DE60028937T2

DE60028937T2 - Hochfrequenz zusammengesetzter schaltergauelement

Info

Publication number: DE60028937T2
Application number: DE60028937T
Authority: DE
Inventors: Yuki Osaka-shi SATO; Tetsuya Neyagawa-shi TSURUNARI; Koji Kobe-shi Hashimoto; Hiroshi Neyagawa-shi Takahashi; Kozo Osaka-shi MURAKAMI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: US20020137471A1; EP1152543A4; US7035602B2; EP1152543A1; WO2001045285A1; DE60028937D1; EP1152543B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung, die hauptsächlich in einem mobilen Kommunikationsgerät wie einem Mobiltelefon vorhanden ist, in dem ein Schaltkreis zur Umschaltung zwischen einem Senden und einem Empfangen und eine Multiplexschaltung zur Aufteilung verschiedener Sende-/Empfangsbandbreiten, ein Tiefpassfilter auf der Sendeseite und ein Bandpassfilter auf der Empfangsseite, gemischt werden.
Hintergrund der Erfindung
Neuerdings wird ein Schalt-Duplexer, der einen kleinen Umfang und eine große Leistung aufweist, in zunehmendem Maße für die Verwendung in einem Mobiltelefon gefordert. Eine herkömmliche Schaltungsanordnung eines herkömmlichen Schalt-Duplexers für Dualbänder wird in 14 gezeigt. Eine Schaltungsanordnung des Schalt-Duplexers in einem Kombinationsanschluss für Mobiltelefonsysteme wird GSM in einem 900 MHz-Band und DCS in einem 1,8 GHz-Band genannt, wobei beide zurzeit in Europa in Betrieb sind.
In dem Diagramm bezeichnen die Bezugszeichen 1001 bis 1005 die Eingangs-/Ausgangs-Ports, die Bezugszeichen 1006 und 1007 bezeichnen Steueranschlüsse, die Bezugszeichen 1008 bis 1011 bezeichnen Dioden, die Bezugszeichen 1012 und 1013 bezeichnen Übertragungsleitungen, die Bezugszeichen 1014 und 1015 bezeichnen Bandpassfilter (BPFs), und das Bezugszeichen 1016 bezeichnet einen Diplexer. Der Diplexer 1016 wird im Allgemeinen aus Schaltungen aufgebaut, die mit einem Tiefpassfilter (LPF) 1016a und einem Hochpassfilter (HPF) 1016b kombiniert werden.
In dieser Schaltungsanordnung ist eine (nicht gezeigte) Antenne mit dem Eingangs-/Ausgangs-Port 1005 verbunden, und das Signal, das mittels der Antenne empfangen wird, wird durch den Diplexer zunächst in ein GSM-Signal und ein DCS-Signal aufgeteilt. Die e lektrische Strecke der Übertragungsleitungen 1012 und 1013 wird jeweils auf ein Viertel der Wellenlänge für die Frequenzbänder GSM und DCS festgelegt. Sobald eine positive Spannung an den Steueranschluss 1006 angelegt wird, wo dementsprechend ein Strom fließt, werden die Dioden 1008 und 1010 offen geschaltet, und die Ports 1005 und 1001 werden dadurch miteinander gekoppelt. In ähnlicher Weise werden sobald eine positive Spannung an den Steueranschluss 1007 angelegt wird, wo dementsprechend ein Strom fließt, die Dioden 1009 und 1011 offen geschaltet, und die Ports 1005 und 1003 werden dadurch miteinander gekoppelt. Wenn keine positive Spannung an den Steueranschluss 1006 oder 1007 angelegt wird, werden die Dioden 1008 und 1011 gesperrt geschaltet, und die Ports 1005 und 1002 werden dadurch miteinander gekoppelt, und die die Ports 1005 und 1004 werden dadurch miteinander gekoppelt.
Die Ports 1001 und 1003 arbeiten als Sendeports (Tx). Die BPFs 1014 und 1015 arbeiten als Filter zur Begrenzung einer Empfangsbandbreite. Die Ports 1002 und 1004 arbeiten als Empfangsports (Rx).
In einem solchen herkömmlichen Aufbau werden vier Dioden benötigt. Da sie einen größeren Umfang aufweisen als andere Schaltungskomponenten, wie L und C, waren die Dioden nicht in einem beschichteten Gehäuse integriert, und deshalb kann die Vorrichtung in ihrem Umfang kaum reduziert werden. Die Dioden sind teuerer als andere Schaltungskomponenten, und deshalb erhöhen sich die Kosten der Vorrichtung. Außerdem erfordert der Schalt-Duplexer sowohl für GSM als auch für DCS eine Kopplung der Übertragungsleitungen 1012 und 1013, was eine Umfangsreduzierung des Duplexers außerdem kaum möglich macht.
Das Dokument GB-A-2 333 669 legt eine Hochfrequenz-Schaltvorrichtung offen, die folgendes umfasst: einen Oberflächenwellen(SAW)-Filter, der eine Durchlassbandbreite aufweist, die eine Empfangssignalbandbreite ist, und eine Sperrbandbreite, die eine Sendesignalbandbreite ist, wobei der Absolutwert des Reflexionskoeffizienten in der Sendesignalbandbreite, betrachtet von einem Eingangsanschluss des SAW-Filters, 0,8 oder mehr beträgt; eine Phasenverschiebungsschaltung, bei der ein Anschluss mit dem Eingangsanschluss des SAW-Filters verbunden wird, um die Eingangsimpedanz des SAW-Filters im Wesentlichen in der Sendesignalbandbreite zu öffnen; und einen HF-Schalter, dessen Ausgangsanschluss mit dem anderen Anschluss der Phasenverschiebungsschaltung verbunden wird, und dessen Eingangsanschluss mit einem Sendesignal versorgt wird. Der HF-Schalter schaltet einen Durchgangsverlust in der Sendesignalbandbreite nach Maßgabe einer Spannung, die von einem externen Stromkreis geliefert wird. Durch Verwendung von zwei Sätzen solcher Hochfrequenz-Schaltvorrichtungen ist es möglich einen Duplexer für ein Dualbandsystem bereitzustellen.
Das Dokument JP 11 340872 A zeigt einen weiteren Antennen-Schaltungskreislauf für ein Dualbandsystem. Er umfasst einen Sendesignalanschluss, einen Antennenanschluss, einen ersten und einen zweiten Empfangsanschluss und zwei Steueranschlüsse, um drei Dioden nach Maßgabe externer Steuerspannungen offen/gesperrt zu schalten. Er umfasst außerdem eine erste und eine zweite Leiterbahn, die zwischen dem Antennenanschluss und dem ersten Empfangsanschluss in Reihe geschaltet werden. Eine Gesamtmenge der ersten und der zweiten Leiterbahn, weist eine elektrische Strecke von λ₁/4 auf, wobei λ₁ eine Wellenlänge einer ersten Sendefrequenz ist, während die elektrische Strecke der ersten Leiterbahn λ₂/4 ist, wobei λ₂ eine Wellenlänge einer zweiten Sendefrequenz ist. Eine erste Diode wird zwischen dem Sendesignalanschluss und dem Antennenanschluss angeschlossen, wobei ihre Kathode mit dem Antennenanschluss gekoppelt wird. Die Anode einer zweiten Diode wird an einen Anschlusspunkt zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn angeschlossen, und die Kathode der zweiten Diode wird an ein Ende eines Resonanzkreises angeschlossen, dessen anderes Ende geerdet wird. Eine dritte Diode wird zwischen dem ersten Empfangsanschluss und Masse angeschlossen, wobei ihre Kathode geerdet wird. Ein zweiter Empfangsanschluss wird durch einen Kondensator ab dem Anschlusspunkt zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn vorhanden. Wenn die erste und die dritte Diode offen geschaltet werden und die zweite Diode gesperrt geschaltet wird, arbeiten dann die erste und die zweite Leiterbahn als eine vereinte Leiterbahn, wobei ein Ende davon, das an den ersten Empfangsanschluss angeschlossen wird, geerdet wird. Als ein Ergebnis wird die Impedanz, von dem Antennenanschluss betrachtet, bei einer ersten Sendefrequenz hoch. Wenn die erste und die zweite Diode offen geschaltet werden, wird der Anschlusspunkt zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn geerdet, und die Impedanz wird, von dem Antennenanschluss in Richtung Empfangsanschlüsse betrachtet, bei der zweiten Sendefrequenz hoch.
