CN103582103A - 通信系统及控制电路 - Google Patents

Abstract

一种通信系统及控制电路。该通信系统包括一基频处理器、一射频收发器、一功率放大器、一天线以及一控制电路；基频处理器产生一基频信号；射频收发器调制基频信号，以产生一射频信号；功率放大器放大射频信号，以产生一放大信号；控制电路包括：一耦合器、一交流转直流转换器、一比较器以及一衰减器；耦合器根据放大信号产生一发射信号和一耦合信号；交流转直流转换器耦接至耦合器，并转换耦合信号为一直流信号；比较器比较直流信号的一直流电位与一参考电位，以产生一控制信号；衰减器耦接于耦合器和天线之间，并根据控制信号选择衰减或不予衰减发射信号。本发明可动态地调整发射功率以降低特定吸收率，并可有效降低组件成本和节省设计空间。

Description

通信系统及控制电路

技术领域

本发明涉及一种通信系统及控制电路，特别涉及可降低特定吸收率（SpecificAbsorption Rate，SAR）的通信系统及控制电路。

背景技术

随着移动通信技术的发达，携带型电子装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式计算机、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，携带型电子装置通常具有无线通信的功能。有些涵盖长距离的无线通信范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE（Long Term Evolution，长期演进）系统及其所使用的700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通信，而有些则涵盖短距离的无线通信范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth以及WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波接入全球互通）系统使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通信。

然而，目前的携带型电子装置，皆无法避免让使用者暴露在有电磁波传送的环境下，例如：移动电话通话的时候，会在使用者的头部附近传送电磁波。因此，政府制定了人体吸收电磁波的上限，其衡量标准为特定吸收率。所谓的特定吸收率，是指一般电磁辐射环境中（该设备与人体保持在20公分以内的距离），生物体单位质量对电磁波能量吸收比值，单位为“瓦特/公斤”（W/kg），目前中国台湾采用的是欧洲的特定吸收率标准值，以特定吸收率小于2W/kg为规范标准。

从而，需要提供一种通信系统及控制电路来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种通信系统，该通信系统包括：一基频处理器，该基频处理器产生一基频信号；一射频收发器，该射频收发器调制该基频信号，以产生一射频信号；一功率放大器，该功率放大器放大该射频信号，以产生一放大信号；一天线；以及一控制电路，该控制电路包括：一耦合器，该耦合器根据该放大信号产生一发射信号和一耦合信号；一交流转直流转换器，该交流转直流转换器耦接至该耦合器，并转换该耦合信号为一直流信号；一比较器，该比较器比较该直流信号的一直流电位与一参考电位，以产生一控制信号；以及一衰减器，该衰减器耦接于该耦合器和该天线之间，并根据该控制信号选择衰减或不予衰减该发射信号。

另外，本发明还提供一种控制电路，该控制电路适用于一通信系统，该控制电路包括：一耦合器，该耦合器根据一放大信号产生一发射信号和一耦合信号；一交流转直流转换器，该交流转直流转换器耦接至该耦合器，并转换该耦合信号为一直流信号；一比较器，该比较器比较该直流信号的一直流电位与一参考电位，以产生一控制信号；以及一衰减器，该衰减器耦接至该耦合器，并根据该控制信号选择衰减或不予衰减该发射信号。

本发明可根据功率放大器的输出功率判断是否有一导体接近天线，并动态地调整通信系统的发射功率以降低特定吸收率，由于不使用传统的邻近感测器来检测附近导体，因此可有效地降低组件成本和节省设计空间。

