DE102016103449A1

DE102016103449A1 - Multiplexer-Vorrichtung mit hybridem LC/akustischem Filter

Info

Publication number: DE102016103449A1
Application number: DE102016103449.5A
Authority: DE
Inventors: Hongya Xu; Lueder Elbrecht; Martin Handtmann; Andriy Yatsenko
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2036-02-27
Also published as: US9742451B2; US20160294423A1; DE102016103449B4; KR20160117285A

Abstract

Eine Multiplexer-Vorrichtung umfasst mindestens ein akustisches Bandpassfilter, das mit einem gemeinsamen Antennenanschluss verbunden ist, und ein hybrides LC/akustisches Filter, das mit dem gemeinsamen Antennenanschluss parallel zu dem mindestens einen akustischen Bandpassfilter verbunden ist. Jedes akustische Bandpassfilter hat ein entsprechendes Durchlassband und weist mehrere akustische Resonatoren auf. Das hybride LC/akustische Filter umfasst mindestens einen akustischen Resonator und weist mindestens eine Kapazität auf, die durch einen entsprechenden mindestens einen akustischen Resonator, respektive, ersetzt ist. Jeder von dem mindestens einen akustischen Resonator, der in dem hybriden LC/akustischen Filter umfasst ist, stellt eine Sperrbandantwort bereit, wenn er in einem entsprechenden akustischen Frequenzbereich betrieben wird, und arbeitet als eine Kapazität, wenn er in einem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich betrieben wird.

Description

HINTERGRUND
Tragbare Kommunikationsgeräte, wie etwa Mobiltelefone, tragbare Computer, Minicomputer (PDAs, personal digital assistants), Empfänger für das GNSS (globales Navigationssatellitensystem) (z.B. einschließlich des GPS (global positioning system) und dergleichen, sind dazu ausgebildet, über drahtlose Netzwerke zu kommunizieren. Derartige tragbare Kommunikationsgeräte können eine Kommunikation über mehrere Netzwerke ermöglichen, und enthalten dazu Sender, Empfänger und entsprechende Filter in Multiplexer-Vorrichtungen, welche die Empfänger und Sender mit einer gemeinsamen Antenne verbinden, zum Senden und Empfangen von Signalen (z.B. Radiofrequenz(RF)-Signale) über verschiedene Netzwerke.
Eine Multiplexer-Vorrichtung bildet eine Schnittstelle zwischen der Antenne und jedem von den Netzwerken, um das Übertragen von Signalen auf verschiedenen Sendefrequenzen (Aufwärtsverbindungsfrequenzen) und das Empfangen von Signalen auf verschiedenen Empfangsfrequenzen (Abwärtsverbindungsfrequenzen) zu ermöglichen. Die der Multiplexer-Vorrichtung zugeordneten Filter umfassen Bandpassfilter und Sperrbandfilter (band stopp filter) (oder Kerbfilter (notch filter). Allgemein stellen die Bandpassfilter Durchlassbänder bereit zum Durchlassen von verschiedenen gesendeten und empfangenen Signalen durch relativ schmale Frequenzbänder (Blockieren alle Signale mit Frequenzen außerhalb der Frequenzbänder), während die Kerbfilter Sperrbänder bereitstellen zum Blockieren von verschiedenen gesendeten und empfangenen Signalen in relativ schmalen Frequenzbändern (lassen alle Signale mit Frequenzen außerhalb der Sperrbänder durch). Die Bandpassfilter und die Sperrfilter (Kerbfilter) können in einer komplementären Weise verwendet werden, derart, dass ein Bandpassfilter, der einem ersten Netzwerk zugeordnet ist, ein Durchlassband aufweist, das einem Sperrband eines Kerbfilters, der einem zweiten Netzwerk zugeordnet ist, entspricht (z.B. übereinstimmt). Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Signale, die durch das Bandpassfilter hindurchlaufen, mit den Signalen des zweiten Netzwerks interferieren, stark verringert.
1A ist ein Blockschaubild, das ein Beispiel einer herkömmlichen Multiplexer-Vorrichtung zeigt, die Bandpass- und Kerbfilter für verschiedene Netzwerke ebenso wie einen Induktivität/Kapazität(LC)-Diplexer, der aus einem Hochpass- und einem Tiefpassfilter besteht, bereitstellt. 1B ist ein Schaubild, das eine typische Kerbfilter-Sendeantwort (Einfügungsverlust (insertion loss)) des herkömmlichen Multiplexers, der nur akustische Kerbfilter umfasst, zeigt.
In 1A ist eine Multiplexer-Vorrichtung 100 in einer kaskadierenden Topologie angeordnet. Das heißt, ein gemeinsamer Antennenanschluss 105 ist parallel verbunden zwischen einem ersten Bandpassfilter 111 und einem entsprechenden ersten Kerbfilter (oder Sperrbandfilter) 112 in einem ersten Kerbfilterpfad 110. Der Antennenanschluss 105 ist mit einer Antenne 108 verbunden zum Empfangen und/oder Senden von Signalen, wie etwa RF-Signalen, die verschiedenen Arten von Netzwerken entsprechen. Der Ausgang des ersten Kerbfilters 112 ist in Reihe verbunden zwischen einem zweiten Bandpassfilter 121 und einem entsprechenden zweiten Kerbfilter 122 in einem zweiten Kerbfilterpfad 120. Diese Reihenverbindung fügt sowohl dem Kerbfilter 122 als auch dem Bandfilter 121 zusätzliche Verluste zu. Jedes von dem ersten Bandpassfilter 111, dem ersten Kerbfilter 112, dem zweiten Bandpassfilter 121 und dem zweiten Kerbfilter 122 ist ein akustisches Filter, wie etwa ein akustisches Bandpassfilter vom Leitertyp, das aus mehreren in Reihe und als Abzweig verbundenen akustischen Resonatoren ausgebildet ist.
Weil ein typisches akustisches Kerbfilter, wie etwa das erste und das zweite Kerbfilter 112 und 122, nicht eine ausreichende Zurückweisung in entsprechenden nicht-akustischen Bereichen bereitstellt, ist eine zusätzliche Filterung erforderlich. Beispielsweise ist 1B ein Schaubild, das einen Einfügungsverlust (in Dezibel (dB)) versus Frequenz (in Gigahertz (GHz)) eines akustischen WiFi-Kerbfilters zeigt. Wie dies in 1B durch die Kurve 140 gezeigt ist, stellt ein repräsentatives akustisches Kerbfilter ein Sperrband 144 zwischen etwa 2,4GHz und etwa 2,5GHz bereit. Insbesondere stellt das akustische Kerbfilter (abgesehen von dem Sperrband) über den gesamten dargestellten Frequenzbereich von 0,5GHz bis 3,0GHz, in dem die meisten drahtlosen Anwendungen arbeiten, praktisch keine Abschwächung bereit.
