DE102016118071A1

DE102016118071A1 - Hochfrequenz-Vorrichtung mit integrierter Antennensteuerung und verbundene Verfahren

Info

Publication number: DE102016118071A1
Application number: DE102016118071.8A
Authority: DE
Inventors: John M. Khoury; Abdulkerim L. Coban; Ramin Khoini-Poorfard; Mustafa H. Koroglu
Original assignee: Silicon Laboratories Inc
Current assignee: Silicon Laboratories Inc
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-03-30
Also published as: CN106559099A; US20170093032A1

Abstract

Eine Vorrichtung beinhaltet eine integrierte Schaltung (IC – integrated circuit), welche eine Hochfrequenz(HF)-Schaltung zum Verarbeiten von HF-Signalen beinhaltet, und einen Balun, der einen ersten und einen zweiten Anschluss aufweist. Ein erste und ein zweiter Schalter sind mit dem zweiten Anschluss des Baluns verbunden. Der erste Anschluss des Baluns ist mit der HF-Schaltung verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen Hochfrequenz(HF)-Vorrichtungen und -Verfahren. Insbesondere betrifft die Offenbarung HF-Vorrichtungen mit integrierter Antennensteuerung und verbundene Verfahren.
Allgemeiner Stand der Technik
Mit der zunehmenden Verbreitung drahtloser Technologie, wie z. B. Wi-Fi, Bluetooth und mobile oder drahtlose IoT(Internet der Dinge)-Geräte, werden HF-Schaltungen in immer mehr Geräte oder Systeme integriert, wie z. B. Empfänger und/oder Sender. Um die Kosten, die Größe und die Materialliste zu verringern und um die Zuverlässigkeit derartiger Geräte oder Systeme zu erhöhen, wurden verschiedene Schaltungen oder Funktionen in integrierte Schaltungen (ICs – integrated circuits) integriert. Zum Beispiel weisen ICs typischerweise Empfänger- und/oder Senderschaltungen auf.
Bei einem Funkempfänger (oder -sender) kann das Vorhandensein von zwei Empfangs-(oder Sende-)Antennen den Empfang (oder das Senden) verbessern. In einer Form kann ein Diversitätsempfänger eine Antenne aus einer Gruppe von Antennen, zum Beispiel zwei Antennen, basierend auf einem vorbestimmten Kriterium auswählen. Bei typischen Implementierungen der Antennendiversität wird ein Off-Chip(nicht integriert)-Antennenumschalter und/oder ein Frontend-Modul (FEM) durch die Funk-IC gesteuert.
Die Beschreibung in diesem Abschnitt und jegliche entsprechende Figur(en) sind als Hintergrundinformationsmaterialien enthalten. Die Materialien in diesem Abschnitt sollen nicht als eine Anerkennung dessen angesehen werden, dass derartige Materialien einen Stand der Technik für die vorliegende Patentanmeldung darstellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Vielzahl von Vorrichtungen und verbundenen Verfahren werden gemäß beispielhafter Ausführungsformen in Betracht gezogen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist eine Vorrichtung eine integrierte Schaltung (IC) auf. Die IC beinhaltet eine Hochfrequenz(HF)-Schaltung zum Verarbeiten von HF-Signalen und einen Balun, der einen ersten und einen zweiten Anschluss aufweist. Ein erster und ein zweiter Schalter sind mit dem zweiten Anschluss des Baluns verbunden. Der erste Anschluss des Baluns ist mit der HF-Schaltung verbunden.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform weist eine Vorrichtung eine erste und eine zweite Antenne und eine IC auf. Die IC beinhaltet eine HF-Schaltung zum Verarbeiten von HF-Signalen und einen Balun, der mit der HF-Schaltung verbunden ist. Die IC beinhaltet ferner einen ersten und einen zweiten integrierten Schalter, die mit dem Balun verbunden sind. Der erste und der zweiten integrierte Schalter sind ferner mit der ersten und der zweiten Antenne verbunden, um das Auswählen entweder der ersten oder der zweiten Antenne zu gestatten.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zur Verwendung einer ersten und einer zweiten Antenne in einer HF-Vorrichtung offenbart. Die HF-Vorrichtung weist eine IC auf, in welche (a) HF-Schaltungen zum Verarbeiten von HF-Signalen, (b) ein Balun mit einem ersten und einem zweiten Knoten und (c) ein erster und ein zweiter Schalter, die mit dem ersten und dem zweiten Knoten des Baluns verbunden sind, integriert sind. Das Verfahren beinhaltet das Steuern des ersten Schalters zum Erden des ersten Knotens des Baluns, damit die HF-Schaltungen die zweite Antenne verwenden. Das Verfahren beinhaltet das Steuern des zweiten Schalters zum Erden des zweiten Knotens des Baluns, damit die HF-Schaltungen die erste Antenne verwenden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen lediglich beispielhaft Ausführungsformen und sollen daher nicht als den Umfang der Anmeldung oder der Ansprüche einschränkend angesehen werden. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass sich die offenbarten Konzepte auch für andere gleichermaßen effektive Ausführungsformen anbieten. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezeichnungsziffern, die in mehr als einer Zeichnung verwendet werden, die gleiche, eine ähnliche oder eine äquivalente Funktionalität, Komponenten oder Blöcke.
1 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
2 stellt eine Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform dar.
3 zeigt eine Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform.
4 stellt eine Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform dar.
5 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform.
6 stellt eine Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform dar.
7 veranschaulicht einen ersten Schalter zur Verwendung in Vorrichtungen gemäß beispielhafter Ausführungsformen.
8 zeigt einen zweiten Schalter zur Verwendung in Vorrichtungen gemäß beispielhafter Ausführungsformen.
9 stellt eine Schaltungsanordnung für einen Schalter zur Verwendung in Vorrichtungen gemäß beispielhafter Ausführungsformen dar.
10 veranschaulicht eine andere Schaltungsanordnung für einen Schalter zur Verwendung in Vorrichtungen gemäß beispielhafter Ausführungsformen.
Detaillierte Beschreibung
Die offenbarten Konzepte betreffen im Allgemeinen HF-Vorrichtungen. Spezifischer betreffen die offenbarten Konzepte HF-Vorrichtungen mit integrierter Antennensteuerung und verbundene Verfahren. In beispielhaften Ausführungsformen weist eine IC integrierte Steuerschaltungen, Antennenschnittstellenschaltungen und/oder Schalter, die mit zwei oder mehr Antennen in einem Antennendiversitätsschema verbunden sind, darin auf.
Bei einem Funkempfänger (und/oder -sender) kann das Vorhandensein von zwei Empfangs-(und/oder Sende-)Antennen den Empfang (und/oder das Senden) verbessern. In typischen Implementierungen von Antennendiversität wird ein Off-Chip-Antennenumschalter und/oder Frontend-Modul (FEM) durch einen Controller gesteuert.
Der Controller kann sich in der gleichen IC wie die HF-Schaltungen befinden. Zum Beispiel kann (können) ein (oder mehrere) Universal-Eingang/Ausgang (GPIO – generalpurpose input/output) an der IC zum Steuern des (der) Antennendiversitätsschalter(s) aus der Funk-IC verwendet werden.
