DE19960299A1 - Duplexer mit verbesserter Sende-/Empfangsbandtrennung - Google Patents
Duplexer mit verbesserter Sende-/EmpfangsbandtrennungInfo
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Abstract
Bei einem Duplexer für ein drahtloses Kommunikationssystem, das ein Sende- und ein Empfangsband aufweist, wird vorgeschlagen, als Eingangs- und/oder Ausgangsfilter einen gesplitteten Oberflächenwellenfilter vorzusehen, welcher aus zumindest zwei Teilfiltern besteht, die benachbarte Frequenzteilbereiche des entsprechenden Bandes abdecken und sich zum Gesamtband ergänzen. Es sind zumindest zwei Paare von Teilfiltern vorgesehen, die jeweils einen Filter im Eingangs- und Ausgangsfilter umfassen. Mittels eines Schalters kann zwischen den zumindest zwei Paaren umgeschaltet werden. Bei gleichbleibendem Duplexerabstand wird ein höherer Bandabstand zwischen Sende- und Empfangsband beziehungsweise den entsprechenden Frequenzteilbereichen geschaffen, die mit OFW-Filtern realisierbar ist.
Description
Bei drahtlosen Kommunikationssystemen, insbesondere bei Mo
bilfunksystemen, die kein TDD (Time Domain Duplexing) erlau
ben, sind üblicherweise zwei unterschiedliche Frequenzbänder
vorgesehen, die aus der Sicht des Kommunikationsteilnehmers
gesehen als Sende- und Empfangsband dienen. Im Kommunikation
sendgerät, insbesondere im Mobilfunkgerät (Handy), wird zum
Senden und Empfangen von Signalen eine gemeinsame Antenne be
nutzt. Zur Trennung von Sende- und Empfangssignalen ist daher
im allgemeinen ein Duplexer notwendig, der zwischen Antenne
und Sende- und Empfangspfad geschaltet ist. Ein solcher setzt
sich im wesentlichen aus zwei miteinander verschalteten Fil
tern zusammen, nämlich einem RX-Filter zwischen Antenne und
Rx-Pfad (LNA = Low Noise Amplifier) für empfangene Signale
und einem Tx-Filter zwischen Tx-Pfad (PA = Power Amplifier)
und Antenne für zu sendende Signale.
Da das Kommunikationsendgerät gleichzeitig senden und empfan
gen können muss, muss jedes der beiden Filter ein im anderen
Frequenzband gelegenes Signal gut unterdrücken können. Typi
sche Werte, die in solchen drahtlosen Kommunikationssystemen
zum Beispiel für die Unterdrückung des Tx-Bandes durch das
Rx-Filter gefordert werden, liegen im Bereich um 50 dB und
mehr. Gleichzeitig dürfen die jeweiligen Signale beim Durch
gang durch den Filter im jeweiligen Frequenzband nur minimale
Verluste erfahren. Ein typischer Wert für eine maximal tole
rierbare Dämpfung des Tx-Bandes im Tx-Filter ist 2 dB oder
besser.
Bekannte Duplexer, die diese hohen Anforderungen an die
Bandtrennung (Sperrbereichsunterdrückung) und die Einfüge
dämpfung erfüllen, sind z. B. aus Mikrowellenkeramikfiltern
aufgebaut. Bei ausreichendem Bandabstand von TX- und Rx-Band
können auch Oberflächenwellenfilter (OFW-Filter) verwendet
werden. Liegen jedoch TX- und Rx-Bänder sehr nahe beieinan
der, lassen sich alle Anforderungen gleichzeitig mit OFW-
Filtern allein nur sehr schwierig oder gar nicht erfüllen.
