專利名稱：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)：
在移動終端如手機的研發(fā)過程中，通常一個機型對應(yīng)于一款天線，這就使得天線設(shè)計工作量加大，移動終端的研發(fā)周期加長，浪費人力成本和大量實驗資源。在日常使用手機的過程中，經(jīng)常會碰到各種通信故障，比如在使用手機通話時，通話場地的變化、手握手機的位置和姿勢的變化等等，都會導(dǎo)致通話質(zhì)量變差。這是因為，實際使用的天線輸入阻抗不是一個固定值，在相當(dāng)程度上依賴于其周圍的環(huán)境，所以當(dāng)手機所處環(huán)境發(fā)生變化時，就會導(dǎo)致其阻抗發(fā)生變化，使手機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，在實際環(huán)境中就會造成手機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，部分功率會從天線輸入反射回到 功率放大器的輸出，反射回來的一些功率就不可再用作發(fā)射機功率，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 會由于反射而引起振蕩，使得無線電連接最終中斷。要解決以上問題，需要設(shè)計出一種自適應(yīng)阻抗匹配電路，使得手機主板能自適應(yīng) 于同頻帶內(nèi)的任何一款手機天線，從而提高天線的效率，并縮短手機研發(fā)周期。對于自適應(yīng) 阻抗匹配課題，國內(nèi)外有很多專家做過相關(guān)的研究工作，但目前都還沒有廣泛使用在手機 電路內(nèi)，只有一些簡單的自適應(yīng)阻抗匹配的控制電路。下面列舉目前國內(nèi)外研究的幾個典型專利專利號為CN03817073. 6的中國專利，是一種用于功率放大器與天線間的動態(tài)阻 抗匹配的設(shè)備，具有一個循環(huán)器和一個可控匹配網(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通過 第三端口轉(zhuǎn)向；關(guān)鍵在于一個方向性耦合器將從功率放大器行進(jìn)到天線的信號的一部分 轉(zhuǎn)向到信號檢測器，由該部分信號可以得出信號的幅度和相位；循環(huán)器將在天線反射的整個信號路由到信號檢測器，其中信號檢測器將行進(jìn)到天線的部件的可控匹配網(wǎng)絡(luò)；這種動態(tài)阻抗匹配設(shè)備的缺點是動態(tài)匹配時間比較長，結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜。日本專利為特開平8-97733號中，公開了一種能夠在天線周圍的環(huán)境突變的情況下，自動匹配天線與發(fā)送部分之間的阻抗的阻抗匹配裝置。該專利中所公開的常規(guī)阻抗匹 配裝置設(shè)有駐波比檢測部分，用于測量從發(fā)送部分到天線的傳輸路徑上的相應(yīng)各點處的多個電壓以檢測駐波比；阻抗計算部分，用于根據(jù)上述傳輸路徑上的上述駐波來計算從傳 輸路徑一側(cè)看到的天線一側(cè)的現(xiàn)時阻抗；設(shè)定匹配表，用于以列表形式存儲為匹配以消除 發(fā)送部分一側(cè)的阻抗與如上計算得到的現(xiàn)時阻抗之差的預(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)；運算控制部分，用于 根據(jù)現(xiàn)時阻抗和上述設(shè)定匹配表來控制上述可變匹配部分的匹配元件為預(yù)定值。如上所述，該專利中所公開的常規(guī)阻抗匹配裝置在存儲為匹配以消除發(fā)送部分一側(cè)的阻抗與天線一側(cè)的現(xiàn)時阻抗之差的預(yù)定元件的設(shè)定值的同時，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是鏈路復(fù)雜、成本太高，在手機中 使用不大可行。專利號為CN1957538A的中國專利，公開了一種能夠進(jìn)行自適應(yīng)阻抗匹配的移動 無線裝置，其匹配檢測部分包含檢測天線與所述信號處理部分之間的阻抗匹配率、信號強 度檢測以及反射電壓檢測部分，再通過使用最速下降法算法調(diào)整匹配負(fù)載值。該方案需要 通過大量試驗得出手機不同工作狀態(tài)的匹配負(fù)載的初始值，在專利中作為經(jīng)驗使用初始染 色體來存儲，其中最大的突破就是采用染色體方案來解決匹配調(diào)整時間過長的問題，從而 使得自適應(yīng)阻抗匹配電路更實用。但該移動無線裝置的電路設(shè)計復(fù)雜，不易實現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)中，由于上述電路需要手動或者機械調(diào)節(jié)，匹配時間過長，因此會導(dǎo)致其 還沒有匹配完成，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 現(xiàn)難度比較大，成本昂貴，可行性較差等問題。

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，能以較為簡單 的電路形式，提高移動終端與匹配目標(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，該裝置包括檢測電路、判決電路及匹配控制電 路；其中，檢測電路，用于處理從匹配目標(biāo)反射回來的反射信號強度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，所述檢測電路的處理是指采樣并檢測，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，用于對射頻功率放大器的功率信號？ 