專利名稱：：具有分布雙工功能的全雙工收發(fā)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明通常涉及無線通信裝置，尤其是移動(dòng)無線收發(fā)機(jī)。技術(shù)背景小型全雙工無線收發(fā)機(jī)應(yīng)用在許多移動(dòng)通信裝置中，例如蜂窩電話。這種收發(fā)機(jī)通常包括發(fā)送(TX)鏈路和接收(Rx)鏈路，共享公共的天線。為了即使在以最大輸出功率進(jìn)行發(fā)送時(shí)也能保持接收鏈路的最佳性能，必須謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)收發(fā)機(jī)。必須注意避免將Tx信號(hào)泄漏到Rx鏈路中，這會(huì)引起Rx飽和，以及避免來自Tx鏈路的寬帶噪聲泄漏，特別是在Rx頻帶中的噪聲，它會(huì)使接收靈敏度趨于下降。當(dāng)Tx和Rx頻帶間隔緊密時(shí)(如在蜂窩電話中的情況)，后一要求就尤其重要且難以達(dá)到。圖1示意說明一種在蜂窩領(lǐng)域熟知的全雙工無線收發(fā)機(jī)20。該收發(fā)機(jī)包括Tx鏈路42和Rx鏈路44，它們都通過雙工器30與天線32耦合。在Tx鏈路中，由基帶發(fā)送器電路22產(chǎn)生的中頻(IF)信號(hào)由上變頻器24轉(zhuǎn)換成適合的射頻(RF)信號(hào)。所得到的RF信號(hào)由帶通濾波器26進(jìn)行濾波，由放大器28進(jìn)行放大，并通過雙工器30傳送給天線32用于發(fā)送。由天線32在所分配的Rx頻帶中接收到的信號(hào)通過雙工器30傳送給低噪聲放大器34。經(jīng)放大的信號(hào)由帶通濾波器35進(jìn)行濾波，由下變頻器36下變頻為IF，并隨后傳送到基帶接收器電路38進(jìn)行處理。上變頻器24和下變頻器36都由本機(jī)振蕩電路40驅(qū)動(dòng)，如本領(lǐng)域所熟知。雙工器30既執(zhí)行Tx濾波又執(zhí)行Rx濾波。Tx濾波通常在Rx頻帶中提供了大約50dB的阻帶衰減，即，使Rx頻帶中來自外部源的信號(hào)劇烈衰減，特別是來自Tx鏈路42的信號(hào)。Rx濾波同樣在Tx頻帶中提供了大約50dB的阻帶衰減，以便Tx信號(hào)不會(huì)泄漏到Rx鏈路并使Rx鏈路飽和。在缺少這種雙工器的情況下，收發(fā)機(jī)20就不能達(dá)到適當(dāng)?shù)腞x性能。為了達(dá)到這種性能，雙工器通常必須包括許多空腔諧振器、介電濾波器或螺旋型濾波器。因此，雙工器通常是收發(fā)機(jī)20中最大和最昂貴的部件。一種典型的這種類型的雙工器是型號(hào)為S1-A9/NN1，由芬蘭的LK-Products0y制造的雙工器，其售價(jià)約$20，并且具有40.5x25.0x6.8誦的尺寸。美國專利4，792，939(通過參考引入)描述了用于移動(dòng)電話的雙工無線通信收發(fā)機(jī)。收發(fā)機(jī)中的雙工器和濾波器由表面聲波濾波器取代空腔元件組成。所有的電路都安裝在單個(gè)金屬基片上，并依靠金屬外殼封裝在一個(gè)模塊中，根據(jù)發(fā)明人所述，就能將收發(fā)機(jī)制造得比先前設(shè)計(jì)的收發(fā)機(jī)更加緊湊。該發(fā)明并沒有以任何專門或定量方法來描述基于SAW雙工器的阻帶性能和噪聲特性。特別是，它并沒有解決Tx信號(hào)和過量噪聲泄漏到Rx鏈路中去的問題，由于基于SAW的雙工器相對(duì)于全性能的雙工器較次，就很可能產(chǎn)生這些問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種改進(jìn)、緊湊、全雙工的無線收發(fā)機(jī)。本發(fā)明某些方面的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種具有較低生產(chǎn)成本和較小尺寸的全雙工無線收發(fā)機(jī)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，全雙工無線收發(fā)機(jī)包括配置在收發(fā)機(jī)Tx和Rx鏈路中的小尺寸、低成本濾波器，以便使來自Tx鏈路的Tx信號(hào)和噪聲衰減，否則這些信號(hào)和噪聲會(huì)滲入Rx鏈路。