EP1414102A1 - Antenna switch - Google Patents

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Publication number
EP1414102A1
EP1414102A1 EP02023969A EP02023969A EP1414102A1 EP 1414102 A1 EP1414102 A1 EP 1414102A1 EP 02023969 A EP02023969 A EP 02023969A EP 02023969 A EP02023969 A EP 02023969A EP 1414102 A1 EP1414102 A1 EP 1414102A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
antenna switch
antenna
frequency
switch according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02023969A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Wannenmacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP02023969A priority Critical patent/EP1414102A1/en
Publication of EP1414102A1 publication Critical patent/EP1414102A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/15—Auxiliary devices for switching or interrupting by semiconductor devices

Definitions

  • the present invention relates to an antenna switch for the simultaneous reception of at least two frequency bands.
  • Antenna switches of this type are used, inter alia, in mobile radio terminals.
  • Third generation mobile terminal devices for example based on the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - standard based mobile terminal devices, will continue to be the established standards GSM (Global System for Mobile Communications), DCS (Digital Cellular System) and PCS (Personal) Communications Service) support. It is also considered to support two operating modes simultaneously, for example simultaneous reception of UMTS and GSM or simultaneous reception of UMTS and DCS.
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • DCS Digital Cellular System
  • PCS Personal Communications Service
  • the problem here is the switching of the high-frequency paths for the signal coming from the antenna.
  • simultaneous reception operation for DCS and UMTS is very desirable, but technically difficult to implement, since this is associated with high attenuation and is expensive to implement.
  • a known switching device is shown in Figure 4a.
  • the connection 1 shown serves as the input for the receive signals or as the output for the transmit signals.
  • a high-frequency switch 3 can either be DCS reception via a filter 20, or UMTS transmission / reception operation via a duplex filter 21.
  • RX stands for reception and TX for transmission.
  • the arrangement shown in FIG. 4a is simple and integrable, but has the disadvantage that it does not allow UMTS and DCS to be received at the same time.
  • Antenna switching devices for radio telephones similar to FIG. 4a are known from EP 0 823 751 A2. In the embodiments shown therein, however, it is either not possible to receive two frequency bands simultaneously (FIGS. 1-4, 8, 9) or two antennas (FIGS. 6, 7, 10-14) or a two-band antenna system consisting of two antennas ( Figure 5) needed.
  • FIG. 4b Another known arrangement is shown in Figure 4b.
  • the input or output 1 leads to a triplexer 6, i.e. a triple filter arrangement for band separation.
  • a triplexer 6 i.e. a triple filter arrangement for band separation.
  • such an arrangement is difficult to implement due to the small distance between the frequencies to be separated from DCS RX and UMTS TX and leads to very voluminous, expensive filters with high attenuation.
  • such a triplexer is an expensive special development.
  • FIG. 4c Another known order is shown in Figure 4c.
  • a single filter arrangement is used there.
  • the transformation lines 22 ensure that an idle for the respective blocking region is generated at the branch point.
  • the problem here is that the filters 21a and 21b cannot be integrated into a module as a ceramic filter.
  • the transformation lines 22 also run, at least in part, outside of a corresponding module.
  • the proposed arrangement according to FIG. 4c is thus heavily dependent on the layout of the circuit board, ie the specification of the line length.
  • only very few manufacturers offer individual filters, making them expensive.
  • a high-frequency antenna switch is known from EP 0 928 038 A1.
  • a PIN diode bridges two LC elements connected in series. This arrangement has the sole purpose of compensating for parasitic effects of the PIN diode of the two frequencies 900 and 1800 MHz.
  • the use of the high-frequency switch shown for the simultaneous reception of at least two frequency bands is not known from EP 0 928 038 A1.
  • the antenna switch is suitable for simultaneously receiving signals of a first and a second frequency band when the high-frequency switch is switched to the first signal branch, the first frequency band in the first signal branch and the second frequency band in the second signal branch being receivable.
  • the first frequency band is preferably a GSM frequency band, for example GSM 1800 or GSM 1900, and the second frequency band is a UMTS frequency band.
  • the band stop is a parallel connection of an inductor and a capacitor.
  • LTCC stands for "Low Temperature Cofired Ceramic-Technology”.
