CN103580643B - 具有相移电路的双工器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有相移电路的双工器。给出了一种双工器，该双工器具有用于发射路径和接收路径之间的适配的改进的适配电路。该适配电路在此包括混合器和适配元件。

Description

具有相移电路的双工器

技术领域

本发明涉及例如用于移动通信设备的双工器，该双工器包括相移电路，以便适配发射信号路径和接收信号路径的阻抗。

背景技术

通常，双工器包括在发射信号路径中的发射滤波器和在接收信号路径中的接收滤波器。通常，不能容易地实现的是，将这两个滤波器直接与共同的端子、例如与天线端子连接。因此，在双工器中通常将适配电路设置在发射滤波器和接收滤波器之间。适配电路可以由相移电路构成，或者包括这种相移电路。该适配电路将发射信号路径和接收信号路径之间的隔离提高到满足预先给定的规范的值。

从US 2010/0148886 A1中例如公开了一种双工器，其具有相移电路作为适配元件。该相移电路在此包括具有四个端子的0°/90°3dB混合器。第一端子与天线连接，而第四端子与发射信号路径连接。端子二和端子三分别与接收信号路径的被平衡地、即对地对称地引导的线路连接。

值得希望的是，可以从大量的双工器中进行选择，以便可以遵守当前或者将来适用的关于隔离的规范。

发明内容

因此，本发明的一个任务是，说明一种具有相移电路的可替选的双工器。尤其有一个任务是，说明一种具有在发射信号路径和接收信号路径之间的改善的、即提高的隔离性的双工器。

该任务通过根据权利要求1所述的双工器来解决。在此，从属权利要求说明了本发明的有利的扩展方案。

实现这些任务的双工器包括天线端口、发射端口和接收端口。双工器此外包括混合器，该混合器与天线端口、发射端口和接收端口连接。双工器此外包括在混合器和发射端口之间的发射信号路径中的发射滤波器。双工器的接收滤波器连接在混合器和接收端口之间的接收信号路径中。在此，接收信号路径包括两个并联的导体段。在发射端口和混合器之间和/或在接收端口和混合器之间连接有适配元件。

混合器和适配元件在此是双工器的相移电路。在本发明意义上的混合器在此可以是具有四个端子的高频功率分配电路。混合器的一个端口此外与发射端口连接。另一端口、例如第三端口在此可以与双工器的天线路径连接，并且被设置用于将接收到的高频信号分配到第二端口和第四端口上。在这两个输出信号之间在此可以存在相位差。这两个端口（二和四）于是可以与双工器的接收端口连接。

已发现的是，在相移电路中设置适配元件可以显著改善双工器的隔离性。

在一种实施形式中，双工器相应地包括具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的混合器。第一端口是输入端口，并且例如可以与发射信号路径连接。第二端口和第四端口可以是混合器的输出端口，其中在第二端口和第四端口的输出信号之间存在大约90°或者大约180°的相位差。

利用包括这种混合器的适配电路，可以得到所谓的平衡/非平衡的双工器。在此，接收信号端口可以包括与混合器连接的被平衡地引导的信号线路。被平衡地引导的信号线路具有相对于共模干扰明显更小的敏感性。具有两个输出端口（二和四）的混合器在此给出了简单但是有效的措施来将来自天线的、被非平衡地引导的高频信号划分到非平衡/平衡的双工器的两个被平衡地引导的信号线路上。

在一种实施形式中，接收信号路径被相应地设置用于引导被平衡地引导的高频信号。

在一种实施形式中，双工器尤其是在发射端口和发射滤波器之间和/或在发射滤波器和混合器之间包括适配元件。该适配元件可以是上面提及的适配元件或者另外的适配元件。

该适配元件尤其是可以包括带状线路或者电容性或者电感性电路元件。

在一种实施形式中，双工器包括在混合器和接收滤波器之间和/或在接收滤波器和接收端口之间的适配元件。该适配元件在此又可以是开头提及的适配元件或者也可以是附加的适配元件。

在一种实施形式中，该适配元件尤其是电容性元件、电感性元件或者带状导体。该适配元件也可以包括与电容性元件、电感性元件或者带状导体的连接。

在一种实施形式中，发射滤波器和/或接收滤波器利用声波来工作。尤其是将利用声学表面波（SAW=表面声波）、声学体积波（BAW=体声波）或者利用被引导的声学表面波（GBAW=被引导的体声波）来工作的器件考虑作为滤波器。

存在利用声波来工作的具有固有的Balun（平衡/非平衡转换器）功能的滤波器。这种滤波器例如是所谓的DMS（DMS=双模表面声波）滤波器。设置混合器用于产生具有相位差的输出信号在此使得使用这种相对复杂的并且因此一般而言更昂贵的器件变得多余。尤其是可以省去利用BAW（BAW=体声波）来工作的CRF（CRF=耦合谐振滤波器）的使用或者省去其他Balun电路的使用。

