DE10201435A1

DE10201435A1 - Schaltungsanordnung, Schaltmodul mit der Schaltungsanordnung und Verwendung des Schaltmoduls

Info

Publication number: DE10201435A1
Application number: DE2002101435
Authority: DE
Inventors: Christian Block; Holger Fluehr; Kurt Wiesbauer; Johann Riedler; Heinz Ragossnig; Heinz Florian; Guenther Greier
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: DE10201435B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Antenneneingang (1), einem Signaleingang (2) und einem Signalausgang (3), einer Schalteinheit (4), bei der der Antenneneingang (1) mit einer ersten Schutzvorrichtung (6) gegen elektrostatische Entladungen verbunden ist, bei der die erste Schutzvorrichtung (6) ein Bandpaßfilter in T-Konfiguration ist. Die erste Schutzvorrichtung (6) hat den Vorteil, daß für die Anwendung in einem Mobiltelefon auf ein Bandpaßfilter im Frontenmodul verzichtet werden kann. Darüber hinaus hat das Bandpaßfilter eine sehr gute Filtercharakteristik, wodurch ESD-bedingte Störungen effektiv unterdrückt werden können. Ferner betrifft die Erfindung ein Schaltmodul und die Verwendung des Schaltmoduls.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die einen Antenneneingang, einen Signaleingang sowie einen Signalausgang aufweist. Darüber hinaus weist die Schaltungsanordnung eine Schalteinheit auf, die den Antenneneingang wahlweise mit dem Signaleingang oder dem Signalausgang verbindet.

Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art werden oft als Multiband-Frontendmodule für Mobiltelefone verwendet. Sie sind in dieser Anwendung am Antenneneingang mit der Antenne des Mobiltelefons verbunden. Die Berührung der Antenne durch einen elektrisch geladenen Benutzer kann zu elektrostatischen Entladung führen, wie sie auch unter dem Namen "Electrostatic Discharge ESD" bekannt sind. Diese elektrostatischen Entladungen können Spannungsspitzen erzeugen, die geeignet sind, die Schaltungsanordnung zu zerstören. Dementsprechend ist es erforderlich, Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art mit einer Schutzvorrichtung gegen ESD auszurüsten.

Aus der Druckschrift WO 00/57515 sind Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art bekannt, die mit einer Schutzvorrichtung gegen ESD ausgerüstet sind. Die Schutzvorrichtung ist durch einen elektrischen Hochpaß-Filter, bei dem eine Kapazität in Reihe und eine Induktivität parallel zum Antenneneingangspfad geschaltet ist, gebildet.

Die bekannte Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß mit Hilfe der ESD-Schutzvorrichtung lediglich der direkt über die Antenne in die Schaltungsanordnung eingekoppelte ESD-Puls gemindert werden kann. Neben dem direkt über die Antenne auf die Schaltungsanordnung einlaufenden Puls kann eine elektrostatische Entladung auch über Massekopplung eine hohe Spannung an der Schaltungsanordnung erzeugen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der in einem Schalter üblicherweise verwendete Kontroll-Eingang entweder auf einem hohen Potential (high) oder auf einem niedrigen Potential (low) liegt. Dabei ist das hohe Potential (high) dadurch definiert, daß es beispielsweise um 2,3 V über dem Massepotential der Schaltungsanordnung liegt. Da bei einem Mobiltelefon genauso wie bei vielen anderen auf Signalübertragung mittels Antennen basierenden Geräten die Signaleinkopplung von der Antenne zur Erde des Systems läuft, kann auch in dem Fall einer eingangs genannten Schaltungsanordnung eine elektrostatische Entladung sich direkt auf das Massepotential der Schaltungsanordnung auswirken. Über die direkte Kopplung einer Kontroll-Leitung an die Masse durch die Bedingung "high" kann sich der durch eine elektrostatische Entladung entstehende Spannungspuls neben dem Pfad über die Antenne auch noch über die Kontroll-Leitung auf die Schaltungsanordnung auswirken. Gegen diese Auswirkungen ist die bekannte Schaltungsanordnung nicht geschützt.

