Настоящее изобретение относится, главным образом, к схемам коммутации и, более конкретно, к коммутационной цепи приемопередатчика, например приемопередатчика, выполненного с возможностью передавать и принимать коммуникационные сигналы в течение чередующихся периодов времени.
Система связи состоит, как минимум, из передатчика и приемника, соединенных между собой каналом связи. Коммуникационный сигнал передается передатчиком по каналу связи для приема приемником. Система радиосвязи является системой связи, в которой канал связи содержит радиочастотный канал, определяемый границами частот электромагнитного частотного спектра. Радиопередатчик, работающий в системе радиосвязи, должен преобразовать коммуникационный сигнал в форму, приемлемую для передачи по радиочастотному каналу.
Преобразование коммуникационного сигнала в форму, пригодную для передачи по радиочастотному каналу, осуществляется с помощью модуляции. При модуляции передаваемый сигнал накладывается на электромагнитное колебание, электромагнитное колебание называется "несущим сигналом". Результирующим сигнал, промодулированный коммуникационным сигналом, обычно называется модулированным несущим сигналом. Передатчик содержит схемы, позволяющие осуществить модуляцию.
Так как модулированный несущий сигнал может передаваться в пространстве на большие расстояния, системы радиосвязи широко используются для осуществления связи между передатчиком и удаленным приемником.
Приемник системы радиосвязи, которым принимает модулированный несущий сигнал, содержит схемы, аналогичные схемам передатчика, но действующие инверсно по сравнению с ними и реализующие процесс демодуляции.
Многочисленные модулированные несущие сигналы могут одновременно передаваться по различным радиочастотным каналам электромагнитного частотного спектра. Специальные регуляторы делят части электромагнитного частотного спектра на полосы частот и регулируют передачу модулированных несущих сигналов по различным частотным полосам. (Частотные полосы далее делятся на каналы, и такие каналы формируют радиочастотные каналы системы радиосвязи. Такие каналы иногда будут называться ниже термином "стандартно определенные частотные каналы".)
Система двухсторонней радиосвязи является системой связи, подобной вышеописанной системе радиосвязи, но обеспечивает как передачу и прием модулированного несущего сигнала в некоторой точке, так и прием модулированного несущего сигнала в указанной точке. Каждый пункт такой двухсторонней системы радиосвязи содержит и передатчик, и приемник. Передатчик и приемник, размещаемые в одной точке, обычно содержат блок, называемый радиоприемопередатчиком, или, проще говоря, приемопередатчиком.
Сотовая система связи является одним из типов систем двухсторонней радиосвязи, в котором разрешена связь с приемопередатчиком, размещенным в любой точке географической зоны, охваченной сотовой системой связи.
Сотовая система связи создается размещением множества зафиксированных на одном месте радиоприемопередатчиков, называемых базовыми станциями или базовыми позициями на разнесенных в пространстве пунктах по географической зоне. Базовые станции соединены с обычной проводной телефонной сетью. Все, что связано с каждой базовой станцией множества базовых станций, является частью географической зоны, охваченном сотовой системой связи. Такие части называются ячейками. Каждая из множества ячеек определяется одной из базовых станции множества базовых станций, а все множество ячеек определяет площадь покрытия сотовой системы связи.
Радиоприемопередатчик, называемый в сотовой системе связи сотовым радиотелефоном, или, проще, сотовым телефоном, размещенным в любой точке в пределах площади покрытия сотовой системы связи, способен связываться с пользователем обычной проводной телефонной сети при помощи базовой станции. Модулированные несущие сигналы, вырабатываемые радиотелефоном, передаются базовой станции, а модулированные несущие сигналы, вырабатываемые базовой станцией, передаются радиотелефону. Тем самым, обеспечивается двухсторонняя связь между ними. (Сигнал, принятый базовой станцией, затем передается в требуемую точку расположения обычной проводной сети при помощи методов обычной телефонии. Сигналы, вырабатываемые в точке расположения проводной сети, передаются на базовую станцию с использованием методов телефонии, после чего передаются базовой станцией на радиотелефон).
Возросшее использование сотовых систем связи в некоторых случаях привело к полному использованию каждого доступного канала передачи частотной полосы, предназначенной для сотовой радиотелефонной связи. В результате, предлагались различные идеи более эффективного использования частотной полосы, предназначенной для радиотелефонной связи. При помощи более эффективного использования частотной, полосы, отведенной для радиотелефонной связи, может быть увеличена пропускная способность существующих сотовых систем связи.
Пропускная способность сотовой системы связи может быть увеличена путем минимизации спектра модуляции модулированного сигнала, передаваемого передатчиком, с целью осуществления одновременной передачи большего числа модулированных сигналов. Кроме того, путем минимизации количества времени, необходимого для передачи модулированного сигнала, может последовательно передаваться большее количество модулированных сигналов.
