SE511749C2 - Antennomkopplare - Google Patents

Description

U 1999-08-05 \\CU'RRKN'IZ'\SYS\PUBLIC\DOC\P\IB7GOCZS .dot V0 511 749 2 ducerar ovannämnda problem med flera skrymmande komponen- ter, vilka orsakar förluster i systemet. Ändamålet med föreliggande uppfinning att reducera antalet komponenter i omkopplaren àstadkoms genom en inte- grerad antennomkopplarkomponent med både förstärkarorgan och omkopplingsorgan i varje steg.

För att dessutom reducera den erforderliga komponent- ytan används en mikroremsa som impedansorgan i antennom- kopplaren, och lämplig justering av andra komponenter i om- kopplaren utförs.

I den integrerade antennomkopplaren matas omkopp- lingsorganet med samma likströmsmatning som effektför- stärkarna, varvid komponenterna såsom induktansspolarna och kondensatorerna blir överflödiga för funktionen hos antenn- omkopplaren och tas bort.

För att koppla tvà signalvägar hos en dubbelbands- antennomkopplare till samma antenn kopplas båda vägarna till antennen via frekvensbandsväljarorgan såsom en di- plexer.

Antalet komponenter reduceras ännu mer genom att ta bort làgpassfiltret i varje väg och ansluta làgpassfiltret mellan diplexern och antennen.

Diplexern är konstruerad att släppa igenom endast högbandssignaler i högbandsvägen och förhindra làgbands- signaler att läcka in i högbandsvägen. På samma sätt släp- per lågbandsvägen igenom làgbandssignaler och förhindrar högbandssignaler att läcka igenom lágbandsvàgen.

Fördelarna med föreliggande uppfinning är att antalet reduceras och komponenter, som används i antennomkopplaren, en minskning av förluster i transmissionen uppnås.

Kort beskrivning av ritningarna För att kunna förklara uppfinningen mera i detalj och fördelarna och egenskaperna med uppfinningen beskrivs en 1999-08-05 \\CIJRRENT\SYS\PUBLIC\DOC\P\lB7l012B .GOC VD 3 511 749 föredragen utföringsform i detalj nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka FIG 1 är ett blockdiagram med en tidigare känd enkel- bandsantennomkopplare; FIG 2 är en ekvivalent krets för mottagningsvägen hos antennomkopplaren i FIG 1; FIG 3 är en ekvivalent krets av transmissionsvägen hos antennomkopplaren i FIG 1; FIG 4 är en utföringsform av en dubbelbandsantenn- omkopplare enligt uppfinningen, varvid en högbandsväg och en lågbandsväg är kopplade till en antenn via frekvens- bandsväljarorgan; FIG 5 är ett detaljerat blockdiagram över frekvens- väljarorganet i FIG 4; FIG 6 är en alternativ utföringsform av dubbelbands- antennomkopplaren enligt uppfinningen; och FIG 7 är ytterligareaen alternativ utföringsform av dubbelbandsantennomkopplargn enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till FIG 1 illustreras en tidigare känd enkelbandsantennomkopplare, innefattande förstärkar- organ 1 och omkopplingsorgan 2, vilka är tvâ separata kom- ponenter, såsom illustrerää med en streckad linje 3 mellan de två komponenterna l och 2. De två komponenterna 1 och 2 är dessutom anslutna till varandra vid första och andra kopplingspunkter A och B. šï Förstärkarorganet inefattar en första förstärkare 4, vilkens utgångsanslutningši kopplad till en första anslut- ning hos en första induktgßapole 5. En andra anslutning hos induktansspolen 5 âr Éâpplad till en första anslutning hos en första kondensatoršš; vilkens andra anslutning är jordad. En första avkopplgskondensator 7 utgör utgången fràn förstärkarorganet. Fšrstârkaren 4 matas dessutom av 1999-08-05 \\CURRENT\SYS\PUBLIC\DOC\P\IB7ÅOÅZS.dOC VD 511 749 4 U matningsspänning Vs via en första högvärdesinduktansspole 8, som visas i FIG 1.

