專利名稱：具有包括至少一個帶阻濾波器的濾波器的雙工器/多工器的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及具有包括至少一個帶阻濾波器(band reject filter)的濾波器的雙工器 / 多工器(duplexer/multiplexer)。
背景技術：
無線通信設備(例如無線終端或無線基站)包括執行無線通信比如射頻(RF)通信的無線收發器。無線通信設備可包括雙工器(或多工器)，允許使用同一天線在不同的頻帶中同時發送和接收，同時確保無線收發器發送的相對高功率發送信號不會淹沒無線收發器所接收的相對低功率接收信號。雙工器具有天線端口(用于連接到天線)、接收端口(從天線端口接收信號)和發送端口(發送信號給天線端口)。多工器具有天線端口、一個或多個接收端口以及一個或多個發送端口。注意雙工器是一種多工器。雙工器或多工器可包括利用聲型諧振器實現的帶通濾波器。包括利用聲型諧振器實現的帶通濾波器的傳統雙工器/多工器具有相對受限的最大功率處理能力，其可防止將這種傳統雙工器/多工器用在高功率、高頻率應用中，如用于微波存取全球互通(WiMax)應用或長期演進(LTE)應用。WiMax基于IEEE (電子和電器工程師協會)802. 16標準(如按照 IEEE 802. 16e或IEEE 802. 16e-005進行修改)。WiMax能夠為移動站提供相對高數據速率的寬帶無線連接。LTE是一種提供對全球移動電信系統(UMTS)技術進行增強的技術。LTE 在 3GPP TS 23. 401 和 23. 402 中被描述。在采用具有聲型諧振器的帶通濾波器的傳統雙工器/多工器中，高功率和高頻率通信可以引起聲型諧振器的金屬電極中的超聲振動，其可導致稱為聲遷移的現象，其中諧振器中的金屬晶粒邊界遷移。聲遷移現象可以降低濾波器的壽命。因此，這類濾波器可能不會在特定類型的無線網絡中可能需要的理想功率水平和頻率上生存理想的時間長度。
發明內容
一般，按照實施例，無線通信設備包括天線和多端口路徑選擇結構(例如雙工器或多工器)，所述結構具有連接到天線的天線端口，以及連接到無線通信設備的相應接收和發送路徑的多個端口。多端口路徑選擇結構具有連接到發送路徑的帶阻濾波器和連接到接收路徑的第二濾波器。根據以下描述、根據附圖以及根據權利要求，其它或可替換的特征將變得清楚。
圖1是包括按照實施例的雙工器或多工器的無線通信設備的框圖。圖2是包括連接到雙工器的接收端口和發送端口的帶通濾波器的傳統雙工器的示意圖。圖3是圖示圖2的帶通濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。
圖4是按照實施例的包括連接到接收端口的接收濾波器、以及連接到發送端口的帶阻濾波器的雙工器的示意圖。圖5是圖示圖4的濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。圖6圖示了設置在梯型配置中、用于實現用在按照實施例的雙工器或多工器中的帶阻濾波器的聲型諧振器。圖7是圖示圖6的諧振器的諧振和反諧振頻率的圖。圖8是按照另一實施例、包括連接到接收端口的帶阻濾波器以及連接到發送端口的帶阻濾波器的雙工器的示意圖。圖9是圖示圖8的濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。圖10是按照另一實施例、包括連接到接收端口的帶通濾波器以及連接到發送端口的帶阻濾波器的多工器的示意圖。圖11是圖示圖10的濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。圖12是按照又一實施例、包括連接到接收端口的帶通濾波器以及連接到發送端口的帶阻濾波器的多工器的示意圖。圖13是圖示圖12的濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。圖14是按照實施例、由級聯的帶阻濾波器單元構成、用于提供多個阻止頻帶的帶阻濾波器的示意圖。圖15是圖示圖14的帶阻濾波器所提供的多個阻止頻帶的圖。圖16是按照又一實施例、包括連接到接收端口的帶通濾波器以及連接到發送端口的帶阻濾波器的雙工器的示意圖。圖17是圖示圖16的濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。圖18是按照又一實施例、包括連接到接收端口的帶阻濾波器以及連接到發送端口的帶阻濾波器的雙工器的示意圖。圖19是圖示圖18的濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。圖20是按照另一實施例、包括連接到接收端口的帶阻濾波器以及連接到發送端口的帶阻濾波器的多工器的示意圖。圖21是圖示圖20的濾波器所提供的發送和接收頻帶的圖。
