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      低衰減的濾波器/開關(guān)裝置的制作方法

      文檔序號:6829490閱讀:222來源:國知局
      專利名稱:低衰減的濾波器/開關(guān)裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種用于切換HF線路或HF濾波器的傳輸特性的電路裝置,而且還涉及一種利用第一頻率f1和位于f1的高次諧波范圍內(nèi)的第二頻率f2來發(fā)射/接收HF信號的可切換發(fā)射機(jī)/接收機(jī)。
      當(dāng)生成某一基頻f1的高頻信號時(shí),由于所采用的元件的非線性,總會(huì)產(chǎn)生附加的諧波,尤其是頻率為2f1的諧波。在許多應(yīng)用情況下,希望能有效地抑制該寄生的高次諧波。如果利用諸如低通濾波器或其類似物等常規(guī)的濾波技術(shù)來抑制該諧波,那么,當(dāng)需要為兩個(gè)不同的頻率設(shè)計(jì)一個(gè)HF線路或電路裝置時(shí)便會(huì)帶來問題,其中所述的高頻總是位于所述低頻的高次諧波范圍內(nèi)。這樣的例子有所謂的雙模式移動(dòng)電話,它既可以運(yùn)行在900MHz范圍內(nèi)的GSM頻帶,又可以運(yùn)行在1710~1785MHz范圍內(nèi)的PCN頻帶。
      因此本發(fā)明所基于的任務(wù)是,建議一種在傳輸?shù)谝活l率f1的第一狀態(tài)和傳輸?shù)诙l率f2的第二狀態(tài)之間切換HF線路或HF濾波器的傳輸特性的開關(guān)裝置,所述的第二頻率位于f1的高次諧波范圍內(nèi),其中f1的高次諧波在所述的第一狀態(tài)下被抑制,而且該開關(guān)裝置針對兩個(gè)頻率總是具有盡可能低的信號衰減。
      該任務(wù)由具有一個(gè)與所述HF線路相連的λ1/4線路元件的電路裝置來實(shí)現(xiàn),該線路元件可開關(guān)地連接在一個(gè)低歐姆的終端上。所述的λ1/4線路元件相對于雙倍頻率2f1表現(xiàn)為一種λ1/2線路元件,該元件在電路狀態(tài)下可以有效地衰減所述的諧波,而基頻不被衰減。相反,如果所述的λ1/4線路元件通向優(yōu)選為大地的低歐姆終端的連接被斷開,則處于2f1范圍內(nèi)的高頻f2將不被衰減。為了抑制f2的諧波,可以選擇具有相應(yīng)高截止頻率的常規(guī)低通濾波器。因此,通過本發(fā)明的開關(guān)裝置可以在頻率f1和近似為2f1的頻率f2之間進(jìn)行切換,其中可以為兩個(gè)頻率實(shí)現(xiàn)極低的衰減,使得可以為兩個(gè)頻率使用共同的傳輸路徑和放大輸出。由此可以譬如為雙模式移動(dòng)電話實(shí)現(xiàn)成本、位置和重量的節(jié)省。
      本發(fā)明另外還建議了一種可切換的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),用于發(fā)射/接收具有第一頻率f1和位于f1的高次諧波范圍內(nèi)的第二頻率f2的HF信號,它具有用于產(chǎn)生頻率為f1和f2的發(fā)射信號的HF單元;用于接收頻率為f1和f2的信號的接收單元;通過一個(gè)分支與所述HF單元及接收單元相連的信號輸出端;一個(gè)連接在所述HF單元和所述信號輸入/輸出端之間的λ1/4線路元件,該線路元件可借助第一開關(guān)元件與低歐姆終端相連;布置在所述分支和HF單元之間的線路元件裝置,該線路元件裝置具有兩個(gè)串聯(lián)連接的λ1/8線路元件,而該兩個(gè)線路元件的連接點(diǎn)通過第二開關(guān)元件與低歐姆的終端相連;以及用于在發(fā)射工作方式和接收工作方式之間進(jìn)行切換的第三開關(guān)元件。
      如同在權(quán)利要求1所定義的開關(guān)裝置中一樣,所述的λ1/4線路元件可以實(shí)現(xiàn)在“低衰減地傳輸頻率f1并同時(shí)抑制諧波2f1”和“低衰減地傳輸頻率f2”之間進(jìn)行切換。在接收工作方式下,所述具有兩個(gè)串聯(lián)的λ1/8線路元件的線路元件裝置可以在發(fā)射支路方向的分支處為相應(yīng)的工作頻率f1或f2實(shí)現(xiàn)較高的阻抗。
      本發(fā)明的改進(jìn)和優(yōu)選擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求給出。
