DE102021206757A1

DE102021206757A1 - Abstimmbare filter mit gegenseitig gekoppelten induktivitäten

Info

Publication number: DE102021206757A1
Application number: DE102021206757.3A
Authority: DE
Inventors: Kun Chen; Joshua Kawika Ellis; Shayan Farahvash; Haibo CAO
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2021-12-30
Also published as: KR20220002120A; JP2022013726A; CN113872551A; US20210408992A1; GB202107513D0; US11909428B2; GB2599986A; TW202220378A; US20210409047A1

Abstract

Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf einen abstimmbaren Filter mit abstimmbarer Unterdrückung. Der abstimmbare Filter umfasst wechselseitig gekoppelte Induktivitäten sowie eine abstimmbare Impedanzschaltung, die elektrisch mit zumindest einer der wechselseitig gekoppelten Induktivitäten verbunden ist. Die abstimmbare Impedanzschaltung ist dazu ausgelegt, zumindest zwei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters durch Änderung eines Schaltzustands eines Schalters anzupassen. Der abstimmbare Filter kann ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Verwandte Verfahren, Hochfrequenzsysteme, Hochfrequenzmodule und drahtlose Kommunikationsgeräte werden ebenfalls offenbart.

Description

QUERVERWEIS AUF PRIORITÄTSANMELDUNGEN
Alle Anmeldungen, für die ein ausländischer oder inländischer Prioritätsanspruch in dem mit der Anmeldung eingereichten Anmeldungsdatenblatt identifiziert worden ist, werden hiermit durch Inbezugnahme unter 37 C.F.R. § 1.57 mit eingeschlossen. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional Patent Application Nr. 63/046,184 , eingereicht am 30. Juni 2020 mit dem Titel „TUNABLE FILTER WITH MUTUALLY COUPLED INDUCTORS,“ und der U.S. Provisional Patent Application Nr. 63/071,261 , eingereicht am 27. August 2020 mit dem Titel „TUNABLE FILTER WITH MUTUALLY COUPLED INDUCTORS,“ deren beider Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit als Teil der vorliegenden Anmeldung gelten sollen.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsformen dieser Offenbarung beziehen sich auf Filter, die dazu ausgelegt sind, Signale wie beispielsweise Hochfrequenzsignale zu filtern.
Beschreibung verwandter Technologie
Hochfrequenzkommunikationssysteme (HF-Kommunikationssysteme) können eingesetzt werden, um Signale über einen weiten Frequenzbereich übertragen und/oder empfangen zu können. Beispielsweise kann ein HF-Kommunikationssystem dazu genutzt werden, um HF-Signale in einem Frequenzbereich von etwa 30 Kilohertz (kHz) bis 300 Gigahertz (GHz), wie beispielsweise im Bereich von etwa 410 Megahertz (MHz) bis etwa 7,125 GHz für die Mobilfunkkommunikation im Frequenzbereich 1 (FR1) der fünften Generation (5G), drahtlos zu übertragen.
Beispiele für HF-Kommunikationssysteme umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Mobiltelefone, Tablets, Basisstationen, Netzwerkzugriffspunkte, Teilnehmernetzgeräte („customer-premises equipment“, CPE), Laptops und tragbare Elektronik.
In bestimmten Anwendungen können HF-Kommunikationssysteme eine Vielzahl von HF-Signalen gleichzeitig verarbeiten. In derartigen HF-Kommunikationssystemen können Filter mit starker Harmonischenunterdrückung wünschenswert sein. Filter mit starker Harmonischenunterdrückung sind in einer Vielzahl von Anwendungen wünschenswert.
ZUSAMMENFASSUNG BESTIMMTER ERFINDERISCHER ASPEKTE
Die in den Ansprüchen beschriebenen Innovationen haben jeweils mehrere Aspekte, von denen keiner allein für seine wünschenswerten Eigenschaften verantwortlich ist. Ohne den Umfang der Ansprüche einzuschränken, werden nun einige markante Merkmale dieser Offenbarung kurz beschrieben.
Ein Aspekt dieser Offenbarung ist ein abstimmbarer Filter mit abstimmbarer Unterdrückung. Der abstimmbare Filter umfasst eine erste Induktivität, eine wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelte zweite Induktivität sowie eine abstimmbare Impedanzschaltung, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist. Die abstimmbare Impedanzschaltung umfasst einen Schalter und ist dazu ausgelegt, zumindest zwei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters durch Änderung eines Schaltzustands des Schalters anzupassen. Der abstimmbare Filter ist dazu ausgelegt, ein Hochfrequenzsignal zu filtern.
Der Schalter kann dazu ausgelegt sein, ein Ende eines Kondensators mit der ersten Induktivität selektiv elektrisch zu koppeln. Die abstimmbare Impedanzschaltung kann einen zweiten Schalter aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, ein Ende eines zweiten Kondensators mit der ersten Induktivität selektiv elektrisch zu koppeln.
Eine Änderung des Schaltzustands des Schalters kann in bestimmten Anwendungen die Lage von zumindest drei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anpassen.
Die Lage einer Kerbe im Frequenzgang des abstimmbaren Filters kann auf zumindest einem Zustand der abstimmbaren Impedanzschaltung und der wechselseitigen Kopplung der ersten Induktivität mit der zweiten Induktivität beruhen.
Die abstimmbare Impedanzschaltung kann eine abstimmbare Kondensatorschaltung aufweisen. Die abstimmbare Kondensatorschaltung kann für eine Shuntkapazität an einem Knoten zwischen der ersten Induktivität und der zweiten Induktivität sorgen. Alternativ dazu kann die abstimmbare Kondensatorschaltung parallel zu der ersten Induktivität geschaltet werden. Die abstimmbare Kondensatorschaltung kann auch in Reihe zu der zweiten Induktivität geschaltet werden. Der abstimmbare Filter kann zudem eine zweite abstimmbare Kondensatorschaltung aufweisen, die parallel zu der zweiten Induktivität geschaltet ist.
Die erste Induktivität kann in Reihe mit der zweiten Induktivität geschaltet werden, ein erster Kondensator kann parallel zu der ersten Induktivität geschaltet werden, und ein zweiter Kondensator kann parallel zu der zweiten Induktivität geschaltet werden. Der abstimmbare Filter kann weiterhin einen Shuntkondensator aufweisen, welcher zwischen der ersten Induktivität und der zweiten Induktivität gekoppelt ist. Die abstimmbare Impedanzschaltung kann dazu ausgelegt sein, für die erste Kapazität zu sorgen.
Die erste Induktivität kann eine Reiheninduktivität sein, und die zweite Induktivität kann eine Shuntinduktivität sein. Die abstimmbare Impedanzschaltung kann eine abstimmbare Kondensatorschaltung aufweisen, die parallel zu der ersten Induktivität geschaltet ist. Der abstimmbare Filter kann weiterhin eine Induktivitäts-Kondensatorschaltung in Reihe zu der ersten Induktivität aufweisen. Die Induktivitäts-Kondensatorschaltung kann eine dritte Induktivität aufweisen, und die dritte Induktivität kann wechselseitig mit zumindest einem von der ersten Induktivität und der zweiten Induktivität gekoppelt sein.
Die zumindest zwei Kerben können für eine Harmonischenunterdrückung sorgen.
Ein anderer Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Filtern von Hochfrequenzsignalen. Das Verfahren umfasst ein Filtern eines ersten Hochfrequenzsignals mit einem abstimmbaren Filter in einem ersten Zustand; nach dem Filtern des ersten Hochfrequenzsignals ein Ändern des Schaltzustands eines Schalters einer abstimmbaren Impedanzschaltung des abstimmbaren Filters von dem ersten Zustand in einen zweiten Zustand, um die Lage von zumindest zwei Harmonischen entsprechenden Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anzupassen; und während der abstimmbare Filter im zweiten Zustand ist, ein Filtern eines zweiten Hochfrequenzsignals mit dem abstimmbaren Filter.
Eine Änderung des Schaltzustands des Schalters kann in bestimmten Anwendungen die Lage von zumindest drei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anpassen.
Ein anderer Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, welches einen abstimmbaren Filter und eine Antenne aufweist, die dazu ausgelegt ist, ein von dem abstimmbaren Filter gefiltertes Hochfrequenzsignal zu übertragen. Der abstimmbare Filter umfasst eine erste Induktivität, eine wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelte zweite Induktivität sowie eine abstimmbare Impedanzschaltung, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist. Die abstimmbare Impedanzschaltung umfasst einen Schalter und ist dazu ausgelegt, zumindest zwei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters durch Änderung eines Schaltzustands des Schalters anzupassen.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann einen Antennenschalter umfassen, und der abstimmbare Filter kann zwischen den Antennenschalter und die Antenne gekoppelt sein.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann einen Leistungsverstärker und einen Bandauswahlschalter aufweisen, und der abstimmbare Filter kann zwischen den Leistungsverstärker und den Bandauswahlschalter gekoppelt sein.
Ein anderer Aspekt dieser Offenbarung betrifft einen abstimmbaren Filter mit Harmonischenunterdrückung. Der abstimmbare Filter umfasst eine erste Induktivität, eine wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelte zweite Induktivität sowie eine abstimmbare Kondensatorschaltung, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist. Die abstimmbare Kondensatorschaltung umfasst N Schalter, die dazu ausgelegt sind, die effektive Kapazität der abstimmbaren Kondensatorschaltung anzupassen, um die Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 2 x 2^N Harmonische einzustellen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist. Der abstimmbare Filter ist dazu ausgelegt, ein Hochfrequenzsignal zu filtern.
Die N Schalter können einstellbar ausgeführt werden, um eine Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 3 × 2^N Harmonische einzustellen.
Die abstimmbare Kondensatorschaltung kann parallel zu der ersten Induktivität geschaltet werden. Der abstimmbare Filter kann einen Kondensator, welcher parallel zu der zweiten Induktivität geschaltet ist, und einen Shuntkondensator zwischen der ersten Induktivität und der zweiten Induktivität aufweisen, die in Reihe zueinander geschaltet sind.
Eine Änderung des Schaltzustands eines ersten Schalters der Vielzahl von Schaltern kann die Lage von zumindest zwei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anpassen. Eine Änderung des Schaltzustands des ersten Schalters der Vielzahl von Schaltern kann die Lage von zumindest drei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anpassen.
Die zweite Induktivität kann eine Shuntinduktivität sein. Die abstimmbare Kondensatorschaltung kann parallel zu der ersten Induktivität geschaltet werden. Der abstimmbare Filter kann zudem einen in Reihe zu der zweiten Induktivität geschalteten Shuntkondensator aufweisen, welcher über die zweite Induktivität elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist.
Die 2 × 2^N Harmonischen können zumindest eine zweite Harmonische und zumindest eine dritte Harmonische aufweisen. Die 2 × 2^N Harmonischen können zumindest eine Harmonische aufweisen, die einem New-Radio-Betriebsband der fünften Generation zugeordnet ist. Die 2 × 2^N Harmonischen können zumindest eine Harmonische, die einem New-Radio-Betriebsband der fünften Generation zugeordnet ist, sowie zumindest eine Harmonische aufweisen, die einem Long-Term-Evolution-Betriebsband der vierten Generation zugeordnet ist.
Ein anderer Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, welches ein Hochfrequenzfrontend mit einem abstimmbaren Filter und einer in Kommunikation mit dem abstimmbaren Filter stehenden Antenne aufweist. Der abstimmbare Filter umfasst eine erste Induktivität, eine wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelte zweite Induktivität sowie eine abstimmbare Kondensatorschaltung, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist. Die abstimmbare Kondensatorschaltung umfasst N Schalter, die dazu ausgelegt sind, die effektive Kapazität der abstimmbaren Kondensatorschaltung anzupassen, um die Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 2 × 2^N Harmonische einzustellen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist. Der abstimmbare Filter ist dazu ausgelegt, ein Hochfrequenzsignal zu filtern.
Die Antenne kann dazu ausgelegt sein, ein von dem abstimmbaren Filter gefiltertes Hochfrequenzsignal zu filtern. N kann zumindest 4 sein.
Das Hochfrequenzfrontend kann einen Antennenschalter umfassen, und der abstimmbare Filter kann zwischen den Antennenschalter und die Antenne gekoppelt sein.
Das Hochfrequenzfrontend kann einen Leistungsverstärker und einen Bandauswahlschalter aufweisen, und der abstimmbare Filter kann zwischen den Leistungsverstärker und den Bandauswahlschalter gekoppelt sein.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann dazu ausgelegt sein, einen Doppelvernetzungsbetrieb zu implementieren, und der abstimmbare Filter kann dazu ausgelegt sein, bei der Doppelvernetzung für Unterdrückung zu sorgen. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann dazu ausgelegt sein, Trägerbündelung zu implementieren, und der abstimmbare Filter kann dazu ausgelegt sein, bei der Trägerbündelung für Unterdrückung zu sorgen.
Ein anderer Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Hochfrequenzsystem, welches einen Antennenschalter, einen Antennenanschluss, und einen abstimmbaren Filter aufweist, der in einem Signalpfad zwischen dem Antennenschalter und dem Antennenanschluss gekoppelt ist. Der abstimmbare Filter umfasst eine erste Induktivität, eine wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelte zweite Induktivität sowie eine abstimmbare Kondensatorschaltung, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist. Die abstimmbare Kondensatorschaltung umfasst N Schalter, die dazu ausgelegt sind, die effektive Kapazität der abstimmbaren Kondensatorschaltung anzupassen, um die Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 2 × 2^N Harmonische einzustellen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist. Der abstimmbare Filter ist dazu ausgelegt, ein Hochfrequenzsignal zu filtern.
Zu Zwecken der Zusammenfassung der Offenbarung werden bestimmte Aspekte, Vorteile und neuartige Merkmale der Innovationen hierin beschrieben. Es sollte dabei klar sein, dass nicht notwendigerweise alle dieser Vorteile gemäß einem bestimmten Ausführungsbeispiel erreicht werden können. Daher können die Innovationen auf eine Art und Weise ausgeführt oder ausgestaltet werden, die einen Vorteil oder eine Gruppe von Vorteilen, wie sie hierin gelehrt oder angedeutet sind, erreichen oder optimieren, ohne dass damit notwendigerweise andere hierin gelehrte oder angedeutete Vorteile erzielt werden können.
Figurenliste
Ausführungsformen dieser Offenbarung werden nun durch nicht einschränkende Beispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Kommunikationsnetzwerk.
2A zeigt ein schematisches Blockschaubild eines Beispiels einer Kommunikationsverbindung, welche Trägerbündelung nutzt.
2B veranschaulicht verschiedene Beispiele für Uplinkträgerbündelung in der Kommunikationsverbindung der 2A.
2C veranschaulicht verschiedene Beispiele für Downlinkträgerbündelung in der Kommunikationsverbindung der 2A.
3 zeigt ein Schaubild einer beispielhaften Netzwerktopologie mit Doppelvernetzungsfähigkeit.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer Ausführungsform.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer anderen Ausführungsform.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer anderen Ausführungsform.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer anderen Ausführungsform.
8A zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer anderen Ausführungsform.
8B zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer anderen Ausführungsform.
8C zeigt eine Auftragung des Frequenzganges des Filters der 8B.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer Ausführungsform.
10 zeigt eine Auftragung des Kopplungskoeffizienten in Abhängigkeit des Abstands zwischen den zwei wechselseitig gekoppelten Induktivitäten.
11 zeigt eine Auftragung einer Simulation, welche die Lagen der Harmonischenkerben des abstimmbaren Filters der 9 gemäß eines ersten Designbeispiels veranschaulicht.
12 zeigt eine Auftragung einer Simulation, welche die Lagen der Harmonischenkerben des abstimmbaren Filters der 9 gemäß eines zweiten Designbeispiels veranschaulicht.
13 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters gemäß einer Ausführungsform.
14 zeigt eine Auftragung einer Simulation, welche die Lagen der Harmonischenkerben des abstimmbaren Filters der 13 gemäß eines dritten Designbeispiels veranschaulicht.
15A zeigt ein schematisches Blockschaubild eines Hochfrequenzsystems mit einem abstimmbaren Filter gemäß einer Ausführungsform.
15B zeigt ein schematisches Blockschaubild eines Hochfrequenzsystems mit einem abstimmbaren Filter gemäß einer anderen Ausführungsform.
16 zeigt ein schematisches Blockschaubild einer Ausführungsform einer Mobilvorrichtung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen stellt verschiedene Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen dar. Die hier beschriebenen Innovationen können jedoch auf vielfältige Weise umgesetzt werden, z.B. durch die Definition und im Umfang der Ansprüche. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleichartige Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht unbedingt maßstabsgetreu sind. Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente beinhalten können, als in einer Zeichnung und/oder einer Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente dargestellt sind. Darüber hinaus können einige Ausführungsformen jede geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten. Die hier enthaltenen Überschriften dienen nur der Übersichtlichkeit und berühren nicht zwangsläufig den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche.
