專利名稱：用于多頻通信系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)備、多頻通信系統(tǒng)的基站、使用收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法、多頻通 ...的制作方法
發(fā)明涉及用于多頻通信系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)備，包括信號處理器、變頻電路、天線開關(guān)以及帶有至少一個天線的天線端子。此外，發(fā)明涉及包括收發(fā)機(jī)設(shè)備的多頻通信系統(tǒng)基站。發(fā)明也涉及使用收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法以及在多頻通信系統(tǒng)中收發(fā)多頻信號的方法，包括在信號處理器中處理信號、在變頻電路中對信號進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換、通過天線開關(guān)操作天線端子以及通過天線端子的至少一個天線收發(fā)信號這些步驟。
多頻通信系統(tǒng)目前廣泛用于特別對移動用戶提供遠(yuǎn)程通信，或者用于個人計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(PCN)、數(shù)字通信系統(tǒng)(DCS)或移動通信全球系統(tǒng)(GSM)當(dāng)前或未來的應(yīng)用。多頻通信系統(tǒng)在各種移動電話標(biāo)準(zhǔn)用戶的蜂窩射頻(RF)系統(tǒng)或諸如數(shù)字時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、或碼分多址(CDMA)這樣的蜂窩系統(tǒng)中特別普遍。各種系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)此后稱為模式。
所提到的系統(tǒng)通常工作在單頻段或多頻段。此后將后者稱為多頻通信系統(tǒng)。這些頻率通常是射頻，最常用的是900MHz、1800MHz或1900MHz頻段。每個頻段只有數(shù)目有限的載波頻率，其中每個載波頻率通常為信號傳輸提供30KHz寬的頻帶。由于這些載波頻率是頻譜中有限的資源，因此對多頻通信系統(tǒng)中任何收發(fā)機(jī)設(shè)備或基站的最大用戶容量帶來了基本限制。通常使用產(chǎn)生方向性輻射波束的方向性天線，使單個載波頻率復(fù)用給多個用戶。相比全向天線或常規(guī)的扇形天線，這種方法增加了系統(tǒng)容量。此外，在大多數(shù)所提到的系統(tǒng)中，為了跟蹤自由移動的移動用戶，蜂窩搜索是必需的。
上面列出的系統(tǒng)通常包括信號處理器，用于處理發(fā)射機(jī)及/或接收機(jī)部分中的調(diào)制信號，也用于數(shù)字及/或模擬信號轉(zhuǎn)換。這里將模擬信號提供給變頻電路，以便對信號進(jìn)行變頻并針對射頻對信號調(diào)制或解調(diào)。射頻用做信號發(fā)送及/或接收的載波頻率。這種信號通常提供給切換設(shè)備，此后稱為天線開關(guān)，以便切換多頻信號目標(biāo)。特別是對復(fù)接信號來說是這樣的。因此操作天線端子的目的是通過天線端子的至少一個天線收發(fā)信號。
每個設(shè)備，即信號處理器、變頻電路、天線開關(guān)或天線端子必須以一定的方式彼此適配并調(diào)節(jié)，以便它們能夠順利地協(xié)作并允許收發(fā)機(jī)設(shè)備針對特定頻率、發(fā)送模式或接收模式及/或有關(guān)某個系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的模式正確地操作。
收發(fā)機(jī)設(shè)備的基本操作在諸如US 5,579,341中揭示。這里包括了一種多信道數(shù)字收發(fā)機(jī)，接收上行鏈路射頻信號并將這些信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號。通過數(shù)字變頻器模塊提供了數(shù)字信號處理，通過多個天線接收的中頻信號被轉(zhuǎn)換成基帶信號?；鶐盘栐俦惶幚硪员慊謴?fù)通信信道。下行鏈路基帶信號也被處理，數(shù)字變頻器模塊中的集成數(shù)字信號處理將下行鏈路基帶信號上變頻并調(diào)制成數(shù)字中頻信號。數(shù)字中頻信號被轉(zhuǎn)換成模擬射頻信號、放大并從發(fā)射天線輻射出去。但是，這些模塊分別對發(fā)送模式和接收模式使用單獨(dú)的天線和收發(fā)機(jī)。對于多信道通信系統(tǒng)來說存在某些缺陷。與設(shè)計為在單信息信號編碼和信道化標(biāo)準(zhǔn)下工作的傳統(tǒng)通信單元不同，US 5,579,341中揭示的多信道通信單元已經(jīng)包括了數(shù)字信號處理部分，至少原則上能夠根據(jù)各種信息信號編碼和信道化標(biāo)準(zhǔn)中的任何一個進(jìn)行操作。不過它的天線設(shè)計具有很大缺陷。特別是不能有益于進(jìn)行多頻操作。US5,579,341的概念是面向?qū)拵У菃晤l的操作。
EP 1 073 208 A2中揭示的收發(fā)機(jī)所使用的切換設(shè)備也存在某些固有的缺陷，其中揭示了具有兩個狀態(tài)的高頻切換元器件。在第一狀態(tài)，接收電路連接到天線端子，在第二狀態(tài)，發(fā)送電路被連接到天線端子。這里單獨(dú)的發(fā)送和接收模式構(gòu)成了操作的固有部分，也就是說不可能合并發(fā)送和接收操作。
還有一些系統(tǒng)已經(jīng)適合多頻操作，但是都包含另外的缺陷。在EP 1 330 080中，多頻無線通信設(shè)備以及控制天線定時的方法提供了一種天線開關(guān)，能夠根據(jù)預(yù)定模式時序地切換天線。這些預(yù)定模式使所揭示的系統(tǒng)變得很不靈活而且將系統(tǒng)限制在TDMA模式。類似的，WO 98/24195中揭示的系統(tǒng)適于多頻操作，但是將基站操作限于TDMA移動通信模式。因此，這些系統(tǒng)的布局可能很簡單，但是針對設(shè)計和操作來說是不靈活的。
在大多數(shù)用于復(fù)接的切換設(shè)備中，使用諸如US 6,104,935中揭示的Butler矩陣可以得到好處。但是其中揭示的用于重疊波束配置的下行鏈路波束成形結(jié)構(gòu)特別適用于TDMA模式應(yīng)用，即不同模式不能合并。此外，其中揭示的Butler矩陣可以針對與多模及/或多頻操作有關(guān)的一些項目進(jìn)行改善。