Folglich kann, um das drahtlose System effizienter zu machen (beispielsweise unter Verwendung von verschiedenen Front-End-Modulen für Niedrig- und Hochzellenbänder), das akustische Kerbfilter in zwei oder mehrere schmalere Frequenzbereiche aufgeteilt werden. In 1A beispielsweise ist ein LC-Diplexer 130 in Reihe mit dem zweiten Kerbfilter 122 verbunden. Der LC-Diplexer 130 trennt den zweiten Kerbfilterpfad 120 auf in ein Tiefpassfilter (LPF, low pass filter) 131 und ein Hochpassfilter (HPF, high pass filter) 132. Folglich filtert das LPF 131 die höheren Frequenzen aus, während das HPF 132 die niedrigeren Frequenzen ausfiltert ebenso wie Frequenzbereiche, die den Sperrbändern von dem ersten und dem zweiten Kerbfilter 112 und 122 entsprechen. Wie oben erwähnt, ist in der herkömmlichen Multiplexer-Vorrichtung 100 jeder von dem LPF 131 und dem HPF 132 ein LC-Filter. Allgemein ist ein LC-Filter aus einer Induktivität (Induktivitäten) und einer Kapazität (Kapazitäten) ausgebildet, obwohl in einem LC-Filter auch ein gewisser Widerstand auftauchen kann, der beiläufig mit dem Schaltkreisentwurf und der Implementierung ist. In dem Kontext der hierin besprochenen Multiplexer-Vorrichtung, einschließlich der Multiplexer-Vorrichtungen 100, 200 und 300, umfasst ein LC-Filter eine Induktivität (oder Induktivitäten) und eine Kapazität (oder Kapazitäten) als Elemente in der Filterarchitektur, jedoch keine akustischen Resonatoren.
Die Topologie der herkömmlichen Multiplexer-Vorrichtung 100 hat eine Anzahl von Nachteilen. Beispielsweise ist aufgrund der kaskadierenden Topologie der Einfügungsverlust des zweiten Bandpassfilters 121 größer als der des ersten Bandpassfilters 111. Der Einfügungsverlust des zweiten Kerbfilters 120 ist, im Vergleich zu dem Einfügungsverlust des ersten Kerbfilterpfades 110, durch den in Reihe verbundenen, zusätzlichen LC-Diplexer 130 sogar noch stärker beeinflusst. Die Architektur mit dem LC-Diplexer 130 erfordert auch eine zusätzliche Fläche für den zweiten Kerbfilterpfad 120.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beispielhaften Ausführungsformen werden am besten aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn diese zusammen mit den beigefügten Figuren (Zeichnungen) gelesen wird. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen zur Klarheit der Darstellung willkürlich vergrößert oder verkleinert werden. Wo immer dies anwendbar und praktisch ist, bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente.
1A ist eine vereinfachte Blockdarstellung einer herkömmlichen Multiplexer-Vorrichtung, die ein akustisches Filter und einen LC-Diplexer aufweist.
1B ist Schaubild, das eine Sendeantwort (Einfügungsverlust) von einem Kerbfilter als eine Funktion der Signalfrequenz für eine herkömmliche Multiplexer-Vorrichtung, die nur akustische Kerbfilter aufweist, zeigt.
2 ist eine vereinfachte Blockdarstellung einer Multiplexer-Vorrichtung, die akustische Filter und ein hybrides LC/akustisches Filter umfasst, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
3 ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm einer Multiplexer-Vorrichtung, die akustische Filter und eine hybride LC-Filter/Akustik aufweist, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
4A ist ein Schaubild, das eine Frequenzantwort eines herkömmlichen LC-Hochpassfilters zeigt.
4B ist ein Schaubild, das eine Frequenzantwort eines hybriden LC/akustischen Hochpassfilters, der in der Multiplexer-Vorrichtung aus der 3 umfasst ist, zeigt, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
5A ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm eines hybriden LC/akustischen Bandpassfilters in einer Multiplexer-Vorrichtung, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
5B ist ein Schaubild, das eine Frequenzantwort eines hybriden LC/akustischen Bandpassfilters, der in einer Multiplexer-Vorrichtung umfasst ist, zeigt, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung werden für Zwecke der Erläuterung und nicht zur Beschränkung repräsentative Ausführungsformen dargelegt, die spezifische Einzelheiten offenbaren, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Lehren bereitzustellen. Es wird jedoch für einen Fachmann in dem technischen Gebiet, der den Vorteil der vorliegenden Offenbarung gehabt hat, offensichtlich, dass andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Lehren, die von den hierin offenbarten, spezifischen Einzelheiten abweichen, innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche bleiben. Des Weiteren können die Beschreibungen von wohl bekannten Vorrichtungen und Verfahren ausgelassen werden, um die Beschreibung der repräsentativen Ausführungsformen nicht zu verschleiern. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind offensichtlich innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehren.
Es wird verstanden, dass die Zeichnungen und die darin gezeigten, verschiedenen Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Des Weiteren werden relative Ausdrücke verwendet, wie etwa „über“, „unter“, „oben“, „unten“, „oberer“ und „unterer“, um die Beziehungen der verschiedenen Elemente zueinander zu beschreiben, so wie das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es wird verstanden, dass diese relativen Ausdrücke dazu gedacht sind, verschiedene Orientierungen der Vorrichtung und/oder der Elemente zusätzlich zu der in den Zeichnungen dargestellten Orientierung zu umfassen. Wenn beispielsweise die Einrichtung in Bezug auf die Ansicht in den Zeichnungen invertiert wäre, dann würde ein Element, das beispielsweise als „über“ einem anderen Element beschrieben ist, nun unterhalb dieses Elements sein.
Allgemein und gemäß verschiedener Ausführungsformen wird eine Multiplexer-Vorrichtung zum Auswählen eines Netzwerks unter verschiedenen verfügbaren Netzwerken bereitgestellt, um auf eine gemeinsame Antenne zum zumindest einen von Senden und Empfangen von Signalen (z.B. RF-Signalen) zuzugreifen. Die Multiplexer-Vorrichtung implementiert akustische Kerbfilter (oder Sperrbandfilter) als ein hybrides LC/akustisches Filter (oder mehrere davon), in denen eine oder mehrere Kapazitäten (bis zu allen der Kapazitäten) von dem, was andernfalls ein LC-Filter wäre, durch akustische Resonatoren, respektive, ersetzt worden sind. Das oder die hybride(n) LC/akustische(n) Filter können mindestens ein Kerbfilter umfassen, das eine Abschwächung in einem akustischen und in einem nicht-akustischen Frequenzbereich mit geringstmöglichem Einfügungsverlust und belegter Fläche bereitstellt. Das hybride LC/akustische Filter (oder mehrere davon) können eine Funktionalität eines Tiefpasses, eines Hochpasses oder eines Bandpasses bereitstellen, um spezifische Entwurfserfordernisse von verschiedenen Implementierungen zu erfüllen, so wie das für einen Fachmann offensichtlich wäre. Der oder die hybriden LC-/akustischen Filter verbinden zusammen und parallel zu den anderen Filtern der Multiplexer-Vorrichtung, z.B. einschließlich akustischer Bandpassfilter und LC-Filter (oder Filtern) direkt mit einem gemeinsamen Anschluss, wie etwa einem gemeinsamen, mit einer Antenne verbundenen Antennenanschluss.
