SE518416C2 - Antenn-switch-modul - Google Patents

Description

25 30 518 416 2 inom bandet hos den högre frekvensen. Sålunda, även om såndarna är kopplade till antennen via de respektive anslutningarna i ett duplexfilter, kan en tillräcklig del av den utsända signalen nå den andra eller de andra, där de respektive snabba PIN- dioderna, om de icke är förspända, kommer att vara i stånd att skapa felaktiga över- toner, vilka sänds tillbaka och kan nå antennen.

En framförspänning i båda grenama i ett tvåbandssystem, vilket sålunda undviker att passiva PIN-dioder alstrar felaktiga signaler, skulle kunna fiingera, om det finns två olika sändareffektforstärkare och endast en av dem är aktiverad vid en och samma tidpunkt. För mobila enheter, där storlek och vikt hålls låga, är det ibland fördelak- tigt att anordna endast en effektförstärkare med två utgångar och anordnad for att mata sändarenergi i vardera frekvensbandet. Då kommer effektförstärkaren, när den arbetar vid den lägre frekvensen, att fortfarande mata ut en del harmoniska övertoner och felaktiga signaler vid besvärliga frekvenser. Därför är ett annat syfte med upp- finningen att erhålla rena sändningssignaler utan harmoniska förvrängningar.

Nämnda syften uppfylls enligt uppfinningen genom att varje uppsättning har ett eget likspänningsnät och, på i och för sig känt sätt, minst två av PIN-diodema serie- kopplade och riktade åt samma håll, varvid likspänningsnätet är kopplat för att vid aktivering av uppsättningen mata en första förspänning till likspänningsnätet; att likspänningsnäten för alla uppsättningarna har en gemensam likspänningsanslutning, som via ett förspänningsmotstånd är kopplingsbar till en pol på en likspånningskålla med motsatt polaritet mot den första förspänningen för att vid koppling tillsammans med den första förspänningen hos en aktiverad av uppsättningama ge framström genom PIN-diodema i den aktiverade uppsättningen; och varvid vid aktivering av en av uppsättningama den då alstrade framströmmen i den aktiverade uppsättningens likspänningsnät åstadkommer en andra förspänning över förspänningsmotståndet, vilken andra förspänning åstadkommer backförspänning av de PIN-dioder, som hör till den uppsättning eller de uppsättningar, som kvarstår inaktiverade, d.v.s. ej för- sedda med den framström, som aktiverar den andra förspänningen. 10 15 20 25 30 518 41.6 3 Fastän vilket antal sändtagareanordningar som helst kan anordnas switch-bara, före- trädesvis genom multiplexfilter, till en gemensam antenn, är uppfinningen speciellt användbar vid en cellulär mobiltelefon anordnad för kommunikation i alternativa frekvensband, likt EGSM 900 (880-915 och 925-960 MHz för sändning respektive mottagning) och GSM 1800 (1710-1785 och 1805-1880 MHz för sändning respekti- ve mottagning). Liknande problem finns i andra kommunikationssystem.

Vid en föredragen utföringsform är högfrekvenskomponenterna, inklusive ett dip- lexantennfilter, i den switchande kretsen arrangerade i en enda modulär komponent, som kan vara monterad på en platta med tryckt krets, varvid komponenterna förlik- förspänning är arrangerade runt denna platta. Den modulära komponenten kan då vara utförd till exakta toleranser krävda i mikrovågsutrustning.

Genom att sätta adekvata förspänningar är det då möjligt att koppla varje sändare till antennen under det att den eller de andra frånkopplas, och att frånkoppla alla sän- dama under anslutning av respektive mottagartenninaler till antennen. I fall av en utföringsform med dubbla sändtagareband kan sålunda förspänningsinställningama ha minst tre olika tillstånd, nämligen ett första tillstånd för att aktivera en första upp- sättning för sändning i ett första frekvensband och inaktivering av en andra uppsätt- ning genom backförspänning av dess FIN-dioder, ett andra tillstånd för att aktivera den andra uppsättningen för sändning i ett andra frekvensband och inaktivering av den första uppsättningen genom att backförspänna dess PIN-dioder, och ett tredje tillstånd, där PlN-dioderna i båda uppsättningarna är backförspända, och där motta- gartenninalema kopplas till respektive terminaler i duplexfiltret.

Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med hänvisning till figurerna.

Fig 1 visar en koppling av en tvågrenig antenn-switch-modul.

Fig 2 visar en allmän antenn-switch-modul med ett flertal grenar.

Fig 3 visar en mer detaljerad tillämpning med dess likförspänningssystem.

Fig 4 visar en såsom exempel given koppling av samma typ som i fig 1 men där PIN-dioderna har motsatta anod/katod-riktningar. 10 20 25 30 5184416 Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 visar mycket schematiskt en utföringsfonn av uppfinningen for anslutning av alternativa sändareffekter Tx, TX' till en antenn 1 via ett diplexfilter 2. Utförings- formen är i hög grad symmetrisk med två väsentligen likadana grenar, fastän de är konstruerade för olika frekvensband. Den vänstra grenen har, t ex, sett från vänster, en sändaranslutning Tx, en första PIN-diod Dl, en Ä/4-linje, en andra PIN-diod D2, en kondensator C och en jordpunkt. Punkten mellan den första dioden Dl och M4- linjen är kopplad till en anslutning till diplexfiltret 2. Punkten mellan Ä/4-linj en och den andra PIN-dioden är kopplad till en mottagaranslutning Rx. Den högra grenen är likadan, varvid dess detaljer har samma referenser med ett primtecken. Åtminstone 7t/4-linjerna och grenama till duplexfiltret är speciellt dimensionerade for de respek- tive frekvensbanden.

Detalierad beskrivning av utföringsformer Likförspänningen är anordnad i punkterna VC1 och VC2, vilka sammanfaller med de respektive sändaranslutningama, och i en punkt VC3, som kopplar de respektive punkterna mellan dioderna D2, D2' och kondensatorerna C, C”. I denna förklarande ritning är punkten VCS av ett motstånd 3 kopplad till jord.

Om nu punkten VC1 är satt på en positiv potential genom koppling via en induktans 4, kommer denna ström att framforspänna PIN-dioderna D1 och D2 och skapa ett spänningsfall över motståndet 3. Om då VC2 är j ordad via induktansen 4' kommer diodema D1 ° och D2” att bli backfórspända. En sändningsfrekvens matad till anslut- ningen Tx kommer då att se den närmaste änden av Ä/4-linj en såsom oåndligheten och koppla med låg förlust till diplexfiltret 2 och antennen l. Varje signal, som pas- serar genom diplexfiltret 2 till den andra grenen, kommer då att vara tillräckligt dämpad av filtret, så att den icke kan switcha de backforspända PIN-dioderna D1 ” och D2'. Analogt, om punkten VCl är jordad och VC2 är satt på en positiv poten- tial, kommer en sändarfrekvens matad till anslutningen TX' att nå antennen, och den vänstra grenen kommer icke att ge upphov till felaktiga övertoner. 10 15 20 25 30 5185 416 Genom backförspänning av båda grenama erhålles en fordelaktig isolering från sän- darna för användning av mottagaranslutningama Rx respektive Rx”. Å andra sidan innefattar vilotillståndet för en cellulär telefonlyssning på Rx och/eller Rx', under det att sändarkällorna är tysta. Förspänningen av PIN-diodema kommer faktiskt att dra en del ström, ehuru liten, och det kan därför vara att föredra att ta bort förspän- ningsströmmama under tysta perioder i denna vilomod.

Backförspänningen genom spånningsfallet över motståndet 3 är en bråkdel av den tillgängliga batterispänningen i en mobiltelefon, normalt omkring halva denna spän- ning. Detta innebär att det inte behöver bli någon sändning av en odämpad signal från en sändarsida till en icke-sändarsida, eftersom PIN-dioderna, vilka verkar såsom snabbverkande strömstyrda motstånd, kan börja alstra de slags signaler, vilken uppfinningen är inriktad på att eliminera.

De i kretsama visade FIN-dioderna är kopplade med anoder och katoder i en be- stämd riktning, i överensstämmande med ett minusj ordat batteri. Med ett omvänt riktat batteri torde diodema behöva bli riktade åt motsatt håll.

