專利名稱：收發(fā)濾波設(shè)備和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及選擇性地傳遞發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的收發(fā)濾波設(shè)備，并且涉及包括該收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置。
背景技術(shù)：
在相關(guān)技術(shù)中，移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站包括在塔式天線和收發(fā)電路間帶放大接收信號(hào)的放大電路的收發(fā)濾波設(shè)備。
例如，專利文檔1(國(guó)際公開號(hào)02/31997小冊(cè)子)示出一收發(fā)濾波設(shè)備，該設(shè)備在連到天線的第一端口和連到收發(fā)電路的第二端口之間有第一和第二傳輸路徑。
這個(gè)結(jié)構(gòu)在圖8中示出。圖8中，標(biāo)號(hào)ANT表示天線，標(biāo)號(hào)10表示收發(fā)電路，標(biāo)號(hào)P1表示允許接收信號(hào)通過的第一傳輸路徑，而標(biāo)號(hào)P2表示允許發(fā)送信號(hào)通過的第二傳輸路徑。第一傳輸路徑P1包括具有允許接收信號(hào)通過的帶通特性的接收濾波器Rx1和Rx2，以及放大電路LNA。第二傳輸路徑P2包括具有僅阻止接收信號(hào)的帶止特性的發(fā)送濾波器Tx1。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從天線ANT輸入的接收信號(hào)在第一傳輸路徑P1內(nèi)被放大，然后被發(fā)送到收發(fā)電路10，來自收發(fā)電路10的發(fā)送信號(hào)通過第二傳輸路徑P2被發(fā)送到天線ANT。
然而，如圖8所示，當(dāng)提供了第一和第二傳輸路徑P1和P2并且任一路徑都包括一放大電路時(shí)，這兩條傳輸路徑會(huì)形成反饋環(huán)路。發(fā)送濾波器Tx1通過發(fā)送頻帶而阻止接收頻帶。然而，如果發(fā)送濾波器的接收頻帶附近的衰減量不令人滿意，則由于Rx2→Tx1→Rx1→LNA路徑中的正反饋，使放大電路LNA的輸出信號(hào)振蕩。為了抑制這種振蕩的出現(xiàn)，必須在發(fā)送濾波器Tx1的接收頻帶內(nèi)維持大量衰減，以使環(huán)路增益等于或小于1。因此，有必要增大發(fā)送濾波器Tx1的接收頻帶的阻帶帶寬，或者減小接收濾波器Rx1和Rx2的通帶帶寬。結(jié)果，產(chǎn)生了一個(gè)問題發(fā)送頻帶或接收頻帶內(nèi)的插入損耗(IL)、噪聲系數(shù)(NF)和群延遲(GD)特性被劣化。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種收發(fā)濾波設(shè)備，它能抑制發(fā)送頻帶或接收頻帶內(nèi)插入損耗、噪聲系數(shù)和群延遲的降級(jí)并且防止振蕩，還提供了使用該收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置。
發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種收發(fā)濾波設(shè)備，它包括在連到天線的第一端口和連到收發(fā)電路的第二端口間的第一傳輸路徑和第二傳輸路徑，所述第一傳輸路徑包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大的放大電路以及允許接收頻帶信號(hào)通過的接收濾波器，所述第二傳輸路徑允許發(fā)送信號(hào)通過，其中環(huán)路內(nèi)部署一個(gè)元件，它防止在第一傳輸路徑和第二傳輸路徑形成的環(huán)路內(nèi)接收信號(hào)的正反饋。
有了防止接收信號(hào)正反饋的元件，不會(huì)發(fā)生其中接收信號(hào)通過第二傳輸路徑返回到第一傳輸路徑的輸入側(cè)的正反饋，因此防止了振蕩。
而且在本發(fā)明中，第二傳輸路徑包括一個(gè)發(fā)送濾波器，它通過發(fā)送信號(hào)而阻止接收頻帶信號(hào)，并且在第一傳輸路徑的放大電路的輸出側(cè)以及在第一傳輸路徑和第二傳輸路徑的連接處部署了一個(gè)具有方向性的電路，該電路中把由放大電路放大的接收信號(hào)發(fā)送到第二端口，并且把從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)發(fā)送到第二傳輸路徑，其中該電路充當(dāng)防止正反饋的元件。
