用於無線電裝置中自適應阻抗匹配的匹配電路的製作方法

2023-10-23 23:58:12 1

專利名稱：用於無線電裝置中自適應阻抗匹配的匹配電路的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及無線電裝置(radio)中用於自適應匹配阻抗的電路。
背景技術：
無線電裝置通常用在無線筆記本、諸如行動電話之類的無線消費電子設備等中， 以提供到網絡的無線連通性。在此可了解，無線電裝置的天線的阻抗可能受用戶的手在設 備上的放置的影響並且可能受附近的可能使無線電裝置性能降級的其它物體的影響。在此還可了解，不僅解決上述問題將是有利的，而且以不僅在半雙工模式中而且 在全雙工模式中起作用的方式來解決該問題也將是有利的，其中，在半雙工模式中，發送器 性能不一定受天線的接收器側阻抗的改變的影響，而在全雙工模式中，發送器性能通常隨 著天線阻抗改變而受影響。

發明內容
一種系統具有與天線通信的收發器以及在天線與收發器之間的通信路徑中的匹 配網絡。匹配網絡包括可從第一配置和第二配置切換的至少第一組匹配元件，在第一配置 中，該組中的至少第一匹配元件不在通信路徑中，而在第二配置中，第一匹配元件在通信路 徑中。處理器控制匹配網絡以建立第一和第二配置，並確定相應的第一和第二性能度量。處 理器建立具有最佳性能度量的配置。匹配元件可以是電容器、電感器或電阻器。在一些實施例中，性能度量是接收信號 強度指示(RSSI)，更具體地可以是平均RSSI。一些示例預見系統可在至少第一和第二頻帶中操作。在此情況中，匹配網絡可包 括至少第二組匹配元件，其中，當系統在第一頻帶中操作時，處理器選擇第一組匹配元件， 而當系統在第二頻帶中操作時，處理器選擇第二組匹配元件。如下面更完整描述地，可算入第一和第二配置來校準發送器以在匹配網絡在使用 中的情況下輔助全雙工模式操作。一組匹配元件可以建立配置或「T」配置或「L」配置，並 且本發明可毫無限制地結合 PCS、TDMA, GSM、Edge、UTMS, CDMA Ιχ-RTT、1X_EVD0、802. 11a、 802. lib,802. llg,802. 1 In、Wimax、LTE 使用。在另一方面，一種系統包括與天線通信的收發器。該收發器包括接收器和發送器。 匹配電路在所述天線和所述收發器之間的通信路徑中。該匹配電路包括可從第一配置和第 二配置切換的第一組匹配元件，在所述第一配置中，所述組中的至少第一匹配元件不在所 述通信路徑中，而在所述第二配置中，所述第一匹配元件在所述通信路徑中。處理器控制所 述匹配電路建立所述第一配置和所述第二配置並確定相應的第一性能度量和第二性能度 量。所述處理器建立具有最佳性能度量的配置。所述發送器被配置為算入所述匹配電路， 以使得所述匹配電路可用在全雙工模式中。在又一方面中，一種方法包括判斷接收器的接收性能指數是否未能滿足閾值。僅 在指數未能滿足閾值的情況下，則該方法包括為與無線電裝置天線通信的阻抗匹配電路建立多個配置並確定每一配置的接收性能指數。該方法包括基於確定接收性能指數的動作來 在電路中建立所述配置之一。建立多個配置的動作可以僅在接收器不在活動地接收數據呼叫時執行。此外，與 該接收器相關聯的發送器的校準可被建立以算入阻抗匹配電路的效果。此外，在非限制性 示例中，該方法可包括確定當前結合接收器使用的調製，其中，閾值取決於當前所使用的調 制。可參考附圖來最佳地理解本發明在其結構和操作二者方面的細節，在附圖中，相 似標號指示相似部件，並且其中


圖1是具有本匹配電路的示例無線電裝置的框圖；圖2是根據本發明的示例匹配電路的框圖；圖3是由匹配電路實現的示例邏輯的流程圖；圖4是閾值查找表的示意圖；以及圖5-7示出了替代匹配電路。
