CN1263332C - 高频电路装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种多频带便携电话机等中使用的高频电路装置，它能减少高频开关电路中的传输损失、减少发送放大器的输出功率、大幅度减少消耗功率。在设置于GSM***的第一发送放大器(11)与天线(24)之间的第一高频开关电路(16)中，设置长度相当于GSM900MHz带的1/4波长的带状线，作为串联在发送信号的通路上的相位调节装置(25)使用。

Description

高频电路装置
技术领域
本发明涉及一种高频电路装置，它在多频带便携电话等便携终端中，装有多个与GSM***及DCS***等多个不同的通信***相对应的发送和接收放大器；具体地说，涉及对应期望的通信***以及发送期间或接收期间，切换各个频带不同的多个发送信号及接收信号的技术。
背景技术
在便携电话中使用的高频放大器中，首先，要求具有放大在规定的频带区域内的信号的功能；同时具备能保证输入输出之间呈线性的低畸变，而且能减少功率消耗的高效率。具体地说，在用于多个不同规格所对应的频带中可工作的便携电话机(多频带便携电话机)中、并且有必要增大功率的高输出的发送高频放大器中，为了能实现套件的小型轻量化，要求不只具有低畸变、高效率等特性，还要使分别与多个不同频带相对应的多个放大器成为一体。
下面，作为一个例子，对传统的双频带便携电话机进行说明，它根据在欧洲提出的TDMA(Time Division Multiple Access：时分多址)***的规格，分别对应于使用900MHz带(发送带为890MHz到915MHz，接收带为935MHz到965MHz)的GSM(全球移动通信***)***以及使用将GSM***放大的1.8GHz带(发送带为1710MHz到1785MHz，接收带为1805MHz到1880MHz)的DCS(数字蜂窝***)***。
图6是表示在传统的双频带便携电话机中前端的一个构成例的电路方框图。如图6所示，在前端中，一方面，对应GSM***的900MHz带，在发送侧设置第一发送放大器11、第一定向耦合器(DC)12、第一低通滤波器13；在接收侧设置第一接收放大器14与第一声表面波滤波器(SAW)15，同时还装有在发送操作时和接收操作时切换信号通路的第一开关电路16。
另一方面，对应DCS***的1.8GHz带，在发送侧设置第二发送放大器17、第二定向耦合器(DC)18、第二低通滤波器19；在接收侧设置第二接收放大器20与第二声表面波滤波器(SAW)21，同时还装有在发送操作时和接收操作时切换信号通路的第二开关电路22。
第一发送放大器11、第一接收放大器14、第二发送放大器17、第二接收放大器20中的任意一个，作为具有高频信号放大功能的半导体单元，其组成为：由GaAs组成的双极性晶体管和场效应晶体管以及由硅组成的MOS型场效应晶体管；以及对这些晶体管进行高频匹配的匹配电路。
设置在发送侧的第一定向耦合器12及第二定向耦合器18分别将从第一发送放大器11及第二发送放大器17输出的信号几乎没有损失地提供给低通滤波器13及19，同时，以规定的衰减从由第一发送放大器11及第二发送放大器17中输出的信号中抽出一部分。抽出的这一部分输出的信号经过检出器(图中未显示)检出后，用于分别控制发送放大器11、17的发送功率。
同时，第一低通滤波器13使GSM***的第一发送放大器11输出的3次高谐波衰减，同时，第二低通滤波器19使DCS***的第二发送放大器17输出的2次高谐波及3次高谐波衰减。
第一声表面波滤波器15及第二声表面波滤波器21，分别防止从第一发送放大器11及第二发送放大器17发送给第一接收放大器14及第二接收放大器20的信号出现蔓延。
GSM***的第一高频开关电路16由：第一发送侧开关元件161、第一接收侧开关元件162、第二发送侧开关元件163、第二接收侧开关元件164组成；它们分别由场效应晶体管或双极性晶体管组成。
第一发送侧开关元件161串联在发送信号的通路上，在发送操作时导通(接收操作时截止)，以传导由第一发送放大器11发送的信号。第一接收侧开关元件162串联在接收信号的通路上，在接收操作时导通(发送操作时截止)，以传导由天线24接收的信号。第二发送侧开关元件163连接在接地电位(GND)与信号通路之间，在第一发送侧开关元件161截止状态时(接收操作时)导通，使通过第一发送侧开关元件161的发送信号的馈通部分充分衰减。第二接收侧开关元件164连接在接地电位(GND)与信号通路之间，在第一接收侧开关元件162截止状态时(发送操作时)导通，使通过第一接收侧开关元件162的接收信号的馈通部分充分衰减。
