CN107104696A - 射频通信装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种射频通信装置的方法和系统。一个实施例涉及用于高效无线通信的电路。该电路包括一个天线馈源和从天线馈源分出的多个通信路径，其中，不同的通信路径与不同的频带相关联。该电路还包括一个分流器，其耦合至天线馈源并适于将来自天线馈源的功率作为分流控制信号的函数进行选择性地分流。还公开了其他方法和系统。
Description
本申请是基于申请日为2009年4月27日、优先权日为2008年5月20日、申请号为200910137237.3、发明名称为“射频通信装置和方法”的发明的分案申请。
技术领域
本公开大体上涉及一种关于射频(RF)通信装置的方法和系统。
背景技术
在诸如中国和印度的全球新兴市场中，地位上升的中产阶级和中低阶级需要可承担的无线服务。为了开发这个庞大的市场，无线服务提供商正力争为这些消费者提供可承担的访问服务和手机。
因此，工程师不断地寻找途径来改进现有的移动电话架构，以实现较低成本设计而没有放弃质量或期望的特征。
发明内容
以下给出简要的发明内容。此发明内容不是广延性的概述，并且其不用于识别重点或关键元件。而是，本发明内容的目的在于以简化的方式提出一些构思，作为稍后提出的更详细的说明的序言。
一个实施例涉及用于高效无线通信的电路。该电路包括一个天线馈源和从该天线馈源分出(stem from)的多个通信路径，其中，不同的通信路径与不同的频带相关联。该电路还包括一个分流器(shunt)，其耦合至天线馈源并适于将来自于天线馈源的功率作为分流控制信号的函数进行选择性地分流。
以下的描述和附图详细地阐述了特定示例性方面和实施方式。这些仅是所公开原理中可能使用的多种方式中的少数方式。
附图说明
图1示出了包括天线开关模块(ASM)的无线通信装置的收发器部分；
图2示出了可能存在其发送馈源和接收馈源之间未充分隔离的无线通信装置；
图3示出了可提供改进隔离的无线通信装置的实施例；
图4示出了在图3的无线通信装置的上下文中讨论的时序图的实施例；
图5至图6示出了相移选择电路的更详细的实施例；
图7至图8示出了表明可用来设计相移选择电路一种方式的史密斯圆图；以及
图9示出了以流程图格式来表示的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图描述一个或多个实施方式，其中，相同的参考数字始终用于表示相同的元件。应当理解，本说明书中没有任何内容被认为是现有技术。
图1示出了包括具有天线开关模块102(ASM)的前端100的GSM/DCS双带蜂窝电话的实例。该ASM包括多个滤波器(104、106、108、110)以及允许其在发送频带和接收频带(TX1、TX2以及RX1、RX2、)之间有效切换的开关器(112、114)。然而，由于各ASM的成本达到$5每件(由购买量决定)，因此与ASM 102相关的花费使其对于低成本蜂窝电话架构是不实际的。该ASM 102还导致不可避免的插入损耗，这将降低RF性能(例如，降低接收灵敏度和发送功率)。
图2描述了通过包含相移选择电路(例如，202、204、206、208)来消除对于ASM的需要的双带模拟前端200。正如本文中将更详细描述的，在某些方面这些相移选择电路用作开关，并且实现起来比ASM更便宜。因此，相对于包括ASM 102的之前的前端100，该前端200更加可承担。然而，不幸地，由于通过天线214在发送馈源210和接收馈源212之间的泄漏，该前端200可能存在缺陷。因此，在发送馈源210上发送的功率可能泄漏至接收馈源212，某些时候超出了接收相移选择电路206、208的功率容量。由于缺少对策，该超出功率可能损坏接收相移选择电路206、208。例如，在一个实施例中，在发送馈源210上的GSM发送功率可以高达大约35dBm，而SAW滤波器216、218的功率容量可能仅为大约15dBm。
为了对达到接收相移选择电路的发送功率进行限制，本发明人已制成了包括发送和接收分流器(shunt)的无线通信装置。在工作期间，这些发送和接收分流器将来自接收馈源和/或发送馈源的功率选择性地分流，从而隔离发送馈源和接收馈源。
