TWI474630B - 射頻前端和電路 - Google Patents

Description

射頻前端和電路

本發明總地涉及無線通信，並且更具體地涉及射頻收發器。

已知通信系統支援無線和/或有線連接的通信裝置間的無線和有線通信。這些通信系統的範圍從國家和/或國際蜂窩電話系統到網際網路甚至到點對點家用無線網路。各種類型的通信系統可分別創建，並根據一種或多種通信標準運行。例如，無線通信系統可以根據一種或多種標準運行，這些標準包括但不限於IEEE802.11、藍牙、高級移動電話服務(AMPS)、數位AMPS、移動通信全球系統(GSM)、碼分多址(CDMA)、本地多點分散式系統(LMDS)、多通道多點分散式系統(MMDS)、射頻標識(RFID)、增強型分組無線通信業務(EDGE)、通用分組無線業務(GPRS)、WCDMA、長期演進(LTE)、微波存取全球互通(WiMAX)和/或其變型。

根據無線通信系統的類型，無線通信裝置(例如蜂窩電話、雙向無線電、個人數位助手(PDA)、個人電腦(PC)、手提電腦、家庭娛樂設備、RFID讀卡器、RFID標籤等)與其他無線通信裝置直接或間接通信。對於直接通信(又稱為點對點通信)，參與的無線通信裝置將它們的接收器和發射器調諧到相同的頻道(例如無線通信系統的多個射頻載波中的一個或一些系統特定的射頻頻率)並通過這些頻道通信。對於間接無線通信，每個無線通信裝置與相關基站(例如用於蜂窩服務)和/或通過分配的頻道與相關接入點(例如用於家庭內或建築物內的無線網路)直接通信。為了完成無線通 信裝置間的通信鏈結，相關基站和/或相關接入點通過系統控制器、通過公共交換電話網、通過網際網路和/或通過一些其他廣域網相互直接通信。

對於每個參與無線通信的無線通信裝置，它包括內置無線電收發器(即接收器和發射器)或與相關無線電收發器相連(例如用於家庭和/或建築物內無線通信網路的基站、RF數據機等)。已知接收器與天線相連並包括低雜訊放大器、一個或多個中頻級(stage)、濾波級和資料恢復級。低雜訊放大器通過天線接收入站RF信號然後將其放大。一個或多個中頻級將放大的RF信號與一個或多個本地振盪混合，從而將放大的RF信號轉換為基帶信號或中頻信號。濾波級濾波基帶信號或中頻信號以衰減不需要的帶外信號，從而生成濾波的信號。資料恢復級根據特定的無線通信標準恢復濾波的信號中的資料。

已知發射器包括資料調製級、一個或多個中頻級以及功率放大器。資料調製級根據特定的無線通信標準將資料轉換為基帶信號。一個或多個中頻級將基帶信號與一個或多個本地振盪混合以產生RF信號。功率放大器放大RF信號，然後通過天線將其發射。

為了實施無線電收發器，無線通信裝置包括多個積體電路和多個分立組件。圖1示出了支持2G和3G蜂窩電話協定的無線通信裝置的一個例子。如圖所示，無線通信裝置包括基帶處理IC、電源管理IC、無線電收發器IC、發射/接收(T/R)開關、天線以及多個分立元件。分立元件包括表面聲波(SAW)濾波器、功率放大器、雙工器、電感器和電容器。這些分立元件增加了無線通信裝置的材料成本，但是它們並不是實現2G和3G協定的精確性能需求所必須的。

隨著積體電路工藝技術的發展，無線通信裝置製造商希望無線收發器IC製造商根據IC製造工藝的進步更新它們的IC。例如，由於製造工藝過程的改變(例如使用更小的電晶體型號)，針對更新 的製造工藝過程重新設計無線收發器IC。由於大多數數位電路隨著IC製造工藝過程而縮小，IC數位部分的重新設計是一個相對簡單的過程。但是，由於大多數類比電路(例如電感器、電容器等)不隨IC過程而縮小，類比部分的重新設計不是一個簡單的任務。因此，無線收發器IC製造商投入了巨大努力來生產使用更新IC製造工藝過程的IC。

本發明提供一種裝置和操作方法，並在以下附圖說明和具體實施方式部分以及權利要求中給出進一步的描述。

根據本發明的一方面，射頻前端包括：天線調諧單元，所述天線調諧單元可操作地耦合到天線，並且用於基於天線調諧信號調諧所述天線的操作特性；雙工器，所述雙工器可操作地耦合到所述天線調諧單元，並且用於提供出站無線信號與入站無線信號之間的電氣分離(electrical isolation)；平衡網路，所述平衡網路可操作地耦合到所述雙工器，並且用於建立基本上匹配所述天線的阻抗；以及處理模組，所述處理模組用於估計所述天線的所述阻抗，以產生估計天線阻抗；以及基於所述估計天線阻抗生成所述天線調諧信號。

優選地，所述射頻前端還包括：所述處理模組用於基於所述雙工器的電氣性能特性生成平衡網路調諧信號；以及所述平衡網路基於所述平衡網路調諧信號建立所述阻抗，其中所述處理模組在所述平衡網路建立所述阻抗之後估計所述天線的所述阻抗。

優選地，所述天線調諧單元包括以下的至少一個：可調諧電阻器-電容器-電感器網路；以及可調諧電容器-電感器網路。

優選地，所述射頻前端還包括：查找表模組，所述查找表模組可操作地耦合來：接收所述天線調諧信號；基於所述天線調諧信號訪問天線設定；以及提供所述天線設定到所述天線調諧單元，其中所述天線的所述操作特性包括帶寬、品質因數、增益、 中心頻率以及頻率回應的至少一個。

優選地，所述射頻前端還包括：功率放大器，所述功率放大器可操作地耦合來放大上變頻信號，以產生所述出站無線信號；以及低雜訊放大器，所述低雜訊放大器可操作地耦合來放大所述入站無線信號。

優選地，所述射頻前端還包括：前端模組，所述前端模組包括所述天線調諧單元、所述雙工器，以及所述平衡網路；以及包括所述處理模組的片上系統模組。

根據一個方面，一種射頻前端，包括：雙工器，所述雙工器可操作地耦合到天線，其中所述雙工器用於提供出站無線信號與入站無線信號之間的電氣分離；低雜訊放大器(LNA)，所述低雜訊放大器可操作地耦合來放大所述入站無線信號；LNA旁路電路，所述LNA旁路電路用於當所述射頻前端處於第一模式時將所述入站無線信號傳遞到所述LNA，並且當所述射頻前端處於第二模式時旁路所述LNA；以及選通(gated)平衡網路，所述選通平衡網路可操作地耦合到所述雙工器，其中所述選通平衡網路用於：當所述射頻前端處於第三模式時，建立基本上匹配所述天線的阻抗；以及當所述射頻前端處於所述第一或第二模式之一時，建立相對於所述天線的所述阻抗較低的阻抗。

優選地，所述射頻前端還包括：當所述入站無線信號依照時分雙工(TDD)協議時，所述第一模式對應於所述射頻前端的接收模式；當所述出站無線信號依照TDD協定時，所述第二模式對應於所述射頻前端的發射模式；當所述入站和出站無線信號依照頻分雙工(FDD)協議時，所述第三模式對應於所述射頻前端的收發模式。

優選地，所述射頻前端還包括：處理模組，所述處理模組用於基於所述雙工器的電氣性能特性生成平衡網路調諧信號；並且所述平衡網路基於所述平衡網路調諧信號建立基本上匹配所述天 線的所述阻抗的所述阻抗。

優選地，所述射頻前端還包括：功率放大器，所述功率放大器可操作地耦合來放大上變頻信號，以產生出站無線信號。

優選地，所述可調諧平衡網路包括以下至少之一：帶有短路開關的可調諧電阻器-電容器網路；帶有短路開關的可調諧電感器-電容器網路；以及帶有短路開關的可調諧電阻器-電感器-電容器網路。

優選地，所述射頻前端還包括：前端模組，所述前端模組包括所述雙工器和所述選通平衡網路；以及包括所述LNA和LNA旁路電路的片上系統模組。

根據一個方面，一種電路包括：低雜訊放大器(LNA)，所述低雜訊放大器可操作地耦合來放大入站無線信號，以產生放大的入站無線信號，其中所述入站無線信號接收自雙工器；以及處理模組，所述處理模組可操作地耦合來：基於所述雙工器的電氣性能特性生成平衡網路調諧信號；發送所述平衡網路調諧信號到平衡網路，其中所述平衡網路建立基本上匹配天線的阻抗；在所述平衡網路建立基本上匹配天線的阻抗之後，估計所述天線的阻抗以產生估計天線阻抗；基於所述估計天線阻抗生成天線調諧信號；以及發送所述天線調諧信號到天線調諧單元，其中所述天線調諧單元基於天線調諧信號調諧所述天線的操作特性。

優選地，所述處理模組進一步用於：確定射頻前端的模式；當所述模式為第一模式時：生成LNA導通信號(pass signal)；發送所述LNA導通信號到LNA旁路電路，所述LNA旁路電路將所述入站無線信號傳遞到所述LNA；生成低阻抗信號；以及將所述低阻抗信號發送到所述平衡網路，以使所述平衡網路建立相對於所述天線的所述阻抗較低的阻抗；當所述模式為第二模式時：生成LNA旁路信號；發送所述LNA旁路信號到所述LNA旁路電路，所述LNA旁路電路分流所述LNA；生成所述低阻抗信號；以及發 送所述低阻抗信號到所述平衡網路；以及當所述模式為第三模式是：生成LNA導通信號；發送所述LNA導通信號到LNA旁路電路，所述LNA旁路電路將所述入站無線信號傳遞到LNA；生成平衡阻抗信號；以及發送所述平衡阻抗信號到所述平衡網路，以使所述平衡網路建立基本上匹配所述天線的所述阻抗的所述阻抗。

優選地，所述電路還包括：當所述入站無線信號依照時分雙工(TDD)協議時，所述第一模式對應於所述射頻前端的接收模式；當所述出站無線信號依照TDD協定時，所述第二模式對應於所述射頻前端的發射模式；當所述入站和出站無線信號依照頻分雙工(FDD)協議時，所述第三模式對應於所述射頻前端的收發模式。

根據一個方面，一種前端模組，包括：天線調諧單元，所述天線調諧單元可操作地耦合到天線，並且用於基於天線調諧信號調諧所述天線的操作特性；雙工器，所述雙工器可操作地耦合到所述天線調諧單元，並且用於提供出站無線信號與入站無線信號之間的電氣分離；以及平衡網路，所述平衡網路可操作地耦合到所述雙工器，並且用於基於平衡網路調諧信號建立基本上匹配所述天線的阻抗。

優選地，所述天線調諧單元包括以下的至少一個：可調諧電阻器-電容器-電感器網路；以及可調諧電容器-電感器網路。

優選地，所述射頻前端還包括：查找表模組，所述查找表模組可操作地耦合來：接收所述天線調諧信號；基於所述天線調諧信號訪問天線設定；以及提供所述天線設定到所述天線調諧單元，其中所述天線的所述操作特性包括帶寬、品質因數、增益、中心頻率以及頻率回應的至少一個。

