DE10044515A1

DE10044515A1 - Hochfrequenz-Kopplungsvorrichtung zur Verwendung in einem drahtlosen Mehrband-Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE10044515A1
Application number: DE10044515A
Authority: DE
Inventors: Yiu K Chan; Dale Schwent; Michael Landherr; Armin Klomsdorf; Michael Hand
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2001-07-26
Also published as: AR028168A1; US6496708B1; KR20010050443A; GB2359463B; CN1144379C; GB0022551D0; FR2798789A1; GB2359463A8; SG89351A1; CN1288271A; JP2001127664A; KR100365876B1; IL138162A; IL138162A0; GB2359463A; MXPA00009039A; AU5657700A; AU739634B2; BR0005388A; FR2798789B1

Abstract

Eine Hochfrequenz-(RF)Kopplungsvorrichtung (312), die zur Verwendung in einer drahtlosen Mehrband-Kommunikationseinrichtung (200) geeignet ist, weist eine Abschlußeinrichtung (316) und Koppler (314 und 315) auf. Jeder der Koppler (314 und 315) weist Kopplungselemente im Durchgang (318 und 320) sowie Kopplungselemente im Kopplungsweg (319 und 321) auf. Die Kopplungselemente im Durchgangsweg (318 und 320) leiten ein RF-Signal durch, das jeweiligen Frequenzbändern (TX BAND 1, TX BAND 2) zu übertragen ist, in denen die Einrichtung (200) arbeitet. Die Kopplungselemente im Kopplungsweg (319 und 321) koppeln die RF-Signale, die durch die jeweiligen Kopplungselemente im Durchgangsweg (318 und 320) durchgeleitet werden. Die Kopplungselemente im Kopplungsweg (319 und 321) und die Abschlußeinrichtung (316) sind in Reihe geschaltet, wodurch die Kompatibilität mit einem RF-Leistungsdetektor (313) ermöglicht ist, der eine einzige Erfassungsdiode (322) verwendet.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Signal koppler und insbesondere auf eine Hochfrequenz- (RF) Kopp lungsvorrichtung, die zur Verwendung in einem drahtlosen Mehrband-Kommunikationsgerät, wie etwa einem drahtlosen Dual band-Telefon, geeignet ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein drahtloses Dualband-Telefon kann in zwei Kommunikations systemen betrieben werden, die jeweils durch ein unterschied liches Frequenzband gekennzeichnet sind. Ein vorhandenes drahtloses Dualband-Telefon arbeitet sowohl im Digitalsystem Global Standard for Mobile (GSM) durch Übertragung von RF- Signalen in einem Frequenzband von 890 MHz bis 915 MHz ("GSM 900") als auch im Digitalsystem GSM 1800 durch Übertragung von RF-Signalen in einem Frequenzband von 1710 MHz bis 1785 MHz ("GSM 1800"). Ein weiteres vorhandenes drahtloses Dualband-Telefon arbeitet sowohl im analogen System Advanced Mobil Phone Service (AMPS) durch Übertragung von RF-Signalen in einem Frequenzband von 824 MHz bis 849 MHz ("AMPS 800") als auch im 1900 MHz-Digitalsystem Time Division Multiple Access (TDMA) IS-36 durch Übertragung von RF-Signalen in einem Frequenzband von 1850 MHz bis 1910 MHz ("TDMA 1900" oder "D-AMPS 1900").

Eine Schaltungsanordnung 100 des Standes der Technik eines drahtlosen Dualband-Telefons ist in Fig. 1 gezeigt. Die Schaltungsanordnung 100 enthält einen RF-Leistungsverstärker 102, um RF-Signale in einem ersten Frequenzband TX BAND 1 zur Übertragung an einer Antenne zu verstärken, und einen RF- Leistungsverstärker 103, um RF-Signale in einem zweiten Frequenzband TX BAND 2 zur Übertragung an der Antenne zu verstärken. Um den Leistungspegel der übertragenen RF-Signale zu messen, verwendet die Sender-Schaltungsanordnung 100 eine RF-Kopplungsvorrichtung 104 mit zwei getrennten Aufbauten 106 und 107 zur Übertragungsleitungskopplung, die an einem Summierungspunkt 108 über jeweilige Erfassungsdioden 110 und 111 eines RF-Leistungsdetektors 109 parallelgeschaltet sind. Jeder der Kopplungsaufbauten 106 und 107 besitzt einen Koppler (d. h. die Koppler 112 und 113) und eine Abschlußein richtung (d. h. die Abschlußeinrichtungen 114 und 115). Der RF-Leistungsdetektor 109 gibt ein RF-Erfassungssignal aus, das eine Amplitude aufweist, die auf die Amplitude des RF- Signals bezogen ist, das vom RF-Leistungsverstärker 102 oder 103 ausgegeben wird. Das RF-Erfassungssignal wird verwendet, um den Leistungspegel zu steuern, bei dem das drahtlose Dualband-Telefon sendet.

Die RF-Kopplungsvorrichtung 104 erfordert, daß der RF- Leistungsdetektor 109 pro Kopplungsaufbau eine Erfassungs diode enthält. Es ist selbstverständlich, daß dann, wenn das drahtlose Dualband-Telefon tragbar oder ein Handgerät ist, ein wichtiges Ziel darin besteht, die Anzahl der Komponenten zu minimieren. Die Modifizierung des RF-Leistungsdetektors 109 durch Verschieben des Summierungspunkts 108 zum Eingang des RF-Leistungsdetektors 109 (d. h. zur Anode der Erfassungs diode 110) und Entfernen der Erfassungsdiode 111 würde einen unannehmbaren RF-Spannungsverlust am Eingang des RF- Leistungsdetektors 109 und eine Verminderung der Empfindlich keit des RF-Leistungsdetektors 109 zur Folge haben. Deswegen wird eine RF-Kopplungsvorrichtung benötigt, die zur Verwendung in einem drahtlosen Mehrband-Telefon geeignet ist und die Wiederholung von Komponenten in einem RF-Leistungsde tektor reduziert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Sender- Schaltungsanordnung des Standes der Technik für ein drahtloses Dualband-Telefon erläutert, wobei die Sen der-Schaltungsanordnung einen RF-Koppler verwendet, der zwei getrennte parallelgeschaltete Kopplungsauf bauten umfaßt;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das eine drahtlose Mehrband- Kommunikationseinrichtung erläutert, die in mehreren Kommunikationssystemen funktionsfähig ist;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die die Sender- Schaltungsanordnung der Kommunikationseinrichtung von Fig. 2 erläutert, wobei die Kommunikationseinrichtung ein drahtloses Dualband-Telefon ist und die Sender- Schaltungsanordnung eine RF-Kopplungsvorrichtung ver wendet, die einen einzigen Kopplungsaufbau mit zwei Kopplern und einer Abschlußeinrichtung umfaßt, die alle parallelgeschaltet sind;

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, die für eine erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Trennung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in einem Frequenzband übertragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, die für eine erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Kopplung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in dem Frequenzband über tragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, die für eine erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Trennung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in einem Frequenzband übertragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung, die für eine erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Kopplung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die erste Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in dem Frequenzband über tragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 8 ist eine grafische Darstellung, die für eine zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Trennung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in dem Frequenzband über tragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, die für eine zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Kopplung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in dem Frequenzband über tragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 10 ist eine grafische Darstellung, die für eine zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Trennung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in dem Frequenzband über tragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 11 ist eine grafische Darstellung, die für eine zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 die Kopplung gegenüber der Frequenz erläutert, wobei die zweite Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 Signale koppelt, die in dem Frequenzband über tragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung, die eine alternative Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 3 erläutert, die eine Anpassungsschaltung verwendet;

Fig. 13 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Trennung gegen über der Frequenz erläutert, wenn Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 14 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Kopplung gegen über der Frequenz erläutert, wenn Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 15 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Trennung gegen über der Frequenz erläutert, wenn Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 16 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Kopplung gegen über der Frequenz erläutert, wenn Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 17 ist ein Smith-Ablaufdiagramm, das die Impedanzum setzung erläutert, die von der Anpassungsschaltung der RF-Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 ausgeführt wird, wenn Signale gekoppelt werden, die in dem Fre quenzband übertragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 18 ist eine schematische Darstellung, die eine alternatives Ausführung der Anpassungsschaltung von Fig. 12 erläutert, die ein einziges Schaltungselement verwendet;

