专利名称：具有专用发射和接收天线的双边带无线电话的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在第一和第二频带接收和发射无线信号的双边带无线电话，并涉及一种用于接收和发射这种无线信号的方法。这种无线电话可以是双边带蜂窝电话或卫星电话等。无线信号可以承载例如双边带AMPS/CDMA系统中的全双工无线电话信号，或诸如GSM/DCS1800系统中的准全双工无线电话信号，或全双工和准全双工信号的混和信号。典型地，在双边带蜂窝电话中，第一和第二频带被以1∶2的比例隔开，GSM操作在900MHZ频带，而DCS1800操作在1800MHA频带。
在美国专利NO.5,768,691中，公开了用于双边带无线电话的天线和天线电路。公开了各种用于将双边带无线电话的第一和第二收发机耦合到发射/接收天线的电路，例如通过第一全双工或分频器将内部双边带，双馈送点发射/接收天线耦合到第一收发信机，通过第一全双工器耦合到第二收发信机。这样一种包括全双工器的电路典型地用于全双工无线电话信号。公开了另一种天线耦合电路，典型地用于准全双工系统，其中没同时的发射和接收，而以双工器替代发射/接收开关。双工器和发射/接收开关都有插入损耗。双工器典型地引起发射器输出损耗达到3dB，从而使得整个发射器效率降低，或者，换言之，无线电话电池的能量被浪费，使得无线电话讲话时间减少。
已知无线电话中的其它发射/接收天线和电路。在一类双边带移动电话中，诸如AMPS/CDMA无线电话，双边带发射/接收鞭状天线被耦合到双边带同向双工器，其后是用于相应频带的发射/接收双工器。在具有共享双边带鞭状天线的另一类无线电话中，用于TDMA和GSM系统，使用发射/接收开关而不是双工器。还有另一种双边带移动电话，嵌入的双边带发射/接收天线的单一馈送点，即无线电话内部的天线，被耦合到相应的发射/接收双工器，或者通过同向双工器耦合到包括在无线电话中的相应的发射/接收开关上，双工器被用于双边带AMPS/CDMA电话，开关被用于TDMA/GSM电话。
在文章“用于手持电话的双边带天线”中，Z.D.Liu和P.S.Hall,电子信件，1996年3月28日，第32卷，No.7,609-610页，公开了一个双边带，双馈送点发射接收天线。公开的天线是一种所谓平面双频带反相F-天线，具有两个不同的谐振频率900MHZ,1800MHZ。当这种天线被用于用于全双工电话信号的双边带无线电话时，例如根据模拟US蜂窝和TIA IS-95标准的AMPA/CDMA电话，或用于符和TIA IS-136和GSM标准的准全双工电话信号诸如TDMA/GSM电话，能够省去双工器，却仍然需要双工器和天线开关。
在美国专利No.5,828,348中，公开了一种双边带八丝螺旋天线，特别适用于卫星通信。
因此，已知双边带无线电话至少包括发射接收双工器或发射接收开关，这种双工器或开关会带来不需要的插入损耗。
在手册“用于无线通信的RF和微波电路设计中”，L.E.Larson,Artech House,Inc,1996,45-51页，描述了发生图象抑制频率的现象。本领域熟知，能够通过图象抑制混频器，图象抑制带通滤波器或者其组合，如果需要再结合双工器来抑制不需的图象频率。
本发明的一个目的是提供一种具有降低的插入损耗的双边带无线电话。
本发明的另一个目的是符合双边带无线电话中的图象频率抑制需求。
本发明的另一个目的是符和双边带无线电话中的发射接收相分离的要求。
