专利名称：信号处理电路及相关的通信方法
技术领域：
本发明涉及ー种信 号处理电路，尤其涉及ー种用于多天线的无线通信设备中的信号处理电路。
背景技术：
在无线通信系统中，可使用多个天线传输以达成空间分集(space diversity)和多输入多输出(multiple-input-multiple-output, ΜΙΜΟ)等功能,而能有效的增进系统效能。例如，支持IEEE 802. Iln或长期演进技术(long term evolution)等产业标准的装置，已采用多个天线来提供多输入多输出的功能。然而，使用多个天线也可能带来负面的影响。例如，某一个天线所发送的信号会耦合至另ー个天线，成为接收电路处理信号时的噪音或干扰信号。因此，当使用多个天线吋，天线间耦合的信号过大反而会降低系统的效能。在某些装置中，可通过增加天线间的距离，或者通过使用隔离器(isolator)等装置，来减低耦合信号的影响。然而，现代电子设备不但体积精简，并且常需要整合更多的组件，耦合信号的影响势必更严重，而使系统的效能更加的恶化。由于电子设备可使用的空间有限，増加天线间的距离并不可行。另ー方面，隔离器不但需要占用许多的空间，并且隔离器的频宽有限，常常无法提供足够的隔离功能。
发明内容
因此，如何在多天线的通信装置中，设计出能够降低耦合信号的影响的装置和方法，一直是业界长期来所遭遇到的难题。本说明书提供了ー种信号处理电路的实施例，包含有一第一节点，用以耦接至一第一天线；一第二节点，用以耦接至一第二天线；一第三节点，用以接收一发送电路所传送的一第一信号；一信号分离电路，耦接至该第一节点及该第三节点，用以将该第一信号分离为ー第二信号及一第三信号，并将该第二信号传送至该第一天线；一移相电路，耦接至该信号分离电路，用以改变该第三信号的相位以产生一第四信号；一信号合并电路，耦接至该移相电路及该第二节点，用以合并该第四信号以及自该第二天线所接收的ー第五信号；以及一第四节点，用以将该第五信号传送至一接收电路，其中该第四信号可用以抵消该第三节点与该第四节点间的ー耦合信号的至少一部分。本说明书另提供了ー种通信方法的实施例，包含有将ー第一信号分离为ー第二信号及一第三信号；将该第二信号传送至一第一天线；改变该第三信号的相位以产生一第四信号；从一第二天线接收一第五信号；合并该第四信号及该第五信号；以及使用该第四信号抵消该第一天线与该第二天线间的ー耦合信号的至少一部分。本说明书另提供了ー种通信装置的实施例，包含有一第一节点，用以耦接至一第一天线；一第二节点，用以I禹接至一第二天线；一第三节点，用以稱接ー发送电路；一第四节点，用以耦接ー接收电路；以及一信号处理电路，耦接至该第一、该第二、该第三及该第四节点，用以从该发送电路接收一第一信号、将该第一信号分离为ー第二信号及一第三信号、改变该第三信号的相位以产生一第四信号、合并该第四信号以及自该第二天线所接收的ー第五信号、以及将合并后的信号传送至该接收电路，其中该第四信号可用以抵消该第三节点与该第四节点间的ー耦合信号的至少一部分。前述实施例的优点之一是此种降低耦合信号的装置尺寸精筒，而能适用于更多的应用环境。前述实施例的另ー优点是此种降低耦合信号的装置易于调整，能够针对不同的应用而调整至最合适的设置。
图I为本发明的通信装置的一实施例简化后的功能方块图。图2为图I中信号分离电路的一实施例简化后的功能方块图。图3为图I中信号分离电路的另ー实施例简化后的功能方块图。图4为图I中信号分离电路的另ー实施例简化后的功能方块图。主要组件符号说明100通信装置120、140天线160信号处理电路162信号分离电路164移相电路166 信号合并电路170发送电路190接收电路211、212、213、311-316、411-416 电容221、222、321、322、421-424 电感231、331、431 电阻
