專利名稱：：多波段天線開關(guān)的制作方法多波段天線開關(guān)發(fā)明領(lǐng)城本發(fā)明涉及一種多波段天線開關(guān)，更具體地，涉及一種在移動(dòng)電話設(shè)備的無線電接口中實(shí)現(xiàn)的天線開關(guān).該天線開關(guān)提供在同一個(gè)電話中使用四個(gè)GSM和八個(gè)WCDMA波段的打包的解決方案.
背景技術(shù)：
：在WEDGE(GSM演進(jìn)的寬帶CDMA增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率)的現(xiàn)有解決方案中，由于在不同波段之間切換的高復(fù)雜度、空間和成本，只有一對(duì)波段可以被使用.目前，電話中包括的每一個(gè)WCDMA波段將需要它自己的雙工器(d卯lexer)和功率放大器.這意味著對(duì)于有不同波段可用的不同市場(chǎng)需要多個(gè)版本的手機(jī).本發(fā)明的目的是提供一種多波段天線開關(guān)，只有一個(gè)無線電模塊僅僅需要較小數(shù)量的功率放大器.本發(fā)明的另一個(gè)目的是在天線端口和發(fā)射和接收分支之間提供一種寬帶雙工連接.發(fā)明概述本發(fā)明通過提供包括功率放大器模塊和前端模塊的寬帶無線電模塊解決了上述問題.在笫一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種多波段天線開關(guān)，包括功羋放大器模塊，具有可連接到天線的天線端口，以及可連接到iML信機(jī)的發(fā)射機(jī)部分的至少一個(gè)榆入端口；可連接到天線端口和收發(fā)信機(jī)的接收部分的前端模塊；其中，所述功率放大器模塊和所迷前端棋塊能夠襲蓋多個(gè)頻率波段.適當(dāng)?shù)?，所述功率放大器模塊包括至少兩個(gè)分別用于低頻和高頻的具有濾波器和功率放大器的分支.在一個(gè)實(shí)施例中，所迷功率放大器模塊的輸入端口包括多個(gè)通道和開關(guān)裝置，用于控制哪個(gè)信號(hào)從iML倌機(jī)發(fā)射.適當(dāng)?shù)兀銮岸四K包括至少兩個(gè)分別用于低頻和高頻的具有濾波器的分支.在一個(gè)實(shí)施例中，所述前端模塊包括多個(gè)通道和開關(guān)裝置，用于控制哪個(gè)信號(hào)要發(fā)射到收發(fā)信機(jī).在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射/接收雙工功能借助于循環(huán)器裝置(circulatorarrangement)來獲得，所述功率放大器模塊和前端模塊的分支可以借助于4端口循環(huán)器連接到天線端口，每個(gè)分支一個(gè)循環(huán)器，該循環(huán)器的一個(gè)端口被接在端頭(terminate)以便提供接收機(jī)和發(fā)射機(jī)端口之間的隔離.可替換地，所迷功率放大器模塊和前端模塊的分支可以借助于3端口循環(huán)器連接到天線端口，一個(gè)3端口循環(huán)器提供發(fā)射/接收雙工功能，另一個(gè)3端口循環(huán)器被安排在每個(gè)功率放大器模塊分支中，并且該循環(huán)器的一個(gè)端口被接在端頭(terminate)以便提供接收機(jī)和發(fā)射機(jī)端口之間的隔離.另一個(gè)3端口循環(huán)器可以被安排在每個(gè)前端模塊分支中，并且該循環(huán)器的一個(gè)端口被接在端頭(terminate)以便提供接收機(jī)和發(fā)射機(jī)端口之間的隔離.在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射/接收雙工功能借助于功率分離器裝置(powersplitterarrangement)來獲得，適當(dāng)?shù)兀龉αd分離器在寬的波段上具有平坦的頻羋響應(yīng)以及對(duì)所有端口具有受控的阻抗.在笫二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種包括如上定義的多波段天線開關(guān)的便攜式無線電通信設(shè)備.該解決方案解決了僅具有一個(gè)天線端口的十二波段電話的實(shí)現(xiàn).該解決方案是最小的，還給出了"全"RX和TX分集的可能性，意味著兩個(gè)完整的無線電分支可以被電話使用而沒有空間限制.這個(gè)解決方案不是按照當(dāng)今所使用的相同方式來使用切換，它降低了十二波段電話解決方案的復(fù)雜等鈒.