[发明专利]提高射频电路的线性的信号处理装置

说明书

技术领域

本专利申请涉及射频电路，并且具体地涉及提供线性、高品质因子和紧凑大小的信号处理装置和方法。

背景技术

对于具有提高的性能和另外的特征的越来越小的电子设备，存在日益增长的需求。智能电话、平板、膝上型计算机以及类似的计算设备现在总是被期望使用诸如3G、4G、长期演进(LTE)和其他蜂窝、无线保真(Wi-Fi)、近场通信(NFC)、全球定位系统(GPS)、蓝牙以及其他这样的很多不同类型的无线网络来通信。实际上，为了向LTE网络提供甚至仅仅全连通性，必须容纳多于40个潜在的射频带。作为容纳所得到的工作频率和宽带宽的范围的需求的结果，存在许多模拟和混合信号设计挑战。

另外，“薄者流行(thinisin)”的需求继续减小可用于提供该连通性所需要的天线和其他射频组件的空间。

深亚微米互补金属氧化物半导体(DeepSub-MicronComplimentaryMetalOxideSemiconductor，DSM-CMOS)集成电路(IC)技术越来越多地被用于实现在这些系统中所需要的混合信号前端。DSM-CMOS提供所需的高密度电路集成，同时减小可用于任何特定电路的工作电压。虽然这提供高频工作和减小的电路面积的双重优点，但是作为更低的电压电平的结果，损害了处理较高功率的需求的能力。因此，混合信号前端保持至少一个区域，其中诸如砷化镓(GaAs)这样的替代的IC技术仍然是有吸引力的选项。

来自数字设计领域的考虑包括朝向使用在基板自身内固有地提供电容的基板的重要设计趋势。这些产品(诸如FaradFlex^TM，其可以从纽约的HoosickFalls的OakMitsuiTechnologies获得)基于超薄层压、低阻抗、低电感和高电容基板。这些基板的另一个重要的优点是，它们减少对于离散的旁路电容器的需求，这些离散的旁路电容器在其他情况下可能消耗物理电路板空间的一半或更多。嵌入式电容电路板技术正逐渐成为高频电路的越来越必要的组件。而超薄形状因子还意味着，它们通过被认为最适合于低电压、低功率应用。

许多年来，还已知变换射频电路中的阻抗。被称为Guenella变换器的电路是一种类型的传输线变换器。该变换器的目的是，将承载输入信号的传输线的诸如50欧姆这样的特性阻抗与设备内部的电路的不同的输入阻抗匹配。阻抗匹配对于以最小的反射来提供最大的信号功率传送是必要的。

发明内容

目前，诸如滤波器和双工器这样的射频信号处理电路应当表现出相对高的三阶截取点(Third-orderInterceptPoint，IP3)，以便在存在强发射信号时处理弱接收信号，二者对于接收器和干扰传输都是所关心的。

对于射频电路工作在许多不同频带(其每个具有不同的所需带宽)上，存在日益增长的需求。最常见的方法是对每个所期望的工作频带提供诸如滤波器/双工器这样的单独的信号处理电路。然后将单独的滤波器/双工器电路与由选择逻辑控制的开关互连，选择逻辑根据所期望的功能来启用对应的滤波器/双工器中的一个或多个。问题是，这些滤波器/双工器网络体积大、昂贵并且不可容易地重构。

上述以及其他相关问题激发了本发明，一种使得能够实现具有以下属性的敏捷的信号处理电路(诸如滤波器/双工器)的信号处理装置：高的IP3，以便不牺牲在其他情况下将通过使用表面声波(SurfaceAcousticWave，SAW)或薄膜体声波谐振器(ThinFilmBulkAcousticBarResonator，FBAR)技术来获得的所期望的线性性能，以及紧凑大小和可编程性。

关键的革新在于允许高线性同时保持底层信号处理电路的小尺寸和可编程性的信号处理的方法。这里描述的信号处理方法在需要处理跨越广泛的工作频率和带宽的高功率信号同时仍然理想地适合于当前优选的IC技术(诸如DSM-CMOS)和当前优选的嵌入式电容、极薄电路板基板(诸如FaradFlex)的应用中是有利的。

在一种具体的实现方式中，信号处理装置包括：输入阻抗变换器，用于接收输入信号并且将装置的输入阻抗与内部装置阻抗相匹配；分离器，用于将第一阻抗变换器的输出分离成N个分离信号；多个信号处理电路，用于处理N个分离信号；组合器，用于将N个分离信号组合成组合信号；以及输出阻抗变换器，用于接收组合信号并且用于将内部装置阻抗与装置的输出阻抗相匹配。

信号处理电路可以包括滤波器、双工器或者其他射频电路。分离器信号处理电路和组合器可以典型地具有等同于内部装置阻抗的各自的输入和输出阻抗。