多工器的制作方法

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多工器的制作方法

多工器包括至少一个分别具有发射滤波器的发射信号路径和至少一个分别具有接收滤波器的接收信号路径。通常,不容易实现的是,将两个滤波器直接连接到一个公共端口,例如天线端口。因此在多工器中通常在发射滤波器和接收滤波器之间设置有匹配电路。该匹配电路的规格在设计时要做到,其在发射信号路径和接收信号路径之间的隔离性能要提升到满足预设规范的值。在这种情况下,干扰信号分量的衰减也由此得到优化。

此外,互调效应在多工器中扮演重要角色。在多工器中且尤其在双工器中,在天线输入端处形成并且位于接收频带中或位于接收频带附近的互调产物会导致出现问题。这种互调产物″堵塞″接收信号路径,因为无法简单地通过滤波措施将其过滤掉。而且有效接收频率也可能被破坏。这种不期望的互调产物尤其在双工器中可由于发射信号与从外部通过天线接收的堵塞信号相乘而产生。从属于发射信号的接收通带在双工器的情况下相对接近发射通带,大部分情况下位于发射通带之上。因此虽然发射信号的谐波未落入专用的接收通带中,但是由发射信号和从外部接收的信号形成的互调产物会落入专用的接收通带中。就此而言,DE 10 2012 108 030 A1公开了一种利用声波工作的多工器,其具有一个或数个堵塞路径。一个或数个堵塞路径实现了,可导致不期望的互调效应的频率分量被抑制。在这种情况中也优化了干扰信号分量的衰减。

众所周知的是,尤其对于声波导滤波器而言也会出现干扰模态,例如波导模、板波模、Love波模以及剪切波模,作为不期望的效应。例如如图1所示的表面波滤波器的滤波器通过曲线,其绘制出随着频率而变化的衰减,所指出的那样,波导模呈现出窄带峰值的样式,例如在滤波器的上阻带中,其中峰值的高度和频率位置取决于滤波器的声音孔隙。因此对于利用声波工作的多工器而言,会发生不期望的性能限制。在多工器的利用声波工作的发射滤波器中,这样的干扰模态例如会被到达发射路径中的接收信号所激励。

本发明的任务在于,创造一种利用声波工作的具有较少的干扰模态激励的多工器。

该任务通过独立权利要求的特征解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中阐述。

本发明的特别之处在于利用声波工作的多工器。该多工器包括用于将多工器与至少一个天线联结的天线端口、至少一个发射端口、至少一个接收端口以及公共端口。此外,多工器具有至少一个接收路径,该接收路径连接在至少一个接收端口和公共端口之间并且该接收路径包括利用声波工作的接收滤波器。该多工器具有至少一个发射路径,该发射路径连接在至少一个发射端口和公共端口之间并且该发射路径包括利用声波工作的发射滤波器。该多工器还具有至少一个镜像网络(Spiegelnetzwerk),其被构造并且布置成这样的形式,即使得至少一个发射路径和/或至少一个接收路径的天线侧的输出反射系数的相位在预设的频带中如此转动,即使得在该预设的频带中相应的输出反射系数的值超过预设的极限值,并且因此在预设的频带中信号以如此程度反射,即使得在至少一个发射路径的发射滤波器中或者在至少一个接收路径的接收滤波器中的干扰模态激励被抑制或降低。

该镜像网络在该多工器中使用,以使得至少一个发射路径和/或至少一个接收路径的天线侧的输出反射系数的相位在预设的频带中如此转动,即使得在该预设的频带中,相应的输出反射系数的值超过预设的极限值,并且因此在该预设的频带中信号以如此程度反射,即使得在至少一个发射路径的发射滤波器中或者在至少一个接收路径的接收滤波器中的干扰模态激励被抑制或降低。

在利用声波工作的接收滤波器和/或发射滤波器中,可取决于各滤波器的规格和激励出现干扰模态。例如滤波器可利用瑞利波作为主波工作。在这种情况中,尤其会出现Love波模和剪切波模,作为干扰模态。

