專利名稱：提供發(fā)射前隔離的發(fā)射－接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線手持式通信射備中的收發(fā)機結(jié)構(gòu)。具體而言，本發(fā)明涉及提供發(fā)射前隔離的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著更多高效低成本的電子模塊可用，移動通信系統(tǒng)正變得越來越普遍。例如，有許多通信方案的變型在其中將不同頻率、傳輸方式、調(diào)制技術(shù)和通信協(xié)議用在手持、電話等通信手持設(shè)備中，提供雙向語音和數(shù)據(jù)通信。不同的調(diào)制和傳輸方案各自具有優(yōu)點和缺點。
隨著開發(fā)并實施這些移動通信系統(tǒng)，這些系統(tǒng)必須遵循的許多不同標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展起來。例如，在美國，第三代便攜通信系統(tǒng)遵循IS-136標(biāo)準(zhǔn)，其要求使用特別調(diào)制方式和接入形式。在IS-136中，調(diào)制方式可以是8-正交移相鍵控(8QPSK)、偏移π/4微正交移相鍵控(π/4-DQPSK)或它變型，并且接入形式是TDMA。
在歐洲和世界的其他地方，全球移動通信系統(tǒng)(GSM)標(biāo)準(zhǔn)要求在窄帶TDMA接入環(huán)境中使用高斯最小頻移鍵控(GMSK)標(biāo)準(zhǔn)，其使用恒定包絡(luò)調(diào)制方法。GSM通信標(biāo)準(zhǔn)進一步發(fā)展成被稱作增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進技術(shù)，也稱作EDGE，其使用8-正交移相鍵控(8QPSK)。在歐洲和許多其它地區(qū)，GSM通信系統(tǒng)在900MHz的“EGSM900”頻段和1800MHz的“DCS1800”頻段工作，而在美國，該系統(tǒng)工作在850MHz的“GSM850”頻段和1900MHz的“PCS1900”頻段。每個GSM變型使用不同發(fā)射和接收頻率。
為了有效地利用，某些情況下，期望提供能在多于一個通信系統(tǒng)中使用的單個通信設(shè)備。這些所謂的“多?！被颉岸囝l段”通信設(shè)備能夠提供在兩個或多個通信系統(tǒng)(多模)，或2個或多個頻段(多頻段)的通信接入。例如，在GSM通信系統(tǒng)中，一些通信設(shè)備能夠在GSM850、EGSM900、DCS1800和PCS1900頻段工作。即使PCS1900發(fā)射頻段和DCS1800接收頻段相重疊，并且GSM850接收頻段和EGSM900發(fā)射頻段相重疊，這些通信設(shè)備能夠提供在所有這些頻段上運行的能力，因為這些設(shè)備在任何特定時間只工作于一個頻段。
然而不幸的是，因為在PCS1900發(fā)射頻段和DCS1800接收頻段間的頻率重疊，存在一種工作狀態(tài)，其中在PCS1900頻段從發(fā)射部分的泄漏可能通過DCS1800頻段的接收部分泄漏，并且其中EGSM900頻段從發(fā)射部分的泄漏可能通過GSM850頻段的接收部分泄漏。因為GSM發(fā)射時間屏蔽(transmit time mask)規(guī)范需要嚴(yán)格遵照功率輸出限制，所以出現(xiàn)這樣的工作狀況。例如，在被稱作“發(fā)射前(pre-transmit)時間”期間，和通信設(shè)備的DCS1800/PCS1900發(fā)射部分相關(guān)聯(lián)的發(fā)射電壓控制的振蕩器(TX VCO)在發(fā)射前被激活以穩(wěn)定頻率，但是通信設(shè)備直到規(guī)定時間才允許發(fā)射。具體而言，任何發(fā)射的功率級在發(fā)射前時間內(nèi)必須低于特定限制。為了防止在該發(fā)射前時間內(nèi)發(fā)射任何功率，在通信設(shè)備中將一個或更多發(fā)射/接收開關(guān)放置在接收位置，這樣防止在發(fā)射前時間內(nèi)由通信設(shè)備中的發(fā)射電路發(fā)出任何大的發(fā)射功率。不幸的，因為PCS1900發(fā)射頻段和DCS1800接收頻段重疊，來自TX VCO的功率可能經(jīng)由DCS1800接收頻段電路泄漏到天線，具體經(jīng)由與DCS1800接收電路關(guān)聯(lián)的表面聲波(SAW)濾波器。
圖1是表示通信設(shè)備的說明性前端模塊(FEM)10的示意圖。前端模塊10包括和雙工器12連接的天線11。雙工器分離頻段并且，在這個例子中，經(jīng)由連接14提供GSM850/EGSM900發(fā)射/接收信號并經(jīng)由連接16提供DCS1800/PCS1900發(fā)射/接收信號。前端模塊10給出一個結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將GSM850、EGSM900、DCS1800、和PCS1900(也在GSM模塊內(nèi)考慮)通信頻段結(jié)合在單個便攜通信設(shè)備上。這個結(jié)構(gòu)也被稱作“4頻段”。為了簡化說明，僅討論DCS1800/PCS1900頻段。連接器16上的信號被耦合到發(fā)射-接收開關(guān)18。例如，可以使用砷化鎵場效應(yīng)晶體管(FET)或任何其他開關(guān)制作發(fā)射-接收開關(guān)18。發(fā)射-接收開關(guān)18判定是將由天線11接收的信號傳送給接收電路或是將發(fā)射信號從發(fā)射電路傳送到天線11。
