專利名稱：帶有自適應(yīng)濾波器的天線開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線開(kāi)關(guān)，該天線開(kāi)關(guān)用于在接收模式和發(fā)送模式下交替操作。本發(fā)明還涉及一種包括該天線開(kāi)關(guān)的模塊和一種包括該天線開(kāi)關(guān)的便攜式無(wú)線電設(shè)備。
本發(fā)明可以用在交替發(fā)送或接收無(wú)線信號(hào)的無(wú)線通信應(yīng)用中，諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理或(便攜式)計(jì)算機(jī)的無(wú)線接口。本發(fā)明尤其適用于多頻帶無(wú)線通信應(yīng)用，該多頻帶無(wú)線通信應(yīng)用從不同的頻帶諸如GSM/DCS、PCS或EDGE頻帶中接收射頻信號(hào)或者向這些不同頻帶發(fā)送射頻信號(hào)。在本領(lǐng)域中天線開(kāi)關(guān)是公知的，諸如M/A-com公司的SW444或者Infineon Technologies(英飛凌公司)的CSH510。這些現(xiàn)有技術(shù)中的天線開(kāi)關(guān)使用GaAs大功率pHEMT開(kāi)關(guān)設(shè)備將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)連接到天線。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的用于無(wú)線通信設(shè)備的天線開(kāi)關(guān)。為了這個(gè)目的，在接收模式和發(fā)送模式下交替操作的該天線開(kāi)關(guān)包括自適應(yīng)濾波器，該自適應(yīng)濾波器在接收模式期間將信號(hào)處理裝置連接至天線，在發(fā)送模式期間使信號(hào)處理裝置與天線電絕緣。
本發(fā)明基于一種認(rèn)識(shí)連接至天線的發(fā)射機(jī)在發(fā)送模式期間可能向天線施加高電壓，該電壓可能被反饋回來(lái)并因此損害信號(hào)處理裝置。通過(guò)提供自適應(yīng)濾波器，并且該自適應(yīng)濾波器在發(fā)送模式期間使處理裝置例如接收機(jī)與天線電絕緣，從而很容易地防止對(duì)處理裝置的損害，而不需要大功率和昂貴的開(kāi)關(guān)設(shè)備，否則將需要這些大功率和昂貴的開(kāi)關(guān)設(shè)備將處理裝置與天線進(jìn)行去耦合。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)可控地配置自適應(yīng)濾波器，使信號(hào)處理裝置與天線電絕緣，使得自適應(yīng)濾波器在發(fā)送模式期間連接于天線和地之間。因此，在發(fā)送模式期間施加在天線上的所有電壓僅僅施于自適應(yīng)濾波器上，這意味著有害電壓不會(huì)反饋至處理裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器在發(fā)送模式期間是高阻抗濾波器，在接收模式期間是低阻抗濾波器。根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)送模式期間施加在天線上的所有電壓施于自適應(yīng)濾波器上。通過(guò)使自適應(yīng)濾波器成為高阻抗濾波器，必須被該濾波器吸收的電流及相關(guān)功率會(huì)顯著減小，但是在接收期間，接收信號(hào)應(yīng)該盡可能減小，這需要自適應(yīng)濾波器應(yīng)該是低阻抗濾波器。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的另一實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器在發(fā)送模式期間具有第一通頻帶，在接收模式期間具有第二通頻帶。這樣，該天線開(kāi)關(guān)可以被設(shè)置成只在某一優(yōu)選頻帶諸如GSM/DCS或EDGE頻帶中接收射頻信號(hào)或發(fā)送射頻信號(hào)。這些優(yōu)選頻帶外的信號(hào)被消除或抑制。另外，該實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于，所述濾波器也能夠消除或抑制接收或發(fā)送的射頻信號(hào)中的較高次諧波，否則這些諧波將會(huì)引起干擾。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器包括開(kāi)關(guān)設(shè)備，處理裝置經(jīng)由該開(kāi)關(guān)設(shè)備連接至自適應(yīng)濾波器。因此，接收機(jī)能夠與天線電連接或電分離。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)設(shè)備是小功率開(kāi)關(guān)設(shè)備。它們通常是較小型且低成本的開(kāi)關(guān)設(shè)備。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的另一實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器還提供了靜電放電保護(hù)。它的優(yōu)勢(shì)在于，不需要在天線開(kāi)關(guān)中或信號(hào)處理裝置中集成額外的ESD保護(hù)設(shè)備來(lái)防止靜電放電。
在根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)濾波器包括開(kāi)關(guān)設(shè)備，用于改變?cè)摓V波器的幾何結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)天線開(kāi)關(guān)的操作模式，可以容易地改變?cè)摓V波器的特性。
根據(jù)本發(fā)明的模塊和移動(dòng)無(wú)線電設(shè)備的實(shí)施例對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的實(shí)施例。
