FI80972B - Antennomkopplaranordning i en digital resetelefon. - Google Patents

Description

Antennikytkinjärjestely digitaalisessa matkapuhelimessa 1 80972

Esillä olevan keksinnön kohteena on antennikytkinjärjestely digitaalisessa aikajakokanavointiin (TDMA) perustuvassa matkapuhelimessa .

Nykyisin on kiinnostus matkapuhelinverkkoihin voimakkaasti kasvanut ja erilaisia matkapuhelinverkkoja rakennetaan moniin maihin. Tulevaisuudessa verkot ovat useimmiten täysin digitaalisia ja verkkoa voidaan käyttää monenlaisen informaation välittämiseen. Esimerkkinä käytetään tässä kuvauksessa v. 1991 käynnistyvää Euroopan laajuista digitaalista GSM-järjestelmää. Verkon päätelaitteena oleva matkapuhelin on lähetin/vastaan-otintyyppinen ja samaa antennia käytetään sekä lähetyksessä että vastaanotossa. Lähetys ja vastaanotto tapahtuvat eri taajuuksilla. Tällöin on erilaisin järjestelyin huolehdittava siitä, ettei oma lähete pääse vastaanottimelle ja ettei vastaanotettu lähete pääse lähettimelle.

Digitaalisessa aikajakokanavointiin (TDMA) perustuvassa matkapuhelinjärjestelmässä tapahtuu matkapuhelimen lähetys ja vastaanotto eri aikaväleissä ja eri taajuuksilla. Niinpä on alan asiantuntijoiden keskuudessa tunnettu kytkinjärjestely, jossa antenni kytketään RF-kytkimellä matkapuhelimen vastaanottimen tuloon tai lähettimen lähtöön. Kytkintä ohjataan oh-jauslogiikalla.

Tällainen ratkaisu antennin kytkemiseksi lähettimeen ja vastaanottimeen sisältää kuitenkin eräitä haittoja. Käytetty RF-kytkin vaimentaa jonkin verran lähettimestä antennille menevää signaalia ja tämä vaikuttaa lähettimen kokonaishyötysuh-teeseen alentavasti. Edelleen käytettäessä suuria lähetystehoja, esim. GSM-järjestelmässä huipputeho on 20 W, alkaa kyt- 2 80972 kimen tehonkesto muodostua ongelmaksi. Kytkimen ohjaukseen tarvittava ohjauslogiikka suurentaa laitteen tehonkulutusta, mikä on taas ristiriidassa pyrittäessä mahdollisimman alhaiseen laitteen energiankulutukseen. Tulosignaalin tason ollessa suuri, voi RF-kytkimessä syntyä sen yliohjautumisen takia säröä, mikä puolestaan vaikuttaa haitallisesti vastaanottimen toimintaan.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan digitaalisessa aikajakokanavointiin <TDMA> perustuvassa matkapuhelinjärjestelmässä toimivan matkapuhelimen antennikytkinjärjestely, joka osin poistaa ja osin vähentää edellä mainittuja RF-kytkimeen perustuvan antennikytkimen haittapuolia. Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on ilmoitettu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkioeassa.

Analogisissa matkapuhelimissa, jotka käyttävät samaa antennia lähetykseen ja vastaanottoon, tarvitaan ns. dupleksisuodatin, joka estää oman lähetteen pääsyn vastaanottimelle ja vastaanotetun lähetteen pääsyn lähettimellä. Nyt on oivallettu, että digitaalisessa TDMA-matkapuhelimessa voidaan ohjauslo-giikalla käytetty RF-kytkin korvata samantapaisella dupleksi-suodattimellä, jota käytetään analogisissa matkapuhelimissa. Digitaalisossakin matkapuhelimessa tarvitaan RF-kytkimen ohella suodattimia, koska joka tapauksessa vastaanottimen tulossa tarvitaan selektiivisyyttä ja lähettimen lähdössä on vaimennettava lähtötaajuuden harmonisia monikertoja sekä myös muita harhalähetteitä. Koska TDHA-järjestelmässä lähetys ja vastaanotto tapahtuvat eri aikaväleissä ja eri taajuuksilla, ei suodattimelle tarvitse asettaa niin ankaria vaatimuksia kuin yleensä dupleksisuodattimelle. Tässä keksinnössä on siis oivallettu korvata RF-kytkin ja erilliset suodattimet yhdellä ainoalla suodattimena.

Keksintöä kuvataan nyt tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: l! 3 80972 kuva 1 esittää pelkistetysti tunnetun RF-kytkime1lä varustetun laitteiston etupäätä kaaviollieeeti eeitettynä, kuva 2 esittää pelkistetysti keksinnön mukaisesti ilman an-tennikytkintä toteutetun laitteiston etupäätä kaaviollieeeti eeitettynä.

Kuvan 1 mukaisessa tunnetussa antennikytkinjärjestelyssä on siis RF-kytkin K sekä kaistanpäästösuodattimet SI ja S2. Lähetettäessä signaalia ohjauelogiikka C ohjaa kytkimen K asentoon Tx. Tällöin suodattimen S2 tehtävänä on vaimentaa lähetyskaistan ulkopuoliset häiriösignaalit, kuten lähtötaa-juuden harmoniset monikerrat ja muut särötulokset, oskillaat-toreiden vuotosignaalit ym. harhalähetteet. Vastaanotettaessa kytkimen ohjauslogiikka ohjaa kytkimen asentoon Rx, jolloin signaali etenee suodattimen SI kautta vastaanottimella. Suodattimen SI tehtävänä on vaimentaa antennin kautta tulevasta signaalista vastaanottokaistan ulkopuolisia häiriösignaaleja.

