无线设备中的阻抗匹配电路的自适应调谐的制作方法

无线设备中的阻抗匹配电路的自适应调谐的制作方法
【专利摘要】本发明公开了自适应地调谐阻抗匹配电路的技术。在一方面，阻抗匹配电路被预表征。针对阻抗匹配电路的多种设置确定阻抗匹配电路的性能，将其存储在存储器中，并用于调谐该阻抗匹配电路。另一方面，基于对一个或多个参数（诸如递送功率、回波损耗、功率放大器电流、天线/负载阻抗等）的测量来调谐阻抗匹配电路。在一示例性设计中，一种装置包括存储器和控制单元。存储器存储关于阻抗匹配电路的多种设置的信息。控制单元基于关于这多种设置的信息和对阻抗匹配电路的测量来选择阻抗匹配电路的多种设置中的一种设置。阻抗匹配电路基于所选的设置为负载电路（例如天线）执行阻抗匹配。
【专利说明】无线设备中的阻抗匹配电路的自适应调谐
【背景技术】
[0001]1.领域
[0002]本公开总体涉及电子设备，尤其涉及用于调谐无线设备中的阻抗匹配电路的技术。
[0003]I1.背景
[0004]无线通信系统中的无线设备(例如，蜂窝电话或智能电话)可发射和接收数据以进行双向通信。无线设备可包括用于数据传送的发射机以及用于数据接收的接收机。对于数据传送，发射机可用数据来调制射频(RF)载波信号以获得经调制信号，放大经调制信号以获得具有恰当输出功率电平的输出RF信号，并经由天线将该输出RF信号发射到基站。对于数据接收，接收机可经由天线获得收到RF信号并且可调理和处理该收到RF信号以恢复由基站发送的数据。
[0005]发射机可包括各种电路，诸如功率放大器(PA)、滤波器等。接收机也可包括各种电路，诸如低噪声放大器(LNA)、滤波器等。阻抗匹配电路可耦合在天线与发射机和/或接收机之间，并且可为天线、功率放大器、或LNA执行阻抗匹配。阻抗匹配电路可对无线设备的性能有很大影响。
[0006]附图简述
[0007]图1、2和3示出无线设备的三个示例性设计。
[0008]图4示出阻抗匹配电路的示意图。
[0009]图5A至5F示出图4中的阻抗匹配电路的六种配置。
[0010]图6示出阻抗匹配电路的八种不同设置的天线效率的标绘。
[0011]图7示出阻抗匹配电路的查找表。
[0012]图8A和SB分别示出阻抗匹配电路在不同场景下的回波损耗和天线效率。
[0013]图9示出了传感器和计算单元的框图。
[0014]图10示出了用于调谐阻抗匹配电路的过程。
[0015]图11示出了用于执行阻抗匹配的过程。
[0016]详细描述
[0017]以下阐述的详细描述旨在作为本公开的示例性设计的描述，而无意表示可在其中实践本公开的仅有设计。术语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何设计不必被解释为优于或胜过其他设计。本详细描述包括具体细节以提供对本公开的示例性设计的透彻理解。对于本领域技术人员将明显的是，没有这些具体细节也可实践本文描述的示例性设计。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免湮没本文中给出的示例性设计的新颖性。
[0018]本文描述了用于调谐/调节无线设备中的阻抗匹配电路的技术。这些技术可用于各种类型的无线设备，诸如蜂窝电话、智能电话、平板设备、个人数字助理(PDA)、手持式设备、无线调制解调器、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备、消费者电子设备，等等。[0019]图1示出了无线设备100的示例性设计的框图。在此示例性设计中，无线设备100包括数据处理器/控制器110、收发机120、自适应调谐电路170、以及天线152。收发机120包括支持双向无线通信的发射机130和接收机160。无线设备100可以支持长期演进(LTE)、码分多址(CDMA) IX或cdma2000、宽带CDMA (WCDMA)、全球移动通信系统(GSM)、IEEE802.11，等等。
[0020]在发射路径中，数据处理器110处理(例如，编码和调制)待发射的数据并且向发射机130提供模拟输出信号。在发射机130内，发射(TX)电路132对该模拟输出信号进行放大、滤波并将其从基带上变频到RF，并且提供经调制信号。TX电路132可包括放大器、滤波器、混频器、振荡器、本机振荡器(LO)发生器、锁相环(PLL)等。功率放大器(PA) 134接收并放大经调制信号并提供具有恰当的输出功率电平的经放大的RF信号。TX滤波器136对经放大RF信号进行滤波以使在发射频带中的信号分量通过，并且衰减在接收频带中的信号分量。TX滤波器136提供输出RF信号，该输出RF信号被路由通过开关140和阻抗匹配电路150，并且经由天线152被发射。阻抗匹配电路150为天线152执行阻抗匹配，并且也被称作天线调谐电路、可调谐匹配电路，等等。
