天線切換開關的製作方法
2023-10-06 06:00:44 1
專利名稱：天線切換開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動式無線電通信機內的分集接收機所用的天線切換開關。
在移動式無線電通信機中，因為接收的電場強度由於衰減引起很大變化;所以採用圖2所示的分集接收機來克服衰減的影響。也即分別設置兩種天線，接收天線(R-ANT)21和收發兼用天線(T-R-ANT)22，雙方同時接收中心臺發來的信號，利用由控制裝置(CPU)27控制的天線切換開關(DIV/SW)25，選擇接收的信號中電平較高的那個送進接收機26。
然而，在上述天線切換開關(DIV/SW)25上，以前一般採取使用移相開關二極體(以下稱為PIN二極體)的方法。圖3示出使用PIN二極體的天線切換開關一個例子的電路圖。
在圖3中，由圖所示的接收天線(R-ANT)21所接收的信號傳送到輸入端子31，收發兼用天線(T-R-ANT)22所收到的信號傳到輸入端子32，經過切換後的接收信號從輸出端子33傳送給圖2所示的接收機26，從圖2所示的控制裝置(CPU)27向端子34、35輸入控制信號。再者，D31～D34是PIN二極體，它們具有這樣的性質，即當加上正向電壓時，有電流流過，電阻變小，當加上反向電壓時，沒有電流流過，電阻變大;而且，在所用頻率的情況下，電容器C31～C38的阻抗是非常小的。
將5V的控制信號輸給端子34，將0V的控制信號輸給端子35時，由於加在PIN二極體D32、D33上的是正向電壓，有電流流過，阻值變小，加在PIN二極體D31、D34上的是反向電壓，沒有電流，阻值變大，所以，端子①～③之間是導通，而端子①～⑦之間截止。因此，輸給輸入端子32的接收信號從輸出端子33輸出。相反，將5V控制信號輸給端子35，將0V控制信號輸給端子34時，由於加在PIN二極體D31、D34上的是正向電壓，流過電流，阻值很小，加在PIN二極體D32、D33上的是反向電壓，無電流，阻值變大，所以端子①～⑦之間導通，而端子①～③之間截止。因此，輸給輸入端子31的接收信號從輸出端子33輸出。
再者，如圖2所示，為了提高分集接收機的接收靈敏度，必須儘可能減小在接收機26的前級設置的天線切換開關(DIV/SW)25的插入損耗。
但是，為了減小圖3所示的天線切換開關的插入損耗，必須減小PIN二極體D31、D33的正向阻值，因此，必須在PIN二極體D31、D33中流過很大的電流，例如5mA～10mA的電流。尤其是對必須使用小型電池供電的移動式無線電通信機來說，需要這樣的電流，是個很大的缺點。
而且，由於上述天線切換開關的結構必然具有插入損耗，所以，如果像圖2所示的那樣把它設在接收機26的前級，則不可避免要使接收靈敏度降低。
本發明就是為了克服上述缺點而提出來的，目的是要提供消耗電流小、不引起接收靈敏度下降的優異的天線切換開關。
為了達到上述目的，本發明設有由FET組成的第一放大器和由FET構成的第二放大器，第一放大器將輸給其柵極的來自天線的接收信號放大後，由漏極傳送到給輸出端子;第二放大器將輸給其柵極的來自另一付天線的接收信號放大後，由漏極傳送給上述輸出端子，通過在上述FET的源極上加上為反極性的控制信號，使一方處於工作狀態而另一方為截止狀態。
第一放大器、第二放大器處於工作狀態時，將接收信號放大，處於截止狀態時則將接收信號衰減，因此，通過利用控制信號使第一放大器和第二放大器一方是工作狀態，另一方面是截止狀態，能夠作為接收信號的切換開關而進行工作。
在此，因為第一放大器和第二放大器都使用了FET，所以在工作狀態時作為漏源極電流很小，而且噪聲係數也很低的放大器而工作。
圖1是本發明實施例的電路圖;
圖2是現有的分集接收機的框圖;
圖3是表示現有的天線切換器的電路圖;
圖4是表示使用了圖1的天線切換器的分集接收機的框圖。
圖1是本發明實施例的電路圖。
圖1中，Tr11、Tr12是砷化鎵場效應管，U11～U13是倒相器。Tr11的第一柵極2通過阻抗匹配電路和電容器C11，與輸入第一付天線(圖上未示出)接收的接收信號的輸入端子11連接，第二柵極3通過高頻旁路電容器C12和電阻R11接地，源極①通過高頻旁路電容器C13和串聯連接的電阻R12、R13接地。同樣，Tr12的第一柵極2通過阻抗匹配電路和電容器C14，與輸入第二付天線(圖上未示出)接收的接收信號的輸入端子12連接，第二柵極3通過高頻旁路電容器C15和電阻R14接地，源極1通過高頻旁路電容C16和串聯連接的電阻R15、R16接地。Tr11和Tr12的漏極接在一起，同時，通過電容器C17和阻抗匹配電路與輸出端子13連接，而輸出端子與接收機(圖上未示出)的輸入端子連接。
