CN106256088A - 具有用于抑制谐波的可变频率滤波器的装置 - Google Patents

具有用于抑制谐波的可变频率滤波器的装置 Download PDF

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Abstract

本公开总体上涉及具有可变频率滤波器的装置，所述可变频率滤波器抑制由可变电抗装置产生的谐波。该可变频率滤波器可以耦合至天线和可变电抗装置。该滤波器包括耦合在一起作为谐振电路的可变电容器和电感器。该滤波器可以用于蜂窝技术中以阻止由另外的可变电抗装置产生的谐波频率到达蜂窝装置的天线。此外，该滤波器能够反射来自天线的任何接收频率并阻止该接收频率经过。

Description

具有用于抑制谐波的可变频率滤波器的装置
技术领域
本公开的实施例总体上涉及具有滤波器的装置，例如手机，所述滤波器用于抑制由可变电抗装置产生的谐波。
背景技术
蜂窝电话、例如移动电话，具有很多使日常生活更方便的有利特征。例如，移动电话能够接收邮件、文本消息和其他数据以供终端用户利用。此外，移动电话能够从其自身发送邮件、文本消息和其他数据。移动电话通常在由不同的手机运营商中的任意一个提供的无线网络中工作。发送到移动电话以及从移动电话发出的数据需要移动电话在越来越多的频率下工作以对移动电话的所有部件和天线加以支持。
可变电抗装置可以用于调谐移动电话的天线。通过调谐天线，移动电话能够更容易地接受和发送数据。然而，由于使用了大量的频率，所以能够存在从天线流至可变电抗装置的期望的接收信号和例如从可变电抗装置流至天线的不期望的谐波之类的不期望的结果，这可能对移动电话的性能造成负面影响。
因此，在本领域中需要防止不期望的谐波在天线和可变电抗装置之间流动，并且将可变电抗装置与期望的接收信号隔离。
发明内容
本公开总体上涉及具有可变频率滤波器的装置，所述可变频率滤波器抑制由可变电抗装置产生的谐波。该可变频率滤波器可以耦合至天线和可变电抗装置。该滤波器包括耦合在一起作为谐振电路的电感器和可变电容器。该滤波器可以用于蜂窝技术中以防止由另外的可变电抗装置产生的谐波频率到达蜂窝装置的天线。此外，该滤波器能够反射来自天线的任何接收频率并阻止这些接收频率通过。
在一个实施例中，装置具有天线；耦合至天线的RF源；耦合至天线的可变电抗装置；耦合至天线和可变电抗装置的第一可变频率滤波器。
附图说明
为了能够详细理解本公开的上述特征，可以通过参照实施例对以上简述的本公开进行更具体的说明，所述实施例中的一些示出于附图中。然而，应当注意，附图仅示出本公开的典型实施例，因此不应认为是对本公开的范围的限制，这是因为本公开可以允许其他等效实施例。
图1是根据一个实施例的移动电话的等体积示图。
图2A是根据一个实施例的数字可变电容器的示意性俯视图。
图2B是沿图2A的线A-A截取的示意性横截面图。
图3A-3E是根据若干实施例的、包含可变频率滤波器的装置的示意性电路图。
图4A-4E为根据若干的其他实施例的、包含可变频率滤波器的装置的示意性电路图。
图5A-5C为根据若干实施例的可变电抗装置的示意图。
为了便于理解，在可能的地方使用相同的附图标记来标记附图中共同的相同元素。可以设想，在一个实施例中公开的元素在无具体说明的情况下可以有利地用于其他实施例。
具体实施方式
本公开总体上涉及具有可变频率滤波器的装置，所述可变频率滤波器抑制由可变电抗装置产生的谐波。可变频率滤波器可以耦合至天线和可变电抗装置。滤波器包括耦合在一起作为谐振电路的电感器和可变电容器。滤波器可以用于蜂窝技术以防止由另外的可变电抗装置产生的谐波频率到达蜂窝装置的天线。此外，滤波器能够反射来自天线的任何接收频率并阻止这些接收频率经过。
适于集成在例如图1中示出的移动电话的便携式射频装置中的小型天线通常安装在移动设备的顶侧或者背侧，并且该装置用作天线的有源反极。这种小型天线通常设计为使用诸如(平面)倒F天线(P)IFA形式的简单单极天线的变型。这种天线的式样能够被修改以在保持装置的辐射特性的同时适应于装置的机械限制。
图2A是根据一个实施例的数字可变电容器(DVC)200的示意图。DVC 200包括多个腔202。虽然仅详细示出一个腔202，但是应当理解，尽管每个腔202的电容可能不同，但是每个腔202都可以具有相似的配置。
每个腔202都具有耦合至RF连接器/焊接凸块206的RF电极204。此外，每个腔202都具有一个或更多个拉近电极208和一个或更多个接地电极210。开关元件212(示出2个)设置在电极204、208、210之上。事实上，开关元件212电耦合至接地电极210。由于施加至拉近电极208的电流的缘故，所以开关元件212能够移动到距离RF电极204的不同间距处。
图2B为MEMS装置214的示意图。MEMS装置214包括电极204、208、210和开关元件212，所述开关元件设置在腔200中并且能够从靠近RF电极204的位置(称为Cmax位置)和邻近上拉电极216的位置(称为Cmin位置)移动。腔200内的开关元件212的位置决定特定腔的电容。通过在DVC中使用MEMS装置，能够如本文所讨论地对天线进行调谐。
DVC 200可以用来调谐移动电话中的天线。然而，如上所述，可能产生当其从DVC流出时需要与天线隔离的不期望的谐波。此外，可能存在当其从天线流出时需要与DVC隔离的接收信号。因此，可以使用可变频率滤波器。
