專利名稱：執(zhí)行信號源與負(fù)載之間的模擬信號處理和測量的方法和布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在通信設(shè)備中的模擬信號處理。本發(fā)明特別地涉及執(zhí) 行如在從信號源到負(fù)載的信號通路上的阻抗匹配、移相、和/或信號 濾波的模擬信號處理任務(wù)的方法和布置。信號源可以例如是發(fā)射機(jī) 的功率放大器并且負(fù)載可以例如是發(fā)射機(jī)的天線。
背景技術(shù)：
在電氣系統(tǒng)中，經(jīng)常需要在信號源和負(fù)載電路之間的信號通路中 的模擬信號處理，其中電氣系統(tǒng)包括產(chǎn)生模擬信號的信號源和從系 統(tǒng)向外遞送模擬信號的負(fù)載電路。信號源可以例如是發(fā)射機(jī)的功率 放大器并且負(fù)載電路可以例如是發(fā)射機(jī)的天線或發(fā)射機(jī)的線路變壓 器。模擬信號處理可以包括為了將信號源的輸出阻抗與負(fù)載電路的 輸入阻抗進(jìn)行匹配的阻抗變換、為了修改信號源的輸出信號的功率 譜的濾波以及用于例如信號電平測量目的的移相。例如，在移動通
信設(shè)備中，需要以下操作中的一個或多個在從功率放大器到天線 的信號通路上的阻抗匹配，濾出功率放大器的輸出信號的諧波，分 離待發(fā)射的信號與接收的信號以便提供雙工通信信道，測量功率放 大器的輸出功率，和/或執(zhí)行天線切換，例如將天線位置從與發(fā)射機(jī) 連接改變到與接收機(jī)連4妾，反之亦然。
圖la示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的示例性接收機(jī)-發(fā)射機(jī)(TX/RX)。圖 lb示出了圖a中所示接收機(jī)-發(fā)射機(jī)的示例性點(diǎn)對點(diǎn)類型的操作環(huán) 境。圖lb示出了兩個接收機(jī)/發(fā)射機(jī)1和2,通過雙工通信信道3彼 此連接。在不喪失一般性的情況下，可以選擇圖la中所示接收機(jī)-發(fā)射機(jī)對應(yīng)于圖lb中的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1。在圖lb中的接收機(jī)-發(fā)射 機(jī)1和接收機(jī)-發(fā)射機(jī)2處的通信信道3的端部分別稱為近端4和遠(yuǎn)端5。在圖la中所示接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中，上述模擬信號處理和/或測量
操作是利用分離的元件來執(zhí)行的，其中每個分離的元件設(shè)計用于單 個的模擬信號處理或測量操作。在此示例中，接收機(jī)-發(fā)射機(jī)具有兩
個接收機(jī)-發(fā)射機(jī)單元141和142。在移動通信設(shè)備的情況下，接收 才幾-發(fā)射才幾單元141可以例如是WCDMA^妄收才幾-發(fā)射機(jī)，而接收才幾-發(fā)射機(jī)單元142可以例如是GSM接收機(jī)-發(fā)射機(jī)。接收機(jī)-發(fā)射機(jī)單 元141的"J喿作細(xì)節(jié)如下。
才矣收機(jī)-發(fā)射機(jī)單元141具有接收元件131和發(fā)射元件132。發(fā) 生器101代表信號源，其向通信信道的遠(yuǎn)端提供待發(fā)射的模擬信號。 發(fā)生器101可以例如是移動通信設(shè)備的發(fā)射機(jī)的功率放大器。電壓 源112代表由發(fā)生器101產(chǎn)生的模擬信號e—g，而發(fā)生器阻抗111代 表發(fā)生器的輸出阻抗Z—g。因此，發(fā)生器101在此表示為戴維南等效 電路。信道前端電路102代表連接到通信信道的近端的電氣系統(tǒng)。 信道前端電^各102可以例如是在如通信信道的無線信道的情況下的 天線或在如通信信道的銅線對的情況下的線路變壓器。電壓源114 是代表從通信信道接收的模擬信號e一a的信號源，例如由天線上的 電》茲輻射感應(yīng)的電壓。負(fù)載電路113代表從待發(fā)射到通信信道的遠(yuǎn) 端的模擬信號來看的信道前端電路102的輸入阻抗Z—a。因此，信道 前端電^各102在此表示為戴維南等效電路。元件103是傳感器元件， 用于測量信號電平和/或用于指示在從發(fā)生器101到信道前端電路 102的信號通路上的可能的阻抗失配。元件104是阻抗變換器，用于 匹配從阻抗變換器104的信號輸入端子122朝向發(fā)生器101來看的 阻抗Z一v和從阻抗變換器104的信號輸出端子121朝向信道前端電 路102來看的阻抗Z—u。元件105是限帶濾波器，用于濾出待發(fā)射到 遠(yuǎn)端的模擬信號e_g的諧波。元件106是雙工器濾波器，用于阻止 模擬信號e—g被驅(qū)動到接收單元131，和用于阻止接收的信號e—a被 驅(qū)動到發(fā)射單元132。元件107是轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于將信道前端電路 102的連接從信道前端電路連接到接收機(jī)-發(fā)射機(jī)單元141但不連接 到接收機(jī)-發(fā)射機(jī)單元142的配置改變?yōu)樾诺狼岸穗娐愤B接到接收機(jī)-發(fā)射機(jī)單元142但不連接到接收機(jī)-發(fā)射機(jī)單元141的配置，反之亦 然。在信道前端電路102是天線的情況下，轉(zhuǎn)換開關(guān)107稱為天線 開關(guān)。同樣，接收單元131可以包括傳感器元件、阻抗變換器和限 帶濾波器，用于衰減所接收的噪音，該噪音位于用于從通信信道的 遠(yuǎn)端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l帶之外。
以下假設(shè)發(fā)生器阻抗Z—g和阻抗Z—u兩者基本上為電阻。如果 該假設(shè)不足以成立，則可以使用串聯(lián)和/或并聯(lián)的電抗分量使得阻抗 Z—g和Z_u基本上為電阻。
圖2代表傳感器元件203，用于測量信號電平和/或用于指示在從 發(fā)生器201到作為傳感器元件203的負(fù)載的元件204的信號通路上 的可能阻抗失配。傳感器元件203可以用作在圖la中所示的系統(tǒng)中 的傳感器元件103。圖2中所示的傳感器元件203是基于在由本文件 所構(gòu)成的專利申請的優(yōu)先權(quán)日前未公開的美國專利申請11/077992 中所描述的原理。傳感器元件包括傳輸線路213。傳輸線路的電氣長 度^為待發(fā)射的信號的中心頻率處的90度。傳輸線路的波阻抗Zc等 于發(fā)生器201的輸出阻抗Z_g，即Zc-Z—g。在以下的分析中，假設(shè) 所有的信號為頻率等于待發(fā)射的信號的中心頻率的正弦曲線。下劃 線的符號是代表正弦信號的幅度和相位的相量。在傳輸線路的負(fù)載 端220處的電壓v0的相量VO為:
翌-yMi + P) (i)
其中Va為由沿傳輸線路朝向負(fù)載端"=0)傳播的正弦電壓 波va在負(fù)載端處引起的電壓的相量，p是關(guān)于在傳輸線路的負(fù)載端
處的傳輸線路的波阻抗的反射系數(shù)。反射系數(shù)p為<formula>formula see original document page 9</formula> (2)
其中Z_w為元件204的輸入阻抗。
在傳輸線路的發(fā)生器端221處的電壓v90的相量V90為: ，=— P) x exp(j兀/2) (3) 其中j為虛數(shù)單位，因子exp(j兀/2)代表這樣的事實(shí)，即由正弦電 壓波va在發(fā)生器端處引起的電壓的相位超前由正弦電壓波va在負(fù)載端處引起的相應(yīng)的電壓的相位90度。等式(3)中的因子(l-p) 是基于這樣的事實(shí)，即假設(shè)傳輸線路無損耗并且傳輸線路的電氣長 度為90度。傳感器元件包括移相器214和215，其用于使電壓vO 和v90的相位相等。由加法器216給出的電壓vs的相量Vs為:
Yi = 2 x x exp(j兀/4). (4)
利用檢測器212獲得電壓vs的幅度Vs。幅度Va是2xVa,其 中Va是朝向傳輸線路的負(fù)載端(1 = 0)傳播的正弦電壓波va的幅 度。移相器217和218用于使電壓v0和v90的相位相反。由加法器 219《合出的電壓vp的相量Vp為:
= 2 x p x x exp(j3兀/4). (5)
利用檢測器211獲得電壓vp的幅度Vp。幅度Vp是2xVax abs(p),其中abs(p)是反射系數(shù)p的模。
當(dāng)有足夠的阻抗匹配時，元件204的輸入阻抗Z—w基本上等于 傳感器元件的輸出阻抗Z_v，即Z—v^Z—w。由于傳輸線路213的波 阻抗Zc等于發(fā)生器阻抗Z—g，傳感器元件的輸出阻抗Z—v等于波阻 抗Zc，即Z—v = Zc。因此，在阻抗匹配的情況下，元件204的輸入 阻抗Z—w基本上等于波阻抗Zc，即Zc^Z—w。可以推斷，在阻抗匹 配的情況下，關(guān)于波阻抗Zc的反射系數(shù)p基本上為零。因此，可以 借助于電壓幅度Vp來檢測可能的阻抗失配。電壓幅度Vs與在阻抗 匹配的情況下遞送到系統(tǒng)204的信號電平成正比。
