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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Hochfrequenzschaltungen und -verfahren und insbesondere ein System und Verfahren zum Prüfen eines Hochfrequenzschalters.
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HINTERGRUND
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Durch die zunehmende Anzahl von Frequenzbändern und Standards in Mobilkommunikationssystemen erhöht sich der Konstruktionsaufwand von Mobiltelefonen, da einige Mobiltelefone jetzt zum Betrieb mit mehreren Standards über mehrere Frequenzbänder eingerichtet sind. Zusätzlich kann das Mobiltelefon auch einen GPS-Empfänger (GPS – Global Positioning System) enthalten. In vielen Mobiltelefonen werden diese vielfachen Frequenzbänder und Standards durch Verwendung von mehreren Hochfrequenz-(HF-)Sendern und -Empfängern auf mehreren Signalwegen umgesetzt, die mit einem Antennenschalter an eine einzige Antenne angekoppelt sein können. Die Einführung von immer mehr Frequenzbändern im Mobiltelefon kann jedoch einige Fragen hinsichtlich Störung aufgrund der Erzeugung von Verzerrungsprodukten in den Schaltungen der Mobiltelefone und innerhalb des Antennenschalters selbst aufwerfen.
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In Mobiltelefonsystemen, die mehrere Antennen aufweisen, können im Sender erzeugte Verzerrungsprodukte über eine der mehreren Antennen oder über parasitäre Wege im Mobiltelefon selbst auf den Empfangsweg auslaufen. Ein Beispiel dafür ist der Fall des Mobiltelefons, das eine zur Kommunikation mit einer Basisstation nach einem der verschiedenen Mobiltelekommunikationsstandards benutzte Antenne und einen GPS-Empfänger aufweist.
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Wenn beispielsweise einer der Mobiltelefon-Sender/Empfänger ein auf Band 13 betriebener UMTS-Sender/Empfänger (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System) mit Aufwärtsfrequenzen im Bereich von 777 MHz bis 787 MHz ist, können Verzerrungsprodukte zweiter Ordnung in dem GPS-Frequenzband auf rund 1572 MHz erzeugt werden. Bei einigen herkömmlichen Mobiltelefonsystemen kann diese Frage durch Verwendung eines kostspieligen und voluminösen scharfen Bandsperrfilters hoher Güte in Reihe mit dem Antennenanschluss angesprochen werden, da das GPS-Band nur rund 150 MHz von mehreren Zellulartelefonbändern beabstandet ist.
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Aus der
US 7 313 367 B2 ist ein geschalteter Multiplexer bekannt, der konfiguriert ist, um einen Multi-Oktav-Sender mit einer Antenne zu koppeln. Bandpassfilter und Hochpass/Tiefpass-Filter sind in verschiedenen Frequenzbändern zugeordnete Signalpfade geschaltet.
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Aus der
DE 198 35 893 A1 ist ein steuerbares Filter bekannt, das zwischen einer Antenne einerseits und einem Empfänger und Sender andererseits platziert ist, so dass sich der Empfangszweig zwischen zwei Filtercharakteristika schalten lässt.
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Die
WO 2011/104 313 A1 beschreibt ein drahtloses Kommunikations-Sende/Empfangsgerät, das eine Selektivität beispielsweise gegenüber Störern im GPS-Band aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Antennenschalter, ein HF-Übertragungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Antennenschalters zu schaffen, die für einen Betrieb in mehreren Frequenzbändern geeignet sind.
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Diese Aufgabe wird durch einen Antennenschalter nach Anspruch 1, ein HF-Übertragungssystem nach Anspruch 10 und ein Verfahren zum Betreiben eines Antennenschalters nach Anspruch 16 gelöst.
