CN106099370A - 天线***、谐波抑制元件及射频装置 - Google Patents

天线***、谐波抑制元件及射频装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供至少一种天线***、谐波抑制元件及射频装置，其中一种天线***，支持至少一第一天线，所述天线***包含：第一分频电路，耦接于所述第一天线；多个匹配电路，耦接于所述第一分频电路；以及第二分频电路，耦接于所述多个匹配电路；其中，所述多个匹配电路分别用于处理不同频率信号。本发明的优点之一在于可扩宽天线***的带宽以用于载波聚合。

Description

天线***、谐波抑制元件及射频装置
技术领域
本发明是有关于天线***，更具体地，是有关于具有谐波抑制元件的天线***。
背景技术
为了满足高阶长期演进(Long Term Evolution-Advance,LTE-A)技术的需求，需要比3GPP(第三代合作伙伴项目)版本8/9(Release 8/9,R8/9)中所定义的20MHz带宽更宽的传输带宽的支持。一种较佳的解决方案为载波聚合(carrieraggregation)，这也是4G LTE-A的最显著特征。载波聚合通过同时使用跨越多个载波的无线电资源，允许传递至用户终端的有效带宽的扩展。多个分量(component)载波进行聚合以形成较大的总体传输带宽。
然而，载波聚合技术需要多个频率范围以及宽广的频率范围宽度。对于工程师们而言，如何设计天线***以满足载波聚合的需求成为业界的严峻挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明提供至少一种天线***、谐波抑制元件及射频(RadioFrequency,RF)装置。
根据本发明一实施例的天线***，支持至少一第一天线，所述天线***包含：第一分频电路，耦接于所述第一天线；多个匹配电路，耦接于所述第一分频电路；以及第二分频电路，耦接于所述多个匹配电路；其中，所述多个匹配电路分别用于处理不同频率的信号。
根据本发明一实施例的谐波抑制元件，包含：第一分频电路；第一匹配电路，耦接于所述第一分频电路；第二匹配电路，耦接于所述第一分频电路；以及第二分频电路，耦接于所述第一匹配电路和所述第二匹配电路；其中，所述第一匹配电路和所述第二匹配电路分别用于处理不同频率的信号。
根据本发明一实施例的射频装置，支持至少一天线，包含：第一分频电路，耦接于所述天线；多个匹配电路，耦接于所述第一分频电路；第二分频电路，耦接于所述匹配电路；以及射频模块，耦接于所述第二分频电路；其中，所述多个匹配电路用于分别处理不同频率的信号。
根据本发明另一实施例的天线***，支持至少一第一天线，所述天线***包含：频率选择元件，其中，当所述频率选择元件接收来自天线的第一频率范围时，所述频率选择元件将所述第一频率范围划分为多个第一频率子范围，通过多个第一信号路径中的至少一个分别传递至少一第一频率子范围，调谐(tune)所述至少一第一频率子范围，并将所述至少一第一频率子范围输出至射频模块；以及当所述频率选择元件从所述射频模块接收第二频率范围时，所述频率选择元件将所述第二频率范围划分为多个第二频率子范围，通过多个第二信号路径中的至少一个分别传递至少一第二频率子范围，调谐所述至少一第二频率子范围，并将所述至少一第二频率子范围输出至所述天线。
本发明所提供的至少一种天线***、谐波抑制元件及射频装置，其优点至少包含以下优点中的至少一个：(1)可扩宽天线***的带宽以用于载波聚合；(2)抑制天线***中的谐波干扰；(3)简化天线***的控制电路的结构；以及(4)降低天线***的制造成本。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的天线***100的示意图。
图2为根据本发明一实施例的天线***200的示意图。
图3A为根据本发明一实施例的第一分频电路220的示意图。
图3B为根据本发明一实施例的第二分频电路250的示意图。
图4为根据本发明一实施例的天线***400的示意图。
图5为根据本发明一实施例的天线***500的示意图。
图6为根据本发明一实施例的天线***600的示意图。
图7为根据本发明一实施例的天线***700的示意图。
图8为根据本发明一实施例的天线***800的示意图。
图9A为根据本发明一实施例的工作在低频子范围中的天线***800的天线效率的示意图。
图9B为根据本发明一实施例的工作在中频子范围中的天线***800的天线效率的示意图。
图9C为根据本发明一实施例的工作在高频子范围的天线***800的天线效率的示意图。
图10A为根据本发明一实施例的匹配电路(可调网络)810的示意图。
图10B为根据本发明一实施例的匹配电路(可调网络)850的示意图。
图11为根据本发明一实施例的电子装置900的示意图。
