專利名稱：有源rf模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于無線終端的射頻模塊，尤其涉及能夠通過將控制信 號應(yīng)用于包括單天線和射頻電路的模塊來處理寬頻帶或多頻帶的有源射 頻模塊。
背景技術(shù)：
隨著移動通信系統(tǒng)和無線數(shù)據(jù)通信以及各種現(xiàn)有無線電廣播和無線 電技術(shù)組合的快速擴(kuò)展，最近存在對可在多頻帶或?qū)掝l帶中操作的無線裝 置的強(qiáng)烈需要。
特別是，為了支持針對相同目的而使用不同頻率和不同通信方案的移 動通信系統(tǒng)，對開發(fā)和使用多頻帶移動通信終端的需求日益增加，所述多 頻帶移動通信終端能夠在從一個(gè)區(qū)域進(jìn)入另一區(qū)域中時(shí)，或4艮據(jù)終端用戶 對服務(wù)的選擇，來使用不同的移動通信系統(tǒng)。然而，在這樣的多頻帶移動 通信終端中，具有其固有屬性的無線級(例如，天線、RF電路等)被以重 疊的方式配置，以便在多頻帶或?qū)掝l帶中工作，這可能導(dǎo)致對移動通信終 端的最小化和重量輕的限制，此外可能導(dǎo)致很高的成本和能量消耗。
例如，如果典型的四分之一波長的單極天線沒有很窄的頻帶特性，則 它必須具有相應(yīng)于1/4波長的長度。因此，如果由于天線的空間具有減小 的趨勢而使天線在尺寸上過度減小，則它可能沒有足夠的空間用于多頻帶 所需要的多個(gè)無線級，將會由于窄頻特性導(dǎo)致通信裝置的性能的退化。
圖1是示出具有無源特性的典型RF級的結(jié)構(gòu)圖。如圖l所示，RF級 包括天線和匹配單元1、對通過天線和匹配單元1發(fā)射/接收的信號進(jìn)行濾 波的濾波器2、放大待發(fā)射/接收的信號的功率放大器3、其它RF設(shè)備單
元4以及處理所發(fā)射/接收的信號的數(shù)字信號處理(DSP)和基帶單元5。 在這些部件中，天線和匹配單元l、濾波器2以及功率放大器3具有其固 有頻率特性，因此僅僅能夠最佳地用在其各自的設(shè)計(jì)頻帶中。
圖2是一個(gè)曲線圖，通過頻率和輸入反射系數(shù)之間的關(guān)系來示出RF 級的獨(dú)特的頻率特性，該RF級具有圖1所示的無源元件，并且只能在寬 目標(biāo)頻帶的一部分頻帶中操:作。
根據(jù)圖2所示的曲線圖，如圖3所示，通過針對各個(gè)頻帶使用顯示其 固有頻率特性的元件，來構(gòu)造多個(gè)RF塊，就有可能實(shí)現(xiàn)能夠用于多頻帶 的RF級，如圖4所示。然而，在圖4所示的RF級中，雖然其它RF設(shè)備 單元13以及DSP和基帶單元14可共同使用，但是天線和匹配單元10a到 10c、濾波器lla到llc以及功率放大器12a到12c必須被單獨(dú)配置，以滿 足其各自的頻帶。這需要更多空間用于多個(gè)天線，而且需要用于選擇性地 驅(qū)動功率放大器的開關(guān)元件，這導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高以及尺寸增加
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
為了簡化RF級的上述結(jié)構(gòu)以支持多頻帶，本發(fā)明的目的是提供一種 有源RF模塊，其能夠通過以下方法，來改善頻率特性和RF級的空間使用 效率將具有其各自頻帶特性的天線和其它RF設(shè)備以及添加到天線和其 它RF設(shè)備上且其阻抗特性可改變的控制元件配置為單個(gè)^^莫塊，進(jìn)一步配 置控制器來在外部控制下改變控制元件的阻抗特性，以及通過控制器來控 制天線和RF設(shè)備在可變頻帶中操作。
本發(fā)明的另一目的是提供一種有源RF模塊，其能夠通過以下方法， 將可根據(jù)外部控制信號在期望頻帶中操作的RF級實(shí)現(xiàn)為通用模塊，并且 便利于終端的RF級設(shè)計(jì)將天線、濾波器和功率放大器及其各自的阻抗 特性根據(jù)電壓而變化的控制元件配置為模塊，以及通過根據(jù)外部控制信號 將電壓施加到控制元件來使模塊具有期望的頻帶特性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種有源RF模塊，其能夠通過以下方法， 來根據(jù)期望特性而改變和調(diào)節(jié)頻帶在適合于天線、濾波器和功率放大器 的頻率特性的位置處，布置阻抗特性根據(jù)電壓變化的控制元件，以及才艮據(jù) 外部信號來將適當(dāng)?shù)闹绷麟妷菏┘拥娇刂圃?br> 本發(fā)明的另一目的是提供一種有源RF模塊，其能夠通過以下方法， 來配置通用模塊從而在期望的多頻帶或?qū)掝l帶中操作將一個(gè)或更多個(gè)控 制元件應(yīng)用于天線、濾波器和功率放大器中的一個(gè)或更多個(gè)的不同位置， 以及根據(jù)模塊的期望用途來利用控制信號調(diào)節(jié)模塊的頻率特性，不需要被 控制的控制元件的阻抗固定在預(yù)定值。
