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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen (RF,
radio frequency) und ein Gerät
in einem mobilen Kommunikationssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung ein RF-Empfangsverfahren und ein Gerät, das in der Lage ist, gleichzeitig
zwei Frequenzbänder
unter einer Mehrzahl von empfangenen Frequenzbändern zu empfangen und in der Lage
ist, die Anzahl der RF-Filter und lokalen Oszillatoren zu reduzieren,
die zum Umwandeln eines RF-Wellensignals in ein Zwischenfrequenzsignal
(IF, intermediate frequency) erforderlich ist, wodurch die Größe und die
Kosten des Systems merklich reduziert werden.
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In
jüngster
Zeit steigt der Bedarf an der Integration verschiedener Komponenten
für mobile
Kommunikation in einem einzigen Chip zum Minimieren des durch die
Komponenten eingenommenen Raums, da drahtlose tragbare Endgeräte miniaturisiert
und leichtgewichtig wurden und die Fertigungs- und Architekturtechnologien
von Halbleitern sich weiterentwickelt haben. Entsprechend einer
solchen Tendenz zur Einchipkomponentenintegration, werden RF-Empfangsgeräte bezüglich rauscharmem Verstärker, Mischer
oder lokalem Oszillator auch in Einchipkomponenten integriert. Da
es jedoch sehr schwierig ist, einen Einchip-RF-Filter mit geeigneten Charakteristiken
durch vorhandene Technologie zu implementieren, wird der RF-Filter
auf ein RF-Empfangsgerät
im chiplosen Typ angebracht.
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Druckschrift
EP 800283 offenbart einen Mehrbandempfänger unter
Verwendung einer Anzahl von RF-Filtern, die dem Doppelten der Anzahl
der verarbeiteten Bänder
entspricht.
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Der
RF-Filter wird verwendet, um ein Frequenzsignal auszuwählen, das
jedem Band in einem RF-Empfangsgerät für ein drahtloses tragbares Endgerät entspricht.
Der RF-Filter weist einen ersten Filter und einen zweiten Filter
auf. Der erste Filter empfängt
ein gewünschtes
Frequenzbandsignal aus einer Mehrzahl von Frequenzbandsignalen,
die über eine
Antenne empfangen werden, und entfernt unnötige Signalkomponenten, um
Sättigung
eines rauscharmen Verstärkers
zu vermeiden. Der zweite Filter entfernt unnötige Signalkomponenten wie
Bildkomponenten.
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Wie
oben beschrieben sind die Modulgröße und die Kosten eines RF-Empfangsgeräts hauptsächlich durch
die RF-Filter bedingt, die als chiplose diskrete Komponenten angebracht
sind. Daher ist es zur Ausbildung von miniaturisierten, kostengünstigen Modulen
notwendig, die erforderliche Anzahl von RF-Filtern zu reduzieren,
während
das selbe Maß an RF-Filterleistung
beibehalten wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Empfangen von
Mehrbandradiofrequenzen (RF) in einem mobilen Kommunikationssystem
zur Verfügung
gestellt, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von RF-Wellensignalen
für vier
oder mehr nicht überlappende
Bänder,
primäres Filtern
eines ersten Breitbands mit ersten und zweiten Bändern benachbart zueinander
und eines zweiten Breitbands mit dritten und vierten Bändern benachbart
zueinander aus den empfangenen RF-Wellensignalen, rauscharmes Verstärken der
RF-Wellensignale
der ersten bzw. zweiten Bänder,
sekundäres Filtern
eines dritten Breitbands mit zweiten und dritten Bändern benachbart
zueinander und eines vierten Breitbands mit ersten und vierten Bändern aus den
rauscharm verstärkten
RF-Wellensignalen der ersten und zweiten Breitbänder und Erzeugen zweier RF-Wellensignale,
die gleichzeitig empfangen werden sollen, und Konvertieren der im
zweiten Filterschritt erzeugten RF-Wellensignale der beiden Bänder mit
absteigender Frequenz in Zwischenfrequenzwellensignale (IF, intermediate
frequency) zweier Bänder
mittels erster und zweiter Oszillationsfrequenzen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Gerät zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen
(RF) in einem mobilen Kommunikationssystem zur Verfügung gestellt,
wobei das Gerät
umfasst: einen Antennenteil zum Empfangen von RF-Wellensignalen
für vier
oder mehr nicht überlappende
Bänder,
einen ersten Filterteil zum Filtern eines ersten Breitbands mit
ersten und zweiten Bändern
benachbart zueinander und eines zweiten Breitbands mit dritten und
vierten Bändern
benachbart zueinander aus den vom Antennenteil empfangenen RF-Wellensignalen,
einen Verstärkungsteil
zum rauscharmen Verstärken
der vom ersten Filterteil zugeführten
RF-Wellensignale der ersten bzw. zweiten Bänder, einen zweiten Filterteil
zum Filtern eines dritten Breitbands mit zweiten und dritten Bändern benachbart
zueinander und eines vierten Breitbands mit ersten und vierten Bändern aus
den vom Verstärkungsteil
empfangenen RF-Wellensignalen der ersten und zweiten Breitbänder, einen
Pfadeinrichtungsteil angeordnet zwischen dem Verstärkungsteil
und dem zweiten Filterteil, und Einrichten eines Pfads zwischen
dem Auslassport des Verstärkerteils
und dem Einlassport des zweiten Filterteils gemäß einem Modussignal, und einen
Konvertierungsteil mit absteigender Frequenz zum Konvertieren der
im zweiten Filterteil erzeugten RF-Wellensignale der beiden Bänder in
IF-Wellensignale zweier Bänder
mittels erster und zweiter Oszillationsfrequenzen.
