專利名稱：通信方法和通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信，更具體地說，涉及一種將漏波天線(leaky waveantenna)作 為功率放大器的負(fù)載的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信改變了人們的通信方式，移動(dòng)電話已從奢侈品轉(zhuǎn)變?yōu)槿粘Ｉ畋夭豢缮?的部分。當(dāng)今，移動(dòng)電話的使用由社會(huì)狀況控制，而不受地域或技術(shù)的牽制。語音連接滿足 了通信的基本需求，而移動(dòng)語音連接將會(huì)更深入的滲透到日常生活中，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)是 移動(dòng)通信變革的下一目標(biāo)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)會(huì)成為人們?nèi)粘Ｐ畔⒌膩碓?，而且方便、通用?移動(dòng)訪問這些數(shù)據(jù)將會(huì)成為必然。隨著支持有線和/或移動(dòng)通信的電子設(shè)備數(shù)量的增加，為了使得這些設(shè)備具有更 高功率效率(power efficient)，已做了相當(dāng)大的努力。例如，通信設(shè)備中很大比例都是移 動(dòng)無線設(shè)備，而且往往在電池電源下運(yùn)作。另外，這些移動(dòng)無線設(shè)備中的發(fā)射和/或接收電 路往往占用了這些設(shè)備所消耗的功率中的很大一部分。而且，在一些常用的通信系統(tǒng)中，與 便攜式通信設(shè)備的其他模塊相比，發(fā)射器和/或接收器具有較低的功率效率。因此，這些發(fā) 射器和/或接收器對(duì)移動(dòng)無線設(shè)備的電池壽命有重要影響。比較本發(fā)明后續(xù)將要結(jié)合附圖介紹的系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)的其他缺陷和弊端對(duì)于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種將漏波天線作為功率放大器的負(fù)載的方法和系統(tǒng)，下面將結(jié)合至 少一幅附圖來充分展示和/或說明，并且將在權(quán)利要求中進(jìn)行完整的闡述。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種通信方法，包括使用無線設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)電路執(zhí)行以下步驟，所述一個(gè)或多個(gè)電路集成在芯 片中，其中所述一個(gè)或多個(gè)電路包括一個(gè)或多個(gè)功率放大器配置與所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器相連的一個(gè)或多個(gè)漏波天線，使其作為所述一 個(gè)或多個(gè)功率放大器的負(fù)載。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種通信系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)電路，所述一個(gè)或多個(gè)電路包括一個(gè)或多個(gè)功率放大器，所述一個(gè)或 多個(gè)電路集成在芯片中，其中所述一個(gè)或多個(gè)電路用于配置一個(gè)或多個(gè)漏波天線，使其作為所述一個(gè)或多個(gè)功 率放大器的負(fù)載，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線與所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器相連。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于通過所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線發(fā)射RF信號(hào)。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在所述芯片中。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在附加(affix)有所述芯片的封裝內(nèi)。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在附加(affix)有所述芯片的印刷電路板內(nèi)。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線包括設(shè)置在所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器上的 電感負(fù)載(inductive load)。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線包括用于所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器的平衡 不平衡變換器(balim)。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線與所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器阻抗匹配。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于使用所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器對(duì)將要發(fā)射 的信號(hào)進(jìn)行放大。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于通過控制所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器的偏置 電壓對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器的輸出功率進(jìn)行配置。下文將結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以幫助理解本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)、各 個(gè)方面和創(chuàng)新特征。


