CN101009495A

CN101009495A - 信号处理设备

Info

Publication number: CN101009495A
Application number: CNA2007100029279A
Authority: CN
Inventors: 曹桢焄
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: CN101009495B; KR100691134B1

Abstract

提供了一种信号处理设备。该设备包括第一信号分离单元和第二信号分离单元。所述第一信号分离单元通过天线来接收第一接收信号，允许第一发射信号通过所述天线来发射，并阻止第二接收信号。所述第二信号分离单元通过所述天线来接收所述第二接收信号，允许第二发射信号通过所述天线来发射，并阻止所述第一接收信号。

Description

信号处理设备

技术领域

本发明涉及信号处理设备。

背景技术

近来，移动通信系统倾向于具有更复杂的功能，以满足消费者的各种需求。

与此同时，移动通信终端的局限性在于其应通过对部件的简化和小型化来方便消费者携带。因此，近来出现了双频带终端，其具有天线共用器，用来通过一个天线同时接收两个不同频带内的信号并分离所接收的信号，并且所述双频带终端对两个不同频带内的信号一起进行处理。

通常来说，双频带移动通信终端包括天线共用器，该共用器能够通过单个输入端子来接收不同频带内的信号，如码分多址(CDMA)频带(824MHz-894MHz)内的信号和个人通信服务(PCS)频带(1.85GHz-1.99GHz)内的信号，并将接收到的信号分离到两个输出端子。

同样，双频带移动通信终端可以使用开关设备-如单刀双掷开关-来分离其它频带内的信号，而不用天线共用器。

图1是描述根据相关技术的双频带移动通信终端的元件的示意性框图。

如图1所示，根据相关技术的双频带移动通信终端的PCS/数字蜂窝网(DCN)收发器10包括天线共用器11、DCN双工器12、PCS双工器13、DCN信号处理器14和PCS信号处理器15。

这里，虽然没有示出，但是可以单独提供全球定位系统(GPS)接收器，用于处理GPS信号。GPS接收器包括GPS接收天线、GPS表面声波(SAW)滤波器、GPS低噪声放大器(LNA)和GPS信号处理器。

天线共用器11用于分离经双频带天线来接收的两个频带内的信号，并把分离的信号传送到DCN双工器12或者PCS双工器13。

通常来说，天线共用器11可以是堆叠式片型天线共用器。堆叠式片型天线共用器通过堆叠多个电介质衬底而形成。电介质衬底则通过堆叠高通滤波器和低通滤波器的传导图案来形成。天线共用器11将经由单个天线接收到的信号分离成相应频带内的信号，并将所分离的信号提供给设置于后端的相应频带的信号处理器。

DCN双工器12和PCS双工器13的每个具有高通滤波器和低通滤波器。DCN双工器12把来自天线共用器11的DCN接收信号传送到DCN信号处理器14，而PCS双工器13将PCS接收信号传送到PCS信号处理器15，以将所递送的信号再现为语音信号。

同样，DCN发射信号和PCS发射信号经过DCN双工器12和PCS双工器13，再经过天线共用器11，并通过天线发射出去。

但是，根据相关技术的双频带移动通信终端的PCS/DCN收发器10使用天线共用器或者SPDT来分离双信号。在单个前端模块(FEM)中实现它，需要分割滤波器功能和阻抗匹配功能，而这会限制模块尺寸的小型化。

所以，需要设计一种小尺寸的模块，其可执行滤波器功能、阻抗匹配功能和噪声成分抑制功能，并且可安装于移动通信终端中，在单个模块中实现了多频带收发器如双频带收发器时，所述移动通信终端逐渐小型化。

发明内容

因此，本发明涉及一种信号处理设备，其能够基本上消除由相关技术的局限性和缺点引起的一个或者多个问题。

本发明提供一种信号处理设备，用于将经由单个天线输出和输入的信号准确地分离成至少两个频带内的信号。

本发明的其它优点、目的和特点部分地在随后的描述中阐明，部分地对于那些本领域内的普通技术人员通过查阅下文是显而易见的，或者通过本发明的实施获悉。本发明的目的和其它优点可以通过在书面描述、此文的权利要求，以及附图中特别指出的结构中了解和获得。

本发明的实施例提供一种信号处理设备，该信号处理设备包括：第一信号分离单元，用于通过天线来接收第一接收信号，允许第一发射信号通过所述天线来发射，并阻止第二接收信号；第二信号分离单元，用于通过所述天线来接收第二接收信号，允许第二发射信号通过所述天线来发射，并阻止第一接收信号。

