DE102018102014A1

DE102018102014A1 - Filtering circuit with improved isolation and the same containing front-end module

Info

Publication number: DE102018102014A1
Application number: DE102018102014.7A
Authority: DE
Inventors: Roeland Heijna
Original assignee: RF360 Europe GmbH
Current assignee: RF360 Europe GmbH
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-08-01
Also published as: WO2019149538A1

Abstract

Eine Filterschaltung wird bereitgestellt, die ein Bandpassfilter (TXF) und ein Notchfilterelement (NE) umfasst. Gemäß der Erfindung werden die Filterfunktion und die Notchfunktion getrennt und unabhängig optimiert, so dass keine unerwünschten Wechselwirkungen zwischen Notch und Filter auftreten.A filter circuit is provided which comprises a bandpass filter (TXF) and a notch filter element (NE). According to the invention, the filter function and the Notchfunktion are separated and optimized independently, so that no undesirable interactions between Notch and filter occur.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterschaltung für HF-Frequenzen, die eine verbesserte Isolation für mehr Unterdrückung von unerwünschten Bändern und Signalen aufweist.The invention relates to a filter circuit for RF frequencies which has improved isolation for more rejection of unwanted bands and signals.

Bei Mobilkommunikation kann die Isolation bei einem System, das aus einem PA, PA-Anpassund und einem TX-Filter (z. B. ein SAW- oder BAW-Duplexer, -Quadplexer usw.) oder einem anderen jeweiligen Frontendmodul besteht, innerhalb des Sperrbands zu schlecht sein, um eine vorgegebene Spezifikation eines jeweiligen Frequenzbands zu erfüllen. Somit müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um die Isolation zwischen verschiedenen Bändern zu verbessern.In mobile communications, isolation in a system consisting of a PA, PA adapter, and a TX filter (eg, a SAW or BAW duplexer, quadlexer, etc.) or other respective front end module may be within the inhibit band too bad to meet a given specification of a given frequency band. Thus, additional measures must be taken to improve the isolation between different bands.

Ein bekanntes Verfahren dafür besteht darin, ein Notchfilter in den Signalpfad einzubringen, das eine spezifische Frequenz ausfiltert, um einen Pol in der Filtertransferfunktion zu schaffen. Normalerweise filtert ein Notchfilter nur eine einzige Frequenz aus und ist somit zum Abschwächen von gerademal einem Störsignal nützlich und verbessert die Isolation nur bei einer spezifischen Frequenz. Einbringen jeglichen weiteren Notches würde den Serienwiderstand unnötig erhöhen, wodurch Verluste entstehen, was unerwünscht ist.One known method for doing this is to introduce a notch filter into the signal path that filters out a specific frequency to create a pole in the filter transfer function. Normally, a notch filter filters out only a single frequency and is thus useful for attenuating even a noise signal and improves isolation only at a specific frequency. Introducing any additional notch would unnecessarily increase the series resistance, resulting in losses, which is undesirable.

Ein übliches Verfahren zum Einbringen eines Notches in eine Filterschaltung besteht in der Verwendung eines zusätzlichen Notches für zusätzliche Isolation in dem RX-Band. Von einer üblichen Filterkette ausgehend kann dieser Notch durch Integrieren eines zusätzlichen Nebenschlusselements in die Filterschaltung erzeugt werden.One common method of introducing a notch into a filter circuit is to use additional notch for additional isolation in the RX band. Starting from a conventional filter chain, this notch can be generated by integrating an additional shunt element into the filter circuit.

Als Ergebnis sieht man, dass die Isolation verbessert werden kann. Allerdings ergibt das zusätzliche Nebenschlusselement eine kleine Störung im TX-Band.As a result, it can be seen that the insulation can be improved. However, the additional shunt element gives a small disturbance in the TX band.

Ein weiteres Verfahren umfasst Koppeln einer zusätzlichen Induktivität an einen existierenden Nebenschlussresonator der Filterkettenschaltung, um den entsprechenden Pol bzw. den entsprechenden Notch, der durch die Serienresonanz der mechanischen Kapazität des Nebenschlussresonators und die Induktivität erzeugt wird, zu verschieben. Ein derartiges Verfahren ist nur zum Schaffen eines Notches auf der Hochfrequenzseite des Filterpassbands möglich.Another method includes coupling an additional inductor to an existing shunt resonator of the filter chain circuit to shift the corresponding pole or notch created by the series resonance of the mechanical capacitance of the shunt resonator and the inductance. Such a method is only possible to create a notch on the high frequency side of the filter passband.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Filterschaltung bereitzustellen, die verbesserte Isolation gegenüber einem Frequenzband in dem Sperrband aufweist, ohne zu viel zusätzlichen Verlust zu verursachen.It is an object of the invention to provide a filter circuit having improved isolation over a frequency band in the stopband without causing too much additional loss.

Diese und andere Aufgaben werden durch eine Filterschaltung nach Anspruch 1 erfüllt. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhaltende Ausführungsformen werden durch die abhängigen Ansprüche angegeben.These and other objects are achieved by a filter circuit according to claim 1. Further advantageous features including embodiments are given by the dependent claims.

