阅读说明：本技术 用于将一个或多个收发器耦合至多个天线的方法和设备 (Method and apparatus for coupling one or more transceivers to multiple antennas ) 是由 贾廷·库尔卡尼 阿明·克洛姆斯朵尔夫 于 2019-03-28 设计创作，主要内容包括：本申请涉及用于将一个或多个收发器耦合至多个天线的方法和设备。本申请提供了一种用于耦合信号以支持用于一个或多个收发器与多个天线之间的多个操作频带的载波聚合以及多输入多输出的射频前端电路、无线通信装置和方法。每个天线与来自一个或多个收发器的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。射频前端电路包括与多个天线中的一个天线相关联的多闭合前端开关,其中,多闭合前端开关的单独端子分别与来自一个或多个收发器的、对应于相关联的天线的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。多闭合前端开关的单独端子可以经由多闭合前端开关内的多个掷同时耦合至与相关联的天线耦合的端口。(The present application relates to methods and apparatus for coupling one or more transceivers to multiple antennas. A radio frequency front end circuit, wireless communication apparatus, and method are provided for coupling signals to support carrier aggregation and multiple-input multiple-output for multiple operating frequency bands between one or more transceivers and multiple antennas. Each antenna is associated with a respective signal from each of the first and second operating frequency bands of the one or more transceivers. The radio frequency front end circuit includes a multi-close front end switch associated with one of the plurality of antennas, wherein separate terminals of the multi-close front end switch are respectively associated with respective signals from one or more transceivers corresponding to each of the first and second operating frequency bands of the associated antenna. Individual terminals of the multi-close front end switch can be simultaneously coupled to a port coupled to an associated antenna via multiple throws within the multi-close front end switch.)

用于将一个或多个收发器耦合至多个天线的方法和设备

技术领域

本公开总体上涉及将信号选择性地耦合至一个或多个天线，更具体地，涉及一个或多个信号源与多个天线之间的信号的前端耦合。

背景技术

无线通信装置不断集成新的增强特征，这些特征利用了使用无线通信功能远程发送和接收数据的能力。随着特征的添加和/或增强，无线通信通常需要不断增加信息/数据量以便支持装置的添加特征和/或增强特征。对附加数据吞吐量的这种需求会影响网络的整体操作以及相对于在网络内操作的单独装置的数据吞吐量两者。

对至少一些蜂窝网络的较高数据吞吐量的整体需求导致至少一些网络实施对多输入多输出(MIMO)形式的通信的支持——包括例如相对于一个或多个操作频带的4x4MIMO，同时支持载波聚合。MIMO是用于使用多个发送和接收天线来扩展无线电链路的容量的方法，其中，多路径传播特性用于区分经由不同天线通过相同的无线电信道同时发送的不同信号集合。MIMO不同于为提高传播数据信号的性能而开发的其他吞吐量增强技术，诸如波束形成信号处理技术和/或多天线分集方案。载波聚合允许将多个单独载波组合到单个数据信道中以相对于特定用户提高数据速率和数据吞吐量容量。

尽管许多先前的通信技术组合了一对天线在支持通信连接方面的性能，但是4x4MIMO技术更进一步地扩展了多个天线在支持通信连接方面的这种需求，以包括至少四个天线。在支持MIMO通信方面的这种扩展可以由于载波聚合的同时实施而进一步复杂化，这可能会进一步扩展相对于至少一些天线的操作要求，以考虑涉及可能包括更大频率范围的信令的同时操作。

长期演进(LTE)类蜂窝网络的较新实施方式中的至少一些已经扩展了可能的通信连接类型以包括具有载波聚合的4x4MIMO，其中，至少在最初，载波聚合涉及中频带(MB)和高频带(HB)两者。LTE是***移动通信标准。

尽管不同频带的定义有些不固定，并且可以在不同标准和/或相同标准的各种实施方式之间变化，但是每个不同频带的频率范围的至少一个示例性近似包括：低频带，其可以包括低于1400MHz的频率；中频带，其可以包括在1400MHz与2200MHz之间的频率；以及高频带，其可以包括高于2200MHz的频率。这些值和/或范围仅是示例性近似，并且可以在系统和/或实施方式之间变化。在一些情况下，还可以进一步定义超低频带和/或超高频带。

除了支持各种通信形式所需的多个天线之外，可能还需要附加电路系统以支持信号在多个天线与一个或多个接收器和/或发送器之间的中继。附加电路系统的示例包括开关、双工器(duplexer)、双信器(diplexer)、滤波器、和/或放大器，其至少有时可以与在一些实例中可以被称为射频前端电路系统的事物相关联。

