CN1126283C - 一种天线开关模块 - Google Patents

Abstract

一种用于将不同频率的发送接收机(TX，TX’)交替地连到一个公共天线(1)的开关电路。每个频率处理一个组，包括多个串行连接的PIN二极管(D1，D2；D1’，D2’)，在一个组中的PIN二极管可由DC电流(来自VC1)激活，DC电流被通过偏置电阻(3)，建立偏置电压。这个偏置电压被用于反向偏置另一组中的PIN二极管，因而免除其中被遏制的PIN二极管产生寄生信号，此电路特别适合于使用两个频段的蜂窝移动电话。

Description

一种天线开关模块

发明的技术领域

本发明涉及一种具有用于分别地连到一个公共天线的多组可切换的发送接收机端子的开关电路，所述的组包括多个PIN二极管和一个DC网络，用于施加来自DC源的偏置电压，其中属于这组的至少两个PIN二极管被串联并具有同样的指向，其中DC网络被连接，用于施加偏置电压，使前向电流能够通过所述的PIN二极管。

本发明涉及的一般技术领域是将多组发送接收机端子中所选的一组的发射机端子连到一个天线，并将非所选组的发射机端子从天线脱开。

本发明具体针对出现在利用两个不同频段(例如EGSM 900系统和GSM 1800系统)中的问题。然而本发明并不限于这种应用或者甚至不限于在蜂窝电话中使用。

相关技术的描述

从US5789995中可知一种如上所述的开关电路。从US5513382中可知一种类似的开关电路。

从日本No.01-029130可知另一种开关电路，其中将具有一个公共天线的两个发射机通过PIN二极管相互隔离。另一方面，在这份出版物中没有谈及发送接收机的问题，未包括接收机的功能。

概述

本发明的一个目的是获得一种上述类型的开关电路，其中反向偏置可被安排利用少量部件，不需要辅助极性源。

本发明的另一个目的是防止在多频段PIN二极管天线开关的无效分支中产生谐波。产生谐波的这个问题在一个频段具有另一个频段的频率的两倍的情况下特别尖锐，使得，例如，较低频率的第一谐波落在较高频率的频带内。即使发射机被通过双工滤波器的各个端子连到天线，足够比例的发射机信号可以到达其他的端子，在其中各个快速PIN二极管，如果未被偏置的话，将能够产生寄生谐波，被回送并可到达天线。

如果有两个不同的发射机功率放大器且其中同时只有一个被激活，在两频段系统的两个分支中的前向偏置可以工作，因而避免被遏制的PIN二极管产生寄生信号。对于尺寸和重量要保持低的移动单元，只具有两个输出的一个功率放大器并被安排在任何一个频段中供给发射机能量有时是有利的。然后，功率放大器当工作在较低频率上时仍然将在引起麻烦的频率上输出某些谐波或寄生信号。因此本发明的另一个目的是获得干净的没有谐波畸变的信号。

依据本发明，通过提供一种所述的开关电路达到了上述目的，具有多个所述组的可切换的发送接收机端子，并且在其中，用于将所述组中所选的一个的发射机端子连到所述的公共天线，和用于将非所选组的发射机端子从天线脱开，所有所述组的DC网络具有一个公共的DC端子，可通过一个偏置电阻连到具有相对所述的偏置电压相反极性的DC源的一个端子，从而通过在所述的DC网络之一中的前向偏置电流的激活，在连接时将在所述的偏置电阻中产生进一步的偏置电压，对于属于未被提供前向电流起动偏置电压的组的PIN二极管进行反向偏置。

虽然可将任何数目的发送接收机设备可被安排成可切换，最好通过多路复用滤波器，到一个公共天线上，本发明在被安排用于在交替频段(如EGSM 900(880-915和925-960MHz分别用于发送和接收)和GSM 1800(1710-1785和1805-1880MHz分别用于发送和接收))中通信的蜂窝移动电话中特别有用，类似问题存在于其他的通信系统中。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有一组可切换的发送接收机端子的开关电路，用于单独地连到一个公共天线，所述的组包括多个PIN二极管和一个DC网络，用于施加来自DC源的偏置电压，其中属于这组的至少两个PIN二极管被串联并相似取向，其中DC网络被连接用于施加偏置电压使前向电流能够通过所述的PIN二极管，其特征在于开头电路包括多个所述组的可切换的发送接收机端子；并在其中，用于将所述组中所选的一个的发射机端子连到所述的公共天线和用于将非所选组的发射机端子从天线脱开，所有所述组的DC网络，有一个公共DC端子，可通过偏置电阻连到具有对于所述的偏置电压相反极性的DC源的一个端子，从而由在所述的DC网络之一中所述的前向电流激活一个组，当连接时，将在所述的偏置电阻中建立进一步的偏置电压，用于使属于未被提供前向电流使能偏置电压的组的PIN二极管能够反向偏置。