具體實施例方式在以下描述中，闡明多個細節以提供對一些實施例的理解。然而，本領域普通技術人員將理解，可以無須這些細節來實踐一些實施例，并且可以對所描述的實施例進行多種變形或修改。按照一些實施例，提供一種用在無線通信設備中的多端口路徑選擇結構，其具有連接到無線通信設備的天線的天線端口，以及連接到無線通信設備的相應接收和發送路徑的多個端口。無線通信設備的例子包括無線終端(移動站)、無線基站、以及能夠執行無線通信的其它設備。多端口路徑選擇結構可以是雙工器或多工器。一般，多端口路徑選擇結構包括選擇性地對沿著無線通信設備的發送和接收路徑傳送的信號進行路由的電路。這種電路可以接收來自無線通信設備的天線的信號，并將接收的信號路由到無線通信設備的接收路徑。類似地，多端口路徑選擇結構可以在無線通信設備的發送路徑中將從發送電路發送的信號路由到天線。所接收和發送的信號的所述“路由”通過使用多端口路徑選擇結構中提供的濾波器來完成，其中該濾波器被設計成傳遞相應接收和發送頻帶中的信號。按照一些實施例， 連接到發送路徑的濾波器是帶阻濾波器，而連接到接收路徑的濾波器可以是帶通濾波器或帶阻濾波器。雙工器具有連接到無線通信設備的天線的天線端口，以及用于連接到無線通信設備的相應接收和發送路徑的單個接收端口和單個發送端口。多工器包括用于連接到無線通信設備的天線的天線端口，以及連接到相應接收和發送路徑的兩個或多個端口。注意到雙工器是一種多工器。多工器可以具有多個接收端口(對應于不同的接收頻帶)和/或多個發送端口(對應于不同的發送頻帶)。多個接收端口可以連接到無線通信設備中的一個或多個接收路徑。 多個發送端口可以連接到無線通信設備中的一個或多個發送路徑。注意到由于無線通信設備通常在任何給定時間工作在僅單個接收或發送頻帶上，因此多個接收頻帶和/或多個發送頻帶分別共享僅一個接收路徑或發送路徑是可能的。可替換地，無線通信設備中的單獨的路徑可以針對不同的接收頻帶或不同的發送頻帶來提供。圖1圖示了按照實施例、包括雙工器或多工器102的示例無線通信設備100。在隨后的討論中，參考“多工器” 102，盡管應理解所述討論同樣適用于雙工器。無線通信設備 100具有天線104，用于與另一通信設備互通射頻(RF)信號。例如，無線通信設備100可以是與無線基站無線通信的無線終端(例如，移動站)。可替換地，無線通信設備100可以是用于與無線終端通信的基站。無線通信設備可以用在無線通信網絡中，如WiMax (微波存取全球互通)網絡、長期演進(LTE)網絡，或任何其它類型的網絡。參考LTE是基于LTE的任何技術，例如當前標準3GPP TS 23. 401和23. 402或任何后續標準所定義的。參考LTE還可以指從LTE的演進導出的任何后續標準，無論這種后續標準名稱是否被稱為“LTE”。多工器102具有連接到天線104的天線端口 106。多工器102的天線端口 106(通過其它電路)被直接或間接“連接”到天線104。多工器還具有用于連接到無線通信設備100的接收路徑110的接收端口 108，以及用于連接到無線通信設備的發送路徑114的發送端口 112。接收路徑110包括通過多工器 102從天線104接收信號的接收電路116。發送路徑114包括發送電路118，其產生將通過多工器102發送到天線104上的發送信號。多工器102具有用于分別傳遞接收和發送頻帶中的信號的濾波器120和122。虛線輪廓中還示出了另一濾波器IM和另一端口 126，其中，根據該無線通信設備100的特定配置，該另一濾波器1 和端口 1 可以連接到發送路徑或接收路徑。傳統雙工器10在圖2中示出，其中該傳統雙工器10具有天線端口 12、接收端口 14 (其連接到無線通信設備的接收路徑)以及發送端口 16 (其連接到無線通信設備的發送路徑)。該傳統雙工器10使用分別連接到接收和發送端口 14和16的帶通濾波器(BPF) 18 和20。