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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mobilkommunikationsgerät und auf
eine in demselben verwendete zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit
und insbesondere auf ein Mobilkommunikationsgerät, das imstande ist eine Mehrzahl
von verschiedenen Mobilkommunikationssystemen zu verwenden, und
auf eine in demselben verwendete zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit.
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Im
Stand der Technik wurde in Europa als ein Mobilkommunikationsgerät ein Dualband-Zellulartelephongerät vorgeschlagen,
das imstande ist, in Kommunikationssystemen zu arbeiten, die eine Mehrzahl
von Frequenzbändern
unterstützen,
wie z. B. das digitale Zellularsystem (DCS; DCS Digital Cellular
System), welches das 1,8 GHz-Band verwendet, und das „globale
System für
Mobilkommunikation" (GSM;
GSM = Global System for Mobile communications), welches das 900
MHz-Band verwendet.
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9 ist
ein Blockdiagramm, das als Beispiel einen Abschnitt eines typischen
Dualband-Zellulartelephongerätes
zeigt, welches eine Kombination des das 1,8 GHz-Band verwendenden
DCS und des das 900 MHz-Band verwendenden GSM umfaßt. Das
Dualband-Zellulartelephongerät
umfaßt
eine Antenne 1, einen Diplexer 2 und zwei Kommunikationssysteme,
DCS und GSM.
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Der
Diplexer 2 sendet Sendesignale von den beiden Kommunikationssystemen
DCS und GSM an die Antenne 1 und verteilt über die
Antenne 1 empfangene Empfangssignale an die beiden Kommunikationssysteme
von DCS und GSM. Das DCS-Netzwerk umfaßt einen Hochfrequenzschalter 3a zum Schalten
von Signalen zwischen einem Sender Txd und einem Empfänger Rxd
sowie einen Tiefpaßfilter 4a und
einen Richtkoppler 5a, die dem Hochfrequenzschalter 3a nachgeschaltet
und mit dem Sender Txd verbunden sind. Das GSM-Netzwerk umfaßt einen
Hochfrequenzschalter 3b zum Schalten. von Signalen zwischen
einem Sender Txg und einem Empfänger
Rxg sowie ein Tiefpaßfilter 4b und
einen Richtkoppler 5b, die dem Hochfrequenzschalter 3b nachgeschaltet
und mit dem Sender Txg verbunden sind. Die Tiefpaßfilter 4a und 4b sind
zwischen den Hochfrequenzschaltern 3a bzw. 3b und
den Richtkopplern 5a bzw. 5b angeordnet, so daß eine harmonische
Verzerrung bzw. ein harmonisches Klirren entfernt wird, die bzw.
das durch die in den Sendern Txd und Txg enthaltenen Sendeleistungsverstärker (nicht gezeigt)
bewirkt wird. Die Richtkoppler 5a und 5b extrahieren
bzw. entnehmen Teile der Sendesignale und senden die Ergebnisse
an automatische Verstärkungssteuerschaltungen
(nicht gezeigt), um konstante Verstärkungen der Sendesignale zu
halten.
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Der
Betrieb des Dualband-Zellulartelephongerätes wird unten beschrieben.
Für ein
DCS-Senden schaltet der Hochfrequenzschalter 3a auf den Sender
Txd. Ein Sendesignal, das von dem Sender Txd über den Richtkoppler 5a,
den Tiefpaßfilter 4a und
den Hochfrequenzschalter 3a gesendet wird, wird durch den
Diplexer 2 ausgewählt
und von der Antenne 1 gesendet. Für ein DCS-Empfangen wird andererseits
ein von der Antenne 1 empfangenes Empfangssignal durch
den Diplexer 2 ausgewählt und
der Hochfrequenzschalter 3a schaltet auf den Empfänger Rxd
bevor das Empfangssignal an den Empfänger Rxd durchgelassen wird.
Für ein GSM-Senden
und -Empfangen werden die gleichen Operationen durchgeführt.
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Das
vorangehende Dualband-Zellulartelephongerät, das ein herkömmliches
Mobilkommunikationsgerät
ist, weist jedoch ein Problem auf, wie es unten beschrieben wird.
Das heißt
in jedem der DCS- und GSM-Sendepfade ist ein Richtkoppler zum Entnehmen
von Teilen der Sendesignale und zum Senden der Ergebnisse an eine
automatische Verstärkungssteuerschaltung
angeordnet, womit die Anzahl der auf einem Schal tungssubstrat erforderlichen Komponenten
erhöht
wird. Dies hat ein Dualband-Zellulartelephongerät (Mobilkommunikationsgerät) mit einer
erhöhten
Größe zur Folge.
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Ein
weiteres Problem wird unten beschrieben. Da eine Antenne, ein Diplexer,
DCS- und GSM-Hochfrequenzschalter, DCS- und GSM-Hochfrequenzfilter (d. h. Tiefpaßfilter)
und DCS- und GSM-Richtkoppler
diskret auf einem einzelnen Schaltungssubstrat angebracht sind,
sind ferner zwischen dem Diplexer und den Hochfrequenzschaltern, zwischen
den Hochfrequenzschaltern und den Hochfrequenzfiltern und zwischen
den Hochfrequenzfiltern und den Richtkopplern Anpassungsschaltungen erforderlich,
die eine Anpassung, eine Dämpfung oder
Isolationseigenschaften sicherstellen. Deshalb wird die Anzahl von
Komponenten weiter erhöht,
womit die Anbringungsfläche
für dieselben
und die Größe des Schaltungssubstrats
erhöht
werden. Dies hat ein großes
Dualband-Zellulartelephongerät (Mobilkommunikationsgerät) zur Folge.