有了該結(jié)構(gòu)，通過第一傳輸路徑的接收信號(hào)被發(fā)送至第二端口，并且不被發(fā)送至第二傳輸路徑。不會(huì)發(fā)生接收信號(hào)的正反饋，因此防止了振蕩。
而且在本發(fā)明中，具有方向性的電路包括耦合線定向耦合器，所述耦合器把由放大電路放大的接收信號(hào)發(fā)送到第二端口，并且把從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)發(fā)送到第二傳輸路徑，還包括與經(jīng)放大的接收信號(hào)的一部分端接的端接電阻器。
而且在本發(fā)明中，具有方向性的電路包括90°混合電路，所述混合電路把由放大電路放大的接收信號(hào)發(fā)送到第二端口，并且把從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)發(fā)送到第二傳輸路徑；以及端接一部分經(jīng)放大的接收信號(hào)的端接電阻器。
而且在本發(fā)明中，所述90°混合電路具有多個(gè)級(jí)。
而且在本發(fā)明中，具有方向性的電路包括一個(gè)循環(huán)器，所述循環(huán)器把由放大電路放大的接收信號(hào)發(fā)送到第二端口，并且把從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)發(fā)送到第二傳輸路徑。
本發(fā)明還提供了包括雙工天線和收發(fā)電路的通信裝置，其中所述收發(fā)濾波設(shè)備部署在所述天線和所述收發(fā)電路之間。
附圖簡(jiǎn)述
圖1是示出具有按照第一實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是示出具有按照第二實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是示出所述收發(fā)濾波設(shè)備內(nèi)包括的混合電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是示出具有按照第三實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是示出所述收發(fā)濾波設(shè)備內(nèi)包括的混合電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是所述混合電路的特性圖。
圖7是示出具有按照第四實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖8是示出具有相關(guān)技術(shù)的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
發(fā)明的較佳實(shí)施方式圖1示出具有按照第一實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中，標(biāo)號(hào)ANT表示基站的天線，收發(fā)電路10是在基站內(nèi)發(fā)送并接收通信信號(hào)的電路。圖1中，除了天線ANT和收發(fā)電路10以外的元件形成收發(fā)濾波設(shè)備100。
天線ANT連接到收發(fā)濾波設(shè)備100的第一端口#1，收發(fā)電路10連接到收發(fā)濾波設(shè)備100的第二端口#2。收發(fā)濾波設(shè)備100和天線ANT部署在基站的塔頂部。標(biāo)號(hào)Rx1和Rx2表示接收濾波器，它們具有允許接收頻帶信號(hào)通過但阻止發(fā)送頻帶信號(hào)的帶通特性。標(biāo)號(hào)LNA表示低噪聲放大電路。這兩個(gè)接收濾波器Rx1和Rx2分別部署在放大電路LNA的輸入側(cè)和輸出側(cè)，這些元件位于第一傳輸路徑P1內(nèi)。
標(biāo)號(hào)Tx1表示發(fā)送濾波器，它具有允許發(fā)送頻帶信號(hào)通過但阻止接收頻帶信號(hào)的帶止特性。發(fā)送濾波器Tx1位于第二傳輸路徑P2內(nèi)。
標(biāo)號(hào)11表示耦合線定向耦合器。定向耦合器11連接端口(1)和(3)之間的線路以及端口(2)和(4)之間的線路，并且分開端口(1)和(4)以及端口(3)和(2)。定向耦合器11的端口(2)和(4)分別連接到第二端口#2和發(fā)送濾波器Tx1。端口(1)連到接收濾波器Rx2。端口(3)與電阻器R端接。
