系統包括一組開關551至553，其分別將第四功率放大器534之輸出及第二頻帶選擇開關542之輸出耦合至功率放大模組630之接地端子，接地端子耦合至接地電位。
第二頻帶選擇開關542及開關551至553整合至切換模組670中。舉例而言，切換模組670可為單一晶片或晶粒，且可包括經配置以執行切換模組670之切換功能的複數個電晶體。
切換模組670具有耦合至第二功率放大器532之資料輸入端子、耦合至第四功率放大器534之輸出的分流輸入端子，及耦合至控制器660之控制輸入端子。在一些實施中，控制輸入端子包括多個控制端子。基於經由控制輸入端子而自控制器660接收之信號(其又係基於頻帶選擇信號)，切換模組670切換第二頻帶選擇開關542及諧波漏泄減少開關551至553，從而潛在地將資料輸入端子耦合至複數個資料輸出端子中之一者及/或接地端子，且潛在地將分流輸入端子耦合至接地端子。
如圖6所展示，第一開關551耦合於切換模組670之分流輸入端子與切換模組670之接地端子之間。第二開關552及第三開關553耦合於頻帶選擇開關542之各別輸出與切換模組670之接地端子之間。
圖7展示：在一些實施例中，無線通信組態(例如，圖1至圖6所展示之無線通信組態中之一些或全部)可完全地或部分地實施於模組中。此模組可為(例如)前端模組(FEM)。在圖7之實例中，模組700可包括封裝基板702，且數個組件可安裝於此封裝基板702上。舉例而言，FE-PMIC組件704、功率放大器總成706、匹配組件708及多工器總成710可安裝及/或實施於封裝基板702上及/或內。功率放大器總成706可包括將未使用的傳輸頻帶路徑之輸出耦合至接地的一或多個諧波漏泄減少開關707。諸如數個SMT裝置714及一天線開關模組(ASM)712之其他組件亦可安裝於封裝基板702上。儘管所有各種組件被描繪為佈置於封裝基板702上，但將理解，某一(一些)組件可實施於另一(其他)組件上方。
在一些實施中，具有本文中所描述之一或多個特徵的裝置及/或電路可包括於諸如無線裝置之RF電子裝置中。此裝置及/或電路可直接實施於無線裝置中、以如本文中所描述之模組化形式予以實施，或以其某一組合予以實施。在一些實施例中，此無線裝置可包括(例如) 蜂巢式電話、智慧型電話、具有或不具有電話功能性之手持型無線裝置、無線平板電腦等等。
圖8描繪具有本文中所描述之一或多個有利特徵的實例無線裝置800。在具有如本文中所描述之一或多個特徵的模組之上下文中，此模組可由虛線框700大體上描繪，且可被實施為(例如)前端模組(FEM)。
參看圖8，功率放大器(PA)820可自收發器810接收其各別信號，收發器810可以已知方式而組態及操作以產生待放大及傳輸之信號，且處理經接收信號。收發器810被展示為與基頻子系統808互動，基頻子系統808經組態以提供適合於使用者之資料及/或語音信號與適合於收發器810之信號之間的轉換。收發器810亦可與經組態以管理用於無線裝置800之操作之功率的功率管理組件806通信。此功率管理亦可控制基頻子系統808及模組700之操作。
基頻子系統808被展示為連接至使用者介面802以促進提供至使用者及自使用者接收之語音及/或資料之各種輸入及輸出。基頻子系統808亦可連接至記憶體804，記憶體804經組態以儲存用以促進無線裝置之操作的資料及/或指令，及/或提供用於使用者之資訊之儲存。
在實例無線裝置800中，PA 820之輸出被展示為匹配(經由各別匹配電路822)且路由至其各別雙工器824。可通過天線開關814將此等經放大及濾波信號路由至一天線816(或多個天線)以供傳輸。在一些實施例中，雙工器824可允許使用共同天線(例如，816)來同時地執行傳輸操作及接收操作。在圖8中，經接收信號被展示為路由至可包括(例如)低雜訊放大器(LNA)之「Rx」路徑(未圖示)。
