專(zhuān)利名稱(chēng)：一種阻抗匹配裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻抗匹配技術(shù)，特別是一種自適應(yīng)的阻抗匹配裝置及方法。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)終端如手機(jī)的研發(fā)過(guò)程中，通常一個(gè)機(jī)型對(duì)應(yīng)于一款天線，這就使得天線設(shè)計(jì)工作量加大，移動(dòng)終端的研發(fā)周期加長(zhǎng)，浪費(fèi)人力成本和大量實(shí)驗(yàn)資源。在日常使用手機(jī)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到各種通信故障，比如在使用手機(jī)通話時(shí)，通話場(chǎng)地的變化、手握手機(jī)的位置和姿勢(shì)的變化等等，都會(huì)導(dǎo)致通話質(zhì)量變差。這是因?yàn)?，?shí)際使用的天線輸入阻抗不是一個(gè)固定值，在相當(dāng)程度上依賴于其周?chē)沫h(huán)境，所以當(dāng)手機(jī)所處環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致其阻抗發(fā)生變化，使手機(jī)與天線不再完全匹配。在現(xiàn)有設(shè)備中，通常使用靜態(tài)阻抗匹配的情況下，在實(shí)際環(huán)境中就會(huì)造成手機(jī)主板上的射頻功率放大器輸出和天線之間的匹配網(wǎng)絡(luò)失配，部分功率會(huì)從天線輸入反射回到 功率放大器的輸出，反射回來(lái)的一些功率就不可再用作發(fā)射機(jī)功率，這樣就導(dǎo)致電源的效 率下降，并且，也可能導(dǎo)致射頻指標(biāo)的惡化；更嚴(yán)重的是，如果反向散射功率的比例太大，就 會(huì)由于反射而引起振蕩，使得無(wú)線電連接最終中斷。要解決以上問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)出一種自適應(yīng)阻抗匹配電路，使得手機(jī)主板能自適應(yīng) 于同頻帶內(nèi)的任何一款手機(jī)天線，從而提高天線的效率，并縮短手機(jī)研發(fā)周期。對(duì)于自適應(yīng) 阻抗匹配課題，國(guó)內(nèi)外有很多專(zhuān)家做過(guò)相關(guān)的研究工作，但目前都還沒(méi)有廣泛使用在手機(jī) 電路內(nèi)，只有一些簡(jiǎn)單的自適應(yīng)阻抗匹配的控制電路。下面列舉目前國(guó)內(nèi)外研究的幾個(gè)典型專(zhuān)利專(zhuān)利號(hào)為CN03817073. 6的中國(guó)專(zhuān)利，是一種用于功率放大器與天線間的動(dòng)態(tài)阻 抗匹配的設(shè)備，具有一個(gè)循環(huán)器和一個(gè)可控匹配網(wǎng)絡(luò)，該循環(huán)器將在第一端口從功率放大 器接收到的信號(hào)經(jīng)第二端口發(fā)送到天線，并使在天線反射且在第二端口接收到的信號(hào)通過(guò) 第三端口轉(zhuǎn)向；關(guān)鍵在于一個(gè)方向性耦合器將從功率放大器行進(jìn)到天線的信號(hào)的一部分 轉(zhuǎn)向到信號(hào)檢測(cè)器，由該部分信號(hào)可以得出信號(hào)的幅度和相位；循環(huán)器將在天線反射的整個(gè)信號(hào)路由到信號(hào)檢測(cè)器，其中信號(hào)檢測(cè)器將行進(jìn)到天線的部件的可控匹配網(wǎng)絡(luò)；這種動(dòng)態(tài)阻抗匹配設(shè)備的缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)匹配時(shí)間比較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜。日本專(zhuān)利為特開(kāi)平8-97733號(hào)中，公開(kāi)了一種能夠在天線周?chē)沫h(huán)境突變的情況下，自動(dòng)匹配天線與發(fā)送部分之間的阻抗的阻抗匹配裝置。該專(zhuān)利中所公開(kāi)的常規(guī)阻抗匹 配裝置設(shè)有駐波比檢測(cè)部分，用于測(cè)量從發(fā)送部分到天線的傳輸路徑上的相應(yīng)各點(diǎn)處的多個(gè)電壓以檢測(cè)駐波比；阻抗計(jì)算部分，用于根據(jù)上述傳輸路徑上的上述駐波來(lái)計(jì)算從傳 輸路徑一側(cè)看到的天線一側(cè)的現(xiàn)時(shí)阻抗；設(shè)定匹配表，用于以列表形式存儲(chǔ)為匹配以消除 發(fā)送部分一側(cè)的阻抗與如上計(jì)算得到的現(xiàn)時(shí)阻抗之差的預(yù)定元件的設(shè)定值；可變匹配部 分，用于從上述傳輸路徑接收發(fā)送功率的天線的輸入端中的阻抗調(diào)節(jié)；運(yùn)算控制部分，用于 根據(jù)現(xiàn)時(shí)阻抗和上述設(shè)定匹配表來(lái)控制上述可變匹配部分的匹配元件為預(yù)定值。