EP1505682A1 - HF-Schaltungsanordnung für mobile Kommunikationsendgeräte - Google Patents

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EP1505682A1
EP1505682A1 EP04018540A EP04018540A EP1505682A1 EP 1505682 A1 EP1505682 A1 EP 1505682A1 EP 04018540 A EP04018540 A EP 04018540A EP 04018540 A EP04018540 A EP 04018540A EP 1505682 A1 EP1505682 A1 EP 1505682A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
arrangement
reception
tunable
transmission
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Withdrawn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
EP04018540A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carlos Civeira Munoz
Damian Wisniowski
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.)
Palm Inc
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
Publication of EP1505682A1 publication Critical patent/EP1505682A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • 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 invention relates to an RF circuit arrangement for mobile communication terminals with a reception path, a reception antenna arrangement, a reception filter arrangement, an external to an RF chip low-noise amplifier, one opposite the RF chip internal low-noise amplifier and one between the internal and the external low-noise amplifier receiving intermediate filter arrangement and a transmission path, the a transmitting antenna arrangement, a transmitting filter arrangement, a power amplifier external to the RF chip, an opposite to the RF chip internal preamplifier and a between the preamplifier and the power amplifier comprising transmitting intermediate filter arrangement.
  • Communication terminals are for both the receiving and also for the transmission path as so-called RF intermediate filter fixed interstage filters or one filter bank each intended.
  • the transmission path is the fixed Interstage filter adapted such that of the RF chip coming, unwanted noise of a transmission signal yet be suppressed in front of the power amplifier.
  • the said Noise is mainly due to the IQ modulator of the HF chips.
  • the interstage filter associated with the receive path ensures a required blocker suppression and is between the external low-noise amplifier and the RF chip arranged.
  • the low noise amplifier compared to the RF chip therefore already receives one for further signal processing processed received signal.
  • the two above-mentioned interstage filters, which are used as RF intermediate filters are usually through expensive and space-consuming SAW filters realized (SAW: "Surface Acoustic Wave ").
  • the invention is based on the object, an RF circuitry for mobile Provide communication terminals that are suitable for a Use with different mobile radio frequency bands is simplified.
  • HF filter is for example from US 2002/0093400 A1 known and provides that electrical varactors through Apply appropriate control voltages customizable Provide passband of a realized RF filter.
  • This tunable HF intermediate filter may be preferred Interstage filter of the type described above.
  • This RF intermediate filter can, for example, in the receive path of the be arranged mobile communication terminal. His Tunability makes it possible to use the RF circuitry in terms of their reception path to different Adjust carrier frequencies of different mobile radio standards. If the HF intermediate filter in the transmission path of the mobile Communication terminal is arranged, it may be due his tunability to those for each Frequency bands on which broadcast is pertinent Noise requirements are adjusted.
  • this is at least one tunable RF intermediate filter both as the receive intermediate filter arrangement as well as the transmit intermediate filter arrangement intended. Because in half-duplex operation the mobile communication terminal either sends or can be achieved by suitable control of the tunable RF inter-filter each an optimal operating condition both for sending as well as for receiving operation to be provided. Especially for half-duplex operation is the RF intermediate filter between a transmit mode and a Reception mode switchable. The switchability of the HF intermediate filter But it can also be an advantage if the RF circuitry in a mobile multimode communication terminal is used. In this case can the tunable RF intermediate filter to multiple receiving or Transmission frequency ranges are adjusted.
  • a switch is provided to the at least one tunable RF intermediate filter in the Send path or receive path to integrate.
  • the two provided switch for example, from a Control device running on a baseband chip of the mobile Communication terminal can be realized, controlled.
  • the receiving filter arrangement and the transmit filter arrangement in each case by a bandpass filter be formed.
  • the RF intermediate filter arrangements complement each other the transmit and receive paths and the provided bandpass filters to those already explained respective functions in the send or receive path to ensure the filter elements.
  • the be tuned RF intermediate filter narrowband as the respectively provided front-end filter, which the Receive filter arrangement and the transmission filter arrangement form. In this way it is possible for the front-end filters several transmit and several receive bands different mobile standards, while the used selectable HF intermediate filters the selection of a grade relevant transmit / receive band.
  • the receive filter arrangement and the transmit filter arrangement can use a common switch with a Antenna arrangement may be connected, which is both the receiving antenna array as well as the transmit antenna arrangement forms. This means that not necessarily for the Transmit and the receive path separate antenna structures to be provided. Rather, one may also apply several mobile standards customizable common Antenna arrangement are chosen, which then both for the Send as well as for the receive path is usable.
  • the receive filter arrangement and the transmit filter arrangement can from a common FE filter (FE: "Front End”) be formed, which has a switch with the external low-noise amplifier of the receive path and the external Power amplifier of the transmission path is connectable.
  • FE Front End
  • This tunable FE filter provides an alternative solution for the both previously discussed bandpass filter.