[0021]在接收路径中，天线152接收来自基站和/或其他发射机站的信号并且提供收到RF信号，该收到RF信号被路由通过阻抗匹配电路150和开关140并且被提供给接收机160。在接收机160内，接收(RX)滤波器162对收到RF信号进行滤波以使在接收频带中的信号分量通过，并且衰减在发射频带中的信号分量。LNA164放大来自RX滤波器162的经滤波RF信号并且提供输入RF信号。RX电路166对该输入RF信号进行放大、滤波并将其从RF下变频到基带，并且将模拟输入信号提供给数据处理器110。RX电路166可包括放大器、滤波器、混频器、振荡器、LO发生器、PLL,等等。
[0022]自适应调谐电路170调谐或调节阻抗匹配电路150以使得能够为数据传送和接收达成良好的性能。在自适应调谐电路170内，传感器172接收来自阻抗匹配电路150的输入信号，并测量这些输入信号的电压、电流、功率、和/或其它特性。计算单元174接收来自传感器172的测量并确定阻抗匹配电路150所观察到的负载(即图1中的天线152)的递送功率和/或阻抗。控制单元180接收来自计算单元174的递送功率和/或阻抗。控制单元180还可接收环境传感器176的输出、来自PA电流传感器178的PA电流、以及来自处理器110的指示所选频带/信道和/或所选模式的控制信号。控制单元180还可从查找表182接收阻抗匹配电路150的不同可能设置的性能表征。控制单元180生成一控制，用于调谐阻抗匹配电路150以达成良好的性能，例如，获得对负载的较高递送功率。
[0023]图1示出了自适应调谐电路170的示例性设计。自适应调谐电路也可包括更少、不同和/或其它的传感器。计算单元174可与控制单元180分开(如图1中所示)或者可以是控制单元180的部分。自适应调谐电路170的全部或部分可以数字化地实现。例如，计算单元174和控制单元180可由数据处理器/控制器110来实现。查找表182可被存储在存储器112或某些其它存储器中。
[0024]图1示出了收发机120和自适应调谐电路170的示例性设计。收发机120和自适应调谐电路170的全部或部分可实现在一个或多个模拟集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等上。功率放大器134以及可能其它电路可实现在分离的IC或模块上。阻抗匹配电路150以及可能其它电路也可实现在分离的IC或模块上。[0025]数据处理器/控制器110可为无线设备100执行各种功能。例如，数据处理器110可对经由发射机130发射的数据以及经由接收机160收到的数据执行处理。控制器110可以控制TX电路132、RX电路166、开关140和/或自适应调谐电路170的操作。存储器112可存储供数据处理器/控制器110用的程序代码和数据。存储器112可以在数据处理器/控制器110的内部(如图1中所示)或在数据处理器/控制器110的外部(图1中未示出)。数据处理器/控制器110可实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或其他IC上。
[0026]图2示出了无线设备200的示例性设计的框图。在此示例性设计中，无线设备200包括数据处理器/控制器210、用于主天线252a的收发机220和自适应调谐电路270a、以及用于副天线252b的接收机222和自适应调谐电路270b。收发机220包括:(i)支持第一模式/频带(例如，GSM)的双向无线通信的发射机230a和接收机260a ;以及(ii)支持第二模式/频带(LTE、cdma2000或WCDMA)的双向无线通信的发射机230b和接收机260b。模式可对应于LTE、cdma2000、WCDMA、GSM等。接收机222包括支持数据接收的接收机260c和260d。自适应调谐电路270a和270b可各自如图1中所示地实现。
