DE102009038148A1 - Triplexer for a multiband antenna module of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Triplexer (1) für ein Multiband-Antennenmodul eines Fahrzeugs. Dazu weist der Triplexer (1) einen einzigen Antennenanschluss (3) zu einer Multibandantenne des Multiband-Antennenmoduls auf. Außerdem verfügt der Triplexer (1) über drei Frequenzbandanschlüsse (4, 5, 6) bzw. Ports zum Anschluss von Diensten im Gigahertzbereich. Ein erster Frequenzbandanschluss (4) ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit höheren Resonanzfrequenzen (f) als die nachfolgenden Anschlüsse (5, 6) vorgesehen. Ein zweiter Frequenzbandanschluss (5) ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit höheren Resonanzfrequenzen (f) als der nachfolgende Anschluss (6) und niedrigeren Resonanzfrequenzen (f) als der erste Frequenzbandanschluss (4) vorgesehen. Ein dritter Frequenzbandanschluss (6) ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit niedrigeren Resonanzfrequenzen (f), f) als der zweite Frequenzbandanschluss (5) vorgesehen. Dazu weist der Triplexer (1) auf einer planaren Keramikplatte (8) eine planare Koppelstruktur (9) mit Ringresonatoren (10) und/oder mit Viertelwellenlängen Koppelelementen (11 bis 15) und mit kurzgeschlossenen oder offenen Stichleitungen (16 bis 22) sowie mit interdigitalen Filterkreisen (23, 24, 25) auf.The invention relates to a triplexer (1) for a multiband antenna module of a vehicle. For this purpose, the triplexer (1) has a single antenna connection (3) to a multiband antenna of the multiband antenna module. The triplexer (1) also has three frequency band connections (4, 5, 6) or ports for connecting services in the gigahertz range. A first frequency band connection (4) is provided for a frequency band in the gigahertz range with higher resonance frequencies (f) than the following connections (5, 6). A second frequency band connection (5) is provided for a frequency band in the gigahertz range with higher resonance frequencies (f) than the following connection (6) and lower resonance frequencies (f) than the first frequency band connection (4). A third frequency band connection (6) is provided for a frequency band in the gigahertz range with lower resonance frequencies (f), f) than the second frequency band connection (5). For this purpose, the triplexer (1) has a planar coupling structure (9) on a planar ceramic plate (8) with ring resonators (10) and / or with quarter-wavelength coupling elements (11 to 15) and with short-circuited or open stub lines (16 to 22) and with interdigital Filter circles (23, 24, 25).
Description
Die Erfindung betrifft einen Triplexer für ein Multiband-Antennenmodul eines Fahrzeugs. Dazu weist der Triplexer einen einzigen Antennenanschluss zu einer breitbandigen oder Multibandantenne des Multiband-Antennenmoduls auf. Außerdem verfügt der Triplexer über drei Frequenzbandanschlüsse bzw. Ports zum Anschluss von Diensten im Gigaherzbereich. Ein erster Frequenzbandanschluss ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit höheren Resonanzfrequenzen als die nachfolgenden Anschlüsse vorgesehen. Ein zweiter Frequenzbandanschluss ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit höheren Resonanzfrequenzen als der nachfolgende Anschluss und niedrigeren Resonanzfrequenzen als der erste Frequenzbandanschluss vorgesehen. Ein dritter Frequenzbandanschluss ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit niedrigeren Resonanzfrequenzen als der zweite Frequenzbandanschluss vorgesehen.The invention relates to a triplexer for a multiband antenna module of a vehicle. For this purpose, the triplexer has a single antenna connection to a broadband or multiband antenna of the multiband antenna module. In addition, the triplexer has three frequency band connections or ports for connecting services in the Gigaherzbereich. A first frequency band connection is provided for a frequency band in the gigahertz range with higher resonance frequencies than the following connections. A second frequency band connection is provided for a frequency band in the gigahertz range with higher resonance frequencies than the subsequent connection and lower resonance frequencies than the first frequency band connection. A third frequency band connection is provided for a frequency band in the gigahertz range with lower resonance frequencies than the second frequency band connection.
