無線設(shè)備中的阻抗匹配電路的自適應(yīng)調(diào)諧的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了自適應(yīng)地調(diào)諧阻抗匹配電路的技術(shù)。在一方面，阻抗匹配電路被預(yù)表征。針對阻抗匹配電路的多種設(shè)置確定阻抗匹配電路的性能，將其存儲在存儲器中，并用于調(diào)諧該阻抗匹配電路。另一方面，基于對一個或多個參數(shù)（諸如遞送功率、回波損耗、功率放大器電流、天線/負(fù)載阻抗等）的測量來調(diào)諧阻抗匹配電路。在一示例性設(shè)計中，一種裝置包括存儲器和控制單元。存儲器存儲關(guān)于阻抗匹配電路的多種設(shè)置的信息?？刂茊卧陉P(guān)于這多種設(shè)置的信息和對阻抗匹配電路的測量來選擇阻抗匹配電路的多種設(shè)置中的一種設(shè)置。阻抗匹配電路基于所選的設(shè)置為負(fù)載電路（例如天線）執(zhí)行阻抗匹配。
【專利說明】無線設(shè)備中的阻抗匹配電路的自適應(yīng)調(diào)諧
【背景技術(shù)】
[0001]1.領(lǐng)域
[0002]本公開總體涉及電子設(shè)備，尤其涉及用于調(diào)諧無線設(shè)備中的阻抗匹配電路的技術(shù)。
[0003]I1.背景
[0004]無線通信系統(tǒng)中的無線設(shè)備(例如，蜂窩電話或智能電話)可發(fā)射和接收數(shù)據(jù)以進(jìn)行雙向通信。無線設(shè)備可包括用于數(shù)據(jù)傳送的發(fā)射機以及用于數(shù)據(jù)接收的接收機。對于數(shù)據(jù)傳送，發(fā)射機可用數(shù)據(jù)來調(diào)制射頻(RF)載波信號以獲得經(jīng)調(diào)制信號，放大經(jīng)調(diào)制信號以獲得具有恰當(dāng)輸出功率電平的輸出RF信號，并經(jīng)由天線將該輸出RF信號發(fā)射到基站。對于數(shù)據(jù)接收，接收機可經(jīng)由天線獲得收到RF信號并且可調(diào)理和處理該收到RF信號以恢復(fù)由基站發(fā)送的數(shù)據(jù)。
[0005]發(fā)射機可包括各種電路，諸如功率放大器(PA)、濾波器等。接收機也可包括各種電路，諸如低噪聲放大器(LNA)、濾波器等。阻抗匹配電路可耦合在天線與發(fā)射機和/或接收機之間，并且可為天線、功率放大器、或LNA執(zhí)行阻抗匹配。阻抗匹配電路可對無線設(shè)備的性能有很大影響。
[0006]附圖簡述
[0007]圖1、2和3示出無線設(shè)備的三個示例性設(shè)計。
[0008]圖4示出阻抗匹配電路的示意圖。
[0009]圖5A至5F示出圖4中的阻抗匹配電路的六種配置。
[0010]圖6示出阻抗匹配電路的八種不同設(shè)置的天線效率的標(biāo)繪。
[0011]圖7示出阻抗匹配電路的查找表。
[0012]圖8A和SB分別示出阻抗匹配電路在不同場景下的回波損耗和天線效率。
[0013]圖9示出了傳感器和計算單元的框圖。
[0014]圖10示出了用于調(diào)諧阻抗匹配電路的過程。
[0015]圖11示出了用于執(zhí)行阻抗匹配的過程。
[0016]詳細(xì)描述
[0017]以下闡述的詳細(xì)描述旨在作為本公開的示例性設(shè)計的描述，而無意表示可在其中實踐本公開的僅有設(shè)計。術(shù)語“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實例或解說”。本文中描述為“示例性”的任何設(shè)計不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他設(shè)計。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以提供對本公開的示例性設(shè)計的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實踐本文描述的示例性設(shè)計。在一些實例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形式示出以免湮沒本文中給出的示例性設(shè)計的新穎性。
[0018]本文描述了用于調(diào)諧/調(diào)節(jié)無線設(shè)備中的阻抗匹配電路的技術(shù)。這些技術(shù)可用于各種類型的無線設(shè)備，諸如蜂窩電話、智能電話、平板設(shè)備、個人數(shù)字助理(PDA)、手持式設(shè)備、無線調(diào)制解調(diào)器、膝上型計算機、智能本、上網(wǎng)本、無繩電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、藍(lán)牙設(shè)備、消費者電子設(shè)備，等等。[0019]圖1示出了無線設(shè)備100的示例性設(shè)計的框圖。在此示例性設(shè)計中，無線設(shè)備100包括數(shù)據(jù)處理器/控制器110、收發(fā)機120、自適應(yīng)調(diào)諧電路170、以及天線152。收發(fā)機120包括支持雙向無線通信的發(fā)射機130和接收機160。無線設(shè)備100可以支持長期演進(jìn)(LTE)、碼分多址(CDMA) IX或cdma2000、寬帶CDMA (WCDMA)、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、IEEE802.11，等等。
