DE19531996A1 - Duplexer für die Signalaussendung und den Signalempfang über einen Sendezweig und einen Empfangszweig, die auf einen gemeinsamen Signalübertragungskanal geführt sind - Google Patents
Duplexer für die Signalaussendung und den Signalempfang über einen Sendezweig und einen Empfangszweig, die auf einen gemeinsamen Signalübertragungskanal geführt sindInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Duplexer für Signal
aussendung und Signalempfang über einen Sendezweig und einen
Empfangszweig, die auf einen gemeinsamen Signalübertragungs
kanal geführt sind, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Generell werden Duplexer in der Datenfernverarbeitung verwen
det, bei der gleichzeitig in beiden Richtungen unabhängig
übertragen werden kann. Beispielsweise in der Radartechnik
wird in den meisten Radargeräten für Sendung und Empfang eine
gemeinsame Antenne und Energieleitung verwendet. Am Eingang
des Sende-Empfangs-Gerätes muß jedoch eine Gabelung in den
Sendezweig und den Empfangszweig mit genügend hoher Entkopp
lung erfolgen. Diese Gabelung wird mit einem Duplexer reali
siert, der auch als Sende-Empfangs-Weiche oder Antennenum
schalter bezeichnet wird.
Ein weiteres Beispiel für die Anwendung von Duplexern sind
Mobilfunk- und Schnurlostelefonsysteme, bei denen ebenfalls
ein Sende- und ein Empfangszweig vorhanden sind, die in von
einander verschiedenen Frequenzbändern arbeiten. Diese beiden
Frequenzbänder werden durch jeweils ein auf das jeweilige
Frequenzband abgestimmtes Bandpaßfilter im Sende- bzw. Emp
fangszweig realisiert. Würde man Sende- und Empfangszweig mit
den in ihnen vorgesehenen Bandpaßfiltern mit voneinander ver
schiedenen Durchlaßbereichen in einem Duplexer direkt auf ei
nen gemeinsamen Signalübertragungskanal schalten, so könnten
sich die Zweige gegenseitig derartig beeinflussen, daß es im
Durchlaßbereich mindestens eines Zweiges zu Einbrüchen käme,
wodurch nicht mehr tolerierbare Dämpfungen im Durchlaßfre
quenzband dieses Zweiges auftreten würden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Duplexer der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei dem ge
genseitige Beeinträchtigungen von Sende- und Empfangszweig
eliminiert sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Duplexer der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran
sprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len gemäß den Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 in schematischer Blockschaltbilddarstellung Ausfüh
rungsformen eines erfindungsgemäßen Duplexers;
Fig. 2 und 3 eine Teilschnittansicht bzw. eine Teildrauf
sicht einer Ausführungsform eines Duplexers nach
Fig. 1 in integrierter Ausführung;
Fig. 4 und 5 ein Blockschaltbild eines Sende- bzw. eines
Empfangsbandpaßfilters, die in einem Duplexer nach
Fig. 1 verwendbar sind;
Fig. 6 und 7 ein Diagramm der Frequenzcharakteristik eines
Sende- bzw. Empfangsbandpaßfilters;
Fig. 8 ein Diagramm der Frequenzcharakteristik, die sich aus
der Überlagerung der Charakteristiken nach den
Fig. 6 und 7 ergebt, wenn in einem Duplexer nach Fig.
1 erfindungsgemäß vorgesehene Leitungen nicht vorhan
den sind;
Fig. 9 bis 11 jeweils ein Diagramm der Eingangsadmittanz ei
ner Sendebandpaßfilters, eines Empfangsbandpaßfilters
bzw. der Eingangsadmittanz des Empfangsbandpaßfilters
mit erfindungsgemäß vorgeschalteter Leitung.
Fig. 12 bis 15 jeweils ein Smith-Diagramm von Eingangsrefle
xionsfaktoren von Sende- und Empfangsbandpaßfilter
ohne bzw. mit erfindungsgemäß vorgesehener Leitung;
und
Fig. 16 ein der Fig. 8 entsprechendes Diagramm für einen
Duplexer mit erfindungsgemäß vorgesehener Leitung.