在接收路經(jīng)，將發(fā)射-接收開關(guān)18通過連接38連接到一對表面聲波(SAW)濾波器41和42。表面聲波濾波器41用于接收DCS1800通信頻段的信號，而表面聲波濾波器42用于接收PCS1900通信頻段的信號。另外，發(fā)射濾波器44允許來自功率放大器49的DCS1800和PCS1900發(fā)射信號(經(jīng)由連接48)通過。表面聲波濾波器41應(yīng)該在表面聲波濾波器42工作的頻段上表現(xiàn)為高阻抗。類似的，表面聲波濾波器42應(yīng)該在表面聲波濾波器41工作的頻段上表現(xiàn)為高阻抗。從現(xiàn)有技術(shù)中可知，可以以不同方式實現(xiàn)該阻抗條件。
收發(fā)機37包括用于GSM850/EGSM900發(fā)射頻段的發(fā)射電壓控制振蕩器(TX VCO)36和用于DCS1800/PCS1900發(fā)射頻段的TXVCO 52。通過連接51將TX VCO 52連接到發(fā)射功率放大器49。收發(fā)信37也包括用于GSM850接收頻段的低噪聲放大器(LNA)33，該低噪聲放大器通過連接29連接到表面波濾波器27，和用于EGSM900接收頻段的LNA 34，其通過連接28連接到表面波濾波器26。收發(fā)信37也包括通過連接46連接到DCS1800接收頻段的表面波濾波器41的LNA 54，和通過連接47連接到PCS1900接收頻段的表面波濾波器42的LNA 55。
下面的說明針對DCS1800/PCS1900頻段，但是也適用于GSM850/EGSM900頻段。當(dāng)使用時分雙工(TDD)或時分多址(TDMA)通信時，(如在GSM通信方法中使用的)，有一部分通信時間被稱作“發(fā)射前”時間，在該時間中開關(guān)18保持在接收位置，如圖1所示，并且在該時間中TX VCO52被激活以發(fā)射前提高功率并穩(wěn)定。在該發(fā)射前時間內(nèi)，因為PCS1900發(fā)射頻段和DCS1800接收頻段重疊，從TXVCO 52發(fā)出的PCS1900發(fā)射信號會經(jīng)過DCS1800接收路徑泄漏，經(jīng)過表面波濾波器41，如參考標(biāo)號60所示。由于TX VCO 52是激活的并緊鄰低噪聲放大器54的接收端口46，所以出現(xiàn)該泄漏路徑60。另外，從TX VCO 52的泄漏可能傳播到收發(fā)機37的其它部分。該發(fā)射信號泄漏經(jīng)由接收路徑到天線11，可能導(dǎo)致便攜通信設(shè)備干擾允許的GSM發(fā)射時間屏蔽。
圖2的圖示70示出工作在GSM通信環(huán)境中的便攜通信設(shè)備的示例性發(fā)射功率曲線。水平軸71表示時間，垂直軸72表示發(fā)射功率。GSM通信系統(tǒng)在驗證控制的稱作“發(fā)射脈沖”時間期間內(nèi)產(chǎn)生發(fā)射功率。曲線76示出圖1天線11的發(fā)射功率輸出。屏蔽74代表發(fā)射功率曲線76必須位于其中的GSM發(fā)射頻譜。
在發(fā)射前時間內(nèi)，當(dāng)開關(guān)18(圖1)保持在接收模式以盡量防止發(fā)射功率到達天線11(圖1)時，使用參考數(shù)字77示出TX VCO 52是開的。在這個時間段77中，TX VCO 52(圖1)是開的，但是不允許發(fā)射。然而，如前所述，發(fā)射功率可以經(jīng)由接收路徑(如前所述)泄漏并且可以導(dǎo)致便攜通信設(shè)備干擾GSM發(fā)射頻段屏蔽74。
當(dāng)前的解決方案在發(fā)射前和發(fā)射時間內(nèi)，將DCS1800接收電路和PCS1900發(fā)射電路隔離(并且將GSM850接收電路和EGSM900發(fā)射電路隔離)，其包括額外的開關(guān)用來選擇不同接收頻段接口。不幸的是，額外的開關(guān)提高通信設(shè)備的成本和復(fù)雜度。
因此，很理想的是有效減小或消除由通信設(shè)備發(fā)出的經(jīng)由接收電路的任何射頻(RF)功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體實施例包括發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括連接到發(fā)射電路和天線的第一開關(guān)，和連接到接收電路和地的第二開關(guān)，其中在激活同發(fā)射電路相關(guān)聯(lián)的功率源的時間段內(nèi)，將第二開關(guān)設(shè)置為連接接收電路和地。
也提供了相關(guān)的操作方法。本發(fā)明其他的系統(tǒng)、方法、特征、和益處將通過下面的附圖和詳細說明而對本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得清楚。目的是將所有這些額外的系統(tǒng)、方法、特征、和益處包括在本說明書中、本發(fā)明的范圍中、并且被所附的權(quán)利要求所保護。


參照下面的附圖能夠更好的了解本發(fā)明。這些圖中的組件分不一定是按比例的，而重點在于清楚說明本發(fā)明的原理。另外，在圖中，同樣的參考標(biāo)號指所有不同視圖的相應(yīng)部分。
圖1是便攜通信設(shè)備的示例性在先技術(shù)前端模塊(FEM)的示意圖。
