射频通信装置和方法

专利名称：射频通信装置和方法
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/f立上升的中产阶级和 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
筒化的方式提出 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 线々赍源和从该天线々贵源分出(stemfrom)的多个通信路径，其中， 不同的通信^各径与不同的频带相关耳关。该电路还包4舌 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^f叉是所公开原理中可能使用的多种方式中的少数方式。


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i仑的时序图的 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 密其斤圆图；以及
图9示出了以流程图格式来表示的方法的流程图。
具体实施例方式
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—皮i人为是现有4支术。
图1示出了包括具有天线开关才莫块102 (ASM)的前端100的 GSM/DCS双带虫奪窝电i舌的实例。该ASM包4舌多个滤波器(104、106、 108、 110)以及允i午其在发送频带和4妾收频带(TX1、 TX2 以及RX1、 RX2、)之间有步文切^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4奪电-各(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if见 起来比ASM更〗更宜。因此，相对于包括ASM 102的之前的前端100， 该前端200更力口可承担。然而，不幸地，由于通过天线214在发送 々贵源210和4妾收々贵源212之间的泄漏，该前端200可能存在缺陷。 因此，在发送々贵源210上发送的功率可能泄漏至冲娄收々贵源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，在发送々贵源210上的GSM发送功率可以高达大约 35 dBm,而SAW滤波器216、218的功率容量可能4又为大约15 dBm。
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4奪性地分流，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、R X—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4舌分别耦合至发送和 接收馈源314、 316的二才及管310、 312, ^旦在其他实施例中，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净皮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一shunt。在所示实施例中，该声明导致二4及管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 才妻收分流器304 ^皮分流至地(GND )。以这种方式，存在充分隔离， ^吏得发送馈源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4妄收时隙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将来自发送々贵源314的泄漏功率分流至地GND。其将〗吏天 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^f吏发送馈源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3各径4皮此隔离。
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々贵源。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4奪电路326、 328 以及第一和第二功率方欠大器330、 332。
在才妄收侧，第一^妄收^各径334和第二4妄收^各径336 AU妄收々贵源 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3各径334、 336分別包括第一和第 二接收相移选择电^各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，, 880 MHz -915 MHz)中的输出信号RFo,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RF01进行放大以产生经放大的信号RFA,。对于RFA1, 第一发送相移选冲奪电^各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4奪电^各328 #皮构造为对于第 一发送频带呈现较高阻抗或 无限大阻抗。因此，尽管RFA!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4奪电^各328泄漏并且在RFA1中大多 凄t功率将,皮成功地发送至双々贵源天线346。
相反;也，在第二发送频带(例如，1710 MHz至1785 MHz )， 信号发生器348生成在第二发送路径324上的输出信号RFQ2。接下 来，第二功率放大器332放大或调制信号RFQ2，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玉见出匹配阻抗，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^各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 jt匕隔离。
i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925 MHz 至960 MHz)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1805 MHz至1880 MHz)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4奪电^各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RFn、 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4吏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^^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^各径可以源自4妄收々贵源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^各径可以源自 冲妄收々贵源316。在一个实施例中，双々贵源天线346可以是平板倒置 F天线(PIFA)，〗旦在其他实施例中还可以是其4也类型的天线。
如图5至图6所示，在某些实施例中，相移选才奪电i 各可以包括 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4奪 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〗吏期望的发送频率通过，同时阻断之前讨^r的无用频率。在某些实施例中，相移匹配滤波器504、 508可以包4舌在各i 各径上具 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i皆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。弄次，在某些实施例中，相移匹配滤波器602、 604可以 包括在各^各径上具有不同长度或几何形状的孩i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15 dBm,因此可以在发送々赍源314处呈J见大约35 dBm的发送功率。 因此，可以期望在发送々贵源314和4妾收々贵源316之间大约20 dB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 圓图示出了可在^妄收侧实J见匹配的一种方式。更具体i也，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900 MHz接收信号的702处，SAW滤波器318的S参数近似闭合开关 (closed switch )并具有大约50欧姆(4交少或没有衰减)的匹配阻 抗。对于以1800 MHz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以一是供相移706。该相 移导致在1800 MHz (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1800 MHz 4妄收信号的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(closed switch )。然而，在900 MHz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 方法卯0。尽管下面将这些方法作为一系列动作和事件进行了i兌明 和描述，^f旦是本公开不限于示出的这些动作或事件的顺序。例如， 卩余了本文中i兌明和/或描述的顺序以外， 一些动作可以以与其4也动讦乍 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 示出的所有动作者F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#殳中4丸4亍。
在902处，无线通信装置识别帧N的开始。
在904处，无线通4言装置识别帧N内的时隙M。
在卯6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经由发送々贵源通过天线 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(卯6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4妻收时隙。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，实现发送々贵源和*接收^#源之间的隔离。在4丸4于时隙M之后，该方法可以:接照类4以方式来估计其4也时 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L
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/>开的某些方法和相应的特征可以通过硬件才莫块、软件程序 或者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 的计算才几可读介质可以有多种形式，包括4旦不限于，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4渚器、SRAM、或DRAM的动态存4诸器。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) 所才丸行的各种功能，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i兌明或4又利要求中的这些术 语的变化，它们旨在以与术语"包括"相同的方式来包含。
权利要求
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 述天线々责源^皮发送或4妄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，还包括多个相移选才奪电if各，分别与所述多个通信3各径相关联， 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o
6. —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 ^^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4妄收々贵源，并适于在lt据将通 过所述天线纟皮发送的发送时隙期间对来自于所述4妄收々赍源的 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4,电路，分别与所述发送i 各径相关联， 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，分别与所述多个发送路径相关联，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. 4艮据权利要求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，分别与所述多个接收路径相关 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 斗反倒置F天线。
13. —种用于高效无线通信的方法，包括____v ，，v,,"间号；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 线或多々贵源天线。
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，来隔离沿所述各个不同4妄收^各径的不同 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4妄 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^各径中与所述发送频率相关耳关的一个^各径一皮发送；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. —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 写关的天线的高效无线通信的方法，包4舌识别帧内的4秦收时隙；在所述4妄收时隙期间，通过所述天线4妄收包括第一4妾收 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 所述发送々贵源的功率进4于分流。
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4于分流。
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 二4妄收^各径；通过以第一量进4亍相移来隔离沿所述第一4妄收^各径的所 述第一4妄收频率的频率分量；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. —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 夂f言号；以及选择性分流的装置，其中，通过所述发送馈源来发送发送射频 信号。
全文摘要
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。
文档编号H04B1/40GK101615919SQ20091013723
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