专利名称：天线共用器和使用天线共用器的移动通信装置的制作方法
背景技术：
发明的领域本发明涉及一种天线共用器和一种移动通信装置，其中天线共用器可以独立地处理移动电话等的一个待发射的信号和接收信号。
本发明的现有技术近些年来，在移动通信装置中，能够同时发射和接收的频分系统已经用于CDMA等的系统中，同时数据通信等的信息传输内容的扩展观点引起了它的注意。为了产生这样一种可能的同时传送和接收，单独地处理待发射信号和接收信号的一种共享天线单元已经广泛地使用。此外，关于移动通信装置，例如便携式电话等，为了实现小型化和高性能，共享单元的小型化和低损耗已经引起更多的注意。
关于不是同时传输和接收的系统例如GSM等，天线开关已经广泛的使用。至于这些开关，由于具有一个半导体IC和一个PIN二极管的结构，所以小型化和低损耗已经实现，然而它们都不适合同时传输和接收。
下文中，将参照附图描述一个传统的共享单元的实例。应该注意
图10示出了一个传统的共享单元等的等效电路。
在图10中，共享单元1001包括安装在发射端是一个低通滤波器(LPF)的发射滤波器1002，安装在接收端是一个带通滤波器(BPF)的接收滤波器1003，一个天线终端(ANT)1004，一个发射终端(Tx)1005和一个接收终端(Rx)1006，发射滤波器1002、接收滤波器1003和天线终端1004经由一个公共终端1007连接。从发射终端1005输入的发射信号经由发射滤波器1002发射到天线终端1004。
当时，因为从公共终端1007朝向接收端的带通滤波器1003的发射频率的阻抗在开放的状态下理想的调节，所以发射信号没有发射到接收端1006。从天线终端1004输入的接收信号经由接收端的带通滤波器1003发射到接收终端1006。当时，因为从公共终端1007朝向发射一侧的低通滤波器1002的接收频率的阻抗在开放的状态下理想的调节，所以接收信号没有发射到发射终端1005。
然而，当所述描述的结构用于同时发射和接收的使用分频系统的系统和共存的非同时发射和接收的使用分频系统的系统时，就出现了一个问题，即当使用天线开关时，损耗变得更大。
发明的概述考虑到上面描述的问题，本发明目的在于提供一种天线共用器和一种移动通信装置，它们可以使用在同时发射和接收与非同时发射和接收共存的系统中。
本发明的第一发明是一种天线共用器，它包括一个天线终端；一个发射相移电路，它的一侧连接到所述的天线终端；一个接收相移电路，它的一侧连接到所述的天线终端；一个连接到所述发射相移电路的另一侧和发射终端的发射滤波器；一个连接到所述接收相移电路的另一侧和接收终端的接收滤波器；其中所述发射滤波器和/或所述接收滤波器是复合滤波器，同时当发射和接收被同时执行时，所述复合滤波器可以实现在同时发射和接收时具有衰落极点的特性，同时通过所述发射相移电路和所述接收相移电路作为一个共享单元操作来控制相应的阻抗，这样当发射和接收不同时执行时，可以实现所述衰落极点在非同时发射和接收时移动的特性。
本发明的第二发明是一种天线共用器，它包括一个天线终端；一个天线开关，它连接到所述天线终端；一个发射相移电路，它连接到所述天线终端的一端；一个接收相移电路，它连接到所述天线终端的一端；一个发射滤波器，它连接到所述发射相移电路的另一端和发射终端；和一个接收滤波器，它连接到所述接收相移电路的另一端和接收终端；其中在非同时发射和接收时，当发射和接收不同时执行时，所述天线开关通过时分的操作执行切换操作分别以电力地连接所述天线终端到所述终端的一侧，和电力地连接所述天线终端到所述终端的另一端，其中，在同时发射和接收时，当发射和接收同时执行时，所述天线开关同时执行连接所述天线终端到所述终端的一端和另一端的操作。
本发明的第三发明是按照第二发明的天线共用器，其中所述的发射滤波器是复合滤波器。
并且其中所述复合滤波器达到在所述同时传输和接收时具有衰减极点的特征，同时通过发射相移电路和所述接收相移电路分别控制阻抗以便于作为一个共用单元操作，同时在非同时发射和接收时达到所述衰落极点被移动的特性。
本发明的第四发明是按照第一发明至第三发明中任何一个的天线共用器，包括使用叠层滤波器的结构，该叠层滤波器使用电介质印刷电路基板。
所述发射滤波器和所述接收滤波器的至少一端形成在所述叠层滤波器上，同时所述开关被安装在所述叠层滤波器的上表面上。
本发明的第五发明是按照第一发明至第三发明中任何一个的天线共用器，其中所述接收滤波器是一种声表面波滤波器。
本发明的第六发明是按照第二发明或第三发明的天线共用器，其中所述的接收滤波器是按照第三发明的复合滤波器。
本发明的第七发明是按照第二发明或第三发明的天线共用器，其中在所述同时发射和接收时间，直接或间接的连接到所述发射终端的发射放大器的输出电平相对于所述的非同时发射和接收增加。
本发明的第八发明是按照第七发明的天线共用器，其中通过增加所述发射放大器的电源电压执行调节以增加发射放大器的输出电平。
本发明的第九发明是按照第一、三、五、六发明的天线共用器，其中所述复合滤波器有一个输入终端、一个输出终端，至少一个发射电路和至少不少于一个开关陷波滤波器，所述发射电路电力地连接在所述输入终端和输出终端之间，所述开关陷波滤波器被连接到所述发射电路的输入端和输出端的至少一端，所述开关陷波滤波器至少具有一个开关和至少一个串联谐振电路，所述开关的一端连接在所述输入端和输出端之间，所述开关的另一端连接到所述串联谐振电路的一端，所述开关具有一个控制终端以切换ON/OFF。
本发明的第十发明是按照第九发明的天线共用器，其中当所述开关在ON状态时，从所述输入终端到所述输出终端的通过特性与具有通过所述开关陷波滤波器的发射电路和串联谐振电路的特性形成的衰减极点的特性重合。
同时，当所述开关在OFF状态时，从所述输入终端到所述输出终端的通过特性实质上是发射电路拥有的特性。
本发明的第十一发明是按照第十发明的天线共用器，其中所述发射电路由具有滤波器功能的电路构成。
