CN105359338A - 滤波天线系统、设备以及方法 - Google Patents

Abstract

本主题涉及滤波天线设备、系统以及方法，其中，具有一个或多个第一可变阻抗元件的可调谐天线被配置为选择性地改变信号路径输出处的阻抗，并且可调谐滤波器在可调谐天线的信号路径输出与信号处理链路之间通信。可调谐滤波器可具有一个或多个第二可变阻抗元件，一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供信号路径输出与信号处理链路之间的频率选择滤波响应。控制器与可调谐天线和可调谐滤波器通信且可被配置为用于选择性地调谐一个或多个第一可变阻抗元件或者一个或多个第二可变阻抗元件中的一个或多个的阻抗值。

Description

滤波天线系统、设备以及方法

优先权利要求

本申请要求于2013年7月2日提交的美国临时专利申请序列号61/842,206的权益，通过引用将其全部内容结合在此。

技术领域

本文公开的主题主要涉及用于无线电频率系统的天线元件。更具体地，本文公开的主题涉及在频率范围内可调谐的天线系统。

背景技术

在用于蜂窝通信系统的现代手持式设备中(例如，3GPP)，希望支持多个频带(例如，3GPPLTE频带1、2、3、5、7、8以及13)。进一步地，就此而言，对无线电通信感兴趣的一个具体领域是如何解决发射器和接收器双工，发射器和接收器以固定或可变的频率分开操作。对于这样的频分双工，被称为双工自干扰的情况在这样的系统设计中存在问题。该问题由发射器的高功率产生，挑战了可被设置成具有高增益以解决低功率接收水平的接收器的线性度。

对于小型手持式设备，通常使用固定频率滤波器或双工滤波器(例如，介质同轴谐振器滤波器、SAW、BAW、FBAR)实现双工操作，其中，由于技术和尺寸限制，固定频率滤波器或双工滤波器使用半导体开关在操作频率之间切换(例如，用于多频带操作)。对于操作的每个频带，这些固定频率滤波器和天线表现出特定的限制在于，对于每个操作频带，必须引入一套新的硬件(例如，当添加频带支持时，添加天线谐振器耦接元件、滤波器以及开关)。结果，可调谐系统在减少频率范围内的操作所需的硬件数量方面是有益的，但是，难以使得可调谐系统既具有成本效益又小型且同时也满足系统需要(例如，3GPP标准)。此外，当今电话中的滤波器的位置也存在限制在于，滤波器对小于1mm的部件高度具有设计约束，因此，可以将该部件、RF收发器IC、数字处理IC以及多媒体处理IC一起放置。

因此，希望找出一种降低可调谐解决方案的尺寸的解决方案，以使得该解决方案具有成本效益，同时，利用适当的设计来解决移除不想要的干扰(诸如，来自无线通信终端中的发射器的干扰)的问题。此外，进一步希望一种组合解决方案，其可以接受将滤波器放置在手机板上允许更高构建高度的位置中，并且由此允许更大直径的电感器，以增加电感器Q，并且由此使得可调谐频率滤波器特性满足系统需求。

发明内容

根据本公开，在无线电频率系统中使用在频率范围内可调谐的天线系统的设备、系统以及方法。一方面，提供了一种滤波天线设备。滤波天线设备可包括：可调谐天线，具有一个或多个第一可变阻抗元件，该一个或多个第一可变阻抗元件被配置为选择性地改变信号路径输出处的阻抗；和可调谐滤波器，在可调谐天线的信号路径输出与信号处理链路之间通信。可调谐滤波器可具有一个或多个第二可变阻抗元件，该一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供信号路径输出与信号处理链路之间的频率选择滤波响应。与可调谐天线和可调谐滤波器通信的控制器可被配置为用于选择性地调谐一个或多个第一可变阻抗元件或者一个或多个第二可变阻抗元件中的一个或多个的阻抗值。

另一方面，滤波天线设备可包括：天线阻抗调谐器，具有一个或多个第一可变阻抗元件，该一个或多个第一可变阻抗元件被配置为选择性地改变信号路径输出处的阻抗；和可调谐滤波器，在天线阻抗调谐器的信号路径输出与信号处理链路之间通信。可调谐滤波器可具有一个或多个第二可变阻抗元件，该一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供信号路径输出与信号处理链路之间的频率选择滤波响应。天线阻抗调谐器和可调谐滤波器被一起集成在共用模块载波上。