  • the at least one Tunable HF intermediate filter in the transmission path between the Preamp and the power amplifier and a second tunable HF intermediate filter between the external low noise amplifier and the internal low noise Amplifier is provided in the receive path, the Receive filter arrangement and the transmission filter arrangement of a duplexer are formed.
  • the duplexer is in this A typical component for full-duplex operation a mobile communication terminal. Because both in the Send as well as in the receive path a tunable HF intermediate filter can, by appropriate control of Passage ranges of these RF intermediate filter between each switched multiple transmit or multiple receive bands become. It is particularly favorable in this context that also the duplexer with regard to its transmission characteristics be tunable for the send and the receive path itself can.
  • a common Antenna arrangement for the transmit and the receive path be provided, in which case the duplexer with a Antenna arrangement is connected, which is both the receiving antenna array as well as the transmit antenna arrangement forms.
  • the antenna arrangement will then be chosen such that they support a plurality of desired ones Mobile standards is suitable, in particular in terms of their reception and transmission properties leaves.
  • HF intermediate filter arrangements both of which are formed by a tunable RF intermediate filter being realized outside the RF chip, wherein ceramic constructions for the implementation of the HF intermediate filter are preferred.
  • LTCC Low temperature co-fired ceramic
  • the tunable HF intermediate filters provided switches and low-noise amplifier in question.
  • an actual front-end circuit in particular the receive filter arrangement and the transmit filter arrangement belong, together with the previously mentioned components in a LTCC process.
  • This method Among other things, it also allows integration miniaturized surface wave filter, also called SAW.
  • Half duplex GSM, EDGE; Full duplex: UMTS-FDD, CDMA2000, IS136.
  • the presented RF circuitry creates the possibility of being tuned Building multi-standard frontends.
  • the Conventionally provided SAW filter banks for example replaced by a tunable Fronend filter.
  • Any / tunable HF intermediate filters ensure transmission and Receive-side signal requirements by a tunable front-end filter alone can not be achieved can.
  • the RF circuit arrangement thus enables a Implementation of an SDR-HF frontend (SDR: "Software defined region ").
  • broadband reception and transmission lines be realized by the RF circuitry.
  • the Receive filter arrangement and / or the transmission filter arrangement are designed to be tunable.
  • the receive filter arrangement and the transmit filter arrangement depending on the application (mobile radio standard) as Bandpass, low pass or high pass filter may be formed.
  • a first embodiment of an RF circuit arrangement for a mobile communication terminal is based on the figures 1 and 2 illustrated.
  • the RF circuitry has an antenna arrangement 1, which a transmission path and a Receive path of the RF circuitry is common.
  • the Antenna arrangement 1 can be via a switch 2 either with a reception filter 3 or a transmission filter 4 connect.
  • the reception filter 3 and the transmission filter 4 are each executed as a fixed bandpass filter. It is it can be seen that the RF circuitry for a Half-duplex operation of the mobile communication terminal is designed, because with the help of the switch 2 can be the Antenna arrangement 1 either with the transmitting or Connect the reception path.
  • the HF circuit arrangement has a circuit part, which is common to the transmit and receive paths and themselves from a tunable interstage filter 7 as RF intermediate filter and two each on one side of the Interstage filters arranged switches 8, 9 composed.
  • the switch 8 is arranged to be the tunable one Interstage filter 7 either with an output of the external low-noise amplifier 5 or with the input of the external Power amplifier 6 can connect, pending of whether the RF circuitry is currently in the transmit or Reception mode is.
  • the switch 9 connects the interstage filter 7 either with an input of another low noise amplifier 10 associated with the receive path and internally on an RF chip 11 of the RF circuitry is realized.
  • An output signal of the internal low-noise Amplifier 10 is fed to a receiving mixer 12, the down-converts a received signal to a frequency that has a further processing of the received signal in the baseband allows.
  • the switch 9 connects the interstage filter 7 with a Output of a preamplifier 13, which on the RF chip 11th is integrated.
  • a transmit input signal for the preamplifier 13 is provided by a transmit mixer 14, which is a provided by baseband signal processing Transmission signal for transmission via the antenna arrangement 1 processed, in particular the carrier frequency to be used sets.
  • FIG. 1 shows the position of the respective switches 2, 8, 9 for a receiving operation, while the figure 2 the Position of the same switches 2, 8, 9 for a transmission operation illustrated.
  • the tunability of the interstage filter 7 allows for a transmit operation and a Reception operation of the RF circuitry respectively provide additional filter properties. That as Bandpass filter implemented tunable interstage filter 7 ensures noise reduction in transmission mode Transmission signal, the associated interference in the first place come from the transmitter-mixer 14. In contrast, that creates tunable interstage filters designed as bandpass filters 7 in the receive mode the required Blocker suppression.
  • Control device For switching between transmit mode and receive mode at Support for a half-duplex cellular standard is one not shown here to use control device, the for example, on a baseband chip of the mobile Communication terminal can be realized.
