專利名稱：高頻模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高頻模塊，該高頻模塊在例如用在蜂窩電話的多模式無線電設備中具有特定的但不是唯一的應用。
用在蜂窩電話中的多模式無線電設備可以具有按照幾種不同的標準/頻帶工作的能力，該幾種不同的標準/頻帶例如GSM、DCS(數字蜂窩系統(tǒng)1800)和PCS(個人數字蜂窩電話)。由于這種無線電設備具有一個天線，該天線上耦合有幾個發(fā)射機/接收機前端，所以必須能夠選擇一個優(yōu)先于其它前端的前端。典型的帶通濾波器和高頻模式開關，如PIN二極管，被用于從幾個可利用的前端中選擇一個前端。這種開關是有損耗的，并且需要在PCB(印刷電路板)上占用獨立的空間。
在附圖的

圖1中示出了這種電路的一個例子。在該電路中，五個模式開關SW1到SW5都包括PIN二極管。所示出的電路涉及用于接收/發(fā)射符合GSM、DCS和PCS標準的信號的結構。天線10耦合到雙工濾波器12，該雙工濾波器12包括用于通過GSM頻率但阻擋住DCS和PCS頻率的低通濾波器14和用于通過DCS和PCS頻率并且阻擋住GSM頻率的高通濾波器16。
GSM RF前端結構包括功率放大器18，該功率放大器18的輸出端耦合到第一模式開關SW1，并經由電感L1耦合到電源線24。模式開關SW1耦合到低通濾波器14和傳輸線TXL1的一端。傳輸線TXL1的另一端耦合到模式開關SW2，并耦合到接收機SAW帶通濾波器RXF1的輸入端。帶通濾波器RXF1的輸出端耦合到低噪聲放大器LNA1的輸入端。
DCS和PCS RF前端耦合到高通濾波器16。公共的DCS/PCS發(fā)射機包括功率放大器20，該功率放大器20的輸出端耦合到模式開關SW3，并經由電感L2耦合到電源線24。模式開關SW3的陰極耦合到濾波器16。DCS和PCS接收機的前端是分離的。濾波器16的輸出端耦合到模式開關SW4，并耦合到一段傳輸線TXL2的一端。模式開關SW4耦合到PCS接收機SAW濾波器的一側，并耦合到電感L3，電感L3耦合到電源線24。SAW濾波器RXF2的輸出端耦合到PCS低噪聲放大器LNA2。該段傳輸線TXL2的另一端耦合到模式開關SW5，并耦合到DCS接收機SAW濾波器RXF3。SAW濾波器RXF3的輸出端耦合到DCS低噪聲放大器LNA3。
所有的濾波器都具有50Ω的輸入阻抗，而低噪聲放大器的輸入阻抗典型地是200Ω?？梢酝ㄟ^濾波器或者通過濾波器與其相應的低噪聲放大器之間的阻抗轉換來實現不同阻抗的匹配。這種結構的特定缺點是，PCS監(jiān)聽/備用模式中的模式開關SW4消耗相對較大的電流，典型地大約為1mA，從而降低了電池的壽命。理想的是，在監(jiān)聽/備用模式下不應該有任何的耗用電流。
歐洲專利說明書EP 1168650 A1公開了一種用于在DCS/PCS發(fā)射機以及DCS接收機和PCS接收機之間進行切換的高頻開關模塊。天線耦合到雙工器上，該雙工器包括耦合到GSM電路的低通濾波器，和經由轉接開關耦合到DCS/PCS發(fā)射機前端并耦合到分支電路的高通濾波器，該分支電路具有分別用于DCS接收機前端和PCS接收機前端的分支。每個分支都分別包括適當耦合到DCS或PCS濾波器輸入端的相移器。每個相移器都由傳輸線構成，該傳輸線在各自感興趣的頻率上的實際長度大約為λ/10到λ/4。從公共端上看，各個分支的阻抗特性是，它們在其它分支的接收頻帶內基本上都是開路狀態(tài)。雖然引述的這種模塊與圖1相比具有較少的模式開關，但使用傳輸線作為相移器帶來了不希望有的損耗，并且有必要在各自的濾波器和低噪聲放大器輸入端之間提供阻抗轉換器。此外，由阻擋分支呈現的開路狀態(tài)阻抗使得并非所有的信號都會到其它分支。
本發(fā)明的目的是提供一種多模式無線電模塊，它將比所引述的模塊更有效地工作。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種多模式無線電模塊，該多模式無線電模塊包括用于連接到信號傳遞和接收裝置的端子、耦合到該端子的發(fā)射分支和耦合到該端子的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶內的信號的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個都分別包括相移電路、耦合到相移電路的帶通濾波器、被選擇用以通過第一和第二頻帶之一中想要的信號但拒絕第二和第一頻帶的另一個中不想要的信號的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器，其中每個相移電路都進行阻抗轉換。