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Die
US 5,973,568 offenbart ein
Verstärker-Ausgabe-Modul,
das eine erste Verstärker-Treiber-Schaltung
mit einem ersten Verstärker
und eine zweite Verstärker-Treiber-Schaltung mit einem
zweiten Verstärker
aufweist. In den jeweiligen Verstärker-Treiber-Schaltungen sind
Impedanzanpassungsnetzwerke vorgesehen, die jeweils ein Filter aufweisen,
um höhere
Ordnungen einer Harmonischen zu filtern. Die Verstärker-Treiber-Schaltungen
sind jeweils mit einem Diplexer verbunden, der mit einem zwischen
dem Diplexer und einer Sende/Empfangs-Schalteinrichtung angeordneten
Richtungskoppler verschaltet ist. Das Verstärker-Ausgabe-Modul ist über die
Sende/Empfangs-Schalteinrichtung mit einer Antenne verbunden.
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Die
EP 0933880 zeigt einen Spannungserhöher, der
mit einem mobilen Telefon verbindbar ist, um ein Sendeausgangssignal
zu verstärken.
Der Spannungserhöher
weist einen ersten Duplexer und einen zweiten Duplexer auf, wobei
der erste Duplexer mit einem Telefonanschluß verbunden ist, während der zweite
Duplexer mit einer Antenne verbunden ist. Ein erster Ausgang des
ersten Duplexer ist mit einem ersten Eingang des zweiten Duplexers über einen
variablen Verstärker
verbunden, während
ein erster Ausgang des zweiten Duplexers mit einem ersten Eingang
des ersten Duplexers über
einen zweiten variablen Verstärker
verbunden ist. Die Schaltung weist ferner einen Koppler auf, um
ein Sendesignal an eine Steuerung zu übertragen, die mit den variablen
Verstärkern
verbunden ist, um eine Verstärkung
derselben zu steuern.
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Ferner
zeigt die
EP 0893887 ein
Dualband-Kommunikationsgerät; das eine
Antenne aufweist, die mit einem Antennen-Duplexer verbunden ist.
Der Duplexer weist zwei Ausgänge
auf, die über jeweils
einen Verstärker
mit einem Schalter verbunden sind, um ein empfangenes Signal über einen
Demodulator an einen Signalausgangsanschluß weiterzuleiten. Ferner weist
der Duplexer zwei Eingänge auf,
die jeweils über
Verstärker
mit einem Schalter verbunden sind, um Sendesignale an die Antenne weiterzuleiten.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verkleinertes
bzw. vereinfachtes Mobilkommunikationsgerät bzw. eine verkleinerte bzw. vereinfachte
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit bzw. ein verkleinertes bzw.
vereinfachtes Dualband-Zellulartelephongerät zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein eine zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit
gemäß Anspruch 1,
ein Dualband-Zellulartelephongerät
gemäß Anspruch
9 und ein Mobilkommunikationsgerät
gemäß Anspruch
10 gelöst.
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Um
die oben beschriebenen Probleme im Stand der Technik zu überwinden
liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Mobilkommunikationsgerät, das die
Notwendigkeit einer Anpassungsschaltung eliminiert und eine kompakte
Schaltung umfaßt,
und eine zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit, die in demselben
verwendet wird.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfaßt
ein Mobilkommunikationsgerät
mit einer Mehrzahl von Kommunikationssystemen, die verschiedene
Frequenzbänder
unterstützen,
zu diesem Zweck eine Antenne, einen Sender für jedes Kommunikationssystem
und einen Empfänger
für jedes
Kommunikationssystem. Das Mobilkommunikationsgerät umfaßt ferner einen Diplexer zum Übertragen
von Sendesignalen von der Mehrzahl von Kommunikationssystemen zu
der Antenne und zum Verteilen von über die Antenne empfangenen
Empfangssignale an die Mehrzahl von Kommunikationssystemen, einen
Hochfrequenzschalter für
jedes der Kommunikationssysteme zum Schalten der Signale zwischen
dem Sender und dem Empfänger
und einen Richtkoppler zum Entnehmen von Teilen der Sendesignale
und zum Senden der Ergebnisse an eine automatische Verstärkungssteuerschaltung.
Der Richtkoppler ist zwischen der Antenne und dem Diplexer angeordnet.
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Das
Mobilkommunikationsgerät
umfaßt
ferner Hochfrequenzfilter, die den Hochfrequenzschaltern nachgeschaltet
und mit den Empfängern
verbunden sind.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfaßt eine
in dem Mobilkommunikationsgerät
verwendete zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit eine Mikrowellenschaltung,
welche die Mehrzahl von Kommunikationssystemen trägt. Die
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit wird durch ein Mehrschichtsubstrat
definiert, das durch Laminieren einer Mehrzahl von dielektrischen
Schichten hergestellt ist, wobei das Mehrschichtsubstrat den Diplexer,
den Hochfrequenzschalter und den Richtkoppler aufweist.
