專利名稱：多頻帶天線開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到多頻帶天線開關(guān)，可以將其使用在多頻帶移動無線電話的發(fā)送支線和接收支線之間的轉(zhuǎn)換上。
近些年來已經(jīng)開發(fā)了不同標(biāo)準(zhǔn)的在不同頻帶上工作的移動無線網(wǎng)絡(luò)。例如標(biāo)準(zhǔn)GSM900的移動無線網(wǎng)絡(luò)工作在900MHz范圍，標(biāo)準(zhǔn)GSM1800的移動無線網(wǎng)絡(luò)工作在1800MHz范圍，標(biāo)準(zhǔn)PCS1900的移動無線網(wǎng)絡(luò)工作在1900MHz范圍。
根據(jù)這些希望創(chuàng)建可以運行在各種頻帶上的移動無線電話或者類似的儀器，也就是說這些有能力在移動無線網(wǎng)絡(luò)不同的標(biāo)準(zhǔn)上工作。
此外例如標(biāo)準(zhǔn)GSM900和GSM1800的移動無線電話要求，將發(fā)送支線和接收支線按照GSM移動無線電話的TDMA方案連接。這意味著要求發(fā)送支線和接收支線在時間上是相互分開工作的。
附圖5表示了現(xiàn)有技術(shù)的雙頻帶天線開關(guān)的框圖，這是用于轉(zhuǎn)換用標(biāo)準(zhǔn)GSM(900MHz)和PCN(1800MHz)工作的移動無線電話。這種天線開關(guān)是由將標(biāo)準(zhǔn)GSM和PCN的頻帶分開/組合的天線共用器11、第一個交換開關(guān)12、第二個交換開關(guān)13、第一個低通濾波器14和第二個低通濾波器15構(gòu)成的。此外天線開關(guān)有GSM發(fā)送接頭GSM-TX、GSM接收接頭GSM-RX、PCN發(fā)送接頭PCN-TX、PCN接收接頭PCN-RX、一個天線接頭和四個控制接頭VC1至VC4。
這種多頻帶天線開關(guān)的功能方式如下。
將各自的控制信號接在四個控制接頭VC1至VC4上，這些信號用于將第一個和第二個交換開關(guān)12或者13調(diào)整到發(fā)送或者接收運行方式。將接在控制接頭上的各種信號和各自的運行方式之間的關(guān)系表示在下面的表格中。
表格
從表格中看出第二個交換開關(guān)13在控制接頭VC1高信號電平時經(jīng)過第二個低通濾波器15與GSM發(fā)送接頭GSM-TX連接，第二個交換開關(guān)13在控制接頭VC2高信號電平時與GSM接收接頭GSM-RX連接，第一個交換開關(guān)12在控制接頭VC4高信號電平時經(jīng)過第一個低通濾波器15與PCN發(fā)送接頭PCN-TX連接和第一個交換開關(guān)12在控制接頭VC3高信號電平時與PCN接收接頭PCN-RX連接。
在GSM發(fā)送運行方式時(VC1為高信號電平)將GSM發(fā)送信號由GSM發(fā)送接頭GSM-TX經(jīng)過第二個低通濾波器15、第二個交換開關(guān)13和天線共用器11輸出到與天線接頭連接的天線上和從這里發(fā)送出去。
在GSM接收運行方式時(VC2為高信號電平)將GSM接收信號由與天線接頭連接的天線經(jīng)過天線共用器11和第二個交換開關(guān)13出到GSM接收接頭GSM-RX上。
在PCN發(fā)送運行方式時(VC4為高信號電平)將PCN發(fā)送信號由PCN發(fā)送接頭PCN-TX經(jīng)過第一個低通濾波器14，第一個交換開關(guān)12和天線共用器11輸出到與天線接頭連接的天線上和從這里發(fā)送出去。
在PCN接收運行方式時(VC3為高信號電平)將PCN接收信號由與天線接頭連接的天線經(jīng)過天線共用器11和第一個交換開關(guān)12輸出到PCN接收接頭PCN-RX上。
