[發(fā)明專利]基于時分雙工的無線收發(fā)模式切換裝置以及無線通信系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103187987A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡新午;張立國;趙騫;潘文杰;周建波
• 申請（專利權(quán)）人: 國民技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H04B1/44
• 分類號: H04B1/44
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 薛祥輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及TDD無線通信收發(fā)切換的集成電路設(shè)計技術(shù)。

背景技術(shù)

在過去的十年里，無線通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了爆發(fā)性成長，加速了集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。特別是在IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)中，越來越多的無線通信芯片都被集成到CMOS技術(shù)中，隨著市場競爭日益劇烈，成本和功耗因素成為芯片設(shè)計的首要考慮點，特別是對于早期成熟的時分雙工(TDD)無線消費類通信芯片。

典型的，在TDD無線通信系統(tǒng)中，單刀雙擲(SPDT)開關(guān)在射頻(RF)發(fā)射(Tx)信號和RF接收(Rx)信號之間切換，其按時間劃分系統(tǒng)處于發(fā)射模式和接收模式。

如圖1所示，為現(xiàn)有TDD通信系統(tǒng)中采用SPDT開關(guān)的RFIC電路原理圖。在發(fā)射模式時，單刀雙擲(SPDT)開關(guān)103將Tx信號從發(fā)射機101切換到天線，并且在接收模式時，將Rx信號從天線切換到接收機102。該RF開關(guān)103根據(jù)TDD控制信號在Tx路徑和Rx路徑之間完成切換。這種結(jié)構(gòu)適用于在具有小于1W發(fā)射功率的系統(tǒng)中使用。

圖2為CMOS工藝實現(xiàn)的SPDT射頻開關(guān)。SPDT開關(guān)202、203采用浮體開關(guān)電路(即襯底接大電阻)，提高線性度和減小功率衰減，Rx通路低噪聲放大器(LNA)212與Tx通路功率放大器(PA)213采用獨立的匹配網(wǎng)絡(luò)，即輸入匹配網(wǎng)絡(luò)210和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)211。當(dāng)Rx通路工作時，SPDT開關(guān)202導(dǎo)通，天線端201與LNA212相連，與PA213斷開；當(dāng)Tx通路工作時，SPDT開關(guān)203導(dǎo)通，天線端201與PA213相連，與LNA212斷開。但由于SPDT開關(guān)202、203處于射頻信號路徑上，其MOS溝道電阻會影響匹配網(wǎng)絡(luò)的Q值以及帶來一定的信號衰減，從而增加Rx?LNA的噪聲系數(shù)(NF)，減小Tx?PA的輸出功率，這都會增加芯片的功耗。這對于消費類電子產(chǎn)品，如藍(lán)牙(BT)、Ziggbee等TDD系統(tǒng)芯片，圖2所示收發(fā)方案沒有性能競爭優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提出一種基于時分雙工的無線收發(fā)模式切換裝置以及無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)低成本、低功耗的收發(fā)模式切換。

本發(fā)明提出的一種基于時分雙工的無線收發(fā)模式切換裝置，包括：天線單元、由輸入匹配網(wǎng)絡(luò)單元和低噪聲放大器構(gòu)成的接收通路，以及由輸出匹配網(wǎng)絡(luò)單元和功率放大器構(gòu)成的發(fā)射通路；還包括收發(fā)控制單元；所述發(fā)射通路和接收通路都通過相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)單元連接到所述天線單元；所述收發(fā)控制單元用于根據(jù)收到的模式切換指令選通接收通路或發(fā)射通路。

進一步的，所述低噪聲放大器設(shè)有控制所述低噪聲放大器是否工作的接收模式切換開關(guān)，所述功率放大器設(shè)有控制所述功率放大器是否工作的發(fā)射模式切換開關(guān)；所述收發(fā)控制單元用于根據(jù)收到的模式切換指令控制所述接收模式切換開關(guān)或發(fā)射模式切換開關(guān)動作，以選通對應(yīng)的通路工作。

進一步的，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)單元還包括控制接收通路輸入阻抗值在高阻抗和特性阻抗之間切換的輸入阻抗切換開關(guān)，所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)單元還包括控制發(fā)射通路輸出阻抗值在高阻抗和特性阻抗之間切換的輸出阻抗切換開關(guān)；所述收發(fā)控制單元還用于根據(jù)收到的模式切換指令控制所述阻抗切換開關(guān)的動作，在選通接收通路時控制所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)單元的阻抗值為特征阻抗，所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)單元的阻抗值為高阻抗，在選通發(fā)射通路時控制所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)單元的阻抗值為高阻抗，所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)單元的阻抗值為特性阻抗。

進一步的，所述的輸入阻抗切換開關(guān)和輸出阻抗切換開關(guān)為互鎖開關(guān)。

進一步的，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)單元為∏型、L型或T型匹配網(wǎng)絡(luò)單元；所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)單元為∏型、L型或T型匹配網(wǎng)絡(luò)單元。

進一步的，所述的接收模式切換開關(guān)和發(fā)射模式切換開關(guān)為MOS開關(guān)電路。

進一步的，所述的輸入阻抗切換開關(guān)和輸出阻抗切換開關(guān)為MOS開關(guān)電路。

進一步的，所述的輸入阻抗切換開關(guān)和輸出阻抗切換開關(guān)為浮體MOS開關(guān)電路。

進一步的，所述的低噪聲放大器為電感源退化共源放大器。

進一步的，所述的功率放大器為共源共柵高頻放大器。

本發(fā)明還公開了一種基于時分雙工的無線通信系統(tǒng)，包括發(fā)射機和接收機，其特征在于，還包括上述的無線收發(fā)模式切換裝置，所述發(fā)射機與所述無線收發(fā)模式切換裝置的功率放大器相連，所述接收機與所述無線收發(fā)模式切換裝置的低噪聲放大器相連。