      所述的λ1/4和λ1/8線路元件優(yōu)選地借助一個(gè)可開關(guān)的二極管、譬如PIN二極管可開關(guān)地接到大地上。
      為了衰減高頻f2的高次諧波,可以為低通濾波器設(shè)置合適的截止頻率。
      所述的λ1/4線路元件可以優(yōu)選地被構(gòu)造為帶狀線、微帶狀線或同軸電纜。在此,譬如不會(huì)引起附加成本的印刷電路板材料適合用作電介質(zhì),或者采取因其較高的介電常數(shù)而可使線路元件的尺寸保持較小的陶瓷基片。
      下面借助優(yōu)選實(shí)施例并參考附圖來詳細(xì)講述本發(fā)明,其中

      圖1為本發(fā)明開關(guān)裝置的實(shí)施例的電路框圖;圖2為本發(fā)明發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的實(shí)施例的電路框圖;圖3示出了本發(fā)明發(fā)射機(jī)/接收機(jī)在頻率為f1的發(fā)射工作方式時(shí)的頻率特性的計(jì)算機(jī)仿真;圖4示出了本發(fā)明發(fā)射機(jī)/接收機(jī)在頻率為f2的發(fā)射工作方式時(shí)的頻率特性的計(jì)算機(jī)仿真;圖5示出了本發(fā)明發(fā)射機(jī)/接收機(jī)在頻率為f1的接收工作方式時(shí)的頻率特性的計(jì)算機(jī)仿真;圖6示出了本發(fā)明發(fā)射機(jī)/接收機(jī)在頻率為f2的接收工作方式時(shí)的頻率特性的計(jì)算機(jī)仿真;以及圖7為本發(fā)明電路裝置的另一實(shí)施例的電路框圖。
      圖1以電路框圖的形式示出了本發(fā)明開關(guān)裝置的一種實(shí)施例,它被用來切換HF線路2的傳輸特性。圖中示出了信號輸入端3和信號輸出端4。在輸入端3和輸出端4之間的分支處放置了一個(gè)λ1/4線路元件,它通過可開關(guān)的PIN二極管6與地電位相連。該λ1/4線路元件可以構(gòu)造為帶狀線、微帶狀線或同軸導(dǎo)體,其中,諸如用玻璃纖維加強(qiáng)的塑料或陶瓷材料等普通的印刷電路板材料適合用作電介質(zhì)。在輸出端4的方向上另外還布置了低通濾波器8、9,其截止頻率如此來選擇,使得所述的低頻f1和高頻f2都能低衰減地通過,但諧波2f2被衰減。
      利用可開關(guān)的PIN二極管6,所述的開關(guān)裝置可以在兩個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行切換,即在二極管6接通時(shí)低衰減地傳輸f1并抑制2f1,而在二極管6斷開時(shí)低衰減地傳輸f2。如果所述的二極管6被切換為導(dǎo)通工作方式,也就是說所述的λ1/4線路元件5被短路接地,那么該λ1/4線路元件5便針對基頻為f1的信號而作用為短路接地的λ1/4線路變換器,這樣,對經(jīng)HF線路2導(dǎo)入的頻率為f1的信號而言,所述的短路作用被變成一個(gè)開路,從而所述的信號可以基本無衰減地通過。但是,對于頻率為2f1的二次諧波信號,所述的λ1/4線路元件表現(xiàn)為一個(gè)λ2/2線路元件,所以不會(huì)出現(xiàn)阻抗變換。為了進(jìn)一步加強(qiáng)諧波抑制,可以依次連接兩個(gè)或多個(gè)λ1/4線路元件。
      圖2用電路框圖示出了本發(fā)明可切換的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)10的實(shí)施例。HF接線端22通過分支23與具有HF單元或放大器11的發(fā)射支路相連,而且還與具有接收單元13、14的接收支路相連。在所述的HF接線端22和分支23之間可以布置一個(gè)常規(guī)的低通濾波器20、21。所述的接收單元由分頻器13和用于接收頻率為f1RX及f2RX的信號的接收機(jī)14、14組成。在所述的分支23和分頻器13之間布置了一個(gè)可通過控制端D進(jìn)行控制的PIN二極管19,以便用于在接收工作方式下將所述的HF信號從HF接線端22接通到接收支路,以及在發(fā)射工作方式下隔離通往接收支路的HF信號。
