ES2232909T3 - Modulo de conmutacion multibanda de alta frecuencia. - Google Patents
Modulo de conmutacion multibanda de alta frecuencia.Info
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Abstract
MODULO DE CONMUTACION DE ALTA FRECUENCIA MULTIBANDA EN FORMA DE CUERPO LAMINAR PARA SU USO EN UN SISTEMA DE COMUNICACION QUE UTILIZA MULTIPLES SISTEMAS TRANSMISORES-RECEPTORES CON DIFERENTES BANDAS DE PASO. EL MODULO DE CONMUTACION DE ALTA FRECUENCIA MULTIBANDA COMPRENDE BASICAMENTE UN CIRCUITO DE SEPARACION DE BANDA Y MULTIPLES CIRCUITOS DE CONMUTACION PARA LOS SISTEMAS DE TRANSMISION-RECEPCION. LOS CIRCUITOS DE CONMUTACION ESTAN CONECTADOS A UNA ANTENA COMUN A TRAVES DE UN CIRCUITO DE SEPARACION DE BANDA, Y CONECTAN DE FORMA ALTERNADA LA ANTENA COMUN A LOS CIRCUITOS DE TRANSMISION Y A LOS CIRCUITOS DE RECEPCION DEL SISTEMA DE TRANSMISION-RECEPCION. EL CUERPO LAMINAR DEL MODULO DE CONMUTACION DE ALTA FRECUENCIA MULTIBANDA COMPRENDE ELECTRODOS DE CONFIGURACION IMPRESOS EN SUBESTRATOS DIELECTRICOS, ELECTRODOS TERMINALES FORMADOS EN LAS SUPERFICIES LATERALES DEL CUERPO LAMINAR Y CHIPS MONTADOS EN LA SUPERFICIE SUPERIOR DE DICHO CUERPO LAMINAR.
Description
Módulo de conmutación multibanda de alta
frecuencia.
La presente invención se refiere a una parte de
circuito mixto de alta frecuencia, más específicamente, a un módulo
de conmutación multibanda de alta frecuencia utilizado en un sistema
de comunicación que utiliza una pluralidad de sistemas de
transmisión-recepción que tienen diferentes
pasabandas.
Un radioteléfono celular digital utiliza un
conmutador de alta frecuencia para conectar eléctricamente y
alternadamente una antena (ANT) a un circuito transmisor (TX) o a un
circuito receptor (RX).
La figura 15 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra un circuito conmutador de alta frecuencia de
una sola banda, que se da a conocer en el documento
US-A-5,473,293. En la figura 15, el
conmutador de alta frecuencia conecta alternadamente una antena ANT
a un circuito transmisor TX o a un circuito receptor RX, y comprende
un primer diodo D1 cuyo ánodo está conectado al circuito transmisor
TX y cuyo el cátodo está conectado a la antena ANT, una línea SL de
transmisión triplaca (strip line) conectada entre la antena ANT y el
circuito receptor RX, y un segundo diodo D2, cuyo ánodo está
conectado entre la línea triplaca SL y el circuito receptor RX y
cuyo cátodo está conectado a tierra. El conmutador de alta
frecuencia esta realizado en un cuerpo dieléctrico laminado que
tiene una pluralidad de substratos, en el cual la línea triplaca
esta dispuesta en un substrato interior y en el que los diodos D1,
D2 están montados sobre la superficie superior del cuerpo
dieléctrico laminado.
Con la reciente popularización masiva de los
radioteléfonos celulares, ha habido una mayor demanda para mejorar
el funcionamiento del mismo, para aumentar el área de servicio, etc.
Se ha propuesto un radioteléfono de dos bandas como nuevo tipo de
radioteléfono. A diferencia del radioteléfono convencional que
utiliza un único sistema transmisor-receptor, el
radioteléfono de dos bandas utiliza dos sistemas
transmisores-receptores que tienen diferentes
pasabandas. Un usuario puede comunicarse seleccionando adecuadamente
un sistema transmisor-receptor deseado.
Si los respectivos sistemas
transmisores-receptores se componen de diferentes
circuitos, el radioteléfono de dos bandas resultante tendría un
tamaño y un coste grandes. Por lo tanto, las partes que componen el
radioteléfono de dos bandas, tantas como sea posible, deberían
compartir los sistemas transmisores-receptores con
la intención de reducir el tamaño y el coste de producción.
El documento
EP-A-0 567 766 da a conocer un
circuito para una antena de automóvil conmutable que incluye filtros
de frecuencia para asociar diferentes márgenes de frecuencia con
diferentes receptores.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia
en forma de una pequeña estructura laminada para conectar
eléctricamente y de forma alternada una antena común a un circuito
transmisor o a un circuito receptor de cualquiera de los dos o más
circuitos transmisores-receptores que tienen
diferentes pasabandas.
Dicho objetivo se alcanza mediante el módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia definido en la
reivindicación 1.
En una forma de realización de la invención, se
proporciona un módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia
en forma de un cuerpo laminado para su uso en un sistema de
comunicación que utiliza una pluralidad de sistemas
transmisores-receptores que tienen diferentes
pasabandas, comprendiendo un circuito de un módulo de conmutación
multibanda de alta frecuencia: (a) un circuito de separación de
bandas, estando un extremo del mismo conectado a un terminal de una
antena común para conectar una antena común; y (b) circuitos
conmutadores para los sistemas
transmisores-receptores, estando un extremo de cada
circuito conectado al circuito de separación de bandas y estando el
otro extremo conectado en paralelo a un terminal de recepción para
conectar un circuito receptor, y un terminal de transmisión para
conectar un circuito transmisor, para conectar alternadamente la
antena común al circuito receptor o al circuito transmisor; y el
cuerpo laminado comprende una pluralidad de substratos dieléctricos,
patrones de electrodo impresos sobre los substratos dieléctricos,
electrodos de terminal conformados sobre las superficies del cuerpo
laminado, y elementos de chip montados en una superficie superior
del cuerpo laminado.