同时，DCS***的第二高频开关电路22由：第一发送侧开关元件221、第一接收侧开关元件222、第二发送侧开关元件223、第二接收侧开关元件224组成。这些开关元件的功能与第一高频开关电路16所对应的开关元件(标号的第一位数字相同)的功能相同。
同时，天线共用器23设置在第一高频开关电路16及第二高频开关电路22与天线24之间，发送操作时，GSM***或DCS***发送的信号被耦合到共用天线24上，接收操作时，由共用天线24接收的信号分配给GSM***或DCS***。同时，天线共用器23包括抑制在第一高频开关电路16及第二高频开关电路22产生的高谐波的功能。
但是，由于在上述传统的发送与接收高频电路中，GSM***的第一高频开关电路16及DCS***的第二高频开关电路22中分别装有串联在信号通路上的第一发送侧开关元件161及第一发送侧开关元件221，因此，会产生消耗在所用发送侧开关元件上的传输损失变大，发送放大器所需的输出功率值变大，消耗功率增大等问题。
具体地说，例如，当连接在由GSM***的第一发送放大器11发送的信号的通路上的第一发送侧开关元件161为PIN二极管时，有0.5dB到1dB的传输损失，同时，当它为GaAs场效应晶体管时，有0.4dB到0.7dB的传输损失，使得GSM***的发送放大器11的电流增加10％到30％。
同时，在对应三种以上通信***的多频带便携电话机中，而不是在对应GSM***与DCS***这两种通信***的双频带便携电话机中，第一发送侧开关元件的数量随通信***的数量成比例增加，其结果，产生消耗功率进一步增加的问题。
发明内容
本发明是在针对相关问题的基础上提出的；其目的在于提供一种高频电路装置，具体地说，它在多频带便携电话机等中，能够减少高频开关电路中的传输损失，减少发送放大器的输出功率，大幅度降低功率消耗；以及一种装有相关的高频电路装置的移动式通信装置。
为达成所述目的，根据本发明的一种高频电路装置，它包括：放大对应于多个不同的频带(例如，GSM900MHz带与DCS1.8GHz带)的多个发送信号，并提供给天线的多个发送放大器；放大来自所述天线的与多个不同频带对应的多个接收信号的多个接收放大器；以及分别对应于所述多个频带的多个高频开关电路，它们设置在所述多个发送放大器和所述多个接收放大器与所述天线之间，选择出所述多个频带中与所需频带对应的信号通路，同时，在发送操作时和接收操作时切换信号通路，所述多个开关电路至少由第一及第二高频开关电路组成；所述第一高频开关电路被设置为对应于所述多个频带中的低频带；所述第二高频开关电路被设置为对应于所述多个频带中的高频带；其特征在于，所述第一高频开关电路包括：串联在第一发送信号的通路上的相位调节装置；串联在第一接收信号的通路上的第一开关元件；以及在所述第一发送信号和所述第一接收信号的通路与接地电位之间，分别连接在所述相位调节装置的第一发送放大器侧和所述第一开关元件的第一接收放大器侧上的第二开关元件；所述第二高频开关电路包括：串联在第二发送信号及第二接收信号的通路上的第三开关元件；以及在所述第二发送信号和所述第二接收信号的通路与接地电位之间，分别连接在所述第三开关元件一边的第二发送放大器侧及所述第三开关元件另一边的第二接收放大器侧上的第四开关元件。
根据本发明的高频电路装置上包括天线共用器，它连接在第一及第二高频开关电路与天线之间，在发送操作时，将从第一或第二高频开关电路发送的信号传送到天线上；在接收操作时，将从天线接收的信号分配给第一或第二高频开关电路。相位调节装置最好由长度相当于低频带的1/4波长的带状线组成。
同时，最好第一及第二高频开关电路直接连接在天线上；相位调节装置由长度相当于高频带的1/4波长的带状线组成；第一高频开关电路连接在带状线与第一开关元件之间，包含调节阻抗的接收匹配电路。此时，其特征在于第一到第四开关元件由GaAs场效应晶体管组成。
根据本发明的高频电路装置中，第一及第二发送放大器与第一及第二高频开关电路在同一基片上共同构成微型组件。
同时，根据本发明的高频电路装置中，第一及第二发送放大器、第一及第二高频开关电路、以及天线共用器在同一基片上共同构成微型组件。
而且，第一及第二接收放大器也在同一基片上共同构成微型组件。
根据本发明的高频电路装置，包括：分别接收从第一及第二发送放大器输出的信号的第一及第二定向耦合器；分别接收从第一及第二定向耦合器输出的信号，并分别输出到第一及第二高频开关电路中的第一及第二低通滤波器。第一及第二定向耦合器与第一及第二低通滤波器在同一基片上共同构成微型组件。
