CN102460979A - 用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出的***和方法 - Google Patents

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Abstract

提供多频带收发器(200)，所述多频带收发器(200)包括并联布置的发送子电路(TSC)、在输入端口(290、292、294)处接收来自TSC的RF信号的多路复用器(222)、和定向耦合器(DC)。各TSC(210、212、214、216、218、220)被配置为支持各频带中的通信。多路复用器被配置为将信号从输入端口路由到共用输出端口(296)并减少由TSC引起的谐波失真。DC(226)具有与共用输出端口连接的输入端口(1)、与天线端口连接的发送端口(4)、和将RF信号的一部分耦合到共用反馈回路(CFL)的耦合端口(3)。CFL(270)提供与各TSC耦合的反馈信号。各TSC响应反馈信号以用于在某频率范围上保持天线端口处的受控功率输出。

Description

用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出的***和方法
技术领域
本发明涉及多频带收发器。更特别地，本发明涉及用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出的***和方法。
背景技术
在本领域中已知实现多频带收发器的许多常规通信***。在日本公开No.2003-8470中公开了一种这样的常规通信***。该通信***包括多频带收发器。多频带收发器包含经由分支电路(例如，双工器(diplexer))与天线元件耦合的至少两(2)个并联收发器电路。收发器电路中的每一个包含经由开关与接收电路耦合的发送电路。开关选择性地使天线元件与发送和接收电路耦合。各发送电路被配置为在不同的频率(例如，低频率、中间频率或高频率)处操作。各发送电路包含功率放大器和耦合器。功率放大器被配置为改变要从天线元件发送的信号的振幅。因而，功率放大器包含功率放大电路和匹配电路。耦合器被配置为在其输入端子处输入的信号和在其输出端子处输入的信号之间区分。耦合器的该特性在发送电路中是特别有用的，在该发送电路中，可独立地监视输入信号和从不匹配的天线元件反射的信号。输入信号和反射信号中的至少一个被用于控制发送电路的输出功率。在发送时，信号被各发送电路的功率放大器放大，并且作为高或低频率信号从天线元件经由耦合器、开关和分支电路被发送。
尽管在日本公开No.2003-8470中公开的常规通信***存在优点，但是，它也具有某些缺点。例如，耦合器驻留在开关和分支电路(例如，双工器)之前。因而，耦合器在源自在发送路径中包含开关和/或分支电路(例如，双工器)的***损耗之前调节信号功率。因此，存在因开关和/或分支电路(例如，双工器)导致的作为天线处的频率的函数的信号功率变化。并且，常规通信***需要用于各收发器电路的耦合器和开关。因而，通信***的实现是相对昂贵和硬件密集的。并且，收发器电路占据印刷电路板上的相对大量的宝贵空间。并且，通信***在相对少量的频率范围上操作。更特别地，通信***的第一收发器在数字蜂窝***频带(1800MHz带)上操作，并且，通信***的第二收发器在全球移动通信***(GSM)频带(900MHz带)上操作。
在Wada等人的美国专利公开No.2005/0003855(以下，称为“Wada”)中描述了另一常规通信***。Wada的通信***包含天线元件和多频带收发器。多频带收发器被配置为发送多个频带的信号并且接收多个频带的信号。多频带收发器包含多个并联的收发器电路。各收发器电路在不同的频带(例如，低频带、中间频带和高频带)处操作。各收发器电路包含经由三工器(triplexer)与天线元件耦合的发送电路和接收电路。各发送电路包含功率放大器、电容器和滤波器。三工器被配置为选择许多输入信号中的一个并且将选择的输入信号输出到天线元件以从中发送。
尽管在Wada中公开的常规通信***存在优点，但是，它也具有某些缺点。例如，由于三工器，在天线处作为频率的函数不希望地出现信号功率变化。并且，Wada的通信***在被1000MHz分开的相对少量的频率范围上操作。
鉴于以上情况，在本领域中需要用于使用RF多路复用器进行射频(RF)组合和控制的改进的***和方法。该***需要在天线处提供恒定的信号功率。该***还需要在相对大量的频率范围上操作。