在一种有利的实施方案中，开关电路的高频部件，包括双工天线滤波器，被安排在单独的模块部件中，可以被安装在印制电路板上，将用于DC偏置的部件安排在板的周围。然后可将该模块部件制成达到如微波设备中所要求的精确容差。

通过设置适当的偏置电压，则有可能在脱开其他发射机的情况下将每个发射机连到天线，并且在将各个接收机端子连到天线时脱开所有的发射机。因此，在双发送接收机频段的实施方案中，偏置设置可以有至少三个不同的状态，也就是，第一状态，用于使第一组能够在第一频段中发送，通过反向偏置其PIN二极管使第二组去激活，第二状态，用于使第二组能够在第二频段中发送，通过反向偏置其PIN二极管使第一组去激活，和第三状态，其中在两组中的PIN二极管被反向偏置，将接收机端子连到双工滤波器的各个端子。

现在将通过参考附图进一步解释本发明。图1示出一种两分支的天线开关模块图。图2示出一种带有多个分支的通常的天线开关模块。图3示出一种带有DC偏置系统的较详细的应用。图4示出一种类似于图1的示范性图，但其中PIN二极管具有相反的阳极阴极方向。

附图简述

图1非常简要地示出一种本发明的实施方案，用于将交替的发射机功率Tx，Tx’通过双工滤波器2连到天线。实施方案是高度对称的，具有两个基本上类似的分支，虽然是为不同的频段构造的。左面的分支，例如，从左数起，发射机端子Tx，第一PIN二极管D1，λ/4线，第二PIN二极管D2，电容器C和接地点。在第一个二极管D1和λ/4线之间的点被连到双工滤波器2的一个端子。在λ/4线和第二PIN二极管之间的点被连到一个接收机端子Rx，右面的分支是类似的，其细节与主要符号有关。对于各个频段，至少λ/4线和双工滤波器的分支被专门标出尺寸。

实施方案详述

DC偏置被安排在与各个发射机端子相符合的点VC1和VC2中和连到二极管D1，D2和电容器C，C’之间各自的点的点VC3中。在这张解释性的图中，点VC3被电阻3连到地。

现在如果经电感4连接，点VC1被放置在正电位上，这个电流将前向偏置PIN二极管D1和D2并在电阻3上建立压降。然后，如果VC2被通过电感4’接地，二极管D1’和D2’将被反向偏置。施加到TX端子的发射机频率将把λ/4线的近端看作无穷大并且以低损耗连到双工滤波器2和天线1。然后任何通过双工滤波器2传送到其他分支的信号将被滤波器充分地衰减，以致它不能够切换反向偏置二极管D1’和D2’。类似地，如果点VC1被接地和VC2被放置在正电位。施加到TX’端子的发射机频率将到达天线，左面的分支将不再引起寄生谐波。

通过反向偏置两个分支，获得对于发射机的方便的隔离，分别用于利用接收端子Rx和Rx’。另一方面，对于蜂窝电话的备用条件包括监听Rx和/或Rx’，而发射机源是无声的。PIN二极管的偏置确实将消耗若干电流，虽然很小，因此，在这种备用模式的静音期间最好除去偏置电流。

通过在电阻3上压降的反向偏置是在移动电话中可用电池电压的函数，通常大约是这个电压的一半。这意味着，当起着如快速动作电流控制电阻的作用的PIN二极管，可能产生本发明被指向要消除的信号类型时，必须发送一个未衰减的信号从发送侧到非发送侧。

在图中所示的PIN二极管被按与负接地的电池一致的确定的方向和阳极及阴极相连，利用反方向的电池，二极管必须是反方向的。

图2示出一种情况，其中几个发射机被连到一个公共天线。在非有效分支中的PIN二极管被借助于在通过有效分支的前向偏置的电阻3上的压降进行反向偏置。因为原理上是与图1共同的，没有进一步解释的需要。

图3示出一种实施方案，其中图1的高频部件被安排在用多层陶瓷技术制成的单独部件中，用于偏置目的的DC部件被安排在周围。点VC1，VC2，VC3对应于部件上的端子，而图3中的电阻3a对应于图1中的电阻3。对应于图1中的双工滤波器2的双工滤波器(未示出)由将天线与较高频率Tx端连接的高通LC滤波器和将天线与较低频率Tx端连接的低通LC滤波器组成。

多层陶瓷技术部件市场上可买到，可以包括在层面中的各种部件，如电介质条状线，电阻，埋入式电容，连接相邻层面的孔中的连接，等。对于这些设备的来源的一个例子是muRata Electronics，ofKanalgatan 10C，1946l Upplands Vsby，Sweden。

通过对应于图1中电阻3的电阻3a上的压降获得在点VC3上的电压。如以前所解释的那样，这个电流可来自VC1或来自VC2。从图3很明显，通过设置被连到晶体管基极的端子A，B和C为高或低来设置VC1，VC2和VC3的电平。分别设备A和B为低将分别使电感4或4’连到前向电流，而它们设置为高将使各个电感接地。

