BRPI0621235A2 - comutador de freqüência de rádio - Google Patents

Abstract

COMUTADOR DE FREQUêNCIA DE RáDIO. Um comutador de RF inclui uma primeira, uma segunda e uma terceira linhas de transmissão para a formação de portas, respectivamente, e uma primeira, uma segunda e uma terceira porções de padrão de linha tendida conectadas umas às outras, para a transferência de sinais para as primeira, segunda e terceira linhas de transmissão, respectivamente. A primeira porção de padrão de linha fendida tem um padrão de linha fendida para a transferência de um sinal recebido a partir da primeira linha de transmissão para um ponto de conexão com as outras porções de padrão de linha fendida, e um circuito de comutação para o encurtamento no intervalo de uma linha fendida correspondente e, assim, bloquear uma transferência de sinal. A segunda porção de padrão de linha fendida inclui uma linha fendida de laço formada por uma primeira e uma segunda meias linhas fendidas de laço, uma segunda linha subfendida para a transferência de um sinal recebido a partir do ponto de conexão com a segunda linha de transmissão através da linha fendida de laço, e um dispositivo de comutação para a encurtamento no intervalo de uma linha fendida correspondente.

Description

COMUTADOR DE FREQÜÊNCIA DE RÁDIO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

A presente invenção se refere geralmente a um comutador de RF e, em particular, a um comutador de RF adequado como um comutador para uma comutação entre um sinal de transmissão e um sinal recebido em uma extremidade de Tx/Rx de sinal e um sistema de Duplexação de Divisão de Tempo (TDD).

2. Descrição da Técnica Relacionada

Os sistemas de comunicação móvel de 2a e 3a geração são principalmente baseados em Duplexação de Divisão de Freqüência (FDD) . Um duplexador separa um sinal Tx de um sinal Rx em FDD. Em comparação, espera-se que os sistemas de comunicação móvel de 3.5a e 4a geração usem TDD.

Em esquemas de transmissão de divisão de tempo incluindo TDD, comunicações são realizadas com a mesma freqüência de rádio em divisão de tempo entre transmissão e recepção. Um quadro é dividido para transmissão e recepção, para comunicações bidirecionais em uma freqüência.

A FIG. 1 é um diagrama de blocos de extremidades de Tx e de Rx em um sistema de TDD típico. Com referência à FIG. 1, um sinal de Tx é amplificado a um nível de potência adequado em um amplificador de potência 4 0 e então radiado através de uma antena (ANT) 60 através de um comutador Tx- Rx 10 e um filtro de banda completo 50. Para recepção, um sinal recebido através da ANT 60 passa através do filtro de banda completo 50 e o comutador Tx-Rx 10 e então é amplificado para um nível de potência apropriado em um amplificador de potência Rx (por exemplo, LNA) 20. 0 comutador de Tx-Rx 10 comuta entre a transmissão e recepção de acordo com um sinal de controle de comutação recebido de um controlador (não mostrado).

Conforme descrito acima, a transmissão alterna com recepção na mesma freqüência a cada período de tempo predeterminado. É por isto que um comutador de RF de Tx-Rx de alta velocidade é necessário.

Devido à exigência da comutação de alta velocidade, o comutador de RF usa um comutador baseado em um dispositivo semicondutor, tal como um diodo de PIN ou um Transistor de Efeito de Campo (FET) ao invés de um comutador mecânico. Contudo, o comutador de semicondutor não é praticável para uma potência alta devido à vulnerabilidade de semicondutor para alta potência.

Quando uma potência alta é aplicada, muito calor é criado e, assim, sem uma capacidade de ser à prova de calor suficiente, o comutador é destruído. Um comutador de RF desenvolvido para suportar uma potência alta é equipado com um resfriador procurado separadamente e, assim, o comutador de RF é muito dispendioso e difícil de fabricar. Portanto, o comutador de RF é limitado ao uso militar.

Para se resolver este problema, o sistema de TDD tipicamente adota um circulador ao invés de um comutador de RF para separação de um sinal de Tx de um sinal de Rx. Contudo, o uso do circulador também tem o inconveniente distintivo de um isolamento suficiente a partir de um sinal de Tx, durante uma recepção ser difícil de obter e em um estado aberto causado por alguns defeitos em uma antena durante a transmissão, o sinal de Tx é introduzido em um receptor, desse modo causando um mau funcionamento ou seriamente diminuindo a qualidade do sinal de Rx. Também, uma Distorção de Intermodulação Passiva (PIMD) de Tx é causada, desse modo afetando adversamente a qualidade de propagação de outros provedores de serviços.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é resolver substancialmente pelo menos os problemas acima e/ou as desvantagens e prover pelo menos as vantagens abaixo. Assim sendo, um objetivo da presente invenção é prover um comutador de RF adequado para comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD para garantir um isolamento suficiente entre uma extremidade de Tx e uma extremidade de Rx.

