DE19719467A1

DE19719467A1 - OFW-Duplexer

Info

Publication number: DE19719467A1
Application number: DE19719467A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Bergmann; Peter Dipl Phys Mueller
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: WO1998051010A3; WO1998051010A2; DE19719467C2; US6313715B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Duplexer - OFW-Duplexer -

Bei Duplexern der gattungsgemäßen Art handelt es sich im Grundsatz um Frequenzweichen, über die unterschiedliche Fre quenzbänder geführt werden können. Ein Anwendungsbeispiel für einen derartigen Duplexer ist ein Mobiltelefonapperat, bei dem ein erstes Frequenzband - Sendefrequenzband - von einer es erzeugenden Schaltungsanordnung über ein Sendefilter auf eine Antenne und ein über die Antenne empfangenes Empfangs frequenzband über ein Empfangsfilter in eine es verarbeitende Schaltungsanordnung gegeben wird.

Ein prinzipielles Problem bei Duplexern der genannten Art be steht in der notwendigen Zusammenschaltung zweier Zweitore zu einem Dreitor. Dabei sollen die Übertragungseigenschaften der beiden Einzelfilter - Sende- und Empfangsfilter - möglichst unverändert bleiben. Da die Filter üblicherweise an der An tennenseite parallel geschaltet sind, ist es erforderlich, daß insbesondere im Durchlaßbereich der Filter das jeweils andere Filter hochohmig ist. Im Durchlaßbereich sind die Ein zelfilter meist an 50 Ω angepaßt. Die Impedanzen der Einzel filter im Durchlaßbereich des jeweils anderen Filters sind deutlich von 50 Ω verschieden.

Es besteht jedoch die Notwendigkeit, die Impedanzen der Ein zelfilter in den hochohmigen Bereich zu transformieren, damit sie im Frequenzband des jeweils anderen Filters hochohmig sind bzw. im Idealfall einen Leerlauf darstellen. Sind beide Einzelfilter an 50 Ω angepaßt, so kann nur durch eine spezi elle Transformation die Impedanz außerhalb des Durchlaßberei ches geändert werden, ohne die Charakteristik im Durchlaßband zu beeinträchtigen.

Bisher wurden derartige Transformationen durch Streifenlei tungen realisiert. Da OFW-Filter außerhalb des Durchlaßbandes in der Regel kapazitiv sind, muß die Impedanz um mehr als 180° gedreht werden, bis sie groß genug ist und somit das an dere Filter wenig beeinträchtigt. In Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstante des Substratmaterials ist diese Pha sendrehung nur durch eine relativ lange Streifenleitung mög lich. Daraus resultieren ein großer Platzbedarf sowie große Verluste der Streifenleitung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transformationsmöglichkeit der in Rede stehenden Art mit ge ringerem Platzbedarf und geringeren Verlusten zu realisieren.

Diese Aufgabe wird bei einem OFW-Duplexer der eingangs ge nannten Art durch die Maßnahmen 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 Zeichnung näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1 bis 3 jeweils eine Ausführungsform mit einem Trans formationsnetzwerk in Form von Serienkapazitäten und ggf. Induktivitäten; und

Fig. 4 eine Ausführungsform mit einem Transformationsnetz werk mit einer Serienkapazität und einer Leitung;
Betrachtet man die Impedanztransformation im sogenannten Smith-Diagramm, so ist der Kern der Erfindung darin zu sehen, für die Transformation nicht mit einer Leitung im Uhrzeiger sinn sondern mit mindestens einer Serienkapazität in mathema tisch positiver Richtung zu drehen.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 3 entsprechen sich insofern, als bei allen ein Transformationsnetzwerk in Form mindestens einer Serienkapazität vorgesehen ist. In den Fig. 1 bis 3 sind jeweils schematisch ein Sendefilter 10 und ein Empfangsfilter 11 vorgesehen, die parallel an einer Antenne 12 liegen. Die Signalverlaufrichtungen sind dabei durch Pfeile eingezeichnet.

Erfindungsgemäß ist nun bei der Ausführungsform nach Fig. 1 eine transformierende Serienkapazität 13-1 im Sende- Filterzweig, bei der Ausführungsform nach Fig. 2 eine trans formierende Serienkapazität 13-2 im Empfangs-Filterzweig und bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sowohl im Sende-Fil terzweig eine transformierende Serienkapazität 13-1 als auch im Empfangs-Filterzweig eine transformierende Serienka pazität 13-2 vorgesehen. Bei allen drei Ausführungsformen liegen die transformierenden Serienkapazitäten auf der Anten nenseite des Duplexers.

Beträgt die Impedanz im Durchlaßbereich vor der Transformati on und der Zusammenschaltung der beiden Filter 10 und 11 50 Ω, so kann eine zusätzliche Parallelinduktivität hilf reich sein. Da es sich dabei um eine fakultative weiterbil dende Maßnahme gemäß der Erfindung handelt, ist dies in den Fig. 1 bis 3 durch eine gestrichelt dargestellte Paralle linduktivität 14 angegeben. Durch die Kombination einer Par allelinduktivität und mindestens einer Serienkapazität wird betrachtet im Smith-Diagramm eine Transformation auf einem konzentrischen Kreis realisiert. Der Transformationsweg ist dabei im Vergleich zu einem Transformationsnetzwerk in Strei fenleitungstechnik deutlich kleiner.