发明内容
本发明的实施例涉及多频带收发器。多频带收发器中的每一个包括发送子电路、多路复用器和定向耦合器。发送子电路被并联布置。发送子电路中的每一个被配置为支持相应频带中的通信。相应频带包含以下频带中的至少一个：30～50MHz甚高频(Very High Frequency)低频带、136～174MHz VHF高频带、380～520MHz超高频频带和762～870MHz频带。
多路复用器在电气上被布置为在其输入端口处接收来自发送子电路中的每一个的RF信号。多路复用器被配置为将信号从输入端口中的每一个路由到其共用输出端口。多路复用器还被配置为减少由发送子电路引起的谐波失真。
定向耦合器具有输入端口、发送端口和耦合端口。输入端口与多路复用器的共用输出端口电连接。发送端口与天线端口连接。耦合端口被配置为对于发送子电路将RF信号的一部分耦合到共用反馈回路。共用反馈回路提供与各发送子电路耦合的反馈信号。
定向耦合器包含经由导线耦合在一起的一对变压器和具有镀阱(plated well)的印刷布线板。各变压器包含初级绕组、次级绕组和环形芯部。各变压器被设置在镀阱中的相应阱中，使得初级绕组和/或次级绕组驻留在相应阱中。初级绕组和次级绕组被缠绕在环形芯部上。初级绕组由具有希望的阻抗的同轴电缆形成。次级绕组由超小型引线形成。
各发送子电路响应反馈信号以用于在由频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出。在这一点上，应当理解，各发送子电路包含用于增加RF信号的振幅的功率放大器和用于对RF信号进行滤波的低通滤波器中的至少一个。功率放大器响应反馈信号以用于调整RF信号的振幅以便抵消源自多路复用器的***损耗。
本发明的实施例还涉及用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出的方法。这些方法包括选择性地沿多模式收发器的多个并行发送路径中的任一个传播RF信号。这些方法还包括将RF信号从多个多路复用器输入端口中的一个路由到共用多路复用器输出端口。这些方法还包括减少RF信号中的谐波失真。通过对于发送子电路将来自共用多路复用器输出端口的RF信号的一部分耦合到共用反馈回路，产生反馈信号。对于发送子电路中的至少一个提供反馈信号。在发送子电路处，反馈信号被用于在某频率范围上保持天线端口处的RF信号的受控功率输出。
附图说明
将参照以下的附图描述实施例，在这些附图中，同样的附图标记在所有的附图中始终表示同样的项目，并且，其中，
图1是可用于理解本发明的通信装置的正面透视图。
图2是图1所示的通信装置的发送器的示意图。
图3是可用于理解本发明的形成三工器的示例性无源电路的示意图。
图4是示出可用于理解本发明的图3所示的三工器的频率响应的图表的曲线图。
图5是可用于理解本发明的示例性定向耦合器的示意图。
图6是可用于理解本发明的图5的定向耦合器的等效电路的示意图。
图7是可用于理解本发明的变压器的顶视图。
图8是可用于理解本发明的图7的变压器的侧视图。
图9是用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出的方法的流程图。
具体实施方式
参照附图描述本发明，其中，在所有图中使用同样的附图标记以表示类似或等同的要素。附图没有按比例绘制，并且提供它们仅是为了例示本发明。以下参照用于例示的示例性应用描述本发明的几个方面。应当理解，阐述大量的特定细节、关系和方法，以提供本发明的全面理解。但是，本领域技术人员将容易理解，可以在没有一个或更多个特定细节的情况下或者通过其它的方法实施本发明。在其它的情况下，为了避免混淆本发明，公知的结构或操作没有被详细表示。本发明不受行为或事件的被例示的次序限制，因为一些行为可以以不同的次序出现并且/或者与其它的行为或事件同时地出现。并且，对于实现根据本发明的方法而言，并不需要所有例示的行为或事件。
本发明的实施例一般包括用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出的多频带收发器和方法。RF多路复用器提供RF信号的谐波过滤。多频带收发器实施例被配置，以克服包括多频带收发器的常规通信***的某些缺点(诸如以上关于“背景技术”部分描述的那些)。例如，多频带收发器实施例的RF多路复用器包含于功率调节回路中。因而，在源自在发送路径中包含多路复用器的频率可变***损耗之后，信号功率被调节。因此，天线元件的输入端口处的功率可被控制，使得它如需要的那样在各频带上以及在多个频带之间基本上恒定(例如，5.0瓦)。并且，对于监视和调节多个频带中的通信，采用一个耦合器。实质上，与常规多频带收发器***相比，***实施例是较不昂贵和较不硬件密集的。并且，多频带收发器实施例支持比常规收发器更多数量的频率范围中的通信。