本发明的第十二发明是按照第九发明的天线共用器，其中所述的发射电路通过串联的电容器构成。
本发明的第十三发明是按照第九发明的天线共用器，其中所述的发射电路通过带状传输线构成。
本发明的第十四发明是按照第九发明的天线共用器，该天线共用器具有使用一种层状滤波器的结构，该滤波器使用电介质印刷电路基板。
所述开关陷波滤波器形成在所述层状滤波器上，和所述开关安装在所述层状滤波器的上表面。
本发明的第十五发明是按照第二或第三发明的天线共用器，其中所述天线开关与连接到所述天线终端的另一个开关集成在一起。
本发明的第十六发明是按照第九发明的天线共用器，其中在所述的同时发射和接收时，通过相同的控制信号，所述天线开关执行一个操作以电力地连接所述天线终端、所述天线终端的一端和另外一端，和执行一个操作以转动所述复合滤波器的开关陷波滤波器的开关到ON。
本发明的第十七发明是按照第九发明的天线共用器，其中在所述非同时发射和接收时，通过相同的控制信号，所述天线开关通过时分执行操作以独立的处理从所述天线终端与所述终端的一端或终端的另一端的连接，和执行一个操作以转动所述复合滤波器的开关陷波滤波器的开关到OFF。
本发明的第十八发明是按照第九发明的天线共用器，其中当所述开关切换到ON时，所述串联谐振电路达到具有衰减极点的特征，同时当所述开关切换到OFF时，所述串联谐振电路在从输入终端到输出终端的信道中电力的分离，同时从所述输入终端到输出终端的通过特性实质上达到与发射电路相同的特性。
本发明的第十九发明是按照第九发明的天线共用器，其中FET用作所述开关。
本发明的第二十发明是按照第九发明的天线共用器，其中PIN二极管用作所述开关。
本发明的第二十一发明是按照第九发明的天线共用器，其中PIN二极管和四分之一波长线用作所述开关。
本发明的第二十二发明是按照第九发明的天线共用器，其中所述串联谐振电路具有这样的结构，即它的电容器和谐振电路串联的连接。
本发明的第二十三发明是按照第九发明的天线共用器，其中所述串联谐振电路具有这样的结构，即它的电感器和谐振电路串联的连接。
本发明的第二十四发明是按照第九发明的天线共用器，其中所述串联谐振电路具有这样的结构，其中构成电路的电容器和电感器并联的连接，而谐振器是串联连接。
本发明的第二十五发明是按照第一、三、五、六发明中任意一个的天线共用器，其中所述复合滤波器有一个输入终端、一个输出终端，至少一个发射电路和至少不少于一个开关陷波滤波器，所述发射电路电力地连接在所述输入终端和输出终端之间，所述开关陷波滤波器连接到所述发射电路的输入端和输出端的至少一端，所述开关陷波滤波器至少具有一个开关和至少一个串联谐振电路，所述开关的一端连接在所述输入端和输出端之间，所述开关的另一端连接到所述串联谐振电路的一端，和所述开关具有一个控制终端以切换ON/OFF。
本发明的第二十六发明是按照第九发明的天线共用器，其中所述复合滤波器有一个输入终端、一个输出终端、和大于至少一个连接到所述输入终端和输出终端的开关陷波滤波器，所述开关陷波滤波器具有两个分别连接到所述输入终端和输出终端的开关，陷波滤波器和发射电路具有在所述两个开关之间并联连接的预定特性，和所述陷波滤波器和发射电路具有能够通过所述开关切换的预定特性。
本发明的第二十七发明是按照第二十六发明的天线共用器，其中所述陷波滤波器由一个并联谐振电路构成。
本发明的第二十八发明是按照第二十六发明的天线共用器，其中所述陷波滤波器是声表面波滤波器。
本发明的第二十九发明是一种移动通信装置，对应于同时发射和接收，同时的执行发射和接收；同时对应于非同时发射和接收，则不同时的执行发射和接收，该装置包括一个天线连接电路；和其中按照第一发明的天线共用器用于所述天线连接电路。
本发明的第三十发明是一种移动通信装置，对应于同时发射和接收，则同时的执行发射和接收；和对应于非同时发射和接收，则不同时的执行发射和接收，其中，在所述非同时发射和接收时间，天线连接电路被提供作为一个在发射端和接收端具有滤波器的发射—接收选择器操作，并且在同时发射和接收时作为共享单元操作，和其中按照第二发明的天线共用器用于所述天线连接电路。
附图的简述图1是在本发明第一实施例中复合滤波器的框图。
图2是在本发明第一实施例中复合滤波器的另一个框图。
图3A是使用FET的开关的框图。
图3B是使用PIN二极管的开关的框图。
图3C是使用PIN二极管和λ/4线的开关的框图。
图4是在本发明第二实施例中天线共用器的框图。
图5A是在非同时发射和接收情况下天线共用器的框图。
图5B是在同时发射和接收情况下天线共用器的框图。
图6A是天线开关的框图。
图6B是一个开关陷波滤波器的控制终端和天线开关的框图。
图7是在本发明第三实施例中天线共用器的框图。
图8是在本发明第四实施例中天线共用器的框图。
图9是在第五实施例中一个移动通信装置的框图。
图10是一个传统共用单元的框图。
图11A是显示另一个构成的开关陷波滤波器的视图，它在本发明的第一实施例中构成了复合滤波器。
图11B是显示另一个构成的开关陷波滤波器的视图，它在本发明的第一实施例中构成了复合滤波器。
图11C是显示另一个构成的开关陷波滤波器的视图，它在本发明的第一实施例中构成了复合滤波器。
图12是显示在本发明的第一实施例中另一个构成复合滤波器的视图。
附图标记的描述101 低通滤波器102 第一开关陷波滤波器103 第二开关陷波滤波器104，105 电容器106 电感器107 第一开关108 第一耦合电容器109 第一谐振器110 第二开关111 第二耦合电容器112 第二谐振器113 输出终端114 输入终端115 第一控制终端116 第二控制终端本发明的优选实施例下文中，本发明的实施例将参照附图进行描述。
(第一实施例)在第一实施例中，在第二实施例中描述的可以用作天线共用器的一个元件的各种类型的复合滤波器将被描述。
图1概略的示出了第一实施例的复合滤波器。
