DE69907518T2 - Verbesserungen an duplexfiltern - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei der oder in bezug auf die Duplexfilterung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf die Sende/Empfangs-Duplexfilterung für mobile Endgeräte, die für mehrere Normen ausgelegt sind.
- Herkömmliche Systeme, die für eine einzige Norm ausgelegt sind, arbeiten in einem einzigen, bestimmten Frequenzband und enthalten eine Duplexfilterungsanordnung, die zwei Filterelemente umfaßt, die sich einen gemeinsamen Port an einem Antennenanschluß teilen. Eines der Filterelemente bearbeitet das Sendeband, während das andere Filterelement das Empfangsband bearbeitet, wobei die beiden Filterelemente so beschaffen sind, daß eine Wechselwirkung zwischen beiden Filterelementen erzielt werden kann.
- In Systemen, die für mehrere Normen ausgelegt sind, muß die Duplexfilterungsanordnung jedoch eine Anzahl von verschiedenen Frequenzbändern abdecken. Systeme für mehrere Normen sind gegenwärtig unter Verwendung jeweils einer unterschiedlichen, separaten Duplexfilterungsanordnung für jede Norm ausgeführt. Derartige Systeme sind teuer und mit einem Größennachteil behaftet.
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EP 0 829 915 beschreibt eine Antennenfilterungsanordnung für eine duale Mobilfunk-Kommunikationsvorrichtung. -
EP 0 823 751 A2 beschreibt verschiedene Schaltkreise, um erste und zweite Sender/Empfänger eines Dualband-Funktelephons mit fest eingebauten und externen Antennen zu koppeln. - Deshalb besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Duplexfilterungsanordnung zu schaffen, die mehrere Filterelemente auf einem einzigen Substrat umfaßt.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Duplexfilterungsanordnung geschaffen, um eine Duplexfilterung für Signale gemäß jeder von mehreren verschiedenen Mobilkommunikationsnormen auszuführen, wobei die Anordnung umfaßt: Antennenmittel zum Empfangen und Senden von Signalen; Empfängerfilterungsmittel zum Filtern der empfangenen Signale; Senderfilterungsmittel zum Filtern der zu sendenden Signale; wobei die Empfänger- und die Senderfilterungsmittel jeweils eine Anordnung aus auf einem einzigen Substrat gebildeten Bandpaßfiltern umfassen, wobei jedes Filter in den Empfängerfilterungsmitteln ein Frequenzdurchlaßband besitzt, das mit einer bestimmten der mehreren Mobilkommunikationsnormen in Übereinstimmung ist, und jedes Filter in den Senderfilterungsmitteln ein Frequenzdurchlaßband besitzt, das mit einer bestimmten der mehreren Mobilkommunikationsnormen in Übereinstimmung ist.
- Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun, nur beispielhaft, auf die beigefügte Zeichnung eingegangen, worin
-
1 einen Blockschaltplan einer herkömmlichen Duplexfilterungsanordnung veranschaulicht; -
2 einen Blockschaltplan einer ersten Ausführungsform einer Duplexfilterungsanordnung für mehrere Normen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
3 einen Blockschaltplan einer zweiten Ausführungsform einer Duplexfilterungsanordnung für mehrere Normen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und -
4 einen Blockschaltplan einer dritten Ausführungsform einer Duplexfilterungsanordnung für mehrere Normen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Die vorliegende Erfindung wird in bezug auf ein mobiles Endgerät beschrieben, das in einem Mobiltelekommunikationsnetz betrieben wird; es wird jedoch leicht nachvollziehbar sein, daß die Erfindung genauso auf jede Situation, in der die Ausführung einer Sender/Empfänger-Duplexfilterung erforderlich ist, anwendbar ist.
