CN1364351A - 具有两个发射天线的移动通信设备 - Google Patents

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Abstract

依据本发明的一个移动通信设备(100),包括具有一个要发射信号的输入和两个输出的分支设备(140)。第一发射天线(126)连接到分支设备的一个输出,用于发送具有一个低于阈值的功率的信号。功率放大器(136)连接到分支设备的另一个输出并且放大信号以便发送。第二发射天线(128)连接到功率放大器的输出,并且对于具有低于阈值的功率的信号的发射关闭功率放大器,对于超出阈值的信号的发射打开功率放大器。

Description

具有两个发射天线的移动通信设备
技术领域
本发明涉及移动通信，并且进一步涉及一个具有增加的发射器功率效率的移动通信设备，并且涉及在这样的一个设备中使用的一个前端和发射部分。
背景技术
移动通信系统典型地依赖于使用天线发送和接收的射频传输。传统的移动电话对于在共享基础上的接收器功能和发射器功能使用一个鞭状天线。安排接收和发射电路，以便用天线共用器(duplexer)或开关通过同一个天线提供接收和发射功能。其它现有技术设计已经使用单独的(专用的)接线天线用于接收和发射信号。
移动电话的这些典型的天线排列包括一个总是开(除了待机模式)的发射功率放大器，并且以由移动电话网络的基础结构(infrastructure)控制的宽范围的发射功率电平操作。一个发射功率放大器典型地具有在最大发射功率输出电平上的最大功率效率。相应地，在最大值以下的发射功率电平上的操作意味着功率放大器的低效率。
本发明解决的技术问题
解决所述效率问题的建议包括执行开关或线性化技术。线性化技术包括使用更大功率效率的非线性放大，然后使用一个线性方案。这样的技术对于发射电路要忍受高的实施费用。因此，对于提供高的功率效率而对于发射电路来说没有高的花费的移动通信设备存在一个需求。移动电话系统中更少的功率使用、例如增加谈话时间是可以期待的。
本发明的一个目标是为一个移动通信设备提供改进的功率效率。
依据本发明的一个方面，提供了一个移动通信设备，包括具有一个用于要发射的信号的输入和第一和第二输出的分支设备、连接到分支设备的第一输出的用于发射具有低于一个阈值的功率的信号的第一发射设备、连接到分支设备的第二输出的用于提供对将要发射的信号的放大的功率放大器、以及连接到功率放大器的输出的第二发射天线，控制该功率放大器，使得对于具有低于阈值的功率的信号的发射关闭功率放大器，并且接通功率放大器以便放大一超出阈值的功率发射的信号。
当移动电话以等于最大输出功率减去发射功率放大器的净增益的信号电平或以更低的信号电平发射信号时，使用一个分支设备和两个发射天线提供了关闭一个发射功率放大器的机会。有利地，在一个最佳实施例中，两个或更多的发射分支基于不同的功率输出范围。这个可以导致电池的更低的功率消耗和为移动电话提供更长的谈话时间。
依据本发明的第二个方面，提供了一个用于移动通信设备的发射部分，包括具有一个用于要发射信号的输入和第一和第二输出的分支设备、用于把第一天线连接到分支设备的第一输出的装置、连接到分支设备的第二输出的功率放大器、用于把第二天线连接到功率放大器的输出的装置、以及用于打开功率放大器以便以高于阈值的电平发射信号以及关闭功率放大器以便以低于阈值的电平发射信号的装置。
依据本发明的第三个方面，提供一个用于移动通信设备的前端，包括如上面所定义的发射部分和一个接收部分，接收部分包括一个混频器、用于把接收器天线连接到混频器的装置、以及用于提供信号以便向下转换所接收的信号和向上转换用于发射的信号的本地振荡器。
在替换实施例中，第一和第二发射天线可以包括接线天线、嵌入式天线或其他类型的天线。分支设备包括一个开关或一个分路器。通信设备可以包括移动电话、双向寻呼机、个人数字助理或其它发射器设备。移动电话包括具有大约80分贝的发射功率范围的码分多址电话。功率放大器提供30分贝的增益，阈值大约是低于发射功率范围的最大发射值的30分贝。功率放大器提供一个增益G并且阈值低于发射功率范围的最大发射值减去G。提供一个功率传感器，用于感测所接收的信号的功率电平，并且当感测的功率低于一个值时产生一个控制信号以打开功率放大器，当感测的功率大于所述值时关闭功率放大器。发射部分进一步包括一个耦合器，适合于在功率放大器的一个输出感测一个功率电平，当感测的功率低于一个值时关闭功率放大器，当感测的功率高于一个值时打开功率放大器。
附图说明
现在，将通过例子参考附图描述本发明，其中：
图1是具有两个发射接线天线的通信设备的一个实施例的前端结构的原理方框图，
图2是具有两个发射接线天线和一个用于打开和关闭功率放大器的功率传感器的通信设备的另一个实施例的前端结构的原理方框图，
图3是具有两个发射接线天线和一个用于在功率放大器的输出上感测功率电平并且打开和关闭功率放大器的耦合器的通信设备的又一个实施例的前端结构的原理方框图，以及
图4是依据本发明的一个实施例的具有两个发射接线天线的移动电话的透视图。
具体实施方法
下面参考附图的特定细节，其中在几个附图中相同的标号标示相同的单元，并且初始地参考显示便携式通信设备100的图1。设备100可以是移动电话、无线调制解调器、个人数字助理、双向寻呼机或其它数字或模拟无线收发器设备。图1显示用于从一个无线网络或另一个通信设备发射和接收通信信号的设备100的前端结构。
设备100包括一个接收器部分102。接收器部分包括一个用于接收信号的天线104。天线104可以包括一个接线天线、一个嵌入式天线或任何其它有用的天线。接收的信号可以包括在无线网络上发射的信号或直接从其它发射设备发射的信号。在一个实施例中，信号由移动电话接收，所接收的信号包括射频(RF)载波信号。一个放大器106放大所接收的信号。放大器106最好包括具有更低噪声的对所接收信号提供所需放大率的低噪声放大器。