Somit und gemäß einer repräsentativen Ausführungsform umfasst eine Multiplexer-Vorrichtung mindestens ein akustisches Bandpassfilter, das mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden ist, wobei jedes akustische Bandpassfilter ein entsprechendes Durchlassband aufweist und mehrere akustische Resonatoren (die z.B. in einer Konfiguration vom Leitertyp angeordnet sind) umfasst. Die Multiplexer-Vorrichtung umfasst ferner ein hybrides LC-/akustisches Filter, das mindestens einen akustischen Resonator umfasst, das parallel zu dem mindestens einen akustischen Bandpassfilter mit dem gemeinsamen Anschluss verbunden ist. Insbesondere weist das hybride LC/akustische Filter mindestens eine Kapazität auf, die durch einen entsprechenden mindestens einen akustischen Resonator, respektive, ersetzt ist. Jeder von dem mindestens einen akustischen Resonator, der in dem hybriden LC/akustischen Filter umfasst ist, stellt eine Sperrbandantwort bereit, wenn er in einem entsprechenden akustischen Frequenzbereich (Frequenzdomäne) betrieben wird, und arbeitet als eine Kapazität, wenn er in einem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich betrieben wird.
2 ist eine vereinfachte Blockdarstellung einer Multiplexer-Vorrichtung, die akustische Filter und ein hybrides LC-/akustisches Filter aufweist, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
Mit Verweis auf 2 ist für Zwecke der Darstellung eine Multiplexer-Vorrichtung 200 ein Quadplexer, obwohl Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. Die Multiplexer-Vorrichtung 200 weist einen gemeinsamen Antennenanschluss 205 auf, der zum Empfangen und/oder Senden von Signalen, wie etwa RF-Signalen, die verschiedenen Netzwerken und/oder Arten von Netzwerken entsprechen, mit einer Antenne 208 verbunden ist. Die Multiplexer-Vorrichtung 200 umfasst weiterhin mehrere Bandpassfilter, die dargestellt sind durch ein repräsentatives erstes Bandpassfilter 211 und ein repräsentatives zweites Bandpassfilter 212, die parallel zueinander mit dem Antennenanschluss 205 verbunden sind. Die Anzahl der parallel verbundenen Bandpassfilter und die entsprechenden Netzwerke und/oder Arten von Netzwerken kann mehr als zwei sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Das heißt, die Multiplexer-Vorrichtung 200 kann bis zu n Bandpassfilter aufweisen, die parallel verbunden sind, wobei n eine positive Ganzzahl größer als zwei ist.
Das erste und das zweite Bandpassfilter 211 und 212 weisen verschiedene Durchlassbänder bei entsprechenden Betriebsfrequenzen auf. Wie in 2 gezeigt, weist das erste Bandpassfilter 211 ein erstes Durchlassband bei einer Betriebsfrequenz f1 auf, und das zweite Bandpassfilter 212 weist ein zweites Durchlassband bei einer Betriebsfrequenz f2 auf. Demgemäß blockieren (filtern heraus) das erste und das zweite Bandpassfilter 211 und 212 die Frequenzen außerhalb des entsprechenden ersten und zweiten Durchlassbands. In verschiedenen Ausführungsformen sind das erste und das zweite Bandpassfilter 211 und 212 akustische Filter, die akustische Resonatoren umfassen, wie etwa akustische Volumenwellen(BAW, bulk acoustic wave)-Resonatoren oder akustische Oberflächenwellen(SAW, surface acoustic wave)-Resonatoren. Die BAW-Resonatoren können beispielsweise akustische Dünnschichtvolumen-Resonatoren (FBARs, thin film bulk acoustic resonators) und/oder festmontierte Resonatoren (SMRs, solidly mounted resonators) umfassen. Auch können das erste und das zweite Bandpassfilter beispielsweise vom Leitertyp sein, die in Reihe und als Abzweig verbundene akustische Resonatoren aufweisen, so wie das unten mit Verweis auf 3 besprochen wird.
Wie oben erwähnt, können das erste und das zweite Bandpassfilter 211 und 212 über entsprechende Netzwerk-Knoten mit verschiedenen Netzwerken, respektive, verbunden werden zum Filtern von RF-Signalen, die über das entsprechende Netzwerk gesendet (aufwärts übertragen) und/oder empfangen (abwärts übertragen) werden. Folglich ist das erste Bandpassfilter 211 mit einem ersten Netzwerk-Knoten 215 verbunden zum Kommunizieren mit einem ersten Netzwerk, und das zweite Bandpassfilter 212 ist mit einem zweiten Netzwerk-Knoten 216 verbunden zum Kommunizieren mit einem zweiten Netzwerk. Beispielsweise kann das erste Netzwerk ein WiFi-Netzwerk (IEEE 802.11) sein, und das zweite Netzwerk kann ein GNSS(globales Navigationssatellitensystem (Global Navigation Satellite System))-Netzwerk sein, wie etwa ein GPS(Global Positioning System)-Netzwerk, obwohl zusätzliche und/oder andere Arten von Netzwerken umfasst sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Beispielsweise kann das erste Netzwerk ein Bluetooth-Netzwerk (IEEE 802.15.1) sein, und/oder das zweite Netzwerk kann beispielsweise ein Galileo-Kommunikationssystem-Netzwerk, ein BeiDou-2-Kommunikations-system-Netzwerk oder ein GLONASS-Netzwerk sein, obwohl die verschiedenen Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind.
Die Multiplexer-Vorrichtung 200 umfasst auch ein repräsentatives LC-Filter 221 und ein hybrides LC/akustisches Filter 222, die parallel zueinander mit dem gemeinsamen Antennenanschluss 205 und parallel zu dem ersten und dem zweiten Bandpassfilter 211 und 212 verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform ist das LC-Filter 221 ein Tiefpassfilter und ist aus Induktivitäten und Kapazitäten, und keinen akustischen Resonatoren, ausgebildet, wie oben besprochen. Das hybride LC/akustische Filter 222 ist ein Hochpassfilter und ist im Wesentlichen ein LC-Filter, in dem mindestens eine Kapazität durch einen akustischen Resonator ersetzt ist. In dem vorliegenden Beispiel stellt das LC-Tiefpassfilter 221 eine Frequenztrennung in einen Niedrigband-Frequenzbereich (z.B. 700 bis 960MHz) bereit, während das hybride LC/akustische Hochpassfilter 222 mit der Frequenzcharakteristik eines Hochpasses eine weitere Aufteilung in einen Hochband-Frequenzbereich (z.B. 1710-2690MHz) bereitstellt. Ein Front-End-Niedrigband-Modul (mit akustischen Filtern) kann mit dem Tiefpass-Pfad verbunden sein, und eines oder mehrere Front-End-Module können (über den Schalter) mit dem hybriden LC/akustischen Hochpassfilterpfad verbunden sein. Allgemein jedoch kann das LC-Filter 221 in Fällen verwendet werden, wo keine Hoch-Zurückweisung (high-rejection) und keine scharfe Filter-Steilheit (sharp filter steepness) erforderlich ist (anderenfalls wären Filter mit hohem Qualitätsfaktor Q erforderlich). Mit anderen Worten, das LC-Filter 221 ist dazu ausgebildet, einen Einfügungsverlust und eine Abschwächung bereitzustellen, wenn kein Bedarf für akustische Resonator-Filter mit hohem Qualitätsfaktor Q besteht. Für ein 5GHz WiFi-Filter beispielsweise ist das Durchlassband etwa 4900 bis 5925MHz (abhängig von dem Land oder dem Gebiet), und aktuell gibt es innerhalb von 2000MHz von dem Durchlassband keine Zurückweisungserfordernisse (rejection requirements).