應(yīng)該注意的是在這之前敘述的多頻帶天線開關(guān)是集成在GaAs上的開關(guān)，開關(guān)包括四個各自有作為二極開關(guān)的場效應(yīng)晶體管，和包括一個天線共用器。
然而在這之前敘述的天線開關(guān)有以下的缺點。將天線共用器11直接連接在天線接頭上和然后第一個和第二個交換開關(guān)12或者13位于PCN支線或者在GSM支線上。因此此外要求兩個交換開關(guān)必須附加用一共四個不同的控制信號進(jìn)行控制。然而安排這樣的交換開關(guān)是麻煩和貴的，因為交換開關(guān)必須適合于所使用的頻率900和1800MHz。此外四個必要的控制信號要求復(fù)雜的外部連接用于控制交換開關(guān)。最后天線開關(guān)外部尺寸大。
本發(fā)明是考慮到上述問題創(chuàng)建的和其任務(wù)在于建立便宜的和小的和必須只用唯一的控制信號控制的多頻帶天線開關(guān)。
按照本發(fā)明此任務(wù)是借助于權(quán)利要求1敘述的措施解決的。
比較準(zhǔn)確地說按照本發(fā)明的多頻帶天線開關(guān)有相互并聯(lián)安排的和在連接節(jié)點上相互連接的發(fā)送支線和接收支線，在接收支線上安排了變換環(huán)節(jié)，在連接節(jié)點和天線接頭之間安排了濾波裝置和借助于預(yù)先規(guī)定的邏輯信號可以控制的開關(guān)裝置，其中在接上預(yù)先規(guī)定的邏輯信號之后開關(guān)裝置將發(fā)送支線與天線接頭連接和否則發(fā)送支線與天線接頭是分開的和將接收支線與天線接頭連接，在涉及到至少一個高頻有用頻帶發(fā)送情況時變換環(huán)節(jié)的作用是在連接節(jié)點上使接收支線空運轉(zhuǎn)和將變換環(huán)節(jié)和濾波裝置這樣相互協(xié)調(diào)，在涉及到至少一個低頻有用頻帶發(fā)送情況時在連接節(jié)點上基本上補償變換環(huán)節(jié)輸入感抗的非歐姆成分。
因此可以實現(xiàn)只有唯一開關(guān)和借助于唯一的控制信號可以控制的多頻帶天線開關(guān)。
有利的是發(fā)送支線有一個發(fā)送接頭，將組合成有用頻帶的第一個天線共用器連接在發(fā)送接頭上，和接收支線有一個接收接頭，將分開有用頻帶的第二個天線共用器連接在接收接頭上。
由于直接在發(fā)送支線或者接收支線的發(fā)送接頭和接收接頭上存在兩個天線共用器達(dá)到了其他優(yōu)點。天線共用器有高的濾波器作用，這樣例如可以將高次諧波濾去。此外由于天線共用器價格便宜使得整個結(jié)構(gòu)是便宜的和同樣可以實現(xiàn)為比較小的尺寸。
此外開關(guān)裝置有利的是由與發(fā)送支線串聯(lián)的第一個二極管和在接收支線上在連接節(jié)點的變換環(huán)節(jié)對面的接頭上與接收支線并聯(lián)接地的第二個二極管構(gòu)成的。
開關(guān)裝置只是由兩個二極管構(gòu)成的，因此整個開關(guān)裝置是價格便宜的和可以制造成比較小的尺寸。
本發(fā)明擴(kuò)展的有利結(jié)構(gòu)是子權(quán)利要求的內(nèi)容。
下面借助于一個實施例在附圖基礎(chǔ)上詳細(xì)敘述本發(fā)明。
附圖表示附

圖1按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)的框圖；附圖2在附圖1上使用的低通濾波器的可能的結(jié)構(gòu)；附圖3在附圖1上使用的變換環(huán)節(jié)的可能的結(jié)構(gòu)；附圖4按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)的具體結(jié)構(gòu)；
附圖5現(xiàn)有技術(shù)的多頻帶天線開關(guān)的框圖。
下面敘述本發(fā)明的一個實施例。
