DE102010011651A1

DE102010011651A1 - Front-end circuit with increased flexibility in the arrangement of the circuit components

Info

Publication number: DE102010011651A1
Application number: DE102010011651A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schmidhammer Edgar; Peter Hagn; Christian Block
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-03-18
Also published as: WO2011113697A1; DE102010011651B4

Abstract

Es wird eine Frontend-Schaltung mit erhöhter Flexibilität bei der Anordnung der Schaltungskomponenten angegeben. Dazu umfasst die Frontend-Schaltung ein erstes Modul mit einem Diplexer und einem ersten Duplexer und ein zweites, vom ersten Modul separiertes zweites Modul mit einem zweiten Duplexer.A front-end circuit with increased flexibility in the arrangement of the circuit components is specified. For this purpose, the front-end circuit comprises a first module with a diplexer and a first duplexer and a second, separate module from the first module with a second duplexer.

Description

Die Erfindung betrifft Frontend-Schaltungen, z. B. für mobile Kommunikationsgeräte, mit erhöhter Flexibilität bei der Anordnung der Schaltungskomponenten.The invention relates to front-end circuits, for. B. for mobile communication devices, with increased flexibility in the arrangement of the circuit components.

Frontend-Schaltungen verschalten in mobilen Kommunikationsgeräten eine oder mehrere Antennen mit nachfolgenden digitalen oder analogen Schaltungskomponenten.Front-end circuits interconnect in mobile communication devices one or more antennas with subsequent digital or analog circuit components.

Frontend-Schaltungen umfassen dabei Signalleitungen, in welchen HF-Signale z. B. im Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 2 GHz und bei Frequenzen, die höher als 2 GHz liegen, propagieren, sowie aktive oder passive Filterkomponenten oder Schalter. Insbesondere Frontend-Schaltungen, welche mehrere Frequenzbereiche, z. B. den 1 GHz Frequenzbereich und den 2 GHz Frequenzbereich, abdecken, umfassen Schaltungskomponenten, welche im Allgemeinen speziell für den entsprechenden Frequenzbereich optimiert sind. Der Trend zu immer weitergehender Miniaturisierung führt dazu, dass immer mehr Schaltungskomponenten in einer immer geringeren Anzahl an Modulen integriert sind.Front-end circuits include signal lines in which RF signals z. B. propagate in the frequency range between 1 GHz and 2 GHz and at frequencies higher than 2 GHz, as well as active or passive filter components or switches. In particular front-end circuits, which have a plurality of frequency ranges, eg. As the 1 GHz frequency range and the 2 GHz frequency range cover, include circuit components, which are generally optimized specifically for the corresponding frequency range. The trend towards ever-increasing miniaturization means that more and more circuit components are integrated in a smaller and smaller number of modules.

Aus der Druckschrift US 7,126,440 B2 sind mit Gleichtaktsignalen arbeitend Module für Frontend-Schaltungen bekannt, welche sowohl Sende- als auch Empfangsfilter sowohl für das CELL- als auch für das PCS-Mobilfunksystem umfassen.From the publication US 7,126,440 B2 For common-mode signals, front-end circuit modules are known which include both transmit and receive filters for both the CELL and PCS mobile radio systems.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frontend-Schaltung anzugeben, welche eine erhöhte Flexibilität bei der Anordnung der Schaltungskomponenten aufweist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frontend-Schaltung mit einer verbesserten Führung des Signalpfads anzugeben.It is an object of the present invention to provide a front end circuit having increased flexibility in the arrangement of the circuit components. In particular, it is an object of the present invention to provide a front-end circuit with improved routing of the signal path.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß von einer Frontend-Schaltung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere, abhängige Ansprüche geben Ausgestaltungsmöglichkeiten an.These objects are achieved by a front-end circuit according to claim 1. Further, dependent claims indicate design options.

Die Erfindung gibt eine Frontend-Schaltung an, welche ein erstes Modul mit einem Antennenanschluss, einem Diplexer und einem ersten Duplexer umfasst. Die Frontend-Schaltung umfasst ferner ein zweites Modul mit einem zweiten Duplexer. Die Frontend-Schaltung umfasst außerdem einen ersten Signalpfad und einen zweiten Signalpfad.The invention provides a front-end circuit comprising a first module having an antenna port, a diplexer and a first duplexer. The front-end circuit further includes a second module having a second duplexer. The front-end circuit also includes a first signal path and a second signal path.

Ein Modul umfasst dabei ein einzelnes elektrisches Bauelement, in welchem mindestens eine elektrische Funktion integriert ist.A module in this case comprises a single electrical component in which at least one electrical function is integrated.

Der Diplexer weist einen Antennenanschluss, ein Tiefpassfilter mit einem Tiefpassfilteranschluss und ein Hochpassfilter mit einem Hochpassfilteranschluss auf.The diplexer has an antenna port, a low pass filter with a low pass filter port, and a high pass filter with a high pass filter port.