  • These Control device actuated during a changeover, for example, from a transmitting to a receiving operation, at the same time the switches 2, 8 and 9, while additionally a Passband of the tunable interstage filter 7 of the transmission band of the half-duplex mobile radio standard to the Receiving band is changed.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of FIG Figures 1 and 2 explained RF circuitry.
  • the tunable Filter 15 can be with the help of the switch 2 either with an input of the external low-noise amplifier 5 or with connect to the output of the external power amplifier 6.
  • the unspecified explained part of the RF circuit arrangement of Figure 3 is structurally correct with the corresponding part the RF circuit arrangement according to Figures 1 and 2.
  • the HF circuit arrangement according to FIG. 3 is also suitable for a Half-duplex operation provided, with a switch between a transmission mode and a reception mode simultaneous control of the switches 2, 8 and 9 and the Passage ranges of tunable filters 15 and 7 requires.
  • the tunable filter 15, which also serves as a front-end filter can be designated, thus fulfilling those Filtering tasks, which in the RF circuitry according to the Figures 1 and 2 of the separate filters 3 and 4 have been taken over.
  • transmit signals arrive from the RF chip 21 from, more specifically, a preamplifier 22, to a tunable interstage filters running as bandpass filters 23, after which they have a power amplifier 24 and the Pass through duplexer 17 and finally over the Antenna assembly 16 are emitted.
  • the RF circuitry shows as in the previously explained Embodiments also a transmit mixer 25 and a Receive mixer 26 on.
  • the function of the two interstage filters 19, 23 corresponds to that of the Half duplex operation explained filter 7.
  • the HF circuit arrangement which is based on FIG. 5 is different from that of Figure 4 in that the duplexer 17 is tunable by a Duplexer 27 is replaced.
  • the tunability of the duplexer 27 allows the RF circuitry to have a plurality of full-duplex cellular standards that may vary by respective transmit and receive bands from each other differ.
  • By appropriate control of Passage areas of the tunable duplexer 27 and the Interstage filters 19, 23 can do the required Adjustments are made.
  • the transmit front-end filter namely the transmit filter arrangement, serves (4) primarily for the suppression of Harmonics of the transmit signal while the receive front-end filter, namely the receiving filter assembly (3), from their Function primarily from a current reception band remote interference suppressed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine HF-Schaltungsanordnung für mobile Kommunikationsendgeräte mit einem Empfangspfad, der eine Empfangs-Antennenanordnung, eine Empfangs-Filteranordnung (3), einen gegenüber einem HF-Chip (11) externen rauscharmen Verstärker (5), einen gegenüber dem HF-Chip internen rauscharmen Verstärker (10) und eine zwischen dem internen (10) und dem externen Verstärker (5) gelegene Empfangs-Zwischenfilteranordnung aufweist, und einem Sendepfad, der eine Sende-Antennenanordnung, eine Sende-Filteranordnung (4), einen gegenüber dem HF-Chip (11) externen Leistungsverstärker (6), einen gegenüber dem HF-Chip (11) internen Vorverstärker (13) und eine zwischen dem Vorverstärker (13) und dem Leistungsverstärker (6) gelegene Sende-Zwischenfilteranordnung aufweist, wobei dass wenigstens eine von der Empfangs-Zwischenfilteranordnung und der Sende-Zwischenfilteranordnung von einem abstimmbaren HF-Zwischenfilter (7) gebildet wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine HF-Schaltungsanordnung für mobile Kommunikationsendgeräte mit einem Empfangspfad, der eine Empfangs-Antennenanordnung, eine Empfangs-Filteranordnung, einen gegenüber einem HF-Chip externen rauscharmen Verstärker, einen gegenüber dem HF-Chip internen rauscharmen Verstärker und eine zwischen dem internen und dem externen rauscharmen Verstärker gelegene Empfangs-Zwischenfilteranordnung aufweist, und einem Sendepfad, der eine Sende-Antennenanordnung, eine Sende-Filteranordnung, einen gegenüber dem HF-Chip externen Leistungsverstärker, einen gegenüber dem HF-Chip internen Vorverstärker und eine zwischen dem Vorverstärker und dem Leistungsverstärker gelegene Sende-Zwischenfilteranordnung aufweist.
Bei solchen bekannten HF-Schaltungsanordnungen für mobile Kommunikationsendgeräte sind sowohl für den Empfangs- als auch für den Sendepfad als HF-Zwischenfilter so genannte feste Interstage-Filter oder auch jeweils eine Filterbank vorgesehen. Hinsichtlich des Sendepfades ist das feste Interstage-Filter derart angepasst, dass von dem HF-Chip kommende, unerwünschte Rauschanteile eines Sendesignals noch vor dem Leistungsverstärker unterdrückt werden. Die besagten Rauschanteile rühren hauptsächlich von dem IQ-Modulator des HF-Chips her.
Das dem Empfangspfad zugehörige Interstage-Filter sorgt für eine erforderliche Blockerunterdrückung und ist zwischen dem externen rauscharmen Verstärker und dem HF-Chip angeordnet. Der gegenüber dem HF-Chip interne rauscharme Verstärker erhält daher bereits ein für eine weitere Signalverarbeitung aufbereitetes Empfangssignal.