對于天線端子和這種天線端子的天線來說，現(xiàn)有技術(shù)中的天線通常適用于單頻操作。例如，US 6,034,640中揭示的天線限于900MHz的單頻范圍。盡管通過頻率調(diào)整電路該天線適于在這樣一個頻率范圍內(nèi)調(diào)整共振天線頻率，但是多頻天線應(yīng)用、即幾個頻段的應(yīng)用是不可行的。
各種類型的多頻天線在US 6,225,958 B1、US 6,225,951 B1和US 6,198,443 B1中揭示。一種單獨(dú)的縫隙天線在US 6,210,001B1中揭示。但是它們沒有揭示也不清楚的是這些天線是否以及如何用于多頻通信系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)備中。
諸如US 5,809,405中揭示的其它收發(fā)機(jī)使用多個雙工器切換天線，或象在US 5,991,643中使用幾個開關(guān)切換天線，或在WO 98/2145中使用簡單的交換開關(guān)。
對于蜂窩搜索策略，在EP 1 126 630 A2中提供了一種恰當(dāng)?shù)牟呗?。其它搜索特性，例如US 6,188,682 B1中揭示的，面向CDMA模式，通過將兩種類型信號復(fù)接改善這種搜索。對于CDMA搜索方案，在US 6,185,244 B1、US 6,038,250 B1、US 5,910,948、US 6,285,874B1、US 6,310,856 B1以及WO 00/65735中也有揭示，但是它們只是作為背景信息提及。
正如上面的概述，沒有一種系統(tǒng)能夠提供可以用于多頻通信系統(tǒng)、設(shè)計靈活的恰當(dāng)?shù)氖瞻l(fā)機(jī)設(shè)備。特別是多模式或合并操作在這些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中都是不可能的。
本發(fā)明就是為此提出的，其目標(biāo)是提供用于多頻通信系統(tǒng)的設(shè)備、使用這種設(shè)備的方法以及在靈活設(shè)計及操作的多頻通信系統(tǒng)中收發(fā)多頻信號的方法。
對于設(shè)備而言，該目標(biāo)是通過介紹中提到的收發(fā)機(jī)設(shè)備實現(xiàn)的，其中根據(jù)發(fā)明——變頻電路具有發(fā)送路徑和接收路徑，每條路徑可通信地連接信號處理器和天線開關(guān)，
——天線開關(guān)包括多路開關(guān)、發(fā)送復(fù)接器和接收復(fù)接器，通過多路開關(guān)信號處理器可控制復(fù)接器。
——天線具有將發(fā)送路徑連接到天線的發(fā)送連接器，以及將接收路徑連接到天線的接收連接器，——其中受信號處理器控制的天線開關(guān)，通過合并天線的發(fā)送模式和接收模式，可進(jìn)行天線的多頻操作。
發(fā)明的主要概念是在收發(fā)機(jī)設(shè)備中有利地合并天線發(fā)送模式和接收模式。因此，所建議的變頻電路具有合并的發(fā)送和接收路徑。天線開關(guān)也通過提供發(fā)送復(fù)接器和接收復(fù)接器支持這個概念。該天線具有特別有利的將發(fā)送路徑連接到天線的發(fā)送連接器，以及將接收路徑連接到天線的接收連接器。發(fā)送和接收模式的合并，影響了變頻電路以及天線開關(guān)、天線端子和天線的布局，使收發(fā)機(jī)設(shè)備和操作的設(shè)計變得特別簡單而且靈活。在方法權(quán)利要求中將進(jìn)一步進(jìn)行概括。
對于方法而言，該目標(biāo)是通過介紹中提到的方法實現(xiàn)的，其中根據(jù)發(fā)明——變頻電路在發(fā)送路徑和接收路徑上建立對信號的頻率轉(zhuǎn)換，每條路徑在信號處理器和天線開關(guān)之間傳遞信號，——在信號處理器的控制下通過合并天線的發(fā)送模式和天線的接收模式建立多頻天線端子操作，通過——天線開關(guān)，包括多路開關(guān)、發(fā)送復(fù)接器和接收復(fù)接器，其中信號處理器通過多路開關(guān)控制復(fù)接器，以及——在發(fā)送路徑和天線之間通過發(fā)送復(fù)接器和天線的發(fā)送連接器傳遞信號，在接收路徑和天線之間通過接收復(fù)接器和天線的接收連接器傳遞信號。
在合并發(fā)送和接收模式、允許以高質(zhì)量和最低損耗處理多頻通信方面，發(fā)明已經(jīng)使這種系統(tǒng)實現(xiàn)了所有必要元器件的彼此適配。此外，收發(fā)機(jī)設(shè)備及其操作的系統(tǒng)成本特別低。
正如將在使用方法權(quán)利要求中概括的那樣，這種收發(fā)機(jī)設(shè)備可以有利地用于多種多模式或合并系統(tǒng)中，即多種具有不同標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，例如允許蜂窩無線通信及/或用于個人通信系統(tǒng)。
特別有利的應(yīng)用是所建議收發(fā)機(jī)的天線可用于發(fā)送模式和接收模式。這要根據(jù)情況而定。此外，天線按照優(yōu)勢的而且簡便的方式切換。
對于使用方法而言，該目標(biāo)是根據(jù)發(fā)明、通過在多頻通信系統(tǒng)中使用該收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法而實現(xiàn)的，這樣的系統(tǒng)例如移動蜂窩通信系統(tǒng)或個人通信系統(tǒng)。具體而言，移動蜂窩通信系統(tǒng)可以包括CDMA、FDMA或TDMA模式或系統(tǒng)。也可以選擇合并的或多模的通信系統(tǒng)，諸如CDMA-FDMA/TDMA及/或FDMA-TDMA系統(tǒng)，特別是2.5G系統(tǒng)。
可以特別地選擇PCS/N、3G模式及/或GSM系統(tǒng)。對于個人通信系統(tǒng)而言，具體地可以選擇PCS/N模式、3G及/或GSM系統(tǒng)。而且3G/GSM的多模或合并系統(tǒng)也是很有優(yōu)勢的。
特別地，在移動蜂窩通信系統(tǒng)中使用該收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法有利于與個人通信系統(tǒng)合并。
通過獨(dú)立權(quán)利要求中更詳細(xì)總結(jié)的進(jìn)一步發(fā)展的發(fā)明配置，發(fā)明的這些以及其他優(yōu)勢可以得到更大的擴(kuò)展。