Ein Beispiel für ein solches System ist das amerikanische
CDMA/TDMA-1900 (gemäß IS-95 beziehungsweise IS-136), bei dem
Sende- und Empfangsband jeweils 60 MHz breit sind, und bei
dem ein Duplexabstand (= konstanter Abstand zwischen Sende-
und Empfangssignalen) von 80 MHz vorgesehen ist. Bei der ge
nannten Bandbreite bleibt dabei zwischen den beiden Bändern
nur ein Abstand von 20 MHz, was beim genannten Frequenzband
ca. 10000 PPM entspricht. Innerhalb von nur 20 MHz muss dabei
das jeweilige Filter vom Durchlassbereich mit z. B. 2 dB Dämp
fung in den Sperrbereich übergehen, wo beispielsweise die ge
nannten 50 dB Dämpfung gefordert sind. Dies erfordert ein
Übertragungsverhalten, das im Passband steile Flanken auf
weist. Da zusätzlich noch eine temperaturabhängige Frequenz
drift des Filters sowie Fertigungstoleranzen zu berücksichti
gen sind, war es bislang unmöglich, einen solchen Duplexer
nur auf der Basis von OFW-Filtertechnik aufzubauen. Dafür wä
ren OFW-Filter erforderlich, die ein Passband mit extrem
steilen Flanken aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für solche
Kommunikationssysteme einen Duplexer anzugeben, der die Ver
wendung von OFW-Filtertechnik ermöglicht und damit eine wei
tere Miniaturisierung von Duplexern zuläßt.
Diese Aufgabe wird mit einem Duplexer nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran
sprüchen zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zumindest eines der
Filter zwischen Antenne und RX-Pfad (Empfangsfilter) und zwi
schen Antenne und TX-Pfad (Sendefilter) aus zumindest zwei
Teilfiltern zusammenzusetzen, deren Passbänder in einander
benachbarten Frequenzteilbereichen des geforderten Sende- be
ziehungsweise Empfangsbandes liegen und dabei das gesamte
Band abdecken. Diese als Oberflächenwellenfilter ausgebilde
ten Teilfilter können dann entsprechend schmalbandiger sein
als die bisher verwendeten Filter. Jedes der zum Beispiel
zwei Teilfilter hat dann nur noch die halbe Bandbreite des
entsprechenden Sende- beziehungsweise Empfangsbands
abzudecken. Aus der Addition der beiden Frequenzteilbereiche ergibt
sich die geforderte Gesamtbreite des entsprechenden Sende
beziehungsweise Empfangsbands.
Für ein schmalbandiges OFW-Filter ist eine bessere Optimie
rung möglich, die insbesondere die Ausbildung steilerer Flan
ken im Pass-Band ermöglicht. Bereits mit nur einer in der
Steilheit verbesserten Flanke, sofern diese das entsprechende
Sende- oder Empfangsband zum benachbarten Empfangs- bezie
hungsweise Sendeband abgrenzt, ist eine bessere Trennung der
Bänder möglich. Damit kann das gesplittete Filter als OFW-
Filter ausgebildet werden, was bislang aufgrund der nicht
steil genug einstellbaren Flanken und des geringen Bandab
stands nicht möglich war. Mit den steileren Flanken der Teil
filter ermöglicht die Erfindung auch eine bessere Unterdrückung
des jeweils anderen Bandes (Sende- beziehungsweise Emp
fangsband) von 50 dB und mehr. Darüber hinaus entfällt bei
der Verwendung von OFW-Filtern der bei herkömmlichen Duple
xern aus Mikrowellenkeramik (MWK) zur Einstellung der Fre
quenzlage erforderliche Abgleich.
Vorzugsweise sind sowohl Eingangs- als auch Ausgangsfilter
als gesplittete Oberflächenwellenfilter ausgebildet. Damit
besteht der erfindungsgemäße Duplexer vollständig aus OFW-
Filtern, so dass die Vorteile von OFW-Filtern gegenüber her
kömmlichen MWK-Filtern beziehungsweise Duplexern voll ausge
nützt werden können. Insbesondere ist mit einem nur aus OFW-
Filtern bestehenden Duplexer eine weitere Miniaturisierung
möglich, was auch eine weitere Miniaturisierung der entspre
chenden Endgeräte, in denen der erfindungsgemäße Duplexer
Verwendung finden soll, ermöglicht. Da nun im Sende- und im
Empfangsband Teilfilter für Frequenzteilbereiche vorgesehen
sind, welche schmaler als das gesamte Band sind, wird eine
Unterdrückung des jeweils anderen Bands bzw. Frequenzteilbe
reichs einfacher möglich. Wurden bislang beispielsweise für
das amerikanische CDMA-1900-System Ein- und Ausgangsfilter
mit einer Bandbreite von 60 MHz verwendet, so verblieb bei
einem Duplexabstand von 80 MHz zwischen den beiden Bändern
(Frequenzbereichen) ein maximaler Abstand von 20 MHz. Erfin
dungsgemäß ist mit in zumindest zwei Teilfilter gesplitteten
Ein- und Ausgangsfiltern nun ein Abstand von 50 MHz möglich.