並且，U11、U13的輸入2都與輸入控制信號的端子14連接，U11的輸出4與U12的輸入2連接，U12的輸出4通過電阻R18與電阻R12和R13的連接點相連接，U13的輸出4通過電阻R19接到電阻R15和R16的連接點上。而且，Tr11、Tr12、U11～U13全由電源供電，Tr11、Tr12的漏極4通過阻流圈L11和電阻R17接到電源端子15上，U11～U13的電源端子5直接與電源端子15連接。
其次，參照圖1說明本實施例的動作。
設定當U12的輸出為「L」(低電平)(例如0V)時Tr11作為放大器工作，U12的輸出為「H」(高電平)(例如5V)時作為衰減器工作。例如，通過選擇電阻R12、R13和R18的阻值，使U12的輸出為「L」時，Tr11的漏極源極間的電流約為2mA，漏極源極間電壓約為4V;U12的輸出為「H」時，Tr11的漏源間電流成為0mA，從而可使Tr11作為放大器或衰減器進行工作。
同樣，Tr12和Tr11一樣，設定當U13的輸出為「L」時，作為放大器而動作，當U13的輸出為「H」時，作為衰減器而動作。例如，通過選擇電阻R15、R16和R19的阻值，使U13的輸出為「L」時，Tr12的漏極源極間的電流約為2mA，漏極源極間電壓約為4V;U13的輸出為「H」時，Tr12的漏極源極間電流成為0mA，從而可使Tr12作為放大器或衰減器而動作。
首先，輸入端子14的控制信號為「L」時，U12的輸出為「L」，U13的輸出為「H」，所以Tr11作為放大器而動作，Tr12作為衰減器而動作。因此，輸給輸入端子11的接收信號由Tr11放大後從輸出端子13輸出;輸給輸入端子12的接收信號被Tr12衰減後在輸出端子13不出現。此時，因為Tr12的漏極4的輸出阻抗對於負載阻抗來說是足夠大的，所以，由Tr11放大的信號不受Tr12漏極4輸出阻抗的影響，並且還可以增大Tr11的漏極4的D/U(設由Tr11放大後漏極4上出現的信號電平為D，由Tr12衰減後在漏極4上出現的信號為U)也能很高(例如，在800MHz時能得到約30dB的D/U)。
其次，輸給端子14的控制信號為「H」時，U12的輸出為「H」，U13的輸出為「L」，所以，Tr11作為衰減器而動作，Tr12作為放大器而動作。因此，輸給輸入端子12的接收信號由Tr12放大後從輸出端子13輸出，輸給輸入端子11的接收信號被Tr11衰減後，在端子13上沒有輸出。
如此，在本實施例中，通過將輸給端子14的控制信號切換為「L」或為「H」，無論選擇從輸入端11輸入的接收信號還是從輸入端12輸入的接收信號，都從輸出端子13輸出。在此，Tr11和Tr12所消耗的電流比圖3所示的現有的天線切換開關的二極體D31～D34所消耗的電流要小。
在本實施例中，Tr11、Tr12採用了砷化鎵場效應管，但是，也可以採用具有同等特性的FET。
圖4是上述採用天線切換開關的分集接收機一個例子的框圖。
由於圖3所示的現有天線切換開關有插入損耗，所以，如圖2所示的那樣把它設在接收機26的前級時，將會引起接收系統噪聲係數的惡化，招致接收靈敏度下降。但是，通過在圖1所示的本實施例的天線切換器中採用砷化鎵FET，在800MHz頻段可以獲得約10dB的增益，實現2dB的噪聲係數，所以如圖4所示的那樣把它設置在接收機46的前級時，接收系統的噪聲係數基本上是由天線切換器部分45決定的。因此，與使用圖2所示的現有的天線切換器25的情況相比，能大幅度地提高接收靈敏度。
另外，由於圖1所示的本實施例的天線切換開關對接收信號有增益，所以，可以如圖4所示的那樣省去接收機46的前級放大器。
如以上詳細說明的那樣，按照本發明，通過使用FET作為使接收信號導通或截止的元件，能夠實現消耗功率小並且兼有噪聲係數低的放大器功能的天線切換器。
因此，通過將本發明的天線切換開關使用於分集接收機上，可以提高接收機靈敏度特性。而且，可以實現設備的低耗電性。所有這些，對於使用小型電池供電的移動式無線電通信機來說非常重要。
權利要求
1.天線切換開關的特徵在於設有由場效應電晶體(FET)構成的第一放大器和由場效應電晶體(FET)構成的第二放大器，第一放大器將輸給其柵極的來自天線的接收信號放大後，從漏極向輸出端子輸出；第二放大器將輸給其柵極的來自另一付天線的接收信號放大後，從漏極向上述輸出端子輸出；通過在上述各FET的源極上加上互反極性的控制信號，可使一方處於工作狀態而另一方為截止狀態。
全文摘要
一種作為放大器而動作時電流消耗也很低的天線切換開關。設有由雙柵場效應管Tr11構成的第一放大器和由雙柵場效應管Tr12構成的第二放大器，第一放大器將輸給輸入端子11的來自天線的接收信號放大後，向輸出端子13輸出；第二放大器將輸給輸入端子12的來自另一副天線的接收信號放大後向輸出端子13輸出，通過在雙柵場效應管Tr11、Tr12的源極加上互為反極性的控制信號可使一方處於工作狀態而另一方處於截止狀態。
文檔編號H04B7/08GK1099537SQ9410647
公開日1995年3月1日 申請日期1994年6月17日 優先權日1993年6月17日
發明者勝山力, 安藤浩 申請人:沖電氣工業株式會社