La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático
que muestra una forma de realización preferida de un módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 2 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra un circuito equivalente al módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de la figura 1;
La figura 3 es una vista bidimensional del cuerpo
laminado del módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia de
acuerdo con la presente invención;
La figura 4 es una vista en perspectiva del
cuerpo laminado del módulo de conmutación multibanda de alta
frecuencia de acuerdo con la presente invención;
La figura 5 es una vista bidimensional que
muestra cada substrato que conforma el cuerpo laminado de las
figuras 3 y 4;
La figura 6 es un diagrama de bloques esquemático
que muestra un primer circuito preferido del módulo de conmutación
multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 7 es un diagrama de bloques esquemático
que muestra un segundo circuito preferido del módulo de conmutación
multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 8 es un diagrama de bloques esquemático
que muestra un tercer circuito preferido del módulo de conmutación
multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 9 es un diagrama de bloques esquemático
que muestra un cuarto circuito preferido del módulo de conmutación
multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 10 es un diagrama de bloques
esquemático que muestra un quinto circuito preferido del módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 11 es un diagrama de bloques
esquemático que muestra un sexto circuito preferido del módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 12 es un diagrama de bloques
esquemático que muestra un séptimo circuito preferido del módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 13 es un diagrama de bloques
esquemático que muestra un octavo circuito preferido del módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención;
La figura 14 es un diagrama de bloques
esquemático que muestra un noveno circuito preferido del módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de acuerdo con la presente
invención; y
La figura 15 es un diagrama de circuito
esquemático que muestra un circuito monobanda de conmutación de alta
frecuencia.
El módulo de conmutación multibanda de alta
frecuencia de la presente invención comprende un circuito de
separación de bandas, unos circuitos conmutadores que conectan
alternadamente una antena común a un circuito receptor o a un
circuito transmisor de entre cualquiera de una pluralidad de
sistemas transmisores-receptores que tienen
diferentes pasabandas, y terminales para conectar la antena común,
el circuito receptor o el circuito transmisor.
La presente invención se describirá tomando como
ejemplo un módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia para
un sistema de comunicación de dos bandas. Sin embargo, debe
señalarse que la presente invención es igualmente aplicable a un
sistema de comunicación que incluye tres o más sistemas
transmisores-receptores que tienen diferentes
pasabandas, a pesar de la siguiente descripción de las formas de
realización preferidas.
En una forma de realización preferida de la
presente invención, el módulo de conmutación multibanda de alta
frecuencia puede comprender un circuito de separación de bandas, un
primer circuito conmutador para un primer sistema
transmisor-receptor y un segundo circuito conmutador
para un segundo sistema transmisor-receptor. Un
módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia de este tipo es
adecuado para su uso en un radioteléfono celular de dos bandas.
El circuito de separación de bandas separa una
señal de comunicación en dos bandas para el primer y segundo sistema
transmisor-receptor. El circuito de separación de
bandas está constituido por dos circuitos de filtrado, comprendiendo
cada uno un componente inductivo y un componente capacitivo, que
corresponden a cada uno del primer y segundo sistema
transmisores-receptores. Los circuitos del circuito
de separación de bandas pueden ser circuitos de filtro de ranura
(notch filter), circuitos de filtrado pasabajo, circuitos de
filtrado paso banda, o cualquier combinación de estos circuitos. Por
ejemplo, el circuito de separación de bandas puede estar constituido
por un primer y segundo circuito de filtro de ranura, comprendiendo
cada uno una inductancia y un capacitor conectados en paralelo. Un
extremo de cada circuito de filtro de ranura está conectado
respectivamente al circuito conmutador correspondiente, y el otro
extremo del mismo está conectado a un terminal de antena común para
conectar la antena común. Entre uno de los circuitos de filtro de
ranura y su correspondiente circuito conmutador, un capacitor
conectado a tierra puede estar conectada en derivación. Entre los
otros circuitos de filtro de ranura y su correspondiente circuito
conmutador puede conectarse un capacitor, y puede conectarse
adicionalmente una inductancia, conectada a tierra, en derivación,
entre el circuito de filtro de ranura y el capacitor.
Cada uno del primer y segundo sistema de
transmisión-recepción incluye un circuito
conmutador, estando un extremo del mismo conectado a un circuito de
separación de bandas que está conectado al terminal de la antena
común para conectar la antena común, estando conectado otro extremo
del mismo a un terminal de recepción para conectar el circuito
receptor, e incluso otro extremo del mismo estando conectado a un
terminal de transmisión para conectar el circuito transmisor. De ese
modo, el primer circuito conmutador conecta alternadamente la antena
común con un primer circuito de transmisión o con un primer circuito
de recepción, y el segundo circuito conmutador conecta
alternadamente la antena común con un segundo circuito de
transmisión o con un segundo circuito de recepción. El circuito
conmutador puede ser un circuito conmutador de diodos conectado a un
circuito de control a través de un terminal de control, para aplicar
una tensión de un nivel predeterminado sobre los diodos, controlando
de ese modo la operación de conmutación. Por ejemplo, el módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia puede tener un primer y
segundo terminal de control para controlar los circuitos
transmisores del primer y segundo sistema de
transmisión-recepción, y un tercer y cuarto terminal
de control para controlar los circuitos receptores del primer y
segundo sistema de transmisión-recepción. Los
circuitos receptores del primer y segundo sistema de
transmisión-recepción pueden estar controlados por
el mismo terminal de control.
Puede incorporarse un circuito de filtrado
pasabajo que comprende un componente inductivo y un componente
capacitivo dentro del circuito conmutador para dotar al sistema
transmisor de una función de filtrado pasabajo (un camino que viene
desde el terminal de la antena común a través del circuito de
separación de bandas y el circuito conmutador) de cada sistema de
transmisión-recepción. De ese modo, el módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de la presente invención
puede incluir las diferentes construcciones de circuito
siguientes.
