CN103178868A - 射频传输电路及其电子装置与其节省功率方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种射频传输电路及其电子装置与其节省功率方法。所述电路包括：一天线、至少一控制器、一第一路径、一第二路径以及一信号切换单元。此控制器可产生且/或接收一射频信号，并具有一判断功能与一切换功能，利用判断功能判定此射频信号的功率大小，由切换功能选择或变更此射频信号的传送路径为第一路径或第二路径。第一路径将射频信号传送至天线，第二路径具有一功率放大器放大射频信号的功率后再传送放大后射频信号至天线。信号切换单元选择性导通天线于第一路径或第二路径。当第一路径被选择时，控制器关闭所述功率放大器。从而在此适应性选择传送路径的情况下，可达成高功率及低功率的射频信号传输需求，并扩大传送信号的动态范围。

Description

射频传输电路及其电子装置与其节省功率方法

【技术领域】

本发明是有关于一种射频传输电路，且特别是有关于可适应性选取传送信号路径的射频传输电路及其电子装置与其节省功率方法。

【背景技术】

近年来，随着通信技术的发展，被广泛采用于通信电子产品中的射频传输电路已愈趋重要。一般而言，在射频传输电路中，所有的传送信号皆需经由一功率放大器的放大过程之后才经由天线传送，而功率放大器是相当耗电的组件。现有技术不论射频信号本身的信号强度是否需要被放大，其传送路径仍通过功率放大器一致性放大射频信号。如此一来，对于信号强度本身够强而不需被放大的信号来说，射频传输电路额外地耗损了用于功率放大器上的电源而造成不必要的功率消耗。另外，为了使传送信号能够符合功率放大器的输入范围，在将所述传送信号放大之前，经常还需通过一功率衰减单元先将其强度减弱后再行放大，此功率衰减程序对于信号强度够大的传送信号将造成没有效率的功率耗损。此外，射频传输电路的传送信号的动态范围亦被所述功率放大器所限制住，也就是说，在射频传输电路执行高功率信号传输的同时，将无法满足低功率信号传输的需求。若欲进行低功率信号的传输，也无法同时满足高功率的传输需求。

【发明内容】

本发明提出一种射频传输电路，所述射频传输电路包括：一天线、至少一控制器、一第一路径、一第二路径与一信号切换单元。至少一控制器，产生且/或接收一射频信号，并具有一判断功能与一切换功能，所述判断功能为判断所述射频信号的功率大小，所述切换功能为选择或变更所述射频信号的传送路径。第一路径，将所述控制器产生的射频信号传送至该天线。第二路径，具有一第一功率放大器，该第二路径通过此第一功率放大器放大所述控制器所产生射频信号的功率后传送至所述天线。信号切换单元，分别电性连接至所述天线、所述第一路径以及所述第二路径，所述信号切换单元选择性地将此天线导通此第一路径或此第二路径。所述控制器通过所述判断功能判断此射频信号的功率大小，依据此判断功能的判断结果并通过所述切换功能选择或变更由所述第一路径或所述第二路径传送此射频信号至所述天线，且当所述第一路径被选择时，所述控制器关闭所述第一功率放大器。

本发明提供一种电子装置，其具有一射频传输电路，此射频传输电路包括：一天线、至少一控制器、一第一路径、一第二路径与一信号切换单元。至少一控制器，产生且/或接收一射频信号，并具有一判断功能与一切换功能，所述判断功能为判断所述射频信号的功率大小，所述切换功能为选择或变更所述射频信号的传送路径。第一路径，将所述控制器产生的射频信号传送至该天线。第二路径，具有一第一功率放大器，该第二路径通过此第一功率放大器放大所述控制器所产生射频信号的功率后传送至所述天线。信号切换单元，分别电性连接至所述天线、所述第一路径以及所述第二路径，所述信号切换单元选择性地将此天线导通此第一路径或此第二路径。所述控制器通过所述判断功能判断此射频信号的功率大小，依据此判断功能的判断结果并通过所述切换功能选择或变更由所述第一路径或所述第二路径传送此射频信号至所述天线，且当所述第一路径被选择时，所述控制器关闭所述第一功率放大器。

本发明案提供一种节省功率方法，适用于一射频传输电路，所述节省功率方法包括下列步骤：接收一射频信号；判断此射频信号的功率大小；依据此射频信号的功率大小，切换至一第一路径或一第二路径；当第一路径被选择时，关闭所述第一功率放大器；当第二路径被选择时，启动所述第一功率放大器；以及此射频信号由该第一路径或该第二路径被传送至一天线。