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In
einem Ansatz zur Lösung
der oben beschriebenen Probleme stellt die vorliegende Erfindung
daher ein Verfahren und ein Gerät
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen (RF) in einem mobilen
Kommunikationssystem zur Verfügung,
das in der Lage ist, die Anzahl der erforderlichen RF-Filter und
lokalen Oszillatoren merklich zu reduzieren, indem ein Breitbandpassfilter
zum gleichzeitigen Filtern von zwei Frequenzbändern und ein rauscharmer Verstärker zum
rauscharmen Verstärken
der gefilterten beiden Frequenzbänder
eingesetzt werden. Das Verfahren und Gerät zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen
der Er findung ist in der Lage, gleichzeitig selektiv zwei von vier
oder mehr Bändern
zu empfangen, die von einer Antenne in einem Mobilkommunikationssystem
empfangen wurden.
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Das
Gerät kann
ferner einen Modussignalgenerator aufweisen zum Erzeugen erster
bis vierter Modussignale gemäß der beiden
Bänder,
die aus den ersten bis vierten Bändern
so ausgewählt
sind, dass sie gleichzeitig empfangen werden.
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Im
Gerät kann
der erste Filterteil einen ersten Bandpassfilter zum Filtern von
im Antennenteil empfangenen RF-Wellensignalen aufweisen und zum
Erzeugen des ersten Breitbands mit den ersten und zweiten Bändern benachbart
zueinander und einen zweiten Bandpassfilter zum Filtern von im Antennenteil
empfangenen RF-Wellensignalen und Erzeugen des zweiten Breitbands
mit den dritten und vierten Bändern
benachbart zueinander.
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Der
Verstärkerteil
des Geräts
kann einen ersten rauscharmen Verstärker zum Verstärken der
Ausgabe des ersten Bandpassfilters und einen zweiten rauscharmen
Verstärker
zum Verstärken
der Ausgabe des zweiten Bandpassfilters aufweisen.
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Der
zweite Filterteil des Geräts
weist bevorzugt einen dritten Bandpassfilter zum Filtern der vom Pfadeinrichtungsteil
zugeführten
RF-Wellensignale und Erzeugen des dritten Breitbands mit den zweiten und
dritten Bändern
auf und einen Bandstopfilter zum Filtern der vom Pfadeinrichtungsteil
zugeführten RF-Wellensignale
und Erzeugen des vierten Breitbands mit den ersten und vierten Bändern.
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Der
Pfadeinrichtungsteil des Geräts
weist bevorzugt einen ersten Schalter auf zum Schalten des RF-Wellensignals
des vom ersten Bandpassfilter ausgegebenen ersten Breitbandes und
Ausgeben desselben an eines vom dritten Bandpassfilter und Bandstopfilter,
und einen zweiten Schalter zum Schalten des RF-Wellensignals des
vom zweiten Bandpassfilter ausgegebenen zweiten Breitbands und Ausgeben
desselben an eines vom dritten Bandpassfilter und Bandstopfilter.
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Der
Konvertierungsteil mit absteigender Frequenz des Geräts weist
bevorzugt einen Oszillationsteil auf mit einem ersten Oszillator
zum Erzeugen einer ersten Oszillationsfrequenz und einem zweiten Oszillator
zum Erzeugen einer zweiten Oszillationsfrequenz, einen Mischteil
mit ersten bis vierten Mischern zum Erhalten von Differenzen zwischen Ausgaben
des dritten Bandpassfilters und dem Bandstopfilter und Ausgaben
der ersten und zweiten Oszillatoren, und einen dritten Filterteil
mit fünften
bis achten Bandpassfiltern zum Filtern der Ausgaben der ersten bis
vierten Mischer und Erzeugen von IF-Wellensignalen der ersten bis
vierten Bänder.
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Beim
oben genannten Verfahren und Gerät ist
die erste Oszillationsfrequenz bevorzugt die Zwischenfrequenz der
ersten und zweiten Bänder
und die zweite Oszillationsfrequenz ist bevorzugt die Zwischenfrequenz
der dritten und vierten Bänder.
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Schließlich können die
ersten bis vierten Bänder
Bänder
für ein
globales Positionierungssystem (GPS), verteiltes Steuerungssystem
(DCS, distributed control system), Breitband-Codemultiplex-Vielfachzugrift
(W-CDMA, wideband-code
division multiple access) bzw. industrielle, wissenschaftliche und medizinische
(ISM, industrial, scientific and medical) ISM 2400 für drahtlose
LAN (wireless LAN) sein, die ersten bis vierten Bänder sind
Bänder
für Personal-Digital-Cellular
(PDC) 1500, DCS, W-CDMA
bzw. ISM2400 oder für
PDC1500, Personal-Kommunikationssysteme (PCS, personal communications
systems), W-CDMA bzw. ISM2400 oder für PDC1500, digital verstärkte drahtlose
Telekommuni kation (DECT, Digital Enhanced Cordless Telecommunications),
W-CDMA bzw. ISM2400.