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Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung sind in den beiliegenden Zeichnungen und der unten stehenden Beschreibung aufgeführt. Weitere Merkmale, Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen offenbar werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile derselben wird nunmehr auf die folgenden Beschreibungen Bezug genommen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 einen herkömmlichen Antennenschalter darstellt;
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2a–b schematische Darstellungen eines Antennenschalters der Ausführungsform darstellen;
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3 einen Antennenschalter nach einer weiteren Ausführungsform darstellt;
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4a–b einen Einfügungsdämpfungs-Leistungsgraphen eines Antennenschalters der Ausführungsform darstellen;
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5 eine Mobilkommunikationsvorrichtung mit einem Antennenschalter der Ausführungsform darstellt; und
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6 ein Antennen-Schaltermodul der Ausführungsform darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es werden nachfolgend die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen ausführlich besprochen. Es ist jedoch zu bemerken, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare Erfindungsgedanken bietet, die in einer großen Vielzahl bestimmter Zusammenhänge ausgeführt werden können. Die besprochenen bestimmten Ausführungsformen sind nur beispielhaft für bestimmte Weisen zur Herstellung und Verwendung der Erfindung und begrenzen nicht den Rahmen der Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung wird hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen in einem bestimmten Zusammenhang beschrieben, und einen Antennenschalter für ein Mobiltelefonsystem, der in mehreren Bändern arbeitet. Die Erfindung kann auch auf andere Mehrbandsysteme angewandt werden, die mehrere Signalwege auf einen gemeinsamen Anschluss multiplexen.
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Moderne Kommunikationssysteme arbeiten typischerweise auf vielen verschiedenen Frequenzbändern, benutzen aber in Abhängigkeit von der Art von Dienst und geografischem Standort ein Hauptkommunikationsband. Beispielsweise kann ein Zellulartelefon zum Arbeiten in einem CDMA-Netz (CDMA = Code Division Multiple Access) in einem Gebiet und in einem GSM-Netz (GSM = Global System for Mobile Communications) in einem anderen Gebiet oder bei Bereichswechsel eingerichtet sein. In solchen Vorrichtungen wird für jedes andere Band fest zugeordnete Filterung durchgeführt und die Filter werden nacheinander durch einen Antennenschalter mit der Antenne verbunden. Strukturmäßig können mehrere Schmalband-Hochfrequenzanschlüsse mit einpoligen Mehrschalt-Schaltern (SPnT = Single Pole n-Throw) mit einer Antenne oder unter Verwendung von zweipoligen Mehrschalt-Schaltern (DPnT = Dual Pole n-Throw) mit zwei Antennen verbunden sein, wobei n die Anzahl von mit der Antenne zu verbindenden HF-Anschlüssen darstellt. SPnT-Schalter bestehen häufig aus in einem einzelnen Anschluss zusammengefügten n Schaltelementen. DPnT-Schalter sind komplizierter, aber in ihrer einfachsten Variante ist jeder HF-Anschluss mit nur einer Antenne verbunden oder davon abgetrennt und kann als eine Kombination von zwei SPmT- und SP(n-m)T-Schaltern angesehen werden. Ein DPnT-Schalter der Ausführungsform kann einen Matrix-(jeder Eingang zu jedem Ausgang) oder Sternaufbau (SPxT und SPyT angetrieben von der gleichen Logik) aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Schalter durch ein Frequenzband getrennt sein.
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1 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen SPnT-HF-Schalters 100, der zum Ankoppeln eines einer Mehrzahl von HF-Anschlüssen an einen Antennenanschluss benutzt werden kann. Der SPnT-HF-Schalter 100 weist an einen gemeinsamen Anschluss 112 angekoppelte Schalter 102, 104, 106 und 108 auf. Da die Schaltelemente 102, 104, 106 und 108 im Allgemeinen nicht ideal sind und einige parasitäre Kapazität darstellen, selbst wenn sie auf einen getrennten Zustand eingestellt sind, kann das Anpassungsnetz 114 in einem normierten Impedanzsystem (z. B. 50 Ohm) wie dargestellt benutzt werden.