Die beiden oben erwähnten Interstage-Filter, die als HF-Zwischenfilter wirken, werden meist durch teure und platzraubende SAW-Filter realisiert (SAW: "Surface Acoustic Wave").
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine HF-Schaltungsanordnung für mobile Kommunikationsendgeräte bereitzustellen, die für einen Einsatz bei verschiedenen Mobilfunk-Frequenzbändern vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird bei der HF-Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigstens eine von der Empfangs-Zwischenfilteranordnung und der Sende-Zwischenfilteranordnung von einem abstimmbaren HF-Zwischenfilter gebildet wird. Ein für diesen Zweck geeignetes HF-Filter ist beispielsweise aus der US 2002/0093400 A1 bekannt und sieht vor, dass elektrische Varaktoren durch Anlegen geeigneter Steuerspannungen einen anpassbaren Durchlassbereich eines realisierten HF-Filters bereitstellen. Dieses abstimmbare HF-Zwischenfilter kann bevorzugt ein Interstage-Filter der oben beschriebenen Art sein. Dieses HF-Zwischenfilter kann beispielsweise im Empfangspfad des mobilen Kommunikationsendgerätes angeordnet sein. Seine Abstimmbarkeit ermöglicht es, die HF-Schaltungsanordnung hinsichtlich ihres Empfangspfades an unterschiedliche Trägerfrequenzen verschiedener Mobilfunkstandards anzupassen. Wenn das HF-Zwischenfilter in dem Sendepfad des mobilen Kommunikationsendgerätes angeordnet ist, kann es aufgrund seiner Abstimmbarkeit an die für die jeweiligen Frequenzbänder, auf denen gesendet wird, einschlägigen Rauscherfordernisse angepasst werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der HF-Schaltungsanordnung, die besonders für den Halbduplex-Betrieb geeignet ist, ist das wenigstens eine abstimmbare HF-Zwischenfilter sowohl als die Empfangs-Zwischenfilteranordnung als auch als die Sende-Zwischenfilteranordnung vorgesehen. Da im Halbduplex-Betrieb das mobile Kommunikationsendgerät entweder sendet oder empfängt, kann durch geeignete Steuerung des abstimmbaren HF-Zwischenfilters jeweils ein optimaler Betriebszustand sowohl für den Sende- als auch für den Empfangsbetrieb bereitgestellt werden. Speziell für den Halbduplex-Betrieb ist das HF-Zwischenfilter zwischen einem Sendemodus und einen Empfangsmodus umschaltbar. Die Umschaltbarkeit des HF-Zwischenfilters kann aber auch dann von Vorteil sein, wenn die HF-Schaltungsanordnung bei einem mobilen Multimode-Kommunikationsendgerät zum Einsatz kommt. In diesem Fall kann das abstimmbare HF-Zwischenfilter an mehrere Empfangs- bzw. Sendefrequenzbereiche angepasst werden.
Zurückkommend auf den Halbduplex-Betrieb der HF-Schaltungsanordnung kann bevorzugt vorgesehen sein, dass zu beiden Seiten des wenigstens einen abstimmbaren HF-Zwischenfilters jeweils ein Schalter vorgesehen ist, um das wenigstens eine abstimmbare HF-Zwischenfilter in den Sendepfad oder den Empfangspfad zu integrieren. Die beiden vorgesehenen Schalter werden beispielsweise von einer Steuereinrichtung, die auf einem Basisband-Chip des mobilen Kommunikationsendgerätes realisiert sein kann, gesteuert.
Vorteilhafterweise können die Empfangs-Filteranordnung und die Sende-Filteranordnung jeweils von einem Bandpass-Filter gebildet sein. In dieser Weise ergänzen sich die HF-Zwischenfilteranordnungen des Sende- und des Empfangspfades und die vorgesehenen Bandpass-Filter, um die bereits erläuterten jeweiligen Funktionen im Sende- oder Empfangspfad der Filterelemente zu gewährleisten. Zur Unterstützung eines Multimode-Betriebs sowohl für den Halbduplex- als auch für den Voll-Fall, der später erläutert wird, kann das abstimmbare HF-Zwischenfilter schmalbandiger ausgeführt sein als die jeweils vorgesehenen Frontend-Filter, welche die Empfangs-Filteranordnung und die Sende-Filteranordnung bilden. In dieser Weise ist es möglich, dass die Frontend-Filter mehrere Sende- und mehrere Empfangsbänder unterschiedlicher Mobilfunkstandards durchlassen, während das eingesetzte abstimmbare HF-Zwischenfilter die Auswahl eines grade relevanten Sende-/Empfangsbandes vornimmt.
