CN1192451C - 天线开关 - Google Patents

Abstract

一种包含至少一个信号路径的天线开关，包括放大器装置(1)和开关装置(2)，放大器装置包含一个放大器(4，4′)，连接到第一电感(5，5′)和接地的第一电容(6，6′)。放大器通过扼流器电感(8，8′)提供有电压，而开关装置包含接收绝缘装置(9，9′)，该装置连接到通过低通滤波器(12，12′)与天线(11)连接的旁路电容(10，10′)。第一微带(13，13′)连接到旁路电容和DC开关装置(14，15，16；14′，15′，16′)，其中第一电感和第一电容与放大器的晶体管短路输出一起构成接收模式中的高阻抗，由此不影响接收信号，而接收绝缘装置是一个信号线；或者，将一个第二匹配阻抗接到第一微带和DC开关装置，一起形成当朝向第一电容和第一电感“观察”时呈现为相同值的阻抗值。

Description

天线开关

技术领域

本发明涉及一种天线开关，包括至少一个信号路径，和更具体地涉及每个路径具有放大器装置和开关装置两者的一种集成天线开关。

背景技术

为满足移动和便携电话机的性能和紧凑性要求已经作出了巨大努力。

由于移动电话机对更小尺寸要求的增加，对更好性能、更多功能和服务的要求也同时增加。因此，越来越多的元件不得不安装在便携电话机的更小面积和空间中。所增加的元件数量也引起增加电的损耗。

每个移动电话机都装备了某种天线开关，用于在使用至少一个天线的发射和接收信号之间进行切换。现有技术的天线开关级被分成两个单独子步或元件。第一步是放大器步骤，与随后的开关步骤连接。图1表示现有技术单一波段天线开关，包括一个放大器元件和一个开关元件，两个元件都包括几个大号元件，例如电感，PIN二极管，电容和滤波器，这产生开关的损耗。特别地，在具有另一个信号路径的双波段系统中更明显。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的天线开关，其减少用几个大体积元件引起系统损耗的上述问题。

按照本发明，提供了一种包含至少一个信号路径的天线开关，包括放大器装置和开关装置，其特征在于，所述放大器装置包含一个放大器，连接到第一电感和连接到接地的第一电容，所述放大器通过扼流器电感提供有电压，和所述开关装置包含接收绝缘装置，该装置连接到旁路电容，后者通过低通滤波器连接到天线，而且第一微带连接到所述旁路电容和连接到DC开关装置，其中，所述第一电感和所述第一电容与所述放大器的晶体管短路输出一起构成接收模式中的高阻抗，由此不影响接收模式中的接收信号，并且所述接收绝缘装置是由微带或短路的二极管形成；或者，其中，设有一个第二匹配阻抗元件，该第二匹配阻抗元件连接到第一微带和DC开关装置，形成由所述第一电容和所述第一电感形成的相同值的阻抗值。

本发明减少开关中元件数量的目的是通过在每个路径中具有放大器装置和开关装置两者的一个集成天线开关元件获得的。

另外，为减少所需要元件的面积，微带被用作天线开关中的阻抗装置，而且进行对该开关中其它元件的适当调节。

在集成天线开关中，开关装置由与功率放大器相同的DC-馈电供电，其中例如电感和电容元件变成对于天线开关功能不必要并且被消除。

为将双波段天线开关的两个路径连接到相同天线，两个路径都通过频率波段选择装置例如双工器连接到天线。

通过消除每个路径中的低通滤波器并且在双工器与天线之间附加低通滤波器可以更减少元件数量。

双工器设计得只允许在高频段路径中通过高频段信号而防止低波段信号泄漏到高波段路径中。同样地，允许低波段路径通过低波段信号而防止高波段信号泄漏到低波段路径中。

本发明的优点在于用于天线开关的元件数量被减少并且获得在传输损耗的减少。

附图说明

为更详细地解释本发明，下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例的优点和特性，图中

图1是现有技术单一波段天线开关的方框图：

图2是图1的天线开关接收路径的等效电路；

图3是图1的天线开关发射路径的等效电路；

图4是按照本发明的双波段天线开关的实施例，其中高波段路径和低波段路径通过频率频带选择装置连接到天线；

图5是图4的频率选择装置上的详细方框图；

图6是按照本发明双波段天线开关的另一个实施例；和

图7是按照本发明双波段天线开关的另一个实施例。

具体实施方式

参照图1，说明现有技术单一波段天线开关，包括放大器装置1和开关装置2，这是两个单独元件，由两个元件1和2之间的虚线3表示。另外，两个元件1和2相互挂接在第一和第二连接点A和B。