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Die
obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden für
die Fachleute besser ersichtlich durch eine ausführliche Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Geräts
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen in einem mobilen Kommunikationssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 den
Betrieb verschiedener Komponenten des in 1 gezeigten
Geräts
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen und Ausgabefrequenzbänder im
Falle eines ersten ausgewählten Modus
erläutert;
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3 den
Betrieb verschiedener Komponenten des in 1 gezeigten
Geräts
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen und Ausgabefrequenzbänder im
Falle eines zweiten ausgewählten Modus
erläutert;
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4 den
Betrieb verschiedener Komponenten des in 1 gezeigten
Geräts
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen und Ausgabefrequenzbänder im
Falle eines dritten ausgewählten Modus
erläutert;
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5 den
Betrieb verschiedener Komponenten des in 1 gezeigten
Geräts
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen und Ausgabefrequenzbänder im
Falle eines vierten ausgewählten Modus
erläutert;
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6 ein
Beispiel von in 1 gezeigten ersten bis vierten
Frequenzbändern
und erforderliche Charakteristiken eines entsprechenden Breitbandpassfilters
erläutert;
und
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7 bis 10 eine
Reihe von Beispielen von in 1 gezeigten
ersten bis vierten Frequenzbändern
und erforderliche Charakteristiken eines entsprechenden Breitbandpassfilters
erläutern.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend vollständiger mit
Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt sind. Die Erfindung kann jedoch in verschiedenen
Formen ausgeführt
sein und sollte daher nicht als auf die hier angegebenen Ausführungsformen
beschränkt
betrachtet werden. Indessen sind diese Ausführungsformen so vorgesehen,
dass diese Offenbarung gründlich
und vollständig
ist, und den Rahmen der Erfindung den Fachleuten vollständig vermittelt.
Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Elemente.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Geräts zum
Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen in einem mobilen Kommunikationssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Gerät
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen weist einen Antennenteil 10,
einen ersten Filterteil 20, einen Verstärkerteil 30, einen
Modussignalgeneratorteil 40, einen zweiten Filterteil 60,
einen Pfadeinrichtungsteil 50 und einen Konvertierungsteil 100 mit
absteigender Frequenz auf. Der Antennenteil 10 empfängt RF-Wellensignale
für vier
oder mehr nicht überlappende
Bänder.
Der erste Filterteil 20 filtert ein erstes Breitband mit
ersten und zweiten Bändern
und ein zweites Breitband mit dritten und vierten Bändern aus den
RF-Wellensignalen, die vom Antennenteil 10 empfangen wurden.
Der Verstärkerteil 30 führt rauscharme
Verstärkung
von ersten und zweiten Breitband-RF-Wellensignalen durch, die vom
ersten Filterteil 20 zugeführt wurden. Der Modussignalgeneratorteil 40 erzeugt
erste bis vierte Modussignale gemäß der beiden Bänder, die
ausgewählt
sind, so dass sie aus den ersten bis vierten Bändern gleichzeitig empfangen
werden. Der zweite Filterteil 60 filtert ein drittes Breitband
mit zweiten und dritten Bändern
und ein viertes Breitband, das erste und vierte Bänder aufweist
aus den ersten und zweiten Breitband-RF-Wellensignalen, die vom
Verstärkerteil 30 empfangen
wurden. Der Pfadeinrichtungsteil 50 ist zwischen dem Verstärkungsteil 30 und
dem zweiten Filterteil 60 angeordnet und richtet einen
Pfad zwischen dem Ausgabeport des Verstärkerteils 30 und dem
Eingabeport des zweiten Filterteils 60 gemäß der beiden
Bänder
ein, die von den ersten bis vierten Bändern gleichzei tig empfangen
werden sollen. Der Konvertierungsteil 100 mit absteigender
Frequenz konvertiert die RF-Wellensignale der beider Bänder, die
im zweiten Filterteil 60 erzeugt sind, mittels erster und
zweiter Oszillationsfrequenzen in IF-Wellensignale. Der Konvertierungsteil 100 mit
absteigender Frequenz weist einen Oszillationsteil 70,
einen Mischteil 80 und einen dritten Filterteil 90 auf.
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Der
erste Filterteil 20 weist einen ersten Bandpassfilter 21 BPF1
zum Filtern von RF-Wellensignalen auf, die im Antennenteil 10 empfangen
wurden, und Erzeugen von RF-Wellensignalen des ersten Breitbandes
mit dem ersten und zweiten Band, und einen zweiten Bandpassfilter 23 BPF2
zum Filtern von RF-Wellensignalen, die im Antennenteil 10 empfangen
wurden und Erzeugen von RF-Wellensignalen des zweiten Breitbandes
mit den dritten und vierten Bändern.
Der Verstärkerteil 30 weist
erste und zweite rauscharme Verstärker 31 LNA1 und 33 LNA2 zum
Verstärken
der Ausgaben der ersten und zweiten Bandpassfilter 21 BPF1
und 23 BPF2 auf.
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Der
Pfadeinrichtungsteil 50 weist einen ersten Schalter 51 und
einen zweiten Schalter 53 auf. Der erste Schalter 51 weist
einen ersten oberen Kontakt a1 auf, der mit dem Eingabeport eines
dritten Bandpassfilters 61 BPF3 verbunden ist, und einen ersten
unteren Kontakt b1, der mit dem Eingabeport eines Bandstopfilters 63 BPF4
verbunden ist. Der zweite Schalter 53 weist einen zweiten
oberen Kontakt a2 auf, der mit dem Eingabeport des dritten Bandpassfilters 61 BPF3
verbunden ist und einen zweiten unteren Kontakt b2, der mit dem
Eingabeport des Bandstopfilters 63 BPF4 verbunden ist.
