CN1642314A - 实现低功率系统与高功率系统同时在双频手机上待机接收的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种实现低功率系统(PHS)与高功率系统(GSM)同时在双频手机上待机接收的方法，该方法乃应用于具有可各自独立操控的PHS与GSM收发系统的双频手机，其关键技术在于设计一双频段天线以结合一具有频率带宽分离的双工器，使得PHS与GSM可同时待机接收信号，并支援两种模式可任选其一拨打，其中该双频段天线(900Mhz/1900MHz)设计原理是基于天线在不同的使用频率中，有不同的谐振长度，当使用频率高时(1.9GHz)，天线振子的谐振长度短，而当使用频率低时(900MHz)，天线振子的谐振长度长，因此，当使用频率低时共用频率高的部分振子，在使用频率高时则切断加长部分的振子，使之只有短的振子工作，如此，即可利用同一条天线工作在两个使用频率段上。

Description

实现低功率系统与高功率系统同时在双频手机上待机接收的方法

技术领域

本发明是一种实现PHS模式与GSM模式同时在双频手机上待机接收的方法，该方法仅使用一支双频段/双模式天线，并藉助于一双频段双工器，进行模式使用频率带宽分离，以避免相互干扰，就可实现GSM/PHS双频手机的PHS和GSM要同时待机接收，哪个号码先来电就先接通，拨打电话则默认在PHS讯号覆盖的地方由PHS打出，节省通话费，要用GSM拨打也可以单键切换，并可选择PHS或GSM其中之一待机。

背景技术

拜科技之赐，手机无处不在，而我们所处的世界，也几乎形成了人手一机的局面，由于我们的生活已迈入一通讯科技蓬勃发展的新时代，就全世界而言，移动电话近年来业已掀起一股通信风潮，记得在一九九○年代初期，全球移动通信才仅有一千个用户，事隔十年，如今已超过三.五亿个用户。据国际电信联盟(ITU)的统计资料显示，到二○○三年底前移动电话将有五亿个用户数，届时约为传统市内电话九.五亿的一半，保守估计到西元二○○五年以后移动电话将远超过市内电话用户数，而成为通信主流。蜂窝式移动通信对于电话技术产生了革命性的变动：其不再是点对点的呼叫，而是个人对个人间的通信。此外，由于手机轻巧典雅、携带方便、资费价格合理，加上网络间可漫游等因素，使得移动通信不受时空阻隔，随时随地均可使用，因此成为人类通信上的必需品。

移动电话发展至今，已从原本语音传送的媒介，演变至今日兼具资讯传递的功能。就以资料传输的类型看来，第一代手机的传送方式为模拟式规格，传送的内容是以语音为主，保密性与穿透效果都不甚理想。第二代手机的传送方式为数字方式进行传送，将语音数位化编码之后，以封包的方式进行传送，保密性因而大幅提高。不过在现今网络时代的来临，数字联网、无线联网的需求逐渐增加，而资讯家电、IA产品的概念当中，移动电话手机被规划为各独立产品间的重要整合、控制、以及沟通单元，至此移动电话的资料传输需求量大幅增加，而二代手机规格制定之初，仅考虑语音的传送与处理，单纯数位化语音的资料量并不大，二代手机的9.6Kbps的传输速度已经足够，但若必须处理包含影像、档案等资料，则二代手机的传输速度就显得贫乏了！而2.5代及3代通讯规格便是为了因应网络时代的庞大资料量所发展出来的。目前2.5代通讯规格的传输速率达到115kbps，在传输速率的大幅提升之下，已能满足静态画面传输的需求，无线上网的目标在2.5代通讯规格的制定之下终能达成。3代传输规格的制定，更一口气将传输速率拉高到2.4Mbps，使得动态影像的传送也能在移动电话上实行，未来在3G时代来临之后，我们甚至可以在移动电话上看电视、电影，在移动电话上开一对一的视讯会议，3G时代的成形，将使得我们的生活更为便利，资讯的取得更为及时，通讯、资讯、与网络三者的结合也将更为紧密！

手机的组成可分软件及硬件结构两部份，硬件的部分又分为基频模组、中频模组、射频模组及其他元件。射频模组主要由功率放大器(PA)、传送接收器、合成器等三大项所组成，中频模组以AD、DA讯号转换器为主要架构，基频模组则包括数字讯号处理器(DSP)、微控制器(MCU)以及存储器等三大项。其他元件则包括机壳、液晶显示器(LCD)、PCB、天线(antenna)、小型键盘(Keypad)、扬声器(Speaker)、麦克风(Microphone)、识别卡(SIM)、电池等多项。