在图1中所示的复合滤波器由是一个发射电路的低通滤波器101和第一、第二开关陷波滤波器102、103构成的。低通滤波器101是一个由第一和第二电容器104、105和一个电感器106构成的π型电路。此外，第一陷波滤波器串联的连接到第一开关107、第一电容器108和第一谐振器109。第一谐振器108的一端接地。第二陷波滤波器103串联的连接到第二开关110、第二电容器111和第二谐振器112。第二谐振器的一端接地。
这里，第一谐振器109是一个λ/4长的线，同时通过电容器108和谐振器109形成一个串联的谐振电路。参考标记102是一个开关陷波滤波器。同样的，第二谐振器112是一个λ/4长的线，同时通过电容器111和谐振器112形成一个串联的谐振电路。参考标记103是一个陷波滤波器。
当第一谐振器109是一个λ/2长的线时，谐振器109的一端是开放的。同样的，当第二谐振器112是一个λ/2长的线时，谐振器112的一端是开放的。
第一开关陷波滤波器102连接在输出端113和低通滤波器101之间。第二开关陷波滤波器103连接在输入端和低通滤波器101之间。此外，第一和第二陷波滤波器102、103被调节，所以在所需频带安置一个衰减极点。进一步的，第一和第二陷波滤波器102、103与第一和第二控制终端115、116连接，构成第一和第二开关陷波滤波器102、103的第一和第二开关的ON/OFF状态由第一和第二终端115、116控制。
在所述描述的滤波器中，当第一和第二开关107、110在ON状态时，从所述描述的输入终端113到所述描述的输出终端114的通过特性达到具有通过是发射电路的低通滤波器的特性形成的衰减极点的特性相叠加的特性，因此开关陷波滤波器102、103的电容器108、111和谐振器109、112和复合滤波器是一个具有衰减极点的低通滤波器，并且可以保证极点在所需频带。此外，在所述描述的滤波器中，当第一和第二开关107、110在OFF状态时，所述的电容器108、111和所述描述的谐振器109、112从所述描述的输入端113和所述描述的输出端114电力地分离，同时从所述描述的输入端113到所述描述的输出端114的通过特性达到一个几乎直接的连接特性。因此，所述描述的复合滤波器仅仅是一种低通滤波器，因此降低了通带的损耗。
如上所述，通过开关一个陷波，本发明实施例的复合滤波器可以保证极点在所需频带，并降低通带的损耗。
应该注意，在本发明的实施例中，如图2A所述，电容器201可以被用于代替是发射电路的低通滤波器101。在这种情况下，当开关107、110在ON状态时，滤波器达到具有衰减极点的复合滤波器的结构，同时当开关107、110在OFF状态时，开关陷波滤波器从信号路径分离，同时，输入终端113和输出终端114达到经由电容器连接的结构，以至于可以实现一个低损耗。代替安装的电容器201，输出终端113和输入终端114可以通过使用带状线直接连接作为发射电路。
当开关陷波电路仅仅如图2B所示是一部分时，输入终端114和输出终端113可以不通过插入发射电路而连接。
此外，代替第一开关谐波滤波器102和第二开关谐波滤波器103、由此具有如图11所示的结构的滤波器可以分别被使用。换句话说，如图11A所示的开关陷波滤波器102a具有这样的结构，即通过电感器108a代替在图1中所述的开关陷波滤波器102的电容108。换句话说，在图11A的开关陷波滤波器102a中，开关107、电感器108a和谐振器10串联的连接，同时电感器108a和谐振器109形成一个串联谐振电路。谐振器109的一端接地。此外，开关107与控制终端115连接。
此外，在图11B中所示的开关陷波滤波器102b具有这样的结构，其中在图1中所示的开关陷波滤波器102的电容器108由一个电路代替，其中电容器108b和电感器108c并联连接。换句话说，在图1B的开关陷波滤波器102b中，在开关107和谐振器109中，连接有一电路，其中电容器108b和电感器108c并联的连接。谐振器109的一端接地。开关107与控制终端115连接。
此外，在图11c中所示的开关陷波滤波器102b具有这样的结构，其中谐振电路由代替图1的开关陷波滤波器102的电容器108和谐振器109的声表面波滤波器1108构成。换句话说，图11c中所示的开关陷波滤波器102c具有连接到开关107的声表面波滤波器1108和连接到开关107的控制终端115。
这样，即使当开关陷波滤波器102a、开关陷波滤波器102b、开关陷波滤波器102c被用于代替图1的第一开关陷波滤波器102和第二开关陷波滤波器103，与本发明等效的相同效果也可以获得。
此外，当发射电路通过多个低通滤波器级构成时，一个结构也是可能的，其中分别在邻接的低通滤波器之间、在输出终端和邻接的低通滤波器之间和在输入终端和邻接的低通滤波器之间连接有开关陷波滤波器。当这样一个发射电路通过多个低通滤波器级构成时，在邻接的低通滤波器之间、在输出终端和邻接的低通滤波器之间和在输入终端和邻接的低通滤波器之间总是连接有陷波滤波器。此外，并没有限制这些，一个结构也是可能的，其中开关陷波滤波器可以仅仅在邻接的低通滤波器之间、在输出终端和邻接的低通滤波器之间和在输入终端和邻接的低通滤波器之间部分的连接。
应该注意，在本发明的实施例中，第一和第二开关107、110可以由一个半导体元件构成，例如在图3A中所示的FET或通过使用在图3B和图3C中所示的PIN二极管。即使在其它的结构中，假如它是一个具有开关功能的结构，他也具有本发明的优点，例如高衰减和低损耗。在图3中，每一个IN端是图1中的低通滤波器101被连接的一端，同时每一个OUT端是图1中的电容器108和111被连接的一端。
图3A是一个使用FET的开关的实例，同时通过控制终端302的电压切换ON/OFF。
图3B是一个使用PIN二极管的开关的实例，同时PIN二极管通过控制终端304的电压进入ON/OFF状态，同时作为开关操作。在图3B中，电感器305、306起扼流圈的作用。