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Der
zweite Filterteil 60 weist einen dritten Bandpassfilter 61 BPF3
auf zum Filtern von RF-Wellensignalen des ersten und/oder zweiten
Breitbands, die vom ersten und/oder zweiten Schalter 51 und/oder 53 erhalten
sind, und Erzeugen von RF-Wellensignalen des dritten Breitbands mit
dem zweiten und dritten Band und der Bandstopfilter 63 BPF4
zum Filtern von RF-Wellensignalen des ersten und/oder zweiten Breitbands,
die vom ersten und/oder zweiten Schalter 51 und/oder 53 erhalten sind,
und Erzeugen von RF-Wellensignalen des vierten Breitbandes mit dem
ersten und vierten Band durch Einschränken des zweiten und dritten
Bandes.
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Der
Oszillationsteil 70 weist einen ersten Oszillator 71 auf
zum Erzeugen einer ersten Oszillationsfrequenz und einen zweiten
Oszillator 73 zum Erzeugen einer zweiten Oszillationsfrequenz.
Die erste Oszillationsfrequenz ist die Zwischenfrequenz des ersten
und zweiten Bandes, und die zweite Oszillationsfrequenz ist die
Zwischenfrequenz des dritten und vierten Bandes.
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Der
Mischteil 80 weist einen ersten Mischer 81, einen
zweiten Mischer 83, einen dritten Mischer 85 und
einen vierten Mischer 87 auf. Der erste Mischer 81 erhält eine
Differenz zwischen einer Ausgabe des Bandstopfilters 63 BPF4
und der ersten Oszillationsfrequenz, die im ersten Oszillator 71 erzeugt ist.
Der zweite Mischer 83 erhält eine Differenz zwischen
einer Ausgabe des dritten Bandpassfilters 61 BPF3 und der
ersten Oszillationsfrequenz, die im ersten Oszillator 71 erzeugt
ist. Der dritte Mischer 85 erhält eine Differenz zwischen
einer Ausgabe des dritten Bandpassfilters 61 BPF3 und der
zweiten Oszillationsfrequenz, die im zweiten Oszillator 73 erzeugt ist.
Der vierte Mischer 87 erhält eine Differenz zwischen
einer Ausgabe des Bandstopfilters 63 BPF4 und der zweiten
Oszillationsfrequenz, die im zweiten Oszillator 73 erzeugt
ist.
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Der
dritte Filterteil 90 weist fünfte bis achte Bandpassfilter 91 BPF5, 93 BPF6, 95 BPF7
und 97 BPF8 auf zum Filtern der Ausgaben der ersten bis vierten
Mischer 81, 83, 85 bzw. 87 und
entsprechend Erzeugen von IF-Wellensignalen der ersten bis vierten
Bänder.
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Der
Betrieb des oben beschriebenen RF-Empfangsgeräts wird nun mit Bezug zu den 1 bis 6 beschrieben.
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Der
Antennenteil 10 empfängt
RF-Wellensignale der ersten bis vierten Bänder übertragen von verschiedenen
Basisstationen des ersten bis vierten Mobilkommunikationssystems,
wobei die Frequenzbänder
einander nicht überlappen.
Zur Erleichterung der Erläuterung
wird die vorliegende Erfindung, wie in 1 gezeigt,
hier so beschrieben, dass der Antennenteil 10 RF-Wellensignale
von einem der vier Bänder
als Beispiel empfängt.
Wie für
den Fachmann jedoch ersichtlich ist, ist der Antennenteil 10 nicht
auf das Empfangen von Signalen aus vier Bändern beschränkt, und
kann Signale von vier oder mehr Bändern empfangen.
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Im
ersten Filterteil 20 empfängt der erste Bandpassfilter 21 BPF1
RF-Wellensignale,
die vom Antennenteil 10 empfangen sind, filtert die empfangenen
RF-Wellensignale und erzeugt ein erstes Breitband, worin das erste
und zweite Band benachbart zueinander sind, wobei unnötige Komponenten daraus
entfernt sind. Gleichermaßen
empfängt
der zweite Bandpassfilter 23 BPF2 RF-Wellensignale der ersten
bis vierten Bänder,
die vom Antennenteil 10 empfangen sind, filtert die empfangenen
RF-Wellensignale
und erzeugt ein zweites Breitband, worin das dritte und vierte Band
benachbart zueinander sind, wobei unnötige Komponenten daraus entfernt
sind.
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Im
Verstärkungsteil 30 führt der
erste rauscharme Verstärker 31 LNA1
rauscharme Verstärkung durch
und gibt das RF-Wellensignal des ersten Breitbands aus, das vom
ersten Bandpassfilter 21 BPF1 ausgegeben ist, und der zweite
rauscharme Verstärker 33 LNA2
führt rauscharme
Verstärkung
durch und gibt das RF-Wellensignal des zweiten Breitbands aus, das
vom zweiten Bandpassfilter 23 BPF2 ausgegeben ist.
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Der
Modussignalgeneratorteil 40 erzeugt erste bis vierte Modussignale
und gibt diese an den Pfadeinrichtungsteil 50 zum Schalten
der Funktion des ersten und zweiten Schalters 51 und 53.
