DE102005010773A1

DE102005010773A1 - Hochfrequenz-Umschaltschaltung, Hochfrequenzmodul und drahtloses Kommunikationsbauteil

Info

Publication number: DE102005010773A1
Application number: DE102005010773A
Authority: DE
Inventors: Katsuro Kokubu Nakamata; Hiroshi Kokubu Ninomiya; Masafumi Kokubu Horiuchi; Shinji Kokubu Isoyama; Tooru Kokubu Takahashi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2005-11-03
Also published as: CN1661915A; US20050197095A1; US7596357B2; CN100555861C

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung bereit, die aufweist: zwei oder mehr Hochfrequenzschalter (SW1 und SW2), die entsprechend einer Vielzahl von Kommunikationssystemen mit wechselseitig unterschiedlichen Frequenzbändern vorgesehen sind; und eine Steuerschaltung (DEC1), die dazu ausgelegt ist, das Umschalten der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter (SW1 und SW2) zu steuern, wobei ein gemeinsamer Antennenanschluss (ANT3) und gemeinsame Anschlüsse (ANT1 und ANT2) der jeweiligen Hochfrequenzschalter (SW1 und SW2) über eine Anpassungsschaltung (MAT1) verbunden sind, die eine Filterfunktion besitzt, die dazu in der Lage ist, den Durchgang eines Gleichstromes zu erlauben. Wenn ein Pfad des Hochfrequenzschalters (SW1) eingeschaltet ist, können die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters (SW1) und sämtliche Pfade des Hochfrequenzschalters (SW2) ausgeschaltet werden (Fig. 1).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung, ein Hochfrequenzmodul, das die Hochfrequenz-Umschaltschaltung beinhaltet, und ein Bauteil zur drahtlosen Kommunikation, das mit dem Hochfrequenzmodul montiert ist, wobei diese Einrichtungen insbesondere in einem vorzugsweise für mehrere Bänder geeigneten ("multiband-compliant") mobilen Funkendgerät verwendet werden.

Beschreibung des Standes der Technik

In den letzten Jahren sind mobile Telefone vorgeschlagen worden, die ein Multibandsystem verwenden, wobei zwei oder mehr Kommunikationssysteme in einem einzigen mobilen Telefon montiert sind. Man erwartet, dass mobile Multiband-Telefone, die ein Senden bzw. einen Empfang durchführen können, durch Auswählen eines Kommunikationssystems, das für regionale Charakteristika, für einen beabsichtigten Gebrauch, etc., geeignet ist, als bequem bzw. brauchbar angesehen werden. Beispielsweise existieren mobile Dualband-Telefone, die zwei Kommunikationssysteme aufweisen, und zwar das Kommunikationssystem GSM (globales System zur mobilen Kommunikation) und das Kommunikationssystem DCS (digitales zelluläres System ("Digital Cellular System")), und zwar als eine Vielzahl von Kommunikationssystemen mit wechselseitig unterschiedlichen Kommunikationsbändern.

16 ist ein Blockdiagramm eines Hochfrequenzmoduls RFM100 in einem mobilen Dualband-Telefon für gemeinschaftlich GSM/DCS.

Das Hochfrequenzmodul RFM100 beinhaltet ein Sendesystem TX und ein Empfangssystem RX des Sende/Empfangssystem DCS sowie ein Sendesystem TX und ein Empfangssystem RX des Sende/Empfangssystems GSM, als auch eine Hochfrequenz-Auswahl- bzw. Umschaltschaltung ("high-frequency switching circuit") ASM100, die dazu ausgelegt ist, die zwei Sende/Empfangssysteme GSM/DCS mit wechselseitig unterschiedlichen Kommunikationsbändern in die jeweiligen Sende/Empfangssysteme GSM und DCS zu demultiplexen, und um in dem jeweiligen Sende/Empfangssystem DCS und GSM zwischen dem Sendesystem TX und dem Empfangssystem RX umzuschalten.

Das GSM-Sendesystem TX liefert ein zu sendendes bzw. gesendetes Signal, das in einer Leistungsverstärkungsschaltung AMP100 verstärkt worden ist, an die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM100, und zwar über eine Anpassungsschaltung MAT100, die ein Tiefpassfilter aufweist bzw. daraus besteht. Das gesendete Signal, das an die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM100 geliefert wird, durchläuft einen Hochfrequenzschalter und eine Demultiplexerschaltung (Demultiplexer), wie nachstehend beschrieben werden wird, um als ein Hochfrequenzsignal von einer Antenne ANT gesendet zu werden. Der obige Vorgang bzw. der obige Betrieb ist in gleicher Weise anwendbar auf das DCS-Sendesystem TX.

Andererseits extrahiert das GSM-Empfangssystem RX ein von der Antenne ANT empfangenes Hochfrequenzsignal, und zwar über die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM100, und eliminiert Rest- bzw. Störsignale in der Nähe des Empfangsbandes, und zwar über ein Bandpassfilter BPF300. Das Signal durchläuft das Bandpassfilter BPF300, um in einem RX-seitigen rauscharmen Verstärker AMP300 verstärkt und in ein Signalverarbeitungssystem eingegeben zu werden. Der obige Betrieb ist in gleicher Weise anwendbar auf das DCS-Empfangssystem RX.

Unterdessen wird in Übereinstimmung mit künftigen Entwicklungen des Marktes erwartet, dass eine hochqualitative Übertragung von Sprachdaten, Bilddaten, etc. unter Verwendung einer mobilen Telefoneinheit bereitgestellt werden wird, und um diese Erwartungen zu erfüllen, kommen Kommunikationssysteme immer mehr auf, die dazu in der Lage sind, große Datenvolumina zu übertragen, wie ein CDMA-System ("Code Division Multiple Access) und ein Kommunikationssystem UMTS der nächsten Generation ("Universal Mobile Telecommunications System"), die gekennzeichnet sind durch hohe Datenübertragungsraten und durch ein Multiplexen von Kommunikationskanälen.

Um eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, wie oben erwähnt, zu unterstützen, wird es für ein einzelnes Modul notwendig, viel mehr Bänder zu unterstützen. Dies erhöht die Anforderungen auf Multiband-Systeme, wie GSM850/GSM900/DCS/PCS ("Personal Communication Services")/UMTS.

Wenn es somit mit dem Fortschreiten der Band/Modusmultiplikation bzw. -vervielfachung notwendig wird, dass ein einzelnes Hochfrequenzmodul viel mehr Bänder/Modi unterstützt, ist proportional zu der Anzahl der Bänder/Modi eine gewisse Oberflächenschichtfläche eines Substrates mit dem daran montierten Hochfrequenzmodul erforderlich, was es erfordert, dass die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM100 zunehmend verkleinert ("downsized") wird.

Unterdessen ist mit dem Ziel, die Größe und die Verluste zu reduzieren, kürzlich eine Anordnung untersucht worden, die einen Hochfrequenz-Halbleiterschalter wie einen GaAs-SW (Galliumarsenid-Schalter) als einen Hochfrequenzschalter zum Umschalten zwischen Senden und Empfangen in der Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM100 verwendet.

Um einem Multiband/Multimodus-System, wie einem GSM850/ GSM900/DCS/PCS/UMTS-System, zu genügen, das einen solchen Hoch frequenz-Halbleiterschalter verwendet, ist es gewöhnlich notwendig, und zwar wie es in 17 gezeigt ist, eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM vorzusehen, die aufweist: eine demultiplexende Schaltung DIPX1 zum Demultiplexen eines Sende/Empfangssystems in jeweilige Sende/Empfangssysteme für untere und höhere Durchlassbänder; einen Hochfrequenzschalter SW1, der mit der demultiplexenden Schaltung DIPX1 verbunden und dazu ausgelegt ist, zwischen einem Sendesystem TX und einem Empfangssystem RX umzuschalten, und zwar beispielsweise in dem Sende/Empfangssystem GSM850/GSM900; und einen weiteren Hochfrequenzschalter SW2, der mit der demultiplexenden Schaltung DIPX1 verbunden und dazu ausgelegt ist, zwischen einem Sendesystem TX, einem Empfangssystem RX und UMTS umzuschalten, beispielsweise in dem Sende/Empfangssystem DCS/PCS/UMTS. Es ist in diesem Fall anzumerken, dass es notwendig ist, einen Hochfrequenzschalter zu verwenden, der eine gute Linearität aufweist und Leistungswiderstandskraft bzw. Leistungsfestigkeit besitzt bzw. erfüllt, und zwar als der Hochfrequenzschalter SW2, um die zwei unterschiedlichen Modi zu unterstützen, d.h. das GSM-System und das CDMA- oder UMTS-System.

Wenn keine demultiplexende Schaltung verwendet wird, ist es gleichfalls notwendig, und zwar wie es in 18 gezeigt ist, eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM vorzusehen, die einen Hochfrequenzschalter SW3 aufweist, der mit einem Antennenanschluss verbunden und dazu ausgelegt ist, zwischen Sendesystemen TX und Empfangssystemen RX in dem Sende/Empfangssystem GSM850/GSM900/DCS/PCS/UMTS umzuschalten.

Bei der Anordnung, die die demultiplexende Schaltung DIPX1 verwendet, wie es in 17 gezeigt ist, ist es möglich, viele Bänder zu unterstützen, indem die Hochfrequenzschalter SW1 und SW2 zunehmend parallel angeschlossen werden, wodurch es auch möglich wird, einen Anstieg der Anzahl der Anschlüsse (Anzahl von anderen Sende/Empfangsanschlüssen als einem gemeinsamen Anschluss) von jedem der Hochfrequenzschalter SW1 und SW2 zu vermeiden.

Dies eliminiert die Notwendigkeit, viele Arten von unterschiedlichen Hochfrequenzschaltern zu entwickeln und herzustellen, wodurch sich ein großer Vorteil dadurch ergibt, dass die Entwicklungs- und Herstellungsvorlaufzeit ("lead-time") für derartige Hochfrequenzschalter oder Hochfrequenzmodule mit den Hochfrequenzschaltern verkürzt werden kann, wodurch sich ferner die Herstellungskosten hiervon reduzieren lassen.

Es ist jedoch ein zusätzliches Teil erforderlich, nämlich die demultiplexende Schaltung DIPX1, für die es notwendig ist, Installationsraum vorzusehen. Daher besteht ein Problem, und zwar dahingehend, dass die oben beschriebene Anforderung betreffend die Verkleinerung nicht erfüllt werden kann.

Das Einfügen der demultiplexenden Schaltung DIPX1 leidet ferner an einem weiteren Problem, und zwar dahingehend, dass ein Leistungsdurchgangsverlust zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss und dem gemeinsamen Anschluss von jedem Hochfrequenzschalter sowohl in Sende- als auch in Empfangssystemen auftritt.

Andererseits ist es bei der Anordnung, die keine demultiplexende Schaltung aufweist und bei der die Anzahl der Anschlüsse in einem Hochfrequenzschalter erhöht ist, wie es in

18 gezeigt ist, notwendig, einen Hochfrequenzschalter gemäß der Anzahl der Bänder vorzusehen, ein Wert, der in Abhängigkeit von der erforderlichen Spezifikation unterschiedlich ist. Dies erfordert, dass viele Arten von Hochfrequenzschaltern entwickelt und hergestellt werden, was zu vielen Nachteilen führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung anzugeben, die dazu in der Lage ist, die Kosten zu reduzieren, und zwar durch Eliminieren der Notwendigkeit, viele Arten von unterschiedlichen Hochfrequenzschaltern zu entwickeln und herzustellen, und ferner die Vorlaufzeit für die Entwicklung und Herstellung derartiger Hochfrequenzschalter oder von Hochfrequenz-Umschaltschaltungen zu verkürzen, die die Hochfrequenzschalter verwenden.

Es ist gleichfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung anzugeben, die dazu in der Lage ist, einen Durchgangsverlust ("passing loss") in dem Pfad zwischen einem gemeinsamen Antennenanschluss und einem Hochfrequenzschalter zu verringern, und einen großen Dämpfungsbetrag zu gewährleisten.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzmodul zu geringen Kosten und ein Bauteil zur drahtlosen Kommunikation bereitzustellen, das eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung aufweist, die viele Bänder unterstützt.

Eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: zwei oder mehr Hochfrequenzschalter, die entsprechend einer Vielzahl von Kommunikationssystemen vorgesehen sind; eine Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, das Umschalten bzw. Schalten der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter zu steuern; und eine Anpassungsschaltung, die dazu in der Lage ist, den Durchgang von Gleichstrom zu erlauben, und die zwischen antennenseitigen Anschlüssen der jeweiligen zwei oder mehr Hochfrequenzschalter und einem gemeinsamen Antennenanschluss vorgesehen ist, und wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, eine Steuerung derart durchzuführen, dass dann, wenn ein Pfad von einem beliebigen der Hochfrequenzschalter eingeschaltet ist, die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters und sämtliche Pfade der anderen Hochfrequenzschalter abgeschaltet werden ("turned off").

Wie oben beschrieben, sind die Hochfrequenzschalter mit dem gemeinsamen Antennenanschluss verbunden, ohne dass hierzwischen eine demultiplexende Schaltung vorgesehen ist, und zwar über die Anpassungsschaltung, die dazu in der Lage ist, den Durchgang von Gleichstrom zuzulassen bzw. zu ermöglichen, und wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, die Steuerung auf eine solche Art und Weise durchzuführen, dass dann, wenn ein beliebiger der Hochfrequenzschalter mit einem Anschluss verbunden wird, der mit einem Sendesystem oder einem Empfangssystem verbunden ist, die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters und sämtliche Pfade der anderen Hochfrequenzschalter abgeschaltet werden. Es wird somit verhindert, dass ein Signal, das in die Hochfrequenzschaltung hineinfließt, und zwar über den Anschluss, der mit dem Sendesystem oder dem Empfangssystem verbunden ist, in einen beliebigen anderen Pfad dieses Hoch frequenzschalters oder einen beliebigen Pfad der anderen Hochfrequenzschalter eindringt. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass sich der Pegel eines Signalausganges von dem Antennenanschluss signifikant verringert.