Fig 2 visar ett fall, där flera sändare är kopplade till en gemensam antenn, och där PIN-dioder i icke-aktiva grenar är backförspända medelst spänningsfallet över ett motstånd 3, varvid den framförspända strömmen leds i en aktiv gren. Eftersom prin- cipen är gemensam med den som visas i fig 1 behövs ingen vidare förklaring.

F ig 3 visar en utföringsform, där högfrekvenskomponenterna i fig 1 är anordnade i en enda komponent utförd i en multiskikts keramisk teknik, varvid likspännings- komponenterna för förspänningssyftena är anordnade runt omkring. Punkterna VCl, VC2, VC3 svarar mot anslutningarna på komponenten, under det att motståndet 3a i fig 3 motsvarar motståndet 3 i fig 1. Diplexfiltret svarande mot diplexfiltret 2 i fig 1 (icke visat) innefattar ett högpass LC-filter, som kopplar antennen till anslutningen Tx för den högre frekvensen, och ett lågpass LC-filter, som kopplar antennen till anslutningen TX för den lägre frekvensen. 10 20 25 30 5186 416 Komponenter utförda i multiskikts keramisk teknik är kommersiellt tillgängliga och kan innefatta olika komponenteri skikten, såsom ledande remsor, motstånd, gömda kondensatorer, kopplingar i hål, vilka kopplingar gör anslutning till angränsande skikt, etc. Ett exempel på en källa för dylika anordningar är muRata Electronics, Kanalgatan l0C, 194 61 Upplands Väsby, Sverige.

Spänningen i punkten VC3 erhålles genom spänningsfallet över motståndet 3a svar- ande mot motståndet 3 i fig 1. Denna ström kan komma från VC1 eller från VC2, såsom förklarats tidigare. Såsom framgår av fig 3 stäms nivåerna för VCl, VC2 och VC3 genom att ställa anslutningarna A, B och C högt eller lågt, vilka anslutningar är kopplade till baser på transistorer. Att ställa A respektive B till lågt kommer att koppla induktansen 4 respektive 4” till framström, under det att deras inställning till högt kommer att j orda de respektive induktanserna.

Genom att sätta A hög, B låg och C hög åstadkommes sålunda en förbindelse med låg förlust mellan TX GSM 1800-anslutningen och antennen via ett högpassfilteri diplexfiltret (icke visat i denna figur) och eliminerar signaler från den andra grenen kopplad till TX EGSM 900-anslutningen. Genom att sätta A låg, B hög och C hög åstadkommes en förbindelse med låg förlust mellan TX EGSM 900-anslutningen och antennen via ett lågpassfilter i diplexfiltret (icke visat) och eliminerar signaler från den andra grenen kopplad till TX GSM 1800-anslutningen.

Om C är satt låg och både A och B är satta högt, kommer PIN-diodema på båda sidor att bli backförspända. Såsom framgår av fig 1 kommer både TX och Tx” att då bli isolerade från antennen, under det att anslutningarna Rx och Rx” kommer att bli anslutningar med låga förluster till antennen. Eftersom detta tillstånd konsumerar åtminstone en liten ström, kan det undvikas för icke-sändande vilotillstånd, vilket sålunda, åtminstone i princip, betjänas bättre med inga förspänningsströmmar alls.

Som redan har nämnts behöver PIN-diodema inte vara kopplade såsom i fig 1, dvs mot en växelströmsgemensam jord även med ett minusjordat batteri. I fig 4 visas ett 10 15 51187416 exempel där förspänning uppnås medelst ett fórspänningsmotstånd 3 kopplat till en anslutning på en likspänningskälla, men där PIN-diodema är riktade åt motsatt håll.

Icke desto mindre har den använda spänningskällan negativ jord. Den framåtgående strömmen i fig 4 måste sålunda aktiveras med en positiv spänning matad till anoden på D2 (eller D2”) och passera genom D2 (eller D2°), Ä/4-1edaren och D1 (eller D1”) och vidare genom förspänningsmotståndet 3. För att åstadkomma detta måste lik- ström ledas till VC3, i fig 4, via ytterligare en Ä/4-ledare, som kommer att leda strömmen men icke ses av TX (eller TX') såsom oändlighet.