具体实施例方式以下将配合相关图式来说明本发明的实施例。在这些图式中，相同的标号表示相同或类似的组件。在说明书及后续的申请专利范围当中使用某些词汇来指称特定的组件，所属领域中具有通常知识者应可理解，可能会有不同的名词用来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的基准。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「包含...」为开放式的用语，应解释成「包含但不限定于...」。另外，「耦接」ー词包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接连接(包含通过电性连接、有线/无线传输、或光学传输等信号连接方式)于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接的电性或信号连接至第二装置。图I为本发明一实施例的多天线通信装置100的简化后的功能方块图。通信装置100包含有天线120和140、信号处理电路160、发送电路170和接收电路190。信号处理电路160包含有信号分离电路162、移相电路164和信号合并电路166。为简洁起见，图I中省略其它的组件和连接关系。天线120和140可以采用任何合适形式的天线，例如，双极(dipole)天线、印刷天线、立体式天线或天线数组等。电路160、162、164、166、170和190可以采用离散电路(discrete circuit)、集成电路、处理器、其它合适的硬件、软件或者采用软件结合硬件等方式实现。天线120和140可分别或结合发送和/或接收信号。发送电路170用以产生欲发送的信号，而接收电路190用以处理所接收的信号。如图I所示，通信装置100通过天线120发送信号St，而由天线140接收信号Sr。发送电路170将信号SO传送至信号分离电路162。此外，耦合信号Sc代表信号SO由发送电路170耦合至接收电路190的部分。图I中所绘制的耦合信号Sc仅为易于说明，实际上，信号SO可经由天线120和天线140间、通过发送电路170和接收电路190的接地端(ground)、或者通过其它的耦合路径，而由发送电路170耦合至接收电路190。信号分离电路162从发送电路170接收信号S0，并将信号SO分离为信号St和信号Si。在本实施例中，信号St和信号SI是信号SO的信号值减小后的信号。信号分离电路162将信号St传送至天线120，并将信号SI传送至移相电路164。信号SI被设置为与 耦合信号Sc具有实质上相同的信号值(例如，电压值、电流值、或者也可转换为等合适的信号形式)。移相电路164接收信号SI，并改变信号SI的相位以产生信号S2，以将信号S2设置为与耦合信号Sc具有实质上相同的信号值，并具有大约180度的相位差。在另ー实施例中，信号St和信号SI可分别设置为与信号SO具有相同的信号值、信号SO的信号值减小后的信号或信号SO的信号值增大后的信号。天线140接收信号Sr，并将信号Sr传送至信号合并电路166。信号合并电路166将信号Sr和信号S2合并为信号S3，并将信号S3传送至接收电路190。接收电路190接收到的信号中包含有耦合信号Sc和信号S3，因为信号S3包含有信号Sr和信号S2，并且信号S2与耦合信号Sc具有实质上相同的信号值以及大约180度的相位差，所以信号S2可降低或抵消耦合信号Sc所造成的影响，使接收电路190能够处理真正需要处理的信号Sr，而能获得较佳的效能。在一实施例中，移相电路164使用电阻电容电路(resistor-capacitorcircuit)，对信号SI产生所需要的相位变化以产生信号S2。在另ー实施例中，移相电路164可使用一条或多条传输线，或者使用被动组件和/或主动组件所组成的电路等方式，对信号SI产生所需要的相位变化以产生信号S2。在一实施例中，信号合并电路166将信号S2和信号Sr的传输路径直接耦接，以将信号S2和信号Sr合并为信号S3。在另ー实施例中，信号合并电路166将信号S2和/或信号Sr先转换为适当的形式后(例如，转换为电压形式或电流形式等)，再将转换后的信号合并为信号S3。在一实施例中，耦合信号Sc的信号值以及耦合信号Sc与信号SO间的相位差，可在低干扰或无干扰的实验室中測量，或者通过软件仿真得知。可利用測量或模拟所获得的耦合信号Sc的信号值设置信号分离电路162，利用測量或模拟所获得的耦合信号Sc与信号SO间的相位差设置移相电路164，使信号S2为与耦合信号Sc具有实质上相同的信号值以及大约135度至225度的相位差，而能降低或抵消耦合信号Sc所造成的影响。在另ー实施例中，可将信号S2设置为与耦合信号Sc具有实质上相同的信号值，并且将信号S2设置为与耦合信号Sc具有180度的相位差。在另ー实施例中，通信装置100通过天线140发送信号St，而由天线120接收信号Sr。发送电路170耦接至天线140以发送信号St，接收电路190耦接至天线120以接收信号Sr。