DE69730389T2

DE69730389T2 - Tiefpassfilter mit richtkoppler und tragbares telefon damit

Info

Publication number: DE69730389T2
Application number: DE1997630389
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kushitani; Naoki Yuda; Yoshikuni Fujihashi; Koji Hashimoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2017-03-15
Also published as: DE69730389D1; KR19990021870A; EP0828308B1; KR100435801B1; EP0828308A4; CN100382384C; EP0828308A1; CN1183172A; WO1997036341A1; US6150898A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Tiefpassfilter mit Richtkopplern, die für eine Verwendung in Übertragungsschaltungen von Mobiltelefonen in Mobilfunknetzen geeignet sind. Die Erfindung betrifft darüber hinaus Mobiltelefone, bei denen derartige Tiefpassfilter mit Richtkopplern zum Einsatz kommen.
Hintergrund der Erfindung
10 ist ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems eines herkömmlichen Mobiltelefons. Das Kontrollsignal wird aus der Leistung ausgekoppelt, die durch einen Leistungsverstärker 1 über einen Kapazitätskoppelkondensator 2 verstärkt wird. Ein Isolator 3 und ein im Anschluss daran angeordneter Tiefpassfilter 4 (LPF) sind in das System eingebaut, wobei das Signal nach Entfernung der zweiten Harmonischen und der dritten Harmonischen von der Antenne 6 in dem Übertragungssystem übertragen wird, sobald ein Modenschalter 5 auf die Übertragungsseite schaltet.
Bei dem vorstehend erläuterten Aufbau kann jedoch eine Vergrößerung der Anzahl der Pole in dem Tiefpassfilter 4 von Nöten sein, damit die zweite Harmonische und die dritte Harmonische in dem System vollständig abgedämpft werden. Darüber hinaus bringt der Isolator 3, der unabhängig von der Eingabestellung des Modenschalters 5 zur Verhinderung von Reflexionssignalen eingebaut ist, höhere Kosten mit sich.
Die Druckschrift US 5,212,815 beschreibt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler, wobei der Tiefpassfilter eine Hauptübertragungsleitung und eine Koppelleitung aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwei Stichleitungen sind mit der Hauptübertragungsleitung verbunden, um eine oder zwei unerwünschte Bestandteile des Funksignals zu unterdrücken, wobei die Bestandteile eine Harmonische der Grundfrequenz oder zwei Harmonische hiervon sein können. Die Stichleitungen weisen einen Abstand von λ/4 oder eines hieraus gebildeten ganzzahligen Vielfachen des unerwünschten Bestandteils des Funksignals auf. Die Filterstichleitungen können derart angepasst werden, dass eine Unterdrückung beispielsweise der dritten und fünften Harmonischen oder anderer unerwünschter Frequenzen über die grundfrequenzbezogene Harmonische hinaus erfolgen kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt einen kleinformatigen und kostengünstigen Tiefpassfilter mit Richtkoppler sowie ein Mobiltelefon bereit, bei dem ein derartiger Tiefpassfilter zur Dämpfung eines Hochfrequenzbandes, insbesondere der zweiten Harmonischen und der dritten Harmonischen, in dem System bereitsteht.
Der Tiefpassfilter der vorliegenden Erfindung macht den Isolator überflüssig und verbindet eine Stichleitung mit der Hauptübertragungsleitung des Richtkopplers zum Auskoppeln des Kontrollsignals. Bei diesem Aufbau kann ein bestimmtes Frequenzband gedämpft werden, wobei die Leitungslänge dieselbe wie bei Richtkopplern aus dem Stand der Technik ist, sodass die Anzahl der Bauteile in dem Übertragungssystem von Mobiltelefonen verringert wird.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler entsprechend einem ersten Beispiel zur Erläuterung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Beispiel zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer Hauptübertragungsleitung und einer Stichleitung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler entsprechend einem zweiten Beispiel zur Erläuterung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler entsprechend einem dritten Beispiel zur Erläuterung.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler entsprechend einem vierten Beispiel zur Erläuterung.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler entsprechend einem fünften Beispiel zur Erläuterung.
9 ist ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems in einem Mobiltelefon, bei dem ein erfindungsgemäßer Tiefpassfilter mit Richtkoppler zum Einsatz kommt.
10 ist ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems in einem Mobiltelefon aus dem Stand der Technik.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und der Beispiele zur Erläuterung
Erstes Beispiel zur Erläuterung
Ein erstes Beispiel zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.
