專利名稱：包括匹配網(wǎng)絡(luò)端口的四頻帶天線接口模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻(RF)發(fā)送和接收設(shè)備，更具體地說涉及無線設(shè)備的天線接口模塊。
背景技術(shù)：
無線終端廣泛應(yīng)用于語音和/或數(shù)據(jù)通信。在本文中，術(shù)語“無線終端”涵蓋各種可以接入無線通信系統(tǒng)的便攜的或固定的無線設(shè)備。無線終端包括具有多行顯示屏的蜂窩無線電電話、可以將蜂窩無線電電話與數(shù)據(jù)處理、傳真和/或數(shù)據(jù)通信功能組合的個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)終端、可以包括無線電電話、傳呼機(jī)、因特網(wǎng)/企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)接入、Web瀏覽器、組織器、日程表和/或全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器的個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)以及含有無線接收器的常規(guī)膝上型、掌上型和/或普遍計(jì)算設(shè)備(pervasive computing)。
人們常常希望無線終端在多個(gè)頻帶上進(jìn)行發(fā)送和接收，例如為了提供PCS和GSM能力。還可能希望提供在四個(gè)RF頻帶上工作的無線終端。例如，可能希望提供可以在美國使用的GSM850頻帶(也簡(jiǎn)稱為GSM)、在歐洲使用的EGSM900頻帶(也簡(jiǎn)稱為EGSM)、在歐洲使用的DCS 1800頻帶(也簡(jiǎn)稱為DCS)和在美國使用的PCS1900頻帶(也簡(jiǎn)稱為PCS)上工作的無線終端。這些頻帶的發(fā)送(TX)和接收(RX)頻率如表1所示表1
四頻帶天線接口模塊可用在天線端口與用于四個(gè)頻帶的發(fā)送和接收端口之間提供接口。遺憾的是，可能難于設(shè)計(jì)可以低成本提供令人滿意的RF性能的四頻帶天線接口模塊。具體而言，在四頻帶天線接口模塊中可能難以獲得滿意的電壓駐波比(VSWR)和/或獲得滿意的端口到端口的隔離。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，VSWR是可用于量化能量源與負(fù)載之間的端口失配損耗的品質(zhì)因數(shù)。VSWR與源端至負(fù)載失配損耗之間的關(guān)系一般由如下式定義Mismatch_Loss=10*Log(1-[VSWR-1VSWR+1]2)---(1)]]>因此，2∶1的VSWR轉(zhuǎn)換為0.5dB的損耗。3∶1的VSWR轉(zhuǎn)換為1.25dB的損耗。4∶1的VSWR轉(zhuǎn)換為1.93dB的損耗。此額外的插入損耗可能會(huì)直接影響無線終端的整體RF性能。因?yàn)闊o線終端性能的剩余部分可能是固定的，因此可能希望降低或最小化端口失配損耗，以取得滿意的無線終端性能。
此外，無線終端可能越來越多地采用內(nèi)部天線結(jié)構(gòu)。與外部天線結(jié)構(gòu)比較，內(nèi)部天線可能給RF電路造成大得多的VSWR范圍。采用內(nèi)部天線可能使降低或最小化四個(gè)頻帶上的失配損耗更加困難。
如上所述，可能還難以獲得期望的發(fā)送端口與接收端口隔離度。具體而言，已知反饋到無線終端電路的發(fā)送能量可能導(dǎo)致壓控振蕩器頻率牽引效應(yīng)(frequency pulling)，而這可能導(dǎo)致發(fā)送模式頻率誤差。但遺憾的是，因?yàn)轭l帶重疊的原因，可能難以在上述四頻帶頻率中實(shí)現(xiàn)足夠的TX與RX隔離。
具體而言，

圖1顯示了表1的四頻帶頻率中的頻率重疊情況。箭頭110、120和130分別表示EGSM發(fā)送頻帶與GSM接收頻帶之間的頻帶重疊區(qū)域、兩倍EGSM發(fā)送頻帶與DCS 1800接收頻帶之間的頻帶重疊區(qū)域以及PCS發(fā)送頻帶與DCS頻帶之間的頻帶重疊區(qū)域。這些重疊區(qū)域可以定義最壞情況的衰減需求。箭頭130表示的重疊區(qū)域可以表示最苛刻的隔離要求?？赡芟Ｍ氖翘峁┘s35dB或以上的PCS TX與DCS RX的隔離度，以減少或最小化發(fā)送器調(diào)制誤差。
已經(jīng)有人提出一些四頻帶天線接口模塊。例如，圖2顯示了muRata公司出售的標(biāo)記為LMSP-0032TEMP的四頻帶接口模塊，對(duì)此模塊的說明可參見編號(hào)為SP-LMZ-88、標(biāo)題為“四頻帶的SwitchplexerTM、試驗(yàn)部件編號(hào)LMSP-0032TEMP(2002)”的目標(biāo)規(guī)格說明書。在2003，有可供此模塊利用的集成接收表面聲波(SAW)濾波器。
圖3顯示了松下公司出售的標(biāo)記為GN040xxN的四頻帶天線接口，對(duì)此模塊的描述可參見2002年1月9日頒布的標(biāo)題為“GN040xxNSP6T GaAs天線切換模塊”的初始規(guī)格說明書。索尼公司出售的標(biāo)記為為CXGSP6TM的四頻帶接口模塊具有類似的結(jié)構(gòu)。在2003，這些模塊均可以集成RX SAW濾波器。
遺憾的是，上述四頻帶天線接口模塊可能未在切換核心(switching core)與接收器SAW濾波器之間提供足夠的阻抗匹配，這可能導(dǎo)致最壞情況下接收靈敏度較低和/或音頻劣化。再者，DCS/PCS_TX端口至DCS_RX端口的隔離可能也不充分，這可能轉(zhuǎn)換為TX模式峰值相位誤差和/或TX鏈路調(diào)制失真。在兩倍發(fā)送頻率上EGSM_TX端口至DCS_RX端口的隔離也可能不充分，這會(huì)轉(zhuǎn)嫁為TX模式峰值相位誤差和/或TX鏈路調(diào)制失真。最后，在兩倍發(fā)送頻率上EGSM_TX端口至GSM850_RX端口的隔離也不充分，且可能轉(zhuǎn)換為TX模式峰值相位誤差和/或TX鏈路調(diào)制失真。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的四頻帶天線接口模塊包括配置成與天線端口連接的同向雙工器、連接到所述同向雙工器的切換核心以及連接到所述切換核心且配置成提供用于四頻帶的發(fā)送和接收端口的多個(gè)濾波器。至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口連接于所述切換核心和至少所述多個(gè)濾波器之一之間且配置成與匹配網(wǎng)絡(luò)連接。