Damit läßt sich selbst bei nicht optimalen Flanken der ent
sprechenden Passbänder eine bessere Unterdrückung des jeweils
anderen Bandes erreichen. Durch den Aufbau ausschließlich aus
OFW-Filtern wird auch eine Einchiplösung für sämtliche Filter
des Duplexers möglich.
Beim erfindungsgemäßen Duplexer können außerdem Schalter zum
Umschalten zwischen den Teilfiltern und damit zum Umschalten
zwischen den Frequenzteilbereichen vorgesehen sein. Durch das
Vorsehen eines Schalters ist jeweils immer nur einer der
Teilfilter des gesplitteten OFW-Filters mit der Antenne ver
bunden, so dass der oder die jeweils anderen Teilfilter die
Eigenschaften des "aktiven" Teilfilters nicht stören. Damit
ist es auch möglich, die Teilfilter unabhängig voneinander
auf eine geeignete Frequenzlage und eine geeignete Flanken
steilheit hin zu optimieren. Sind Eingangs- und Ausgangsfil
ter als gesplittete OFW-Filter ausgebildet, dann ist jedem
Teilfilter des Eingangsfilters ein Teilfilter des Ausgangs
filters zugeordnet, die zusammen ein Teilfilterpaar bilden.
Mit. Hilfe eines gemeinsamen Schalters oder zwei einzelnen
Schaltern kann dann synchron von einem aktiven auf ein bis
lang passives weiteres Teilfilterpaar umgeschaltet werden.
Die Teilfilterpaare sind dabei den Frequenzteilbereichen so
zugeordnet, dass der Duplexerabstand eingehalten wird. Übli
cherweise werden dabei die Frequenzlagen der Teilfilter im
Eingangs- und im Ausgangsfilter um jeweils den gleichen Be
trag verschoben. Diese Verschiebung erfolgt immer paarweise.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Duple
xer zum Senden und Empfangen innerhalb von zumindest zwei un
terschiedlichen Kommunikationssystemen ausgebildet, die un
terschiedliche Frequenzbänder nutzen. Dies wird in einfacher
Weise erreicht, indem die Anzahl der Ein- und Ausgangsfilter
und der dazugehörigen Schalter entsprechend vervielfacht
wird. Für jedes Kommunikationssystem, für das der erfindungs
gemäße Duplexer ausgelegt ist, ist daher ein eigener Satz an
Ein- und Ausgangsfiltern und den dazugehörigen Schaltern vor
gesehen. Bislang bekannt sind beispielsweise Endgeräte, die
zur Nutzung in zwei unterschiedlichen Kommunikationssystemen
vorgesehen sind (Dualband-Handy) und für jedes dieser Systeme
einen eigenen Duplexer verwenden. Erfindungsgemäß ist es auch
möglich, einen Duplexer für mehr als zwei Kommunikationssy
steme auszulegen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Schalter so
wohl zwischen Teilfilterpaaren innerhalb eines Kommunikati
onssystems als auch zwischen Teilfilterpaaren umschalten, die
zwei unterschiedlichen Kommunikationssystem zugehörig sind.