由于可能希望限制用户装置的整体大小，所以支持无线通信的天线和电路元件的实施方式有时可以是挑战。很少会存在许多额外的空间，所以在减少任何附加电路系统或组件的数量的同时可能希望尽可能地实施增强通信特征。这可能导致优先选择重复使用尽可能多的通信类型和/或形式的天线和电路元件。这可能关于在一个或多个收发器与各种天线和/或辐射结构之间映射无线通信信号路径的最佳方式产生了挑战。

本发明人已经认识到允许同时闭合多个掷的开关的使用可以用于更好地帮助将分别与多个不同操作频带相关联的各种信号集合耦合至多个天线中的一个相应天线以支持载波聚合和MIMO操作。本发明人已经进一步认识到，在一些实例中，这种耦合可以帮助减少对其他频带的影响，同时还减少了可能优选添加附加天线元件的实例。

发明内容

本申请提供了一种用于耦合信号以支持一个或多个收发器与多个天线之间的多个操作频带的载波聚合以及多输入多输出的射频前端电路。每个天线与来自一个或多个收发器的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。射频前端电路包括与多个天线中的一个天线相关联的多闭合前端开关，其中，多闭合前端开关的单独端子分别与来自一个或多个收发器的、对应于相关联的天线的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。多闭合前端开关的单独端子可以经由多闭合前端开关内的多个掷同时耦合至与相关联的天线耦合的端口。

在至少一个实施例中，多闭合前端开关被包括作为多个多闭合前端开关的一部分。多个多闭合前端开关中的每一个分别与多个天线中的一个天线相关联，其中，多个多闭合前端开关中的每一个的单独端子分别与来自一个或多个收发器的、对应于相关联的天线的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。多个多闭合前端开关中的每一个的单独端子可以经由相关联的多闭合前端开关内的多个掷同时耦合至与相关联的天线耦合的端口。

本申请进一步提供了一种无线通信装置的射频前端中的方法。该方法包括耦合信号以支持用于一个或多个收发器与多个天线之间的多个操作频带的载波聚合以及多输入多输出，其中，每个天线与来自一个或多个收发器的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。将多闭合前端开关与多个天线中的一个天线相关联，其中，多闭合前端开关的单独端子分别与来自一个或多个收发器的、对应于相关联的天线的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。多闭合前端开关的单独端子经由多闭合前端开关内的多个掷同时耦合至与相关联的天线耦合的端口。

本发明更进一步地提供了一种无线通信装置。无线通信装置包括一个或多个收发器和多个天线。每个天线与来自一个或多个收发器的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。无线通信装置进一步包括用于耦合信号以支持一个或多个收发器与多个天线之间的多个操作频带的载波聚合以及多输入多输出的射频前端电路。射频前端电路包括与多个天线中的一个天线相关联的多闭合前端开关。多闭合前端开关的单独端子分别与来自一个或多个收发器的、对应于相关联的天线的、第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。多闭合前端开关的单独端子可以经由多闭合前端开关内的多个掷同时耦合至与相关联的天线耦合的端口。

参照附图，通过以下对一个或多个优选实施例的描述，本公开的这些和其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

图1是示例性无线通信装置的正视图；

图2是无线通信装置的框图；

图3是用于将一个或多个收发器耦合至多个天线的射频前端电路的框图；

图4是根据另一实施例的用于将一个或多个收发器耦合至多个天线的射频前端电路的框图；以及

图5是用于将一个或多个收发器耦合至多个天线的方法的流程图。

具体实施方式

尽管本发明具有各种形式的实施例，但是在附图中示出并且将在下文中描述目前优选的实施例，要理解，本公开被认为是例证，并不旨在将本发明限制为所图示的特定实施例。希望本领域技术人员将了解，附图中的元件是为了简单和清楚起见而图示的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件扩大，其目的在于帮助改进对所图示和描述的实施例的方面的理解。

