DE102008049063A1

DE102008049063A1 - Hochfrequenz-Vorstufe und Empfänger

Info

Publication number: DE102008049063A1
Application number: DE102008049063A
Authority: DE
Inventors: Bernd Adler; Mikael Bergholz Knudsen; Michael Wilhelm
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-09-27
Also published as: DE102008049063B4; US20090081979A1; US10454511B2; US20180013460A1; US9755681B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft verschiedene Ausführungsformen einer Hochfrequenz- (HF-) Vorstufe zur Verwendung in einem Empfänger, einen Diversity-Empfänger und ein Verfahren zum Betreiben eines Diversity-Empfängers.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft verschiedene Ausführungsformen einer Hochfrequenz-(HF-)Vorstufe zur Verwendung in einem Empfänger, einen Diversity-Empfänger und ein Verfahren zum Betreiben eines Diversity-Empfängers.
HINTERGRUND
In der drahtlosen Kommunikation werden Informationen unter Verwendung eines Funkkommunikationskanals übertragen. Zur Durchführung der Übertragung wird ein die Informationen umfassendes Nutzsignal zum Erzeugen eines modulierten HF-Signals auf einem HF-Träger moduliert und durch eine Antenne in den Funkkommunikationskanal eingespeist. Das modulierte HF-Signal breitet sich durch den Funkkommunikationskanal aus und wird danach von einem Empfängergerät als HF-Empfangssignal empfangen. Das Empfängergerät ist zum Verarbeiten des HF-Empfangssignals zur Wiedergewinnung des Nutzsignals eingerichtet.
Durch gegenwärtige Tendenzen der Mobilkommunikation wird die Industrie mit der Nachfrage nach Anwendungen mit hoher Datenrate konfrontiert. Diese können z. B. Bildtelephonie, Video- oder Netzspiele, Streaming-Multimedien, Web-Browsing usw. sein. Infolgedessen werden Telekommunikationsvorrichtungen für Mehrband- und/oder Mehrmodusbetrieb eingerichtet. Innerhalb des UMTS-(Universal Mobile Telecommunication System) oder W-CDMA-(Wideband Code Division Multiple Access)Standards werden Kommunikationsstandards entwickelt, die eine Übertragung mit hoher Datenrate ermöglichen wie beispielsweise HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) oder HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). An dere Standards sind durch WLAN (Wireless Local Area Network) in IEEE 811.11 oder durch WIMAX definiert.
Hohe Datenraten erfordern gewöhnlich eine gute Signalgüte in einem Empfängergerät, d. h. ein relativ hohes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR – Signal-to-Noise-Ratio) in einer Empfängerkette von sowohl einem Endgerät wie beispielsweise einem Mobiltelefon als auch einer Basisstation. Mit zunehmender Entfernung zwischen einem Sendegerät und einem Empfangsgerät kann das HF-Empfangssignal hinsichtlich des modulierten HF-Signals verzerrt werden.
Wenn sich das Endgerät in der Nähe des Randes einer eine Basisstation umgebenden Zelle befindet, ist die Empfangsgüte im Empfängergerät durch Wärmerauschen und eine Rauschzahl des Empfängergeräts selbst begrenzt. Weiterhin ist das HF-Empfangssignal durch eine Rauschzahl des Funkkommunikationskanals verzerrt, die durch Mechanismen wie beispielsweise Rayleigh-Schwund, Wärmerauschen anderer Elektronikvorrichtungen, technisches Rauschen z. B. durch Kraftfahrzeugzündung verursacht, beliebiges natürliches Rauschen, z. B. elektrische Entladungen wie beispielsweise Blitz, usw. verursacht wird.
Eine mögliche Lösung zum Erzielen einer hohen Datenrate wäre eine Erhöhung der Anzahl von Basisstationen zum Minimieren einer maximalen Entfernung zwischen einer Endgerätevorrichtung und einer Basisstation. Dieses erfordert jedoch hohe finanzielle Investitionen in eine Basisstationsinfrastruktur.
Eine weitere mögliche Lösung ist eine Erhöhung der Anzahl von Empfangswegen im Empfängergerät. Als Folge kann eine genauere Wiederherstellung des Nutzsignals erreicht werden. Dieses Konzept wird auch als „Diversity-Empfänger" bezeichnet. Ein Diversity-Empfänger erfordert gewöhnlich eine Anzahl interner Komponenten in der Empfängerkette und es ist wünschenswert, diese An zahl zu verringern, um eine einfache und kostengünstigere Architektur eines Diversity-Empfängers zu ermöglichen.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an der vorliegenden Erfindung.
Das Folgende stellt eine vereinfachte Übersicht der Erfindung zur Bereitstellung eines Grundverständnisses einiger Aspekte der Erfindung dar. Diese Übersicht ist keine umfassende Übersicht der Erfindung und soll weder Schlüsselelemente oder kritische Elemente der Erfindung identifizieren noch den Umfang der Erfindung darstellen. Stattdessen ist der zweck der Übersicht die Darstellung einiger Konzepte der Erfindung in vereinfachter Form als Einleitung zu der allgemeinen und ausführlichen Beschreibung, die später dargestellt sind.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine HF-Vorstufe einen an einen ersten Ausgangsanschluss angekoppelten ersten Antennenanschluss. Ein Schalter besitzt einen Eingang, einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang. Ein zweiter Antennenanschluss ist an den Eingang angekoppelt. Eine Anschlusslast ist an den ersten Ausgang angekoppelt. Ein zweiter Ausgangsanschluss ist an den zweiten Ausgang angekoppelt.