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1 veranschaulicht eine herkömmliche Duplexfilterungsanordnung10 , die drei Ports verwendet. Die Anordnung10 umfaßt ein Substrat12 , auf dem ein empfängerseitiges Filter14 und ein senderseitiges Filter16 ausgebildet sind, die über die Verbindungen20 bzw.22 an einen gemeinsamen Eingangsport18 angeschlossen sind. Der Port18 umfaßt einen Antennenanschluß und ist außerdem an die Antenne30 angeschlossen, die sowohl für das Empfangen als auch für das Senden von Signalen verwendet wird. Wie gezeigt ist, ist das empfängerseitige Filter14 mit dem Port24 und das senderseitige Filter16 mit dem Port26 verbunden. Das empfängerseitige Filter14 bearbeitet ein festgelegtes Empfangsfrequenzband, und das senderseitige Filter16 bearbeitet ein festgelegtes Sendefrequenzband für ein mobiles Endgerät. Gewöhnlich sind das Empfangsfrequenzband und das Sendefrequenzband voneinander verschieden. -
2 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Duplexfilterungsanordnung100 für mehrere Normen gemäß der vorliegenden Erfindung, in welcher drei Ports verwendet werden. Hier ist die Antenne30 an einen Anschlußport42 des Substrats40 angeschlossen, auf dem zwei Filteranordnungen60 ,70 vorgesehen sind. Der Anschlußport42 ist an einen gemeinsamen Port44 angeschlossen, der über die Verbindung46 an die Empfängerfilterungsanordnung60 und über die Verbindung48 an die Senderfilterungsanordnung70 angeschlossen ist. Jede Filterungsanordnung60 ,70 hat einen einzigen Port68 ,78 , der an einen der Ports50 bzw.52 des Substrats40 angeschlossen ist, wie gezeigt ist, wobei der Port50 an einen Empfangsverstärker80 und der Port52 an einen Sendeverstärker82 angeschlossen ist. Der Empfangsverstärker80 könnte ein rauscharmer Empfangsverstärker (LNA) und der Sendeverstärker82 könnte ein Leistungsverstärker (PA) sein. - Die Filterungsanordnung
60 umfaßt mehrere Filterelemente62 ,64 ,66 , wovon jedes in einem festgelegten, diskreten Frequenzband arbeitet und jedes Filterelement ein Oberflächenwellen-Bauelement (SAW-Bauelement), das auf dem Substrat40 gebildet ist, umfassen könnte. Genauso umfaßt die Filterungsanordnung70 mehrere Filterelemente72 ,74 ,76 , wobei jedes der Filterelemente72 ,74 ,76 in einem festgelegten, diskreten Frequenzband arbeitet und jedes Filterelement ein Oberflächenwellen-Bauelement (SAW-Bauelement), das auf dem Substrat40 gebildet ist, umfassen könnte. Da jedes Filterelement62 ,64 ,66 ,72 ,74 ,76 in einem festgelegten diskreten Frequenzband arbeitet, gibt es keine Überlappung von Frequenzen. Es wird leicht nachzuvollziehen sein, daß, obwohl in jeder Anordnung drei Filterelemente gezeigt sind, entsprechend der Anzahl der Normen und folglich der Frequenzbänder, die zu empfangen und zu senden sind, zwei Filterelemente oder mehr als drei Filterelemente verwendet werden können. - In der Empfangsbetriebsart durchläuft ein von der Antenne
30 ankommendes Signal über die Ports42 ,44 und die Verbindung 46 alle Filterelemente62 ,64 ,66 . Von dem Filterelement, das auf die ankommende Signalfrequenz abgeglichen ist, wird ein Ausgangssignal am Port68 der Filterungsanordnung60 und daher am Port50 bereitgestellt. - In ähnlicher Weise durchläuft in der Sendebetriebsart ein zu sendendes Signal den Port
52 und dann über den Port78 alle der Filterelemente72 ,74 ,76 . Jedoch wird ein zu sendendes Signal an der Verbindung48 nur von dem Filterelement geliefert, das auf die Sendesignalfrequenz abgeglichen ist, wobei das zu sendende Signal über die Ports44 und42 zur Antenne30 läuft. - Wenn jedoch beabsichtigt ist, daß das mobile Endgerät in überlappenden Frequenzbändern arbeitet, kann die Duplexanordnung
200 für mehrere Normen, die in3 gezeigt ist, umgesetzt werden. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf2 beschrieben worden sind, völlig gleichen, sind genauso numeriert. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf2 beschrieben worden sind, ähnlich sind, haben den Zusatz "A". - In