Übersicht über die Erfindung
Die Erfindung ist dazu gedacht, die obigen Probleme zu lösen, und es ist deshalb ein Ziel von ihr, eine Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung mit einem kleinen Umfang und großer Leistung bereitzustellen, die weniger Dioden beinhaltet.
Das wird durch die Eigenschaften, wie sie in Anspruch 1 dargelegt werden, erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltplan einer Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schaltplan eines Oberflächenwellen(SAW)-Filters nach der Ausführungsform.
3 ist ein Kennfeld einer Entkopplung zwischen Eingangs- und Ausgangsports nach der Ausführungsform.
4 ist ein Schaltungs-Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung einer Hybrid-HF-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 2 zeigt.
5 ist eine spezifische Schaltungsanordnung des in 4 gezeigten Blockdiagramms.
6 ist eine andere spezifische Schaltungsanordnung des in 4 gezeigten Blockdiagramms nach Ausführungsform 3.
7 ist eine weitere spezifische Schaltungsanordnung des in 4 gezeigten Blockdiagramms nach Ausführungsform 4.
8 ist ein Schaltungs-Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung einer Hybrid-HF-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 5 zeigt.
9 ist eine spezifische Schaltungsanordnung des in 8 gezeigten Blockdiagramms nach Ausführungsform 5.
10 ist ein Schaltungs-Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung einer Hybrid-HF-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 6 zeigt.
11 ist eine spezifische Schaltungsanordnung des in 10 gezeigten Blockdiagramms.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Anordnung einer Hybrid-HF-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 7 zeigt.
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Vorrichtung nach der Ausführungsform.
14 ist ein Schaltungs-Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung eines herkömmlichen Schalt-Duplexers zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
(Ausführungsform 1)
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
1 ist ein Schaltplan einer Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 1 der Erfindung. Die Bezugszeichen 101, 102, 103 und 104 bezeichnen Eingangs-/Ausgangs-Ports. Bezugszeichen 105 bezeichnet einen Steueranschluss. Bezugszeichen 106 bezeichnet eine Diode. Die Bezugszeichen 107, 108 und 113 bezeichnen Übertragungsleitungen. Die Bezugszeichen 109 und 110 bezeichnen Oberflächenwellen(SAW)-Filter. Die Bezugszeichen 111, 115 und 116 bezeichnen Induktoren. Die Bezugszeichen 112, 114 und 117 bezeichnen Kondensatoren, und Bezugszeichen 118 bezeichnet eine Multiplexschaltung.
In dieser Ausführungsform werden die Frequenzen zur leicht verständlichen Erläuterung folgendermaßen festgelegt.

– Eine Signalkomponente von dem Port 101 bis zu dem Port 102: 880–915 MHz und 1710–1785 MHz (nachstehend Übertragungsbandbreiten genannt).
– Eine Signalkomponente von dem Port 102 bis zu dem Port 104: 925–960 MHz (nachstehend eine erste Empfangsbandbreite genannt).
– Eine Signalkomponente von dem Port 102 bis zu dem Port 103: 1805–1880 MHz (nachstehend eine zweite Empfangsbandbreite genannt).

Eine Frequenz in der zweiten Empfangsbandbreite ist etwa zweimal so groß wie die Durchlassband-Frequenz des SAW-Filters 110, und deshalb ist die Größenordnung eines Reflexionskoeffizienten bei dem Eingangsanschluss des SAW-Filters 110 nahezu 1. Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform die Übertragungsleitung 108 angeschlossen, und die Impedanz von einem Punkt A zu der rechten Seite in dem Diagramm wird in der zweiten Bandbreite auf eine nahezu offene eingestellt.
Eine Frequenz in der ersten Empfangsbandbreite ist etwa halb so groß wie die der Durchlassbandbreite des SAW-Filters 109, und deshalb ist die Größenordnung eines Reflexionskoeffizienten bei dem Eingangsanschluss des SAW-Filters 109 nahezu 1. Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform die Übertragungsleitung 113, ein Induktor 111 und ein Kondensator 112, wie in dem Diagramm gezeigt angeschlossen, und die Impedanz von einem Punkt B zu der Bodenseite in dem Diagramm wird in der ersten Bandbreite auf eine nahezu offene eingestellt.
Mit anderen Worten, eine zusammengesetzte Impedanz des Induktors 111 und des Kondensators 112 in der ersten Bandbreite und eine Impedanz von einem Punkt B' zu der Bodenseite in dem Diagramm in der ersten Bandbreite schwingen parallel mit. Als ein Verfahren zur Vermeidung eines ungünstigen Einflusses auf die Durchlassbereichscharakteristik in der zweiten Bandbreite werden hierin ferner der Induktor 111 und der Kondensator 112 verwendet, die in der zweiten Bandbreite parallel mitschwingen.
In einer solchen Anordnung arbeitet ein Schaltungsblock 118 als eine Multiplexschaltung. Ferner bieten die SAW-Filter 109 und 110 eine abgestufte Dämpfungscharakteristik.
2 ist ein Schaltungsanordnungsdiagramm des SAW-Filters in 1. Bezugszeichen 121 bezeichnet einen Eingangsanschluss. Bezugszeichen 122 bezeichnet einen Ausgangsanschluss. Die Bezugszeichen 123 bis 126 bezeichnen Resonanzelemente des SAW-Filters. In den SAW-Filtern 109 und 110 in 1 wird das erste Resonanzelement, wie in 2 gezeigt, in Parallelschaltung bei dem Eingangsanschluss an Masse angeschlossen, und deshalb wird eine Eingangsimpedanz bei dem Eingangsanschluss 121 ein Kurzschluss in der Übertragungsbandbreite.
Bezüglich 1 ist es wünschenswert, dass während der Übertragung durch Offenschalten der Diode 106, eine Impedanz von einem Punkt C zu der rechten Seite auf einen offenen Stromkreis in der Übertragungsbandbreite eingestellt wird. Zu diesem Zweck wird in dieser Ausführungsform eine gesamte elektrische Leitungsstrecke der Übertragungsleitungen 107 und 108 mit λg/4 bei einer Frequenz in dem 880–915 MHz-Band festgelegt, wobei λg eine Wellenlänge ist, die der Frequenz entspricht. Andererseits wird, wie oben erläutert, eine Impedanz von einem Punkt B zu der Bodenseite auf einen nahezu offenen Stromkreis eingestellt, und deshalb arbeitet die Schaltung vorzugsweise in dem 880–915 MHz-Band.