Fig. 19 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Trennung gegen über der Frequenz erläutert, wenn die Anpassungs schaltung von Fig. 18 verwendet wird und Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 20 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Kopplung gegen über der Frequenz erläutert, wenn die Anpassungs schaltung von Fig. 18 verwendet wird und Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das AMPS 800 zugeordnet ist;

Fig. 21 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Trennung gegen über der Frequenz erläutert, wenn die Anpassungsschaltung von Fig. 18 verwendet wird und Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 20 ist eine grafische Darstellung, die für die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 die Kopplung gegen über der Frequenz erläutert, wenn die Anpassungs schaltung von Fig. 18 verwendet wird und Signale gekoppelt werden, die in dem Frequenzband übertragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist;

Fig. 23 ist ein Smith-Ablaufdiagramm, das die Impedanzum setzung erläutert, die von der Anpassungsschaltung von Fig. 18 ausgeführt wird, wenn diese durch die RF- Kopplungsvorrichtung von Fig. 12 während der Kopplung von Signalen, die in dem TDMA 1900 zugeordneten Fre quenzband übertragen werden, verwendet wird;

die Fig. 24-27 sind schematische Darstellungen, die zusätzliche alternative Ausführungen der Anpassungs schaltung von Fig. 12 erläutern, die jeweils mehrere diskrete oberflächenmontierte Komponenten enthalten;

die Fig. 28-30 sind schematische Darstellungen, die alternative Ausführungen der Abschlußeinrichtung von Fig. 3 erläutern; und

Fig. 31 ist eine schematische Darstellung, die eine alternative Sender-Schaltungsanordnung für die Kommu nikationseinrichtung von Fig. 2 erläutert, wobei die Kommunikationseinrichtung ein drahtloses N-Band-Tele fon ist und die alternative Sender-Schaltungsanord nung eine alternative Ausführung der RF-Kopplungsvor richtung von Fig. 3 verwendet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Eine Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung umfaßt einen einzigen Kopplungsaufbau mit zwei Kopplern und einer Abschlußeinrichtung. Jeder der Koppler besitzt ein Kopplungs element im Durchgangsweg und ein Kopplungselement im Kopplungsweg. Das Kopplungselement im Durchgangsweg des ersten Kopplers ist funktionsfähig, ein Signal durchzuleiten, das eine Frequenz in einem ersten Frequenzband aufweist. Das Kopplungselement im Durchgangsweg des zweiten Kopplers ist funktionsfähig, ein Signal durchzuleiten, das eine Frequenz in einem zweiten Frequenzband aufweist. Das Kopplungselement im Kopplungsweg von jedem der beiden Koppler koppelt das Signal, das durch das jeweilige Kopplungselement im Durchgangsweg durchgeleitet wird. Ein Ende des Kopplungsele ments im Kopplungsweg des ersten Kopplers ist mit der Abschlußeinrichtung in Reihe geschaltet. Das andere Ende des Kopplungselements im Kopplungsweg des ersten Kopplers ist mit dem Kopplungselement im Kopplungsweg des zweiten Kopplers in Reihe geschaltet. Durch die Reihenschaltung der Koppler ist die RF-Kopplungsvorrichtung mit einem RF-Leistungsdetektor kompatibel, der eine einzige Erfassungsdiode verwendet.

Eine drahtlose Mehrband-Kommunikationseinrichtung 200 ist in Fig. 2 gezeigt. Die Kommunikationseinrichtung 200 ist in mehreren Kommunikationssystemen funktionsfähig, bei denen die entfernten Kommunikationseinrichtungen 202-205 beispielhaft sind. In der erläuterten Ausführung ist die Kommunikations einrichtung 200 ein drahtloses Dualband-Telefon für AMPS 800/TDMA 1900 und die entfernten Kommunikationseinrichtungen 202 und 203 sind drahtlose Basisstationen für AMPS 800 bzw. TDMA 1900. Obwohl die Kommunikationseinrichtung 200 als drahtloses Dualband-Telefon für AMPS 800/TDMA 1900 gezeigt ist, kann sie alternativ ein weiteres drahtloses Dualband- Telefon sein, wie etwa beispielsweise ein drahtloses Dualband-Telefon für GSM 900/GSM 1800; ein drahtloses TDMA- Dualband-Telefon, das sowohl im System TDMA 1900 als auch in einem 800 MHz TDMA-Digitalsystem nach IS-136 ("TDMA 800" oder "D-AMPS 800") arbeitet, ein drahtloses Dualband-Telefon, das im System AMPS 800 und in einem 1900 MHz Code Division Multiple Access (CDMA) Digitalsystem ("CDMA 1900") nach IS-95 arbeitet, oder ein drahtloses CDMA-Dualband-Telefon, das im System CDMA 1900 und in einem 800 MHz CDMA-Digitalsystem nach IS-95 arbeitet. In dem Fall, daß die Kommunikationseinrich tung 200 eines dieser alternativen drahtlosen Dualband- Telefone ist, würden die entfernten Kommunikationseinrichtun gen 202 und 203 die entsprechenden drahtlosen Basisstationen sein.

Die Kommunikationseinrichtung 200 als ein drahtloses Dualband-Telefon kommuniziert mit jeder der entfernten Kommunikationseinrichtungen 202 und 203 über RF-Signale auf jeweiligen Kommunikationsverbindungen 206 und 207. Die Kommunikationseinrichtung 200 enthält eine Antenne 210, einen Empfänger 211, der mit der Antenne 210 verbunden ist, einen Steuerungsabschnitt 212, der mit dem Empfänger 211 verbunden ist, eine Benutzerschnittstelle 213, die mit dem Steuerungs abschnitt 212 verbunden ist, und einen Sender 214, der mit dem Steuerungsabschnitt 212 und der Antenne 210 verbunden ist. Der Empfänger 211 empfängt RF-Signale von den Kommunika tionsverbindungen 206 und 207 über die Antenne 210 und demoduliert die RF-Signale. Die demodulierten RF-Signale, die Steuerungsinformationen enthalten und Nachrichten- oder Sprachinformationen enthalten können, werden durch den Empfänger 211 zum Steuerungsabschnitt 212 geliefert. Der Steuerungsabschnitt 212 steuert die Benutzerschnittstelle 213 zur Ausgabe von hörbarer Sprache, die aus den Sprachinforma tionen abgeleitet wird, und/oder Daten, die aus den Nachrichteninformationen empfangen wurden. Daten und Sprache, die in die Benutzerschnittstelle 213 eingegeben werden, werden durch den Steuerungsabschnitt 212 formatiert und über die Verbindung 215 zum Sender 214 weitergeleitet. Der Sender 214, der für jedes Frequenzband getrennte Übertragungswege verwendet und den gewünschten Übertragungsweg unter Steuerung des vom Steuerungsabschnitt 212 auf der Verbindung 216 gesendeten Signals BAND SELECT wählt, moduliert die formatierten Daten- und Sprachsignale und verstärkt die modulierten Signale für die Übertragung im gewünschten Frequenzband. Der Sender 214 verstärkt die modulierten Signale auf einen Leistungspegel, der durch das Signal TX CONTROL eingestellt wird, das vom Steuerungsabschnitt 212 auf der Verbindung 216 gesendet wird. Die verstärkten Signale werden durch den Sender 214 zur Antenne 210 zur Emission als RF-Signale auf den Kommunikationsverbindungen 206 oder 207 ausgegeben. Der Leistungspegel der verstärkten Signale, die zur Antenne 210 ausgegeben werden, wird durch den Sender 214 erfaßt, der ein Signal RF DETECT, das eine Darstellung des momentanen Ausgangsleistungspegels ist, über die Verbindung 217 zum Steuerungsabschnitt 212 sendet. Der Steuerungsab schnitt 212 stellt das Signal TX CONTROL so ein, daß Differenzen zwischen dem gewünschten Ausgangsleistungspegel des Senders 214 und dem momentanen Ausgangsleistungspegel, der durch das Signal RF DETECT dargestellt wird, minimiert werden. Die Kommunikationseinrichtung 200 verwendet eine oder mehrere gedruckte Leiterplatten (nicht gezeigt), auf denen elektrische Schaltungen gebildet sind, die den Empfänger 211, den Steuerungsabschnitt 212, die Benutzerschnittstelle 213 und den Sender 214 aufbauen.