Darüber hinaus hat der in der bekannten Schaltungsanordnung verwendete Hochpaß-Filter die Eigenschaft, ein sehr einfach aufgebautes Filter zu sein, das alle Frequenzanteile eines Signals ab einer bestimmten Grenzfrequenz nahezu ungehindert passieren läßt. Für die Weiterverarbeitung der von der Antenne eingefangenen Signale in einem Mobiltelefon ist aber im allgemeinen lediglich ein sehr enger Frequenzbereich maßgeblich. Beispielsweise werden bei Mobiltelefonen nach dem GSM-, PCN- oder PCS-Standard Frequenzen zwischen etwa 1 und 2 GHz verwendet. Alle übrigen von der Antenne eingefangenen Frequenzen sind eher störend und müssen daher weggefiltert werden. Es ist demnach wenigstens ein Bandpaß-Filter notwendig, um die von der eingangs genannten Schaltungsanordnung aufgefangenen Signale für ein Mobiltelefon verarbeitbar zu machen. Das in der bekannten Schaltungsanordnung angeordnete Hochpaß- Filter kann lediglich Frequenzen unterhalb einer Grenzfrequenz abschneiden. Es muß daher im Anschluß daran noch wenigstens eine Filterschaltung dahintergeschaltet sein, um den für das Mobiltelefon interessanten Frequenzbereich aus den von der Antenne aufgefangenen Signalen herauszuschneiden.

Demnach hat die bekannte Schaltungsanordnung den Nachteil, daß die zum Schutz vor ESD benutzte Hochpaß-Filterschaltung eine Einfügedämpfung aufweist, aufgrund derer auch die Nutzsignale eine gewisse Dämpfung erfahren, jedoch eine Beschneidung des übertragenen Frequenzbandes noch nicht erfolgt. Demnach hat die bekannte Schaltungsanordnung den Nachteil einer insgesamt hohen Einfügedämpfung.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Frequenzabhängigkeit der Schutzvorrichtung am Antenneneingang verbessert ist.

Dieses Ziel wird durch eine Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Schaltmodul und die Verwendung des Schaltmoduls sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Es wird eine Schaltungsanordnung beschrieben, die eine Schalteinheit mit einem Antenneneingang, einem Signaleingang und einem Signalausgang enthält. Die Schalteinheit ist dazu geeignet, den Antenneneingang wahlweise mit dem Signaleingang oder dem Signalausgang elektrisch leitend zu verbinden. Darüber hinaus kann an der Schalteinheit eine Kontroll-Leitung angeordnet sein, die die Schalterstellung der Schalteinheit steuert. Darüber hinaus ist der Antenneneingang mit einer ersten Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladungen verbunden.

Die erste Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladungen ist dabei in der Form eines Bandpaßfilters in T-Konfiguration ausgeführt.

Ein Bandpaßfilter hat den Vorteil, daß es unterhalb einer ersten Grenzfrequenz und oberhalb einer zweiten Grenzfrequenz eine hohe Einfügedämpfung aufweist. Dadurch können insbesondere tiefe Frequenzen, in denen der Hauptanteil der elektrischen Leistung der von elektrostatischen Entladungen erzeugten Pulse enthalten ist, wirksam unterdrückt werden. Durch Anordnen eines Bandpaßfilters am Antenneneingang kann zumindest die Anforderung an nachfolgende Filter in den Empfangspfaden gelockert werden, was zu einer insgesamt besseren Einfügedämpfung führt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die erste Schutzvorrichtung einen Antenneneingang und einen Schalterausgang auf. Antenneneingang und Schalterausgang sind durch eine Leitung miteinander verbunden. Eine erste Reihenschaltung einer Induktivität mit einer Kapazität ist in Reihe zu einer zweiten Reihenschaltung einer Induktivität und einer Kapazität und in Reihe zur Leitung geschaltet. Zwischen diesen beiden Reihenschaltungen ist parallel zur Leitung eine Parallelschaltung einer Induktivität mit einer Kapazität mit einer Masse der Schaltungsanordnung verbunden.