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)濾波器包括三個(gè)濾波器，以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括三個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其中一個(gè)相應(yīng)的端口連接于所述切換核心和至少所述三個(gè)濾波器中相應(yīng)的一個(gè)濾波器之間且配置成與匹配網(wǎng)絡(luò)連接。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)濾波器包括多個(gè)發(fā)送濾波器和多個(gè)接收濾波器，以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口連接于所述切換核心和至少所述多個(gè)接收濾波器之一之間。在一些實(shí)施例中，匹配網(wǎng)絡(luò)端口不包括在所述切換核心和所述多個(gè)發(fā)送濾波器之間。
在本發(fā)明另一些實(shí)施例中，所述四頻帶包括第一頻帶(如GSM850頻帶)、至少部分與所述第一頻帶重疊的第二頻帶(如EGSM900頻帶)、第三頻帶(如DCS 1800頻帶)以及至少部分與所述第三頻帶重疊的第四頻帶(如PCS 1900頻帶)。所述第一和第二頻帶不與所述第三和第四頻帶重疊。所述同向雙工器包括用于所述第三和第四頻帶的第一同向雙工器濾波器以及用于所述第一和第二頻帶的第二同向雙工器濾波器。所述切換核心包括連接到所述第一同向雙工器濾波器的第一發(fā)送/接收開關(guān)以及連接到所述第二同向雙工器濾波器的第二發(fā)送/接收開關(guān)。所述多個(gè)濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收濾波器，所述第一和第二接收濾波器連接到所述第二發(fā)送/接收開關(guān)，以及所述第三和第四接收濾波器連接到所述第一發(fā)送/接收開關(guān)。
在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第一接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。在另一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第二接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。在再一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第一發(fā)送/接收開關(guān)與所述第三和第四接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。在再一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第一發(fā)送/接收開關(guān)與所述第三接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。在再一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第一發(fā)送/接收開關(guān)與所述第四接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。還可以根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例提供這些匹配網(wǎng)絡(luò)端口配置的組合和子組合。
本發(fā)明的其它實(shí)施例還在所述天線和所述天線端口之間設(shè)置可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。所述可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括連接到所述天線端口的PI匹配網(wǎng)絡(luò)。所述PI匹配網(wǎng)絡(luò)包括第二和第三阻抗元件以及它們之間的第一阻抗元件。旁路切換網(wǎng)絡(luò)配置為在匹配模式下將所述第二和第三阻抗元件耦合到固定電位(如地電位)，以及以及在旁路模式下旁路所述第一阻抗元件且將所述第二和第三阻抗元件與地解耦。在另一些實(shí)施例中，所述旁路切換網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述第二阻抗元件與所述固定電位(如地電位)之間的第二開關(guān)、連接于所述第三阻抗元件和地之間的第三開關(guān)以及連接在所述第一阻抗元件兩端的第一開關(guān)。還應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明這些實(shí)施例的可切換匹配網(wǎng)絡(luò)可用于其它RF應(yīng)用，以將RF輸入與RF輸出耦合，同時(shí)允許真正旁路開關(guān)匹配。
在本發(fā)明的再一些實(shí)施例中，所述切換核心包括多個(gè)二極管開關(guān)。至少所述二極管開關(guān)之一包括單獨(dú)補(bǔ)償?shù)碾p二極管網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，所述單獨(dú)補(bǔ)償雙二極管網(wǎng)絡(luò)包括一對(duì)電并聯(lián)到所述信號(hào)路徑的二極管以及連接于所述二極管對(duì)和固定電位(如地電位)之間的補(bǔ)償電容器。在其它實(shí)施例中，所述補(bǔ)償電容器兩端連接有電阻器。還應(yīng)理解，單獨(dú)補(bǔ)償?shù)碾p二極管網(wǎng)絡(luò)可在其它RF應(yīng)用用作RF輸入與RF輸出之間的切換開關(guān)。最后，應(yīng)理解本發(fā)明的上述任一實(shí)施例可以與多個(gè)無線終端組件組合來提供無線終端。
附圖簡(jiǎn)介圖1是說明四個(gè)公用無線通信發(fā)送和接收頻帶的頻譜。
圖2和3是常規(guī)四頻帶天線接口模塊的框圖。
圖4-7是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的包括匹配網(wǎng)絡(luò)端口的四頻帶天線接口模塊的框圖。