附图说明

图1显示根据本发明的一实施例所述的通信系统的示意图；

图2显示根据本发明的一实施例所述的控制电路的示意图；

图3显示根据本发明的一实施例所述的通信系统的示意图。

主要组件符号说明：

100、300                        通信系统

110                             基频处理器

120                             射频收发器

130、130-1、130-2、…、130-N    功率放大器

150、350                        控制电路

152、152-1、152-2、…、152-N    耦合器

153                             半波整流电路

154                             交流转直流转换器

155                             直流滤波电路

156、156-1、156-2、…、156-N    比较器

158、158-1、158-2、…、158-N    衰减器

159、180                        选择电路

190                             天线

HB                              导体

S1                              基频信号

S2、S2-1、S2-2、…、S2-N        射频信号

S3、S3-1、S3-2、…、S3-N        放大信号

S4、S4-1、S4-2、…、S4-N        发射信号

S5、S5-1、S5-2、…、S5-N        耦合信号

S6                              直流信号

SC、SC-1、SC-2、…、SC-N        控制信号

SS1、SS2                            选择信号

VREF、VREF-1、VREF-2、…、VREF-N    参考电位

具体实施方式

图1显示根据本发明的一实施例所述的通信系统100的示意图。如图1所示，通信系统100包括：一基频处理器（Baseband Processor）110、一射频收发器（Radio FrequencyTransceiver）120、一功率放大器（Power Amplifier）130、一控制电路150以及一天线190。基频处理器110可产生一基频信号S1。射频收发器120可调制（Modulate）基频信号S1，据以产生一射频信号S2。然后，功率放大器130放大射频信号S2，据以产生一放大信号S3。在较佳实施例中，射频信号S2和放大信号S3皆为交流（Alternating Current，AC）信号。

控制电路150包括：一耦合器（Coupler）152、一交流转直流转换器（AC to DCConverter）154、一比较器（Comparator）156以及一衰减器（Attenuator）158。耦合器152根据放大信号S3产生一发射信号S4和一耦合信号S5。更详细地说，发射信号S4几乎和放大信号S3相同，而耦合信号S5的波形虽与放大信号S3的波形相似，但耦合信号S5的振幅通常小于放大信号S3的振幅。交流转直流转换器154耦接至耦合器152，并转换交流的耦合信号S5为一直流（Direct Current，DC）信号S6。然后，比较器156比较直流信号S6的一直流电位与一参考电位VREF，据以产生一控制信号SC。衰减器158耦接于耦合器152和天线190之间，并根据控制信号SC选择衰减或不予衰减发射信号S4。最后，天线190再将衰减或未衰减的发射信号S4进行传送。

当一导体HB（例如：一金属物或是一人体）靠近天线190时，天线190的一天线阻抗会改变，并导致功率放大器130的一输出功率改变。此时，通信系统100的特定吸收率可能不符合安全规范。本发明的控制电路150可自动检测功率放大器130的输出功率，并解决前述问题。

由于耦合信号S5和功率放大器130产生的放大信号S3相似，比较器156可根据转换的直流信号S6，来判断功率放大器130的输出功率是否有变化。在较佳实施例中，若直流信号S6的直流电位不等于参考电位VREF（代表输出功率有变化），则比较器156控制衰减器158以衰减发射信号S4的一衰减比率，例如：6dB或10dB。相反地，若直流信号S6的直流电位恰等于参考电位VREF（代表输出功率无变化），则比较器156控制衰减器158不予衰减发射信号S4。在一些实施例中，比较器156可为一史密斯触发器（SmithTrigger），而参考电位VREF在通信系统100或控制电路150被校正之后进行设定。

在较佳实施例中，当导体HB离天线190时，衰减器158不会衰减发射信号S4，使通信系统100维持正常的发射功率。当导体HB靠近天线190时，衰减器158将衰减发射信号S4的一衰减比率，使通信系统100的特定吸收率能符合低功率安全规范。

图2显示根据本发明的一实施例所述的控制电路150的示意图。如图2所示，交流转直流转换器154可包括一半波整流电路153和一直流滤波电路155。半波整流电路153和直流滤波电路155用以处理交流的耦合信号S5，并产生直流信号S6。在本实施例中，衰减器158可选择两种不同衰减比率中的一者，例如：0dB或6dB。若选择0dB，则代表衰减器158不予衰减发射信号S4。但本发明并不限于此，在其他实施例中，衰减器158可具有更多种衰减比率，例如：0dB、6dB和10dB。

图3显示根据本发明的一实施例所述的通信系统300的示意图。一般来说，内含的通信系统的移动装置通常可工作于不同频带，例如：GSM850/900、GSM1800/1900、WCDMA、LTE频带等。因此，通信系统300可包括多条通信路径，其分别对应于不同工作频带。