帶通濾波器18和20可以利用聲型諧振器實現。圖3是分別由帶通濾波器20和18提供的發送頻帶22和接收頻帶M的圖。圖3 的圖繪制了作為頻率函數的插入損耗(以分貝或dB為單位)。插入損耗是由于通信路徑中插入設備而導致的信號功率的減小。如上所述，傳統雙工器如雙工器10的帶通濾波器18 和20在高功率和高頻率時經受由聲遷移現象引起的劣化。按照一些實施例，不使用如傳統所實現的在雙工器10中使用帶通濾波器18和20， 可以將雙工器200 (圖4所示)設置成包括連接到雙工器200的發送端口的帶阻濾波器202 以及連接到雙工器200的接收端口的接收濾波器204。帶阻濾波器202和接收濾波器204 兩者都連接到天線端口。按照一些實施例，接收濾波器204可以是帶通濾波器或帶阻濾波典型地，從發送端口通過雙工器200發送到天線端口的發送信號與相對高功率關聯，而從天線端口通過雙工器200傳送到接收端口的接收信號與相對低功率關聯。接收濾波器204工作用于保護接收端口(和連接到接收端口的接收電路)不受通過雙工器200傳送的高功率發送信號。注意到，利用帶阻濾波器202，聲振動在阻帶中相對強，而在帶阻濾波器的通帶中相對弱。這使得帶阻濾波器202能夠處理相對高功率的發送信號同時帶來降低的聲遷移問題。而且，帶阻濾波器的另一特性是與帶通濾波器相比，帶阻濾波器在通帶中具有較低的相位失真和較少的波動。假設接收濾波器204利用帶通濾波器來實現，那么接收和發送頻帶在圖5中描述， 圖5繪出了作為頻率函數的插入損耗。帶通濾波器204提供了通帶302—具有低于或高于通帶302的頻率的任何信號被帶通濾波器204衰減或阻止(reject)。帶阻濾波器202提供阻帶304—頻率在阻帶304內的任何信號被衰減或阻止，而具有高于或低于該阻帶304的頻率的任何信號通過帶阻濾波器202。圖5的通帶302和阻帶304交迭。由帶阻濾波器202 提供的用于發送路徑的通帶由參考標號306A和306B表示，其在阻帶304(以及由帶通濾波器204提供的通帶302)的兩側。在接收方向，帶通濾波器204將來自天線端口的信號傳遞給雙工器200的接收端口，在該信號具有在接收頻帶302內的頻率的情況下。另一方面，在發送方向，帶阻濾波器 202將頻率在阻帶304之外的信號通過帶阻濾波器202從發送端口傳遞給天線端口。帶阻濾波器可以利用設置在梯型配置中的聲型諧振器RESl和RES2來實現，如圖6 所示。所述梯型配置包括在兩個端口 PORTl和P0RT2之間串聯連接的第一聲型諧振器RESl (被稱為“串聯諧振器”)，以及在端口 2和地之間連接的第二聲型諧振器RES2(被稱為“分路諧振器(shunt resonator)")ο注意到在梯型配置中，端口 1和端口 2之間可以有兩個(或多個)串聯諧振器，以及在濾波器的節點和地之間連接兩個(或多個)分路諧振器。諧振器RESl和RES2中的每個可以是以下任一種表面聲波(SAW)諧振器、薄膜體聲諧振器(FBAR)、體聲波(BAW)諧振器、或任何其它類型的聲型諧振器。BAW諧振器可以是表面安裝諧振器(SMR)型的BAW諧振器。圖6的串聯諧振器RESl被設計成呈現在所關心阻帶304上的高阻抗。串聯諧振器RESl被配置成為在阻帶頻率處反諧振(按照一個示例，圖7描述了用于串聯諧振器RESl 的反諧振頻率)，這意味著串聯諧振器RESl在反諧振頻率處呈現高阻抗。相反，分路諧振器 RES2被配置成在阻帶頻率(阻帶304內的頻率)處提供低阻抗。這通過將分路諧振器RES2 設計成處于阻帶304內的諧振處或諧振附近來實現。該分路諧振器RES2的諧振頻率在圖 7中表示為404。
串聯諧振器RESl的諧振頻率在圖7中表示為406，而分路諧振器RES2的反諧振頻率在圖7中表示為408。串聯諧振器RESl的諧振頻率406恰好低于阻帶304并處于帶阻濾波器的通帶306A和阻帶304之間一在諧振頻率406處，串聯諧振器RESl具有低阻抗。在通帶306A中，分路諧振器RES2僅僅對地呈現電容性負載。分路諧振器RES2的反諧振頻率408恰好高于阻帶304并處于阻帶304和通帶306B 之間一在反諧振頻率408處，該分路諧振器RES2對地呈現高阻抗。然而，在通帶306B處， 串聯諧振器RESl呈現電容性串聯阻抗。在遠高于或低于阻帶304的頻率處，串聯和分路諧振器僅僅表現為高一 Q電容器。