圖8是常規(guī)可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的框圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的框圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電路圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的雙二極管并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明隨后參考附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中顯示了本發(fā)明的各種實(shí)施例。但是，本發(fā)明還可以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)理解成本發(fā)明范圍局限于本文所陳述的實(shí)施例。確切地說，提供這些實(shí)施例是為了既透徹又完整地公開本發(fā)明，并使本領(lǐng)域技術(shù)人員充分了解本發(fā)明的范圍。全文中相似的編號(hào)指代相似的部件。
應(yīng)理解，當(dāng)提到一個(gè)元件“連接”或“耦合”到另一個(gè)元件時(shí)，它可以直接連接或耦合到所述另一個(gè)元件，或者也可能存在中間元件。相比之下，當(dāng)提到一個(gè)元件“直接連接”或“直接耦合”到另一個(gè)元件時(shí)，則不存在中間元件。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的四頻帶天線接口模塊的框圖。如圖4所示，這些四頻帶天線接口模塊400包括同向雙工器420(也可稱為分離器或復(fù)用器)，其配置成連接到天線端口450。切換核心430連接到該同向雙工器。多個(gè)濾波器440連接到該切換核心430且配置成提供用于四頻帶的發(fā)送和接收端口460。至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口470連接于切換核心430與至少多個(gè)濾波器440之一之間。該匹配網(wǎng)絡(luò)端口470配置成與一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)連接。在一些實(shí)施例中，同向雙工器420、切換核心430和濾波器440位于單個(gè)襯底410上，而天線端口450、四頻帶發(fā)送/接收端口460和匹配網(wǎng)絡(luò)端口470配置成提供至該襯底的外部輸入/輸出連接。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口470設(shè)在切換核心430與至少濾波器440之一之間。在一些實(shí)施例中，濾波器440包括多個(gè)發(fā)送濾波器和多個(gè)接收濾波器，以及所述至少一個(gè)匹配端口470位于切換核心430與至少所述多個(gè)接收濾波器之一之間。在另一些實(shí)施例中，匹配網(wǎng)絡(luò)端口不設(shè)在所述切換核心與任何發(fā)送濾波器之間。因此，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的匹配網(wǎng)絡(luò)無需影響發(fā)送路徑調(diào)諧。
再者，濾波器440可以實(shí)施為SAW器件，其可以是天線匹配模塊400中的最高Q(最窄帶寬)器件。當(dāng)該器件未被正確地端接時(shí)，SAW濾波器插入損耗及紋波性能可能劣化。通常，無線終端設(shè)計(jì)可以基于50Ω的系統(tǒng)阻抗。因此，連接到無線終端的接口應(yīng)該滿足此要求。遺憾的是，內(nèi)部天線技術(shù)可能不在八個(gè)工作頻帶上提供標(biāo)準(zhǔn)的50Q系統(tǒng)阻抗。但是，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的匹配網(wǎng)絡(luò)端口可以適當(dāng)?shù)嘏cSAW濾波器匹配。如果無需匹配，則可以將50Ω跳線安裝(并聯(lián))在選擇的匹配網(wǎng)絡(luò)端口上。
圖5顯示本發(fā)明的另一些實(shí)施例，其中設(shè)有三個(gè)分開的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。在這些實(shí)施例中，四頻帶包括第一頻帶、與第一頻帶部分重疊的第二頻帶、第三頻帶以及與所述第三頻帶部分重疊的第四頻帶。第一和第二頻帶不與第三和第四頻帶重疊。部分重疊的第一和第二頻帶在本文中可以統(tǒng)稱為“低頻帶”，而部分重疊的第三和第四頻帶在本文中可以統(tǒng)稱為“高頻帶”。
如圖5所示，所述同向雙工器包括用于高頻帶的第一同向雙工器濾波器520a和用于低頻帶的第二同向雙工器濾波器520b。此外，切換核心包括連接到第一同向雙工器濾波器520a的第一發(fā)送/接收(T/R)開關(guān)530a和連接到第二同向雙工器濾波器520b的第二發(fā)送/接收(T/R)開關(guān)530b。最后，所述多個(gè)濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收器濾波器540a-540d，第一和第二接收濾波器540a和540b連接到第二發(fā)選/接收開關(guān)530b以及第三和第四接收濾波器540c和540d連接到第一發(fā)送/收開關(guān)530a。
仍然繼續(xù)參考圖5進(jìn)行說明，可以設(shè)置一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口570a-570c。第一匹配網(wǎng)絡(luò)端口570a(也稱為RX LOW1匹配網(wǎng)絡(luò)端口)連接于第二發(fā)送/接收開關(guān)530b與第一接收濾波器540a之間。第二匹配網(wǎng)絡(luò)端口570b(也稱為RX LOW2匹配網(wǎng)絡(luò)端口)連接于第二發(fā)送/接收開關(guān)530b與第二接收濾波器540b之間。第三匹配網(wǎng)絡(luò)端口570c(也稱為RX HIGH匹配網(wǎng)絡(luò)端口)連接于第一發(fā)送/接收開關(guān)530a與第三和第四接收濾波器540c和540d之間。如上所述，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中可以提供RX LOW1匹配網(wǎng)絡(luò)端口570a、RX LOW2匹配網(wǎng)絡(luò)端口570b和RX HIGH匹配網(wǎng)絡(luò)端口570c的組合。最后，如圖所示，可以將所述同向雙工器、切換核心和濾波器包括在單個(gè)襯底510上。