图12为根据本发明一实施例的天线***950的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。“连接”一词在此包含任何直接及间接、有线及无线的连接手段。以下所述为实施本发明的较佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
图1为根据本发明一实施例的天线***100的示意图。例如，天线***100可应用于通信装置中，例如智能手机，平板电脑或笔记本计算机等。天线***100可支持LTE-A技术领域的载波聚合技术。如图1所示，天线***100包含天线110，第一分频电路120，多个匹配电路(例如但不仅限于图中所示的两个匹配电路130和140)，以及第二分频电路150。天线110可以是单极天线(monopole antenna)，偶极天线(dipole antenna)，环形天线(loop antenna)，螺旋天线(helical antenna)或芯片天线(chip antenna)，本发明并不以此为限。第一分频电路120耦接于天线110。匹配电路130和140耦接于第一分频电路120。匹配电路130和140中的每一个可提供各自在不同阻抗值之间进行切换(switch)的可变阻抗值。第二分频电路150耦接于匹配电路130和140。匹配电路130和140分别用于处理不同的频率信号(例如，与不同的频率子范围有关的信号)。第一分频电路120，匹配电路130和140及第二分频电路150可共同形成用于分频和频率合成的频率选择元件105。
通常而言，天线110通过使用第一分频电路120，第二分频电路150及匹配电路130和140而工作在多个频率范围或多个频率子范围。第一分频电路120和第二分频电路150中的每一个可将接收到的频率范围划分为多个频率子范围或分量，并分别地输出该多个频率子范围或分量，以防止不同的频率子范围或分量之间相互干扰，从而允许天线110在独立于其它频率子范围或分量的至少一频率子范围或分量上在匹配电路130和140中的相应一个所对应的不同阻抗值之间进行切换。另外，第一分频电路120和第二分频电路150可用于抑制天线***100中的谐波干扰。请参考以下实施例中的详细描述。
在一些实施例中，当第一分频电路120接收来自天线110的频率范围时，第一分频电路120将该频率范围划分为多个频率子范围或分量，并将该多个频率子范围或分量中的至少两个分别输出至匹配电路130和140。在相同实施例或者另一实施例中，当第一分频电路120从匹配电路130和140中的一个或多个分别接收一个或多个频率子范围或分量时，第一分频电路120将接收到的该一个或多个频率子范围或分量输出至天线110。例如，第一分频电路120可将同时包含较低频率子范围或分量以及较高频率子范围或分量的信号输出至天线110。
更具体地，在一些实施例中，第一分频电路120包含耦接于天线110的第一端口，分别耦接于匹配电路130和140的多个第二端口，以及耦接于第一端口和第二端口之间的多个信号路径。第一分频电路120的多个信号路径用于分别将多个频率子范围或分量从第一端口传递至第二端口，或者分别从多个第二端口传递至第一端口。
类似的，在一些实施例中，当第二分频电路150从射频模块(图中未示)接收频率范围时，第二分频电路150将频率范围划分为多个频率子范围或分量，并将多个频率子范围或分量中的至少两个输出至匹配电路130和140。在相同实施例或者另一实施例中，当第二分频电路150从匹配电路130和140中的一个或多个中接收一个或多个频率子范围或分量时，第二分频电路150将接收到的该一个或多个频率子范围或分量中的至少一个输出至射频模块。例如，第二分频电路150将包含较低频率子范围或分量以及较高频率子范围或分量的信号输出至射频模块。
更具体地，在一些实施例中，第二分频电路250包含耦接于射频模块的第一端口，分别耦接于匹配电路130和140的多个第二端口，以及耦接于第一端口和第二端口之间的多个信号路径。第二分频电路250的多个信号路径用于将多个频率子范围或分量从第一端口分别传递至多个第二端口，或者分别从多个第二端口传递至第一端口。
图2为根据本发明一实施例的天线***200的示意图。图2与图1类似，显示了分频电路的更详细结构以说明天线***的运作。在图2所示的实施例中，天线***200包含天线210，第一分频电路220，多个匹配电路130和140，第二分频电路250，以及射频模块260。射频模块260可以是用以发送和接收射频信号的收发器。
