CN1175587C - 使用多个通信标准的设备的并行运行 - Google Patents

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Abstract

为了对多通信设备的第二发射子系统的所有的运行模式保持多标准通信设备的第一接收子系统全面的运行，提出了一种并行运行类型的多标准通信设备，其中包括第一子单元，至少用于接收具有预定的输入电平的输入信号；和第二子单元，至少用于以特定的时间、频率和输出电平发射输出信号，这样，使得输出电平比起第一子单元的输入电平大得多。按照本发明，当第二子单元正在发射输出信号时，第一子单元的运行模式被修正。

Description

使用多个通信标准的设备的并行运行
                      发明领域
本发明涉及使用多个通信标准的多个设备的并行运行，具体地，涉及接收/发送具有不同的功率电平的信号的多个通信单元的并行运行。
                      背景技术
不同的通信单元(例如蜂窝移动电话和全球定位系统(GPS)接收机)的智能组合正变得越来越重要，因为数量不断增加的、依赖于位置的各种应用(例如路线导引应用、在任何时间几乎任何地点的遥测等等)正在市场上快速地推广。
一个这样的例子是用于全球定位系统的直接采样接收机，它对应于使用一对放大和比较单元来放大在全球定位系统的分集设备中通过相关的天线接收的RF信号。在全球定位系统中，根据比较单元放大后的输出来选择一个切换单元，以使得可以在多个收发信机系统中间选择具有最佳灵敏度的、来自选择的切换单元的信号。
图1显示这样的一种多标准通信设备100的示意图。典型地，多标准通信设备包括至少两个子单元102和104，其每个分别具有分开的天线106和108。这样的多通信设备的例子是把GPS单元适配到蜂窝移动电话单元上，或按照不同的标准的两个移动电话单元的组合。
然而，如果子单元被集成在一个多标准通信设备中，例如通过利用专用连接器来连接子单元，或甚至通过把第一子单元构建在第二子单元的机箱内，则由于减小两个功能性单元之间的距离，因而会出现问题。
而且，从本发明的意义上，只要多个通信标准被集成在多标准通信设备中，两个或多个子单元的任何特定的组合不存在限制。因此，可能的组合可以是任何这样的一对子单元，它们适配于取自包含GSM900、GSM1900、GPS、AMPS、PDC、CDMA、WCDMA、DAMPS的一个组中的标准或定位系统标准GPS、Glonass、EGNOS、WAAS等。
如图1所示，在多通信设备中，出现一种以下条件，适配于GPS的第一子单元102正在接收一个信号，而同时适配于GSM的第二子单元104正在发送一个信号。这里，当第一子单元102在非常接近于第二单元的情况下运行时，两个子单元的正常的运行可能都会受到妨碍，因为来自GSM单元的强大的发射机输出信号会会恶化接收性能，例如，降低GPS单元102的接收机灵敏度。
具体地，这是第二子单元104的发送信号电平与第一子单元102的接收信号电平有显著差别的情形，例如，GPS信号是通过卫星发送的，以及接收电平低于GSM发射电平几十dB。
所以，为了提高接收机灵敏度，在相关的子单元102中实行接收信号平均或等效地进行相关，以便提高接收灵敏度。接收信号所花费的平均时间越长，灵敏度增益越高。
然而，来自第二子单元104的发送信号输出(例如，按照GSM中的数字TDMA的突发模式)可能妨碍第一子单元102的正常运行，因为在天线108上会产生比起在天线106上的接收信号高得多的信号电平的发送信号，它会恶化第一收发信机子单元102的接收性能，例如接收机灵敏度。
下面，将针对一种多标准通信设备(其中第二子单元适配于GSM移动通信标准以及第一子单元是用于定位业务的GPS接收机)更详细地描述作为本发明的基础的问题。
正如本领域技术人员很容易看到的，所讨论的问题不限于GSM/GPS组合，而是也可以出现在任何其它多标准通信设备中。另外，作为GSM移动通信系统和GPS定位系统的基础的这些标准关系到本发明的技术背景，这里不作更详细的说明。
在没有采取多时隙运行的情况下，基于数字TDMA/FDMA传输技术的GSM系统使用8个时隙中的一个时隙来发送信号。所以，在多标准通信设备中这样的GSM收发信机子单元和这样的GPS接收机子单元共同运行的情形下，GPS接收机子单元灵敏度在GSM收发信机子单元发送期间将会以1/8的因子被恶化，或等价地恶化9dB。
当使用每帧一个时隙来用于发射时，这个数值还会增加。
而且，在数据持续很长的时间期间、或由GSM收发信机子单元输出话音发射机信号时，GSM接收机子单元与卫星的同步可能丢失。
再者，在运行期间的任何时间紧急情形下，很难保持GPS接收机子单元功能。
另外，正如显示低噪声放大器的输入/输出特性的图2上所显示的，增加的干扰信号产生不想要的混频信号产物，因此恶化了低噪声放大器的总的噪声系数和增益，使该放大器不再可能被看作为线性器件。
一个用于描述处理增加的输入信号的能力的参量是1dB压缩点(如图2所示)，它被规定为增益降低1dB的输出功率电平。典型地，低噪声放大器的噪声系数和1dB压缩点强烈地依赖于放大元件(例如，晶体管)的偏置条件。
