CN1316752C - 多收发器放大装置、方法及系统 - Google Patents

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Abstract

所公开的为一种多路径收发器装置、方法及系统，用以实施于一双向天线路径中，因此一收发器输出信号被提供一个与进入信号用的分离路径独立的一路径。本发明有助于传输信号的振幅而不需要损害接收信号并避免对收发器及双向天线硬件的修改。

Description

多收发器放大装置、方法及系统
技术领域
本发明大致上涉及与双向收发器/天线系统一起使用的传输信号的放大。尤其是，本发明涉及设置于收发器的天线路径中用以放大传输信号而不损害接收信号的装置，方法及系统。
背景技术
射频收发器在本领域中已知为一种使用许多射频信号用的传输及接收二者用的相同组件的组合传输器-接收器。双向射频天线在本领域中一样是已知为用以提供一信号射频传输及接收用的二相反方向中的双向信号路径。
虽然在本领域中存在许多射频收发器及天线系统，例如由瑞典Ericsson Telefonakitebolaget L.M所提供的Ericsson Bluetoothmodule(蓝牙模块)，但小的、低成本以及短范围射频模块逐渐被使用于需要通信接口的不同型态的应用中。可以使用蓝牙收发器模块的典型装置为可携式计算机、手持式无线装置、数字相机、计算机外设、以及移动电话外围装置。通常，小的、相当低成本、短范围射频收发器被大量制造于标准化的独立运作的封装(self-contained package)或模块内。
当希望增加输出功率时，射频收发器，一般是小的、低成本的射频收发器，例如蓝牙模块，遭遇到严重的问题。一般来说，输出信号的振幅可以通过在收发器之传输电路中提供一放大器而简单达成，但不需要影响接收电路。虽然此放大解决方法在顾客收发器设计中是可接受的，大量生产及标准化的成本及时间优势将会损失，如果必须使用离架(off-the-shelf)收发器的话。例如，不可能仅是简单地在蓝牙射频模块的传输电路中加入一放大器。因此需要有成本效率的解决增加的输出信号功率问题的方法而同时避免损害信号接收，但不需要修改离架(off-the-shelf)射频收发器模块及/或双向天线。
发明内容
根据本发明的一种收发器使用的放大装置，该收发器具有一双向信号路径及一天线，包括：第一分配器，可操作地耦合至所述双向信号路径，用于将所述双向信号路径分成具有相同频谱的多个传输路径与一个接收路径；多个传输信号放大器，可操作地设置在所述多个传输路径中；以及，第二分配器，用于将所述多个传输路径及所述接收路径组合为一个用于耦合至所述天线的双向信号路径，其中所述收发器包括一个蓝牙无线收发器。
同时，根据本发明的一种用于在收发器输入/输出端口与双向天线之间进行的信号放大的方法，包括：将收发器输出分配为多个具有相同频谱的输出信号；放大一个或多个所述输出信号；组合所述输出信号以产生一放大的输出信号；使用该双向天线广播所述放大的输出信号；使用该双向天线接收一输入信号；以及，然后所述输入信号传送至所述该收发器中，其中所述输入信号维持实质上未改变的状态。
此方法放大一收发器输出信号以产生一放大的输出信号。被放大的信号随后使用双向天线被广播。使用双向天线接收之信号被允许通过进入收发器的输入而不需要牺牲接收器的性能，通过绕过(bypass)用以达成输出信号放大的信号路径。
此外，根据本发明的一种与收发器结合使用的放大装置，该收发器包括一个具有发送/接收端口的双向信号路径以及天线，所述放大装置包括：第一威尔金森(Wilkinson)分配器，可操作地耦合至所述双向信号路径，用于将所述双向信号路径分成多个传输路径与一个接收路径；多个传输信号放大器，可操作地设置在所述传输路径中；以及，第二威尔金森分配器，用于将所述多个传输路径及所述接收路径组合为一个用于耦合至所述天线的双向信号路径；其中所述收发器包括一个蓝牙无线收发器，并且其中所述接收路径上的输入信号维持实质上未改变的状态，以使所述两个端口之间保持大约dB的隔离。
所公开的本发明装置、方法及系统实施例包括使用蓝牙射频模块的本发明的实施。Bluetooth为瑞典Ericsson Telefonakitebolaget L.M的注册商标。与蓝牙射频模块一起使用的本发明提供将此模块适用于不同应用的成本及弹性的优点。
本发明另外的技术优点在于可以提供传输信号的振幅而不需要损害接收信号，使用现存的射频收发器及天线而不修改收发器及天线的硬件。
其它由本发明所实现的技术优点在于收发器之传输信号可以比真实收发器输出放大增加数个大小的级(orders of magnitude)，提供预定收发器用之增加的传输范围。
附图说明
以上的优点以及本发明特定实施例将从以下描术结合所附图式而有更清楚的了解，其中：
图1是本发明可以实施的射频收发器模块及天线的方决图；
图2是本发明与图1的收发器及天线一起使用的范例的方块图；
图3是本发明装置的实施例的方块图。
不同的附图中对应的标号及符号指对应的部份，除非特别指示。
具体实施方式
虽然以下公开本发明不同实施例的制造及使用的细节，应该了解的是本发明提供许多可以在广泛特定内容中使用的可利用的发明概念。应该了解的是本发明可以和不同型态及尺寸的收发器及天线一起使用。所表示及讨论的某些实施例的特征为说明本发明原理被简化或放大。
