CN1148087C

CN1148087C - 双工器和通信设备

Info

Publication number: CN1148087C
Application number: CNB001288474A
Authority: CN
Inventors: 后川v之; 后川祐之
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2004-04-28
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: KR20010050562A; US6483399B1; KR100387212B1; CN1290112A

Abstract

本发明提供了一种双工器和结合这种双工器的通信设备，它们能够适合于具有高频带和窄分离的通信系统，并且能够小型化，且具有令人满意的特性。双工器具有由其中PIN二极管连接到介质谐振器的变频滤波器构成的发送滤波器，以及由两个声表面波滤波器和一个转换电路构成的接收滤波器。在发送滤波器中，可以根据提供给第一电压控制端的电压选择发送频带的高频侧或低频侧中的一个。另外，在接收滤波器中，可以根据提供给第二电压控制端的电压，选择两个声表面波滤波器中的一个。

Description

双工器和通信设备

技术领域

本发明涉及一种适合用于诸如微带之类的高频带中的双工器，本发明尤其涉及一种结合了这种双工器的通信设备。

背景技术

近年来，随着诸如蜂窝电话之类的移动通信设备的小型化的迅速发展，已经有了对结合在移动通信设备中的双工器的小型化的需求。

作为传统的双工器，已知一种双工器，它将变频滤波器用作发送滤波器和接收滤波器。在这种情况下，每一个变频滤波器具有这种结构，其中将介质谐振器通过诸如电容器之类的电抗元件连接到诸如PIN二极管之类的阻抗可变元件。通过这种结构，可以通过控制提供给阻抗可变元件的电压改变谐振频率。另外，在结合了变频滤波器的双工器中，通过减少发送滤波器和接收滤波器的介质谐振器的数量，减小双工器的尺寸。

但是，当将变频滤波器既用作双工器中的发送滤波器又用作其中的接收滤波器时，虽然双工器的小型化可以实现到某一程度，但是，对于小型化仍然有限制，这是由于介质谐振器既用在发送滤波器又用在接收滤波器中。特别地，由于介质谐振器在特别的频率需要具有特别的长度，故难以是双工器最小化。

同时，在第5-95204号日本未审查专利公告中以及第5175879号日本未审查专利公告中揭示的双工器中，介质滤波器用于发送滤波器中，而声表面波滤波器用于接收滤波器中。在这种双工器中，接收滤波器中使用的声表面波滤波器制得小于介质滤波器，以减小双工器的尺寸。当将声表面波滤波器既用作接收滤波器，又用作发送滤波器时，双工器可以更小。但是，常常地，由于声表面波滤波器具有低于介质滤波器的功率电阻效应，故难以将这种声表面波滤波器用作发送滤波器，大量的电能将输入到该发送滤波器。

另外，在日本cdma-1蜂窝电话系统中，发送频率在887到925MHz的范围内，接收频率在832到870MHz范围内。即，发送和接收频率中的每一个的带宽是38MHz，这相对是宽的，并且，发送侧和接收侧频率之间的分开的带宽是17MHz，这相对是窄的。

在第5-95204号日本未审查专利公告和第5-175879号日本未审查专利公告的双工器中，将声表面波滤波器用于接收滤波器中，并且可以小型化到某一程度。但是，由于声表面波滤波器的特性，难以将声表面波滤波器应用于诸如cdma-1系统之类的宽的频带中。另外，即使能够使声表面波滤波器的带宽更宽，难以得到大的衰减量，并且难以实现与发送滤波器的相位的合成，即，难以在发送频带中制造零阻抗。结果，特别地，使发送特性恶化。

发明内容

相应地，本发明的一个目的是提供一种小型化的双工器，它适合于用于具有窄分离的宽频带的通信系统中，同时具有良好的特性。本发明的另一个目的是提供一种结合了这种双工器的通信设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种双工器，它包含：第一滤波器，包含通过将阻抗可变元件连接到介质谐振器而形成的变频滤波器；第二滤波器，包含多个具有不同频率的通带的声表面波滤波器，以及设置在所述第一滤波器和多个声表面波滤波器之间、交替连接所述多个声表面波滤波器的一个输入端的转换电路。

