Un conmutador de radiofrecuencia (10), que comprende:

una línea de ranura de unión en T que incluye una línea de ranura horizontal (121,

122), una línea de ranura vertical (123) y un circuito de extremo abierto (121a, 122a, 123a) en cada extremo de las líneas de ranura horizontal y vertical (121, 122);

una primera línea de transmisión (111) para entregar señales hasta y desde un extremo de la línea de ranura horizontal (121);

una segunda línea de transmisión (112) para entregar señales hasta y desde el otro extremo de la línea de ranura horizontal (122);

una tercera línea de transmisión (113) para entregar señales hasta y desde la línea de ranura vertical (123); y

un circuito de conmutación para conectar selectivamente la línea de ranura vertical (123) a una trayectoria de señal de dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) o a una trayectoria de señal de dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122), de acuerdo con una señal de control de conmutación (CTL) externa,

en el que la línea de ranura de unión en T está formada por debajo de un sustrato dieléctrico (100) y la primera, la segunda y la tercera líneas de transmisión (111, 112, 113) están formadas sobre el sustrato dieléctrico (100), a través de los respectivos extremos (121, 122) en la línea de ranura en forma de T, para transferir señales por acoplamiento.

Conmutador de radiofrecuencia

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, a un conmutador de radiofrecuencia (RF) y, en particular, a un conmutador de RF adecuado como conmutador para conmutar entre una señal de transmisión y una señal recibida en un extremo de transmisión/recepción (Tx/Rx) de señal, en un sistema de duplexación por división de tiempo (TDD, Time Division-Duplexing) .

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

Los sistemas de comunicación móvil de 2ª y 3ª generación están basados principalmente en la duplexación por división de frecuencias (FDD, Frequency Division Duplexing) . Un duplexor separa una señal de Tx de una señal de Rx en FDD. En cambio, se espera que los sistemas de comunicación móvil de 3.5ª y 4ª generación utilicen TDD.

En los sistemas de transmisión por división de tiempo que incluyen TDD, las comunicaciones se llevan a cabo con la misma radiofrecuencia, dividida en el tiempo entre transmisión y recepción. Una trama es dividida para transmisión y recepción, para las comunicaciones binacionales mediante una frecuencia.

La figura 1 es un diagrama de bloques de los extremos de Tx y Rx en un típico sistema TDD. Haciendo referencia a la figura 1, una señal de Tx pasa a través de un primer filtro de Tx 30, es amplificada a un nivel de potencia adecuado en un amplificador de potencia 40, es filtrada en un segundo filtro de Tx 50 y a continuación es radiada a través de una antena (ANT) 60 mediante un conmutador 10 de Tx-Rx. Para la recepción, una señal recibida a través de la ANT 60 es conmutada a un filtro de Rx 20 mediante el conmutador 10 de Tx-Rx y pasa a través del filtro de Rx 20 solamente en una banda de frecuencia de Rx. El conmutador de Tx-Rx 10 conmuta en función de una señal de control de conmutación, recibida desde un controlador (no mostrado) .

Tal como se ha descrito anteriormente, la transmisión se alterna con la recepción en la misma frecuencia, cada periodo de tiempo predeterminado. Esta es la razón por la que se necesita un conmutador de RF de Tx-Rx de alta velocidad.

El documento JP-62-171 202 da a conocer una línea de ranura formada sobre una base dieléctrica. Además, da a conocer diodos PIN que están conectados estando puenteados sobre un espacio de la línea de ranura. Las líneas de ranura de entrada/salida están conectadas en forma de Y. La trayectoria de señal puede ser modificada activando/desactivando los diodos de manera mutuamente excluyente. Esto tiene como resultado un circuito de conmutación.

Debido al requisito de conmutación de alta velocidad, el conmutador de RF utiliza un conmutador basado en un dispositivo semiconductor, tal como un diodo PIN o un transistor de efecto campo (FET, Field Effect Transistor) , en lugar de un conmutador mecánico. Sin embargo, el conmutador semiconductor no es viable para alta potencia, debido a elevada la susceptibilidad del semiconductor a la potencia.

Cuando se aplica alta potencia se genera mucho calor y, por lo tanto, sin la suficiente resistencia al calor, el conmutador se destruye. Un conmutador de RF desarrollado para resistir alta potencia está equipado con un elemento refrigerador dispuesto por separado y, por lo tanto, el conmutador de RF es muy costoso y difícil de fabricar. Por lo tanto, el conmutador de RF está limitado a uso militar.