在另ー实施例中，若发送电路170和接收电路190间具有多个耦合路径，依据测量或模拟所获得的耦合信号Sc的信号值以及耦合信号Sc与信号SO间的相位差，通信装置100可使用信号处理电路160或者使用其它的信号处理电路，以降低或抵消发送电路170和接收电路190间的耦合信号对系统效能所造成的影响。例如，若欲消除两个耦合路径的耦合信号时，可以使用信号处理电路160针对两个耦合路径的耦合信号产生对应的抵消信号，以降低或抵消耦合信号在接收电路190所造成的影响。在另ー个实施例中，可以使用多个信号处理电路产生对应于耦合信号Sc的抵消信号，以降低或抵消耦合信号Sc在接收电路190所造成的影响。图2为图I中信号分离电路162的一实施例简化后的功能方块图。在图2的实施 例中，使用威金森信号分离电路(Wilkinson power dividing circuit)来实现信号分离电路162的局部或全部的功能。如图所示，信号分离电路162包含有电容211、212和213，电感221和222，以及电阻231。信号分离电路162耦接至发送电路170、天线120及移相电路164，以分别接收和传送对应的信号。在一实施例中，耦合信号Sc的信号值约为信号SO的信号值(例如，电压值、电流值等)的I/λ/ ，因此信号分离电路162可采用等分式(equally splitting)威金森信号分离电路，以将信号SO分离为两个实质上相同大小的信号St和SI。例如，当通信装置100在2. 4GHz附近的频率收发信号时，此时信号分离电路162的电容211、212和213可分别设置为约I. 9pF、l. OpF和I. OpF,电感221和222可以设置为约4. 6nH，而电阻216可以设置为约IOOohm,以产生两个实质上相同大小的信号St和SI。在另ー实施例中，耦合信号Sc的信号值小于信号SO的信号值的I / V2，因此信号分离电路162可采用不等分式(unequally splitting)威金森信号分离电路，以将信号SO分离为两个实质上不同大小的信号St和SI。在一些较佳的实施例中，信号分离电路162产生的信号SI的信号值可设置为介于信号SO的信号值的1/ム至1Λ00。图3为图I中信号分离电路162的另ー实施例简化后的功能方块图。在图3的实施例中，使用方向性I禹合器电路(directional coupler circuit)来实现信号分离电路162的局部或全部的功能，以依据信号SO而产生信号St和SI。本实施例中的信号分离电路162包含有六个电容311-316，电感321和322，以及电阻331。图4为图I中信号分离电路162的另ー实施例简化后的功能方块图。在图4的实施例中，使用混合性稱合器电路(hybrid coupler circuit)来实现信号分离电路162的局部或全部的功能，以依据信号SO而产生信号St和SI。本实施例中的信号分离电路162包含有六个电容411-416，四个电感421-424，以及电阻431。以上的图示及实施例已经简化以易于说明，并非用以局限本发明之申请专利范围。例如，电路160、162、164、166、170和/或190可以使用ー个或多个电路实现，通信装置100也可以包含有更多的天线和对应电路等变化。在前述的不同实施例中，信号分离电路162的被动组件的数值可依据不同的设计考虑而加以适当的设置。例如，依据耦合信号Sc的大小、发送信号的频率和频宽、接收信号的频率和频宽、和/或信号分离电路162所需的频宽等需求，而对应调整被动组件的数值。因此，电路设计者能够针对不同的应用环境而将信号分离电路162调整至最合适的设置。由于信号处理电路160可以仅使用被动组件(例如，电容、电阻及/或电感等)所组成的电路实现，因此可以減少所占用的面积。此外，依据耦合信号的大小和所需的频宽等设计考虑，可通过适当的设置被动组件的数值，而获得所需的信号处理电路160，因此具有较大的设计弹性。信号处理电路160也能与其它的去除耦合效应的方式(例如，隔离器和増加天线间的距离等)合并使用，以增进系统效能。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.ー种信号处理电路，包含有 一第一节点，用以耦接至一第一天线； 一第二节点，用以耦接至一第二天线； 一第三节点，用以接收一发送电路所传送的一第一信号； 一信号分离电路，耦接至所述第一节点及所述第三节点，用以将所述第一信号分离为一第二信号及一第三信号，并将所述第二信号传送至所述第一天线； 一移相电路，耦接至所述信号分离电路，用以改变所述第三信号的相位以产生一第四信号; 一信号合并电路，耦接至所述移相电路及所述第二节点，用以合并所述第四信号以及从所述第二天线所接收的ー第五信号；以及一第四节点，用以将所述第五信号传送至一接收电路， 其中，所述第四信号可用以抵消所述第三节点与所述第四节点间的ー耦合信号的至少一部分。
