專利名稱：支持無(wú)線電信號(hào)接收的電子設(shè)備、系統(tǒng)、芯片和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及支持無(wú)線電信號(hào)接收的電子設(shè)備、系統(tǒng)、芯片以及 支持無(wú)線電信號(hào)接收的方法。
背景技術(shù)：
已知利用與移動(dòng)通信不直接相關(guān)的附加功能來(lái)增強(qiáng)移動(dòng)通信設(shè)
備。此類增強(qiáng)的一個(gè)例子是實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)電話中的模擬調(diào)頻(FM)-無(wú)線電4妻收才幾。
FM無(wú)線電廣播4吏用在88MHz到108 MHz范圍中的頻率。這些 頻率的短波長(zhǎng)允許將連接到移動(dòng)通信設(shè)備上的頭戴式耳機(jī)的任何連 4妄線用作無(wú)源天線V人該天線可以在FM無(wú)線電4l:收^l中對(duì)FM無(wú)線 電頻率信號(hào)進(jìn)行濾波。
與之相反，目前的調(diào)幅(AM)無(wú)線電廣播使用在150kHz到30 MHz的整個(gè)頻率范圍內(nèi)的短波、中波和長(zhǎng)波傳輸。因此，其使用的 波長(zhǎng)分別與超短波或FM無(wú)線電波相比都很大。結(jié)果，AM無(wú)線電接 收機(jī)通常需要若干米的無(wú)源天線用于支持接收，而這對(duì)于移動(dòng)電話
或其他手持設(shè)備是不可行的。
關(guān)于世界數(shù)字廣播(Digital Radio Mondiale， DRM )，也4艮感興 趣在手持設(shè)備中支持AM波段接收。DRM是在ETSI標(biāo)準(zhǔn)中定義的 數(shù)字廣播系統(tǒng)。DRM提供數(shù)字語(yǔ)音、音頻、文本和圖像廣播并且支 持覆蓋全球的全新業(yè)務(wù)。DRM是為在現(xiàn)有AM波段中使用而設(shè)計(jì)的。 DRM廣播開(kāi)始于2003年，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，DRM廣播將取代 AM波段內(nèi)的全部模擬信號(hào)廣播。因此，上述針對(duì)AM無(wú)線電接收 的問(wèn)題同樣也出現(xiàn)在將要在手持設(shè)備中支持的DRM接收中。
為了說(shuō)明，將參考圖1至圖4更詳細(xì)地描述DRM接收。圖1是示出了在地球表面10上不同球面層(sphere)的圖示。 更具體地，大氣層ll最接近地球，接著是平流層12和電離層13。 電離層13本身進(jìn)一步包括在距離地球表面10大約40 km到卯km 處的D層、距離地王求表面10大約90km到130km處的E層以及距 離地球表面10大約130 km到250 km處的Fl+F2層。另外，示出了 AM波段發(fā)射機(jī)21和AM波段接收機(jī)22。 AM波4殳電波傳播使用在 電離層13處和在地球表面10處的反射以便圍繞世界全球傳播。
圖2是示出了在3 MHz到30 MHz波段中的短波傳播的圖示。 在發(fā)射機(jī)21和接收機(jī)22之間直接傳播的地波或多或少地變得無(wú)意 義，因?yàn)榈夭赡芊浅？焖俚乇徽系K物23阻擋。天波26被電離層 13反射到很大的范圍，并因此可以傳輸非常長(zhǎng)的距離。在電離層13 處反射之后，或者在例如在地球表面IO和電離層13處的其他反射 之后，天波26可以直接到達(dá)接收機(jī)22。由障礙物23導(dǎo)致的死區(qū)也 應(yīng)該考慮。
圖3是零拍DRM接收機(jī)的模擬前端的示意性框圖。所繪出的元 件例如可以集成在單個(gè)接收機(jī)芯片上。
DRM前端包括天線300,該天線經(jīng)由預(yù)選濾波器301和電容302 連接到具有自動(dòng)增益控制(AGC )的低噪聲濾波器(LNA ) 303的輸 入。 一方面，LNA 303的輸出連接到同相支路，其中同相支路依次 包括第一下變頻混頻器310、第一可調(diào)放大器311、第一低通濾波器 312、第二可調(diào)放大器313和第一 Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DS-ADC) 314。另一方面，LNA 303的輸出連接到正交支路，其中正交支路依 次包括第二下變頻混頻器320、第三可調(diào)放大器321、第二低通濾波 器322、第四可調(diào)放大器323和第二 DS-ADC 324。第一 ADC 314 和第二ADC 324 二者都連接到數(shù)字信號(hào)處理器330。第一可調(diào)功率 放大器311和第三可調(diào)功率放大器321都經(jīng)由各自的DC偏移補(bǔ)償 部件315、 325由數(shù)字信號(hào)處理器330進(jìn)行控制。