Auch werden verwandte Betriebsverfahren bereitgestellt. Andere Ausführungsformen, Verfahren, Merkmale und Vorteile werden einem Fachmann bei Durchsicht der nachfolgenden Figuren und ausführlichen Beschreibung offenbar werden. Alle derartigen zusätzlichen Ausführungsformen, Verfahren, Merkmale und Vorteile sollen in der vorliegenden Beschreibung eingeschlossen sein, im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen und durch die beiliegenden Ansprüche geschützt sein. Andere Ausführungsformen der Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der Erfindung werden leicht erkannt, so wie sie unter Bezugnahme auf die nachfolgenden allgemeine Beschreibung und ausführliche Beschreibung besser verstanden werden.
Nachfolgend wird die Erfindung allgemein beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine HF-Vorstufe zur Verwendung in einem Empfänger, einen an einen ersten Ausgangsanschluss angekoppelten ersten Antennenanschluss, einen Schalter mit einem Eingang, einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, einem an den Eingang angekoppelten zweiten Antennenanschluss, eine an den ersten Ausgang angekoppelten Anschlusslast, und einem an den zweiten Ausgang angekoppelten zweiten Ausgangsanschluss.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die HF-Vorstufe ein zwischen dem zweiten Ausgang und dem zweiten Ausgangsanschluss angeordnetes Filter, wobei das Filter eine elektromechanische Vorrichtung umfassen kann, insbesondere ein Oberflächenwellenfilter.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die HF-Vorstufe einen zwischen dem ersten Empfangsantennenanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss angeordneten Diplexer, wobei an den Diplexer ein dritter Ausgangsanschluss angekoppelt sein kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Diversity-Empfänger einen ersten Empfangsweg und einen zweiten Empfangsweg, einen an den ersten Empfangsweg angekoppelten primären Empfangsantennenanschluss, einen an eine Schalteinheit angekoppelten Diversity-Empfangsantennenanschluss, die den Diversity-Empfangsantennenanschluss selektiv in Abhängigkeit von einem Auswahlsignal mit einer Anschlusslast oder dem zweiten Empfangsweg verbindet, und eine an die Schalteinheit angekoppelte Steuerungsschaltung zur Bereitstellung des Auswahlsignals.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Diversity-Empfänger eine Mehrzahl von bandselektiven Empfangswegen, wobei der zweite Empfangsweg aus dieser Mehrzahl von bandselektiven Empfangswegen auswählbar ist.
Der Diversity-Empfänger kann für Kartesische Modulation eingerichtet sein und kann außerdem eine Basisbandeinheit umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Diversity-Empfängers mit einem mit einem ersten Empfangsweg verbundenen primären Antennenanschluss und einem selektiv mit einer Anschlusslast oder einem zweiten Empfangsweg verbindbaren Diversity-Antennenanschluss, ein Bereitstellen eines Auswahlsignals, das einen Betrieb des Diversity-Empfängers in einem Diversity-Modus angibt bzw. anzeigt und ein Verbinden des Diversity-Antennenanschlusses mit der Anschlusslast oder dem zweiten Empfangsweg in Abhängigkeit von dem Auswahlsignal.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die ausführliche Beschreibung wird mit Bezug auf die beiliegenden Figuren gegeben. Die beiliegenden Figuren sind einbezogen, um einen weiteren Verständnisses der Erfindung Rechnung zu tragen, sind in der vorliegenden Patentschrift aufgenommen und stellen einen Teil derselben dar. Die Zeichnungen zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Figuren wird durch die äußerste(n) linke(n) Ziffer(n) einer Bezugnummer die Figur identifiziert, in der die Bezugsnummer zuerst vorkommt. Die Verwendung der gleichen Bezugsnummern in unterschiedlichen Fällen in der Beschreibung und den Figuren kann gleichartige oder identische Gegenstände anzeigen.
1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der HF-Vorstufe der Erfindung;
2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Diversity-Empfängers der Erfindung;
3 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Diplexers zur Verwendung in einer Ausführungsform der Erfindung;
4 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Schalteinheit zur Verwendung in einer Ausführungsform der Erfindung; und
5 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs zum Betreiben eines Diversity-Empfängers.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der HF-Vorstufe der Erfindung. Eine HF-Vorstufe 100 umfasst einen ersten Eingangsanschluss 101 und einen zweiten Eingangsanschluss 102. Der erste Eingangsanschluss 101 ist an eine erste Antenne 103 angekoppelt. Der zweite Eingangsanschluss 102 ist an eine zweite Antenne 104 angekoppelt. Die gezeigte Ausführungsform zeigt sowohl die erste Antenne 103 als auch die zweite Antenne 104 außerhalb der HF-Vorstufe 100 angeordnet. Doch können die Antennen in verschiedenen anderen Ausführungsformen in der HF-Vorstufe 100 vorgesehen sein.
