收发器、阻抗调整装置以及阻抗调整方法
【专利摘要】本发明公开一种收发器、阻抗调整装置及阻抗调整方法，收发器包括：一天线、一阻抗调整装置、一射频前端电路、一存储装置以及一处理器。天线接收一射频信号。阻抗调整装置耦接至天线，并包括具有不同阻抗值的多个电路支路以及一切换模块。处理器耦接至射频前端电路，并控制切换模块。于一比较模式中，切换模块逐一选择电路支路，而处理器检测每一电路支路所对应的一接收信号强度值，并记录所有接收信号强度值于存储装置中。在比较模式中，处理器还比较接收信号强度值以寻找其最大者。切换模块最终选择对应于最大接收信号强度值的电路支路作为一传输支路。本发明的收发器，当天线的阻抗特性改变时可以选择适当的阻抗路径以改善通讯品质。
【专利说明】收发器、阻抗调整装置以及阻抗调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种收发器，尤其涉及包括一阻抗调整装置的收发器。
【背景技术】
[0002]随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如:手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的便携式电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如:移动电话使用2G、3G.LTE (Long TermEvolut1n)系统及其所使用 700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如:Wi_F1、Bluetooth 以及 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)系统使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。
[0003]提供无线通讯的天线为移动装置中不可或缺的元件。在理想情况下，天线应设置于一无导体净空区。然而，实际上，移动装置经常会与使用者的手掌或头部接触。若天线接触到不同介质或是靠近一导体，则天线的阻抗特性将会产生变化。此阻抗特性的变化容易降低天线的辐射效能，或是造成移动装置的功率消耗量增加。
【发明内容】
[0004]为了解决前述问题，本发明提供一种收发器，包括:一天线，接收一射频信号；一阻抗调整装置，耦接至天线，并包括:多个电路支路，具有不同阻抗值；以及一切换模块，根据一控制信号，选择所述电路支路之一作为一传输支路；一射频前端电路，经由传输支路从天线接收射频信号，并用于过滤及放大射频信号；一存储装置；以及一处理器，耦接至射频前端电路，并产生控制信号；其中于一比较模式中，切换模块逐一选择所述电路支路，而处理器检测每一所述电路支路所对应的一接收信号强度值，并记录所有所述接收信号强度值于存储装置中，且比较所述接收信号强度值；以及其中切换模块最终选择对应于最大接收信号强度值的电路支路作为传输支路。
[0005]另外，本发明提供一种阻抗调整装置，包括:多个电路支路，具有不同阻抗值；以及一切换模块，根据一控制信号，选择所述电路支路之一作为一传输支路，其中控制信号根据所述电路支路所对应的多个接收信号强度值间的一比较程序而产生。
[0006]另外，本发明提供一种阻抗调整方法，包括下列步骤:(a)通过一天线，接收一射频信号；(b)于一比较模式中，逐一选择一阻抗调整装置的多个电路支路，其中所述电路支路具有不同阻抗值，所选择的电路支路为一传输支路，而射频信号经由传输支路进行传递；
(c)于比较模式中，检测每一所述电路支路所对应的一接收信号强度值，并比较所有所述接收信号强度值；以及(d)最终选择对应于最大接收信号强度值的电路支路作为传输支路。
[0007]本发明提供的收发器、阻抗调整装置以及阻抗调整方法至少具有下列优点:(I)当天线的阻抗特性改变，本发明可以选择适当的阻抗路径以改善通讯品质；(2)经由此选择程序，本发明可降低整体系统的功率消耗量；以及(3)经由此选择程序，本发明可适应天线因工艺不同而产生的阻抗变异，自动提供较佳的天线阻抗特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是显示根据本发明一实施例所述的收发器的示意图；
[0009]图2是显示根据本发明一实施例所述的阻抗调整装置的示意图；
[0010]图3A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路的示意图；
[0011]图3B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路的示意图；
[0012]图4A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路的示意图；
[0013]图4B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路的示意图；
[0014]图5A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路的示意图；
[0015]图5B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路的示意图；
[0016]图6A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路的示意图；
[0017]图6B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路的示意图；