Durch die beschriebene Schaltungsanordnung der Schutzvorrichtung wird ein Bandpaßfilter in T-Konfiguration realisiert.

Für die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einem Mobiltelefon, bei dem Frequenzen nach dem GSM- beziehungsweise PCS-Standard verwendet werden, ist es vorteilhaft, wenn das Bandpaßfilter zwischen 1 und 2 GHz eine geringe Dämpfung kleiner als 0,5 dB aufweist. Außerhalb dieses Frequenzbereiches sollte das Bandpaßfilter eine möglichst hohe Dämpfung (z. B. > 20 dB bei f > 3,4 GHz) aufweisen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit dem Bandpaßfilter hat desweiteren den Vorteil, daß durch die beiden in Reihe zur Leitung geschalteten Kapazitäten eine Gleichspannungs- Sperre realisiert wird, die verhindert, daß die an der Schalteinheit anstehenden Gleichspannungen gegen die Masse abfließen können. Dadurch wird die Gefahr eines Kurzschlusses wirksam vermindert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auch die Kontroll-Leitung mit einer zweiten Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladungen verbunden. Dies hat den Vorteil, daß durch Massekopplung über die Kontroll-Leitung in die Schaltung eindringende ESD-Störungen wirksam gemindert werden könne.

Die Schutzvorrichtungen gegen elektrostatische Entladungen sind vorteilhafterweise mit einem Masseanschluß verbunden, in den die Überspannungen der elektrostatischen Entladung abgeleitet werden können.

Die Schalteinheit kann beispielsweise ein spannungsgesteuerter Schalter sein, wie er üblicherweise in Mobiltelefonen aufgrund seines niedrigen Stromverbrauchs verwendet wird. Insbesondere kommt als Schalteinheit ein Galliumarsenid- Schalter in Betracht.

Die Schalteinheit kann auch mehrere Signalein- und -ausgänge aufweisen. Entsprechend werden mehrere Kontroll-Leitungen benötigt.

Die Schaltungsanordnung kann darüber hinaus mit einem Decoder versehen sein, mit dessen Hilfe die Anzahl der Kontroll- Leitungen reduziert werden kann. Ein solcher Decoder benötigt üblicherweise eine Spannungsversorgung, die über eine Versorgungsleitung angebunden ist. Der ESD-Schutz einer solchen Schaltung kann noch verbessert werden, indem die Versorgungsleitung mit einer dritten Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladungen verbunden ist.

Der Decoder kann auch so aufgebaut sein, daß die Spannungen der Kontroll-Leitungen aus der Spannung der Versorgungsleitung erzeugt werden. Dies ist beispielsweise mittels sogenannter "Pull-Up-Widerstände" möglich. Dann kann der ESD- Schutz vereinfacht werden, indem nur die Spannungsversorgungsleitung mit einer zweiten Schutzvorrichtung versehen wird. Der Schutz der Kontroll-Leitungen wird dann durch den Schutz der Spannungsversorgung übernommen.

Die Schaltungsanordnung kann darüber hinaus Frequenzfilter enthalten, die einzelnen Signaleingängen beziehungsweise Signalausgängen zugeordnet sind. Sie sind insbesondere dazu geeignet, bei einem Mobiltelefon die von der Antenne aufgenommenen Frequenzen so zu filtern, daß die über den Signalausgang geleiteten, gefilterten Signale von dem Mobiltelefon weiter verarbeitet werden können. Entsprechendes gilt für die Signaleingänge der Schaltungsanordnung, die in einem Mobiltelefon dazu verwendet werden, im Mobiltelefon erzeugte Sprachsignale über die Antenne zu einem Empfänger zu senden.