Obwohl die Kommunikationseinrichtung 200 als ein drahtloses Dualband-Telefon beschrieben ist, kann sie alternativ ein drahtloses Telefon sein, das in mehr als zwei Bändern arbeitet, wie etwa ein drahtloses Dreiband-Telefon, das in GSM 900, GSM 1800 und in einem 1900 MHz GSM-Digitalsystem ("GSM 1900") arbeitet, oder ein drahtloses Vierband-Telefon, das in GSM 900, GSM 1800, D-AMPS 800 und D-AMPS 1900 arbeitet. In dem Fall, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 ein drahtloses Dreiband-Telefon ist, würden die entfernten Kommunikationseinrichtungen 202 und 203 sowie eine zusätzli che entfernte Kommunikationseinrichtung 204, die der Kommunikationsverbindung 208 zugeordnet ist, die entsprechen den drahtlosen Basisstationen sein. In dem Fall, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 das drahtlose Vierband-Telefon ist, würden die entfernten Kommunikationseinrichtungen 202- 204 sowie eine zusätzliche entfernte Kommunikationseinrich tung 205, die der Kommunikationsverbindung 209 zugeordnet ist, die entsprechenden drahtlosen Basisstationen sein.

Die Sender-Schaltungsanordnung 300 des Senders 214 ist in Fig. 3 so gezeigt, daß sie zwei Übertragungswege besitzt, die jeweils einen RF-Leistungsverstärker verwenden. Der RF- Leistungsverstärker 302 verstärkt Signale zur Übertragung im Frequenzband TX BAND 1 und der Leistungsverstärker 303 verstärkt Signale zur Übertragung im Frequenzband TX BAND 2. Ein Eingangssignal auf der Verbindung 304, das für die Übertragung im Frequenzband TX BAND 1 moduliert ist, wird durch den RF-Leistungsverstärker 302 verstärkt, um ein verstärktes RF-Ausgangssignal auf der Verbindung 305 zu erzeugen, die den Ausgangsweg des RF-Leistungsverstärkers 302 definiert. Die Sender-Schaltungsanordnung 300 enthält einen Duplexer (Sende/Empfangsweiche) 306, der in den Ausgangsweg des RF-Leistungsverstärkers 302 geschaltet ist, um die RF- Trennung auszuführen. Ein Eingangssignal auf der Verbindung 308, das für die Übertragung im Frequenzband TX BAND 2 moduliert ist, wird durch den RF-Leistungsverstärker 303 verstärkt, um ein verstärktes RF-Ausgangssignal auf der Verbindung 309 zu erzeugen, die den Ausgangsweg des RF- Leistungsverstärkers 303 definiert. Die Sender-Schaltungsan ordnung 300 enthält einen Duplexer 310, der in den Ausgangsweg des RF-Leistungsverstärkers 303 geschaltet ist, um die RF-Trennung auszuführen. Die Sender-Schaltungsanordnung 300 enthält einen Schalter 311, der durch das Signal BAND SELECT von Fig. 2 gesteuert wird, um den Ausgangsweg des RF- Leistungsverstärkers 302 mit der Antenne 210 zu verbinden, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 im Frequenzband TX BAND 1 sendet, und um alternativ den Ausgangsweg des RF- Leistungsverstärkers 303 mit der Antenne 210 zu verbinden, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 im Frequenzband TX BAND 2 sendet. Der Schalter ist vorzugsweise ein einpoliger Umschalter, kann jedoch jede andere Einrichtung sein, die den Ausgangsweg des RF-Leistungsverstärkers 303 von der Antenne 210 trennt, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 im Frequenzband TX BAND 1 sendet, und den Ausgangsweg des RF- Leistungsverstärkers 302 von der Antenne 210 trennt, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 im Frequenzband TX BAND 2 sendet.

Die Sender-Schaltungsanordnung 300 enthält eine RF-Kopplungs vorrichtung 312 und einen RF-Leistungsdetektor 313, der mit der RF-Kopplungsvorrichtung 312 verbunden ist. Im Unterschied zur RF-Kopplungsvorrichtung des Standes der Technik besitzt die RF-Kopplungsvorrichtung 312 einen einzigen Kopplungsauf bau mit zwei Kopplern 314 und 315 und einer Abschlußeinrich tung 316, die alle in Reihe geschaltet sind. Der Koppler ist in den Ausgangsweg des RF-Leistungsverstärkers 302 geschal tet. Der Koppler 314 besitzt ein Kopplungselement im Durchgangsweg 318 und ein Kopplungselement im Kopplungsweg 319. Das Kopplungselement im Durchgangsweg 318 besitzt zwei Anschlüsse, die in die Verbindung 305 zwischengeschaltet sind. Das Kopplungselement im Kopplungsweg 319 ist in enger physischer Nähe zum Kopplungselement im Durchgangsweg 318 angeordnet. Das Kopplungselement im Kopplungsweg 319 besitzt einen Trennungsanschluß, der mit der Abschlußeinrichtung 316 direkt in Reihe geschaltet ist, und einen Kopplungsanschluß, der mit dem Koppler 315 direkt in Reihe geschaltet ist. Der Koppler 315 ist in den Ausgangsweg des RF-Leistungsverstär kers 303 geschaltet. Der Koppler 315 besitzt ein Kopplungs element im Durchgangsweg 320 und ein Kopplungselement im Kopplungsweg 321. Das Kopplungselement im Durchgangsweg 320 weist zwei Anschlüsse auf, die in die Verbindung 309 zwischengeschaltet sind. Das Kopplungselement im Kopplungsweg 321 ist in enger physischer Nähe zum Kopplungselement im Durchgangsweg 320 angeordnet. Das Kopplungselement im Kopplungsweg 321 besitzt einen Trennungsanschluß, der mit dem Kopplungselement im Kopplungsweg 319 des Kopplers 314 direkt in Reihe geschaltet ist, und einen Kopplungsanschluß, der mit dem RF-Leistungsdetektor 313 direkt in Reihe geschaltet ist. Die Abschlußeinrichtung 316 enthält einen Widerstand 317, wobei ein Ende des Widerstands mit dem Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 319 und das andere Ende mit der elektrischen Masse verbunden ist.

Der RF-Leistungsdetektor 313 umfaßt eine einzige Erfassungs diode 322 und ein R-C-Netzwerk 323. Die Anode der Erfassungs diode 322, die den Eingang des RF-Leistungsdetektors 313 definiert, ist mit dem Kopplungsanschluß des Kopplungsele ments im Kopplungsweg 319 des Kopplers 314 direkt in Reihe geschaltet. Die Katode der Erfassungsdiode 322 ist mit dem R- C-Netzwerk 323 direkt in Reihe geschaltet, das einen Kondensator 324 und einen Widerstand 325 umfaßt, die parallelgeschaltet sind. Der Ausgang des R-C-Netzwerks 323 bildet den Ausgang des RF-Leistungsdetektors 313, der über die Verbindung 217 mit dem Steuerungsabschnitt von Fig. 2 verbunden ist.

Während des Betriebs des RF-Leistungsverstärkers 302 leitet das Kopplungselement im Durchgangsweg 318 des Kopplers 314 das vom RF-Leistungsverstärker 302 ausgegebene verstärkte RF- Signal als Vorwärtsleistung zur Antenne 210. Teile des verstärkten RF-Signals werden als Rückwärtsleistung zurück zum Kopplungselement im Durchgangsweg 318 reflektiert. Das Kopplungselement im Kopplungsweg 319 des Kopplers 314 koppelt die am Kopplungselement im Durchgangsweg 318 vorhandene Vorwärtsleistung zum Kopplungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 319 und koppelt die am Kopplungselement im Durchgangsweg 318 vorhandene Rückwärtsleistung zum Trennungs anschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 319. Der Widerstand 317 der Abschlußeinrichtung 316, der so gewählt ist, daß er eine Impedanz aufweist, die der Impedanz des Kopplungselements im Kopplungsweg 319 an seinem Trennungsan schluß angepaßt ist, eliminiert die Rückwärtsleistung. Die Vorwärtsleistung am Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 319 wird durch das Kopplungselement im Kopplungsweg 321 des Kopplers 315 zur Erfassungsdiode 322 geschaltet, die gemeinsam mit dem Kondensator 324 die Vorwärtsleistung einweggleichrichtet, um eine Gleichspannung zu erzeugen, die zur Amplitude des durch den RF-Leistungsver stärker 302 ausgegebenen verstärkten RF-Signals proportional ist. Die Gleichspannung wird im Kondensator 324 gespeichert und als Signal RF DETECT durch den Widerstand 325 zur Verbindung 217 geschaltet.