附困簡(jiǎn)述下面將參考附困來詳細(xì)描述本發(fā)明，在附田中田l是包括4端口循環(huán)器的^本發(fā)明的天線開關(guān)的笫一實(shí)施例的示意困;圖2是包括3端口循環(huán)器的根據(jù)本發(fā)明的天線開關(guān)的第二實(shí)施例的示意圖3是包括功率分離器的根據(jù)本發(fā)明的天線開關(guān)的第二實(shí)施例的示意困.優(yōu)選實(shí)施例詳述正如在引言中提到的，本發(fā)明涉及一種多波段天線開關(guān)，它可以在諸如移動(dòng)電話、通信器、電子組織器和智能電話等等之類的便攜式通倌設(shè)備的無線電接口中實(shí)現(xiàn).本說明書將集中于與本發(fā)明相關(guān)的組件，而移動(dòng)電話設(shè)備其它組件可以是常規(guī)的.這里是WCDMA在25.101UTRANFDD中定義的波段<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>UL=上行鏈路DL=下行鏈路UE=用戶設(shè)備為了復(fù)益這九個(gè)波段中的八個(gè)加上四個(gè)GSM波段，要求高的設(shè)計(jì)等級(jí)、巨大的成本和許多面積.今天使用的許多設(shè)計(jì)是對(duì)于WCDMA波段中的僅僅一個(gè)或兩個(gè)中的每一個(gè)使用雙工器和功率放大器PA:s.使用傳統(tǒng)開關(guān)的天線開關(guān)正在變得越來越復(fù)雜，因?yàn)楦嗟腤CDMA波段被組合到一個(gè)無線電設(shè)備中.根據(jù)本發(fā)明的裝置將最小化面積，降低成本并且給出對(duì)于相同的射頻RF模塊使用幾乎所有波段組合的可能性.首先，所迷解決方案基于能夠襲羞GPRS(通用分組無線電服務(wù))以及EDGE/WDMA標(biāo)準(zhǔn)的PA(低波段和高波段兩者).這種類型的PA:s在市場(chǎng)上是存在的.根據(jù)將要提出的設(shè)計(jì)，可以在PA模塊PAM中具有這些PA:s.多波段天線開關(guān)的笫一實(shí)施例在困1中示出.在所有的困中，相同的組件用相同的參考數(shù)字來表示.天線開關(guān)連接到示意性示出包括功率放大器的收發(fā)信機(jī)5，它可以通過EDGB、WCDMA和GSMK調(diào)制來發(fā)送和接收信號(hào).從天線端口1(ANT)開始，天線分離濾波器(diplexer)9被用于將低波段(WCDMA5,6，8和GSM900和850)和高波段(WCDMA1，2，3,4,7,9，DCS1800和PCS1900以及藍(lán)牙、WLAN等)分開.這種天線分離濾波器可以具有大約0.3幼的插入損耗和確實(shí)高的隔離，這將最小化諧波和寄生發(fā)射.在天線端口l之后，對(duì)于如上定義的低波段和高波段，兩個(gè)分支被循環(huán)器組合分裂為接收RX和發(fā)射TX.正如已知的，循環(huán)器是具有多個(gè)端子的RF組件，具有這樣的特性，iiA—個(gè)端子的能量^UL射到下一個(gè)相鄰的端子(按箭頭方向).該循環(huán)器在相反方向提供隔離.因此，循環(huán)器也可以根據(jù)在某些愔況中想要的功能而被稱之為隔離器.具有所要求寬帶特性的循環(huán)器如今在商業(yè)上是可獲得的.困l示出了多波段天線開關(guān)的第一實(shí)施例，它具有循環(huán)器裝置來實(shí)現(xiàn)發(fā)射/接收雙工功能.笫一循環(huán)器/隔離器6位于低頻率波段，笫二循環(huán)器/隔離器7位于高頻率波段.在這里，隔離器6、7提供端口之間所需的隔離，從而這些端口的阻抗將保持在50歐姆.這對(duì)于所有的濾波器和功率放大器正常工作而言都是必須的.循環(huán)器被示出為4端口設(shè)備，它具有接在端頭的端口10從而功率放大器21、22看不到接收濾波器35、36、37:38、39的帶外阻抗.RF信號(hào)僅僅在一個(gè)方向閨繞該循環(huán)器的端口傳播.JIUL倌機(jī)5的接收機(jī)部分可以看到來自收發(fā)信機(jī)5的發(fā)射機(jī)部分的RF功率，它反射掉少于天線的理想負(fù)栽.因此，在相應(yīng)的發(fā)射波段，接收機(jī)濾波器必須在50dB的重級(jí)上具有阻帶袞減.在RX分支上繼續(xù)下去，該設(shè)計(jì)以用于每個(gè)分支的允許切抶可能性的開關(guān)繼續(xù).