數個其他無線裝置組態可利用本文中所描述之一或多個特徵。舉例而言，無線裝置無需為多頻帶裝置。在另一實例中，無線裝置可包括諸如分集天線之額外天線，以及諸如Wi-Fi、藍芽及GPS之額外連 接性特徵。
如本文中所描述，本發明之一或多個特徵可在實施於諸如涉及圖8之無線裝置之系統的系統中時提供數個優點。舉例而言，使用雙訊器而非雙工器可降低功率放大器與天線之間的信號路徑損耗，從而縮減成本、大小及熱產生且增加電池壽命。
可藉由如本文中所描述之各種蜂巢式頻帶來實施本發明之一或多個特徵。表1中列出此等頻帶之實例。將理解，可將該等頻帶中之至少一些劃分成子頻帶。亦將理解，可藉由不具有諸如表1之實例的指定之頻率範圍來實施本發明之一或多個特徵。如本文中所使用，可使用RF信號以係指在表1中所列出之頻帶中之任一者內的信號。
除非上下文另有清楚要求，否則貫穿描述及申請專利範圍，詞語「包含」及其類似者應被認作包括性意義，此相對於獨佔式或竭盡式意義；換言之，在「包括但不限於」之意義上。如本文中通常所使用之詞語「耦合」係指可直接連接或藉助於一或多個中間元件而連接之兩個或多於兩個元件。另外，當用於本申請案中時，詞語「本文中」、「上文」、「下文」及含有相似意思之詞語應係指本申請案之整體而非本申請案之任何特定部分。在上下文准許的情況下，使用單數數目或複數數目的本發明中之詞語亦可分別包括複數數目或單數數目。關於兩個或多於兩個項目之清單的詞語「或」，彼詞語涵蓋該詞語之所有以下解譯：該清單中之項目中之任一者、該清單中之所有項目，及該清單中之項目之任何組合。
實施例之以上詳細描述並不意欲為竭盡式的或將本發明限於上文所揭示之精確形式。雖然上文出於說明性目的而描述特定實施例及實例，但熟習相關技術者將認識到，在本發明之範疇內的各種等效修改係可能的。舉例而言，雖然以給定次序呈現處理程序或區塊，但替代實施例可以不同次序執行具有步驟之常式或使用具有區塊之系統，且可刪除、移動、添加、細分、組合及/或修改一些處理程序或區塊。可以多種不同方式實施此等處理程序或區塊中之每一者。又，雖然有時將處理程序或區塊展示為連續地執行，但此等處理程序或區塊可代替地並行地執行，或可在不同時間執行。
本文中所提供之教示可應用於其他系統，未必限於上文所描述之系統。可組合上文所描述之各種實施例之元件及動作以提供另外實施例。
雖然已描述一些實施例，但此等實施例已僅作為實例予以呈現，且並不意欲限制本發明之範疇。實際上，可以多種其他形式體現本文中所描述之新穎方法及系統；此外，在不脫離本發明之精神的情況下，可對本文中所描述之方法及系統的形式進行各種省略、取代及改變。隨附申請專利範圍及其等效者意欲涵蓋諸如在本發明之範疇及精神內的形式或修改。
115‧‧‧第一天線
125‧‧‧第二天線
200‧‧‧無線通信組態
201‧‧‧多工系統
210‧‧‧功率放大器(PA)控制器
211‧‧‧第一功率放大器
212‧‧‧第二功率放大器
220‧‧‧開關控制器
221‧‧‧開關
230‧‧‧功率放大系統
251‧‧‧第一雙工器
252‧‧‧第二雙工器
299‧‧‧路徑

Claims (20)

  1. 一種傳輸器系統，其包含：一功率放大系統，其包括經組態以在一第一蜂巢式頻帶下放大一信號之一第一功率放大器，及經組態以在一第二蜂巢式頻帶下放大一信號之一第二功率放大器；一開關，其耦合於該第二功率放大器之一輸出與一接地電位之間；及一控制器，其經組態以基於一頻帶選擇信號而控制該開關且啟用或停用該第一功率放大器及該第二功率放大器。