這樣，從定向耦合器11的端口(1)來的輸入信號(hào)被輸出到端口(2)和(3)。來自端口(2)的輸入信號(hào)被輸出到端口(4)。因此，來自天線ANT的接收信號(hào)通過接收濾波器Rx1，然后被放大電路LNA放大。經(jīng)放大的信號(hào)通過接收濾波器Rx2，然后通過定向耦合器11被輸出到第二端口#2。來自收發(fā)電路10的發(fā)送信號(hào)從第二端口#2被輸入，經(jīng)由定向耦合器11通過發(fā)送濾波器Tx1，然后從第一端口#1被輸出到天線ANT。從接收濾波器Rx2輸出的接收信號(hào)并不返回到第二傳輸路徑P2，并且由于不發(fā)生正反饋而不振蕩。因此，不必過度強(qiáng)迫增大發(fā)送濾波器Tx1的接收頻帶的阻帶帶寬或者減小接收濾波器Rx1和Rx2的通帶帶寬。此外，發(fā)送信號(hào)或接收信號(hào)的插入損耗、噪聲系數(shù)和群延遲特性并不劣化。
圖2示出具有按照第二實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)。該例中，在第一傳輸路徑P1和第二傳輸路徑P2的連接處部署了90°混合電路12和13以及接收濾波器Rx2和Rx2’。
90°混合電路(下面簡(jiǎn)稱為“混合電路”)12和13是在信號(hào)發(fā)送方向上具有方向性的功率對(duì)分電路?；旌想娐?2對(duì)放大電路LNA所放大的接收信號(hào)進(jìn)行功率對(duì)分，混合電路13把已經(jīng)通過接收濾波器Rx2和Rx2’的接收信號(hào)輸出到端口#2。如下所述，已經(jīng)通過接收濾波器Rx2和Rx2’的接收信號(hào)不被發(fā)送到第二傳輸路徑P2。
部署在兩個(gè)90°混合電路12和13之間的接收濾波器Rx2和Rx2’通過接收頻帶而阻止發(fā)送頻帶。這防止發(fā)送信號(hào)從端口#2進(jìn)入第一傳輸路徑P1。其他元件的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的元件結(jié)構(gòu)類似。
圖3示出混合電路12和13的操作。各個(gè)混合電路12和13的四側(cè)的線路表示為L(zhǎng)a、Lb、Lc和Ld。在線路Lc和Ld的阻抗為Zo時(shí)，線路La和Lb的阻抗為 每條線路的電長(zhǎng)度都是發(fā)送頻率波長(zhǎng)的四分之一。因此，輸入到混合電路12的接收信號(hào)被功率對(duì)分成兩個(gè)反相的信號(hào)，它們分別被輸入到接收濾波器Rx2和Rx2’。這兩個(gè)接收濾波器Rx2和Rx2’具有基本相同的濾波器特性。已經(jīng)通過接收濾波器Rx2和Rx2’的信號(hào)由混合電路13再次相位合成，結(jié)果被發(fā)送到端口#2。要在圖3虛線指出的方向被發(fā)送的信號(hào)被反相合成而抵消，以便不被發(fā)送。在兩個(gè)混合電路12和13之間插入的接收濾波器Rx2和Rx2’允許接收信號(hào)一旦被分支，當(dāng)它們?cè)俅伪缓铣蓵r(shí)，就在端口#2的方向上相位疊加，并且在端口#1方向上反相疊加。
從端口#2輸入的發(fā)送信號(hào)通過混合電路13被輸入到接收濾波器Rx2和Rx2’，但是該信號(hào)被接收濾波器Rx2和Rx2’阻止，不被輸入到圖2所示放大電路LNA的輸出側(cè)。因此，放大電路LNA未損壞，并且不會(huì)遭受像互調(diào)失真這樣的失真。
這樣，接收信號(hào)具有方向性地被發(fā)送到端口#2，圖2所示的兩條傳輸路徑P1與P2的環(huán)路不產(chǎn)生接收信號(hào)的正反饋。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D4到6描述具有按照第三實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)。
圖4是收發(fā)濾波設(shè)備的框圖。該收發(fā)濾波設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與圖2所示的收發(fā)濾波設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)相同。該例中，兩個(gè)90°混合電路之一，即90°混合電路14具有雙級(jí)結(jié)構(gòu)。其余元件的結(jié)構(gòu)與圖2所示的結(jié)構(gòu)類似。
