专利名称：用于使两个单元能够共用公共馈给的装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种用于使两个天线单元能够共用公共
馈给的装置。
背景技术：
常常希望减少电子通信设备的尺寸。
在移动蜂窝远程通信中可能有必要具有用于各射频频带的单 独的和不同的天线和射频电路。可能难以将多频带操作所需的所有 电路适配到单个设备中。
因此目前大量关注于减少组件的数目。
将希望减少无线电通信设备中的组件数目和实现多频带操作。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种装置，该装置包括第一 天线单元，可操作在第一频率范围内的至少一个频率；第二天线单 元，可操作在第二频率范围内的至少一个频率；射频电路，经由第 一电路径电连接到第 一天线单元并且经由第二电路径电连接到第二 天线单元，其中第一和第二电路径在它们与射频电路连接的地方是 公共的；第一电路径内的第一频率相关滤波器布置，被布置成接受 第 一频率范围内的频率而拒绝第二频率范围内的频率；第 一电路径 内的第一阻抗电平变换布置，具有第一抽头式电感器；以及第二电 路径内的第二频率相关滤波器布置，被布置成接受第二频率范围内 的频率而拒绝第 一 频率范围内的频率。
根据本发明的另一实施例，提供一种装置，该装置包括第一 单元；第二单元；经由第一电路径电连接到第一单元并且经由第二电路径电连接到第二单元的电路，其中第一和第二电路径在它们与
电路连接的地方是公共的；第一电路径内的第一频率相关滤波器布 置，被布置成接受第一频率范围内的频率而拒绝第二频率范围内的 频率；第一电路径内的第一阻抗电平变换布置，具有第一抽头式电 感器；以及第二电路径内的第二频率相关滤波器布置，被布置成接 受第二频率范围内的频率而拒绝第 一频率范围内的频率。
根据本发明的又一实施例，提供一种装置，该装置包括用于 电连接到天线单元的第一部分；用于电连接到射频电路的第二部分； 连接到第 一部分的抽头式并联谐振布置；以及连接到第二部分的频 率相关滤波器布置。
该装置使射频电路能够经由单个共用馈给连接到在不同频带 中操作的两个不同天线。这与针对每个天线使用单独的射频电路和 馈给相比节省了组件。
该装置实现增加天线单元的操作带宽，从而天线可以用来在多 个频率频带中通信而不是将不同天线用于各频带来通信。 一些实施 例可以具有一个"多个低频带"的天线和/或一个"多个高频带"的天线。
该装置实现非50欧姆天线单元的阻抗与共用馈给的匹配。
为了更好地理解本发明，现在将仅通过例子对以下附图进行参
照
图1示意性地图示了射频系统或者装置；
图2A、图3A和图4A图示了用于高频带带宽适配和频率相关 滤波器电路的各种可选实施例；
图2B、图3B和图4B图示了用于低频带带宽适配和频率相关 滤波器电路的各种可选实施例；并且
图5图示了阻抗电平变换布置23。
具体实施例方式
图1示意性地图示了射频系统或者装置10，该系统或者装置
包括第一天线单元2;第二天线单元4;射频电路6;低频带带宽 适配和频率相关滤波器电路20;以及高频带带宽适配和频率相关滤 波器电路30。
系统或者装置10例如可以是移动蜂窝电话、移动蜂窝电信系 统中的基站、无线通信设备、手持便携电子设备等或者用于在任何 前述设备中使用的模块。
这一例子中的第一天线单元2可操作在1 GHz级的低频带频率 范围中的频率。
第一天线单元2是在低频带频率范围内的第一频率处谐振的 RLC串联。第一天线的'本征，特征由电路20适配以便例如通过引入 附加谐振来扩宽天线的操作带宽。以这一方式，低频带频率范围可 以覆盖使天线单元2成为多个低频带的一个或者多个蜂窝射频频带。 可能的低频带蜂窝射频频带包括US-GSM 850 ( 824-894 MHz)和 EGSM 900 ( 880-960 MHz)。在这一实例中，第一频率可以是1 GHz 级。
这一例子中的第二天线单元4可操作在与低频带频率范围不 重叠的2GHz级的高频带频率范围内的频率。