[0020]在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器110處理(例如，編碼和調(diào)制)待發(fā)射的數(shù)據(jù)并且向發(fā)射機130提供模擬輸出信號。在發(fā)射機130內(nèi)，發(fā)射(TX)電路132對該模擬輸出信號進(jìn)行放大、濾波并將其從基帶上變頻到RF，并且提供經(jīng)調(diào)制信號。TX電路132可包括放大器、濾波器、混頻器、振蕩器、本機振蕩器(LO)發(fā)生器、鎖相環(huán)(PLL)等。功率放大器(PA) 134接收并放大經(jīng)調(diào)制信號并提供具有恰當(dāng)?shù)妮敵龉β孰娖降慕?jīng)放大的RF信號。TX濾波器136對經(jīng)放大RF信號進(jìn)行濾波以使在發(fā)射頻帶中的信號分量通過，并且衰減在接收頻帶中的信號分量。TX濾波器136提供輸出RF信號，該輸出RF信號被路由通過開關(guān)140和阻抗匹配電路150，并且經(jīng)由天線152被發(fā)射。阻抗匹配電路150為天線152執(zhí)行阻抗匹配，并且也被稱作天線調(diào)諧電路、可調(diào)諧匹配電路，等等。
[0021]在接收路徑中，天線152接收來自基站和/或其他發(fā)射機站的信號并且提供收到RF信號，該收到RF信號被路由通過阻抗匹配電路150和開關(guān)140并且被提供給接收機160。在接收機160內(nèi)，接收(RX)濾波器162對收到RF信號進(jìn)行濾波以使在接收頻帶中的信號分量通過，并且衰減在發(fā)射頻帶中的信號分量。LNA164放大來自RX濾波器162的經(jīng)濾波RF信號并且提供輸入RF信號。RX電路166對該輸入RF信號進(jìn)行放大、濾波并將其從RF下變頻到基帶，并且將模擬輸入信號提供給數(shù)據(jù)處理器110。RX電路166可包括放大器、濾波器、混頻器、振蕩器、LO發(fā)生器、PLL,等等。
[0022]自適應(yīng)調(diào)諧電路170調(diào)諧或調(diào)節(jié)阻抗匹配電路150以使得能夠為數(shù)據(jù)傳送和接收達(dá)成良好的性能。在自適應(yīng)調(diào)諧電路170內(nèi)，傳感器172接收來自阻抗匹配電路150的輸入信號，并測量這些輸入信號的電壓、電流、功率、和/或其它特性。計算單元174接收來自傳感器172的測量并確定阻抗匹配電路150所觀察到的負(fù)載(即圖1中的天線152)的遞送功率和/或阻抗?？刂茊卧?80接收來自計算單元174的遞送功率和/或阻抗?？刂茊卧?80還可接收環(huán)境傳感器176的輸出、來自PA電流傳感器178的PA電流、以及來自處理器110的指示所選頻帶/信道和/或所選模式的控制信號?？刂茊卧?80還可從查找表182接收阻抗匹配電路150的不同可能設(shè)置的性能表征?？刂茊卧?80生成一控制，用于調(diào)諧阻抗匹配電路150以達(dá)成良好的性能，例如，獲得對負(fù)載的較高遞送功率。
[0023]圖1示出了自適應(yīng)調(diào)諧電路170的示例性設(shè)計。自適應(yīng)調(diào)諧電路也可包括更少、不同和/或其它的傳感器。計算單元174可與控制單元180分開(如圖1中所示)或者可以是控制單元180的部分。自適應(yīng)調(diào)諧電路170的全部或部分可以數(shù)字化地實現(xiàn)。例如，計算單元174和控制單元180可由數(shù)據(jù)處理器/控制器110來實現(xiàn)。查找表182可被存儲在存儲器112或某些其它存儲器中。
[0024]圖1示出了收發(fā)機120和自適應(yīng)調(diào)諧電路170的示例性設(shè)計。收發(fā)機120和自適應(yīng)調(diào)諧電路170的全部或部分可實現(xiàn)在一個或多個模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信號IC等上。功率放大器134以及可能其它電路可實現(xiàn)在分離的IC或模塊上。阻抗匹配電路150以及可能其它電路也可實現(xiàn)在分離的IC或模塊上。[0025]數(shù)據(jù)處理器/控制器110可為無線設(shè)備100執(zhí)行各種功能。例如，數(shù)據(jù)處理器110可對經(jīng)由發(fā)射機130發(fā)射的數(shù)據(jù)以及經(jīng)由接收機160收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行處理?？刂破?10可以控制TX電路132、RX電路166、開關(guān)140和/或自適應(yīng)調(diào)諧電路170的操作。存儲器112可存儲供數(shù)據(jù)處理器/控制器110用的程序代碼和數(shù)據(jù)。存儲器112可以在數(shù)據(jù)處理器/控制器110的內(nèi)部(如圖1中所示)或在數(shù)據(jù)處理器/控制器110的外部(圖1中未示出)。數(shù)據(jù)處理器/控制器110可實現(xiàn)在一個或多個專用集成電路(ASIC)和/或其他IC上。