以下将关于图1～8详细描述本发明的***实施例。以下将关于图9描述本发明的方法实施例。可以在各种应用中使用本发明的方法实施例。例如，可以在无线电应用、汽车电话应用、无绳电话应用、计算机应用和其它无线通信应用中使用方法实施例。
示例性通信***实施例
现在参照图1，提供可用于理解本发明的示例性通信装置100的框图。通信装置100可包含但不限于无线电设备(如图1所示)、移动电话、无绳电话、膝上型计算机或具有无线通信能力的其它计算装置。通信装置100可一般使用数字和/或模拟技术。因此，以下的描述不应被视为将这里公开的***和方法限于任何特定类型的无线通信装置。
根据图1所示的实施例，通信装置100包括手持无线电设备104，该手持无线电设备104具有与其机械耦合的用于发送和接收各种频带中的通信信号的单极天线元件102。更特别地，通信装置100是陆上移动无线电设备，其意图在于供陆地用户在车辆(移动装置，图1未示出)中或步行(便携式装置，如图1所示)中使用。因而，通信装置100可被军事组织、紧急第一救援组织、公共事务组织、具有大型车队的公司和具有大量的外勤人员的公司使用。
根据本发明的一个方面，通信装置100一般被配置为通过项目25(Project 25(P25))无线电设备以模拟或数字模式通信。这里使用的短语“项目25(P25)”指的是由国际公共安全通信协会(Associationof Public Safety Communications Officials International(APCO))、国家电信管理者协会(National Association of StateTelecommunications Directors(NASTD))、选择的联邦机构(FederalAgencies)和国家通信***(National Communications System(NCS))制订的***标准的集合。P25***标准集合一般限定能够服务于公共安全和政府组织的需要的数字无线电通信***架构。通信装置100也一般被配置为通过非P25无线电设备以模拟模式通信。
通信装置100在多个频带中操作。例如，通信装置100被配置为支持以下频带中的模拟频率调制(FM)通信和P25调制(数字C4FM)通信：三十到五十兆赫(30～50MHz)甚高频(VHF)低(LO)频带、一百三十六到一百七十四兆赫(136～174MHz)VHF高(Hi)频带、三百八十到五百二十兆赫(380～520MHz)超高频(UHF)频带和七百六十二到八百七十兆赫(762～870MHz)频带。
通信装置100可在两(2)个陆上移动无线电***之间没有任何介入设备的情况下以“脱网(talk around)”模式被使用。通信装置100也可被用于常规模式中，在所述常规模式中，两(2)个陆地移动无线电***在没有集群(trunking)的情况下通过中继器或基站通信。通信装置100可进一步被用在集群模式中，在该集群模式中，通过中继器或基站向一个或更多个语音信道自动分配通信量。通信装置100可采用一个或更多个编码器/解码器以将模拟音频信号编码/解码。通信装置100还可根据包含于音频信号中的加密数据，采用各种类型的加密方案。
现在参照图2，提供在图1的通信装置100中实现的示例性多频带收发器200的示意图。多频带收发器200要求多个发送器与具有调节的输出功率的天线元件102连接。因而，多频带收发器200包含与天线端口286连接的两(2)个并联发送电路250、252和两(2)个并联接收电路254、256。并联电路250、253、254、256提供克服常规通信***的某些缺点的通信***。例如，与本发明的多频带收发器200相比，包含用于各频带的单独收发器的常规通信***实现起来更为硬件密集和昂贵。