Посредством преобразования коммуникационного сигнала в дискретную форму до его передачи результирующий модулированный сигнал обычно получается более узкого спектра, чем соответствующий модулированный сигнал, содержащий коммуникационный сигнал, не преобразованный в дискретную форму. К тому же, когда коммуникационный сигнал преобразуется в дискретную форму до модуляции, результирующий модулированный сигнал может передаваться короткими пачками импульсов и по одному стандартно определенному частотному каналу может последовательно передаваться более одного модулированного сигнала. (Так как по одному стандартно определенному частотному каналу может передаваться более одного модулированного сигнала, термин "частотный канал" иногда относится к части стандартно определенного частотного канала, в которой отдельный передатчик передает модулированный сигнал отдельному приемнику. Следовательно, в коммуникационной схеме, в которой модулированные сигналы передаются в дискретных пачках импульсов, на одном стандартно определенном частотном канале могут быть определены два или более частотных каналов.)
Так как один частотный канал используется для передачи двух или более отдельных сигналов в течение непересекающихся периодов времени, способ передачи сигнала определяется как способ разделения во времени. Система связи, использующая такой способ разделения во времени передачи сигналов, содержат систему связи множественного многостанционного доступа с разделением времени или, проще, систему связи МДРВ.
Система связи МДРВ содержит передатчик, способный передавать сигналы приемнику в перемежающихся пачках в течение дискретных периодов времени. Такой сигнал, передаваемый отдельному приемнику, действующему в системе связи МДРВ, будет называться далее сигналом МДРВ.
Система связи МДРВ имеет преимущества при использовании в качестве сотовой системы связи, так как в течение периода времени, когда базовая станция не передает сигнал МДРВ отдельному радиотелефону, могут передаваться другие сигналы МДРВ. В частности, радиотелефон, которому базовая станция передает сигнал МДРВ, может, в свою очередь, передавать сигнал МДРВ базовой станции, тем самым обеспечивая двухстороннюю связь между базовой станцией и радиотелефоном по одному стандартно определенному частотному каналу, поскольку сигналы, посылаемые базовой станцией радиотелефону и радиотелефоном базовой станции, могут быть разделены во времени так, чтобы появляться в чередующиеся периоды времени.
Так как схемы передатчика и приемника, действующего в подобной системе связи МДВР, должны работать только в прерывистом режиме, некоторые части схемы радиотелефонов, действующих в обычных сотовых системах связи, не требуются. К примеру, фильтры дуплексера, установленные для соединения между собой передатчика и приемника обычного сотового радиотелефона с радиотелефонной антенной, не требуются в системах связи МДРВ, так как передающая и приемная части схемы такого радиотелефона не должны работать одновременно.
Вместо этого может использоваться коммутационная цепь для соединения приемной части схемы с радиотелефонной антенной или передающей части схемы с радиотелефонной антенной.
Стандартные коммутационные схемы, используемые для поочередного соединения приемной или передающей частей схемы с радиотелефонной антенной, состоят из дискретных компонентов или дискретных компонентов вместе со стандартными линиями передачи. В целом, такие коммутационные цепи действуют для поочередного электрического соединения либо приемной, либо передающей частей схемы радиотелефона с радиотелефонной антенной при электрическом изолировании другой части схемы радиотелефона от радиотелефонной антенны.
Однако любая из таких конструкций коммутационных цепей содержит схемные элементы с низкими относительными добротностями (значениями добротности Q) и, следовательно, проявляет значительные вносимые потери. Следовательно, из-за того, что такие цепи часто представлены идеализированными элементами, паразитные эффекты, возникающие из-за наличия паразитных емкостей и индуктивностей, делают такие коммутационные цепи изначально неэффективными. Для преодоления подобной неэффективности традиционных коммутационных цепей усилительные части передающей части радиотелефона должны усиливать сигналы, подлежащие передаче при больших уровнях усиления. Такие большие уровни усиления, однако, дают увеличение потребления энергии радиотелефоном.
Коммутационная цепь с меньшей величиной вносимых потерь обеспечила бы потребление меньших количеств энергии в процессе работы радиотелефона.
Поэтому, необходима коммутационная цепь с меньшей величиной вносимых потерь, чем у стандартных коммутационных цепей.
Соответственно, в настоящем изобретении раскрыта коммутационная цепь и соответствующий способ, обеспечивающие минимальные вносимые потери.
В настоящем изобретении дополнительно раскрыта коммутационная цепь для приемопередатчика, поочередно соединяющего схемы приемника или передатчика в приемопередатчике с антенной приемопередатчика.
В настоящем изобретении дополнительно приведен радиотелефон с коммутационной цепью для поочередного соединения частей приемника или передатчика схемы радиотелефона с антенной радиотелефона.
