專利名稱：雙頻段移動(dòng)電話中的諧波抑制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙頻段移動(dòng)電話中的諧波抑制。
背景技術(shù)：
當(dāng)前移動(dòng)電話主要只在單個(gè)工作頻率上運(yùn)行。

圖10顯示了工作在大約900MHz(用于GSM)或大約1800MHz(用于DCS)或大約1900MHz(用于PCS)的發(fā)射頻率的移動(dòng)電話中的發(fā)送/接收運(yùn)行的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案。天線被提供來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)，以及被連接到發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元(或稱為發(fā)射機(jī)/接收機(jī)開(kāi)關(guān))102。發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元102包括發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)TX和接收機(jī)開(kāi)關(guān)RX。在接收模式時(shí)，接收機(jī)開(kāi)關(guān)TX被打開(kāi)，以及接收機(jī)開(kāi)關(guān)RX被閉合。反之，在發(fā)送模式時(shí)，發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)TX被閉合，以及接收機(jī)開(kāi)關(guān)RX被打開(kāi)。
如圖10所示，在發(fā)送模式時(shí)，發(fā)送信號(hào)從功率放大器102輸出，功率放大器由于它工作在飽和狀態(tài)附近，因而呈現(xiàn)非線性特性，這樣，除了想要的發(fā)送信號(hào)外，它也輸出發(fā)送信號(hào)的諧波。為了滿足預(yù)定的指標(biāo)，例如ETSI-GSM標(biāo)準(zhǔn)，在通過(guò)功率放大器104放大以后，在另一個(gè)典型地50Ω的線路阻抗的、而且對(duì)諧波進(jìn)行低通濾波的電路單元106中，實(shí)行功率放大器104的輸出阻抗的匹配。
然而，圖10所示的電路設(shè)計(jì)，隨著數(shù)字移動(dòng)技術(shù)的增加，越來(lái)越不能滿足需要，特別是在郊區(qū)，因?yàn)橐恢痹黾又鴶?shù)量的用戶面對(duì)僅僅有限數(shù)目的發(fā)送頻率和相關(guān)的發(fā)送信道。雖然提高的發(fā)送頻率(例如，對(duì)于DCS大約為1800MHz，或?qū)τ赑CS大約為1900MHz，比起對(duì)于GSM大約為900MHz來(lái)說(shuō)有所提高)由于總的傳輸帶寬的增加，允許增加傳輸信道數(shù)目，但這只是在基站處以減小的傳輸距離為代價(jià)時(shí)才可能的。結(jié)果，對(duì)于完全覆蓋預(yù)定的區(qū)域所必須的基站的數(shù)目將增加。從實(shí)際觀點(diǎn)看來(lái)，這導(dǎo)致了投資費(fèi)用遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)實(shí)的極限。
相反，以上所述的不同方案的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的組合，特別是通過(guò)提供蜂窩雙頻段網(wǎng)絡(luò)和適合于此網(wǎng)絡(luò)的雙頻段移動(dòng)電話，即GSM頻段與DCS和/或PCS頻段的組合，看來(lái)是有前途的。
圖11顯示在雙頻段移動(dòng)電話中適合于相關(guān)的發(fā)送/接收運(yùn)行的可能的電路設(shè)計(jì)，它直接基于圖10所示的方法。
這里，天線200被連接到兩個(gè)發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換單元202和204。發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換單元202包括用于第一頻段的載頻的發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)TXa和接收機(jī)開(kāi)關(guān)RXa。發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換單元204包括用于第二頻段的載頻的發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)TXb和接收機(jī)開(kāi)關(guān)RXb。開(kāi)關(guān)TXa,Rxa,TXb,RXb分別按照選擇的工作頻率運(yùn)行，如參照?qǐng)D10解釋的那樣。而且，提供了雙工器206，以便連接通向天線的發(fā)射路徑。再者，提供了兩個(gè)功率放大器210和212以及適合于進(jìn)行阻抗匹配和低通濾波的相關(guān)的電路單元214和216。替換地，用于兩個(gè)發(fā)送頻率的兩個(gè)功率放大器210和212可以等效地用具有多個(gè)輸出端的單個(gè)功率放大器來(lái)替代。