[0027]在收发机220内，发射机230a包括TX (发射)电路232a、功率放大器234a和TX滤波器236a。接收机260a包括RX (接收)滤波器262a、LNA264a和RX电路266a。发射机230b包括TX电路232b、功率放大器234b和双工器238。接收机260b包括双工器238、LNA264b和RX电路266b。开关240a耦合到TX滤波器236a、RX滤波器262a和双工器238。双工器238将来自功率放大器234b的经放大RF信号路由到开关240a，并且还将来自开关240a的收到RF信号路由到LNA264b。阻抗匹配电路250a耦合在开关240a与天线252a之间。自适应调谐电路270a耦合到阻抗匹配电路250a并调节阻抗匹配电路250a，以使得可为经由天线252a的数据传送和接收达成良好的性能。
[0028]在接收机222内，接收机260c包括RX滤波器262c、LNA264c和RX电路266c。接收机260d包括RX滤波器262d、LNA264d和RX电路266d。开关240b耦合到RX滤波器262c和262d。阻抗匹配电路250b耦合在开关240b与天线252b之间。自适应调谐电路270b耦合到阻抗匹配电路250b并调节阻抗匹配电路250b，以使得可为经由天线252b的数据接收达成良好的性能。
[0029]图3示出了无线设备300的示例性设计的框图。在此示例性设计中，无线设备300包括数据处理器/控制器310、收发机320、自适应调谐电路370a和370b、以及天线352。收发机320包括支持双向无线通信的发射机330和接收机360。发射机330包括串联耦合的TX电路332、功率放大器334和阻抗匹配电路336。接收机360包括串联耦合的阻抗匹配电路362、LNA364和RX电路366。开关/双工器350耦合到阻抗匹配电路336和362，并且还耦合到天线352。自适应调谐电路370a耦合到阻抗匹配电路336并调节阻抗匹配电路336，以使得可为经由天线352的数据传送达成良好的性能。自适应调谐电路370b耦合到阻抗匹配电路362并调节阻抗匹配电路362，以使得可为经由天线352的数据接收达成良好的性能。自适应调谐电路370a和370b可各自如图1中所示地实现。
[0030]图1、2和3分别示出无线设备100、200和300的三种示例性设计。一般而言，无线设备可包括任何数目的天线、任何数目的发射机，以及任何数目的接收机。无线设备还可支持在任何数目的频带上的操作。无线设备针对每个天线可包括一个或多个发射机和/或一个或多个接收机。每一发射机和每一接收机可以为给定天线支持一个或多个频带上的操作。
[0031]无线设备可以支持与时分双工(TDD)系统和/或频分双工(FDD)系统通信。为了与TDD系统通信，无线设备可以包括能在任何给定时刻或者把天线耦合到发射机或者把天线耦合到接收机的开关(例如，图1中的开关140)。为了与FDD系统通信，无线设备可以包括双工器(例如，图2中的双工器238)，该双工器同时:(i)将来自功率放大器的输出RF信号路由到天线；以及(ii)将来自天线的收到RF信号路由到LNA。
[0032]如图1、2和3中所示，阻抗匹配电路可以被包括在无线设备内的各个位置，并被用来将耦合到该阻抗匹配电路的输入和输出的电路的阻抗匹配起来。例如，阻抗匹配电路(例如，图1中的阻抗匹配电路150)可以执行滤波器的输出阻抗与天线的输入阻抗之间的阻抗匹配。阻抗匹配电路(例如，图3中的阻抗匹配电路336)还可以执行放大器的输出阻抗与滤波器或天线的输入阻抗之间的阻抗匹配。
[0033]一方面，阻抗匹配电路可以用一组无功元件和一组开关来实现，并且可支持多种配置。这样的阻抗匹配电路可被称为可重配置阻抗匹配电路。该组无功元件和该组开关可以按照特定拓扑来连接，该特定拓补可指示每一无功元件和每一开关如何连接。通过开关的不同设置可以支持数种配置。不同的配置可与不同的阻抗调谐曲线相关联。每个阻抗调谐曲线可对应于相关联的配置下该阻抗匹配电路可达成的阻抗值范围。这多种配置可以使得阻抗匹配电路能够为负载电路(例如，天线)提供更好的阻抗匹配。可重配置阻抗匹配电路可以能够在更宽的阻抗值范围上进行调谐，并且可以能够在更宽的频率范围上为负载电路提供更好的阻抗匹配。
[0034]在一示例性设计中，可重配置阻抗匹配电路可包括至少一个可变无功元件，每一可变无功元件具有能够变化的阻抗。(诸)可变无功元件可以使可重配置阻抗匹配电路的阻抗能够被调谐以提供更好的阻抗匹配，这可以改善性能。