Gemäß Fig. 1 enthält ein insbesondere für Mobilfunk- sowie
Schnurlostelefonsysteme vorgesehener Duplexer einen Sende
zweig mit einem Sendebandpaßfilter 10 mit einem Durchlaßfre
quenzbereich von beispielsweise 890 bis 915 MHz (s. Fig. 6)
und mit einem Empfangszweig mit einem Empfangsbandpaßfilter
13 mit einem Durchlaßfrequenzbereich von beispielsweise 935
bis 960 MHz (s. Fig. 7). In einem Mobilfunk- und Schnurlo
stelefonsystem sind der Sendezweig mit dem Sendebandpaßfilter
10 und der Empfangszweig mit dem Empfangsbandpaßfilter 13 in
einem Telefonapparat vorgesehen, wobei auszusendende Signale
an einem Eingang 15 in den Duplexer eingegeben und empfangene
Signale an einem Ausgang 16 vom Duplexer abnehmbar sind. An
einem Anschluß 12 liegt ein bidirektionaler Übertragungska
nal, bei dem es sich um einen Antennenkreis handeln kann.
Wären im Duplexer nach Fig. 1 lediglich das Sendebandpaßfil
ter 10 und das Empfangsbandpaßfilter 13 vorhanden, so ergäbe
sich durch die Überlagerung der Frequenzcharakteristiken nach
den Fig. 6 und 7 eine Frequenzcharakteristik nach Fig.
8, in dem die Frequenzcharakteristik des Sendefilters 10
strichpunktiert, die Frequenzcharakteristik des Empfangsfil
ters 11 gestrichelt und die Überlagerungschrakteristik mit
Sendezweig und Empfangszweig ausgezogen dargestellt ist. An
der ausgezogenen Kurve erkennt man, daß sich im Bereich der
Frequenzcharakteristik des Sendebandpaßfilters 10 ein Ein
bruch ergibt, der zu einer nicht tolerierbaren Dämpfung im
Sendefrequenzband führt.
Ist erfindungsgemäß in mindestens einem Zweig des Duplexers
vor dem Bandpaßfilter eine Leitung vorgesehen, so kann der
vorstehend erläuterte Einbruch nach Fig. 8 kompensiert wer
den. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist vorzugsweise im
Empfangszweig mit dem Empfangsbandpaßfilter 13 eine Leitung
14 vorgesehen. Um in Fig. 1 anzudeuten, daß auch im Sende
zweig mit dem Sendebandpaßfilter 10 eine Leitung vorgesehen
sein kann oder aber in beiden Zweigen jeweils eine Leitung
vorgesehen sein kann, ist im Sendezweig nach Fig. 1 eine
Leitung 11 gestrichelt dargestellt, wodurch die fakultative
Ausgestaltung angedeutet ist.
Der Wellenwiderstand und die Länge sind der Leitung 14 so di
mensioniert, daß die Impedanz des nachfolgenden Bandpaßfil
ters im Durchlaßbereich des Bandpaßfilters 13 im wesentlichen
nicht verändert wird und im Durchlaßbereich des Bandpaßfil
ters 10 des anderen Zweiges auf hochohmige Werte transfor
miert wird. Der Begriff hochohmig ist hier in Bezug auf 50
Ohm zu verstehen.
Eine mögliche Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten
Duplexers ist schematisch in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Die Leitung 14 ist dabei vorzugsweise als Streifenleitung
ausgebildet, wobei auf einem Substrat 20, das an seiner Un
terseite mit einer Metallisierung 21 versehen ist, ein Strei
fenleiter 14 aufgebracht ist. Dabei ist schematisch auf dem
Substrat 20 auch das Bandpaßfilter 13 dargestellt. Eine sol
che Ausführungsform besitzt den zusätzlichen Vorteil, daß der
Duplexer in integrierter Form ausgebildet werden kann, bei
der das Substrat 20 ein piezoelektrisches Substrat ist und
die Bandpaßfilter auf einem derartigen piezoelektrischen
Substrat als mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende
Filter ausgebildet sind. Die Impedanz der Leitung 14 wird da
bei durch die Dielektrizitätskonstante des Substrats 20 und
die Abmessungen des Streifenleiters 14 festgelegt.