圖1是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線的示范性無線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示范性漏波天線的示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示范性部分反射面(partially reflectivesurface)俯視圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的漏波天線的示范性相位依賴性(phasecbpendence) 示意圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的漏波天線的示范性同相和異相波束形狀示意圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有可變輸入阻抗反饋點(diǎn)的漏波天線的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線作為負(fù)載的多級(jí)功率放大器結(jié)構(gòu)示 意圖；圖8是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線作為負(fù)載的兩級(jí)功率放大器結(jié)構(gòu)示 意圖；圖9是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線作為負(fù)載的示范性實(shí)施步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一些方面提供了一種將漏波天線作為功率放大器的負(fù)載的方法和系統(tǒng)。 本發(fā)明的示范性方面包括配置一個(gè)或多個(gè)漏波天線，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線與一個(gè)或多 個(gè)功率放大器相連，使得一個(gè)或多個(gè)漏波天線作為無線設(shè)備中一個(gè)或多個(gè)功率放大器的負(fù) 載。通過所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線發(fā)射RF信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在所述芯 片中、附加有所述芯片的封裝內(nèi)和/或附加有所述芯片的印刷電路板內(nèi)。所述一個(gè)或多個(gè) 漏波天線包括設(shè)置在所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器上的電感負(fù)載(inductive load)或用于 所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器的平衡不平衡變換器。所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線與所述一個(gè)或 多個(gè)功率放大器阻抗匹配。通過調(diào)制所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器的偏置電流，來對(duì)由所述 一個(gè)或多個(gè)功率放大器放大的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線的示范性無線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參考 圖1，無線設(shè)備150包括天線151、收發(fā)器152、基帶處理器154、處理器156、系統(tǒng)存儲(chǔ)器158、 邏輯模塊160、芯片162、漏波天線164A、164B和164C、外部耳機(jī)端口 166、以及封裝167。無 線設(shè)備150還包括模擬麥克風(fēng)168、集成免提(Integrated Hands Face)立體聲揚(yáng)聲器170、 印刷電路板171、助聽兼容(HAC)線圈174、雙數(shù)位麥克風(fēng)(Dual Digital Microphone) 176、 振動(dòng)傳感器(vibration transducer) 178、鍵盤和/或觸摸屏180、以及顯示屏182。收發(fā)器152包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于調(diào)制和上變頻基帶信號(hào) 為RF信號(hào)以便由一個(gè)或多個(gè)天線(可由天線151作為代表)發(fā)射出去。收發(fā)器152還用 于下變頻和解調(diào)制所接收的RF信號(hào)為基帶信號(hào)。RF信號(hào)可由一個(gè)或多個(gè)天線接收，這些天 線可由天線151或者漏波天線164A、164B和164C作為代表。不同的無線系統(tǒng)使用不同的 天線進(jìn)行發(fā)射和接收。收發(fā)器152能夠執(zhí)行其他功能，例如，對(duì)基帶和/或RF信號(hào)進(jìn)行濾 波和/或放大基帶和/或RF信號(hào)。盡管示出的是單個(gè)收發(fā)器152，但本發(fā)明并不限于此。 因此，收發(fā)器152可由單個(gè)發(fā)射器和單個(gè)接收器來實(shí)現(xiàn)。另外，還可包括多個(gè)收發(fā)器、發(fā)射 器和/或接收器。在這點(diǎn)上，多個(gè)收發(fā)器、發(fā)射器和/或接收器使得無線設(shè)備150能夠處理 多個(gè)無線協(xié)議和/或標(biāo)準(zhǔn)，包括蜂窩、WLAN和PAN。無線設(shè)備150所處理的無線技術(shù)包括例 如 GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA、GMS、GPRS、EDGE、WiMAX、WLAN、3GPP、UMTS、BLUETOOTH、以及 ZigBee0基帶處理器154包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、接口?或代碼，用于處理基帶信號(hào)以便 通過收發(fā)器152來發(fā)射，和/或處理接收自收發(fā)器162的基帶信號(hào)。處理器156可以是任何 適當(dāng)?shù)奶幚砥骰蚩刂破髦T如CPU、DSP、ARM、或任何其他類型的集成電路處理器。處理器156 包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于控制收發(fā)器152和/或基帶處理器154的操作。