FI110968B - RF filtering resolution for a radio transmitter - Google Patents

RF filtering resolution for a radio transmitter Download PDF

Info

Publication number
FI110968B
FI110968B FI963445A FI963445A FI110968B FI 110968 B FI110968 B FI 110968B FI 963445 A FI963445 A FI 963445A FI 963445 A FI963445 A FI 963445A FI 110968 B FI110968 B FI 110968B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
filter
radio frequency
frequency component
filtering
active radio
Prior art date
Application number
FI963445A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI963445A0 (en
FI963445A (en
Inventor
Seppo Yrjoelae
Panu Hagstroem
Original Assignee
Filtronic Lk Oy
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 Filtronic Lk Oy filed Critical Filtronic Lk Oy
Priority to FI963445A priority Critical patent/FI110968B/en
Publication of FI963445A0 publication Critical patent/FI963445A0/en
Priority to EP97306730A priority patent/EP0828307A3/en
Priority to EP97306729A priority patent/EP0828306A3/en
Publication of FI963445A publication Critical patent/FI963445A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI110968B publication Critical patent/FI110968B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H01P1/2136Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using comb or interdigital filters; using cascaded coaxial cavities

Landscapes

  • Transceivers (AREA)

Description

RF-suodatusratkaisu radiolähetin/vastaanotinta varten - RF-filtreringsupplösning för en radiosändtagare 110968 1 ' ! \ , 5 Keksintö koskee yleisesti radiolähetin/vastaanotinten arkkitehtuuria ja erityisesti suodatintekniikan soveltamista radiolähetin/vastaanottimen integrointiasteen kasvattamiseen ja fyysisen koon pienentämiseen.RF filtering solution for radio transmitter / receiver - RF-filtereringsupplösning för en radiosändtagare 110968 1 '! The invention relates generally to the architecture of radio transmitters / receivers, and in particular to the application of filter technology to increase the degree of integration of the radio transceiver / receiver and to reduce the physical size.

Tekniikan tason mukainen, kaksisuuntaisesti toimiva ja aika- tai taajuusjakoduplek-10 siä (TDD, Time Division Duplex; FDD, Frequency Division Duplex) käyttävä radiolaite sisältää useita RF- ja välitaajuussuodattimia sekä lähetin- että vastaanotin-puolella. Kuvassa 1 on esitetty tekniikan tason mukainen TDD-radio 10, joka sisältää antenniin 21 kytkettynä duplex-suodattimen 33 lähetys- ja vastaanottosignaalien erottamiseksi toisistaan. Duplex-suodattimen lähtöportti on kytketty pienikohinai-15 seen vahvistimeen (LNA; Low Noise Amplifier) 17 impedanssisovitusverkon 12 kautta. LNA vahvistaa vastaanotettua radiosignaalia. Sitä seuraa toinen kaistanpääs-tösuodatin 18, joka edelleen suodattaa vastaanotettua signaalia. Myös LNA:n ja kaistanpäästösuodattimen 18 välillä on impedanssisovituspiiri 16. Kaikki kuvan im-pedanssisovituspiirit on kuvattu tiettyinä yhdistelminä induktiivisista ja kapasitiivi-20 sista komponenteista, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että myös muunlaisia impedanssisovitusverkkoja on mahdollista käyttää. Suodattimen 18 lähtöportti on kytketty sekoittimeen 11, jossa vastaanotettu signaali sekoitetaan syntetisaattorilta 22 tulevan ensimmäisen injektiosignaalin kanssa. Sekoitustuloksena saatava välitaa-juussignaali (IF) viedään vastaanottimen RF-piirille demodulointia ja muuta jatko- · 25 käsittelyä varten.Prior art radio equipment employing bidirectional frequency division multiple duplex (TDD) (Frequency Division Duplex) (TDD) includes a plurality of RF and intermediate frequency filters on both the transmitter and receiver sides. Figure 1 illustrates a prior art TDD radio 10 including a duplex filter 33 coupled to an antenna 21 for separating transmission and reception signals. The output port of the duplex filter is coupled to a Low Noise Amplifier (LNA) 17 via an impedance matching network 12. The LNA amplifies the received radio signal. This is followed by a second bandpass filter 18, which further filters the received signal. There is also an impedance matching circuit 16 between the LNA and the bandpass filter 18. All of the image impedance matching circuits are illustrated by certain combinations of inductive and capacitive components, but it will be apparent to one skilled in the art that other types of impedance matching networks are possible. The output port of the filter 18 is coupled to a mixer 11, where the received signal is mixed with the first injection signal from the synthesizer 22. The intermediate frequency (IF) signal resulting from the mixing is applied to the receiver's RF circuit for demodulation and other processing.