Ausführungsformen der Filter 10 und 13 im Sende- und Emp
fangszweig sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Es han
delt sich dabei um sogenannte Laddertype-Filter die als drei
stufige Filter mit unsymmetrischem Ein- und Ausgang durch
Eintor-Resonatoren A1, B1 bzw. A2, B2 realisiert sind. An
stelle derartiger dreistufiger Filter sind auch beliebige an
dere Laddertype-Filter, z. B. vier- oder fünfstufige Ladder
type-Filter mit zueinander symmetrischem Ein- und Ausgang
verwendbar.
Anhand der Diagramme nach den Fig. 9 bis 11 wird die Wir
kungsweise des erfindungsgemäßen Duplexers näher erläutert.
Dabei zeigt Fig. 9 die Eingangsadmittanz des Sendebandpaß
filters 10, Fig. 10 die Eingangsadmittanz des Empfangsfil
ters 13 ohne vorgeschaltete Leitung 14 und Fig. 11 die Ein
gangsadmittanz des Empfangsbandpaßfilters 13 mit vorgeschal
teter Leitung 14. In den Diagrammen nach den Fig. 9 bis 11
sind dabei jeweils der Realteil der Eingangsadmittanz durch
gezogen und der Imaginärteil der Eingangsadmittanz gestri
chelt dargestellt.
Aus den Diagrammen nach den Fig. 9 bis 11 ist ersichtlich,
daß die Eingangsadmittanz des Sendebandpaßfilters 10 bzw. des
Empfangsbandpaßfilters 13 ohne Leitung 14 im Durchlaßbereich
des jeweils anderen Filters nicht vernachlässigt werden kann.
Der Imaginärteil der Eingangsadmittanz des Sendebandpaßfil
ters 10 im Durchlaßbereich des Empfangsbandpaßfilters 13 ist
nicht vernachlässigbar, wodurch der Einbruch der Übertra
gungsfunktion im Empfangsfilterzweig im Durchlaßbereich er
klärt werden kann, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist. Noch
stärker stört die Eingangsadmittanz des Empfangsbandpaßfil
ters 13 im Durchlaßbereich des Sendebandpaßfilters 10, da so
wohl Imaginärteil als auch Realteil störend auftreten.
Aus dem Diagramm nach Fig. 11 ist ersichtlich, daß sich mit
erfindungsgemäß dimensionierter Leitung 14 durch die Lei
tungstransformation Real- und Imaginärteil im Empfangszweig
kaum ändern und Real- und Imaginärteil im Sendezweig gegen 0
gehen.
Zur weiteren Verdeutlichung des Transformationsverhaltens
sind in den Fig. 12 bis 15 die Eingangsreflexionsfaktoren
im Smith-Diagramm dargestellt. Aus Fig. 12 ist ersichtlich,
daß der Betrag der Eingangsimpedanz des Sendebandpaßfilters
im Sendeband im Vergleich zu 50 Ohm relativ hochohmig ist und
deshalb wenig stört. Dagegen ist der Betrag der Eingangsimpe
danz des Empfangsbandpaßfilters 13 im Sendeband gemäß Fig.
13 relativ zu 50 Ohm niederohmig und stört die Übertragung im
Sendezweig, wie dies auch aus Fig. 8 ersichtlich ist.
Aufgrund der Transformation durch die Leitung 14 im Empfangs
zweig erfährt der Eingangsreflexionsfaktor des Empfangsband
paßfilters 13 gegenüber dem Fall ohne Leitung nach Fig. 14
eine Drehung im Uhrzeigersinn, wie dies aus Fig. 15 ersicht
lich ist. Die Impedanz im Empfangsband ändert sich dadurch
nur vernachlässigbar, während der Betrag der Eingangsimpedanz
im Sendeband sehr hochohmig wird und daher die Übertragung im
Sendezweig nicht mehr stört.
Dies ergibt sich auch aus den dem Diagramm nach Fig. 8 ent
sprechenden Diagramm nach Fig. 16, in dem die Übertragungs
funktionen des erfindungsgemäß ausgebildeten Duplexers darge
stellt sind. Ein Vergleich mit dem Diagramm nach Fig. 8
zeigt, daß die gegenseitige Beeinflussung der Einzelbandpaß
filter viel kleiner geworden ist und daß der erfindungsgemäße
Duplexer sich ähnlich wie ein Einzelfilter verhält.