如上所述，該專(zhuān)利中所公開(kāi)的常規(guī)阻抗匹配裝置在存儲(chǔ)為匹配以消除發(fā)送部分一側(cè)的阻抗與天線一側(cè)的現(xiàn)時(shí)阻抗之差的預(yù)定元件的設(shè)定值的同時(shí)，調(diào)節(jié)可變匹配電路以提供此設(shè)定值，并 匹配發(fā)送部分與天線之間的阻抗；但該阻抗匹配裝置缺點(diǎn)是鏈路復(fù)雜、成本太高，在手機(jī)中 使用不大可行。專(zhuān)利號(hào)為CN1957538A的中國(guó)專(zhuān)利，公開(kāi)了一種能夠進(jìn)行自適應(yīng)阻抗匹配的移動(dòng) 無(wú)線裝置，其匹配檢測(cè)部分包含檢測(cè)天線與所述信號(hào)處理部分之間的阻抗匹配率、信號(hào)強(qiáng) 度檢測(cè)以及反射電壓檢測(cè)部分，再通過(guò)使用最速下降法算法調(diào)整匹配負(fù)載值。該方案需要 通過(guò)大量試驗(yàn)得出手機(jī)不同工作狀態(tài)的匹配負(fù)載的初始值，在專(zhuān)利中作為經(jīng)驗(yàn)使用初始染 色體來(lái)存儲(chǔ)，其中最大的突破就是采用染色體方案來(lái)解決匹配調(diào)整時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，從而 使得自適應(yīng)阻抗匹配電路更實(shí)用。但該移動(dòng)無(wú)線裝置的電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于上述電路需要手動(dòng)或者機(jī)械調(diào)節(jié)，匹配時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此會(huì)導(dǎo)致其 還沒(méi)有匹配完成，就進(jìn)入到另一電磁環(huán)境中；另外，上述方案還分別存在匹配電路復(fù)雜，實(shí) 現(xiàn)難度比較大，成本昂貴，可行性較差等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種阻抗匹配裝置及方法，能以較為簡(jiǎn)單 的電路形式，提高移動(dòng)終端與匹配目標(biāo)之間的自適應(yīng)匹配程度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種阻抗匹配裝置，該裝置包括檢測(cè)電路、判決電路及匹配控制電 路；其中，檢測(cè)電路，用于處理從匹配目標(biāo)反射回來(lái)的反射信號(hào)強(qiáng)度SN;其中，N為采樣次 數(shù)；判決電路，用于根據(jù)判決條件判斷匹配控制電路中匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配狀態(tài)；匹配控制電路，用于根據(jù)判決電路的判斷結(jié)果，調(diào)節(jié)匹配控制電路中匹配網(wǎng)絡(luò)的 等效阻抗的控制電壓。上述技術(shù)方案中，所述檢測(cè)電路的處理是指采樣并檢測(cè)，其包括循環(huán)器、檢波器、 命令讀取器及寄存器；其中，循環(huán)器，用于對(duì)射頻功率放大器的功率信號(hào)？ 或匹配目標(biāo)的反射信號(hào)強(qiáng)度SN進(jìn)行 隔離；檢波器，用于采樣并檢測(cè)經(jīng)過(guò)循環(huán)器的反射信號(hào)強(qiáng)度SN，并將SN保存在寄存器中， 其中，N為采樣次數(shù)；命令讀取器，用于從移動(dòng)終端芯片讀取功率控制命令，并將該功率控制命令對(duì)應(yīng) 的功率信號(hào)？ 保存在寄存器中；寄存器，用于存儲(chǔ)反射信號(hào)強(qiáng)度SN，以及功率等級(jí)n對(duì)應(yīng)的功率信號(hào)Pn。上述技術(shù)方案中，所述循環(huán)器對(duì)功率信號(hào)或反射信號(hào)進(jìn)行隔離，具體為射頻功率 放大器的功率信號(hào)Pn，經(jīng)過(guò)循環(huán)器、匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匹配目標(biāo)；或者，匹配目標(biāo)的反射信號(hào) 強(qiáng)度SN，經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)器發(fā)送至檢波器。上述技術(shù)方案中，所述判決電路包括信號(hào)處理器；其中，信號(hào)處理器，用于從所述寄存器中讀取反射信號(hào)強(qiáng)度SN、SN_i、SN+1以及功率信號(hào)Pn， 并根據(jù)所設(shè)置的判決條件，調(diào)節(jié)匹配控制電路的等效阻抗的控制電壓。