附圖1表示了按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)。如在附圖1上表示的，按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)有所謂的斜T形座1、低通濾波器2、變換環(huán)節(jié)3、第一個天線共用器4、第二個天線共用器5、第一個二極管D1和第二個二極管D2。此外還安排了天線接頭、控制信號接頭TXON、GSM發(fā)送接頭TX_GSM、PCN發(fā)送接頭TX_PCN、GSM接收接頭RX_GSM和PCN接收接頭RX_PCN。
如附圖1表示的，控制信號接頭TXON與斜T形座1的輸入接頭連接。第一個天線共用器4與斜T形座另外的輸入接頭連接。GSM和PCN發(fā)送接頭TX_GSM或者TX_PCN與第一個天線共用器4的兩個輸入接頭連接。斜T形座的輸出接頭與第一個二極管的陽極連接。此外第一個二極管的陰極與連接節(jié)點A連接。
此外低通濾波器2的接頭與連接結(jié)構(gòu)A連接和低通濾波器2另外的接頭與天線接頭連接。同樣變換環(huán)節(jié)3的接頭與連接節(jié)點A連接和變換環(huán)節(jié)3另外的接頭與第二個二極管的陽極連接。第二個二極管的陰極是接地的。第二個天線共用器5的輸入接頭同樣與第二個二極管的陽極連接。最后GSM和PCN接收接頭RX_GSM或者RX_PCN與第二個天線共用器5的兩個輸出接頭連接。
下面詳細(xì)敘述按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)的功能方式。
應(yīng)該注意的是，附圖1表示的多頻帶天線開關(guān)的發(fā)送支線是由GSM或者PCN發(fā)送接頭TX_GSM或者TX_PCN經(jīng)過第一個天線共用器4、斜T形座1、第一個二極管D1、連接節(jié)點A、低通濾波器2和附圖1沒有表示的天線的天線接頭構(gòu)成的，這個天線是連接在天線接頭上的，如后面將要詳細(xì)敘述的。
此外還要注意的是，附圖1表示的多頻帶天線開關(guān)的接收支線是由附圖1沒有表示的天線，這個天線是連接在天線接頭上的，經(jīng)過低通濾波器2、連接節(jié)點A、變換環(huán)節(jié)3和第二個天線共用器5到GSM或者PCN接收接頭RX_GSM或者RX_PCN構(gòu)成的，如后面將要詳細(xì)敘述的。
首先敘述按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)的發(fā)送運行。
在發(fā)送運行中將邏輯高電平的控制信號接在控制信號接頭TXON上，則第一個和第二個二極管D1或者D2在前進(jìn)方向承受超過其閾值的預(yù)電壓，因此兩個二極管處于導(dǎo)電狀態(tài)。在附圖1斜T形座1中表示的電容器用于使邏輯高電平的控制信號不會到達(dá)第一個天線共用器4，因為電容器是直流截流器的作用。
按照本發(fā)明重要的一點在于，與變換環(huán)節(jié)3連接的第二個二極管D2是這樣工作的，在高頻有用頻率范圍，也就是說，在標(biāo)準(zhǔn)PCN或者私人通信網(wǎng)絡(luò)1800MHz時使連接節(jié)點A上的接收支線達(dá)到空運轉(zhuǎn)。這意味著，變換環(huán)節(jié)3在1800MHz時提供180°的相位回轉(zhuǎn)。由于空運轉(zhuǎn)使得標(biāo)準(zhǔn)PCN的高頻有用頻率范圍1800MHz的接收支線與發(fā)送支線脫耦。
根據(jù)這些可以將從PCN發(fā)送接頭TX_PCN經(jīng)過第一個天線共用器4、斜T形座1和第一個二極管1提供給連接節(jié)點A的PCN發(fā)送信號繼續(xù)經(jīng)過低通濾波器2和天線接頭輸出到附圖1沒有表示的與天線接頭連接的天線上，和最后從這里發(fā)射出去，此時不會影響接收支線，因為接收支線經(jīng)過變換環(huán)節(jié)3與發(fā)送支線是脫耦的。