1 zeigt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler gemäß einem ersten Beispiel zur Erläuterung, wobei der Filter in einem 900-MHz-Frequenzband verwendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, sind eine Hauptübertragungsleitung 105, die Anschlüsse 101 und 102 an ihren Enden aufweist, und eine Nebenübertragungsleitung 106, die Anschlüsse 103 und 104 an ihren Enden aufweist, parallel auf einer dielektrischen Platte 107 angeordnet, deren Unterseite eine Schirmelektrode darstellt. Die Hauptüber tragungsleitung 105 und die Nebenübertragungsleitung 106 sind elektromagnetisch gekoppelt, wobei der Anschluss 104 mit 50 Ω abgeschlossen ist, wodurch ein Richtkoppler gebildet wird. Die dielektrische Platte 107 besteht aus Aluminiumoxid, wobei deren Unterseite eine Schirmelektrode darstellt. Da die dielektrische Konstante in der dielektrischen Platte 107 gering ist, kann die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitungen vergrößert werden, wodurch sich die Kennwerte des Richtkopplers verbessern.
Die Anschlüsse 101 und 102 sind jeweils mit Stichleitungen 108 und 109 verbunden. Die Übertragungsleitungen und die Stichleitungen können durch Einsatz einer ganzen Reihe von Verfahren hergestellt werden, darunter Siebdruck und Tiefdruck (film intaglio transfer printing), was bei der Herstellung von Platten für integrierte Schaltungen üblich ist.
Nachstehend wird der Betrieb des Tiefpassfilters mit Richtkoppler, dessen Aufbau vorstehend beschrieben wurde, erläutert.
Die Eingangsimpedanz Z; an den Kontaktpunkten der Stichleitungen 108, 109 kann bei Vernachlässigung von Verlusten aus der nachfolgenden Formel bestimmt werden.
Hierbei bezeichnen Z₀ die charakteristische Impedanz der Leitung, β die Phasenkonstante, I die Länge der Leitung und Z₁ die Abschlussimpedanz.
Es ergibt sich, dass die Stichleitungen 108 und 109 als Serienresonanzschaltung wirken, deren Parameter von der charakteristischen Impedanz der Leitung, den Abschlussbedingungen und der Länge der Leitung abhängen, und deren Frequenzkennwerte einen Dämpfungspol enthalten. Darüber hinaus bildet die vorliegende Erfindung, da die Hauptübertragungsleitung 105 als Induktanz wirkt, einen Tiefpassfilter mit zwei Dämpfungspolen mit einer Passbandfrequenz (nachstehend als wo bezeichnet), wobei die Länge der Leitung der Hauptübertragungsleitung 105 einem Viertel der Wellenlänge (nachstehend als U4 der Wellenlänge bezeichnet) entspricht.
Das vorstehend angegebene Beispiel zur Erläuterung stellt zusätzlich zu der Funktion eines Richtkopplers ein Bauteil mit der Funktion eines Tiefpassfilters mit Dämpfungspolen in einem bestimmten Frequenzband dadurch bereit, dass Stichleitungen mit beiden Enden der Hauptübertragungsleitung des herkömmlichen Richtkopplers verbunden und die charakteristische Impedanz, die Abschlussbedingungen sowie die Leitungslänge der Stichleitungen angepasst werden.
Im vorliegenden Beispiel sind zwei Stichleitungen vorhanden, wobei jedoch auch eine Stichleitung ausreichend ist. Eine einzelne Stichleitung ermöglicht eine Verringerung der von dem Bauteil eingenommen Fläche.
Die Länge von wenigstens einer der Stichleitungen in diesem Beispiel kann auf eine Länge eingestellt werden, bei der Resonanz mit der doppelten Frequenz von ω₀ (nachstehend als 2ω₀ bezeichnet) erfolgt. Dies ermöglicht eine Unterdrückung der zweiten Harmonischen des Systems.
Das Ausführungsbeispiel kann auch dadurch verwirklicht werden, dass die Leitungslänge von einer der Stichleitungen derart eingestellt wird, dass Resonanz bei 2ω₀ erfolgt, während die andere Leitungslänge derart eingestellt wird, dass Resonanz bei der dreifachen Frequenz von ω₀ (nachstehend als 3ω₀ bezeichnet) erfolgt. Dies ermöglicht die Unterdrückung der zweiten Harmonischen wie auch der dritten Harmonischen.
Die Stichleitungen dieses Beispiels können durch eine mäanderförmige Leitung, eine spiralförmige Leitung oder eine stufenförmige Impedanzieitung ersetzt werden. Dies ermöglicht die Verringerung der Größe des Tiefpassfilters mit Richtkoppler, ohne dass sich dessen Kennwerte ändern.