In einer Ausführungsform sind in dem hybriden LC/akustischen Filter 222 alle der Kapazitäten durch entsprechende akustische Resonatoren ersetzt worden, obwohl weniger als alle der Kapazitäten durch akustische Resonatoren ersetzt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Die akustischen Resonatoren in dem hybriden LC/akustischen Filter 222 können beispielsweise BAW-Resonatoren (z.B. FBARs und/oder SMRs) oder SAW-Resonatoren sein.
Das LC-Tiefpassfilter 221 ist dazu ausgebildet, Niedrigfrequenz-Zellenbänder abzudecken, und das hybride LC/akustische Hochpassfilter 222 ist dazu ausgebildet, verschiedene Höherfrequenzzellenbänder abzudecken, die beispielsweise von etwa 1710MHz bis etwa 2690MHz beginnen. Auch weist das hybride LC/akustische Filter 222 zwei Sperrbänder (oder Zurückweisungsbänder (rejection bands)) auf, die den Durchlassbändern des ersten und des zweiten Bandpassfilters 211 und 212, respektive, entsprechen. Beispielsweise können die Stoppbänder des hybriden LC/akustischen Filters 222 einem WiFi-Frequenzband (z.B. etwa 2,4GHz bis etwa 2,5GHz) und einem GPS-Frequenzband (z.B. etwa 1,575GHz oder etwa 1,228GHz), respektive, entsprechen.
Anstelle von in Reihe verbundenen Kapazitäten, so wie das für herkömmliche Hochpass-LC-Filter-Topologien bekannt ist, werden in dem hybriden LC/akustischen Filter 222 akustische Resonatoren mit hohem Qualitätsfaktor Q verwendet. Jeder von diesen akustischen Resonatoren stellt in einem entsprechenden aktiven akustischen Frequenzbereich ein Sperrband bereit, und hat in einem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich (entfernt von seinem aktiven akustischen Bereich) einen kapazitiven Charakter, der zum Erzielen einer Abschwächung in dem nicht-akustischen Frequenzbereich verwendet wird. Das heißt, der kapazitive Charakter von jedem der akustischen Resonatoren, kombiniert mit den Induktivitäten, stellt in dem nicht-akustischen Frequenzbereich eine Abschwächung bereit. In dem aktiven akustischen Bereich sind die akustischen Resonatoren (z.B. FBARs) dazu optimiert, um ein Sperrbandfilter (das eines oder mehrere Sperrbänder aufweist) mit hohem Qualitätsfaktor Q zu erzeugen.
Alternative Ausführungsformen können eine Multiplexer-Vorrichtung umfassen, die mehr als zwei Bandpassfilter (z.B. zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Bandpassfilter 211 und 212) mit entsprechenden, verschiedenen Durchlassbänder aufweisen. In diesem Fall sind in der Multiplexer-Vorrichtung zusätzliche Sperrbänder, die den zusätzlichen Durchlassbändern entsprechen, enthalten. Beispielsweise und in verschiedenen Ausführungsformen können alle oder die zwei oder mehr Sperrbänder in einem einzelnen hybriden LC/akustischen Filter (wie etwa dem hybriden LC/akustischen Filter 222) enthalten sein, oder die Sperrbänder können in mehreren hybriden LC/akustischen Filtern enthalten sein, wobei jedes hybride LC/akustische Filter eines oder mehrere Sperrbänder aufweist. Auch können in verschiedenen Ausführungsformen ein oder mehrere Stoppbänder in einem oder mehreren LC-Filtern (wie etwa dem LC-Filter 221) umfasst sein.
3 ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm einer Multiplexer-Vorrichtung, die akustische Filter und ein hybrides LC/akustisches Filter aufweist, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
Mit Verweis auf 3 ist eine Multiplexer-Vorrichtung 300 zum Zweck der Darstellung ein Quadplexer, obwohl Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. Die Multiplexer-Vorrichtung 300 umfasst zum Empfangen und/oder Senden von Signalen, wie etwa RF-Signalen, die verschiedenen Netzwerken und/oder Arten von Netzwerken entsprechen, einen gemeinsamen Antennenanschluss 305, der mit einer Antenne 308 verbunden ist. Die Multiplexer-Vorrichtung 300 umfasst ferner ein repräsentatives erstes Bandpassfilter 310 und ein repräsentatives zweites Bandpassfilter 330, die parallel zueinander an dem Antennenanschluss 405 angeschlossen sind, ebenso wie das repräsentativen LC-Filter 350 und das hybride LC/akustische Filter 370, die parallel zueinander mit dem gemeinsamen Antennenanschluss 305 und parallel zu dem ersten und dem zweiten Bandpassfilter 310 und 330 verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform ist das LC-Filter 350 ein Tiefpassfilter und das hybride LC/akustische Filter 370 ist ein Hochpassfilter mit Sperrbändern, die den ersten und zweiten Durchlassbändern des ersten und zweiten Bandpassfilters 310 und 330, respektive, entsprechen.
In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Bandpassfilter 310 ein akustisches Filter vom Leitertyp, das in Reihe und als Abzweig verbundene akustische Resonatoren, wie etwa BAW- oder SAW-Resonatoren umfasst. Insbesondere umfasst das erste Bandpassfilter 310 akustische Reihen-Resonatoren 311, 312, 313 und 314, und akustische Abzweig-Resonatoren 315, 316, 317 und 318. Der akustische Abzweig-Resonator 315 ist zwischen dem ersten Netzwerk-Knoten 328 und dem akustischen Reihen-Resonator 311 verbunden. Der akustische Abzweig-Resonator 316 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 311 und 312 verbunden. Der akustische Abzweig-Resonator 317 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 312 und 313 verbunden. Der akustische Abzweig-Resonator 318 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 313 und 314 verbunden. Die akustischen Abzweig-Resonatoren 315 und 316 sind auch über Abzweig-Induktivitäten 321 und 322, respektive, mit Masse verbunden, während die akustischen Abzweig-Resonatoren 317 und 318 zusammen an dem Knoten 329 verbunden sind, der über eine Abzweig-Induktivität 323 mit Masse verbunden ist. Eine Reihen-Induktivität 326 ist zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 311 und dem ersten Netzwerk-Knoten 321 verbunden, und eine Reihen-Induktivität 327 ist zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 314 und dem Antennenanschluss 305 verbunden.
Das zweite Bandpassfilter 330 ist ebenfalls ein akustisches Filter vom Leitertyp, das in Reihe und als Abzweig verbundene akustische Resonatoren, wie etwa BAW- oder SAW-Resonatoren, umfasst. Insbesondere umfasst das zweite Bandpassfilter 330 akustische Reihen-Resonatoren 331, 332, 333 und 334, und akustische Abzweig-Resonatoren 335, 336 und 337. Der akustische Abzweig-Resonator 335 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 331 und 332 verbunden. Der akustische Abzweig-Resonator 336 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 332 und 333 verbunden. Der akustische Abzweig-Resonator 337 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 333 und 334 verbunden. Die akustischen Abzweig-Resonatoren 335, 336 und 337 sind auch über Abzweig-Induktivitäten 341, 342 und 343, respektive, mit Masse verbunden. Eine Reihen-Induktivität 346 ist zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 331 und dem zweiten Netzwerk-Knoten 348 verbunden, und eine Reihen-Induktivität 347 ist zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 334 und dem Antennenanschluss 305 verbunden.
