CN1890898A - 用于提供区域有效天线分集接收机的方法和装置 - Google Patents
用于提供区域有效天线分集接收机的方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
用于实现天线分集的系统中的接收机使用开关(16、18、24、26、28、30)来允许多个滤波器(20、22)共用低噪放大器(LNA)(32、34、36、38)。
Description
发明领域
本发明总地涉及无线通信,并且更具体地,涉及射频(RF)接收机。
发明背景
天线分集接收机利用两个或更多个接收天线来克服由例如多径衰落引起的接收问题。每个天线一般需要专用接收机链(chain)来适当地处理相应的接收信号。然后处理接收机链的输出以生成整体的接收机输出。许多现代接收机系统都被要求在多个不同的频带内进行操作。例如,可能要求蜂窝电话能够根据多个不同的蜂窝标准进行操作,每个蜂窝标准具有不同的操作频率范围。因此,需要用于有效地实现天线分集的接收机和其他类型的在多个频率范围内可操作的接收机的技术和结构。
附图说明
图1是根据本发明的实施方案示出示例性双(dual)天线分集接收机结构的框图;以及
图2是根据本发明的实施方案示出用于天线分集接收机系统中的示例性方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细的描述中,参照了以图示说明的方式示出的可以在其中实践本发明的具体实施方案的附图。这些实施方案被足够详细地描述,以使本领域的技术人员能够实践本发明。应当理解,本发明的各种实施方案尽管不同,但并不必互相排斥。例如,连同一个实施方案描述的特定的特征、结构或者特性,在不背离本发明的精神和范围的情况下,可以在其他实施方案中实现。另外,应当可以理解,在每个所公开的实施方案中,在没有背离本发明的精神和范围的情况下,可以修改单个部件(element)的位置和排列。因此,以下的详细描述不应作为限制性的,并且仅仅以所附的权利要求书来定义本发明的范围,与赋予权利要求书的整个等同物范围一起来恰当地解释本发明的范围。在附图中,同样的数字在所有几个视图中表示同样或相似的功能性。
图1是根据本发明的实施方案示出示例性双天线分集接收机结构10的框图。如所示出的,接收机结构10包括:第一和第二天线12、14;第一和第二选择器开关(selector switch)16、18;第一和第二滤波器组(bank)20、22;第一、第二、第三和第四输出开关(outputswitch)24、26、28、30;以及第一、第二、第三和第四低噪放大器(LAN)32、34、36、38。第一和第二滤波器组20、22可以各自包括多个带通滤波器。例如,在示出的实施方案中,第一滤波器组20包括第一滤波器40、第二滤波器42、第三滤波器44和第四滤波器46,第二滤波器组22包括第一滤波器48、第二滤波器50、第三滤波器52和第四滤波器54。在普通操作期间,信号由天线12、14中的每一个来接收,然后所述信号被引导通过对应的滤波器中的一个和对应的LNA中的一个。然后,以公知的方式处理多个LNA的输出,来获得双天线分集接收机的整体输出。第一天线12和它对应的电路可以代表双天线分集接收机结构10的主(primary)接收信道,而第二天线14和它对应的电路可以代表次(secondary)接收信道。尽管所示出为双天线分集结构,但是应该意识到,也可以根据本发明提供额外的信道。
在至少一个实施方案中,滤波器组内的每个滤波器与具体的工作频带相对应,接收机结构10在所述具体的工作频带内工作。例如,在一个可能的实现中,每个滤波器组20、22内的第一滤波器40、48在全球移动通信系统(GSM)850波段(band)(即869MHz到894MHz)内是可操作的,第二滤波器42、50在增强型全球移动通信系统(EGSM)波段(即925MHz到960MHz)内是可操作的,第三滤波器44、52在数字通信系统(DCS)1800波段(即1805MHz到1880MHz)内是可操作的,并且第四滤波器46、54在个人通信系统(PCS)1900波段(即1930MHz到1990MHz)内是可操作的。还存在很多可替换的结构。每个滤波器组内滤波器的数目以及所覆盖的频带的类型和数目可以随实现的不同而不同。
第一和第二选择器开关16、18各自是可操作的,用于以可控制方式将对应的天线12、14耦合到对应的滤波器组20、22内一个滤波器的输入。在至少一个实施方案中,第一和第二选择器开关16、18以同步的方式操作,以便在接收机操作期间将第一和第二天线12、14各自耦合到与相同的频率范围相关联的滤波器。例如,如果要求在第一频带(frequencyband)(例如GSM波段)内操作,则第一选择器开关16可以将第一天线12耦合到第一滤波器组20内的第一滤波器40,而第二选择器开关18将第二天线14耦合到第二滤波器组22内的第一滤波器48。类似地,如果要求在另一个频带(例如DCS 1800波段)内操作,则第一选择器开关16可以将第一天线12耦合到第一滤波器组20内的第三滤波器44,而第二选择器开关18将第二天线14耦合到第二滤波器组22内的第三滤波器52,等等。可替换地,可以使用其他控制结构。可以在滤波器组20、22内使用任意类型的滤波器,所述滤波器包括例如表面声波(SAW)滤波器、薄膜腔声谐振器(film bulk acousticresonator,FBAR)滤波器、微带和/或带状线滤波器(由于尺寸限制通常在较高频率上)以及包括不同类型滤波器的组合的其他滤波器。
