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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schaltungen und Verfahren und insbesondere ein System und Verfahren für einen HF-Empfänger.
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HINTERGRUND
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Die zunehmende Anzahl von Frequenzbändern und Standards in Mobilkommunikationssystemen erhöht den Konstruktionsaufwand von Mobiltelefonen, da einige Mobiltelefone jetzt zum Betrieb mit mehreren Standards über mehrere Frequenzbänder eingerichtet sind. Zusätzlich kann das Mobiltelefon auch einen GNSS-Empfänger (GNSS = Global Navigation Satellite System) enthalten. In vielen Mobiltelefonen sind diese mehreren Frequenzbänder und Standards unter Verwendung mehrerer Hochfrequenz(HF)-Sender und -Empfänger auf mehreren Signalwegen implementiert, die an eine oder mehrere Antennen angekoppelt sein können.
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Durch die Einführung von immer mehr Frequenzbändern im Mobiltelefon können jedoch einige Fragen hinsichtlich Störung aufgrund der Erzeugung von Verzerrungsprodukten in den Schaltungen der Mobiltelefone entstehen, indem einige Systeme im Mobiltelefon gleichzeitig senden und empfangen können oder einige Systeme im Mobiltelefon senden können, während andere empfangen. Beispielsweise kann übertragene Energie von einem UMTS/LTE-Sender/Empfänger Intermodulationsprodukte und Oberwellen erzeugen, die in den Empfangsweg eines GNSS-Empfängers eingekoppelt werden und die Leistung des GNSS-Empfängers beeinträchtigen können. Da der GNSS-Empfänger schwache Signale von einem GNSS-Satelliten empfangt und da die Intermodulationsprodukte und Oberwellen das Ergebnis einer örtlichen Leistungsübertragung vom Mobiltelefon sind, ist zur nennenswerten Desensibilisierung des GNSS-Empfängers keine große Intermodulationsprodukt- und Oberwellenerzeugung erforderlich.
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Aus der
EP 1 418 680 A1 ist ein Antennenschalter bekannt, bei dem eine Parallelresonanzschaltung aus einem Induktor und einem Kondensator zwischen eine Antenne und eine Diplexer geschaltet ist. Ausgänge des Diplexers sind mit Sender- und Empfänger-Einheiten verbunden, wobei SAW-Filter zwischen Ausgänge des Diplexers und Empfängereinheiten geschaltet sind. Die Parallelresonanzschaltung wirkt als ein Kerbfilter.
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Aus der
US 2005/0 200 431 A1 ist ein Tiefpassfilter aus konzentrierten Element bekannt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung schafft eine Hochfrequenz-Vorstufe nach Anspruch 1, ein Hochfrequenz-Vorstufenmodul nach Anspruch 10, ein Hochfrequenz-System nach Anspruch 17 und ein Verfahren zum Verarbeiten eines Hochfrequenzsignals nach Anspruch 20. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß einer Ausführungsform enthält eine Hochfrequenz(HF)-Vorstufe für ein Funkgerät zum Empfang eines HF-Signals auf einer ersten Frequenz einen Antennenanschluss, eingerichtet zur Ankopplung an eine Antenne, und ein Kerbfilter mit einem an den Antennenanschluss angekoppelten Eingang. Das Kerbfilter ist zum Unterdrücken einer oder mehrerer Frequenzen eingerichtet, so dass die erste Frequenz eine Oberwelle oder ein Intermodulationsverzerrungsprodukt einer oder mehrerer Frequenzen ist. Auch enthält die HF-Vorstufe ein piezoelektrisches Filter mit einem an einen Ausgang des Kerbfilters angekoppelten Eingang und einem an einen HF-Verstärker anzukoppelnden Ausgang. Das piezoelektrische Filter weist ein Passband auf, das die erste Frequenz umfasst.