3 hat das Substrat40A zwei Filterungsanordnungen60A ,70A , die auf diesem gebildet sind. Die Filterungsanordnung60A ist der weiter oben mit Bezug auf2 beschriebenen Filterungsanordnung60 ähnlich, jedoch ist, wie gezeigt ist, jedes Filterelement62A ,64A ,66A jeweils an einen der Ausgangsports68A ,68A' ,68A'' angeschlossen. Jeder Ausgangsport68A ,68A' ,68A'' ist an einen Schalter90 angeschlossen. Der Schalter90 umfaßt mehrere Anschlüsse91A ,91B ,91C und92 , wobei die Anschlüsse91A ,91B ,91C mittels eines beweglichen Glieds93 mit dem Anschluß92 verbunden werden können. Der Anschluß92 ist mit dem Empfangsverstärker80 verbunden, wie gezeigt ist. Jeder Port68A ,68A' ,68A'' der Filterungsanordnung60A ist mit jeweils einem der Anschlüsse91A ,91B ,91C verbunden, wie gezeigt ist. - Genauso ist die Filterungsanordnung
70A der weiter oben mit Bezug auf2 beschriebenen Filterungsanordnung70 ähnlich, jedoch ist, wie gezeigt ist, jedes Filterelement72A ,74A ,76A an einen entsprechenden Port78A ,78A' ,78A'' angeschlossen. Jeder Port78A ,78A' ,78A'' ist an einen Schalter95 angeschlossen. Der Schalter95 umfaßt mehrere Anschlüsse96A ,96B ,96C und97 , wobei die Anschlüsse96A ,96B ,96C mittels eines beweglichen Glieds98 mit dem Anschluß97 verbunden werden können. Der Anschluß97 ist mit dem Sendeverstärker82 verbunden, wie gezeigt ist. Jeder Port78A ,78A' ,78A'' der Filterungsanordnung70A ist mit jeweils einem der Anschlüsse96A ,96B ,96C verbunden, wie gezeigt ist. Die beweglichen Glieder93 ,98 werden von einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung gesteuert, die sie zwischen den Anschlüssen91A ,91B ,91C bzw.96A ,96B ,96C so bewegt, daß gemäß den festgelegten Normen die passenden Filterelemente an das ankommende Signal und an das zu sendende Signal angeschlossen werden können. - In der Empfangsbetriebsart durchläuft ein von der Antenne
30 ankommendes Signal über die Ports42 ,44 und die Verbindung 46 alle Filterelemente62A ,64A ,66A . An den Ports68A ,68A' ,68A'' der Filterungsanordnung60A könnten mehrere Ausgangssignale bereitgestellt werden. Das bewegliche Glied93 wird so gesteuert, daß es den Anschluß92 mit einem der Anschlüsse91A ,91B ,91C verbindet und damit ein Filterelement auswählt, das auf die ankommende Signalfrequenz abgestimmt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied93 im Schalter90 die Anschlüsse91A und92 , wodurch der Port68A und das Filterelement62A ausgewählt werden. Das gefilterte Signal wird dann zu dem rauscharmen Verstärker80 und zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet. - Genauso durchläuft in der Sendebetriebsart ein Signal, das gesendet werden soll, den Leistungsverstärker
82 und dann den Anschluß97 im Schalter95 . Das bewegliche Glied98 wird so positioniert, daß mit einem geeigneten der Anschlüsse96A ,96B ,96C eine Verbindung hergestellt wird, so daß das Signal zu dem entsprechenden Port78A ,78A' ,78A'' , durch das ausgewählte Filterelement72A ,74A ,76A , über die Verbindung 48 zu dem gemeinsamen Port44 und dann zum Port42 und zur Antenne30 gelangt. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied98 die Anschlüsse96A und97 , wodurch der Port78A und das Filterelement72A ausgewählt werden. - Wenn das mobile Endgerät jedoch in Frequenzbändern arbeitet, die einen großen Frequenzunterschied zwischen einigen der Bänder aufweisen, dann kann die Duplexanordnung
300 für mehrere Normen, die in4 gezeigt ist, umgesetzt werden. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf die2 oder3 beschrieben worden sind, völlig gleichen, sind genauso numeriert. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf3 beschrieben worden sind, ähnlich sind, haben den Zusatz "B". - In