又一方面，提供了一种用于制造滤波天线设备的方法。该方法可包括：将天线阻抗调谐器和可调谐滤波器集成在共用模块载波上，天线阻抗调谐器具有一个或多个第一可变阻抗元件，该一个或多个第一可变阻抗元件被配置为选择性地改变信号路径输出处的阻抗，并且可调谐滤波器在可调谐天线的信号路径输出与输出端口之间通信，输出端口被配置为用于连接至信号处理链路，可调谐滤波器具有一个或多个第二可变阻抗元件，该一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供信号路径输出与输出端口之间的频率选择滤波响应。各个独立模块的信号路径输出可与天线元件连接。

尽管上面已经陈述了本文公开的主题的一些方面，并且通过目前公开的主题整体或部分实现了本主题的一些方面，然而，当结合下面最佳描述的所附附图继续进行的描述中，其他方面将变得显而易见。

附图说明

从结合仅通过示例性的非限制性实施例方式给出的所附附图阅读的下列细节描述中，将更为易于理解本主题的特征和优点，并且其中：

图1是根据本公开主题的实施方式的滤波天线设备的系统的框图；

图2式根据本公开主题的实施方式的滤波天线设备的框图；

图3A至图3C是根据本公开主题的实施方式的用于供滤波天线设备使用的可调谐阻抗匹配网络的等效电路布置的示意图；

图4是根据本公开主题的实施方式的滤波天线设备的框图；

图5A是根据本公开主题的实施方式的滤波天线设备的可调谐天线的部件的示意图；

图5B和图5C是根据本公开主题的实施方式的滤波天线设备的可调谐天线元件的立体图；

图5D是根据本公开主题的实施方式的滤波天线设备的可调谐天线元件的部件的示意图；

图6A至图6C是根据本公开主题的实施方式的供滤波天线设备使用的可调谐滤波器的等效电路布置的示意图；

图7是示出了根据本公开主题的实施方式的改变滤波天线设备的滤波传递函数的实例的曲线图；

图8A至图8D是根据本公开主题的实施方式的滤波天线设备的各种配置的框图；

图9A至图9H是根据本公开主题的实施方式的被集成在模块载波上的滤波天线的部件的平面图；

图10是根据本公开主题的实施方式的包括滤波天线设备的智能手机的元件的平面图；

图11A和图11B是根据本公开主题的实施方式的包括滤波天线设备的智能手机的元件的立体图；

图12是示出了根据本公开主题的实施方式的在滤波天线设备中实现时的电感器的品质因数Q与直径之间的相互关系的曲线图；以及

图13是示出了根据本公开主题的实施方式的在滤波天线设备中实现时的电感器的衰减与线圈直径之间的相互关系的曲线图。

具体实施方式

本主题提供无线电频率系统中所使用的在频率范围内可调谐的天线系统的设备、系统以及方法。例如，由所公开设备、系统以及方法发送的信号通常可包括根据标准化实体(例如，3GPP)的无线标准正常调制的信号。以这种方式，本文公开的设备、系统以及方法可被配置为与基站(例如，蜂窝基站)通信。如本文使用的，术语“基站”应被理解为描述使用固定(例如，基站)位置天线为一定区域内的一个或多个用户或设备提供服务的任意转发单元。例如，3GPPBTS、NB以及eNB全部是根据本技术的基站。更具体地，BTS、NB以及eNB全部是蜂窝基站。

本公开主题的一个原理是将可调谐天线部件与可调谐滤波器组合在一个单元中或组合在位于靠近天线/耦接元件的一个共置位置中。这样的组合可具有将具有可变负载阻抗的天线信号路径提供给天线的一个或多个天线信号终端和/或将可变阻抗负载提供给天线的一个或多个阻抗负载终端的可变阻抗终端。天线信号可进一步连接至通向滤波器电路的信号路径，滤波器电路具有一个或多个输入连接和输出连接并且具有调谐输入与输出之间的信号路径频率响应的能力。