同时，根据本发明的高频电路装置，包括：分别接收从第一及第二高频开关电路接收的信号，并分别输出到第一及第二接收放大器中的第一及第二声表面波滤波器。第一及第二声表面波滤波器在同一基片上共同构成上述微型组件。
为达到上述目的，根据本发明的移动式通信装置的特征在于：具备根据本发明的高频电路装置。
根据上述的构成，在对应于低频带的第一高频开关电路中能够减少传输损失；减少发送放大器的输出功率；并大幅度降低功率消耗。
同时，包含第一及第二发送放大器与第一及第二高频开关电路的电路部件，以及根据必要的其它电路部件共同构成微型组件，在实现小型轻量化的同时，相位调节装置可以容易地实现相位调节与阻抗调节。
同时，由于相关的高频电路装置实现了微型组件化，可以实现小型轻量化、低功率消耗化，同时，很适合在便携电话等移动式通信装置中使用。
附图说明
图1是表示与本发明的第一实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。
图2是表示与本发明的第二实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。
图3是表示与本发明的第三实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。
图4是表示与本发明的第四实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。
图5是表示与本发明的第五实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。
图6是表示传统的双频带便携电话机中前端的一个构成例的电路方框图。
(标号的说明)
11--第一发送放大器
12--第一定向耦合器
13--第一低通滤波器
14--第一接收放大器
15--第一声表面波滤波器
16--第一高频开关电路
161--第一发送侧开关元件
162--第一接收侧开关元件
163--第二发送侧开关元件
164--第二接收侧开关元件
17--第二发送放大器
18--第二定向耦合器
19--第二低通滤波器
20--第二接收放大器
21--第二声表面波滤波器
22--第二高频开关电路
221--第一发送侧开关元件
222--第一接收侧开关元件
223--第二发送侧开关元件
224--第二接收侧开关元件
23--天线共用器
24--天线
25--相位调节配线
26、26’--发送微型组件
26”--发送与接收微型组件
27--接收匹配电路
31--相位调节电感器
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的最佳实施例进行说明。另外，在下面的实施例中，作为一个例子，对在对应于GSM***和DCS***的双频带便携电话机中，特别是适用于效果明显的GSM***的本发明的高频电路装置进行说明。
第一实施例
图1是表示与本发明的第一实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。另外，在图1中，对与参照传统例进行说明的图6具有相同的结构及功能的部分标注上同一标号，并省略说明。
图1所示的本实施例与图6的传统例的不同点在于：GSM***的第一高频开关电路16中，代替串联在信号通路上的第一发送侧开关元件161，设置了相位调节配线25。
相位调节配线25由诸如微带状线及带状线组成，它的长度相当于GSM***所对应的900MHz带的1/4波长，并转动1/4波长长度的相位。通过所用的相位调节配线25，从第一发送放大器11端看天线共用器23及天线24端时，为低阻抗状态，即短路状态；另一方面，从天线共用器23及天线24端看第一发送放大器11时，为高阻抗状态，即开路状态。
因此，在发送操作时，第二发送侧开关元件163截止，从第一发送放大器11发送的信号，经过定向耦合器12、低通滤波器13、以及处在短路状态的相位调节配线25，通过天线共用器23耦合到天线24上。
同时，在接收操作时，第二发送侧开关元件163导通，虽然发送信号的通路短路，但通过相位调节配线25使得从天线24看下侧时为开路状态，因此，由天线共用器23分配的从天线24接收的信号，在发送信号通路端上无漏损地通过处在导通状态的第一接收侧开关元件162以及声表面波滤波器15，被提供给第一接收放大器14。
同时，第一及第二发送放大器11、17，第一及第二定向耦合器12、18，第一及第二低通滤波器13、19，以及第一及第二高频开关电路16、22共同构成发送微型组件26。这样，由于传统的发送放大器及高频开关电路是分开安装的，因此难以进行相位调节及阻抗调节，而在成为一体的发送微型组件26中，这些调节可以实现。