[0035]在一示例性设计中，可重配置阻抗匹配电路可包括至少一个可重配置无功元件，每一可重配置无功元件可经由至少一个开关被连接成串联元件或分流元件。例如，可重配置电感器可以在一种配置中连接成串联电感器而在另一种配置中连接成分流电感器。(诸)可重配置无功元件可使得可重配置阻抗匹配电路的阻抗能够在更宽的阻抗值范围上被调谐，这可以提供更好的阻抗匹配。
[0036]图4示出了可重配置阻抗匹配电路410的示例性设计的示意图，该电路可被用于图1、2和3中的阻抗匹配电路中的任一个。在阻抗匹配电路410内，可变电容器(变抗器)422 (Cl)耦合在阻抗匹配电路410的输入与节点X之间。变抗器424 (C2)耦合在节点X与阻抗匹配电路410的输出之间。变抗器426 (C3)耦合在节点X与电路接地之间。开关432 (SWl)耦合在阻抗匹配电路410的输入与节点X之间。开关434 (SW2)耦合在节点X与阻抗匹配电路410的输出之间。电感器442 (LI)耦合在节点X与开关452 (SW3)的输入之间。开关452具有耦合到阻抗匹配电路410的输入的第一输出(‘I’)、耦合到电路接地的第二输出(‘2’)、以及未耦合到任何电路元件的浮置的第三输出(‘3’)。电感器444 (L2)耦合在节点X与开关454 (SW4)的输入之间。开关454具有耦合到阻抗匹配电路410的输出的第一输出(‘I’)、耦合到电路接地的第二输出(‘2’)、以及浮置的第三输出(‘3’)。开关452可以用(i)耦合在电感器LI与阻抗匹配电路410的输入之间的第一开关以及(ii)耦合在电感器LI与电路接地之间的第二开关来实现。开关454也可以用一对开关按照与开关452相似的方式来实现。
[0037]开关SWl和SW2可以各自断开或闭合(B卩，置于两种可能状态中的一种)。开关SW3和SW4可各自被控制成将输入连接到第一、第二或第三输出(即，置于三种可能状态中的一种)。变抗器C1、C2和C3可各自被设置成最小电容值以获得高阻抗并实质上提供开路。变抗器C1、C2和C3可以具有相同或不同的最小电容值。如下所述，电感器442和444可各自率禹合成串联元件或分流元件。
[0038]阻抗匹配电路410支持多种配置，以下将描述其中的一些。每一配置与开关SW1、Sff2, SW3和SW4的一组状态/设置相关联。每一配置还可与变抗器Cl、C2和/或C3的具体值相关联。
[0039]图5A至5F示出图4中的阻抗匹配电路410的六种配置。每一配置可以用描述该配置的附图中所示的开关设置和变抗器设置来获得。对于每一配置，用粗虚线示出了主要电路径。
[0040]图5A示出呈直通配置的阻抗匹配电路410。在此配置中，输入信号通过开关SWl和SW2传递到阻抗匹配电路410的输出。
[0041]图5B示出呈具有串联LI的串联配置的阻抗匹配电路410。在此配置中，输入信号通过开关SW3、电感器LI和开关SW2传递到阻抗匹配电路410的输出。
[0042]图5C示出呈具有分流LI的分流配置的阻抗匹配电路410。在此配置中，输入信号传递通过开关SW1，施加到电感器LI (电感器LI经由开关SW3耦合到电路接地)，并且通过开关SW2传递到阻抗匹配电路410的输出。
[0043]图示出呈具有串联LI和分流C3的“L”型配置的阻抗匹配电路410。在此配置中，输入信号传递通过开关SW`3和电感器LI，施加到变抗器C3，并且通过开关SW2传递到阻抗匹配电路410的输出。
[0044]图5E示出呈具有分流L2和串联C2的“R”型配置的阻抗匹配电路410。在此配置中，输入信号传递通过开关SWl，施加到电感器L2 (电感器L2经由开关SW4耦合到电路接地)，并且通过变抗器C2传递到阻抗匹配电路410的输出。
[0045]图5F示出呈具有串联L1、分流C3和串联L2的“T”型配置的阻抗匹配电路410。在此配置中，输入信号传递通过开关SW3和电感器LI，施加到变抗器C3，并且通过电感器L2和开关SW4传递到阻抗匹配电路410的输出。
[0046]—般而言，阻抗匹配电路可包括可按任何方式耦合的任何数目的无功元件及任何数目的开关。无功元件可以是电感器或电容器。阻抗匹配电路可支持任何数目的配置，其中可包括以下配置中的一者或多者:
[0047].没有任何L或C的直通配置，
[0048].具有串联L和/或串联C的串联配直，
[0049].具有分流L和/或分流C的分流配置，
[0050].具有⑴串联C和分流L、(ii)串联L和分流C、(iii)串联C和分流C、或(iv)串联L和分流L的“L”型配置，
[0051]?具有⑴分流C和串联L、(ii)分流L和串联C、(iii)分流C和串联C、或(iv)分流L和串联L的“R”型配置，