Ein derartiger Triplexer mit einer Multischichtstruktur ist aus der Druckschrift
Um einen derartigen Triplexer zu realisieren, wird eine komplexe Struktur auf mehreren Schichten angeordnet und mit Durchkontakten wird dieser Block von mehreren Schichten versehen, um die Anschlüsse des Triplexers zu realisieren. Ein derartiger Triplexer hat somit den Nachteil, dass er aufwendig mit sehr hohen Fertigungskosten verbunden ist, zumal jede einzelne Schicht der vielschichtigen Struktur zueinander und aufeinander justiert werden muss und mit Durchkontakten zu versehen ist, um die Außenanschlüsse des Triplexers zu realisieren.In order to realize such a triplexer, a complex structure is arranged on several layers and with vias this block is provided by several layers in order to realize the connections of the triplexer. Such a triplexer thus has the disadvantage that it is costly associated with very high manufacturing costs, especially since each individual layer of the multilayer structure must be adjusted to each other and each other and is provided with vias to realize the external connections of the triplexer.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und eine Struktur eines Triplexers vorzuschlagen, der mit möglichst wenigen Verfahrensschritten herstellbar ist und sich in ein flaches Multiband-Antennenmodul integrieren lässt.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to propose a structure of a triplexer which can be produced with as few process steps as possible and can be integrated into a flat multiband antenna module.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden mit den abhängigen Ansprüchen offenbart.This object is achieved with the subject matter of
Erfindungsgemäß wird ein Triplexer für ein Multiband-Antennenmodul für Fahrzeuge geschaffen. Dazu weist der Triplexer einen einzigen Antennenanschluss zu einer breitbandigen Antenne oder einer Multibandantenne des Multiband-Antennenmoduls auf. Außerdem verfügt der Triplexer über drei Frequenzbandanschlüsse bzw. Ports zum Anschluss von Diensten im Gigaherzbereich. Ein erster Frequenzbandanschluss ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit höheren Resonanzfrequenzen als die nachfolgenden Anschlüsse vorgesehen. Ein zweiter Frequenzbandanschluss ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit höheren Resonanzfrequenzen als der nachfolgende Anschluss und niedrigeren Resonanzfrequenzen als der erste Frequenzbandanschluss vorgesehen. Ein dritter Frequenzbandanschluss ist für ein Frequenzband im Gigahertzbereich mit niedrigeren Resonanzfrequenzen als der zweite Frequenzbandanschluss vorgesehen. Dazu weist der Triplexer auf einer planaren Keramikplatte eine planare Koppelstruktur mit Ringresonatoren und/oder mit Viertelwellenlängen-Koppelelementen und mit kurzgeschlossenen oder offenen Stichleitungen sowie mit interdigitalen Filterkreisen, beispielsweise ineinander greifenden Kondensatoren, auf.According to the invention, a triplexer for a multiband antenna module for vehicles is provided. For this purpose, the triplexer has a single antenna connection to a broadband antenna or a multi-band antenna of the multiband antenna module. In addition, the triplexer has three frequency band connections or ports for connecting services in the Gigaherzbereich. A first frequency band connection is provided for a frequency band in the gigahertz range with higher resonance frequencies than the following connections. A second frequency band connection is provided for a frequency band in the gigahertz range with higher resonance frequencies than the subsequent connection and lower resonance frequencies than the first frequency band connection. A third frequency band connection is provided for a frequency band in the gigahertz range with lower resonance frequencies than the second frequency band connection. For this purpose, the triplexer on a planar ceramic plate on a planar coupling structure with ring resonators and / or with quarter-wavelength coupling elements and short-circuited or open stubs and with interdigital filter circuits, such as interlocking capacitors on.
Durch das Einsetzen einer planaren Keramikplatte mit einer planaren Kopplungsstruktur, die Ringresonatoren und/oder Viertelwellenlängen-Koppelelemente sowie kurzgeschlossene oder offene Stichleitungen und interdigitale Filterkreise aufweist, lässt sich ein äußerst flach aufgebauter planarer Triplexer realisieren und mit Außenanschlüssen versehen, die an entsprechende Zuleitungen und Ableitungen oder unmittelbar an Transceiver anschließbar sind.By using a planar ceramic plate with a planar coupling structure, the ring resonators and / or quarter-wavelength coupling elements and shorted or open stubs and interdigital filter circuits, can realize a very flat constructed planar triplexer and provided with external connections to corresponding leads and leads or can be connected directly to the transceiver.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Antennenanschluss mit einer ersten Verzweigung auf dem Triplexer elektrisch in Verbindung. Diese erste Verzweigung weist einen ersten Kopplungsstrang zu dem ersten Frequenzbandanschluss und eine Verbindungsleitung zu einer zweiten Verzweigung auf, wobei der erste Kopplungsstrang für ein Frequenzband mit den höchsten vorkommenden Frequenzen in dem Triplexer vorgesehen ist.In a preferred embodiment of the invention, the antenna connection is electrically connected to a first branch on the triplexer. This first branch has a first coupling strand to the first frequency band connection and a connection line to a second branch, wherein the first coupling strand is provided for a frequency band with the highest occurring frequencies in the triplexer.