Die Stichleitungen in diesem Beispiel können auch durch eine offene Stichleitung ersetzt werden. In diesem Fall wirkt das Bauteil als Resonator, wobei die Leitungs länge der Stichleitung bei λ/4 zur Resonanz kommt. Dies ermöglicht eine Verkürzung der Länge der Leitung, die zur Bildung des erforderlichen Dämpfungspols von Nöten ist. Hierbei zeigen die Stichleitungen ebenfalls die Kennwerte eines Kondensators im ω₀-Band, wobei die Hauptübertragungsleitung und die beiden Stichleitungen einen Dreipoltiefpassfilter vom π-Typ bilden, wodurch die Dämpfungskennwerte im Hochfrequenzband verbessert werden.
Im vorliegenden Beispiel kommt das 900-MHz-Frequenzband zum Einsatz. Der gleiche Effekt kann jedoch bei Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer beliebigen Frequenz zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen erreicht werden.
Erstes Ausführungsbeispiel
2 zeigt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler, der im 900-MHz-Frequenzband bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt. Der Tiefpassfilter mit Richtkoppler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (2) weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie derjenige des Beispiels gemäß 1 auf. Eine eingehende Erläuterung unterbleibt daher, wobei gleiche Bezugszeichen gleichen Elementen zugeordnet sind.
Stichleitungen 208 und 209 des Tiefpassfilters mit Richtkoppler gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind, wie in 2 gezeigt, parallel zu der Hauptübertragungsleitung 105 angeordnet. Die Stichleitungen 208 und 209 sind elektromagnetisch mit der Hauptübertragungsleitung 105 gekoppelt. Der übrige Aufbau ist derselbe wie im ersten Beispiel zur Erläuterung.
Nachstehend wird der Betrieb des Tiefpassfilters mit Richtkoppler, dessen Aufbau vorstehend beschrieben wurde, erläutert.
Beim ersten Beispiel zur Erläuterung wirkt die Hauptübertragungsleitung als Induktanz, wobei deren beide Enden mit den Stichleitungen verbunden sind, um als Serienresonanzschaltung zur Bildung eines Tiefpassfilters mit zwei Dämpfungspolen zu wirken. Da die Leitungen auf einer Platte mit niedriger dielektrischer Konstante aus gebildet sind, steigt die Länge der Stichleitungen im Verhältnis, was zu einem größeren Tiefpassfilter mit Richtkoppler führt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Stichleitungen 208 und 209 parallel zu der Hauptübertragungsleitung 105 und der Nebenübertragungsleitung 106 angeordnet, sodass die Verwirklichung eines Tiefpassfilters mit Richtkoppler mit derselben Länge wie bei dem Richtkoppler 210 möglich wird.
Für den Fall, dass ein Teil der Hauptübertragungsleitung 105, die mit der Stichleitung 208 elektromagnetisch gekoppelt ist, eine Zweitorschaltung mit einer Koppelübertragungsleitung gemäß 3(a) umfasst, ist die hierzu äquivalente Schaltung in 3(b) gegeben. In diesem Fall sind die charakteristische Impedanz Z₁ der Hauptübertragungsleitung und die charakteristische Impedanz Z₂ der Stichleitung 208 durch die nachfolgenden Formeln gegeben.
Hierbei bezeichnen Z_e die even-mode-Impedanz der Koppelübertragungsleitung (geradzahlige Mode) und Z_o die odd-mode-Impedanz der Koppelübertragungsleitung (ungeradzahlige Mode).
Steigt der Kopplungsgrad der Koppelübertragungsleitung, was zu einem größeren Wert für Z_e– Z_o führt, so folgt aus der vorstehend angegebenen Formel, dass die charakteristische Impedanz Z₂ der Stichleitung 208 steigt, wodurch die Bandbreite für den von der Stichleitung 208 gebildeten Dämpfungspol schmäler wird. Die Bandbreite für den von der Stichleitung 208 gebildeten Dämpfungspol wird entsprechend schmäler, wenn der Kopplungsgrad der Hauptübertragungsleitung 105 und der Stichübertragungsleitung 209 sinkt.
Entsprechend kann bei diesem Ausführungsbeispiel die Bandbreite für den von den Stichleitungen 208 und 209 gebildeten Dämpfungspol dadurch beeinflusst werden, dass die Breite der Hauptübertragungsleitung 105 und der Stichleitung 208 und der Abstand zwischen den beiden Leitungen, oder die Leitungsbreite der Hauptübertragungsleitung 105 und der Stichleitung 209 sowie der Abstand zwischen den beiden Leitungen verändert werden.