Die Internationale Fernmeldeunion (International Telecommunication Union; ITU) ist eine Sonderorganisation der Vereinten Nationen (UN), die für globale Fragen der Informations- und Kommunikationstechnologien, einschließlich der gemeinsamen globalen Nutzung des Frequenzspektrums, zuständig ist.
Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ist eine Zusammenarbeit zwischen Gruppen von Telekommunikations-Standardierungsbehörden auf der ganzen Welt, wie der Association of Radio Industries and Businesses (ARIB), dem Telecommunications Technology Committee (TTC), der China Communications Standards Association (CCSA), der Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS), der Telecommunications Technology Association (TTA), dem European Telecommunications Standards Institute (ETSI) und der Telecommunications Standards Development Society India (TSDSI).
Im Rahmen der ITU entwickelt und pflegt 3GPP technische Spezifikationen für eine Vielzahl von Mobilfunktechnologien, darunter beispielsweise die Technologie der zweiten Generation (2G) (z.B. Global System for Mobile Communications (GSM) und Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)), die Technologie der dritten Generation (3G) (z.B. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) und High Speed Packet Access (HSPA)), sowie die Technologie der vierten Generation (4G) (z.B. Long Term Evolution (LTE) und LTE-Advanced).
Die von 3GPP kontrollierten technischen Spezifikationen können durch Spezifikationsversionen, die sich über mehrere Jahre erstrecken und eine Vielzahl neuer Funktionen und Entwicklungen spezifizieren können, erweitert und überarbeitet werden.
In einem Beispiel führte 3GPP in Release 10 die Carrier Aggregation (Trägeraggregation; CA) für LTE ein. Obwohl ursprünglich mit zwei Downlink-Carriern (Downlink-Trägern) eingeführt, erweiterte 3GPP in Release 14 die Carrier-Aggregation auf bis zu fünf Downlink-Carrier und bis zu drei Uplink-Carrier (Uplink-Träger). Weitere Beispiele für neue Funktionen und Entwicklungen, die durch 3GPP-Releases bereitgestellt werden, sind unter anderem License Assisted Access (LAA), Enhanced LAA (eLAA), Narrowband Internet of things (NB-IOT), Vehicle-to-Everything (V2X) und High Power User Equipment (HPUE).
3GPP hat in Release 15 die Phase 1 der Technologie der fünften Generation (5G) eingeführt und ist gegenwärtig im Begriff, die Phase 2 der 5G-Technologie in Release 16 zu entwickeln. Spätere 3GPP-Versionen werden die 5G-Technologie weiter entwickeln und erweitern. Die 5G-Technologie wird hier auch als 5G New Radio (NR) bezeichnet.
5G NR unterstützt oder plant die Unterstützung einer Vielzahl von Funktionen, wie z.B. Kommunikation über das Millimeterwellenspektrum, Strahlformbarkeit, Wellenformen mit hoher spektraler Effizienz, Kommunikation mit niedriger Latenzzeit, multiple Funknumerologie und/oder nicht-orthogonalen Mehrfachzugriff (NOMA). Obwohl solche HF-Funktionalitäten den Netzwerken Flexibilität bieten und die Benutzerdatenraten erhöhen, kann die Unterstützung solcher Funktionen eine Reihe von technischen Herausforderungen mit sich bringen.
Die hier enthaltenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kommunikationssysteme, die hochentwickelte (Advanced) Mobilfunktechnologien wie LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro und/oder 5G NR verwenden.
Harmonischenunterdrückung
In der New-Radio-(NR)-Technologie der fünften Generation (5G) können die Anforderungen für eine Harmonischenunterdrückung immer schwieriger zu erfüllen sein. Durch die verdichtete Integration können Signale in mehr und mehr Bändern gleichzeitig erzeugt werden. Eine größere Einstellbarkeit von Filtern für die Erfüllung verschiedener 5G-NR-Anforderungen für Harmonische ist in einer Vielzahl von Anwendungen vorteilhaft. Beispiele für solche Anwendungen umfassen Anwendungen mit Trägerbündelung, Anwendungen mit Doppelvernetzungsfähigkeit, Anwendungen mit Koexistenz eines 5G-NR-FR1-Signals mit einem 5G-NR-FR2-Signals, andere Anwendungen mit Koexistenz und dergleichen.
Einige Lösungen setzen auf Schalter zur Harmonischenunterdrückung. Bei derartigen Lösungen kann ein Schalter zwei Harmonischenzustände steuern, üblicherweise durch Umschaltung zwischen zwei Bändern. Mit einer derartigen Technik können N Schalter bis zu 2^N Harmonischenzustände steuern. Wenn viele Bänder bedient werden, kann eine verhältnismäßig große Anzahl von Schaltern eingesetzt werden, um für die gewünschte Harmonischenunterdrückung zu sorgen. Die verhältnismäßig große Anzahl von Schaltern kann teuer in der Implementierung sein.
Aspekte dieser Offenbarung betreffen Filter, die wechselseitig gekoppelte Induktivitäten sowie eine abstimmbare Kondensatorschaltung aufweisen. Die abstimmbare Kondensatorschaltung kann Schalter aufweisen, die dazu ausgelegt sind, selektiv entsprechende Kondensatoren elektrisch zu koppeln, um die durch die abstimmbare Kondensatorschaltung bereitgestellte Kapazität anzupassen. Bei einer Nutzung von N Schaltern zusammen mit wechselseitig gekoppelten Induktivitäten, kann ein Filter M × 2^N Harmonischenzustände einsteuern, wobei N eine positive ganze Zahl größer gleich 2 ist, und M die Anzahl der Harmonischen von Interesse pro Band ist. In bestimmten Anwendungen kann M um 1 größer sein als die Anzahl der wechselseitigen Kopplungen von Induktivitätspaaren in einem abstimmbaren Filter.
Hierin offenbarte Filter können in vorteilhafter Weise induktive wechselseitigen Kopplungen nutzen, um die Anzahl der einstellbaren Harmonischenzustände zu erhöhen. Hierin offenbarte Filter können im Vergleich zu bisherigen Designs den Bauraumbedarf und/oder die Kosten für Schalter bei derselben Anzahl von einstellbaren Harmonischenzustände vermindern.
Hierin offenbarte Filter können jegliche geeignete Harmonische filtern. Beispielsweise können hierin offenbarte Filter ein oder mehrere der folgenden Harmonischen filtern: zweite Harmonische, dritte Harmonische, vierte Harmonische, fünfte Harmonische, sechste Harmonische usw. Solche Harmonische können durch einen gemäß den hierin beschriebenen Prinzipen und Vorteile gestalteten Filter gleichzeitig unterdrückt werden.
Während Ausführungsformen im Zusammenhang mit Harmonischenunterdrückung diskutiert werden, können alle geeigneten Prinzipien und Vorteile der hierin beschriebenen Filter auch eingesetzt werden, um für jegliche geeignete Außerbandunterdrückung und/oder Kerbfilterwirkung zu sorgen.
Kommunikationsnetzwerk
1 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Kommunikationsnetzes 10. Das Kommunikationsnetzwerk 10 beinhaltet eine Makrozellen-Basisstation 1, eine Mobilvorrichtung 2, eine Kleinzellen-Basisstation 3 und ein stationäres Drahtlosgerät 4.
Das dargestellte Kommunikationsnetzwerk 10 von 1 unterstützt die Kommunikation mit einer Vielzahl von Mobilfunktechnologien, darunter beispielsweise 4G LTE. 5G NR und drahtlose lokale Netzwerke (WLAN), wie beispielsweise WiFi. Im Kommunikationsnetzwerk 10 kann Doppelvernetzungsfähigkeit mit gemeinsamer laufender 4G-LTE- und 5G-NR-Kommunikation mit der Mobilvorrichtung 2 implementiert werden. Obwohl verschiedene Beispiele für Kommunikationstechnologien angegeben wurden, kann das Kommunikationsnetzwerk 20 so angepasst werden, dass es eine breite Vielzahl von Kommunikationstechnologien unterstützt.
In 1 sind verschiedene Kommunikationsverbindungen des Kommunikationsnetzes 10 dargestellt. Die Kommunikationsverbindungen können auf vielfältige Weise geduplext werden, z.B. durch Frequenzmultiplexing (FDD) und/oder Zeitduplexing (TDD). FDD ist eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die verschiedene Frequenzen zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet. FDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. hohe Datenraten und geringe Latenzzeiten. Im Gegensatz dazu ist TDD eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die etwa die gleiche Frequenz zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet und bei der Sende- und Empfangskommunikation zeitlich geschaltet werden. TDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. die effiziente Nutzung des Spektrums und die variable Aufteilung des Durchsatzes zwischen Sende- und Empfangsrichtung.
Wie in 2 gezeigt, kommuniziert die Mobilvorrichtung 2 mit der Makrozellen-Basisstation 1 über eine Kommunikationsverbindung, die eine Kombination aus 4G LTE und 5G NR als Technologie nutzt. Die Mobilvorrichtung 2 kommuniziert ebenfalls mit der Kleinzellen-Basisstation 3. In dem dargestellten Beispiel kommunizieren die Mobilvorrichtung 2 und die Kleinzellen-Basisstation 3 über eine Kommunikationsverbindung, die 4G LTE, 5G NR und WiFi als Technologie nutzt. In bestimmten Implementierungen wird Enhanced License Assisted Access (eLAA) verwendet, um einen oder mehrere lizenzierte Frequenzträger (z.B. lizenzierte 4G LTE- und/oder 5G NR-Frequenzen) mit einem oder mehreren nicht lizenzierten Trägern (z.B. unlizenzierte WiFi-Frequenzen) zusammenzufassen.
In bestimmten Implementierungen kommuniziert die Mobilvorrichtung 2 mit der Makrozellen-Basisstation 1 und der Kleinzellen-Basisstation 3 unter Nutzung von 5G-NR-Technologie über ein oder mehrere Frequenzbänder, die innerhalb des Frequenzbereichs 1 (FR1) liegen, und/oder über ein oder mehrere Frequenzbänder, die oberhalb des Frequenzbereichs 1 (FR1) liegen. Die ein oder mehreren Frequenzbänder können bei weniger als 6 GHz liegen. Beispielsweise kann Drahtloskommunikation FR1, Frequenzbereich 2 (FR2) oder eine Kombination derselben nutzen. In einer Ausführungsform unterstützt die Mobilvorrichtung 2 eine HPUE-Leistungsklassenspezifikation.
Die dargestellte Kleinzellen-Basisstation 3 kommuniziert auch mit einer stationären drahtlosen Vorrichtung 4. Die Kleinzellen-Basisstation 3 kann beispielsweise verwendet werden, um für Breitbandbetrieb unter Nutzung von 5G-NR-Technologie zu sorgen. In bestimmten Implementierungsformen kommuniziert die Kleinzellen-Basisstation 3 mit der stationären drahtlosen Vorrichtung 4 über ein oder mehrere Millimeterwellenfrequenzbänder im Frequenzbereich zwischen 30 GHz bis 300 GHz und/oder obere Zentimeterwellenfrequenzbänder im Frequenzbereich zwischen 24 GHz bis 30 GHz.
In bestimmten Implementierungen kommuniziert die Kleinzellen-Basisstation 3 mit der Kleinzellen-Basisstation 3 unter Nutzung von Strahlformung. Beispielsweise kann Strahlformung eingesetzt werden, um die Signalstärke zur Überwindung von Pfadverlusten zu fokussieren, wie beispielsweise hohe Verluste, die mit der Kommunikation über Millimeterwellenfrequenzen einhergehen.
Das Kommunikationsnetzwerk 10 der 1 umfasst die Makrozellen-Basisstation 1 und der Kleinzellen-Basisstation 3. In bestimmten Implementierungsformen kann die Kleinzellen-Basisstation 3 mit relativ gesehen geringerer Leistung, geringerer Reichweite und/oder weniger gleichzeitig bedienten Nutzern im Vergleich zur Makrozellen-Basisstation 1 betrieben werden. Die Kleinzellen-Basisstation 3 kann auch als Femtozelle, Picozelle oder Mikrozelle bezeichnet werden.
Obwohl das Kommunikationsnetzwerk 10 so dargestellt ist, dass es zwei Basisstationen beinhaltet, kann das Kommunikationsnetzwerk 10 so implementiert werden, dass es mehr oder weniger Basisstationen und/oder Basisstationen anderer Typen umfasst. Wie in 1 gezeigt, können Basisstationen untereinander durch drahtlose Kommunikation kommunizieren, um für einen drahtlosen Rückflusspfad zu sorgen. Zusätzlich oder alternative dazu können Basisstationen untereinander unter Nutzung von drahtgebundenen und/oder optischen Verbindungen kommunizieren.
Das Kommunikationsnetzwerk 10 der 1 wird als ein Mobilgerät und ein stationäres drahtloses Gerät aufweisend dargestellt. Das Mobilgerät 2 und das stationäre drahtlose Gerät veranschaulichen zwei Beispiele für Benutzerendgeräte („user equipment“, UE). Auch wenn das Kommunikationsnetzwerk 10 als zwei Benutzerendgeräte aufweisend dargestellt wird, kann das Kommunikationsnetzwerk 10 genutzt werden, um mit mehr oder weniger Benutzerendgeräten und/oder Benutzerendgeräten anderer Art zu kommunizieren. Beispielsweise können Benutzerendgeräte Mobiltelefone, Tablets, Laptops, Internet-of-Things-Geräte (IoT), tragbare Elektronik und/oder eine große Vielfalt anderer Kommunikationsgeräte aufweisen.
Benutzerendgeräte des Kommunikationsnetzwerks 10 können verfügbare Netzwerkressourcen (beispielsweise verfügbare Frequenzspektren) auf vielfältige Art und Weise nutzen.
In einem Beispiel wird der Frequency Division Multiple Access (FDMA) verwendet, um ein Frequenzband in mehrere Frequenzträger aufzuteilen. Zusätzlich werden einem bestimmten Benutzer ein oder mehrere Träger zugeordnet. Beispiele für FDMA sind unter anderem Single Carrier FDMA (SC-FDMA) und Orthogonal FDMA (OFDMA). OFDMA ist eine Mehrträgertechnologie, die die verfügbare Bandbreite in mehrere zueinander orthogonale Schmalbandunterträger unterteilt, die verschiedenen Benutzern separat zugeordnet werden können.
Weitere Beispiele für den gemeinsamen Zugriff (Shared Access) umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA), bei dem einem Benutzer bestimmte Zeitschlitze für die Nutzung einer Frequenzressource zugewiesen werden, Codemultiplex-Mehrfachzugriff (CDMA), bei dem eine Frequenzressource von verschiedenen Benutzern gemeinsam genutzt wird, indem jedem Benutzer ein eindeutiger Code zugewiesen wird, Raummultiplex-Mehrfachzugriff (SDMA), bei dem Strahlformung verwendet wird, um einen gemeinsamen Zugriff durch räumliche Aufteilung bereitzustellen, und nichtorthogonaler Mehrfachzugriff (NOMA), bei dem die Leistungsdomäne für Mehrfachzugriff verwendet wird. So kann NOMA beispielsweise verwendet werden, um mehrere Benutzer mit derselben Frequenz, Zeit und/oder demselben Code, aber mit unterschiedlichen Leistungsstufen zu bedienen.
Enhanced Mobile Broadband (eMBB) bezeichnet eine Technologie zur Steigerung der Systemkapazität von LTE-Netzen. So kann sich eMBB beispielsweise auf Kommunikationen mit einer maximalen Datenrate von mindestens 10Gbps und einem Minimum von 100Mbps für jeden Benutzer beziehen. Hochzuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz (uRLLC) bezieht sich auf Technologien für die Kommunikation mit sehr niedriger Latenzzeit, z.B. weniger als 2 Millisekunden. uRLLC kann für handlungskritische Kommunikationen, wie z.B. für das autonome Fahren und/oder Fernchirurgieanwendungen, verwendet werden. Massive maschinenartige Kommunikation (mMTC) bezieht sich auf kostengünstige Kommunikationen mit niedriger Datenrate, die mit drahtlosen Verbindungen zu Alltagsgegenständen verknüpft sind, wie sie beispielsweise mit Internet of Things (IoT) Anwendungen verknüpft sind.
Das Kommunikationsnetzwerk 10 der 1 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von erweiterten bzw. hochentwickelten (Advanced) Kommunikationsfunktionen zu unterstützen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eMBB, uRLLC und/oder mMTC.
Eine Spitzendatenrate einer Kommunikationsverbindung (beispielsweise zwischen einer Basisstation und einem Benutzerendgerät) hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Beispielsweise kann die Spitzendatenrate durch die Kanalbandbreite, Modulationsreihenfolge, Anzahl von Komponententrägern und/oder eine Anzahl von Antennen, die für die Kommunikation verwendet werden, beeinflusst werden.
In bestimmten Implementierungsformen kann eine Datenrate einer Kommunikationsverbindung zum Beispiel etwa M*B*log₂(1+S/N) betragen, wobei M die Anzahl der Kommunikationskanäle, B die Kanalbandbreite und S/N das Signal-zu-Rausch-Verhältnis („signal-to-noise ratio“, SNR) ist.
Dementsprechend kann die Datenrate einer Kommunikationsverbindung erhöht werden, indem die Anzahl der Kommunikationskanäle erhöht wird (beispielsweise durch Übertragen und Empfangen unter Nutzung mehrerer Antennen), eine größere Bandbreite verwendet wird (beispielsweise durch Trägerbündelung) und/oder SNR verbessert wird (beispielsweise durch Erhöhung der Übertragungsleistung und/oder Verbesserung der Empfängerempfindlichkeit).
5G-NR-Kommunikationssysteme können eine große Vielfalt an Techniken einsetzen, um die Datenrate und/oder die Kommunikationsleistungsfähigkeit zu erhöhen.
Trägerbündelung
13A ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Kommunikationsverbindung mit Trägerbündelung. Die Trägerbündelung kann verwendet werden, um die Bandbreite der Kommunikationsverbindung zu erweitern, indem Kommunikationen über mehrere Frequenzträger unterstützt werden, wodurch die Benutzerdatenraten erhöht und die Netzwerkkapazität durch die Verwendung fragmentierter Frequenzzuweisungen verbessert wird. Trägerbündelung kann zu Herausforderungen in der Harmonischenunterdrückung führen. Hierin offenbarte Filter können so eingerichtet werden, dass sie für Harmonischenunterdrückung in Anwendungen der Trägerbündelung sorgen Hochfrequenzfrontendarchitekturen, wie sie hierin offenbart werden, können in Anwendungen der Trägerbündelung eingesetzt werden.
In dem dargestellten Beispiel ist die Kommunikationsverbindung zwischen einer Basisstation 21 und einer mobilen Vorrichtung 22 vorgesehen. Wie in 2A dargestellt, beinhaltet die Kommunikationsverbindung einen Downlink-Kanal (abwärtsgerichteten Kanal), der für die HF-Kommunikation von der Basisstation 21 zu der mobilen Vorrichtung 22 verwendet wird, und einen Uplink-Kanal (aufwärtsgerichteten Kanal), der für die HF-Kommunikation von der mobilen Vorrichtung 22 zu der Basisstation 21 verwendet wird.
Obwohl 2A die Trägerbündelung im Rahmen der FDD-Kommunikation veranschaulicht, kann die Trägerbündelung auch für die TDD-Kommunikation verwendet werden.