Omkopplingsorganet 2 innefattar första mottagnings- isolationsorgan 9, såsom en PIN-diod, för isolering av för- stärkarorganet 4 från mottagningsgrenen, som beskrivs se- nare, och för att stänga av effekten när väldigt lite ut- effekt sänds. En utgångsanslutning hos mottagnings- isolationsorganet 9 är kopplad till en första anslutning hos en andra avkopplingskondensator 10, vilkens andra an- slutning är kopplad till en antenn 11 via ett lågpassfilter 12. Den andra avkopplingskondensatorn 10 tillhandahålls för att skydda omkopplaren och förstärkaren från urladdningar i antennen. En mikroremsa 13, exempelvis 1/4 våglängd i ban- det, är kopplad till den första anslutningen hos den andra avkopplingskondensatorn 10.

Första likspänningsomkopplingsorgan 14 är anordnade för att koppla om mellan sändnings- och mottagnings- tillstånd. Likspänningsomkopplingsorganen är i ena änden kopplade till jord och i andra änden till en tredje avkopp- lingskondensator 15, även kopplad till jord. Kopplings- punkten mellan den tredje avkopplingskondensatorn 15 och likspänningsomkopplingsorganet 14 är kopplad till en utgång hos en andra PIN-diod 16, vilkens ingångsanslutning är kopplad till mikroremsan 13.

I mottagningstillståndet är likspänningsomkopplings- organet 14 avstängt, dvs öppet, varvid den första och andra PIN-dioden 9 och 16 är av och följaktligen uppvisar en hög impedans. En ekvivalent krets för mottagningsvägen inne- fattar antennen 11, lågpassfiltret 12, kondensatorn 10 och mikroremsan 13 kopplad till mottagningsingángsanslutningen hos telefonen, i vilken antennomkopplaren är anordnad, så- som visas i FIG 2. Lågpassfiltret 12 är avsett att dämpa övertonsfrekvenser, kondensatorn 10 är en avkopplingskon- densator, som inte släpper igenom radiofrekvenssignaler, och mikroremsan 13 är en 50 ohms transmissionsledning. 1999-08 -05 \\CIJ'RRENT\SYS\PIIBLIC\DOC\P\1l740l2S .G06 V0 511 749 FIG 3 är en ekvivalent krets illustrerande den ti- digare kända antennomkopplaren i sändningstillstànd. Sän- darvägen innefattar effektförstärkaren 4, induktansspolen , kondensatorn 6, avkopplingskondensatorn 7, PIN-dioden 9, avkopplingskondensatorn 10, lågpassfiltret 12 och antennen 11. I detta tillstànd är PIN-dioderna 9 och 16 kortslutna och förbindningsledningarña i PIN-diodskapslarna är fort- farande där och kondenaacáën 15 kan därför användas för an: få en serieresonans med ifiauktansen hos förbindningsled- ningarna i kapseln hos PIN-dioden 16. Dà mikroremsan 13 är en 1/4 våglängd omformas den låga impedansen vid mottag- ningsingángsanslutningen till en hög impedans för sänd- ningssignaler. Sändningsvëgen ser sålunda ut som den ekvi- valenta kretsen som visasš3*FIG 3.

Induktansspolen 8 išëörstârkarkomponenten 1 såväl som en andra högvärdesinduktafiâspole 17 i omkopplingskomponen- ten 2 är RF-stoppspolar aâvånda för att dämpa RF-signalen.

Effektförstârkaren 4 har áš utgång för exempelvis 2W i GSM.

Induktansspolen 5 och kondšnsatorn 6 är impedansmatchnings- lf år dessutom en avkopplings- komponenter. Kondensatornä: kondensator. I sändningsmQ§âår PIN-dioden 9 förspänd genom likspänningsomkopplingsoršgnet 14 och mikroremsan 13, vi- sade i FIG 1. PIN-dioden äåfungerar sedan nästan som en kortslutning. Kondensato I¿ïfl âr också en avkopplingskon- densator och lågpassfiltrêg12 dämpar övertonsfrekvenser.

Enligt vad som illu ï_ ras i FIG 1-3 är den tidigare kända enkelbandsförstärkaäšomponenten 1 och omkopplingskom- ponenten 2 tvâ separata koàponenter kopplade till varandra.