Die Antennendiversitätsimplementierungen gemäß beispielhafter Ausführungsformen eliminieren das/die externe/n FEM oder Schalter. Spezifischer sind in beispielhaften Ausführungsformen die Antennenauswahlumschaltung und die zugehörige Steuerung in der gleichen IC integriert, welche die HF-Schaltungen (Empfangs- und/oder Sendeschaltungen) beinhaltet.
Verschiedene Ausführungsformen gemäß der Offenbarung sehen eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Ansätzen vor. Zum Beispiel eliminiert das Integrieren der Steuerschaltungen, Antennenschnittstellenschaltungen und/oder Schalter in die IC die Verwendung von Off-Chip-Schaltungen oder -Komponenten. Ferner resultiert die Eliminierung der Off-Chip-Schaltungen oder -Komponenten in der Einsparung eines oder mehrerer Gehäuse-Pins der IC (der/die normalerweise zur Steuerung von Off-Chip-Schaltungen/-Komponenten verwendet werden würde/n). Außerdem reduziert eine Verringerung der Zahl und Größe der Komponenten aufgrund der erhöhten Integration die Gesamtgröße, -kosten und -materialliste für die Schaltung, den Block, das Subsystem oder das System, in welcher/m sich die/das HF-Schaltung oder -Gerät befindet.
1 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 100 für eine Antennensteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Schaltungsanordnung 100 beinhaltet die IC 105, die Antenne 110 und die Antenne 115. Die IC 105 beinhaltet den Schalter 120, den Schalter 125, den Balun 130, den Controller 135 und die HF-Schaltungen 140. Die HF-Schaltungen 140 beinhalten die Empfangsschaltungen (gekennzeichnet als „RX-Schaltungen”) 145 und/oder die Sendeschaltungen (gekennzeichnet als „TX-Schaltungen”) 150.
Es sei darauf hingewiesen, dass 1 ein Blockdiagramm der Schaltungsanordnung 100 zeigt und dass, wie gewünscht, auch andere Blöcke von Schaltungen enthalten sein können. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 100 in einigen Ausführungsformen Stromversorgungs- oder -richterschaltungen, Steuerschaltungen und dergleichen aufweisen, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird.
Wie angegeben, werden in einigen Ausführungsformen die Empfangsschaltungen 145 zum Empfangen und Verarbeiten von HF-Signalen über eine der Antennen 110 und 115 verwendet. Bei Verwendung in beispielhaften Ausführungsformen können die Empfangsschaltungen 145 eine Vielzahl von Schaltungen beinhalten, wie z. B. Abwärtswandler, Analog/Digital-Wandler (ADCs – analog-to-digital converters), Digital-Analog-Wandler (DACs – digital-to-analog converters), Decoder, Demodulatoren, Fehlerkorrekturschaltungen, Verstärker (einschließlich rauscharmer Verstärker (LNAs – low-noise amplifiers)), Signalquellen (wie z. B. Frequenzsynthesizer) und dergleichen, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird. Die Wahl der in den Empfangsschaltungen 145 enthaltenen oder verwendeten Schaltungen ist abhängig von Faktoren wie z. B. Design- und Leistungsspezifikationen, Verwendungszweck, Kosten- und Leistungszielen usw., wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird.
Wie angegeben, werden in einigen Ausführungsformen die Sendeschaltungen 150 zum Verarbeiten und Senden von HF-Signalen über eine der Antennen 110 und 115 verwendet. Bei Verwendung in beispielhaften Ausführungsformen können die Sendeschaltungen 150 eine Vielzahl von Schaltungen beinhalten, wie z. B. Aufwärtswandler, Analog/Digital-Wandler (ADCs – analog-to-digital converters), Digital-Analog-Wandler (DACs – digital-to-analog converters), Encoder, Modulatoren, Verstärker (einschließlich Leistungsverstärker (PAs – power amplifiers)), Signalquellen (wie z. B. Frequenzsynthesizer) und dergleichen, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird. Die Wahl der in den Sendeschaltungen 150 enthaltenen oder verwendeten Schaltungen ist abhängig von Faktoren wie z. B. Design- und Leistungsspezifikationen, Verwendungszweck, Kosten- und Leistungszielen usw., wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird.
Die Empfangsschaltungen 145 und/oder die Sendeschaltungen 150 sind über den Balun 130 mit der Antenne 110 und der Antenne 115 verbunden. Spezifisch sind die Empfangsschaltungen 145 und/oder die Sendeschaltungen 150 mit einem Anschluss des Baluns 130 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Baluns 130 ist mit der Antenne 110 und der Antenne 115 verbunden. Der zweite Anschluss des Baluns 130 ist auch mit dem Schalter 120 und dem Schalter 125 verbunden.
Spezifischer ist ein Knoten des zweiten Anschlusses des Baluns 130 mit der Antenne 110 und dem Schalter 120 verbunden. Der Schalter 120 blockiert, wenn er geschlossen ist, die Antenne 110 oder, anders ausgedrückt, veranlasst einen Erdschluss des Signals zu/von der Antenne 110. Wenn er jedoch offen ist, gestattet der Schalter 120 dem Signal zu/von der Antenne 110 das Verbinden mit den Empfangsschaltungen 145 und/oder den Sendeschaltungen 150. So wird, wenn die Empfangsschaltungen 145 verwendet werden, das Signal von der Antenne 110 über den Balun 130 an die Empfangsschaltungen 145 bereitgestellt. Wenn die Sendeschaltungen 150 verwendet werden, wird das Signal von den Sendeschaltungen 150 über den Balun 130 an die Antenne 110 bereitgestellt.
Ähnlich ist ein weiterer Knoten des zweiten Anschlusses des Baluns 130 mit der Antenne 115 und dem Schalter 125 verbunden. Wenn er geschlossen ist, blockiert der Schalter 125 die Antenne 115. Oder anders ausgedrückt, wenn er geschlossen ist, veranlasst der Schalter 125 einen Erdschluss des Signals zu/von der Antenne 115. Andererseits gestattet der Schalter 125, wenn er offen ist, dem Signal zu/von der Antenne 115 das Verbinden mit den Empfangsschaltungen 145 und/oder den Sendeschaltungen 150. Wenn die Empfangsschaltungen 145 verwendet werden, wird das Signal von der Antenne 115 über den Balun 130 an die Empfangsschaltungen 145 bereitgestellt. Wenn die Sendeschaltungen 150 verwendet werden, wird das Signal von den Sendeschaltungen 150 über den Balun 130 an die Antenne 115 bereitgestellt.
Ein Controller 135 steuert den Betrieb des Schalters 120 und des Schalters 125. Spezifischer öffnet und schließt der Controller 135 den Schalter 120 und den Schalter 125 zum Auswählen der Antenne 110 oder der Antenne 115 zum Empfangen oder Senden von HF-Signalen (d. h. durch Verwendung der Empfangsschaltungen 145 bzw. der Sendeschaltungen 150 in den HF-Schaltungen 140).
Zum Beispiel soll angenommen werden, dass HF-Signale über die Antenne 110 empfangen werden sollen. Der Controller 135 veranlasst das Öffnen des Schalters 120 und das Schließen des Schalters 125. Wie angegeben, blockiert der Schalter 125, wenn er geschlossen ist, die Antenne 115, d. h. veranlasst einen Erdschluss des Signals von der Antenne 115. Aufgrund dessen wird das HF-Signal von der Antenne 110 über den Balun 130 an die HF-Schaltungen 140 (spezifischer die Empfangsschaltungen 145) bereitgestellt.
