專利名稱：天線開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線開關(guān)，包括至少一個(gè)信號路徑，和更具體地涉及每個(gè)路徑具有放大器裝置和開關(guān)裝置兩者的一種集成天線開關(guān)。
現(xiàn)有技術(shù)說明為滿足移動和便攜電話機(jī)的性能和緊湊性要求已經(jīng)作出了巨大努力。
由于移動電話機(jī)對更小尺寸要求的增加，對更好性能、更多功能和服務(wù)的要求也同時(shí)增加。因此，越來越多的元件不得不安裝在便攜電話機(jī)的更小面積和空間中。所增加的元件數(shù)量也引起增加電的損耗。
每個(gè)移動電話機(jī)都裝備了某種天線開關(guān)，用于在使用至少一個(gè)天線的發(fā)射和接收信號之間進(jìn)行切換?，F(xiàn)有技術(shù)的天線開關(guān)級被分成兩個(gè)單獨(dú)子步或元件。第一步是放大器步驟，與隨后的開關(guān)步驟連接。

圖1表示現(xiàn)有技術(shù)單一波段天線開關(guān)，包括一個(gè)放大器元件和一個(gè)開關(guān)元件，兩個(gè)元件都包括幾個(gè)大號元件，例如電感，PIN二極管，電容和濾波器，這產(chǎn)生開關(guān)的損耗。特別地，在具有另一個(gè)信號路徑的雙波段系統(tǒng)中更明顯。
本發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的天線開關(guān)，其減少用幾個(gè)大體積元件引起系統(tǒng)損耗的上述問題。
本發(fā)明減少開關(guān)中元件數(shù)量的目的是通過在每個(gè)路徑中具有放大器裝置和開關(guān)裝置兩者的一個(gè)集成天線開關(guān)元件獲得的。
另外，為減少所需要元件的面積，微帶被用作天線開關(guān)中的阻抗裝置，而且進(jìn)行對該開關(guān)中其它元件的適當(dāng)調(diào)節(jié)。
在集成天線開關(guān)中，開關(guān)裝置由與功率放大器相同的DC-饋電供電，其中例如電感和電容元件變成對于天線開關(guān)功能不必要并且被消除。
為將雙波段天線開關(guān)的兩個(gè)路徑連接到相同天線，兩個(gè)路徑都通過頻率波段選擇裝置例如雙工器連接到天線。
通過消除每個(gè)路徑中的低通濾波器并且在雙工器與天線之間附加低通濾波器可以更減少元件數(shù)量。
雙工器設(shè)計(jì)得只允許在高頻段路徑中通過高頻段信號而防止低波段信號泄漏到高波段路徑中。同樣地，允許低波段路徑通過低波段信號而防止高波段信號泄漏到低波段路徑中。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于用于天線開關(guān)的元件數(shù)量被減少并且獲得在傳輸損耗的減少。
附圖簡介為更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)和特性，圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)單一波段天線開關(guān)的方框圖圖2是圖1的天線開關(guān)接收路徑的等效電路；圖3是圖1的天線開關(guān)發(fā)射路徑的等效電路；圖4是按照本發(fā)明的雙波段天線開關(guān)的實(shí)施例，其中高波段路徑和低波段路徑通過頻率頻帶選擇裝置連接到天線；圖5是圖4的頻率選擇裝置上的詳細(xì)方框圖；圖6是按照本發(fā)明雙波段天線開關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例；和圖7是按照本發(fā)明雙波段天線開關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明的詳細(xì)說明參照圖1，說明現(xiàn)有技術(shù)單一波段天線開關(guān)，包括放大器裝置1和開關(guān)裝置2，這是兩個(gè)單獨(dú)元件，由兩個(gè)元件1和2之間的虛線3表示。另外，兩個(gè)元件1和2相互掛接在第一和第二連接點(diǎn)A和B。