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Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung sind in den beiliegenden Zeichnungen und der untenstehenden 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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Zum vollständigeren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die nachfolgenden Beschreibungen Bezug genommen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 ein herkömmliches Mehrband-Mobiltelefonsystem darstellt;
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2 ein Vorstufenmodul nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 ein Vorstufenmodul nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 eine grafische Darstellung der Übertragungsdämpfung eines Systems der Ausführungsform zeigt; und
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5 ein Mobiltelefonsystem der Ausführungsform darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Untenstehend werden ausführlich die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen besprochen. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare Erfindungskonzepte bietet, die in einer großen Vielzahl bestimmter Zusammenhänge ausgeführt werden können. Die bestimmten besprochenen Ausführungsformen sind nur für bestimmte Weisen zur Herstellung und Verwendung der Erfindung beispielhaft und sollen den Rahmen der Erfindung nicht begrenzen.
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Die vorliegende Erfindung wird hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen in einem bestimmten Zusammenhang, einem HF-Vorstufenmodul für einen GNSS-Empfänger in einem Mobiltelefonsystem beschrieben. GNSS-Empfänger der Ausführungsform können eines oder mehrere der verschiedenen Navigationssysteme unterstützen, einschließlich, aber nicht begrenzt auf, GPS (Global Positioning System), GLONASS (Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) und Galileo. Auch ist die Erfindung auf HF-Schaltungen für andere System- und Empfängerarten und auf andere Schaltungen und Systeme anwendbar, in denen Oberwellen- und Intermodulationsverzerrung gehandhabt wird.
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Zellulartelefone des Standes der Technik können Mehrsystem- und Mehrband-Vorrichtungen sein, die verschiedene Standards wie beispielsweise CDMA, TDA, GSM, UMTS/LTE, Bluetooth und Wi-Fi unterstützen und über die verschiedenen Frequenzbänder übertragen, über die diese Standards wirken. In einigen Fällen können Sender/Empfänger gleichzeitig über diese mehreren Bänder übertragen, so dass in einen Empfangsweg des GNSS-Empfängers eingekoppelte Sendeenergie aufgrund von Nichtlinearitäten auf dem Übertragungsweg derjenigen Sender/Empfänger und aufgrund von Nichtlinearitäten auf dem GNSS-Empfangsweg selbst Intermodulationsprodukte und Oberwellen erzeugen kann.
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1 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Mehrband-Mobiltelefons 100. Das Mobiltelefon 100 weist ein an die Antenne 108 angekoppeltes drahtloses LAN-System 102, einen an die Antenne 110 angekoppelten 3G/4G-Sender/Empfänger 104 und einen an die Antenne 112 angekoppelten GNSS-Empfänger 106 auf. Der GNSS-Signalweg kann das Vorfilter 114, den rauscharmen Verstärker (LNA = Low Noise Amplifier) 116, das Nachfilter 118 und den GNSS-Empfänger 106 enthalten. Durch das drahtlose LAN-System 102 übertragene Signale und durch 3G/4G-Sender/Empfänger 104 übertragene Signale sind in die Antenne 112 des GNSS-Empfängers eingekoppelt. Dabei benutzen drahtlose LAN-Sender/Empfänger 102 und 3G/4G-Sender/Empfänger 104 Filter 120, 122, 124 und 126 zum Begrenzen der Erzeugung und des Empfangs von Außerbandsignalen.
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Inbandsignale werden jedoch an die GNSS-Antenne 112 angekoppelt. Obwohl zwischen 10 dB und 15 dB von Antennentrennung zwischen den Antennen 108, 110 und 112 bestehen können, könnte immer noch nennenswerte Leistung durch die GNSS-Antenne 112 empfangen werden. Beispielsweise könnte die Antenne 112 zwischen 0 und 5 dBm Leistung im drahtlosen LAN-Übertragungsband empfangen und zwischen 10 dBm und 15 dBm Leistung im 3G/4G-Übertragungsband. Die typischerweise durch den GNSS-Empfänger empfangene Leistung beträgt jedoch rund –127 dBm. Man sollte daher beachten, dass aus aus durch den GNSS-Empfänger von auf dem Zellulartelefon vorhandenen Sendern empfangenen Signalen erzeugten Oberwellen und Intermodulationsverzerrungsprodukten Störung innerhalb des GNSS-Empfangsbandes erzeugt werden kann.