[0018]图7是显示根据本发明另一实施例所述的阻抗调整装置的示意图；以及
[0019]图8是显示根据本发明一实施例所述的阻抗调整方法的流程图。
[0020][主要元件附图标记说明]
[0021]100~收发器；
[0022]110 ~天线；
[0023]120、720~阻抗调整装置；
[0024]122-1、122_2、…、122-N ~电路支路；
[0025]124~切换模块；
[0026]130~射频前端电路；
[0027]140~存储装置；
[0028]150~处理器；
[0029]726~控制器；
[0030]SI~射频信号；
[0031]SC~控制信号；
[0032]N1、N2、N3、N4、N5 ~切换节点；
[0033]NA~天线节点；
[0034]C1、C2、C3、C4 ~电容器；
[0035]L1、L2、L3、L4 ~电感器；
[0036]Rl~电阻器；
[0037]GND~接地节点。
【具体实施方式】
[0038]为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附的图，作详细说明如下。
[0039]图1是显示根据本发明一实施例所述的收发器(Transceiver)10的示意图。用于无线通讯的收发器100可设计于一移动装置中，例如:一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer),或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。如图1所示，收发器100包括:一天线110、一阻抗调整装置120、一射频前端电路(RF(Rad1 Frequency)Front-endCircuit) 130、一存储装置140,以及一处理器150。值得注意的是,收发器100还可包括其他元件，例如:一振荡器(Oscillator)、一功率放大器(PowerAmplifier, PA),或是一低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)(未显示于图1中)。
[0040]天线110用于接收(或传送)一射频信号SI。天线110的种类在本发明中并不作限制。例如，天线110可为一单极天线(Monopole Antenna)、一偶极天线(Dipole Antenna)、一回圈天线(Loop Antenna)、一补钉天线(PatchAntenna)、一平面倒F形天线(PlanarInverted F Antenna, PIFA),或是一芯片天线(Chip Antenna)。阻抗调整装置120稱接至天线110，并包括多条电路支路122-1、122-2、…、122_N(N为大于或等于2的一正整数)以及一切换模块124。所述电路支路122-1、122-2、…、122-N可以具有不同阻抗值。在一些实施例中，每一所述电路支路122-1、122-2、…、122-N可以包括一或多个电路元件，例如:电容器、电感器，或(和)电阻器。切换模块124根据一控制信号SC，选择所述电路支路122-1、122-2、…、122-N之一作为一传输支路。必须了解的是，在图1中，切换模块124的内部组成仅为举例，实际上切换模块124可用各种不同电路元件(例如:一多工器，或是一控制逻辑电路)来实施。射频前端电路130经由所选择的传输支路从天线110接收射频信号SI，并用于过滤及放大射频信号SI。在一些实施例中，射频前端电路130包括一收发转换开关(Transmiss1n/Recept1nSwitch,T/R Switch)、一低噪声放大器、一功率放大器，以及多个滤波器(Filter)(未显示于图1中)。存储装置140可以是一存储器或是一硬盘。在一些实施例中，存储装置140也可与处理器150整合成为单一电路。换言之，存储装置140可以是处理器150的一部分。
[0041]处理器150耦接至切换模块124、射频前端电路130，以及存储装置140。处理器150可以产生控制信号SC以控制阻抗调整装置120及其切换模块124。于一比较模式中，切换模块124逐一选择所述电路支路122-1、122-2、…、122_N(例如:可依序地选择，或是随机地选择)。于比较模式中，处理器150检测每一所述电路支路122-1、122-2、…、122-N所对应的一接收信号强度值(Received Signal Strength Indicat1n, RSSI),并记录所有所述接收信号强度值于存储装置140当中。接着，处理器150比较存储装置140中所述接收信号强度值，以找出其最大者。最后，切换模块124再选择对应于最大接收信号强度值的一电路支路作为传输支路。
[0042]处理器150和阻抗调整装置120的操作流程可用下列例子来做说明。首先假设N等于3，再假设于比较模式中，若切换模块124选择一电路支路122-1，则处理器150所检测到的一第一接收信号强度值为10单位；若切换模块124选择一电路支路122-2,则处理器150所检测到的一第二接收信号强度值为40单位；以及若切换模块124选择一电路支路122-3，则处理器150所检测到的一第三接收信号强度值为20单位。在此示例中，由于电路支路122-2对应至最大接收信号强度值(40>20>10)，切换模块124最终将选择电路支路122-2作为传输支路，以保持最佳的天线辐射效率。
