DE69907518T2

DE69907518T2 - Verbesserungen an duplexfiltern

Info

Publication number: DE69907518T2
Application number: DE69907518T
Authority: DE
Inventors: Christopher Nigel Romsey SMITH
Original assignee: Roke Manor Research Ltd
Current assignee: Roke Manor Research Ltd
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2019-12-18
Also published as: CN100347964C; EP1145453B1; EP1145453A1; GB2346049A; US6724278B1; GB9901014D0; DE69907518D1; JP2002535911A; KR20010089603A; CN1333955A; WO2000044102A1

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.
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.
1 veranschaulicht eine herkömmliche Duplexfilterungsanordnung 10, die drei Ports verwendet. Die Anordnung 10 umfaßt ein Substrat 12, auf dem ein empfängerseitiges Filter 14 und ein senderseitiges Filter 16 ausgebildet sind, die über die Verbindungen 20 bzw. 22 an einen gemeinsamen Eingangsport 18 angeschlossen sind. Der Port 18 umfaßt einen Antennenanschluß und ist außerdem an die Antenne 30 angeschlossen, die sowohl für das Empfangen als auch für das Senden von Signalen verwendet wird. Wie gezeigt ist, ist das empfängerseitige Filter 14 mit dem Port 24 und das senderseitige Filter 16 mit dem Port 26 verbunden. Das empfängerseitige Filter 14 bearbeitet ein festgelegtes Empfangsfrequenzband, und das senderseitige Filter 16 bearbeitet ein festgelegtes Sendefrequenzband für ein mobiles Endgerät. Gewöhnlich sind das Empfangsfrequenzband und das Sendefrequenzband voneinander verschieden.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Duplexfilterungsanordnung 100 für mehrere Normen gemäß der vorliegenden Erfindung, in welcher drei Ports verwendet werden. Hier ist die Antenne 30 an einen Anschlußport 42 des Substrats 40 angeschlossen, auf dem zwei Filteranordnungen 60, 70 vorgesehen sind. Der Anschlußport 42 ist an einen gemeinsamen Port 44 angeschlossen, der über die Verbindung 46 an die Empfängerfilterungsanordnung 60 und über die Verbindung 48 an die Senderfilterungsanordnung 70 angeschlossen ist. Jede Filterungsanordnung 60, 70 hat einen einzigen Port 68, 78, der an einen der Ports 50 bzw. 52 des Substrats 40 angeschlossen ist, wie gezeigt ist, wobei der Port 50 an einen Empfangsverstärker 80 und der Port 52 an einen Sendeverstärker 82 angeschlossen ist. Der Empfangsverstärker 80 könnte ein rauscharmer Empfangsverstärker (LNA) und der Sendeverstärker 82 könnte ein Leistungsverstärker (PA) sein.
Die Filterungsanordnung 60 umfaßt mehrere Filterelemente 62, 64, 66, wovon jedes in einem festgelegten, diskreten Frequenzband arbeitet und jedes Filterelement ein Oberflächenwellen-Bauelement (SAW-Bauelement), das auf dem Substrat 40 gebildet ist, umfassen könnte. Genauso umfaßt die Filterungsanordnung 70 mehrere Filterelemente 72, 74, 76, wobei jedes der Filterelemente 72, 74, 76 in einem festgelegten, diskreten Frequenzband arbeitet und jedes Filterelement ein Oberflächenwellen-Bauelement (SAW-Bauelement), das auf dem Substrat 40 gebildet ist, umfassen könnte. Da jedes Filterelement 62, 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 Ports 42, 44 und die Verbindung 46 alle Filterelemente 62, 64, 66. Von dem Filterelement, das auf die ankommende Signalfrequenz abgeglichen ist, wird ein Ausgangssignal am Port 68 der Filterungsanordnung 60 und daher am Port 50 bereitgestellt.
In ähnlicher Weise durchläuft in der Sendebetriebsart ein zu sendendes Signal den Port 52 und dann über den Port 78 alle der Filterelemente 72, 74, 76. Jedoch wird ein zu sendendes Signal an der Verbindung 48 nur von dem Filterelement geliefert, das auf die Sendesignalfrequenz abgeglichen ist, wobei das zu sendende Signal über die Ports 44 und 42 zur Antenne 30 läuft.
