多頻帶收發器的多個阻抗匹配網絡的製作方法

2023-05-10 09:39:46

專利名稱：：多頻帶收發器的多個阻抗匹配網絡的製作方法
技術領域：
：本發明涉及無線通信技術，並且更具體來說涉及天線接口電路以及裝有該天線接口電路的電子裝置。
背景技術：
：移動終端被廣泛應用於語音和/或數據通信。例如，通常希望移動終端經由多個頻帶進行發射和接收，以提供PCS和GSM能力。還希望提供在四個射頻(RF)頻帶上工作的移動終端。例如，希望提供一種無線終端，其可以在美國使用的GSM850頻帶(在此也稱為GSM)、在歐洲使用的EGSM卯O頻帶(在此也稱為EGSM)、在歐洲使用的DCS1800頻帶(在此也稱為DCS)以及在美國使用的PCS1900頻帶(在此也稱為PCS)上工作。這些頻帶的發射(TX)和接收(RX)頻率在表1中不出tableseeoriginaldocumentpage5還希望移動終端可在諸如通用行動電話系統(UMTS)的第三代(3G)無線技術中使用的多個頻帶上工作。例如，表1列出了在UMTS網絡中使用的四個頻帶的發射和接收頻率範圍表2頻率範圍頻帶1920Mhz-1980Mhz頻帶1發射2110Mhz-2170Mhz頻帶1接收1850嫌z國1910Mhz頻帶2發射1930Mhz-1990Mhz頻帶2接收1710Mhz-l785Mhz頻帶3發射1805Mhz-1880Mhz頻帶3接收824Mhz-849織z頻帶5發射869Mhz-894Mhz頻帶5接收四頻帶天線接口模塊可作為用於四個頻帶的天線埠和RF電路之間的接口。所述天線埠和RF電路之間的接口設計起到了實現公布的用戶需求並提供期望的無線傳輸(OTA)性能的作用。總輻射功率(TRP)和總全向靈敏度(TIS)是定義OTA性能的兩個品質因數。典型地針對所關注的頻帶定義這兩種參數。對於四頻帶裝置，典型地針對8個頻率子頻帶定義OTA性能。在許多傳統移動終端中，天線饋電點埠是天線與RF電路的連接位置。圖1A和1B是史密斯圓圖，其例示了傳統移動終端的分別針對824MHz-960MHz頻帶和1.7GHz-1.990GHz頻帶的天線饋電點阻抗。許多移動終端包括針對50歐姆額定系統阻抗而設計的RF電路。如圖1A和1B所示，低頻帶阻抗軌跡(locus)和高頻帶阻抗軌跡明顯不同。因而，阻抗匹配可用來改善OTA性能。.圖2例示了在移動終端中用在無線電接口埠與天線饋電點埠之間的用於將天線210連接到RF電路的傳統阻抗匹配電路200。阻抗匹配電路200包括如圖所示配置的多個阻抗元件Zl到Z8以及傳輸線205。如上述圖1A和IB所示，阻抗匹配電路200要與之匹配的阻抗是基於頻率而變化的。因此，阻抗匹配電路200的設計典型地基於如下折衷，即在多個頻帶上獲得可接受的性能水平，但無法為任何特定頻帶提供可能最優性能。鑑於實現用於提供可接受的性能的設計所花費的時間總量，這種設計可能很複雜且潛在成本高昂。而且，匹配電路200會消耗電路板上相當大的面積。圖3例示了可在天線305的天線饋電點接地與無線電電路接地之間使用的傳統阻抗匹配電路300。如圖3所示，阻抗匹配電路300包括在天線饋電點接地與無線電電路接地之間連接電容Cl或者電感Ll的開關310。遺憾的是，開關310典型地使用電晶體電路來實現，其會產生不希望的導致輻射雜散發射(RSE)增加的RF諧波。雖然可以使用二極體設計來實現開關310，但這會導致電流使用的增加，因此縮短移動終端的電池壽命。
發明內容根據本發明的一些實施方式，天線接口電路包括阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路包括分別與在無線通信系統中使用的頻帶相關聯的多個阻抗匹配網絡。在另一些實施方式中，所述頻帶包括GSM850頻帶、EGSM900頻帶、DCS1800頻帶和/或PCS1卯0頻帶。在另一些實施方式中，所述頻帶包括多個UMTS頻帶。在另一些實施方式中，所述多個阻抗匹配網絡包括第一匹配網絡和第二匹配網絡，並且所述第一阻抗匹配網絡與低於大約1GHz的頻率相關聯，而所述第二阻抗匹配網絡與高於大約1.7GHz的頻率相關聯。在另一些實施方式中，所述阻抗匹配網絡僅由無源器件組成。在另一些實施方式中，所述天線接口電路還包括與所述阻抗匹配電路相耦合的雙工器電路。在另一些實施方式中，所述雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。在另一些實施方式中，所述雙工器電路為第一雙工器電路，並且所述天線接口電路還包括與所述阻抗匹配電路相耦合的第二雙工器電路。