此外，振蕩器304提供饋送至小數(shù)N分頻鎖相環(huán)(PLL) 305的 信號(hào)。PLL 305的輸出^皮分頻器306 二分頻，并且作為同相本地振蕩器信號(hào)(LO—I)提供給第一混頻器310，以及作為正交本地振蕩器 信號(hào)(LO—Q)提供給第二混頻器320。
當(dāng)信號(hào)通過(guò)天線300接收時(shí)，由預(yù)選濾波器301根據(jù)期望的頻 率范圍對(duì)其進(jìn)行帶通濾波，并且由LNA 303進(jìn)行放大。接著，信號(hào) 被混頻器310、 320利用本地振蕩器信號(hào)LO—I和本地振蕩器信號(hào) LO一Q分別下變頻為模擬同相基帶信號(hào)和模擬正交基帶信號(hào)。模擬同 相基帶信號(hào)和模擬正交基帶信號(hào)分別在同相支路和正交支路中由放 大器3U、 321放大，由低通濾波器312、 322低通濾波、由放大器 313、 323進(jìn)一步放大以及由ADC 314、 324轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)。 得到的數(shù)字基帶信號(hào)BB—I和BB一Q被饋送到數(shù)字信號(hào)處理器330。 數(shù)字信號(hào)處理器330可以執(zhí)行數(shù)字基帶處理，包括數(shù)字源解碼和解 幀，以便提供允許恢復(fù)模擬音頻信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
圖3的DRM前端的實(shí)際天線300例如可以是四分之一波長(zhǎng)垂直 天線300,如圖4所示。引入天線300的電流410和電壓420的四分 之一個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于實(shí)際天線300的長(zhǎng)度，表示為人/4，而電流 410和電壓420的半個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于實(shí)際天線300和在實(shí)際天線 300的底部點(diǎn)401處鏡像的鏡像天線400的組合長(zhǎng)度，表示為入/2。 入是所接收的無(wú)線電信號(hào)的載波頻率的波長(zhǎng)。此天線300的缺陷在 于為了允許接收DRM短波信號(hào)，該天線必須非常長(zhǎng)，也即好幾米長(zhǎng)。
具有較短天線的AM波段接收可以通過(guò)采用有源天線來(lái)實(shí)現(xiàn)。 不過(guò)，為了在移動(dòng)電話中使用，常規(guī)的有源天線存在明顯的缺陷， 分別是重量大、價(jià)格高或電壓要求高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 一 個(gè)目的是支持在移動(dòng)電話和其他手持設(shè)備中切實(shí)可 行地接收較低頻無(wú)線電信號(hào)，像AM波段信號(hào)。
提出了一種電子設(shè)備，其包括適合于將頭戴式耳機(jī)連接至該電 子設(shè)備的頭戴式耳機(jī)連接器。而且，該電子設(shè)備包括連接至該頭戴 式耳機(jī)連接器的有源放大器電路。該有源放大器電路適合于放大由天線接收的無(wú)線電信號(hào)，其中該天線經(jīng)由頭戴式耳機(jī)連接器連接至
該電子i殳備。
而且，提出了一種系統(tǒng)，其包括此類電子設(shè)備以及經(jīng)由頭戴式 耳機(jī)連接器連接到該電子設(shè)備的天線。
而且，提出了一種用于電子設(shè)備的芯片，其包括支持到該電子 設(shè)備的頭戴式耳機(jī)連接器的連接的輸入。該芯片還包括連接到該輸 入的有源放大器電路。該有源放大器電路適合于放大由天線接收的 無(wú)線電信號(hào)，其中該天線經(jīng)由頭戴式耳機(jī)連接器連接至該電子設(shè)備。
最后，提出了一種在電子設(shè)備處接收無(wú)線電信號(hào)的方法。該方 法包括經(jīng)由天線接收無(wú)線電信號(hào)，其中該天線經(jīng)由該電子設(shè)備的頭 戴式耳機(jī)連接器連接至該電子設(shè)備。該方法還包括利用有源放大器 電路放大所接收的無(wú)線電信號(hào)。
本發(fā)明出于以下考慮，即有源天線使得其物理尺寸相比于無(wú)源 天線能夠減小。有源天線包括無(wú)源部分(即天線元件)和有源部分 (即有源;改大器)。
有源天線的有效高度heff對(duì)應(yīng)于天線放大器的輸出開(kāi)路電壓Ua
與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比值
有源天線的有效面積Aeff對(duì)應(yīng)于放大器輸出處的信號(hào)功率Pa,。ut
與輻射密度Pn的比值 戶
~ -尸
對(duì)于有源天線，天線信號(hào)可以耦合出高歐姆，并且在天線放大 器的輸出處可以實(shí)現(xiàn)與波阻抗的匹配，例如在同軸線的情況下波阻