圖5的實(shí)施例還可以視為包括發(fā)送/接收切換核心530a和530b，其連接到天線端口555以提供分開的發(fā)送路徑532和接收路徑534。至少一個(gè)接收濾波器540a-540d連接到接收路徑534，并且配置成提供用于至少一個(gè)頻帶的至少一個(gè)接收端口560a-560d。至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口570a-570c連接于切換核心的接收路徑534與至少多個(gè)接收濾波器540a-540d之一之間，并配置成與一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)連接。最后，至少一個(gè)發(fā)送濾波器542a、542b連接到切換核心的發(fā)送路徑532，并配置成提供用于至少一個(gè)頻帶的至少一個(gè)發(fā)送端口562a、562b。
該天線接口模塊500在發(fā)送路徑532和發(fā)送濾波器542a-542b之間不含匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
圖6和7以框圖說明根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的天線接口模塊，這些天線接口模塊可用于以上表1所示的四頻帶。在圖6和7中，高頻帶(DCS 1800和PCS 1900)由HB表示，而低頻帶(GSM850和EGSM900)由LB表示。在圖6和7中，600序列和700序列引用號(hào)分別對(duì)應(yīng)于圖5中的序列引用號(hào)，所不同的是，圖5中設(shè)有組合的GSM850/EGSM900接收端口660a。還顯示了分別用于控制切換核心630a、630b和730a、730b的控制端口680和780。分別對(duì)應(yīng)于EGSM、GSM和PCS/DCS 690a-690c和790a-790c的匹配網(wǎng)絡(luò)顯示為分別連接在匹配網(wǎng)絡(luò)端口670a-670c和770a-770c上。當(dāng)不需要時(shí)，一條分路可以跨接在一個(gè)或多個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口上。
用于GSM應(yīng)用的流行切換技術(shù)可以基于P-本征-N(PIN)二極管。在端口阻抗失配條件下，這些器件可具有優(yōu)良的線性。但遺憾的是，PIN二極管可能使用約6mA至約10mA的偏置電流，大于基于晶體管的開關(guān)。因?yàn)镈CS/PCS濾波器的同向雙工作用，本發(fā)明的實(shí)施例(如圖6和圖7的實(shí)例所示)無需在PCS_RX模式下使用DC偏置電流，因而提供更好的待機(jī)時(shí)間性能。
下文將描述根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的真正的旁路可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。具體地說，無線終端可能需要同時(shí)通過“傳導(dǎo)”性能測(cè)試和“輻射”性能測(cè)試。傳導(dǎo)性能測(cè)試可以通過將50Ω測(cè)試系統(tǒng)連接到無線終端來實(shí)現(xiàn)，而輻射性能測(cè)試則通過無線終端天線來測(cè)量。如果無線終端天線VSWR因阻抗不是50Ω而很高，則天線可如上所述得益于匹配網(wǎng)絡(luò)。遺憾的是，使無線終端阻抗與天線阻抗匹配可能會(huì)使傳導(dǎo)性能劣化。因此，可能希望將可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)在天線和天線接口模塊之間。
圖8顯示了常規(guī)的可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。如圖8所示，該可切換匹配網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)在天線和天線接口模塊之間，并且可提供可利用旁路切換網(wǎng)絡(luò)切換的的直通路徑(thru-path)及匹配的網(wǎng)絡(luò)。遺憾的是，圖8的可切換匹配網(wǎng)絡(luò)可能非常昂貴，且可能產(chǎn)生比預(yù)期高的損耗。
圖9是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的框圖，它可以提供真正的旁路。如圖9所示，在一些實(shí)施例中，這些可切換匹配網(wǎng)絡(luò)900可以在與圖4-7所示的各襯底410、510、610或710分開的一個(gè)襯底上，分別設(shè)在以上各圖所示的天線與天線端口450、550、650或750之間。在另一些實(shí)施例中，圖9的可切換匹配網(wǎng)絡(luò)900可以分別在圖4-7所示的襯底410、510、610或710上設(shè)在這些圖中相應(yīng)的天線端口450、550、650或750與相應(yīng)的同向雙工器420、520、620或720之間。
如圖9所示，可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)900包括可以連接于天線和天線端口之間的PI匹配網(wǎng)絡(luò)。所述PI匹配網(wǎng)絡(luò)包括第二和第三阻抗元件910b和910c以及它們之間的第一阻抗元件910a。旁路切換網(wǎng)絡(luò)配置成在匹配模式下將第二和第三阻抗元件910b和910c耦合到固定電位(如地電位)，以及在旁路模式下旁路第一阻抗元件910a兩端并將第二和第三阻抗元件910b和910c與地解耦。在一些實(shí)施例中，所述旁路切換網(wǎng)絡(luò)包括連接于第二阻抗元件910b與所述固定電位(如地電位)之間的開關(guān)920b、連接于第三阻抗元件910c與所述固定電位(如地電位)之間的第三開關(guān)920c以及連接于第一阻抗元件910a兩端的第一開關(guān)920a。