Der erste Duplexer weist einen Sendeempfangsanschluss, einen Sendeanschluss und einen Empfangsanschluss auf. Der zweite Duplexer weist einen Sendeempfangsanschluss, einen Sendeanschluss und einen Empfangsanschluss auf. Der Sendeempfangsanschluss des ersten Duplexers ist über den ersten Signalpfad mit dem Hochpassanschluss des Diplexers verschaltet. Der Sendeempfangsanschluss des zweiten Duplexers ist über den zweiten Signalpfad mit dem Tiefpassanschluss des Diplexers verschaltet.The first duplexer has a transceiver port, a transmit port, and a receive port. The second duplexer has a transceiver port, a transmit port, and a receive port. The transceiver port of the first duplexer is connected to the high pass port of the diplexer via the first signal path. The transceiver port of the second duplexer is connected to the low pass port of the diplexer via the second signal path.

Das erste Modul umfasst also den Diplexer und den ersten Duplexer. Der zweite Duplexer ist im zweiten Modul separiert vom ersten Modul angeordnet. Die Signalpfade verschalten die Duplexer mit dem Diplexer. Dadurch, dass beide Duplexer in unterschiedlichen Modulen angeordnet sind, erhält der Entwickler einer Frontend-Schaltung einen weiteren Freiheitsgrad bei der räumlichen Anordnung der Duplexer sowie beim Auslegen der Verläufe der Signalpfade.The first module thus includes the diplexer and the first duplexer. The second duplexer is separated from the first module in the second module. The signal paths interconnect the duplexers with the diplexer. The fact that both duplexers are arranged in different modules, the developer of a front-end circuit receives a further degree of freedom in the spatial arrangement of the duplexer and in the layout of the waveforms of the signal paths.

Die Frontend-Schaltung umfasst zwei Duplexer und kann damit leicht einen Sende-Empfangs-Betrieb in zwei verschiedenen Frequenzbereichen abdecken. Die Signalführung, d. h. die räumliche Anordnung der Signalpfade, ist insbesondere bei CDMA-Übertragungssystemen von hoher Bedeutung. Wie sich aus dem Zwang zur Miniaturisierung im Wesentlichen zwangsläufig ergibt, werden Diplexer und Duplexer bevorzugt in einem einzigen Modul integriert.The front-end circuit incorporates two duplexers, making it easy to cover transceiver operation in two different frequency ranges. The signal routing, d. H. the spatial arrangement of the signal paths, is particularly important in CDMA transmission systems of great importance. As a result of the compulsion to miniaturization essentially inevitably, diplexers and duplexers are preferably integrated into a single module.

Die Erfinder fanden jedoch heraus, dass immer nur einer der Duplexer, insbesondere sein Sendesignalpfad, impedanzmäßig an einen Leistungsverstärker optimal angepasst werden kann. Dabei ist insbesondere die Länge der Leitung/des Signalpfads zwischen dem Duplexer und dem Leistungsverstärker von Bedeutung. Die Impedanzanpassung kann aufgrund der durch die Länge der Leitung verursachten Phasenverschiebung deutlich verschlechtert werden. Dieser Effekt wiegt umso schwerer, je höher die Frequenzen der HF-Signale und je länger der Signalpfad ist. Ist eine Frontend-Schaltung bezüglich des einen Duplexers optimiert, kann der andere Duplexer nur noch suboptimal angepasst werden.The inventors have found, however, that only one of the duplexers, in particular its transmission signal path, can be optimally matched in terms of impedance to a power amplifier. In particular, the length of the line / signal path between the duplexer and the power amplifier of Importance. The impedance matching can be significantly degraded due to the phase shift caused by the length of the line. This effect weighs heavier the higher the frequencies of the RF signals and the longer the signal path. If a front-end circuit is optimized with respect to one duplexer, the other duplexer can only be adapted suboptimally.

Die Separation der Duplexer in verschiedene Module läuft also dem anhaltenden Trend der Miniaturisierung zuwider, ermöglicht aber eine verbesserte individuelle Impedanzanpassung beider Duplexer. Ein daraus resultierender Vorteil ist neben der verbesserten Anpassung auch der verbesserte Stromverbrauch, weil die Signalübertragung weniger durch schlecht angepasste Impedanzen, also durch Reflektion, verschlechtert wird.The separation of the duplexers into different modules thus runs counter to the continuing trend of miniaturization, but allows an improved individual impedance matching of both duplexers. A resulting advantage in addition to the improved adaptation and the improved power consumption, because the signal transmission is less by poorly matched impedances, ie by reflection, deteriorated.