再次参照图2，开关204与两(2)个并联发送电路250、252耦合，并且，开关230与两(2)个并联接收电路254、256耦合。开关204选择性地使输入信号源(未示出)与发送电路250、252耦合。例如，如果要从天线元件102发送具有VHF Hi频带中的频率的发送信号，那么开关选择性地使输入信号源(未示出)与发送电路250耦合。类似地，如果从要天线元件102发送具有UHF频带中的频率的发送信号，那么开关选择性地使输入信号源(未示出)与发送电路250耦合。类似地，如果要从天线元件102发送具有700/800MHz频带中的频率的发送信号，那么开关选择性地使输入信号源(未示出)与发送电路250耦合。如果要从天线元件103发送具有VHF LO频带中的频率的发送信号，那么开关选择性地使输入信号源(未示出)与发送电路252耦合。应当注意，本发明不限于图2所示的开关230和发送电路250、252配置。例如，多频带收发器200可没有发送电路252。在这种场景中，多频带收发器200也没有开关230。
各发送电路250、252一般被配置为产生RF电磁能量并且借助于天线元件102和103传播RF电磁信号。各接收电路254、256一般被配置为从天线元件102、103接收输入信号并且将这些信号转送到随后的处理装置(未示出)。随后的处理装置(未示出)可包含但不限于滤波器、放大器和转换装置(例如，解调器和解码器)，所述滤波器将希望的无线电信号与由天线元件102和103拾取的所有其它信号分开，所述放大器放大希望的无线电信号的振幅，所述转换装置将希望的无线电信号转换成通信装置100的用户(未示出)可使用的形式(例如，声音)。
如图2所示，发送电路250是支持以下的频带中的模拟和数字通信的多频带发送电路：136～174MHz VHF Hi频带；380～520MHzUHF频带；和762～870MHz频带。因而，发送电路250需要多个发送子电路与具有调节的输出功率的天线元件102连接。各子电路被包含于RF功率控制回路270中，所述RF功率控制电路270被配置为在天线元件的输入端子处在宽的频率范围上提供基本上恒定的功率。各子电路包含相互并联连接的多个功率放大器210、212、214和相互并联连接的多个低通滤波器216、218、220。RF功率控制回路270还包含多路复用器222、二极管224和定向耦合器226。在所示的实施例中，多路复用器222是三工器的配置，意味着它具有三(3)个输入和单个输出。但是，本发明不限于此。
值得注意的是，在RF功率控制回路270中包含三工器222允许从收发器设计消除附加的阻抗匹配电路和谐波滤波器。因而，与常规收发器的实现相比，图2的收发器200的实现是不昂贵的。并且，与常规收发器相比，收发器200不是硬件密集的，因此，与常规收发器相比，占据印刷电路板上的更少量的宝贵空间。并且，与对于多频带操作组合的常规通信装置的天线元件处的功率相比，天线元件102的输入端子处的功率更为恒定和准确。
如图2所示，预驱动器206和开关208与RF功率控制回路270耦合。开关208选择性地使预驱动器206与功率放大器210、212、214耦合。例如，如果要从天线元件102发送具有136～174MHz VHF Hi频带中的频率的发送信号，那么开关选择性地使预驱动器206与功率放大器210耦合。类似地，如果要从天线元件102发送具有UHF频带中的频率的发送信号，那么开关选择性地使预驱动器206与功率放大器212耦合。类似地，如果要从天线元件102发送具有700/800MHz频带中的频率的发送信号，那么开关选择性地使预驱动器206与功率放大器214耦合。
预驱动器206和各功率放大器210、212、214提供将发送信号的功率从低值增加到高值的增益链。低通滤波器216、218、220中的每一个使低频率信号通过并且使具有比截止频率高的频率的信号衰减(减小其振幅)。根据特定的发送应用选择各低通滤波器216、218、220的截止频率。
三工器222一般由无源电路构成，该无源电路具有相互隔离并组合为共用输出端子296的三(3)个输入端子290、292、294。在图3中示出形成三工器222的这种示例性无源电路300的示意图。如图3所示，无源电路300包含一百三十六到一百七十四兆赫(136～174MHz)输入端口(如图3的290所示)、三百八十到五百二十兆赫(380～520MHz)输入端口和七百六十到八百七十兆赫(760～870MHz)输入端口。在图4中提供三工器的频率响应的图表。如图4所示，提供表示用于136～174MHz频带的无源电路300的低通滤波器响应的第一迹线404。通过图4的标记m20和m21示出滤波器的通带。低通滤波器响应在2次或更高次谐波频率处提供谐波抑制。通过图4的标记m22和m23示出谐波抑制。低通滤波器防止能量被传送到380～520MHz输入端口和760～870MHz输入端口。