:技術(shù)解決方案
為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種有源RF模 塊，其包括第一層，其包括天線和匹配單元；第二層，其包括具有相應(yīng) 于第一層的頻率特性的濾波器；第三層，其包括具有相應(yīng)于第一層和第二 層的頻率特性的功率^c大器； 一個(gè)或更多個(gè)電壓控制的可變阻抗元件，其 串聯(lián)或并聯(lián)連接到添加到第一到第三層中一層或更多層的控制元件，或配 置為控制元件的替代元件；以及控制器，其通過將根據(jù)外部控制信號產(chǎn)生 的輸出電壓施加到一個(gè)或更多個(gè)電壓控制的可變阻抗元件，來改變包括一 個(gè)或更多個(gè)電壓控制的可變阻抗元件的 一層或更多層的頻帶特性。
優(yōu)選地，電壓控制的可變阻抗元件從包括可變電容器或變?nèi)荻O管 等、阻抗根據(jù)施加的直流電壓而變化的元件中選擇。
優(yōu)選地，控制器包括用于檢測第一到第三層中的一個(gè)由于外部控制信 號的頻率特性變化并自動調(diào)節(jié)其余層的頻率特性的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種有源RF模塊，其包括RF電路部 分，其設(shè)置在其上形成信號線和接地的電路板上，并包括RF信號處理電 路，RF信號處理電路包括至少一個(gè)第一電壓控制的可變阻抗元件；濾波器， 其形成為與電路板分離，并包括連接到RF電路部分的濾波電路；天線， 其形成為與濾波器分離，并通過天線饋電線經(jīng)由濾波器連接到電路板的信 號線；第二電壓控制的可變阻抗元件，其作為濾波電路元件應(yīng)用于濾波器，
或連接在天線和接地之間；以及控制器，其根據(jù)外部控制信號產(chǎn)生可變電 壓，并將該可變電壓施加到第一和第二電壓控制的可變阻抗元件。
優(yōu)選地,RF電路部分進(jìn)一步包括用于根據(jù)外部控制信號來改變頻率特 性的開關(guān)，且其中控制器包括裝置，該裝置用于將來自開關(guān)的信號視為外 部控制信號，根據(jù)RF電路部分的頻率特性變化來改變施加到第一和第二 電壓控制的可變阻抗元件中的至少一個(gè)上的電壓，并使濾波器和天線的頻 率特性與RF電路部分的頻率特性匹配。
還根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種有源RF模塊，其包括RF電路 部分，其設(shè)置在上面形成信號線的電路板上，并包括RF信號處理電路， RF信號處理電路包括阻抗才艮據(jù)施加的電壓而變化的至少一個(gè)元件；濾波 器，其包括連接到RF電路部分的至少一個(gè)電壓控制的可變阻抗元件；天 線，其包括插入在連接到濾波器的天線輻射結(jié)構(gòu)的一部分和接地之間的電 壓控制的可變阻抗元件；以及外部連接電極部分，其包括電連接到電壓控 制的可變阻抗元件的多個(gè)電極，用于將電壓從外部施加到電壓控制的可變 阻抗元件。
還根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種有源RF模塊，其包括接地基 底；多頻帶天線輻射結(jié)構(gòu)，其設(shè)置成與接地基底分離；短路部分，其將多 頻帶天線輻射結(jié)構(gòu)連接到接地基底；饋電線，其連接到多頻帶天線輻射結(jié) 構(gòu)用于信號交換；至少一個(gè)電壓控制的可變阻抗元件，其插入到多頻帶天 線輻射結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)頻帶區(qū)域與接地基底之間，多頻帶天線輻射結(jié)構(gòu)在 預(yù)定的多頻帶中具有最高電流密度；以及帶通濾波器，其連接到饋電線， 并使用電壓控制的可變阻抗元件作為帶通濾波器的一部分。
優(yōu)選地，有源RF模塊進(jìn)一步包括保護(hù)結(jié)構(gòu)，其保護(hù)部件，同時(shí)將用 于控制電壓控制的可變阻抗元件的信號線和電極作為接口裝置，暴露給外 部。
有益的效果
