專利名稱：高頻模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻模塊，該高頻模塊在例如用在蜂窩電話的多模式無(wú)線電設(shè)備中具有特定的但不是唯一的應(yīng)用。
用在蜂窩電話中的多模式無(wú)線電設(shè)備可以具有按照幾種不同的標(biāo)準(zhǔn)/頻帶工作的能力，該幾種不同的標(biāo)準(zhǔn)/頻帶例如GSM、DCS(數(shù)字蜂窩系統(tǒng)1800)和PCS(個(gè)人數(shù)字蜂窩電話)。由于這種無(wú)線電設(shè)備具有一個(gè)天線，該天線上耦合有幾個(gè)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)前端，所以必須能夠選擇一個(gè)優(yōu)先于其它前端的前端。典型的帶通濾波器和高頻模式開(kāi)關(guān)，如PIN二極管，被用于從幾個(gè)可利用的前端中選擇一個(gè)前端。這種開(kāi)關(guān)是有損耗的，并且需要在PCB(印刷電路板)上占用獨(dú)立的空間。
在附圖的

圖1中示出了這種電路的一個(gè)例子。在該電路中，五個(gè)模式開(kāi)關(guān)SW1到SW5都包括PIN二極管。所示出的電路涉及用于接收/發(fā)射符合GSM、DCS和PCS標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)的結(jié)構(gòu)。天線10耦合到雙工濾波器12，該雙工濾波器12包括用于通過(guò)GSM頻率但阻擋住DCS和PCS頻率的低通濾波器14和用于通過(guò)DCS和PCS頻率并且阻擋住GSM頻率的高通濾波器16。
GSM RF前端結(jié)構(gòu)包括功率放大器18，該功率放大器18的輸出端耦合到第一模式開(kāi)關(guān)SW1，并經(jīng)由電感L1耦合到電源線24。模式開(kāi)關(guān)SW1耦合到低通濾波器14和傳輸線TXL1的一端。傳輸線TXL1的另一端耦合到模式開(kāi)關(guān)SW2，并耦合到接收機(jī)SAW帶通濾波器RXF1的輸入端。帶通濾波器RXF1的輸出端耦合到低噪聲放大器LNA1的輸入端。
DCS和PCS RF前端耦合到高通濾波器16。公共的DCS/PCS發(fā)射機(jī)包括功率放大器20，該功率放大器20的輸出端耦合到模式開(kāi)關(guān)SW3，并經(jīng)由電感L2耦合到電源線24。模式開(kāi)關(guān)SW3的陰極耦合到濾波器16。DCS和PCS接收機(jī)的前端是分離的。濾波器16的輸出端耦合到模式開(kāi)關(guān)SW4，并耦合到一段傳輸線TXL2的一端。模式開(kāi)關(guān)SW4耦合到PCS接收機(jī)SAW濾波器的一側(cè)，并耦合到電感L3，電感L3耦合到電源線24。SAW濾波器RXF2的輸出端耦合到PCS低噪聲放大器LNA2。該段傳輸線TXL2的另一端耦合到模式開(kāi)關(guān)SW5，并耦合到DCS接收機(jī)SAW濾波器RXF3。SAW濾波器RXF3的輸出端耦合到DCS低噪聲放大器LNA3。
所有的濾波器都具有50Ω的輸入阻抗，而低噪聲放大器的輸入阻抗典型地是200Ω?？梢酝ㄟ^(guò)濾波器或者通過(guò)濾波器與其相應(yīng)的低噪聲放大器之間的阻抗轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)不同阻抗的匹配。這種結(jié)構(gòu)的特定缺點(diǎn)是，PCS監(jiān)聽(tīng)/備用模式中的模式開(kāi)關(guān)SW4消耗相對(duì)較大的電流，典型地大約為1mA，從而降低了電池的壽命。理想的是，在監(jiān)聽(tīng)/備用模式下不應(yīng)該有任何的耗用電流。
歐洲專利說(shuō)明書EP 1168650 A1公開(kāi)了一種用于在DCS/PCS發(fā)射機(jī)以及DCS接收機(jī)和PCS接收機(jī)之間進(jìn)行切換的高頻開(kāi)關(guān)模塊。天線耦合到雙工器上，該雙工器包括耦合到GSM電路的低通濾波器，和經(jīng)由轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)耦合到DCS/PCS發(fā)射機(jī)前端并耦合到分支電路的高通濾波器，該分支電路具有分別用于DCS接收機(jī)前端和PCS接收機(jī)前端的分支。每個(gè)分支都分別包括適當(dāng)耦合到DCS或PCS濾波器輸入端的相移器。每個(gè)相移器都由傳輸線構(gòu)成，該傳輸線在各自感興趣的頻率上的實(shí)際長(zhǎng)度大約為λ/10到λ/4。從公共端上看，各個(gè)分支的阻抗特性是，它們?cè)谄渌种У慕邮疹l帶內(nèi)基本上都是開(kāi)路狀態(tài)。雖然引述的這種模塊與圖1相比具有較少的模式開(kāi)關(guān)，但使用傳輸線作為相移器帶來(lái)了不希望有的損耗，并且有必要在各自的濾波器和低噪聲放大器輸入端之間提供阻抗轉(zhuǎn)換器。此外，由阻擋分支呈現(xiàn)的開(kāi)路狀態(tài)阻抗使得并非所有的信號(hào)都會(huì)到其它分支。