在另一些實施方式中，所述第二雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。在另一些實施方式中，所述天線接口電路還包括電路板，所述電路板上設有所述第一雙工器電路、所述第二雙工器電路以及所述阻抗匹配電路。在另一些實施方式中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的離散元件。在另一些實施方式中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的陶瓷表面安裝器件。在另一些實施方式中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的分布式元件。在本發明的進一步實施方式中，電子裝置包括天線、射頻電路、以及連接在所述天線與所述射頻電路之間的阻抗匹配電路。所述阻抗匹配電路包括分別與所述射頻電路使用的頻帶相關聯的多個阻抗匹配網絡。在進一步實施方式中，所述頻帶包括GSM850頻帶、EGSM900頻帶、DCS1800頻帶和/或PCS1900頻帶。在進一步實施方式中，所述頻帶包括多個UMTS頻帶。在進一步實施方式中，所述多個阻抗匹配網絡包括第一匹配網絡和第二匹配網絡，並且所述第一阻抗匹配網絡與低於大約1GHz的頻率相關聯，而所述第二阻抗匹配網絡與高於大約1.7GHz的頻率相關聯。在進一步實施方式中，所述阻抗匹配網絡僅由無源器件組成。在進一步實施方式中，所述電子裝置還包括將所述阻抗匹配電路與所述射頻電路相耦合的雙工器電路。在進一步實施方式中，所述雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。在進一步實施方式中，所述天線包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個饋電點埠。在進一步實施方式中，所述雙工器電路為第一雙工器電路，並且所述電子裝置還包括將所述阻抗匹配電路與所述天線相耦合的第二雙工器電路。在進一步實施方式中，所述第二雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。在進一步實施方式中，所述電子裝置還包括電路板，所述電路板上設有所述第一雙工器電路、所述第二雙工器電路以及所述阻抗匹配電路。在進一步實施方式中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的離散元件。在進一步實施方式中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的陶瓷表面安裝器件。在進一步實施方式中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的分布式元件。在進一步實施方式中，所述電子裝置為移動終端。當結合附圖進行閱讀時，可更容易從下文對具體實施方式的詳細描述中理解本發明的其它特徵，在圖中圖1A和1B是分別例示出傳統移動終端的針對824MHz-960MHz頻帶和針對1.7GHz-1.990GHz頻帶的天線饋電點阻抗的史密斯圓圖；圖2是例示出可在無線電接口埠與天線饋電點埠之間使用的傳統阻抗匹配電路的電路圖；圖3是例示出可在天線的天線饋電點接地與無線電電路接地之間使用的傳統阻抗匹配電路的電路圖；圖4是例示出根據本發明的一些實施方式的電子裝置/移動終端的框圖；以及圖5至7是例示出根據本發明的各種實施方式的天線接口電路的框圖。具體實施方式因為發明可以具有多種修改和可選的形式，所以在附圖中僅以示例方式示出其特定實施方式並在此進行詳細描述。然而，應該理解，這並非意圖將本發明限於所公開的特定形式，相反，本發明覆蓋了落入權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內的所有的修改例、等同例、以及9替代例。在附圖中通篇使用相同的參考標記來指示相同的元件。當在此使用時，除非明確地另作說明，否則單數形式的表達方式旨在也包括複數形式。還應該理解，當在說明書中使用時，術語"包括"用於指明所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個或更多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或者附加。應該理解，當元件被稱為"連接到"或"耦合到"另一個元件時，其可以直接連接或耦合到另一個元件，或者在它們之間也可存在插入元件。