Als zweite Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladung kommt beispielsweise die Verwendung eines Spannungsbegrenzungselementes in Betracht, das parallel zur Kontroll-Leitung geschaltet ist und das mit einem Massepotential verbunden ist. Ein Spannungsbegrenzungselement kann z. B. ein Varistor sein. Ein solcher Varistor hat ab einer gewissen Grenzspannung einen sehr geringen ohmschen Widerstand, so daß Überspannungen gegen Masse abgeleitet werden können. Insbesondere sind Varistoren mit einer geringen Schaltspannung geeignet, da in diesem Fall die bei einem Spannungspuls auftretende, die Schaltungsanordnung belastende Restspannung am geringsten ist. Es kommt deshalb in Betracht, Varistoren mit einer Varistorspannung zwischen 4 und 20 V einzusetzen. Dementsprechend beträgt die bei einem Spannungspuls die Schaltungsanordnung belastende Klemmenspannung etwa 8 bis etwa 50 V. Dadurch kann die Schaltungsanordnung zuverlässig vor Zerstörungen im Falle eines ESD-Pulses geschützt werden.

Desweiteren kommt es in Betracht, als zweite Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladungen eine Schaltfunkenstrecke oder eine Z-Diode einzusetzen.

Ferner entspricht der Erfindung eine Schaltungsanordnung, bei der der Antenneneingang mit einer Antenne verbunden ist und bei der der Signalausgang mit einem Empfangsverstärker eines Mobiltelefons und der Signaleingang mit einem Sendeverstärker eines Mobiltelefons verbunden ist.

Es wird darüber hinaus ein Schaltmodul angegeben, das eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung enthält. Das Schaltmodul enthält darüber hinaus ein Vielschicht-Keramiksubstrat mit integrierten passiven Bauelementen, die elektrische Frequenzfilter bilden. Diese Frequenzfilter sind den Signaleingängen beziehungsweise -ausgängen zugeordnet. Auf der Oberseite des Vielschicht-Keramiksubstrats ist die Schalteinheit angeordnet, die beispielsweise mit Hilfe von PIN-Dioden oder auch in Form eines Galliumarsenid-Schalters realisiert sein kann. Ferner ist in das Schaltmodul die erste und ggf. zweite Schutzvorrichtung gegen elektrostatische Entladungen integriert.

Das Schaltmodul hat den Vorteil, daß aufgrund der Integration der passiven Bauelemente in das Keramiksubstrat sowie die Integration der Schutzvorrichtung in das Schaltmodul eine hohe Integration erreicht wird, die sich vorteilhaft auf den Platzbedarf des Schaltmoduls auswirkt. Die Integration der ersten und ggf. zweiten Schutzvorrichtung in das Schaltmodul kann beispielsweise durch Aufbau dieser Komponenten auf der Oberfläche des Keramiksubstrats neben der Schalteinheit erfolgen.

