[发明专利]用于可组合滤波器的适应性调谐网络

说明书

一种灵活的多路RF适应性调谐网络开关架构，其抵消了尤其是在基于载波聚合的无线电系统中由于耦接的RF频带滤波器的各种组合引起的阻抗失配情况。在一个版本中，数控可调谐匹配网络耦接到多路RF开关以便为RF频带滤波器的各种组合提供适应性阻抗匹配。可选地，一些或全部RF频带滤波器还包括相关联的数控滤波器预匹配网络以进一步改善阻抗匹配。在第二版本中，耦接到多路RF开关的一些或全部RF频带滤波器包括数控相位匹配网络以提供必要的每频带阻抗匹配。可选地，数控可调谐匹配网络也可以被包括在多路RF开关的公共端口上以提供额外的阻抗匹配能力。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月19日提交的题为“用于可组合滤波器的适应性调谐网络(Adaptive Tuning Network for Combinable Filters)”的美国专利申请系列第15/048,764号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及电子电路，并且更具体地涉及射频电子电路和相关方法。

背景技术

简单的无线电系统通常在用于发送射频(RF)信号的一个RF频带和用于接收RF信号的单独的RF频带中进行操作。RF频带通常跨越一定范围的频率(例如每频带10至100MHz)，并且实际的信号发送和接收可以在这些频带的子频带中，间隔开以避免干扰。可替选地，可以将两个间隔较宽的RF频带分别用于信号发送和信号接收。

诸如一些蜂窝电话系统的更先进的无线电系统可以在多个RF频带上进行操作以用于信号发送和接收，但是在任何一个时间仍然使用仅单个RF频带中的一个发送子频带和一个接收子频带，或者仅两个间隔较宽的发送RF频带和接收RF频带。这种多频带操作允许单个无线电系统可以与不同的国际频率分配和信号编码系统(例如CDMA、GSM)进行互操作。对于一些应用，国际标准机构已经标记了具有频带标签Bn(如B1、B3、B7等)的公共频带。可以在https://en.wikipedia.org/wiki/UMTS_frequency_bands找到这样的频带的一个列表。

近年来，已经研制出一种被称为“载波聚合”(CA)的技术来增大RF无线电系统并且尤其是蜂窝电话系统的带宽。在被称为“频带间”模式的CA的一个版本中，蜂窝接收或发送可以同时发生在多个RF频带上(例如RF频带B1、B3和B7)。该模式要求根据所需的频带组合将接收或发射的RF信号同时传递通过多个频带滤波器。

图1A是现有技术中可以在CA无线电系统中使用的RF信号开关和滤波器电路100的框图。在所示的示例中，天线101耦接到多路开关102，多路开关102进一步耦接到若干RF频带滤波器104。多路开关102可以以一次一个滤波器或以所选择的组合的方式来选择性地将天线101耦接到RF频带滤波器104。通常将以已知的方式利用场效应晶体管(FET)来实现多路开关102。一些或全部RF滤波器104将耦接到其他RF电路系统，诸如接收器、发射器或收发器(未示出)。在所示的示例中示出了针对三个频带B1、B3、B7的频带滤波器104。在操作中，在非CA模式下或结合CA模式，可以单独通过多路开关102将(例如针对RF频带B1、B3、B7的)组成RF频带滤波器104接入电路中。

为了得到最优性能，必须将每个频带滤波器104及其预期的组合(例如，单独的B3、B1+B3同时和B1+B3+B7同时)与开关102和天线101进行阻抗匹配，通常以现代无线电电路的50欧姆的特性阻抗为标准。图1B是史密斯圆图(Smith chart)110，其示出了图1A所示的配置的三个模型滤波器的若干示例性组合的不匹配阻抗值的范围。在所示的示例中，可以看到B3频率仅以10MHz步进在1.810GHz至1.880GHz的频率范围上进行扫描，(针对单独的B3，以及将B1或B1+B7添加至B3的效果的)标绘点表明，不仅对于每个组合而且对于每个频率步进，匹配50欧姆的特性阻抗将需要不同的阻抗匹配量。因此，由于阻抗失配，RF信号开关和滤波器电路100不是CA无线电系统的实际解决方案。