Das heißt,
der Modussignalgeneratorteil 40 gibt das erste bis vierte
Modussignal an den Pfadeinrichtungsteil 50 zum Steuern
des Einrichtens von Pfaden zwischen den Ausgabeports des ersten
und zweiten rauscharmen Verstärkers 31 und 33 und
den Eingabeports des dritten Bandpassfilters 61 BPF3 und
des Bandstopfilters 63 BPF4.
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Im
Pfadeinrichtungsteil 50 wird, wenn das erste Modussignal
vom Modussignalgeneratorteil 40 als Schaltsteuersignal
hereinkommt, der erste Schalter 51 mit dem ersten oberen
Kontakt a1 verbunden und der zweite Schalter 53 wird mit
dem zweiten oberen Kontakt a2 verbunden. Wenn das zweite Modussignal
auf den Pfadeinrichtungsteil 50 hereinkommt, wird der erste
Schalter 51 mit dem ersten oberen Kontakt a1 verbunden
und der zweite Schalter 53 wird mit dem zweiten unteren
Kontakt b2 verbunden. Wenn das dritte Modussignal auf den Pfadeinrichtungsteil 50 hereinkommt,
wird der erste Schalter 51 mit dem ersten unteren Kontakt
b1 verbunden und der zweite Schalter 53 wird mit dem zweiten
unteren Kontakt b2 verbunden. Wenn das vierte Modussignal auf den
Pfadeinrichtungsteil 50 hereinkommt, wird der erste Schalter 51 mit
dem ersten unteren Kontakt b1 verbunden und der zweite Schalter 53 wird
mit dem zweiten oberen Kontakt a2 verbunden. Folglich wird zum Empfangen
der RF-Wellensignale des zweiten und dritten Bandes, das erste Modussignal vom
Modussignalgeneratorteil 40 aufgegeben. Zum Empfangen der
RF-Wellensignale des zweiten und vierten Bandes wird das zweite
Modussignal vom Modussignalgeneratorteil 40 aufgegeben.
Zum Empfangen der RF-Wellensignale des ersten und vierten Bandes
wird das dritte Modussignal vom Modussignalgeneratorteil 40 aufgegeben.
Zum Empfangen der RF-Wellensignale des ersten und dritten Bandes
wird das vierte Modussignal vom Modussignalgeneratorteil 40 aufgegeben.
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Im
zweiten Filterteil 60 empfängt der dritte Bandpassfilter 61 BPF3
RF-Wellensignale,
die vom ersten und zweiten Schalter 51 und 53 geschaltet und
ausgegeben sind, filtert die empfangenen RF-Wellensignale und erzeugt
die RF-Wellensignale des dritten Breitbands, wobei beim zweiten
und dritten Band unnötige
Komponenten entfernt sind. Gleichermaßen empfängt der Bandstopfilter 63 BPF4 RF-Wellensignale,
die vom ersten und zweiten Schalter 51 und 53 geschaltet
und ausgegeben sind, filtert die empfangenen RF-Wellensignale und
erzeugt die RF-Wellensignale des vierten Breitband, wobei beim ersten
und vierten Band unnötige
Komponenten entfernt sind.
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Im
Oszillationsteil 70 zum Ausgeben von Oszillationsfrequenzen,
die den empfangenen RF-Wellensignalen entsprechen, wird die Zwischenfrequenz zweier
benachbarter Bänder
als Oszillationsfrequenz gesetzt. Das heißt, die Zwischenfrequenz des
ersten und zweiten Bandes entspricht der ersten Oszillationsfrequenz
des ersten lokalen Oszillators 71 und die Zwischenfrequenz
des dritten und vierten Bandes entspricht der zweiten Oszillationsfrequenz
des zweiten lokalen Oszillators 73.
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Im
Mischungsteil 80 erhält
der erste Mischer 81 eine Differenz zwischen dem (den)
RF-Wellensignalen) des ersten und/oder vierten Bandes, das vom Bandstopfilter 63 BPF4
ausgegeben ist, und der ersten Oszillationsfrequenz des ersten lokalen
Oszillators 71 und gibt die erhaltene Differenz an den
fünften
Bandpassfilter 91 BPF5. Der zweite Mischer 83 erhält eine
Differenz zwischen dem (den) RF-Wellensignalen) des zweiten und/oder
dritten Bands, das vom dritten Bandpassfilter 61 BPF3 ausgegeben
ist, und der ersten Oszillationsfrequenz des ersten lokalen Oszillators 71 und
gibt die erhaltene Differenz an den sechsten Bandpassfilter 93 BPF6.
Der dritte Mischer 85 erhält eine Differenz zwischen
dem (den) RF-Wellensignalen) des zweiten und/oder dritten Bands,
das vom dritten Bandpassfilter 61 BPF3 ausgegeben ist,
und der zweiten Oszillationsfrequenz des zweiten lokalen Oszillators 73 und
gibt die erhaltene Differenz an den siebten Bandpassfilter 95 BPF7.
Der vierte Mischer 87 erhält eine Differenz zwischen
dem (den) RF-Wellensignalen) des ersten und/oder vierten Bands,
das vom Bandstopfilter 63 BPF4 ausgegeben ist, und der
zweiten Oszillationsfrequenz des zweiten lokalen Oszillators 73 und
gibt die erhaltene Differenz an den achten Bandpassfilter 97 BPF8.