Dabei kann sich auch der Duplexabstand verändern und damit
der Abstand zwischen den Frequenzteilbereichen der Teilfil
terpaare. Wenn die beiden Kommunikationssysteme parallel zu
einander vorliegen und unterschiedliche Abdeckungsgrade auf
weisen, ist dann für ein den erfindungsgemäßen Duplexer nut
zendes Kommunikationsendgerät eine bessere Netzabdeckung mög
lich. Werden in unterschiedlichen Ländern unterschiedliche
Kommunikationssysteme genutzt, so kann ein entsprechend aus
gestattetes Kommunikationsendgerät grenzüberschreitend in
beiden Systemen genutzt werden. Gemeinsamer Vorteil ist dabei
stets, dass nur ein Duplexer für die unterschiedlichen Kommu
nikationssysteme erforderlich ist. Dabei kann in beiden Kom
munikationssystemen eine Aufsplittung der Ein- und/oder Aus
gangsfilter in zwei oder auch mehr Teilfilter vorgenommen
werden. Möglich ist es jedoch auch, dass ein Kommunikations
system einen ausreichend hohen Duplexabstand aufweist, der
mit Hilfe von je einen OFW-Filter für Ein- und Ausgangsfilter
realisierbar ist. In Kombination mit einem Kommunikationssy
stem, das gesplittete Ein- und/oder Ausgangsfilter aufweist,
ergibt sich so für einen erfindungsgemäßen Duplexer eine Um
schaltmöglichkeit zwischen zumindest drei Paaren von Filtern,
von denen zumindest zwei Teilfilterpaare auf OFW-Basis sind.
Vorzugsweise sind sämtliche Ein- und Ausgangsfilter des Du
plexers und gegebenenfalls noch dazu die Schalter in einem
gemeinsamen Gehäuse oder zumindest auf einem gemeinsamen Mo
dul angeordnet. Ein solches ist vom Endgerätehersteller ein
facher zu handhaben und läßt sich in den Eigenschaften einfa
cher optimieren.
Vorzugsweise ist ein erfindungsgemäßer Duplexer ausschließ
lich aus Oberflächenwellenfiltern für das Empfangs- und das
Sendeband aufgebaut, die alle auf einem gemeinsamen piezo
elektrischen Substrat integriert oder auf zwei Substraten an
geordnet sind. Aufgrund der dabei möglichen hohen Integrati
onsdichte läßt sich mit der erstgenannten Ausführung der
höchste Miniaturisierungsgrad für den Duplexer erreichen. Auf
einem gemeinsamen Substrat ist auch das gemeinsame Verwenden
von sonstigen Schalt- und Netzwerkkomponenten für die unter
schiedlichen Filter möglich, was eine weitere Erhöhung der
Integrationsdichte ergibt. Auf dem gemeinsamen Substrat ist
außerdem eine vereinfachte Anpassung der Filter untereinander
und an ein Netzwerk möglich.
Außerdem ist es möglich, sämtliche Filter und Teilfilter zu
sammen mit einem gegebenenfalls erforderlichen Anpassungs
netzwerk an passiven Komponenten und den Schaltern auf einem
gemeinsamen Modul zu integrieren. Auch dies vereinfacht die
Handhabbarkeit und vereinfacht die Anwendung, da der Endgerä
teherstellbar nur ein Modul verarbeiten muss.
Für die Oberflächenwellenfilter und OFW-Teilfilter ist als
Substratmaterial Lithiumtantalat rot y mit einem Schnittwin
kel von 35 bis 46° (LT35-46) bevorzugt. Dieses Material hat
einen besonders guten Temperaturgang, mit dem sich ein Über
tragungsverhalten mit schmalen Bandbreiten und steilen Flan
ken einstellen läßt.
Da mit dem erfindungsgemäßen Duplexer aufgrund des höheren
Abstands zwischen den Frequenzteilbereichen auch weniger
steile Flanken zur gewünschten Entkopplung zwischen Sende-
und Empfangsband führen, ist prinzipiell auch die Verwendung
von Lithiumniobat rot y mit einem Schnittwinkel von 60-70°
(LN60-70) und insbesondere nahe 64° (LT64) möglich. Damit las
sen sich gegenüber Lithiumtantalat noch niedrigere Einfüge
dämpfungen erreichen. Dies kann insbesondere bei der Verwen
dung von Lithiumniobat für die Ausgangsfilter von Vorteil
sein, da insbesondere beim Kommunikationsendgerät eine hohe
Sendeleistung angestrebt wird, für die wiederum eine niedrige
Einfügedämpfung erforderlich ist. Bei gleichbleibender Sende
leistung hat eine niedrigere Einfügedämpfung einen geringeren
Strombedarf zur Folge.
Möglich ist es auch, für Ein- und Ausgangsfilter OFW-Filter
vorzusehen, die auf unterschiedlichen Substratmaterialien
aufgebaut sind. Bevorzugt ist dabei die Kombination Lithium
niobat für den Ausgangsfilter und Lithiumtantalat für den
Eingangsfilter.