Ferner ist es bei der obigen Anordnung möglich, die zwei oder mehr existierenden Hochfrequenzschalter miteinander zu kombinieren, was die Notwendigkeit eliminiert, die Zeit aufzuwenden, um viele Arten von Hochfrequenzschaltern oder Multi-Port-Hochfrequenzschaltern mit einer unterschiedlichen Anzahl von Anschlüssen zu entwickeln und herzustellen, um so einem Multiband/Multimodus-System zu genügen, und was hierdurch ermöglicht, dass Komponenten standardisiert werden, was zu einer Reduktion der Kosten als auch zu einer Reduktion der Vorlaufzeit zur Entwicklung und Herstellung für Hochfrequenz-Umschaltschaltungen führt, sowie zu einer Verringerung der Vorlaufzeit zur Hineinentwicklung und Herstellung von Hochfrequenzmodulen, die die Schaltungen verwenden.

Zusätzlich hierzu ist keine demultiplexende Schaltung erforderlich, obgleich eine solche herkömmlicherweise in einer derartigen Schaltungsanordnung benötigt wird, wodurch es möglich wird, einen Durchgangsverlust zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss und einem Anschluss für jeden Hochfrequenzschalter zu verringern.

Das Auswählen einer Schaltung mit geringen Verlusten, wie der Anpassungsschaltung, ermöglicht, dass eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung mit niedrigen Verlusten erzielt bzw. erreicht werden kann.

Es ist bevorzugt, dass die Spannung der antennenseitigen Anschlüsse 1 V oder mehr beträgt, und zwar in einem Zustand, bei dem die Steuerschaltung einen Pfad von einem beliebigen der Hochfrequenzschalter eingeschaltet hat und die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters und sämtliche Pfade der anderen Hochfrequenzschalter ausgeschaltet hat. Dies verbessert die Isolation zwischen den antennenseitigen Anschlüssen der Hochfrequenzschalter und den abgeschalteten Anschlüssen.

Indem jeder der Hochfrequenzschalter gebildet wird durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement, kann dessen Größe verringert werden, und zwar im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall, bei dem eine Vielzahl von Dioden, Induktorelementen und Kondensatorelementen, die einen Hochfrequenzschalter bilden, an der oberen Oberfläche eines mehrschichtigen Substrates montiert oder im Inneren hiervon gebildet sind. Die Anzahl der Teile, die den Schalter bilden, ist gleichfalls reduziert, so dass es ermöglicht wird, den Herstellungsprozess zu verkürzen, Die Kosten können mit der Reduktion der Größe als auch der Verkürzung des Herstellungsprozesses verringert werden.

Ferner ist die Anpassungsschaltung dazu ausgelegt, die Impedanz an die Antenne anzupassen, zu welchem Zweck gewöhnlich ein Tiefpassfilter verwendet wird, und zwar aufgrund der Annahme, dass die Schaltung die Fähigkeit hat, den Durchgang von Gleichstrom zuzulassen. Das Anordnen von Tiefpassfiltern in den Pfaden zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss und den jeweiligen zwei oder mehr Hochfrequenzschaltern kann zu einem großen Dämpfungsbetrag in dem Bereich führen, der höher liegt als das Durchlassband, und kann restliche bzw. störende höhere Harmonische unterdrücken, die auftreten, wenn ein großes bzw. starkes Signal in die Hochfrequenzschalter eingegeben wird.

Es ist bevorzugt, eine Filterschaltung zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines über die Antenne übertragenen Signals in jedem der Signalpfade von den jeweiligen Sende/Empfangsanschlüssen der Hochfrequenz-Umschaltschaltungen anzuschließen.

Die Filterschaltung ist beispielsweise ein Tiefpass- oder ein Bandpassfilter.

Durch Einfügen der Filterschaltung können somit höhere Harmonische entfernt werden, die von dem sendenden Leistungsverstärker (nicht gezeigt) stammen. Ferner kann sie höhere harmonische Verzerrungen dämpfen, die auftreten aufgrund des Umschaltens in der Hochfrequenz-Umschaltschaltung in dem Pfad von der Auswahlschaltung über die Antenne, und zwar auf effektive Art und Weise. Ferner ist es für den Fall, bei dem die Sende- und Empfangssysteme im Inneren der Hochfrequenz-Umschaltschaltung eng beieinander liegend vorgesehen oder mit der Hochfrequenz-Umschaltschaltung verbunden und nicht hinreichend isoliert sind, möglich, höhere Harmonische zu dämpfen, die über die Sende- und Empfangssysteme in Richtung hin zu den Antennenanschlüssen hindurchgehen, und zwar unter Verwendung der Funktion der Tiefpassfilter.

Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner auf solche Art und Weise ausgelegt sein, dass eine demultiplexende Schaltung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen von gesendeten Signalen und/oder einem Empfangs signal von jedem der Kommunikationssysteme, die wechselseitig unterschiedliche Durchlassbänder besitzen, mit jedem anderen Anschluss als den antennenseitigen Anschlüssen der Hochfrequenzschalter verbunden ist, der mit einer sendenden Schaltung und/oder einer empfangenden Schaltung verbunden ist.

Um einem Multibandsystem zu genügen, ermöglicht das Verbinden der demultiplexenden Schaltung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen einer Vielzahl von Sende- und/oder Empfangssignalen mit wechselseitig unterschiedlichen Durchlassbändern mit einem gewissen Anschluss von jedem Hochfrequenzschalter, dass Signale in eine Vielzahl von Frequenzbändern mit wechselseitig unterschiedlichen Durchlassbändern gedemultiplext werden, und zwar in einer Zahl größer als die Anzahl der Umschaltungen der Hochfrequenzschalter.

Es ist auch bevorzugt, zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss und den Hochfrequenzschaltern ein Hochpass- oder ein Bandpassfilter vorzusehen, und zwar zum Dämpfen eines Hochspannungsstoßes.

Bei einer derartigen Hochfrequenz-Umschaltschaltung kann ein übergangsweise bzw. transient auftretender Hochspannungsstoßeingang in den Antennenanschluss gedämpft werden, und zwar durch das Hochpass- oder das Bandpassfilter, was die Verlässlichkeit gegenüber Ausfällen von integrierten Hochfrequenz-Halbleiterschaltungen verbessern kann, die ein niedrigeres Widerstandsvermögen gegenüber Hochspannungsstößen besitzen, und zwar relativ gesehen zu passiven Komponenten. Ferner kann das Variieren von Werten von Elementen, die das Hochpass- oder das Bandpassfilter bilden, Mittel bereitstellen, um die Impedanz des Antennenanschlusses an die Hochfrequenzschalter anzupassen.

Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch auf solche Art und Weise ausgelegt sein, dass ein antennenseitiger Anschluss von einem beliebigen der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter und der gemeinsame Antennenanschluss direkt miteinander verbunden sind. Selbst im Falle einer direkten Verbindung ist es möglich, den Durchgang eines Gleichstroms zwischen den antennenseitigen Anschlüssen der Hochfrequenzschalter und dem gemeinsamen Antennenanschluss zu ermöglichen.

Daher ist es auch bei der obigen Anordnung möglich, die Isolation zwischen den antennenseitigen Anschlüssen der Hochfrequenzschalter und Anschlüssen zu gewährleisten, die auf die gleiche Art und Weise abgeschaltet sind wie in dem Fall, bei dem die Anpassungsschaltung, die dazu in der Lage ist, den Durchgang eines Gleichstromes zu ermöglichen, zur Verbindung verwendet wird.

Ferner können die antennenseitigen Anschlüsse von sämtlichen Hochfrequenzschaltern und der gemeinsame Antennenanschluss direkt miteinander verbunden sein.

In dem obigen Fall ist es trotz der Tatsache, dass keine Anpassungsschaltung existiert, möglich, die Isolation zwischen den antennenseitigen Anschlüssen der Hochfrequenzschalter und ausgeschalteten Anschlüssen zu gewährleisten.

Zusätzlich hierzu weist eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung auf: zwei oder mehr Hochfrequenzschalter, die entsprechend einer Vielzahl von Kommunikationssystemen vorgesehen sind; und eine Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, das Umschalten der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter zu steuern, und wobei ein Teil der anderen Anschlüsse als die antennenseitigen Anschlüsse der jeweiligen Hochfrequenzschalter geöffnet ist, mit einem Hochimpedanzelement von 500 Ω oder mehr verbunden ist oder mit einer Hochimpedanzschaltung von 500 Ω oder mehr verbunden ist; und wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, auf solche Art und Weise zu steuern, dass dann, wenn irgendeiner der Hochfrequenzschalter mit einem Anschluss verbunden ist, der mit dem Sendesystem oder dem Empfangssystem verbunden ist, die anderen Hochfrequenzschalter mit dem oben erwähnten Teil bzw. Anteil der Anschlüsse verbunden sind.

Die Steuerschaltung ist dazu ausgelegt, auf solche Art und weise zu steuern, dass dann, wenn irgendeiner der Hochfrequenzschalter mit einem Anschluss verbunden ist, der mit dem Sendesystem oder dem Empfangssystem verbunden ist, die anderen Hochfrequenzschalter mit dem Anschluss verbunden sind, an dem das Hochimpedanzelement oder die Hochimpedanzschaltung angeschlossen ist oder der offen ist. Diese Steuerung kann verhindern, dass ein Signal, das in den Hochfrequenzschalter fließt, und zwar über den Anschluss, der mit dem Sendesystem oder dem Empfangssystem verbunden ist, in die anderen Sende- oder Empfangssysteme eindringt, und zwar über die anderen Hochfrequenzschalter, wobei der Pegel eines Signalausgangs von dem Antennenanschluss verringert würde.

Ferner ist es bei der obigen Anordnung möglich, die zwei oder mehr existierenden Hochfrequenzschalter miteinander zu kombinieren, was die Notwendigkeit eliminiert, sich die Zeit zu nehmen zur Herstellung unterschiedlicher Arten von Hochfrequenzschaltern, die einem Multiband/Multimodus-System genügen und/oder solche Arten von Hochfrequenzschaltern zu kaufen, was insgesamt zu einer Reduktion der Kosten führt, als auch zu einer Reduktion der Vorlaufzeit zur Entwicklung und Herstellung von Hochfrequenz-Umschaltschaltungen, und zu einer Reduktion der Vorlaufzeit zur Entwicklung und Herstellung von Hochfrequenzmodulen, die diese Schaltungen verwenden.

Es ist anzumerken, dass der oben erwähnte "offene Anschluss" sich auch auf einen Anschluss beziehen kann, an den ein Element angeschlossen ist, das eine unendliche Impedanz besitzt. Das Öffnen des Anschlusses eliminiert die Notwendigkeit, eine neue Schaltung zum Erhöhen der Impedanz hinzuzufügen, mit dem Potential, die Größe der Hochfrequenz-Umschaltschaltung zu reduzieren und die Kosten zu reduzieren.

Da das Element hoher Impedanz oder die Schaltung hoher Impedanz eine Lastimpedanz von 500 Ω oder mehr besitzt, ist es möglich, eine Isolation von 20 dB oder mehr zwischen einem in einem beliebigen der Hochfrequenzschalter eingeschalteten Anschluss, der mit dem Sendesystem oder dem Empfangssystem verbunden ist, und einem Anschluss, mit dem das Element hoher Impedanz oder die Schaltung hoher Impedanz verbunden ist oder der offen ist, in den anderen Hochfrequenzschaltern zu gewährleisten. Es ist daher möglich, den oben erwähnten Effekt des Verhinderns des Eindringens hinreichend zu zeigen bzw. zu gewährleisten.

Der Effekt des Verhinderns des Eindringens lässt sich auch in einer Schaltungskonfiguration zeigen, bei der der gemeinsame Antennenanschluss und die zwei oder mehr Hochfrequenzschalter direkt miteinander verbunden sind, ohne die demultiplexende Schaltung dazwischen. Bei dieser Anordnung kann der Verlust in einer demultiplexenden Schaltung reduziert werden, mit dem Potential, Verluste in der Hochfrequenz-Umschaltschaltung zu reduzieren.

Ferner ermöglicht das Verwenden einer Vielzahl von Hochfrequenzschaltern mit dem gleichen Aufbau in einer Schaltungskonfiguration, bei der eine demultiplexende Schaltung zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss und den zwei oder mehr Hochfrequenzschaltern vorgesehen ist, dass Teile bzw. Bestandteile standardisiert werden können, mit dem Potential zu einer Reduktion der Kosten und einer Verkürzung der Vorlaufzeit zur Entwicklung der Hochfrequenzschalter, wie oben erwähnt.

Das Bilden von jedem der Hochfrequenzschalter durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement ermöglicht ferner, dass deren Größe und Leistungsverbrauch reduziert werden.

Ferner ist in einem Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegenden Erfindung die oben erwähnte Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung an der Oberfläche eines mehrschichtigen Substrates montiert, das gebildet wird durch Laminieren einer dielektrischen Schicht bzw. von dielektrischen Schichten und einer Leiterschicht bzw. Leiterschichten, und zwar auf alternierende Art und Weise, um so eine Verbesserung der Funktionen und eine Verringerung der Verluste zu erzielen, als auch eine Verringerung der Größe und der Kosten des gesamten Moduls.