在这种双工器中，在第一滤波器中，多个频带中的一个能够通过控制阻抗可变元件控制。在第二滤波器中，通过转换电路选择具有不同通带的声表面波滤波器中的一个。

在这种情况下，转换电路可以连接到声表面波滤波器的输入端或其输入端和输出端。

通过这种安排，第一和第二滤波器中的每一个都能够适合配对的滤波器的频率，以便分别转换第一和第二滤波器的通过频带。显然地，换句话说，显然地，发送频带和接收频带都是窄的，并且两个频带之间的分离更宽。由此，可以使用具有窄的频带的声表面波滤波器。结果，可以得到具有足够衰减和满意的特性的双工器。

另外，使用转换电路选择多个声表面波滤波器中的一个。结果，发送和接收频带都是窄的，由此，可以容易而令人满意地实现与配对的滤波器的相位合成。另外，由于能够防止由相位合成的不匹配引起的发送特性和接收特性的恶化，可以得到令人满意的发送/接收特性。

即，由于在第一滤波器中使用变频滤波器，在第二滤波器中使用声表面波滤波器，可以实现双工器的小型化，并且可以得到适合于用于具有宽频带和窄分离的通信系统中的特性。

用于根据本发明的双工器中的多个声表面波滤波器包含不只具有整体不同的频率通带的声表面波滤波器，还有在整个频率通带范围内具有部分不同的频率通带的声表面波滤波器。

另外，通常较好地，将包含具有高功率电阻效应的介质谐振器的第一滤波器用作由大电流驱动的发送滤波器，而将包含具有低的功率电阻效应的声表面波滤波器的第二滤波器用作由小电流驱动的接收滤波器。

另外，第一滤波器可以形成为带阻滤波器，第二滤波器可以形成为带通滤波器。PIN二极管可以用作第一滤波器的阻抗可变元件，由PIN二极管或GaAs开关形成的转换电路可以用作第二滤波器的转换电路。

另外，第一和第二滤波器可以在同一基片上设置在一起，以相互形成整体。结果，可以实现容易的处理，并且可以得到稳定而令人满意的特性。

根据本发明的第二方面，提供了一种包含具有上述特性的介质滤波器或双工器的通信设备。由此，通信设备可以小型化，并且可以具有令人满意的特性。

附图说明

图1示出根据本发明的第一实施例的双工器的电路结构；

图2示出用于根据第一实施例的双工器中的转换电路的一个例子的电路图；

图3示出了根据第一实施例的双工器的结构的平面图；

图4示出了根据本发明的第二实施例的双工器的电路结构；

图5示出了本发明的第三实施例的双工器的电路结构；及

图6示出了根据本发明的第四实施例的通信设备的方框图。

图1示出了根据本发明的第一实施例的双工器的电路结构。

具体实施方式

在这种双工器中，发送信号和接收信号中每一个的频带分为高频带和低频带两个。另外，双工器具有由变频滤波器构成的第一滤波器，以及由两个声表面波滤波器和一个转换电路构成的第二滤波器。

第一滤波器形成为发送滤波器，并根据提供给电压控制端CONT1的电压，传递发送频带的高频带和低频带中的一个的信号。第二滤波器形成为接收滤波器，并根据提供给电压控制端CONT2的电压，传递接收频带的高频带和低频带中的一个的信号。

发送滤波器包含介质谐振器R1和R2。将介质谐振器R1和R2中的每一个的一端接地。它们的每一个的另一端通过电容器C11、C12、C21和C22接地。将感应器L2设置在电容器C11和C12的结合点与电容器C21和C22的结合点之间。通过这种安排，形成带阻滤波器(BEF)。在带阻滤波器中，通过由介质谐振器R1和电容器C11构成的谐振器系统和由介质谐振器R2和电容器C21构成的谐振器系统的两个谐振频率形成衰减极点。