Zum Erreichen der guten Filtereigenschaften ist vorzugsweise
das Elektrodenmaterial entsprechend leistungsbeständig. Gut
geeignet sind daher Elektroden, die folgende Materialschich
ten bzw. einen Sandwichaufbau mit folgenden Materialschicht
kombinationen aufweisen: Aluminium- und Kupferschichten, Alu
minium- und Magnesiumschichten oder Aluminium/Kupfer- und
Kupfer oder Magnesiumschichten.
Eine verbesserte Leistungsverträglichkeit wird auch erreicht,
wenn zwischen Elektrodenmaterial und Substrat eine Titan um
fassende Schicht, insbesondere eine Titanschicht, vorgesehen
ist.
Vorzugsweise werden die Oberflächenwellenfilter des erfin
dungsgemäßen Duplexers als Reaktanzfilter ausgebildet, mit
welchen die geforderte hohe Einfügedämpfung insbesondere beim
Ausgangsfilter gut zu erreichen ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen und der dazugehörigen sieben Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt Lage und Anordnung von Sende- und Emp
fangsband.
Fig. 2 zeigt eine reale Filterkurve.
Fig. 3 zeigt Anordnung und Lage von Frequenzteilbe
reichen gemäß der Erfindung.
Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedene Integrationsstufen eines
Duplexers samt Peripherie.
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte Verschaltung von
Eintorresonatoren zu einem Reaktanzfilter.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung Anordnung und Lage
von Sendeband TX und Empfangsband RX des amerikanischen CDMA-
1900-Systems. Das Sendeband TX reicht von 1850 bis 1910 MHz
und ist somit 60 MHz breit. Das Empfangsband RX reicht von
1930 bis 1990 MHz und hat somit ebenfalls eine Breite von 60 MHz.
Eine Kommunikationsverbindung nutzt vom Kommunikations
endgerät aus gesehen beispielsweise eine Sendefrequenz fxT,
die im Sendeband TX liegt und gleichzeitig dazu eine Emp
fangsfrequenz fxR im Empfangsband RX. Der Abstand zwischen
fxT und fxR ist der sogenannte Duplexabstand DA und beträgt
für das genannte CDMA-System 80 MHz. Für eine Kommunikations
verbindung innerhalb dieses Systems sind alle Frequenzpaare
mit dem Duplexabstand 80 MHz geeignet. Der Abstand BA zwi
schen Sendeband TX und Empfangsband RX beträgt 20 MHz.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche
Durchlasskurve eines Filters mit darunter eingezeichneter ge
forderter Bandbreite, hier des Sendebands TX. Entscheidend
für die Filterqualität ist insbesondere die Einfügedämpfung
ED. Das ist innerhalb des entsprechenden Bandes der größte
Abstand von der gestrichelten Nulllinie für Null Dämpfung zur
Durchlasskurve. Üblicherweise ist der Durchlassbereich auch
breiter als der geforderte Frequenzbereich des jeweiligen
Bandes, da die Flanken eines Filters im Durchlassbereich
(Passband) nicht vertikal eingestellt werden können. Bei der
in der Figur dargestellten Durchlasskurve für ein Sendefilter
ist die rechte Flanke Fre entscheidend, die das Passband hin
zum benachbarten Frequenzbereich des Empfangsbandes RX ab
grenzt. Diese Flanke muss steil genug sein, damit hier der
Eingangsfilter im Bereich des Empfangsbandes RX eine ausrei
chend niedrige Empfindlichkeit beziehungsweise eine ausrei
chend hohe Sperrbereichsunterdrückung SU aufweist. Für ein
entsprechendes Eingangsfilter wäre die linke Flanke F1i des
Durchlassbereichs entscheidend, die das Empfangsband RX hin
zum Sendeband TX abgrenzt.
