ES2281555T3 - Telefono movil equipado con gps que usa un conmutador mems spdt y una unica antena compartida. - Google Patents
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Abstract
Un sistema para compartir antena para el uso con una antena que comprende: un primer diplexor (17) acoplado entre dicha antena y un primer circuito (20); un segundo diplexor (19) acoplado entre dicha antena y un segundo circuito (22); caracterizado por una red (15) de adaptación de antena conmutable acoplada entre dicha antena y dichos diplexores primero y segundo (17, 19), en el que dicha red (15) de adaptación de antena comprende una red inductiva/capacitiva y un conmutador (13a) adaptado para cambiar la frecuencia de adaptación de antena entre la del primer circuito (20) y la del segundo circuito (22), en el que dicho primer circuito (20) es un subsistema celular o PCS y en el que dicho segundo circuito (22) es un subsistema del sistema de posicionamiento global "GPS".
Description
Teléfono móvil equipado con GPS que usa un
conmutador MEMs SPDT y una única antena compartida.
Esta invención se refiere a antenas.
Específicamente, la presente invención se refiere a antenas usadas
para aplicaciones de comunicación móvil y del Sistema de
Posicionamiento Global.
Actualmente, hay una necesidad continua de
añadir características adicionales a teléfonos móviles equipados con
transceptores de banda alta y baja, por ejemplo, U.S. Cellular,
Japan Cellular, Korean PCS, U.S. PCS, NMT, IMT2000, etc. Una
característica actualmente en consideración se refiere a la
localización de posición. Esto es, en respuesta a los mandatos del
gobierno estadounidense que se refieren a la provisión de servicios
de emergencia, la industria de telefonía móvil está investigando
actualmente una variedad de sistemas y técnicas para averiguar la
posición de un usuario de un teléfono móvil. De hecho, los
proveedores de servicios celular y PCS de todo el mundo están
considerando la tecnología de localización de posición como una
futura mejora. Un enfoque muy prometedor implica un uso del Sistema
de Posicionamiento Global (GPS).
El sistema GPS consiste en una constelación de
satélites de órbita terrestre baja que transmiten señales de acuerdo
con un reloj de a bordo altamente preciso. Las señales recibidas de
cuatro satélites por un receptor localizado sobre o cerca de la
superficie de la tierra son trianguladas para proporcionar una
fijación de la localización del receptor.
Mientras que las propuestas actuales implican
una integración del receptor GPS en el conjunto de circuitos
electrónicos de un teléfono móvil, los diseños actuales exigen el
uso de antenas por separado para las comunicaciones móviles y
subsistemas de localización de posición GPS del mismo.
Por numerosas razones, por ejemplo, tamaño,
coste, peso, e interés del consumidor, hay una necesidad de un
sistema o procedimiento para usar una sola antena para efectuar la
comunicación a y desde dos o más transmisores o receptores por
separado en un teléfono móvil u otro sistema con un factor de forma
pequeño.
El documento EP-0872953 de
Matsushita Electrical Industrial Co., Ltd describe un sistema para
usar una sola antena para efectuar la comunicación a y desde dos o
más transmisores o receptores por separado en un teléfono móvil,
comprendiendo el sistema un primer diplexor, un segundo diplexor y
un conmutador SPDT.
La necesidad en la técnica es tratada por el
sistema para compartir antena según se expone en las
reivindicaciones adjuntas. En la forma de realización ilustrativa,
el sistema inventivo está adaptado para el uso con una antena e
incluye una primera red de adaptación acoplada a un primer circuito
y una segunda red de adaptación acoplada a un segundo circuito.
En la implementación específica, el primer
circuito es un subsistema móvil y el segundo circuito es un
subsistema del Sistema de Posicionamiento Global.