例 如，處理器156用于更新和/或修改收發(fā)器152和/或基帶處理器154中多個(gè)組件、器件和 /或處理元件的可編程參數(shù)和/或值。至少一部分可編程參數(shù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器158中。包括可編程參數(shù)的控制和/或數(shù)據(jù)信息可從無線設(shè)備150的其他部分(圖1未示 出)轉(zhuǎn)送至處理器156。類似地，處理器156用于將包括可編程參數(shù)的控制和/或數(shù)據(jù)信息 轉(zhuǎn)發(fā)至無線設(shè)備150的其他部分(圖1未示出)，所述其他部分是無線設(shè)備150的一部分。處理器156使用所接收的包括可編程參數(shù)的控制和/或數(shù)據(jù)信息，確定收發(fā)器152 的操作模式。例如，處理器156用于為本地振蕩器選擇特定頻率，為可變增益放大器選擇特 定增益，配置本地振蕩器和/或配置可變增益放大器以便依據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行運(yùn) 作。而且，所選擇的特定頻率和/或計(jì)算特定頻率所需的參數(shù)和/或用于計(jì)算特定增益的 特定增益值和/或參數(shù)，可通過例如處理器156存儲(chǔ)于系統(tǒng)存儲(chǔ)器158中。存儲(chǔ)在系統(tǒng)存 儲(chǔ)器158中的信息可通過處理器156從系統(tǒng)存儲(chǔ)器158轉(zhuǎn)發(fā)至收發(fā)器152。系統(tǒng)存儲(chǔ)器158包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于存儲(chǔ)多個(gè)控制和/ 或數(shù)據(jù)信息，包括計(jì)算頻率和/或增益所需的參數(shù)和/或頻率值和/或增益值。系統(tǒng)存儲(chǔ) 器158存儲(chǔ)處理器156控制的至少一部分可編程參數(shù)邏輯模塊160包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐?、接口?或代碼，用于控制無線設(shè)備150的 各種功能。例如，邏輯模塊160包括一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)機(jī)，用于生成控制收發(fā)器152和/或基 帶處理器154的信號(hào)。邏輯模塊160還包括寄存器，用于存儲(chǔ)控制例如收發(fā)器152和/或 基帶處理器154的數(shù)據(jù)。邏輯模塊160還生成和/或存儲(chǔ)狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息由例如處理器156讀出。放大器增益和/或?yàn)V波特性可由例如邏輯模塊160控制。BT無線收發(fā)器/處理器163包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于發(fā)射和 /或接收藍(lán)牙信號(hào)。BT無線收發(fā)器/處理器163可處理和/或操控BT基帶信號(hào)。在這一 點(diǎn)上，BT無線收發(fā)器/處理器163可以處理或操控經(jīng)由無線通信媒介接收和/或發(fā)送的BT 信號(hào)?；趤碜砸烟幚淼腂T信號(hào)的信息，BT無線收發(fā)器/處理器163還可提供控制和/或 反饋信息給基帶處理器154和/或處理器156，或者提供來自基帶處理器154和/或處理器 156的控制和/或反饋信息。BT無線收發(fā)器/處理器163將來自己處理的BT信號(hào)的信息 和/或數(shù)據(jù)傳送至處理器156和/或系統(tǒng)存儲(chǔ)器158。而且，BT無線收發(fā)器/處理器163 接收來自處理器156和/或系統(tǒng)存儲(chǔ)器158的信息，對(duì)其進(jìn)行處理并通過無線通信媒介發(fā) 射至例如藍(lán)牙耳機(jī)。CODEC 172包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路、接口?或代碼，用于處理接收自和/或傳送至 輸入/輸出設(shè)備的音頻信號(hào)。輸入設(shè)備可內(nèi)置于無線設(shè)備150中和/或與無線設(shè)備150通 信連接，輸入設(shè)備包括例如模擬麥克風(fēng)168、立體聲揚(yáng)聲器170、助聽兼容(HAC)線圈174、雙 數(shù)位麥克風(fēng)(Dual DigitalMicrophone) 176以及振動(dòng)傳感器178。CODEC 172用于上變頻 和/或下變頻信號(hào)頻率至期望的頻率以便由輸出設(shè)備進(jìn)行處理和/或發(fā)射。CODEC 172可 使用多個(gè)數(shù)字音頻輸入，諸如16位或18位輸入。CODEC 172還可使用多個(gè)數(shù)據(jù)采樣速率 輸入。例如，CODEC 172 可以諸如 8kHz、11. 025kHz、12kHz、16kHz、22. 05kHz、24kHz、32kHz、 44. IkHz和/或48kHz的采樣速率來接收數(shù)字音頻信號(hào)。CODEC 172可支持多個(gè)音頻源 的混合。例如，CODEC 172還可支持音頻源諸如一般音頻(general audio)、復(fù)調(diào)振鈴器 (polyphonicringer), I2S FM音頻、振動(dòng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和語音。在這點(diǎn)上，一般音頻和復(fù)調(diào)振鈴 器音頻源可支持音頻CODEC 172所能接受的多個(gè)采樣速率，而語音源可支持所述多個(gè)采樣 速率中的一部分，諸如8kHz和16kHz。芯片162包括集成有多個(gè)功能模塊的集成電路，諸如收發(fā)器152、處理器156、基帶 處理器154、BT無線收發(fā)器/處理器163、CODEC 172以及漏波天線164A。集成在芯片162 中的功能模塊的數(shù)量并不限于圖1所示的數(shù)量。因此，依賴?yán)缧酒目臻g和無線設(shè)備150 的需求，可在芯片162上集成任何數(shù)量的模塊。漏波天線164A、164B 和 164C 包括具有強(qiáng)反射面(highly ref lectivesurface)和 弱反射面(lower reflective surface)的諧振腔(resonant cavity)，可集成在芯片 162、 封裝167和/或印刷電路板171中或芯片162、封裝167和/或印刷電路板171上。較低反 射率的表面允許諧振模式“漏”出該諧振腔。