专利名称：射频通信设备和方法
技术领域：
本7>开大体涉及关于射频(RF)通信i殳备的方法和系统。
背景技术：
在诸如中国和印度的全球新兴市场中，正在增长的中产阶层和 中低阶层都需要可负担得起的无线设备。这就要求无线服务提供商 为这些客户提供可负担得起的访问服务以及可负担得起的手持机。
为了生产出低成本的手持机，工程师们一直在寻找改进现有移 动电话结构以实现较低成本设计而不降低质量或期望特征的途径。
发明内容
为了提供对一个或多个实施例的基本理解，下面介绍了简要的 发明内容。该发明内容不是广义的概4舌，也不是用于确认本7>开的 关键或重要元素。相反，发明内容的主要目的是作为后面介绍的更 详细的"i兌明书的前序而以简要形式介绍 一 些构思。
一个实施例涉及一种用于高效无线通信的电路。该电路包括适 于连4妄(couple to )至天线々赍源的通4言端口 。 乂人该通信端口分出(stem from)多条通信^各径，其中，不同的通信路径与不同的频带相关联。 多个相移选择电路分别与该多条通信路径相关联。这些相移选择电 路相对于通信端口具有不同的相应阻抗，并且该相应阻抗针对不同 的频带而改变。以下描述和附图详细阐述了特定示例性方面和实现。这些仅表 示其中可以采用本/^开原理的各种方法中的一些。
图1示出了包括天线开关模块(ASM)的无线通信设备的收发 器部分；
图2示出了无线通信设备的收发器部分；
图3至图4示出了相移选^奪电^各的实施例；
图5至图6示出了说明一种可以设计相移选择电路的方式的史 密斯圓图7示出了说明根据一个实施例的方法的流程图；以及 图8示出了说明根据一个实施例的另一种方法的流程图。
具体实施例方式
现在将参照附图来描述一个或多个实施例，其中，通篇中相同 的参考标号用来表示相同的元4牛。应当理解，该{兌明书中的4壬4可部 分都不应^皮i人为是J见有纟支术。
天线开关模块(ASM )用在模拟前端中，以执行手持机中的发 送和接收切换。根据购买的数量，每个ASM的成本达到每件5美 元。因此，ASM大大增加了实现无线通信标准的芯片组的成本。 本/〉开的一些方面涉及一种才莫拟前端结构，该结构不需要ASM, 乂人而有助于芯片组具有满足新兴市场、 一次性(disposable )电话等 的{介<直点。图1示出了包括具有ASM 102的前端100的GSM/DCS双频蜂 窝电话的实例。对于GSM频带101上的通信，电话在发送频道TX1 (-880-915 MHz)上进4亍发送，以及在才妻收频道RX1 ( ~ 925-960 MHz)上进行接收。对于DCS频带103上的通信，电话在发送频 道TX2( ~ 1710-1785 MHz)上进4亍发送，以及在4妄收频道RX2 ( ~ 1805-1880 MHz)上进4亍4妄收。
为了在这些信道上发送和接收数据，ASM 102包括实现频域多 ^各复用的乂又工器106。该只又工器106包括"波多i 各复用到单个通4言端 口 (例^口， 112)上的两个端口 (例i口， 108和110)，其中，该单个 通信端口连接至单个馈源天线104的基部。低通滤波器114连接端 口 108和112，以及高通滤波器116连4妾端口 110和112。理想地， 端口 108和110上的所有信号功率都^^皮传递到通信端口 112 (反之 亦然)，以及完全隔离108和IIO上信号(例如，108的功率不会经 由112传递到110)。然而，事实上，会损失一些功率，并且一些4言 号功率会泄漏到4普误端口 。
为了确保给定频带中发送信道和接收信道(例如，TX1和RX1 ) 之间的充分隔离，ASM 102还包括一对开关118、 120。在通信期间， 每个开关都一皮i殳置到两个位置中的一个。以这种方式，对于给定的 频带，每个开关都选择性地接通发送频道或接收频道，同时隔离未 选取的频道。例如，对于GSM频带lOl，如果开关118接通TX1， 则RX1将被阻断。以这种方式，开关118、 120在一个频带中的间 隔很近的发送和接收频道之间提供充分地隔离。
尽管该前端100满足一些应用，但与ASM 102相关的费用使