另外，重要的是应当指出，在低噪声元件电流处找到的低的噪声系数通常不相应于高的1dB压缩点，反之亦然。这对于其中需要非常低的电流消耗以便达到足够长的运行/等待时间的电池供电的收发信机子单元是重要的。换句话说，这意味着，减小放大元件工作电流(例如，放大晶体管的集电极电流)本身并不能导致改进的阻塞特性，而是必须要采取其他的步骤，才能达到多通信设备中不同的子单元的满意的并行运行。
鉴于以上说明，现在通过图3到5所示的测量数据讨论适配于GSP移动通信标准和具有用于位置特定的业务的GPS接收机的多标准通信设备的进一步的细节。
GPS接收机子单元必须从噪声背景中拾取非常弱的定位信号。这里，当发射信号的空间卫星处在离用户的水平和天顶的5°的两个仰角时，在Li波段对于CA码的最小接收功率约为-160dBW。在这两个仰角之间，最小接收功率电平逐渐增加到2dB的最大值，参阅E.D.Kaplan，“Understanding GPS Principles and Applications(了解GPS原理和应用)”，Artech House，1996。
另一方面，同时，GPS接收机子单元要拒绝大量强烈得多的、不想要的信号。正如上面已概略描述的，在GPS接收机子单元中的低噪声放大器必须处理由GSM收发信机子单元产生的干扰的发送突发。GSM900子单元产生33dBm左右的最大输出功率，以及GSM 1800和1900收发信机子单元的最大输出功率是30dBm。
而且，根据在GPS天线处输入的、和被提供到GPS接收机子单元的低噪声放大器的GSM突发发射信号的实际的干扰输入功率强烈地取决于GPS天线对于GSM天线的相对位置。
被使用于图3到5所示的测量的GPS接收机子单元中的低噪声放大器使用BFP405型的晶体管作为放大元件，它在1.6GHz时在不同的偏置的工作点下具有的噪声系数和功率增益如下表所示：
    |S21|*|S21|[dB](功率增益)     Fmin[dB](噪声系数)
    Ic[mA]               (VCE＝1伏，f＝1.6GHz)
    1.0     10.7      0.97
    1.5     13.5      0.97
    2.0     15.3      1.01
    2.5     16.7      1.07
    3.0     17.7      1.13
    4.0     19.0      1.22
    5.0     19.9      1.33
    6.0     20.6      1.42
    8.0     21.3      1.58
    10.0     21.8      1.72
下面将讨论不同的偏置工作点或等价地不同的集电极电流Ic对于总的GPS接收机子单元的影响。
图3显示对于使用于GPS接收机子单元中的低噪声放大器在存在900MHz的干扰信号时低噪声放大器增益对输入信号的图。从图3可以看到，取决于集电极电流Ic，低噪声放大器的增益压缩在-30dBm到-25dBm范围内的干扰电平时开始。
再者，图4显示在存在900MHz的干扰信号时GPS接收机子单元中的低噪声放大器的噪声系数。从图4可以看到，对于每个集电极电流分别为1.5mA，2.5mA，和4mA，低噪声放大器的噪声系数按照大约相同的比率，随干扰电平增加而恶化。
再者，图4显示：对于高达-20dBm的干扰电平，噪声系数缓和地增加，以及对于-10dBm的干扰电平，干扰电平按照大约3的因子增加。虽然所显示的结果是在900MHz获取的，但对于分别为1800MHz和1900MHz的干扰信号预期有相同的结果。
图5显示GPS接收机子单元的低噪声放大器的噪声系数和增益对GPS接收机子单元总的噪声系数和增益的影响。这里，作为总的噪声系数计算的基础的假设为如下：对于带通型滤波器，G＝-3dB，NF＝3dB，对于放大器和混频器增益，G＝39dB，NF＝7dB，以及假设增益和噪声系数是常数。
如图5所示，GPS接收机子单元的总的噪声系数通常随所包括的低噪声放大器的增益减小和随GPS接收机子单元的低噪声放大器本身的噪声系数增加而增加。因此，为了使得GPS接收机子单元的性能最佳化，必须使得低噪声放大器的增益最大化和相关的噪声系数最小化。
所以，提出了在GPS接收机子单元的低噪声放大器的输入端处采用滤波装置，以便抑制加到低噪声放大器的强的带外输入信号，从而减小增益压缩。另一个任选方案是提高实现低噪声放大器的放大元件的晶体管的集电极电流Ic。然而，在低噪声放大器之前的附加的滤波会由于滤波器的损耗而增加GPS接收机子单元的总的噪声系数。而且，使集电极电流保持恒定的高水平对于电池供电的收发信机子单元也是不希望的，因为这会减少运行时间。
虽然以上描述了GPS/GSM多标准通信设备的特定的配置，但应当看到，那些在多标准通信设备中不同的子单元之间发送/接收的信号电平显著不同的任何其它组合，将会导致同样的技术困难和性能恶化。
各独立权利要求的特征前部分的主题可以从WO 99/36795获知。
美国专利5,815,821描述了在电池供电的收发信机中节省功率的方法和设备。收发信机包括发射机和接收机。发射控制信号可以在发射机正在发射时获得，可以根据该控制信号使接收电路偏置到完全运行电平。偏置控制信号可以作为发送控制信号的函数和接收信号强度指示信号的函数而被产生。然后至少一个接收电路被偏置到受所述偏置控制信号控制的第二电平。