(A) Tal como muestra la figura 6, en un primer
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un circuito de filtrado pasabajo LPF para el primer
sistema de transmisión-recepción y un circuito de
filtro de ranura NF para el segundo sistema de
transmisión-recepción, y un circuito de filtrado
pasabajo LPF2 está incorporado dentro del segundo circuito
conmutador SW2.
(B) Tal como muestra la figura 7, en un segundo
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un circuito de filtrado pasabajos LPF para el primer
sistema de transmisión-recepción y un circuito de
filtrado pasa altas HPF para el segundo sistema de
transmisión-recepción, y un circuito de filtrado
pasabajos LPF2 está incorporado dentro del segundo circuito
conmutador SW2.
(C) Tal como muestra la figura 8, en un tercer
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un circuito de filtro de ranura NF para el primer
sistema de transmisión-recepción y un circuito de
filtrado pasa banda BPF para el segundo sistema de
transmisión-recepción, y un circuito de filtrado
pasabajos LPF1 está incorporado dentro del primer circuito
conmutador SW1.
(D) Tal como muestra la figura 9, en un cuarto
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un circuito de filtrado pasabajos LPF para el primer
sistema de transmisión-recepción y un circuito de
filtrado pasa banda BPF para el segundo sistema de
transmisión-recepción. No hay ningún circuito de
filtrado pasabajos incorporado dentro de los circuitos conmutadores
porque el circuito de filtrado pasa banda BPF tiene una función de
filtro pasabajos.
(E) Tal como muestra la figura 10, en un quinto
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un primer circuito de filtro de ranura NF1 para el
primer sistema de transmisión-recepción y un segundo
circuito de filtro de ranura NF2 para el segundo sistema de
transmisión-recepción. Un primer circuito de
filtrado pasabajos LPF1 y un segundo circuito de filtrado pasabajos
LPF2 están incorporados respectivamente dentro del primer circuito
conmutador SW1 y del segundo circuito conmutador SW2.
(F) Tal como muestra la figura 11, en un sexto
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un circuito de filtro de ranura NF para el primer
sistema de transmisión-recepción y un segundo
circuito de filtrado pasa altas HPF para el segundo sistema de
transmisión-recepción. Un primer circuito de
filtrado pasabajos LPF1 y un segundo circuito de filtrado pasabajos
LPF2 están incorporados respectivamente dentro del primer circuito
conmutador SW1 y del segundo circuito conmutador SW2.
(G) Tal como muestra la figura 12, en un séptimo
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un primer circuito de filtrado pasa banda BPF1 para
el primer sistema de transmisión-recepción y un
segundo circuito de filtrado pasa banda BPF2 para el segundo sistema
de transmisión-recepción. No hay ningún circuito de
filtrado pasabajos incorporado dentro de los circuitos conmutadores
porque los circuitos de filtrado pasa banda BPF1y BPF2 tienen una
función de filtro pasabajos.
(H) Tal como muestra la figura 13, en un octavo
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un circuito de filtrado pasa banda BPF para el
primer sistema de transmisión-recepción y un
circuito de filtro de ranura NF para el segundo sistema de
transmisión-recepción, y un circuito de filtrado
pasabajos LPF2 está incorporado dentro del segundo circuito
conmutador SW2.
(I) Tal como muestra la figura 14, en un noveno
circuito preferido, el circuito de separación de bandas 2 está
constituido por un circuito de filtrado pasa banda BPF para el
primer sistema de transmisión-recepción y un
circuito de filtrado pasa altas HPF para el segundo sistema de
transmisión-recepción, y un circuito de filtrado
pasabajos LPF2 está incorporado dentro del segundo circuito
conmutador SW2.
La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático
que muestra una forma de realización preferida de un módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia según la presente
invención. El módulo multibanda 1 de conmutación de alta frecuencia
rodeado de una línea discontinua se utiliza en un sistema de
comunicaciones que utiliza dos sistemas de
transmisión-recepción que tienen diferentes
pasabandas, y es adecuado para conectar de forma alternada una
antena común ANT a un circuito transmisor (TX1, TX2) y a un circuito
receptor (RX1, RX2) de cada sistema de
transmisión-recepción de un radioteléfono de banda
dual. Por ejemplo, un primer sistema de
transmisión-recepción puede ser un sistema del tipo
Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM) y un segundo
sistema de transmisión-recepción puede ser un
sistema del tipo Sistema Celular Digital (DCS) 1800.
El módulo multibanda 1 de conmutación de alta
frecuencia de la figura 1 comprende un primer circuito conmutador
SW1 para conmutar un circuito transmisor TX1 y un circuito receptor
RX1 del primer sistema de transmisión-recepción
(GSM), un primer circuito de filtrado pasabajos LPF1 incorporado
dentro del primer circuito conmutador SW1, un primer terminal de
transmisión TT1 para conectar el circuito transmisor TX1, un segundo
circuito conmutador SW2 para conmutar un segundo circuito transmisor
TX2 y un circuito receptor RX2 del segundo sistema de
transmisión-recepción (DCS), un segundo circuito de
filtrado pasabajos LPF2 incorporado dentro del segundo circuito
conmutador SW2, un segundo terminal de transmisión TT2 para
conectar el circuito transmisor TX2, y un circuito 2 de separación
de bandas para separar las bandas de las señales de comunicación
hacia los respectivos sistemas de
transmisión-recepción. Los circuitos conmutadores
SW1, SW2 pueden tener unos terminales de control CT1, CT2 para
conectar respectivamente los circuitos de control VC1, VC2. El
circuito de separación de bandas comprende un primer y un segundo
circuito de filtro de ranura NF1, NF2, estando uno de los extremos
de cada circuito de filtro de ranura conectado a un terminal CAT de
la antena común para conectar la antena común ANT, y el otro extremo
de los mismos estando conectado al respectivo circuito conmutador.
Los circuitos receptores RX1, RX2 están conectados respectivamente a
los circuitos conmutadores SW1, SW2 a través de los terminales
receptores RT1, RT2.
