CN101662295B

CN101662295B - 无线射频通信装置及方法

Info

Publication number: CN101662295B
Application number: CN200910151576.7A
Authority: CN
Inventors: 陈伟东; 朱一滕; 洪·孔·洛克; 唐为民
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: DE102009039134A1; US8565814B2; US20100056204A1; CN101662295A

Abstract

一个实施例涉及一项用于高效无线通信的电路。该电路包括适于通过天线接收多个频率成分的天线接口模块。多条接收路径源自天线接口模块，其中不同的接收路径与不同的频率成分相关联。该电路还包括具有分别与多条接收路径相耦合的输入端的多个滤波元件。至少两个滤波元件共同作用形成基于它们各自频率成分的差分输出信号。还公开了其它方法和系统。

Description

无线射频通信装置及方法

技术领域

本公开主要涉及与无线射频(RF)通信装置有关的方法和系统。

背景技术

在全世界范围内的新兴市场，例如中国和印度，日益增长的中产阶级和中低收入阶级需要能负担得起的无线服务。这就要求无线服务提供商为这些消费者提供能负担得起的访问服务和能负担得起的手机。

为了提供低成本的手机，工程师们不断地寻找改良现有移动电话结构的方法以在不牺牲质量或者悦人特性的前提下实现低成本设计。另外，工程师们不断地注意通过包含多频段通信收发器(例如四频段收发器)改进手机。这些多频段收发器允许使用者用一个手机在具有不同移动电话频率成分的国家之间漫游。多频率成分也可以提供在一个国家内的更好的覆盖。

因此，低成本性能优良的电话有广阔的市场空间。

发明内容

为了提供对一个或多个实施例的基本理解，下面给出了简单的概括。这个概括既不是广泛的纵览，也不旨在明确本公开的关键或重要元件。更确切地说，该概括的主要目的是以简单的形式介绍一些概念，作为后面介绍的更详细描述的前序。

一个实施例涉及用于高效无线通信的电路。该电路包括适合通过天线接收多频率成分的天线接口模块。多条接收路径源自天线接口模块或者从天线接口模块分支出，其中不同的接收路径与不同的频率成分相关联。该电路还包括具有分别耦合(coupled)至多条接收路径的输入端的多个滤波元件。多个滤波元件中的至少两个滤波元件共同作用形成基于它们各自频率成分的差分输出信号。

下面的描述和附图详细地列出了某些示例性的方面和实现方法。这些仅指出了可以采用本公开的原理的多种方法中的几个。

附图说明

图1示出了具有四频段接收器的无线通信装置的收发器部分；

图2示出了具有三频段接收器的无线通信装置的收发器部分；

图3示出了具有双频段接收器的无线通信装置的收发器部分；

图4示出了包括开关模块的天线接口模块的实施例；

图5示出了包括相移选择电路的天线接口模块的另一个实施例；以及

图6示出了阐明高效处理无线信号的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述一个或多个实施例，其中相同的参考数字通篇用于指示相同的元件。应该理解的是，该说明中的任何内容均不作为现有技术。

图1示出了适用于四频段移动电话和其它多频段通信装置的收发器结构100(也就是发送器和接收器)。收发器100包括天线102和天线接口模块104。取决于是发送数据还是接收数据，天线接口模块104可以在天线102与数条接收路径106或发送路径108中的一条之间交换数据。

为了接收数据，天线接口模块104将来自天线102的数据传送至四条接收路径(RX1、RX2、RX3、RX4)中的一条。选择哪条接收路径取决于待接收的数据的频段。例如，在一个GSM实施例中，第一接收路径RX1与850MHz频段相关联，第二接收路径RX2与900MHz频段相关联，第三接收路径RX3与1800MHz频段相关联，而第四接收路径RX4与1900MHz频段相关联。在一些3G实施例中，第一/第二/第三/第四接收频段可以分别与800/850/1900/2100或者850/1700/1900/2100的频率成分相关联。也可以采用其它频率。

每条接收路径均包括一滤波元件，该滤波元件具有接收属于该接收路径频段的频率成分的输入。从而，所示出的实施例包括分别与接收路径RX1、RX2、RX3、RX4相耦合的第一滤波元件110、第二滤波元件112、第三滤波元件114和第四滤波元件116。每个滤波元件将与其各自接收路径相关联的频率成分传送至其输出，同时阻挡其它不需要的频率成分。在一些实施例中，每个滤波元件均包括表面声波(SAW)滤波器，但是在其它实施例中，也可以包括其它类型的滤波器。

将这些滤波元件布置成使得至少两个滤波元件的输出共同作用而提供差分输出。该差分输出基于在滤波器输入端接收到的接收频率。例如，第一和第二滤波元件110、112形成第一差分输出118。类似地，第三和第四滤波元件114、116形成第二差分输出120。

第一和第二放大元件122、124分别将差分信号118、120放大，并且提供用于下变频(down-conversation)的放大信号混频器126、128。在一个实施例中，放大元件122、124包括低噪声放大器(LNAs)。在一些实施例中，匹配电路130、132(例如微带传输线)将每个差分输出端耦合至其各自的放大元件。