预设的频带优选地通过模态各自的位置来确定。有利的是,通过镜像网络的相应的相位转动,在至少一个发射路径和/或至少一个接收路径中阻止或至少强烈地降低干扰模态激励。通过针对性地确定镜像网络的规格以优化反射,可避免或至少降低干扰模态激励。镜像网络实现了,至少一个发射路径和/或至少一个接收路径的天线侧的输出反射系数发生有针对性的相位转动。

通过阻止或降低模态激励可同时改善在预设的频带中的选择。

改善的输出反射实现了,例如没有或几乎没有起干扰作用的激励模态的信号到达至少一个发射路径中。目标不是衰减或抑制在至少一个发射路径中起干扰作用的激励模态的信号,而是阻止这样的起干扰作用的激励模态的信号,使其根本不要到达至少一个发射路径中。

试验表明,在预设的频带中改善起干扰作用的激励模态的信号的衰减,在许多情况中是不足够的,并且不会像通过相位转动改善起干扰作用的激励模态的信号的反射那样,起到同样改善的结果,因为缺少的反射会导致在配对频带中介入衰减的恶化。

多工器这一术语在此涉及频率分选器,其具有可以是天线端口的至少一个公共端口,以及数量为m个的Tx信号路径和数量为n个的Rx信号路径,其中m和n为≥1的自然数。尤其可行的是,该多工器为具有Tx路径和Rx路径的双工器。

该多工器利用声波工作。适合使用的声波例如有声表面波(英语为:SAW=Surface Acoustic Wave)、声体积波(BAW=Bulk Acoustic Wave)或被导声体积波(GBAW=Guided Bulk Acoustic Wave)。

也可行的是,相应的发射滤波器利用所给出的类型的声波中的一个工作,而相应的接收滤波器利用另一类型声波工作。

根据一种有利的构造方案,镜像网络在至少一个发射路径中在天线侧连接在发射滤波器之前并且镜像网络这样构造而成,即使得至少一个发射路径的天线侧的输出反射系数的相位在预设的频带中如此转动,即使得在预设的频带中输出反射系数的值超过预设的极限值,并且因此在预设的频带中信号以如此程度反射,即使得在至少一个发射路径的发射滤波器中的干扰模态激励被抑制或降低。有利的是,这实现了非常灵活的设计,从而使例如四工器可具有非常好的传输特性。

根据另一有利的构造方案,镜像网络连接在天线端口和公共端口之间。

根据另一有利的构造方案,至少一个接收滤波器和/或至少一个发射滤波器利用声表面波、利用声体积波或利用被导声体积波工作。这具有这样的优点,即可实现大的滤波器选择。

根据另一有利的构造方案,镜像网络具有利用声波工作的谐振器。有利的是,这实现了多工器的灵活设计和成本适宜的制造方式。

根据另一有利的设计方案,镜像网络具有串联支路谐振器和与串联支路谐振器并联连接的电感元件。有利的是,可从额外的设计自由度中受益。

根据另一有利的构造方案,镜像网络具有串联支路电容和与所述串联支路电容并联连接的电感元件。

根据另一有利的构造方案,镜像网络具有串联支路谐振器和与所述串联谐振器并联连接的电感元件以及并联支路谐振器。有利的是,可从额外的设计自由度中受益。

根据另一有利的构造方案,多工器还包括一个或数个另外的发射路径,其分别具有另外的发射滤波器,以及一个和数个另外的接收路径,其分别具有另外的接收滤波器。因此除了双工器之外,也可容易地获得三工器、四工器等。

根据另一有利的构造方案,多工器为双工器或三工器或四工器或五工器。

下面借助于例示性的图纸解释本发明的实施例。

其中:

图1示出了表面波滤波器的滤波器通过曲线;

图2示出了利用声波工作的多工器的第一实施例;

图3示出了镜像网络的第一实施例;

图4示出了电声谐振器的等效电路图;

图5示出了镜像网络的第二实施例;

图6示出了镜像网络的第三实施例;

图7示出了利用声波工作的多工器的第二实施例;

图8示出了利用声波工作的多工器的第三实施例;

图9示出了第一发射路径的天线侧的输出反射系数的示例性的变化;

图10示出了第一发射路径的天线侧的输出反射系数的另一示例性的变化;

图11示出了第一发射路径的天线侧的输出反射系数的示例性的值变化;