图1图示了示例性无线通信装置100的正视图。尽管在所图示的实施例中，所示出的无线通信装置的类型是射频蜂窝电话，但是包括无线射频通信功能的其他类型的装置也与本申请有关。换言之，本申请一般地适用于具体示出的类型之外的无线通信装置。可能在选择性地将来自一个或多个收发器的信号耦合至多个天线方面与本申请另外有关的合适的无线通信装置的一些附加示例——包括选择性耦合的信号支持载波聚合和/或多输入多输出通信形式的实例——可以包括平板计算机、膝上型计算机、台式计算机、上网本、无绳电话、选择性呼叫接收器、游戏装置、个人数字助理、以及可以用于管理多天线和/或多频带通信形式的任何其他形式的无线通信装置。多天线和/或多频带通信形式可以与一个或多个不同的通信标准一起使用。不同通信标准的一些示例包括全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDMA)、长期演进(LTE)、全球定位系统(GPS)、Wi-Fi(IEEE802.11)以及各种其他通信标准。另外，无线通信装置100可以使用许多附加的各种形式的通信和通信技术，包括波束形成、信号分集、以及同时允许使用同步信号传播的同步语音和数据。

在所图示的实施例中，射频蜂窝电话包括显示器102，该显示器102覆盖了前面的大部分。在至少一些实例中，显示器可以包含触敏矩阵，其可以帮助检测相对于显示器的至少一些部分的一个或多个用户输入，包括与经由显示器102呈现给用户的视觉元素的交互。在一些实例中，视觉元素可以是用户可以与其交互的对象。在其他实例中，视觉元素可以形成键盘的视觉表示的一部分，包括一个或多个虚拟键和/或一个或多个按钮，用户可以与其交互和/或针对模拟致动进行选择。除了一个或多个虚拟用户可致动按钮或按键之外，装置100还可以包括一个或多个物理用户可驱动按钮104。在所图示的特定实施例中，该装置具有沿着装置的右侧的三个这种按钮。

图1所图示的示例性手持式电子装置附加地包括扬声器106和麦克风108以支持语音通信。扬声器106可以附加地支持音频信号的再现，该音频信号可以是独立信号，诸如用于播放音乐，或者可以是多媒体演示的一部分，诸如用于播放电影，这可能具有至少一个音频以及视觉组件。扬声器还可以包括还能产生振动效果的功能。然而，在一些实例中，有目的的振动效果的产生可能与装置内部的未示出的单独元件相关联。通常，扬声器位于装置的顶部，其对应于在支持语音通信的使用期间与装置的朝向向上方向的相应部分一致的定向。在这种实例中，扬声器106可能旨在与用户的耳朵对齐，并且麦克风108可能旨在与用户的嘴巴对齐。在所图示的实施例中，前置摄像头110也位于装置的顶部附近。无线通信装置通常还包括一个或多个射频收发器以及相关联的发送和接收电路系统，包括可以相对于装置放置在内部的一个或多个天线。在一些实例中，天线元件中的一些或所有还可以和/或可替代地被包含作为装置的外壳的一部分。

图2图示了根据至少一些实施例的无线通信装置100的框图200。在所图示的实施例中，无线通信装置100包括控制器202，该控制器202适合于管理装置100的至少一些操作。在一些实施例中，控制器202可以以一个或多个处理器203的形式实施，该一个或多个处理器203适合于执行预存指令204的一个或多个集合，这可以用于形成或实施一个或多个控制器模块的至少一部分的操作，包括用于管理无线通信和/或将无线通信信号耦合至一个或多个天线的那些控制器模块。预存指令204的一个或多个集合可以存储在存储元件206中，尽管被示出为与控制器202分离并且耦合至控制器202，但是该存储元件206可以附加地或可替代地包括用于存储被集成为控制器202的一部分的、与控制器202一起使用的至少一些预存指令的一些数据存储功能。

存储元件206可以包括一个或多个形式的易失性和/或非易失性存储器，包括传统的ROM、EPROM、RAM或EEPROM。可能的附加数据存储功能还可以包括一个或多个形式的辅助存储，其是固定的或可移动的，诸如硬盘驱动器、软盘驱动器、或者记忆卡或记忆棒。本领域技术人员将更进一步地了解，在不脱离本公开的教导的情况下，还可以使用其他另外形式的存储元件。在相同或其他实例中，控制器202可以附加地或可替代地包含状态机和/或逻辑电路系统，其可以用于至少部分地实施与控制器202相关联的一些模块和/或功能。