其对于低成本的虫奪窝电话结构是不切实际的。除了成本考虑之外， ASM 102还会造成不可避免的插入损寿毛，该损库C将导致降〗氐RF性 能(例如，降低接收灵敏度和发送功率)。因此，就如现在更详细 阐述的，发明人已经制造出不再需要ASM的具有优势的前端结构。图2示出了具有双馈源高隔离天线结构的双频无线通信i殳备 200的实施例。为了使消除对ASM的需要，无线通信设备200包 括通信相移选择电路(例如，222、 224、 230、 232)，该电路具有 作为通信频率的函数而变化的阻抗。从而，这些相移选择电路在一 些方面起到开关的作用，但是实现起来却更能负担得起 (affordable )。尽管下面的讨论将参照发送和接收元件进行阐述， 但是应该理解，很多通信元件都可以起到发送或接收元件的作用。 在下面的几个^殳落中将阐述一些结构特^正，之后将阐述更详细地功 能性描述。
无线通信设备200包括具有发送端口 204和接收端口 206的收 发器202。发送端口 204连4妄至高隔离双々贵源天线212的发送4贵源 208，而接收端口 206连接至双々贵源天线212的4妄收々贵源210。在一 个实施例中，刘 晴源天线212可以是平4反倒置F天线(PIFA )。
在发送侧，第一发送路径214和第二发送路径216从发送端口 204分出。第一和第二发送路径214、 216分别包括第一和第二功率 i文大器218、 220,以及第一和第二发送相移选择电路222、 224。
在才妄收侧，第 一接收^各径226和第二接收^各径228从4妄收端口 206分出。第一和第二接收路径226、 228分别包括第一和第二接收 相移选^奪电路230、 232，以及第一和第二低噪声放大器234、 236。
尽管示例性实施例示出了两条发送路径214、 216和两条接收 ^各径226、 228，但是在其他实施例中，可以乂人发送端口 204分出多 于两条发送路径，以及可以从接收端口 206分出多于两条接收路径。 例如，在一个四频电话的实施例中，可以乂人发送端口 204分出四条 发送3各径，以及可以乂人4妻收端口 206分出四条4妄收路径。在通信期间，可以通过双馈源天线212同时发送和接收信号。 从发送端口 204提供至双馈源天线212的发送信号RFt可以包括落 入两个发送频带之一中的频率分量。第一发送路径214在第一发送 频带上提供发送信号，而第二发送路径216在第二发送频带上提供 发送信号。从双馈源天线212提供至接收端口 206的接收信号RFR 实际上可以包4舌由双 睛源天线212 4企测到的<壬4可频率分量。因此， 第 一接收路径226分离出在第一接收频带中的信号分量，而第二接 收路径228分离出在第二接收频带中的信号分量。
为了清晰的目的，现在，在GSM/DCS双频电话的上下文中阐 述一个实例。如果无线通信设备200希望在第一发送频带(例如， GSM频带)上进行发送，则信号发生器237就在第一发送路径214 上生成llr出信号(outgoing signal) RF01。在第一发送频带(例如， 880-915 MHz)内生成该输出信号RF01。然后，第一功率》文大器218 对信号RF^进行放大或调制，从而生成被传递给第一发送相移选 才奪电^各222的》文大4言号RFA1。
第一发送相移选4奪电路222 ^皮构造为呈现在第 一发送频带中的 近似匹配阻抗(例如，50欧姆)。因此，RF^在第一频带处限制衰 减或未衰减地通过第一发送相移选择电路222，同时由功率》文大器 218产生的高频分量已被相移选择电路222抑制。然而，第二发送 相移选4奪电路224被构造为对于第一发送频带呈现高或无穷大阻 抗。因此，尽管RF^通过第一发送相移选择电路222,但它将不会 泄漏到第二发送相移选择电路224，并且RFa!中的绝大多数功率将 -陂成功发送至乂又々贵源天线212。
相反，如果通信设备在第二发送频带(例如，DCS频带)上进 行发送，则信号发生器237在第二发送路径216上生成输出信号 RFo2。在第二发送频带(例如，1710-1785 MHz)内生成该车命出信号RFo2。然后，第二功率放大器220对信号RFo2进行放大或调制， 从而生成传递至第二发送相移选择电路224的放大信号RFA2。
对于第二发送频带，第二发送相移选择电路224 ^C构造为呈现 匹配阻抗(例如，50欧姆)。因此，尽管RFA2通过第二发送相移选 择电3各224，但它不会泄漏到第一发送相移选择电路222。因此，
RFa2中的绝大多数功率将成功地发送至双馈源天线212。以这种方 式， -使两个发送信道保持4皮此隔离而没有使用ASM， /人而节约了 成本并提高了功能性。
