低衰减的滤波器/开关装置 本发明涉及一种用于切换HF线路或HF滤波器的传输特性的电路装置，而且还涉及一种利用第一频率f1和位于f1的高次谐波范围内的第二频率f2来发射/接收HF信号的可切换发射机/接收机。
当生成某一基频f1的高频信号时，由于所采用的元件的非线性，总会产生附加的谐波，尤其是频率为2f1的谐波。在许多应用情况下，希望能有效地抑制该寄生的高次谐波。如果利用诸如低通滤波器或其类似物等常规的滤波技术来抑制该谐波，那么，当需要为两个不同地频率设计一个HF线路或电路装置时便会带来问题，其中所述的高频总是位于所述低频的高次谐波范围内。这样的例子有所谓的双模式移动电话，它既可以运行在900MHz范围内的GSM频带，又可以运行在1710～1785MHz范围内的PCN频带。
因此本发明所基于的任务是，建议一种在传输第一频率f1的第一状态和传输第二频率f2的第二状态之间切换HF线路或HF滤波器的传输特性的开关装置，所述的第二频率位于f1的高次谐波范围内，其中f1的高次谐波在所述的第一状态下被抑制，而且该开关装置针对两个频率总是具有尽可能低的信号衰减。
该任务由具有一个与所述HF线路相连的λ1/4线路元件的电路装置来实现，该线路元件可开关地连接在一个低欧姆的终端上。所述的λ1/4线路元件相对于双倍频率2f1表现为一种λ1/2线路元件，该元件在电路状态下可以有效地衰减所述的谐波，而基频不被衰减。相反，如果所述的λ1/4线路元件通向优选为大地的低欧姆终端的连接被断开，则处于2f1范围内的高频f2将不被衰减。为了抑制f2的谐波，可以选择具有相应高截止频率的常规低通滤波器。因此，通过本发明的开关装置可以在频率f1和近似为2f1的频率f2之间进行切换，其中可以为两个频率实现极低的衰减，使得可以为两个频率使用共同的传输路径和放大输出。由此可以譬如为双模式移动电话实现成本、位置和重量的节省。
本发明另外还建议了一种可切换的发射机/接收机，用于发射/接收具有第一频率f1和位于f1的高次谐波范围内的第二频率f2的HF信号，它具有：用于产生频率为f1和f2的发射信号的HF单元；用于接收频率为f1和f2的信号的接收单元；通过一个分支与所述HF单元及接收单元相连的信号输出端；一个连接在所述HF单元和所述信号输入/输出端之间的λ1/4线路元件，该线路元件可借助第一开关元件与低欧姆终端相连；布置在所述分支和HF单元之间的线路元件装置，该线路元件装置具有两个串联连接的λ1/8线路元件，而该两个线路元件的连接点通过第二开关元件与低欧姆的终端相连；以及用于在发射工作方式和接收工作方式之间进行切换的第三开关元件。
如同在权利要求1所定义的开关装置中一样，所述的λ1/4线路元件可以实现在“低衰减地传输频率f1并同时抑制谐波2f1”和“低衰减地传输频率f2”之间进行切换。在接收工作方式下，所述具有两个串联的λ1/8线路元件的线路元件装置可以在发射支路方向的分支处为相应的工作频率f1或f2实现较高的阻抗。
本发明的改进和优选扩展方案由从属权利要求给出。
所述的λ1/4和λ1/8线路元件优选地借助一个可开关的二极管、譬如PIN二极管可开关地接到大地上。
为了衰减高频f2的高次谐波，可以为低通滤波器设置合适的截止频率。
所述的λ1/4线路元件可以优选地被构造为带状线、微带状线或同轴电缆。在此，譬如不会引起附加成本的印刷电路板材料适合用作电介质，或者采取因其较高的介电常数而可使线路元件的尺寸保持较小的陶瓷基片。
下面借助优选实施例并参考附图来详细讲述本发明，其中
图1为本发明开关装置的实施例的电路框图；
图2为本发明发射机/接收机的实施例的电路框图；
图3示出了本发明发射机/接收机在频率为f1的发射工作方式时的频率特性的计算机仿真；
图4示出了本发明发射机/接收机在频率为f2的发射工作方式时的频率特性的计算机仿真；
图5示出了本发明发射机/接收机在频率为f1的接收工作方式时的频率特性的计算机仿真；
图6示出了本发明发射机/接收机在频率为f2的接收工作方式时的频率特性的计算机仿真；以及
图7为本发明电路装置的另一实施例的电路框图。
图1以电路框图的形式示出了本发明开关装置的一种实施例，它被用来切换HF线路2的传输特性。图中示出了信号输入端3和信号输出端4。在输入端3和输出端4之间的分支处放置了一个λ1/4线路元件，它通过可开关的PIN二极管6与地电位相连。该λ1/4线路元件可以构造为带状线、微带状线或同轴导体，其中，诸如用玻璃纤维加强的塑料或陶瓷材料等普通的印刷电路板材料适合用作电介质。在输出端4的方向上另外还布置了低通滤波器8、9，其截止频率如此来选择，使得所述的低频f1和高频f2都能低衰减地通过，但谐波2f2被衰减。