图3和图4描述了包括发送分流器302和接收分流器304的无线通信装置300。为了配合所期望的功能性，控制器306(在某些实施例中，其可以是基带处理器308的一部分)将控制信号TX_shunt、RX_shunt分别提供给发送分流器302和接收分流器304。尽管所示出的发送和接收分流器302、304包括分别耦合至发送和接收馈源314、316的二极管310、312，但在其他实施例中，发送和接收分流器302、304可以包括其他无源电路(例如，电阻负载)或有源电路(例如，晶体管或其他开关元件)。此外，尽管该通信装置300包括发送和接收分流器302、304，但应当理解，在其他实施例中可以仅利用发送分流器302(或仅利用接收分流器304)。
在工作期间，通信装置300被分配至一个帧内其自身的发送时隙402和其自身的接收时隙404(图4)。在发送时隙402期间，控制器306声明(assert)信号RX_shunt并解声明(de-assert)信号TX_shunt。在所示实施例中，该声明导致二极管312正向偏压。因此，如果所发送的功率泄漏至接收馈源316，则该泄漏功率将通过接收分流器304被分流至地(GND)。以这种方式，存在充分隔离，使得发送馈源314可以承载高功率发送信号RFT而没有冒毁坏SAW滤波器318、320的风险。相反地，在接收时隙404期间，控制器306声明信号TX_shunt并解声明信号RX_shunt，其通过发送分流器302将来自发送馈源314的泄漏功率分流至地GND。其将使天线设计馈源点能够对称于发送模式。
以这种方式，分流器302、304使发送馈源314和接收馈源316彼此隔离。此外，还可以沿着发送和接收馈源314、316来呈现电容器315、317、319、321，其中，电容器处于分流器的相对侧。再者，如稍后更详细描述的，还通过使用相移选择电路将从通信馈源314、316分出的单独的通信路径彼此隔离。
在发送侧，第一发送路径322和第二发送路径324从发送馈源314分出并将不同的各频率分量分流至发送馈源。该第一和第二发送路径322、324分别包括第一和第二发送相移选择电路326、328以及第一和第二功率放大器330、332。
在接收侧，第一接收路径334和第二接收路径336从接收馈源316分出(stem from)并将来自接收馈源的不同的各频率分量分离出来(滤波)。该第一和第二接收路径334、336分别包括第一和第二接收相移选择电路338、340以及第一和第二低噪声放大器342、344。
在发送期间，发送的信号RFT(其经由发送馈源314被提供给双馈源天线346)可以包括落入两个发送频带中一个的频率分量。第一发送路径322通过第一发送频带提供发送信号，而第二发送路径324在第二发送频带上提供发送信号。
例如，当信号发生器348生成在第一发送频带(例如，,～880MHz-915MHz)中的输出信号RFO1时，第一发送相移选择电路326被构造为呈现近似匹配阻抗(例如，大约50欧姆)。因此，第一功率放大器330对RFO1进行放大以产生经放大的信号RFA1。对于RFA1，第一发送相移选择电路326使第一发送频带内的频率分量限制或非衰减地通过，并抑制由第一功率放大器330产生的高频分量。第二发送相移选择电路328被构造为对于第一发送频带呈现较高阻抗或无限大阻抗。因此，尽管RFA1通过第一发送相移选择电路326，但其将不会通过第二发送相移选择电路328泄漏并且在RFA1中大多数功率将被成功地发送至双馈源天线346。
相反地，在第二发送频带(例如，1710MHz至1785MHz)，信号发生器348生成在第二发送路径324上的输出信号RFO2。接下来，第二功率放大器332放大或调制信号RFO2，从而产生通到第二发送相移选择电路328的经放大的信号RFA2。由于第二发送相移选择电路328在第二发送频带处呈现出匹配阻抗，因此RFA2限制或未衰减地通过。发送相移选择电路328将抑制由第二功率放大器332产生的其他高频分量。通过第二发送相移选择电路328的频率分量将在第一发送相移选择电路326处呈现高阻抗，因此功率将不会通过第一发送相移选择电路326而泄漏。以这种方式，发送频带被彼此隔离。