根據本發(fā)明的另一個方面，提供了一種多模式無線電設備，該多模式無線電設備包括信號傳遞和接收裝置、用于調制待發(fā)射信號的裝置、用于解調接收信號的裝置和多模式無線電模塊，該多模式無線電模塊包括耦合到信號傳遞和接收裝置的發(fā)射分支、耦合到發(fā)射分支的信號輸入端的調制裝置和耦合到信號傳遞和接收裝置的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶內的信號的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個都分別包括相移電路、耦合到相移電路的帶通濾波器、被選擇用以通過第一和第二頻帶之一中想要的信號但拒絕第二和第一頻帶的另一個中不想要的信號的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器，相應的低噪聲放大器耦合到解調裝置，其中每個相移電路都進行阻抗轉換。
通過使上述相移電路向上地進行阻抗轉換，各自的接收機前端具有更有效的結構。阻抗轉換的有利特征是，阻抗可以從50Ω的天線阻抗轉換成典型地為200Ω的低噪聲放大器的輸入阻抗，從而不需要在濾波器的輸出端和低噪聲濾波器之間提供單獨的阻抗匹配級，或者可以不必使濾波器進行阻抗轉換。而且與所引述的電路相比，相移電路表現出好得多的開路狀態(tài)，這意味著有更多的信號會到達期望的分支。此外，當構造為體聲波(BAW)濾波器或表面聲波濾波器時，濾波器將需要近似為PCB面積的四分之一的面積，并且與輸入阻抗為50Ω的BAW或SAW相比具有更少的損耗。
現在將參考附圖通過例子來描述本發(fā)明，其中圖1是具有多個模式開關的多模式無線電模塊的方框示意性電路圖，和圖2是根據本發(fā)明制造的多模式無線電設備/無線電模塊的方框示意圖。
在附圖中，用相同的附圖標記來標識對應的特征。
為了簡明起見，由于已經在本說明書的導言中描述過圖1的內容，所以將不再次描述。
圖2中所示的多模式無線電設備用于接收/發(fā)射符合GSM、DCS和PCS標準的信號。天線10耦合到多模式無線電模塊22的端子11。該端子耦合到雙工濾波器12，該雙工濾波器12包括用于通過GSM頻率但阻擋住DCS和PCS頻率的低通濾波器14和用于通過DCS和PCS頻率并且阻擋住GSM頻率的高通濾波器16。
GSM RF前端結構包括功率放大器18，該功率放大器18的輸出耦合到第一模式開關SW1并通過電感L1耦合到電源線24。第一模式開關SW1耦合到低通濾波器14以及λ/4傳輸線TXL1的一端。傳輸線TXL1的另一端耦合到由PIN二極管實現的模式開關SW2，并耦合到接收機SAW帶通濾波器RXF1的輸入端。帶通濾波器RXF1的輸出端耦合到低噪聲放大器LNA1的輸入端。
信號源26耦合到GSM調制器28，該GSM調制器28的輸出端耦合到端子30上，而該端子30耦合到功率放大器18。所接收到的由低噪聲放大器LNA1提供的GSM信號通過端子36提供給解調器38。解調器38的輸出提供給輸出設備40，如聲換能器。
DCS和PCS RF前端耦合到雙工器12的高通濾波器16。公共的DCS/PCS發(fā)射機包括耦合到DCS/PCS調制器44輸入端的信號源42，該DCS/PCS調制器44通過端子46耦合到功率放大器20，功率放大器20的輸出端耦合到由PIN二極管實現的模式開關SW3，并通過電感L2耦合到電源線24。模式開關SW3的陰極耦合到濾波器16。
DCS和PCS接收機的RF前端形成分支電路中分離的分支，該分支電路通過λ/4傳輸線TXL2連接到濾波器16。傳輸線TXL2表現為開路，并避免加載DCS/PCS發(fā)射機。PCS分支包括由串聯(lián)電容器C1和并聯(lián)電感L3組成的阻抗轉換相移電路PS1。相移電路PS1的輸出端連接到帶通濾波器RXF2，該帶通濾波器RXF2可以是BAW或SAW濾波器。濾波器RXF2耦合到PCS低噪聲放大器LNA2。低噪聲放大器LNA2通過端子48耦合到連接有適當的輸出級52的PCS解調器50。