在接收侧接收期间，无线通信设备接收接收信号RFR。该接收 信号RFR通常包括期望的频率分量和不期望的频率分量。为了分离 出期望的频率分量，第一和第二接收相移选4奪电路230、 232分别 具有作为频率的函^:改变的不同阻抗。例如，第一4妄收相移选纟奪电 路230 ^皮构造为在第一期望接收频率处呈现近似匹配阻抗(例如， 50欧姆)，以及第二接收相移选4奪电路232被构造为在第一接收频 率呈现高或无穷大阻抗。因此，只有频率分量RFm通过第一4^收相 移选4奪电3各230 (即，从RFF1中阻断频率分量RFF2 )。类似地，只 有频率分量RFra通过第二接收相移选择电路232(即，从RFF2中阻 断频率分量RFF1 )。
在以此方式从接收信号RFR中分离出各频率分量之后，第一和 第二#/喿声》欠大器234、 236分别生成l命入信号(incoming signal) RFn、 RF12。然后，解调器及信号分析器238可以对输入信号RF"、 RF12进行解调和分析，使得接收数据可以经由无线设备的用户接口呈现。
如图3至图4所示，通信相移选择电路可以包括无源电路。这 些无源电^各都具有作为通信频率的函H改变的各自不同的阻抗。在 图3的实施例中，第 一发送相移选择电路222包括低通滤波器302和相移匹配滤波器304。类似地，第二发送相移选择电^各224包括 低通滤波器306和相移匹配滤波器308。这些低通滤波器302、 306 主要用于抑制由功率放大器产生的高频分量。低通滤波器302、 306 与相移匹配滤波器304、 308—起工作，以使期望的发送频率通过， 而如前所述》也阻断不期望的频率。在一些实施例中，相移匹配滤波 器304、 308可以包括在每条路径上具有不同长度或几何形状的微 波带状线。
在图4中，可以看到一个实施例，其中，第一4妄收相移选择电 路230包括相移匹配滤波器402和表面声波(SAW )滤波器404。 类似地，第二接收相移选择电路232包括相移匹配滤波器406和表 面声波(SAW)滤波器408。对这些相移匹配滤波器402、 406和 SAW滤波器404、 408进行调谐，以1"吏期望的接收频率通过，而如 前所述;也阻断不期望的频率。此外，在一些实施例中，相移匹配滤
微波带状线。因此，SAW滤波器和孩i波带状线的组合可以在4妄收路 径中起到双工器的作用。
在一些实施例中，每个SAW滤波器404、 408的电源容量为大 约15 dBm，而在天线发送馈源208处可以呈现约35 dBm的发送功 率。因此，可以期望在发送馈源和接收馈源之间约20dB的隔离。 这可以防止损坏SAW滤波器，并可以防止LNA输入端口处过大的 功率而导致的性能降低。
图5至图6示出了i兌明可以在4妻收侧实现匹配的一种方式的史 密斯圓图的更详细的实施例。更具体地，图5示出了用于不同频率 的第一4妻收相位(相移)选择电-各230的功能性。在涉及900 MHz 接收信号的502处，GSM900 SAW滤波器404的S参数近似于闭合 开关，并具有约50欧姆的匹配阻抗(很小或没有衰减)。对于在1800 MHz处接收到的信号，GSM900 SAW滤波器仍4又在504处呈现接近零的阻抗，因此孩克波带状线402被包括在内用以提供相移506。 该相移在1800 MHz处引起第一4妄^:相移选择电^各230的阻4元显著 增加(508)。以这种方式，第一接收相移选择电路230使低GSM 频率通过，同时阻断DCS频率。
图6示出了用于不同频率的第二相移选择电路232的S参数。 在涉及1800 MHz接收信号的602处，DCS SAW滤波器408近似于 具有约50欧姆匹配阻抗的闭合开关。然而，在900 MHz处，微波 带状线406提供相移604,从而第二相移选择电路232将呈现出无 穷大或非常高的阻:沆606。
既然已经讨^仑了一些系统实例，那么参照图7至图8示出方法 700、 800。图7示出了用于发送无线信号的方法700，而图8示出 了用于接收无线信号的方法800。这些方法700、 800可以;波此同时
执行。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i兑明和/或描述的顺序以外， 一些动作可以以与其^也动作或事 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。
现在参照图7，方法700在702处开始，在702处生成车命出信 号。输出信号(RF01、 RF02.....或RFon)分别以发送频率(fT1、
f丁2、…、fTN )来生成。
在704处，沿N条发送路径之一提供输出信号，其中，每条发 送^各径都为不同的发送频率预留。