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Im
dritten Filterteil 90 führen
der fünfte
bis achte Bandpassfilter 91, 93, 95 und 97 BPF5
bis BPF8 Bandpassfilterung der Ausgaben des ersten bis vierten Mischers 81, 83, 85 und 87 durch
und erzeugen entsprechende IF-Wellensignale des ersten bis vierten
Bandes.
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Selbst
wenn der erste bis dritte Bandpassfilter 21 BPF1, 23 BPF2
und 61 BPF3 und der Bandstopfilter 63 BPF4 als
Breitbandpass- und Bandstopfilter implementiert sind, wird der RF-Empfänger nicht von
benachbartem Bandrauschen beeinflusst, weil die Cutoff-Charakteristiken
der Breitbandpass- und Bandstopfilter nahezu die selben sind wie
die Cutoff-Charakteristiken herkömmlicher
Bandpass- und Bandstopfilter.
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Mit
Bezug zu den 2 bis 5 werden die
Vorgänge
des Pfandeinrichtungsteils 50, des zweiten Filterteils 60,
des Mischteils 80 und des dritten Filterteils 90 gemäß dem ersten
bis vierten Modussignal beschrieben, die vom Modussignalgeneratorteil 40 ausgegeben
sind.
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Mit
Bezug zu 2 wird, wenn das erste Modussignal
erzeugt ist, der erste Schalter 51 mit dem ersten oberen
Kontakt a1 verbunden und der zweite Schalter 53 wird mit
dem zweiten oberen Kontakt a2 verbunden. Auf diese Weise werden
die RF-Wellensignale des ersten und zweiten Bands, die vom ersten
Schalter 51 ausgegeben werden, und die RF-Wellensignale des
dritten und vierten Bandes, die vom zweiten Schalter 53 ausgegeben
werden, in den dritten Bandpassfilter 61 BPF3 eingege ben.
Der dritte Bandpassfilter 61 BPF3 filtert die RF-Wellensignale
des ersten bis vierten Bandes, die vom ersten und zweiten Schalter 51 und 53 zugeführt werden,
und gibt das gefilterte zweite und dritte Band an den zweiten und
dritten Mischer 83 und 85. Der zweite Mischer 83 erhält Differenzen
zwischen den RF-Wellensignalen des zweiten und dritten Bands und
der ersten Oszillationsfrequenz (A) und gibt die erhaltenen Differenzen
an den sechsten Bandpassfilter 93 BPF6. Der dritte Mischer 85 erhält Differenzen
zwischen den RF-Wellensignalen des zweiten und dritten Bands und
der zweiten Oszillationsfrequenz (B) und gibt die erhaltenen Differenzen
an den siebten Bandpassfilter 95 BPF7. Als Folge davon
filtert der sechste Bandpassfilter 93 BPF6 die Ausgabe
vom zweiten Mischer 83 und gibt das gefilterte IF-Wellensignal
des zweiten Bands aus und der siebte Bandpassfilter 95 BPF7
filtert die Ausgabe vom dritten Mischer 85 und gibt das
gefilterte IF-Wellensignal des dritten Bandes aus.
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Mit
Bezug zu 3 wird, wenn das zweite Modussignal
erzeugt ist, der erste Schalter 51 mit dem ersten oberen
Kontakt a1 verbunden und der zweite Schalter 53 wird mit
dem zweiten unteren Kontakt b2 verbunden. Auf diese Weise werden
die RF-Wellensignale des ersten und zweiten Bands, die vom ersten
Schalter 51 ausgegeben werden, in den dritten Bandpassfilter 61 BPF3
eingegeben. Die RF-Wellensignale des dritten und vierten Bandes,
die vom zweiten Schalter 53 ausgegeben werden, werden in
den Bandstopfilter 63 BPF4 eingegeben. Der dritte Bandpassfilter 61 BPF3
filtert die RF-Wellensignale des ersten und zweiten Bands, die vom
ersten Schalter 51 zugeführt sind, und gibt das gefilterte zweite
Band an den zweiten und dritten Mischer 83 und 85.
Der Bandstopfilter 63 BPF4 filtert die RF-Wellensignale
des dritten und vierten Bands, die vom zweiten Schalter 53 zugeführt sind,
und gibt das gefilterte vierte Band an den ersten und vierten Mischer 81 und 87.
Der erste Mischer 81 erhält eine Differenz zwischen
dem RF-Wellensignal des vierten Bandes und der ersten Oszillationsfrequenz
(A) und gibt die erhaltene Differenz an den fünften Bandpassfilter 91 BPF5.
Der zweite Mischer 83 erhält eine Differenz zwischen
dem RF-Wellensignal des zweiten Bandes und der ersten Oszillationsfrequenz
(A) und gibt die erhaltene Differenz an den sechsten Bandpassfilter 93 BPF6.
Der dritte Mischer 85 erhält eine Differenz zwischen
dem RF-Wellensignal des zweiten Bandes und der zweiten Oszillationsfrequenz
(B) und gibt die erhaltene Differenz an den siebten Bandpassfilter 95 BPF7.