或匹配目標(biāo)的反射信號強度SN進(jìn)行 隔離；檢波器，用于采樣并檢測經(jīng)過循環(huán)器的反射信號強度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，用于從移動終端芯片讀取功率控制命令，并將該功率控制命令對應(yīng) 的功率信號？ 保存在寄存器中；寄存器，用于存儲反射信號強度SN，以及功率等級n對應(yīng)的功率信號Pn。上述技術(shù)方案中，所述循環(huán)器對功率信號或反射信號進(jìn)行隔離，具體為射頻功率 放大器的功率信號Pn，經(jīng)過循環(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 強度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處理器；其中，信號處理器，用于從所述寄存器中讀取反射信號強度SN、SN_i、SN+1以及功率信號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，保持N采樣時刻的等效阻抗的控 制電壓VN不變，并將此時的儲在寄存器中；不滿足判決條件一時，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所對應(yīng)的等效阻抗的 電壓VN，將N+1采樣時刻的等效阻抗的電壓調(diào)節(jié)為N采樣時刻的電壓VN，并將SN存儲在寄 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)的三個等效阻抗中，選擇任意一個等效阻抗對其控制 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)反射信號強度SN及射頻功率放大器的功率Pn，通過相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效 阻抗的控制電壓，實現(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采樣時刻等效阻抗的控制電壓VN不變，并保 存此時的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采樣時刻的等效阻抗的控制電壓調(diào)節(jié)為N采樣時刻的電壓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)實現(xiàn)自適應(yīng)匹配后， 若SN+1 > 1. 25*Sn，則需將N從零開始重新采樣反射信號強度SN，并跳出當(dāng)前的匹配狀態(tài)，通 過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)反射信號強度3,及射頻功率放大器的 功率Pn，通過相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，以實現(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 抗計算來實現(xiàn)電路匹配，簡化了以往自適應(yīng)匹配電路的設(shè)計，節(jié)省了自適應(yīng)匹配電路的時 間，縮短了移動終端設(shè)計和調(diào)試的周期，增強了自適應(yīng)匹配電路的實用性。另外，本發(fā)明通過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，可以使反射信號強度減小，保護射頻功率放大器以 免受到反射信號的影響，降低了反射信號對外界和移動終端主板的干擾，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，從而增加移動終端的通話時間，降低移動終端芯片的發(fā)射功率。


圖1為本發(fā)明實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)明實施例中阻抗匹配方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的基本思想是根據(jù)反射信號強度Sn及射頻功率放大器的功率Pn，通過相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，以實現(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，包括檢測電路、判決電路及匹配控制電路；其中，檢測電路，用于采樣并檢測從匹配目標(biāo)反射出來的反射信號強度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，用于對射頻功率放大器的功率信號Pn或匹配目標(biāo)的反射信號強度Sn進(jìn)行隔離；其中，Pn為功率等級η所對應(yīng)的功率信號；當(dāng)移動終端處于不同狀態(tài)時，其對應(yīng)的功率等級η不同。具體為射頻功率放大器的功率信號Pn，經(jīng)過循環(huán)器、匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匹配目標(biāo)，此時循環(huán)器的導(dǎo)通方向為射頻功率放大器至匹配網(wǎng)絡(luò)方向，也就是說，功率信號不會通過循環(huán)器發(fā)送至檢波器；匹配目標(biāo)的反射信號Sn，經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)器發(fā)送至檢波器，此時循環(huán)器的導(dǎo)通方向為匹配網(wǎng)絡(luò)至檢波器方向，也就是說，反射信號不會通過循環(huán)器發(fā)送回功率放大器。