所述放大器裝置包括第一放大器4，其輸出端連接到第一電感5的第一端。所述電感5的第二端連接到第一電容6的第一端，其第二端接地。第一旁路電容7構(gòu)成了來自放大器裝置的輸出。另外，放大器4通過第一高值電感8施加了電壓Vs，如圖1所示。
所述開關(guān)裝置2包括第一接收絕緣裝置9，例如PIN二極管，用于功率放大器4與接收分路的絕緣，在后面描述，并且用于當(dāng)發(fā)射非常小功率輸出時(shí)斷開功率。所述接收絕緣裝置9的輸出端連接到第二旁路電容10的第一端，其第二端通過低通濾波器12連接到該天線11。提供所述第二旁路電容10以保護(hù)開關(guān)和放大器免于受該天線中放電。一個(gè)微帶13，例如波段中的1/4波長，連接到所述第二旁路電容10的所述第一端。
提供了第一DC開關(guān)裝置14為了在發(fā)射模式和接收模式之間切換。所述DC開關(guān)裝置一端連接接地而另一端連接到第三旁路電容15，也連接接地。所述第三旁路電容15和所述DC開關(guān)裝置14之間的接點(diǎn)連接到第二PIN二極管16的輸出，其輸入端連接到微帶13。
在接收模式中，所述DC開關(guān)裝置14關(guān)閉，即斷開，其中第一和第二PIN二極管9和16關(guān)閉因此呈現(xiàn)高阻抗。接收路徑的等效電路包括該天線11，低通濾波器12，電容10，和連接到電話機(jī)接收輸入端的微帶13，該天線開關(guān)排列在其中，如圖2所示。低通濾波器12將衰減諧波頻率，電容10是旁路電容不允許射頻信號通過，而微帶13是50歐姆的傳輸線。
圖3是在發(fā)射模式中表示現(xiàn)有技術(shù)天線開關(guān)的等效電路。該發(fā)射路徑包括功率放大器4，電感5，電容6，旁路電容7,PIN二極管9，旁路電容10，低通濾波器12和天線11。在該模式中，PIN二極管9和16被短路而且PIN二極管封裝中的焊接線仍然存在，因此電容15可以用作獲得與PIN二極管16封裝中的焊接線電感一起的串聯(lián)諧振。由于微帶13是1/4波長，在接收輸入端的低阻抗被轉(zhuǎn)換為對發(fā)射信號的高阻抗。因此，發(fā)射路徑看著象圖3所示的等效電路。
放大器元件1中的電感8以及開關(guān)元件2中的第二高值電感17是RF扼流器用于不衰減RF信號。功率放大器4具有例如在GSM中的2W輸出。電感5和電容6是阻抗匹配元件。另外，電容7是旁路電容。在發(fā)射模式，PIN二極管9通過DC開關(guān)裝置14和微帶13偏置，如圖1所示。PIN二極管9然后起幾乎短路電路的作用。電容10也是旁路電容而低通濾波器12衰減諧波頻率。
如圖1-3所示的單一波段的現(xiàn)有技術(shù)放大器元件1和開關(guān)元件2是兩個(gè)單獨(dú)元件連接到一起。相反，按照本發(fā)明的天線開關(guān)是每個(gè)路徑中具有放大器裝置和開關(guān)裝置兩者的集成天線開關(guān)，如圖4所示。
圖4表示了一種集成的雙波段天線開關(guān)，按照本發(fā)明實(shí)施例具有兩個(gè)單一路徑通過頻率選擇裝置例如雙工器18連接到一起，所述天線開關(guān)是在每個(gè)路徑中具有放大器裝置和開關(guān)裝置兩者的一種集成天線開關(guān)。圖4中的高路徑是高波段路徑而低路徑是低波段路徑。
按照本發(fā)明的集成天線開關(guān)包括，在高波段路徑中，第一放大器4，其輸出端連接到第一電感5的第一端。所述電感的第二端連接到第一電容6的第一端，其第二端接地。另外，放大器4通過第一高值電感8由供電電壓Vs饋電。
所述電感5的第二端和第一電容6的第一端連接到第一接收絕緣裝置9。所述接收絕緣裝置9的輸出端連接到第二旁路電容10的第一端，其第二端連接到低通濾波器12，而低通濾波器通過雙工器18連接到天線11。微帶13，例如在高波段中的1/4波長，連接到所述第二旁路電容10的所述第一端。