下面進(jìn)一步討論圖9所示實(shí)施例。第一開關(guān)920a在旁路模式下是直通路徑開關(guān)。阻抗元件910a-910c形成PI阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)920a閉合且開關(guān)920b和920c斷開時(shí)啟動(dòng)旁路模式。第一開關(guān)使第一阻抗元件910a短路，而阻抗元件910b和910c浮地。在此模式下，PI網(wǎng)絡(luò)阻抗元件910a-910c不工作。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)920a斷開而第二和第三開關(guān)920b和920c閉合時(shí)啟用匹配模式。在此模式下，該電路起PI阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的作用。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的真正的旁路的可切換匹配網(wǎng)絡(luò)插入損耗可能比圖8所示常規(guī)開關(guān)低，因?yàn)樵赗F信號(hào)路徑上只需要一個(gè)開關(guān)920a。此外，可以占用更少的空間來將圖9所示實(shí)施例集成到一個(gè)功能模塊中，因?yàn)榭赡苤恍枰谝婚_關(guān)920a是真正的RF開關(guān)。開關(guān)920b和920c在信號(hào)路徑之外，可能只需要提供良好的RF地。
圖10是圖9所示可切換匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的電路圖。晶體管Q1、Q2和Q3用作第一至第三開關(guān)920a-920c。當(dāng)0Vdc柵極至電源電壓(Vgs)存在時(shí)出現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)(高漏極至源極電阻-Rds)。在施加正電壓Vgs期間，出現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)(低Rds)。在一些實(shí)施例中，晶體管Q1、Q2和Q3可以是增強(qiáng)模式的N信道器件。在圖10中，路徑1表示真旁路模式RF信號(hào)流。路徑2表示匹配模式RF信號(hào)流。表2提供了圖10所示電路的真值表。晶體管Q1、Q2和Q3的Vgs顯示為模式的函數(shù)。
表2
應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明這些實(shí)施例的真旁路可切換匹配電路可用作其它應(yīng)用中的匹配網(wǎng)絡(luò)，用以將RF輸入耦合到RF輸出。這些實(shí)施例可以在RF輸入和RF輸出之間提供旁路和匹配模式，如上所述。
下文將描述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例，采用雙分流二極管的切換核心。如上所述，最好提供TX與RX的隔離，因?yàn)闊o線終端可能在TX與RX的端口隔離因圖1所示的頻帶重疊而不充分時(shí)會(huì)表現(xiàn)出發(fā)送器調(diào)制失真和/或峰值相位誤差。對(duì)于圖1的箭頭130所示的PCS TX與DCS RX的隔離情況，可以采用一個(gè)分流元件來將信號(hào)分流到地，從而產(chǎn)生期望的隔離性能。對(duì)于50Ω系統(tǒng)，等式2定義了作為對(duì)地電阻函數(shù)的隔離
Loss=10*log(22+50RPIN_Diode)2---(2)]]>表3中提供了等式2的結(jié)果。
表3
因此，35dB的隔離可能需要較低的分流電阻值。遺憾的是，常規(guī)的PIN二極管提供表4所示電阻與DC偏置電流性能。
表4
基于上述數(shù)據(jù)，似乎常規(guī)PIN二極管不能達(dá)到期望的35dB的隔離性能和/或可能為此消耗過多電流。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的雙二極管并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以解決這些問題。這些并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可用于各圖4-7所示的切換核心430、530、630或730中。這些雙工PIN二極管并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)還可用于其它應(yīng)用中，以選擇性地將RF輸入與RF輸出連接，其中采用常規(guī)的PIN二極管開關(guān)并且可以期望提高隔離性能。
圖11是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的雙二極管開關(guān)的框圖。如圖11所示，雙二極管開關(guān)1100包括電并聯(lián)到RF輸入1120a和RF輸出1120b之間的信號(hào)路徑的一對(duì)二極管(如PIN二極管1110a和1110b)。
與一個(gè)二極管相比較，這可以使電阻值減少一半。補(bǔ)償電容器1130連接于該二極管對(duì)1110a和1110b與固定電位(如地電位)之間。偏置電阻器1140還可以連接在補(bǔ)償電容器1130兩端。還可以提供高阻抗(Hi-Z)饋電1150以使二極管1110a和1110b導(dǎo)通和截止。
如上所述，在本發(fā)明一些實(shí)施例中，圖11的實(shí)施例可以用在圖4-7所示的切換核心中。因?yàn)镻CS TX和DCS RX頻帶在1850MHz至1880MHz的頻率范圍內(nèi)重疊(圖1的箭頭130所示)，所以可將網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧成在1865MHz上諧振。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，Rbias元件值受特定計(jì)算限制，以及由并聯(lián)PIN二極管對(duì)1110a和1110b的等效電感來推導(dǎo)出Ccomp元件值。在等式3中定義了PIN二極管1110a和1110b之一的導(dǎo)通阻抗Z(N)PIN_Diode=Re[1RPIN_diode+j2*PI*F*LPIN_Diode]*N-jIm[1RPIN_Diodej+j2*PI*F*LPIN_Diode]*N[(Re[1RPIN_Diode+j2*PI*F*LPIN_Diode]*N)2+(Im[1RPIN_Diode+j2*PI*F*LPIN_Diode]*N)2]--(3)]]>其中N＝并聯(lián)Pin二極管的數(shù)量；RPIN_Diode＝當(dāng)按期望的DC電流正向偏置時(shí)的PIN二極管電阻(歐姆)；LPIN_Diode＝當(dāng)按期望的DC電流正向偏置時(shí)的PIN二極管電感(亨)；F＝期望的調(diào)諧頻率(赫茲)。