  • LTCC is a technology for making multi-layer circuits using single tapes that are used to apply conductive, dielectric and / or resistive pastes thereon. The individual layers are connected and burned together.
  • the first signal branch has a transformation line. This transformation power is preferably connected upstream of the first filter.
  • the first filter is further preferably a SAW (Surface Acoustic Wave) filter.
  • the SAW filter can be integrated into a module, particularly preferably an LTCC module.
  • SAW filters have the advantage of low losses, compact design and simple impedance matching.
  • the second filter is more preferably a ceramic filter.
  • the high-frequency switch can have PIN diodes or transistors.
  • the second filter is designed together with a further filter as a duplex filter.
  • the elements of the antenna switch that is to say the high-frequency switch, bandstop, transformation line and SAW filter, are preferably integrated in one module.
  • the duplex filter is not in the module.
  • the antenna switch is suitable for sending signals of the second frequency band when the high-frequency switch is switched to the second signal branch.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an antenna switch according to the present invention.
  • RX in turn stands for reception and TX for transmission.
  • the band stop 8 suppresses a received DCS signal (DCS RX) which flows to the SAW filter 4.
  • a UMTS reception signal (UMTS RX) is blocked by the filter 4, but can pass the band stop 8 and passes through the filter 5b.
  • the transformation line 7 ensures that the SAW filter 4 represents an idle for the UMTS reception frequency (UMTS RX) at the branch point. In this switch position, UMTS and DCS reception are possible at the same time, but UMTS transmission is impossible.
  • the band stop 8 is bridged and the signal coming from 1 is fed to the ceramic filter 5b.
  • UMTS transmission and reception is possible, but no DCS reception.
  • the two filters 5a and 5b are integrated in a duplex filter 5.
  • the advantage here is that a standard duplexer can be used and a small, inexpensive SAW filter can be used for DCS reception.
  • no ceramic filter is necessary.
  • the SAW filter 4 can be integrated into a module, for example LTCC, so that the transformation line 7 can also run completely in the module.
  • the present arrangement is therefore layout-independent since there are no external transformation lines.
  • the band stop 8 does not have to be particularly narrow-band, nor do it need to provide particularly good suppression. It can be easily implemented and integrated in LTCC.
  • the somewhat increased attenuation of the UMTS received signal (UMTS RX) in the switch position shown in FIG. 1 can be problematic his. However, this is tolerable since this operating mode is only used for monitoring in the neighboring cells.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which the switch function is performed by the two PIN diodes 12 and 13. These are always traversed by the same current fed in at the control input 11.
  • the band stop 8 is designed as a simple LC parallel circuit.
  • the components 15 to 19 are used for DC decoupling and have no high-frequency effect.
  • the diode 13 acts like a short circuit, which is converted into an open circuit at 1 via the transformation line 14. This connects a signal via 1, the diode 12 and the blocking capacitors 15 and 16 for all frequencies to the duplex filter 5, the parallel circuit 8 being bridged. This enables normal UMTS transmission and reception.
  • a DCS signal cannot pass from 1 to the duplexer 5, since the parallel circuit 8 prevents this. Instead, the signal reaches components 14 and 7 of the DCS SAW filter 4.
  • a UMTS reception signal can pass through the parallel circuit and reaches the UMTS RX output of the duplexer 5. Line 7 is dimensioned so that the impedance of the Filters 4 at UMTS RX frequency is transformed into an idle at 1, so that the transmission from 1 to duplex filter 5 remains undisturbed.
  • the attenuation was 1.4 dB for UMTS RX (without duplexer losses). Since, as already explained, this operating case is only used for monitoring, this value is acceptable.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows an antenna switching arrangement with an antenna 9, a multiple switch 2, a high-frequency switch 3, a band stop 8, a transformation line 7, a SAW filter 4 and a duplex filter 5.
  • the antenna 9 is switched by the multiple switch 2 switched to the transmit or receive connections 2a to 2d, which are assigned to other bands, such as GSM 900 and GSM 1900.
  • Connection 2e which is provided for common UMTS multiple switches, can be expanded for simultaneous UMTS and DCS operation.
  • the arrangement can be completely integrated in a module 10.
  • the present invention makes it possible to expand an existing module 2, which has an output for UMTS, in the manner described. Furthermore, there is the possibility of integrating the circuit together with the multiple changeover switch 2 into a single module.