因此，设置A高，B低和C高将通过在双工滤波器(本图中未示出)中的高通滤波器使TX GSM 1800端子和天线之间为低损耗连接，并且消除来自被连到TX EGSM 900端子的其他分支的信号。设置A低，B高和C高将通过在双工滤波器(未示出)中的低通滤波器使TX EGSM900端子和天线之间为低损耗连接，并有消除来自被连到TX GSM 1800端子的其他分支的信号。

如果C被设置为低，A和B两者均设置为高，在两侧的PIN二极管将被反向偏置。从图1一看就明白，无论TX和TX’均与天线隔离，而Rx端子将被低损耗连接到天线。因为这种状态至少消耗少许电流，对于非发送备用情况可以避免这点，因此至少在原理上以根本没有偏置电流而更好地提供服务。

正如已经涉及的那样，PIN二极管并不必须如图1那样连接，也就是，朝向AC公共/地，甚至与负接地的电池连接。在图4中示出一个例子，其中偏置是借助于连到一个DC源的端子的偏置电阻3得到的，但PIN二极管被反向。然而，所用的电压源具有负地。因此，图4中的前向电流必须由施加到D2(或D2’)的阳极上的正电压激活，通过D2(或D2’)，λ/4导线和D1(或D1’)，并进一步通过偏置电阻3传送。为了导致这一点，DC必须被通向VC3，在图4中经过一条进一步的λ/4导线，这将连通电流，但将被TX(或TX’)看作无穷大。

在图4的实施方案中，至于DC，点VC3不再如图1的实施方案中那样，与D2和D2’的阴极一致，因此点VC3必须通过可被组合成一个公共电容器(未示出)的电容器C2，C2’分开地进行AC去耦。

虽然本发明只对利用两个发送接收机频段的移动系统的情况作了详细的举例说明，本领域的技术人员将理解，本发明的原理可被引用在其他的连接中，本发明仅由权利要求书定义和限定。

Claims (7)

1.一种具有一组(I)可切换的发送接收机端子(TX，RX)的开关电路，用于单独地连到一个公共天线(1)，所述的组包括多个PIN二极管(D1，D2)和一个DC网络，用于施加来自DC源的偏置电压，其中属于这组的至少两个PIN二极管(D1，D2)被串联并相似取向，其中DC网络被连接用于施加偏置电压使前向电流能够通过所述的PIN二极管，其特征在于开头电路包括多个所述组(I，II，...，N)的可切换的发送接收机端子；并在其中，用于将所述组中所选的一个的发射机端子连到所述的公共天线和用于将非所选组的发射机端子从天线脱开，所有所述组的(I，II，...，N)DC网络，有一个公共DC端子(VC3)，可通过偏置电阻(3)连到具有对于所述的偏置电压相反极性的DC源的一个端子，从而由在所述的DC网络之一中所述的前向电流激活一个组，当连接时，将在所述的偏置电阻中建立进一步的偏置电压，用于使属于未被提供前向电流使能偏置电压的组的PIN二极管能够反向偏置。

2.依据权利要求1的开关电路，其特征在于每组被串联连接发射机终端(TX，TX′)，第一PIN二极管(D1，D1′)，四分之一波导线(λ/4)，第二PIN二极管(D2，D2′)，电容器(C，C′；C1，C1′)和接地连接，被连接在四分之一波导线(λ/4)和第二PIN二极管(D2，D2′)之间的接收机端子(RX，RX′)，和连接在第一PIN二极管和四分之一波导线之间的天线引线，所述的DC网络包括一个激活端子(VC1)，具有连到激活端子的第一端和可连到电压源的第二端的电感(4)。

3.依据权利要求2的开关电路，其特征在于所述的公共端子(VC3)被连到所述的PIN二极管和所述的电容之间的一个点，和激活端(VC1)被连所述的第一PIN二极管和所述的发射机端子(TX，TX’)之间的一个点。

4.依据权利要求2的开关电路，其特征在于第二个四分之一波导线(λ/4)被连接在所述的发射机端子(TX，TX’)和所述的公共端子(VC3)之间，和所述的激活端子(VC1)被连在所述的电容器(C1，C1′)和所述的第一PIN二极管之间的一个点上。

5.依据权利要求1-4中任何一项的开关电路，其特征在于它包含分别为900MHz和1800MHz蜂窝电话系统频段所提供的两个所述的组，和一个双工滤波器(2)，具有一个天线端子和两个分别连到该组的天线引线的发射机端子。

6.依据权利要求1-4中任何一项的开关电路，其特征在于它的高频部件被安排在一个公共的多层电路模块中，DC偏置部件被安装在与所述的多层电路模块在一起的印制电路上。

7.依据权利要求5的开关电路，其特征在于它的高频部件被安排在一个公共的多层电路模块中，DC偏置部件被安装在与所述的多层电路模块在一起的印制电路上。

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