在一种实施形式中，混合器包括耦合的变压器。这种混合器在此包括相互电磁耦合的线圈或者绕组。分别与端子之一连接的线圈的绕组数在此可以被单独地调节。于是可以容易地对每个单个端子的阻抗水平进行调节。特别是当接收信号路径和发射信号路径通过在混合器中设置耦合的变压器而在电流上分离时，得到非常高的隔离值。

此外通过简单的方式可能的是，低阻值地设计混合器的与发射信号路径连接的输出端。

耦合的变压器的匝数比可以为0.5。于是，发射端口的阻抗可以被调节为25欧姆，接收端口的两个被平衡地引导的信号线路的阻抗可以被调节为100欧姆，并且混合器的与天线连接的端子可以被调节为50欧姆。

附图说明

下面借助实施例和相关的示意图进一步阐述具有相移电路的双工器。在此，不同的图示出了本发明的不同方面，这些方面当然并非相互排斥，而是可以相互组合。

图1示出双工器的一种构型，该双工器具有发射端口TP、接收端口RP和在发射端口与接收端口之间的混合器H，

图2示出双工器的一种构型，其中可以可选地设置适配元件ME，

图3示出双工器的一种构型，该双工器具有在混合器H和接收端口RP之间的两个被平衡地引导的信号线路，

图4示出双工器的一种构型，该双工器的混合器H利用耦合的变压器来工作，

图5示出具有谐振器的T型电路，

图6示出具有谐振器的π型电路，

图7示出用于双工器的一种构型的发射信号路径（TX）和接收信号路径（RX）的插入衰减以及其间的隔离，

图8示出用于双工器的一种特别有利的实施形式的插入衰减和隔离。

具体实施方式

图1示出双工器DU的一种实施形式，该双工器DU具有发射端口TP、天线端口AP和接收端口RP。在发射端口TP和天线端口AP之间连接有发射滤波器FTX。从天线端口AP到接收端口RP的信号路径被平衡地实施并且因此包括两个并联的信号线路。在这两个信号线路中的每个中连接有接收滤波器FRX1、FRX2。在连接有接收滤波器FRX1的信号线路中此外连接有适配元件ME。由此，接收滤波器FRX1、FRX2和适配元件ME连接在天线端口AP和接收端口RP之间。此外，适配元件ME连接在天线端口AP和发射端口TP之间。接收端口RP、发射端口TP和天线端口AP的连接通过混合器H来实现。混合器H具有四个端口或者端子。混合器H通过第一端子与发射端口TP连接。发射信号从发射端口TP输送至混合器1中。由此，混合器的第一端子是输入端口。通过天线接收的信号通过混合器的输出端口二和四被发射到接收端口RP。混合器的第三端口与天线端口AP连接。混合器H引起在混合器H的端口二和四上的输出信号之间的相位差，使得在接收端口RP上存在被平衡地引导的信号。如果混合器H是90°混合器，则在接收滤波器FRX1和接收端口RP之间的适配元件ME可以实施90°的进一步的相位旋转，使得在接收端口RP上存在基本上为180°的相位差。如果混合器H已经提供了180°的相位差，则在接收信号路径中无需进一步的相位旋转。

图2示出双工器的一种实施形式，其中附加的适配元件ME可以可选地被连接在信号路径中。适配元件ME可以被连接在发射滤波器FTX和发射端口TP之间。另一适配元件ME可以被连接在混合器的第四端口和接收滤波器FRX1之间。另一适配元件ME可以被连接在混合器的第二端口和接收滤波器FRX2之间。在接收滤波器FRX1和接收端口RP之间的适配元件ME也是可选的，同样还有在接收滤波器FRX2和接收端口RP之间的适配元件ME。

图2的混合器尤其可以是90°混合器。

图3示出双工器DU的一种构型，其中混合器可以是180°混合器。混合器H具有第一端口，该混合器通过该第一端口与天线端口AP连接。混合器H通过其第二端口与在混合器H和发射端口TP之间的发射滤波器FTX连接。混合器H通过其第三端口与被平衡地引导的接收信号路径的第一信号线路连接。混合器H利用其第四端口与接收信号路径的第二信号线路连接。在接收信号路径的第一信号线路中，接收滤波器FRX1被布置在两个适配元件ME之间。接收信号路径的第二信号线路除了接收滤波器FRX2之外还可以例如在混合器和接收滤波器FRX2之间或者在接收滤波器FRX2和接收端口RP之间包括其他适配元件。