Tx和Rx鏈路通過雙工器與天線耦合，該雙工器最好也由類似的低成本濾波器部件制成。Tx和Rx鏈路中的濾波器部件的總阻帶衰減大約等于或大于雙工器的阻帶衰減。在這方面，本發(fā)明不同于本領(lǐng)域所熟知的收發(fā)機(jī)，已知的收發(fā)機(jī)所需的阻帶衰減絕大部分或全部由雙工器提供。因此，根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)機(jī)與使用全性能雙工器的普通收發(fā)機(jī)相比尺寸更加小且更加便宜。配置在Tx和Rx鏈路中并用于構(gòu)造雙工器的濾波器部件最好包括微型表面聲波(SAW)濾波器。而且，Tx和Rx鏈路最好都包括相對(duì)較低增益的多個(gè)放大級(jí)，而不是如普通收發(fā)機(jī)中的單一高增益級(jí)。SAW濾波器插入在多個(gè)級(jí)之間以提供所需的阻帶衰減。Rx鏈路中至少一個(gè)放大級(jí)的偏置最好響應(yīng)Tx輸出功率進(jìn)行控制，以便即使當(dāng)Tx功率很高也能避免Rx增益壓縮。因此，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例還提供了一種雙工無線收發(fā)機(jī)，與基帶電路和天線耦合，它包括發(fā)送鏈路，用于產(chǎn)生在發(fā)送頻帶中進(jìn)行發(fā)送的無線電信號(hào)；接收鏈路，用于接收和處理接收頻帶中的無線電信號(hào)，并將經(jīng)處理的信號(hào)傳送給基帶電路，所述鏈路包括多個(gè)放大器以及放置在所述放大器之間的多個(gè)濾波器部件，它們通過第一阻帶衰減對(duì)發(fā)送頻帶中的信號(hào)進(jìn)行衰減；以及雙工器，用于將發(fā)送鏈路和接收鏈路耦合到天線，并且通過第二阻帶衰減使得發(fā)送頻帶中進(jìn)入接收鏈路的信號(hào)衰減，該衰減大致等于或小于第一阻帶衰減。接收鏈路中的多個(gè)放大器最好包括至少兩個(gè)放大器，在它們之間放置了至少一個(gè)濾波器部件。接收鏈路更加好地包括第一低噪聲放大器，它對(duì)從雙工器傳送的信號(hào)進(jìn)行接收和放大；第一濾波器，它對(duì)來自第一低噪聲放大器的信號(hào)進(jìn)行接收和濾波；第二低噪聲放大器，它對(duì)來自第一濾波器的信號(hào)進(jìn)行接收和放大；第二濾波器，它對(duì)來自第二低噪聲放大器的信號(hào)進(jìn)行接收和濾波；在較佳實(shí)施例中，第一低噪聲放大器具有大致等于或小于10dB的增益。通過下面結(jié)合附圖的對(duì)較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，就能更加完整地理解本發(fā)明圖1是示意說明一種本領(lǐng)域熟知的無線收發(fā)機(jī)的框圖；和圖2是示意說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種無線收發(fā)機(jī)框圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在參照?qǐng)D2，圖2是示意說明根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種無線收發(fā)機(jī)50的框圖。收發(fā)機(jī)50包括Tx鏈路46和Rx鏈路48，它們通過雙工電路49與天線32耦合。如下所述，Tx和Rx鏈路以及雙工電路49實(shí)質(zhì)上與收發(fā)機(jī)20(圖l)的對(duì)應(yīng)元件并不相同，因此，收發(fā)機(jī)50可以達(dá)到與已有技術(shù)收發(fā)機(jī)相匹敵或更優(yōu)于其的性能，而已有技術(shù)收發(fā)機(jī)尺寸更大，制造成本更高。在本例中，將收發(fā)機(jī)50設(shè)計(jì)為在NMT450蜂窩頻帶(Tx;450-455MHz，Rx:460-465MHz)中工作，但可以很容易對(duì)其進(jìn)行改造以在其他蜂窩頻帶或在基本上5任何其他無線電頻帶上工作。為了簡(jiǎn)潔，收發(fā)機(jī)的某些標(biāo)準(zhǔn)部件，例如Tx鏈路中的隔離器從圖2中忽略，并在下面的描述中也忽略。如圖2所示，雙工電路49包括濾波器60和64，通過可選匹配電路與天線32耦合?；蛘?