用于低RX波段分支的開關(guān)43在WCDMA546/GSM850和WCDMA8/GSM900之間切換，用于高RX分支的開關(guān)44在WCWIA3t9/DCS1800;WCDMA2/PCS和WCDMA4和1(如上所定義的WCDMA波段)之間切換.總體而言，有五個(gè)通逸霞蓋十二個(gè)波段.RF開關(guān)必須具有低的插入損耗(典型為0.5dB)和低的交叉調(diào)制失真IMD(低于-lOOdBm)，以便滿足阻塞要求.對(duì)于低RX波段，開關(guān)43可以被實(shí)現(xiàn)為單刀雙擲SP2T(singlepole2throughput),對(duì)于高RX波段，開關(guān)44以被實(shí)現(xiàn)為SP3T,這意味著需要三個(gè)控制信號(hào)來控制RX開關(guān).控制信號(hào)可以由基帶來切換以獲得GSM和對(duì)于WCDMA保持閉合.到開關(guān)的控制信號(hào)被適當(dāng)AMt與無線電接口的無線電相關(guān)聯(lián)的基帶ASIC中產(chǎn)生.當(dāng)無線電設(shè)備作為WCDMA)IUL信;MMt時(shí)，開關(guān)對(duì)于期望的波段保持接通，因?yàn)閃CDMA模式是全雙工的.當(dāng)無線電作為GSMiML信M作時(shí)，用于期望接收波段的開關(guān)僅僅在GSM信號(hào)的接收脈沖串期間閉合，并且當(dāng)發(fā)射機(jī)脈沖串被產(chǎn)生時(shí)斷開.在RX開關(guān)之后，該設(shè)計(jì)使用帶通濾波器35,36,37，38,39(SAW;BAW或者FBAR)，用于在帶外得到高的衰減，而在帶內(nèi)得到低的波動(dòng).開關(guān)和帶通濾波器可以一起用在前端模塊(FEW)中，并相應(yīng)地進(jìn)行設(shè)計(jì)(見困3).RX分支可以通過RX緩沖器53、54、55、56、57連接到收發(fā)信機(jī)5.對(duì)于低和高波段以及LNA輸入的預(yù)期插入損耗是襲大4dB.對(duì)于tx分支，jMC信機(jī)可以使用tx緩沖器51、52.緩沖器應(yīng)當(dāng)是寬帶緩沖器，它將襲蓋:用于如上定義的所有低波段TX(WCDMA5,648)+GSM850/GSM900的一個(gè)緩存器51以及用于(WCDMA1，2，3，4，9)和DCS1800和PCS1900的另一個(gè)TX緩沖器52.iML信機(jī)TX援沖器51、52的輸出將通過兩個(gè)開關(guān)進(jìn)入功率放大器模塊的輸入端口一個(gè)用于低波段的開關(guān)41和一個(gè)用于高波段的開關(guān)42.開關(guān)41和42將能夠處理WCWIA(該開關(guān)將僅僅對(duì)于相應(yīng)的波段閉合)或者它們可以在諸如GMSK和8PSK之類的TDD(時(shí)分雙工)調(diào)制之間切換.開關(guān)41和42適當(dāng)?shù)厥蔷哂械筒迦霌p耗的rf開關(guān)類型，損耗優(yōu)選地最大為0.6dB.對(duì)于低TX波段，開關(guān)41可以實(shí)現(xiàn)為SP2T，對(duì)于高TX波段，開關(guān)42可以實(shí)現(xiàn)為SP3T.這意味著需要三個(gè)控制信號(hào)來控制TX開關(guān).在TX開關(guān)41和42之后，在兩個(gè)濾波器組ll,12中使用五個(gè)帶通濾波器30、31、32、33、34，每個(gè)組具有一個(gè)到功率放大器21、22的輸出和來自相應(yīng)開關(guān)端子的若干個(gè)輸入.在開關(guān)41之后的用于低波段TX的濾波器組11將在一個(gè)帶通濾波莽30中復(fù)蓋WCDMA5，6/GSM850和在另一個(gè)帶通濾波器31中;fJlWCDMA8和GSM900.對(duì)這個(gè)濾波器組的要求在帶外大的襲減以及在波段上低的波動(dòng).插入損耗并不是一個(gè)關(guān)鍵閎素并且可以非常高.在開關(guān)42之后的用于高波段TX的濾波器組12將在一個(gè)帶通濾波器32中復(fù)蓋DCS1800/WCDMA3,4和在另一個(gè)帶通濾波器33中襲蓋WCDMA2/PCS1900，并且?guī)V波器33將;jUlWCDMA1.對(duì)這個(gè)濾波器組的要求在帶外大的衰減以及在波段上低的波動(dòng).插入損耗并不是一個(gè)關(guān)鍵因素并且可以非常高.濾波器組11、12在兩個(gè)分支中連接到用于它們每一個(gè)的一個(gè)功率放大器.功羋放大器21復(fù)蓋低H波段如上定義的(WCDMA5,6&8)+GSM850/GSM900,功率放大器22襲蓋高TX波段(WCDMA1，2，3,4，9)和DCS1800/PCS1900.