根據(jù)發(fā)明的另一個優(yōu)勢方面，信號處理器是一種模擬數(shù)字信號處理器，由直接數(shù)字合成器(DDS)驅(qū)動的鎖相環(huán)(PLL)射頻信號發(fā)生器構(gòu)成。這種信號處理器特別適合產(chǎn)生調(diào)制的發(fā)射機(jī)信號以及本振接收機(jī)信號。
根據(jù)發(fā)明的又一個方面，變頻電路有利地包括至少一個本振和功分器，向發(fā)送及/或接收路徑提供本振功率。在它的一種配置中，變頻電路可以包括混頻器件，在中頻和射頻之間轉(zhuǎn)換信號。在它的另一種配置中，變頻電路可以包括一個直接轉(zhuǎn)換器件，在基帶頻率和射頻之間轉(zhuǎn)換信號，具體地通過同相和正交(IQ)方法進(jìn)行。
在接收模式中，直接數(shù)字合成器驅(qū)動的鎖相環(huán)最好具有窄帶濾波器，以便產(chǎn)生較好的相位噪聲。在另一種配置中，在零中頻(零IF)接收機(jī)解調(diào)可以直接將射頻信號轉(zhuǎn)換成基帶頻率。在發(fā)送模式中，DDS調(diào)制信號，PLL可以工作在比接收模式更寬的帶寬中，以得到更好的RF調(diào)制信號。包括針對發(fā)明這個方面所描述的DDS的收發(fā)機(jī)可以實現(xiàn)有利的快速開關(guān)速度而且可以用低成本制造。
為了允許合并發(fā)送和接收模式，特別是為了多?；蚝喜⑾到y(tǒng)，根據(jù)發(fā)明的另一些方面，提供了一種特殊設(shè)計的天線開關(guān)、天線端子以及天線端子的天線。
根據(jù)發(fā)明的又一個方面，天線端子最好包括一個接線(patching)單元，構(gòu)成低通濾波器改善天線與多頻頻譜中不同頻率的匹配過程以及/或者與移動蜂窩通信系統(tǒng)或個人通信系統(tǒng)的不同模式的匹配過程。具體地，該天線端子可以為天線包括一個匹配單元。LC元器件對提供天線的最佳匹配因子是最有利的。
天線端子最好包括至少兩個、通常是四個天線。這樣可以靈活地使用公用的主頻段。具體而言，第一天線可以用于范圍為850-900MHz的頻段范圍，第二天線可以用于范圍為1800MHz-1900MHz的頻段范圍，第三天線可以用于范圍為2000MHz-2100MHz的頻段范圍，而第四天線可以用于附加射頻輸入而且也適于定向輻射(beaming)。優(yōu)選地，所有這些天線應(yīng)該工作在接收模式。特別地，所有的或者至少一個天線也應(yīng)該工作在發(fā)送模式，而且最好是并行及/或合并模式。因此，四個相應(yīng)的開關(guān)可以用于切換天線并保證公共主部分盡可能靈活地操作。
根據(jù)發(fā)明的還有一個方面，將天線構(gòu)成具有兩端的S-環(huán)形天線，這兩端優(yōu)選地構(gòu)成將發(fā)送路徑連接到天線的發(fā)送連接器和將接收路徑連接到天線的接收連接器。這就使收發(fā)機(jī)有利地以X-函數(shù)的方式從一個天線切換到另一個。該過程最好是由控制復(fù)接器的信號處理器調(diào)節(jié)。
在一種配置中，天線是一種銅線連接的，由銅制造的靈活的線天線。這是制造天線的一種特別經(jīng)濟(jì)的方法。
在另一種配置中，天線可能是SMD平板天線。這是一種優(yōu)選的天線形式，也可以根據(jù)應(yīng)用選擇。
對于接線及/或匹配單元而言，這些單元最好是作為天線體的一部分集成進(jìn)去。
上面概述的S-環(huán)形天線配置允許一種有利的波束設(shè)計。具體地，該天線端子可以構(gòu)成360度波束，而且天線波束在200度范圍內(nèi)構(gòu)成。天線波束有利地包括90度波束，由50度主波束和兩個20度側(cè)波束構(gòu)成。
根據(jù)仍然是本發(fā)明的一個方面，天線開關(guān)包括一個匹配單元，構(gòu)成頻率調(diào)節(jié)的匹配濾波器，以便為天線提供最佳匹配因子。也優(yōu)選的是天線開關(guān)包括到信號處理器的總線連接，所述總線連接有利地構(gòu)成匹配網(wǎng)絡(luò)。匹配網(wǎng)絡(luò)的一個具體的優(yōu)選實施例在詳細(xì)說明書的圖9中說明。
本發(fā)明這個方面中概述的開關(guān)支持超過477μs的有利的切換速度。在GSM系統(tǒng)中這是個特別優(yōu)選項，因為開關(guān)速度應(yīng)該比一個周期快。收發(fā)機(jī)設(shè)備也可以按照上面的概述用于多模系統(tǒng)，即幾個模式可以用于并行操作。具體而言，這就意味著收發(fā)機(jī)設(shè)備可以工作在GSM頻段，例如1900MHz，而且也可以并行地工作在典型的3G模式。根據(jù)ETSI和3G組織規(guī)范可以進(jìn)行漫游。
所描述的接線和匹配單元允許所有集成天線有利地用于所有系統(tǒng)頻率。
根據(jù)發(fā)明的又一個方面，將一個具體的優(yōu)選波束成形矩陣器件集成到天線開關(guān)中。具體而言，天線開關(guān)還包括波束成形矩陣器件，構(gòu)成Butler輸出矩陣。這種矩陣可以從由4×4、8×8或16×16 Butler輸出矩陣組成的組中選擇。
Butler矩陣內(nèi)部存在匹配單元也是優(yōu)選的。作為它的具體的優(yōu)選配置，修改的Butler輸出矩陣的輸出/輸入構(gòu)成頻率調(diào)節(jié)的匹配濾波器。這樣也可以對天線提供有利的最佳匹配因子。
總而言之，為了允許合并了天線發(fā)送和接收模式的天線端子的多頻操作，在用于多頻通信系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)備中建議變頻電路應(yīng)該包括發(fā)送路徑和接收路徑，其中每個這樣的路徑可通信地連接信號處理器和天線開關(guān)。天線開關(guān)包括多路開關(guān)、發(fā)送復(fù)接器和接收復(fù)接器，其中所述復(fù)接器可以由信號發(fā)生器通過多路開關(guān)控制。天線具有將發(fā)送路徑連接到天線的發(fā)送連接器以及將接收路徑連接到天線的接收連接器。天線開關(guān)由信號處理器調(diào)節(jié)。因此優(yōu)勢配置是提供S-環(huán)形天線設(shè)計以及天線端子中的相位匹配單元和天線開關(guān)的Butler矩陣。這樣可以為每個天線和矩陣使用提供最佳匹配因子。