所述放大器装置包括第一放大器4，其输出端连接到第一电感5的第一端。所述电感5的第二端连接到第一电容6的第一端，其第二端接地。第一旁路电容7构成了来自放大器装置的输出。另外，放大器4通过第一高值电感8施加了电压Vs，如图1所示。

所述开关装置2包括第一接收绝缘装置9，例如PIN二极管，用于功率放大器4与接收分路的绝缘，这将在后面描述，并且在发射非常小的功率输出时，用于断开电源。所述接收绝缘装置9的输出端连接到第二旁路电容10的第一端，其第二端通过低通滤波器12连接到该天线11。提供所述第二旁路电容10以保护开关和放大器免于受该天线中放电。一个微带13，例如波段中的1/4波长，连接到所述第二旁路电容10的所述第一端。

提供了第一DC开关装置14为了在发射模式和接收模式之间切换。所述DC开关装置一端连接接地而另一端连接到第三旁路电容15，也连接接地。所述第三旁路电容15和所述DC开关装置14之间的接点连接到第二PIN二极管16的输出，其输入端连接到微带13。

在接收模式中，所述DC开关装置14关闭，即断开，其中第一和第二PIN二极管9和16关闭因此呈现高阻抗。接收路径的等效电路包括该天线11，低通滤波器12，电容10，和连接到电话机接收输入端的微带13，该天线开关排列在其中，如图2所示。低通滤波器12将衰减谐波频率，电容10是旁路电容不允许射频信号通过，而微带13是50欧姆的传输线。

图3是在发射模式中表示现有技术天线开关的等效电路。该发射路径包括功率放大器4，电感5，电容6，旁路电容7，PIN二极管9，旁路电容10，低通滤波器12和天线11。在该模式中，PIN二极管9和16被短路而且PIN二极管封装中的焊接线仍然存在，因此电容15可以用作获得与PIN二极管16封装中的焊接线电感一起的串联谐振。由于微带13是1/4波长，在接收输入端的低阻抗被转换为对发射信号的高阻抗。因此，发射路径看着象图3所示的等效电路。

放大器元件1中的电感8以及开关元件2中的第二高值电感17是RF扼流器用于不衰减RF信号。功率放大器4具有例如在GSM中的2W输出。电感5和电容6是阻抗匹配元件。另外，电容7是旁路电容。在发射模式，PIN二极管9通过DC开关装置14和微带13偏置，如图1所示。PIN二极管9然后起几乎短路电路的作用。电容10也是旁路电容而低通滤波器12衰减谐波频率。

如图1-3所示的单一波段的现有技术放大器元件1和开关元件2是两个单独元件连接到一起。相反，按照本发明的天线开关是每个路径中具有放大器装置和开关装置两者的集成天线开关，如图4所示。

图4表示了一种集成的双波段天线开关，按照本发明实施例具有两个单一路径通过频率选择装置例如双工器18连接到一起，所述天线开关是在每个路径中具有放大器装置和开关装置两者的一种集成天线开关。图4中上方的路径是高波段路径，而下方的路径是低波段路径。

按照本发明的集成天线开关包括，在高波段路径中，第一放大器4，其输出端连接到第一电感5的第一端。所述电感的第二端连接到第一电容6的第一端，其第二端接地。另外，放大器4通过第一高值电感8由供电电压Vs馈电。

所述电感5的第二端和第一电容6的第一端连接到第一接收绝缘装置9。所述接收绝缘装置9的输出端连接到第二旁路电容10的第一端，其第二端连接到低通滤波器12，而低通滤波器通过双工器18连接到天线11。微带13，例如在高波段中的1/4波长，连接到所述第二旁路电容10的所述第一端。

类似于现有技术的开关，提供了DC开关装置14以便在发射模式和接收模式之间切换。所述DC开关装置连接得一端接地而另一个端连接第三旁路电容15，也连接到接地。所述第三旁路电容15和所述DC开关装置14之间的接点连接到所述第二PIN二极管16的输出，其输入端连接到微带13。