照此方式，諧振器RESl和RES2提供的濾波器的整體效果是對于頻率在阻帶304 內、在端口 PORTl和P0RT2之間傳遞的信號提供高阻抗。圖8示出了雙工器200的實現，其中接收濾波器204利用帶阻濾波器(而不是圖4 示出的帶通濾波器)實現。在該配置中，雙工器200的接收和發送端口都連接到帶阻濾波器。如圖9所示，用于發送端口的帶阻濾波器202與發送阻帶304關聯，而用于接收端口的帶阻濾波器204具有接收阻帶402。帶阻濾波器204允許頻率在接收阻帶402之外的信號通過帶阻濾波器204傳遞，而帶阻濾波器202允許頻率在發送阻帶304之外的信號通過帶阻濾波器202傳遞。圖10示出了多工器500，其具有天線端口、兩個接收端口(RXl端口和RX2端口)、 以及兩個發送端口(TXl端口和TX2端口)。注意到兩個接收端口可以連接到僅一個接收路徑(以及關聯的接收電路，如圖1的電路116)，或者可替換地，兩個接收端口可以連接到兩個不同的接收路徑。類似地，發送端口可以連接到僅一個發送路徑(以及關聯的發送電路， 如圖1的118)，或者可替換地，發送端口可以連接到多個發送路徑。在其它實現中，多工器 500可以具有多于兩個發送端口和/或多于兩個接收端口。不同的接收端口與不同的接收頻帶關聯，而不同的發送端口與不同的發送頻帶關聯。多工器500的接收端口連接到對應的帶通濾波器502和504，而發送端口連接到帶阻濾波器506和508。帶通濾波器和帶阻濾波器502、504、506和508中的每個連接到多工器500的天線端口。如圖11的圖所示，接收通帶602對應于帶通濾波器502為RXl端口提供的通帶， 而由帶通濾波器504為RX2端口提供接收通帶604。由帶阻濾波器506為TXl端口提供發送阻帶606，而由帶阻濾波器508為TX2端口提供發送阻帶608。雖然圖10示出了單獨的帶阻濾波器506和508以提供兩個相應的阻帶606和608 (圖11)，但是注意到可替換可以使用單個帶阻濾波器，如圖12中描述的多工器700中的帶阻濾波器702，以提供多個阻帶。多工器700具有連接到帶阻濾波器702的一個發送端口。圖13的圖描述了接收通帶602和604以及發送阻帶606和608，其與圖11所示相同，除了圖13的阻帶606和608由一個帶阻濾波器702 (圖12)而不是由兩個不同的帶阻濾波器506和508 (圖10)提供之外。帶阻濾波器702包括多個級聯的帶阻濾波器單元以提供多個阻帶606和608。級聯的多個帶阻濾波器單元意味著帶阻濾波器單元串聯連接。例如，如圖14所示，三個帶阻濾波器單元802、804和806串聯(級聯)連接在端口 1和端口 2之間。帶阻濾波器單元802、 804和806中的每個定義了如圖15所示的相應阻帶。帶阻濾波器單元802提供阻帶902， 帶阻濾波器單元804提供阻帶904，以及帶阻濾波器單元806提供阻帶906。帶阻濾波器單元中的每個包含諧振器設置；在圖14的實施例中，每個帶阻濾波器單元包括設置在梯型配置中的兩個串聯諧振器和兩個分路諧振器。為了提供圖13的兩個發送阻帶606和608，兩個帶阻濾波器單元(例如802、804和806中的任意兩個)可以串聯(級聯)連接以構成帶阻濾波器702。在其它實現中，所有帶阻濾波器單元的諧振器可以針對它們在梯型結構中的位置在混合配置中設置，即帶阻濾波器單元的每個可以將其諧振器分布在整個濾波器結構中，而不必將其所有的諧振器設置在一起。圖16示出了雙工器1000的可替換實施例，其具有提供多個阻帶1102、1104和 1106 (圖17)、用于發送端口的帶阻濾波器1002。帶阻濾波器1002因此能夠阻塞頻率在阻帶1102、1104和1106中任一個內的信號。連接到雙工器1000的接收端口的帶通濾波器1004提供通帶1108 (圖17)。圖18示出了雙工器1200的另一實施例，其包括連接到雙工器1200的接收端口的帶阻濾波器1202，以及連接到雙工器1200的發送端口的帶阻濾波器1204。帶阻濾波器1202 和1204中的每個提供如圖19所示的多個阻帶。用于接收端口的帶阻濾波器1202提供阻帶1312、1310和1314，而用于發送端口的帶阻濾波器1204提供阻帶1304、1302和1306。圖20示出了多工器1300的另一實施例，其包括用于RX1、RX2、……、Rfti端口的第一帶阻濾波器1302，以及用于TX1、TX2、……、T)(r!端口的第二帶阻濾波器1304。帶阻濾波器1302提供阻帶1402、1404和1406，而帶阻濾波器1304提供阻帶1408、1410和1412， 如圖21所示。在前面的描述中，闡明多個細節以提供對本發明的理解。然而，本領域普通技術任意應理解，本發明可以在沒有這些細節的情況下來實踐。盡管已經關于有限數量的實施例對本發明進行了公開，但是本領域普通技術人員將理解源自那里的多種修改和變形。預期所附權利要求覆蓋落在本發明的真實精神和范圍內的這樣的修改和變形。
