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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Frontendkreis, der mit mindestens zwei Strahlern verbunden werden kann. Der Eingangskreis stellt mobile Kommunikationseinrichtungen – wie etwa Mobiltelefone – mit einer verbesserten Antennenleistung bereit.
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Mobile Kommunikationseinrichtungen verwenden allgemein Hochfrequenzsignale für die Kommunikation mit entfernten Einrichtungen wie etwa anderen mobilen Kommunikationseinrichtungen oder Basisstationen. Moderne mobile Kommunikationseinrichtungen müssen vielen Anforderungen genügen. Dazu zählen Mehrbandoperationen und Mehrmodusoperationen. Moderne mobile Kommunikationseinrichtungen können üblicherweise Hochfrequenzsignale zu mehreren Sendern beziehungsweise Empfängern übertragen und/oder davon empfangen. Insbesondere Kommunikationseinrichtungen, die in verschiedenen Frequenzbändern arbeiten, umfassen in einigen Fällen mehrere verschiedene Antennen, um auf verschiedenen Frequenzbändern arbeiten zu können. Solche Kommunikationseinrichtungen können Stabantennen oder Patchantennen wie etwa PIFAs (Planar Inverted F-Antenna) oder PILAs (Planar Inverted L-Antenna) umfassen. Da Antennen Hochfrequenzkomponenten sind, die mit Hochfrequenzsignalen interagieren, erscheint eine abträgliche Interaktion zwischen verschiedenen Antennen allgemein unvermeidlich.
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Die Anzahl an Zellfrequenzbändern, die ein Mehrmoden- und Mehrband-Handy unterstützen muss, nimmt mit dem Erscheinen von LTA (Long-Term Evolution) auf sieben zu. Nicht nur muss das Handy Zellularübertragung und -empfang über Frequenzen im Bereich von etwa 700 MHz bis 2700 MHz unterstützen, außerdem sind mindestens zwei gleichzeitig arbeitende Zellularstrahler für die MIMO-(Multiple Input Multiple Output)RX-Anforderung von LTE erforderlich. Zusätzlich zu dem obigen erscheinen ständig neue Konnektivitätsprotokolle, oftmals mit der bestimmten Anforderung zum Implementieren von zusätzlichen Strahlern in dem Handy, um diese Protokolle zu unterstützen.
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Es wird nicht erwartet, dass in der Zukunft das für diese Strahler reservierte Volumen in einem Handy zunimmt. Somit wird das Entwerfen einer zunehmenden Anzahl an kompakten, effizienten und miteinander arbeitsfähigen Strahlern, die über einen großen Bereich von Frequenzen angepasst werden können, eine zunehmende Herausforderung. Es ist klar, dass Designverfahren, die sich nur auf das Formen der Strahler und/oder das Modifizieren der Eingangsanpassungsnetzwerke konzentrieren, dann Beschränkungen aufweisen, wenn eine flexible Impedanzanpassung durchgeführt werden soll. Das Hinzufügen einer diskreten Anpassungs- und Abschlussschaltungsanordnung für mehrere Strahler in dem Handy wird jedoch aufgrund des Flächenverbrauchs und der Kosten von gedruckten Leiterplatten (PWB – Printer Wiring Board) unpraktisch.
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WO2010/052150 offenbart einen Eingangskreis mit der Möglichkeit, den Speisepin von nicht arbeitenden Strahlern mit verschiedenen Impedanzelementen zu verbinden. Es zeigt sich, dass dies in manchen Fällen die abträgliche Wechselwirkung zwischen den Strahlern verringert, was zu einer verbesserten Gesamteffizienz für den arbeitenden Strahler führt.
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WO2009/155966 A1 beschreibt einen Strahler, bei dem der Strahler mit einem physischen Erdungspunkt verbunden werden kann, der mit verschiedenen Impedanzelementen und mit einem Antennenpunkt verbunden ist. Einzelheiten der Implementierung oder Integration der Terminierungsfunktionalität werden nicht erörtert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Eingangskreises zur Verwendung mit mindestens zwei Antennen in einer jeweiligen mobilen Kommunikationseinrichtung mit einer verbesserten Antennenleistung und ohne den verbrauchten PWB-Bereich signifikant zu vergrößern.