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Weiterhin können die den SPnT-HF-Schalter 100 bildenden Schaltelemente 102, 104, 106 und 108 Oberwellen und Intermodulationsprodukte der angelegten HF-Signale aufgrund von Nichtlinearitäten innerhalb der Schalter erzeugen. Solche erzeugten Oberwellen und Intermodulationssignale können zur gleichen Zeit im gleichen System oder anderen eng benachbarten Systemen arbeitende Empfänger stören. Eine herkömmliche Weise der Handhabung der Erzeugung von Außerbandverzerrung ist durch Verwendung von einem zwischen die Schalter 102, 104, 106 und 108 und den Antennenanschluss gekoppelten Filter 110 hoher Güte. Einige herkömmliche Antennenschalter können sogar ein geschaltetes Bandsperrfilter benutzen, das nur für unerwünschte Oberwellen erzeugende Frequenzen aktiviert wird. Andere herkömmliche Ausführungsformen können ein (nicht gezeigtes) zusätzliches Schaltelement oder einen Reihentransistor zwischen Ausgängen der Schalter hinzufügen. Beispielsweise kann ein zusätzlicher Schalter in Reihe zwischen den Ausgang des Schalters 106 und den Ausgang des Schalters 104 platziert werden, um parasitäre Schalterkapazität zu entkoppeln oder den Betrag an durch die Schalter erzeugten Oberwellen zu verringern.
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2a zeigt den Antennenschalter 200 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier werden zwei SPnT-Schalter benutzt: störenden Oberwellen naheliegende Frequenzbänder versorgender SPnT-Schalter 230 und dem die unerwünschten Oberwellen erzeugenden Signal naheliegende Frequenzbänder versorgender SPnT-Schalter 232. In einer Ausführungsform versorgt der SPnT-Schalter 230 Frequenzbänder mit Frequenzen größer als 1,5 GHz. Diese Bänder können Mobiltelekommunikationstechniken einschließlich von aber nicht begrenzt auf PCS, DCS und UMTS B1 und B2 unterstützen. Vom SPnT-Schalter 232 werden andererseits Frequenzbänder mit Frequenzen geringer als rund 1 GHz versorgt. Diese niedrigeren Frequenzbänder können Mobiltelekommunikationstechniken einschließlich von aber nicht begrenzt auf GSM850, GSM900 und UMTS B5 unterstützen. Anschlüsse 1 bis m sind mit dem Hochband-SPnT-Schalter 230 verbunden und die übrigen Anschlüsse sind an den Tiefband-SPnT-Schalter 232 angekoppelt. Es ist zu bemerken, dass die Frequenzbereiche für SPnT-Schalter 230 und SPnT-Schalter 232 nur Ausführungsbeispiele eines bestimmten Systems sind. In alternativen Ausführungsformen können andere Frequenzbereiche benutzt werden.
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Filter 214 ist zwischen den Hochband-SPnT-Schalter 230 und den Antennenanschluss gekoppelt und Filter 216 ist zwischen Tiefband-SPnT-Schalter 232 und den Antennenanschluss gekoppelt. Filter 216 ist zum Zurückweisen einer zweiten Oberwelle einer durch den Tiefband-SPnT-Schalter 232 versorgten ersten Frequenz eingerichtet. Andererseits ist das Filter 214 zum Zurückweisen der durch den Tiefband-SPnT-Schalter 232 versorgten ersten Frequenz eingerichtet. In einem Beispiel ist in einer auf die Unterstützung von UMTS-Band 13 und Verhinderung von Oberwellenerzeugung in dem GPS-Frequenzband gerichteten Ausführungsform das Filter 214 zum Zurückweisen von 786 MHz eingerichtet und das Filter 216 ist zum Unterdrücken von Frequenzen auf rund 1573 MHz eingerichtet. Wenn ein 786-MHz-Signal vom SPnT-Schalter 232 durchgelassen wird, wird die zweite Oberwelle des Signals durch das Filter 216 gedämpft. Das Filter 216 erlaubt jedoch dem 786-MHz-Signal, zum Antennenanschluss durchzulaufen. Weiterhin wird durch das Filter 214 dieses 786-MHz-Signal gedämpft und ein 786-MHz-Signal nennenswerter Höhe am Ausgang der Schalter 202, 204 und 206 verhindert. Durch Dämpfen des Signals an dieser Stelle wird die Erzeugung einer zweiten Oberwelle am Ausgang der Schalter 202, 204 und 206 verhindert.