具體實施例方式首先參考圖1，可包含在諸如可攜式計算機或無線電話之類的可攜式電子設備11 中的無線電裝置10包括向匹配電路14發送以及從匹配電路14接收信號的天線12，天線12 的一個示例在下面參考圖2進一步描述。匹配電路14可連接到一個或多個諸如雙工器之 類的濾波器類型組件。在圖示示例中，匹配電路14與蜂窩雙工器16、個人通信服務(PCS) 雙工器18和長期演進(LTE)雙工器或發送/接收器(T/R)開關20通信。各個組件16-20進而與射頻(RF)收發器24的接收器/下變頻器22通信。接收 器/下變頻器將RF域中的信號變換到中頻(IF)，IF信號被發送到主機處理器26的接收器 I&Q解調器25以將IF信號解調到基帶，主機處理器對基帶信號進行處理。到目前為止所公開的裝置還具有發送器側，更具體地，在處理器26中設置了發送 器I&Q調製器28用於將基帶信號調製到IF，IF信號被收發器24中的上變頻器30上變頻 到RF域。當如圖2的非限制性示例所示那樣設想三個發送方案時，上變頻器30將RF信號 發送到與蜂窩功率放大器34通信的蜂窩濾波器32，蜂窩功率放大器34進而可連接到蜂窩 定向耦合器36。蜂窩定向耦合器36與蜂窩雙工器16通信，如圖所示。此外，上變頻器30還將RF信號發送到與PCS功率放大器40通信的PCS濾波器 38，PCS功率放大器40進而可以與PCS定向耦合器42通信。PCS定向耦合器42與PCS雙 工器18通信，如圖所示。在圖2的示例中，上變頻器30將RF信號發送到與LTE功率放大 器46通信的LTE濾波器44，LTE功率放大器46進而可以與LTE定向耦合器48通信。LTE 定向耦合器48與LTE雙工器或T/R開關20通信，如圖所示。如果需要，所有這三個耦合器 36,42和48可相互通信，並且至少一個耦合器48可為了即將公開的目的而與收發器24中 的功率檢測器50通信。完善對圖1的描述，主機處理器26可執行開關控制寄存器或I/O 52，用以根據下 面的原理來配置匹配電路14。此外，處理器26可訪問諸如基於盤的存儲器之類的存儲器或者諸如快閃記憶體54之類的固態存儲器，它們能夠存儲下面進一步描述的查找表等。現在參考圖2，可見示例匹配電路14的細節。匹配電路14可以僅具有單組匹配元 件，但是在圖示示例中，匹配電路14具有56、58、60這三組匹配元件62，一組匹配元件與相 應的一雙工器16-20通信，如圖所示。由處理器26控制的開關64確定56-60中的哪組匹 配元件與天線12通信。可很容易理解，處理器26針對無線電裝置10正在操作的特定模式 來適當地配置開關64。以這種方式，避免了否則將很大且比較笨重的一組匹配元件，這是 因為各組56-60匹配元件由於僅僅必需適配它們恰好對應的頻帶(例如，蜂窩、PCS或LTE) 而可有利地具有較小尺寸。在圖2的示例中，單組中的匹配元件是電容器，並且如圖所示彼此並聯連接來建 立形狀配置。可替代地，如下面參考圖5-7進一步描述地，可使用匹配元件的「T」形狀配置 或「L」形狀配置。取代電容器，可以使用較不優選的電感器或電阻器作為匹配元件。如圖 所示，各組56-60匹配元件可通過相應的對置電感器「1」來接地。如果需要，電感器「1」也 可被切換到電路中或者切換出電路，作為構成匹配電路14的一部分。圖3示出了在配置匹配電路14時處理器26的示例邏輯。開始於上電和網絡連接 狀態66，在一些實施例中，該邏輯可移至判定菱形塊68以判斷是否通過無線電裝置10在進 行活動呼叫或其它數據通信。此外，可將計數器「η」初始化為零。如果有呼叫在進行中，則邏輯可移至塊70以防止下面描述的調諧處理直到呼叫 結束為止，並為匹配電路14中的匹配元件網絡建立默認配置。在其它實施例中，調諧處理 可繼續進行而不管是否有活動的呼叫。在圖示示例中，當沒有活動的呼叫時(或者在省略判定菱形塊68處的活動呼叫測 試的情況下在上電之後立即)，邏輯移至塊72以檢查性能的度量。在一個實施例中，處理器 26確定收發器中的接收信號強度指示(RSSI)。在其它實施例中，可以使用其它性能度量， 例如，信噪比、誤比特率等等。此外，在塊72，處理器26還確定使用中的當前調製協議。在圖1和2的示例中，當 前協議將是蜂窩或PCS或LTE。繼續進行到判定菱形塊74，處理器26判斷對於使用中的該調製協議，性能度量 (例如，RSSI)是否違反靈敏度閾值。這可通過訪問存儲器54以進入使用中的當前調製協 議的RSSI閾值查找表來完成。下面將參考圖4進一步論述示例表。如果需要，可對所查找 的閾值與當前的瞬時RSSI進行比較，但是在圖3所示的示例中，處理器26計算多個(例如 兩個或更多個)周期上的平均RSSI，並在判定菱形塊74對該平均實際RSSI與閾值進行比 較。