图1是本发明可以实施的射频收发器模块及天线的方块图。一收发器/天线系统10被显示，其具有一射频模块12，例如美国Ericsson提供之0dB蓝牙Bluetooth模块。Bluetooth为瑞典Ericsson TelefonakitebolagetL.M的注册商标。应该了解的是，在收发器/天线系统10内的独立(self-contained)收发器模块12，因为其独立的天性，而不容许修改，例如提供增加的传输功率。本发明可以和任何适合的收发器一起实施，其中有利于简化来自收发器的传输信号而不需要损害所有收发器所接收的信号。
一双向天线14经由双向传输线16连接至收发器12之输入/输出端口18。双向天线14能够接收来自大气22的输入信号20。双向天线14也能够送从收发器12传输信号24至大气22。在本实施例中，收发器12包含一射频特殊应用集成电路(Application-Specific-Circuit，ASIC)26耦合至传输电路28以及接收电路30。一天线开关32致能收发器12在传输与接收模式之间切换。一天线滤波器34被提供以阻挡接收模式中不想要的信号，并降低传输模式中的谐波(harmonics)。应了解的是收发器/天线系统10于任何预定时间在传输模式或接收模式运作。然而，此系统10不同时传输及接收。
在传输模式中，射频ASIC 26经由传输电路28激活传输。之后，天线开关32切换至传输模式，一预传输信号23被允许经过滤波器34且一产生的传输信号24经由输入/输出端口18离开收发器模块12。被传输的信号24经由传输线16传递至天线14，且最后通过大气22到达接收目的地。
在接收模式操作中，被接收信号20经过大气22传输直到被双向天线14拦截为止。被接收信号20随后经由传输线16进行直到到达输入/输出端口18为止。天线开关32被设置用以接收信号20，其随后由经过接收电路30之通行用的滤波器34过滤进入射频ASIC 26做进一步处理。
为较为了解本发明之优点及使用，参照图2，其表示在收发器/天线系统40中实施本发明概念之例示装置42。本发明之收发器/天线40具有电连接于收发器模块12的输入/输出端口18与双向天线14之间的双向传输线16的放大装置42。由双箭头所表示的双向信号路径44在第一分配器46被分离，其中一独立接收路径48承载被接收信号，由箭号20指示，而一独立传输路径50承载传输信号，由箭号24指示。路径48M50在第二分配器52被重新组合，其中双向信号路径44经由传输线16被提供给双向天线14。注意到“第一分配器”及“第二分配器”是为了描述方便而使用。通常的在本领域的技术中的了解是一个信号“分配器”也被当成组合在相反方向传递的信号。
现在参照图3，表示放大装置42之较详细的图，本发明的原理及实施进一步被描述。如以上参照图2所示，通常放大装置42被设计为提供双向信号路径44中的一独立的接收路径48以及一独立的传输路径50，以有助于传输信号24与接收信号20所用之实体分离电路。较佳者，传输信号24在离开收发器12之后被一第一Wilkinson分配器46分离。
进一步参照图3，传输信号24可被分离为n个实体分支47(a，...n)。沿传输路径50提供一或多个放大器54。较佳者，放大器54系标准的信号放大装置，例如具有增益的运算放大器，虽然也可以使用类似的振幅器组件。较佳者，传输信号24均等地被分配在分配器分支47(a，...n)之间。
第一分配器46提供传输与接收路径50与48之间的高度隔离，藉此确保错误的匹配及串音(cross-talk)被降至最小。第二Wilkinson分配器52再组合传输信号24成份，经由双向传输线16提供对天线14的存取。离开独立传输路径50的信号24是分支47(a，...n)的信号的集体，且其振幅大小最好大于接收路径48中的信号24数级。
当在接收模式中运作时，接收信号20的路径在天线14开始，并流向收发器输入/输出端口18，首先到达第二Wilkinson分配器52，藉此被接收信号20流过接收路径48，通过，接着经过第一分配器46及收发器输入/输出端口18。或者是，接收路径48可以包括一通过装置56，最好是放大接收信号20用的低噪声放大器。
应该了解的是，分别提供接收及传输用之二独立实体路径48及50。很清楚的是收发器12在传输或接收模式中操作时该等路径被分别使用。同时应该了解的是收发器12中及/或放大器装置42确实配置的改变将不影响本发明的概念。
本发明通过允许收发器输出功率的增加达成技术上的优点，其可被实施于天线之路径中而不需要修改收发器本身。传输信号的振幅不需要损坏接收信号即可达成例如，典型的大于51dB的隔离可以在Wilkinson分配器的传输与接收路径之间达成，因为接收及传输信号是同相位。因此，在此处所表示及描述的实施例中最大增益26dB是可以接受的，以便维持端口之间的25dB隔离而不损害接收信号。
以上所表示及描述的实施例仅为例示之用。即使本发明的数个特征及优点已经参照前述本发明之描述及方法的细节而被陈述，此公开仅为说明之用，在本发明的原理下可进行修改至所附权利要求的文字的最广泛通用意义所指示的程度。