手机随着通话费率较便宜的PHS手机大力推广后，使得原有GSM手机人群，也想就近在PHS信号覆盖服务区内使用PHS手机，以节省GSM高话费，因此一机两用的GSM/PHS双频手机则应运而生，要实现此双频手机，其关键功能：必须支援PHS、GSM同时待机接收，哪个号码先来电就先接通，拨打电话则默认在PHS收得到讯号的地方由PHS打出，节省通话费，要用GSM拨打也可以单键切换，并可选择PHS或GSM其中之一待机就好。

针对此功能，因PHS与GSM模式都是TDMA方式收发信号，目前通用实现方法是，针对PHS(1900-1920MHz)频段与GSM(890-960Mhz)不同工作频段，分别使用不同工作频率的天线，再由各自模式系统收发信号，以支援PHS和GSM要同时待机，并避免互相干扰，这样作法，使得此种双频手机需要设计两个不同天线安装位置，成本需增加一支天线。

发明内容

经由前文于背景技术中的深入介绍，我们不难得知一般移动电话欲达成接收双频系统的种种缺点，以及现今资讯科技的研发趋势，发明人于经过长久努力的研究与实验后，终于开发设计出本发明的一种实现低功率系统(如：PHS)与高功率系统(如：GSM)同时在双频手机上待机接收的方法，以期藉由本发明的巧思，能对社会大众提出贡献。

本发明的一目的，正是针对以上的不足，而设计了一种只需一支双频段/双模式天线，并藉助于一双频段双工器，就可实现PHS和GSM要同时待机，从而完整实现GSM/PHS双频手机功能的方法。

为便于对本发明的目的、形状、构造装置特征及其功效，做更进一步的认识与了解，兹举实施例配合附图，详细说明如下：

附图说明

图1是本发明的简单示意图。

图2是本发明的电路连结图。

具体实施方式

本发明的具体实现方案是基于现有的GSM900/PHS1900双频手机来设计，请参阅图1所示，该双频手机1内部需具有可各自独立操控的PHS收发系统11与GSM收发系统12，为了因应二种不同系统模式(PHS系统模式2与GSM系统模式3)可同时待机接收信号，乃特别设计一双频段天线A(可同时支援GSM900/PHS1900工作频段)，并结合一频段分离的双工器B，以使PHS 1900与GSM900可同时待机接收信号，并于支援两种系统模式下可任选其一拨打。

要实现此方案，其关键技术在于设计该双频段天线及具频率带宽分离的双工器，其中该双频段天线(900Mhz/1900MHz)设计原理是基于天线在不同的使用频率中，有不同的谐振长度，使用频率高时(1.9GHz)，天线振子的谐振长度短，而在使用频率低时(900MHz)，天线振子的谐振长度长，当使用频率低时共用频率高的那部分振子，而当使用频率高时则切断加长部分的振子，使之只有短的振子工作，这样，同一条天线就可工作在两个使用频率段，因此，把对应不同使用频率的不同长度的振子用开关接起来，使在不同的工作频率时对应长度的振子接入工作，就可以使一条天线工作在两个频段。

于本发明中，是利用所谓的“频带陷波器”来代替开关自动地根据不同的工作频段调整振子长度。“陷波器”实质是一个谐振于工作频段的并联谐振电路，在天线工作于工作频段时，并联谐振电路呈现高阻抗，可以看作开路，振子断开，当天线输入频率低于“陷波器”谐振频率时，“陷波器”相当于在两振子串联的电感线圈，相反，相当于串联电容，而这两种状态都起到缩短实际天线振子长度的作用。

有了双频天线，就可自适应工作收发两种频段信号，但是由于GSM与PHS有各自独立的收发系统，如果将两者收发信号直接接于天线，将存在收发传输信号不匹配，及强信号(GSM)淹没阻塞弱信号(PHS)现象，无法实现两种模式信号待机接收。因此在双频天线与GSM/PHS收发器开关之间，必须要有频段分离匹配的双工器电路，以满足同时匹配接入GSM/PHS收发要求，当天线工作感应到GSM频段信号，经此双工器，可无衰减的传到GSM收发系统接收，而对于分流到PHS收发系统的GSM信号，则需经GSM频段陷波器衰减，从而不干扰PHS收发，而当天线工作感应到PHS频段信号，则类似在天线与GSM收发系统间，也应有PHS频段陷波器衰减PHS信号，这样就可匹配完成PHS.GSM信号同时待机接收，而两种模式发送信号也不会产生影响。

同时，兼顾现行PHS1900Hz收发系统特点，针对其发射功率小，频率高，波长短，穿透建筑物能力弱及在运行的汽车内无法打电话等弱点，该双频天线将导入CP圆圈式极化方式设计，这样可减弱，由地形建筑物所处环境引起的多路径相位差衰减及电场极化转变，从而对PHS1900HZ收发信号十分有利，减少盲区。