Die Empfangs-Filteranordnung und die Sende-Filteranordnung können über einen gemeinsamen Schalter mit einer Antennenanordnung verbunden sein, welche sowohl die Empfangs-Antennenanordnung als auch die Sende-Antennenanordnung bildet. Dies bedeutet, dass nicht notwendigerweise für den Sende- und den Empfangspfad gesonderte Antennenstrukturen vorzusehen sind. Vielmehr kann auch eine gegebenenfalls an mehrere Mobilfunkstandards anpassbare gemeinsame Antennenanordnung gewählt werden, die dann sowohl für den Sende- als auch für den Empfangspfad nutzbar ist.
Die Empfangs-Filteranordnung und die Sende-Filteranordnung können von einem gemeinsamen FE-Filter (FE: "Front End") gebildet sein, das über einen Schalter mit dem externen rauscharmen Verstärker des Empfangspfades und dem externen Leistungsverstärker des Sendepfades verbindbar ist. Dieses abstimmbare FE-Filter stellt eine alternative Lösung für die beiden vorher erläuterten Bandpass-Filter dar.
Bei einer für den Vollduplex-Betrieb des mobilen Kommunikationsendgerätes vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine abstimmbare HF-Zwischenfilter im Sendepfad zwischen dem Vorverstärker und dem Leistungsverstärker und ein zweites abstimmbares HF-Zwischenfilter zwischen dem externen rauscharmen Verstärker und dem internen rauscharmen Verstärker im Empfangspfad vorgesehen ist, wobei die Empfangs-Filteranordnung und die Sende-Filteranordnung von einem Duplexer gebildet sind. Der Duplexer ist in diesem Zusammenhang ein typisches Bauelement für den Vollduplex-Betrieb eines mobilen Kommunikationsendgerätes. Da sowohl im Sende- als auch im Empfangspfad ein abstimmbares HF-Zwischenfilter liegt, kann durch geeignete Steuerung von Durchlassbereichen dieser HF-Zwischenfilter jeweils zwischen mehreren Sende- bzw. mehreren Empfangsbändern geschaltet werden. Besonders günstig ist in diesem Zusammenhang, dass auch der Duplexer hinsichtlich seiner Durchlasscharakteristik für den Sende- und den Empfangspfad selbst abstimmbar sein kann.
Auch bei dem Vollduplex-Betrieb kann eine gemeinsame Antennenanordnung für den Sende- und den Empfangspfad vorgesehen sein, wobei dann der Duplexer mit einer Antennenanordnung verbunden ist, die sowohl die Empfangs-Antennenanordnung als auch die Sende-Antennenanordnung bildet. Die Antennenanordnung wird dann so gewählt sein, dass sie zum Unterstützen einer Mehrzahl gewünschter Mobilfunkstandards geeignet ist, sich insbesondere hinsichtlich ihrer Empfangs- und Sendeeigenschaften steuern lässt.
Es ist hervorzuheben, dass die HF-Zwischenfilteranordnungen, die beide von einem abstimmbaren HF-Zwischenfilter gebildet sein können, außerhalb des HF-Chips realisiert sind, wobei keramische Konstruktionen für die Realisierung des HF-Zwischenfilters bevorzugt sind.
Es ist denkbar, dass mehrere Komponenten der oben erläuterten HF-Schaltungsanordnung gemeinsam in einem LTCC-Verfahren (LTCC: "Low temperature co-fired ceramic") hergestellt sind. Dafür kommen insbesondere die abstimmbaren HF-Zwischenfilter, vorgesehene Schalter und rauscharme Verstärker in Frage. Auch kann eine eigentliche Frontend-Schaltung, zu der insbesondere die Empfangs-Filteranordung und die Sende-Filteranordnung gehören, gemeinsam mit den zuvor erwähnten Bauelementen in einem LTCC-Verfahren hergestellt sein. Dieses Verfahren ermöglicht unter anderem auch eine Integration miniaturisierter Oberflächenwellenfilter, auch SAW genannt.
Um einige Beispiele für Mobilfunkstandards zu nennen, bei denen die vorgestellte HF-Schaltungsanordnung zum Einsatz kommen kann, die folgende Aufzählung.
Halbduplex: GSM, EDGE; Vollduplex: UMTS-FDD, CDMA2000, IS136.
Es ist besonders hervorzuheben, dass die vorgestellte HF-Schaltungsanordnung die Möglichkeit schafft, abstimmbare Multistandard-Frontends aufzubauen. Hierbei werden die konventionell vorgesehenen SAW-Filterbänke beispielsweise durch ein abstimmbares Fronend-Filter ersetzt. Das/die abstimmbaren HF-Zwischenfilter gewährleisten sende- und Empfangsseitige Signalanforderungen, die durch ein abstimmbares Frontend-Filter allein nicht erreicht werden können. Die HF-Schaltungsanordnung ermöglicht somit eine Realisierung eines SDR-HF-Frontends (SDR: "Software defined region"). Auch breitbandige Empfangs- und Sendestrecken werden durch die HF-Schaltungsanordnung realisierbar. (In diesem Zusammenhang sind besonders diejenigen Ausführungsbeispiele der Erfindung zu nennen, bei denen die Empfangs-Filteranordnung und/oder die Sende-Filteranordnung abstimmbar ausgeführt sind.