Obwohl die Abzweig-Induktivitäten 321 bis 323 und die Reihen-Induktivitäten 326 bis 327 des ersten Bandpassfilters 310 und die Abzweig-Induktivitäten 341 bis 343 und die Reihen-Induktivitäten 346 bis 347 des zweiten Bandpassfilters 330 als Komponenten mit tatsächlichen Induktivitäten dargestellt sind, wird verstanden, dass eine oder mehrere von diesen Abzweig-und Reihen-Induktivitäten als Ganzes oder teilweise als Leitungsinduktivitäten (line inductances) implementiert werden können. Selbstverständlich können verschiedene Anordnungen von akustischen Resonatoren, Induktivitäten und/oder anderen Schaltkreiskomponenten variieren, um einzigartige Vorteile für bestimmte Situationen bereitzustellen oder um anwendungsspezifische Entwurfserfordernisse von verschiedenen Implementierungen der Multiplexer-Vorrichtung 300 zu erfüllen, so wie das für einen Fachmann offensichtlich wäre.
Auch, und für Zwecke der Darstellung, ist das erste Netzwerk, mit dem das erste Bandpassfilter 310 über den ersten Netzwerk-Knoten 328 verbunden ist, ein WiFi-Netzwerk, und das zweite Netzwerk, mit dem das zweite Bandpassfilter 330 über den zweiten Netzwerk-Knoten 348 verbunden ist, ist ein GPS-Netzwerk, obwohl andere Arten von Netzwerken aufgenommen sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Jeder von dem ersten und dem zweiten Netzwerk-Knoten 328 und 348 kann mit einem Schalter oder Koppler verbunden sein, der beispielsweise dazu ausgebildet ist, RF-Signale von einem Sender (nicht gezeigt) über einen Leistungsverstärker zu dem Antennenanschluss 305 zu übertragen und/oder um RF-Signale von dem Antennenanschluss 305 zu einem Empfänger (nicht gezeigt) zu übertragen.
Wie oben erwähnt, weisen das erste und das zweite Bandpassfilter 310 und 330 verschiedene Durchlassbänder bei entsprechenden Betriebsfrequenzen in ihren jeweiligen Netzwerken auf. Des Weiteren kann die Anzahl der parallel verbundenen Bandpassfilter und die entsprechenden Netzwerke und/oder Arten von Netzwerken mehr als zwei sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
Mit Verweis wiederum auf 3, umfasst das LC-Filter 350 lediglich Induktivitäten und Kapazitäten (und keine akustischen Resonatoren), und ist folglich typisch für ein LC-Filter. Genauer gesagt umfasst das LC-Filter 350 Reihen-Induktivitäten 351, 352 und 353, die zwischen dem Antennenanschluss 305 und einem dritten Netzwerk-Knoten 366 verbunden sind. Das LC-Filter 350 umfasst ferner Abzweig-Induktivitäten 354 und 355 und Abzweig-Kapazitäten 361 und 362. Die Abzweig-Kapazität 361 ist zwischen den Reihen-Induktivitäten 351 und 352 verbunden, und die Abzweig-Kapazität 362 ist zwischen den Reihen-Induktivitäten 352 und 353 verbunden. Auch ist die Abzweig-Kapazität 361 über die in Reihe verbundene Abzweig-Induktivität 354 mit Masse verbunden, und die Abzweig-Kapazität 362 ist über die in Reihe verbundene Abzweig-Induktivität 355 mit Masse verbunden.
Zum Zweck der Darstellung ist das dritte Netzwerk, mit dem das LC-Filter 350 über den dritten Netzwerk-Knoten 366 verbunden ist, ein Niedrigzellenband-Netzwerk (low cell band network), wie beispielsweise etwa 3GPP oder LTE (Long Term Evolution), mit Band 5 (Frequenzband der Aufwärtsverbindung von 824MHz bis 849MHz und Frequenzband der Abwärtsverbindung von 869MHz bis 894MHz), mit Band 8 (Frequenzband der Aufwärtsverbindung von 880MHz bis 915MHz und Frequenzband der Abwärtsverbindung von 925MHz bis 960MHz) oder mit Band 20 (Frequenzband der Abwärtsverbindung von 832MHz bis 862MHz und Frequenzband der Abwärtsverbindung von 791MHz bis 821 MHz), obwohl andere Arten von Netzwerken aufgenommen sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Wie oben erwähnt, ist das LC-Filter 350 ein Tiefpassfilter, das dazu ausgebildet ist, Frequenzen, die höher als die Abschneidefrequenz des Filters sind, einschließlich der Betriebsfrequenzen des ersten und des zweiten Netzwerks, zu blockieren oder herauszufiltern. Alternativ kann in anderen Konfigurationen das LC-Filter 350 durch ein LC-Hochpassfilter oder ein LC-Bandpassfilter ersetzt werden, um einzigartige Vorteile für bestimmte Situationen bereitzustellen oder um anwendungsspezifische Entwurfserfordernisse von verschiedenen Implementierungen der Multiplexer-Vorrichtung 300 zu erfüllen, so wie das für einen Fachmann offensichtlich wäre.
Das hybride LC/akustische Filter 370 umfasst Induktivitäten und akustische Resonatoren, wobei die akustischen Resonatoren Kapazitäten ersetzten in etwas, das anderenfalls ein LC-Filter wäre. In der dargestellten Ausführungsform sind alle der Kapazitäten durch akustische Resonatoren ersetzt, obwohl weniger als alle der Kapazitäten ersetzt sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Insbesondere umfasst das hybride LC/akustische Filter 370 akustische Reihen-Resonatoren 371, 372, 373, 374 und 375 mit hohem Qualitätsfaktor Q, die zwischen dem Antennenanschluss 305 und einem vierten Netzwerk-Knoten 388 verbunden sind. Die akustischen Reihen-Resonatoren 371, 372, 373, 374 und 375 können beispielsweise FBARs sein, obwohl andere Arten von akustischen Resonatoren aufgenommen sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Das hybride LC/akustische Filter 370 umfasst ferner Abzweig-Induktivitäten 381, 382, 383 und 384. Die Abzweig-Induktivität 381 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 371 und 372 verbunden. Die Abzweig-Induktivität 382 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 372 und 373 verbunden. Die Abzweig-Induktivität 383 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 373 und 374 verbunden. Die Abzweig-Induktivität 384 ist zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 374 und 375 verbunden. Jede von den Abzweig-Induktivitäten 381, 382, 383 und 384 ist auch mit Masse verbunden.
Das hybride LC/akustische Filter 370 umfasst auch eine Reihen-Induktivität 385, die in Reihe zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 373 und 374 verbunden ist. Zusätzlich ist eine Reihen-Induktivität 386 zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 375 und dem vierten Netzwerk-Knoten 388 verbunden, und eine Reihen-Induktivität 387 ist zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 371 und dem Antennenanschluss 305 verbunden.