Die Erfindung schlägt vor, ein gewöhnliches Bandpassfilter zu verwenden, das zum Schaffen des gewünschten/erforderlichen Passbands designt wurde, und dann ein zusätzliches Notchfilterelement in Serie, aber von dem Bandpassfilter getrennt, an die Filtersignalleitung zu koppeln.The invention proposes to use a standard bandpass filter designed to provide the desired / required passband, and then to couple an additional notch filter element in series but separate from the bandpass filter to the filter signal line.

Das Bandpassfilter kann eine Ladder Type bzw. Kettenanordnung von Resonatoren umfassen, die in SAW- oder BAW-Technologie oder einer beliebigen anderen Filtertechnologie, die für das erforderliche Passband nützlich ist, umgesetzt ist.The bandpass filter may comprise a ladder type array of resonators implemented in SAW or BAW technology or any other filter technology useful for the required passband.

Das Notchfilterelement umfasst eine in einem Nebenschlusspfad angeordnete Induktivität, die parallel zu der Signalleitung mit Masse verbunden ist.The notch filter element comprises an inductance arranged in a bypass path, which is connected in parallel to the signal line to ground.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bandpassfilter eine Kettenanordnung von SAW- oder BAW-Resonatoren, die für ein vorgegebenes Frequenzband designt sind. Eine Kapazität ist als ein Resonator derselben Technologie ausgebildet. Dies ermöglicht Verwendung eines einzigen Filterchips für Bandpassfilter und Notchfilterelement.In a preferred embodiment, the bandpass filter is a chain arrangement of SAW or BAW resonators designed for a given frequency band. A capacitor is designed as a resonator of the same technology. This allows use of a single filter chip for bandpass filter and notch filter element.

Jegliches andere kapazitive Element zum Schaffen des Notchfilterelements ist auch möglich.Any other capacitive element for creating the notch filter element is also possible.

Die Induktivität kann eine Spule sein. Diese Spule kann eine ebene, auf dem Filterchip erzeugte Spule sein. Alternativ dazu ist auch jegliche andere induktive Struktur möglich, wie etwa ein mäandrierender Leiter oder eine diskrete Induktivität.The inductance may be a coil. This coil may be a flat coil formed on the filter chip. Alternatively, any other inductive structure is possible, such as a meandering conductor or a discrete inductance.

Die vorgeschlagene Induktivität, die getrennt von dem Filter angeordnet ist, bestimmt in Kombination mit dem Filterelement einen Notch. Dieselbe Kombination bestimmt zusätzlich ein Passband, welches exakt auf der Frequenz des TX-Bands platziert werden kann. Dieses Passband weist tatsächlich keine Verluste auf, so dass der Notch größer ausgelegt werden kann. Auch wird ein zweiter Notch geschaffen, welcher auf einer anderen zu unterdrückenden Frequenz platziert werden kann, d. h. einer harmonischen Frequenz. Während der zuvor verwendete Einzelnotch große Verluste und eine Unterbrechung erzeugt, erzeugt der Zweifachnotch nun vernachlässigbare Verluste. Nur eine Extrainduktivität und ein Masseanschluss sind nötig, was kleine Unterschiede sind, die mit geringem Aufwand erreicht werden können, aber großen Nutzen erzielen.The proposed inductance, which is separate from the filter, determines a notch in combination with the filter element. The same combination additionally determines a passband, which can be placed exactly on the frequency of the TX band. This passband actually has no losses, so that the notch can be made larger. Also, a second notch is created which can be placed on another frequency to be suppressed, i. H. a harmonic frequency. While the single notch used previously generates large losses and interruption, the dual notch now generates negligible losses. Only an extra inductance and a ground connection are needed, which are small differences that can be achieved with little effort, but bring great benefits.

Das vorgegebene Frequenzband ist bevorzugt ein Tx-Band eines Mobilfunkbands eines drahtlosen Kommunikationsstandards gemäß einer G4- oder G5-Generation. Dann ist es vorteilhaft, das Notchfilterelement anzupassen, um bei einer Frequenz des Rx-Bands desselben Mobilfunkbands einen Notch zu erzeugen.The predetermined frequency band is preferably a Tx band of a mobile radio band wireless communication standards according to a G4 or G5 generation. Then it is advantageous to adjust the notch filter element to generate a notch at a frequency of the Rx band of the same mobile band.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Notchfilterelement ausgelegt zum Erzeugen eines Notches bei einer harmonischen Frequenz des vorgegebenen Frequenzbands.According to a further embodiment, the notch filter element is designed to generate a notch at a harmonic frequency of the predetermined frequency band.

In der Filterschaltung koppelt die Signalleitung eine Tx-Sektion einer Kommunikationsvorrichtung an eine Antenne der Vorrichtung. Das Notchfilterelement ist bevorzugt zwischen der Tx-Sektion und dem Bandpassfilter angeordnet.In the filter circuit, the signal line couples a Tx section of a communication device to an antenna of the device. The notch filter element is preferably arranged between the Tx section and the bandpass filter.