在706处，输出信号(RFo、RF02.....或RFON)被放大或
调制以产生》文大的4言号(RFA1、 RFA2、...、或RFan)。在708处，对放大的信号进行滤波和相移以生成发送信号 (RFT)。为了在N条发送路径之间提供充分隔离，每条发送路径均 提供滤波和相移的唯一组合。基于与使用的特定发送路径相关的发 送频率来选择滤波和相移的组合。以这种方式，每条发送路径将允 许一个发送频带通过，而阻断其他发送频带，这非常^f象一个开关。 在710处，在信号处理完成后，发送信号通过无线天线进行发送。
现在转至图8,可以看到一种用于高岁文4妄收4言号的方法。在802 处，通过天线接收接收信号。接收信号可包括期望的频率分量和不 期望的频率分量。
在804处，接收信号被提供至从天线分出的不同接收路径。
在806处，沿各不同的接收路径隔离不同的期望的频率分量。 这是以对各不同接收路径的不同相应量来对接收信号进行相移和 滤波来实^L的。
在808处，隔离信号被放大，以生成相应的输入信号。每个输 入信号都具有不同的期望频率分量。
在810处，输入信号被解调和分析。在分析之后，可以通过用 户4妄口呈现这些信号。例如，其中，用户4妄口可以包括扬声器或可
视显示器。
尽管已经说明和描述了几个实施例，但是在不背离所附权利要 求的精神和范围的条件下，可以对所述的实例进4于各种改变和/或改 进。例如，尽管一些实施例将无线通信设备描述为蜂窝电话，但是 在其他一些实施例中，无线通信设备可以是其他形式的通信设备， 包括但不限于个人数字助理、寻呼机、无线电话机、音乐设备、 笔^己本电脑等。本7>开的一些方法和相应特4正可以由石更件才莫块、4欠件程序、或 石更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相 关的其他处理器所采用的專欠件，该專欠件可以通过"计算才几可读介质" 提供，计算机可读介质包括参与为处理器提供指令的任何介质。这
种计算才几可读介质可以采用多种形式，包括 f旦不限于非易失性介 质、易失性介质和传送介质。非易失性介质包括，例如，光盘(诸 如CD、 DVD等)或磁盘(诸如软盘、,兹带等)。易失性介质包括 动态存储器，诸如铁电体存储器、SRAM、或DRAM。传送介质包 括可以在网络上或在通信设备之间传送指令的同轴电缆、铜线、光 纤等。传送介质还可以包括电,兹波，诸如电压波、光波、或无线电 波。
特别地，除非另外指出，在关于由上述部件或结构(組件、诏: 备、电路、系统等)执行的各种功能，即使在结构上不等同于所披 露的执行本文所述示例型实施例中功能的结构，用于描述这些部件 的术语(包括纟是到的"装置")也对应于4丸行所描述部件(例如， 功能等同替换)的特定功能的任何部件或结构。此外，尽管可能已 经参照4又一个或若干个实施例7>开了特定特征， <旦是这样的特征可 能与其他实施例的一个或多个其^也特4i组合，同时对于4壬4可主合定或
特定应用都会是符合需要以及有利的。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i吾"包括，，相同的方式来包含。
权利要求
1.一种用于高效无线通信的电路，包括通信端口，适于连接至天线馈源；多条通信路径，从所述通信端口分出，其中，不同的通信路径与不同的频带相关联；以及多个相移选择电路，分别与所述多条通信路径相关联，其中，各所述相移选择电路提供相对于所述通信端口的不同的各自阻抗，以及对于所述不同的频带所述各自阻抗不同。
2. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述相移选择电路是无源 电路。
3. 根据权利要求1所述的电路，其中，通信路径的相移选择电路 适于为与所述通信路径相关联的频带提供近似匹配阻抗，以及 进一步适于为与其他通信路径相关联的其他频带提供不匹配阻抗。
4. 根据权利要求1所述的电路，其中，通信路径的相移选择电路 包括滤波元件，适于使与所述通信路径相关联的频带通过。
5. 才艮据权利要求4所述的电路，其中，所述相移选择电路进一步 包括微波带状线，介于所述通信端口和所述滤波元件之间。
6. —种射频(RF)通信设备，包括天线，适于连"l妾至发送端口；多条发送路径，从所述发送端口分出，其中，不同的通 信路径与不同的发送频带相关联；以及多个发送相移选择电路，分别与所述多条发送if各径相关 联，其中，所述多个发送相移选择电路对于不同的发送频带相 对于所述发送端口提供不同的各自阻抗。