                      发明概要
鉴于以上说明，本发明的问题是：对于多标准通信设备的第二发射子系统的所有的运行模式，保持该多标准通信设备的第一接收子系统完全地运行。
按照本发明，这个目的是通过具有权利要求1的特征的多标准通信设备而达到的。
因此，按照本发明，提出了在多标准通信设备中实施至少一个子单元，以使得它的运行模式根据多标准通信设备中至少一个另外的子单元的发射运行模式而被修正和被切换。
所以，本发明解决关于在第二子单元发送信号期间在第一子单元中受限制的接收机性能的问题。
具体地，第一子单元的第一接收模式被专门用来得到第一子单元的最佳噪声性能和相关的低的电流消耗，而在第二子单元产生具有比起在第一子单元天线处预期的信号电平高得多的信号电平的发送信号的情形下，第二接收模式被使用来提高阻塞性能。
按照本发明的一个优选实施例，第一子单元包括运行模式修正单元，用于接收至少一个规定第二收发信机的时间、频率和或输出电平的信号，以便进行第一子单元的运行模式修正。
按照本发明的另一个优选实施例，运行模式修正单元被用来修正第一子单元的输入特性，以便优选地通过修正具有至少两个运行模式的低噪声放大器和/或可调谐的滤波器和/或可切换的接收机和/或具有可调节的增益的天线来进行第一子单元的运行模式修正。
所以，通过采取用于修正第一子单元的运行模式的任一种方法，有可能在第二子单元正在输出发射信号时增强第一子单元的总的阻塞性能。
按照本发明的一个优选实施例，第一子单元的不同运行模式是通过使用低噪声放大器实现的，该低噪声放大器包括：可切换的偏置网络，用来规定低噪声放大器的至少两个偏置条件；和可切换的匹配网络，用来使得对于所述至少两个偏置条件下低噪声放大器的噪声性能、增益和稳定性最佳化。第一偏置条件关系到一个正常运行模式，它在第二子单元不产生突发发射时使得第一子单元中噪声性能最佳化和达到低的电流消耗。第二偏置条件关系到一个增益调节模式，它在第二子单元产生突发发射时改进阻塞性能。优选地，可切换的匹配网络用来规定实现低噪声放大器的放大元件的晶体管的所述至少两个偏置条件。
所以，按照本优选实施例，当第二子单元没有产生发射信号时，例如没有产生按照TDMA发送方案的突发发射时，有可能达到低的电流和最佳噪声性能，换句话说，有可能达到第一子单元的最好接收性能。
因此，当第二子单元正在发送信号时第一子单元保持完全运行，在第一子单元中相关的低噪声放大器没有被显著地恶化。
在第一子单元中的低噪声放大器的总的噪声性能对于它的至少两个偏置条件被最佳化，以及可以得到花费节省的解决方案，因为在低噪声放大器的前面不需要附加的滤波器结构。
按照一个优选实施例，运行模式修正单元利用至少一个信号来启动第二子单元的发送运行模式。
另外，规定第二子单元中的发射机信号的控制和或输入信号被利用来在多标准通信设备的两个子单元并行运行期间激活在第一子单元中的增益调节模式。
所以，按照本发明，在多标准通信设备运行期间无论如何都可提供的信号被使用来设置第一子单元的不同的运行模式。因此，用于识别不同的运行模式和最佳化在多标准通信设备中的相关的设置值的附加措施可被最小化。
按照本发明的再一个优选实施例，可切换的接收机包括：第一低噪声放大器，它直接被连接到天线，用来接收用于定位的信号和放大用于定位的信号；第二低噪声放大器，用来放大用于定位的信号；以及滤波器，被连接在天线与第二低噪声放大器之间，用来抑制阻塞的信号。在第一低噪声放大器的性能被干扰信号限制的情形下，激活带有连接在其上的滤波器的第二低噪声放大器。
所以，按照本优选实施例，具有两个不同的低噪声放大器的接收机结构不需要可调节的滤波器。这里，第一低噪声放大器被直接连接到天线，而第二低噪声放大器通过滤波器被连接到天线。无论何时直接连接的低噪声放大器的性能在第二子单元发射信号期间受到限制时，激活在其输入端处具有阻塞滤波器的第二低噪声放大器，以便保持适当的接收质量。
按照本发明的另一个优选实施例，子单元的天线特性被调整为在存在着第二子单元输出的发射信号的情形下通过移位具有最大增益的频率，从而增强第一子单元的阻塞性能。
这种调谐允许以简单的和节省花费的方式对于带外信号提供附加衰减。另外，它或者可作为单个措施被使用，或者以上述的本发明的优选实施例的组合方式被使用。
                      附图简述
下面参照附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1显示按照本发明的多标准通信设备的示意图；
图2显示低噪声放大器的放大特性和干扰的输入信号对它的影响；
图3显示：对于可被使用于定位系统GPS接收机子单元的低噪声放大器，在存在干扰信号时放大器增益相对于输入信号的关系；
图4显示在存在干扰信号时GPS接收机子单元中低噪声放大器的噪声系数；
图5显示GPS接收机子单元的低噪声放大器的噪声系数和增益的变化对GPS接收机子单元的总的噪声系数和增益的影响；
图6显示多通信设备中每个子单元的前几个部件的基本示意图；
图7显示按照本发明的多标准通信设备的示意图；