上述技術(shù)方案中，所述信號(hào)處理器根據(jù)判決條件調(diào)節(jié)匹配控制電路的等效阻抗的 控制電壓，具體為信號(hào)處理器從寄存器中讀取SN、SN_i、SN+1以及Pn，并根據(jù)最速下降算法，判斷SN是 否滿足判決條件一 (SN)2/Pn<0. 001，滿足判決條件一時(shí)，保持N采樣時(shí)刻的等效阻抗的控 制電壓VN不變，并將此時(shí)的儲(chǔ)在寄存器中；不滿足判決條件一時(shí)，根據(jù)判決條件二 N < 5000、SN+1 > SN且SN < SN_i，從寄存器中讀取滿足判決條件二的SN所對(duì)應(yīng)的等效阻抗的 電壓VN，將N+1采樣時(shí)刻的等效阻抗的電壓調(diào)節(jié)為N采樣時(shí)刻的電壓VN，并將SN存儲(chǔ)在寄 存器中。上述技術(shù)方案中，所述匹配控制電路包括調(diào)節(jié)電路、控制電壓PWM產(chǎn)生模塊及匹 配網(wǎng)絡(luò)；其中，調(diào)節(jié)電路，用于從匹配網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)等效阻抗中，選擇任意一個(gè)等效阻抗對(duì)其控制 電壓進(jìn)行調(diào)整；控制電壓PWM產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)信號(hào)處理器及調(diào)節(jié)電路的命令，調(diào)節(jié)所需調(diào)整 的等效阻抗的控制電壓；匹配網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)之間的阻抗匹配。上述技術(shù)方案中，所述匹配控制電路中的等效阻抗使用變?nèi)荻O管。本發(fā)明還提供了一種阻抗匹配方法，該方法包括根據(jù)反射信號(hào)強(qiáng)度SN及射頻功率放大器的功率Pn，通過(guò)相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效 阻抗的控制電壓，實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)的自適應(yīng)匹配。上述技術(shù)方案中，所述根據(jù)SN及Pn通過(guò)判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，具體 為根據(jù)SN、SN_i、SN+1以及Pn，并根據(jù)最速下降算法，計(jì)算SN是否滿足判決條件一 (SN) 2/Pn <0. 001,若滿足判決條件一，則保持N采樣時(shí)刻等效阻抗的控制電壓VN不變，并保 存此時(shí)的SN ；若不滿足判決條件一，則根據(jù)判決條件二 N < 5000、SN+1 > SN且SN < SN_i，將 N+1采樣時(shí)刻的等效阻抗的控制電壓調(diào)節(jié)為N采樣時(shí)刻的電壓VN，并保存SN ；其中，N為采 樣次數(shù)。上述技術(shù)方案中，該方法還包括射頻功率放大器與匹配目標(biāo)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)匹配后， 若SN+1 > 1. 25*Sn，則需將N從零開(kāi)始重新采樣反射信號(hào)強(qiáng)度SN，并跳出當(dāng)前的匹配狀態(tài)，通 過(guò)判決條件一或判決條件二，重新調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，使射頻功率放大器與匹配目 標(biāo)重新匹配；若不滿足SN+1 > 1. 25*SN，則保持原匹配狀態(tài)不變。本發(fā)明所提供的阻抗匹配裝置和方法，根據(jù)反射信號(hào)強(qiáng)度3,及射頻功率放大器的 功率Pn，通過(guò)相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，以實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目 標(biāo)的自適應(yīng)匹配。采用本發(fā)明所述的裝置及方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，突破了自適應(yīng)匹配電路依靠阻 抗計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)電路匹配，簡(jiǎn)化了以往自適應(yīng)匹配電路的設(shè)計(jì)，節(jié)省了自適應(yīng)匹配電路的時(shí) 間，縮短了移動(dòng)終端設(shè)計(jì)和調(diào)試的周期，增強(qiáng)了自適應(yīng)匹配電路的實(shí)用性。另外，本發(fā)明通過(guò)判決條件一或判決條件二的判斷，確定匹配網(wǎng)絡(luò)是否處于匹配 狀態(tài)或使匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入匹配狀態(tài)，如此，可以使反射信號(hào)強(qiáng)度減小，保護(hù)射頻功率放大器以 免受到反射信號(hào)的影響，降低了反射信號(hào)對(duì)外界和移動(dòng)終端主板的干擾，從根本上改善了射頻功率放大器的穩(wěn)定性、線性度和整機(jī)的射頻性能指標(biāo)，進(jìn)而改善了通信鏈路的通話質(zhì)量。