Другие преимущества и характеристики заявленного изобретения приведены в описании предпочтительных вариантов выполнения.
В соответствии с настоящим изобретением описываются коммутационная цепь и соответствующий способ для приемопередатчика со схемами приемника и передатчика. Коммутационная цепь способна переключаться в зависимости от уровня приложенного к ней управляющего сигнала. Коммутационная цепь поочередно соединяет схему передатчика с антенной приемопередатчика или схему приемника с антенной приемопередатчика. Первый участок (элемент) цепи соединяет между собой схему передатчика и первую часть антенны приемопередатчика, причем первый элемент цепи имеет электрические характеристики, зависящие от уровней управляющего сигнала. Второй участок цепи соединяет между собой схему приемника и первую часть антенны приемопередатчика, причем, в зависимости от уровней управляющего сигнала, второй участок цепи содержит как свою часть шунтирующую цепочку. Передающая линия управляющего сигнала расположена по крайней мере на одной керамической подложке, соединенной с первым участком цепи, для приложения по этой линии управляющего сигнала к первому участку цепи. Первый участок цепи формирует замыкание для электрического соединения схемы передатчика и антенны приемопередатчика, а также шунтирование для формирования части второго участка цепи, чтобы тем самым электрически отключить схему приемника от антенны приемопередатчика только на то время, когда управляющий сигнал превышает первый уровень сигнала. В противном случае, первый участок цепи формирует размыкание для электрического отключения схемы передатчика и антенны приемопередатчика, а также для отключения шунта от второго участка цепи, чтобы, тем самым, электрически соединить схему приемника и антенну приемопередатчика.
Настоящее изобретение в дальнейшем поясняется описанием предпочтительных вариантов выполнения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает электрическую принципиальную схему коммутационной цепи, состоящей из дискретных компонентов, образующей эквивалентную схему, соответствующую электрической принципиальной схеме коммутационной цепи согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.
Фиг.2 - электрическую принципиальную схему коммутационной цепи, подобную цепи по фиг. 1, но в которой часть коммутационной цепи содержит передающую линию.
Фиг. 3 - электрическую принципиальную схему коммутационной цепи согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.
Фиг.4 - схематический вид множества размещенных друг за другом элементов керамической платы, которые вместе образуют коммутационную цепь согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения.
Фиг. 5-1 - вид сверху первого элемента керамической платы из множества элементов керамической платы коммутационной цепи, показанной на фиг.4, с частью размещенной на нем коммутационной цепи по фиг.3.
Фиг.5-2 - вид сверху, подобный приведенному на фиг.5-1, но второго элемента керамической платы из множества элементов керамической платы коммутационной цепи, показанной на фиг.4, с частью размещенной на нем коммутационной цепи по фиг.3.
Фиг.5-3 - вид сверху, подобный приведенному на фиг.5-1 и 5-2, но третьего элемента керамической платы коммутационной цепи, показанной на фиг.4, с частью размещенной на нем коммутационной цепи.
Фиг. 5-4 - вид сверху, подобный приведенному на фиг.5-1 - 5-3, но четвертого элемента керамической платы из множества элементов керамической платы коммутационной цепи по фиг.3 и 4.
Фиг. 5-5 - вид сверху, подобный приведенному на фиг.5-1 - 5-4, но пятого элемента керамической платы из множества элементов керамической платы коммутационной цепи по фиг.3 и 4.
Фиг.5-6 - вид сверху, подобный приведенному на фиг.5-1 - 5-5, но шестого элемента керамической платы из множества элементов керамической платы коммутационной цепи по фиг.3 и 4.
На фиг.1 изображена электрическая принципиальная схема, в которую входит радиоприемопередатчик, обозначенный позицией 100. Радиоприемопередатчик 100 может, к примеру, содержать радиотелефон, работающий в сотовой системе связи.
Радиоприемопередатчик 100 содержит коммутационную цепь 106, состоящую из элементов, содержащихся внутри пунктирного блока, обозначенного позицией 106, для поочередного соединения схемы 112 передатчика с антенной 118 приемопередатчика. В зависимости от установки коммутационной цепи 106 радиоприемопередатчик 100 работает либо на передачу сигнала, вырабатываемого схемой 112 передатчика, через антенну 118 приемопередатчика, либо на подачу сигнала, переданного на антенну 118 приемопередатчика (извне), на схему 124 приемника. Поскольку приемопередатчик поочередно передает и принимает сигналы, приемопередатчик 100 использует схему связи МДРВ.