Die Empfangs-Filteranordnung und die Sende-Filteranordnung können je nach Anwendungsfall (Mobilfunkstandard) als Bandpass-, Tiefpass- oder Hochpassfilter ausgebildet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
eine HF-Schaltungsanordnung für ein mobiles Kommunikationsendgerät in einem Halbduplex-Empfangsbetrieb,
Figur 2
die Schaltungsanordnung von Figur 1 für einen Sendebetrieb des mobilen Kommunikationsendgerätes,
Figur 3
eine alternative HF-Schaltungsanordnung für einen Halbduplex-Betrieb eines mobilen Kommunikationsendgerätes,
Figur 4
eine Schaltungsanordnung für einen Vollduplex-Betrieb eines mobilen Kommunikationsendgerätes und
Figur 5
eine zu der Schaltungsanordnung von Figur 4 alternative Schaltungsanordnung für einen Vollduplex-Betrieb eines mobilen Kommunikationsendgerätes.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer HF-Schaltungsanordnung für ein mobiles Kommunikationsendgerät ist anhand der Figuren 1 und 2 veranschaulicht. Die HF-Schaltungsanordnung weist eine Antennenanordnung 1 auf, die einem Sendepfad und einem Empfangspfad der HF-Schaltungsanordnung gemeinsam ist. Die Antennenanordnung 1 lässt sich über einen Schalter 2 entweder mit einem Empfangs-Filter 3 oder einem Sende-Filter 4 verbinden. Das Empfangs-Filter 3 und das Sende-Filter 4 sind jeweils als feste Bandpass-Filter ausgeführt. Es ist ersichtlich, dass die HF-Schaltungsanordnung für einen Halbduplex-Betrieb des mobilen Kommunikationsendgerätes ausgelegt ist, denn mit Hilfe des Schalters 2 lässt sich die Antennenanordnung 1 entweder mit den Sende- oder dem Empfangspfad zusammenschalten.
Von dem Empfangs-Filter 3 ausgehend erreichen mit Hilfe der Antennenanordnung 1 empfangene Signale einen externen rauscharmen Verstärker 5, während über die Antennenanordnung 1 auszusendende Signale vor Erreichen des Bandpass-Filters 4 einen Leistungsverstärker 6 passiert haben.
Die HF-Schaltungsanordnung weist einen Schaltungsteil auf, der dem Sende- und dem Empfangspfad gemeinsam ist und sich aus einem abstimmbaren Interstage-Filter 7 als HF-Zwischenfilter und aus zwei jeweils auf einer Seite des Interstage-Filters angeordneten Schaltern 8, 9 zusammensetzt. Der Schalter 8 ist derart angeordnet, dass er das abstimmbare Interstage-Filter 7 entweder mit einem Ausgang des externen rauscharmen Verstärkers 5 oder mit dem Eingang des externen Leistungsverstärkers 6 verbinden kann, und zwar anhängig davon, ob die HF-Schaltungsanordnung gerade im Sende- oder Empfangsbetrieb ist. Der Schalter 9 verbindet das Interstage-Filter 7 entweder mit einem Eingang eines weiteren rauscharmen Verstärkers 10, der dem Empfangspfad zugehörig und intern auf einem HF-Chip 11 der HF-Schaltungsanordnung realisiert ist. Ein Ausgangssignal des internen rauscharmen Verstärkers 10 wird einem Empfangsmischer 12 zugeführt, der ein Empfangssignal auf eine Frequenz heruntermischt, die eine weitere Verarbeitung des Empfangssignals im Basisband ermöglicht. Bei einem Sendebetrieb der HF-Schaltungsanordnung verbindet der Schalter 9 das Interstage-Filter 7 mit einem Ausgang eines Vorverstärkers 13, der auf dem HF-Chip 11 integriert ist. Ein Sende-Einganssignal für den Vorverstärker 13 wird von einem Sende-Mischer 14 bereitgestellt, der ein von einer Basisbandsignalverarbeitung bereitgestelltes Sendesignal zum Aussenden über die Antennenanordnung 1 aufbereitet, insbesondere die zu verwendende Trägerfrequenz festlegt.
Eine jeweilige Stellung der Schalter 2, 8 und 9 hängt, wie aus den Figuren 1 und 2 deutlich hervorgeht, davon ab, ob die HF-Schaltungsanordnung im Sende- oder Empfangsbetrieb ist. So zeigt die Figur 1 die Stellung der betreffenden Schalter 2, 8, 9 für einen Empfangsbetrieb, während die Figur 2 die Stellung derselben Schalter 2, 8, 9 für einen Sendebetrieb veranschaulicht.