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Bei
der zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit umfaßt der Diplexer vorzugsweise
ein induktives Element und ein kapazitives Element; der Hochfrequenzschalter
umfaßt
ein Schaltelement, ein induktives Element und ein kapazitives Element;
der Richtkoppler umfaßt
eine primäre
Leitung und eine sekundäre
Leitung. Diese Komponenten sind entweder in dem Mehrschichtsubstrat
enthalten oder auf ihm angebracht. Das Mehrschichtsubstrat umfaßt vorzugsweise
Verbinder zum Verbinden dieser Komponenten untereinander.
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Demgemäß liefert
ein Mobilkommunikationsgerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Richtkoppler zwischen einer Antenne und einem Diplexer, womit
die Notwendigkeit separate Richtkoppler für eine Mehrzahl von Kommunikationssystemen
bereit zu stellen eliminiert wird. Deshalb ist für das Mobilkommunikationsgerät nur ein
Richtkoppler erforderlich.
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Eine
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt
einen Diplexer, Hochfrequenzschalter und einen Richtkoppler, die
in einem Mehrschichtsubstrat vorgesehen sind, das durch Laminieren
einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten hergestellt ist. Deshalb
sind die Verbinder für
den Diplexer, die Hochfrequenzschalter und den Richtkoppler in dem
Mehrschichtsubstrat enthalten.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Mobilkommunikationsgerätes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Schaltungsdiagramm eines Diplexers in einer in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit;
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3A und 3B Schaltungsdiagramme von
Hochfrequenzschaltern in der in 1 gezeigten zusammengesetzten
Hochfrequenzeinheit;
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4A und 4B Schaltungsdiagramme von
Hochfrequenzfiltern in der in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit;
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5 ein
Schaltungsdiagramm eines Richtkopplers, der in der in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit enthalten ist;
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6 eine
perspektivische Teilexplosionsansicht der in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit;
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7A bis 7H Draufsichten
von dielektrischen Schichten, die ein Mehrschichtsubstrat der in 6 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit bilden;
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8A bis 8F Draufsichten
von weiteren dielektrischen Schichten, die das Mehrschichtsubstrat
der in 6 gezeigten zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit
bilden;
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8G eine
Unteransicht der in 8F gezeigten dielektrischen
Schicht; und
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9 ein
Blockdiagramm, das einen Abschnitt eines typischen Dualband-Zellulartelephongerätes (Mobilkommunikationsgerätes) zeigt.
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1 zeigt
ein Mobilkommunikationsgerät 10 gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Das Mobilkommunikationsgerät 10 ist
ein Dualband-Zellulartelephongerät mit zwei
Kommunikationssystemen mit verschiedenen Frequenzbändern, nämlich DCS,
das ein 1,8 GHz-Kommunikationssystem ist, und GSM, das ein 900 MHz-Kommunikationssystem
ist. Das Mobilkommunikationsgerät 10 umfaßt eine
Antenne 11, eine zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit 12,
die in 1 von einer gestrichelten Linie umgeben ist, Sender
Txd und Txg und Empfänger
Rxd und Rxg.
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Die
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit 12 umfaßt einen
ersten bis einen fünften
Anschluß bzw.
ein erstes bis ein fünftes
Tor P1 bis P5, einen Diplexer 13, Hochfrequenzschalter 14a und 14b,
Kerbfilter 15a und 15b, das sind Hochfrequenzfilter,
und einen Richtkoppler 16.
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Der
Diplexer 13 sendet Sende- bzw. Übertragungssignale von den
beiden Kommunikationssystemen DCS und GSM an die Antenne 11 und
verteilt über
die Antenne 11 empfangene Empfangssignale an die beiden
Kommunikationssysteme DCS und GSM.
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Der
Hochfrequenzschalter 14a wird geschaltet, um DCS-Signale von dem Sender
Txd und zu dem Empfänger
Rxd durchzulassen, und der Hochfrequenzschalter 14b wird
geschaltet, um GSM-Signale von dem Sender Txg und an den Empfänger Rxg
durchzulassen.
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Die
Kerbfilter 15a und 15b sind zwischen den Hochfrequenzschaltern 14a bzw. 14b und
den Sendern Txd bzw. Txg angeordnet, so daß eine harmonische Verzerrung
bzw. ein harmonisches Klirren entfernt wird, die bzw. das durch
die in den Sendern Txd und Txg enthaltenen Sendeleistungsverstärker (nicht gezeigt)
bewirkt wird.
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Der
Richtkoppler 16, der Teile der DCS- und GSM-Sendesignale entnimmt
und die Ergebnisse an eine automatische Verstärkungssteuerschaltung (nicht
gezeigt) sendet, ist zwischen der Antenne 11 und dem Diplexer 13 angeordnet.
Die DCS- und GSM-Sendesignale werden durch ein Ändern des Kopplungsgrades des
Richtkopplers 16 abhängig von
dem DCS-Frequenzband
oder dem GSM-Frequenzband diskriminiert bzw. unterschieden.
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Das
erste Tor P1 entspricht einem ersten Tor P41 des Richtkopplers 16.
Das zweite und das vierte Tor P2 und P4 entsprechen den zweiten
Toren P32a bzw. P32b der Kerbfilter 15a bzw. 15b.