Eine Impedanz von einem Punkt A zu der rechten Seite wird aus demselben Grund auf einen nahezu offenen Stromkreis eingestellt. Eine gesamte elektrische Leitungsstrecke der Übertragungsleitungen 107 und 113 von λd/4 bei einer Frequenz in einem 1710–1785 MHz-Band, wobei λd eine Wellenlänge ist, die der Frequenz entspricht, liefert eine Impedanz von einem Punkt C zu der rechten Seite in dem Diagramm mit einem nahezu offenen Stromkreis in einem 1710–1785 MHz-Band. Und die Ports 101 und 102 werden dementsprechend gekoppelt.
In der Ausführungsform kann die Übertragungsleitung 113 entweder eine Übertragungsleitung sein, die eine positive elektrische Strecke aufweist, oder eine Übertragungsleitung, die eine negative elektrische Strecke aufweist. Die Übertragungsleitung, die eine negative elektrische Strecke aufweist kann äquivalent als eine π-Form- oder eine T-Form-Schaltung (ein Hochpassfilter) bereitgestellt sein, in der ein Induktor in Parallelschaltung angeschlossen wird und ein Kondensator in Reihenschaltung angeschlossen wird.
Die Übertragungsleitungen 107, 108 und 113 können anstelle einer verteilten, konstanten Schaltung wie bei Übertragungsleitungen, in eine äquivalente, konzentrierte, konstante Schaltung umgewandelt werden. In einem solchen Fall kann die Schaltung, die den Induktor 111 und den Kondensator 112 beinhaltet, kombiniert und vereinfacht werden, und die Abmessung der Schaltung kann verringert werden.
Ferner kann eine Schaltung, die aus den Induktoren 115, 116 und dem Kondensator 114 besteht, zusammen mit einer Kapazität zwischen den Anschlüssen der Diode 106, wo ein Strom in der ersten und zweiten Empfangsbandbreite gesperrt geschaltet wird, parallel mitschwingen. Deshalb ist eine Entkopplung zwischen den Ports 101 und 102 gesichert, sobald der Strom gesperrt geschaltet wird, und der ungünstige Einfluss auf weitere Durchlassbereichseigenschaften kann verringert werden.
3 zeigt eine Entkopplungscharakteristik zwischen den Ports 101 und 102 in einem Zustand, in dem die Kapazität zwischen den Anschlüssen der Diode 106 bei ca. 0,27 pF liegt, und die Werte der Induktoren 115, 116 und des Kondensators 114, 117 liegen jeweils bei 12 nH, 39 nH, 1,9 pF und 15 pF. Das bietet eine günstigere Charakteristik, als in dem Fall der einzigen Diode 106.
Die Übertragungsleitung 107 besteht aus einer Mikrostreifenleitung, einer Streifenleitung oder einer Ersatzschaltung, die aus einem Kondensator besteht, der in Parallelschaltung angeschlossen wird und einem Induktor, der in Reihenschaltung angeschlossen wird. Und der Induktor 111, der wie in dem Diagramm gezeigt angeschlossen wird, leitet den Strom, der von dem Steueranschluss 105 zur Masse fließt, und er weist einen bestimmten Drossel-Induktor auf, der unnötig an Masse angeschlossen wird.
Die in 1 gezeigte Schaltung kann in einem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden, das mehrere dielektrische Bleche aufweist. Nun können die Diode 106 und die SAW-Filter 109 und 110 an dem beschichteten Gehäuse befestigt werden, und die Übertragungsleitungen 107, 108 und 113, die Induktoren 111, 115 und 116 und die Kondensatoren 112, 114 und 117 können in dem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden. Dann können die Schaltungsabmessungen, verglichen mit einer ebenen Anordnung, bei der dieselbe Schaltung auf einem Substrat ausgebildet wird, wesentlich verringert werden.
Deshalb beinhaltet die Schaltung nach der Ausführungsform nur eine Diode. Im Gegensatz zu einer Schaltung nach dem Stand der Technik, die vier große, teuere Dioden benötigt, kann eine kleine, kostengünstige Hybrid-HF-Schaltvorrichtung bereitgestellt werden. Ein Teil der Schaltung dieser Hybrid-HF-Schaltvorrichtung kann als Multiplexschaltung verwendet werden. Darüber hinaus liefert eine Schaltung, die mit dem Port 101 zur Kombination und Aufteilung der Signale in einer 900 MHz-Bandbreite und einer 1,8 GHz-Bandbreite gekoppelt wird, Übertragungsports für die jeweiligen Bandbreiten.
(Ausführungsform 2)
Ausführungsform 2 wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung einer Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 2 zeigt.
In dieser Ausführungsform ist ein Eingangs-/Ausgangsport 1 ein gemeinsamer Port für die Eingabe und die Ausgabe eines HF-Signals. Eine Frequenz wird folgendermaßen festgelegt.

– Eine Signalkomponente, die von einem Eingangs-/Ausgangsport 2 an den Port 1 übermittelt wird: 880–915 MHz (nachstehend eine erste Übertragungsbandbreite genannt).
– Eine Signalkomponente, die von einem Eingangs-/Ausgangsport 3 an den Port 1 übermittelt wird: 1710–1785 MHz (nachstehend eine zweite Übertragungsbandbreite genannt).
– Eine Signalkomponente, die von dem Port 1 an einem Eingangs-/Ausgangsport 4 übermittelt wird: 925–960 MHz (nachstehend eine erste Empfangsbandbreite genannt).
– Eine Signalkomponente, die von dem Port 1 an einen Eingangs-/Ausgangsport 5 übermittelt wird: 1805–1880 MHz (nachstehend eine zweite Empfangsbandbreite genannt).

In 4 schaltet ein Schalter 4 zwischen Senden und Empfangen um. Die Übertragungssignale von den Ports 2 und 3 werden in einem Diplexer 9 kombiniert und in die ersten und zweiten Übertragungsbandbreiten aufgeteilt. Die Tiefpassfilter (LPFs) 7 und 8 sind bei den jeweiligen Leitungen vorhanden. Auf einer Empfangsseite wird ein Signal durch einen Diplexer 11, der eine Phasenverschiebungsfunktion aufweist, in die erste und die zweite Empfangsbandbreite aufgeteilt. Die Oberflächenwellen(SAW)-Filter 13 und 12 sind bei den jeweiligen Leitungen vorhanden. Der Schalter 10 wird durch einen Steueranschluss 6 gesteuert.
5 zeigt eine spezifische Schaltungsanordnung des Blockdiagramms in 4. In 5 bezeichnen die Bezugszeichen 14 bis 29 Kondensatoren, die Bezugszeichen 30 bis 41 bezeichnen Induktoren, Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Stromregelungswiderstand, und Bezugszeichen 43 bezeichnet eine Diode, die den Schalter 10 in 4 bildet. Die Kondensatoren 14 bis 16 und der Induktor 30 bilden den LPF 7, und die Kondensatoren 21 und 22 und die Induktoren 33 und 34 bilden den LPF 8. Die Kondensatoren 16 bis 19 und die Induktoren 31 und 32 bilden den Diplexer 9. Die Kondensatoren 26 bis 29 und die Induktoren 38 bis 41 bilden den Diplexer 11 mit einer Phasenverschiebungsfunktion.
Die Werte der Komponenten werden so festgelegt, dass eine parallele Resonanzschaltung, die aus dem Kondensator 17 und dem Induktor 31 besteht, nahezu in der zweiten Übertragungsbandbreite mitschwingen kann, und eine serielle Resonanzschaltung, die aus dem Induktor 32 und dem Kondensator 20 besteht, nahezu in der ersten Übertragungsbandbreite mitschwingen kann.