La figura 2 es un diagrama esquemático de
circuito que muestra un circuito equivalente del módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de la figura 1. El
circuito de separación de bandas conectado al terminal CAT de la
antena común incluye un primer y un segundo circuito de filtro de
ranura, comprendiendo el primer circuito de filtro de ranura una
inductancia LF1 y un capacitor CF1 conectadas en paralelo y
comprendiendo el segundo circuito de filtro de ranura una
inductancia LF2 y un capacitor CF2 conectados en paralelo. Uno de
los extremos del primer circuito de filtro de ranura está conectado
al terminal CAT de la antena común y el extremo contrario está
conectado a tierra a través del capacitor CF3 para mejorar la
operación de filtrado pasabajos del circuito de separación de
bandas. Uno de los extremos del segundo circuito de filtro de ranura
está conectado al terminal CAT de la antena común y el extremo
contrario está conectado a un capacitor CF4 y una inductancia LF3
está conectada a tierra. La inductancia LF3 y el capacitor CF4
mejoran la operación de filtrado pasa altas del circuito de
separación de bandas.
El primer circuito conmutador SW1 comprende unos
diodos DG1, DG2 y unas líneas de transmisión LG1, LG2. El ánodo del
diodo DG1 está conectado al terminal CAT de la antena común a través
del capacitor CG1. Además, el ánodo está conectado, a través de la
línea de transmisión LG2, a un terminal de recepción RT1 para
conectar el circuito receptor RX1 a través del capacitor CG5. El
cátodo del diodo DG2 está conectado entre la línea de transmisión
LG2 y el terminal de recepción RT1, y el ánodo está conectado a
tierra a través del capacitor CG6. Entre el diodo DG2 y el capacitor
CG6, el terminal de control CT1 para conectar el circuito de control
VC1 a través de la resistencia RG y la inductancia LG conectadas en
serie, está conectado en derivación. El cátodo del diodo DG1 está
conectado, a través del circuito de filtrado pasabajos LPF1, a un
terminal de transmisión TT1 para conectar el circuito transmisor TX1
a través del capacitor CG2. El circuito de filtrado pasabajos LPF1
comprende una inductancia LG3 y un capacitor CG3, CG4, CG7. Entre el
circuito de filtrado pasabajos LPF1 y el terminal de transmisión
TT1, la línea de transmisión LG1 está conectada a tierra en
derivación.
El segundo circuito conmutador SW2 comprende unos
diodos DP1, DP2 y las líneas de transmisión LP1, LP2. El ánodo del
diodo DP1 está conectado al terminal CAT de la antena común a través
del capacitor CP1 que puede omitirse. El ánodo está conectado
adicionalmente, a través de la línea de transmisión LP2, a un
terminal de recepción RT2 para conectar el circuito receptor RX2 a
través del capacitor CP5. El cátodo del diodo DP2 está conectado
entre la línea de transmisión LP2 y el terminal de recepción RT2, y
el ánodo está conectado a tierra a través del capacitor CP6. Entre
el ánodo y el capacitor CP6, un terminal de control CT2 para
conectar el circuito de control VC2 a través de una resistencia RP y
una inductancia LP conectadas en serie, está conectado en
derivación. El cátodo del diodo DP1 está conectado, a través del
circuito de filtrado pasabajos LPF2, a un terminal de transmisión
TT2 para conectar el circuito transmisor TX2 a través del capacitor
CP2. El circuito de filtrado pasabajos LPF2 comprende una
inductancia LP3 y unos capacitores CP3, CP4, CP7. Entre el circuito
de filtrado pasabajos LPF2 y el terminal de transmisión TT2, la
línea de transmisión LP1 que está conectada a tierra está conectada
en derivación. La inductancia LP4 y el capacitor CP8 conectados en
serie están conectadas al diodo DP1 en paralelo. Este circuito LC en
serie es opcional y mejora las características de aislamiento cuando
el diodo DP1 está en estado abierto.
El módulo de conmutación multibanda de alta
frecuencia del circuito anterior está realizado en forma de un
cuerpo laminado que comprende una pluralidad de substratos
dieléctricos, patrones de electrodo formados sobre los substratos
dieléctricos, electrodos de terminal realizados sobre las
superficies laterales del cuerpo laminado, y elementos de circuito
montados sobre la superficie superior del cuerpo laminado.
En la presente invención, el terminal de la
antena común al cual están conectados una pluralidad de sistemas de
transmisión-recepción a través del circuito de
separación de bandas, los terminales de transmisión para conectar el
circuito transmisor de los respectivos sistemas de
transmisión-recepción y los terminales de recepción
para conectar los circuitos receptores de los respectivos sistemas
de transmisión-recepción están realizados sobre las
superficies laterales del cuerpo laminado, permitiendo por tanto
montar el módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia sobre
una placa de circuito por la superficie inferior del mismo. Puede
extenderse cada terminal hasta la superficie inferior o
superior.
En cada una de las cuatro superficies laterales,
se forma preferiblemente al menos un terminal de tierra para reducir
las pérdidas de inserción del módulo de conmutación multibanda de
alta frecuencia. Se dispone al menos un terminal de tierra o un
terminal de control para controlar el circuito conmutador, entre los
terminales de alta frecuencia (el terminal de la antena común, los
terminales de transmisión y los terminales de recepción) sobre la
cara lateral para evitar que los terminales de alta frecuencia
queden colocados de forma directamente adyacente unos con otros. Con
una configuración de este tipo, se minimiza la interferencia entre
los terminales de alta frecuencia y se reducen las pérdidas de
inserción. También se consigue un buen aislamiento entre los
terminales de señal.
En una forma de realización más preferida, cada
uno de los terminales de alta frecuencia está dispuesto entre dos
terminales de tierra. Con esta configuración, se evitan de forma más
segura las fugas de señal y la interferencia entre los terminales de
alta frecuencia y se mejora el aislamiento entre los terminales de
alta frecuencia.