在图1中所示的主题的实现方式中，例如，示出了包括两个滤波天线设备的天线双工系统。第一滤波天线设备100a可包括第一可调谐天线110a和在第一可调谐天线110a的信号路径输出与接收信号处理链路之间通信的第一可调谐滤波器130a。同样，第二滤波天线设备100b可包括第二可调谐天线110b和在第二可调谐天线110b的信号路径输出与发送信号处理链路之间通信的第二可调谐滤波器130b。在该配置中，天线调谐和前端滤波可设置在一个单元内。

在图2中所示的具体配置中，例如，整体以100表示的滤波天线设备可再次包括可调谐天线110和在可调谐天线110的信号路径输出115与信号处理链路150之间通信的可调谐滤波器130。可调谐天线110可具有一个或多个第一可变阻抗元件，该一个或多个第一可变阻抗元件被配置为选择性地改变信号路径输出115处的阻抗，并且可调谐滤波器130同样可具有一个或多个第二可变阻抗元件，该一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供信号路径输出115与信号处理链路150之间的频率选择滤波响应。如上所述，信号处理链路150是信号路径到进一步处理接收信号的单元的输入或者处理传输信号的信号路径的输出。此外，控制器140可被设置成与可调谐天线110和可调谐滤波器130通信。控制器140可被配置为用于选择性地调谐一个或多个第一可变阻抗元件或者一个或多个第二可变阻抗元件中的一个或多个的阻抗值。例如，控制器140可利用串行锁存寄存器(例如，SPI或RFEE)通过串行控制接口与可调谐天线110和可调谐滤波器130连接，并且控制器140的解码和连接电路可被配置为用于读取锁存寄存器信息并且应用该信息，以改变可调谐天线110和可调谐滤波器130的调谐元件的阻抗。

无论控制器140的具体形式和连接如何，改变可调谐天线110和可调谐滤波器130的调谐元件的阻抗可包括：施加伪静态电场或磁场。在这样的布置中，调谐元件可包括一个或多个电容元件(例如，MEMS电容器、半导体开关的电容器、变抗器、BST、或者使用如CMOS、SOI(绝缘体上硅)、或伪同晶高电子迁移率晶体管(pHEMT)等半导体技术生产的可变电容器)。根据用于实现该可变电容的具体技术，使用电动机械致动(例如，MEMS)、电场致动(例如，pin二极管或可调谐介质如BST)、或者与电容阵列连接的电半导体开关可以实现调谐。对于电半导体开关，调谐可以基于电压场切换(例如，pHEMT、JFET、CMOS)或电流切换(例如，如GaAsHBT的双极晶体管)。这样的可变电容可以是使用串行总线(SPI、RFFE、I2C等)的可编程寄存器或者通过半导体设备(晶体管、网关、ADC等)控制可变电容器的阻抗值的可编程寄存器。在一些实施方式中，调谐元件可进一步包括一个或多个电感器，该一个或多个电感器的特征在于其通过电流在导电节点之间流动而储存电场能的能力。

关于可调谐天线110的一般配置，天线元件112可被配置为通过直接耦接(例如，自辐射天线)或者通过耦接至另一金属表面(例如，终端接地机壳)提供传输信号的电磁耦接或向远程无线通信单元提供接收信号。此外，天线元件12可耦接至天线阻抗调谐器，天线阻抗调谐器的特征在于具有朝向天线元件112的一个或多个连接点，根据来自控制器140的输入可以改变天线元件112的阻抗。

在图2中所示的实施方式中，例如，天线阻抗调谐器可包括可调谐阻抗匹配网络120，可调谐阻抗匹配网络120被设置成在天线元件112的信号路径连接点114和与可调谐滤波器130连接的信号路径输出115之间通信。在该配置中，可调谐阻抗匹配网络可被配置为匹配天线元件112的信号路径连接点114与可调谐天线110的信号路径输出115之间的阻抗电平。