此外應(yīng)該注意的是，高頻發(fā)送信號不經(jīng)過斜T形座1達(dá)到與控制信號接頭TXON連接的在附圖1沒有表示的控制邏輯，因為在斜T形座1上表示的電感對于高頻信號是交流電截流器的作用。
為了確保在低頻有用頻率范圍的發(fā)送運行，也就是說在標(biāo)準(zhǔn)GSM900MHz的有用頻率范圍，本發(fā)明重要的一點在于，適當(dāng)?shù)卮_定連接節(jié)點A上低通濾波器2輸入阻抗的幅相圖曲線。
準(zhǔn)確地說低通濾波器2的輸入阻抗在900MHz時是這樣選定的，這個輸入阻抗幾乎完全補償接收支線的阻抗的非歐姆或者電感成分，也就是說，變換環(huán)節(jié)3在連接節(jié)點A上的輸入阻抗。根據(jù)這些在低頻有用頻率范圍發(fā)送運行時保證了發(fā)送支線與接收支線的脫耦。
這意味著，由本發(fā)明的發(fā)明者確定的是，不僅在低頻有用頻率范圍(GSM在900MHz時)而且在高頻有用頻率范圍(PCN在1800MHz時)毫無問題的發(fā)送運行要求滿足兩個條件。
一方面變換環(huán)節(jié)3在高頻有用頻率范圍在連接節(jié)點A上必須起到使接收支線空運轉(zhuǎn)的作用(沒有電流流過)和另一方面低通濾波器2和變換環(huán)節(jié)3在低頻有用頻率范圍達(dá)到這樣的協(xié)調(diào)，變換環(huán)節(jié)3的輸入阻抗的非歐姆成分原則上被補償。
后面詳細(xì)敘述按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)的接收運行。
多頻帶天線開關(guān)的接收運行比前面描述的發(fā)送運行簡單許多。
后面敘述的內(nèi)容相似地不僅適合于GSM而且適合于PCN接收運行。在接收運行時在控制信號接頭TXON接上邏輯低電平信號，因此第一個和第二個二極管D1和D2在前進(jìn)方向是被阻擋的。因為第一個二極管D1是與連接節(jié)點A的陰極相連的，第一個二極管阻擋由天線經(jīng)過天線接頭和低通濾波器2來到的接收信號和因此將發(fā)送支線與接收支線脫耦。此外第二個二極管D2對于來到的接收信號是被阻擋的，這樣接收信號經(jīng)過第二個天線共用器5到達(dá)GSM或者PCN接收接頭RX_GSM或者RX_PCN。
應(yīng)該注意的是，因此當(dāng)滿足上述兩個重要條件與按照本發(fā)明的這個實施例在發(fā)送支線或者接收支線上將第一個和第二個天線共用器4或者5協(xié)調(diào)結(jié)合在一起時有可能單獨協(xié)調(diào)多頻帶天線開關(guān)的所有發(fā)送和接收接頭。此外多頻帶天線開關(guān)同時有對各個發(fā)送器的高次諧波濾波的功能和同時涉及到接收支線有顯著的低通特性。
在本發(fā)明實施例中不必要附加安排已經(jīng)存在的低通濾波器2，特別是涉及到一般要求的天線低通濾波器。此外存在著可能性，利用第二個二極管D2的寄生電感代替變換環(huán)節(jié)3的180°相位回轉(zhuǎn)只還需要回轉(zhuǎn)大約155°。然而要求第二個二極管D2沒有補償?shù)募纳姼袝r使用無電感的PIN二極管，以便達(dá)到接收支線與發(fā)送支線好的絕緣的目的。
參考附圖2。附圖2表示了在附圖1上使用的低通濾波器2的可能的結(jié)構(gòu)。
可能的結(jié)構(gòu)一共是由三個電容和一個電感組成的。其中一個電容是與電感并聯(lián)的和兩個其他電容的第一個接頭是與并聯(lián)電路的各個終點相連的和此外電容的兩個其他接頭是接地的。
然而可以使用其他形式的低通濾波器代替上述用集中元件的低通濾波器。例如同樣可以使用導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的低通濾波器結(jié)構(gòu)，等。只要求所使用的低通濾波器的輸入阻抗在附圖1連接節(jié)點A上在低頻有用頻率范圍正好補償在連接節(jié)點A上變換環(huán)節(jié)3的非歐姆成分。