圖2是全球移動通信(GSM)系統(tǒng)通信設(shè)備的發(fā)射功率和頻譜功率發(fā)射屏蔽的圖形說明。
圖3是簡化的便攜收發(fā)機的模塊圖。
圖4是包括用于提供發(fā)射前隔離的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的實施例前端模塊的實施例的示意圖。
圖5是圖4的發(fā)射-接收開關(guān)的實現(xiàn)實施例的示意圖。
圖6是控制信號的定時和在發(fā)射信號脈沖的時間上內(nèi)功率輸出的圖形說明。
圖7描述發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的一個實施例的工作流程圖。
具體實施例方式
雖然具體參考全球移動通信系統(tǒng)(GSM)1800/1900MHz通信帶寬進行說明，但是發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)能夠在任何下述通信設(shè)備中實現(xiàn)，其中所述設(shè)備至少部分實現(xiàn)時分雙工(TDD)/時分多址(TDMA)接入方法，使用開關(guān)、或多個開關(guān)來分離發(fā)射和接收時隙，并且其中通信設(shè)備能在其上工作的任何發(fā)射頻段和任何接收頻段間存在至少部分頻率重疊。
發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)能夠用硬件、軟件、或硬件和軟件的結(jié)合來實現(xiàn)。當(dāng)用硬件實現(xiàn)時，能夠使用專用硬件元件和邏輯實現(xiàn)發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)。當(dāng)具體用軟件實現(xiàn)發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)時，能夠使用軟件部分來控制開關(guān)組件，以使不同運行方面都能夠被軟件控制。軟件可以存儲在存儲器中并由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)來執(zhí)行(微處理器)。發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的硬件實現(xiàn)可以包括下面技術(shù)的任一種或其結(jié)合，其在現(xiàn)有技術(shù)中都是公知的分立電子組件、具有用于根據(jù)數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門的分立邏輯電路、具有合適邏輯門的專用集成電路、可編程門陣列(PGA)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、等等。
發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的軟件包括用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的有順序列表，并且能夠在任何計算機可讀介質(zhì)中實現(xiàn)，以在指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置、或設(shè)備中使用或與之結(jié)合使用，例如基于計算機的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)、或能從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置、或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的其他系統(tǒng)。
在本文的上下文中，“計算機可讀介質(zhì)”可以是供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置、或設(shè)備使用或與之結(jié)合的裝置其中包含存儲、通信、傳播、或傳送程序。例如，計算機可讀介質(zhì)可以是但并不局限于電子、磁、光、電磁、紅外線的、或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備、或傳播介質(zhì)。計算機可讀媒質(zhì)的更多具體例子(非窮盡列表)將包括下面有一條或更多條線的電連接(電子)、便攜計算機磁碟(磁的)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可再編程只讀存儲器(ERPOM或閃存存儲器)(磁的)，光纖(光學(xué)的)，和便攜壓縮盤只讀存儲器(CDROM)(光學(xué)的)。注意計算機可讀介質(zhì)甚至可以是紙或其它適合印制程序的介質(zhì)，通過例如紙或其它介質(zhì)的光學(xué)掃描可以電子獲取程序，然后編譯，解釋，或另外以適合的方式處理(如果需要)，并且隨后存儲到計算機存儲器。