根据本发明，双边带无线电话包括具有第一接收支路和第一发射支路的第一收发机，所述第一收发机可以在第一频带操作；具有第二接收支路和第二发射支路的第二收发机，所述第二收发机可以在第二频带操作；双边带接收天线，包括第一接收辐射器和与所述第一辐射器耦合的第一接收馈送点，第二接收辐射器和与所述第二接收辐射器耦合的第二接收馈送点，所述第一和第二接收辐射器可以分别操作在所述第一和第二频带；和双边带发射天线，包括第一发射辐射器和与所述发射辐射器相耦合的第一发射馈送点，第二发射辐射器和与所述第二发射辐射器相耦合的第二发射馈送点，所述第一和第二发射辐射器分别操作在第一和第二频带，所述第一和第二接收馈送点分别耦合到所述第一和第二接收支路，并且所述第一和第二发射馈送点分别耦合到所述第一和第二发射支路。
由于降低的接收和发射损耗，益处在于，无线电话电池被以较低的速率消耗，使得无线电话具有较长的讲话时间。这是由于去除双工器会实现发射器放大器的一个较高的功率效率，发射器放大器消耗无线电池能量的主要部分。
为了实现图象频率抑制需求，在相应接收支路的接收馈送点之间，和无线电话的相应低噪声放大器的输入端提供图象抑制带通滤波器，用于至少部分地抑制相应频带中所不需要的图象频率。象这样，图象频率的产生，和图象抑制带通滤波器抑制这种图象频率是本领域已知的。另外可以在低噪声放大器之后的图象抑制带通滤波器中进一步进行图象频率抑制，并进一步由图象抑制混频器对接收的无线信号进行下变频。
虽然由于在发射功率放大器输出端和接收支路之间没有电流通路，原则上不要求对发射功率放大器的输出信号进行输出滤波，并且原则上没有自然路径损耗，但是在双边带，双馈送点接收天线和双边带，双馈送点发射天线被设置在相对靠近无线电话的内部外壳时，仍需要一些滤波。但是与由双工器引起的插入损耗相比，这样一种附加功率放大器输出滤波会带来更少的插入损耗。典型地，双工器的发射部分引起插入损耗约3dB，而这种附加发射功率放大器滤波仅引起大约1dB的插入损耗。
图1是根据本发明的双边带无线电话的框图。
图2表示根据本发明适于用于双边带无线电话中的双边带，双馈送点内部或嵌入天线的第一实施例。
图3表示根据本发明适于用于双边带无线电话中的双边带，双馈送点内部天线的第二实施例。
图4表示发射支路的替换实施例。
图1表示根据本发明的双边带无线电话的框图。无线电话1包括用于发射和接收第一频带中的无线信号的第一收发信机，用于发射和接收第二频带中的无线信号的第二收发信机。第一频带可以是模拟US AMPS频带，而第二频带可以是US CDMA频带，这些频带中的频率典型地以1∶2的比率隔开，被承载在这些频带中的无线电话信号是全双工信号，语音或数据，或任何其它适合的双边带。双边带无线电话1包括内部双边带，双馈送点接收天线4和内部双边带，双馈送点发射天线5，在第一和第二频带中都接收无线信号的接收天线4，在第一和第二频带中都发射无线信号的发射天线5。天线4和5根据特定的产品需求在适当的位置嵌在无线电话1的外壳中。外壳内部天线的位置不构成本发明的一部分，而取决于无线电话1的设计者的选择。优选地，嵌入式天线接触外壳并且无线频率信号被馈送到和由同轴电缆或微条带或条带线等天线接收，嵌入式天线被直接安装在无线电话1的印刷电路板上。收发信机2包括一个接收支路和一个发射支路7，收发信机3包括一个接收支路8和一个发射支路9。接收支路6包括一个图象抑制带通滤波器10，随后是一个低噪声放大器11，低噪声放大器的输出被耦合到所述图象抑制带通滤波器12上。滤波器12被耦合到混频器13，用于将第一频带的接收的无线信号变换到一个较低频率。根据无线电话1的进一步结构，较低频率可以是IF或零频IF。发射支路7包括一个混频器14，其后是一个图象抑制发射带通滤波器15，功率放大器16，和发射滤波器17，同样地，接收支路8包括一个图象抑制带通滤波器18，一个低噪声放大器19，图象抑制带通滤波器20，和一个混频器21，混频器21将第二频带的接收的无线信号向下变频，并且发射支路包括混频器22，图象抑制发射带通滤波器23，一个功率放大器24和一个发射滤波器25，发射支路7,9分别进一步包括驱动器26,27。理论上讲，发射滤波器17,25可以被省去，但是如果天线4,5在无线电话1的外壳中相隔太近，以致不能满足诸如FCC所要求的假频抑制的要求，则还需要另外的发射滤波器。