接收到的信号RFR(其被从双馈源天线324提供给接收馈源316)几乎可以包括由双馈源天线346检测到的任何频率分量。因此，第一接收路径334分离出在第一接收频带(例如，大约925MHz至960MHz)内的信号分量，而第二接收路径336分离出在第二接收频带(例如，大约1805MHz至1880MHz)的信号分量。因此，只有RFF1限制或未衰减地通过第一接收相移选择电路338。相反地，只有RFF2有限或未衰减地通过第二接收相移选择电路340。接下来，这些经滤波的信号RFF1、RFF2被低噪声放大器342、344放大，以生成输入信号RFI1、RFI2。接下来，可以通过解调器和信号分析器350对该输入信号进行解调和分析，其可以使经分析的信号移动至用户接口(例如，扬声器、视觉显示器等)。
尽管所示实施例示出了其中两个发送路径322、324以及两个接收路径334、336从各通信馈源的双馈源天线346分出，但在其它实施例中多于两个的发送路径可以源自发送馈源314并且多于两个的接收路径可以源自接收馈源316。例如，在四频电话实施例中，四个发送路径可以源自发送馈源314，并且四个接收路径可以源自接收馈源316。在一个实施例中，双馈源天线346可以是平板倒置F天线(PIFA)，但在其他实施例中还可以是其他类型的天线。
如图5至图6所示，在某些实施例中，相移选择电路可以包括无源电路。这些无源电路具有作为通信频率的函数来变化的不同的各个阻抗。在图5的实施例中，第一发送相移选择电路326包括低通滤波器502和相移匹配滤波器504。类似地，第二发送相移选择电路328包括低通滤波器506和相移匹配滤波器508。这些低通滤波器502、506主要用于抑制由功率放大器330、332产生的高频分量。低通滤波器502、506与相移匹配滤波器504、508相结合地工作，以使期望的发送频率通过，同时阻断之前讨论的无用频率。在某些实施例中，相移匹配滤波器504、508可以包括在各路径上具有不同长度或布局的微波带状线。
图6中，可以看到第一接收相移选择电路338包括相移匹配滤波器602和表面声波(SAW)滤波器318的实施例。类似地，第二接收相移选择电路340包括相移匹配滤波器604和表面声波(SAW)滤波器320。调谐这些相移匹配滤波器602、604以及SAW滤波器318、320，以使期望的接收频率通过，同时阻断之前讨论的不期望的频率。再次，在某些实施例中，相移匹配滤波器602、604可以包括在各路径上具有不同长度或几何形状的微波带状线。因此，SAW滤波器和微波带状线的组合可以在接收器路径中用作双工器的作用。
在某些实施例中，各SAW滤波器318的电源容量大约为15dBm，因此可以在发送馈源314处呈现大约35dBm的发送功率。因此，可以期望在发送馈源314和接收馈源316之间大约20dB的隔离。这将防止SAW滤波器318、320的损坏，并将防止在LNA输入端口处太大功率所导致的性能降低。
图7至图8示出了史密斯圆图的更为详细的实施例，该史密斯圆图示出了可在接收侧实现匹配的一种方式。更具体地，图7示出了第一接收相移选择电路338对于不同频率的功能性。在涉及900MHz接收信号的702处，SAW滤波器318的S参数近似闭合开关(closedswitch)并具有大约50欧姆(较少或没有衰减)的匹配阻抗。对于以1800MHz接收的信号，SAW滤波器仅在704处仍呈现接近零的阻抗，从而包含有微波带状线602以提供相移706。该相移导致在1800MHz(708)处对于第一接收相移选择电路338的明显增加的阻抗。以这种方式，第一接收相移选择电路338使低GSM频率通过，并且同时阻断DCS频率。
图8示出了第二接收相移选择电路340对于不同频率的S参数。在涉及1800MHz接收信号的802处，SAW滤波器320近似具有大约50欧姆的匹配阻抗的闭合开关(closedswitch)。然而，在900MHz处，微波带状线604提供相移804，从而第二接收相移选择电路340将呈现无限或非常高的阻抗806。
现在已讨论了系统的某些实例，将参考图9以流程图格式示出方法900。尽管下面将这些方法作为一系列动作和事件进行了说明和描述，但是本公开不限于示出的这些动作或事件的顺序。例如，除了本文中说明和/或描述的顺序以外，一些动作可以以与其他动作或事件不同的顺序和/或与其他的动作或事件同时进行。此外，不是示出的所有动作都是必需的。此外，本文中描述的一个或多个动作可以在一个或多个独立的动作或阶段中执行。
在902处，无线通信装置识别帧N的开始。
在904处，无线通信装置识别帧N内的时隙M。