抗為50Q。對(duì)于無(wú)源天線，與同軸纜線波阻抗匹配的50Q必須以無(wú) 源方式實(shí)現(xiàn)，但是由于較差的天線屬性和更多的信號(hào)衰減，以及由 于更多的電流將被耦合出天線元件，這是一個(gè)很大的缺點(diǎn)。
昂貴，因此提出將形成所述有源天線元件的有源放大器電路耦合到電子設(shè)備的頭戴式耳機(jī)連接器。結(jié)果，連接到該頭戴式耳機(jī)連接器 的無(wú)源天線元件，例如頭戴式耳機(jī)的電線，可以與該有源放大器電 路組合成有源天線。
低頻率無(wú)線電接收，因此其對(duì)于類似于移動(dòng)電話的小型電子設(shè)備同 樣可用。此外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其不需要在電子設(shè)備內(nèi)部專用的 無(wú)源天線元件。結(jié)果，信號(hào)接收以很低的成本就能實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò) 將所連接的頭戴式耳機(jī)的耳機(jī)線用作天線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
有源天線的天線接收效率應(yīng)該很高并且有源放大器電路應(yīng)該提 供低噪聲輸入級(jí)，該輸入級(jí)是高歐姆和低電容的，從而減小天線的 負(fù)載。在本發(fā)明的示意性實(shí)施方式中，有源放大器電路包括一個(gè)或
多個(gè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)和/或一個(gè)或多個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)作為有源放大器以滿足這些目標(biāo)。
由于需要低噪聲和線性有源元件，所以基于半導(dǎo)體的有源放大 器電路的性能強(qiáng)烈依賴于所采用的半導(dǎo)體技術(shù)。
JFET的優(yōu)點(diǎn)在于其在噪聲特性和輸入電容之間提供了良好的折 衷。對(duì)于JFET,頻率高于1 kHz的1/f噪聲特性是可忽略的，而對(duì) 于MOSFET,頻率高達(dá)100kHz的1/f噪聲特性都是相關(guān)的。通常， JFET的實(shí)現(xiàn)也是大部分常用半導(dǎo)體技術(shù)中的處理選擇。
MOSFET晶體管的優(yōu)點(diǎn)是它們較低的輸入電容以及它們?cè)趲缀?每種半導(dǎo)體工藝中的可用性。因此，尤其是當(dāng)JFET在所使用的工藝 中不可用時(shí)，MOSFET也能夠被使用，但是它們?cè)肼暩?，因此?huì) 增加信號(hào)鏈中整個(gè)電路的噪聲。
在本發(fā)明的示意性實(shí)施方式中，電子設(shè)備和/或所提出的芯片還 包括至少一個(gè)處理部件，用于處理由有源放大器電路放大的信號(hào)。 該至少一個(gè)處理部件可包括已知無(wú)線電信號(hào)接收機(jī)的任意部件，例 如上面參考圖3所提供的常規(guī)DRM接收機(jī)的部件，等等。
此至少一個(gè)處理部件例如可以屬于電子設(shè)備的無(wú)線電接收機(jī)， 其適合于處理頻率范圍為10 kHz到30 MHz的無(wú)線電信號(hào)。用于此頻率范圍的移動(dòng)接收機(jī)的天線必須非常小以滿足移動(dòng)性方面的要
求。大約1米長(zhǎng)的有源垂直天線足夠用于接收從10 kHz到30 MHz 的整個(gè)頻率范圍。
這種無(wú)線電4妄收才幾例如可以是AM無(wú)線電4妾收才幾和/或DRM無(wú) 線電接收機(jī)。在DRM無(wú)線電接收機(jī)的情況下，相關(guān)頻率范圍限制在 大約150 kHz到30MHz。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，當(dāng)包括至少一個(gè)近耳揚(yáng)聲器 (earspeaker )的頭戴式耳機(jī)經(jīng)由頭戴式耳機(jī)連接器連接到電子設(shè)備 時(shí)，該頭戴式耳機(jī)連接器適合于將至少一個(gè)頭戴式近耳揚(yáng)聲器的電 線連接至有源放大器電路。
此實(shí)施方式尤其適合于DRM接收機(jī)。DRM的優(yōu)點(diǎn)在于針對(duì)穩(wěn) 定接收所需的信噪比(SNR)可以低至15dB。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，當(dāng)包括麥克風(fēng)的頭戴式耳機(jī)經(jīng)由 頭戴式耳機(jī)連接器連接到電子設(shè)備時(shí)，該頭戴式耳機(jī)連接器適合于 將頭戴式耳機(jī)麥克風(fēng)的電線連接至有源放大器電路。在此情況下， 可以提供開(kāi)關(guān)，當(dāng)包括麥克風(fēng)的頭戴式耳機(jī)經(jīng)由頭戴式耳機(jī)連接器 連接到電子設(shè)備并且將要接收無(wú)線電信號(hào)時(shí)，該開(kāi)關(guān)適合于將頭戴 式耳機(jī)的麥克風(fēng)的電線與麥克風(fēng)接口斷開(kāi)。