7. 根据权利要求6所述的RF通信设备，其中，发送路径的发送 相移选择电路包括发送滤波器，适于使与所述发送路径相关联的发送频带通过。
8. 根据权利要求7所述的RF通信设备，其中，所述发送相移选 择电路进一步包括微波带状线，介于所述发送滤波器和所述发送端口之间。
9. 根据权利要求7所述的RF通信设备，进一步包括多个功率放大器，分别与所述多条发送路径相关联，其 中，各功率放大器适于向所述发送滤波器提供放大信号。
10. 根据权利要求6所述的RF通信设备，其中，所述天线还适于 连接至接收端口，并进一步包括多条接收^各径，从所述4矣收端口分出，其中，不同的插「 收3各径与不同的接收频带相关联；以及多个接收相移选择电路，分别与所述多条接收路径相关 联，其中，各所述接收相移选择电路对于所述不同的接收频带 相对于所述接收端口提供不同的相应阻抗。
11. 根据权利要求10所述的RF通信设备，其中，接收路径的接 收相移选择电路包括接收滤波器，适于使与所述接收路径相关联的接收频带 通过；以及-微波带状线，介于所述接收滤波器和所述接收端口之间。
12. 根据权利要求11所述的RF通信设备，其中，所述接收滤波 器包括表面声波(SAW)滤波器。
13. 根据权利要求6所述的RF通信设备，其中，所述天线包括平 才反倒置F天线。
14. 一种高效处理4妄收j言号的方法，包4舌通过天线接收所述接收信号，其中，所述接收信号具有 期望的频率分量和不期望的频率分量；将所述接收信号提供至从所述天线分出的不同接收路 径；以及通过以对所述不同的接收路径的各自不同的量对所述接 收信号进行相移和滤波，来隔离沿各个所述不同的接收路径的 不同的期望的频率分量。
15. 根据权利要求14所述的方法，进一步包括放大所述期望的频率分量，并为所述不期望的频率分量 4是供相移，以阻断所述不期望的频率分量。
16. 根据权利要求15所述的方法，进一步包括对各输入信号进4亍解调和分4斤，并经由用户4妻口呈现经 分析的所述各个输入信号。
17. 4艮据4又利要求13所述的方法，进一步包括生成具有发送频率的输出信号，其中，所述输出信号沿 与所述发送频率相关联的多条发送路径之一被发送；放大所述输出信号，生成放大信号；通过对所述放大信号进行滤波和相移来生成发送信号；以及通过所述天线发送所述发送信号。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，至少约20dB的隔离将 发送3各径与4妄收3各径分隔开。
19. 一种高效发送发送信号的方法，包括生成具有发送频率的输出信号，其中，所述输出信号沿 与所述发送频率相关联的多条发送路径之一被发送；放大所述输出信号以生成放大信号；以及通过对所述放大信号进行滤波和相移来生成发送信号， 同时将多条所述发送路径4皮此隔离。
20. 4艮据纟又利要求19所述的方法，进一步包括通过天线发送所述发送信号。
21. 4艮据斗又利要求19所述的方法，进一步包括通过天线接收接收信号，其中，所述接收信号具有期望 的频率分量和不期望的频率分量；将所述接收信号提供至从所述天线分出的不同接收路 径；以及通过以对所述不同的^^妄收^各径的各自不同的量对所述4妄 收信号进行相移和滤波，来隔离沿各个所述不同的^妾收^各径的 不同的所述期望的频率分量。
22. —种射频(RF)通信设备，包括用于以不同发送频带生成多个输出信号的装置；用于对所述输出信号进行滤波和相移以生成发送信号的 装置；以及用于发送所述发送信号的装置。
23. 根据权利要求22所述的RF通信设备，进一步包括用于接收包括期望的频率分量和不期望的频率分量的接 收信号的装置；用于对所述接收信号进行滤波和相移以产生只包括所述 期望的频率分量的输入信号的装置；以及用于处理所述输入信号的装置。
全文摘要
一个实施例涉及一种用于高效无线通信的电路。该电路包括适于连接至天线馈源的通信端口。多条通信路径从该通信端口分出，其中，不同的通信路径与不同的频带相关联。多个相移选择电路分别与多条通信路径相关联。这些相移选择电路具有相对于通信端口的不同的各自阻抗，并且对于不同的频带各阻抗不同。还公开了其他方法和系统。
文档编号H04B1/40GK101615920SQ200910137238
公开日2009年12月30日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年5月20日
发明者唐为民, 朱一滕, 超 李 申请人:英飞凌科技股份有限公司