图4示出双工器DU的一种构型，其中混合器H包括耦合的变压器，例如两个耦合的变压器。耦合的变压器分别包括电磁耦合的绕组或者线圈。于是，线圈的一个端子可以与混合器H的第一端口连接，而该线圈的相应另外的端子与混合器H的第二端口连接。与该线圈耦合的线圈的一个端子与混合器H的第三端口连接，而该线圈的另一端子与混合器H的第四端口连接。可能的是，混合器H的第二端口与地连接。混合器H的第一端口与天线端口AP连接。上面的耦合的变压器的第四端口和下面的耦合的变压器的第三端口与发射路径TP连接。上面的耦合的变压器的第三端口和下面的耦合的变压器的第四端口分别与接收信号路径的被平衡地引导的信号线路连接并且由此与接收端口RP连接。在接收信号路径的接收信号线路中的每个中又各连接有接收滤波器FRX1、FRX2。这些信号线路也可以包含在混合器与相应的接收滤波器FRX1、FRX2之间或者在相应的滤波器和接收端口RP之间的适配元件ME。

图5示出包括谐振器的滤波器的基本形式，该滤波器例如可以用作发射滤波器。图5在此示出由谐振器构成的所谓的T型电路。

图6示出由谐振器构成的所谓的π型电路，该电路尤其可以是接收滤波器的基本构件。

图5和图6的滤波器的谐振器在此可以是利用声波来工作的谐振器、例如SAW谐振器、BAW谐振器或者GBAW谐振器。

图7示出发射信号路径的插入衰减IL_TX和接收信号路径的插入衰减IL_RX。另外，曲线IS示出在发射端口和接收端口之间的隔离。图7在此示出包括适配电路的双工器的特性曲线，其中在该适配电路中连接有混合器。

图8示出具有特别有效的适配电路的双工器的插入衰减和隔离IS的相应曲线。隔离在此基本上不依赖于频率并且在整个相关频域上优于-160dB。这种插入衰减看来也可以良好地遵守将来的规范。

特性曲线在图8中被示出的双工器的突出性能在此基于在混合器中耦合的变压器的使用。

根据本发明的双工器在此并不局限于所描述的实施例之一。所描述的特征和例如还包括其他适配元件的变形方案的组合同样是根据本发明的实施例。

附图标记列表

AP 天线端口

CT 耦合的变压器

DU 双工器

FRX1、FRX2 接收滤波器

FTX 发射滤波器

H 混合器

ILRX 接收路径中的插入衰减

ILTX 发射路径中的插入衰减

IS 隔离

ME 适配元件

RP 接收端口

TP 发射端口。

Claims (9)

1.一种双工器（DU），包括：

－ 天线端口（AP）、发射端口（TP）和接收端口（RP），

－ 混合器（H），与所述天线端口（AP）、所述发射端口（TP）和所述接收端口（RP）连接，

－ 在所述混合器（H）和所述发射端口（TP）之间的发射信号路径中的发射滤波器（FTX），

－在所述混合器（H）和所述接收端口（RP）之间的接收信号路径中的接收滤波器（FRX），其中

－ 所述接收信号路径包括两个并联的导体段，并且

－ 在所述发射端口（TP）和所述混合器（H）之间和/或在所述接收端口（RP）和所述混合器（H）之间连接有适配元件（ME），

其中所述混合器（H）包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，

其中所述第三端口与所述天线端口连接，

其中所述第二端口和所述第四端口与所述接收端口连接，以及

其中所述第一端口是与所述发射端口连接的输入端口，并且在所述第二端口和第四端口的输出信号之间的相位差为180°。

2.根据权利要求1所述的双工器，其中所述接收信号路径被设置用于引导对地对称的高频信号。

3.根据上述权利要求之一所述的双工器，进一步包括在所述发射端口（TP）和所述发射滤波器（FTX）之间和/或在所述发射滤波器（FTX）和所述混合器（H）之间的适配元件（ME）。

4.根据权利要求1或2所述的双工器，进一步包括在所述混合器（H）和所述接收滤波器（FRX）之间和/或在所述接收滤波器（FRX）和所述接收端口（RP）之间的适配元件（ME）。

5.根据权利要求1或2所述的双工器，其中至少一个适配元件（ME）选自：电容性元件、电感性元件、带状导体。

6.根据权利要求1或2所述的双工器，其中所述发射滤波器（FTX）和/或所述接收滤波器（FRX）利用声学表面波、声学体积波或者利用被引导的声学表面波来工作。

7.根据权利要求1或2所述的双工器，其中所述混合器（H）包括耦合的变压器（CT）。

8.根据上一权利要求所述的双工器，其中所述耦合的变压器（CT）的匝数比为0.5。

9.根据权利要求1或2所述的双工器，其中所述天线端口（AP）具有100Ω的阻抗，所述发射端口（TP）具有25Ω的阻抗，并且所述接收端口（RP）具有100Ω的阻抗。