Weiterhin umfasst die HF-Vorstufe 100 eine (gestrichelt dargestellte) Schalteinheit 105. Die Schalteinheit 105 weist einen an den ersten Eingangsanschluss 101 angekoppelten Eingang 106 auf. Sie weist weiterhin einen ersten Ausgang 107, einen zweiten Ausgang 108 und einen dritten Ausgang 109 auf. Gemäß eines gewählten Schaltzustandes verbindet die Schalteinheit 105 den Ein gang 106 mit dem ersten Ausgang 107, dem zweiten Ausgang 108 oder dem dritten Ausgang 109.
Der erste Ausgang 107 ist mit einer Impedanz 110 verbunden, die in der gezeigten Ausführungsform als Widerstand realisiert ist. In verschiedenen anderen Ausführungsformen können unterschiedliche Variationen der Impedanz 110 einschließlich einer Induktivität, einer Kapazität oder einer ein beliebiges dieser Elemente umfassende Schaltungsanordnung implementiert sein. Die Impedanz 110 kann ein diskretes Halbleiterbauelement oder eine Schaltungsanordnung einer Mehrzahl von Bauelementen sein. In einigen Ausführungsformen ist die Impedanz 110 durch Verwendung von ebenen Spiralinduktivitäten, Dünnschichtwiderständen und ferroelektrischen Parallelplattenkondensatoren auf einem dielektrischen Substrat realisiert. In verschiedenen Ausführungsformen kann sie in einem einzigen integrierten Halbleiterbauelement mit anderen oder allen in der HF-Vorstufe 100 enthaltenen Bauteilen integriert sein.
Der zweite Ausgang 108 ist mit einem ersten Filterelement 111 verbunden. Das erste Filterelement 111 kann wie in der dargestellten Ausführungsform als Bandpassfilter realisiert sein. Die Filterelemente können als mikromechanisches, SAW- (Surface Acoustic Wave), BAW- (Bulk Acoustic Wave) oder als integriertes Filter realisiert sein, wie beispielsweise als LC-Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung kann vollständig oder teilweise mit anderen Bauteilen/Komponenten der HF-Vorstufe 100 in einer einzelnen Halbleitervorrichtung integriert oder ausgebildet bzw. vergossen sein. In verschiedenen anderen Ausführungsformen können als Alternative unterschiedliche Arten von Filterelementen wie beispielsweise ein Tiefpassfilter oder Hochpassfilter benutzt werden. Das erste Filterelement 111 weist einen Differenzausgang auf, der mit einem Differenzpaar eines ersten Ausgangsanschlusses 113 und eines zweiten Ausgangsanschlusses 114 verbunden ist.
Der dritte Ausgang 109 ist mit einem zweiten Filterelement 112 verbunden. Das zweite Filterelement 112 kann wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt als Bandpassfilter realisiert sein. In verschiedenen anderen Ausführungsformen können unterschiedliche Arten von Filterelementen wie beispielsweise Tiefpassfilter oder Hochpassfilter als Alternative benutzt werden. Das zweite Filterelement 112 weist einen Differenzausgang auf, der mit einem Differenzpaar eines dritten Ausgangsanschlusses 115 und eines vierten Ausgangsanschlusses 116 verbunden ist.
Der zweite Eingangsanschluss 102 ist an einen Diplexer, umfassend ein Paar eines dritten Filterelements 117 und vierten Filterelements 118, angekoppelt. Das dritte Filterelement 117 und/oder das vierte Filterelement 118 können jeweils wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt als Bandpassfilter realisiert sein. In verschiedenen anderen Ausführungsformen können unterschiedliche Arten von Filterelementen wie beispielsweise ein Tiefpassfilter oder Hochpassfilter als Alternative benutzt werden. Das dritte Filterelement 117 ist mit einem fünften Ausgangsanschluss 119 verbunden. Das vierte Filterelement 118 ist mit einem sechsten Ausgangsanschluss 120 verbunden.
Im Betrieb kann die HF-Vorstufe 100 auf drei verschiedene Zustände eingestellt werden. In einem ersten Schaltzustand ist der erste Eingangsanschluss 101 von der Schalteinheit 105 an den ersten Ausgang 107 angekoppelt. Ein durch die HF-Vorstufe 100 empfangenes Signal wird von der ersten Antenne 103 und von der zweiten Antenne 104 erfasst. Ein von der zweiten Antenne 104 erfasster erster Signalteil breitet sich über den Diplexer in Abhängigkeit von dem durch den ersten Signalteil umfassenden Frequenzband entweder zum fünften Ausgangsanschluss 119 oder dem sechsten Ausgangsanschluss 120 aus. Da der erste Eingangsanschluss 101 an den ersten Ausgang 107 angekoppelt ist, wird ein an der ersten Antenne 103 erfasster zweiter Signalteil an der Impedanz 110 abgeleitet und/oder reflektiert.