圖3是說明簡化的便攜收發(fā)機100的框圖，該收發(fā)機包括含有發(fā)送-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的前端模塊。該便攜收發(fā)機100包括揚聲器102、顯示器104、鍵盤106、和麥克風(fēng)108，這些裝置都連接到基帶子系統(tǒng)110。電源142(可以是直流(DC)電池或其它電源)，也經(jīng)過連接144連接到基帶子系統(tǒng)110，以為便攜收發(fā)機100供電。在具體實施例中，例如，便攜收發(fā)機100可以是但不限于，便攜通信手持機，如移動蜂窩型設(shè)備。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，揚聲器102和顯示器104分別通過連接112和114接收來自基帶子系統(tǒng)110的信號。類似的，鍵盤106和麥克風(fēng)108分別通過連接116和118提供信號給基帶子系統(tǒng)110。基帶子信號110包括微處理器(μP)120、存儲器122、模擬電路124、和數(shù)字信號處理器(DSP)126，它們通過總線128通信。雖然作為單個總線示出，如果必要可以使用基帶子系統(tǒng)110中的子系統(tǒng)中連接的多個總線實現(xiàn)總線128。
取決于實現(xiàn)發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的方式，基帶子系統(tǒng)110也可以包括專用集成電路(ASIC)135和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)133。
微處理器120和存儲器122為便攜收發(fā)信100提供信號定時、處理和存儲功能。模擬電路124為基帶子系統(tǒng)110內(nèi)的信號提供模擬處理功能?；鶐ё酉到y(tǒng)110通過連接132為發(fā)射機150、接收機170和前端模塊200提供控制信號。連接132上的控制信號來自DSP 126、ASIC135、FPGA 133、或微處理器120、或其它組件，并且被提供給發(fā)射機150、接收機170、前端模塊200和其它組件內(nèi)的不同連接。應(yīng)該注意的是，為了簡化，在這里僅說明便攜收發(fā)機100的基本組件。由基帶子系統(tǒng)110提供的控制信號控制發(fā)射機150、接收機170和其他組件內(nèi)的不同組件。另外，發(fā)射機150和接收機170的功能可以集成到收發(fā)機中。取決于發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的方式，基帶子系統(tǒng)110可以通過連接132直接發(fā)送控制信號到前端模塊200，或可以首先將控制信息傳送到發(fā)射機150和/或接收機170，其隨后將控制信號轉(zhuǎn)發(fā)到前端模塊200。
如果部分發(fā)射-接收結(jié)構(gòu)由軟件實現(xiàn)(由微處理器120、或其它設(shè)備執(zhí)行)，存儲器122也將包括發(fā)射-接收開關(guān)控制軟件255。發(fā)射-接收開關(guān)控制軟件255包括一個或更多執(zhí)行代碼部分，該代碼部分能夠被存儲到存儲器中并由微處理器120或其它設(shè)備執(zhí)行。或者，可以將發(fā)射-接收開關(guān)控制軟件255的功能編碼到ASIC 125中或由FPGA133執(zhí)行。因為存儲器122可以被重寫并且因為FPGA 133是可再編程的，當(dāng)用這些方法中的任何一個實現(xiàn)該更新時，發(fā)射-接收開關(guān)控制軟件255的更新能夠被遠程發(fā)送并且存儲在便攜收發(fā)機100中。
基帶子系統(tǒng)110也包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)134和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)136和138。雖然將DAC 136和138示為兩個獨立的設(shè)備，但應(yīng)該明白，可以使用單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)DAC 136和138的功能。ADC134、DAC136和DAC 138也通過總線128與微處理器120、存儲器122、模擬電路124和DSP 126通信。DAC 136將基帶子系統(tǒng)110中的數(shù)字通信信息轉(zhuǎn)換成模擬信號，以通過連接140傳送給調(diào)制器152。在從數(shù)字域轉(zhuǎn)換到模擬域后，連接140(雙向箭頭示出)包含有待發(fā)射機150發(fā)射的信息。
發(fā)射機150包含調(diào)制器152，該調(diào)制器調(diào)制連接140中的模擬信息并且通過連接158提供調(diào)制信號到上變頻器154。上變頻器154將連接158上的調(diào)制信號轉(zhuǎn)換到合適的發(fā)射頻率并通過連接184提供上變頻信號給功率放大器180。功率放大器將信號放大到對系統(tǒng)合適的功率級，便攜收發(fā)機100系統(tǒng)設(shè)計為工作在該系統(tǒng)中。為了簡化，忽略調(diào)制器152和上變頻器154的細節(jié)，因為本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解這些。例如，連接140上的數(shù)據(jù)通常由基帶子系統(tǒng)110形成為同相(I)和正交(Q)分量。I和Q分量可以采用不同形式和并根據(jù)采用的通信標(biāo)準(zhǔn)格式化。