顯然，基于上述原理，有可能構(gòu)造一種僅形成信號電平Vs的指 示的傳感器元件并且還有可能構(gòu)造一種僅形成阻抗失配Vp的指示 的傳感器元件。
圖3示出了四分之一波阻抗變換器304,其可以用作圖la中所 示的系統(tǒng)中的阻抗變換器104。阻抗變換器包括傳輸線路311,具有 在待發(fā)射的信號的中心頻率處的卯度的電氣長度。傳輸線路的波阻 抗Zc是輸入到阻抗變換器的系統(tǒng)303的輸出阻抗Z—v和負(fù)載阻抗變 換器的系統(tǒng)305的輸入阻抗Z一u的幾何平均，即
<formula>formula see original document page 10</formula>)阻抗變換器304的輸入阻抗Z一in為Z—v,并且阻抗變換器的輸 出阻抗Z—out為Z—u。因此，在阻抗變換器的信號輸入端子321和信 號輸出端子322處存在阻抗失配的情況。
圖4示出了可以用作圖la中所示的系統(tǒng)中的限帶濾波器105的 濾波電路的示例。該濾波電路能夠?yàn)V出并聯(lián)LC電路401的諧振頻率 和串聯(lián)LC電路402和403的諧振頻率。
圖5示出了雙工器濾波器的示例。如果圖5所示的雙工器濾波器 用作在圖la中所示的系統(tǒng)中的雙工器濾波器106,則圖5中的TX 端子523、 RX端子524和TX/RX端子525分別對應(yīng)于圖la中的端 子123、 124和125。
雙工器濾波器包括濾波器元件501和502以及傳輸線^各503和 504。濾波器元件501,以在接收的信號的頻帶處的阻抗Z—tx0幾乎 為零的方式，阻止耦合到TX/RX端子525的接收的信號流到TX端 子523。濾波器元件502,以在發(fā)射的信號的頻帶處的阻抗Z_rx0幾 乎為零的方式，阻止耦合到TX端子523的發(fā)射的信號流到RX端子 524。在接收的信號的中心頻率fc一rx處，傳輸線路503的電氣長度 為90度。因此，阻抗Z一txl基本上對應(yīng)于接收的信號的中心頻率處 的開路。在發(fā)射的信號的中心頻率fc_tx處，傳輸線路504的電氣長 度為90度。因此，阻抗Z—rxl基本上對應(yīng)于發(fā)射的信號的中心頻率 處的開路。如果發(fā)射的信號的帶寬對發(fā)射的信號的中心頻率的比率 足夠地小，則由雙工器濾波器的RX分支512引起的對從TX端子 523流到TX/RX端子525的發(fā)射的信號的干擾將基本上為零。相應(yīng) 地，如果接收的信號的帶寬對接收的信號的中心頻率的比率足夠地 小，則由雙工器濾波器的TX分支511引起的對從TX/RX端子525 流到RX端子524的接收的信號的干擾將基本上為零。
圖6示出了切換開關(guān)的示例。如果圖6所示的切換開關(guān)用作在圖 la中所示的系統(tǒng)中的切換開關(guān)107,則圖6中的端子623、 624和625 分別對應(yīng)于圖la中的端子125、 126和127。
轉(zhuǎn)換開關(guān)通過將端子627連接到高于接地電位626的電位+Vdc或連接到低于接地電位的電位-Vdc而得以控制。端子627經(jīng)由dc解 耦電感器604和限流電阻605耦合到端子623。端子623經(jīng)由傳輸線 路603耦合到端子625并且經(jīng)由二極管601耦合到接地電位626。端 子624經(jīng)由二極管602耦合到端子625。在此假設(shè)沒有dc電流可以 經(jīng)由端子623、 624和625的任何一個流到轉(zhuǎn)換開關(guān)或從轉(zhuǎn)換開關(guān)流 出。當(dāng)端子627連接到-Vdc電位時，二極管601和602處于非導(dǎo)通 狀態(tài)。在此情況下，在端子623和625之間的信號通路611被使用 并且在端子624和625之間的信號通路612被關(guān)閉。阻抗Z一a基本 上對應(yīng)于開路，并且因此，信號通路612不干擾流入信號通路611 的信號。當(dāng)端子627連"^妄到+Vdc電位時，二才及管601和602處于導(dǎo) 通狀態(tài)。在此情況下，信號通路612一皮使用。信號通路611不被4吏 用，這是因?yàn)槎O管601將端子623短路到接地電位626,即阻抗 Z—bO基本上為零。在流經(jīng)端子624的信號的中心頻率處，傳輸線路 603的電氣長度為卯度。流經(jīng)端子624的信號包括從端子624流到 端子625的信號和以相反的方向A^端子625流到端子624的信號兩 者。阻抗ZJd1基本上對應(yīng)于在流經(jīng)端子624的信號的中心頻率處的 開路。如果流經(jīng)端子624的信號的帶寬對流經(jīng)端子624的信號的中 心頻率的比率足夠地小，則由信號通路611引起的對流經(jīng)端子624 的信號的干擾將基本上為零。
在許多應(yīng)用中，難以實(shí)現(xiàn)這樣的傳輸線路，其在待經(jīng)由該傳輸線 路傳導(dǎo)的信號的中心頻率處具有90度的電氣長度。如果假設(shè)中心頻 率為900 MHz并且在傳輸線路中的信號的傳播速度為在真空中的光 速的大約67%,則90度的傳輸線路將約為6cm長(6 cm 2.4")。 對于例如移動通信設(shè)備，圖la中所示元件很難實(shí)現(xiàn)6 cm的傳輸線 路。
在圖7a和圖7b中示出了在頻域中的無損耗傳輸線路的等效電 路。該等效電路包括純電阻的電氣元件701-703和704-705。例如， 電抗分量701和702的電抗X為<formula>formula see original document page 13</formula>
其中f為圖7a和圖7b所示的等效電路對應(yīng)于傳輸線路處的頻率， f90為傳輸線路的電氣長度為90度處的頻率，以及Zc為傳輸線路的 波阻抗。電抗分量701-703或704-706可以模型化為圖7c和圖7d所 示的電感器和電容器。
當(dāng)在中心頻率fc處的具有90度的電氣長度的傳輸線路在中心頻 率處被模型化時，即在等式(7)中f=f90 = fc,圖7c和圖7d中所 示的電感器711、 712和715的電感L為
<formula>formula see original document page 13</formula>并且圖7c和圖7d中所示的電容器713、714和716的電容C為 C = ^^. (9)
利用圖7c和圖7d中所示的電路的傳輸線路模型化的精確度取決 于信號帶寬對中心頻率的比率，即取決于比率f/fc可以偏離1的量。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和如圖la中所示的接收機(jī)-發(fā)射 機(jī)的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)的問題在于事實(shí)上用來實(shí)現(xiàn)傳感器元件、阻抗變 換器、濾波器、雙工器濾波器和轉(zhuǎn)換開關(guān)所需的電氣組件的數(shù)量相 當(dāng)高。即使在某些類型的接收機(jī)、發(fā)射機(jī)或接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中不需要 所有上述元件，電氣組件的數(shù)量也高。高數(shù)量的電氣組件意味著產(chǎn) 品的高組件成本、昂貴的生產(chǎn)和質(zhì)量控制例程、需要物理空間使得 產(chǎn)品難以小型化以及能量損耗。例如，在圖la中所示的接收機(jī)-發(fā)射 機(jī)中，由每個元件103-107引起的信號衰減可以低至0.5 dB。通常不 認(rèn)為0.5 dB的衰減相當(dāng)大，并且因此當(dāng)單獨(dú)石開究該元件時，元件 103-107的質(zhì)量被認(rèn)為是好的。然而，從元件103的輸入到元件107 的輸出的總衰減為2.5 dB,這是相當(dāng)大水平的衰減。換言之，系統(tǒng) 的單個元件可能是好的，但作為整體的系統(tǒng)可能是差的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)射機(jī)和接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，以便消除或 減少與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述限制和缺陷。本發(fā)明的另一個目的是 提供一種移動通信設(shè)備，其具有這樣的發(fā)射機(jī)，以便消除或減少與 現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述限制和缺陷。本發(fā)明的另一個目的是提供一 種移動通信設(shè)備，其具有這樣的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，以便消除或減少與 現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述限制和缺陷。本發(fā)明的另一個目的是提供一 種可以例如用于移動通信設(shè)備的發(fā)射機(jī)模塊，以便消除或減少與現(xiàn) 有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述限制和缺陷。本發(fā)明的另一個目的是提供一種 可以例如用于移動通信設(shè)備的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊，以便消除或減少 與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述限制和缺陷。本發(fā)明的另一個目的是提供 一種在信號源和負(fù)載之間執(zhí)行上述種類的模擬信號處理的方法，以 便消除或減少與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述限制和缺陷。