并且，本發(fā)明在同等的基站功率要求下，還可以減小射頻功率放大器的發(fā)射功率，從而增加移動(dòng)終端的通話時(shí)間，降低移動(dòng)終端芯片的發(fā)射功率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中阻抗匹配裝置的組成結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中匹配網(wǎng)絡(luò)中等效阻抗結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中阻抗匹配方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本思想是根據(jù)反射信號(hào)強(qiáng)度Sn及射頻功率放大器的功率Pn，通過(guò)相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，以實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)的自適應(yīng)匹配。本發(fā)明提供的阻抗匹配裝置，位于移動(dòng)終端的射頻功率放大器、芯片與匹配目標(biāo)之間，如圖1所示，包括檢測(cè)電路、判決電路及匹配控制電路；其中，檢測(cè)電路，用于采樣并檢測(cè)從匹配目標(biāo)反射出來(lái)的反射信號(hào)強(qiáng)度SN;其中，N為采樣次數(shù)；判決電路，用于根據(jù)判決條件判斷匹配控制電路中匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配狀態(tài)；匹配控制電路，用于根據(jù)判決電路的判斷結(jié)果，調(diào)節(jié)匹配控制電路中匹配網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗的控制電壓。圖1中，檢測(cè)電路包括循環(huán)器、檢波器、命令讀取器及寄存器；其中，循環(huán)器，用于對(duì)射頻功率放大器的功率信號(hào)Pn或匹配目標(biāo)的反射信號(hào)強(qiáng)度Sn進(jìn)行隔離；其中，Pn為功率等級(jí)η所對(duì)應(yīng)的功率信號(hào)；當(dāng)移動(dòng)終端處于不同狀態(tài)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的功率等級(jí)η不同。具體為射頻功率放大器的功率信號(hào)Pn，經(jīng)過(guò)循環(huán)器、匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匹配目標(biāo)，此時(shí)循環(huán)器的導(dǎo)通方向?yàn)樯漕l功率放大器至匹配網(wǎng)絡(luò)方向，也就是說(shuō)，功率信號(hào)不會(huì)通過(guò)循環(huán)器發(fā)送至檢波器；匹配目標(biāo)的反射信號(hào)Sn，經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)器發(fā)送至檢波器，此時(shí)循環(huán)器的導(dǎo)通方向?yàn)槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)至檢波器方向，也就是說(shuō)，反射信號(hào)不會(huì)通過(guò)循環(huán)器發(fā)送回功率放大器。檢波器，用于采樣并檢測(cè)經(jīng)過(guò)循環(huán)器的反射信號(hào)強(qiáng)度Sn，并將反射信號(hào)強(qiáng)度Sn保存在寄存器中，其中，N為采樣次數(shù)；命令讀取器，用于從移動(dòng)終端芯片讀取功率控制命令，并將該功率控制命令對(duì)應(yīng)的功率信號(hào)Pn保存在寄存器中；寄存器，用于存儲(chǔ)反射信號(hào)強(qiáng)度SN，以及功率等級(jí)η對(duì)應(yīng)的功率信號(hào)Pn ；所述判決電路包括信號(hào)處理器；其中，信號(hào)處理器，用于從寄存器中讀取SN、SN_1、SN+1以及Pn，并根據(jù)所設(shè)置的判決條件，調(diào)節(jié)匹配控制電路的等效阻抗的控制電壓，使匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入匹配狀態(tài)；具體為信號(hào)處理器從寄存器中讀取SN、SN_1、SN+1以及Pn，并根據(jù)最速下降算法，判斷Sn是否滿足判決條件一 (SN)2/Pn < 0. 