Se prefiere que los terminales de transmisión
sean colocados colectivamente pero quedando separados por el
terminal de tierra o terminal de control intermedio, tal como se ha
mencionado anteriormente. También se prefiere que los terminales de
recepción queden colocados de forma colectiva. Los terminales de
transmisión y los terminales de recepción están dispuestos en los
lados opuestos con respecto a un plano vertical, perpendicular a la
superficie lateral que tiene el terminal de la antena común, que
divide el cuerpo laminado en dos partes iguales. Más
preferiblemente, los terminales de transmisión y los terminales de
recepción se disponen de forma simétrica con respecto al plano
vertical. Una construcción de este tipo hace más fácil conectar de
forma respectiva los circuitos transmisores y los circuitos
receptores sobre la placa de circuito sobre la que se monta el
módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia.
Adicionalmente, el terminal de la antena común y
los otros terminales de alta frecuencia (los terminales de
transmisión y los terminales de recepción) están dispuestos
preferiblemente sobre los lados opuestos con respecto a otro plano
vertical, preferiblemente perpendicular al plano vertical anterior y
paralelo a la superficie lateral que tiene el terminal de la antena
común, que divide el cuerpo laminado en dos partes iguales. Debido a
que el módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia está
dispuesto entre la antena común y los circuitos transmisores y
receptores, con una configuración de este tipo, el módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia puede conectarse a la
antena común y los circuitos transmisores y receptores mediante las
líneas de menor longitud, permitiendo por tanto evitar pérdidas de
inserción adicionales.
Tal como se ha mencionado anteriormente, es
preferible que el terminal de la antena común esté dispuesto sobre
una de las dos partes formadas dividiendo el cuerpo laminado
mediante un primer plano vertical paralelo a la superficie lateral
que tiene el terminal de la antena común, y los terminales de
transmisión y de recepción dispuestos en la otra parte. Asumiendo
que la otra mitad opuesta al terminal de la antena común también
está dividida en dos cuartas partes mediante un segundo plano
vertical perpendicular al primer plano, es preferible que los
terminales de transmisión se dispongan en una de las cuartas partes
y los terminales de recepción en la otra. En la configuración
presente, los terminales de transmisión están dispuestos de forma
colectiva en una de las cuartas partes y los terminales de recepción
están dispuestos de forma colectiva en la otra cuarta parte. De ese
modo, tal como se ha mencionado anteriormente, la conexión del
módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia a la antena
común, a los circuitos transmisores y a los circuitos receptores, se
realiza mediante una línea corta para evitar pérdidas de inserción
adicionales.
En el cuerpo laminado, el circuito del módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia está formado por los
patrones de electrodo formados sobre los substratos dieléctricos, y
los elementos de chip están montados sobre la superficie superior
del cuerpo laminado.
El circuito de separación de bandas y las líneas
de transmisión de los circuitos conmutadores están formados
preferiblemente mediante los patrones de electrodo sobre los
substratos internos entre la superficie superior y la superficie
inferior. Más específicamente, las líneas de transmisión de los
circuitos conmutadores están formados preferiblemente mediante los
patrones de electrodo sobre los substratos que tienen los patrones
de electrodos de tierra. Los patrones de electrodo para el circuito
de separación de bandas que comprende un componente capacitivo y un
componente inductivo se forman sobre los substratos laminados del
substrato que tiene el patrón de electrodo de tierra que está más
arriba. El patrón de electrodo para el componente inductivo está
formado sobre el substrato que está laminado por encima del
substrato que tiene el patrón de electrodo para el componente
capacitivo.
En la presente invención, se prefiere que el
sistema transmisor de al menos un sistema de
transmisión-recepción tenga una función de filtrado
pasabajos. Esto puede lograrse dotando al circuito de separación de
bandas de al menos un circuito de filtrado pasabajos tal como se ha
descrito anteriormente. Otro método es incorporar al menos un
circuito de filtrado pasabajos dentro de al menos un circuito
conmutador. Por ejemplo, tal como muestra la figura 2, el circuito
de filtrado pasabajos LPF1 que comprende la inductancia LG3 y los
capacitores CG3, CG4, CG7 está incorporado dentro del primer
circuito conmutador SW1, principalmente entre el diodo DG1 y la
línea de transmisión LG1, constituyendo cada uno de ellos el primer
circuito conmutador SW1. Un incorporación de este tipo del circuito
de filtrado pasabajos dentro del circuito conmutador hace simétrico
a todo el circuito, reduciendo por tanto las pérdidas de inserción y
asegurando altas prestaciones en el funcionamiento en banda ancha.
Se prefiere que los patrones de electrodo para el circuito de
filtrado pasabajos que a incorporar dentro del circuito conmutador
estén formados sobre los substratos que van a ser laminados por
encima de los substratos que tienen los patrones de electrodo para
los circuitos conmutadores. Específicamente, los patrones de
electrodo para el componente capacitivo del circuito de filtrado
pasabajos están formados en los substratos que están por encima del
substrato que tiene el patrón de electrodo de tierra superior, y el
patrón de electrodo para el componente inductivo está formado en el
substrato que está laminado por encima de los substratos que tienen
los patrones de electrodo de los capacito-
res.
res.
Preferiblemente, los patrones de electrodo para
los componentes inductivos y los patrones de electrodo para los
componentes capacitivos están situados en diferentes substratos. Se
prefiere que los patrones de electrodo de los componentes
capacitivos del circuito de filtrado pasabajos que está incorporado
en el circuito conmutador y los patrones de electrodo de los
componentes capacitivos del circuito de separación de bandas estén
formados sobre el mismo substrato de forma separada. Además se
prefiere que los patrones de electrodo de las inductancias del
circuito de filtrado pasabajos y del circuito de separación de
bandas estén formados en el mismo substrato de forma separada. El
circuito de separación de bandas y el circuito de filtrado pasabajos
pueden estar conectados al circuito conmutador a través de orificios
realizados sobre los substratos intermedios.