In bestimmten Implementierungen kann eine Kommunikationsverbindung asymmetrische Datenraten für einen Downlink-Kanal und einen Uplink-Kanal bereitstellen. So kann beispielsweise eine Kommunikationsverbindung verwendet werden, um eine relativ hohe Downlink-Datenrate zu unterstützen, um ein Hochgeschwindigkeits-Streaming von Multimedia-Inhalten auf eine mobile Vorrichtung zu ermöglichen, während eine relativ langsamere Datenrate für das Hochladen von Daten von der mobilen Vorrichtung in die Cloud bereitgestellt wird.
In dem dargestellten Beispiel kommunizieren die Basisstation 21 und die mobile Vorrichtung 22 mittels Trägerbündelung, bei der die Bandbreite der Kommunikationsverbindung selektiv erhöht werden kann. Die Trägerbündelung beinhaltet die zusammenhängende Aggregation („Contiguous Aggregation“, CA), bei der zusammenhängende Träger innerhalb des gleichen Betriebsfrequenzbandes aggregiert werden. Die Trägerbündelung kann auch nicht zusammenhängend („non-contiguous“) sein und Träger beinhalten, die in ihrer Frequenz innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in verschiedenen Bändern getrennt sind.
In dem in 2A dargestellten Beispiel beinhaltet der Uplink-Kanal drei aggregierte Komponententräger f_UL1, f_UL2 und f_UL3. Zusätzlich beinhaltet der Downlink-Kanal fünf aggregierte Komponententräger f_DL1, f_DL2, f_DL3, f_DL4 und f_DL5. Obwohl ein Beispiel für die Bündelung bzw. Aggregation von Komponententrägern gezeigt wird, können mehr oder weniger Träger für Uplink und/oder Downlink aggregiert werden. Darüber hinaus kann eine Reihe von aggregierten Trägern im Laufe der Zeit variiert werden, um die gewünschten Uplink- und Downlink-Datenraten zu erreichen.
So kann sich beispielsweise eine Reihe von aggregierten Trägern für die Uplink- und/oder Downlink-Kommunikation in Bezug auf eine bestimmte mobile Vorrichtung im Laufe der Zeit ändern. So kann sich beispielsweise die Anzahl der aggregierten Träger ändern, wenn sich die Vorrichtung durch das Kommunikationsnetzwerk bewegt und/oder sich die Netzwerknutzung im Laufe der Zeit ändert.
2B veranschaulicht verschiedene Beispiele für die UplinkTrägerbündelung für die Kommunikationsverbindung von 2A. 2B beinhaltet ein erstes Trägerbündelungsszenario 31, ein zweites Trägerbündelungsszenario 32 und ein drittes Trägerbündelungsszenario 33, die schematisch drei Arten von Trägerbündelung darstellen.
Die Trägerbündelungsszenarien 31 bis 33 veranschaulichen unterschiedliche Spektrumszuordnungen für einen ersten Komponententräger f_UL1, einen zweiten Komponententräger f_UL2 und einen dritten Komponententräger f_UL3. Obwohl 2B im Zusammenhang mit der Aggregation von drei Komponententrägern dargestellt ist, kann die Trägerbündelung verwendet werden, um mehr oder weniger Träger zu aggregieren. Darüber hinaus sind die Bündelungszenarien, obwohl sie im Rahmen des Uplinks veranschaulicht werden, auch auf den Downlink anwendbar.
Das erste Trägerbündelungsszenario 31 veranschaulicht die Intraband zusammenhängende Trägerbündelung, bei der Komponententräger, die in ihrer Frequenz und in einem gemeinsamen Frequenzband benachbart sind, aggregiert werden. Das erste Trägerbündelungsszenario 31 stellt beispielsweise die Aggregation von Komponententrägern f_UL1, f_UL2 und f_UL3 dar, die zusammenhängend sind und sich innerhalb eines ersten Frequenzbandes BAND1 befinden.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2B veranschaulicht das zweite Trägerbündelungsszenario 32 die Intraband nicht-kontinuierliche Trägerbündelung, bei der zwei oder mehr Komponententräger, die in ihrer Frequenz und innerhalb eines gemeinsamen Frequenzbandes nicht benachbart sind, aggregiert werden. Das zweite Trägerbündelungsszenario 32 stellt beispielsweise die Bündelung von Komponententrägern f_UL1, f_UL2 und f_UL3 dar, die nicht zusammenhängend sind, sich aber innerhalb eines ersten Frequenzbandes BAND1 befinden.
Das dritte Trägerbündelungsszenario 33 veranschaulicht die bandübergreifende (Interband), nicht zusammenhängende Trägerbündelung, bei der Komponententräger, die in ihrer Frequenz und in mehreren Frequenzbändern nicht benachbart sind, zusammengefasst werden. So bildet das dritte Trägerbündelungsszenario 33 beispielsweise die Aggregation der Komponententräger f_UL1 und f_UL2 eines ersten Frequenzbandes BAND1 mit dem Komponententräger f_UL3 eines zweiten Frequenzbandes BAND2 ab.
2C veranschaulicht verschiedene Beispiele für die DownlinkTrägerbündelung für die Kommunikationsverbindung von 2A. Die Beispiele zeigen verschiedene Trägerbündelungsszenarien 34 bis 38 für unterschiedliche Spektrums zuordnungen eines ersten Komponententrägers f_DL1, eines zweiten Komponententrägers f_DL2, eines dritten Komponententrägers f_DL3, eines vierten Komponententrägers f_DL4 und eines fünften Komponententrägers f_DL5. Obwohl 2C im Zusammenhang mit der Aggregation von fünf Komponententrägern dargestellt ist, kann die Trägerbündelung verwendet werden, um mehr oder weniger Träger zu aggregieren. Darüber hinaus sind die Bündelungszenarien, obwohl sie im Rahmen des Downlinks veranschaulicht werden, auch für Uplinks anwendbar.
Das erste Trägerbündelungsszenario 34 stellt die Bündelung von Komponententrägern dar, die zusammenhängend sind und sich im gleichen Frequenzband befinden. Zusätzlich veranschaulicht das zweite Trägerbündelungsszenario 35 und das dritte Trägerbündelungsszenario 36 zwei Beispiele für die Bündelung, die nicht zusammenhängend ist, sich aber im gleichen Frequenzband befinden. Darüber hinaus veranschaulicht das vierte Trägerbündelungsszenario 37 und das fünfte Trägerbündelungsszenario 38 zwei Beispiele für die Bündelung, bei der Komponententräger, die in ihrer Frequenz und in mehreren Frequenzbändern nicht benachbart sind, gebündelt werden. Mit zunehmender Anzahl aggregierter bzw. gebündelter Komponententräger steigt auch die Komplexität möglicher Trägerbündelungsszenarien.
Unter Bezugnahme auf die 2A bis 2C können die einzelnen Komponententräger, die bei der Trägerbündelung verwendet werden, aus einer Vielzahl von Frequenzen bestehen, einschließlich beispielsweise Frequenzträger im gleichen Band oder in mehreren Bändern. Darüber hinaus ist die Trägerbündelung sowohl für Implementierungen anwendbar, bei denen die einzelnen Komponententräger etwa die gleiche Bandbreite aufweisen, als auch für Implementierungen, bei denen die einzelnen Komponententräger unterschiedliche Bandbreiten aufweisen.
Bestimmte Kommunikationsnetzwerke weisen einer bestimmten Benutzervorrichtung einen Primärkomponententräger (PCC) oder Ankerträger für Uplink und einen PCC für Downlink zu. Zusätzlich, wenn die mobile Vorrichtung über einen einzelnen Frequenzträger für Uplink oder Downlink kommuniziert, kommuniziert die Benutzervorrichtung über die PCC. Um die Bandbreite für die Uplink-Kommunikation zu erhöhen, kann der Uplink-PCC mit einem oder mehreren Uplink-Sekundärkomponententrägern (SCCs) aggregiert werden. Um die Bandbreite für die Downlink-Kommunikation zu erhöhen, kann der Downlink-PCC mit einem oder mehreren Downlink-SCCs aggregiert werden.
In bestimmten Implementierungen stellt ein Kommunikationsnetzwerk für jeden Komponententräger eine Netzwerkzelle zur Verfügung. Zusätzlich kann eine Primärzelle mit einem PCC betrieben werden, während eine Sekundärzelle mit einem SCC betrieben werden kann. Die Primär- und Sekundärzellen können unterschiedliche Abdeckungsbereiche aufweisen, z.B. aufgrund von unterschiedlichen Frequenzen der Träger und/oder der Netzwerkumgebung.
License Assisted Access (LAA) bezieht sich auf die Aggregation von Downlink-Trägern, bei der ein lizenzierter Frequenzträger, der einem Mobilfunkbetreiber zugeordnet ist, mit einem Frequenzträger im unlizenzierten Spektrum, wie beispielsweise WiFi, aggregiert wird. LAA verwendet einen Downlink PCC im lizenzierten Spektrum, der Steuerungs- und Signalisierungsinformationen trägt, die mit der Kommunikationsverbindung verbunden sind, während unlizenziertes Spektrum für eine größere Downlink-Bandbreite aggregiert wird, wenn verfügbar. LAA kann mit dynamischer Anpassung der sekundären Träger arbeiten, um WiFi-Nutzer zu vermeiden und/oder mit WiFi-Nutzern zu koexistieren. Enhanced License Assisted Access (eLAA) bezieht sich auf eine Weiterentwicklung der LAA, die lizenziertes und unlizenziertes Spektrum für Downlink als auch Uplink aggregiert.
Doppelvernetzungsfähigkeit
Mit der Einführung der 5G-NR-Luftschnittstellenstandards ermöglichte 3GPP den gleichzeitigen Betrieb und 5G- und 4G-Standards, um den Übergang zu erleichtern. Dieser Betriebsmodus kann als „Non-Stand-Alone“ (NSA) 5G-Modus oder E-UTRAN-New-Radio-Doppelvernetzungsfähigkeit (EN-DC) bezeichnet werden und beinhaltet die gleichzeitige Übertragung von sowohl 4G- als auch 5G-Trägern von einer Benutzereinrichtung (UE). EN-DC kann Herausforderungen in der Harmonischenunterdrückung mit sich bringen. Hierin offenbarte Filter können so eingerichtet werden, dass sie für Harmonischenunterdrückung in Anwendungen der Doppelvernetzung sorgen. Hochfrequenzfrontendarchitekturen, wie sie hierin offenbart werden, können in Anwendungen der Doppelvernetzung eingesetzt werden.
In bestimmten EN-DC-Anwendungen beinhaltet Doppelvernetzungsfähigkeit-NSA ein Überlagern von 5G-Systemen über ein bestehendes 4G-Kernnetzwerk. Für eine Doppelvernetzungsfähigkeit in solchen Anwendungen können die Steuerung und die Synchronisation zwischen der Basisstation und der UE durch das 4G-Netzwerk durchgeführt werden, während das 5G-Netzwerk ein komplementäres Funkzugriffsnetzwerk ist, welches in dem 4G-Netzwerk verankert ist. Der 4G-Anker kann sich mit dem bestehenden 4G-Netzwerk bei gleichzeitiger Überlagerung der 5G-Daten bzw. 5G-Steuerung vernetzen.
3 zeigt ein Schaubild einer beispielhaften Netzwerktopologie mit Doppelvernetzungsfähigkeit. Diese Architektur kann die altgediente LTE-Abdeckung ausnutzen, um eine Kontinuität der Verbindungsleistung zu gewährleisten, während 5G-Zellen nach und nach ausgerollt werden. Eine UE 30 kann gleichzeitig doppelte Uplinkträger über LTE und NR versenden. Die UE 30 kann einen LTE-Uplinkträger Tx1 an die eNodeB (eNB) 39a übertragen, während sie einen LTE-Uplinkträger Tx2 an die gNodeB (gNB) 39b überträgt, so dass eine Doppelvernetzungsfähigkeit erzielt werden kann. Jede geeignete Kombination von Uplinkträgern Tx1, Tx2 und/oder Downlinkträgern Rx1, Rx2 kann gleichzeitig über drahtlose Verbindungen in der beispielhaften Netzwerktopologie der 3 übertragen werden. Die eNB 39a kann für eine Verbindung mit einem Kernnetzwerk sorgen, wie etwa einem Evolved Packet Core (EPC). Die gNB 39b kann mit dem Kernnetzwerk über die eNB 39a kommunizieren. Steuerungsebenendaten können drahtlos zwischen der UE 30 und der eNB 39a kommuniziert werden. Die eNB 39a kann ebenfalls Steuerungsebenendaten mit der gNB 39b austauschen.
In der beispielhaften Netzwerktopologie mit Doppelvernetzungsfähigkeit der 3 können alle geeigneten Kombinationen standardisierter Bändern und Funkzugriffstechnologien (z.B. FDD, TDD, SUL, SDL) drahtlos übertragen und empfangen werden. Das kann zu technischen Herausforderungen führen, die mit den vielen verschiedenen Funkkanälen und Bändern, die in der UE 30 gehandhabt werden, zusammenhängen. Mit einem TDD-LTE-Ankerpunkt kann der Netzwerkbetrieb synchron sein, wobei die Betriebsmodi auf Tx1/Tx2 und Rx1/Rx2 eingeschränkt ist, oder asynchron sein, was Tx1/Tx2, Tx1/Rx2, Rx1/Tx2 und Rx1/Rx2 beinhaltet. Wenn der LTE-Anker ein Träger mit Frequenzaufteilungsduplex ist (FDD-Träger), kann der TDD/FDD-Interbandbetrieb gleichzeitig Tx1/Rx1/Tx2 und Tx1/Rx1/Rx2 beinhalten.
Abstimmbare Filter mit Harmonischenunterdrückung
Harmonischenunterdrückung kann in einer Vielzahl abstimmbarer Filter implementiert werden. Beispielhafte Ausführungsformen abstimmbarer Filter werden im Zusammenhang mit den 4 bis 14 erörtert. Jede geeignete Kombination der Merkmale dieser beispielhaften abstimmbaren Filter kann gemeinsam implementiert werden.
In 5G-NR-Anwendungen und anderen Anwendungen kann e seine Herausforderung darstellen, die Anforderungen an die Harmonischenunterdrückung zu erfüllen. Dafür Sorge zu tragen, dass Filter zusätzliche Einstellbarkeit aufweisen, kann dabei helfen, diese Anforderungen an die Harmonischenunterdrückung zu erfüllen. Hierin offenbarte Ausführungsformen beziehen sich auf Filter mit zumindest einer abstimmbaren Impedanzschaltung sowie wechselseitig gekoppelten Induktivitäten, um für eine Einstellbarkeit hinsichtlich einer Vielfalt von Harmonischen sorgen zu können. Filter mit wechselseitig gekoppelten Induktivitäten sowie zumindest einer abstimmbaren Impedanzschaltung mit ein oder mehreren Schaltern können für eine Harmonischenunterdrückung bei mehr Harmonischen sorgen als ähnliche Filter ohne wechselseitig gekoppelte Induktivitäten. Das kann in Bezug auf die Anzahl der in einer abstimmbaren Impedanzschaltung angeordneten Schalter zu einer Einstellbarkeit für eine größere Zahl an Harmonischen führen, im Vergleich zu bisherigen Designs ohne wechselseitig gekoppelte Induktivitäten. In Ausführungsformen für hierin offenbarte Filter können aufgrund der wechselseitig gekoppelten Induktivitäten doppelt oder dreimal so viele Harmonischenzustände in einem Filter erreicht werden wie in ähnlichen Filtern ohne wechselseitige Kopplung. Die hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile können auf eine größeres Vielfaches der Anzahl der Harmonischen bezogen auf die Anzahl der Schalter in einer abstimmbaren Impedanzschaltung zutreffen. Die hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile sind nicht auf Harmonischenunterdrückung beschränkt, sondern können auf jedwede andere Unterdrückung außerhalb eines Bandes und/oder Kerbfilterung, wie jeweils gewünscht, angewandt werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 40 gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 40 ist dazu ausgelegt, ein Hochfrequenzsignal, welches zwischen einem ersten Anschluss P₁ und einem zweiten Anschluss P₂ propagiert, zu filtern. Der abstimmbare Filter 40 kann ein Tiefpassfilter sein. Wie dargestellt umfasst der abstimmbare Filter 40 eine abstimmbare Impedanzschaltung 42, Induktivitäten und Kondensatoren. Die Induktivitätswerte der Induktivitäten und die Kapazitätswerte der Kondensatoren können einen Frequenzgang des abstimmbaren Filters 40 einstellen, inklusiver der Einstellung, welche Frequenzen durchgelassen werden und wo in einem Frequenzgang zur Harmonischenunterdrückung Kerben auftauchen.
Die Induktivitäten des abstimmbaren Filters 40 umfassen eine erste Induktivität L₁ und eine zweite Induktivität L₂. Die erste Induktivität L₁ und die zweite Induktivität L₂ sind in Reihe zueinander geschaltet. Die erste Induktivität L₁ und die zweite Induktivität L₂ sind wechselseitig miteinander gekoppelt. Wechselseitige Kopplung (oder auch Gegenkopplung) kann auch als magnetische Kopplung oder wechselseitige induktive Kopplung bezeichnet werden. Die erste Induktivität L₁ und die zweite Induktivität L₂ haben einen Kopplungskoeffizienten K. Die Induktivitäten des abstimmbaren Filters 40 und/oder ein oder mehrere hierin beschriebene abstimmbare Filter können jede Art geeigneter Induktivitäten aufweisen, wie beispielsweise oberflächenmontierte („surface mount technology“, SMT) Induktivitäten, ein oder mehrere Spulen, die auf und/oder in einem Substrat (beispielsweise ein Laminatsubstrat) eingebettet sind, ein oder mehrere Induktivitäten auf einem Rohchip (z.B. ein oder mehrere Induktivitäten auf demselben Rohchip wie ein Schalter in einer abstimmbaren Impedanzschaltung), ein oder mehrere integrierte Passivinduktivitäten („integrated passive devices“, IPD) oder dergleichen oder jede geeignete Kombination derselben.
Die Kondensatoren des abstimmbaren Filters 40 umfassen Kondensatoren C₁₁, C₁₂, bis C_1N der abstimmbaren Impedanzschaltung 42 sowie Kondensatoren C₂ und C₃. Die Kondensatoren des abstimmbaren Filters 40 und/oder ein oder mehrere hierin beschriebene abstimmbare Filter können jede Art geeigneter Kondensatoren aufweisen, wie beispielsweise oberflächenmontierte („surface mount technology“, SMT) Kondensatoren, ein oder mehrere Kondensatoren auf einem Rohchip (z.B. ein oder mehrere Induktivitäten auf demselben Rohchip wie ein Schalter in einer abstimmbaren Kondensatorschaltung), ein oder mehrere integrierte Passivkondensatoren („integrated passive devices“, IPD) oder dergleichen oder jede geeignete Kombination derselben.
In dem abstimmbaren Filter 40 ist die abstimmbare Impedanzschaltung 42 eine abstimmbare Kondensatorschaltung. Die abstimmbare Kondensatorschaltung 42 ist parallel zu der ersten Induktivität L₁ in dem abstimmbaren Filter 40 geschaltet. Die abstimmbare Kondensatorschaltung 42 ist in Reihe zu der zweiten Induktivität L₂ in dem abstimmbaren Filter 40 geschaltet. Die abstimmbare Kondensatorschaltung 42 umfasst eine Vielzahl von Kondensatoren C₁₁, C₁₂, ..., C_1N, welche jeweils in Reihe zu einem entsprechenden Schalter S₁₁, S₁₂, ..., S_1N geschaltet sind. Jeder Schalter S₁₁, S₁₂, ..., S_1N kann selektiv ein Ende eines entsprechenden Kondensators C₁₁, C₁₂, ..., C_1N elektrisch mit der ersten Induktivität L₁ koppeln. Dementsprechend kann jeder Schalter S₁₁, S₁₂, ..., S_1N selektiv einen entsprechenden Kondensator C₁₁, C₁₂, ..., C_1N parallel zu der ersten Induktivität L₁ schalten. Der/Die elektrisch parallel zu der ersten Induktivität L₁ geschaltete(n) Kondensator(en) stellen einen effektiven Kapazitätswert für einen bestimmten Zustand der abstimmbaren Kondensatorschaltung 42 ein.