類似于現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)，提供了DC開關(guān)裝置14以便在發(fā)射模式和接收模式之間切換。所述DC開關(guān)裝置連接得一端接地而另一個(gè)端連接第三旁路電容15，也連接到接地。所述第三旁路電容15和所述DC開關(guān)裝置14之間的接點(diǎn)連接到所述第二PIN二極管16的輸出，其輸入端連接到微帶13。
在天線開關(guān)中的控制信號取決于如何設(shè)置DC開關(guān)14，開或關(guān)，類似于上述單一波段天線開關(guān)。可是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，DC饋電是由如對功率放大器4一樣的相同電源Vs’提供的。這是更緊湊的方案只需要比圖1所述現(xiàn)有技術(shù)方案更少的元件，其中開關(guān)裝置在其輸出裝備了旁路電容7，而天線開關(guān)PIN二極管9和16的DC電源通過扼流器電感17提供。
在低波段路徑中，第二放大器4’，其輸出端連接到第二電感5’的第一端。所述電感5’的第二端連接到第二電容6’的第一端，其第二端接地。另外，放大器4’由供電電壓Vs饋電，與高波段路徑相同，通過第三高值電感8’。
所述電感5’的第二端和電容6’的第一端連接到第二接收絕緣裝置9’。所述第二接收絕緣裝置9’的輸出端連接到第四旁路電容10’的第一端，其第二端連接到第二低通濾波器12’，其通過雙工器18連接到該天線11。第一微帶13’，例如在低波段中波長的1/4，連接到所述第四旁路電容10’的所述第一端。
以對于高波段路徑相同的方式，在低波段路徑中提供了第二DC開關(guān)裝置14’以便在發(fā)射模式和接收模式之間進(jìn)行切換。所述DC開關(guān)裝置14’一端連接到接地而另一端連接到第五旁路電容15’，也連接到接地。所述旁路電容15’和所述DC開關(guān)裝置14’之間的接點(diǎn)連接到第四PIN二極管16’的輸出，其輸入端連接到微帶13’。
在圖5中說明連接到兩個(gè)信號路徑用于頻率頻帶選擇的雙工器18的實(shí)施例。雙工器18具有高波段裝置或路徑19和低波段裝置或路徑20。高波段裝置包括一個(gè)第三電感21，與第三電容22串聯(lián)連接形成串聯(lián)諧振電路只允許高波段信號通過，例如1800MHz。同樣地，低波段裝置20包括一個(gè)第四電感23與第四電容24形成串聯(lián)諧振電路。為防止低波段信號泄漏到高波段路徑19中，第五電感25與電容22并聯(lián)排列。為防止高波段信號泄漏到低波段路徑20中，電感22與第五電容26并聯(lián)排列。
參照圖4，PIN二極管9、9’產(chǎn)生發(fā)射模式中的損耗。因此，電感5、5’和電容6、6’選擇得使它們與放大器4、4’未示出的晶體管輸出一起“看著”象高阻抗，并且由此當(dāng)電話機(jī)在接收模式時(shí)不影響接收信號。這是通過將晶體管輸出短路實(shí)現(xiàn)的。功率放大器4、4’的輸出然后成為低阻抗，幾乎象短路電路，其中電源Vs當(dāng)然也必須被關(guān)閉。電感5、5’和電容6、6’在載波頻率上近乎并聯(lián)諧振。
在圖6所示的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，PIN二極管9,9’已經(jīng)由第二微帶27、27’所替代用于微調(diào)，使功率放大器4、4’在接收信號衰減方面的影響最小。可是，如果電感5、5’和電容6、6’在載波頻率上并聯(lián)諧振就不需要微帶27、27’。
