[发明专利]无线通信单元、射频模块及调谐无线通信单元的方法

说明书

【交叉引用】

本申请要求申请日为2013年4月19日的美国临时申请号61/813717的优先权，且全文引用至本申请。

【技术领域】

本发明的涉及无线通信单元的射频（RF）模块，能够重新配置相移的结合，更具体地说，涉及包括可重新配置的双工器的收发器模块。

【背景技术】

无线通信单元，例如便携式收音机、电话等，通常支持在单一射频（RF）频带的操作，即在通信系统中使用的操作频带。然而，由于移动通信的快速发展，需要支持相当数量的各种无线电频率标准、系统和服务的频谱现在可以提供给移动用户量。此外，射频（RF）通信系统已经发展，移动通信设备的最近的趋势是支持在多个RF频带中的通信，例如，以支持跨越多个通信标准或地理区域的通信。目前，典型的收发器适用于支撑一个范围内的通信，例如，第三代合作伙伴计划（3GPP^TM），则可能需要支持超过10不同的频带。

一种支持宽的频率范围的方法，无线通信单元覆盖多个频带或通信标准是需要物理性地设置许多平行的收发器电路在无线通信单元内和/或一个或多个平行的收发器电路需要被调谐到多个频率范围内运行。无线通信单元中的这些解决方案带来一些不良影响，包括需要更高质量的射频（RF）元件，如不易受干扰、提供更高的性能、消耗最小化的硅面积或电路板模块面积的等。此外，为了同时在所有支持的频带满足性能要求，这些解决方案也增加了设计的复杂性。

一种典型的移动（无线）通信单元（有时在蜂窝通信的环境下被称为移动用户单元（MS），或在第三代合作伙伴计划（3GPP^TM）通信系统中的术语为用户设备（UE））包含一天线，常耦合到用于隔离无线通信单元内接收链和传输链的双工滤波器或天线开关。当然这些部件在天线内或者在天线的周围，需要能够跨越很宽的频率范围工作，或者能够工作在非常接近的可比/并行RF电路。

此外，在这些通信标准中，所述无线接入网络通常采用一些技术，以便更方便和容易通信，例如频分双工（FDD）技术，不同组的频带的接收频率和发射频率用于通信。另外，可以利用时分双工（TDD），导致在时域上分离的向外信号和返回信号。此外，不同的通信单元之间的接入网络可以使用不同的波形、信号调制和编码方案。

任何FDD无线电系统的一个关键部分是前端双工器组件，其主要功能是保护接收器（Rx）不会因为发射器（Tx）噪声排放而脱敏，及发射功率泄漏损伤到通信设备的接收频带。这种损伤可能是由于一种或多种原因引起：互调、带外拦截的交叉调制及接收器本地振荡器的相位噪声的相互混合。

在全双工无线电系统中，接收频率（frx）和传输频率（ftx），通常是不同的，它们是由一个特定的“双工频率”进行分离：（fdpx）=frx–ftx。

在一已知的前端架构100中，例如图1所示的基于双工器150的使用SAW一个例子，在基于双工器的SAW，为了最小化在其它双工器分支的通带频率的插入损耗，相移的概念被用来变换在一个双工器分支的阻带频率的低阻抗陷波成天线输入的高阻电平（high-Z level）。在天线侧同时连接它们时，这提供了两个路径之间的隔离。在图1，因此，例如接收器，天线102可操作地耦合到上方射频路径104；例如发射器，天线102可操作地耦合到较低的射频路径106。一个高通（high-pass，HP）型相移网络108被引入到接收（Rx）路径，并且被配置成变换在发射中心频率的低阻抗陷波（low-Z notch）成在天线输入端102的高阻抗电平（high-Z level），同样，一个低通（LP）型相移网络110被在发射（Tx）路径引入，并且被配置来转换在接收中心频率的低阻抗陷波为在天线输入的高阻抗电平。高通（HP）相移网络108或低通（LP）相移网络110用于具体的双工器分支是取决于在该分支侧所需的通带频率相对于阻带频率。在相移网络的频率选择也提供远处的(far-out)阻带频率进一步的衰减。各滤波器响应由表面声波（surface acoustic wave，SAW）滤波器112及114执行，所述SAW滤波器具有被匹配到相应的接收器和发射器的端口116及118。

典型地，在所有的第二代（2G）和第三代（3G）蜂窝FDD频段，frx>ftx及fdpx=frx-ftx是frx和ftx的小百分比（通常<10％）。然而，在第四代（4G）通信频带，提供一些附加的ftx>frx的频带，用反向双工情况（reverse duplex case）150表示（其中fdpx<0）。