在本文檔的其余部分中，在某些頻率值處具有基本上為90度的 電氣長度的傳輸線路和在包括所述頻率值的頻帶上仿真?zhèn)鬏斁€路的
電路被稱為90度移相器。包括電感器和電容器的、仿真?zhèn)鬏斁€路的 電路被稱為90度LC移相器。
利用這樣的解決方案來完成本發(fā)明的目的，即將相同的90度移 相器用于執(zhí)行上述種類的多于一個的模擬信號處理任務(wù)
-針對信號電平的測量和/或可能的阻抗失配的指示進(jìn)行移相，
- 阻抗變換，
-限帶濾波
-雙工器濾波，以及
-轉(zhuǎn)換開關(guān)的移相。 本發(fā)明產(chǎn)生了與現(xiàn)有技術(shù)解決方案相比明顯的收益?？梢詼p少執(zhí) 行模擬信號處理所需要的電氣組件的數(shù)量，從而產(chǎn)生如下優(yōu)勢
-減少了產(chǎn)品的組件成本，
-減少了生產(chǎn)和質(zhì)量控制成本，-減少了需要的物理空間，從而使得產(chǎn)品的小型化較容易，以及
-減少了能量損耗。
根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，提供了 一種包括信道前端電路和發(fā)射元
件的發(fā)射機(jī)。發(fā)射元件具有信號源、信號輸出端子和耦合在信號源
和信號輸出端子之間的90度移相器。信道前端電路耦合到發(fā)射元件 的信號輸出端子。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的發(fā)射機(jī)的特征在于 -90度移相器為傳感器元件的一部分，該傳感器元件用于形成下 列至少之 一 從發(fā)射元件遞送到信道前端電路的信號的電平的 指示和在從信號源到信道前端電路的信號通路上的阻抗失配的 指示，以及
-90度移相器還為下列至少之一阻抗變換器，用于在從信號源 到信道前端電路的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器，用 于衰減在預(yù)定頻帶之外的信號源的輸出信號的頻率分量以及轉(zhuǎn) 換開關(guān)的 一 部分，用于增加發(fā)射元件的信號輸出端子的阻抗。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括信道前端電路、接收元 件和發(fā)射元件的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)。發(fā)射元件具有信號源、信號輸出端 子和耦合在信號源和信號輸出端子之間的90度移相器。信道前端電 路耦合到發(fā)射元件的信號輸出端子。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的接收 機(jī)-發(fā)射機(jī)的特征在于
-90度移相器為轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，該切換開關(guān)用于增加發(fā)射元
件的信號輸出端子的阻抗，以及 -90度移相器還是雙工器濾波器的一部分，該雙工器濾波器用于 阻止在信道前端電路處接收的所接收信號流到發(fā)射元件。 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了 一種包括天線和發(fā)射元件的移動 通信設(shè)備。發(fā)射元件具有信號源、耦合到天線的信號輸出端子和耦 合在信號源和信號輸出端子之間的90度移相器。根據(jù)本發(fā)明的第三 方面的移動通信設(shè)備的特征在于-90度移相器為傳感器元件的一部分，該傳感器元件用于形成下
列至少之一 從發(fā)射元件遞送到天線的信號的電平的指示和在 從信號源到天線的信號通路上的阻抗失配的指示，以及 -90度移相器還為下列至少之一阻抗變換器，用于在從信號源 到天線的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器，用于衰減在 預(yù)定頻帶之外的信號源的輸出信號的頻率分量以及天線開關(guān)的 一部分，用于增加發(fā)射元件的信號輸出端子的阻抗。 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種包括具有天線、接收元件和 發(fā)射元件的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)的移動通信設(shè)備。發(fā)射元件具有信號源、 耦合到天線的信號輸出端子和耦合在信號源和信號輸出端子之間的 卯度移相器。根據(jù)本發(fā)明的第四方面的移動通信設(shè)備的特征在于 -90度移相器為天線開關(guān)的一部分，該天線開關(guān)用于增加發(fā)射元
件的信號輸出端子的阻抗，以及 -90度移相器還是雙工器濾波器的一部分，雙工器濾波器用于阻 止在天線處接收的接收信號流到發(fā)射元件。 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種發(fā)射機(jī)模塊，其包括信號輸 入端子、信號輸出端子和耦合在信號輸入端和信號輸出端子之間的 90度移相器。根據(jù)本發(fā)明的第五方面的發(fā)射機(jī)模塊的特征在于 -90度移相器為傳感器元件的一部分，該傳感器元件用于形成下 列至少之一遞送到信號輸出端子的信號的電平的指示和在從 信號輸入端子到信號輸出端子的信號通路上的阻抗失配的指 示，以及
-90度移相器還為下列至少之一阻抗變換器，用于在從信號輸 入端子到信號輸出端子的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波 器，用于衰減在預(yù)定頻帶之外的信號輸入端子處接收的信號的 頻率分量以及轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，轉(zhuǎn)換開關(guān)用于增加信號輸出 端子的阻抗。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊，其包 括接收端子、發(fā)射端子、信道端子和耦合在發(fā)射端子和信道端子之間的90度移相器。根據(jù)本發(fā)明的第六方面的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊的特
征在于
-90度移相器為轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，該轉(zhuǎn)換開關(guān)用于增加信道端 子的阻抗，以及
-90度移相器還是雙工器濾波器的一部分，該雙工器濾波器用于 阻止在信道端子處接收的所接收信號沿從信道端子到發(fā)射端子
的信號通路流動。 根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了 一種執(zhí)行信號源和負(fù)載之間的模
擬信號處理的方法。根據(jù)本發(fā)明的第七方面的方法的特征在于該方
法包括
-使用耦合在信號源和負(fù)載之間的90度移相器，以便獲得兩個版 本的信號源的輸出信號，該兩個版本具有相互的移相并被用于 下列至少之一形成遞送到負(fù)載的信號的電平的指示和形成在 從信號源到負(fù)載的信號通路上的阻抗失配的指示，以及 -還將所述90度移相器用于下列至少之一執(zhí)行在從信號源到負(fù) 載的信號通路上的阻抗匹配，衰減在預(yù)定頻帶之外的信號源的 輸出信號的頻率分量以及當(dāng)信號源的信號輸出端子短路時，增 加從負(fù)載朝向信號源來看的阻抗。 根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了 一種在接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中執(zhí)行模 擬信號處理的方法，該接收機(jī)-發(fā)射機(jī)包括發(fā)射元件、接收元件和信 道前端電路。發(fā)射元件具有信號源、耦合到信道前端電路的信號輸 出端子和耦合在信號源和信號輸出端子之間的90度移相器。根據(jù)本 發(fā)明的第八方面的方法的特4正在于該方法包括
-使用90度移相器以至少在發(fā)射元件執(zhí)行發(fā)射的情況下，阻止在
信道前端電路處接收的所接收信號流到發(fā)射元件，以及 -使用90度移相器以當(dāng)信號源的信號輸出端子短路時，增加發(fā)射 元件的信號輸出端子的阻抗。 本發(fā)明的各種優(yōu)勢的實(shí)施例的特征描述如下。 本文件中的本發(fā)明的示例性實(shí)施例不旨在為所附權(quán)利要求書的應(yīng)用性加以限制。在本文件中使用的動詞"包括"是作為開放性限制， 并不排除尚未涉及的特征的存在。在從屬權(quán)利要求中涉及的特征除 非另有明確的陳述之外，是可以相互自由地組合的。