Eine Ausführungsform betrifft ein Frontendmodul, das ausgelegt ist zum Betrieb in einem Carrier Aggregation Modus und umfasst das Filter und die Filterschaltung, wie oben beschrieben. Diese Vorstufenschaltung ist ausgelegt für parallelen und gleichzeitigen Betrieb in dem vorgegebenen Frequenzband und einem zweiten Frequenzband. Dann ist das Notchfilterelement ausgelegt zum Erzeugen eines Notches bei einer Rx-Frequenz gemäß dem zweiten Band. Dies verbessert Isolation zwischen dem aggregierten Band, so dass ein gleichzeitiger und ungestörter Betrieb innerhalb der zwei Bänder möglich ist.One embodiment relates to a front-end module configured to operate in a carrier aggregation mode and includes the filter and the filter circuit as described above. This pre-circuit is designed for parallel and simultaneous operation in the predetermined frequency band and a second frequency band. Then, the notch filter element is designed to generate a notch at an Rx frequency according to the second band. This improves isolation between the aggregated band so that simultaneous and undisturbed operation within the two bands is possible.

Nachfolgend wird die Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen und die begleitenden Figuren erläutert. Die Figuren sind möglicherweise nur schematisch und nicht maßstabsgetreu gezeichnet.

1 zeigt die Transmissionskurve eines üblichen Bandpassfilters mit den durch Filterelemente erzeugten Notches.
2 zeigt das Passband mit der Rx-Isolationsanforderung.
3 zeigt ein Beispiel, bei dem die Rx-Isolationsanforderung erfüllt ist.
4 zeigt die Auswirkung eines Doppelnotches.
5 zeigt ein Referenzbandpassfilterdesign.
6 zeigt einige Kennlinien des Referenzfilters.
7 zeigt das Referenzfilter mit einem enthaltenen Notchelement.
8 zeigt einige Kennlinien des Filters von 7.
9 zeigt das Referenzfilter mit einem weiteren enthaltenen Notchelement.
10 zeigt einige Kennlinien des Filters von 9.
11 zeigt eine erste Ausführungsform einer Filterschaltung.
12 zeigt Kennlinien und verschiedene Übertragungskurven für die Filterschaltung von 11 mit variierenden Notchfrequenzen.
13 zeigt Kennlinien der Filterschaltung von 11 mit einem Notch mit einer eingestellten Notchfrequenz.
14 zeigt wieder die erste Ausführungsform der Filterschaltung.
15 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Filterschaltung, wobei die Anzahl von Resonatoren relativ zum Referenzdesign verringert wurde.
16 und 17 zeigen verschiedene Teile der Übertragungskurven von Filtern auf der Basis von 15 gemäß zwei neuen Ausführungsformen.
17 zeigt ein neues Filter mit einem RX-Band unterhalb des TX-Bands.
18 zeigt zwei Möglichkeiten eines mit einer Masseinduktivität realisierten Notchfilters, um einen Notch unterhalb des TX-Bands zu schaffen.
19 zeigt einige Kennlinien des Filters von 15, wobei der Notch auf eine Frequenz unterhalb des Passbands eingestellt ist.
20 zeigt einige Kennlinien des Filters von 15, wobei ein Doppelnotch auf eine Frequenz unterhalb des Passbands eingestellt ist.
21 zeigt das Fly-Back einer üblichen Filterschaltung, und
22 zeigt das Fly-Back einer neuen Filterschaltung.

In the following, the invention will be explained in more detail with reference to specific embodiments and the accompanying figures. The figures may be drawn only schematically and not to scale.

1 shows the transmission curve of a conventional bandpass filter with notches produced by filter elements.
2 shows the passband with the Rx isolation request.
3 shows an example where the Rx isolation request is satisfied.
4 shows the effect of a double notch.
5 shows a reference bandpass filter design.
6 shows some characteristics of the reference filter.
7 shows the reference filter with a contained notch element.
8th shows some characteristics of the filter of 7 ,
9 shows the reference filter with another included Notchelement.
10 shows some characteristics of the filter of 9 ,
11 shows a first embodiment of a filter circuit.
12 shows characteristics and different transfer curves for the filter circuit of 11 with varying Notch frequencies.
13 shows characteristics of the filter circuit of 11 with a notch with a set notch frequency.
14 again shows the first embodiment of the filter circuit.
15 shows a second embodiment of a filter circuit, wherein the number of resonators has been reduced relative to the reference design.
16 and 17 show different parts of the transfer curves of filters based on 15 according to two new embodiments.
17 shows a new filter with an RX band below the TX band.
18 shows two possibilities of a notch filter realized with a ground inductance to create a notch below the TX band.
19 shows some characteristics of the filter of 15 , wherein the notch is set to a frequency below the pass band.
20 shows some characteristics of the filter of 15 , wherein a double notch is set to a frequency below the passband.
21 shows the fly-back of a conventional filter circuit, and
22 shows the fly-back of a new filter circuit.