001，若滿足判決條件一，說(shuō)明匹配網(wǎng)絡(luò)處于匹配 狀態(tài)，則立即保持第N次采樣時(shí)刻的等效阻抗的控制電壓Vn不變，并將此時(shí)的反射信號(hào)強(qiáng) 度Sn存儲(chǔ)在寄存器中；若不滿足此判決條件一，則根據(jù)判決條件二 N < 5000、SN+1 > Sn且 Sn < Sim，從寄存器中讀取滿足判決條件二的反射信號(hào)強(qiáng)度Sn所對(duì)應(yīng)的等效阻抗的電壓VN， 并將第N+1次采樣時(shí)刻的等效阻抗電壓調(diào)節(jié)為N采樣時(shí)刻的電壓VN，使匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入匹配 狀態(tài)，并將、存儲(chǔ)在寄存器中；其中，所述判決條件一和判決條件二是預(yù)先設(shè)置于信號(hào)處理 器中的； 所述匹配控制電路，包括控制電壓PWM產(chǎn)生模塊、調(diào)節(jié)電路及匹配網(wǎng)絡(luò)；其中，匹配網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)之間的阻抗匹配，以減小反射信 號(hào)強(qiáng)度。匹配網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)T網(wǎng)絡(luò)或者Π網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，Z1、Z2、Z3為匹配網(wǎng)絡(luò)中 的三個(gè)等效阻抗，可采用等效電容或等效電感實(shí)現(xiàn)；其中，等效電容或等效電感可使用變?nèi)?二極管來(lái)替代；控制電壓PWM產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)信號(hào)處理器及調(diào)節(jié)電路的命令，調(diào)節(jié)所需調(diào)整 的等效阻抗的控制電壓；調(diào)節(jié)電路，用于從匹配網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)等效阻抗中選擇任意一個(gè)等效阻抗對(duì)其控制電 壓進(jìn)行調(diào)整。在本發(fā)明的匹配網(wǎng)絡(luò)中，還可以采用變?nèi)荻O管與電容的串聯(lián)或并聯(lián)形式，來(lái)擴(kuò) 展等效電容的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍，以同樣的方式可擴(kuò)展等效電感的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍。這里，以等效 電容為例，結(jié)合圖3(a)所示，通過(guò)閉合圖3(a)中的開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2，可以實(shí)現(xiàn)變?nèi)荻O管 與電容1的并聯(lián)連接方式，此時(shí)可以使等效電容擴(kuò)展到最大值，如圖3(b)所示；通過(guò)斷開(kāi)圖 3(a)中的開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2，可以實(shí)現(xiàn)變?nèi)荻O管與電容2的串聯(lián)連接方式，此時(shí)可以使等效 電容擴(kuò)展到最小值，如圖3(c)所示。其中，并聯(lián)電容1的大小決定其等效電容最小值的大??；串聯(lián)電容2的大小決定其 等效電容最大值的大小。假設(shè)變?nèi)荻O管的可調(diào)范圍為[A，B]，圖3中串聯(lián)電容2的值為C，并聯(lián)電容1的 值為D，為保證電容在最大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的連續(xù)可調(diào)節(jié)性，需滿足<formula>formula see original document page 8</formula>CPMin = A+D = B其中，Csmax表示變?nèi)荻O管與電容并聯(lián)時(shí)等效電容的最大值；CPMin表示變?nèi)荻O管 與電容串聯(lián)時(shí)等效電容的最小值；從而可以確定<formula>formula see original document page 8</formula>D = B-A進(jìn)而可以獲得匹配網(wǎng)絡(luò)中等效電容的動(dòng)態(tài)范圍為<formula>formula see original document page 8</formula>