參照下文中的實(shí)施例闡明本發(fā)明的這些方面和其他方面，并且發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見(jiàn)。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)中天線開(kāi)關(guān)的功能模型；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的濾波器特性的示例；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例；圖4表示包括根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的模塊；圖5表示包括根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)的便攜式無(wú)線電設(shè)備。
圖1提供了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的天線開(kāi)關(guān)的功能模型。該天線開(kāi)關(guān)包括開(kāi)關(guān)設(shè)備7、9和11，用于將多個(gè)接收機(jī)(這里未示出)連接至天線1。每個(gè)接收機(jī)可以用于處理產(chǎn)生于不同頻帶的射頻信號(hào)(這里未示出)，這些頻帶諸如GSM/DCS、PCS或EDGE。該天線開(kāi)關(guān)還包括開(kāi)關(guān)設(shè)備3和5，用于將多個(gè)發(fā)射機(jī)連接至天線1，以在不同頻帶中發(fā)送射頻信號(hào)。通過(guò)向這些開(kāi)關(guān)設(shè)備的門(mén)極施加控制電壓(Vc1，Vc2，Vc3，Vc4，Vc5)來(lái)控制這些開(kāi)關(guān)設(shè)備。
圖2通過(guò)示例表示自適應(yīng)濾波器的可能的濾波器特性。根據(jù)本發(fā)明，該自適應(yīng)濾波器的濾波器特性由天線開(kāi)關(guān)的操作模式，即發(fā)送模式和接收模式確定。另外，通過(guò)該天線開(kāi)關(guān)，多個(gè)發(fā)射機(jī)和/或多個(gè)接收機(jī)能夠連接至天線或從天線分離。這反映在自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)中。例如，圖2的自適應(yīng)濾波器被設(shè)計(jì)成，在接收模式期間作為高通濾波器(曲線20)操作，在發(fā)送模式期間作為帶通濾波器(曲線22，24)操作。圖2的自適應(yīng)濾波器被設(shè)計(jì)成，支持兩個(gè)發(fā)射機(jī)在兩個(gè)頻帶中發(fā)送射頻信號(hào)。曲線22可以用于在GSM頻帶中發(fā)送射頻信號(hào)的發(fā)射機(jī)，同時(shí)曲線24可以用于在DCS頻帶中發(fā)送射頻信號(hào)的發(fā)射機(jī)。
圖3表示包括自適應(yīng)濾波器30的根據(jù)本發(fā)明的天線開(kāi)關(guān)。自適應(yīng)濾波器30裝有開(kāi)關(guān)S3、S4和S8，用來(lái)根據(jù)天線開(kāi)關(guān)31的操作模式修改濾波器的幾何結(jié)構(gòu)。圖3的天線開(kāi)關(guān)31支持兩個(gè)發(fā)射機(jī)Tx1和Tx2以及三個(gè)接收機(jī)Rx1、Rx2和Rx3，分別用于發(fā)送和接收射頻信號(hào)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，天線開(kāi)關(guān)30能夠支持任意數(shù)目的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)是顯而易見(jiàn)的。
發(fā)射機(jī)Tx1和Tx2通過(guò)交替操作的開(kāi)關(guān)S1和S2連接至天線，即在某一時(shí)刻發(fā)射機(jī)Tx1和Tx2中只有一個(gè)連接至天線1。接收機(jī)Rx1、Rx2和Rx3通過(guò)自適應(yīng)濾波器連接至天線1。雖然在大多數(shù)時(shí)間下，在某一時(shí)刻只有一個(gè)接收機(jī)連接至天線1，但是也可以將多個(gè)接收機(jī)Rx1、Rx2和Rx3同時(shí)連接至天線1，并行接收產(chǎn)生自不同頻帶的多個(gè)射頻信號(hào)。
自適應(yīng)濾波器30包括開(kāi)關(guān)S3、S4和S8，用于根據(jù)天線開(kāi)關(guān)的操作模式來(lái)改變?cè)摓V波器的幾何結(jié)構(gòu)。在接收模式期間，開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4和S8打開(kāi)，使得該自適應(yīng)濾波器包括L1、C1和C2，則該濾波器代表高通濾波器。在發(fā)送模式期間，自適應(yīng)濾波器30的幾何結(jié)構(gòu)改變?yōu)閹V波器。如果Tx1連接至天線1，則開(kāi)關(guān)S1、S3和S8閉合，使得自適應(yīng)濾波器30包括C1、C2、C3、L1和L2。如果Tx2連接至天線1，則自適應(yīng)濾波器30包括C1、C2、C3、L1和L3。通過(guò)使L1和L3具有不同的值，可以獲得不同的帶通濾波器特性，例如圖2的曲線22和24所示。通過(guò)在發(fā)送期間閉合S8，Rx1、Rx2和Rx3經(jīng)由去耦合電容C3接地。由此可以為接收機(jī)Rx1、Rx2和Rx3屏蔽掉有害電壓，該有害電壓可以是發(fā)射機(jī)Tx1和Tx2中任一個(gè)施加到天線上的電壓。根據(jù)本發(fā)明，自適應(yīng)濾波器在發(fā)送模式期間是高阻抗濾波器，這將大量減少經(jīng)過(guò)該自適應(yīng)濾波器的電流。電感L1也作為ESD保護(hù)設(shè)備。