Während des Betriebs des RF-Leistungsverstärkers 303 leitet das Kopplungselement im Durchgangsweg 320 des Kopplers 315 das vom RF-Leistungsverstärker 303 ausgegebene verstärkte RF- Signal als Vorwärtsleistung zur Antenne 210 und empfängt reflektierte Teile des verstärkten RF-Signals als Rück wärtsleistung. Das Kopplungselement im Kopplungsweg 321 des Kopplers 315 koppelt die am Kopplungselement im Durchgangsweg 320 vorhandene Vorwärtsleistung zum Kopplungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321 und koppelt die am Kopplungselement im Durchgangsweg 320 vorhandene Rück wärtsleistung zum Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321. Der Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321 wird durch das Kopplungselement im Kopplungsweg 319 und den Widerstand 317 der Abschlußeinrich tung 316 abgeschlossen, um die Rückwärtsleistung am Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321 zu eliminieren. Die Vorwärtsleistung am Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321 wird zur Erfassungs diode 322 geschaltet, die gemeinsam mit dem Kondensator 324 die Vorwärtsleistung einweggleichrichtet, um eine Gleichspan nung zu erzeugen, die zur Amplitude des durch den RF- Leistungsverstärker 303 ausgegebenen verstärkten RF-Signals proportional ist. Die Gleichspannung wird im Kondensator 324 gespeichert und als Signal RF DETECT durch den Widerstand 325 zur Verbindung 217 geschaltet.

Die in Fig. 3 gezeigte RF-Kopplungsvorrichtung 312 ist für die Verwendung am besten geeignet, wenn die Impedanz der Koppler 314 und 315 die gleiche ist wie die der Abschlußein richtung 316. Die Kopplungselemente 318 und 319 des Kopplers 314 und die Kopplungselemente 320 und 321 des Kopplers 315 sind vorzugsweise an den Längskanten gekoppelte Streifenlei tungen. Unter der Annahme, daß das Frequenzband TX BAND 1 das untere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das AMPS 800 zugeordnet ist, und daß das Frequenzband TX BAND 2 das obere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das TDMA 1900 zugeordnet ist, lauten beispielhafte Werte für die RF- Kopplungsvorrichtung 312:
Im Koppler 314
besitzt die Streifenleitung der Kopplungselemente 318 und 319 eine Länge von 500 Millizoll, eine Breite von 7,5 Millizoll, eine Impedanz von 50 Ohm und zur anderen Streifenleitung einen horizontalen Abstand von 5 Millizoll;
im Koppler 315
besitzt jede Streifenleitung der Kopplungselemente 320 und 321 eine Länge von 300 Millizoll, eine Breite von 7,5 Millizoll, eine Impedanz von 50 Ohm und zur anderen Streifenleitung einen horizontalen Abstand von 5 Millizoll; und
in der Abschlußeinrichtung 613
besitzt der Widerstand 317 eine Impedanz von 50 Ohm.

Wie in der Technik wohlbekannt ist, wird die Effektivität einer RF-Kopplungsvorrichtung durch ihre Richtfähigkeit gemessen. Die Richtfähigkeit, die allgemein als die Fähigkeit eines Kopplers definiert werden kann, Vorwärts- und Rückwärtsleistung zu trennen, kann gemessen werden, indem die Kopplung der RF-Kopplungsvorrichtung von ihrer Trennung subtrahiert wird. In diesem Zusammenhang kann die Kopplung als die Fähigkeit eines Kopplers definiert werden, einen gewünschten Betrag von Leistung von einem Kopplungselement im Durchgangsweg zu einem Kopplungselement im Kopplungsweg zu übertragen, und die Trennung kann als die Fähigkeit eines Kopplers definiert werden, zu verhindern, daß Rückwärtslei stung in den Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg eintritt. Unter Verwendung der für die Koppler 314 und 315 und die Abschlußeinrichtung 316 gegebenen beispielhaften Werte arbeitet die RF-Kopplungsvorrichtung 312 in der nachfolgenden Weise. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im unteren Band für AMPS 800 übertragen werden, weist die RF-Kopplungsvorrichtung 312 eine Trennung von ungefähr -50 dB auf, wie in Fig. 4 durch den Punkt 400 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -21 dB, wie in Fig. 5 durch den Punkt 500 gezeigt ist, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -29 dB zu erzielen. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, weist die RF-Kopplungs vorrichtung 312 eine Trennung von ungefähr -54 dB auf, wie in Fig. 6 durch den Punkt 600 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -19 dB, wie in Fig. 7 durch den Punkt 700 gezeigt ist, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -35 dB zu erzielen. Diese Richtfähigkeiten von -29 dB und -35 dB können als ausgezeichnet bezeichnet werden.

Wenn die Kommunikationseinrichtung 200 tragbar oder ein Handgerät ist, verwendet sie dort, wo es möglich ist, Komponenten mit minimalen Abmessungen, um einen begrenzten Formfaktor einzuhalten. In dieser Hinsicht verwendet jeder der Koppler 314 und 315 vorzugsweise an der Breitseite gekoppelte Mikrostreifenleitungen, die einen kompakteren Aufbau schaffen als die obenstehend beschriebenen, an der Längskante gekoppelten Streifenleitungen. Beispiele von Kopplungsaufbauten mit an der Breitseite gekoppelten Mikrostreifenleitungen sind im US-Patent Nr. 5.448.771 an Klomsdorf u. a. mit dem Titel "Embedded Tranmission Line Coupler For Radio Frequency Signal Amplifiers" gezeigt und beschrieben, das am 5. September 1995 eingereicht wurde und auf Motorola, Inc., den Anmelder der vorliegenden Erfindung lautet. Im Betrieb besitzt ein eingebetteter Koppler mit an der Breitseite gekoppelten Mikrostreifenleitungen eine komplexe Impedanz (d. h. Impedanzen mit einem reellen Teil und einem imaginären Teil) und muß durch eine Abschlußeinrichtung mit komplexer Impedanz abgeschlossen werden.

Es wird das nachfolgende Beispiel eines eingebetteten Kopplungsaufbaus mit an der Breitseite gekoppelten Mikro streifenleitungen für jeden der Koppler 314 und 315 der RF- Kopplungsvorrichtung 312 betrachtet. Unter der Annahme, daß das Frequenzband TX BAND 1 das untere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das AMPS 800 zugeordnet ist, und daß das Frequenzband TX BAND 2 das obere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das TDMA 1900 zugeordnet ist, lauten beispielhafte Werte für die RF-Kopplungsvorrichtung 312:

Im Koppler 314

a) hat die Mikrostreifenleitung des Kopplungselements 318 eine gerade Form mit einer Länge von 300 Millizoll und einer Breite von 30 Millizoll,
b) ist die Mikrostreifenleitung des Kopplungselements 319 "s"-förmig mit einer effektiven Länge von 310 Millizoll, die einer Länge von 300 Millizoll entspricht, und einer Breite von 10 Millizoll, und
c) die Mikrostreifenleitungen der Kopplungselemente 318 und 319 sind vertikal um 9 Millizoll beabstan det;

im Koppler

315

a) hat die Mikrostreifenleitung des Kopplungselements 320 eine gerade Form mit einer Länge von 120 Millizoll und einer Breite von 30 Millizoll,
b) ist die Mikrostreifenleitung des Kopplungselements 321 "s"-förmig mit einer effektiven Länge von 130 Millizoll, die einer Länge von 120 Millizoll entspricht, und einer Breite von 10 Millizoll, und
c) die Mikrostreifenleitungen der Kopplungselemente 318 und 319 sind vertikal um 9 Millizoll beabstan det; und

in der Abschlußeinrichtung

316

besitzt der Widerstand

317

eine Impedanz von 28 Ohm.