如上所述，有源RF模塊能夠通過以下方法，來支持多頻帶或?qū)掝l帶以及最小化RF級的空間將具有其各自頻帶特性的天線和其它RF設(shè)備以 及添加到天線和RF設(shè)備上且其阻抗特性可改變的控制元件配置為單個(gè)模
塊，并進(jìn)一步配置控制器來在外部控制下改變控制元件的阻抗特性，以及 根據(jù)外部控制信號來控制模塊。
此外，有源RF模塊能夠通過以下方法，將可根據(jù)外部控制信號在期 望頻帶中操作的RF級實(shí)現(xiàn)為通用模塊，以及便利于終端的RF級設(shè)計(jì)將 天線、濾波器和功率放大器及其各自的阻抗特性根據(jù)所施加的電壓而變化 的控制元件配置為模塊，以及通過根據(jù)外部控制信號將電壓施加到控制元 件來〗吏^^塊具有期望的頻帶特性。
此外，有源RF模塊能夠通過以下方法，來根據(jù)期望特性而改變和調(diào) 節(jié)頻帶在適合于天線、濾波器和功率放大器的頻率特性的位置處，布置 阻抗特性根據(jù)所施加的電壓而變化的控制元件，并根據(jù)外部信號來將適當(dāng) 的直流電壓施加到控制元件。
而且，有源RF模塊能夠通過以下方法，來配置通用模塊從而在期望 的多頻帶或?qū)掝l帶中工作將一個(gè)或更多個(gè)控制元件應(yīng)用于天線、濾波器 和功率放大器中的一個(gè)或更多個(gè)的不同位置，并根據(jù)模塊的期望用途來利 用控制信號調(diào)節(jié)模塊的頻率特性，不需要被控制的控制元件的阻抗固定在 預(yù)定值。


圖1是示出窄帶RF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圓2是示出圖1所示RF系統(tǒng)的頻率特性的曲線圖。
圖3是示出寬頻帶/多頻帶RF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是示出圖3所示RF系統(tǒng)的頻率特性的曲線圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的RF系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的RF系統(tǒng)的頻率特性的曲線圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的有源RF模塊的結(jié)構(gòu)的概念圖。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的有源RF模塊的結(jié)構(gòu)的透視圖。 圖9是用于解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器的控制方法的概念圖。 圖IO是示出圖8所示有源RF模塊中的諧振點(diǎn)的變化的曲線圖。 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的有源RF模塊的結(jié)構(gòu)的透視圖。 圖12到14是示出圖ll所示的有源RF模塊中的諧振點(diǎn)的變化的曲線圖。
圖15是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有源帶通濾波器的示例性結(jié)構(gòu)的電 路圖。
圖16是示出圖15所示的有源帶通濾波器的濾波特性變化的曲線圖， 在改變根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制元件的阻抗同時(shí)進(jìn)行測量。
<附圖的主要部分的參考標(biāo)號的說明>
20:有源RF模塊 22:濾波器 30:控制器
45: DSP和基帶單元 51:第一層
53: 第三層 61:主基底
63:有源和無源元件單元 64:天線饋電線 66:濾波器 68:控制元件 81:接地
83:第一控制元件 85:第二控制元件
21:天線和匹配單元
23:功率放大器
40:其它RF設(shè)備單元
50:有源RF模塊
52:第二層
55:控制器
62:信號線
65:天線
67:接地
69:控制器
82:短路
84:饋電線
86:天線
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的RF系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。如圖5 所示，RF系統(tǒng)包括有源RF模塊20、其它RF設(shè)備單元40、基帶單元45 和控制有源RF模塊20的控制器。有源RF模塊20包括天線和匹配單元 21、濾波器22以及功率放大器23。其它RF設(shè)備單元40和基帶單元45 對RF系統(tǒng)的頻率特性沒有很多影響。