图8显示按照本发明的、具有可调节匹配网络和工作点设置网络的低噪声放大器的示意图；
图9显示在图8所示的低噪声放大器中使用的匹配网络的示意图；
图10显示包括图9所示的匹配网络的低噪声放大器的示意图；
图11显示被提供在天线与第一子单元的低噪声放大器之间的可调谐的滤波器的示意图；
图12显示可切换的接收机的示意图；
图13显示天线特性的调整，以便增强带外阻塞性能；以及
图14显示按照本发明的GPS/GSM多通信设备的图。
                  优选实施例说明
如上所述，图7所示按照本发明的、和将在下面描述的多标准通信设备10的不同的实施例目的在于，对于多通信设备的第二至少发射的子单元的所有的运行模式，保持多通信设备10的第一至少接收的子单元完全地运行。
图6显示用于处理在天线与中间IF级之间的发射机/接收机信号的多标准通信设备的每个子单元的基本示意图的例子。
如图6所示，每个子单元包括天线16、低噪声放大器18、滤波器20、和放大器/混频器22。虽然低噪声放大器被显示为被链接到滤波器20的输入端，但顺序也可以颠倒。
本发明的不同的实施例利用这样的事实，每个子系统的总的接收机性能和相关的接收机灵敏度主要由子单元的前几级的性能分布(例如噪声系数)来确定。
具体地，在低噪声放大器的前面没有实行前置滤波的情形下，图6所示的低噪声放大器的噪声系数是总的子单元的总的噪声系数的一个主要因素。
这可以从每个子单元的总的噪声系数的分析中看到，在此，考虑这些子单元的级联的结构和以下的参量：
Fi       第i级的噪声系数；
Gi       第i级的增益因子；
Li       级损耗(l/GI)；
T        设备温度，以K计；
T0      室温被规定为290K；
T[K]     T[C0]+273.25K；
Fi[dB]   10*log(Fi)；以及
Gi[dB]   10*log(Gi)。
使用以下的公式
     F＝F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/(G1*G2)+
        (F4-1)/(G1*G2*G3)+…＝
        ＝1+sum(i＝1 to n){Fi-1/mul(j＝1 to n-
        1)(Gi)}
通过级联的噪声系数的计算，对于图6所示的子单元的不同的级得到以下的结构：
说明     增益[dB]  噪声系数[dB]
低噪声放大器     8.0  2.5(可变的)
滤波器     -3.0  3.0(固定的)
放大器与混频器     39.0  7.0(固定的)
总的增益[dB]＝44.0总的噪声系数[dB]＝5.06
以上给出的公式也允许把情形A(其中在接收子单元12处没有接收到来自发射子单元14的干扰信号)与情形B(其中在接收子单元12处接收到这样的干扰信号)进行比较：
说明 情形A  情形B 差值A-B
低噪声放大器 G[dB]＝12.0NF[dB]＝2.5  G[dB]＝8.0NF[dB]＝2.5  4.00.0
收发信机子单元 G[dB]＝48.0NF[dB]＝3.7  G[dB]＝44.0NF[dB]＝5.1  4.01.4
在估值在情形A与情形B之间增益G和噪声系数NF的几个dB的差值时，重要的是指出，对于许多应用(例如，在GSM移动电话中使用GPS定位信息)，在第一子单元(例如，适配于GPS系统标准)处接收信号电平低于进行发射的第二子单元14(例如，适配于GSM标准)的发射机信号电平几十dB。总之，在第一子单元12处接收信号电平的进一步减小可以使得这个子单元完全运行。
下面，将描述按照本发明的多标准通信设备24。这个多标准通信设备24包括第一子单元12，它通过第一天线28接收具有预定的输入电平的输入信号。而且，第二子单元14通过第二天线32以特定的时间、频率和输出电平发送输出信号。这里，第二子单元的输出电平比起第一子单元12的输入电平是非常大的。
为了在第一子单元处避免第二子单元14的发射信号的干扰，按照本发明，提出了当第二子单元14正在发射输出信号时修正第一子单元12的运行模式的方案。
由此，第一子单元12包括运行模式修正单元34，用来接收来自第二子单元14的、用于规定第二子单元14的时间、频率和/或输出电平的至少一个信号。这一个信号然后可被使用来在第一子单元12中进行运行模式修正。具体地，运行模式修正单元34用来修正第一子单元12的输入特性。
还如图7所示，运行模式修正单元34具体地用来至少修正具有至少两个运行模式的第一子单元12的低噪声放大器36的输入特性。另外，运行模式修正单元可以等价地修改可调谐的滤波器38和/或可切换的接收机70。再者，运行模式修正装置也可以用来调谐具有可变增益的天线28。
图7所示的运行模式修正单元34通过存储来自第二子单元14(例如GPS接收机)的、出现在第一子单元12的低噪声放大器处的干扰信号和通过调节这个低噪声放大器的增益，使得增益压缩对第一子单元12(例如GSM移动电话)的总噪声系数的影响最小化。这里，每次来自第二子单元14的强的干扰的信号出现在第一子单元12的低噪声放大器处时，就进行增益调节，或等价地出现增加了的增益。这就是当在第二子单元14中产生具有高输出功率的突发发射时的情形。
