CN1607734A

CN1607734A - 三模终端的三工器电路

Info

Publication number: CN1607734A
Application number: CNA2004100584945A
Authority: CN
Inventors: 车承熏
Original assignee: LG Electronics China Research and Development Center Co Ltd
Current assignee: Inspur LG Digital Mobile Communications Co Ltd
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: KR100565299B1; KR20050035787A; CN100431272C

Abstract

本发明涉及一种三模终端的三工器电路，用于把通过天线接收的信号分离成3个频段(第1、2、3频段)，包括第1谐振部，其一端连接于天线(Ant)，滤去除第1频段之外的其它频段信号；第2谐振部，它连接于上述第1谐振部的另一端，只使第1频段信号通过；第3、第5谐振部，它们与上述第1谐振部并联于上述天线，滤去除第2频段之外的其它频段信号；第4、第6谐振部，它们连接于上述第3、第5谐振部之间及第5谐振部的另一端，只使第2频段信号通过；电感器和滤波器(SaW)，其中，电感器与上述第3谐振部并联于上述天线，滤波器(Saw)串联于该电感器的另一端，分离第3频段信号。

Description

三模终端的三工器电路

技术领域

本发明涉及三模终端的三工器电路，特别是在同时处理CDMA(码分多址)、GPS、US-PCS(个人通信系统)等多种模式的三模终端中，不使用独立滤波器，而是组合多个无源(Passive)元件，改善插入损耗和隔离度特性，从而能够有效地分离各频段间信号的三模终端的三工器电路。

背景技术

以往的双频终端带有可以通过一个天线接收互不相同的两个频段(CDMA、PCS)并加以分离的双工器，从而能够一起处理具有两个频段的信号。但最近已经开始在原有的双频终端中添加GPS(Global Position System全球定位系统)功能，采用能够分离三个频段(US-PCS：1850～1990MHz(F1)、GPS：1570～1580MHz(F2)、CDMA：824MHz～894MHz(F3))并进行处理的三频(Triple-band)方式。

从应用于三模(Tri-mode)终端的三工器频率范围分配形式来看，大体利用2种方式选择频段。

第一种方式是以SPDT(单刀双掷)形式利用RF(射频)开关和双工器(Diplexer)，首先利用RF开关分配F1、F2，然后利用双工器分配F3，或者利用RF开关分配F1、F3，然后利用双工器分配F2，第二种方式是利用有源(Active)元件分配频率。

如上所述，对于用于同时处理CDMA、GPS、US-PCS等多种模式的三工器(Triplexer)而言，近来几乎都以芯片形式加以实现。

然而，如上所述，随着必须在终端中实现的模式数的增加，模式间的频率间隔越来越近，制作用于同时过滤多种信号的独立滤波器存在困难。而且，对于GPS和US-PCS而言，频率间隔近乎300MHz左右，难于制作用于信号分离所需的双工器及三工器。

发明内容

为此，本发明正是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种三模终端的三工器电路，在同时处理CDMA、GPS、US-PCS等多种模式的三模终端中，它不使用独立滤波器，而是组合多个无源(Passive)元件，改善插入损耗和隔离度特性，从而能够有效地分离各频段间信号。

为实现上述目的，在用于把通过天线接收的信号分离成3个频段(第1、2、3频段)的三工器电路中，本发明的特征包括第1谐振部，其一端连接于天线(Ant)，滤去除第1频段之外的其它频段信号；第2谐振部，它连接于上述第1谐振部的另一端，只使第1频段信号通过；第3、第5谐振部，它们与上述第1谐振部并联于上述天线，滤去除第2频段之外的其它频段信号；第4、第6谐振部，它们连接于上述第3、第5谐振部之间及第5谐振部的另一端，只使第2频段信号通过；电感器和滤波器(Saw)，其中，电感器与上述第3谐振部并联于上述天线，滤波器(Saw)串联于该电感器的另一端，分离第3频段信号。

附图说明

图1是显示本发明三模终端的三工器电路构成的电路图；

图2是显示上述图1电路中各频段的插入损耗、回波损耗、衰减度特性的图表；

图3是显示上述图1电路中的各频段的隔离度特性的图表；

图4是显示本发明的各频段的输出阻抗特性的史密斯圆图。

附图主要部分的符号说明如下：

100：第1谐振部 101：第2谐振部

102：第3谐振部 103：第4谐振部

104：第5谐振部 105：第6谐振部

106：GPS Saw(全球定位系统表面声波)滤波器

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种只组合GPS Saw滤波器和无源元件来分离3种频段的三工器电路，它直接使用本发明的分立(Discrete)电路，既可以体现为多层频率分离电路，也可以作为基于芯片组的单片微波集成电路(MMIC)应用。