市場(chǎng)上現(xiàn)存的PA:s可以接納EDGE/GMSK+WCDMA標(biāo)準(zhǔn)兩者.開關(guān)和濾波器組以及功率放大器一起可以是一個(gè)還可以包括功率控制的PA棋塊，決方案.困2示出了具有另一個(gè)循環(huán)器/隔離器裝置的多波段天線開關(guān)的笫二實(shí)施例.如果構(gòu)建具有四個(gè)端口的循環(huán)器并不像構(gòu)建具有三個(gè)端口的循環(huán)器那樣實(shí)際，那么可以使用本發(fā)明的下列實(shí)施例.在這個(gè)實(shí)施例中，僅僅使用3端口循環(huán)器.借助于分別用于低波段和高波段的循環(huán)器16和17來獲得發(fā)射/接收雙工功能.接收機(jī)端口和發(fā)射機(jī)端口之間的隔離通過用作隔離器的第二對(duì)循環(huán)器18和19來實(shí)現(xiàn).這是通過將笫二循環(huán)器18、19的適當(dāng)端口接在端頭以便防止反射的RF能量從接收機(jī)回到功率放大器并且代之以在終端10中被吸收來實(shí)現(xiàn)的.笫二實(shí)施例可以像笫一實(shí)施例那樣包括濾波器組11，12中的濾波器30-39以及開關(guān)41-44的相同配置.通過這種方式，通過單向連接點(diǎn)的任何一個(gè)實(shí)現(xiàn)或者任何組合，隔離主要在接收^UML射機(jī)的功率放大器之間實(shí)現(xiàn)了，次之在端口的所有其它組合之間實(shí)現(xiàn)，到反射功率離開負(fù)栽且在羊向連接點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)隔離的程度，天線可以具有相對(duì)差的負(fù)栽阻抗.作為進(jìn)一步的替換，如果接收機(jī)濾波器要求非常好的受控阻抗以便實(shí)現(xiàn)所需的阻帶襲減，那么配置為隔離器16、、17、的第三連接點(diǎn)(具有一個(gè)接在端頭的端口的循環(huán)器)可以分別插入在循環(huán)器16和17以及接收機(jī)濾波器開關(guān)43和44之間線路中.通過所描述的這種方式，功率放大器和天線以及接收機(jī)濾波器和天線之間的損耗將被降低到1到1.5dB的范圍.這實(shí)際上優(yōu)于在發(fā)射和接收頻率波段之間具有窄頻率間隙的許多雙工器中的愔況.所需的組合頻率波段在15-2(Mi的范圍內(nèi)，并且具有這個(gè)分?jǐn)?shù)的帶寬的循環(huán)器連接點(diǎn)是非常實(shí)際的.圖3示出了具有功率分離器裝置的多波段天線開關(guān)的笫三實(shí)施例.在第三實(shí)施例中，在天線端口l之后，在接收RX和發(fā)射TX中對(duì)于如上定義的低波段和高波段，兩個(gè)分支將借助于兩個(gè)功率分離器被分離為接收RX和發(fā)射TX，一個(gè)功率分離器26用于低波段，一個(gè)功率分離器27用于高波段.低波段功率分離器26應(yīng)當(dāng)復(fù)益TX低波段(824-915MHz)和RX低波段(869-960MHz).高波段功率分離器27應(yīng)當(dāng)襲蓋TX高波段(1710-1980)MHz和RX波段(1805-2180)MHz.功羋分離器將在寬的波段上呈現(xiàn)平坦的頻率響應(yīng)和對(duì)所有端口呈現(xiàn)受控的阻抗(例如50歐姆).功率分離器將為接收機(jī)濾波器提供所需的隔離以便正常工作，但;iA以對(duì)于所有GSM/BDGE和WCDMA在所有的RX和TX模式中在每個(gè)路徑(假定一個(gè)輸入和兩個(gè)輸出)增加3dB的插入損耗為代價(jià)的.第三實(shí)施例也可以包括與笫一實(shí)施例相同的濾波器組11、l2中的濾波器30-39、功率放大器21、22以及開關(guān)41-44的相同配置所提出的解決方案提供了關(guān)于成本和空間最小的解決方案來提供四個(gè)GSM(GPRS和EDGE兩者)與八個(gè)WCDMA波段.代替在天線端口切換，我們接近于收發(fā)信機(jī)切換模式，以便能夠接收和發(fā)送GSMTDD和WCDMA兩者.本發(fā)明可以應(yīng)用在便攜式無線電通信中，例如移動(dòng)電話、通信器、電子組織器、智能電話等等.M域技術(shù)人員能夠理解，組件的具體選擇可以在本發(fā)明的框架內(nèi)改變，本發(fā)明的范圍僅僅由以下的權(quán)利要求來限定.權(quán)利要求1.