Fig. 3 zeigt, wie erfindungsgemäß die Sende- und Empfangsbe
reiche TX, RX in je zwei Frequenzteilbereiche von hier iden
tischer Bandbreite aufgesplittet sind. Jeweils einem Fre
quenzteilbereich TX1, TX2 des Sendebands ist dabei ein Fre
quenzteilbereich RX1, RX2 des Empfangsbands so zugeordnet,
dass der Duplexabstand DA eingehalten werden kann. Beispiels
weise ist eine Sendefrequenz fxT im geforderten Duplexabstand
DA von zum Beispiel 80 MHz eine Empfangsfrequenz fxR zugeord
net. Während der Abstand BA zwischen Sende- und Empfangsband
bei bekannten Duplexern dem Abstand f1R-f3T entspricht, be
trägt er bei erfindungsgemäß gesplitteten Sende- beziehungs
weise Empfangsbändern beziehungsweise zugehörigen Filtern
f1R-f2T = f2R-f3T = 50 MHz (für das genannte CDMA-System).
Die zu den entsprechenden Frequenzteilbereichen gehörenden
Filter weisen in den entsprechenden Frequenzteilbereichen ein
Passband auf. Aufgrund des höheren Bandabstandes BA können
dazu allerdings Filter mit weniger steilen Flanken gewählt
werden, die dennoch die geforderte Sperrbereichsunterdrückung
SU von typisch 50 dB erreichen.
Neben der hier dargestellten Aufteilung von Sende- und Emp
fangsband in zwei Frequenzteilbereiche Tx1, Tx2; Rx1, Rx2 ist
es natürlich auch möglich, die entsprechenden Bänder in drei
und mehr Frequenzteilbereiche aufzuteilen, wobei für jeden
Frequenzteilbereich ein eigenes Teilfilter vorgesehen ist.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung einen aus vier
Teilfiltern FR1, FR2, FT1, FT2 bestehenden Duplexer samt sei
ner Verschaltung mit einer Antenne A und dem zugehörigen Sen
depfad-PA und dem Empfangspfand-LNA. Sowohl das Eingangsfil
ter als auch das Ausgangsfilter sind als gesplittete Oberflä
chenwellenfilter mit je zwei Teilfiltern ausgebildet. Das
Eingangsfilter umfasst die Teilfilter FR1 und FR2, während
das Ausgangsfilter die Teilfilter FT1 und FT2 umfasst. Zwi
schen der Antenne A und dem aus den vier Teilfiltern beste
henden Duplexer ist ein Schalter S angeordnet, der zwischen
zwei Teilfilterpaaren FT1/FR1 und FT2/FR2 umschalten kann.
Ein Teilfilterpaar umfasst dabei jeweils einen Filter aus
Eingangs- und Ausgangsfilter, beispielsweise das Paar FR1/FT1
oder FR2/FT2. Weitere Schalter S', S" - verbinden beispiels
weise die Bauelemente des Empfangspfad-LNA mit dem Eingangs
filter, wobei der Schalter S' zwischen den Teilfiltern des
Eingangsfilters umschaltet. Entsprechend schaltet der Schal
ter S" zwischen den verschiedenen Ausgangsfiltern FT1 und
FT2, die wahlweise mit den Bauelementen des Sendepfad-PA ver
bunden werden. Mit gestrichelter Linie ist ein Modul M1 dar
gestellt, auf dem die vier Teilfilter integriert sind. Das
Anpassungsnetzwerk, bestehend beispielsweise aus passiven
Komponenten wie Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten
oder Streifenleitungen (in der Figur nicht dargestellt), wird
ebenso wie die Schalter S außerhalb des Moduls realisiert.
Fig. 5 zeigt eine entsprechende Anordnung, bei der jedoch
auf einem vergrößerten Modul M2 neben den Teilfiltern zusätz
lich noch das Anpassungsnetzwerk integriert ist.
Ein noch höher integriertes Modul M3 ist in der Fig. 6 dar
gestellt. Dieses Modul M3 umfasst neben den Teilfiltern zu
sätzlich noch das Anpassungsnetzwerk und die Schalter S.
Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Schaltungsan
ordnung für einen aus Oberflächenwellen-Eintorresonatoren
aufgebauten Reaktanzfilter. Ein OFW-Eintorresonator ist auf
einem piezoelektrischen Substrat 1 aufgebaut und umfasst ei
nen mit zwei Anschlüssen versehenen Interdigitalwandler IDT,
der zwischen zwei Reflektoren Ref angeordnet ist. Für einen
einfachen Reaktanzfilter sind nun zumindest zwei solcher Ein
torresonatoren so verschaltet, dass zumindest einer der Reso
natoren seriell zwischen Eingang ES und Ausgang AS angeordnet
ist und zumindest einer der Resonatoren in einem parallelen
Zweig mit der Masse verbunden ist. Ein serieller Resonator,
beispielsweise R1S bildet zusammen mit einem benachbarten pa
rallelen Resonator R1P ein Grundglied eines Reaktanzfilters.