在一些实施例中，第一分频电路220和第二分频电路250中的至少一个为无源元件(passive element)。在另一实施例中，第一分频电路220和第二分频电路250中的至少一个为有源元件(active element)。在一些实施例中，第一分频电路220所分别输出的频率子范围或分量的范围是固定的。在一些实施例中，第一分频电路220所输出的多个频率子范围或分量中的至少一个的范围是动态变化的。在一些实施例中，第二分频电路250所分别输出的频率子范围或分量的范围是固定的。在一些实施例中，第二分频电路250所输出的多个频率子范围或分量中的至少一个的范围是动态变化的。在一些实施例中，第一分频电路220和第二分频电路250中的每个可包含或实施为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，分频器(diplexer)，双重复用器(duplexer)，三重复用器(tri-plexer)，四重复用器(quad-plexer)或其组合。在一些实施例中，用于测试装置的一个或多个射频车载接入点(carkit points)(图中未示)可配置在天线***200中的任意位置。
在图2所示的实施例中，第一分频电路220和第二分频电路250中的每个均为分频器。请参考图3A和图3B以便于理解其详细结构。
射频模块260可用作收发器。在第一种情形下，当射频模块用作接收器时，表示信号从天线210通过分频器220，匹配电路130和140，以及分频器250传送至射频模块260。具体地，天线210将信号提供至分频器220，以用于将信号划分为两个频率范围或频率子范围(例如，低频子范围和高频子范围)，将低频子范围和高频子范围通过两条不同的信号路径传送以产生两路输出信号，并将这两路输出信号分别提供至匹配电路130和140。有关低频子范围的输出信号在匹配电路130中进行处理，并产生第一处理信号，以及有关高频子范围的输出信号在匹配电路140中进行处理，并产生第二处理信号。之后，第一处理信号和第二处理信号分别输入分频器250，分频器250类似于分频器220，允许第一处理信号和第二处理信号中的至少一个到达射频模块260。例如，分频器250可输出包含高频子范围和低频子范围的信号至射频模块260。
以此方式，天线210所传送的信号中的低频子范围和高频子范围可分离为趋于相互无干扰的不同信号路径，并最终提供至射频模块260。相应地，在与高频子范围或分量相互独立的低频子范围或分量中，天线210可在可变阻抗匹配电路130的不同阻抗值之间进行切换，以及在与低频子范围或分量相互独立的高频子范围或分量中，天线210可在可变阻抗匹配电路140的不同阻抗值之间进行切换。
在第二种情形下，当射频模块用作接收器时，表示信号从射频模块260，通过分频器250，匹配电路130和140，以及分频器220，传送至天线210。具体地，射频模块260将信号提供至分频器250，以将信号划分为低频子范围和高频子范围，将低频子范围和高频子范围通过不同的信号路径进行传送以产生两路输出信号，并将这两路输出信号分别提供至匹配电路130和140。有关低频子范围的输出信号在匹配电路130中进行处理，以产生第一处理信号，以及有关高频子范围的输出信号在匹配电路140中进行处理，以产生第二处理信号。之后，第一处理信号和第二处理信号输入至分频器220，分频器220类似于分频器250，允许第一处理信号和第二处理信号中的至少一个到达射频模块220。例如，分频器220可将包含高频子范围和低频子范围的信号输出至天线220。
以此方式，射频模块260所传送的信号中的低频子范围和高频子范围可分离为趋于相互无干扰的不同信号路径，并提供至天线210。相应地，在与高频子范围或分量相互独立的低频子范围或分量中，天线210可在可变阻抗匹配电路130的不同阻抗值之间进行切换，以及在与低频子范围或分量相互独立的高频子范围或分量中，天线210可在可变阻抗匹配电路140的不同阻抗值之间进行切换。
图3A为根据本发明一实施例的第一分频电路220的示意图。第一分频电路220(分频器)包含耦接于匹配电路130的第一频率端221，耦接于匹配电路140的第二频率端222，以及耦接于天线210的组合频率端223。例如，第一分频电路220的组合频率端223可耦接于天线210的单一馈入点(single feedingpoint)FP。第一分频电路220(分频器)可包含低通信号路径224和高通信号路径225。低通信号路径224用于传递低频信号并阻隔高频信号。高通信号路径225用于传递高频信号并阻隔低频信号。低通信号路径224耦接于第一分频电路220的第一频率端221和组合频率端223之间。高通信号路径225耦接于第一分频电路220的第二频率端222和组合频率端223之间。在另一实施例中，低通信号路径224与高通信号路径225之间是可互换的。利用以上多种实施方式，高频子范围和低频子范围可分离为趋于相互无干扰的不同信号路径。
图3B为根据本发明一实施例的第二分频电路250的示意图。第二分频电路250(分频器)包含耦接于匹配电路130的第一频率端251，耦接于匹配电路140的第二频率端252，以及耦接于射频模块260的组合频率端253。第二分频电路220(分频器)包含低通信号路径254和高通信号路径255。低通信号路径254用于传递低频信号并阻隔高频信号。高通信号路径255用于传递高频信号并阻隔低频信号。低通信号路径254耦接于第二分频电路250的第一频率端251和组合频率端253之间。高通信号路径255耦接于第二分频电路250的第二频率端252和组合频率端253之间。在另一实施例中，低通信号路径254与高通信号路径255之间是可互换的。利用以上多种实施方式，高频子范围和低频子范围可分离为趋于相互无干扰的不同信号路径。