通过布置滤波元件以共同作用提供差分输出，与先前的方法相比，放大元件的数量减少。相对于先前的方法，这降低了成本。另外，在一些实施例中，滤波元件可以制造在第一集成电路134中，并且放大元件可以制造在第二集成电路136中。当使用单独的集成电路时，通过使用一对差分信号代替两对或更多对差分信号，可以减少这些集成电路之间的接口所需要的插脚和焊球的数量。相对于先前的方法，这进一步降低了成本。如此，单对差分输出118、120降低了与制造无线收发器有关的成本，改善了这种产品的成本点。

尽管图1示出了具有四条接收路径的实施例，但其它实施例可以包括其它数量的接收路径。例如，图2示出了具有三条接收路径RX1、RX2、RX3和分别与其耦合的三个滤波元件202、204、206的三频带结构200。第一和第二滤波元件202、204共同形成被传送至放大元件210的差分信号。第三接收路径RX3和第三滤波器206与放大单端输出214的另一个放大元件212相关联。图3示出了具有两个接收路径RX1、RX2和形成两个独立的差分信号306、308的两个滤波器302、304的双频段结构300。在其它多频段实施例中，五频段结构可以利用五条接收路径和五个滤波器，六频段结构可以利用六条接收路径和六个滤波器，等等。这些其它多频段实施例可以采用单频率差分信号和多频率差分信号的结合，其中每个差分信号均在滤波元件和各自的放大元件之间进行通信。

现在参考图4-5，可以看到用于天线接口模块104的两个不同的实施例。图4示出了天线接口模块400，其包括选择性地将发送路径(TX2或TX2)或接收路径(RX1、RX2、RX3或RX4)中的一条耦合至天线102的开关402。图5示出了天线接口模块500，其利用与天线持续耦合但在不同频率上分别提供不同阻抗的发送和接收相移选择电路502、504。由于实现图5的相移选择电路503、504可以比实现图4的开关402更容易负担，因此天线接口模块500实现起来可能更划算。

在图4中，控制器404基于帧是发送时帧还是接收时帧来设置开关402的位置。例如，如果帧是与RX1的频率相关联的接收时帧，那么控制器404将移动开关402，以将天线102耦合至RX1。如果帧是与TX1的频率相关联的发送帧，那么控制器404将把开关402设置于TX1并且为放大器406提供控制，以发送合适的信号。

在图5中，天线接口模块包括接收相移选择电路502、504和发送相移选择电路506、508，而不是开关。这些相移选择电路都持续性地与双馈天线510(例如平面倒F天线)物理(physically)相连。

在接收方接收的过程中，天线接收接收到的信号RF_R。这个接收信号RF_R通常包括需要的频率成分和不需要的频率成分。为了分离出需要的频率成分，第一和第二接收相移选择电路502、504分别具有随频率函数变化的不同阻抗。例如，第一接收相移选择电路502被构造为表示在RX1的接收频率上的近似匹配阻抗(例如50欧姆)，并且第二接收相移选择电路504被构造为表示在RX1的接收频率上的高阻抗或无穷大阻抗。因此，只有RX1的频率成分通过第一接收相移选择电路502(也就是说，RX1会阻挡RX2的频率成分)。类似地，只有RX2的频率通过第二接收相移选择电路504(也就是说，RX2会阻挡RX1的频率成分)。为了使这种行为更容易，接收相移选择电路512和514被调整到合适的频率。在发送方可以包含类似的结构和功能。

既然已经讨论了系统的一些实施例，那么参考图6，它示出了接收无线信号的方法600。尽管下文把这种方法示出并描述为一系列的操作或事项，但是本公开并不局限于所示出的这种操作或事项的排序。例如，一些操作可以以不同的顺序和/或与除这里示出和/或描述的操作或事项之外的其它操作或事项同时发生。另外，并非所有示出的操作都是需要的。此外，这里描述的一个或多个操作可以在一个或多个单独的操作或阶段中实现。

图6中从602处开始，其中通过天线接收接收信号。该接收信号可以包括需要的频率成分和不需要的频率成分。

在604处，沿着不同的接收路径隔离需要的频率成分。

在606处，沿着每条接收路径过滤被隔离的需要的频率成分。

在608处，将至少两个过滤后的信号结合以形成差分信号。

在610处，将差分信号放大并下变频为基带信号。分析该基带信号并最终将其呈现在用户界面上。例如，除了别的以外，用户界面可以包括移动电话上的讲话者或视觉显示。

尽管示出并描述了几种实现方法，但是在不背离所附权利要求的精神和范围的条件下，可以对示出的实例做变更和/或修改。例如，尽管有些实施例把无线通信装置描述为便携式电话，但是在其它实施例中无线通信装置可以是其它类型的通信装置，包括但不限于：个人数字助理、寻呼机、无线电对讲机、音乐装置、便携式电脑等等。