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In einem anschaulichen Beispiel fällt, wenn eine Mobilvorrichtung gleichzeitig Signale mit f1 = 2402 MHz (untere Frequenz von Bluetooth oder IEEE802.11g-Band) und f2 = 827 MHz (Teil von LTE-Band 5) überträgt, das IMD2-Produkt von f1 – f2 = 1575 MHz in das GNSS-Frequenzband. Das gleiche Problem tritt bei gleichzeitiger Übertragung im LTE-Band 8 und Bluetooth/WLAN auf. Wenn beispielsweise f1 = 2480 MHz (obere Frequenz von Bluetooth oder IEEE802.11g-Band) und f2 = 905 MHz (Teil von LTE-Band 8), fälllt das sich ergebende IM2-Produkt ebenfalls auf 1575 MHz. Weiterhin kann ein Zellulartelefon mit LTE-Band 13 Leistung auf Frequenz f1 = 787 MHz übertragen. Bei Einkopplung in den GNSS-Weg wird die zweite Oberwelle auf 2·f1 = 1574 MHz erzeugt und kann das GNSS-Frequenzband stören und die Empfindlichkeit des GNSS-Empfängers beeinträchtigen.
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Allgemein werden Störsendersignale und Störsignale mit dem Vorfilter 114 blockiert, das eine SAW-, BAW- oder FBAR-Vorrichtung sein kann. Das Nachfilter 118 ist ebenfalls zum Beseitigen von Rauschen und Außerbandsignalen wie beispielsweise durch LNA 116 vor Abwärtswandlung durch GNSS-Empfänger 106 erzeugtes Rauschen und Verzerrung bereitgestellt. Es versteht sich jedoch, dass nicht nur der rauscharme Verstärker (LNA – Low Noise Amplifier) Verzerrung erzeugen kann, sonders das Vorfilter 114 ebenfalls Oberwellen und IMD-Produkte erzeugen kann, die die Leistung nachfolgender Komponenten begrenzen. Bei Verwendung von Mehrsystemantennen kann die übertragene Leistung direkt in den GNSS-Weg eingekoppelt werden, wenn keine zusätzliche Signaltrennung zum Verhindern höherer Verluste und erhöhter Rauschzahl besteht.
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In einer Ausführungsform wird der Signalpegel unerwünschter Frequenzen, die Intermodulationsverzerrung und Oberwellen erzeugen können, durch Filtern dieser unerwünschten Frequenzen verringert. In einer Ausführungsform wird dieses Filtern durch Verwendung einer LC-Filterschaltung mit einem oder mehreren Resonanzfiltern in einer definierten Topologie vor dem Vorfilter auf dem GNSS-Empfangsweg erreicht. Die Induktor- und Kondensatorwerte sind derart gewählt, dass die Resonanzfilter Frequenzbänder, die die Möglichkeit zum Erzeugen von Intermodulationsverzerrungsprodukten und Oberwellen im GNSS-Frequenzband aufweisen, auskerben.
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2 zeigt das GNSS-HF-Vorstufensystem 200 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Vorstufensystem 200 enthält Vorfilter 208, LNA 214 und Resonatorkreise 202, 204 und 206 mit konzentriertem Element. Zusätzlich kann der Induktor 210 zum Anpassen des Vorfilters 208 an LNA 214 enthalten sein und der Vorspannungsgenerator 212 kann zum Vorspannen von LNA 214 benutzt werden. In einer Ausführungsform können einige Elemente des HF-Vorstufensystems 200 auf dem Modul 201 resident sein und andere Komponenten können auf Komponenten resident sein, die sich außerhalb des Moduls 201 befinden. Beispielsweise können der Induktor 210 und die Resonatorkreise 202, 204 und 206 mit konzentriertem Element außerhalb des Moduls 201 sein und können unter Verwendung von gedruckten Induktoren und/oder oberflächenmontierten passiven Komponenten wie beispielsweise SMD-Induktoren (SMD – Surface Mount Device) und Kondensatoren realisiert sein. In alternativen Ausführungsformen können einige oder alle dieser Elemente auf dem Modul enthalten sein.