優選地，所述前端模組還包括：功率放大器，所述功率放大器可操作地耦合來放大上變頻信號，以產生出站無線信號。

優選地，所述前端模組還包括：所述平衡網路用於：當所述前端模組處於所述第三模式時，建立基本上匹配所述天線的所述 阻抗的所述阻抗；以及當所述前端模組處於所述第一或第二模式之一時，建立相對於所述天線的所述阻抗較低的阻抗。

優選地，所述前端模組還包括：當所述入站無線信號依照時分雙工(TDD)協議時，所述第一模式對應於所述射頻前端的接收模式；當所述出站無線信號依照TDD協定時，所述第二模式對應於所述射頻前端的發射模式；當所述入站和出站無線信號依照頻分雙工(FDD)協議時，所述第三模式對應於所述射頻前端的收發模式。

本發明的各種優點、各個方面和創新特徵以及具體實施例的細節，將在以下的說明書和附圖中進行詳細介紹。

10‧‧‧可擕式計算通信設備

12‧‧‧片上系統(SOC)

14‧‧‧前端模組(FEM)

18‧‧‧無表面聲波(SAW-less)接收器部

20‧‧‧無SAW發射器部

22‧‧‧基帶處理單元

24‧‧‧處理模組

26‧‧‧電源管理單元

28‧‧‧接收器(RX)射頻(RF)到中頻(IF)部

30‧‧‧接收器(RX)IF到基帶(BB)部

32‧‧‧變頻帶通濾波器(FTBPF)

34-36‧‧‧功率放大器(PA)

38-40‧‧‧接收器-發射器(RX-TX)分離模組

42-44‧‧‧天線調諧單元(ATU)

46‧‧‧頻帶(FB)開關

50‧‧‧前端模組(FEM)

52‧‧‧片上系統(SOC)

54‧‧‧天線調諧單元(ATU)

180‧‧‧片上系統(SOC)

182‧‧‧前端模組(FEM)

190‧‧‧片上系統(SOC)

192‧‧‧前端模組(FEM)

810‧‧‧前端模組

812‧‧‧片上系統模組

814‧‧‧功率放大器模組(PA)

816‧‧‧雙工器

817‧‧‧感應電路

818‧‧‧可調諧平衡網路

820‧‧‧檢測器模組

822‧‧‧處理模組

823‧‧‧調諧信號

826‧‧‧天線

829‧‧‧檢測器模組

830‧‧‧前端模組

832‧‧‧片上系統模組

834‧‧‧天線

835‧‧‧出站無線信號

836‧‧‧功率放大器模組(PA)

837‧‧‧入站無線信號

838‧‧‧雙工器

840‧‧‧天線調諧單元(ATU)

841‧‧‧天線調諧信號

842‧‧‧平衡網路

844‧‧‧查找表(LUT)

846‧‧‧處理模組

847‧‧‧天線設定

848‧‧‧峰值檢測器

850‧‧‧調諧引擎

852‧‧‧低雜訊放大器

860‧‧‧前端模組(FEM)

862‧‧‧SOC

864‧‧‧天線

866‧‧‧功率放大器模組(PA)

868‧‧‧選通平衡網路

870‧‧‧雙工器

872‧‧‧峰值檢測器

874‧‧‧處理模組

875‧‧‧LNA旁路電路

876‧‧‧低雜訊放大器

890‧‧‧前端模組(FEM)

892‧‧‧SOC

896‧‧‧功率放大器模組(PA)

898‧‧‧雙工器

900‧‧‧平衡網路

902‧‧‧峰值檢測器

904‧‧‧調諧引擎

906‧‧‧檢測模組

908‧‧‧低雜訊放大器模組(LNA)

910‧‧‧前端模組(FEM)

912‧‧‧SOC模組

916‧‧‧功率放大器模組(PA)

918‧‧‧雙工器

920‧‧‧平衡網路

921‧‧‧分離調節信號

922‧‧‧峰值檢測器

924‧‧‧低雜訊放大器模組(LNA)

926‧‧‧處理模組

928‧‧‧發射功率電平

841-843‧‧‧電阻性元件

845-847‧‧‧電容性元件

849-855‧‧‧低壓開關元件

871‧‧‧第一繞組

873‧‧‧第二繞組

875‧‧‧第三繞組

877‧‧‧補償模組

880‧‧‧小信號平衡網路

882‧‧‧大信號平衡網路

1002‧‧‧峰值檢測器

1010‧‧‧前端模組(FEM)

1012‧‧‧SOC模組

1014‧‧‧功率放大器模組(PA)

1016‧‧‧雙工器

1018‧‧‧平衡網路

1020‧‧‧處理模組

1022‧‧‧低雜訊放大器模組(LNA)

1030‧‧‧平衡網路

1032‧‧‧阻抗上變頻器

1034‧‧‧基帶阻抗電路

396-402‧‧‧基帶阻抗(Z_BB (s))

404‧‧‧時鐘發生器

1042、1044‧‧‧阻抗上變頻器

1046、1048‧‧‧對應基帶阻抗(Zbb)

930‧‧‧前端模組(FEM)

932‧‧‧SOC

936‧‧‧功率放大器模組(PA)

940‧‧‧低雜訊放大器模組(LNA)

950‧‧‧前端模組(FEM)

952‧‧‧LNA

954‧‧‧功率放大器模組(PA)

956‧‧‧雙工器

958‧‧‧平衡網路

980‧‧‧變壓器

990‧‧‧前端模組(FEM)

992‧‧‧LNA

994‧‧‧功率放大器

995‧‧‧音(tone)

996‧‧‧雙工器

997‧‧‧調諧信號

998‧‧‧音注(tone injection)模組

1000‧‧‧平衡網路

1004‧‧‧處理模組

1006‧‧‧低雜訊放大器模組(LNA)

1008‧‧‧基帶處理單元

圖1是現有技術無線通信設備的示意性框圖；圖2是依照本發明的可擕式計算通信設備的實施方案的示意性框圖；圖3是依照本發明的可擕式計算通信設備的另一實施方案的示意性框圖；圖4是依照本發明的可擕式計算通信設備的另一實施方案的示意性框圖；圖5是依照本發明的可擕式計算通信設備的另一實施方案的示意性框圖；圖6是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的實施方案的示意性框圖；圖7是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的實施方案的示意性框圖；圖8是依照本發明的前端模組(FEM)和LNA每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖9是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖； 圖10是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖11是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖12是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖13是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖14是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖15是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖16是依照本發明在2G TX模式中前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的實施方案的示意性框圖；圖17是依照本發明在2G RX模式中前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的實施方案的示意性框圖；圖18是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖19是依照本發明的小信號平衡網路的實施方案的示意性框圖；圖20是依照本發明的大信號平衡網路的實施方案的示意性框圖；圖21是依照本發明的前端模組(FEM)和LNA每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖22是依照本發明的阻抗的實施方案的示意性框圖；圖23是依照本發明的阻抗的另一實施方案的示意性框圖；圖24是依照本發明的平衡網路的實施方案的示意性框圖；圖25是依照本發明的平衡網路的另一實施方案的示意性框 圖；圖26是依照本發明用於時控平衡網路的時鐘發生器的實施方案的示意性框圖；圖27是依照本發明圖25的平衡網路的操作實施例的圖；圖28是依照本發明的平衡網路的另一實施方案的示意性框圖；圖29是依照本發明的每個前端模組(FEM)的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖30是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖31是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖32是依照本發明的前端模組(FEM)和LNA的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖33是依照本發明的前端模組(FEM)和LNA的每個的部分的等效電路的實施方案的示意性框圖；圖34是依照本發明的變壓器巴倫(balun)的實施方案的示意性框圖；圖35是依照本發明的變壓器巴倫的實施的實施例的圖；圖36是依照本發明的變壓器巴倫的實施的另一實施例的圖；圖37是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖；圖38是依照本發明的前端模組(FEM)和SOC模組的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。

圖2是可擕式計算通信設備10的實施方案的示意性框圖，可擕式計算通信設備10包含在片上系統(SOC)12和前端模組(FEM)14。可擕式計算通信設備10可以是能由人攜帶，能至少部 分地由電池供電的任何設備，包含射頻收發器(例如，射頻(RF)和/或微米波(MMW))並且執行一個或多個軟體應用。例如，可擕式計算通信設備10可以是蜂窩電話、膝上型電腦、個人數位助理、視頻遊戲控制臺、視頻遊戲機、個人娛樂單元、平板電腦等。

SOC 12包含無表面聲波(SAW-less)接收器部18、無SAW發射器部20、基帶處理單元22、處理模組24和電源管理單元26。SAW接收器部18包含接收器(RX)射頻(RF)到中頻(IF)部28和接收器(RX)IF到基帶(BB)部30。RX RF到IF部28還包含一個或多個變頻帶通濾波器(FTBPF)32。

處理模組24和基帶處理單元22可以是單個處理設備、分開的處理設備或多個處理設備。這樣的處理設備可以是微處理器、微控制器、數位信號處理器、微型電腦、中心處理單元、現場可編程閘陣列、可編程邏輯設備、狀態機、邏輯電路、類比電路、數位電路，和/或基於電路的硬編碼和/或操作說明操縱信號(類比和/或數位)的任何設備。處理模組24和/或基帶處理單元22可以具有關聯記憶體和/或記憶元件，其可以是單個存儲設備、多個存儲設備，和/或處理模組24的嵌入電路。這樣的存儲設備可以是唯讀記憶體、隨機存取記憶體、易失記憶體、非易失記憶體、靜態記憶體、動態記憶體、快閃記憶體、快取記憶體，和/或存儲數位資訊的任何設備。注意，如果處理模組24和/或基帶處理單元22包含多於一個處理設備，則處理設備可以集中排布(例如，經由有線和/或無線匯流排結構直接耦合到一起)或者可分散排布(例如，經由區域網路和/或廣域網路經由間接耦合的雲計算)。還要注意，當處理模組24和/或基帶處理單元22經由狀態機、類比電路、數位電路，和/或邏輯電路實施其功能的一個或多個時，存儲相應操作說明的記憶體和/或記憶體元件可以嵌入或外接於包括狀態機、類比電路、數位電路，和/或邏輯電路的電路內，或外部。還應注意，記憶體元件存儲、且處理模組24和/或基帶處理單元22執行 與至少一幅附圖中所示的至少一些步驟和/或功能相關的硬編碼和/或操作指令。

前端模組(FEM)14包含多個功率放大器(PA)34-36、多個接收器-發射器(RX-TX)分離模組38-40、多個天線調諧單元(ATU)42-44，以及頻帶(FB)開關46的一個或多個。注意，FEM14可以包括不止兩條路徑Pas 34-36(其中RX-TX分離模組38-40以及ATU 42-44與FB開關46相連)或可以包括單條路徑。例如FEM14可以包括一條用於2G(第二代)蜂窩服務的路徑、一條用於3G(第三代)蜂窩服務的路徑和第三條用於無線局域網(WLAN)服務的路徑。當然，FEM 14中還存在很多其他示例性路徑組合來支援一個或多個無線通信標準(例如IEEE802.11、藍牙、移動通信全球系統(GSM)、碼分多址(CDMA)、射頻標識(RFID)、增強型分組無線通信業務(EDGE)、通用分組無線業務(GPRS)、WCDMA、高速下行分組接入(HSDPA)、高速上行分組接入(HSUPA)、長期演進(LTE)、WiMAX(微波存取全球互通)和/或其變型)。