Es ist zu beachten, dass die Abstimmbarkeit des Interstage-Filters 7 es ermöglicht, für einen Sendebetrieb und einen Empfangsbetrieb der HF-Schaltungsanordnung jeweils zusätzliche Filtereigenschaften bereitzustellen. Das als Bandpassfilter ausgeführte abstimmbare Interstage-Filter 7 gewährleistet im Sendebetrieb eine Rauschunterdrückung im Sendesignal, wobei die zugehörigen Störungen in erster Linie von dem Sende-Mischer 14 herrühren. Demgegenüber schafft das abstimmbare, als Bandpass-Filter ausgeführte Interstage-Filter 7 im Empfangsbetrieb die erforderliche Blockerunterdrückung.
Zur Umschaltung zwischen Sendebetrieb und Empfangsbetrieb bei Unterstützung eines Halbduplex-Mobilfunkstandards ist eine hier nicht gezeigte Steuereinrichtung einzusetzen, die beispielsweise auf einem Basisband-Chip des mobilen Kommunikationsendgerätes realisiert sein kann. Diese Steuereinrichtung betätigt bei einer Umschaltung, beispielsweise von einem Sende- zu einem Empfangsbetrieb, gleichzeitig die Schalter 2, 8 und 9, während zusätzlich ein Durchlassbereich des abstimmbaren Interstage-Filters 7 von dem Sendeband des Halbduplex-Mobilfunkstandards zu dessen Empfangsband geändert wird.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten HF-Schaltungsanordnung. Dabei werden funktionsgleiche Komponenten der HF-Schaltungsanordnung mit denselben Bezugszeichen benannt, wie in den Figuren 1 und 2. Zur Einsparung gesonderter Empfangsund Sende-Filter unmittelbar hinter Antennenanordnung 1 ist bei der HF-Schaltungsanordnung nach Figur 3 ein gemeinsames, als Bandpass-Filter ausgeführtes Filter 15 vorgesehen, dessen Durchlassbereich zwischen einem Sendebetrieb und einem Empfangsbetrieb umgeschaltet werden kann. Das abstimmbare Filter 15 lässt sich mit Hilfe des Schalters 2 entweder mit einem Eingang des externen rauscharmen Verstärkers 5 oder mit dem Ausgang des externen Leistungsverstärkers 6 verbinden. Der nicht näher erläuterte teil der HF-Schaltungsanordnung von Figur 3 stimmt strukturell mit dem entsprechenden Teil der HF-Schaltungsanordnung nach den Figuren 1 und 2 überein.
Auch die HF-Schaltungsanordnung nach Figur 3 ist für einen Halbduplex-Betrieb vorgesehen, wobei eine Umschaltung zwischen einem Sendebetrieb und einem Empfangsbetrieb eine gleichzeitige Steuerung der Schalter 2, 8 und 9 sowie der Durchlassbereiche der abstimmbaren Filter 15 und 7 erfordert. Das abstimmbare Filter 15, das auch als Frontend-Filter bezeichnet werden kann, erfüllt somit diejenigen Filteraufgaben, die bei der HF-Schaltungsanordnung nach den Figuren 1 und 2 von den gesonderten Filtern 3 und 4 übernommen worden sind.
Anhand der Figuren 4 und 5 werden nun zwei weitere Ausführungsformen einer HF-Schaltungsanordnung beschrieben, die nunmehr für einen Vollduplex-Betrieb ausgelegt ist, bei dem bekannter Maßen ein simultaner Sende- und Empfangsbetrieb ermöglicht wird. Von einer gemeinsamen Antennenanordnung 16 gelangen Empfangssignale über eine Duplexer 17, der von zwei festen Bandpass-Filtern gebildet wird, zu einem externen rauscharmen Verstärker 18. Von dem rauscharmen Verstärker 18 aus durchlaufen Empfangssignale ein abstimmbares, als Bandpass-Filter ausgeführtes Interstage-Filter 19, wonach sie an einen Eingang eines internen rauscharmen Verstärkers 20 gelangen, der auf einem HF-Chip 21 realisiert ist. Was den Sendepfad angeht, so gelangen Sendesignale von dem HF-Chip 21 aus, genauer gesagt von einem Vorverstärker 22, zu einem abstimmbaren, als Bandpass-Filter ausgeführten Interstage-Filter 23, wonach sie einen Leistungsverstärker 24 und den Duplexer 17 durchlaufen und abschließend über die Antennenanordnung 16 ausgestrahlt werden. Die HF-Schaltungsanordnung weist wie bei den vorher erläuterten Ausführungsformen auch einen Sende-Mischer 25 und einen Empfangs-Mischer 26 auf. Die Funktion der beiden Interstage-Filter 19, 23 entspricht derjenigen, des anhand des Halbduplexbetriebes erläuterten Filters 7.
Die HF-Schaltungsanordnung, welche anhand von Figur 5 erläutert ist, unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 4 dadurch, dass der Duplexer 17 durch einen abstimmbaren Duplexer 27 ersetzt ist. Die Abstimmbarkeit des Duplexer 27 ermöglicht es, dass die HF-Schaltungsanordnung eine Mehrzahl von Vollduplex-Mobilfunkstandards unterstützen kann, die sich durch jeweilige Sende- und Empfangsbänder voneinander unterscheiden. Durch entsprechende Steuerung der Durchlassbereiche des abstimmbaren Duplexers 27 und der Interstage-Filter 19, 23 können die erforderlichen Anpassungen vorgenommen werden.