在所图示的实施例中，该装置进一步包括一个或多个收发器208₁至208_N，该一个或多个收发器208₁至208_N耦合至控制器202并且用于管理数据的外部通信，包括使用一种或多种形式的通信的无线通信。在这种实例中，收发器通常会耦合至一个或多个天线210₁至210_M，将经由该一个或多个天线210₁至210_M来发射和接收无线通信信号。例如，一个或多个收发器208可以包括用于支持与全球定位系统的通信的接收器、用于支持蜂窝射频通信的一个或多个收发器、用于支持Bluetooth@类通信的收发器、以及用于支持Wi-Fi@类通信的收发器。附加地和/或可替代地，用于其他通信形式的收发器、接收器和/或发送器也是可能的。尽管在一些实例中，每个收发器都可以与单独天线相关联，但是设想在该实例中，天线能够支持多个收发器和/或多个形式的通信，并且一些收发器可以与多个天线交互。在该实例中，一个或多个收发器208₁至208_N经由前端电路系统212耦合至多个天线210₁至210_M，这可以帮助促进一个或多个收发器208与多个天线210交互。

更具体地，前端电路系统212旨在允许一个或多个收发器端口选择性地耦合至与各种天线元件相关联的多个端口。前端电路系统212可以进一步用于帮助将各种不同的频率集合与多个端口中的每一个相关联，使得收发器可以同时操作，同时降低与特定收发器相关联的信号将对旨在与另一收发器一起使用的信号产生负面影响的风险。这可以通过使用被包含作为前端电路系统212的一部分的一个或多个滤波器、双信器、双工器、和开关来促进。前端电路系统212可以进一步包括阻抗匹配元件和/或信号放大器，以便更有效地管理收发器与天线元件之间的信号传送。

在所图示的实施例中，装置100可以附加地包括用户界面电路系统214，该用户界面电路系统214中的一些可以与产生要由用户感知的输出216相关联，并且一些可以与检测来自用户的输入218相关联。例如，用户界面电路系统214可以包括显示器102，该显示器102适合于产生视觉可感知的输出，这可以进一步支持用于接收来自用户的输入的触敏阵列。用户界面电路系统还可以包括用于产生音频输出的扬声器106和用于接收音频输入的麦克风108。用户界面输出216可以进一步包括振动元件。用户界面输入218可以进一步包括一个或多个用户可致动开关104、一个或多个传感器、以及一个或多个摄像头110。更多可替代和另外形式的用户界面元件也是可能的。

图3图示了用于将一个或多个收发器耦合至多个天线的射频前端电路系统312的框图300，多个天线可以包括对多输入多输出(MIMO)信令以及载波聚合的支持。在所图示的实施例中，电路系统312包括对4x4MIMO的支持。特定形式的MIMO通常会规定支持特定版本所需的天线数量。在这种情况下，4x4通常指示四个接收天线和四个发送天线，其可以用于发送和解码对应数量的数据流。此外，在所图示的特定实施例中，射频前端电路系统312可以支持载波聚合信号的4x4MIMO，其涉及高频带范围和中频带范围中的每一个中的频率集合。

为了支持每个相应频带中的4x4MIMO，在高频带和中频带中的每一个中将对应信号耦合至四个天线中的每一个天线的能力将是适当的。更具体地，四个相应天线中的每一个天线都耦合至每个感兴趣的频带的一级信号(primary signal)、分集信号(diversitysignal)、和两个附加MIMO信号中的每一个。该实施例允许相同天线用于支持高频带的MIMO，并且还用于支持中频带的MIMO。在所图示的实施例中，尽管未示出低频带MIMO，但是该实施例可以容易地扩展到附加地和/或可替代地支持低频带MIMO，通过相对于选择性地耦合至另外示出和/或未示出的天线的每种情况提供两个附加的低频带信号，这些天线目前未与低频带连接一起使用。

在所图示的特定实施例中，射频前端电路系统包括多闭合开关，该多闭合开关支持通过使用开关将两个分开接收的信号馈送耦合至公共输出端口，该开关支持多个同步掷。通过使用多闭合开关，可以避免使用相对于开关的一个信号馈送组合更多数量的信号的双工器。重复使用相同的四个天线的又一解决方案也是可能的。诸如四工器等更高阶双信器通常可能具有不成比例的成本增长以及较高的信号损耗。更进一步地，四工器通常也可以支持非常具体的频率组合，这可能会使它们对载波聚合的更多替代组合的适应性有时出现问题。