以下結(jié)合示例'性的優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明及其其他優(yōu)勢加
以更詳細(xì)的說明，附圖中
圖la示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，
圖lb示出了兩個接收機(jī)-發(fā)射機(jī)的示例性點(diǎn)對點(diǎn)操作環(huán)境，
圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于測量信號電平和用于指示阻抗 失配的傳感器元件，
圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的四分之一波阻抗變換器，
圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的濾波電路，
圖5示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙工器濾波器，
圖6示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，
圖7a和圖7b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在頻域中的傳輸線路的等效 電路，并且圖7c和圖7d示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的利用電感器和電容 器實(shí)現(xiàn)的傳輸線路的等效電路，
圖8a和圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)合的傳感器元件和四 分之一波阻抗變換器，
圖9示出了 一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，其中將90度LC移 相器用作阻抗變換器、用作傳感器元件的一部分并且用作限帶濾波 器，
圖10a示出了可用于本發(fā)明實(shí)施例的T-型90度LC移相器， 圖10b示出了可在本發(fā)明實(shí)施例的某些特殊情況下用作90度移 相器的電路，
圖11示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，其中將90度LC移 相器用作阻抗變換器、用作傳感器元件的一部分、用作限帶濾波器 并且用作轉(zhuǎn)換開關(guān)的 一部分，圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射機(jī)，
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動通信設(shè)備， 圖15示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動通信設(shè)備， 圖16示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射機(jī)模塊， 圖17示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊， 圖18示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行信號源和負(fù)載之間的模擬 信號處理的方法的流程圖，
信號處理的方法的狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-圖7已經(jīng)在上述背景技術(shù)中加以描述。
圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)合的傳感器元件和阻抗變換 器803,其中將一個90度移相器用作傳感器元件的一部分并且還用 作四分之一波阻抗變換器。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，利用在信號e—g 的中心頻率處具有卯度的電氣長度的傳輸線路813實(shí)現(xiàn)90度移相 器。傳輸線路的波阻抗Zc的選擇使得出現(xiàn)阻抗匹配的情況，即阻抗 Z_y足夠接近發(fā)生器阻抗Z—g。這是通過如下選擇來完成的
Zc = ^Z —gxZ_vt'， (10)
其中Z—w為作為結(jié)合的傳感器元件和阻抗變換器803的負(fù)載的
系統(tǒng)804的輸入阻抗。關(guān)于波阻抗的反射系數(shù)p為
p= Z—w-Zc (1" Z—w + Zc
在阻抗匹配的情況下，當(dāng)Zc^Z—w時，關(guān)于波阻抗的反射系數(shù) p不為零。因此，在傳輸線路813的發(fā)生器端(>=-90。)處的電壓電平 不同于負(fù)載端"=0)處的電壓電平，即VSWR〉1。在此情況下，表 示信號電平和阻抗失配的指示不可以利用與在Zc = Zw的阻抗匹配 的情況下相似的處理來獲得。在阻抗匹配情況下，傳輸線^^的端處的電壓電平不同的事實(shí)可以
利用定標(biāo)元件821和822來進(jìn)行補(bǔ)償，定標(biāo)元件821和822分別將 電壓v90和v0乘以定標(biāo)因子k和m。定標(biāo)因子k和m可以選4斧為
<formula>formula see original document page 20</formula> (12)
利用這些定標(biāo)因子，指示阻抗失配和信號電平的電壓值Vp和 Vs可以分別利用與如結(jié)合圖2所示的傳感器元件描述的相似的使用 45度移相器814、 815、 817和818、加法器816和819以及檢測器 811和812的處理來獲得。
圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)合的傳感器元件和阻抗變換 器830。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，圖8a中所示的45度移相器814、 815、 817和818、加法器816和819以及定標(biāo)元件821和822利用 RC電路來實(shí)現(xiàn)，并且利用圖8a中所示的傳輸線路813實(shí)現(xiàn)的90度 移相器用90度LC移相器取代。卯度LC移相器840的電感器839 和電容器837、 838的分量值可以選4奪如下
<formula>formula see original document page 20</formula> (13) 2祈
以及
<formula>formula see original document page 20</formula>(14)
Zcx2祈
其中fc為信號e一g的中心頻率。例如電阻器835和例如電容器 836的分量值可以選4奪如下
<formula>formula see original document page 20</formula>
其中ZO為當(dāng)k=m時對應(yīng)于電阻器835和電容器836的阻抗的阻
抗水平。阻抗水平ZO必須高到使得包括電阻器834和835以及電容
器833和836的RC電路不千擾卯度LC移相器840的操作。適當(dāng)
的阻抗水平為例如Z0= 10 x Zc。本發(fā)明的上述實(shí)施例形成信號電平Vs的指示和阻抗失配Vp的 指示兩者。使用上述原理可以直接構(gòu)造對應(yīng)的系統(tǒng)，其僅形成信號
電平Vs的指示或^f又形成阻抗失配Vp的指示。
圖9示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)902,其中將一個90 度LC移相器910用作阻抗變換器、用作傳感器元件的一部分并且用 作限帶濾波器。90度移相器910必須仿真在信號e_g的中心頻率fc 周圍的某個頻帶B處具有90度的電氣長度的傳輸線路。在頻帶B 之外，90度移相器可以用作限帶濾波器，其衰減某些頻率，例如中 心頻率Nxfc的諧波，其中N為大于1的整數(shù)。
在圖7b中示出了在頻域中的無損耗傳輸線路的n-型等效電路。
如果無損耗傳輸線路的電氣長度為90度并且波阻抗為Zc,則電氣元 件704、 705和706的電抗值分別為-Zc、 Zc和-Zc。如果在中心頻 率fc處，電感器914和電容器913的并聯(lián)的電抗為Zc,電感器915 和電容器911的串:f關(guān)的電抗為-Zc，并且電感器916和電容器912的 串聯(lián)的電抗為-Zc，則90度LC移相器910仿真頻帶B上的90度無 損耗傳輸線路。90度LC移相器910仿真90度無損耗傳輸線路的精 確度，除其他之外，取決于頻帶B的帶寬BW對中心頻率fc的比率 (BW/fc)。
卯度移相器910操作為用于衰減在預(yù)定頻帶之外的信號e一g的 頻率分量的限帶濾波器，使得電感器914和電容器913的并聯(lián)抑制 位于頻率fnl周圍的窄頻帶上的信號e—g的部分，電感器915和電容 器911的串聯(lián)抑制位于頻率fn2周圍的窄頻帶上的信號e—g的部分， 以及電感器916和電容器912的串聯(lián)抑制位于頻率fn3周圍的窄頻帶 上的信號e一g的部分。在此文件中，預(yù)定的頻帶指已分配給所涉及 的信號的頻域中的頻率間隔或 一 組頻率間隔。