将电容器C21和C22的汇合点连接到发送端Tx。将电感器L1设置在电容器C11和C12的汇合点和天线端ANT之间，将电容器C3设置在天线端ANT和地端之间。以这种方式实现电感器L1和电容器C3的相位的合成，从而在接收滤波器的通带中反射相位是开口的。另外，在发送滤波器的介质谐振器R1和R2和地之间，连接了由PIN二极管D1和电容器C10构成的串联电路，以及由PIN二极管D2和电容器C20构成的串联电路。在电压控制端CONT1，与PIN二极管D1和D2之间，设置由电感器L、电阻器R和电容器C构成的高频阻塞电路。通过这种安排，由于可以减小介质谐振器的数量，故可以使发送滤波器小型化。

设置在PIN二极管D1和地之间的电容器C13用于校正畸变特性。介质谐振器R1和R2由圆柱形介质元件、形成在圆柱形介质元件外部周围表面上的外部导体、形成在其内部周围表面上的内部导体构成。介质谐振器R1和R2中的每一个都是λ/4型介质同轴谐振器，其中，谐振器的一端是开路，另一端是短路。

接收滤波器具有两个声表面波滤波器SF1和SF2，以及转换电路SW。将天线终端ANT连接到转换电路SW的公共端。将声表面波滤波器SF1和SF2的输入端分别连接到转换电路SW的连接到接触点b和c。声表面波滤波器SF1和SF2是带通滤波器(BPF)。在这种情况下，可以使用例如一种声表面波滤波器装置SF，它包含藏在单个罩子内的两个输入端和两个输出端。结果，由于通过使用这种安排来使用声表面波滤波器，可以使接收滤波器大大小型化。

在接收滤波器中，转换电路SW具有电压控制端CONT2，它提供电压，以执行接触点b和c的转换，使用如图2所示的电路。在图2中，标号a、b和c对应于如图1所示的那些。在如图2所示的转换电路SW中，电容器C41、λ/4相位的电路P1、PIN二极管D42和电容器C42设置在按照这样的顺序串联在接触点b和c之间。PIN二极管D41设置在电容器C41和λ/4相位电路P1的汇合点与地之间。电容器C43连接在λ/4相位电路P1和PIN二极管D42的汇合点与端a之间。将由λ/4相位电路P2、电阻器R和电容器C构成的高频阻抗电路设置在PIN二极管D42和电容器C42的汇合点与电压控制端CONT2之间。

在该实施例中，转换电路SW不限于如图2所示的电路，而能够具有使用二极管的其它的电路结构，或者可以使用GaAs开关。

另外，当难以得到转换电路SW和发送滤波器的满意的相位合成时，例如，将诸如电感器之类的相位合成元件加在天线终端ANT和转换电路SW之间，或转换电路SW的内侧。

下面，将给出根据该实施例的双工器的工作的描述。

在这种双工器中，从发送电路系统(图中未示)输入到发送端Tx的发送信号通过发送滤波器，从天线端ANT输出，从天线端ANT输入的接收信号通过接收滤波器从接收端Rx1和Rx2输出到接收电路系统(图中未示)。

在发送滤波器中，当将正的控制电压提供给电压控制端CONT1时，PIN二极管D1和D2接通，即，PIN二极管D1和D2处于导电状态，由此，电容器C10和C20基本上并联到介质谐振器R1和R2。结果，发送滤波器中的两个谐振系统的衰减极点的频率都变得更低。相反，当将0V或负的控制电压提供给电压控制端CONT1时，PIN二极管D1和D2关闭，即，PIN二极管D1和D2不处于导通状态，由此，电容器C10和C20不连接到介质谐振器R1和R2。结果，发送滤波器中的两个谐振系统的衰减极点的频率变得更高。由两个谐振系统的衰减极点产生的衰减频带等于发送频带。按照这种方式，通过控制提供给电压控制端CONT1的电压，发送滤波器具有两个不同的衰减频带。

在接收滤波器中，当将正的控制电压提供给电压控制端CONT2时，转换电路SW转换到接触点b，而声表面波滤波器SF1连接到天线端ANT。另一方面，当将0V或负的控制电压提供给电压控制端CONT2时，转换电路SW转换为接触点c，并且声表面波滤波器SF2连接到天线端ANT。按照这种方式，在接收滤波器中，两个声表面波滤波器中的一个是通过控制提供给电压控制端CONT2的电压选出的。

下面，将对一种情况给出描述，在这种情况中，上述双工器应用于日本的cdma一1移动电话系统，其中系统的发送频带在887和925Mz之间，接收频带在832和870MHz之间。