如果實際RSSI並不違反閾值，則在一些實現方式中，為了限制額外處理，邏輯可 以流動到判定菱形塊76以判斷判定菱形塊74處的最近RSSI測試的數目是否等於閾值數 目，例如2。如果不等，則在塊78逐一遞增「n」，並且邏輯循環回到塊72。另一方面，如果 「η」滿足閾值，則邏輯移至塊70。在判定菱形塊74處RSSI值不滿足閾值的情況下，在一些實施例中，邏輯可包括判 定菱形塊80處的另一測試以判斷接收器的低噪放大器(LNA)增益是否被設定為最高狀態， 如果沒有，則在塊82將其設定到最高狀態。在任意情況下，匹配電路14中的所選組56-60 的匹配元件62的調諧開始於塊84，其中，第一匹配元件62被切換到電路中，並且在塊86記錄RSSI，然後是第二元件等等，當一次一個地逐次將匹配元件切換到電路中時，記錄RSSI 值。如果需要，在較不優選的實施例中，逐次切換可以包括按照一次兩個或更多個元件62 的切換。當從而已經切換入所有匹配元件62時，在塊88選擇具有最高RSSI的配置。這樣， 例如，如果前三個元件62產生最高RSSI，則這就是在塊88為匹配電路14選擇的配置。處 理在狀態89結束。圖4示出了可存儲在介質54中並如上所述在塊74使用的一個示例非限制性查找 表90。本發明預見了在許多通信協議中的使用，所述通信協議包括但不限於PCS、TDMA、 GSM、Edge、UTMS、CDMA Ιχ-RTT、1X_EVD0、802. 11a,802. lib,802. llg,802. 1 In、Wimax、LTE。 此外，本發明預見了在半雙工模式和全雙工模式二者中的使用，並且對於後者，通過在發送 器校準例程中併入了匹配電路14的效果來避免發送器性能的降級。具體而言，在發送器校準期間，在各種組合中單個地或者成組地將上述接收器匹 配元件切換到電路中以及切換出電路。這導致了發送器阻抗的改變，發送器阻抗的改變進 而會影響發送器輸出功率、增益、雜散發射等。因此，對於每一個匹配元件組合，在校準期間 對發送器進行調諧以最優化發送器性能。可通過針對每一匹配元件組合所呈現的阻抗來建 立特定增益、輸入功率等從而調諧發送器鏈。針對每一阻抗的發送器設定可被存儲在校準 表中，在操作期間可訪問該校準表，以使得當如上所述將接收器中的匹配元件切換到電路 中以及切換出電路時，改變與相關阻抗相對應的發送器設定來最優化發送器性能。圖5示出了 「T」型匹配電路100，其中，兩組102、104匹配元件連接到公共的交叉 線106，該交叉線106的一端連接到開關，而另一端連接到雙工器或T/R開關。在圖6和7 中，示出了 「L」型電路，其中，匹配電路108連接到交叉線110，交叉線110進而連接到開關 和雙工器或T/R開關，如圖所示。圖6和圖7的區別在於在圖6中，交叉線110通過雙工 器/T/R開關側的電感器112接地，而在圖7中，交叉線110通過開關側的電感器112接地。雖然這裡示出並詳細描述了具體的「用於無線電裝置中的自適應阻抗匹配的匹配 電路」，但是，應當了解，本發明所包含的主題僅由權利要求限定。例如，可將匹配電路14的全部或一部分移至收發器的集成電路中。此外，可將圖 3的邏輯的全部或一部分實現為軟體例程的一部分。
權利要求
1.一種系統，包括至少一個天線；與所述天線通信的至少一個收發器；在所述天線與所述收發器之間的通信路徑中的匹配網絡，所述匹配網絡包括可從第一配置和第二配置切換的至少第一組匹配元件，在所述第一配置中，所述組中 的第一匹配元件不在所述通信路徑中，在所述第二配置中，所述第一匹配元件在所述通信 路徑中；以及處理器，控制所述匹配網絡以建立所述第一配置和所述第二配置，並確定相應的第一 性能度量和第二性能度量，所述處理器建立具有最佳性能度量的配置。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述匹配元件是電容器。
3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述匹配元件是電感器或電阻器。
4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述性能度量是接收信號強度指示RSSI。
5.根據權利要求4所述系統，其中，所述性能度量是平均RSSI。