Ferner verbessert das Bilden der Anpassungsschaltung, der demultiplexenden Schaltung und/oder einer Filterschaltung, die die Hochfrequenz-Umschaltschaltung bilden, im Inneren des mehrschichtigen Substrates die Packungsdichte, was es ermöglicht, dass viel mehr Bänder/Modi unterstützt werden, mit dem Potential zu einer weiteren Verbesserung von Funktionen und einer Verringerung der Größe des gesamten Moduls.

Ferner kann das Anordnen der Muster ("pattern") der im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildeten Anpassungsschaltung ohne Überlappung, wenn von oberhalb des mehrschichtigen Substrates betrachtet, verhindern, dass Interferenzen zwischen Anpassungsschaltungen, demultiplexenden Schaltungen und/oder Filterschaltungen auftreten, wodurch gute Filtercharakteristika erzielt werden, mit dem Potential, Verluste zu reduzieren und höhere Harmonische zu unterdrücken.

Ein drahtloses Kommunikationsbauteil bzw. Bauteil zur drahtlosen Kommunikation gemäß der vorliegenden Erfindung, das mit dem oben erwähnten Hochfrequenzmodul montiert ist bzw. an dem dieses montiert ist, ist ein ausgeklügeltes kleines Bauteil, das viele Bänder/Modi unterstützt.