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In einer Ausführungsform werden drei LC-Resonanzkreise zum Dämpfen von von anderen Sendern auf dem Mobiltelefon empfangenen Signalen benutzt. Die Werte für L1 und C1 im Resonanzkreis 202 sind zum Dampfen einer Frequenz von rund 2,4 GHz ausgewählt. Der Resonanzkreis 204 ist mit einer Kerbenmittenfrequenz von rund 800 MHz eingerichtet und der Resonanzkreis 206 ist mit einer Kerbenmittenfrequenz von rund 900 MHz zum Unterdrücken von LTE-Band 5, Band 8 und Band 13 in einem Bereich von rund 707 MHz bis annähernd 900 MHz eingerichtet. In dieser Ausführungsform wird eine Kombination von zwei Resonanzfiltern 204 und 206 nicht nur zur Bereitstellung von Unterdrückung über einen breiteren Frequenzbereich benutzt, sondern auch zur Bereitstellung von mehr Dämpfung dieser Frequenzen. In einer Ausführungsform dämpfen die Resonatorkreise 202, 204 und 206 den Tiefbandsignalpegel bei rund 800 MHz, dampft den Hochband-2,4 GHz-Störsender bei gleichzeitiger Bereitstellung minimaler Einfügungsdämpfung für das GNSS- oder GPS-Band. In einer Ausführungsform werden folgende Werte für Resonanzfilter 202, 204 und 206 benutzt: L1 = 1,5 nH; C1 = 3,0 pF; L2 = 6,2 nH; C2 = 5,6 pF; L3 = 12 nH und C3 = 3,9 pF. Es versteht sich, dass diese Werte eine bestimmte Ausführungsform darstellende Beispielswerte sind. Als Alternative können andere Werte benutzt werden. In der in 2 dargestellten Ausführungsform sind Resonatoren 202 und 204 als Parallelresonanzkreise realisiert und der Resonator 206 ist als Reihenresonanzkreis realisiert. Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen eine beliebige Kombination von Parallel- und Reihenresonanzkreisen auf verschiedenen Frequenzen benutzt werden können.
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Mit Resonanzkreisen 202, 204 und 206 werden unerwünschte Signale vor dem Vorfilter (SAW, BAW, FBAR) abgedämpft und so werden die im Vorfilter erzeugten IMD2-Produkte und Oberwellen und alle nachfolgenden Sperren bedeutsam herabgesetzt. Weiterhin bietet der Filterkreis hohe Impedanz für das 2,4 GHz-Band wie auch LTE-Bänder 5, 8, 13, so dass die Leistung dieser Bänder in dem Fall erhalten bleibt, wo sich der GNSS- oder GPS-Empfangsweg eine Antenne mit dem übrigen System über eine Mehrsystemantenne teilt.
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In einer Ausführungsform ist die erste Filterstufe
202 ein Parallelresonanzkreis mit
wodurch die abnehmende Induktivität und zunehmende Kapazität über der Mittenfrequenz f1 den Einfügungsverlust im GNSS-Band verringert. Bei Vorhandensein eines 2,4 GHz-Systems (z. B. Bluetooth, WLAN) auf dem gleichen Antennenweg bietet das Kerbfilter eine hohe Eingangsimpedanz für dieses Frequenzband, so dass die Antennenleistung innerhalb des 2,4-GHz-Frequenzbandes nicht beeinflusst wird. In einer Ausführungsform kann vor dem Filter eine zusätzliche Übertragungsleitung bereitgestellt werden, um dessen gewünschte hohe Eingangsimpedanz in eine unerwünschte niedrige Impedanz oder einen Kurzschluss umzuwandeln. Aufgrund seiner kürzeren Wellenlänge im Vergleich zum 800-MHz-Band könnte die 2,4-GHz-Eingangsimpedanz empfindlicher für Übertragungsleitungsumwandlung sein. Aus diesem Grund wird das 2,4-GHz-Kerbfilter in einigen Ausführungsformen an die erste Stelle des Mehrfrequenzkerbfilters gesetzt. In einigen Ausführungsformen ist die Lage des Resonatorkreises von seiner Empfindlichkeit für Übertragungsleitungsumwandlungen abhängig. Die empfindlichsten Kreise werden daher näher an den HF-Eingang gesetzt und die unempfindlichsten Kreise werden weiter vom HF-Eingang entfernt gesetzt. In anderen Ausführungsformen können die Filter jedoch unterschiedlich angeordnet sein.