Mit einer Abschlußimpedanz von 28 Ohm in der Abschlußeinrich tung 316 beträgt die Impedanz am Kopplungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 319 ungefähr 28 + j7, wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im unteren Band für AMPS 800 übertragen werden, und die Impedanz am Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321 beträgt ungefähr 31 + j16, wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden.

Unter Verwendung der beispielhaften Werte, die für den eingebetteten Koppleraufbau mit an der Breitseite gekoppelten Mikrostreifenleitungen gegeben wurden und durch die Koppler 314 und 315 sowie durch die Abschlußeinrichtung 316 verwendet wurden, arbeitet die RF-Kopplungsvorrichtung 312 in der folgenden Weise. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im unteren Band für AMPS 800 übertragen werden, weist die RF- Kopplungsvorrichtung 312 eine Trennung von ungefähr -47 dB, die in Fig. 8 durch den Punkt 800 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -21 dB, die in Fig. 9 durch den Punkt 900 gezeigt ist, auf, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -26 dB zu erzielen. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, weist die RF- Kopplungsvorrichtung 312 eine Trennung von ungefähr 32 dB, die in Fig. 10 durch den Punkt 1000 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -21 dB, die in Fig. 11 durch den Punkt 1100 gezeigt ist, auf, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -11 dB zu erzielen. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, ist die Richtfähigkeit der Ausführung dieses Beispiels der RF- Kopplungsvorrichtung 312 beträchtlich geringer als die Richtfähigkeit der Ausführung des vorherigen Beispiels der RF-Kopplungsvorrichtung 312. Diese geringe Richtfähigkeit bei der Kopplung von RF-Signalen, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, kann darauf zurückgeführt werden, daß die RF-Kopplungsvorrichtung 312 den Trennungsanschluß des Kopplungselements im Durchgangsweg 321 nicht mit der richtigen Impedanz abschließt.

Zur Verbesserung der Richtfähigkeit kann eine alternative bevorzugte RF-Kopplungsvorrichtung 1200 verwendet werden, die in Fig. 12 gezeigt ist. Die RF-Kopplungsvorrichtung 1200 verwendet den allgemeinen Aufbau der RF-Kopplungsvorrichtung 312, enthält jedoch außerdem eine Anpassungsschaltung 1202, die zwischen die Koppler 314 und 315 in Reihe geschaltet ist.

Die Anpassungsschaltung 1202 verwendet Übertragungsleitungen 1204 und 1205 und einen Nebenschlußkondensator 1206. Ein Anschluß der Übertragungsleitung 1204 ist mit dem Kopplungs anschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 319 des Kopplers 314 verbunden und der andere Anschluß ist mit der Übertragungsleitung 1205 verbunden. Ein Anschluß der Übertragungsleitung 1205 ist mit der Übertragungsleitung 1204 verbunden und der andere Anschluß ist mit dem Trennungsan schluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321 des Kopplers 315 verbunden. Ein Anschluß des Nebenschlußkondensators 1206 ist zwischen die miteinander verbundenen Anschlüsse der Übertragungsleitungen 1204 und 1205 und die elektrische Masse geschaltet.

Die Anpassungsschaltung 1202 arbeitet als eine Einrichtung zur Impedanzwandlung. Beim Koppeln von RF-Signalen, die im Frequenzband TX BAND 2 übertragen werden, liefert die Anpassungsschaltung 1202 die richtige Abschlußimpedanz am Trennungsanschluß des Kopplungselements im Durchgangsweg 321. Beim Koppeln von RF-Signalen, die im Frequenzband TX BAND 1 übertragen werden, arbeitet die Anpassungsschaltung 1202 als eine verlustarme Übertragungsleitung, die einen vernachläs sigbaren Einfluß auf die Leistungsübertragung zum RF- Leistungsdetektor 313 hat. Unter der Annahme, daß das Frequenzband TX BAND 1 das untere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das AMPS 800 zugeordnet ist, und daß das Frequenzband TX BAND 2 das obere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das TDMA 1900 zugeordnet ist, lauten beispielhafte Werte für die Anpassungsschaltung 1202 wie folgt: die Übertragungsleitung 1204 hat eine Länge von 200 Millizoll, eine Breite von 5 Millizoll und eine Impedanz von 100 Ohm; die Übertragungsleitung 1205 hat eine Länge von 300 Millizoll, eine Breite von 5 Millizoll und eine Impedanz von 100 Ohm; und der Kondensator 1206 beträgt 2,2 pF. Um die Anzahl der Komponenten zu minimieren, sind die Übertragungsleitungen 1204 und 1205 vorzugsweise Metallstreifen, die in gedruckte Leiterplatten der Kommunikationseinrichtung 200 eingebettet sind, die aus FR-4 Glasfaserwerkstoff hergestellt sein können. Der Kondensator 1206 ist vorzugsweise ein diskretes Bauelement, das auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte angebracht ist.

Unter Verwendung der beispielhaften Werte für die Anpassungs schaltung 1202 und der beispielhaften Werte für die Koppler 314 und 315 und die Abschlußeinrichtung 316, die obenstehend in Verbindung mit den Fig. 8-11 beschrieben wurden, arbeitet die RF-Kopplungsvorrichtung 1200 in der folgenden Weise. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im unteren Band für AMPS 800 übertragen werden, weist die RF-Kopplungsvorrichtung 1200 eine Trennung von ungefähr -47 dB, die in Fig. 13 durch den Punkt 1300 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -21 dB, die in Fig. 14 durch den Punkt 14 gezeigt ist, auf, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -26 dB zu erzielen. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, weist die RF-Kopplungsvorrichtung 1200 eine Trennung von ungefähr -54 dB, die in Fig. 15 durch den Punkt 1500 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -22 dB, die in Fig. 16 durch den Punkt 16 gezeigt ist, auf, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -32 dB zu erzielen. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die an den Rändern des oberen Bands für TWA 1900 übertragen werden, weist die RF- Kopplungsvorrichtung 1200 eine Trennung von ungefähr -44 dB, die in Fig. 15 durch den Punkt 1502 gezeigt ist, auf, die gemeinsam mit der Kopplung von ungefähr -22 dB eine Richtfähigkeit von ungefähr -21 dB erzielt. Es ist deutlich, wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, sind die Richtfähigkeiten von -32 dB und -21 dB der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 viel besser als die Richtfähigkeit von -11 dB der vorhergehenden Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung 312.

Die verbesserte Richtfähigkeit der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 ist auf das richtige Abschließen des Trennungsabschlus ses des Kopplungselements im Durchgangsweg 321 zurückzufüh ren, wenn die RF-Kopplungsvorrichtung 1200 RF-Signale koppelt, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden. Die Funktionsweise der Anpassungsschaltung 1202 wird weiter mit Bezug auf die Fig. 17 beschrieben. Der Kopplungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 319 besitzt eine komplexe Impedanz von 31 + j16, die in Fig. 17 am Punkt 1700 normiert dargestellt ist. Die Übertragungsleitung 1204 wandelt die komplexe Impedanz von 31 + j16 in eine komplexe Impedanz von 39 + j44, die in Fig. 17 am Punkt 1701 normiert dargestellt ist. Der Kondensator 1206 wandelt die komplexe Impedanz von ungefähr 39 + j44 weiter in eine komplexe Impedanz von ungefähr 37 - j44, die in Fig. 17 am Punkt 1702 normiert dargestellt ist. Die Übertragungsleitung 1204 wandelt die komplexe Impedanz von ungefähr 37 - j44 weiter in eine komplexe Impedanz von ungefähr 28 - j2, die in Fig. 17 am Punkt 1703 normiert dargestellt ist; wodurch eine geeignete Abschlußimpedanz am Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungsweg 321 geschaffen wird.