双边带接收天线4包括第一接收馈送点30和第二接收馈送点31，而双边带发射天线5包括第一发射馈送点32和第二发射馈送点33，根据本发明，第一接收馈送点30被耦合到滤波器10的输入端40，第二接收馈送点31被耦合到滤波器18的输入端41，第一发射馈送点32被耦合到发射滤波器17的输出端42上，第二发射馈送点33被耦合到发射滤波器25的输出端43上。典型地，无线电话要求大约60dB的图象抑制。接收图象抑制滤波器10,12,18,20获得这样一个所要求的图象频率抑制。相应的接收支路6,8的混频器13,21被耦合到组合器45，组合器45又被耦合到接收器背端(没有仔细示出)。接收器背端是熟知技术，并且可以是进一步包括混频器或只包括基带的类型。
图2表示双边带的第一个实施例，根据本发明，双馈送点内部或嵌入式天线4适合用于双边带无线电话，天线4是平面类型。双边带，双馈送点天线5在结构上一样，在这里没有分别表示。图中示出了用于较低频带的L形第一辐射器50的平面图，用于较高频带的矩形第二辐射器51，并且还有表示衬底53中的导体馈送通过52的剖面图，用于连接接收馈送点到双铰线电缆。L型部分的谐振频率大约是光速被四倍的辐射器51的宽度和长度之和除的结果。通过利用用于单频天线的所谓平面反相F-天线相同的公式确定辐射器51的尺寸，这种反相F-天线是本领域习知的。
图3表示双边带的第二个实施例，根据本发明双馈送点内部接收天线4适合用于双边带无线电话1，双边带，双馈送点天线5的结构一样，并且在这里没有分开表示。天线4包括用于US蜂窝频带(AMPS,TDMA,CDMA)的曲线型辐射器60和用于US PCS频带(TDMA/CDMA)的曲线型辐射器。在馈送点30,31分别提供了匹配轨迹62和63，它们被连接到地，以匹配天线到馈送阻抗，例如50欧姆。
图4表示发射支路7和9的另一个实施例。图中只提供了单一混频器而没有提供两个混频器。可为相应的发射频带激活功率放大器16和24，由可控合成器控制混频器21，可以根据所需的频带设置合成器的频率。
本发明可以用于目前和今后频带，或其它合适的频带，用于地面和卫星移动无线系统或任何适合的无线系统。目前和将来的蜂窝频带如下所示US蜂窝Tx(MHz)824.04-848.97 Rx(MHz):869.040-893.970US PCS: 1850.00-1909.951930.000-1989.950GSM:880.2-914.8925.2-929.8DCS1800:1710.2-1784.8 1805.2-1879.8PCS1900:1850.2-1909.8 1930.2-1989.8UMTS(FDD): 1920-1980 2110-2170理论上，至少天线4和5之一可以是无线电话1外壳之外的电话。在这样一个实施例中外部天线可以是双边带八丝螺旋型，使得无线电话1更适合于卫星通信。然而，对于地面通信，最好天线4，5是内部天线，使得移动无线设备越变越小。
通过阅读以上内容，本领域的一般技术人员可以如权利要求所述对本发明进行各种修改，因此本发明并不限于所列举的实施例。双边带天线4,5还可以实现为两个物理上分离的天线。所附权利要求中的“包括”也不排除权利要求中所列之外的装置和步骤。
权利要求
1．双边带无线电话(1)包括具有第一接收支路(6)和第一发射支路(7)的第一收发机(2)，所述第一收发机(2)可以在第一频带操作；具有第二接收支路(8)和第二发射支路(9)的第二收发机(3)，所述第二收发机可以在第二频带操作；双边带接收天线(4)，包括第一接收辐射器(50)和与所述第一接收辐射器耦合的第一接收馈送点(30)，第二接收辐射器(51)和与所述第二接收辐射器(51)耦合的第二接收馈送点(31)，所述第一和第二接收辐射器可以分别操作在所述第一和第二频带；和双边带发射天线(5)，包括第一发射辐射器和与所述辐射器相耦合的第一发射馈送点(32)，第二发射辐射器和与所述第二发射辐射器相耦合的第二发射馈送点(33)，所述第一和第二发射辐射器分别操作在第一和第二频带，所述第一和第二接收馈送点(30,31)分别耦合到所述第一和第二接收支路(6,8)，并且所述第一和第二发射馈送点(32,33)分别耦合到所述第一和第二发射支路(7,9)。