Para solucionar este problema, el sistema TDD ha utilizado un circulador en lugar de un conmutador de RF, para separar una señal de Tx respecto de una señal de Rx. Sin embargo, la utilización del circulador tiene así mismo el inconveniente característico de que es difícil conseguir un aislamiento suficiente respecto de una señal de Tx durante la recepción, y en el estado abierto provocado por ciertos defectos en una antena, la señal de Tx se introduce en el receptor, provocando de ese modo un fallo del sistema o reduciendo sensiblemente la calidad de la señal de Rx.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la presente invención es solucionar sustancialmente, por lo menos, los problemas y/o desventajas anteriores y proporcionar, por lo menos, las ventajas siguientes. Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es dar a conocer un conmutador de RF adecuado para conmutación de Tx-Rx en un sistema TDD, para asegurar un aislamiento suficiente entre un extremo de Tx y un extremo de Rx.

Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un conmutador de RF adecuado para la conmutación de Tx-Rx en un sistema TDD, para impedir la entrada de potencia de Tx en un extremo de Rx cuando la antena está desplegada.

Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un conmutador de RF que incluye un dispositivo semiconductor pero que tiene la suficiente resistencia al calor como para funcionar de manera estable a alta potencia.

Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un conmutador de RF que se fabrica fácilmente en forma de circuito integrado de microondas (MIC, Microwave Integrated Circuit) .

Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un conmutador de RF que funciona incluso en una banda de RF de decenas de gigahertzios o superior, así como en una banda de frecuencias de comunicación móvil.

Los objetivos anteriores se consiguen proporcionando un conmutador de radiofrecuencia. En el conmutador de radiofrecuencia, una línea de ranura de unión en T incluye una línea de ranura horizontal, una línea de ranura vertical y un circuito de extremo abierto en cada extremo de las líneas de ranura verticales y horizontales. Una primera línea de transmisión proporciona señales hasta y desde un extremo de la línea de ranura horizontal. Una segunda línea de transmisión proporciona señales hasta y desde el otro extremo de la línea de ranura horizontal. La tercera línea de transmisión proporciona señales hasta y desde la línea de ranura vertical. Un circuito de conmutación conecta selectivamente la línea de ranura vertical a una trayectoria de señal de un extremo de la línea de ranura horizontal o a una trayectoria de señal del otro extremo de la línea de ranura horizontal, de acuerdo con una señal de control de conmutación externa.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama de bloques de extremos de Tx y Rx a modo de ejemplo, en un típico sistema TDD;

la figura 2 es una vista en planta de la estructura de circuito de la placa de circuito impreso (PCB, Printed Circuit Board) de un conmutador de RF para la conmutación de Tx-Rx en un sistema TDD, de acuerdo con la realización de la presente invención;

la figura 3 es una vista inferior de la estructura de circuito de la PCB mostrado en la figura 2;

la figura 4 es una vista detallada de las partes conectadas con diodos mostradas en la figura 3;

la figura 5 es un diagrama de circuito equivalente de la figura 4;

la figura 6 es una vista en sección parcial de un circuito de extremo corto de una línea de microbanda mostrada en la figura 2;

la figura 7 es una vista en planta de la estructura de circuito de la PCB de un conmutador de RF para conmutación de Tx-Rx en un sistema TDD, de acuerdo con otra realización de la presente invención;

la figura 8 es una vista inferior de la estructura de circuito de la PCB mostrado en la figura 7;

la figura 9 es una vista en planta de la estructura de circuito de la PCB de un conmutador de RF para la conmutación de Tx-Rx en un sistema TDD, de acuerdo con una tercera realización de la presente invención; y

la figura 10 es una vista inferior de la estructura de circuito de la PCB de un conmutador de RF para conmutación de Tx-Rx en un sistema TDD, de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención.

REALIZACIONES

A continuación se describirán realizaciones preferidas de la presente invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos. En la siguiente descripción, las funciones o construcciones bien conocidas no se describen en detalle puesto que obscurecerían la invención con detalles innecesarios.