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Ein Eingangskreis nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Ansteuern des Eingangskreises nach Anspruch 12 liefern Lösungen für diese Aufgabe. Die abhängigen Ansprüche offenbaren vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Ein Eingangskreis gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit mindestens zwei Strahlern verbunden werden, wobei der Eingangskreis Teilkreise umfasst und jeder Teilkreis mit einem Strahler assoziiert ist. Weiterhin umfasst jeder Teilkreis einen Signalweg, einen Antennenport, der elektrisch an den Signalweg gekoppelt ist und mit dem Strahler verbunden werden kann, einen Erdungsport, der mit dem Strahler verbunden werden kann, eine Erdungsterminierungsschaltung und einen Erdungsschalter, der elektrisch an den Erdungsport und an die Erdungsterminierungsschaltung gekoppelt ist.
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Dementsprechend kann der Strahler mit dem Erdungsport und mit dem Antennenport verbunden werden. Während des Betriebs des Strahlers ist der Antennenport mit dem Signalweg verbunden, wodurch das Signal an den Strahler geliefert wird. Gleichzeitig kann der Strahler mit dem Erdungsport und über den Erdungsschalter mit der Erdungsterminierungsschaltung verbunden sein. Die Erdterminierungsschaltung gestattet das Justieren der Impedanz des Strahlers während des Betriebs des Strahlers.
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Im Vergleich zu dem Stand der Technik wird die Funktionalität zum Terminieren von arbeitenden Strahlern mit verschiedenen, möglicherweise benutzerdefinierten Impedanzelementen nun in dem HF-Endmodul implementiert. Diese Integration reduziert die Anzahl an Impedanzelementen, die durch die Terminierung erforderlich ist. Deshalb wird der verbrauchte Bereich der PWB durch die vorliegende Erfindung nicht vergrößert.
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Weiterhin kann jeder Teilkreis des Eingangskreises eine Antennenterminierungsschaltung und einen Antennenschalter, der elektrisch mit dem Antennenport verbunden ist, umfassen. Der Antennenschalter kann den Antennenport mit einem der Signalwege oder mit der Antennenterminierungsschaltung verbinden. Wenn ein Strahler in Gebrauch ist, wird der entsprechende Antennenschalter den Antennenport elektrisch mit dem Signalweg verbinden, in dem sich Hochfrequenzsignale zur oder von der Antenne ausbreiten. Falls jedoch eine Antenne nicht in Gebrauch ist, was bedeutet, dass der entsprechende Strahler möglicherweise keine Hochfrequenzsignale überträgt oder empfängt, wird der Antennenschalter den Antennenport mit der Antennenterminierungsschaltung verbinden. Die Erfinder haben herausgefunden, dass ein abträgliches Verstimmen anderer verwendeter Strahler durch diesen nicht verwendeten inaktiven Strahler reduziert oder sogar verhindert werden kann, falls der Strahler mit einer Antennenterminierungsschaltung verbunden ist.
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Weiterhin kann die Erdterminierungsschaltung mindestens zwei Terminierungswege umfassen, wobei jeder Terminierungsweg eine andere Impedanz aufweist, und der Erdungsschalter kann den Erdungsport mit jeweils einem der Terminierungswege zu einer gegebenen Zeit verbinden. Deshalb weist der Strahler verschiedene Impedanzen für verschiedene Konfigurationen des Erdungsschalters auf. Bei LTE werden eine Hauptantenne und eine Diversity-Antenne gleichzeitig betrieben. Um die Impedanzanpassung des arbeitenden Haupt- und Diversity-Strahlers über ein gewisses Frequenzband zu erleichtern, können die entsprechenden Erdungsschalter die Strahlererdungsports mit benutzerdefinierten Impedanzelementen verbinden und die gewünschte Strahlerimpedanz setzen.