Insbesondere ist es noch vorteilhaft, das Schaltmodul als Frontendmodul in einem Mobiltelefon zu verwenden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einem Prinzipschaltbild.
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine weitere erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einem Prinzipschaltbild.
Fig. 3 zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einem Mobiltelefon anhand eines Prinzipschaltbilds.
Fig. 4 zeigt beispielhaft erfindungsgemäßes Schaltmodul in einem schematischen Längsschnitt.
Für alle Figuren gilt, daß gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit 4, die mit einer Masse 8 versehen ist. Die Schalteinheit 4 weist einen Antenneneingang 1 auf, der mit einer Antenne 18 verbunden ist. Der Antenneneingang 1 ist mit einer ersten Schutzvorrichtung 6 gegen elektrostatische Entladungen (in Fig. 1 symbolisiert durch den Blitz) verbunden. Die Schalteinheit 4 enthält wenigstens eine Kontroll-Leitung 5, die den Schaltvorgang zur Verbindung des Antenneneingangs 1 mit den Signaleingängen 2 beziehungsweise den Signalausgängen 3 der Schalteinheit 4 steuert. In Fig. 1 sind drei Kontroll- Leitungen 5 gezeigt. Wenigstens eine dieser Kontroll- Leitungen 5 ist mit einer zweiten Schutzvorrichtung 7 gegen elektrostatische Entladungen versehen. Diese zweite Schutzvorrichtung 7 ist in Form eines Varistors ausgeführt, der mit der Masse 8 verbunden ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Schalteinheit 4 weist darüber hinaus einen Decoder auf, für den eine Versorgungsleitung 11erforderlich ist. Die Versorgungsleitung 11 ist mit einer Versorgungsspannung +Vcc verbunden. Darüber hinaus ist die Versorgungsleitung 11 mit einer dritten Schutzvorrichtung 12 gegen elektrostatische Entladungen verbunden. Bei der dritten Schutzvorrichtung 12 kann es sich beispielsweise um einen Varistor handeln, der mit der Masse 8 verbunden ist.
Die erste Schutzvorrichtung 6 ist in der Form eines Bandpaßfilters in T-Konfiguration ausgeführt. Sie weist einen Antenneneingang 111 und einen Schalterausgang 112 auf. Antenneneingang 111 und Schalterausgang 112 sind durch eine Leitung 113 miteinander verbunden. In Reihe zu dieser Leitung 113 ist eine erste Reihenschaltung 114 aus einer Induktivität L1 und einer Kapazität C1 sowie eine zweite Reihenschaltung 115 aus einer Induktivität L2 und einer Kapazität C2 geschaltet. Zwischen den beiden Reihenschaltungen 114, 115 ist parallel zur Leitung 113 eine Parallelschaltung 116 aus einer Induktivität L3 und einer Kapazität C3 geschaltet. Die Parallelschaltung 113 ist mit der Masse 8 verbunden.
Ein derartiges Filter kann folgende Bauelemente-Daten aufweisen:
L1 = von 0,1 bis 22 nH
L2 = von 0,1 bis 22 nH
L3 = von 0,1 bis 22 nH
C1 = von 0,1 bis 18 pF
C2 = von 0,1 bis 18 pF
C3 = von 0,1 bis 18 pF
Die Kapazität C3 kann auch durch ein Schutzelement, z. B. einen Varistor ersetzt werden. Einzelne oder mehrere Kombinationen LiCi können auch durch miteinander gekoppelte Übertragungsleitungen gebildet sein.