Die Werte der Komponenten werden so festgelegt, dass eine parallele Resonanzschaltung, die aus dem Kondensator 27 und dem Induktor 39 besteht, und eine parallele Resonanzschaltung, die aus dem Kondensator 28 und dem Induktor 40 besteht, jeweils nahezu in der ersten und der zweiten Übertragungsbandbreite mitschwingen kann.
Jeder SAW-Filter 12 und 13 weist eine Eingangsimpedanz auf, die, in Beziehung zu den oben erwähnten Frequenzen, nahe am Kurzschluss in jeder Übertragungsbandbreite liegt. Eine Phasendrehung der Eingangsimpedanz jedes SAW-Filters 12 und 13 kann den Schalter 10 bilden, dessen Impedanz von dem Port 1 zu der rechten Seite ein lokales Maximum aufweist.
Das heißt, die Kondensatoren 26 und 27 und die Induktoren 38 und 39 arbeiten als ein Phasenschieber, der äquivalent wie ein T-Form-Hochpassfilter in der zweiten Empfangsband breite funktioniert. Ferner werden die Werte der Komponenten so festgelegt, dass der SAW-Filter 12 die Eingangsimpedanz aufweisen kann, die sich nach einem Smithschen Leitungsdiagramm dreht, um fast die Maximalimpedanz in der zweiten Übertragungsbandbreite aufzuweisen.
Andererseits arbeiten die Kondensatoren 28 und 29 und die Induktoren 40 und 41 in ähnlicher Weise als ein Phasenschieber, der äquivalent wie ein T-Form-Hochpassfilter in der ersten Empfangsbandbreite funktioniert. Ferner werden die Werte der Komponenten so festgelegt, dass der SAW-Filter 13 die Eingangsimpedanz aufweisen kann, die sich nach einem Smithschen Leitungsdiagramm dreht, um fast die Maximalimpedanz in der ersten Übertragungsbandbreite aufzuweisen.
In einer solchen Anordnung kann in der ersten und der zweite Übertragungsbandbreite der Schalter 10 zur Umschaltung zwischen Senden und Empfangen mit der Diode 43 gebildet werden, da die Impedanz von Port 1 zu der Empfangsschaltungsseite fast maximal ist.
Eine Schaltung, die aus den Kondensatoren 24 und 25 und den Induktoren 36 und 37 besteht, hebt die Kapazität der in der ersten und zweiten Empfangsbandbreite gesperrt geschalteten Diode 43 auf. Der Induktor 35 ist ein Drosselinduktor und der Kondensator 23 ist ein Ableitkondensator.
Die SAW-Filter 12 und 13 bestehen jeweils, wie in 2 gezeigt, insbesondere aus einem Abzweigfilter, der in der Nähe des Durchlassbereichs stark dämpfen kann. Und jeder Filter weist, nachdem er insbesondere in einem Eingabestadium einen Parallelresonator aufweist, einen Reflexionskoeffizienten auf, dessen Größenordnung nahe bei 1 liegt, so dass er eher vorzuziehen ist.
Das heißt, ein Resonanzelement 123, das in einem ersten Stadium nahe bei dem Eingangsanschluss 121 liegt, wird parallel an Masse angeschlossen und weist die Reihen-Resonanzfrequenz auf, die in der Übertragungsbandbreite oder in deren Nähe festgelegt wird. Deshalb wird die Eingangsresonanz bei dem Eingangsanschluss 121 sowohl in der ersten als auch in der zweiten Übertragungsbandbreite fast auf einen Kurzschluss eingestellt.
Deshalb kann in 5 während der Übertragung mit der offen geschalteten Diode 43 eine Impedanz von einem Punkt A zu der rechten Seite in jeder Übertragungsbandbreite auf einen offenen Stromkreis eingestellt werden. Dementsprechend weist in dieser Ausführungsform die T-Form-Schaltung, die aus den Induktoren 40 und 41 und den Kondensatoren 28 und 29 besteht, eine äquivalente elektrische Strecke von λg/4 bei einer Frequenz in der ersten Übertragungsbandbreite auf, wobei λg eine Wellenlänge ist, die der Frequenz entspricht. Gemäß dieser Einstellung weist der SAW-Filter 13 die Eingangsimpedanz auf, die fast auf einen Kurzschluss in der ersten Übertragungsbandbreite eingestellt wird. Deshalb wird eine Impedanz von einem Punkt A zu der rechten Seite in der ersten Übertragungsbandbreite aus dem oben erläuterten Grund auf einen offenen Stromkreis eingestellt, so dass eine gewünschte Wirkungsweise verwirklicht wird.
In der zweiten Übertragungsbandbreite weist der SAW-Filter 12 in ähnlicher Weise die Eingangsimpedanz auf, die fast auf einen Kurzschluss eingestellt wird. Nachdem die T-Form-Schaltung, die aus den Induktoren 38 und 39 und den Kondensatoren 26 und 27 besteht, die äquivalente elektrische Strecke von λd/4 aufweist, erzeugt sie eine Impedanz bei einem Punkt A zu der rechten Seite in dem Diagramm, die zu einem nahezu offenen Stromkreis wird (wobei λd eine Wellenlänge ist, die der Frequenz entspricht). Als ein Ergebnis koppelt die Diode 43 in der ersten und dem zweiten Übertragungsbandbreite, nachdem sie offen geschaltet wird, den Port 1 mit dem Port 2, oder sie koppelt den Port 3 mit dem Port 1, ohne einen Signalverlust bei den Ports 4 und 5, durch die SAW-Filter 12 und 13.
Nach dieser Ausführungsform liefern die SAW-Filter 12 und 13 starke Dämpfungseigenschaften und können selbst unter der vorliegenden Frequenzbedingung ausreichend funktionieren.
Ferner wird nach der Ausführungsform ein Strom zur Umschaltung der Diode 43 von dem Steueranschluss 6 durch die Diode 43 und die Induktoren 39 und 38 bis zur Masse zugeführt, das heißt, es wird ein Stromweg aufgebaut, und deshalb wird insbesondere kein Drosselinduktor oder Ähnliches benötigt.
Anstelle der T-Form-Schaltung, die in der Ausführungsform aus den Induktoren 40 und 41 und den Kondensatoren 28 und 29 besteht, und anstelle der T-Form-Schaltung, die aus den Induktoren 38 und 39 und den Kondensatoren 26 und 27 besteht, kann ein Drei-Elemente-Phasenschieber in T-Form oder π-Form, der äquivalent wie eine konzentrierte konstante Schaltung dargestellt wird, mit einer verteilten konstanten Schaltung kombiniert werden.
Die Schaltung, die aus den Induktoren 36 und 37 und dem Kondensator 24 aufgebaut wird, kann zusammen mit einer Kapazität zwischen den Anschlüssen der Diode 43, wo ein Strom gesperrt geschaltet wird, in der ersten und der zweiten Empfangsbandbreite parallel mitschwingen. Deshalb kann die Schaltung den Port 1 und einen Punkt B sicher entkoppeln, sobald der Strom gesperrt geschaltet wird, und einen ungünstigen Einfluss auf andere Durchlassbereichseigenschaften verringern.
Zum Beispiel wird in 3 in dem Zustand, in dem die Kapazität zwischen den Anschlüssen der Diode 43 0,4 pF beträgt und die Induktoren 37, 37 und die Kondensatoren 24, 25 jeweils Werte von 12,26 nH, 27 nH, 1,52 pF und 33 pF aufweisen, eine Entkopplungscharakteristik zwischen dem Port 1 und Punkt B gezeigt. Verglichen mit dem Fall der einzigen Diode, wird eine günstigere Charakteristik erzielt.