Wird bereits bei der Auslegung der Einzelfilter der Einfluß des jeweils anderen Filters berücksichtigt, so kann die Par allelinduktivität ggf. entfallen.

Die transformierenden Serienkapazitäten 13-1 und 13-2, welche auf der Antennenseite in Serie zu den Filtern 10 und 11 lie gen, lassen sich gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfin dung durch die statischen Kapazitäten von Interdigitalwand lern realisieren. Die Mittenfrequenz derartiger Interdigital wandler ist so zu wählen, daß das Übertragungsverhalten der Filter in deren Durchlaßbereich nicht beeinträchtigt wird. Auf LiTaO₃, 36° rot YX, ist die Mittenfrequenz eines derarti gen Interdigitalwandlers daher so zu wählen, daß sie von min destens einen Faktor 1.05 größer ist, als die Mittenfrequenz des Durchlaßbereichs der in Serie liegenden Filter.

Werden gechirpte Wandler verwendet, so ist zusätzlich gewähr leistet, daß diese bei höheren Harmonischen eine Oberflächen welle breitbandig anregen und ihre Güte klein wird. Bei rich tig gewählter Mittenfrequenz können damit Wandler, welche im Bereich der Durchlaßbänder der beiden Filterkapazitäten sehr hohe Güte darstellen, dazu benutzt werden, die Unterdrückung höherer Harmonischer zu verbessern. Es können dabei auch Vo lumenwellen zur Beeinflussung der Güte genutzt werden.

Sollen in höheren Frequenzbereichen gute Selektionseigen schaften erreicht werden, so kann ggf. der größere Platzbe darf von Leitungen in Kauf genommen und ein Transformations netzwerk in Form einer Serienkapazität und einer Leitung vor gesehen werden. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt, in der gleiche Elemente wie in den Fig. 1 bis 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist im Empfangs-Filterzweig eine schematisch dargestellte Leitung 15 vorgesehen, welche als Streifenlei tung ausgebildet werden kann.

Zusammenfassend kann darauf hingewiesen werden, daß durch die integrierte Ausbildung des Transformationsnetzwerkes in Form von Serienkapazitäten und Leitungen genauer definierbare Bau elemente realisierbar sind.

Eine Induktivität entsprechend der Induktivität 14 bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 kann diskret außen an den Duplexer angeschlossen werden.

Es ist schließlich darauf hinzuweisen, daß alle Komponenten nach den Fig. 1 bis 4 bis zur Zusammenführung der Signale auf einem Chip realisierbar sind.

Claims

1. Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitender Duplexer-OFW-Duplexer - mit einem ein Sende-OFW-Filter (10) enthalten den Sendezweig und einem ein Empfangs-OFW-Filter (11) enthal tenden Empfangszweig sowie mit einem Transformationsnetzwerk (13-1, 13-2; 14; 15) zur Transformation der Impedanz des je weiligen Filters im Durchlaßbereich des jeweils anderen Fil ters in einen hochohmigen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß als Impedanztransformationsnetzwerk eine Serienkapazität (beispielsweise 13-1) in mindestens einem Filterzweig (beispielsweise 10) vorgesehen ist.

2. OFW-Duplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität (beispielsweise 13-1) im Filterzweig auf der Duplexer-Antennenseite (12) vorgesehen ist.

3. OFW-Duplexer nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität (13-1) im Sende-Filterzweig (10) vor gesehen ist.

4. OFW-Duplexer nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität (13-2) im Empfangs-Filterzweig (11) vorgesehen ist.

5. OFW-Duplexer nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Sende-Filterzweig (10) als auch im Empfangs- Filterzweig (11) eine Serienkapazität (13-1, 13-2) vorgesehen ist.

6. OFW-Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder den Serienkapazität(en) auf der dem Empfangsfil tereingang bzw. Sendefilterausgang abgewandten Seite ein In duktivität (14) parallel geschaltet ist.

7. OFW-Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Impedanztransformationsnetzwerk eine Serienkapazität (13-1) in einem Filterzweig (10) und eine Leitungsimpedanz (15; 30) im anderen Filterzweig (11) vorgesehen ist.

8. OFW-Duplexer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität (13-1) im Sende-Filterzweig (10) und die Leitungsimpedanz (15; 30) im Empfangs-Filterzweig (11) vorgesehen ist.

9. Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität(en) (13-1, 13-2) als Interdigital wandler ausgebildet ist (sind).

10. OFW-Duplexer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität(en) (13-1, 13-2) als Chirp-Inter digitalwandler ausgebildet ist (sind).

11. OFW-Duplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsimpedanz als Streifenleitung (30) ausgebildet ist.