TWI501568B - 收發器、阻抗調整裝置,以及阻抗調整方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種收發器,特別係關於包括一阻抗調整裝置之收發器,用於維持良好之天線輻射效率。
隨著行動通訊技術的發達,行動裝置在近年日益普遍,常見的例如:手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求,行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍,例如:行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850 MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊,而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍,例如:Wi-Fi、Bluetooth以及WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)系統使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
提供無線通訊之天線為行動裝置中不可或缺之元件。在理想情況下,天線應設置於一無導體淨空區。然而,實際上,行動裝置經常會與使用者之手掌或頭部接觸。若天線接觸到不同介質或是靠近一導體,則天線之阻抗特性將會產生變化。此阻抗特性之變化容易降低天線之輻射效能,或是造成行
動裝置之功率消耗量增加。
為了解決前述問題,本發明提供一種收發器,包括:一天線,接收一射頻信號;一阻抗調整裝置,耦接至該天線,並包括:複數電路支路,具有不同阻抗值;以及一切換模組,根據一控制信號,選擇該等電路支路之一者作為一傳輸支路;一射頻前端電路,經由該傳輸支路從該天線接收該射頻信號,並用於過濾及放大該射頻信號;一儲存裝置;以及一處理器,耦接至該射頻前端電路,並產生該控制信號;其中於一比較模式中,該切換模組逐一選擇該等電路支路,而該處理器偵測每一該等電路支路所對應之一接收信號強度值,並記錄所有該等接收信號強度值於該儲存裝置中,且比較該等接收信號強度值;以及其中該切換模組最終選擇對應於最大接收信號強度值之該電路支路作為該傳輸支路。
另外,本發明提供一種阻抗調整裝置,包括:複數電路支路,具有不同阻抗值;以及一切換模組,根據一控制信號,選擇該等電路支路之一者作為一傳輸支路,其中該控制信號係根據該等電路支路所對應之複數接收信號強度值之間之一比較程序而產生。
另外,本發明提供一種阻抗調整方法,包括下列步驟:(a)藉由一天線,接收一射頻信號;(b)於一比較模式中,逐一選擇一阻抗調整裝置之複數電路支路,其中該等電路支路具有不同阻抗值,所選擇之該電路支路為一傳輸支路,而該射頻信號係經由該傳輸支路進行傳遞;(c)於該比較模式
中,偵測每一該等電路支路所對應之一接收信號強度值,並比較所有該等接收信號強度值;以及(d)最終選擇對應於最大接收信號強度值之該電路支路作為該傳輸支路。
100‧‧‧收發器
110‧‧‧天線
120、720‧‧‧阻抗調整裝置
122-1、122-2、122-3、122-4、122-5、…、122-N‧‧‧電路支路
124‧‧‧切換模組
130‧‧‧射頻前端電路
140‧‧‧儲存裝置
150‧‧‧處理器
726‧‧‧控制器
S1‧‧‧射頻信號
SC‧‧‧控制信號
N1、N2、N3、N4、N5‧‧‧切換節點
NA‧‧‧天線節點
C1、C2、C3、C4‧‧‧電容器
L1、L2、L3、L4‧‧‧電感器
R1‧‧‧電阻器
GND‧‧‧接地節點
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之收發器之示意圖;第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之阻抗調整裝置之示意圖;第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路之示意圖;第3B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路之示意圖;第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路之示意圖;第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路之示意圖;第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路之示意圖;第5B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路之示意圖;第6A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路之示意圖;第6B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路之