Die oben erwähnten oder weitere Vorteile, Charakteristika und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltungsblockdiagramm eines Beispiels einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht, die in typischer Weise die Schaltung eines Hochfrequenz-Halbleiterschalters zeigt;
3 ist ein Diagramm, das den grundlegenden Betrieb eines Transistors zeigt, der den Hochfrequenz-Halbleiterschalter bildet;
4 ist ein detailliertes Schaltungsblockdiagramm der in 1 gezeigten Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Ansicht, die die Wirkung der vorliegenden Erfindung zeigt, und zwar gemäß dem Vorhandensein einer Anpassungsschaltung mit einer Tiefpassfilterfunktion;
6 ist ebenfalls eine Ansicht, die die Wirkung der vorliegenden Erfindung zeigt, und zwar gemäß dem Vorhandensein der Anpassungsschaltung mit der Tiefpassfilterfunktion;
7 ist ein Blockdiagramm einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Schaltungsdiagramm der in 7 gezeigten Hochfrequenz-Umschaltschaltung;
9 ist ein Blockdiagramm einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Schaltungsdiagramm der in 9 gezeigten Hochfrequenz-Umschaltschaltung;
11 ist ein Blockdiagramm von Hochfrequenzschaltern gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die die Hochfrequenzschalter aufweist, und zwar gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Beispiels der Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die die Hochfrequenzschalter aufweist, und zwar gemäß der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht der inneren Struktur eines Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine schematische Querschnittsansicht der inneren Struktur des Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
16 ist ein Blockdiagramm des Hochfrequenzmoduls;
17 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Antennen-Umschaltmoduls; und
18 ist ein Blockdiagramm eines weiteren herkömmlichen Antennen-Umschaltmoduls.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
<Hochfrequenz-Umschaltschaltung>
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung einer Multiband-erfüllenden bzw. -genügenden mobilen Telefoneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM1 ist mit einem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 verbunden und ist dazu ausgelegt, zwischen sechs Kommunikationssystemen umzuschalten, nämlich GSM850 (850 MHz-Band), GSM900 (900 MHz-Band), DCS (1800 MHz-Band), PCS (1900 MHz-Band), CDMA-Zellulär (800 MHz-Band) und UMTS (2100 MHz-Band).
Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM1 weist einen Hochfrequenzschalter SW1 auf, der dazu ausgelegt ist, zwischen TX12 (GSM850/900-TX), RX1 (GSM850-RX), RX2 (GSM900-RX) und TXRX5 (CDMA-Zellulär-TX/RX) umzuschalten, und weist einen Hochfrequenzschalter SW2 auf, der dazu ausgelegt ist, zwischen TX34 (DCS/PCS-TX), RX3 (DCS-RX), RX4 (PCS-RX) und TXRX6 (UMTS-TX/RX) umzuschalten.
Sowohl ein antennenseitiger Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW1 als auch ein antennenseitiger Anschluss ANT2 des Hochfrequenzschalters SW2 sind mit dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 verbunden, und zwar über eine Impedanzanpas sungsschaltung MAT1, die dazu in der Lage ist, Gleichstrom hindurchzulassen.
Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM1 weist ferner eine Steuerschaltung (nachstehend mit "Decodierschaltung" bezeichnet) DEC1 auf, die dazu ausgelegt ist, den Schaltzustand der zwei Hochfrequenzschalter SW1 und SW2 zu steuern. Die Decodierschaltung DEC1 stellt den Hochfrequenzschaltern SW1 und SW2 Steuerspannungssignale V1 bis V4 bzw. V5 bis V8 bereit, und zwar zum Umschalten der Hochfrequenzschalter SW1 und SW2. Es ist anzumerken, dass die Decodierschaltung DEC1 eine Decodierschaltung sein kann, die ein anderes Steuerspannungssignal bereitstellt als die vorstehenden Steuerspannungssignale.
Ferner ist in dem Pfad zwischen TX12 und dem Hochfrequenzschalter SW1 ein Tiefpassfilter LPF1 angeschlossen, und zwar zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines gesendeten Signals, während in dem Pfad zwischen TX34 und dem Hochfrequenzschalter SW2 ein Tiefpassfilter LPF2 angeschlossen ist, und zwar zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines gesendeten Signals. Diese Filter LPF1 und LPF2 sind Tiefpassfilter, die mit dem Ziel angeordnet sind, höhere Harmonische zu entfernen, die in einem Sendeleistungsverstärker (in der Figur nicht gezeigt) erzeugt worden sind.
Mit dem Sendesystemanschluss TX12 des Hochfrequenzschalters SW2 ist ein Leistungsverstärker (in der Figur nicht gezeigt) verbunden, mit den Empfangssystemanschlüssen RX1 und RX2 sind rauscharme Verstärker (in der Figur nicht gezeigt) verbunden, und mit dem Anschluss TXRX5 ist ein Duplexer (in der Figur nicht gezeigt) verbunden. Mit dem Sendesystemanschluss TX34 des Hochfrequenzschalters SW2 ist ein Leistungsverstärker (in der Figur nicht gezeigt) verbunden, mit dem Empfangssystemanschlüssen RX3 und RX4 sind rauscharme Verstärker (in der Figur nicht gezeigt) verbunden, und mit dem Anschluss TXRX6 ist ein Duplexer (in der Figur nicht gezeigt) verbunden.
Jeder der Hochfrequenzschalter SW1 und SW2 verwendet ein Halbleiterelement, wie einen p-HEMT, um ein Umschaltschaltungsmuster ("pattern") zu bilden, wobei das Halbleiterelement an einem Substrat montiert ist, das primär aus einer GaAs-Verbindung (Galliumarsenidverbindung), aus Si (Silicium) oder Al₂O₃ (Saphir) besteht.
Die Decodierschaltung DEC1 kann gleichfalls aus einem integrierten Schaltungselement etc. aufgebaut sein.
Es ist anzumerken, dass die Decodierschaltung DEC1 und entweder einer oder beide der Hochfrequenzschalter SW1 und SW2, die in den 1 und 4 gezeigt sind, aus einem einzelnen integrierten Schaltungselement aufgebaut bzw. hergestellt sein können. Demzufolge ist der Grad der Integration verbessert, so dass die Größe und der Leistungsverbrauch der Hochfrequenz-Umschaltschaltung weiter reduziert werden können.
Die Schaltcharakteristika der Hochfrequenzschalter SW1 und SW2 nehmen die folgenden Charakteristika an.
2 ist eine Ansicht, die eine typische Schaltung des Hochfrequenzschalters SW1 (dies gilt gleichermaßen für SW2) zeigt, einschließlich von Schalttransistoren Q1 bis Q4 (allgemein mit Q bezeichnet).
3 ist ein Diagramm, das die Charakteristika des Schalttransistors Q zeigt. Die Horizontalachse von 3 stellt die Gate-Source-Spannung Vgs dar, wohingegen die vertikale Achse den Drain-Strom Id darstellt. Der Schalttransistor Q ist vom so genannten Depressionstyp, der mit einer negativen Gate-Source-Spannung Vgs abgeschaltet werden kann.
Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen der an den antennenseitigen Anschluss ANT1 angelegten Spannung (im Rahmen dieser Beschreibung als "Steuer-Biasspannung" bezeichnet), den Steuerspannungen V1 bis V4, die von der Decodierschaltung DEC1 bereitgestellt werden, und dem Maß der Signaldämpfung (nachstehend als "Isolation" bezeichnet), wenn ein Signal von dem antennenseitigen Anschluss ANT1 hindurchgegeben wird, und zwar über einen jeden bzw. einen jeweiligen Anschluss (TX12, RX1, RX2 und TXRX5). Die Werte der Isolation, die in Tabelle 1 gezeigt sind, sind tatsächliche Messungen.
Bei der oben beschriebenen Schaltung des Hochfrequenzschalters SW1 besitzt dann, wenn alle von der Decodierschaltung DEC1 bereitgestellten Steuerspannungen V1 bis V4 auf einen niedrigen Wert ("Low") (0,02 V) gesetzt werden und an den antennenseitigen Anschluss ANT1 eine niedrige Steuer-Biasspannung angelegt wird, die Isolation zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 und dem jeweiligen Anschluss (TX12, RX1, RX2 und TXRX5) einen niedrigen Wert von 8 bis 9 dB. Selbst wenn sämtliche Steuerspannungen V1 bis V4 auf "Low" gesetzt werden, kann daher in diesem Fall kein Anschluss abgeschaltet ("turned off") werden.
[Tabelle 1]
Für den Fall, bei dem sämtliche Steuerspannungen V1 bis V4 auf "Low" (0,02 V) eingestellt werden, ermöglicht das Anlegen einer hohen Steuer-Biasspannung an den antennenseitigen Anschluss ANT1, dass die Isolation zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 und dem jeweiligen Anschluss (TX12, RX1, RX2 und TXRX5) erhöht wird. Wenn beispielsweise gemäß Tabelle 1 eine Steuer-Biasspannung von 1 V oder mehr angelegt wird, ist es möglich, eine Isolation von 15 dB oder mehr zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 und jedem Anschluss (TX12, RX1, RX2 und TXRX5) zu gewährleisten. Daher können alle Anschlüsse abgeschaltet werden.
Unterdessen hat der Erfinder eine tatsächliche Messung vorgenommen, mit dem Ergebnis, dass in dem Fall, bei dem irgendeine der Steuerspannungen V1 bis V4 auf einen hohen Wert "High" (2,5 V) eingestellt wird, der entsprechende Anschluss des Hochfrequenzschalters SW1 leitend bzw. leitfähig wird, und dass an dem antennenseitigen Anschluss ANT1 ein gewisser Spannungspegel (1 V oder mehr) erscheint.
Die an dem antennenseitigen Anschluss ANT1 erscheinende Spannung wird als eine Steuer-Biasspannung für den Hochfrequenzschalter SW2 verwendet.
D.h., wenn irgendeine der Steuerspannungen V1 bis V4 für den Hochfrequenzschalter SW1 auf "High" (2,5 V) eingestellt wird, um den entsprechenden Anschluss leitend zu machen, erscheint an dem antennenseitigen Anschluss ANT1 eine Steuer-Biasspannung. Die Steuer-Biasspannung kann an den antennenseitigen Anschluss ANT2 des Hochfrequenzschalters SW2 angelegt werden, und zwar über die Impedanzanpassungsschaltung MAT1, die dazu in der Lage ist, einen Gleichstrom oder einen Draht ("wire") hindurchzulassen. Das Anlegen der Steuer-Biasspannung an den Hochfrequenzschalter SW2 kann für jeden Anschluss (TX34, TX3, RX4 und TXRX6) eine große Isolation aufrechterhalten. Daher können sämtliche Anschlüsse des Hochfrequenzschalters SW2 abgeschaltet werden.
Wenn im Gegensatz hierzu irgendeine der Steuerspannungen V5 bis V8 für den Hochfrequenzschalter SW2 auf "High" (2,5 V) eingestellt wird, um den entsprechenden Anschluss leitfähig zu machen, erscheint an dem antennenseitigen Anschluss ANT2 eine Steuer-Biasspannung. Die Steuer-Biasspannung kann an den antennenseitigen Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW1 angelegt werden, und zwar über die Impedanzanpassungsschaltung MAT1, die dazu in der Lage ist, einen Gleichstrom oder einen Draht hindurchgehen zu lassen. Das Anlegen der Steuer-Biasspannung an den Hochfrequenzschalter SW1 kann für jeden Anschluss (TX12, RX1, RX2 und TXRX5) eine große Isolation aufrechterhalten. Daher können sämtliche Anschlüsse des Hochfrequenzschalters SW1 abgeschaltet werden.
Wie oben erwähnt, wenn ein Kontakt von entweder dem Hochfrequenzschalter SW1 oder dem Hochfrequenzschalter SW2 eingeschaltet wird, ist es möglich, an einem antennenseitigen Eingangsanschluss eine Steuer-Biasspannung bereitzustellen, und die beiden anderen Kontakte des Hochfrequenzschalters und sämtliche Kontakte des anderen Hochfrequenzschalters können abgeschaltet werden.
Die vorliegende Erfindung verwendet derartige Charakteristika eines Hochfrequenz-Halbleiterschalters, um zu ermöglichen, dass zwei Hochfrequenz-Halbleiterschalter, deren antennenseitige Eingangsanschlüsse miteinander verbunden sind, als ein Hochfrequenz-Halbleiterschalter arbeiten.
Als nächstes wird der Betrieb der Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM1 beschrieben, die in 1 gezeigt ist.
In 1 sind, wie oben erwähnt, der antennenseitige Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW1 und der antennenseitige Anschluss ANT2 des Hochfrequenzschalters SW2 mit dem gemeinsamen, mit einer Antenne verbundenen Antennenanschluss ANT3 verbunden, und zwar über eine Impedanzanpassungsschaltung MAT1, die dazu in der Lage ist, einen Gleichstrom hindurchzulassen.
Wenn der antennenseitige Anschluss ANT1 mit irgendeinem Anschluss von sendendem Anschluss TX12, empfangenden Anschluss RX1, empfangenden Anschluss RX2 und sendendem/empfangendem Anschluss TXRX5 in dem Hochfrequenzschalter SW1 verbunden ist, werden die Steuerdetails der Decodierschaltung DEC1 derart eingestellt, dass der sendende Anschluss TX34, der empfangende Anschluss RX3, der empfangende Anschluss RX4 und der sendende/empfangende Anschluss TXRX6 des Hochfrequenzschalters SW2 sämtlich abgeschaltet werden.
Ferner, wenn der antennenseitige Anschluss ANT2 mit irgendeinem Anschluss von sendendem Anschluss TX34, empfangendem Anschluss RX3, empfangendem Anschluss RX4 und sendendem/empfangendem Anschluss TXRX6 in dem Hochfrequenzschalter SW2 verbunden ist, werden die Steuerdetails der Decodierschaltung DEC1 derart eingestellt, dass der sendende Anschluss TX12, der empfangende Anschluss RX1, der empfangende Anschluss RX2 und der sendende/empfangende Anschluss TXRX5 des Hochfrequenzschalters SW1 sämtlich abgeschaltet werden.
Mit der oben beschriebenen Steuerung wird bei einem sendenden Betrieb unter Verwendung von GSM850 oder GSM900 der Hochfrequenzschalter SW1 derart gesteuert, dass der Pfad zwischen TX12 und ANT1 eingeschaltet ist, und dass ein in einem Leistungsverstärker AMP1 verstärktes Signal zu dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 gesendet wird, der mit der Antenne ANT verbunden ist. In diesem Fall, da sämtliche Kontakte des Hochfrequenzschalters SW2 ausgeschaltet sind, fließt das in dem Leistungsverstärker AMP1 verstärkte Signal niemals in die Schaltung von TX34 (DCS/PCS-TX), RX3 (DCS-RX), RX4 (PCS-RX) und TXRX6 (UMTS-TX/RX). Daher kann verhindert werden, dass ein Teil des Signals, das von dem Hochfrequenzschalter SW1 über den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 fließt, über den Hochfrequenzschalter SW2 in eine Schaltung leckt bzw. streut, die mit dem Hochfrequenzschalter SW2 verbunden ist. Es ist daher möglich zu verhindern, dass der Pegel eines Signalausgangs von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 abnimmt.
Demzufolge ist keine demultiplexende Schaltung erforderlich, obwohl eine solche herkömmlicherweise für den Fall benötigt wird, bei dem zwei oder mehr Hochfrequenz-Halbleiterschalter parallel verbunden sind, um zwischen vielen Bändern/Modi umzuschalten, wodurch es insgesamt ermöglicht wird, eine Verlustreduktion zu erzielen.
In ähnlicher Weise wird in einem Empfangsbetrieb unter Verwendung von GSM850, wenn der Hochfrequenzschalter SW1 derart gesteuert wird, dass der Pfad zwischen RX1 und ANT1 eingeschaltet ist, ein Empfangssignal von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 an den Anschluss RX1 gesendet. Gleichfalls kann in diesem Fall, da der antennenseitige Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW1 und der antennenseitige Anschluss ANT2 des Hochfrequenzschalters SW2 über die Impedanzanpassungsschaltung MAT1 verbunden sind, die dazu in der Lage ist, den Durchgang von Gleichstrom zu ermöglichen, eine Steuer-Biasspannung, die an dem Hochfrequenzschalter SW1 auftritt, an den antennenseitigen Anschluss ANT2 angelegt werden, wodurch jeder Kontakt des Hochfrequenzschalters SW2 abgeschaltet wird, und es kann somit verhindert werden, dass ein Teil des Signals, das von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 über den Hochfrequenzschalter SW1 fließt, in eine Schaltung streut, die mit dem Hochfrequenzschalter SW2 verbunden ist. Es ist daher möglich zu verhindern, dass der Pegel des Empfangssignals abnimmt.
Das gleiche Prinzip wie oben kann auf einen Empfangsbetrieb unter Verwendung von GSM900 und den sendenden/empfangenden Anschluss TXRX5 bei CDMA-Zellulär angewendet werden.
Als nächstes wird bei einem Sendebetrieb unter Verwendung von DCS/PCS der Hochfrequenzschalter SW2 derart gesteuert, dass der Pfad zwischen TX34 und ANT2 eingeschaltet wird, und das in einem Leistungsverstärker AMP2 verstärkte Signal wird an den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 gesendet, der mit der Antenne verbunden ist. In diesem Fall, bei dem sämtliche Kontakte des Hochfrequenzschalters SW1 ausgeschaltet sind, fließt das in dem Leistungsverstärker AMP2 verstärkte Signal niemals in die Schaltung von TX12 (GSM850/900-TX), RX1 (GSM850-RX), RX2 (GSM900-RX) und TXRX5 (CDMA-Zellulär-TX/RX). D.h., es kann verhindert werden, dass ein Teil des von dem Hochfrequenzschalter SW2 über den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 fließenden Signals über den Hochfrequenzschalter SW1 in eine Schaltung leckt bzw. streut, die mit dem Hochfrequenzschalter SW1 verbunden ist. Es ist daher möglich zu verhindern, dass der Pegel eines Signalausgangs von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 abnimmt.
