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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dualbandschalter, einen
Dualbandantennenduplexer und eine mobile Dualbandkommunikationsvorrichtung,
dieselbigen verwendet, die hauptsächlich für mobile Kommunikationsgeräte, wie
tragbare Telefone u.dgl., verwendet werden.
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Ein
populärer
herkömmlicher
Hochfrequenzschalter ist in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldung
mit der Publikationsnummer H07-321692 offenbart. Ein herkömmlicher
Schalter ist in 13 dargestellt. Der Schalter
aus 13 umfasst eine Schaltung, die eine PIN-Diode 1001 und
eine Kompensationsschaltung 1002 parallel verbindet. Die
Kompensationsschaltung 1002 kann aus einer Serienschaltung
eines Kondensators 1003 und einer Induktivität 1004 gebildet
werden. Die Kompensationsschaltung 1002 kann verwendet
werden, um die Schalterschaltung auszuschalten, wenn die PIN-Diode 1001 in
einem inaktiven Zustand ist. Die Kompensationsschaltung 1002 kann
daher so eingerichtet werden, dass die Induktivität 1004 die
parasitäre
Kapazität
der PIN-Diode 1001 in einem inaktiven Zustand aufhebt und
dabei helfen, eine Parallelresonanz in einem gewünschten Band herzustellen.
Die Kapazität 1003 kann
als Gleichstromabschneideelement bezeichnet werden, zur Unterbrechung
des Gleichstrompfades der Kompensationsschaltung, wenn die PIN-Diode 1001 aktiv
wird und die Schaltschaltung eingeschaltet ist. Als Ergebnis kann
die Kompensationsschaltung 1002 so angepasst sein, dass
sie eine Impedanz hat, die kapazitiv ist in einem Frequenzbereich
nahe des Gleichstroms und induktiv in einem gewünschten Band, als auch, dass
sie einen Serienresonanzpunkt dazwischen hat.
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In
den letzten Jahren wurde ein rapider Anstieg von Anwendern der mobilen
Kommunikationstechnologie beobachtet. Die mobile Kommunikationstechnologie
bedingt häufig
die Erlangung einer erforderlichen Anzahl von Telefonübertragungskanälen. Daher
werden häufig
Experimente zur Verwendung von Zweibandsystemen in einer Kommunikationsvorrichtung
durchgeführt.
Für Zweibandsysteme kann
ein Schalter, der in zwei verschiedenen Bändern funktioniert, erforderlich
sein. Ein herkömmlicher
Hochfrequenz schalter kann jedoch einen ausreichenden Aus-Zustand
in nur einem Band erreichen, wenn die PIN-Diode inaktiv ist. Um
Zweibandsysteme zu realisieren, können daher zwei Hochfrequenzschalter,
die für
das jeweilige Band geeignet sind, erforderlich sein. Die Verwendung
von zwei Hochfrequenzschaltern kann sowohl zu einer großen und
komplizierten Schaltung führen,
als auch zu einer relativ teueren.
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Ein
Diodenhochfrequenzumschalter, der durch eine Biasspannung gesteuert
werden kann, ist in JP-A-63013418 beschrieben. Der Schalter umfasst
eine Parallelschaltung einer Diode und einer Serienresonanzschaltung,
die aus einer Induktivität und
einem Kondensator zusammengesetzt ist. Die Serienresonanzschaltung
funktioniert als Kompensationsschaltung für die Diode, indem sie eine
Parallelresonanzschaltung mit der Rückwärtskapazität der Diode in ihrem AUS-Zustand
bildet. Die Isolation von Frequenzen an der Resonanzfrequenz der
Parallelresonanzschaltung ist daher deutlich verbessert.
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Die
vorliegende Erfindung geht die vorgenannten und anderen Probleme
an und zielt auf die Zurverfügungstellung
eines Dualbandschalters, mit dem ein ausreichender AUS-Zustand in zwei verschiedenen
Bändern
erreicht werden kann.
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Dies
wird mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
erreicht.
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Eine
Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung erlaubt es der Impedanz der Kompensationsschaltung, die
bei niedrigen Frequenzen nahe des Gleichstroms kapazitiv ist, nach
einem ersten Serienresonanzpunkt induktiv zu werden, wodurch eine
parasitäre
Kapazität
der Diode in einem ersten Frequenzband aufgehoben wird. Weiterhin
wird die Impedanzkompensationsschaltung wieder induktiv nach dem
Parallelresonanzpunkt und nach dem nachfolgenden Serienresonanzpunkt,
wobei eine parasitäre
Kapazität
der Diode in einem zweiten Band aufgehoben wird. Ein Dualbandschalter,
der einen ausreichenden AUS-Zustand in zwei verschiedenen Bändern sicherstellen
kann, kann daher mit einem relativ einfachen Aufbau erzielt werden.
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1 zeigt
die Schaltung eines Dualbandschalters in einer ersten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
die Frequenzcharakteristik des Blindwiderstands in einem AUS-Zustand
des Dualbandschalters,
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3 zeigt
die Übertragungscharakteristik des
Dualbandschalters,
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4 zeigt
ein Schaltungsdiagramm einer Variation des Dualbandschalters der
ersten beispielhaften Ausführungsform,
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5 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines Dualbandschalters in einer zweiten
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6A und 6B zeigen Übertragungscharakteristiken
des Dualbandschalters aus 5,
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7 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines Dualbandschalters in einer dritten
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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8 zeigt
die Impedanzcharakteristik in einem AUS-Zustand eines zweiten Schalters
des Dualbandschalters in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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9A, 9B zeigen Übertragungscharakteristiken
des Dualbandschalters gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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10 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines Dualbandantennenduplexers in einer
vierten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11A und 11B zeigen Übertragungscharakteristiken
der Sendeseite des Dualbandantennenduplexers aus 10,
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12A und 12B zeigen Übertragungscharakteristiken
der Empfangsseite des Dualbandantennenduplexers aus 10,
und
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13 zeigt
ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen Dualbandschalters.