Auch wenn hierin offenbarte Ausführungsformen abstimmbare Kondensatorschaltungen aufweisen können, können alle hierin beschriebenen Prinzipien und Vorteilen auf abstimmbare Impedanzschaltungen angewandt werden. Derartige abstimmbare Impedanzschaltungen können abstimmbare Induktivitätsschaltungen aufweisen. Jede geeignete Induktivität eines Filters, welcher Induktivitäten und Kondensatoren aufweist, kann durch eine abstimmbare Induktivitätsschaltung implementiert werden, um eine Harmonischenunterdrückung einstellen zu können. Manche abstimmbaren Filter mit Harmonischenunterdrückung können ein oder mehrere abstimmbare Kondensatorschaltungen und ein oder mehrere abstimmbare Induktivitätsschaltungen aufweisen.
Der abstimmbare Filter 40 ist dazu ausgelegt, für eine Harmonischenunterdrückung zu sorgen. Lagen bzw. Positionen von harmonischen Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters können basierend auf einem Zustand der abstimmbaren Impedanzschaltung 42 eingestellt werden. Beispielsweis kann das Schließen eines Schalters S₁₁ einen Kondensator C₁₁ parallel zu der ersten Induktivität L₁ koppeln. Dies ändert den effektiven Kapazitätswert der abstimmbaren Impedanzschaltung 42 und Lagen bzw. Positionen von Kerben in Bezug auf die Frequenz des abstimmbaren Filters 40 für eine Harmonischenunterdrückung. Mit den wechselseitig gekoppelten Induktivitäten L₁ und L₂ kann das Umschalten eines Schalters der abstimmbaren Impedanzschaltung 42 Lagen bzw. Positionen von mehr Kerben im Frequenzgang anpassen als bei einem ähnlichen Filter ohne wechselseitig gekoppelten Induktivitäten.
Der dargestellte abstimmbare Filter 40 umfasst ein T-Netzwerk. Das T-Netzwerk umfasst eine erste Schaltung mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren, aufweisen die erste Induktivität L₁ und die abstimmbare Impedanzschaltung 42, einen Shuntkondensator C₃ eine erste Schaltung mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren, aufweisen die zweite Induktivität L₂ und den Kondensator C₂. Jegliche geeigneten hierin beschriebenen Prinzipien und Vorteilen können auf andere geeignete Filteranordnungen angewandt werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 50 gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 50 entspricht dem abstimmbaren Filter 40, mit der Ausnahme, dass eine zusätzliche Schaltung mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren und ein zusätzlicher Shuntkondensator vorgesehen sind. Die zusätzliche Schaltung mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren umfasst eine dritte Induktivität L₃ und einen Kondensator C₄. Der zusätzliche Shuntkondensator C₅ ist zwischen die zusätzliche Schaltung mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren und die erste Induktivität L₁ gekoppelt. Wie in 5 gezeigt ist die erste Induktivität L₁ wechselseitig mit sowohl der zweiten Induktivität L₂ als auch der dritten Induktivität L₃ gekoppelt. Die erste Induktivität L₁ und die zweite Induktivität L₂ haben einen Kopplungskoeffizienten K₁₂. Die erste Induktivität L₁ und die dritte Induktivität L₃ haben einen Kopplungskoeffizienten K₃₁. Ein Ändern des Schaltzustands eines Schalters der abstimmbaren Impedanzschaltung 42 in dem abstimmbaren Filter 50 kann die Lagen bzw. Positionen von drei entsprechenden Harmonischen zugeordneten Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters 50 durch die wechselseitige Kopplung des abstimmbaren Filters 50 anpassen.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 60 gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 60 entspricht dem abstimmbaren Filter 50 der 5, mit der Ausnahme, dass jede der Schaltungen mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren eine entsprechende abstimmbare Impedanzschaltung aufweist und die Induktivitäten jeweils wechselseitig miteinander gekoppelt sind. Auch wenn 6 drei Schaltungen mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren aufweist, kann jede geeignete Anzahl von Schaltungen mit parallelen Induktivitäten und Kondensatoren vorgesehen werden.
Wie in 6 gezeigt sind die abstimmbaren Impedanzschaltungen 42, 52 und 62 jeweils parallel zu einer entsprechenden Induktivität L₁, L₂, L₃ angeordnet. Diese abstimmbaren Impedanzschaltungen 42, 52 und 62 können jeweils einen effektiven Kapazitätswert parallel zu einer entsprechenden Induktivität L₁, L₂, L₃ anpassen.
Die abstimmbare Impedanzschaltung 52 ist parallel zu der zweiten Induktivität L₂ in dem abstimmbaren Filter 60 geschaltet. Die abstimmbare Impedanzschaltung 52 umfasst eine Vielzahl von Kondensatoren C₂₁, C₂₂, ..., C_2N, die jeweils in Reihe zu einem entsprechenden Schalter S₂₁, S₂₂, ..., S_2N angeordnet sind. Jeder Schalter S₂₁, S₂₂, ..., S_2N kann selektiv einen entsprechenden Kondensator C₂₁, C₂₂, ..., C_2N elektrisch mit der zweiten Induktivität L₂ koppeln. Dementsprechend kann jeder Schalter S₂₁, S₂₂, ..., S_2N selektiv einen entsprechenden Kondensator C₂₁, C₂₂, ..., C_2N parallel zu der zweiten Induktivität L₂ schalten.
Die abstimmbare Impedanzschaltung 62 ist parallel zu der dritten Induktivität L₃ in dem abstimmbaren Filter 60 geschaltet. Die abstimmbare Impedanzschaltung 62 umfasst eine Vielzahl von Kondensatoren C₄₁, C₄₂, ..., C_4N, die jeweils in Reihe zu einem entsprechenden Schalter S₄₁, S₄₂, ..., S_4N angeordnet sind. Jeder Schalter S₄₁, S₄₂, ..., S_4N kann selektiv einen entsprechenden Kondensator C₄₁, C₄₂, ..., C_4N elektrisch mit der zweiten Induktivität L₂ koppeln. Dementsprechend kann jeder Schalter S₂₁, S₂₂, ..., S_2N selektiv einen entsprechenden Kondensator C₄₁, C₄₂, ..., C_4N parallel zu der dritten Induktivität L₃ schalten.
In dem abstimmbaren Filter 60 haben die erste Induktivität L₁ und die zweite Induktivität L₂ haben einen Kopplungskoeffizienten K₁₂, die zweite Induktivität L₂ und die dritte Induktivität L₃ haben einen Kopplungskoeffizienten K₂₃, und die erste Induktivität L₁ und die dritte Induktivität L₃ haben einen Kopplungskoeffizienten K₁₃. Dadurch, dass die Induktivitäten L₁ und L₃ wechselseitig miteinander gekoppelt sind, wird in dem abstimmbaren Filter 60 gegenüber dem abstimmbaren Filter 50 für zusätzliche wechselseitige Kopplung gesorgt.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 70 gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 70 entspricht dem abstimmbaren Filter 60 der 6, mit der Ausnahme, dass jede die Shuntkondensatoren C₃ und C₅ durch abstimmbare Kondensatorschaltungen 72 bzw. 74 gebildet werden. 7 veranschaulicht die hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile bei einer Anwendung auf Filter höherer Ordnung.
Die abstimmbare Impedanzschaltung 72 umfasst eine Vielzahl von Kondensatoren C₃₁, C₃₂, ..., C_3N, die jeweils in Reihe zu einem entsprechenden Schalter S₃₁, S₃₂, ..., S_3N angeordnet sind. Jeder Schalter S₃₁, S₃₂, ..., S_3N kann selektiv einen entsprechenden Kondensator C₃₁, C₃₂, ..., C_3N elektrisch mit einem Knoten zwischen der ersten Induktivität L₁ und der zweiten Induktivität L₂ koppeln. Dementsprechend kann jeder Schalter S₃₁, S₃₂, ..., S_3N selektiv einen entsprechenden Kondensator C₃₁, C₃₂, ..., C_3N elektrisch als Shuntkondensator schalten.
Die abstimmbare Impedanzschaltung 74 umfasst eine Vielzahl von Kondensatoren C₅₁, C₅₂, ..., C_5N, die jeweils in Reihe zu einem entsprechenden Schalter S₅₁, S₅₂, ..., S_5N angeordnet sind. Jeder Schalter S₅₁, S₅₂, ..., S_5N kann selektiv einen entsprechenden Kondensator C₅₁, C₅₂, ..., C_5N elektrisch mit einem Knoten zwischen der zweiten Induktivität L₂ und der dritten Induktivität L₃ koppeln. Dementsprechend kann jeder Schalter S₅₁, S₅₂, ..., S_5N selektiv einen entsprechenden Kondensator C₅₁, C₅₂, ..., C_5N elektrisch zwischen den Knoten und Masse schalten.
7 veranschaulicht, dass Reihen- und/oder Shuntkondensatoren durch abstimmbare Impedanzschaltungen gebildet werden können. In bestimmten Anwendungen können ein oder mehrere der Kondensatoren eines Filters durch ein oder mehrere abstimmbare Kondensatorschaltungen gebildet werden, während ein oder mehrere der Kondensatoren des Filters durch nicht einstellbare Kondensatoren mit festen Kapazitätswert gebildet werden können. Jeder geeignete Kondensator eines abstimmbaren Filters kann durch eine gemäß den hierin beschriebenen Prinzipen und Vorteile ausgestaltete abstimmbare Kondensatorschaltungen gebildet werden. Zusätzlich oder alternative dazu kann jede geeignete Induktivität eines abstimmbaren Filters kann durch eine gemäß den hierin beschriebenen Prinzipen und Vorteile ausgestaltete abstimmbare Induktivitätsschaltungen gebildet werden. Das Anpassen von Kapazitäts- und/oder Induktivitätswerten durch eine abstimmbare Impedanzschaltung kann die Harmonischenunterdrückung eines abstimmbaren Filters einstellen.
In bestimmten Anwendungen können Induktivitäten in Reihe mit Shuntkondensatoren vorgesehen werden, um eine oder mehrere Harmonischenfallen zu bauen. Eine derartige Shuntinduktivität kann wechselseitig mit ein oder mehreren Reiheninduktivitäten gekoppelt werden. 8A veranschaulicht ein Beispiel einer Shuntinduktivität, welche in Reihe mit einem Shuntkondensator gekoppelt ist, wobei die Shuntinduktivität wechselseitig mit den Reiheninduktivitäten gekoppelt ist.
8A zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 80 gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 80 entspricht dem abstimmbaren Filter 40 der 4, mit der Ausnahme, dass eine Shuntinduktivität L_S in Reihe zu dem Shuntkondensator C₃ geschaltet ist. Die Shuntinduktivität L_S ist wechselseitig mit der ersten Induktivität L₁ und der zweiten Induktivität L₂ gekoppelt. Die erste Induktivität L₁ und die Shuntinduktivität L_S haben einen Kopplungskoeffizienten K_1S. Die zweite Induktivität L₂ und die Shuntinduktivität L_S haben einen Kopplungskoeffizienten K_2S.
8B zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 80' gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 80' entspricht dem abstimmbaren Filter 80 der 8A, mit der Ausnahme, dass die zweite Induktivität L₂ und der zweite Kondensator C₂ nicht enthalten sind. Der abstimmbare Filter 80' kann als äquivalent zu dem abstimmbaren Filter 80 angesehen werden, in dem die zweite Induktivität L₂ eine Impedanz von Null aufweist und der zweite Kondensator C₂ eine Impedanz von Null aufweist. In dem abstimmbaren Filter 80, haben die zweite Induktivität L₂ und der zweite Kondensator C₂ jeweils eine von Null verschiedene Impedanz.
8C zeigt eine Auftragung eines Frequenzganges des abstimmbaren Filters 80' der 8B. Die Auftragung entspricht dem abstimmbaren Filters 80', welcher eine abstimmbare Kondensatorschaltung mit vier Schaltern S₁₁, S₁₂, S₁₃ und S₁₄ jeweils in Reihe mit einem entsprechenden Kondensator C₁₁, C₁₂, C₁₃ und C₁₄ aufweist. Als Beispiel kann der abstimmbare Filter 80' mit der in 8C gezeigten Frequenzantwort für die folgenden Harmonischenunterdrückungen sorgen: zweite Harmonische von Band 8, dritte Harmonische von Band 8, dritte Harmonische von Band 12, zweite Harmonische von Band 13/Band 14, dritte Harmonische von Band 20/Band 26, zweite Harmonische von Band 28, dritte Harmonische von Band 28 sowie dritte Harmonische von Band 71. Der abstimmbare Filter 80', welcher der in 8C gezeigten Frequenzantwort entspricht, ist dazu ausgelegt, zwei Kerben in entgegengesetzte Richtungen zu schieben, wenn der effektive Kapazitätswert C1 der abstimmbaren Kondensatorschaltung 42 umgeschaltet wird, um die Harmonischenspezifikation zu erfüllen.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 90 gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 90 entspricht dem abstimmbaren Filter 40 der 4, mit der Ausnahme, dass der abstimmbare Filter 90 eine abstimmbare Impedanzschaltung 92 statt der abstimmbaren Impedanzschaltung 42 aufweist. Die abstimmbare Impedanzschaltung 92 sorgt für einen effektiven Kapazitätswert C1. Die abstimmbare Impedanzschaltung 92 kann jegliche geeignete abstimmbare Impedanzschaltung umfassen, die dazu ausgelegt ist, einen Kondensator anzupassen, der parallel zu der ersten Induktivität L₁ gekoppelt ist. Als ein Beispiel kann die abstimmbare Impedanzschaltung 92 die abstimmbare Impedanzschaltung 42 sein. Als weiteres Beispiel kann die abstimmbare Impedanzschaltung 92 eine abstimmbare Impedanzschaltung sein, welche einen Varaktor aufweist, der in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung seinen Kapazitätswert verändert. Beispielhafte technische Erläuterungen und Ausführungsformen werden im Zusammenhang mit 9 erläutert werden.
Ohne sich an eine bestimmte Theorie gebunden zu fühlen, wird eine theoretische Erklärung des abstimmbaren Filters 90 erläutert. Für ein Intrabanddesign ist ω_c die zentrale Winkelfrequenz. Unter Vernachlässigung von Kapazitätswerten des ersten Kondensators C₁ und des zweiten Kondensators C₂, unter der Annahme, dass für beide Anschlüsse P₁ und P₂ des abstimmbaren Filters 90 Z₀ = 50Ω gilt, und unter der Annahme, dass die Induktivitätswerte der ersten und zweiten Induktivitäten L₁ und L₂ jeweils beide L betragen, entspricht der Kapazitätswert C₃ des dritten Kondensators C₃ gemäß Gleichung 1 einer gleichzeitigen Konjugiertenanpassung. $C_{3} = \frac{2 (L + M)}{z_{0}^{2} + ω_{c}^{2} (L^{2} - M^{2})}$
Harmonische Kerben ω können gemäß Gleichung 2 gefunden werden. $\begin{matrix} ω \pm = \sqrt{\frac{2}{α \pm \sqrt{α^{2} - 4 β^{2}}}} \\ α = L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3} \\ β = \sqrt{C_{1} C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2})} \\ M = K \sqrt{L_{1} L_{2}} \end{matrix}$
Durch Wahl eines angemessenen Kopplungskoeffizienten K für die ersten und zweiten Induktivitäten L₁ und L₂ kann der Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ (und/oder des zweiten Kondensators C₂ und/oder des dritten Kondensators C₃) so eingestellt werden, dass beide harmonische Kerben auf gewünschte Frequenzwerte angepasst werden. Zusätzlich oder alternativ dazu, können der Induktivitätswert der ersten Induktivität L₁ und/oder der Induktivitätswert der zweiten Induktivität L₂ so eingestellt werden, dass beide harmonische Kerben auf gewünschte Frequenzwerte angepasst werden. Die Induktivitäts-Kondensator-Tanks des abstimmbaren Filters 90 können auch so ausgelegt werden, dass sie bei irgendwelchen anderen Resonanzfrequenzen liegen, so dass die Kerben deshalb bei Frequenzwerten liegen können, die nicht Vielfachen der Fundamentalfrequenz entsprechen.
Wir definieren σ gemäß Gleichung 3. $σ = 1 - {(\frac{1 - δ}{1 + δ})}^{2}$
wobei $0 \leq δ = {(\frac{ω_{+}}{w_{-}})}^{2} \leq 1.$
Wenn δ = 0, sind die zwei Kerben unendlich weit voneinander entfernt. Wenn δ = 1, überlappen die zwei Kerben. Die Funktion σ(δ) ist eine monoton ansteigende stetige Funktion innerhalb derselben Domäne und Bereich von [0, 1].
Aus den Gleichungen für ω_± folgt, dass: $σ = \frac{4 β^{2}}{α^{2}} = \frac{4 C_{1} C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2})}{{(L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3})}^{2}}$
Mal angenommen, dass wir feste Kapazitätswerte für die zweiten und dritten Kondensatoren C₂, C₃ sowie feste Induktivitätswerte für die ersten und zweiten Induktivitäten L₁, L₂ haben, dann verbleiben der Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ und die wechselseitige Kopplung M zwischen den ersten und zweiten Induktivitäten L₁, L₂ als Systemvariablen. Wenn der Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ = 0, haben wir σ = δ = 0 aus Gleichung 4. Das Suchen einer Lösung für σ = 1 ergibt: ${(L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3})}^{2} - 4 C_{1} C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2}) = 0$
Das kann umgeschrieben werden als: $L_{1}^{2} C_{1}^{2} + (4 C_{2} M^{2} - 2 C_{2} L_{1} L_{2} - 2 C_{3} L_{1} M) C_{1} + {(L_{2} C_{2} - M C_{3})}^{2} = 0$
Unter der Annahme von M² << L₁L₂ für eine Näherung zweiter Ordnung können wir die Diskriminante der Gleichung 6 angeben: $Δ \approx 16 L_{1}^{2} L_{2} M C_{2} C_{3} \geq 0 if M \geq 0$
Dies impliziert, dass man durch geeignete Wahl von M $δ = {(\frac{ω_{+}}{ω_{-}})}^{2}$
so auslegen kann, dass es jeden Wert zwischen 0 und 1 annehmen kann. Dementsprechend können Kerben theoretisch bei jeder Position in der Frequenzdomäne relativ zueinander liegen.
Angenommen, dass σ in Gleichung 3 für jeden Kapazitätswert des zweiten Kondensators C₂ konstant ist, kann die wechselseitige Kopplung M sowie der Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ bestimmt werden.
Aus Gleichung 4 erhalten wir: $σ {(L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3})}^{2} = 4 C_{1} C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2})$
Gleichung 8 kann umgeschrieben werden als: $σ L_{1}^{2} C_{1}^{2} + (2 σ L_{1} (L_{2} C_{2} - M C_{3}) - 4 C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2})) C_{1} + σ {(L_{2} C_{2} - M C_{3})}^{2} = 0$
Falls der Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ unbekannt ist, hat Gleichung 9 eine Diskriminante (angenommen, dass M² << L₁L₂) wie folgt: $Δ \approx 16 L_{1}^{2} L_{2} C_{2} [(1 - σ) L_{2} C_{2} + M C_{3}]$
Solange M so gewählt wird, dass (1 - σ)L₂C₂ > -MC₃, wird es zwei (positive) Lösungen für den Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ geben, um das spezifizierte σ zu erfüllen. Die Lösungen können aus Gleichung 11 gefunden werden: $\begin{array}{l} C_{1 \pm} = - C_{2} [2 M^{2} - (2 - σ) L_{1} L_{2}] + C_{3} L_{1} M σ \\ \pm 2 \sqrt{C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2}) {C_{2} [(1 - σ) L_{1} L_{2} - M^{2}] + C_{3} L_{1} M σ}} \end{array}$
Praktisch gesprochen können wir davon ausgehen, dass $\frac{ω_{+}}{ω_{-}}$
relativ konstant bleiben, falls sich der Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ von C_1- zu C₁₊ ändert. Dies ist konsistent mit der Variationsanalyse, die weiter unten beschrieben wird.
Mit $σ = \frac{4 γ}{α^{2}}, γ = C_{1} C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2}), α = L_{1} C_{1} + L_{2} L_{2} - M C_{3},$
können die folgenden Ableitungen bestimmt werden:

• $d σ = (\frac{4 \partial γ}{\partial c_{1}} α^{- 2} - \frac{8 α^{- 3} γ \partial α}{\partial c_{1}}) d C_{1}$
• $\frac{d σ}{σ} = \frac{α^{2}}{4 γ} (\frac{4 \partial γ}{\partial c_{1}} α^{- 2} - \frac{8 α^{- 3} γ \partial α}{\partial c_{1}}) d C_{1} = (\frac{\partial γ}{γ \partial C_{1}} - \frac{2 \partial α}{α \partial C_{1}}) d C_{1}$
• $\frac{\partial γ}{\partial C_{1}} = C_{2} (L_{1} L_{2} - M^{2})$
• $\frac{\partial α}{\partial C_{1}} = L_{1}$
• $\frac{d σ}{σ} = (1 - \frac{2 L_{1} C_{1}}{L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3}}) \frac{d C_{1}}{C_{1}}$
• $\frac{d δ}{δ} = \frac{1}{\sqrt{1 - σ}} \frac{d σ}{σ} = \frac{2 d r}{r}, r = \frac{ω_{+}}{ω_{-}}, \frac{d σ}{σ} = \frac{d δ}{δ} \frac{1 - δ}{1 + δ}$

Dementsprechend gilt - falls $1 \geq \frac{2 L_{1} C_{1}}{L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3}}$
- dass sich die zwei Kerben gemeinsam nach unten verschieben würden, indem der Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ erhöht wird. Falls außerdem $(1 - \frac{2 L_{1} C_{1}}{L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3}}) > 0$
aber nahe bei Null liegt, erwarten wir, dass sich σ (oder δ) nur sehr wenig ändert, falls wir den Kapazitätswert des ersten Kondensators C₁ von C_1- auf C₁₊ abtasten. Weiterhin - falls $1 < \frac{2 L_{1} C_{1}}{L_{1} C_{1} + L_{2} C_{2} - M C_{3}},$
- sollte eine Erhöhung von C₁ ω₊ nach unten verschieben, während sich ω_ nach oben oder unten verschieben könnte. Der Fall zweier sich in gegensätzliche Richtung verschiebender Kerben in der Frequenzdomäne könnte in einer Vielzahl von Anwendungen genutzt werden, um Außerbandunterdrückung zu implementieren.
Der Kopplungskoeffizient der ersten Induktivität L₁ und der zweiten Induktivität L₂ des abstimmbaren Filters 90 wurde untersucht. 10 zeigt eine Auftragung des Kopplungskoeffizienten über den Abstand zwischen der ersten Induktivität L₁ und der zweiten Induktivität L₂. Die wechselseitige Kopplung von Induktivitäten kann durch zwei relativ nah beieinander platzierte SMT-Induktivitäten geschaffen werden. Als weiteres Beispiel kann eine wechselseitige Kopplung von Induktivitäten über zwei geeignet ausgerichtete, in einem Laminat oder auf einem Chip eingebettete Spulen geschaffen werden. 10 zeigt einen Graphen der Stärke des Kopplungskoeffizienten der ersten Induktivität L₁ und der zweiten Induktivität L₂ des abstimmbaren Filters 90 in einer Ausführungsform, in der die erste Induktivität L₁ und die zweite Induktivität L₂ jeweils einen Induktivitätswert von 2,7 nano-Henry (nH) aufweisen. 10 deutet an, dass das physikalische Layout von Induktivitäten die wechselseitige Kopplung beeinflusst, und insbesondere der Abstand zwischen Induktivitäten die wechselseitige Kopplung beeinflussen kann. Die Geometrie der wechselseitig gekoppelten Induktivitäten kann sich ebenfalls auf die wechselseitige Kopplung auswirken.
Der Kopplungskoeffizient hängt üblicherweise auch von der Polarität der wechselseitig gekoppelten Induktivitäten ab. Durch ein Umschalten der Polarität einer der wechselseitig gekoppelten Induktivitäten kann das Vorzeichen des Kopplungskoeffizienten umgedreht werden (z.B. von positiv auf negativ, oder von negativ auf positiv). Die Punkte an den in den Zeichnungen dargestellten Induktivitäten deuten die Polarität dieser Induktivitäten an.
Ein erstes Auslegungsbeispiel des abstimmbaren Filters 90 der 9 wird nun erörtert. In diesem Beispiel hat der abstimmbare Filter 90 zwei Arbeitsfrequenzen (1 GHz und 0,9 GHz), die durch Umschalten auf zwei unterschiedliche effektive Kapazitätswerte der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 erreicht werden. Jeder Zustand hat eine 2fo-Unterdrückung von >25 Dezibel (dB) und eine 3fo-Unterdrückung von >35 dB, wobei die 2fo-Unterdrückung eine Harmonischenunterdrückung einer zweiten Harmonischen und die 3fo-Unterdrückung eine Harmonischenunterdrückung einer dritten Harmonischen bedeutet. Den ersten und zweiten Induktivitäten L₁ und L₂ wird in diesem Beispiel ein konstanter Qualitätsfaktor (Q) von 20 unterstellt. Die abstimmbare Impedanzschaltung 92 ist so anpassbar und/oder umschaltbar, dass für eine erste effektive Kapazität C_1A bei einer Betriebsfrequenz von 1 GHz gesorgt wird und für eine zweite effektive Kapazität C_1B bei einer Betriebsfrequenz von 0,9 GHz gesorgt wird. Zum Erreichen dieser Leistungsanforderungen kann der abstimmbare Filter 90 Komponenten mit den in der Tabelle 1 unten gezeigten Werten aufweisen. TABELLE 1