Im vorliegenden Beispiel kommt das 900-MHz-Frequenzband zum Einsatz. Der gleiche Effekt kann jedoch bei Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer beliebigen Frequenz zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen erreicht werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
4 zeigt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler, der im 900-MHz-Frequenzband bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt. Der Tiefpassfilter mit Richtkoppler in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 2 auf. Eine detaillierte Beschreibung unterbleibt daher, wobei gleichen Elementen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Kondensator 410 mit einem Ende der Hauptübertragungsleitung 105 verbunden, während Kondensatoren 411 und 412 mit den beiden Enden der Nebenübertragungsleitung 106 verbunden sind. Der weitere Aufbau ist derselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Nachstehend wird der Betrieb des Tiefpassfilters mit Richtkoppler, dessen Aufbau vorstehend erläutert wurde, beschrieben.
Bei den Beispielen gemäß 1 und 2 wirkt die Hauptübertragungsleitung als Induktanz, wobei deren beide Enden mit den Stichleitungen verbunden sind, um eine Serienresonanzschaltung zu bilden, deren Resonanz bei 2ω₀ oder 3ω₀ erfolgt, um so die Kennwerte eines Tiefpassfilters mit zwei Dämpfungspolen zu realisieren. In diesem Fall zeigen die beiden Stichleitungen darüber hinaus die Kennwerte eines Kondensators im ω₀-Band und bilden einen Dreipoltiefpassfilter vom n-Typ. Gleichwohl ist die kapazitive Komponente der beiden Stichleitungen nicht genau gleich. Für den Fall, dass die Stichleitungen 208 und 209, wie in 4 gezeigt, offene Stichleitungen sind, und jede bei jeweils 2ω₀ und 3ω₀ zur Resonanz kommt, ist deren Admittanz durch die nachfolgende Formel gegeben.
Die Admittanz der offenen Stichleitung, deren Resonanz bei einer niedrigen Frequenz erfolgt, ist größer als diejenige einer offenen Stichleitung, deren Resonanz bei einer höheren Frequenz erfolgt. Entsprechend ist die an dem Anschluss 101 wirkende kapazitive Komponente größer als diejenige an dem Anschluss 102. Eine kapazitive Komponente, die auf die Anschlüsse 103 und 104 wirkt, ist demgegenüber nicht gegeben. Daher ist die Impedanz in dem Tiefpassfilter mit Richtkoppler gemäß den Beispielen von 1 und 2 nicht angepasst.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt einen Tiefpassfilter mit angepasster Impedanz dar, da die Kondensatoren 410, 411 und 412 angepasst werden, sodass jede Kapazität korrigiert wird.
Die Kapazität des Kondensators 410 wird vorzugsweise auf einen Wert abgestimmt, den man durch Subtrahieren der kapazitiven Komponente der Stichleitung 209 von der kapazitiven Komponente der Stichleitung 208 erhält. Die Kapazität der Kondensatoren 411 und 412 wird ebenfalls vorzugsweise auf die kapazitive Komponente der Stichleitung 208 abgestimmt. Diese Abstimmungen ermöglichen die bestmögliche Impedanzanpassung bei wo.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine unzureichende Kapazität der Stichleitung 209 durch den mit dem Anschluss 102 verbundenen Kondensator 410 korrigiert. Dies kann alternativ auch dadurch erreicht werden, dass anstatt eines Anschlusses des Kondensators die Leitungsbreite der Stichleitung 209 größer als diejenige der Stichleitung 208 gewählt wird. Dies ermöglicht eine Verringerung der Anzahl der Bauteile, wodurch darüber hinaus eine feinere Anpassung der Kapazitäten möglich wird.
Im vorliegenden Beispiel kommt das 900-MHz-Frequenzband zum Einsatz. Der gleiche Effekt kann jedoch bei Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer beliebigen Frequenz zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen erreicht werden.
Zweites Beispiel zur Erläuterung
5 zeigt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler, der im 900-MHz-Frequenzband bei einem zweiten Beispiel zur Erläuterung zum Einsatz kommt. Der Tiefpassfilter mit Richtkoppler in dem Beispiel gemäß 5 weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie derjenige des Beispiels in 1 auf. Eine eingehende Erläuterung unterbleibt daher, wobei gleichen Elementen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind.
Bei diesem Beispiel zur Erläuterung sind die Stichleitungen 513 und 514 parallel angeordnet, wobei die Stichleitungen 515 und 516 ebenfalls parallel angeordnet sind, sodass jedes Paar in dem Tiefpassfilter mit Richtkoppler einen Kondensator bildet. Die Eingangsimpedanz Z; an den Kontaktpunkten der Stichleitungen 513, 514, 515 und 516 wird, wenn der Verlust vernachlässigt wird, aus der nachfolgenden Formel bestimmt.