I den i fig 4 visade utföringsformen sammanfaller punkten VC3 icke längre likspän- ningsmässigt med katoderna på D2 och D2°, såsom i utföringsforrnen enligt fig 1, och punkten VC3 måste därför separat växelspänningsavkopplas, såsom med kon- densatorer C2, C2', vilka kan kombineras till en gemensam kondensator (icke visat).

Fastän uppfinningen har exemplifierat i detalj endast för fallet med mobila system, som använder två sändarfrekvensband, är det underförstått for fackmannen att upp- finningens principer kan användas i andra sammanhang, och att uppfinningen defi- nieras och begränsas enbart av patentkraven.

Claims (6)

20 25 30 40 518 416 Nya patentlaav

1. Switchande krets med ett flertal uppsättningar (I, II,. . .N) av switchande sändtagar- anslutningar, som skall kopplas individuellt till en gemensam antenn (1), där varje uppsättning innefattar ett flertal PlN-dioder och ett likspänningsnät, för att mata switchande förspänning från en likspänningskälla i syfte att koppla en vald bland uppsättningama till den gemensamma antennen och för att avkoppla icke valda bland uppsättningama från antennen, kännetecknad av att varje uppsättning har ett eget likspänningsnät och, på i och för sig känt sätt, minst två av PlN-diodema (D1, D2) seriekopplade och riktade åt samma håll, varvid likspänningsnätet är kopplat för att vid aktivering av uppsättningen mata en första förspänning till likspänningsnätet; att - likspänningsnäten för alla uppsättningarna har en gemensam likspänningsanslutning WCS), som via ett förspänningsmotstånd (3) är kopplingsbar till en pol på en likspänningskälla med motsatt polaritet mot den ¿ .första förspänningen för att vid koppling tillsammans med den första förspänningen hos en aktiverad av uppsättningama ge framström genom PIN- diodema i den aktiverade uppsättningen; och varvid vid aktivering av en av uppsättningarna den då alstrade framströmmen i den aktiverade uppsättningens likspämringsnät åstadkommer en andra förspänning över förspänningsmotståndet (3), vilken andra förspänning åstadkommer backförspänning av de PlN-dioder, som hör till den uppsättning eller de uppsättningar, som kvarstår inaktiverade, d.v.s. ej försedda med den framström, som aktiverar den andra förspänningen.

2. En switchande krets enligt krav 1, kännetecknad av att i varje uppsättning finns en seriekoppling av en sändaranslutning (TX, TX'), en första PIN-diod (DI, DI'), en kvartsvågledare (H4), en andra PIN-diod (D2, D2'), en kondensator C, C'; Cl, Cf) och en jordanslutning, varvid en mottagaransluming (RX, RX°) är kopplad mellan kvartsvågledaren (M4) och den andra PIN-dioden (D2, D2°) och en antennledning kopplad mellan den första PlN-dioden och kvartsvågledaren, varvid likspänningsnätet innefattar en aktiveringsanslutning (VC 1), en induktans (4) med en första ände kopplad till aktiveringsanslutningen och en andra ände kopplad till en spänningskälla.

3. En switchande krets enligt krav 2, kännetecknad av att i alla uppsätt-ningama den gemensamma anslutningen (VC3) är kopplad till en punkt mellan den andra PlN- dioden och kondensatorn, och aktiveringsanslutningen (VC 1) är kopplad till en punkt mellan den första PlN-dioden och sändaranslutningen (TX, TX').

4. En switchande krets enligt krav 2, kännetecknad av att en andra kvartsvågledare (M4) är kopplad mellan sändaranslutningen (TX, TX') och den gemensamma anslutningen (VC3), och aktiveringsanslutningen (VC1) är kopplad till en punkt mellan kondensatom (Cl, Cf) och den första PIN-dioden. s1s Ms

5. En switchande krets enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att den innefattar två par uppsättningar, anordnade fór 900 MHz respektive 1800 MHz frekvensband for cellulärt telefonsystem, och ett diplexfilter (2) med en antennansluming och två sändaranslutningar kopplade till respektive antennledningar i uppsättningarna.

6. En switchande krets enligt något av föregående krav, kännetecknad av att dess högfiekvenskomponenter är anordnade i en gemensam flerslciktslcrets-modul, och likfórspänningskomponenter är monterade på en tryckt krets tillsammans med flerskiktslcretsmodiilen.