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Im
Folgenden werden Erläuterungen
der beispielhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 12A und 12B beschrieben.
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Erste beispielhafte
Ausführungsform
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1 zeigt
einen Dualbandschalter in einer ersten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 1 umfasst
der Dualbandschalter eine Schaltung, die eine PIN-Diode 101 und
ihre Kompensationsschaltung 102 parallel verbindet. Die Kompensationsschaltung 102 enthält eine
Schaltung, die eine aus einem ersten Kondensator 103 und einer
ersten Induktionsspule 104 gebildete Seelenresonanzschaltung
mit einer aus einem zweiten Kondensator 105 und einer zweiten
Induktionsspule 106 gebildeten Parallelresonanzschaltung
in Reihe verbindet.
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Die
Funktion des Dualbandschalters mit der in 1 gezeigten
Anordnung wird unten beschrieben.
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Die
Impedanz der Kompensationsschaltung 102 ist kapazitiv bei
niedrigen Frequenzen (nahe des Gleichstroms), bei denen der Effekt
des Kondensators 103 dominiert. Nach einem Serienresonanzpunkt,
der durch die kombinierte Impedanz der ersten Induktionsspule 104,
des zweiten Kondensators 105 und der zweiten Induktionsspule 106 und
dem ersten Kondensator 103 gebildet wird, wird die Impedanz der
Kompensationsschaltung 102 sodann induktiv. Daher kann
eine parasitäre
Kapazität
der PIN-Diode 101 im inaktiven Zustand in einem ersten
Frequenzband aufgehoben werden, und demzufolge kann der Schalter
einen ausreichenden AUS-Zustand in dem ersten Band erreichen.
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Nach
einem Parallelresonanzpunkt, der durch den zweiten Kondensator 105 und
die zweite Induktionsspule 106 gebildet wird, kann die
Impedanz der Kompensationsschaltung 102 sodann wieder kapazitiv
werden. Nach dem Serienresonanzpunkt, der durch die kombinierte
Impedanz des ersten Kondensators 103 und der ersten Induktionsspule 104 und
der Parallelresonanzschaltung gebildet wird, wird die Impedanz der
Kompensationsschaltung 102 wieder induktiv. Daher kann
eine parasitäre Kapazität der PIN-Diode 101 im
inaktiven Zustand in einem zweiten Band aufgehoben werden und demzufolge
kann der Schalter einen ausreichenden AUS-Zustand in dem zweiten
Band erreichen.
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Wenn
die PIN-Diode aktiv wird und der Schalter eingeschaltet wird, arbeitet
der erste Kondensator 103 als sogenanntes Gleichstromabschneideelement
zur Unterbrechung des Gleichstrompfades der Kompensationsschaltung 102.
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2 zeigt
die Blindwiderstandcharakteristik im AUS-Zustand des Dualbandschalters
dieser beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 2 stellt
X1 die Reaktanz der parasitären Kapazität der PIN-Diode 101 im
inaktiven Zustand dar und X2 stellt die Reaktanz der Kompensationsschaltung 102 dar.
Da die parasitäre
Kapazität
durch die Parallelschaltung von Schaltungen mit Reaktanzen mit gleichem
Betrag aber entgegengesetzten Vorzeichen aufgehoben wird, kann die
parasitäre
Kapazität
in einem ersten Band M1 und einem zweiten Band M2 durch Parallelschaltung
der Kompensationsschaltung 102 mit zwei Serienresonanzpunkten r1,
r2 und einem Parallelresonanzpunkt a1 und der Diode 101 im
wesentlichen aufgehoben werden.
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Die Übertragungscharakteristik
des Dualbandschalters aus 1 ist in 3 dargestellt.
Wie in 3 gezeigt, ist die Einfügedämpfung bei eingeschaltetem
Schalter in allen Bändern
geringer als 0,5 dB, und bei ausgeschaltetem Schalter wird eine
Isolation von mehr als 25 dB in dem ersten Band M1 (890 bis 960
MHz) und im zweiten Band (1710 bis 1880 MHz) erreicht.
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Die
vorstehend diskutierte Anordnung ermöglicht es dem Dualbandschalter
dieser beispielhaften Ausführungsform
einen ausreichenden AUS-Zustand in zwei verschiedenen Bändern zu
erreichen.
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Die
Kompensationsschaltung 102 aus 1 wird durch
eine Reihenschaltung einer Serienresonanzschaltung und einer Parallelresonanzschaltung gebildet.
Alternativ kann eine Kompensationsschaltung auch durch eine Schaltung
gebildet werden, die wie in 4 gezeigt,
zwei Serienresonanzschaltungen parallel verbindet. Es werden nämlich jeweils zwei
Serienresonanzschaltungen mit einem ersten Kondensator 403 und
einer ersten Induktivität 404, und
mit einem zweiten Kondensator 405 und einer zweiten Induktivität 406 gebildet.
Diese zwei Serienschaltungen können
dann parallel verbunden werden, um die Kompensationsschaltung 102 zu
bilden. Diese Schaltungsanordnung hat eine Charakteristik, die bei
niedrigen Frequenzen (nahe am Gleichstrom) kapazitiv ist und zwei
Serienresonanzpunkte und einen Parallelresonanzpunkt hat.
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Sowohl
die Kompensationsschaltung 102 aus 4 und die
Kompensationsschaltung 102 aus 1 haben
im wesentlichen die gleiche Impedanzcharakteristik, wie sie in 2 gezeigt
ist, und im wesentlichen die gleiche Übertragungscharakteristik wie
in 3. Daher kann unter Verwendung der Kompensationsschaltung
aus 4 ein Dualbandschalter, der einen ausreichenden
AUS-Zustand in zwei Bändern
M1, M2 erreicht, realisiert werden.