相反，具有低的输出功率的突发发射并不会导致压缩的显著增加，所以，在这种情形下运行模式修正单元34并不执行运行模式修改。典型地，用于启动增益调节的门限值是通过设计第一天线28和第二天线32、低噪声放大器(具体地，被包括在放大器中的放大晶体管的集电极电流)、以及突发发射的类型(即，相关的频率和输出电平)而被确定的。
图8显示能够进行运行模式修正的低噪声放大器36的基本结构。
如图8所示，低噪声放大器36包括可切换的偏置网络40，用来规定在低噪声放大器中的放大元件或等价的放大晶体管42的至少两个偏置条件。另外，低噪声放大器36包括可切换的匹配网络44，用来使得在由可切换的偏置网络40确定的不同偏置条件下低噪声放大器的噪声性能、增益和稳定性最佳化。
另外，在输出端处可以提供附加匹配网络46，以便改进低噪声放大器36与其后的滤波器38(即，它的输入阻抗)的匹配。附加电阻48和50被提供来进一步确定放大晶体管42的工作点。另外，提供电容器52作为去耦电容器，以实现在输出端处RF频率的短路。
图8所示的低噪声放大器按照至少两个偏置条件运行。这里，第一偏置条件关系到正常运行模式，该模式用于当第二子单元14不产生突发发射时使得第一子单元12中噪声性能最佳化和达到低的电流消耗。另外，第二偏置条件关系到增益调节模式，该模式用于当第二子单元14产生突发发射时改进阻塞性能。
所以，修正运行模式的一个可选方案是改变放大晶体管42的可切换偏置网络40中的偏置工作点。当然，这会对于低噪声放大器36的噪声系数有影响，因为放大晶体管42的S参量随集电极电流改变而改变，所以，用于最佳噪声的匹配网络44也可被改变。换句话说，按照本发明为了使噪声性能、增益和稳定性最佳化而提供的匹配网络44和任选的匹配网络46是可切换的，从而为上述的至少两个不同的偏置条件提供很好地规定的运行条件。
按照本发明，图7所示的运行模式修正装置34利用从第二子单元14接收的至少一个信号来激活第一子单元12的低噪声放大器36的正常运行模式。这个至少一个信号是从包括以下信号的一个组中选择的：
-表示第二子单元14的接收机运行的至少一个信号；
-一个用来选择在第二子单元14中的频段和接收模式的信号；
-至少一个包含在第二子单元14处接收的信号的基带信息的信号；
-至少一个被使用来设置在第二子单元14处用于接收的特定的分压比的信号；以及
-至少一个定位系统S/N测量信号，它表示减小的S/N比值以及从而能够表示第二子单元14的发送运行。
替换地，第一子单元12的低噪声放大器36中第二增益调节模式可以按照在第二子单元14的发射信号中所规定的控制和/或输入信号被规定。这里，至少一个控制信号从包括以下的一个信号组中选择的：
-表示第二子单元14中的发射机运行的控制信号；
-用来启动第二子单元14的发射机中的天线开关的控制信号；
-用来选择在第二子单元14中的频段或模式的控制信号；
-用来设置在第二子单元14中的功率放大器的斜坡上升和功率电平的控制信号；以及
-用来设置发射机特定的分压比的控制信号。
再者，用来设置第一子单元12中的增益调节模式的至少一个输入信号从包括以下信号的一个组中选择的：
-包含用于通过第二子单元14进行发送的基带信息的输入信号；
-在第二子单元14的发送/接收链中的本地振荡器输入信号；
-由RF检测器(例如，连接在第二天线32附近的)检测到的收发信机发射机信号；
-由第一子单元12的天线接收和通过另一个检测器(图7上未示出)检测到的干扰的RF信号。
如图7所示，每个不同的信号(即，至少一个用于激活第一子单元12中的增益调节模式的正常运行模式的信号)可以通过在第二子单元14与第一子单元12之间的连接(具体地，第二子单元14与运行模式修正单元34之间的连接)从第二子单元14被传送。
下面，参照图9更详细的说明在图8所示的低噪声放大器中使用的匹配网络。
图9所示的匹配网络可被用来得到最佳噪声匹配，即，在它的输入端处提供一个按照总的系统阻抗(例如50欧姆)的电阻。所以，必须得出器件模型，它具有等价于最佳噪声阻抗Zopt的复数共轭值Zopt*的输入阻抗。因为阻抗匹配网络的设计在技术上是熟知的，这里将不说明进一步的细节，但可参考：“微波场效应晶体管-理论、设计和应用；R.S.Pengelly；Electronic Devices and SystemsResearch Studies(电子器件和系统研究)”；1982；ISBM 0471 102083，pp.163。在对于具有以下参数的用于BFP405型的放大双极性晶体管的放大晶体管42输入端处的匹配网络44的典型的例子为下表所示：
Z0＝系统阻抗＝＝50欧姆；
Gopt＝对于最小噪声系数的源反射系数；
f＝1.8GHz；
VCE＝1V；
作为集电极电流的函数的输入反射系数晶体管
BFP405                                                           匹配网络
IC      Fmin[]      Gopt_mag[]       Gopt_ang[度]      C1[pF]    L1[nH]
MA
1.0     1.15        0.56             32                1.33      7.00