Die Impedanz 110 kann von Kurzschluss bis Leerlauf gewählt sein, so dass ein durch die Reflexion verursachter Phasenwinkel die Optimierung einer gegenseitigen Kopplung zwischen den zwei Antennen ermöglicht. Der erste Schaltzustand ermöglich die Einstellung während eines Übertragungsmodus eines die HF-Vorstufe 100 enthaltenden Sender/Empfängers. Da die HF-Vorstufe 100 die Filter und die Diversity-Antennen direkt verbindet, sind die Filterelemente der Leistung des Empfangssignals ausgesetzt. Aufgrund gegenseitiger Kopplung einer Senderantenne, d. h. der zweiten Antenne 104, und der Diversity-Antenne, d. h. der ersten Antenne 103 werden Filterelemente einem hohen Leistungspegel ausgesetzt sein. Daraus würden höhere Anforderungen zur Leistungssteuerung der Filterelemente auf einem Diversity-Empfangsweg resultieren. Infolgedessen wird die allgemeine HF-Leistung der Filterelemente verschlechtert und verursacht z. B. einen Einfügungsverlust bzw. Einfügungsdämpfung. Dieses Szenario kann durch Umschalten der HF-Vorstufe 100 in den ersten Schaltzustand während eines Sendemodus vermieden werden.
Nebensprechen wird durch die Induktanz einer Spannung auf einem Empfangsweg aufgrund von Strömen in einem benachbarten Signalweg verursacht. Zur Verringerung dieser Induktanz kann die Impedanz 110 so gewählt werden, dass eine von der ersten Antenne 103 ankommende Signalwelle derart reflektiert wird, dass das Signal des ersten Reflexionsweges gedämpft wird. Wenn eine Reflexion an der Impedanz 110 eine Phasenverschiebung von 180° bedeutet, wird die Dämpfung maximal sein. Die Impedanz 110 kann dementsprechend in der Form eines 180°-Breitbandphasenschiebers gewählt werden.
In einem zweiten Schaltzustand ist der zweite Eingangs anschluss wie im Beispiel der 1 dargestellt an den zweiten Ausgang 108 angekoppelt. Während der primäre Empfangsweg immer noch wie hinsichtlich des ersten Schaltzustandes beschrieben betriebsfähig ist, gibt der sekundäre Empfangsweg den zweiten Signalteil über das erste Filterelement 111 zu dem Differenzpaar des ersten Ausgangsanschlusses 113 und des zweiten Ausgangsanschlusses 114 weiter. Die HF-Vorstufe 100 wird zur Verwendung als Diversity-Empfänger mit zwei parallelen Empfangswegen betrieben.
In einem dritten Schaltzustand ist der zweite Eingangsanschluss an den dritten Ausgang 109 angekoppelt. Während der primäre Empfangsweg immer noch wie hinsichtlich des ersten und zweiten Schaltzustandes beschrieben funktionsfähig ist, gibt der sekundäre Empfangsweg den empfangenen Signalteil über das zweite Filterelement 112 zu dem Differenzpaar des dritten Ausgangsanschlusses 115 und des vierten Ausgangsanschlusses 116 weiter. Die HF-Vorstufe 100 wird zur Verwendung als Diversity-Empfänger mit zwei parallelen Empfangswegen betrieben.
Der zweite Schaltzustand und der dritte Schaltzustand der HF-Vorstufe 100 können sich hinsichtlich eines vom Empfangssignal umfassten Frequenzbandes unterscheiden. Dahingehend können sich das erste Filterelement 111 und das zweite Filterelement im Bezug zueinander, im Bezug zu ihrer Mittenfrequenz oder im Bezug zu ihrer Grenzfrequenz unterscheiden.
Auch können sich der zweite Schaltzustand und der dritte Schaltzustand der HF-Vorstufe 100 in Bezug auf eine unterschiedliche Modulationsart des Empfangssignals unterscheiden. Es ist möglich, dass die zwei Schaltzustände in Bezug auf sowohl Frequenzband als auch Modulation gewählt werden können.
Der Fachmann wird leicht verstehen, dass die HF- Vorstufe 100 an verschiedene andere Zwecke angepasst werden kann. Z. B. kann die Schalteinheit 105 eine andere Anzahl von Ausgängen umfassen. Auch ist es möglich, einen oder mehrere zusätzliche Empfangswege parallel zu dem primären oder dem sekundären Empfangsweg einzuschließen. Ein zusätzlicher Empfangsweg kann auf ähnliche Weise wie der sekundäre Empfangsweg implementiert sein, doch kann er eine beliebige andere Implementierung enthalten.
2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Diversity-Empfängers. Der Diversity-Empfänger enthält eine HF-Vorstufe 100 und eine Basisbandeinheit 200.
Die Basisbandeinheit 200 kann eine beliebige Digitalschaltungsanordnung zum Verarbeiten eines digitalen Basisbandsignals sein. Sie kann als Mikroprozessor oder DSP-Einheit (Digital Signal Processing) implementiert sein. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann die Basisbandeinheit 200 eine Schnittstelleneinheit, z. B. wie durch den Standard Dig RF^TM definiert, sein, um die Verbindung des Diversity-Empfängers mit einem externen Basisbandprozessor zu ermöglichen.