I motsats till detta är aåšånnomkopplaren enligt uppfin- ningen en integrerad anteêmkopplare med både förstärkar- organ och omkopplingsorgaššå såsom illustreras i FIG 4. ivarje väg, FIG 4 illustrerar eíšintegrerad dubbelbandsantennom- kopplare enligt en utförifišform av föreliggande uppfinning med två signalvägar sammaflšåpplade via frekvensväljarorgan W H 1999-08 -05 \\CURRENT\SYS\PUBLIC\DOC\P\lB740425 JIOC V0 511 749 6 såsom en diplexer 18, varvid antennomkopplaren är en inte- grerad antennomkopplare med báde förstärkarorgan och om- kopplingsorgan i varje väg. Den övre vägen i FIG 4 är hög- bandsvägen och den undre vägen är lágbandsvägen.

Enligt uppfinningen innefattar den integrerade an- tennomkopplaren, i högbandsvägen, den första förstärkaren 4, vilkens utgàngsanslutning är kopplad till den första an- slutningen hos den första induktansspolen 5. Den andra an- slutningen hos induktansspolen 5 är kopplad till den första anslutningen hos den första kondensatorn 6, vilkens andra anslutning är jordad. Förstärkaren 4 matas dessutom av mat- ningsspänningen Vs via den första högvärdesinduktansspolen 8.

Den andra anslutningen hos induktansspolen 5 och den första anslutningen hos den första kondensatorn 6 är kopp- lade till det första mottagningsisolationsorganet 9. Ut- gángsanslutningen hos mottagningsisolationsorganet 9 är kopplad till den första anslutningen hos den andra avkopp- lingskondensatorn 10, vilkens andra anslutning är kopplad till lägpassfiltret 12, som är kopplat till antennen 11 via diplexern 18. Mikroremsan 13, exempelvis 1/4 våglängd i det höga bandet, är kopplad till den första anslutningen hos den andra avkopplingskondensatorn 10. På samma sätt som hos den tidigare kända omkopplaren är likspänningsomkopplings- organet 14 anordnat för att koppla om mellan sändningstill- stånd och mottagningstillstånd. Likspänningsomkopplings- organet är i ena änden kopplat till jord och i den andra änden till den tredje avkopplingskondensatorn 15, som också är ansluten till jord. En kopplingspunkt mellan den tredje avkopplingskondensatorn 15 och likspänningsomkopplingsorga- net 14 är kopplad till utgången hos den andra PIN-dioden 16, vilkens ingángsanslutning är kopplad till mikroremsan 13.

Styrsignalen i antennomkopplaren är beroende av hur likspänningsomkopplaren 14 är satt, pâ eller av, på samma 1999-08-05 \\CIJRRBNT\SYS\PUBLIC\DOC\P\18740423 .døC V0 7 511 749 sätt som enkelbandsantennomkopplaren beskriven ovan. I denna utföringsform av uppfinningen är emellertid likspän- ningsmatningen tillförd via samma matning, VS, som för effektförstärkaren 7. Detta är en mera kompakt lösning, som kräver färre komponenter än den tidigare kända lösningen beskriven i FIG 1, varvid omkopplingsorganet är försett med avkopplingskondensatorn 7 på sin utgång och likspännings- matningen för antennomkopplar-PIN-dioderna 9 och 16 matas via stoppinduktansspolen 17.

I lágbandsvägen är utgångsanslutningen hos en andra förstärkare 4' kopplad till en första anslutning hos en andra induktansspole 5'. En andra anslutning hos induktans- spolen 5' är kopplad till en första anslutning hos en andra kondensator 6', vilkens andra anslutning är jordad. För- stärkaren 4' matas dessutom av matningsspänningen VS, samma som för högbandsvägen, via en tredje högvârdesinduktans- spole 8'.

Den andra anslutningen hos induktansspolen 5' och den första anslutningen hos kondensatorn 6' är kopplad till ett andra mottagningsisolationgorgan 9'. En utgångsanslutning hos mottagningsisolationsoganet 9' är kopplad till en för- sta anslutning hos en fjàrâe avkopplingskondensator lO', vilkens andra anslutning är kopplad till ett andra lâgpass- filter 12', som är kopplatigill antennen 11 via diplexern 18. En första mikroremsa låg, exempelvis 1/4 våglängd i det låga bandet, är kopplad tigiåden första anslutningen hos den fjärde avkopplingskondšsatorn l0'.