1 zeigt einen normalen TX-Frequenzgang (S21) eines in SAW-Technik realisierten Bandpassfilters. Das Filter ist aus Serienelementen RS und SAW-Resonatoren umfassenden Nebenschlusselementen RP aufgebaut. In der Figur ist ein Beispiel für das Verhalten der zwei Elemente (Serien- und Nebenschlusselemente) in zwei unterschiedlichen Maßstäben gegeben. Die gepunktete Linie entspricht der Auswirkung von jeweils einem einzigen Serienelement und einem einzigen Parallelelement. 1 shows a normal one TX Frequency response ( S21 ) of a bandpass filter realized in SAW technology. The filter is made of series elements RS and SAW resonators comprising shunt elements RP built up. In the figure, an example of the behavior of the two elements (series and shunt elements) is given in two different scales. The dotted line corresponds to the effect of a single series element and a single parallel element.

2 zeigt das Passband einer Tx-Filterschaltung zusammen mit der Rx-Isolationsanforderung, die das Filter erfüllen muss. In der Mitte ist das TX-Band, wo die Filterschaltung geringe Einfügungsverluste aufweisen sollte, und rechts und links sind mögliche RX-Bänder, wo optimale Isolation erforderlich ist, die die abgebildete Filterkurve noch nicht zeigt. 2 shows the passband of a Tx filter circuit along with the Rx isolation request that the filter must meet. In the middle is the TX band, where the filter circuit should have low insertion losses, and right and left are possible RX bands, where optimum isolation is required, which does not yet show the imaged filter curve.

3 zeigt ein erstes übliches Verfahren, bei dem ein Notchfilterelement verwendet wird zum Verbessern der Rx-Isolation eines Tx-Filters. Das Verfahren verwendet ein (verschobenes) Nebenschlusselement für zusätzliche Isolation in dem RX-Band. Als Ergebnis sieht man, dass die Isolation verbessert ist. Allerdings ergibt das zusätzliche Nebenschlusselement eine kleine Störung in dem gewünschten TX-Band. 3 shows a first conventional method in which a notch filter element is used to improve the Rx isolation of a Tx filter. The method uses a (shifted) shunt element for additional isolation in the RX band. As a result, it can be seen that the insulation is improved. However, the additional shunt element gives a small disturbance in the desired TX band.

Das zweite übliche Verfahren besteht in der Verwendung einer Masseinduktivität. Das isolierte Verhalten eines solchen Notches ist in 4 gezeigt. Man sieht, dass aufgrund der Wechselwirkung der Masseinduktivität mit anderen Serien- und Nebenschlusselementen zwei Notches ausgebildet sind. Die gestrichelte Linie zeigt das Verhalten des Notches, wohingegen die durchgezogene Linie die Auswirkung eines normalen Nebenschlusselements zeigt.The second common method is to use a ground inductance. The isolated behavior of such a notch is in 4 shown. It can be seen that two notches are formed due to the interaction of the ground inductance with other series and shunt elements. The dashed line shows the behavior of the notch, whereas the solid line shows the effect of a normal shunt element.

Die üblichen Verfahren sind nur auf der rechten Seite des TX möglich. Bis jetzt gab es keine bekannte Lösung für zusätzliche RX-Isolation auf der linken Seite des TX-Bands, was für manche entsprechend definierte Rx-/Tx-Band-Kombinationen erforderlich wäre.The usual methods are only possible on the right side of the TX. Until now, there was no known solution for additional RX isolation on the left side of the TX band, which would be required for some appropriately defined Rx / Tx band combinations.

Um aktuelle Lösungen und neue Lösungen zu vergleichen, ist ein Referenzdesign für eine Filterschaltung vonnöten. 5 zeigt den Aufbau des Referenzdesigns, welches in diesem Fall als ein Tx-Filter TXF verwendet wird. Es umfasst eine Kettenanordnung von Resonatoren, die typischerweise aus SAW-Resonatoren bestehen. In einer eine Tx-Sektion mit einer Antenne ANT koppelnden Signalleitung SL wechseln sich Serienelemente (Resonatoren) RS mit Nebenschlusselementen RP ab. 6 zeigt das Verhalten dieses Referenzdesigns.To compare current solutions and new solutions, a reference design for a filter circuit is needed. 5 shows the construction of the reference design, which in this case as a Tx filter TXF is used. It comprises a chain arrangement of resonators, which typically consist of SAW resonators. In a Tx section with an antenna ANT coupling signal line SL alternate series elements (resonators) RS with shunt elements RP from. 6 shows the behavior of this reference design.

6 zeigt einige Kennlinien dieser Referenzfilterschaltung. Das auf der linken Seite gezeigte Matrixelement S11 weist die sogenannte Kreisgröße auf. Die Kurve S11 eines TX-Filters sollte so dicht wie möglich um eine Impedanz herum verlaufen, in diesem Fall 50 Ohm. In dem vorliegenden Fall weist der Kreis von 6 nur ein kleines Ausmaß auf, was zeigt, dass das Referenzfilter gut angepasst ist. 6 shows some characteristics of this reference filter circuit. The matrix element shown on the left S11 has the so-called circle size. The curve S11 A TX filter should be as close as possible around an impedance, in this case 50 ohms. In the present case, the circle of 6 only a small amount, indicating that the reference filter is well adjusted.