應(yīng)當(dāng)理解，代替開(kāi)關(guān)，可以使用另一種分離部件。例如，低通/ 高通濾波器可以將音頻信號(hào)從天線信號(hào)中分離出來(lái)。不過(guò)，這種情 況下，當(dāng)濾波器在頻率波段上移動(dòng)時(shí)，為了保持高天線效率，濾波 器應(yīng)該被調(diào)諧。使用開(kāi)關(guān)支持更簡(jiǎn)單更便宜的實(shí)現(xiàn)。
此實(shí)施方式尤其適合于AM無(wú)線電接收機(jī)。
特別地，對(duì)于AM無(wú)線電接收，頭戴式耳機(jī)的電線可以用作某 種歸屬于有源天線的短鞭天線(電子短天線)。必須注意，相比于 此方法，常規(guī)鞭形天線通常保持無(wú)障礙狀態(tài)。針對(duì)AM無(wú)線電接收 使用有源模式的鞭形天線需要頭戴式耳機(jī)的電線連接到有源放大器 電路，該有源放大器電路具有高輸入阻抗和低電容輸入。頭戴式耳 機(jī)的近耳揚(yáng)聲器的電線不太適合于滿足這些需要，因?yàn)橐纛l放大器和靜電放電(ESD)電路會(huì)極大地加重天線的負(fù)載。因此，提出將 麥克風(fēng)的電線用作AM波段接收的短鞭天線。當(dāng)將麥克風(fēng)電線用作 高阻抗的鞭形天線時(shí)，應(yīng)該在進(jìn)入ESD保護(hù)電路之前，將麥克風(fēng)從 電子設(shè)備內(nèi)部斷開(kāi)。使用結(jié)合某種開(kāi)關(guān)的麥克風(fēng)輸入將利用麥克風(fēng) 的常規(guī)使用交替鞭形天線概念來(lái)支持AM無(wú)線電接收。有利地，開(kāi) 關(guān)表現(xiàn)出相對(duì)于地的低電容負(fù)載，以便確保在有源放大器電路的輸 入處的電容負(fù)載非常低。必須注意，開(kāi)關(guān)操作有利地切斷麥克風(fēng)的 兩才艮對(duì)稱的線。
頭戴式耳機(jī)連接器可以在電子設(shè)備內(nèi)部額外以常規(guī)方式連接到 調(diào)頻無(wú)線電接收機(jī)。這意味著通過(guò)在模擬FM無(wú)線電天線后增加有 源放大器電路，可以將模擬FM無(wú)線電天線重復(fù)利用以用于AM波 段接收。
實(shí)際上，諸如頭戴式耳機(jī)纜線的FM波段天線不適合用于AM波 段接收。但是例如將數(shù)字AM波段接收和有源AM波段電路與FM 天線進(jìn)行組合將得到較好的數(shù)字AM波段接收結(jié)果。因此，本發(fā)明 支持例如將現(xiàn)有無(wú)源天線以有源天線方式補(bǔ)充使用，而不需要額外 的從技術(shù)或商業(yè)前景來(lái)看不能被移動(dòng)電子設(shè)備以合理的方式滿足的 要求。
本發(fā)明特別有利于小型電子設(shè)備，例如手持設(shè)備，不過(guò)應(yīng)當(dāng)理 解，本發(fā)明同樣可以與更大型的、固定的設(shè)備一起使用。電子設(shè)備 例如可以是無(wú)線通信設(shè)備，像移動(dòng)電話。


從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其他目的和特征將變 得更加明顯。
圖1是示出了地球表面上不同球面層的圖示；
圖2是示出了短波傳播的圖示；
圖3是常規(guī)零拍DRM接收機(jī)的示意性框圖4是在圖3的接收機(jī)中使用的四分之一波長(zhǎng)垂直天線的圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)的示意性圖示； 圖6是示出圖5的系統(tǒng)的一些示例性實(shí)施細(xì)節(jié)的圖示； 圖7是示出圖5的系統(tǒng)的一些進(jìn)一步示例性實(shí)施細(xì)節(jié)的圖示； 圖8是示出根據(jù)圖6和圖7實(shí)施的圖5的系統(tǒng)操作的流程圖； 圖9是示出圖5的系統(tǒng)的一些可替換示例性實(shí)施細(xì)節(jié)的圖示；
以及
圖IO是示出根據(jù)圖9實(shí)施的圖5的系統(tǒng)操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖5是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的示意性圖示，此 系統(tǒng)支持A M波段接收而不需要非常長(zhǎng)的天線。