In ähnlicher Weise wird in einem Empfangsbetrieb unter Verwendung von DCS dann, wenn der Hochfrequenzschalter SW2 derart gesteuert wird, dass der Pfad zwischen RX3 und ANT2 eingeschaltet wird, ein Empfangssignal von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 an den Anschluss RX3 übertragen. Ferner kann in diesem Fall, da der antennenseitige Anschluss ANT2 des Hochfrequenzschalters SW2 und der antennenseitige Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW1 über die Impedanzanpassungsschaltung MAT1 verbunden sind, die dazu in der Lage ist, den Durchgang eines Gleichstromes zu erlauben, eine Steuer-Biasspannung, die an dem Hochfrequenzschalter SW2 auftritt, an den antennenseitigen Anschluss ANT1 angelegt werden, wodurch jeder Kontakt des Hochfrequenzschalters SW1 ausgeschaltet wird, und es kann somit verhindert werden, dass ein Teil des von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 über den Hochfrequenzschalter SW2 fließenden Signals in eine Schaltung streut, die mit dem Hochfrequenzschalter SW1 verbunden ist. Es ist daher möglich zu verhindern, dass der Pegel des Empfangssignals abnimmt.
Die gleichen Prinzipien wie oben können auf einen Empfangsbetrieb unter Verwendung von PCS und den sendenden/empfangenden Anschluss TXRX6 bei UMTS angewendet werden.
Es ist anzumerken, dass es dann, wenn der Hochfrequenzschalter SW1 aus einem Hochfrequenz-Halbleiterschalter hergestellt ist, der Ports aufweist, die beispielsweise GSM und UMTS genügen ("being compliant with GSM and UMTS"), wohingegen der Hochfrequenzschalter SW2 gleichfalls aus einem Hochfrequenz-Halbleiterschalter hergestellt ist, der Ports aufweist, die beispielsweise GSM bzw. UMTS genügen, möglich ist, ein verlustarmes Umschalten zwischen Senden und Empfangen in einem unterschiedlichen Kommunikationssystem (GSM/UMTS) zu erzielen. Ferner können die für UMTS erforderliche Linearität und der für GSM erforderliche Leistungswiderstandswert als auch die verzerrungsarmen Charakteristika, die für GSM erforderlich sind, in jedem Port der Hochfrequenz-Halbleiterschalter erzielt werden, was zu einer Multiband/Multimodus-genügenden Hochfrequenz-Umschaltschaltung führen kann.
4 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm des Blockdiagramms gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform.
Die Impedanzanpassungsschaltung MAT1 weist eine seriell verteilte bzw. angeordnete Konstantleitung bzw. Induktivität L1 und einen Kondensator C1 auf, der zwischen der verteilten Konstantleitung L1 und der Masse vorgesehen ist, und zwar zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 und dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3, und mit dem Hochfrequenzschalter SW1 über die verteilte Konstantleitung L1 verbunden. Die Impedanzanpassungsschaltung MAT1 weist auch eine seriell verteilte bzw. angeordnete Konstantleitung bzw. Induktivität L2 und einen Kondensator C2 parallel zu der verteilten Konstantleitung L2 auf, und zwar zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT2 und dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3, und mit dem Hochfrequenzschalter SW2 über die verteilte Konstantleitung L2 verbunden.
Wie im obigen Fall besitzt die Impedanzanpassungsschaltung MAT1 eine Tiefpassfilterfunktion, die dazu in der Lage ist, den Durchgang von Gleichstrom zu erlauben. Es ist anzumerken, dass die verteilte Konstantleitung L durch einen Chipinduktor ersetzt werden kann, wohingegen der Kondensator C durch einen Chipkondensator ersetzt werden kann.
Die 5 und 6 zeigen den Verbesserungseffekt der Durchlasscharakteristika, indem der Impedanzanpassungsschaltung MAT1 die Tiefpassfilterfunktion bereitgestellt wird.
5 zeigt eine Durchlasswellenform von TX34, wenn der antennenseitige Anschluss ANT2 und der gemeinsame Antennenanschluss ANT3 direkt verbunden sind. 6 zeigt eine Durchlasswellenform von TX34, wenn der antennenseitige Anschluss ANT2 und der gemeinsame Antennenanschluss ANT3 über die Impe danzanpassungsschaltung MAT1 verbunden sind, die die Tiefpassfilterfunktion besitzt, und zwar wie in dem Schaltungsdiagramm der 4 gezeigt.
Bei der Ausführungsform entsprechend 6 ist die Impedanzanpassungsschaltung mit dem Ziel eingestellt, den Betrag der Dämpfung in einem Frequenzband (5130 bis 5730 MHz), das den dreifachen Wert des Durchlassbandes (1710 bis 1910 MHz) von TX34 (DCS/PCS-TX) hat, zu verbessern.
Der Verbesserungseffekt wird im Folgenden anhand von Werten beschrieben. Für den Fall, dass keine Anpassungsschaltung vorgesehen ist, wie es in 5 gezeigt ist, beträgt der Betrag der Dämpfung -19,8 dB bei 5130 MHz, wohingegen der Wert -18,5 dB bei 5730 MHz ist. Andererseits ist für den Fall, dass eine Anpassungsschaltung mit Tiefpassfilterfunktion eingefügt ist, wie es in 6 gezeigt ist, der Betrag der Dämpfung -23,7 dB bei 5130 MHz ist, wohingegen der Wert -32,0 dB bei 5730 MHz ist. Demzufolge zeigt das Einfügen der Anpassungsschaltung mit der Tiefpassfilterfunktion die Verbesserungswirkung von etwa -4 bis -12 dB im Betrag der Dämpfung.
Bei der oben erwähnten Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die in den 1 und 4 gezeigt ist, ist die Impedanzanpassungsschaltung, die dazu in der Lage ist, einen Gleichstrom durchzulassen, zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW1 und dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 als auch zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT2 des Hochfrequenzschalters SW2 und dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 vorgesehen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch lediglich zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT2 und dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 eine Impedanzanpassungsschaltung vorgesehen sein, die dazu in der Lage ist, einen Gleichstrom durchzulassen, wobei der antennenseitige Anschluss ANT1 und der gemeinsame Antennenanschluss ANT3 direkt miteinander verbunden sind. Auch bei dieser Anordnung kann eine Steuer-Biasspannung an den antennenseitigen Anschluss ANT1 und den antennenseitigen Anschluss ANT2 angelegt werden.
Im Gegensatz hierzu kann auch lediglich zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 und dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 eine Impedanzanpassungsschaltung vorgesehen sein, die dazu in der Lage ist, einen Gleichstrom durchzulassen, wobei der antennenseitige Anschluss ANT2 und der gemeinsame Antennenanschluss ANT3 direkt miteinander verbunden sind.
Ferner können sowohl der antennenseitige Anschluss ANT1 als auch der antennenseitige Anschluss ANT2 direkt mit dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 verbunden sein.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei ein antennenseitiger Anschluss ANT1 und ein antennenseitiger Anschluss ANT2 direkt mit einem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 verbunden sind.
Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass demultiplexende Schaltungen DIP10 bis DIP40 zwischen empfangenden Anschlüssen und einem Hochfrequenz schalter SW11 oder einem Hochfrequenzschalter SW112 angeordnet sind, um die Anzahl von Ports weiter zu erhöhen.
Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung unterstützt sieben Kommunikationssysteme, und zwar GSM850 (850 MHz-Band), GSM900 (900 MHz-Band), DCS (1800 MHz-Band), PCS (1900 MHz-Band), CDMA-Zellulär (800 MHz-Band), UMTS (2000 MHz-Band) und GPS (1600 MHz-Band), und zwar als ein Beispiel einer mehreren Bändern genügenden bzw. mehrere Bänder abdeckenden Schaltung.
Die Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die in 7 gezeigt ist, weist den Hochfrequenzschalter SW11 zum Demultiplexen einer Vielzahl von Sende- und/oder Empfangssystemen mit wechselseitig unterschiedlichen Durchlassbändern auf, und zwar in die vier jeweiligen Sende- und/oder Empfangssysteme von CDMA-Zellulär-Tx/Rx, DCS/PCS-Tx, GSM850-Rx, und PCS-Rx für den antennenseitigen Anschluss ANT1, und weist ferner den Hochfrequenzschalter SW12 zum Demultiplexen einer Vielzahl von Sende- und/oder Empfangssystemen mit wechselseitig unterschiedlichen Durchlassbändern auf, und zwar in die fünf jeweiligen Sende- und/oder Empfangssysteme von GSM850/900-Tx, UMTS-Tx/Rx, GSM900-RX, DCS-RX und GPS, und zwar für den antennenseitigen Anschluss ANT2.
Ferner sind der antennenseitige Anschluss ANT1 und der antennenseitige Anschluss ANT2 an dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 verbunden. Zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und der Antenne ANT ist eine ESD-Schaltung ESD10 angeschlossen, und zwar zum Dämpfen eines Hochspannungsstoßes, wie eines ESD- bzw. EGB- ("elektrostatisch gefährdenden") Signals. Mit dem Hochfrequenzschalter SW11 sind verbunden die erste demultiplexende Schaltung DIP10 zum Demultiplexen/Multiplexen von CDMA-Zellulär-Tx/Rx und DCS/PCS-Tx sowie die zweite demultiplexende Schaltung DIP20 zum Demultiplexen/Multiplexen von GSM850-Rx und PCS-Rx.
Andererseits sind mit dem Hochfrequenzschalter SW12 verbunden die dritte demultiplexende Schaltung DIP30 zum Demultiplexen/Multiplexen von GSM850/900-Tx und UMTS-Tx/Rx, sowie die vierte demultiplexende Schaltung DIP40 zum Demultiplexen/Multiplexen von GSM900-Rx und DCS-Rx.
Zusätzlich hierzu ist zwischen der demultiplexenden Schaltung DIP10 und dem Anschluss DCS/PCS-Tx ein LPF10 angeschlossen, und zwar zum Entfernen von höheren Harmonischen eines gesendeten Signals, und ferner ist zwischen der demultiplexenden Schaltung DIP30 und dem Anschluss GSM850/900-Tx ein LPF20 (LPF = Tiefpassfilter) angeschlossen, und zwar zum Entfernen von höheren Harmonischen eines gesendeten Signals.
8 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der oben erwähnten Hochfrequenz-Umschaltschaltung. Der Betrieb der in 8 gezeigten Schaltung wird nunmehr beschrieben.
Zunächst wird in Bezug auf das GPS-Signal (1600 MHz-Band) ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 empfangenes Signal an den Anschluss GPS übertragen, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW12. Da in dem Pfad von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 zu dem empfangenden Anschluss GPS kein weiteres Element als der Hochfrequenzschalter SW12 vorhanden ist, ist es möglich, für das GPS-Signal Durchlasscharakteristika mit geringen Verlusten zu erzielen.
Im Folgenden wird in Bezug auf die Signale CDMA-Zellulär und DCS/PCS-Tx ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT1 empfangenes Signal CDMA-Zellulär an einen Anschluss übertragen, der CDMA-Zellulär und DCS/PCS-Tx gemeinsam ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW11, und wird mittels der demultiplexenden Schaltung DIP10 in den Anschluss CDMA-Zellulär gedemultiplext.
Die demultiplexende Schaltung DIP10 weist eine verteilte Konstantleitung SL20 und ein Tiefpassfilter LPF40 in dem Pfad für CDMA-Zellulär auf, sowie ein Hochpassfilter HPF20 in dem Pfad für DCS/PCS-Tx. Das Tiefpassfilter LPF40 weist eine verteilte Konstantleitung, einen parallel mit der verteilten Konstantleitung verbundenen Kondensator sowie Kondensatoren auf, die zwischen der verteilten Konstantleitung und Masse vorgesehen sind. Das Hochpassfilter HPF20 weist zwei Kondensatoren auf, die seriell miteinander verbunden sind, und eine verteilte Konstantleitung, die zwischen dem Potential zwischen den Kondensatoren und der Masse vorgesehen ist. In dem Pfad für DCS/PCS-Tx ist zwischen der demultiplexenden Schaltung DIP10 und dem Anschluss DCS/PCS-Tx ein Tiefpassfilter LPF10 vorgesehen, und zwar zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines übertragenen Signals. Das Tiefpassfilter LPF10 kann höhere harmonische Signale entfernen, die in einem Hochfrequenz-Leistungsverstärker erzeugt worden sind.
Im Folgenden wird in Bezug auf die Signale GSM850-Rx und PCS-Rx ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT1 empfangenes Signal an einen Anschluss übertragen, der GSM850-Rx und PCS-Rx gemeinsam ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW11, und wird mittels der demultiplexenden Schaltung DIP20 in einen jeweiligen empfangenden Anschluss gedemultiplext.
Die demultiplexende Schaltung DIP 20 weist ein Hochpassfilter HPF10 in dem Pfad für PCS-Rx auf, sowie eine verteilte Konstantleitung SL10 und ein Tiefpassfilter LPF30 in dem Pfad für GSM850-Rx. Wie es in der Figur gezeigt ist, können das Hochpassfilter und das Tiefpassfilter in gleicher bzw. ähnlicher Weise konfiguriert sein wie HPF20 bzw. LPF10.
Im Folgenden wird in Bezug auf die Signale GSM850/900-Tx und UMTS ein UMTS-Rx-Signal, das von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 empfangen ist, an einen Anschluss gesendet, der GSM850/900-Tx und UMTS gemeinsam ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW12, und wird mittels der demultiplexenden Schaltung DIP30 in den Anschluss UMTS gedemultiplext.
Die demultiplexende Schaltung DIP30 weist ein Hochpassfilter HFF30 in dem Pfad für UMTS sowie eine verteilte Konstantleitung SL30 und ein Tiefpassfilter LPF50 in dem Pfad für GSM850/900-Tx auf. Wie es in der Figur gezeigt ist, können das Hochpassfilter und das Tiefpassfilter in gleicher bzw. ähnlicher Weise konfiguriert sein wie HPF20 bzw. LPF10. In dem Pfad für GSM850/900-Tx ist zwischen der demultiplexenden Schaltung DIP30 und dem Anschluss GSM850/900-Tx ein Tiefpassfilter LPF20 vorgesehen, und zwar zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines übertragenen Signals. Das Tiefpassfilter LPF20 kann höhere harmonische Signale entfernen, die in einem Hochfrequenz-Leistungsverstärker erzeugt worden sind.
Folglich ermöglicht ein Umschalten von SW12, so dass der gemeinsame Anschluss verwendet wird, und ein Demultiplexen eines Signals in GSM850/900-Tx und UMTS, und zwar mittels der demultiplexenden Schaltung DIP30, dass GSM850/900-Tx und UMTS gleichzeitig unterstützt werden. D.h., die Verwendung der demultiplexenden Schaltung DIP30 ermöglicht, dass die zwei Bänder GSM850/900-Tx und UMTS fortgesetzt gleichzeitig senden und empfangen können, ohne den Schaltzustand umzuschalten.
Schließlich wird in Bezug auf die Signale GSM900-Rx und DCS-Rx ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 empfangenes Signal an einen Anschluss übertragen, der GSM900-Rx und DCS-Rx gemeinsam ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW12, und wird in den jeweiligen Anschluss gedemultiplext, und zwar mittels der demultiplexenden Schaltung DIP40.
Die demultiplexende Schaltung DIP40 weist ein Hochpassfilter HPF50 in dem Pfad für DCS-Rx sowie eine verteilte Konstantleitung SL40 und ein Tiefpassfilter LPF60 in dem Pfad für GSM900-Rx auf. Wie es in der Figur gezeigt ist, können das Hochpassfilter und das Tiefpassfilter in gleicher bzw. ähnlicher Weise konfiguriert sein wie HPF20 bzw. LPF10.
Ferner ist zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und der Antenne ANT ein Hochpassfilter HPF40 angeschlossen, und zwar zum Dämpfen eines Hochspannungsstoßes wie ESD. Das Hochpassfilter HPF40 weist eine Funktion auf, die Anpassung zwischen der Antenne ANT und dem Hochfrequenzschalter SW11 als auch dem Hochfrequenzschalter SW12 einzustellen. Wie es in der Figur gezeigt ist, kann das Hochpassfilter HPF40 in ähnlicher bzw. gleicher Weise konfiguriert sein wie HPF20.
Es ist anzumerken, dass dann, wenn die Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein mobiles Telefon verwendet wird, mit jedem der Anschlüsse GSM850/900-Tx und DCS/PCS-Tx eine Leistungsverstärkungsschaltung, eine automatische Leistungssteuerschaltung und ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter verbunden sind, obgleich dies in der Figur nicht dargestellt ist, während mit jedem der Anschlüsse CDMA-Zellulär und UMTS ein Duplexer, eine Leistungsverstärkungsschaltung, eine automatische Leistungssteuerschaltung sowie ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter verbunden sind, obgleich dies in der Figur nicht dargestellt ist. Ferner ist mit jedem der Anschlüsse GSM850-Rx, GSM900-Rx, DCS-Rx, PCS-Ax und GPS ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter verbunden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Aufnahme des oben erwähnten Hochfrequenzmoduls in ein drahtloses Kommunikationsbauteil wie ein mobiles Telefon ein Multiband-geeignetes bzw. -genügendes mobiles Telefon bereitstellen, in dem ein GSM/DCS/PCS-System und ein CDMA-System integriert sind, und kann ferner die Größe des Bauteils verringern, um ein Beispiel zu nennen.
Als nächstes wird ein weiteres Beispiel einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der ein antennenseitiger Anschluss ANT1 und ein antennenseitiger Anschluss ANT2 direkt verbunden sind.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Hochfrequenz-Umschaltschaltung als ein Beispiel einer Multiband-geeigneten Schaltung sieben Kommunikati onssysteme unterstützt, nämlich GSM850 (850 MHz-Band), GSM900 (900 MHz-Band), DCS (1800 MHz-Band), PCS (1900 MHz-Band), CDMA-Zellulär (800 MHz-Band), UMTS (2000 MHz-Band) und GPS (1600 MHz-Band).