如图3所示，通信系统300包括：一基频处理器110、一射频收发器120、多个功率放大器130-1、130-2、…、130-N、一控制电路350、一选择电路180以及一天线190。N为大于或等于2的一正整数。在本实施例中，控制电路350包括：多个耦合器152-1、152-2、…、152-N、一交流转直流转换器154、一选择电路159、多个比较器156-1、156-2、…、156-N以及多个衰减器158-1、158-2、…、158-N。通信系统300和图1所示的通信系统100相似，两者的差异仅在于通信系统300可选择多个工作频带中的一者。

在本实施例中，射频收发器120可根据一基频信号S1产生多个射频信号S2-1、S2-2、…、S2-N，其对应于多个工作频带。功率放大器130-1、130-2、…、130-N分别耦接至射频收发器120，并放大射频信号S2-1、S2-2、…、S2-N，据以产生多个放大信号S3-1、S3-2、…、S3-N。耦合器152-1、152-2、…、152-N分别耦接至功率放大器130-1、130-2、…、130-N，并根据放大信号S3-1、S3-2、…、S3-N产生多个发射信号S4-1、S4-2、…、S4-N和多个耦合信号S5-1、S5-2、…、S5-N。耦合器152-1、152-2、…、152-N还分别耦接至交流转直流转换器154。

事实上，通信系统300在同一时间仅会使用一条通信路径。换言之，射频收发器120仅会选择性地产生单一射频信号，进入所使用的通信路径。因此，交流转直流转换器154仅会将所使用的通信路径所对应的一耦合信号转换为一直流信号S6。

比较器156-1、156-2、…、156-N具有多个参考电位VREF-1、VREF-2、…、VREF-N，其对应于多个工作频带。在一些实施例中，参考电位VREF-1、VREF-2、…、VREF-N在通信系统300或控制电路350被校正之后进行设定。选择电路159根据一选择信号SS1，选择性地耦接比较器156-1、156-2、…、156-N中的一者至交流转直流转换器154。选择信号SS1由基频处理器110根据所使用的通信路径而产生。比较器156-1、156-2、…、156-N比较直流信号S6的一直流电位与参考电位VREF-1、VREF-2、…、VREF-N，以产生多个控制信号SC-1、SC-2、…、SC-N。如前所述，比较器156-1、156-2、…、156-N在同一时间仅会产生单一控制信号。衰减器158-1、158-2、…、158-N分别耦接至耦合器152-1、152-2、…、152-N，并根据控制信号SC-1、SC-2、…、SC-N选择衰减或不予衰减发射信号S4-1、S4-2、…、S4-N。另外，选择电路180根据另一选择信号SS2，选择性地耦接衰减器158-1、158-2、…、158-N中的一者至天线190。相似地，选择信号SS2亦由基频处理器110根据所使用的通信路径而产生。最后，天线190再将衰减或未衰减的发射信号S4-1、S4-2、…、S4-N中的一者进行传送。因此，图3所示的通信系统300亦可适当地调整发射功率，和通信系统100具有相似的功效。

本发明的通信系统及其控制电路可根据功率放大器的输出功率判断是否有一导体接近天线，并动态地调整通信系统的发射功率以降低特定吸收率。本发明不使用传统的邻近感测器（Proximity Sensor）来检测附近导体，将可有效地降低组件成本和节省设计空间。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (21)

1.一种通信系统，该通信系统包括：

一基频处理器，该基频处理器产生一基频信号；

一射频收发器，该射频收发器调制该基频信号，以产生一射频信号；

一功率放大器，该功率放大器放大该射频信号，以产生一放大信号；

一天线；以及

一控制电路，该控制电路包括：

一耦合器，该耦合器根据该放大信号产生一发射信号和一耦合信号；

一交流转直流转换器，该交流转直流转换器耦接至该耦合器，并转换该耦合信号为一直流信号；

一比较器，该比较器比较该直流信号的一直流电位与一参考电位，以产生一控制信号；以及

一衰减器，该衰减器耦接于该耦合器和该天线之间，并根据该控制信号选择衰减或不予衰减该发射信号。

2.如权利要求1所述的通信系统，其中当一导体靠近该天线时，该天线的一天线阻抗会改变，并导致该功率放大器的一输出功率改变。

3.如权利要求2所述的通信系统，其中若该功率放大器的该输出功率改变，则该比较器控制该衰减器以衰减该发射信号的一衰减比率。

4.如权利要求3所述的通信系统，其中该衰减比率约为6dB。

5.如权利要求2所述的通信系统，其中当该导体远离该天线时，该比较器控制该衰减器不予衰减该发射信号。

6.如权利要求1所述的通信系统，其中该交流转直流转换器包括一半波整流电路和一直流滤波电路。

7.如权利要求1所述的通信系统，其中若该直流信号的该直流电位不等于该参考电位，则该比较器控制该衰减器以衰减该发射信号的一衰减比率，而若该直流信号的该直流电位恰等于该参考电位，则该比较器控制该衰减器不予衰减该发射信号。