Das dritte und das fünfte
Tor P3 und P5 ent sprechen den dritten Toren P23a bzw. P23b der Hochfrequenzschalter 14a bzw. 14b.
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Ein
erstes Tor P11 des Diplexers 13 ist mit einem zweiten Tor
P42 des Richtkopplers 16 verbunden, und ein zweites und
ein drittes Tor P12 und P13 des Diplexers 13 sind mit den
ersten Toren P21a bzw. P21b der Hochfrequenzschalter 14a bzw. 14b verbunden.
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Zweite
Tore P22a und P22b der Hochfrequenzschalter 14a bzw. 14b sind
mit den ersten Toren P31a bzw. P31b der Kerbfilter 15a bzw. 15b verbunden.
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Das
erste Tor P1, das zweite Tor P2, das dritte Tor P3, das vierte Tor
P4 und das fünfte
Tor P5 der zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12 sind mit
der Antenne 11, dem DCS-Sender
Txd, dem DCS-Empfänger
Rxd, dem GSM-Sender Txg bzw. dem GSM-Empfänger Rxg verbunden.
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm des Diplexers 13 in der in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12.
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Der
Diplexer 13 umfaßt
Induktoren oder induktive Elemente L11 und L12 und Kondensatoren oder
kapazitive Elemente C11 bis C15. Die Kondensatoren C11 und C12 sind
in Serie zwischen das erste Tor P11 und das zweite Tor P12 geschaltet,
und die Verbindung der Kondensatoren C11 und C12 ist über den
Induktor L11 und den Kondensator C13 geerdet.
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Eine
Parallelschaltung des Induktors L12 und des Kondensators C14 ist
zwischen das erste Tor P11 und das dritte Tor P13 geschaltet, und
die Verbindung der Parallelschaltung und des dritten Anschlusses
P13 ist über
den Kondensator C15 geerdet.
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In
anderen Worten wird zwischen dem ersten Tor P11 und dem zweiten
Tor P12 ein Hochpaßfilter mit
einem Durchlaßband bzw.
Durchlaßbereich
definiert, durch den nur die DCS-Sende-/Empfangs-Signale
(in einem hohen Frequenzband) übertragen werden,
die zu dem zweiten Tor P12 geleitet werden. Zwischen dem ersten
Tor P11 und dem dritten Tor P13 ist ein Tiefpaßfilter mit einem Durchlaßband bzw. Durchlaßbereich
definiert, durch den nur die GSM-Sende-/Empfangs-Signale (in einem
niedrigen Frequenzband) übertragen
werden, die zu dem dritten Tor P13 geleitet werden.
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Die 3A und 3B sind
Schaltungsdiagramme, welche den DCS-Hochfrequenzschalter 14a bzw.
den GSM-Hochfrequenzschalter 14b in der in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12 zeigen.
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Da,
wie es in den 3A und 3B dargestellt
ist, der DCS-Hochfrequenzschalter 14a und
der GSM-Hochfrequenzschalter 14b die gleiche Schaltungsstruktur
aufweisen, wird eine Beschreibung des GSM-Hochfrequenzschalters 14b weggelassen;
die Bezugszeichen, die denen des DCS-Hochfrequenzschalters 14a entsprechen,
werden jedoch in Klammern angegeben.
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Der
Hochfrequenzschalter 14a (14b) umfaßt Dioden
oder Schaltelemente D1a und D2a (D1b und D2b), Induktoren oder induktive
Elemente L21a bis L23a (L21b bis L23b), Kondensatoren oder kapazitive
Elemente C21a und C22a (C21b und C22b) und einen Widerstand Ra (Rb).
Der Induktor L21a (L21b) ist eine parallele Sperrspule, und der
Induktor L22a (L22b) ist eine Drosselspule.
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Die
Diode D1a (D1b) ist zwischen das erste Tor P21a (P21b) und das zweite
Tor P22a (P22b) geschaltet, wobei die Kathode zu dem ersten Tor
P21a (P21b) gerichtet ist. Eine Serienschaltung des Induktors L21a
(L21b) und des Kondensators C21a (C21b) ist parallel zu der Diode
D1a (D1b) geschaltet.
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Die
Anode der Diode D1a (D1b), die mit dem zweiten Tor P22a (P22b) verbunden
ist, ist über
den Induktor L22a (L22b) ge erdet, und ein Steueranschluß Vca (Vcb)
ist mit einem Knoten zwischen dem Induktor L22a (L22b) und der Erde
verbunden.
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Der
Induktor L23a (L23b) ist zwischen das erste Tor P21a (P21b) und
das dritte Tor P23a (P23b) geschaltet, und eine Verbindung des Induktors
L23a (L23b) und des dritten Anschlusses P23a (P23b) ist über die
Diode D2a (D2b) und den Kondensator C22a (C22b) geerdet. Die Verbindung
der Kathode der Diode D2a (D2b) und des Kondensators C22a (C22b)
ist über
den Widerstand Ra (Rb) geerdet.
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Die 4A und 4B sind
Schaltungsdiagramme, die das DCS-Kerbfilter
oder -Hochfrequenzfilter 15a bzw. das GSM-Kerbfilter oder -Hochfrequenzfilter 15b bei
der in 1 gezeigten zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12 zeigen.