例如，對電感器914的電感Ll和電容器913的電容C5,可以有 如下條件
2承xC5-^^^;;^^-+以及 2一lxC5——^~~ = 。 (16)從等式(16)可以得出
<formula>formula see original document page 22</formula>2祈以及 =(2<"l)2xZl (17) 電感器915和916的電感值L2和L3以及電容器911和912的 電容值Cl和C2可以用相應(yīng)的方法獲得。
在圖9中，90度移相器910為包括電感器和電容器的n-型電路。 圖10a中示出了還可以用作圖9中所示的系統(tǒng)中的90度移相器的包 括電感器和電容器的T-型電路。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，有多種不 同的電路拓樸可以用于90度LC移相器。例如，90度移相器可以利 用連續(xù)的n-和/或T-型電路鏈來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)設(shè)計90度LC移相器時， 可以4吏用標(biāo)準(zhǔn)電路合成方法。
在某些特殊的情況下，限帶濾波器可以是利用傳輸線路實(shí)現(xiàn)的 90度移相器。圖10b示出了其中有連接在傳輸線路1102的端之間的 電容器1001的電路。在圖7b中所示的無損耗傳輸線路的I]-型等效 電路中，電路元件705在頻率fn處的電抗值為
7 w/" J、
其中Zc為傳輸線路1002的波阻抗。為了在頻率fn處具有并聯(lián) 諧振，將電容器C選擇為
<formula>formula see original document page 22</formula>
只有當(dāng)?shù)仁?18)給出如下正電容值時，圖10b中所示的電路才 以期望的方式工作，
2tt/"C 》Zc (19)
即，當(dāng)在中心頻率fc處電容器1001的影響可忽略時。等式(18 ) 可以給出具有fn和fc的某些值的不可行的電容值(負(fù)的或無窮)的 事實(shí)是在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮的對圖1 Ob中所示的電路的限制。上述用于獲得分量值的方程式旨在說明本發(fā)明實(shí)施例的操作原 理和設(shè)計方法的基礎(chǔ)。當(dāng)設(shè)計實(shí)際系統(tǒng)時，必須考慮實(shí)際的電路組 件還包括寄生元件。例如實(shí)際的電感器總是包括寄生電容和寄生電 阻，而實(shí)際的電容器總是包括寄生電感和寄生電阻。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在設(shè)計方案中利用了寄生元件。例如，
圖9中所示的電容器913可以完全或部分地由電感器914的寄生電 容形成。電感器915和916可以完全或部分地由用于將電容器911 和912耦合到地和到電感器914的端子的電導(dǎo)體的寄生電感形成。 90度LC移相器的電感器可以利用線圈或微帶(microsrip )結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 電容器可以利用集中的電容器元件或利用微帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。已在圖8b 和圖9中示出其電阻器-電容器實(shí)現(xiàn)的45度移相器、定標(biāo)元件和加法 器還可以利用包括有源和/或無源電^各組件的標(biāo)準(zhǔn)ii大器、移相電^各 和加法器實(shí)現(xiàn)。在例如圖8a中示出標(biāo)號為811或812的檢測器可以 是二極管檢測器、溫度補(bǔ)償?shù)亩O管檢測器或晶體管實(shí)現(xiàn)的檢測器。 從操作原理的角度來看，檢測器可以是非相干包絡(luò)檢測器或相干檢 測器。還有可能利用本地振蕩器將需要檢測其幅度的信號下調(diào)制到 較低的頻帶，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將下調(diào)制的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式并且 利用數(shù)字信號處理裝置執(zhí)行幅度檢測的進(jìn) 一 步操作。
圖11示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，其中將一個90度 LC移相器1110用作阻抗變換器、用作傳感器元件的一部分、用作 限帶濾波器并且用作轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分。端子1121可以經(jīng)由ac-解 耦電感器1116和限流電阻器1115耦合到正dc電壓+Vdc或耦合到 負(fù)dc電壓-Vdc。當(dāng)端子1121耦合到負(fù)dc電壓-Vdc時，二極管1114 處于非導(dǎo)通狀態(tài)并且信號e—g可以〃t人信號源1102流到方框1103。當(dāng) 端子1121耦合到正dc電壓+Vdc時，二極管1114處于導(dǎo)通狀態(tài)并 且端子1120耦合到地1115,即信號源1102的信號輸出端子短路。 90度LC移相器仿真在信號e—g的中心頻率fc處具有90度電氣長度 的傳輸線路。因此，并聯(lián)連接llll、串聯(lián)連接1112和串聯(lián)連接1113 的電抗值分別為Zc、 -Zc和-Zc,其中Zc為仿真的傳^r線^^的波阻抗。當(dāng)端子1120經(jīng)由二極管1114耦合到地時，并聯(lián)連接llll和串 Jf關(guān)連接1112被并聯(lián)連接在端子1121和地之間。由于電抗值-Zc和 Zc的并聯(lián)連接對應(yīng)于開3各，從端子朝向系統(tǒng)1101來看的阻抗2_" 為高。此種轉(zhuǎn)換開關(guān)配置可用于如下的情況，即方框1103代表信道 前端電路，系統(tǒng)1101和信號源1102代表發(fā)射才幾以及發(fā)射機(jī)需要以 阻抗Z—v為高的方式一皮/人信道前端電^各解耦合。
二極管1114代表用于將端子1120耦合到地1115的裝置。取代 二極管也可能使用例如FET開關(guān)、SOICMOS開關(guān)(絕緣體上硅 CMOS)或RF-MEMS開關(guān)(微電子機(jī)械系統(tǒng))。
基于傳輸線路，90度LC移相器1110可以由90度移相器取代。 然而，當(dāng)基于傳輸線路的90度移相器用作限帶濾波器時，必須考慮 結(jié)合附圖10b在本文的先前部分討論的限制。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)包括具有信號 源1201和90度移相器1202的發(fā)射元件1206。發(fā)射機(jī)還包括信道前 端電路1203。信道前端電路作為由信號源給出的信號的信號接收器 (sink)。信道前端電^各例如可以是天線或線;洛變換器并且還可以包 括在天線或線路變換器之前的可能的電路。90度移相器1202為傳感 器元件的一部分，該傳感器元件用于形成下列至少之一
-饋入到信道前端電路1203的傳輸信號的電平的指示，以及 -在從信號源1201到信道前端電路1203的信號通路上的阻抗失配 的指示。
傳感器元件是基于在本文的先前部分和例如圖8a和圖8b中描述 的原理。方框1204代表傳感器元件的其余部分，即不同于90度移 相器的部分。90度移相器1202還為下列至少之一
-阻抗變換器，用于在從信號源1201到信道前端電路1203的信號
通^各上^U亍阻抗匹配， -限帶濾波器，用于在從信號源1201到信道前端電路1203的信號
通路上衰減傳輸頻帶之外的傳輸信號e—g的頻率分量，以及-轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，用于當(dāng)傳輸禁用時，增加發(fā)射元件的信號
輸出端子1211的阻抗Z—v。
方框1205代表用于轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制裝置并且二極管1207代表用 于將90度移相器的輸入端子1208耦合到地的裝置，即用于短路信 號源1201的信號輸出端子的裝置。借助于轉(zhuǎn)換開關(guān)，發(fā)射元件1206 可以從信道前端電路1203解耦合，意p未著發(fā)射元件的阻抗Z—v為高， 而不需要在從信號源1201到信道前端電路1203的信號通路上設(shè)置 開關(guān)元件。