Für die Impedanzumwandlung können alternative Ausführungen der Anpassungsschaltung 1202 verwendet werden. Fig. 18 zeigt eine alternative Anpassungsschaltung 1800, die lediglich ein einziges Schaltungselement verwendet. Die Anpassungsschaltung 1800 verwendet im einzelnen eine einzige diskrete oberflä chenmontierte Komponente, einen Kondensator 1802. Der Kondensator 1802 ist zwischen die Kopplungselemente 319 und 321 in Reihe geschaltet. Unter der Annahme, daß das Frequenzband TX BAND 1 das untere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das AMPS 800 zugeordnet ist, und daß das Frequenzband TX BAND 2 das obere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das TDMA 1900 zugeordnet ist, lautet ein beispielhafter Wert für den Kondensator 1802 5,6 pF. Obwohl die alternative Anpassungsschaltung 1800 so gezeigt ist, daß sie lediglich eine einzige diskrete oberflächenmontierte Komponente verwendet, kann sie alternativ andere Realisierun gen mit einzelnen Schaltungselementen verwenden, wie etwa eine einzige eingebettete Übertragungsleitung, die zwischen die Kopplungselemente 319 und 321 in Reihe geschaltet ist.

Unter Verwendung der beispielhaften Werte, die für die alternative Anpassungsschaltung 1202 gegeben wurden, und der beispielhaften Werte für die Koppler 314 und 315 und die Abschlußeinrichtung 316, die obenstehend in Verbindung mit den Fig. 8-11 beschrieben wurden, arbeitet die RF-Kopplungs vorrichtung 1200 in der folgenden Weise. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im unteren Band für AMPS 800 übertragen werden, weist diese Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 eine Trennung von ungefähr -47 dB, die in Fig. 19 durch den Punkt 1900 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -21 dB, die in Fig. 20 durch den Punkt 2000 gezeigt ist, auf, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -26 dB zu erzielen. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, weist diese Ausführung der RF-Kopplungs vorrichtung 1200 eine Trennung von ungefähr -43 dB, die in Fig. 21 durch den Punkt 2100 gezeigt ist, und eine Kopplung von ungefähr -22 dB, die in Fig. 22 durch den Punkt 2200 gezeigt ist, auf, um eine Richtfähigkeit von ungefähr -21 dB zu erzielen. Wenn RF-Signale gekoppelt werden, die im oberen Band für TDMA 1900 übertragen werden, wird diese Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 weiter mit Bezug auf Fig. 23 beschrieben. Wie zuvor festgestellt wurde, weist das Kopplungselement im Kopplungsweg 321 eine komplexe Impedanz von ungefähr 31 + j16 auf, die in Fig. 23 am Punkt 2300 normiert dargestellt ist. Der Kondensator 1802 wandelt die komplexe Impedanz von ungefähr 31 + j16 in eine komplexe Impedanz von ungefähr 31 + j1 um, die in Fig. 23 am Punkt 2302 normiert dargestellt ist. Obwohl die umgewandelte komplexe Impedanz von 31 + j1 mit der Impedanz von 27 Ohm der Abschlußeinrichtung 316 nicht genau übereinstimmt, gibt es einen ausreichenden Abschlußwiderstand an den Trennungsan schlüssen der Kopplungselemente im Kopplungsweg 319 und 321, damit diese Ausführung der RF-Kopplungsvorrichtung eine gute Richtfähigkeit besitzt, wie durch die Fig. 19-22 nachgewiesen wird. Die alternative Anpassungsschaltung 1800 führt jedoch bestimmte Einschränkungen in diese Ausführung der RF- Kopplungsvorrichtung 1200 ein, einschließlich eine ver schlechterte Richtfähigkeit, wenn RF-Signale gekoppelt werden, die am oberen Rand des Bands übertragen werden, das TDMA 1900 zugeordnet ist, wie in Fig. 21 gezeigt ist.

Zusätzliche alternative Anpassungsschaltungen der Fig. 24-27 verwenden lediglich diskrete oberflächenmontierte Komponenten und vermeiden die Verwendung von eingebetteten Elementen, wie etwa Übertragungsleitungen, die für eine optimale Abstimmung oftmals viele Iterationen bei der Nachprüfung gedruckter Leiterplatten erfordern. Die alternative Anpassungsschaltung 2400 von Fig. 24 verwendet die Spulen 2402 und 2403, die zwischen die Kopplungselemente 319 und 321 in Reihe geschaltet sind, und einen Nebenschlußkondensator 2404, der zwischen den Verbindungspunkt der Spulen 2402 und 2403 und die elektrische Masse geschaltet ist. Die alternative Anpassungsschaltung 2500 von Fig. 25 verwendet die Kondensa toren 2502 und 2503, die zwischen die Kopplungselemente 319 und 321 in Reihe geschaltet sind, und einen Nebenschlußkon densator 2504, der zwischen den Verbindungspunkt der Kondensatoren 2502 und 2503 und die elektrische Masse geschaltet ist. Die alternative Anpassungsschaltung 2600 von Fig. 26 verwendet einen Kondensator 2602, der zwischen die Kopplungselemente 319 und 321 in Reihe geschaltet ist, einen Nebenschlußkondensator 2604, der zwischen das Kopplungsele ment 319 und die elektrische Masse geschaltet ist, und eine Nebenschlußspule 2605, die zwischen das Kopplungselement 321 und die elektrische Masse geschaltet ist. Die alternative Anpassungsschaltung 2700 von Fig. 27 verwendet eine Spule 2702, die zwischen die Kopplungselemente 319 und 321 in Reihe geschaltet ist, einen Nebenschlußkondensator 2704, der zwischen das Kopplungselement 319 und die elektrische Masse geschaltet ist, und einen Nebenschlußkondensator 2705, der zwischen das Kopplungselement 321 und die elektrische Masse geschaltet ist.

In einigen Topologien kann die gedruckte Leiterplatte an der Stelle, wo die Übertragungsleitungen 1204 und 1205 der Anpassungsschaltung 1202 von Fig. 12 einzubetten sind, einen beschränkten Raum aufweisen. In solchen Fällen kann den einzubettenden Übertragungsleitungen 1204 und 1205 die notwendige physische Länge für die benötigte Impedanzumwand lung fehlen. Zum Ausgleichen der zu kurzen physischen Länge der Übertragungsleitungen 1204 und 1205 kann die Abschlußein richtung 316 der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 eine alterna tive Schaltungsanordnung in Form eines Mehrkomponenten- Abschlußnetzwerks verwenden. Solche alternativen Abschluß einrichtungen schaffen im allgemeinen eine komplexe Impedanz und enthalten Resonanzschaltungen, um optimale Leitungs abschlüsse zu schaffen, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 von Fig. 2 im Frequenzband TX BAND 1 oder im Frequenzband TX BAND 2 sendet. Die alternative Abschlußeinrichtung 2800 ist in Fig. 28 gezeigt. Die alternative Abschlußeinrichtung 2800 enthält obere und untere Netzwerke 2801 und 2803, die zwischen den Trennungsanschluß des Kopplungselements im Kopp lungsweg 319 und die elektrische Masse in Reihe geschaltet sind. Das obere Netzwerk 2801 enthält den Widerstand 2802 und einen Reihenresonanzkreis, der aus der Spule 2804 und dem Kondensator 2806 aufgebaut ist und zum Widerstand 2802 parallelgeschaltet ist. Das untere Netzwerk 2803 enthält den Widerstand 2808 und den Kondensator 2810, der zum Widerstand 2808 parallelgeschaltet ist. Die Spule 2804 und der Konden sator 2806 sind so gewählt, daß sie Werte besitzen, daß der Reihenresonanzkreis auf Frequenzen im Frequenzband TX BAND 1 abgestimmt ist, die von Interesse sind. Der Widerstand 2802 ist so gewählt, daß er eine Impedanz besitzt, die für eine beste Richtfähigkeit der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 opti miert ist, wenn die Kommunikationseinrichtung im Frequenzband TX BAND 2 sendet. Der Kondensator 1206 von Fig. 12 ist für eine abschließende Abstimmung der Impedanz gewählt, die der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 angeboten wird, wenn die Kommu nikationseinrichtung im Frequenzband TX BAND 2 sendet. Der Widerstand 2808 und der Kondensator 2810 des unteren Netzwerks 2803 sind so gewählt, daß sie eine Impedanz besitzen, die für eine beste Richtfähigkeit der RF-Kopplungs vorrichtung 1200 optimiert ist, wenn die Kommunikationsein richtung im Frequenzband TX BAND 1 sendet. Unter der Annahme, daß das Frequenzband TX BAND 1 das untere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das AMPS 800 zugeordnet ist, und daß das Frequenzband TX BAND 2 das obere der beiden Bänder ist, wie etwa das Band, das TDMA 1900 zugeordnet ist, lauten beispielhafte Werte für die Abschlußeinrichtung 2800 und die Anpassungsschaltung 1202 wie folgt: der Widerstand 2802 beträgt 82 Ohm; die Spule 2804 beträgt 10 nH; der Kondensator 2808 beträgt 3,6 pF; der Widerstand 2808 beträgt 30 Ohm; der Kondensator 2810 beträgt 2 pF; die Übertragungsleitung 1206 hat eine Länge von 45 Millizoll, eine Breite von 7 Millizoll und eine Impedanz von 50 Ohm; die Übertragungsleitung 1205 hat eine Länge von 170 Millizoll, eine Breite von 7 Millizoll und eine Impedanz von 50 Ohm; und der Kondensator 1206 beträgt 1,8 pF.