Für sämtliche erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung gilt grundsätzlich, und zwar unabhängig von dem Halbduplexoder Vollduplexfall, dass die jeweils eingesetzten Frontend-Filter einen breiteren Durchlassbereich aufweisen können als die bei dem jeweiligen Ausführungsbeispiel zugeordneten Interstage-Filter. Dadurch wird ermöglicht, dass das Interstage-Filter sowohl zwischen mehreren Empfangsbändern als auch zwischen mehreren Sendebändern umschaltbar ist. Dies gilt insbesondere für die Ausführungsbeispiele, bei denen feste Frontend-Filter vorgesehen sind und die anhand der Figuren 1, 2 und 4 erläutert sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Durchlassbereiche der Frontend-Filter und des/der Interstage-Filter im wesentlichen jeweils für den Sende- oder Empfangsfall übereinstimmen.
Allgemein dient das Sende-Frontend-Filter, nämlich die Sende-Filteranordnung (4) in erster Linie zur Unterdrückung von Harmonischen des Sendesignals, während das Empfangs-Frontend-Filter, nämlich die Empfangs-Filteranordnung (3), von ihrer Funktion her in erster Linie von einem aktuellen Empfangsband entfernt gelegene Störfrequenzen unterdrückt.

Claims (11)

  1. HF-Schaltungsanordnung für mobile Kommunikationsendgeräte mit einem Empfangspfad, der eine Empfangs-Antennenanordnung, eine Empfangs-Filteranordnung (3), einen gegenüber einem HF-Chip (11) externen rauscharmen Verstärker (5), einen gegenüber dem HF-Chip internen rauscharmen Verstärker (10) und eine zwischen dem internen (10) und dem externen Verstärker (5) gelegene Empfangs-Zwischenfilteranordnung aufweist, und einem Sendepfad, der eine Sende-Antennenanordnung, eine Sende-Filteranordnung (4), einen gegenüber dem HF-Chip (11) externen Leistungsverstärker (6), einen gegenüber dem HF-Chip (11) internen Vorverstärker (13) und eine zwischen dem Vorverstärker (13) und dem Leistungsverstärker (6) gelegene Sende-Zwischenfilteranordnung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine von der Empfangs-Zwischenfilteranordnung und der Sende-Zwischenfilteranordnung von einem abstimmbaren HF-Zwischenfilter (7) gebildet wird.
  2. HF-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine abstimmbare HF-Zwischenfilter (7) sowohl die Empfangs-Zwischenfilteranordnung als auch die Sende-Zwischenfilteranordnung bildet.
  3. HF-Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine HF-Zwischenfilter (7) zwischen einem Sendemodus und einem Empfangsmodus umschaltbar ist.
  4. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten des wenigstens einen abstimmbaren HF-Zwischenfilters (7) jeweils ein Schalter (8, 9) vorgesehen ist, um das wenigstens eine abstimmbare HF-Zwischenfilter (7) in den Sendepfad oder den Empfangspfad zu integrieren.
  5. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangs-Filteranordnung (3) und die Sende-Filteranordnung (4) jeweils von einem Bandpass-Filter gebildet sind.
  6. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangs-Filteranordnung (3) und die Sende-Filteranordnung (4) über einen gemeinsamen Schalter (2) mit einer Antennenanordnung (1) verbunden sind, welche sowohl die Empfangs-Antennenanordnung als auch die Sende-Antennenanordnung bildet.
  7. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangs-Filteranordnung (3) und die Sende-Filteranordnung (4) von einem gemeinsamen abstimmbarer FE-Filter (15) gebildet sind, das über einen Schalter(2) mit dem externen rauscharmen Verstärker (5) des Empfangspfades und dem externen Leistungsverstärker (6) des Sendepfades verbindbar ist.
  8. HF-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine abstimmbare HF-Zwischenfilter (19) im Sendepfad zwischen dem Vorverstärker (22) und dem Leistungsverstärker (24) vorgesehen ist, ein zweites abstimmbares HF-Zwischenfilter (23) zwischen dem externen rauscharmen Verstärker (18) und dem internen rauscharmen Verstärker (20) im Empfangspfad vorgesehen ist, wobei die Empfangs-Filteranordnung und die Sende-Filteranordnung von einem Duplexer (17) gebildet sind.
  9. HF-Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Duplexer (27) abstimmbar ist.
  10. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Duplexer (17, 27) mit einer Antennenanordnung (1) verbunden ist, die sowohl die Empfangs-Antennenanordnung als auch die Sende-Antennenanordnung bildet.
  11. HF-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das abstimmbare HF-Zwischenfilter (7), schmalbandiger ausgeführt ist als eine zugeordnete Filteranordnung von der Empfangs-Filteranordnung (3) und der Sende-Filteranordnung (4).
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