La figura 2 es una vista en planta de la estructura del circuito de la PCB de un conmutador de RF para la conmutación de Tx-Rx en un sistema TDD, de acuerdo con una realización de la presente... [Seguir leyendo]

1. Un conmutador de radiofrecuencia (10) , que comprende:

una línea de ranura de unión en T que incluye una línea de ranura horizontal (121, 122) , una línea de ranura vertical (123) y un circuito de extremo abierto (121a, 122a, 123a) en cada extremo de las líneas de ranura horizontal y vertical (121, 122) ;

una primera línea de transmisión (111) para entregar señales hasta y desde un extremo de la línea de ranura horizontal (121) ;

una segunda línea de transmisión (112) para entregar señales hasta y desde el otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) ;

una tercera línea de transmisión (113) para entregar señales hasta y desde la línea de ranura vertical (123) ; y

un circuito de conmutación para conectar selectivamente la línea de ranura vertical (123) a una trayectoria de señal de dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) o a una trayectoria de señal de dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con una señal de control de conmutación (CTL) externa,

en el que la línea de ranura de unión en T está formada por debajo de un sustrato dieléctrico (100) y la primera, la segunda y la tercera líneas de transmisión (111, 112, 113) están formadas sobre el sustrato dieléctrico (100) , a través de los respectivos extremos (121, 122) en la línea de ranura en forma de T, para transferir señales por acoplamiento.

2. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 1, en el que el circuito de conmutación incluye:

un primer dispositivo de conmutación (D1) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) ; y

un segundo dispositivo de conmutación (D2) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) , y activarse o desactivarse de forma mutuamente excluyente con respecto al primer dispositivo de conmutación (D1) .

3. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 2, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos (D1, D2) , la línea de ranura horizontal (121, 122) separa eléctricamente una placa de tierra superior (130a) de una placa de tierra inferior (130b) , y se aplica una tensión de polarización predeterminada a la placa de tierra superior o inferior (130a, 130b) mediante la señal de control de conmutación (CTL) .

4. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 1, en el que el circuito de conmutación incluye:

una cuarta línea de transmisión (114) formada a través de la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , que tiene un extremo dotado de un circuito de extremo corto (114a) y el otro extremo conectado a un extremo de tierra a través del primer dispositivo de conmutación (D1) , y que tiene una longitud de A/4 desde el primer dispositivo de conmutación (D1) hasta dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) ; y

un segundo dispositivo de conmutación (D2) formado para cortocircuitar el espacio de la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) ,

en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación (D1, D2) se activan o se desactivan simultáneamente, de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) .

5. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 4, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos (D1, D2) o transistores de efecto campo (FETs) .

6. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 1, en el que el circuito de conmutación incluye:

una cuarta línea de transmisión (114) formada a través de la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , que tiene un extremo dotado de un circuito de extremo corto (114a) y el otro extremo conectado a un extremo de tierra a través del primer dispositivo de conmutación (D1) , y que tiene una longitud de A/4 desde el primer dispositivo de conmutación (D1) hasta dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (121) ; y

una quinta línea de transmisión (115) formada a través de la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , que tiene un extremo dotado de un circuito de extremo corto (115a) y el otro extremo conectado a un extremo de tierra a través del segundo dispositivo de conmutación (D2) , y que tiene una longitud de A/4 desde el segundo dispositivo de conmutación (D2) hasta dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) ,

en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación (D1, D2) son activados o desactivados de forma mutuamente excluyente, de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) .

7. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 6, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos o FETs.

8. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 1, en el que el circuito de conmutación incluye:

un circuito de extremo abierto de conmutación formado en la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) ;

un primer dispositivo de conmutación (D1) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre el circuito de extremo abierto de conmutación y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) ; y

un segundo dispositivo de conmutación (D2) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre la línea del circuito de extremo abierto de conmutación y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) .

9. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 8, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos (D1, D2) o FETs.

10. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que cada una de la primera, la segunda y la tercera líneas de transmisión (111, 112, 113) es una entre una línea de microbanda, una línea de banda, una línea coaxial y una guía de ondas coplanaria (CPW) .

11. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que cada una de la primera, la segunda y la tercera líneas de transmisión (111, 112, 113) está dotada, en un extremo de la misma, de un circuito de extremo abierto o de extremo corto (111a, 112a, 113a) .