Der S21-Wert eines Filters sollte in dem TX-Band so hoch (geringe Abschwächung) wie möglich und so niedrig wie möglich in dem RX-Band und ebenfalls für die harmonischen Frequenzen sein. Die abgebildeten Punkte in der Kurve veranschaulichen die Position der Harmonischen. Die unterschiedlichen Darstellungen von S21 sind unterschiedlich skaliert oder zeigen Ausschnitte des Gesamtverlaufs von S21.The S21 Value of a filter should be as high (low attenuation) in the TX band as possible and as low as possible in the RX band and also for the harmonic frequencies. The plotted points in the curve illustrate the position of the harmonics. The different representations of S21 are scaled differently or show sections of the overall course of S21 ,

7 zeigt den Aufbau einer üblichen Filterschaltung mit einem zusätzlichen Rx-Notch, der als ein kleiner mit einem „n“ gekennzeichneter Block abgebildet ist. Der Notch ist knapp innerhalb der Kettenstruktur des Filters TXF platziert. 7 shows the construction of a conventional filter circuit with an additional Rx notch, which is shown as a small block marked with an "n". The notch is just within the chain structure of the filter TXF placed.

8 zeigt einige Kennlinien dieser üblichen Notchlösung. Der fette Pfeil steht für einen verschlechterten Verlauf von S21 und der offene für eine verbesserte Kurve. 8th shows some characteristics of this conventional Notchlösung. The bold arrow indicates a worsened course of S21 and the open arrow indicates an improved turn.

Ob eine solche Lösung vorteilhaft ist oder nicht, ist höchst abhängig von der gewählten Referenz, aber die Kreisgröße von S11 kann im Allgemeinen so klein wie die Referenz gemacht werden. Die Rx-Isolation wird durch dieses zusätzliche Notchelement verbessert, siehe den offenen Pfeil.Whether such a solution is advantageous or not is highly dependent on the selected reference, but the circular size of S11 can generally be made as small as the reference. The Rx insulation is improved by this additional notch element, see the open arrow.

Dies bedeutet, dass das Filter ohne nachteilige Auswirkung auf die Kennlinie der Gesamtfilterschaltung weniger effektiv sein kann. Für eine vorgegebene Isolation muss nicht jede von der Notch erfüllte Aufgabe durch das Filter selbst gelöst werden. Die Harmonischenunterdrückung ist etwas schlechter (siehe den kleinen Pfeil in der linken oberen S21-Abbildung). Der Einfügungsverlust ist verbessert, da das Filter etwas weniger tun muss. Allerdings ergibt der RX-Notch eine zusätzliche Störung in dem TX-Band, welche dem vorherigen Vorteil ungefähr gleich ist, was den gesamten Einfügungsverlust IL ungefähr gleich macht.This means that the filter can be less effective without adversely affecting the characteristics of the overall filter circuit. For a given isolation, not every task performed by the notch needs to be solved by the filter itself. The harmonic suppression is a bit worse (see the small arrow in the upper left corner) S21 -Illustration). The insertion loss is improved because the filter has to do a little less. However, the RX Notch gives an additional disturbance in the TX Band which is approximately equal to the previous advantage, making the total insertion loss IL approximately equal.

9 zeigt den Aufbau eines Filterschaltungsdesigns TXF mit einem zusätzlichen Massenotch NE. Das Design verwendet ein bereits in dem Filter TXF vorhandenes Nebenschlusselement RP und erzeugt den Notch NE durch Hinzufügen einer Induktivität LG in Serie zu dem Nebenschlussresonator RP. Das Ergebnis der Rx-Notchese ist knapp sichtbar und durch die Pfeile angedeutet. 9 shows the construction of a filter circuit design TXF with an additional mass kill NE , The design already uses one in the filter TXF existing shunt element RP and creates the notch NE by adding an inductance LG in series with the shunt resonator RP , The result of the Rx Notchese is barely visible and indicated by the arrows.

Wie man anhand von 10 sieht, hängen Vor- und Nachteile stark von der gewählten Referenz ab, allerdings kann die Kreisgröße auf Kosten von potentiell höherem Einfügungsverlust im Allgemeinen so klein wie das Referenzdesign gehalten werden. Hinsichtlich der Harmonischen ist diese Schaltung nicht vorteilhaft, da S21 weniger Unterdrückung der Harmonischen zeigt, wie in der Figur durch den offenen Pfeil angedeutet ist.How to get by 10 see, advantages and disadvantages are strongly dependent on the reference chosen, but at the expense of potentially higher insertion loss the circle size can generally be kept as small as the reference design. With regard to the harmonics, this circuit is not advantageous since S21 shows less suppression of the harmonics, as indicated in the figure by the open arrow.

