CN1344431A

CN1344431A - 高通滤波器

Info

Publication number: CN1344431A
Application number: CN00805157A
Authority: CN
Inventors: W·科蒂姆; R·扬克; S·伊维贝里; J·古斯塔夫松
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2002-04-10
Also published as: KR20010113751A; AU4102500A; BR0009091A; EP1037308A1; HK1045764A1; WO2000057515A1; JP2002540664A

Abstract

本发明涉及一种电滤波器,用于滤除低频,以便保护电子电路免受ESD。用于滤除低频的高频滤波器(1)被用在一个通信单元的天线连接器(2)和电子电路(3)之间的信号通路中。通过天线连接器,可以连接不同的天线。用于滤除低频的高通滤波器(1)在串行通路中安装有电容器(C1),在并联通路中安装有电感器(L1)。高通滤波器(1)能够对紧随的电子电路(3)进行保护。另一方面,高通滤波器具有低于所述电子电路(3)中的射频分离器的最低截止频率的一个截止频率。

Description

高通滤波器

本发明涉及滤除低频的一种电滤波器，用于保护电路，使其免受高压脉冲的冲击。本发明还涉及对通信单元内的电路进行保护。

我们已知，在已有技术中如何创建一个通信单元，例如是具有一个第一主天线连接器以及用于附加一个额外天线的另一个天线连接器的移动电话。通常，第一和主天线是与电话一起提供的，并且大多数时间是保持连接的。另一个天线，例如是在汽车环境中所用的外部天线，通常并不附着在电话上，只有在象驾驶汽车这种特殊应用的情况下，才会与通信单元连接。但是，天线连接器必须容易装卸，以便能够与另一个天线进行快速连接。因此，通过附加的天线连接器，既可以使天线被拧入，也可以使天线被塞入，并使其位于通信单元的外表面(由Ericsson 1997所公布的“0riginalzubehr：Erhhen sieden Nutzen Ihres Ericsson Mobiltelefons”)。

外表面上的天线连接器是一种界面，它极其不受象静电放电(ESD)这样的高压脉冲的影响。ESD可以降低接收机的灵敏度，并可能降低输出功率。除此之外，ESD还有可能使通信单元内的元件毁损。

除此之外，在市场上越来越多的所谓双频移动电话可供使用。例如，一个双频移动电话可以在两种不同的频率上工作。例如是工作在900MHz以及1800MHz，或是工作在900MHz以及1900MHz。由于声表面滤波器的使用，使得在低频带接收机同时在高频带接收机的领域内，有可能发生如前所述的有关ESD的相同的问题。

为减小对ESD的灵敏度，在信号通路中加入了非线性元件。非线性元件可以是一个二极管或变容二极管或放电器。

添加非线性元件会在发射机通路内产生谐波。这些电容、电感以及电阻的实际值的大的偏差会引起损耗的改变，因而改变了接收机的灵敏度。

除此之外，任何附加的元件还会引起附加的损耗，并降低接收机的灵敏度和输出功率。附加损耗的产生是由于元件有限的Q因数而引起的功耗，或是由于这些元件所引入的失配。

因此，本发明的一个目的是提供一种电滤波器，它不用提供额外的损耗以及产生任何谐波就能减小静电放电灵敏度。

这是通过权利要求1的指导而实现的。

依据权利要求1，非常有利的是，提供了一种ESD防护，用于低频带、用于高频带或是这两个频带之间的任何其它频率。

除此之外，还非常有利的是，既可以用分立部件也可以用集成元件来合成这种电滤波器。

还有一个优点就是用于ESD防护的这种电滤波器很容易实现，而不需要任何其它的象机械装置这样的装置来保护。由此，产生的另一个方便之处是，用户，例如移动电话用户不需要亲自操纵这种保护，这是因为，不需用户对保护装置的任何其它操作，它就已经可以工作了。