8.如权利要求7所述的通信系统，其中该衰减比率约为6dB。

9.如权利要求1所述的通信系统，其中该功率放大器为一第一功率放大器，该射频信号为一第一射频信号，该射频收发器还产生一个或多个第二射频信号，而该通信系统还包括：

一个或多个第二功率放大器，该一个或多个第二功率放大器分别耦接至该射频收发器，并分别放大该等第二射频信号。

10.如权利要求9所述的通信系统，其中该耦合器为一第一耦合器，而该控制电路还包括：

一个或多个第二耦合器，该一个或多个第二耦合器分别耦接至该等第二功率放大器。

11.如权利要求10所述的通信系统，其中该比较器为一第一比较器，该参考电位为一第一参考电位，该等第二耦合器还耦接至该交流转直流转换器，而该控制电路还包括：

一个或多个第二比较器，该一个或多个第二比较器具有一个或多个第二参考电位；以及

一第一选择电路，该第一选择电路根据一第一选择信号，选择性地耦接该第一比较器或该等第二比较器中的一者至该交流转直流转换器，其中该第一选择信号由该基频处理器所产生。

12.如权利要求11所述的通信系统，其中该第一参考电位和该等第二参考电位在该通信系统被校正之后进行设定。

13.如权利要求11所述的通信系统，其中该衰减器为一第一衰减器，而该控制电路还包括：

一个或多个第二衰减器，该一个或多个第二衰减器分别耦接至该等第二耦合器，并由该等第二比较器所控制。

14.如权利要求13所述的通信系统，还包括：

一第二选择电路，该第二选择电路根据一第二选择信号，选择性地耦接该第一衰减器或该等第二衰减器中的一者至该天线，其中该第二选择信号由该基频处理器所产生。

15.一种控制电路，该控制电路适用于一通信系统，该控制电路包括：

一耦合器，该耦合器根据一放大信号产生一发射信号和一耦合信号；

一交流转直流转换器，该交流转直流转换器耦接至该耦合器，并转换该耦合信号为一直流信号；

一比较器，该比较器比较该直流信号的一直流电位与一参考电位，以产生一控制信号；以及

一衰减器，该衰减器耦接至该耦合器，并根据该控制信号选择衰减或不予衰减该发射信号。

16.如权利要求15所述的控制电路，其中该交流转直流转换器包括一半波整流电路和一直流滤波电路。

17.如权利要求15所述的控制电路，其中若该直流信号的该直流电位不等于该参考电位，则该比较器控制该衰减器以衰减该发射信号的一衰减比率，而若该直流信号的该直流电位恰等于该参考电位，则该比较器控制该衰减器不予衰减该发射信号。

18.如权利要求17所述的控制电路，其中该衰减比率约为6dB。

19.如权利要求15所述的控制电路，其中该比较器为一第一比较器，该参考电位为一第一参考电位，该耦合器为一第一耦合器，而该控制电路还包括：

一个或多个第二耦合器，该一个或多个第二耦合器耦接至该交流转直流转换器；

一个或多个第二比较器，该一个或多个第二比较器具有一个或多个第二参考电位；以及

一选择电路，该选择电路根据一选择信号，选择性地耦接该第一比较器或该等第二比较器中的一者至该交流转直流转换器。

20.如权利要求19所述的控制电路，其中该衰减器为一第一衰减器，而该控制电路还包括：

一个或多个第二衰减器，该一个或多个第二衰减器分别耦接至该等第二耦合器，并由该等第二比较器所控制。

21.如权利要求19所述的控制电路，其中该第一参考电位和该等第二参考电位在该控制电路被校正之后进行设定。

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