，在沒有分立匹配部件的情況下，電路49可以作為整體部件提供。濾波器最好包括SAW濾波器，如本領(lǐng)域所熟知，例如由瑞士的Neuchatel的TEMEXS.A.W(S.A.)提供的高功率SAW濾波器。這些濾波器的尺寸在5x5x1.3mm，因此，雙工電路49的尺寸大約為傳統(tǒng)雙工器30的1/5?；蛘撸梢允褂闷渌愋秃线m的微型濾波器部件。雙工電路的規(guī)范在下面的表i-iv中列出，其中應(yīng)該注意電路的阻帶衰減(即在Rx頻帶中由Tx鏈路46產(chǎn)生的Tx信號(hào)和噪聲被雙工器濾去的程度)與傳統(tǒng)收發(fā)機(jī)所需的50dB相比僅為30dB。為了補(bǔ)償雙工電路49提供的較低阻帶衰減，Tx鏈路46由驅(qū)動(dòng)放大器54和功率放大器58以及附加濾波器52和56制成，附加濾波器最好是SAW濾波器，放置在級(jí)之間。因?yàn)槭褂昧藘蓚€(gè)放大級(jí)，與傳統(tǒng)收發(fā)機(jī)20中所使用的單個(gè)功率放大器28相比它們都可以相對(duì)設(shè)定為較低的增益。除了雙工器衰減外，SAW濾波器52和56為每個(gè)阻帶衰減提供了額外的25dB。因?yàn)樵谟煞糯笃?4輸出的寬帶噪聲經(jīng)低增益放大器58放大之前，濾波器56對(duì)其進(jìn)行了衰減，因此，到達(dá)雙工器的寬帶噪聲電平相對(duì)于圖1中收發(fā)機(jī)20的設(shè)計(jì)來說實(shí)質(zhì)上降低了。由于其較低增益，放大器58還具有比高增益放大器28更低的噪聲限(noisefloor)。Rx鏈路48同樣分為2級(jí)，每級(jí)包括低增益、低噪聲放大器66、70以及濾波器68、72(最好為SAW濾波器)。這種兩級(jí)的使用增加了Rx鏈路的選擇性，因此，只有較少的噪聲穿過鏈路到達(dá)接收電路38。由于放大器66的低增益，任何從雙工電路49泄漏到放大器的Tx信號(hào)僅進(jìn)行了適度的放大，并且隨后在濾波器68和72的每一個(gè)中最好基本上衰減25dB。而且，因?yàn)榉糯笃?6和70與收發(fā)機(jī)20中的LNA34相比設(shè)定為相對(duì)較低的增益級(jí)，所以，即使當(dāng)Tx鏈路以全功率工作，也可以避免增益壓縮。為了進(jìn)一步防止最大Tx輸出功率時(shí)的增益壓縮，就耦合可選偏置控制電路74以對(duì)高輸出功率進(jìn)行檢測(cè)，并相應(yīng)增加放大器66的偏置。以這種方式使用偏置控制進(jìn)一步彌補(bǔ)了雙工電路49中濾波器64的低阻帶衰減。當(dāng)Tx功率處于正常電平時(shí)，或當(dāng)收發(fā)機(jī)50僅進(jìn)行接收而沒有進(jìn)行發(fā)送時(shí)，電路74為了減少功率消耗就減少放大器的偏置。下述表列出收發(fā)機(jī)50部件的有關(guān)規(guī)范表I-Tx鏈路增益和噪聲(dB)元件增益級(jí)聯(lián)增益噪聲系數(shù)(NF)基帶電路0.000.0050.00低通濾波器-2.00-2.002.00上變頻器24(混頻器)-5.50-7.505.50上變頻器24(放大器)25.0017.500.00SAW52-3.0014.503.00驅(qū)動(dòng)器5418.0032.504.00SAW56-3.0029.503.00功率放大器5818.0047.505.00隔離器-0.8046.700.80傳輸線-0.1046.600.10雙工器49-3.0043.603.00線路損耗-O,1043.500.10天線32-O.5043.000.50總和43.0043.00表II-Rx頻帶響應(yīng)和Tx鏈路噪聲(dB)元件Rx衰減級(jí)聯(lián)增益(Rx頻帶)級(jí)聯(lián)NF(Rx頻帶)基帶電路0.050.00低通濾波器-45.00-47.051.76上變頻器24(混頻器)-52.554.44上變頻器24(放大器)-27.554.44SAW52-25.00-55.558.01驅(qū)動(dòng)器54-37.560.68<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>這樣，可以看出由于SAW濾波器52和56的高Rx頻帶衰減，Tx鏈路46和雙工電路49的總Rx頻帶衰減為-126dB。