CN109936392A - 通信装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信装置及电子装置。其中，该通信装置包括:天线、频分电路及至少一可变阻抗电路。其中，频分电路具有公共端口，该公共端口耦接于该天线和至少一输出端口，且该频分电路用于将从该公共端口接收的频率范围划分为多个频率子范围并将该多个频率子范围中的至少一个分别输出至该至少一输出端口；以及至少一可变阻抗电路中的每一个耦接于该频分电路的该至少一输出端口的一个对应的输出端口与一个第一参考电压之间，且每个可变阻抗电路分别提供在不同的阻抗值之间切换的可变阻抗值。本发明提供的通信装置可有效地抑制通信装置中的谐波干扰。

Description

通信装置及电子装置

技术领域

本发明有关于通信装置，更具体地，有关于可支持在多个频率子范围或载波聚合域中通信的通信装置。

背景技术

为满足先进长期演进(LTE-A)需求，需要支持比在3GPP版本8/9中规定的20MHz更宽的传输带宽。对此，优选的解决方法是载波聚合，其为4G LTE-A最显著的特征之一。载波聚合允许通过对跨越多个载波的无线电资源的并行使用来扩展传输至用户终端的有效带宽。多个组成载波被聚合以形成较大的总体传输带宽。

然而，载波聚合的技术需要多个频率带或子范围和宽频率带宽。设计这样的天线系统来满足载波聚合的需求已成为工程师的严峻挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种通信装置及电子装置。

本发明提供一种通信装置，包括:天线、频分电路及至少一可变阻抗电路；其中，频分电路具有公共端口，该公共端口耦接于该天线和至少一输出端口，且该频分电路用于将从该公共端口接收的频率范围划分为多个频率子范围并将该多个频率子范围中的至少一个分别输出至该至少一输出端口；以及至少一可变阻抗电路中的每一个耦接于该频分电路的该至少一输出端口的一个对应的输出端口与一个第一参考电压之间，且每个可变阻抗电路分别提供在不同的阻抗值之间切换的可变阻抗值。

本发明还提供一种通信装置中的电子装置，包括：天线终端、频分电路及至少一可变阻抗电路，其中天线终端用于耦接于天线；频分电路具有公共端口，该公共端口耦接于该天线终端和至少一输出端口，且该频分电路用于将从该公共端口接收的频率范围划分为多个频率子范围并将该多个频率子范围中的至少一个分别输出至该至少一输出端口；以及至少一可变阻抗电路中每一个耦接于该频分电路的该至少一输出端口的一个对应的输出端口与一个第一参考电压之间，且每个可变阻抗电路分别提供在不同的阻抗值之间切换的可变阻抗值。

本发明提供的通信装置可有效地抑制通信装置中的谐波干扰。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图；

图2A为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图；

图2B为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图；

图3A为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图；

图3B为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图；

图3C为根据本发明一个实施例的双工器的示意图。

图4A为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路的示意图；

图4B为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路的示意图；

图4C为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路的示意图；

图4D为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路的示意图；

图5A-5I为根据本发明一些实施例的通信装置的示意图

图5J为根据本发明一个实施例的至少一可变阻抗电路的示意图；

图6为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图；

图7为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图；

图8为根据本发明一个实施例的通信装置的示意图

具体实施方式

为了说明本发明的目的特征和优势，后续将详细描述本发明的实施例和附图。

图1为根据本发明一个实施例的通信装置100的示意图。例如，通信装置100可为智能电话、平板电脑或者笔记本电脑。通信装置100可支持LTE-A领域的载波聚合技术。如图1中所示，通信装置1 0 0包括天线1 1 0、频分电路1 20及至少一可变阻抗电路(variableimpedance circuit)130。频分电路120具有公共端口115，该公共端口115耦接于天线110和至少一输出端口125，该至少一输出端口中的每个耦接于该至少一可变阻抗电路130的其中一个。更具体地，在图1的实施方式中，一个输出端口125耦接于可变阻抗电路130。在其他实施方式中，频分电路120具有多个输出端口125，输出端口125中的一或多个可分别耦接于一或多个可变阻抗电路130。频分电路120用于将从公共端口115接收的频率范围划分为多个频率子范围，并用于将该多个频率子范围中的至少一个分别输出至该至少一输出端口125。更具体地，在图1所示的实施方式中，该多个频率子范围的其中一个输出在输出端口125。在其他实施方式中，，频分电路120具有多个输出端口125，该多个频率子范围的其中一或多个可分别输出在该多个输出端口中的一或多个。该至少一可变阻抗电路130中的每个可分别提供在不同的阻抗值之间切换的可变阻抗值。