L1 C1A C1B L2 C2 C3 K

Wert 3nH 1.31 pF 1.99 pF 3 nH 1.41 pF 1.87 pF -0.11
11 zeigt eine Auftragung einer Simulation, welche die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben des gemäß dem ersten Designbeispiel ausgelegten abstimmbaren Filters 90 der 9 zeigt. Eine erste Kurve der 11 zeigt die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben für zweite und dritte Harmonische bei einer Betriebsfrequenz von 1 GHz. Eine zweite Kurve der 11 zeigt die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben für zweite und dritte Harmonische bei einer Betriebsfrequenz von 0,9 GHz. Diese Kurven zeigen Positionen bzw. Lagen von zwei Kerben in einem Frequenzgang des abstimmbaren Filters 90, die sich mit einer Änderung des effektiven Kapazitätswertes der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 bei zwei verschiedenen Arbeitsfrequenzen verschieben. Dementsprechend kann ein Ändern des Zustands des Schalters die Positionen bzw. Lagen von zwei Kerben in dem Frequenzgang des abstimmbaren Filters 90 verändern, wenn die abstimmbare Impedanzschaltung 92 einen Schalter aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, ein Ende eines Kondensators elektrisch mit der ersten Induktivität L₁ zu verbinden, um den Zustand der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 zu verändern.
Ein zweites Auslegungsbeispiel des abstimmbaren Filters 90 der 9 wird nun erörtert. In diesem Beispiel hat der abstimmbare Filter 90 drei Arbeitsfrequenzen (1 GHz, 0,9 GHz und 0,8 GHz), die durch Umschalten auf drei unterschiedliche effektive Kapazitätswerte der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 erreicht werden. Jeder Zustand hat eine 2fo-Unterdrückung von >25 dB und eine 3fo-Unterdrückung von >35 dB. Den ersten und zweiten Induktivitäten L₁ und L₂ wird in diesem Beispiel ein konstanter Qualitätsfaktor (Q) von 20 unterstellt. Die abstimmbare Impedanzschaltung 92 ist so anpassbar und/oder umschaltbar, dass für eine erste effektive Kapazität C_1A bei einer Betriebsfrequenz von 1 GHz gesorgt wird, für eine zweite effektive Kapazität C_1B bei einer Betriebsfrequenz von 0,9 GHz gesorgt wird und für eine dritte effektive Kapazität Cic bei einer Betriebsfrequenz von 0,8 GHz gesorgt wird. Zum Erreichen dieser Leistungsanforderungen kann der abstimmbare Filter 90 Komponenten mit den in der Tabelle 2 unten gezeigten Werten aufweisen. TABELLE 2

L1 C1A C1B C1C L2 C2 C3 K

Wert 4nH 0.90 pF 1.27 pF 2.10 pF 4nH 1.26 pF 2.24 pF -0.084
12 zeigt eine Auftragung einer Simulation, welche die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben des gemäß dem zweiten Designbeispiel ausgelegten abstimmbaren Filters 90 der 9 zeigt. Eine erste Kurve der 12 zeigt die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben für zweite und dritte Harmonische bei einer Betriebsfrequenz von 1 GHz. Eine zweite Kurve der 12 zeigt die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben für zweite und dritte Harmonische bei einer Betriebsfrequenz von 0,9 GHz. Eine dritte Kurve der 12 zeigt die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben für zweite und dritte Harmonische bei einer Betriebsfrequenz von 0,8 GHz Diese Kurven zeigen Positionen bzw. Lagen von zwei Kerben in einem Frequenzgang des abstimmbaren Filters 90, die sich mit einer Änderung des effektiven Kapazitätswertes der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 bei drei verschiedenen Arbeitsfrequenzen verschieben. Dementsprechend kann ein Ändern des Zustands des Schalters die Positionen bzw. Lagen von zwei Kerben in dem Frequenzgang des abstimmbaren Filters 90 verändern, wenn die abstimmbare Impedanzschaltung 92 einen Schalter aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, ein Ende eines Kondensators elektrisch mit der ersten Induktivität L₁ zu verbinden, um den Zustand der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 zu verändern.
13 zeigt eine schematische Darstellung eines abstimmbaren Filters 130 gemäß einer Ausführungsform. Der abstimmbare Filter 130 entspricht dem abstimmbaren Filter 50 der 5, mit der Ausnahme, dass der abstimmbare Filter 130 eine abstimmbare Impedanzschaltung 92 statt der abstimmbaren Impedanzschaltung 42 aufweist.
Ein drittes Auslegungsbeispiel in Bezug auf den abstimmbaren Filters 130 wird nun erörtert. In diesem Beispiel hat der abstimmbare Filter 130 zwei Arbeitsfrequenzen (1 GHz und 0,9 GHz), die durch Umschalten auf zwei unterschiedliche effektive Kapazitätswerte der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 erreicht werden. Jeder Zustand hat eine 2fo-Unterdrückung von >30 dB, eine 3fo-Unterdrückung von >50 dB und eine 4fo-Unterdrückung von >60 dB, wobei die 2fo-Unterdrückung eine Harmonischenunterdrückung einer zweiten Harmonischen, die 3fo-Unterdrückung eine Harmonischenunterdrückung einer dritten Harmonischen und die 4fo-Unterdrückung eine Harmonischenunterdrückung einer vierten Harmonischen bedeutet. Den ersten und zweiten Induktivitäten L₁ und L₂ wird in diesem Beispiel ein konstanter Qualitätsfaktor (Q) von 20 unterstellt. Die abstimmbare Impedanzschaltung 92 ist so anpassbar und/oder umschaltbar, dass für eine erste effektive Kapazität C_1A bei einer Betriebsfrequenz von 1 GHz gesorgt wird und für eine zweite effektive Kapazität C_1B bei einer Betriebsfrequenz von 0,9 GHz gesorgt wird. Zum Erreichen dieser Leistungsanforderungen kann der abstimmbare Filter 130 Komponenten mit den in den Tabellen 3A und 3B unten gezeigten Werten aufweisen. TABELLE 3A