再回到图2，请参考图2中的通信装置200及其电路的详细运作。匹配电路130和140中的每个可包含一个或多个电感元件及/或电容元件(inductive and/orcapacitive elements)，并可提供固定或可变的阻抗值。举例而言，在图2所示实施例中，匹配电路130用于处理低频信号，匹配电路140用于处理高频信号。当天线210接收到待发送至射频模块260的低频信号或射频模块260所产生并待发送至天线210的低频信号时，该低频信号可通过第一分频电路220的低通信号路径224，低频匹配电路130，及第二分频电路250的低通信号路径254进行传送。当天线210接收到高频信号或者射频模块260产生高频信号时，该高频信号可通过第一分频电路220的高通信号路径225，高频匹配电路140，以及第二分频电路250的高通信号路径255进行传送。换言之，在天线***200中，低频信号路径完全独立于高频信号路径。利用这种设计，不同频带或子范围的不同信号路径是分离的，且趋于相互无干扰。相应地，天线***200中的谐波干扰可有效消除。在另一实施例中，低频匹配电路130与高频匹配电路140可互换。
图4为根据本发明一实施例的天线***400的示意图。图4类似于图2。在图4的实施例中，天线***400的第一分频电路420包含第一滤波器421和第二滤波器422，以及天线***400的第二分频电路250为分频器(如图3B所示)。第一滤波器421为低通滤波器，以及第二滤波器422为高通滤波器。匹配电路130通过第一滤波器421耦接于天线410上的第一馈入点FP1。匹配电路140通过第二滤波器422耦接于天线410上的第二馈入点FP2。第一馈入点FP1和第二馈入点FP2可以是天线410上的不同位置。在图4的实施例中，匹配电路130用于处理低频信号，以及匹配电路140用于处理高频信号。当天线410接收的低频信号提供至射频模块260或者射频模块260产生待天线410发送的低频信号时，该低频信号可通过第一滤波器421，低频匹配电路130，以及第二分频电路250的低通信号路径254进行传送。当天线410接收到高频信号或者射频模块260产生高频信号时，该高频信号可通过第二滤波器422，高频匹配电路140，以及第二分频电路250的高通信号路径255进行传送。换言之，在天线***400中，低频信号路径完全独立于高频信号路径。使用这种设计，不同频带或子范围的信号路径是分离的，且趋于相互无干扰。相应地，天线***400中的谐波干扰可有效消除。在另一实施例中，第一滤波器421可与第二滤波器422互换，且匹配电路130可与匹配电路140互换。
图5为根据本发明一实施例的天线***500的示意图。图5类似于图2。在图5的实施例中，天线***500进一步包含第二天线510和第二射频模块560。第二射频模块560可直接耦接于第二天线510上的单一馈入点。第一天线210和第二天线510的组合可处理宽带信号。例如，低频信号路径可通过第一分频电路220(分频器)的低通信号路径224，匹配电路130，以及第二分频电路250(分频器)来形成。中频信号路径可通过第一分频电路220(分频器)的高通信号路径225，匹配电路140，以及第二分频电路250(分频器)的高通信号路径255来形成。高频信号路径可通过第二天线510和第二射频模块560之间的耦接路径(coupling path)来形成。在另一实施例中，上述低频/中频/高频信号路径可互换。请主意，射频模块260和560可以是分离的模块或者集成为单个装置/模块。此外，在另一实施例中，可使用一个射频模块，并(通过频率选择元件)使用分离的信号路径耦接于天线。
图6为根据本发明一实施例的天线***600的示意图。图6类似于图4.在图6的实施例中，天线***600进一步包含第二天线510和第二射频模块560。第二射频模块560可直接耦接于第二天线510上的单一馈入点。第一天线410和第二天线510的组合可处理宽带信号。例如，低频信号路径可通过第一滤波器421，匹配电路130，以及第二分频电路250(分频器)的低通信号路径254来形成。中频信号路径可通过第二滤波器422，匹配电路140，以及第二分频电路250(分频器)的高通信号路径255来形成。高频信号路径可通过第二天线510和第二射频模块560之间的耦接路径来形成。在另一实施例中，上述低频/中频/高频信号路径可互换。请注意，射频模块260和560可以是分离的模块或者集成为单个装置/模块。此外，在一些实施例中，一个射频模块可使用分别(直接或者通过频率选择元件)耦接于不同天线的分离的信号路径来实施。