[0026]圖2示出了無線設(shè)備200的示例性設(shè)計的框圖。在此示例性設(shè)計中，無線設(shè)備200包括數(shù)據(jù)處理器/控制器210、用于主天線252a的收發(fā)機220和自適應(yīng)調(diào)諧電路270a、以及用于副天線252b的接收機222和自適應(yīng)調(diào)諧電路270b。收發(fā)機220包括:(i)支持第一模式/頻帶(例如，GSM)的雙向無線通信的發(fā)射機230a和接收機260a ;以及(ii)支持第二模式/頻帶(LTE、cdma2000或WCDMA)的雙向無線通信的發(fā)射機230b和接收機260b。模式可對應(yīng)于LTE、cdma2000、WCDMA、GSM等。接收機222包括支持?jǐn)?shù)據(jù)接收的接收機260c和260d。自適應(yīng)調(diào)諧電路270a和270b可各自如圖1中所示地實現(xiàn)。
[0027]在收發(fā)機220內(nèi)，發(fā)射機230a包括TX (發(fā)射)電路232a、功率放大器234a和TX濾波器236a。接收機260a包括RX (接收)濾波器262a、LNA264a和RX電路266a。發(fā)射機230b包括TX電路232b、功率放大器234b和雙工器238。接收機260b包括雙工器238、LNA264b和RX電路266b。開關(guān)240a耦合到TX濾波器236a、RX濾波器262a和雙工器238。雙工器238將來自功率放大器234b的經(jīng)放大RF信號路由到開關(guān)240a，并且還將來自開關(guān)240a的收到RF信號路由到LNA264b。阻抗匹配電路250a耦合在開關(guān)240a與天線252a之間。自適應(yīng)調(diào)諧電路270a耦合到阻抗匹配電路250a并調(diào)節(jié)阻抗匹配電路250a，以使得可為經(jīng)由天線252a的數(shù)據(jù)傳送和接收達(dá)成良好的性能。
[0028]在接收機222內(nèi)，接收機260c包括RX濾波器262c、LNA264c和RX電路266c。接收機260d包括RX濾波器262d、LNA264d和RX電路266d。開關(guān)240b耦合到RX濾波器262c和262d。阻抗匹配電路250b耦合在開關(guān)240b與天線252b之間。自適應(yīng)調(diào)諧電路270b耦合到阻抗匹配電路250b并調(diào)節(jié)阻抗匹配電路250b，以使得可為經(jīng)由天線252b的數(shù)據(jù)接收達(dá)成良好的性能。
[0029]圖3示出了無線設(shè)備300的示例性設(shè)計的框圖。在此示例性設(shè)計中，無線設(shè)備300包括數(shù)據(jù)處理器/控制器310、收發(fā)機320、自適應(yīng)調(diào)諧電路370a和370b、以及天線352。收發(fā)機320包括支持雙向無線通信的發(fā)射機330和接收機360。發(fā)射機330包括串聯(lián)耦合的TX電路332、功率放大器334和阻抗匹配電路336。接收機360包括串聯(lián)耦合的阻抗匹配電路362、LNA364和RX電路366。開關(guān)/雙工器350耦合到阻抗匹配電路336和362，并且還耦合到天線352。自適應(yīng)調(diào)諧電路370a耦合到阻抗匹配電路336并調(diào)節(jié)阻抗匹配電路336，以使得可為經(jīng)由天線352的數(shù)據(jù)傳送達(dá)成良好的性能。自適應(yīng)調(diào)諧電路370b耦合到阻抗匹配電路362并調(diào)節(jié)阻抗匹配電路362，以使得可為經(jīng)由天線352的數(shù)據(jù)接收達(dá)成良好的性能。自適應(yīng)調(diào)諧電路370a和370b可各自如圖1中所示地實現(xiàn)。
[0030]圖1、2和3分別示出無線設(shè)備100、200和300的三種示例性設(shè)計。一般而言，無線設(shè)備可包括任何數(shù)目的天線、任何數(shù)目的發(fā)射機，以及任何數(shù)目的接收機。無線設(shè)備還可支持在任何數(shù)目的頻帶上的操作。無線設(shè)備針對每個天線可包括一個或多個發(fā)射機和/或一個或多個接收機。每一發(fā)射機和每一接收機可以為給定天線支持一個或多個頻帶上的操作。
[0031]無線設(shè)備可以支持與時分雙工(TDD)系統(tǒng)和/或頻分雙工(FDD)系統(tǒng)通信。為了與TDD系統(tǒng)通信，無線設(shè)備可以包括能在任何給定時刻或者把天線耦合到發(fā)射機或者把天線耦合到接收機的開關(guān)(例如，圖1中的開關(guān)140)。為了與FDD系統(tǒng)通信，無線設(shè)備可以包括雙工器(例如，圖2中的雙工器238)，該雙工器同時:(i)將來自功率放大器的輸出RF信號路由到天線；以及(ii)將來自天線的收到RF信號路由到LNA。
[0032]如圖1、2和3中所示，阻抗匹配電路可以被包括在無線設(shè)備內(nèi)的各個位置，并被用來將耦合到該阻抗匹配電路的輸入和輸出的電路的阻抗匹配起來。例如，阻抗匹配電路(例如，圖1中的阻抗匹配電路150)可以執(zhí)行濾波器的輸出阻抗與天線的輸入阻抗之間的阻抗匹配。阻抗匹配電路(例如，圖3中的阻抗匹配電路336)還可以執(zhí)行放大器的輸出阻抗與濾波器或天線的輸入阻抗之間的阻抗匹配。
[0033]一方面，阻抗匹配電路可以用一組無功元件和一組開關(guān)來實現(xiàn)，并且可支持多種配置。這樣的阻抗匹配電路可被稱為可重配置阻抗匹配電路。該組無功元件和該組開關(guān)可以按照特定拓?fù)鋪磉B接，該特定拓補可指示每一無功元件和每一開關(guān)如何連接。通過開關(guān)的不同設(shè)置可以支持?jǐn)?shù)種配置。不同的配置可與不同的阻抗調(diào)諧曲線相關(guān)聯(lián)。每個阻抗調(diào)諧曲線可對應(yīng)于相關(guān)聯(lián)的配置下該阻抗匹配電路可達(dá)成的阻抗值范圍。這多種配置可以使得阻抗匹配電路能夠為負(fù)載電路(例如，天線)提供更好的阻抗匹配?？芍嘏渲米杩蛊ヅ潆娐房梢阅軌蛟诟鼘挼淖杩怪捣秶线M(jìn)行調(diào)諧，并且可以能夠在更寬的頻率范圍上為負(fù)載電路提供更好的阻抗匹配。