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Abstract

The antenna switch has a high frequency switch (3) for switching between first and second signal paths, a first filter (4) in the first signal path, a second filter (5b) in second filter path and a band stop (8) that can be bridged by the high frequency switch. A first frequency band can be received in the first signal path and a second frequency band in the second signal path. AN Independent claim is also included for an antenna circuit arrangement with an inventive switch.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antennenschalter für gleichzeitigen Empfang mindestens zweier Frequenzbänder.The present invention relates to an antenna switch for the simultaneous reception of at least two frequency bands.

Derartige Antennenschalter finden unter Anderem in Mobilfunk-Endgeräten Anwendung.Antenna switches of this type are used, inter alia, in mobile radio terminals.

Mobilfunk-Endgeräte der dritten Generation, beispielsweise auf den UMTS (Unversal Mobile Telecommunications System) - Standard basierende Mobilfunk-Endgeräte, werden auch zukünftig weiterhin die etablierten Standards GSM (Global System for Mobile Communications), DCS (Digital Cellular System) und PCS (Personal Communications Service) unterstützen. Es wird auch daran gedacht, zwei Betriebsmodi gleichzeitig zu unterstützen, zum Beispiel gleichzeitiger Empfang von UMTS und GSM oder gleichzeitiger Empfang von UMTS und DCS. Problematisch dabei ist jedoch die Umschaltung der Hochfrequenzpfade für das von der Antenne kommende Signal. Insbesondere gleichzeitiger Empfangsbetrieb für DCS und UMTS ist sehr wünschenswert, jedoch technisch schwer zu realisieren, da dieser mit hoher Dämpfung verbunden und teuer zu realisieren ist.Third generation mobile terminal devices, for example based on the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) - standard based mobile terminal devices, will continue to be the established standards GSM (Global System for Mobile Communications), DCS (Digital Cellular System) and PCS (Personal) Communications Service) support. It is also considered to support two operating modes simultaneously, for example simultaneous reception of UMTS and GSM or simultaneous reception of UMTS and DCS. The problem here, however, is the switching of the high-frequency paths for the signal coming from the antenna. At the same time, simultaneous reception operation for DCS and UMTS is very desirable, but technically difficult to implement, since this is associated with high attenuation and is expensive to implement.

Bei Mobilfunk-Endgeräten mit zwei Antennen, d.h. beispielsweise eine für den GSM-Standard und eine für den UMTS-Standard, ist ein Empfang von Signalen der beiden Standards grundsätzlich möglich. Eine solche Anordnung ist jedoch unerwünscht, da zum Anschluss von Zubehör (beispielsweise einer Freisprech-Einrichtung) zwei getrennte Antennenbuchsen nötig sind. Dies verkompliziert die Anordnung und ist relativ teuer.For mobile terminals with two antennas, i.e. For example, one for the GSM standard and one for the UMTS standard, it is basically possible to receive signals from the two standards. However, such an arrangement is undesirable since two separate antenna sockets are required to connect accessories (for example a hands-free device). This complicates the arrangement and is relatively expensive.

Eine bekannte Schaltvorrichtung ist in Figur 4a gezeigt. Darin dient der gezeigte Anschluss 1 der als Eingang für die Empfangs-Signale bzw. als Ausgang für die Sende-Signale. Über einen Hochfrequenzschalter 3 kann entweder DCS-Empfang über einen Filter 20, oder UMTS-Sende-/Empfangsbetrieb über einen Duplex-Filter 21 realisiert werden. RX steht für Empfang und TX für Senden. Die in der Figur 4a gezeigte Anordnung ist zwar einfach und integrabel, hat jedoch den Nachteil, dass sie keinen gleichzeitigen Empfang von UMTS und DCS erlaubt.A known switching device is shown in Figure 4a. In it, the connection 1 shown serves as the input for the receive signals or as the output for the transmit signals. about A high-frequency switch 3 can either be DCS reception via a filter 20, or UMTS transmission / reception operation via a duplex filter 21. RX stands for reception and TX for transmission. The arrangement shown in FIG. 4a is simple and integrable, but has the disadvantage that it does not allow UMTS and DCS to be received at the same time.

Der Figur 4a ähnliche Antennen-Schaltvorrichtungen für Funktelefone sind aus der EP 0 823 751 A2 bekannt. Bei den darin gezeigten Ausführungsformen ist jedoch entweder kein gleichzeitiger Empfang zweier Frequenzbänder möglich (Figuren 1-4, 8, 9) oder es werden dafür zwei Antennen (Figuren 6, 7, 10-14) oder ein aus zwei Antennen bestehendes Zweiband-Antennensystem (Figur 5) benötigt.Antenna switching devices for radio telephones similar to FIG. 4a are known from EP 0 823 751 A2. In the embodiments shown therein, however, it is either not possible to receive two frequency bands simultaneously (FIGS. 1-4, 8, 9) or two antennas (FIGS. 6, 7, 10-14) or a two-band antenna system consisting of two antennas ( Figure 5) needed.

Eine weitere bekannte Anordnung ist in Figur 4b gezeigt. Der Eingang bzw. Ausgang 1 führt zu einem Triplexer 6, d.h. eine dreifache Filteranordnung zur Bandtrennung. Eine solche Anordnung ist jedoch durch den geringen Abstand der zu trennenden Frequenzen von DCS RX und UMTS TX schwierig realisierbar und führt zu sehr voluminösen, teueren Filtern mit hoher Dämpfung. Darüber hinaus stellt ein solcher Triplexer eine teure Sonderentwicklung dar.Another known arrangement is shown in Figure 4b. The input or output 1 leads to a triplexer 6, i.e. a triple filter arrangement for band separation. However, such an arrangement is difficult to implement due to the small distance between the frequencies to be separated from DCS RX and UMTS TX and leads to very voluminous, expensive filters with high attenuation. In addition, such a triplexer is an expensive special development.