操作的實施例中，處理模組24執行要求資料的無線傳輸的一個或多個功能。該情形中，處理模組24提供出站資料(例如，語音、文本、聲頻、視頻、圖像等)到基帶處理單元或模組22。基帶處理單元或模組22根據一個或多個無線通信標準(例如GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、IEEE802.11、藍牙、紫蜂、通用移動電信系統(UMTS)、長期演進(LTE)、IEEE802.16、資料優化改進(EV-DO)等)將出站資料轉換為一個或多個出站符號流。這種轉換包括以下至少一項：加擾、刪餘(puncturing)、編碼、交錯、星座映射、調製、擴頻、跳頻、波束成形、空時分組編碼、空頻分組編碼、頻域-時域轉換和/或數位基帶-中頻轉換。注意，基帶處理單元22將出站資料轉換為單個出站符號流，以實現單輸入單輸出(SISO)通信和/或多輸入單輸出(MISO)通信，並將出站資料轉換為多個出站符號流，以實現單輸 入多輸出(SIMO)和多輸入多輸出(MIMO)通信。

基帶處理單元22提供一個或多個出站符號流到無SAW發射器部20，無SAW發射器部20將出站符號流(一個或多個)轉換成一個或多個出站RF或MMW信號。無SAW收發器部20可以包含直接轉換拓撲(例如，基帶或近基帶符號流到RF信號的直接轉換)或者超外差(super heterodyne topology)拓撲(例如，將基帶或近基帶符號流轉換為IF信號，並然後轉換IF信號為RF信號)。

對於直接轉換，無表面聲波發射器部20可以具有基於笛卡爾的拓撲、基於偏振(polar-based)的拓撲或基於混合偏振-笛卡爾的拓撲。在基於笛卡爾的拓撲中，無表面聲波發射器部20將所述一個或多個出站符號流的同相和正交分量(例如分別為A₁ (t)cos(ω_BB (t)+Φ_I (t))和A_Q (t)cos(ω_BB (t)+Φ_Q (t)))與一個或多個發射端本地振盪(TX LO)的同相和正交分量(例如分別為cos(ω_RF (t))和sin(ω_RF (t)))混合以產生混合的信號。FTBPF組合和濾波該混合的信號以產生一個或多個出站上變頻信號(例如A(t)cos(ω_BB (t)+Φ(t)+ω_RF (t)))。功率放大器驅動器(PAD)模組放大出站上變頻信號以產生預先功率放大的(pre-PA)出站RF信號。

在基於相位偏振的拓撲中，無表面聲波發射器部20包括用於產生出站符號流的振盪(例如根據相位資訊(+/-△Φ[相移]和/或Φ(t)[相位調製]進行調節的cos(ω_RF (t)))的振盪器。得到的調節的振盪(例如cos(ω_RF (t)+/-△Φ)或cos(ω_RF (t)+Φ(t)))可以進一步由出站符號流的幅度資訊(例如A(t)[幅度調製])來調節，以產生一個或多個上變頻的信號(例如A(t)cos(ω_RF (t)+/-△Φ)或A(t)cos(ω_RF (t)+Φ(t)))。功率放大器驅動器(PAD)模組放大出站上變頻信號以產生預先功率放大的出站RF信號。

在基於頻率偏振的拓撲中，無表面聲波發射器部20包括用於產生出站符號流的振盪(例如根據頻率資訊(例如+/-△f[頻移]和/或f(t)[頻率調製]進行調節的cos(ω_RF (t)))的振盪器。得到的調節的振 盪(例如cos(ω_RF (t)+/-△f)或cos(ω_RF (t)+f(t)))可以進一步由出站符號流的幅度資訊(例如A(t)[幅度調製])來調節，以產生一個或多個上變頻的信號(例如A(t)cos(ω_RF (t)+/-△f)或A(t)cos(ω_RF (t)+f(t)))功率放大器驅動器(PAD)模組放大出站上變頻信號以產生預先功率放大的出站RF信號。

在基於混合偏振-笛卡爾的拓撲中，無表面聲波發射器部20將出站符號流的相位資訊(例如cos(ω_BB (t)+/-△Φ)或cos(ω_BB (t)+Φ(t)))和幅度資訊(例如A(t))分開。無表面聲波發射器部20將所述一個或多個出站符號流的同相和正交分量(例如分別為cos(ω_BB (t)+ΦI(t))和cos(ω_BB (t)+ΦQ(t)))與一個或多個發射端本地振盪(TXLO)的同相和正交分量(例如分別為cos(ω_RF (t))和sin(ω_RF (t)))混合以產生混合的信號。功率放大器驅動器(PAD)模組放大標準化的出站上變頻信號並將幅度資訊(例如A(t))注入標準化的出站上變頻信號以產生預先功率放大的(pre-PA)出站RF信號(例如A(t)cos(ω_RF (t)+Φ(t)))。

對於超外差拓撲，無表面聲波發射器部20包括基帶(BB)-中頻(IF)部和IF-射頻(RF)部。BB-IF部可以是基於偏振的拓撲、基於笛卡爾的拓撲、基於混合偏振-笛卡爾的拓撲或上變頻出站符號流的混合級。在前三個例子中，BB-IF部生成IF信號(例如A(t)cos(ω_IF (t)+Φ(t)))，IF-RF部包括混合級、濾波級和功率放大器驅動器(PAD)，以產生預先功率放大的出站RF信號。

當BB-IF部包括混合級時，IF-RF部可以具有基於偏振的拓撲、基於笛卡爾的拓撲或基於混合偏振-笛卡爾的拓撲。在這種情況下，BB-IF部將出站符號流(例如A(t)cos((ω_BB (t)+Φ(t)))轉換為中頻符號流(例如A(t)cos(ω_IF (t)+Φ(t)))。IF-RF部將IF符號流轉換為預先功率放大的出站RF信號。

無表面聲波發射器部20向前端模組(FEM)14的功率放大器模組(PA)34-36輸出預先功率放大的出站RF信號。PA 34-36包括於 放大的預先功率放大的RF信號串聯和/或並聯連接的一個或多個功率放大器，以產生出站RF信號。注意，PA 34-36的參數(例如增益、線性度、帶寬、效率、雜訊、輸出動態範圍、轉換速率、上升速率、置位元時間、超調量、穩定因數等)可以根據從基帶處理單元22和/或處理模組24接收的控制信號進行調節。例如，由於發射條件改變(例如通道相應改變、TX單元和RX單元間的距離改變、天線屬性改變等)，SOC 12的處理源(例如BB處理單元22和/或處理模組24)監視發射條件變化並調節PA 34-36的屬性以優化性能。該確定並不是獨立做出的；例如，可以根據前端模組其他能被調節的參數(例如ATU 42-44、RX-TX分離模組38-40)做出，從而優化RF信號的發射和接收。

RX-TX分離模組38-40(可以是雙工器、迴圈器(circulator)或變壓器巴侖或其他利用共用天線提供TX信號和RX信號的分離的裝置)衰減出站RF信號。RX-TX分離模組38-40可以根據從SOC 12的基帶處理單元和/或處理模組24接收的控制信號調節它對出站RF信號的衰減。例如，當發射功率相對很低時，可以調節RX-TX分離模組38-40減小它對TX信號的衰減。

對天線調諧單元(ATU)42-44進行調諧以提供所期望的與天線16大致匹配的阻抗。調諧後，ATU 42-44將來自RX-TX分離模組38-40的衰減的TX信號提供給天線16以便發射。注意，可以持續或定時調節ATU 42-44以便跟蹤天線16的阻抗變化。例如，基帶處理單元22和/或處理模組24可以檢測天線16的阻抗變化，並根據所檢測到的變化向ATU 42-44提供控制信號，使其相應地改變自己的阻抗。

在該實例中，無表面聲波發射器部20具有兩個輸出：一個用於第一頻帶，另一個用於第二頻帶。上述討論關注的是出站資料向單個頻帶(例如850MHz、900MHz等)的出站RF信號的轉換過程。該過程與出站資料向其他頻帶(例如1800MHz、1900MHz、 2100MHz、2.4GHz、5GHz等)的RF信號的轉換相似。注意，使用單個天線16時，無表面聲波發射器20生成其他頻帶內後其他頻帶的出站RF信號。FEM14的頻帶(FB)開關46將天線16與無表面聲波發射器輸出路徑的合適的輸出連接。FB開關46從基帶處理單元22和/或處理模組24接收控制資訊，用以選擇路徑來連接天線16。

天線16還接收一個或多個入站RF信號，並通過頻帶(FB)開關46將它們提供給ATU 42-44其中之一。ATU 22-24將入站RF信號提供給RX-TX分離模組38-40，RX-TX分離模組38-40將該信號路由給SOC12的接收器(RX)RF-IF部。RX RF-IF部28將入站RF信號(例如A(t)cos(ω_RF (t)+Φ(t)))轉換為入站IF信號(例如AI(t)cos(ω_IF (t)+Φ_I (t))和A_Q (t)cos(ω_IF (t)+Φ_Q (t)))。RX RF-IF部28的各種實施例將在其他附圖中說明。

RX IF-BB部30將入站IF信號轉換為一個或多個入站符號流(例如A(t)cos(ω_BB (t)+Φ(t)))。此時，RX IF-BB部30包括混頻部和組合&濾波部。混頻部將入站IF信號與第二本地振盪(例如LO2=IF-BB，其中BB的範圍可以是零到幾MHz)混合以產生I和Q混頻信號。組合&濾波部進行組合(例如將混頻信號相加到一起-包括和數分量和差分分量)，然後將組合的信號濾波以大幅衰減和數分量，並通過基本未衰減的差分分量作為入站符號流。

基帶處理單元22根據一個或多個無線通信標準(例如GSM、CDMA、WCDMA、HSUPA、HSDPA、WiMAX、EDGE、GPRS、IEEE802.11、藍牙、紫蜂、通用移動電信系統(UMTS)、長期演進(LTE)、IEEE802.16、資料優化改進(EV-DO)等)將入站符號流轉換為入站資料(例如語音、文本、音頻、視頻、圖形等)。這種轉化可以包括以下至少一項：數位中頻-基帶轉換、時域-頻域轉換、空-時分組解碼、空-頻分組解碼、解調、擴頻解碼、跳頻解碼、波束成形解碼、星座解映射、解交錯、解碼、解刪餘和/或解擾。注意， 處理模組24將單個入站符號流轉換為入站資料，以實現單輸入單輸出(SISO)通信和/或多輸入單輸出(MISO)通信，並將多個入站符號流轉換為入站資料，以實現單輸入多輸出(SIMO)和多輸入多輸出(MIMO)通信。

電源管理單元26集成於SOC 12中以執行各種功能。這些功能包括監視電源連接和電池充電、在必要時給電池充電、控制給SOC 12的其他元件供電、生成供電電壓、關閉不必要的SOC模組、控制SOC模組的睡眠模式和/或提供即時時鐘。為了給電源供電電壓的生成提供便利，電源管理單元26可以包括一個或多個切換模式供電電源和/或一個或多個線性穩壓器。

使用這種可擕式計算通信設備10，可以淘汰昂貴且分散的片外元件(例如SAW濾波器、雙工器、電感器和/或電容器)，並可以將它們的功能包含於在單個裸片上實現的前端模組(FEM)14中。另外，無SAW接收器部和無SAW發射器部為淘汰分散的片外元件提供了便利。