图3A-3D是根据若干实施例的、包含可变频率滤波器的装置的示意性电路图。该装置可以是图1的移动电话。图3A示出包括由节点302表示的RF馈送和天线304的装置300。DVC306电耦合至天线304并通过节点308接地。可以使用的适合的DVC是可从CavendishKinetics,Inc.,San Jose,CA购买的DVC。应当理解，也可以使用例如由其他制造商销售的那些其他的可变电容器。
在图3A中，可变频率滤波器310设置在天线304和DVC 306之间。可变频率滤波器310包括LC电路，所述LC电路具有在节点318和316之间并联连接的电容器312和电感器314的。DVC 306连接在节点316和308之间。电容器312可以包括与DVC 306分离并与其不同的DVC。替代地，电容器312可以包括固定的SMT组件。可变电容器312和DVC 306可以每个或其一被分流。
DVC 306是用于天线孔径调谐的主DVC。滤波器310抑制谐波频率。电感器314可以制造在装置的印刷电路板上或者作为固定的SMT组件。在工作中，来自天线304的信号经过滤波器310和DVC 306。DVC 306可以在接收频带内产生谐波，例如二次或三次谐波，从而导致不期望的谐波回传到天线304。然而，滤波器310能够将不期望的谐波反射回DVC 306。滤波器310能够被调谐以如期望地反射特定的谐波。例如，可能不期望二次和三次谐波到达天线304。此外，滤波器能够阻止接收频段从天线304传到DVC 306。
在图3B所示的实施例中，装置320包括连接在节点328和332之间的滤波器322，而DVC 306在节点328和308之间。滤波器322包括通过节点330串联连接至电容器326的电感器324。与上述电容器312类似，电容器326可以为固定的SMT电容器、可变电容器或者与DVC306分离且与其不同的DVC。与图3A所示的串联不同，滤波器322与DVC 306并联工作。滤波器310、322用于使由DVC 306所产生的不期望的谐波与天线304隔离。
设想可以存在多个滤波器。图3C和3D分别示出对于装置340、360分别都存在两个滤波器310和322的实施例。在图3C中，第二滤波器322连接至第一滤波器310和DVC 306之间的节点316。在图3D中，第二滤波器322连接在天线304与滤波器310之间。
图3E示出在其中滤波器386与DVC 306并联连接的装置380。滤波器386包括串联连接的电感器390和电容器388。电容器连接在两个节点394、392之间。DVC 306连接至另外的节点382。
图4A-4E为根据若干的其他实施例的、包括可变频率滤波器的装置的示意性电路图。除了在装置400、420、440、460、480中用可变电抗装置402取代DVC 306以外，图4A-4E与图3A-3E中示出的装置300、320、340、360、380相同。在一个实施例中，可变电抗装置402可以包括DVC 306。
图5A-5C为根据若干实施例的可变电抗装置402的示意图。图5A示出可以用作可变电抗装置402的开关电感器。所述开关电感器包括并联连接的一个或更多个电感器502A-502D。应当理解，虽然示出了四个电感器502A-502D，但是可以使用一个那么少的和如所期望的那么多的电感器。每个电感器502A-502D串联连接至节点504A-504D和开关506A-506D。开关506A-506D耦合至节点302。
图5B示出可以用作可变电抗装置402的开关电容器。所述开关电容器包括并联连接的一个或更多个电容器508A-508D。应当理解，虽然示出了四个电容器508A-508D，但是可以使用如一个那么少的和如所期望的那么多的电容器。每个电容器508A-508D串联连接至节点504A-504D和开关506A-506D。开关506A-506D耦合至节点302。
图5C示出包括开关电感器、开关电容器和可变电容器的混合的可变电抗装置402。电感器510连接至节点512A，并且电容器514A、514B也连接至节点512B、512C。每个节点512A-512C连接至开关516A-516C。还存在可变电容器518，并且其耦合至节点512D。可变电容器518可以是DVC的，在其间没有开关的情况下耦合至节点302，而电感器510和电容器514A、514B通过开关516A-516C耦合至节点302。应当理解，虽然示出的是单个开关电感器、两个开关电容器和单个可变电容器518，但是可以如所期望地使用任何数量的开关电感器、开关电容器和可变电容器的任意组合。
还可以设想，来自第二发射器的发射信号也可以被反射。来自第二发射器的信号存在于同一天线上并被反射以便不到达DVC 306。因此，滤波器工作以保护DVC 306免受存在于同一天线上的多个发射器所产生的信号的影响。
应当理解，虽然示出的是单个天线304，但是可以存在多个天线，并且每个天线304可以具有相似的滤波器或不同的滤波器。此外，DVC 306、可变电抗装置402和电容器312、326可以独立地被调谐。总的来说，可以调谐DVC 306和滤波器(或者可变电抗装置402和滤波器)以反射不期望的谐波使其不到达天线。因为DVC 306、可变电抗装置402和滤波器是可调谐的，所以天线可以跨越许多频带来使用，并且因此可适用于几乎任何网络。换言之，DVC306和滤波器(或者可变电抗装置402和滤波器)的可调谐性允许移动电话成为能够容易地在信号之间切换并因而能够在几乎任何设置下在任何国家运行的“世界电话”。
虽然前述内容针对的是本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以设计本公开的其他的和另外的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求来确定。