盡管發(fā)明特別適合于與特定的多頻通信系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，而且也是這樣描述的，但是應(yīng)該了解的是該收發(fā)機(jī)設(shè)備及其操作方法也可以關(guān)聯(lián)于其它形式的沒有特別提到的多頻通信系統(tǒng)而工作。具體而言，優(yōu)選的收發(fā)機(jī)設(shè)備不僅可以用于移動通信系統(tǒng)，而且其基本的收發(fā)原則也可以工作于典型的基站環(huán)境。收發(fā)機(jī)設(shè)備也特別適用于多模或合并的多頻通信系統(tǒng)，具體而言就是允許CDMA-FDMA/TDMA以及FDMA/TDMA(2.5G)處理的系統(tǒng)。具體而言這可以通過上面針對發(fā)明的一個或多個方面概述的特殊波束設(shè)計實現(xiàn)。對于合并操作來說，通過將850MHz合并到2100MHz的天線端子可以實現(xiàn)GSM/PCM/DCS系統(tǒng)內(nèi)的操作，正如同樣針對發(fā)明的一個或多個方面所概述的那樣。這種天線端子也為用戶提供了增強(qiáng)的傳播安全性。
為了有利于更完整地理解發(fā)明，現(xiàn)在參考所帶的附圖詳細(xì)描述發(fā)明的優(yōu)選實施例。詳細(xì)說明書將說明并描述所考慮的發(fā)明優(yōu)選實施例。當(dāng)然應(yīng)該理解的是，在不背離發(fā)明精神前提下可以很容易地在形式或細(xì)節(jié)上的進(jìn)行各種修改和變化。因此希望發(fā)明不限于這里所描述并表示的準(zhǔn)確形式以及細(xì)節(jié)，也不限于比這里揭示和此后申請權(quán)利要求的完整發(fā)明少的任何東西。而且說明書中描述的特性、揭示發(fā)明的附圖和權(quán)利要求，無論單獨(dú)或者合并考慮可能都是發(fā)明的精髓。


圖1是說明根據(jù)優(yōu)選實施例、允許合并發(fā)送和接收模式的收發(fā)機(jī)設(shè)備第一實施例基本結(jié)構(gòu)的圖；圖2是說明允許合并發(fā)送和接收模式的收發(fā)機(jī)設(shè)備第二實施例基本結(jié)構(gòu)的圖；圖3是說明包括四個S-環(huán)形天線的天線端子基本原理的布線圖，可用于切換或耦合的多頻模式；圖4是說明S-環(huán)形天線優(yōu)選地在集成了匹配網(wǎng)絡(luò)的端子中實施的布線圖；圖5表示，當(dāng)在優(yōu)選實施例中使用兩個天線時，天線信號的變化；圖6是表示兩個S-環(huán)形天線更優(yōu)選地在具有濾波器網(wǎng)絡(luò)的端子中實施的示意布線圖，其中濾波器與不同頻率的電容耦合網(wǎng)絡(luò)一起操作；圖7是說明在優(yōu)選實施例中天線開關(guān)的優(yōu)選實施例的布線圖；圖8是說明在另一個優(yōu)選實施例中天線開關(guān)的另一個優(yōu)選實施例的布線圖；圖9是說明在又一個優(yōu)選實施例中的切換網(wǎng)絡(luò)的布線圖；圖10是4×4 Butler矩陣的示意圖，為了在優(yōu)選實施例中實現(xiàn)波束天線的最佳匹配因子，其輸出/輸入修改為頻率校準(zhǔn)的匹配濾波器。
圖11是說明優(yōu)選實施例中典型的S-環(huán)形天線設(shè)計的示意圖12是優(yōu)選實施例中包括四個天線的天線端子的波束成形示意說明。
圖1以概念圖說明優(yōu)選的收發(fā)機(jī)設(shè)備1實施例。信號在信號處理器DDS中進(jìn)行數(shù)字處理，DDS構(gòu)成直接數(shù)字合成器驅(qū)動的鎖相環(huán)(PLL)射頻(RF)信號發(fā)生器。處理器DDS包括數(shù)模轉(zhuǎn)換單元DA，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。信號處理器DDS也包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元AD，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。此外，收發(fā)機(jī)設(shè)備1包括變頻電路3，其中的發(fā)送路徑Tx由中頻調(diào)制器Tx1、混頻器件Tx2以及射頻發(fā)射信道Tx3構(gòu)成。而且，變頻電路3的接收路徑由中頻解調(diào)器Rx1、混頻器件Rx2以及射頻接收信道Rx3構(gòu)成。使用發(fā)送路徑，調(diào)制信號被中頻調(diào)制器Tx1調(diào)制到中頻(IF)范圍并通過混頻器件Tx2轉(zhuǎn)換成射頻(RF)。射頻信號通過射頻發(fā)射信道Tx3提供給天線系統(tǒng)2。發(fā)射信道Tx3包括恰當(dāng)適配的元器件，例如濾波器、放大器和開關(guān)。
與發(fā)送路徑Tx上的信號處理并行，通過射頻接收信道Rx3的接收射頻信號也可以經(jīng)由接收路徑Rx處理。射頻接收信道Rx3可以包括恰當(dāng)適配的元器件，例如濾波器和低噪聲放大器。射頻信號再通過混頻器件Rx2下變頻到中頻信號。也可以提供附加的元器件，例如濾波器或自動增益控制器。接收信號再通過中頻解調(diào)器Rx1在接收路徑Rx中處理并提供給信號處理器DDS，特別是提供給模數(shù)單元AD。為了圖1優(yōu)選實施例中混頻器件Rx2及/或Tx2中的頻率轉(zhuǎn)換，使用兩個本振器01、02。第一本振01在中頻范圍提供，第二本振02在射頻范圍提供。本振01、02的信號功率由各自的功分器裝置D1、D2分開。根據(jù)情況，將中頻本振01分開的功率提供給發(fā)送路徑Tx的中頻調(diào)制器Tx1或接收路徑Rx的中頻解調(diào)器Rx1。根據(jù)情況，將射頻本振02分開的功率提供給發(fā)送路徑混頻器件Tx2或接收路徑混頻器件Rx2。射頻本振也適用于將功率提供給天線開關(guān)SW。在這個優(yōu)選實施例中，本振是用鎖相環(huán)(PLL)實現(xiàn)的，這樣可以提供很好的頻率穩(wěn)定性同時保持足夠的切換速度。
在圖1的優(yōu)選實施例中，天線系統(tǒng)2包括所實現(xiàn)的天線開關(guān)(SW)和帶有至少一個天線(A)的天線端子(AT)。
典型的四個S-環(huán)形天線優(yōu)選地置于一個作為銅線系統(tǒng)的外殼中。如果希望的話，SMD-平板系統(tǒng)也可以作為替代或合并使用。但是銅線解決方案應(yīng)該是性價比較高的。
正如將要更詳細(xì)描述的那樣，在整個系統(tǒng)中，各個元器件都恰當(dāng)提供了匹配單元，以便恰當(dāng)而且有效地在所有頻率上利用所有的集成天線。特別是在每個天線中置入匹配單元。接線單元也作為低通濾波器置入，以便在所有頻率上使用天線系統(tǒng)的所有集成天線。天線的線具體地用做天線，一邊帶有發(fā)送路徑Tx連接器，另一邊帶有接收路徑Rx連接器。優(yōu)選地通過信號處理器DDS以X函數(shù)校準(zhǔn)的方式將系統(tǒng)從一個天線切換到另一個。細(xì)節(jié)將特別針對圖3提供。