En la implementación ilustrativa, la primera red
proporciona una adaptación de impedancia al conmutador y la antena
con respecto al primer circuito. La segunda red proporciona una
adaptación de impedancia al conmutador y la antena con respecto al
segundo circuito. La primera red incluye un primer inductor (L1)
conectado entre el primer circuito y tierra, un segundo inductor
(L2) conectado entre la primera dirección y tierra y un capacitor
(C1) entre la primera dirección y el primer circuito. La segunda red
incluye un primer inductor (L3) conectado entre la segunda dirección
y tierra y un segundo inductor (L4) conectado entre la segunda
dirección y el segundo circuito.
la fig. 1 es un diagrama de bloques
que muestra un sistema para compartir antena.
la fig. 2 es un diagrama de bloques
que muestra una forma de realización preferida de un sistema para
compartir antena implementado de acuerdo con las enseñanzas de la
presente invención.
la fig. 3 es un diagrama de bloques
de la forma de realización del circuito de adaptación conmutable de
un sistema para compartir antena implementado de acuerdo con las
enseñanzas de la presente invención para subsistemas celulares (o
PCS) CDMA.
Mientras que la presente invención se describe
en este documento con referencia a formas de realización
ilustrativas para aplicaciones particulares, se debería entender que
la invención no está limitada a las mismas. Loa expertos habituales
en la materia que tienen acceso a las enseñanzas proporcionadas en
esta invención reconocerán modificaciones, aplicaciones, y formas
de realización adicionales dentro del alcance de las mismas y campos
adicionales en los que la presente invención sería de una utilidad
significativa.
La figura 1 es un diagrama de bloques que
muestra un sistema para compartir antena para subsistemas genéricos
celulares (o PCS). Como se muestra en la figura 1, el sistema 10
incluye una antena de látigo o helicoidal 12 adaptada para operar
en las frecuencias de interés. La antena 12 está diseñada para
funcionar dentro de la especificación de las frecuencias tanto GPS
como celular o PCS (Sistema de Comunicación Personal). Como
apreciará un experto habitual en la materia, el funcionamiento
óptimo en cualquier conjunto de frecuencias requerirá una red de
adaptación apropiada y típicamente una antena por separado. De
acuerdo con el presente ejemplo, una sola antena se usa para ambos
conjuntos de frecuencias.
Esta operación ventajosa se proporciona
acoplando la antena 12 a una red de adaptación apropiada a través de
un conmutador 14. El conmutador 14 es un conmutador electrónico, por
ejemplo adaptador microelectromecánico (MEM), transistor de efecto
de campo (FET), diodo PIN etcétera. Sin embargo, se pueden usar
otras tecnologías de conmutación. La pérdida de inserción (lo más
baja posible) y el punto de intercepción (IIP3 \sim 60 dBm) se
deben optimizar para reunir los requisitos de funcionamiento para
una aplicación particular. Algunas tecnologías pueden ofrecer
ventajas en términos de funcionamiento en estas áreas (GaAs, FETs o
MEMs). En cualquier caso, aquellos expertos en la materia apreciarán
que la presente invención no está limitada a la tecnología de
conmutación empleada.
El conmutador es un conmutador de un solo polo y
doble dirección (SPDT). Como se muestra en la figura 1, el polo del
conmutador 14 está conectado a la antena 12 y la primera dirección
del mismo está conectada a un subsistema móvil 20 a través de una
primera red de adaptación 16. La segunda dirección del conmutador
está conectada a un subsistema GPS 22 a través de una segunda red
de adaptación 18.
La primera red 16 es una red LC e incluye un
primer inductor L1 conectado entre el subsistema móvil 20 y tierra,
un segundo inductor L2 conectado entre la primera dirección del
conmutador 14 y tierra y un capacitor C1 conectado entre los
inductores primero y segundo L1 y L2.
La segunda red 18 incluye un tercer inductor L3
conectado entre la segunda dirección del conmutador 14 y tierra y un
cuarto inductor L4 conectado entre el sistema GPS y la segunda
dirección del conmutador 14.