[0052]?具有⑴分流C、串联L和分流C或(ii)分流L、串联C和分流L的“Π (Pi)”型配置，
[0053]?具有⑴串联C、分流L和串联C或(ii)串联L、分流C和串联L的“T”型配置，以及
[0054].其他配置。
[0055]阻抗匹配电路也可支持其它配置。
[0056]阻抗匹配电路可按照各种方式用于负载电路(例如，天线)的阻抗匹配。负载电路可在不同频率处具有不同阻抗值。阻抗匹配电路应当在所选工作频率处匹配负载电路的阻抗。
[0057]—方面，阻抗匹配电路可在设计阶段、制造、和/或现场工作期间基于测量、计算机仿真等被预表征。可针对阻抗匹配电路的多种设置(或电路设置)来预表征阻抗匹配电路的性能。每一电路设置可关联于(i)阻抗匹配电路的具体配置、(ii)阻抗匹配电路中的开关的具体设置、(iii)阻抗匹配电路中的可变无功元件的具体控制设置、以及(iv)性能表征。这多种电路设置可对应于阻抗匹配电路的不同配置和/或阻抗匹配电路内的可变无功元件的不同值。不同电路设置 的性能表征可被存储在查找表(LUT)中并被用于调谐阻抗匹配电路。
[0058]图6示出根据一种示例性设计的针对低频带的阻抗匹配电路的八种不同电路设置的天线效率的标绘。在图6中，横轴表示以MHz为单位的频率，而纵轴表示以分贝(dB)为单位的天线效率。被标示为LUTl到LUT8的八种不同电路设置的天线效率相对于频率分别由标绘612到626示出。如图6中所示，每一电路设置在特定频率处具有峰值天线效率，并且可以为覆盖峰值天线效率的一定范围的频率提供良好性能。可以选取这八种电路设置以使得这些电路设置的峰值天线效率发生在尽可能均匀地间隔开的不同频率处。可替换地，可以选取这八种电路设置以使得这些电路设置的峰值天线效率发生在可被用于通信的不同频带或信道处。在任一种情况下，可基于无线设备的工作频率来选择一种电路设置以供使用。例如，当工作在800MHz时可选择LUT3设置，当工作在900MHz时可选择LUT5设置，等等。通过调节阻抗匹配电路中的一个或多个可变无功元件，所选LUT设置的频率响应可以改变。
[0059]图6示出阻抗匹配电路的不同电路设置对于低频带的一组频率响应。也可获得阻抗匹配电路的不同电路设置对于高频带(例如高于IGHz)的一组频率响应。
[0060]一般来说，阻抗匹配电路的性能可例如在设计阶段、制造、现场工作等期间针对任何数目的电路设置进行预表征。例如，可以每次选择阻抗匹配电路的一种配置进行评估。对于每个所选的配置，可以测量(有可能可针对阻抗匹配电路中的(诸)可变无功元件的不同值来测量)一个或多个参数，诸如递送功率、回波损耗、和/或PA电流之类。可选择并存储在不同频率处具有峰值/最佳性能的一组电路设置。每个所选的电路设置可为特定频率范围提供良好的发射和/或接收性能。
[0061]所选的一组电路设置可以按相对于频率呈单调的次序来排列，从在最低频率处具有最佳性能的电路设置到在最高频率处具有最佳性能的电路设置。通过预表征不同电路设置并将它们以单调次序进行排列，对最佳电路设置的搜索就可以更容易且更准确地执行。例如，可选择对应于无线设备的工作频率的电路设置以供使用。作为另一示例，可执行对最佳电路设置的搜索，并且可以每次(例如，按递增的频率)选择一种电路设置并对其进行评估以确定哪种电路设置是最佳的。在这这两个示例中，对阻抗匹配电路的调谐均可通过预表征该阻抗匹配电路的不同电路设置来改进。
[0062]可针对数种电路设置和相同的负载电路来预表征阻抗匹配电路的性能，如以上所描述的。也可针对数种电路设置和耦合到阻抗匹配电路的输入和/或输出的不同负载电路来预表征阻抗匹配电路的性能。例如，阻抗匹配电路在不同模式(例如LTE、cdma2000、WCDMA、GSM等)中可以耦合到不同TX滤波器和/或不同RX滤波器。
[0063]图7示出阻抗匹配电路的查找表(LUO700的示例性设计。在这一示例性设计中，可选择阻抗匹配电路在K个不同频率处具有峰值/最佳性能的K种电路设置，其中K可为任何整数值。查找表700可存储每种电路设置的相关信息，诸如(i)该电路设置所适用的频率或频率范围、(ii)阻抗匹配电路中的开关的具体设置、(iii)阻抗匹配电路中的可变无功元件的具体控制设置、(iv)该电路设置所适用的频带和/或模式(例如LTE、cdma2000、WCDMA、GSM等)。查找表700可被存储在非易失性存储器(例如图1中的存储器112)中。