2.5     1.20        0.41             25                1.77      7.46
5.0     1.43        0.28             17                2.33      8.47
图10显示包括图9所示的匹配网络的、如图7所示的第一子单元12的低噪声放大器36的更详细的示意图。
具体地，图9所示的匹配网络被插入在图8所示的匹配网络44和46中。虽然在图8所示的输出端侧的匹配网络46也通过使用图9所示的匹配网络来实施，但相关的电容器和电感被指定以不同的参考数字，因为按照本发明的、在输入端处的匹配网络44和在输出端处的匹配网络46的电容和电感不一定相同的(例如，在图9中的匹配网络中的电容和电感的参考数字为54和56。在图10中的输入端和输出端的匹配网络中的电容和电感则分别被指定以54、56以及60、58)。另外，在输入匹配网络44和可变偏置晶体管40之间提供有另一个去耦电容46，以便达到RF分量的短路。
在运行时，在图10所示的低噪声放大器中，来自天线的RF输入信号传送到输入匹配网络44，以便达到最佳噪声匹配。而且，在输入匹配网络44的输出端处出现的信号然后传送到用于短路射频的电容器62，它然后去控制放大晶体管42。而且，偏置点的设置是由电阻40、48和50规定的。
然而，应当指出，本发明并不限于这个偏置点设置，而偏置点设置方案可以在以下书中容易地找到，例如，U.Tietze，Ch.Schenk：Halbleiter-Schaltungstechnik；Springer Verlag；ISBN 3-540-16720-X.pp.49：″4.3.5 Arbeitspunkteinstellung″。如图8所示，通过使用可调节电阻，偏置点可做成可变的。例如，电阻40可被分成两个电阻40-1和40-2。电阻40-2可被开关短路，在开关闭合的情形下电阻40的总的电阻值比起跨接在电阻40-2上的开关保持打开时取更小的数值。而且，在图10所示的低噪声放大器电路中，集电极电流Ic可以通过改变电源电压Vdc而容易地被控制。这里，典型的数值是：在Vbat＝Vdc＝3.4V时，Ic＝1.5mA，；在Vbat＝Vdc＝5V时，Ic＝2.5mA；以及在Vbat＝Vdc＝8.2V时，Ic＝4.5mA。
虽然以上考虑了按照本发明的低噪声放大器的运行模式，本发明的另一个方面是切换第二子单元的输入特性的精确的时间。具体地，在第一子单元12接收定位信号(诸如GPS信号)的情形下，应当考虑到，该位置信息被包括在接收信号的相位中。所以，本发明的另一个方面是第一子单元12的运行模式修正的时间。优选地，这出现在第二子单元14的突发发射输出之前的一个预定的时间(例如，100微秒到150微秒)，例如，通过使用一个用于接通与发射机有关的功能块开关的已延时的信号(这个信号一般被使用来启动天线开关)。所以，这个修正允许提前避免对要被第一子单元12接收的有关相位的信息的干扰。
虽然上面参照图8到10描述了关于第一子单元12的低噪声放大器的具体措施，下面将参照图11到13说明在多标准通信设备中避免不同的子单元之间互相干扰的另一些任选方案。
图11显示被提供在图7所示的第一子单元12的天线28与低噪声放大器36之间的可调谐滤波器的示意图。图11所示的可调谐滤波器64包括电感66和可变电容68，以及它可被加以调谐以使得对来自第二子单元14的干扰信号实行阻带衰减。
在运行时，低噪声放大器36之前的可调谐滤波器64在如上所述的适当的信号控制下对于滤波器带宽和截止频率是连续或步进地可调节的，以便给出最小的插入损耗或最高的阻带衰减。
例如，在运行时，在低噪声放大器36前面可以设置一个陷波滤波器，它被调谐到第二子单元14的发射频率，使得在干扰频率上可以达到最大阻带衰减。因为干扰信号和接收信号在频域上很接近，陷波滤波器64的通带插入损耗由于滤波器有限的Q值而可能很大。
然而，当干扰信号不存在、因而可调谐滤波器64的中心频率可能失谐时，可调谐滤波器64的插入损耗可被减小，以便增加到所想要的接收信号的距离。取决于所要求的衰减，一个调谐状态可能足以衰减在一个完整的干扰频段(诸如GSM900＝25MHz)中所有的干扰频率。
图11所示的陷波滤波器64可包括适当的调谐元件(诸如变容管或PIN二极管68)作为可变网络元件。而且，低/高带通滤波器64可以按对于陷波滤波器所描述的类似的方式被设计为可调谐滤波器64。而且，包含电感/电容和被用于阻抗变换的匹配网络也可被看作为可调谐滤波器。
图12显示一个可切换接收机70的示意图，该接收机作为按照本发明根据第二子单元14的传输模式来修正图7所示的第一子单元12的运行模式的另一个任选方案。
如图12所示，可切换接收机包括被直接连接到天线的第一低噪声放大器72。第一低噪声放大器72用来接收定位系统的定位信号以及放大定位系统的定位信号。这个定位信号可以是GPS型的信号。然而，本发明并不限于GPS定位系统，而且也可以使用任何其它标准，例如GLONASS或EGNOSS、WASS标准。