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Die eigentliche Erdterminierungsschaltung kann auf mehrere Weisen implementiert werden. Beispielsweise kann der Erdungsschalter den Erdungsport mit einer Erdterminierungsschaltung verbinden, die ein Impedanzelement umfasst, das ausgewählt ist unter einem Widerstandselement, einem kapazitiven Element, einem induktiven Element und einer LCR-Schaltung. Weiterhin kann die Erdterminierungsschaltung einen oder mehrere individuell wählbare Zustände bereitstellen, die gewählt sind unter einem offenen Zustand und einem kurzterminierten Zustand und einem individuell-terminierten Zustand, wobei in dem individuell-terminierten Zustand der Erdschalter das Impedanzelement elektrisch mit dem Erdungsport verbindet.
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Zudem kann die Erdterminierungsschaltung ein LCR-Netzwerk mit einer willkürlichen Netzwerktopologie umfassen, wobei das LCR-Netzwerk mit diskreten Komponenten oder Übertragungsleitungen implementiert ist. Eine oder mehrere der diskreten Komponenten oder der Übertragungsleitungen können abstimmbar sein. Dementsprechend ist das LCR-Netzwerk in diesem Fall abstimmbar.
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Weiterhin kann ein beliebiges der Impedanzelemente der Filter, die bereits in einem Eingangsmodul implementiert sind, als Teil der Erdterminierungsschaltung verkörpert werden.
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Weiterhin kann die Erdterminierungsschaltung zusätzliche Schalter in einer Kaskaden- und/oder Parallelkonfiguration umfassen. Auf jeden Schalter kann ein anderer Schalter oder ein offener Weg, ein kurz-terminierter Weg oder ein individuell-terminierter Weg folgen, ein Impedanzelement umfassend.
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Weiterhin ist auch eine beliebige Terminierungsschaltung möglich, die durch Kombinieren der oben beschriebenen Implementierungen gebildet wird.
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Die Formulierung ”offener Zustand” oder ”offener Weg” bezeichnet eine Terminierung, bei der der Betrag der Terminierungsimpedanz im Prinzip unendlich ist, d. h. in Realität sehr groß. Im Gegensatz dazu bezeichnet die Formulierung ”kurz-terminierter Zustand” einen Terminierungszustand mit einer Impedanz von hauptsächlich null. Der kurzterminierte Zustand wird bei einer einfachen Ausführungsform durch eine direkte Verbindung des Erdungsports mit Erde realisiert. Der offen-terminierte Zustand wird durch elektrisches Isolieren des Erdungsports von anderen elektrischen Schaltungskomponenten des Eingangskreises realisiert.
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In vielen Fällen kann jedoch der wichtigste Terminierungszustand gemäß der Erfindung der individuell-terminierte Zustand sein. Die Formulierung ”individuell-terminierter Zustand” bezeichnet einen Terminierungszustand, der durch eine feste Impedanz mit endlichem Widerstand und endlicher Reaktanz gekennzeichnet ist. Der Eingangskreis kann angemessene Widerstands-, kapazitive oder induktive Elemente oder Netzwerke, die solche Elemente umfassen, bereitstellen, um eine optimale individuelle Terminierung des Antennenports und des Erdports zu erreichen. Der Eingangskreis kann mehrere verschiedene LCR-Elemente oder LCR-Netzwerke und jeweilige Schalter umfassen, um verschiedene individuelle Terminierungszustände bereitzustellen. Eine optimierte Terminierungsimpedanz der inaktiven Antenne kann von der Frequenz und/oder dem Übertragungsmodus der jeweiligen Antenne und der präzisen geometrischen Gestalt der Strahler abhängen.
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Bei einer Ausführungsform ist der Eingangskreis in eine Einrichtung für Funkanwendungen implementiert. Die Einrichtung kann ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Bluetooth-Einrichtung, ein GPS-Empfänger (GPS = Global Positioning System), ein DVB-T-Empfänger (DVB-T = Digital Video Broadcasting-Terrestrial) oder ein DVB-H-Empfänger (DVB-H = Digital Video Broadcasting-Handheld) sein. Allgemein kann die Einrichtung ein Diversity-Empfänger sein, der Informationen zusätzlich zu Audioinformationen empfängt. Die Einrichtung kann eine MIMO-Einrichtung (Multiple Input Multiple Output) sein. Insbesondere kann die Einrichtung für LTE-Kommunikation spezifiziert sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Ansteuern des Eingangskreises. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bestimmen mindestens eines aktiven Strahlers, elektrisches Verbinden des Erdungsports, der an den aktiven Strahler gekoppelt ist, mit einem Terminierungsweg der Erdterminierungsschaltung, Bestimmen mindestens eines inaktiven Strahlers, und elektrisches Verbinden des Antennenports, der an den inaktiven Radiator gekoppelt ist, mit einem Terminierungsweg der Antennenterminierungsschaltung.