在Rx頻帶中Tx鏈路的輸出噪聲系數(shù)，由級(jí)聯(lián)增益和級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)總和給出，僅在熱噪聲限之上約0.3dB。說明書第7/8頁表III-Rx鏈路增益和噪聲(dB)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表IV-Tx頻帶響應(yīng)和Rx鏈路噪聲(dB)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表中的值與基于全性能雙工器的那些傳統(tǒng)收發(fā)機(jī)相比是令人滿意的，這些值通常具有約10dB的Rx級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)。這樣，雖然收發(fā)機(jī)50與傳統(tǒng)收發(fā)機(jī)20相比包括更多數(shù)量的部件，但在收發(fā)機(jī)50中所使用的部件的較小尺寸和大大下降的成本使得收發(fā)機(jī)具有更小的整體尺寸和更加低成本?？梢岳斫馍鲜鼍唧w的電路設(shè)計(jì)和部件選擇以及表中羅列的值僅是作為實(shí)例引用。本發(fā)明的完整范疇僅由權(quán)利要求限定。權(quán)利要求1、一種雙工無線電收發(fā)機(jī)，與基帶電路和天線耦合，其特征在于，所述收發(fā)機(jī)包括發(fā)送鏈路，用于產(chǎn)生在發(fā)送頻帶中進(jìn)行發(fā)送的無線電信號(hào)；接收鏈路，用于接收和處理接收頻帶中的無線電信號(hào)，并將經(jīng)處理的信號(hào)傳送給所述基帶電路，所述鏈路包括多個(gè)放大器以及放置在所述放大器之間的多個(gè)濾波器部件，它們通過第一阻帶衰減對(duì)發(fā)送頻帶中的信號(hào)進(jìn)行衰減；以及雙工器，用于將所述發(fā)送鏈路和接收鏈路耦合到天線，并且通過第二阻帶衰減使得發(fā)送頻帶中進(jìn)入接收鏈路的信號(hào)衰減，該衰減等于或小于第一阻帶衰減。2、如權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其特征在于，所述接收鏈路中的多個(gè)放大器包括至少兩個(gè)放大器，在它們之間放置了至少一個(gè)所述濾波器部件。3、如權(quán)利要求2所述的收發(fā)機(jī)，其特征在于，所述接收鏈路包括第一低噪聲放大器，對(duì)從所述雙工器傳送的信號(hào)進(jìn)行接收和放大；第一濾波器，對(duì)來自所述第一低噪聲放大器的信號(hào)進(jìn)行接收和濾波；第二低噪聲放大器，對(duì)來自所述第一濾波器的信號(hào)進(jìn)行接收和放大；第二濾波器，對(duì)來自所述第二低噪聲放大器的信號(hào)進(jìn)行接收和濾波。4、如權(quán)利要求3所述的收發(fā)機(jī)，其特征在于，所述第一低噪聲放大器具有等于或小于10dB的增益。5、如權(quán)利要求l所述的收發(fā)機(jī)，其特征在于，包括偏置控制電路，所述電路對(duì)與發(fā)送的無線電信號(hào)相關(guān)的功率電平進(jìn)行檢測(cè)，并調(diào)節(jié)接收鏈路中至少一個(gè)所述放大器來響應(yīng)該功率電平。全文摘要本發(fā)明涉及一種具有分布雙工功能的全雙工收發(fā)機(jī)。具體而言是一種雙工無線收發(fā)機(jī)與基帶電路以及天線耦合，它包括接收鏈路、發(fā)送鏈路和雙工器。發(fā)送鏈路包括濾波器部件，它們通過阻帶衰減使得接收頻帶中來自發(fā)送鏈路的信號(hào)衰減，該衰減大致等于或大于接收頻帶中雙工器的阻帶衰減。同樣，接收鏈路包括濾波器部件，它們通過阻帶衰減使得發(fā)送頻帶中的信號(hào)衰減，該衰減大致等于或大于發(fā)送頻帶中雙工器的阻帶衰減。偏置控制電路對(duì)與發(fā)送鏈路中無線電信號(hào)相關(guān)的功率電平進(jìn)行檢測(cè)，并響應(yīng)該功率電平對(duì)接收鏈路中的放大器進(jìn)行調(diào)節(jié)。文檔編號(hào)H04B1/50GK101330295SQ20081008581公開日2008年12月24日申請(qǐng)日期2000年10月11日優(yōu)先權(quán)日1999年10月12日發(fā)明者E·約那,H·韋斯曼申請(qǐng)人:高通股份有限公司