接收机结构10内的LNA 32、34、36、38可以各自被对应滤波器组20、22内的两个或更多个滤波器共用。例如,在示出的实施方案中,LNA 32被滤波器组20内的滤波器40和42共用,LNA 34被滤波器组20内的滤波器44和46共用,LNA 36被滤波器组22内的滤波器48和50共用,LNA 38被滤波器组22内的滤波器52和54共用。输出开关24、26、28、30中的每一个是可操作的,用于选择性地将其所关联的滤波器中的一个的输出耦合到对应LNA的输入。典型地,每个LNA在它对应的所有滤波器的带通频率范围内是可操作的(例如LNA 32在滤波器40和滤波器42的带通频率范围内应该是可操作的,等等)。在至少一个实施方案中,输出开关24、26、28、30与选择器开关16、18同步操作。与每个天线关联的LNA的数目以及输出开关的数目可以随实现的不同而不同。例如,参考图1,与天线12关联的LNA 32、34可以被单个LNA代替,并且两个输出开关24、26可以被单个四进一出(four-to-one)的输出开关代替。在与天线14的连接中也可以做出类似变化。根据本发明,一个或更多个滤波器也可以直接连接到对应LNA的输入。如所意识到的,根据本发明可以对示出的结构作出很多其他修改。
通过允许至少一个与天线关联的LNA被两个或更多个滤波器共用,可以显著地减小接收机的整体尺寸。因此,与对于每个天线每个频带都具有专用LNA所可能使用的半导体区域相比,接收机可以在半导体芯片上更小的区域内实现。增加输出开关可能会降低天线分集接收机的敏感性(或者就此而言是非天线分集接收机)。但是,相对于可以通过不实践LNA共用而获得的更高的敏感性,可以通过实践LNA共用来达到电路尺寸的减小可能被认为是更期望的。典型地,相对于由于增加输出开关而导致的敏感性降低,通过实现天线分集达到的敏感性增加明显更大。因此,可以通过转变成天线分集达到较大的接收机敏感性改善,然后通过实现LNA共用折衷掉一些所述改善来达到更小的尺寸。
参考图1,在本发明的至少一个实施方案中,选择器开关、滤波器和输出开关被实现在单个滤波器/开关模块56中,并且LNA被实现为单独的射频集成电路(RFIC)58的部分。除了LNA,RFIC 58还可以包括用于处理接收信号的其他接收机电路。在一些其他的实施方案中,选择器开关、滤波器、输出开关和LNA被实现在单个RFIC上。还存在很多可替换的配置。在至少一个实施方案中,天线12、14(和天线终端60、62)被实现在与选择器开关16、18相同的芯片或基底(substrate)上(例如作为微带贴片(patch)部件或其他部件类型)。根据本发明,可以使用任何形式的天线,包括例如双极、贴片、螺旋、阵列和/或其他天线。还可以使用不同类型的天线部件的组合。
为了达到半导体芯片上的接收机尺寸的进一步减小,次接收信道(以及任何额外的接收信道)可以利用比主接收信道的组件性能要低的组件。此外,较低性能的天线也可以用于次信道和任何额外的信道。但是,不要求在一条或更多条信道中使用较低性能的组件。在至少一个场景中,可能需要双天线分集接收机还能够同时接收两个不同的信道(即一个信道通过一个天线)。在这种情况下,可能需要在所有接收信道中利用高性能组件。
在本发明的至少一个实施方案中,提供了包括本发明特征的手持式通信设备(handheldcommunicator)。所述手持式通信设备可以包括例如蜂窝电话等等。所述手持式通信设备可以被配置为根据多种不同通信标准中的任意标准来使用,所述通信标准包括例如全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、增强型数据速率GSM演进和/或其他。
图2是根据本发明的实施方案示出用在天线分集接收机系统中的示例性方法70的流程图。天线分集接收机系统包括至少第一和第二天线,并且每个天线包括至少两个对应的带通滤波器。当需要第一频带内的接收机操作时,第一天线耦合到第一带通滤波器的输入,并且第一带通滤波器的输出耦合到第一LNA的输入(框72)。此耦合可以通过例如向合适的开关发送控制信号来完成。当需要第二频带内的接收机操作时,第一天线耦合到第二带通滤波器的输入,并且第二带通滤波器的输出耦合到第一LNA的输入(框74)。在这种方式下,第一和第二带通滤波器(并且可能其他带通滤波器)可以共用第一LNA。系统内其他天线可以遵循类似的过程。上面描述的方法可以被扩展为用于支持任意数目的不同频带的接收机。例如,在四个频带内可操作的接收机中,当需要在第三频带内的操作时,第一天线可以耦合到第三带通滤波器的输入,并且第三带通滤波器的输出可以耦合到第二LNA的输入(或者在另一个实施方案中,耦合到第一LNA的输入)。类似地,如果需要在第四频带内的操作,则第一天线可以耦合到第四带通滤波器的输入,并且第四带通滤波器的输出可以耦合到第二LNA的输入(或者在另一个实施方案中,耦合到第一LNA的输入)。再一次说明,系统内其他天线可以遵循类似的过程。