图3C是使用PIN二极管和λ/4线的开关的实例，同时控制终端307的电压通过电感器308和λ/4线309给到PIN二极管310。PIN二极管的阴极接地。当PIN二极管被给定一个控制电压并进入ON状态时，从IN通过λ/4线309朝向OUT的阻抗是无限的，同时开关进入OFF状态。当控制电压不给定时，开关进入ON状态。应该注意，λ/4线309可以具有使用带状线的结构或使用一个集中的常量元件例如电感器等的结构。
应该注意，在本发明的实施例中，虽然通过使用一个π型低通滤波器的复合滤波器被描述，即使当另一个结构被使用时，或一个带通滤波器、一个高通滤波器或一个使用带状线的叠层滤波器被使用，本发明的相同的效果都可以达到。此外，开关陷波滤波器的数量和结构都没有限制这些，但是假如陷波滤波器具有选择陷波的ON/OFF的结构，与本发明等效的相同效果可以达到。
应该注意，在本发明中的复合滤波器的衰减极点的频率可以通过第一和第二开关陷波滤波器控制，同时大量的衰减和衰减的带宽可以是改变的。
而且，当用于ON/OFF的第一和第二控制终端115、116被同时控制时，可以获得具有第一陷波滤波器102的衰减极点和第二陷波滤波器103的衰减极点的一个开关谐波滤波器，同时当第一或第二控制终端115、116中的一个被控制时，可以获得具有第一陷波滤波器102的衰减极点或第二陷波滤波器103的衰减极点的一个开关谐波滤波器，同时依靠应用的和实际的使用状态可以控制这些陷波滤波器。
而且，关于本发明的复合滤波器结构，它可以是使用电介质同轴谐振器作为构成开关陷波滤波器的谐振器的结构，或使用分布常数类型线或电介质板的片状结构。或它可以是使用电感器或电容器的集中常数结构。在片状结构的情况下，无源部件例如谐振器、电容器等形成在内层上，相反在上表面安装有有源部件，例如开关等，以进一步的实现小型化。
此外，本发明实施例的复合滤波器的没有限制要求陷波的谐振器的数量和结构，但是假如是通过开关选择陷波的ON/OFF的这种结构，本发明的作用同样可以实现。
此外，在图12中示出了上面描述的复合滤波器的不同结构的的复合滤波器。图12结构的的复合滤波器同样用作在随后描述的第二实施例中的天线共用器中的一个元件。
在图12中所示的复合滤波器具有这样的结构，其中第一开关1207连接到输入终端113，第二开关1210连接到输出终端114，同时发射电路1222和陷波滤波器1221子第一开关1207和第二开关1210之间连接。此外，开关1207和开关1210分别与控制终端1215和控制终端1216连接。这里，通过使用用于陷波滤波器的声表面波滤波器，图12的复合滤波器可以进一步小型化。
在所述的复合滤波器中，当第一和第二开关1207、1210在BEF侧的ON状态时，从输入终端113到输出终端114的通过特性具有被并联连接的陷波滤波器1221的特性，因此，复合滤波器具有一个衰落极点的特性，并且可以保证衰落在所需频带内。此外，在所述的复合滤波器中，当第一和第二开关107、110在发射电路的ON状态时，到所述输入终端113和到输出终端114的通过特性就是发射电路的特性，同时当传输线是一个电容器或低通滤波器时，所述的复合滤波器允许在没有衰落极点的通带内的损耗的减少。
如上所述本发明的复合滤波器以保证衰落在所需频带内，同时可以通过选择陷波减少通带的损耗。
(第二实施例)下文中，本发明第二实施例的天线共用器将参照附图进行描述，第二实施例的天线共用器使用在第一实施例中描述的各种复合滤波器作为它的一个元件。
在第二实施例中的天线共用器的简图在图4中示出。
在图4中，天线终端(ANT)401经由天线开关(ANT-SW)402、发射相移电路()403和作为发射滤波器的复合滤波器404连接到发射终端(Tx)405。而且，天线终端(ANT)401经由天线开关402、接收相移电路()406和作为接收滤波器的带通滤波器(BPF)407连接到接收端(Rx)408。天线终端402与天线控制终端409相连，它执行一个开关控制。此外，复合滤波器404连接到控制终端410。
在图4中，一但作为发射滤波器的在第一实施例中示出的复合滤波器被使用，当系统是非同时发射和接收时，天线开关402通过时分转换发射和接收信号。这时，具有复合滤波器404的衰落极点的开关陷波滤波器被分离并进入OFF状态，则复合滤波器404成为一个低通滤波器(LPF)。
此外，当系统是同时发射和接收时，天线开关402具有这样的结构，其中天线终端401、发射相移电路403和接收相移电路406相连接。这时码通过使复合滤波器404进入ON状态，开关404具有一个在接收频带内具有衰落极点的低通滤波器(LPF)的结构。这时，发射相移电路403被调节，所以从天线开关402的接收侧到发射侧的接收频带的阻抗在开放状态。
应该注意，在上面图4的描述中，尽管在第一实施例中所示的复合滤波器404作为发射滤波器进行了描述，但本发明的实施例并不限制于此，同时也可以使用普通的低通滤波器和带通滤波器。
下一步，在图4中的复合滤波器404将更详细的描述。在第一实施例中，复合滤波器404具有图1的结构，同时第一和第二开关陷波滤波器102、103被调节，以使衰落极点位于所需频带内。这样情况具有这样的结构，其中衰落极点位于系统的接收频带内。在复合滤波器404中，当系统是同时发射和接收时，第一开关和第二开关107、110进入ON状态，同时复合滤波器404成为具有陷波特性的低通滤波器，所以到接收侧的发射信号的泄漏可以减小。
此外，在复合滤波器中，当系统是非同时发射和接收时，第一开关和第二开关107、110进入OFF状态，同时复合滤波器404成为低通滤波器，所以减小了通带的损耗。