圖10所示的單頻段發(fā)射機(jī)/接收機(jī)輸出電路的這種裝置直接概括的優(yōu)點(diǎn)在于，用于兩個(gè)頻段的發(fā)送支路被完全地去耦。雖然功率放大器運(yùn)行在接近于飽和，以致于產(chǎn)生這兩個(gè)發(fā)送信號(hào)的諧波，但這些諧波可以通過(guò)適當(dāng)?shù)嘏渲玫屯V波器TPa和TPb而被抑制。但無(wú)論如何，這些優(yōu)點(diǎn)需要增加附加電路復(fù)雜性。附加電路單元不單大大地增加制造成本，而且對(duì)于這個(gè)雙頻段發(fā)送/接收單元的空間需求也構(gòu)成了反對(duì)其實(shí)現(xiàn)的論據(jù)。
減小制造成本和空間需求的一個(gè)方法是使用通過(guò)單個(gè)輸出端輸出多個(gè)頻段的發(fā)射信號(hào)的功率放大器，或等效地，使用具有不同的工作模式的功率放大器。對(duì)于大約900MHz的發(fā)射頻率的GSM與大約1800MHz的發(fā)射頻率的DCS的組合，各自的輸出功率約等于3瓦和1.5瓦。
然而，諸如參照?qǐng)D10和11解釋的，功率放大器的運(yùn)行接近于飽和，因此在第一種運(yùn)行模式下，產(chǎn)生約為1800MHz、2700MHz、…的諧波，而在第二種運(yùn)行模式下，產(chǎn)生約為3600MHz等的諧波。這里，通常第一和第二諧波是占優(yōu)勢(shì)的諧波。
對(duì)于以第一發(fā)射頻率(例如，900MHz)的運(yùn)行模式的結(jié)果是，發(fā)送信號(hào)在1800MHz的第一諧波(即，二次諧波)沒(méi)有在第二發(fā)送支路中的低通濾波器TPb中被抑制。而且，由于第二發(fā)送支路中的打開(kāi)的發(fā)送開(kāi)關(guān)TXb，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)與天線的完全的去耦，所以，不單真正的發(fā)送信號(hào)被天線輻射，而且它的第一諧波也通過(guò)用于第二個(gè)較高的發(fā)射頻率的非激活的發(fā)送支路被天線輻射出去。這在一定程度上超過(guò)由預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的極限。通常，這個(gè)問(wèn)題發(fā)生在輸出多個(gè)頻段的發(fā)送信號(hào)的功率放大器，其中第一個(gè)較低的發(fā)射頻率的諧波低于或等于第二個(gè)較高的發(fā)射頻率的情形。
所以，本發(fā)明的目的是，在具有功率放大器的雙頻段移動(dòng)電話中有效地抑制諧波，其中功率放大器通過(guò)一個(gè)輸出端輸出不同頻段的發(fā)送信號(hào)。
按照本發(fā)明，這個(gè)目的是通過(guò)一種用于雙頻段移動(dòng)電話單元的功率放大器輸出電路達(dá)到的，該雙頻移動(dòng)電話單元包括第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，用來(lái)通過(guò)移動(dòng)電話單元的天線發(fā)送/接收第一頻段中的第一發(fā)送/接收信號(hào)；第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，用來(lái)通過(guò)移動(dòng)電話單元的天線發(fā)送/接收在高于第一頻段的第二頻段中的第二發(fā)送/接收信號(hào)，其中一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置選擇地連接一個(gè)功率放大器，以便分別通過(guò)第一和第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置放大發(fā)送信號(hào)，以及提供有一個(gè)阻抗變換裝置，用來(lái)把在第一發(fā)送信號(hào)發(fā)射期間該第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置的關(guān)斷阻抗變換成被調(diào)諧到第一頻段的中心頻率f1的諧波的帶阻特征。
按照本發(fā)明，該可切換的帶阻包括三個(gè)部分用于把功率放大器有選擇地連接到第二頻段的發(fā)送支路的轉(zhuǎn)換單元、第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元、以及被連接在這兩個(gè)單元之間的阻抗變換裝置。所有三個(gè)部件組成可切換的帶阻濾波器。這兩個(gè)轉(zhuǎn)換單元還提供實(shí)際上必須的另外的功能。這個(gè)阻抗變換裝置只被提供來(lái)用于實(shí)現(xiàn)帶阻特性。
在放大第一頻段的發(fā)送信號(hào)期間，第二發(fā)送支路中的轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成一個(gè)開(kāi)路。此外，阻抗變換裝置把第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置的關(guān)斷阻抗變換成短路。這導(dǎo)致在第二發(fā)送支路中的阻抗變換步驟，從實(shí)際觀點(diǎn)看來(lái)，這使得諧波的幾乎全部反射被抑制。
總的來(lái)說(shuō)，由于在功率放大器輸出電路中所能提供的電路單元的多功能與阻抗變換的交互作用，導(dǎo)致了一種作用交錯(cuò)，即導(dǎo)致了交替地提供功率放大器輸出電路中不同的功能部分。這使得能夠進(jìn)行想要的諧波濾波，而實(shí)際上沒(méi)有附加的損失。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，阻抗變換裝置是被調(diào)諧到第一頻段的雙中心頻率的四分之一波長(zhǎng)線或等效的λ/4線。