Für Zwecke der Darstellung, ist das vierte Netzwerk, mit dem das hybride LC/akustische Filter 370 über den vierten Netzwerk-Knoten 388 verbunden ist, ein Hochzellenband-Netzwerk (high cell band network), wie beispielsweise etwa 3GPP oder LTE-Band 1 (Frequenz der Aufwärtsverbindung von 1,920GHz bis 1,980GHz und Frequenzband der Abwärtsverbindung von 2,110GHz bis 2,170GHz), Band 3 (Frequenzband der Aufwärtsverbindung von 1,710GHz bis 1,785GHz und Frequenzband der Abwärtsverbindung von 1,805GHz bis 1,880GHz) oder Band 7 (Frequenzband der Aufwärtsverbindung von 2,500GHz bis 2,570GHz und Frequenzband der Aufwärtsverbindung von 2,620GHz bis 2,690GHz), obwohl andere Arten von Netzwerken aufgenommen sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Wie oben erwähnt, ist das hybride LC/akustische Filter 370 ein Hochpassfilter, das dazu ausgebildet ist, Frequenzen, die niedriger als die Abschneidefrequenz des Filters sind, zu blockieren oder herauszufiltern. Das hybride LC/akustische Filter 370 ist ferner dazu ausgebildet, Frequenzen, die den Durchlassbändern des ersten und des zweiten Bandpassfilters 310 und 330 entsprechen, in entsprechenden Sperrbändern zu blockieren. Alternativ kann in anderen Konfigurationen das hybride LC/akustische Filter 370 durch ein hybrides LC/akustisches Tiefpassfilter oder ein hybrides LC/akustisches Bandpassfilter (von denen ein Beispiel unten mit Verweis auf die 5A und 5B besprochen wird) ersetzt werden, um einzigartige Vorteile für bestimmte Situationen bereitzustellen oder um anwendungsspezifische Entwurfserfordernisse von verschiedenen Implementierungen der Multiplexer-Vorrichtung 300 zu erfüllen.
Das hybride LC/akustische Filter 370 kann in zwei Sperrband- oder Kerbfilter, die dem ersten und dem zweiten Bandpassfilter 310 und 330, respektive, entsprechen, virtuell unterteilt werden. Das heißt, ein erster Sperrbandfilter-Schaltkreis 378 des hybriden LC/akustischen Filters 370 umfasst die akustischen Reihen-Resonatoren 371, 372 und 373 und die Abzweig-Induktivitäten 381, 382 und 383, während ein zweiter Sperrbandfilter-Schaltkreis 379 des hybriden LC/akustischen Filters 370 die akustischen Reihen-Resonatoren 374 und 375 und die Abzweig-Induktivität 384 umfasst. Die akustischen Reihen-Resonatoren 371, 372 und 373 des ersten Sperrbandfilter-Schaltkreises 378 sind dazu entworfen, ein erstes Sperrband bereitzustellen, das dem ersten Durchlassband des ersten Bandpassfilters 310 entspricht (z.B. dem Frequenzbereich des WiFi-Netzwerks). Die akustischen Reihen-Resonatoren 374 und 375 des zweiten Sperrbandfilter-Schaltkreises 379 sind dazu entworfen, ein zweites Sperrband bereitzustellen, das dem zweiten Durchlassband des zweiten Bandpassfilters 330 (z.B. dem Frequenzbereich des GPS-Netzwerks) entspricht. Mit anderen Worten, die akustischen Reihen-Resonatoren 371, 372, 373, 374 und 375 sind in ihren aktiven akustischen Bereichen optimiert, um Sperrbandfilter (den ersten und zweiten Sperrbandfilter-Schaltkreis 378 und 379) mit hohem Qualitätsfaktor Q zu erzeugen, respektive. Jeder von den akustischen Reihen-Resonatoren 371, 372, 373, 374 und 375 hat entfernt von ihrem entsprechenden aktiven akustischen Bereich eine kapazitive Eigenschaft, wodurch in den nicht-akustischen Frequenzbereichen eine Abschwächung bereitgestellt wird.
Insbesondere weil der erste Sperrbandfilter-Schaltkreis 378 und das erste Bandpassfilter 310 in ähnlichen Frequenzbereichen arbeiten, können der erste Sperrbandfilter-Schaltkreis 378 und das erste Bandpassfilter 310 in einem physikalischen Entwurf (layout) integriert werden. Gleichermaßen, weil der zweite Sperrbandfilter-Schaltkreis 379 und das zweite Bandpassfilter 330 in ähnlichen Frequenzbereichen arbeiten, können der zweite Sperrbandfilter-Schaltkreis 379 und das zweite Bandpassfilter 330 in einem anderen physikalischen Entwurf integriert werden. Dieser Ansatz bietet eine verbesserte Leistungsfähigkeit und kleinere Laminateinheiten, während die Anzahl der akustischen Resonator(z.B. FBAR)-Chips auf einem Minimum gehalten werden kann.
4A ist ein Schaubild, das eine Frequenzantwort eines herkömmlichen LC-Hochpassfilters (für Zwecke des Vergleichs) zeigt, und 4B ist ein Schaubild, das eine veranschaulichende Frequenzantwort eines hybriden LC/akustischen Hochpassfilters zeigt, wie etwa das in der Multiplexer-Vorrichtung 300 enthaltene, hybride LC/akustische Filter 370, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
Mit Verweis auf 4A entspricht eine Kurve 410 dem Ausgang eines herkömmlichen LC-Hochpassfilters. Wie gezeigt, weist das LC-Filter eine Abschneidefrequenz von etwa 0,8GHz auf. Bei höheren Frequenzen (z.B. von etwa 1,5GHz) gibt das LC-Filter ein Signal bei etwa –2,0dB aus. Mit Verweis auf 4B entspricht eine Kurve 470 einem veranschaulichenden Ausgang des in der 3 dargestellten, hybriden LC/akustischen Filters 370. Ähnlich wie die Kurve 410 in 4A weist das hybride LC/akustische Filter eine Abschneidefrequenz von etwa 0,8GHz auf. Auch gibt bei höheren Frequenzen (z.B. von etwa 1,5GHz) das hybride LC/akustische Filter ein Signal von etwa –2,0dB aus, mit der Ausnahme eines ersten und eines zweiten Sperrbands 478 und 479, die beispielsweise dem ersten und dem zweiten Sperrbandfilter-Schaltkreisen 378 und 379 des hybriden LC/akustischen Filters 370 entsprechen. Das heißt, das zweite Sperrband 479 tritt zwischen etwa 1,5GHz und etwa 1,6GHz (entsprechend den GPS-Netzwerk-Frequenzen) auf und das erste Sperrband 478 tritt zwischen etwa 2,4GHz und etwa 2,5GHz (entsprechend den WiFi-Frequenzbändern) auf.
Wie oben erwähnt, kann ein hybrides LC/akustisches Filter ein Bandpassfilter oder ein Tiefpassfilter sein, im Gegensatz zu einem Hochpassfilter, wie etwa dem hybriden LC/akustischen Hochpassfilter 370, das oben mit Verweis auf 3 besprochen worden ist. 5A ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm eines hybriden LC/akustischen Bandpassfilters in einer Multiplexer-Vorrichtung, und 5B ist ein Schaubild, das eine veranschaulichende Frequenzantwort des hybriden LC/akustischen Bandpassfilters in 5A, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform, zeigt.