Элементы, составляющие коммутационную цепь 106, показаны в виде дискретных элементов. Последовательно соединенные конденсатор 130 и диод 136 образуют вместе первый участок цепи, представленный блоком 142 в пунктирной рамке, который соединяет между собой схему 112 передатчика и антенну 118 приемопередатчика. Конденсатор 130 имеет такую емкость, чтобы получался блокирующий конденсатор постоянного тока, который формирует разомкнутую цепь для сигналов постоянного тока, но который шунтирует высокочастотные сигналы. Анодный вывод диода 136 соединен с конденсатором 130, а катодный вывод диода 136 - с антенной 118 приемопередатчика с помощью конденсатора 146. Конденсатор 146 имеет емкость, позволяющую осуществлять замыкание для высоких частот и размыкание на уровнях постоянного тока. Диод 136 образует замкнутую цепь, только если на диод подают положительное смещение. В остальных случаях диод 136 образует разомкнутую цепь.
Коммутационная цепь 106, кроме того, содержит последовательно соединенные индуктивность 148 и конденсатор 152, а также шунтирующие конденсаторы 158 и 164 и диод 170. Конденсатор 152, сходный с конденсатором 130, имеет такую емкость, чтобы образовать блокирующий постоянный ток конденсатор. Конденсатор 152 образует разомкнутую цепь для сигналов постоянного тока, формируя в то же время замкнутую цепь для высокочастотных сигналов. Диод 170 формирует замкнутую цепь, если к его анодному выводу приложено положительное напряжение, тем самым диод 170 формирует шунтирующую цепь для заземления в случае приложения положительного напряжения; в остальных случаях диод 170 формирует разомкнутую цепь.
Индуктивность 148, конденсаторы 152, 158 и 164 и диод 170 вместе образуют второй участок 176 цепи, соединяющий между собой схему 124 приемника и антенну 118 приемопередатчика.
Коммутационная цепь 106 дополнительно содержит индуктивность 182, образующую высокочастотный дроссель. Первый вывод индуктивности 182 соединен с узлом между конденсатором 130 и диодом 136 первого плеча 142 цепи. Второй вывод индуктивности 182 соединен с источником напряжения, показанным блоком 188, идентифицируемым как управляющее напряжение. Величина управляющего напряжения от источника питания определяет, подключена ли к антенне 118 приемопередатчика схема 112 передатчика или схема 124 приемника. Величина управляющего напряжения определяется, к примеру, процессором (не показан на чертеже) приемопередатчика 100. Если определено, что приемопередатчик 100 должен передавать сигнал, такой процессор вырабатывает сигнал, чтобы сделать управляющее напряжение напряжением высокого уровня, а если определено, что приемопередатчик 100 должен принимать переданный ему сигнал, процессор вырабатывает сигнал, чтобы сделать управляющее напряжение низким. (Т.е. высокий уровень напряжения является уровнем, достаточным для прямого смещения диодов 136 и 170.)
В процессе работы, когда приемопередатчик 100 должен передавать сигнал, управляющее напряжение, подаваемое на индуктивность 182, имеет большую положительную величину. Указанное напряжение заставляет диоды 136 и 170 иметь очень низкий импеданс (полное внутреннее сопротивление), а следовательно, эффективно формировать замкнутые цепи. (Для простоты диоды далее будут обозначаться либо как замкнутые, либо как разомкнутые цепи, хотя такие элементы и имеют очень низкие или очень высокие текущие значения импедансов). Тем самым, первое плечо 142 цепи электрически соединяет схему 112 передатчика с антенной 118 приемопередатчика, а шунтовая цепь, сформированная диодом 170, заземляет схему 124 приемника. Узел, сформированный соединением индуктивности 148 и конденсатора 158, также имеет высокий импеданс, тогда как узел, сформированный соединением индуктивности 148, конденсаторов 152 и 164 и диода 170, имеет низкий импеданс. Сигналы, вырабатываемые схемой 112 передатчика (модулированные на высоких частотах), тем самым, подаются на антенну 118 приемопередатчика для передачи с нее.
Наоборот, если управляющее напряжение имеет низкую величину (к примеру, ноль вольт или близко к нулю), диоды 136 и 170 являются разомкнутыми цепями. Тем самым, схема 112 передатчика электрически изолирована от антенны 118 приемопередатчика. Поскольку диод 170 не образует шунтовой цепи, схема 124 приемника электрически соединяется при помощи второго плеча 176 цепи с антенной 118.
Как отмечено ранее, вследствие того, что цепи состоят из дискретных элементов с низкими значениями Q (т.е. относительными добротностями, кратко отмеченными выше), такие цепи вносят потери на высоких частотах, радиоприемопередатчик типа приемопередатчика 100, имеющий коммутационную цепь типа коммутационной цепи 106, состоящей только из дискретных компонентов, неэффективен из-за больших вносимых потерь на высоких частотах.
На фиг.2 показан радиоприемопередатчик, обозначенный позицией 200. Радиоприемопередатчик 200 действует подобно радиоприемопередатчику 100 на фиг.1 и содержит коммутационную цепь, в данном случае, коммутационную цепь 206 (состоящую из элементов, показанных в блоке), схему 212 передатчика, антенну 218 приемопередатчика и схему 224 приемника.