由此，可以看出使用變?nèi)荻?jí)管后，匹配網(wǎng)絡(luò)中等效電容的動(dòng)態(tài)范圍得到了擴(kuò)大。上述裝置中，如果匹配網(wǎng)絡(luò)處于匹配狀態(tài)，則檢測(cè)電路、判決電路工作，匹配控制電路保持等效阻抗的控制電壓恒定，進(jìn)入省電模式；如果匹配網(wǎng)絡(luò)不處于匹配狀態(tài)，則檢測(cè) 電路、判決電路及匹配控制電路三者工作，直到滿足所設(shè)置的判決條件，匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入匹配 狀態(tài)為止。另外，移動(dòng)終端不是通話狀態(tài)時(shí)，檢波器、判決電路及匹配控制電路處于非工作 狀態(tài)，僅循環(huán)器在工作?；谏鲜鲅b置，本發(fā)明還提供了一種阻抗匹配方法，如圖4所示，該方法包括步驟401 讀取功率控制命令；本步驟中，從移動(dòng)終端芯片讀取功率控制命令，根據(jù)該功率控制命令獲取對(duì)應(yīng)的功率Pn并存儲(chǔ)；所述功率控制命令用于控制射頻功率放大器的功率等級(jí)η所對(duì)應(yīng)的功率 Pn，當(dāng)移動(dòng)終端如手機(jī)，處于不同狀態(tài)時(shí)，其功率等級(jí)η也有所不同。步驟402 將功率信號(hào)發(fā)射至匹配目標(biāo)；本步驟中，射頻功率放大器將功率信號(hào)Pn經(jīng)過(guò)循環(huán)器、匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匹配目標(biāo)， 如手機(jī)天線；因循環(huán)器具有較高的隔離度，此時(shí)，循環(huán)器的導(dǎo)通方向?yàn)樯漕l功率放大器至匹 配網(wǎng)絡(luò)方向，也就是說(shuō)，功率信號(hào)不會(huì)通過(guò)循環(huán)器發(fā)送至檢波器。步驟403 檢測(cè)反射信號(hào)強(qiáng)度；本步驟中匹配目標(biāo)將反射信號(hào)經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)器發(fā)送至檢波器；因循環(huán)器具 有較高的隔離度，此時(shí)，循環(huán)器的導(dǎo)通方向?yàn)槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)至檢波器方向，也就是說(shuō)，反射信號(hào) 不會(huì)通過(guò)循環(huán)器發(fā)送回射頻功率放大器；檢波器經(jīng)過(guò)一定的采樣周期，檢測(cè)經(jīng)循環(huán)器后的 反射信號(hào)強(qiáng)度Sn，并將其存儲(chǔ)在寄存器中；其中，N為采樣的總次數(shù)，每采樣一次，N的值加1 ；根據(jù)判決電路算法的不同，可以 選擇不同容量的寄存器。步驟404 判斷是否滿足判決條件一 (Sn) 2ZPn < 0. 001,若滿足條件一，則保持第N 次采樣時(shí)該等效阻抗的控制電壓不變，并存儲(chǔ)Sn，執(zhí)行步驟406 ；若不滿足條件一，執(zhí)行步驟 405 ；本步驟中，首先，保持匹配網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)等效阻抗的控制電壓不變，調(diào)節(jié)另外 一個(gè)等效阻抗的控制電壓。其次，信號(hào)處理器從寄存器中讀取SN、SN_” SN+1以及Pn，并根據(jù) 最速下降算法，判斷同一采樣時(shí)刻的Sn與Pn是否滿足判決條件一 (SN)2/Pn < 0. 001，若滿 足條件一，說(shuō)明此時(shí)的反射信號(hào)強(qiáng)度SnS最小，匹配網(wǎng)絡(luò)中的其中一個(gè)等效阻抗處于匹配 狀態(tài)，則立即保持N采樣時(shí)刻下該等效阻抗的控制電壓Vn不變，并將此時(shí)的反射信號(hào)強(qiáng)度 Sn存儲(chǔ)在寄存器中。步驟405 判斷是否滿足判決條件二 N < 5000, SN+1 > Sn且Sn < S1^1，若滿足條件 二，則調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓為νΝ，并存儲(chǔ)SN，執(zhí)行步驟406 ；若不滿足條件二，則射頻功 率放大器無(wú)法與匹配目標(biāo)相匹配，終止循環(huán)，結(jié)束當(dāng)前處理流程。本步驟中，若不滿足判決條件一，則根據(jù)判決條件二 N < 5000, SN+1 > Sn且Sn <SN_i，從寄存器中找到滿足條件二的Sn，及其所對(duì)應(yīng)的等效阻抗的控制電SVn，并將N+1次 采樣時(shí)的等效阻抗的控制電壓VN+1調(diào)節(jié)為第N次采樣時(shí)的電壓VN，使匹配網(wǎng)絡(luò)中的其中一 個(gè)等效阻抗進(jìn)入匹配狀態(tài)，并將Sn存儲(chǔ)在寄存器中，此時(shí)的反射信號(hào)強(qiáng)度Sn為最小。若不 滿足條件二，則匹配網(wǎng)絡(luò)無(wú)法進(jìn)入匹配狀態(tài)，即射頻功率放大器無(wú)法與匹配目標(biāo)相匹配，終 止循環(huán)。步驟406 保持該等效阻抗的控制電壓不變，依次調(diào)節(jié)另外兩個(gè)等效阻抗的控制電壓；本步驟中，保持該等效阻抗的電壓VnF變，根據(jù)最速下降算法及上述兩個(gè)判決條 件，按照上述步驟404 405的判斷過(guò)程依次調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)中另外兩個(gè)等效阻抗的控制電 壓，直到匹配網(wǎng)絡(luò)中三個(gè)等效阻抗完全進(jìn)入匹配狀態(tài)。