在有源RF模塊20中，天線和匹配單元21這樣配置，使得天線的頻 帶和諧振點(diǎn)可通過電壓控制來改變；濾波器22這樣配置，使得通帶可通 過電壓控制來改變；以及功率放大器23這樣配置，使得頻率特性可通過 電壓控制來改變?？刂破?0用于控制有源RF模塊20的各個(gè)部件，以獲 得期望的頻帶和諧振特性。雖然在上面結(jié)構(gòu)中控制器30顯示為與有源RF 模塊20分離，但是控制器30可合并到有源RF模塊20中。
圖6示出在圖5所示結(jié)構(gòu)中可得到的頻率特性。當(dāng)控制器30適當(dāng)?shù)?控制所示的有源RF模塊20時(shí)，RF級的頻率特性可改變?yōu)槿科谕l帶 范圍內(nèi)的任何頻帶，如圖6所示。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有源RF模塊50的基本結(jié)構(gòu)的概念圖， 模塊50可包括控制器55。如圖7所示，有源RF模塊50可具有第一層51、 第二層52以及第三層53，第一層51包括天線，所述天線的頻帶特性根據(jù) 諧振頻率而改變，第二層52包括濾波器，所述濾波器的通帶特性根據(jù)由 第一層51改變的頻帶特性而改變到濾波信號，第三層53包括匹配單元、 功率^L大器和其它RF設(shè)備，以根據(jù)由天線及濾波器獲得的頻率特性來處 理RF信號?？刂破?5改變至少第一層51和第二層53的頻率特性，并且 如果必要，能夠調(diào)節(jié)第三層53的頻率特性。
實(shí)際上，層51和53配置成包括各自的元件，其阻抗由電壓改變，以 便在控制器55的控制下改變頻率特性。具有這種可變阻抗的元件示例包 括可變電容器、變?nèi)荻O管等，其阻抗在對其施加的恒定直流電壓的作用 下而改變。
作為例子，在第一層51的天線中，如果可變阻抗元件插在天線輻射 板中，則隨著可變阻抗元件的阻抗從無窮大逐漸降低，天線的諧振頻率和
頻帶被改變。為此目的，控制器55可配置成控制施加到可變阻抗元件上 的直5危電壓。
作為另一例子，在包括在第二層52中的濾波器中，如果組成低通濾 波器或高通濾波器(例如，RC濾波器)或諧振電路(例如，LC濾波器) 的元件(例如，電容器)用可變阻抗元件(例如，可變電容器)來代替， 則當(dāng)可變阻抗元件的阻抗一皮調(diào)節(jié)時(shí)，濾波區(qū)域中的頻率一皮改變。類似地， 該可變阻抗元件的阻抗可由控制器55提供的直流電壓確定。當(dāng)然，上述 可變阻抗元件中阻抗對直流電壓的變化可依賴于需要的可變頻率區(qū)域，以 及包括在第三層53中的各種RF處理裝置可與可變阻抗元件一起應(yīng)用，以 便獲得期望的頻率特性。
控制器55具有自行地或者根據(jù)外部控制信號、將預(yù)置電壓施加到包 括在上面層中的可變阻抗元件的功能。控制器55可包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 或可選地包括開關(guān)，以選擇幾個(gè)恒定電壓中的一個(gè)期望電壓?？刂破?5 可進(jìn)一步包括各種附加的元件(例如，運(yùn)算放大器、邏輯電路、存儲器等)， 來支持轉(zhuǎn)換器或開關(guān)的功能。
例如，如果控制器55根據(jù)從外部提供的控制信號來調(diào)節(jié)包括在第一 到第三層中的可變阻抗元件以適應(yīng)于期望的頻帶，因?yàn)槭┘拥娇勺冏杩乖?件的電壓可為相同或不同的，所以用于可變阻抗元件的多組控制電壓可儲 存在存儲器中，從存儲器中讀取，或者被施加以提供相應(yīng)于控制信號的頻 率特性。作為可選方案，控制器55可只執(zhí)行為可變阻抗元件提供電壓的 功能，且控制信號可從外部提供。作為另一可選方案，控制器55可只控 制預(yù)定的可變阻抗元件，同時(shí)恒定電壓被提供給可變阻抗元件以被固定到 特定值(例如，通過設(shè)置開關(guān))。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的有源RF模塊的結(jié)構(gòu)。如圖1所示， 控制元件作為可變阻抗元件添加到RF級，且控制器69控制該控制元件。 為了簡潔起見，該圖沒有示出提供給控制器69的控制信號的細(xì)節(jié)。