En muchos conmutadores SPDT prácticos, el
conjunto de circuitos activos puede introducir distorsión en el modo
móvil. Esto es especialmente cierto para transceptores CDMA, donde
la señal de transmisión puede modular cualquier señal interferente
en la banda de recepción. Esta distorsión es frecuentemente
denominada modulación cruzada y puede estar relacionada con el
punto de intercepción medido del dispositivo. Con un punto de
intercepción superior, se consigue un nivel inferior de distorsión.
Para evitar la modulación cruzada, es prudente evitar usar
conmutadores eléctricos en serie con la ruta de la señal. Como
solución alternativa, el conmutador SPDT se debería implementar en
una tecnología de procesos que tenga un punto de intercepción
intrínsecamente alto.
En una forma de realización preferida de la
presente invención el sistema incluye una primera red diplexora
acoplada a un primer circuito; una segunda red diplexora acoplada a
un segundo circuito; y una adaptación de antena que incorpora un
conmutador SPST de derivación para cambiar la frecuencia de
adaptación entre las bandas celular (o PCS) y GPS. La forma de
realización preferida se ilustra en la figura 2.
La figura 2 es un diagrama de bloques que
muestra una forma de realización preferida de un sistema para
compartir antena implementado de acuerdo con las enseñanzas de la
presente invención para subsistemas celulares (o PCS) CDMA. Como se
muestra en la figura 2, el sistema 10 incluye una antena de látigo o
helicoidal 12 adaptada para operar en las frecuencias de interés. En
la forma de realización ilustrativa, la antena 12 está diseñada
para funcionar dentro de la especificación de las frecuencias tanto
GPS como celular o PCS (Sistema de Comunicación Personal). Como
apreciará un experto habitual en la materia, el funcionamiento
óptimo en cualquier conjunto de frecuencias requerirá una red de
adaptación apropiada y típicamente una antena por separado. De
acuerdo con las presentes enseñanzas, sin embargo, una sola antena
se usa para ambos conjuntos de frecuencias.
En la implementación específica mostrada en la
figura 2, el primer circuito es un subsistema móvil y el segundo
circuito es un subsistema del Sistema de Posicionamiento Global. El
sistema incluye además un controlador para accionar de forma
selectiva el conmutador dentro del circuito de adaptación de antena
conectado a la antena, por lo cual el conmutador está
preferiblemente en el estado desactivado cuando el subsistema móvil
está activo y en el estado activado cuando el subsistema GPS está
activo.
Hay dos criterios primarios para el diseño del
circuito de conmutación y los elementos de adaptación de antena. El
primer criterio es que la adaptación de antena se debería optimizar
para reunir los requisitos de funcionamiento radiado para la
operación celular (o PCS) y GPS. El segundo criterio es que la
adaptación de antena debe introducir poca o ninguna distorsión
(punto de intercepción alto) a la ruta de la señal en modo celular
(o PCS). El segundo criterio tiene en cuenta el efecto de la
modulación cruzada en un transceptor CDMA. En modo GPS, no hay
ningún transmisor activo, por lo tanto el conmutador puede bajar el
punto de intercepción según lo medido en el puerto de antena.
Como se muestra en las figuras 2 y 3, la
operación ventajosa se proporciona acoplando la antena 12 a una red
de adaptación conmutable 15. Como se trata con mayor profundidad a
continuación, la red de adaptación conmutable 15 también está
conectada a un diplexor que combina las frecuencias de operación GPS
y celular. En el mejor modo, el conmutador usado en la red 15 en la
figura 3 es un conmutador electrónico, por ejemplo conmutador
microelectromecánico (MEM), transistor de efecto de campo (FET),
diodo PIN etcétera. Sin embargo, se pueden usar otras tecnologías de
conmutación sin desviarse del alcance de las presentes
enseñanzas.
En la implementación ilustrativa mostrada en la
figura 2, la primera red 17 proporciona un aislamiento entre el
primer circuito 20 y la red de adaptación de antena 15 en
frecuencias GPS. En la forma de realización ilustrativa, la primera
red 17 es una red LC e incluye un primer capacitor C1a conectado
entre el subsistema móvil 20 y tierra y un primer inductor L1a
conectado entre la red de adaptación de antena 15 y el subsistema
móvil 20.