可以使用各種元件作為開(kāi)關(guān)設(shè)備，例如大功率pHEMT開(kāi)關(guān)、小功率pHEMT開(kāi)關(guān)、CMOS RF開(kāi)關(guān)或者M(jìn)EMS(微型機(jī)電系統(tǒng))開(kāi)關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)天線開(kāi)關(guān)時(shí)節(jié)約成本，S1、S2、S3、S4和S8可以由PIN二極管實(shí)現(xiàn)，并且S5、S6和S7可以是小功率pHEMT開(kāi)關(guān)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在這種情況下，需要去耦合設(shè)備32來(lái)防止PIN二極管S3和S4的電耦合。去耦合設(shè)備32可以由電容實(shí)現(xiàn)。
圖4表示包括天線開(kāi)關(guān)31的模塊40，該天線開(kāi)關(guān)31連接至射頻前端42。射頻前終端42用于產(chǎn)生或處理發(fā)送的或接收的射頻信號(hào)。
圖5表示便攜式無(wú)線電設(shè)備，諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理或者(移動(dòng))計(jì)算機(jī)的無(wú)線接口卡。所示的天線1連接至天線開(kāi)關(guān)31。該便攜式無(wú)線電設(shè)備包括射頻前端42，用于分別產(chǎn)生或者處理發(fā)送的和接收的射頻信號(hào)。
應(yīng)該注意到上述實(shí)施例用于說(shuō)明但不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不脫離所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍下設(shè)計(jì)許多其他的實(shí)施例。詞語(yǔ)“包括”不排除存在權(quán)利要求中沒(méi)有列舉的元件或步驟。在元件前的詞語(yǔ)“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中敘述了某些措施的事實(shí)不表示這些措施的結(jié)合不能被有利地使用。
權(quán)利要求
1.天線開(kāi)關(guān)(31)，用于在接收模式和發(fā)送模式下交替操作，所述天線開(kāi)關(guān)包括自適應(yīng)濾波器(30)，該自適應(yīng)濾波器(30)在所述接收模式期間將信號(hào)處理裝置連接至天線(1)，在所述發(fā)送模式期間使所述信號(hào)處理裝置與所述天線(1)電絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中，通過(guò)可控地配置所述自適應(yīng)濾波器(30)，使所述信號(hào)處理裝置與所述天線(1)電絕緣，從而使得所述自適應(yīng)濾波器在所述發(fā)送模式期間連接于所述天線(1)和地(GND)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述自適應(yīng)濾波器(30)在所述發(fā)送模式期間是高阻抗濾波器，在所述接收模式期間是低阻抗濾波器。
4.如權(quán)利要求2或3所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述自適應(yīng)濾波器(30)在所述發(fā)送模式期間具有第一通頻帶(22，24)，在所述接收模式期間具有第二通頻帶(20)。
5.如權(quán)利要求4所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述第一通頻帶(22，24)是帶通通頻帶，所述第二通頻帶(20)是高通通頻帶。
6.如權(quán)利要求1所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述自適應(yīng)濾波器(30)包括開(kāi)關(guān)設(shè)備(S5，S6，S7)，所述信號(hào)處理裝置經(jīng)由該開(kāi)關(guān)設(shè)備(S5，S6，S7)連接至所述自適應(yīng)濾波器。
7.如權(quán)利要求6所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述開(kāi)關(guān)設(shè)備(S5，S6，S7)是小功率開(kāi)關(guān)設(shè)備。
8.如權(quán)利要求7所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述小功率開(kāi)關(guān)設(shè)備是小功率pHEMT或者M(jìn)EMS。
9.如權(quán)利要求1所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述自適應(yīng)濾波器(30)還用于提供靜電放電保護(hù)。
10.如權(quán)利要求1所述的天線開(kāi)關(guān)(31)，其中所述自適應(yīng)濾波器(30)包括開(kāi)關(guān)設(shè)備(S3，S4，S8)，用于改變所述自適應(yīng)濾波器(30)的幾何結(jié)構(gòu)。
11.包括如權(quán)利要求1所述的天線開(kāi)關(guān)(30)的模塊(40)。
12.包括如權(quán)利要求1所述的天線開(kāi)關(guān)(30)的便攜式無(wú)線電設(shè)備(50)。
全文摘要
天線開(kāi)關(guān)(31)在接收模式和發(fā)送模式下交替操作，該天線開(kāi)關(guān)包括自適應(yīng)濾波器(30)。因此，信號(hào)處理裝置(Rx1、Rx2和Rx3)在接收模式期間可以連接至天線(1)，在發(fā)送模式期間與天線絕緣。
文檔編號(hào)H01P1/15GK1826735SQ200480021028
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
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