在图5中示出了在同时发射和接收时和非同时发射和接收时的天线共用器的原理方框图。图5A是在非同时发射和接收时天线共用器的原理方框图，图5B是在同时发射和接收时天线共用器的原理方框图。例如，在一个PDC系统中，在发射和接收之间的频率关系是在图5中示出的相似的特性。如图5A所示，在非同时发射和接收的情况下，复合滤波器成为一个低通滤波器，并具有转换滤波器的结构，其中天线共用器通过天线开关502时分的在发射侧的低通滤波器501和接收侧的带通滤波器407之间切换信号通路。这时，开关陷波滤波器的开关在OFF状态，该特征具有图5A所示的特性，它允许发射频率通过，同时高于发射频率的频率将被衰减。
此外，如图5B所示，在同时发射和接收的情况下，因为开关陷波滤波器的开关进入到ON状态，复合滤波器404成为具有衰落极点的低通滤波器，同时具有这样的结构，其中天线共用器有一个在发射侧具有衰落极点的低通滤波器和在接收侧的一个带通滤波器。同时，天线开关具有这样的结构，其中天线终端完全的连接到发射侧和接收侧。同时，开关陷波滤波器具有如图5B所示的特性，它允许发射频率通过，同时高于发射频率的频率衰减，而且在接收频带内具有一个衰落极点。无论如何，这里的复合滤波器404的选择器陷波滤波器具有图11A所示的结构。
在图6A中示出了天线开关的构成的一个实例。天线终端601经由第一内部开关602连接到发射端603，此外，天线终端601经由第二内部开关602连接到接收端605。第一和第二内部开关与第一和第二天线控制端606、607连接。天线开关通过切换第一和第二天线控制端606、607作为在图5中A所示的天线开关502操作，同时通过使第一和第二天线控制端606、607进入ON状态以作为在图5B中所示的天线开关504操作。
此外，天线开关和开关陷波滤波器各自的控制终端的结构更适宜控制彼此相联系的系统。例如，它们具有与图6B所示的相同结构，同时可以被控制。在图6B中，当第一和第二天线终端都在ON状态时，结构是这样的，即一个ON信号被发射到第一和第二控制终端。这里，假设第一和第二控制终端是共同的，输入到复合滤波器404的控制终端被认为是整体的。通过这种方法构成，控制终端的数量可以减少，同时如果使用在移动通信设备中，小型化一定规模的电路和减少控制信号线也是可能的。
如上所述，本发明控制开关，以独立的处理待发射和接收的信号，同时开关陷波滤波器安装在发射端以使实现一个小型化的天线共用器，在非同时发射和接收时其具有一个低损耗特性，而在同时发射和接收时，在大量的发射和接收之间产生衰落，这样移动通信设备的小型化可以进一步实现。
应该注意在本发明中描述的控制终端的数量、开关陷波滤波器级的数量和天线开关的结构并不止于此，而且可以依靠系统和所需的特性进行调节。
应该注意，在本发明中，尽管复合滤波器通过使用一个π型低通滤波器进行了描述，即使当另一个结构被使用，或一个带通滤波器或一个使用带状线的叠层滤波器被使用时，本发明都可以达到相同的效果。此外，开关陷波滤波器的数量和结构不止于此，而且假如陷波滤波器具有选择陷波的ON/OFF的结构，则可以达到与本发明相同的效果。
此外，尽管使用π型低通滤波器的复合滤波器已经进行了描述，这可以具有使用图2A中所示的电容器的结构，或具有输出端113和输入端114被直接连接而不需要安置低通滤波器的结构。在这种情况下，可是进一步的实现一个低损耗。当开关陷波滤波器是102或103时，输入端114和输出端113可以连接而不需要插入图2B所述的发射电路。
此外，尽管接收端的带通滤波器407可以具有带通元件滤波器或其它滤波器的特性，同时，其结构可以具有使用声表面波滤波器或电介质的滤波器。当声表面波滤波器被使用时，小型化和高点特性是可以实现的，因此实现移动通信设备的高性能也是可能的。
此外，在本发明实施例中，开关402可以通过半导体IC构成，或可以通过一个PIN二极管构成。
应该注意，在本发明实施例中所示的相移电路可以具有使用带状线的结构，或使用集中常量元件例如电感器等的结构。
此外，在同时发射和接收的情况与非同时发射和接收的情况相比，尽管在开关陷波滤波器被加到发射端的低通滤波器之后，损耗变得有些大，发射到天线终端的输出电平通过调节前级的发射放大器的输出电平以增加到符合的所需量。更适宜的，由于考虑了效率等，发射放大器的输出电平通过增加功率电压进行调节。
此外，在本发明中，尽管描述了包括天线开关(ANT-SW)402的结构，其中天线共用器被来自控制端的信号控制，它也可以是不包括天线开关(ANT-SW)402的结构。换句话说，在同时发射和接收以及非同时发射和接收的情况下，在发射终端504和发射相移电路和接收相移电路之间的连接一直具有如图5B所述的结构，同时复合滤波器503执行与本发明的操作相同的操作。即使在这种情况下，假如发射相移电路和接收相移电路被调节，所以从天线终端朝向发射相移电路的阻抗在接收频率内是开放的，同时从天线终端朝向接收相移电路的阻抗在发射频率内是开放的，因此与本发明相同的效果是可以达到的。
此外，发射一接收相移电路可以集成到发射一接收滤波器。此相移电路为了调节相应的阻抗，假如作为共用单元，则可以获得与本发明相同的效果。
(第三实施例)下一步，将描述本发明第三实施例的天线共用器的结构。图7中示出了天线共用器的框图。天线701构成在叠层滤波器702上，其包括通过天线开关独立的处理发射和按信号的电介质、构成一个开关陷波滤波器的第一和第二开关704、705，和一个安装在接收端的声表面波滤波器706。在叠层滤波器702内部的每一层中，有插入的发射相移电路、接收相移电路和发射端的开关陷波滤波器的元件。
此外，叠层滤波器702的端面提供有一个天线终端(ANT)，发射终端(Tx)、接收终端(Rx)，接地端(GND)和开关选择器控制端(CONT)。为了形成图4所示的天线共用器的结构，这些终端通过使用通路孔、叠层滤波器内部的带状线和叠层滤波器702上部的线进行连接，以便构成天线共用器701。天线共用器701的操作与本发明第一实施例的相同。
如上所述，本发明开启/关闭开关以独立的处理发射和接收信号以及安装在发射端的滤波器的陷波，所以在非同时发射和接收时可以实现一个低损耗以及在同时发射和接收时可以使在发射和接收之间的衰落更大，此外采用使用叠层滤波器的结构可以进一步实现天线共用器的小型化和移动通信装置的小型化。