一个带通滤波器108滤波放大的信号。带通滤波器108在滤去其它信号的同时使感兴趣的信号频带通过。由混频器110把带通滤波器108的输出和来自本地振荡器112的信号混频，以便在线路114上输出一个中频(IF)信号到设备100的后端。混频器110向下转换所述输入信号来产生在期望频率范围内的一个信号。本地振荡器112是可调整的以提供期望频率范围内的信号(调谐)。线路114被连接到处理所接收的信号的设备100的后端以得到来自所接收的信号的信息或数据。
设备100的前端的发射部分120包括用于接收供发射的中频IF信号的线路130。在一个实施例中，IF信号是同相正交(I/Q)偏移。但是，可以使用其它的调制方法。可以使用滤波器129来过滤所述信号。通过功率控制的或增益控制的放大器132来调整IF信号以把足够的幅度提供给用于与来自本地振荡器112的信号混频的IF信号。混频器111把IF信号向上转换到给定的发射频率范围中的RF信号。把IF信号与本地振荡器信号混频来提供正确的发射频率。再次由可变增益控制的放大器134调整混频的信号，该可变增益控制的放大器134也可以被称为可变功率放大器驱动器。
功率放大器驱动器134输出到带通滤波器138，使用该带通滤波器138来消除将要发射的射频信号的多余的频带。设备100的前端发射部分120包括两个分支121和122。有利地，依据本发明，设备100通过分开带通滤波器138后的发射信号来实现两个发射天线126和128。例如，发射天线126和128可以是一个接线天线、一个嵌入式天线、或其它有用的天线类型。每一个分支121或122服务于可用的发射功率范围的一部分。在一个特定的有用的实施例中，把分支121和122的功率范围分割，这样接线天线126总是打开ON，并且服务于发射功率的较低功率范围。因此，可以关闭OFF天线128，并且当使用发射功率范围的较高部分时打开。
利用分路器分配天线126和128或由方框140标明的开关来切换。在一个实施例中，开关140包括一个单刀双掷(SPDT)开关。当发射功率需要为高(阈值以上)时，启动功率放大器136来提供来自接线天线128的发射。否则，使用接线天线126。
在本发明的一个示例实施例中，设备100使用移动电话，并且更特别地使用码分多址(CDMA)电话。CDMA电话具有大约80dB的发射功率控制范围。随即，这利用处于OFF关闭状态的功率放大器136给出了大约50dB的操作范围，因为在这个例子中，功率放大器136具有大约30dB的增益。具有功率放大器136和接线天线128的分支122仅仅以高的输出信号电平操作，例如，从-4到+26dBm。具有接线天线126的另一个分支121总是打开的(ON)，并且相应地从-54到4dBm操作。当设备100以最大或在最大发射输出以下大约30dB之内来操作时，两个分支121和122都接通。
通过提供参考图1描述的双接线天线系统，可移动通信设备实现了功率节省。通过在低的功率发射期间关闭放大器136，本发明能够实现有效的功率节省。例如，可以增加谈话时间直至大约40％或更多。这减少了电池功率消耗并且允许电池驱动设备更长的操作，因此延长电池寿命并且减少了电池再充电的次数。
参照图2，显示了本发明的另一个实施例的框图。可以依据所接收的信号功率打开和关闭功率放大器136。当由天线103、例如可以是一个接线天线或一个嵌入式天线接收信号时，使用功率传感器160来判定信号的功率。如果信号的功率低于预定的值、例如0到-4dB，功率传感器160把使能信号EN输出到功率放大器136。使能信号打开功率放大器136来通过天线128提供高的功率发射。否则，功率放大器136被禁止(DIS)并且通过天线126执行发射。功率传感器160可以是专用单元或由设备101、例如一个移动电话提供。也可以使用控制功率放大器136的其它方法。例如，可以由用户或程序设备手动地打开和关闭功率放大器136。在其它的实施例中，预期除了打开和关闭的性能以外还使用反馈或控制信号来调整功率放大器136的增益。参照图3，显示了本发明的又一个实施例的框图。可以依据所接收的信号功率打开和关闭功率放大器136。由接收器天线104、例如可以是接线天线或嵌入式天线来接收信号。如果信号的功率低于预定的值、例如0到-4dB，使用耦合器137来关闭功率放大器136，因此禁止功率放大器136以使发射通过天线126执行。否则，耦合器137打开功率放大器136来通过天线128提供高的功率发射。基于所接收的信号功率来判定发射功率。耦合器137感测发射的信号的功率电平并且因此打开或关闭放大器136。还预期除了被打开和关闭的性能之外还使用反馈或控制信号来调节功率放大器136的增益。
参照图4，依据本发明，收发器设备200的一个示例透视图。依据具有两个或更多个发射接线天线202和204的本发明，提供收发器设备200、例如移动电话。第一发射接线天线202总是打开以发射低电平信号，例如从-54到-4dBm。功率放大器(见图1)连接到第二发射天线204并且可以包括大约30dB的增益。打开功率放大器以仅仅发射高的功率信号，例如从-4到+26dBm。还包括接收器接线天线206。最好把接线天线置于塑料片或套下面。为功率设备200安装电池208。
已经描述了具有增加的发射机效率的使用两个或多个发射接线天线的移动电话的最佳实施例(示例目的而非限制)，注意根据上述教导，本领域普通技术人员可以作出修改和变化。例如，前端的发射部分可以包括分割成发射RF信号的多个范围的多个天线。因此，可以理解，在附加的权利要求书中所限定的本发明的范围和精神范围内可以对公开的本发明的特定实施例中作出改变。