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Bei
der Verwendung eines Schalters in Übereinstimmung mit dieser beispielhaften
Ausführungsform
kann eine Biasschaltung mit einem Widerstand, einer Induktivität und einem
Bypasskondensator erforderlich sein, um die PIN-Diode in einen aktiven
Zustand zu versetzen. Außerdem
kann ein Gleichstromsperrkondensator an jedem Anschluss verwendet werden,
um einen Gleichstrom zu verhindern. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf die Einzelheiten der verschiedenen möglichen
Werte und der Struktur dieser zusätzlichen Komponenten beschränkt.
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Z.B.
in einem tragbaren Telefonendgerät,
in dem zwei verschiedene Frequenzbänder verwendet werden, kann
der Aufbau einer Hochfrequenzschaltschaltung des Endgeräts vereinfacht
werden, indem ein Dualbandschalter gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet wird. Bei dem Endgerät kann daher
sowohl die Größe als auch
das Gewicht verringert werden.
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Zweite beispielhafte
Ausführungsform
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5 zeigt
einen Dualbandschalter in Übereinstimmung
mit einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. In 5 kann zwischen einem ersten
Anschluss 707 und einem gemeinsamen Anschluss 708 eine
erste PIN-Diode 701 angeschlossen sein, und zwischen einem zweiten
Anschluss 709 und dem gemeinsamen Anschluss 708 kann
eine zweite PIN-Diode 710 angeschlossen sein. Die Kathoden
der PIN-Dioden 701 und 710 können mit dem gemeinsamen Anschluss 708 verbunden
sein. Außerdem
kann ein aus einem ersten Kondensator 703 und einer zweiten
induktivität 704 gebildete
erste Serienresonanzschaltung und eine aus dem zweiten Kondensator 705 von
der zweiten Induktivität 706 gebildete
Parallelresonanzschaltung in Reihe miteinander verbunden sein und
somit eine erste Kompensationsschaltung 702 bilden. Die erste
Kompensationsschaltung 702 kann dann parallel zur ersten
PIN-Diode 701 angeschlossen sein, um den ersten Schalter 717 zu
bilden. Außerdem
kann eine aus einem dritten Kondensator 712 und einer dritten
Induktivität 713 gebildete
Serienresonanzschaltung und eine aus einem vierten Kondensator 714 und
einer vierten Induktivität 715 gebildete
Parallelresonanzschaltung in Reihe geschaltet sein und so eine zweite
Kompensationsschaltung 711 bilden. Die zweite Kompensationsschaltung 711 kann
dann parallel zur zweiten PIN-Diode 710 angeschlossen sein,
um den zweiten Schalter 718 zu bilden. Die Drosselspule 716 kann
zwischen dem gemeinsamen Anschluss 708 und Masse angeschlossen
sein.
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Die
Funktion des Dualbandschalters mit dem obengenannten Aufbau wird
unten beschrieben. Unabhängig
davon ist die Funktion des ersten Schalters 717 und des
zweiten Schalters 718 im wesentlichen die gleiche. Sowohl
der erste Schalter 717 als auch der zweite Schalter 718 funktionieren
unabhängig
als Dualbandschalter aus 1.
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Wenn
der erste Schalter 717 durch das Anlegen eines Gleichstroms
eingeschaltet wird, während die
zweite PIN-Diode 710 den Fluss eines Stromes praktisch
verhindert und während
der dritte Kondensator 712 der zweiten Kompensationsschaltung 711 den
Gleichstromanteil im wesentlichen abschneidet, fließen alle
Gleichströme
in die Drosselspule 716. Daher ist der zweite Schalter 718 ausgeschaltet.
Außerdem
arbeitet, wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben, die
zweite Kompensationsschaltung 711 so, dass eine parasitäre Kapazität der zweiten
PIN-Diode 710 in zwei Bändern
(M1 und M2) aufgehoben wird und die Impedanz des zweiten Schalters 718 ist
von der Seite des gemeinsamen Anschlusses 718 vergleichsweise
hoch in den beiden Bändern.
Demzufolge kann in diesen beiden Bändern (M1 und M2) das Eingangssignal,
das von dem ersten Anschluss 707 geliefert wird, an dem
gemeinsamen Anschluss 708 ausgegeben werden und kann nicht
an dem zweiten Anschluss 709 ausgegeben werden.
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In
im wesentlichen der gleichen Weise fließt, wenn der zweite Schalter 718 durch
das Anlegen eines Gleichstroms eingeschaltet wird und die erste
Diode 701 ein Stromfluss im wesentlichen verhindert und
der erste Kondensator 703 der ersten Kompensationsschaltung 702 den
Gleichstromanteil abschneidet, im wesentlichen der gesamte Gleichstrom in
die Drosselspule 716. Somit ist der Schalter 717 ausgeschaltet.
Außerdem
ist, da die erste Kompensationsschaltung 702 so arbeitet,
dass eine parasitäre
Kapazität
der ersten PIN-Diode 701 in zwei Bändern (M1 und M2) im wesentlichen
aufgehoben wird, die Impedanz des ersten Schalters 717 von
der Seite des gemeinsamen Anschlusses 708 vergleichsweise hoch
in diesen beiden Bändern.
Demzufolge kann ein von dem ge meinsamen Anschluss 708 geliefertes Eingangssignal
in den beiden Bändern
(M1 und M2) an dem zweiten Anschluss 709 ausgegeben werden und
kann nicht an dem ersten Anschluss 707 ausgegeben werden.
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Die
Schaltungsanordnung aus 5 kann die Realisierung eines
Dualbandumschalters, der in zwei Bändern (M1 und M2) funktioniert,
ermöglichen, um
einen ersten Schalter 717 und einen zweiten Schalter 718 selektiv
und separat einzuschalten.
