本公開內容涉及用于保護射頻(rf)電路的方法和裝置,更具體地涉及使用布置為lc振蕩電路(tank)的電感元件和電容元件的故障安全方法和裝置。遍及本文,術語“故障安全”指的是提供對不想要的(“故障”)狀況的緩解(“安全”)的裝置和/或方法,并且其例如被實現為rf收發器或rf通信裝置的一部分。這樣的裝置或方法用于例如保護rf接收器免受在例如天線故障的情況下泄漏到接收器側和/或從發射側反射的較高功率信號的影響。
背景技術:
1、為了保護收發器或通信電路的接收器側,通常實現故障安全裝置。圖1a示出了包括功率放大器(pa)、旋轉器(r)和天線(ant)的通信電路(100a)。這樣的通信電路還包括電路塊(101),該電路塊通常可用作故障安全裝置。電路塊(101)包括直通開關(s1,s3)和分流開關(s2,s4)。在第一側或端口(在本公開內容中也稱為發射側)上,電路塊(101)可以耦合到發射終端(t),并且在第二側或端口(在本公開內容中也稱為接收側)上,(lna)低噪聲放大器(102)可以耦合到電路塊(101)。
2、圖1a的通信電路(100a)可以在發射模式和接收模式中工作。當處于發射模式時,旋轉器(r)被配置成使得來自功率放大器(pa)的信號被傳送到天線(ant)以進行發射。當在接收模式中操作時,旋轉器(r)被配置成使得來自天線(ant)的信號由lna(102)及接收器的其余部分接收。
3、圖1b示出了圖1a的在發射模式中操作的通信電路(100a)。在天線故障的情況下,旋轉器(r)被配置成:如箭頭(110)所示,通過電路塊(101)的公共端口將反射信號重定向回電路塊(101)的發射側。當電路處于發射模式時,從發射器往回反射并可能泄漏到接收器中的重定向信號的功率可能非常高,例如,53dbm或更高,具有例如約為6db的峰均比。電路塊(101)的作用是保護接收器(例如lna(102))免受這樣的高功率的影響。為了執行該任務,在天線故障的情況下并且當在發射模式中時,直通開關或串聯開關(s1)被控制為處于關斷狀態(斷開)并且分流開關(s2)處于接通狀態。在發射側,直通開關或串聯開關(s3)處于接通狀態,而分流開關(s4)處于關斷狀態。換句話說,當高tx功率(110)被傳遞到終端(t)時,需要開關(s1,s4)在其關斷狀態情況下處理高電壓。諸如51dbm(112v的峰值電壓)的高功率要求導致這樣的開關的設計中的挑戰。
4、為了進一步闡明所提及的設計挑戰,作為示例,可能需要具有32個或更多晶體管的大開關堆疊以滿足較高功率要求。這樣的堆疊開關也對寄生敏感,并且通常需要將補償電容器實現為開關堆疊設計的一部分。這將增加整體設計的另一層復雜性。此外,取決于應用和相關的占用空間要求,這樣的大開關堆疊所需的空間可能過高。除了大功率處理之外,還要求直通開關(s1)具有較低的插入損耗,以確保還滿足接收器噪聲系數(nf)要求(由于總體接收器性能要求,這也可能是嚴格的)。
5、圖1c示出了圖1a的在接收模式中操作的通信電路(100a)。在這種情況下,在箭頭(120)所示的方向上流向接收器的接收信號的功率不是很高,并且與發射模式相比,特別是在天線故障的情況下,功率處理能力不是問題。如圖所示,在接收模式中,直通開關(s1)處于接通狀態(閉合)以將所接收的信號傳送到lna(102),并且分流開關(s2)處于關斷狀態(斷開)。此外,直通開關(s3)處于關斷狀態(斷開),并且分流開關(s4)處于接通狀態(閉合)。
6、鑒于上述內容,需要故障安全裝置,其滿足相互沖突且通常嚴格的要求,例如更高的功率處理能力、更小的占用空間和更低的插入損耗。
技術實現思路
1、所公開的方法和裝置解決了上述挑戰和設計問題。
2、根據本公開內容的第一方面,提供了一種用于切換rf信號的射頻(rf)開關電路,包括:公共端口,該公共端口被配置成接收具有信號頻率的rf信號;第一輸出端口和第二輸出端口;直通開關,該直通開關被配置成在rf開關電路的第一模式(tx)中將公共端口耦合到第二輸出端口,并且在rf開關電路的第二模式(rx)中將公共端口與第二輸出端口解耦;分流開關,該分流開關被配置成在第一模式(tx)中將第一輸出端口耦合到參考電位,并且在第二模式(rx)中將第一輸出與參考電位解耦;在公共端口與第一輸出端口之間的電感元件;以及在第二輸出端口與參考電位之間的電容元件,其中電感元件和電容元件的組合被配置成在第一模式(tx)中通過由直通開關和分流開關連接在一起而在信號頻率處共振,并且直通開關和分流開關的組合將電感器和電容元件連接到參考電位,并且在第一模式(tx)中將公共端口與第一輸出端口解耦并且將第二輸出端口與參考電位解耦,從而在第一模式(tx)中將rf信號與第一輸出端口隔離。
3、根據本公開內容的第二方面,公開了一種在射頻(rf)電路中用于保護免受不需要的rf信號影響的方法,該射頻(rf)電路具有在第一rf端口與第二rf端口之間的直通開關以及在第一rf端口與地之間的分流開關,該方法包括:向rf電路提供與在第一rf端口與第二rf端口之間的直通開關串聯的電感元件,該電感元件具有選定的電感值;以及向所述rf電路提供在第二rf端口與地之間的電容元件,該電容元件具有選定的電容值,使得當直通開關和分流開關處于接通狀態時,由電感元件和電容元件形成的振蕩電路在不需要的rf信號的頻率處共振,為不需要的rf信號形成到第一rf端口的高阻抗路徑,從而將不需要的rf信號與第一rf端口解耦,并通過直通開關將不需要的rf信號路由到第二rf端口。
4、在本申請的說明書、附圖和權利要求中提供了本公開內容的其他方面。
1.一種用于切換射頻(rf)信號的rf開關電路,包括:
2.一種電子電路,包括:
3.根據權利要求2所述的電子電路,還包括:
4.根據權利要求2所述的電子電路,還包括lna匹配網絡,所述電感元件是存在于所述lna匹配網絡中的電感元件。
5.根據權利要求3所述的電子電路,其中,所述rf開關電路是故障安全開關。
6.一種包括根據權利要求5所述的電子電路的收發器。
7.一種包括根據權利要求6所述的收發器的通信系統。
8.根據權利要求1所述的電子電路,其中,所述電感元件包括一個或更多個電感器,并且所述電容元件包括一個或更多個電容器。
9.根據權利要求1所述的rf開關電路,其中,所述電容元件包括晶體管。
10.一種在射頻(rf)電路中用于保護免受不需要的rf信號影響的方法,所述rf電路具有在第一rf端口與第二rf端口之間的直通開關和在所述第一rf端口與地之間的分流開關,所述方法包括:
11.根據權利要求10所述的方法,其中,所述第一rf端口是所述rf電路的第一輸出端口。
12.根據權利要求11所述的方法,其中,所述第一輸出端口連接至接收器電路。
13.根據權利要求12所述的方法,其中,所述接收器電路包括低噪聲放大器(lna)。
14.根據權利要求12所述的方法,其中,所述第二rf端口是所述rf電路的第二輸出端口。
15.根據權利要求14所述的方法,其中,所述第二輸出端口連接至終端電路。