在天线开关中的控制信号取决于如何设置DC开关14，开或关，类似于上述单一波段天线开关。可是，在本发明的实施例中，DC馈电是由如对功率放大器4一样的相同电源Vs′提供的。这是更紧凑的方案，只需要比图1所述现有技术方案更少的元件，现有技术方案中开关装置在其输出上装了旁路电容7，而天线开关PIN二极管9和16的DC电源通过扼流器电感17提供。

在低波段路径中，第二放大器4′，其输出端连接到第二电感5′的第一端。所述电感5′的第二端连接到第二电容6′的第一端，其第二端接地。另外，放大器4′由供电电压Vs馈电，与高波段路径相同，通过第三高值电感8′。

所述电感5′的第二端和电容6′的第一端连接到第二接收绝缘装置9′。所述第二接收绝缘装置9′的输出端连接到第四旁路电容10′的第一端，其第二端连接到第二低通滤波器12′，其通过双工器18连接到该天线11。第一微带13′，例如在低波段中波长的1/4，连接到所述第四旁路电容10′的所述第一端。

以对于高波段路径相同的方式，在低波段路径中提供了第二DC开关装置14′以便在发射模式和接收模式之间进行切换。所述DC开关装置14′一端连接到接地而另一端连接到第五旁路电容15′，也连接到接地。所述旁路电容15′和所述DC开关装置14′之间的接点连接到第四PIN二极管16′的输出，其输入端连接到微带13′。

在图5中说明连接到两个信号路径用于频率频带选择的双工器18的实施例。双工器18具有高波段装置或路径19和低波段装置或路径20。高波段装置包括一个第三电感21，与第三电容22串联连接形成串联谐振电路只允许高波段信号通过，例如1800MHz。同样地，低波段装置20包括一个第四电感23与第四电容24形成串联谐振电路。为防止低波段信号泄漏到高波段路径19中，第五电感25与电容22并联排列。为防止高波段信号泄漏到低波段路径20中，电感23与第五电容26并联排列。

参照图4，PIN二极管9、9′产生发射模式中的损耗。因此，电感5、5′和电容6、6′选择得使它们与放大器4、4′未示出的晶体管输出一起“看着”象高阻抗，并且由此当电话机在接收模式时不影响接收信号。这是通过将晶体管输出短路实现的。功率放大器4、4′的输出然后成为低阻抗，几乎象短路电路，其中电源Vs当然也必须被关闭。电感5、5′和电容6、6′在载波频率上近乎并联谐振。

在图6所示的本发明另一个实施例中，PIN二极管9，9′已经由第二微带27、27′所替代用于微调，使功率放大器4、4′在接收信号衰减方面的影响最小。可是，如果电感5、5′和电容6、6′在载波频率上并联谐振就不需要微带27、27′。

在本发明或作为补充的另一个实施例中，第一匹配阻抗可以连接到第一微带13、13′和DC开关装置14、15、16；14′、15′、16′，形成由所述第一电容6、6′和所述第一电感5、5′形成的相同值的阻抗值，如果它们并不准确地处于谐振状态。

在本发明的另一个实施例中，输出晶体管可以保持断开并且替代所述第一匹配阻抗元件，第二匹配阻抗元件可以连接到第一微带13、13′和DC开关装置14、15、16；14′、15′、16′，形成由所述第一电容6、6′和所述第一电感5、5′形成的相同值的阻抗值。

第二微带27、27′也可以提供用于微调，使功率放大器4、4′对接收信号衰减的影响最小。

因此，放大器装置或者是高阻抗或者在接收路径的滤波器配置中起元件值的作用。

因此，很明显本发明提供的天线开关完全满足了上述目的和优点。尽管已经结合特定实施例和改型的实施例描述了本发明，对于本领域技术人员来说各种改型、修改和改变是显而易见的。

例如，在图7中的另一个改型实施例中表示了对元件减少的进一步改进。图6中的双波段天线开关设计中的低通滤波器12、12′已经被消除并且在双工器18和该天线11之间安排了另一个低通滤波器28用于衰减谐波，在高和低波段两者中。

Claims (8)

