CN1282308C - 用于时分系统的收发信机 - Google Patents

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Abstract

在时分无线系统中使用的收发信机包括发射机(104)和接收机(106)，其每个被耦合到天线(102)的不同的端口。通过适当地切换在天线端口与地之间的低的阻抗，信号可以按需要在发射机、接收机与天线之间被路由。在一个实施例中，天线(102)是折叠单极子，它以一个端子进行馈电，另一个端子通过把适当的电路(114，112)切换到低阻抗状态而被接地。在这个实施例的修正方案中，一个开关(114)把天线(102)连接到DC电源(Vc)，后者在收发信机作为发射机运行时为发射机供电。滤波和匹配电路(502，504)在需要时可被插入在天线馈线(108，110)与发送和接收电路之间。在一个替换的实施例中，天线可以具有另外的端口，在这些端口处的阻抗可以改变，以便实施切换和路由功能。

Description

用于时分系统的收发信机
                    技术领域
本发明涉及使用于时分系统中的收发信机，并且涉及以集成电路形式实现的这种收发信机。
                    背景技术
无线收发信机包括来自发射机功率放大器的输出端、去向到接收机的输入端和天线。当收发信机正在接收时，能量从天线被引导到接收机输入端，而当发射时，能量从发射机输出端被引导到天线。在时分多址(TDMA)系统中，确保能量被正确地路由的功能常常是通过使用开关(诸如PIN二极管)来实现的。
某些已知的TDMA收发信机利用适当的阻抗选择而不是利用开关来适当地引导能量。例如，当发射时，向接收机输入端看进去的阻抗可被设计成产生反射，由此确保来自发射机输出端的所有功率都被辐射出去。同样地，当接收时，发射机输出端的阻抗可被设计成产生反射，这样，来自天线的所接收的能量便会流入接收机输入端。
众所周知，一个具有高阻抗(即，有效地开路)的电路将产生反射，因而这样的选择被使用于多种低功率无线收发信机。然而，这种选择确实引起大的电压起伏，后者又会通过非线性效应而产生寄生信号。
一种替换的方法是选择电路元件，以便产生低阻状态(即，有效地短路)。然而，在这样的电路中需要有传输线电路或其等价物，以便在两个信号路径的连接点处把低阻抗变换成高阻抗。这导致额外的电路复杂性。
                    发明内容
本发明的目的是提供用于TDMA收发信机的改进的切换功能。
按照本发明的第一方面，提供了在时分系统中使用的收发信机，该收发信机包括具有在物理上分离的第一和第二端口的天线、通过第一连接装置耦合到该第一和第二端口中的第一端口的发射装置、通过第二连接装置耦合到该第一和第二端口中的第二端口的接收装置、使该第一端口耦合到第一射频地的第一开关装置以及使该第二端口耦合到第二射频地的第二开关装置，该第一和第二开关装置在使用时交替地操作，以便在发射模式下提供该第二端口到该第二射频地的低阻抗连接，以及在接收模式下提供该第一端口到该第一射频地的低阻抗连接。
该第一和第二开关装置可以通过低阻开关被提供，每个低阻抗开关把天线的一个端口耦合到射频地。这样的安排具有以下优点：可以避免在信号路径上需要开关，以及如果收发信机以集成电路的形式实现，则可以直接实现在芯片上。通过选择适当的天线，诸如折叠单极子，它在运行时需要一端接地，在发射机装置与接收机装置之间的隔离可自动地实现。
按照本发明的第二方面，提供了包括按照本发明的第一方面制造的收发信机的集成电路。
                    附图说明
现在参照附图，通过例子描述本发明的实施例，其中：
图1是在发射模式下，本发明的第一实施例的图；
图2是在接收模式下，本发明的第一实施例的图；
图3是在发射模式下，本发明的第二实施例的图；
图4是在接收模式下，本发明的第二实施例的图；
图5是在发射模式下，本发明的第三实施例的图；
图6是在接收模式下，本发明的第三实施例的图；以及
图7是在发射模式下，本发明的第二实施例的差分形式(differential rersion)的图。
在图上，相同的参考数字被使用来表示相应的特性。
                  具体实施方式
参照图1，本发明的第一实施例包括折叠单极子天线102和收发信机，收发信机包括发射机104与接收机106。运行时，这样的天线102将用于发射的信号馈送到天线的一个端子，而它的另一个端子被接地。来自发射机104的信号通过第一线108被馈送到天线102的一个端子，而来自天线102的另一个端子的信号通过第二线被馈送到接收机106。第一和第二开关112、114当闭合时被提供来把第一和第二线108、110的各自的一端连接到地。在开关之间的链路116确保当第一开关112被打开时第二开关114被闭合，反之亦然。如图显示的，第二开关114被闭合，由此把第二线110接地，并且因此接收机106的输入端接地，所以它没有接收到信号。发射机104被连接到天线102的非接地的一侧，所以它按照需要而进行发射信号。
图2显示在接收模式下的同一个实施例。第一开关112被闭合，由此把第一线108接地，并且因而使发射机104的输出端接地。第二开关114被打开，由此使得由天线102接收的信号能够通过第二线110而被路由到接收机106的输入端。
当与集成电路收发信机一起使用时，按照本发明的设计安排能够减小所需要的外部(芯片外)的元件的数目。由于元件数目减少，本设计安排也减小了能量损耗，以及通过避免在信号流路径上需要设置任何开关而改进信号完整性。
第一实施例的一个有用的修正方案是使用天线102以便为被包括在发射机104中的功率放大器的输出提供DC(直流)路径，由此避免需要为通过功率放大器输出级的稳定电流提供分开的DC路径。引用这个修正方案的本发明的第二实施例被显示于图3(发射模式)和图4(接收模式)。在发射模式下，第二线110通过第二开关114被连接到DC电源Vc，该电源也用作为射频(RF)信号的地。电容器302被提供来使得能够正确地设置接收机106中的DC电压电平。
在以上所有的配置中，如果需要的话，可以插入滤波和匹配电路。图5(发射模式)和图6(接收模式)显示本发明的第三实施例，其中发送滤波器502被耦合在发射机104与第一线108之间，以及接收滤波器504被耦合在第二线110与接收机106之间。这种在发射和接收信号路径上具有不同的滤波器电路的可能性在频率双工系统中是特别有用的，在该系统中，发送的和接收的信号处在不同的频段。因为由滤波器502、504提供的滤波只需要适用于一个频段(或者是发射或者是接收)，所以每个滤波器的设计可被简化，以及可提供改进的性能。此外，对于发射和接收功能而言，与天线102之间的匹配可以是不同的，并且可以分别地实现最佳化，而不需要宽带匹配。
本发明也可以应用于一个差分电路。图7显示在发射模式下第二实施例的差分形式，双折叠单极子天线102由差分发射机704以差分模式通过第一线708被馈电，以及通过第二线710馈电给差分接收机706。第一开关712在闭合时把第一线708连接到地，以及第二开关714把第二线710连接到DC电源Vc。在开关712、714之间的链路716可以确保，一对开关被打开的同时另一对开关被闭合。电容718使得能够正确地设置接收机706中的DC电压电平。
虽然本发明是参照使用折叠单极子天线102来描述的，但它同样可应用于任何其它的天线，在其中，到发射机104和接收机106的连接被形成在天线结构的不同的点处。在发射和接收模式之间阻抗的改变影响控制去向/来自天线102的信号以及天线本身的运行。通常，天线102可能具有两个以上的端口，阻抗改变可以在与需要通过其流出(流入)能量的那些端口不同的天线102的端口上实现。
具体地，本发明可以使用于平面倒F型(Planar Inverted-F)天线，其中不同的运行模式是可能的。适当的天线的例子在本申请人的共同待决的、未公布的英国专利申请0105440.2(申请人的参考号PHGB010034)中被揭示。
通过阅读本发明揭示的内容，本领域技术人员将会看到其它的修正方案。这样的修正方案可能牵涉到在收发信机的设计、制造和使用方面已知的其它特征，它们可被用来代替这里已描述的特征或附加于其上。
虽然在本申请中针对特定的特征的组合规定了权利要求，但应当看到，本申请的揭示内容的范围也包括这里明显地或隐含地揭示的任何新颖特征或特征的任何新颖组合或它们的推广，而不管其是否涉及到与在任何权利要求中当前要求保护的相同的发明，以及不管它是否缓解任何的或所有的与本发明所缓解的相同的技术问题。本申请人在此提请注意，在本申请或由此得出的任何进一步的申请的执行期间，对于这样的特征和/或特征的组合可以组成新的权利要求。
在本说明和权利要求中，在单元前面的词组“一个”并不排除存在多个这样的单元。而且，词组“包括”并不排除存在除所列出以外的其它单元或步骤。