[0034]在一示例性設(shè)計中，可重配置阻抗匹配電路可包括至少一個可變無功元件，每一可變無功元件具有能夠變化的阻抗。(諸)可變無功元件可以使可重配置阻抗匹配電路的阻抗能夠被調(diào)諧以提供更好的阻抗匹配，這可以改善性能。
[0035]在一示例性設(shè)計中，可重配置阻抗匹配電路可包括至少一個可重配置無功元件，每一可重配置無功元件可經(jīng)由至少一個開關(guān)被連接成串聯(lián)元件或分流元件。例如，可重配置電感器可以在一種配置中連接成串聯(lián)電感器而在另一種配置中連接成分流電感器。(諸)可重配置無功元件可使得可重配置阻抗匹配電路的阻抗能夠在更寬的阻抗值范圍上被調(diào)諧，這可以提供更好的阻抗匹配。
[0036]圖4示出了可重配置阻抗匹配電路410的示例性設(shè)計的示意圖，該電路可被用于圖1、2和3中的阻抗匹配電路中的任一個。在阻抗匹配電路410內(nèi)，可變電容器(變抗器)422 (Cl)耦合在阻抗匹配電路410的輸入與節(jié)點X之間。變抗器424 (C2)耦合在節(jié)點X與阻抗匹配電路410的輸出之間。變抗器426 (C3)耦合在節(jié)點X與電路接地之間。開關(guān)432 (SWl)耦合在阻抗匹配電路410的輸入與節(jié)點X之間。開關(guān)434 (SW2)耦合在節(jié)點X與阻抗匹配電路410的輸出之間。電感器442 (LI)耦合在節(jié)點X與開關(guān)452 (SW3)的輸入之間。開關(guān)452具有耦合到阻抗匹配電路410的輸入的第一輸出(‘I’)、耦合到電路接地的第二輸出(‘2’)、以及未耦合到任何電路元件的浮置的第三輸出(‘3’)。電感器444 (L2)耦合在節(jié)點X與開關(guān)454 (SW4)的輸入之間。開關(guān)454具有耦合到阻抗匹配電路410的輸出的第一輸出(‘I’)、耦合到電路接地的第二輸出(‘2’)、以及浮置的第三輸出(‘3’)。開關(guān)452可以用(i)耦合在電感器LI與阻抗匹配電路410的輸入之間的第一開關(guān)以及(ii)耦合在電感器LI與電路接地之間的第二開關(guān)來實現(xiàn)。開關(guān)454也可以用一對開關(guān)按照與開關(guān)452相似的方式來實現(xiàn)。
[0037]開關(guān)SWl和SW2可以各自斷開或閉合(B卩，置于兩種可能狀態(tài)中的一種)。開關(guān)SW3和SW4可各自被控制成將輸入連接到第一、第二或第三輸出(即，置于三種可能狀態(tài)中的一種)。變抗器C1、C2和C3可各自被設(shè)置成最小電容值以獲得高阻抗并實質(zhì)上提供開路。變抗器C1、C2和C3可以具有相同或不同的最小電容值。如下所述，電感器442和444可各自率禹合成串聯(lián)元件或分流元件。
[0038]阻抗匹配電路410支持多種配置，以下將描述其中的一些。每一配置與開關(guān)SW1、Sff2, SW3和SW4的一組狀態(tài)/設(shè)置相關(guān)聯(lián)。每一配置還可與變抗器Cl、C2和/或C3的具體值相關(guān)聯(lián)。
[0039]圖5A至5F示出圖4中的阻抗匹配電路410的六種配置。每一配置可以用描述該配置的附圖中所示的開關(guān)設(shè)置和變抗器設(shè)置來獲得。對于每一配置，用粗虛線示出了主要電路徑。
[0040]圖5A示出呈直通配置的阻抗匹配電路410。在此配置中，輸入信號通過開關(guān)SWl和SW2傳遞到阻抗匹配電路410的輸出。
[0041]圖5B示出呈具有串聯(lián)LI的串聯(lián)配置的阻抗匹配電路410。在此配置中，輸入信號通過開關(guān)SW3、電感器LI和開關(guān)SW2傳遞到阻抗匹配電路410的輸出。
[0042]圖5C示出呈具有分流LI的分流配置的阻抗匹配電路410。在此配置中，輸入信號傳遞通過開關(guān)SW1，施加到電感器LI (電感器LI經(jīng)由開關(guān)SW3耦合到電路接地)，并且通過開關(guān)SW2傳遞到阻抗匹配電路410的輸出。
[0043]圖示出呈具有串聯(lián)LI和分流C3的“L”型配置的阻抗匹配電路410。在此配置中，輸入信號傳遞通過開關(guān)SW`3和電感器LI，施加到變抗器C3，并且通過開關(guān)SW2傳遞到阻抗匹配電路410的輸出。
[0044]圖5E示出呈具有分流L2和串聯(lián)C2的“R”型配置的阻抗匹配電路410。在此配置中，輸入信號傳遞通過開關(guān)SWl，施加到電感器L2 (電感器L2經(jīng)由開關(guān)SW4耦合到電路接地)，并且通過變抗器C2傳遞到阻抗匹配電路410的輸出。
[0045]圖5F示出呈具有串聯(lián)L1、分流C3和串聯(lián)L2的“T”型配置的阻抗匹配電路410。在此配置中，輸入信號傳遞通過開關(guān)SW3和電感器LI，施加到變抗器C3，并且通過電感器L2和開關(guān)SW4傳遞到阻抗匹配電路410的輸出。
[0046]—般而言，阻抗匹配電路可包括可按任何方式耦合的任何數(shù)目的無功元件及任何數(shù)目的開關(guān)。無功元件可以是電感器或電容器。阻抗匹配電路可支持任何數(shù)目的配置，其中可包括以下配置中的一者或多者:
