用于无线通信设备的即插即用的时变天线模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例总体涉及无线通信设备的领域，并且更特别地涉及用于无线通信设备的即插即用的时变天线模块。
【背景技术】
[0002]指定天线性能特性在天线被安装在不同移动设备中之后难以维持。甚至在具有相同或类似形状因子的移动设备当中，可能可归于制造容差或误差的略微不同的天线安装位置也典型地导致指定和实际天线性能之间的偏离。这些偏离可能负面地影响天线性能和效率。例如，被安装在以某距离(例如一毫米或两毫米)从其指定位置偏移的位置处的天线可能导致天线从其指定谐振频率偏离，这可能导致功率放大器在将天线调谐至其原始指定谐振频率时浪费电力。该低效性过早地耗尽了移动设备的电池，或者导致欠佳的发射和接收。
[0003]为了解决潜在性能担忧，针对各种形状因子具体设计传统天线。然而，具体设计的天线增加了针对移动设备的开发成本和上市时间。而且，一旦天线被安装，其效率不能被容易地改善，因为传统天线被具体设计且完全与移动设备中的收发器集成。另外，甚至对于具体设计的天线，不可预测的制造误差、来自人体的干扰或其它环境条件可能使性能降级。例如，用户的手或头部触摸移动设备将典型地使天线失谐到通常不可预测的程度，因为它取决于用户的物理特性、移动设备被握持的方式或其它环境因素。多频带或宽带天线的性能降级难以动态改善，因为影响天线的环境因素可能同时使天线所采用的多个(或宽)频带失谐。
【附图说明】
[0004]实施例的各方面将从参考附图进行的实施例的以下详细描述中显而易见。在附图的各图中通过示例的方式而不是通过限制的方式图示实施例。
[0005]图1图示了依照一些实施例的即插即用天线模块和收发器。
[0006]图2图示了依照一些实施例的即插即用天线模块和收发器。
[0007]图3图示了依照一些实施例的即插即用天线模块和收发器。
[0008]图4是描绘依照一些实施例的校准操作的流程图。
[0009]图5图示了可以用于实践本文描述的各种实施例的系统。
【具体实施方式】
[0010]在下面的详细描述中，对形成其一部分的附图做出参考，其中自始至终相似的附图标记指定相似的部分，并且在附图中，通过图示的方式示出其中可实践本公开的主题的实施例。
[0011]以有助于理解要求保护的主题的方式进而将各种操作描述为多个分立的操作。然而，描述的顺序不应理解为暗示这些操作必须依赖于顺序。特别地，这些操作可能不是按呈现的顺序执行的。所描述的操作可以是按与所描述的实施例不同的顺序执行的。在附加实施例中，可以执行各种附加操作和/或可以省略所描述的操作。
[0012]出于本公开的目的，短语“A和/或B”意指(A)、(B)或(A和B)。出于本公开的目的，短语 “A、B 和 / 或 C，，意指(A)、(B)、(C)、(A 和 B)、(A 和 C)、(B 和 C)或(A、B 和 C)。
[0013]该描述可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其均可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，如关于本公开的实施例使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的。
[0014]如本文所使用，术语“模块”可以指代下述各项、作为下述各项的一部分或包括下述各项:专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和/或存储器(共享、专用或组)、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它合适部件。
[0015]原始装备制造商(OEM)开发针对各种形状因子的移动设备的专有工业设计。为了计及负面地影响天线性能的工业设计差异，将传统天线具体设计和集成到特定移动设备模型中。然而，具有挑战性的是，为每个不同的设备负担得起且适时地设计具体的经优化的天线。另外，甚至针对完全集成天线设计，制造误差和不可预测的环境因素也可能使天线性能降级。
[0016]根据以下描述的实施例，可动态配置的即插即用天线模块能够改变天线对于多频带、单频带和/或宽带操作模式的谐振响应(下文中称为“天线响应”)。此外，即插即用天线模块可以被校准以匹配针对各种移动设备形状因子的阻抗，来针对可归于制造容差或误差的天线安装位置中的方差进行调整，并动态补偿各种环境因素。因此，在不改变天线结构的情况下，即插即用天线模块可以适应具有广泛范围的专有设计的多种形状因子以及制造差异。另外，一旦被部署和配置用于多频带和宽带操作，即插即用天线模块响应于人体影响或其它环境影响而动态地增强天线性能。因此，即插即用天线模块的实施例在无线天线系统中针对诸如智能电话、平板、笔记本、上网本或其它移动设备之类的各种移动通信设备提供了多种操作模式和自校准能力。
