[发明专利]适用于恒包络非线性调制的片上集成收发匹配网络及方法

说明书

本发明提供了一种适用于恒包络非线性调制的片上集成收发匹配网络及方法，芯片在接收状态时，第一切换开关闭合，使片上发射电路的发射端TX到片外天线的端口之间没有信号连通，且第二切换开关关断，天线端口的信号得以通过天线匹配网络、片上变压器送至片上接收电路的接收端RX；在发射状态时，第一切换开关关断，使发射端TX的信号通过输出带通滤波网络送到天线端口，且第二切换开关闭合，使片上变压器处于短路连接到GND的状态。本发明可在集成电路硅片上设计实现，片外除了天线无需额外匹配器件，能够滤除恒包络非线性调制信号发射时产生的大量高次谐波分量，在输入时提供对所需频段的带通选择，还利用片上电感形成对芯片天线端的静态电荷放电保护。

技术领域

本发明涉及一种射频集成电路片上匹配电路，尤其是适用恒定包络非线性调制通信方式的片上天线匹配电路。

背景技术

现有射频电路天线的匹配电路往往是利用片外元器件（电容，电感等）在印刷电路板（PCB）上实现，对元器件的阻抗的精度及PCB的设计都提出了较高的要求，也增加了BOM（物料清单）成本。也有人尝试把匹配网络做到片上，但无法有效地滤除发射信号的高次谐波，会对其它通信频段产生干扰。

随着集成电路的发展，越来越多的电路及外围器件集成到硅片上，尤其在智能穿戴及低功耗物联网设备的应用领域，更对芯片的集成度提出了很高的要求。把天线匹配网络，以及或需的BALUN（片上实现的电感变压器，用于单端、双端转换，阻抗转换等，简称片上变压器）、收发切换开关（SWITCH）集成到片上，不仅降低了集成电路应用时的匹配难度，增加了工作的稳定性，而且极大地减少了印刷电路板上元器件的数量和体积，充分满足了智能穿戴设备和低功耗物联网设备的需求，具有极大的技术意义和市场价值。

在低功耗物联网和智能穿戴设备里，常用到一种通信调制方式是恒包络非线性调制，如高斯频移动键控（Gauss Frequency Shift Keying，GFSK），具有对发射链路实现难度低，功耗低的特点，因此被广泛采用。但也由于非线性调制，往往输出频谱含有很强的高次谐波分量，会对别的频段产生严重的干扰，必须加以滤除才能符合通信兼容规范。目前缺乏一种可以在恒定包络非线性调制通信方式下，有效滤除高次谐波分量的片上天线匹配电路。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种适用于恒包络非线性调制通信的片上集成电路收发匹配网络及方法，可以在集成电路硅片上设计实现，无需额外的片外匹配器件，并能够极大地滤除恒包络非线性调制信号发射时产生的大量高次谐波分量，同时在输入、输出时提供了对所需频段的带通选择，还利用片上电感形成了天然的对芯片天线端静态电荷放电保护。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种适用于恒包络非线性调制的片上集成电路收发匹配网络，其包含：片上的电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、电容C3、NMOS管的开关S1、片上变压器；片外设有天线；

片上发射电路输出用的发射端TX连接电感L2一端，电感L2的另一端在节点B连接开关S1的漏端以及电容C2的一个极板，开关关S1的源端连接到GND，开关S1通过接入其栅极的接收使能信号RXEN来控制；

电容C2的另一个极板、电容C1的一个极板和电感L1的一端，均连接到天线的端口；电容C1的另一个极板连接到GND；

电感L1的另一端在节点A连接片上变压器的初级线圈输入端，初级线圈的另一端与电容C3的一个极板连接到GND，电容C3的另一个极板连接到节点A；片上变压器的次级线圈与片上接收电路的接收端RX连接。

可选地，芯片工作在接收状态时，形成有完全直流连通的静电释放路径，其从天线端口经电感L1连接到片上变压器的初级线圈，进而连接到GND；

芯片工作在发射状态时，形成有完全直流连通的静电释放路径，其从天线端口经电感L1连接到GND。

可选地，将电感L1另一端、电容C1另一个极板的连接结构，替换为：