參考附圖3。附圖3表示了在附圖1上使用的變換環(huán)節(jié)3的可能的結(jié)構(gòu)。
這個可能的結(jié)構(gòu)是由兩個相等的微帶狀導(dǎo)線MSL1和MSL2和一個電容C1組成的，電容是連接在電容和這個微帶狀MSL1和MSL2導(dǎo)線之間的接頭上和電容的另外接頭是接地的。因此附圖1的變換環(huán)節(jié)3比T環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)節(jié)約位置。如上所述，如果同樣考慮第二個二極管的寄生電感，有可能繼續(xù)縮短導(dǎo)線。
然而代替上述變換環(huán)節(jié)也可以使用其他形式的變換環(huán)節(jié)。例如同樣可以不受限制地代替微帶狀導(dǎo)線使用其他損耗少的導(dǎo)線類型或者同樣也可以使用單個的，相應(yīng)比較長的導(dǎo)線而不使用具有相同相位回轉(zhuǎn)的電容C1。
為了完整起見參考附圖4，在其中表示了在這之前說明的本發(fā)明的可實施性按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)的一個具體的實施例。在附圖3上相應(yīng)地注明了所使用的各個組件類型。為了簡化起見在這里不詳細(xì)敘述這些具體結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明實施例的上述多頻帶天線開關(guān)有以下重要的優(yōu)點。
一方面為了產(chǎn)生分開發(fā)送運行和接收運行的控制信號，例如TXON-GSM、TXON_PCN、RXON_GSM、RXON_PCN，不要求邏輯門電路。此外多頻帶天線開關(guān)的尺寸小，因為例如微帶狀導(dǎo)線的長度總共只有大約15mm(大約在λ/4范圍)。重要的同樣應(yīng)該強調(diào)的是，多頻帶天線開關(guān)只在發(fā)送運行時接受電流，因為在接收運行時不接上控制信號。
此外多頻帶天線開關(guān)很便宜。目前價格大約為1.30德國馬克，這意味著相對于在說明書中提到的當(dāng)代技術(shù)水平節(jié)約0.70德國馬克。最后多頻帶天線開關(guān)涉及到接收接頭的絕緣有有利的特性。
最后還要指出，雖然按照本發(fā)明實施例的多頻帶天線開關(guān)是使用在標(biāo)準(zhǔn)GSM和PCN的有用頻帶為900MHz或者1800MHz上，不需要比較大的改動就可以將多頻帶天線開關(guān)的上臨界頻率調(diào)整到2300MHz。這允許以后使用在有用頻率范圍為900MHz和1900MHz上，其中只通過第一個和第二個天線共用器4或者5和例如在附圖3上的變換環(huán)節(jié)3的插裝改變就可以達(dá)到目的。
還涉及到其他的沒有詳細(xì)敘述的按照本發(fā)明的作用和優(yōu)點可以詳細(xì)地參考已經(jīng)公開的附圖。
權(quán)利要求
1．多頻帶天線開關(guān)，有相互并聯(lián)和在連接節(jié)點(A)上相互連接的發(fā)送支線和接收支線；安排在接收支線上的變換環(huán)節(jié)(3)；安排在連接節(jié)點(A)和天線接頭之間的濾波裝置(2)；和借助于預(yù)先規(guī)定的邏輯信號可以控制的開關(guān)裝置(D1,D2)，其中當(dāng)接上預(yù)先規(guī)定的邏輯信號(TXON)之后開關(guān)裝置(D1,D2)將發(fā)送支線與天線接頭連接，并且否則發(fā)送支線與天線接頭分開和將接收支線與天線接頭連接，在涉及到至少一個高頻有用頻帶發(fā)送情況時變換環(huán)節(jié)(3)的作用是使連接節(jié)點(A)上的接收支線空運轉(zhuǎn)，和將變換環(huán)節(jié)(3)和濾波裝置(2)這樣相互協(xié)調(diào)，在涉及到至少一個低頻有用頻帶發(fā)送情況時在連接節(jié)點(A)上變換環(huán)節(jié)(3)的輸入阻抗的非歐姆成分基本上被補償。