首先，如圖8所示，由有源元件和無源元件組成的有源和無源元件單元63連接到在主基底61上形成的信號線62，且有源和無源元件單元63 通過天線饋電線64連接到天線65。天線65優(yōu)選地是用于移動通信終端或 無線電i舌的PIFA (Planner Inverted-F天線，平面倒F天線)，j旦可以是具 有不同結(jié)構(gòu)的任何天線。濾波器66在天線65和主基底61之間形成，且 上面的設(shè)備連接到接地67。如果必要，功率放大器可在容納天線65和濾 波器66的空間中形成。使用該結(jié)構(gòu)，施加給信號線62的電流經(jīng)由有源和 無源元件單元63提供到天線65和濾波器66。可使用一個(gè)或更多個(gè)電流源。 如果使用多個(gè)電流源，則天線65、濾波器，以及如果有功率放大器，連接 到各自的電流源。
可變阻抗元件(也稱為"控制元件")插入天線65和接地67之間。 如果必要，控制元件可添加到濾波器66。此外，控制元件添加到有源和無 源元件單元63。控制器69同時(shí)或分離地控制添加到有源和無源元件單元 63的控制元件以及連接到天線65的控制元件68。
例如，假定所示RF模塊包括工作在CDMA頻帶中的天線65和濾波 器66,當(dāng)包括在有源和無源設(shè)備63中的控制元件的阻抗或連接到天線65 的控制元件68的阻抗改變時(shí)，天線65和濾波器66可配置成工作在GSM 頻帶以及CDMA頻帶中。在此時(shí)，當(dāng)開關(guān)簡單地添加到有源和無源設(shè)備 63且其頻率特性隨著開關(guān)的操作而改變時(shí)，控制器可配置成識別開關(guān)的 操作，調(diào)節(jié)連接到天線65的控制元件68,并使天線65 (包括濾波器66 和功率放大器，如果它們有各自的控制元件的話)的頻率特性自動地適應(yīng) 于有源和無源元件單元63，有源和無源元件單元63的頻率特性根據(jù)開關(guān) 的操作而改變。也就是說，當(dāng)有源RF模塊中的一些RF元件的頻率特性改 變時(shí)，其余RF元件的頻率特性能夠進(jìn)行自行調(diào)節(jié)。
圖9示出如何使用外部控制信號來改變控制元件的頻率特性。如圖9 所示，當(dāng)控制器70根據(jù)外部控制信號將從直流電壓源71接收的電壓調(diào)節(jié) 為預(yù)定電壓，并將該預(yù)定電壓施加到包括在RF設(shè)備72中或連接到RF設(shè) 備72的控制元件73時(shí)，控制元件73的阻抗改變，且相應(yīng)地，RFi殳備72 的總阻抗和頻率特性改變。例如，如果使用5V直流電壓源，則控制器70 產(chǎn)生0到5V的電壓來調(diào)節(jié)控制元件73的阻抗?？刂破?0可包括將源電
壓轉(zhuǎn)換成任何電壓的電壓調(diào)節(jié)裝置或開關(guān)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
圖10示出圖8所示天線的諧振點(diǎn)才艮據(jù)插在天線65中的控制元件68 的阻抗Z的變化。從圖10中可看到，諧振點(diǎn)和帶寬根據(jù)控制元件的阻抗Z 來變化。特別地，圖IO針對插入天線中的控制元件的四個(gè)不同阻抗ZI到 Z4,示出天線的諧振點(diǎn)和帶寬的明顯變化。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的有源RF模塊的結(jié)構(gòu)，該有源RF 模塊具有添加有多個(gè)控制元件的天線。雖然沒有在本圖中示出，但是多個(gè) 控制元件可添加到濾波器和其它RF i殳備中。
所示天線是可用作雙頻帶天線的PIFA天線。如圖11所示，天線(包 括天線輻射結(jié)構(gòu))86經(jīng)由傳導(dǎo)性連接來連接到接地81。除了用于天線86 的饋電線84以外，第一控制元件83和第二控制元件85在不同的位置形 成。第一控制元件83和第二控制元件85插入天線86和接地81之間，且 控制器(沒有示出)通過向第一和第二控制元件83和85施加直流電壓， 來調(diào)節(jié)第一和第二控制元件83和85的阻抗。在此時(shí)，第一和第二阻抗元 件83和85必須在控制器的控制下，提供等效于電開路的高阻抗。如果必 要，第一和第二控制元件83和85可根據(jù)電壓具有不同的阻抗。
當(dāng)通常為雙頻帶PIFA天線的天線86用在低頻帶和高頻帶中時(shí)，其具 有不同的電流密度增加區(qū)域。也就是說，當(dāng)天線用在低頻帶中時(shí)，第一控 制元件83連接到的部分的電流密度會增加，同時(shí)當(dāng)天線用在高頻帶中時(shí)， 第二控制元件85連接到的部分的電流密度會增加。換句話說，當(dāng)改變控 制元件83和85的阻抗，其中控制元件83和85被連接到在使用天線86 的頻帶中具有高電流密度的部分時(shí)，天線86的頻帶中的變化會增加。
