无线通信装置的制作方法

本发明是有关于一种无线通信装置，且特别是有关于一种无线通信装置的射频前端电路。

背景技术：

随着无线通信技术的进步与发展，无线通信装置已普及于人们的日常生活中。任何无线通信装置都采用天线来进行无线信号的发射与接收。现行无线通信系统包括行动通讯系统(如GSM、3G、LTE)、无线局域网络(如Wi-Fi、WiMax)及无线个人局域网络(如蓝牙(Bluetooth))或是全球定位系统(GPS)等。为了避免无线通信系统间的信号相互干扰，不同无线通信系统通常会使用各自的操作频段并使用相异的通讯技术(包含调变、编码、加密等)。需说明的是，由于频谱资源有限，因此有部分无线通信系统需使用相似的操作频段。例如，根据Bluetooth及Wi-Fi的通讯协议IEEE 802.15.1及IEEE 802.11，两者的操作频段均在工业、科学和医用(Industrial Scientific Medical，ISM)频段中的2.4GHz附近(IEEE 802.11a是在5GHz)。

对于包括多个无线通信系统的无线通信装置来说，具有多根天线是普遍的现象，各个无线通信系统都具有专属的独立天线为最理想的情况。但是，基于无线通信装置的体积限制与设计需求，天线的布局空间是有限的。因此，将操作于相似频段的两种无线通信系统(例如Bluetooth及Wi-Fi)设计为可共享同一支天线，可节省天线的布局空间。然而，在两种无线通信系统共享同一天线的情况下，当第一种无线通信系统通过共享天线进行通讯时，第二种无线信号系统必须停止通过该共享天线进行通讯，因此第二种无线信号系统的通讯效能多半会被牺牲。

技术实现要素：

本发明提供一种无线通信装置，其包括第一天线、第二天线和第三天线。 第一分频多工器耦接第一天线。切换电路耦接第一分频多工器与第二天线。主路径元件耦接第一分频多工器与切换电路。次路径元件耦接切换电路和第三天线。第一收发器耦接主路径元件与次路径元件。第二收发器耦接切换电路。当第二收发器操作于工作状态，切换电路连接第二天线至第二收发器并连接第一分频多工器至主路径元件，致使第一收发器通过第一天线收发第一频带的第一子频带信号和通过切换电路收发第一频带的第二子频带信号，并通过第三天线收发第一频带的第一子频带分集信号(diversity/MIMO)，与此同时，第二收发器通过第二天线收发第二频带信号。

综上所述，通过根据无线收发器的操作频带及运作情形，设计天线可操作的频带与调整同一无线通信装置中无线收发器天线之间的连接关系。如此，本发明可在确保各个无线收发器的通讯效率于一定水平之上的前提下节省天线布局空间，并同时支持多输入多输出技术与天线分集技术。除此之外，本发明还可针对较容易受到干扰之频带信号选择更恰当的天线，从而提升用户操作无线通信装置的使用经验。

附图说明

图1所示的是依据本发明第一实施例的一种无线通信装置的示意图；

图2所示的是依照本发明第二实施例的一种无线通信装置的示意图；

图3所示的是依据本发明第三实施例的一种无线通信装置的示意图；

图4所示的是依照本发明第四实施例的一种无线通信装置的示意图。

具体实施方式

现将详细参考实施例，在附图中说明所述实施例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。

图1所示的是依据本发明第一实施例的一种无线通信装置的示意图。请参照图1，无线通信装置10包括第一天线101、第二天线102、第三天线103、第一分频多工器104、切换电路SW、主路径元件107、次路径元件108、第一收发器109，以及第二收发器110。在一实施例中，无线通信装置10例如是(但不限于)手机、个人数字助理、平板电脑或笔记本电脑等具备无线射频电路的电子装置，无线通信装置10可通过第一天线101、第二天线102与 第三天线103发射或接收无线射频信号。

需特别说明的是，无线通信装置10可支持多种不同的无线通信标准，以具备利用多种无线通信技术进行通讯的能力。第一天线101、第二天线102与第三天线103分别基于无线通信装置10所支持的无线通信标准而操作于适当的频段中。举例而言，无线通信装置10的第一天线101、第二天线102与第三天线103的操作频带可以是设计用以收发长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统、全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)系统、数字电视广播(Digital Television Broadcasting，DTV)系统、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、无线广域网(Wireless Wide Area Network，WWAN)系统、无线局域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)系统、超宽带通讯技术(Ultra-Wideband，UWB)系统、无线个人网络(Wireless Personal Area Network，WPAN)系统或者其他无线行动通讯系统的无线射频信号，本发明对此不限制。