为了实现该匹配，可以使用用于可调谐阻抗匹配网络120的各种配置中的任一种。如图3A所示，例如，可调谐阻抗匹配网络120可包括“Pi网络”，其中，第一可调谐阻抗匹配电容器121a连接在信号路径输出115与接地之间，第二可调谐阻抗匹配电容器121b连接在信号路径连接点114与接地之间，并且阻抗匹配电感器连接在信号路径输出115与信号路径连接点114之间。可替代地，如图3B所示，可调谐阻抗匹配网络120可包括“Tee”网络，其中，第一可变阻抗匹配电容器121a和第二可变阻抗匹配电容器121b以串联布置连接在信号路径输出115与信号路径连接点114之间，并且阻抗匹配电感器122的一端连接至第一可变阻抗匹配电容器121a与第二可变阻抗匹配电容器121b之间的节点并且另一端接地。

在图3C中所示的又进一步地可替代配置中，可调谐阻抗匹配网络120可包括串-并联电容器匹配，其中，第一可变阻抗匹配电容器121a和第二可变阻抗匹配电容器121b再次以串联布置连接在信号路径输出115与信号路径连接点114之间，并且阻抗匹配电感器122的一端连接至第一可变阻抗匹配电容器121a与第二可变阻抗匹配电容器121b之间的节点并且另一端连地。此外，然而，该配置可进一步包括第三可变阻抗匹配电容器121c，第三可变阻抗匹配电容器121c与第一可变阻抗匹配电容器121a和第二可变阻抗匹配电容器121b之间的节点与地面之间的阻抗匹配电感器122并联连接。当然，本领域技术人员应当认识到，可调谐阻抗匹配网络120的布置不需要局限于这些示例性配置。而是，可以使用其中天线元件112的信号路径连接114与信号路径输出115处的阻抗电平匹配能够匹配的任意布置。

在图4中所示的可替代配置中，可调谐天线110的天线阻抗调谐器可包括替代可调谐阻抗匹配网络120的天线负载调谐器125或除可调谐阻抗匹配网络120之外的天线负载调谐器125。在该配置中，天线负载调谐器125可具有负载天线元件110的一个或多个负载调谐连接116的可变阻抗输出。以这种方式布置的天线阻抗调谐器通常在天线元件112的信号路径连接点114与信号路径输出115之间具有固定的阻抗。然而，在又一进一步的可替代配置中，天线阻抗调谐器可包括可调谐阻抗匹配网络120与天线负载调谐器125的组合，以用于调谐天线元件112的谐振和阻抗电平(即，耦接至天线元件112)。

关于天线负载调谐器125的具体配置和操作，图5A示出了一种示例性布置。在该实施方式中，天线元件112具有信号路径连接点114和负载调谐连接116。具体地，负载调谐连接116可设置在天线元件112的一端处，而信号路径连接点114和短针(shortingpin)118可连接至天线元件112的相对端。如上述讨论的，天线负载调谐器125可与一个或多个负载调谐连接116连接通信。在图5A中所示的配置中，尽管本领域技术人员应当认识到，可以使用其他布置调谐天线元件112的谐振，然而，天线负载调谐器125可包括可变负载调谐电容器126。例如，图5B和图5C示出了天线元件112的一种具体布置，其中，第一负载调谐连接116a可被设置成用于连接至串联的表面安装设备(SMD)电容器，并且多个第二负载调谐连接116b可被设置成用于连接至可调谐电容器(例如，可变负载调谐电容器126)。再次，天线元件112的相对端可连接至信号路径连接点114和短针118。可替代地，如图5D所示，短针118可被固定的电感负载119取代。

无论可调谐天线110的具体配置如何，可调谐滤波器130可根据控制器140的设置提供其输入端与输出端之间的频率选择滤波响应。例如，可调谐滤波器130可被配置为提供能够拒绝干扰信号的可调谐频带拒绝特性。这种操作模式可用于同时发送和接收信号的频域双工(FDD)系统，以在本发明的接收实现方式中拒绝发送频率。可替代地，例如，可以用于在本主题的发射器实现方式中拒绝接收频带内的噪音。在其他实施方式中，可调谐滤波器130可被配置为提供具有至少与将通过的希望信号的调制带宽同样大的带宽的可调谐带通特性。以这种方式，可调谐滤波器130可被配置为移动选择性带通滤波器的通带，和/后可被配置为通过移动传递函数的零点优化上述讨论的可调谐频带拒绝配置的信号通带特性(例如，见图7)。在进一步的实施方式中，可调谐滤波器130可被配置为根据需要提供可调谐低通特性(例如，拒绝接收或发送支路中的谐波)、可调谐高通特性或这些特性的任意组合。

