專利名稱：具有兩個(gè)發(fā)射天線的移動(dòng)通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信，并且進(jìn)一步涉及一個(gè)具有增加的發(fā)射器功率效率的移動(dòng)通信設(shè)備，并且涉及在這樣的一個(gè)設(shè)備中使用的一個(gè)前端和發(fā)射部分。
移動(dòng)電話的這些典型的天線排列包括一個(gè)總是開(除了待機(jī)模式)的發(fā)射功率放大器，并且以由移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(infrastructure)控制的寬范圍的發(fā)射功率電平操作。一個(gè)發(fā)射功率放大器典型地具有在最大發(fā)射功率輸出電平上的最大功率效率。相應(yīng)地，在最大值以下的發(fā)射功率電平上的操作意味著功率放大器的低效率。
本發(fā)明解決的技術(shù)問題解決所述效率問題的建議包括執(zhí)行開關(guān)或線性化技術(shù)。線性化技術(shù)包括使用更大功率效率的非線性放大，然后使用一個(gè)線性方案。這樣的技術(shù)對于發(fā)射電路要忍受高的實(shí)施費(fèi)用。因此，對于提供高的功率效率而對于發(fā)射電路來說沒有高的花費(fèi)的移動(dòng)通信設(shè)備存在一個(gè)需求。移動(dòng)電話系統(tǒng)中更少的功率使用、例如增加談話時(shí)間是可以期待的。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是為一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備提供改進(jìn)的功率效率。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備，包括具有一個(gè)用于要發(fā)射的信號(hào)的輸入和第一和第二輸出的分支設(shè)備、連接到分支設(shè)備的第一輸出的用于發(fā)射具有低于一個(gè)閾值的功率的信號(hào)的第一發(fā)射設(shè)備、連接到分支設(shè)備的第二輸出的用于提供對將要發(fā)射的信號(hào)的放大的功率放大器、以及連接到功率放大器的輸出的第二發(fā)射天線，控制該功率放大器，使得對于具有低于閾值的功率的信號(hào)的發(fā)射關(guān)閉功率放大器，并且接通功率放大器以便放大一超出閾值的功率發(fā)射的信號(hào)。
當(dāng)移動(dòng)電話以等于最大輸出功率減去發(fā)射功率放大器的凈增益的信號(hào)電平或以更低的信號(hào)電平發(fā)射信號(hào)時(shí)，使用一個(gè)分支設(shè)備和兩個(gè)發(fā)射天線提供了關(guān)閉一個(gè)發(fā)射功率放大器的機(jī)會(huì)。有利地，在一個(gè)最佳實(shí)施例中，兩個(gè)或更多的發(fā)射分支基于不同的功率輸出范圍。這個(gè)可以導(dǎo)致電池的更低的功率消耗和為移動(dòng)電話提供更長的談話時(shí)間。
依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一個(gè)用于移動(dòng)通信設(shè)備的發(fā)射部分，包括具有一個(gè)用于要發(fā)射信號(hào)的輸入和第一和第二輸出的分支設(shè)備、用于把第一天線連接到分支設(shè)備的第一輸出的裝置、連接到分支設(shè)備的第二輸出的功率放大器、用于把第二天線連接到功率放大器的輸出的裝置、以及用于打開功率放大器以便以高于閾值的電平發(fā)射信號(hào)以及關(guān)閉功率放大器以便以低于閾值的電平發(fā)射信號(hào)的裝置。
依據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一個(gè)用于移動(dòng)通信設(shè)備的前端，包括如上面所定義的發(fā)射部分和一個(gè)接收部分，接收部分包括一個(gè)混頻器、用于把接收器天線連接到混頻器的裝置、以及用于提供信號(hào)以便向下轉(zhuǎn)換所接收的信號(hào)和向上轉(zhuǎn)換用于發(fā)射的信號(hào)的本地振蕩器。
在替換實(shí)施例中，第一和第二發(fā)射天線可以包括接線天線、嵌入式天線或其他類型的天線。分支設(shè)備包括一個(gè)開關(guān)或一個(gè)分路器。通信設(shè)備可以包括移動(dòng)電話、雙向?qū)ず魴C(jī)、個(gè)人數(shù)字助理或其它發(fā)射器設(shè)備。移動(dòng)電話包括具有大約80分貝的發(fā)射功率范圍的碼分多址電話。功率放大器提供30分貝的增益，閾值大約是低于發(fā)射功率范圍的最大發(fā)射值的30分貝。功率放大器提供一個(gè)增益G并且閾值低于發(fā)射功率范圍的最大發(fā)射值減去G。提供一個(gè)功率傳感器，用于感測所接收的信號(hào)的功率電平，并且當(dāng)感測的功率低于一個(gè)值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)以打開功率放大器，當(dāng)感測的功率大于所述值時(shí)關(guān)閉功率放大器。發(fā)射部分進(jìn)一步包括一個(gè)耦合器，適合于在功率放大器的一個(gè)輸出感測一個(gè)功率電平，當(dāng)感測的功率低于一個(gè)值時(shí)關(guān)閉功率放大器，當(dāng)感測的功率高于一個(gè)值時(shí)打開功率放大器。