圖3是可擕式計算通信設備10的另一實施方案的示意性框圖，所述可擕式計算通信設備10包含片上系統(SOC)52，以及另一實施方案的前端模組(FEM)50。SOC 52包含電源管理單元26、無SAW接收器部18、無SAW發射器部20、基帶處理單元22，並且可以還包含處理模組。FEM 50包含多個功率放大器模組(PA)34-36、多個RX-TX分離模組38-40，以及至少一個天線調諧單元(ATU)54。

該實施方案中，SOC 52用於並行支持兩個或多個無線通信(例如，蜂窩電話呼叫和WLAN通信和/或藍牙通信)。因此，無SAW發射器20按照參考圖2和/或參考以下一幅或多幅附圖所描述的方式生成兩種(或多種)不同頻帶的出站RF信號。可以將這些不同頻率的出站RF信號中的第一種提供給FEM 50的PAs 34-36其中之一，並將其他的出站RF信號提供給其他PA 34-36。TX-RX分離 模組38-40中每一個的功能如同參考圖2所描述的以及將要參考以下附圖中至少一幅進行描述的。根據來自SOC 52的控制信號進行調諧的ATU 54為天線16提供用於發射的兩種出站RF信號。

天線16也接收兩個或多個不同頻帶入站RF信號，將其提供到ATU 54。ATU 54可以包括用於分離這兩種入站RF信號並分離每種分離信號的阻抗匹配電路(例如一個或多個LC電路)的分流器(splitter)；用於分離信號並分離阻抗匹配電路的巴倫變壓器；或這兩種信號的阻抗匹配電路，其中這兩種信號提供給RX-TX分離模組38-40。

RX-TX分離模組38-40的每個均為頻帶依賴性的，使得每它們僅各自的頻帶(例如，850-900MHz和1800-1900MHz)內傳送入站和出站RF信號。如此，第一TX-RX分離模組38-40提供第一頻帶入站RF信號到的無SWA RX部18的第一輸入，並且第二TX-RX分離模組38-40提供第二頻帶入站RF信號到的無SWA RX部18的第二輸入。無SAW RX部18按照已參考圖2描述的和/或將要參考以下至少一幅附圖進行描述的方法處理入站RF信號以產生第一入站資料和第二入站資料。

圖4是可擕式計算通信設備的另一實施方案的示意性框圖，所述可擕式計算通信設備包含耦合到前端模組(FEM)182的的片上系統(SOC)180。SOC 180包含多個無SAW接收器部(僅示出接收器部的LNA和變頻帶通濾波器(FTBPF))、多個無SAW發射器部(僅示出功率放大器驅動(PAD))、處理模組、基帶處理模組(未示出或包含在處理模組中)，以及電源管理單元(未示出)。

FEM 182包含低頻帶(LB)路徑、高頻帶(HB)路徑和頻帶開關(FB SW)。LB路徑包含功率放大器模組(PA)、低帶阻抗級(LBZ)、低帶低通濾波器(LB LPF)、開關(SW)、發射-接收分離模組(TX-RX ISO)(例如，雙工器)、第二開關(SW)，以及天線調諧單元(ATU)。HB路徑包含功率放大器模組(PA)、高帶阻抗級(HB Z)、高帶低通 濾波器(HB LPF)、開關(SW)、發射-接收分離模組(TXRX ISO)(例如，雙工器)、第二開關(SW)，以及天線調諧單元(ATU)。注意，低帶路徑可以用於支援低帶GSM、EDGE，和/或WCDMA無線通信，並且高帶路徑可以被用於支援高帶GSM、EDGE，和/或WCDMA無線通信。

如上所述和/或如同將要參考以下至少一幅附圖進行描述的，SOC 180用於輸出預PA的出站RF信號並用於輸入入站RF信號。FEM 182經由LB路徑或HB路徑接收預-PA出站RF信號並經由相應的PA模組將它們放大。阻抗級(LB Z或HB Z)在PA模組的輸出上提供期望負載，並耦合到低通濾波器(LB LPF或HP LPF)。LPF濾波出站RF信號。基於開關(SW)的配置，將出站RF信號提供到TX-RX IS0模組或到ATU。如果開關將LPF耦合到TX-RX IS0模組，則TX-KX模組在將出站RF信號提供到ATU之前衰減出站RF信號。ATU的功能如上所述和/或將參考以下至少一幅附圖進行描述。

注意，SOC 180和FEM 182之間沒有分立元件。具體地，可擕式計算通信裝置不需要現有蜂窩電話實施例中所必須的分立SAW濾波器。以下至少一項為淘汰SAW濾波器和/或其他傳統外部組件做出了貢獻：無SAW接收器的結構、無SAW發射器的結構和/或FEM 182的各種元件的編程(programmability)。

圖5是可擕式計算通信設備的另一實施方案的示意性框圖，所述可擕式計算通信設備包含耦合到前端模組(FEM)192的的片上系統(SOC)190。SOC 190包含多個無SAW接收器部(僅示出接收器部的LNA和變頻帶通濾波器(FTBPF))、處理模組、基帶處理模組(未示出或包含在處理模組中)，以及電源管理單元(未示出)。

FEM 192包括低頻帶(LB)路徑、高頻帶(HB)路徑，以及頻帶開關(FB SW)。LB路徑包含功率放大器模組(PA)、低帶阻抗級(LB Z)、開關(SW)、低帶低通濾波器(LB LPF)、發射-接收分離模組 (TX-RX ISO)(例如，雙工器)、第二開關(SW)，以及天線調諧單元(ATU)。HB路徑包含功率放大器模組(PA)、高帶阻抗級(LB Z)、開關(SW)、高帶低通濾波器(LB LPF)、發射-接收分離模組(TX-RX ISO)(例如，雙工器)、第二開關(SW)，以及天線調諧單元(ATU)。注意，低帶路徑可以用於支援低帶GSM、EDGE，和/或WCDMA無線通信，並且高帶路徑可以用於支援高帶GSM、EDGE，和/或WCDMA無線通信。

在SOC 190的各種實施方案中，SOC 190的接收器部的變頻帶通濾波器提供充分地濾波帶外阻滯(far-out blocker)及濾波對期望信號產生不可忽略影響的鏡像信號。這將減小接收器部(基帶處理模組的輸出端或RX BB-IF部的輸入)的模數轉換器(ADC)的動態範圍需求。相比於可比擬直接轉換(comparable direction conversion)接收器部，接收器部的超外差結構有利於減少功耗和死區。

圖6是前端模組810和片上系統模組812的示意性框圖。前端模組810包含雙工器816和可調諧平衡網路818。片上系統模組812包含檢測器模組829和處理模組822。注意，處理模組822，如同本申請中討論的任何其他處理模組，可以如參考圖2的處理模組24來構建。

操作的實施例中，雙工器耦合到收發入站和出站無線信號835和837的天線826。例如，入站和出站無線信號835和837可以對應於依照一個或多個無線通信協議產生的射頻(RF)信號，無線通信協定的例子已在前文提供。作為更具體的實施例，出站無線信號835具有對應於無線通信協定的發射頻率的載波頻率，並且入站無線信號835具有對應於無線通信協議的接收頻帶的載波頻率。

雙工器816提供入站無線信號837和出站無線信號835之間的電氣分離。雙工器816可以是頻率選擇性雙工器或者電氣平衡式雙工器，以提供入站和出站無線信號835和837之間30dB或更 大的分離。

可調諧平衡網路818用於基於調諧信號823建立基本上匹配天線的阻抗。一般地，出站無線信號835的能量(例如，電流和/或電壓)分成兩路。第一路是到天線826的，並且第二路是到可調諧平衡網路818的。如果這兩路基本上相等，則能量將基本上相等，這有效地抵消耦合到雙工器816的入站無線信號837的部分的出站無線信號835。

為了維持可調諧平衡網路818與天線826的變化的阻抗平衡，檢測器模組820監控雙工器816的電氣性能特性。例如，檢測器模組820監控雙工器816的共模(common mode)，以檢測有天線與可調諧平衡網路818之間的阻抗失衡造成的共模偏置。如果檢測到偏置，檢測器模組820生成誤差信號。注意其他電氣性能特性包含，但不限於雙工器內的阻抗失配、雙工器的一個或多個分量的非線性，和/或頻率依賴分量相應。

用作調諧引擎的處理模組822基於誤差信號生成調諧信號823。例如，誤差信號可以指示可調諧平衡網路818的阻抗小於天線826的阻抗。該情形中，處理模組生成調諧信號823，以增加可調諧平衡網路818的阻抗到更接近地匹配天線的阻抗。注意，由於天線的阻抗基於環境條件(例如對金屬物體的接近度、多徑衰減，等)而變化，這是個動態過程。

圖7是前端模組(FEM)810和SOC 812每個的部分的實施方案的示意性框圖。FEM 810部包含功率放大器模組(PA)814、雙工器816、平衡網路818以及感應電路817。雙工器包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇性雙工器和/或電氣平衡式雙工器)，並且平衡網路818包含可調諧電阻器-電容器網路、可調諧電感器-電容器網路以及可調諧電阻器-電感器-電容器網路的至少一個。用於感應雙工器的電氣性能特性的感應電路817包含跨接在變壓器的次級繞組(wing)上的一對電阻器。SOC 812的一部分包含峰值檢測器 820、調諧引擎822和低雜訊放大器模組(LNA)。或者，峰值檢測器820和/或調諧引擎822可以在FEM 810內。

操作的實施例中，PA 814供應出站RF信號到變壓器雙工器816的雙繞組原級的中央抽頭。出站RF信號的電流在兩個繞組之間按天線和平衡網路816之間阻抗差異成比例分流。如果平衡網路818的阻抗基本上匹配天線的阻抗，則電流在兩個繞組之間相等地分流。

具有如所示的繞組配置，如果原級繞組的電流基本上匹配，它們的磁場在次級繞組中實質上彼此抵消。由此，次級具有出站RF信號的大致衰減表示(representation)。針對入站RF信號，原級的兩個繞組生成對應於入站RF信號的磁場。該情形中，磁場疊加，由此在次級中產生原級電流的兩倍的電流(假設每個繞組具有相同的匝數)。如此，變壓器放大入站RF信號。

如果天線的阻抗與平衡網路818的阻抗之間存在失衡，則出站RF信號電流分量將在次級中出現(例如，TX洩漏(leakage))。例如，假設通過繞組到電感器的電流是iP1，並且通過繞組到平衡網路818的電流是iP2。TX洩漏可以表示為iP1-iP2。共模感應電路的電阻器感應TX洩漏為雙工器的電氣性能特性。例如，電阻器中心節點處的電壓等於VS-(R₁ *2i_R +R₁ *i_P2 -R₂ *i_P1 )，其中VS是次級電壓，並且2i_R 是來自接收到的入站RF信號的電流。假設R₁ =R₂ 並i_P1 =i_P2 ，則中心節點處的電壓等於VS的½。然而，如果i_P1 不等於i_P2 ，電阻器的中心節點處的電壓將與其差值成比例地偏離½VS。注意，檢測器820輸出對正由天線接收的阻滯信號不敏感的電壓，因為檢測器的輸入耦合到LNA的差分輸入。

檢測器820檢測電阻器中心節點處電壓距離½VS的差異，並提供差異指示給處理模組822。處理模組822(用作調諧引擎)解釋(interpret)差異，並生成控制信號，以調節平衡網路的阻抗。例如，如果i_P1 大於i_P2 ，則感應電路的共模電壓(例如電阻器的中心節點) 將大於½VS，其指示平衡網路818的阻抗太高。如此，處理模組822生成降低平衡網路818的阻抗的調諧信號823。作為另一實施例，如果i_P1 小於i_P2 ，則感應電路的共模電壓將小於½VS，其指示平衡網路818的阻抗太低。如此，處理模組822生成增加平衡網路818的阻抗的調諧信號823。