圖5示出混合電路14部分的結(jié)構(gòu)。每一條線路L1到L7的電長(zhǎng)度都為發(fā)送頻率波長(zhǎng)的四分之一。這些線路的阻抗如下L1到L435.95ΩL5和L6105.23ΩL747.26Ω圖6示出雙級(jí)混合電路的特性，其中y軸表示發(fā)送損耗或反射損壞，單位為dB。接收頻帶的中心頻率是1950MHz，發(fā)送頻帶在1920MHz到1980MHz的范圍之外。圖6中，圓圈所表示的曲線表示在端口(1)→(2)方向上的發(fā)送特性(S21特性)，矩形所表示的曲線表示在混合電路的端口(2)→(3)方向上的發(fā)送特性(S32特性)，下指三角所表示的曲線表示在(1)→(3)方向上的發(fā)送特性(S31特性)，上指三角所表示的曲線表示端口(1)的反射特性(S11特性)。
根據(jù)這樣的雙級(jí)90°混合電路，S32特性在包括發(fā)送頻帶的寬頻帶內(nèi)保持大約0dB，因此實(shí)現(xiàn)了低插入損耗特性。因此，發(fā)送信號(hào)以低損耗從端口(2)被發(fā)送到端口(3)。S21特性在接收頻帶內(nèi)也表示出約0dB，因此實(shí)現(xiàn)了低插入損耗特性。因此，接收信號(hào)以低損耗從端口(1)被發(fā)送到端口(2)。
因此，通過使用這樣的90°混合電路，發(fā)送頻帶的通帶帶寬可以增大。也可以使用具有三個(gè)或多個(gè)級(jí)的90°混合電路。
圖7示出具有按照第四實(shí)施例的收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置的結(jié)構(gòu)。該例中，循環(huán)器15部署在第一傳輸路徑P1和第二傳輸路徑P2間的連線上。循環(huán)器15是以端口(1)→(2)和(2)→(3)的方向?yàn)檎虻难h(huán)器。通過傳輸路徑P1的接收信號(hào)被輸入到循環(huán)器15的端口(1)，然后從端口(2)被發(fā)送到端口#2。從端口#2輸入到循環(huán)器15的端口(2)的發(fā)送信號(hào)從端口(3)輸出，并且被發(fā)送到第二傳輸路徑P2。
這種2GHz頻帶的循環(huán)器可以以低成本制造，于是可以降低整個(gè)收發(fā)濾波設(shè)備的成本。
按照本發(fā)明，在連到天線的第一端口和連到收發(fā)電路的第二端口間包括第一傳輸路徑和第二傳輸路徑的收發(fā)濾波設(shè)備中，第一傳輸路徑包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大的放大電路以及允許接收頻帶信號(hào)通過的接收濾波器，第二傳輸路徑允許發(fā)送信號(hào)通過，不會(huì)發(fā)生其中接收信號(hào)通過第二傳輸路徑返回到第一傳輸路徑的輸入側(cè)的正反饋，從而防止振蕩。因此，不必增大第二傳輸路徑中發(fā)送濾波器的阻帶帶寬(接收頻帶)，或者減小接收信號(hào)的第一傳輸路徑的通帶帶寬。結(jié)果，可以改進(jìn)發(fā)送信號(hào)或接收信號(hào)的插入損耗、噪聲系數(shù)和群延遲特性。
而且按照本發(fā)明，在第一傳輸路徑的放大電路輸出側(cè)以及在第一傳輸路徑和第二傳輸路徑間的連接處部署了一個(gè)具有方向性的電路，在該電路中，由放大電路放大的接收信號(hào)被發(fā)送到第二端口，而從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)被發(fā)送到第二傳輸路徑。因此，通過第一傳輸路徑的接收信號(hào)被發(fā)送到第二端口，卻不被發(fā)送到第二傳輸路徑。不發(fā)生接收信號(hào)的正反饋，因此確保能防止振蕩。
而且按照本發(fā)明，具有方向性的電路由耦合線定向耦合器和端接電阻器形成，因此用簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)防止了振蕩。
而且按照本發(fā)明，具有方向性的電路由90°混合電路和端接電阻器形成，因此用簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)防止了振蕩。
而且按照本發(fā)明，所述90°混合電路具有多個(gè)級(jí)，因此增大了發(fā)送信號(hào)的通帶帶寬。
而且按照本發(fā)明，具有方向性的電路由循環(huán)器形成，從而降低了成本。