Der vierte Mischer 87 erhält eine Differenz zwischen
dem RF-Wellensignal des vierten Bandes und der zweiten Oszillationsfrequenz
(B) und gibt die erhaltene Differenz an den achten Bandpassfilter 97 BPF8.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird das IF-Wellensignal des vierten Bands, das
vom ersten Mischer 81 zugeführt wird, blockiert, weil es
aus einem Band des fünften
Bandpassfilters 91 BPF5 ist. Ebenso wird das vom dritten
Mischer 85 zugeführte
IF-Wellensignal des zweiten Bandes blockiert, weil es aus einem Band
des siebten Bandpassfilters 95 BPF7 ist. Als Folge davon
filtert der sechste Bandpassfilter 93 BPF6 die Ausgabe
vom zweiten Mischer 83 und gibt das gefilterte IF-Wellensignal
des zweiten Bands aus und der achte Bandpassfilter 97 BPF8
filtert die Ausgabe vom vierten Mischer 87 und gibt das
gefilterte IF-Wellensignal des vierten Bandes aus.
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Mit
Bezug zu 4 wird, wenn das dritte Modussignal
erzeugt ist, der erste Schalter 51 mit dem ersten unteren
Kontakt b1 verbunden und der zweite Schalter 53 wird mit
dem zweiten unteren Kontakt b2 verbunden. Auf diese Weise werden
die RF-Wellensignale des ersten und zweiten Bands, die vom ersten
Schalter 51 ausgegeben werden, und die RF-Wellensignale des
dritten und vierten Bandes, die vom zweiten Schalter 53 ausgegeben
werden, in den Bandstopfilter 63 BPF4 eingegeben. Der Bandstopfilter 63 BPD4
filtert die RF-Wellensignale des ersten bis vierten Bands, die vom
ersten und zweiten Schalter 51 und 53 zugeführt sind,
und gibt die gefilterten ersten und vierten Bänder an den ersten und vierten Mischer 81 und 87.
Der erste Mischer 821 erhält Differenzen zwischen den
RF-Wellensignalen des ersten und vierten Bands und der ersten Oszillationsfrequenz
(A) und gibt die erhaltenen Differenzen an den fünften Bandpassfilter 91 BPF5.
Der vierte Mischer 87 erhält Differenzen zwischen den
RF-Wellensignalen des ersten und vierten Bands und der zweiten Oszillationsfrequenz
(B) und gibt die erhaltenen Differenzen an den achten Bandpassfilter 97 BPF8.
Als Folge davon filtert der fünfte
Bandpassfilter 91 BPF5 die Ausgabe vom ersten Mischer 81 und
gibt das gefilterte IF-Wellensignal des ersten Bands aus und der achte
Bandpassfilter 97 BPF8 filtert die Ausgabe vom vierten
Mischer 87 und gibt das gefilterte IF-Wellensignal des
vierten Bands aus.
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Mit
Bezug zu 5 wird, wenn das vierte Modussignal
erzeugt ist, der erste Schalter 51 mit dem ersten unteren
Kontakt b1 verbunden und der zweite Schalter 53 wird mit
dem zweiten oberen Kontakt a2 verbunden. Auf diese Weise werden
die RF-Wellensignale des ersten und zweiten Bands, die vom ersten
Schalter 51 ausgegeben werden, in den Bandstopfilter 63 BPF4
eingegeben. Die vom zweiten Schalter 53 ausgegebenen RF-Wellensignale des
dritten und vierten Bands werden in den dritten Bandpassfilter 61 BPF3
eingegeben. Der dritte Bandpassfilter 61 BPF3 filtert die
RF-Wellensignale des dritten und vierten Bands und gibt das gefilterte
dritte Band an den zweiten und dritten Mischer 83 und 85. Der
Bandstopfilter 63 BPF4 filtert die RF-Wellensignale des
ersten und zweiten Bands und gibt das gefilterte erste Band an den
ersten und vierten Mischer 81 und 87. Der erste
Mischer 81 erhält
eine Differenz zwischen dem RF-Wellensignal des ersten Bands und
der ersten Oszillationsfrequenz (A) und gibt die erhaltene Differenz
an den fünften
Bandpassfilter 91 BPF5. Der zweite Mischer 83 erhält eine
Differenz zwischen dem RF-Wellensignal des dritten Bands und der
ersten Oszillationsfrequenz (A) und gibt die erhaltene Differenz
an den sechsten Bandpassfilter 93 BPF6. Der dritte Mischer 85 erhält eine
Differenz zwischen dem RF-Wellensignal des dritten Bands und der
zweiten Os zillationsfrequenz (B) und gibt die erhaltene Differenz
an den siebten Bandpassfilter 95 BPF7. Der vierte Mischer 87 erhält eine
Differenz zwischen dem RF-Wellensignal des ersten Bands und der
zweiten Oszillationsfrequenz (B) und gibt die erhaltene Differenz
an den achten Bandpassfilter 97 BPF8.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird das IF-Wellensignal des dritten Bands, das
vom zweiten Mischer 83 zugeführt wird, blockiert, weil es
aus einem Band des sechsten Bandpassfilters 93 BPF6 ist.