第二天线单元4是在高频带频率范围内的第二频率处谐振的 RLC串联。第二天线的'本征，特征由电路30适配以便例如通过引入 附加谐振来扩宽天线的带宽。以这一方式，高频带范围可以覆盖使 第二天线单元4成为多个高频带的一个或者多个蜂窝射频频带。可 能的高频带蜂窝射频频带包括PCN/DCS1800 ( 1710-1880 MHz); US-WCDMA1900或者PCS1900 ( 1850-1990 MHz) ; WCDMA21000 (Tx: 1920-1980 MHz Rx: 2110-2180 MHz)。在这一实例中，第二 频率可以是2GHz级。
天线2、 4可以是任何适当的天线或者天线混合，比如单极、 多级、回路、平面反向L天线(PILA)、平面反向F天线(PIFA)。阻抗电平变换布置23 (下文描述)在电路20、 30中的使用实 现了对非50欧姆天线如低阻抗PILA的使用。
射频电路6可以根据实施而作为接收器、作为发送器或者作为 收发器来操作。它包括用于将射频信号转换成低频信号并且通常用 于处理低频信号以恢复信息的电路。
射频电路6经由穿过电路20的第一电路径3电连接到第一天 线单元2并且经由穿过电路30的第二电路径5电连接到第二天线单 元。
第一和第二电路径3、 5在它们与在公共馈给7处的射频电路 相连的地方是公共的。
在所示例子中，射频电路6是收发器。它发送由第一天线单元 2而不是由第二天线单元4发送的在低频带频率范围内的无线电信 号。射频电路6可以能够使用低频带频率范围内的不同频带来发送。 它从第一天线单元2而不是第二天线单元4接收低频带频率范围内 的无线电信号。射频电路6可以能够在低频带频率范围内的不同频 带接收。
收发器也发送由第二天线单元4而不是由第一天线单元2发送 的在高频带频率范围内的无线电信号。射频电路6可以能够使用高 频带频率范围内的不同频带来发送。它从第二天线单元4而不是第 一天线单元2接收高频带频率范围内的无线电信号。射频电路6可 以能够在高频带频率范围内的不同频带接收。射频电路6可以能够 在高频带频率范围内的不同频带接收。
图2A、图3A和图4A图示了用于高频带带宽适配和频率相关 滤波器电路30的各种可选实施例。在所示附图中，高频带电路30 包括限定高频带并联谐振布置31和高频带的频率相关滤波器布置 32的电抗组件布置。
图2B、图3B和图4B图示了用于低频带带宽适配和频率相关 滤波器电路20的各种可选实施例。在所示附图中，低频带电路20 包括限定低频带并联谐振布置21和22的电抗组件布置。
特定低频带带宽适配和频率相关电路20通常与对应高频带带 宽和频率相关电3各30配对，从而同时使用它们。例如，图2A和图 2B的电路20、 30可以配对，图3A和图3B的电路20、 30可以配对， 而图4A和图4B的电^各20、 30可以配对。
'成对，电路2 0 、 3 0的高频带的频率相关滤波器布置3 2和低频 带的频率相关滤波器布置22形成双工器。高频带的频率相关滤波器 布置32和低频带的频率相关滤波器布置22有效地并联。因此一个 布置的配置影响另一布置的配置，并且在设计特定阻抗和频率响应 的双工器时应当将这一相互相关性纳入考虑之中。
图2、图3、图4也图示了配置成将低阻抗天线单元2、 4连接 到收发器电路6的50欧姆馈给7的阻抗电平变换布置23,即它被配 置用于增加天线单元的输入阻抗。在天线单元具有50欧姆级阻抗的 其它实施例中，阻抗电平变换布置23是不需要的并且可以没有。在 天线单元有更高阻抗的其它实施例中，阻抗电平变换布置可以被重 新配置(如图5中所示)，以减少天线单元的输入阻抗。
带宽适配和频率相关滤波器电路20、 30的各实施例包括具有 用于电连接到天线单元的第 一部分50和用于经由公共馈给7电连接 到射频电路6的第二部分51的电抗组件布置。
并联谐振布置21、 31电连接到第一部分50。
它增加了天线单元可以高效:操作的频率范围。也就是说，并联 谐振布置例如通过引入附加谐振来增加天线单元的操作带宽。带宽 可以被限定为其中插入损耗sll大于6dB的区域。