本發(fā)明的目的是提供一種多模式無(wú)線電模塊，它將比所引述的模塊更有效地工作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種多模式無(wú)線電模塊，該多模式無(wú)線電模塊包括用于連接到信號(hào)傳遞和接收裝置的端子、耦合到該端子的發(fā)射分支和耦合到該端子的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶內(nèi)的信號(hào)的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個(gè)都分別包括相移電路、耦合到相移電路的帶通濾波器、被選擇用以通過(guò)第一和第二頻帶之一中想要的信號(hào)但拒絕第二和第一頻帶的另一個(gè)中不想要的信號(hào)的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器，其中每個(gè)相移電路都進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種多模式無(wú)線電設(shè)備，該多模式無(wú)線電設(shè)備包括信號(hào)傳遞和接收裝置、用于調(diào)制待發(fā)射信號(hào)的裝置、用于解調(diào)接收信號(hào)的裝置和多模式無(wú)線電模塊，該多模式無(wú)線電模塊包括耦合到信號(hào)傳遞和接收裝置的發(fā)射分支、耦合到發(fā)射分支的信號(hào)輸入端的調(diào)制裝置和耦合到信號(hào)傳遞和接收裝置的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶內(nèi)的信號(hào)的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個(gè)都分別包括相移電路、耦合到相移電路的帶通濾波器、被選擇用以通過(guò)第一和第二頻帶之一中想要的信號(hào)但拒絕第二和第一頻帶的另一個(gè)中不想要的信號(hào)的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器，相應(yīng)的低噪聲放大器耦合到解調(diào)裝置，其中每個(gè)相移電路都進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。
通過(guò)使上述相移電路向上地進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，各自的接收機(jī)前端具有更有效的結(jié)構(gòu)。阻抗轉(zhuǎn)換的有利特征是，阻抗可以從50Ω的天線阻抗轉(zhuǎn)換成典型地為200Ω的低噪聲放大器的輸入阻抗，從而不需要在濾波器的輸出端和低噪聲濾波器之間提供單獨(dú)的阻抗匹配級(jí)，或者可以不必使濾波器進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。而且與所引述的電路相比，相移電路表現(xiàn)出好得多的開(kāi)路狀態(tài)，這意味著有更多的信號(hào)會(huì)到達(dá)期望的分支。此外，當(dāng)構(gòu)造為體聲波(BAW)濾波器或表面聲波濾波器時(shí)，濾波器將需要近似為PCB面積的四分之一的面積，并且與輸入阻抗為50Ω的BAW或SAW相比具有更少的損耗。
現(xiàn)在將參考附圖通過(guò)例子來(lái)描述本發(fā)明，其中圖1是具有多個(gè)模式開(kāi)關(guān)的多模式無(wú)線電模塊的方框示意性電路圖，和圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的多模式無(wú)線電設(shè)備/無(wú)線電模塊的方框示意圖。
在附圖中，用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的特征。
為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，由于已經(jīng)在本說(shuō)明書的導(dǎo)言中描述過(guò)圖1的內(nèi)容，所以將不再次描述。
圖2中所示的多模式無(wú)線電設(shè)備用于接收/發(fā)射符合GSM、DCS和PCS標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。天線10耦合到多模式無(wú)線電模塊22的端子11。該端子耦合到雙工濾波器12，該雙工濾波器12包括用于通過(guò)GSM頻率但阻擋住DCS和PCS頻率的低通濾波器14和用于通過(guò)DCS和PCS頻率并且阻擋住GSM頻率的高通濾波器16。