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Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt des Konsultierens einer Modustabelle bezüglich optimaler Antennenleistung. Der Erdungsport der aktiven Antenne und der Antennenport der inaktiven Antenne werden gemäß der Modustabelle an die entsprechenden Terminierungswege gekoppelt über Wählen und Setzen des entsprechenden Schaltzustands des jeweiligen Erdungsschalters oder des jeweiligen Antennenschalters.
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Zudem kann der Erdungsport, der an den inaktiven Strahler gekoppelt ist, elektrisch mit einem Terminierungsweg der Erdterminierungsschaltung gemäß der Modustabelle über Wählen und Setzen des entsprechenden Schaltzustands des jeweiligen Erdungsschalters verbunden werden. In diesem Fall können die Erdterminierungsschaltungen auch mit nicht arbeitenden Strahlern genutzt werden, um die abträgliche Interaktion zwischen Strahlern weiter zu reduzieren. Dementsprechend kann die Erdterminierungsschaltung möglicherweise mit der Verwendung der Antennenterminierungsschaltung kombiniert werden.
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Die vorliegende Erfindung lässt sich anhand der unten vorgelegten ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden schematischen Zeichnungen umfassender verstehen. Es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm eines Eingangskreises,
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2 Blockdiagramme eines Eingangskreises und entsprechender Strahler,
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3 Blockdiagramme eines Eingangskreises und entsprechender Strahler,
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4 eine LTE-Strahlerkonfiguration,
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5 eine vergrößernde Darstellung der physischen Erdungsports und Antennenports der Strahler,
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6 ein Blockdiagramm auf höherer Ebene einer Erdterminierungsschaltung,
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7 die Frequenzcharakteristik für zwei über Band 17 angepasste Strahler,
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8 die Frequenzcharakteristik für zwei über die höchsten Kanäle von Band 5 angepasste Strahler.
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1 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Grundidee der Erfindung. Ein Eingangskreis FEC (Front-End Circuit) ist innerhalb eines Frontendmoduls FEM enthalten. Der Eingangskreis FEC umfasst mehrere Teilkreise SC. Jeder Teilkreis SC entspricht einem Strahler RAD.
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Jeder Teilkreis SC umfasst einen Antennenport AP und einen Erdungsport GP. Beide Ports AP, GP können elektrisch an den entsprechenden Strahler RAD gekoppelt sein. Der Antennenport AP ist mit einem Antennenschalter AS verbunden. Der Antennenschalter AS kann den Antennenport AP entweder mit einem Signalweg SP oder mit einer Antennenterminierungsschaltung ATC verbinden. Der Erdungsport GP ist elektrisch an einen Erdungsschalter GS gekoppelt. Der Erdungsschalter GS ist mit einer Erdterminierungsschaltung GTC verbunden.
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Wenn der Strahler RAD Funksignale überträgt und/oder empfängt, verbindet der Antennenschalter AS den Antennenport AP mit dem Signalweg SP. Dies wird mit der Hilfe einer Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, weiter verdeutlicht.
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2 zeigt den Eingangskreis eines Handys, das zwei Hauptstrahler RAD1M, RAD2M, umfasst. Der erste Hauptstrahler RAD1M kann über einen ersten Antennenport AP1M und einen ersten Erdungsport GP1M mit einem ersten Teilkreis SC1 verbunden werden. Entsprechend kann der zweite Hauptstrahler RAD2M über einen zweiten Antennenport AP2M und einen zweiten Erdungsport GP2M mit einem zweiten Teilkreis SC2 verbunden werden. Jeder Teilkreis SC1, SC2 umfasst die gleichen Elemente und die gleiche Struktur wie bezüglich 1 erörtert.