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In einigen Ausführungsformen wird die zweite Oberwelle von 786 MHz auf zweierlei Weisen gedämpft. Als erstes werden die zweiten Oberwellen, die durch Schalter 208, 210 und 212 im SPnT-Schalter 232 erzeugt werden, durch das Filter 216 direkt gedämpft. Zweitens wird verhindert, dass die zweite Oberwelle von 786 MHz am Ausgang vom SPnT-Schalter 230 erzeugt wird, durch Dämpfen der Grundwelle mit Filter 214. Es ist zu bemerken, dass das bestimmte Beispiel einer Grundwellenfrequenz von 786 MHz und einer zweiten Oberwelle von 1573 MHz nur ein Beispiel von vielen möglichen Ausführungsformen ist. In alternativen Ausführungsformen kann eine unterschiedliche Grundwelle benutzt werden oder eine unterschiedliche Oberwelle zum Filtern gewählt werden. Beispielsweise kann die Erzeugung einer dritten Oberwelle oder vierten Oberwelle oder sogar eines Intermodulationsprodukts wie eines IM2-Produkts oder eines IM3-Produkts mit Verfahren der Ausführungsform verringert werden.
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In Ausführungsformen können Filter 214 und 216 mit Systemen mit verschiedenen Topologien und mit verschiedenen Frequenzgängen implementiert sein.
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Beispielsweise kann das Filter 214 als Hochpassfilter implementiert sein und Filter 216 kann als Tiefpassfilter implementiert sein. In einigen Ausführungsformen können die Filter 214 und 216 als Kerbfilter oder auch Bandpassfilter implementiert sein. Diese Filter können mit SAW- oder BAW-Filtern, Filtern mit konzentrierten Elementen, auf einer GaAs- oder Silizium-integrierten Schaltung integrierten LC-Filtern und/oder auf einem Keramik- oder organischen Substrat integrierten passiven Vorrichtungen (IPD – Integrated passive Devices) implementiert sein.
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In einer Ausführungsform wird die Oberwellenleistung des Tiefbandfilters durch direktes Filtern von selbsterzeugten unerwünschten Oberwellen durch das Filter 216 erreicht. In Ausführungsformen, wo diese Oberwellen weit genug von dem interessierenden Signal entfernt sind, kann ein einfaches Bandsperrfilter, beispielsweise ein Bandsperrfilter zweiter Ordnung benutzt werden. Die Oberwellenleistung des getrennt gesetzten Hochband-Schalters 230 wird, wenn das störende Oberwellen erzeugende Signal übertragen wird, durch Verringern der Leistung der durch den Hochbandschalter 230 gesehenen niedrigeren Grundfrequenz erreicht. In Ausführungsformen, wo die Grundfrequenz weit genug von den durch den SPnT-Schalter 230 versorgten Hochbandfrequenzen entfernt ist, kann auch ein einfaches Bandsperrfilter für das Filter 214 benutzt werden.
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Da die Leistung der erzeugten zweiten Oberwelle für die meisten Arten von Halbleiterschaltern zweimal schneller als die Leistung des Grundsignals ansteigt, kann Filtern der Grundfrequenz eine verdoppelte Oberwellenunterdrückung ergeben. Bei einigen Ausführungsformen, in denen die Filter 214 und 216 beide am Antennenanschluss miteinander verbunden sind, sind die Sperrbänder der Filter zum Verringern des Einflusses auf das geschaltete Signal mit hoher Impedanz eingerichtet.
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2B zeigt ein Schaltelement 220 der Ausführungsform. Das Schaltelement 220 weist einen zwischen Anschluss 1 und 2 gekoppelten Transistor 222 und zwischen Anschluss 1 und Erde gekoppelten Transistor 224 auf. Der Anschluss 3, der als Auswählsignal dient, ist an das Gatter des Transistors 222 angekoppelt. Das Gatter des Transistors 224 ist über den Inverter 226 mit dem Auswählsignal 3 verbunden. In einer Ausführungsform können die Transistoren 222 und 224 in CMOS-Technik implementiert sein, jedoch können andere Transistorarten und Schaltertechniken benutzt werden. Der Inverter 226 ist für eine Logikschaltung repräsentativ, die zum Steuern der Gatter der Transistoren 222 und 224 benutzt wird. In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere Logikstrukturen benutzt werden. Während des Betriebs wird, wenn das Signal am Anschluss 3 hoch gesetzt ist, ein leitender Weg zwischen Anschluss 1 und Anschluss 2 gebildet, sollte das Schaltelement ausgewählt sein. Wenn jedoch der Eingang am Anschluss 3 niedrig ist, wird der Transistor 224 eingeschaltet und der Transistor 222 ausgeschaltet und der Anschluss 1 ist über den Transistor 224 an Erde angekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist der Anschluss 1 in einem der Vielzahl von HF-Eingangsanschlüssen an den Antennenschalter angekoppelt.