如图12所示，可切换接收机70包括第二低噪声放大器74，它也用于放大定位系统的定位信号。另外，在第二低噪声放大器74的输入端处，把滤波器76设置在天线与第二低噪声放大器74之间，该第二低噪声放大器74用来抑制干扰信号。
在运行时，在图12所示的可切换接收机中，在第一低噪声放大器72的性能由于来自相邻的子单元的干扰信号而受到限制的情形下，具有预先连接好的可调谐滤波器76的第二低噪声放大器74被激活。所以，在干扰信号不占优势的情形下，对于第一低噪声放大器72不需要可切换的滤波器，所以它可以直接连接到天线。换句话说，只要在天线处没有干扰信号占优势，就可以避免由于附加滤波器而引起的插入损耗，以及只有在必须进行预先滤波的情形下才接受这种插入损耗。
图13显示本发明的另一个实施例，即，在第二子单元14的发射机输出突发发射的情形下，调整第一子单元12的天线28的天线特性，以便增强阻塞性能。
如图13所示，按照本发明的这个方面，天线特性被调整成使得在有干扰信号的情形下通过把增益特性7 6移位到右面而增强第一子单元12的阻塞性能。虽然这样的向右移位会造成最大值频率的衰减有Δ1的略微减小，但对于带外信号可以获得大得多的衰减Δ2，因此能够更好地改进阻塞性能。
所以，按照本发明，利用这样的事实：通常把天线(例如，GPS天线)设计成可在感兴趣的频段(即，GPS：Smax＝1575MHz±1MHzCA)的中心频率处达到最高增益。通过提供可调谐的天线，如果不存在干扰信号，仍旧可以达到最大天线增益。另一方面，在存在干扰信号的情形下，以在想要的最大值频率上天线增益稍微降低为代价，可以改进带外抑制性能。
图14显示按照本发明的GPS/GSM多标准通信设备的图。
如图14所示，在左侧，发射子单元30可以是具有天线32的GMS移动电话。而且，用来接收用于定位的GPS信号的第一子单元12可以被设置为附加单元26，它优选地配备有微带天线(补片天线)28，用于接收用于定位的信号。
又如图14所示，在GSM移动电话与GPS接收机单元之间的耦合可以通过附加的连接器78实现。
还如图14所示，在对于总的多标准通信设备可供使用的纵向空间受到限制时，GPS接收机单元26也可以被设置在GSM移动电话30的顶部上。这里，微带天线28被放置在移动电话的前面的翻盖上。
以上描述了本发明的特定的实施例。本领域技术人员将会看到，以上概述的和讨论的不同的特性不仅可以如对于不同的实施例所讨论的那样被使用，而且可以以任何有意义的和有用的发射被组合。具体地，不同的措施可以很好地组合，以便达到对于多标准通信设备内不同信号的更为增加的阻塞特性。而且，本发明认为匹配网络和工作点设置网络的任何改变和修正被包括在仅仅由权利要求规定的范围内。
缩略词
AMPS        高级移动电话业务
GPS         全球定位系统，1575MHz
LNA         低噪声放大器
NF          噪声系数
G           增益
GSM900      GSM标准，890MHz-960MHz
GSM1800     GSM标准，1710MHz-1880MHz
GSM1900     GSM标准，1850MHz-1990MHz

Claims (15)

1.遵从多标准的并行运行类型的通信设备，包括：
(a)第一子单元(12；26)，用于至少接收具有预定的输入电平的输入信号；
(b)第二子单元(14；30)，至少以特定的时间、频率和输出电平发射输出信号，以使得输出电平比起第一子单元(12；26)的输入电平是非常高的；其中
(c)当第二子单元(14；30)正在发射输出信号时，第一子单元(12；26)的运行模式被修正，
其中第一子单元(12；26)包括运行模式修正单元(34)，用于接收至少一个规定第二子单元(14；30)中的时间、频率和/或输出电平的信号，所述运行模式修正单元(34)被用来修正第一子单元(12；26)的输入特性，
其特征在于，第一子单元(12；26)的输入特性通过低噪声放大器(36)被修正，该低噪声放大器(36)具有至少两个运行模式和包括：
(a)可切换的偏置网络(40)，用来规定低噪声放大器的至少两个偏置条件；和
(b)可切换的匹配网络(44)，用来使得对于至少两个偏置条件的低噪声放大器的噪声性能、增益和稳定性最佳化。
2.按照权利要求1的通信设备，其特征在于，
(a)第一偏置条件关系到正常运行模式，它使得当第二子单元(14；30)不产生突发发射时第一子单元(12；26)中噪声性能最佳化和达到低的电流消耗；以及
(b)第二偏置条件关系到增益调节模式，它在第二子单元(14；30)产生突发发射时改进阻塞性能。
3.按照权利要求1或2的通信设备，其特征在于，运行模式修正单元(34)利用从第二子单元(14；30)接收的至少一个信号激活正常运行模式，所述至少一个信号是从包括以下信号的一个组中选择的：
-表示接收机运行的至少一个信号；
-用来选择频段和模式的信号；
-至少一个包含接收信号的基带信息的信号；
-至少一个被使用来设置特定的分压比的信号；以及
-至少一个定位系统S/N测量信号。
4.按照权利要求1或2的通信设备，其特征在于，规定第二子单元(14；30)的发射机信号的控制和/或输入信号被利用来激活增益调节模式。
5.按照权利要求4的通信设备，其特征在于，