Eine weitere bekannte Ordnung ist in Figur 4c gezeigt. Dort wird eine Einzelfilteranordnung verwendet. Die Transformationsleitungen 22 sorgen dafür, dass am Aufzweigungspunkt ein Leerlauf für den jeweiligen Sperrbereich erzeugt wird. Problematisch dabei ist jedoch, dass die Filter 21a und 21b als Keramikfilter nicht in ein Modul integrierbar sind. Dadurch bedingt verlaufen auch die Transformationsleitungen 22, zumindest teilweise, außerhalb eines entsprechenden Moduls. Somit ist die vorgeschlagene Anordnung gemäß Figur 4c stark vom Layout der Platine, d.h. der Vorgabe der Leitungslänge, abhängig. Darüber hinaus werden Einzelfilter nur von sehr wenigen Herstellern angeboten, so dass diese teuer sind.Another known order is shown in Figure 4c. A single filter arrangement is used there. The transformation lines 22 ensure that an idle for the respective blocking region is generated at the branch point. However, the problem here is that the filters 21a and 21b cannot be integrated into a module as a ceramic filter. As a result, the transformation lines 22 also run, at least in part, outside of a corresponding module. The proposed arrangement according to FIG. 4c is thus heavily dependent on the layout of the circuit board, ie the specification of the line length. In addition, only very few manufacturers offer individual filters, making them expensive.

Des Weiteren ist aus der EP 0 928 038 A1 ein Hochfrequenz-Antennenschalter bekannt. In einer Ausführungsform überbrückt eine PIN-Diode zwei in Serie geschaltete LC-Glieder. Diese Anordnung hat ausschließlich den Zweck, parasitäre Effekte der PIN-Diode der zwei Frequenzen 900 und 1800 MHz auszugleichen. Eine Verwendung des gezeigten Hochfrequenz-Schalters zum gleichzeitigen Empfang mindestens zweier Frequenzbänder ist aus der EP 0 928 038 A1 nicht bekannt.Furthermore, a high-frequency antenna switch is known from EP 0 928 038 A1. In one embodiment, a PIN diode bridges two LC elements connected in series. This arrangement has the sole purpose of compensating for parasitic effects of the PIN diode of the two frequencies 900 and 1800 MHz. The use of the high-frequency switch shown for the simultaneous reception of at least two frequency bands is not known from EP 0 928 038 A1.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antennenschalter für gleichzeitigen Empfang mindestens zweier Frequenzbänder bereitzustellen, welcher die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.It is therefore the object of the present invention to provide an antenna switch for the simultaneous reception of at least two frequency bands, which avoids the disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird durch einen Antennen-Schalter gemäß Anspruch 1 und eine Antennen-Schaltanordnung gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by an antenna switch according to claim 1 and an antenna switching arrangement according to claim 14. Advantageous developments of the invention result from the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Antennenschalter für gleichzeitigen Empfang mindestens zweier Frequenzbänder weist

  • einen Hochfrequenzschalter zum Schalten zwischen einem ersten und einem zweiten Signalzweig,
  • einen ersten Filter in einem ersten Signalzweig,
  • einen zweiten Filter in einem zweiten Signalzweig, und
  • einen Bandstop, welcher durch den Hochfrequenzschalter überbrückbar ist,
auf .The antenna switch according to the invention for simultaneous reception of at least two frequency bands has
  • a high-frequency switch for switching between a first and a second signal branch,
  • a first filter in a first signal branch,
  • a second filter in a second signal branch, and
  • a band stop, which can be bridged by the high-frequency switch,
on .

Der Antennenschalter ist geeignet, bei Schaltung des Hochfrequenzschalters auf den ersten Signalzweig, gleichzeitig Signale eines ersten und eines zweiten Frequenzbandes zu empfange, wobei das erste Frequenzband in dem ersten Signalzweig und das zweite Frequenzband in dem zweiten Signalzweig empfangbar ist.The antenna switch is suitable for simultaneously receiving signals of a first and a second frequency band when the high-frequency switch is switched to the first signal branch, the first frequency band in the first signal branch and the second frequency band in the second signal branch being receivable.

Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Frequenzband um ein GSM-Frequenzband, beispielsweise GSM 1800 oder GSM 1900, und bei dem zweiten Frequenzband um ein UMTS-Frequenzband.The first frequency band is preferably a GSM frequency band, for example GSM 1800 or GSM 1900, and the second frequency band is a UMTS frequency band.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Bandstop um eine Parallelschaltung einer Induktivität und einer Kapazität.In a preferred embodiment of the present invention, the band stop is a parallel connection of an inductor and a capacitor.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der Bandstop in LTCC-Bauweise realisiert. LTCC steht für "Low Temperature Cofired Ceramic-Technology". LTCC ist eine Technologie zum Herstellen von Mehrschicht-Schaltkreisen mit Hilfe von einzelnen Bändern, die benutzt werden, um leitende, dielektrische und/oder resistive Pasten darauf anzubringen. Die einzelnen Schichten werden dabei miteinander verbunden und zusammengebrannt.In a further development of the present invention, the band stop is implemented in an LTCC construction. LTCC stands for "Low Temperature Cofired Ceramic-Technology". LTCC is a technology for making multi-layer circuits using single tapes that are used to apply conductive, dielectric and / or resistive pastes thereon. The individual layers are connected and burned together.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der erste Signalzweig eine Transformationsleitung auf. Bevorzugt ist diese Transformationsleistung dem ersten Filter vorgeschaltet.In a development of the present invention, the first signal branch has a transformation line. This transformation power is preferably connected upstream of the first filter.

Weiter bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Filter um einen SAW (Surface Acoustic Wave) -Filter. Der SAW-Filter kann in ein Modul, insbesondere bevorzugt ein LTCC-Modul, integriert werden. SAW-Filter haben den Vorteil geringer Verluste, kompakter Bauweise und einfacher Impedanzanpassung.The first filter is further preferably a SAW (Surface Acoustic Wave) filter. The SAW filter can be integrated into a module, particularly preferably an LTCC module. SAW filters have the advantage of low losses, compact design and simple impedance matching.

Weiter bevorzugt handelt es sich bei dem zweiten Filter um einen Keramik-Filter. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Hochfrequenzschalter PIN-Dioden oder Transistoren aufweisen.The second filter is more preferably a ceramic filter. In one embodiment of the present invention, the high-frequency switch can have PIN diodes or transistors.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Filter zusammen mit einem weiteren Filter als Duplex-Filter ausgebildet.In a further preferred embodiment, the second filter is designed together with a further filter as a duplex filter.

Bevorzugt sind die Elemente des Antennenschalters, das heißt Hochfrequenzschalter, Bandstop, Transformationsleitung und SAW-Filter in einem Modul integriert. Der Duplex-Flter befindet sich dabei nicht in dem Modul.The elements of the antenna switch, that is to say the high-frequency switch, bandstop, transformation line and SAW filter, are preferably integrated in one module. The duplex filter is not in the module.

Der Antennenschalter ist geeignet, bei Schaltung des Hochfrequenzschalters auf den zweiten Signalzweig, Signale des zweiten Frequenzbandes zu senden.The antenna switch is suitable for sending signals of the second frequency band when the high-frequency switch is switched to the second signal branch.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch eine Antennen-Schaltanordnung, aufweisend

  • einen erfindungsgemäßen Antennenschalter,
  • eine Antenne, insbesondere eine Mehrbandantenne, und
  • einen Mehrfachumschalter,
gelöst. Dabei können die Elemente Hochfrequenzschalter, Bandstop, Transformationsleitung, SAW-Filter und Mehrfachumschalter in einem Modul integriert werden.The task stated at the outset is also exhibited by an antenna switching arrangement
  • an antenna switch according to the invention,
  • an antenna, in particular a multi-band antenna, and
  • a multiple switch,
solved. The elements of high-frequency switch, band stop, transformation line, SAW filter and multiple changeover switch can be integrated in one module.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dort dargestellten Merkmale und auch die bereits oben beschriebenen Merkmale könne nicht nur in der genannten Kombination, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