Als ein weiteres Beispiel kann ein ähnliches Szenario zum Senden von HF-Signalen von der Antenne 110 verwendet werden. In dieser Situation veranlasst der Controller 135 das Öffnen des Schalters 120 und das Schließen des Schalters 125. Wenn er geschlossen ist, blockiert der Schalter 125 die Antenne 115, d. h. er veranlasst einen Erdschluss des Signals, das ansonsten die Antenne 115 erreichen würde. Aufgrund dessen wird das HF-Signal von den HF-Schaltungen 140 (spezifischer von den Sendeschaltungen 150) über den Balun 130 an die Antenne 110 bereitgestellt.
Umgekehrt kann der Controller 135 den Schalter 110 und den Schalter 115 auf eine ähnliche Weise steuern, um die Antenne 115 anstelle der Antenne 110 zu verwenden. Zum Beispiel soll angenommen werden, dass HF-Signale über die Antenne 115 empfangen werden sollen. Um dieses Ziel zu erreichen, veranlasst der Controller 135 das Öffnen des Schalters 125 und das Schließen des Schalters 120. Wie angegeben, blockiert der Schalter 120, wenn er geschlossen ist, die Antenne 110, d. h. er veranlasst einen Erdschluss des Signals von der Antenne 110. Folglich wird das HF-Signal von der Antenne 115 über den Balun 130 an die HF-Schaltungen 140 (spezifischer an die Empfangsschaltungen 145) bereitgestellt.
Als ein weiteres Beispiel soll angenommen werden, dass HF-Signale von der Antenne 115 gesendet werden sollen. Dazu veranlasst der Controller 135 das Öffnen des Schalters 125 und das Schließen des Schalters 120. Durch das Schließen des Schalters 120 blockiert dieser die Antenne 110, d. h. er veranlasst einen Erdschluss des Signals, das ansonsten die Antenne 110 erreichen würde. Aufgrund dessen wird das HF-Signal von den HF-Schaltungen 140 (spezifischer von den Sendeschaltungen 150) über den Balun 130 an die Antenne 115 bereitgestellt.
So gestattet die Verwendung des Schalters 120 und des Schalters 125 den Erdschluss eines Antennenpfades, was einer nicht ausgewählten Antenne entspricht, wie oben beschrieben. Dadurch wird gestattet, dass der Antennenpfad, welcher der ausgewählten Antenne entspricht, aktiviert wird und dass die ausgewählte Antenne wie gewünscht für Empfang oder Senden zur Verfügung steht. Ferner sei darauf hingewiesen, dass der aktive oder ausgewählte Antennenpfad nicht durch irgendwelche Schalter verläuft, wodurch eine höhere Linearität und geringeres Rauschen im Vergleich zu dem Fall, in welchem Schalter (z. B. extern zur IC 105) zum Verbinden oder Trennen der Antennen von der IC 105 verwendet werden, bereitgestellt wird.
Im Allgemeinen kann, wie gewünscht, eine Vielzahl von Balun-Konfigurationen verwendet werden. Die Auswahl der Art und der Konfiguration des Baluns ist abhängig von einer Vielzahl von Faktoren, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird. Zu derartigen Faktoren zählen Leistungs- und Designüberlegungen für die IC 105, Kosten, IC-Formbereich, verfügbare Fertigungstechnologie, Designfreundlichkeit, Herstellung und/oder Tests usw.
Es sei darauf hingewiesen, dass der erste Anschluss des Baluns 130 in einer symmetrischen Konfiguration mit den HF-Schaltungen 150 verbunden ist. Umgekehrt ist der zweite Anschluss des Baluns 130 in einer unsymmetrischen Konfiguration mit der Antenne 110 oder der Antenne 115 verbunden. Spezifischer ist zum Auswählen entweder der Antenne 110 oder der Antenne 115 zum Empfangen der HF-Signale oder zum Senden der HF-Signale einer der Schalter 120 und 125 geöffnet und der jeweils andere der Schalter 120 und 125 ist geschlossen. Aufgrund dessen ist der zweite Anschluss des Baluns 130 in einer unsymmetrischen Konfiguration mit der ausgewählten Antenne verbunden.
In einigen Ausführungsformen weist der Balun 130 einen Transformator auf. In einem solchen Szenario sind die Empfangsschaltungen 145 und/oder die Sendeschaltungen 150 mit einer Wicklung oder Seite des Transformators, zum Beispiel der Primärseite oder Primärwicklung, verbunden. Ähnlich sind die Antenne 110, die Antenne 115, der Schalter 120 und der Schalter 125 mit der anderen Wicklung oder Seite des Transformators, in diesem Beispiel die Sekundärseite oder Sekundärwicklung, verbunden. Praktisch stellt der Balun in dem beschriebenen Beispiel ein Zwei-Anschluss-Netzwerk dar, wobei die Primär- und Sekundärseite oder -wicklung des Transformators dem ersten bzw. dem zweiten Anschluss des Zwei-Anschluss-Netzwerks entspricht.
Es sei darauf hingewiesen, dass in einigen Ausführungsformen anstelle der Verwendung eines transformatorbasierten Baluns 130, wie in 1 gezeigt, multiple Anpassungsnetzwerke, wie z. B. Spule-Kondensator(LC)-Netzwerke, in die IC 105 integriert sein und verwendet werden können. Die Anpassungsnetzwerke würden in solchen Ausführungsformen die HF-Schaltungen 140 mit der Antenne 110 und der Antenne 115 verbinden. Durch das Aktivieren der Empfangsschaltungen 145 oder der Sendeschaltungen 150 können die HF-Schaltungen HF-Signale über die Anpassungsnetzwerke empfangen bzw. senden.
Wie oben angegeben, kann durch die Verwendung des Controllers 135 die Antenne 110 oder die Antenne 115 für den/die HF-Signalempfang oder -sendung als Teil eines Antennendiversitätsschemas verwendet werden. In beispielhaften Ausführungsformen kann die Auswahl der Antenne 110 oder der Antenne 115 durch den Controller 135 auf verschiedene Weise erfolgen.
Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen, während des Einschaltens oder der Konfiguration der IC 105, der Controller 135 angewiesen oder programmiert oder konfiguriert werden, die Antenne 110 oder die Antenne 115 zu verwenden. Als ein weiteres Beispiel, alternativ oder zusätzlich dazu, kann der Controller 135 angewiesen oder programmiert oder konfiguriert werden, die Antenne 110 oder die Antenne 115 während der Verwendung der IC 105 zu verwenden, zum Beispiel als Reaktion auf Anweisungen durch einen Benutzer der IC 105 oder eines/r anderen Blockes oder Schaltung oder Subsystems in einem System oder einer Vorrichtung, welche/s die IC 105 verwendet oder beinhaltet.
Als ein weiteres Beispiel kann der Controller 135 die Antenne 110 oder die Antenne 115 dynamisch während des Betriebes der IC 105 basierend auf einem oder mehreren Kriterien auswählen. Die ausgewählte Antenne kann, wie gewünscht, zum Empfangen der HF-Signale, zum Senden der HF-Signale oder für beides verwendet werden.