[0047].沒有任何L或C的直通配置，
[0048].具有串聯(lián)L和/或串聯(lián)C的串聯(lián)配直，
[0049].具有分流L和/或分流C的分流配置，
[0050].具有⑴串聯(lián)C和分流L、(ii)串聯(lián)L和分流C、(iii)串聯(lián)C和分流C、或(iv)串聯(lián)L和分流L的“L”型配置，
[0051]?具有⑴分流C和串聯(lián)L、(ii)分流L和串聯(lián)C、(iii)分流C和串聯(lián)C、或(iv)分流L和串聯(lián)L的“R”型配置，
[0052]?具有⑴分流C、串聯(lián)L和分流C或(ii)分流L、串聯(lián)C和分流L的“Π (Pi)”型配置，
[0053]?具有⑴串聯(lián)C、分流L和串聯(lián)C或(ii)串聯(lián)L、分流C和串聯(lián)L的“T”型配置，以及
[0054].其他配置。
[0055]阻抗匹配電路也可支持其它配置。
[0056]阻抗匹配電路可按照各種方式用于負(fù)載電路(例如，天線)的阻抗匹配。負(fù)載電路可在不同頻率處具有不同阻抗值。阻抗匹配電路應(yīng)當(dāng)在所選工作頻率處匹配負(fù)載電路的阻抗。
[0057]—方面，阻抗匹配電路可在設(shè)計階段、制造、和/或現(xiàn)場工作期間基于測量、計算機仿真等被預(yù)表征?？舍槍ψ杩蛊ヅ潆娐返亩喾N設(shè)置(或電路設(shè)置)來預(yù)表征阻抗匹配電路的性能。每一電路設(shè)置可關(guān)聯(lián)于(i)阻抗匹配電路的具體配置、(ii)阻抗匹配電路中的開關(guān)的具體設(shè)置、(iii)阻抗匹配電路中的可變無功元件的具體控制設(shè)置、以及(iv)性能表征。這多種電路設(shè)置可對應(yīng)于阻抗匹配電路的不同配置和/或阻抗匹配電路內(nèi)的可變無功元件的不同值。不同電路設(shè)置 的性能表征可被存儲在查找表(LUT)中并被用于調(diào)諧阻抗匹配電路。
[0058]圖6示出根據(jù)一種示例性設(shè)計的針對低頻帶的阻抗匹配電路的八種不同電路設(shè)置的天線效率的標(biāo)繪。在圖6中，橫軸表示以MHz為單位的頻率，而縱軸表示以分貝(dB)為單位的天線效率。被標(biāo)示為LUTl到LUT8的八種不同電路設(shè)置的天線效率相對于頻率分別由標(biāo)繪612到626示出。如圖6中所示，每一電路設(shè)置在特定頻率處具有峰值天線效率，并且可以為覆蓋峰值天線效率的一定范圍的頻率提供良好性能?？梢赃x取這八種電路設(shè)置以使得這些電路設(shè)置的峰值天線效率發(fā)生在盡可能均勻地間隔開的不同頻率處?？商鎿Q地，可以選取這八種電路設(shè)置以使得這些電路設(shè)置的峰值天線效率發(fā)生在可被用于通信的不同頻帶或信道處。在任一種情況下，可基于無線設(shè)備的工作頻率來選擇一種電路設(shè)置以供使用。例如，當(dāng)工作在800MHz時可選擇LUT3設(shè)置，當(dāng)工作在900MHz時可選擇LUT5設(shè)置，等等。通過調(diào)節(jié)阻抗匹配電路中的一個或多個可變無功元件，所選LUT設(shè)置的頻率響應(yīng)可以改變。
[0059]圖6示出阻抗匹配電路的不同電路設(shè)置對于低頻帶的一組頻率響應(yīng)。也可獲得阻抗匹配電路的不同電路設(shè)置對于高頻帶(例如高于IGHz)的一組頻率響應(yīng)。
[0060]一般來說，阻抗匹配電路的性能可例如在設(shè)計階段、制造、現(xiàn)場工作等期間針對任何數(shù)目的電路設(shè)置進(jìn)行預(yù)表征。例如，可以每次選擇阻抗匹配電路的一種配置進(jìn)行評估。對于每個所選的配置，可以測量(有可能可針對阻抗匹配電路中的(諸)可變無功元件的不同值來測量)一個或多個參數(shù)，諸如遞送功率、回波損耗、和/或PA電流之類。可選擇并存儲在不同頻率處具有峰值/最佳性能的一組電路設(shè)置。每個所選的電路設(shè)置可為特定頻率范圍提供良好的發(fā)射和/或接收性能。
[0061]所選的一組電路設(shè)置可以按相對于頻率呈單調(diào)的次序來排列，從在最低頻率處具有最佳性能的電路設(shè)置到在最高頻率處具有最佳性能的電路設(shè)置。通過預(yù)表征不同電路設(shè)置并將它們以單調(diào)次序進(jìn)行排列，對最佳電路設(shè)置的搜索就可以更容易且更準(zhǔn)確地執(zhí)行。例如，可選擇對應(yīng)于無線設(shè)備的工作頻率的電路設(shè)置以供使用。作為另一示例，可執(zhí)行對最佳電路設(shè)置的搜索，并且可以每次(例如，按遞增的頻率)選擇一種電路設(shè)置并對其進(jìn)行評估以確定哪種電路設(shè)置是最佳的。在這這兩個示例中，對阻抗匹配電路的調(diào)諧均可通過預(yù)表征該阻抗匹配電路的不同電路設(shè)置來改進(jìn)。
[0062]可針對數(shù)種電路設(shè)置和相同的負(fù)載電路來預(yù)表征阻抗匹配電路的性能，如以上所描述的。也可針對數(shù)種電路設(shè)置和耦合到阻抗匹配電路的輸入和/或輸出的不同負(fù)載電路來預(yù)表征阻抗匹配電路的性能。例如，阻抗匹配電路在不同模式(例如LTE、cdma2000、WCDMA、GSM等)中可以耦合到不同TX濾波器和/或不同RX濾波器。