Fig. 2 zeigt einen spannungsgesteuerten GaAs-Schalter 9 mit einem Antenneneingang 1, an dem eine Antenne 18 angeschlossen ist. Der GaAs-Schalter 9 hat Sendereingänge TX₁, TX₂ und Empfängereingänge RX₁, RX₂ und RX₃. Der GaAs-Schalter 9 wird über Steuereingänge S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ gesteuert. Die Steuerung erfolgt dabei dergestalt, daß genau einer der Steuereingänge S₁, S₂, S₃, S₄ und S₅ auf "high" gesetzt ist, während die anderen Steuereingänge auf "low" gesetzt sind. Durch den an den GaAs-Schalter 9 angeschlossenen Decoder 10 kann die Zahl der benötigten Eingänge reduziert werden. Der Decoder 10 kann beispielsweise ein 1- aus 5-Decoder sein. Er weist Steuereingänge E₁, E₂ und E₃ sowie Steuerausgänge A₁, A₂, A₃, A₄ und A₅ auf. Die Steuerausgänge A₁, A₂, A₃, A₄ und A₅ sind durch Verbindungsleitungen 24 mit den Steuereingängen S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ des GaAs-Schalters 9 verbunden.
Die Steuereingänge E₁, E₂ und E₃ des Decoders 10 sind mit Kontroll-Leitungen 5 verbunden.
Die beispielhafte Decodierung eines an den Eingängen E₁, E₂ und E₃ des Decoders 10 anliegenden logischen Signals in für die Steuerung des GaAs-Schalters 9 geeignete, an den Steuereingängen S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ des GaAs-Schalters 9 anliegenden Signale wird durch die folgende Übersetzungstabelle beschrieben: Tabelle 1 Logische Zustände der Steuereingänge S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ in Abhängigkeit der logischen Zustände an den Steuereingängen E₁, E₂ und E₃. Es bedeutet 1 = "high" und 0 = "low"
Die Sendereingänge TX₁, TX₂ entsprechen dabei den Signaleingängen 2 aus Fig. 1. Die Empfängereingänge RX₁, RX₂, und RX₃ entsprechen den Signalausgängen 3 aus Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Schaltmodul mit einem GaAs-Schalter 9, der einen Antenneneingang 1 sowie zwei Signaleingänge 2 und drei Signalausgänge 3 aufweist. Darüber hinaus weist das Schaltmodul zwei Tiefpaßfilter 13, 14 auf, wobei das Tiefpaßfilter 13 für das GSM-Frequenzband und das Tiefpaßfilter 14 für das PCN/PCS-Frequenzband ausgelegt sein kann. Der GaAs-Schalter 9 verbindet wahlweise einen der Ein-/Ausgänge 2, 3 mit dessen Antenneneingang 1. Das Schaltmodul weist ferner Bandpaßfilter 15, 16, 17 auf, die mit den Signalausgängen 3 verbunden sind. Das Bandpaßfilter 15 ist an die GSM-Frequenz, das Bandpaßfilter 16 an die PCN-Frequenz und das Bandpaßfilter 17 an die PCS-Frequenz angepaßt.
Das Bandpaßfilter 15, 16, 17 am Signalausgang 3 kann in seiner Spezifikation weniger anspruchsvoll ausgeführt werden, da ein Teil der Filterung von der ESD-Schutzeinrichtung übernommen wird. Insgesamt wird hierdurch die Einfügedämpfung verbessert.
Es sind die Signaleingänge 2 des GaAs-Schalters 9 mit Senderverstärkern 19 elektrisch leitend verbunden. Die Senderverstärker 19 sind wie die Tiefpaßfilter 13, 14 an die Funkfrequenzen GSM beziehungsweise PCN/PCS angepaßt. Die Signalausgänge 3 sind über die Bandpaßfilter 15, 16, 17 mit Empfängerverstärkern 19a elektrisch leitend verbunden, wobei die Empfängerverstärker 19a an die Frequenzbändern GSM, PCN beziehungsweise PCS angepaßt sind. Der Antenneneingang 1 des GaAs- Schalters 9 ist mit einer Antenne 18 verbunden. Die von der Antenne 18 empfangenen Signale können nun mittels des GaAs- Schalters 9 entweder dem Bandpaßfilter 16, dem Bandpaßfilter 17 oder dem Bandpaßfilter 15 zugeleitet werden, wo sie je nach verwendeter Funkfrequenz gefiltert und in Verstärkern 19a weiter verarbeitet werden. Die von den Senderverstärkern 19 gelieferten Signale werden durch die Tiefpaßfilter 13, 14 gefiltert und wahlweise der Antenne 18 zum Senden eines Signals zugeführt.