Tal como se ha descrito anteriormente, el cuerpo
laminado de la presente invención comprende preferiblemente, desde
la superficie inferior (superficie de montaje), el substrato que
tiene el electrodo de tierra inferior, los substratos que tienen las
líneas de transmisión de los circuitos conmutadores, el substrato
que tiene el electrodo de tierra superior, los substratos que tienen
los componentes capacitivos del circuito de separación de bandas y
del circuito de filtrado pasabajos y los substratos que tienen los
componentes inductivos del circuito de separación de bandas y del
circuito de filtrado pasabajos.
Sobre la superficie superior del cuerpo laminado
se montan los elementos de chip de los diodos y los otros
capacitores aparte de los que constituyen el circuito de separación
de bandas, los circuitos conmutadores y el circuito de filtrado
pasabajos. Puede disponerse un recubrimiento metálico sobre la
superficie superior del cuerpo laminado para recubrir los elementos
de chip mientras se mantienen expuestos a la atmósfera los
electrodos de terminal dispuestos sobre las superficies laterales.
El recubrimiento metálico puede estar fijado al cuerpo laminado
mediante soldadura o mediante un dispositivo de montaje.
En la figura 3 y 4 se muestran, respectivamente,
una vista bidimensional y una vista en perspectiva del cuerpo
laminado del módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia que
tiene el circuito equivalente de la figura 2. La figura 5 es una
vista bidimensional que muestra cada substrato que construye el
cuerpo laminado de las figuras 3 y 4. En esta forma de realización,
el circuito de separación de bandas, el circuito de filtrado
pasabajos y las líneas de transmisión de los circuitos conmutadores
están formados en los substratos internos del cuerpo laminado. Los
diodos y los capacitores de chip están montados sobre la cara
superior del cuerpo laminado.
El cuerpo laminado fue producido como se describe
a continuación. Se utilizó como substrato una hoja de color verde
hecha de material cerámico dieléctrico sinterizable a bajas
temperaturas. Los patrones de electrodo para cada elemento de
circuito fueron formados imprimiendo sobre las hojas verdes una
pasta electroconductiva que comprende Ag. Las hojas verdes con los
patrones de electrodo y, si se desea, una hoja verde sin patrón de
electrodo (capa vacua) fueron apilados y sinterizados para producir
un cuerpo laminado integral.
Tal como se muestra más claramente en la figura
5, las hojas verdes 11 a 22 fueron apiladas por turnos con la hoja
verde 11 dispuesta debajo de todo y la hoja verde 22 dispuesta
arriba de todo. Se formó un electrodo de tierra 31 en casi la
totalidad de la superficie de la hoja verde 11 inferior. El
electrodo de tierra 31 tiene puertos para conectar los terminales de
tierra (GRD) 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 94 y 95 que van a formarse
sobre las superficies laterales del cuerpo laminado resultante.
Sobre la hoja verde 11 inferior, se apiló la hoja verde vacua 12 que
no tiene patrón de electrodo.
Los electrodos de línea 41, 42, 43 se imprimieron
sobre la hoja verde 13. Se formaron los electrodos de línea 44 a 47
sobre la hoja verde 14. Cada uno de los electrodos de línea 45 a 47
tienen en uno de sus extremos un electrodo de orificio de paso
indicado con un círculo y una cruz. La hoja verde 15 tiene solo dos
electrodos de orificio de paso. La hoja verde 16 que tiene un
electrodo de tierra 32 fue apilado sobre la hoja verde 15. Los
electrodos de línea dispuestos entre los electrodos de tierra 31 y
32 construyen las líneas de transmisión del primer y segundo
circuito conmutador SW1, SW2. Específicamente, los electrodos de
línea 42 y 46 están conectados entre ellos a través del electrodo de
orificio de paso para constituir la línea de transmisión LG1. Del
mismo modo, los electrodos de línea 41 y 45 constituyen la línea de
transmisión LG2, y los electrodos de línea 43 y 47 constituyen la
línea de transmisión LP1. El electrodo de línea 44 constituye la
línea de transmisión LP2.
En las hojas verdes 17 a 19 se imprimieron los
patrones de electrodo 67 a 71 para constituir capacitores. Los
patrones de electrodo de tierra 61 a 65 constituyen respectivamente
los capacitores CG4, CG3, CP4, CP3 y CF3, cada uno con el electrodo
de tierra 32. Adicionalmente, los electrodos 66 y 70, los electrodos
64 y 69, los electrodos 62 y 67, los electrodos 70 y 71 y los
electrodos 68 y 71 respectivamente, constituyen los capacitores CF4,
CP7, CG7, CF2 y CF1. El electrodo de tierra 32 está cortado
parcialmente de forma que el electrodo 66 se dispone de forma
opuesta sólo al electrodo 70. Se formaron dos electrodos de orificio
de paso en la parte cortada del electrodo de tierra 32 comunicados
con los electrodos de línea 44 y 45.
Se dispuso la hoja verde 20 que tiene los
electrodos de línea 48, 49, 56 sobre la hoja verde 19. Se formaron
los electrodos de línea 50 a 55 sobre la hoja verde 21. Sobre la
hoja verde superior 22 se formaron los puntos de conexión 23 a 29 y
33 a 37 para conectar los elementos de chip, tales como diodos y
capacitores de chip, que se montan sobre los mismos. Los electrodos
de línea 48 y 55 fueron conectados entre ellos a través del
electrodo de orificio de paso para constituir LF1. Del mismo modo,
los electrodos de línea 54 y 56 constituyen LF2, y los electrodos de
línea 49 y 53 constituyen LF3. Los electrodos de línea 50 y 52
constituyen respectivamente LG3 y LP3. El electrodo de línea 51 es
una línea de corriente continua (DC) para el circuito de
control.