在一个实施例中，分别输出在该至少一输出端口125的多个频率子范围的范围是固定的。在其他实施例中，分别输出在该至少一输出端口125的多个频率子范围的范围是动态变化的。在一些实施例中，频分电路120为无源元件。在一些实施例中，频分电路120为有源元件。例如，频分电路120可包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、双工器、三工器、四工器或以上的组合。

可变阻抗电路130中的每个可耦接于频分电路120的该至少一输出端口125的一个对应的输出端口与第一参考电压(例如VREF1)之间。请注意在此实施方式中,可变阻抗电路130可耦接于同一参考电压VREF1或者具有相同或不同电压水平的多个参考电压VRE1。在一些实施例中，频分电路120的每个输出端口125耦接于各个可变阻抗电路130。在一些实施例中，频分电路120的至少一输出端口125不耦接于可变阻抗电路130中的任何一个。在一些实施例中，频分电路120的至少一输出端口125为浮接的不耦接于可变阻抗电路130的任何一个，或者耦接于于与该第一参考电压VREF1不同或相同的第二参考电压VREF2，又或者耦接于负载元件。总体而言，天线110通过使用频分电路120和可变阻抗电路130操作在多个频带中。

通过频分电路120和至少一可变阻抗电路130的配合，天线110可在在多个频率子范围的至少一个之中的不同阻抗值之间切换，其中该多个频率子范围之间彼此独立。此外，频分电路120可用于抑制天线110中的谐波干扰。请参考具体描述的后续实施例。

图2A为根据本发明一个实施例的通信装置200A的示意图。在图2A的实施例中，通信装置200A的频分电路为低通滤波器220A，且参考电压VREF1为接地电压VSS，但本发明并不限于此。低通滤波器220A可通过低频信号且屏蔽高频信号。通过此设计，高频子范围和低频子范围被分离至不同的信号路径而不会彼此干扰，且低频子范围从频分电路的输出端口输出。相应地，天线110可在可变阻抗电路130的各个不同阻抗值之间进行切换，其中，可变阻抗电路130的各个不同阻抗值处于独立于高频子范围的低频子范围中。

图2B为根据本发明一个实施例的通信装置200B的示意图。在图2B的实施例中，通信装置200B的频分电路为高通滤波器220B，且参考电压VREF1为接地电压VSS。高通滤波器220B可通过高频信号且屏蔽低频信号。通过此设计，高频子范围和低频子范围被分离至不同的信号路径而不会彼此干扰，且高频子范围从频分电路的输出端口输出。相应地，天线110可在可变阻抗电路130的各个不同阻抗值之间进行切换，其中，可变阻抗电路130的各个不同阻抗值处于独立于低频子范围的高频子范围中。

图3A为根据本发明一个实施例的通信装置300A的示意图。在图3A的实施例中，通信装置300A的频分电路为双工器320A，且通信装置300A的可变阻抗电路130的数目为1。双工器320A具有第一终端(作为频分电路的一个输出端口)，耦接于该第一参考电压；第二终端(作为频分电路的一个输出端口)，耦接于可变阻抗电路130；以及保持浮接(floating)的第三终端(作为频分电路的另一个输出端口)。可变阻抗电路130耦接于双工器320A的第二终端和参考电压VREF1(例如接地电压VSS)之间。双工器320A执行频分的功能。例如，双工器320A的内部结构可如图3C中所示。图3C为根据本发明一个实施例的双工器320A的示意图。在图3C的实施例中，双工器320A包括低通滤波器220A和高通滤波器220B。低通滤波器220A耦接于天线110和可变阻抗电路130之间(即耦接于双工器320A的第一终端和第二终端之间)。高通滤波器220B耦接于天线110和可变阻抗电路130之间(即耦接于双工器320A的第一终端和第三终端之间)。低通滤波器220A和高通滤波器220B用于共同地将低频信号和高频信号划分为不同的信号路径。因此，高频子范围和低频子范围被划分为被分离至不同的信号路径而不会彼此干扰，且高频子范围和低频子范围分别从频分电路的不同输出端口输出。相应地，天线110可在可变阻抗电路130的各个不同阻抗值之间进行切换，其中，可变阻抗电路130的各个不同阻抗值处于独立于高频子范围的低频子范围中。在其他实施例中，低通滤波器220A和高通滤波器220B彼此互相交换，且因此天线110可在可变阻抗电路130的各个不同阻抗值之间进行切换，其中，可变阻抗电路130的各个不同阻抗值处于独立于低频子范围的高频子范围中，从而满足设计需求。