檢波器，用于采樣并檢測經(jīng)過循環(huán)器的反射信號強度Sn，并將反射信號強度Sn保存在寄存器中，其中，N為采樣次數(shù)；命令讀取器，用于從移動終端芯片讀取功率控制命令，并將該功率控制命令對應(yīng)的功率信號Pn保存在寄存器中；寄存器，用于存儲反射信號強度SN，以及功率等級η對應(yīng)的功率信號Pn ；所述判決電路包括信號處理器；其中，信號處理器，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次采樣時刻的等效阻抗的控制電壓Vn不變，并將此時的反射信號強 度Sn存儲在寄存器中；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強度Sn所對應(yīng)的等效阻抗的電壓VN， 并將第N+1次采樣時刻的等效阻抗電壓調(diào)節(jié)為N采樣時刻的電壓VN，使匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入匹配 狀態(tài)，并將、存儲在寄存器中；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 號強度。匹配網(wǎng)絡(luò)由一個T網(wǎng)絡(luò)或者Π網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，如圖2所示，Z1、Z2、Z3為匹配網(wǎng)絡(luò)中 的三個等效阻抗，可采用等效電容或等效電感實現(xiàn)；其中，等效電容或等效電感可使用變?nèi)?二極管來替代；控制電壓PWM產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)信號處理器及調(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)的三個等效阻抗中選擇任意一個等效阻抗對其控制電 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，來擴 展等效電容的動態(tài)調(diào)節(jié)范圍，以同樣的方式可擴展等效電感的動態(tài)調(diào)節(jié)范圍。這里，以等效 電容為例，結(jié)合圖3(a)所示，通過閉合圖3(a)中的開關(guān)1和開關(guān)2，可以實現(xiàn)變?nèi)荻O管 與電容1的并聯(lián)連接方式，此時可以使等效電容擴展到最大值，如圖3(b)所示；通過斷開圖 3(a)中的開關(guān)1和開關(guān)2，可以實現(xiàn)變?nèi)荻O管與電容2的串聯(lián)連接方式，此時可以使等效 電容擴展到最小值，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)時等效電容的最大值；CPMin表示變?nèi)荻O管 與電容串聯(lián)時等效電容的最小值；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)中等效電容的動態(tài)范圍為<formula>formula see original document page 8</formula>
由此，可以看出使用變?nèi)荻壒芎?，匹配網(wǎng)絡(luò)中等效電容的動態(tài)范圍得到了擴大。上述裝置中，如果匹配網(wǎng)絡(luò)處于匹配狀態(tài)，則檢測電路、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 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，移動終端不是通話狀態(tài)時，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。基于上述裝置，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應(yīng)的功率Pn并存儲；所述功率控制命令用于控制射頻功率放大器的功率等級η所對應(yīng)的功率 Pn，當(dāng)移動終端如手機，處于不同狀態(tài)時，其功率等級η也有所不同。步驟402 將功率信號發(fā)射至匹配目標(biāo)；本步驟中，射頻功率放大器將功率信號Pn經(jīng)過循環(huán)器、匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匹配目標(biāo)， 如手機天線；因循環(huán)器具有較高的隔離度，此時，循環(huán)器的導(dǎo)通方向為射頻功率放大器至匹 配網(wǎng)絡(luò)方向，也就是說，功率信號不會通過循環(huán)器發(fā)送至檢波器。步驟403 檢測反射信號強度；本步驟中匹配目標(biāo)將反射信號經(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，循環(huán)器的導(dǎo)通方向為匹配網(wǎng)絡(luò)至檢波器方向，也就是說，反射信號 不會通過循環(huán)器發(fā)送回射頻功率放大器；檢波器經(jīng)過一定的采樣周期，檢測經(jīng)循環(huán)器后的 反射信號強度Sn，并將其存儲在寄存器中；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 次采樣時該等效阻抗的控制電壓不變，并存儲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)中的任意兩個等效阻抗的控制電壓不變，調(diào)節(jié)另外 一個等效阻抗的控制電壓。其次，信號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，說明此時的反射信號強度SnS最小，匹配網(wǎng)絡(luò)中的其中一個等效阻抗處于匹配 狀態(tài)，則立即保持N采樣時刻下該等效阻抗的控制電壓Vn不變，并將此時的反射信號強度 Sn存儲在寄存器中。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SN，執(zhí)行步驟406 ；若不滿足條件二，則射頻功 率放大器無法與匹配目標(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，及其所對應(yīng)的等效阻抗的控制電SVn，并將N+1次 采樣時的等效阻抗的控制電壓VN+1調(diào)節(jié)為第N次采樣時的電壓VN，使匹配網(wǎng)絡(luò)中的其中一 個等效阻抗進(jìn)入匹配狀態(tài)，并將Sn存儲在寄存器中，此時的反射信號強度Sn為最小。