Ein Beispiel von Antennenauswahlkriterien kann die Signalstärke beinhalten. Spezifischer können die Empfängerschaltungen 145 ein HF-Signal mittels der Antenne 110 und auch mittels der Antenne 115 empfangen. Die Stärke (Level, Leistung, RSSI (Received Signal Strength Indication) usw.) des empfangenen HF-Signals bei Verwendung der Antenne 110 kann mit der Stärke des empfangenen HF-Signal bei Verwendung der Antenne 115 verglichen werden. Die Antenne, die dem stärkeren empfangenen HF-Signal entspricht, kann dann ausgewählt und für den weiteren HF-Signalempfang verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann die ausgewählte Antenne, wie gewünscht, auch für die HF-Signalübertragung verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können, wie gewünscht, ein oder mehrere unterschiedliche oder zusätzliche Kriterien zum Auswählen einer Antenne für die HF-Signalübertragung verwendet werden.
Zum Beispiel kann eine Antenne ausgewählt und ein HF-Signal mittels dieser Antenne gesendet werden. Es kann eine Beurteilung der Stärke eines empfangenen Signals, das dem gesendeten Signal entspricht, vorgenommen werden (z. B. durch einen Fernempfänger). Dieser Vorgang kann durch Auswahl und Verwendung der anderen Antenne wiederholt werden. In Abhängigkeit davon, welches der empfangenen Signale, die der Antenne 110 und der Antenne 115 entsprechen, stärker ist, kann die Antenne 110 oder die Antenne 115 für eine zusätzliche HF-Signalübertragung verwendet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass 1 ein verallgemeinertes Blockdiagramm einer Vorrichtung zeigt, die sowohl I-IF-Signalempfangs- als auch HF-Signalsendefähigkeit aufweist. Eine Vielzahl von Alternativen ist möglich und in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen eine HF-Signalempfangsfähigkeit, jedoch keine HF-Signalsendefähigkeit wünschenswert sein. In derartigen Ausführungsformen können die Sendeschaltungen 150 weggelassen sein, und die Empfangsschaltungen 145 können für den HF-Signalempfang verwendet werden.
Als ein weiteres Beispiel kann in einigen Ausführungsformen eine HF-Signalsendefähigkeit, jedoch keine HF-Signalempfangsfähigkeit wünschenswert sein. In derartigen Ausführungsformen können die Empfangsschaltungen 145 weggelassen sein, und die Sendeschaltungen 150 können für die HF-Signalübertragung verwendet werden.
Egal ob die IC 105 eine HF-Empfangsfähigkeit, eine HF-Sendefähigkeit oder beide aufweist, können die Antennensteuerungsschaltungen, die den Schalter 120 und den Schalter 125 aufweisen, vorteilhaft eingesetzt werden, wie beschrieben. Ähnliche Überlegungen und Anmerkungen gelten für die Schaltungsanordnungen in 2–6.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft die Verwendung von Anpassungsnetzwerken, gelegentlich Impedanzanpassungsnetzwerke genannt, mit Antennensteuerungsschaltungen. Die Anpassungsnetzwerke stellen einen Mechanismus zum miteinander Verbinden von Schaltungen oder Blöcken von Schaltungen, die sonst Impedanz-Fehlanpassungen aufweisen könnten, bereit.
Zum Beispiel könnte eine Antenne eine gegebene charakteristische Impedanz, zum Beispiel Z_ant, aufweisen, wohingegen die HF-Schaltungen 140 (egal ob die Empfangsschaltungen 145 oder die Sendeschaltungen 150 oder beide) eine charakteristische Impedanz Z_HF, mit einem komplexen Konjugat Z_HF*, aufweisen könnten. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird, sollte zum Erreichen einer maximalen Leistungsübertragung zu/von einer solchen Antenne zu/von den HF-Schaltungen (bei Funkfrequenzen versuchen Designer häufig, den Leistungsverlust zu verringern und die Leistungsübertragung zu maximieren) die folgende Beziehung erfüllt werden: Z_ant = Z_HF*.
Falls, aufgrund ihres Designs oder ihrer Eigenschaften, die Antenne und die HF-Schaltungen 140 unterschiedliche charakteristische Impedanzen aufweisen, d. h. Z_ant ≠ Z_HF*, können ein oder mehrere Anpassungsnetzwerke verwendet werden, um Z_ant an Z_HF* anzupassen. Die Anpassungsnetzwerke sind typischerweise zwischen die Geräte oder Schaltungen geschaltet (oder mit den Geräten oder Schaltungen verbunden), die unterschiedliche Impedanzen aufweisen, wie z. B. die Antenne und die HF-Schaltungen 140 im obigen Beispiel.
2 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 200 für die Antennensteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Schaltungsanordnung 200 funktioniert in einer ähnlichen Art und Weise wie die Schaltungsanordnung 100 (siehe 1), außer der Hinzufügung mehrerer Anpassungsnetzwerke (und der expliziten Veranschaulichung des PA 215 und des LNA 205).
Spezifischer weist, bezugnehmend auf 2, die Schaltungsanordnung 200 die LC-Anpassungs- und Oberwellenfilternetzwerke 225 und 235 auf. Die LC-Anpassungs- und Oberwellenfilternetzwerke 225 und 235 sind zwischen die Antenne 110 und den Balun 130 geschaltet. Die LC-Anpassungs- und Oberwellenfilternetzwerke 225 und 235 stellen eine Impedanzanpassung zwischen der Antenne 110 und dem Balun 130 bereit. Außerdem können die LC-Anpassungs- und Oberwellenfilternetzwerke 225 und 235 das Filter von Oberwellensignalen (oder anderer störender oder unerwünschter Signale) in dem Signalpfad zwischen der Antenne 110 und dem Balun 130 bereitstellen.
Ähnlich sind die LC-Anpassungs- und Oberwellenfilternetzwerke 230 und 240 zwischen die Antenne 115 und den Balun 130 geschaltet. Die LC-Anpassungs- und Oberwellenfilternetzwerke 230 und 240 stellen eine Impedanzanpassung zwischen der Antenne 115 und dem Balun 130 bereit. Außerdem können die LC-Anpassungs- und Oberwellenfilternetzwerke 230 und 240 das Filter von Oberwellensignalen (oder anderer störender oder unerwünschter Signale) in dem Signalpfad zwischen der Antenne 115 und dem Balun 130 bereitstellen.
Die Schaltungsanordnung 200 beinhaltet ferner das Anpassungsnetzwerk 220. Das Anpassungsnetzwerk 220 ist mit dem PA 215 und dem Balun 130 verbunden und stellt eine Impedanzanpassung zwischen ihnen bereit. Die Sendeschaltungen 150 treiben den PA 215 während des Sendemodus der Vorrichtung in 2 an.
Außerdem beinhaltet die Schaltungsanordnung 200 das Anpassungsnetzwerk 210. Das Anpassungsnetzwerk 210 ist zwischen den Balun 130 und den LNA 205 geschaltet und stellt eine Impedanzanpassung zwischen ihnen bereit. Der LNA 205 verstärkt das HF-Signal, das vom Balun 130 empfangen wird, und stellt das verstärkte HF-Signal während des Empfangsmodus der Vorrichtung in 2 an die Empfangsschaltungen 145 bereit.