于本实施例中，第一天线101经配置以收发第一频带的第一子频带信号ATRx_a与第一频带的第二子频带信号ATRx_b，或第一频带的第二子频带分集信号ATRx_b’。第二天线102经配置以收发第一频带中的第二子频带信号ATRx_b与第二子频带分集信号ATRx_b’其中之一，以及第二频带信号BTRx。第三天线103经配置以收发第一频带的第一子频带分集信号ATRx_a’。需说明的是，支持第一无线通信协议的第一收发器109可通过第一子频带信号ATRx_a与第二子频带信号ATRx_b进行通讯，而支持第二无线通信协议的第二收发器110可通过第二频带信号BTRx进行通讯。举例而言，第一子频带信号ATRx_a与第二子频带信号ATRx_b可以是LTE通讯频段的信号，而第二频带信号可以是2G通讯频段的信号，但本发明并不限制于此。

第一分频多工器104耦接第一天线101，将经由第一天线101接收的射频信号分类成对应至相异频段的第一子频带信号ATRx_a与第二子频带信号ATRx_b。第一分频多工器104例如是双工器或三工器，但本发明并不限制于此。切换电路SW耦接第一分频多工器104与第二天线102。切换电路SW可以是由开关、多工器、逻辑电路，或由其组合所组成的元件，本发明对此不限制。

第一收发器109例如包括数字模拟转换器、模拟数字转换器、低噪声放 大器、阻抗匹配电路、混频器、升频器、降频转换器、滤波器等元件。相似的，第二收发器110例如包括数字模拟转换器、模拟数字转换器、低噪声放大器、阻抗匹配电路、混频器、升频器、降频转换器、滤波器等元件。需说明的是，于本实施例中，第一收发器109可支持MIMO技术与天线分集技术，因此第一收发器109耦接至主路径元件107以及次路径元件108，以将通过不同天线接收的射频信号分开处理，或将对应至不同频段的载波信号分开处理。

主路径元件107耦接第一分频多工器104与切换电路SW。次路径元件108耦接切换电路SW和第三天线103。主路径元件107与次路径元件108可将通过不同天线接收或不同频段的射频信号独立处理。第二收发器110耦接切换电路SW。也就是说，主路径元件107可通过第一天线101接收第一子频带信号ATRx_a或发送第一子频带信号ATRx_a至第一天线101亦可接收第二子频带讯号ATRx_b或发送第二子频带讯号ATRx_b至第一天线101。于本实施例中，依据切换电路SW的信号路径连接状态，第一收发器109可通过第一天线101或第二天线102来发射或接收第二子频带信号ATRx_b。另外，依据切换电路SW的连接状态，当第二收发器110操作于工作状态下，第二收发器110可通过第二天线102来发射或接收第二频带信号BTRx。

详细来说，当第二收发器110操作于工作状态，切换电路SW连接第二天线102至第二收发器110并连接第一分频多工器104至主路径元件107，致使第一收发器109通过第一天线101收发第一子频带信号ATRx_a与第二子频带信号ATRx_b，并通过第三天线收发第一子频带分集信号ATRx_a’，与此同时，第二收发器110通过第二天线收发第二频带信号BTRx。因此，第一收发器109可通过第一天线101接收或发射第一子频带信号ATRx_a，并通过第三天线103接收或发射第一子频带分集信号ATRx_a’，从而让第一收发器109可利用第一子频带信号ATRx_a与第一子频带分集信号ATRx_a’执行天线分集功能，例如天线传输分集或天线接收分集。

另一方面，当第二收发器110操作于停止工作状态，切换电路SW可连接第二天线102至主路径元件107或次路径元件108，与此同时，切换电路SW可连接第一分频多工器104至主路径元件107或次路径元件108。所述停止工作状态包括待机模式、休眠模式或关闭模式等第二收发器110无需收发 数据的工作状态。因此，第一收发器109可同时通过第一天线101与第二天线102接收或发射第二子频带信号ATRx_b与第二子频带分集信号ATRx_b’，从而让第一收发器109可利用第二子频带信号ATRx_b与第二子频带分集信号ATRx_b’执行天线分集功能，例如天线传输分集或天线接收分集。于此架构下也可以支持第二子频带讯号ATRx_b与第二子频带分集讯号ATRx_b’执行最佳天线效能选择功能。