在本發(fā)明或作為補(bǔ)充的另一個(gè)實(shí)施例中，第一匹配阻抗可以連接到第一微帶13、13’和DC開關(guān)裝置14、15、16；14’、15’、16’，形成與當(dāng)朝向所述第一電容6、6’和所述第一電感5、5’“觀察”時(shí)呈現(xiàn)的阻抗值相同，如果它們并不準(zhǔn)確地處于諧振狀態(tài)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，輸出晶體管可以保持?jǐn)嚅_并且替代所述第一匹配阻抗，第二匹配阻抗可以連接到第一微帶13、13’和DC開關(guān)裝置14、15、16；14’、15’、16’，形成與當(dāng)朝向所述第一電容6、6’和所述第一電感5、5’“觀察”時(shí)呈現(xiàn)相同值的阻抗值。
第二微帶27、27’也可以提供用于微調(diào)，使功率放大器4、4’對接收信號衰減的影響最小。
因此，放大器裝置或者是高阻抗或者在接收路徑的濾波器配置中起元件值的作用。
因此，很明顯本發(fā)明提供的天線開關(guān)完全滿足了上述目的和優(yōu)點(diǎn)。盡管已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例和改型的實(shí)施例描述了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說各種改型、修改和改變是顯而易見的。
例如，在圖7中的另一個(gè)改型實(shí)施例中表示了對元件減少的進(jìn)一步改進(jìn)。圖6中的雙波段天線開關(guān)設(shè)計(jì)中的低通濾波器12、12’已經(jīng)被消除并且在雙工器18和該天線11之間安排了另一個(gè)低通濾波器28用于衰減諧波，在高和低波段兩者中。
權(quán)利要求
1．一種天線開關(guān)包括至少一個(gè)信號路徑，包括放大器裝置(1)和開關(guān)裝置(2)，所述放大器裝置(1)包括一個(gè)放大器(4,4’)，連接到第一電感(5,5’)和連接到接地的第一電容(6,6’)，所述放大器(4,4’)通過扼流器電感(8,8’)供電(Vs)，和所述開關(guān)裝置包括接收絕緣裝置(9,9’)，其連接到旁路電容(10,10’)，后者通過低通濾波器(12,12’)連接到天線(11)，而且第一微帶(13,13’)連接到所述旁路電容(10,10’)和連接到DC開關(guān)裝置(14,15,16；14’,15’,16’)，特征在于所述第一電感(5,5’)和所述第一電容(6,6’)與所述放大器(4,4’)的晶體管短路輸出一起構(gòu)成接收模式中的高阻抗，由此不影響接收模式中的接收信號，并且所述接收絕緣裝置是信號線。
2．一種天線開關(guān)包括至少一個(gè)信號路徑，包括放大器裝置(1)和開關(guān)裝置(2)，所述放大器裝置(1)包括一個(gè)放大器(4,4’)，其一個(gè)輸出端連接到第一電感(5,5’)的第一端而其第二端連接到第一電容(6,6’)的第一端，其第二端接地，所述放大器(4,4’)通過扼流器電感(8,8’)提供電壓，和所述開關(guān)裝置包括接收絕緣裝置(9,9’)，其輸出端連接到旁路電容(10,10’)的一端，后者通過低通濾波器(12,12’)連接到一個(gè)天線(11)，和第一微帶(13,13’)，其輸入端連接到所述旁路電容(10,10’)的第一端而其輸出端連接到開關(guān)裝置(14,15,16；14’,15’,16’)，特征在于所述第一電感(5,5’)和所述第一電容(6,6’)與所述放大器(4,4’)的晶體管短路輸出一起構(gòu)成接收模式中的高阻抗，由此不影響接收模式中的接收信號，并且所述接收絕緣裝置是一個(gè)信號線。
3．按照權(quán)利要求1或2中的一種多波段天線開關(guān)，特征在于第一匹配阻抗連接到第一微帶(13,13’)和DC開關(guān)裝置(14,15,16；14’,15’,16’)，形成當(dāng)朝向所述第一電容(6,6’)和所述第一電感(5,5’)“觀察”時(shí)呈現(xiàn)相同值的阻抗值。