Die in 5 gezeigte Schaltung kann in einem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden, das mehrere dielektrische Bleche aufweist. Nun können die Diode 43 und die SAW-Filter 12 und 13 an dem beschichteten Gehäuse befestigt werden, und die Induktoren und die Kondensatoren können in dem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden. Und deshalb können sie integral aufgebaut werden und einen Schaltungsumfang aufweisen, der, verglichen mit einer ebenen Anordnung, bei der dieselbe Schaltung auf einem Substrat ausgebildet wird, sehr verringert ist.
Nach der Ausführungsform beinhaltet die Schaltung nur eine Diode. Im Gegensatz zu einer Schaltung nach dem Stand der Technik, die vier große, teuere Dioden benötigt, kann eine kleine, kostengünstige Hybrid-HF-Schaltvorrichtung bereitgestellt werden.
(Ausführungsform 3)
Ausführungsform 3 wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
In Ausführungsform 3 wird eine Schaltung von Ausführungsform 2 teilweise modifiziert, und deshalb wird hauptsächlich der modifizierte Abschnitt erläutert. Dieselben Teile wie in Ausführungsform 2 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Erläuterung wird weggelassen.
6 zeigt, ähnlich wie Ausführungsform 2, eine spezifische Schaltungsanordnung des Blockdiagramms von 4. In dem Diagramm bezeichnen die Bezugszeichen 50 bis 53 Induktoren und die Bezugszeichen 54 bis 59 bezeichnen Kondensatoren. Sie bilden einen Diplexer 11a, wie er in 6 gezeigt wird.
In dem Diplexer 11a wird eine Resonanzfrequenz einer parallelen Schaltung, die durch den Induktor 50 und den Kondensator 55 gebildet wird, auf die zweite Übertragungsbandbreite und die zweite Empfangsbandbreite oder deren Nähe festgelegt. Und eine Resonanzfrequenz einer seriellen Schaltung, die durch den Induktor 52 und den Kondensator 57 gebildet wird, wird auf die erste Übertragungsbandbreite und die erste Empfangsbandbreite oder deren Nähe festgelegt. In der ersten Übertragungsbandbreite wird ein Phasenschieber, der eine Phase um λg/4 mit einem gewünschten Wellenwiderstand (üblicherweise 50 Ω) verschiebt, zwischen dem SAW-Filter 13 und dem Port 1 in einer π-Form-Schaltung ausgebildet. Die π-Form-Schaltung beinhaltet C (der Kondensator 56) – L (eine kombinierte Impedanz des Induktors 50 und des Kondensators 55) – C (der Kondensator 54). In der zweiten Übertragungsbandbreite wird ein Phasenschieber, der eine Phase um –λg/4 mit einem gewünschten Wellenwiderstand (üblicherweise 50 Ω) verschiebt, in einer Schaltung zwischen dem SAW-Filter 12 und dem Port 1 ausgebildet. Die Schaltung beinhaltet C (der Kondensator 56) – L (eine kombinierte Impedanz des Induktors 52 und des Kondensators 57) – C (der Kondensator 58) – L (der Induktor 53) – C (der Kondensator 59). Der Induktor 51 ist ein Drosselinduktor für die Zuführung eines Steuerstroms zu der Diode 43.
Entsprechend dieser Einstellung, wie sie in Ausführungsform 2 erläutert wird, weist der SAW-Filter 13 eine Eingangsimpedanz auf, die auf einen Kurzschluss in der ersten Übertragungsbandbreite eingestellt wird, und der SAW-Filter 12 weist eine Impedanz auf, die auf einen Kurzschluss in der zweiten Übertragungsbandbreite eingestellt wird. Deshalb wird eine Impedanz von einem Punkt A zu der rechten Seite auf einen offenen Stromkreis in der ersten und der zweiten Übertragungsbandbreite eingestellt, so dass eine gewünschte Wirkungsweise dieser Ausführungsform bereitgestellt werden kann.
In der Ausführungsform kann die Schaltung, die durch die Induktoren 50 bis 53 und die Kondensatoren 54 bis 59 gebildet wird, äquivalent bereitgestellt werden durch eine verteilte konstante Schaltung, oder sie kann teilweise mit einer verteilten konstanten Schaltung kombiniert werden.
Die SAW-Filter 12 und 13 bestehen jeweils, wie in 2 gezeigt, insbesondere aus einem Abzweigfilter, der in einer Nähe des Durchlassbereichs stark dämpfen kann. Und jeder Filter weist, nachdem er in einem ersten Stadium insbesondere einen Parallelresonator aufweist, einen Reflexionskoeffizienten auf, dessen Größenordnung nahe bei 1 liegt, so dass er eher vorzuziehen ist.
Die in 6 gezeigte Schaltung kann in einem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden, das mehrere dielektrische Bleche aufweist. Nun werden die Diode 43 und die SAW-Filter 12 und 13 an dem beschichteten Gehäuse befestigt, und die Induktoren und die Kondensatoren können in dem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden. Und deshalb können sie integral aufgebaut werden und einen Schaltungsumfang aufweisen, der, verglichen mit einer ebenen Anordnung, bei der dieselbe Schaltung auf einem Substrat ausgebildet wird, sehr verringert ist.
Nach der Ausführungsform beinhaltet die Schaltung nur eine Diode. Im Gegensatz zu der Schaltung nach dem Stand der Technik, die vier große, teuere Dioden benötigt, kann eine klein, kostengünstige Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung bereitgestellt werden.
(Ausführungsform 4)
Ausführungsform 4 wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
In Ausführungsform 4 wird eine Schaltung von Ausführungsform 2 teilweise modifiziert, und deshalb wird hauptsächlich der modifizierte Abschnitt erläutert. Dieselben Teile wie in Ausführungsform 2 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und die Erläuterung wird weggelassen.
7 zeigt eine spezifische Schaltungsanordnung des Blockdiagramms von 4, ähnlich wie die Ausführungsformen 2 und 3. In dem Diagramm bezeichnen die Bezugszeichen 60 und 61 Dioden. Die Bezugszeichen 62 bis 67 bezeichnen Induktoren. Die Bezugszeichen 68 bis 75 bezeichnen Kondensatoren. Sie bilden einen Diplexer 11b, wie er in 7 gezeigt wird.
Die grundlegende Wirkungsweise des Diplexers 11b ist dieselbe, wie sie in Ausführungsform 3 erläutert wird, und sie wird deshalb hierin weggelassen. In dieser Ausführungsform werden die Dioden 60 und 61 mit den Kondensatoren 68 und 75 geerdet. Sie bieten folglich einen idealen Kurzschluss, sobald die Dioden 60 und 61 mit dem Strom, der durch sie hindurch läuft, offen geschaltet werden. Das heißt, die offen geschalteten Dioden weisen induktive Komponenten auf, und deshalb weisen die Kondensatoren 68 und 75 Kapazitäten auf, die so gewählt werden, dass sie die induktiven Komponenten jeweils in der ersten und der zweiten Übertragungsbandbreite aufheben. Die Induktoren 62, 66 und 67 sind Drosselinduktoren.