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Da
das DCS-Kerbfilter 15a und das GSM-Kerbfilter 15b,
wie es in den 4A und 4B dargestellt
ist, die gleiche Schaltungsstruktur aufweisen, wird eine Beschreibung
des GSM-Kerbfilters 15b weggelassen; Bezugszeichen, die
denen des DCS-Kerbfilters 15a entsprechen, sind jedoch
in Klammern angegeben.
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Das
Kerbfilter 15a (15b) umfaßt einen Induktor oder ein
induktives Element L31a (L31b) und Kondensatoren oder kapazitive
Elemente C31a und C32a (C31b und C32b). Eine Parallelschaltung des Induktors
L31a (L31b) und des Kondensators C31a (C31b) ist zwischen das erste
Tor P31a (P31b) und das zweite Tor P32a (P32b) geschaltet.
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Die
Verbindung der Parallelschaltung und des zweiten Anschlusses P32a
(P32b) ist über
den Kondensator C32a (C32b) geerdet.
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm des Richtkopplers 16 bei der in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12.
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Der
Richtkoppler 16 umfaßt
eine primäre
Leitung L41 und eine sekundäre
Leitung L42. Die primäre
Leitung L41 ist an ihren Enden mit dem ersten Tor P41 und dem zweiten
Tor P42 verbunden, und die sekundäre Leitung L42 ist an ihren
Enden mit dem dritten Tor P43 und dem vierten Tor P44 verbunden.
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Das
dritte Tor P43 ist über
einen Widerstand R geerdet, und das vierte Tor P44 ist mit einer
automatischen Verstärkungssteuerschaltung
verbunden, obwohl diese nicht gezeigt ist.
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6 ist
eine perspektivische Teilexplosionsansicht der in 1 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12. Die zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit 12 umfaßt ein Mehrschichtsubstrat 17,
das durch Laminieren einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten
hergestellt ist.
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Das
Mehrschichtsubstrat 17 enthält die Induktoren L11 und L12
und die Kondensatoren C11 bis C15 des Diplexers 13 (siehe 2),
die Induktoren L23a und L23b der Hochfrequenzschalter 14a und 14b (siehe
die 3A und 3B), die
Induktoren L31a und L31b und die Kondensatoren C31a, C32a, C31b
und C32b der Kerbfilter 16a und 16b (siehe die 4A und 4B)
sowie die primäre und
die sekundäre
Leitung L41 und L42 des Richtkopplers 16, obwohl diese
Komponenten in 6 nicht gezeigt sind.
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An
einer Oberfläche
des Mehrschichtsubstrates 17 sind die Dioden D1a, D2a,
D1b und D2b, die Induktoren L21a, L22a, L21b und L22b, die Kondensatoren
C21a, C22a, C21b und C22b und die Widerstände Ra und Rb der Hochfrequenzschalter 14a und 14b (siehe 3A und 3B)
und der mit dem dritten Tor P43 an dem Richtkoppler 16 verbundene
Widerstand R angebracht. Diese Komponenten sind durch Chips definiert,
und diese Chips sind an dem Mehrschichtsubstrat 17 angebracht.
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Das
Mehrschichtsubstrat 17 weist zwölf externe Tore Ta bis Tl auf,
die an Seitenoberflächen
zu der unteren Oberfläche
hin unter Verwendung einer Technik, wie z. B. des Siebdrucks, vorgesehen
sind. Die zwölf
externen Tore Ta bis Tl sind mit dem ersten bis dem fünften Tor
P1 bis P5 der zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12,
den Steueranschlüssen Vca
und Vcb der Hochfrequenzschalter 14a und 14b, dem
vierten Tor P44, das mit der automatischen Verstärkungssteuerschaltung bei dem
Richtkoppler 16 verbunden ist, und den Masseanschlüssen verbunden.
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Über dem
Mehrschichtsubstrat 17 liegt eine Metallabdeckung 18 mit
kurzen Vorsprüngen 181 und 182,
die einander gegenüber
stehen, um die Chips abzudecken, die auf dem Mehrschichtsubstrat 17 angebracht
sind, so daß die
Vorsprünge 181 und 182 gegenüber den
externen Toren Tf und Tl angeordnet sind, welche die Masseanschlüsse definieren.
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Zwischen
dem Richtkoppler 16 und dem Diplexer 13, zwischen
dem Diplexer 13 und den Hochfrequenzschaltern 14a und 14b und
zwischen den Hochfrequenzschaltern 14a und 14b und
den Kerbfiltern 15a und 15b sind innerhalb des
Mehrschichtsubstrates 17 Verbindungen durch Durchlochelektroden (nicht
gezeigt), etc., vorgesehen.
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Die 7A bis 7H und
die 8A bis 8F sind
Draufsichten der Mehrzahl von dielektrischen Schichten, die das
Mehrschichtsubstrat 17 der in 6 gezeigten
zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12 definieren. 8G ist
eine Unteransicht der in 8F gezeigten
dielektrischen Schicht.
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Das
Mehrschichtsubstrat 17 wird durch Laminieren einer ersten
bis einer vierzehnten dielektrischen Schicht 17a bis 17n in
der angegebenen Reihenfolge von oben hergestellt, wobei die Schichten aus
Keramik, die im wesentlichen Bariumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumoxid
bzw. Silika enthält, und durch
Brennen des Laminats bei einer Brenntemperatur, die nicht höher als
1000°C ist,
hergestellt sind.