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In Abhängigkeit von den durch das Zellulartelefon unterstützten niedrigen Frequenzbändern kann das zweite Parallelkerbfilter
204 und der Reihenresonator
206 auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sein, um den gesamten Frequenzbereich abzudecken. In einem LTE-System der Ausführungsform mit Band 5, Band 8 und Band 13 kann das Parallelkerbfilter auf rund
abgestimmt sein und das Reihenkerbfilter kann auf rund
abgestimmt sein, um Frequenzen zwischen f1 und f2 zu unterdrücken. Eine höhere Leistung kann durch Anordnen der Resonatoren
202,
204 und
206 in der Nähe des Vorstufenmoduls
201 erreicht werden.
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Es versteht sich, dass das in 2 gezeigte Beispiel nur ein Beispiel von vielen unterschiedlichen Topologien der Ausführungsform ist. In alternativen Ausführungsformen können die Mittenfrequenzen der verschiedenen Resonanzfilterkreise zum Abdämpfen anderer Frequenzbänder gewählt werden, die Oberwellen oder Intermodulationsverzerrungsprodukte erzeugen können, die in das interessierende Frequenzband fallen können. Weiterhin können in alternativen Ausführungsformen mehr oder weniger als drei Resonanzkreise benutzt werden.
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3 zeigt ein HF-Vorstufensystem 230 nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das HF-Vorstufensystem 230 enthält das Vorstufenmodul 232, auf dem zwei Resonanzfilter auf einer integrierten passiven Vorrichtung (IPD – Integrated Passive Device) 234 implementiert sind. Die IPD 234 kann beispielsweise mit einer Siliziumform, auf der nur passive Vorrichtungen gefertigt sind, implementiert werden. In anderen Ausführungsformen kann die IPD 234 andere Substratmaterialien benutzen und/oder kann andere aktive oder passive Schaltungsbauteile enthalten. In einer weiteren Ausführungsform können die Resonatoren auf IPD 234 direkt unter Verwendung von Spuren oder Schichten des Substrats des Moduls 232 auf dem Substrat des Moduls 232 realisiert sein. Alternativ können Resonatoren als passive Vorrichtungen auf dem Substrat des Moduls 232 montiert sein. In der Ausführungsform der 3 ist der Resonator 202 zum Steigern der Flexibilität der Zielanwendung abseits des Moduls 232 realisiert. Der Resonator 202 kann auf 2,4 GHz oder 800 MHz abgestimmt sein abhängig von der bestimmten Anwendung und von den auf IPD 234 implementierten Resonatoren. Alternativ kann der Resonator 202 auch auf dem Modul 232 implementiert sein, entweder direkt auf dem Substrat des Moduls 232 oder auf IPD 234.
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In anderen Ausführungsformen kann das Modul 201 auf einem Keramiksubstrat realisiert sein, auf dem Vorfilter 208, der Vorspannungsgenerator 212 und LNA 214 montiert sind. Auch kann das Modul 232 in einigen Ausführungsformen auf einem Keramiksubstrat, enthaltend IPD 234, Vorfilter 208, Vorspannungsgenerator 212 und LNA 214 wie auch ein an den Ausgang (nicht gezeigt) LNA 214 angekoppeltes Nachfilter, realisiert sein. Weiterhin kann das Vorfilter 208 unter Verwendung eines piezoelektrischen Filters mit einem Passband innerhalb des GNSS-Frequenzbereichs realisiert sein. Ein piezoelektrisches Filter der Ausführungsform kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein SAW-Filter (SAW = Surface Acoustic Wave – akustische Oberflächenwelle), ein BAW-Filter (BAW = Bulk Acoustic Wave – akustische Volumenwelle), ein FBAR-Filter (FBAR = Thin Film Bulk Acoustic Resonator – akustischer Dünnfilm-Volumenwellenresonator) oder ein Keramikfilter enthalten.