Die Ausführungsform einer verbesserten Filterschaltung ist in 11 gezeigt und basiert auf einer Idee des Bauens des Filters TXF auf einem normalen Weg, idealerweise ohne jegliche Zugeständnisse zu machen. Danach wird ein Notchelement NE durch Platzieren eines getrennten und zusätzlichen Nebenschlusselements (Resonator) RP in Serie mit einer Induktivität L auf eine Weise hinzugefügt, dass es die Leistungsfähigkeit des Filters TXF nicht stört. Wenn man dies macht, wird der Frequenzwert des zusätzlichen Notchelements NE gewählt, so dass die Kapazität des Elements durch die Induktivität L in dem TX-Band ausgelöscht wird. Der Induktivitätswert ist eingestellt, so dass er einen Notch bei der gewünschten Frequenz erzeugt.The embodiment of an improved filter circuit is shown in FIG 11 shown and based on an idea of building the filter TXF in a normal way, ideally without making any concessions. Then it becomes a notch element NE by placing a separate and additional shunt element (resonator) RP in series with an inductance L added in a way that it's the performance of the filter TXF does not bother. When you do this, the frequency value of the additional notch element becomes NE chosen so that the capacity of the element through the inductance L in that TX Band is extinguished. The inductance value is set to produce a notch at the desired frequency.

Eine Simulation unter Verwendung dieses Konzepts wurde gemäß 12 für verschiedene Notchfrequenzen durchgeführt, welche durch entsprechend gewählte Induktivitätswerte eingestellt wurden.A simulation using this concept was made according to 12 for different Notch frequencies, which were set by appropriately selected inductance values.

Die Figur zeigt, dass es möglich ist, den Notch bei einer beliebigen gewünschten Frequenz zu platzieren, ohne die TX-Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Das Passband bei der Tx-Frequenz ist durch den Notch vollkommen unbeeinflusst (siehe unteres Bild). Der S11 liegt für die Mitte des Tx-Bandes bei genau 50 Ohm (siehe Pfeil). Für niedrigere oder höhere Frequenzen kann dies in dem Filter kompensiert werden, ohne die Filterleistungsfähigkeit zu beeinträchtigen.The figure shows that it is possible to place the notch at any desired frequency without the TX Performance. The pass band at the Tx frequency is completely unaffected by the notch (see picture below). The S11 is exactly 50 ohms for the middle of the Tx band (see arrow). For lower or higher frequencies, this can be compensated in the filter without compromising filter performance.

13 zeigt das Verhalten eines wie in 11 gezeigten Notchelements NE, jetzt allerdings für nur ein ausgewähltes Notchelement. Da jedes Filterelement eine mechanische Serienkapazität und eine Induktivität zusammen mit einer großen Nebenschlusskapazität enthält, wird die Kombination eines Filterelements und einer Serienschaltung eines Nebenschlussresonators und einer Masseinduktivität immer zwei Resonanzfrequenzen ergeben (Notchfrequenzen), eine unterhalb des TX-Bands und eine oberhalb des TX-Bands, wie in der Figur durch Pfeile angedeutet ist. Die Figur zeigt ferner, dass der größere Notcheffekt knapp unterhalb des Tx-Bands platziert werden kann, was bisher mit einer üblichen Notchlösung unmöglich war. Der vergrößerte Ausschnitt in dem unteren Teil der Figur zeigt, dass das Tx-Band durch das Notchelement NE unbeeinflusst bleibt. 13 shows the behavior of a like in 11 notch element shown NE , but now only for a selected notch element. Since each filter element has a mechanical series capacitance and an inductance together with a large shunt capacitance, the combination of a filter element and a series circuit of a shunt resonator and a ground inductance will always give two resonant frequencies (notch frequencies), one below the TX band and one above the TX band , as indicated in the figure by arrows. The figure also shows that the larger notch effect can be placed just below the Tx band, which was previously impossible with a standard notch solution. The enlarged detail in the lower part of the figure shows that the Tx band through the Notchelement NE unaffected.

14 zeigt wieder die vorgeschlagene Filterschaltung mit dem Notchelement NE und dem getrennten Tx-Filter TXF. 14 again shows the proposed filter circuit with the Notchelement NE and the separate Tx filter TXF ,

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Filterschaltung besteht darin, dass einiges von der RX-Isolation durch das Notchelement NE und somit außerhalb des Tx-Filters erfolgt. Dann kann das Tx-Filter hinsichtlich Größe bzw. der Anzahl von Filterelementen verringert werden. 15 zeigt ein Beispiel, in dem im Vergleich zur Ausführungsform von 11 zwei Filterelemente weggelassen wurden. Die weggelassenen Filterelemente umfassen einen Serienresonator und einen Nebenschlussresonator und sind in der Figur durch ein entsprechendes X angedeutet.Another advantage of the proposed filter circuit is that some of the RX isolation by the notch element NE and thus outside the Tx filter. Then, the Tx filter can be reduced in size and number of filter elements. 15 shows an example in which compared to the embodiment of 11 two filter elements have been omitted. The omitted filter elements comprise a series resonator and a shunt resonator and are indicated in the figure by a corresponding X.