因?yàn)棣?4線可以容易地用電路基片上的微帶線或帶狀線的形式來(lái)制造，所以現(xiàn)有的和已批準(zhǔn)的電路設(shè)計(jì)只需作微小的修正。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)換裝置包括分別設(shè)在每個(gè)發(fā)送支路上的PIN型二極管。而且，在第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置中提供有附加的PIN型二極管作為發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)。
因此，在第二頻段發(fā)送期間，PIN型二極管以串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式被提供在第二發(fā)送支路中。由于串聯(lián)結(jié)構(gòu)，這些二極管的偏置只是在通過(guò)第二發(fā)送支路進(jìn)行發(fā)送期間才是必須的。這可以非常容易地達(dá)到，因?yàn)橄嗤钠秒娏髁鬟^(guò)所有的PIN型二極管，所以這個(gè)偏置電流只需要使用單個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管就可以被控制。而且，只需要單個(gè)電源來(lái)提供這個(gè)偏置電流，按照本發(fā)明，該電源可以被用作為功率放大器的漏極電源。
關(guān)于串聯(lián)結(jié)構(gòu)PIN型二極管的好處的另一個(gè)理由是電感對(duì)于發(fā)送信號(hào)的高頻分量和偏置電流的電源的去耦是必須的。這個(gè)電感對(duì)于發(fā)送信號(hào)的高頻分量是開(kāi)路，以及對(duì)于偏置電流是短路。因?yàn)殡姼谢螂娐吩荒芤愿叩某杀緛?lái)制造，所以僅僅通過(guò)用于去耦目的的單個(gè)電感而統(tǒng)一地提供PIN型二極管，導(dǎo)致制造成本的減小。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元的發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)的下游處提供并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的可切換的陷波濾波器?？汕袚Q的陷波濾波器包括一個(gè)經(jīng)過(guò)PIN型二極管連接到地的電容。
這允許進(jìn)一步減小諧波。可切換的陷波濾波器的電容連同在激活狀態(tài)下的相關(guān)的PIN型二極管的寄生電感一起組成串聯(lián)諧振電路，以便在第一發(fā)送信號(hào)的發(fā)射期間濾除諧波。所以，為了只在這個(gè)工作模式下達(dá)到進(jìn)一步改進(jìn)的濾波特性，陷波濾波器必須被切換，或等效地，PIN型二極管必須加上電流。
按照本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在功率放大器的輸出端處提供一個(gè)阻抗匹配電路。而且，在轉(zhuǎn)換裝置的PIN型二極管的下游處提供附加的阻抗匹配電路，以達(dá)到在不同的發(fā)送支路中相關(guān)的進(jìn)一步阻抗匹配。
這個(gè)分階段達(dá)到阻抗匹配的方法允許功率放大器的輸出阻抗同時(shí)與對(duì)于不同的頻段和發(fā)射功率而規(guī)定的負(fù)載阻抗相匹配。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的詳細(xì)的實(shí)施例，其中
圖1顯示用于雙頻段移動(dòng)電話的功率放大器輸出電路的基本結(jié)構(gòu)，其中該功率放大器通過(guò)一個(gè)輸出端輸出不同頻段的發(fā)送信號(hào)；圖2顯示對(duì)于圖1所示的開(kāi)關(guān)在打開(kāi)和閉合狀態(tài)下的等效電路圖；圖3顯示在雙頻段移動(dòng)電話中不同的發(fā)射頻率和相關(guān)的諧波；圖4顯示按照本發(fā)明的功率放大器輸出電路的基本結(jié)構(gòu)；圖5顯示按照本發(fā)明的帶有阻抗變換的功率放大器輸出電路的電路圖；圖6顯示實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的功率放大器輸出電路的電路圖；圖7顯示按照本發(fā)明的、以微帶技術(shù)的λ/4線形式的阻抗變換單元的實(shí)現(xiàn)方案；圖8顯示按照本發(fā)明的、以帶狀線技術(shù)的λ/4線形式的阻抗變換單元的實(shí)現(xiàn)方案；圖9顯示按照本發(fā)明的、以組合的微帶和帶狀線技術(shù)的λ/4線形式的阻抗變換單元的實(shí)現(xiàn)方案；圖10顯示用于單頻段移動(dòng)電話的功率放大器輸出電路的電路圖；以及圖11顯示用于雙頻段移動(dòng)電話的、帶有兩個(gè)功率放大器的功率放大器輸出電路的電路圖。