步驟407 判斷是否滿足SN+1 > 1. 25*Sn ；如果滿足條件，則返回步驟404，否則，保持原匹配狀態(tài)；本步驟中，當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)處于匹配狀態(tài)時(shí)，由于實(shí)時(shí)環(huán)境的變化，該匹配狀態(tài)可能會(huì)遭到破壞，若SN+1 > 1. 25*SN，說(shuō)明匹配狀態(tài)遭到破壞，則要?jiǎng)h除前面所存儲(chǔ)的反射信號(hào)強(qiáng)度 Sn,并跳出當(dāng)前的匹配狀態(tài)，重新開(kāi)始采樣，即N從0開(kāi)始檢測(cè)SN，重新依次調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)中 等效阻抗的控制電壓，使匹配網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)入匹配狀態(tài)；若不滿足SN+1>1.25*SN，說(shuō)明匹配狀 態(tài)未被破壞，則保持原匹配狀態(tài)不變，即不改變匹配網(wǎng)絡(luò)中等效阻抗的控制電壓。采用本發(fā)明所述的方法，可以根據(jù)環(huán)境的需要，自適應(yīng)的調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)中等效阻抗的控制電壓，以得到最小的反射信號(hào)Sn，使匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)之 間的良好匹配。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種阻抗匹配裝置，其特征在于，該裝置包括檢測(cè)電路、判決電路及匹配控制電路；其中，檢測(cè)電路，用于處理從匹配目標(biāo)反射回來(lái)的反射信號(hào)強(qiáng)度SN；其中，N為采樣次數(shù)；判決電路，用于根據(jù)判決條件判斷匹配控制電路中匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配狀態(tài)；匹配控制電路，用于根據(jù)判決電路的判斷結(jié)果，調(diào)節(jié)匹配控制電路中匹配網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗的控制電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)電路的處理是指采樣并檢測(cè)，其 包括循環(huán)器、檢波器、命令讀取器及寄存器；其中，循環(huán)器，用于對(duì)射頻功率放大器的功率信號(hào)Pn或匹配目標(biāo)的反射信號(hào)強(qiáng)度SN進(jìn)行隔罔；檢波器，用于采樣并檢測(cè)經(jīng)過(guò)循環(huán)器的反射信號(hào)強(qiáng)度SN，并將SN保存在寄存器中，其 中，N為采樣次數(shù)；命令讀取器，用于從移動(dòng)終端芯片讀取功率控制命令，并將該功率控制命令對(duì)應(yīng)的功 率信號(hào)？ 保存在寄存器中；寄存器，用于存儲(chǔ)反射信號(hào)強(qiáng)度SN，以及功率等級(jí)n對(duì)應(yīng)的功率信號(hào)Pn。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述循環(huán)器對(duì)功率信號(hào)或反射信號(hào)進(jìn)行 隔離，具體為射頻功率放大器的功率信號(hào)Pn，經(jīng)過(guò)循環(huán)器、匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匹配目標(biāo)；或 者，匹配目標(biāo)的反射信號(hào)強(qiáng)度SN，經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)器發(fā)送至檢波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述判決電路包括信號(hào)處理器；其中， 信號(hào)處理器，用于從所述寄存器中讀取反射信號(hào)強(qiáng)度SN、SN_i、SN+1以及功率信號(hào)Pn，并根據(jù)所設(shè)置的判決條件，調(diào)節(jié)匹配控制電路的等效阻抗的控制電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理器根據(jù)判決條件調(diào)節(jié)匹配 控制電路的等效阻抗的控制電壓，具體為信號(hào)處理器從寄存器中讀取SN、SN_” SN+1以及Pn，并根據(jù)最速下降算法，判斷sN是否 滿足判決條件一 (SN)2/Pn< 0. 