专利名称：可在多个频率范围内工作的无线电台的天线装置及无线电台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可在多个频率范围内工作的无线电台的天线装置及无线电台，尤其是一种多频带移动电台。
国家管理当局把无线电系统及移动无线电系统、如GSM900系统(全球移动通信系统)所设的频率范围(约900MHz)划分为不同的频带，然后把它们分配给各种网络运营者，例如D1、D2。另一种移动无线电系统、即DCS1800(数字通信系统)分配了另一频率范围(约1800MHz)。其它可能的未来移动无线电系统、譬如正在进行标准化的UMTS(通用移动电话系统)则分配了其它的不同频率范围。在双工系统的情况下，在GSM系统之类的FDD系统(频分双工)中，可为上行(移动台向基站)与下行链路(基站向移动台)设置不同的频带。在此，GSM-900系统的双工间隔是45MHz，而DCS-1800系统的双工间隔是95MHz。
本申请中所用的概念和实施例还常涉及一种GSM移动无线电系统；但是它们绝不局限于此，借助于本说明，技术人员可以轻易地将其模仿到其它的、未来可能的移动无线电系统中，如CDMA系统，尤其是宽带CDMA系统或者TD/CDMA系统。
已知有一些可以在多个这种频率范围内工作的移动电台，即所谓的双频带移动电台及多频带无线电台，它们可以通过多个这种上述的移动无线电系统有选择地进行通信。
图8示意地表示了这种常规移动电台的发送/接收方案。根据移动电台可在其中工作的GSM系统和DCS系统的不同频率范围，设有不同的发送放大器(功率放大器)GSMPA、DCSPA，其发送信号经过天线开关S和主要由滤波器构成的天线共用器D(或天线收发转换开关)被馈送到天线ANT，例如鞭状天线。在反方向上，由天线ANT接收的信号经天线共用器D和天线开关S被馈送到与各种移动无线电系统的不同频率范围相对应的接收放大器(低噪音放大器)GSMLNA、DCS LNA内。在此，天线开关S和天线共用器D(或者天线收发转换开关)包含在天线装置中或者说附加于天线上。
但近来对于无线电台，尤其是移动电台，人们日益希望它们更加小型化、更加灵便和轻巧。
因此本发明的任务在于，为可在多个频率范围工作的无线电台提供一种天线装置，它使无线电台、尤其是移动电台能实现轻而且小。
此任务通过独立权利要求的特征完成。进一步的扩展方案由从属权利要求给出。
本发明是基于这样的思想采用多个天线，其中为发送和接收信号设有不同的天线。
由此可以实现取消天线开关，从而可以使可工作在多个频率范围的无线电台的天线装置实现为轻而且小。
在一个扩展方案中还为不同的频率范围规定了不同的天线。
由此可实现取消天线共用器和天线收发转换开关，从而把天线装置实现成更轻而且更小。
本发明的一个扩展方案规定，发送信号的天线的极化方向与接收信号的天线的极化方向不同。
从而可避免接收天线受到相应被安装在同一无线电台中的发送天线的激励。
下面参照附图并借助优选实施例来详细说明本发明，图中
图1是具有用于发送信号和接收信号的不同天线的天线装置原理图；图2是具有用于不同频率范围、发送信号和接收信号的不同天线的天线装置原理图；图3是具有用于发送信号和接收信号以及用于不同频率范围的接收信号的不同天线的天线装置原理图；图4是具有用于发送信号和接收信号以及用于不同频率范围的发送信号的不同天线的天线装置原理图；图5是接插天线的剖视图；图6为发送和接收信号而具有不同极化方向的天线装置；图7为一种无线电台的方框电路图；图8为一种常规天线装置的方框电路图。
图1示出了一种天线装置A的方框电路图，在天线装置A中为发送和接收工作设有不同的天线ANT。为了清楚地表达实施例，大大地简化了所述天线装置的方框电路图，由此没有示出无源的元件，例如滤波器或对50欧姆的匹配电路，也没有示出放大器的功率调节回路。还可以把所述发送及接收放大器认为是发送及接收通路的代表。
在本申请的范围内，“天线”还包含谐振器和附加于此谐振器的耦合器。
GSM及DCS发送信号由GSM-DCS功率放大器GSMDCSPA放大，然后经过所属的、与GSM900频率范围的发送频带及与DCS1800频率范围的发送频带相匹配的耦合器被馈往天线ANT1，然后再发送出去。
GSM及DCS接收信号由第二个与DCS1800频率范围的接收频带和与GSM900频率范围的接收频带相匹配的天线ANT2接收，然后在由天线共用器相应地滤波后，经相应的接收放大器DCSLNA(低噪音放大器)GSMLNA放大。从而可以取消天线开关，并由此实现轻且小的天线装置。
图2示出了一种天线装置A的方框图，其中为不同的频带设有不同的天线ANT，并且为发送和接收工作也设有不同的天线。