16 zeigt einige Kennlinien der Filterschaltung von 15. Die gepunktete Linie zeigt das zusätzliche Notchverhalten. Im Allgemeinen wird die Kreisgröße von S11 kleiner sein, da das Filter hinsichtlich Größe und Anzahl von Filterelementen verkleinert ist. Die Harmonischenunterdrückung ist daher proportional kleiner. Allerdings ist die Isolation als ein erfülltes Ziel dieser neuen Schaltung dieselbe. Ferner ist der Einfügungsverlust in diesem Fall signifikant um etwa 0,5 dB besser, was unwahrscheinlich hoch ist. 16 shows some characteristics of the filter circuit of 15 , The dotted line shows the additional Notchverhalten. In general, the circle size of S11 be smaller, since the filter is reduced in size and number of filter elements. The harmonic suppression is therefore proportionally smaller. However, isolation as a fulfilling goal of this new circuit is the same. Further, the insertion loss in this case is significantly better by about 0.5 dB, which is unlikely to be high.

Darüber hinaus werden die Gesamtkosten der Filterschaltung auch kleiner sein, da die großen Elemente in dem Filter durch ein kleines zusätzliches Element ersetzt werden.Moreover, the overall cost of the filter circuit will also be smaller because the large elements in the filter are replaced by a small additional element.

Soweit wurden nur die Möglichkeiten für Notchfrequenzen oberhalb des TX-Bands erörtert. Die existierenden und üblichen Filterschaltungen mit Notchelementen bieten keine Gelegenheiten unterhalb des TX-Bands.So far, only the possibilities for notch frequencies above the TX band have been discussed. The existing and conventional notch filter circuits do not provide opportunities below the TX band.

Eine Simulation einer neuen auf diese Situation ausgerichteten Ausführungsform ist in 17 gezeigt, die einige Kennlinien einer entsprechenden Filterschaltung darstellt, welche in dem Beispiel ein Filter für Band 20 ist. Hier liegt das Rx-Band unterhalb des Tx-Bands. Die Figur zeigt, dass mit der Erfindung auch die Rx-Isolation für ein solches Band mit ausgetauschtem Ort von Tx-Band und Rx-Band verbessert werden kann.A simulation of a new embodiment oriented to this situation is in 17 showing some characteristics of a corresponding filter circuit, which in the example is a filter for band 20 is. Here's the Rx band below the Tx band. The figure shows that with the invention, the Rx isolation for such a band with exchanged location of Tx band and Rx band can be improved.

Wenn eine Masseinduktivität an ein bereits vorhandenes Nebenschlusselement des Tx-Filters selbst gekoppelt wird, um einen Notch an der RX-Frequenz unterhalb der Tx-Frequenz anzubringen - siehe Abwärtspfeil -, dann besteht das Ergebnis darin, dass das verwendete Nebenschlusselement nicht mehr auf der oberen Seite des RX-Bands arbeitet, was eine Verschlechterung der Isolation verursacht, siehe Aufwärtspfeil. Die gepunkteten Linien in 18 zeigen in einem nahe der Rx-Frequenz vorgenommenen Ausschnitt die S21 des Filters im Vergleich mit der durchgezogenen Linie, welche der S21 einer Schaltung ohne eine mit dem vorhandenen Nebenschlusselement gekoppelte Masseinduktivität ist.If a ground inductance is coupled to an already existing shunt element of the Tx filter itself to provide a notch at the RX frequency below the Tx frequency - see the down arrow - then the result is that the shunt element used is no longer on the top Side of the RX band works, which causes a deterioration of the insulation, see the up arrow. The dotted lines in 18 show in a close to the Rx frequency made section the S21 of the filter in comparison with the solid line which the S21 a circuit without a coupled to the existing shunt element grounding inductance is.

19 zeigt einige Kennlinien einer neuen vorgeschlagenen Filterschaltung, bei der das zu unterdrückende RX-Band unterhalb des TX-Bands liegt. Hier ist die Notchfrequenz auf die Rx-Frequenz eingestellt. Da das Notchelement NE zwei Notches erzeugt, ist es möglich, den zweiten Notch mit der höchsten Frequenz exakt auf der zweiten Harmonischen zu platzieren. 19 shows some characteristics of a new proposed filter circuit, in which the RX band to be suppressed lies below the TX band. Here, the notch frequency is set to the Rx frequency. Because the notch element NE produces two notches, it is possible to place the second notch with the highest frequency exactly on the second harmonic.

Auch ist der Einfügungsverlust im TX-Band in diesem Fall signifikant besser. Die gepunktete Linie zeigt das zusätzliche Notchverhalten.Also, the insertion loss in the TX band is significantly better in this case. The dotted line shows the additional Notchverhalten.

Die Wahl, die höhere Notchfrequenz auf die zweite Harmonische einzustellen, ist logisch. Allerdings können bei einer anderen Ausführungsform, die in 20 als ein Extremfall gezeigt ist, sogar beide Notches bei den Harmonischen platziert werden. In diesem Falle wird ein Notch auf die zweite Harmonische eingestellt und der zweite Notch wird auf die dritte Harmonische eingestellt. In dieser Figur zeigt die gepunktete Linie ebenfalls das zusätzliche Notchverhalten.The choice of setting the higher notch frequency to the second harmonic is logical. However, in another embodiment, in 20 is shown as an extreme case, even both notches are placed at the harmonics. In this case, a notch is set to the second harmonic and the second notch is set to the third harmonic. In this figure, the dotted line also shows the additional Notchverhalten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung, welcher bisher noch nicht erwähnt wurde, wird in dem Fly-Back offensichtlich. Bei einem üblichen Filter mit einem Notch innerhalb der Filterschaltung ist der Wert von S21, wie in 21 durch einen Pfeil angedeutet ist, in dem Fly-Back schlecht.Another advantage of the invention, which has not been mentioned before, is evident in the fly-back. In a conventional filter with a notch within the filter circuit, the value of S21 , as in 21 indicated by an arrow in the fly-back bad.