DCS分支包括由串聯(lián)電容器C2和并聯(lián)電感L4組成的阻抗轉換相移電路PS2。相移電路PS2的輸出端連接到帶通濾波器RXF3，該帶通濾波器RXF3可以是BAW或SAW濾波器。濾波器RXF3耦合到DCS低噪聲放大器LNA3。低噪聲放大器LNA3通過端子54耦合到連接有適當的輸出級58的DCS解調器56。
該段傳輸線TXL2的另一端耦合到由PIN二極管實現的模式開關SW5。
不考慮該模塊的GSM部分，當DCS/PCS發(fā)射機分支想要發(fā)射時，模式開關SW3和SW5導通，使得電源線24的電壓耦合到DCS/PCS發(fā)射機。因為通過模式開關SW5的導通隔離開了DCS和PCS接收機分支，所以不會從DCS和PCS接收機分支中得到電流。在接收模式下，模式開關SW3和SW5都不導通，使得接收到的信號通過傳輸線TXL2提供給分支電路的兩個分支。通過利用帶通濾波器RXF2和RXF3的頻帶外響應，并通過對這些濾波器中每一個的響應進行相移，使得它們在其它頻帶的頻率上表現為開路，可以在不需要模式開關(如圖1中的模式開關SW4)的情況下將兩個RF接收前端連接在一起。因此在監(jiān)聽狀態(tài)下，PCS接收機不會消耗電流。對由相移電路PS1和PS2產生的相移進行阻抗轉換，以使得它們的輸入阻抗為50Ω以匹配傳輸線TXL2的阻抗，并使它們的輸出阻抗為200Ω以匹配相應的帶通濾波器RXF2、RXF3的輸入阻抗。由于濾波器RXF2、RXF3在電氣上很長，所以更好的是在相應的濾波器RXF2、RXF3之前就進行阻抗轉換。由于阻抗轉換電路的輸出阻抗相對較高，所以與不具有阻抗轉換相移電路的結構相比，能夠使這些濾波器由物理上更小的諧振器來制造。在BAW濾波器情況下，這意味著面積按等于阻抗增加的因數成比例減小。雖然由于僅可以使用一維，所以具有少得多的靈活性，但這在SAW濾波器的情況下也是成立的。這樣，當因數為4時就意味著可以節(jié)省大約為75％的印刷電路板面積(不包括互連面積)。通過增加并聯(lián)電感L3、L4的值并改變電容器C1、C2的值來影響向上的阻抗轉換。另一個特征是，帶通濾波器在所選擇的結構中顯示出較低的損耗，并更好地匹配典型的低噪聲放大器阻抗，從而在濾波器級之后不需要進行單獨的阻抗匹配。其原因是有損耗的寄生電容與設備的尺寸成比例，也就是說，在不同的濾波器阻抗值下?lián)p耗都保持為不變。但是，串聯(lián)電阻保持為相同的。這樣，隨著濾波器阻抗增大，串聯(lián)損耗降低。對于SAW設備，很可能當濾波器阻抗增大時串聯(lián)電阻會降低。這樣將進一步降低損耗。
在本說明書和權利要求書中，在元件前面的詞語“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。此外，詞語“包括”不排除除了那些已列舉的之外還存在其它的元件或步驟。
通過閱讀本公開內容，其它的修改對于本領域的技術人員來說將是顯而易見的。這種修改可以包含其他的特性，這些特性在設計、制造和使用多模式無線電設備/模塊和由此而得到的元件部分中已經是眾所周知的，并且這些特性可以用來代替或附加到這里已經描述的特性。盡管在本申請中權利要求已經闡明成是特征的具體組合，但應該理解的是，本申請公開內容的范圍也包括在本文中明確地或隱含地公開的任何新的特征或任何特征的新的組合，或者特征的任何概括，而不管其是否涉及與在當前任何權利要求中所要求保護的相同發(fā)明，并且也不管其是否解決了任何或所有與本發(fā)明所解決的相同的技術問題。因此本申請聲明，在實現本申請或由本申請所引申出的其它任何申請的過程中，新的權利要求可以闡述成這種特征和/或這種特征的組合。
權利要求
1.一種多模式無線電模塊(22)，包括用于連接到信號傳遞和接收裝置(10)的端子(11)、耦合到該端子的發(fā)射分支(DCS/PCS)和耦合到該端子的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶(DCS/PCS)內的信號的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個都分別包括相移電路(PS1/PS2)、耦合到相移電路的帶通濾波器(RXF2、RXF3)、被選擇用以通過第一和第二頻帶之一中想要的信號但拒絕第二和第一頻帶的另一個中不想要的信號的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器(RXF2、RXF3)輸出端的低噪聲放大器(LNA2、LNA3)，其中每個相移電路(PS1、PS2)都進行阻抗轉換。