3 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 300 für die Antennensteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Schaltungsanordnung 300 ist ähnlich der Schaltungsanordnung 200 in 2 und funktioniert auf ähnliche Art und Weise. Bezugnehmend auf 3 zeigt die Schaltungsanordnung 300 Beispiele einiger der Anpassungsnetzwerke, die zum Bereitstellen einer Impedanzanpassung zwischen verschiedenen Schaltungselementen oder -blöcken in der Vorrichtung, welche die IC 105 beinhaltet, verwendet werden.
Spezifischer weist, in der in 3 gezeigten Ausführungsform, der LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 235 die Spule 235A und den Kondensator 235B auf. Ähnlich weist der LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 240 die Spule 240A und den Kondensator 240B auf.
Der Kondensator 305 wird als ein weiterer Teil des Anpassungsnetzwerks verwendet. Der Kondensator 305 ist über den zweiten Anschluss des Baluns 130 hinweg angeschlossen. Zusammen mit dem LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 235 und dem LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 240 stellt der Kondensator 305 eine Impedanzanpassung zwischen den Antennen 110 und 115 und dem Balun 130 bereit.
Es sei darauf hingewiesen, dass der PA 215 in 3 mehrere PA-Sätze oder PA-Schaltungen 215A–215C aufweist. Die PA-Sätze 215A–215C können Schaltungen für einzelne PAs aufweisen. In Abhängigkeit von Faktoren wie z. B. einer gewünschten Sendeleistung (oder Reichweite), Betriebsfrequenz oder -band und dergleichen können ein oder mehrere der PA-Sätze 215A–215C aktiviert sein und zum Antreiben einer ausgewählten der Antennen 110–115 verwendet werden.
Die Schaltungsanordnung 300 zeigt die drei PA-Sätze 215A, 215B und 215C. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird, kann jedoch auch eine andere Zahl von PA-Sätzen verwendet werden, in Abhängigkeit von Faktoren wie z. B. einem gewünschten Leistungsniveau, Design- und Leistungsspezifikationen, verfügbarer Technologie usw.
Die Schaltungsanordnung 300 zeigt die Empfangspfadschaltungen (gekennzeichnet als „RX-Pfad-Schaltungen”) 310, welche die Empfangsschaltungen 145 und die RSSI-Schaltung 315 beinhalten. Die RSSI-Schaltung 315 bestimmt eine Signalstärke des HF-Signals, das über eine ausgewählte der Antennen 110–115 durch die Empfangsschaltungen 145 empfangen wird. Die RSSI-Schaltung 315 stellt dem Controller 135 eine Angabe der empfangenen Signalstärke zur Verfügung. Der Controller 135 kann die Information oder Angabe der empfangenen Signalstärke als ein Kriterium bei der Auswahl einer der Antennen 110–115 durch Verwendung der Schalter 120–125, wie oben im Einzelnen beschrieben, verwenden.
Wie oben angegeben, arbeiten die HF-Schaltungen 140 in 1 (und die Empfangsschaltungen 145 und die TX-Schaltungen 150 in 2) in symmetrischer Art und Weise. Der Balun 130 stellt eine Schnittstelle zwischen den HF-Schaltungen 140 (oder den Empfangsschaltungen 145 und den TX-Schaltungen 150) und unsymmetrischen (oder einseitigen) Schaltungen, wie z. B. die Antenne 110 und die Antenne 1 15, bereit.
Ein Aspekt der Offenbarung betrifft das Bereitstellen einer integrierten Antennensteuerung, bei welcher ein oder mehrere Blöcke von Schaltungen in den HF-Schaltungen 140 nicht symmetrisch arbeiten. 4 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 400 für die Antennensteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bei welcher die LNA-Schaltungen 205A und 205B nicht symmetrisch arbeiten, d. h. nicht die symmetrisch-unsymmetrisch Schnittstellenfunktionalität des Baluns 130 verwenden.
Spezifischer verwendet der Empfangspfad der in 4 gezeigten Vorrichtung nicht die symmetrisch-unsymmetrisch Schnittstellenfunktionalität des Baluns 130. Um diesem Szenario Rechnung zu tragen, werden zwei LNAs, 205A–205B, anstelle des LNA 205 in 2 verwendet. Wieder Bezug nehmend auf 4, werden die beiden LC-Anpassungsnetzwerke 210A–210B verwendet (anstelle des Anpassungsnetzwerks 210 in 2).
Die LNAs 205A und 205B können selektiv betrieben werden, in Abhängigkeit davon, welche der Antennen 110–115 verwendet wird. Spezifischer kann, wenn die Antenne 110 ausgewählt und verwendet wird (durch das Schließen des Schalters 125 und das Öffnen des Schalters 120), der LNA 205A zum Empfangen und Verstärken des HF-Signals, das die Antenne 110 bereitstellt, betrieben werden. Der LNA 205B kann wie gewünscht abgeschaltet werden (z. B. durch Verwendung von Vorspannschaltungen oder eines Schalters (nicht gezeigt)), um den Stromverbrauch der IC 105 zu verringern.
Umgekehrt kann, wenn die Antenne 115 ausgewählt und verwendet wird (durch das Schließen des Schalters 120 und das Öffnen des Schalters 125), der LNA 205B zum Empfangen und Verstärken des HF-Signals von der Antenne 115 betrieben werden. Der LNA 205A kann jedoch wie gewünscht abgeschaltet werden (z. B. durch Verwendung von Vorspannschaltungen oder eines Schalters (nicht gezeigt)), um den Stromverbrauch der IC 105 zu verringern.
Ferner verwendet die Schaltungsanordnung 400 einen Multiplexer (MUX) 405, um die ausgegebenen Signale von den LNAs 205A–205B zu den Empfangsschaltungen 145 zu leiten. Spezifischer leitet, als Reaktion auf ein Steuersignal von dem Controller 135, der MUX 405 selektiv entweder das ausgegebene Signal des LNA 205A oder das ausgegebene Signal des LNA 205B zu den Empfangsschaltungen 145. Die Empfangsschaltungen 145 verarbeiten das empfangene HF-Signal (vom LNA 205A oder vom LNA 205B), wie oben diskutiert.
Obwohl die Schaltungsanordnung 400 die Situation veranschaulicht, in welcher der Empfangspfad der Vorrichtung in 4 die symmetrisch-unsymmetrisch Schnittstellenfunktionalität des Baluns 130 nicht verwendet, sind auch andere Anordnungen möglich, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird. Zum Beispiel verwendet in einigen Ausführungsformen der Sendepfad der IC 105 möglicherweise nicht die symmetrisch-unsymmetrisch Schnittstellenfunktionalität des Baluns 130. In dieser Situation können zwei PAs (anstelle des PA 215) und, falls gewünscht, zwei Anpassungsnetzwerke (anstelle des Anpassungsnetzwerks 220) verwendet werden. Ferner kann ein Schalt- oder Routingmechanismus, ähnlich dem MUX 405, verwendet werden, um das Sendesignal von den Sendeschaltungen 150 zu den entsprechenden Eingängen der beiden PAs zu leiten.
5 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 500 für die Antennensteuerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Schaltungsanordnung 500 ist ähnlich der Schaltungsanordnung 400 in 4 und arbeitet in einer ähnlichen Art und Weise. Bezugnehmend auf 5 zeigt die Schaltungsanordnung 500 Beispiele einiger der Anpassungsnetzwerke, die zum Bereitstellen der Impedanzanpassung zwischen verschiedenen Schaltungselementen oder -blöcken in der Vorrichtung, welche die IC 105 beinhaltet, verwendet werden.