应该注意，在本发明中，尽管开关703、第一开关704和第二开关705作为独立元件进行了描述，但这些开关也可以集成在一起，在这种情况下，仍旧可以实现小型化。
此外，关于安装在叠层滤波器内部的开关陷波滤波器，是通过集中常量元件例如电感器和电容器使用滤波器和带状线形成谐振器的可用滤波器，这些滤波器按照所需特性或这些特性的组合进行选择。
应该注意，天线终端(ANT)、发射终端(Tx)、接收终端(Rx)，接地端(GND)和安装在叠层滤波器702的端面的开关选择器控制端(CONT)的位置和数量不止于此，而且可以依靠系统和外部电路结构进行选择。这些终端也没有限制在端面，而是通过使用通路孔可以安装在叠层滤波器的基座上。
不管是否开关和声表面波滤波器是密封安装的或集成安装的，但是本发明的效果是相同的。
虽然开关703、704和705是分立部件，但他们也可以是集成元件。这种集成提供了一种更简单的电路。
(第四实施例)下一步，将描述本发明第四实施例的天线共用器的结构。在图8中，天线终端(ANT)801经由天线开关(ANT-SW)、发射相移电路803和发射滤波器连接到发射终端(Tx)。此外，天线终端(ANT)801经由开关802、、接收相移电路806和接收滤波器807连接到接收端(Rx)。
发射滤波器804通过第一低通滤波器809和第一和第二陷波滤波器810、811构成。第一低通滤波器809是一种通过第一和第二电容器812、813和第一电感器814构成的π型电路。第一开关陷波滤波器810具有串联的第一开关815、第一电容器816和第一谐振器817。第一谐振器817的一端接地。第二开关陷波滤波器811具有串联的第二开关818、第二电容器819和第二谐振器820。第二谐振器820的一端接地。第一开关陷波滤波器810连接在发射相移电路803和低通滤波器809之间。第二开关陷波滤波器811连接在发射终端805和第一低通滤波器809之间。此外，第一和第二开关滤波器810、811被调节，以使衰落极点位于所需频率。这种情况具有这样的结构，其中衰落极点位于系统的接收频带上。
接收滤波器807由第二低通滤波器821和第三和第四开关陷波滤波器822、823构成。第二低通滤波器821是一种由第三和第四电容器824、825和第二电感器826构成的π型电路。此外，第三开关陷波滤波器822具有串联的一个第三开关827、一个第三电容器828和第三谐振器829。第三谐振器828的一端接地。第四开关陷波滤波器823具有串联的一个第四开关830、一个第四电容器831和第四谐振器832。第四谐振器832的一端接地。第三开关陷波滤波器822连接在接收相移电路806和低通滤波器821之间。第四开关陷波滤波器823连接在接收终端808和低通滤波器821之间。此外，第二和第四开关滤波器822、823被调节，以使衰落极点位于所需频率。这种情况具有这样的结构，其中衰落极点位于系统的发射频带上。
此外，第一、第二、第三和第四开关陷波滤波器分别与第一、第二、第三和第四控制终端833、834、835、836连接，同时天线开关802与天线控制终端837连接。
在图8中，当系统是非同时发射和接收时，天线开关802具有通过时分转换发射和接收信号的特性。这时，具有发射滤波器804的衰落极点的开关陷波滤波器被隔离，并进入OFF状态，同时发射滤波器804成为一个简单的低通滤波器，以便减少通带的损耗。同样的，具有发射滤波器807的衰落极点的开关陷波滤波器被隔离，并进入OFF状态，同时发射滤波器807成为一个简单的低通滤波器，以便减少通带的损耗。
在图8中，当系统是同时发射和接收时，天线开关802具有连接天线终端801、发射相移电路803和接收端相移电路806的特性。同时，发射滤波器804具有衰落极点在接收频带上的低通滤波器的结构，以使到接收端的发射信号的泄漏可以减少。同时，发射相移电路803被调节，以使从接收端朝向天线802的发射端的接收频带的阻抗是开路的。
此外，接收滤波器807具有衰落极点在发射频带上的低通滤波器的结构，以使到接收终端808的发射信号的泄漏可以减少。这时，发射相移电路803被调节，以使从发射端朝向天线802的接收端的接收频带的阻抗是开路的。这样，在同时发射和接收的情况下，发射和接收相移电路803、807相互的开路阻抗，以使他们可以作为共享单元。
如上所述，按照本发明，通过开启/切断开关，可以独立的处理发射和接收信号以及安装在发射端和接收端的滤波器的陷波，这样实现了一个小型的天线共用器，它在非同时发射和接收时具有一个低通特性，在同时发射和接收时使在发射和接收之间的衰落更大。同样的，可以实现一个小型的移动通信装置。
应该注意，在本发明中，尽管发射和接收谐波滤波器804、807通过使用一个π型滤波器进行了描述，即使当使用另一个结构时，或使用一个带通滤波器和使用带状线的叠层滤波器时，与本发明相同的效果是可以达到的。此外开关陷波滤波器的数量和结构不止于此，假如开关陷波滤波器具有选择陷波的ON/OFF的结构，则等同于本发明的相同效果是可以达到的。应该注意，控制终端的数量，开关陷波滤波器级的数量级别和在本发明中描述的天线开关的结构不止于此，而是可以依靠系统和所需特性进行调节。
此外，尽管发射和接收谐波滤波器804、807通过使用一个π型滤波器进行了描述，它们可以具有使用在图2A中所示的电容器的结构，或具有这样的结构，其中的输出终端113和输入终端114不需要安装低通滤波器而直接连接。在这种情况下，可以进一步实现低损耗。当开关开关滤波器不是102就是103时，输出终端113和输入终端114不需要插入如图2B所示的发射电路而直接连接。
此外，它们可以具有这样的结构，其中声表面波滤波器、使用电介质的滤波器等被加入到接收端，在这种情况下，进一步保证衰落落在通带外是可能的。
此外，在本发明中，第一、第二、第三和第四开关815、818、827、830安装在开关802的内侧，同时，开关陷波滤波器可以通过半导体IC或通过使用一个PIN二极管构成。