  2. 如請求項1之傳輸器系統，其中該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一傳輸頻帶而斷開該開關。
  3. 如請求項1之傳輸器系統，其中該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一接收頻帶而非一傳輸頻帶而閉合該開關。
  4. 如請求項1之傳輸器系統，其中該控制器經組態以基於該頻帶選擇信號而控制該功率放大系統之一頻帶選擇開關。
  5. 如請求項4之傳輸器系統，其中該開關及該頻帶選擇開關整合至一切換模組中。
  6. 如請求項5之傳輸器系統，其中該切換模組包括一單一晶片。
  7. 如請求項6之傳輸器系統，其中該開關耦合於該頻帶選擇開關之一輸出與該切換模組之一接地端子之間。
  8. 如請求項6之傳輸器系統，其中該開關耦合於該切換模組之一分流輸入端子與該切換模組之一接地端子之間。
  9. 如請求項1之傳輸器系統，其中該第一蜂巢式頻帶之一諧波位於 該第二蜂巢式頻帶內。
  10. 如請求項1之傳輸器系統，其中該第一蜂巢式頻帶包括全球行動電信系統(UMTS)頻帶17，且該第二蜂巢式頻帶包括UMTS頻帶4。
  11. 如請求項1之傳輸器系統，其中該第一蜂巢式頻帶包括全球行動電信系統(UMTS)頻帶17，且該第二蜂巢式頻帶包括全球行動通信系統(GSM)頻帶1900。
  12. 一種射頻(RF)模組，其包含：經組態以收納複數個組件之一封裝基板；及實施於該封裝基板上之一傳輸器系統，該傳輸器系統包括：一功率放大系統，其包括經組態以在一第一蜂巢式頻帶下放大一信號之一第一功率放大器，及經組態以在一第二蜂巢式頻帶下放大一信號之一第二功率放大器；一開關，其耦合於該第二功率放大器之一輸出與一接地電位之間；及一控制器，其經組態以基於一頻帶選擇信號而控制該開關且啟用或停用該第一功率放大器及該第二功率放大器。
  13. 如請求項12之RF模組，其中該RF模組為一前端模組(FEM)。
  14. 如請求項12之RF模組，其中該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一接收頻帶而非一傳輸頻帶而閉合該開關。
  15. 如請求項12之RF模組，其中該第一功率放大器及該第二功率放大器係藉由單獨晶片予以實施。
  16. 如請求項15之RF模組，其中該等單獨晶片耦合至該RF模組之單獨晶粒附接接地墊。
  17. 如請求項12之RF模組，其中耦合至該第一功率放大器之一輸出的該RF模組之一第一輸出端子與耦合至該第二功率放大器之一 輸出的一第二輸出端子在空間上分離。
  18. 一種無線裝置，其包含：經組態以產生一射頻(RF)信號之一收發器；與該收發器通信之一前端模組(FEM)，該FEM包括經組態以收納複數個組件之一封裝基板，該FEM進一步包括實施於該封裝基板上之一傳輸器系統，該傳輸器系統包括：一功率放大系統，其包括經組態以在一第一蜂巢式頻帶下放大一信號之一第一功率放大器，及經組態以在一第二蜂巢式頻帶下放大一信號之一第二功率放大器；一開關，其耦合於該第二功率放大器之一輸出與一接地電位之間；及一控制器，其經組態以基於一頻帶選擇信號而控制該開關且啟用或停用該第一功率放大器及該第二功率放大器；及與該FEM通信之一天線，該天線經組態以傳輸自該傳輸器系統接收的該信號之一經放大版本。
  19. 如請求項18之無線裝置，其中該控制器經組態以回應於該頻帶選擇信號將該第二蜂巢式頻帶指示為一接收頻帶而非一傳輸頻帶而閉合該開關。
  20. 如請求項18之無線裝置，其中該第一蜂巢式頻帶之一諧波位於該第二蜂巢式頻帶內。
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