På samma sätt som fö::§ögbandsvägen är ett andra lik- spänningsomkopplingsorgan ii' anordnat i lágbandsvägen för att koppla mellan sändningéšillstánd och mottagningstill- stànd. Likspänningsomkopplšgsorganet 14' är i ena änden kopplat till jord och i ajäf Ä/g änden till en femte avkopp- lingskondensator 15', ävenššepplad till jord. En kopplings- punkt mellan avkopplingskofiånsatorn 15' och likspännings- omkopplingsorganet 14' är Éšpplad till utgången hos en U 1¶99T18-07\ \SYS\PUBLIC\DOC\P\18740425.dOC V0 8 fjärde PIN-diod 16', vilkens ingàngsterminal är kopplad till mikroremsan 13'.

En utföringsform av diplexern 18, som sammankopplar de två signalvägarna för frekvensbandsval illustreras i FIG . Diplexern 18 har högbandsorgan eller en väg 19 och låg- bandsorgan eller en väg 20. Högbandsorganet innefattar en tredje induktansspole 21, kopplad i serie med en tredje kondensator 22, som bildar en serieresonanskrets, vilken släpper igenom endast högbandssignaler, exempelvis 1800 Mz. På samma sätt innefattar làgbandsorganet 20 en fjärde induktansspole 23, som bildar en serieresonanskrets med en fjärde kondensator 24. För att hindra làgbandssignaler från att läcka in i högbandsvägen 19 är en femte induktansspole anordnad parallellt med kondensatorn 22. För att hindra högbandssignaler från att läcka in i làgbandsvägen 20 är induktansspolen 23 anordnad parallellt med en femte konden- sator 26.

Med hänvisning till FIG 4 orsakar PIN-dioderna 9,9' förluster i sändningsmod. Induktansspolen 5,5' och konden- satorn 6,6' väljs därför på ett sådant sätt att de "ser ut som" en hög impedans tillsammans med en ej visad transistor hos förstärkaren 4,4' och påverkar därigenom inte mottag- ningssignalen när telefonen är i mottagningstillstàndet.

Detta utförs genom kortslutning av utgàngstransistorn. Ut- gången hos effektförstärkaren 4,4' är sedan en låg impe- dans, nästan som en kortslutning, varvid matningen V; gi- vetvis också måste stängas av. Induktansspolen 5,5' och kondensatorn 6,6' är nästan i parallell resonans med bär- frekvensen.

I en alternativ utföringsform av uppfinningen illu- strerad i FIG 6 har PIN-dioden 9,9' bytts ut mot en andra mikroremsa 27,27' för fininställning för att göra verkan från effektförstärkaren 4,4' till ett minimum pá mottag- ningssignaldämpningen. Om induktansspolen 5,5' och konden- 1999- oa -os \\cLmnmrr\sYs\PLraLxc\Doc\l=\1s74o42: .dec vo 9 511 749 satorn 6,6' emellertid är i parallell resonans vid bärfre- kvensen behövs inte mikroremsan 27,27'.

En ytterligare alternativ utföringsform av uppfin- ningen eller såsom ett komplement kan en första matchnings- impedans kopplas till den första mikroremsan 13,13' och likspänningsomkopplingsorganet 14,15,16;14',15',16', som ger ett impedansvärde med samma värde som finns när man "tittar" in mot den första kondensatorn 6,6' och den första induktansspolen 5,5', om de inte är i exakt resonans.

I ännu en utföringsform av uppfinningen kan utgångs- transistorn lämnas öppen och istället för den första match- ningsimpedansen kan en andra matchningsimpedans kopplas till den första mikroremsan 13,13' och likspännignsomkopp- lingsorganet l4,15,16;l4',15',l6', som bildar ett impedans- värde med samma värde som finns när man "tittar" in mot den första kondensatorn 6,6' och den första induktansspolen ,5'.

Den andra mikroremsan 27,27' kan också tillhanda- hàllas för finjustering för att göra inverkan från effekt- transistorn 4,4' till ett minimum på mottagningssignaldämp- ningen. W Förstärkarorganet ii sålunda antingen en hög impedans eller fungerar såsom ett kömponentvärdet i en filterkonfi- guration i mottagningsvägn.