一種多波段天線開關(guān)，包括功率放大器模塊，具有可連接到天線的天線端口，以及可連接到收發(fā)信機(jī)的發(fā)射機(jī)部分的至少一個(gè)輸入端口；可連接到天線端口和收發(fā)信機(jī)的接收部分的前端模塊；其中，所述功率放大器模塊和所述前端模塊能夠覆蓋多個(gè)波段.2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段天線開關(guān)，其中，所述功率放大器模塊包括至少兩個(gè)分別用于低頻和髙頻的具有濾波器和功率放大器的分支.3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多波段天線開關(guān)，其中，所述功率放大器模塊的輸入端口包括多個(gè)通道和開關(guān)裝置，用于控制哪個(gè)信號(hào)從JlUL信機(jī)發(fā)射.4.根振權(quán)利要求1所述的多波段天線開關(guān)，其中，所迷前端模塊包括至少兩個(gè)分別用于低頻和高頻的具有濾波器的分支.5.根椐權(quán)利要求4所述的多波段天線開關(guān)，其中，所迷前端模塊包括多個(gè)通道和開關(guān)裝置，用于控制哪個(gè)信號(hào)發(fā)射到M信機(jī).6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段天線開關(guān)，其中，發(fā)射/接收雙工功能借助于循環(huán)器裝置來獲得.7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多波段天線開關(guān)，其中，所述功率放大器模塊和前端模塊的分支借助于4端口循環(huán)器連接到天線端口，每個(gè)分支一個(gè)循環(huán)器，該循環(huán)器的一個(gè)端口被接在端頭以便提供接收機(jī)和發(fā)射機(jī)端口之間的隔離.8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多波段天線開關(guān)，其中，所述功率放大器模塊和前端模塊的分支借助于3端口循環(huán)器連接到天線端口，一個(gè)3端口循環(huán)器提供發(fā)射/接收雙工功能，另一個(gè)3端口循環(huán)器被安排在每個(gè)功率放大器模塊分支中，并且該循環(huán)器的一個(gè)端口被接在端頭以便提供接收機(jī)和發(fā)射機(jī)端口之間的隔離.9.根振權(quán)利要求8所述的多波段天線開關(guān)，其中，另一個(gè)3端口循環(huán)器被安排在每個(gè)前端模塊分支中，并且該循環(huán)器的一個(gè)端口被接在端頭以便提供接收機(jī)和發(fā)射機(jī)端口之間的隔離10.根據(jù)權(quán)利要求1所迷的多波段天線開關(guān)，其中，發(fā)射/接收雙工功能借助于功羋分離器裝置來獲得.11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多波段天線開關(guān)，其中，所述功率分離器在寬的波段上具有平坦的頻率響應(yīng)以及對(duì)所有端口具有受控的阻抗.12.—種包括如上權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的多波段天線開關(guān)的便攜式無線電通信設(shè)備.全文摘要本發(fā)明涉及一種多波段天線開關(guān)，更具體地，涉及一種在移動(dòng)電話設(shè)備的無線電接口中實(shí)現(xiàn)的天線開關(guān)。該天線開關(guān)包括功率放大器模塊，具有可連接到天線的天線端口(1)，以及可連接到收發(fā)信機(jī)(5)的發(fā)射機(jī)部分的至少一個(gè)輸入端口；可連接到天線端口和收發(fā)信機(jī)的接收部分的前端模塊；其中，所述功率放大器模塊和所述前端模塊能夠覆蓋多個(gè)頻率波段。發(fā)射/接收雙工功能借助于循環(huán)器(6，7)或者功率分離器裝置獲得。所述天線開關(guān)提供在同一個(gè)電話中使用四個(gè)GSM和八個(gè)WCDMA波段的打包的解決方案。文檔編號(hào)H04B1/40GK101371450SQ200680050845公開日2009年2月18日申請(qǐng)日期2006年12月14日優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日發(fā)明者B·圖多索尤,W·坎普申請(qǐng)人:索尼愛立信移動(dòng)通訊股份有限公司