Hierbei bezeichnen Z₀ die charakteristische Impedanz der Leitung, β die Phasenkonstante, I die Leitungslänge und Z₁ die Abschlussimpedanz.
Da die Stichleitungen 513, 514, 515 und 516 als Serienresonanzschaltung wirken, deren Parameter von der charakteristischen Impedanz, den Abschlussbedingungen und der Leitungslänge abhängen, bildet die vorliegende Erfindung einen Dreipoltiefpassfilter vom n-Typ mit zwei Dämpfungspolen mit der Frequenz ω₀, wobei die Leitungslänge der Hauptübertragungsleitung 105 einem Viertel der Wellenlänge (U4) entspricht. Hierbei bildet die kapazitive Komponente der Stichleitungen 513 und 514 einen der Kondensatoren in dem Tiefpassfilter, sodass die Stichleitungen im Vergleich zu denjenigen des ersten Beispiels verhältnismäßig schmal werden. Dieselbe Wirkung erhält man für die kapazitive Komponente der Stichleitungen 515 und 516.
Wie vorstehend beschrieben, stellt dieses Beispiel einen kleinen Tiefpassfilter mit Richtkoppler dadurch bereit, dass die Kapazität geteilt wird, sodass die Stichleitungen schmäler werden.
Bei diesem Beispiel sind vier Stichleitungen vorhanden, wobei jedoch auch eine Verringerung auf eine bis drei Leitungen wie auch eine Vergrößerung auf mehr als fünf Leitungen möglich ist. Dies ermöglicht eine Verringerung der von den Bauelementen eingenommen Fläche.
Die Länge wenigstens einer der Stichleitungen dieses Beispiels kann auf eine Länge eingestellt werden, bei der bei 2ω₀ Resonanz erfolgt. Dies ermöglicht die Unterdrükkung der zweiten Harmonischen.
Die Länge wenigstens einer der Stichleitungen dieses Beispiels kann auf eine Länge eingestellt werden, bei der bei 3ω₀ Resonanz erfolgt. Dies ermöglicht die Unterdrükkung der dritten Harmonischen.
Die Länge wenigstens einer der Stichleitungen dieses Beispiels kann auf eine Länge eingestellt werden, bei der Resonanz bei 2ω₀ erfolgt, wobei wenigstens eine der Stichleitungen derart eingestellt werden kann, dass Resonanz bei 3ω₀ erfolgt. Dies ermöglicht die Unterdrückung sowohl der zweiten Harmonischen wie auch der dritten Harmonischen.
Die Länge wenigstens einer der Stichleitungen in diesem Beispiel kann darüber hinaus auch auf eine Länge eingestellt werden, bei der eine Resonanz mit einer anderen Frequenz als 2ω₀ oder 3ω₀ erfolgt. Dies ermöglicht die Unterdrückung von Frequenzen, die nicht der zweiten Harmonischen oder der dritten Harmonischen entsprechen.
Die Länge wenigstens einer der Stichleitungen in diesem Beispiel kann auch auf eine Länge eingestellt werden, bei der eine Resonanz bei einer bestimmten Fre quenz erfolgt. Dies ermöglicht die Unterdrückung von Harmonischen, die bei dieser bestimmten Frequenz auftreten.
Die Stichleitungen in diesem Beispiel sind auf derselben Seite angeschlossen. Derselbe Effekt kann jedoch auch dadurch erhalten werden, dass die Leitungen an entgegengesetzten Seiten angeschlossen werden.
Im vorliegenden Beispiel kommt das 900-MHz-Frequenzband zum Einsatz. Der gleiche Effekt kann jedoch bei Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer beliebigen Frequenz zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen erreicht werden.
Drittes Beispiel zur Erläuterung
6 zeigt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler, der im 900-MHz-Frequenzband bei einem dritten Beispiel zur Erläuterung zum Einsatz kommt. Der Tiefpassfilter mit Richtkoppler in dem Beispiel gemäß 6 weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie derjenige des Beispiels gemäß 5 auf. Eine eingehende Erläuterung unterbleibt daher, wobei gleichen Elementen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind.
Bei dem dritten Beispiel zur Erläuterung ist wenigstens einer der Kondensatoren, die mit der Hauptübertragungsleitung 105 verbunden sind, eine Stichleitung, wobei ein Chipkondensator für die übrigen Verwendung findet. Der übrige Aufbau ist der gleiche wie bei dem Beispiel gemäß 5.
Nachstehend wird der Betrieb des Tiefpassfilters mit Richtkoppler, dessen Aufbau vorstehend erläutert wurde, beschrieben.