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Ein erster Strahler RAD1M kann in einem Zellularband 5 arbeiten. Entsprechend arbeitet der erste Strahler RAD1M in den niedrigen Frequenzbändern. Der zweite Strahler RAD2M kann im Zellularfrequenzband 2 arbeiten, einem Hochfrequenzband. Während der Unterhaltung über Frequenzband 2 wird der zweite Strahler RAD2M arbeiten und der erste Strahler RAD1M wird inaktiv sein. Dementsprechend könnte es zu einem gegebenen Zeitpunkt vorteilhaft sein, den ersten Strahler RAD1M unter Verwendung des Antennenschalters AS1M mit der Antennenterminierungsschaltung ATC1M zu verbinden, um die abträgliche Interaktion zwischen den beiden Strahlern RAD1M, RAD2M zu minimieren.
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Jede Antennenterminierungsschaltung ATC1M, ATC2M umfasst mehrere Terminierungswege TP. Jeder Terminierungsweg TP entspricht einer bestimmten Impedanz. Dementsprechend kann unter mehreren Möglichkeiten gewählt werden, um den Strahler RAD1M, RAD2M über die Antennenterminierungsschaltungen ATC1M, ATC2M zu terminieren.
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Die Erdterminierungsschaltung GTC1M, GTC2M kann auch mehrere Terminierungswege TP umfassen, wobei jeder Terminierungsweg TP einer bestimmten Impedanz entspricht. Der Erdungsport GP1M, GP2M kann über den Erdungsschalter GS1M, GS2M mit einem der mehreren Terminierungswege TP der Erdterminierungsschaltung GTC1M, GTC2M verbunden werden. Dadurch kann die Impedanz eines Strahlers RAD1M, RAD2M justiert werden. Das Justieren der Impedanz über den Erdport GP2M, den Erdungsschalter GS2M und die Erdungsterminierungsschaltung GTC2M gestattet das Justieren der Impedanz für die arbeitenden Strahler RAD2M.
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Die Antennenterminierungsschaltung ATC1M gestattet das Justieren der Impedanz von nicht verwendeten, nicht arbeitenden Strahlern RAD1M. Die Erdterminierungsschaltung GTC2M gestattet jedoch das Setzen der Impedanz von verwendeten, arbeitenden Strahlern RAD2M.
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Allgemein kann die in dem Frontendmodul FEM implementierte Erdterminierungsschaltung GTC2M mit arbeitenden Strahlern RAD2M verwendet werden, um die an dem Antennenport AP2M auftretende Rohimpedanz zu ändern. Dies kann die Impedanzanpassung bei verschiedenen Frequenzen verbessern. Die Erdterminierungsschaltungen GTC1M können jedoch mit nicht arbeitenden Strahlern RAD1M verwendet werden, um die abträgliche Interaktion zwischen den Strahlern RAD1M, RAD2M weiter zu reduzieren. In diesem Fall kann die Erdterminierungsschaltung GTC1M möglicherweise mit der Verwendung der Antennenterminierungsschaltung ATC1M kombiniert werden.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist der Eingangskreis FEC in ein Haupteingangsmodul MFEM und ein Diversity-Eingangsmodul DFEM aufgeteilt. Das Haupteingangsmodul MFEM umfasst zwei Teilkreise SC1M, SC2M, wobei der erste Teilkreis SC1M mit einem ersten Hauptstrahler RAD1M verbunden werden kann. Der erste Hauptstrahler RAD1M entspricht einem niedrigen Frequenzband. Der zweite Teilkreis SC2M kann mit dem zweiten Hauptstrahler RAD2M verbunden werden. Der zweite Hauptstrahler RAD2M entspricht einem hohen Frequenzband. Das Diversity-Eingangsmodul DFEM umfasst ebenfalls zwei Teilkreise SC1D, SC2D. Der erste Teilkreis SC2D kann mit einem ersten Diversity-Strahler RAD1D verbunden werden, der einem niedrigen Frequenzband entspricht. Der zweite Teilkreis SC2D kann mit einem zweiten Diversity-Strahler RAD2D verbunden werden, der einem hohen Frequenzband entspricht.