GSM RF前端結(jié)構(gòu)包括功率放大器18，該功率放大器18的輸出耦合到第一模式開(kāi)關(guān)SW1并通過(guò)電感L1耦合到電源線24。第一模式開(kāi)關(guān)SW1耦合到低通濾波器14以及λ/4傳輸線TXL1的一端。傳輸線TXL1的另一端耦合到由PIN二極管實(shí)現(xiàn)的模式開(kāi)關(guān)SW2，并耦合到接收機(jī)SAW帶通濾波器RXF1的輸入端。帶通濾波器RXF1的輸出端耦合到低噪聲放大器LNA1的輸入端。
信號(hào)源26耦合到GSM調(diào)制器28，該GSM調(diào)制器28的輸出端耦合到端子30上，而該端子30耦合到功率放大器18。所接收到的由低噪聲放大器LNA1提供的GSM信號(hào)通過(guò)端子36提供給解調(diào)器38。解調(diào)器38的輸出提供給輸出設(shè)備40，如聲換能器。
DCS和PCS RF前端耦合到雙工器12的高通濾波器16。公共的DCS/PCS發(fā)射機(jī)包括耦合到DCS/PCS調(diào)制器44輸入端的信號(hào)源42，該DCS/PCS調(diào)制器44通過(guò)端子46耦合到功率放大器20，功率放大器20的輸出端耦合到由PIN二極管實(shí)現(xiàn)的模式開(kāi)關(guān)SW3，并通過(guò)電感L2耦合到電源線24。模式開(kāi)關(guān)SW3的陰極耦合到濾波器16。
DCS和PCS接收機(jī)的RF前端形成分支電路中分離的分支，該分支電路通過(guò)λ/4傳輸線TXL2連接到濾波器16。傳輸線TXL2表現(xiàn)為開(kāi)路，并避免加載DCS/PCS發(fā)射機(jī)。PCS分支包括由串聯(lián)電容器C1和并聯(lián)電感L3組成的阻抗轉(zhuǎn)換相移電路PS1。相移電路PS1的輸出端連接到帶通濾波器RXF2，該帶通濾波器RXF2可以是BAW或SAW濾波器。濾波器RXF2耦合到PCS低噪聲放大器LNA2。低噪聲放大器LNA2通過(guò)端子48耦合到連接有適當(dāng)?shù)妮敵黾?jí)52的PCS解調(diào)器50。
DCS分支包括由串聯(lián)電容器C2和并聯(lián)電感L4組成的阻抗轉(zhuǎn)換相移電路PS2。相移電路PS2的輸出端連接到帶通濾波器RXF3，該帶通濾波器RXF3可以是BAW或SAW濾波器。濾波器RXF3耦合到DCS低噪聲放大器LNA3。低噪聲放大器LNA3通過(guò)端子54耦合到連接有適當(dāng)?shù)妮敵黾?jí)58的DCS解調(diào)器56。
該段傳輸線TXL2的另一端耦合到由PIN二極管實(shí)現(xiàn)的模式開(kāi)關(guān)SW5。
不考慮該模塊的GSM部分，當(dāng)DCS/PCS發(fā)射機(jī)分支想要發(fā)射時(shí)，模式開(kāi)關(guān)SW3和SW5導(dǎo)通，使得電源線24的電壓耦合到DCS/PCS發(fā)射機(jī)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)模式開(kāi)關(guān)SW5的導(dǎo)通隔離開(kāi)了DCS和PCS接收機(jī)分支，所以不會(huì)從DCS和PCS接收機(jī)分支中得到電流。在接收模式下，模式開(kāi)關(guān)SW3和SW5都不導(dǎo)通，使得接收到的信號(hào)通過(guò)傳輸線TXL2提供給分支電路的兩個(gè)分支。通過(guò)利用帶通濾波器RXF2和RXF3的頻帶外響應(yīng)，并通過(guò)對(duì)這些濾波器中每一個(gè)的響應(yīng)進(jìn)行相移，使得它們?cè)谄渌l帶的頻率上表現(xiàn)為開(kāi)路，可以在不需要模式開(kāi)關(guān)(如圖1中的模式開(kāi)關(guān)SW4)的情況下將兩個(gè)RF接收前端連接在一起。因此在監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)下，PCS接收機(jī)不會(huì)消耗電流。對(duì)由相移電路PS1和PS2產(chǎn)生的相移進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，以使得它們的輸入阻抗為50Ω以匹配傳輸線TXL2的阻抗，并使它們的輸出阻抗為200Ω以匹配相應(yīng)的帶通濾波器RXF2、RXF3的輸入阻抗。由于濾波器RXF2、RXF3在電氣上很長(zhǎng)，所以更好的是在相應(yīng)的濾波器RXF2、RXF3之前就進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。由于阻抗轉(zhuǎn)換電路的輸出阻抗相對(duì)較高，所以與不具有阻抗轉(zhuǎn)換相移電路的結(jié)構(gòu)相比，能夠使這些濾波器由物理上更小的諧振器來(lái)制造。