其它有利的实施例都包括在权利要求2-21中。

依据权利要求15，由于可以将分立部件放置在靠近天线连接器的位置上，这是有利的。这能更多地保护电子电路不受高压脉冲之害。

依据权利要求16和17，使用单个的多层部件非常有利，这是因为，集成在多层电路内的高通滤波器或薄膜元件可以分别与低通滤波器支路以及高通滤波器支路进行匹配。因此，由于有限元件值使得对设计的约束减小了。除此之外，在使用同一材料进行制造的情况下，相同的温度和温度变化会发生于所有元件。

以下，将依据附图，通过举例，对本发明进行进一步的说明。以下附图显示出：

图1a：包含权利要求1的示意性框图，

图1b：双频移动电话的信号通路的半示意性框图，

图2：图示了来自天线分离滤波器的特性性能输出曲线V2和V3，

图3a：所模拟的标准化ESD脉冲，

图3b：所模拟的标准化ESD脉冲，以及在本发明所使用的天线分离滤波器的输出端上所得到的脉冲响应，

图4：双频移动电话信号通路的第二半示意性框图。

出现在不同附图中的象部件和端口这样的具有相同标号的元件指同一元件。

以下将通过图1a和图1b对本发明进行进一步的说明。

用于连接一个天线和一个电子电路3的一个天线连接器2通过一个信号通路被连接。天线连接器2通过端口11与信号通路相连，而天线连接器既可以用于连接单独一个天线，同样也可用于连接一个内部天线和一个外部天线。在连接有一个内部天线和一个外部天线且需要使用它们的情况下，需要一个在内部天线和外部天线之间进行切换的附加天线开关SW。这在图1b中有所显示，其中天线开关SW是天线连接器2的一部分。还提供了另一个端口12，以便将电子电路3连接到信号通路上。

除此之外，图1b显示了半示意性框图，其中，在优选实施例中，通过端口12与信号通路相连的电子电路3的最前面的部件是天线分离滤波器30。这里，如图所示，典型的天线分离滤波器30安装有一个低通滤波器支路31和一个高通滤波器支路32，前者用于，例如，分离900MHz频带，其具有相应的输出端口3，而后者用于分离1800MHz的频带，其具有相应的输出端口2。由于在已有技术中，天线分离滤波器装置是众所周知的，因而所选择显示的天线分离滤波器装置仅用于举例说明。天线分离滤波器30的特殊结构在说明书“Dual band(GSM-DCS 1800)Chip Multilayer Frequency Separator SLF-090ENfrom Hitachi Metals，Ltd.，Tottori Works”中进行了描述。

但是，需要再次指出，对天线分离滤波器装置用作电子电路的选择，并不会限制本发明的范围。但是，这里同样也可以使用三工滤波器或任何相似装置。本发明可以用于任何可想象得出的情况，所述情况指必须保护电子电路，使其免受来自天线连接器的高压脉冲的情况。

除此之外，可将一个高通滤波器用于电子电路3，这里，在最前面的元件是一个单频带分离器或一个n频带分离器，其中n表示1，2，3，……倍使用的频带，象GSM 900具有890MHz到960MHz的带宽，或GSM 1800具有1710MHz到1880MHz的带宽，或PCS 1900具有1850MHz到1990MHz的带宽。除此之外，也可以组合使用前述装置，这里，电子电路内的最前面的元件是一种单模式或n模式分离器，其中n表示1，2，3，……倍的使用模式，例如是GSM、AMPS、IS-95、DECT、卫星电话或UMTS。应当指出的是，这种电子电路的最前面的元件可以是任何一种开关矩阵，象发射/接收开关，或是用于射频信号处理的任何一种发射机或接收机电路。

本发明的一种可能的实现形式是被用于PC环境中，其中***有象PCMCIA的卡片式电话这样的卡片式电话，卡片式电话使用上述任何不同的模式或标准。

如图1b所示，在优选实施例中，用于ESD保护的电滤波器是一个高通滤波器，它由第一电容器C1和第一电感器L1构成。电容C1与信号通路串联连接，并在公共天线连接点11和电子电路端口12之间提供了直流去耦。电感器L1连接在公共信号通路和地之间，并在ESD保护中起主要作用。输入的ESD脉冲首先在C1处被微分，之后，由L1将其对地短路。短路到地的能量极其依赖L1的电感率以及因数Q。因此，需要对C1和L1进行精细的设计，以便将ESD脉冲减小到不危险的水平，同时提供最低的可能***。当然，由C1和L1构成的高通是非常简单的高通滤波器，也可以用附加的电容、电感或电阻来实现高通特性，并提高ESD防护。除此之外，这里的串联和并联通路提供了额外的线路损耗，它是以电阻或任何寄生电容或电感为特征的。任何时候都可以用电阻R来替代电容或是电感，以得到一个高通滤波器特性。