Bei dem Beispiel gemäß 5 wirkt die Hauptübertragungsleitung 105 als Induktanz. Stichleitungen sind an beiden Enden der Hauptleitung 105 angeschlossen, sodass die Wirkung einer Serienresonanzschaltung gegeben ist, deren Kapazität bei der Frequenz ω₀ auftritt, wodurch ein Tiefpassfilter mit Dämpfungspol gebildet ist. Um das Doppelte von 900 MHz auf einer Aluminiumoxidplatte zu dämpfen, wird je doch die Länge der Stichleitung verhältnismäßig groß (so beispielsweise 13,4 mm), was zu einem größeren Tiefpassfilter mit Richtkoppler führt.
Bei diesem Beispiel ist ein Chipkondensator 617 mit der Hauptübertragungsleitung 105 als Kapazität verbunden. Die Länge des eingesetzten Chipkondensators beträgt 1 mm.
Wie vorstehend ausgeführt, stellt dieses Beispiel einen kleineren Tiefpassfilter mit Richtkoppler dadurch bereit, dass eine Stichleitung als mit der Hauptübertragungselektrodenleitung verbundene Kapazität und ein Chipkondensator für die restliche Kapazität Verwendung finden.
Im vorliegenden Beispiel kommt das 900-MHz-Frequenzband zum Einsatz. Der gleiche Effekt kann jedoch bei Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer beliebigen Frequenz zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen erreicht werden.
Viertes Beispiel zur Erläuterung
7 zeigt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler, der im 900-MHz-Frequenzband bei einem vierten Beispiel zur Erläuterung zum Einsatz kommt. Der Tiefpassfilter mit Richtkoppler in dem Beispiel gemäß 7 weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie derjenige des Beispiels gemäß 5 auf. Aus diesem Grund unterbleibt eine detaillierte Beschreibung, wobei gleichen Elementen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind.
Bei diesem Beispiel ist wenigstens eine der mit der Hauptübertragungsleitung verbundenen Kapazitäten eine Stichleitung, wobei bei den Übrigen eine interne Kapazität 718 zum Einsatz kommt. Der restliche Aufbau ist derselbe wie derjenige des Beispiels von 5.
Nachstehend wird der Betrieb des Tiefpassfilters mit Richtkoppler, dessen Aufbau vorstehend erläutert wurde, beschrieben.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 wirkt die Hauptübertragungsleitung 105 als Induktanz. Stichleitungen sind mit beiden Enden der Hauptleitung 105 verbunden, sodass sich die Wirkung einer Serienresonanzschaltung mit der Kapazität bei der Frequenz ω₀ ergibt, wodurch ein Tiefpassfilter mit Dämpfungspol realisiert ist. Um das Doppelte von 900 MHz auf einer Aluminiumoxidplatte zu dämpfen, wird jedoch die Länge der Stichleitung verhältnismäßig groß (so beispielsweise 13,4 mm), was zu einem größeren Tiefpassfilter mit Richtkoppler führt.
Bei diesem Beispiel ist ein interner Kondensator 718 mit der Hauptübertragungsleitung 105 verbunden. Der interne Kondensator kann mit einer Länge von weniger als einigen Millimetern ausgebildet sein.
Wie vorstehend erläutert, stellt dieses Beispiel einen kleineren Tiefpassfilter mit Richtkoppler dadurch bereit, dass eine Stichleitung als eine der mit der Hauptübertragungsleitung verbundenen Kapazitäten zum Einsatz kommt, während ein interner Kondensator für die restliche Kapazität verwendet wird.
Im vorliegenden Beispiel kommt das 900-MHz-Frequenzband zum Einsatz. Der gleiche Effekt kann jedoch bei Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer beliebigen Frequenz zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen erreicht werden.
Fünftes Beispiel zur Erläuterung
8 zeigt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler, der im 900-MHz-Frequenzband in einem fünften Beispiel zur Erläuterung zum Einsatz kommt. Der Tiefpassfilter mit Richtkoppler in dem Beispiel gemäß 8 weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie derjenige des Beispiels gemäß 1 auf. Aus diesem Grund unterbleibt eine detaillierte Beschreibung, wobei gleichen Elementen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind.
Bei diesem Beispiel ist eine mit der Hauptübertragungsleitung verbundene Stichleitung eine interne Stichleitung 819 im Inneren der Platte. Der übrige Aufbau ist derselbe wie derjenige des Beispiels gemäß 1.
Der Betrieb des Tiefpassfilters mit Richtkoppler, dessen Aufbau vorstehend erläutert wurde, wird nachstehend beschrieben.