并联谐振布置21、 31包括电感组件12和电容组件14,它们 电并联连接以形成谐振LC电路。选择电感组件12和电容组件的值， 使得并联谐振布置在并联谐振布置21、 31附接到的天线单元的本征 谐振频率区域中具有谐振频率。
并联谐振布置21、 31将天线单元转换成多频带天线。
频率相关滤波器布置22、 32电连接到第二部分51。
10频率相关滤波器被布置成接受被允许频率范围内的频率而拒 绝被拒绝频率范围内的频率。
频率相关滤波器的输入阻抗是频率相关的。它对于被允许频率 范围而言为低(50欧姆级)，从而对于该频率范围而言在天线单元
与射频电路6之间出现有效能量传送。它对于被拒绝频率范围而言 为高(>>50欧姆)，从而对于该频率范围而言在天线单元与射频电 路6之间阻止有效能量传送。
对于低频带的频率相关滤波器21,被允许频率范围对应于低 频带频率范围，而被拒绝频率范围对应于高频带频率范围。对于高 频带的频率相关滤波器31,被允许频率范围对应于高频带频率范围， 而被拒绝频率范围对应于低频带频率范围。
在图2A和图2B的实施例中，频率相关滤波布置32、 22是串 联连接于并联谐振布置21与第二部分51之间的四分之一波长50欧 姆传输线15。在与传输线15的四分之一波长谐振模式对应的谐振频 率处，传输线具有很大输入阻抗。然而，在该谐振频率的子谐波的 谐波处，输入阻抗将明显地更小。因此选择四分之一波长传输线22， 从而它的谐振频率对应于#^巨绝频率范围。
在图2B的例子中，低频带的频率相关滤波器22是长度与被拒 绝频率范围即2GHz的四分之一波长对应的50欧姆传输线15。
在图2A的例子中，高频带的频率相关滤波器32是长度与被 拒绝频率范围即1 GHz的四分之一波长对应的50欧姆传输线15。
传输线15可以建模为分布式LC电路(如果有损耗，则为RLC 电路)。传输线因此同时为电容组件和电感组件。
在图3A和图3B的实施例中，传输线15提供的分布式LC电 路已经由包括分立电感组件(电感器16)和分立电容组件(电容器 18)的频率相关滤波器32取代。
在图3B的例子中，低频带的频率相关滤波器22包括串联连接 于节点53 (连接到并联谐振布置)与第二部分51之间的电感器16 以及连接于节点53与接地之间的电容器18。电容器18为高频带的被拒绝频率范围提供通向接地的路径。
在图3A的例子中，高频带的频率相关滤波器32包括在连接 到并联谐振布置31的节点53与第二部分51之间串联连接的电容器 18以及连接于节点53与接地之间的电感器16。电感器16为被拒绝 的低频带频率范围提供通向接地的路径。
在图4B的例子中，图3B中所示的电容器14和18已经组合 成单个组件电容器14。在图4B中，电容器14因此是共用组件并且 由频率相关滤波器22和并联谐振电路21使用。电容器的组合减少 了电路20的阶次。
在图4A的例子中，图3A中所示的电感器12和16已经组合 成单个组件——电感器12。在图4A中，电感器12因此是共用组件 并且由频率相关滤波器32和并联谐振电路31使用。电感器的组合 减少了电路30的阶次。
应当注意在低频带电路20和高频带电路30的各实施例中，电 抗组件串联连接到第二部分51。电抗组件可以是所示例子中的传输 线、电容器或者电感器。
在一些实施例中，低频带电路和/或高频带电路可以包括阻抗 电平变换布置23。这用来将非50欧姆阻抗天线2、 4与公共馈给7 匹配。
可以在一些实施例中使用n:m变换器(未图示)来实现阻抗电
平变换。
在其它实施例中，它是通过在阻抗电平变换布置23与并联谐 振布置21之间共用组件来实现的。例如，通过抽头式并联谐振布置 21、 31并且特别地是它的电感器12。
在图2、图3、图4中所示例子中，低频带电路20和高频带电 路30被布置用于连接到相应的低阻抗天线2、 4，比如PILA。连接 到天线单元的第一部分51连接到电感器12的中心抽头。