提供表示用于380～520MHz频带的无源电路300的带通滤波器响应的第二迹线406。通过图4的标记m16和m17示出滤波器的通带。带通滤波器响应在2次或更高次谐波频率处提供谐波抑制。在图4的标记m18处示出谐波抑制。带通滤波器的高通部分防止能量被传送回到136～174MHz输入端口中(如图4的标记m19所示)。带通滤波器的低通部分防止能量被传送到760～870MHz端口中(如图4的标记m18表示)。提供表示用于760～870MHz频带的无源电路300的带通滤波器响应的第三迹线408。通过图4的标记m13和m14示出滤波器的通带。带通滤波器在2次或更高次谐波频率处提供谐波抑制(没有在图4中表示标记来例示谐波抑制)。该带通滤波器的高通部分防止能量被传送回380～520MHz输入端口(如图4的标记m15表示)和136～174MHz输入端口中。本发明的实施例不限于图3的无源电路设计。
再次参照图2，三工器222对于各功率放大器210、212、214提供谐波过滤。三工器222不需要切换以将信号从输入端口290、292、294中的每一个路由到共用输出端口296。因而，三工器222提供具有优于各种常规收发器的某些优点的多频带收发器。例如，如果常规收发器电路实现包含PIN二极管和/或RF继电器(而不是三工器)的复杂的切换电路，那么它需要用于控制切换电路的相对复杂的软件和/或硬件。因此，与图2所示的收发器电路200相比，常规的基于二极管/继电器的收发器电路更为昂贵和硬件密集。
再次参照图2，三工器222经由二极管224与定向耦合器226耦合。二极管224防止在发送和/或接收模式期间电流在不希望的方向(即，与发送信号传播方向相反的方向)上流过三工器222。定向耦合器226被配置为将发送信号传送到天线元件102以从其发送。在这一点上，定向耦合器226具有与多路复用器的共用输出端口296电连接的输入端口280和与天线端口286连接的发送端口284。
定向耦合器226也被配置为确保在天线端口286处将出现恒定功率。在这一点上，定向耦合器226提供在发送线上在特定方向(例如，发送信号传播方向)上传播的RF功率的采样。该采样在耦合端口282处被提供，并被用于提供增益控制信号。增益控制信号被传送到转换电路(图2未示出)。更特别地，定向耦合器226包含被配置为用于将RF信号的一部分耦合到转换电路(未示出)的耦合端口282。在转换电路(未示出)处，增益控制信号被转换成DC电压信号。DC电压信号然后从转换电路被传送到各功率放大器210、212、214。因此，各功率放大器210、212、214具有用于接收DC电压信号(或反馈信号)的增益控制端子。功率放大器210、212、214中的每一个响应DC电压信号(或反馈信号)以用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口286处的受控功率输出。增益控制信号也可从定向耦合器被传送到用于保护收发器不受任何阻抗不匹配影响的处理装置(未示出)和/或控制器(未示出)。以下将关于图5～8更详细地描述定向耦合器226的示例性实施例。
如图2所示，发送电路252是支持30～50MHz VHF LO频带中的模拟通信的发送电路。因而，发送电路252包含衰减器248、可变衰减器246、预驱动器244、驱动器242、功率放大器240、低通滤波器236、238和定向耦合器232。衰减器248、246一般被配置为在不使输入信号的波形明显失真的情况下减小输入信号的振幅或功率。但是，可变衰减器246被从定向耦合器232接收的控制信号驱动。预驱动器244、驱动器242、功率放大器240提供将发送信号的功率从低值增加到高值的增益链。低通滤波器236、238中的每一个使低频率信号通过并且使具有比截止频率高的频率的信号衰减(减小其振幅)。根据特定的发送应用选择各低通滤波器236、238的截止频率。
各低通滤波器236、238通过相应二极管262、264与定向耦合器232耦合。二极管262、264防止在发送和接收模式期间电流在不希望的方向上流过低通滤波器236、238。定向耦合器232被配置为将发送信号发送到天线元件102以从其发送。定向耦合器232向检测器电路(未示出)提供发送的RF信号的采样以产生增益控制信号。增益控制信号被传送到具有用于接收控制信号的控制端子的可变衰减器246。控制信号可被用于限定误差电压值以通过比较感测的功率值与基准值来控制可变衰减器246。定向耦合器232还被配置为测量来自天线元件102的反射功率，以对于功率放大器提供不受阻抗不匹配影响的保护措施。以下将关于图5～8更详细地描述定向耦合器232的示例性实施例。