圖12示出當(dāng)?shù)谝缓偷诙刂圃?5的阻抗增加到圖ll所示結(jié)構(gòu)中的 電開路時(shí)，天線86的獨(dú)特的阻抗特性。從圖12可看到，天線86具有窄 雙頻帶特性。
圖13示出在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，第一控制元件83的阻抗變化以及第 二控制元件85保持在電開路狀態(tài)下的情況。從圖13可看到，圖12中非 常窄的低頻帶明顯增加了。
圖14示出在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，第二控制元件85的阻抗變化以及第 一控制元件83保持在電開路狀態(tài)下的情況。從圖14可看到，圖12中相 對窄的高頻帶明顯增加了。
圖15示出應(yīng)用控制電路的示例性濾波器電路。如圖15所示，在由包 括感應(yīng)器和電容器的LC諧振電路構(gòu)造的帶通濾波器中，其中一個(gè)電容器 用可變電容器C4代替，接著可變電容器C4用作改變?yōu)V波器的頻率特性的 控制元件。
雖然示出一個(gè)可變電容器，如果必要，其它電容器C1和C2也可用可 變電容器來代替，這些可變電容器的阻抗根據(jù)所施加的電壓來變化，從而 獲得濾波器的頻率特性的更多樣的變化。
圖16示出當(dāng)圖15所示的可變電容器C4的阻抗通過對其施加電壓而 改變時(shí)，圖15所示的帶通濾波器的濾波器特性變化。如圖16所示，四個(gè) 邊界頻率可通過調(diào)節(jié)可變電容器C4的阻抗來獲得。也就是說，從圖16可 看到，通過調(diào)節(jié)可變電容器C4的阻抗，濾波器的帶通特性可從1.46 GHz 到1.66 GHz頻帶被精細(xì)地調(diào)節(jié)到1.52 GHz到1.72 GHz頻帶。
如上所述，在通過以下方法配置模塊之后，該模塊的頻率特性能夠根 據(jù)提供給控制器的控制信號來調(diào)節(jié)，或控制器能夠;險(xiǎn)測一些控制元件的頻 率特性變化，并一艮據(jù);險(xiǎn)測結(jié)果來自動調(diào)節(jié)其余控制元件的頻率特性應(yīng)用 或增加控制元件，所述控制元件的阻抗可根據(jù)施加給RF級內(nèi)的一些部件 (例如，天線、濾波器、功率^L大器、匹配單元等)的電壓來調(diào)節(jié)，并接 著通過共同或分離地配置控制器以通過對這些控制元件施加電壓來改變 阻抗。因此，即使小模塊也能夠用于配置多頻帶或?qū)掝l帶RF通信的RF 級。特別是，通過以下方法，有源RF模塊可實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的單個(gè)模塊..進(jìn) 一步配置包圍該有源RF模塊的保護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)將信號線暴露給接口，信 號線用于向控制器提供控制信號或提供控制信號(例如，用于開關(guān)操作的 信號)來改變控制元件的頻率。此外，如果有源RF模塊配置成不包含控 制器，則通過以下方法，有源RF模塊可實(shí)現(xiàn)為單個(gè)模塊進(jìn)一步配置包 圍該模塊的保護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)將包括在有源RF模塊中的控制元件的控制信 號線暴露給4妄口。
由于使用保護(hù)結(jié)構(gòu)，在包括控制器的結(jié)構(gòu)中，通過將外部控制信號應(yīng) 用于控制器，能夠容易地改變有源RF模塊的頻率特性。另一方面，在不
包括控制器的結(jié)構(gòu)中，通過以下方法，能夠改變有源RF模塊的頻率特性 使各個(gè)預(yù)先配置的控制元件中的不必要的控制元件為電開路(例如，對于 插在天線中的控制元件)，或者通過從模塊的外部施加恒定電壓而使其具 有固定的阻抗(對于所有的控制元件)，并接著使用外部控制裝置將適當(dāng) 的電壓施加到必要的控制元件。換句話說，有源RF模塊可在包括各種無 線終端的廣泛范圍內(nèi)使用，并允許減少成本和用于開發(fā)RF級的時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種有源RF模塊，包括第一層，其包括天線和匹配單元；第二層，其包括具有相應(yīng)于所述第一層的頻率特性的濾波器；第三層，其包括具有相應(yīng)于所述第一層和所述第二層的頻率特性的功率放大器；一個(gè)或更多個(gè)電壓控制的可變阻抗元件，其串聯(lián)或并聯(lián)連接到添加到所述第一到第三層中一層或更多層的控制元件，或被配置為所述控制元件的替代元件；以及控制器，其通過將根據(jù)外部控制信號產(chǎn)生的輸出電壓施加到所述一個(gè)或更多個(gè)電壓控制的可變阻抗元件，來改變包括所述一個(gè)或更多個(gè)電壓控制的可變阻抗元件的所述一層或更多層的頻帶特性。