相较于现有技术，所述射频传输电路在此适应性选择传送路径的情况下，可达成高功率及低功率的射频信号传输需求，并扩大传送信号的动态范围。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1是根据本发明一实施例所绘示一种射频传输电路的功能方块图。

图2是根据本发明一实施例所绘示另一种射频传输电路的功能方块图。

图3是根据本发明一实施例所绘示一种电子装置的功能方块图。

图4绘示一户外无线网络的通信环境的示意图。

图5绘示一室内无线网络的通信环境的示意图。

图6是根据本发明一实施例的流程图。

图7是根据本发明另一实施例的流程图。

【具体实施方式】

本发明的多种观点已被概述，现通过详述图式内容以提供参考。于图式及文句中所对应的同样或类似部分所使用的参考编号为相同的。本发明提供一种射频传输电路结构，在一些实施例中，本发明提出的射频传输电路结构可有效地减少通信电子产品的耗电量。

图1是根据本发明一实施例所绘示一种射频传输电路100的功能方块图。如图1所绘示的射频传输电路100，其包括一第一路径TP1、一第二路径TP2及一接收路径RP、控制器110、信号切换单元140与至少一天线150。所述第一路径TP1连接于控制器110的第一输出端CO1，且连接于信号切换单元140的第一输入端SI1。所述第二路径TP2连接于控制器110的第二输出端CO2，且连接于信号切换单元140。所述接收路径RP连接于信号切换单元140的输出端SO，且连接于控制器110的输入端CI。

所述信号切换单元140分别电性连接至一天线150、第一路径TP1、第二路径TP2及接收路径RP，并选择性地将所述天线150导通至第一路径TP1、第二路径TP2及接收路径RP的其中之一。另外，所述第一路径TP1及第二路径TP2的切换作动由控制器110提供的路径切换功能所执行。所述天线150用来传送与接收射频信号。当天线150接收射频信号时，信号切换单元140将天线150导通连接至接收路径RP，以提供所接收的射频信号至控制器110。当控制器110需发送射频信号至天线150时，信号切换单元140选择性将天线150导通连接至第一路径TP1与第二路径TP2的其中之一，以提供需发送的射频信号至天线150。

现有技术的射频传输电路仅具有单一传送路径，类似于所述第二路径TP2，其具有一功率放大器。相较之下，本实施例中的射频传输电路100提供一额外的第一传送路径TP1，其可将强度高于一预设门限值而不需要被放大的射频信号，直接经由所述第一路径TP1传输至信号切换单元140，由信号切换单元140传送此射频信号经由天线150端来发送。

由于此第一路径TP1并未通过功率放大器124的一放大处理，因此可节省原本因不必要的放大处理而消耗的功率。另外，通过在所述第一路径与第二路径之间的切换功能，此射频传输电路100可适应性地决定是否维持原本的功率传送或是通过功率放大器以达到高功率的传送效果。同时与传统的射频传输电路相较，射频传输电路100可实现较大的传送射频信号的动态范围。

图2是根据本发明一实施例所绘示另一种射频传输电路200的功能方块图。参照图2，射频传输电路200包括一第一路径TP01、一第二路径TP02、一接收路径RP0、一信号切换单元140、一控制器110以及至少一天线150。所述控制器110包括：一收发器112、一功率判断单元114、一开关单元116以及一路径切换单元118。所述第一路径TP01连接于路径切换单元118且同时连接于信号切换单元140。所述第二路径TP02连接于路径切换单元118且同时连接于信号切换单元140。所述接收路径RP0连接于信号切换单元140且连接于收发器112。

所述信号切换单元140分别电性连接至一天线150、第一路径TP01、第二路径TP02及接收路径RP0，并选择性地将所述天线150导通至第一路径TP01、第二路径TP02及接收路径RP0的其中之一。此外，所述第一路径TP01及第二路径TP02的切换作动由控制器110中的路径切换单元118所执行。所述天线150用来传送与接收射频信号。当天线150接收射频信号时，信号切换单元140将天线150导通连接至接收路径RP0，以提供所接收的射频信号至控制器110。当控制器110需发送射频信号时，信号切换单元140选择性将天线150导通连接至第一路径TP01与第二路径TP02的其中之一，以提供需发送的射频信号至天线150。