如果天线为高阻抗天线，则取代了导体上的抽头电连接到天线 单元，它将如图5中所示经由第二部分51电连接到射频电路6。虽然已经参照各种例子在先前段落中描述了本发明的实施例， 但是应当理解可以对给出的例子进行修改而不脱离要求保护的本发 明的范围。
尽管在前文说明书中着力于关注被认为特别重要的本发明的
那些特征，但是应当理解无论是否已经特别强调至此提及的和/或 在附图中示出的任何可授予专利权的特征或者特征组合，申请人在 该特征或者特征组合方面都要求保护。
权利要求
1. 一种装置，包括第一天线单元，可操作在第一频率范围内的至少一个频率；第二天线单元，可操作在第二频率范围内的至少一个频率；射频电路，经由第一电路径电连接到所述第一天线单元并且经由第二电路径电连接到所述第二天线单元，其中所述第一和第二电路径在它们与所述射频电路连接的地方是公共的；所述第一电路径内的第一频率相关滤波器布置，被布置成接受所述第一频率范围内的频率而拒绝所述第二频率范围内的频率；所述第一电路径内的第一阻抗电平变换布置，具有第一抽头式电感器；以及所述第二电路径内的第二频率相关滤波器布置，被布置成接受所述第二频率范围内的频率而拒绝所述第一频率范围内的频率。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一抽头式电感器与 所述第一电路径内的用于增加所述第一天线单元的操作带宽的第一 并联谐振布置共用。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中所述第一频率相关滤波器 布置和所述第 一并联谐振布置共用至少 一个电抗组件。
4. 根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的装置，其中所 述第一抽头式电感器的抽头连接到所述第一或者第二天线单元。
5. 根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的装置，其中所 述第一抽头式电感器的抽头连接到所述第一频率相关滤波器布置的 电抗组件。
6. 根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的装置，其中所 述第 一频率相关滤波布置包括串联连接到所述公共电路径的电抗组件。
7. 根据权利要求1至6中的任一权利要求所述的装置，还包括 所述第二电路径内的具有第二抽头式电感器的第二阻抗电平变换布置。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中所述第二抽头式电感器与 所述第一电路径内的用于增加所述第二天线单元的操作带宽的第二 并联谐振布置共用。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中所述第二频率相关滤波器 布置和所述第二并联谐振布置共用至少 一个电抗组件。
10. 根据权利要求7至9中的任一权利要求所述的装置，其中 所述第二抽头式电感器的抽头连接到第二天线单元。
11. 根据权利要求7至9中的任一权利要求所述的装置，其中 所述第二抽头式电感器的抽头连接到所述第二频率相关滤波器布置的电抗组件。
12. 根据权利要求1至11中的任一权利要求所述的装置，其中 所述第二频率相关滤波布置包括串联连接到所述公共电路径的电抗 组件。
13. —种装置，包括 第一单元； 第二单元；经由第 一 电路径电连接到所述第 一单元并且经由第二电路径电 连接到所述第二单元的电路，其中所述第一和第二电路径在它们与 所述电路连接的地方是公共的；所述第一电路径内的第一频率相关滤波器布置，被布置成接受第一频率范围内的频率而拒绝第二频率范围内的频率；所述第一电路径内的第一阻抗电平变换布置，具有第一抽头式 电感器；以及所述第二电路径内的第二频率相关滤波器布置，被布置成接受 所述第二频率范围内的频率而拒绝所述第一频率范围内的频率。
14. 一种包括如任一前述权利要求所述的装置的模块。
15. —种包括如权利要求1至13中的任一权利要求所述的装置 的便携电子设备。