圖1是具有兩個(gè)發(fā)射接線天線的通信設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的前端結(jié)構(gòu)的原理方框圖，圖2是具有兩個(gè)發(fā)射接線天線和一個(gè)用于打開和關(guān)閉功率放大器的功率傳感器的通信設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的前端結(jié)構(gòu)的原理方框圖，圖3是具有兩個(gè)發(fā)射接線天線和一個(gè)用于在功率放大器的輸出上感測功率電平并且打開和關(guān)閉功率放大器的耦合器的通信設(shè)備的又一個(gè)實(shí)施例的前端結(jié)構(gòu)的原理方框圖，以及圖4是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有兩個(gè)發(fā)射接線天線的移動(dòng)電話的透視圖。
設(shè)備100包括一個(gè)接收器部分102。接收器部分包括一個(gè)用于接收信號(hào)的天線104。天線104可以包括一個(gè)接線天線、一個(gè)嵌入式天線或任何其它有用的天線。接收的信號(hào)可以包括在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)射的信號(hào)或直接從其它發(fā)射設(shè)備發(fā)射的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)由移動(dòng)電話接收，所接收的信號(hào)包括射頻(RF)載波信號(hào)。一個(gè)放大器106放大所接收的信號(hào)。放大器106最好包括具有更低噪聲的對所接收信號(hào)提供所需放大率的低噪聲放大器。
一個(gè)帶通濾波器108濾波放大的信號(hào)。帶通濾波器108在濾去其它信號(hào)的同時(shí)使感興趣的信號(hào)頻帶通過。由混頻器110把帶通濾波器108的輸出和來自本地振蕩器112的信號(hào)混頻，以便在線路114上輸出一個(gè)中頻(IF)信號(hào)到設(shè)備100的后端?；祛l器110向下轉(zhuǎn)換所述輸入信號(hào)來產(chǎn)生在期望頻率范圍內(nèi)的一個(gè)信號(hào)。本地振蕩器112是可調(diào)整的以提供期望頻率范圍內(nèi)的信號(hào)(調(diào)諧)。線路114被連接到處理所接收的信號(hào)的設(shè)備100的后端以得到來自所接收的信號(hào)的信息或數(shù)據(jù)。
設(shè)備100的前端的發(fā)射部分120包括用于接收供發(fā)射的中頻IF信號(hào)的線路130。在一個(gè)實(shí)施例中，IF信號(hào)是同相正交(I/Q)偏移。但是，可以使用其它的調(diào)制方法?？梢允褂脼V波器129來過濾所述信號(hào)。通過功率控制的或增益控制的放大器132來調(diào)整IF信號(hào)以把足夠的幅度提供給用于與來自本地振蕩器112的信號(hào)混頻的IF信號(hào)?；祛l器111把IF信號(hào)向上轉(zhuǎn)換到給定的發(fā)射頻率范圍中的RF信號(hào)。把IF信號(hào)與本地振蕩器信號(hào)混頻來提供正確的發(fā)射頻率。再次由可變增益控制的放大器134調(diào)整混頻的信號(hào)，該可變增益控制的放大器134也可以被稱為可變功率放大器驅(qū)動(dòng)器。
功率放大器驅(qū)動(dòng)器134輸出到帶通濾波器138，使用該帶通濾波器138來消除將要發(fā)射的射頻信號(hào)的多余的頻帶。設(shè)備100的前端發(fā)射部分120包括兩個(gè)分支121和122。有利地，依據(jù)本發(fā)明，設(shè)備100通過分開帶通濾波器138后的發(fā)射信號(hào)來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)發(fā)射天線126和128。例如，發(fā)射天線126和128可以是一個(gè)接線天線、一個(gè)嵌入式天線、或其它有用的天線類型。每一個(gè)分支121或122服務(wù)于可用的發(fā)射功率范圍的一部分。在一個(gè)特定的有用的實(shí)施例中，把分支121和122的功率范圍分割，這樣接線天線126總是打開ON，并且服務(wù)于發(fā)射功率的較低功率范圍。因此，可以關(guān)閉OFF天線128，并且當(dāng)使用發(fā)射功率范圍的較高部分時(shí)打開。