Um outro objetivo da presente invenção é prover um comutador de RF adequado para uma comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD, para prevenção e uma introdução de potência de Tx em uma extremidade de Rx, quando houver problemas com uma potência DC usada para uma operação de controle.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um comutador de RF usando um dispositivo semicondutor, mas tendo uma capacidade de ser à prova de calor suficiente, para operação de forma estável a uma potência alta.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover um comutador de RF facilmente fabricado na forma de um Circuito Integrado de Microondas (MIC).

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover um comutador de RF para operação mesmo em uma banda de RF de dezenas de gigahertz ou acima, bem como em uma banda de freqüência de comunicação móvel.

Os objetivos acima são obtidos pela provisão de um comutador de freqüência de rádio. No comutador de freqüência de rádio, uma primeira, uma segunda e uma terceira linhas de transmissão formam uma primeira, uma segunda e uma terceira portas. Uma primeira, uma segunda e uma terceira porções de padrão de linha fendida ("slot line") são conectadas umas às outras, para uma transferência de sinal com as primeira, segunda e terceira linhas de transmissão. A primeira porção de padrão de linha fendida inclui um padrão de linha fendida para a provisão de um sinal recebido a partir da primeira linha de transmissão para uma conexão às outras porções de padrão de linha fendida, e um circuito de comutação instalado em uma posição predeterminada do padrão de linha fendida, para bloqueio de sinal pela encurtamento no intervalo de uma linha fendida de acordo com um sinal de controle externo. A segunda porção de padrão de linha fendida inclui uma linha fendida de laço formada por uma primeira meia linha fendida de laço e por uma segunda meia linha fendida de laço, para transferência de sinal entre uma porção da mesma e a segunda linha de transmissão, uma segunda linha subfendida ("sub-slot line") para provisão de um sinal recebido a partir da conexão com as outras porções de padrão de linha fendida para a segunda linha de transmissão através de uma linha fendida de laço e um circuito de comutação instalado em uma posição predeterminada de um padrão de linha fendida, para bloqueio de um sinal pela encurtamento do intervalo de uma linha fendida de acordo com um sinal de controle externo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIG. 1 é um diagrama de blocos de extremidades de transmissão (Tx) e de recepção (Rx) de exemplo em um sistema de TDD típico;

a FIG. 2 é uma vista plana do padrão de circuito da Placa de Circuito Impresso (PCB) de um comutador de Freqüência de Rádio (RF) para uma comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a FIG. 3 é uma vista de fundo do padrão de circuito da PCB ilustrada na FIG. 2; e

a FIG. 4 é uma vista plana do padrão de circuito da PCB de um comutador de RF para uma comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD, de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.

a Fig. 5 é uma vista plana do padrão de circuito da PCB de um comutador de RF para uma comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD, de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

As modalidades preferidas da presente invenção serão descritas aqui abaixo com referência aos desenhos associados. Na descrição a seguir, funções ou construções bem conhecidas não são descritas em detalhes, uma vez que eles obscurecerão a invenção com detalhes desnecessários.

A FIG. 2 é uma vista plana de uma superfície (superfície de topo, para fim de conveniência) do padrão de circuito da PCB de um comutador de RF para uma comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD, de acordo com uma modalidade da presente invenção, e a FIG. 3 é uma vista da outra superfície (superfície de fundo, para fim de conveniência) do padrão de circuito da PCB ilustrada na FIG. 2. O tamanho e o formato de cada componente são mais ou menos aumentados ou simplificados para melhor entendimento. Com referência às FIG. 2 e 3, um comutador de RF de acordo com uma modalidade da presente invenção pode ter linhas de microfita e linhas fendidas formadas em padrões apropriados em um único substrato dielétrico.

No comutador de RF da presente invenção, as primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 são formadas em padrões apropriados na superfície inferior de um substrato dielétrico. Estas linhas de microfita servem como primeira, segunda e terceira portas para o comutador de RF. O comutador de RF seletivamente comuta a primeira ou a segunda porta para a terceira porta. As primeira, segunda e terceira porções de padrão de linha fendida 210, 220 e 230 são formadas na superfície superior do substrato dielétrico, de modo que sinais possam ser transferidos em posições apropriadas entre as primeira, segunda e terceira porções de padrão de linha fendida 210, 220 e 230, e as primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 pelo acoplamento de microfita - linha fendida. Estas porções de padrão de linha fendida 210, 220 e 230 são conectadas umas às outras em uma posição como uma estrutura de linha fendida de junção em T.