      在具有用于所述頻率f1及f2的放大末級的HF單元11和所述的分支點(diǎn)23之間可以布置一個(gè)定向耦合器12。優(yōu)選地,該功能可以與兩個(gè)λ1/8線路變換器17組合起來。為了在發(fā)射工作方式下衰減諧波,如同圖1所示的開關(guān)裝置一樣也布置了λ1/4線路元件15,該線路元件15可以分別通過能用控制端A或B進(jìn)行開關(guān)的PIN二極管而被短接到地電位上。若接通二極管16使其工作在導(dǎo)通方式,則當(dāng)HF單元11利用基頻f1進(jìn)行工作時(shí)可以有效地抑制頻率為2f1的諧波,而頻率f1可以低衰減地進(jìn)行傳輸。在移動(dòng)電話中,這種將高頻信號低衰減地從放大末級傳輸?shù)教炀€是非常有意義的,其中由于位置和重量等原因而迫切希望只有極少的功耗。如果用二極管16將λ1/4線路元件15和大地之間的連接斷開,則在該開關(guān)狀態(tài)下,位于基頻f1的二次諧波2f1范圍內(nèi)的頻率f2同樣可以低衰減地傳輸?shù)紿F接線端22。所述的低通濾波器20、21利用相應(yīng)選擇的截止頻率來抑制f2的諧波。
      為了在發(fā)射支路中抑制接收信號,裝設(shè)了具有兩個(gè)λ1/8線路元件17的線路元件裝置,所述兩個(gè)線路元件的連接點(diǎn)24又通過可開關(guān)的PIN二極管18與大地相連。在頻率為f1的接收工作方式下,所述的開關(guān)C(二極管18)斷開,使得所述的分支23在頻率為f1的情況下通過λ1/2的線路元件17、17、15被隔斷成開路。相反,在頻率為f2的接收工作方式下,所述的開關(guān)C(二極管18)接通,使得所述的分支點(diǎn)23在工作頻率為f2的情況下利用λ2/4而相對于大地隔斷。由此總可以阻止所述的接收信號導(dǎo)入發(fā)射支路。
      對于圖2所示發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的相應(yīng)工作狀態(tài),其四個(gè)開關(guān)A、B、C和D(二極管16、16、18和19)的位置在下面的真值表中被列了出來
      在此,1表示開關(guān)接通(二極管為導(dǎo)通工作),0表示開關(guān)斷開,而-表示開關(guān)位置無關(guān)緊要。
      圖3~6示出了圖7所示的、總共具有三個(gè)線路元件15的本發(fā)明優(yōu)選電路裝置的計(jì)算機(jī)仿真。此處畫出了在端口[1]與[2]之間(發(fā)射情況)以及在端口[2]與[3]之間(接收情況)(參考符號25、26、27)依賴于頻率的衰減。通過考慮元件參數(shù)的實(shí)際發(fā)散來從蒙特卡羅仿真中得出衰減值的發(fā)散。
      圖3示出了在利用頻率f1進(jìn)行發(fā)射工作時(shí)的頻率特性(參考上面的真值表)。從圖3可以清楚地看出,在GSM發(fā)射頻率(約900MHz)范圍內(nèi)的衰減非常小,而在二次諧波范圍內(nèi)的衰減為40~60dB。
      相反,在高頻f2(譬如PCN;圖4)的發(fā)射工作方式下,1700~1800MHz之間的發(fā)射頻率范圍內(nèi)的衰減非常小。在約900MHz時(shí)的衰減最大值并不歸因于本發(fā)明的作用。
      圖5示出了在低頻f1時(shí)進(jìn)行接收工作的本發(fā)明電路裝置。很明顯,在工作頻率900MHz的范圍內(nèi)的衰減同樣是盡可能地小。
      最后,圖6示出了在高頻f2時(shí)進(jìn)行接收工作的本發(fā)明發(fā)射/接收裝置。同樣,在該工作頻率范圍內(nèi)(1700~1800MHz)的衰減也被最小化。
      因此,本發(fā)明的電路裝置可以在兩個(gè)頻率f1和f2的情況下進(jìn)行低衰減地發(fā)射和接收工作,同時(shí)又抑制了諧波,其中所述的頻率f2位于頻率f1的諧波范圍內(nèi),尤其為2f1。本發(fā)明尤其可應(yīng)用于既使用GSM頻帶又使用PCN頻帶的移動(dòng)電話。
      權(quán)利要求
      1.用于在傳輸?shù)谝活l率f1(波長λ1)的第一狀態(tài)和傳輸?shù)诙l率f2的第二狀態(tài)之間切換HF線路(2)的傳輸特性的電路裝置,所述的第二頻率位于f1的高次諧波范圍內(nèi),所述電路裝置具有至少一個(gè)與所述HF線路(2)相連的λ1/4線路元件(5),該元件可開關(guān)地連接在一個(gè)低歐姆的終端上。
      2.如權(quán)利要求1所述的電路裝置,其特征在于所述的λ1/4線路元件(5)借助一個(gè)二極管(6)可開關(guān)地接到所述的低歐姆終端上。
      3.如權(quán)利要求1或2所述的電路裝置,其特征在于所述的低歐姆終端為大地。
      4.如權(quán)利要求1~3之一所述的電路裝置,其特征在于一種低通濾波器(8,9),用于頻率f2的高次諧波。