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6A und 6B zeigen Übertragungscharakteristiken
eines Dualbandumschalters in Übereinstimmung
mit der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die Übertragungscharakteristik
von dem ersten Anschluss 707 zu dem gemeinsamen Anschluss 708 zeigt,
dass die Einfügedämpfung in
einem ersten Band M1 und einem zweiten Band M2 in einem EIN-Zustand
des ersten Schalters 717 geringer ist als 0,5 dB, und außerdem,
dass eine Isolation von mehr als 25 dB in beiden Bändern M1
und M2 in einem Aus-Zustand des ersten Schalters 717 erreicht
werden kann. Die Übertragungscharakteristik
von dem gemeinsamen Anschluss 708 zu dem zweiten Anschluss 709 zeigt, dass
die Einfügedämpfung in
dem Band M1 und in dem zweiten Band M2 im EIN-Zustand des zweiten Schalters 718 geringer
ist als 0,5 db. Außerdem
kann im AUS-Zustand
des zweiten Schalters 718 eine Isolation von mehr als 25
dB in beiden Bändern
M1 und M2 erreicht werden.
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Wie
oben beschrieben, kann eine vergleichsweise gute Charakteristik
für einen
Dualbandumschalter erzielt werden, indem eine Schaltungsanordnung
wie in dieser beispielhaften Ausführungsform verwendet wird.
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In 5 kann
sowohl der erste Schalter 717 als auch der zweite Schalter 718 aus
der in 1 gezeigten Schaltung gebildet werden. Alternativ
können diese
Schalter auch mit der in 4 gezeigten Schaltung gebildet
werden.
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In
dem Dualbandumschalter aus 5 kann eine
Biasschaltung mit einem Widerstand, einer Induktivität und einem
Bypasskondensator für
jeden Schalter verwendet werden, um die PIN-Diode in einen aktiven
Zustand zu versetzen. Zusätzlich
kann an jedem Anschluss ein Gleichstromsperrkondensator verwendet
werden, um einen Gleichstrom zu verhindern. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht durch die Einzelheiten der ver schiedenen möglichen Werke
und den Aufbau dieser zusätzlichen
Komponenten eingeschränkt.
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Zum
Beispiel in einem tragbaren Telefonendgerät, in dem zwei Frequenzbänder verwendet
werden, kann die Struktur einer Hochfrequenzschaltschaltung des
Endgeräts
vereinfacht werden, indem ein Dualbandschalter in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Somit kann sowohl die
Größe als auch das
Gewicht des Endgeräts
reduziert werden.
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Dritte beispielhafte
Ausführungsform
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7 zeigt
einen Dualbandschalter in Übereinstimmung
mit einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. In den in 7 gezeigten Dualbandschaltern
hat ein erster Schalter 827 den gleichen Aufbau wie der
erste Schalter 717 der zweiten beispielhaften Ausführungsform.
Daher werden die gleichen Referenzzeichen verwendet und eine detaillierte
Erläuterung
der Funktion des ersten Schalters 827 nicht wiederholt.
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In 7,
zum gemeinsamen Anschluss 708, können ein Ende des ersten Schalters 827,
ein Ende des dritten Kondenstors 817 und ein Ende einer
dritten Induktivität 818 mit
dem gemeinsamen Anschluss 708 verbunden sein. Das andere
Ende des dritten Kondensators 817 kann geerdet sein. An
dem anderen Ende der dritten Induktivität 818 können ein
Ende des vierten Kondensators 819, ein Ende der vierten Induktivität 820 und
eine Anode der zweiten PIN-Diode 822 angeschlossen sein.
Das andere Ende des vierten Kondensators 819 kann geerdet
sein. Das andere Ende der vierten Induktivität 820 bildet den zweiten
Anschluss 709, an dem ein Ende des fünften Kondensators 821 und
eine Anode der dritten PIN-Diode 826 angeschlossen sind.
Das andere Ende des fünften
Kondensators 821 kann geerdet sein. An die Kathode der
zweiten PIN-Diode 822 kann ein Ende der Kompensationsschaltung 823,
die eine Parallelresonanzschaltung enthält, die aus einem sechsten Kondensator 824 und
einer fünften
Induktivität 825 gebildet
wird, angeschlossen sein. Das andere Ende der zweiten Kompensationsschaltung 823 kann
geerdet sein. Eine Kathode der dritten PIN-Diode 826 kann
geerdet sein. Somit kann der zweite Schalter 828 zwischen
dem gemeinsamen Anschluss 708 und dem zweiten Anschluss 709 gebildet
werden.
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Der
dritte Kondensator 817, die dritte Induktivität 818 und
der vierte Kondensator 819 bilden eine erste Phasenverschiebungsschaltung 829.
Der vierte Kondenstor 819, die vierte Induktivität 820 und
der fünfte
Kondensator 821 bilden eine zweite Phasenverschiebungsschaltung 830.
Zum Beispiel kann die Phase der ersten Phasenverschiebungsschaltung 829 auf
ungefähr
90° in dem
zweiten Band (d.h. M2 in der zweiten beispielhaften Ausführungsform)
gesetzt werden und eine Gesamtphase der ersten Phasenverschiebungsschaltung 829 und
der zweiten Phasenverschiebungsschaltung 830 kann auf ungefähr 90° in einem
ersten Band (d.h. M1 in der zweiten beispielhaften Ausführungsform)
gesetzt werden.
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Die
zweite Kompensationsschaltung 823 kann so eingerichtet
werden, dass eine Parallelresonanz in einem ersten Band M1 auftritt,
und dass eine Serienresonanz mit der zweiten PIN-Diode 822 in
einem aktiven Zustand in einem zweiten Band M2 auftritt.
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Die
Funktionsweise des Dualbandschalters aus 7 wird unten
beschrieben.