Dazu weist der erste Kopplungsstrang zwei in Serie geschaltete interdigitale erste und zweite Filterkreise mit nachgeschalteten Stichleitungen auf. Die von der ersten Verzweigung abgehende weitere Verbindungsleitung weist ihrerseits vorzugsweise zwei Stichleitungen auf, wobei die Verbindungsleitung ein Viertelwellenlängen-Filter versorgt, an das ein zweiter und ein dritter Kopplungsstrang für den zweiten Frequenzbandanschluss bzw. für den dritten Frequenzbandanschluss angeschlossen sind. For this purpose, the first coupling line has two series-connected interdigital first and second filter circuits with downstream stubs. The outgoing from the first branch further connecting line in turn preferably has two stubs, wherein the connecting line supplies a quarter-wavelength filter to which a second and a third coupling line for the second frequency band terminal and for the third frequency band terminal are connected.
Der zweite Kopplungsstrang weist für den zweiten Frequenzbandanschluss einen interdigitalen dritten Filterkreis auf. Dieser dritte Filterkreis ist erforderlich, um gegenüber dem ersten Kopplungsstrang niedrigere Resonanzfrequenzen zu übertragen und um eine entsprechende Entkopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Frequenzband zu gewährleisten.The second coupling line has an interdigital third filter circuit for the second frequency band connection. This third filter circuit is required in order to transmit lower resonance frequencies with respect to the first coupling strand and to ensure a corresponding decoupling between the first and the second frequency band.
In dem zweiten Kopplungsstrang sind zwischen dem dritten interdigitalen Filterkreis und dem zweiten Frequenzbandanschluss drei weitere Stichleitungen vorgesehen. Diese Stichleitungen können an ihren Ende auf Masse geschaltet sein.In the second coupling line, three further branch lines are provided between the third interdigital filter circuit and the second frequency band connection. These stubs can be grounded at their ends.
Der dritte Kopplungsstrang zwischen der zweiten Verzweigung mit dem Viertelwellenlängen-Filter und dem dritten Frequenzbandanschluss bildet eine Leiterbahn mit rechtwinklig zueinander angeordneten Leiterbahnelementen, von denen vier in Serie geschaltete identische Koppel-Filterelemente darstellen.The third coupling line between the second branch with the quarter-wavelength filter and the third frequency band connection forms a conductor track with conductor track elements arranged at right angles to each other, four of which represent identical coupling filter elements connected in series.
Mit Hilfe des Triplexers ist es sogar gelungen, Resonanzfrequenzen im Subgigahertzbereich von 0,8 GHz für eine Telefonantenneüber den dritten Kopplungsstrang zu übertragen. Im Detail koppelt der erste Frequenzbandanschluss einen WLAN
Der zweite Frequenzbandanschluss koppelt einen WLAN
Schließlich koppelt der dritte Frequenzbandanschluss einen Tel./LR – Dienst (Telefon/Long Range) mit Resonanzfrequenzen fT bzw. fLR zwischen 0,824 GHz ≤ fLR ≤ 0,96 GHz bzw. zwischen 1,71 GHz ≤ fLR ≤ 2,2 GHz frequenzselektiv über den dritten Kopplungsstrang und die erste und zweite Verzweigung mit dem Antenennanschluss.Finally, the third frequency band connection couples a telephone / long range ( LR ) service with resonant frequencies f T and f LR between 0.824 GHz ≤ f LR ≤ 0.96 GHz and between 1.71 GHz ≤ f LR ≤ 2, 2 GHz frequency-selective over the third coupling line and the first and second branching with the antenna port.