In einer Ausgestaltung ist der erste Duplexer oder der zweite Duplexer zur Verarbeitung von Gegentaktsignalen oder zur Konversion zwischen Gleichtaktsignalen und Gegentaktsignalen ausgelegt. Ein entsprechender Duplexer verfügt also über eine Balun-Funktionalität. Gegentaktsignale erfordern im Allgemeinen eine Verdoppelung der Signalpfade und der in den Signalpfaden verschalteten Komponenten wie Filter oder Verstärker. Insbesondere die Signalpfade von Empfangspfaden sind als Gegentaktsignalpfade ausgeführt und mit entsprechenden Anschlüssen im Duplexer verschaltet. Empfangssignalpfade sind dabei mit den Ausgangsanschlüssen der Duplexer verschaltet. Mit Gegentaktsignalen arbeitende Signalleitungen erfordern also einen erhöhten Schaltaufwand, sind aber weniger empfindlich gegenüber Gleichtaktstörungen.In one embodiment, the first duplexer or the second duplexer is designed for processing push-pull signals or for conversion between common-mode signals and push-pull signals. A corresponding duplexer thus has a balun functionality. Push-pull signals generally require a doubling of the signal paths and of the components connected in the signal paths, such as filters or amplifiers. In particular, the signal paths of receiving paths are designed as push-pull signal paths and connected to corresponding connections in the duplexer. Receive signal paths are connected to the output terminals of the duplexer. Thus, signal lines working with push-pull signals require an increased switching effort, but are less sensitive to common-mode noise.

In einer Ausführungsform umfasst der erste Duplexer oder der zweite Duplexer ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Filter. Als mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Filter kommt ein SAW-Filter (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle) oder ein GBAW-Filter (GBAW = Guided By Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwelle) in Frage.In an embodiment, the first duplexer or the second duplexer comprises a surface acoustic wave filter. As a filter working with surface acoustic waves, a SAW filter (SAW = surface acoustic wave) or a GBAW filter (GBAW = Guided By Acoustic Wave = guided bulk acoustic wave) is suitable.

In einer Ausführungsform umfasst der erste Duplexer oder der zweite Duplexer ein mit akustischen Volumenwellen oder mit geführten akustischen Volumenwellen arbeitendes Filter. Mit akustischen Wellen arbeitende Filter, z. B. BAW-Filter (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle), SAW- oder GBAW-Filter, können eine intrinsische Balun-Funktionalität aufweisen. Durch die Verwendung solcher Filter können zusätzliche Balun-Schaltungen eingespart werden.In an embodiment, the first duplexer or the second duplexer comprises a bulk acoustic wave or guided bulk acoustic wave filter. Working with acoustic waves filter, z. B. BAW (Bulk Acoustic Wave) filters, SAW or GBAW filters may have intrinsic balun functionality. By using such filters, additional balun circuits can be saved.

In einer Ausführungsform arbeitet einer der Duplexer, ausgewählt aus erstem Duplexer und zweitem Duplexer, mit akustischen Oberflächenwellen oder mit geführten akustischen Volumenwellen, während der jeweils andere Duplexer mit geführten akustischen Volumenwellen oder mit akustischen Volumenwellen arbeitet. Ein solcher sog. Hybrid-Duplexer arbeitet dann sowohl mit Hilfe von akustischen Oberflächenwellen als auch mit Hilfe von akustischen Volumenwellen. Mit akustischen Volumenwellen arbeitende Bauelemente sind im Allgemeinen leistungsfester als mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Bauelemente. Dafür bieten mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Bauelemente dem Entwickler von Frontend-Schaltungen andere, weitere Optimierungsmöglichkeiten. Die Verwendung eines Hybrid-Duplexers ermöglicht also, dass die jeweils beste Filtertechnologie zum Einsatz kommt.In one embodiment, one of the duplexers selected from the first duplexer and the second duplexer operates with surface acoustic waves or guided bulk acoustic waves, while the other duplexer operates with guided bulk acoustic waves or bulk acoustic waves. Such a so-called hybrid duplexer then works both with the help of surface acoustic waves and with the help of bulk acoustic waves. Bulk acoustic wave devices are generally more powerful than surface acoustic wave devices. For this purpose, components that work with surface acoustic waves offer developers of front-end circuits other, further optimization possibilities. The use of a hybrid duplexer thus enables the best filter technology to be used.

Durch die Separation der Duplexer auf verschiedenen Modulen ist es insbesondere möglich, für die verschiedenen Duplexer verschiedene Arbeitsweisen, z. B. mit akustischen Volumenwellen oder mit akustischen Oberflächenwellen, zu wählen.Due to the separation of the duplexer on different modules, it is possible in particular for the different duplexers different ways of working, eg. B. with bulk acoustic waves or with surface acoustic waves to choose.

Es ist möglich, das erste Modul mit einem rechteckförmigen Querschnitt der Größe 3,0·2,5 mm² und das zweite Modul mit einem rechteckförmigen Querschnitt der Größe 2,0·2,5 mm² auszugestalten. Die gesamte Grundfläche beider Module beträgt also 12,5 mm². In einer auf Miniaturisierung optimierten Version der Frontend-Schaltung kann ein erstes Modul mit einem rechteckförmigen Querschnitt der Größe 3,0·2,5 mm² und das zweite Modul mit einem rechteckigen Querschnitt der Größe 2,0·1,6 mm² erhalten werden.It is possible to design the first module with a rectangular cross section of size 3.0 × 2.5 mm ² and the second module with a rectangular cross section size 2.0 × 2.5 mm ² . The total footprint of both modules is therefore 12.5 mm ² . In a version of the front-end circuit optimized for miniaturization, a first module with a rectangular cross section of the size 3.0 × 2.5 mm ² and the second module with a rectangular cross section of the size 2.0 × 1.6 mm ² can be obtained ,

In einer Ausführungsform umfasst einer der Duplexer, ausgewählt aus erstem Duplexer und zweitem Duplexer, ein CRF-Filter (CRF = Coupled Resonator Filter) mit Balun-Funktionalität.In one embodiment, one of the duplexers selected from the first duplexer and the second duplexer comprises a Coupled Resonator Filter (CRF) with balun functionality.