本发明的实施例提供一种信号处理设备，该信号处理设备包括：第一双工器，用于通过天线来接收第一接收信号，并允许第一发射信号通过所述天线来发射；第一信号处理器，用于处理通过所述第一双工器来发射/接收的信号；第二双工器，用于通过所述天线接收第二接收信号，并允许第二发射信号通过所述天线来发射；第二信号处理器，用于对通过所述第二双工器发射/接收的信号进行处理；第一移相器，位于所述第一双工器的前端，并控制所述第一双工器的阻抗以阻止所述第二接收信号；第二移相器，位于所述第二双工器的前端，并控制所述第二双工器的阻抗以阻止所述第一接收信号。

应当理解关于本发明的前述的总体描述及随后的详细描述都是实例性的和解释性的，其目的是为所要求保护的本发明提供更多的解释。

附图说明

附图被包括，是为了给出对本发明的更好理解，其并入本申请并构成本申请的一部分，附图阐明了本发明的具体实施例，与本说明一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是描述根据相关技术的双频带移动通信终端的元件的示意性框图；

图2是描述根据本发明实施例的信号处理设备的元件的示意性框图；

图3和4是描述提供给根据本发明实施例的信号处理设备的移相器的元件的典型电路图；

图5是Smith图，用来描述提供给根据本发明实施例的信号处理器的DCN双工器的输入阻抗特性；以及

图6是实验图，用来描述根据本发明实施例的信号处理器中传输系数的特性曲线。

具体实施方式

现在，对本发明的优选实施例做具体说明，其实例在附图中描述。

图2是描述根据本发明实施例的信号处理设备的元件的示意性框图。

参考图2，信号处理设备100包括第一移相器120、第二移相器130、PCS双工器140和DCN双工器150。

第一移相器120和第二移相器130的输入端子连接至天线110，而其输出端子分别连接至PCS双工器140和DCN双工器150。

PCS双工器140和DCN双工器150的输出端子分别连接PCS信号处理器160和DCN信号处理器170。

这里，PCS双工器140可以包括发射滤波器和接收滤波器。PCS信号处理器160可以包括接收处理部分和发射处理部分。

所以，经由天线110接收的PCS频带内的接收信号通过PCS双工器140的接收滤波器被接收至PCS信号处理器160的接收处理部分。另一方面，从PCS信号处理器160的发射处理部分提供的PCS频带内的发射信号通过PCS双工器140的发射滤波器被输出到天线110。

DCN双工器150亦包括发射滤波器和接收滤波器。DCN信号处理器170可包括接收处理部分和发射处理部分。

所以，经由天线110接收的DCN频带内的接收信号通过DCN双工器150的接收滤波器被接收至DCN信号处理器170的接收处理部分。另一方面，自DCN信号处理器170的发射处理部分提供的DCN频带内的发射信号通过DCN双工器150的发射滤波器被输出到天线110。

同时，虽然没有示出，但是信号处理设备110可以耦合到GPS接收器。在另外提供GPS接收器以处理GPS信号的情况下，该GPS接收器包括GPS接收天线、GPS表面声波(SAW)滤波器、GPS低噪声放大器(LNA)和GPS信号处理器。

天线110是双频带天线，并接收两个不同的频带内的信号，如824MHz-894MHz的CDMA频带和1.85GHz-1.99GHz的PCS频带。

第一移相器120和第二移相器130的每个包括电容和电感来控制双工器的断开点(opening point)，以便双工器阻止通过天线110接收的信号中的不准备传送的信号。

也就是说，第一移相器120如此工作，使得PCS双工器140的断开点得以控制并形成断路，以使PCS信号通过，而阻止经由天线110接收的DCN信号和PCS信号中的DCN信号。

同样，第二个移相器130如此工作，使得DCN双工器150的断开点得以控制并形成断路，以使DCN信号通过，而阻止经由天线110接收的DCN信号和PCS信号中的PCS信号。

因此，PCS信号被传送给PCS双工器140，而DCN信号被传送给DCN双工器150。

PCS双工器140包括含有集成无源装置(IPD)的高带通滤波器和低带通滤波器。高带通滤波器使来自第一移相器120的接收信号通过。低带通滤波器使来自PCS信号处理器160的发射信号通过。

也就是说，PCS双工器140允许所传送的PCS信号作为1.85GHz-1.91GHz的发射信号和1.93GHz-1.99GHz的接收信号来传送。

所以，从PCS双工器140传送的发射信号通过天线110被发射到外部，而接收信号被传送到PCS信号处理器160并得以再现。

同样，DCN双工器150包括含有集成无源装置(IPD)的高带通滤波器和低带通滤波器。高带通滤波器使来自第二移相器130的接收信号通过。低带通滤波器使来自PCS信号处理器170的发射信号通过。