正如針對圖7、8和9更詳細(xì)描述的那樣，天線開關(guān)SW、SW’包括幾個復(fù)接器開關(guān)，至少一個發(fā)送復(fù)接器TxMUX和接收復(fù)接器RxMUX，其中每個復(fù)接器開關(guān)都受信號處理器的控制。這使得這個優(yōu)選實施例的收發(fā)機(jī)設(shè)備工作在特別高的切換速度上，也就是比477μs的當(dāng)前周期時間快。這個優(yōu)選實施例的收發(fā)機(jī)設(shè)備也可以用于多模系統(tǒng)，即優(yōu)選實施例的收發(fā)機(jī)設(shè)備可以工作于諸如1900MHz的GSM頻段，而且也可以并行工作于典型的3G模式。根據(jù)ETSI和3G組織規(guī)范，用這種收發(fā)機(jī)設(shè)備也是允許漫游的。
在圖2中以示意圖說明了第二優(yōu)選收發(fā)機(jī)設(shè)備實施例1’。盡管功能原理或多或少地與針對圖1描述的實施例1相同，但是圖2的優(yōu)選實施例1’被解釋為TDD模式的直接變頻系統(tǒng)。在變頻電路3’中，使用發(fā)送路徑Tx’中的射頻直接調(diào)制器Tx1’將信號處理器DDS的調(diào)制信號直接調(diào)制到射頻范圍。該信號再在射頻發(fā)送信道Tx2’中處理并提供給天線開關(guān)SW’。此外，在接收路徑Rx’中，射頻接收信道Rx2’通過天線開關(guān)SW’接收調(diào)制的信號并將調(diào)制的信號提供給射頻直接解調(diào)器Rx1’，將射頻信號直接解調(diào)到基帶，即零中頻(零IF)。通過直接調(diào)制器Tx1’的直接調(diào)制以及通過直接解調(diào)器Rx1’的解調(diào)都使用同相正交(IQ)方法進(jìn)行，其中提供了同相分量(I)和正交分量(Q)。在這個具體的優(yōu)選實施例中，通過PLL的實現(xiàn)使用一個本振0就足夠了。本振0的功率通過功分器D提供給直接調(diào)制器Tx1’或直接解調(diào)器Rx1’。
在這個具體的優(yōu)選實施例1’中，外部天線開關(guān)SW’用于將信號傳遞到天線系統(tǒng)2’或從天線系統(tǒng)2’傳遞，該天線系統(tǒng)包括帶有至少一個天線A的天線端子AT’。天線系統(tǒng)、具體而言是天線端子AT’的天線A可以用針對圖1優(yōu)選實施例描述的同樣方法制造。
圖3說明天線系統(tǒng)2、2’的基本原理，包括具有四個天線A1、A2、A3和A4的天線端子AT、AT’。每個天線A1...A4在一側(cè)通過接線(patching)網(wǎng)絡(luò)連接到發(fā)送路徑Tx，在另一側(cè)通過接線網(wǎng)絡(luò)連接到接收路徑Rx。各個連接器稱為信道。例如，天線A1具有發(fā)送連接器CT1，通過具有LC-單元L1、C1的接線網(wǎng)絡(luò)將發(fā)送信道Tc1連接到發(fā)送路徑Tx，LC單元作為低通濾波器內(nèi)置以便在所有頻率下使用天線A1。而且天線A1包括接收連接器CR1，將接收信道Rc1連接到接收路徑Rx。此外，連接是通過開關(guān)Z1進(jìn)行的。如果發(fā)送信道Tc1用于天線A1，開關(guān)Z1處于OFF(關(guān)閉)位置。如果使用天線A1的接收信道Rc1，開關(guān)Z1處于ON(打開)位置。天線A1特別適配于工作在850到900MHz的頻率范圍內(nèi)。因此，另外的元器件，即接線網(wǎng)絡(luò)L1、C1和開關(guān)Z1以及其它元器件也針對850MHz到900MHz的特定頻率范圍而適配。
基本上，其它天線A2、A3和A4以同樣方式分別通過接收信道Rc2、Rc3和Rc4連接接收路徑Rx，并通過發(fā)送信道Tc2、Tc3和Tc4連接發(fā)送路徑Tx。因此，天線A2、A3和A4中的每一個包括各自的發(fā)送連接器Tc2、Tc3和Tc4和接收連接器Rc2、Rc3和Rc4。開關(guān)Z2、Z3和Z4分別也是基本按照針對天線A1描述的類似方式分配。對于接線網(wǎng)絡(luò)L2、C2和L3、C3以及L4、C4分別也是這樣的。但是，區(qū)別是連接器、接線網(wǎng)絡(luò)和各自的天線信道都是針對不同頻率范圍適配的。正如上面概述的，天線A1、它的連接器和接線網(wǎng)絡(luò)適配于正確工作在850MHz到900MHz的頻率范圍內(nèi)。天線A2以及它的連接器和接線網(wǎng)絡(luò)以及發(fā)送/接收信道的相應(yīng)布局適配于正確工作在1800MHz到1900MHz的頻率范圍內(nèi)。天線A3以及相應(yīng)元器件適配于正確工作在2000MHz到2100MHz的頻率范圍內(nèi)。當(dāng)然，每個天線也可能工作在超過特定范圍的頻率上，但是，通過調(diào)諧這些天線中的每一個，在每個天線的特定頻率范圍內(nèi)可以實現(xiàn)最佳性能。寬頻率范圍特別適合四號天線A4及其連接器、接線網(wǎng)絡(luò)和接收/發(fā)送信道。天線A4及其元器件適配于工作在各種不同的射頻輸入上并提供恰當(dāng)?shù)亩ㄏ蜉椛?beaming)工具。
對于天線所用的材料，它們每一個都按S-環(huán)形構(gòu)造，實際上如圖3所示。正如上面概述的，天線可以配置為銅線，所有天線都置于如圖3虛線所示的天線端子中。或者如果希望的話，四個天線中的每一個或幾個也可以配置為在如圖3虛線所示的集成天線端子中實現(xiàn)的SMD平板天線。
圖4表示具有集成接線網(wǎng)絡(luò)的另一個實施例，該網(wǎng)絡(luò)主要由LC單元組成，構(gòu)成低通濾波器。每個LC單元連接到天線A的連接點(diǎn)CP1、CP2。任一連接點(diǎn)CP1或CP2可以切換成發(fā)送連接器或接收連接器。這個選擇與開關(guān)Z1...Z4中任一個的切換狀態(tài)有關(guān)。開關(guān)Z1...Z4中的每一個適配于將各個信道、即發(fā)送信道Tcn、Tcn+1或接收信道、即信道Rcn或Rcn+1設(shè)置成OFF(關(guān)閉)或ON(打開)狀態(tài)。“N”可以代表天線端子中任何個天線。在這個特定實施例中，接線網(wǎng)絡(luò)集成在S-環(huán)形天線A中，用包括天線A和接線網(wǎng)絡(luò)的虛線表示。此外，極化方向由圖4的線P表示，即極化平面垂直于圖4平面延伸并以線P作為投影。
圖5表示天線A1的信號S1以及天線A2的信號S2，當(dāng)兩個信號基本上沿著同樣方向輻射時彼此之間的時延。時延大致與兩個天線的距離D以及輻射前端之間的角度θ成線性比例關(guān)系，如圖5所示。天線A1到天線A2的時延ΔT可以用公式描述ΔT～(D/csinθ)，這里的c是光速。