[0043]图2显示根据本发明一实施例所述的阻抗调整装置120的示意图。在本实施例中，所述电路支路122-1、122-2、…、122-N的数量为五(亦即N等于5)。耦接于天线110 (或一天线节点NA)和一切换节点NI间的一电路支路122-1具有一短路路径(Shorted-Circuit)。于比较模式中，电路支路122-1可以最先被选择。耦接于天线110和一切换节点N2间的一电路支路122-2具有一高导纳(High Admittance)特性。稱接于天线110和一切换节点N3间的一电路支路122-3具有一感抗(Inductance)特性。稱接于天线110和一切换节点N4间的一电路支路122-4具有一容抗(Capacitance)特性。耦接于天线110和一切换节点N5间的一电路支路122-5具有一高阻抗(Highlmpedance)特性。切换模块124根据控制信号SC在所述切换节点N1、N2、N3、N4、N5间进行切换，以选择所述电路支路122-1、122-2、122-3、122-4、122-5之一。当收发器100的天线110接近一导体(例如:一人体，或是一金属材质)时，天线110的阻抗特性将会产生变化，而此变化容易降低天线110的辐射效能。在本发明中，通过于具有不同阻抗值的多条电路支路间进行切换，可以重新调整天线110的阻抗匹配，进而维持良好的天线辐射效率。举例来说，若目前天线110的阻抗特性在史密斯图(SmithChart)上是落在一高感抗区中，则切换模块124可选择具有容抗特性的电路支路122-4，以改善其阻抗匹配。所述电路支路122-1、122-2、122-3、122-4、122-5可用各种电路来实施，请参考下列实施例所述。
[0044]图3A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路122-2的示意图。如图3A所示，电路支路122-2包括一电容器Cl和一电感器LI。电容器Cl的一第一端耦接至天线110，而电容器Cl的一第二端耦接至切换节点N2。电感器LI的一第一端耦接至电容器Cl的第一端，而电感器LI的一第二端耦接至一接地节点GND (例如:0V)。
[0045]图3B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路122-2的示意图。如图3B所示，电路支路122-2包括一电容器Cl和一电感器LI。电感器LI的一第一端耦接至天线110，而电感器LI的一第二端耦接至切换节点N2。电容器Cl的一第一端耦接至电感器LI的第一端，而电容器Cl的一第二端耦接至接地节点GND。
[0046]图4A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路122-3的示意图。如图4A所示，电路支路122-3包括二个电感器L2、L3。电感器L2的一第一端耦接至天线110，而电感器L2的一第二端耦接至切换节点N3。电感器L3的一第一端耦接至电感器L2的第二端，而电感器L3的一第二端耦接至接地节点GND。
[0047]图4B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路122-3的示意图。如图4B所示，电路支路122-3包括二个电感器L2、L3。电感器L2的一第一端耦接至天线110，而电感器L2的一第二端耦接至切换节点N3。电感器L3的一第一端耦接至电感器L2的第一端，而电感器L3的一第二端耦接至接地节点GND。
[0048]图5A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路122-4的示意图。如图5A所示，电路支路122-4包括二个电容器C2、C3。电容器C2的一第一端耦接至天线110，而电容器C2的一第二端耦接至切换节点N4。电容器C3的一第一端耦接至电容器C2的第二端，而电容器C3的一第二端耦接至接地节点GND。
[0049]图5B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路122-4的示意图。如图5B所示，电路支路122-4包括一电容器C2和一电阻器R1。电阻器Rl的一第一端耦接至天线110，而电阻器Rl的一第二端耦接至电容器C2的一第一端。电容器C2的一第二端耦接至切换节点N4。
[0050]图6A是显示根据本发明一实施例所述的电路支路122-5的示意图。如图6A所示，电路支路122-5包括一电容器C4和一电感器L4。电容器C4的一第一端耦接至天线110，而电容器C4的一第二端耦接至切换节点N5。电感器L4的一第一端耦接至电容器C4的第二端，而电感器L4的一第二端稱接至接地节点GND。
[0051]图6B是显示根据本发明另一实施例所述的电路支路122-5的示意图。如图6B所示，电路支路122-5包括一电容器C4和一电感器L4。电感器L4的一第一端耦接至天线110，而电感器L4的一第二端耦接至切换节点N5。电容器C4的一第一端耦接至电感器L4的第二端，而电容器C4的一第二端耦接至接地节点GND。
[0052]前述的所述电路支路122-1、122-2、122-3、122-4、122-5的内部元件组成仅为举例，本发明并不限于此。设计者可以根据不同需要，改变所述电路支路的内部元件组成。
[0053]图7是显示根据本发明另一实施例所述的阻抗调整装置720的示意图。图7和图2相似，与图2的差异在于，阻抗调整装置720还可包括内建的一控制器726。相似地，切换模块124根据一控制信号SC,选择多条电路支路122-1、122-2、…、122-N之一作为一传输支路。在本实施例中，控制器726与阻抗调整装置720整合，并用于产生控制信号SC。更详细地说，控制信号SC根据所述电路支路122-1、122-2、…、122-N所对应的多个接收信号强度值间的一比较程序而产生。例如，控制信号SC指示所述电路支路122-1、122-2、…、122-N中对应于最大接收信号强度的至少一特定电路支路，而切换模块124根据控制信号SC选择特定电路支路作为传输支路。比较程序可由内部的控制器726执行，或是由独立于阻抗调整装置720以外的一处理器执行。在一些实施例中，控制器726可从其他元件(未显示)取得所述接收信号强度值，并比较所述接收信号强度值以产生控制信号SC。值得注意的是，图1到图6中每一实施例的细部特征均可套用至图7所示的阻抗调整装置720。