功率放大器180通過連接156提供放大器信號到前端模塊(FEM)200。功率放大器180也通過連接132接收控制信號。如下面所述，前端模塊200通常包括用于分離頻段的雙工器、用于分別傳送發(fā)射和接收信號到發(fā)射和接收電路的一個或多個發(fā)射-接收開關(guān)、并且包括各種發(fā)射和接收濾波器?；蛘?，可以用天線開關(guān)模塊(ASM)來代替FEM200，在該情況下將發(fā)射和接收濾波器放置在別處。
將天線160接收到的信號從FEM 200傳送到接收機170。接收機170包括下變頻器172、一個或多個濾波器182、和解調(diào)器178。如果用直接轉(zhuǎn)換接收機(DCR)實現(xiàn)，下變頻器172將接收信號從RF級別轉(zhuǎn)換成基帶級別(DC)。或者，依照應(yīng)用，可以將接收的RF信號下變頻成中頻(IF)信號。通過連接174將下變頻信號發(fā)送到濾波器182。濾波器包括至少一個濾波級組成，以如現(xiàn)有技術(shù)所知的那樣過濾接收的下變頻信號。
通過連接176將濾波信號從濾波器182發(fā)送到解調(diào)器178。解調(diào)器178恢復(fù)發(fā)射的模擬信息并通過連接186提供代表該信息的信號到ADC 134。ADC 134將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成基帶頻率上的數(shù)字信號并通過總線128傳送信號到DSP 126以進行進一步處理。
圖4是表示前端模塊200的具體實施例的示意圖，該前端模塊包括用于提供發(fā)射前隔離的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的實施例(下文稱作“發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)”)。前端模塊200包括配置用于濾波第一頻段204和第二頻段206的雙工器202。在這個具體實施例中，第一頻段204包括GSM850和EGSM900通信頻段，第二頻段206包括DCS1800和PCS1900GSM通信頻段。將雙工器202的頻段204通過連接207連接到發(fā)射-接收開關(guān)210，并且雙工器202的頻段206通過連接208連接到發(fā)射-接收開關(guān)220。發(fā)射-接收開關(guān)210和220在結(jié)構(gòu)上是類似的。發(fā)射-接收開關(guān)210被稱作“低頻”開關(guān)，發(fā)射-接收開關(guān)220被稱作“高頻”開關(guān)。雙工器202和開關(guān)210和220構(gòu)成被稱作天線開關(guān)模塊(ASM)201的模塊。雖然從發(fā)射路徑通過接收路徑的發(fā)射功率泄漏的問題可能發(fā)生在EGSM900發(fā)射頻段和PCS1900發(fā)射頻段上，下面的說明將僅集中在發(fā)射-接收開關(guān)220和相關(guān)的DCS1800/PCS1900發(fā)射和接收電路。關(guān)于發(fā)射-接收開關(guān)220工作的說明同樣可以適于發(fā)射接收開關(guān)210。
發(fā)射-接收開關(guān)220包括第一開關(guān)221和第二開關(guān)222。第一開關(guān)221在連接208和連接228之間，連接到1800/1900MHz發(fā)射電路，該發(fā)射電路包括發(fā)射濾波器261、功率放大器264和TX VCO 270。功率放大器264接收將通過連接184從TX VCO 270發(fā)射的信號，并且通過連接132接收一個或更多控制信號，在該具體實施例中，以通過連接156使1800/1900MHz發(fā)射輸出。被稱作“HI BAND”的控制信號選擇功率放大器以發(fā)射功率放大器264(HI BAND＝邏輯高)，或功率放大器244(HI BAND＝邏輯低)。通過連接132提供這個控制信號。在1800/1900發(fā)射電路的這個說明中，將HI BAND設(shè)置成邏輯高。TX VCO通過連接132接收發(fā)射使能(TXen)信號，該信號激活TXVCO 270。在TX VCO 270經(jīng)過預(yù)定量時間穩(wěn)定之后，功率放大器264通過連接132上的另一個信號(PAen，如圖6所示)被使能。就在功率放大器264被使能后，當(dāng)時間到達發(fā)射開始時，天線使能信號(ANTen，如圖6所示)被激活。ANTen信號通過合上開關(guān)221連接功率放大器264到天線160(如下面將描述的)。
將第二開關(guān)222連接在波傳輸線224(在本具體實施例中是1/4波傳輸線)和地之間。將1/4波傳輸線224連接在連接208和連接209之間，其也被稱為接收端口。同時將第二開關(guān)222連接到連接229。連接229也連接到表面聲波濾波器252和258。表面聲波濾波器252設(shè)計為用于接收DCS1800接收頻段中的信號，而表面聲波濾波器258設(shè)計為用來接收PCS1900接收頻段的信號。
類似的，發(fā)射接收開關(guān)210包括第一開關(guān)211、第二開關(guān)212和1/4波傳輸線214。發(fā)射接收開關(guān)210中的元件配置為類似于發(fā)射接收開關(guān)220中的元件。將接收端口219連接到表面聲波濾波器232和238，以分別接收GSM850和EGSM900通信頻段的信號。