Las hojas verdes anteriores 11 a 22 fueron
apiladas, sometidas a presión y sinterizadas de una forma conocida
para obtener un cuerpo laminado integral. Se formaron los electrodos
de terminal 81 a 96 en las superficies laterales del cuerpo
laminado, tal como muestra la figura 4. Después, se montaron los
diodos DG1, DG2, DP1, DP2, los capacitores de chip CG1, CG6, CP1,
CP6, CP8, y la inductancia de chip LP4 sobre los respectivos puntos
de conexión sobre la superficie superior del cuerpo laminado para
obtener un módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia de la
presente invención en forma de cuerpo laminado.
Acerca de los elementos de circuito mostrados en
la figura 2, CP2, CP5, CG2, CG5, RG, LG, RP y LP están formados
sobre la placa de circuito sobre la que se monta el módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia.
En la forma de realización anterior, las líneas
de transmisión 41 a 47 del primer y segundo circuito conmutador
están dispuestas entre los electrodos de tierra 31, 32 para evitar
de forma efectiva la interferencia entre los circuitos conmutadores
y el circuito de separación de bandas y/o los circuitos de filtrado
pasabajos. Ya que los electrodos de tierra están dispuestos más
abajo en el cuerpo laminado, la conexión a tierra queda asegurada de
forma sencilla. Los capacitores CG3, CG4, CP3, CP4, CF3 que están
conectados a tierra están formados poniendo en oposición el
electrodo de tierra 32 superior contra los patrones de electrodo 61
y 65 del substrato inmediatamente superior al electrodo de tierra 32
que está más arriba.
Además, debido a que los electrodos de terminal
están formados en la superficie lateral del cuerpo laminado, el
módulo de conmutación multibanda de alta frecuencia puede montarse
por su superficie inferior. Los terminales de alta frecuencia
(terminal de la antena común CAT, terminales de transmisión TT1,
TT2, terminales de recepción RT1, RT2) están ubicados de forma
separada mediante el terminal de tierra intermedio GRD y los
terminales de control CT1, CT2. Al menos un terminal de tierra está
dispuesto entre los terminales de alta frecuencia. En otras
palabras, cualquiera de los terminales de alta frecuencia está
dispuesto entre los electrodos de tierra. Adicionalmente, al menos
un terminal de tierra está dispuesto en cualquiera de las
superficies laterales del cuerpo laminado.
Tal como muestra la figura 3, el terminal de la
antena común CAT y los otros terminales de alta frecuencia
(terminales de transmisión TT1, TT2 y terminales de recepción RT1,
RT2) están ubicados en lados opuestos con respecto a un plano
vertical X paralelo a la superficie lateral que tiene el terminal de
la antena común CAT y que divide el cuerpo laminado en dos partes
iguales. Además, los terminales de transmisión TT1, TT2 y los
terminales de recepción RT1, RT2 están ubicados en lados opuestos
con respecto otro plano vertical Y, perpendicular al plano X,
dividiendo el cuerpo laminado en dos partes iguales.
Como se ha descrito anteriormente, el módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia de la presente invención
conecta de forma alternada la antena común al circuito transmisor o
receptor de un primer sistema de
transmisión-recepción o al circuito transmisor o
receptor de un segundo sistema de
transmisión-recepción. El primer y segundo sistema
de transmisión-recepción puede ser un sistema GSM y
un sistema DCS1800. Sin embargo, la presente invención no está
limitada por la forma de realización anterior, y es del mismo modo
aplicable a la conmutación de los circuitos transmisores y los
circuitos receptores de una pluralidad sistemas de
transmisión-recepción que tienen diferentes
pasabandas.
El módulo de conmutación multibanda de alta
frecuencia de la presente invención es adecuado para su uso en un
radioteléfono de banda dual, etc. Ya que el módulo de conmutación
multibanda de alta frecuencia puede fabricarse en un chip pequeño de
estructura laminada, la presente invención es efectiva en cuanto a
la reducción del tamaño del radioteléfono celular de banda dual,
etc.
Claims (17)
1. Módulo de conmutación multibanda de alta
frecuencia en forma de un cuerpo laminado para su uso en un sistema
de comunicación que utiliza una pluralidad de sistemas de
transmisión-recepción (GSM, DCS) que tienen
diferentes pasabandas, comprendiendo la circuitería de dicho módulo
de conmutación multibanda de alta frecuencia:
un circuito de separación de bandas (2) que tiene
un extremo conectado a una antena común (ANT), y
un circuito conmutador (SW1, SW2) para cada
sistema de transmisión-recepción (GSM, DCS), que
tiene un extremo conectado a dicho circuito de separación de bandas
(2) y el otro extremo conectado en paralelo a un terminal de
recepción (RT1, RT2) para conectar un circuito receptor (RX1, RX2) y
un terminal de transmisión (TT1, TT2) para conectar un circuito
transmisor (TX1, TX2) de tal modo que se conecta de forma alternante
dicha antena común (ANT) a dicho circuito receptor (RX1, RX2) y a
dicho circuito transmisor (TX1, TX2), comprendiendo cada circuito
conmutador (SW1, SW2) al menos una línea de transmisión (LG1, LG2,
LP1, LP2),
en el que dicho cuerpo laminado comprende una
pluralidad de capas dieléctricas (11 \sim 22), patrones de
electrodo (41 \sim 71) impresos en dichas capas dieléctricas,
electrodos de terminal (81 \sim 96) formados en superficies de
dicho cuerpo laminado, y elementos de chip (CP1 \sim LP4) montados
sobre la superficie superior de dicho cuerpo laminado, y
en el que las líneas de transmisión (LG1, LG2,
LP1, LP2) de todos los circuitos conmutadores (SW1, SW2) están
formados por patrones de electrodo (41 \sim 47) dispuestos de
forma común sobre la misma superficie de al menos una (13, 14) de
dichas capas.
2. Módulo según la reivindicación 1, en el que
las capas (13, 14) que contienen los patrones de electrodo (41
\sim 47) que forman dichas líneas de transmisión (LG1, LG2, LP1,
LP2) están dispuestas entre las capas (11, 16) que tienen el
electrodo de tierra inferior y superior (31, 32).