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4 zeigt grafische Darstellungen von Einfügungsdämpfung S21 über Frequenz für Vorstufenmodule in einem leitungslosen TSNP-Systemträger mit und ohne Kerbfilterkreise der Ausführungsform. Es ist ersichtlich, dass die die Einfügungsdämpfung eines Vorstufenmoduls ohne Kerbfilterkreis der Ausführungsform darstellende Spur 302 mehr als 30 dB weniger Dämpfung für Frequenzen zwischen 800 MHz und 900 MHz als die die Einfügungsdämpfung des Vorstufenmoduls mit einem Kerbfilterkreis der Ausführungsform darstellende Spur 304 aufweist. Bei 2,4 GHz bietet der Schaltkreis der Ausführungsform rund 15 dB mehr Dämpfung als das Vorstufenmodul ohne das Kerbfilter. Es versteht sich, dass alternative Ausführungsformen unterschiedliche Leistungseigenschaften als die in dem Graf der 4 gezeigten aufweisen können. Es versteht sich weiterhin, dass andere Systemträgerarten in alternativen Ausführungsformen benutzt werden können. Weiterhin können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bausteine mit und/oder ohne Anschlussleitungen enthalten.
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Sich der 5 zuwendend ist ein Mobiltelefon 400 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Mobiltelefon 400 weist einen an die Antenne 432 angekoppelten Sender/Empfänger 402, einen an die Antenne 434 angekoppelten Sender/Empfänger 404, eine an die Antenne 430 angekoppelte GNSS-Vorstufe 406 und einen an einen Ausgang der GNSS-Vorstufe 406 angekoppelten GNSS-Empfänger 408 auf. Die Sender/Empfänger 402 und 404 können gemäß verschiedenen Funknetz- und Funknetz-Telekommunikationsstandards arbeiten. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Sender/Empfänger 402 und 404 an eine gleiche Antenne angekoppelt sein, oder können an die Antenne 430 oder die vom GNSS-Empfänger benutzte gleiche Antenne angekoppelt sein. Das HF-Vorstufenmodul 406 weist ein Kerbfilter 410 der Ausführungsform und Passfilter 412, den rauscharmen Verstärker 414 und das Bandpassfilter 416 auf. Das Kerbfilter 410 kann nach hier beschriebenen Ausführungsformen realisiert sein. Der GNSS-Empfänger 408 weist einen Verstärker 418, einen Mischer 420, Lokaloszillator 422, Bandpassfilter 424 und Signalprozessor 426 auf. Die Elemente des GNSS-Empfängers 408 arbeiten nach in der Technik bekannten Grundsätzen. In einigen Ausführungsformen kann die ESD-Diode 428 (ESD = Electrostatic Discharge – elektrostatische Entladung) zur Bereitstellung von Schutz gegen elektrostatische Entladung an die Antenne 430 und/oder den Eingang des HF-Vorstufenmoduls 406 angekoppelt sein.
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In einer Ausführungsform enthält eine Hochfrequenz-Vorstufe für ein Funkgerät, eingerichtet zum Empfangen eines Hochfrequenzsignals mit einer ersten Frequenz, einen Antennenanschluss, eingerichtet zur Ankopplung an eine Antenne. Auch enthält die Hochfrequenz-Vorstufe ein Kerbfilter mit einem an den Antennenanschluss angekoppelten Eingang. Die Kerbfilter sind zum Unterdrücken einer oder mehreren Frequenzen eingerichtet, so dass die erste Frequenz eine Oberwelle oder ein Intermodulationsverzerrungsprodukt der einen oder mehreren Frequenzen ist. Auch enthält die Hochfrequenz-Vorstufe ein piezoelektrisches Filter mit einem an einen Ausgang des Kerbfilters angekoppelten Eingang und einem zur Ankopplung an einen Hochfrequenzverstärker eingerichteten Ausgang. Das piezoelektrische Filter weist ein Passband auf, das in einer Ausführungsform die erste Frequenz enthält, auch enthält die Hochfrequenz-Vorstufe einen rauscharmen Verstärker mit einem an einen Ausgang des piezoelektrischen Filters angekoppelten Eingang. Das piezoelektrische Filter kann ein SAW-Filter (SAW = Surface Acoustic Wave – akustische Oberwelle) oder sonstige Filterart umfassen. In einer Ausführungsform ist die erste Frequenz eine zweite Oberwelle der einen oder mehreren Frequenzen.