權利要求
1.一種無線通信設備，包括 天線；多端口路徑選擇結構，其具有連接到天線的天線端口，以及連接到無線通信設備的相應一個或多個接收和發送路徑的多個端口，其中所述多端口路徑選擇結構具有連接到發送路徑的發送帶阻濾波器和連接到接收路徑的第二濾波器。
2.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述第二濾波器包括帶通濾波器。
3.如權利要求2所述的無線通信設備，其中所述多端口路徑選擇結構還包括連接到接收路徑的另一帶通濾波器。
4.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述多端口路徑選擇結構是雙工器。
5.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述多端口路徑選擇結構是多工器。
6.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述無線通信設備包括無線移動站。
7.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述無線通信設備包括無線基站。
8.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述發送帶阻濾波器提供多個阻帶。
9.如權利要求8所述的無線通信設備，其中所述第二濾波器包括接收帶阻濾波器。
10.如權利要求9所述的無線通信設備，其中所述接收帶阻濾波器提供多個阻帶。
11.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述發送帶阻濾波器包括聲型諧振器。
12.如權利要求11所述的無線通信設備，其中所述聲型諧振器從表面聲波(SAW)諧振器、薄膜體聲諧振器(FBAR)和體聲波(BAW)諧振器之中選擇。
13.如權利要求11所述的無線通信設備，其中所述聲型諧振器被設置在梯型配置中。
14.如權利要求1所述的無線通信設備，其中所述發送帶阻濾波器在所述發送帶阻濾波器的通帶中具有相對弱的聲振動，以及在所述發送帶阻濾波器的阻帶中具有相對強的聲振動。
15.一種無線通信設備，包括 天線；多工器，其具有連接到天線的天線端口，連接到無線通信設備的至少一個接收路徑的至少一個接收端口，以及連接到無線通信設備的至少一個發送路徑的至少一個發送端口，其中所述多工器具有連接到發送端口的發送帶阻濾波器和連接到接收端口的第二濾波器。
16.如權利要求15所述的無線通信設備，其中所述第二濾波器包括帶阻濾波器。
17.如權利要求16所述的無線通信設備，其中第二帶阻濾波器提供多個阻帶。
18.如權利要求15所述的無線通信設備，其中所述發送帶阻濾波器提供多個阻帶。
19.如權利要求15所述的無線通信設備，其中所述帶阻濾波器包括聲型諧振器。
20.一種使能夠進行無線通信的方法，包括 在無線通信設備處提供天線；提供多端口路徑選擇結構，所述結構具有連接到天線的天線端口，以及連接到無線通信設備的相應發送和接收路徑的發送和接收端口；提供發送帶阻濾波器以提供用于發送端口的阻帶；以及提供連接到接收端口的第二濾波器。
21.如權利要求20所述的方法，其中所述第二濾波器包括第二帶阻濾波器。
全文摘要
一種無線通信設備包括天線、具有連接到天線的天線端口以及連接到無線通信設備的相應一個或多個接收和發送路徑的多個端口的多端口路徑選擇結構。該多端口路徑選擇結構具有連接到發送路徑的發送帶阻濾波器和連接到接收路徑的第二濾波器。
文檔編號H04B1/04GK102165701SQ200980137352
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者簡 C., 加農 E., 胡 L. 申請人:北方電訊網絡有限公司