利用分路器分配天線126和128或由方框140標(biāo)明的開關(guān)來切換。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)140包括一個(gè)單刀雙擲(SPDT)開關(guān)。當(dāng)發(fā)射功率需要為高(閾值以上)時(shí)，啟動(dòng)功率放大器136來提供來自接線天線128的發(fā)射。否則，使用接線天線126。
在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，設(shè)備100使用移動(dòng)電話，并且更特別地使用碼分多址(CDMA)電話。CDMA電話具有大約80dB的發(fā)射功率控制范圍。隨即，這利用處于OFF關(guān)閉狀態(tài)的功率放大器136給出了大約50dB的操作范圍，因?yàn)樵谶@個(gè)例子中，功率放大器136具有大約30dB的增益。具有功率放大器136和接線天線128的分支122僅僅以高的輸出信號(hào)電平操作，例如，從-4到+26dBm。具有接線天線126的另一個(gè)分支121總是打開的(ON)，并且相應(yīng)地從-54到4dBm操作。當(dāng)設(shè)備100以最大或在最大發(fā)射輸出以下大約30dB之內(nèi)來操作時(shí)，兩個(gè)分支121和122都接通。
通過提供參考圖1描述的雙接線天線系統(tǒng)，可移動(dòng)通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)了功率節(jié)省。通過在低的功率發(fā)射期間關(guān)閉放大器136，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)有效的功率節(jié)省。例如，可以增加談話時(shí)間直至大約40％或更多。這減少了電池功率消耗并且允許電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備更長的操作，因此延長電池壽命并且減少了電池再充電的次數(shù)。
參照圖2，顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的框圖?？梢砸罁?jù)所接收的信號(hào)功率打開和關(guān)閉功率放大器136。當(dāng)由天線103、例如可以是一個(gè)接線天線或一個(gè)嵌入式天線接收信號(hào)時(shí)，使用功率傳感器160來判定信號(hào)的功率。如果信號(hào)的功率低于預(yù)定的值、例如0到-4dB，功率傳感器160把使能信號(hào)EN輸出到功率放大器136。使能信號(hào)打開功率放大器136來通過天線128提供高的功率發(fā)射。否則，功率放大器136被禁止(DIS)并且通過天線126執(zhí)行發(fā)射。功率傳感器160可以是專用單元或由設(shè)備101、例如一個(gè)移動(dòng)電話提供。也可以使用控制功率放大器136的其它方法。例如，可以由用戶或程序設(shè)備手動(dòng)地打開和關(guān)閉功率放大器136。在其它的實(shí)施例中，預(yù)期除了打開和關(guān)閉的性能以外還使用反饋或控制信號(hào)來調(diào)整功率放大器136的增益。參照圖3，顯示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖?？梢砸罁?jù)所接收的信號(hào)功率打開和關(guān)閉功率放大器136。由接收器天線104、例如可以是接線天線或嵌入式天線來接收信號(hào)。如果信號(hào)的功率低于預(yù)定的值、例如0到-4dB，使用耦合器137來關(guān)閉功率放大器136，因此禁止功率放大器136以使發(fā)射通過天線126執(zhí)行。否則，耦合器137打開功率放大器136來通過天線128提供高的功率發(fā)射。基于所接收的信號(hào)功率來判定發(fā)射功率。耦合器137感測發(fā)射的信號(hào)的功率電平并且因此打開或關(guān)閉放大器136。還預(yù)期除了被打開和關(guān)閉的性能之外還使用反饋或控制信號(hào)來調(diào)節(jié)功率放大器136的增益。
參照圖4，依據(jù)本發(fā)明，收發(fā)器設(shè)備200的一個(gè)示例透視圖。依據(jù)具有兩個(gè)或更多個(gè)發(fā)射接線天線202和204的本發(fā)明，提供收發(fā)器設(shè)備200、例如移動(dòng)電話。第一發(fā)射接線天線202總是打開以發(fā)射低電平信號(hào)，例如從-54到-4dBm。功率放大器(見圖1)連接到第二發(fā)射天線204并且可以包括大約30dB的增益。打開功率放大器以僅僅發(fā)射高的功率信號(hào)，例如從-4到+26dBm。還包括接收器接線天線206。最好把接線天線置于塑料片或套下面。為功率設(shè)備200安裝電池208。