Mit Verweis auf 5A ist ein hybrides LC/akustisches Filter 570 ein Beispiel für ein hybrides LC/akustisches Bandpassfilter, und kann beispielsweise anstelle des hybriden LC/akustischen Hochpassfilters 370 in der Multiplexer-Vorrichtung 300, verwendet werden. Das hybride LC/akustische Filter 570 umfasst Induktivitäten und akustische Resonatoren, wobei die akustischen Resonatoren Kapazitäten ersetzen in etwas, das andernfalls ein LC-Filter wäre. In der dargestellten Ausführungsform sind alle Kapazitäten durch akustische Resonatoren ersetzt, obwohl weniger als alle Kapazitäten ersetzt sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
Insbesondere umfasst das hybride LC/akustische Filter 570 akustische Reihen-Resonatoren 571, 572 und 573 mit hohem Qualitätsfaktor Q, die zwischen dem Antennenanschluss 305 und dem vierten Netzwerk-Knoten 388 verbunden sind. Das hybride LC/akustische Filter 570 umfasst ferner einen akustischen Abzweig-Resonator 574 mit hohem Qualitätsfaktor Q, der zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 571 und 572 verbunden ist, und einen akustischen Abzweig-Resonator 575 mit hohem Qualitätsfaktor Q, der zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 572 und 573 verbunden ist. Die akustischen Abzweig-Resonatoren 571, 572 und 573 und die akustischen Abzweig-Resonatoren 574 und 575 können beispielsweise FBARs sein, obwohl andere Arten von akustischen Resonatoren aufgenommen sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Das hybride LC/akustische Filter 570 umfasst ferner Abzweig-Induktivitäten 581 und 582, die parallel mit den akustischen Abzweig-Resonatoren 574 und 575, respektive, verbunden sind. Jeder von dem akustischen Abzweig-Resonator 574 und 575 und jede von den Abzweig-Induktivitäten 381 und 382 ist auch mit Masse verbunden.
Das hybride LC/akustische Filter 570 umfasst auch eine Reihen-Induktivität 585, die in Reihe zwischen den akustischen Reihen-Resonatoren 572 und 573 verbunden ist, so dass etwas genauer gesagt, der akustische Abzweig-Resonator 575 (und die Abzweig-Induktivität 582) zwischen der Reihen-Induktivität 585 und dem akustischen Reihen-Resonator 573 verbunden ist. Des Weiteren ist eine Reihen-Induktivität 586 zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 573 und dem vierten Netzwerk-Knoten 388 verbunden, und eine Reihen-Induktivität 587 ist zwischen dem akustischen Reihen-Resonator 571 und dem Antennenanschluss 305 verbunden.
Wie oben mit Verweis auf das hybride LC/akustische Hochpassfilter 370 besprochen, kann das hybride LC/akustische Bandpassfilter 570 in zwei Sperrband- oder Kerbfilter, die dem ersten und dem zweiten Bandpassfilter 310 und 330, respektive, entsprechen, virtuell aufgeteilt werden. Das heißt, ein erster Sperrbandfilter-Schaltkreis 578 des hybriden LC/akustischen Filters 570 umfasst die akustischen Reihen-Resonatoren 571 und 572, den akustischen Abzweig-Resonator 574 und die Abzweig-Induktivität 581, während ein zweiter Sperrbandfilter-Schaltkreis 579 des hybriden LC/akustischen Filters 570 den akustischen Reihen-Resonator 573, dem akustischen Abzweig-Resonator 575 und die Abzweig-Induktivität 582 umfasst. Die akustischen Reihen-Resonatoren 571 und 572 und der akustische Abzweig-Resonator 574 des ersten Sperrbandfilter-Schaltkreises 578 sind dazu entworfen, ein erstes Sperrband bereitzustellen, das dem ersten Durchlassband des ersten Bandpassfilters 310 (z.B. dem Frequenzbereich des WiFi-Netzwerks) entspricht. Der akustische Reihen-Resonator 573 und der akustische Abzweig-Resonator 575 des zweiten Kerbfilter-Schaltkreises 579 sind dazu entworfen, ein zweites Sperrband bereitzustellen, das dem zweiten Durchlassband des zweiten Bandpassfilters 330 (z.B. dem Frequenzbereich des GPS-Netzwerks) entspricht. Mit anderen Worten, die akustischen Reihen- und Abzweig-Resonatoren 571, 572, 573, 574 und 575 sind hinsichtlich ihrer aktiven akustischen Bereiche optimiert, um Sperrbandfilter mit hohem Qualitätsfaktor Q (erster und zweiter Sperrbandfilter-Schaltkreis 578 und 579), respektive, zu erzeugen. Jeder von den akustischen Reihen- und Abzweig-Resonatoren 571, 572, 573, 574 und 575 hat entfernt von seinen entsprechenden aktiven akustischen Bereichen eine kapazitive Eigenschaft, wodurch in nicht-akustischen Frequenzbereichen eine Abschwächung bereitgestellt wird.
Mit Verweis auf 5B entspricht eine Kurve 510 einem veranschaulichenden Ausgang des in 5A dargestellten, hybriden LC/akustischen Filters 575. Weil dies ein Bandpassfilter ist, weist das hybride LC/akustische Filter 570 niedrige und hohe Filterabschneidefrequenzen auf, wobei in dem dargestellten Beispiel die niedrige Abschneidefrequenz etwa 0,5GHz und die hohe Abschneidefrequenz etwa 4,0GHz ist. Zwischen der niedrigen und der hohen Abschneidefrequenz (z.B. von etwa 1,5GHz bis etwa 3,5GHz) gibt das hybride LC/akustische Filter 570 allgemein ein Signal bei etwa –2,0dB aus, mit der Ausnahme des ersten und des zweiten Sperrbands 518 und 519, die beispielsweise dem ersten und dem zweiten Sperrbandfilter-Schaltkreis 578 und 579 des hybriden LC/akustischen Filters 570 entsprechen. Das heißt, das zweite Sperrband 519 tritt zwischen etwa 1,5GHz und etwa 1,6GHz (entsprechend einer GPS-Netzwerk-Frequenz) auf, und das erste Sperrband 518 tritt zwischen etwa 2,4GHz und etwa 2,5GHz (entsprechend einem WiFi-Frequenzband) auf.