4．一種天線開關(guān)包括至少一個(gè)信號路徑，包括放大器裝置(1)和開關(guān)裝置(2)，所述放大器裝置(1)包括一個(gè)放大器(4,4’)，連接到第一電感(5,5’)和連接到接地的第一電容(6,6’)，所述放大器(4,4’)通過扼流器電感(8,8’)提供電壓(Vs)，和所述開關(guān)裝置包括接收絕緣裝置(9,9’)，其連接到旁路電容(10,10’)，后者通過低通濾波器(12,12’)連接到天線(11)，而且第一微帶(13,13’)連接到所述旁路電容(10,10’)和連接到DC開關(guān)裝置(14,15,16；14’,15’,16’)，特征在于第二匹配阻抗連接到第一微帶(13,13’)和DC開關(guān)裝置(14,15,16；14’,15’,16’)，一起形成當(dāng)朝向所述第一電容(6,6’)和所述第一電感(5,5’)“觀察”時(shí)呈現(xiàn)相同值的阻抗值。
5．一種天線開關(guān)包括至少一個(gè)信號路徑，包括放大器裝置(1)和開關(guān)裝置(2)，所述放大器裝置(1)包括一個(gè)放大器(4,4’)，其輸出端連接到第一電感(5,5’)的第一端和其第二端連接到第一電容(6，6’)的第一端，其第二端接地，所述放大器(4,4’)通過扼流器電感(8,8’)提供電壓，和所述開關(guān)裝置包括接收絕緣裝置(9,9’)，其輸出端連接到旁路電容(10,10’)的一端，后者通過低通濾波器(12,12’)連接到天線(11)，和第一微帶(13,13’)，其輸入端連接到所述旁路電容(10,10’)的第一端和其輸出端連接到DC開關(guān)裝置(14,15,16；14’,15’,16’)，特征在于第二匹配阻抗連接到第一微帶(13,13’)和DC開關(guān)裝置(14,15,16；14’,15’,16’)，一起形成當(dāng)朝向所述第一電容(6,6’)和所述第一電感(5,5’)“觀察”時(shí)呈現(xiàn)相同值的阻抗值。
6．按照前面任何權(quán)利要求的一種天線開關(guān)，特征在于所述接收絕緣裝置是第二微帶(27,27’)用于微調(diào)，連接到所述第一電感(5,5’)。
7．按照前面任何權(quán)利要求的一種天線開關(guān)，特征在于兩個(gè)信號路徑通過頻率波段選擇裝置(18)連接到該天線，該頻率波段選擇裝置包括高波段裝置(19)和低波段裝置(20)，所述高波段裝置包括與第三電容(22)串聯(lián)的第三電感(21)，允許高波段信號通過，連接到該天線(11)，而與所述第三電感(21)和所述第三電容(22)并聯(lián)的第五電感(25)，防止低波段信號泄漏，和所述低波段裝置(20)包括與第四電容(24)串聯(lián)的第四電感(23)，連接到該天線(11)，允許低波段信號通過，和第五電容(26)與所述第四電感(23)和所述第四電容(24)并聯(lián)，防止低波段信號泄露(圖5)。
8．按照前面任何權(quán)利要求的一種多波段天線開關(guān)，特征在于所述低通濾波器連接在所述頻率波段選擇裝置(18)與所述天線(11)之間(圖7)。
全文摘要
一種天線開關(guān),包括至少一個(gè)信號路徑,包括放大器裝置(1)和開關(guān)裝置(2),所述放大器裝置(1)包括一個(gè)放大器(4,4’)連接到第一電感(5,5’)和接地的第一電容(6,6’)。所述放大器(4,4’)通過第二電感(8,8’)施加了電壓,而所述開關(guān)裝置包括接收絕緣裝置(9,9’),該裝置連接到通過低通濾波器(12,12’)與天線(11)連接的旁路電容(10,10’)。第一微帶(13,13’)連接到所述旁路電容(10,10’)和DC開關(guān)裝置(14,15,16;14’,15’,16’),其中所述第一電感(5,5’)和所述第一電容(6,6’)與所述放大器(4,4’)的短路輸出晶體管一起構(gòu)成接收模式中的高阻抗,由此不影響接收信號,而所述接收絕緣裝置是一個(gè)信號線。
文檔編號H04B1/44GK1304560SQ9980710
公開日2001年7月18日 申請日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月7日
發(fā)明者P·-O·布蘭德特 申請人:艾利森電話股份有限公司