2．如权利要求1所述的双边带无线电话(1)，其中所述第一接收支路(6)包括第一图象反射带通滤波器(10)，用于至少部分地抑制所述第一频带中的第一图象频率，以及一个第一低噪声放大器(11)，所述第二接收支路(8)包括一个第二图象抑制带通滤波器(18)，用于至少部分地抑制所述第二频带中的一个第二图象频率，以及一个第二低噪声放大器(19)，所述第一图象抑制带通滤波器(10)被耦合在所述第一接收馈送点(30)和所述第一低噪声放大器(11)之间，而所述第二图象抑制带通滤波器(18)被耦合在所述第二接收馈送点之间。
3．如权利要求2所述的双边带无线电话(1)，其中所述第一接收支路(6)包括耦合到所述第一低噪声放大器(11)的输出端的第三图象抑制带通滤波器(12)，以及耦合到所述第二低噪声放大器(19)的输出端的第四图象抑制带通滤波器(20)。
4．如权利要求2所述的双边带无线电话(1)，其中所述第一发射支路(7)包括第一发射功率放大器(16)和第一发射滤波器(17)，所述第二发射支路(7)包括第二发射功率放大器(24)和第二发射滤波器(25)，所述第二发射滤波器(17)被耦合在所述所述第一发射放大器(16)和所述第一发射馈送点(32)之间，而所述第二发射滤波器(25)被耦合在所述第二发射放大器(24)和所述第二发射馈送点(33)之间。
5．如权利要求1所述的双边带无线电话(1)，包括一个外壳，所述双边带接收和发射天线是在所述外壳内的天线(4,5)。
6．如权利要求1所述的双边带无线电话(1)，包括一个外壳，所述双边带接收和发射天线是所述外壳外部的天线。
7．如权利要求1所述的双边带无线电话(1)，包括一个外壳，所述双边带接收和发射天线(4,5)之一是所述外壳内部的天线，而所述双边带接收和发射天线(4,5)中的另一个是所述外壳外部的天线。
8．如权利要求5所述的双边带电话(1)，其中所述双边带接收和发射天线(4,5)是平面型。
9．如权利要求5所述的双边带无线电话，其中所述双边带接收和发射天线(4,5)是曲折型。
10．如权利要求6所述的双边带无线电话，其中所述双边带接收和发射天线(4,5)是双边带螺旋型。
11．用于在第一和第二频带中接收和发射无线信号的方法，所述方法包括通过具有第一接收馈送点(30)和第二接收馈送点(31)的双边带接收天线(4)接收所述第一频带中的第一无线信号，并接收第二频带中的第二无线信号，并通过具有第一发射馈送点(32)和第二发射馈送点(33)的一个双边带发射天线(5)，在所述第一频带发射一个第三无线信号，在所述第二频带发射一个第四无线信号，所述第一和第二无线信号分别出现在所述第一和第二接收馈送点(30,31)上，所述第三和第四无线信号分别被提供给所述第一和第二发射馈送点(32,33)。
全文摘要
具有分开的双边带的双边带无线电话,双馈送点发射和接收天线,双边带无线电话有两个收发信机。双边带的两个馈送点,双馈送点接收天线被耦合到两个收发信机的相应接收支路上。另外,图象抑制带通滤波器被耦合在双边带,双馈送点接收天线和相应接收天线支路的馈送点之间。当双边带,双馈送点发送和接收天线之间距离近,发送支路包括耦合在发射功率放大器和双边带发射天线的两个馈送点之间的发射滤波器。
文档编号H04B1/40GK1316135SQ00801234
公开日2001年10月3日 申请日期2000年6月26日 优先权日1999年6月30日
发明者V·德沃尔金 申请人:皇家菲利浦电子有限公司