處理模組822可以解釋共模電壓偏差，確定平衡網路818的期望阻抗，以及相應地生成調諧信號。或者，處理模組822可以在步驟中迭代生成調節平衡網路818的阻抗的調諧信號，直到達到期望的阻抗。以任一種途徑，處理模組822均用作保持平衡網路818的阻抗基本上匹配天線的阻抗(其隨時間、使用，和/或環境條件而變化)，以最小化TX洩漏。

圖8是前端模組(FEM810)和SOC 812每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 810的部分包含功率放大器模組(PA)814、雙工器816、平衡網路818以及感應電路817。雙工器816包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇性雙工器和/或電氣平衡式雙工器)。感應電路817包含跨接在變壓器次級的一對電阻器。SOC812的部包含峰值檢測器820、處理模組822(其執行調諧引擎的功能)，以及單端低雜訊放大器模組(LNA824)。或者，峰值檢測器820和/或調諧引擎可以在FEM 810內。

如參考圖7所討論的，電路補償TX洩漏。為了進一步減小關於處理入站無線信號的共模問題，低雜訊放大器824可以是單端LNA。該情形中，雙工器816的次級繞組的一端耦合到公共回路，並且低雜訊放大器的第二輸入耦合到參考電壓。

圖9是前端模組(FEM)810和SOC 812每個的部分的實施方案的示意性框圖。前端模組810包含多個雙工器816-1到816-2以及多個可調諧平衡網路818-1到818-2。雙工器816的每個耦合到天線826-1到826-2。片上系統模組812包含處理模組822和多個檢測器模組820-1到820-2。

雙工器816-1將第一出站無線信號835-1從第一入站無線信號837-1分離。如前所述，第一可調諧平衡網路818-1經由處理模組822以及第一檢測器模組820-1調諧。類似地，雙工器816-2將第二出站無線信號835-2從第二入站無線信號837-2分離。第二可調諧平衡網路818-2經由第二調諧信號823-2通過處理模組822以及第二檢測器模組820-2調諧。

該實施方案中，第一入站和出站無線信號可以以第一頻帶收發，並且第二入站和出站無線信號可以以第二頻帶收發。例如，第一和第二頻帶可以分別是900MHz頻帶、1800MHz頻帶、1900MHz頻帶、2GHz頻帶、2.4GHz頻帶、5GHz頻帶、60GHz頻帶等中不同的頻帶。

圖10是前端模組(FEM)810和SOC 812的每個的部分的實施方案的示意性框圖。前端模組830包含雙工器838、平衡網路842以及天線調諧單元(ATU))840。片上系統模組832包含低雜訊放大器852以及處理模組846。天線調諧單元840可以如圖所示的包含級聯電阻器-電容器-電感器電路。雙工器838和平衡網路842可以包含與整個具體實施實施方式中所描述的雙工器和平衡網路作用相似的元件。

操作的實施例中，天線834接收來自另一通信設備的入站無線信號837，並發射出站無線信號835。入站無線信號837可以依照一個或多個無線通信協議從另一無線通信設備接收。出站無線信號835可以通過前端模組830中和/或片上系統模組832中的基帶處理、上變頻以及功率放大來生成。

為了提供最優天線性能，天線調諧單元840基於天線調諧信號調諧天線的操作特性(例如，阻抗、帶寬、增益、品質因數、輻射圖(radiation pattern)、偏振、效率等)。例如，天線調諧單元840依照天線調諧信號調節級聯電阻器-電容器-電感器網路的可變電阻和/或可變電容。

為了產生天線調諧信號841，處理模組846生成平衡網路調諧信號，其調節平衡網路到基本上得到天線與平衡網路之間的平衡阻抗。隨著天線與平衡網路之間的阻抗基本上匹配，處理模組846基於入站無線信號837、測試信號(一個或多個)和/或由低雜訊放大器852接收的出站無線信號835的分量，來估計天線的阻抗和/或其他特性。例如，天線阻抗可以基於入站和/或出站無線信號的已知性質以及接收到的入站和/或出站無線信號的性質來建立。作為具體實施例，如果阻抗低於預期(例如，50歐姆)，則天線的增益受影響。通過確定增益影響，可以估計阻抗。

圖11是前端模組(FEM)830和SOC 832的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 830的部分包含功率放大器模組(PA)836、雙工器838、平衡網路842、天線調諧單元(ATU)840，以及共模感應電路。雙工器838包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇性雙工器838和/或電氣平衡式雙工器838)，並且平衡網路包含至少可變電阻器以及至少一個可變電容器。共模感應電路包含跨接在第二變壓器上的一對電阻器。SOC 832的部分包含峰值檢測器848、調諧引擎850(其可以通過處理模組846來實施)、查找表(LUT)844、處理模組846，以及低雜訊放大器模組(LNA)852。或者，峰值檢測器848和/或調諧引擎850可以在FEM 830內。

除了由感應電路(即，電阻器)、檢測器848、調諧引擎850以及平衡網路842提供的，用於將平衡網路842的阻抗與天線的阻抗平衡的功能；FEM 830包含ATU 840。ATU 840包含一個或多個固定的無源元件和/或一個或多個可變無源元件。例如，ATU 840可以包含可變電容器-電感器電路、可變電容器、可變電感器等。作為另一實施例，ATU 840可以包含可調諧電阻器-電容器-電感器網路以及可調諧電容器-電感器網路。ATU 840的另一實施例在圖10中提供。

操作的實施例中，PA 836將放大的出站RF信號提供給雙工器 838，雙工器838可以包含用來將出站RF信號從入站RF信號分離的變壓器。雙工器838將放大的出站RF信號輸出到ATU 840，其經由存儲在LUT 844中的設定調諧，以提供期望的天線匹配電路(例如、阻抗、帶寬、增益、品質因數、輻射圖、頻率回應、偏振、效率等)。為了確定提供ATU 840的設定，LUT 884接收來自處理模組846的天線調諧信號841。然後，LUT 884基於天線調諧信號訪問天線設定847，並將其提供到ATU。ATU 840將出站RF信號輸出到天線用於發射。

天線接收入站RF信號並且將其提供給ATU 840，ATU 840又將其提供給雙工器838。雙工器838輸出入站RF信號到LNA 852以及共模感應電路。如前所述，共模感應電路、檢測器848、調諧引擎850以及平衡網路842用以將平衡網路842的阻抗與天線的阻抗平衡。

處理模組846用於監控FEM 830的各種參數。例如處理模組846可以監控天線阻抗、發射功率、PA 836的性能(例如，增益、線性、帶寬、效率、雜訊、輸出動態範圍、擺動速率(slew rate)、上升率、穩定時間(settling time)、過衝量(overshoot)、穩定因數等)、接收到的信號強度、SNR、SIR、由調諧引擎850做出的調節等。處理模組846解釋這些參數，以確定FEM 830的性能是否可以被進一步優化。例如，處理模組846可以確定對ATU 840的調節將改進PA 836的性能。該情況中，處理模組846訪問LUT 844，以將期望的設定提供給ATU 840。如果ATU 840中的該改變影響ATU 840和平衡網路842之間的阻抗平衡，則調諧引擎850做出合適的調節。

替換的實施方案中，處理模組846將調諧引擎850的功能性與平衡調節提供到ATU 840和平衡網路842，以達到FEM 830的期望性能。在另一替換的實施方案中，平衡網路842固定，並且ATU 840提供FEM 830中期望的調節，以達到阻抗平衡，並且達 到FEM 830的期望性能。

圖12是前端模組(FEM)860和SOC 862每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。前端模組860包含雙工器870和選通平衡網路868。片上系統模組862包含低雜訊放大器876和LNA旁路電路875。

操作的實施例中，雙工器870提供出站無線信號835和入站無線信號837之間的電氣分離，所述出站無線信號835和入站無線信號837經由天線864收發。當射頻前端處於第三模式時，選通平衡網路868建立基本上匹配天線的阻抗，並且當射頻前端處於第一和第二模式之一時建立關於天線的阻抗的低阻抗。例如，當入站無線信號依照時分雙工(TDD)協定時，第一模式對應於射頻前端的接收模式；當出站無線信號依照TDD協定時，第二模式對應於射頻前端的發射模式；並且當出站和入站無線信號依照頻分雙工(FDD)協定時，第三模式對應於射頻前端的收發模式。

當射頻前端處於第一模式時，LNA旁路電路875將入站無線信號傳遞到LNA，並且當射頻前端處於第二模式時，LNA旁路電路875旁路LNA。低雜訊放大器(LNA)876放大入站無線信號，以產生放大的入站無線信號。

圖13是用於2G和3G蜂窩電話操作的前端模組(FEM)860和SOC 862每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 860的部分包含功率放大器模組(PA)866、雙工器870、選通平衡網路868，以及共模感應電路(R1和R2)。雙工器870包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇性雙工器和/或電氣平衡式雙工器)並且選通平衡網路868包含短路開關、至少可變電阻器，以及至少一個可變電容器。SOC 862的部分包含峰值檢測器872、處理模組874、開關(如LNA旁路電路875)，以及低雜訊放大器模組(LNA 876)。或者，峰值檢測器872和/或調諧引擎874可以在FEM 860內。

該實施方案中，雙工器優化為頻分雙工(FDD)，其用於3G蜂 窩電話應用中。該模式中，選通平衡網路868的開關和LNA旁路電路的開關是開啟的，使得選通平衡網路基於調諧信號提供基本上等於天線的阻抗。

在用於2G蜂窩電話應用中的時分雙工(TDD)中，選通平衡網路860經由開關短路。這實質上去除了3-dB理論插入損耗限值，並僅留下實施損耗(implementation loss)。注意，對於2G傳輸，LNA旁路電路開關是關閉的。對於2G接收，LNA旁路電路開關是開啟的。

圖14是2G TX模式下圖92的前端模組(FEM)860和SOC 862每個的部分的實施方案的示意性框圖。該模式中，LNA旁路電路開關短路LNA 876，並且平衡網路開關短路平衡網路。由於橫跨次級繞組的短路，原級繞組實質上被短路。由此，PA 866有效地直接耦合到天線。

圖15是2G RX模式下圖92的前端模組(FEM)860和SOC 862每個的部分的實施方案的示意性框圖。該模式中，LNA開關開啟，並且平衡網路開關關閉，由此短路平衡網路。該配置中，變壓器用作接收器部的變壓器巴倫。

圖16是前端模組(FEM)890和SOC 892每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 890的部分包含功率放大器模組(PA)896、雙工器898、平衡網路900，以及共模感應電路(例如R1 & R2)。雙工器898包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇性雙工器和/或電氣平衡式雙工器)，並且平衡網路900包含至少可變電阻器和至少一個可變電容器，並且可以還包含電感器。SOC的部分包含峰值檢測器902、調諧引擎904(其可以經由處理模組來實施)、檢測模組906，以及低雜訊放大器模組(LNA)908。或者，峰值檢測器902、洩漏檢測模組906，和/或調諧引擎904可以在FEM 890內。