22 zeigt das Fly-Back-Gebiet für eine Filterschaltung mit dem neuen Notchelement. Hier zeigt der offene Pfeil, dass die Unterdrückung in dem Fly-Back verbessert ist, was durch die neue Lösung verursacht wird, da das getrennte Notchelement keine Wechselwirkung mit dem Filter eingeht. 22 shows the fly-back area for a filter circuit with the new notch element. Here, the open arrow shows that the suppression in the fly-back is improved, which is caused by the new solution, since the separate notch element does not interact with the filter.

Die Filterschaltung der Erfindung ist nicht durch die präsentierten Ausführungsformen und Figuren beschränkt. Ferner muss die Notchfrequenz in der Tx-Filterschaltung nicht auf das entsprechende RX-Band beschränkt sein, das dem Tx-Band zugewiesen ist. Der Notch kann auf eine willkürliche Frequenz eingestellt werden, die für ein beliebiges Frequenzband verwendet werden kann.The filter circuit of the invention is not limited by the embodiments and figures presented. Further, the notch frequency in the Tx filter circuit need not be limited to the corresponding RX band assigned to the Tx band. The notch can be set to an arbitrary frequency that can be used for any frequency band.

In einem Frontendmodul, das beispielsweise in einem Trägeraggregationsmodus (Carrier aggregation mode) betrieben werden kann, kann die Filterschaltung mit dem neuen Notch für eine RX-Kreuzisolation verwendet werden, das bedeutet zur Isolation gegenüber dem aggregierten Rx-Band. Bei allen Ausführungsformen werden die Filterfunktion und die Notchfunktion getrennt und unabhängig optimiert, so dass keine unerwünschten Wechselwirkungen mehr auftreten.For example, in a front-end module that can be operated in a carrier aggregation mode, the filter circuit with the new notch can be used for RX cross-isolation, that is, isolation from the aggregate Rx band. In all embodiments, the filter function and Notchfunktion are separated and optimized independently, so that no more unwanted interactions occur.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

ANTANT: Antenneantenna
LL: Induktivitätinductance
nn: NotchNotch
NENE: NotchfilterelementNotch filter element
RPRP: NebenschlusselementShunt element
RSRS: Serienelementseries element
SLSL: Signalleitungsignal line
TXTX: Tx-SektionTx section
TXFTXF: Tx-FilterTx filter

Claims

Filter circuit comprising a signal line (SL) with a chain arrangement of resonators forming a bandpass filter designed for a given frequency band, and a notch filter element (NE) connected in series with the bandpass filter, comprising a series connection of a capacitance and an inductance, the series circuit being arranged in a bypass path which is connected in parallel to the signal line to ground.

Filter circuit according to the preceding claim, wherein the resonators of the chain arrangement and the capacitance are implemented as SAW resonators.

A filter circuit as claimed in any preceding claim, wherein the predetermined frequency band is a Tx bandpass filter (TXF), the notch filter element (NE) being arranged to generate a notch at a frequency according to the Rx band.

Filtering circuit according to one of the preceding claims, wherein the notch filter element (NE) is designed to generate a notch at a harmonic frequency of the predetermined frequency band.

Filter circuit according to one of the preceding claims, wherein the signal line (SL) couples the Tx section (TX) of a communication device to an antenna (ANT) of the device, the notch filter element (NE) between the Tx section (TX) and the bandpass filter ( TXF) is arranged.

A filter circuit as claimed in any one of the preceding claims, wherein the bandpass filter (TXF) and the notch filter element (NE) are disposed adjacent to each other on the same piezoelectric substrate.

Filter circuit according to one of the preceding claims, - wherein the notch filter element (NE) behaves as a series capacitance in the signal line and as a mechanical capacitance and an inductance in the bypass path, - wherein the notch filter element (NE) due to the resonant series circuit in the bypass path one generated first Notch and generated a second Notch due to a series resonance with the series capacity, wherein the first notch is set to a frequency above the passband, and - wherein the second notch is set to a frequency below the pass band.

A filter circuit as claimed in any preceding claim, wherein the notch filter element (NE) generates a first notch and a second notch, wherein frequencies of the first and second notches are set to a second and a third harmonic of the bandpass filter (TXF).

Front end module for a carrier aggregation mode of operation, comprising the filter circuit of any one of the preceding claims, the front-end module being designed for parallel and simultaneous operation in the predetermined frequency band and a second frequency band, - The Notchfilterelement (NE) is designed to generate a notch at an Rx frequency according to the second frequency band.