En la forma de realización ilustrativa como se
muestra en la figura 2, la segunda red 19 proporciona un aislamiento
entre el segundo circuito 22 y la red de adaptación de antena 15 en
frecuencias celulares (o PCS). En la forma de realización
ilustrativa, la segunda red 19 es una red LC e incluye un segundo
capacitor C2a conectado entre el subsistema GPS 22 y la red de
adaptación de antena 15, y un segundo inductor L2a conectado entre
el subsistema GPS 22 y tierra. Cada una de estas redes son
comúnmente denominadas diplexores o duplexores. Una función del
diplexor es conectar múltiples bandas de operación en una ruta de la
señal común.
En el mejor modo, las redes primera y segunda 17
y 19 se combinan en un componente que incorpora los inductores y
capacitores necesarios para conectar los subsistemas celular y GPS a
una adaptación de antena común.
Las ventajas clave para la forma de realización
mostrada en la figura 2 es que la distorsión, cuando se usa el
subsistema móvil, se minimiza y la pérdida de inserción para ambos
subsistemas es menor que en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama de bloques que
muestra una implementación ilustrativa de la red de adaptación de
antena. En la forma de realización ilustrativa de la figura 3, la
red de adaptación de antena 15 es una red LC combinada con un
conmutador SPST 13. La red de adaptación de antena sirve para
cambiar la frecuencia de adaptación de antena entre los subsistemas
celular y GPS. La red de adaptación de antena 15 incluye un elemento
reactivo 1 (L o bien C dependiendo de los requisitos de adaptación)
conectado en serie con el conmutador SPST 13 a tierra y los
diplexores 17 y 19. La red de adaptación de antena 15 incluye
también un elemento reactivo en serie 2 conectado entre los
diplexores 17 y 19 y la antena 12. La red de adaptación de antena 15
incluye opcionalmente un tercer elemento reactivo 3. Este
componente está conectado en derivación con la antena a tierra.
En la figura 3, el elemento de adaptación
reactivo de derivación 1 y/o 3 está desconectado en modo móvil; de
ese modo no se inyecta ninguna distorsión en la ruta de la señal. El
conmutador 13a o 13b está cerrado en modo GPS para cambiar la
adaptación de antena a la frecuencia apropiada desde la banda
celular (o PCS). En la forma de realización preferida, el conmutador
es un conmutador de un solo polo y una sola dirección (SPST).
Las redes de adaptación usadas en 15, 17 y 19
pueden ser de cualquier diseño según se requiera para una aplicación
dada sin desviarse del alcance de las presentes enseñanzas.
El conmutador 13a o 13b (fig. 2) o 14 (fig. 1)
es accionado por un accionador del conmutador convencional 24 en
respuesta a una señal desde una unidad central de procesamiento o
controlador 26. El accionador del conmutador está adaptado para
proporcionar señales eléctricas apropiadas para el conmutador 13a,
13b o 14. La unidad central de procesamiento 26 proporciona una
señal de control de modo teléfono/GPS al conmutador 13a, 13b, o 14
a través del accionador 24. La unidad central de procesamiento
también recibe la entrada desde y proporciona la salida a una
interfaz de usuario 28 y se comunica con una memoria 30 y un
visualizador 32.
La presente invención aprovecha el hecho de que
la operación del teléfono y la recepción GPS no se producen
simultáneamente. Por lo tanto, se espera que, en cualquier momento
particular, la antena se conecte al subsistema GPS o al subsistema
móvil. El teléfono pasará la mayor parte del tiempo con la antena 12
conectada al subsistema móvil 20. Cuando una fijación de posición
es necesaria, el teléfono se conmutará al subsistema GPS 22 durante
aproximadamente un segundo o menos (típicamente) interrumpiendo la
operación móvil durante ese tiempo.