在这种情况下，将声表面波滤波器SF1设置为频带范围从832到846MHz的带通滤波器，将声表面波滤波器SF2设置为频带范围从860到870MHz的带通滤波器。

在将正的控制电压例如3V提供给电压控制端CONT1的条件下，发送滤波器阻挡从832到846MHz的范围内的接收频带低频侧的信号，并使从887到901MHz的范围内的发送频带低频侧信号通过。另一方面，当将0V提供给电压控制端CONT1时，发送滤波器阻挡从860到870MHz范围内的接收频带高频侧信号，并使从915到925MHz范围内的发送频带高频侧信号通过。

同时，当将例如3V的正控制电压提供给电压控制端CONT2时，在接收滤波器中选择声表面波滤波器SF1，使从832到846MHz范围内的接收频带低频侧信号通过。相反，当将0V提供给电压控制端CONT2时，在接收滤波器中选择声表面波滤波器SF2，以使从860到870MHz范围内的接收频带高频侧信号通过。

在这种双工器中，电压控制端CONT1和CONT2控制电压相互同步。通过这种同步的电压控制，发送滤波器的发送频带和接收滤波器的接收频带之间的分离变宽到55MHz。另外，将发送滤波器和接收滤波器的阻带和通带设置为通信系统的频带的大致一半，从而滤波器能够具有窄的频带。结果，在发送滤波器和接收滤波器之间可以容易而令人满意地执行与配对的滤波器的相位合成。

由此，可以抑制由相位合成的不匹配引起的介入损耗的恶化。另外，可以通过使用多个声表面波滤波器，解决对声表面波滤波器中的频带的变宽的限制的问题。

例如图3所示的本发明的双工器是通过将所有的元件设置或安装到单个基片10上，并将一个罩子(图中未示)装在基片上，或将这些元件藏在罩子中，以便与罩子成为整体。在基片的下表面上，形成端子，由此，可以将元件安装在下表面上。图3中，标号与图1中的对应。

特别地，介质滤波器R1和R2中的每一个都具有接近于2×2×7mm的尺寸。关于声表面波滤波器装置SF，两个声表面波滤波器SF1和SF2被包含在一个封装中。这种结构的声表面波滤波器装置SF包含设置在其中的独立的声表面波滤波器SF1和SF2的两个输入端和两个输出端。声表面波滤波器装置SF具有接近于3.8×3.8×2.0mm的尺寸。

通过这种方法，由于形成双工器的介质谐振器和声表面波滤波器结合为单个的结构，可以实现容易的处理，并且能够得到稳定和令人满意的特性。

在这第一实施例中，提供了两个电压控制端CONT1和CONT2。但是，这两个电压控制端CONT1和CONT2可以相互连接以形成一个电压控制端。

下面，图4示出根据本发明的第二实施例的双工器。

在第一实施例中，仅在声表面波滤波器SF1和SF2的输入侧上设置了转换电路SW。但是，在图4中所示的双工器中，将转换电路SW1设置在声表面波滤波器装置SF的输入侧上，并将转换电路SW2设置在其输出侧上。在这种情况下，接收滤波器可以具有单个接收端Rx。另外，在第二实施例中，双工器具有单个电压控制端CONT1。

接着，图5示出了根据本发明的第三实施例的双工器。

在图5所示的双工器中，在接收滤波器中使用三个声表面波滤波器SF1、SF2和SF3。另外，在声表面波滤波器SF1、SF2和SF3的输入端和输出端上设置能够通过在三个接触点之间进行转换而控制电压的转换电路SW1和SW2。

当将具体的电压提供给转换电路SW1和SW2的电压控制端CONT2时，可以选出一个声表面波滤波器。声表面波滤波器SF1、SF2和SF3将通信系统的接收频带分为三个频带，使信号通过三个频带中的一个，作为带通滤波器。

通过这种安排，可以将声表面波滤波器设置得具有窄的频带和令人满意的特性。另外，声表面波滤波器还可以用于更宽频带的通信系统中。

但是，本发明不限于上述实施例。

例如，在上述实施例中1，带阻型变频滤波器用于发送滤波器中。或者，带通型变频滤波器可以用于接收滤波器中。另外，形成变频滤波器和代理机构的介质谐振器的数量不限于上述实施例中使用的数量。另外，作为阻抗元件，替代PIN二极管，可以使用可变电容二极管，它是变容二极管，或场效应晶体管(EFT)。