[0017]图1图示了依照一些实施例的即插即用天线模块102。即插即用天线模块102是时变天线模块，其包括波形发生器108、天线112、阻抗调谐组件(ITC) 114和校准控制模块116。在某些实施例中，天线112包括在针对一个或多个无线通信频率的移动设备边界条件下设计的无源天线结构。波形发生器108、ITC 114和校准控制模块116可以集体以硅实现。如以下解释的，校准控制模块116被配置成通过利用波形发生器108产生控制阻抗变化组件(IVC)120的电容的电压波形(在本文中还称为控制波形)来控制针对多频带、单频带和/或宽带操作模式的天线响应。此外，校准控制模块116被配置成通过调谐ITC 114的阻抗以将天线112的阻抗与处于操作频率处的收发器118匹配来改善天线效率。
[0018]收发器118包括无线电模块124。无线电模块124可以通过用于诸如射频(RF)信号之类的数据承载信号的传输的信令接口 130 (例如同轴线缆)与ITC 114耦合。无线电模块124包括传输线132以借助于信令接口 130来与天线模块102通信(例如发射/接收)RF信号。在一些实施例中，无线电模块124布置在电路板上，诸如印刷电路板(PCB) 138。无线电模块124可以与PCB 138直接耦合或者通过另一电路板(例如无线卡140)与PCB 138耦合。天线模块102从电力接口 144接收电力，所述电力接口 144可以在一些实施例中从PCB 138分离地布置。
[0019]波形发生器108被配置成生成它经由控制波形接口 154向滤波器152提供的多个控制波形之一。滤波器152通过天线信令接口(其可以是同轴线缆)与IVC 120耦合以促进控制波形到IVC 120的传输。控制波形经由IVC 120而被激发到天线112，所述IVC 120可以是例如变容二极管。滤波器152通过天线信令接口向IVC 120传递控制波形，同时阻止RF信号与波形发生器108干扰。因此，滤波器152提供波形发生器108与收发器118之间的至少某种程度的隔离。
[0020]控制波形的电压使IVC 120的电容变化(即，对其进行调制和/或控制)并产生天线112的特征谐振频率的受控变化。控制波形的调制频率可以大于无线电信号带宽的两倍以满足奈奎斯特采样定理，以用于在没有数据污染的情况下发射/接收数据。通过使IVC120的阻抗变化，将天线响应配置成(或动态地重配置成)将谐振频率从第一频带改变到第二频带、从一个频带改变到多频带和/或从相对窄带改变到相对宽带。例如，在一些实施例中，作为方波形的控制波形导致双频带天线响应，作为三阶梯波形的控制波形导致三频带天线响应，并且作为锯齿波形的控制波形导致宽带天线响应。因此，控制波形的变化的振幅、频率和/或形状提供了可选择的天线响应而没有对天线结构的任何改变。动态重配置天线响应的能力允许天线112小于传统天线和/或允许使用总共更少的天线。在一些实施例中，天线112可以比传统天线小百分之三十或更多。
[0021]ITC 114包括可动态调谐以匹配天线模块102与对应收发器(诸如收发器118)之间的阻抗的可切换阻抗模块160。ITC 114可以被设计成在标准化或预定阻抗(例如五十欧姆或另一阻抗值)处与收发器118对接，并且可切换阻抗模块160可动态调谐以针对标准化或预定阻抗值中的变化进行调整。
[0022]除阻抗匹配能力之外，可切换阻抗模块160还可以提供影响天线响应的天线信令接口处的阻抗并可以因而调谐天线频率以补偿可归于下述各项的环境改变:人手或其它环境条件、针对各种不同电话模型和/或制造偏离的不同安装位置、或者改变收发器118的阻抗的其它条件。
[0023]如图1中所示，在某些实施例中，可切换阻抗模块160包括利用切换逻辑164可寻址的不同值的电容器(或其它阻抗调谐组件)的阵列162。切换逻辑164被配置成电激活或去激活各个电容器，并取决于所期望的阻抗值建立活动/不活动电容器的所选组合。例如，天线模块的阻抗可以通过在RF信令接口 130与地之间切换电容器的阵列162中的各个电容器而可配置。在一些实施例中并且取决于所期望的分辨率和阻抗值的范围，在阵列162中包括五个或六个(例如)个体电容器元件。例如，包括可切换电容器的数字可调谐电容器(DTC)是从美国加利福尼亚州圣迭戈的Peregrine Semiconductor可得到的型号PE64904DuNE? DTC0然而，本领域技术人员将从本文中的公开认识到，可以使用其