[0063]圖7示出阻抗匹配電路的查找表(LUO700的示例性設(shè)計。在這一示例性設(shè)計中，可選擇阻抗匹配電路在K個不同頻率處具有峰值/最佳性能的K種電路設(shè)置，其中K可為任何整數(shù)值。查找表700可存儲每種電路設(shè)置的相關(guān)信息，諸如(i)該電路設(shè)置所適用的頻率或頻率范圍、(ii)阻抗匹配電路中的開關(guān)的具體設(shè)置、(iii)阻抗匹配電路中的可變無功元件的具體控制設(shè)置、(iv)該電路設(shè)置所適用的頻帶和/或模式(例如LTE、cdma2000、WCDMA、GSM等)。查找表700可被存儲在非易失性存儲器(例如圖1中的存儲器112)中。
[0064]利用查找表700，可以通過基于無線設(shè)備的工作頻率選擇合適的電路設(shè)置來執(zhí)行阻抗匹配?？梢詮牟檎冶?00檢索所選電路設(shè)置的開關(guān)設(shè)置和控制設(shè)置。檢索出的開關(guān)設(shè)置可以被應(yīng)用于阻抗匹配電路內(nèi)的開關(guān)，且檢索出的控制設(shè)置可以被應(yīng)用于阻抗匹配電路內(nèi)的可變無功元件。
[0065]阻抗匹配電路可被用于使無線設(shè)備上的天線的阻抗匹配于目標(biāo)阻抗，例如，如圖1中所示出的。天線的阻抗從一種天線設(shè)計到另一種天線設(shè)計可以變化很大。此外，天線阻抗可以隨頻率而變化很大。無線設(shè)備(例如，蜂窩電話或智能電話)通常被握持在用戶手中，并且可被放置在用戶的耳和頭旁。天線阻抗可由于人體(例如，手、耳，等等)接近無線設(shè)備而改變。
[0066]圖8A示出不同情景下無線設(shè)備中耦合到天線的阻抗匹配電路的回波損耗(S11)。在圖8A中，橫軸表示以MHz為單位的頻率，而縱軸表示以dB為單位的回波損耗。阻抗匹配電路可具有多種電路設(shè)置(例如，圖6中所示出的八種電路設(shè)置)，這些電路設(shè)置可與不同頻率處的峰值性能相關(guān)聯(lián)。阻抗匹配電路可具有標(biāo)繪812所示的在自由空間中的回波損耗，此時無線設(shè)備并未握持在用戶手中。當(dāng)無線設(shè)備被握持在用戶手中時，阻抗匹配電路可具有標(biāo)繪814所示的回波損耗。人體效應(yīng)可使天線的諧振頻率衰減和移位，這可能導(dǎo)致阻抗匹配電路的回波損耗有相應(yīng)的頻移。標(biāo)繪812可使用圖6中的LUT2設(shè)置來獲得?？蛇x擇在更高頻率處具有峰值性能的LUT3設(shè)置。當(dāng)無線設(shè)備被握持在用戶手中時，使用LUT3設(shè)置，阻抗匹配電路可具有標(biāo)繪816所示的回波損耗。由此，由于人體效應(yīng)引起的頻移可通過為阻抗匹配電路選擇另一種電路設(shè)置來補償。
[0067]圖SB示出不同情景下無線設(shè)備中耦合到天線的阻抗匹配電路的天線效率。標(biāo)繪822示出了自由空間中LUT2設(shè)置的天線效率，而標(biāo)繪824示出了自由空間中LUT3設(shè)置的天線效率。標(biāo)繪832示出了當(dāng)無線設(shè)備被握持在用戶手中時LUT2設(shè)置的天線效率。標(biāo)繪834示出了當(dāng)無線設(shè)備被握持在用戶手中時LUT3設(shè)置的天線效率。如圖SB中所示，在自由空間中，LUT2設(shè)置在750MHz處具有最佳天線效率，但當(dāng)無線設(shè)備被握持在用戶手中時，LUT3設(shè)置在750MHz處具有比LUT2設(shè)置更好的天線效率。當(dāng)無線設(shè)備被握持在用戶手中時切換到LUT3設(shè)置改善了天線效率。
[0068]當(dāng)放置成緊鄰人體(例如手、耳等)時，阻抗匹配電路的給定電路設(shè)置的頻率響應(yīng)通常向較低頻率移位。這一頻移可通過選擇在自由空間中在更高頻率處具有峰值性能的另一電路設(shè)置來補償，例如，如圖8B中所示的。阻抗匹配電路的多種電路設(shè)置可基于它們的峰值性能頻率來排序，例如，如圖6中所示出的，從最低頻率到最高頻率。在這種情況下,每當(dāng)檢測到頻率響應(yīng)已移位時，可選擇下一電路設(shè)置來評估。對多種電路設(shè)置進(jìn)行排序因此可簡化對阻抗匹配電路的調(diào)諧。
[0069]另一方面，可基于對一個或多個參數(shù)(諸如遞送功率、回波損耗、PA電流、天線/負(fù)載阻抗等)的測量來調(diào)諧無線設(shè)備中的阻抗匹配電路。測量可由自適應(yīng)調(diào)諧電路在無線設(shè)備的正常/現(xiàn)場工作期間作出。測量可被用于調(diào)諧阻抗匹配電路以使得可為無線設(shè)備達(dá)成良好性能。
[0070]圖9示出圖1中的傳感器172和計算單元174的示例性設(shè)計的框圖。在傳感器172內(nèi)，可編程衰減器912接收阻抗匹配電路150的輸入處的Vl信號并提供第一輸入信號?？删幊趟p器914接收阻抗匹配電路150的輸出處的V2信號并提供第二輸入信號?？删幊趟p器912和914可取決于輸出功率電平來提供可變的衰減量，以減小提供給傳感器172內(nèi)的電路的輸入信號的動態(tài)范圍。緩沖器(Buf) 916接收并緩沖第一輸入信號并且提供第一感測信號VS1，信號Vsi可以是Vl信號的經(jīng)縮放版本。移相器920接收Vsi信號并在感興趣的頻率上將其移相90°，并提供經(jīng)相移信號。固定增益放大器918在反相輸入端接收第一輸入信號以及在非反相輸入端接收第二輸入信號，并提供第二感測信號Vs2。Vs2信號可以指示跨阻抗匹配電路150的壓降。乘法器922將來自移相器920的經(jīng)相移信號與來自放大器918的Vs2信號相乘并提供乘法器輸出信號。低通濾波器924接收乘法器輸出信號，濾除高頻分量，并提供傳感器輸出YOTT。