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3 zeigt den Antennenschalter 300 nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist das LC-Filter 318 mit konzentrierten Elementen zwischen den SPnT-Schalter 232 im Antennenanschluss gekoppelt und das LC-Filter 316 mit konzentriertem Element ist zwischen SPnT-Schalter 230 und den Antennenanschluss gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist ein weiteres LC-Filter 314 mit konzentriertem Element zwischen den Ausgang des SPnT-Schalters 230 und Erde gekoppelt. Ein weiterer Induktor Lesd kann zwischen den Ausgang des Schalters 230 und Erde gekoppelt sein. Lesd kann zum Bereitstellen von ESD-Schutz (ESD = Electrostatic Discharge, elektrostatische Entladung) bei niedrigen Frequenzen benutzt werden. In einer Ausführungsform ist das LC-Filter 316 mit konzentriertem Element ein Kerbfilter mit Induktor Ls1 parallel zum Kondensator Cs1, das zur Unterdrückung der Grundfrequenz (786 MHz) eingestellt ist, und das LC-Filter 318 mit konzentriertem Element ist ein Kerbfilter mit Induktor Ls3 parallel zum Kondensator Cs3, das zum Unterdrücken der zweiten Oberwelle der Grundfrequenz (1573 MHz) eingestellt ist. Das Filter 214 ist eine Reihenresonanz-LC-Schaltung mit einer Mittenfrequenz von rund der zweiten Oberwelle der Grundfrequenz (~1573 MHz), das Energie in diesem Frequenzbereich zur Erde ableitet und dadurch weiterhin jegliche Energie der zweiten Oberwelle unterdrückt, die am Ausgangs-SPnT-Schalter 230 erzeugt wird. Lesd ist ein ESD-Induktor, der ESD-Schutz bei niedrigen Frequenzen bereitstellt. In einer Ausführungsform sind Bauteilwerte so ausgewählt, dass Ls1 = 1,9 nH, Cs1 = 18 pF, Ls2 = 12 nH, Cs2 = 0,75 pF, Ls3 = 1,9 nH und Cs3 = 4,3 pF beträgt. Es ist zu bemerken, dass diese Bauteilwerte bestimmte Beispiele einer Ausführungsform sind. In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere Bauteilwerte und/oder Frequenzbereiche benutzt werden. Diese Induktoren und Kondensatoren können in Dünnfilm oder Dickfilm-Keramiktechnik implementiert sein oder in organischem oder keramischem Laminat eingebettet sein.
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4a und 4b zeigen die Einfügungsdämpfungsleistung des in 3 dargestellten Antennenschalters der Ausführungsformen. 4a zeigt die Einfügungsdämpfungsleistung des Tiefband-Signalweges, der den SPnT-Schalter 232 enthält. Es ist ersichtlich, dass die zweite Oberwelle bei 1572 MHz um mehr als 30 dB gedämpft wird. 4b zeigt andererseits eine Einfügungsdämpfungsaufzeichnung des Hochbandschalters, der den SPnT-Schalter 230 enthält.