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Jeder Strahler RAD1M, RAD2M, RAD1D, RAD2D kann mit einem Antennenport AP1M, AP2M, AP1D, AP1D und mit einem Erdungsport GP1M, GP2M, GP1D, GP1D verbunden werden. Wie oben erörtert, ist jeder Erdungsport GP1M, GP2M, GP1D, GP1D mit einem Erdungsschalter GS1M, GS2M, GS1D, GS1D und einer Erdungsterminierungsschaltung GTC1M, GTC2M, GTC1D, GTC1D verbunden. Weiterhin ist in jedem Teilkreis SC1M, Sc2M, SC1D, SC2D der Antennenport AP1M, AP2M, AP1D, AP1D mit einem Antennenschalter AS1M, AS2M, AS1D, AS1D verbunden, der den Antennenport AP1M, AP2M, AP1D, AP1D entweder mit einem Signalweg SP1M, SP2M, SP1D, SP1D oder mit einer Antennenterminierungsschaltung ATC1M, ATC2M, ATC1D, ATC1D verbinden kann.
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Folgendes beschreibt ein Hauptverwendungsszenarium auf der Basis der Ausführungsform, wie in 3 gezeigt. Der Eingangskreis FEC ist für eine LTE-Kommunikation spezifiziert. Zwei der Strahler RAD1M, RAD2M sind Hauptstrahler, die sowohl für die Übertragung als auch den Empfang verwendet werden. Weiterhin deckt einer der Hauptstrahler RAD1M das niedrige Zellularband ab, das von etwa 700 bis 960 MHz reicht. Der zweite Hauptstrahler RAD2M deckt das hohe Zellularband ab, das von etwa 1700 bis 2700 MHz reicht. Das gleiche Strahleraufteilungsprinzip gilt auch für die Diversity-Strahler RAD1D, RAD2D. Ein Strahler RAD1D ist für das niedrige Zellularband verkörpert und der andere Strahler RAD2D für das hohe Zellularband. Die Diversity-Strahler RAD1D, RAD2D werden jedoch nur für den Empfang verwendet.
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Das Haupt- und das Diversity-Eingangsmodul MFEM, DFEM weisen jeweils zwei Antennenterminierungskonfigurationen ATC1M, ATC2M, ATC1D, ATC2D und zwei Erdungsterminierungskonfigurationen GTC1M, GTC2M, GTC1D, GTC2D auf. Der Fall einer LTE-Kommunikation in einem hohen Band, z. B. bei Band 3 (1710–1880 MHz) wird nachfolgend betrachtet. In diesem Fall verbinden der zweite Hauptantennenschalter AS2M und der zweite Diversity-Antennenschalter AS2D den entsprechenden Hauptradiator RAD2M für das hohe Band und den Diversity-Radiator RAD2D für das hohe Band mit den Signalwegen SP2M beziehungsweise SP2D. Weiterhin verbinden zum Erleichtern der Impedanzanpassung des arbeitenden Haupt- und Diversity-Strahlers RAD2M, RAD2D über Band 3 der zweite Haupterdungsschalter GS2M und der zweite Diversity-Erdungsschalter GS2D die Strahlererdungsports GP2M, GP2D mit benutzerdefinierten Erdungsterminierungsschaltungen GTC2M, GTC2D.
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Da die Strahler RAD1M, RAD1D für das niedrige Band zu dieser Zeit nicht arbeiten, können der erste Hauptantennenschalter AS1M und der erste Diversity-Antennenschalter AS1D die Strahlerantennenports AP1M, AP1D für das niedrige Band mit benutzerdefinierten Antennenterminierungsschaltungen ATC1M, ATC1D verbinden. Dadurch wird die abträgliche Interaktion zwischen den arbeitenden Strahlern RAD2M, RAD2D für das hohe Band und den nicht arbeitenden Strahlern RAD1M, RAD1D für das niedrige Band verringert. Somit wird die Gesamteffizienz der arbeitenden Strahler RAD2M, RAD2D verbessert. Zusätzlich könnten die Erdungsschalter GS1M, GS1D des ersten Hauptstrahlers RAD1M und des ersten Diversity-Strahlers RAD1D auch den entsprechenden Erdungsport GP1M, GP1D zu benutzerdefinierten Erdungsterminierungsschaltungen GTC1M, GTC1D schalten, um die Leistung der arbeitenden Strahler RAD2M, RAD2D weiter zu verbessern.