[0071]在計算單元170內(nèi)，單元930接收傳感器輸出并將其除以阻抗匹配電路150的串聯(lián)阻抗Zs的幅值并提供遞送功率P.，遞送功率P.可表達(dá)為:
[0072]Pout — VMP_PK.Il0Ad pk.cos ( ?*)，式(I)`[0073]其中Vamp PK是Vsi信號的峰值電壓，
[0074]Iload pk是遞送到負(fù)載電路154的峰值電流，并且
[0075]Φ是取決于阻抗匹配電路150與負(fù)載電路154之間的失配的相位，并且在具有良好匹配時可接近于O度。
[0076]在圖9中示出的示例性設(shè)計中，Vl信號被移相并與Vs2信號相乘。式(I)中的Ptm功率可因此是遞送到阻抗匹配電路150和負(fù)載電路154的功率。負(fù)載電路154可建模天線152。由于阻抗匹配電路150可具有小損耗，因此Ptot功率的絕大部分可被遞送到負(fù)載電路154。
[0077]在圖9中未不出的另一不例性設(shè)計中，V2信號可被移相并與Vsi信號相乘。輸出功率可因此是遞送到負(fù)載電路154的功率。來自計算單元174的輸出功率可因而指示在信號被抽頭并提供給移相器920的點處遞送的功率。
[0078]串聯(lián)阻抗&是阻抗匹配電路150的輸入與輸出之間的阻抗。串聯(lián)阻抗的幅值|ZS可以各種方式確定。在一種設(shè)計中，|ZS|可經(jīng)由計算機仿真、經(jīng)驗測量、或其它手段來確定。在另一設(shè)計中，|ZS|可提前被校準(zhǔn)。例如，可針對已知的輸出功率測量傳感器輸出，并且可基于該已知的輸出功率和測得的傳感器輸出來確定|zs|。IzsI也可以其它方式來確定。
[0079]負(fù)載電路154的負(fù)載阻抗&可基于負(fù)載電路154處的負(fù)載電壓' 以及提供給負(fù)載電路154的負(fù)載電流L來確定。負(fù)載電壓可通過測量V2信號來確定。負(fù)載電流可通過測量跨串聯(lián)阻抗的壓降并將該壓降除以串聯(lián)阻抗來確定。如果負(fù)載電路154對應(yīng)于天線，則負(fù)載阻抗將對應(yīng)于天線阻抗。負(fù)載阻抗可被用于計算各個參數(shù)。
[0080]反射系數(shù)P可基于負(fù)載阻抗計算如下:
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 存儲器，所述存儲器被配置成存儲關(guān)于阻抗匹配電路的多種設(shè)置的信息；以及 控制單元，所述控制單元配置成基于關(guān)于所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置的所述信息和對所述阻抗匹配電路的測量來選擇所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置中的一種設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，針對所述多種設(shè)置中的每一種設(shè)置預(yù)表征了所述阻抗匹配電路的性能，并且所述存儲器被配置成存儲指示所述阻抗匹配電路在所述多種設(shè)置下的性能的信息。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置與獲得峰值性能時所處的不同頻率相關(guān)聯(lián)，并且所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置基于獲得峰值性能時所處的頻率來排序。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述存儲器被配置成針對所述多種設(shè)置中的每一種設(shè)置存儲指示該設(shè)置所適用的頻率或頻率范圍、所述阻抗匹配電路內(nèi)的至少一個開關(guān)的至少一個開關(guān)設(shè)置、所述阻抗匹配電路內(nèi)的至少一個可變無功元件的至少一個控制設(shè)置、或其組合的信息。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述測量涉及遞送功率、回波損耗、以及負(fù)載阻抗中的至少一者。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元被配置成基于無線設(shè)備的工作頻率來選擇所述阻抗匹配電路的初始設(shè)置，并且基于對所述阻抗匹配電路的測量來選擇所述多種設(shè)置中的下一較高設(shè)置或下一較低設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元被配置成周期性地接收對所述阻抗匹配電路的測量并且基于所述測量周期性地確定是要為所述阻抗匹配電路維持當(dāng)前設(shè)置還是要為所述阻抗匹配電路選擇新設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元被配置成進(jìn)一步基于無線設(shè)備的環(huán)境信息選擇所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置中的一種設(shè)置。