Uma transferência de sinal ocorre entre a primeira porção de padrão de linha fendida 210 e a primeira linha de microfita 111. A primeira porção de padrão de linha fendida 210 é assim padronizada de modo a se prover o sinal transferido a partir da primeira linha de microfita 111 para uma conexão para as outras porções de padrão de linha fendida 220 e 230. A primeira porção de padrão de linha fendida 210 é provida, em uma posição apropriada, com um circuito de comutação D1 e D2 configurado para bloquear sinais pela encurtamento no intervalo das linhas fendidas correspondentes em resposta a um sinal de controle de comutação externo.

A configuração da primeira porção de padrão de linha fendida 210 será descrito em maiores detalhes. A primeira porção de padrão de linha fendida 210 é provida em uma extremidade da mesma com um circuito de extremidade aberta 211-4. Ela também inclui uma linha subfendida 1-1 211-1 configurada par permitir uma transferência de sinal com a primeira linha de microfita 111 e uma linha subfendida 1-2 211-2 conectada à conexão com as segunda e terceira porções de padrão de linha fendida 220 e 230. As outras extremidades das linhas subfendidas 1-1 e 1-2 211-1 e 211-2 são conectadas a ambas as extremidades de um circuito de extremidade aberta comum 211-3. Uma linha de submicrofita 212 é formada na superfície inferior do substrato dielétrico correspondente a uma conexão entre as linhas subfendidas 1-1 e 1-2 211-1 e 211-2, de modo que os sinais sejam transferidos entre ambas as extremidades da linha de submicrofita 212 e as linhas subfendidas 1-1 e 1-2 211-1 e 211-2 por um acoplamento de microfita - linha fendida. O circuito de comutação pode incluir uma pluralidade de dispositivos de comutador de semicondutor, por exemplo, um primeiro e um segundo diodos Dl e D2. O primeiro diodo Dl é instalado em uma posição apropriada da linha subfendida 1-1 211-1, de modo a criar um curto no intervalo da linha subfendida 1-1 211-1. O segundo diodo D2 é instalado em uma posição apropriada da linha subfendida 1-2 211-2, de modo a criar um curto no intervalo da linha subfendida 1-2 211-2. A segunda porção de padrão de linha fendida 220 tem uma linha fendida de laço 221-3 e 221-4 formada por uma primeira meia linha fendida de laço 221-3 e por uma segunda meia linha fendida 221-4, para a transferência de um sinal a partir de uma porção da mesma para a segunda linha de microfita 112. A segunda porção de padrão de linha fendida 220 ainda inclui uma segunda linha subfendida 22-1 para a transferência de um sinal recebido a partir da conexão para as outras porções de padrão de linha fendida 210 e 230 para a segunda linha de microfita 112 através da linha fendida de laço 221-3 e 221-4, e um circuito de comutação D3, D4 e D5 instalado em uma posição apropriada de uma linha fendida correspondente, para a encurtamento no intervalo da linha fendida em resposta a um sinal de controle de comutação externo e, desse modo, bloqueando o sinal.

Para ser mais especifico, o circuito de comutação da segunda porção de padrão de linha fendida 22 0 inclui um terceiro diodo D3 instalado em uma posição apropriada da segunda linha subfendida 221-1, para a encurtamento no intervalo da segunda linha subfendida 221-1 de acordo com o sinal de controle de comutação externo, e um quarto e um quinto diodos D4 e D5 instalados nas vizinhanças de uma conexão entre a primeira meia linha fendida de laço 221-3 e a segunda linha subfendida 221-1 e uma conexão entre a segunda meia linha fendida de laço 221-4 e a segunda linha subfendida 221-1, para a encurtamento nos intervalos das primeira e segunda meias linhas fendidas de laço 221-3 e 221-4, de acordo com o sinal de controle de comutação externo. A segunda linha de microfita 112 é configurada para ter uma extremidade aberta estendida por um comprimento de λ/8 a partir da interseção da segunda linha de microfita 112 e das linhas fendidas de laço 221-3 e 221- 4, de modo que o campo magnético para transferência de sinal seja maximizado nesta interseção.

Os sinais são transferidos entre a terceira porção de padrão de linha fendida 230 e a terceira linha de microfita 113. A terceira porção de padrão de linha fendida 230 é configurada para ter um padrão de linha de fenda apropriado para fornecer um sinal recebido da primeira linha de microfita 113 para conexão às outras porções de padrão de linha fendida 210 e 220. Isto é, a terceira porção de padrão de linha fendida 23 0 é provida, em uma extremidade da mesma, com um circuito de extremidade aberta 231-1. Ela ainda inclui uma terceira linha fendida 231 através da qual um sinal é transferido para/da terceira linha de microfita 113.

Na configuração de comutador de RF acima, as primeira e terceira linhas de microfita 111 e 113 e a linha de submicrofita 212 podem ser providas, nas extremidades das mesmas, com circuitos de extremidade aberta ou de extremidade em curto. Um circuito de extremidade em curto pode ser formado pela formação de um orifício circular em uma extremidade de uma linha de microfita e galvanizando-se o interior do orifício com um material de galvanização condutivo a ser conectado a um substrato de aterramento na superfície com os padrões de linha fendida formados sobre ela.