一種具體的優(yōu)選“智能”天線配置是以彈性帶(flex strip)為襯底的S-環(huán)形線狀銅天線，兩端帶有匹配單元，并帶具有三態(tài)射頻功能和開環(huán)部分(三態(tài)部分tri-state part)的正交混合電路。可以使用帶有固定參數(shù)的相移器接線這樣兩個天線A1和A2輻射的射線之間的時延ΔT。
圖6表示了只有兩個天線A1’和A2’的PI-濾波器網(wǎng)絡(luò)，作為天線端子AT”的另一個例子，該端子置有接線單元作為低通濾波器并帶有網(wǎng)絡(luò)連接N以便進(jìn)一步的信號處理。在這個特定例子中，接線單元PU’被設(shè)計為在并行操作的不同頻率和模式上使用所有集成天線。因此濾波器特別適于在不同頻率上與電容耦合網(wǎng)絡(luò)很好地工作。插圖I1表示接線單元PU’的功能符號。在另外的插圖I2中表示了各個頻率的濾波器曲線。
圖7用布線圖的形式說明天線開關(guān)SW或SW’的原理。天線開關(guān)SW或SW’用圖7中的虛線表示并包括多路開關(guān)MSW和復(fù)接發(fā)送路徑Tx信號的發(fā)送復(fù)接器TxMUX以及復(fù)接接收路徑Rx信號的接收復(fù)接器RxMUX。復(fù)接器TxMUX和RxMUX可以通過多路開關(guān)MSW被信號發(fā)生器DDS控制，如圖7中箭頭和虛線所示。復(fù)接器TxMUX和RxMUX分別根據(jù)多路開關(guān)MSW的狀態(tài)多路切換每個連接器Tc1...Tc4、Rc1...Rc4，多路開關(guān)MSW再用于切換開關(guān)Z1...Z4。根據(jù)情況，發(fā)送復(fù)接4和接收復(fù)接5由TxMUX和RxMUX復(fù)接器分別完成，切換天線A1...A4中每一個的連接器信道(如參考圖3的描述)。這樣就實現(xiàn)了圖7下面部分所示的狀態(tài)之一中的操作。具體而言，這些應(yīng)用包括大約900MHz頻段范圍內(nèi)的發(fā)送Tx以及接收Rx、大約1800MHz頻段范圍內(nèi)的發(fā)送和接收、1900MHz頻段范圍內(nèi)的發(fā)送Tx和接收Rx以及3G和TD-SDMA、ω-CDMA或ω-CDMA/ARIB組合操作中的發(fā)送Tx及接收Rx。
數(shù)字信號處理器DDS優(yōu)選地通過一種“顧問”算法操作多路開關(guān)MSW，具體來說，根據(jù)一個能夠操作閉合開關(guān)Z1...Z4的合并器開關(guān)進(jìn)行。操作復(fù)接器TxMUX和RxMUX的具體方法是最優(yōu)化每個可用信道(Tc1...Tc4和Rc1...Rc4)的平均方差。如果使復(fù)接器切換的特定信道的平均方差最小，就是執(zhí)行了最佳切換。有關(guān)復(fù)接器應(yīng)該切換哪個可用路徑的判決可以通過將信道接收值與門限比較來進(jìn)行。在這個特定情況下門限可以是噪聲門限。
圖8實際上表示了圖7所示并描述的同樣開關(guān)。天線開關(guān)SW、SW’包括發(fā)送復(fù)接器TxMUX，復(fù)接4個不同頻率及可能的合并應(yīng)用的四個信道，并包括接收復(fù)接器RxMUX 5，分別復(fù)接5四個相應(yīng)的信道Tc、Rc1...4。復(fù)接器TxMUX和RxMUX通過系統(tǒng)接口和多路開關(guān)MSW受DDS的控制。除了圖7所示的元器件之外，為圖8中的天線開關(guān)SW、SW’提供了匹配單元6，以使各個天線和接收及發(fā)送信道得到最佳匹配因子。
9實際上表示了一個天線開關(guān)，構(gòu)成圖7和8中已經(jīng)表示的兩個復(fù)接器的多路開關(guān)驅(qū)動組合。所示的切換網(wǎng)絡(luò)是通過Tc1...Tc4連接發(fā)送信道Tx以及通過Rc1...Rc4連接接收信道Rx的附加例子。也表示了通過接口到數(shù)字信號處理DSP的總線連接，同已經(jīng)在圖8中表示的一樣。圖9上部分的箭頭表示到天線端子四個S-環(huán)形天線A1到A4的第一端1...4A的總線連接、到天線端子AT四個S-環(huán)形天線A1到A4的另一端1...4E的總線連接，以及到天線端子AT的開關(guān)Z1...Z4的總線連接，如圖3所示。
在圖9中，多路開關(guān)MSW和復(fù)接器MUX表示為一串分別切換發(fā)送和接收信道Tc1...Tc4和Rc1...Rc4的開關(guān)。圖9中分別針對發(fā)送和接收信道Tci和Rci的點(diǎn)表示信道/天線的數(shù)目不限于四個，可以是任何合適而且可取的數(shù)字，根據(jù)情況而定。例如如圖6所示也可以使用兩個天線、或者甚至3個天線、或者使用更多的天線，如五個、六個、七個、八個天線。
天線開關(guān)可以包括波束成形器件，例如Butler矩陣。
圖10實際上表示了YxY Butler矩陣的優(yōu)選實施例，以4×4的設(shè)計作為例子。這個特定的Butler矩陣具有修改的輸出OUT和輸入IN。每個輸出OUT和輸入IN包括頻率校準(zhǔn)的匹配濾波器，以便提供最佳的匹配波束天線因子。Butler矩陣BM的每個匹配濾波器MF1、MF2、MF3、MF4由帶有可控電容的LC單元構(gòu)成。匹配單元的布線圖Mfi示于圖10的插圖I1中，各個切換符號在圖10的插圖I2中。
圖11說明帶有兩個反射側(cè)壁S1和S2構(gòu)成其間的反射波導(dǎo)W的S-環(huán)形天線的典型配置。圖11的插圖I1表示天線的長度“1”是天線發(fā)射及/或接收的波長λ的函數(shù)。而且每個反射側(cè)壁S1、S2和波導(dǎo)W之間的距離“a”是天線發(fā)射/接收的波長“λ”的函數(shù)a＝f(λ，c)；l＝f(λ，c)因此，如圖11的插圖I1所示，距離“a”和長度“1”應(yīng)該隨著每個天線A1到A4變化。在這個例子中它們稱為“環(huán)形1”和“環(huán)形3”。因此每個天線適配于正確地在特定的頻率范圍內(nèi)操作。
通過圖示說明這樣的天線端子所得到的波束寬度和孔徑大小，圖12表示了諸如圖3所示的由四個S-環(huán)形天線組成的天線端子的輻射特性。該天線端子具有帶四個四分之一扇區(qū)的360度波束特性10，其中每個四分之一扇區(qū)由一個90度截面構(gòu)成，其中的波束由端子的一個S-環(huán)形天線構(gòu)成。截面在圖中稱為“S-環(huán)形1”、“S-環(huán)形2”、“S-環(huán)形3”和“S-環(huán)形4”。90度截面用雙虛線表示。每個90度截面包括一個環(huán)形的50度主波束MB1、MB2、MB3、MB4，并包括兩個20度較小的側(cè)波束SB1、SB2、SB3、SB4，安排在主波束的兩側(cè)，可稱為并列波束。
四個天線適配為覆蓋λ/8到λ/16的頻譜。