2. 如權(quán)利要求1所述的有源RF模塊，其中所述控制器根據(jù)所述外部 控制信號，來將不同的電壓施加到所述一個(gè)或更多個(gè)電壓控制的可變阻抗 元件。
3. 如權(quán)利要求1所述的有源RF模塊，其中所述電壓控制的可變阻抗 元件從包括可變電容器或變?nèi)荻O管等、阻抗根據(jù)所施加的直流電壓而變 化的元件中選擇。
4. 如權(quán)利要求1所述的有源RF模塊，其中所述電壓控制的可變阻抗 元件以多個(gè)數(shù)量配置在所述第 一到第三層中的至少 一層中。
5. 如權(quán)利要求1所述的有源RF模塊，其中所述一個(gè)或更多個(gè)電壓控 制的可變阻抗元件插入到所述第 一層的所述天線的天線輻射結(jié)構(gòu)與接地 之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的有源RF模塊，其中所述電壓控制的可變阻抗 元件插入到在預(yù)定頻帶中具有最高電流密度的所述天線輻射結(jié)構(gòu)的一部 分與所述接地之間。
7. 如權(quán)利要求5所述的有源RF模塊，其中所述電壓控制的可變阻抗 元件在所述控制器的控制下，提供相應(yīng)于電開路的高阻抗。
8. 如權(quán)利要求1所述的有源RF阻抗，其中所述控制器包括裝置，所 述裝置用于檢測所述第一到第三層中之一的頻率特性變化作為所述外部 控制信號，根據(jù)所述外部控制信號基于預(yù)置信息來改變施加到其余層的電 壓控制的可變阻抗元件上的電壓，并將所述其余層的頻率特性自動調(diào)節(jié)為 頻率特性改變^皮;險(xiǎn)測到的所述層的頻率特性。
9. 一種有源RF模塊，包括RF電路部分，其設(shè)置在其上形成信號線和接地的電路板上，并包括 RF信號處理電路，所述RF信號處理電路包括至少一個(gè)第一電壓控制的可 變阻抗元件；濾波器，其形成為與所述電路板分離，并包括連接到所述RF電路部 分的濾波電5^;天線，其形成為與所述濾波器分離，并通過天線饋電線經(jīng)由所述濾波 器連接到所述電路板的所述信號線；第二電壓控制的可變阻抗元件，其作為濾波電路元件應(yīng)用于所述濾波 器，或連接在所述天線和所述接地之間；以及控制器，其根據(jù)外部控制信號產(chǎn)生可變電壓，并將所述可變電壓施加 到所述第 一和第二電壓控制的可變阻抗元件。
10. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述第一和第二電壓控 制的可變阻抗元件中的每一個(gè)都是可變電容器或變?nèi)荻O管。
11. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述控制器根據(jù)所述外 部控制信號，來將不同的電壓施加到所述第一和第二電壓控制的可變阻抗 元件。
12. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述RF電路部分進(jìn)一步 包括用于根據(jù)所述外部控制信號來改變頻率特性的開關(guān)，以及其中所述控制器包括裝置，所述裝置用于將來自所述開關(guān)的信號視為所述外部控制信號，根據(jù)所述RF電路部分的頻率特性變化來改變施加到所述第一和第二電壓控制的可變阻抗元件中至少一個(gè)上的電壓，并使所述濾波器和所述天線的頻率特性與所述RF電路部分的頻率特性匹配。
13. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述第二電壓控制的可在所述天線和所述接地之間的第二元件。
14. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述RF電路部分包括功 率放大器，所述功率放大器包括可變阻抗元件。
15. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述控制器根據(jù)所述外 部控制信號向所述第一和第二電壓控制的可變阻抗元件提供單個(gè)預(yù)置電 壓值或一組不同的預(yù)置電壓值，并基于所述單個(gè)預(yù)置電壓值或所述一組不 同的預(yù)置電壓值來將帶寬和諧振點(diǎn)改變到預(yù)置值。
16. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述控制器包括多個(gè)開 關(guān)，所述開關(guān)用于根據(jù)所述外部控制信號來將所述預(yù)置電壓選擇性地施加 到所述第 一和第二電壓控制的可變阻抗元件。
17. 如權(quán)利要求9所述的有源RF模塊，其中所述第二電壓控制的可 變阻抗元件針對所述濾波器和所述天線中的每一個(gè)以多個(gè)數(shù)量配置，以及 根據(jù)電壓來不同地設(shè)置多個(gè)所述第二電壓控制的可變阻抗元件的可變阻 抗值。
18. 如權(quán)利要求17所述的有源RF模塊，其中連接到所述天線的所述 多個(gè)所述第二電壓控制的可變阻抗元件分別連接到在預(yù)定頻帶中具有最 高電流密度的所述天線的一部分與所述接地之間。
19. 如權(quán)利要求17所述的有源RF模塊，其中連接到所述濾波器的所 述多個(gè)所述第二電壓控制的可變阻抗元件代替用在所述濾波器中的電容 器而被使用。
20. 如權(quán)利要求17所述的有源RF模塊，其中所述第二電壓控制的可 變阻抗元件根據(jù)來自所述控制器的電壓來提供相應(yīng)于電開路的高阻抗。
21. —種有源RF模塊，包括 RF電路部分，其設(shè)置在其上形成信號線的電路板上，并包括RF信號 處理電路，所述RF信號處理電路包括阻抗根據(jù)電壓變化的至少一個(gè)元件；濾波器電路部分，其包括連接到所述RF電路部分的至少一個(gè)電壓控 制的可變阻抗元件；天線，其包括插入在連接到所述濾波器的天線輻射結(jié)構(gòu)的一部分與接 地之間的電壓控制的可變阻抗元件；以及外部連接電極部分，其包括電連接到所述電壓控制的可變阻抗元件的 多個(gè)電極，用于將電壓從外部施加到所述電壓控制的可變阻抗元件。
22. 如權(quán)利要求21所述的有源RF模塊，其中所述外部連接電極部分 進(jìn)一步包括保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述保護(hù)結(jié)構(gòu)將接口裝置暴露給外部，但是不將其 它部件暴露給外部。
23. —種有源RF模塊，包括 接地基底；多頻帶天線輻射結(jié)構(gòu)，其設(shè)置成與所述接地基底分離； 短路部分，其將所述多頻帶天線輻射結(jié)構(gòu)連接到所述接地基底； 饋電線，其連接到所述多頻帶天線輻射結(jié)構(gòu)用于信號交換；至少 一個(gè)電壓控制的可變阻抗元件，其插入到在預(yù)定多頻帶中具有最 高電流密度的所述多頻帶天線輻射結(jié)構(gòu)的頻帶區(qū)域中的至少一個(gè)與所述 接地基底之間；以及帶通濾波器，其連接到所述饋電線，并使用電壓控制的可變阻抗元件 作為所述帶通濾波器的一部分。
24. 如權(quán)利要求23所述的有源RF模塊，進(jìn)一步包括根據(jù)外部控制信 號來將可變直流電壓施加到所述電壓控制的可變阻抗元件的控制器。
25. 如權(quán)利要求23所述的有源RF模塊，進(jìn)一步包括保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述 保護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)所述部件，同時(shí)將用于控制所述電壓控制的可變阻抗元件的 信號線和電極作為接口裝置暴露給外部。
全文摘要
一種有源射頻模塊，其能夠通過將控制信號應(yīng)用于包括單天線和射頻電路的模塊，來處理寬頻帶或多頻帶。所述有源RF模塊通過以下方法來根據(jù)期望特性改變和調(diào)節(jié)頻帶在適合于天線、濾波器和功率放大器的頻率特性的位置處布置控制元件，控制元件的阻抗特性根據(jù)所施加的電壓而變化；以及根據(jù)外部信號，將適當(dāng)?shù)闹绷麟妷菏┘拥娇刂圃?。因此，有可能減少用于RF級的空間，同時(shí)容易設(shè)置期望的頻率特性。此外，有源RF模塊可在包括各種無線終端的廣泛范圍內(nèi)使用，并允許減少成本和用于開發(fā)RF級的時(shí)間。
文檔編號H04B1/40GK101356740SQ200780001313
公開日2009年1月28日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者金先權(quán) 申請人:紐帕爾斯有限公司