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Ein Blockschaltbild der Mobilvorrichtung 500 nach der Ausführungsform ist in der 5 dargestellt. Die Benutzervorrichtung 500 kann beispielsweise ein Zellulartelefon oder eine sonstige Mobilkommunikationsvorrichtung wie beispielsweise ein Computer- oder netzfähiges Peripheriegerät sein. Als Alternative kann die Vorrichtung 500 eine nichtmobile Vorrichtung wie beispielsweise ein Desktop-Computer mit drahtloser Vernetzungsmöglichkeit sein. Die Benutzervorrichtung 500 weist einen Mobilprozessor 504 auf, der über Sender/Empfänger 506, 508, 510, 512, 514, 516 und 518 an die Antenne 536 angekoppelt ist. Diese Sender/Empfänger sind weiterhin gemäß oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Schalter 520, 522, 524, 526, 528 und 530 und durch Filter 532 und 534 gekoppelt. Die Sender/Empfänger 506, 508 und 510 werden beispielsweise für Hochbandsignale höher als beispielsweise 1,5 GHz benutzt. Die Sender 512, 514 und 516 werden beispielsweise für Tiefbandsignale mit einer Frequenz geringer als 1,0 GHz zum Beispiel benutzt. Das Filter 524 ist zur Unterdrückung von 1572 MHz eingerichtet und das Filter 532 ist zur Unterdrückung von 786 MHz eingerichtet. Auch ist der GPS-Empfänger 518 an den Mobilprozessor 504 angekoppelt, wie auch die GPS-Antenne 538. Es versteht sich, dass der bestimmte Aufbau und Frequenzplan der Mobilvorrichtung 500 nur ein Beispiel vieler möglicher Ausführungsformen ist. Mobilvorrichtungen einer alternativen Ausführungsform können eine unterschiedliche Anzahl von Sender/Empfängern, eine unterschiedliche Anzahl von Antennen und einen unterschiedlichen Frequenzplan aufweisen.
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Zusätzlich zu den HF-Komponenten ist die Benutzerschnittstelle 502 an den Mobilprozessor 504 angekoppelt und bietet Anschlussmöglichkeiten für einen Lautsprecher 540, ein Mikrofon 542 und eine Anzeige 544, zum Beispiel. Als Alternative kann die Benutzervorrichtung 500 hinsichtlich der Benutzerschnittstelle 502 einen unterschiedlichen Aufbau aufweisen, oder die Benutzerschnittstelle 502 kann vollständig weggelassen werden.
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6 zeigt das Antennenschaltmodul 600 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Antennenmodul 600 der Ausführungsform weist Schalter und Filter auf, die gemäß oben beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet sind. Zusätzlich kann das Modul 600 auch eine serielle Schnittstelle 602 aufweisen, die zum Steuern des Zustandes einzelner Schaltelemente benutzt wird. Die serielle Schnittstelle 602 kann gemäß einer bekannten standardmäßigen seriellen Schnittstelle wie beispielsweise einer seriellen Peripherieschnittstelle (SPI = Serial Peripheral Interface) oder sonstigen Schnittstellenstandards arbeiten, wie auch mit nicht standardmäßigen Schnittstellen. Als Alternative kann die serielle Schnittstelle 602 mit anderen Arten digitaler Schnittstellen realisiert sein. Beispielsweise einer Parallelschnittstelle.
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In einer Ausführungsform ist ein Filternetz zur Ankopplung an einen ersten Schalter, einen zweiten Schalter und einen Ausgangsanschluss eingerichtet. Das Filternetz weist ein zwischen den ersten Schalter und den Ausgangsanschluss gekoppeltes erstes Filter und ein zwischen den zweiten Schalter und den Ausgangsanschluss gekoppeltes zweites Filter auf. Das erste Filter weist ein Durchlassband mit einem ersten Frequenzbereich auf, der eine erste Frequenz enthält, und ein Sperrband, das eine zweite Frequenz enthält. Weiterhin weist das zweite Filter ein Durchlassband mit einem zweiten Frequenzbereich auf, der die zweite Frequenz enthält, und das Sperrband, das die erste Frequenz enthält. In einer Ausführungsform ist der zweite Frequenzbereich frequenzmäßig höher als der erste Frequenzbereich und die zweite Frequenz ist ein Verzerrungsprodukt der ersten Frequenz. In einigen Ausführungsformen ist das Verzerrungsprodukt eine zweite Oberwelle der ersten Frequenz.