配置漏波天線164A、164B和164C的弱反射面， 使其在金屬表面或金屬片格局上具有狹槽，如圖2和圖3所示?？蓪?duì)漏波天線164A、164B 和164C的物理尺寸進(jìn)行配置，使其優(yōu)化發(fā)射帶寬和/或輻射的波束圖。在本發(fā)明的另一實(shí) 施例中，漏波天線164B可集成在封裝167中，漏波天線164C可集成在附加有芯片162的印 刷電路板171中和/或印刷電路板171上。以此方式，漏波天線164B和164C的尺寸不受 芯片162的大小限制。外部耳機(jī)端口 166包括用于外部耳機(jī)的物理連接，所述外部耳機(jī)與無線設(shè)備150 通信連接。模擬麥克風(fēng)168包括適當(dāng)?shù)碾娐?、邏輯、接口?或代碼，用于檢測聲波并通過 例如壓電效應(yīng)(piezoelectric effect)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。模擬麥克風(fēng)168所生成的電 信號(hào)包括模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)在處理之前需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
封裝167包括陶瓷封裝、印刷電路板或其他能夠支撐芯片162和無線設(shè)備150中 其他組件的結(jié)構(gòu)。在這點(diǎn)上，芯片162粘合(bond)至封裝167。封裝167包括例如隔離和 導(dǎo)電材料，可提供裝配在封裝167上的電組件之間的電隔離。立體聲揚(yáng)聲器170包括一對(duì)揚(yáng)聲器，用于從接收自CODEC 172的電信號(hào)中生成音 頻信號(hào)。HAC線圈174包括適當(dāng)?shù)碾娐?、邏輯?或代碼，能夠?qū)崿F(xiàn)例如無線設(shè)備150和助 聽器中的T線圈之間的通信。以這種方式，電音頻信號(hào)可傳送至使用助聽器的用戶(無需 通過揚(yáng)聲器(諸如立體聲揚(yáng)聲器170)生成聲音信號(hào)，并在助聽器中將所生成的聲音信號(hào)轉(zhuǎn) 換回電信號(hào))，隨后在用戶耳朵中再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換回放大的聲音信號(hào)。雙數(shù)位麥克風(fēng)176包括適當(dāng)?shù)碾娐?、邏輯、接口?或代碼，用于檢測聲波并將其 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。雙數(shù)位麥克風(fēng)176所生成的電信號(hào)包括數(shù)字信號(hào)，在CODEC 172中進(jìn)行數(shù) 字處理之前無需進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。雙數(shù)位麥克風(fēng)176具有例如波束成形能力。振動(dòng)傳感器178包括適當(dāng)?shù)碾娐?、邏輯、接口?或代碼，無需使用聲音就能將到 達(dá)的呼叫、警報(bào)和/或消息通知給無線設(shè)備150。振動(dòng)傳感器生成振動(dòng)，該振動(dòng)可與諸如語 音或音樂的音頻信號(hào)同步。在操作中，包括可編程參數(shù)的控制和/或數(shù)據(jù)信息可從無線設(shè)備150的其他部分 (圖1未示出)轉(zhuǎn)發(fā)至處理器156。類似地，處理器156可將包括可編程參數(shù)的控制和/或 數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至無線設(shè)備150的其他部分(圖1未示出)，所述其他部分是無線設(shè)備150的 組成部分。處理器156使用所接收的包括可編程參數(shù)的控制和/或數(shù)據(jù)信息，確定收發(fā)器152 的操作模式。例如，處理器156用于為本地振蕩器選擇特定頻率、為可變增益放大器選擇特 定增益，配置本地振蕩器和/或配置可變增益放大器以便依據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行運(yùn) 作。而且，所選擇的特定頻率和/或計(jì)算特定頻率所需的參數(shù)和/或用于計(jì)算特定增益的 特定增益值和/或參數(shù)，可通過例如處理器156存儲(chǔ)于系統(tǒng)存儲(chǔ)器158中。存儲(chǔ)在系統(tǒng)存 儲(chǔ)器158中的信息可通過處理器156從系統(tǒng)存儲(chǔ)器158轉(zhuǎn)發(fā)至收發(fā)器152。無線設(shè)備150中的CODEC 172與處理器156通信，以便轉(zhuǎn)發(fā)音頻數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。 CODEC 172的控制寄存器可設(shè)置在處理器156中。處理器156通過系統(tǒng)存儲(chǔ)器158交換音 頻信號(hào)和控制信息。CODEC 172還可對(duì)多個(gè)音頻源的頻率進(jìn)行上變頻和/或下變頻，以在期 望的采樣頻率進(jìn)行處理?？捎陕┎ㄌ炀€164A、164B和164C發(fā)射和接收無線信號(hào)?？赏ㄟ^調(diào)整傳送至漏波 天線164A、164B和164C的信號(hào)的頻率，來配置漏波天線164A、164B和164C所輻射的波束 圖。而且，可配置漏波天線164A、164B和164C的物理特性以便調(diào)整發(fā)射信號(hào)的帶寬。在本發(fā)明一實(shí)施例中，漏波天線164A、164B和164C包括負(fù)載，該負(fù)載在收發(fā)器152 中的一個(gè)或多個(gè)功率放大器上。漏波天線164A、164B和164C依賴于反饋點(diǎn)布置的不同展 現(xiàn)不同的輸入阻抗。在這點(diǎn)上，可配置漏波天線164A、164B和164C的阻抗使其與驅(qū)動(dòng)漏波 天線164A、164B和164C的功率放大器的輸出阻抗匹配。圖2是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示范性漏波天線的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖2，示出的漏 波天線164A/164B/164C包括部分反射面201A、反射面201B以及反饋點(diǎn)203。部分反射面 201A和反射面201B之間的空間由例如絕緣材料填充，部分反射面201A和反射面201B之間 的高度h用于配置漏波天線164A/164B/164C的發(fā)射頻率。