在發(fā)射-接收開關(guān)220中，第一開關(guān)221通過連接226由被稱作VC2的控制信號控制并且第二開關(guān)222通過連接227由被稱作VC3的控制信號控制。類似的，在發(fā)射接收開關(guān)210，第一開關(guān)211通過連接216提供的由被稱作VC1的控制信號控制，并且第二開關(guān)212通過連接217由被稱作VC4的控制信號控制。
依照本發(fā)明的具體實施例，對于高頻段發(fā)射模式，在這個例子中是指DCS1800/PCS1900發(fā)射模式，當(dāng)發(fā)射使能(TXen)信號(即激活TX VCO 270的信號)是邏輯高時并當(dāng)HI BAND信號是邏輯高時，電壓控制信號VC3通過連接227激活第二開關(guān)222。當(dāng)天線使能(ANTen)信號(即，激活發(fā)射路徑的信號)和HI BAND控制信號是邏輯高時，控制信號VC2激活開關(guān)221。在這個例子中，信號VC3和TXen可以是相同的，信號VC2和ANTen可以是相同的，并且各自由信號HI BAND選取。在雙頻實施中(即DCS1800/PCS1900)，不存在HI BAND信號并且VC3和VC2分別與TXen和ANTen相同。功率放大器由連接132上的控制信號(被稱作“PAen”)使能，每次在TXen和ANTen信號被設(shè)置成邏輯高的時間之間，PAen被設(shè)置成邏輯高。
類似的，對于低頻段發(fā)射操作，當(dāng)控制信號TXen是邏輯高并且控制信號HI BAND是邏輯低時，控制信號VC4激活開關(guān)212。當(dāng)天線ANTen信號是邏輯高并且HI BAND信號是邏輯低時，控制信號VC1激活開關(guān)211。
可以使用不同的方法實現(xiàn)發(fā)射-接收開關(guān)210中的開關(guān)211和212，和發(fā)射-接收開關(guān)220中的開關(guān)221和222。例如，如在下面圖5中將描述的，可以使用pin二極管(p-型-本征-n型)、場效應(yīng)晶體管(例如，砷化鎵場效應(yīng)晶體管(FET))、或任何其它開關(guān)方法來實現(xiàn)開關(guān)211、212、221和222。
圖5是說明圖4中發(fā)射-接收開關(guān)221和222的具體實施例的一個實現(xiàn)的示意圖。發(fā)射-接收開關(guān)300說明發(fā)射-接收開關(guān)220(圖4)的正-本-負(pin)二極管實現(xiàn)。通過電容311將第一pin二極管310(對應(yīng)圖4中第一開關(guān)221)連接到天線160。通過電阻304和電感306將pin二極管310也連接到電壓控制信號VC2。電感306以虛線示出以表明其是可選的。如果電阻304足夠大，可以防止RF功率泄漏到連接302上，可以省略電感306(即，被短路代替)。也能通過連接307將pin二極管310連接到發(fā)射濾波器261，并通過連接156鏈接到DCS1800/PCS1900發(fā)射電路的其余部分。
將第二pin二極管320，其對應(yīng)圖4中第二開關(guān)222，連接到地和接收端口319之間。通過電阻317和可選電感318將第二pin二極管320也連接到電壓控制信號VC3。如果電阻317足夠大，可以防止RF功率泄漏到連接316上，可以省略電感318(即，被短路代替)。另外，用1/4波傳輸線314連接在天線160和接收端口319間。當(dāng)?shù)谝籶in二極管310和第二二極管320被前向偏置時，1/4傳輸線314在節(jié)點319旋轉(zhuǎn)阻抗180°以在節(jié)點312上得到足夠高的，理想狀況下是無窮大阻抗，這樣保證當(dāng)期望發(fā)射時，發(fā)射功率被傳送到天線160。或者，可以用其它阻抗變換電路代替1/4波傳輸線314(和圖4中的1/4波傳輸線214和224)，該電路可以在短路和開路之間轉(zhuǎn)換。例如，可以實施電感-電容(LC)電路來執(zhí)行由1/4波傳輸線執(zhí)行的阻抗轉(zhuǎn)換。第二pin二極管320被前向偏置，這樣將接收端口319短路到地，因而將接收電路和天線160及發(fā)射路徑307隔離。
將接收端口319連接到DCS1800接收頻段和相關(guān)的表面聲波濾波器252并且連接到PCS1900接收頻段和相關(guān)的表面聲波濾波器258。依照本發(fā)明的具體實施例，期望在發(fā)射前時間內(nèi)隔離DCS1800/PCS1900發(fā)射電路和DCS1800接收電路。將參考圖5和圖6說明發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)300的操作。
圖6是示出控制信號定時和發(fā)射信號脈沖時間上的功率輸出的圖形說明。水平軸401代表時間，垂直軸401代表發(fā)射功率?？刂菩盘朤Xen在408中示出、控制信號VC3在410中示出、控制信號PAen在411中示出、控制信號VC2在412中示出并且控制信號ANTen在414中示出。在404中圖示說明GSM發(fā)射時間屏蔽，而用曲線406圖示說明發(fā)射電路的功率放大器輸出。在用407表示的發(fā)射前時間中，使發(fā)射使能信號(TXen)408邏輯高以在發(fā)射前激活和穩(wěn)定TXVCO 270(圖4)。與激活TX VCO 270同時，控制信號VC3(或低頻段電路的VC4(圖4))410同時使用TXen信號408激活。以這種方式，并參考圖5，控制信號VC3前向偏置pin二極管320，從而將接收端口319短路到地，并且相應(yīng)的，分流整個接收路徑到地。以這種方式，接收端口319和表面聲波濾波器252和258被短接到地，這樣將接收電路同天線160和發(fā)射路徑307隔離。同時，在發(fā)射前時間407內(nèi)，保持控制信號VC2為低，所以無偏置電流流經(jīng)pin二極管310，因此使pin二極管310在發(fā)射路徑307和天線160之間表現(xiàn)為高阻?？刂菩盘朧C3反向偏置pin二極管310，進一步保持其高阻。因此，在發(fā)射前時間407期間，將發(fā)射路徑307和接收路徑319同天線160隔離，因而實現(xiàn)來自該兩個路徑中的任意一個的任何功率到達天線160這一期望效果。