在906处，确定时隙M是否是为无线通信装置预留的发送时隙。如果在906处为(“是”)，则信号RFT经由发送馈源通过天线被发送。在时隙M中发送期间，功率被同时从天线的接收馈源分流。
如果时隙M不是无线通信装置的发送时隙(906处为“否”)，则方法前进至910。在910中，确定时隙M是否是为无线通信装置预留的接收时隙。如果(在910处为“是”)，则方法前进至912，并通过接收馈源接收信号RFR。在时隙M期间接收信号RFR时，来自发送馈源的功率被同时分流。以使对称天线设计与发送模式相结合。以这种方式，实现发送馈源和接收馈源之间的隔离。
在执行时隙M之后，该方法可以按照类似方式来估计其他时隙和其他帧(例如，914)。
尽管已示出和/或讨论上述一个或多个实施方式，但在不背离所附权利要求的精神和范围的情况下，可对这些实例做出变更和/或修改。例如，尽管某些实施例将无线通信装置描述为蜂窝电话，但在其他实施例中该无线通信装置可以是其他类型的通信装置，包括但不限于：个人数字助理、寻呼机、步话机、音乐装置、笔记本电脑等。
本公开的某些方法和相应的特征可以通过硬件模块、软件程序或者硬件和软件的组合来实现。对于例如由基带处理器或与雷达系统关联的其他处理器来利用软件，可以经由“计算机可读取介质”提供该软件，其包括任何参与了将指令提供给处理器的介质。这样的计算机可读介质可以有多种形式，包括但不限于，非易失性介质，易失性介质，以及传送介质。例如，非易失性介质包括光盘(例如，CD、DVD等)或磁盘(例如，软盘、磁带等)。易失性介质包括诸如，铁电体存储器、SRAM、或DRAM的动态存储器。传送介质包括可以通过网络或在通信装置之间传递指令的同轴电缆，铜导线，光纤等。传送介质还可以包括诸如电压波、光波、或无线电波的电磁波。
尤其考虑到由上述部件或结构(组件、设备、电路、系统等)所执行的各种功能，除非另有说明，用于描述这些部件的术语(包括参考“装置”)旨在对应于执行所描述部件(例如，功能上等同的)的特定功能的任何部件或结构，即使其在结构上不等同于所公开的执行在本文中示出的示例性实施方式的功能的结构。此外，虽然已经仅仅关于多个实施方式中一个公开了特定特征，但此特征可以根据需要而与其它实施方式的一个或多个其它特征相结合并且有利于任何给定或专门的应用。此外，关于术语“包括”，“包含”，“拥有”，“含有”，“具有”或用在详细说明或权利要求中的这些术语的变化，它们旨在以与术语“包括”相同的方式来包含。
Claims (24)
1.一种用于高效无线通信的电路，包括：
天线馈源；
多个通信路径，从所述天线馈源分出，其中，不同的通信路径与不同的频带相关联；以及
分流器，耦合至所述天线馈源并适于将来自于所述天线馈源的功率作为分流控制信号的函数进行选择性分流。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，基于射频信号是否通过所述天线馈源被发送或接收来选择性地声明或解声明所述分流控制信号。
3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述分流器包括二极管。
4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述分流器包括晶体管。
5.根据权利要求1所述的电路，还包括：
多个相移选择电路，分别与多个所述通信路径相关联，其中，所述相移选择电路针对不同频带呈现出不同的各个阻抗。
6.一种射频(RF)通信装置，包括：
天线，适于耦合至发送馈源和接收馈源；
多个发送路径，从所述发送馈源分出，其中，不同发送路径与不同发送频带相关联；
多个接收路径，从所述接收馈源分出，其中，不同接收路径与不同接收频带相关联；以及
接收分流器，耦合至所述接收馈源，并适于在数据将通过所述天线被发送的发送时隙期间对来自于所述接收馈源的功率选择性地分流。
7.根据权利要求6所述的RF通信装置，还包括：
发送分流器，耦合至所述发送馈源，并适于在数据将通过所述天线被接收的接收时隙期间对来自于所述发送馈源的功率选择性地分流。
8.根据权利要求6所述的RF通信装置，还包括：
多个发送相移选择电路，分别与所述发送路径相关联，其中，所述发送相移选择电路针对所述不同发送频带呈现不同阻抗。
9.根据权利要求8所述的RF通信装置，其中，发送相移选择电路包括：