4 hat das Substrat40A zwei Filterungsanordnungen60A ,70A , die auf diesem gebildet sind, wie weiter oben beschrieben ist. Die Filterungsanordnung60A umfaßt mehrere Filterelemente62A ,64A ,66A , wobei jedes Filterelement62A ,64A ,66A , wie gezeigt ist, jeweils an einen der Ausgangsports68A ,68A' ,68A'' angeschlossen ist. Die Ausgangsports68A ,68A' ,68A'' sind jeweils an rauscharme Verstärker84B ,80B' ,80B'' angeschlossen, die ihrerseits mit dem Schalter90 verbunden sind. Der Schalter90 umfaßt mehrere Anschlüsse91A ,91B ,91C und92 , wobei die Anschlüsse91A ,91B ,91C mittels eines beweglichen Glieds93 mit dem Anschluß92 verbunden werden können. - Genauso ist die Filterungsanordnung
70A der weiter oben mit Bezug auf2 beschriebenen Filterungsanordnung70 ähnlich, wobei jedoch, wie gezeigt ist, jedes Filterelement72A ,74A ,76A an einen entsprechenden Port78A ,78A' ,78A'' angeschlossen ist. Die Ports78A ,78A' ,78A'' sind an Leistungsverstärker82B ,82B' ,82B'' angeschlossen, die ihrerseits mit dem Schalter95 verbunden sind. Der Schalter95 umfaßt mehrere Anschlüsse96A ,96B ,96C und97 , wobei die Anschlüsse96A ,96B ,96C mittels eines beweglichen Glieds98 mit dem Anschluß97 verbunden werden können. Die Anschlüsse96A ,96B ,96C sind mit den Ports78A ,78A' ,78A'' verbunden. - Wie weiter oben mit Bezug auf
3 beschrieben worden ist, werden die beweglichen Glieder93 ,98 von einer (nicht gezeigten) Steuervorrichtung gesteuert, die sie zwischen den Anschlüssen91A ,91B ,91C bzw.96A ,96B ,96C so bewegt, daß gemäß den festgelegten Normen die passenden Filterelemente mit dem ankommenden Signal und mit dem zu sendenden Signal verbunden werden können. - In der Empfangsbetriebsart durchläuft ein von der Antenne
30 ankommendes Signal über die Ports42 ,44 und die Verbindung 46 alle Filterelemente62A ,64A ,66A . An den Ports68A ,68A' ,68A'' der Filterungsanordnung60A könnten mehrere Ausgangssignale bereitgestellt werden, die dann den rauscharmen Verstärkern80B ,80B' ,80B'' zugeführt werden. Das bewegliche Glied93 wird so gesteuert, daß es den Anschluß92 mit einem der Anschlüsse91A ,91B ,91C verbindet, wodurch ein Filterelement ausgewählt wird, das auf die ankommende Signalfrequenz abgeglichen ist. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied93 im Schalter90 die Anschlüsse91A und92 , wodurch der rauscharme Verstärker80B und folglich der Port68A sowie das Filterelement62A ausgewählt werden. Das gefilterte Signal wird dann zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet. - Genauso wird in der Sendebetriebsart ein zu sendendes Signal zum Anschluß
97 des Schalters95 geleitet. Das bewegliche Glied98 wird so positioniert, daß zu dem entsprechenden der Anschlüsse96A ,96B ,96C eine Verbindung hergestellt wird, so daß das Signal zu dem entsprechenden Leistungsverstärker82B ,82B' ,82B'' geleitet wird, bevor es den zugeordneten Port78A ,78A' ,78A'' durchläuft, durch das ausgewählte Filterelement72A ,74A ,76A über die Verbindung 48 zum gemeinsamen Port44 und dann zum Port42 und zur Antenne30 gelangt. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied98 die Anschlüsse96A und97 , wodurch der Leistungsverstärker82B , der Port78A und das Filterelement72A ausgewählt werden. - In der mit Bezug auf
4 beschriebenen Ausführungsform sind die rauscharmen Verstärker und die Leistungsverstärker optimiert, um verschiedene Frequenzbereiche aufzunehmen. - Es ist jedoch nachvollziehbar, daß die in den
3 und4 dargestellten Ausführungsformen auf dem Substrat40A mehr Ports als die herkömmliche Duplexfilterungsanordnung, die in1 gezeigt ist, und die Ausführungsform der Erfindung, die in2 gezeigt ist, benötigen, um die angestrebten Verbindungen zu verwirklichen. Jedoch ist, um eine Duplexfilterung für mehrere Normen zu bewerkstelligen, die erhöhte Anzahl an Ports auf einem einzigen Substrat noch immer vorteilhafter als mehrere einzelne Substrate, jeweils eines für jede Norm.