图7为根据本发明一实施例的天线***700的示意图。图7类似于图2.在图7的实施例中，天线***700进一步包含耦合器(coupler)770和处理器780，以及天线***700的匹配电路为具有可变阻抗值的多个可调网络730和740。耦合器770耦接于第二分频电路250和射频模块260之间，并提供从天线210至处理器780的通信信息SA。通信信息SA可包含天线210的反射损失(return loss)，复数S参数(complex S-parameters)或接收信号强度指示(Received Signal StrengthIndicator,RSSI)等。耦合器770可配置于天线***700的射频路径的任意位置。例如，耦合器770可位于天线210上。处理器780直接或间接地从天线210接收通信信息SA，并根据通信信息SA产生至少一控制信号SC。可调网络730和740(匹配电路)的阻抗值是根据控制信号SC进行调节的。使用该设计，天线***700可使用反馈机制进行自动微调。
图8为根据本发明一实施例的天线***800的示意图。图8类似于图2。在图8的实施例中，天线***800的匹配电路830包含切换元件831和多个电感832至835，以及天线***800的匹配电路840为短路路径(short-circuited path)。匹配电路830用于处理低频信号，以及匹配电路840用于处理中频/高频信号。电感832至835可具有不同的电感值(inductances)。切换元件831可在电感832至835之间进行切换，以便匹配电路830可为低频信号路径提供多种阻抗值。另一方面，中频/高频信号路径的阻抗值为常数。在另一实施例中，上述低频/中频/高频信号路径之间可互换。
图9A为根据本发明一实施例的工作在低频子范围中的天线***800的天线效率(antenna efficiency)的示意图。图9B为根据本发明一实施例的工作在中频子范围中的天线***800的天线效率的示意图。图9C为根据本发明一实施例的工作在高频子范围的天线***800的天线效率的示意图。请联合参考图9A至图9C。水平轴代表天线***800的工作频率(MHz)，以及垂直轴代表天线***800的天线效率(dB)。曲线CC1至CC4代表匹配电路830的不同工作状态。例如，当切换元件831切换至电感832至835时，天线***800的对应天线效率可分别显示为曲线CC1至CC4。在图8的实施例中，天线***800的第一分频电路220和第二分频电路250为用于分频的分频器。使用此设计，当匹配电路830执行切换操作时，只有低频信号路径受到影响，而对于中频/高频信号路径而言几乎没有影响。由于不同频率子范围或分量的信号路径趋于相互消极无干扰，因此，可显著改善天线***800中的谐波干扰。
上述匹配电路(可调网络)(130，140，730，740，830或840)可使用多种电路结构来实施。请参考以下多个实施例。请理解，这些实施例仅为举例说明，本发明并不以此为限。
图10A为根据本发明一实施例的匹配电路(可调网络)810的示意图。匹配电路810包含第一端811，第二端812，多个负载元件831至832，以及切换元件820。匹配电路810的第一端811耦接于第一分频电路。匹配电路810的第二端812耦接于第二分频电路。负载元件831至832耦接于第一端811和第二端812中的一个，且负载元件831至832具有不同的阻抗值。切换元件820耦接于第一端811和第二端812中的另一个，且切换元件820在负载元件831至832之间进行切换。切换元件820包含第一端和第二端，其中切换元件820的第一端耦接于第一分频电路或第二分频电路，切换元件820的第二端可切换性地耦接于负载元件831至832中的一个。负载元件831至832中的至少一个包含一个或多个电感，一个或多个可变电容，一个或多个固定电容或其组合。在另一实施例中，切换元件811和负载元件831至832可交换位置。
图10B为根据本发明一实施例的匹配电路(可调网络)850的示意图。在图10B的实施例中，匹配电路850包含第一端851，第二端852及调谐器(tuner)860。匹配电路850的第一端851耦接于第一分频电路，匹配电路850的第二端852耦接于第二分频电路。调谐器860耦接于第一端851和第二端852之间，并用于产生多种阻抗值。
图11为根据本发明一实施例的电子装置900的示意图。在图11的实施例中，电子装置900包含天线110，第一分频电路120，多个匹配电路130和140，第二分频电路150及射频模块260。电子装置900也可称为射频装置。第一分频电路120耦接于天线110。匹配电路130和140耦接于第一分频电路120。第二分频电路150耦接于匹配电路130和140。射频模块260耦接于第二分频电路150。匹配电路130和140用于分别处理不同的频率信号。请理解，图1至图10所示实施例的天线***的所有特征均可应用于图11中的电子装置900。
