濾波天線系統(tǒng)、設(shè)備以及方法
【專利說明】濾波天線系統(tǒng)、設(shè)備以及方法
[0001]優(yōu)先權(quán)利要求
[0002]本申請要求于2013年7月2日提交的美國臨時專利申請序列號61/842，206的權(quán)益，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文公開的主題主要涉及用于無線電頻率系統(tǒng)的天線元件。更具體地，本文公開的主題涉及在頻率范圍內(nèi)可調(diào)諧的天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]在用于蜂窩通信系統(tǒng)的現(xiàn)代手持式設(shè)備中(例如，3GPP)，希望支持多個頻帶(例如，3GPP LTE頻帶1、2、3、5、7、8以及13)。進一步地，就此而言，對無線電通信感興趣的一個具體領(lǐng)域是如何解決發(fā)射器和接收器雙工，發(fā)射器和接收器以固定或可變的頻率分開操作。對于這樣的頻分雙工，被稱為雙工自干擾的情況在這樣的系統(tǒng)設(shè)計中存在問題。該問題由發(fā)射器的高功率產(chǎn)生，挑戰(zhàn)了可被設(shè)置成具有高增益以解決低功率接收水平的接收器的線性度。
[0005]對于小型手持式設(shè)備，通常使用固定頻率濾波器或雙工濾波器(例如，介質(zhì)同軸諧振器濾波器、SAW、BAW、FBAR)實現(xiàn)雙工操作，其中，由于技術(shù)和尺寸限制，固定頻率濾波器或雙工濾波器使用半導(dǎo)體開關(guān)在操作頻率之間切換(例如，用于多頻帶操作)。對于操作的每個頻帶，這些固定頻率濾波器和天線表現(xiàn)出特定的限制在于，對于每個操作頻帶，必須引入一套新的硬件(例如，當(dāng)添加頻帶支持時，添加天線諧振器耦接元件、濾波器以及開關(guān))。結(jié)果，可調(diào)諧系統(tǒng)在減少頻率范圍內(nèi)的操作所需的硬件數(shù)量方面是有益的，但是，難以使得可調(diào)諧系統(tǒng)既具有成本效益又小型且同時也滿足系統(tǒng)需要(例如，3GPP標(biāo)準)。此外，當(dāng)今電話中的濾波器的位置也存在限制在于，濾波器對小于1_的部件高度具有設(shè)計約束，因此，可以將該部件、RF收發(fā)器1C、數(shù)字處理1C以及多媒體處理1C 一起放置。
[0006]因此，希望找出一種降低可調(diào)諧解決方案的尺寸的解決方案，以使得該解決方案具有成本效益，同時，利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計來解決移除不想要的干擾(諸如，來自無線通信終端中的發(fā)射器的干擾)的問題。此外，進一步希望一種組合解決方案，其可以接受將濾波器放置在手機板上允許更高構(gòu)建高度的位置中，并且由此允許更大直徑的電感器，以增加電感器Q，并且由此使得可調(diào)諧頻率濾波器特性滿足系統(tǒng)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本公開，在無線電頻率系統(tǒng)中使用在頻率范圍內(nèi)可調(diào)諧的天線系統(tǒng)的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法。一方面，提供了一種濾波天線設(shè)備。濾波天線設(shè)備可包括:可調(diào)諧天線，具有一個或多個第一可變阻抗元件，該一個或多個第一可變阻抗元件被配置為選擇性地改變信號路徑輸出處的阻抗；和可調(diào)諧濾波器，在可調(diào)諧天線的信號路徑輸出與信號處理鏈路之間通信?？烧{(diào)諧濾波器可具有一個或多個第二可變阻抗元件，該一個或多個第二可變阻抗元件被配置為提供信號路徑輸出與信號處理鏈路之間的頻率選擇濾波響應(yīng)。與可調(diào)諧天線和可調(diào)諧濾波器通信的控制器可被配置為用于選擇性地調(diào)諧一個或多個第一可變阻抗元件或者一個或多個第二可變阻抗元件中的一個或多個的阻抗值。
[0008]另一方面，濾波天線設(shè)備可包括:天線阻抗調(diào)諧器，具有一個或多個第一可變阻抗元件，該一個或多個第一可變阻抗元件被配置為選擇性地改變信號路徑輸出處的阻抗；和可調(diào)諧濾波器，在天線阻抗調(diào)諧器的信號路徑輸出與信號處理鏈路之間通信?？烧{(diào)諧濾波器可具有一個或多個第二可變阻抗元件，該一個或多個第二可變阻抗元件被配置為提供信號路徑輸出與信號處理鏈路之間的頻率選擇濾波響應(yīng)。天線阻抗調(diào)諧器和可調(diào)諧濾波器被一起集成在共用模塊載波上。
[0009]又一方面，提供了一種用于制造濾波天線設(shè)備的方法。該方法可包括:將天線阻抗調(diào)諧器和可調(diào)諧濾波器集成在共用模塊載波上，天線阻抗調(diào)諧器具有一個或多個第一可變阻抗元件，該一個或多個第一可變阻抗元件被配置為選擇性地改變信號路徑輸出處的阻抗，并且可調(diào)諧濾波器在可調(diào)諧天線的信號路徑輸出與輸出端口之間通信，輸出端口被配置為用于連接至信號處理鏈路，可調(diào)諧濾波器具有一個或多個第二可變阻抗元件，該一個或多個第二可變阻抗元件被配置為提供信號路徑輸出與輸出端口之間的頻率選擇濾波響應(yīng)。各個獨立模塊的信號路徑輸出可與天線元件連接。