应当理解，本发明不限于图2所示的实施例。例如，收发器200可以没有开关204和发送电路252。并且，发送电路250可被改变以支持诸如VHF LO频带的一个或更多个附加频带中的模拟通信。在VHF LO频带场景中，发送电路250可包含RF功率控制回路270中的附加发送子电路，以及包含四路复用器(quadraplexer)(而不是三工器222)。
现在参照图5，提供可用于理解本发明的示例性定向耦合器500的示意图。在图6中提供定向耦合器500的等效电路的示意图。图2的定向耦合器226、232可以与定向耦合器500相同或基本上类似。因而，对于图2所示的定向耦合器226、232的理解，以下的讨论是足够的。
定向耦合器500确保如以上关于图2描述的那样在天线元件(例如，图1～2所示的天线元件102)处出现恒定的输出功率。关于这一点，应当理解，定向耦合器500被有利地设计为跨由多路复用器(例如，图2所示的多路复用器222)覆盖的所有频带提供平坦的响应。因而，天线元件的输入端口处的功率在各频带以及在多个频带之间是基本上恒定的。定向耦合器500还被设置为如以上关于图2描述的那样有利于保护收发器不受任何阻抗不匹配影响。定向耦合器500被频率调整为覆盖根据特定应用选择的频率。例如，耦合器500被频率调整为覆盖在一百三十六兆赫到八百七十兆赫(136～870MHz)的范围中的频率，以容纳P25RF频带。
根据本发明的方面，定向耦合器500是具有改进的耦合平坦性、方向性和***损耗的多倍频表面安装定向耦合器。改进的耦合平坦性有利于更准确的功率控制。改进的耦合平坦性还允许减少或消除功率控制查找表。改进的方向性提供具有更准确的电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio(VSWR))削减特性的定向耦合器。改进的***损耗向收发器提供延长其电池寿命并减少通过收发器的加热的改进的效率。
可以按照小表面安装技术(SMT)封装来封装定向耦合器500。定向耦合器500具有加入其中的变压器隔离屏蔽，以改进其性能并使它在印刷电路板上占据的空间量最小化。以下将描述变压器隔离屏蔽。定向耦合器500克服常规耦合器的某些缺点。例如，与具有SMT设计并缺少隔离变压器的屏蔽的常规耦合器相比，本发明的定向耦合器500对于绕组放置不敏感。在这一点上，应当理解，由于来自变压器的绕组可相互耦合，因此，更高频率处的绕组放置可急剧限制性能。并且，与常规耦合器相比，本发明的定向耦合器500具有改善的宽带性能。
如图5～6所示，通过使用一对耦合的变压器502、504、印刷布线板(PWB)514和导线508、512来实现定向耦合器500。PWB 514包含两(2)个镀阱516、518。各镀阱516、518是在其侧壁和底面上以特定的抛光被镀覆的腔。抛光可包含但不限于化学沉镍金(Electroless Nickel Immersion Gold(ENIG))抛光和热空气焊剂涂匀(Hot Air Solder Leveling(HASL))抛光。各镀阱516、518具有适于接收变压器502、504的尺寸和形状。
变压器502、504中的每一个被设置在镀阱516、518中的相应一个内。镀阱516、518提供用于使变压器502、504相互隔离并且/或者减少变压器502、504之间的电场耦合的屏蔽。在这一点上，应当注意，通过在镀阱516、518中设置变压器502、504的初级绕组和次级绕组(图5未示出)实现最佳的屏蔽。导线508、512被用于使初级绕组和次级绕组(未示出)与变压器502、504的芯部分隔开。导线508、512还被用于将变压器502、504耦合在一起。导线508、512可以为但不限于具有
Figure BDA0000115250360000131
绝缘的导线。定向耦合器500还可包含放置在变压器502、504的顶部上以在镀阱516、518中包围变压器502、504的屏蔽元件或盖子(未示出)。
如图6所示，定向耦合器500包含四(4)个端口280、282、284和550。端口280、282、284和550被设计为在根据特定应用选择的阻抗(例如，50欧姆阻抗)下操作。主线610的输入经过输入端口280，而该主线610的输出经过发送端口284。耦合线612的输入经过耦合端口284，而该耦合线612的输出经过隔离端口550。变压器502的初级绕组602与主线610串联连接，而变压器504的初级绕组604与耦合线612串联连接。初级绕组602与变压器502的次级绕组606耦合。初级绕组604与变压器504的次级绕组608耦合。变压器502的次级绕组602在一个端部处接地并且在另一端部处与耦合端口282连接。变压器504的次级绕组608在一个端部处接地并且在另一端部处与发送端口284连接。