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In einigen Ausführungsformen ist das Kerbfilter ein Konzentriertes-Element-Kerbfilter. Das Konzentriertes-Element-Kerbfilter kann ein in Reihe zwischen den Antennenanschluss und den Eingang des piezoelektrischen Filters zwischengekoppeltes erstes LC-Parallelfilter enthalten. In einigen Ausführungsformen enthält das Konzentriertes-Element-Kerbfilter weiterhin einen zwischen den Eingang des piezoelektrischen Filters und eine Bezugsspannung zwischengekoppelten LC-Reihenschwingkreis. Der erste LC-Parallelschwingkreis kann ein erstes, an den Antennenanschluss angekoppeltes Ende und ein zweites, an den Eingang des piezoelektrischen Filters angekoppeltes Ende enthalten. Der LC-Reihenschwingkreis ist in einigen Ausführungsformen zwischen das zweite Ende des ersten LC-Parallelschwingkreises und die Bezugsspannung zwischengekoppelt. Der LC-Reihenschwingkreis kann eine unterschiedliche Mittenfrequenz vom ersten LC-Parallelschwingkreis enthalten. Diese Mittenfrequenzen können zur Bereitstellung von Dämpfung eines Frequenzbandes gewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Konzentriertes-Element-Kerbfilter an eine Leiterplatte angekoppelte diskrete Induktoren und Kondensatoren enthalten. Das Konzentriertes-Element-Kerbfilter kann auf einem integrierten passiven Chip angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen liegt die erste Frequenz in einem GNSS-Frequenzband wie beispielsweise einem GPS-, GLONASS- oder Galileo-Frequenzband. Weiterhin bietet das Konzentriertes-Element-Kerbfilter in einigen Ausführungsformen dem Antennenanschluss eine hohe Impedanz innerhalb eines Zellularkommunikationsbandes oder innerhalb eines drahtlosen LAN-Bandes.
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In einer Ausführungsform enthält ein Hochfrequenz-Vorstufenmodul ein Konzentriertes-Element-Kerbfilter mit einem an einen Eingangsanschluss des Vorstufenmoduls angekoppelten Eingang, wobei das Konzentriertes-Element-Kerbfilter zum Unterdrücken einer ersten Frequenz eingerichtet ist. Auch enthält das Vorstufenmodul ein piezoelektrisches Filter mit einem an einen Ausgang des Konzentriertes-Element-Kerbfilters angekoppelten Eingang. Das piezoelektrische Filter kann ein Passband aufweisen, das eine zweite Frequenz einschließt, oder die zweite Frequenz ist eine Oberwelle der ersten Frequenz. Auch enthält das Vorstufenmodul einen an einen Ausgang des piezoelektrischen Filters angekoppelten Hochfrequenzverstärker. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Frequenz eine zweite Oberwelle der ersten Frequenz. Das piezoelektrische Filter kann ein akustisches Oberflächenwellenfilter enthalten.
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In einigen Ausführungsformen enthält das Konzentriertes-Element-Kerbfilter einen LC-Parallelresonanz-Schwingkreis mit einem ersten an den Eingangsanschluss angekoppelten Ende und einem zweiten, an einen Eingang des HF-Verstärkers angekoppelten Ende. Auch kann das Vorstufenmodul einen LC-Reihenresonanz-Schwingkreis mit einem ersten an das zweite Ende des LC-Parallelresonanz-Schwingkreises angekoppelten Ende und einem zweiten, an eine Bezugsspannung angekoppelten Ende enthalten. Der LC-Parallelresonanz-Schwingkreis und der LC-Reihenresonanz-Schwingkreis können in einigen Ausführungsformen diskrete Induktoren und Kondensatoren umfassen. Alternativ können der LC-Parallelresonanz-Schwingkreis und/oder der LC-Reihenresonanz-Schwingkreis in einem integrierten passiven Chip integriert sein. In einigen Ausführungsformen ist das Vorstufenmodul ein Vorstufenmodul für einen Empfänger des globalen Ortungssystems (Global Positioning System).