0 sinal de controle de comutação pode ser gerado pela aplicação, por exemplo, de +5 V / -5 V a dispositivos de comutação individuais ou através de um substrato de aterramento isolado eletricamente de forma apropriada, de modo que os dispositivos de comutação possam ser ligados/ desligados.

O comutador de RF tendo a configuração descrita acima pode ser usado para uma comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD pela conexão das primeira, segunda e terceira portas das primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 a uma extremidade de Tx, uma extremidade de Rx e uma extremidade de antena (Ant), respectivamente.

A operação do comutador de RF tendo a configuração ilustrada nas FIG. 2 e 3 como um comutador de Tx-Rx no sistema de TDD será descrita abaixo. Para uma transmissão, o terceiro diodo D3 é desligado (todos os outros diodos podem estar ligados) e um sinal de Tx de RF é aplicado à primeira porta da extremidade de Tx. Então, o sinal de Tx viaja ao longo da primeira linha de microfita 111, da linha subfendida 1-1 211-1, da linha de submicrofita 212 e da linha subfendida 1-2 211-2. Uma vez que o terceiro diodo D3 está ligado, o intervalo da segunda linha subfendida 221-1 em ambas as extremidades do terceiro diodo D3 está em curto, desse modo se bloqueando o sinal de Tx. Enquanto isso, o sinal de Tx é transferido ao longo da terceira linha fendida 231 e transmitido para a antena através da terceira porta.

Com referência à função de isolamento da segunda porta da extremidade de Rx, um bloqueio de sinal primário é realizado pelo terceiro diodo D3. Se qualquer sinal for introduzido na segunda linha subfendida 221-1 neste estado, o sinal será distribuído para as primeira e segunda meias linhas fendidas de laço 221-3 e 221-4, os sinais distribuídos tendo uma diferença de fase de 180 graus, porque os quarto e quinto diodos D4 e D5 estão desligados.

Os sinais distribuídos são anulados devido à diferença de fase de 180 graus em uma posição em que eles são combinados, isto é, uma posição em que uma transferência de sinal para a linha subfendida 1-2 112 ocorre. Assim, um bloqueio de sinal secundário é realizado.

Para a recepção, os primeiro e segundo diodos D1, D2 e o quarto diodo D4 (ou o quinto diodo D5) estão ligados. Quando um sinal é recebido a partir da terceira porta da extremidade de antena através da terceira linha de microfita 113 e da terceira linha fendida 231, o sinal de Rx é bloqueado a partir da primeira porção de padrão de linha fendida 210, porque os primeiro e segundo diodos Dl e D2 estão ligados e o sinal de Rx é bloqueado a partir das linhas fendidas 1-1 e 1-2 211-1 e 211-2. Enquanto isso, o sinal de Rx é transferido para a segunda linha subfendida 221-1 da segunda porção de padrão de linha fendida 220. Uma vez que o quarto diodo D4 está ligado, o sinal de Rx é transferido para a segunda linha de microfita 112 através da segunda meia linha fendida de laço 221-4.

Mesmo se todos os diodos estiverem desligados, devido a um problema com uma potência DC operacional para controle dos dispositivos de comutação, a configuração de comutador de RF da presente invenção assegurará um isolamento da extremidade de Rx. Isto é, quando uma anormalidade de potência DC ocorrer, um sinal de Tx introduzido na primeira porta da extremidade de Tx será introduzido na extremidade de Rx através da segunda linha subfendida 221-1, distribuído para as primeira e segunda meias linhas fendidas de laço 221-3 e 221-4, com uma diferença de fase de 180 graus e, então, anulado quando elas forem combinadas, devido à diferença de fase de 180 graus.

A FIG. 4 é uma vista plana de uma superfície (superfície de topo) do padrão de circuito da PCB de um comutador de RF para uma comutação de Tx-Rx em um sistema de TDD, de acordo com outra modalidade da presente invenção. O comutador de RF de acordo com a segunda modalidade da presente invenção é similar em configuração ao ilustrado nas FIGs. 2 e 3. No comutador de RF de acordo com a segunda modalidade da presente invenção, as primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 são formadas em padrões apropriados na superfície inferior de um substrato dielétrico. As primeira, segunda e terceira porções de padrão de linha fendida 410, 420 e 430 são formadas na superfície superior do substrato dielétrico, de modo que os sinais possam ser transferidos em posições apropriadas entre as primeira, segunda e terceira porções de padrão de linha fendida 410, 420 e 230 e as primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 por um acoplamento de microfita - linha fendida e um percurso de Tx e um percurso de Rx são apropriadamente formados de acordo com um sinal de controle de comutação. Estas porções de padrão de linha fendida 410, 420 e 430 são conectadas umas às outras em uma posição como uma estrutura de linha fendida de junção em T.

