采用独立差动单端转换器的收发机结构及差动收发机制造技术

本发明专利技术公开了一种采用独立差动单端转换器的收发机结构及差动收发机，涉及射频通信芯片领域，解决了现有的收发机共享一个差动单端转换器所产生的负载效应显著增加的技术问题。本发明专利技术包括发射机输出级、发射机匹配电路、接收机输入级、接收机匹配电路、第一差动单端转换器、第二差动单端转换器、多工器、信号输入输出端口；所述信号输入输出端口的数量为1个。本发明专利技术妥善解决了发射机与接收机因共享一个差动单端转换器而产生的负载效应，使得收发机与接收机保有良好电性性能；同时，本发明专利技术共用一个信号输入输出端口，节省了封装针脚数目，简化印刷电路板的设计，提升了芯片的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
采用独立差动单端转换器的收发机结构及差动收发机
本专利技术涉及射频通信芯片
，尤其涉及一种采用独立差动单端转换器的收发机结构及差动收发机。
技术介绍
传统收发机电路中，使用了差动技术(differential)具备许多好处：以发射机来说，如图1a所示，一般来说晶体管可承受的电压峰值有限，为了提升输出功率只能不断提升输出电流，进而造成负载阻抗降低，当阻抗降得太低会导致匹配困难，此时使用差动架构可在维持相同信号电流的情形下直接增加输出电压，不但提升输出功率同时还增加负载阻抗，进一步降低匹配难度。以接收机来说，如图1b所示，接收机面对环境中存在的各种干扰，若采取差动型式的设计，这些环境干扰噪声在差动输入端则常以共模噪声(common-modenoise)的形式出现，而良好的差动设计可消除共模噪声，又能保持输入信号不受影响。当收发机采用差动架构时，由于系统端最终通常只用一个天线端口，而天线端口又是单端信号，因此，必须经过多级的电路处理，如图2所示，这些电路包含收发机各自的匹配电路，将发射机与接收机电路结合的多工器，以及最后的差动单端转换器。传统上这些电路元件都配置于印刷电路板上，并使用表面贴装元件工艺(SMD,SurfaceMountDevice)来实现，好处是弹性较大，可不断尝试SMD元件搭配以达到理想中的特性，然而，使用过多SMD元件不但增加成本，同时也会增加印刷电路板的面积，因此，近年来渐渐往芯片内部整合输入输出电路的趋势来发展。将输入输出电路收进芯片内，发射机与接收机采用差动结构也有许多电性上的好处，发射机可增加输出功率，接收机可增进抗噪声能力。然而由于天线通常为单端设计，差动结构的收发机还需要差动单端转换器将信号转能单端形式。现有技术中发射机与接收机常共享一个差动单端转换器，然而，这样的结构使得发射机与接收机之间的负载效应会大幅，提升设计难度，尤其发射机与接收机需要的阻抗通常落差很大，匹配难度也相应提升；如图3所示，发射机大信号输出时，过大的电压甩动可能损坏接收机的前级电路。因此，如何设计多工器以降低收发机之间的负载效应是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用独立差动单端转换器的收发机结构及差动收发机。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种采用独立差动单端转换器的收发机结构，包括发射机输出级、发射机匹配电路、接收机输入级、接收机匹配电路、第一差动单端转换器、第二差动单端转换器、多工器和信号输入输出端口；所述信号输入输出端口与所述多工器连接；所述发射机输出级、发射机匹配电路、第一差动单端转换器、多工器依次连接；所述接收机输入级、接收机匹配电路、第二差动单端转换器、多工器依次连接。优选的，所述多工器包括第一开关、第二开关、电感及电容；所述第一开关、电感、电容及第二开关依次连接；所述第一开关、第二开关分别与所述第一差动单端转换器、第二差动单端转换器连接。优选的，所述第一开关、第二开关均为MOSFET晶体管；所述第一差动单端转换器、第二差动单端转换器均为线圈型电磁耦合元件。优选的，所述第一差动单端转换器包括原边的第一组线圈N1和次边的第二组线圈N2；所述第一组线圈N1包括抽头、第一正极端口和第一负极端口；所述第二组线圈N2包括第二正极端口和第二负极端口；所述第二正极端口与所述电感的一端、所述信号输入输出端口均连接，所述电感的另一端与所述第一开关的漏极连接；所述第一开关的源极与所述第二负极端口连接且接地；所述抽头连接有直流电源。优选的，所述第二差动单端转换器包括原边的第三组线圈N3和次边的第四组线圈N4；所述第三组线圈N3包括第三正极端口和第三负极端口；所述第四组线圈N4包括第四正极端口和第四负极端口；所述第四正极端口与所述第二开关的漏极、电容的一极板均连接，所述电容的另一极板与所述电感的一端、所述信号输入输出端口均连接；所述第二开关的源极与所述第四负极端口连接且接地。优选的，所述发射机匹配电路包括串联的第一匹配电容和第二匹配电容；所述第一匹配电容的一端与所述发射机输出级的输出正端及所述第一差动单端转换器的所述第一正极端口均连接；所述第二匹配电容的一端与所述发射机输出级的输出负端及所述第一差动单端转换器的所述第一负极端口均连接；所述第一匹配电容的另一端和所述第二匹配电容的另一端连接且接地。优选的，所述接收机匹配电路包括并联的第一匹配电感和第二匹配电感；所述第一匹配电感的两端分别与所述接收机输入级的输入正端及所述第二差动单端转换器的所述第三正极端口连接；所述第二匹配电感的两端分别与所述接收机输入级的输入负端及所述第二差动单端转换器的所述第三负极端口连接。优选的，所述发射机输出级的一端与发射机连接；所述发射机输出级为功率放大器；所述接收机输入级的一端与接收机连接；所述接收机输入级为低噪声放大器。优选地，所述收发机结构的收发模式包括发射机模式和接收机模式。所述收发机结构处于发射机模式时，所述第一开关、第二开关均为连通状态；所述收发机结构处于接收机模式时，所述第一开关、第二开关均为断开状态。本专利技术还提供了一种差动收发机，包括上文所述的采用独立差动单端转换器的收发机结构。实施本专利技术的技术方案，具有如下优点或有益效果：(1)本专利技术发射机与接收机均设置有各自独立的差动单端转换器，并通过多工器实现收发机与信号输入输出端口之间的通信，此结构妥善解决了发射机与接收机因共用一个差动单端转换器而产生的负载效应，并对本专利技术收发机结构中的元件起到了良好的保护，使得发射机与接收机保有良好电性性能。(2)本专利技术发射机、接收机共用一个信号输入输出端口，节省了封装针脚数目，同时简化印刷电路板的设计，方便终端产品的规划使用，提升了芯片的竞争力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：图1a是现有技术发射机之功率放大器的示意图；图1b是现有技术接收机之低噪声放大器的示意图；图2是现有技术差动收发机的共埠架构的示意图；图3是现有技术在IC内部的差动收发机电路示意图；图4是本专利技术收发机结构的整体结构示意图；图5是本专利技术收发机结构的电路结构示意图。10、发射机输出级；101、输出正端；102、输出负端；11、发射机匹配电路；110、第一匹配电容；111、第二匹配电容；20、接收机输入级；201、输入正端；202、输入负端；21、接收机匹配电路；210、第一匹配电感；211、第二匹配电感；3、信号输入输出端口；4、多工器；40、第一开关；41、第二开关；42、电感；43、电容；5、第一差动单端转换器；51、第一正极端口；52、第一负极端口；53、第二正极端口；54、第二负极端口；55、抽头；6、第二差动单端转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用独立差动单端转换器的收发机结构，其特征在于，包括发射机输出级(10)、发射机匹配电路(11)、接收机输入级(20)、接收机匹配电路(21)、第一差动单端转换器(5)、第二差动单端转换器(6)、多工器(4)和信号输入输出端口(3)；所述信号输入输出端口(3)与所述多工器(4)连接；/n所述发射机输出级(10)、发射机匹配电路(11)、第一差动单端转换器(5)、多工器(4)依次连接；/n所述接收机输入级(20)、接收机匹配电路(21)、第二差动单端转换器(6)、多工器(4)依次连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用独立差动单端转换器的收发机结构，其特征在于，包括发射机输出级(10)、发射机匹配电路(11)、接收机输入级(20)、接收机匹配电路(21)、第一差动单端转换器(5)、第二差动单端转换器(6)、多工器(4)和信号输入输出端口(3)；所述信号输入输出端口(3)与所述多工器(4)连接；
所述发射机输出级(10)、发射机匹配电路(11)、第一差动单端转换器(5)、多工器(4)依次连接；
所述接收机输入级(20)、接收机匹配电路(21)、第二差动单端转换器(6)、多工器(4)依次连接。