      5.如權(quán)利要求1~4之一所述的電路裝置,其特征在于所述的λ1/4線路元件(5)被構(gòu)造為帶狀線、微帶狀線或同軸電纜。
      6.如權(quán)利要求5所述的電路裝置,其特征在于所述的λ1/4線路元件(5)具有印刷電路板材料或陶瓷基片以作為電介質(zhì)。
      7.HF發(fā)射機(jī),它具有一種布置在HF單元和發(fā)射天線之間的、如權(quán)利要求1~6之一所述的電路裝置。
      8.可切換的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),用于發(fā)射/接收具有第一頻率f1(波長λ1)和位于f1的高次諧波范圍內(nèi)的第二頻率f2的HF信號,具有用于產(chǎn)生頻率為f1和f2的發(fā)射信號的HF單元(11),用于接收頻率為f1和f2的信號的接收單元(13,14),通過一個(gè)分支(23)與所述HF單元(11)及接收單元(13,14)相連的信號輸入/輸出端(22),至少一個(gè)連接在所述HF單元(11)和所述信號輸入/輸出端(22)之間的λ1/4線路元件(15),該線路元件可借助第一開關(guān)元件(6)與低歐姆終端相連,布置在所述分支(23)和HF單元(11)之間的線路元件裝置(17,18),該線路元件裝置具有兩個(gè)串聯(lián)連接的λ1/8線路元件(17),而該兩個(gè)線路元件的連接點(diǎn)(24)通過第二開關(guān)元件(18)與低歐姆的終端相連,用于在發(fā)射工作方式和接收工作方式之間進(jìn)行切換的第三開關(guān)元件(19)。
      9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于第一、第二和第三開關(guān)元件(19)均具有一個(gè)可開關(guān)的二極管。
      10.如權(quán)利要求8或9所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于所述的低歐姆終端為大地。
      11.如權(quán)利要求8~10之一所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于布置在所述的分支(23)和信號輸入/輸出端(22)之間的低通濾波器(20,21),用于衰減所述頻率f2的高次諧波。
      12.如權(quán)利要求8~11之一所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于所述的信號輸入/輸出端(22)被構(gòu)造為HF天線。
      13.如權(quán)利要求8~12之一所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于布置在所述HF單元(11)和所述分支(23)之間的定向耦合器(12)。
      14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于所述的定向耦合器(12)在構(gòu)造時(shí)與所述的λ1/8線路元件(17)組合在一起。
      15.如權(quán)利要求8~14之一所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于所述的λ1/4線路元件(15)和λ1/8線路元件(17)被構(gòu)造為帶狀線、微帶狀線或同軸電纜。
      16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于所述的λ1/4和λ1/8線路元件具有印刷電路板材料或陶瓷基片以作為電介質(zhì)。
      17.如權(quán)利要求8~16之一所述的發(fā)射機(jī)/接收機(jī),其特征在于所述的頻率f1為GSM900移動(dòng)無線電頻率,而所述的頻率f2為DCS1800、PCS1900或UMTS移動(dòng)無線電頻率。
      全文摘要
      用于在傳輸?shù)谝活l率f1(波長λ
      文檔編號H01P1/20GK1359549SQ99816254
      公開日2002年7月17日 申請日期1999年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月19日
      發(fā)明者G·施米德特 申請人:西門子公司
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