下面参照附图，说明本发明的有益实施例。

图1是显示本发明三模终端的三工器电路构成的电路图。首先，天线(Ant)在发射时，把发射器的高频电能转换成电波能量发射到空中，接收时，接收空中的电波能量，转换成电并供应给各接收器电路。

这样一来，通过上述天线(Ant)接收的信号通过本发明的三工器电路，被分离成CDMA频段(824MHz～894MHz)和由GPS Saw滤波器决定的GPS频段(1570MHz～1580MHz)、US PCS频段(1850MHz～1990MHz)。

如图1所示，本发明由如下几个部分构成：第1谐振部100，其一端与天线(Ant)连接；第2谐振部101，它连接在上述第1谐振部100的另一端；第3谐振部102，它与上述第1谐振部并联于上述天线(Ant)；第4、第5、第6谐振部103～105，它们依次串联于上述第3谐振部102的另一端；电感器L4，它与上述第3谐振部102并联于上述天线(Ant)；Saw滤波器部106，它连接于上述电感器L4的另一端。

CDMA频段的频率通过上述第1、2谐振部100、101得以分离，US PCS频段的频率通过上述第3～第6谐振部102～105得以分离，GPS频段的频率通过上述电感器L5和Saw滤波器部106得以分离。

上述第1谐振部100是电容器C2和电感器L2并联的短路式谐振部，发挥带阻(band rejection)作用，第2谐振部101是开路式谐振部，发挥波段选择(band selection)的作用，它由两个电感器L5、L6和一个电容器C4构成，其中，一个电感器L6的一端连接于第1谐振部100输出端，电容器C4的一端连接于上述电感器L6的另一端，另一个电感器L5的一端连接于该电容器C4的另一端，而另一端接地。即，上述第1、2谐振部只有选择地从通过天线(Ant)接收的信号中输出CDMA频段的频率。

也就是说，相互并联的电容器和电感器构成开放式谐振形态，在高频段下，可以选择需要的波段，短路式谐振部对除所需频段之外的其它频段发挥带阻的作用。

与之类似，第3谐振部102通过并联的电容器C1和电感器L1形成短路式谐振部，第5谐振部104通过并联的电容器C6和电感器L8形成短路式谐振部，第4谐振部103通过并联的电容器C3和电感器L3形成开路式谐振部，第6谐振部105通过并列串联于电容器C7的电容器C5和电感器L7形成开路式谐振部。即，上述第3～第6谐振部只有选择地从通过天线(Ant)接收的信号中输出US PCS频段的频率。

而且，串联的电感器L4、Saw滤波器部106只有选择地从通过天线(Ant)的信号中输出GPS频段的频率。

为此，在图1的电路中，选择C1＝7pF、C2＝1pF、C3＝2pF、C4＝4pF、C5＝4pRC6＝7pF、C7＝1.5pF，选择L1＝4.7nH、L2＝3.3nH、L3＝2.0nH、L4＝1.2nH、L5＝2.7nH、L6＝3nH、L7＝2.7nH、L8＝3.9nH，以此实现了三工器。

此时，上述3个频段通过高频(RF：Radio Frequency)处理部(三工器)，在CDMA频段中把接收发射频段分别分成25MHz频段，在US PCS频段中把接收发射频段分别分成60MHz频段，在GPS的中心(1575.42MHz)频段把接收发射频段分别分成1MHz频段。

这种三工器电路利用串联及并联电路，可以获得更好的隔离度(Isolation)和插入损耗(Insertion Loss)。

特别是在GPS频段中，对使用电感器L5的高频段一US PCS频段的插入损耗进行了补偿，由于内置了Saw滤波器，在MMIC及分立电路中应用了选择1575.42MHz的最佳值。

在上述图1中，如果以数学式的方式来表现三工器谐振的概念，可以表现为数学式1。

数学式1

Q = \frac{f_{0}}{{BW}_{3 dB}}

Q＝全响应的相对带宽

f₀＝双工器中心频率(Hz)

BW_3dB＝所需全响应的3-dB带宽(Hz)

下面参照图2至图4，详细说明实现了图1电路的三工器的工作。

图2至图4是显示上述本发明三工器电路各种特性的实验结果的图表，其中，图2是显示各频段的插入损耗、回波损耗(Return loss)、衰减度(Attenuation)特性的图表。