Weitere alternative Mehrkomponenten-Abschlußnetzwerke für die Abschlußeinrichtung 316 von Fig. 3, die die Länge der Übertragungsleitungen 1204 und 1205 von Fig. 12 ausgleicht, sind in den Fig. 29 und 30 als alternative Abschlußeinrichtungen 2900 bzw. 3000 gezeigt. Die alternative Abschlußein richtung 2900 enthält die Widerstände 2902 und 2903, die Spulen 2904 und 2905 und den Kondensator 2906. Der Widerstand 2902 ist mit dem Widerstand 2903 parallelgeschaltet. Der Widerstand 2903 ist weiter mit der Spule 2905 in Reihe geschaltet, die weiter mit einem Reihenresonanzkreis parallelgeschaltet ist, der aus der Spule 2904 und dem Kondensator 2906 aufgebaut ist. Die alternative Abschlußein richtung 3000 enthält die Widerstände 3002 und 3003, die Spule 3004 und die Kondensatoren 3006 und 3007. Der Widerstand 3002 ist mit dem Widerstand 3003 parallelgeschal tet. Der Widerstand 3003 ist weiter mit dem Kondensator 3007 in Reihe geschaltet, der weiter mit einem Reihenresonanzkreis parallelgeschaltet ist, der aus dem Kondensator 3006 und der Spule 3005 aufgebaut ist.

Neben dem Ausgleich der Länge der Übertragungsleitungen 1204 und 1205 von Fig. 12 minimieren die alternativen Abschlußein richtungen 2800, 2900 und 3000 der Fig. 28, 29 bzw. 30 außerdem die Entwicklungszeit und die Kosten. Die alternati ven Abschlußeinrichtungen 2800, 2900 und 3000 verwenden diskrete oberflächenmontierte Komponenten mit freiliegenden Kontakten, die während der Werksprüfung leicht geprüft werden können. Die diskreten oberflächenmontierten Komponenten können zur Optimierung der Schaltungsfunktion in einfacher Weise gewechselt werden. Andererseits können eingebettete Übertragungsleitungen während der Werksprüfung nicht in einfacher Weise geprüft werden und die Dimensionen eingebet teter Übertragungsleitungen sind bei der anschließend folgenden Überarbeitung der gedruckten Leiterplatte feststehend. Deswegen müssen alle Änderungen oder "Feinein stellungen" an eingebetteten Übertragungsleitungen durch eine Überarbeitung der gedruckten Leiterplatte erfolgen, wodurch sich Zeit und Kosten des Entwicklungsvorgangs erhöhen.

Es ist ferner selbstverständlich, daß die Impedanzumwandlung, die durch die Anpassungsschaltung 1202 von Fig. 12 ausgeführt wird, alternativ nur durch die Abschlußeinrichtung 316 von Fig. 3 ausgeführt werden könnte. In dieser Ausführung wird die RF-Kopplungsvorrichtung 312 verwendet; der Widerstand 317 der Abschlußeinrichtung 316 wird jedoch durch die alternative Abschlußeinrichtung 2800 von Fig. 28, 2900 von Fig. 29, 3000 von Fig. 30 oder eine weitere geeignete Schaltungsanordnung ersetzt, die die richtigen Abschlußwiderstände der Anschlüsse schafft und eine gute Richtfähigkeit des Kopplers sichert, wenn die Kommunikationseinrichtung 200 im Frequenzband TX BAND 1 oder im Frequenzband TX BAND 2 sendet.

Wenn die Kommunikationseinrichtung 200 eine Einrichtung ist, die in mehr als zwei Frequenzbändern sendet, wie das drahtlose Dreiband- oder Vierband-Telefon, die obenstehend beschrieben wurden, kann die RF-Kopplungsvorrichtung 312 von Fig. 3 leicht erweitert werden, um die RF-Kopplung in dieser Einrichtung zu gewährleisten. Die RF-Kopplungsvorrichtung 312 kann erweitert werden, um eine RF-Kopplungsvorrichtung 3100 von Fig. 31 zu werden, ohne von einer Struktur der Einzel kopplung abzuweichen, die seriell geschaltete Koppler aufweist sowie eine Kompatibilität mit einem RF-Leistungs detektor mit einer einzigen Erfassungsdiode. Um in mehr als zwei Frequenzbändern zu senden verwendet der Sender 214 der Kommunikationseinrichtung 200 die in Fig. 31 gezeigte alternative Sender-Schaltungsanordnung 3101. Die alternative Sender-Schaltungsanordnung 3101 definiert einen ersten Sendeweg mit dem RF-Leistungsverstärker 3102 und dem Koppler 3106 zum Senden von RF-Signalen im Frequenzband TX BAND 1, einen zweiten Sendeweg mit dem RF-Leistungsverstärker 3103 und dem Koppler 3107 zum Senden von RF-Signalen im Frequenz band TX BAND 2, einen dritten Sendeweg mit dem RF-Leistungs verstärker 3104 und dem Koppler 3108 zum Senden von RF- Signalen im Frequenzband TX BAND 3 sowie zusätzliche Sendewege, die jeweils einen RF-Leistungsverstärker und einen Koppler aufweisen, bis zum N-ten Sendeweg mit dem RF- Leistungsverstärker 3105 und dem Koppler 3109 zum Senden im Frequenzband TX BAND N. Die Variable N ist die maximale Anzahl der Frequenzbänder, in denen die Kommunikationsein richtung 200 sendet. Die Kopplungselemente im Kopplungsweg 3110-3113 der Koppler 3106-3109 sind jeweils in Reihe geschaltet, um eine Kopplerkette zu bilden. Eine Abschlußein richtung 3114, die der Abschlußeinrichtung 316 von Fig. 3 ähnlich ist, ist mit dem Trennungsanschluß des Kopplungsele ments im Kopplungsweg 3110 verbunden. Ein RF-Leistungsdetek tor 3115, der dem RF-Leistungsdetektor 313 ähnlich ist, ist mit dem Kopplungsanschluß des Kopplungselements im Kopplungs weg 3113 verbunden. Die optionalen Anpassungsschaltungen 3116, 3117 und 3118, die der Anpassungsschaltung 1202 von Fig. 12 oder den alternativen Anpassungsschaltungen 1800, 2400, 2500, 2600 und 2700 der Fig. 18, 24, 25, 26 bzw. 27 ähnlich sind, können zwischen die Koppler 3106-3109 jeweils in Reihe geschaltet sein. Insbesondere die optionalen Anpassungsschaltungen 3116, 3117 und 3118 können zwischen aufeinanderfolgende Kopplungselemente im Kopplungsweg geschaltet sein, d. h. zwischen die Kopplungselemente im Kopplungsweg 3110 und 3111, zwischen die Kopplungselemente im Kopplungsweg 3111 und 3112 bzw. zwischen die Kopplungsele mente im Kopplungsweg 3112 und 3113. Die Abschlußeinrichtung 3114 kann den Widerstand 317 von Fig. 3, die alternative Abschlußeinrichtung 2800 von Fig. 28, die alternative Abschlußeinrichtung 2900 von Fig. 29 oder die alternative Abschlußeinrichtung 3000 von Fig. 30 enthalten. Die Koppler 3106-3109, die Abschlußeinrichtung 3114 und die optionalen Anpassungsschaltungen 3116-3118 bilden gemeinsam die RF- Kopplungsvorrichtung 3110.