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In einer Ausführungsform ist das erste Filter ein Tiefpassfilter, das ein Durchlassband auf der ersten Frequenz aufweist, und das zweite Filter ist ein Hochpassfilter, das ein Durchlassband auf der zweiten Frequenz aufweist. In einigen Ausführungsformen umfasst das erste Filter ein Kerbfilter mit einer Kerbe auf der zweiten Frequenz und das zweite Filter umfasst ein Kerbfilter mit einer Kerbe auf der ersten Frequenz. Das erste Filter kann eine erste LC-Parallelschaltung enthalten und das zweite Filter kann eine zweite LC-Parallelschaltung enthalten.
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In einer Ausführungsform enthält ein Antennenschalter ein erstes Schaltnetz, ein zweites Schaltnetz, einen zur Ankopplung an die Antenne eingerichteten Ausgangsanschluss, ein erstes, zwischen das erste Schaltnetz und den Ausgangsanschluss gekoppeltes Filter und das zweite, zwischen das zweite Schaltnetz und den Ausgangsanschluss gekoppelte Filter. Das erste Schaltnetz ist zum Betrieb in einem ersten Frequenzbereich eingerichtet, der eine erste Frequenz enthält, und das zweite Schaltnetz ist zum Betrieb in einem zweiten Frequenzbereich eingerichtet, wobei der zweite Frequenzbereich frequenzmäßig höher als der erste Frequenzbereich ist. Das erste Filter weist ein Durchlassband auf, das den ersten Frequenzbereich enthält und ein Sperrband, das eine zweite Frequenz enthält, die eine Oberwelle der ersten Frequenz ist. Das zweite Filter weist ein Durchlassband auf, das den zweiten Frequenzbereich enthält und ein Sperrband, das die erste Frequenz enthält. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Frequenz eine zweite Oberwelle der ersten Frequenz sein. Beispielsweise kann die erste Frequenz rund 786 MHz betragen und die zweite Frequenz kann rund 1572 MHz betragen.
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In einigen Ausführungsformen dämpft das zweite Filter eine Amplitude der ersten Frequenz, die durch das erste Schaltnetz ausgegeben wird, so dass Nichtlinearitäten in dem zweiten Schaltnetz weniger Oberwellen der ersten Frequenz erzeugen. In einigen Ausführungsformen enthält das erste Schaltnetz eine Vielzahl erster Schalter und das zweite Schaltnetz enthält eine Vielzahl zweiter Schalter. Jede der Vielzahl erster Schalter und zweiter Schalter kann MOS-Transistoren enthalten. Als Alternative können andere Transistorarten benutzt werden.
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In einigen Ausführungsformen ist das erste Filter ein Tiefpassfilter und das zweite Filter ist ein Hochpassfilter. In weiteren Ausführungsformen ist das erste Filter ein Kerbfilter, das eine Kerbe auf der zweiten Frequenz aufweist und das zweite Filter ist ein Kerbfilter, das eine Kerbe auf der ersten Frequenz aufweist. Das erste Filter kann unter Verwendung einer ersten LC-Parallelschaltung ausgeführt sein und das zweite Filter kann unter Verwendung einer zweiten LC-Parallelschaltung ausgeführt sein. Als Alternative können andere Schwingkreisarten anstelle einer LC-Schaltung benutzt werden.
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In einigen Ausführungsformen kann der Antennenschalter weiterhin ein zwischen das zweite Schaltnetz und das zweite Filter gekoppeltes Anpassungsnetz enthalten.
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In einer Ausführungsform enthält ein HF-Übertragungssystem einen ersten Sender, eingerichtet zum Betrieb in einem ersten Frequenzbereich, und einen zweiten Sender, eingerichtet zum Betrieb in einem zweiten Frequenzbereich. Der erste Frequenzbereich enthält eine erste Frequenz und der zweite Frequenzbereich ist frequenzmäßig höher als der erste Frequenzbereich. Auch enthält das HF-Übertragungssystem einen Ausgangsanschluss, einen ersten, zwischen den ersten Sender und den Ausgangsanschluss gekoppelten Schalter und den zweiten, zwischen den zweiten Sender und den Ausgangsanschluss gekoppelten Schalter, ein erstes Filter und ein zweites Filter. Das erste Filter ist zwischen den ersten Schalter und den Ausgangsanschluss gekoppelt und weist ein Durchlassband auf, das den ersten Frequenzbereich einschließt, und das Sperrband, das die zweite Frequenz einschließt. Das zweite Filter ist zwischen den zweiten Schalter und den Ausgangsanschluss gekoppelt und weist ein Durchlassband auf, das den zweiten Frequenzbereich einschließt und das Sperrband, das die erste Frequenz einschließt. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Frequenz eine Oberwelle der ersten Frequenz. Das HF-Übertragungssystem kann auch eine an den Ausgangsanschluss angekoppelte Antenne enthalten.