Figur 1
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Antennenschalters;
Figur 2
eine detailliertere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Antennenschalters;
Figur 3
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Antennen-Schaltanordnung;
Figur 4a
einen bekannten Antennenschalter;
Figur 4b
einen bekannten Antennenschalter mit einem Triplexer; und
Figur 4c
einen bekannten Antennenschalter mit Einzelfilteranordnung.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawings using exemplary embodiments. The features shown there and also the features already described above can be essential to the invention not only in the combination mentioned, but also individually or in other combinations. Show it:
Figure 1
a schematic representation of an embodiment of an antenna switch according to the invention;
Figure 2
a more detailed schematic representation of an embodiment of an antenna switch according to the invention;
Figure 3
a schematic representation of an embodiment of an antenna switching arrangement;
Figure 4a
a known antenna switch;
Figure 4b
a known antenna switch with a triplexer; and
Figure 4c
a known antenna switch with individual filter arrangement.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antennenschalters gemäß der vorliegenden Erfindung. RX steht in den nachfolgend beschriebenen Figuren wiederum für Empfang und TX für Senden. In der gezeigten Schalterstellung des Hochfrequenzschalters 3 unterdrückt der Bandstop 8 ein empfangenes DCS-Signal (DCS RX), welches dem SAW-Filter 4 zufließt. Ein UMTS-Empfangssignal (UMTS RX) wird dagegen von dem Filter 4 gesperrt, kann jedoch den Bandstop 8 passieren und geht durch den Filter 5b. Die Transformationsleitung 7 sorgt dafür, dass der SAW-Filter 4 für die UMTS-Empfangsfrequenz (UMTS RX) am Aufzweigungspunkt einen Leerlauf darstellt. In dieser Schalterstellung ist damit gleichzeitiger UMTS und DCS-Empfang möglich, ein UMTS-Senden jedoch unmöglich.Figure 1 shows a schematic representation of an antenna switch according to the present invention. In the figures described below, RX in turn stands for reception and TX for transmission. In the switch position of the high-frequency switch 3 shown, the band stop 8 suppresses a received DCS signal (DCS RX) which flows to the SAW filter 4. A UMTS reception signal (UMTS RX), on the other hand, is blocked by the filter 4, but can pass the band stop 8 and passes through the filter 5b. The transformation line 7 ensures that the SAW filter 4 represents an idle for the UMTS reception frequency (UMTS RX) at the branch point. In this switch position, UMTS and DCS reception are possible at the same time, but UMTS transmission is impossible.

In der entgegengesetzten Schalterstellung des Hochfrequenzschalters 3 wird der Bandstop 8 überbrückt und das von 1 kommende Signal dem Keramikfilter 5b zugeleitet. UMTS-Senden und - Empfangen ist möglich, jedoch kein DCS-Empfang. Die beiden Filter 5a und 5b sind in einen Duplex-Filter 5 integriert.In the opposite switch position of the high-frequency switch 3, the band stop 8 is bridged and the signal coming from 1 is fed to the ceramic filter 5b. UMTS transmission and reception is possible, but no DCS reception. The two filters 5a and 5b are integrated in a duplex filter 5.

Vorteilhaft dabei ist, dass ein Standard-Duplexer verwendet werden kann und ein kleines, kostengünstiges SAW-Filter für DCS-Empfang einsetzbar ist. Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß Figur 4b ist dabei kein Keramikfilter notwendig. Der SAW-Filter 4 ist in ein Modul, beispielsweise LTCC integrierbar, so dass auch die Transformationsleitung 7 komplett in dem Modul verlaufen kann. Im Gegensatz zu der in Figur 4c gezeigten Anordnung ist die vorliegende Anordnung somit layoutunabhängig, da keine externen Transformationsleitungen existieren.The advantage here is that a standard duplexer can be used and a small, inexpensive SAW filter can be used for DCS reception. In contrast to the arrangement according to FIG. 4b, no ceramic filter is necessary. The SAW filter 4 can be integrated into a module, for example LTCC, so that the transformation line 7 can also run completely in the module. In contrast to the arrangement shown in FIG. 4c, the present arrangement is therefore layout-independent since there are no external transformation lines.

Der Bandstop 8 braucht weder besonders schmalbandig zu sein, noch besonders gute Unterdrückung liefern. Er kann auf einfache Weise in LTCC realisiert und integriert werden. Problematisch kann die etwas erhöhte Bedämpfung des UMTS-Empfangssignals (UMTS RX) in der in Figur 1 gezeigten Schalterstellung sein. Dies ist jedoch tolerabel ist, da diese Betriebsart ausschließlich zur Überwachung in den Nachbarzellen verwendet wird.The band stop 8 does not have to be particularly narrow-band, nor do it need to provide particularly good suppression. It can be easily implemented and integrated in LTCC. The somewhat increased attenuation of the UMTS received signal (UMTS RX) in the switch position shown in FIG. 1 can be problematic his. However, this is tolerable since this operating mode is only used for monitoring in the neighboring cells.

Durch die zusätzliche Einführung des Bandstops 8 wird verhindert, dass das DCS-Empfangssignal in das UMTS-Duplex-Filter 5 abfließt. Dadurch kann der Rest der Schaltung mit StandardBauteilen realisiert und vorteilhaft integriert werden.The additional introduction of the band stop 8 prevents the DCS reception signal from flowing into the UMTS duplex filter 5. As a result, the rest of the circuit can be implemented with standard components and advantageously integrated.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Schalterfunktion durch die beiden PIN-Dioden 12 und 13 ausgeübt wird. Diese werden stets vom gleichen, beim Steuereingang 11 eingespeisten Strom durchflossen. Der Bandstop 8 ist als einfacher LC-Parallelkreis ausgeführt. Die Bauteile 15 bis 19 dienen der Gleichspannungs-Entkopplung und besitzen keine Hochfrequenz-Wirkung.Figure 2 shows an embodiment of the present invention, in which the switch function is performed by the two PIN diodes 12 and 13. These are always traversed by the same current fed in at the control input 11. The band stop 8 is designed as a simple LC parallel circuit. The components 15 to 19 are used for DC decoupling and have no high-frequency effect.