Wenn jedoch beabsichtigt ist, daß das mobile Endgerät in überlappenden Frequenzbändern arbeitet, kann die Duplexanordnung 200 für mehrere Normen, die in 3 gezeigt ist, umgesetzt werden. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf 2 beschrieben worden sind, völlig gleichen, sind genauso numeriert. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf 2 beschrieben worden sind, ähnlich sind, haben den Zusatz "A".
In 3 hat das Substrat 40A zwei Filterungsanordnungen 60A, 70A, die auf diesem gebildet sind. Die Filterungsanordnung 60A ist der weiter oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Filterungsanordnung 60 ähnlich, jedoch ist, wie gezeigt ist, jedes Filterelement 62A, 64A, 66A jeweils an einen der Ausgangsports 68A, 68A', 68A'' angeschlossen. Jeder Ausgangsport 68A, 68A', 68A'' ist an einen Schalter 90 angeschlossen. Der Schalter 90 umfaßt mehrere Anschlüsse 91A, 91B, 91C und 92, wobei die Anschlüsse 91A, 91B, 91C mittels eines beweglichen Glieds 93 mit dem Anschluß 92 verbunden werden können. Der Anschluß 92 ist mit dem Empfangsverstärker 80 verbunden, wie gezeigt ist. Jeder Port 68A, 68A', 68A'' der Filterungsanordnung 60A ist mit jeweils einem der Anschlüsse 91A, 91B, 91C verbunden, wie gezeigt ist.
Genauso ist die Filterungsanordnung 70A der weiter oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Filterungsanordnung 70 ähnlich, jedoch ist, wie gezeigt ist, jedes Filterelement 72A, 74A, 76A an einen entsprechenden Port 78A, 78A', 78A'' angeschlossen. Jeder Port 78A, 78A', 78A'' ist an einen Schalter 95 angeschlossen. Der Schalter 95 umfaßt mehrere Anschlüsse 96A, 96B, 96C und 97, wobei die Anschlüsse 96A, 96B, 96C mittels eines beweglichen Glieds 98 mit dem Anschluß 97 verbunden werden können. Der Anschluß 97 ist mit dem Sendeverstärker 82 verbunden, wie gezeigt ist. Jeder Port 78A, 78A', 78A'' der Filterungsanordnung 70A ist mit jeweils einem der Anschlüsse 96A, 96B, 96C verbunden, wie gezeigt ist. Die beweglichen Glieder 93, 98 werden von einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung gesteuert, die sie zwischen den Anschlüssen 91A, 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 Ports 42, 44 und die Verbindung 46 alle Filterelemente 62A, 64A, 66A. An den Ports 68A, 68A', 68A'' der Filterungsanordnung 60A könnten mehrere Ausgangssignale bereitgestellt werden. Das bewegliche Glied 93 wird so gesteuert, daß es den Anschluß 92 mit einem der Anschlüsse 91A, 91B, 91C verbindet und damit ein Filterelement auswählt, das auf die ankommende Signalfrequenz abgestimmt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied 93 im Schalter 90 die Anschlüsse 91A und 92, wodurch der Port 68A und das Filterelement 62A ausgewählt werden. Das gefilterte Signal wird dann zu dem rauscharmen Verstärker 80 und zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.
Genauso durchläuft in der Sendebetriebsart ein Signal, das gesendet werden soll, den Leistungsverstärker 82 und dann den Anschluß 97 im Schalter 95. Das bewegliche Glied 98 wird so positioniert, daß mit einem geeigneten der Anschlüsse 96A, 96B, 96C eine Verbindung hergestellt wird, so daß das Signal zu dem entsprechenden Port 78A, 78A', 78A'', durch das ausgewählte Filterelement 72A, 74A, 76A, über die Verbindung 48 zu dem gemeinsamen Port 44 und dann zum Port 42 und zur Antenne 30 gelangt. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied 98 die Anschlüsse 96A und 97, wodurch der Port 78A und das Filterelement 72A 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 in 4 gezeigt ist, umgesetzt werden. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf die 2 oder 3 beschrieben worden sind, völlig gleichen, sind genauso numeriert. Die Bauelemente, die denjenigen, die weiter oben mit Bezug auf 3 beschrieben worden sind, ähnlich sind, haben den Zusatz "B".