已經(jīng)描述了具有增加的發(fā)射機(jī)效率的使用兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射接線天線的移動(dòng)電話的最佳實(shí)施例(示例目的而非限制)，注意根據(jù)上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以作出修改和變化。例如，前端的發(fā)射部分可以包括分割成發(fā)射RF信號(hào)的多個(gè)范圍的多個(gè)天線。因此，可以理解，在附加的權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的范圍和精神范圍內(nèi)可以對公開的本發(fā)明的特定實(shí)施例中作出改變。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信設(shè)備，包括具有一個(gè)用于要發(fā)射的信號(hào)的輸入和第一和第二輸出的分支設(shè)備、連接到分支設(shè)備的第一輸出的用于發(fā)射具有低于閾值的信號(hào)的第一發(fā)射天線、連接到分支設(shè)備的第二輸出的用于放大要發(fā)射的信號(hào)的功率放大器、以及連接到功率放大器的輸出的第二發(fā)射天線，控制所述功率放大器，使得對于具有低于閾值的功率的信號(hào)的發(fā)射關(guān)閉功率放大器，以及接通功率放大器以放大要以大于閾值的功率發(fā)射的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信設(shè)備，是一個(gè)碼分多址移動(dòng)電話。
3.如權(quán)利要求2所述的移動(dòng)通信設(shè)備，具有大于80dB的發(fā)射功率范圍。
4.如權(quán)利要求3所述的移動(dòng)通信設(shè)備，其中，功率放大器提供大約30dB的增益，閾值基本上低于最大發(fā)射功率值30dB。
5.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信設(shè)備，其中，功率放大器提供增益G，所述閾值在最大發(fā)射功率值以下不到GdB。
6.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)功率傳感器，適合于感測所接收信號(hào)的功率電平，并當(dāng)所感測的功率電平低于預(yù)定的值時(shí)輸出控制信號(hào)以打開功率放大器以及當(dāng)所感測的功率電平高于預(yù)定的電平時(shí)輸出控制信號(hào)以關(guān)閉功率放大器。
7.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)耦合器，適合于在功率放大器的一個(gè)輸出端感測功率電平，并當(dāng)所感測的功率低于一個(gè)值時(shí)關(guān)閉功率放大器，當(dāng)所感測的功率高于一個(gè)值時(shí)打開功率放大器。
8.移動(dòng)通信設(shè)備的一個(gè)發(fā)射部分，包括具有用于要發(fā)射信號(hào)的一個(gè)輸入和第一和第二輸出的分支設(shè)備、用于把第一天線連接到所述分支設(shè)備的第一輸出的裝置、連接到分支設(shè)備的第二輸出的功率放大器、用于把第二天線連接到功率放大器的一個(gè)輸出的裝置、以及用于打開功率放大器以便以高于閾值的電平發(fā)射信號(hào)以及關(guān)閉功率放大器以便以低于閾值的電平發(fā)射信號(hào)的裝置。
9.移動(dòng)通信設(shè)備的一個(gè)前端，包括權(quán)利要求8中所述的發(fā)射部分和一個(gè)接收器部分，接收器部分包括一個(gè)混頻器、用于把接收器天線連接到混頻器的裝置、以及用于提供信號(hào)以向下轉(zhuǎn)換所接收信號(hào)和向上轉(zhuǎn)換信號(hào)用于發(fā)射的本地振蕩器。
10.包括權(quán)利要求9中所述前端的移動(dòng)通信設(shè)備。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)移動(dòng)通信設(shè)備(100),包括具有一個(gè)要發(fā)射信號(hào)的輸入和兩個(gè)輸出的分支設(shè)備(140)。第一發(fā)射天線(126)連接到分支設(shè)備的一個(gè)輸出,用于發(fā)送具有一個(gè)低于閾值的功率的信號(hào)。功率放大器(136)連接到分支設(shè)備的另一個(gè)輸出并且放大信號(hào)以便發(fā)送。第二發(fā)射天線(128)連接到功率放大器的輸出,并且對于具有低于閾值的功率的信號(hào)的發(fā)射關(guān)閉功率放大器,對于超出閾值的信號(hào)的發(fā)射打開功率放大器。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1364351SQ00803644
公開日2002年8月14日 申請日期2000年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月13日
發(fā)明者V·德沃金 申請人:皇家菲利浦電子有限公司