Коммутационная цепь 206 поочередно соединяет схему 212 передатчика или схему 224 приемника с антенной 218 приемопередатчика. Коммутационная цепь 206 содержит последовательно соединенные конденсатор 230 и диод 236, вместе образующие первый участок 242 цепи, представленный в виде блоков в пунктирной рамке. Первый участок 242 цепи и формирующие его элементы цепи аналогичны первому участку 142 цепи радиоприемопередатчика 100 по фиг.1. Конденсатор 246, аналогичный конденсатору 146 приемопередатчика 100 по фиг.1, также образует часть приемопередатчика 200.
Коммутационная цепь 206 дополнительно содержит последовательно соединенные передающую линию 250 и конденсатор 252, а также диод 270, размещенный в шунтовой конфигурации. Передающая линия 250, конденсатор 252 и диод 270 вместе образуют второй участок цепи, представленный блоком 276 в пунктирной рамке. Второй участок 276 цепи и составляющие его элементы аналогичны второму участку 176 цепи приемопередатчика 100 по фиг.1. Участки 276 и 176 отличаются лишь тем, что передающая линия 250 заменяет дискретные элементы 148, 158 и 164 второго участка 176 цепи.
Коммутационная цепь 206 дополнительно содержит индуктивность 282, образующую высокочастотный дроссель. Первый вывод индуктивности 282 соединен с первым участком 242 цепи в узле, образованном между конденсатором 230 и диодом 236. Второй вывод индуктивности 282 соединен с источником напряжения, в данном случае управляющего напряжения, представленным блоком 280. Источник напряжения, представленный блоком 288 управляющего напряжения, и индуктивность 282 аналогичны блоку 188 управляющего напряжения и индуктивности 182 радиоприемопередатчика 100 по фиг.1.
Работа коммутационной цепи 206 радиоприемопередатчика 200 аналогична работе коммутационной цепи 106 радиоприемопередатчика 100 по фиг.1, поэтому подробности работы цепи 206 детально не описываются.
Следует отметить, что передающая линия 250 функционально эквивалентна комбинации конденсаторов 158 и 164 и индуктивности 148 второго участка 176 цепи и может быть альтернативно представлена этими дискретными компонентами. Передающую линию 250 предпочтительно использовать вместо дискретных компонентов ввиду того, что передающая линия дает меньшие вносимые потери, чем соответствующие дискретные компоненты, а вследствие меньшего количества вносимых потерь у линии 250 достигается более эффективное действие коммутационной цепи. Обычно передающая линия 250 состоит из обычной полосковой линии либо из микрополосковой линии. Передающая линия 250 имеет длину, по существу, соответствующую четверти длины волны сигналов, подлежащих передаче антенной 218 приемопередатчика. (Следует отметить, что передающая линия 250 образует открытую цепь на высоких частотах в местоположении четвертьволновой длины высокой частоты, на которой схемой 212 передатчика генерируется передаваемый сигнал, от местоположения короткого замыкания на землю, которое имеет место, когда диод 270 образует короткозамкнутую цепь). Когда диод 270 образует короткозамкнутую цепь, а передающая линия 250 образует разомкнутую цепь на расстоянии четверти длины волны от диода 270, т.е. на выводе передающей линии 250, удаленном от диода 270, антенна 218 приемопередатчика становится изолированной от схемы 224 приемника.
Однако, хотя передающая линия 250 имеет более высокую величину Q, чем соответствующие дискретные компоненты ключа 106 на фиг.1, и потому вносит меньше потерь, чем соответствующие дискретные компоненты ключа 106 на фиг.1, обычная передающая линия также вносит значительные потери, соответственно, радиоприемопередатчик, подобный радиоприемопередатчику 200, с коммутационной цепью, подобной коммутационной цепи 206, часть которой образована передающей линией, также изначально неэффективен (хотя и в меньшей степени, нежели коммутационная цепь, состоящая только из дискретных компонентов) вследствие большой величины вносимых потерь, связанных с элементами коммутационной цепи.
Фиг. 3, представляющая предпочтительный вариант выполнения, иллюстрирует электрическую принципиальную схему радиоприемопередатчика 300, который содержит коммутационную цепь 306, состоящую из элементов, показанных внутри пунктирного блока, схему 312 передатчика и схему 324 приемника. Ключ 306 поочередно подключает схему 312 передатчика к антенне 318 приемопередатчика или схему 324 приемника к антенне 318 приемопередатчика. Коммутационная цепь 306, аналогичная вышеописанным коммутационным цепям, содержит последовательно соединенные конденсатор 330 и диод 336. Конденсатор 330 и диод 336 составляют вместе первый участок 342 цепи, аналогичный первым участкам 242 и 142 из фиг.1, 2. Конденсатор 346, блокирующий постоянный ток, дополнительно показан на чертеже и аналогичен конденсаторам 246 и 146 предыдущих чертежей.