所述第二路径TP02具有一功率衰减单元120、一低通滤波器122以及一功率放大器124。当收发器112欲发送一需被放大的射频信号时，此射频信号将经由路径切换单元118而被导通连接至此第二路径TP02。所述射频信号在此第二路径TP02中，将先通过功率衰减单元120进行一衰减处理，使其可符合功率放大器124的输入动态范围，再依序通过低通滤波器122及功率放大器124，最后由信号切换单元140导通连接至天线150而将此射频信号进行发送。

所述接收路径RP0具有一低通滤波器130以及一功率放大器132。当天线150接收一射频信号时，信号切换单元140将天线150导通连接至接收路径RP0，再将此射频信号依序经由低通滤波器130及功率放大器132而传输至收发器112。

请继续参照图2，收发器112连接于功率放大器132、功率判断单元114与路径切换单元118。图2所绘示的收发器112用以由上述接收路径RP0接收天线150接收的射频信号，并将此接收的射频信号传输至所述功率判断单元114，并且将需要发送的射频信号传送至路径切换单元118。

所述功率判断单元114连接于开关单元116与路径切换单元118，用来根据判断接收信号强度为是否大于一预设门限值，据此产生一判断结果，并传输此判断接果至开关单元116与路径切换单元118。此即，功率判断单元114执行控制器110的判断功能。

开关单元116连接于功率放大器124，用以根据所接收的判断结果来控制功率放大器124，此即开启或是关闭功率放大器124。或者，功率判断单元114亦可以提供第一电压位准或第二电压位准的控制信号至路径切换单元118与开关单元116，此路径切换单元118可根据此控制信号以决定应该使用第一路径TP01或是第二路径TP02来传送射频信号。此即，路径切换单元118执行控制器110的切换功能。

请继续参照图2，举例而言，若经由所述接收路径RP0所接收的信号强度被功率判断单元114判断为大于一预设门限值，功率判断单元114即产生一第一电压位准(例如对应至逻辑位准“0”)的控制信号，并将其提供至开关单元116，而开关单元116根据此第一电压位准将功率放大器124关闭，以达到节省耗电量的目的。而通过所述第一电压位准的控制信号，功率判断单元114可同时控制路径切换单元118而选择第一路径TP01来传送信号。若经由所述接收路径RP0所接收的信号强度被功率判断单元114判断为小于或等于一预设门限值，功率判断单元114即产生一第二电压位准(例如对应至逻辑位准“1”)的控制信号，并将其提供至路径切换单元118以选择第二路径TP02来传送信号。而通过所述第二电压位准的控制信号，功率判断单元114可同时控制开关单元116，而将功率放大器124启动，以达到在第二路径TP02中将传送信号放大的目的。

此外，所述路径切换单元118的作动模式可分为“选择”以及“变更”两种。在操作“选择”模式的一实施例中，路径切换单元118可根据由功率判断单元114所输出的判断结果的电压位准而直接地决定应由第一路径TP01或是第二路径TP02来传送需要发送的射频信号。举例说明，当功率判断单元114输出一逻辑位准“0”的控制信号至路径切换单元118，则路径切换单元118选择第一路径TP01；当功率判断单元114输出一逻辑位准“1”的控制信号至路径切换单元118，则路径切换单元118选择第二路径TP02。

而在操作“变更”模式的另一实施例中，路径切换单元118的操作模式变更为根据由功率判断单元114所输入的电压位准来决定是否变更原本用来传送信号的路径。举例说明，当功率判断单元114输出一逻辑位准“0”的控制信号至路径切换单元118，则路径切换单元118维持目前选取的路径(例如，第一路径TP01)；当功率判断单元114输出一逻辑位准“1”的控制信号至路径切换单元118，则路径切换单元118将目前的路径变更为另一路径(例如，由第一路径TP01变更为第二路径TP02)。

或者，当路径切换单元118目前选取的路径为第二路径TP02时，功率判断单元114输出一逻辑位准“0”的控制信号至路径切换单元118，则路径切换单元118可维持目前选取的路径(此即，第二路径TP02)；当功率判断单元114输出一逻辑位准“1”的控制信号至路径切换单元118，则路径切换单元118将目前的路径变更为另一路径(此即，由第二路径TP02变更为第一路径TP01)。

图3是根据本发明一实施例所绘示一种电子装置的功能方块图。请参照图3，所述电子装置300包括图1所绘示的射频传输电路100，其技术内容可参照图1与对应的说明书内容，在此不重述。所述电子装置300可被具体实施为一无线传输装置，例如为智能型手机、个人数字助理装置(personal digitalassistant，PDA)、笔记本电脑、平板电脑以及蓝牙装置，但本案的可实施方式不限于上述。