Entsprechend dieser Einstellung, wie sie in den Ausführungsformen 2 und 3 erläutert wird, weist der SAW-Filter 13 eine Eingangsimpedanz auf, die nahezu auf einen Kurzschluss in der ersten Übertragungsbandbreite eingestellt wird, und der SAW-Filter 12 weist eine Impedanz auf, die nahezu auf einen Kurzschluss in der zweiten Übertragungsbandbreite eingestellt wird. Deshalb wird eine Impedanz von einem Punkt A zu der rechten Seite ein offener Stromkreis, so dass eine gewünschte Wirkungsweise in der ersten und der zweiten Übertragungsbandbreite bereitgestellt werden kann.
Die Schaltungskomponenten, die den Diplexer 11b bilden und sich von den Dioden 60 und 61 unterscheiden, können äquivalent bereitgestellt werden durch eine verteilte konstante Schaltung, oder eine teilweise Kombination einer verteilten konstanten Schaltung.
Die in 7 gezeigte Schaltung kann in einem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden, das mehrere dielektrische Bleche aufweist. Nun können die Dioden 43, 60 und 61 und die SAW-Filter 12 und 13 an dem beschichteten Gehäuse befestigt werden, und die Induktoren und die Kondensatoren werden in dem beschichteten Gehäuse ausgebildet. Und deshalb können sie integral aufgebaut werden und einen Schaltungsumfang aufweisen, der vergli chen mit einer ebenen Anordnung, bei der dieselbe Schaltung auf einem Substrat ausgebildet wird, sehr verringert ist.
Nach der Ausführungsform beinhaltet die Schaltung drei Dioden. Im Gegensatz zu der Schaltung nach dem Stand der Technik, die vier große, teuere Dioden benötigt, kann eine kleine, kostengünstige Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung bereitgestellt werden.
(Ausführungsform 5)
Durch Anwendung der vorstehenden Ausführungsformen 2 bis 4 kann eine Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung auf Dreifach-Bänder angewendet werden, einschließlich, zum Beispiel GSM (900 MHz)/DCS (1,8 GHz) in Europa und PCS (1,9 GHz) in den USA.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Anordnung einer Hybrid-HF-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 5 zeigt. Das Blockdiagramm in 8 ist ein modifiziertes Blockdiagramm von 4. Dieselben Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und die Erläuterung wird weggelassen.
DCS (1,8 GHz) und PCS (1,9 GHz) liegen nahe beieinander, und deshalb werden die Signale in Ihnen durch einen herkömmlichen Leistungsverstärker gesteuert. Deshalb weist die Vorrichtung in dem Diagramm, das in 8 gezeigt wird, zur Übertragung zwei Systeme auf, ein DCS-PCS-System und ein GSM-System. Auf einer Empfangsseite beinhaltet die Vorrichtung Oberflächenwellen(SAW)-Filter 12a und 12b und Übertragungsleitungen 80a und 80b, um als ein Schalter zu arbeiten.
Das heißt, ein Schalter 10a schaltet zwischen Senden und Empfangen um. Auf einer Sendeseite werden Signale in den GSM- und DCS-PCS-Bändern durch einen Diplexer 9a jeweils bis zu den Tiefpassfiltern (LPFs) 7 und 8a kombiniert. Auf einer Empfangsseite teilt ein Diplexer 11c, der eine Phasenverschiebungsfunktion aufweist, ein Signal in das GSM-Band und das DCS-PCS-Band auf. Dann wird ein Signal in dem DCS-PCS-Band jeweils bis zu den Übertragungsleitungen 80a und 80b in das DCS-Band und das PCS-Band aufgeteilt. Die SAW-Filter 12a und 12b sind auf den Signalwegen bereitgestellt. Der Schalter 10a wird durch einen Steueranschluss 6 gesteuert.
9 zeigt eine spezifische Schaltungsanordnung des Blockdiagramms in 8. Die Schaltung in 9, die auf der von 7 basiert, weist grundsätzlich denselben Aufbau auf und unterscheidet sich nur durch verschiedene Komponentenwerte. Deshalb werden dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die Erläuterung wird weggelassen.
Die Schaltung in 9 beinhaltet einen weiteren SAW-Filter, die Übertragungsleitungen 80a und 80b zur Aufteilung eines Signals in die Empfangsbänder DCS und PCS und zur Bearbeitung des zweiten Übertragungsbandes von 1710–1910 MHz (nachstehend ein drittes Übertragungsband genannt), und des zweiten Empfangsbandes von 1805–1990 MHz (nachstehend ein drittes Empfangsband genannt), was sich von der Schaltung in 7 unterscheidet.
Bezugszeichen 12a bezeichnet einen SAW-Filter für ein DCS-Empfangsband, und Bezugszeichen 12b bezeichnet einen SAW-Filter für ein PCS-Empfangsband. In dem DCS-Empfangsband (1805–1880 MHz) und dem PCS-Empfangsband (1930–1990 MHz) weist jede der Übertragungsleitungen 80a und 80b eine elektrische Strecke auf, bei der eine Impedanz von einem Punkt C zu der gegenüberliegenden Seite (d. h., zu dem SAW-Filter 12b in dem DCS-Empfangsband) auf einen offenen Stromkreis eingestellt wird. Ferner wird unter Betrachtung einer Phasendrehung in der Schaltung, die die Kondensatoren 71 bis 74, die Induktoren 64 und 65 und die Impedanzen der Diode 61, des Induktors 66 und des Kondensators 75 beinhaltet, eine Impedanz von einem Punkt A zu der rechten Seite auf einen offenen Stromkreis in dem dritten Übertragungsband eingestellt.
In dieser Anordnung kann eine gewünschte Wirkungsweise verwirklicht werden.
Die in 9 gezeigte Schaltung kann in einem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden, das mehrere dielektrische Bleche aufweist. Nun können die Dioden 43, 60 und 61 und die SAW-Filter 12a, 12b und 13 an dem beschichteten Gehäuse befestigt werden, und die Induktoren und die Kondensatoren können in dem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden. Und deshalb können sie integral aufgebaut sein und einen Schaltungsumfang aufweisen, der verglichen mit einer ebenen Anordnung, bei der dieselbe Schaltung auf einem Substrat ausgebildet wird, sehr verringert werden.
Nach der Ausführungsform kann eine auf ein Dreifach-Band anwendbare Hybrid-HF-Schaltvorrichtung bereitgestellt werden, die eine einfache Schaltungsanordnung aufweist.
(Ausführungsform 6)
Ausführungsform 6 wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
10 ist ein Blockdiagramm, einer Hybrid-Hochfrquenz(HF)-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 6. Die Bezugszeichen 201, 202, 203, 204, 205a und 205b bezeichnen Eingangs-/Ausgangs-Ports. Die Bezugszeichen 207 und 208 bezeichnen Tiefpassfilter (LPFs). Die Bezugszeichen 212a, 213a und 213b bezeichnen Oberflächenwellen(SAW)-Filter. Die Bezugszeichen 244 und 245 bezeichnen Steueranschlüsse. Bezugszeichen 248 bezeichnet einen Diplexer, der aus einem LPF und einem Hochpassfilter (HPF) aufgebaut wird. Die Bezugszeichen 246 und 247 bezeichnen Schalter. Die Bezugszeichen 281a, 281b und 281c sind Übertragungsleitungen.
In dem Diagramm werden zur Übertragung Signale in dem DCS(1,8 GHz)-Band und dem PCS(1,9 GHz)-Band, die nahe beieinander liegen, durch einen herkömmlichen Leistungsverstärker gesteuert, und deshalb weist die Vorrichtung zwei Systeme auf, ein DCS-PCS-System und ein GSM-System. Auf einer Empfangsseite beinhaltet die Vorrichtung SAW-Filter 213a und 213b und Übertragungsleitungen 281a, 281b und 281c, um als ein Schalter zu arbeiten, und deshalb beinhaltet die Vorrichtung drei Systeme, das GSM-, das DCS- und das PCS-System.