所提出的系統(tǒng)包括移動(dòng)電話50和頭戴式耳機(jī)56。構(gòu)成根據(jù)本發(fā) 明的示例性電子設(shè)備的移動(dòng)電話50包括頭戴式耳機(jī)連接器51。在移 動(dòng)電話50內(nèi)部，頭戴式耳機(jī)連接器51不但連接到音頻處理部件(未 示出)，而且電容性耦合到FM無(wú)線電接收才幾52和AM波段接收機(jī) 53。該AM波段接收機(jī)53包括有源放大器電路54和進(jìn)一步處理部 件55。頭戴式耳機(jī)56可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的連接器57連接到移動(dòng)電話50 的頭戴式耳機(jī)連接器51。
當(dāng)頭戴式耳機(jī)56連接到移動(dòng)電話50時(shí)，耳機(jī)纜線可以按常規(guī) 方式用作FM無(wú)線電接收機(jī)52的天線。由于AM波段接收機(jī)53的 有源放大器電路54，頭戴式耳機(jī)54的耳機(jī)纜線也可以用作AM波段 孑妄收才幾53的天線。
在一種實(shí)施中，圖5的AM波段接收機(jī)53可以是DRM接收機(jī)。 圖6是表示圖5的包括這種DRM接收機(jī)53的移動(dòng)電話的示例性細(xì) 節(jié)圖示。更具體地，圖6示出了頭戴式耳機(jī)56的纜線可以如何經(jīng)由 連接器51、 57連接到FM無(wú)線電接收機(jī)52和DRM接收機(jī)53。
頭戴式耳機(jī)56包括左近耳揚(yáng)聲器61和右近耳揚(yáng)聲器62,這些 近耳揚(yáng)聲器可以通過(guò)箍筋(stirrup) 67物理耦接。這兩個(gè)近耳揚(yáng)聲 器61、 62各自的地(Gnd)線63、 64經(jīng)由阻抗Ll和電容Cl的同一并聯(lián)連4妾接地。
此外，這兩個(gè)近耳揚(yáng)聲器61、 62的地線63、 64可以經(jīng)由同一 電容C2連接到公共點(diǎn)68。而且，左近耳揚(yáng)聲器61的左(L)有源 電線65和右近耳揚(yáng)聲器62的右(R)有源電線66經(jīng)由分別的電容 C3、 C4連接到公共點(diǎn)68。
頭戴式耳機(jī)的電線63-66可以具有大約1米的長(zhǎng)度。
公共點(diǎn)68經(jīng)由阻抗L2和電容C5的串聯(lián)連接而連接至FM無(wú)線 電接收機(jī)52的第一輸入RF1、經(jīng)由阻抗L2和電容C5以及另一阻抗 L3的串聯(lián)連接而連接至FM無(wú)線電接收機(jī)52的第二輸入RF2。第一 輸入RF1和第二輸入RF2經(jīng)由分別的電容C6、 C7^f妾地，而FM無(wú) 線電接收機(jī)52的地輸入RFGND直接接地。FM天線使用頭戴式耳 ;f幾的電線63-66并且實(shí)現(xiàn)為常^L的無(wú)源天線。
在圖6的實(shí)施中，公共點(diǎn)68還連接至DRM接收機(jī)53的輸入。 DRM天線實(shí)現(xiàn)為有源天線。如圖7所示，有源天線包括無(wú)源部分和 有源部分。
有源天線的無(wú)源部分70是實(shí)際的天線元件，在本示例中其對(duì)應(yīng) 于頭戴式耳機(jī)的電線63到66。該部分可以由與天線電阻Rrad、損*毛
電阻R^s和天線電容Cw串聯(lián)連接的電壓源Ul來(lái)表示。電壓源Ul
表示經(jīng)由天線接收的信號(hào)的信號(hào)電平。
有源天線的有源部分對(duì)應(yīng)于DRM接收機(jī)53的有源放大器電路 54。該有源放大器電路54例如可以只包括有源放大器71,類似于 JFET或MOSFET。 JFET或MOSFET 71的輸出連接至進(jìn)一步處理部 件55。進(jìn)一步處理部件55例如可以包4舌LNA 303，該LNA經(jīng)由同 相支路310-315和正交支路320-325連接至數(shù)字信號(hào)處理器330，如 上面參考圖3所述。在DRM接收機(jī)53中提供進(jìn)一步處理部件以用 于按照常規(guī)方式將數(shù)字信號(hào)處理器330的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換為模擬音頻 信號(hào)。天線的有源部分54和部件303-330 (其中圖7僅繪出了 LNA 303 )屬于DRM接收機(jī)的DRM前端并且可以集成在單個(gè)芯片72上。 可選擇地，例如只有DRM前端72的才莫擬處理部件可實(shí)現(xiàn)在單個(gè)芯片上，而數(shù)字處理部件提供在另一芯片上。
天線的無(wú)源部分70通過(guò)AC耦合而與FET71實(shí)現(xiàn)的輸入級(jí)放大 器電路連接，該放大器電路提供高歐姆和低電容性輸入阻抗，并因 此不會(huì)降低天線輸入信號(hào)電平。天線電容Crad與輸入電容一起構(gòu)成 電容性分壓器。FET的輸入級(jí)電容越低，饋送到模擬前端的天線信 號(hào)電壓就越多。同時(shí)，低輸入電容給出了非常寬波段的響應(yīng)。FET 輸入噪聲必須設(shè)計(jì)成盡可能的低，不過(guò)在輸入電容與噪聲特性之間 存在權(quán)衡。