De esta manera, la presente invención se ha
descrito en este documento con referencia a una forma de realización
particular para una aplicación particular. Aquellos expertos
habituales en la materia que tienen acceso a las presentes
enseñanzas reconocerán modificaciones, aplicaciones, y formas de
realización adicionales dentro del alcance de las mismas. Por
ejemplo, la presente invención no está limitada para usarse con los
subsistemas GPS y celular. Una variedad de subsistemas se pueden
accionar de forma selectiva de acuerdo con las enseñanzas de la
presente invención.
Por lo tanto las reivindicaciones adjuntas
tienen la intención de cubrir todas y cada una de tales
aplicaciones, modificaciones y formas de realización dentro del
alcance de la presente invención.
De acuerdo con lo anterior:
Claims (14)
1. Un sistema para compartir antena para
el uso con una antena que comprende:
un primer diplexor (17) acoplado entre dicha
antena y un primer circuito (20);
un segundo diplexor (19) acoplado entre dicha
antena y un segundo circuito (22);
caracterizado por
una red (15) de adaptación de antena conmutable
acoplada entre dicha antena y dichos diplexores primero y segundo
(17, 19), en el que dicha red (15) de adaptación de antena comprende
una red inductiva/capacitiva y un conmutador (13a) adaptado para
cambiar la frecuencia de adaptación de antena entre la del primer
circuito (20) y la del segundo circuito (22), en el que dicho primer
circuito (20) es un subsistema celular o PCS y en el que dicho
segundo circuito (22) es un subsistema del sistema de
posicionamiento global "GPS".
2. El sistema para compartir
antena de la reivindicación 1 en el que dicho primer diplexor (17)
es un diplexor celular o PCS.
3. El sistema para compartir antena de
la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicho segundo
diplexor (19) es un diplexor GPS.
4. El sistema para compartir antena de
la reivindicación 3, en el que dicha red inductiva/capacitiva
comprende circuitos reactivos primero y segundo.
5. El sistema para compartir antena de
la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que dicha red
inductiva/capacitiva comprende un primer elemento reactivo conectado
en serie con el conmutador (13a) a tierra y los diplexores, y un
segundo elemento reactivo en serie conectado entre los diplexores y
la antena.
6. El sistema para compartir antena de
la reivindicación 5, que comprende además un tercer elemento
reactivo conectado en derivación con la antena a tierra.
7. El sistema para compartir antena de
cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que el conmutador
(13a) es un conmutador de derivación de un solo polo y una sola
dirección.
8. El sistema para compartir antena de
cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7 que comprende además medios
(24, 26) para activar dicho conmutador.
9. El sistema para compartir antena de
la reivindicación 8 en el que dicho medio para el accionamiento
incluye una unidad central de procesamiento (26).
10. El sistema para compartir antena de la
reivindicación 8 o la reivindicación 9 en el que dicho medio para el
accionamiento incluye además un accionador del conmutador (24).
11. El sistema para compartir antena de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicho
primer diplexor (17) proporciona aislamiento entre el primer
circuito (20) y la red de adaptación de antena (15) en la frecuencia
del segundo circuito (22), y el segundo diplexor (19) proporciona
aislamiento entre el segundo circuito (22) y la red de adaptación de
antena (15) en la frecuencia del primer circuito (20).
12. El sistema para compartir antena de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicho
primer diplexor (20) comprende un primer capacitor (C1a) conectado
entre dicho primer circuito (20) y tierra y un primer inductor
(L1a) conectado entre dicha red de adaptación de antena (15) y dicho
primer circuito (20), y dicho segundo diplexor comprende un segundo
capacitor (C2a) conectado entre dicho segundo circuito (22) y dicha
red de adaptación de antena (15), y un segundo inductor (L2a)
conectado entre dicho segundo circuito (22) y tierra.
13. El sistema para compartir antena de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además
una interfaz de usuario (28).
14. Un sistema de telefonía celular o PCS
equipado con GPS que comprende:
una antena; y
un sistema para compartir antena de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente.
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