利用可开关的PIN二极管6，所述的开关装置可以在两个状态之间进行切换，即在二极管6接通时低衰减地传输f1并抑制2f1，而在二极管6断开时低衰减地传输f2。如果所述的二极管6被切换为导通工作方式，也就是说所述的λ1/4线路元件5被短路接地，那么该λ1/4线路元件5便针对基频为f1的信号而作用为短路接地的λ1/4线路变换器，这样，对经HF线路2导入的频率为f1的信号而言，所述的短路作用被变成一个开路，从而所述的信号可以基本无衰减地通过。但是，对于频率为2f1的二次谐波信号，所述的λ1/4线路元件表现为一个λ2/2线路元件，所以不会出现阻抗变换。为了进一步加强谐波抑制，可以依次连接两个或多个λ1/4线路元件。
图2用电路框图示出了本发明可切换的发射机/接收机10的实施例。HF接线端22通过分支23与具有HF单元或放大器11的发射支路相连，而且还与具有接收单元13、14的接收支路相连。在所述的HF接线端22和分支23之间可以布置一个常规的低通滤波器20、21。所述的接收单元由分频器13和用于接收频率为f1RX及f2RX的信号的接收机14、14组成。在所述的分支23和分频器13之间布置了一个可通过控制端D进行控制的PIN二极管19，以便用于在接收工作方式下将所述的HF信号从HF接线端22接通到接收支路，以及在发射工作方式下隔离通往接收支路的HF信号。
在具有用于所述频率f1及f2的放大末级的HF单元11和所述的分支点23之间可以布置一个定向耦合器12。优选地，该功能可以与两个λ1/8线路变换器17组合起来。为了在发射工作方式下衰减谐波，如同图1所示的开关装置一样也布置了λ1/4线路元件15，该线路元件15可以分别通过能用控制端A或B进行开关的PIN二极管而被短接到地电位上。若接通二极管16使其工作在导通方式，则当HF单元11利用基频f1进行工作时可以有效地抑制频率为2f1的谐波，而频率f1可以低衰减地进行传输。在移动电话中，这种将高频信号低衰减地从放大末级传输到天线是非常有意义的，其中由于位置和重量等原因而迫切希望只有极少的功耗。如果用二极管16将λ1/4线路元件15和大地之间的连接断开，则在该开关状态下，位于基频f1的二次谐波2f1范围内的频率f2同样可以低衰减地传输到HF接线端22。所述的低通滤波器20、21利用相应选择的截止频率来抑制f2的谐波。
为了在发射支路中抑制接收信号，装设了具有两个λ1/8线路元件17的线路元件装置，所述两个线路元件的连接点24又通过可开关的PIN二极管18与大地相连。在频率为f1的接收工作方式下，所述的开关C(二极管18)断开，使得所述的分支23在频率为f1的情况下通过λ1/2的线路元件17、17、15被隔断成开路。相反，在频率为f2的接收工作方式下，所述的开关C(二极管18)接通，使得所述的分支点23在工作频率为f2的情况下利用λ2/4而相对于大地隔断。由此总可以阻止所述的接收信号导入发射支路。
对于图2所示发射机/接收机的相应工作状态，其四个开关A、B、C和D(二极管16、16、18和19)的位置在下面的真值表中被列了出来： A B C D发射工作方式δ1 1 1 0 0发射工作方式δ2 0 0 0 0接收工作方式δ1 0 1 0 1接收工作方式δ2 - 0 1 1
在此，1表示开关接通(二极管为导通工作)，0表示开关断开，而-表示开关位置无关紧要。
图3～6示出了图7所示的、总共具有三个线路元件15的本发明优选电路装置的计算机仿真。此处画出了在端口[1]与[2]之间(发射情况)以及在端口[2]与[3]之间(接收情况)(参考符号25、26、27)依赖于频率的衰减。通过考虑元件参数的实际发散来从蒙特卡罗仿真中得出衰减值的发散。
图3示出了在利用频率f1进行发射工作时的频率特性(参考上面的真值表)。从图3可以清楚地看出，在GSM发射频率(约900MHz)范围内的衰减非常小，而在二次谐波范围内的衰减为40～60dB。
相反，在高频f2(譬如PCN；图4)的发射工作方式下，1700～1800MHz之间的发射频率范围内的衰减非常小。在约900MHz时的衰减最大值并不归因于本发明的作用。
图5示出了在低频f1时进行接收工作的本发明电路装置。很明显，在工作频率900MHz的范围内的衰减同样是尽可能地小。
最后，图6示出了在高频f2时进行接收工作的本发明发射/接收装置。同样，在该工作频率范围内(1700～1800MHz)的衰减也被最小化。
因此，本发明的电路装置可以在两个频率f1和f2的情况下进行低衰减地发射和接收工作，同时又抑制了谐波，其中所述的频率f2位于频率f1的谐波范围内，尤其为2f1。本发明尤其可应用于既使用GSM频带又使用PCN频带的移动电话。