图4及图5分别绘示一户外无线网络通信环境302及一室内无线网络通信环境304的示意图。请参照图3，无线网络通信环境30包括智能型手机M1～M4的用户在使用手机连上无线网络时，其通信性连接方式有可能为通过图4中一电信业者提供的基地台BS或是通过图5中一建筑物内的无线网络存取点AP而执行。所述的智能型手机M1～M4皆内建有所述射频传输电路100。

请参照图4，当智能型手机M1与所通信的基地台BS的位置相近时，一般而言不需要过大的射频信号强度即可保障一定的通信质量，此时即可通过所述智能型手机M1所内建的射频传输电路100提供的第一路径TP1来传送此射频信号，进而达到节省耗电量的目的。另举一例说明，若智能型手机M2及M3分别位于一与基地台BS较远的地点及一信号被阻隔物OB所遮蔽的地点，其通信质量可能因此而降低，此时可通过其个别智能型手机M2及M3所内建的射频传输电路100，自动地将信号传送路径调整为第二路径TP2，以将较弱的射频信号进行放大以维持一定的通信质量。此实施例亦可被延伸至通过蜂巢式通信系统拨打电话的情形，但其实施方式不限于此。

请参照图5，当智能型手机M4是通过建筑物内的无线网络存取点AP连上无线网络时，智能型手机M4与所述网络存取点AP的距离通常不会太远，此时可将所述智能型手机M4中的射频传输电路100的射频信号的传送路径调整为第一路径TP1而达到省电的目的。相类似地，若智能型手机M4与无线网络存取点AP之间出现一阻隔物而导致通信质量降低时，所述的射频传输电路100亦可自动地将传送路径调整为第二路径TP2，以将较弱的射频信号进行放大以维持一定的通信质量。

图6是根据本发明一实施例所绘示适用于一射频传输电路的一种节省功率方法的流程图。如图6所示，所述方法包括以下步骤。本实施例的方法可应用在图1的架构上。

在步骤410中，接收一射频信号。在步骤420中，判断此射频信号的功率大小。在步骤430中，依据此射频信号的功率大小，切换至射频传输电路中的第一路径或第二路径，其中第一路径或第二路径为射频传输电路中将控制器输出的射频信号传输至天线的两个传输路径，第二路径内具有一功率放大器，且初始预设的射频信号传输路径为第二路径。在步骤440中，第一路径被选择(意即射频信号传输路径由第二路径变更为第一路径)，则关闭功率放大器，并将射频信号由第一路径传送至天线。在步骤450中，第二路径被选择(意即射频信号传输路径由第一路径变更为第二路径)，则开启第二路径内的功率放大器，并将射频信号由第二路径传送至天线。

图7是根据本发明一实施例所绘示适用于一射频传输电路的另一种节省功率方法的流程图。

在步骤510中，接收一射频信号。在步骤520中，判断此射频信号的功率大小，并进一步判断射频信号的功率大小是否大于一预设门限值。在步骤520中，当判断所述射频信号大于所述门限值时，在步骤520之后接续进行步骤532；当判断所述射频信号小于或等于所述门限值时，在步骤520之后接续进行步骤542。

在步骤532中，由于选取第一路径传送射频信号至一天线，因此接续在步骤534中关闭第二路径中的一功率放大器，且将射频信号直接经由第一路径传输至一天线，以节省功率放大器的功率消耗。

在步骤542中，由于选取第二路径传送射频信号至天线，因此接续在步骤544中启动第二路径中的功率放大器。然后，在步骤546中，射频信号经由第二路径传输至天线，其中射频信号经由功率放大器被放大。

综上所述，本发明提出射频传输电路与其电子装置及其节省功率方法。此射频电路相较于仅具单一信号传送路径的现有技术的射频传输电路，提供一额外的射频信号传输路径，此额外的射频信号传输路径可将不需被放大的射频信号直接传输至天线端传送，而通过适应性地开关功率放大器，可节省原本因不必要的功率放大处理程序所耗损的功率，进而达到省电的效果。而对于信号强度需被放大的传送信号而言，仍可经由具有功率放大器的射频信号传输而将传送信号进行放大。如此一来，所述射频传输电路在此适应性选择传送路径的情况下，可达成高功率及低功率的射频信号传输需求，并扩大传送信号的动态范围。

Claims (17)