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Wenn
ein Gleichstrom angelegt wird, in dem ein Bias an die Vorwärtsrichtung
der ersten PIN-Diode 701 angelegt wird, kann der erste
Schalter 827 eingeschaltet werden, wie in der ersten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Beim Anlegen eines Bias
am Anschluss 707 fließt
der Gleichstrom in die zweite PIN-Diode 822 und zur dritten Diode 826 und
beide Dioden werden aktiv. Im zweiten Band M2 erreichen die zweite PIN-Diode 822 in
einem aktiven Zustand und die zweite Kompensationsschaltung 823 einen
Zustand einer Serienresonanz. Darüber hinaus kann sich die Phase
der ersten Phasenverschiebungsschaltung 829 um ungefähr 90° ändern. Daher
wird die Impedanz des zweiten Schalters 821 vergleichsweise hoch
an der Seite des gemeinsamen Anschlusses 708. Andererseits
erreicht im ersten Band M1 die zweite Kompensationsschaltung 823 einen
Zustand der Parallelresonanz, so dass der Effekt der zweiten PIN-Diode 822 auf
hohe Frequenzen vernachlässigbar
wird und da die Gesamtphase der ersten Phasenverschiebungsschaltung 829 und
der zweiten Phasenverschiebungsschaltung 830 ungefähr 90° wird, wird
die Impedanz des zweiten Schalters 828 von der Seite des
gemeinsamen Anschlusses 708 vergleichsweise hoch. 8 zeigt
eine Impedanzcharakteristik des Schalters 828 von der Seite
des gemeinsamen Anschlusses 708 in dieser Situation. In 8 repräsentiert
ein Bereich zwischen den Markierungen 1 und 2 ein
erstes Band M1 (z.B. 890 bis 960 MHz) und ein Bereich zwischen den
Markierungen 3 und 4 repräsentiert ein zweites Band M2
(z.B. 1710 bis 1880 MHz). In diesen beiden Bändern werden Zustände hoher
Impedanz erreicht, so dass ersichtlich ist, dass das vom Anschluss 707 an
den gemeinsamen Anschluss 708 übertragene Signal nicht an
den zweiten Anschluss 709 ausgegeben werden kann. Demzufolge
kann in beiden Bändern
M1 und M2 der zweite Schalter 828 einen ausgleichenden AUS-Zustand
erreichen.
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Bezug
nehmend auf 7 kann, wenn ein Bias an dem
Anschluss 707 nicht angelegt ist, der erste Schalter 827 sowohl
in dem ersten Band M1 und dem zweiten Band M2 ausgeschaltet sein,
wie oben in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben wurde.
In diesem Fall wird die Impedanz des Schalters 827 von
der Seite des gemeinsamen Anschlusses 708 her in beiden
Bändern
(M1 und M2) hoch. Außerdem
werden sowohl die zweite PIN-Diode 822 und die dritte PIN-Diode 826 inaktiv,
und der zweite Schalter 828 verhält sich im wesentlichen wie die
erste Phasenverschiebungsschaltung 829 und die zweite Phasenverschiebungsschaltung 830.
Daher wird ein Signal, das am gemeinsamen Anschluss 708 angelegt
ist, im wesentlichen unverändert
zu dem zweiten Anschluss 709 übertragen. In anderen Worten,
der Schalter 828 ist eingeschaltet.
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9a bis 9b zeigen Übertragungscharakteristiken
des Dualbandumschalters dieser beispielhaften Ausführungsform.
Die Übertragungscharakteristik
von dem ersten Anschluss 707 zum gemeinsamen Anschluss 708 zeigt,
dass wenn der Bias EIN ist, die Einfügedämpfung geringer ist als 0,5
dB sowohl in dem ersten Band M1 als auch in dem zweiten Band M2,
wohingegen wenn der Bias aus ist, eine Isolation von mehr als 25
dB in beiden Bändern
M1 und M2 erreicht werden kann. Die Übertragungscharakteristik von
dem gemeinsamen Anschluss 708 zum zweiten Anschluss 709 zeigt,
dass wenn der Bias AUS ist, die Einfügedämpfung in sowohl dem ersten
Band M1 als auch in dem zweiten Band M2 geringer ist als 0,25 dB,
wohingegen wenn der Bias EIN ist, eine Isolation von mehr als 25
dB in beiden Bändern
M1 und M2 erreicht werden kann. Die Schaltung aus 7 ermöglicht daher
die Realisierung eines Dualbandumschalters, der in zwei Bändern (z.B.
M1 und M2) funktioniert, indem die erste PIN-Diode 701,
die zweite PIN-Diode 822 und z.B. die dritte PIN-Diode 826 gleichzeitig
in einen aktiven oder einen inaktiven Zustand versetzt werden. Dieser Dualbandumschalter
funktioniert mit einer Biasschaltung und wenn der zweite Schalter 828 eingeschaltet ist,
kann ein Gleichstrom nicht notwendigerweise angeschlossen sein.
Demzufolge hat ein derartiger Dualbandschalter den Vorteil, den
Verbrauch eines elektrischen Stroms einzusparen.
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Der
erste Schalter 827 aus 7 wird durch die
in 1 gezeigte Schaltung gebildet. Ein derartiger
Schalter kann jedoch auch z.B. durch in 4 gezeigte
Schaltung gebildet werden.
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Außerdem kann,
obwohl die erste Phasenverschiebungsschaltung 829 und die
zweite Phasenverschiebungsschaltung 830 dieser beispielhaften Ausführungsform
einen Kondensator und eine Induktivität, die beide diskrete Bauelemente
sind, enthaften, diese Phasenverschiebungsschaltungen auch mit Übertragungsstrecken
gebildet werden, die verteilte Elemente sind. Im letzteren Falle
kann eine Verringerung der Zahl der Bauelemente realisiert werden
und eine Phasenverschiebungsschaltung kann ideal gebildet werden.