Dabei soll die Entkopplung zu ungewünschten Frequenzbandanschlüssen besser als 15 dB sein.The decoupling to unwanted frequency band connections should be better than 15 dB.
Ein Transmissionsfaktor TMF zwischen Antennenanschluss des Triplexers und einem der Frequenzbandanschlüsse liegt zwischen –2 dB ≤ TMF ≤ 0 dB.A transmission factor TMF between antenna connection of the triplexer and one of the frequency band connections lies between -2 dB ≦ TMF ≦ 0 dB.
Während auf der einen Seite des Keramiksubstrats lediglich ein einziger Antennenanschluss für die oben genannten Frequnenzbereiche zum Senden und Empfangen an den Triplexer angeschlossen ist, werden an die drei Frequenzbandanschlüsse entsprechend der unterschiedlichen Frequenzbänder angepasste Tranceivers angeschlossen. Dabei ist die Anpassung bezogen auf 50 Ohm an jedem der Frequenzbandanschlüsse besser als –10 dB.While on the one side of the ceramic substrate only a single antenna port for the above Frequnenzbereiche for sending and receiving is connected to the triplexer, adapted to the three frequency band connections according to the different frequency bands Tranceivers be connected. The adjustment is better than -10 dB with respect to 50 ohms at each of the frequency band connections.
Außerdem ist der Triplexer vorzugsweise über Streifenleitungen an seinen Frequenzbandanschlüssen kontaktierbar.In addition, the triplexer can preferably be contacted via strip lines at its frequency band connections.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures.
Ein zweiter Frequenzbandanschluss
Dementsprechend sind auch unterschiedliche Kopplungsstränge
Der erste Frequenzbandanschluss
Vor dem interdigitalen Filterkreis
Für eine Frequenzselektion sind bereits an der Verbindungsleitung
Zwischen dem interdigitalen dritten Filterkreis
Da der dritte Frequenzbandanschluss
Um den Triplexer
Ein derartiger Triplexer
Dabei ist die Anpassung bezogen auf einen 50-Ohm-Anschluss an jedem der Frequenzbandanschlüsse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Triplexer (1. Ausführungsform)Triplexer (1st embodiment)
- 22
- Triplexer (2. Ausführungsform)Triplexer (2nd embodiment)
- 33
- Antennenanschlussantenna connection
- 44
- erster Frequenzbandanschluss (bzw. Port)first frequency band connection (or port)
- 55
- zweiter Frequenzbandanschluss (bzw. Port)second frequency band connection (or port)
- 66
- dritter Frequenzbandanschluss (bzw. Port)third frequency band connection (or port)
- 77
- Antenneantenna
- 88th
- planare Keramikplatteplanar ceramic plate
- 99
- planare Koppelstrukturplanar coupling structure
- 1010
- Ringresonatorring resonator
- 11–1511-15
- Koppelelementcoupling element
- 16–2216-22
- Stichleitungenstubs
- 2323
- interdigitaler Filterkreisinterdigital filter circuit
- 2424
- interdigitaler Filterkreisinterdigital filter circuit
- 2525
- interdigitaler Filterkreisinterdigital filter circuit
- 2626
- erste Verzweigungfirst branch
- 2727
- erster Kopplungsstrangfirst coupling strand
- 2828
- Verbindungsleitungconnecting line
- 2929
- zweite Verzweigungsecond branch
- 3030
- zweiter Kopplungsstrangsecond coupling strand
- 3131
- dritter Kopplungsstrangthird coupling strand
- 3232
- Leiterbahnconductor path
- 3939
- Oberkantetop edge
- 4040
- Multiband-AntennenmodulMultiband antenna module
- fa f a
- Resonanzfrequenzen eines ersten FrequenzbandsResonant frequencies of a first frequency band
- fb f b
- Resonanzfrequenzen eines zweiten FrequenzbandsResonant frequencies of a second frequency band
- fT f T
- Resonanzfrequenzen eines dritten Frequenzbands für TelefonResonance frequencies of a third frequency band for telephone
- fLR f LR
- Resonanzfrequenzen eines dritten Frequenzbands für Long RangeResonant frequencies of a third frequency band for long range
- TMFTMF
- Transmissionsfaktortransmission factor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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