Die in 9 gezeigte Hochfrequenz-Umschaltschaltung weist einen Hochfrequenzschalter SW110 zum Demultiplexen einer Vielzahl von Sende- und/oder Empfangssystemen mit wechselseitig unterschiedlichen Durchlassbändern in die vier jeweiligen Sende- und/oder Empfangssysteme von CDMA-Zellulär-Tx/Rx, DCS/PCS-Tx, GSM850-Rx und PCS-Rx auf und weist einen Hochfrequenzschalter SW120 zum Demultiplexen einer Vielzahl von Sende- und/oder Empfangssystemen mit unterschiedlichen Durchlassbändern in die fünf jeweiligen Sende- und/oder Empfangssysteme von GSM850/900-Tx, UMTS-Tx/Rx, GSM900-Rx, DCS-Rx und GPS auf. Sowohl der Hochfrequenzschalter SW110 als auch der Hochfrequenzschalter SW120 sind dazu ausgelegt, ausgehend von einem gemeinsamen Anschluss zwischen drei Anschlüssen umzuschalten.
Eine erste demultiplexende Schaltung DIP20 zum Demultiplexen/Multiplexen von GSM850-Rx und von PCS-Rx ist mit einem Anschluss des Hochfrequenzschalters SW110 verbunden.
Gleichfalls ist eine zweite demultiplexende Schaltung DIP30 zum Demultiplexen/Multiplexen von GSM850/900-Tx und von UMTS-Tx/Rx mit einem Anschluss des Hochfrequenzschalters SW120 verbunden, wohingegen eine dritte demultiplexende Schaltung DIP40 zum Demultiplexen/Multiplexen von GSM900-Rx und von DCS-Ax mit einem weiteren Anschluss des Hochfrequenzschalters SW120 verbunden ist.
Ferner ist zwischen dem Hochfrequenzschalter SW110 und dem Anschluss DCS/PCS-Tx ein LPF10 zum Entfernen von höheren Harmonischen von einem gesendeten Signal angeschlossen, und zwischen der demultiplexenden Schaltung DIP30 und dem Anschluss GSM850/900-Tx ist ferner ein LPF20 zum Entfernen von höheren Harmonischen aus einem gesendeten Signal angeschlossen.
Ferner sind die antennenseitigen Anschlüsse ANT1 und ANT2 direkt miteinander verbunden. Zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und der Antenne ANT ist eine ESD-Schaltung ESD10 zum Dämpfen von Hochspannungstößen wie ESD angeschlossen.
10 ist ein spezifisches Schaltungsdiagramm der Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die in 9 gezeigt ist.
Zunächst wird in Bezug auf das GPS-Signal ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 empfangenes Signal über den Hochfrequenzschalter SW120 an den Anschluss GPS gesendet bzw. übertragen. Da es in dem Pfad von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 über den bzw. zu dem empfangenden Anschluss GPS kein anderes Element gibt als den Hochfrequenzschalter SW120, ist es möglich, für das GPS-Signal Durchlasscharakteristika mit niedrigen Verlusten zu erzielen.
Als nächstes wird in Bezug auf das DCS/PCS-Tx-Signal ein DCS/PCS-Tx-Signal, das von dem antennenseitigen Anschluss ANT1 empfangen ist, über den Hochfrequenzschalter SW110 an den Anschluss DCS/PCS-Tx übertragen. Zwischen dem Hochfrequenzschalter SW110 und dem Anschluss DCS/PCS-Tx ist ein Tiefpassfilter LPF10 vorgesehen, und zwar zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines gesendeten Signals.
Das Tiefpassfilter LPF10 kann höhere harmonische Signale entfernen, die in einem Hochfrequenz-Leistungsverstärker erzeugt worden sind.
Als nächstes wird in Bezug auf das Signal CDMA-Zellulär-Tx/Rx ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT1 empfangenes Signal CDMA-Zellulär-Tx/Rx direkt über den Hochfrequenzschalter SW110 an den Anschluss CDMA-Zellulär-Tx/Rx übertragen.
Im Folgenden wird in Bezug auf die Signale GSM850-Rx und PCS-Rx ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT1 empfangenes Signal an einen Anschluss übertragen, der den Anschlüssen GSM850-Rx und PCS-Rx gemeinsam ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW110, und wird mittels der demultiplexenden Schaltung DIP20 in den jeweiligen empfangenden Anschluss gedemultiplext. Die demultiplexende Schaltung DIP20 weist ein Hochpassfilter HPF10 in dem Pfad für PCS-Rx auf, wohingegen in dem Pfad für GSM850-Rx eine verteilte Konstantleitung SL10 und ein Tiefpassfilter LPF30 angeordnet sind.
Als nächstes wird in Bezug auf die Signale GSM850/900-Tx und UMTS-Tx/Rx ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 empfangenes Signal UMTS-Rx an einen Anschluss übertragen, der GSM850/900-Tx und UMTS gemeinsam ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW120, und wird mittels der demultiplexenden Schaltung DIP30 in die Anschlüsse UMTS und GSM850/900-Tx gedemultiplext. Die demultiplexende Schaltung DIP30 weist ein Hochpassfilter HPF30 in dem Pfad für UMTS auf, wohingegen sie in dem Pfad für GSM850/900-Tx eine verteilte Konstantleitung SL30 und ein Tiefpassfilter LPF50 aufweist. In dem Pfad für GSM850/900-Tx ist zwischen der demultiplexenden Schaltung DIP30 und dem Anschluss GSM850/900-Tx ein Tiefpassfilter LPF20 zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines übertragenen Signals vorgesehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein Umschalten von Schalter SW120 zur Verwendung des gemeinsamen Anschlusses und ein Demultiplexen eines Signals in GSM850/900-Tx und UMTS, und zwar mittels der demultiplexenden Schaltung DIP30, dass GSM850/900-Tx und UMTS gleichzeitig unterstützt werden. D.h., die Verwendung der demultiplexenden Schaltung DIP30 ermöglicht, dass die zwei Bänder von GSM850/900-Tx und von UMTS gleichzeitig fortgesetzt senden und empfangen können, ohne den Schaltzustand umzuschalten.
Schließlich wird in Bezug auf die Signale GSM900-Rx und DCS-Rx ein von dem antennenseitigen Anschluss ANT2 empfangenes Signal an einen Anschluss übertragen, der GSM900-Rx und DCS-Rx gemeinsam ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW120, und wird mittels der demultiplexenden Schaltung DIP40 in den jeweiligen empfangenden Anschluss gedemultiplext. Die demultiplexende Schaltung DIP40 weist ein Hochpassfilter HPF50 in dem Pfad für DCS-Rx sowie eine verteilte Konstantleitung SL40 und ein Tiefpassfilter LPF60 in dem Pfad für GSM900-Rx auf.
Ferner ist zwischen dem gemeinsamen Anschluss ANT3 und der Antenne ANT ein Hochpassfilter HPF40 angeschlossen, und zwar zum Dämpfen eines Hochspannungsstoßes wie ESD. Das Hochpassfilter HPF40 weist eine Funktion auf, um die Anpassung zwischen der Antenne ANT und dem Hochfrequenzschalter SW110 als auch dem Hochfrequenzschalter SW120 einzustellen.
In der Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die oben genannten Hochpassfilter HPF sämtlich zwei Kondenstoren, die seriell miteinander verbunden sind, und eine verteilte Konstantleitung auf, die zwischen dem Potential zwischen den Kondensatoren und Masse vorgesehen ist, wohingegen die oben erwähnten Tiefpassfilter LPF sämtlich eine verteilte Konstantleitung, einen parallel zu der verteilten Konstantleitung angeschlossenen Kondensator und Kondensatoren aufweisen, die zwischen der verteilten Konstantleitung und der Masse vorgesehen sind.
Es ist anzumerken, dass dann, wenn die Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein mobiles Telefon verwendet wird, eine Leistungsverstärkungsschaltung, eine automatische Leistungssteuerschaltung sowie ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter mit jedem der Anschlüsse GSM850/900-Tx und DCS/PCS-Tx verbunden sind.
Ferner sind mit jedem der Anschlüsse CDMA-Zellulär und UMTS ein Duplexer, eine Leistungsverstärkungsschaltung, eine automatische Leistungssteuerschaltung und ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter verbunden.
Ferner ist mit jedem der Anschlüsse GSM850-Rx, GSM900-Rx, DCS-Rx, PCS-Rx und GPS ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter verbunden.
11 ist ein Blockdiagramm einer Umschaltschaltung, die eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
Die Umschaltschaltung weist einen Tiefband-Hochfrequenzschalter SW111, einen Hochband-Hochfrequenzschalter SW112 und eine Decodierschaltung DEC1 auf, die dazu ausgelegt ist, den Umschaltzustand der zwei Hochfrequenzschalter SW111 und SW112 zu steuern.
Der Hochfrequenzschalter SW111 wird mittels der Decodierschaltung DEC1 derart gesteuert, dass er zwischen einem Sendeanschluss TX1, der GSM850 (850 MHz-Band) und GSM900 (900 MHz-Band) gemeinsam ist, einem empfangenden Anschluss RX1 von GSM850 (850 MHz-Band), einem empfangenden Anschluss RX2 von GSM900 (900 MHz-Band) und einem offenen Anschluss OPEN1 umgeschaltet wird, und zwar in Bezug auf einen antennenseitigen Anschluss ANT1, um dazwischen eine Verbindung einzurichten.
Der offene Anschluss OPEN1 kann in einem Zustand sein, bei dem nichts angeschlossen ist oder ein Hochimpedanzelement von 500 Ω oder mehr (nicht in der Figur gezeigt) angeschlossen ist. Das Hochimpedanzelement kann beispielsweise ein Widerstandselement oder eine LC-Resonanzschaltung sein, die aus einem Induktor L und einem Kondensator C aufgebaut ist.
Der Hochfrequenzschalter SW112 wird mittels der Decodierschaltung DEC1 derart gesteuert, dass zwischen einem sendenden Anschluss TX2, der DCS (1800 MHz-Band) und PCS (1900 MHz-Band) gemeinsam ist, einem empfangenden Anschluss RX3 von DCS (1800 MHz-Band), einem empfangenden Anschluss RX4 von PCS (1900 MHz-Band), einem sendenden/empfangenden Anschluss T/RX1 von UMTS (2000 MHz-Band) und einem offenen Anschluss OPEN2 umgeschaltet wird, und zwar in Bezug auf einen antennenseitigen Anschluss ANT2, um eine Verbindung hierzwischen einzurichten.
Der offene Anschluss OPEN2 kann in einem Zustand sein, bei dem nichts oder ein Hochimpedanzelement von 500 Ω oder mehr (in der Figur nicht gezeigt) angeschlossen ist. Das Hochimpedanzelement kann beispielsweise ein Widerstandselement oder eine LC-Resonanzschaltung sein, die aus einem Induktor L und einem Kondensator C aufgebaut ist.
Jeder der Hochfrequenzschalter SW111 und SW112 verwendet ein Halbleiterelement, um ein Umschaltschaltungsmuster zu bilden, wobei das Halbleiterelement P-HEMT an einem Substrat montiert ist, das primär aus einer GaAs-Verbindung (Galliumarsenid-Verbindung), aus Si (Silicium) oder Al₂O₃ (Saphir) besteht.
Die Decodierschaltung DEC1 ist dazu ausgelegt, das Schalten der Hochfrequenzschalter SW111 und SW112 zu steuern, und ist aus einem integrierten Schaltungselement etc. aufgebaut.
Es ist anzumerken, dass die Decodierschaltung DEC1 und der Hochfrequenzschalter SW111 und/oder der Hochfrequenzschalter SW112 aus einem einzelnen integrierten Schaltungselement aufgebaut sein können. Demzufolge ist das Maß der Integration verbessert, um so zu ermöglichen, dass die Größe und der Leistungsverbrauch der Hochfrequenz-Umschaltschaltung weiter reduziert werden.
Als nächstes wird der Betrieb der in 11 gezeigten Umschaltschaltung unter Bezugnahme auf eine Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM4 in 12 beschrieben. 12 ist ein Verbindungsdiagramm der Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM4.
In 12 sind ein antennenseitiger Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW111 und ein antennenseitiger Anschluss ANT12 des Hochfrequenzschalters SW2 direkt mit einem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 verbunden, der mit einer Antenne verbunden ist.
Mit dem sendenden Anschluss TX1 des Hochfrequenzschalters SW111 sind verbunden ein Tiefpassfilter LPF1 zum Entfernen von höheren Harmonischen, die in einem Leistungsverstärker erzeugt sind, und ein Leistungsverstärker AMP1 (in der Figur nicht gezeigt), wohingegen der empfangende Anschluss RX1 mit einem rauscharmen Verstärker AMP3 (in der Figur nicht gezeigt) verbunden ist. Mit dem sendenden Anschluss TX2 des Hochfrequenzschalters SW112 sind verbunden ein Tiefpassfilter LPF2 zum Entfernen von höheren Harmonischen, die in einem Leistungsverstärker erzeugt sind, und ein Leistungsverstärker AMP2 (in der Figur nicht gezeigt), wohingegen mit dem empfangenden Anschluss RX3 ein rauscharmer Verstärker AMP4 (in der Figur nicht gezeigt) verbunden ist. Es ist anzumerken, dass mit den anderen sendenden Anschlüssen als den oben genannten Anschlüssen jeweils Leistungsverstärker verbunden sind, wohingegen mit den anderen empfangenden Anschlüssen jeweils rauscharme Verstärker verbunden sind, die in der Figur jeweils nicht dargestellt sind.
Wenn der antennenseitige Anschluss ANT1 mit einem von dem sendenden Anschluss TX1, dem empfangenden Anschluss RX1 und dem empfangenden Anschluss RX2 des Hochfrequenzschalters SW111 verbunden ist, sind die Steuerdetails der Decodierschaltung DEC1 derart eingestellt, dass in dem Hochfrequenzschalter SW2 der Anschluss OPEN2 eingeschaltet ist.
Ferner, wenn der antennenseitige Anschluss ANT2 mit einem von dem sendenden Anschluss TX2, dem empfangenden Anschluss RX3, dem empfangenden Anschluss RX4 und dem sendenden/empfangenden Anschluss T/RX1 des Hochfrequenzschalters SW112 verbunden ist, sind die Steuerdetails der Decodierschaltung DEC1 derart eingestellt, dass in dem Hochfrequenzschalter SW111 der Anschluss OPEN1 eingeschaltet ist.
Bei einem sendenden Betrieb unter Verwendung von GSM850 oder GSM900 wird der Hochfrequenzschalter SW111 derart gesteuert, dass der Pfad zwischen TX1 und ANT eingeschaltet ist, und das in einem Leistungsverstärker AMP1 verstärkte Signal wird an den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 übertragen, der mit der Antenne ANT verbunden ist.
In dem obigen Fall wird der Hochfrequenzschalter SW112 mittels der oben erwähnten Decodierschaltung DEC1 derart gesteuert, dass der Anschluss OPEN2 eingeschaltet ist.
Die obige Verbindung bietet den folgenden Vorteil. In dem Fall, bei dem in dem Hochfrequenzschalter SW112 der Anschluss OPEN2 eingeschaltet ist, wobei der Anschluss OPEN2 elektrisch geöffnet ist oder an diesen eine Lastimpedanz von 500 Ω oder mehr angeschlossen ist, ist es möglich, zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT2 und dem sendenden Anschluss TX2, dem empfangenden Anschluss RX3, dem empfangenden Anschluss RX4 als auch dem sendenden/empfangenden Anschluss T/RX1 des Hochfrequenzschalters SW112 eine Isolation von 20 dB oder mehr zu gewährleisten. Es kann daher verhindert werden, dass ein Teil des Signals, das von dem Hochfrequenzschalter SW111 über den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 fließt, über den Hochfre quenzschalter SW112 in eine Schaltung streut bzw. leckt, die mit dem Hochfrequenzschalter SW112 verbunden ist. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass der Pegel eines Signalausgangs von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 abnimmt.
In ähnlicher Weise wird bei einem Empfangsbetrieb unter Verwendung von GSM850 dann, wenn der Hochfrequenzschalter SW111 so gesteuert ist, dass der Pfad zwischen RX1 und ANT1 eingeschaltet ist, ein Empfangssignal von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 an den Anschluss RX1 übertragen. Ferner ist der Anschluss OPEN2 in dem Hochfrequenzschalter SW112 in diesem Fall eingeschaltet. Da der Anschluss OPEN2 elektrisch geöffnet bzw. im Leerlauf ist oder an diesen eine Lastimpedanz von 500 Ω oder mehr angeschlossen ist, ist es möglich, zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT2 und dem sendenden Anschluss TX2, dem empfangenden Anschluss RX3, dem empfangenden Anschluss RX4 als auch dem sendenden/empfangenden Anschluss T/RX1 des Hochfrequenzschalters SW112 eine Isolation von 20 dB oder mehr zu gewährleisten. Es kann demzufolge verhindert werden, dass ein Teil des Signals, das von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 über den Hochfrequenzschalter SW111 fließt, in eine mit dem Hochfrequenzschalter SW112 verbundene Schaltung streut bzw. leckt. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass der Pegel eines Empfangssignals abnimmt, und zwar signifikant.
Die gleiche Beschreibung wie oben lässt sich auch auf einen Empfangsbetrieb unter Verwendung von GSM900 anwenden.
Als nächstes wird in einem Sendebetrieb unter Verwendung von DCS/PCS dann, wenn der Hochfrequenzschalter SW112 derart gesteuert ist, dass der Pfad zwischen TX2 und ANT2 eingeschal tet ist, das mittels eines Leistungsverstärkers AMP2 verstärkte Signal an den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 übertragen. In diesem Fall ist der Anschluss OPEN1 in dem Hochfrequenzschalter SW111 eingeschaltet.
Die obige Verbindung liefert den folgenden Vorteil. Für den Fall, bei dem der Anschluss OPEN1 in dem Hochfrequenzschalter SW111 eingeschaltet ist, wobei der Anschluss OPEN1 elektrisch geöffnet ist oder daran eine Lastimpedanz von 500 Ω oder mehr angeschlossen ist, ist es möglich, zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 und dem sendenden Anschluss TX1, dem empfangenden Anschluss RX1 als auch dem empfangenden Anschluss RX2 eine Isolation von 20 dB oder mehr zu gewährleisten. Es kann demzufolge verhindert werden, dass ein Teil des Signals, das von dem Hochfrequenzschalter SW112 über den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 fließt, in eine Schaltung streut bzw. leckt, die mit dem Hochfrequenzschalter SW111 verbunden ist. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass der Pegel eines Signalausganges von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 abnimmt .