[0054] 图8是显示根据本发明一实施例所述的阻抗调整方法的流程图。首先开始，在步骤S810，通过一天线，接收一射频信号。在步骤S820，于一比较模式中，逐一选择一阻抗调整装置的多条电路支路，其中所述电路支路具有不同阻抗值，所选择的电路支路为一传输支路，而射频信号经由传输支路进行传递。在一些实施例中，具有一短路路径的一特定电路支路最先被选择。在步骤S830，于比较模式中，检测每一所述电路支路所对应的一接收信号强度值，并比较所有所述接收信号强度值。在步骤S840，最终选择对应于最大接收信号强度值的电路支路作为传输支路。在一些实施例中，步骤S810-S840每隔一既定时间(例如:每隔1ms)而周期性地执行。值得注意的是，图1到图6中每一实施例的细部特征均可套用至图8所示的阻抗调整方法。
[0055]本发明提供的收发器、阻抗调整装置以及阻抗调整方法至少具有下列优点:(I)当天线的阻抗特性改变时，本发明可以选择适当的阻抗路径以改善通讯品质；(2)经由此选择程序，本发明可降低整体系统的功率消耗量；以及(3)经由此选择程序，本发明可适应天线因工艺不同而产生的阻抗变异，自动提供较佳的天线阻抗特性。
[0056]本发明的方法，或特定型态或其部分，可以以程序码的型态存在。程序码可以包含于实体媒体，如软盘、光盘、硬盘、或是任何其他机器可读取(如电脑可读取)存储媒体，亦或不限于外在形式的电脑程序产品，其中，当程序码被机器，如电脑载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。程序码也可以通过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序码被机器，如电脑接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理单元实作时，程序码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。
[0057]在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
[0058]本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本领域知识的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求的保护范围所界定的为准。
【权利要求】
1.一种收发器，其特征在于，所述收发器包括: 一天线，接收一射频信号； 一阻抗调整装置，耦接至所述天线，并包括: 多个电路支路，具有不同阻抗值；以及 一切换模块，根据一控制信号，选择所述电路支路之一作为一传输支路； 一射频前端电路，经由所述传输支路从所述天线接收所述射频信号，并用于过滤及放大所述射频信号； 一存储装置；以及 一处理器，耦接至所述射频前端电路，并产生所述控制信号； 其中于一比较模式中，所述切换模块逐一选择所述电路支路，而所述处理器检测每一所述电路支路所对应的一接收信号强度值，并记录所有所述接收信号强度值于所述存储装置中，且比较所述接收信号强度值；以及 其中所述切换模块最终选择对应于最大接收信号强度值的所述电路支路作为所述传输支路。
2.如权利要求1所述的收发器，其特征在于，所述电路支路的数量为五。
3.如权利要求2所述的收发器，其特征在于，所述电路支路包括: 一第一电路支路，具有一短路路径； 一第二电路支路，具有一高导纳特性； 一第三电路支路，具有一感抗特性； 一第四电路支路，具有一容抗特性；以及 一第五电路支路，具有一高阻抗特性。
4.一种阻抗调整装置，其特征在于，所述阻抗调整装置包括: 多个电路支路，具有不同阻抗值；以及 一切换模块，根据一控制信号，选择所述电路支路之一作为一传输支路，其中所述控制信号根据所述电路支路所对应的多个接收信号强度值间的一比较程序而产生。
5.如权利要求4所述的阻抗调整装置，其特征在于，所述控制信号指示所述电路支路中对应于最大接收信号强度的至少一特定电路支路，而所述切换模块根据所述控制信号选择所述特定电路支路作为所述传输支路。
6.如权利要求4所述的阻抗调整装置，其特征在于，所述电路支路的数量为五。
7.如权利要求4所述的阻抗调整装置，其特征在于，所述电路支路包括: 一第一电路支路，具有一短路路径； 一第二电路支路，具有一高导纳特性； 一第三电路支路，具有一感抗特性； 一第四电路支路，具有一容抗特性；以及 一第五电路支路，具有一高阻抗特性。
8.一种阻抗调整方法，其特征在于，所述阻抗调整方法包括下列步骤: (a)通过一天线，接收一射频信号； (b)于一比较模式中，逐一选择一阻抗调整装置的多个电路支路，其中所述电路支路具有不同阻抗值，所选择的所述电路支路为一传输支路，而所述射频信号经由所述传输支路进行传递； (C)于所述比较模式中，检测每一所述电路支路所对应的一接收信号强度值，并比较所有所述接收信号强度值；以及 (d)选择对应于最大接收信号强度值的所述电路支路作为所述传输支路。
9.如权利要求8所述的阻抗调整方法，其特征在于，在步骤(a)执行前，所述阻抗调整方法还包括: 选择具有一短路路径的所述电路 支路作为所述传输支路。
【文档编号】H04B1/38GK104079312SQ201310184345
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】王文颉 申请人:智邦科技股份有限公司