A terceira porção de padrão de linha fendida 230 é a mesma que sua contraparte ilustrada nas FIG. 2 e 3 quanto à configuração e à operação.

Como a segunda porção de padrão de linha fendida 220 ilustrada nas FIG. 2 e 3, a segunda porção de padrão de linha fendida 420 tem uma linha fendida de laço 421-3 e uma 421-4 formadas por uma primeira meia linha fendida de laço 421-3 e uma segunda meia linha fendida de laço 421-4, e uma segunda linha subfendida 421-1. A segunda porção de padrão de linha fendida 420 difere da segunda porção de padrão de linha fendida 220 na estrutura do circuito de comutação. 0 circuito de comutação da segunda porção de padrão de linha fendida 420 inclui um terceiro e um quarto diodos D3 e D4 instalados nas vizinhanças de uma conexão entre a primeira meia linha fendida de laço 421-3 e a segunda linha subfendida 421-1 e uma conexão entre a segunda meia linha fendida de laço 421-4 e a segunda linha subfendida 421-1, para a encurtamento nos intervalos das primeira e segunda meias linhas de linha fendida de laço 421-3 e 421-4, de acordo com um sinal de controle de comutação externo, e um sexto diodo D6 configurado para criar um curto no intervalo da primeira meia linha fendida de laço 421-3, de acordo com o sinal de controle externo, separadamente do terceiro diodo D3.

Se comparada com a primeira porção de padrão de linha fendida 210 ilustrada nas FIG. 2 e 3, a primeira porção de padrão de linha fendida 410 ilustrada na FIG. 4 é configurada para ser simétrica com a segunda porção de padrão de linha fendida 420. Isto é, a primeira porção de padrão de linha fendida 410 tem uma linha fendida de laço 411-3 e uma 411-4 formadas por uma primeira meia linha fendida de laço 411-3 e por uma segunda meia linha fendida 411-4, e uma primeira linha subfendida 411-1. Os sinais são transferidos entre uma porção da linha fendida de laço 411- 3 e da 411-4 e a primeira linha de microfita 111. A primeira linha subfendida 411-1 transfere um sinal recebido a partir da primeira linha de microfita 111 através da linha fendida de laço 411-3 e da 411-4 para uma conexão com as outras porções de padrão de linha fendida 410 e 430. A primeira linha de microfita 111 é configurada para ter uma extremidade aberta estendida por um comprimento de λ/8 a partir da interseção da primeira linha de microfita 111 e da linha fendida de laço 411-3 e da 411-4, de modo que o campo magnético para uma transferência de sinal seja maximizado nesta interseção. Um circuito de comutação para a primeira porção de padrão de linha fendida 410 inclui um primeiro e um segundo diodos Dl e D2 instalados nas vizinhanças de uma conexão entre a primeira meia linha fendida de laço 411-3 e a primeira linha subfendida 411-1 e uma conexão entre a segunda meia linha fendida de laço 411- 4 e a primeira linha subfendida 411-1, para a encurtamento nos intervalos das primeira e segunda meias linhas fendidas de laço 411-3 e 411-4, de acordo com o sinal de controle de comutação externo, e um quinto diodo D5 configurado para criar um curto no intervalo da primeira meia linha de laço 411-3, de acordo com o sinal de controle externo, separadamente do primeiro diodo Dl.

A operação do comutador de RF tendo a configuração como um comutador de Tx-Rx no sistema de TDD será descrita abaixo. Para uma transmissão, os terceiro, quarto e quinto diodos D3, D4 e D5 são ligados (todos os outros diodos são desligados), e um sinal de RF de Tx é aplicado à primeira porta da extremidade de Tx e viaja ao longo da primeira linha de microfita 111. Uma vez que o quinto diodo D5 está ligado, o sinal de Tx é transmitido ao longo da segunda meia linha fendida de laço 411-4 e da primeira linha subfendida 411-1. O sinal de Tx é bloqueado, uma vez que os terceiro e quarto diodos D3 e D4 estão ligados, enquanto ele viaja ao longo da terceira linha fendida 231 e, então, transmitido para a extremidade de antena através da terceira porta.

Para uma recepção, os primeiro e segundo diodos Dl, D2 e o sexto diodo D6 são ligados. Quando um sinal é recebido a partir da terceira porta da extremidade de antena através da terceira linha de microfita 113 e da terceira linha fendida 231, o sinal de Rx é bloqueado a partir da primeira porção de padrão de linha fendida 410, porque os primeiro e segundo diodos Dl e D2 estão ligados. Enquanto isso, o sinal de Rx é transferido para a segunda linha subfendida 421-1 da segunda porção de padrão de linha fendida 420. Uma vez que o sexto diodo D6 está ligado, o sinal de Pbc é transferido para a segunda linha de microfita 112 através da segunda meia linha fendida de laço 421-4.