Ebenso wird das IF-Wellensignal
des ersten Bands, das vom vierten Mischer 87 zugeführt wird,
blockiert, weil es aus einem Band des achten Bandpassfilters 97 BPF8
ist. Als Folge davon filtert der fünfte Bandpassfilter 91 BPF5
die Ausgabe vom ersten Mischer 81 und gibt das gefilterte
IF-Wellensignal des ersten Bands aus und der siebte Bandpassfilter 95 BPF7
filtert die Ausgabe vom dritten Mischer 85 und gibt das
gefilterte IF-Wellensignal des dritten Bands aus.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun ein Beispiel eines RF-Empfangsgeräts beschrieben,
wobei das Gerät
ein globales Positionierungssystem (GPS), verteiltes Steuerungssystem
(DCS, distributed control system), Breitband-Codemultiplex-Vielfachzugriff
(W-CDMA, wideband-code
division multiple access) oder industrielle, wissenschaftliche und
medizinische (ISM, industrial, scientific and medical) ISM 2400
für drahtlose
LAN (wireless LAN) verwendet, die für europäische Mobilkommunikationsterminals
als erste bis vierte Bänder notwendig
sind.
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Mit
Bezug zu 6 weist das GPS eine Bandbreite
von 2 MHz bei einer Frequenz von 1574,42 bis 1576,42 MHz auf, das
DCS eine Bandbreite von 75 MHz bei einer Frequenz von 1805 bis 1880
MHz, das W-CDMA eine Bandbreite von 60 MHz bei einer Frequenz von
2110 bis 2170 MHz und das ISM2400 eine Bandbreite von 83,5 MHz bei
einer Frequenz von 2400 bis 2483,5 MHz. Die entsprechenden Bänder sind
zueinander in einem Abstand von einer Bandbreite mit 230 MHz.
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Dementsprechend
ist der erste Bandpassfilter 21 BPF1 so ausgelegt, dass
er eine Mittelfrequenz von 1727,21 MHz aufweist und eine Bandbreite
von 306 MHz und um mindestens 30 dB bei einer Frequenz der Mittelfrequenz
von ± 383
MHz gedämpft
wird. Der zweite Bandpassfilter 23 BPF2 ist so ausgelegt,
dass er eine Mittelfrequenz von 2296,75 MHz aufweist und eine Bandbreite
von 375,3 MHz und um mindestens 30 dB bei einer Frequenz der Mittelfrequenz
von ± 417
MHz gedämpft wird.
Der dritte Bandpassfilter 61 BPF3 ist so ausgelegt, dass
er eine Mittelfrequenz von 1987,5 MHz aufweist und eine Bandbreite
von 365 MHz und um mindestens 30 dB bei einer Frequenz der Mittelfrequenz von ± 412 MHz
gedämpft
wird. Der Bandstopfilter 63 BPF4 ist so ausgelegt, dass
er Bandstopcharakteristiken bei der selben Mittelfrequenz und der
selben Bandbreite aufweist wie die des dritten Bandpassfilters 61 BPF3.
Der erste und zweite lokale Oszillator 71 und 73 sind
derart ausgelegt, dass ihre erste und zweite Oszillationsfrequenz
1690 MHz betragen, was die Zwischenfrequenz von GPS und DSC ist,
und 2285 MHz, was die Zwischenfrequenz von W-CDMA und ISM2400 ist.
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Alternativ
wird, wie jeweils in den 7 bis 10 gezeigt,
in Fällen
wo Bänder
für Personal-Digital-Cellular
(PDC) 1500, DCS, W-CDMA und ISM2400; PDC1500, Personal-Kommunikationssysteme
(PCS, personal communications systems), W-CDMA und ISM2400; PDC1500,
digital verstärkte drahtlose
Telekommunikation (DECT, Digital Enhanced Cordless Telecommunications),
W-CDMA und ISM2400; und PDC 1500, DCS, W-CDMA und ISM2400 (JP) als
erste bis vierte Bänder
verwendet sind, die Erfindung leicht durch Einstellen der Bänder und
Bandbreiten der entsprechenden Bandpass- und Bandstopfilter und
der Oszillationsfrequenzen der lokalen Oszillatoren implementiert.
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Wie
oben beschreiben erfordern im Vergleich zum herkömmlichen Mehrband-RF-Empfangsgerät für ein Mobilkommunikationssystem
das Gerät zum
Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen gemäß der vorliegenden Erfindung
halb so viele RF-Filter vor der Verwendung von Mischern und lokalen Oszillatoren.
Als Folge davon können
die Größe und Kosten
des RF-Moduls merklich reduziert werden, während Kapazitäten zum
Entfernen von Bildkomponenten und Vermeidung von Sättigung
eines rauscharmen Verstärkers
durch Empfangen nur der gewünschten
Frequenzen und Entfernen unnötiger
Frequenzen erreicht werden. Deshalb zeigt das Gerät zum Empfangen
von Mehrbandradiofrequenzen gemäß der vorliegenden
Erfindung im Wesentlichen die selbe Leistung bei realer Implementierung
wie die herkömmlichen
Geräts,
aber mit einer starken Reduzierung von Größe und Kosten.
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Ferner
können
beim Gerät
zum Empfangen von Mehrbandradiofrequenzen gemäß der vorliegenden Erfindung
zwei Bänder
von vier oder mehr von einer Antenne empfangenen Bändern gleichzeitig ausgewählt werden,
was dadurch ermöglicht,
dass zwei verschiedene Arten von Informationen gleichzeitig empfangen
werden können.
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Es
wurden hier bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung offenbart und obwohl spezifische Ausdrücke verwendet
sind, werden sie nur in einem generischen und beschreibenden Sinne
verwendet und sind so zu interpretieren, und nicht zum Zwecke einer
Einschränkung.
Dementsprechend ist es für
die Fachleute verständlich,
dass verschiedene Veränderungen
in Form und Details vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der vorliegenden
Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen angegeben
ist.