天線的有源部分54被設(shè)計(jì)成即使對(duì)于大信號(hào)也提供高線性特 性。結(jié)果，引起較少的交叉調(diào)制和互調(diào)制干擾。此外，天線的有源 部分54被設(shè)計(jì)成使得其產(chǎn)生很低的噪聲。如果天線的有源部分54、 模擬前端中LNA 303或混頻器310、 320的線性性能在存在強(qiáng)干擾 信號(hào)的情況下不足，則額外可以提供頻率選擇性濾波，與圖3所示 相類似。預(yù)選濾波器可以布置在天線的有源部分54的輸入處。
這些措施確保了高的互調(diào)制魯棒性，也即意味著普通微弱的期 望信號(hào)的接收是穩(wěn)定的，即使在相鄰頻率波段存在強(qiáng)干擾信號(hào)的時(shí) 候。
有源天線接收必須是在所使用的頻率部分內(nèi)的寬帶，也即短波 (SW)、中波(MW)或長(zhǎng)波(LW),由于傳播條件隨時(shí)間變化， 因此不同信道的發(fā)射機(jī)頻率會(huì)非常頻繁地變化。在電源電壓僅僅大 約2.5V的移動(dòng)電話50中必須實(shí)現(xiàn)寬帶接收。通過(guò)使用低噪聲輸入 放大器、自動(dòng)增益控制和濾波級(jí)可以降低對(duì)電源電壓電平的要求， 以便保持信號(hào)電平始終在模擬信號(hào)鏈內(nèi)的線性區(qū)域中。不過(guò)，這種 低電源電壓限制了有源天線的可實(shí)現(xiàn)靈敏度和線性特性。盡管如此， 穩(wěn)定的DRM接收所需的SNR低至15dB,使得大約1米長(zhǎng)的有源垂 直天線足以接收從10 kHz到30MHz的全部頻率范圍。
圖8是示出了根據(jù)圖6和圖7實(shí)施的圖5的移動(dòng)電話50的DRM 接收操作的流程圖。
DRM發(fā)射機(jī)廣播DRM信號(hào)，該信號(hào)如上面參考圖1和圖2所描述的那樣進(jìn)行傳播。
如果移動(dòng)電話50的用戶選擇DRM接收(步驟801 )，則經(jīng)由 連接的頭戴式耳機(jī)56的近耳揚(yáng)聲器電線63-66接收DRM信號(hào)(步 驟802 )。使用有源放大器電路54,更具體地，使用MOSFET或JFET 71放大信號(hào)(步驟803 )。接著，放大后的信號(hào)提供給LNA 303等 用于以常規(guī)方式進(jìn)一步處理以獲得音頻信號(hào)和/或視頻信號(hào)(步驟 804 )。
接著，音頻信號(hào)可以經(jīng)由頭戴式耳機(jī)56的近耳揚(yáng)聲器61、 62 以常規(guī)方式輸出(步驟805 )。
因此，根據(jù)圖5和圖6的實(shí)施提供了移動(dòng)電話的世界數(shù)字廣播 的天線方案，其中來(lái)自模擬FM無(wú)線電的FM頭戴式耳機(jī)天線完全可 以重復(fù)利用以用于AM波段接收。
在圖5的移動(dòng)電話50的另一實(shí)施中，AM波段接收機(jī)53可以是 AM無(wú)線電接收機(jī)。圖9是表示圖5的包括這種AM無(wú)線電接收機(jī) 53的移動(dòng)電話的示例性細(xì)節(jié)圖示。
在圖9中，示出了頭戴式耳機(jī)56的近耳揚(yáng)聲器91和麥克風(fēng)92。
近耳揚(yáng)聲器91以常規(guī)方式連接到各自的音頻信號(hào)源XEARP、 XEARN，另外還經(jīng)由FM接口連接至組合的FM/AM無(wú)線電接收機(jī) 93的FM輸入端口 。因此近耳揚(yáng)聲器91的電線被FM/AM無(wú)線電接 收機(jī)93用作無(wú)源FM波4更天線。
圖9的麥克風(fēng)92的兩根對(duì)稱線可以通過(guò)開(kāi)關(guān)94連接至常規(guī)的 麥克風(fēng)接口，或者通過(guò)開(kāi)關(guān)94與此麥克風(fēng)接口斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)94由 FM/AM無(wú)線電接收機(jī)93的軟件輸出端口 SWP0RT1控制。
麥克風(fēng)92還經(jīng)由包括有源放大電路的AM接口連接至FM/AM 無(wú)線電接收機(jī)93的AM輸入端口 。更具體地，麥克風(fēng)的電線之一經(jīng) 由電容C1連接至第一晶體管Tl的柵極，經(jīng)由電容C1、電阻R1和 電阻R2接地。晶體管Tl的源極經(jīng)由電阻R3和電阻R2同樣接地。 另外，晶體管Tl的源極連接至第二晶體管T2的柵極。晶體管T2 的源極經(jīng)由電阻R4接地。電壓源DC連接在晶體管Tl的漏極和地之間，并且經(jīng)由阻抗Ll并聯(lián)連接在晶體管T2的漏極和地之間。最 后，晶體管T2的漏極經(jīng)由電容C2連接至FM/AM無(wú)線電接收機(jī)93 的AM輸入，并且在FM/AM無(wú)線電接收機(jī)93的內(nèi)部經(jīng)由可變電容 C3接地。在此示例中，有源天線的放大電路包括晶體管Tl和T2、 電阻R1-R4和阻抗L1，從而通過(guò)晶體管Tl和T2實(shí)現(xiàn)了兩級(jí);故大。 其具有高輸入阻抗和低電容輸入。