Quando ocorre um problema com uma potência DC operacional para controle de dispositivos de comutação, um sinal de Tx introduzido a partir da primeira porta da extremidade de Tx é distribuído para as primeira e segunda meias linhas fendidas de laço 411-3 e 411-4 da primeira porção de padrão de linha fendida 410, com uma diferença de fase de 18 0 graus e, então, primariamente, anulado onde elas são combinadas, devido â diferença de fase de 180 graus. Se qualquer sinal for introduzido na segunda porção de padrão de linha fendida 420 neste estado, o sinal será distribuído para as primeira e segunda meias linhas fendidas de laço 421-3 e 421-4 da segunda porção de padrão de linha fendida 420, os sinais distribuídos tendo uma diferença de fase de 180 graus. Estes sinais distribuídos são anulados, devido à diferença de fase de 180 graus em uma posição em que eles são combinados. Assim, um bloqueio de sinal secundário é realizado.

A FIG. 5 é uma vista plana de uma superfície (superfície de topo, para fim de conveniência) do padrão de circuito da PCB de um comutador de RF para comutação de Tx- Rx em um sistema de TDD de acordo com a terceira modalidade da presente invenção. O comutador de RF de acordo com a terceira modalidade da presente invenção é similar em configuração ao ilustrado nas FIGS. 2 e 3.

No comutador de RF de acordo com a terceira modalidade da presente invenção, as primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 são formadas em padrões apropriados na superfície inferior do substrato dielétrico. Estas linhas de microfita servem como as primeira, segunda e terceira portas para o comutador de RF. As primeira, segunda e terceira porções de padrão de linha de fenda 210, 220' e 230 são formados na superfície superior do substrato dielétrico, de modo que sinais podem ser transferidos em posições apropriadas entre as primeira, segunda e terceira porções de padrão de linha de fenda 210, 220' e 230, e as primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 pelo acoplamento de linha de microfita-fenda. Essas porções de padrão de linha de fenda 210, 220' e 230 são conectadas uma a outra em uma posição como uma estrutura de linha de fenda de junção T.

Enquanto a primeira e a terceira porções de padrão de linha de fenda 210 e 230 são idênticas em configuração a aquelas ilustradas nas FIGS. 2 e 3, a segunda porção de linha de fenda 220' é diferente da segunda porção de linha de fenda 220.

Mais especificamente, a segunda porção de padrão de linha de fenda 220' tem a linha de fenda de alça 221-3 e 221-4 formada pela primeira meia linha de fenda de alça 221-3 e a segunda meia linha de fenda 221-4, para transferir um sinal de uma porção do mesmo para a segunda linha de microfita 112. A segunda porção de linha de fenda 220' é ainda fornecida com uma linha de sub-fenda 221-1 de 2-1 tendo uma extremidade conectada a outra extremidade da linha de fenda de alça 221-3 e 221-4 e uma linha de sub- fenda 221-2 de 2-2 tenda uma extremidade conectada a uma conexão para as primeira e terceira porções de padrão de linha de fenda 210 e 230. As outras extremidades da linha de sub-fenda 221-1 de 2-1 e a linha de sub-fenda 221-2 de 2-2 são conectadas a ambas extremidades de um circuito de extremidade aberta 221-5 comum. Uma linha de sub-microfita 222 é formada na superfície inferior do substrato dielétrico, em posições correspondendo a conexões entre as linhas de sub-fendas 221-1 e 221-2 de 2-1 e 2-2 e o circuito de extremidade de abertura comum 221-5, de modo que a transferência de sinal acorra entre ambas extremidades da linha sub-microf ita 222 e as linhas sub- fendas 221-1 e 221-2 de 2-1 e 2-2 pelo acoplamento de linha de micro-fita.

A segunda porção de padrão de linha de fenda 220' assim-configurada é fornecida com um circuito de comutação D3 e D4 em uma posição apropriada de um padrão de linha de fenda correspondente, para encurtar o intervalo de uma linha de fenda em resposta a um sinal de controle de comutação externo e assim bloquear um sinal.

Para ser mais específico, o circuito de comutação da segunda porção de padrão de linha de fenda 220' inclui um terceiro diodo D3 instalado em uma posição apropriada da linha de sub-fenda 221-2 de 2-2, para encurtar o intervalo da linha de sub-fenda 221-2 de 2-2 de acordo com o sinal de controle de comutação externa, e um quarto diodo D4 instalado, por exemplo, na vizinhança de uma conexão entre a primeira meia linha de fenda de alça 221-3 e a linha sub- slot 221-1 de 2-1, para encurtar o intervalo da primeira meia linha de fenda de alça 221-3 de acordo com o sinal de controle de comutação externo. Um capacitor Cl é fornecido através do intervalo da segunda meia linha de fenda de alça 221-4 na vizinhança de uma conexão entre a segunda meia linha de fenda de alça 221-4 e a linha sub-fenda 221-1 de 2-1.