反饋點(diǎn)203包括用于將輸入電壓施加于漏波天線164A/164B/164C的輸入端。本 發(fā)明并不限于單個(gè)反饋點(diǎn)203，可將用于異相位的信號(hào)各種數(shù)量的反饋點(diǎn)例如應(yīng)用于漏波 天線 164A/164B/164C。在本發(fā)明一實(shí)施例中，高度h是漏波天線164A/164B/164C發(fā)射模式的波長的一 半。以此方式，穿越腔體兩次的電磁模式的相位與反饋點(diǎn)203處的輸入信號(hào)相干，從而將 諧振腔配置為法布里珀羅(Fabry-Perot)腔。諧振模式的幅度從反饋點(diǎn)以橫向(lateral direction)指數(shù)級(jí)地衰減，從而減少或消除與漏波天線164A、164B和/或164C各個(gè)邊的 約束結(jié)構(gòu)(confinement structure)的需求?？捎煞答侟c(diǎn)203的垂直位置來配置漏波天線 164AU64B和/或164C的輸入阻抗，如后面結(jié)合圖6所作的描述。在操作中，將要通過功率放大器發(fā)射的信號(hào)可傳送至漏波天線164A/164B/164C 的頻率為f的反饋點(diǎn)203?？膳渲们坏母叨萮使其與頻率為f的信號(hào)的波長的一半相關(guān)聯(lián)。 信號(hào)穿越腔的高度并被部分反射面201A反射，然后再次穿越腔的高度回到反射面201B。由 于波傳播的距離對(duì)應(yīng)于全波長，就會(huì)產(chǎn)生相長干涉(constructive interference)，從而建 立起諧振模式。漏波天線無需大的天線陣列就能實(shí)現(xiàn)高增益天線的配置，所述大的天線陣列需要 復(fù)雜的反饋網(wǎng)絡(luò)且會(huì)因反饋線而遭受損耗。漏波天線164A/164B/164C可集成在芯片、封裝 或印刷電路板上或芯片、封裝或印刷電路板中。漏波天線164A/164B/164C包括負(fù)載，該負(fù) 載設(shè)置在功率放大器上?？蓪?duì)漏波天線164A/164B/164C的輸入阻抗進(jìn)行配置使其與功率 放大器的輸出阻抗匹配。以此方式，可減少或消除對(duì)匹配電路的需求。所發(fā)射的波束形狀包括當(dāng)傳送至反饋點(diǎn)203的信號(hào)與腔的諧振頻率相匹配時(shí)的 窄垂直波束。在頻率偏離中心頻率的情況下，波束形狀變?yōu)閳A錐形，具有與垂直方向有一定 角度的節(jié)點(diǎn)。圖3是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示范性部分反射面(partially reflectivesurface)俯視圖。參考圖3，示出的部分反射表面300包括金屬表面的周期狹 槽，部分反射表面320包括周期金屬片。部分反射表面300/320包括結(jié)合圖2所描述的部 分反射表面20IA的不同實(shí)施方式。部分反射表面300/320中狹槽和/或片的間距、尺寸、形狀和/或取向可用于配置 部分反射表面300/320以及反射表面諸如圖2所示的反射表面201B所定義的諧振腔的帶 寬和Q因子。由于信號(hào)的窄帶寬，部分反射表面300/320可包括頻率選擇表面，該信號(hào)可從 狹槽和/或片所配置的結(jié)構(gòu)中泄露出去。片和/或狹槽之間的間距與所發(fā)射和/或接收的信號(hào)的波長相關(guān)，類似于具有多 重天線(multiple antennas)的波束成形。狹槽和/或片的長度比所發(fā)射和/或接收的信 號(hào)的波長大幾倍或更小，例如由于片周圍的狹槽和/或區(qū)域的泄露會(huì)累加，類似于具有多 重天線的波束成形。在本發(fā)明一實(shí)施例中，可通過微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic MechanicalSystem,簡稱MEMS)開關(guān)對(duì)狹槽/片進(jìn)行配置以調(diào)節(jié)諧振腔的Q因子。圖4是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的漏波天線的示范性相位依賴性(phasecbpendence) 示意圖。參考圖4，示出的漏波天線包括部分反射面201A、反射面201B以及反饋點(diǎn)203。同 相狀態(tài)400示出了當(dāng)傳送至反饋點(diǎn)203的信號(hào)的頻率與諧振腔的頻率相匹配時(shí)，漏波天線
8164A/164B/164C所發(fā)射的相對(duì)波束形狀；所述諧振腔是由腔的高度h和反射面之間的材料 的介電常數(shù)(dielectric constant)所界定的。類似地，異相狀態(tài)420示出了當(dāng)傳送至反饋點(diǎn)203的信號(hào)的頻率與諧振腔的頻 率不相匹配時(shí)，漏波天線164A/164B/164C所發(fā)射的相對(duì)波束形狀。與單個(gè)主垂直節(jié)點(diǎn) (single main vertical node)相對(duì)比，得到的波束形狀為圓錐形。圖5是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的漏波天線的示范性同相和異相波束形狀示意圖。參 考圖5，示出了漏波天線同相和異相狀態(tài)下發(fā)射信號(hào)波束形狀與角度的對(duì)比圖500。示意圖500中的同相曲線對(duì)應(yīng)于傳送至漏波天線的信號(hào)的頻率與腔的諧振頻率 相匹配的情況。在這種情況下，就會(huì)產(chǎn)生單垂直主節(jié)點(diǎn)(single verticalmain node) 0當(dāng) 反饋點(diǎn)處的信號(hào)的頻率不在諧振頻率上時(shí)，則會(huì)生成雙節(jié)點(diǎn)或圓錐形(conical-shaped) 節(jié)點(diǎn)，如示意圖500中的異相曲線所示。圖6是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有可變輸入阻抗反饋點(diǎn)的漏波天線結(jié)構(gòu)示意圖。 參考圖6，示出的漏波天線600包括部分反射面201A以及反射面201B。還示出了反饋點(diǎn) 601A-601C。反饋點(diǎn)601A-601C可位于沿腔的高度h的不同位置，從而配置漏波天線的不同 阻抗點(diǎn)。以此方式，漏波天線可以耦合至具有不同輸出阻抗的功率放大器，從而增加耦合 效率(coupling efficiency)而無需阻抗匹配電路。較高阻抗的PA可與腔中的較高位置 的反饋點(diǎn)耦合，較低阻抗的PA可與離反射面201B較近的反饋點(diǎn)耦合。