可以通过硬件模块、软件程序、或者硬件和软件结合执行本公开的一些方法和相应特征。就应用软件来说，可以通过“计算机可读介质”提供软件，这包括参与为处理器提供指令的任何介质。这样的计算机可读介质可以有许多形式，包括但不限于：非易失性介质、易失性介质、和传输介质。非易失性介质包括例如光盘(诸如CD、DVD等等)或者磁盘(诸如软盘、磁带等等)。易失性介质包括动态存储器(诸如铁电体存储器、SRAM或DRAM)。传输介质包括可以在网络上或在通信装置之间传递指令的同轴电缆、铜线、光纤等等。传输介质也可以包括电磁波(例如电压波、光波或无线电波)。

特别关于上述部件或结构(组件、装置、电路、系统等等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这种部件的术语(包括提到“方法”)旨在对应于执行所述部件特定功能的任何一种部件或结构(即，在功能方面等同)，即使所公开的执行此处示例性实施例中功能的结构在结构方面并不等同。另外，尽管仅参照多种实施方式中的一种公开了特定特征，但是这种特征可以与其它实施方式的一个或多个特征结合，这对于任何给定的或特定的应用而言可能是需要的或者有利的。此外，就详细描述内容或权利要求中所采用的术语“含有”、“包含”、“有”“具有”、“带有”或者它们的变体而言，这样的术语意味着在某种意义上的包括，类似于术语“包括”。

Claims

1.一种用于高效无线通信的电路，所述电路包括：

天线端口，待耦合至天线，其中，所述天线适合于接收具有多个频率成分的无线信号；

多条接收路径端口，耦合至所述天线端口，并适合于承载包括在所述无线信号中的不同的各个频率成分；

多个滤波元件，具有分别耦合至所述多条接收路径端口的输入端，其中所述滤波元件中的至少两个滤波元件在所述至少两个滤波元件的共同输出端共同作用形成差分输出信号；以及

单个放大元件，耦合至所述共同输出端，并适合于基于所述差分输出信号而提供放大信号，其中，除了所述单个放大元件之外没有其他放大元件耦合至所述共同输出端。

2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：

混频器，适合于接收所述放大信号。

3.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：

匹配电路，介于所述至少两个滤波元件和所述单个放大元件之间。

4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述匹配电路被结合在所述滤波元件中。

5.根据权利要求1所述的电路，其中，所述天线端口包括：

天线开关模块，适合于在所述接收路径端口和至少一条发送路径端口之间选择性地进行切换。

6.根据权利要求1所述的电路，其中，所述天线端口包括：

多个相移选择电路，分别与所述多条接收路径端口相关联，其中每个相移选择电路适合于为其各自的频率成分提供基本匹配的阻抗，同时为其它频率成分提供不匹配的阻抗。

7.根据权利要求6所述的电路，其中，所述相移选择电路持续地物理地耦合至所述天线。

8.根据权利要求1所述的电路，其中，每个滤波元件是表面声波（SAW）滤波器。

9.一种无线通信装置，包括：

天线接口模块，适合于在天线和多条通信路径之间交换数据，其中每条通信路径与不同的频率成分相关联；以及

多个滤波元件，分别耦合至所述多条通信路径；其中，所述多个滤波元件适合于共同作用形成基于其各自频率成分的差分输出信号，所述各自频率成分与其各自通信路径相关联；以及

多个放大元件，具有耦合至所述多个滤波元件的输出端的各个输入端，并且所述多个放大元件适合于基于其各自差分输出信号提供放大信号，其中，至少两个滤波元件具有耦合至同一功率放大器的各个输出端，使得所述放大元件的数量少于滤波元件的数量。

10.根据权利要求9所述的无线通信装置，其中，所述无线通信装置包括四频段电话。

11.根据权利要求9所述的无线通信装置，其中，第一滤波元件和第二滤波元件分别与承载大约850MHz和大约900MHz频率的通信路径耦合。

12.根据权利要求9所述的无线通信装置，进一步包括：

第三和第四滤波元件，分别耦合至所述多条通信路径的第三和第四通信路径；所述第三和第四滤波元件适合于共同作用形成基于第三和第四频率成分的第二差分输出信号，所述第三和第四频率成分与所述第三和第四通信路径相关联。

13.根据权利要求12所述的无线通信装置，进一步包括：

第一放大元件，适合于放大第一差分输出信号，所述第一差分输出信号是由第一滤波元件和第二滤波元件基于其各自的频率来形成的；以及

第二放大元件，适合于放大所述第二差分输出信号。

14.根据权利要求13所述的无线通信装置，进一步包括：

第一匹配电路，介于所述第一放大元件与所述第一滤波元件和第二滤波元件之间；以及

第二匹配电路，介于所述第二放大元件与所述第三和第四滤波元件之间。

15.根据权利要求13所述的无线通信装置：

其中，所述第一滤波元件和第二滤波元件分别适合于隔离大约850MHz和大约900MHz的频率；并且

其中，所述第三和第四滤波元件分别适合于隔离大约1800MHz和大约1900MHz的频率。