Claims (10)
- Duplexfilterungsanordnung (
100 ,200 ,300 ) für die Ausführung einer Duplexfilterung für Signale gemäß jeder von mehreren verschiedenen Mobilkommunikationsnormen, wobei die Anordnung (100 ,200 ,300 ) umfaßt: Antennenmittel (30 ) zum Empfangen und Senden von Signalen; Empfängerfilterungsmittel (60 ,60a ) zum Filtern der empfangenen Signale; Senderfilterungsmittel (70 ,70a ) zum Filtern der zu sendenden Signale; wobei die Empfängerfilterungsmittel (60 ,60a ) und die Senderfilterungsmittel (70 ,70a ) jeweils eine Anordnung aus auf einem einzigen Substrat (40 ,40a ) gebildeten Bandpaßfiltern (60 ,60a ,70 ,70a ) umfassen, wobei jedes Filter (62 bis66 ,62a bis66a ) in den Empfängerfilterungsmitteln (60 ,60a ) ein Frequenzdurchlaßband besitzt, das mit einer bestimmten der mehreren Mobilkommunikationsnormen in Übereinstimmung ist, und jedes Filter (72 bis76 ,72a bis76a ) in den Senderfilterungsmitteln (70 ,70a ) ein Frequenzdurchlaßband besitzt, das mit einer bestimmten der mehreren Mobilkommunikationsnormen in Übereinstimmung ist. - Anordnung nach Anspruch 1, die ferner erste Verstärkermittel (
80 ,80B ,80B' ,80B'' ) und zweite Verstärkermittel (82 ,82B ,82B' ,82B'' ) für die Verstärkung des empfangenen Signals bzw. des zu sendenden Signals umfaßt. - Anordnung nach Anspruch 2, bei der die ersten Verstärkermittel (
80 ,80B ,80B' ,80B'' ) wenigstens einen Verstärker (80 ,80B ,80B' ,80B'' ) mit niedrigem Rauschen umfaßt. - Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die zweiten Verstärkermittel (
82 ,82B ,82B' ,82B'' ) wenigstens einen Leistungsverstärker (82 ,82B ,82B' ,82B'' ) umfassen . - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Frequenzbänder diskret sind.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der sich die Frequenzbänder überlappen.
- Anordnung nach Anspruch 6, die ferner erste Schaltmittel (
90 ) und zweite Schaltmittel (95 ) zum Auswählen von Filterelementen in den Empfänger- bzw. Senderfilterungsmitteln in Übereinstimmung mit den Mobilkommunikationsnormen umfaßt. - Anordnung nach Anspruch 7, bei der die ersten Schaltmittel (
90 ) auf das empfangene Signal vor der Verstärkung einwirken und die zweiten Schaltmittel (95 ) auf das zu sendende verstärkte Signal einwirken. - Anordnung nach Anspruch 7, bei der die ersten Schaltmittel (
90 ) auf das verstärkte empfangene Signal einwirken und die zweiten Schaltmittel (95 ) auf das zu sendende Signal vor der Verstärkung einwirken. - Mobiles Endgerät, das eine Anordnung nach einem vorhergehenden Anspruch enthält.
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