當(dāng)90度移相器1202基于傳輸線路并且用作限帶濾波器時，必須 考慮結(jié)合附圖1 Ob在本文的先前部分討論的限制。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1300。圖13還 示出了另一個接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1301,其使用接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1300的信 道前端電路1311。接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1301可以類似于接收機(jī)-發(fā)射積』 1300， ^旦對應(yīng)于二極管1320和1322的、4妄收才幾-發(fā)射才幾1301的二極 管(圖中未示出)的定向必須能夠使得其導(dǎo)通電流與接收機(jī)-發(fā)射機(jī) 1300的二極管1321和1322的導(dǎo)通電流反向。接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1300 包括發(fā)射元件1302和接收元件1303。發(fā)射元件具有90度移相器 1323、濾波器元件1324和信號源1325。
濾波器元件1324和90度移相器1323形成阻止在信道前端電路 1311處纟矣收的接收信號e—a流到發(fā)射元件1302的雙工器濾波器的一 部分。在接收信號的頻帶處阻抗Z—txO基本為零，并且因?yàn)?0度移 相器1323,在接收信號的頻帶處的阻抗Z—txl為高。因此，接收信 號e—a不能被驅(qū)動到發(fā)射元件1302。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，接收元件1303具有90度移相器1326 和濾波器元件1327。方框328代表接收元件的其余部分，例如解調(diào) 器、均衡器等。濾波器元件1327和90度移相器1326形成阻止傳輸 信號6_§流到接收元件1303的雙工器濾波器的一部分。在傳輸信號 的頻帶處阻抗Z—rxO基本為零，并且因?yàn)?0度移相器1326，在傳輸 信號的頻帶處的阻抗Z—rxl為高。因此，傳輸信號eg不能被驅(qū)動到接收元件1303。
90度移相器1323和1326還是轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分。以下從接收 機(jī)-發(fā)射機(jī)1300的角度來考慮轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作。從接收機(jī)-發(fā)射機(jī) 1300的角度來看，轉(zhuǎn)換開關(guān)被用于確定傳輸信號e一g是否能夠流到 信道前端電路1311以及接收信號e一a是否能夠流到接收元件1303。 控制元件用于確定關(guān)于地的在端子1313處的電壓的dc分量的極性。
當(dāng)端子1313處的電壓的dc分量相對于地為負(fù)時，二極管1321 和1322處于非導(dǎo)通狀態(tài)并且傳輸信號e—g能夠流到信道前端電路 1311而4妻收信號e—a能夠流到接收元件1303。當(dāng)端子1313處的電 壓的dc分量相對于地為正時，二極管1321和1322處于導(dǎo)通狀態(tài)并 且阻抗ZtxO和Zrx—0基本上為零。傳輸信號e_g不能夠流到信道前 端電路1311。如果90度移相器1323和1324可以在所述信號的頻帶 處足夠精確地仿真具有90度的電氣長度的傳輸線路，則對于從接收 機(jī)-發(fā)射才幾1302或從信道前端電路1311進(jìn)入的信號，傳輸元件的阻 抗Z—txl和接收元件的阻抗Z_rxl為高。以下從接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1301 的角度來看，轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作類似于上述情況，但需要反轉(zhuǎn)在端子 1313處的電壓的dc分量的^l性。
90度移相器1323可以是90度LC移相器或傳輸線路。相應(yīng)地， 90度移相器1326可以是90度LC移相器或傳輸線路。
在根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中，90度移相器1323還是以下 至少一個的一部分阻抗變換器、在本文的先前部分和例如圖8a或 圖8b中描述的傳感器元件以及限帶濾波器。當(dāng)90度移相器1323基 于傳輸線路并且用作限帶濾波器時，必須考慮結(jié)合附圖10b在本文 的先前部分討論的限制。
在根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中，90度移相器1326還是以下 至少一個的一部分阻抗變換器、在本文的先前部分和例如圖8a或 圖8b中描述的傳感器元件以及限帶濾波器。當(dāng)90度移相器1326基 于傳輸線路并且用作限帶濾波器時，必須考慮結(jié)合附圖10b在本文 的先前部分討論的限制。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中，濾波器元件1327的阻
抗Z一rx0在傳輸信號e一g的頻帶處為高，并且在/人信道前端電路1311 到方框1328的信號通路上，有可以設(shè)置到非導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)。開關(guān) 可以是例如FET開關(guān)、SOI CMOS開關(guān)或MEMS開關(guān)。在本發(fā)明的 該實(shí)施例中，接收器元件1303不需要包括90度移相器。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動通信設(shè)備1400。移動通信 設(shè)備1400包括天線1401和發(fā)射元件1402。發(fā)射元件1402具有90 度移相器1403和信號源1404。發(fā)射元件1402的信號輸出端子1411 經(jīng)由雙工器和天線前端元件1405耦合到天線1401。在此情況下，天 線1401和雙工器和天線前端元件1405構(gòu)成從發(fā)射元件1402來看的 信道前端電路。信號源1404代表將RF輸入信號提供給卯度移相器 1403的信號輸入1412的移動通信設(shè)備的所有部分，例如麥克風(fēng)、模 數(shù)轉(zhuǎn)換器、編解碼器、上調(diào)制器、功率放大器等。方框1406代表處 理經(jīng)由雙工器和天線前端元件1405從天線1401 4妄收的信號的移動 通信設(shè)備的所有部分，例如解調(diào)器、均衡器、濾波系統(tǒng)、控制器、 揚(yáng)聲器等。90度移相器1403是用于執(zhí)行如下至少之一的傳感器元件 的一部分從發(fā)射元件1402遞送到天線1401的傳輸信號的電平的 測量和在^v信號源1404到天線1401的信號通^各上的阻抗失配的指 示。傳感器元件是基于在本文的先前部分和例如圖8a或圖8b中描 述的原理。90度移相器1403還為下列至少之一阻抗變換器，用于 在從信號源1404到天線1401的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配；限帶濾 波器，用于衰減在預(yù)定頻帶之外的、在從信號源到天線的信號通路 上的傳輸信號的頻率分量；以及天線開關(guān)的一部分，用于在當(dāng)發(fā)射 元件1402被禁用于傳輸時增加發(fā)射元件1402的信號輸出端子1411 的阻抗。移動通信i殳備1400可以例如是移動電話。
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動通信設(shè)備1500。移動通信 設(shè)備1500包括接收機(jī)-發(fā)射機(jī)1502。接收機(jī)-發(fā)射#幾包括天線1501、 發(fā)射元件1503和接收元件1504。發(fā)射元件1503具有90度移相器 1505和信號源1506。發(fā)射元件1503還包括雙工器濾波器的發(fā)射機(jī)部分。發(fā)射元件1503的信號輸出端子1511和接收元件1504的信號 輸入端子1512經(jīng)由天線前端元件1507耦合到天線1501。在此情況 下，天線1501和天線前端元件1507構(gòu)成從接收纟幾-發(fā)射纟幾1502來看 的信道前端電路。信號源1506代表將RF輸入信號提供給90度移相 器1505的信號輸入1513的移動通信設(shè)備的所有部分，例如麥克風(fēng)、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、編解碼器、上調(diào)制器、功率放大器等。接收元件1504 包括處理經(jīng)由天線前端元件1507從天線1501接收的信號的移動通 信設(shè)備的所有部分，例如雙工器濾波器的接收器部分、解調(diào)器、均 衡器、濾波系統(tǒng)、控制器、揚(yáng)聲器等。90度移相器1505是天線開關(guān) 的一部分，該天線開關(guān)用于當(dāng)發(fā)射元件1503被禁用于傳輸時增加發(fā) 射元件1503的信號輸出端子1511的阻抗。卯度移相器1505還是雙 工器濾波器的一部分，該雙工器濾波器用于阻止在天線1501處接收 的所接收信號流到發(fā)射元件1503。