在BAW濾波器情況下，這意味著面積按等于阻抗增加的因數(shù)成比例減小。雖然由于僅可以使用一維，所以具有少得多的靈活性，但這在SAW濾波器的情況下也是成立的。這樣，當(dāng)因數(shù)為4時(shí)就意味著可以節(jié)省大約為75％的印刷電路板面積(不包括互連面積)。通過(guò)增加并聯(lián)電感L3、L4的值并改變電容器C1、C2的值來(lái)影響向上的阻抗轉(zhuǎn)換。另一個(gè)特征是，帶通濾波器在所選擇的結(jié)構(gòu)中顯示出較低的損耗，并更好地匹配典型的低噪聲放大器阻抗，從而在濾波器級(jí)之后不需要進(jìn)行單獨(dú)的阻抗匹配。其原因是有損耗的寄生電容與設(shè)備的尺寸成比例，也就是說(shuō)，在不同的濾波器阻抗值下?lián)p耗都保持為不變。但是，串聯(lián)電阻保持為相同的。這樣，隨著濾波器阻抗增大，串聯(lián)損耗降低。對(duì)于SAW設(shè)備，很可能當(dāng)濾波器阻抗增大時(shí)串聯(lián)電阻會(huì)降低。這樣將進(jìn)一步降低損耗。
在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，在元件前面的詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。此外，詞語(yǔ)“包括”不排除除了那些已列舉的之外還存在其它的元件或步驟。
通過(guò)閱讀本公開(kāi)內(nèi)容，其它的修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。這種修改可以包含其他的特性，這些特性在設(shè)計(jì)、制造和使用多模式無(wú)線電設(shè)備/模塊和由此而得到的元件部分中已經(jīng)是眾所周知的，并且這些特性可以用來(lái)代替或附加到這里已經(jīng)描述的特性。盡管在本申請(qǐng)中權(quán)利要求已經(jīng)闡明成是特征的具體組合，但應(yīng)該理解的是，本申請(qǐng)公開(kāi)內(nèi)容的范圍也包括在本文中明確地或隱含地公開(kāi)的任何新的特征或任何特征的新的組合，或者特征的任何概括，而不管其是否涉及與在當(dāng)前任何權(quán)利要求中所要求保護(hù)的相同發(fā)明，并且也不管其是否解決了任何或所有與本發(fā)明所解決的相同的技術(shù)問(wèn)題。因此本申請(qǐng)聲明，在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)或由本申請(qǐng)所引申出的其它任何申請(qǐng)的過(guò)程中，新的權(quán)利要求可以闡述成這種特征和/或這種特征的組合。
權(quán)利要求
1.一種多模式無(wú)線電模塊(22)，包括用于連接到信號(hào)傳遞和接收裝置(10)的端子(11)、耦合到該端子的發(fā)射分支(DCS/PCS)和耦合到該端子的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶(DCS/PCS)內(nèi)的信號(hào)的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個(gè)都分別包括相移電路(PS1/PS2)、耦合到相移電路的帶通濾波器(RXF2、RXF3)、被選擇用以通過(guò)第一和第二頻帶之一中想要的信號(hào)但拒絕第二和第一頻帶的另一個(gè)中不想要的信號(hào)的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器(RXF2、RXF3)輸出端的低噪聲放大器(LNA2、LNA3)，其中每個(gè)相移電路(PS1、PS2)都進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線電模塊，其特征在于，每個(gè)帶通濾波器(RXF2、RXF3)都是BAW濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線電模塊，其特征在于，每個(gè)帶通濾波器(RXF2、RXF3)都是SAW濾波器。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的無(wú)線電模塊(22)，其特征在于，每個(gè)相移電路(PS1、PS2)都包括串聯(lián)電容和并聯(lián)電感，設(shè)置串聯(lián)電容和并聯(lián)電感的值，使得在信號(hào)傳遞和接收裝置以及相應(yīng)的帶通濾波器(RXF2、RXF3)之間提供預(yù)定的阻抗轉(zhuǎn)換。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的無(wú)線電模塊，其特征在于，分支電路經(jīng)由一段傳輸線(TXL2)耦合到該端子。