Claims (9)

1.一种收发器使用的放大装置，该收发器具有一双向信号路径及一天线，包括：
第一分配器，可操作地耦合至所述双向信号路径，用于将所述双向信号路径分成具有相同频谱的多个传输路径与一个接收路径；
多个传输信号放大器，可操作地设置在所述多个传输路径中；以及
第二分配器，用于将所述多个传输路径及所述接收路径组合为一个用于耦合至所述天线的双向信号路径，
其中所述收发器包括一个蓝牙无线收发器。
2.如权利要求1所述的装置，还包括一个可操作地包含于所述接收路径中的接收通路。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述接收通路包括一个低噪声放大器。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二分配器的至少其中之一包括一个威尔金森分配器。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述放大装置包括一个用于可操作地耦合至一收发器天线路径中的模块。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述传输路径上的信号与所述接收路径上的信号同相位。
7.一种用于在收发器输入/输出端口与双向天线之间进行的信号放大的方法，包括：
将收发器输出分配为多个具有相同频谱的输出信号；
放大一个或多个所述输出信号；
组合所述输出信号以产生一放大的输出信号；
使用该双向天线广播所述放大的输出信号；
使用该双向天线接收一输入信号；以及
然后所述输入信号传送至所述该收发器中，
其中所述输入信号维持实质上未改变的状态。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述输入信号和所述收发器输出信号包括2.4-2.5GHz范围内的频率。
9.一种与收发器结合使用的放大装置，该收发器包括一个具有发送/接收端口的双向信号路径以及天线，所述放大装置包括：
第一威尔金森分配器，可操作地耦合至所述双向信号路径，用于将所述双向信号路径分成多个传输路径与一个接收路径；
多个传输信号放大器，可操作地设置在所述传输路径中；以及
第二威尔金森分配器，用于将所述多个传输路径及所述接收路径组合为一个用于耦合至所述天线的双向信号路径；
其中所述收发器包括一个蓝牙无线收发器，并且其中所述接收路径上的输入信号维持实质上未改变的状态，以使所述两个端口之间保持大约25dB的隔离。
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