下面以一实施例为例，利用现有的GSM900Mhz手机收发方案及PHS1900Mhz手机收发方案)，在一主CPU控制下，以串口通讯方式或其他通讯方式，将两者收发系统整合在一起，在其双频手机收发前端，导入本发明的方案。请参阅图2所示，该双频手机收发前端，是由A、B、C三部分组成，A是一双频段天线，B是一频段分离的双工器，C为一PHS1900收发前端与一GSM900收发前端，其中在A电路与B电路之间接一串联电感及一并联电容，以完成500HM传输线匹配。

该双频段天线A将由一个工作频段的频段陷波器，以串联的方式接于两个不同工作频段的天线振子之间，而频段陷波器是等效由一电感与一电容波并联而成，在天线上端，其陷波器工作谐振频段为f2：1850~1990Mhz，其下端为PHS工作频段的天线1/4波长处，GSM工作频段的天线则是在陷波器以上GSM工作频段1/4波长处。因此当天线用于GSM工作频段，其天线振子长度要长于PHS天线振子。

而该频段分离的双工器B，则等效为两个频段陷波器(f1、f2)组成，如图2所示，工作谐振频段为f2：1850-1990Mhz陷波器，用以衰减PHS1900Mhz频段信号，对GSM900MHz频段信号，以电感方式再并联电容，传到GSM收发系统，而下端为工作谐振频段为f1：880-960Mhz陷波器，用以衰减GSM900Mhz频段信号，对PHS1900MHz频段信号，以电容方式，再并联电感传到PHS收发系统，从而使得PHS与GSM收发信号传输互相不收干扰，其中该频段分离的双工器B将由三个端组成，一路接入天线，另外两路分别接入PHS，GSM收发系统。

当完成双频天线与双工器设计之后，剩下的工作就要完成A、B、C三部分传输线匹配设计，若有正常路径收发信号衰耗，可调整原PHS与GSM收发系统增益来微补偿。这样就可实现双频手机PHS.GSM信号同时待机接收，并可任选其一模式拨打而相互不收影响。

当该双频手机在设置为双模工作方式，双频天线先感应到有GSM900频段信号呼叫时，其信号将经天线中的频段陷波器旁路，然后匹接到双工器，再直通到GSM收发系统，自动切到接收GSM通话，而接收流向PHS的信号则被阻断，若天线感应到PHS频段信号在呼叫，天线自适应改变天线振子，缩短长度，并增强圈圆圈式极化效应，再经双工器，直通到PHS收发系统接收，相应流向GSM信号被阻断。反之双频手机发送亦然，相互不受影响。

综上所述，藉由本发明之巧思，即可提升低功率移动电话的品质，毫无疑问地，本发明对于广大消费大众而言，实为一项伟大贡献与创举，而对移动电话的制造商而言，亦是在竞争激烈的销售市场中脱颖而出的一大利器，惟本发明之构造特征并不局限于此，任何熟悉本技术领域者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在以下本案的专利范围。

Claims (6)

1、一种实现低功率系统与高功率系统同时在双频手机上待机接收的方法，该方法应用于具有可各自独立操控的低功率系统与高功率系统收发系统的双频手机，其关键技术在于设计一双频段天以结合一具有频率带宽分离的双工器，使得低功率系统与高功率系统可同时待机接收信号，并支援两种模式可任选其一拨打，其中该双频段天线设计原理是基于天线在不同的使用频率中，有不同的谐振长度，当使用频率高时，天线振子的谐振长度短，而当使用频率低时，天线振子的谐振长度长，因此，当使用频率低时共用频率高的部分振子，在使用频率高时则切断加长部分的振子，使之只有短的振子工作，如此，即可利用同一条天线工作在两个使用频率段上。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法可利用一频带陷波器来代替开关，自动地根据不同的工作频段调整振子长度，其中该陷波器实质是一个谐振于工作频段的并联谐振电路，在天线工作于工作频段时，并联谐振电路呈现高阻抗，可以看作开路，振子断开，当天线输入频率低于该陷波器的谐振频率时，该陷波器相当于在两振子串联的电感线圈，相反，相当于串联电容，而这两种状态都起到缩短实际天线振子长度的作用。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法是在一中央处理器控制下，以串口通讯方式或其他通讯方式，将低功率与高功率收发系统整合在一起，导入于该双频手机收发前端。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，该双频手机收发前端，是由该双频段天线、该频段分离的双工器、一低功率收发前端与一高功率收发前端所组成。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，该双频段天线是将由一个工作频段的频段陷波器，以串联的方式接于两个不同工作频段的天线振子之间，而频段陷波器是等效由一电感与一电容波并联而成。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，该双频段天线将导入圆圈式极化方式设计，这样可减弱由地形建筑物所处环境引起的多路径相位差衰减及电场极化转变，从而对低功率系统收发信号十分有利以减少盲区。

Images