Claims (8)
1. Duplexer für Signalaussendung und Signalempfang über einen
Sendezweig und einen Empfangszweig, die auf einen gemeinsamen
Signalübertragungskanal geführt sind, mit einem im Sendezweig
vorgesehenen Sendebandpaßfilter (10) mit vorgegebenen Durch
laß- und Sperrbereich und einem im Empfangsbereich vorgesehe
nen Empfangsbandpaßfilter (13) mit vom Durchlaß- und Sperrbe
reich des Sendebandpaßfilters (10) verschiedenem Durchlaß-
und Sperrbereich,
dadurch gekennzeichnet,
daß in mindestens einem Zweig dem Bandpaßfilter (10 bzw. 13)
eine Leitung (11 bzw. 14) vorgeschaltet ist, deren Wellenwi
derstand und Länge so dimensioniert sind, daß die Impedanz
des nachfolgenden Bandpaßfilters im Durchlaßbereich des sie
enthaltenden Zweiges im wesentlichen nicht verändert wird und
im Durchlaßbereich des Bandpaßfilters des anderen Zweiges in
Bezug auf 50 Ohm auf hochohmige Werte transformiert wird.
2. Duplexer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (14) dem Bandpaßfilter (13) im Empfangszweig
vorgeschaltet ist.
3. Duplexer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl dem Bandpaßfilter (10) im Sendezweig, als auch dem
Bandpaßfilter (13) im Empfangsbereich eine Leitung (13, 14)
vorgeschaltet ist.
4. Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung (14) als Streifenleitung ausgebildet ist.
5. Duplexer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Streifenleitung derart auf einem Substrat (20) ausge
bildet ist, daß auf dem auf einer Seite metallisierten
Substrat (20) auf der der metallisierten Seite (21) gegen
überliegenden Seite ein Streifenleiter (14) vorgesehen ist.
6. Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bandpaßfilter (10, 13) als mit akustischen Oberflä
chenwellen arbeitende Laddertype-Filter ausgebildet sind.
7. Duplexer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bandpaßfilter (10, 13) dreistufige mit Eintor-
Resonatoren (A1, B1, A2, B2) aufgebaute Laddertype-Filter mit
unsymmetrischem Ein- und Ausgang sind.
8. Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bandpaßfilter (10, 13) und die Leitung (11 bzw. 14)
auf einem gemeinsamen Substrat (20) ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19531996A DE19531996C2 (de) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Duplexer für die Signalaussendung und den Signalempfang über einen Sendezweig und einen Empfangszweig, die auf einen gemeinsamen Signalübertragungskanal geführt sind |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19531996A DE19531996C2 (de) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Duplexer für die Signalaussendung und den Signalempfang über einen Sendezweig und einen Empfangszweig, die auf einen gemeinsamen Signalübertragungskanal geführt sind |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19531996A1 true DE19531996A1 (de) | 1997-03-06 |
DE19531996C2 DE19531996C2 (de) | 1997-07-17 |
Family
ID=7770813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19531996A Expired - Fee Related DE19531996C2 (de) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | Duplexer für die Signalaussendung und den Signalempfang über einen Sendezweig und einen Empfangszweig, die auf einen gemeinsamen Signalübertragungskanal geführt sind |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19531996C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19745327A1 (de) * | 1997-04-11 | 1998-10-15 | Patrick Bernhard Paulus | Funk-Kommunikations-Anordnung und Übertragungseinrichtung |
EP1058383A3 (de) * | 1999-06-02 | 2001-11-14 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Bandpassfilter und Duplexer mit Dünfilmresonatoren mit akustischen Volumenwellen (FBAR) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2755867C2 (de) * | 1976-12-27 | 1982-09-30 | Oki Electric Industry Co., Ltd., Tokyo | Frequenzumsetzeranordnung bei einem Sende-Empfangsgerät |
-
1995
- 1995-08-30 DE DE19531996A patent/DE19531996C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2755867C2 (de) * | 1976-12-27 | 1982-09-30 | Oki Electric Industry Co., Ltd., Tokyo | Frequenzumsetzeranordnung bei einem Sende-Empfangsgerät |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19531996C2 (de) | 1997-07-17 |
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