[发明专利]两用晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及用于将天线耦接至射频发射和接收电路的电路。

背景技术

在射频(RF)通信设备中，通常期望使RF通信所要求的复杂性和部件数量最小。这通常降低了成本、功耗和被处理RF信号的物理传输和接收的RF前端所用的PCB面积。这些因素在诸如移动电话、PDA和膝上型电脑的便携式设备中尤其重要。

尤其重要的是使得大多数RF通信设备在其周围的集成电路外部的部件数量最少，这是因为这些部件就它们的固有成本(与集成电路中的等效设备相比)和它们所用的PCB面积而言是昂贵的。此外，这些部件通常在集成电路(IC)内部执行的内置自测试(BIST)和校准程序的外部。

典型地，RF通信设备将仅具有用于信号发射和信号接收的单个天线。在这些设备中，发射和接收电路必须能够共享天线，这通常通过在发射/接收电路和天线之间使用一个或多个开关来实现。然而，除了附加成本和通过使用外部开关所用的PCB面积之外，开关的附加寄生电容使得它们不适合用于特高频无线电通信(3至9GHz)。具体地，与外部开关相关的插入损耗降低了接收路径的总体敏感性并增加了发射路径的功耗。

在图1中示出了用于将天线耦接至发射和接收电路的现有电路。这种电路通常被用作天线和无线电收发机之间的射频前端。可以通过控制晶体管101和102在发射和接收模式之间切换电路100。当电路处于发射模式时，晶体管102用于将接收路径与天线隔离，晶体管101用来放大用于在天线105处进行发射的射频发射信号104；当电路处于接收模式时，晶体管101用于隔离发射路径，晶体管102用于放大在天线105处接收的信号并提供射频接收信号103。图1所示的所有部件通常为包括无线电接收器的集成电路的外部分立部件。

在图2中示出了用于将天线耦接至发射和接收电路的第二现有电路。接收电路201和发射电路202一起包括无线电收发器，并且通常在单个集成电路处被支持。不平衡变压器(balun)或滤波器203用于将来自发射电路202的平衡发射信号转换为用于天线204的单端输出，以及将在天线204处接收的单端信号转换为用于接收电路201的平衡输入。此外，一个或多个开关用于在电路200中的发射和接收模式之间进行切换。当接收电路201有效时，发射电路202与信号路径隔离，而当发射电路202有效时，接收电路201与信号路径隔离。

由于信号路径中使用了附加部件(诸如开关和滤波器)，所以难以将电路中存在的寄生电容减小至适合用于3GHz以上(具体地，在6GHz和9GHz之间)的特高频无线电信号的水平。此外，寄生电容使得难以在宽带频率范围上实现可接受的输入和输出阻抗匹配。因此，图1和图2所示电路不适合用于超宽带(UWB)无线电收发器。

成为现代通信IC标准的深亚微米电路(即，小于大约90nm的处理)存在另外的问题。传统电路(诸如图1所示电路)由于发射时共用端口(天线105)处的大的电压波动而遭遇到可靠性问题。大的电压波动在诸如晶体管102的接收路径中直接影响小信号设备。

因此，需要适合于使用用于将射频发射和接收电路耦接至天线的深亚微米处理进行制造的改进的电路设计。特别地，需要用于将射频发射和接收电路耦接至天线的电路，其可以在特高射频处使用且具有宽带无线电收发器。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于放大射频信号的电路，包括：用于连接至天线的终端；共用放大器，以共用栅极结构配置在第一节点和所述终端之间；发射放大器，可操作为放大输入节点处存在的射频信号，并将放大的信号提供给所述第一节点；以及接收放大器，可操作为放大所述第一节点处存在的射频信号，并将放大的信号提供给输出节点；其中，电路可以以两种模式进行操作：在接收模式中，配置共用放大器和接收放大器，从而一起形成用于放大在终端处接收的射频信号的接收串叠结构；以及在发射模式中，配置共用和发射放大器，从而一起形成用于放大在输入节点处施加的射频信号的发射串叠结构。

在接收模式中，发射放大器优选断开。在发射模式中，接收放大器优选断开。

优选地，电路还包括电压偏置装置，耦接至所述终端并可操作为调节终端处的DC电压，所述电压偏置装置被配置为：在接收模式中，设置终端处的DC电压，使得共用放大器被配置为放大在天线处接收的信号；在发射模式中，设置终端处的DC电压，使得共用放大器被配置为放大从发射放大器接收的信号。终端处的DC电压可以被设置为共用放大器的电源电压。

优选地，电压偏置装置包括扼流圈。适当地，扼流圈耦接在电压源和所述终端之间。优选地，扼流圈为印刷波导。