TDMA便携电话中的天线匹配电路转换系统 本发明涉及适用于移动通信系统的TDMA系统的便携电话的天线匹配转换系统。
在现有TDMA系统的便携电话中，通过一个诸如偶极天线之类的天线发送和接收电磁波以实现减小装置尺寸。在这类TDMA移动通信系统中，通常，由于发送信号的频率(发送频率)和接收信号的频率(接收频率)互不相同。因此，在上述天线的情况下，使用相同天线匹配电路很难在发送频率和接收频率二者中建立良好的天线匹配。日本特开实用新案申请公开(JP-U-昭59-147347)中揭示了第一种现有技术，在该申请中，在天线和接收侧之间设置防止高频发送信号输送到接收侧的低通滤波器。
在TDMA通信系统中，在发送情况下发送信号的发送周期和接收情况下接收信号的接收周期互不相同。因此，日本特开专利公开(JP-A-平3-119836)中公开了一种通过在发送和接收之间转换唯一的天线匹配电路的匹配状态建立天线匹配的方法。在所公开的第二现有实例中，在发送过程和在接收过程分开测量天线的驻波比。然后，通过将该测量结果反馈到天线匹配电路调节天线匹配状态尝试使发送和接收情况下的天线匹配最优化。应指出，天线匹配是指在预定频率使来自天线的电磁波辐射效率最佳，即在预定频率建立最大天线增益。其主要因素是达到天线的阻抗匹配。
在上述现有天线匹配技术中，为通过最优化匹配的单个天线发送和接收发送频率和接收频率互不相同地电磁波，由于需要诸如天线特征测量电路、该测量电路的控制电路、可改变参数的天线匹配电路和匹配电路的参数控制电路之类的许多电路，因此，电路结构变复杂并且尺寸较大。这样，存在着很难将该电路结构用在非常需要减小装置尺寸的便携电话的天线匹配电路中的问题。
根据本发明的一个目的是提供一种可解决上述现有技术中天线匹配电路问题的天线匹配电路转换系统。
本发明的另一个目的是提供可简化并以较小尺寸制造用于移动通信系统的TDMA便携电话的天线匹配方法和天线匹配电路转换系统。
本发明的再一个目的是提供可由天线以最佳匹配状态分别发送和接收电磁波的发送频率和接收频率的TDMA便携电话中的天线匹配方法和天线匹配电路转换系统。
为实现本发明的一个方面，便携电话的天线匹配电路转换系统包括一个天线，用于以电磁波形式发送发送信号和接收接收信号；一个接收部分，用于从天线接收接收信号；一个发送部分，用于向天线提供具有与接收信号的第二频率不同的第一频率的发送信号；一个发送和接收转换部分，用于响应接收控制信号将天线连接到接收部分和响应发送控制信号将天线连接到发送部分；一个以第二频率与天线匹配的第一天线匹配电路；一个以第一频率与天线匹配的第二天线匹配电路；一个天线匹配电路转换部分，用于响应接收控制信号将天线连接到第一天线匹配电路和响应发送控制信号将天线连接到第二天线匹配电路；和一个控制部分，用于有选择地向发送和接收转换部分以及天线匹配电路转换部分发出接收控制信号和发送控制信号。
当便携电话用于TDMA系统时，控制部分在一个TDMA周期的接收周期期间发出接收控制信号并在其发送周期期间发出发送控制信号。另外，当接通便携电话电源时，控制部分发出接收控制信号。
在一天线匹配电路转换系统中，第一天线匹配电路可由第一线圈和第一电容器组成，第二天线匹配电路可由第二线圈和第二电容器组成。
另一方面，当天线由天线元件和一线圈组成时，第一天线匹配电路可由第一电容器构成，第二天线匹配电路可由第二电容器构成。
为实现本发明的另一方面，在便携电话中的接收方式和发送方式建立天线匹配的方法包括步骤：
响应接收控制信号建立与天线的第一匹配量；
响应接收控制信号将天线连接到接收部分；
响应发送控制信号建立与天线的第二匹配量；
响应发送控制信号将天线连接到发送部分；
有选择地发出接收控制信号和发送控制信号。
图1是包括根据本发明第一实施例的天线匹配电路转换系统的TDMA系统便携电话的方框图；
图2是包括根据本发明第二实施例的天线匹配电路转换系统的TDMA系统便携电话的方框图；和
图3是天线匹配电路转换系统的操作流程图。
下面参考附图详细描述本发明的天线匹配电路转换系统。
图1是包含根据本发明一个实施例的天线匹配电路转换系统的TDMA系统便携电话的方框图。参考图1，该便携电话是用于移动通信系统的TDMA系统中的便携电话，包括天线1、天线匹配电路转换电路2、天线匹配电路7和8、发送和接收转换电路3、接收部分5、发送部分6、和控制部分4。
在发送周期，便携电话发送从发送部分6提供的发送信号作为从天线1发送的电磁波。在接收周期，接收部分接收从由天线1接收的电磁波产生的接收信号。上述发送周期和上述接收周期是互不相同的信号周期。由接收部分5的控制、发送部分6的控制以及由控制部分4的发送和接收转换电路3的控制进行上述发送周期和上述接收周期之间的转换。
