用于無線通信設備的即插即用的時變天線模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開的實施例總體涉及無線通信設備的領域，并且更特別地涉及用于無線通信設備的即插即用的時變天線模塊。
【背景技術】
[0002]指定天線性能特性在天線被安裝在不同移動設備中之后難以維持。甚至在具有相同或類似形狀因子的移動設備當中，可能可歸于制造容差或誤差的略微不同的天線安裝位置也典型地導致指定和實際天線性能之間的偏離。這些偏離可能負面地影響天線性能和效率。例如，被安裝在以某距離(例如一毫米或兩毫米)從其指定位置偏移的位置處的天線可能導致天線從其指定諧振頻率偏離，這可能導致功率放大器在將天線調諧至其原始指定諧振頻率時浪費電力。該低效性過早地耗盡了移動設備的電池，或者導致欠佳的發(fā)射和接收。
[0003]為了解決潛在性能擔憂，針對各種形狀因子具體設計傳統(tǒng)天線。然而，具體設計的天線增加了針對移動設備的開發(fā)成本和上市時間。而且，一旦天線被安裝，其效率不能被容易地改善，因為傳統(tǒng)天線被具體設計且完全與移動設備中的收發(fā)器集成。另外，甚至對于具體設計的天線，不可預測的制造誤差、來自人體的干擾或其它環(huán)境條件可能使性能降級。例如，用戶的手或頭部觸摸移動設備將典型地使天線失諧到通常不可預測的程度，因為它取決于用戶的物理特性、移動設備被握持的方式或其它環(huán)境因素。多頻帶或寬帶天線的性能降級難以動態(tài)改善，因為影響天線的環(huán)境因素可能同時使天線所采用的多個(或寬)頻帶失諧。
【附圖說明】
[0004]實施例的各方面將從參考附圖進行的實施例的以下詳細描述中顯而易見。在附圖的各圖中通過示例的方式而不是通過限制的方式圖示實施例。
[0005]圖1圖示了依照一些實施例的即插即用天線模塊和收發(fā)器。
[0006]圖2圖示了依照一些實施例的即插即用天線模塊和收發(fā)器。
[0007]圖3圖示了依照一些實施例的即插即用天線模塊和收發(fā)器。
[0008]圖4是描繪依照一些實施例的校準操作的流程圖。
[0009]圖5圖示了可以用于實踐本文描述的各種實施例的系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0010]在下面的詳細描述中，對形成其一部分的附圖做出參考，其中自始至終相似的附圖標記指定相似的部分，并且在附圖中，通過圖示的方式示出其中可實踐本公開的主題的實施例。
[0011]以有助于理解要求保護的主題的方式進而將各種操作描述為多個分立的操作。然而，描述的順序不應理解為暗示這些操作必須依賴于順序。特別地，這些操作可能不是按呈現(xiàn)的順序執(zhí)行的。所描述的操作可以是按與所描述的實施例不同的順序執(zhí)行的。在附加實施例中，可以執(zhí)行各種附加操作和/或可以省略所描述的操作。
[0012]出于本公開的目的，短語“A和/或B”意指(A)、(B)或(A和B)。出于本公開的目的，短語 “A、B 和 / 或 C，，意指(A)、(B)、(C)、(A 和 B)、(A 和 C)、(B 和 C)或(A、B 和 C)。
[0013]該描述可以使用短語“在一實施例中”或“在實施例中”，其均可以指代相同或不同實施例中的一個或多個。此外，如關于本公開的實施例使用的術語“包含”、“包括”、“具有”等是同義的。
[0014]如本文所使用，術語“模塊”可以指代下述各項、作為下述各項的一部分或包括下述各項:專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享、專用或組)和/或存儲器(共享、專用或組)、組合邏輯電路、和/或提供所描述的功能的其它合適部件。
[0015]原始裝備制造商(OEM)開發(fā)針對各種形狀因子的移動設備的專有工業(yè)設計。為了計及負面地影響天線性能的工業(yè)設計差異，將傳統(tǒng)天線具體設計和集成到特定移動設備模型中。然而，具有挑戰(zhàn)性的是，為每個不同的設備負擔得起且適時地設計具體的經(jīng)優(yōu)化的天線。另外，甚至針對完全集成天線設計，制造誤差和不可預測的環(huán)境因素也可能使天線性能降級。
[0016]根據(jù)以下描述的實施例，可動態(tài)配置的即插即用天線模塊能夠改變天線對于多頻帶、單頻帶和/或寬帶操作模式的諧振響應(下文中稱為“天線響應”)。此外，即插即用天線模塊可以被校準以匹配針對各種移動設備形狀因子的阻抗，來針對可歸于制造容差或誤差的天線安裝位置中的方差進行調整，并動態(tài)補償各種環(huán)境因素。因此，在不改變天線結構的情況下，即插即用天線模塊可以適應具有廣泛范圍的專有設計的多種形狀因子以及制造差異。另外，一旦被部署和配置用于多頻帶和寬帶操作，即插即用天線模塊響應于人體影響或其它環(huán)境影響而動態(tài)地增強天線性能。因此，即插即用天線模塊的實施例在無線天線系統(tǒng)中針對諸如智能電話、平板、筆記本、上網(wǎng)本或其它移動設備之類的各種移動通信設備提供了多種操作模式和自校準能力。