Fig. 4 zeigt ein Schaltmodul mit einem Vielschicht-Keramiksubstrat 20, in das passive Bauelemente 21, 22, 23 integriert sind. Diese passiven Bauelemente 21, 22, 23 können beispielsweise Widerstände 21, Kapazitäten 22 und Induktivitäten 23 sein. Das Vielschicht-Keramiksubstrat 20 kann nach an sich bekannter Art und Weise ausgeführt sein. Es können übereinander gestapelte Keramikschichten 30, die durch metallische Schichten 31 voneinander getrennt werden, als Vielschicht- Keramiksubstrat 20 verwendet werden. Einige der metallischen Schichten 31 sind durch innerhalb der Keramikschichten 30 verlaufende Durchkontaktierungen 32 miteinander verbunden. Auf der Oberseite des Keramiksubstrats 20 ist eine Schalteinheit 4 montiert, die beispielsweise ein in Flip-Chip- Technologie montierter Galliumarsenid-Mehrfachschalter sein kann.
Die Schalteinheit 4 kann beispielsweise durch Kleben und zusätzliches Drahtbonden befestigt und elektrisch kontaktiert werden. Als Schalteinheit 4 wird vorzugsweise ein GaAs- Mehrfachschalter verwendet. Ein solcher Schalter kann im Frequenzbereich zwischen 1 und 2 GHz eine Einfügedämpfung von 0,8 dB aufweisen. Es kann sich dabei um einen auf Galliumarsenid-Basis gefertigten integrierten Schaltkreis mit FET handeln, dessen Pinflächen durch Löten mit dem Keramiksubstrat 20 verbunden werden können.
Die Schalteinheit 4 kann auch auf das Vielschicht-Keramiksubstrat 20 befestigt und mittels Drahtbonden elektrisch verbunden werden. Eine Verbindung mittels Löten wird vorzugsweise angewandt, wenn die Schalteinheit 4 mit einem zusätzlichen Gehäuse Verwendung findet.
Die passiven Bauelemente 21, 22, 23 können die gemäß Fig. 3 erforderlichen Filter 13, 14, 15, 16, 17 bilden.
Neben der Schalteinheit 4 ist auch die erste Schutzvorrichtung 6 sowie die zweite Schutzvorrichtung 7 auf der Oberfläche des Substrates 20 montiert. Dadurch gelingt ein hoher Grad an Integration für das erfindungsgemäße Schaltmodul, was sich positiv auf den Platzbedarf des Schaltmoduls auswirkt.
Die einzelnen Komponenten der ersten Schutzvorrichtung 6 können auf der Oberseite des Keramiksubstrats 20 angeordnet sein. Einzelne Komponenten, wie beispielsweise die Kapazitäten C1, C2, C3 können aber auch im Keramiksubstrat 20, entsprechend den passiven Bauelementen 21, 22, 23, integriert sein.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die genannten Beispiele für die zweite und dritte Schutzvorrichtung, vielmehr können alle denkbaren Schutzvorrichtungen in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Verwendung finden. Darüber hinaus ist die Schaltungsanordnung beziehungsweise das Schaltmodul nicht auf die Anwendung in Mobiltelefonen beschränkt. Bezugszeichenliste 1 Antenneneingang
2 Signaleingang
3 Signalausgang
4 Schalteinheit
5 Kontroll-Leitung
6, 7, 12 erste, zweite, dritte Schutzvorrichtung
8 Masse
9 Galliumarsenid-Schalter
10 Decoder
11 Versorgungsleitung
13, 14 Tiefpaßfilter
15, 16, 17 Bandpaßfilter
18 Antenne
19 Sendeverstärker
19a Empfangsverstärker
20 Vielschicht-Keramiksubstrat
21 Widerstand
22 Kapazität
23 Induktivität
24 Verbindungsleitung
30 Keramikschichten
31 metallische Schichten
32 Durchkontaktierungen
TX₁, TX₂ Sendereingänge
RX₁, RX₂, RX₃ Empfängereingänge
S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ Steuereingänge des Schalters
A₁, A₂, A₃, A₄, A₅ Steuerausgänge des Decoders
E₁, E₂, E₃ Steuereingänge des Decoders
Vcc Versorgungsspannung
111 Antenneneingang
112 Schalterausgang
113 Leitung
114 erste Reihenschaltung
115 zweite Reihenschaltung
116 Parallelschaltung
C1, C2, C3 Kapazitäten
L1, L2, L3 Induktivitäten