为了实现这些功能模式，可以使用可调谐滤波器130的各种元件配置中的任一种。例如，图6A至图6C示出了可以使用的各种电路布置。具体地，图6A示出了这样的布置，其中，第一可调谐滤波电容器131a串联耦接在信号路径输出115与信号处理链路150之间，第二可调谐滤波电容器131b和第一滤波电感器132a以串联布置连接在信号路径输出115与地之间，并且第三可调谐滤波电容器131c和第二滤波电感器132b以串联布置连接在信号处理链路150与面之间。如图6B所示，相似布置可被配置为进一步包括固定的滤波电容器133，固定的滤波电容器133与信号路径输出115和信号处理链路150之间的第一可调谐滤波电容器131a并联连接。可替代地，如图6C中示出的，可调谐滤波器130的布置可仅包括串联耦接在信号路径输出115与信号处理链路150之间的固定滤波电容器133，第二可调谐滤波电容器131b和第一滤波电感器132a可以串联布置连接在信号路径输出115与地之间，并且第三可调谐滤波电容器131c和第二滤波电感器132b以串联布置连接在信号处理链路150与地之间。

参考图8A至图8D，可以在各种系统配置中实现滤波天线设备100。首先，例如，图8A示出了其中滤波天线设备100耦接至接收信号链路的配置。在该配置中，信号处理链路150通常可包括低噪放大器(LNA)151、频率选择降频转换混合器152、可变增益放大器(VGA)153、信号选择滤波系统154、模数转换器(ADC)系统155以及数字处理系统156(例如，DSP)。可替代地，如图8B中示出的，滤波天线设备100可耦接至发送信号链路。在该配置中，滤波天线设备100可连接至信号处理链路150的配置，信号处理链路150通常可包括预驱动放大器157和调制器158，调制器158自身可包括电压控制振荡器(VCO)、锁相回路(PLL)、一个或多个混合器以及数字处理逻辑。图8C示出了其中可以使用两个滤波级130-1和130-2的滤波天线设备100的发送端实现方式的变化。在图8D中所示的又一进一步地可替代配置中，滤波天线设备可适于用于可调谐双工收发器信号链路中。在该配置中，滤波天线设备100可包括连接至接收信号处理链路150a的第一可调谐滤波器130a和连接至发送信号处理链路150b的第二可调谐滤波器130b。

在任意布置中，滤波天线设备100可被配置为用于基于UE下行链路协议堆栈信息在响应由无线基站控制器(例如，3GPP)给出的命令的无线终端系统中进行操作。具体地，滤波天线设备100可被配置为根据分配的用于接收或发送的频带设置信号处理链路150的这样的电路或子电路的频率响应。可替代地，滤波天线设备100可被配置为根据分配的用于接收或发送的物理频率信道设置信号处理链路150的这样的电路或子电路的频率响应。在该配置中，在无线终端系统不具有下行链路协议链路或解码的广播信息并且由此进入建立对频率功率的扫描的过程的系统中，可以根据针对功率扫描的信道或频率或频带设置这样的电路或子电路的频率响应(例如，搜索高功率的多点广播信道)。从分层的UE协议堆栈(例如，3GPP信道数)或从执行信道数到PLL设置的转换的处理链路中的某个地方可以获得关于信道或频率的信息。以这种方式，可以根据分配的用于接收或发送的物理频率信道设置这样的电路或子电路的频率响应。