操作的實施例中，檢測模組檢測功率放大器的非線性功能， 以產生檢測到的非線性。例如，檢測模組906檢測PA 896內和/或平衡網路900內電晶體的導通電阻的變化。作為更具體的實施例，隨著PA 896輸出電流增加，PA 896內和/或平衡網路900內電晶體的導通電阻(om-resistance)增加。這種增加影響平衡網路900的整體阻抗。檢測模組906將檢測到的非線性提供給處理模組904。或或又，檢測模組906基於導通電阻的非線性發展跟蹤功率放大器的變化的包絡信號(envelope signal)，並將包絡信號提供給處理模組904。

檢測模組906進一步檢測雙工器的發射洩漏，以產生檢測到的發射洩漏。例如，檢測模組906接收來自感應電路R1和R1和共模信號，並且其從共模信號生成檢測到的發射洩漏。如前文提及，雙工器中的失衡將造成共模電壓中的偏移，其由感應電路感應。

處理模組基於檢測到的非線性生成粗調信號，並基於檢測到的發射洩漏生成精調信號。處理模組將粗調信號和精調信號提供給可調諧平衡網路900，基於所述粗調信號和精調信號建立阻抗。如此，粗調與精調的雙反饋回路調節雙工器內的失衡以及功率放大器和/或平衡網路900的性能變化(例如，導通電阻)。

圖17是前端模組(FEM)910和SOC模組912每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 910的部分包含功率放大器模組(PA)916、雙工器918、平衡網路920，以及感應電路(例如，R1 & R2)。雙工器918包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇性雙工器918和/或電氣平衡式雙工器918)，並且平衡網路包含至少可變電阻器和至少一個可變電容器。SOC 912的部分包含峰值檢測器922、處理模組926(其包含調諧引擎的功能)，以及低雜訊放大器模組(LNA)924。或者，峰值檢測器922和/或調諧引擎可以在FEM 910內。

操作的實施例中，如前文所描述，處理模組926基於雙工器 中的失衡生成調諧信號並將其提供到平衡網路920。此外，處理模組926確定出站無線信號的發射功率電平，該操作可以以各種方式完成。例如，處理模組可以提供發射功率電平到功率放大器916，功率放大器916使用其來建立發射功率電平。作為另一實施例，前端模組910可以包含發射信號強度指示器，其將發射功率電平928提供到處理模組926。

處理模組926比較發射功率電平928與分離要求。例如，當發射功率電平相對低(例如，為入站RF信號的較小阻滯(blocker)，和/或入站RF信號的信號強度相對高時)時，雙工器中的發射洩漏將成比例地較低。這種情形中，雙工器內發射信號的衰減量可以降低，並仍提供發射洩漏的足夠補償。如此，當發射功率電平與分離要求相比相對有利時(例如，相對地低)，處理模組926生成分離調節信號921。

處理模組926發送分離調節信號921到雙工器和可調諧平衡網路至少之一。當接收分離調節信號時，雙工器918基於分離調節信號調節出站無線信號和入站無線信號之間的電氣分離。例如，如果雙工器918是頻率選擇性雙工器，則其通過調節一個或多個濾波器的濾波器調節出站無線信號和入站無線信號之間的電氣隔離。又例如，如果雙工器918是電氣平衡式雙工器，平衡網路基於分離調節信號調節其阻抗，作為雙工器918的負載與入站和出站無線信號間的電氣分離之間的權衡。

圖18是前端模組(FEM)810和SOC模組812的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。前端模組810包含功率放大器、雙工器816，以及可調諧平衡網路818。片上系統模組812包含檢測器模組820和處理模組822。可調諧平衡網路818包含多個電阻性元件841-843、多個電容性元件845-847，以及多個低壓開關元件849-855。可調諧平衡網路818可以還包含耦合到電阻性元件和/或電容性元件的一個或多個電感性元件857。

操作的實施例中，功率放大器放大上變頻信號為出站無線信號835。如前所述，雙工器816可操作地耦合到天線並且提供出站無線信號與入站無線信號之間的電氣分離。可調諧平衡網路基於調諧信號823建立基本上匹配天線的阻抗。例如，調諧信號可以啟動(例如，小規模(scale)或大規模)可調諧平衡網路的一個或多個低壓開關元件，從而將一個或多個電容性元件以及一個或多個電阻性元件作為阻抗匹配負載耦合到雙工器。相應地，通過啟動一個或多個低壓開關元件，平衡網路818的阻抗在給定頻率範圍內調諧，以基本上匹配天線的阻抗。注意，通過使用低壓開關元件，平衡網路可容易地在積體電路上實施，其中低壓低於平衡網路上電壓擺動(swing)。

平衡網路中，電阻性元件可以是電阻器、基於有源電阻器的電晶體-電感器，和/或開關電容器。電容性元件可以是電容器和/或變容二極體。各種電阻性元件的例子示於圖22和23中。

圖19是包含多個電晶體、多個電阻器，以及多個電容器的小信號平衡網路880的實施方案的示意性框圖。平衡網路中包含的電阻器的選擇可以通過第一套調諧信號位元(例如，10位)來控制，並且用於包含在平衡網路中的電容器的選擇可以通過第二套調諧信號位元(例如，5位)來控制。

可調諧平衡網路的示例性實施方案中，電阻性元件的第一電阻性元件與低壓開關元件的第一開關元件串聯；電阻性元件的第二電阻性元件與低壓開關元件的第二開關元件串聯。第二電阻性元件與第二開關元件的公共節點耦合到第一開關元件的控制節點。這樣的連接方式繼續用於多個電阻性元件和多個低壓開關元件。

繼續示例性實施方案，電容性元件的第一電容性元件與低壓開關元件的第三開關元件串聯，並且電容性元件的第二電容性元件與低壓開關元件的第四開關元件串聯。第二電容性元件與第四 開關元件的公共節點耦合到第三開關元件的控制節點。這樣的連接方式繼續用於多個電容性元件和多個低壓開關元件。

該實施例中，可調諧平衡網路的阻抗依照調諧信號的小信令(small signaling)來調諧。例如，隨著對調諧信號823的電壓調節(在小信令範圍內，使得電晶體處於線性區域)，電晶體的導通電阻是變化的，使得導通電阻、電阻器(r1-Rn)以及電容器(C1-Cn)的串聯和並聯組合為平衡網路提供期望的阻抗。

圖20包含RLC(電阻器-電感器-電容器)網路和多個電晶體的大信號平衡網路882的實施方案的示意性框圖。電晶體導通和斷開，以提供RLC網路的不同組合的電阻器、電感器和/或電容器，以提供平衡網路的期望阻抗。該情形中，電晶體具有相對小的電壓擺動，並由此可以使用較低電壓電晶體。

例如，如果平衡網路包含四個電阻器-電晶體電路，四個電容器-電晶體電路，以及一個或多個電感器，則電晶體的導通與斷開建立平衡網路的阻抗。例如，每個柵極也被耦合來接收4位元控制信號的一位元，其中最左電阻器-電晶體電路接收最有效位元，下一最左電阻器-電晶體電路的柵極接收下一個最有效位，如此類推。再有，最左邊電阻器-電晶體電路的電阻器是R4，下一最左電阻器-電晶體電路的電阻器是R3，如此類推。由此，對於該實施例，當4位元控制信號時0001時，僅最右的電阻器-電晶體電路導通，並且其電阻器R1提供得到的電阻。當4為控制信號是0011時，最右的兩個電阻器-電晶體電路導通，並且得到的電阻是R1//R2。當4位元控制信號是0111時，最右的三個電阻器-電晶體電路導通，並且得到的電阻是R1//R2//R3。當4位元控制信號是1111時，全部四個電阻器-電晶體電路導通，並且得到的電阻式R1//R2//R3//R4。平衡網路的電容器側也以類似的方式起作用。

在另一個實施例中，每個電阻器-電晶體電路和每個電容器-電晶體電路可以獨立地由相應控制信號的位元進行控制。對於上 述附圖中描述的並在這裏修改後的四電阻-電晶體電路配置，控制信號1000產生電阻R4；控制信號0100產生電阻R3；控制信號1010產生電阻R4//R2；依此類推。

作為又另一實施方案，電阻性元件的第一電阻性元件與多個低壓開關元件的第一開關元件串聯；電阻性元件的第二電阻性元件與多個低壓開關元件的第二開關元件串聯；電容性元件的第一電容性元件與低壓開關元件的第三開關元件串聯；並且電容性元件的第二電容性元件與低壓開關元件的第四開關元件串聯。

該實施方案中，依照調諧信號的大信令來調諧可調諧平衡網路的阻抗。例如，隨著調諧信號823的電壓調節(在大信令範圍內，使得“開”或“關”電晶體)，並聯和/或串聯組合的電阻器(r1-Rn)、電容器(C1-Cn)，以及電感器(如果有的話)為平衡網路提供期望的阻抗。

圖21是前端模組(FEM)1010和SOC模組1012每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 1010的部包含功率放大器模組(PA)1014、雙工器1016、平衡網路1018，以及天線調諧單元(ATU)840。雙工器1016包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇性雙工器1016和/或電氣平衡式雙工器1016)。SOC 1012的部分包含峰值檢測器1002(未示出)、處理模組1020(其執行調諧引擎的功能)，以及低雜訊放大器模組(LNA)1022。或者，峰值檢測器1002和/或調諧引擎可以在FEM 1010內。

平衡網路1018包含具有如所示的多個可變電阻器、多個可變電容器以及至少一個電感器的RLC網路。該實施方案中，可調諧平衡網路1018來提供寬範圍的阻抗，以使能夠更高地匹配天線的阻抗。此外，平衡網路具有針對期望的電壓駐波比(VSWR)(例如，3：1)的寬的調諧範圍，特別是當結合調諧ATU進行調諧時。

圖22是平衡網路的電阻器-電晶體(R-T)電路的阻抗的實施方案的示意性框圖。電容器對應於電晶體的寄生電容。由於R-T電 路包含真無源電阻器，其對插入損耗上的3dB理論限制有貢獻。

圖23是平衡網路的電阻器-電晶體(R-T)電路的阻抗的的另一實施方案的示意性框圖。該實施方案中，R-T電路包含電感弱化(inductively degenerated)的共源電晶體。如此，其為有源電阻並且不對插入損耗上的3dB理論限值有貢獻。由此，由平衡網路造成的僅有損耗為實施損耗。

具體地，R-T電路通過使用有源設備而非無源電阻器，提供平衡網路內的有源回轉器。使用有源回轉器，TX插入損耗由於其取決於電阻的值，而不改變，但是由於與電阻相關聯的雜訊在有源實施中降低，RX雜訊因數則增強。例如，電容器作為共柵MOSFET的輸入阻抗的一個可能的實施中，電阻由式R=l/gm給定。這樣的電阻器的雜訊功率譜密度是4KTγ/gm或4KTγR，其中K是波爾茲曼常數，T是開氏溫度，並且γ是熱雜訊參數並且是工藝的函數。另一方面，無源電阻器具有由4KTR給定的固定的雜訊功率譜密度。對於最近的深亞微米技術，γ的值小於1，由此使用共柵MOSFET實施的電阻器生成針對相同的電阻器來說更小的雜訊。

圖24是前端模組(FEM)1010和SOC模組1012的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。前端模組1010包含雙工器816和平衡網路1030。片上系統模組812包含檢測器模組820和處理模組822。平衡網路1013包含阻抗上變頻器1032和基帶阻抗電路1034。