GSM发送信号由GSM功率放大器GSM PA放大，并且经耦合器被馈送到所属的、与GSM900频率范围的发送频带相匹配的天线ANT1。DCS发送信号由相应的另一个功率放大器DCSPA放大，然后馈送到第二个与DCS1800频率范围的发送频带相匹配的天线ANT2，并发送出去。
DCS接收信号由第三个与DCS1800频率范围的接收频带相匹配的天线ANT3接收，再由相应的接收放大器DCSLNA(低噪音放大器)放大，并经解调和滤波后被馈送到无线电台的数字信号处理器。GSM接收信号由第四个相应匹配的天线ANT4接收，并由相应的接收放大装置GSM LNA放大。从而可以取消天线开关和天线共用器，并由此实现小而轻的天线装置。
在本发明的扩展方案中规定了其它的天线，它们的作用要么是同样地实现频率双工运行，但使用另一个频率范围，要么是实现另一个频率范围内的时间双工，其上可以附加信号分离用的天线开关或者天线共用器。其它频率范围的例子是用于第三代移动无线电系统的频率范围，如正在标准化的UMTS系统(宽带CDMA和TD/CDMA的结合)、或者其它CDMA系统或DECT系统或其它无绳系统。
图3示出了一个实施变型，它与图1所示的布置不同在于为相应于不同频率范围的接收信号设有不同的天线ANT2、ANT3，从而可以取消天线共用器。
图4示出了一个实施变型，它与图1所示的布置不同在于为相应于不同频率范围的发送信号设有不同的发送放大器GSM PA、DCS PA和不同的天线。
图5示出了一种接插天线的剖视图，它由耦合器ANK、接地表面M、例如陶瓷的绝缘基片SUB、谐振器RES和位于谐振器RES与接地表面M之间的短路器K组成。这种接插天线的极化方向POL用双箭头表示。信号耦合也可以与此处所示不同，例如由容性的耦合来实现。
图6示出了一种天线装置，相应于两个频率范围的发送和接收工作，它由四个天线组成，这些天线安装在一个支座、例如印刷电路板或者基片SUB上，并带有相应的耦合器ANK1-4、谐振器RES1-4和位于接地表面与谐振器之间的短路器K1-4。
为了尽可能地避免同一频率范围内的相应发送天线激励接收天线，在本发明的一个实施变型中，相应的发送和接收天线的极化方向互相垂直。
在本发明的另一个扩展方案中，把不同的天线物理地分开，并且在实现时有尽可能大的相互距离。这也可以避免上述不理想的激励。
在另一实施变型中，所有天线或至少一部分天线是相互平行布置的。
在本发明的另一扩展方案中，单个天线或谐振器涉及到窄带的天线或谐振器。这也可以阻止上述不理想的激励。
图7示出了一种无线电台，它尤其可以是一种移动电台MS，并由操作单元MMI、控制装置STE、处理装置VE、电源装置SVE、接收装置EE和发送装置SE组成。
控制装置STE主要由程控微控制器组成，该微控制器控制和监视所有重要的元件和功能。处理装置VE也可以由数字信号处理器DSP构成。
高频部分HF由发送装置SE和接收装置EE组成，发送装置SE具有调制器和放大器，接收装置EE具有解调器并且同样具有放大器。
发送装置SE和接收装置EE经合成器SYN被馈入压控振荡器VCO的频率。借助于压控振荡器VCO还可以产生系统时钟，以便给所述设备的处理装置提供时钟脉冲。如图1所示，经天线装置A接收接收信号和发送发送信号。
权利要求
1．可在多个频率范围内工作的无线电台(MS)的天线装置(A)，具有-多个天线(ANT)，其中-为发送信号和接收信号设有不同的天线(ANT)。
2．根据权利要求1的天线装置(A)，其中，为不同频率范围的发送和/或接收信号设有不同的天线(ANT)。
3．根据以上权利要求之一的天线装置(A)，其中，为不同频率范围的发送和/或接收信号设有相同的天线(ANT)。
4．根据以上权利要求之一的天线装置(A)，其中，所述天线(ANT)-不附加天线开关(S)，-不附加天线共用器(D)，并且-不附加天线收发转换开关。
5．根据以上权利要求之一的天线装置(A)，其中，所述天线(ANT)布置在支座(SUB)上。
6．根据以上权利要求之一的天线装置(A)，其中，天线(ANT)在布置时是物理地分开的。
7．根据以上权利要求之一的天线装置(A)，其中，至少一个天线(A)实现成接插天线。
8．根据以上权利要求之一的天线装置(A)，其中，采用窄带天线(A)。
9．根据以上权利要求之一的天线装置(A)，其中，发送信号的天线的极化方向与接收信号的天线的极化方向不同。
10．具有以上权利要求之一所述的天线装置(A)的无线电台(MS)。
全文摘要
一种可在多个频率范围工作的无线电台的天线装置,它具有多个天线,其中,为发送信号和接收信号设有不同的天线。
文档编号H01Q1/24GK1323468SQ99812243
公开日2001年11月21日 申请日期1999年10月1日 优先权日1998年10月15日
发明者R·埃克特 申请人:西门子公司