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Zusätzlich kann,
obwohl die Kathode der dritten Diode 826 aus 7 direkt
geerdet ist, die Kathode auch über
eine Kompensationsschaltung geerdet sein, die eine Parallelresonanzschaltung
enthält,
die z.B. aus einem Kondensator und eine Induktivität gebildet
wird. In diesem Fall kann im aktiven Zustand der dritten PIN-Diode 826 der
Verbindungspunkt der zweiten Phasenverschiebungsschaltung 830 und
der dritten PIN-Diode 826 in einen Zustand hinreichend kleiner
Impedanz versetzt werden. In einem Dualbandumschalter wie in dieser
beispielhaften Ausführungsform
kann eine Biasschaltung mit einem Widerstand, einer Induktivität und einem
Bypasskondensator nützlich
sein, um eine PIN-Diode in einen EIN-Zustand zu versetzen. Darüber hinaus
kann ein Gleichstromsperrkondensator an jedem der Anschlüsse nützlich sein,
um einen Gleichstrom zu verhindern. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht durch die Einzelheiten der verschiedenen möglichen
Werte und der Struktur dieser zusätzlichen Komponenten eingeschränkt.
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Zum
Beispiel in einem tragbaren Telefonendgerät, in dem zwei Frequenzbänder verwendet
werden, kann der Aufbau einer Hochfrequenzschaltschaltung des Endgeräts vereinfacht
werden durch die Verwendung eines Dualbandschalters in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Endgerät dann daher sowohl in Größe und Gewicht
verkleinert werden.
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Vierte beispielhafte
Ausführungsform
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10 zeigt
einen Dualbandantennenduplexer einer vierten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein Dualbandschalter 900, der
in 10 gezeigt ist, des Dualbandantennenduplexers
der vierten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann denselben Aufbau haben, wie die in 7 gezeigte
Schaltung in Übereinstimmung
mit der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Schaltungsdiagramm und die detaillierte Erläuterung
des Schalters werden daher ausgelassen.
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In
dem Dualbandantennenduplexer aus 10 können der
Ausgangsanschluss 902 des Kombinators 901 direkt über einen
Gleichstramabschneidekondensator 911 mit dem ersten Anschluss 707 des
Dualbandschalters 900 verbunden sein und der Eingangsanschluss 906 des
zweiten Teilers 905 kann durch den Gleichstromsperrkondensator 912 mit
dem zweiten Anschluss 709 verbunden sein. Darüber hinaus
sind Steueranschlüsse 909 zur Weiterleitung
eines Steuersignals zum Dualbandschalter 900 und eine Biasschaltung 910 vorgesehen,
um einen Dualbandantennenduplexer zu bilden. Der Kombinator 901 kann
dazu dienen, in einem ersten Band M1 ein Sendesignal zu übertragen,
dass von dem ersten sendeseitigen Anschluss 903 zum Ausgangsanschluss 902 geleitet
wird. Der Kombinator 901 kann auch dazu dienen, ein Sendesignal
in einem zweiten Band M2 zu übertragen,
das von dem zweiten sendeseitigen Anschluss 904 zum Ausgangsanschluss 902 geleitet
wird. Der Teiler 905 kann dazu dienen, ein Empfangssignal
in einem ersten Band M1 zu übertragen,
das vom Eingangsanschluss 906 zum ersten empfangsseitigen
Anschluss 907 geleitet wird. Die Trennschaltung 905 kann
auch dazu dienen, ein Empfangssignal im zweiten Band M2 zu übertragen,
das vom Eingangsanschluss 906 zum empfangsseitigen Anschluss 908 geleitet
wird.
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Im
Kombinator 901 kann die Strecke vom ersten empfangsseitigen
Anschluss 903 zum Ausgangsanschluss 902 durch
einen leiterartigen Tiefpassfilter gebildet werden, der zum Beispiel
aus vier Elementen gebildet wird, die ein Signal, das in das erste
Band M1 fällt,
durchlassen, und ein Signal, das in das zweite Band M2 fällt, sperren.
Die Strecke vom zweiten sendeseitigen Anschluss 904 zum
Ausgangsanschluss 902 kann mit einem leiterartigen Hochpassfilter
gebildet werden, der z.B. vier Elemente umfasst, um ein Signal, das
in das erste Band M1 fällt,
zu sperren und Signale, die in das zweite Band M2 fallen, durchzulassen.
Mit dieser Anordnung kann ein Sendesignal im ersten Band M1, das
von dem ersten sendeseitigen Anschluss 903 eingespeist wird,
an den Ausgangsanschluss 902 übertragen werde, ohne an den
zweiten sendeseitigen Anschluss 904 gelangen zu können, während ein
Sendesignal in einem zweiten Band M2, das von dem zweiten sendeseitigen
Anschluss 904 eingespeist wird, an den Ausgangsanschluss 902 übertragen werden
kann, ohne an den ersten sendeseitigen Anschluss 903 gelangen
zu können.
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Für den Teiler 905 kann
die gleiche Schaltung wie für
den Kombinator 901 verwendet werden. Demzufolge kann ein
Empfangssignal, das vom Eingangsanschluss 906 eingespeist
wird, so fortgepflanzt werden, dass eine Komponente im ersten Band
M1 zu dem ersten empfangsseitigen Anschluss 907 übertragen
wird und eine Komponente in dem zweiten Band M2 an den zweiten ausgangsseitigen Anschluss 908 übertragen
werden; und keine der beiden Komponenten kann in die andere übersprechen.
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Die
Funktionsweise eines Dualbandantennenduplexers mit der oben besprochenen
Schaltungsanordnung wird unten beschrieben.