Die HF-Vorstufe 100 weist einen ersten Eingangsanschluss 101 und einen zweiten Eingangsanschluss 102 auf. Der erste Eingangsanschluss 101 ist an eine Schalteinheit 105 angekoppelt. Gemäß eines Schaltzustandes der Schalteinheit 105 wird der erste Eingangsanschluss 101 selektiv an eine Impedanz 110, ein erstes Filterelement 111 oder ein zweites Filterelement 112 angekoppelt. Die Basisbandeinheit 200 ist durch eine Steuerungsleitung 201 an die Schalteinheit 105 angekoppelt. Ein Schaltzustand der Schalteinheit 105 wird durch ein durch die Basisbandeinheit 200 erzeugtes Schaltsignal eingestellt und über die Steuerungsleitung 201 zur Schalteinheit 105 weitergeleitet.
Das erste Filterelement 111 ist an einen ersten Verstärker 202 angekoppelt. Der erste Verstärker 202 kompensiert die Dämpfung eines Empfangssignals auf dem vorangehenden Signalweg. Er kann als LNA (Low Noise Amplifier – rauscharmer Verstärker) implementiert sein, um damit eine Verschlechterung des SNR vermeiden zu können. Der erste Verstärker 202 ist an einen (in gestrichelten Linien dargestellten) ersten Kartesischen Demodulator 203 angekoppelt. Der erste Kartesische Demodulator 203 demoduliert das Empfangssignal ins Basisband, d. h. er verschiebt die Frequenz des Empfangssignals um die Trägerfrequenz oder eine der Trägerfrequenz nahe Frequenz. Der erste Kartesische Demodulator 203 ist über einen ersten ADC (Analog-to-Digital Converter-Analog-Digitalwandler) 204 und einen zweiten ADC 205 an die Basisbandeinheit 200 angekoppelt. So empfängt die Basisbandeinheit 200 eine digitale Kartesische Darstellung, d. h. ein digital gleichphasiges und Quadratur-Signal des demodulierten Signals.
Das zweite Filterelement 112 ist an einen zweiten Verstärker 206 angekoppelt. Der zweite Verstärker 206 kompensiert die Dämpfung eines Empfangssignals auf dem vorangehenden Signalweg. Er kann als LNA implementiert sein. Der zweite Verstärker 206 ist an einen (in gestrichelten Linien gezeigten) zweiten Kartesischen Demodulator 207 angekoppelt. Der zweite Kartesische Demodulator 207 demoduliert das Empfangssignal ins Basisband. Er ist über einen dritten ADC 208 und einen vierten ADC 209 an die Basisbandeinheit 200 angekoppelt.
Der zweite Eingangsanschluss 102 ist an einen Diplexer, umfassend ein Paar eines dritten Filterelements 117 und eines vierten Filterelements 118, angekoppelt. Das dritte Filterelement 117 ist an einen dritten Verstärker 210 angekoppelt. Der dritte Verstärker 210 kompensiert Dämpfung eines Empfangssignals auf dem vorangehenden Signalweg. Er kann als LNA implementiert sein. Der dritte Verstärker 210 ist an einen (in gestrichel ten Linien gezeigten) dritten Kartesischen Demodulator 211 angekoppelt. Der dritte Kartesische Demodulator 211 demoduliert das Empfangssignal in Basisband. Er ist über einen fünften ADC 212 und einen sechsten ADC 213 an die Basisbandeinheit 200 angekoppelt. So sind drei parallele Empfangswege vorgesehen.
Die Basisbandeinheit 200 ist über einen ersten DAC (Digital-to-Analog Converter-Digital-Analogwandler) 214 und einen zweiten DAC 215 an einen Kartesischen Modulator 216 angekoppelt. Der Kartesische Modulator 216 ist über einen vierten Verstärker 217 an das vierte Filterelement 118 angekoppelt. Der vierte Verstärker 217 kann ein PGC-Verstärker (Verstärker mit programmierbarer Verstärkerregelung) sein. Dieser Teil der Empfängerausführungsform entspricht einem Sendeweg.
Zum Erfassen verschiedener Frequenzbänder ist es vorteilhaft, wie in der Ausführungsform der 2 gezeigt, verschiedene parallele Empfangswege aufzuweisen. In einem beispielhaften Fall wäre das erste Filterelement 111 ein Bandpassfilter mit einem Durchlassbereich von 960 MHz bis 869 MHz. Das zweite Filterelement 112 wäre ein Bandbassfilter mit einem Durchlassbereich von 1990 MHz bis 1805 MHz. Das dritte Filterelement wäre ein Bandbassfilter mit einem Durchlassbereich von 2170 MHz bis 2110 MHz. In anderen Ausführungsformen können zusätzliche oder weniger Empfangswege bereitgestellt werden, die den Empfang anderer Betriebsbänder ermöglichen oder eine unterschiedliche Zuteilung eines Empfangsweges zu einem feineren oder gröberen Betriebsband ermöglichen.