圖1顯示用于按照本發(fā)明的雙頻段移動(dòng)電話的功率放大器輸出電路的基本結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，功率放大器10在其輸出端12處被連接到第一阻抗匹配電路14。在第一阻抗匹配電路14的輸出端處，提供有第一開(kāi)關(guān)16，從而把第一阻抗匹配電路14連接到第一發(fā)送支路。第一發(fā)送支路包括帶有第二阻抗匹配電路18、第一低通濾波器20和第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元22的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。第一串聯(lián)結(jié)構(gòu)工作在第一頻段。在發(fā)送/接收運(yùn)行之間進(jìn)行切換，第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元22包括第一發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)24和第一接收機(jī)開(kāi)關(guān)26。
如圖1所示，連接到第一阻抗匹配電路14的輸出端的還有第二開(kāi)關(guān)28，它把第一阻抗匹配電路14連接到第二發(fā)送支路。第二發(fā)送支路包括帶有第三阻抗匹配電路30、第二低通濾波器32和第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元34的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。這個(gè)第二串聯(lián)結(jié)構(gòu)工作在第二頻段。在發(fā)送/接收運(yùn)行之間進(jìn)行切換，第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元34包括第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36和第二接收機(jī)開(kāi)關(guān)38。
第一發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)24與第一接收機(jī)開(kāi)關(guān)26之間的中心抽頭以及第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36與第二接收機(jī)開(kāi)關(guān)38之間的中心抽頭被連接到雙工器40，以便把不同的發(fā)送/接收路徑無(wú)損耗地連接到天線42。
在第一運(yùn)行模式下，其中功率放大器10輸出第一頻段的發(fā)送信號(hào)，或等效地，輸出第一發(fā)射頻率f1的發(fā)送信號(hào)，這時(shí)第一開(kāi)關(guān)16被閉合以及第二開(kāi)關(guān)28被打開(kāi)。第一阻抗匹配電路14和第二阻抗匹配電路18完成對(duì)于第一發(fā)射頻率和發(fā)射功率所必須的、功率放大器10的輸出阻抗與負(fù)載阻抗的最佳匹配。由于功率放大器輸出發(fā)送10運(yùn)行在接近于飽和，它不單輸出真正的頻率f1的發(fā)送信號(hào)，也輸出諧波2*f1,3*f1等等。這些不想要的諧波在第一低通濾波器20中被抑制。然后，濾波的發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)閉合的第一發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)24被輸出到天線42。
而且，在第二運(yùn)行模式下，其中功率放大器10輸出第二頻段的發(fā)送信號(hào)，或等效地，輸出第二發(fā)射頻率f2的發(fā)送信號(hào)，這時(shí)第一開(kāi)關(guān)16被打開(kāi)以及第二開(kāi)關(guān)28被閉合。在這種情況下，第一阻抗匹配電路14和第三阻抗匹配電路30完成對(duì)于該第二發(fā)射頻率和發(fā)射功率所必須的、功率放大器10的輸出阻抗與負(fù)載阻抗的最佳匹配。再次產(chǎn)生的不想要的諧波2*f2,3*f2等等將在發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)閉合的第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36輸出到天線42以前。被第二低通濾波器壓縮。
在第一開(kāi)關(guān)16和第二開(kāi)關(guān)28的理想特性的情況下，具有單個(gè)輸出端的功率放大器10在兩個(gè)頻段上的發(fā)送信號(hào)的輸出將被完全地實(shí)現(xiàn)。
然而，如圖2所示，參照這些開(kāi)關(guān)的等效電路圖，在對(duì)于實(shí)際上使用的PIN型二極管的打開(kāi)和閉合狀態(tài)下，它們的開(kāi)關(guān)呈現(xiàn)非理想的特性。開(kāi)關(guān)打開(kāi)狀態(tài)下的衰減是有限的，并且衰減隨頻率提高而減小。對(duì)于PIN型二極管，在900MHz時(shí)衰減為25dB左右，以及在1800MHz時(shí)衰減為10dB左右。
圖3顯示圖1所示的功率放大器輸出電路的運(yùn)行中這個(gè)非理想特性的結(jié)果。在功率放大器10輸出第二頻率f2的發(fā)送信號(hào)的情況下，相關(guān)的諧波通過(guò)第一低通濾波器20被完全地抑制。相反，在第一運(yùn)行模式下，其中功率放大器10輸出第一頻率f1的發(fā)送信號(hào)，對(duì)于它的第一諧波(即，二次諧波)要考慮不同的情況，即，分別為2*f1＞f2，2*f1=f2，和2*f1＜f2。