图3B为根据本发明一个实施例的通信装置300B的示意图。在图3B的实施例中，通信装置300B的频分电路为双工器320A，且通信装置300B的可变阻抗电路130和140的数目为2。双工器320A具有第一终端(作为频分电路的一个输出端口)，耦接于天线110；第二终端(作为频分电路的一个输出端口)，耦接于可变阻抗电路130；以及第三终端(作为频分电路的另一个输出端口)，耦接于可变阻抗电路140。可变阻抗电路130耦接于双工器320A的第二终端和参考电压VREF1(例如接地电压VSS)之间。可变阻抗电路140耦接于双工器320A的第三终端和参考电压VREF1(或参考电压VREF2)(例如接地电压VSS，或其他不同的偏置电压)之间。双工器320A执行频分的功能。例如，双工器320A的内部结构可如图3C中所示。双工器320A包括低通滤波器220A和高通滤波器220B。低通滤波器220A耦接于天线110和可变阻抗电路130之间(即耦接于双工器320A的第一终端和第二终端之间)。高通滤波器220B耦接于天线110和可变阻抗电路140之间(即耦接于双工器320A的第一终端和第三终端之间)。在其他实施例中，低通滤波器220A和高通滤波器220B彼此互相交换，通过此设计，高频子范围和低频子范围被划分为被分离至不同的信号路径而不会彼此干扰，且高频子范围和低频子范围分别从频分电路的不同输出端口输出。相应地，天线110可在可变阻抗电路130的各个不同阻抗值之间进行切换，其中，可变阻抗电路130的各个不同阻抗值处于独立于低频子范围的高频子范围中。且因此天线110也可在可变阻抗电路140的各个不同阻抗值之间进行切换，其中，可变阻抗电路140的各个不同阻抗值处于独立于高频子范围的低频子范围中。

上述的可变阻抗电路130(或140)可以不同的电路结构实现。请参考后续的实施例。应理解，这些实施例仅为示例，并非用于限制本发明。

图4A为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路430A的示意图。在图4A的实施例中，可变阻抗电路430A包括开关元件440和多个电感451-454。电感451-454耦接于参考电压VREF1且具有不同的电感值。开关元件440可在电感451-454之间进行切换，这样可变阻抗电路430A可提供不同的阻抗值(即电感451-454的电感值)用于天线110。

图4B为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路430B的示意图。在图4B的实施例中，可变阻抗电路430B包括开关元件440和多个电感451-453及一个可变电容460。电感451-453耦接于参考电压VREF1且具有不同的电感值。可变电容460也耦接于参考电压VREF1，可变电容460用于产生多个电容值。开关元件440可在可变电容460和电感451-453之间进行切换，这样可变阻抗电路430B可提供不同的阻抗值(即可变电容460的电容值和电感451-453的电感值)用于天线110。

图4C为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路430C的示意图。在图4C的实施例中，可变阻抗电路430C包括可变电容460。可变电容460耦接于参考电压VREF1，可变电容460用于产生多个电容值。这样可变阻抗电路430C可提供不同的阻抗值(即可变电容460的电容值)用于天线110。

图4D为根据本发明一个实施例的可变阻抗电路430D的示意图。在图4D的实施例中，可变阻抗电路430D包括调频器(tuner)470。调频器470耦接于参考电压VREF1，调频器470用于产生多个阻抗值。这样可变阻抗电路430D可提供不同的阻抗值以用于天线110。

图5A-5I为根据本发明一些实施例的通信装置500A-500I的示意图。在图5A-5I的实施例中，图2A-3C的频分电路分别与图4A-4C的可变阻抗电路结合实施以形成通信装置500A-500I。应注意，频分电路具有一或多个输出端口(P1及/或P2)，分别耦接于一或多个可变阻抗电路。输出端口用于分别输出多个频率子范围(例如低/中/高频率子范围)。