將PIN二極管1110a和1110b并聯(lián)將使該電阻降低，因此，可以增加隔離性能。但是，還可以將Rbias和Ccomp設(shè)計(jì)為提供最低的可能的并聯(lián)電阻。等式(4)顯示補(bǔ)償電容的計(jì)算CComp=12*PI*1865E6*IM(Z[N]PIN_Diode)---(4)]]>
等式(5)給出偏置電阻的計(jì)算RBias=|IM(Z[N]PIN_Diode)|20.02*Re(Z[N]PIN_Diode)---(5)]]>可以利用Ccomp值來設(shè)置共振頻率，以及可以利用Rbias值來設(shè)置最終并聯(lián)電阻，以便限制最大DC偏置電流。成本效率高的35dB隔離設(shè)計(jì)可以通過實(shí)施圖11定義的拓?fù)浜屠玫仁?-5來實(shí)現(xiàn)。還應(yīng)理解，還可以利用圖11的實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)不同于四頻帶天線接口模塊的切換核心的應(yīng)用中RF輸入與RF輸出之間的切換開關(guān)。最后，應(yīng)理解上述任何一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例可以與多個(gè)無線終端組件組合來提供無線終端。
通過附圖和本說明書公開了本發(fā)明的一些實(shí)施例；雖然采用了特定的術(shù)語，但這些術(shù)語在一般意義上使用，而不是為了限制，本發(fā)明范圍由所附權(quán)利要求書闡明。
權(quán)利要求
1.四頻帶天線接口模塊，包括配置成與天線端口連接的同向雙工器；連接到所述同向雙工器的切換核心；多個(gè)濾波器，其連接到所述切換核心且配置為提供四頻帶的發(fā)送和接收端口；以及至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其連接于所述切換核心與至少所述多個(gè)濾波器之一之間且配置成與匹配網(wǎng)絡(luò)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述多個(gè)濾波器包括三個(gè)濾波器；以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括三個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其中相應(yīng)的一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口連接于所述切換核心與所述三個(gè)濾波器中相應(yīng)的一個(gè)之間且配置成與匹配網(wǎng)絡(luò)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述多個(gè)濾波器包括多個(gè)發(fā)送濾波器和多個(gè)接收濾波器；以及所述至少一個(gè)匹配端口連接于所述切換核心與至少所述多個(gè)接收濾波器之一之間。
4.如權(quán)利要求2所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述多個(gè)濾波器包括多個(gè)發(fā)送濾波器和三個(gè)接收濾波器；以及所述至少一個(gè)匹配端口連接于所述切換核心與所述三個(gè)接收濾波器中相應(yīng)的一個(gè)接收濾波器之間。
5.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述四頻帶包括第一頻帶、與所述第一頻帶部分重疊的第二頻帶、第三頻帶以及與所述第三頻帶部分重疊的第四頻帶；所述第一和第二頻帶不與所述第三和第四頻帶重疊；所述同向雙工器包括用于所述第三和第四頻帶的第一同向雙工器濾波器和用于所述第一和第二頻帶的第二同向雙工器濾波器；所述切換核心包括連接到所述第一同向雙工器濾波器的第一發(fā)送/接收開關(guān)和連接到所述第二同向雙工器濾波器的第二發(fā)送/接收開關(guān)；所述多個(gè)濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收濾波器，所述第一和第二接收濾波器連接到所述第二發(fā)送/接收開關(guān)以及所述第三和第四接收濾波器連接到所述第一發(fā)送/接收開關(guān)；以及其中所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第一接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
6.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述四頻帶包括第一頻帶、與所述第一頻帶部分重疊的第二頻帶、第三頻帶以及與所述第三頻帶部分重疊的第四頻帶，所述第一和第二頻帶不與所述第三和第四頻帶重疊；所述同向雙工器包括用于所述第三和第四頻帶的第一同向雙工器濾波器和用于所述第一和第二頻帶的第二同向雙工器濾波器；所述切換核心包括連接到所述第一同向雙工器濾波器的第一發(fā)送/接收開關(guān)和連接到所述第二同向雙工器濾波器的第二發(fā)送/接收開關(guān)；所述多個(gè)濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收濾波器，所述第一和第二接收濾波器連接到所述第二發(fā)送/接收開關(guān)以及所述第三和第四接收濾波器連接到所述第一發(fā)送/接收開關(guān)；以及其中所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第二接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
7.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述四頻帶包括第一頻帶、與所述第一頻帶部分重疊的第二頻帶、第三頻帶以及與所述第三頻帶部分重疊的第四頻帶，所述第一和第二頻帶不與所述第三和第四頻帶重疊；所述同向雙工器包括用于所述第三和第四頻帶的第一同向雙工器濾波器和用于所述第一和第二頻帶的第二同向雙工器濾波器；所述切換核心包括連接到所述第一同向雙工器濾波器的第一發(fā)送/接收開關(guān)和連接到所述第二同向雙工器濾波器的第二發(fā)送/接收開關(guān)；所述多個(gè)濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收濾波器，所述第一和第二接收濾波器連接到所述第二發(fā)送/接收開關(guān)以及所述第三和第四接收濾波器連接到所述第一發(fā)送/接收開關(guān)；以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第一發(fā)送/接收開關(guān)與所述第三和第四接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