1.一种包含至少一个信号路径的天线开关，包括放大器装置(1)和开关装置(2)，其特征在于，所述放大器装置(1)包含一个放大器(4，4′)，连接到第一电感(5，5′)和连接到接地的第一电容(6，6′)，所述放大器(4，4′)通过扼流器电感(8，8′)提供有电压(Vs)，和所述开关装置包含接收绝缘装置(9，9′)，该装置连接到旁路电容(10，10′)，后者通过低通滤波器(12，12′)连接到天线(11)，而且第一微带(13，13′)连接到所述旁路电容(10，10′)和连接到DC开关装置(14，15，16；14′，15′，16′)，其中，所述第一电感(5，5′)和所述第一电容(6，6′)与所述放大器(4，4′)的晶体管短路输出一起构成接收模式中的高阻抗，由此不影响接收模式中的接收信号，并且所述接收绝缘装置是由微带或短路的二极管形成。

2.按照权利要求1所述的天线开关，其特征在于，所述放大器(4，4′)的一个输出端连接到第一电感(5，5′)的第一端，而该第一电感的第二端连接到第一电容(6，6′)的第一端，第一电容的第二端接地，所述接收绝缘装置(9，9′)的输出端连接到旁路电容(10，10′)的第一端，第一微带(13，13′)的输入端连接到所述旁路电容(10，10′)的第一端，而该微带的输出端连接到DC开关装置(14，15，16；14′，15′，16′)。

3.按照权利要求1或2所述的天线开关，其特征在于，设有一个第一匹配阻抗元件，该第一匹配阻抗元件连接在第一微带(13，13′)和DC开关装置(14，15，16；14′，15′，16′)之间，形成具有在所述第一电容(6，6′)和所述第一电感(5，5′)的连接点处测得的阻抗值相应值的阻抗元件。

4.一种包含至少一个信号路径的天线开关，包括放大器装置(1)和开关装置(2)，其特征在于，所述放大器装置(1)包含一个放大器(4，4′)，连接到第一电感(5，5′)和连接到接地的第一电容(6，6′)，所述放大器(4，4′)通过扼流器电感(8，8′)提供有电压(Vs)，和所述开关装置包含接收绝缘装置(9，9′)，该装置连接到旁路电容(10，10′)，后者通过低通滤波器(12，12′)连接到天线(11)，而且第一微带(13，13′)连接到所述旁路电容(10，10′)和连接到DC开关装置(14，15，16；14′，15′，16′)，其中，设有一个第二匹配阻抗元件，该第二匹配阻抗元件连接在第一微带(13，13′)和DC开关装置(14，15，16；14′，15′，16′)之间，形成具有在所述第一电容(6，6′)和所述第一电感(5，5′)的连接点处测得的阻抗值相应值的阻抗元件。

5.按照权利要求4所述的天线开关，其特征在于，所述放大器(4，4′)的一个输出端连接到第一电感(5，5′)的第一端，而该第一电感的第二端连接到第一电容(6，6′)的第一端，第一电容的第二端接地，所述接收绝缘装置(9，9′)的输出端连接到旁路电容(10，10′)的第一端，第一微带(13，13′)的输入端连接到所述旁路电容(10，10′)的第一端，而该微带的输出端连接到DC开关装置(14，15，16；14′，15′，16′)。

6.按照权利要求1、2、4或5所述的天线开关，其特征在于，所述接收绝缘装置是用于微调的第二微带(27，27′)，该第二微带与所述第一电感(5，5′)连接。

7.按照权利要求1、2、4或5所述的天线开关，其特征在于，两个信号路径通过频率波段选择装置(18)连接到该天线，该频率波段选择装置包括高波段装置(19)和低波段装置(20)，所述高波段装置包括与第三电容(22)串联的第三电感(21)，使高波段信号通过，所述第三电容连接到该天线(11)，而与所述第三电感(21)和所述第三电容(22)并联的第五电感(25)用于防止高波段信号泄漏，和所述低波段装置(20)包括与第四电容(24)串联的第四电感(23)，使低波段信号通过，所述第四电容连接到该天线(11)，而与所述第四电感(23)和所述第四电容(24)并联的第五电容(26)用于防止低波段信号泄漏。

8.按照权利要求1、2、4或5所述的天线开关，其特征在于，所述低通滤波器连接在频率波段选择装置(18)与所述天线(11)之间。