001，滿足判決條件一時(shí)，保持N采樣時(shí)刻的等效阻抗的控 制電壓VN不變，并將此時(shí)的儲(chǔ)在寄存器中；不滿足判決條件一時(shí)，根據(jù)判決條件二 N < 5000、SN+1 > SN且SN < SN_i，從寄存器中讀取滿足判決條件二的SN所對(duì)應(yīng)的等效阻抗的 電壓VN，將N+1采樣時(shí)刻的等效阻抗的電壓調(diào)節(jié)為N采樣時(shí)刻的電壓VN，并將SN存儲(chǔ)在寄 存器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述匹配控制電路包括調(diào)節(jié)電路、控制 電壓PWM產(chǎn)生模塊及匹配網(wǎng)絡(luò)；其中，調(diào)節(jié)電路，用于從匹配網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)等效阻抗中，選擇任意一個(gè)等效阻抗對(duì)其控制電壓 進(jìn)行調(diào)整；控制電壓PWM產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)信號(hào)處理器及調(diào)節(jié)電路的命令，調(diào)節(jié)所需調(diào)整的等 效阻抗的控制電壓；匹配網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)之間的阻抗匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述匹配控制電路中的等效阻 抗使用變?nèi)荻O管。
8.一種阻抗匹配方法，其特征在于，該方法包括根據(jù)反射信號(hào)強(qiáng)度SN及射頻功率放大器的功率Pn，通過(guò)相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗 的控制電壓，實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)的自適應(yīng)匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述等效阻抗使用變?nèi)荻O管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)SN及Pn通過(guò)判決條件調(diào) 節(jié)等效阻抗的控制電壓，具體為根據(jù)SN、SN_i、SN+1以及Pn，并根據(jù)最速下降算法，計(jì)算sN是否滿足判決條件一 (sN)2/Pn < o. 001，若滿足判決條件一，則保持N采樣時(shí)刻等效阻抗的控制電壓VN不變，并保存此時(shí) 的SN ；若不滿足判決條件一，則根據(jù)判決條件二 N < 5000、SN+1 > SN且SN < SN_i，將N+l采 樣時(shí)刻的等效阻抗的控制電壓調(diào)節(jié)為N采樣時(shí)刻的電壓VN，并保存SN;其中，N為采樣次數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法還包括射頻功率放大器與匹配 目標(biāo)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)匹配后，若SN+1 > 1. 25*Sn，則需將N從零開(kāi)始重新采樣反射信號(hào)強(qiáng)度SN，并 跳出當(dāng)前的匹配狀態(tài)，通過(guò)判決條件一或判決條件二，重新調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，使射 頻功率放大器與匹配目標(biāo)重新匹配；若不滿足SN+1 > 1. 25*SN，則保持原匹配狀態(tài)不變。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種阻抗匹配裝置及方法，根據(jù)反射信號(hào)強(qiáng)度SN及射頻功率放大器的功率Pn，通過(guò)相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，以實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器與匹配目標(biāo)的自適應(yīng)匹配。采用本發(fā)明的裝置及方法，簡(jiǎn)化了自適應(yīng)匹配電路的設(shè)計(jì)，縮短了手機(jī)設(shè)計(jì)和調(diào)試的周期，增強(qiáng)了自適應(yīng)匹配電路的實(shí)用性，并且提高了手機(jī)通話的質(zhì)量，從根本上改善了射頻功率放大器的穩(wěn)定性、線性度和整機(jī)的射頻性能指標(biāo)。
文檔編號(hào)H04B1/04GK101800561SQ20101010283
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者丁國(guó)林, 周占榮 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司