Obwohl die Ausführungsform unter Bezugnahme auf Kartesische Modulation und Demodulation erläutert worden ist, können andere Modulationsformen wie beispielsweise Polarmodulation ebenfalls benutzt werden.
3 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Diplexers zur Verwendung in einer Ausführungsform der Erfindung. Der Diplexer weist einen Eingang 300 auf, der an ein Tiefpassfilter 301 und an ein Hochpassfilter 302 angekoppelt ist. Das Tiefpassfilter 301 ist an einen ersten Diplexerausgang 303 angekoppelt. Das Hochpassfilter 302 ist an einen zweiten Diplexerausgang 304 angekoppelt. Das Tiefpassfilter 301 enthält eine Schaltungsanordnung einer ersten Induktivität 305, einer zweiten Induktivität 306, einer dritten Induktivität 307 und einer vierten Induktivität 308. Zwischen der ersten Induktivität 305 und der zweiten Induktivität 306 ist eine erste Parallelkapazität 309 vorgesehen. Zwischen der zweiten Induktivität 306 und der dritten Induktivität 307 ist eine zweite Parallelkapazität 310 vorgesehen. Zwischen der dritten Induktivität 307 und der vierten Induktivität 308 ist eine dritte Parallelkapazität 311 vorgesehen. Somit ist ein Tiefpassfilter siebenter Ordnung vorgesehen. Ein Fachmann wird jedoch leicht verstehen, dass jedes andere Filterelement wie beispielsweise ein Tiefpassfilter höherer oder niedrigerer Ordnung stattdessen vorgesehen werden kann.
Das Hochpassfilter 302 enthält eine Schaltungsanordnung einer ersten Kapazität 312, einer zweiten Kapazität 313, einer dritten Kapazität 314 und einer vierten Kapazität 315. Zwischen der ersten Kapazität 312 und der zweiten Kapazität 313 ist eine erste Parallelinduktivität 316 vorgesehen. Zwischen der zweiten Kapazität 313 und der dritten Kapazität 314 ist eine zweite Parallelinduktivität 317 vorgesehen. Zwischen der dritten Kapazität 314 und der vierten Kapazität 315 ist eine dritte Parallelinduktivität 318 vorgesehen. So ist ein Hochpassfilter siebenter Ordnung vorgesehen. Ein Fachmann wird jedoch leicht verstehen, dass jedes andere Filterelement wie beispielsweise ein Hochpassfilter höherer oder niedrigerer Ordnung stattdessen vorgesehen werden kann.
Der Diplexer kann zum Trennen von Empfangsbändern von Sendebändern benutzt werden. Wenn die Ausführung des Diversity-Empfängers in einem mobilen Endgerät eines Mobilkommunikationssystems wie beispielsweise UMTS benutzt wird, wird das Empfangsband auch als „Abwärts"-Frequenzen bezeichnet. Das Sendeband wird als „Aufwärts"- Frequenzen bezeichnet. Wenn die Ausführungsform des Diversity-Empfängers in einer Basisstation des Mobilkommunikationssystems benutzt wird, würde das Empfangsband einer Aufwärtssituation entsprechen, während das Sendeband einer Abwärtssituation entsprechen würde.

Aufwärts- und Abwärts-Frequenzbänder sind gewöhnlich deutlich getrennt. Z. B. sind bei UMTS (25.101 UTRAN FDD) die Bänder wie folgt definiert:

Betriebsband	Aufwärtsband (MHz)	Abwärtsband (MHz)
I	1920–1980	2110–2170
II	1850–1910	1930–1990
III	1710–1785	1805–1880
IV	1710–1755	2110–2180
V	824–849	869–894
VI	830–840	875–885
VII	2500–2570	2620–2690
VIII	880–915	925–960
IX	1750–1785	1845–1880

4 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Schalteinheit zur Verwendung in einer Ausführungsform der Erfindung. Die Schalteinheit kann als Schalteinheit 105 in einer der gezeigten Ausführungsformen der
1 oder der 2 angeordnet sein. Die Schalteinheit weist einen Eingang 106, einen ersten Ausgang 107, einen zweiten Ausgang 108 und einen dritten Ausgang 109 auf. Der Eingang 106 ist über eine Source-Drain-Verbindung eines ersten Reihentransistors 400 mit dem ersten Ausgang 107 verbunden. Ein Gate-Anschluss des ersten Reihentransistors 400 ist mit einem ersten Steuereingang 401 verbunden. Zwischen dem ersten Reihen transistor 400 und dem ersten Ausgang 107 ist ein erster Paralleltransistor 402 angeordnet. Ein Gate-Anschluss des ersten Paralleltransistors 402 ist mit einem zweiten Steuereingang 403 verbunden. Weiterhin ist der Eingang 106 über eine Source-Drain-Verbindung eines zweiten Reihentransistors 404 mit dem zweiten Ausgang 108 verbunden. Ein Gate-Anschluss des zweiten Reihentransistors 404 ist mit einem dritten Steuereingang 405 verbunden. Zwischen dem zweiten Reihentransistor 404 und dem zweiten Ausgang 108 ist ein zweiter Paralleltransistor 406 angeordnet. Ein Gate-Anschluss des zweiten Paralleltransistors 406 ist mit einem vierten Steuereingang 407 verbunden. Der Eingang 106 ist weiterhin über eine Source-Drain-Verbindung eines dritten Reihentransistors 408 mit dem dritten Ausgang 109 verbunden. Ein Gate-Anschluss des dritten Reihentransistors 408 ist mit einem fünften Steuereingang 409 verbunden. Zwischen dem dritten Reihentransistor 408 und dem dritten Ausgang 109 ist ein dritter Paralleltransistor 410 angeordnet. Ein Gate-Anschluss des dritten Paralleltransistors 410 ist mit einem sechsten Steuereingang 411 verbunden.