16. —种装置，包括 用于电连接到天线单元的第一部分； 用于电连接到射频电路的第二部分； 连接到所述第一部分的抽头式并联谐振布置；以及 连接到所述第二部分的频率相关滤波器布置。
17. 如权利要求16所述的装置，包括多个电抗组件，其限定 用于增加所述天线单元的操作带宽的所述并联谐振布置并且限定所 述频率相关滤波器布置。
18. 如权利要求17所述的装置，其中所述操作带宽包括US-GSM 和/或E-GSM频率频带。
19. 如权利要求17或者18所述的装置，其中所述操作带宽包 括824 MHz到960 MHz、但是不包括1710 MHz到2180 MHz。
20. 如权利要求17所述的装置，其中所迷操作带宽包括 PCN/DCS 1800和/或US-WCDMA/PCS1900和/或WCDMA2100。
21. 如权利要求16或者17所述的装置，其中所述操作带宽包 括1710 MHz到2180 MHz、《旦是不包括824 MHz到960 MHz。
22. 如权利要求16至21中的任一权利要求所述的装置，其中 所述并联谐振布置包括LC并联电路。
23. 如权利要求22所述的装置，其中所述并联谐振布置包括抽 头式电感器。
24. 如权利要求23所述的装置，其中所述抽头电连接到所述第 一部分。
25. 如权利要求23所述的装置，其中所述抽头电连接到所述第 二部分。
26. 如权利要求16至25中的任一权利要求所述的装置，其中 所述频率相关滤波器布置包括与所述第二部分串联连接的电抗组件。
27. 如权利要求26所述的装置，其中所述电抗组件是电容器、 电感器或者传输线。
28. 如权利要求16至27中的任一权利要求所述的装置，其中 所述频率相关滤波器与所述并联谐振布置共用至少 一个电抗组件。
29. 如权利要求28所述的装置，其中所述共用电抗组件是电容 器或者电感器。
30. 如权利要求16至29中的任一权利要求所述的装置，其中 所述频率相关滤波器具有不与所述并联谐振布置共用的至少一个电 抗组件。
31. 如权利要求30所迷的装置，其中所述电抗组件是电容器、 电感器或者传输线。
32. 如权利要求16至31中的任一权利要求所述的装置，包括 阻抗电平变换布置。
33. 如权利要求32所述的装置，其中所述阻抗电平变换布置由 与所述并联谐振布置共用的组件提供。
34. 如权利要求33所述的装置，其中所述共用组件是抽头式电 感器。
35. —种系统，包括第一天线单元，可操作在第一频率范围内的至少一个频率； 第二天线单元，可操作在第二频率范围内的至少一个频率； 射频电路，经由第一电路径电连接到所述第一天线并且经由第二电路径电连接到所述第二天线单元，其中所述第 一和第二电路径在它们与所述射频电路连接的地方是公共的；所述第一电路径内的如权利要求16至34中的任一权利要求所述的装置，其中它的频率相关滤波器被布置成接受所述第一频率范围内的频率而拒绝所述第二频率范围内的频率；以及所述第二电路径内的如权利要求16至34中的任一权利要求所述的装置，其中它的频率相关滤波器被布置成接受所述第二频率范围的频率而拒绝所述第一频率范围内的频率。
全文摘要
一种装置包括第一天线单元，可操作在第一频率范围内的至少一个频率；第二天线单元，可操作在第二频率范围内的至少一个频率；射频电路，经由第一电路径电连接到第一天线单元并且经由第二电路径电连接到第二天线单元，其中第一和第二电路径在它们与射频电路连接的地方是公共的；第一电路径内的第一频率相关滤波器布置，被布置成接受第一频率范围内的频率而拒绝第二频率范围内的频率；第一电路径内的第一阻抗电平变换布置，具有第一抽头式电感器；以及第二电路径内的第二频率相关滤波器布置，被布置成接受第二频率范围内的频率而拒绝第一频率范围内的频率。
文档编号H03H7/40GK101536309SQ200680056410
公开日2009年9月16日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年11月17日
发明者T·T·朗塔 申请人:诺基亚公司