为了详细说明本案，图2将以切换电路SW包括两个切换器为例进行说明，但本发明并不限制于此。图2所示的是依照本发明一实施例的一种无线通信装置的示意图。请参照图2，无线通信装置20包括第一天线101、第二天线102、第三天线103、第一分频多工器104、切换电路SW、主路径元件107、次路径元件108、第一收发器109、第二收发器110，以及处理电路111。

于本实施例中，切换电路SW包括第一切换器106以及第二切换器105。第一切换器106耦接第二天线102与第二收发器110和第二切换器105。第二切换器105耦接第一分频多工器104、主路径元件107以及次路径元件108。第一切换器106依据第一控制信号Ctr1决定连接第二天线102至第二切换器105或第二收发器110，第二切换器105依据第二控制信号Ctr2决定连接第一分频多工器104至主路径元件107或次路径元件108。

举例而言，第一切换器106可以是一单刀双掷开关器，用来根据第一控制信号Ctr1，将第二天线102连接至第二切换器105或第二收发器110，但不限于此，凡具有提供不同信号传输路径功能的切换器均可用来实现第一切换器106。第二切换器105可以是一双刀双掷开关器，用来根据第二控制信号CTR2，提供平行连结以及交错连结两种切换状态，但不限于此，凡具有提供不同信号传输路径功能的切换器均可用来实现第二切换器105。

处理电路111控制无线通信装置20的通讯动作，并可产生、处理或接收通过射频信号传输的数字数据。处理电路111可视情况内建内存或耦接至外部内存电路用以存取程序代码、码本(codebook)、缓冲的或永久的数据。处理电路111亦可用硬件、韧体、软件或其组合来实施。所述韧体可能是基本输入输出系统(BIOS)。所述软件可能是操作系统(OS)、驱动程序、应用程序及/或其他软件。于一实施例中，处理电路111可包括应用处理器(Application Processor，AP)与通讯处理器(Communication Processor，CP)。应用处理器例 如是中央处理器、微处理器、芯片组(例如南桥芯片)及/或其他运算电路。通讯处理器依照无线通信装置10所支持的无线通信协议对经由第一收发器109以及第二收发器110传输的数据进行调变/解调、编码/译码，或加密/解密等数据处理。

处理电路111可控制切换电路SW的连接状态，处理电路111耦接第一收发器109与第二收发器110。处理电路111依据第二收发器110的运作状态而产生第一控制信号Ctr1，第二收发器110的运作状态包括工作状态与停止工作状态。进一步说，处理电路111可依据传输数据的优先程度与第二收发器110的运作状态来控制切换电路SW的连接状态。于本实施例中，第二收发器110传输数据的优先程度高于第一收发器109传输数据的优先程度。于一实施例中，第二收发器110传输数据包括语音数据，而相较于第一收发器109传输数据具有较高的优先程度。因此，当第二收发器110操作于工作状态时，处理器111通过第一控制信号控制第一切换器106，致使第一切换器106连接第二天线与第二收发器110。当第二收发器110操作于停止工作状态时，处理器111可产生第一控制信号Ctr1并通过第一控制信号Ctr1控制第一切换器106，致使第一切换器106连接第二天线与第二切换器105，以让第一收发器109可通过第二天线102执行MIMO功能或天线分集功能。

图3所示的是依据本发明第三实施例的一种无线通信装置的示意图。于图3所示的实施例中，第二天线102除了可以收发第二子频带信号ATRx_b、第二子频带信号ATRx_b’与第二频带信号BTRx之外，更经配置以收发第三频带信号CTRx。请参照图3，无线通信装置30除了包括第一天线101、第二天线102、第一分频多工器104、第一切换器106、第二切换器105、主路径元件107、次路径元件108、第一收发器109、第二收发器110，以及处理电路111之外，无线通信装置30更包括第三天线103，第二分频多工器113，以及第三收发器112。

于此，第三天线103经配置以收发第一子频带分集信号ATRx_a’并耦接至次路径元件108。第三收发器112支持第三无线通信协议，并通过第二天线102收发操作于对应频带的第三频带收发第三频带信号CTRx。第二分频多工器113耦接于第一切换器106与第二天线102之间。第三收发器112耦接第二分频多工器113，以通过第二天线102收发第三频带信号CTRx。第二分 频多工器113将经由第二天线102收发的射频信号分类至两信号路径，其中连接至第一切换器106的信号路径用以传输第二子频带分集信号ATRx_b与第二子频带分集信号ATRx_b’其中之一与第二频带信号BTRx，而连接至第三收发器112的信号路径用以传输第三频带信号CTRx。