在操作中，在主线610上在输入端口280处传播的第一信号被传送到发送端口284。第一信号使得在变压器502的次级绕组606中感应第二信号。第二信号从次级绕组608被传送到耦合端口282，因此，用于第二信号的电流流到耦合线612上。初级绕组602中的第一信号的电流流动方向表示次级绕组606中的第二信号的电流流动方向。因此，当第一信号处于输入端口280上时，用于第二信号的电流将在第一方向上流过次级绕组606。相反，当第一信号处于发送端口284上时，用于第二信号的电流将在第二方向上流过次级绕组606，其中第二方向与第一方向相反。用于第一信号的电流的一部分从发送端口284经过变压器504的次级绕组608流向地。事实上，用于第三信号的电流经过变压器504的初级绕组604流到耦合线612上。第二和第三信号被设定为大致彼此相等。作为结果，当用于第一信号的电流在第一方向上流过初级绕组602时，第二信号和第三信号将加在一起。当用于第一信号的电流在第二方向上流过初级绕组602时，第二信号和第三信号将相互抵消。因此，仅当用于第一信号的电流在第一方向上流过主直通线610时，信号将在隔离端口550处被输出。
现在将关于图7～10描述变压器700的示例性实施例。图5的变压器502、504可以与变压器700相同或基本上类似。因而，对于变压器502、504的理解，变压器700的讨论是足够的。
现在参照图7，提供变压器700的顶视图。在图8中提供变压器700的侧视图。如图7～8所示，变压器700包含环形芯部706、初级绕组704和具有设置在其上的肩部垫圈802的次级绕组702。肩部垫圈802被用于将初级绕组704与环形芯部706分隔开。可根据特定的应用选择环形芯部706。例如，环形芯部706可以是具有可从Micrometals，Inc.of Anaheim California得到的零件No.T30-0的RF环形芯部。本发明的实施例不限于此。
初级绕组704被缠绕在环形芯部706至少一(1)匝。初级绕组704由具有希望的阻抗(例如，50欧姆阻抗)的同轴电缆形成。初级绕组704可由具有可从Micro-Coax，Inc.of Pottstown，Pennsylvania得到的零件号码UT-070C-TP的镀锡同轴电缆形成。注意，同轴电缆包含中心导体和屏蔽。中心导体被用于承载RF信号。屏蔽的一侧与地耦合以在中心导体周围产生法拉第屏蔽。本发明的实施例不限于此。
次级绕组702被缠绕在环形芯部706周围N匝，这里，N为整数(例如，11)。次级绕组702可由Bi-Filiar导线以外的任何导线形成。例如，次级绕组可由具有可从Phoenix Wire，Inc得到的零件号码28TDQ的超小型引线形成。本发明的实施例不限于此。
用于保持天线端口处的受控功率输出的方法
现在参照图9，提供用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出的示例性方法。如图9所示，方法900在步骤902处开始并在步骤904上继续。在步骤904中，RF信号在发送传播方向上沿多频带收发器的多个并行发送路径中的任一个传播。RF信号具有落入以下的频带中的一个中的频率：136～174MHzVHF Hi频带、380～520MHz UHF频带以及762～870MHz频带。在随后的步骤906中，RF信号从多个多路复用器输入端口(例如，图2的输入端口290、292和294)中的一个被路由到共用多路复用器输出端口(例如，图2的输出端口296)。然后，谐波失真在RF信号中减少。谐波失真可通过使用多路复用器(例如，图2的三工器22)来减少。然后，执行产生反馈信号的步骤910。通过对于多个发送子电路(例如，图2的发送电路210/216、212/218和214/220)将来自共用多路复用器输出端口的RF信号的一部分耦合到共用反馈回路(例如，图2的RF功率控制回路270)，产生反馈信号。在下一步骤912中，反馈信号被提供给发送子电路中的至少一个。反馈信号在步骤914中被用于在由两个或更多个频带限定的频率范围上保持天线端口(例如，图2的天线端口286)处的受控功率输出。接下来，执行步骤916，这里，方法900返回步骤902，或者随后的处理继续。