Das heißt, der Diplexer 248 teilt Signale auf und kombiniert sie in einem GSM-Band und einem DCS-PCS-Band. Ein Signal in dem GSM-Band wird ferner durch den Schalter 246 in die Übertragungsbandbreite und die Empfangsbandbreite aufgeteilt. Der LPF wird auf der Übertragungsseite angeschlossen, während der SAW-Filter 212 an der Empfangsseite angeschlossen wird.
Das DCS-PCS-Band wird außerdem durch den Schalter 247 in die Übertragungsbandbreite und die Empfangsbandbreite aufgeteilt. Der LPF 208 wird auf der Übertragungsseite gekoppelt, während die Empfangsseite ferner durch die Übertragungsleitungen 281a, 281b und 281c in das DCS-Band und das PCS-Band aufgeteilt wird, um als Schalter zu arbeiten. Die SAW-Filter 213a und 213b werden auf den jeweiligen Wegen gekoppelt. Die Schalter 246 und 247 werden durch die Steueranschlüsse 244 und 245 gesteuert.
11 zeigt eine spezifische Schaltungsanordnung des Blockdiagramms in 10. In dem Diagramm bezeichnen die Bezugszeichen 249 bis 263 Kondensatoren. Die Bezugszeichen 264 bis 273 bezeichnen Induktoren. Die Bezugszeichen 276 und 277 bezeichnen Stromregelungswiderstände. Bezugszeichen 278 bezeichnet eine Diode für die Bildung des Schalters 246 in 10, und Bezugszeichen 279 bezeichnet eine Diode für die Bildung des Schalters 247 in 10. Die Kondensatoren 249 bis 251 und der Induktor 264 bilden den LPF 207 und die Kondensatoren 259 bis 261 und der Induktor 270 bilden den LPF 208. Ferner bilden die Kondensatoren 254 bis 258 und die Induktoren 268 und 269 den Diplexer 248.
Das Bezugszeichen 213a bezeichnet einen SAW-Filter für einen DCS-Empfang, und das Bezugszeichen 213b bezeichnet einen SAW-Filter für einen PCS-Empfang. In einem DCS-Empfangsband (1805–1880 MHz) und einem PCS-Empfangsband (1930–1990 MHz) weist jede der Übertragungsleitungen 281b und 281c eine elektrische Strecke auf, bei der eine Impedanz von einem Punkt F zu der gegenüberliegenden Seite (d. h., zu dem SAW-Filter 213b in dem DCS-Empfangsband) auf einen offenen Stromkreis eingestellt wird.
Ferner weisen die Übertragungsleitungen 247 und 281a elektrische Strecken auf, die jeweils ein Viertel der Wellenlänge in der ersten und der dritten Übertragungsbandbreite betragen. Deshalb werden sowohl eine Impedanz von einem Punkt D zu der rechten Seite als auch eine Impedanz von einem Punkt E zu der rechten Seite jeweils in der ersten und der dritten Übertragungsbandbreite auf einen offenen Stromkreis eingestellt, sobald die Dioden 278, 279, 290 und 293 offen geschaltet werden.
In dieser Anordnung kann eine gewünschte Wirkungsweise bereitgestellt werden.
Die in 11 gezeigte Schaltung kann in einem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden, das mehrere dielektrische Bleche aufweist. Nun können die Dioden 278, 279, 290 und 293 und die SAW-Filter 212, 213a und 213b an dem beschichteten Gehäuse befestigt werden, und die Induktoren und die Kondensatoren können in dem beschichteten Gehäuse ausgebildet werden. Und deshalb können sie integral aufgebaut werden und einen Schal tungsumfang aufweisen, der verglichen mit einer ebenen Anordnung, bei der dieselbe Schaltung auf einem Substrat ausgebildet wird, sehr verringert ist.
Im Übrigen können die Schaltung, die aus dem Induktor 291, dem Kondensator 292 und der Diode 290 besteht, und die Schaltung, die aus dem Induktor 294, dem Kondensator 295 und der Diode 293 besteht, ersetzt werden durch einen einfachen Induktor oder nur durch geeignetes Festlegen der Komponentenwerte, um so die oben beschriebenen einzelnen Beziehungen zu erfüllen, so dass die Schaltungsanordnung, die nur zwei Dioden verwendet, verwirklicht werden kann.
Nach der Ausführungsform kann eine Hybrid-HF-Schaltvorrichtung bereitgestellt werden, die eine einfache Schaltungsanordnung aufweist.
(Ausführungsform 7)
Ausführungsform 7 wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Ausführungsform 7 zeigt eine Einchip-Anordnung der Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung nach den vorangehenden Ausführungsformen 1 bis 6.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Anordnung einer Hybrid-HF-Schaltvorrichtung nach Ausführungsform 7 zeigt. Bezugszeichen 300 bezeichnet ein beschichtetes Gehäuse, das durch Beschichten mehrerer dielektrischer Bleche ausgebildet wird, von denen jedes eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist (ca. εr < 10). In dem beschichteten Gehäuse 300 werden die Multilplexschaltungen, die Tiefpassfilter (LPFs) und ein Teil der Schaltkreise ausgebildet. An dem beschichteten Gehäuse 300 werden Chipkomponenten 302, z. B. Dioden, Chipinduktoren und weitere, und ein Oberflächenwellen(SAW)-Filter 301 befestigt. Sie bilden ein Einchip-Hybrid-HF-Schaltmodul.
Das heißt, in dem beschichteten Gehäuse 300 werden Induktoren als Elektrodenmuster, wie Mäandermuster oder Spiralmuster, für die Bildung von Schaltungen ausgebildet, und jeder Kondensator besteht aus einem Paar Elektroden. Eine Eingangs-/Ausgangselektrode 304 und eine Masseelektrode 303 werden an der Seite des beschichteten Gehäuses 300 ausgebildet. Der SAW-Filter 301 wird an dem beschichteten Gehäuse 300 mittels Drahtanschluss oder Flip-Chip-Befestigung befestigt, um den Umfang zu verringern.
Die Chipkomponenten 302, z. B. die Dioden für die Bildung der Schalter und der Chipinduktoren, die als Drosselinduktoren verwendet werden, können nicht in dem beschichteten Gehäuse 300 ausgebildet werden. Selbst wenn sie ausgebildet werden können, weisen sie so große Werte auf, dass sie kaum klein werden können, folglich werden sie an dem beschichteten Gehäuse 300 befestigt. Deshalb können die Elemente, die nicht in dem beschichteten Gehäuse 300 ausgebildet werden können, die Komponenten, die zu große Werte aufweisen, um, selbst wenn sie ausgebildet werden, verringert werden zu können und die Komponenten, die kaum gegen eine Störung geschützt sind, an dem beschichteten Gehäuse 300 befestigt werden. Das bietet einen Einchip-Aufbau und verringert die Gesamtabmessung.
Obwohl in dem Diagramm nicht gezeigt, schützt eine Metallkappe, die zur Abdeckung der Oberfläche des beschichteten Gehäuses 300 elektrisch geerdet wird, das Modul vor einer externen elektromagnetische Störbeeinflussung. Ein ungekapselter Chip und ein Harz-Chip der Diode können als eine Chipkomponente 302 montiert werden.
Ein spezieller Aufbau des beschichteten Gehäuses 300 wird unter Bezug auf 13 erläutert.