[0017]圖1圖示了依照一些實施例的即插即用天線模塊102。即插即用天線模塊102是時變天線模塊，其包括波形發(fā)生器108、天線112、阻抗調諧組件(ITC) 114和校準控制模塊116。在某些實施例中，天線112包括在針對一個或多個無線通信頻率的移動設備邊界條件下設計的無源天線結構。波形發(fā)生器108、ITC 114和校準控制模塊116可以集體以硅實現(xiàn)。如以下解釋的，校準控制模塊116被配置成通過利用波形發(fā)生器108產(chǎn)生控制阻抗變化組件(IVC)120的電容的電壓波形(在本文中還稱為控制波形)來控制針對多頻帶、單頻帶和/或寬帶操作模式的天線響應。此外，校準控制模塊116被配置成通過調諧ITC 114的阻抗以將天線112的阻抗與處于操作頻率處的收發(fā)器118匹配來改善天線效率。
[0018]收發(fā)器118包括無線電模塊124。無線電模塊124可以通過用于諸如射頻(RF)信號之類的數(shù)據(jù)承載信號的傳輸?shù)男帕罱涌?130 (例如同軸線纜)與ITC 114耦合。無線電模塊124包括傳輸線132以借助于信令接口 130來與天線模塊102通信(例如發(fā)射/接收)RF信號。在一些實施例中，無線電模塊124布置在電路板上，諸如印刷電路板(PCB) 138。無線電模塊124可以與PCB 138直接耦合或者通過另一電路板(例如無線卡140)與PCB 138耦合。天線模塊102從電力接口 144接收電力，所述電力接口 144可以在一些實施例中從PCB 138分離地布置。
[0019]波形發(fā)生器108被配置成生成它經(jīng)由控制波形接口 154向濾波器152提供的多個控制波形之一。濾波器152通過天線信令接口(其可以是同軸線纜)與IVC 120耦合以促進控制波形到IVC 120的傳輸?？刂撇ㄐ谓?jīng)由IVC 120而被激發(fā)到天線112，所述IVC 120可以是例如變容二極管。濾波器152通過天線信令接口向IVC 120傳遞控制波形，同時阻止RF信號與波形發(fā)生器108干擾。因此，濾波器152提供波形發(fā)生器108與收發(fā)器118之間的至少某種程度的隔離。
[0020]控制波形的電壓使IVC 120的電容變化(即，對其進行調制和/或控制)并產(chǎn)生天線112的特征諧振頻率的受控變化?？刂撇ㄐ蔚恼{制頻率可以大于無線電信號帶寬的兩倍以滿足奈奎斯特采樣定理，以用于在沒有數(shù)據(jù)污染的情況下發(fā)射/接收數(shù)據(jù)。通過使IVC120的阻抗變化，將天線響應配置成(或動態(tài)地重配置成)將諧振頻率從第一頻帶改變到第二頻帶、從一個頻帶改變到多頻帶和/或從相對窄帶改變到相對寬帶。例如，在一些實施例中，作為方波形的控制波形導致雙頻帶天線響應，作為三階梯波形的控制波形導致三頻帶天線響應，并且作為鋸齒波形的控制波形導致寬帶天線響應。因此，控制波形的變化的振幅、頻率和/或形狀提供了可選擇的天線響應而沒有對天線結構的任何改變。動態(tài)重配置天線響應的能力允許天線112小于傳統(tǒng)天線和/或允許使用總共更少的天線。在一些實施例中，天線112可以比傳統(tǒng)天線小百分之三十或更多。
[0021]ITC 114包括可動態(tài)調諧以匹配天線模塊102與對應收發(fā)器(諸如收發(fā)器118)之間的阻抗的可切換阻抗模塊160。ITC 114可以被設計成在標準化或預定阻抗(例如五十歐姆或另一阻抗值)處與收發(fā)器118對接，并且可切換阻抗模塊160可動態(tài)調諧以針對標準化或預定阻抗值中的變化進行調整。
[0022]除阻抗匹配能力之外，可切換阻抗模塊160還可以提供影響天線響應的天線信令接口處的阻抗并可以因而調諧天線頻率以補償可歸于下述各項的環(huán)境改變:人手或其它環(huán)境條件、針對各種不同電話模型和/或制造偏離的不同安裝位置、或者改變收發(fā)器118的阻抗的其它條件。
[0023]如圖1中所示，在某些實施例中，可切換阻抗模塊160包括利用切換邏輯164可尋址的不同值的電容器(或其它阻抗調諧組件)的陣列162。切換邏輯164被配置成電激活或去激活各個電容器，并取決于所期望的阻抗值建立活動/不活動電容器的所選組合。例如，天線模塊的阻抗可以通過在RF信令接口 130與地之間切換電容器的陣列162中的各個電容器而可配置。在一些實施例中并且取決于所期望的分辨率和阻抗值的范圍，在陣列162中包括五個或六個(例如)個體電容器元件。例如，包括可切換電容器的數(shù)字可調諧電容器(DTC)是從美國加利福尼亞州圣迭戈的Peregrine Semiconductor可得到的型號PE64904DuNE? DTC0然而，本領域技術人員將從本文中的公開認識到，可以使用其