下面，具体地对相位调节配线25的效果进行说明。相位调节配线25，在从第一发送放大器11看时，传输损失小于0.1dB；利用相位调节配线25的情况，可以比传统的第一开关元件161为PIN二极管时减少传输损失0.6dB，比它为GaAs场效应晶体管时减少传输损失0.3dB。
由此，假设GSM***的第一发送放大器11的效率为50％，需要35dBm的发送输出时，大约有1.8A的电流流到第一发送放大器11中。这种情况在本实施例中，传输损失减低到0.3dB到0.6dB，因此，发送输出可以变小为34.7dBm到34.4dBm，消耗的电流也可以削减为200mA到400mA。
第二实施例
图2表示与本发明的第二实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。另外，在图2中，对与图1所示的第一实施例相同的结构与功能的部分标注同一标号，并省略说明。
图2所示的本实施例与第一实施例的不同点在于：设置接收匹配电路27以代替图1的天线共用器23。
在本实施例中，第一高频开关电路16及第二高频开关电路22的开关元件使用GaAs场效应晶体管，这样可以抑制在开关时产生高谐波，因此，不必使用天线共用器23。这样，在接收操作时，由天线24接收的信号被直接送到第一高频开关电路16及第二高频开关电路22中，同时，在发送操作时，由第一高频开关电路16及第二高频开关电路22发送的信号被直接送到天线24中，可以在接收与发送操作时切换信号通路。
在本实施例中，相位调节配线25，长度与第一实施例所示的GSM***所对应的900MHz带的1/4波长不同，而将长度调节到相当于DCS***所对应的1.8GHz带的1/4波长，同时当DCS***的第二发送放大器17在宽频带中使用时，则按照在北美广泛使用的通信***PCS(Personal Communication System：个人通信***)***所对应的1.9GHz带，分别将长度调节到PCS1.9GHz带或者是DCS1.8GHz带与PCS1.9GHz带的两频带的1/4波长。
根据此相位调节配线25的调节，使得GSM***的第一接收放大器14的阻抗偏移，这样可以通过接收匹配电路27调节GSM***的第一接收放大器14在操作时的阻抗。
根据本实施例，由于不需要天线共用器23，因此可以减少由天线共用器23带来的大约0.2dB的传输损失，进而可以使消耗的电流削减200mA。
第三实施例
图3是表示与本发明的第三实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。另外，在图3中，对与图1所示的第一实施例相同的结构及功能的部分标注同一标号，并省略说明。
图3所示的本实施例与第一实施例的不同点在于：代替图1的相位调节配线25，使用相位调节电感器31。
相位调节电感器31，使用作为个别部件的电感器，或是使用在基片上形成的螺旋电感器的形式，通过用导线调节长度来调节相位特性。
另外，如图3所示，在本实施例中设置天线共用器23，但是，如第二实施例所示，通过用GaAs电场感应晶体管开关构成高频开关电路，则可以除去天线共用器23。
第四实施例
图4是表示与本发明的第四实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。另外，在图4中，对与图1所示的第一实施例相同的结构及功能的部分标注同一标号，并省略说明。
图4所示的本实施例与第一及第二实施例的不同点在于：在发送微型组件26’内置有设置在接收侧的第一声表面波滤波器15及第二声表面波滤波器21。
第五实施例
图5是表示与本发明的第五实施例相关的高频电路装置所对应的前端的一个构成例的电路方框图。另外，在图5中，对与图4所示的第四实施例相同的结构及功能的部分标注同一标号，并省略说明。
图5所示的本实施例与第四实施例的不同点在于：在发送微型组件26’内增加第一声表面波滤波器15及第二声表面波滤波器21，并内置有第一接收放大器14及第二接收放大器20，将它作为发送与接收微型组件26”使用。
另外，在上述第一到第五实施例中，对高频电路装置所适用的双频带便携电话机为GSM***和DCS***(或PCS***)的组合的情况进行说明；但本发明不只限于此，也可以使用诸如：北美的AMPS(Advanced Mobile Phone Services：高级移动电话业务)***与PCS***的组合；欧洲的GSM***和DECT(Digital EuropeanCordless Telephone：数字欧洲无绳电话)***的组合；日本的PDC(Personal Digital Cellular：个人数字蜂窝)***和PHS(Personal Handy-phone System：个人便携电话***)***的组合。