申请人以上给出被认为能够准确的某些理论方面，这些理论方面看起来能够解释关于本发明的实施例进行的观察。但是，可以在没有给出的理论方面的情况下实现本发明的实施例。并且，虽然给出理论方面，但应理解，申请人不寻求受给出的理论束缚。
虽然以上描述了本发明的各种实施例，但应理解，它们仅作为例子而不是限制被给出。在不背离本发明的精神或范围的情况下，可根据这里的公开对于公开的实施例进行大量的变化。因此，本发明的宽度和范围不应受任何以上描述的实施例的限制。而本发明的范围应根据以下的权利要求和它们的等同物来限定。
虽然关于一个或更多个实现示出和描述了本发明，但是，本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图时可以想到等同的变更方式和变型。另外，虽然仅关于几种实现中的一种公开了本发明的特定特征，但是，这种特征可如会对于任何给出的或特定的应用所希望的和有利的那样，与其它实现的一个或更多个其它特征组合。
这里使用的术语仅出于描述特定的实施例的目的，并且不是旨在限制本发明。如这里使用的那样，除非上下文另外清楚地表示，否则，单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式。并且，就在详细描述和/或权利要求中使用术语“包括”、“包含”、“具有”、“拥有”、“带有”或它们的变体来说，这些术语旨在以与术语“包括”类似的方式是包含性的。
这里使用措词“示例性”以意味着用作例子、实例或解释。这里描述为“示例性”的任何方面或设计不必被解释为与其它的方面或设计相比是优选的或有利的。而措词示例性的使用是要以具体的方式给出概念。如在本申请中使用的那样，术语“或”旨在包含性的“或”而不是排他性的“或”。即，除非另外规定或者上下文清楚地规定，否则，“X采用A或B”旨在意指任何自然包含性的置换。即，如果X采用A、X采用B或者X采用A和B两者，那么，在以上的实例中的任一个下满足“X采用A或B”。

Claims (11)

1.一种多频带收发器，包括：
并联布置的多个发送子电路，每个发送子电路被配置为支持多个频带之中的相应频带中的通信；
多路复用器，所述多路复用器在电气上被布置为在多个多路复用器输入端口处接收来自所述多个发送子电路中的每一个的射频信号，所述多路复用器被配置为将信号从所述多个多路复用器输入端口中的每一个路由到共用多路复用器输出端口并且减少由所述多个发送子电路引起的谐波失真；和
定向耦合器，所述定向耦合器具有与多路复用器的共用输出端口电气连接的输入端口、与天线端口连接的发送端口、和被配置为对于所述多个发送子电路将射频信号的一部分耦合到共用反馈回路的耦合端口，所述共用反馈回路提供与所述多个发送子电路中的每一个耦合的反馈信号；
其中，所述多个发送子电路中的每一个响应反馈信号以用于在由所述多个频带限定的频率范围上保持天线端口处的受控功率输出。
2.根据权利要求1的多频带收发器，其中，所述多个频带包含以下的频带中的至少一个：30～50MHz甚高频低频带、136～174MHz甚高频高频带、380～520MHz超高频频带和762～870MHz频带。
3.根据权利要求1的多频带收发器，其中，所述多个发送子电路中的每一个包含用于增加射频信号的功率的功率放大器和用于对射频信号进行滤波的低通滤波器中的至少一个。
4.根据权利要求3的多频带收发器，其中，所述功率放大器响应反馈信号以用于调整射频信号的振幅以便抵消源自多路复用器的***损耗。
5.根据权利要求1的多频带收发器，其中，定向耦合器包含一对变压器，所述一对变压器中的每个变压器包含初级绕组和次级绕组。
6.根据权利要求1的多频带收发器，其中，定向耦合器还包含具有镀阱的印刷布线板。
7.根据权利要求6的多频带收发器，其中，所述一对变压器中的每个变压器被设置在镀阱之中的相应阱中，使得初级绕组和次级绕组中的至少一个驻留于相应阱内。
8.根据权利要求5的多频带收发器，其中，初级绕组和次级绕组中的至少一个经由至少一个导线与变压器的芯部分隔开。
9.根据权利要求5的多频带收发器，其中，初级绕组和次级绕组被缠绕在单个环形芯部上。
10.根据权利要求9的多频带收发器，其中，初级绕组经由垫圈与环形芯部分隔开。
11.根据权利要求5的多频带收发器，其中，初级绕组由具有希望阻抗的同轴电缆形成，并且，次级绕组由超小型引线形成。
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