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Beim
Senden eines Signals kann ein Bias an den Steueranschluss 909 angelegt
werden, um einen Schalter, der den ersten Anschluss 707 und
den gemeinsamen Anschluss 708 des Dualbandschalters 900 verbindet,
in einen EIN-Zustand zu versetzen. Ein Sendesignal in dem ersten
Band M1 kann dann von dem ersten sendeseitigen Anschluss 903 durch den
Kombinator 901 und über
den ersten Anschluss 707 des Dualbandschalters 900 zum
gemeinsamen Anschluss 708 geleitet werden. Zusätzlich kann
ein Sendesignal im zweiten Band M2 von dem zweiten sendeseitigen
Anschluss 904 durch den Kombinator 901 und über den
ersten Anschluss 707 des Dualbandschalters 900 zum
gemeinsamen Anschluss 708 geleitet werden (der gemeinsame
Anschluss 708 kann typischerweise mit einer Antenne einer
Kommunikationsvorrichtung verbunden sein). Man beachte, dass ein
Sendesignal in jedem Band aufgrund der Funktionsweise des Kombinators 901 nicht
zu dem anderen sendeseitigen Anschluss übersprechen kann. Darüber hinaus
können
die Signale aufgrund der Funktionsweise des Dualbandschalters 900 nicht
zu dem ersten empfangsseitigen Anschluss 907 und zu dem
zweiten empfangsseitigen Anschluss 908 übersprechen. Sodann wird, wenn
ein Signal empfangen wird, ein Bias für den Steueranschluss 909 aufgehoben,
um einen Schalter, der den gemeinsamen An schluss 708 an
den zweiten Anschluss 709 des Dualbandschalters 900 verbindet,
in einen EIN-Zustand zu versetzen. Ein Empfangssignal kann dann
von dem gemeinsamen Anschluss 708 durch den zweiten Anschluss 709 des
Dualbandschalters 900 weiter zu dem Teiler 905 geleitet
werden, wobei das Signal derart übertragen
wird, dass eine Signalkomponente im ersten Band M1 an dem ersten
empfangsseitigen Anschluss 907 ausgegeben wird und eine
Signalkomponente im zweiten Band M2 vom zweiten empfangsseitigen
Anschuss 908 ausgegeben wird. Man beachte, dass ein Empfangssignal
in beiden Bändern
aufgrund der Funktionsweise des Teilers 905 nicht zu einem
anderen empfangsseitigen Anschluss übersprechen kann. Darüber hinaus
können
die Signale aufgrund der Funktionsweise des Dualschalters 900 nicht
zu dem ersten sendeseitigen Anschluss 903 und dem zweiten
sendeseitigen Anschluss 904 übersprechen.
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11A und 11B und 12A und 12B zeigen
Durchlasscharakteristiken des Dualbandantennenduplexers. Das erste
Band M1 kann zum Beispiel auf 890 bis 960 MHz gesetzt werden, und
das zweite Band M2 kann beispielsweise auf 1710 bis 1880 MHz gesetzt
werden. Wie in 11A gezeigt, ist die Übertragungscharakteristik
von dem ersten sendeseitigen Anschluss 903 zu dem gemeinsamen
Anschluss 708 derart, dass beim Senden eines Signals die
Einfügedämpfung im
ersten Band M1 kleiner sein kann als 1 dB und eine Dämpfung von mehr
als 25 dB im zweiten Band M2 erreicht werden kann, wobei ein Sendesignal
im ersten Band M1 zu dem gemeinsamen Anschluss übertragen werden kann. Außerdem kann
beim Übertragen
eines Signals eine Isolation von mehr als 25 dB in beiden Bändern erzielt
werden. Die Übertragungscharakteristik im
zweiten sendeseitigen Anschluss 904 zum gemeinsamen Anschluss 708 ist
derart, wie in 11B gezeigt, dass beim Senden
eines Signals die Dämpfung
im ersten Band M1 größer sein
kann als 25 dB und die Einfügedämpfung im
zweiten Band M2 kleiner sein kann als 1 dB, wobei ein Sendesignal
im zweiten Band M2 zum gemeinsamen Anschluss 708 übertragen
werden kann. Beim Empfangen eines Signals kann eine Isolation von
mehr als 25 dB erzielt werden. Außerdem ist die Übertragungscharakteristik
vom gemeinsamen Anschluss 708 zum ersten empfangsseitigen
Anschluss 907 derart, wie in 12A gezeigt,
das beim Empfangen eines Signals eine Einfügedämpfung im ersten Band M1 kleiner sein
kann als 1 dB und Dämpfung
im zweiten Band M2 größer sein
kann als 25 dB, wobei ein Empfangssignal im ersten Band M1, das
vom gemeinsamen Signal 708 eingespeist wird, zum ersten
empfangsseitigen Anschluss 907 übertragen werden kann. Außerdem kann
beim Senden eines Signals die Isolation von mehr als 25 dB in beiden
Bändern
erzielt werden. Schließlich
ist die Übertragungscharakteristik vom
ge meinsamen Anschluss 708 zum zweiten empfangsseitigen
Anschluss 908 derart, wie in 12B gezeigt,
dass beim Empfangen eines Signals die Dämpfung im ersten Band M1 größer sein
kann als 25 dB und eine Einfügedämpfung im
zweiten Band M2 kleiner sein kann als 1 dB, wobei ein Empfangssignal
im zweiten Band M2, das vom gemeinsamen Anschluss 708 eingespeist
wird, zum zweiten empfangsseitigen Anschluss 908 übertragen
werden kann. Außerdem
kann beim Senden eines Signals eine Isolation von mehr als 25 in
beiden Bändern
erzielt werden. Wie oben beschrieben, hat der Dualbandantennenduplexer
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Charakteristik, die geeignet ist
für ein
tragbares Kommunikationsendgerät
vom Mehrsystemtyp, in dem ein erstes Band M1 und ein zweites Band
M2 verwendet werden.