图12示出了第一发射路径的天线侧的输出反射系数的示例性的相位变化;以及

图13示出了第一发射路径的向前传输系数的值变化。

具有相同设计或功能的元件在全部图中采用相同的附图标记。

图2示出了利用声波工作的多工器的第一实施例。多工器例如包括发射端口TxC、接收端口RxC以及公共端口CC。多工器还包括接收路径,其连接在接收端口RxC和公共端口CC之间并且具有利用声波工作的接收滤波器RX。多工器还包括发射路径,其连接在第一发射端口Tx1C和公共端口CC之间并且具有利用声波工作的发射滤波器TX。

接收滤波器RX和/或发射滤波器TX包括例如T型电路,其具有利用声波工作的谐振器,例如SAW谐振器、BAW谐振器或GBAW谐振器。

备选地或附加地,接收滤波器RX和/或发射滤波器TX可包括例如由谐振器形成的所谓的π型电路。

在图2中所示的实施例中,多工器具有镜像网络PH,该镜像网络在发射路径中在天线侧连接在发射滤波器TX之前。镜像网络PH这样构造而成,即使得发射路径的天线侧的输出反射系数S22的相位在预设的频带中如此转动,即使得在预设的频带中输出反射系数S22的值超过预设的极限值,并且因此在预设的频带中天线侧接收的信号以如此程度反射,即使得在发射滤波器TX中的干扰模态激励被抑制或降低。

图3示出了具有镜像网络PH的第一实施例的如图2所示的多工器的第一实施例。在这种情况中镜像网络PH具有谐振器R。谐振器R例如构造成电声谐振器。镜像网络PH例如具有串联支路谐振器R1和与该串联支路谐振器R1并联连接的电感元件L。

图4示出了电声谐振器R的等效电路图ECD。等效电路图在此包括静态电容C0和与该静态电容并联连接的由动态电容CD和动态电感LD形成的串联电路。在频率远离声工作频率时,谐振器R基本上为具有静态电容C0的电容元件。动态电容CD和动态电感LD基本上可忽略。而在谐振器的工作范围中,其又有不同的表现。在这时,动态电容CD和动态电感LD基本上掌控谐振器的表现,而静态电容C0扮演无关紧要的角色。因此视电声谐振器R的规格设计及其工作范围的规定而定,可以将谐振器R作为纯粹的电容元件或作为纯粹的电声元件或作为两个元件的混合形式运行,因而谐振器R可接受匹配。在此,在提供谐振器R时基本上不需要另外的制造工艺步骤,因而所建议的多工器可在没有附加消耗的情况下制造。

图5示出了具有镜像网络PH的第二实施例的如图2所示的多工器的第一实施例。在这种情况中,镜像网络PH例如具有串联支路电容C和与该串联支路电容C并联连接的电感元件L。

图6示出了具有镜像网络PH的第三实施例的如图2所示的多工器的第一实施例。在这种情况中,镜像网络PH具有两个谐振器。谐振器例如构造为电声谐振器。镜像网络PH例如具有串联支路谐振器R1和与该串联支路谐振器R1并联连接的电感元件L。镜像网络PH还具有并联支路谐振器R2。

图7示出了利用声波工作的多工器的第二实施例。不同于图2所示的实施例,镜像网络PH连接在天线端口ANT和公共端口CC之间。

图8示出了利用声波工作的多工器的第三实施例。多工器在这种情况中构造为四工器。

多工器具有第一发射端口Tx1C、第一接收端口Rx1C、第二发射端口Tx2C和第二接收端口Rx2C以及公共端口CC。多工器还包括第一接收路径,其连接在第一接收端口Rx1C和公共端口CC之间并且包括具有第一接收频率通带fRX1的利用声波工作的第一接收滤波器RX1。多工器具有从属于第一接收路径的第一发射路径,其连接在第一发射端口Tx1C和公共端口CC之间并且包括具有第一发射频率通带fTX1的利用声波工作的第一发射滤波器TX1。

多工器包括第二接收路径,其连接在第二接收端口Rx2C和公共端口CC之间并且包括具有第二接收频率通带fRX2的利用声波工作的第二接收滤波器RX2。多工器具有从属于第二接收路径的第二发射路径,其连接在第二发射端口Tx2C和公共端口CC之间并且包括具有第二发射频率通带fTX2的利用声波工作的第二发射滤波器TX2。