In einer Ausgestaltung umfasst der erste Duplexer Bandpassfilter mit einem Durchlassbereich im 2 GHz Frequenzbereich und der zweite Duplexer Bandpassfilter mit einem Durchlassbereich im 1 GHz Frequenzbereich.In one embodiment, the first duplexer comprises a bandpass filter with a passband in the 2 GHz frequency range and the second duplexer bandpass filter with a passband in the 1 GHz frequency range.

Der erste Duplexer kann ein erstes Bandpassfilter mit einem ersten Durchlassbereich und ein zweites Bandpassfilter mit einem zweiten Durchlassbereich umfassen.The first duplexer may include a first bandpass filter having a first passband and a second bandpass filter having a second passband.

Der zweite Duplexer kann ein drittes Bandpassfilter mit einem dritten Durchlassbereich und ein viertes Bandpassfilter mit einem vierten Durchlassbereich umfassen. The second duplexer may include a third bandpass filter having a third passband and a fourth bandpass filter having a fourth passband.

Die folgende Tabelle gibt mögliche Werte (in MHz) für die oben genannten vier Durchlassbereiche an: 1920–1980 2110–2170 1850–1910 1930–1990 1710–1785 1805–1880 1710–1755 2110–2155 824–849 869–894 830–840 875–885 250–2570 2620–2690 880–915 925–960 1749,9–1784,9 1844,9–1879,9 1710–1770 2110–2170 1427,9–1447,9 1475,9–1495,9 698–716 728–746 777–787 746–756 788–798 758–768 704–716 734–746 815–830 860–875 830–845 875–890 832–862 791–821 1447,9–1462,9 1495,9–1510,9 1900–1920 1900–1920 2010–2025 2010–2025 1850–1910 1850–1910 1930–1990 1930–1990 1910–1930 1910–1930 2570–2620 2570–1620 1880–1920 1880–1920 2300–2400 2300–2400 The following table gives possible values (in MHz) for the above four passbands: 1920-1980 2110-2170 1850-1910 1930-1990 1710-1785 1805-1880 1710-1755 2110-2155 824-849 869-894 830-840 875-885 250-2570 2620-2690 880-915 925-960 1749.9 to 1784.9 1,844.9 to 1,879.9 1710-1770 2110-2170 1427.9 to 1447.9 1475.9 to 1495.9 698-716 728-746 777-787 746-756 788-798 758-768 704-716 734-746 815-830 860-875 830-845 875-890 832-862 791-821 1447.9 to 1462.9 1495.9 to 1510.9 1900-1920 1900-1920 2010-2025 2010-2025 1850-1910 1850-1910 1930-1990 1930-1990 1910-1930 1910-1930 2570-2620 2570-1620 1880-1920 1880-1920 2300-2400 2300-2400

Insbesondere können die Durchlassbereiche übliche Mobilfunkfrequenzen umfassen.In particular, the passbands may comprise conventional mobile radio frequencies.

In einer Ausgestaltung umfasst die Frontend-Schaltung ein weiteres Bandpassfilter mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss. Der Eingangsschluss des weiteren Bandpassfilters ist mit dem Hochpassanschluss des Diplexers verschaltet. Das weitere Bandpassfilter arbeitet mit akustischen Oberflächenwellen, mit geführten akustischen Volumenwellen oder mit akustischen Volumenwellen. Das weitere Bandpassfilter lässt Satellitenempfangssignale, z. B. Satellitennavigationssignale wie GPS, Galileo oder GLONASS, passieren.In one embodiment, the front-end circuit comprises a further band-pass filter having an input terminal and an output terminal. The input terminal of the further bandpass filter is connected to the high-pass connection of the diplexer. The other bandpass filter works with surface acoustic waves, with guided bulk acoustic waves, or with bulk acoustic waves. The further bandpass filter leaves satellite reception signals, z. B. satellite navigation signals such as GPS, Galileo or GLONASS happen.

Somit ist eine Frontend-Schaltung gegeben, welche neben Mobilfunkkommunikation in zwei verschiedenen Frequenzbereichen auch zum gleichzeitigen Empfang von Satellitenempfangssignalen fähig ist.Thus, a front-end circuit is given, which in addition to mobile radio communication in two different frequency ranges is also capable of simultaneous reception of satellite reception signals.