圖7是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線作為負(fù)載的多級(jí)功率放大器結(jié)構(gòu)示 意圖。參考圖7，示出的功率放大器( 幻700包括01 5晶體管機(jī)-116、電流源70認(rèn)-701(、陷 波濾波器(notch filter) 703、開關(guān)S1-S6、平衡不平衡變換器705、DC-DC控制器707。還 示出了輸入信號(hào)LO+和L0-、幅度調(diào)制信號(hào)AM以及傳送至DC-DC控制器707的控制信號(hào)。電流源701A-701C包括適當(dāng)?shù)碾娐?、邏輯、接口?或代碼，用于為PA 700的各 個(gè)級(jí)提供偏置電流。電流源701A-701C包括一個(gè)或多個(gè)具有可變大小的CMOS晶體管，以 便為給定的柵級(jí)和漏-源級(jí)電壓提供電流(thus current flowfor a given gate and drain-source voltages)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，電流源701B提供的電流是電流源701A 提供的電流的八倍，電流源701C提供的電流是電流源701B提供的電流的八倍。在本發(fā)明 另一實(shí)施例中，電流源701A-701C是二進(jìn)制加權(quán)(binary-weighted)的，其中每一電流源提 供相鄰電流源的兩倍或一半電流。晶體管M1-M6包括PA 700的各個(gè)增益級(jí)，可對(duì)晶體管M1-M6進(jìn)行配置使其在差模 或共模下運(yùn)作。開關(guān)S1-S6用于配置輸入級(jí)以便在差?；蚬材Ｏ逻\(yùn)作，所述輸入級(jí)包括晶 體管M1-M6的柵極端。在差模下，晶體管對(duì)中的開關(guān)，例如CMOS晶體管Ml和M2的開關(guān)Sl 和S2可切換至LO+和LO-輸入信號(hào)。類似地，開關(guān)S2可切換至地(ground)，開關(guān)Sl可連 接至LO+輸入信號(hào)，從而配置M1/M2級(jí)使其處于共模。PA 700中的級(jí)數(shù)不限于圖7所示的數(shù)目。因此，可依賴?yán)缧酒臻g和功率需求 使用各種級(jí)數(shù)。陷波濾波器703包括適當(dāng)?shù)碾娐?、邏輯、接口?或代碼，用于濾除窄頻帶中的信 號(hào)且允許頻帶外的信號(hào)通過。平衡不平衡變換器(balim) 705包括適當(dāng)?shù)碾娐?、邏輯、接口?或代碼，用于將平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為不平衡信號(hào)。平衡不平衡變換器705的輸出與作為平衡不平衡變換器705和 PA700的負(fù)載的漏波天線通信連接。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，平衡不平衡變換器705包括具 有多個(gè)輸入反饋點(diǎn)的漏波天線，以便接收平衡信號(hào)。在操作中，包括LO+和LO-的本地振蕩器信號(hào)傳送至包括CMOS晶體管對(duì)M1/M2、 M3/M4、M5/M6的增益級(jí)。開關(guān)S1-S6用于配置PA級(jí)為差?；蚬材！？赏ㄟ^用于調(diào)制電流 源701A-701C的AM信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，從而調(diào)制PA 700的輸出信號(hào)的幅度。另外，可通過 控制信號(hào)并使用DC-DC控制器707對(duì)輸出功率進(jìn)行配置。以此方式，可配置傳送至天線的 信號(hào)的最大電壓擺動(dòng)(voltage swing)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，平衡不平衡變換器705將PA 700生成的平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換成不 平衡信號(hào)并傳送至與平衡不平衡變換器705相連接的天線。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，平衡 不平衡變換器705包括漏波天線，從而能夠接收將由配置為平衡不平衡變換器705的漏波 天線發(fā)射的平衡信號(hào)。平衡不平衡變換器705還包括PA700的負(fù)載，可配置該負(fù)載達(dá)到正 確匹配時(shí)的期望阻抗。在這點(diǎn)上，常規(guī)調(diào)諧電路、匹配電路和天線可由PA上的漏波天線取 代。另外，使用電流源701A-701C并通過配置VDD和幅度調(diào)制來控制輸出功率，可增加 功率控制的動(dòng)態(tài)范圍、提高幅度調(diào)制線性特性以及功率效率。圖8是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線作為負(fù)載的兩級(jí)功率放大器結(jié)構(gòu)示 意圖。參考圖8，示出的功率放大器800包括晶體管MINP、MINN、MCP、MCN、M2N以及M2P、偏置 電路810、電阻Rl、Rl和R2、電容C1-C6以及電感LL1-LL4、Ls和LM1_LM2。還示出了輸入端 INP和INN，輸出端OutP和OutN、電源電壓VDD、偏置電源V以及偏置控制輸入Bios。偏置電路810包括CMOS晶體管MBl-MBB以及電流源801。電流源801包括適當(dāng)?shù)?邏輯、電路、接口和/或代碼，用于向CMOS晶體管MB1-MB8提供電流。偏置控制輸入和偏置 電壓V用于配置PA 800的偏置電流。晶體管Minp、Minn, MCP、MCN、M2N、電感 LL1-LL2 以及電阻 RL 包括于 PA 800 的第一 級(jí)，可包括共源共柵極(cascode stage) 0第一級(jí)的輸入包括INP和INN輸入端，輸出信號(hào) 通過耦合電容Cl和C2傳送至第二級(jí)。PA 800的第二級(jí)包括晶體管M2N和M2P以及電感 Ls、LL3 禾口 LL4。在常規(guī)的PA中，PA 800的第二級(jí)包括作為PA負(fù)載的分離的電感LL3和LL4、以及 包括電容C3-C6和電感LMl和LM2的匹配電路，該第二級(jí)與天線通信。在本發(fā)明一實(shí)施例 中，負(fù)載電感LL3和LL4、匹配電路以及天線可由漏波天線替代。漏波天線通過諧振腔的諧 振頻率來提供調(diào)諧電路，還可提供與PA 800的阻抗匹配，從而提高耦合效率。在操作中，輸入信號(hào)可傳送至INP和INN輸入端，以便由PA 800的第一和第二級(jí) 進(jìn)行放大?？