图5J为根据本发明一个实施例的至少一可变阻抗电路530的示意图。总体而言，可变阻抗电路530包括第一终端、第二终端、多个负载元件551-554以及开关元件540。可变阻抗电路530的第一终端耦接于参考电压VREF1(例如接地电压VSS)。可变阻抗电路530的第二终端耦接于该频分电路120(图未示)的多个输出端口125的其中一个。负载元件551-554耦接于该第一终端和该第二终端的其中一个，且该多个负载元件551-554具有不同的阻抗值。

开关元件540具有第一终端和第二终端，第一终端耦接于该频分电路120的多个输出端口125，且该第二终端切换地耦接于该多个负载元件551-554中的一个。负载元件551-554的其中至少一个包括一或多个电感、一或多个可变电容、一或多个固定电容或上述组合。

请注意，在图4A-4C和图5J的实施例中，负载元件耦接在开关元件440和参考电压VREF1之间。然而，在其他实施例中，开关元件440和负载元件可交换位置。具体地，开关元件可耦接在负载元件和参考电压VREF1之间。总体而言，该至少一可变阻抗电路的其中至少一个可包括第一终端，耦接于该第一参考电压；第二终端，耦接于该频分电路的该至少一输出端口的其中一个；多个负载元件，耦接于该第一终端和该第二终端的其中一个，且该多个负载元件具有不同的阻抗值；以及开关元件，耦接于该第一终端和该第二终端的其中另一个，且该开关元件在该多个负载元件之间切换。

图6为根据本发明一个实施例的通信装置600的示意图。在图6的实施例中，通信装置600包括天线110、频分电路120、至少一可变阻抗电路130、耦合器660及处理器670。耦合器660耦接于该天线110和该处理器670之间，耦合器660用于将该通信信息SA从天线110提供至该处理器670。通信信息SA可包括天线110的回波损耗(return loss)或RSSI(接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI))。耦合器660可设置在通信装置600的RF路径的任何位置。例如，耦合器660可位于天线110上，或在移动电话的外壳框架(frame)上。处理器670直接或间接从该天线110接收通信信息SA，并根据该通信信息SA产生至少一控制信号SC。该可变阻抗电路130中每个的阻抗值是根据该至少一控制信号SC的其中一个确定的。

图7为根据本发明一个实施例的通信装置700的示意图。在图7的实施例中，通信装置700包括天线、频分电路120及至少一可变阻抗电路130。天线包括接地/参考平面710及一或多个辐射元件720。接地/参考平面710和一或多个辐射元件720由金属(例如银、铜、铝、铁或其化合物)制成。接地/参考平面710和辐射元件720可设置在介质基板(图未示)上，例如印刷电路板或FR4(阻燃4)基板。例如，接地/参考平面710可具有矩形，且辐射元件720的其中一个可具有直线形状。辐射元件720的其中一个的馈电点721耦接于信号源790的正电极。信号源790的负电极耦接于接地/参考平面710。接地/参考平面710提供该参考电压VREF1(例如接地电压VSS)。辐射元件720的其中一个的接地点722可直接耦接于接地/参考平面710。辐射元件720的调频点723透过该频分电路120和该可变阻抗电路130耦接于该参考电压VREF1。在一些实施例中，接地点722、馈电点721及的调频点723排列成直线。馈电点可设置在接地点722和调频点723之间。在一些实施例中，天线更包括一或多个参考点。每个参考点耦接于参考电压VREF2且更耦接于对应的辐射元件720，其中参考电压VREF2与参考电压VREF1相同或不同。

天线可操作在多个频率子范围中而彼此之间不互相干扰。例如，可激发从馈电点721到辐射元件720的左开口端的第一电流路径724以产生中/高频子范围，可激发从馈电点721到辐射元件720的右开口端的第二电流路径725以产生低频子范围。在一些实施例中，频分电路120为双工器，用于分离中/高频子范围以获取低频子范围，这样彼此之间不会产生不好的影响。通过此方式，第二电流路径725通过频分电路120可与第一电流路径724完全分离，且通信装置700中的高/中/低频子范围之间的谐波干扰可被有效抑制。