Die Parameter rund um die Stichleitung, die auf einer Platte durch Verwendung von Verfahren wie beispielsweise Siebdruck oder Konkavdruck, was üblicherweise zum Herstellen von Platten mit integrierten Schaltungen verwendet wird, gebildet werden, sind aufgrund der Randbedingungen der genannten Herstellungsverfahren schwierig zu beeinflussen. Darüber hinaus ist sehr wahrscheinlich, dass die Leitung nach ihrer Herstellung durch äußere Einflüsse verändert werden. Da die Stichleitungen bei der vorliegenden Erfindung durch ihre charakteristische Impedanz, die Abschlussbedingungen sowie die Leitungslänge feineingestellt werden, können die Kennwerte einer Stichleitung dieses Typs nicht stabilisiert werden.
Das fünfte Beispiel zur Erläuterung stellt einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler bereit, der den Anfangszustand nach der Herstellung der Leitung beibehält und äußeren Einflüssen dadurch widersteht, dass eine Stichleitung, die im Inneren der Platte ausgebildet ist, mit der Hauptübertragungsleitung 105 verbunden ist.
In diesem Beispiel ist eine interne Stichleitung vorgesehen. Es ist einsichtig, dass auch zwei oder mehr internen Stichleitungen zum Einsatz kommen können. In diesem Fall können die Kennwerte des Tiefpassfilters mit Richtkoppler zudem stabilisiert werden.
Bei diesem Beispiel ist eine Stichleitung im Inneren der Platte vorgesehen. Es kann jedoch auch der gesamte Tiefpassfilter mit Richtkoppler im Inneren der Platte angeordnet werden. Diese Vorgehensweise stabilisiert die Kennwerte des Tiefpassfilters mit Richtkoppler weiter.
Im vorliegenden Beispiel kommt das 900-MHz-Frequenzband zum Einsatz. Der gleiche Effekt kann jedoch bei Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer beliebigen Frequenz zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen erreicht werden.
9 zeigt eine Ausgabeschaltung des Übertragungssystems in einem Mobiltelefon, bei dem der Tiefpassfilter mit Richtkoppler zum Einsatz kommt. Der verwendete Tiefpassfilter mit Richtkoppler kann eines von den genannten Beispielen sein.
Wie in 9 gezeigt ist, ist der Anschluss 101 mit einem Leistungsverstärker 1 verbunden, während der Anschluss 102 mit einem Modenschalter 5 verbunden ist. Der Anschluss 103 wird als Kontrollanschluss verwendet, während der Anschluss 104 übrigbleibt und mit 50 Ω abgeschlossen wird.
Der Betrieb der Ausgabeschaltung des Übertragungssystems in dem Mobiltelefon, deren Aufbau vorstehend beschrieben wurde, wird nachstehend erläutert.
Der Leistungsverstärker 1 verstärkt das Systemsignal. Das Signal wird von einer Antenne 6 über einen Tiefpassfilter mit Richtkoppler 7 und den Modenschalter 5 übertragen. Hierbei werden Hochfrequenzbänder in dem System, insbesondere die zweiten Harmonischen und die dritten Harmonischen, durch den Tiefpassfilter mit Richtkoppler 7 gedämpft und nicht auf die Antenne übertragen. Das Kontrollsignal kann auch durch den Richtkoppler ausgekoppelt werden.
Dieses Ausführungsbeispiel stellt kleinformatige und kostengünstigere Mobiltelefone durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Tiefpassfilters mit Richtkoppler bereit, wodurch eine Verringerung der Anzahl der Bauteile in der Ausgabeschaltung des Übertragungssystems von Mobiltelefonen möglich wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung stellt ein Bauteil mit der zusätzlichen Funktion eines Tiefpassfilters mit einem Dämpfungspol bei einem bestimmten Frequenzband bereit, ohne dass die Länge der Leitung verändert werden müsste. Dies wird dadurch realisiert, dass eine Stichleitung mit einer Hauptübertragungsleitung eines Richtkopplers verbunden wird. Die Bandbreite der Dämpfungspole kann auch durch eine elektromagnetische Verbindung der Stichleitung und der Hauptübertragungsleitung beeinflusst werden. Die Impedanz des Tiefpassfilters mit Richtkoppler kann zudem durch Erden der beiden Enden der Hauptübertragungsleitungen und der Nebenübertragungsleitung über einen Kondensator eingestellt werden. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Tiefpassfilters mit Richtkoppler in einer Ausgabeschaltung des Übertragungssystems in einem Mobiltelefon ermöglicht die Verringerung der Anzahl der Bauteile und lässt zudem die Verwirklichung kleinformatiger und kostengünstigerer Mobiltelefone zu. Die vorliegende Erfindung erfüllt die Funktion eines Tiefpassfilters zum Dämpfen einer erforderlichen Frequenz zusätzlich zur Funktion eines Richtkopplers durch Teilen von wenigstens einer der Kapazitäten und durch Bereitstellen von wenigstens einer Stichleitung hiervon. Die Breite der Stichleitung kann durch Teilen der Kapazität verkleinert werden, sodass ein kleinerer Tiefpassfilter mit Richtkoppler verwirklicht werden kann. Die Anzahl der Bauteile kann verringert werden, sodass ein kleineres und kostengünstigeres Mobiltelefon verwirklicht werden kann, bei dem der erfindungsgemäße Tiefpassfilter mit Richtkoppler in der Übertragungsschaltung des Mobiltelefons zum Einsatz kommt.