Indem lediglich die Werte der zuvor erwähnten Anpassungs schaltungen und/oder des Mehrkomponenten-Netzwerks variiert werden, ist es möglich, einen weiten Bereich möglicher Impedanzfehlanpassungen zu kompensieren, die der RF- Kopplungsvorrichtung aufgrund der speziellen mechanischen oder elektrischen Struktur von deren Kopplern angeboten werden. Deswegen ist es selbstverständlich, daß die Koppler 314 und 315 der RF-Kopplungsvorrichtung 1200 von Fig. 12, die obenstehend so beschrieben wurden, daß sie vorzugsweise an der Breitseite gekoppelte Mikrostreifenleitungen verwenden, und die Koppler 3106-3109 der RF-Kopplungsvorrichtung 3100 von Fig. 31, die vorzugsweise an der Breitseite gekoppelte Mikrostreifenleitungen verwenden können, alternativ weitere elektromagnetische Kopplungseinrichtungen, wie etwa an den Längskanten gekoppelte Streifenleitungen, magnetische Kopplungseinrichtungen, wie etwa jene, die ferromagnetische Medien verwenden, oder alle weiteren Einrichtungen verwenden können, die einen gesteuerten Umfang des Signaltransfers von einem Übertragungsweg zu einem anderen Übertragungsweg erzeugen können.

Wie beschrieben worden ist, besteht ein Vorteil der RF- Kopplungsvorrichtung 312 von Fig. 3, der RF-Kopplungsvorrich tung 1200 von Fig. 12 und der RF-Kopplungsvorrichtung 3100 von Fig. 31 in ihrer Kompatibilität mit dem RF-Leistungs detektor 313 oder 3115, der eine einzige Erfassungsdiode verwendet. Wie obenstehend beschrieben wurde, wird eine Erfassungsdiode zur Einweggleichrichtung des gekoppelten RF- Signals verwendet. In der Technik ist wohlbekannt, in einem RF-Leistungsdetektor neben einer Erfassungsdiode eine zusätzliche Diode für Zwecke der Temperaturkompensation zu verwenden. Siehe z. B. die Diode 212 in Fig. 2 des US-Patents Nr. 4.523.155 an Walczak u. a. mit dem Titel "Temperature Compensated Automatic Output Control Circuitry for RF Signal Power Amplifiers With Wide Dynamic Range", das am 11. Juni 1985 eingereicht wurde und auf Motorola Inc., den Einreicher der vorliegenden Anmeldung, lautet. Unter keinen Umständen sollte die Beschreibung des RF-Leistungsdetektors 313 oder des RF-Leistungsdetektors 3115, die eine einzige Erfassungsdiode verwenden, den Vorteil der Verwendung der RF- Kopplungsvorrichtungen 312, 1200 und 3100 mit anderen RF- Leistungsdetektoren mindern, die eine Erfassungsdiode sowie zusätzliche Dioden für die Temperaturkompensation oder weitere Zwecke verwenden.

Es wird somit deutlich, daß eine RF-Kopplungsvorrichtung, die einen einzigen Kopplungsaufbau mit in Reihe verbundenen Kopplern verwendet, für die Verwendung in einer drahtlosen Mehrband-Telefoneinrichtung geeignet ist und mit einem RF- Leistungsdetektor kompatibel ist, der eine einzige Erfas sungsdiode verwendet. Die Schaltungsanordnung der RF- Kopplungsvorrichtung kann weiter verbessert werden, insbesondere in bezug auf die Kopplung von RF-Signalen, die in einem Hochfrequenzband übertragen werden, wie etwa jenes, das TDMA 1900 zugeordnet ist, indem eine Anpassungsschaltung und/oder ein Mehrkomponenten-Abschlußnetzwerk angefügt werden. Während viele spezielle Ausführungen gezeigt und beschrieben wurden, ist selbstverständlich, daß weitere Modifikationen ausgeführt werden können. Es ist deswegen beabsichtigt, in den angefügten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen abzudecken, die in den wahren Erfindungsgedanken und den Umfang der Erfindung fallen.

Claims

1. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312), gekenn zeichnet durch:

- eine Abschlußeinrichtung (316);
- einen ersten Koppler (314), wobei der erste Koppler erste und zweite Kopplungselemente (318, 319) aufweist, das erste Kopplungselement ein erstes RF-Signal mit einer Frequenz in einem ersten Frequenzband durchlei tet, das zweite Kopplungselement das erste RF-Signal koppelt, das durch das erste Kopplungselement durchge leitet wird, und das zweite Kopplungselement mit der Abschlußeinrichtung in Reihe geschaltet ist; und
- einen zweiten Koppler (315), wobei der zweite Koppler erste und zweite Kopplungselemente (320, 321) aufweist, das erste Kopplungselement des zweiten Kopplers ein zweites RF-Signal mit einer Frequenz in einem zweiten Frequenzband durchleitet, das zweite Kopplungselement des zweiten Kopplers das zweite RF-Signal koppelt, das vom ersten Kopplungselement des zweiten Kopplers durch geleitet wird, und das zweite Kopplungselement des zweiten Kopplers mit dem zweiten Kopplungselement des ersten Kopplers in Reihe geschaltet ist.

2. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 1, weiter durch eine Anpassungsschaltung (1202) gekennzeichnet, die zwischen das zweite Kopplungselement (319) des ersten Kopplers (314) und das zweite Kopplungs element (321) des zweiten Kopplers (315) in Reihe geschaltet ist.

3. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 2, wobei

- das zweite Kopplungselement (319) des ersten Kopplers (314) erste und zweite Anschlüsse aufweist:

- die Abschlußeinrichtung (316) mit dem ersten Anschluß des zweiten Kopplungselements des ersten Kopplers ver bunden ist; und
- die Anpassungsschaltung (1202) zumindest eine Übertra gungsleitung mit ersten und zweiten Anschlüssen enthält, wobei der erste Anschluß der zumindest einen Übertra gungsleitung mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kopp lungselements des ersten Kopplers verbunden ist.

4. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 3, wobei

- das zweite Kopplungselement (321) des zweiten Kopplers (315) erste und zweite Anschlüsse aufweist; und
- die zumindest eine Übertragungsleitung erste und zweite Übertragungsleitungen enthält,
- wobei die erste Übertragungsleitung erste und zweite Anschlüsse besitzt, wobei der erste Anschluß der ersten Übertragungsleitung mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kopplungselements des ersten Kopplers verbunden ist; und
- die zweite Übertragungsleitung erste und zweite Anschlüsse besitzt, wobei der erste Anschluß der zweiten Übertragungsleitung mit dem zweiten Anschluß der ersten Übertragungsleitung verbunden ist und der zweite Anschluß der zweiten Übertragungsleitung mit dem ersten Anschluß des zweiten Kopplungselements des zweiten Kopplers verbunden ist.

5. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 3, wobei die Abschlußeinrichtung (316) lediglich eine einzige diskrete Komponente (317) enthält, wobei die einzige diskrete Komponente ein Widerstand ist.

6. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 3, wobei die Abschlußeinrichtung (316) ein Mehrkomponenten-Abschlußnetzwerk enthält.

7. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 2, wobei die Anpassungsschaltung (1202) ledig lich ein einziges Schaltungselement (1800) enthält.

8. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 7, wobei das einzige Schaltungselement (1800) ein Kondensator (1802) ist.

9. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 2, wobei die Anpassungsschaltung (1202) ledig lich diskrete oberflächenmontierte Komponenten enthält.

10. Hochfrequenz- (RF) Kopplungsvorrichtung (312) nach Anspruch 1, wobei die Abschlußeinrichtung (316) ein Mehrkomponenten-Abschlußnetzwerk (2800) enthält.