应该注意，在本发明中所示的相移电路可以通过使用带状线或通过使用一个集中常量元件例如电感器等构成。
此外，在同时发射和接收的情况与非同时发射和接收的情况比较下，尽管在开关陷波滤波器被加到发射端的低通滤波器之前，损耗变得稍微有点大，通过调节前级发射放大器的输出电平，发射到天线终端的输出电平可以增加到所需的大小。在考虑了效率等的情况下，通过调节它的功率电压，可以调节发射放大器的输出电平。
此外在本发明中，尽管示出了一个实例，其中具有开关陷波滤波器的复合滤波器可以用于发射滤波器和接收滤波器，一个普通的低通滤波器、带通滤波器等可以用来代替开关陷波滤波器，与第二实施例相似。
此外，发射—接收相移电路可以集成到发射—接收滤波器。该相移电路是为了调节相应的阻抗，假如作为一个共享单元操作，可以获得与本发明相同的效果。
(第五实施例)下一步，将描述在本发明的第五实施例中使用天线共用器的移动通信装置的结构。图9是使用天线共用器的移动通信装置的框图。在图9中，天线901连接到天线共用器902。天线共用器902具有在第二实施例或第三实施例或第四实施例中所示的相同结构。发射线号经由发射电路903、发射放大器904和隔离器905发射到天线共用器902，然后从天线901发射。接收信号从天线901经由天线共用器902发射到接收电路906。来自振荡电路907的用于混频和调制的本地信号被输入到发射电路903、接收电路906。此外，发射放大器904的功率电压通过DC/DC转换器908给出。天线共用器与控制终端909连接。
在图9中，当系统是非同时发射和接收时，天线共用器902变成具有滤波器特性的发射—接收选择开关，并且可以减少发射端的损耗。当系统是同时发射和接收时，天线共用器作为一个共享单元操作，同时通过频分独立的处理待发射频率和接收频率。这种情况具有这样的结构，其中在天线共用器中的发射端与在第一实施例中所示的开关陷波滤波器相结合，这样损耗变得更大一点。为了校正损耗，通过经由DC/DC转换器908直接调节给到发射放大器904的功率电压，从作为移动通信装置的天线901发射的输出功率可以得到保证。
如上所述，按照本发明，对于移动通信装置通过在系统中采用天线共用器，所有的同时发射和接收以及非同时发射和接收可以共存，可以实现一种小型移动通信装置，它在非同时发射和接收时具有低损耗特性和同时发射和接收时可以使在发射和接收之间的衰落更大。
应该注意，在本发明中，尽管天线共用器的控制终端的数量被认为是整体的，它可以依靠开关陷波滤波器的数量、天线开关和系统的结构以及所需特性进行充分的调节。
应该注意，在本发明中，尽管发射放大器904和天线共用器902经由隔离器805直接连接，他们也可以直接连接而不需要具有隔离器805。
此外，在本发明中，尽管振荡电路907作为一个整体进行了描述，即使它以复数的形式存在，本发明的效果也是相同的。
此外，尽管是天线共用器902元件的开关陷波滤波器通过使用一个π型低通滤波器进行了描述，这可以具有使用图2A中所示的电容器，或不安装低通滤波器而直接连接输出终端113和输入终端114的结构。当开关陷波滤波器不是102就是103时，输入终端114和输出终端113可以不需要插入图2B中所示的发射电路而连接。在这种情况下，可以进一步实现低损耗。在这种情况下，假如结构是这样的以致于隔离器805等具有低通滤波器的功能，具有更高性能的移动通信装置可以得到的。
从所述的描述清楚的看出，本发明可以提供一种天线共用器和一种使用天线共用器的移动通信装置，它们包括了这种情况，即使用频分系统的系统是一种同时发射和接收以及非同时发射和接收共存的系统。
权利要求
1.一种天线共用器，包括一个天线终端；一个发射相移电路，它的一端连接到所述天线终端；一个接收相移电路，它的一端连接到所述天线终端；一个发射滤波器，它连接到所述发射相移电路的另一端和发射终端；和一个接收滤波器，它连接到所述接收相移电路的另一端和发射终端；其中所述发射滤波器和/或所述接收滤波器是复合滤波器，同时当发射和接收被同时执行时，所述复合滤波器可以实现在同时发射和接收时具有衰落极点的特性，同时通过所述发射相移电路和所述接收相移电路作为一个共享单元操作来控制相应的阻抗，这样当发射和接收不同时执行时，可以实现所述衰落极点在非同时发射和接收时移动的特性。
2.一种天线共用器，包括一个天线终端；一个天线开关，它连接到所述天线终端；一个发射相移电路，它连接到所述天线终端的一端；一个接收相移电路，它连接到所述天线终端的一端；一个发射滤波器，它连接到所述发射相移电路的另一端和发射终端；和一个接收滤波器，它连接到所述接收相移电路的另一端和接收终端；其中在非同时发射和接收时，当发射和接收不同时执行时，所述天线开关通过时分的操作执行切换操作分别以电力地连接所述天线终端到所述终端的一侧，和电力地连接所述天线终端到所述终端的另一端，其中，在同时发射和接收时，当发射和接收同时执行时，所述天线开关同时执行连接所述天线终端到所述终端的一端和另一端的操作。
3.按照权利要求2的天线共用器，其中所述发射滤波器是一个复合滤波器，和其中所述复合滤波器在所述同时发射和接收时达到具有衰落极点的特性，同时通过所述发射相移电路和接收相移电路分别控制阻抗，以便于作为一个分享单元操作，同时在非同时发射和接收时达到所述衰落极点被移动的特性。
4.按照权利要求1到3中任何一个的天线共用器，包括使用叠层滤波器的结构，该叠层滤波器使用电介质印刷电路基板，所述发射滤波器和至少所述接收滤波器的一端形成在所述叠层滤波器上，同时所述开关被安装在所述叠层滤波器的上表面上。
5.按照权利要求1到3中任何一个的天线共用器，其中所述接收滤波器是一种声表面波滤波器。
6.按照权利要求2或3的天线共用器，其中所述接收滤波器是按照 3的复合滤波器。
7.按照权利要求2或3的天线共用器，其中在所述同时发射和接收时间，直接或间接的连接到所述发射终端的发射放大器的输出电平相对于所述非同时发射和接收增加。