由上述图2的图表可知，在本发明的三工器电路中，CDMA频段(m8、m9)的插入损耗是-0.8～-0.5(dB)，与原有的其它双工器没有大的差异；在内置了GPS Saw滤波器的GPS频段(m4)中的插入损耗是-0.756(dB)，利用Saw滤波器可以最大限度地确保性能；在US PCS频段(m1)中的插入损耗是-1.526dB，虽然比其它频段稍高，但仍处于十分良好的水平，在低频段及高频段(m2、m3、m5、m6、m7、m10、m11、m12)中的回波损耗具有大大超过15dB的容限，衰减度在所有频段也拥有充分的容限。

图3是显示在CDMA、GPS、US PCS下观察其它频段时的隔离度特性的图表如图所示，在882.0MHz(m15、m20、m21)、1.575GHz(m13、m18、m19)、1.960GHz(m14、m16、m17)频段，相互间(S(2，3)、S(2，4)、S(4，3))至少保持15dB以上的良好容限(Margin)，实现了隔离度。即，通过图表可知，本发明电路的隔离度特性较好。

作为参考，对于RF而言，始终考虑阻抗(Impedance)，阻抗“Z”是与电流相反的词，可以说是由电阻(Resistance)和电抗(Reactance)构成的2维矢量。其中，电阻R表示阻碍电流流动的程度，电抗X表现电容以及电感能量，可以说是测量能量积累、消耗大小的单位。

在低频段下，阻抗可以用直角坐标来表示，其中，X轴为电阻区间，Y轴为电感性(Inductive)和电容性(Capacitive)区间，在频率提高的同时，与频率对应的阻抗变化非常大，因此，从此刻起开始使用史密斯圆图(SmithChart)。通过图4中的史密斯圆图，可以了解本发明的各频段(m13、m14、m15)中的输出阻抗特性。

如上述所作的说明，本发明三模终端的三工器电路具有如下效果，即，在同时处理CDMA、GPS、US-PCS等多种模式的三模终端中，不使用独立滤波器，而是组合多个无源(Passive)元件，改善插入损耗和隔离度特性，从而能够有效地分离各频段间信号。

本发明的另一效果是，通过以分立(Discrete)电路的形式实现内置有使用了无源元件的GPS Saw滤波器的电路，从而可使制作成本降低，在设计终端时，可以最大限度地利用电路板(PCB)的空间，还可以通过提出的电路实现MMIC。

本发明的另一效果是，对于基于原有SPDT及SP3T(单刀三掷)的三工器而言，虽然存在抗静电性能薄弱的缺点，但本发明以无源元件加以实现，从而可以消除静电引起的问题。同时，采用串联谐振和并联谐振，可以只选择符合其特性的所需频率，并进一步改装了CDMA、US PCS和GPS频段的隔离度特性。

Claims

1.一种三模终端的三工器电路，用于把通过天线接收的信号分离成第1、第2和第3频段，其特征是包括：

第1谐振部，其一端与连接天线连接，用于滤去所述第1频段之外的其它频段信号；

第2谐振部，与所述第1谐振部的另一端相连接，只使第1频段信号通过；

第3、第4、第5、第6谐振部，它们依次串联，并与串联的所述第1、第二谐振部并联在所述天线上，所述第3、第5谐振部用于滤去除第2频段之外的其它频段信号；所述第4、第6谐振部用于只使第2频段信号通过；

电感器和滤波器，相互串联，并与所述串联的第3、第4、第5、第6谐振部并联在所述天线上，用于分离第3频段信号。

2.根据权利要求1所述的三模终端的三工器电路，其特征是：所述第1谐振部由电容器(C2)和电感器(L2)并联构成，对除第1频段之外的频段信号发挥带阻的作用。

3.根据权利要求1所述的三模终端的三工器电路，其特征是：所述第2谐振部由两个电感器和一个电容器构成，其中，一个电感器的一端连接于第1谐振部输出端，电容器连接于上述电感器的另一端，另一个电感器的一端连接于该电容器的另一端，而另一端接地。

4.根据权利要求1所述的三模终端的三工器电路，其特征是：所述第3、第5谐振部通过并联的电容器和电感器，对除第2频段之外频段信号发挥带阻作用。

5.根据权利要求1所述的三模终端的三工器电路，其特征是：所述第4谐振部利用电容器(C3)及电感器(L3)，使第2频段信号通过，其中，电容器(C3)的一端连接于第3谐振部输出端，另一端接地。

6.根据权利要求1所述的三模终端的三工器电路，其特征是：上述第6谐振部利用两个电容器和电感器，使第2频段信号通过，其中，一个电容器的一端连接于第5谐振部输出端，电感器的一端连接于该电容器另一端，另一端接地，另一个电容器的一端连接于上述第5谐振部的输出端，另一端接地。