在所图示的实施例300中，第一天线310₁经由双信器324耦合至一对开关320和322的输出，其中一个开关320是多闭合开关，而另一开关322是单闭合开关。多闭合开关320具有分别与高频带一级信号馈送326和中频带MIMO信号馈送328相关联的至少一对输入端子。高频带一级信号馈送326经由双工器330耦合至多闭合开关320的对应输入端子。双工器330支持高频带一级信号馈送，其支持接收信道和发送信道两者。在所图示的实施例中，接收信道与四个相关频带的信号馈送中的每一个馈送相关联，而发送信道仅与对应频带的一级信号馈送相关联。对应地，中频带MIMO信号馈送328经由接收滤波器332耦合至多闭合开关320的对应输入端子。尽管未示出，但是可以耦·合多闭合开关320的更多输入端子以传送更多信号馈送，其可能与相同类型的、类似类型的、和/或不同类型的更多无线射频通信相关。低频带一级信号馈送334经由双工器336耦合至单闭合开关322的输入端子以同样地支持相关的接收信道和发送信道两者。

第二天线310₂经由双信器344耦合至第二对开关340和342的相应输出。在所图示的实施例中，开关340是多闭合开关，该多闭合开关具有分别与高频带分集信号馈送346以及分离的中频带MIMO信号馈送348相关联的一对输入端子。高频带分集信号馈送346以及分离的中频带MIMO信号馈送348中的每一个都经由相应的接收滤波器350和352耦合至一对输入端子中的一个对应端子。在所图示的实施例中，开关342是单闭合开关，该单闭合开关具有经由接收滤波器356耦合至低频带分集信号馈送354的输入端子。

第三天线310₃耦合至多闭合开关360的输出。多闭合开关360具有一对输入端子，该输入端子分别耦合至中频带一级信号馈送366和高频带MIMO信号馈送368。中频带一级信号馈送366经由双工器370耦合至多闭合开关360的对应输入端子，其支持发送信道和接收信道两者。高频带MIMO信号馈送368经由接收滤波器372耦合至多闭合开关360的对应输入端子。

第四天线310₄耦合至多闭合开关380的输出。多闭合开关380具有一对输入端子，该输入端子分别耦合至中频带分集信号馈送386和高频带MIMO信号馈送388。中频带分集信号馈送386经由接收滤波器390耦合至多闭合开关380的对应输入端子。高频带MIMO信号馈送388经由接收滤波器392耦合至多闭合开关380的对应输入端子。通过这种方式，相同的四个天线可以用于支持具有载波聚合的4x4MIMO以及分离的低频带通信连接。

图4图示了根据另一实施例的用于将一个或多个收发器的信号馈送耦合至多个天线的射频前端电路系统412的框图400。替代实施例与图3所图示的实施例类似，除了相对于相应天线重新布置了与中频带相关的一些信令之外。对应地，同样重新布置了与中频带一级信号馈送一起使用的双工器。更具体地，在该实施例中，已经相对于第一天线410₁对相对于每个频带的所有一级信号馈送以及所有双工器进行了分组。相对于第二天线410₂对相对于每个频带的所有分集信号馈送进行了分组。相反，第三和第四天线分别与MIMO信号的相应集合相关联，其中，MIMO信号存在于每个不同的信号频带。在不脱离本申请的教导的情况下，更多的重新布置也是可能的。

通过使用可以同时闭合多个掷的开关，作为4x4MIMO操作的一部分，可以使信号路由电路系统的布置流线化，并且避免管理更多数量的信号馈送的分组的双工器，诸如四工器。这也是针对在载波聚合环境中的MIMO操作的情况。此外，当不需要或不期望4x4MIMO操作时，多闭合开关可以操作以仅关闭单个掷，为将信号馈送耦合至适当天线提供更多灵活性。这种实施方式可以帮助减少用于支持各种无线射频使用配置的天线的整体数量。更进一步地，即使在仅期望单个频带中的MIMO操作的情况下，这种配置也将支持4x4MIMO。在这种实例中，将多闭合开关限制为关闭单个掷可能足以支持期望操作。

图5图示了无线通信装置的射频前端中的方法的流程图500。方法500包括耦合502信号以支持用于一个或多个收发器与多个天线之间的多个操作频带的载波聚合以及多输入多输出，其中，每个天线与来自一个或多个收发器的第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。将多闭合前端开关与多个天线中的一个天线相关联504，其中，多闭合前端开关的单独端子分别与来自一个或多个收发器的、对应于相关联的天线的第一操作频带和第二操作频带中的每一个的相应信号相关联。经由多闭合前端开关内的多个掷同时将多闭合前端开关的单独端子耦合506至与相关联的天线耦合的端口。

尽管已经图示和描述了优选实施例，但是要理解，本发明并非如此限制。在不脱离由随附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员将想到许多修改、变化、变型、替换和等效物。