No comutador RF acima da presente invenção, um comutador de Tx-Rx pode ser implementado para a comutação de Tx-Rx no sistema TDD pela conexão das primeira, segunda e terceira portas das primeira, segunda e terceira linhas de microfita 111, 112 e 113 para a extremidade Tx, a extremidade Rx, e a extremidade de antena. 0 comutador de Tx-Rx opera da mesma maneira como na primeira modalidade da presente invenção ilustrada nas FIGS. 2 e 3.

As configurações e operações dos comutadores de RF de acordo com as modalidades da presente invenção foram descritas acima. Embora a invenção tenha sido mostrada e descrita com referência a certas modalidades preferidas da mesma, elas são meras aplicações de exemplo. Por exemplo, a segunda porção de padrão de linha fendida 220 ilustrada nas FIG. 2 e 3 de acordo com a primeira modalidade pode ser trocada pela segunda porção de padrão de linha fendida 420 ilustrada na FIG. 4, de acordo com a segunda modalidade.

A primeira porção de padrão de linha fendida 210 ilustrada nas FIG. 2 e 3 pode ser adaptada de modo que as linhas subfendidas 1-1 e 1-2 211-1 e 211-2 possam ser conectadas a cada outra, sem o circuito de extremidade aberta comum 211-3 e a linha de submicrofita 212. A primeira modalidade da presente invenção é pretendida para melhoria da performance de isolamento pelo uso do circuito de extremidade aberta comum 211-3 e da linha de submicrofita 212.

Além disso, as linhas de microfita podem ser substituídas por linhas de fita, cabos coaxiais ou guias de onda coplanares (CPWs). Também, Fitas Coplanares podem substituir as linhas fendidas. Embora diodos sejam adotados como dispositivos de comutação nas modalidades, qualquer outro dispositivo semicondutor com a função de comutação (por exemplo, FETs) pode ser usado.

Portanto, será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças na forma e nos detalhes podem ser feitas ali, sem se desviar do conceito inventivo e do escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações em apenso.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

Conforme descrito acima, o dispositivo de comutação de Tx-Rx para um sistema de TDD de acordo com a presente invenção assegura um isolamento suficiente entre os percursos de Tx e de Rx.

A potência de Tx plenamente refletida e introduzida em uma extremidade de Rx pode ser notadamente reduzida e a PIMD é melhorada, mesmo quando uma antena for aberta e um problema ocorrer com uma potência DC para uma operação de controle.

Uma vez que um sinal de Tx é transferido ao longo de uma linha fendida com uma placa de aterramento suficiente, uma comutação de alta velocidade é habilitada usando-se um dispositivo de semicondutor e isso a um nível de potência alto.

Devido à fácil aplicação na forma de um MIC, o circuito de comutação de Tx = Rx pode ser fabricado durante um processo de semicondutor geral.

Mais ainda, o comutador de Tx-Rx pode ser usado em uma banda de RF de dezenas de gigahertz ou mais, bem como em uma banda de freqüência de comunicação móvel. Portanto, pode ser facilmente aplicado a comunicações por satélite e a radares militares.

Claims (10)

1. Comutador de freqüência de rádio, caracterizado pelo fato de compreender: uma primeira, uma segunda e uma terceira linhas de transmissão para a formação de uma primeira, uma segunda e uma terceira portas; e uma primeira, uma segunda e uma terceira porções de padrão de linha fendida conectadas umas às outras, para uma transferência de sinal com as primeira, uma segunda e uma terceira linhas de transmissão, onde a primeira porção de padrão de linha fendida inclui um padrão de linha fendida para a provisão de um sinal recebido a partir da primeira linha de transmissão para uma conexão para as outras porções de padrão de linha fendida, e um circuito de comutação instalado em uma posição predeterminada do padrão de linha fendida, para bloqueio de um sinal pela encurtamento no intervalo de uma linha fendida, de acordo com um sinal de controle externo, e onde a segunda porção de padrão de linha fendida inclui uma linha fendida de laço formada por uma primeira meia linha fendida de laço e uma segunda meia linha fendida de laço, para transferência de sinal entre uma porção da mesma e a segunda linha de transmissão, um padrão de linha subfendida para provisão de um sinal recebido a partir da conexão com as outras porções de padrão de linha fendida para a segunda linha de transmissão através da linha fendida de laço, e um circuito de comutação instalado em uma posição predeterminada de um padrão de linha fendida incluindo a linha de fenda de alça, para bloqueio de um sinal pelo encurtamento de uma linha fendida de acordo com um sinal de controle externo.

2. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o padrão de linha fendida da primeira porção de padrão de linha fendida compreender: uma linha fendida de laço formada por uma primeira meia linha fendida de laço e por uma segunda meia linha fendida de laço, para uma transferência de sinal entre uma porção da mesma e a primeira linha de transmissão; uma primeira linha subfendida para a provisão de um sinal recebido a partir da linha fendida de laço para conexão às outras porções de padrão de linha fendida.

3. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o circuito de comutação da primeira porção de padrão de linha fendida compreender: um primeiro e um segundo dispositivos de comutação instalados nas vizinhanças de uma conexão entre a primeira meia linha fendida de laço e a primeira linha subfendida e uma conexão entre a segunda meia linha fendida de laço e a primeira linha subfendida, para ligar/desligar, de acordo com o sinal de controle de comutação externo; e um terceiro dispositivo de comutação para ligar/ desligar na primeira ou na segunda meia linha fendida de laço, de acordo com o sinal de controle de comutação externo, separadamente do primeiro ou do segundo dispositivo de comutação.

4. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o padrão de linha fendida da primeira porção de padrão de linha fendida compreender: uma linha subfendida 1-1 tendo um circuito de extremidade aberta em uma extremidade da mesma, para uma transferência de sinal com a primeira linha de transmissão; uma linha subfendida 1-2 tendo uma extremidade conectada ã conexão com as outras porções de padrão de linha fendida; um circuito de extremidade aberta comum tendo ambas as extremidades conectadas às outras extremidades das linhas subfendidas 1-1 e 1-2; e uma linha de submicrofita tendo ambas as extremidades nas quais um sinal é transferido para e a partir de conexões entre o circuito de extremidade aberta comum e as linhas subfendidas 1-1 e 1-2 pelo acoplamento de microfita - linha fendida.

5. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o padrão de linha fendida ser uma segunda linha sub-fendida tendo uma extremidade conectada a outra extremidade da linha de fenda de alça e outra extremidade conectada a conexão a outras porções de padrão de linha fendisa na segunda porção de padrão de linha fendida.

6. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da segunda porção de padrão de linha fendida compreender: uma linha subfendida 2-1 tendo uma extremidade conectada a outra extremidade da linha fendida de alça; uma linha subfendida 2-2 tendo uma extremidade conectada à conexão com as outras porções de padrão de linha fendida; um circuito de extremidade aberta comum tendo ambas as extremidades conectadas às outras extremidades das linhas subfendidas 2-1 e 2-2; e uma linha de submicrofita formada em conexões entre o circuito de extremidade de abertura comum e as linhas subfendidas 2-1 e 2-2, de modo que um sinal é transferido entrte ambas extremidade da linha sub-microfita e as linhas subfendidas 2-1 e 2-2 pelo acoplamento de microfita - linha fendida.

7. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de o circuito de comutação da segunda porção de padrão de linha fendida compreender: um dispositivo de comutação instalado na segunda linha subfendida, para ligar/desligar, de acordo com o sinal de controle de comutação externo; e dispositivos de comutação instalados na vizinhança de conexões entre a primeira meia linha fendida de alça e a segunda linha subfendida e entre a segunda meia linha fendida de alça e a segunda linha subfendida, para ligar/desligar, de acordo com o sinal de controle de comutação externo.

8. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de o circuito de comutação da segunda porção de padrão de linha fendida compreender: os terceiro e quarto dispositivos de comutação instalados na vizinhança de conexões entre a primeira meia 3 0 linha fendida de alça e a primeira linha subfendida e entre a segunda meia linha fendida de alça e a segunda linha subfendida, para ligar/desligar de acordo com o sinal de controle de comutação externa; e um sexto dispositivo de comutação para ligar/desligar de acordo com o sinal de controle de comutação externo na primeira ou segunda meia linha fendida de alça, separadamente do terceiro ou quarto dispositivos de comutação.

9. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 5, caracterizado pelo fato de o circuito de comutação da segunda porção de padrão de linha fendida compreender: um dispositivo de comutação instalado na linha subfendida 2-2, para ligar/ desligar de acordo com o sinal de controle de comutação externo; um dispositivo de comutação instalado na vizinhança de uma conexão entre da primeira ou segunda meia linha fendida de alça e a linha de sub-fenda 2-1, para ligar/desligar de acordo com o sinal de controle de comutação externa; e um capacitor instalado através do intervalo da primeira ou segunda meia linha fendida de alça, faceando o dispositivo de comutação instalado na primeira ou segunda meia linha fendida de alça.

10. Comutador de freqüência de rádio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de as primeira, segunda e terceira linhas de transmissão serem uma dentre linhas de microfita, linhas de fita, linhas coaxiais e guias de onda coplanares (CPWs).