Die verschiedenen Komponenten, Strukturen und Parameter sind lediglich zur Veranschaulichung und als Beispiel, und nicht in irgendeinem beschränkenden Sinne, aufgenommen. Obwohl beispielsweise die dargestellten, repräsentativen Ausführungsformen ein LC-Filter und ein hybrides LC/akustisches Filter zeigen, wird verstanden, dass alternative Ausführungsformen mehrere LC-Filter und mehrere hybride LC/akustische Filter, die parallel verbunden sind, aufweisen können, um einzigartige Vorteile für bestimmte Situationen bereitzustellen oder um anwendungsspezifische Entwurfserfordernisse von verschiedenen Implementierungen zu erfüllen, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Im Hinblick auf diese Offenbarung können Fachleute die vorliegenden Lehren implementieren, indem sie ihre eigenen Anwendungen bestimmt und die benötigten Komponenten, Materialien, Strukturen und Geräte bestimmen, um diese Anwendungen zu implementieren, während sie innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche bleiben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11 [0024]
IEEE 802.15.1 [0024]

Claims

Eine Multiplexer-Vorrichtung, aufweisend: mindestens ein akustisches Bandpassfilter, das mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden ist, wobei jedes akustische Bandpassfilter ein entsprechendes Durchlassband aufweist und eine Mehrzahl von akustischen Resonatoren umfasst, und mindestens ein hybrides LC/akustisches Filter, das mindestens einen akustischen Resonator umfasst, das mit dem gemeinsamen Anschluss parallel zu dem mindestens einen akustischen Bandpassfilter verbunden ist, wobei das hybride LC/akustische Filter mindestens eine Kapazität aufweist, die durch einen entsprechenden mindestens einen akustischen Resonator, respektive, ersetzt ist, wobei jeder von dem mindestens einen akustischen Resonator, der in dem hybriden LC/akustischen Filter umfasst ist, eine Sperrbandantwort bereitstellt, wenn er in einem entsprechenden akustischen Frequenzbereich betrieben wird, und als eine Kapazität wirkt, wenn er in einem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich betrieben wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei alle Kapazitäten des hybriden LC/akustischen Filters durch entsprechende akustische Resonatoren, respektive, ersetzt sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jedes von dem mindestens einen akustischen Bandpassfilter ein akustisches Bandpassfilter vom Leitertyp ist.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: mindestens ein LC-Filter, das mit dem gemeinsamen Anschluss parallel zu dem mindestens einen akustischen Bandpassfilter und dem hybriden LC/akustischen Filter verbunden ist, wobei das LC-Filter Induktivitäten und Kapazitäten, und keine akustischen Resonatoren, aufweist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das LC-Filter dazu ausgebildet ist, einen Einfügungsverlust und eine Abschwächung bereitzustellen, wenn kein Bedarf für einen akustischen Resonatorfilter mit hohem Qualitätsfaktor Qualitätsfaktor Q besteht.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sperrbandantwort von jedem von dem zumindest einen akustischen Resonator, der in dem hybriden LC/akustischen Filter umfasst ist, einen Frequenzbereich aufweist, der dem Durchlassband von dem mindestens einen akustischen Bandpassfilter entspricht.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder von dem mindestens einen akustischen Resonator, der in dem hybriden LC/akustischen Filter umfasst ist, in dem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich eine Abschwächung bereitstellt, wenn er in dem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich betrieben wird.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das hybride LC/akustische Filter ein Tiefpassfilter aufweist, und das LC-Filter eines von einem Bandpassfilter oder einem Hochpassfilter aufweist.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das hybride LC/akustische Filter ein Hochpassfilter aufweist, und das LC-Filter eines von einem Bandpassfilter oder einem Tiefpassfilter aufweist.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das hybride LC/akustische Filter ein Bandpassfilter aufweist, und das LC-Filter eines von einem Bandpassfilter, einem Tiefpassfilter oder einem Hochpassfilter aufweist.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der gemeinsame Anschluss einen Antennenanschluss aufweist, der mit einer Antenne verbunden ist zum mindestens einen von Empfangen und Senden von Radiofrequenzsignalen.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jeder von dem mindestens einen akustischen Resonator, der in dem hybriden LC/akustischen Filter umfasst ist, einen akustischen Volumenwellen(BAW)-Resonator aufweist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der BAW-Resonator einen festmontierten Resonator (SMR) oder einen akustischen Dünnschichtvolumen-Resonator (FBAR) aufweist.
Die Multiplexer-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jeder von dem mindestens einen akustischen Resonator, der in dem hybriden LC/akustischen Filter umfasst ist, einen akustischen Oberflächenwellen(SAW)-Resonator aufweist.
Eine Multiplexer-Vorrichtung, aufweisend: einen oder mehrere akustische Bandpassfilter vom Leitertyp, die parallel zueinander mit einem gemeinsamen Antennenanschluss verbunden sind, wobei jedes akustische Bandpassfilter ein entsprechendes Durchlassband aufweist und eine Mehrzahl von akustischen Resonatoren umfasst, mindestens ein hybrides LC/akustisches Filter, das mit dem gemeinsamen Antennenanschluss verbunden ist, wobei das hybride LC/akustische Filter akustische Resonatoren anstelle von entsprechenden Kapazitäten, respektive, aufweist, wobei jeder akustische Resonator in einem entsprechenden aktiven akustischen Frequenzbereich ein Sperrband bereitstellt und in einem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich einen kapazitiven Charakter aufweist, und mindestens ein LC-Filter, das mit dem gemeinsamen Antennenanschluss verbunden ist, wobei das LC-Filter mindestens eine Induktivität und mindestens eine Kapazität, und keinen akustischen Resonator, aufweist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei der kapazitive Charakter von jedem von den akustischen Resonatoren, kombiniert mit Induktoren, eine Abschwächung in dem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich bereitstellt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei das Sperrband von jedem von den akustischen Resonatoren in dem hybriden LC/akustischen Filter dem entsprechenden Durchlassband von einem oder den mehreren akustischen Bandpassfiltern entspricht.
Eine Multiplexer-Vorrichtung, aufweisend: ein erstes akustisches Bandpassfilter, das mit einem Antennenanschluss verbunden ist, wobei das erste akustische Bandpassfilter ein erstes Durchlassband aufweist, ein zweites akustisches Bandpassfilter, das mit dem Antennenanschluss parallel zu dem ersten akustischen Bandpassfilter verbunden ist, wobei das zweite akustische Bandpassfilter ein zweites Durchlassband aufweist, das verschieden von dem ersten Durchlassband ist, mindestens ein hybrides LC/akustisches Filter, das mit dem Antennenanschluss parallel zu dem ersten und dem zweiten akustischen Bandpassfilter verbunden ist, wobei das mindestens eine hybride LC/akustische Filter Kapazitäten aufweist, die durch einen ersten akustischen Resonator und einen zweiten akustischen Resonator, respektive, ersetzt sind, und ein LC-Filter, das mit dem Antennenanschluss parallel zu dem mindestens einen hybriden LC/akustischen Filter verbunden ist, wobei das LC-Filter mindestens eine Induktivität und mindestens eine Kapazität, und keinen akustischen Resonator, aufweist, wobei der erste akustische Resonator ein erstes Sperrband bereitstellt, das dem ersten Durchlassband des ersten akustischen Bandpassfilters entspricht, wenn er in einem akustischen Frequenzbereich betrieben wird, und wobei der zweite akustische Resonator ein zweites Sperrband bereitstellt, das dem zweiten Durchlassband des zweiten akustischen Bandpassfilters entspricht, während er in einem akustischen Frequenzbereich betrieben wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der erste akustische Resonator als eine erste Kapazität wirkt, wenn er in einem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich betrieben wird, und wobei der zweite akustische Resonator als eine zweite Kapazität wirkt, wenn er in einem entsprechenden nicht-akustischen Frequenzbereich betrieben wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei das erste akustische Bandpassfilter ein WiFi-Filter umfasst, und das zweite akustische Bandpassfilter ein GNSS(globales Navigationssatellitensystem)-Filter umfasst.