此外按照本發(fā)明，所述收發(fā)濾波設(shè)備部署在雙工天線和收發(fā)電路之間，因此改進(jìn)了發(fā)送信號(hào)或接收信號(hào)的插入損耗、噪聲系數(shù)和群延遲特性。因此，可以實(shí)現(xiàn)一種能以低數(shù)據(jù)誤差率進(jìn)行高速傳輸?shù)母咄ㄐ判阅艿耐ㄐ叛b置。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，按照本發(fā)明的收發(fā)濾波設(shè)備對(duì)發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的插入損耗、噪聲系數(shù)和群延遲特性提供了改進(jìn)，并且適用于微波段或毫米波段無線電通信或者電磁波發(fā)送和接收所使用的通信裝置。
權(quán)利要求
1.一種收發(fā)濾波設(shè)備，包括在連到天線的第一端口和連到收發(fā)電路的第二端口之間的第一傳輸路徑和第二傳輸路徑，所述第一傳輸路徑包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大的放大電路以及允許接收頻帶信號(hào)通過的接收濾波器，所述第二傳輸路徑允許發(fā)送信號(hào)通過，其中在第一傳輸路徑和第二傳輸路徑形成的環(huán)路內(nèi)部署了一個(gè)元件，該元件防止環(huán)路內(nèi)接收信號(hào)的正反饋。
2.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)濾波設(shè)備，其特征在于，所述第二傳輸路徑包括通過發(fā)送信號(hào)但阻止接收頻帶信號(hào)的發(fā)送濾波器，并且在所述第一傳輸路徑的放大電路輸出側(cè)以及在所述第一傳輸路徑和第二傳輸路徑間的連接處部署了一個(gè)具有方向性的電路，該電路中，由放大電路放大的接收信號(hào)被發(fā)送到第二端口，從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)被發(fā)送到第二傳輸路徑，所述電路充當(dāng)防止正反饋的元件。
3.如權(quán)利要求2所述的收發(fā)濾波設(shè)備，其特征在于，所述具有方向性的電路包括耦合線定向耦合器，它把放大電路放大的接收信號(hào)發(fā)送到第二端口并且把從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)發(fā)送至第二傳輸路徑；以及端接電阻器，它與放大電路放大的接收信號(hào)的一部分端接。
4.如權(quán)利要求2所述的收發(fā)濾波設(shè)備，其特征在于，所述具有方向性的電路包括90°混合電路，它把放大電路放大的接收信號(hào)發(fā)送到第二端口并且把從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)發(fā)送至第二傳輸路徑；以及端接電阻器，它與放大電路放大的接收信號(hào)的一部分端接。
5.如權(quán)利要求4所述的收發(fā)濾波設(shè)備，其特征在于，所述90°混合電路具有多個(gè)級(jí)。
6.如權(quán)利要求2所述的收發(fā)濾波設(shè)備，其特征在于，所述具有方向性的電路包括一個(gè)循環(huán)器，所述循環(huán)器把放大電路放大的接收信號(hào)發(fā)送到第二端口，并且把從第二端口輸入的發(fā)送信號(hào)發(fā)送至第二傳輸路徑。
7.一種包括雙工天線和收發(fā)電路的通信裝置，所述雙工天線連接到按照任一權(quán)利要求1到6的收發(fā)濾波設(shè)備的第一端口，所述收發(fā)電路連接到所述收發(fā)濾波設(shè)備的第二端口。
全文摘要
第一和第二傳輸路徑P1和P2部署在連到天線ANT的第一端口#1和連到收發(fā)電路10的第二端口#2之間。第一傳輸路徑P1包括接收濾波器Rx1、Rx2和Rx2’、放大電路LNA以及90°混合電路12和14。第二傳輸路徑P2包括發(fā)送濾波器Tx1。由放大電路LNA放大的接收信號(hào)通過90°混合電路12和14被發(fā)送到端口#2，但不被發(fā)送到第二傳輸路徑P2。發(fā)送信號(hào)從端口#2被發(fā)送到第二傳輸路徑P2。這防止了由于正反饋引起的接收信號(hào)的振蕩。提供了一種收發(fā)濾波設(shè)備，它防止了發(fā)送頻帶或接收頻帶內(nèi)插入損耗、噪聲系數(shù)和群延遲特性的劣化并且防止了振蕩，還提供了使用該收發(fā)濾波設(shè)備的通信裝置。
文檔編號(hào)H04B1/44GK1557054SQ0380103
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者服部準(zhǔn), 久保浩行, 行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所