Spezifischer beinhaltet in der in 5 gezeigten Ausführungsform der LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 235 die Spule 235A und den Kondensator 235B. Ähnlich beinhaltet der LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 240 die Spule 240A und den Kondensator 240B.
Der Kondensator 305 wird als ein weiteres Anpassungsnetzwerk verwendet. Der Kondensator 305 ist über den zweiten Anschluss des Baluns 130 angeschlossen. Zusammen mit dem LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 235 und dem LC-Anpassungs- und Oberwellenfilter 240 sorgt der Kondensator 305 für die Impedanzanpassung zwischen den Antennen 110–115 und dem Balun 130.
Ferner ist das LC-Anpassungsnetzwerk 210A (siehe 4) in der Schaltungsanordnung 500 als die Spule 205A1 und der Kondensator 205A2 implementiert. Der Widerstand 205A3 kann zum Abstimmen des Anpassungsnetzwerks, Bereitstellen variabler Dämpfung und/oder Bereitstellen einer Vorspannung an den LNA 205A verwendet werden. Ähnlich ist das LC-Anpassungsnetzwerk 210B (siehe 4) in der Schaltungsanordnung 500 als die Spule 205B1 und der Kondensator 205B2 implementiert. Der Widerstand 205B3 kann zum Abstimmen des Anpassungsnetzwerks, Bereitstellen variabler Dämpfung und/oder Bereitstellen einer Vorspannung an den LNA 205B verwendet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass, ähnlich dem PA in 3, der PA 215 in 5 mehrere PA-Sätze oder PA-Schaltungen 215A–215C beinhaltet. Die PA-Sätze 215A–215C können Schaltungen für einzelne PAs beinhalten. In Abhängigkeit von Faktoren wie z. B. einer gewünschten Sendeleistung (oder Reichweite), Betriebsfrequenz oder -band und dergleichen können ein oder mehrere der PA-Sätze 215A–215C aktiviert sein und zum Antreiben einer ausgewählten der Antennen 110–115 verwendet werden.
Die Schaltungsanordnung 500 zeigt die drei PA-Sätze 215A, 215B und 215C. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird, kann jedoch auch eine andere Zahl von PA-Sätzen verwendet werden, in Abhängigkeit von Faktoren wie z. B. einem gewünschten Leistungsniveau, Design- und Leistungsspezifikationen, verfügbarer Technologie usw.
Die Schaltungsanordnung 500 zeigt die Empfangspfad-Schaltungen 310, welche die Empfangsschaltungen 145 und die RSSI-Schaltung 315 beinhalten. Die RSSI-Schaltung 315 bestimmt eine Signalstärke des HF-Signals, das durch die Empfangsschaltungen 145 über eine ausgewählte der Antennen 110–115 empfangen wird. Die RSSI-Schaltung 315 stellt eine Angabe der empfangenen Signalstärke an den Controller 135 zur Verfügung. Der Controller 135 kann die Information oder Angabe der empfangenen Signalstärke als ein Kriterium beim Auswählen einer der Antennen 110–115 durch Verwendung der Schalter 120–125 verwendet, wie oben im Einzelnen beschrieben.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft die Verwendung einer integrierten Antennensteuerung mit einer HF-Vorrichtung, die eine Antenne anstelle mehrerer Antennen verwendet. 6 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 600 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform für die Antennensteuerung in einer Vorrichtung mit einer Antenne 110.
Die Schaltungsanordnung 600 beinhaltet die Antenne 110, welche über das FEM 605 mit der IC 105 verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform beinhaltet das FEM 605 den LNA 615 und den PA 610. Die Verwendung des LNA 615 stellt einen Verstärkungsblock näher zu der Antenne 110 (als z. B. bei Verwendung eines LNA in der IC 105) zur Verfügung. Aufgrund dessen verbessert sich die Rauschzahl der Schaltungsanordnung 600 während des Empfangsbetriebsmodus.
Ferner beinhaltet das FEM 605 in der gezeigten Ausführungsform den PA 610. Der PA 610 kann zum Bereitstellen einer höheren Sendeleistung in Situationen verwendet werden, in welchen der Benutzer der Vorrichtung mehr Sendeleistung wünscht, als sie vom PA 215 bereitgestellt wird.
In einigen Ausführungsformen sind der LNA 615 und der PA 610 mit Hilfe von III-VI-Halbleitertechnologien in dem FEM 605 implementiert. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird, können jedoch wie gewünscht auch andere Halbleitertechnologien verwendet werden. Die Wahl der Halbleitertechnologie hängt ab von Faktoren wie der verfügbaren Technologie, den Kosten, gewünschten Leistungsspezifikationen und dergleichen.
Bezugnehmend auf 6 wird das FEM 605 durch die IC 105 zum Schalten zwischen Senden und Empfangen gesteuert. In Abhängigkeit vom Betriebsmodus der HF-Schaltungen verbindet das FEM die Antenne mit den Empfangsschaltungen oder mit den Sendeschaltungen.
Spezifischer sendet der Controller 135 ein Steuersignal über den GPIO-Anschluss 625 (oder einen anderen Anschluss oder Verbindungsmechanismus zwischen der IC 105 und dem FEM 605, wie gewünscht) an das FEM 605. Wenn eine HF-Signalübertragung gewünscht wird, veranlasst der Controller 135 ein Schließen des Schalters 120 und ein Öffnen des Schalters 125. Dadurch werden HF-Signale von dem PA 215 über den Balun 130, das Anpassungsnetzwerk 230 und das Anpassungsnetzwerk 240 zu dem FEM 605 geleitet.
Das Sendesignal wird von der IC 105 (z. B. über das Anpassungsnetzwerk 240) an den PA 610 gesendet. Unter der Kontrolle des Controllers 135 verbindet der Schalter 620 in dem FEM 605 den Ausgang des PA 610 mit der Antenne 110. Folglich werden die HF-Signale über die Antenne 110 gesendet.
Umgekehrt verbindet, wenn ein HF-Signalempfang gewünscht wird, unter der Kontrolle des Controllers 135, der Schalter 620 in dem FEM 605 die Antenne 110 mit dem Eingang des LNA 615. Der Controller 135 veranlasst ferner ein Öffnen des Schalters 120 und ein Schließen des Schalters 125. Dadurch werden HF-Signale von dem LNA 615 über das Anpassungsnetzwerk 235, das Anpassungsnetzwerk 225, den Balun 130 und das Anpassungsnetzwerk 210 zu dem LNA 205 und den Empfangsschaltungen 145 geleitet.
Folglich werden die HF-Signale über die Antenne 110 empfangen und durch die Empfangsschaltungen 145 verarbeitet.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Alternativen für die Schaltungsanordnung 600 möglich ist und in Betracht gezogen wird. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der LNA 615 weggelassen sein, während der PA 610 verwendet wird. Als ein weiteres Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der PA 610 weggelassen sein, während der LNA 615 verwendet wird.
Als noch ein weiteres Beispiel können in einigen Ausführungsformen sowohl der LNA 615 als auch der PA 610 weggelassen sein. In dieser Situation beinhaltet das FEM 605 den Schalter 620, welcher als ein Empfangs-/Sendeschalter für die Schaltungsanordnung 600 dient. Der LNA 205 und der PA 215 können in einer derartigen Anordnung verwendet werden, wie oben im Einzelnen beschrieben.