9.一種裝置，包括: 負(fù)載電路；以及 阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路被配置成基于多種設(shè)置中為所述阻抗匹配電路選擇的一種設(shè)置來為所述負(fù)載電路執(zhí)行阻抗匹配，其中所述選擇基于關(guān)于所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置的信息以及對所述阻抗匹配電路的測量。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述阻抗匹配電路包括多個無功元件以及至少一個開關(guān)并且支持多種配置，并且所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置與所述阻抗匹配電路的所述多種配置相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述多種配置包括串聯(lián)配置、分流配置、“L”型配置、“R”型配置、“ Π ”型配置、以及“T”型配置中的至少一者。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述負(fù)載電路包括天線，并且其中所述阻抗匹配電路為所述天線執(zhí)行阻抗匹配。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述負(fù)載電路包括功率放大器，并且其中所述阻抗匹配電路為所述功率放大器執(zhí)行輸出阻抗匹配。
14.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述負(fù)載電路包括低噪聲放大器(LNA)，并且其中所述阻抗匹配電路為所述LNA執(zhí)行輸入阻抗匹配。
15.一種執(zhí)行阻抗匹配的方法，包括: 獲得對阻抗匹配電路的測量；以及 基于關(guān)于所述阻抗匹配電路的多種設(shè)置的信息以及對所述阻抗匹配電路的所述測量來選擇所述多種設(shè)置中的一種設(shè)置。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 存儲關(guān)于所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置的信息。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述存儲包括: 存儲指示所述阻抗匹配電路在所述多種設(shè)置下的性能的信息，其中所述阻抗匹配電路的性能是針對所述多種設(shè)置中的每一種設(shè)置預(yù)表征的。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述測量涉及遞送功率、回波損耗、以及負(fù)載阻抗中的至少一者。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述選擇包括: 基于無線設(shè)備的工作頻率選擇所述阻抗匹配電路的初始設(shè)置，以及 基于對所述阻抗匹配電路的測量來選擇所述多種設(shè)置中的下一較高設(shè)置或下一較低設(shè)置。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述獲得測量包括周期性地獲得對所述阻抗匹配電路的測量，并且所述選擇包括周期性地基于所述測量來確定是要為所述阻抗匹配電路維持當(dāng)前設(shè)置還是要為所述阻抗匹配電路選擇新設(shè)置。
21.—種設(shè)備,包括: 用于獲得對阻抗匹配電路的測量的裝置；以及 用于基于關(guān)于所述阻抗匹配電路的多種設(shè)置的信息以及對所述阻抗匹配電路的測量來選擇所述多種設(shè)置中的一種設(shè)置的裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，還包括: 用于存儲關(guān)于所述阻抗匹配電路的所述多種設(shè)置的信息的裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于存儲的裝置包括: 用于存儲指示所述阻抗匹配電路在所述多種設(shè)置下的性能的信息的裝置，其中所述阻抗匹配電路的性能是針對所述多種設(shè)置中的每一種設(shè)置預(yù)表征的。
24.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述測量涉及遞送功率、回波損耗、以及負(fù)載阻抗中的至少一者。
25.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于選擇的裝置包括: 用于基于無線設(shè)備的工作頻率選擇所述阻抗匹配電路的初始設(shè)置的裝置，以及 用于基于對所述阻抗匹配電路的測量來選擇所述多種設(shè)置中的下一較高設(shè)置或下一較低設(shè)置的裝置。
26.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于獲得測量的裝置包括用于周期性地獲得對所述阻抗匹配電路的測量的裝置，并且所述用于選擇的裝置包括用于周期性地基于所述測量來確定是要為所述阻抗匹配電路維持當(dāng)前設(shè)置還是要為所述阻抗匹配電路選擇新設(shè)置的裝置。
【文檔編號】H04B1/18GK103828247SQ201280045585
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月19日
【發(fā)明者】P·H·西, X·張 申請人:高通股份有限公司