2.根据权利要求1所述的采用独立差动单端转换器的收发机结构，其特征在于，所述多工器(4)包括第一开关(40)、第二开关(41)、电感(42)及电容(43)；
所述第一开关(40)、电感(42)、电容(43)及第二开关(41)依次连接；
所述第一开关(40)、第二开关(41)分别与所述第一差动单端转换器(5)、第二差动单端转换器(6)连接。


3.根据权利要求2所述的采用独立差动单端转换器的收发机结构，其特征在于，所述第一开关(40)、第二开关(41)均为MOSFET晶体管；
所述第一差动单端转换器(5)、第二差动单端转换器(6)均为线圈型电磁耦合元件。


4.根据权利要求3所述的采用独立差动单端转换器的收发机结构，其特征在于，所述第一差动单端转换器(5)包括原边的第一组线圈N1和次边的第二组线圈N2；
所述第一组线圈N1包括抽头(55)、第一正极端口(51)和第一负极端口(52)；所述第二组线圈N2包括第二正极端口(53)和第二负极端口(54)；
所述第二正极端口(53)与所述电感(42)的一端、所述信号输入输出端口(3)均连接，所述电感(42)的另一端与所述第一开关(40)的漏极连接；所述第一开关(40)的源极与所述第二负极端口(54)连接且接地；
所述抽头(55)连接有直流电源(300)。


5.根据权利要求4所述的采用独立差动单端转换器的收发机结构，其特征在于，所述第二差动单端转换器(6)包括原边的第三组线圈N3和次边的第四组线圈N4；
所述第三组线圈N3包括第三正极端口(61)和第三负极端口(62)；所述第四组线圈N4包括第四正极端口(63)和第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭哲嘉，余岱原，邱伟茗，
申请(专利权)人：深圳市南方硅谷半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44