信号端1a是采用可伸展的棒形偶极天线的天线1与由形成在印刷电路板上的发送和接收转换电路3、接收部分5、发送部分6和控制部分4构成的便携电话主体之间的接口点。信号端1a连接到天线匹配电路转换电路2的一个公用端和发送和接收转换电路3的一个公用端。天线匹配电路转换电路2的两个转换端分别连接到天线匹配电路7和天线匹配电路8。发送和接收转换电路3的两个转换端分别连接接收部分5的接收信号输入端和发送部分6的发送信号输出端。应指出，信号端1a与发送和接收转换电路3有时由一馈线连接。该馈线有时是天线1的阻抗匹配电路的一部分。
在采用900MHz频带的数字移动电话系统的实例中，发送信号的频率(发送频率)和接收信号的频率(接收频率)之间存在约50MHz的频差。当存在该等级频差时，在单一元件的情况下，天线1中的发送频率和接收频率之间的天线匹配中存在较大频差。
如上所述，在第一实施例的TDMA系统便携电话中，天线匹配电路转换电路2的公用端连接到信号端1a，即发送和接收转换电路3的公用端，两个转换端分别连接到天线匹配部分7和8。天线匹配部分7由第一线圈7-1和电容器7-2构成，并当天线匹配部分7连接到信号端1a，即天线1时该天线匹配部分7在接收频率形成与天线1具有近似最佳阻抗匹配。天线匹配部分8由第二线圈8-1和第二电容器8-2构成，并当天线匹配部分8连接到信号端1a，即天线1时该天线匹配部分8在发送频率形成与天线1具有近似最佳阻抗匹配。
现在，在接收信号的接收周期，控制部分4将发送和接收转换电路3连接到接收部分5并将匹配转换电路2连接到天线匹配部分7。与此同时，天线1的阻抗可与接收频率匹配，以使其几乎不存在电磁波反射。结果是，以近似天线1的最大增益将接收信号提供到接收部分5。另外，在发送信号的发送周期，控制部分4将发送和接收转换电路3连接到发送部分6并将匹配转换电路2连接到天线匹配部分8。与此同时，天线1的阻抗可与发送频率以近似最佳匹配状态匹配。结果是，天线1通过电磁波形式以近似最大增益辐射从发送部分6提供的接收信号。
图2是包括根据本发明二实施例的天线匹配电路转换系统的TDMA系统便携电话的方框图。
参考图2，第二实施例中用于TDMA系统的便携电话包括天线匹配电路转换电路2、发送和接收转换电路3、控制部分4、接收部分5、发送部分6，如图1的便携电话。然而，该便携电话包括替代天线1的天线1A，和分别由电容器10和11构成的天线匹配电路7和8。天线1A包括天线1伸展时长度比天线1短的天线元件12，和一个线圈9。线圈9具有校正天线元件12的功能长度以使其与天线1的长度近似相等的功能。因此，具有可以较小尺寸构成由天线元件12和线圈9构成的天线1A的效果。可以以绕铁氧体线圈缠绕导线的形式形成线圈9。与信号端1a相同，信号端1b是天线1A和便携电话主体部分之间的接口点。线圈9可排列在便携电话主体部分一侧上的信号端1b和天线匹配电路转换电路2的公用端之间。在具有上述结构的天线1A中，电容器排列在信号端1b与发送和接收转换电路3的公用端之间以实现天线匹配。因此，在该实施例中的天线1A的天线匹配电路，电容器10的一端和电容器11的一端分别连接到天线匹配电路转换电路2的两个转换端。另外，电容器10和11的另一端接地。设定电容器10具有以接收频率与天线1A匹配的电容，设定电容器11具有以发送频率与天线1A匹配的电容。由于该便携电话中的接收频率和发送频率互不相同，电容器10的电容与电容器11的电容也互不相同。
在图2所示用于TDMA系统的便携电话中，与图1所示用于TDMA系统的便携电话相同，由控制部分4执行匹配转换电路2和发送和接收转换电路3的同时转换。因此，可同时执行接收频率和发送频率之间与天线1A的匹配转换，以及接收部分5和发送部分6之间的发送和接收转换。
接下来，参考图3描述该转换操作。
在步骤S2，接通便携电话的电源。与此同时，在步骤S4，进行初始化操作。就是说，控制部分4向转换电路2和3发出接收控制信号。响应该接收控制信号转换天线匹配转换电路2以便将天线匹配电路7连接到天线1或1A。另外，响应该接收控制信号转换发送和接收转换电路3以便将接收电路5连接到天线1或1A。
在TDMA系统中，如所公知的，一个周期由发送周期、接收周期、和一个空闲周期构成。另外，总是从基站发送预定数据码型。因此，当在步骤S4设定便携电话为接收模式时，经天线1或1A接收预定数据码型到采用天线匹配电路7的接收电路5。在接收周期期间接收预定数据码型。在步骤S6，控制部分4使用作为接收预定数据码型的接收周期的参考周期建立与基站的同步。就是说，控制部分4控制内置时钟发生器(未示出)调节对接收周期的时钟发生定时。因此，可在步骤S8正确进行便携电话和基站之间的发送或接收。
如上所述，根据本发明，用于TDMA系统便携电话的天线匹配电路转换系统包括第一天线匹配电路，当第一天线匹配电路连接到天线时，用于实现以接收信号频率与天线的近似最佳天线匹配。另外，转换系统包括第二天线匹配电路，当第二天线匹配电路连接到天线时，用于实现以发送信号频率与天线的近似最佳天线匹配。该天线匹配电路转换系统依据发送或接收周期将第一天线匹配电路和第二天线匹配电路的任何一个连接到天线。因此，在由天线发送和接收电磁波的发送频率和接收频率互不相同的移动通信系统中，可实现简化和以较小体积形成天线匹配电路的效果。