In einer Ausführungsform umfasst die Frontend-Schaltung ferner ein mehrlagiges Trägersubstrat, wobei das Substrat elektrisch isolierende Lagen und eine dazwischen angeordnete Metallisierungsschicht umfasst. In der Metallisierungsschicht ist eine passive Schaltungskomponente, z. B. ein kapazitives Element, ein induktives Element oder ein resistives Element oder ein Teil einer Signalleitung, strukturiert. Das erste Modul und das zweite Modul sind mit dem Substrat verbunden. Das erste Modul oder das zweite Modul ist mit der passiven Schaltungskomponente des mehrlagigen Trägersubstrats verschaltet.In an embodiment, the front-end circuit further comprises a multilayer carrier substrate, the substrate comprising electrically insulating layers and a metallization layer disposed therebetween. In the metallization layer is a passive circuit component, for. B. a capacitive element, a inductive element or a resistive element or part of a signal line, structured. The first module and the second module are connected to the substrate. The first module or the second module is connected to the passive circuit component of the multilayer carrier substrate.

Insbesondere kann das mehrlagige Trägersubstrat dazu dienen, den Signalpfad zwischen dem ersten Modul mit Diplexer bzw. mit dem zweiten Duplexer und dem zweiten Modul für eine optimale Signalübertragung darauf oder darin anzuordnen.In particular, the multilayer carrier substrate can serve to arrange the signal path between the first module with diplexer or with the second duplexer and the second module for optimum signal transmission thereon or therein.

In einer Ausführungsform ist das erste Modul, das zweite Modul oder das mehrlagige Substrat frei von aktiven Schaltungskomponenten. Insbesondere ist es möglich, sowohl das erste Modul als auch das zweite Modul und das mehrlagige Substrat frei von aktiven Schaltungskomponenten auszugestalten. Durch die Integration von passiven Schaltungskomponenten in den Modulen oder in dem mehrlagigen Substrat kann auf aktive Schaltungskomponenten verzichtet werden, ohne dass Qualitätseinbußen der Signalübertragung entstehen. Auf einfache Weise wird somit eine gut angepasste Frontend-Schaltung ohne Energiedissipation durch aktive Schaltungskomponenten erhalten.In an embodiment, the first module, the second module, or the multilayer substrate is free of active circuit components. In particular, it is possible to design both the first module and the second module and the multilayer substrate free of active circuit components. Through the integration of passive circuit components in the modules or in the multi-layer substrate can be dispensed with active circuit components, without sacrificing the quality of the signal transmission. In a simple way, thus a well adapted front-end circuit without energy dissipation is obtained by active circuit components.

Im Folgenden wird die Frontend-Schaltung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:The front-end circuit will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and associated schematic figures. Show it:

1 ein Schaltbild mit einem Diplexer und einem ersten Duplexer in einem ersten Modul und einem zweiten Duplexer in einem zweiten Modul, 1 a circuit diagram with a diplexer and a first duplexer in a first module and a second duplexer in a second module,

2 eine Ausgestaltung, wobei jeweils ein Filter der Duplexer einen mit Gegentaktsignalen arbeitenden Anschluss umfasst, 2 an embodiment, wherein in each case a filter of the duplexer comprises a connection operating with push-pull signals,

3 eine Ausgestaltung mit einem weiteren Bandpassfilter, 3 an embodiment with a further bandpass filter,

4 eine Querschnittsansicht mit einem ersten Modul, welches auf einem mehrlagigen Trägersubstrat angeordnet ist. 4 a cross-sectional view with a first module, which is arranged on a multilayer carrier substrate.

1 zeigt eine Frontend-Schaltung FES mit einem ersten Modul M1 und einem zweiten Modul M2. Das erste Modul M1 umfasst einen Diplexer DI, einen ersten Duplexer DU1, einen Antennenanschluss AAM1 und einen ersten Signalpfad SP1. Das zweite Modul M2 umfasst einen zweiten Duplexer DU2. Der Diplexer DI ist mit dem Antennenanschluss AAM1 verschaltet. Der erste Signalpfad SP1 verschaltet den Diplexer mit dem ersten Duplexer DU1. Ein zweiter Signalpfad SP2 verschaltet den Diplexer DI des ersten Moduls M1 mit dem zweiten Duplexer DU2 des zweiten Moduls M2. 1 shows a front-end circuit FES with a first module M1 and a second module M2. The first module M1 comprises a diplexer DI, a first duplexer DU1, an antenna terminal AAM1 and a first signal path SP1. The second module M2 comprises a second duplexer DU2. The diplexer DI is connected to the antenna connection AAM1. The first signal path SP1 connects the diplexer to the first duplexer DU1. A second signal path SP2 connects the diplexer DI of the first module M1 to the second duplexer DU2 of the second module M2.

Die Duplexer können als erd-unsymmetrisch (unbalanced) oder als erd-symmetrisch (balanced) ausgeführt sein. Sie können auch erd-unsymmetrisch und erd-symmetrisch ausgeführt sein und entsprechend Anschlüsse unterschiedlich symmetrisch geführte Anschlüsse aufweisen.The duplexers can be designed as earth-unbalanced or earth-balanced. They can also be designed earth-unbalanced and earth-symmetrical and corresponding connections have differently symmetrically guided connections.