在第一種情況下，在功率放大器10以第一頻率f1運(yùn)行期間，第一和其它的諧波2*f1,3*f1,…通過(guò)第二發(fā)送支路中的第二低通濾波器32被抑制，這樣沒(méi)有諧波被天線42輻射。所以，至多只有發(fā)送信號(hào)本身經(jīng)過(guò)圖1所示的旁邊的支路44到達(dá)天線，此時(shí)第二開(kāi)關(guān)28打開(kāi)和第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36打開(kāi)。
然而，對(duì)于2*f1=f2的第二種情況，例如，對(duì)于大約900MHz的GSM與大約1800MHz的DCS的雙頻段運(yùn)行，這并不保持正確。這里，第一發(fā)送信號(hào)的第一諧波沒(méi)有通過(guò)在第二發(fā)送支路中的第二低通濾波器32被抑制，因此它會(huì)到達(dá)天線42。如圖3所示，在2*f1＜f2的第三種情況下，例如，在大約900MHz的GSM與大約1900MHz的PCS的雙頻段運(yùn)行期間，這保持正確。因此，用于不同的發(fā)射頻率的標(biāo)準(zhǔn)中預(yù)先規(guī)定的、對(duì)于諧波抑制的極限值可能不再滿足。
圖4顯示按照本發(fā)明的、考慮對(duì)于圖3描述的不同情況的功率放大器輸出電路的解決方案的概念。這里，具有與圖1所示的電路元件相同功能的電路元件，使用相同的參考數(shù)字來(lái)表示。
按照本發(fā)明，在第一運(yùn)行模式下，在第二發(fā)送支路中插入帶阻濾波器46，它被調(diào)諧到第一發(fā)射頻率f1的諧波上。由此，參照?qǐng)D1描述的功率放大器輸出電路的功能有目的地被擴(kuò)展，以使得在第一運(yùn)行模式下，在第二發(fā)送支路中達(dá)到按照發(fā)射頻率f1的第一諧波的衰減，從實(shí)際的觀點(diǎn)看來(lái)是完全的。
如下面所說(shuō)明的，按照本發(fā)明，帶阻濾波器并不是實(shí)現(xiàn)為專用的獨(dú)立的電路部分，而是把已經(jīng)可提供的電路元件(諸如第二開(kāi)關(guān)28和第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36)結(jié)合進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)帶阻特性。這導(dǎo)致使用的電路元件的多功能性和不同的電路部分的交替實(shí)施方案，而同時(shí)減小必須的電路復(fù)雜性和制造成本。
圖5是用按照本發(fā)明的功率放大器輸出電路的電路圖來(lái)顯示本發(fā)明概念的實(shí)施方案。這里，再次地，具有與圖1所示的電路元件相同功能的電路元件，使用相同的參考數(shù)字來(lái)表示。
與圖1所示的電路結(jié)構(gòu)不同，在第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元34的上游處提供有阻抗變換單元48，它適合于把第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元34的斷開(kāi)的阻抗變換成對(duì)于第一諧波2*f1的短路阻抗。
對(duì)于圖5所示的功率放大器輸出電路的運(yùn)行，重要的是，在第一運(yùn)行模式下，由于阻抗變換，實(shí)際上沒(méi)有通過(guò)第二低通濾波器32被抑制的第一發(fā)射頻率f1的第一諧波將會(huì)看到在2*f1時(shí)的一個(gè)短路。而且，打開(kāi)的第二開(kāi)關(guān)28將會(huì)導(dǎo)致一個(gè)開(kāi)路。具體地對(duì)于第一頻率f1的第一諧波2*f1以這種方式建立的阻抗轉(zhuǎn)換將會(huì)允許這個(gè)諧波2*f1在第二發(fā)送支路的輸入端處發(fā)生必要的反射。
如圖5所示，用于頻段選擇和阻抗匹配的功能單元、用于諧波抑制的可切換的帶阻濾波器、和發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元以交替的方式被提供，從而可以使得特定的電路元件具有雙重功能。不管第二低通濾波器32被提供在緊接在第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36以后、還是被提供在位于在第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36與第二接收機(jī)開(kāi)關(guān)38之間的中心抽頭、和雙工器40之間的電路支路中，這都保持為正確。
圖6顯示如圖5所示的、按照本發(fā)明的功率放大器輸出電路的電路圖的電路實(shí)施方案。第一開(kāi)關(guān)16用第一PIN型二極管50來(lái)實(shí)現(xiàn)，以及第二開(kāi)關(guān)28用第二PIN型二極管52來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一阻抗匹配電路通過(guò)被連接在地與線路56之間的第一電容組成，該線路56分別把功率放大器10的輸出端連接到第一PIN型二極管50和第二PIN型二極管52。功率放大器10的漏極電源是通過(guò)用來(lái)阻塞高頻范圍中的信號(hào)的第一電感58得到的。
而且，第二阻抗匹配電路18是通過(guò)被連接在第一PIN型二極管50的陰極與地與地之間的第二電容60來(lái)實(shí)現(xiàn)的。再者，第三阻抗匹配電路是通過(guò)被連接在第二PIN型二極管52的陰極與地與地之間的第三電容60實(shí)現(xiàn)的。