[0010]盡管上面已經(jīng)陳述了本文公開的主題的一些方面，并且通過目前公開的主題整體或部分實現(xiàn)了本主題的一些方面，然而，當(dāng)結(jié)合下面最佳描述的所附附圖繼續(xù)進行的描述中，其他方面將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0011]從結(jié)合僅通過示例性的非限制性實施例方式給出的所附附圖閱讀的下列細節(jié)描述中，將更為易于理解本主題的特征和優(yōu)點，并且其中:
[0012]圖1是根據(jù)本公開主題的實施方式的濾波天線設(shè)備的系統(tǒng)的框圖；
[0013]圖2式根據(jù)本公開主題的實施方式的濾波天線設(shè)備的框圖；
[0014]圖3A至圖3C是根據(jù)本公開主題的實施方式的用于供濾波天線設(shè)備使用的可調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的等效電路布置的示意圖；
[0015]圖4是根據(jù)本公開主題的實施方式的濾波天線設(shè)備的框圖；
[0016]圖5A是根據(jù)本公開主題的實施方式的濾波天線設(shè)備的可調(diào)諧天線的部件的示意圖；
[0017]圖5B和圖5C是根據(jù)本公開主題的實施方式的濾波天線設(shè)備的可調(diào)諧天線元件的立體圖；
[0018]圖f5D是根據(jù)本公開主題的實施方式的濾波天線設(shè)備的可調(diào)諧天線元件的部件的示意圖；
[0019]圖6A至圖6C是根據(jù)本公開主題的實施方式的供濾波天線設(shè)備使用的可調(diào)諧濾波器的等效電路布置的示意圖；
[0020]圖7是示出了根據(jù)本公開主題的實施方式的改變?yōu)V波天線設(shè)備的濾波傳遞函數(shù)的實例的曲線圖；
[0021]圖8A至圖8D是根據(jù)本公開主題的實施方式的濾波天線設(shè)備的各種配置的框圖；
[0022]圖9A至圖9H是根據(jù)本公開主題的實施方式的被集成在模塊載波上的濾波天線的部件的平面圖；
[0023]圖10是根據(jù)本公開主題的實施方式的包括濾波天線設(shè)備的智能手機的元件的平面圖；
[0024]圖11A和圖11B是根據(jù)本公開主題的實施方式的包括濾波天線設(shè)備的智能手機的元件的立體圖；
[0025]圖12是示出了根據(jù)本公開主題的實施方式的在濾波天線設(shè)備中實現(xiàn)時的電感器的品質(zhì)因數(shù)Q與直徑之間的相互關(guān)系的曲線圖；以及
[0026]圖13是示出了根據(jù)本公開主題的實施方式的在濾波天線設(shè)備中實現(xiàn)時的電感器的衰減與線圈直徑之間的相互關(guān)系的曲線圖。
【具體實施方式】
[0027]本主題提供無線電頻率系統(tǒng)中所使用的在頻率范圍內(nèi)可調(diào)諧的天線系統(tǒng)的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法。例如，由所公開設(shè)備、系統(tǒng)以及方法發(fā)送的信號通常可包括根據(jù)標(biāo)準化實體(例如，3GPP)的無線標(biāo)準正常調(diào)制的信號。以這種方式，本文公開的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法可被配置為與基站(例如，蜂窩基站)通信。如本文使用的，術(shù)語“基站”應(yīng)被理解為描述使用固定(例如，基站)位置天線為一定區(qū)域內(nèi)的一個或多個用戶或設(shè)備提供服務(wù)的任意轉(zhuǎn)發(fā)單元。例如，3GPP BTS、NB以及eNB全部是根據(jù)本技術(shù)的基站。更具體地，BTS、NB以及eNB全部是蜂窩基站。
[0028]本公開主題的一個原理是將可調(diào)諧天線部件與可調(diào)諧濾波器組合在一個單元中或組合在位于靠近天線/耦接元件的一個共置位置中。這樣的組合可具有將具有可變負載阻抗的天線信號路徑提供給天線的一個或多個天線信號終端和/或?qū)⒖勺冏杩关撦d提供給天線的一個或多個阻抗負載終端的可變阻抗終端。天線信號可進一步連接至通向濾波器電路的信號路徑，濾波器電路具有一個或多個輸入連接和輸出連接并且具有調(diào)諧輸入與輸出之間的信號路徑頻率響應(yīng)的能力。
[0029]在圖1中所示的主題的實現(xiàn)方式中，例如，示出了包括兩個濾波天線設(shè)備的天線雙工系統(tǒng)。第一濾波天線設(shè)備100a可包括第一可調(diào)諧天線110a和在第一可調(diào)諧天線110a的信號路徑輸出與接收信號處理鏈路之間通信的第一可調(diào)諧濾波器130a。同樣，第二濾波天線設(shè)備100b可包括第二可調(diào)諧天線110b和在第二可調(diào)諧