Der Signalpfad SP1, welcher vorzugsweise innerhalb des ersten Moduls M1 verläuft, ist an eine optimale Signalübertragung zwischen dem Diplexer DI und dem ersten Duplexer DU1 angepasst. Im Allgemeinen wäre es dann nicht mehr leicht möglich, den zweiten Duplexer DU2 im ersten Modul M1 anzuordnen und ebenfalls eine optimale Signalübertragung zwischen dem Diplexer DI und dem zweiten Duplexer DU2 über den Signalpfad SP2 zu erhalten.The signal path SP1, which preferably runs within the first module M1, is adapted to optimum signal transmission between the diplexer DI and the first duplexer DU1. In general, it would then no longer be possible to arrange the second duplexer DU2 in the first module M1 and likewise to obtain an optimal signal transmission between the diplexer DI and the second duplexer DU2 via the signal path SP2.

Erfindungsgemäß ist deshalb der zweite Duplexer DU2 separiert vom ersten Modul M1 im zweiten Modul M2 angeordnet. Die Signalführung über den zweiten Signalpfad SP2 unterliegt damit weniger Einschränkungen, wodurch eine insgesamt verbesserte Signalführung zwischen dem Diplexer einerseits und beiden Duplexern DU1, DU2 andererseits erhalten wird.According to the invention, therefore, the second duplexer DU2 is separated from the first module M1 in the second module M2. The signal routing over the second signal path SP2 is therefore subject to fewer restrictions, as a result of which overall improved signal routing is obtained between the diplexer on the one hand and both duplexers DU1, DU2 on the other hand.

2 zeigt eine Frontend-Schaltung FES, bei der der Diplexer DI ein Hochpassfilter HPF und ein Tiefpassfilter LPF umfasst. Der Diplexer DI umfasst einen Antennenanschluss AADI, einen Hochpassfilteranschluss HPFA und einen Tiefpassfilteranschluss LPFA. Der Antennenanschluss des Diplexers AADI ist mit dem Antennenanschluss der Frontend-Schaltung verschaltet. Der erste Duplexer DU1 umfasst einen Sende-Empfangsanschluss SEAD1, einen Sendeanschluss SAD1 und einen Empfangsanschluss EAD1. Der zweite Duplexer DU2 umfasst einen Sende-Empfangsanschluss SEAD2, einen Sendeanschluss SAD2 und einen Empfangsanschluss EAD2. Der Hochpassfilteranschluss HPFA des Hochpassfilters HPF ist mit dem Sende-Empfangsanschluss SEAD1 des ersten Duplexers DU1 verschaltet. Der Tiefpassfilteranschluss LPFA des Tiefpassfilters LPF ist mit dem Sende-Empfangsanschluss SEAD2 des zweiten Duplexers DU2 verschaltet. Der mit einem Bandpassfilter des ersten Duplexers DU1 verschaltete Sendeanschluss SAD1 ist als unbalanced, d. h. erd-unsymmetrisch, geführter Anschluss ausgeführt. Der mit einem zweiten Bandpassfilter des ersten Duplexers DU1 verschaltete Eingangsanschluss EAD1 ist für Gegentaktsignale, also balanced, d. h. erd-symmetrisch, ausgeführt. 2 shows a front-end circuit FES, in which the diplexer DI comprises a high-pass filter HPF and a low-pass filter LPF. The diplexer DI comprises an antenna terminal AADI, a high-pass filter terminal HPFA and a low-pass filter terminal LPFA. The antenna connection of the AADI diplexer is connected to the antenna connection of the front-end circuit. The first duplexer DU1 comprises a transmission-reception terminal SEAD1, a transmission terminal SAD1 and a reception terminal EAD1. The second duplexer DU2 comprises a transmission-reception terminal SEAD2, a transmission terminal SAD2 and a reception terminal EAD2. The high-pass filter terminal HPFA of the high-pass filter HPF is connected to the transmit-receive terminal SEAD1 of the first duplexer DU1. The low pass filter port LPFA of the Low-pass filter LPF is connected to the transmit-receive terminal SEAD2 of the second duplexer DU2. The transmission connection SAD1 which is connected to a bandpass filter of the first duplexer DU1 is designed as an unbalanced, ie earth-unbalanced, guided connection. The input terminal EAD1 which is connected to a second bandpass filter of the first duplexer DU1 is designed for push-pull signals, that is to say balanced, ie earth-symmetrical.

Der zweite Duplexer DU2 umfasst zwei Bandpassfilter. Ein Bandpassfilter ist mit einem balanced ausgeführten Eingangsanschluss EAD2 ausgeführt. Das andere Bandpassfilter ist mit dem Sendeanschluss SAD2 verschaltet und unbalanced ausgeführt.The second duplexer DU2 includes two bandpass filters. A bandpass filter is implemented with a balanced input terminal EAD2. The other bandpass filter is connected to the transmission terminal SAD2 and executed unbalanced.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen sind nicht als Einschränkungen zu sehen. Insbesondere können alle Duplexer, Diplexer oder Filter erd-symmetrisch oder erd-unsymmetrisch oder erd-symmetrisch und erd-unsymmetrisch ausgeführt sein.The embodiments shown in the figures are not to be considered as limitations. In particular, all duplexers, diplexers or filters may be earth-symmetrical or earth-unbalanced or earth-symmetrical and earth-unbalanced.