另外，在上述每一个实施例中，将第一滤波器(变频滤波器)描述为发送滤波器，将第二滤波器(声表面波滤波器)描述为接收滤波器。但是，当本发明应用于使用小电量的通信系统(其中发送功率小)时，第一滤波器可以用作接收滤波器，第二滤波器可以用作发送滤波器。

图6示出根据本发明的第四实施例的通信设备的结构。

图6中，标号122表示天线，标号123表示双工器，标号124表示发送滤波器，标号125表示接收滤波器，标号126表示发送电路，标号127表示接收电路。将双工器123的天线端ANT连接到天线122。将发送端Tx连接到发送电路126，将接收端Rx连接到接收电路127。这种安排允许形成通信设备。

在这种情况下，每一个实施例的双工器都可以用作双工器123。通过使用根据本发明的双工器，能够得到具有令人满意的特性的小型化的通信设备。

如上所述，通过根据本发明的双工器，发送和接收滤波器的频率通带控制得使发送和接收频带变窄，而使发送频带和接收频带之间的分离更宽。

在双工器的这种安排中，将包含介质谐振器的变频滤波器用于第一滤波器中，并将多个声表面波滤波器用于第二滤波器中，从而，双工器的尺寸可以减小。另外，在第二滤波器中，由于可以使用具有窄的频带的声表面波滤波器，能够方便地与第一滤波器进行相位合成，由此，可以得到令人满意的发送/接收特性。

通过使用本发明的双工器，可以得到具有令人满意的特性的小型化的通信设备。

虽然已经涉及本发明的具体的实施例描述了本发明，对于熟悉本领域的技术人员，许多其它的变化和修改以及用途是显然的。因此，较好地，本发明不由这里揭示的内容限定，而由所附的权利要求限定。

Claims

1.一种双工器，其特征在于包含：

第一滤波器，包含通过将阻抗可变元件连接到介质谐振器而形成的变频滤波器；

第二滤波器，包含多个具有不同频率的通带的声表面波滤波器，以及设置在所述第一滤波器和多个声表面波滤波器之间、交替连接所述多个声表面波滤波器的一个输入端的转换电路。

2.如权利要求1所述的双工器，其特征在于所述第一滤波器用作发送滤波器，所述第二滤波器用作接收滤波器。

3.如权利要求1所述的双工器，其特征在于所述第一滤波器用作带阻滤波器，所述第二滤波器用作带通滤波器。

4.如权利要求1所述的双工器，其特征在于所述第一滤波器的所述阻抗可变元件是PIN二极管。

5.如权利要求1所述双工器，其特征在于所述第二滤波器的转换电路是通过使用PIN二极管形成的。

6.如权利要求1所述的双工器，其特征在于所述第二滤波器的所述转换电路包含GaAs开关。

7.如权利要求1所述的双工器，其特征在于所述变频滤波器是通过将介质谐振器经电抗元件连接到由控制电压控制阻抗的阻抗可变元件形成的。

8.如权利要求1所述的双工器，其特征在于变频滤波器是通过将多个介质谐振器中的每一个连接到阻抗可变元件中的每一个而形成的。

9.如权利要求1所述的双工器，其特征在于还包含：

第一控制端，用于控制包含在第一滤波器中的变频滤波器的频率；和

第二控制端，用于控制包含在第二滤波器中的转换电路。

10.如权利要求1所述的双工器，其特征在于，

包含在所述第二滤波器中的转换电路连接到所述声表面波滤波器的输入端或其输入端和输出端。

11.如权利要求10所述的双工器，其特征在于包含公共控制端，用于控制包含在第一滤波器中的变频滤波器的频率和包含在第二滤波器中的转换电路。

12.如权利要求1所述的双工器，其特征在于将第一滤波器和第二滤波器设置在相同的基片上，以相互结合为整体。

13.一种通信设备，其特征在于包含根据权利要求1到12中任一所述的双工器。