[0064]利用查找表700，可以通过基于无线设备的工作频率选择合适的电路设置来执行阻抗匹配。可以从查找表700检索所选电路设置的开关设置和控制设置。检索出的开关设置可以被应用于阻抗匹配电路内的开关，且检索出的控制设置可以被应用于阻抗匹配电路内的可变无功元件。
[0065]阻抗匹配电路可被用于使无线设备上的天线的阻抗匹配于目标阻抗，例如，如图1中所示出的。天线的阻抗从一种天线设计到另一种天线设计可以变化很大。此外，天线阻抗可以随频率而变化很大。无线设备(例如，蜂窝电话或智能电话)通常被握持在用户手中，并且可被放置在用户的耳和头旁。天线阻抗可由于人体(例如，手、耳，等等)接近无线设备而改变。
[0066]图8A示出不同情景下无线设备中耦合到天线的阻抗匹配电路的回波损耗(S11)。在图8A中，横轴表示以MHz为单位的频率，而纵轴表示以dB为单位的回波损耗。阻抗匹配电路可具有多种电路设置(例如，图6中所示出的八种电路设置)，这些电路设置可与不同频率处的峰值性能相关联。阻抗匹配电路可具有标绘812所示的在自由空间中的回波损耗，此时无线设备并未握持在用户手中。当无线设备被握持在用户手中时，阻抗匹配电路可具有标绘814所示的回波损耗。人体效应可使天线的谐振频率衰减和移位，这可能导致阻抗匹配电路的回波损耗有相应的频移。标绘812可使用图6中的LUT2设置来获得。可选择在更高频率处具有峰值性能的LUT3设置。当无线设备被握持在用户手中时，使用LUT3设置，阻抗匹配电路可具有标绘816所示的回波损耗。由此，由于人体效应引起的频移可通过为阻抗匹配电路选择另一种电路设置来补偿。
[0067]图SB示出不同情景下无线设备中耦合到天线的阻抗匹配电路的天线效率。标绘822示出了自由空间中LUT2设置的天线效率，而标绘824示出了自由空间中LUT3设置的天线效率。标绘832示出了当无线设备被握持在用户手中时LUT2设置的天线效率。标绘834示出了当无线设备被握持在用户手中时LUT3设置的天线效率。如图SB中所示，在自由空间中，LUT2设置在750MHz处具有最佳天线效率，但当无线设备被握持在用户手中时，LUT3设置在750MHz处具有比LUT2设置更好的天线效率。当无线设备被握持在用户手中时切换到LUT3设置改善了天线效率。
[0068]当放置成紧邻人体(例如手、耳等)时，阻抗匹配电路的给定电路设置的频率响应通常向较低频率移位。这一频移可通过选择在自由空间中在更高频率处具有峰值性能的另一电路设置来补偿，例如，如图8B中所示的。阻抗匹配电路的多种电路设置可基于它们的峰值性能频率来排序，例如，如图6中所示出的，从最低频率到最高频率。在这种情况下,每当检测到频率响应已移位时，可选择下一电路设置来评估。对多种电路设置进行排序因此可简化对阻抗匹配电路的调谐。
[0069]另一方面，可基于对一个或多个参数(诸如递送功率、回波损耗、PA电流、天线/负载阻抗等)的测量来调谐无线设备中的阻抗匹配电路。测量可由自适应调谐电路在无线设备的正常/现场工作期间作出。测量可被用于调谐阻抗匹配电路以使得可为无线设备达成良好性能。
[0070]图9示出图1中的传感器172和计算单元174的示例性设计的框图。在传感器172内，可编程衰减器912接收阻抗匹配电路150的输入处的Vl信号并提供第一输入信号。可编程衰减器914接收阻抗匹配电路150的输出处的V2信号并提供第二输入信号。可编程衰减器912和914可取决于输出功率电平来提供可变的衰减量，以减小提供给传感器172内的电路的输入信号的动态范围。缓冲器(Buf) 916接收并缓冲第一输入信号并且提供第一感测信号VS1，信号Vsi可以是Vl信号的经缩放版本。移相器920接收Vsi信号并在感兴趣的频率上将其移相90°，并提供经相移信号。固定增益放大器918在反相输入端接收第一输入信号以及在非反相输入端接收第二输入信号，并提供第二感测信号Vs2。Vs2信号可以指示跨阻抗匹配电路150的压降。乘法器922将来自移相器920的经相移信号与来自放大器918的Vs2信号相乘并提供乘法器输出信号。低通滤波器924接收乘法器输出信号，滤除高频分量，并提供传感器输出YOTT。
[0071]在计算单元170内，单元930接收传感器输出并将其除以阻抗匹配电路150的串联阻抗Zs的幅值并提供递送功率P.，递送功率P.可表达为:
[0072]Pout — VMP_PK.Il0Ad pk.cos ( ?*)，式(I)`[0073]其中Vamp PK是Vsi信号的峰值电压，