在發(fā)射前時間407的結(jié)束，當(dāng)期望開始發(fā)射時，使能控制信號VC2412，從而前向偏置第一pin二極管310和第二pin二極管320。以415指示發(fā)射時間。當(dāng)?shù)谝籶in二極管310被前向偏置時，允許來自發(fā)射電路的發(fā)射功率從發(fā)射路徑307流經(jīng)第一pin二極管310到天線160。因為由VC2提供的偏置電流也流經(jīng)第二pin二極管320，第二pin二極管320被前向偏置，產(chǎn)生從節(jié)點319到地的短路(基本上為零阻抗)。1/4波傳輸線314，其在節(jié)點319旋轉(zhuǎn)阻抗180°以在節(jié)點312上提供無窮大阻抗，保證來自發(fā)射路徑307的發(fā)射功率只流到天線，并且不會通過第二pin二極管320流到地。
當(dāng)期望發(fā)射時，在一個具體實施例中，控制信號VC3保持使能狀態(tài)而控制信號VC2也是使能的，這樣pin二極管320的偏置電流等于VC2和VC3提供的偏置電流的和。在這個具體實施例中，控制信號VC3410很方便的取自控制信號TXen 408。
在另一個具體實施例中，在發(fā)射時間415期間，控制信號VC3 410被轉(zhuǎn)移為邏輯低。在這樣的具體實施例中，電阻317從pin二極管320中分得一些電流，但是pin二極管320依然提供到地的充分短路。
在另一個具體實施例中，在發(fā)射時間415期間，連接316(VC3)開路，這樣既不增加也不從pin二極管320分流?；蛘撸刂菩盘朧C3和VC4可以共同由TXen信號驅(qū)動。
在發(fā)射時間415和發(fā)射前時間407之外的時間內(nèi)，通信設(shè)備可以處于接收模式，或可以是空閑的。在這些時間段內(nèi)，VC2和VC3都保持在低，所以沒有偏置電流被提供到pin二極管310或pin二極管320。因此，pin二極管310和pin二極管320都顯出高阻抗。pin二極管310將發(fā)射路徑307同天線160隔離。pin二極管320不將任何信號短路到地。因此，將天線320接收的任何信號連接到接收路徑319并因而連接到表面聲波濾波器252和258。
圖7是描述發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)的一個具體實施例操作的流程圖500。在流程圖中的塊可以按示出的順序、與示出順序顛倒或并行執(zhí)行。在塊502中，將便攜通信設(shè)備100設(shè)置到接收模式或空閑模式。配置圖5中的發(fā)射-接收結(jié)構(gòu)使第一pin二極管310和第二pin二極管320是非偏置的或反向偏置的。在塊504中，通過使TXen信號邏輯高來使能TX VCO 270(圖4)，并且使能控制信號VC3，反向偏置pin二極管320，這樣將天線160同接收端口319隔離。這有效將接收端口319短接到地。TXen信號和VC3信號可以源自同樣的信號。
塊506中，在發(fā)射前時間后，控制信號VC2被使能并應(yīng)用到第一pin二極管310，從而使發(fā)射功率通過第一pin二極管310到達天線160。當(dāng)控制信號VC2是邏輯高，第二pin二極管320也是前向偏置，從而保持接收端口319和地之間的短路。在優(yōu)選實施例中，控制信號VC3也保持邏輯高。在塊508中，并且在發(fā)射脈沖之后，TX VCO270被禁止，并且VC2和VC3都被禁止。
雖然描述了本發(fā)明的不同具體實施例，但是，對于本領(lǐng)域的技人員而言很清楚的是，更多具體實施例和實現(xiàn)(在本發(fā)明的范圍內(nèi))是可能的。相應(yīng)的，除了依照所附的權(quán)利要求和其等效物，本發(fā)明不受限制。
權(quán)利要求
1.防止發(fā)射功率經(jīng)由接收電路泄漏的方法，包括在發(fā)射電路和天線之間連接第一開關(guān)；在接收電路和地之間連接第二開關(guān)；以及在和所述發(fā)射電路相關(guān)的功率源被使能的時間段內(nèi)，控制所述第二開關(guān)將所述接收電路連接到地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括當(dāng)?shù)诙_關(guān)保持被控制將所述接收電路連接到地時，將所述發(fā)射電路連接到所述天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，進一步包括在所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)之間連接傳輸線，所述傳輸線在所述發(fā)射電路和所述接收電路之間提供高阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進一步包括使用正—本—負二極管實現(xiàn)所述第一和第二開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進一步包括將所述發(fā)射電路和所述接收電路間的所述阻抗旋轉(zhuǎn)180度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進一步包括使用基帶電路提供的邏輯信號控制所述第一和第二開關(guān)。