图8为根据本发明一个实施例的通信装置700的示意图。横轴表示天线的操作频率(MHz)，纵轴表示天线的回波损耗(dB)。曲线CC1至CC4表示可变阻抗电路130的不同操作状态。例如，参考图4A的实施例，当开关元件440切换至电感451-454，对应的天线回波损耗可分别显示为曲线CC1至CC4。在图8的实施例中，通信装置700的频分电路120为用于分频的低通滤波器或双工器。请注意，图中并未显示所有的输出端口。通过此设计，当可变电阻130执行切换操作，仅低频电流路径被影响，而对中/高频电流路径几乎无影响。根据图8的测量，在可变阻抗电路130的切换操作期间，操作在中/高频频带的天线的回波损耗几乎相同，且仅有在低频子范围中的天线的回波损耗相应地改变。由于不同频率子范围的信号路径不会互相产生不良影响，通信装置700中的谐波干扰可有效的减轻。

在一个实施例中，还揭示了一种通信装置中的电子装置，包括：天线终端，用于耦接于天线(例如天线110)、频分电路(例如频分电路120)及至少一可变阻抗电路(可变阻抗电路130)。频分电路具有公共端口，该公共端口耦接于该天线终端和至少一输出端口，且该频分电路用于将从该公共端口接收的频率范围划分为多个频率子范围并将该多个频率子范围中的至少一个分别输出至该至少一输出端口。至少一可变阻抗电路中的每一个耦接于该频分电路的该至少一输出端口的一个对应的输出端口与第一参考电压之间，且每个可变阻抗电路分别提供在不同的阻抗值之间切换的可变阻抗值。更多的细节可从上述实施例中分析得出。

本发明提出具有频分电路或频分机制的新颖通信装置。频分电路可实现为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、双工器、三工器、四工器或上述的组合。通过此设计，低/中/高频元件或子范围不会彼此产生不良影响，且通信装置中的谐波干扰可得到有效消除。相比传统设计，本发明的实施例可提供至少下列优点：(1)加宽用于载波聚合的通信装置的带宽，(3)抑制通信装置中的谐波干扰，(3)简化通信装置的控制电路的结构，以及(4)减少通信装置的制造成本。

上述实施例仅用于示例，并非意在限制本发明。应注意，通信装置并不限于图1至8的设置。本发明仅包括了图1至8的其中任意一或多个实施例的一或多个特征。换言之，并非图中所示的所有特征都必须实现在本发明的通信装置中。

表述“至少一”或“一或多”表示大于或等于一的任意正整数。图1至8中的元件的数目并非用于限制本发明。例如，在图3B的实施例中，尽管图示中仅存在两个可变阻抗电路130和140，应理解任意正整数数目的可变阻抗电路(例如2,3,4,5或更多)可用于分别耦接双工器320A的输出端口。例如，在图4A的实施例中，尽管图示中存在四个电感，应理解，任意正整数数目的电感(例如2,3,4,5或更多)可用于提供不同电感。

申请专利范围中用于修饰元件的“第一”、“第二”、“第三”等序数词的使用本身未暗示任何优先权、优先次序、各元件之间的先后次序、或方法所执行的步骤之次序，而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同元件。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明的范围。相反地，任何所述领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的改动与修饰。因此，本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims (9)

1.一种通信装置，包括:

天线；

频分电路,具有公共端口，该公共端口耦接于该天线和至少一输出端口，且该频分电路用于将从该公共端口接收的频率范围划分为多个频率子范围并将该多个频率子范围中的

至少一个分别输出至该至少一输出端口；以及至少一可变阻抗电路,其中的每一个耦接于该频分电路的该至少一输出端口的一个对应的输出端口与一个第一参考电压之间，且每个可变阻抗电路分别提供在不同的阻抗值之间切换的可变阻抗值。

2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该天线在该多个频率子范围的至少一个之中的该不同阻抗值之间切换，其中该多个频率子范围之间彼此独立。

3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该频分电路为无源元件。

4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该频分电路为有源元件。

5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，输出在该至少一输出端口的该多个频率子范围的至少一个的范围是动态变化的。

6.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该频分电路的该至少一输出端口中的每个耦接于该至少一可变阻抗电路的其中一个。

7.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该频分电路的至少一输出端口不耦接于该至少一可变阻抗电路中的任何一个。

8.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该频分电路的至少一输出端口为浮接的不耦接于该至少一可变阻抗电路中的任何一个、或者耦接于与该第一参考电压不同或相同的第二参考电压、或者耦接于负载元件。

9.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该频分电路包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、双工器、三工器、四工器或以上的组合。