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In einer Ausführungsform enthält das erste Filter ein erstes Kerbfilter mit einer Kerbe auf der zweiten Frequenz und das zweite Filter enthält ein zweites Kerbfilter mit einer Kerbe auf der ersten Frequenz. In einigen Ausführungsformen ist das erste Filter unter Verwendung einer ersten LC-Parallelschaltung realisiert und das zweite Filter ist unter Verwendung eines zweiten LC-Parallelfilters realisiert. Das erste Filter kann ein Einzelschwingkreis-LC-Parallelkerbfilter mit einer Kerbe auf der zweiten Frequenz enthalten und das zweite Filter kann ein zweites Einzelschwingkreis-LC-Parallelkerbfilter mit einer Kerbe auf der ersten Frequenz aufweisen. In einigen Ausführungsformen liegt die zweite Frequenz innerhalb eines GPS-Bandes (GPS = Global Positioning System).
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In einer Ausführungsform enthält ein Antennenschalter ein erstes Schaltnetz eingerichtet zum Betrieb in einem ersten Frequenzbereich, das zweite Schaltnetz eingerichtet zum Betrieb in einem zweiten Frequenzbereich und einen Ausgangsanschluss eingerichtet zur Ankopplung an eine Antenne, ein erstes, zwischen ein erstes Schaltnetz und den Ausgangsanschluss gekoppeltes Filter und das zweite, zwischen das zweite Schaltnetz und den Ausgangsanschluss gekoppelte Filter. Ein Verfahren nach der Ausführungsform mit diesem Antennenschalter enthält Ankoppeln eines HF-Senders an den Ausgangsanschluss über das erste Schaltnetz. Ankoppeln kann Einschalten eines Schalters im ersten Schaltnetz einschließen. Auch enthält das Verfahren Übertragen eines Signals mit einer ersten Frequenz mit dem HF-Sender, wobei die erste Frequenz im ersten Frequenzbereich liegt. Eine Oberwelle der ersten Frequenz wird mit dem ersten Filter gedämpft, die erste Frequenz wird durch das erste Filter durchgeführt und die erste Frequenz wird mit dem zweiten Filter gedämpft. In einigen Ausführungsformen enthält Dämpfen einer Oberwelle der ersten Frequenz mit dem ersten Filter, Dämpfen der zweiten Oberwelle der ersten Frequenz.
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Ein Vorteil von Ausführungsformen, in denen sowohl die Hochband- als auch Tiefband-Schalter an einem Antennenanschluss mit einem einfachen Filter zusammengekoppelt sind, enthält die Fähigkeit zum Umsetzen einer einfachen Schaltertopologie, die gute Oberwellenleistung aufweist. Ein weiterer Vorteil einer solchen Ausführungsform enthält die Fähigkeit zur Bereitstellung kostengünstiger Schaltungsausführungen, die weniger Leiterplattenfläche beanspruchen. Weitere Vorteile von Filtern der Ausführungsform mit hoher Sperrbandimpedanz umfassen eine höhere, am leitenden Schalteranschluss bemerkbare Impedanz und verbesserte Im-Band-Einfügungsdämpfung.
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Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht als begrenzend aufgefasst werden. Verschiedene Abänderungen und Kombinationen der beispielhaften Ausführungsformen wie auch andere Ausführungsformen der Erfindung werden dem Fachmann bei Bezugnahme auf die Beschreibung ersichtlich werden. Die beiliegenden Ansprüche sollen daher alle derartigen Abänderungen oder Ausführungsformen einschließen.