1: Leistungsverstärker
2: Kapazitätskoppelkondensator
3: Isolator
4: Tiefpassfilter (LPF)
5: Modenschalter
6: Antenne
7: Tiefpassfilter mit Richtkoppler
101 bis 104: Anschlüsse
105: Hauptübertragungsleitung
106: Nebenübertragungsleitung
107: Dielektrische Platte
108, 109: Stichleitungen
208, 209: Stichleitungen
210: Richtkoppler
410 bis 412: Kondensatoren
513 bis 516: Stichleitungen
617: Chipkondensator
718: interner Kondensator
819: interne Stichleitung

Claims

Tiefpassfilter mit Richtkoppler, wobei der Richtkoppler eine Hauptübertragungsleitung (105) und eine elektromagnetisch gekoppelte Leitung (106) aufweist, beide Übertragungsleitungen parallel zueinander auf derselben dielektrischen Platte (107) angeordnet sind, eine Stichleitung mit einem Ende der Hauptübertragungsleitung (105) verbunden ist, oder zwei Stichleitungen (108, 109; 208, 209; 513 bis 516) mit verschiedenen Enden (101, 102) der Hauptübertragungsleitung (105) verbunden sind, die Stichleitung derart ausgelegt ist, dass sie eine Resonanzfrequenz bei einem bestimmten Frequenzband aufweist, und für den Fall zweier Stichleitungen diese Stichleitungen Resonanzfrequenzen in verschiedenen Frequenzbändern, vorzugsweise bei der zweiten und/oder dritten Harmonischen der Grundfrequenz (ω₀) der Hauptübertragungsleitung (105) aufweisen, und die Stichleitungen (208, 209) elektromagnetisch dadurch mit der Hauptübertragungsleitung (105) gekoppelt sind, dass sie in Längsrichtung zu der Hauptübertragungsleitung (105) angeordnet sind.
Tiefpassfilter nach Anspruch 1, wobei die Harmonischen das Doppelte (ω₁) und das Dreifache (ω₂) der Grundfrequenz (ω₀) sind.
Tiefpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Stichleitungen (108, 109; 208, 209; 513 bis 516) derartige Leitungslängen aufweisen, dass Resonanz bei wenigstens einer der ausgewählten Harmonischen (ω₁ ω₂) der Grundfrequenz (ω₀) erfolgt.
Tiefpassfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Kondensatoren (410, 411, 412) zwischen einem Anschluss (102), der mit der Stichleitung (209) verbunden ist, deren Resonanz bei der dreifachen Frequenz erfolgt, und Masse sowie zwischen jedem Anschluss (103, 104) der Koppelübertragungsleitung (106) des Richtkopplers und Masse angeordnet sind.
Tiefpassfilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leitungsbreite der Stichleitung (209), deren Resonanz bei der dreifachen Frequenz erfolgt, größer als die Breite der Stichleitung (208) ist, deren Resonanz bei der doppelten Frequenz erfolgt.
Tiefpassfilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stichleitung eine mäanderförmige Leitung (308) oder eine spiralförmige Leitung (408) oder eine stufenförmige Impedanzleitung (508) ist.
Tiefpassfilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stichleitung (108, 109; 208, 209; 513 bis 516) eine offene Stichleitung ist.
Tiefpassfilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Stichleitung (819) im Inneren der Platte (107) angeordnet ist.
Tiefpassfilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Chipbauteil (617) mit einem Ende (101) der Hauptübertragungsleitung (105) verbunden ist, und das Chipbauteil eine kapazitive Komponente aufweist.
Tiefpassfilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine interne kapazitive Komponente (718) mit einem Ende (101) der Hauptübertragungsleitung (105) verbunden ist.
Mobiltelefon mit einem Tiefpassfilter mit Richtkoppler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.