In 4 hat das Substrat 40A zwei Filterungsanordnungen 60A, 70A, die auf diesem gebildet sind, wie weiter oben beschrieben ist. Die Filterungsanordnung 60A umfaßt mehrere Filterelemente 62A, 64A, 66A, wobei jedes Filterelement 62A, 64A, 66A, wie gezeigt ist, jeweils an einen der Ausgangsports 68A, 68A', 68A'' angeschlossen ist. Die Ausgangsports 68A, 68A', 68A'' sind jeweils an rauscharme Verstärker 84B, 80B', 80B'' angeschlossen, die ihrerseits mit dem Schalter 90 verbunden sind. Der Schalter 90 umfaßt mehrere Anschlüsse 91A, 91B, 91C und 92, wobei die Anschlüsse 91A, 91B, 91C mittels eines beweglichen Glieds 93 mit dem Anschluß 92 verbunden werden können.
Genauso ist die Filterungsanordnung 70A der weiter oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Filterungsanordnung 70 ähnlich, wobei jedoch, wie gezeigt ist, jedes Filterelement 72A, 74A, 76A an einen entsprechenden Port 78A, 78A', 78A'' angeschlossen ist. Die Ports 78A, 78A', 78A'' sind an Leistungsverstärker 82B, 82B', 82B'' angeschlossen, die ihrerseits mit dem Schalter 95 verbunden sind. Der Schalter 95 umfaßt mehrere Anschlüsse 96A, 96B, 96C und 97, wobei die Anschlüsse 96A, 96B, 96C mittels eines beweglichen Glieds 98 mit dem Anschluß 97 verbunden werden können. Die Anschlüsse 96A, 96B, 96C sind mit den Ports 78A, 78A', 78A'' verbunden.
Wie weiter oben mit Bezug auf 3 beschrieben worden ist, werden die beweglichen Glieder 93, 98 von einer (nicht gezeigten) Steuervorrichtung gesteuert, die sie zwischen den Anschlüssen 91A, 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 Ports 42, 44 und die Verbindung 46 alle Filterelemente 62A, 64A, 66A. An den Ports 68A, 68A', 68A'' der Filterungsanordnung 60A könnten mehrere Ausgangssignale bereitgestellt werden, die dann den rauscharmen Verstärkern 80B, 80B', 80B'' zugeführt werden. Das bewegliche Glied 93 wird so gesteuert, daß es den Anschluß 92 mit einem der Anschlüsse 91A, 91B, 91C verbindet, wodurch ein Filterelement ausgewählt wird, das auf die ankommende Signalfrequenz abgeglichen ist. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied 93 im Schalter 90 die Anschlüsse 91A und 92, wodurch der rauscharme Verstärker 80B und folglich der Port 68A sowie das Filterelement 62A ausgewählt werden. Das gefilterte Signal wird dann zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.
Genauso wird in der Sendebetriebsart ein zu sendendes Signal zum Anschluß 97 des Schalters 95 geleitet. Das bewegliche Glied 98 wird so positioniert, daß zu dem entsprechenden der Anschlüsse 96A, 96B, 96C eine Verbindung hergestellt wird, so daß das Signal zu dem entsprechenden Leistungsverstärker 82B, 82B', 82B'' geleitet wird, bevor es den zugeordneten Port 78A, 78A', 78A'' durchläuft, durch das ausgewählte Filterelement 72A, 74A, 76A über die Verbindung 48 zum gemeinsamen Port 44 und dann zum Port 42 und zur Antenne 30 gelangt. In der veranschaulichten Ausführungsform verbindet das bewegliche Glied 98 die Anschlüsse 96A und 97, wodurch der Leistungsverstärker 82B, der Port 78A und das Filterelement 72A 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 und 4 dargestellten Ausführungsformen auf dem Substrat 40A mehr Ports als die herkömmliche Duplexfilterungsanordnung, die in 1 gezeigt ist, und die Ausführungsform der Erfindung, die in 2 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

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 bis 66, 62a bis 66a) in den Empfängerfilterungsmitteln (60, 60a) ein Frequenzdurchlaßband besitzt, das mit einer bestimmten der mehreren Mobilkommunikationsnormen in Übereinstimmung ist, und jedes Filter (72 bis 76, 72a bis 76a) 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.