L1 C1A C1B L2 C2 C3

Wert 7 nH 0.38 pF 0.71 pF 2.5 nH 0.84 pF 2.5 pF

TABELLE 3B

C4 C5 L3 K12 K31

Wert 1.81 pF 2.5 pF 2.5 nH -0.017 -0.086
14 zeigt eine Auftragung einer Simulation, welche die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben des gemäß dem dritten Designbeispiel ausgelegten abstimmbaren Filters 130 der 13 zeigt. Eine erste Kurve der 14 zeigt die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben für zweite, dritte und vierte Harmonische bei einer Betriebsfrequenz von 1 GHz. Eine zweite Kurve der 14 zeigt die Positionen bzw. Lagen der Harmonischenkerben für zweite, dritte und vierte Harmonische bei einer Betriebsfrequenz von 0,9 GHz. Diese Kurven zeigen Positionen bzw. Lagen von drei Kerben in einem Frequenzgang des abstimmbaren Filters 130, die sich mit einer Änderung des effektiven Kapazitätswertes der abstimmbaren Impedanzschaltung 92 bei zwei verschiedenen Arbeitsfrequenzen verschieben.
Filterdesigns mit N Schaltern, die für M x 2^N Harmonischenzustände sorgen, werden offenbart, wobei M eine ganze Zahl größer gleich zwei ist. Die hierin offenbarten Filterdesigns nutzen induktive wechselseitige Kopplung, um die Anzahl der einstellbaren Harmonischenzustände erhöhen zu können. Beispieldesigns mit M = 2 (Designbeispiele 1 und 2) sowie M = 3 (Designbeispiel 3) wurden beschrieben. Auch wenn sich die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele auf Tiefpassfilter beziehen können, können alle hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile auch bei anderen Filterarten eingesetzt werden, wie etwa bei Hochpassfiltern und/oder Bandpassfiltern und/oder Bandsperrfiltern.
Die hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile können in einer Vielzahl von Filtern implementiert werden. Beispielsweise können hierin offenbarte Filter nicht-akustische Filter mit passiven Impedanzkomponenten aufweisen oder in selbigen umfasst sein. Als weiteres Beispiel können hierin offenbarte Filter in einem hybriden Filter, welcher in bestimmten Anwendungen induktive und kapazitive Komponenten gemeinsam mit ein oder mehreren Akustikwellenresonatoren aufweist. Beispielsweise können die induktiven und kapazitiven Komponenten ein Durchlassband oder ein Sperrband solch eines hybriden Filters einstellen und die ein oder mehreren Akustikwellenresonatoren können ein oder mehrere relativ trennscharfe Bandkanten für den hybriden Filter erreichen.
Hochfrequenzsysteme mit abstimmbaren Filtern
Die hierin offenbarten abstimmbaren Filter können in Hochfrequenzsystemen, wie etwa einem Hochfrequenzfrontend, eingesetzt werden. Ein in Übereinstimmung mit jeglichen geeigneten Prinzipien und Vorteilen gestalteter abstimmbarer Filter kann an jeder geeigneten Stelle in einem System eingesetzt werden, welches von der durch die hierin offenbarten Filter gewährleisteten Harmonischenunterdrückung profitieren könnte.
15A zeigt ein schematisches Blockschaubild eines Hochfrequenzsystems 150 mit einem abstimmbaren Filter 152. Wie in 15A dargestellt ist der abstimmbare Filter 152 zwischen einem Antennenschalter 154 und einer Antenne 155 gekoppelt. Der abstimmbare Filter 152 kann in Übereinstimmung mit jeglichen geeigneten hierin beschriebenen Prinzipien und Vorteilen ausgestaltet werden, um für eine Harmonischenunterdrückung bei Hochfrequenzsignalen zu sorgen, die zwischen dem Antennenschalter 154 und der Antenne 155 propagieren.
15B zeigt ein schematisches Blockschaubild eines Hochfrequenzsystems 156 mit einem abstimmbaren Filter 157. Wie in 15B dargestellt ist der abstimmbare Filter 157 zwischen einem Leistungsverstärker 158 und einem Bandauswahlschalter 159 gekoppelt. Der Bandauswahlschalter 159 kann einen Ausgang des Leistungsverstärkers 158 elektrisch mit einem Hochfrequenzsignalpfad für ein bestimmtes Betriebsband verbinden. Ein derartiger Hochfrequenzsignalpfad kann einen Bandpassfilter mit einem dem Betriebsband entsprechenden Durchlassband aufweisen. Der Bandauswahlschalter 159 kann beispielsweise ein Mehrfachausgangsschalter sein, der den abstimmbaren Filter 157 selektiv elektrisch mit einem ausgewählten Hochfrequenzsignalpfad verbinden kann. Der abstimmbare Filter 157 kann in Übereinstimmung mit jeglichen geeigneten hierin beschriebenen Prinzipien und Vorteilen ausgestaltet werden, um für eine Harmonischenunterdrückung bei Hochfrequenzsignalen zu sorgen, die zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers 158 und dem Bandauswahlschalter 159 propagieren.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtungen
Die hierin offenbarten abstimmbaren Filter können in drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen, wie etwa Mobilfunkgeräten, eingesetzt werden. Ein oder mehrere in Übereinstimmung mit jeglichen geeigneten Prinzipien und Vorteilen gestaltete abstimmbare Filter können in jeder geeigneten drahtlosen Kommunikationsvorrichtung eingesetzt werden. Ein Beispiel für eine solche drahtlose Kommunikationsvorrichtung wird im Zusammenhang mit 16 erläutert.
16 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Mobilgeräts 800. Das Mobilgerät 800 beinhaltet ein Basisbandsystem 801, einen Sendeempfänger 802, ein Frontendsystem 803, Antennen 804, ein Leistungssteuerungssystem 1505, einen Speicher 806, eine Benutzeroberfläche 807 und eine Batterie 808.
Das Mobilgerät 800 kann über eine Vielzahl von Kommunikationstechnologien kommunizieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, 2G, 3G, 4G (einschließlich LTE, LTE-Advanced und LTE-Advanced Pro), 5G NR, WLAN (beispielsweise Wi-Fi), WPAN (beispielsweise Bluetooth und ZigBee). WMAN (beispielsweise WiMAX) und/oder GPS-Technologien.
Der Sendeempfänger 802 erzeugt HF-Signale zur Übertragung und verarbeitet eingehende HF-Signale, die von den Antennen 804 empfangen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Funktionalitäten, die mit dem Senden und Empfangen von HF-Signalen verbunden sind, durch eine oder mehrere Komponenten erreicht werden können, die in 16 kollektiv als Sendeempfänger 802 dargestellt sind. In einem Beispiel können separate Komponenten (z.B. separate Schaltungen oder Rohchips) für die Verarbeitung bestimmter Arten von HF-Signalen bereitgestellt werden.
Das Frontendsystem 803 hilft bei der Aufbereitung von Signalen, die von den Antennen 804 gesendet und/oder empfangen werden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Frontendsystem 803 Antennenabstimmschaltungen 810, Leistungsverstärker (PAs) 811, rauscharme Verstärker („low noise amplifiers“, LNAs) 812, Filter 813, Schalter 814 und Schaltungen 815 zur Signalteilung/-kombinierung. Andere Implementierungsformen sind allerdings auch möglich. Die Filter 813 können ein oder mehrere abstimmbare Filter mit Harmonischenunterdrückung aufweisen, die ein oder mehrere Merkmale der hierin offenbarten Ausführungsformen umfassen.
Beispielsweise kann das Frontendsystem 803 für eine Anzahl von Funktionen sorgen, inklusive, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Sendesignalverstärkung, Empfangssignalverstärkung, Signalfilterung, Umschaltung zwischen verschiedenen Bändern, Umschaltung zwischen verschiedenen Leistungsmodi, Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsmodi, Signalduplexen, Signalmultiplexen (beispielsweise Diplexen oder Triplexen) oder jedwede Kombination dieser Funktionen.
In bestimmten Implementierungen unterstützt das Mobilgerät 800 eine Trägerbündelung und sorgt somit für eine Flexibilität um Spitzendatenraten zu erhöhen. Trägerbündelung kann sowohl für ein Frequenzaufteilungsduplexen („Frequency Division Duplexing“, FDD) als auch ein Zeitaufteilungsduplexen („Time Division Duplexing“, TDD) genutzt werden und kann dazu eingesetzt werden, eine Vielzahl von Trägern oder Kanälen zu bündeln. Trägerbündelung umfasst eine zusammenhängende Bündelung, bei der aneinandergrenze Träger innerhalb desselben Betriebsfrequenzbandes gebündelt werden. Trägerbündelung kann auch nicht zusammenhängend sein, und kann Träger umfassen, die innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in unterschiedlichen Bändern frequenzgetrennt sind.
Die Antennen 804 können Antennen umfassen, die für eine große Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsarten genutzt werden. Beispielsweise können die Antennen 804 Antennen zum Übertragen und/oder Empfangen von Signalen aufweisen, die mit einer großen Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen und Kommunikationsstandards verknüpft sind.
In bestimmten Implementierungen unterstützen die Antennen 804 MIMO-Kommunikation und/oder geschaltete Diversitätskommunikation. Zum Beispiel nutzt MIMO-Kommunikation mehrere Antennen, um mehrere Datenströme über einen einzigen Hochfrequenzkanal zu kommunizieren. MIMO-Kommunikation profitiert von einem besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis, von verbesserter Codierung und/oder von verminderter Signalinterferenz aufgrund räumlicher Multiplexunterschiede der Funkumgebung. Geschaltete Diversität bezieht sich auf eine Kommunikation, bei der eine bestimmte Antenne zu bestimmten Zeitpunkte für einen Betrieb ausgewählt wird. Beispielsweise kann ein Schalter genutzt werden, um eine bestimmte Antenne aus einer Gruppe von Antennen basierend auf einer Vielzahl von Faktoren auszuwählen, wie etwa eine beobachtete Bitfehlerrate und/oder ein Signalstärkenindikator.
Das Mobilgerät 800 kann in bestimmten Implementierungen mit Strahlformung betrieben werden. Beispielsweise kann das Frontendsystem 803 Leistungsverstärker mit steuerbarer Verstärkung und Phasenschieber mit variabler Phase aufweisen, um für eine Strahlformung und Richtungscharakteristik für eine Übertragung und/oder einen Empfang von Signalen unter Nutzung der Antennen 804 zu sorgen. Beispielsweise können im Zusammenhang mit einer Signalübertragung die Amplituden und Phasen der Sendesignale, die den Antennen 804 bereitgestellt werden, derart gesteuert werden, dass die von den Antennen 804 ausgestrahlten Signale unter konstruktiver und destruktiver Interferenz kombiniert werden, um ein gebündeltes Sendesignal mit strahlartigen Eigenschaften zu erhalten, welches in einer vorgegebenen Ausbreitungsrichtung eine höhere Signalstärke aufweist. Im Zusammenhang mit einem Signalempfang können die Amplituden und Phasen so gesteuert werden, dass mehr Signalenergie empfangen wird, wenn das Signal an den Antennen 804 aus einer bestimmten Richtung ankommt. In bestimmten Implementierungen weisen die Antennen 804 ein oder mehrere Anordnungen von Antennenelementen auf, um das Strahlformen zu verstärken.
Das Basisbandsystem 801 ist mit der Nutzerschnittstelle 807 gekoppelt, um eine Verarbeitung von verschiedentlichen Nutzereingaben und -ausgaben (I/O) wie etwa Sprach- und Datensignale zu verarbeiten. Das Basisbandsystem 801 versorgt den Sendeempfänger 802 mit digitalen Darstellungen der Übertragungssignale, die der Sendeempfänger 802 zur Erzeugung von HF-Signalen für die Übertragung verarbeitet. Das Basisbandsystem 801 verarbeitet auch digitalen Darstellungen von Empfangssignalen, die von dem Sendeempfänger 802 geliefert werden. Wie in 16 gezeigt, ist das Basisbandsystem 801 mit dem Speicher 806 gekoppelt, um einen Betrieb des Mobilgeräts 800 zu ermöglichen.
Der Speicher 806 kann für eine breite Vielfalt an Zwecken verwendet werden, wie etwa Speichern von Daten und/oder Anweisungen, um den Betrieb des Mobilgeräts 800 zu ermöglichen und/oder Speicher für Nutzerinformationen bereitzustellen.
Das Leistungssteuerungssystem 805 stellt eine Anzahl von Leistungssteuerungsfunktionen für das Mobilgerät 800 bereit. In bestimmen Implementierungen weist das Leistungssteuerungssystem 805 eine Leistungsverstärkerversorgungssteuerschaltung auf, die die Versorgungsspannungen der Leistungsverstärker 811 steuert. Beispielsweise kann das Leistungssteuerungssystem 805 dazu ausgelegt sein, die Versorgungsspannung(en), die ein oder mehreren der Leistungsverstärker 811 bereitgestellt werden, zu ändern, um ihre Effizienz zu verbessern, wie etwa den Leistungswirkungsgrad („power added efficiency“, PAE).
Wie in 16 dargestellt erhält das Leistungssteuerungssystem 805 eine Batteriespannung von der Batterie 808. Die Batterie 808 kann jedwede geeignete Batterie für den Einsatz in dem Mobilgerät 800 sein, inklusive beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie.
Anwendungen, Begrifflichkeiten und Schlussbemerkungen
Jede der oben erläuterten Ausführungsformen kann im Zusammenhang mit Mobilvorrichtungen wie tragbaren Mobiltelefonen eingesetzt werden. Die Prinzipien und Vorteile der Ausführungsformen können für jedes System oder jedes Gerät genutzt werden, wie etwa jedes drahtlose Uplinkkommunikationsgerät, welches von irgendeiner der Ausführungsformen hierin profitieren könnte. Die Lehren hierin sind auf eine Vielfalt von Systemen anwendbar. Auch wenn diese Offenbarung beispielhafte Ausführungsformen aufweist, können die hierin erläuterten Lehren auf eine Vielzahl von Strukturen angewandt werden. Alle hierin erörterten Prinzipien und Vorteile können im Zusammenhang mit HF-Schaltungen implementiert werden, die dazu ausgelegt sind, Signale mit einer Frequenz im Bereich von etwa 30 kHz bis 300 GHz, wie etwa in einem Frequenzbereich von etwa 450 MHz bis 8,5 GHz, zu verstärken und zu verarbeiten. Hierin offenbarte abstimmbare Filter können HF-Signale bei Frequenzen bis zu und inklusive Millimeterwellenfrequenzen filtern, beispielsweise Frequenzen innerhalb von FR2 einer 5G-NR-Spezifikation.
Aspekte dieser Offenbarung können in verschiedentlichen elektronischen Geräten implementiert werden. Beispiele dieser elektronischen Geräte können einschließen - aber nicht darauf beschränkt sein - Unterhaltungselektronikprodukte, Teile von Unterhaltungselektronikprodukten wie etwa gehäuste Hochfrequenzmodule, drahtlose Uplinkkommunikationsgeräte, Drahtloskommunikationsinfrastruktur, elektronische Prüfgeräte usw. Beispiele für elektronische Vorrichtungen können auch einschließen - aber nicht darauf beschränkt sein - ein Mobiltelefon wie etwa ein Smartphone, ein tragbares Rechengerät wie etwa eine Smartwatch oder ein Ohrstück, ein Telefon, ein Fernseher, ein Computermonitor, ein Computer, ein Modem, ein tragbarer Computer, ein Laptop, ein Tablet, eine Mikrowelle, ein Kühlschrank, ein Elektroniksystem für ein Fahrzeug wie etwa ein Automobil, ein Roboter wie etwa ein Industrieroboter, ein Internet-of-Things-Gerät, eine Stereoanlage, ein digitaler Musikabspieler, ein Radio, eine Kamera wie etwa eine Digitalkamera, ein tragbarer Speicherchip, ein Haushaltsgerät wie etwa eine Waschmaschine oder ein Trockner, ein Peripheriegerät, eine Armbanduhr, eine Uhr usw. Darüber hinaus können die elektronischen Geräte auch unfertige Produkte beinhalten.
Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes erfordert, sind die Worte „umfassen“, „umfassend“ und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen in einem inklusiven Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt, im Sinne von „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“. Das Wort „gekoppelt“, wie hier allgemein verwendet, bezieht sich auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt miteinander verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Ebenso bezieht sich das Wort „verbunden“, wie es hier allgemein verwendet wird, auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Darüber hinaus beziehen sich die Worte „hier“, „oben“, „unten“ und Worte von ähnlicher Bedeutung, wenn sie in dieser Anmeldung verwendet werden, auf diese Anmeldung als Ganzes und nicht auf einen bestimmten Teil dieser Anmeldung. Wenn der Kontext es zulässt, können Wörter in der obigen Detailbeschreibung mit der Ein- oder Mehrzahl auch die Mehr- oder Einzahl beinhalten.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindungen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur als Beispiel dargestellt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuen Filter, drahtlosen Kommunikationsgeräte, Vorrichtungen und Verfahren in einer Vielzahl anderer Ausbildungen umgesetzt werden. Ferner können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen in der Ausbildung der hier beschriebenen Filter, drahtlosen Kommunikationsgeräte, Vorrichtungen und Verfahren vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen. Während beispielsweise Prozesse oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt werden, können alternative Ausführungsformen ähnliche Funktionen mit anderen Komponenten und/oder Schaltungsanordnungen ausführen, und einige Prozesse oder Blöcke können gelöscht, verschoben, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder geändert werden. Jeder dieser Prozesse oder Blöcke kann auf unterschiedliche Weise implementiert werden. Jede geeignete Kombination der Elemente und/oder Handlungen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen kann kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu erreichen. Die beiliegenden Ansprüche und deren äquivalente Ausbildungen sollen solche Ausbildungen oder Modifikationen abdecken, die in den Schutzbereich und den Grundgedanken der Offenbarung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 63/046184 [0001]
US 63/071261 [0001]