2.根据权利要求I所述的信号处理电路，其中，所述第四信号的信号值为所述第一信号的信号值的I/λ/ 至1/100。
3.根据权利要求I所述的信号处理电路，其中，所述第四信号与所述耦合信号具有实质上相同的信号值。
4.根据权利要求I所述的信号处理电路，其中，所述第四信号与所述耦合信号的相位差介于135度至225度间。
5.根据权利要求I所述的信号处理电路，其中，所述信号分离电路包含有一威金森信号分离电路、一方向性耦合器电路及一混合性耦合器电路的至少其中之一。
6.根据权利要求I所述的信号处理电路，其中，所述移相电路包含有一条或多条传输线、和/或ー个或多个电阻电容电路。
7.ー种通信方法，包含有 将ー第一信号分离为ー第二信号及一第三信号； 将所述第二信号传送至一第一天线； 改变所述第三信号的相位以产生一第四信号； 从ー第二天线接收一第五信号； 合并所述第四信号及所述第五信号；以及 使用所述第四信号抵消所述第一天线与所述第二天线间的ー耦合信号的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的通信方法，另包含有 将所述第四信号的信号值设置为所述第一信号的信号值的1/7 至1/100。
9.根据权利要求7所述的通信方法，另包含有 将所述第四信号设置为与所述耦合信号具有实质上相同的信号值。
10.根据权利要求7所述的通信方法，另包含有 将所述第四信号与所述耦合信号的相位差设置为介于135度至225度间。
11.根据权利要求7所述的通信方法，其中，分离所述第一信号的流程另包含有 利用一威金森信号分离电路、一方向性耦合器电路及一混合性耦合器电路的至少其中之一，将所述第一信号分离为所述第二信号及所述第三信号。
12.根据权利要求7所述的通信方法，其中，改变所述第三信号的相位的流程另包含有 利用一条或多条传输线、和/或ー个或多个电阻电容电路，改变所述第三信号的相位以产生所述第四信号。
13.—种通信装置，包含有 一第一节点，用以耦接至一第一天线； 一第二节点，用以耦接至一第二天线； 一第三节点，用以耦接ー发送电路； 一第四节点，用以耦接ー接收电路；以及 一信号处理电路，耦接至所述第一、所述第二、所述第三及所述第四节点，用以从所述发送电路接收一第一信号、将所述第一信号分离为ー第二信号及一第三信号、改变所述第三信号的相位以产生一第四信号、合并所述第四信号以及自所述第二天线所接收的ー第五信号、以及将合并后的信号传送至所述接收电路， 其中，所述第四信号可用以抵消所述第三节点与所述第四节点间的ー耦合信号的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的通信装置，其中，所述第四信号的信号值为所述第一信号的信号值的I/ム至1/100。
15.根据权利要求13所述的通信装置，其中，所述第四信号与所述耦合信号具有实质上相同的信号值。
16.根据权利要求13所述的通信装置，其中，所述第四信号与所述耦合信号的相位差介于135度至225度间。
全文摘要
本发明公开了一种信号处理电路及相关的通信方法。该信号处理电路的实施例之一，包含有耦接至第一天线的第一节点、耦接至第二天线的第二节点、接收发送电路所传送的第一信号的第三节点、耦接至接收电路的第四节点、信号分离电路、移相电路、以及信号合并电路。信号分离电路用以将第一信号分离为第二信号及第三信号，并且将第二信号传送至第一天线。移相电路用以改变第三信号的相位以产生第四信号，第四信号可用以抵消第三节点与第四节点间的耦合信号的至少一部分。信号合并电路用以合并第四信号以及自第二天线所接收的第五信号，并将合并的信号传送接收电路。
文档编号H04B7/04GK102684757SQ20111005611
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者凌菁伟, 潘波 申请人:瑞昱半导体股份有限公司