赏ㄟ^偏置(Bios)和V信號(hào)對(duì)PA 800的偏置條件進(jìn)行配置。在本發(fā)明一實(shí)施 例中，負(fù)載電感LL3和LL4包括與PA 800阻抗匹配的一個(gè)或多個(gè)漏波天線，從而消除了匹 配電路的需要，該匹配電路包括電容C3-C6和電感LMl和LM2。包括漏波天線的電感LM3和LM4以漏波天線的幾何形狀所限定的方向發(fā)射已放大 的信號(hào)，如圖2-5所述。圖9是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的使用漏波天線作為負(fù)載的示范性實(shí)施步驟示意圖。 參考圖9，在開始步驟901之后進(jìn)入步驟903，通過配置天線的部分反射面來將漏波天線配置為功率放大器上的負(fù)載。在步驟905中，RF信號(hào)可由PA接收、放大并由漏波天線發(fā)射出 去，隨后進(jìn)入步驟907，為不同的增益設(shè)置配置漏波天線，例如通過配置漏波天線中的VDD。 在步驟909中，如果無線設(shè)備150掉電，示范性步驟進(jìn)入結(jié)束步驟911，如果無線設(shè)備150未 掉電，示范性步驟返回步驟903，將漏波天線配置為PA上的負(fù)載。在本發(fā)明一實(shí)施例中，揭露了一種配置一個(gè)或多個(gè)漏波天線作為無線設(shè)備150中 一個(gè)或多個(gè)功率放大器的負(fù)載的方法和系統(tǒng)?？赏ㄟ^一個(gè)或多個(gè)漏波天線164A/164B/164C 發(fā)射RF信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)漏波天線164A/164B/164C可集成在芯片162、附加有芯片162的 封裝167和/或附加有芯片162的印刷電路板171中。漏波天線164A/164B/164C包括設(shè) 置在一個(gè)或多個(gè)功率放大器700/800上的電感負(fù)載LL3/LL4或用于一個(gè)或多個(gè)功率放大器 700/800的平衡不平衡變換器705。漏波天線164A/164B/164C可與一個(gè)或多個(gè)功率放大器 700/800阻抗匹配。將要發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)由所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器700/800放 大。通過控制一個(gè)或多個(gè)功率放大器700/800的偏置電壓VDD對(duì)一個(gè)或多個(gè)功率放大器的 輸出功率進(jìn)行配置。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種機(jī)器和/或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器和/或介質(zhì)，其上存 儲(chǔ)的機(jī)器代碼和/或計(jì)算機(jī)程序具有至少一個(gè)可由機(jī)器和/或計(jì)算機(jī)執(zhí)行的代碼段，使得 機(jī)器和/或計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)本文所描述的漏波天線作為功率放大器的負(fù)載的步驟。總之，本發(fā)明可用硬件、軟件、固件或其中的組合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可以在至少一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以集成的方式實(shí)現(xiàn)，或?qū)⒉煌慕M件置于多個(gè)相互相連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以分 立的方式實(shí)現(xiàn)。任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其他適于執(zhí)行本發(fā)明所描述方法的裝置都是適用的。典 型的硬件、軟件和固件的組合為帶有計(jì)算機(jī)程序的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)該程序被裝載和執(zhí) 行，就會(huì)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使其執(zhí)行本發(fā)明所描述的方法。本發(fā)明的實(shí)施例可作為板級(jí)產(chǎn)品(board level product)來實(shí)施，如單個(gè)芯片、專 用集成電路(ASIC)、或者作為單獨(dú)的部件以不同的集成度與系統(tǒng)的其他部分一起集成在單 個(gè)芯片上。系統(tǒng)的集成度主要取決于速度和成本考慮?，F(xiàn)代處理器品種繁多，使得能夠采 用目前市場上可找到的處理器。另外，如果作為ASIC核心或邏輯模塊的該處理器是可獲得 的，那么經(jīng)濟(jì)可行的處理器可作為多種功能由固件實(shí)現(xiàn)的ASIC設(shè)備的一部分來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還可以通過計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)施，所述程序包含能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明方法 的全部特征，當(dāng)其安裝到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中時(shí)，通過運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。本申請(qǐng)文件 中的計(jì)算機(jī)程序所指的是可以采用任何程序語言、代碼或符號(hào)編寫的一組指令的任何表 達(dá)式，該指令組使系統(tǒng)具有信息處理能力，以直接實(shí)現(xiàn)特定功能，或在進(jìn)行下述一個(gè)或兩個(gè) 步驟之后，a)轉(zhuǎn)換成其他語言、代碼或符號(hào)；b)以不同的格式再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)特定功能。本發(fā)明是通過一些實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明 的教導(dǎo)下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會(huì)脫離本發(fā)明 的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實(shí)施例的限制，所有落入本申請(qǐng)的權(quán)利 要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)參考了如下美國專利申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枮镹o. 61/246，618申請(qǐng)日為2009年9月29日的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)；