Einige der beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beinhalten Anpassungsnetzwerke und/oder Oberwellenfilter. Eine Vielzahl von Arten und Konfigurationen von Anpassungsnetzwerken und Oberwellenfiltern kann verwendet werden, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen kapazitive (C) oder induktive (L) Anpassungsnetzwerke und/oder Oberwellenfilter verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel können in einigen Ausführungsformen, Widerstand-Kondensator (RC) oder Widerstand-Spule(RL)-Anpassungsnetzwerke und/oder -Oberwellenfilter verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel können in einigen Ausführungsformen Kondensator-Spule(LC)-Anpasqungsnetzwerke und/oder -Oberwellenfilter verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel können in einigen Ausführungsformen Widerstand-Kondensator-Spule(RLC)-Anpassungsnetzwerke und/oder -Oberwellenfilter verwendet werden.
Ferner können in einigen Ausführungsformen Anpassungsnetzwerke und/oder Oberwellenfilter zwischen zwei Geräte oder Blöcke oder Komponenten geschaltet werden (z. B. in einer Kaskadenkonfiguration). In einigen Ausführungsformen können, anstatt zwischen zwei Geräte oder Blöcke oder Komponenten geschaltet, Anpassungsnetzwerke und/oder Oberwellenfilter mit zwei Knoten des/r gleichen Gerätes, Blocks oder Komponente verbunden werden. In einigen Ausführungsformen können Anpassungsnetzwerke und/oder Oberwellenfilter mit zwei oder mehr Geräten oder Blöcken oder Komponenten parallel geschaltet werden. Andere Konfigurationen sind auch möglich und werden in Betracht gezogen.
Die Wahl der Art und Topologie des Anpassungsnetzwerks und des Oberwellenfilters und die Wahl der Schaltungskonfiguration und -topologie für die Schaltungen und Blöcke, in welchen Anpassungsnetzwerke und Oberwellenfilter enthalten sind, hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Zu derartigen Faktoren zählen Design- und Leistungsspezifikationen (z. B. Impedanzlevel verschiedener Geräte, Komponenten usw.; Frequenzen oder Frequenzbereiche von Interesse), die verfügbare Technologie, IC-Formbereich-Einschränkungen, Stromverbrauch und dergleichen, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird.
Ein Aspekt der Offenbarung betrifft Schaltungen oder Geräte, die zum Implementieren des Schalters 120 und/oder des Schalters 125 verwendet werden können. 7–10 liefern Beispiele derartiger Schaltungen oder Geräte gemäß beispielhafter Ausführungsformen.
7 veranschaulicht einen Schalter 705 zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß beispielhafter Ausführungsformen. Der Schalter 705 stellt einen generischen Schalter dar (z. B. einen Schalter, der in seinem Verhalten und seinen Eigenschaften einem idealen Schalter nahe kommt). Wenn er zum Schließen veranlasst wird (z. B. durch den Controller 135 (nicht gezeigt)), verbindet der Schalter 705 Punkt A mit Punkt B mit einer Nullimpedanz oder einer vernachlässigbaren Impedanz, d. h. er kommt einem idealen Kurzschluss zwischen Punkt A und B nahe.
Der Schalter 705 kann mittels einer Vielzahl von Techniken und Geräten oder Schaltungen implementiert sein, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird. Zum Beispiel kann der Schalter 705 in einigen Ausführungsformen ein Halbleiterbauelement darstellen. Als ein weiteres Beispiel kann der Schalter 705 in einigen Ausführungsformen mehr als einen Transistor oder Transistoren mit unterschiedlichen Eigenschaften beinhalten (z. B. p-Typ gegenüber n-Typ, p-Kanal gegenüber n-Kanal usw.).
8 zeigt einen Schalter 710 zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß beispielhafter Ausführungsformen. Der Schalter 710 stellt einen n-Kanal-MOSFET dar. Durch das Anlegen eines entsprechenden Signals an das Gate des Schalters 710 kann der Controller 135 (nicht gezeigt) den Schalter 710 zum Einschalten und Verbinden von Punkt A (Drain) mit Punkt B (Source) veranlassen.
Es sei darauf hingewiesen, dass in anderen Ausführungsformen der Schalter 710 wie gewünscht einen p-Kanal-MOSFET darstellen kann. In derartigen Ausführungsformen wird das Steuersignal vom Controller 135 (nicht gezeigt) umgekehrt (im Vergleich dazu, wenn der Schalter 710 einen n-Kanal-MOSFET darstellt), um den Schalter 710 ordnungsgemäß zu steuern.
9 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 900 zum Implementieren des Schalters 120 und/oder des Schalters 125 in einer Vorrichtung gemäß beispielhafter Ausführungsformen. Mit anderen Worten, die Schaltungsanordnung 900 kann den Schalter 120 und/oder den Schalter 125 in den beschriebenen Ausführungsformen ersetzen.
Bezugnehmend auf 9 dient der Schalter 120 oder der Schalter 125 bei HF-Frequenzen im Allgemeinen der Bereitstellung einer Betriebserde. Angesichts dieser Beobachtung liefert der Kondensator 715 die AC-Kopplung zwischen Punkt A und dem Transistor 710. Der Transistor 710 wiederum stellt die Kopplung (als Reaktion auf ein Steuersignal vom Controller 135 (nicht gezeigt), das an sein Gate angelegt wird) zwischen dem Kondensator 715 und Punkt B zur Verfügung.
Die Vorspannungsschaltung 720 stellt eine entsprechende DC-Vorspannung für den Transistor 710 zur Verfügung. Die Vorspannungsschaltung 720 kann durch eine Vielzahl von Möglichkeiten implementiert sein, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird. Zum Beispiel kann die Vorspannungsschaltung 720 in einigen Ausführungsformen einfach einen Widerstand beinhalten, der die Senke des Transistors 710 mit der Spannungsquelle (z. B. die Versorgungsspannung der IC 105) verbindet.
10 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung 1000 zum Implementieren des Schalters 120 und/oder des Schalters 125 in eine Vorrichtung gemäß beispielhafter Ausführungsformen. Anders ausgedrückt, die Schaltungsanordnung 1000 kann den Schalter 120 und/oder den Schalter 125 in den beschriebenen Ausführungsformen ersetzen.
Die Schaltungsanordnung 1000 stellt eine allgemeinere Version der Schaltungsanordnung 900 (siehe 9) dar. Bezugnehmend auf 10 verwendet die Schaltungsanordnung ein allgemeines Netzwerk 725 zwischen Punkt A und der Senke des Transistors 710. Das Netzwerk 725 stellt im Allgemeinen eine Impedanz zur Verfügung, die als eine Funktion der Frequenz variiert. Zum Beispiel kann das Netzwerk 725 eine verringerte oder minimale Impedanz bei einer einzelnen Frequenz, bei mehreren Frequenzen, in einem Frequenzbereich oder in mehreren Frequenzbereichen bereitstellen, in welchen der Benutzer der IC 105 HF-Signale senden oder empfangen möchte.