Kuvassa 2 on keksinnön mukaisesti antennikytkin K, sen oh-jauslogiikka C sekä suodattimet SI ja S2 korvattu yhdellä suodattimena S. Suodatin S koostuu kahdesta erillisestä kaistanpäästösuodattimesta SI' ja S2'. Antenni on kytketty suodattimiin SI' ja S2' siten, että vaetaanottokaietalla lä-hetyssuodatin S2' näkyy antenniin päin erittäin suurena impedanssina ja vastaanottosuodatin SI' näkyy antenni-impedanssin suuruisena. Vastaavasti lähetyskaistalla vastaanotinsuodatin SI' näkyy antenniin päin erittäin suurena impedanssina ja lä-hetyssuodatin S2' on sovittuneena antenniin.

4 80972

Suodattimien SI' ja S2' tehtävät ovat samat kuin kuvan 1 mukaisen laitteiston suodattimille SI ja S2. Lähetyskaistalla suodatin SI näkyy siis lähetyssignaali1le erittäin suurena impedanssina ja se vaimentaa signaalia niin paljon, ettei se pääse liian suurena vastaanottimelle. Estovaimennusvaatimus lähettimeltä vastaanottimelle on suuruusluokkaa 40 dB.

Suodattimena voidaan käyttää erityyppisiä ja erilaisiin re-aonaattoreihin perustuvia suodattimia. Edullisesti voidaan käyttää keraamisiin resonaattoreihin perustuvaa suodatinta. Kysymykseen voivat tulla myös esim. liuskajohtosuodatin (strip line filter), pinta-aaltosuodatin (SAW-filter) ja myös heiix-resonaattoreihin perustuva suodatin. Alan ammattimiehelle on selvää, että myös muuntyyppisiä suodattimia voidaan käyttää.

Tämän keksinnön mukaisella ^ntennikytkinjärjestelyllä saadaan aikaan merkittäviä etuja sellaiseen laitteistoon nähden, jossa käytetään erillistä antennikytkintä. Koska erillistä an-tennikytkintä ei tarvita, saadaan antennille vähemmän vaimentunut lähetesignaali. Matkapuhelimen tehonkulutus pienenee kytkimen ohjauslogiikkoineen ollessa tarpeeton. Myös kytkimen yliohjautumieen aiheuttama särö häviää.

Edellä mainittujen parannusten lisäksi saadaan aikaan keksinnön mukaisella antennikytkinjärjestelyllä kustannussäästöä, koska erilliset vastaanottimen ja lähettimen suodattimet integroidaan ja koska kytkin ja kytkimen ohjaamiseen tarvittava logiikka jäävät kokonaan pois. Komponenttien määrän väheneminen parantaa lisäksi matkapuhelinvalmistuksen tuotannolli-suutta.

5 80972

Aiemmin mainittiin, että eetovaimennuevaatimue lähettimeatä vastaanottimeen on luokkaa 40 dB. Vastaavilla analogisilla puhelimilla estovaimennusvaatimus on suuruusluokaltaan 60-70 dB. Tästä seuraa, että suodattimessa voidaan käyttää pienempää määrää resonaattoreita, jolloin puolestaan suodattimen koko pienenee. Esimerkiksi arvioidaan, että käytettäessä suodattimessa keraamisia resonaattoreita, suodattimen tilavuus olisi luokkaa yksi kuutiosenttimetrι.

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää digitaalisen aikajakokanavointiin <TDMA) perustuvan järjestelmän tilaajalaitteissa, kuten käsipuhelimissa, joissa on erillinen tai kotelon yhteyteen integroitu antenni, autopuhelimissa ja kannettavissa puhelimissa.

Claims (6)

6 80972

1. Antennikytkinjärjestely digitaalisessa aikajakokanavointiin (TDMA) perustuvassa matkapuhelimessa, tunnettu siitä, että matkapuhelimen antennikytkimenä antennin kytkemiseksi matkapuhelimen vastaanottimen tuloon ja sen lähettimen lähtöön käytetään dupleksisuodattimen kaltaista suodatinta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennikytkinjärjestely, tunnettu siitä, että antenni on kytketty suodattimeen siten, että vastaanottokaistalla lähetyssuodatin <S2'> näkyy antenniin päin erittäin suurena impedanssina ja vastaanotin-suodatin (SI') näkyy antenni-impedanssin suuruisena ja lähe-tyskaistalla vastaanotinsuodatin (SI') näkyy antenniin päin erittäin suurena impedanssina ja lähetyssuodatin (S2') on so-vittuneena antenniin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennikytkinjärjes tely, tunnettu siitä, että suodatin on keraaminen suodatin.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennikytkinjärjeste ly, tunnettu siitä, että suodatin on liuskajohtosuodatin (strip line filter).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennikytkinjärjeste- tely, tunnettu siitä, että suodatin on helix-resonaattorei-hin perustuva suodatin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen antennikytkinjärjeste ly, tunnettu siitä, että suodatin on pinta-aaltosuodatin (SAW-filter). I! 7 80972