如前所述，依据一个优选装置，双频移动电话内的电子电路2的最前面的元件是一个天线分离滤波器30。既可以用分立部件来实现天线分离滤波器30，也可以将其作为一个单独的多层部件或作为一个薄膜器件。这意味着这种天线分离滤波器30是一个单元，它包含所有必需的元件，且用同一材料来实现这种单元，同样，在“Dual band(GSM-DCS 1800)Chip Multilayer Frequency Separator SLF-090ENfrom Hitachi Metals，Ltd.，Tottori Works”的说明书中，举例说明了上述情况。

本发明的另一个方面是：这种天线分离滤波器30中可以包括一个高通滤波器1。同样也可以用与来自天线分离滤波器30的元件相同的材料来实现高通滤波器1的所有元件，这还会带来其它好处。实际上，高通滤波器1和天线分离滤波器3可被看作是具有输入端口、输出端口2和端口3的一个新单元。这种新单元的一个优点是不再需要分立部件来实现。

但是，同样也可使用分立部件和多层部件的组合，并可将它们用于实现高通滤波器。这点例如可以通过下述方式实现，来自串行通路的电容是一种分立部件，而来自并行通路的电感是在下面的天线分离滤波器的多层部件中实现的，但所有其它组合也是可想象得到的。

本发明的另一个方面是：有可能将高通滤波器的元件固定在具有象开关矩阵的多层部件的一个单元内，例如在由GaAs材料制成的发射/接收开关内。

在优选实施例中，实现高通滤波器1时，C1使用了6.8pF的电容值，L1使用了0.015μH的电感值。同样，也使用了“Dual band(GSM-DCS 1800)Chip Multilayer Frequency Separator SLF-090ENfrom Hitachi Metals，Ltd.，Tottori Wotks”的说明书中所描述的目前天线分离滤波器30的技术发展状态。但是，应当指出的是，所选的值仅用于举例，给出的仅是对值的一种可能的选择。

以下，将通过图2来进一步说明本发明。

图2显示了来自图1b所示的在先说明的装置中的端口2和端口3的特征性能输出曲线。X轴显示了以赫兹为单位测量的频率，y轴表示电压VOUT。最终，在图2中，可以看到两条曲线，其中V2_dB表示高通滤波器支路的输出端口2的电压，V3_dB表示低通滤波器支路的输出端口3的电压。依据本发明，所添加的高通滤波器1的截止频率为498MHz。高通滤波器的截止频率比来自两个天线分离滤波器支路的最低频率要低。这意味着，附加高通滤波器1的截止频率与天线分离滤波器30的截止频率之间的距离越大，则高通滤波器对天线分离滤波器的影响以及实际的衰减越小。

在前述选择的实例中，衰减低于0，3dB。

在依据图4的另一个优选实施例中，高通滤波器用来与发射/接收开关组合起来使用，作为GSM 900/1800双频移动电话内的电子电路的最前面的部件。这里，实现高通滤波器1时，C1使用了22pF的电容值，L1使用了0.1μH的电感值，在串行通路中的附加C2使用了22pF的电容值。图4中显示了来自天线连接器2的信号通路内的这种高通滤波器1与电子电路最前面的部件，在这里是发射/接收开关4，相组合的情况。

在以下的图3a和3b中，x轴表示以秒为单位的时间，y轴表示不同端口的电压VOUT。除此之外，编号v(1)表示端口1的电压，正如前面的附图所显示的那样，v(2)和v(3)分别表示端口2和3的电压。