7.發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，包括連接到發(fā)射電路和天線的第一開關(guān)；以及連接到接收電路和地的第二開關(guān)，其中所述第二開關(guān)配置為在和所述發(fā)射電路相關(guān)的功率源被使能的時間段內(nèi)，將所述接收電路連接到地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)所述第二開關(guān)保持配置以將所述接收電路連接到地時，所述第一開關(guān)配置為將所述發(fā)射電路連接到所述天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，進一步包括連接在所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)間的傳輸線，所述傳輸線配置用于提供從所述發(fā)射電路到所述接收電路的高阻抗。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二開關(guān)是正—本—負二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，其中所述傳輸線是1/4波傳輸線，其配置以將所述發(fā)射電路和所速接收電路間的所述阻抗旋轉(zhuǎn)180度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二開關(guān)由基帶電路提供的邏輯信號控制。
13.便攜式收發(fā)機，包括發(fā)射和接收電路；連接到所述發(fā)射電路和天線之間的第一開關(guān)；以及連接到接收電路和地的第二開關(guān)，其中所述第二開關(guān)配置為在和所述發(fā)射電路相關(guān)的功率源被使能的時間段內(nèi)，將所述接收電路連接到地。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的便攜式收發(fā)機，其中當(dāng)所述第二開關(guān)保持配置以將所述接收電路連接到地時，所述第一開關(guān)配置為將所述發(fā)射電路連接到所述天線。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的便攜式收發(fā)機，進一步包括連接在所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)間的傳輸線，所述傳輸線配置用于提供從所述發(fā)射電路到所述接收電路的高阻抗。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的便攜式收發(fā)機，其中所述第一和所述第二開關(guān)是正—本—負二極管。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的便攜式收發(fā)機，其中所述傳輸線是1/4波傳輸線，其配置用于將所述發(fā)射電路和所述接收電路間的所述阻抗旋轉(zhuǎn)180度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的便攜式收發(fā)機，其中所述第一和第二開關(guān)由基帶電路提供的邏輯信號控制。
19.發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，包括用于連接發(fā)射電路和天線的第一裝置；用于連接接收電路和地的第二裝置；以及在和所述發(fā)射電路相關(guān)的功率源被使能的時間段內(nèi)，用于將所述接收電路連接到地的第三裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的發(fā)射-接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，進一步包括在所述第三裝置將所述接收電路連接到地時，用于將所述發(fā)射電路連接到所述天線的第四裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的便攜式收發(fā)機，進一步包括用于提供所述發(fā)射電路到所述接收電路的高阻抗的裝置。
全文摘要
一種發(fā)射－接收開關(guān)結(jié)構(gòu)，包括連接到發(fā)射電路和天線的第一開關(guān)，連接到接收電路和地的第二開關(guān)，其中在使能和發(fā)射電路相關(guān)的電源的時間段內(nèi)，第二開關(guān)設(shè)置為將接收電路連接到地。
文檔編號H04B1/18GK101048942SQ200580036720
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者維拉姆·J·多米諾, 彼得·哈根 申請人:天工方案公司