示意圖;第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之阻抗調整裝置之示意圖;以及第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之阻抗調整方法之流程圖。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉出本發明之具體實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之收發器(Transceiver)100之示意圖。用於無線通訊之收發器100可設計於一行動裝置中,例如:一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer),或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示,收發器100包括:一天線110、一阻抗調整裝置120、一射頻前端電路(RF(Radio Frequency)Front-end Circuit)130、一儲存裝置140,以及一處理器150。值得注意的是,收發器100更可包括其他元件,例如:一振盪器(Oscillator)、一功率放大器(Power Amplifier,PA),或是一低雜訊放大器(Low Noise Amplifier,LNA)(未顯示於第1圖中)。
天線110係用於接收(或傳送)一射頻信號S1。天線110之種類在本發明中並不作限制。例如,天線110可為一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)、一平面倒F形天線(Planar Inverted F Antenna,PIFA),或是一晶片天
線(Chip Antenna)。阻抗調整裝置120係耦接至天線110,並包括複數條電路支路122-1、122-2、…、122-N(N為大於或等於2之一正整數)以及一切換模組124。該等電路支路122-1、122-2、…、122-N可以具有不同阻抗值。在一些實施例中,每一該等電路支路122-1、122-2、…、122-N可以包括一或複數個電路元件,例如:電容器、電感器,或(且)電阻器。切換模組124係根據一控制信號SC,選擇該等電路支路122-1、122-2、…、122-N之一者作為一傳輸支路。必須了解的是,在第1圖中,切換模組124之內部組成僅為舉例,實際上切換模組124可用各種不同電路元件(例如:一多工器,或是一控制邏輯電路)來實施。射頻前端電路130係經由所選擇之該傳輸支路從天線110接收射頻信號S1,並用於過濾及放大射頻信號S1。在一些實施例中,射頻前端電路130包括一收發轉換開關(Transmission/Reception Switch,T/R Switch)、一低雜訊放大器、一功率放大器,以及複數個濾波器(Filter)(未顯示於第1圖中)。儲存裝置140可以是一記憶體或是一硬碟。在一些實施例中,儲存裝置140亦可與處理器150整合成為單一電路。換言之,儲存裝置140可以是處理器150之一部份。
處理器150係耦接至切換模組124、射頻前端電路130,以及儲存裝置140。處理器150可以產生控制信號SC以控制阻抗調整裝置120及其切換模組124。於一比較模式中,切換模組124係逐一選擇該等電路支路122-1、122-2、…、122-N(例如:可依序地選擇,或是隨機地選擇)。於該比較模式中,處理器150偵測每一該等電路支路122-1、122-2、…、122-N所對
應之一接收信號強度值(Received Signal Strength Indication,RSSI),並記錄所有該等接收信號強度值於儲存裝置140當中。接著,處理器150比較儲存裝置140中該等接收信號強度值,以找出其最大者。最後,切換模組124再選擇對應於最大接收信號強度值之一電路支路作為該傳輸支路。
處理器150和阻抗調整裝置120之操作流程可用下列例子來作說明。首先假設N等於3,再假設於該比較模式中,若切換模組124選擇一電路支路122-1,則處理器150所偵測到之一第一接收信號強度值為10單位;若切換模組124選擇一電路支路122-2,則處理器150所偵測到之一第二接收信號強度值為40單位;以及若切換模組124選擇一電路支路122-3,則處理器150所偵測到之一第三接收信號強度值為20單位。在此示例中,由於電路支路122-2係對應至最大接收信號強度值(40>20>10),切換模組124最終將選擇電路支路122-2作為該傳輸支路,以保持最佳之天線輻射效率。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之阻抗調整裝置120之示意圖。在本實施例中,該等電路支路122-1、122-2、…、122-N之數量為五(亦即N等於5)。耦接於天線110(或一天線節點NA)和一切換節點N1之間之一電路支路122-1具有一短路路徑(Shorted-Circuit)。於該比較模式中,電路支路122-1可以最先被選擇。耦接於天線110和一切換節點N2之間之一電路支路122-2具有一高導納(High Admittance)特性。耦接於天線110和一切換節點N3之間之一電路支路122-3具有一感抗(Inductance)特性。耦接於天線110和一切換節點N4之間之一電
路支路122-4具有一容抗(Capacitance)特性。耦接於天線110和一切換節點N5之間之一電路支路122-5具有一高阻抗(High Impedance)特性。切換模組124係根據控制信號SC在該等切換節點N1、N2、N3、N4、N5之間進行切換,以選擇該等電路支路122-1、122-2、122-3、122-4、122-5之一者。當收發器100之天線110接近一導體(例如:一人體,或是一金屬材質)時,天線110之阻抗特性將會產生變化,而此變化容易降低天線110之輻射效能。在本發明中,藉由於具有不同阻抗值之複數條電路支路之間進行切換,可以重新調整天線110之阻抗匹配,進而維持良好之天線輻射效率。舉例來說,若目前天線110之阻抗特性在史密斯圖(Smith Chart)上係落在一高感抗區中,則切換模組124可選擇具有容抗特性之電路支路122-4,以改善其阻抗匹配。該等電路支路122-1、122-2、122-3、122-4、122-5可用各種電路來實施,請參考下列實施例所述。