在前面的详细描述中,将本发明的各种特征一起组合在一个或更多个单独的实施方案中,以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图,即,所要求保护的发明需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反,如所附的权利要求书所反映的那样,发明方面可以处于比以上所公开的每个实施方案的全部特征少的状态。
尽管结合某些实施方案描述了本发明,但是应该可以理解,在不偏离本领域技术人员已经理解了的本发明的精神和范围的情况下,可以采取修改和变化。这些修改和变化被认为在本发明和所附权利要求书的界限和范围内。
Claims (30)
1.一种天线分集接收机,包括:
第一滤波器;
第二滤波器;
低噪放大器(LNA);以及
输出开关,所述输出开关包括第一开关位置和第二开关位置,所述第一开关位置用于将所述第一滤波器的输出耦合到所述LNA的输入,所述第二开关位置用于将所述第二滤波器的输出耦合到所述LNA的所述输入。
2.如权利要求1所述的接收机,其中:
所述第一滤波器具有第一带通频率范围,所述第二滤波器具有与所述第一带通频率范围不同的第二带通频率范围,并且所述LNA在所述第一和所述第二带通频率范围内都是可操作的。
3.如权利要求1所述的接收机,还包括:
天线终端;以及
选择器开关,所述选择器开关包括第一开关位置和第二开关位置,所述第一开关位置用于将所述天线终端耦合到所述第一滤波器的输入,所述第二开关位置用于将所述天线终端耦合到所述第二滤波器的输入。
4.如权利要求3所述的接收机,还包括:
接收天线,所述接收天线连接到所述天线终端。
5.如权利要求3所述的接收机,其中:
所述选择器开关、所述第一和第二滤波器以及所述输出开关位于共同的模块内,并且所述LNA被实现在耦合到所述模块的一单独半导体芯片上。
6.如权利要求3所述的接收机,其中:
所述选择器开关、所述第一和第二滤波器、所述输出开关以及所述LNA被实现在共同的半导体芯片上。
7.如权利要求3所述的接收机,还包括:
第三滤波器,所述第三滤波器不同于所述第一和第二滤波器,其中,所述选择器开关包括第三开关位置,用于将所述天线终端耦合到所述第三滤波器的输入。
8.如权利要求7所述的接收机,其中:
所述输出开关包括第三开关位置,用于将所述第三滤波器的输出耦合到所述LNA的输入。
9.如权利要求7所述的接收机,其中:
所述LNA是第一LNA,并且所述输出开关是第一输出开关,所述接收机还包括第二LNA和第二输出开关,所述第二输出开关包括第一开关位置,用于将所述第三滤波器的输出耦合到所述第二LNA的输入。
10.如权利要求1所述的接收机,其中:
所述第一滤波器包括表面声波(SAW)滤波器。
11.如权利要求1所述的接收机,其中:
所述第一滤波器包括薄膜腔声谐振器(FBAR)滤波器
12.如权利要求1所述的接收机,其中:
所述接收机是双天线分集接收机。
13.一种接收机,包括:
第一天线终端;
第一多个滤波器;
第一选择器开关,所述第一选择器开关以可控制的方式将所述第一天线终端耦合到在所述第一多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输入;
至少一个第一低噪放大器(LNA);
至少一个第一输出开关,所述第一输出开关以可控制的方式将所述在所述第一多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输出耦合到对应的第一LNA的输入;
第二天线终端;
第二多个滤波器;
第二选择器开关,所述第二选择器开关以可控制的方式将所述第二天线终端耦合到在所述第二多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输入;
至少一个第二LNA;以及
至少一个第二输出开关,所述第二输出开关以可控制的方式将所述在所述第二多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输出耦合到对应的第二LNA的输入。
14.如权利要求13所述的接收机,其中:
所述第一多个滤波器和所述第二多个滤波器包括相等数目的滤波器。
15.如权利要求13所述的接收机,其中:
所述第一和第二天线终端、所述第一和第二多个滤波器、所述第一和第二选择器开关、所述至少一个第一输出开关以及所述至少一个第二输出开关位于共同的模块内,并且所述至少一个第一LNA和所述至少一个第二LNA位于耦合到所述模块的一单独半导体芯片上。