Коммутационная цепь 306 содержит далее последовательно соединенные передающую линию 350 и конденсатор 352. Конденсатор 352 имеет такую величину емкости, чтобы образовать блокировочный конденсатор, а передающая линия 350 имеет длину, по существу, соответствующую четверти длины волны сигналов, подлежащих передаче антенной 318 приемопередатчика и приему схемой 324 приемника. Кроме того, диод 370 включен в шунтовую конфигурацию таким же образом, как и установка диодов 270 и 170 на предыдущих чертежах. Передающая линия 350, конденсатор 352 и диод 370 образуют вместе второй участок 376 цепи, представленный обведенным пунктиром блоком и функционирующий аналогично вторым участкам 276 и 176 на предыдущих чертежах.
Коммутационная цепь 306 дополнительно содержит передающую линию 384 с первым выводом, подключенным к узлу, образованному соединением между конденсатором 330 и диодом 336. Второй вывод передающей линии 384 соединен с источником напряжения, которым вновь является управляющее напряжение, представленное блоком 388. Управляющее напряжение также изолировано от земли при помощи конденсатора 389. Подача управляющего напряжения на передающую линию 350 осуществляется тем же образом, что и подача управляющего сигнала на индуктивности 282 и 182 предыдущих чертежей. Передающая линия 384 имеет длину, по существу, соответствующую четверти длины волны сигналов, вырабатываемых схемой 312 передатчика. Конденсатор 389 имеет такую величину, чтобы образовать цепь короткого замыкания на землю на высоких частотах. Передающая линия 384 образует разомкнутую цепь на высоких частотах в положении, расположенном на расстоянии в четверть длины волны высокой частоты переданного сигнала, выработанного схемой 312 передатчика, от положения короткого замыкания на землю. Передающая линия 384 не образует разомкнутой цепи для постоянного тока при управляющем напряжении, выработанном блоком 388 управляющего напряжения.
Радиоприемопередатчик 300 отличается от радиоприемопередатчика 200 по фиг. 2 не только вследствие замены передающей линией 384 индуктивности 284, но также потому, что передающие линии 350 и 384 сформированы на подложках керамикоподобного материала, а не состоят из обычных полосковых линий или микрополосковых передающих линий. Передающие линии, размещенные на керамикоподобных материалах, вносят существенно меньшие потери, чем соответствующие передающие линии обычной конструкции. Поэтому, радиоприемопередатчик 300 изначально более эффективен, чем радиоприемопередатчики 200 и 100 по предыдущим фигурам.
Тогда как в предпочтительном варианте выполнения по фиг.3 передающие линии 350 и 384 размещены на керамикоподобных материалах, элементы, составляющие первый и второй участки 342 и 376 цепи, могут быть размещены на одной или более керамических подложках.
На фиг.4 схематически показана обозначенная позицией 406 коммутационная цепь по предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения. Коммутационная цепь 406 эквивалентна коммутационной цепи 306 по фиг.3, в которой многие элементы, составляющие первый и второй участки 342 и 376 цепи, также (в дополнение к передающим линиям 350 и 384) размещены на керамикоподобных подложках. В варианте выполнения по фиг.4 ключ 406 состоит из шести расположенных друг за другом керамических подложек. Передающие линии 350 и 384 и компоненты первого и второго участков 342 и 376 цепи размещены на различных подложках.
Верхняя керамическая подложка 390 расположена над второй керамической подложкой 391, которая в свою очередь расположена над третьей керамической подложкой 393. В свою очередь третья керамическая подложка 393 расположена над четвертой керамической подложкой 395, которая в свою очередь расположена над пятой керамической подложкой 397. Пятая керамическая подложка 397 в свою очередь расположена над донной керамической подложкой 399.
Различные части различных компонентов, соответствующих первому и второму участкам 342 и 376, а также передающая линия 384 коммутационной цели 306 радиоприемопередатчика 300 размещены на различных керамических подложках 390 - 399. Перемычки, образованные дорожками проводящего материала, проходящими через части различных керамических подложек 390 - 399, обеспечивают соединения между компонентами, размещенными на различных подложках 390 - 399. Дискретные диоды (предпочтительно, PIN-диоды) 401 и 403 установлены на верхней поверхности первой керамической подложки 390. Диоды 401 и 403 соответствуют диодам 336 и 370 по фиг.3. После установки керамических подложек 390 - 399 друг за другом в требуемом порядке, показанном на фиг.3 (диоды 401 и 403 установлены на подложке 390), несколько расположенных друг за другом подложек спекаются (т. е. , керамические подложки спекаются в печи) в течение времени, необходимом для получения жесткой конструкции нескольких керамических подложек 390 - 399.