1.一种射频传输电路，其特征在于，所述射频传输电路包括：

一天线；

至少一控制器，产生且/或接收一射频信号，并具有一判断功能与一切换功能，该判断功能为判断该射频信号的功率大小，该切换功能为选择或变更该射频信号的传送路径；

一第一路径，将该控制器产生的射频信号传送至该天线；

一第二路径，具有一第一功率放大器，该第二路径通过该第一功率放大器放大该控制器所产生射频信号的功率后传送至该天线；

一信号切换单元，分别电性连接至该天线、该第一路径、该第二路径，该信号切换单元选择性将该天线导通该第一路径或该第二路径；

其中，该控制器通过该判断功能判断该射频信号的功率大小，依据该判断功能的判断结果并通过该切换功能选择或变更由该第一路径或该第二路径传送该射频信号至该天线，且当该第一路径被选择则该控制器关闭该第一功率放大器。

2.如权利要求1所述的射频传输电路，其特征在于，该控制器产生且/或接收该射频信号的功能由一收发器执行。

3.如权利要求1所述的射频传输电路，其特征在于，该控制器的该判断功能由一功率判断单元执行。

4.如请求项1所述的射频传输电路，其中该控制器的该切换功能由一路径切换单元执行。

5.如权利要求1所述的射频传输电路，其特征在于，该控制器关闭该第一功率放大器的功能由一开关单元执行。

6.如权利要求1所述的射频传输电路，其特征在于，该第二路径被选择则开启该第一功率放大器。

7.如权利要求3所述的射频传输电路，其特征在于，：

当该功率判断单元判断该接收射频信号的功率大于一预设门限值时，产生具有一第一电压位准的该控制信号；以及

当该功率判断单元判断该接收射频信号的功率小于等于该预设门限值时，产生一第二电压位准的该控制信号。

8.如权利要求1所述的射频传输电路，其特征在于，该第二路径包含一功率衰减单元。

9.如权利要求1所述的射频传输电路，其特征在于，该第二路径包含一低通滤波器。

10.如权利要求1所述的射频传输电路，其特征在于，该信号切换单元与该控制器之间包括一接收路径，该天线所接收的射频信号经由该接收路径传送至该控制器。

11.如权利要求10所述的射频传输电路，其特征在于，该接收路径包括一低通滤波器。

12.如权利要求10所述的射频传输电路，其特征在于，该接收路径包括一第二功率放大器，该第二功率放大器将该天线所接收的射频信号经放大功率后，输出至该控制器。

13.一种电子装置，具有一射频传输电路，其特征在于，该射频传输电路包括：

一天线；

至少一控制器，产生且/或接收一射频信号，并具有一判断功能与一切换功能，该判断功能为判断该射频信号的功率大小，该切换功能为选择或变更该射频信号的传送路径；

一第一路径，将该控制器产生的射频信号传送至该天线；

一第二路径，具有一第一功率放大器，该第二路径通过该第一功率放大器放大该控制器所产生射频信号的功率后传送至该天线；

一信号切换单元，分别电性连接至该天线、该第一路径、该第二路径，该信号切换单元选择性将该天线导通该第一路径或该第二路径；

其中，该控制器通过该判断功能判断该射频信号的功率大小，依据该判断功能的判断结果并通过该切换功能选择或变更由该第一路径或该第二路径传送该射频信号至该天线，且当该第一路径被选择则该控制器关闭该第一功率放大器。

14.一种节省功率方法，适用于一射频传输电路，其特征在于，所述节省功率方法包括：

接收一射频信号；

判断该射频信号的功率大小；

依据该射频信号的功率大小，切换至一第一路径或一第二路径；

当第一路径被选择时，关闭该第二路径中的一功率放大器；

当第二路径被选择时，开启该功率放大器；以及

该射频信号由该第一路径或该第二路径被传送至一天线。

15.如权利要求14所述的节省功率方法，其特征在于，由该第一路径或该第二路径传送该射频信号至该天线的步骤包括：

当选取该第一路径时，直接经由该第一路径将该射频信号传送至该天线；以及

当选取该第二路径时，先经由该功率放大器放大该射频信号，再将放大后的该射频信号经由该第二路径传送至该天线。

16.如权利要求14所述的节省功率方法，其特征在于，所述依据该射频信号的功率大小，切换至该第一路径或该第二路径的步骤包括：

根据该射频信号的功率大小，选取该第一路径与第二路径的其中之一来传送该射频信号。

17.如权利要求14所述的节省功率方法，其特征在于，还包括：

依据该射频信号的功率大小，判断开启或关闭该第二路径中的该功率放大器。

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