Det skall sålunda Vira uppenbart att föreliggande uppfinning tillhandaháll en antennomkopplare som full- ständigt uppfyller ända och fördelarna uppsatta ovan. Även om uppfinningen har7 skrivits i anslutning till en specifik utföringsform ocg en alternativ utföringsform är alternativ, modifieringafïoch variationer uppenbara för fackmannen inom området. å Exempelvis visas ytšgrligare förbättringar för att an alternativ utföringsform i reducera komponenter i e FIG 7. Làgpassfiltren 12 ech 12' i dubbelbandsantennomkopp- larkonstruktionen i FIG Gíhar tagits bort och ytterligare 1999438435 \\CURRENT\SYS\PU'BLIC\DOC\P\187l0l25 .dOC V0 511 749 10 ett làgpassfilter 28 är anordnat mellan diplexern 18 och antennen 11 för att dämpa övertoner, i både det höga och det låga bandet.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 1999-08-05 \\CURRENT\SYS\PUBLIC\DOC\P\IS7GOGZS .døc VD 11 511 749 PATENTKRAV

1. Antennomkopplare innefattande åtminstone en signalväg, innefattande förstärkarorgan (1) och omkopp- lingsorgan (2), varvid förstärkarorganet (1) innefattar en förstärkare (4,4') kopplad till en första induktansspole (5,5') dad, varvid förstärkaren (4,4') är spänningsmatad (Vs) via och till en första kondensator (6,6'), som är jor- en stoppinduktansspole (8,8'), och varvid omkopplingsorga- net innefattar mottagningsisolationsorgan (9,9'), vilket är kopplat till en avkopplingskondensator (10,10'), kopplad till en antenn (ll) via ÉÉÉ lágpassfilter (l2,12') och en första mikroremsa (13,l3¿§škopplad till avkopplingskonden- satorn (10,10') och till likspänningsomkopplingsorganet (13,15,16,-14'15',1s'), nfinquecknad duktansspolen (5,5') 0Chídën första kondensatorn (6,6') av att den första in- tillsammans med en kortslfiten utgàngstransistor hos för- stärkaren (4,4') utgör en hög impedans i mottagningstill- ståndet, varvid mottagniëšssignalen inte pâverkas i mottag- ningstillstàndet, och atêšäbttagningsisolationsorganet är en signalledning. _t¿ g g.,

2. Antennomkopplaåšïinnefattande åtminstone en på fe signalväg, innefattande tårkarorgan (1) och omkopp- lingsorgan (2), varvid féàštârkarorganet (1) innefattar en förstärkare (4,4'), vilkêfl utgàngsanslutning är kopplad till en första anslutnin_ fos en första induktansspole Ûipfa kondensator (6,6'), vilkens ' varvid förstärkaren (4,4') är (8,8'), vid omkopplingsorganet iñä attar mottagningsisolations- andra anslutning är jor I spänningsmatad via en st šinduktansspole och var- organ (9,9'), vilkets utâšgsanslutning är kopplad till en Éšägskondensator (10,10'), kopplad till en antenn (11) via ät? lâgpassfilter (12,l2') och en första mikroremsa (l3,13Éšï vilkens ingångsanslutning är anslutning hos en avkopp kopplad till en första aálutning hos avkopplingskondensa- 10 20 25 30 xses-ne-os \\cxmnxrrr\svs\PusL1c\DoC\P\1sv4o42s.doc vo 511 749 12 torn (10,l0') och vilkens utgângsanslutning är kopplad till likspänningsomkopplingsorganet (14,l5,l6;14',15',l6'), kånnetecknad av att den första induktansspolen (5,5') och den första kondensatorn (6,6') tillsammans med en kortslu- ten utgàngstransistor hos förstärkaren (4,4') utgör en hög impedans i mottagningstillstàndet, varvid mottagningssigna- len inte påverkas i mottagningstillstándet, och att mottag- ningsisolationsorganet är en signalledning.

3. Flerbandsantennomkopplare enligt krav 1 eller 2, kånnetecknad av en första matchningsimpedans kopplad till den första mikroremsan (l3,l3') och likspänningsomkopp- lingsorganet (l4,15,l6;14',15',16'), som bildar ett impe- dansvärde med samma värde som finns när man "tittar" in mot den första kondensatorn (6,6') och den första induktansspo- len (5,5').