8.按照权利要求7的天线共用器，其中通过增加所述发射放大器的电源电压执行调节以增加发射放大器的输出电平。
9.按照权利要求1、3、5、6的天线共用器，其中所述复合滤波器具有一个输入终端、一个输出终端、至少一个发射电路和至少不少于一个开关陷波滤波器，所述发射电路电力地连接在所述输入终端和输出终端之间，所述开关陷波滤波器至少连接到所述发射电路的输入端和输出端的一端，所述开关陷波滤波器具有至少一个开关和至少一个串联谐振电路，所述开关的一端连接在所述输入端和输出端之间，所述开关的另一端连接到所述串联谐振电路的一端，和所述开关具有一个控制终端以切换ON/OFF。
10.按照权利要求9的天线共用器，其中当所述开关在ON状态时，从所述输入终端到所述输出终端的通过特性与具有通过所述开关陷波滤波器的发射电路和串联谐振电路的特性形成的衰减极点的特性重合，和其中，当所述开关在OFF状态时，所述输入终端到所述输出终端的通过特生实质上是发射电路拥有的特性。
11.按照权利要求10的天线共用器，其中所述发射电路是通过具有滤波功能的电路构成。
12.按照权利要求9的天线共用器，其中所述发射电路是通过串联电容器构成的。
13.按照权利要求9的天线共用器，其中所述发射电路是通过带状线构成的。
14.按照权利要求9的天线共用器，其中所述天线共用器具有使用叠层滤波器的结构，该叠层滤波器使用电介质印刷电路基板，所述开关陷波滤波器形成在所述叠层滤波器上，和所述开关安装在所述叠层滤波器的上表面上。
15.按照权利要求2或3的天线共用器，其中所述天线开关与连接到所述天线终端的另一个开关集成在一起。
16.按照权利要求9的天线共用器，其中在所述的同时发射和接收时，通过相同的控制信号，所述天线开关执行一个操作以电力地连接所述天线终端、所述天线终端的一端和另外一端，并执行一个操作以转动所述复合滤波器的开关陷波滤波器的开关到ON。
17.按照权利要求9的天线共用器，其中在所述非同时发射和接收时，通过相同的控制信号，所述天线开关通过时分执行操作以独立的处理从所述天线终端与所述终端的一端或终端的另一端的连接，和执行一个操作以转动所述复合滤波器的开关陷波滤波器的开关到OFF。
18.按照权利要求9的天线共用器，其中当所述开关切换到ON时，所述串联谐振电路达成具有衰落极点的特性，和当所述开关切换到OFF时，所述串联谐振电路从所述输入终端到所述输出终端的信道中电力地分离，同时从所述输入终端到所述输出终端的通过特性实质上达到与发射电路相同的特性。
19.按照权利要求9的天线共用器，其中一个FET用于所述开关。
20.按照权利要求9的天线共用器，其中PIN二极管用于所述开关。
21.按照权利要求9的天线共用器，其中PIN二极管和四分之一波长线用于所述开关。
22.按照权利要求9的天线共用器，其中串联谐振电路具有这样的结构，其中电容器和谐振器串联连接。
23.按照权利要求9的天线共用器，其中串联谐振电路具有这样的结构，其中电感器和谐振器串联连接。
24.按照权利要求9的天线共用器，其中串联谐振电路具有这样的结构，其中构成电路的电容器和电感器并联的连接，同时谐振器是串联连接。
25.按照权利要求1、3、5、6中的任意一个天线共用器，其中所述复合滤波器具有一个输入终端、一个输出终端、至少一个发射电路和至少不少于一个开关陷波滤波器，所述发射电路电力地连接在所述输入终端和输出终端之间，所述开关陷波滤波器至少连接到所述发射电路的输入端和输出端的一端，所述开关陷波滤波器具有至少一个开关和至少一个串联谐振电路，所述开关的一端连接在所述输入端和输出端之间，所述开关的另一端连接到所述串联谐振电路的一端，和所述开关具有一个控制终端以切换ON/OFF。
26.按照权利要求9的天线共用器，其中所述复合滤波器具有一个输入终端、一个输出终端和至少一个以上连接到所述输入终端和所述输出终端的开关陷波滤波器，所述开关陷波滤波器具有分别连接到所述输入终端和输出终端的两个开关，陷波滤波器和发射电路具有在所述两个开关之间并联连接的预定特性，和所述陷波滤波器和发射电路具有能够通过所述开关切换的预定特性。
27.按照权利要求26的天线共用器，其中所述陷波滤波器由一个并联的谐振电路构成。
28.按照权利要求26的天线共用器，其中所述陷波滤波器是一个声表面波滤波器。
29.一种移动通信装置，对应于同时发射和接收，同时执行发射和接收，对应于非同时发射和接收，不同时执行发射和接收，该装置包括一个天线连接电路；和其中按照权利要求1的天线共用器用于所述天线连接电路。
30，对应于同时发射和接收，同时执行发射和接收，对应于非同时发射和接收，不同时执行发射和接收的移动通信装置，其中在所述非同时发射和接收时，天线连接电路被提供作为在发射端和接收端具有滤波器的发射-接收选择器操作，和在同时发射和接收时，作为共享单元操作，和其中按照权利要求2的天线共用器用于所述天线连接电路。
全文摘要
一个天线共用器具有一个天线终端;一个发射相移电路,它的一端连接到所述天线终端;一个接收相移电路,它的一端连接到所述天线终端;一个发射滤波器,它连接到所述发射相移电路的另一端和发射终端;和一个接收滤波器,它连接到所述接收相移电路的另一端和接收终端;其中所述发射滤波器和/或所述接收滤波器是复合滤波器,同时当发射和接收被同时执行时,所述复合滤波器可以实现在同时发射和接收时具有衰落极点的特性,同时通过所述发射相移电路和所述接收相移电路作为一个共享单元操作来控制相应的阻抗,和当发射和接收不同时执行时,可以实现所述衰落极点在非同时发射和接收时移动的特性。
文档编号H04B1/52GK1372427SQ0210542
公开日2002年10月2日 申请日期2002年2月27日 优先权日2001年2月27日
发明者中村弘幸, 石崎俊雄, 足立寿史, 坂仓真, 小杉裕昭, 糸川博之, 中村俊昭 申请人:松下电器产业株式会社