在第二子单元(14；30)的发射信号中所规定的至少一个控制信号是从包括以下信号的一个组中选择的：
-表示发射机运行的控制信号；
-用来启动发射机中的天线开关的控制信号；
-用来选择频段或模式的控制信号；
-用来设置功率放大器的斜坡上升和功率电平的控制信号；以及
-使用来设置发射机特定的分压比的控制信号。
6.按照权利要求4的通信设备，其特征在于，用来设置第一子单元(12；26)中的增益调节模式的至少一个输入信号是从包括以下信号的一个组中选择的：
-包含用于发送的基带信息的输入信号；
-在发送/接收链中的本地振荡器输入信号；
-由RF检测器检测的收发信机发射机信号；
-由第一子单元(12；26)的天线(28)接收的和通过另一个检测器检测的干扰的RF信号。
7.按照权利要求1或2的任一项的通信设备，其特征在于，可切换匹配网络被用来规定低噪声放大器的放大元件(42)的至少两个偏置条件。
8.按照权利要求1或2的通信设备，其特征在于，第一子单元(12；26)是全球定位系统(GPS)接收机，以及第二子单元(14；30)输出符合双频段移动通信标准GSM 900/GSM1900的两个发射信号。
9.遵从多标准的并行运行类型的通信设备，包括：
(a)第一子单元(12；26)，用于至少接收具有预定的输入电平的输入信号；
(b)第二子单元(14；30)，至少以特定的时间、频率和输出电平发射输出信号，以使得输出电平比起第一子单元(12；26)的输入电平是非常高的；其中
(c)当第二子单元(14；30)正在发射输出信号时，第一子单元(12；26)的运行模式被修正，
其中第一子单元(12；26)包括运行模式修正单元(34)，用于接收至少一个规定第二子单元(14；30)中的时间、频率和/或输出电平的信号，所述运行模式修正单元(34)被用来修正第一子单元(12；26)的输入特性，
其特征在于，第一子单元(12；26)的输入特性通过可调谐滤波器(38，64)被修正，该可调谐滤波器(38，64)只在第二子单元(14；30)产生突发发射时才用来阻塞来自第二子单元(14；30)的干扰信号。
10.按照权利要求9的通信设备，其特征在于，第一子单元(12；26)是全球定位系统(GPS)接收机，以及第二子单元(14；30)输出符合双频段移动通信标准GSM 900/GSM1900的两个发射信号。
11.遵从多标准的并行运行类型的通信设备，包括：
(a)第一子单元(12；26)，用于至少接收具有预定的输入电平的输入信号；
(b)第二子单元(14；30)，至少以特定的时间、频率和输出电平发射输出信号，以使得输出电平比起第一子单元(12；26)的输入电平是非常高的；其中
(c)当第二子单元(14；30)正在发射输出信号时，第一子单元(12；26)的运行模式被修正，
其中第一子单元(12；26)包括运行模式修正单元(34)，用于接收至少一个规定第二子单元(14；30)中的时间、频率和/或输出电平的信号，所述运行模式修正单元(34)被用来修正第一子单元(12；26)的输入特性，
其特征在于，第一子单元的输入特性通过一个可切换的接收机被修正，该可切换的接收机包括：
-第一低噪声放大器(72)，它被直接连接到天线，用来接收用于定位的信号和放大定位系统的定位信号；
-第二低噪声放大器(74)，用来放大用于定位的信号；以及
-滤波器(76)，被连接在天线与第二低噪声放大器之间，用来抑制阻塞信号；其中
-在第一低噪声放大器的性能受限于干扰信号的情形下，激活具有与其相连接的滤波器(76)的第二低噪声放大器(74)。
12.按照权利要求11的通信设备，其特征在于，第一和或第二运行模式修正单元(72，74)是按照权利要求1到5的任一项实施的。
13.按照权利要求11或12的通信设备，其特征在于，第一子单元(12；26)是全球定位系统(GPS)接收机，以及第二子单元(14；30)输出符合双频段移动通信标准GSM 900/GSM1900的两个发射信号。
14.遵从多标准的并行运行类型的通信设备，包括：
(a)第一子单元(12；26)，用于至少接收具有预定的输入电平的输入信号；
(b)第二子单元(14；30)，至少以特定的时间、频率和输出电平发射输出信号，以使得输出电平比起第一子单元(12；26)的输入电平是非常高的；其中
(c)当第二子单元(14；30)正在发射输出信号时，第一子单元(12；26)的运行模式被修正，
其中第一子单元(12；26)包括运行模式修正单元(34)，用于接收至少一个规定第二子单元(14；30)中的时间、频率和/或输出电平的信号，所述运行模式修正单元(34)被用来修正第一子单元(12；26)的输入特性，
其特征在于，第一子单元(12；26)的输入特性通过具有可调节增益的天线被修正，其中天线特性可被加以调整以便在存在阻塞信号的情形下通过移位具有最大增益的频率来增强第一子单元(12；26)的阻塞性能，从而提供对带外信号的附加衰减。
15.按照权利要求14的通信设备，其特征在于，第一子单元(12；26)是全球定位系统(GPS)接收机，以及第二子单元(14；30)输出符合双频段移动通信标准GSM 900/GSM1900的两个发射信号。
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