專利名稱：帶有自適應濾波器的天線開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種天線開關，該天線開關用于在接收模式和發(fā)送模式下交替操作。本發(fā)明還涉及一種包括該天線開關的模塊和一種包括該天線開關的便攜式無線電設備。
本發(fā)明可以用在交替發(fā)送或接收無線信號的無線通信應用中，諸如移動電話、個人數(shù)字助理或(便攜式)計算機的無線接口。本發(fā)明尤其適用于多頻帶無線通信應用，該多頻帶無線通信應用從不同的頻帶諸如GSM/DCS、PCS或EDGE頻帶中接收射頻信號或者向這些不同頻帶發(fā)送射頻信號。在本領域中天線開關是公知的，諸如M/A-com公司的SW444或者Infineon Technologies(英飛凌公司)的CSH510。這些現(xiàn)有技術中的天線開關使用GaAs大功率pHEMT開關設備將發(fā)射機和接收機連接到天線。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的用于無線通信設備的天線開關。為了這個目的，在接收模式和發(fā)送模式下交替操作的該天線開關包括自適應濾波器，該自適應濾波器在接收模式期間將信號處理裝置連接至天線，在發(fā)送模式期間使信號處理裝置與天線電絕緣。
本發(fā)明基于一種認識連接至天線的發(fā)射機在發(fā)送模式期間可能向天線施加高電壓，該電壓可能被反饋回來并因此損害信號處理裝置。通過提供自適應濾波器，并且該自適應濾波器在發(fā)送模式期間使處理裝置例如接收機與天線電絕緣，從而很容易地防止對處理裝置的損害，而不需要大功率和昂貴的開關設備，否則將需要這些大功率和昂貴的開關設備將處理裝置與天線進行去耦合。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開關的一個實施例中，通過可控地配置自適應濾波器，使信號處理裝置與天線電絕緣，使得自適應濾波器在發(fā)送模式期間連接于天線和地之間。因此，在發(fā)送模式期間施加在天線上的所有電壓僅僅施于自適應濾波器上，這意味著有害電壓不會反饋至處理裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開關的一個實施例中，自適應濾波器在發(fā)送模式期間是高阻抗濾波器，在接收模式期間是低阻抗濾波器。根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)送模式期間施加在天線上的所有電壓施于自適應濾波器上。通過使自適應濾波器成為高阻抗濾波器，必須被該濾波器吸收的電流及相關功率會顯著減小，但是在接收期間，接收信號應該盡可能減小，這需要自適應濾波器應該是低阻抗濾波器。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開關的另一實施例中，自適應濾波器在發(fā)送模式期間具有第一通頻帶，在接收模式期間具有第二通頻帶。這樣，該天線開關可以被設置成只在某一優(yōu)選頻帶諸如GSM/DCS或EDGE頻帶中接收射頻信號或發(fā)送射頻信號。這些優(yōu)選頻帶外的信號被消除或抑制。另外，該實施例的優(yōu)勢在于，所述濾波器也能夠消除或抑制接收或發(fā)送的射頻信號中的較高次諧波，否則這些諧波將會引起干擾。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開關的一個實施例中，自適應濾波器包括開關設備，處理裝置經(jīng)由該開關設備連接至自適應濾波器。因此，接收機能夠與天線電連接或電分離。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開關的一個實施例中，開關設備是小功率開關設備。它們通常是較小型且低成本的開關設備。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開關的另一實施例中，自適應濾波器還提供了靜電放電保護。它的優(yōu)勢在于，不需要在天線開關中或信號處理裝置中集成額外的ESD保護設備來防止靜電放電。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開關的一個實施例中，自適應濾波器包括開關設備，用于改變該濾波器的幾何結構。因此，根據(jù)天線開關的操作模式，可以容易地改變該濾波器的特性。