Mehrere Steuerspannungen werden an dem ersten Steuereingang 401, dem zweiten Steuereingang 403, dem dritten Steuereingang 405, dem vierten Steuereingang 407, dem fünften Steuereingang 409 bzw. am sechsten Steuereingang 411 bereitgestellt. Diese Spannungen können durch eine Steuereinheit wie beispielsweise die in 2 gezeigte Basisbandeinheit 200 bereitgestellt werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die bereitgestellten Steuerspannungen einer bitgleichen Form entsprechen. In diesen Fällen kann eine Steuerspannung entweder ein hohes Potential entsprechend einer logischen „1" oder ein niedriges Potential entsprechend einer logischen Null annehmen. Eine am Gate-Anschluss eines Reihentransistors bereitgestellte Steuerspannung ist gewöhnlich die Inverse einer am Gate-Anschluss eines Paralleltransistors des gleichen Signalweges be reitgestellten Steuerspannung. Eine am Gate-Anschluss eines Reihentransistors bereitgestellte Steuerspannung ist gewöhnlich ebenfalls die Inverse von an Gate-Anschlüssen von Reihentransistoren auf anderen Signalwegen bereitgestellten Steuerspannungen. Infolgedessen können drei Zustande von Steuerspannungen angeordnet werden, um drei verschiedene Schaltzustände zu ermöglichen:

V1	V2	V3	V4	V5	V6	Eingang 106 verbunden mit:
hoch	niedrig	niedrig	hoch	niedrig	hoch	erster Ausgang 107
niedrig	hoch	hoch	niedrig	niedrig	hoch	zweiter Ausgang 108
niedrig	hoch	niedrig	hoch	hoch	niedrig	dritter Ausgang 108

In diesem Diagramm entspricht V1 der an den ersten Steuereingang 401 angelegten Steuerspannung. V2 entspricht der an den zweiten Steuereingang 403 angelegten Steuerspannung. V3 entspricht der an den dritten Steuereingang 405 angelegten Steuerspannung. V4 entspricht der an den vierten Steuereingang 407 angelegten Steuerspannung. V5 entspricht der an den fünften Steuereingang 409 angelegten Steuerspannung bzw. V6 entspricht der an den sechsten Steuereingang 411 angelegten Steuerspannung.
Infolgedessen ist in einem Verbindungszustand des Verbindens des Eingangs 106 mit einem der Ausgänge 107, 108 oder 109 der Reihentransistor des jeweiligen Signalweges eingeschaltet, während der Paralleltransistor ausgeschaltet ist. Dies ermöglicht, dass das am Eingang bereitgestellte Signal zum gewählten Ausgang weitergeleitet wird. Zur gleichen Zeit ist auf allen anderen Signalwegen der Reihentransistor ausgeschaltet, während der Paralleltransistor eingeschaltet ist. Ein am Eingang bereitgestelltes Signal wird daher gegen Weiter leitung zu den anderen Ausgängen blockiert. Die Gate-Breiten der Reihentransistoren sind gleich gewählt. Die Gate-Breiten der Paralleltransistoren sind ebenfalls gleich gewählt. Doch können sich die Werte unterscheiden, z. B. hinsichtlich einer optimalen Implementierung hinsichtlich eines definierten Durchlassbereichs eines Signalsweges. Die Gate-Breiten der Reihentransistoren sind im Verhältnis zu den Gate-Breiten der Paralleltransistoren gewählt, um einen Kompromiss zwischen Einfügungsverlust bzw. -dämpfung im eingeschalteten Betrieb und Isolation im ausgeschalteten Betrieb zu erreichen. Niedriger Einfügungsverlust kann durch Wählen einer größeren Gate-Breite des Reihentransistors im Vergleich mit der Gate-Breite des Paralleltransistors erreicht werden. Entgegengesetzte Beschränkungen können eine gute Isolation im ausgeschalteten Betrieb ermöglichen.
Obwohl die Schalteinheit hinsichtlich einer CMOS-Implementierung gewählt worden ist, wird der Fachmann leicht verständlich, dass eine gleichartige Implementierung durch Verwendung unterschiedlicher Halbleitertechnologien wie beispielsweise eines Bipolarverfahrens oder durch andere verschiedenartige Technologien wie beispielsweise Radioröhren, Trioden usw. erreicht werden kann.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Diversity-Empfängers. Das Verfahren enthält einen ersten Schritt 500 des Bereitstellens eines Auswahlsignals, das einen Betrieb des Diversity-Empfängers in einem Diversity-Modus anzeigt bzw. angibt.