申請(qǐng)?zhí)枮镹o. 61/185，245申請(qǐng)日為2009年6月9日的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)NO.21205US02)申請(qǐng)日為_的美
國專利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)NO.21211US02)申請(qǐng)日為_的
美國專利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)NO.21214US02)申請(qǐng)日為_的美
國專利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)NO.21227US02)申請(qǐng)日為_的美
國專利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)No. 21230US02)申請(qǐng)日為_的美
國專利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)NO.21231US02)申請(qǐng)日為_的
美國專利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)NO.21232US02)申請(qǐng)日為_的美國專
利申請(qǐng)；申請(qǐng)?zhí)枮镹o._(律師事務(wù)所案卷號(hào)NO.21233US02)申請(qǐng)日為_的美
國專利申請(qǐng)·，在本文中引用上述美國專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容。
1權(quán)利要求
一種通信方法，其特征在于，包括使用無線設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)電路執(zhí)行以下步驟，所述一個(gè)或多個(gè)電路集成在芯片中，其中所述一個(gè)或多個(gè)電路包括一個(gè)或多個(gè)功率放大器配置與所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器相連的一個(gè)或多個(gè)漏波天線，使其作為所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器的負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征在于，包括通過所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線 發(fā)射RF信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在 所述芯片中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的通信方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線 集成在附加有所述芯片的封裝內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的通信方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線 集成在附加有所述芯片的印刷電路板內(nèi)。
6.一種通信系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)或多個(gè)電路，所述一個(gè)或多個(gè)電路包括一個(gè)或多個(gè)功率放大器，所述一個(gè)或多個(gè) 電路集成在芯片中，其中所述一個(gè)或多個(gè)電路用于配置一個(gè)或多個(gè)漏波天線，使其作為所述一個(gè)或多個(gè)功率放 大器的負(fù)載，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線與所述一個(gè)或多個(gè)功率放大器相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于通過所述 一個(gè)或多個(gè)漏波天線發(fā)射RF信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在所 述芯片中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在附 加有所述芯片的封裝內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線集成在附 加有所述芯片的印刷電路板內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信方法和通信系統(tǒng)，其中使用漏波天線作為功率放大器的負(fù)載。所述方法包括配置一個(gè)或多個(gè)漏波天線，使其作為無線設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)功率放大器(PA)的負(fù)載。通過集成在芯片中、附加有所述芯片的封裝內(nèi)、或附加有所述芯片的印刷電路板內(nèi)的所述一個(gè)或多個(gè)漏波天線發(fā)射RF信號(hào)。所述天線包括設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)PA上的電感負(fù)載和/或用于所述一個(gè)或多個(gè)PA的平衡不平衡變換器。漏波天線與PA阻抗匹配。PA對(duì)將要發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行放大，且通過控制PA的偏置電壓來配置PA的輸出功率。
文檔編號(hào)H04W52/02GK101924572SQ20101019348
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者瑪雅姆·羅弗戈蘭, 阿瑪?shù)吕灼潯ち_弗戈蘭 申請(qǐng)人:美國博通公司