2．按照權(quán)利要求1的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，發(fā)送支線有發(fā)送接頭，將有用頻帶組合在一起的第一個天線共用器(4)連接在發(fā)送接頭上；和接收支線有接收接頭，將有用頻帶分開的第二個天線共用器(5)連接在接收接頭上。
3．按照權(quán)利要求1或2的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，開關(guān)裝置(D1,D2)是由串聯(lián)在發(fā)送支線上的第一個二極管(D1)和在接收支線中連接在節(jié)點(A)對面的變換環(huán)節(jié)(3)的接頭上的相對于大地與接收支線并聯(lián)的第二個二極管(D2)組成的。
4．按照上述權(quán)利要求之一的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，變換環(huán)節(jié)(3)是由兩個微帶狀導(dǎo)線(MSL1,MSL2)和一個電容(C1)組成的，電容在其微帶狀導(dǎo)線(MSL1,MSL2)之間具有一個接頭和另外的接頭是接地的。
5．按照權(quán)利要求1至3之一的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，變換環(huán)節(jié)(3)是由唯一的微帶狀導(dǎo)線構(gòu)成的。
6．按照權(quán)利要求4或5的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，代替微帶狀導(dǎo)線可以使用其他類型的損耗小的導(dǎo)線。
7．按照上述權(quán)利要求之一的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，濾波裝置(2)是由具有集中元件的低通濾波器構(gòu)成的，其中集中元件是由一個電容和一個電感的并聯(lián)電路和在并聯(lián)電路的各個端部接地的兩個電容的電路構(gòu)成的。
8．按照權(quán)利要求1至6之一的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，濾波裝置(2)是由一個低通濾波器構(gòu)成的，低通濾波器是使用導(dǎo)線結(jié)構(gòu)構(gòu)造的。
9．按照上述權(quán)利要求之一的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，低頻有用頻帶位于900MHz和高頻有用頻帶位于1800MHz。
10．按照上述權(quán)利要求之一的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，低頻有用頻帶位于900MHz和高頻有用頻帶位于1900MHz。
11．按照上述權(quán)利要求之一的多頻帶天線開關(guān)，其特征為，將上臨界頻率可以調(diào)整到2300MHz。
全文摘要
一個多頻帶天線開關(guān)，在其中變換環(huán)節(jié)(3)的作用是涉及到至少一個高頻有用頻帶在連接節(jié)點(A)上使接收支線空運轉(zhuǎn)和將變換環(huán)節(jié)(3)和濾波裝置(2)這樣相互協(xié)調(diào)，在涉及至少一個低頻有用頻帶發(fā)送情況在連接節(jié)點(A)上的變換環(huán)節(jié)(3)的輸入阻抗的非歐姆成分基本上被補償。
文檔編號H04B1/40GK1318227SQ99811084
公開日2001年10月17日 申請日期1999年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月17日
發(fā)明者T·菲肯舍爾, R·詹金斯 申請人:西門子公司