根據(jù)本發(fā)明的模塊和移動無線電設備的實施例對應于根據(jù)本發(fā)明的天線開關的實施例。
參照下文中的實施例闡明本發(fā)明的這些方面和其他方面，并且發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見。


圖1表示現(xiàn)有技術中天線開關的功能模型；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的自適應濾波器的濾波器特性的示例；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的天線開關的一個實施例；圖4表示包括根據(jù)本發(fā)明的天線開關的模塊；圖5表示包括根據(jù)本發(fā)明的天線開關的便攜式無線電設備。
圖1提供了根據(jù)現(xiàn)有技術的天線開關的功能模型。該天線開關包括開關設備7、9和11，用于將多個接收機(這里未示出)連接至天線1。每個接收機可以用于處理產(chǎn)生于不同頻帶的射頻信號(這里未示出)，這些頻帶諸如GSM/DCS、PCS或EDGE。該天線開關還包括開關設備3和5，用于將多個發(fā)射機連接至天線1，以在不同頻帶中發(fā)送射頻信號。通過向這些開關設備的門極施加控制電壓(Vc1，Vc2，Vc3，Vc4，Vc5)來控制這些開關設備。
圖2通過示例表示自適應濾波器的可能的濾波器特性。根據(jù)本發(fā)明，該自適應濾波器的濾波器特性由天線開關的操作模式，即發(fā)送模式和接收模式確定。另外，通過該天線開關，多個發(fā)射機和/或多個接收機能夠連接至天線或從天線分離。這反映在自適應濾波器的設計中。例如，圖2的自適應濾波器被設計成，在接收模式期間作為高通濾波器(曲線20)操作，在發(fā)送模式期間作為帶通濾波器(曲線22，24)操作。圖2的自適應濾波器被設計成，支持兩個發(fā)射機在兩個頻帶中發(fā)送射頻信號。曲線22可以用于在GSM頻帶中發(fā)送射頻信號的發(fā)射機，同時曲線24可以用于在DCS頻帶中發(fā)送射頻信號的發(fā)射機。
圖3表示包括自適應濾波器30的根據(jù)本發(fā)明的天線開關。自適應濾波器30裝有開關S3、S4和S8，用來根據(jù)天線開關31的操作模式修改濾波器的幾何結構。圖3的天線開關31支持兩個發(fā)射機Tx1和Tx2以及三個接收機Rx1、Rx2和Rx3，分別用于發(fā)送和接收射頻信號。對于本領域技術人員來說，天線開關30能夠支持任意數(shù)目的發(fā)射機和接收機是顯而易見的。
發(fā)射機Tx1和Tx2通過交替操作的開關S1和S2連接至天線，即在某一時刻發(fā)射機Tx1和Tx2中只有一個連接至天線1。接收機Rx1、Rx2和Rx3通過自適應濾波器連接至天線1。雖然在大多數(shù)時間下，在某一時刻只有一個接收機連接至天線1，但是也可以將多個接收機Rx1、Rx2和Rx3同時連接至天線1，并行接收產(chǎn)生自不同頻帶的多個射頻信號。
自適應濾波器30包括開關S3、S4和S8，用于根據(jù)天線開關的操作模式來改變該濾波器的幾何結構。在接收模式期間，開關S1、S2、S3、S4和S8打開，使得該自適應濾波器包括L1、C1和C2，則該濾波器代表高通濾波器。在發(fā)送模式期間，自適應濾波器30的幾何結構改變?yōu)閹V波器。如果Tx1連接至天線1，則開關S1、S3和S8閉合，使得自適應濾波器30包括C1、C2、C3、L1和L2。如果Tx2連接至天線1，則自適應濾波器30包括C1、C2、C3、L1和L3。通過使L1和L3具有不同的值，可以獲得不同的帶通濾波器特性，例如圖2的曲線22和24所示。通過在發(fā)送期間閉合S8，Rx1、Rx2和Rx3經(jīng)由去耦合電容C3接地。由此可以為接收機Rx1、Rx2和Rx3屏蔽掉有害電壓，該有害電壓可以是發(fā)射機Tx1和Tx2中任一個施加到天線上的電壓。根據(jù)本發(fā)明，自適應濾波器在發(fā)送模式期間是高阻抗濾波器，這將大量減少經(jīng)過該自適應濾波器的電流。電感L1也作為ESD保護設備。