操作的實施例中，基帶阻抗電路基於調諧信號823生成阻抗。以期望頻率(例如，f_LO 或f_RF )時控的阻抗上變頻器1032上變頻基帶阻抗到射頻阻抗。當被調諧時，平衡網路1013的射頻阻抗基本上匹配在給定的操作頻帶內的天線826的阻抗。

圖25是平衡網路1030的實施方案的示意性框圖，平衡網路1030包含多個電晶體(例如，作為上變頻模組的多相電晶體開關網 路)和多個基帶阻抗(Z_BB (s))396-402。每個基帶阻抗可以包含多個電容性元件。每個所述基帶阻抗可包括多個電容性元件、多個電阻性元件和多個開關元件。對於每個基帶阻抗，一個或多個電容性元件和/或一個或多個電阻性元件基於調諧信號耦合到一起，以產生基帶阻抗。注意，電阻性元件可以是電阻器、基於有源電阻器的電晶體-電感器，和/或開關電容器，並且電容器元件可以是電容器和/或變容二極體。

操作的實施例中，平衡網路接收調諧信號832，並相應地調節基帶阻抗。使用由圖26的時鐘發生器404生成的四相時鐘來切換電晶體。如圖26中所示，時鐘發生器404產生四個時鐘信號，每個時鐘信號具有25%占空比且依次相移90°。該時鐘信號的頻率對應於入站RF信號的載波頻率，並可以被調節以更好地跟蹤載波頻率。

圖27示出了基帶阻抗到RF阻抗的變頻。如所示，調諧基帶阻抗以在DC具有期望的阻抗(例如，50歐姆)。上變頻模組調製基帶阻抗到+/- RF頻率。

圖28是包含兩個阻抗上變頻器1042、1044以及兩個對應基帶阻抗(Zbb 1046、1048)的平衡網路的另一實施方案的示意性框圖。以期望的頻率(例如，f_{RF_TX} 和f_{RF_TX} )時控每個阻抗上變頻器。例如，上變頻器1042可以以第一頻率帶內的頻率時控，並且上變頻器1044可以以第二頻率帶內的頻率時控。

作為另一實施例，第一操作頻帶對應於無線通信協議的發射頻帶，並且第二操作頻帶對應於無線通信協議的接收頻帶。作為另一實施例，第一操作頻帶對應於第一無線通信協議的頻帶，並且第二操作頻帶對應於第二無線通信協議的頻帶。注意，阻抗上變頻器1042、1044以及其對應的基帶阻抗的每種組合均可以以如前文參考圖27討論的相似方式來實施。

圖29是包含雙工器816和平衡網路818的前端模組的示意性 框圖。雙工器816包含第一繞組871、第二繞組773、第三繞組875和補償模組877。耦合這些繞組以具有五個節點：用於可操作地將天線耦合到第一繞組的第一節點；用於接收出站無線信號，並且可操作地將第一繞組耦合到第二繞組的第二節點；將第二繞組可操作地耦合到平衡網路的第三節點；可操作地耦合來從第三繞組輸出對應於入站無線信號的第一信號分量的第四節點；以及可操作地耦合來從第三繞組輸出對應於入站無線信號的第二信號分量的第五節點。

操作的實施例中，雙工器816在第一和第二繞組871 & 873之間的公共節點接收出站無線信號835。出站無線信號835的電流在第一和第二繞組之間分流，其表示為I_TX-ANT 和I_TX-BN 。如果平衡網路818的阻抗匹配天線826的阻抗，則發射天線電流和平衡網路電流將大致上相等。由於這些電流大致上相等，他們有效地關於第三繞組彼此抵消，使得第三繞組具有可忽略的TX洩漏分量。然而，如果平衡網路818與天線826的阻抗之間存在失衡，則將在第三繞組上存在不可忽略的發射洩漏。

第一繞組871和第二繞組873串聯組合從天線826接收入站無線信號。入站無線信號具有電流分量IRX。由於PA的高輸出阻抗，串聯耦合的第一和第二繞組磁耦合接收電流到第三繞組875，以產生入站無線信號837，如果天線826與平衡網路818的阻抗之間存在失衡，則將在第三繞組上存在發射洩漏電流。

即使平衡網路818與天線826的阻抗基本上相等，也可能在雙工器記憶體在失衡，該失衡造成表現在第三繞組上的發射洩漏電流。失衡可能是由繞組的寄生電容之間的失衡造成的。該情形中，補償模組877用於補償由於雙工器816內的失衡造成的，第一和第二信號以及出站無線信號之間的電氣分離。

圖30是前端模組(FEM)930和SOC 932的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 930的部分包含功率放大器模組 (PA)936、雙工器816，以及平衡網路818。雙工器816包含具有三個繞組871、873 & 875和寄生電容Cp1 & Cp2的變壓器。補償模組877包含補償電容器Cc1 & Cc2。SOC 932的部分包含峰值檢測器、處理模組(其包括調諧引擎的功能)，以及低雜訊放大器模組(LNA)940。僅示出LNA 940。

該實施方案中，補償電容器Cc1 & Cc2補償寄生電容(例如，Cp1和Cp2)的失配，寄生電容可以導致原級繞組(例如，L1和L2)之間的失配。如此，這樣選擇補償電容器(Cc1和Cc2)，使得Cp1+Cc1=Cp2+Cc2。通過增加補償電容器，雙工器932的分離帶寬大於沒有補償電容器時的分離帶寬，並且進一步降低了發射洩漏。

圖31是前端模組(FEM)930和SOC 932的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 930的部分包含功率放大器模組(PA)936、雙工器816，以及平衡網路818。雙工器816包含具有三個繞組871、873 & 87和寄生電容Cp1 & Cp2的變壓器。補償模組877包含補償電容器Cc1 & Cc2、檢測模組891和處理模組893。SOC 932的部包含峰值檢測器、處理模組(其包含調諧引擎的功能)，以及低雜訊放大器模組(LNA)940。注意，檢測模組891和/或處理模組893可以在SOC 932中。

該實施方案中，補償電容器Cc1 & Cc2可調節來補償寄生電容(例如Cp1和Cp2)的失配。如此，這樣調節補償電容器(Cc1和Cc2)，使得Cp1+Cc1=Cp2+Cc2。為了確定補償電容器的設定，檢測模組檢測第一和第二寄生電容之間的失衡。該操作可以通過檢測第三繞組上的發射洩漏、確定平衡網路和天線的阻抗之間的失衡導致的發射洩漏部分，以及估計(或計算)由於寄生電容失衡導致的發射洩漏的部分來完成。

處理模組基於第一和第二寄生電容之間失衡的確定第一和第二補償電容器的電容。然後，處理模組基於所確定的第一補償電 容器的電容生成第一電容設定，並且基於所確定的第二補償電容器的電容生成第二電容設定。

圖32是前端模組(FEM)950和LNA 952的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 950的部分包含功率放大器模組(PA)954、雙工器956和平衡網路958。雙工器956包含具有三個繞組和寄生電容(Cp3和Cp4)的變壓器。LNA 952包含輸入電晶體，其具有寄生電容(Cp)、偏壓電晶體、共模分離電路和負載阻抗(Z)。共模分離電路包含作為共模弱化電感器的電感器(L3)以及第一和第二電容器。實施例中，第一和第二電容器可以是LNAY寄生電容器Cp3 & Cp4。另一實施例中，第二和第二電容器可與寄生電容器並聯。

由於在LNA 952中包含共模分離補償電路，發射洩漏被進一步降低。如此，即使平衡網路15和補償模組不能完全補償失衡，LNA 952的共模分離電路也進一步降低發射洩漏的不良影響。

圖33是圖32的前端模組(FEM)和LNA的每個的部分的等效電路20的實施方案的示意性框圖。該圖圖示共模分離是如何被改進的。通過變壓器的寄生電容(Cp3和Cp4)耦合到次級繞組(L)的失衡電流，耦合到由感應器(L3)和輸入電晶體的寄生電容形成的分開的儲能電路。儲能電路提供高的差分阻抗，低的共模阻抗，抑制失衡。

圖34是雙工器的變壓器980的實施方案的示意性框圖。變壓器包含原級繞組(L1&L2)以及次級繞組(L3)。每一個原級繞組具有相同的匝數，次級繞組可以具有與原級繞組相同數目的匝或不同數目的匝。繞組的取向如所示。

圖35是在4個厚金屬層的積體電路、IC封裝基片，和/或印刷電路板上實施變壓器的實施例的圖。原級繞組位於上兩層上，次級繞組位於下兩層上。位於第三和第四層上的次級的線圈可串聯或並聯連接。

圖36是在3個厚金屬層的IC、IC封裝基片，和/或印刷電路板上的變壓器的實施的另一實施例的圖。原級繞組位於頂層，下一層用於互聯，並且可以相對於二次繞組的取向旋轉90'。二次繞組是在第二和/或第三下層上。

圖37是前端模組(FEM)990和LNA992的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。前端模組990包含功率放大器994、雙工器996、平衡網路1000和音注(tone injection)模組998。片上系統模組992包含處理模組1004，並且可以還包含如前文描述的其他元件。

在接收路徑中的發射雜訊和/或接收帶雜訊低於低雜訊放大器的雜訊基底(floor)的情況中，可以檢測發射雜訊和/或接收帶雜訊的進一步補償，並隨後通過包含音注模組998來補償。例如，音注模組998(其可以是振盪器、鎖相環路、直接數位頻率合成器等)在第一模式中，產生具有與入站無線信號的載波頻率基本上相同的載波頻率的音(tone)995。音995注入到由雙工器996接收的出站無線信號，該操作可以通過將音與PA的輸出或與PA的輸入求和來完成。

可操作地耦合到天線的雙工器996，在第一模式中提供出站無線信號、與音和入站無線信號的組合信號之間的電氣分離。第二模式中，雙工器996提供出站無線信號和入站無線信號之間的電氣分離(例如，音不存在)。平衡網路1000基於調諧信號997建立基本上匹配天線的阻抗。

處理模組1004確定組合信號的音分量的幅值。這可以在基帶、中頻或在RF完成。處理模組1004然後校正音分量的幅值到入站頻帶分離信號(例如，接收路徑上接收帶雜訊和/或發射雜訊的測量值)。然後處理模組1004基於入站頻帶分離調節組合信號的下變頻表示的基帶處理。例如，由於入站頻帶分離信號作為接收路徑上接收帶雜訊和/或發射雜訊的測量值，這些雜訊分量可以在 基帶轉換過程期間被以數位方式濾波。

處理模組1004可以進一步用於當入站無線信號的雜訊與雜訊閾值(例如，在LNA的雜訊基底以下)相比有利時，使第一模式20有效。或者，處理模組用於在入站無線信號的雜訊與雜訊閾值相比不利時，使第二模式有效，其中音注模組在第二模式失效。

處理模組1004可以再進一步用於基於如前文討論的雙工器996的電氣性能特性生成調諧信號997。然後處理模組發送調諧信號997到平衡網路1000，平衡網路1000基於調諧信號997調節阻抗。然後，處理模組基於入站頻帶分離調節調諧信號，以進一步補償接收路徑上的雜訊。