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4 zeigt eine beispielhafte Strahlerkonfiguration für LTE. Die Mindestanforderung für die LTE-Kommunikation ist eine Strahlerkonfiguration, die zwei Strahler RAD1M, RAD1D umfasst. Der erste Strahler RAD1M ist der Hauptstrahler, der für Empfang und Übertragung verwendet wird. Der zweite Strahler RAD1D ist der Diversity-Strahler, der nur für den Empfang verwendet wird. Der zweite Strahler RAD2D kann auch als MIMO-Rx-Strahler bezeichnet werden.
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Der Hauptstrahler RAD1M deckt Frequenzen von etwa 700 bis 2200 MHz ab, und der begleitende Diversity-Strahler RAD1D deckt die gleichen Frequenzen ab.
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5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Quadrats S5 in 4. 5 zeigt die physischen Erdungsports GP1M, GP1D und Antennenports AP1M, AP1D für zwei Strahler RAD1M, RAD1D. Die Strahler RAD1M, RAD1D, wie in 4 gezeigt, sind mit einer Flexfilmbaugruppe in eine Kunststoffumrandung BEZ implementiert. Die Kunststoffumrandung BEZ ist in 5 aus der gleichen Perspektive durchsichtig gezeigt. Die Umrandung BEZ umgibt eine gedruckte Leiterplatte PWB, die typische Smartphone-PWB-Abmessungen aufweist. Die Kunststoffumrandung BEZ ist ein stützendes Teil, das auf der PWB platziert ist. Auf der Kunststoffumrandung BEZ, d. h. an einer Außenkante der Umrandung, sind die Strahler RAD1M, RAD1D aufgedruckt oder durch einen Flexfilm implementiert.
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6 ist ein Blockdiagramm auf höherer Ebene der Strahler RAD1M, RAD1D und des Eingangskreises FEC, wie in 3 gezeigt. Wieder umfasst der Eingangskreis FEC ein Haupt- und ein Diversity-Eingangsmodul MFEM, DFEM.
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Auf der rechten Seite von 6 zeigt ein detaillierteres Diagramm eine mögliche Realisierung des Erdungspunkts GP, des Erdungsschalters GS und der Erdterminierungsschaltung GTC. Der Erdungsschalter GS ist ein SP4T-Schalter. Er kann den Erdungsport GP mit einem der vier Terminierungswege TP1, TP2, TP3, TP4 verbinden. Der erste und der zweite Terminierungsweg TP1, TP2 umfassen jeweils diskrete Impedanzelemente IE1, IE2, die verschiedene Impedanzterminierungszustände darstellen. Der dritte Terminierungsweg TP3 ist kurz-terminiert, und der vierte Terminierungsweg TP4 befindet sich in einem offenen Zustand.
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Die eigentlichen Terminierungswege TP der Erdterminierungsschaltung GTC können auf unterschiedliche Weisen implementiert werden. Ein Terminierungsweg TP kann durch diskrete Komponenten wie etwa eine Spule, einen Kondensator, eine offene Leitung oder eine Kurzschlussterminierung realisiert werden.
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Alternativ kann der Terminierungsweg TP durch ein LCR-Netzwerk mit willkürlicher Netzwerktopologie realisiert werden, die mit diskreten Komponenten oder Übertragungsleitungen implementiert wird. Bevorzugt ist das LCR-Netzwerk abstimmbar. Ein abstimmbares LCR-Netzwerk umfasst eine oder mehrere diskrete Komponenten oder Übertragungsleitungen, die abstimmbar sind. Weiterhin ist auch eine beliebige Terminierung möglich, die durch Kombinationen der oben beschriebenen Ausführungsformen gebildet wird.