Claims

1. Schaltungsanordnung
mit einem Antenneneingang (1), einem Signaleingang (2) und einem Signalausgang (3),
mit einer Schalteinheit (4), die den Antenneneingang (1) wahlweise mit dem Signaleingang (2) oder dem Signalausgang (3) verbinden kann,
bei der der Antenneneingang (1) mit einer ersten Schutzvorrichtung (6) gegen elektrostatische Entladungen verbunden ist und
bei der die erste Schutzvorrichtung (6) ein Bandpaßfilter in T-Konfiguration ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
bei der die erste Schutzvorrichtung (6) einen Antenneneingang (111) und einen mit dem Antenneneingang (1) verbundenen Schalterausgang (112) aufweist, die durch eine Leitung (113) verbunden sind,
bei der eine erste Reihenschaltung (114) einer Induktivität (L1) mit einer Kapazität (C1) in Reihe zu einer zweiten Reihenschaltung (115) einer Induktivität (L2) mit einer Kapazität (C2) und in Reihe zur Leitung (113) geschaltet ist, und
bei der zwischen den Reihenschaltungen (114, 115) parallel zur Leitung (113) eine Parallelschaltung (116) aus einer Induktivität (L3) und einer Kapazität (C3) geschaltet und mit einer Masse (8) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der das Bandpaßfilter zwischen 1 und 2 GHz eine Dämpfung < 0,5 dB und für Frequenzen > 3,4 GHz eine Dämpfung > 20 dB aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die eine Kontroll-Leitung (5) zur Steuerung der Schalteinheit (4) aufweist und bei der die Kontroll-Leitung (5) mit einer zweiten Schutzvorrichtung (7) gegen elektrostatische Entladungen verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, bei der die Schutzvorrichtungen (6, 7) mit einer Masse (8) verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Schalteinheit (4) ein spannungsgesteuerter Schalter ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei der die Schalteinheit (4) ein Galliumarsenid-Schalter (9) ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der zusätzlich ein Decoder (10) vorgesehen ist, der eine Versorgungsleitung (11) aufweist und bei der die Versorgungsleitung (11) mit einer dritten Schutzvorrichtung (12) gegen elektrostatische Entladungen versehen ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die zusätzlich Frequenzfilter (13, 14, 15, 16, 17) enthält, welche jeweils einem Signaleingang (2) beziehungsweise einem Signalausgang (3) zugeordnet und jeweils in Reihe dazu geschaltet sind.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die zweite Schutzvorrichtung (7) ein Spannungsbegrenzungselement enthält.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, bei der das Spannungsbegrenzungselement ein Varistor, eine Funkenstrecke oder eine Z-Diode ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, bei der der Varistor eine Schaltspannung aufweist, die kleiner als 6 V ist.

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Antenneneingang (1) mit einer Antenne (18), der Signaleingang (2) mit einem Sendeverstärker (19) und der Signalausgang (3) mit einem Empfangsverstärker (19a) verbunden ist.

14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 13, bei dem die erste Schutzvorrichtung (6) wenigstens teilweise aus miteinander gekoppelten Übertragungsleitungen aufgebaut ist.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
bei der die erste Schutzvorrichtung (6) einen Antenneneingang (111) und einen mit dem Antenneneingang (1) verbundenen Schalterausgang (112) aufweist, die durch eine Leitung (113) verbunden sind,
bei der eine erste Reihenschaltung (114) einer Induktivität (L1) mit einer Kapazität (C1) in Reihe zu einer zweiten Reihenschaltung (115) einer Induktivität (L2) mit einer Kapazität (C2) und in Reihe zur Leitung (113) geschaltet ist, und
bei der zwischen den Reihenschaltungen (114, 115) parallel zur Leitung (113) eine Parallelschaltung (116) aus einer Induktivität (L3) und einem Schutzelement geschaltet und mit einer Masse (8) verbunden ist.

16. Schaltmodul mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
enthaltend ein Vielschicht-Keramiksubstrat (20) mit integrierten passiven Bauelementen (21, 22, 23), die Frequenzfilter (13, 14, 15, 16, 17) bilden,
auf dessen Oberseite die Schalteinheit (4) angeordnet ist,
und in das die erste Schutzvorrichtung (6) integriert ist.

17. Verwendung eines Schaltmoduls nach Anspruch 16 als Frontendmodul in einem Mobiltelefon.