圖38是前端模組(FEM)990和SOC 992的每個的部分的另一實施方案的示意性框圖。FEM 990的部分包含功率放大器模組(PA)994、雙工器996、平衡網路1000、音注模組998，以及感應電路(例如，R1&R2)。雙工器996包含變壓器(或其他結構，例如頻率選擇雙工器和/或電氣平衡雙工器)並且平衡網路1000包含至少可變電阻器和至少一個可變電容器。SOC 992的部分包含檢測器1002、處理模組1004(其執行調諧引擎的功能)、基帶處理單元1008，以及低雜訊放大器模組(LNA)1006。或者，峰值檢測器1002和/或調諧引擎可以在FEM990內。

在操作的實施例中，如前所述，感應電路、調諧引擎、檢測器1002以及平衡網路1000用來平衡平衡網路與天線的阻抗。許多情形中，這將降低接收器帶中的發射器(TX)和/或接收器(RX)雜訊到LNA 1006的雜訊基底以下或相當於LNA 1006的雜訊基底。由於TX和/或RX雜訊在雜訊基底或以下，其難以跟蹤，這不利地影響跟蹤天線的阻抗。

為了增強對天線阻抗的跟蹤，音注模組998在接收器頻帶中注入音(tone)(例如Acos(ω_{RX_RF} (t)))。雙工器996不同於TX信號地衰減RX音，因為它位於RX頻帶中，且雙工器996和平衡網路 1000可調諧用於TX頻帶。因此，在雙工器996的RX側上(例如變壓器的次級上)產生容易檢測的洩漏信號。

基於RX音的洩漏信號通過接收器部傳播直至它被轉換為基帶信號。在基帶，該音幅度是RX頻帶分離的測量值。根據RX頻帶分離的測量值，可以確定天線的阻抗。隨著天線阻抗的改變，可以調節天線調諧單元和/或平衡網路1000以跟蹤天線的阻抗。注意，在基帶可以輕易地除去該音。

操作的實施例中，功率放大器放大上行變頻信號以產生出站無線信號。音注模組產生具有與入站無線信號的載波頻率基本上相同的載波頻率的音，其中音信號與出站無線信號組合。雙工器996提供出站無線信號、與音和入站無線信號的組合信號之間的電氣分離。平衡網路基於調諧信號簡歷基本上匹配天線的阻抗。

雙工器996為低雜訊放大器1006提供入站無線信號，其中入站無線信號包含入站RF信號分量和音分量。LNA放大組合信號，以產生放大的組合信號，其通過下變頻模組變頻成基帶或近基帶信號。

如前所述，處理模組基於雙工器的電氣性能特性生成調諧信號。然後處理模組將基帶或近基帶信號轉換成基帶音信號和基帶入站信號。然後處理模組基於基帶音信號(其是RX帶分離的測量值)確定入站頻帶分離，並基於入站頻帶分離調節調諧信號。處理模組還可以基於入站頻帶分離調節基帶入站信號，以補償入站頻帶中的傳輸雜訊。

前述附圖中，一些元件具有共同或相似的名稱以及相同或不同的附圖標記。針對這些元件(例如，FEM、SOC、雙工器、平衡網路等)，元件可以包含具有各種名稱和/或不同附圖標記的元件的特徵和/或特性的任意組合。

本文可能用到的，術語“基本上”或“大約”，對相應的術語和/或元件間的關係提供一種業內可接受的公差。這種業內可接 受的公差從小於1%到50%，並對應於，但不限於，元件值、積體電路處理波動、溫度波動、上升和下降時間和/或熱雜訊。組件間的關係從小百分比的差分到大的差分。本文還可能用到的，術語“可操作地連接”、“連接”和/或“耦合”，包括通過中間元件(例如，該元件包括，但不限於，元件、元件、電路和/或模組)直接連接和/或間接連接，其中對於間接連接，中間插入元件並不改變信號的資訊，但可以調整其電流電平、電壓電平和/或功率電平。本文還可能用到，推斷連接(亦即，一個元件根據推論連接到另一個元件)包括兩個元件之間用相同於“可操作地連接”的方法直接和間接連接。本文還可能用到，術語“可操作地連接”，表明元件包括以下一個或多個：功率連接、輸入、輸出等，用於在啟動時執行一個或多個相應功能並可以進一步包括與一個或多個其他元件的推斷連接。本文還可能用到，術語“相關的”，正如這裏可能用的，包括單獨元件和/或嵌入另一個元件的某個元件的直接和/或間接連接。本文還可能用到，術語“比較結果有利”，正如這裏可能用的，指兩個或多個元件、信號等之間的比較提供一個想要的關係。例如，當想要的關係是信號1具有大於信號2的幅度時，當信號1的幅度大於信號2的幅度或信號2的幅度小於信號1幅度時，可以得到有利的比較結果。

儘管上述附圖中示出的電晶體是場效應電晶體(FET)，但本領域技術人員應該明白，上述電晶體可以使用任意類型的電晶體結構，包括但不限於，雙極、金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)、N阱電晶體、P阱電晶體、增強型、耗盡型以及零電壓閾值(VT)電晶體。

以上借助於說明指定的功能和關係的方法步驟對本發明進行了描述。為了描述的方便，這些功能組成模組和方法步驟的界限和順序在此處被專門定義。然而，只要給定的功能和關係能夠適當地實現，界限和順序的變化是允許的。任何上述變化的界限或 順序應被視為在權利要求保護的範圍內。

本發明至少部分借助於一個或多個實施例進行了描述。本文所使用的本發明的實施例適用于說明本發明的方面、特徵、概念和/或實例。構成本發明的裝置、製造方法、機器和/或步驟的物理實施例可以包括參考本文所述至少一個實施例進行描述的方面、特徵、概念、實例等中至少一項。

以上還借助於說明某些重要功能的功能模組對本發明進行了描述。為了描述的方便，這些功能組成模組的界限在此處被專門定義。當這些重要的功能被適當地實現時，變化其界限是允許的。類似地，流程圖模組也在此處被專門定義來說明某些重要的功能，為廣泛應用，流程圖模組的界限和順序可以被另外定義，只要仍能實現這些重要功能。上述功能模組、流程圖功能模組的界限及順序的變化仍應被視為在權利要求保護範圍內。本領域技術人員也知悉此處所述的功能模組，和其他的說明性模組、模組和元件，可以如示例或由分立組件、特殊功能的積體電路、帶有適當軟體的處理器及類似的裝置組合而成。

810‧‧‧前端模組

812‧‧‧片上系統模組

816‧‧‧雙工器

818‧‧‧可調諧平衡網路

820‧‧‧檢測器模組

822‧‧‧處理模組

823‧‧‧調諧信號

826‧‧‧天線

835‧‧‧出站無線信號

837‧‧‧入站無線信號

Claims (9)

1. 一種射頻前端，其特徵在於，包括：天線調諧單元，所述天線調諧單元可操作地耦合到天線，並且用於基於天線調諧信號調諧所述天線的操作特性；雙工器，所述雙工器可操作地耦合到所述天線調諧單元，並且用於提供出站無線信號與入站無線信號之間的電氣分離；平衡網路，所述平衡網路可操作地耦合到所述雙工器，並且用於建立基本上匹配所述天線的阻抗；以及處理模組，所述處理模組用於：估計所述天線的所述阻抗，以產生估計天線阻抗；以及基於所述估計天線阻抗生成所述天線調諧信號；其中，所述處理模組用於基於所述雙工器的電氣性能特性生成平衡網路調諧信號，所述平衡網路基於所述平衡網路調諧信號建立所述阻抗，其中所述處理模組在所述平衡網路建立所述阻抗之後估計所述天線的所述阻抗。
2. 如申請專利範圍第1項所述的射頻前端，其中，所述天線調諧單元包括以下的至少一個：可調諧電阻器-電容器-電感器網路；以及可調諧電容器-電感器網路。
3. 如申請專利範圍第1項所述的射頻前端，其中，還包括：查找表模組，所述查找表模組可操作地耦合來：接收所述天線調諧信號；基於所述天線調諧信號訪問天線設定；以及提供所述天線設定到所述天線調諧單元，其中所述天線的所述操作特性包括帶寬、品質因數、增益、中心頻率以及頻率回應的至少一個。
4. 如申請專利範圍第1項所述的射頻前端，其中，還包括：功率放大器，所述功率放大器可操作地耦合來放大上變頻信 號，以產生所述出站無線信號；以及低雜訊放大器，所述低雜訊放大器可操作地耦合來放大所述入站無線信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的射頻前端，其中，還包括：前端模組，所述前端模組包括所述天線調諧單元、所述雙工器、以及所述平衡網路；以及包括所述處理模組的片上系統模組。
6. 一種射頻前端，其特徵在於，包括：雙工器，所述雙工器可操作地耦合到天線，其中所述雙工器用於提供出站無線信號與入站無線信號之間的電氣分離；低雜訊放大器，所述低雜訊放大器可操作地耦合來放大所述入站無線信號；LNA旁路電路，所述LNA旁路電路用於當所述射頻前端處於第一模式時將所述入站無線信號傳遞到所述LNA，並且當所述射頻前端處於第二模式時旁路所述LNA；以及選通平衡網路，所述選通平衡網路可操作地耦合到所述雙工器，其中所述選通平衡網路用於：當所述射頻前端處於第三模式時，建立基本上匹配所述天線的阻抗；以及當所述射頻前端處於所述第一或第二模式之一時，建立相對於所述天線的所述阻抗較低的阻抗；其中，一處理模組基於所述雙工器的電氣性能特性生成平衡網路調諧信號，所述選通平衡網路基於所述平衡網路調諧信號建立所述阻抗，其中所述處理模組在所述選通平衡網路建立所述阻抗之後估計所述天線的所述阻抗。
7. 如申請專利範圍第6項所述的射頻前端，其中，還包括：當所述入站無線信號依照時分雙工協定時，所述第一模式對應於所述射頻前端的接收模式； 當所述出站無線信號依照時分雙工協定時，所述第二模式對應於所述射頻前端的發射模式；當所述入站和出站無線信號依照頻分雙工協議時，所述第三模式對應於所述射頻前端的收發模式。
8. 一種片上系統模組，其特徵在於，包括：低雜訊放大器，所述低雜訊放大器可操作地耦合來放大入站無線信號，以產生放大的入站無線信號，其中所述入站無線信號接收自雙工器；以及處理模組，所述處理模組可操作地耦合來：基於所述雙工器的電氣性能特性生成平衡網路調諧信號；發送所述平衡網路調諧信號到平衡網路，其中所述平衡網路建立基本上匹配天線的阻抗；在所述平衡網路建立基本上匹配天線的阻抗之後，估計所述天線的阻抗以產生估計天線阻抗；基於所述估計天線阻抗生成天線調諧信號；以及發送所述天線調諧信號到天線調諧單元，其中所述天線調諧單元基於天線調諧信號調諧所述天線的操作特性。
9. 一種前端模組，其特徵在於，包括：天線調諧單元，所述天線調諧單元可操作地耦合到天線，並且用於基於天線調諧信號調諧所述天線的操作特性；雙工器，所述雙工器可操作地耦合到所述天線調諧單元，並且用於提供出站無線信號與入站無線信號之間的電氣分離；以及平衡網路，所述平衡網路可操作地耦合到所述雙工器，並且用於基於平衡網路調諧信號建立基本上匹配所述天線的阻抗；其中，一處理模組基於所述雙工器的電氣性能特性生成平衡網路調諧信號，所述平衡網路基於所述平衡網路調諧信號建立所述阻抗，其中所述處理模組在所述平衡網路建立所述阻抗之後估 計所述天線的所述阻抗。