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Weiterhin können auch Impedanzelemente von Filtern, die ohnehin Teil eines Eingangsmoduls FEM sind, für die Erdterminierungsschaltung GTC verkörpert werden.
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Weiterhin können die Terminierungswege TP der Erdterminierungsschaltung GTC durch eine Kaskaden- und/oder Parallelkonfiguration von zusätzlichen Schaltern realisiert werden. Hier folgt auf jeden Schalter entweder ein zusätzlicher Schalter oder Terminierungen, wie oben beschrieben.
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Bei der Ausführungsform, wie in 6 gezeigt, ist der erste Terminierungsweg TP1 so verkörpert, dass er den Strahler über Band 17 (704–746 MHz) anpasst. In diesem Fall wird der SP4T-Schalter GS zum Verbinden des Erdungsports GP mit einer Spule IE1 mit einer Impedanz von 20 nH verwendet.
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Der zweite Terminierungsweg TP2 umfasst ebenfalls eine Spule IE2. Dieser Terminierungsweg ist so spezifiziert, dass er den Strahler an Band 8 anpasst.
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7 zeigt die Frequenzcharakteristika der beiden in 4 bis 6 gezeigten Strahler RAD1M, RAD1D. Hier sind die beiden Strahler RAD1M, RAD1D über Band 17 angepasst. Dies bedeutet, dass der SP4T-Schalter GS mit dem ersten Terminierungsweg TP1 verbunden ist. Die Kurve C1 zeigt den Dämpfungsverlust für den Hauptstrahler RAD1M. Die Kurve C2 zeigt den Dämpfungsverlust für den Diversity-Strahler RAD1D. 7 zeigt deutlich, dass die Strahler RAD1M, RAD1D über Band 17 gut angepasst sind. Falls die Strahler direkt mit HF-Erde verbunden wären, anstatt sie mit den vorgeschlagenen Erdterminierungsschaltungen GTC zu verbinden, beträgt die niedrigste Frequenz, wo diese Strahler RAD1M, RAD1D mit der Eingangsanpassungsschaltung angepasst werden könnten, etwa 800 MHz. Um die Strahler herunter auf 700 MHz abzustimmen, muss die in dem Eingangskreis FEC implementierte Erdterminierungsschaltung GTC verwendet werden.
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Die Kurve C3 zeigt die Portisolation oder -kopplung zwischen dem Hauptstrahler RAD1M und dem Diversity-Strahler RAD1D.
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8 zeigt die Frequenzcharakteristika der beiden Strahler RAD1M, RAD1D, falls sie über die höchsten Kanäle von Band 5 angepasst wären. Die den Dämpfungsverlust für den Hauptstrahler RAD1M und für den Diversity-Strahler RAD1D zeigenden Kurven C1 und C2 sind identisch. Die Kurve C3 zeigt die Portisolation zwischen dem Hauptstrahler RAD1M und dem Diversity-Strahler RAD1D.
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Liste der Bezugszeichen
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- FEC
- – Eingangskreis
- FEM
- – Frontendmodul
- SC
- – Teilkreis
- RAD
- – Strahler
- AP
- – Antennenport
- GP
- – Erdungsport
- AS
- – Antennenschalter
- SP
- – Signalweg
- ATC
- – Antennenterminierungsschaltung
- GS
- – Erdungsschalter
- GTC
- – Erdungsterminierungsschaltung
- MFEM
- – Haupteingangsmodul
- DFEM
- – Diversity-Eingangsmodul
- SC1M
- – erster Hauptteilkreis
- SC2M
- – zweiter Hauptteilkreis
- SC1D
- – erster Diversity-Teilkreis
- SC2D
- – zweiter Diversity-Teilkreis
- RAD1M
- – erster Hauptstrahler
- RAD2M
- – zweiter Hauptstrahler
- RAD1D
- – erster Diversity-Strahler
- RAD2D
- – zweiter Diversity-Strahler
- BEZ
- – Umrandung
- PWB
- – gedruckte Leiterplatte
- IE
- – Impedanzelement
- TP
- – Terminierungsweg