在图3a中，显示了所模拟的与ESD发生器的输出信号波形相似的标准化ESD脉冲。在国际标准IEC 61000-4-2，1995-01中详细说明了这种标准化ESD脉冲的波形特性。图3b显示了对ESD保护的改善，它可以用先前所选的结构来实现。在具有先前提到的给定值的天线分离滤波器30的情况下，ESD脉冲通过天线分离滤波器30的低通滤波器支路31进行传播，而几乎没有衰减。通过高通滤波器支路32的ESD脉冲被减小到约2/5。在上述情况下，通过低通滤波器支路31的ESD脉冲被减小到约1/8，通过高通滤波器支路32的ESD脉冲也以被减小到约1/8。

此外，还应当再次指出，本发明并不只限于本发明应用装置中所说明的具体实施例和实例。即，依据说明书中所包含的指教，也可以实现对本发明的各种修改和变化。

Claims

1.一种电滤波器，用于滤除低频以保护电子电路不受到高压脉冲，

其中电滤波器(1)被串行***包括一个射频分离器的一个天线连接器(2)和一个电子电路(3)之间的一个信号通路上，并且所述电滤波器(1)包括一个高通滤波器，其截止频率低于所述电子电路内的射频分离器的最低截止频率。

2.依据权利要求1的电滤波器，

其中所述天线连接器(2)和电子电路(3)是一个通信单元的一部分。

3.依据权利要求2的电滤波器，

其中所述通信单元是一个移动电话。

4.依据权利要求3的电滤波器，

其中所述移动电话是一个单频带或n频带移动电话，而n＝1，2，3，……。

5.依据权利要求3的电滤波器，

其中所述移动电话是一个单模式或n模式移动电话，而n＝1，2，3，……。

6.依据权利要求2的电滤波器，

其中所述通信单元是一种无绳电话。

7.依据权利要求2的电滤波器，

其中所述通信单元是一种卫星电话。

8.依据权利要求2的电滤波器，

其中所述通信单元是一种卡片式电话。

9.依据权利要求3-8中任何一个权利要求所述的电滤波器，

其中所述射频分离器至少能分离两个不同的射频。

10.依据权利要求2的一种通信单元，

其中所述电子电路(3)的第一部分是一个射频信号滤波器或一个发射/接收开关或一个射频信号发射机或接收机输入。

11.依据权利要求2的高通滤波器，

其中所述高通滤波器包括至少一个电容于串行通路内以及至少一个电感于并行通路内。

12.依据权利要求2所述的高通滤波器，

其中所述高通滤波器包括至少一个电容于串行通路内以及至少一个电阻于并行通路内。

13.依据权利要求2所述的高通滤波器，

其中所述高通滤波器包括至少一个电阻于串行通路内以及至少一个电感于并行通路内。

14.依据权利要求11-13的一种高通滤波器，

其中所述高通滤波器包括用于串行和并行通路的前面所述的部件的一种组合。

15.依据权利要求11-14的高通滤波器，

其中所述高通滤波器是用分立部件在天线连接器和电子电路之间的信号通路上实现的。

16.依据权利要求11-14的高通滤波器，

其中所述高通滤波器被集成在一个射频分离器单元内作为一个单独多层部件。

17.依据权利要求11-14的高通滤波器，

其中所述高通滤波器被集成在一个射频分离器单元内作为一个薄膜部件。

18.依据权利要求15或17的高通滤波器，

其中所述高通滤波器和射频信号分离器是由同一材料构成的。

19.依据权利要求11-14的电滤波器，

其中所述高通滤波器是用分立部件和多层部件或薄膜部件的组合来实现的。

20.依据权利要求4的电滤波器，

其中高通滤波器的配置是串联通路内有一个电容器以及并行通路内有一个电感器，并且其中电子电路内最前面的元件是用于双频电话的一个天线分离滤波器。

21.依据权利要求4的电滤波器，

其中高通滤波器的配置是串联通路内有一个电容器以及并行通路内有一个电感器，并且

其中电子电路内的最前面的部件是用于双频电话的一个发射/接收开关。