低通滤波器，适于使与发送路径相关联的发送频带通过；以及
微波带状线，位于所述低通滤波器和所述发送馈源之间。
10.根据权利要求8所述的RF通信装置，还包括：
多个功率放大器，分别与多个所述发送路径相关联，其中，功率放大器适于将经放大的信号提供给发送相移选择电路。
11.根据权利要求8所述的RF通信装置，还包括：
多个接收路径，从所述接收馈源分出，其中，不同接收路径与不同接收频带相关联；以及
多个接收相移选择电路，分别与多个所述接收路径相关联，其中，所述接收相移选择电路针对所述不同接收频带相对于所述接收馈源提供不同的各个阻抗。
12.根据权利要求6所述的RF通信装置，其中，所述天线包括平板倒置F天线。
13.一种用于高效无线通信的方法，包括：
在发送时隙期间通过天线的发送馈源来发送射频发送信号；以及
在所述发送时隙期间对来自所述天线的接收馈源的功率进行分流。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述天线包括双馈源天线或多馈源天线。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，至少大约20dB的隔离将所述发送馈源与所述接收馈源分离。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在接收时隙期间经由所述接收馈源接收射频接收信号；以及
在所述接收时隙期间将来自所述发送馈源的功率分流。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，接收所述接收信号包括：
将所述接收信号提供给从所述接收馈源分出的不同接收路径；以及
通过以对于所述不同接收路径不同的各个量对所述接收信号进行相移和滤波，来隔离沿各个所述不同接收路径的不同的期望频率分量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，接收所述接收信号还包括：
放大经滤波和相移的所述信号以产生各个输入信号，其中，所述各个输入信号具有不同的期望频率分量。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，接收所述接收信号还包括：
对所述各个输入信号进行解调和分析，用于经由用户接口进行显示。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，发送所述发送信号包括：
生成具有发送频率的输出信号，其中，所述输出信号沿多个发送路径中与所述发送频率相关联的一个路径被发送；
放大所述输出信号，以产生经放大的信号；
通过对所述经放大的信号进行滤波和相移来产生发送信号；以及
将所述发送信号提供给所述发送馈源，用于经由所述天线来发送。
21.一种用于通过与至少一个发送馈源和至少一个接收馈源相关联的天线的高效无线通信的方法，包括：
识别帧内的接收时隙；
在所述接收时隙期间，通过所述天线接收包括第一接收频带和第二频带的频率分量的接收信号；以及
提供沿所述接收馈源的所述接收信号，并同时对来自于所述发送馈源的功率进行分流。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：
识别所述帧内的发送时隙；
在所述发送时隙期间，提供沿所述发送馈源的包括第一发送频带的频率分量的发送信号，并同时对来自于所述接收馈源的功率进行分流。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括：
将所述接收信号提供给从所述接收馈源分出的第一和第二接收路径；
通过以第一量进行相移来隔离沿所述第一接收路径的所述第一接收频率的频率分量；以及
通过以不同于所述第一量的第二量进行相移来隔离沿所述第二接收路径的所述第二接收频率的频率分量。
24.一种射频(RF)通信装置，包括：
天线，适于耦合至发送馈源和接收馈源；
用于在接收时隙期间对来自于所述发送馈源的功率进行选择性分流的装置，其中，通过所述接收馈源来接收接收射频信号；以及
用于在发送时隙期间对来自于所述接收馈源的功率进行选择性分流的装置，其中，通过所述发送馈源来发送发送射频信号。
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