4. Antennomkopplar innefattande åtminstone en signalväg, innefattande förstärkarorgan (1) och omkopp- lingsorgan (2), varvid förstärkarorganet (1) innefattar en förstärkare (4,4') kopplad till en första induktansspole (5,5') och till en första kondensator (6,6'), (4,4') en stoppinduktansspole (8,8'), varvid omkopplingsorganet som är jor- dad, varvid förstärkaren är spänningsmatad (V ) via S innefattar mottagningsisolationsorgan (9,9'), vilket är kopplat till en avkopplingskondensator (10,lO'), kopplad till en antenn (ll) via ett làgpassfilter (l2,l2') och en första mikroremsa (l3,l3') kopplad till avkopplingskonden- satorn (10,lO') och till likspänningsomkopplingsorganet (l4,l5,l6;l4',l5',l6'), kånnetecknad matchningsimpedans, kopplad till den första mikroremsan av att en andra (l3,l3') och likspänningsomkopplingsorganet (14,15,16;14',15',16'), tillsammans bildar ett impedans- värde med samma värde som finns när man "tittar" in mot den 15 20 25 30 35 1999-08-05 E: \PU'BLIC\DOC\P\1B74042S .GOC V0 13 511 749 första kondensatorn (6,6') och den första induktansspolen (5,5').

5. Antennomkopplare innefattande åtminstone en signalväg, innefattande förstärkarorgan (1) och omkopp- lingsorgan (2), varvid förstärkarorganet (1) innefattar en förstärkare (4,4'), vilkens utgångsanslutning är kopplad till en första anslutning hos en första induktansspole (5,5') och vilkens andra anslutning är kopplad till en för- sta anslutning hos en första kondensator (6,6'), vilkens andra anslutning är jordafi, varvid förstärkaren (4,4') är spänningsmatad via en stoppinduktansspole (8,8'), och var- vid omkopplingsorganet innefattar mottagningsisolations- organ (9,9'), vilkets utgángsanslutning är kopplad till en anslutning hos en avkoppl;ngskondensator (10,10'), kopplad till en antenn (11) via ent làgpassfilter (l2,l2') och en första mikroremsa (13,l3'iš vilkens ingàngsanslutning är kopplad till en första anšàutning hos avkopplingskondensa- torn (10,lO') och vilkens utgângsanslutning är kopplad till likspänningsorganet (l4,1š§l6;14',l5',l6'), av en andra matchningsimpâäans kopplad till den första kännetecknad mikroremsan (l3,l3') och Éškspânningsorganet (14,15,16;14',15',16'), B: tillsammans bildar ett impe- dansvärde med samma värdéššbm finns när man "tittar" in mot den första kondensatošp (6,6') och den första induk- tansspolen (5,5'). 7?

6. Antennomkopplargegnligt något av föregående krav, kânnetecknad av Émottagningsisolationsorganet är en andra mikroremsa (2f“27') för fininställning, kopp- lad till den första indukëånsspolen (5,5').

7. Antennomkopplargåenligt något av föregående krav, kännetecknad av aš två signalvägar är kopplade till antennen via frekvengandsvâljarorgan (18), innefat- i 10 15 20 1999-08-05 B : \PtrsL.1C\DoC\ P\1av4o42s . doc vo 511 749 14 tande ett högbandsorgan (19) och ett lágbandsorgan (20), varvid högbandsorganet innefattar en tredje induktansspole (21) i serie med en tredje kondensator (22), som släpper igenom högbandssignaler, kopplad till antennen (ll) och en femte induktansspole (25) parallell med den tredje induk- tansspolen (21) och den tredje kondensatorn (22), som hindrar lágbandssignaler att läcka igenom, varvid lág- (20) i serie med en fjärde kondensator bandsorganet (23) kopplad till an- innefattar en fjärde induktansspole (24), tennen (ll), som släpper igenom lágbandssignaler, och en femte kondensator (26) (23) högbandssignaler från att läcka igenom (FIG 5). parallell med den fjärde induktans- spolen och den fjärde kondensatorn (24), som hindrar

8. Flerbandsantennomkopplare enligt något av före- kännetecknad (28) är och anten- gående krav, av att lágpassfiltret kopplat mellan frekvensbandsväljarorganet (18) nen (ll) (FIG 7).