3 illustriert eine Frontend-Schaltung mit einem weiteren Bandpassfilter WBPF. Das weitere Bandpassfilter WBPF ist über einen Eingangsanschluss EAWBPF mit dem Hochpassfilter des Diplexers DI verschaltet. Das weitere Bandpassfilter WBPF lässt Satellitenempfangssignale passieren, welche am Ausgangsanschluss AAWBPF des weiteren Bandpassfilters WBPF abgegriffen werden können. Die Satellitenempfangssignale können auf diese Weise aus dem ersten Signalpfad extrahiert werden. 3 illustrates a front-end circuit with another band-pass filter WBPF. The further bandpass filter WBPF is connected via an input terminal EAWBPF to the high-pass filter of the diplexer DI. The further bandpass filter WBPF passes satellite reception signals, which can be tapped at the output terminal AAWBPF of the further bandpass filter WBPF. The satellite receive signals can be extracted from the first signal path in this manner.

Der erste Duplexer DU1 umfasst ein erstes Bandpassfilter BPF1, welches einen balanced geführten Signalanschluss aufweist, und ein zweite Bandpassfilter BPF2, welches einen unbalanced geführten Signalanschluss aufweist. Der zweite Duplexer DU2 umfasst ein drittes Bandpassfilter BPF3, welchen einen balanced geführten Signalanschluss aufweist, und ein viertes Bandpassfilter BPF4, welches einen unbalanced geführten Signalanschluss aufweist.The first duplexer DU1 comprises a first bandpass filter BPF1, which has a balanced-guided signal terminal, and a second band-pass filter BPF2, which has an unbalanced signal terminal. The second duplexer DU2 comprises a third bandpass filter BPF3, which has a balanced-guided signal terminal, and a fourth band-pass filter BPF4, which has an unbalanced signal terminal.

Im Allgemeinen gilt für alle Signalpfade und Filter, dass sie erd-unsymmetrisch oder erd-symmetrisch ausgeführt sein können. Insbesondere gilt für die Tx- und Rx- Anschlüsse eines Duplexers, dass alle vier Kombinationen aus erdunsymmetrisch und erd-symmetrisch möglich sind.In general, all signal paths and filters are earth-unbalanced or earth-symmetric. In particular, for the Tx and Rx ports of a duplexer, all four combinations of earth-symmetric and earth-symmetric are possible.

4 zeigt den Querschnitt durch ein Trägersubstrat TS, welches mehrlagig ausgeführt ist. Auf dem Trägersubstrat TS sind das erste Modul M1 und das zweite Modul M2 angeordnet. Das erste Modul M1 und das zweite Modul M2 sind über Bump-Verbindungen BU mit dem Trägersubstrat TS verbunden und verschaltet. Die Bump-Verbindungen BU verschalten dabei elektrische Kontakte EK auf der Unterseite der Module M1, M2 mit elektrischen Kontakten EK auf der Oberseite des Trägersubstrats TS. Das Trägersubstrat TS umfasst drei elektrisch isolierende Lagen, zwischen denen zwei Metallisierungsschichten MS angeordnet sind. In den Metallisierungsschichten MS sind kapazitive Elemente KE und induktive Elemente IE angeordnet. Durchkontaktierungen DK durch die Lagen des Trägersubstrats TS ermöglichen eine Verschaltung der Module M1, M2 mit den im Trägersubstrat integrierten passiven Schaltungskomponenten sowie mit auf der Unterseite des Trägersubstrats angeordneten elektrischen Kontakten EK. 4 shows the cross section through a carrier substrate TS, which is designed in multiple layers. On the carrier substrate TS, the first module M1 and the second module M2 are arranged. The first module M1 and the second module M2 are connected via bump connections BU to the carrier substrate TS and interconnected. The bump connections BU connect electrical contacts EK on the underside of the modules M1, M2 with electrical contacts EK on the top side of the carrier substrate TS. The carrier substrate TS comprises three electrically insulating layers, between which two metallization layers MS are arranged. In the metallization layers MS capacitive elements KE and inductive elements IE are arranged. Through-contacts DK through the layers of the carrier substrate TS enable an interconnection of the modules M1, M2 with the passive circuit components integrated in the carrier substrate and with electrical contacts EK arranged on the underside of the carrier substrate.

In einer Ausführungsform umfasst die Frontend-Schaltung einen oder mehrere weiteren Duplexer. Ein weiterer Duplexer ist mit dem Diplexer oder mit einem der Duplexer verschaltet.In an embodiment, the front-end circuit comprises one or more further duplexers. Another duplexer is connected to the diplexer or to one of the duplexers.

In einer Ausführungsform umfasst die Frontendschaltung einen Triplexer. Der Triplexer ist mit einem der Duplexer verschaltet. Der Triplexer kann den Diplexer umfassen. Ist der Diplexer z. B. über einen seiner Ausgänge mit einem weiteren Diplexer verschaltet, so ergibt die Verschaltung des Diplexers mit dem weiteren Diplexer einen Triplexer. So sind entsprechend auch Frequenzweichen mit vier oder fünf oder mehr Ausgängen möglich.In one embodiment, the front-end circuit comprises a triplexer. The triplexer is connected to one of the duplexers. The triplexer may comprise the diplexer. If the diplexer z. B. connected via one of its outputs with another diplexer, the interconnection of the diplexer with the other diplexer results in a triplexer. Thus, accordingly, crossovers with four or five or more outputs are possible.