8.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述四頻帶包括第一頻帶、與所述第一頻帶部分重疊的第二頻帶、第三頻帶以及與所述第三頻帶部分重疊的第四頻帶，所述第一和第二頻帶不與所述第三和第四頻帶重疊；所述同向雙工器包括用于所述第三和第四頻帶的第一同向雙工器濾波器和用于所述第一和第二頻帶的第二同向雙工器濾波器；所述切換核心包括連接到所述第一同向雙工器濾波器的第一發(fā)送/接收開關(guān)和連接到所述第二同向雙工器濾波器的第二發(fā)送/接收開關(guān)；所述多個(gè)濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收濾波器，所述第一和第二接收濾波器連接到所述第二發(fā)送/接收開關(guān)以及所述第三和第四接收濾波器連接到所述第一發(fā)送/接收開關(guān)；以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第一發(fā)送/接收開關(guān)與所述第三接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
9.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述四頻帶包括第一頻帶、與所述第一頻帶部分重疊的第二頻帶、第三頻帶以及與所述第三頻帶部分重疊的第四頻帶，所述第一和第二頻帶不與所述第三和第四頻帶重疊；所述同向雙工器包括用于所述第三和第四頻帶的第一同向雙工器濾波器和用于所述第一和第二頻帶的第二同向雙工器濾波器；所述切換核心包括連接到所述第一同向雙工器濾波器的第一發(fā)送/接收開關(guān)和連接到所述第二同向雙工器濾波器的第二發(fā)送/接收開關(guān)；所述多個(gè)濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收濾波器，所述第一和第二接收濾波器連接到所述第二發(fā)送/接收開關(guān)以及所述第三和第四接收濾波器連接到所述第一發(fā)送/接收開關(guān)；以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接于所述第一發(fā)送/接收開關(guān)與所述第四接收濾波器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
10.如權(quán)利要求7所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括第一匹配網(wǎng)絡(luò)端口，所述四頻帶天線接口模塊還包括第二匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第一接收濾波器之間；以及第三匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第二接收濾波器之間。
11.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于還包括至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)，其中相應(yīng)的一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)連接到所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口中相應(yīng)的一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
12.如權(quán)利要求7所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述第一頻帶是GSM850頻帶，所述第二頻帶是EGSM900頻帶，所述第三頻帶是DCS 1800頻帶，以及所述第四頻帶是PCS 1900頻帶。
13.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模次，共特征在于所述多個(gè)濾波器包括多個(gè)發(fā)送濾波器和多個(gè)接收濾波器；以及所述至少一個(gè)匹配端口不連接于所述切換核心與所述多個(gè)發(fā)送濾波器之間。
14.如權(quán)利要求2所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述三個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口各包括一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)或與其并聯(lián)。
15.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于還包括連接到所述天線端口的PI匹配網(wǎng)絡(luò)，所述PI匹配網(wǎng)絡(luò)包括第二和第三阻抗元件以及它們之間的第一阻抗元件；以及旁路切換網(wǎng)絡(luò)，其配置成在匹配模式下將所述第二和第三阻抗元件耦合到固定電位，以及在旁路模式下旁路所述第一阻抗元件并且將所述第二和第三支路阻抗元件與所述固定電位解耦。
16.如權(quán)利要求15所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述旁路切換網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述第二阻抗元件與所述固定電位之間的第二開關(guān)、連接于所述第三阻抗元件與所述固定電位之間的第三開關(guān)以及連接于所述第一阻抗元件兩端的第一開關(guān)。
17.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述切換核心包括多個(gè)二極管開關(guān)，至少所述二極管開關(guān)之一包括與信號(hào)路徑并聯(lián)的一對(duì)二極管；以及連接于所述二極管對(duì)與固定電位之間的補(bǔ)償電容器。
18.如權(quán)利要求17所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于還包括連接于所述補(bǔ)償電容器兩端的偏置電阻器。