6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述系統至少可在第一頻帶和第二頻帶中操作， 並且所述匹配網絡還包括至少第二組匹配元件，當所述系統在所述第一頻帶中操作時，所 述處理器選擇所述第一組匹配元件，當所述系統在所述第二頻帶中操作時，所述處理器選 擇所述第二組匹配元件。
7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述收發器包括接收器和發送器，並且所述發送 器被校準以算入所述第一配置和所述第二配置。
8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一組匹配元件建立配置或「T」配置或「L」 配置。
9.根據權利要求6所述的系統，其中，所述第一頻帶和所述第二頻帶是從PCS、TDMA、 GSM、Edge、UTMS、CDMA Ιχ-RTT、1X_EVD0、802. 11a,802. lib,802. llg,802. lln、Wimax、LTE 中 選擇的。
10.一種系統，包括至少一個天線；與所述天線通信的至少一個收發器，所述收發器包括接收器和發送器；在所述天線和所述收發器之間的通信路徑中的匹配電路，所述匹配電路包括可從第一配置和第二配置切換的至少第一組匹配元件，在所述第一配置中，所述組中 的至少第一匹配元件不在所述通信路徑中，而在所述第二配置中，所述第一匹配元件在所 述通信路徑中；以及處理器，控制所述匹配電路建立所述第一配置和所述第二配置並確定相應的第一性能 度量和第二性能度量，所述處理器建立具有最佳性能度量的配置，所述發送器被配置為算 入所述匹配電路，以使得所述匹配電路可用在全雙工模式中。
11.根據權利要求10所述的系統，其中，所述匹配元件是電容器。
12.根據權利要求10所述的系統，其中，所述性能度量是接收信號強度指示RSSI。
13.根據權利要求10所述的系統，其中，當所述收發器在活動地接收或發送呼叫時，所 述處理器不對所述匹配電路進行重配置。
14.根據權利要求10所述的系統，其中，所述系統至少可在第一頻帶和第二頻帶中操作，並且所述匹配電路還包括至少第二組匹配元件，當所述系統在所述第一頻帶中操作時， 所述處理器選擇所述第一組匹配元件，而當所述系統在所述第二頻帶中操作時，所述處理 器選擇所述第二組匹配元件。
15.根據權利要求10所述的系統，其中，所述第一組匹配元件建立配置或「T」配置或 「L」配置。
16.根據權利要求10所述的系統，其中，所述第一頻帶和所述第二頻帶是從PCS、TDMA、 GSM、Edge、UTMS、CDMA、lx-RTT、lX-EVD0、802. 11a,802. lib,802. llg,802. lln、Wimax、LTE 中 選擇的。
17.一種方法，包括判斷接收器的接收性能指數是否未能滿足閾值；僅在所述指數未能滿足所述閾值時，為與無線電裝置天線通信的阻抗匹配電路建立多 個配置；針對每一配置確定接收性能指數；以及基於確定接收性能指數的動作來在電路中建立所述配置之一。
18.根據權利要求17所述的方法，包括僅在所述接收器不在活動地接收數據呼叫時才 執行建立多個配置的動作。
19.根據權利要求17所述的方法，包括建立與所述接收器相關聯的發送器的校準以算 入所述阻抗匹配電路的效果。
20.根據權利要求17所述的方法，包括確定當前結合所述接收器使用的調製，所述閾 值取決於當前所使用的調製。
全文摘要
本發明公開了一種用於無線電裝置中自適應阻抗匹配的匹配電路。無線電裝置的阻抗匹配電路接收天線信號並且使諸如電容器之類的其匹配元件被逐次切換到電路中，隨後使用產生最高RSSI的匹配元件配置直到後續測試或天線阻抗改變為止。在發送器校準例程中算入了匹配電路的效果，從而匹配電路對半雙工和全雙工都起作用。
文檔編號H04B1/40GK101997565SQ20101025701
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月17日 優先權日2009年8月17日
發明者周易, 海恩·恩古尹, 維加·帕佩雅 申請人:索尼公司;索尼電子有限公司