In einigen Ausführungsformen kann das Netzwerk 725 eine oder mehrere Spulen und einen oder mehrere Kondensatoren beinhalten (d. h. ein LC-Netzwerk). In einigen Ausführungsformen kann das Netzwerk 725 einen oder mehrere Kondensatoren und einen oder mehrere Widerstände beinhalten (d. h. ein RC-Netzwerk). In anderen Ausführungsformen kann das Netzwerk 725 eine oder mehrere Spulen und einen oder mehrere Widerstände beinhalten (d. h. ein RL-Netzwerk). In einigen Ausführungsformen kann das Netzwerk 725 einen oder mehrere Widerstände, einen oder mehrere Kondensatoren und eine oder mehrere Spulen beinhalten (d. h. ein RLC-Netzwerk).
Angesichts der AC-Kopplung in 9 und möglicherweise in 10 (in Abhängigkeit von der Topologie des Netzwerks 725), können die Schaltungsanordnungen 900 und 1000 Schutzschaltungen zum Schützen des relativ dünnen Gate-Oxids des Transistors 710, wenn er sich im ausgeschalteten Zustand befindet, beinhalten. Derartige Schutzschaltungen können durch eine Vielzahl von Möglichkeiten und Konfigurationen implementiert sein, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird.
Ein Aspekt der Offenbarung betrifft ICs, die ein/e/n oder mehrere HF-Technologien, -Standards oder -Protokolle aufnehmen können. Zum Beispiel kann in beispielhaften Ausführungsformen die IC 105 oder eine Vorrichtung, welche die IC 105 beinhaltet, Standards wie z. B. Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Mobilfunk (2G, 2.5G, 3G, 4G usw., einschließlich Implementierungen wie z. B. GSM usw.) und dergleichen wie gewünscht aufnehmen und in Übereinstimmung damit arbeiten. In Abhängigkeit davon, ob HF-Signalempfang, HF-Signalübertragung oder beide gewünscht werden, können entsprechend die Empfangsschaltungen 145, die Sendeschaltungen 150 oder beide zum Aufnehmen gewünschter HF-Technologien, -Standards oder -Protokolle verwendet werden.
Bezugnehmend auf die Figuren wird der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die verschiedenen gezeigten Blöcke möglicherweise hauptsächlich die konzeptionellen Funktionen und den Signalfluss veranschaulichen. Die tatsächliche Schaltungsimplementierung könnte separat identifizierbare Hardware für die verschiedenen Funktionsblöcke enthalten oder nicht und könnte die einzelnen gezeigten Schaltungen verwenden oder nicht. Zum Bespiel kann die Funktionalität verschiedener Blöcke wie gewünscht in einen Schaltungsblock kombiniert werden. Ferner kann die Funktionalität eines einzelnen Blockes wie gewünscht in mehreren Schaltungsblöcken realisiert werden. Die Wahl der Schaltungsimplementierung hängt ab von verschiedenen Faktoren, wie z. B. bestimmten Design- und Leistungsspezifikationen für eine gegebene Implementierung. Andere Modifikationen und alternative Ausführungsformen zusätzlich zu den hier beschriebenen werden dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein. Dementsprechend lehrt diese Beschreibung den Fachmann auf dem Gebiet die Art und Weise der Ausführung der offenbarten Konzepte, und sie ist lediglich als veranschaulichend anzusehen. Wo zutreffend könnten die Figuren maßstabsgerecht gezeichnet sein oder nicht, wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen wird.
Die gezeigten und beschriebenen Formen und Ausführungsformen sind als veranschaulichende Ausführungsformen anzusehen. Der Fachmann auf dem Gebiet kann verschiedene Veränderungen an der Form, Größe und Anordnung von Teilen vornehmen, ohne sich vom Umfang der offenbarten Konzepte in diesem Dokument zu entfernen. Zum Beispiel kann ein Fachmann auf dem Gebiet die hier veranschaulichten und beschriebenen Elemente durch äquivalente Elemente ersetzen. Darüber hinaus kann ein Fachmann auch dem Gebiet bestimmte Merkmale der offenbarten Konzepte unabhängig von der Verwendung anderer Merkmale verwenden, ohne sich vom Umfang der offenbarten Konzepte zu entfernen.

Claims

Vorrichtung, welche Folgendes umfasst: eine integrierte Schaltung (IC – integrated circuit), die Folgendes umfasst: eine Hochfrequenz(HF)-Schaltung zum Verarbeiten von HF-Signalen; einen Balun mit einem ersten und einem zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss des Baluns mit der HF-Schaltung verbunden ist; und einen ersten und einen zweiten Schalter, die mit dem zweiten Anschluss des Baluns verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Antenne umfasst, die über ein Frontend-Modul (FEM) mit dem zweiten Anschluss des Baluns verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das FEM einen Sende-Empfangsschalter umfasst, der mit der Antenne verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner eine erste und eine zweite Antenne umfasst, die mit dem zweiten Anschluss des Baluns verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die HF-Schaltung Empfangsschaltungen und/oder Sendeschaltungen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, welche ferner einen Controller zum Steuern des ersten und des zweiten Schalters umfasst, wobei der Controller den ersten Schalter öffnet und den zweiten Schalter schließt, um die erste Antenne auszuwählen; und wobei der Controller den ersten Schalter schließt und den zweiten Schalter öffnet, um die zweite Antenne auszuwählen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner einen Satz von einem oder mehreren Anpassungsnetzwerken umfasst, die mit dem Balun und mit der HF-Schaltung verbunden sind.
Vorrichtung, welche Folgendes umfasst: eine erste Antenne; eine zweite Antenne; eine integrierte Schaltung (IC), welche Folgendes umfasst: eine Hochfrequenz(HF)-Schaltung zum Verarbeiten von HF-Signalen; einen Balun, der mit der HF-Schaltung verbunden ist; und einen ersten und einen zweiten integrierten Schalter, die mit dem Balun verbunden sind, wobei der erste und der zweite integrierte Schalter ferner mit der ersten und der zweiten Antenne verbunden sind, um das Auswählen entweder der ersten oder der zweiten Antenne zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste Schalter geöffnet wird und der zweite Schalter geschlossen wird, um die erste Antenne auszuwählen.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Schalter geschlossen wird und der zweite Schalter geöffnet wird, um die zweite Antenne auszuwählen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Balun einen Transformator umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die HF-Schaltung Empfangsschaltungen, Sendeschaltungen oder beide umfasst.
Verfahren zur Verwendung einer ersten und einer zweiten Antenne in einer Hochfrequenz(HF)-Vorrichtung, welche eine integrierte Schaltung (IC) beinhaltet, die darin integriert (a) HF-Schaltungen zum Verarbeiten von HF-Signalen, (b) einen Balun mit einem ersten und einem zweiten Knoten, und (c) einen ersten und einen zweiten Schalter verbunden mit dem ersten bzw. den zweiten Knoten des Baluns aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Steuern des ersten Schalters zum Erden des ersten Knotens des Baluns, damit die HF-Schaltungen die zweite Antenne verwenden; und Steuern des zweiten Schalters zum Erden des zweiten Knotens des Baluns, damit die HF-Schaltungen die erste Antenne verwenden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Balun einen dritten und einen vierten Knoten umfasst, die mit den HF-Schaltungen verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die HF-Schaltungen Empfangsschaltungen und/oder Sendeschaltungen umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, welches ferner das Steuern des ersten und des zweiten Schalters gemäß eines oder mehrerer Kriterien umfasst.