Bei durchgeschalteten Dioden 12, 13 wirkt die Diode 13 wie ein Kurzschluss, der über die Transformationsleitung 14 in einen Leerlauf bei 1 überführt wird. Damit wird ein Signal über 1, die Diode 12 und die Abblockungs-Kondensatoren 15 und 16 für alle Frequenzen mit dem Duplex-Filter 5 durch verbunden, wobei der Parallelkreis 8 überbrückt wird. Damit ist normaler UMTS-Sende- und Empfangsbetrieb möglich.When diodes 12, 13 are switched through, the diode 13 acts like a short circuit, which is converted into an open circuit at 1 via the transformation line 14. This connects a signal via 1, the diode 12 and the blocking capacitors 15 and 16 for all frequencies to the duplex filter 5, the parallel circuit 8 being bridged. This enables normal UMTS transmission and reception.

Bei geöffneten Dioden 12, 13 kann ein DCS-Signal nicht von 1 zum Duplexer 5 gelangen, da der Parallelkreis 8 dies verhindert. Das Signal gelangt statt dessen über die Bauteile 14 und 7 zum DCS-SAW-Filter 4. Ein UMTS-Empfangssignal dagegen kann den Parallelkreis passieren und gelangt zum UMTS RX-Ausgang des Duplexers 5. Die Leitung 7 ist so bemessen, dass die Impedanz des Filters 4 bei UMTS RX-Frequenz in einen Leerlauf bei 1 transformiert wird, so dass die Übertragung von 1 zum Duplex-Filter 5 ungestört bleibt.When the diodes 12, 13 are open, a DCS signal cannot pass from 1 to the duplexer 5, since the parallel circuit 8 prevents this. Instead, the signal reaches components 14 and 7 of the DCS SAW filter 4. A UMTS reception signal, on the other hand, can pass through the parallel circuit and reaches the UMTS RX output of the duplexer 5. Line 7 is dimensioned so that the impedance of the Filters 4 at UMTS RX frequency is transformed into an idle at 1, so that the transmission from 1 to duplex filter 5 remains undisturbed.

Bei Experimenten ergab für den ersten Betriebsfall, d.h. UMTS TX und UMTS RX, eine Einfügungsdämpfung (Insertion-Loss) von ca. 0.8 dB vom Eingang der Schaltung 1 bis zum Duplexer 5 (ohne dessen Verluste). Dies ist nur unwesentlich mehr, wie bei einem herkömmlichen Zweifach-Umschalter. Der in diesem Modus geprüfte Parallelkreis 8 verursacht somit praktisch keine Zusatzdämpfung.In experiments for the first operating case, ie UMTS TX and UMTS RX, an insertion loss (insertion loss) of approx. 0.8 dB from the input of circuit 1 to duplexer 5 (without its losses). This is only slightly more than with a conventional double changeover switch. The parallel circuit 8 tested in this mode thus causes practically no additional damping.

Beim zweiten Betriebsfall, d.h. UMTS RX und DCS RX, ergab sich eine Dämpfung von 1.4 dB für UMTS RX (ohne Duplexerverluste). Da dieser Betriebsfall, wie bereits erläutert, nur dem Überwachen dient, ist dieser Wert akzeptabel.In the second operating case, i.e. UMTS RX and DCS RX, the attenuation was 1.4 dB for UMTS RX (without duplexer losses). Since, as already explained, this operating case is only used for monitoring, this value is acceptable.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Figur 3 zeigt eine Antennen-Schaltanordnung mit einer Antenne 9, einem Mehrfachumschalter 2, einem Hochfrequenz-Schalter 3, einem Bandstop 8, einer Transformationsleitung 7, einem SAW-Filter 4 und einem Duplex-Filter 5. Die Antenne 9 wird durch den Mehrfachumschalter 2 auf die Sende- bzw. Empfangsanschlüsse 2a bis 2d umgeschaltet, welche anderen Bändern, wie beispielsweise GSM 900 und GSM 1900 zugeordnet sind. Anschluss 2e, der bei üblichen Mehrfachumschaltern für UMTS vorgesehen ist, kann zum gleichzeitigen UMTS und DCS Betrieb erweitert werden. Des Weiteren kann die Anordnung, mit Ausnahme des Duplex-Filters 5, komplett in einem Modul 10 integriert werden.Figure 3 shows a further embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an antenna switching arrangement with an antenna 9, a multiple switch 2, a high-frequency switch 3, a band stop 8, a transformation line 7, a SAW filter 4 and a duplex filter 5. The antenna 9 is switched by the multiple switch 2 switched to the transmit or receive connections 2a to 2d, which are assigned to other bands, such as GSM 900 and GSM 1900. Connection 2e, which is provided for common UMTS multiple switches, can be expanded for simultaneous UMTS and DCS operation. Furthermore, with the exception of the duplex filter 5, the arrangement can be completely integrated in a module 10.