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Die
erste dielektrische Schicht 17a umfaßt Flächen La und Leitungen Li, die
an der oberen Oberfläche
derselben unter Verwendung einer Technik, wie z. B. des Siebdruckes,
vorgesehen sind. Die Dioden D1a, D1b, D2a und D2b, die Induktoren
L21a, L21b, L22a und L22b, die Kondensatoren C21a, C21b, C22a und
C22b und die Widerstände
Ra, Rb und R sind an den Flächen
La angebracht.
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In
den 7G, 8B und 8C sind
an den oberen Oberflächen
der siebten, der zehnten und der elften dielektrischen Schicht 17g, 17j und 17k unter
Verwendung einer Technik, wie z. B. des Siebdruckes, Streifenleitungselektroden
Sp1 bis Sp8 vorgesehen.
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In
den 7C bis 7F und 8E sind an
den oberen Oberflächen
der dritten bis der sechsten und der dreizehnten dielektrischen
Schicht 17c bis 17f und 17m unter Verwendung
einer Technik, wie z. B. des Siebdruckes, Kondensatorelektroden Cp1
bis Cp15 vorgesehen.
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In
den 7C, 7H, 8D und 8F sind
an den oberen Oberflächen
der dritten, der achten, der zwölften
und der vierzehnten dielektrischen Schicht 17c, 17h, 171 und 17n unter
Verwendung einer Technik, wie z. B. des Siebdruckes, Masseelektroden
Gp1 bis Gp4 vorgesehen.
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In 8G sind
an der unteren Oberfläche 17nu der
vierzehnten dielektrischen Schicht 17n unter Verwendung
einer Technik, wie z. B. des Siebdruckes, externe Tore Ta bis Tl
aufgedruckt und gebildet.
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In
den 7B, 8A und 8B sind
an den oberen Oberflächen
der zweiten, der neunten und der zehnten dielektrischen Schicht 17b, 17i und 17j unter
Verwendung einer Technik, wie z. B. des Siebdruckes, die Leitungen
Li vorgesehen, die als Verbinder verwendet werden.
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Die
Streifenleitungselektroden Spl bis Sp8, die Kondensatorelektroden
Cp1 bis Cp15 und die Masseelektroden Gp1 bis Gp4 sind jeweils durch
Leiterschichten definiert.
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Die
erste bis dreizehnte dielektrische Schicht 17a bis 17m weisen
Durchlochelektroden Vh auf, die als Verbinder an vorbestimmten Positionen
verwendet werden, um durch die erste bis dreizehnte dielektrische
Schicht 17a bis 17m durchzugehen.
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Bei
dem Diplexer 11 sind die Induktoren L11 und L12 durch die
Streifenleitungselektroden Sp7 bzw. Sp6 definiert. Bei den Hochfrequenzschaltern 14a und 14b sind
die Induktoren L23a bzw. L23b durch die Streifenleitungselektroden
Sp4 bzw. Sp3 definiert.
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Bei
den Hochfrequenzfiltern 15a und 15b sind die Induktoren
L31a bzw. L31b durch die Streifenleitungselektroden Sp8 bzw. Sp5
definiert. Bei dem Richtkoppler 16 sind die primäre Leitung
und die sekundäre
Leitung L41 und L42 durch die Streifenleitungselektroden Sp2 bzw.
Sp1 definiert.
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Bei
dem Diplexer 11 ist der Kondensator C11 durch die Kondensatorelektrode
Cp2, Cp4 und Cp7 definiert; der Kondensator C12 ist durch die Kondensatorelektroden
Cp5, Cp8 und Cp11 definiert; der Kondensator C13 ist durch die Kondensatorelektroden
Cp15 und die Masseelektrode Gp4 definiert; der Kondensator C14 ist
durch die Kondensatorelektroden Cp7 und Cp10 definiert; der Kondensator
C15 ist durch die Kondensatorelektrode Cp13 und die Masseelektrode
Gp4 definiert.
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Bei
dem Kerbfilter 15a ist der Kondensator C31a durch die Kondensatorelektroden
Cp3 und Cp9 definiert, und der Kondensator C32a ist durch die Kondensatorelektrode
Cp14 und die Masseelektrode Gp4 definiert. Bei dem Kerbfilter 15b ist
der Kondensator C31b durch die Kondensatorelektroden Cp1 und Cp6
definiert, und der Kondensator C32b ist durch die Kondensatorelektrode
Cp12 und die Masseelektrode Gp4 definiert.
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Nachfolgend
wird ein Betrieb der zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12 beschrieben, die
in dem in 1 gezeigten Mobilkommunikationsgerät 10 enthalten
ist.
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Zum
Senden eines DCS-Sendesignals in dem 1,8 GHz-Band wird eine Spannung 3V an
den Steueranschluß Vca
des DCS-Hochfrequenzschalters 14a angelegt.
Die Dioden D1a und D2a sind dann angeschaltet, und das DCS-Sendesignal
wird durch den Hochfrequenzschalter 14a, den Diplexer 13 und
den Richtkoppler 16 durchgelassen und dann von der Antenne
ANT, die mit dem ersten Tor P1 der zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12 verbunden
ist, gesendet.