Claims

Ein abstimmbarer Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) mit abstimmbarer Unterdrückung, umfassend: eine erste Induktivität (L₁); eine wechselseitig mit der ersten Induktivität (L₁) gekoppelte zweite Induktivität (L₂); und eine abstimmbare Impedanzschaltung (42; 52; 62; 72; 74; 92), die elektrisch mit der ersten Induktivität (L₁) verbunden ist, die einen Schalter (S₁₁, S₁₂, ..., S_1N; S₂₁, S₂₂, ..., S_2N; S₃₁, S₃₂, ..., S_3N; S₄₁, S₄₂, ..., S_4N; S₅₁, S₅₂, ..., S_5N) aufweist und die dazu ausgelegt ist, zumindest zwei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters durch Änderung eines Schaltzustands des Schalters (S₁₁, S₁₂, ..., S_1N; S₂₁, S₂₂, ..., S_2N; S₃₁, S₃₂, ..., S_3N; S₄₁, S₄₂, ..., S_4N; S₅₁, S₅₂, ..., S_5N) anzupassen, wobei der abstimmbare Filter dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu filtern.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 1, wobei der Schalter (S₁₁, S₁₂, ..., S_1N; S₂₁, S₂₂, ..., S_2N; S₃₁, S₃₂, ..., S_3N; S₄₁, S₄₂, ..., S_4N; S₅₁, S₅₂, ..., S_5N) dazu ausgelegt ist, ein Ende eines Kondensators (C₁₁, C₁₂, ..., C_1N) mit der ersten Induktivität (L₁) selektiv elektrisch zu koppeln.
Der abstimmbare Filter (60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 2, wobei die abstimmbare Impedanzschaltung einen zweiten Schalter (S₁₁, S₁₂, ..., S_1N; S₂₁, S₂₂, ..., S_2N) aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, ein Ende eines zweiten Kondensators (C₁₁, C₁₂, ..., C_1N; C₂₁, C₂₂, ..., C_2N) mit der ersten Induktivität (L₁) selektiv elektrisch zu koppeln.
Der abstimmbare Filter (50; 60; 70; 80; 130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Änderung des Schaltzustands des Schalters (S₁₁, S₁₂, ..., S_1N; S₂₁, S₂₂, ..., S_2N; S₃₁, S₃₂, ..., S_3N; S₄₁, S₄₂, ..., S_4N; S₅₁, S₅₂, ..., S_5N) die Lage von zumindest drei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anpasst.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die abstimmbare Impedanzschaltung (92) eine abstimmbare Kondensatorschaltung aufweist.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 5, wobei die abstimmbare Kondensatorschaltung (92) parallel zu der ersten Induktivität (L₁) geschaltet ist.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 6, wobei die erste Induktivität (L₁) in Reihe zu der zweiten Induktivität (L₂) geschaltet ist.
Der abstimmbare Filter (50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 7, weiterhin mit einer zweiten abstimmbaren Kondensatorschaltung, die parallel zu der zweiten Induktivität (L₂) geschaltet ist.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die abstimmbare Kondensatorschaltung dazu ausgelegt ist, für eine Shuntkapazität an einem Knoten zwischen der ersten Induktivität (L₁) und der zweiten Induktivität (L₂) zu sorgen.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Induktivität (L₁) in Reihe zu der zweiten Induktivität (L₂) geschaltet ist, ein erster Kondensator parallel zu der ersten Induktivität (L₁) geschaltet ist und ein zweiter Kondensator parallel zu der zweiten Induktivität (L₂) geschaltet ist.
Der abstimmbare Filter (50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 10, weiterhin mit einem Shuntkondensator (C₃), welcher zwischen die erste Induktivität (L₁) und die zweite Induktivität (L₂) gekoppelt ist.
Der abstimmbare Filter (50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 10, wobei die abstimmbare Impedanzschaltung dazu ausgelegt ist, für den ersten Kondensator zu sorgen.
Der abstimmbare Filter (80; 80'; 90) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Induktivität (L₁) eine Reiheninduktivität und die zweite Induktivität (L₂) eine Shuntinduktivität ist.
Der abstimmbare Filter (80; 80'; 90) gemäß Anspruch 13, wobei die abstimmbare Impedanzschaltung eine abstimmbare Kondensatorschaltung aufweist, die parallel zu der ersten Induktivität (L₁) geschaltet ist.
Der abstimmbare Filter (80; 80'; 90) gemäß Anspruch 14, weiterhin mit einer Induktivitäts-Kondensatorschaltung in Reihe zu der ersten Induktivität (L₁).
Der abstimmbare Filter (80; 80') gemäß Anspruch 15, wobei die Induktivitäts-Kondensatorschaltung eine dritte Induktivität (L₃) aufweist, welche wechselseitig mit zumindest einem von der ersten Induktivität (L₁) und der zweiten Induktivität (L₂) gekoppelt ist.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die zumindest zwei Kerben für eine Harmonischenunterdrückung sorgen.
Ein Verfahren zum Filtern von Hochfrequenzsignalen, welches umfasst: Filtern eines ersten Hochfrequenzsignals mit einem abstimmbaren Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) in einem ersten Zustand; nach dem Filtern des ersten Hochfrequenzsignals Ändern des Schaltzustands eines Schalters einer abstimmbaren Impedanzschaltung (42; 52; 62; 72; 74; 92) des abstimmbaren Filters (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) von dem ersten Zustand in einen zweiten Zustand, um die Lage von zumindest zwei Harmonischen entsprechenden Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) anzupassen, welcher wechselseitig gekoppelte Induktivitäten und die abstimmbare Impedanzschaltung (42; 52; 62; 72; 74; 92) aufweist, die elektrisch mit den wechselseitig gekoppelten Induktivitäten verbunden ist; und während der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) im zweiten Zustand ist, Filtern eines zweiten Hochfrequenzsignals mit dem abstimmbaren Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130).
Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Ändern des Schaltzustands des Schalters die Lage von zumindest drei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters (50; 60; 70; 80; 130) anpasst.
Eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung (800) umfassend: einen abstimmbaren Filter (813) mit einer ersten Induktivität, einer wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelten zweiten Induktivität sowie einer abstimmbaren Impedanzschaltung, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist, die einen Schalter umfasst und dazu ausgelegt ist, zumindest zwei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters (813) durch Änderung eines Schaltzustands des Schalters anzupassen; und eine Antenne (804), welche dazu ausgelegt ist, ein von dem abstimmbaren Filter (813) gefiltertes Hochfrequenzsignal zu übertragen.
Ein abstimmbarer Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) mit Harmonischenunterdrückung, welcher umfasst: eine erste Induktivität (L₁); eine wechselseitig mit der ersten Induktivität (L₁) gekoppelte zweite Induktivität (L₂); und eine abstimmbare Kondensatorschaltung (42; 52; 62; 72; 74; 92), welche elektrisch mit der ersten Induktivität (L₁) verbunden ist, und welche N Schalter aufweist, die dazu ausgelegt sind, die effektive Kapazität der abstimmbaren Kondensatorschaltung anzupassen, um die Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 2 × 2^N Harmonische einzustellen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist und wobei der abstimmbare Filter dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu filtern.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 21, wobei die N Schalter dazu ausgelegt sind, eine Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 3 x 2^N Harmonische einzustellen.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei die abstimmbare Kondensatorschaltung parallel zu der ersten Induktivität (L₁) geschaltet ist.
Der abstimmbare Filter (50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend einen Kondensator parallel zu der zweiten Induktivität (L₂) und einen Shuntkondensator zwischen der ersten Induktivität (L₁) und der zweiten Induktivität (L₂), die in Reihe zueinander geschaltet sind.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei eine Änderung des Schaltzustands eines ersten Schalters der Vielzahl von Schaltern die Lage von zumindest zwei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anpasst.
Der abstimmbare Filter (50; 60; 70; 80; 130) gemäß Anspruch 25, wobei eine Änderung des Schaltzustands eines ersten Schalters der Vielzahl von Schaltern die Lage von zumindest drei Kerben im Frequenzgang des abstimmbaren Filters anpasst.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei die zweite Induktivität (L₂) eine Shuntinduktivität ist.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 27, wobei die abstimmbare Kondensatorschaltung parallel zu der ersten Induktivität (L₁) geschaltet ist.
Der abstimmbare Filter (50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß Anspruch 28, weiterhin umfassend einen in Reihe zu der zweiten Induktivität (L₂) geschalteten Shuntkondensator (C₃; C₅), welcher über die zweite Induktivität (L₂) elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist (L₁).
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 29, wobei die 2 × 2^N Harmonischen zumindest eine zweite Harmonische und zumindest eine dritte Harmonische aufweisen.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 30, wobei die 2 x 2^N Harmonischen zumindest eine Harmonische aufweisen, die einem New-Radio-Betriebsband der fünften Generation zugeordnet ist.
Der abstimmbare Filter (40; 50; 60; 70; 80; 80'; 90; 130) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 31, wobei die 2 × 2^N Harmonischen zumindest eine Harmonische, die einem New-Radio-Betriebsband der fünften Generation zugeordnet ist, sowie zumindest eine Harmonische aufweisen, die einem Long-Term-Evolution-Betriebsband der vierten Generation zugeordnet ist.
Eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung (803) umfassend: ein Hochfrequenzfrontend (803) mit einem abstimmbaren Filter (813), welcher eine erste Induktivität, eine wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelte zweite Induktivität sowie eine abstimmbare Kondensatorschaltung aufweist, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist und die N Schalter umfasst, die dazu ausgelegt sind, die effektive Kapazität der abstimmbaren Kondensatorschaltung anzupassen, um die Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 2 × 2^N Harmonische einzustellen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist, aufweist, wobei der abstimmbare Filter dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu filtern; und eine Antenne (804) in Kommunikation mit dem Hochfrequenzfrontend (803).
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (800) gemäß Anspruch 33, wobei die Antenne (804) dazu ausgelegt ist, ein von dem abstimmbaren Filter (813) gefiltertes Hochfrequenzsignal zu übertragen.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (800) gemäß Anspruch 33 oder 34, wobei das Hochfrequenzfrontend (803) einen Antennenschalter (154) aufweist und der abstimmbare Filter (152; 813) zwischen den Antennenschalter (154) und die Antenne (155; 804) gekoppelt ist.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (800) gemäß einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei das Hochfrequenzfrontend (803) einen Leistungsverstärker (811; 158) und einen Bandauswahlschalter (159) aufweist, und der abstimmbare Filter (157; 813) zwischen den Leistungsverstärker (811; 158) und den Bandauswahlschalter (159) gekoppelt ist.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (800) gemäß einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen Doppelvernetzungsbetrieb zu implementieren, und der abstimmbare Filter (813) dazu ausgelegt ist, bei der Doppelvernetzung für Unterdrückung zu sorgen.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (800) gemäß einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung dazu ausgelegt ist, einen Trägerbündelungsbetrieb zu implementieren, und der abstimmbare Filter (813) dazu ausgelegt ist, bei der Trägerbündelung für Unterdrückung zu sorgen.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (800) gemäß einem der Ansprüche 33 bis 39, wobei N zumindest 4 beträgt.
Ein Hochfrequenzsystem (150) umfassend: einen Antennenschalter (154); einen abstimmbaren Filter (152), welcher eine erste Induktivität, eine wechselseitig mit der ersten Induktivität gekoppelte zweite Induktivität sowie eine abstimmbare Kondensatorschaltung aufweist, die elektrisch mit der ersten Induktivität verbunden ist und die N Schalter umfasst, die dazu ausgelegt sind, die effektive Kapazität der abstimmbaren Kondensatorschaltung anzupassen, um die Harmonischenunterdrückung des abstimmbaren Filters auf zumindest 2 × 2^N Harmonische einzustellen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist, aufweist, wobei der abstimmbare Filter dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu filtern; und einen Antennenanschluss (155), wobei der abstimmbare Filter (152) in einen Signalpfad zwischen dem Antennenschalter (154) und den Antennenanschluss (155) gekoppelt ist.