在图8中示出的实施例中,多工器具有镜像网络PH,其在第一发射路径中在天线侧连接在第一发射滤波器TX1之前。

镜像网络PH例如这样构造而成,即使得发射路径的天线侧的输出反射系数S22的相位在预设的频带中,该预设的频带等同于第二接收滤波器RX2的第二接收频率通带fRX2或近似地等同于第二接收滤波器RX2的第二接收频率通带fRX2,如此转动,即使得在预设的频带中输出反射系数S22的值超过预设的极限值,并且因此在预设的频带中天线侧接收的信号以如此程度反射,即使得在第一发射滤波器TX1中的干扰模态激励被抑制或降低。

图9示例性地示出了在不具有镜像网络PH的情况下用于图8所示的四工器的第一发射路径的天线侧的输出反射系数S22的变化。在此针对第二接收滤波器RX2的第二接收频率通带fRX2的输出反射系数S22的走向利用点线标出且针对第二发射滤波器TX2的第二发射频率通带fTX2的输出反射系数S22的走向利用虚线标出。

输出反射系数S22的走向尤其地在第二接收滤波器RX2的第二接收频率通带fRX2的范围中具有窄带峰值,该峰值可归因于模态激励。这在配对频带,也就是说在第二接收路径的第二接收频率通带fRX2中会导致提高的匹配损失,因为信号不再供第二接收路径使用。

图10示例性地示出了在具有镜像网络PH的情况下用于图8所示的四工器的第一发射路径的天线侧的输出反射系数S22的走向。在此针对第二接收滤波器RX2的第二接收频率通带fRX2的输出反射系数S22的走向利用点线标出且针对第二发射滤波器TX2的第二发射频率通带fTX2的输出反射系数S22的走向利用虚线标出。

输出反射系数S22的相位位置通过镜像网络PH转动并且可归因于模态激励的窄带峰值消失。

图11示出了在不具有镜像网络PH的情况下(实线)和具有镜像网络PH的情况下(虚线)用于如图8所示的四工器的第一发射路径的天线侧的输出反射系数S22的值走向。

图12示出了在不具有镜像网络PH的情况下(实线)和具有镜像网络PH的情况下(虚线)用于如图8所示的四工器的第一发射路径的天线侧的输出反射系数S22的相位走向。

不仅在图11中而且在图12中可清楚地看出,通过镜像网络PH的相位转动,在第一发射路径中,尤其地在第一发射滤波器TX1中干扰模态激励可被阻止或至少强烈地降低。

改善的输出反射实现了,没有或几乎没有起干扰作用的激励模态的信号到达至少一个发射路径中。目标不是衰减或抑制在第一发射路径中起干扰作用的激励模态的信号,而是阻止这样的起干扰作用的激励模态的信号,使其根本不要到达第一发射路径中。

图13示出了在不具有镜像网络PH的情况下(实线)和具有镜像网络PH的情况下(虚线)用于图8所示的四工器的第一发射路径的天线侧的向前传输系数S21的值走向。可清楚地看出,向前传输系数S21在配对频带中,即在第二接收频率通带fRX2的范围中且在第二发射频率通带的范围中,由于干扰模态激励被阻止或降低而同样得到显著的改善。

附图标记说明

ANT 天线端口

C0 静态电容

CC 公共端口

CD 动态电容

ECD 等效电路图

fRX1 第一接收频率通带

fRX2 第二接收频率通带

fTX1 第一发射频率通带

ftX2 第二发射频率通带

L 电感元件

LD 动态电感

PH 镜像网络

R 谐振器

R1 串联支路谐振器

R2 并联支路谐振器

RX 接收滤波器

RX1 第一接收滤波器

Rx1C 第一接收端口

RX2 第二接收滤波器

Rx2C 第二接收端口

RxC 接收端口

S21 向前传输系数

S22 输出反射系数

TX 发射滤波器

TX1 第一发射滤波器

Tx1C 第一发射端口

TX2 第二发射滤波器

Tx2C 第二发射端口

TxC 发射端口

Φ 输出反射系数的相位

再多了解一些
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