In ähnlicher Weise wird in einem Empfangsbetrieb unter Verwendung von DCS dann, wenn der Hochfrequenzschalter SW112 derart gesteuert ist, dass der Pfad zwischen RX3 und ANT2 eingeschaltet ist, ein Empfangssignal von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 an den Anschluss RX3 übertragen. Ferner ist in diesem Fall der Anschluss OPEN1 in dem Hochfrequenzschalter SW111 eingeschaltet. Da der Anschluss OPEN1 elektrisch geöffnet ist oder eine Lastimpedanz von 500 Ω oder mehr daran angeschlossen ist, ist es möglich, zwischen dem antennenseitigen Anschluss ANT1 und dem sendenden Anschluss TX1, dem empfangen den Anschluss RX1 als auch dem empfangenden Anschluss RX2 eine Isolation von 20 dB zu gewährleisten. Es kann demzufolge verhindert werden, dass ein Teil des Signals, das von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 über den Hochfrequenzschalter SW112 fließt, in eine Schaltung streut bzw. leckt, die mit dem Hochfrequenzschalter SW111 verbunden ist. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass der Pegel eines Empfangssignals abnimmt, und zwar signifikant. Die gleiche Beschreibung wie oben lässt sich auch auf einen Empfangsbetrieb unter Verwendung von PCS sowie auf einen Sende- und Empfangsbetrieb unter Verwendung von UMTS anwenden.
Als nächstes wird der Betrieb des in 11 gezeigten Hochfrequenzschalters unter Bezugnahme auf eine weitere Schaltung beschrieben, die in 13 gezeigt ist. 13 zeigt ein Verbindungsdiagramm der Hochfrequenz-Umschaltschaltung ASM4, und zwar unter Verwendung einer demultiplexenden Schaltung DIPX1.
In 13 ist die demultiplexende Schaltung DIPX1 zum Demultiplexen eines Signals in Tieffrequenzbänder (GSM850 und GSM900) und in Hochfrequenzbänder (DCS, PCS und UMTS) zwischen dem mit einer Antenne verbundenen gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und den Hochfrequenzschaltern angeschlossen. In der demultiplexenden Schaltung DIPX1 weist der Pfad für Tiefbänder ("Low bands") ein Tiefpassfilter auf, wohingegen der Pfad für Hochbänder ("High bands") ein Hochpassfilter aufweist.
Der antennenseitige Anschluss ANT1 des Hochfrequenzschalters SW111 ist mit einem Anschluss LB1 der demultiplexenden Schaltung DIP1 verbunden, und zwar, um Tieffrequenzbänder hier über zu erhalten, wohingegen der antennenseitige Anschluss ANT2 des Hochfrequenzschalters SW112 mit einem weiteren Anschluss HB1 der demultiplexenden Schaltung DIPX1 verbunden ist, und zwar, um Hochfrequenzbänder hierüber zu erhalten.
Die Konfiguration und der Verbindungszustand der Hochfrequenzschalter SW111 und SW112 sind gleich jenen, die unter Bezugnahme auf 12 beschrieben worden sind.
Der Betrieb der in 13 gezeigten Hochfrequenzschalter wird hier nunmehr beschrieben.
Wenn der antennenseitige Anschluss ANT1 mit irgendeinem Anschluss von sendendem Anschluss TX1, empfangendem Anschluss RX1 und empfangendem Anschluss RX2 des Hochfrequenzschalters SW111 verbunden ist, sind die Steuerdetails der Decodierschaltung DEC1 derart eingestellt, dass der Hochfrequenzschalter SW112 mit dem Anschluss OPEN2 oder einem anderen Anschluss als dem Anschluss OPEN2 verbunden ist, z.B. mit dem sendenden/empfangenden Anschluss T/RX1.
Ferner, wenn der antennenseitige Anschluss ANT2 mit irgendeinem Anschluss von sendendem Anschluss TX2, empfangendem Anschluss RX3, empfangendem Anschluss RX4 und sendendem/empfangendem Anschluss T/RX1 des Hochfrequenzschalters SW112 verbunden ist, sind die Steuerdetails der Decodierschaltung DEC1 derart eingestellt, dass der Hochfrequenzschalter SW111 mit dem Anschluss OPEN1 oder einem anderen Anschluss als dem Anschluss OPEN1 verbunden ist, z.B. mit dem empfangenden Anschluss RX2.
Beispielsweise bei einem Sendebetrieb unter Verwendung von GSM850 oder GSM900 wird der Hochfrequenzschalter SW111 derart gesteuert, dass der Pfad zwischen TX1 und ANT1 eingeschaltet ist, und das in einem Leistungsverstärker AMP1 verstärkte Signal wird an den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 übertragen, der mit der Antenne ANT verbunden ist, und zwar über den Hochfrequenzschalter SW111 und die demultiplexende Schaltung DIPX1. In diesem Fall ist der antennenseitige Anschluss ANT2 beispielsweise mit dem sendenden/empfangenden Anschluss T/RX1 in dem Hochfrequenzschalter SW112 verbunden.
Anders als bei dem in 12 gezeigten Schaltverfahren ist es nicht notwendigerweise erforderlich, den Anschluss OPEN2 des Hochfrequenzschalters SW112 einzuschalten. Der Grund hierfür liegt darin, dass zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und den Hochfrequenzschaltern SW111 und SW112 die demultiplexende Schaltung DIPX1 angeordnet ist, wodurch in einem sendenden/empfangenden Tiefbandbetrieb die Impedanz des Hochbandsystems als unendlich angesehen werden kann.
Da der Anschluss T/RX1 des Hochfrequenzschalters SW112 eingeschaltet ist, kann UMTS empfangen werden, und zwar selbst bei einem sendenden Betrieb unter Verwendung von GSM850/900.
Es ist anzumerken, dass dann, wenn es nicht erforderlich ist, dass UMTS gleichzeitig empfangen wird, es sich versteht, dass die Steuerdetails derart eingestellt werden können, dass der Anschluss OPEN2 des Hochfrequenzschalters SW112 eingeschaltet wird.
In ähnlicher Weise wird in einem Empfangsbetrieb unter Verwendung von GSM850, dann, wenn der Hochfrequenzschalter SW111 derart gesteuert ist, dass der Pfad zwischen RX1 und ANT1 eingeschaltet ist, ein Empfangssignal von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 an den Anschluss RX1 übertragen, und zwar über die demultiplexende Schaltung DIPX1 und den Hochfrequenzschalter SW111. In diesem Fall ist an dem Hochfrequenzschalter SW112 beispielsweise der Anschluss T/RX1 eingeschaltet.
Anders als bei dem in 12 gezeigten Schaltverfahren ist es nicht notwendigerweise erforderlich, den Anschluss OPEN2 des Hochfrequenzschalters SW112 einzuschalten. Der Grund hierfür ist jener, dass zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und den Hochfrequenzschaltern SW111 und SW112 die demultiplexende Schaltung DIPX1 angeordnet ist, wodurch in einem sendenden/empfangenden Tiefbandbetrieb die Impedanz der Hochbandsysteme als unendlich angesehen werden kann. Das Gleiche gilt in ähnlicher Weise für einen Empfangsbetrieb unter Verwendung von GSM900.
Da der Anschluss T/RX1 des Hochfrequenzschalters SW112 eingeschaltet ist, kann UMTS selbst dann gesendet/empfangen werden, wenn ein Empfangsbetrieb unter Verwendung von GSM850 stattfindet.
Es ist anzumerken, dass dann, wenn es nicht erforderlich ist, dass UMTS gleichzeitig gesendet/empfangen wird, es sich versteht, dass die Steuerdetails derart eingestellt sein können, dass der Anschluss OPEN2 des Hochfrequenzschalters SW112 eingeschaltet wird.
Ferner wird in einem Sendebetrieb unter Verwendung von DCS/PCS der Hochfrequenzschalter SW112 derart gesteuert, dass der Pfad zwischen TX2 und ANT2 eingeschaltet ist, und das in einem Leistungsverstärker AMP2 verstärkte Signal wird an den gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 übertragen, und zwar über die demultiplexende Schaltung DIPX1. In diesem Fall ist in dem Hochfrequenzschalter SW111 beispielsweise der Anschluss RX2 eingeschaltet.
Anders als bei dem Schaltverfahren, das in 12 gezeigt ist, ist es nicht notwendigerweise erforderlich, den Anschluss OPEN1 in dem Hochfrequenzschalter SW111 einzuschalten. Der Grund hierfür liegt darin, dass zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und den Hochfrequenzschaltern SW111 und SW112 die demultiplexende Schaltung DIPX1 angeordnet ist, wodurch in einem sendenden Hochbandbetrieb die Impedanz der Tiefbandsysteme als unendlich betrachtet werden kann.
Da der Anschluss RX2 in dem Hochfrequenzschalter SW112 eingeschaltet ist, kann GSM900 selbst bei einem Sendebetrieb unter Verwendung von DCS/PCS empfangen werden. Es ist anzumerken, dass dann, wenn es nicht erforderlich ist, dass GSM900 gleichzeitig gesendet/empfangen wird, der Anschluss OPEN1 des Hochfrequenzschalters SW111 eingeschaltet sein kann.
In ähnlicher Weise wird bei einem Empfangsbetrieb unter Verwendung von DCS, dann, wenn der Hochfrequenzschalter SW112 derart angesteuert ist, dass der Pfad zwischen RX3 und ANT2 eingeschaltet ist, ein Empfangssignal von dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 an den Anschluss RX3 übertragen, und zwar über die demultiplexende Schaltung DIPX1. In diesem Fall ist in dem Hochfrequenzschalter SW111 beispielsweise der Anschluss RX2 eingeschaltet. Da der Anschluss RX2 des Hochfrequenzschalters SW111 eingeschaltet ist, kann GSM900 selbst bei einem Empfangsbetrieb unter Verwendung von DCS empfangen werden.
Es ist anzumerken, dass es anders als bei dem in 12 gezeigten Schaltverfahren nicht notwendigerweise erforderlich ist, den Anschluss OPEN1 des Hochfrequenzschalters SW111 einzuschalten. Der Grund hierfür liegt darin, dass zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss ANT3 und den Hochfrequenzschaltern SW111 und SW112 die demultiplexende Schaltung DIPX1 angeordnet ist, wodurch in einem sendenden Hochbandbetrieb die Impedanz der Tiefbandsysteme als unendlich betrachtet werden kann. Das Gleiche lässt sich in ähnlicher Weise auf einen Empfangsbetrieb unter Verwendung von PCS und einen sendenden/empfangenden Betrieb unter Verwendung von UMTS anwenden.
Wie zuvor beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, zwei unterschiedliche Umschaltschaltungssysteme unter Verwendung der Hochfrequenzschalter SW111 und SW112 anzugeben, die die gleiche Konfiguration besitzen.
Daher ist es nicht notwendig, unterschiedliche Hochfrequenz-Halbleiterschalter jeweilig für unterschiedliche Umschaltschaltungssysteme herzustellen und/oder zu kaufen, obgleich dies herkömmlicherweise erforderlich ist, was die Herstellungskosten oder die Anschaffungskosten für die Hochfrequenz-Halbleiterschalter verringern kann. Es ist zusätzlich auch nicht notwendig, zwei Arten von unterschiedlichen Hochfrequenz-Halbleiterschaltern zu konstruieren bzw. zu entwickeln, was die Vorlaufzeit für die Herstellung der Hochfrequenz- Halbleiterschalter verkürzen kann, und ferner die Vorlaufzeit für die Konstruktion bzw. Entwicklung und für die Herstellung der Umschaltschaltungen und Hochfrequenzmodule, die die Umschaltschaltungen beinhalten, verkürzen kann.
<Hochfrequenzmodul>
Als nächstes wird ein Hochfrequenzmodul beschrieben, an dem die oben erwähnte Hochfrequenz-Umschaltschaltung montiert ist.
14 ist eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht des Hochfrequenzmoduls RFM1. 15 ist eine schematische Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls RFM1.
Wie es in den 14 und 15 gezeigt ist, ist das Hochfrequenzmodul RFM1 an einem mehrschichtigen Substrat A gebildet, das gebildet ist durch Laminieren von dielektrischen und von Leiterschichten.
Das mehrschichtige Substrat A ist gebildet durch Laminieren von dielektrischen Schichten 11 bis 17, die die gleiche Größe und Form besitzen. Jeweils zwischen zwei Schichten der dielektrischen Schichten 11 bis 17 ist eine Leiterschicht 21 mit einem vorbestimmten Muster gebildet. Gleichfalls sind Durchkontaktierungslochleiter 23, die erforderlich sind zur Bildung oder Verbindung von Schaltungen über eine Vielzahl von Schichten hinweg, in geeigneter Weise in jeder der dielektrischen Schichten 11 bis 17 gebildet.
Die dielektrischen Schichten 11 bis 17 sind beispielsweise aus einem Keramikmaterial für Tieftemperaturkalzinierungen hergestellt, wohingegen die Leiterschicht 21 aus einem Leiter mit niedrigem Widerstandswert hergestellt ist, wie Kupfer oder Silber. Derartige Arten von mehrschichtigen Substraten werden gebildet unter Verwendung einer bekannten Mehrschicht-Keramiktechnologie. Beispielsweise werden nach dem Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die Oberfläche von keramischen Grünlagen, und zwar zur Bildung von Leitermustern, die die jeweilige oben beschriebene Schaltung bilden bzw. aufbauen, die keramischen Grünlagen laminiert und thermokomprimiert und kalziniert, und zwar bei einem erforderlichen Druck und einer erforderlichen Temperatur, so dass ein mehrschichtiges Substrat gebildet wird.
Im Inneren des mehrschichtigen Substrates A sind Muster einer Anpassungsschaltung MAT, eines Tiefpassfilters LPF, einer demultiplexenden Schaltung DIP etc. gebildet. Diese Muster sind ohne Überlappung angeordnet, wenn das mehrschichtige Substrat A von oben betrachtet wird. Dies kann Interferenzen zwischen den Schaltungen verhindern und hierdurch gute Filtercharakteristika erzielen, mit dem Potential, Verluste zu reduzieren und höhere Harmonische zu unterdrücken.
Die Halbleiterschalter SW1 und SW2 des Hochfrequenzmoduls RFM1 gemäß der vorliegenden Erfindung sind an einem Chip integriert. Dieser Chip wird nachstehend durch die Bezugsziffer "24" angegeben. Der Chip 24 ist an der oberen Oberfläche des mehrschichtigen Substrates A montiert, und zwar über Kontaktpads 26, mit einer Fläche, die größer ist als jene der Montageoberfläche des Chips 24, und zwar unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs, der Ag oder AuSn enthält, gemischt mit einem Klebstoff oder einem nicht leitfähigen Klebstoff 47 auf organischer Harzbasis.
Es ist anzumerken, dass die Hochfrequenzschalter SW1 und SW2 und die Decodierschaltung DEC1 integral an dem Chip 24 ausgebildet sein können. Alternativ hierzu kann die Decodierschaltung DEC1 als ein weiterer Chip montiert sein.
Als nächstes werden eine Leistungsverstärkungsschaltung, eine automatische Leistungssteuerschaltung und ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter, die mit den Anschlüssen GSM850/900-TX und DCS/PCS-TX verbunden sind, integral montiert, und zwar im Inneren des Hochfrequenzmoduls RFM1, das in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist.
Ferner werden ein Duplexer, eine Leistungsverstärkungsschaltung, eine automatische Leistungssteuerschaltung und ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter, die mit den Anschlüssen CDMA-Zellulär und UMTS verbunden sind, integral im Inneren des Hochfrequenzmoduls RFM1 montiert, das in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist.
Ferner ist ein Bandpassfilter wie ein SAW-Filter, das mit den Anschlüssen GSM850-RX, GSM900-RX, DCS-RX und PCS-RX verbunden ist, integral im Inneren des Hochfrequenzmoduls RFM1 montiert, das in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist.
Der Chip 24 ist aus einem monolithischen integrierten Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselement mit einer GaAs-J-FET-Struktur aufgebaut, wobei das Schaltungsmuster an einem Substrat gebildet ist, das primär aus einer GaAs-Verbindung (Gal liumarsenid) zusammengesetzt ist, um eine Reduktion hinsichtlich Größe und Verlusten zu erzielen.
Als nächstes werden Signalanschlüsse oder Masseanschlüsse des Chips 24, der die Hochfrequenzschalter SW1 und SW2 bildet, elektrisch mit Elementen verbunden, die in dem Substrat aufgenommen sind, und zwar über Bonddrähte 56 und/oder die leitfähige Schicht 21 an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates A.
Die obere Oberfläche des mehrschichtigen Substrates A wird mit einem Versiegelungsharz 55 wie einem Epoxidharz versiegelt, und in der Nachbarschaft der seitlichen Oberfläche des mehrschichtigen Substrates, und zwar an der unterseitigen Oberfläche hiervon, wird ein Signalanschlussmuster 22 gebildet, und zwar als eine LGA-Elektrode ("Land Grid Array").
Es ist anzumerken, dass die obere Oberfläche und die seitliche Oberfläche des mehrschichtigen Substrates A mit einer Metallkappe anstelle eines Versiegelungsharzes bedeckt sein können. Die Metallkappe wird an einer zur Erdung dienenden Stirnseitenelektrode festgelegt, die in einer vorbestimmten Position an der seitlichen Oberfläche des mehrschichtigen Substrates A vorgesehen ist, und zwar unter Verwendung eines Leiters wie eines Lötmittels.
Ferner kann das Aufnehmen von anderen Schaltungselementen an dem Chip 24, und zwar in dem Teil unter der Oberfläche, an dem der Chip 24 montiert ist, das mehrbandfähige bzw. -genügende Hochfrequenzmodul RFM1 erzielen, ohne die Größe des Substrates zu erhöhen.
Erfindungsgemäß kann das Anwenden des oben erwähnten Hochfrequenzmoduls auf ein drahtloses Kommunikationsbauteil wie ein mobiles Telefon ein mehrbandfähiges drahtloses Kommunikationsbauteil bereitstellen, in dem GMS/DCS/PCS-Systeme und ein CDMA-System integriert sind, und kann beispielsweise auch die Größe des Bauteils verringern.