19.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于所述同向雙工器、所述切換核心和所述多個(gè)濾波器位于單個(gè)襯底上；以及所述天線端口、用于四個(gè)頻帶的所述發(fā)送和接收端口以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口配置成提供至所述襯底的外部輸入/輸出連接。
20.如權(quán)利要求1所述的四頻帶天線接口模塊，其特征在于其結(jié)合多個(gè)四頻帶無線終端組件來提供四頻帶無線終端。
21.一種天線接口模塊，包括發(fā)送/接收切換核心，其連接到天線端口以提供分開的發(fā)送路徑和接收路徑；至少一個(gè)接收濾波器，其連接到所述切換核心的所述接收路徑且配置成提供用于至少一個(gè)頻帶的至少一個(gè)接收端口；至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其連接到所述切換核心的所述接收路徑且配置成與匹配網(wǎng)絡(luò)連接；以及至少一個(gè)發(fā)送濾波器，其連接到所述切換核心的所述發(fā)送路徑且配置成提供用于所述至少一個(gè)頻帶的至少一個(gè)發(fā)送端口，所述發(fā)送路徑不含匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
22.如權(quán)利要求21所述的天線接口模塊，其特征在于所述至少一個(gè)接收濾波器包括三個(gè)接收濾波器；以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括三個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其中相應(yīng)的一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口連接于所述切換核心與所述三個(gè)接收濾波器中相應(yīng)的一個(gè)接收濾波器之間且配置成與匹配網(wǎng)絡(luò)連接。
23.如權(quán)利要求21所述的天線接口模塊，其特征在于所述至少一個(gè)頻帶包括第一頻帶、與所述第一頻帶部分重疊的第二頻帶、第三頻帶以及與所述第三頻帶部分重疊的第四頻帶，所述第一和第二頻帶不與所述第三和第四頻帶重疊；所述至少一個(gè)接收濾波器包括分別用于所述第一至第四頻帶的第一至第四接收濾波器；所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括連接到所述第三和第四接收濾波器的匹配網(wǎng)絡(luò)端口。
24.如權(quán)利要求23所述的天線接口模塊，其特征在于所述匹配網(wǎng)絡(luò)端口包括第一匹配網(wǎng)絡(luò)端口，所述四頻帶天線接口模塊還包括第二匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第一接收濾波器之間；以及第三匹配網(wǎng)絡(luò)端口，其連接于所述第二發(fā)送/接收開關(guān)與所述第二接收濾波器之間。
25.如權(quán)利要求21所述的天線接口模塊，其特征在于所述發(fā)送/接收切換核心、所述至少一個(gè)接收濾波器和所述至少一個(gè)發(fā)送濾波器位于單個(gè)襯底上；所述天線端口、所述至少一個(gè)發(fā)送端口、所述至少一個(gè)接收端口以及所述至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口配置成提供至所述襯底的外部輸入/輸出連接。
26.如權(quán)利要求26所述的天線接口模塊，其特征在于其結(jié)合多個(gè)無線終端組件來提供無線終端。
27.一種將射頻(RF)輸入耦合到RF輸出的網(wǎng)絡(luò)，包括連接于所述RF輸入與所述RF輸出之間的PI匹配網(wǎng)絡(luò)；所述PI匹配網(wǎng)絡(luò)包括第二和第三阻抗元件以及它們之間的第一阻抗元件；以及旁路切換網(wǎng)絡(luò)，其配置成在匹配模式下將所述第二和第三阻抗元件耦合到固定電位，以及在旁路模式下旁路所述第一阻抗元件并且將所述第二和第三支路阻抗元件與所述固定電位解耦。
28.如權(quán)利要求27所述的匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述旁路切換網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述第二阻抗元件與所述固定電位之間的第二開關(guān)、連接于所述第三阻抗元件與所述固定電位之間的第三開關(guān)以及連接在所述第一阻抗元件兩端的第一開關(guān)。
29.如權(quán)利要求27所述的匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述RF輸入連接到天線；所述匹配模式響應(yīng)輻射性能測(cè)試而啟動(dòng)；而所述匹配模式響應(yīng)傳導(dǎo)性能測(cè)試而啟動(dòng)。
30.一種用于選擇性地將RF輸入連接到RF輸出的射頻(RF)開關(guān)，包括電并聯(lián)于所述RF輸入和所述RF輸出之間的一對(duì)二極管；以及連接于所述二極管對(duì)與固定電位之間的補(bǔ)償電容器。
31.如權(quán)利要求30所述的RF開關(guān)，其特征在于還包括連接于所述補(bǔ)償電容器兩端的偏置電阻器。
全文摘要
四頻帶天線接口模塊包括配置成與天線端口連接的同向雙工器、連接到所述同向雙工器的切換核心以及連接到所述切換核心且配置為提供四頻帶的發(fā)送和接收端口的多個(gè)濾波器。至少一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口連接于切換核心與至少所述多個(gè)發(fā)送濾波器之一之間且配置成與匹配網(wǎng)絡(luò)連接。可以設(shè)置三個(gè)濾波器和三個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)端口。還可以設(shè)置可切換阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和/或單獨(dú)的雙二極管開關(guān)。
文檔編號(hào)H04B1/00GK1795617SQ200480014673
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者B·E·維爾科克斯 申請(qǐng)人:索尼愛立信移動(dòng)通訊股份有限公司