Durch die vorliegende Erfindung besteht die Möglichkeit, ein bestehendes Modul 2, das über einen Ausgang für UMTS verfügt, in der beschriebenen Weise zu erweitern. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Schaltung zusammen mit dem Mehrfachumschalter 2 zu einem einzigen Modul zu integrieren.The present invention makes it possible to expand an existing module 2, which has an output for UMTS, in the manner described. Furthermore, there is the possibility of integrating the circuit together with the multiple changeover switch 2 into a single module.

Claims (14)

Antennenschalter für gleichzeitigen Empfang mindestens zweier Frequenzbänder, aufweisend: - einen Hochfrequenzschalter (3) zum Schalten zwischen einem ersten und einem zweiten Signalzweig, - einen ersten Filter (4) in dem ersten Signalzweig, und - einen zweiten Filter (5b) in dem zweiten Signalzweig, gekennzeichnet durch
einen Bandstopp (8), welcher durch den Hochfrequenzschalter überbrückbar ist.Antenna switch for the simultaneous reception of at least two frequency bands, comprising: - a high-frequency switch (3) for switching between a first and a second signal branch, - A first filter (4) in the first signal branch, and - a second filter (5b) in the second signal branch, marked by
a band stop (8) which can be bridged by the high-frequency switch. Antennenschalter gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Antennenschalter geeignet ist, bei Schaltung des Hochfrequenzschalters (3) auf den ersten Signalzweig, gleichzeitig Signale eines ersten und eines zweiten Frequenzbandes zu empfangen, wobei das erste Frequenzband in dem ersten Signalzweig und das zweite Frequenzband in dem zweiten Signalzweig empfangbar ist.Antenna switch according to claim 1,
characterized in that
the antenna switch is suitable for simultaneously receiving signals of a first and a second frequency band when the high-frequency switch (3) is switched to the first signal branch, the first frequency band in the first signal branch and the second frequency band in the second signal branch being receivable. Antennenschalter gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Frequenzband ein GSM-Frequenzband und das zweite Frequenzband ein UMTS-Frequenzband ist.Antenna switch according to claim 2,
characterized in that
the first frequency band is a GSM frequency band and the second frequency band is a UMTS frequency band. Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bandstop (8) eine Parallelschaltung einer Induktivität und einer Kapazität aufweist.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the band stop (8) has an inductor and a capacitor connected in parallel. Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bandstop (8) in LTCC-Bauweise realisiert ist.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the band stop (8) is implemented in LTCC construction. Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Signalzweig eine Transformationsleitung (7) aufweist.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the first signal branch has a transformation line (7). Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Filter (4) ein SAW-Filter ist.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the first filter (4) is a SAW filter. Antennenschalter gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der SAW-Filter in ein Modul, insbesondere ein LTCC-Modul, integriert ist.Antenna switch according to claim 7,
characterized in that
the SAW filter is integrated in a module, in particular an LTCC module. Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Filter (5b) ein Keramik-Filter ist.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the second filter (5b) is a ceramic filter. Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hochfrequenzschalter (3) PIN-Dioden oder Transistoren aufweist.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the high-frequency switch (3) has PIN diodes or transistors. Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Filter (5b) zusammen mit einem weiteren Filter (5a) als Duplexfilter (5) ausgebildet ist.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the second filter (5b) together with a further filter (5a) is designed as a duplex filter (5). Antennenschalter gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elemente des Antennenschalters mit Ausnahme des Duplexfilters (5) in einem Modul (10) integriert sind.Antenna switch according to claim 11,
characterized in that
the elements of the antenna switch with the exception of the duplex filter (5) are integrated in a module (10). Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Antennenschalter geeignet ist, bei Schaltung des Hochfrequenzschalters (3) auf den zweiten Signalzweig, Signale des zweiten Frequenzbandes zu senden.Antenna switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the antenna switch is suitable for sending signals of the second frequency band when the high-frequency switch (3) is switched to the second signal branch. Antennenschaltanordnung, aufweisend: - einen Antennenschalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, - eine Antenne (9), insbesondere eine Mehrbandantenne, und - einen Mehrfachumschalter (2). Antenna switching arrangement, comprising: an antenna switch according to one of the preceding claims, - An antenna (9), in particular a multi-band antenna, and - A multiple switch (2).
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EP0964477A1 (en) * 1998-06-11 1999-12-15 Tokin Corporation Antenna sharing device for dual frequency band
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