[0074]Iload pk是递送到负载电路154的峰值电流，并且
[0075]Φ是取决于阻抗匹配电路150与负载电路154之间的失配的相位，并且在具有良好匹配时可接近于O度。
[0076]在图9中示出的示例性设计中，Vl信号被移相并与Vs2信号相乘。式(I)中的Ptm功率可因此是递送到阻抗匹配电路150和负载电路154的功率。负载电路154可建模天线152。由于阻抗匹配电路150可具有小损耗，因此Ptot功率的绝大部分可被递送到负载电路154。
[0077]在图9中未不出的另一不例性设计中，V2信号可被移相并与Vsi信号相乘。输出功率可因此是递送到负载电路154的功率。来自计算单元174的输出功率可因而指示在信号被抽头并提供给移相器920的点处递送的功率。
[0078]串联阻抗&是阻抗匹配电路150的输入与输出之间的阻抗。串联阻抗的幅值|ZS可以各种方式确定。在一种设计中，|ZS|可经由计算机仿真、经验测量、或其它手段来确定。在另一设计中，|ZS|可提前被校准。例如，可针对已知的输出功率测量传感器输出，并且可基于该已知的输出功率和测得的传感器输出来确定|zs|。IzsI也可以其它方式来确定。
[0079]负载电路154的负载阻抗&可基于负载电路154处的负载电压' 以及提供给负载电路154的负载电流L来确定。负载电压可通过测量V2信号来确定。负载电流可通过测量跨串联阻抗的压降并将该压降除以串联阻抗来确定。如果负载电路154对应于天线，则负载阻抗将对应于天线阻抗。负载阻抗可被用于计算各个参数。
[0080]反射系数P可基于负载阻抗计算如下:
【权利要求】
1.一种装置，包括: 存储器，所述存储器被配置成存储关于阻抗匹配电路的多种设置的信息；以及 控制单元，所述控制单元配置成基于关于所述阻抗匹配电路的所述多种设置的所述信息和对所述阻抗匹配电路的测量来选择所述阻抗匹配电路的所述多种设置中的一种设置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，针对所述多种设置中的每一种设置预表征了所述阻抗匹配电路的性能，并且所述存储器被配置成存储指示所述阻抗匹配电路在所述多种设置下的性能的信息。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻抗匹配电路的所述多种设置与获得峰值性能时所处的不同频率相关联，并且所述阻抗匹配电路的所述多种设置基于获得峰值性能时所处的频率来排序。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储器被配置成针对所述多种设置中的每一种设置存储指示该设置所适用的频率或频率范围、所述阻抗匹配电路内的至少一个开关的至少一个开关设置、所述阻抗匹配电路内的至少一个可变无功元件的至少一个控制设置、或其组合的信息。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量涉及递送功率、回波损耗、以及负载阻抗中的至少一者。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元被配置成基于无线设备的工作频率来选择所述阻抗匹配电路的初始设置，并且基于对所述阻抗匹配电路的测量来选择所述多种设置中的下一较高设置或下一较低设置。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元被配置成周期性地接收对所述阻抗匹配电路的测量并且基于所述测量周期性地确定是要为所述阻抗匹配电路维持当前设置还是要为所述阻抗匹配电路选择新设置。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元被配置成进一步基于无线设备的环境信息选择所述阻抗匹配电路的所述多种设置中的一种设置。