同时，在上述第一到第五实施例中，对包括两个***的发送与接收信号通路的情况进行说明，使用三个以上***的发送与接收信号通路时也可以取得同样的效果。
如上所述，根据本发明取得的特别效果在于可以实现：提供一种高频电路装置，具体地说它在多频带便携电话机等中，能够减少高频开关电路中的传输损失，减少发送放大器的输出功率，大幅度降低功率消耗；以及一种装有相关的高频电路装置的移动式通信装置。
同时，包含第一及第二发送放大器和第一及第二高频开关电路的电路部件、以及根据必要的其它电路部件共同构成微型组件，因此，在实现小型轻量化的同时可以比较容易地实现相位调节配线中的相位调节和阻抗调节。
同时，由于所用高频电路装置实现了微型组件化，这样可以实现小型轻量化、低消耗功率化，同时，其实用效果使它很适合在便携电话等移动式通信装置中使用。

Claims (9)

1.一种高频电路装置，它包括：
放大对应于多个不同的频带的多个发送信号，并提供给天线的多个发送放大器；
放大来自所述天线的与多个不同频带对应的多个接收信号的多个接收放大器；以及
分别对应于所述多个频带的多个高频开关电路，它们设置在所述多个发送放大器和所述多个接收放大器与所述天线之间，选择出所述多个频带中与所需频带对应的信号通路，同时，在发送操作时和接收操作时切换信号通路，
所述多个开关电路至少由第一及第二高频开关电路组成；所述第一高频开关电路被设置为对应于所述多个频带中的低频带；所述第二高频开关电路被设置为对应于所述多个频带中的高频带；
其特征在于，
所述第一高频开关电路包括：
串联在第一发送信号的通路上的相位调节装置；
串联在第一接收信号的通路上的第一开关元件；以及
在所述第一发送信号和所述第一接收信号的通路与接地电位之间，分别连接在所述相位调节装置的第一发送放大器侧和所述第一开关元件的第一接收放大器侧上的第二开关元件；
所述第二高频开关电路包括：
串联在第二发送信号及第二接收信号的通路上的第三开关元件；以及
在所述第二发送信号和所述第二接收信号的通路与接地电位之间，分别连接在所述第三开关元件一边的第二发送放大器侧及所述第三开关元件另一边的第二接收放大器侧上的第四开关元件。
2.如权利要求1所述的高频电路装置，其特征在于：所述高频电路装置包括天线共用器，它连接在所述第一和第二高频开关电路与天线之间，在发送操作时，将来自所述第一或第二高频开关电路的发送信号耦合到所述天线上；在接收操作时，将来自所述天线的接收信号分配给所述第一或第二高频开关电路；
所述相位调节装置，由长度相当于所述低频带的1/4波长的带状线组成。
3.如权利要求1所述的高频电路装置，其特征在于：所述第一及第二高频开关电路直接连接在所述天线上；所述相位调节装置由长度相当于所述高频带的1/4波长的带状线组成；所述第一高频开关电路连接在所述带状线与所述第一开关元件之间，并包含匹配阻抗的接收匹配电路。
4.如权利要求3所述的高频电路装置，其特征在于：所述第一到第四开关元件由GaAs场效应晶体管组成。
5.如权利要求1所述的高频电路装置，其特征在于：所述第一和第二发送放大器与所述第一和第二高频开关电路在同一基片上共同构成微型组件。
6.如权利要求5所述的高频电路装置，其特征在于：所述第一和第二接收放大器在所述同一基片上共同构成所述微型组件。
7.如权利要求5所述的高频电路装置，其特征在于：所述天线共用器在所述同一基片上共同构成所述微型组件。
8.如权利要求5所述的高频电路装置，其特征在于，所述高频电路装置包括：分别接收来自在所述第一和第二发送放大器的输出信号的第一和第二定向耦合器；分别接收从所述第一和第二定向耦合器的输出信号，并分别输出到所述第一和第二高频开关电路中的第一和第二低通滤波器；所述第一和第二定向耦合器与所述第一和第二低通滤波器在所述同一基片上共同构成所述微型组件。
9.根据权利要求5所述的高频电路装置，其特征在于，所述高频电路装置包括：分别接收来自在所述第一和第二高频开关电路输出的接收信号，并分别输出到所述第一及第二接收放大器中的第一及第二弹性声表面波滤波器；所述第一及第二声弹性表面波滤波器在所述同一基片上共同构成所述微型组件。
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