На виде сверху фиг.5-1 показана верхняя поверхность керамической подложки 390. Расположенные на верхней поверхности керамической подложки 390 покрытия из электропроводных материалов отмечены штриховкой частей лицевой поверхности. Как показано, на верхней лицевой поверхности керамической подложки 390 размещены три площадки 412, 414 и 418. Верхние концы перемычек 420, 422 и 426 расположены внутри соответствующей одной из площадок 412 - 418. Площадки 412 и 414 образуют места установки, позволяющие установить на них диод 401 (показанный на фиг.4), а площадка 418 образует место установки, позволяющее установить на нем диод 403 (также показанный на фиг.4). Второй вывод диода 403 установлен на лицевой поверхности подложки 390, которая покрыта электропроводным материалом и задает плоскость заземления. Верхние концы перемычек 420 и 422 обеспечивают подключение диода 401, после его установки в положение на площадках 412 и 414, к остальной схеме, размещенной на других керамических подложках 391 - 399. А перемычка 426 обеспечивает подключение диода 403 после его позиционирования к схеме, размещенной на других керамических пластинах 391 - 399.
Фиг. 5-2 является видом сверху верхней поверхности второй керамической подложки 391. Подобно предыдущему чертежу, покрытия электропроводного материала на верхней поверхности керамической подложки 391 помечены штриховкой. На лицевой поверхности второй подложки 391 сформированы змеевидные дорожки 550 и 584. Такие дорожки образуют передающие линии, аналогичные передающим линиям 350 и 384 коммутационной цепи 306 по фиг.3. Длины каждой из дорожек соответствуют четверти длины волны сигналов, передаваемых приемопередатчиком, включающим в себя коммутационную цепь 406, частями которой являются дорожки 550 и 584. (В процессе экспериментирования установлено слабое влияние изменений в протяженности змеевидной формы передающих линий на изменения их характеристик; такое изменение может незначительно изменять рабочие данные сформированной таким образом цепи).
Верхние концы перемычек 586, 588, 590 и 592, которые проходят через подложку 391, также показаны на чертеже. Перемычка 586 размещена с возможностью обеспечить связь с перемычкой 422, перемычка 588 установлена с возможностью обеспечения связи с перемычкой 420. Когда керамические подложки 390 и 391 соединяются друг с другом и устанавливаются вслед друг другу, конец дорожки 584 становится электрически подключенным к диоду 401, установленному на площадку 412 подложки 390, вывод дорожки 550 подобным же образом соединен с диодом 401, установленным на площадке 414, а второй вывод дорожки 550 соединен с диодом 403, установленным на площадке 418. Как отмечено ранее, выполнение передающих линий, образованных дорожками 550 и 584 на керамической подложке, является выгодным, т.к. вносимые потери таким образом выполненной передающей линии значительно ниже, чем вносимые потери обычных передающих линий, образованных полосковыми линиями или микрополосками.
Фиг. 5-3 является видом сверху верхней лицевой поверхности керамической подложки 393 коммутационной цепи 406 по фиг.4. На верхней лицевой поверхности керамической подложки 393 размещены только верхние концы перемычек 650, 652, 654 и 656. А значительная часть остающейся лицевой поверхности покрыта электропроводным материалом за исключением небольшой изолированной области вокруг верхних концов перемычек 650-656. Из-за размещенного на подложке 393 покрытия электропроводного материала подложка 393 образует изолированную плоскость для изоляции дорожек 550 и 584, которые образуют передающие линии. Перемычки 650-656 служат единственно для соединения соответствующих перемычек 424, 586, 588 и 590 (и соответствующих элементов, подключенных к таким перемычкам) к схемным элементам, размещенным на других подложках 395-399.
На фиг. 5-4 изображен вид сверху на верхнюю лицевую поверхность керамической подложки 395. Часть верхней лицевой поверхности подложки 395, покрытая покрытием из электропроводного материала, также обозначена на чертеже штриховкой. Как показано, на лицевой поверхности подложки 395 образованы четыре площадки 730, 752, 758 и 789. Каждая из площадок 730-789 образует обкладки конденсаторов 330, 352, 358 и 389 коммутационной цепи 306 по фиг.3. Верхние концы перемычек 791, 793, 795 и 797 также показаны на чертеже. Перемычка 791 установлена для обеспечения соединения с перемычкой 650, перемычка 793 установлена для обеспечения соединения с перемычкой 656, перемычка 795 установлена для обеспечения соединения с перемычкой 652, а перемычка 797 установлена для обеспечения соединения с перемычкой 654.