除改变信号处理链路150的形式之外，通过在天线阻抗调谐器(例如，可调谐匹配网络120)与可调谐滤波器130之间结合一个或多个信号传递块128可以进一步修改滤波天线设备100的形式和功能。例如，信号传递块128可包括下列中的一个或多个：固定频率滤波器(例如，谐波低通滤波)、放大输入与输出之间的电平的放大器(例如，对于TX路径，在功率放大器的最后级之前，优选为具有来自可调谐滤波器的损耗。因此，放大器直接耦接到天线，由此使得损耗最小化)、允许可调谐天线110和可调谐滤波器130不导电连接的电磁耦接路径(例如，电感式或电容式)、用于使信号带宽最大化的电路(例如，使组合响应具有Chebycheff多谐振特性)、和/或输入与输出之间的导电连接(例如，短或传输线路类型)。此外，可以使用这些元件的组合实现对滤波天线设备100的信号响应的进一步控制。例如，将放大器和谐波滤波器设置在天线阻抗调谐器与可调谐滤波器130之间能够使得滤波天线设备100拒绝由功率放大器产生的谐波。进一步地，在该系统中，谐波滤波器甚至可被调谐成增加由发射器支持的带宽。

无论滤波天线设备100的具体实现方式如何，将可调谐天线部件与可调谐滤波器组合在一个单元中和/或一个共置位置中的一个可能的优点为提供了控制元件的更大自由度，从而实现希望的频率响应并且优化从可调谐天线110至可调谐滤波器130的耦接或传递路径，因此，可以优化低插入损耗、更高带宽，或者通过其他装置优化滤波天线设备的组合的频率响应。为了进一步具有该优点，滤波天线设备100的所有调谐元件可一起设置在一个模块上。如图8A至图8D中所示，可调谐阻抗匹配网络120(或天线负载调谐器125)、可调谐滤波器130以及控制器140中的每个可一起被集成在单个模块160中。进一步地，就此而言，附加地，有利于在同一地址处控制所有的调谐元件(即，一个芯片上的所有调谐器)。参考图9A至图9H，例如，可提供各种配置的滤波天线设备100，所有的调谐部件和连接路径在单个小型的(例如，4mm×4mm)模块载波160上。以这种方式，可调谐天线110和可调谐滤波器130的元件可共享共用电容器阵列和控制硅。

具体地，例如，模块160可由共用载波形成，其中，多个模块的部件集成或安装或互连。这样的共用载波可包括用于平面电路半导体的晶片(例如，硅晶片)、用于处理MEMS设备的晶片、或使用封装层压处理或印刷电路板(PCB)技术或构建板处理(例如，通常用于封装和模块)制造的“板条”。使用这样的处理，通过将共用载波(例如，使用拉锯或CNC路由)划分成各个模块可以隔离模块。在隔离之前，模块可以被超模制(over-molded)或通过其他方式封闭，以遮蔽或形成规则的顶部表面。

此外，当在无线手机中实现时，通过滤波天线设备100的调谐元件的集成和/或共置可以实现的进一步优点在于这些元件可位于手机板上的允许更高构建高度的区域中。在许多手机设计中，尽最大可能使得体积最小化，并且因此，设备的厚度的大部分贡献给可显示屏和电池，常规设计规则限制了设备的主要占据空间(primaryfootprint)内的元件的厚度小于1mm。然而，设备的天线元件通常位于电池和/或显示器占据的区域之外。结果，滤波天线设备100可位于整体以200表示的无线设备的天线空间中，因此，可以实现大于1mm的部件构建高度。例如，参考图10，在靠近设备天线的相应一个内可以全部实现第一接收滤波天线设备100a-1、第二接收滤波天线设备100a-2以及发送滤波天线设备100b，而相关联的RF收发器(TRX)202、数字信号处理器/微控制器单元204、和/或多媒体控制器206可保持在常规的部件空间位置中。图11A和图11B进一步示出了下列配置：设置有滤波天线设备100的模块160可被集成到无线设备200的底板平面上，且天线元件112设置在平面方位(例如，见图11A)或竖直方位中(例如。见图11B)。