第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路122-2之示意圖。如第3A圖所示,電路支路122-2包括一電容器C1和一電感器L1。電容器C1之一第一端係耦接至天線110,而電容器C1之一第二端係耦接至切換節點N2。電感器L1之一第一端係耦接至電容器C1之該第一端,而電感器L1之一第二端係耦接至一接地節點GND(例如:0V)。
第3B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路122-2之示意圖。如第3B圖所示,電路支路122-2包括一電容器C1和一電感器L1。電感器L1之一第一端係耦接至天線110,而電感器L1之一第二端係耦接至切換節點N2。電容器C1
之一第一端係耦接至電感器L1之該第一端,而電容器C1之一第二端係耦接至接地節點GND。
第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路122-3之示意圖。如第4A圖所示,電路支路122-3包括二個電感器L2、L3。電感器L2之一第一端係耦接至天線110,而電感器L2之一第二端係耦接至切換節點N3。電感器L3之一第一端係耦接至電感器L2之該第二端,而電感器L3之一第二端係耦接至接地節點GND。
第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路122-3之示意圖。如第4B圖所示,電路支路122-3包括二個電感器L2、L3。電感器L2之一第一端係耦接至天線110,而電感器L2之一第二端係耦接至切換節點N3。電感器L3之一第一端係耦接至電感器L2之該第一端,而電感器L3之一第二端係耦接至接地節點GND。
第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路122-4之示意圖。如第5A圖所示,電路支路122-4包括二個電容器C2、C3。電容器C2之一第一端係耦接至天線110,而電容器C2之一第二端係耦接至切換節點N4。電容器C3之一第一端係耦接至電容器C2之該第二端,而電容器C3之一第二端係耦接至接地節點GND。
第5B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路122-4之示意圖。如第5B圖所示,電路支路122-4包括一電容器C2和一電阻器R1。電阻器R1之一第一端係耦接至天線110,而電阻器R1之一第二端係耦接至電容器C2之一第一端。
電容器C2之一第二端係耦接至切換節點N4。
第6A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電路支路122-5之示意圖。如第6A圖所示,電路支路122-5包括一電容器C4和一電感器L4。電容器C4之一第一端係耦接至天線110,而電容器C4之一第二端係耦接至切換節點N5。電感器L4之一第一端係耦接至電容器C4之該第二端,而電感器L4之一第二端係耦接至接地節點GND。
第6B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電路支路122-5之示意圖。如第6B圖所示,電路支路122-5包括一電容器C4和一電感器L4。電感器L4之一第一端係耦接至天線110,而電感器L4之一第二端係耦接至切換節點N5。電容器C4之一第一端係耦接至電感器L4之該第二端,而電容器C4之一第二端係耦接至接地節點GND。
前述之該等電路支路122-1、122-2、122-3、122-4、122-5之內部元件組成僅為舉例,本發明並不限於此。設計者可以根據不同需要,改變該等電路支路之內部元件組成。
第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之阻抗調整裝置720之示意圖。第7圖和第2圖相似,與第2圖之差異在於,阻抗調整裝置720更可包括內建之一控制器726。相似地,切換模組124係根據一控制信號SC,選擇複數條電路支路122-1、122-2、…、122-N之一者作為一傳輸支路。在本實施例中,控制器726係與阻抗調整裝置720整合,並用於產生控制信號SC。更詳細地說,控制信號SC係根據該等電路支路122-1、122-2、…、122-N所對應之複數個接收信號強度值之間之一比
較程序而產生。例如,控制信號SC係指示該等電路支路122-1、122-2、…、122-N中對應於最大接收信號強度之至少一特定電路支路,而切換模組124係根據控制信號SC選擇該特定電路支路作為該傳輸支路。該比較程序可由內部之控制器726執行,或是由獨立於阻抗調整裝置720之外之一處理器執行。在一些實施例中,控制器726可從其他元件(未顯示)取得該等接收信號強度值,並比較該等接收信號強度值以產生控制信號SC。值得注意的是,第1-6圖中每一實施例之細部特徵均可套用至第7圖所示之阻抗調整裝置720。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之阻抗調整方法之流程圖。首先開始,在步驟S810,藉由一天線,接收一射頻信號。在步驟S820,於一比較模式中,逐一選擇一阻抗調整裝置之複數條電路支路,其中該等電路支路具有不同阻抗值,所選擇之該電路支路為一傳輸支路,而該射頻信號係經由該傳輸支路進行傳遞。在一些實施例中,具有一短路路徑之一特定電路支路係最先被選擇。在步驟S830,於該比較模式中,偵測每一該等電路支路所對應之一接收信號強度值,並比較所有該等接收信號強度值。在步驟S840,最終選擇對應於最大接收信號強度值之該電路支路作為該傳輸支路。在一些實施例中,步驟S810-S840係每隔一既定時間(例如;每隔10ms)而週期性地執行。值得注意的是,第1-6圖中每一實施例之細部特徵均可套用至第8圖所示之阻抗調整方法。