3. Módulo según las reivindicaciones 1 ó 2, en el
que la capa (16) que tiene dicho electrodo de tierra (32) está
formada con electrodos de orificio de paso, y los patrones de
electrodo (45, 44) de las líneas de transmisión (LG2, LP2) están
conectadas a dicho circuito receptor (RX1, RX2) y, a través de
dichos electrodos de orificio de paso, a dichos elementos de
conmutación (DG1, DP1) montados sobre dicho cuerpo laminado.
4. Módulo según la reivindicación 3, en el que
los patrones de electrodo (45, 44) de las líneas de transmisión
(LG2, LP2) conectadas a dicho circuito receptor (RX1, RX2) están
conectadas mediante dichos electrodos de orificio de paso a dicho
circuito de separación de bandas (2) formado en las capas internas
de dicho cuerpo laminado.
5. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un capacitor (CF3) conectado
a tierra está conectado en derivación entre el primer circuito de
filtrado (NF1) de dicho circuito de separación de bandas (2) y un
primer circuito (SW1) de dichos circuitos conmutadores (SW1,
SW2).
6. Módulo según la reivindicación 5, en el que un
patrón de electrodo (65) que forma un capacitor (CF3) en derivación
está formado en dicho cuerpo laminado en una posición opuesta a
dicho electrodo de tierra (32) superior.
7. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un capacitor (CF4) está
conectada entre un segundo circuito de filtrado (NF2) de dicho
circuito de separación de bandas (2) y un segundo circuito (SW2) de
dichos circuitos conmutadores (SW1, SW2), y una inductancia (LF3)
conectada a tierra está conectada en derivación entre dicho segundo
circuito de filtrado (NF2) y dicho capacitor (CF4).
8. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un sistema de transmisión que
comprende un terminal de la antena común (CAT), dicho circuito de
separación de bandas (2), el circuito conmutador (SW1, SW2) y el
terminal de transmisión (TT1, TT2) de al menos un sistema de
transmisión-recepción (GSM, DCS) tiene una función
de filtrado pasabajo proporcionada por un circuito de filtrado
pasabajos (LPF1, LPF2) que comprende patrones de electrodo (50, 52,
61 \sim 64, 67, 69) formados dentro de dicho cuerpo laminado.
9. Módulo según la reivindicación 8, en el que
los patrones de electrodo (48, 49 53 \sim 56, 65, 66, 68, 70, 71)
para dicho circuito de separación de bandas (2) y los patrones de
electrodo (50, 52, 61 \sim 64, 67, 69) para dicho circuito de
filtrado pasabajo (LPF1, LPF2) están formados en las capas (17
\sim 22) de forma separada en la dirección horizontal de dicho
cuerpo laminado.
10. Módulo según las reivindicaciones 8 ó 9, en
el que dicha función de filtrado pasabajo es aportada por un
circuito de filtrado pasabajo (LPF1, LPF2) incorporado en dicho
circuito conmutador (SW1, SW2).
11. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los patrones de electrodo (48
\sim 50, 52 \sim 56) para las inductancias (LF1 \sim LF3, LG3,
LP3) y los patrones de electrodo (61 \sim 71) para los capacitores
(CF1 \sim CF4, CG3, CG4, CG7, CP3, CP4, CP7) están impresos en
diferentes capas (17 \sim 21).
12. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un terminal de la antena
común (CAT), dichos terminales de recepción (RT1, RT2) y dichos
terminales de transmisión (TT1, TT2) están formados sobre
superficies laterales de dicho cuerpo laminado, y en el que al menos
un terminal de tierra (GRD) está formado en cada una de dichas
superficies laterales.
13. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito conmutador
(SW1, SW2) de cada sistema de transmisión-recepción
(GSM, DCS) está conectado además a un terminal de control (CT1, CT2)
para conectar un circuito de control (VC1, VC2), y en el que al
menos uno de dichos terminales de tierra (GRD) y terminales de
control (CT1, CT2) está dispuesto entre cualquier terminal de alta
frecuencia adyacente seleccionados de entre el grupo que consiste en
un terminal de la antena común (CAT), dichos terminales de
transmisión (TT1, TT2) y dichos terminales de recepción (RT1,
RT2).
14. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que unas capas (13, 14) que
tienen patrones de electrodo (41 \sim 47) para las líneas de
transmisión (LG1, LG2, LP1, LP2) de dichos circuitos conmutadores
(SW1, SW2), las capas (17 \sim 19) que tienen patrones de
electrodo (61 \sim 71) para los capacitores (CF1 a CF4, CG3, CG4,
CG7, CP3, CP4, CP7), y unas capas (20, 21) que tienen patrones de
electrodo (48 a 55) para las inductancias (LF1 \sim LF3, LG3,
LP3), están dispuestas en este orden, comenzando a partir de una
superficie de montaje de dicho cuerpo laminado.
15. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito conmutador
(SW1, SW2) de cada sistema de transmisión-recepción
(GSM, DCS) incluye elementos de conmutación (DG1, DG2, DP1, DP2)
para conmutar dicho circuito transmisor (TX1, TX2) y dicho circuito
receptor (RX1, RX2), teniendo cada uno de los elementos de
conmutación (DG1, DG2, DP1, DP2) un terminal de control (CT1, CT2)
para controlar un sistema de transmisión y un terminal de control
común para controlar los sistemas de recepción, dicha operación de
conmutación de dichos elementos de conmutación (DG1, DG2, DP1, DP2)
siendo controlada aplicando respectivamente un nivel predeterminado
de tensión a dicho terminal de control (CT1, CT2) y a dicho terminal
común de control.
16. Módulo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se dispone una envoltura
metálica sobre la superficie superior de dicho cuerpo laminado para
cubrir dichos elementos de chip (CP1 \sim LP4).
17. Teléfono móvil que utiliza el módulo de
conmutación multibanda de alta frecuencia según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores.
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