Фиг. 5-5 является видом сверху, как и предыдущие фигуры, но на верхнюю лицевую поверхность керамической подложки 397. Покрытие из электропроводного материала, нанесенное на части лицевой поверхности подложки 397, также обозначено штриховкой. Как показано, на лицевой поверхности подложки 397 сформированы площадки 830, 852, 858 и 897. На чертеже показаны также верхние концы перемычек 890, 892, 894 и 896. Аналогично плоским элементам 730-789, размещенным на лицевой поверхности подложки 395, площадки 830-899 размещены на лицевой поверхности подложки 397, чтобы также сформировать элементы конденсаторов, соответствующих конденсаторам 330, 352, 358 и 389 коммутационной цепи 306 по фиг.3. Следует отметить, что перемычки 890-896 установлены не для связи с перемычками 791-797 и электрически изолированы от них. Тем самым, элементы 730 и 830, 752 и 852, 758 и 858, а также 789 и 889 остаются в изоляции один от другого, образуя противоположные обкладки конденсаторов.
Следует отметить, что изменение размеров обкладок конденсаторов обеспечивает изменение в величине емкости конденсаторов, образованных этими обкладками. Конденсаторы еще больших значений можно сформировать размещением нескольких подложек, на которых размещены несколько обкладок, соединенных параллельно. (Конечно, использование дополнительного числа подложек приведет к утолщению фильтровой цепи).
Наконец, фиг. 5-6 представляет верхнюю лицевую поверхность керамической подложки 399. Снова, части лицевой поверхности подложки, покрытые электропроводным материалом, отмечены штриховкой. На верхней лицевой поверхности подложки 399 размещены четыре площадки 950, 952, 954 и 956. Другие части поверхности подложки 399 также покрыты электропроводящим материалом, но изолированы от площадок 950 - 956 изолирующими областями вокруг площадок. Верхние концы перемычек 990, 992, 994 и 996 также показаны. Площадка 950 обеспечивает соединение со схемой передатчика (такой, как схема 312 передатчика радиоприемопередатчика 300 по фиг.3). Площадка 952 обеспечивает соединение с антенной приемопередатчика (такой, как антенна 318 радиоприемопередатчика 300 по фиг. 3), площадка 954 обеспечивает соединение со схемой приемника (такой, как схема 324 приемника приемопередатчика 300 по фиг.3), а площадка 956 обеспечивает соединение с внешним напряжением смещения. Перемычка 990 установлена для обеспечения связи с перемычкой 890 подложки 397, перемычка 994 установлена для обеспечения связи с перемычкой 894, перемычка 992 установлена для обеспечения связи с перемычкой 892, а перемычка 996 установлена для обеспечения связи с перемычкой 896. Итак, путем подходящего соединения схем передатчика и приемника к площадкам 950 и 994 соответственно, антенны приемопередатчика - к площадке 952, и путем подачи управляющего напряжения на площадку 956 может быть сформирована цепь, подобная цепи радиоприемопередатчика 300 по фиг.3.
Посредством подходящего соединения подложек 390-399, размещения подложек 390-399 друг за другом, спекания подложек и установки, например пайкой, диодов на установочные площадки 412-418 на верхней подложке 390 может быть сформирована коммутационная цепь, соответствующая коммутационной цепи 406 по фиг. 4. В предпочтительном варианте выполнения после обжига подложек коммутационная цепь имеет высоту примерно тридцать один мил. Поскольку коммутационная цепь проявляет намного меньшие вносимые потери, чем коммутационная цель обычной конструкции, использование коммутационной цепи согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения позволяет радиоприемопередатчику, такому как сотовый радиотелефон, работающий в системе связи МДРВ, быть более эффективным в работе.
Хотя настоящее изобретение описано в рамках предпочтительных вариантов выполнения, очевидно, что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения для выполнения тех же функций настоящего изобретения без отхода от него. Поэтому, настоящее изобретение не ограничено каким-то одним выполнением, но должно быть истолковано в объеме согласно заявленной формуле изобретения.
Коммутационная цепь приемопередатчика относится к области систем радиосвязи и может использоваться в сотовых радиотелефонах. Достигаемый технический результат - меньшая величина вносимых потерь и потребление меньших количеств энергии. Коммутационная цепь приемопередатчика выполнена на нескольких размещенных одна за другой керамических подложках с расположенной на одной из подложек полосковой передающей линией и содержит также линию передачи управляющего сигнала. Способ обеспечивает поочередное соединение схемы передатчика или схемы приемника с антенной, обеспечивая тем самым поочередную передачу или прием сигналов. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 5 ил.
| US 4701724 A, 20.10.87 | |||
| US 3475700 A, 28.10.69 | |||
| US 4637065 A, 13.01.87 | |||
| DE 3203961 A1, 18.08.83 | |||
| Двухканальный переключатель | 1982 |
|
SU1150681A1 |