本發明提供之收發器、阻抗調整裝置,以及阻抗調整方法至少具有下列優點:(1)當天線之阻抗特性改變,本發
明可以選擇適當之阻抗路徑以改善通訊品質;(2)經由此選擇程序,本發明可降低整體系統之功率消耗量;以及(3)經由此選擇程序,本發明可適應天線因製程不同而產生之阻抗變異,自動提供較佳的天線阻抗特性。
本發明之方法,或特定型態或其部份,可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體,如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體,亦或不限於外在形式之電腦程式產品,其中,當程式碼被機器,如電腦載入且執行時,此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可以透過一些傳送媒體,如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送,其中,當程式碼被機器,如電腦接收、載入且執行時,此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時,程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數,例如「第一」、「第二」、「第三」等等,彼此之間並沒有順序上的先後關係,其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明的範圍,任何熟習此項技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可做些許的更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧收發器
110‧‧‧天線
120‧‧‧阻抗調整裝置
122-1、122-2、122-N‧‧‧電路支路
124‧‧‧切換模組
130‧‧‧射頻前端電路
140‧‧‧儲存裝置
150‧‧‧處理器
S1‧‧‧射頻信號
SC‧‧‧控制信號
Claims (8)
- 一種收發器,包括:一天線,接收一射頻信號;一阻抗調整裝置,耦接至該天線,並包括:複數電路支路,具有不同阻抗值;以及一切換模組,根據一控制信號,選擇該等電路支路之一者作為一傳輸支路;一射頻前端電路,經由該傳輸支路從該天線接收該射頻信號,並用於過濾及放大該射頻信號;一儲存裝置;以及一處理器,耦接至該射頻前端電路,並產生該控制信號;其中於一比較模式中,該切換模組逐一選擇該等電路支路,而該處理器偵測每一該等電路支路所對應之一接收信號強度值,並記錄所有該等接收信號強度值於該儲存裝置中,且比較該等接收信號強度值;以及其中該切換模組最終選擇對應於最大接收信號強度值之該電路支路作為該傳輸支路;其中該切換模組係最先選擇具有一短路路徑之該電路支路作為該傳輸支路。
- 如申請專利範圍第1項所述之收發器,其中該等電路支路之數量為五。
- 如申請專利範圍第2項所述之收發器,其中該等電路支路包括:一第一電路支路,具有該短路路徑; 一第二電路支路,具有一高導納特性;一第三電路支路,具有一感抗特性;一第四電路支路,具有一容抗特性;以及一第五電路支路,具有一高阻抗特性。
- 一種阻抗調整裝置,包括:複數電路支路,具有不同阻抗值;以及一切換模組,根據一控制信號,選擇該等電路支路之一者作為一傳輸支路,其中該控制信號係根據該等電路支路所對應之複數接收信號強度值之間之一比較程序而產生;其中該切換模組係最先選擇具有一短路路徑之該電路支路作為該傳輸支路。
- 如申請專利範圍第4項所述之阻抗調整裝置,其中該控制信號係指示該等電路支路中對應於最大接收信號強度之至少一特定電路支路,而該切換模組根據該控制信號選擇該特定電路支路作為該傳輸支路。
- 如申請專利範圍第4項所述之阻抗調整裝置,其中該等電路支路之數量為五。
- 如申請專利範圍第4項所述之阻抗調整裝置,其中該等電路支路包括:一第一電路支路,具有該短路路徑;一第二電路支路,具有一高導納特性;一第三電路支路,具有一感抗特性;一第四電路支路,具有一容抗特性;以及一第五電路支路,具有一高阻抗特性。
- 一種阻抗調整方法,包括下列步驟:(a)藉由一天線,接收一射頻信號;(b)於一比較模式中,逐一選擇一阻抗調整裝置之複數電路支路,其中該等電路支路具有不同阻抗值,所選擇之該電路支路為一傳輸支路,而該射頻信號係經由該傳輸支路進行傳遞;(c)於該比較模式中,偵測每一該等電路支路所對應之一接收信號強度值,並比較所有該等接收信號強度值;以及(d)選擇對應於最大接收信號強度值之該電路支路作為該傳輸支路;其中在步驟(a)執行前,該阻抗調整方法更包括:選擇具有一短路路徑之該電路支路作為該傳輸支路。
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TW102111371A TWI501568B (zh) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | 收發器、阻抗調整裝置,以及阻抗調整方法 |
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