也就是说，DCN双工器150允许所传送的DCN信号作为842MHz-849MHz的发射信号和869MHz-894MHz的接收信号来传送。

所以，从DCN双工器150传送的发射信号通过天线110被发射至外部，而接收信号被传送到DCN信号处理器170并得以再现。

图3和4的典型电路图描述了提供给依据本发明实施例的信号处理设备的移相器。

图3示例性地示出了第一移相器120。

第一移相器120包括：电容器C，其位于天线110和PCS双工器140之间；第一电感器L1，其一端连接在天线110和电容器C之间，而另一端接地；以及第二电感器L2，其一端连接在电容器C和PCS双工器140之间，而另一端接地。

图4示例性地示出了第二移相器130。

第二移相器130包括：电感器L，其位于天线110和DCN双工器150之间；第一电容器C1，其一端连接在天线110和电感器L之间，而另一端接地；以及第二电容器C2，其一端连接在电感器L和DCN双工器150之间，而另一端接地。

同时，第一移相器120和第二移相器130根据终端的特点可具有多种电路配置。

第一和第二移相器120和130控制PCS双工器140和DCN双工器150的阻抗，以便第一和第二移相器120和130可分别关于对应信号而作为断路来工作。在这点上，低通类型的第二移相器130的电感器L和电容器C的电感和电容利用等式1来确定。高通类型的第一移相器120的电感器L和电容器C的电感和电容利用等式2来确定。

C = \frac{Y_{0} \tan (\frac{βl}{2})}{{2 πf}_{0}}, L = \frac{Z_{0} \sin (βl)}{{2 πf}_{0}}

.................................等式1

C = \frac{- 1}{{2 πf}_{0} Z_{0} \sin (βl)}, L = \frac{- 1}{{2 πf}_{0} Y_{0} \tan (\frac{βl}{2})},

.................................等式2

这里f₀是相移中心频率，π是圆周率，近似为3.14，L是电感，C是电容，z₀是条带(strip)特性阻抗，为50Ω，而Y₀＝1/Z0，βl是相移中心频率的相移。

例如，如图5所示，DCN双工器150应该具有受控的阻抗，以与第二移相器130关联、针对PCS信号来形成断路。因此，当PCS中心频率1880MHz处需要180°的相移时，根据等式1，电感和电容可分别是“4nH”和“2.3pF”。

图5的斯密斯图(Smith chart)示出提供给根据本发明实施例的信号处理器的DCN双工器的输入阻抗特性。

参考图5，当任意信号的负载阻抗的坐标点形成在Smith图中的A点时，意味着该点的电路对于信号作为断路来工作。另一方面，当任意信号的负载阻抗的坐标形成在Smith图中的B点时，意味着该点的电路对于信号作为短路来工作。

因为当DCN双工器150的输入阻抗位于Smith图中的C点时DCN双工器150应相对于PCS信号作为断路来工作，所以阻抗应该与Smith图中的A点匹配。

也就是说，因为第二个移相器130进行了相移并匹配相位，使得DCN双工器150相对于PCS信号用作断路，所以DCN双工器150是高阻抗匹配的，以相对于PCS信号用作断路。

同样地，第一移相器120是高阻抗匹配的，以便PCS双工器140相对于DCN信号用作断路。

如上所述，通过第一和第二移相器120和130接收的信号可几乎不丢失地被送到PCS信号处理器160和DCN信号处理器170。

图6的实验图示出根据本发明实施例的信号处理设备中传输系数的特性曲线。

参考图6，参数S指输出端口至输入端口的功率传送比，这里X轴是频率，Y轴是参数S的大小，以dB等级来表示。

也就是说，S(1，2)是1号端子的输出与2号端子的功率输入的比。S(1，3)是1号端子的输出与3号端子的功率输入的比，即反射系数。

图6中所示的数值dB(S(a，b))是指功率从天线端子传送到相应的PCS/DCN端子的比，或者功率从相应的PCS/DCN端子传送到天线的比。例如，假设天线端子是“a”，而PCS发射端子是“b”，则值dB(S(a，b))为功率从PCS发射端子“b”传送到天线端子“a”的比，即传送特性(delivercharacteristic)。

参考图2，假设1代表天线端子，2代表PCS发射端子，3代表PCS接收端子，4代表DCN发射端子，而5代表DCN接收端子，图6中的m1和m2是从DCN发射端子4到天线端子1关于频率824.0MHz-849.0MHz的传送特性，而m3和m4是从天线端子1到DCN接收端子5关于频率869.0MHz-894.0MHz的传送特性。