于图3所示的实施例中，第三收发器112可与第一收发器109或第二收发器110共享第二天线102。于一实施例中，假设第二收发器110的传输数据的优先程度高于第一收发器109的传输数据的优先程度，于第二收发器110操作于工作状态时，第三收发器112可与第二收发器110共享第二天线102。另一方面，于第二收发器110操作于停止工作状态时，第三收发器112可与第一收发器109共享第二天线102。

于一实施例中，当第二收发器110操作于工作状态，处理电路111产生第一控制信号Ctr1来控制第一切换器106连接第二分频多工器113与第二收发器110，且于此同时产生第二控制信号Ctr2来控制第二切换器105保持第一切换状态。

值得一提的是，当第二收发器110操作于停止工作状态，处理电路111可比较第一天线101的信号质量参数与第二天线102的信号质量参数而产生第二控制信号Ctr2，以控制第二切换器105为第一切换状态或第二切换状态。上述的信号质量参数例如是信号接收信号强度(RSSI)或信噪比(SNR)等可用以表示天线效能或数据传输效率的参数，本发明对此并不限制。当第二切换器105为第一切换状态时，第二切换器105连接第一分频多工器104至主路径元件107并连接第一切换器106至次路径元件108。换言之，当第二切换器105为第一切换状态时，第二切换器105的连接端口S1连接第二切换器105的连接端口S3，且第二切换器105的连接端口S2连接第二切换器105的连接端口S4。当第二切换器105为第二切换状态时，第二切换器105连接第一分频多工器104至次路径元件108并连接第一切换器106至主路径元件107。换言之，当第二切换器105为第二切换状态时，第二切换器105的连接端口S1连接第二切换器105的连接端口S4，且第二切换器105的连接端口S2连接第二切换器105的连接端口S3。

如此，在第二收发器110操作于停止工作状态时，处理电路111可通过第二切换器105选择第一天线101或第二天线102作为无线通信装置10主要 的收发天线，而选择将第一天线101或第二天线102连接至主路径元件107。于是，在一实施例中，经由第二子频带传输的第二子频带信号ATRx_b相较于经由第一子频带传输的第一子频带信号ATRx_a更容易受到环境因素的干扰(例如：手握金属而导致天线效能下降的金属手握效应)，因此处理电路111可依据上述的信号质量参数针对第二子频带信号ATRx_b选择最适当的天线来进行通讯。

图4所示的是依照本案第四实施例的一种无线通信装置的示意图。于图4所示的实施例中，第二天线102经配置以收发第一子频带信号ATRx_b或第一子频带信号ATRx_b’、第二频带信号BTRx以及第三频带信号CTRx，而第三天线103经配置以收发第一子频带分集信号ATRx_a以及第四频带信号DTRx。请参照图4，无线通信装置40除了包括第一天线101、第二天线102、第三天线103、第一分频多工器104、第二分频多工器113、第一切换器106、第二切换器105、主路径元件107、次路径元件108、第一收发器109、第二收发器110、第三收发器112，以及处理电路111之外，无线通信装置30更包括第三分频多工器114以及第四收发器115。

第三分频多工器114耦接于次路径元件108与第三天线103之间。第三分频多工器114将经由第三天线103收发的射频信号分类至两信号路径，其中连接至次路径元件108的信号路径用以传输第一子频带分集信号ATRx_a’，而连接至第四收发器115的信号路径用以传输第四频带信号DTRx。

第四收发器115耦接第三分频多工器114，支持第四无线通信协议并通过第三天线103收发第四频带信号DTRx。依据第三收发器112与第四收发器115各自支持的第三无线通信协议与第四无线通信协议，第三收发器112与第四收发器115可具有数字模拟转换器、模拟数字转换器、低噪声放大器、阻抗匹配电路、混频器、升频器、降频转换器、滤波器等元件。于本实施例中，相较于主路径元件107、次路径元件108、第二收发器110、第三收发器112、第四收发器115都各自具有专属且独立的天线，本发明可在将天线数量从五根降至三根的情况下依然确保第一收发器109可执行MIMO功能或天线分集功能。

综上所述，本案通过根据无线收发器的操作频带及运作情形，设计天线可操作的频带与调整同一无线通信装置中无线收发器天线之间的连接关系。 如此，本发明可在确保各个无线收发器的通讯效率于一定水平之上的前提下节省天线布局空间，并同时支持多输入多输出技术与天线分集技术。除此之外，本发明还可针对较容易受到干扰之频带信号选择更恰当的天线，从而提升用户操作无线通信装置的使用经验。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。