若不 滿足條件二，則匹配網(wǎng)絡(luò)無法進(jìn)入匹配狀態(tài)，即射頻功率放大器無法與匹配目標(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判決條 件，按照上述步驟404 405的判斷過程依次調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)中另外兩個等效阻抗的控制電 壓，直到匹配網(wǎng)絡(luò)中三個等效阻抗完全進(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，由于實時環(huán)境的變化，該匹配狀態(tài)可能會遭到破壞，若SN+1 > 1. 25*SN，說明匹配狀態(tài)遭到破壞，則要刪除前面所存儲的反射信號強度 Sn,并跳出當(dāng)前的匹配狀態(tài)，重新開始采樣，即N從0開始檢測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Sn，使匹配網(wǎng)絡(luò)實現(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)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，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 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種阻抗匹配裝置，其特征在于，該裝置包括檢測電路、判決電路及匹配控制電路；其中，檢測電路，用于處理從匹配目標(biāo)反射回來的反射信號強度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，所述檢測電路的處理是指采樣并檢測，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，用于對射頻功率放大器的功率信號Pn或匹配目標(biāo)的反射信號強度SN進(jìn)行隔罔；檢波器，用于采樣并檢測經(jīng)過循環(huán)器的反射信號強度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，用于從移動終端芯片讀取功率控制命令，并將該功率控制命令對應(yīng)的功 率信號？ 保存在寄存器中；寄存器，用于存儲反射信號強度SN，以及功率等級n對應(yīng)的功率信號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)器對功率信號或反射信號進(jìn)行 隔離，具體為射頻功率放大器的功率信號Pn，經(jīng)過循環(huán)器、匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至匹配目標(biāo)；或 者，匹配目標(biāo)的反射信號強度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處理器；其中， 信號處理器，用于從所述寄存器中讀取反射信號強度SN、SN_i、SN+1以及功率信號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，保持N采樣時刻的等效阻抗的控 制電壓VN不變，并將此時的儲在寄存器中；不滿足判決條件一時，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所對應(yīng)的等效阻抗的 電壓VN，將N+1采樣時刻的等效阻抗的電壓調(diào)節(jié)為N采樣時刻的電壓VN，并將SN存儲在寄 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)的三個等效阻抗中，選擇任意一個等效阻抗對其控制電壓 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)反射信號強度SN及射頻功率放大器的功率Pn，通過相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗 的控制電壓，實現(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采樣時刻等效阻抗的控制電壓VN不變，并保存此時 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 樣時刻的等效阻抗的控制電壓調(diào)節(jié)為N采樣時刻的電壓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)實現(xiàn)自適應(yīng)匹配后，若SN+1 > 1. 25*Sn，則需將N從零開始重新采樣反射信號強度SN，并 跳出當(dāng)前的匹配狀態(tài)，通過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)明公開了一種阻抗匹配裝置及方法，根據(jù)反射信號強度SN及射頻功率放大器的功率Pn，通過相應(yīng)的判決條件調(diào)節(jié)等效阻抗的控制電壓，以實現(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，簡化了自適應(yīng)匹配電路的設(shè)計，縮短了手機設(shè)計和調(diào)試的周期，增強了自適應(yīng)匹配電路的實用性，并且提高了手機通話的質(zhì)量，從根本上改善了射頻功率放大器的穩(wěn)定性、線性度和整機的射頻性能指標(biāo)。
文檔編號H04B1/04GK101800561SQ20101010283
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者丁國林, 周占榮 申請人:中興通訊股份有限公司