同样，m5和m6是从PCS发射端子2到天线端子1关于频率1.85GHz-1.91GHz的传送特性，而m7和m8是从天线端子1到PCS接收端子3关于频率1.93GHz-1.99GHz的传送特性。

也就是说，当在PCS信号，即DCN信号的发射/接收频带内，天线端子1与相应的发射和发送端子之间传送的信号比是1时，值dB(S(a，b))变为“0”，意味着输入信号被全部传送到输出端口。

m9指被分类为噪声信号的1.57GHz频带内的频率信号从DCN发射端子4被传送到天线端子1的特性。

图6所示的实验图显示，在DCN/PCS信号的发射/接收频带内，信号损失(衰减)范围在(-)2.158dB-(-)3.719dB之间，而噪声衰减是(-)48.86dB。也就是说，信号损失减少，而噪声衰减增加。

根据本发明的信号处理设备具有准确分离通过单个天线接收的两个不同频带内的信号的分路特性，并可使信号损失最小化。

同样，天线共用器功能可通过连接双工器和移相器来执行。

在本发明中，本领域的技术人员显然可进行各种修改和变更。因此，只要所述修改和变更落入所附权利要求及其等同的范围内，本发明旨在涵盖这些修改和变更。

Claims

1.一种信号处理设备，其包括：

第一信号分离单元，其通过天线来接收第一接收信号，允许第一发射信号通过所述天线来发射，并阻止第二接收信号；以及

第二信号分离单元，其通过所述天线来接收所述第二接收信号，允许第二发射信号通过所述天线来发射，并阻止所述第一接收信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一信号分离单元包括第一移相器和第一双工器。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一移相器控制所述第一双工器的阻抗。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一移相器包括：电容器，其连接到所述第一双工器；以及第一电感器和第二电感器，其并联连接在所述电容器的两端。

5.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一双工器包括集成无源装置。

6.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一双工器包括：使所述第一接收信号通过的高带通滤波器；以及使所述第一发射信号通过的低带通滤波器。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一接收信号是1.93GHz-1.99GHz频带内的信号，而所述第一发射信号是1.85GHz-1.91GHz频带内的信号。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二信号分离单元包括第二移相器和第二双工器。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二移相器控制所述第二双工器的阻抗。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二移相器包括：电感器，连接到所述第二双工器；以及第一电容器和第二电容器，其并联连接到所述电感器的两端。

11.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二双工器包括集成无源装置。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二双工器包括：使所述第二接收信号通过的高带通滤波器；以及使所述第二发射信号通过的低带通滤波器。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二接收信号是869MHz-894MHz频带内的信号，而所述第二发射信号是824MHz-849MHz频带内的信号。

14.一种信号处理设备，其包括：

第一双工器，其通过天线来接收第一接收信号，并允许第一发射信号通过所述天线来发射；

第一信号处理器，其对通过所述第一双工器来发射/接收的信号进行处理；

第二双工器，其通过所述天线来接收第二接收信号，并允许第二发射信号通过所述天线来发射；

第二信号处理器，其对通过所述第二双工器来发射/接收的信号进行处理；

第一移相器，其位于所述第一双工器的前端，并控制所述第一双工器的阻抗来阻止所述第二接收信号；以及

第二移相器，其位于所述第二双工器的前端，并控制所述第二双工器的阻抗来阻止所述第一接收信号。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述第一移相器包括：电容器，其位于所述第一双工器的前端；第一电感器，其一端连接于所述电容器的前端，而另一端接地；以及第二电感器，其一端连接在所述电容器和所述第一双工器之间，而另一端接地。

16.根据权利要求14所述的设备，其中所述第一接收信号和所述第一发射信号是个人通信服务信号。

17.根据权利要求14所述的设备，其中所述第一接收信号是1.93GHz-1.99GHz频带内的信号，而所述第一发射信号是1.85GHz-1.91GHz频带内的信号。

18.根据权利要求14所述的设备，其中所述第二移相器包括：电感器，其位于所述第二双工器的前端；第一电容器，其一端连接于所述电感器的前端，而另一端接地；以及第二电容器，其一端连接在所述电感器和所述第二双工器之间，而另一端接地。

19.根据权利要求14所述的设备，其中所述第二接收信号和所述第二发射信号是数字蜂窝网信号。

20.根据权利要求14所述的设备，其中所述第二接收信号是869MHz-894MHz频带内的信号，而所述第二发射信号是824MHz-849MHz频带内的信号。