90度移相器1505還可以是傳感器元件的一部分，該傳感器元件 用于執(zhí)行以下至少之一從發(fā)射元件1503遞送到天線1501的傳輸 信號的電平的測量和在從信號源1506到天線1501的信號通路上的 阻抗失配的指示。傳感器元件是基于在本文的先前部分和例如圖8a 或圖8b中描述的原理。此外，90度移相器1505可以是阻抗變換器， 用于在從信號源1506到天線1501的信號通路上4丸行阻抗匹配，和/ 或限帶濾波器，用于衰減在預(yù)定頻帶之外的傳輸信號的頻率分量。 移動通信設(shè)備1500可以例如是移動電話。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射機(jī)模塊1600。發(fā)射機(jī)模塊 1600包括信號輸入端子1611、 90度移相器1601和信號輸出端子 1612。 90度移相器1601是用于執(zhí)行以下至少一項(xiàng)的傳感器元件的一 部分遞送到信號輸出端子1612的傳輸信號的電平的測量和在從信 號輸入端子1611到信號輸出端子1612的信號通^各上的阻抗失配的 指示。90度移相器1601還是以下至少之一阻抗變換器，用于在從 信號輸入端子1611到信號輸出端子1612的信號通路上執(zhí)行阻抗匹 配，限帶濾波器，用于衰減在預(yù)定頻帶之外的傳輸信號的頻率分量，以及切換開關(guān)的一部分，用于增加信號輸出端子1612的阻抗。傳感
器元件是基于在本文的先前部分和例如在圖8a或圖8b中描述的原 理。方框1602代表傳感器元件的其余部分，例如兩個或四個45度 移相器、 一個或兩個加法器和一個或兩個檢測器。方框1603代表在 90度移相器1601和信號輸入端子1611之間的發(fā)射才幾的一部分，例 如比特-符號編碼器、上調(diào)制器、功率放大器等。方框1604代表轉(zhuǎn)換 開關(guān)的控制元件。發(fā)射機(jī)模塊1600可以包括內(nèi)部微控制器1604,用 于控制例如功率放大器的增益和/或調(diào)制頻率。發(fā)射機(jī)模塊1600還具 有控制輸入/輸出端子1613,以使得外部微控制器可以控制發(fā)射機(jī)模 塊1600的信號處理元件和/或與內(nèi)部微控制器1604進(jìn)行通信。
圖17示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊1700。接 收機(jī)-發(fā)射模塊包括90度移相器1701、接收端子1711、傳輸端子1712 和信道端子1713。卯度移相器1701是用于增加信道端子1713的阻 抗的轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分。90度移相器1701還是雙工器濾波器的一部 分，該雙工器濾波器用于阻止在信道端子處接收的所接收信號沿從 信道端子到傳輸端子1712的信號通路流動。90度移相器1701還可 以是用于執(zhí)行以下至少 一 項(xiàng)的傳感器元件的 一 部分遞送到信道端 子1713的傳輸信號的電平的測量和在從傳輸端子1712到信道端子 1713的信號通路上的阻抗失配的指示。傳感器元件是基于在本文的 先前部分和例如圖8a或圖8b中描述的原理。此外，90度移相器1701 還可以是阻抗變換器，用于在從傳輸端子1712到信道端子1713的 信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，和/或限帶濾波器，用于衰減在預(yù)定頻帶 之外的傳輸信號的頻率分量。方框1703代表在90度移相器1701和 傳輸端子1712之間的發(fā)射元件1706的一部分，例如比特-符號編碼 器、上調(diào)制器、功率放大器等。方框1704代表轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制元件。 方框1705代表接收機(jī)-發(fā)射機(jī)沖莫塊的接收元件。發(fā)射元件1706包括 雙工器濾波器的發(fā)射機(jī)部分并且接收元件1705包括雙工器濾波器的 接收器部分。接收元件1705還可以包括例如解調(diào)器、濾波系統(tǒng)、均 衡器、符號-比特解碼器等。接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊1700可以包括內(nèi)部微控制器1702，用于控制發(fā)射元件的信號處理元件和接收元件的信
號處理元件。接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊1700具有控制輸入/輸出端子1714, 以使得外部微控制器可以控制接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊的信號處理元件和 /或與內(nèi)部微控制器1702進(jìn)行通信。
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行信號源和負(fù)載之間的模擬 信號處理的方法的流程圖。在階段1801中，使用耦合在信號源和負(fù) 載之間的9 0度移相器，以便獲得兩個信號版本的信號源的輸出信號， 該兩個信號版本具有相互的移相并#1用于下列至少之一形成遞送 到負(fù)載的信號的電平的指示和形成在從信號源到負(fù)載的信號通路上 的阻抗失配的指示。在階段1802中，還將所述90度移相器用于下 列至少之一執(zhí)行在從信號源到負(fù)載的信號通路上的阻抗匹配，衰 減在預(yù)定頻帶之外的信號源的輸出信號的頻率分量，以及當(dāng)信號源 的信號輸出端子短路時，增加從負(fù)載朝向信號源來看的阻抗。
圖19示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中執(zhí)行模擬 信號處理的方法的狀態(tài)圖。接收機(jī)-發(fā)射機(jī)包括發(fā)射元件、接收元件 和信道前端電路。發(fā)射元件包括耦合到信道前端電路的信號輸出端 子、信號源和耦合在信號源和信號輸出端子之間的90度移相器。在 狀態(tài)1901中，發(fā)射元件已經(jīng)被啟用以、執(zhí)行傳輸。在狀態(tài)1902中， 發(fā)射元件已經(jīng)被禁用而不執(zhí)行傳輸。當(dāng)啟用傳輸時，接收機(jī)-發(fā)射機(jī) 進(jìn)入狀態(tài)1901，而當(dāng)禁用傳輸時，接收機(jī)-發(fā)射機(jī)進(jìn)入狀態(tài)1902。在 狀態(tài)1901中，該方法包括使用90度移相器以阻止在信道前端電路 處接收的所接收信號流到發(fā)射元件。在狀態(tài)1902中，該方法包括使 用90度移相器以當(dāng)信號源的信號輸出端子短路時增加發(fā)射元件的信 號輸出端子的阻抗。
該方法可以進(jìn)一步包括將90度移相器用于下列至少之一執(zhí)行 在信號源到信道前端電路的信號通J各上的阻抗匹配，衰減在預(yù)定 頻帶之外的信號源的輸出信號的頻率分量，以及獲得兩個版本的信 號源的輸出信號，該兩個版本具有相互的移相并被用于下列至少之 一形成從發(fā)射元件遞送到信道前端電路的信號的電平的指示，以及形成在從信號源到信道前端電路的信號通路上的阻抗失配的指 示。
因此對本領(lǐng)域^支術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明及其實(shí)施例不限于 上述示例，^^它們可以在獨(dú)立;f又利要求的范圍之內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射機(jī)，包括信道前端電路和發(fā)射元件，該發(fā)射元件具有信號源、耦合到該信道前端電路的信號輸出端子和耦合在該信號源和該信號輸出端子之間的90度移相器，其中該90度移相器為傳感器元件的一部分，該傳感器元件用于形成下列至少之一從該發(fā)射元件遞送到該信道前端電路的信號的電平的指示和在從該信號源到該信道前端電路的信號通路上的阻抗失配的指示，以及該90度移相器還為下列至少之一阻抗變換器，用于在從該信號源到該信道前端電路的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器，用于衰減在預(yù)定頻帶之外的該信號源的輸出信號的頻率分量，以及轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，用于增加該發(fā)射元件的信號輸出端子的阻抗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器包括傳輸 線路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器包括電感 器和電容器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器為包括電感器和電容器的n-型電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器為包括電 感器和電容器的T-型電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中該卯度移相器還是雙工 器濾波器的 一部分，該雙工器濾波器用于阻止在該信道前端電路處 接收的所接收信號流到該發(fā)射元件。