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In
der Schaltung aus 10 werden sowohl der Kombinator 901 als
auch der Teiler 905 jeweils durch eine zusammengesetzte
Schaltung aus Tiefpassfiltern und Hochpassfiltern gebildet. Um unerwünschte Frequenzkomponenten
zu eliminieren, können
die zusammengesetzten Schaltungen jedoch auch zum Teil oder zur
Gänze mit
Bandpassfiltern gebildet werden. Zum Beispiel können an der Empfangsseite in
vielen Fällen
höhere
Harmonische ein Problem verursachen, wobei jedoch der Hochpassfilter
ein derartiges Problem nicht eliminiert. Demzufolge kann ein Kombinator
als Bandpassfilter gebildet werden. Andererseits kann es auf der
Empfangsseite erforderlich sein, eine lokale Frequenz, eine Spiegelfrequenz
od. dgl. zu eliminieren, die neben den höheren Harmonischen während der
Frequenzumwandlung erzeugt wird, so dass ein Teiler aus einer zusammengesetzten
Schaltung mit Bandpassfiltern gebildet werden kann. Diese Filter
können
dazu dienen, bei der Eliminierung unerwünschter Wellen im Hoch- und
Tiefband der Signalkomponenten zu helfen.
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Zusätzlich kann
in der Schaltung aus 10 die Anordnung der dritten
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung als Dualbandschalter 900 verwendet
werden. Der Aufbau der zweiten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch verwendet werden. In
diesem Fall können
jeweils zwei Steueranschlüsse
und zwei Biasschaltungen vorgesehen werden und ein Bias kann jederzeit
an einem davon angelegt sein. Demzufolge kann der Verbrauch von elektrischem
Strom vergleichsweise groß werden. Da
die Zahl der verwendeten PIN-Dioden 2 ist, kann die Schaltung mit
einer einfachen Anordnung gebildet werden.
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In
einem tragbaren Telefonendgerät,
in dem z.B. zwei Frequenzbänder
verwendet werden, kann die Schaltung eines Antennenduplexers des
Endgeräts
mit einer einfachen Anordnung gebildet werden, indem der Dualbandantennenduplexer
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Endgerät kann daher
in Größe und Gewicht
verkleinert werden.
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Wie
oben beschrieben, umfasst ein Dualbandschalter gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Schaltung, die eine Diode und eine
Kompensationsschaltung parallel verbindet. Die Kompensationsschaltung
kann durch eine Schaltung gebildet werden, die zwei Serienresonanzpunkte
und einen Parallelresonanzpunkt hat. Die zuvor genannte Anordnung
ermöglicht
eine Impedanz der Kompensationsschaltung, die kapazitiv ist bei
niedrigen Frequenzen nahe am Gleichstrom, und nach einem ersten
Serienresonanzpunkt induktiv wird, wobei eine parasitäre Kapazität der Diode
in einem ersten Frequenzband aufgehoben wird. Außerdem kann es die zuvor genannte
Anordnung eine Impedanz der Kompensationsschaltung ermöglichen,
nach einem Parallelresonanzpunkt und einem nachfolgenden Serienresonanzpunkt
wieder induktiv zu werden, wobei eine parasitäre Kapazität einer PIN-Diode in einem zweiten
Band aufgehoben wird. Ein Dualbandschalter, der einen ausreichenden
AUS-Zustand in zwei verschiedenen Bändern sicherstellt, kann mit
einer PIN-Diode bereitgestellt werden. Demzufolge kann ein Schalter
mit geringerer Größe und Gewicht
realisiert werden.
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- 101
- PIN-Diode
- 102
- Kompensationsschaltung
- 103
- Erster
Kondensator
- 104
- Erste
Induktivität
- 105
- Zweiter
Kondensator
- 106
- Zweite
Induktivität
- 403
- Erster
Kondensator
- 404
- Erste
Induktivität
- 405
- Zweiter
Kondensator
- 406
- Zweite
Induktivität
- 701
- Erste
PIN-Diode
- 702
- Erste
Kompensationsschaltung
- 703
- Erster
Kondenstor
- 704
- Erste
Induktivität
- 705
- Zweiter
Kondensator
- 706
- Zweite
Induktivität
- 707
- Erster
Anschluss
- 708
- Gemeinsamer
Anschluss
- 709
- Zweiter
Anschluss
- 710
- Zweite
PIN-Diode
- 711
- Zweite
Kompensationsschaltung
- 712
- Dritter
Kondensator
- 713
- Dritte
Induktivität
- 714
- Vierter
Kondensator
- 715
- Vierte
Induktivität
- 716
- Drosselspule
- 717
- Erster
Schalter
- 718
- Zweiter
Schalter
- 817
- Dritter
Kondensator
- 818
- Dritte
Induktivität
- 819
- Vierter
Kondensator
- 820
- Vierte
Induktivität
- 821
- Fünfter Kondensator
- 822
- Zweite
PIN-Diode
- 823
- Zweite
Kompensationsschaltung
- 824
- Sechster
Kondensator
- 825
- Fünfte Induktivität
- 826
- Dritte
PIN-Diode
- 827
- Erster
Schalter
- 828
- Zweiter
Schalter
- 829
- Erste
Phasenverschiebungsschaltung
- 830
- Zweite
Phasenverschiebungsschaltung
- 900
- Dualbandschalter
- 901
- Kombinator
- 902
- Ausgangsanschluss
des Kombinators
- 903
- Erster
sendeseitiger Anschluss
- 904
- Zweiter
sendeseitiger Anschluss
- 905
- Teiler
- 906
- Eingangsanschluss
des Teilers
- 907
- Erster
empfangsseitiger Anschluss
- 908
- Zweiter
empfangsseitiger Anschluss
- 909
- Steueranschluss
- 910
- Biasschaltung
- 911
- Gleichstromsperrkondensator
- 912
- Gleichstromsperrkondensator
- 1001
- PIN-Diode
- 1002
- Kompensationsschaltung
- 1003
- Kondensator