另外，當在此使用時"連接"或"耦合"可以包括無線連接或耦合。當在此使用時，術語"和/或"包括一個或更多個相關列表項的任何和所有組合。除非另外定義，否則本文中使用的所有的術語(包括科技術語)具有本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同含義。還應該理解，諸如在通用詞典中定義的那些術語，應被釋義為具有與它們在相關領域背景下的含義相一致的含義，除非在此明確定義，否則不能釋義為理想化或者過於正規的意義。當在此使用時，術語"移動終端"可包括具有或不具有多線顯示器的衛星或蜂窩無線電話，可以將數據處理、傳真以及數據通信能力結合到蜂窩無線電話的個人通信系統(PCS)終端，可包括無線電話、尋呼機、網際網路/內聯網接入、網頁瀏覽器、記事簿、日曆和/或全球定位系統(GPS)接收機的PDA，以及傳統的膝上電腦和/或掌上電腦接收機或包括無線電話收發機的其他電器裝置。移動終端也可稱為"普適計算"裝置。為了例示的目的，在此以移動終端為背景來描述本發明的實施方式。然而，應該理解，本發明不限於這些實施方式，並且總體上可實施為包括用於無線通信的天線的電子裝置。當將電流使用、RSE、晶片/電路板面積和/或設計時間保持在可接受的限度內時，很難設計出用於相對大的頻率範圍的在天線饋電點埠與之間使用的傳統阻抗匹配電路和網絡。本發明的一些實施方式源於如下認知，即天線接口電路可包括其中使用了與在無線通信系統中使用的多個頻帶相對應的多個阻抗匹配網絡的阻抗匹配電路。例如，在設計為在10GSM850頻帶、EGSM900頻帶、DSC1800頻帶以及PCS1卯0頻帶上工作的四頻帶裝置中，可使用分別與低於大約1GHz的頻率和高於大約1.7GHz的頻率相關聯的一對阻抗匹配網絡。因為每一個單獨的阻抗匹配網絡不需要被設計為覆蓋可使該四頻帶裝置工作的所有頻率，所以可簡化每個阻抗匹配網絡的設計，並且每個阻抗匹配網絡可針對與其相關聯的受限頻率範圍，提供改善的阻抗匹配。現在參考圖4，根據本發明的一些實施方式的移動終端400包括與處理器440進行通信的視頻記錄器402、音頻處理器403、攝像機405、麥克風410、鍵盤/鍵區415、揚聲器420、顯示器425、收發機430以及存儲器435。收發機430包括發射機電路445和接收機電路450，它們分別通過天線455將輸出射頻信號發射到基站收發機，和接收來自基站收發機的輸入射頻信號。在移動終端400與基站收發機之間傳送的射頻信號可以包括業務和控制信號(例如，用於輸入呼叫的尋呼信號/消息)，該業務和控制信號用於建立並保持與另一方或目的地的通信。所述射頻信號還可包括分組數據信息，舉例來說，如蜂窩數字分組數據(CDPD)信息。根據本發明的各種實施方式，移動終端400可利用一個或更多個蜂窩通信協議來與基站收發機進行通信，所述蜂窩通信協議例如有高級行動電話業務(AMPS)、ANSI-136、全球移動通信標準(GSM)、通用分組無線電業務(GPRS)、增強型數據速率GSM演進技術(EDGE)、集成數字增強網絡(iDEN)、碼分多址(CDMA)、寬帶-CDMA、CDMA2000和/或通用移動電信系統(UMTS)。.移動終端400的前述部件可以包括在許多傳統移動終端中，並且它們的功能是本領域技術人員所公知的。處理器440經由地址/數據總線與存儲器435進行通信。處理器440例如可以是商業上可獲得的或者是定製的微處理器。存儲器435是包含用於操作移動終端400的軟體和數據的一個或更多個存儲裝置的代表。存儲器135可包括，但不限於以下類型的裝置高速緩存、ROM、PROM、EPRQM、EEPROM、快閃記憶體、SRAM以及DRAM。如圖4所示，存儲器435可以包含通常用來控制移動終端400的操作的作業系統460。具體來說，作業系統465可管理移動終端的軟體和/或硬體資源，並且可協調處理器440執行程序。多頻帶匹配網絡465可將天線455耦合到收發機430上。在本發明的一些實施方式中，所述多頻帶開關網絡465可包括分別與移動終端400用於在無線通信系統中進行通信的頻帶相關聯的多個阻抗匹配網絡。通過將多個阻抗匹配網絡與規定的頻帶相關聯，多頻帶匹配網絡465相對於被設計用於在更寬的頻率範圍上進行阻抗匹配的單個阻抗匹配網絡的性能，可以提供改進的OTA性能。現在將參照圖5至7來描述可用於實現圖4的多頻帶匹配網絡465的天線接口電路的各種實施方式。參考附圖5，根據本發明的一些實施方式，天線接口電路500包括串聯耦合在無線電接口埠與天線饋電點埠之間的第一雙工器電路505、阻抗匹配電路510以及第二雙工器電路515。