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Zu
dieser Zeit wird eine Spannung von 0 V an den Steueranschluß Vcb des
GSM-Hochfrequenzschalters 14b angelegt, um die Diode D1b
abzuschalten, wodurch verhindert wird, daß GSM-Sendesignale gesendet
werden. Der Diplexer 13 verhindert, daß das DCS-Sendesignal zu dem
GSM-Sender Txg und dem GSM-Empfänger
Rxg durchgelassen wird. Das Kerbfilter 15a, das dem DCS-Hochfrequenzschalter 14a nachfolgt
und mit dem DCS-Sender Txd verbunden ist, dämpft eine Verzerrung des DCS-Sendesignales,
die durch einen in dem Sender Txd enthaltenen Hochleistungsverstärker (nicht
gezeigt) bewirkt wird.
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Zum
Senden eines GSM-Sendesignales in dem 900 MHz-Band wird andererseits
eine Spannung von 3 V an den Steueranschluß Vcb des GSM-Hochfrequenzschalters 14b angelegt.
Die Dioden D1b und D2b sind dann angeschaltet, und das GSM-Sendesignal
wird durch den Hochfrequenzschalter 14b, den Diplexer 13 und
den Richtkoppler 16 durchgelassen und von der Antenne ANT,
die mit dem ersten Tor P1 der zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit 12 verbunden
ist, gesendet.
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Zu
dieser Zeit wird eine Spannung von 0 V an den Steueranschluß Vca des
DCS-Hochfrequenzschalters 14a angelegt, um die Diode D1a
abzuschalten, wodurch verhindert wird, daß DCS-Sendesignale gesendet
werden. Der Diplexer 13 verhindert, daß das GSM-Sendesignal zu dem
DCS-Sender Txd und dem DCS-Empfänger
Rxd durchgelassen wird. Das Kerbfilter 15b, das dem Hochfrequenzschalter 14b nachfolgt
und mit dem GSM-Sender
Txg verbunden ist, dämpft
eine Verzerrung des GSM-Sendesignales, die
durch einen in dem Sender Txg enthaltenen Hochleistungsverstärker (nicht
gezeigt) bewirkt wird.
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Als
nächstes
wird für
ein Empfangen von DCS- und GSM-Empfangssignalen
eine Spannung von 0 V an den Steueranschluß Vca des DCS-Hochfrequenzschalters 14a angelegt,
um die Dioden D1a und D2a abzuschalten, und eine Spannung von 0
V wird an den Steueranschluß Vcb
des GSM-Hochfrequenzschalters 14b angelegt,
um die Dioden D1b und D2b abzuschalten. Dies verhindert, daß das DCS-Empfangssignal unerwünscht zu
dem DCS-Sender Txd durchgelassen wird, und verhindert ferner, daß das GSM-Empfangssignal unerwünscht zu
dem GSM-Sender Txg durchgelassen wird.
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Der
Diplexer 13 verhindert sowohl, daß DCS-Empfangssignale unerwünscht zu
dem GSM-Netzwerk durchgelassen werden, als auch daß GSM-Empfangssignale
unerwünscht
zu dem DCS-Netzwerk
durchgelassen werden.
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Ferner
sieht ein Mobilkommunikationsgerät des
dargestellten Ausführungsbeispieles
einen Richtkoppler zwischen einer Antenne und einem Diplexer vor,
womit separate Richtkoppler für
eine Mehrzahl von Kommunikationssystemen eliminiert werden. Folglich
erfordert das Mobilkommunikationsgerät einen einzigen Richtkoppler.
Dies liefert eine Vereinfachung bei der Verdrahtung von Sendern,
und liefert eine Vereinfa chung bei den Herstellungsschritten eines
Mobilkommunikationsgerätes
um eine kostengünstige
Herstellung zu erreichen. Außerdem
werden Verluste bei der Verdrahtung stark reduziert, um den Einfügeverlust
für ein
Senden stark zu reduzieren, was ein Hochleistungsmobilkommunikationsgerät zur Folge
hat.
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Da
separate Richtkoppler für
eine Mehrzahl von Kommunikationssystemen nicht nötig sind, und das Mobilkommunikationsgerät einen
einzigen Richtkoppler erfordert, wird ein Mobilkommunikationsgerät mit einer
stark reduzierten Größe erzielt.
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Ferner
dämpft
ein Kerbfilter, der einem Hochfrequenzschalter nachfolgt und mit
einem Sender verbunden ist, eine Verzerrung eines Sendesignales, die
durch einen in dem Sender enthaltenen Hochleistungsverstärker bewirkt
wird. Dies reduziert den Einfügeverlust
bei einem Empfänger
stark.
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Eine
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit des dargestellten Ausführungsbeispieles
ist durch ein Mehrschichtsubstrat definiert, das durch Laminieren
einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten hergestellt ist, wobei
das Mehrschichtsubstrat einen Diplexer, Hochfrequenzschalter, Kerbfilter und
einen Richtkoppler enthält.
Dies ermöglicht,
daß Verbindungen
zwischen dem Diplexer, den Hochfrequenzschaltern, den Kerbfiltern
und dem Richtkoppler innerhalb des Mehrschichtsubstrats ausgeführt werden.
Deshalb wird eine kompakte zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit
erreicht, und somit wird ein kompaktes Mobilkommunikationsgerät, das eine solche
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit enthält, erreicht.