6.如權(quán)利要求5所述的無(wú)線電模塊，其特征在于，發(fā)射分支(DCS、PCS)具有耦合到端子(11)的串聯(lián)開(kāi)關(guān)(SW3)，并且分支電路具有耦合到遠(yuǎn)離該端子的傳輸線(TXL2)的一端的并聯(lián)開(kāi)關(guān)(SW5)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的無(wú)線電模塊，其特征在于，雙工器(12)耦合到端子(11)，發(fā)射和分支電路耦合到雙工器的一個(gè)端口，用于通過(guò)頻率在第一帶寬內(nèi)的信號(hào)，并且另一個(gè)端口耦合到另一個(gè)分支，用于處理頻率在第二帶寬內(nèi)的信號(hào)。
8.一種多模式無(wú)線電設(shè)備，包括信號(hào)傳遞和接收裝置(10)、用于調(diào)制待發(fā)射的信號(hào)的裝置、用于解調(diào)接收到的信號(hào)的裝置和多模式無(wú)線電模塊(22)，該多模式無(wú)線電模塊(22)包括耦合到信號(hào)傳遞和接收裝置的發(fā)射分支(DCS/PCS)、耦合到發(fā)射分支的信號(hào)輸入端的調(diào)制裝置和耦合到信號(hào)傳遞和接收裝置的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶內(nèi)的信號(hào)的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個(gè)都分別包括相移電路(PS1、PS2)、耦合到相移電路的帶通濾波器(RXF2、RXF3)、被選擇用以通過(guò)第一和第二頻帶之一中想要的信號(hào)但拒絕第二和第一頻帶的另一個(gè)中不想要的信號(hào)的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器(LNA2、LNA3)，相應(yīng)的低噪聲放大器耦合到解調(diào)裝置，其中每個(gè)相移電路(PS1、PS2)都進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換。
9.如權(quán)利要求8所述的無(wú)線電設(shè)備，其特征在于，每個(gè)相移電路(PS1、PS2)都包括串聯(lián)電容和并聯(lián)電感，設(shè)置串聯(lián)電容和并聯(lián)電感的值，使得在信號(hào)傳遞和接收裝置以及相應(yīng)的帶通濾波器(RXF2、RXF3)之間提供預(yù)定的阻抗轉(zhuǎn)換。
10.如權(quán)利要求9所述的無(wú)線電設(shè)備，其特征在于，發(fā)射分支具有耦合到端子(11)的串聯(lián)開(kāi)關(guān)(SW3)，并且分支電路具有耦合到四分之一波長(zhǎng)傳輸線(TXL2)的一端的并聯(lián)開(kāi)關(guān)(SW5)，傳輸線的另一端耦合到該端子。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的無(wú)線電設(shè)備，其特征在于，雙工器(12)耦合到端子，發(fā)射和分支電路耦合到雙工器的一個(gè)端口，用于通過(guò)頻率在第一帶寬內(nèi)的信號(hào)，并且另一個(gè)端口耦合到另一個(gè)分支，用于處理頻率在第二帶寬內(nèi)的信號(hào)。
全文摘要
一種多模式無(wú)線電模塊(22)包括用于連接到天線(10)的端子(11)。發(fā)射分支(DCS/PCS)和分支電路耦合到端子(11)。該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶(DCS、PCS)內(nèi)的信號(hào)的第一和第二分支。第一和第二分支中的每一個(gè)都分別包括相移電路(PS1、PS2)、耦合到相移電路的BAW或SAW帶通濾波器(RXF2、RXF3)、被選擇用以通過(guò)第一和第二頻帶之一中想要的信號(hào)但拒絕第二和第一頻帶的另一個(gè)中不想要的信號(hào)的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器(LNA2、LNA3)。對(duì)每個(gè)帶通濾波器(RXF2、RXF3)的響應(yīng)進(jìn)行相移，以便在想要的頻率下在其它分支中表現(xiàn)為開(kāi)路。每個(gè)相移電路(PS1、PS2)都進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，從而可以使用更大的阻抗濾波器。
文檔編號(hào)H04B1/40GK1672335SQ03818536
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月2日
發(fā)明者K·R·博伊爾, A·J·M·德格勞, R·F·米爾索姆 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司