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht von 12, in der die Bezugszeichen 300a bis 300c drei Bleche bezeichnen, die von dem Gehäuse 300 gebildet werden und beliebig in drei aufgeteilt werden, und die Bezugszeichen 305 bis 305d bezeichnen Masseanschlüsse zur Befestigung des SAW-Filters 301. Die Masseanschlüsse 305a bis 305d werden jeweils durch die Durchgangslöcher 306a–306d in dem Blech 300a und 300b unmittelbar an eine Masseelektrode 303a angeschlossen, die an dem Blech 300c ausgebildet wird. Diese Anordnung verringert, wie in 2 gezeigt, eine Parasitärinduktivität zwischen Masse und jedem SAW-Resonator 123 und 125, und verringert deshalb eine Abwärtsverschiebung einer Reihen-Resonanzfrequenz jedes SAW-Resonators 123 und 125. Als ein Ergebnis weist der SAW-Filter 301 eine Charakteristik auf, bei der eine Frequenzverschiebung auf der Unterseite des Dämpfungspols abnimmt, so dass eine Verschlechterung einer Dämpfungsleistung verringert werden kann.
Obwohl nicht gezeigt, weist die Masseelektrode 303a, die nahe am unteren Ende ausgebildet wird, worauf eine Schicht nahe der oberen Fläche des beschichteten Gehäuses 300 ausgebildet wird, eine verkürzte Länge jedes Durchgangslochs 306a–306d auf. Das ver mindert die Parasitärinduktivität und die Verschlechterung der Dämpfungsleistung des SAW-Filters 301 wirksamer.
Ferner vermindern mehrere Durchgangslöcher, die die Masseelektrode 303a mit jedem der Masseanschlüsse 305a–305d verbinden, für den jeweiligen Masseanschluss weiter die Parasitärinduktivität und die Verschlechterung der Dämpfungsleistung des SAW-Filters 301.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie aus der obigen Beschreibung klar hervorgeht, wird nach der Erfindung eine Hybrid-Hochfrequenz(HF)-Schaltvorrichtung bereitgestellt, die weniger Dioden beinhaltet und einen kleineren Umfang und eine höhere Leistung aufweist. Die Vorrichtung ist, ungeachtet des sehr einfachen Aufbaus, ausreichend anwendbar auf Mehrfachbänder, wie Dualbänder und Dreifachbänder.

1–5: Eingangs-/Ausgangs-Port
6: Steueranschluss
7, 8: Tiefpassfilter (LPF)
9, 11: Diplexer
10: Schalter
12, 13: Oberflächenwellen(SAW)-Filter
80a, 80b: Übertragungsleitung
201–205: Eingangs-/Ausgangs-Port
244, 245: Steueranschluss
207, 208: Tiefpassfilter (LPF)
248: Diplexer
246, 247: Schalter
212, 213: Oberflächenwellen(SAW)-Filter
281a–281c: Übertragungsleitung

Claims

Hochfrequenz (HF)-Schaltvorrichtung zum Schalten von HF-Signalen in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband, wobei Frequenzen in dem zweiten Frequenzband höher sind als Frequenzen in dem ersten Frequenzband und die HF-Schaltvorrichtung umfasst: einen ersten Port (101), einen zweiten Port (102), einen dritten Port (104) und einen vierten Port (103), wobei wenigstens ein Port ein Eingangsport und wenigstens ein Port ein Ausgangsport für die HF-Signale ist; eine Diode (106), die einen Anschluss hat, der mit dem ersten Port (101) gekoppelt ist, und einen weiteren Anschluss hat, der mit dem zweiten Port (102) gekoppelt ist; eine erste Übertragungsleitung (107), die zwischen den zweiten Port (102) und einen Kopplungspunkt (A) gekoppelt ist; eine zweite Übertragungsleitung (108), die an einem Kopplungspunkt (A) in Reihe mit der ersten Übertragungsleitung verbunden ist; wobei eine elektrische Gesamtleitungslänge der ersten und der zweiten Übertragungsleitung auf λg/4n eingestellt ist, und λg eine Wellenlänge einer Frequenz in dem ersten Frequenzband ist und n eine ungerade Zahl größer oder gleich 1 ist; eine Reaktanzschaltung (111, 112), die zwischen den Kopplungspunkt (A) und eine Erde gekoppelt ist, ein erstes Filter (110), das einen Eingang und einen Ausgang hat, wobei der Eingang in Reihe mit der zweiten Übertragungsleitung (108) gekoppelt ist und der Ausgang mit dem dritten Port (104) gekoppelt ist und das erste Filter einen reaktiven Teil an Impedanz in dem zweiten Frequenzband hat; gekennzeichnet durch eine dritte Übertragungsleitung (113), die an dem Kopplungspunkt (A) gekoppelt ist, ein zweites Filter (109), das einen Eingang und einen Ausgang hat, wobei der Eingang in Reihe mit der dritten Übertragungsleitung (113) gekoppelt ist und der Ausgang mit dem vierten Port (103) gekoppelt ist und das zweite Filter einen reaktiven Teil an Impedanz in dem ersten Frequenzband hat.
HF-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Impedanz an dem Kopplungspunkt (A) eine nahezu offene Impedanz in dem zweiten Frequenzband ist.
HF-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und das zweite Filter jeweils SAW (surface acoustic wave)-Filter (110, 109) enthalten.
HF-Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die SAW-Filter jeweils Abzweigfilterschaltungen enthalten.
HF-Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der Abzweigfilterschaltungen ein SAW-Wellenresonanzelement (123) auf einer ersten Stufe enthält, das in Nebenschluss zwischen die erste Übertragungsleitung und eine Erde gekoppelt ist, und das erste sowie das zweite Filter Hochfrequenzanteile in dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband durch das erste bzw. das zweite Filter hindurchtreten lassen.
HF-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens die erste, die zweite oder die dritte Übertragungsleitung Konzentrationskonstanten-Schaltungen enthalten.
HF-Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Reaktanzschaltung eine Parallelschaltung umfasst, in der ein Induktor (111) und ein Kondensator (112) parallel miteinander gekoppelt sind, wobei der Induktor und der Kondensator in dem zweiten Frequenzband in Parallelresonanz sind, und wobei der Induktor, der Kondensator sowie das zweite Filter in dem ersten Frequenzband in Resonanz sind.
HF-Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste, die zweite und die dritte Übertragungsleitung aus Mikrostreifenleitungen oder Streifenleitungen bestehen und der Induktor in der Reaktanzschaltung direkt zwischen den Kopplungspunkt (A) und die Erde gekoppelt ist.
HF-Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die des Weiteren eine Schaltung umfasst, die parallel mit der Diode (106) gekoppelt ist, wobei die Schaltung enthält: einen ersten Induktor (116), der zwischen die Anschlüsse der Diode (106) gekoppelt ist; einen zweiten Induktor (115), der in Reihe mit der ersten Induktor (116) gekoppelt ist; einen Kondensator (114), der parallel mit dem zweiten Induktor (115) gekoppelt ist; und einen Gleichstrom-Sperrkondensator (117), der in Reihe mit dem ersten Induktor (116) gekoppelt ist, wobei die Diode (106) einen Kondensator zwischen der Anode und der Kathode schafft, wenn die Diode gesperrt geschaltet ist, und wobei ein Schaltungsnetzwerk, das den ersten Induktor, den zweiten Induktor und den Kondensator enthält, und der durch die Diode geschaffene Kondensator in dem ersten Frequenzband sowie dem zweiten Frequenzband in Parallelresonanz sind.