總而言之，提供了一種收發(fā)機(jī)，適于用在最現(xiàn)代的以及未來的通信系統(tǒng)中，其中的直接數(shù)字合成器驅(qū)動的鎖相環(huán)射頻信號發(fā)生器用于產(chǎn)生發(fā)射機(jī)中的調(diào)制信號和接收機(jī)中的本振信號。在具體的優(yōu)選實施例中使用四個開關(guān)確保公共主部分的靈活操作。在接收模式，直接數(shù)字合成器驅(qū)動的鎖相環(huán)用與本振相同的方式操作，但是沒有調(diào)制信號，因此鎖相環(huán)具有窄帶濾波器以便產(chǎn)生較好的相位噪聲。在優(yōu)選實施例中，接收機(jī)解調(diào)工作在零中頻，直接將射頻信號轉(zhuǎn)換成基帶。在發(fā)送模式，調(diào)制直接數(shù)字合成器而且鎖相環(huán)工作在有用的帶寬中，以便產(chǎn)生較好的射頻調(diào)制信號。所建議的收發(fā)機(jī)包括直接數(shù)字合成器這個事實可以實現(xiàn)很快的切換速度并允許用比當(dāng)今的實施例更低的成本制造和開發(fā)收發(fā)機(jī)。這又意味著需要特殊的天線構(gòu)造用于這種多模或合并系統(tǒng)，可以允許為CDMA-FDMA/TDMA以及FDMA/TDMA(2.5G)做特殊波束設(shè)計，并為GSM/PCM/DCS用戶做帶有傳播安全性的合并850MHz到1900MHz天線的特殊設(shè)計。該收發(fā)機(jī)特別適用于移動電話。具體而言，所建議的收發(fā)機(jī)是以占優(yōu)勢的天線設(shè)計構(gòu)成的，該天線帶有多路開關(guān)以及切換天線端子的天線的連接路徑。特別是在天線開關(guān)中提供了帶有作為匹配單元修改了輸入/輸出形式的優(yōu)選的Butler矩陣。天線端子的天線也可以針對不同頻率或模式的使用而匹配。所建議的收發(fā)機(jī)天線端子的波束形成特別適于進(jìn)行有利的蜂窩檢測選項。該收發(fā)機(jī)可以具體用于3G/GSM、PCS、PCN網(wǎng)絡(luò)，以便合并不同的Rx和Tx路徑，或者用于移動電話中。但是其基本原則也可以用于基站或其它合適的通信系統(tǒng)設(shè)備中。特別有利的是在不同網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中的并行多路操作，而且如果必要的話還可進(jìn)行可選的并行發(fā)送接收。
權(quán)利要求
1.用于多頻通信系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)備(1，1’)，包括——信號處理器(DDS)——變頻電路(3，3’)——天線開關(guān)(SW，SW’)，以及——具有至少一個天線(A，A1，A2，A3，A4)的天線端子(AT，AT’)，其特征在于——變頻電路(3，3’)具有發(fā)送路徑(Tx，Tx’)以及接收路徑(Rx，Rx’)，其特征在于每個路徑可通信地連接信號處理器(DDS)和天線開關(guān)(SW，SW’)，——天線開關(guān)(SW，SW’)包括多路開關(guān)(MSW)、發(fā)送復(fù)接器(TxMUX)和接收復(fù)接器(RxMUX)，其特征在于所述復(fù)接器(TxMUX，RxMUX)由信號處理器(DDS)通過多路開關(guān)(MSW)控制，——天線(A，A1，A2，A3，A4)具有將發(fā)送路徑(Tx，Tx’)連接到天線(A，A1，A2，A3，A4)的發(fā)送連接器(CT1，CT2，CT3，CT4)以及將接收路徑(Rx，Rx’)連接到天線(A，A1，A2，A 3，A4)的接收連接器(CR1，CR2，CR 3，CR4)，——其特征在于信號處理器可控的天線開關(guān)(SW，SW’)允許通過合并天線(A，A1，A2，A3，A4)的發(fā)送模式和接收模式實現(xiàn)天線端子(AT)的多頻操作。
2.權(quán)利要求1中要求的收發(fā)機(jī)，其特征在于信號處理器是由直接數(shù)字合成器驅(qū)動鎖相環(huán)(PLL)射頻(RF)信號發(fā)生器構(gòu)成的模數(shù)信號處理器。
3.權(quán)利要求1或2中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于變頻電路(3，3’)包括至少一個本振器(O)和功分器(D)，以便為發(fā)送路徑(Tx，Tx’)及/或接收路徑(Rx，Rx’)提供本振功率。
4.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于變頻電路(3)包括混頻器件(Tx2，Rx2’)，以便在中頻(IF)和射頻(RF)之間轉(zhuǎn)換信號。
5.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于變頻電路(3’)包括直接轉(zhuǎn)換器件(Tx1，Rx1’)，以便在基帶頻率(零IF)和射頻(RF)之間轉(zhuǎn)換信號，具體地通過IQ-方法進(jìn)行。
6.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線開關(guān)(SW，SW’)包括匹配單元(6)，構(gòu)成頻率校準(zhǔn)的匹配濾波器(圖8)，以便為天線提供最佳匹配因子。
7.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線開關(guān)(SW，SW’)包括到信號處理器(DDS)的總線連接(6’)，其特征在于該總線連接(6’)構(gòu)成匹配網(wǎng)絡(luò)。
8.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線開關(guān)(SW，SW’)還包括波束成形矩陣器件，具體而言是從包括4×4、8×8以及16×16 Butler輸出矩陣的組中選出的Butler-輸出-矩陣(BM)。
9.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于在Butler矩陣(BM)內(nèi)部提供了匹配單元(MF1，MF2，MF3，MF4)，具體而言，修改的Butler輸出矩陣的輸出/輸入構(gòu)成頻率校準(zhǔn)匹配濾波器(圖10)以便為天線提供最佳匹配因子。
10.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線端子(AT)包括接線單元(PU)，構(gòu)成低通濾波器，以便改善多頻通信系統(tǒng)的不同頻率及/或不同模式下天線的匹配性，具體而言是移動蜂窩通信系統(tǒng)或個人通信系統(tǒng)。