也如圖6所顯示的，提供了λ/4線64作為阻抗變換單元48，它被調(diào)諧到第一發(fā)射頻率的第一諧波2*f1上。一般地，也可以提供(λ/4+n*λ/2,n=1,2,…)傳輸線?？商鎿Q地，阻抗變換也可以通過(guò)用分立電路元件實(shí)現(xiàn)的電路(未示出)來(lái)達(dá)到。
也如圖6所顯示的，第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)36用第三PIN型二極管66來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)第三PIN型二極管66兩端，連接包括第二電感70和第四電容72的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
工作時(shí)，第三PIN型二極管66的關(guān)斷阻抗通過(guò)被調(diào)諧到在第一運(yùn)行模式下的這個(gè)頻率的λ/4線64而被變換成對(duì)于第一發(fā)射頻率的第一諧波2*f1的短路，由此達(dá)到該運(yùn)行模式下的必要的去耦。第二PIN型二極管52、第三PIN型二極管66、和第一λ/4線64組成用于第一發(fā)射頻率的第一諧波2*f1的帶阻濾波器，從而滿足預(yù)定的指標(biāo)。
而且，在橋接第三二極管66與第二電感70時(shí)，另外提供了一個(gè)并聯(lián)諧振電路，以增加第二發(fā)送開(kāi)關(guān)36的關(guān)斷阻抗。這改進(jìn)了通過(guò)λ/4線得到的帶阻特性。這里，提供了第四電容72，用于去耦DC元件。
對(duì)于按照本發(fā)明的功率放大器輸出電路的運(yùn)行，進(jìn)一步重要的是，在第二運(yùn)行模式下，對(duì)第二PIN型二極管52與第三PIN型二極管66進(jìn)行串聯(lián)。由于這個(gè)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，對(duì)于這兩個(gè)PIN型二極管52和66的偏置僅僅在通過(guò)第二發(fā)送支路發(fā)射時(shí)才是必須的。這可以非常容易達(dá)到，因?yàn)橄嗤钠秒娏髁鬟^(guò)這兩個(gè)PIN型二極管52和66，因此這個(gè)偏置電流只需要用一個(gè)單個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管(未示出)來(lái)控制。
而且，為了提供這個(gè)偏置電流，只需要單個(gè)電源(未示出)，它也可以按照本發(fā)明被用作功率放大器10的漏極電源。
也如圖6所顯示的，按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在第三PIN型二極管66的下游處提供有可切換的陷波濾波器74。在可切換的陷波濾波器74與串聯(lián)結(jié)構(gòu)的雙工器40之間提供有第二低通濾波器32。可切換的陷波濾波器74包括一個(gè)通過(guò)第四PIN型二極管78而被連接到地的第五電容76。
這使得在第一運(yùn)行模式下第一諧波2*f1的進(jìn)一步改進(jìn)的減小。可切換的陷波濾波器74的第四電容76連同第四PIN型二極管78的寄生電感組成一個(gè)被調(diào)諧到第一發(fā)射頻率的第一諧波2*f1的串聯(lián)諧振電路。由此，第一運(yùn)行模式下的濾波器特性在第二發(fā)送支路中被改進(jìn)。
圖6上也顯示了第二接收開(kāi)關(guān)38的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方案。第二λ/4線80位于用于在第二運(yùn)行模式下進(jìn)行接收的信號(hào)路徑上。一般地，也可使用(λ/4+n*λ/2,n=1,2,…)傳輸線。在遠(yuǎn)離天線42的第二λ/4線80的末端處，跨接一個(gè)到地的串聯(lián)電路，它包括第五PIN型二極管82和第六電容。
當(dāng)?shù)诹娙荼惶峁﹣?lái)對(duì)DC元件去耦時(shí)，第五PIN型二極管82的接通和關(guān)斷阻抗通過(guò)第二λ/4線80被變換成位于用于在第二運(yùn)行模式下進(jìn)行接收的信號(hào)路徑上的開(kāi)路或短路阻抗。這種電路結(jié)構(gòu)易于集成按照本發(fā)明的功率放大器輸出電路，它也可以容易地應(yīng)用于第一接收開(kāi)關(guān)26。
圖7分別顯示了微帶技術(shù)的λ/4線64和80的一種可能的實(shí)現(xiàn)方案。這里，微帶線88以介質(zhì)90上的λ/4線的形式被提供。介質(zhì)90被設(shè)置在基片層的金屬化的地表面92上。
圖8顯示了帶狀線技術(shù)中的λ/4線64和80的另一種可能的實(shí)現(xiàn)方案。對(duì)于這種實(shí)現(xiàn)方案，帶線元件94被提供在上部基片層金屬95和下部基片層金屬96之間，并且通過(guò)電介質(zhì)97與上部和下部基片層金屬96絕緣和與上部與下部基片層金屬95和96絕緣。
如圖9所示，根據(jù)圖7和8的λ/4線64和80的實(shí)現(xiàn)方案可以有利地被組合，以使得現(xiàn)有的和已批準(zhǔn)的用于功率放大器輸出電路的配置可以被保持而只需最小的修改。具體地，變換第二發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)的關(guān)斷阻抗的λ/4線可以以多層方式被實(shí)現(xiàn)，以使得對(duì)于其他電路元件的現(xiàn)有的安排位置不必被修改。