9.一种装置，包括: 负载电路；以及 阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路被配置成基于多种设置中为所述阻抗匹配电路选择的一种设置来为所述负载电路执行阻抗匹配，其中所述选择基于关于所述阻抗匹配电路的所述多种设置的信息以及对所述阻抗匹配电路的测量。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括多个无功元件以及至少一个开关并且支持多种配置，并且所述阻抗匹配电路的所述多种设置与所述阻抗匹配电路的所述多种配置相关联。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述多种配置包括串联配置、分流配置、“L”型配置、“R”型配置、“ Π ”型配置、以及“T”型配置中的至少一者。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述负载电路包括天线，并且其中所述阻抗匹配电路为所述天线执行阻抗匹配。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述负载电路包括功率放大器，并且其中所述阻抗匹配电路为所述功率放大器执行输出阻抗匹配。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述负载电路包括低噪声放大器(LNA)，并且其中所述阻抗匹配电路为所述LNA执行输入阻抗匹配。
15.一种执行阻抗匹配的方法，包括: 获得对阻抗匹配电路的测量；以及 基于关于所述阻抗匹配电路的多种设置的信息以及对所述阻抗匹配电路的所述测量来选择所述多种设置中的一种设置。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括: 存储关于所述阻抗匹配电路的所述多种设置的信息。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述存储包括: 存储指示所述阻抗匹配电路在所述多种设置下的性能的信息，其中所述阻抗匹配电路的性能是针对所述多种设置中的每一种设置预表征的。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述测量涉及递送功率、回波损耗、以及负载阻抗中的至少一者。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述选择包括: 基于无线设备的工作频率选择所述阻抗匹配电路的初始设置，以及 基于对所述阻抗匹配电路的测量来选择所述多种设置中的下一较高设置或下一较低设置。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述获得测量包括周期性地获得对所述阻抗匹配电路的测量，并且所述选择包括周期性地基于所述测量来确定是要为所述阻抗匹配电路维持当前设置还是要为所述阻抗匹配电路选择新设置。
21.—种设备,包括: 用于获得对阻抗匹配电路的测量的装置；以及 用于基于关于所述阻抗匹配电路的多种设置的信息以及对所述阻抗匹配电路的测量来选择所述多种设置中的一种设置的装置。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括: 用于存储关于所述阻抗匹配电路的所述多种设置的信息的装置。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述用于存储的装置包括: 用于存储指示所述阻抗匹配电路在所述多种设置下的性能的信息的装置，其中所述阻抗匹配电路的性能是针对所述多种设置中的每一种设置预表征的。
24.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述测量涉及递送功率、回波损耗、以及负载阻抗中的至少一者。
25.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述用于选择的装置包括: 用于基于无线设备的工作频率选择所述阻抗匹配电路的初始设置的装置，以及 用于基于对所述阻抗匹配电路的测量来选择所述多种设置中的下一较高设置或下一较低设置的装置。
26.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述用于获得测量的装置包括用于周期性地获得对所述阻抗匹配电路的测量的装置，并且所述用于选择的装置包括用于周期性地基于所述测量来确定是要为所述阻抗匹配电路维持当前设置还是要为所述阻抗匹配电路选择新设置的装置。
【文档编号】H04B1/18GK103828247SQ201280045585
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月19日 优先权日:2011年9月19日
【发明者】P·H·西, X·张 申请人:高通股份有限公司