所述第一雙工器電路505包括高通濾波器520和低通濾波器525，所述第一雙工器電路505被配置為將通過所述無線電接口埠發送和接收的信號的頻率分為高頻帶和低頻帶。所述阻抗匹配網絡510包括分別與高通濾波器520和低通濾波器525耦合的高頻匹配網絡530和低頻匹配網絡535。如上所述，所述天線饋電點阻抗基於頻率而發生變化。所述高頻匹配網絡530可被設計為提供針對高頻帶阻抗特性的阻抗匹配，而所述低頻匹配網絡535可被設計為提供針對低頻帶阻抗特性的阻抗匹配。所述第二雙工器電路515與第一雙工器電路505類似，包括高通濾波器540和低通濾波器545，所述第二雙工器電路515被配置為將通過天線饋電點埠發送和接收的信號的頻率分為高頻帶和低頻帶。根據本發明的具體實施方式，高頻帶可以與高於大約1.7GHz的頻率相對應，其覆蓋DCS1800頻帶和PCS1900頻帶，而低頻帶可以與低於大約1GHz的頻率相對應，其覆蓋GSM850頻帶和EGSM900頻帶。還可以設置高頻帶和低頻帶的閾值以覆蓋在上述表2中闡述的UMTS頻帶。為了例示目的，在此基於將頻率分為兩個頻帶(即，高頻帶和低頻帶)的劃分，來描述天線接口電路500。應該理解，本發明的實施方式不限於兩個頻帶的設計，而替代地通常可基於多個頻帶的劃分來設計。圖6例示出根據本發明的另一些實施方式的天線接口電路600。天線接口電路600與上述參照圖5描述的天線接口電路500類似，其中雙工器電路605包括高通濾波器615和低通濾波器620，它們分別與第一雙工器電路505的高通濾波器520和低通濾波器525相對應。類似的是，阻抗匹配電路610包括高頻匹配網絡625和低頻匹配網絡630，它們分別與阻抗匹配電路510的高頻匹配網絡530和低頻匹配網絡535相對應。然而，與天線接口電路500不同，天線接口電路600不包括第二雙工器電路，而是天線包括分別與在阻抗匹配電路610的雙頻帶設計中使用的高頻匹配網絡625和低頻匹配網絡630相對應的一對天線饋電點埠。根據本發明的各種實施方式，上文參照圖5和圖6描述的雙工器電路和阻抗匹配電路可以被配置在電路板上。例如，雙工器電路可以包括在電路板上的離散元件、在電路板中的分布元件、或者離散和分布元件的組合。在另一些實施方式中，雙工器電路可以包括被設置在電路板上的陶瓷表面安裝器件。陶瓷表面安裝器件封裝在電路板上需要的面積比封裝高線性開關器件(如上文參照3所示)所需的面積小。例如，這在圖7中例示出，其中，表面安裝器件705包括第一雙工器電路710和第二雙工器電路715，所述第一雙工器電路710包括高通濾波器720和低通濾波器725，而所述第二雙工器電路715包括高通濾波器730和低通濾波器735。阻抗匹配電路包括高頻匹配網絡740和低頻匹配網絡745，它們在雙工器電路表面安裝器件705外部實現。這種配置可能是希望的，因為各種移動終端可共享相同的雙工器電路，又可以基於移動終端進行通信所使用的具體頻率和在移動終端的天線饋電點埠處的具體阻抗特性來使用不同的阻抗匹配電路。在一些實施方式中，包括阻抗匹配電路的阻抗匹配網絡可僅包括無源元件，由此減少對移動終端中的電池壽命的影響。與在無線電接口埠與天線饋電點埠之間使用單個阻抗匹配網絡的可包括有源器件的傳統阻抗匹配方法相比，根據本發明的一些實施方式的阻抗匹配電路可使用多個阻抗匹配網絡，以減少在各個頻帶的OTA性能之間所做的折衷。而且，可獨立調諧的多個窄頻帶阻抗匹配網絡相比於單個寬頻帶阻抗匹配網絡，具有更小的設計複雜度，因而需要更少的設計時間。因為根據本發明的一些實施方式的阻抗匹配網絡可僅包括無源器件，所以不會增加RSE，也不會增加靜電放電(ESD)風險。在不實質偏離本發明的原理的情況下，可對實施方式進行許多變型和修改。所有這些變型和修改都包括在如隨附權利要求所闡述的本發明的範圍內。1權利要求1、一種天線接口電路，所述天線接口電路包括阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路包括分別與在無線通信系統中使用的頻帶相關聯的多個阻抗匹配網絡。2、如權利要求1所述的天線接口電路，其中，所述頻帶包括GSM850頻帶、EGSM900頻帶、DCS1800頻帶和/或PCS1900頻帶。3、如權利要求1所述的天線接口電路，其中，所述頻帶包括多個UMTS頻帶。4、如權利要求l所述的天線接口電路，其中，所述多個阻抗匹配網絡包括第一匹配網絡和第二匹配網絡；並且其中，所述第一阻抗匹配網絡與低於大約1GHz的頻率相關聯，所述第二阻抗匹配網絡與高於大約1.7GHz的頻率相關聯。