In einem zweiten Schritt 501 ist ein Diversity-Antennenanschluss mit einer Anschlusslast oder mit einem zweiten Empfangsweg verbunden. Die Anschlusslast wird von Kurzschluss bis Leerlauf gewählt, mit einem beliebigen Phasenwinkel zum Optimieren der Transforma torkopplung zwischen Antennen des Diversity-Empfängers.
Obwohl die Erfindung hinsichtlich unterschiedlicher Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, werden anderen Fachleuten beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen äquivalente Änderungen und Modifikationen einfallen. Obwohl beispielsweise verschiedene Ausführungsformen der Erfindung auf eine drahtlose Anwendung derselben gerichtet sind, können in anderen Ausführungsformen andere geeignete Anwendungen wie beispielsweise drahtgebundene und/oder optische Anwendung adressiert sein. Hinsichtlich der durch die oben beschriebenen Komponenten/Bauelemente oder Schaltungen durchgeführten verschiedenen Funktionen sollen zum Beschreiben dieser Komponenten/Bauelemente benutzte Begriffe sofern nicht anders angedeutet jeder Komponente/Bauelement entsprechen, das die angegebene Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (d. h. das funktionsmäßig äquivalent ist), obwohl es der offenbarten Struktur nicht strukturmäßig gleichwertig ist, die die Funktion in den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung durchführt. Begriffe wie beispielsweise „verbunden" sollen als entweder direkt verbunden oder indirekt verbunden ausgelegt werden. Begriffe wie beispielsweise „angekoppelt" sollen als entweder direkt angekoppelt oder indirekt angekoppelt ausgelegt werden. Weiterhin soll in dem Ausmaß, das der Begriff „einschliesst" entweder in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen benutzt wird, dieser Begriff auf eine dem Begriff „umfassend" ähnliche Weise inklusive sein. Während möglicherweise ein bestimmtes Merkmal der Erfindung im Bezug auf nur eine von mehreren Ausführungsformen der Erfindung offenbart sein könnte, kann ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Ausführungsformen nach Wunsch und wie es für jede gegebene oder bestimmte Anwendung vorteilhaft sein könnte kombiniert werden.

Claims

HF-Vorstufe zur Verwendung in einem Empfänger, umfassend: einen an einen ersten Ausgangsanschluss angekoppelten ersten Antennenanschluss; einen Schalter mit einem Eingang, einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang; einem an den Eingang angekoppelten zweiten Antennenanschluss; einer an den ersten Ausgang angekoppelten Anschlusslast, und einem an den zweiten Ausgang angekoppelten zweiten Ausgangsanschluss.
HF-Vorstufe nach Anspruch 1, umfassend ein zwischen dem zweiten Ausgang und dem zweiten Ausgangsanschluss angeordnetes Filter.
HF-Vorstufe nach Anspruch 2, wobei das Filter eine elektromechanische Vorrichtung umfasst.
HF-Vorstufe nach Anspruch 3, wobei das Filter ein Oberflächenwellenfilter umfasst.
HF-Vorstufe nach einem der Ansprüche 1–4, umfassend einen zwischen dem ersten Empfangsantennenanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss angeordneten Diplexer.
HF-Vorstufe nach Anspruch 5, umfassend einen an den Diplexer angekoppelten dritten Ausgangsanschluss.
Diversity-Empfänger umfassend: einen ersten Empfangsweg und einen zweiten Emp fangsweg; einen an den ersten Empfangsweg angekoppelten primären Empfangsantennenanschluss; einen an eine Schalteinheit angekoppelten Diversity-Empfangsantennenanschluss, die den Diversity-Empfangsantennenanschluss selektiv in Abhängigkeit von einem Auswahlsignal mit einer Anschlusslast oder dem zweiten Empfangsweg verbindet; eine an die Schalteinheit angekoppelte Steuerungsschaltung zur Bereitstellung des Auswahlsignals.
Diversity-Empfänger nach Anspruch 7, umfassend eine Mehrzahl von bandselektiven Empfangswegen, wobei der zweite Empfangsweg aus dieser Mehrzahl von bandselektiven Empfangswegen auswählbar ist.
Diversity-Empfänger nach Anspruch 7 oder 8, eingerichtet für Kartesische Modulation.
Diversity-Empfänger nach den Ansprüchen 7–9, umfassend eine Basisbandeinheit.
Verfahren zum Betreiben eines Diversity-Empfängers mit einem mit einem ersten Empfangsweg verbundenen primären Antennenanschluss und einem selektiv mit einer Anschlusslast oder einem zweiten Empfangsweg verbindbaren Diversity-Antennenanschluss, umfassend: – Bereitstellen eines Auswahlsignals, das einen Betrieb des Diversity-Empfängers in einem Diversity-Modus angibt; – Verbinden des Diversity-Antennenanschlusses mit der Anschlusslast oder dem zweiten Empfangsweg in Abhängigkeit von dem Auswahlsignal.