Vorzugsweise besteht ein Reaktanzfilter jedoch aus mehreren
hintereinander geschalteten Grundgliedern, beispielsweise aus
drei Grundgliedern wie in der Figur dargestellt. Im Ausfüh
rungsbeispiel bilden die Resonatoren R2S und R1P sowie R2S
und R2P zwei weitere Grundglieder. Innerhalb eines Grundglie
des sind die Resonanzfrequenzen von parallelem und seriellem
Resonator so zueinander verschoben, dass die Antiresonanzfre
quenz des seriellen Resonators genau auf der Resonanzfrequenz
des parallelen Resonators zu liegen kommt. Dabei weist der
Filter ein Durchlassverhalten mit einem Passband auf, welches
eine besonders niedrige Einfügedämpfung von zum Beispiel 2 dB
und weniger aufweist.
Die Ausführungsbeispiele stehen nur exemplarisch für mögliche
Ausgestaltungen der Erfindung. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf die Ausführungsbeispiele beschränkt und kann weitere
nicht dargestellte Variationen umfassen.
Tx Sendeband
Rx Empfangsband
SU Sperrbereichsunterdrückung
ED Einfügedämpfung
fxT Sendefrequenz
fxR Empfangsfrequenz
Fli
Rx Empfangsband
SU Sperrbereichsunterdrückung
ED Einfügedämpfung
fxT Sendefrequenz
fxR Empfangsfrequenz
Fli
, Fre
Linke und rechte Flanke des Passbands
Tx1, Tx2 Frequenzteilbereiche des Sendebands
Rx1, Rx2 Frequenzteilbereiche des Empfangsbands
FR1, FR2 Teilfilter des gesplitteten Eingangsfilters
FT1, FT2 Teilfilter des gesplitteten Ausgangsfilters
A Antenne
S, S', S" Schalter
LNA Low Noise Amplifier des Rx-Pfads
PA Power Amplifier des Tx-Pfads
M1, M2, M3 Module
R1S, R2S Eintorresonatoren im seriellen Zweig
R1P, R2P Eintorresonatoren im parallelen Zweig
ES Eingang serieller Zweig
AS Ausgang serieller Zweig
Ref Reflektor
IDT Interdigitalwandler
Tx1, Tx2 Frequenzteilbereiche des Sendebands
Rx1, Rx2 Frequenzteilbereiche des Empfangsbands
FR1, FR2 Teilfilter des gesplitteten Eingangsfilters
FT1, FT2 Teilfilter des gesplitteten Ausgangsfilters
A Antenne
S, S', S" Schalter
LNA Low Noise Amplifier des Rx-Pfads
PA Power Amplifier des Tx-Pfads
M1, M2, M3 Module
R1S, R2S Eintorresonatoren im seriellen Zweig
R1P, R2P Eintorresonatoren im parallelen Zweig
ES Eingang serieller Zweig
AS Ausgang serieller Zweig
Ref Reflektor
IDT Interdigitalwandler
Claims (17)
1. Duplexer für ein drahtloses, ein Sende- und ein Empfangs
band (Tx, Rx) aufweisendes Kommunikationssystem,
- - bei dem für das Sende- und das Empfangsband bzw. für Sende- und Empfangssignal unterschiedliche Filter als Eingangs- und Ausgangsfilter vorgesehen sind,
- - bei dem zumindest einer aus Eingangs- und Ausgangsfilter als gesplitteter Oberflächenwellenfilter mit zumindest zwei, benachbarte Frequenzteilbereiche des Sende- bzw. Empfangsbands abdeckenden Teilfiltern (FR1, FR2; FT1, FT2) ausgebildet ist.
2. Duplexer nach Anspruch 1,
bei dem Eingangs- und Ausgangsfilter als gesplittete
Oberflächenwellenfilter (FR1, FR2; FT1, FT2) ausgebildet
sind.