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Ferner
sind ein Diplexer, Hochfrequenzschalter, Kerbfilter und ein Richtkoppler
in einem Mehrschichtsubstrat enthalten, das durch Laminieren einer
Mehrzahl von dielektrischen Schichten hergestellt ist. Dies erleichtert
ein Anpassen zwischen dem Richtkoppler und dem Diplexer, zwischen
dem Diplexer und den Hochfrequenzschaltern und zwischen den Hochfrequenzschaltern
und den Kerbfiltern. Somit ist keine Anpassungsschaltung erforderlich,
um eine Anpassung zwischen dem Richtkoppler und dem Diplexer, zwischen
dem Diplexer und den Hochfrequenzschaltern und zwischen den Hochfrequenzschaltern
und den Kerbfiltern vorzusehen. Dies hat eine noch kompaktere zusammengesetzte
Hochfrequenzeinheit zur Folge.
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Ein
hierin verwendetes Hochfrequenzfilter ist ein Kerbfilter, das imstande
ist, nur in der Umgebung von zweiten und dritten Harmonischen zu
dämpfen, deren
Dämpfung
erwünscht
ist, womit der Einfluß auf das
Grunddurchlaßband
bzw. den Grunddurchlaßbereich
reduziert wird. Im Vergleich mit einem Filter, wie z. B. einem Tiefpaßfilter
oder einem Bandpaßfilter zum
Dämpfen
des gesamten harmonischen Bandes bzw. Bereiches, ist deshalb der
Einfügeverlust
bei dem Grunddurchlaßband
bzw. Grunddurchlaßbereich
stark reduziert, um die Gesamtverluste einer zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit
stark zu reduzieren.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen
ein Diplexer und ein Kerbfilter jeweils Induktoren und Kondensatoren;
ein Hochfrequenzschalter umfaßt
Dioden, Induktoren und Kondensatoren; und ein Richtkoppler umfaßt eine
primäre
Leitung und eine sekundäre
Leitung. Diese Komponenten sind ferner in oder an einem Mehrschichtsubstrat angebracht
vorgesehen und miteinander durch Verbinder verbunden, die innerhalb
des Mehrschichtsubstrates vorgesehen sind. Dies reduziert Verluste
aufgrund des Verdrahtens zwischen den Komponenten stark. Somit sind
die Gesamtverluste einer zusammengesetzten Hochfrequenzeinheit stark
reduziert, während
ein Hochleistungsmobilkommunikationsgerät, das eine solche zusammengesetzte
Hochfrequenzeinheit enthält,
erreicht wird.
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Da
in einem Mehrschichtsubstrat Streifenleitungselektroden vorgesehen
sind, die Induktoren definieren, tritt ferner ein Wellenlängenreduktionseffekt auf,
der es ermöglicht, die
Länge von
Streifenleitungselektroden stark zu reduzieren. Dies reduziert den
Einfügeverlust
bei den Streifenleitungselektroden stark, wodurch eine kompakte
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit mit geringem Verlust erreicht
wird. Deshalb wird ferner ein kompaktes Hochleistungsmobilkommunikationsgerät, das eine solche
zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit enthält, erreicht.
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Ferner
werden für
parallele Sperrspulen und Drosselspulen in Hochfrequenzschaltern
Chipspulen mit hohen Q-Faktoren verwendet und an einem Mehrschichtsubstrat
angebracht. Somit können Chipspulen
mit der gleichen Form bei einer Mehrzahl von Kommunikationssystemen
mit verschiedenen Frequenzbändern
verwendet werden. Dies ermöglicht,
daß der
Entwurf abhängig
von verschiedenen Frequenzbändern
ohne weiteres geändert
wird, und daß der
Entwurf in einer kürzeren
Zeit geändert
wird, woraus reduzierte Herstellungskosten resultieren. Die parallelen
Sperrspulen und die Drosselspulen mit hohen Q-Faktoren ermöglichen
ferner, daß der Durchlaßbereich
breiter ist, wodurch geringere Verluste erreicht werden.
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Während das
dargestellte Ausführungsbeispiel,
bei dem ein Mobilkommunikationsgerät und eine zusammengesetzte
Hochfrequenzeinheit eine Kombination von DCS und GSM verwenden,
beschrieben wurde, ist es für
einen Fachmann offensichtlich, daß die Kombination von DCS und
GSM nicht einschränkend
ist und andere alternative Kombinationen verwendet werden können. Andere
Kombinationen umfassen eine Kombination von PCS (PCS = „Personal
Communication Services")
und AMPS (AMPS = „Advanced
Mobile Phone Services"), eine
Kombination von DECT (DECT = Digital European Cordless Telephone") und GSM und eine
Kombination von PHS (PHS = „Personal
Handyphone System")
und PDS (PDS = „Personal
Digital Cellular").
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Während das
dargestellte Ausführungsbeispiel
zwei Kommunikationssysteme vorsieht, hätten drei oder mehr Kommunikationssysteme
die gleichen Vorteile.
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Während eine
in einem Mobilkommunikationsgerät
verwendete zusammengesetzte Hochfrequenzeinheit bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
aus einem Mehrschichtsubstrat gebildet ist, hätte ein Mobilkommunikationsgerät, das diskrete
Komponenten enthält,
die auf ein Schaltungssubstrat gepackt sind, die gleichen Vorteile.