图12为根据本发明一实施例的天线***950的示意图。在图12的实施例中，天线***950包含天线110和频率选择元件905。当频率选择元件905从天线110接收第一频率范围时，频率选择元件905讲第一频率范围划分为多个第一频率子范围，将至少一第一频率子范围分别通过多个第一信号路径中的至少一个进行传递，调谐该至少一第一频率子范围，并将该至少一第一频率子范围输出至射频模块(图中未示)。当频率选择元件905从射频模块接收第二频率范围时，频率元件元件905将第二频率范围划分为多个第二频率子范围，将至少一第二频率子范围分别通过多个第二信号路径中的至少一个进行传递，调谐该至少一第二频率子范围，并将该至少一第二频率子范围输出至天线110。请理解，图1至图10所示实施例中的天线***的所有特征均可应用于图12中的天线***950，然而，本发明并不以此为限。例如，频率选择元件905可包含图1中的频率选择元件105中的一个或多个元件，或者图2-8、10A-10B和11中的对应元件。
请注意，尽管天线及其频率选择元件和组件及射频模块显示为不同的方块，但在具体实施中，这些元件、组件及/或模块等可配置为分离的不同电路，或者多个方块相互之间可部分或全部地集成。举例而言，部分频率选择元件，例如第一分频电路120/220/420可集成于天线110/210/410之中。另外地或者可选择地，部分频率选择元件，例如第一分频电路150/250可集成于射频模块260之中。
本发明的多个实施例提供了一种具有分频电路的新的天线***。每个分频电路可实施为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，分频器，双重复用器，三重复用器，四重复用器或其组合。使用此设计，低频/中频/高频分量趋于相互消极无干扰，且天线***中的谐波干扰可有效消除。与传统设计相比，本发明的多个实施例可提供以下优点中的至少一个：(1)扩宽天线***的带宽以用于载波聚合；(2)抑制天线***中的谐波干扰；(3)简化天线***的控制电路的结构；以及(4)降低天线***的制造成本。
上述多个实施例仅为较佳举例说明，本发明并不仅限于此。请理解，天线***并不仅限于图1至图12所示的配置。本发明仅包含图1至图12中任意一个或多个实施例中的任意一个或多个特征。换言之，并非图中所示全部特征均应实施于本发明的天线***中。
上述用语“至少一”或“一个或多个”指大于或等于1的任意正整数。本发明并不限制图1至图12中的元件的数量。例如，在图1的实施例中，尽管图中显示两个匹配电路130和140，请理解，匹配电路的数量，可以是2，3，4，5或更多个，均可使用并耦接于第一分频电路120和第二分频电路150之间。举例而言，在图8的实施例中，尽管图中显示四个电感832至835，请理解，电感的数量，可以是2，3，4，5或更多个，均可用于提供不同的电感值。
诸如“第一”、“第二”、“第三”等用语的使用，在说明书及权利要求中用于元件/元素之前并不指代任何优先级，先后，或者元件/元素在方法操作时间上的执行顺序，仅用于标识以区分该元件/元素与另一具有相同名称的元件/元素。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (37)

1.一种天线***，支持至少一第一天线，所述天线***包含：
第一分频电路，耦接于所述第一天线；
多个匹配电路，耦接于所述第一分频电路；以及
第二分频电路，耦接于所述多个匹配电路；
其中，所述多个匹配电路分别用于处理不同频率信号。
2.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，当所述第一分频电路从所述第一天线接收频率范围时，所述第一分频电路将所述频率范围划分为多个频率子范围，并将所述多个频率子范围中的至少两个分别输出至所述多个匹配电路；以及当所述第一分频电路从所述多个匹配电路中的一个或多个分别接收一个或多个频率子范围时，所述第一分频电路将接收到的所述一个或多个频率子范围输出至所述第一天线。
3.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述第一分频电路包含：
第一端口，耦接于所述第一天线；
多个第二端口，分别耦接于所述多个匹配电路；以及
多个信号路径，耦接于所述第一端口和所述多个第二端口之间，并分别用于将多个频率子范围从所述第一端口传递至所述多个第二端口、或将所述多个频率子范围从所述多个第二端口传递至所述第一端口。
4.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，当所述第二分频电路从射频模块接收频率范围时，所述第二分频电路将所述频率范围划分为多个频率子范围，并将所述多个频率子范围中的至少两个分别输出至所述多个匹配电路；以及当所述第二分频电路从所述多个匹配电路中的一个或多个中接收一个或多个频率子范围时，所述第二分频电路将接收到的所述一个或多个频率子范围中的至少一个输出至所述射频模块。