Claims

Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die zwischen einem gemeinsamen Antennenanschluss und einem Sendesystem und/oder einem Empfangssystem einer Vielzahl von Kommunikationssystemen angeordnet ist, die unterschiedliche Frequenzbänder oder unterschiedliche Kommunikationsverfahren aufweisen, wobei die Schaltung aufweist: zwei oder mehr Hochfrequenzschalter, die entsprechend der Vielzahl von Kommunikationssystemen vorgesehen sind; eine Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, das Umschalten der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter zu steuern; und eine Anpassungsschaltung, die dazu in der Lage ist, den Durchgang eines Gleichstromes zu erlauben und die zwischen antennenseitigen Anschlüssen der jeweiligen zwei oder mehr Hochfrequenzschalter und dem gemeinsamen Antennenanschluss vorgesehen ist, und wobei die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, so zu steuern, dass dann, wenn ein Pfad von irgendeinem der Hochfrequenzschalter eingeschaltet ist, die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters und sämtliche Pfade der anderen Hochfrequenzschalter abgeschaltet sind.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 1, wobei die Spannung an den antennenseitigen Anschlüssen 1 V oder mehr beträgt, und zwar in einem Zustand, bei dem die Steuerschaltung einen Pfad von irgendeinem der Hochfrequenzschalter so steuert, dass er an ist, und die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters und sämtliche Pfade der anderen Hochfrequenzschalter so steuert, dass sie aus sind.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der Hochfrequenzschalter durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement gebildet ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anpassungsschaltung, die dazu in der Lage ist, den Durchgang eines Gleichstromes zu erlauben, ein Tiefpassfilter ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Filterschaltung zum Dämpfen von höheren Harmonischen eines Signals, das übertragen wird, in jedem der sendenden/empfangenden Anschlüsse angeschlossen ist, und zwar von den jeweiligen Hochfrequenz-Umschaltschaltungen über eine Antenne.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 5, wobei die Filterschaltung ein Tiefpass- oder ein Bandpassfilter ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine demultiplexende Schaltung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen von gesendeten Signalen und/oder von einem Empfangssignal von jedem der Kommunikationssysteme mit jedem anderen Anschluss als den antennenseitigen Anschlüssen der Hochfrequenzschalter verbunden ist, der mit einer sendenden Schaltung und/oder einer empfangenden Schaltung verbunden ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Hochpass- oder ein Bandpassfilter zum Dämpfen eines Hochspannungsstoßes zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss und den Hochfrequenzschaltern vorgesehen ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein antennenseitiger Anschluss von irgendeinem der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter und der gemeinsame Antennenanschluss direkt miteinander verbunden sind.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steuerschaltung durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement gebildet ist, das einen oder mehr Hochfrequenzschalter aufweist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die zwischen einem gemeinsamen Antennenanschluss und einem Sendesystem und/oder einem Empfangssystem einer Vielzahl von Kommunikationssystemen angeordnet ist, die unterschiedliche Frequenzbänder oder unterschiedliche Kommunikationsverfahren aufweisen, wobei die Schaltung aufweist: zwei oder mehr Hochfrequenzschalter, die entsprechend der Vielzahl von Kommunikationssystemen vorgesehen sind; und eine Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, das Umschalten der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter zu steuern, und wobei antennenseitige Anschlüsse der jeweiligen zwei oder mehr Hochfrequenzschalter und der gemeinsame Antennenanschluss direkt miteinander verbunden sind, und die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, die Steuerung derart durchzuführen, dass dann, wenn ein Pfad von irgendeinem der Hochfrequenzschalter eingeschaltet ist, die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters und sämtliche Pfade der anderen Hochfrequenzschalter ausgeschaltet sind.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 11, wobei die Spannung an den antennenseitigen Anschlüssen 1 V oder mehr beträgt, und zwar in einem Zustand, bei dem die Steuerschaltung einen Pfad von irgendeinem der Hochfrequenzschalter so steuert, dass er an ist, und die anderen Pfade des Hochfrequenzschalters und sämtliche Pfade der anderen Hochfrequenzschalter so steuert, dass sie aus sind.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 11 oder 12, wobei jeder der Hochfrequenzschalter durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement gebildet ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine Filterschaltung zum Dämpfen von Harmonischen eines Signals, das gesendet wird, in jedem der sendenden/empfangenden Anschlüsse verbunden bzw. angeschlossen ist, und zwar von den jeweiligen Hochfrequenz-Umschaltschaltungen über eine Antenne.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 14, wobei die Filterschaltung ein Tiefpass- oder ein Bandpassfilter ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei eine demultiplexende Schaltung zum Multiplexen und/oder zum Demultiplexen von gesendeten Signalen und/oder von einem Empfangssignal von jedem der Kommunikationssysteme mit jedem anderen Anschluss als den antennenseitigen Anschlüssen der Hochfrequenzschalter verbunden ist, der mit einer sendenden Schaltung und/oder einer empfangenden Schaltung verbunden ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei ein Hochpass- oder ein Bandpassfilter zum Dämpfen eines Hochspannungsstoßes zwischen dem gemeinsamen Antennenanschluss und den Hochfrequenzschaltern vorgesehen ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Steuerschaltung durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement gebildet ist, das einen oder mehrere Hochfrequenzschalter aufweist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung, die zwischen einem gemeinsamen Antennenanschluss und einem Sendesystem und/oder einem Empfangssystem einer Vielzahl von Kommunikationssystemen angeordnet ist, die unterschiedliche Frequenzbänder oder unterschiedliche Kommunikationssysteme aufweisen, wobei die Schaltung aufweist: zwei oder mehr Hochfrequenzschalter, die entsprechend der Vielzahl von Kommunikationssystemen vorgesehen sind; und eine Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, das Umschalten der zwei oder mehr Hochfrequenzschalter zu steuern, und wobei ein Anteil der anderen Anschlüsse als die antennenseitigen Anschlüsse der jeweiligen Hochfrequenzschalter geöffnet ist, mit einem Hochimpedanzelement von 500 Ω oder mehr verbunden ist oder mit einer Hochimpedanzschaltung von 500 Ω oder mehr verbunden ist; und die Steuerschaltung dazu ausgelegt ist, die Steuerung derart durchzuführen, dass dann, wenn irgendeiner der Hochfrequenzschalter mit einem Anschluss verbunden ist, der mit dem Sendesystem oder dem Empfangssystem verbunden ist, die anderen Hochfrequenzschalter mit dem genannten Anteil der Anschlüsse hiervon verbunden sind.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 19, wobei antennenseitige Anschlüsse der jeweiligen zwei oder mehr Hochfrequenzschalter und der gemeinsame Antennenanschluss direkt miteinander verbunden sind.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach Anspruch 19, wobei eine demultiplexende Schaltung zwischen den antennenseitigen Anschlüssen der jeweiligen zwei oder mehr Hochfrequenzschalter und dem gemeinsamen Antennenanschluss vorgesehen ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei jeder der Hochfrequenzschalter durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement gebildet ist.
Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Steuerschaltung durch ein integriertes Halbleiterschaltungselement gebildet ist, das einen oder mehr Hochfrequenzschalter aufweist.
Hochfrequenzmodul mit einer daran montierten Hochfrequenz-Umschaltschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Hochfrequenzschalter, die die Hochfrequenz-Umschaltschaltung bilden, an der Oberfläche eines mehrschichtigen Substrates montiert sind, das gebildet ist durch alternierendes Laminieren von jeweils einer dielektrischen Schicht und einer Leiterschicht.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 24, wobei die Anpassungsschaltung, die demultiplexenden Schaltungen und/oder die Filterschaltungen, die einen Teil der Hochfrequenz-Umschaltschaltung bilden, im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 25, wobei die Muster der Anpassungsschaltung, der demultiplexenden Schaltungen und/oder der Filterschaltungen, die im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet sind, so angeordnet sind, dass sie sich nicht überlappen, wenn das mehrschichtige Substrat von oben betrachtet wird.
Drahtloses Kommunikationsbauteil, an dem ein Hochfrequenzmodul gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26 montiert ist.