雖然對(duì)于雙頻段移動(dòng)電話描述了本發(fā)明，但可以容易地看到，它可在任何其中使用多個(gè)頻段的無(wú)線傳輸?shù)囊苿?dòng)通信單元中使用。而且，對(duì)于不同的實(shí)施例描述的、按照本發(fā)明的特性可以自由地互相組合，而沒(méi)有任何限制。
權(quán)利要求
1．用于雙頻段移動(dòng)無(wú)線單元的功率放大器輸出電路，包括(a)第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(24,26)，用來(lái)經(jīng)過(guò)移動(dòng)無(wú)線單元的天線(42)發(fā)送/接收第一頻段的第一發(fā)送/接收信號(hào)，(b)第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(36,38)，用來(lái)經(jīng)過(guò)移動(dòng)無(wú)線單元的天線(42)發(fā)送/接收高于第一頻段的第二頻段的第二發(fā)送/接收信號(hào)，(c)轉(zhuǎn)換裝置(16,28)，用于分別把第一和第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置選擇地連接到用于放大發(fā)射信號(hào)的功率放大器(10)，以及(d)阻抗變換裝置(48)，被提供來(lái)把在第一發(fā)送信號(hào)發(fā)射期間第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(36,38)的關(guān)斷阻抗變換成一個(gè)調(diào)諧到第一頻段的中心頻率(f1)的諧波的帶阻特性。
2．按照權(quán)利要求1的功率放大器輸出電路，其特征在于，阻抗變換裝置(48)被提供作為被調(diào)諧到第一頻段的兩倍中心頻率(2*f1)的第一(λ/4+n*λ/2,n=0,1,…)傳輸線(64)。
3．按照權(quán)利要求1的功率放大器輸出電路，其特征在于，將阻抗變換裝置(48)用分立電路元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，以使得在其輸入端處對(duì)于第一頻段的該兩倍中心頻率(2*f1)的阻抗是短路。
4．按照權(quán)利要求1到3的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，該轉(zhuǎn)換裝置(16,28)提供有第一轉(zhuǎn)換裝置(16)，它被連接在功率放大器(10)的輸出端與第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(24,26)之間，以及還提供有第二轉(zhuǎn)換裝置(28)，它被連接在功率放大器(10)的輸出端與第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(36,38)之間。
5．按照權(quán)利要求1到4的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(36,38)包括在發(fā)送模式下起動(dòng)的第三開(kāi)關(guān)裝置(38)，和在接收模式下起動(dòng)的第四開(kāi)關(guān)裝置。
6．按照權(quán)利要求1到5的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，在功率放大器(10)與該轉(zhuǎn)換裝置(16,28)之間提供有第一阻抗匹配電路(14)。
7．按照權(quán)利要求4到6的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，在第一切換裝置(16)與第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(24,26)之間提供有第二阻抗匹配電路(18)。
8．按照權(quán)利要求4到7的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，在第二切換裝置(28)與第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(36,38)之間提供有第三阻抗匹配電路(30)。
9．按照權(quán)利要求4或5的功率放大器輸出電路，其特征在于，第一切換裝置(16)、第二切換裝置(28)、和/或第三切換裝置(36)分別作為第一PIN型二極管(50)、第二PIN型二極管(52)、和/或第三PIN型二極管(66)被提供。
10．按照權(quán)利要求9的功率放大器輸出電路，其特征在于，第三切換裝置(36)與一個(gè)包括電感(70)和電容(72)的串聯(lián)電路進(jìn)行橋接。
11．按照權(quán)利要求5到10的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，在第三切換裝置(36)與移動(dòng)無(wú)線單元的天線(42)之間提供有可切換的陷波濾波器(74)。
12．按照權(quán)利要求11的功率放大器輸出電路，其特征在于，可切換的陷波濾波器(74)包括通過(guò)第四PIN型二極管(78)被連接到地的電容(76)。
13．按照權(quán)利要求1到12的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，在移動(dòng)無(wú)線單元的天線(42)的上游處，提供有低通濾波器(32)，其截止頻率通過(guò)第二頻段確定。