Claims (8)

1.在时分系统中使用的收发信机，该收发信机包括：具有在物理上分离的第一和第二端口的天线(102)、通过第一连接装置(108)耦合到该第一和第二端口中的第一端口的发射装置(104)、通过第二连接装置(110)耦合到该第一和第二端口中的第二端口的接收装置(106)、使该第一端口耦合到第一射频地的第一开关装置(112)以及使该第二端口耦合到第二射频地的第二开关装置(114)，该第一和第二开关装置在使用时交替地操作，以便在发射模式下提供该第二端口到该第二射频地的低阻抗连接，以及在接收模式下提供该第一端口到该第一射频地的低阻抗连接。
2.如权利要求1中要求的收发信机，其特征在于，该天线包括折叠单极子。
3.如权利要求1或2中要求的收发信机，其特征在于一个DC电压源(Vc)被用来将功率供给被耦合在该第二开关装置和该第二射频地之间的该发射装置。
4.如权利要求1或2中要求的收发信机，其特征在于一个被耦合在该第二连接装置(110)和该接收装置的输入端之间的电容器装置(302)，该电容器装置(302)用于为该接收装置设置合适的DC条件。
5.如权利要求1或2中要求的收发信机，其特征在于，该第一和第二连接装置中的至少一个包括滤波装置(502，504)。
6.如权利要求1或2中要求的收发信机，其特征在于，一个匹配装置(502，504)被设置在该第一和/或第二连接装置中，以便使该发射和/或接收装置与该天线匹配。
7.如权利要求1中要求的收发信机，其特征在于，该发射装置具有两个输出端，该接收装置具有两个输入端，还设置有两个第一连接装置(708)和两个第二连接装置(710)，该天线包括由第一折叠单极子和第二折叠单极子组成的一个双折叠单极子，该第一和第二折叠单极子各具有物理上分开的第一和第二端口，该第一和第二折叠单极子的第一端口被相应的第一连接装置连接到该发射装置的相应的输出端，该第一和第二折叠单极子的第二端口被相应的第二连接装置连接到该接收装置的相应的输入端，每一个第一连接装置具有第一开关装置(712)，用于当工作在接收模式下时将该第一连接装置的相应的第一端口耦合到第一射频地，并且每一个第二连接装置具有第二开关装置(714)，用于当工作在发射模式下时将该第二连接装置的相应的第二端口耦合到第二射频地。
8.一种包括如权利要求1，2或7中要求的收发信机的集成电路。
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