5、如權利要求l所述的天線接口電路，其中，所述阻抗匹配網絡僅由無源器件組成。6、如權利要求l所述的天線接口電路，所述天線接口電路還包括與所述阻抗匹配電路相耦合的雙工器電路。7、如權利要求6所述的天線接口電路，其中，所述雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。8、如權利要求6所述的天線接口電路，其中，所述雙工器電路為第一雙工器電路，並且所述天線接口電路還包括與所述阻抗匹配電路相耦合的第二雙工器電路。9、如權利要求8所述的天線接口電路，其中，所述第二雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。10、如權利要求8所述的天線接口電路，所述天線接口電路還包括電路板，所述電路板上設有所述第一雙工器電路、所述第二雙工器電路以及所述阻抗匹配電路。11、如權利要求10所述的天線接口電路，其中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的離散元件。12、如權利要求10所述的天線接口電路，其中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的陶瓷表面安裝器件。13、如權利要求10所述的天線接口電路，其中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的分布式元件。14、一種電子裝置，所述電子裝置包括天線；射頻電路；以及連接在所述天線與所述射頻電路之間的阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路包括分別與所述射頻電路所使用的頻帶相關聯的多個阻抗匹配網絡。15、如權利要求14所述的電子裝置，其中，所述頻帶包括GSM850頻帶、EGSM900頻帶、DCS1800頻帶和/或PCS1900頻帶。16、如權利要求14所述的電子裝置，其中，所述頻帶包括多個UMTS頻帶。17、如權利要求14所述的電子裝置，其中，所述多個阻抗匹配網絡包括第一匹配網絡和第二匹配網絡；並且其中，所述第一阻抗匹配網絡與低於大約1GHz的頻率相關聯，而所述第二阻抗匹配網絡與高於大約1.7GHz的頻率相關聯。18、如權利要求14所述的電子裝置，其中，所述阻抗匹配網絡僅由無源器件組成。19、如權利要求14所述的電子裝置，所述電子裝置還包括將所述阻抗匹配電路耦合到所述射頻電路的雙工器電路。20、如權利要求19所述的電子裝置，其中，所述雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。21、如權利要求19所述的電子裝置，其中，所述天線包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個饋電點埠。22、如權利要求19所述的電子裝置，其中，所述雙工器電路為第一雙工器電路，並且所述電子裝置還包括將所述阻抗匹配電路耦合到所述天線的第二雙工器電路。23、如權利要求22所述的電子裝置，其中，所述第二雙工器電路包括分別與所述多個阻抗匹配網絡相耦合的多個濾波器電路。24、如權利要求22所述的電子裝置，所述電子裝置還包括電路板，所述電路板上設有所述第一雙工器電路、所述第二雙工器電路以及所述阻抗匹配電路。25、如權利要求24所述的電子裝置，其中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的離散元件。26、如權利要求24所述的電子裝置，其中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的陶瓷表面安裝器件。27、如權利要求24所述的電子裝置，其中，所述第一雙工器電路和所述第二雙工器電路包括在所述電路板上的分布式元件。28、如權利要求14所述的電子裝置，其中，所述電子裝置為移動終^山乂而。全文摘要一種電子裝置，所述電子裝置包括天線、射頻電路、以及連接在所述天線與所述射頻電路之間的阻抗匹配電路。所述阻抗匹配電路包括多個分別與所述射頻電路所使用的頻帶相關聯的阻抗匹配網絡。文檔編號H04B1/04GK101663825SQ200880010460公開日2010年3月3日申請日期2008年3月25日優先權日2007年3月30日發明者布魯斯·E·威爾考克斯申請人:索尼愛立信移動通訊有限公司