11.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線端子(AT)包括天線的匹配單元，具體而言是LC元器件(L1，C1，L2，C2，L3，C3，L4，C4)，以便為天線提供最佳匹配因子。
12.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線端子(AT)包括至少兩個天線(圖6)、具體而言是四個天線(圖3)。
13.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線按照S-環(huán)形天線構(gòu)造，其兩端(CP1，CP2)構(gòu)成發(fā)送連接器及/或接收連接器。
14.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線按照銅線天線配置，具體而言是用銅制造的柔軟的線天線。
15.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線按照SMD平板天線配置。
16.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線具有一個體而且體包括集成的接線(PU)及/或匹配單元(L，C)。
17.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線端子(AT)構(gòu)成360度的波束，具體而言天線波束是在200度范圍內(nèi)構(gòu)成的(圖11)。
18.前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備，其特征在于天線波束包括90度波束，具體而言該波束是由一個50度主波束和兩個20度側(cè)波束構(gòu)成的(圖12)。
19.用于多頻通信系統(tǒng)的基站，包括前面權(quán)利要求之一中要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備(1，1’)。
20.在多頻通信系統(tǒng)中收發(fā)多頻信號的方法，包括如下步驟——在信號處理器(DDS)中處理信號——在變頻電路(3，3’)中對信號進(jìn)行變頻——通過天線開關(guān)(SW，SW’)操作天線端子(AT，AT’)，以及——通過天線端子(AT，AT’)的至少一個天線(A，A1，A2，A3，A4)收發(fā)信號其特征在于——變頻電路(3，3’)中對信號進(jìn)行變頻是在發(fā)送路徑(Tx，Tx’)和接收路徑(Rx，Rx’)上建立的，其中每個路徑在信號處理器(DDS)和天線開關(guān)(SW)之間傳遞信號，——多頻天線端子(AT)的操作是在信號處理器(DDS)的控制下，通過合并天線的發(fā)送模式和天線(A，A1，A2，A3，A4)的接收模式而建立的，通過——天線開關(guān)(SW，SW’)，包括多路開關(guān)(MSW)、發(fā)送復(fù)接器(TxMUX)和接收復(fù)接器(RxMUX)，其中該復(fù)接器(TxMUX，RxMUX)由信號處理器(DDS)通過多路開關(guān)(MSW)控制，以及——在發(fā)送路徑(Tx，Tx’)和天線之間通過發(fā)送復(fù)接器(TxMUX)和天線的發(fā)送連接器(CT1，CT2，CT3，CT4)傳遞信號，以及在接收路徑(Rx，Rx’)和天線之間通過接收復(fù)接器(RxMUX)和天線的接收連接器(CR1，CR2，CR3，CR4)傳遞信號。
21.權(quán)利要求20中要求的方法，其特征在于在變頻電路(3’)中將信號在基帶信號(零IF)和射頻信號(RF)之間進(jìn)行直接變頻。
22.權(quán)利要求20中要求的方法，其特征在于變頻電路(3)中將信號在中頻信號(IF)和射頻信號(RF)之間進(jìn)行變頻。
23.權(quán)利要求20到22中一個要求的方法，其特征在于，當(dāng)檢查完波束方向和信號質(zhì)量之后在天線開關(guān)中處理輸入信號的參考，特別是根據(jù)BER(誤碼率)—測量來進(jìn)行。
24.在多頻通信系統(tǒng)中使用權(quán)利要求1到19中一個要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法，具體而言是在移動蜂窩通信系統(tǒng)中使用，具體而言是在具有從包括CDMA、FDMA和TDMA的組中選出的模式的移動蜂窩通信系統(tǒng)中使用。
25.在CDMA-FDMA/TDMA及/或FDMA/TDMA(2.5G)多?；蚝喜⑾到y(tǒng)中使用權(quán)利要求1到19中一個要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法。
26.在多頻通信系統(tǒng)中使用權(quán)利要求1到19中一個要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法，具體而言是在個人通信系統(tǒng)中使用，具體而言是在具有從PCS/N、3G和GSM組成的組中選出的模式的個人通信系統(tǒng)中使用。
27.在3G/GSM多?；蚝喜⑾到y(tǒng)中使用權(quán)利要求1到19中一個要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法。
28.在合并了個人通信系統(tǒng)的移動蜂窩通信系統(tǒng)中使用權(quán)利要求1到19中一個要求的收發(fā)機(jī)設(shè)備的方法。
全文摘要
在用于多頻通信通信系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)備中，多頻天線端子的操作允許合并天線發(fā)送和接收模式。變頻電路具有發(fā)送路徑和接收路徑，其中每個這樣的路徑可通信地連接信號處理器和天線開關(guān)。天線開關(guān)包括多路開關(guān)、發(fā)送復(fù)接器以及接收復(fù)接器，其特征在于天線開關(guān)可受信號處理器的控制而且通過多路開關(guān)復(fù)接器可受信號發(fā)生器的控制。天線具有將發(fā)送路徑連接到天線的發(fā)送連接器，以及將接收路徑連接到天線的接收連接器。收發(fā)機(jī)的優(yōu)選配置提供了一種S－環(huán)形天線設(shè)計并在天線端子中提供了相位匹配單元、天線開關(guān)中提供了Butler矩陣。這就為天線和天線開關(guān)提供了最佳匹配因子并因此改善了多頻收發(fā)機(jī)的操作。
文檔編號H01Q3/24GK1679249SQ03820388
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者H·菲斯徹爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司