16.如权利要求13所述的接收机,其中:
所述第一和第二天线终端、所述第一和第二多个滤波器、所述第一和第二选择器开关、所述至少一个第一输出开关、所述至少一个第二输出开关、所述至少一个第一LNA以及所述至少一个第二LNA位于共同的半导体芯片上。
17.如权利要求13所述的接收机,还包括:
至少一个其他天线终端以及至少一个其他选择器开关。
18.一种用于天线分集接收机系统内的模块,包括:
第一天线终端;
第一多个滤波器,所述第一多个滤波器包括至少第一滤波器和第二滤波器;
第一选择器开关,所述第一选择器开关以可控制的方式将所述第一天线终端耦合到在所述第一多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输入;
输出终端,所述输出终端用于连接到外部的低噪放大器(LNA);以及
输出开关,所述输出开关包括第一开关位置和第二开关位置,所述第一开关位置用于将所述第一滤波器的输出耦合到所述输出终端,所述第二开关位置用于将所述第二滤波器的输出耦合到所述输出终端。
19.如权利要求18所述的模块,其中:
所述第一多个滤波器还包括第三滤波器和第四滤波器;以及
所述模块还包括:
第二输出终端,所述第二输出终端用于连接到第二外部LNA;以及
第二输出开关,所述第二输出开关包括第一开关位置和第二开关位置,所述第一开关位置将所述第三滤波器的输出耦合到所述第二输出终端,所述第二开关位置用于将所述第四滤波器的输出耦合到所述第二输出终端。
20.如权利要求18所述的模块,还包括:
第二天线终端;
第二多个滤波器;以及
第二选择器开关,所述第二选择器开关以可控制的方式将所述第二天线终端耦合到在所述第二多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输入。
21.如权利要求20所述的模块,其中:
所述模块用于双天线分集接收机系统内。
22.一种系统,包括:
第一贴片天线;
第二贴片天线;以及
接收机,所述接收机包括:
第一天线终端,所述第一天线终端耦合到所述第一贴片天线;
第一多个滤波器;
第一选择器开关,所述第一选择器开关以可控制的方式将所述第一天线终端耦合到在所述第一多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输入;
至少一个第一低噪放大器(LNA);
至少一个第一输出开关,所述第一输出开关以可控制的方式将所述在所述第一多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输出耦合到对应的第一LNA的输入;
第二天线终端,所述第二天线终端耦合到所述第二贴片天线;
第二多个滤波器;
第二选择器开关,所述第二选择器开关以可控制的方式将所述第二天线终端耦合到在所述第二多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输入;
至少一个第二LNA;以及
至少一个第二输出开关,所述第二输出开关以可控制的方式将所述在所述第二多个滤波器的所述滤波器中选择的一个的输出耦合到对应的第二LNA的输入。
23.如权利要求22所述的系统,其中:
所述至少一个第一LNA包括单个LNA,并且所述至少一个第一输出开关包括单个输出开关。
24.如权利要求22所述的系统,其中:
所述至少一个第一LNA包括两个LNA,并且所述至少一个第一输出开关包括两个输出开关。
25.如权利要求22所述的系统,其中:
所述系统是手持式通信设备。
26.一种用于天线分集接收机的方法,包括:
当需要第一频带内的操作时:
将第一天线耦合到第一滤波器的输入;以及
将所述第一滤波器的输出耦合到第一低噪放大器(LNA)的输入;以及
当需要第二频带内的操作时:
将所述第一天线耦合到第二滤波器的输入;以及
将所述第二滤波器的输出耦合到所述第一LNA的所述输入。
27.如权利要求26所述的方法,还包括:
当需要所述第一频带内的操作时:
将第二天线耦合到第三滤波器的输入;以及
将所述第三滤波器的输出耦合到第二LNA的输入;以及
当需要所述第二频带内的操作时:
将所述第二天线耦合到第四滤波器的输入;以及
将所述第四滤波器的输出耦合到所述第二LNA的所述输入。
28.如权利要求26所述的方法,其中:
将所述第一滤波器的输出耦合到第一LNA的输入的操作包括向开关发送控制信号。
29.如权利要求26所述的方法,还包括:
当需要第三频带内的操作时:
将所述第一天线耦合到第五滤波器的输入;以及
将所述第五滤波器的输出耦合到所述第一LNA的输入。
30.如权利要求26所述的方法,还包括:
当需要第三频带内的操作时:
将所述第一天线耦合到第五滤波器的输入;以及
将所述第五滤波器的输出耦合到第三LNA的输入。
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