5.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述第二分频电路包含：
第一端口，耦接于射频模块；
多个第二端口，分别耦接于所述多个匹配电路；以及
多个信号路径，耦接于所述第一端口和所述多个第二端口之间，并分别用于将多个频率子范围从所述第一端口传递至所述多个第二端口、或从所述多个第二端口传递至所述第一端口。
6.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于进一步包含：
第一射频模块，耦接于所述第二分频电路。
7.根据权利要求6所述的天线***，其特征在于，所述第二分频电路包含耦接于所述多个匹配电路中的第一匹配电路的第一频率端，耦接于所述多个匹配电路中的第二匹配电路的第二频率端，以及耦接于所述第一射频模块的组合频率端。
8.根据权利要求7所述的天线***，其特征在于，所述第二分频电路包含低通信号路径和高通信号路径，所述低通信号路径耦接于所述第二分频电路的所述第一频率端和所述组合频率端之间，以及所述高通信号路径耦接于所述第二分频电路的所述第二频率端和所述组合频率端之间。
9.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述第一分频电路为分频器，所述分频器包含耦接于所述多个匹配电路中的第一匹配电路的第一频率端，耦接于所述多个匹配电路中的第二匹配电路的第二频率端，以及耦接于所述第一天线的组合频率端。
10.根据权利要求9所述的天线***，其特征在于，所述分频器包含低通信号路径和高通信号路径，所述低通信号路径耦接于所述分频器的所述第一频率端与所述组合频率端之间，以及所述高通信号路径耦接于所述分频器的所述第二频率端与所述组合频率端之间。
11.根据权利要求9所述的天线***，其特征在于，所述分频器的所述组合频率端耦接于所述第一天线上的单一馈入点。
12.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述第一分频电路包含第一滤波器和第二滤波器，所述多个匹配电路中的第一匹配电路通过所述第一滤波器耦接于所述第一天线上的第一馈入点，以及所述多个匹配电路中的第二匹配电路通过所述第二滤波器耦接于所述第一天线上的第二馈入点。
13.根据权利要求12所述的天线***，其特征在于，所述第一滤波器为低通滤波器，以及所述第二滤波器为高通滤波器。
14.根据权利要求6所述的天线***，其特征在于，所述天线***进一步支持第二天线，以及所述天线***进一步包含：
第二射频模块，耦接于所述第二天线上的单一馈入点。
15.根据权利要求14所述的天线***，其特征在于，所述多个匹配电路中的每一个包含各自的可调网络，其中各个可调网络分别具有各自的阻抗值。
16.根据权利要求15所述的天线***，其特征在于进一步包含：
耦合器，耦接于所述第二分频电路和所述第一射频模块之间；以及
处理器，通过耦合器从所述第一天线接收通信信息，并根据所述通信信息产生控制信号；
其中，所述多个匹配电路的各自的阻抗值是根据所述控制信号进行调节的。
17.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述第一分频电路和所述第二分频电路中的至少一个为无源元件，或者所述第一分频电路和所述第二分频电路中的至少一个为有源元件。
18.根据权利要求2或4所述的天线***，其特征在于，所述第一分频电路所输出的所述多个频率子范围中的至少一个的各自的范围是动态变化的。
19.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述第一分频电路和所述第二分频电路中的每个包含低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，分频器，双重复用器，三重复用器，四重复用器或其任意组合。
20.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述多个匹配电路中的至少一个包含：
第一端，耦接于所述第一分频电路；
第二端，耦接于所述第二分频电路；
多个负载元件，耦接于所述第一端和所述第二端中的一个，并具有不同阻抗；以及
切换元件，耦接于所述第一端和所述第二端中的另一个，并在所述多个负载元件之间进行切换。
21.根据权利要求20所述的天线***，其特征在于，所述多个负载元件中的至少一个包含一个或多个电感，一个或多个可变电容，一个或多个固定电容或其任意组合。
22.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述多个匹配电路中的至少一个包含：
调谐器，耦接于所述第一分频电路和所述第二分频电路，并产生不同阻抗值。
23.一种谐波抑制元件，包含：
第一分频电路；
第一匹配电路，耦接于所述第一分频电路；
第二匹配电路，耦接于所述第一分频电路；以及
第二分频电路，耦接于所述第一匹配电路和所述第二匹配电路；