Eine Frontend-Schaltung ist nicht auf eines der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Variationen, welche z. B. noch weitere Module, Filterschaltungen, passive Schaltungselemente, Signalleitungen oder beliebige Kombinationen daraus umfassen, stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar. Andere als die genannten oder gezeigten Kombinationen von balanced und unbalanced geführten Signalpfaden stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar.A front-end circuit is not limited to one of the described embodiments. Variations, which z. B. other modules, filter circuits, passive circuit elements, signal lines or any combination thereof, also represent embodiments of the invention. Other than the aforementioned or shown combinations of balanced and unbalanced guided signal paths represent embodiments of the invention as well.

Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS

AADI:

Antenna connection of the diplexer

AAM1:

Antenna connection of the first module

AAWBPF:

Output terminal of the other bandpass filter

BPF1, BPF2, BPF3, BPF4:

first, second, third, fourth bandpass filters

BU:

Bump connection

DI:

diplexer

DU1, DU2:

first duplexer, second duplexer

EAD1:

Receive port of the first duplexer

EAD2:

Reception port of the second duplexer

EAWBPF:

Input connection of the other bandpass filter

EK:

electric contact

FES:

Front-end circuit

HPF:

High Pass Filter

HPFA:

High-pass filter connection of the diplexer

IE:

inductive element, capacitive element

KE:

capacitive element

LPF:

Low Pass Filter

LpfA:

Lowpass filter connection

M1, M2:

first module, second module

MS:

metallization

SAD1:

Transmission connection of the first duplexer

SAD2:

Transmission port of the second duplexer

SEAD1:

Transmit-receive port of the first diplexer

SEAD2:

Transmission port of the second duplexer

SK:

circuit component

SP1, SP2:

first signal path, second signal path

TS:

carrier substrate

WBPF:

another bandpass filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7126440 B2 [0004]

Claims

Front-end circuit comprising A first module with an antenna connector, a diplexer and a first duplexer, A second module with a second duplexer, - A first signal path and a second signal path, wherein The diplexer has an antenna connection, a low-pass filter with a low-pass connection and a high-pass filter with a high-pass connection, The first duplexer has a transceiver port, a transmit port, and a receive port, The second duplexer has a transceiver port, a transmission port and a reception port, and - The transmission reception terminal of the first duplexer is connected via the first signal path to the high-pass terminal of the diplexer and the transceiver terminal of the second duplexer via the second signal path to the low-pass terminal of the diplexer.

A front-end circuit according to the preceding claim, wherein the first duplexer or the second duplexer is designed for processing push-pull signals or for conversion between common-mode signals and push-pull signals.

The front-end circuit of any one of the preceding claims, wherein the first duplexer or the second duplexer comprises a surface acoustic wave filter.

A front-end circuit according to any one of the preceding claims, wherein the first duplexer or the second duplexer comprises a bulk acoustic wave or guided bulk acoustic wave filter.

The front-end circuit of any one of the preceding claims, wherein one of the duplexers selected from the first duplexer and the second duplexer operates on surface acoustic waves or guided bulk acoustic waves and the other duplexer operates on guided bulk acoustic waves or bulk acoustic waves.

The front-end circuit of any one of the preceding claims, wherein one of the duplexers selected from the first duplexer and the second duplexer comprises a CRF filter having balun functionality.

Front-end circuit according to one of the preceding claims, wherein - the first duplexer bandpass filter with passband in the 2 GHz frequency range and - The second duplexer bandpass filter with passband in the 1 GHz frequency range comprises.

The front-end circuit of any one of the preceding claims, wherein the first duplexer comprises a first bandpass filter having a first passband and a second bandpass filter having a second passband.

The front-end circuit of any one of the preceding claims, wherein the second duplexer comprises a third bandpass filter having a third passband and a fourth bandpass filter having a fourth passband.

Front-end circuit according to one of the preceding claims, further comprising - Another bandpass filter having an input terminal and an output terminal, wherein The input terminal of the further bandpass filter is connected to the high-pass connection, The further band-pass filter works with surface acoustic waves, with guided bulk acoustic waves or with bulk acoustic waves, and - The other bandpass filter lets satellite receive signals pass.

Front-end circuit according to one of the preceding claims, further comprising a multilayer carrier substrate, wherein - the substrate comprises electrically insulating layers and at least one metallization layer arranged therebetween, - in the at least one metallization layer, a passive circuit component is structured, - The first module and the second module are connected to the substrate and the first module or the second module is connected to the passive circuit component.

The front-end circuit of claim 1, wherein the first module, the second module, or the multilayer substrate is free of active circuit components.

A front-end circuit according to the preceding claim, further comprising a further duplexer connected to the diplexer (DI) or to one of the duplexers (DU1, DU2).

A front-end circuit according to the preceding claim, further comprising a triplexer connected to one of the duplexers (DU1, DU2) and comprising the diplexer (DI).