Claims (23)

1.一种装置，其包括
第一天线；
耦合至所述第一天线的RF源；
耦合至所述第一天线的可变电抗装置；和
耦合至所述第一天线和所述可变电抗装置的第一可变频率滤波器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变电抗装置为数字可变电容器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述数字可变电容器包括多个MEMS装置。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变电抗装置包括一个或更多个开关电感器。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变电抗装置包括一个或更多个开关电容器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变电抗装置包括以下元件中的一个或更多个：
开关电感器；
开关电容器；和
可变电容器。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一可变频率滤波器包括第一电感器和第一电容器。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一电感器和所述第一电容器并联连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其还包括耦合在所述可变电抗装置和所述第一天线之间的第二可变频率滤波器。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一可变频率滤波器连接在第一节点和第二节点之间，并且其中所述可变电抗装置连接至所述第二节点。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第二可变频率滤波器连接至所述第二节点。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二可变频率滤波器包括第二电感器和第二电容器。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二电感器和所述第二电容器串联连接。
14.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第二可变频率滤波器连接至所述第一节点。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第二可变频率滤波器包括第二电感器和第二电容器。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第二电感器和所述第二电容器串联连接。
17.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一电感器和所述第二电容器串联连接。
18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置为移动电话。
19.根据权利要求1所述的装置，其还包括：
耦合至所述RF源的第二天线，其中所述第二天线与所述第一天线分离并且不同；
耦合至所述第二天线的第二可变电抗装置；和
耦合至所述第二天线和所述第二电容器的第二可变频率滤波器。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述第一可变频率滤波器和所述第二可变频率滤波器每个都包括电感器和电容器，并且其中所述电感器和所述电容器串联或者并联连接。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述第二可变频率滤波器的所述电感器和所述电容器串联连接，并且所述第一可变频率滤波器的所述电感器和所述电容器并联连接。
22.根据权利要求20所述的装置，其中，所述第二可变频率滤波器的所述电感器和所述电容器并联连接，并且所述第一可变频率滤波器的所述电感器和所述电容器并联连接。
23.根据权利要求20所述的装置，其中，所述第二可变频率滤波器的所述电感器和所述电容器串联连接，并且所述第一可变频率滤波器的所述电感器和所述电容器串联连接。
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