其中，所述第一匹配电路和所述第二匹配电路分别用于处理不同频率的信号。
24.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第二分频电路包含耦接于所述第一匹配电路的第一频率端，耦接于所述第二匹配电路的第二频率端，以及组合频率端。
25.根据权利要求24所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第二分频电路包含低通信号路径和高通信号路径，所述低通信号路径耦接于所述第二分频电路的所述第一频率端和所述组合频率端之间，以及所述高通信号路径耦接于所述第二分频电路的所述第二频率端和所述组合频率端之间。
26.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一分频电路为分频器，所述分频器包含耦接于所述第一匹配电路的第一频率端，耦接于所述第二匹配电路的第二频率端，以及组合频率端。
27.根据权利要求26所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述分频器包含低通信号路径和高通信号路径，所述低通信号路径耦接于所述分频器的所述第一频率端和所述组合频率端之间，以及所述高通信号路径耦接于所述分频器的所述第二频率端和所述组合频率端之间。
28.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一分频电路包含第一滤波器和第二滤波器，所述第一匹配电路通过所述第一滤波器耦接于所述第一天线上的第一馈入点，以及所述第二匹配电路通过所述第二滤波器耦接于所述第一天线上的第二馈入点。
29.根据权利要求28所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一滤波器为低通滤波器，以及所述第二滤波器为高通滤波器。
30.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一匹配电路为具有第一阻抗值的第一可调网络，所述第二匹配电路为具有第二阻抗值的第二可调网络，以及所述第一阻抗值和所述第二阻抗值是根据控制信号进行调节的。
31.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一分频电路和所述第二分频电路中的至少一个为无源元件，或者所述第一分频电路和所述第二分频电路中的至少一个为有源元件。
32.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一分频电路和所述第二分频电路中的每个包含低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，分频器，双重复用器，三重复用器，四重复用器或其组合。
33.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的至少一个包含：
第一端，耦接于所述第一分频电路；
第二端，耦接于所述第二分频电路；
多个负载元件，耦接于所述第一端和所述第二端中的一个，并具有不同阻抗；以及
切换元件，耦接于所述第一端和所述第二端中的另一个，并在所述多个负载元件之间进行切换。
34.根据权利要求33所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述多个负载元件中的至少一个包含一个或多个电感，一个或多个可变电容，一个或多个固定电容或其任意组合。
35.根据权利要求23所述的谐波抑制元件，其特征在于，所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的至少一个包含：
调谐器，耦接于所述第一分频电路和所述第二分频电路之间，并产生不同阻抗值。
36.一种射频装置，支持至少一天线，包含：
第一分频电路，耦接于所述天线；
多个匹配电路，耦接于所述第一分频电路；
第二分频电路，耦接于所述匹配电路；以及
射频模块，耦接于所述第二分频电路；
其中，所述多个匹配电路用于分别处理不同频率的信号。
37.一种天线***，支持至少一第一天线，所述天线***包含：
频率选择元件，其中，当所述频率选择元件接收来自天线的第一频率范围时，所述频率选择元件将所述第一频率范围划分为多个第一频率子范围，通过多个第一信号路径中的至少一个分别传递至少一第一频率子范围，调谐所述至少一第一频率子范围，并将所述至少一第一频率子范围输出至射频模块；以及当所述频率选择元件从所述射频模块接收第二频率范围时，所述频率选择元件将所述第二频率范围划分为多个第二频率子范围，通过多个第二信号路径中的至少一个分别传递至少一第二频率子范围，调谐所述至少一第二频率子范围，并将所述至少一第二频率子范围输出至所述天线。
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