3. Duplexer nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem ein Schalter (5) zum Umschalten zwischen den
Teilfiltern (FR1, FR2; FT1, FT2) und damit zwischen den Fre
quenzteilbereichen (Rx1, Rx2; Tx1, Tx2) vorgesehen ist.
4. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-3,
ausgebildet zum Senden und Empfangen in zumindest zwei,
unterschiedliche Frequenzbänder nutzenden Kommunikations
systemen,
bei dem für die zumindest zwei Frequenzbänder (Rx, Tx) als
Eingangs- und/oder Ausgangsfilter dienende gesplittete
Oberflächenwellenfilter (FR1, FR2; FT1, FT2) vorgesehen
sind.
5. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-4,
- - bei dem Eingangs- und Ausgangsfilter als gesplittete Oberflächenwellenfilter ausgebildet sind
- - mit jeweils zumindest zwei, benachbarte Frequenzteilbe reiche (Rx1, Rx2; Tx1, Tx2) des Sende- bzw. Empfangsbands (Rx, Tx) abdeckenden Teilfiltern (FR1, FR2, FT1, FT2),
- - bei dem einem ersten Teilfilter (FT1) des Eingangsfil ters ein erster Teilfilter (FR1) des Ausgangsfilters und einem zweiten Teilfilter (FT2) des Eingangsfilters ein zweiter Teilfilter (FR2) des Ausgangsfilters so zugeord net ist, dass die Frequenzteilbereiche für jedes zweite Teilfilter gleichsinnig gegen die entsprechenden Fre quenzteilbereiche der ersten Teilfilter verschoben sind, und
- - bei dem Schalter (S) zum Umschalten zwischen einander zugeordneten Teilfilterpaaren (FR1, FT1; FR2, FT2) vorge sehen sind.
6. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-5,
bei dem die als gesplittete Oberflächenwellenfilter
(FR1, FR2; FT1, FT2) ausgebildeten Ein- und/oder Ausgangs
filter mehr als zwei Teilfilter umfassen.
7. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-6,
bei dem sämtliche Ein- und Ausgangsfilter und der oder
die Schalter (S) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet
sind.
8. Duplexer nach Anspruch 7,
bei dem sämtliche Ein- und Ausgangsfilter auf einem ge
meinsamen piezoelektrischen Substrat ausgebildet sind.
9. Duplexer nach Anspruch 7 oder 8,
bei dem ein Anpassungsnetzwerk und sämtliche vorhandenen
Filter oder Teilfilter auf einem gemeinsamen Modul (M)
integriert sind.
10. Duplexer nach einem der Ansprüche 7-9,
bei dem die Schalter (S) auf einem gemeinsamen Substrat
mit den Filtern angeordnet sind.
11. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-10,
bei dem das Substratmaterial mindestens eines aus Ein-
und Ausgangsfilter Lithiumtantalat rot y mit einem
Schnittwinkel von 35 bis 44° - LT35-44 - umfasst.
12. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-10,
bei dem das Substratmaterial mindestens eines aus Ein-
und Ausgangsfilter Lithiumniobat rot y mit einem Schnitt
winkel von 60 bis 70° - LN60-70 - und insbesondere mit ei
nem Schnittwinkel nahe 64° - LN64 - ist.
13. Duplexer nach Anspruch 11 und 12,
bei das Substratmaterial für den Eingangsfilter LN64 und
das Substratmaterial für den Ausgangsfilter LT35-44 um
fasst.
14. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-13,
bei dem die Oberflächenwellenfilter Elektrodenstrukturen
aufweisen, die aus einem Material bestehen, ausgewählt
aus Aluminium und Kupfer, Aluminium und Magnesium, Alumi
nium/Kupfer und Magnesium.
15. Duplexer nach Anspruch 14,
bei dem die Elektrodenstrukturen eine Titanschicht umfas
sen.
16. Duplexer nach einem der Ansprüche 1-15,
bei dem der oder die Oberflächenwellenfilter als Reak
tanzfilter ausgebildet sind.
17. Verwendung des Duplexers nach einem der vorangehenden An
sprüche in einem Transceiver.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19960299A DE19960299A1 (de) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Duplexer mit verbesserter Sende-/Empfangsbandtrennung |
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