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In einer Ausführungsform enthält ein Hochfrequenz(HF)-System ein Konzentriertes-Element-Kerbfilter mit einem an einen Eingangsanschluss des HF-Systems angekoppelten Eingang. Das Konzentriertes-Element-Kerbfilter ist zur Unterdrückung einer oder mehrerer Frequenzen eingerichtet. Auch enthält das Hochfrequenzsystem ein piezoelektrisches Filter mit einem an einen Ausgang des Konzentriertes-Element-Kerbfilters angekoppelten Eingang. Das piezoelektrische Filter weist weiterhin ein Passband auf, das eine zweite Frequenz enthält, da die zweite Frequenz eine Oberwelle oder ein Oberwellenverzerrungsprodukt der einen oder mehreren Frequenzen ist. Weiterhin ist ein HF-Verstärker an einen Ausgang des piezoelektrischen Filters angekoppelt. In einigen Ausführungsformen enthält das Konzentriertes-Element-Kerbfilter einen LC-Parallelschwingkreis mit einem an den Eingangsanschluss angekoppelten ersten Ende und einem an einen Eingang des HF-Verstärkers angekoppelten zweiten Ende. Das Konzentriertes-Element-Kerbfilter kann weiterhin einen LC-Reihenresonanz-Schwingkreis mit einem an das zweite Ende des LC-Parallelresonanz-Schwingkreises angekoppelten ersten Ende und einem an eine Bezugsspannung angekoppelten zweiten Ende enthalten.
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In einigen Ausführungsformen enthält das System auch einen an einen Ausgang des HF-Verstärkers angekoppelten Funkempfänger. Weiterhin kann der Funkempfänger ein GNSS-Empfänger wie beispielsweise ein GPS-, GLONASS- oder Galileo-Empfänger sein.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten eines Hochfrequenz(HF)-Signals mit einer ersten Frequenz Empfangen des HF-Signals, Kerbfiltern des HF-Signals auf einer oder mehreren Frequenzen mit einem Konzentriertes-Element-Kerbfilter zum Erzeugen eines ersten gefilterten Signals. Auch umfasst das Verfahren Filtern des ersten gefilterten Signals mit dem piezoelektrischen Filter zum Erzeugen eines zweiten gefilterten Signals. Das piezoelektrische Filter kann ein Passband aufweisen, das eine zweite Frequenz einschließt, wobei die zweite Frequenz eine Oberwelle oder ein Intermodulationsverzerrungsprodukt der einen oder mehreren Frequenzen ist. Das zweite Filtersignal wird dann mit einem HF-Verstärker verstärkt.
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In einer Ausführungsform umfasst Kerbfiltern des HF-Signals auf der einen oder den mehreren Frequenzen mit einem Konzentriertes-Element-Kerbfilter Filtern mit einem LC-Parallelresonanz-Schwingkreis mit einem ersten, an einen Eingang eines Systems angekoppelten Ende und einem zweiten, an einen Eingang des HF-Verstärkers angekoppelten Ende, und Filtern mit einem LC-Reihenresonanz-Schwingkreis mit einem ersten, an das zweite Ende des LC-Parallelresonanz-Schwingkreises angekoppelten Ende und einem zweiten, an eine Bezugsspannung angekoppelten Ende.
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Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen die Fähigkeit, eine hohe Empfindlichkeit für GNSS-Signale in der Gegenwart von aktiven Sendern in einem Mehrband-Mobiltelefonsystem aufrechtzuerhalten. Ein weiterer Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass hohe Leistung durch Verwendung relativ kostengünstiger leitfähiger und kapazitiver Bauteile erreicht werden kann. Weitere Vorteile umfassen die Tatsache, dass einige Vorstufen der Ausführungsformen eine hohe Impedanz für die Antenne in Zellularkommunikationsbändern und in drahtlosen LAN-Bändern für die Antenne darstellen, um diese Bänder im übrigen System nicht zu belasten.
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Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll die vorliegende 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 offenbar sein. Die beiliegenden Ansprüche sollen daher alle derartigen Abänderungen oder Ausführungsformen umfassen.
abgestimmt sein, um Frequenzen zwischen f1 und f2 zu unterdrücken. Eine höhere Leistung kann durch Anordnen der Resonatoren