7. —種接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，包括信道前端電路、接收元件和發(fā)射元 件，該發(fā)射元件具有信號源、耦合到該信道前端電路的信號輸出端 子和耦合在該信號源和該信號輸出端子之間的90度移相器，其中該90度移相器為轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，該轉(zhuǎn)換開關(guān)用于增加該發(fā) 射元件的信號輸出端子的阻抗，以及該90度移相器還是雙工器濾波器的一部分，該雙工器濾波器用 于阻止在該信道前端電路處接收的所接收信號流到該發(fā)射元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器 還為如下至少之一阻抗變換器，用于在從該信號源到該信道前端 電路的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器，用于衰減在預(yù)定頻 帶之外的該信號源的輸出信號的頻率分量，以及傳感器元件的一部 分；該傳感器元件用于形成以下至少之一從該發(fā)射元件遞送到該 信道前端電路的信號的電平的指示和在從該信號源到該信道前端電 路的信號通路上的阻抗失配的指示。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器 包括傳輸線路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器 包括電感器和電容器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器為包括電感器和電容器的n-型電路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，其中該90度移相器 為包括電感器和電容器的T-型電路。
13. —種移動通信設(shè)備，包括天線和發(fā)射元件，該發(fā)射元件具有 信號源、耦合至'J該天線的信號輸出端子和耦合在該信號源和該信號 輸出端子之間的90度移相器，其中該90度移相器為傳感器元件的一部分，該傳感器元件用于形成 下列至少之一從發(fā)射元件遞送到天線的信號的電平的指示和在從 信號源到天線的信號通路上的阻抗失配的指示，以及該90度移相器還為下列至少之一阻抗變換器，用于在從信號 源到天線的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器，用于衰減在預(yù) 定頻帶之外的信號源的輸出信號的頻率分量，以及天線開關(guān)的一部 分，用于增加發(fā)射元件的信號輸出端子的阻抗。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的移動通信設(shè)備，其中該90度移相器 還是雙工器濾波器的一部分，該雙工器濾波器用于阻止在該天線處接收的所接收信號流到該發(fā)射元件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的移動通信設(shè)備，其中該移動通信設(shè) 備是移動電話。
16. —種移動通信設(shè)備，包括具有天線、接收元件和發(fā)射元件的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)，該發(fā)射元件具有信號源、耦合到該天線的信號輸出 端子和耦合在該信號源和該信號輸出端子之間的卯度移相器，其中90度移相器為天線開關(guān)的一部分，該天線開關(guān)用于增加該發(fā)射 元件的信號輸出端子的阻抗，以及9 0度移相器還是雙工器濾波器的 一 部分，雙工器濾波器用于阻 止在天線處接收的所接收信號流到發(fā)射元件。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的移動通信設(shè)備，其中該90度移相器 還為如下至少之一阻抗變換器，用于在從該信號源到該天線的信 號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器，用于衰減在預(yù)定頻帶之外的 該信號源的輸出信號的頻率分量，以及傳感器元件的一部分；該傳 感器元件用于形成以下至少之一從該發(fā)射元件遞送到該天線的信 號的電平的指示和在從該信號源到該天線的信號通路上的阻抗失配 的指示。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的移動通信設(shè)備，其中該移動通信設(shè) 備是移動電話。
19. 一種發(fā)射機(jī)模塊，包括信號輸入端子、信號輸出端子和耦合 在該信號輸入端子和該信號輸出端子之間的90度移相器，其中該90度移相器為傳感器元件的一部分，該傳感器元件用于形成 下列至少之一遞送到信號輸出端子的信號的電平的指示和在從信 號輸入端子到信號輸出端子的信號通路上的阻抗失配的指示，以及該90度移相器還為下列至少之一阻抗變換器，用于在從信號 輸入端子到信號輸出端子的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器， 用于衰減在預(yù)定頻帶之外的信號輸入端子處接收的信號的頻率分 量，以及轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，用于增加信號輸出端子的阻抗。
20. —種接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊，包括接收端子、發(fā)射端子、信道端子和耦合在該發(fā)射端子和該信道端子之間的90度移相器，其中 該卯度移相器為轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，該轉(zhuǎn)換開關(guān)用于增加該信道端子的阻抗，以及卯度移相器還是雙工器濾波器的 一 部分，雙工器濾波器用于阻止在該信道端子處接收的所接收信號沿從該信道端子到該發(fā)射端子的信號通路流動。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的接收機(jī)-發(fā)射機(jī)模塊，其中該90度 移相器還為如下至少之一阻抗變換器，用于在從該發(fā)射端子到該 信道端子的信號通路上執(zhí)行阻抗匹配，限帶濾波器，用于衰減在預(yù) 定頻帶之外的該發(fā)射端子處接收的信號的頻率分量，以及傳感器元 件的一部分；該傳感器元件用于形成以下至少之一遞送到該信道 端子的信號的電平的指示和在從該發(fā)射端子到該信道端子的信號通 路上的阻抗失配的指示。
22. —種方法，用于執(zhí)行信號源與負(fù)載之間的模擬信號處理，該 方法包括使用耦合在該信號源和該負(fù)載之間的90度移相器，以便獲得兩 個版本的該信號源的輸出信號，該兩個版本具有相互的移相并被用 于下列至少之一形成遞送到負(fù)載的信號的電平的指示和形成在從 信號源到負(fù)載的信號通路上的阻抗失配的指示，以及還將90度移相器用于下列至少之一執(zhí)行在從信號源到負(fù)載的 信號通路上的阻抗匹配，衰減在預(yù)定頻帶之外的信號源的輸出信號 的頻率分量，以及當(dāng)信號源的信號輸出端子短路時，增加從負(fù)載朝 向信號源所見的阻抗。
23. —種用于在接收機(jī)-發(fā)射機(jī)中執(zhí)行模擬信號處理的方法，該 接收機(jī)-發(fā)射機(jī)包括發(fā)射元件、接收元件和信道前端電路，該發(fā)射元 件具有信號源、耦合到該信道前端電路的信號輸出端子和耦合在該 信號源和該信號輸出端子之間的90度移相器，該方法包括使用該90度移相器，以至少在該發(fā)射元件執(zhí)行傳輸?shù)那闆r下， 阻止在該信道前端電，各處接收的所接收信號流到該發(fā)射元件，以及使用該90度移相器，以當(dāng)該信號源的信號輸出端子短路時，增加該發(fā)射元件的信號輸出端子的阻抗。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括將該 90度移相器用于如下至少之一執(zhí)行在從信號源到信道前端電路的 信號通路上的阻抗匹配，衰減在預(yù)定頻帶之外的信號源的輸出信號 的頻率分量，以及獲得兩個版本的信號源的輸出信號，該兩個版本 具有相互的移相并被用于下列至少之一形成從發(fā)射元件遞送到信 道前端電路的信號的電平的指示和形成在從信號源到信道前端電路 的信號通路上的阻抗失配的指示。
全文摘要
示出了一種用于執(zhí)行模擬信號處理任務(wù)的方法和布置，以使得電氣組件的數(shù)量比根據(jù)用于執(zhí)行相應(yīng)的模擬信號處理任務(wù)的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案的電氣組件的數(shù)量小，其中模擬信號處理任務(wù)如在從信號源到負(fù)載的信號通路上的阻抗匹配、移相、和/或信號濾波。信號源可以例如是發(fā)射機(jī)的功率放大器并且負(fù)載可以例如是發(fā)射機(jī)的天線。示出了一種解決方案，其中相同的90度移相器元件(910)用于執(zhí)行上述種類的多于一個的模擬信號處理任務(wù)。
文檔編號H03H7/40GK101297479SQ200680039910
公開日2008年10月29日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者R·瓦伊薩南 申請人:諾基亞公司