Claims (10)

1、一种移动通信设备，包括具有一个用于要发射的信号的输入和第一和第二输出的分支设备、连接到分支设备的第一输出的用于发射具有低于阈值的信号的第一发射天线、连接到分支设备的第二输出的用于放大要发射的信号的功率放大器、以及连接到功率放大器的输出的第二发射天线，控制所述功率放大器，使得对于具有低于阈值的功率的信号的发射关闭功率放大器，以及接通功率放大器以放大要以大于阈值的功率发射的信号。
2、如权利要求1所述的移动通信设备，是一个码分多址移动电话。
3、如权利要求2所述的移动通信设备，具有大于80dB的发射功率范围。
4、如权利要求3所述的移动通信设备，其中，功率放大器提供大约30dB的增益，阈值基本上低于最大发射功率值30dB。
5、如权利要求1所述的移动通信设备，其中，功率放大器提供增益G，所述阈值在最大发射功率值以下不到GdB。
6、如权利要求1所述的移动通信设备，进一步包括一个功率传感器，适合于感测所接收信号的功率电平，并当所感测的功率电平低于预定的值时输出控制信号以打开功率放大器以及当所感测的功率电平高于预定的电平时输出控制信号以关闭功率放大器。
7、如权利要求1所述的移动通信设备，进一步包括一个耦合器，适合于在功率放大器的一个输出端感测功率电平，并当所感测的功率低于一个值时关闭功率放大器，当所感测的功率高于一个值时打开功率放大器。
8、移动通信设备的一个发射部分，包括具有用于要发射信号的一个输入和第一和第二输出的分支设备、用于把第一天线连接到所述分支设备的第一输出的装置、连接到分支设备的第二输出的功率放大器、用于把第二天线连接到功率放大器的一个输出的装置、以及用于打开功率放大器以便以高于阈值的电平发射信号以及关闭功率放大器以便以低于阈值的电平发射信号的装置。
9、移动通信设备的一个前端，包括权利要求8中所述的发射部分和一个接收器部分，接收器部分包括一个混频器、用于把接收器天线连接到混频器的装置、以及用于提供信号以向下转换所接收信号和向上转换信号用于发射的本地振荡器。
10、包括权利要求9中所述前端的移动通信设备。
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