圖IO是示出按照?qǐng)D9實(shí)現(xiàn)的圖5的移動(dòng)電話50的FM/AM無(wú)線 電接收操作的流程圖。
如果用戶選擇無(wú)線電接收，同時(shí)頭戴式耳機(jī)56連接到移動(dòng)電話 50(步驟901),則確定是否已經(jīng)選擇AM無(wú)線電接收(步驟902)。 這兩個(gè)步驟例如都可以通過(guò)適當(dāng)軟件來(lái)確定。
在還沒(méi)有選擇AM無(wú)線電接收并因此是FM無(wú)線電接收的情況 下，經(jīng)由頭戴式耳機(jī)的近耳揚(yáng)聲器91的電線接收FM波段信號(hào)(步 驟903 )。所接收的信號(hào)經(jīng)由FM接口提供給FM/AM無(wú)線電接收機(jī) 并且以常規(guī)方式處理以荻得FM音頻信號(hào)(步驟904)。接著，所獲 得的音頻信號(hào)經(jīng)由頭戴式耳機(jī)的近耳揚(yáng)聲器輸出(905 )。
相反，在選擇了 AM接收(步驟902)的情況下，F(xiàn)M/AM無(wú)線 電接收機(jī)93使得開(kāi)關(guān)94將麥克風(fēng)92的兩根線與麥克風(fēng)接口斷開(kāi)(步 驟906) 。 FM/AM無(wú)線電接收機(jī)93的開(kāi)關(guān)控制可以通過(guò)在無(wú)線電軟 件中的軟件修改來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著，經(jīng)由頭戴式耳機(jī)麥克風(fēng)92的電線接 收AM波段信號(hào)并將其提供給AM接口 (步驟907)。 AM接口利用 有源放大電路來(lái)施加有源放大(步驟908 )。放大后的信號(hào)提供給 FM/AM無(wú)線電接收機(jī)以用于進(jìn)行處理以獲得AM音頻信號(hào)(步驟 909)。接著，所獲得的AM音頻信號(hào)經(jīng)由頭戴式耳機(jī)的近耳揚(yáng)聲器 91輸出(步驟910)。
必須注意，大體上，麥克風(fēng)電線或近耳揚(yáng)聲器電線二者都可以 用于AM和/或DRM接收機(jī)，不過(guò)由于AM/DRM接收機(jī)可能是電子 設(shè)備中的附加應(yīng)用，因此最便宜的解決方案是針對(duì)獨(dú)立接收機(jī)采用 獨(dú)立電線。AM/DRM天線接口需要高阻抗/低電容輸入——而這不符合FM接收機(jī)的需要，也不符合音頻線中的標(biāo)準(zhǔn)噪聲抑制部件一一
部件，即FM無(wú)線電天線接口能接受的部件。通過(guò)使用麥克風(fēng)線和 開(kāi)關(guān)切換系統(tǒng)，AM/DRM接收機(jī)可以作為"模塊，，添加到現(xiàn)有電子 設(shè)備概念中，例如現(xiàn)有的移動(dòng)電話概念。
應(yīng)當(dāng)注意，所描述的實(shí)施方式僅僅構(gòu)成本發(fā)明各種各樣可能的
實(shí)施方式的一部分。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備(50)，包括-頭戴式耳機(jī)連接器(51)，適合于將頭戴式耳機(jī)(56)連接至所述電子設(shè)備(50)；以及-連接到所述頭戴式耳機(jī)連接器(51)的有源放大器電路(54)，所述有源放大器電路(54)適合于放大通過(guò)天線(56)接收的無(wú)線電信號(hào)，所述天線(56)經(jīng)由所述頭戴式耳機(jī)連接器(51)連接到所述電子設(shè)備(50)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備(50)，其中所述有源放大 器電路(54)包括結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶 體管(71 )中的至少一個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子設(shè)備(50)，進(jìn)一步包括至 少一個(gè)處理部件(53)，用于處理由所述有源放大器電路(54)放 大的信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備(50)，其中所述至少一個(gè) 處理部件(55)屬于所述電子設(shè)備(50)的無(wú)線電接收機(jī)(53)， 該無(wú)線電接收機(jī)(53)適合于處理頻率范圍為10 kHz到30 MHz的無(wú)線電信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備(50),其中所述至少一個(gè) 處理部件屬于所述電子設(shè)備(50)的調(diào)幅無(wú)線電接收機(jī)和所述電子 設(shè)備(50)的世界數(shù)字廣播無(wú)線電接收機(jī)中的至少一個(gè)。
6. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子設(shè)備(50)，其中當(dāng)包 括至少一個(gè)近耳揚(yáng)聲器(61, 62)的頭戴式耳機(jī)(56)經(jīng)由所述頭 戴式耳機(jī)連接器(51)連接至所述電子設(shè)備(50)時(shí)，所述頭戴式 耳機(jī)連接器(51 )適合于將至少一個(gè)頭戴式耳機(jī)的近耳揚(yáng)聲器(61, 62)的電線連接至所述有源放大器電路(54)。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子設(shè)備(50)，其中當(dāng)包 括麥克風(fēng)(92 )的頭戴式耳機(jī)(56 )經(jīng)由所述頭戴式耳機(jī)連接器(51 )連接至所述電子設(shè)備(50)時(shí)，所述頭戴式耳機(jī)連接器(51)適合 于將頭戴式耳機(jī)麥克風(fēng)(92)的電線連接至所述有源放大器電路 (54)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備(50)，進(jìn)一步包括連接至 所述頭戴式耳機(jī)連接器(51)的麥克風(fēng)接口，以及開(kāi)關(guān)(94)，當(dāng) 包含麥克風(fēng)(92)的頭戴式耳機(jī)(56)經(jīng)由所述頭戴式耳機(jī)連接器 (51)連接至所述電子設(shè)備(50)時(shí)，所述開(kāi)關(guān)(94)適合于將頭 戴式耳機(jī)(56)的麥克風(fēng)(92)的電線與所述麥克風(fēng)接口斷開(kāi)以用 于接收無(wú)線電信號(hào)。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子設(shè)備(50)，進(jìn)一步 包括調(diào)頻無(wú)線電接收機(jī)(52)，其中所述頭戴式耳機(jī)連接器(51) 還連接至所述調(diào)頻無(wú)線電接收機(jī)(52)。
10. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子設(shè)備(50),其中所 述電子設(shè)備(50)是無(wú)線通信設(shè)備。
11. 一種系統(tǒng)，包括根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電子設(shè)備 (50)和經(jīng)由所述電子設(shè)備(50)的所述頭戴式耳機(jī)連接器(51)連接至所述電子設(shè)備(50)的天線(56)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述天線由連接至所述 頭戴式耳機(jī)連接器(51)的頭戴式耳機(jī)(56)的至少一根電線形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述天線長(zhǎng)度在0.5米 到1米之間。
14. 一種用于電子設(shè)備(50)的芯片(72),包括-支持到所述電子設(shè)備(50)的頭戴式連接器(51)的連接 的輸入；以及-連接到所述輸入的有源放大器電路(54),所述有源放大 器電路(54)適合于放大通過(guò)天線(56)接收的無(wú)線電信 號(hào)，所述天線經(jīng)由所述頭戴式耳機(jī)連接器(51)連接到所 述電子設(shè)備(50)。
15. —種用于在電子設(shè)備(50)處接收無(wú)線電信號(hào)的方法，所述方法包括-經(jīng)由天線(56)接收無(wú)線電信號(hào)，所述天線經(jīng)由所述電子 設(shè)備(50)的頭戴式耳機(jī)連接器(51)連接至所述電子設(shè) 備(50);以及-利用有源放大器電路(54)放大所述接收的無(wú)線電信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括頭戴式耳機(jī)連接器(51)和連接至該頭戴式耳機(jī)連接器(51)的有源放大器電路(54)的電子設(shè)備(50)，其中頭戴式耳機(jī)連接器(51)適合于將頭戴式耳機(jī)(56)連接至該電子設(shè)備(50)。有源放大器電路(54)適合于放大通過(guò)天線(56)接收的無(wú)線電信號(hào)，該天線經(jīng)由頭戴式耳機(jī)連接器(51)連接至電子設(shè)備(50)。本發(fā)明同樣涉及包含這種有源放大器電路(54)的芯片、涉及包括此電子設(shè)備的系統(tǒng)以及涉及在這種電子設(shè)備中接收無(wú)線電信號(hào)的相應(yīng)方法。
文檔編號(hào)H04Q1/22GK101288237SQ200580051825
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者E·克爾斯邁爾, J·哈蒂格·拉森, M·科薩科夫斯基, S·蒙德, T·欣茨曼, 徐寓桓 申請(qǐng)人:諾基亞公司