14．按照權(quán)利要求6到8的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，第一阻抗匹配電路(14)、第二阻抗匹配電路(18)、和/或第三阻抗匹配電路(30)中的每一個(gè)電路，以串聯(lián)結(jié)構(gòu)的傳輸線/線圈和旁路到地的電容(54,60,62)的形式被提供。
15．按照權(quán)利要求5的功率放大器輸出電路，其特征在于，作為第四切換裝置(38)，提供有第二(λ/4+n*λ/2,n=0,1,…)線(80)，它位于載送第二接收信號(hào)的線路上，使得第五PIN型二極管(82)在遠(yuǎn)離天線的一端處旁路到地。
16．按照權(quán)利要求2的功率放大器輸出電路，其特征在于，第一(λ/4+n*λ/2,n=0,1,…)線(64)利用在至少一個(gè)電路基片層上的至少一段微帶和/或至少一段帶狀線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
17．按照權(quán)利要求15的功率放大器輸出電路，其特征在于，第二(λ/4+n*λ/2,n=0,1,…)線(80)，用在至少一個(gè)電路基片層上的至少一段微帶和/或至少一段帶狀線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
18．按照權(quán)利要求1到4的任一項(xiàng)的功率放大器輸出電路，其特征在于，第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(22)利用在接收模式下起動(dòng)的第五開(kāi)關(guān)裝置(26)來(lái)提供。
19．按照權(quán)利要求18的功率放大器輸出電路，其特征在于，提供有雙工器(40)，用于把天線耦合到功率放大器輸出電路，以使得它的輸入端被連接到在第三切換裝置(36)與第四切換裝置(38)之間的第一中心抽頭和在第五切換裝置(24)與第六切換裝置(26)之間的第二中心抽頭。
20．運(yùn)行雙頻段移動(dòng)無(wú)線單元的功率放大器輸出電路的方法，包括以下步驟(a)經(jīng)過(guò)移動(dòng)無(wú)線單元的天線和第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(24,26)，發(fā)送/接收第一頻段的第一發(fā)送/接收信號(hào)，(b)經(jīng)過(guò)移動(dòng)無(wú)線單元的天線和第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(36,38)，發(fā)送/接收高于第一頻段的第二頻段的第二發(fā)送/接收信號(hào)，(c)分別把第一和第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(24,26；36,38)有選擇地連接到用于放大發(fā)射信號(hào)的功率放大器(10)的輸出端，以及(d)當(dāng)發(fā)射第一發(fā)送信號(hào)時(shí)，通過(guò)帶阻來(lái)濾除在用于第二發(fā)送/接收信號(hào)的發(fā)送支路中的第一發(fā)送信號(hào)的第一諧波。
21．按照權(quán)利要求20的運(yùn)行功率放大器輸出電路的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)射第一發(fā)送信號(hào)時(shí)，第一發(fā)送信號(hào)的、其頻率超過(guò)第二頻段的中心頻率(f2)的諧波，在第二發(fā)送/接收信號(hào)的發(fā)送支路中通過(guò)低通濾波器(32)進(jìn)行濾波。
22．按照權(quán)利要求20或21的運(yùn)行功率放大器輸出電路的方法，其特征在于，帶阻是在第二發(fā)送支路上通過(guò)把第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換裝置(36,38)的關(guān)斷阻抗變換成對(duì)于第一頻段的中心頻率f1的第一諧波的開(kāi)路阻抗，而實(shí)現(xiàn)的。
23．按照權(quán)利要求20到22的任一項(xiàng)的運(yùn)行功率放大器輸出電路的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)射第一發(fā)送信號(hào)時(shí)，第一發(fā)送信號(hào)的第一諧波在發(fā)送/接收信號(hào)的發(fā)送支路(42)中通過(guò)可切換陷波濾波器(74)進(jìn)行附加濾波。
全文摘要
為了有效地抑制在具有功率放大器(10)(其中該功率放大器通過(guò)單個(gè)輸出端輸出不同頻段(GSM;PCS,DCS)的發(fā)送信號(hào))的雙頻段移動(dòng)電話中的諧波,在功率放大器輸出電路中,諧波是通過(guò)阻抗變換發(fā)射機(jī)/接收機(jī)轉(zhuǎn)換單元(36,38)的關(guān)斷阻抗而被濾波的。由此,可以達(dá)到對(duì)諧波的想要的濾波,而幾乎沒(méi)有附加的損失。
文檔編號(hào)H01P1/15GK1302480SQ99806498
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1999年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月22日
發(fā)明者R·格洛克納, A·赫羅爾德, P·約翰松 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司