通过增加构建高度提供的部件设计的更大自由度的一个益处在于滤波天线设备100的调谐部件的电感器可以更大。具体地，通过利用多匝(即，回路)导电材料可以实现电感器，其中，多匝共享相同磁场。该布置的示例性配置可包括缠绕螺线圈、缠绕方形螺线圈、平面电感器、多层平面电感器(例如，薄/厚膜电感器)、或平面技术的竖直电感器、或者使用焊线制成的电感器。在任意具体实现方式中，电感器的尺寸可以为具有大于0.7mm的外部导体匝直径或有效导体线圈孔径(例如，x、y)。本领域技术人员应当认识到，例如，使用术语“有效导体线圈孔径”来描述具有非圆形线圈或匝的电感器的最大直径(例如，垂直于由该匝感应的磁场的两个垂直方向上的方形、圆方形或矩形匝)。因为电感器的直径可以与增加的品质因数Q(例如，见图12)以及衰减和插入损耗的改善(例如，见图13)相互关联，所以构建高度的更大自由度允许使用更高Q的电感器以及由此更高Q的滤波谐振器。

就此而言，例如，在对应的双工频率处可以实现小于7dB的总路径频带损耗和大于18dB的拒绝频带衰减。具体地，例如，如果将滤波天线设备100实现为接收滤波器中的部件，则滤波天线设备100可在与发送频带对应的陷波或频带拒绝频率处受到抑制，以使得以dBi为单位的滤波天线增益大于10dB小于在相邻的非陷波频率(即，在接收频带中)处的以dBi为单位的滤波天线增益。当然，本领域技术人员应当认识到，反之亦然，即，滤波天线设备100被实现为发送滤波器中的部件。

在不背离本主题的精神和基本特性的情况下，可本主题可以涵盖其他形式。由此描述的实施方式在所有方面被视为示出性和非限制性。尽管已经就特定的优选实施方式描述了本主题，然而，对本领域普通技术人员显而易见的其他实施方式也在本主题的范围内。

Claims (23)

1.一种滤波天线设备，包括：

可调谐天线，具有一个或多个第一可变阻抗元件，所述一个或多个第一可变阻抗元件被配置为选择性地改变信号路径输出处的阻抗；

可调谐滤波器，在所述可调谐天线的所述信号路径输出与信号处理链路之间通信，所述可调谐滤波器具有一个或多个第二可变阻抗元件，所述一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供所述信号路径输出与所述信号处理链路之间的频率选择滤波响应；以及

控制器，与所述可调谐天线和所述可调谐滤波器通信；

其中，所述控制器被配置为用于选择性地调谐所述一个或多个第一可变阻抗元件或者所述一个或多个第二可变阻抗元件中的一个或多个的阻抗值。

2.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述可调谐天线包括：

天线元件，具有信号路径连接点；以及

可调谐阻抗匹配网络，在所述信号路径连接点与所述信号路径输出之间通信；

其中，所述可调谐阻抗匹配网络可操作为将天线阻抗与所述信号路径输出处的阻抗匹配。

3.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述可调谐天线包括：

天线元件，具有信号路径连接点和负载调谐连接；以及

天线负载调谐器，与所述负载调谐连接通信；

其中，所述天线负载调谐器被配置为向所述天线元件提供可变阻抗值，以调整所述天线元件的谐振频率。

4.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述一个或多个第一可变阻抗元件或者所述一个或多个第二可变阻抗元件包括一个或多个可调谐电容器。

5.根据权利要求4所述的滤波天线设备，其中，所述一个或多个可调谐电容器包括MEMS电容器、半导体开关电容器、变抗器、BST、或者使用包括CMOS、SOI或pHEMT的半导体技术生产的可变电容器中的一个或多个；并且

其中，所述控制器被配置为通过分别控制电动机械致动、电场致动或与电容阵列连接的电半导体开关的切换中的一个或多个调整所述一个或多个可调谐电容器的所述调谐状态。

6.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述一个或多个第一可变阻抗元件或者所述一个或多个第二可变阻抗元件包括一个或多个电感器。

7.根据权利要求6所述的滤波天线设备，其中，所述一个或多个电感器包括多匝导电材料；

其中，所述匝共享共用磁场；并且

其中，有效导体线圈孔径大于0.7mm。

8.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述可调谐滤波器的所述频率选择滤波响应包括被配置用于拒绝干扰信号的可调谐频带拒绝特性、具有至少将被通过的信号的调制带宽的带宽的可调谐带通特性、可调谐低通特性或可调谐高通特性中的一个或多个。