12. Un conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 1, para conmutar entre transmisión y recepción en un sistema de duplexación/multiplexación por división de tiempo, que comprende:

la primera línea de transmisión (111) , para entregar una señal de transmisión a un extremo de la línea de ranura horizontal (121) ;

la segunda línea de transmisión (112) , para entregar una señal de recepción recibida desde el otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , a un extremo de recepción;

la tercera línea de transmisión (113) , para entregar la señal de transmisión recibida desde la línea de ranura vertical (123) a una antena (60) , o entregar la señal de recepción recibida desde la antena (60) a la línea de ranura vertical (123) ; y

un circuito de conmutación para conectar selectivamente la línea de ranura vertical (123) a una trayectoria de señal de dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) o a una trayectoria de señal de dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con una señal de control de conmutación (CTL) externa.

13. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 12, en el que el circuito de conmutación incluye:

un primer dispositivo de conmutación (D1) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) ; y

un segundo dispositivo de conmutación (D2) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre la

línea de ranura vertical (123) y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) , y activarse o desactivarse de forma mutuamente excluyente respecto al primer dispositivo de conmutación (D1) .

14. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 13, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos (D1, D2) , la línea de ranura horizontal (121, 122) separa eléctricamente una

placa de tierra superior (130a) de una placa de tierra inferior (130b) , y se aplica una tensión de polarización predeterminada a la placa de tierra superior o inferior (130a, 130b) , mediante la señal de control de conmutación (CTL) .

15. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 12, en el que el circuito de conmutación incluye:

una cuarta línea de transmisión (114) formada a través de la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , que tiene un extremo dotado de un circuito de extremo corto (114a) y el otro extremo conectado a un extremo de tierra a través del primer dispositivo de conmutación (D1) , y que tiene una longitud de A/4 desde el primer dispositivo de conmutación (D1) hasta dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) ; y

un segundo dispositivo de conmutación (D2) formado para cortocircuitar el espacio de la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) ,

en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación (D1, D2) se activan o desactivan simultáneamente, de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) .

16. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 15, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos (D1, D2) o FETs.

17. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 12, en el que el circuito de conmutación incluye:

una cuarta línea de transmisión (114) formada a través de la conexión entre la línea de ranura vertical (123)

y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , que tiene un extremo dotado de un circuito de extremo corto (114a) y el otro extremo conectado a un extremo de tierra a través del primer dispositivo de conmutación (D1) , y que tiene una longitud de A/4 desde el primer dispositivo de conmutación (D1) hasta dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) ; y

una quinta línea de transmisión (115) formada a través de la conexión entre la línea de ranura vertical (123)

y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , que tiene un extremo dotado de un circuito de extremo corto (115a) y el otro extremo conectado a un extremo de tierra a través del segundo dispositivo de conmutación (D2) , y que tiene una longitud de A/4 desde el segundo dispositivo de conmutación (D2) hasta dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) ,

en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación (D1, D2) son activados o desactivados de 40 forma mutuamente excluyente, de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) .

18. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 17, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos (D1, D2) , la línea de ranura horizontal (121, 122) separa eléctricamente una placa de tierra superior (130a) de una placa de tierra inferior (130b) , y se aplica una tensión de polarización predeterminada a la placa de tierra superior o inferior (130a, 130b) , mediante la señal de control de conmutación

45 (CTL) .

19. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 12, en el que el circuito de conmutación incluye:

un circuito de extremo abierto de conmutación formado en la conexión entre la línea de ranura vertical (123) y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) ;

un primer dispositivo de conmutación (D1) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre el circuito de extremo abierto de conmutación y dicho un extremo de la línea de ranura horizontal (121) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) ; y

un segundo dispositivo de conmutación (D2) formado para cortocircuitar el espacio de una conexión entre la 5 línea del circuito de extremo abierto de conmutación y dicho otro extremo de la línea de ranura horizontal (122) , de acuerdo con la señal de control de conmutación (CTL) .

20. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con la reivindicación 19, en el que el primer y el segundo dispositivos de conmutación son diodos (D1, D2) o FETs.

21. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, en el que cada una

de la primera, la segunda y la tercera líneas de transmisión (111, 112, 113) es una entre una línea de microbanda, una línea de banda, una línea coaxial y una guía de ondas coplanaria (CPW) .

22. El conmutador de radiofrecuencia (10) acorde con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, en el que cada una de la primera, la segunda y la tercera líneas de transmisión (111, 112, 113) está dotada, en un extremo de la misma, de un circuito de extremo abierto o de extremo corto (111a, 112a, 113a) .