2.如權利要求1所述的無線電模塊，其特征在于，每個帶通濾波器(RXF2、RXF3)都是BAW濾波器。
3.如權利要求1所述的無線電模塊，其特征在于，每個帶通濾波器(RXF2、RXF3)都是SAW濾波器。
4.如權利要求1、2或3所述的無線電模塊(22)，其特征在于，每個相移電路(PS1、PS2)都包括串聯(lián)電容和并聯(lián)電感，設置串聯(lián)電容和并聯(lián)電感的值，使得在信號傳遞和接收裝置以及相應的帶通濾波器(RXF2、RXF3)之間提供預定的阻抗轉換。
5.如權利要求1-4中任一項所述的無線電模塊，其特征在于，分支電路經由一段傳輸線(TXL2)耦合到該端子。
6.如權利要求5所述的無線電模塊，其特征在于，發(fā)射分支(DCS、PCS)具有耦合到端子(11)的串聯(lián)開關(SW3)，并且分支電路具有耦合到遠離該端子的傳輸線(TXL2)的一端的并聯(lián)開關(SW5)。
7.如權利要求1-6中任一項所述的無線電模塊，其特征在于，雙工器(12)耦合到端子(11)，發(fā)射和分支電路耦合到雙工器的一個端口，用于通過頻率在第一帶寬內的信號，并且另一個端口耦合到另一個分支，用于處理頻率在第二帶寬內的信號。
8.一種多模式無線電設備，包括信號傳遞和接收裝置(10)、用于調制待發(fā)射的信號的裝置、用于解調接收到的信號的裝置和多模式無線電模塊(22)，該多模式無線電模塊(22)包括耦合到信號傳遞和接收裝置的發(fā)射分支(DCS/PCS)、耦合到發(fā)射分支的信號輸入端的調制裝置和耦合到信號傳遞和接收裝置的分支電路，該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶內的信號的第一和第二分支，第一和第二分支中的每一個都分別包括相移電路(PS1、PS2)、耦合到相移電路的帶通濾波器(RXF2、RXF3)、被選擇用以通過第一和第二頻帶之一中想要的信號但拒絕第二和第一頻帶的另一個中不想要的信號的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器(LNA2、LNA3)，相應的低噪聲放大器耦合到解調裝置，其中每個相移電路(PS1、PS2)都進行阻抗轉換。
9.如權利要求8所述的無線電設備，其特征在于，每個相移電路(PS1、PS2)都包括串聯(lián)電容和并聯(lián)電感，設置串聯(lián)電容和并聯(lián)電感的值，使得在信號傳遞和接收裝置以及相應的帶通濾波器(RXF2、RXF3)之間提供預定的阻抗轉換。
10.如權利要求9所述的無線電設備，其特征在于，發(fā)射分支具有耦合到端子(11)的串聯(lián)開關(SW3)，并且分支電路具有耦合到四分之一波長傳輸線(TXL2)的一端的并聯(lián)開關(SW5)，傳輸線的另一端耦合到該端子。
11.如權利要求8-10中任一項所述的無線電設備，其特征在于，雙工器(12)耦合到端子，發(fā)射和分支電路耦合到雙工器的一個端口，用于通過頻率在第一帶寬內的信號，并且另一個端口耦合到另一個分支，用于處理頻率在第二帶寬內的信號。
全文摘要
一種多模式無線電模塊(22)包括用于連接到天線(10)的端子(11)。發(fā)射分支(DCS/PCS)和分支電路耦合到端子(11)。該分支電路至少包括分別用于接收第一和第二頻帶(DCS、PCS)內的信號的第一和第二分支。第一和第二分支中的每一個都分別包括相移電路(PS1、PS2)、耦合到相移電路的BAW或SAW帶通濾波器(RXF2、RXF3)、被選擇用以通過第一和第二頻帶之一中想要的信號但拒絕第二和第一頻帶的另一個中不想要的信號的濾波器的帶寬、以及耦合到帶通濾波器輸出端的低噪聲放大器(LNA2、LNA3)。對每個帶通濾波器(RXF2、RXF3)的響應進行相移，以便在想要的頻率下在其它分支中表現為開路。每個相移電路(PS1、PS2)都進行阻抗轉換，從而可以使用更大的阻抗濾波器。
文檔編號H04B1/40GK1672335SQ03818536
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月22日 優(yōu)先權日2002年8月2日
發(fā)明者K·R·博伊爾, A·J·M·德格勞, R·F·米爾索姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司