9.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述控制器被配置为用于基于由无线基站控制器给出的命令选择性地调谐所述一个或多个第一可变阻抗元件或者所述一个或多个第二可变阻抗元件中的一个或多个的阻抗值。

10.根据权利要求9所述的滤波天线设备，其中，所述控制器被配置为根据由所述无线基站控制器分配的用于接收或发送的频带设置所述天线阻抗调谐器或所述可调谐滤波器中的一个或两个的频率响应。

11.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述天线阻抗调谐器和所述可调谐滤波器位于共用模块载波上。

12.根据权利要求11所述的滤波天线设备，其中，所述共用模块载波具有至少1mm的高度。

13.根据权利要求11所述的滤波天线设备，其中，所述控制单元位于所述共用模块载波上。

14.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述信号处理链路包括接收处理链路或信号传输路径中的一个。

15.根据权利要求1所述的滤波天线设备，其中，所述滤波天线系统被配置为在陷波或频带拒绝频率处受到抑制，以使得以dBi为单位的滤波天线增益大于10dB，低于所述陷波或频带拒绝频率之外的频率处的以dBi为单位的滤波天线增益。

16.一种滤波天线设备，包括：

天线阻抗调谐器，具有一个或多个第一可变阻抗元件，所述一个或多个第一可变阻抗元件被配置为用于连接至阻抗能够变化的天线元件的一个或多个连接点；以及

可调谐滤波器，被配置为用于连接至所述天线元件的信号路径输出并且连接至信号处理链路，所述可调谐滤波器具有一个或多个第二可变阻抗元件，所述一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供所述信号路径输出与所述信号处理链路之间的频率选择滤波响应；

其中，所述天线阻抗调谐器和所述可调谐滤波器被一起集成在共用模块载波上。

17.根据权利要求16所述的滤波天线设备，其中，所述天线阻抗调谐器包括可调谐阻抗匹配网络，所述可调谐阻抗匹配网络被配置为用于在天线元件的信号路径连接点与所述信号路径输出之间的连接；

其中，所述可调谐阻抗匹配网络可操作为将天线阻抗与所述信号路径输出处的阻抗匹配。

18.根据权利要求16所述的滤波天线设备，其中，所述天线阻抗调谐器包括天线负载调谐器，所述天线负载调谐器被配置为用于连接至天线元件的负载调谐连接；

其中，所述天线负载调谐器被配置为向所述天线元件提供可变阻抗值，以调整所述天线元件的谐振频率。

19.根据权利要求16所述的滤波天线设备，其中，所述一个或多个第一可变阻抗元件或者所述一个或多个第二可变阻抗元件包括一个或多个电感器。

20.根据权利要求19所述的滤波天线设备，其中，所述一个或多个电感器包括多匝导电材料；

其中，所述匝共享共用磁场；并且

其中，有效导体线圈孔径大于0.7mm。

21.根据权利要求16所述的滤波天线设备，其中，所述共用模块载波具有至少1mm的高度。

22.根据权利要求16所述的滤波天线设备，包括位于所述共用模块载波上的控制器；

其中，所述控制器与所述天线阻抗调谐器和所述可调谐滤波器通信并且被配置为用于选择性地调谐所述一个或多个第一可变阻抗元件或者所述一个或多个第二可变阻抗元件中的一个或多个的阻抗值。

23.一种用于制造滤波天线设备的方法，所述方法包括：

将天线阻抗调谐器与可调谐滤波器集成在共用模块载波上，所述天线阻抗调谐器具有一个或多个第一可变阻抗元件，所述一个或多个第一可变阻抗元件被配置为选择性地改变信号路径输出处的阻抗，并且所述可调谐滤波器在所述可调谐天线的所述信号路径输出与输出端口之间通信，所述输出端口被配置为用于连接至信号处理链路，所述可调谐滤波器具有一个或多个第二可变阻抗元件，所述一个或多个第二可变阻抗元件被配置为提供所述信号路径输出与所述输出端口之间的频率选择滤波响应；并且

将各个独立模块的所述信号路径输出与天线元件连接。