可以使用各種元件作為開關設備，例如大功率pHEMT開關、小功率pHEMT開關、CMOS RF開關或者MEMS(微型機電系統(tǒng))開關。為了實現(xiàn)天線開關時節(jié)約成本，S1、S2、S3、S4和S8可以由PIN二極管實現(xiàn)，并且S5、S6和S7可以是小功率pHEMT開關。對于本領域技術人員來說顯而易見的是，在這種情況下，需要去耦合設備32來防止PIN二極管S3和S4的電耦合。去耦合設備32可以由電容實現(xiàn)。
圖4表示包括天線開關31的模塊40，該天線開關31連接至射頻前端42。射頻前終端42用于產(chǎn)生或處理發(fā)送的或接收的射頻信號。
圖5表示便攜式無線電設備，諸如移動電話、個人數(shù)字助理或者(移動)計算機的無線接口卡。所示的天線1連接至天線開關31。該便攜式無線電設備包括射頻前端42，用于分別產(chǎn)生或者處理發(fā)送的和接收的射頻信號。
應該注意到上述實施例用于說明但不限制本發(fā)明，本領域技術人員能夠在不脫離所附權利要求的保護范圍下設計許多其他的實施例。詞語“包括”不排除存在權利要求中沒有列舉的元件或步驟。在元件前的詞語“一個”不排除存在多個這樣的元件。在彼此不同的從屬權利要求中敘述了某些措施的事實不表示這些措施的結合不能被有利地使用。
權利要求
1.天線開關(31)，用于在接收模式和發(fā)送模式下交替操作，所述天線開關包括自適應濾波器(30)，該自適應濾波器(30)在所述接收模式期間將信號處理裝置連接至天線(1)，在所述發(fā)送模式期間使所述信號處理裝置與所述天線(1)電絕緣。
2.如權利要求1所述的天線開關(31)，其中，通過可控地配置所述自適應濾波器(30)，使所述信號處理裝置與所述天線(1)電絕緣，從而使得所述自適應濾波器在所述發(fā)送模式期間連接于所述天線(1)和地(GND)之間。
3.如權利要求2所述的天線開關(31)，其中所述自適應濾波器(30)在所述發(fā)送模式期間是高阻抗濾波器，在所述接收模式期間是低阻抗濾波器。
4.如權利要求2或3所述的天線開關(31)，其中所述自適應濾波器(30)在所述發(fā)送模式期間具有第一通頻帶(22，24)，在所述接收模式期間具有第二通頻帶(20)。
5.如權利要求4所述的天線開關(31)，其中所述第一通頻帶(22，24)是帶通通頻帶，所述第二通頻帶(20)是高通通頻帶。
6.如權利要求1所述的天線開關(31)，其中所述自適應濾波器(30)包括開關設備(S5，S6，S7)，所述信號處理裝置經(jīng)由該開關設備(S5，S6，S7)連接至所述自適應濾波器。
7.如權利要求6所述的天線開關(31)，其中所述開關設備(S5，S6，S7)是小功率開關設備。
8.如權利要求7所述的天線開關(31)，其中所述小功率開關設備是小功率pHEMT或者MEMS。
9.如權利要求1所述的天線開關(31)，其中所述自適應濾波器(30)還用于提供靜電放電保護。
10.如權利要求1所述的天線開關(31)，其中所述自適應濾波器(30)包括開關設備(S3，S4，S8)，用于改變所述自適應濾波器(30)的幾何結構。
11.包括如權利要求1所述的天線開關(30)的模塊(40)。
12.包括如權利要求1所述的天線開關(30)的便攜式無線電設備(50)。
全文摘要
天線開關(31)在接收模式和發(fā)送模式下交替操作，該天線開關包括自適應濾波器(30)。因此，信號處理裝置(Rx1、Rx2和Rx3)在接收模式期間可以連接至天線(1)，在發(fā)送模式期間與天線絕緣。
文檔編號H01P1/15GK1826735SQ200480021028
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月12日 優(yōu)先權日2003年7月22日
發(fā)明者彼得·W·耶德洛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司