Radion 10 lähetinosa sisältää toisen paikallisoskillaattorisignaalin (LO) 26, joka tuotetaan lähettimen etuasteella (ei kuvassa) ja sekoitetaan sekoittimessa 30 ensimmäisen injektiosignaalin kanssa. Sekoittimen 30 lähtö viedään kaistanpäästösuodat-30 timelle 13, joka sijaitsee tavallisesti ennen lähettimen tehovahvistinta 14. Tehovah- • vistimen 14 lähtö on kytketty duplex-suodattimen 33 tuloon impedanssisovituspiirin 19 kautta. Edelleen vastaavanlainen impedanssisovitusverkko 20 löytyy tehovah-vistimen 14 ja kaistanpäästösuodattimen 13 välistä. Tehovahvistimen 14 ja duplex-suodattimen 33 välillä on usein suuntakytkin (ei esitetty), jolla voidaan mitata an-35 tennille menevän signaalin tehotasoa. Duplex-suodattimen 33 antenniportti on kytketty lähetin/vastaanottimen antenniin impedanssisovituspiirin 23 kautta.The transmitter portion of the radio 10 includes a second local oscillator signal (LO) 26, which is produced at the transmitter preamble (not shown) and mixed in the mixer 30 with the first injection signal. The output of the mixer 30 is applied to a bandpass filter-30 timer 13, usually located before the transmitter power amplifier 14. The output of the power amplifier 14 is coupled to the input of the duplex filter 33 via an impedance matching circuit 19. Further, a similar impedance matching network 20 is located between the power amplifier 14 and the bandpass filter 13. There is often a directional switch (not shown) between the power amplifier 14 and the duplex filter 33 for measuring the power level of the signal going to the antenna 35. The antenna port of the duplex filter 33 is coupled to the transmitter / receiver antenna via an impedance matching circuit 23.

110968 2110968 2

Kahden peräkkäisen radiotaajuisen signaalin käsittelylohkon eli RF-lohkon (esimerkiksi LNA 17 ja sekoitin 11) ja niiden välisen "off-chip"-suodattimen 18 integrointi on yleensä vaikeaa. Suodatin voi olla esimerkiksi helix-, dielektrinen tai muu vastaava suodatin ja sen käyttö on välttämätöntä esitetyn radiorakenteen 10 toiminnan 5 kannalta. Vaikeus johtuu lähinnä siitä, että jos "off-chip"-suodatin ja RF-lohkot integroidaan samalle substraatille, suodattimen suuri koko edellyttää - IC-tekniikalla toteutettuihin RF-lohkoihin ven attuna - suurikokoisia yhteenkytkentäliuskoja, joiden aiheuttamat sähköiset hajasuureet ja induktiiviset kytkennät huonontavat suodattimen selektiivisyyttä. "Off-chip"-suodattimen käyttö RF-lohkojen välissä tekee 10 rakenteen täydellisen integroinnin käytännössä kannattamattomaksi. Niinpä tekniikan tason mukaiset kannettavat radiolaitteet, kuten matkapuhelimet, koostuvatkin useista keskitetyillä tai diskreeteillä komponenteilla toteutetuista RF-lohkoista, joiden väliin suodattimet kytketään.Integration of two successive radio frequency signal processing blocks, i.e. the RF block (e.g., LNA 17 and mixer 11), and the "off-chip" filter 18 between them is generally difficult. The filter may be, for example, a helix filter, a dielectric filter, or the like, and its use is necessary for operation 5 of the radio structure 10 shown. The difficulty is mainly due to the fact that if the "off-chip" filter and the RF blocks are integrated on the same substrate, the large size of the filter requires, by extension, IC interconnection strips, which are caused by electrical spreading and inductive coupling to degrade the filter. . The use of an "off-chip" filter between the RF blocks makes the complete integration of the 10 structures practically unprofitable. Thus, prior art portable radio devices, such as mobile phones, consist of a plurality of RF blocks implemented with centralized or discrete components, between which filters are coupled.

15 Diskreettien komponenttien ja suodattimien välisissä rajapinnoissa standardi-impedanssiksi on vakiintunut 50Ω. Suodatin-ja puolijohdevalmistajat sovittavat tuotteidensa tulo- ja lähtöimpedanssit standardiarvoon modulaarisen suunnittelun helpottamiseksi. RF-piirien tulo- ja lähtöimpedanssit olisivat usein edullisesti pienempiä tai suurempia, esimerkiksi LNA:n 17 tuloimpedanssi voi sellaisenaan olla noin 100 20 Ω. Sovitus standardiarvoon täytyy tehdä sovituskytkennällä, joka rakennetaan eril-liskomponenteista tai jonka puolijohdevalmistaja integroi osaksi RF-piiriä. Standar-di-rajapintaimpedanssin edellyttämät sovituskytkennät vievät tilaa, lisäävät häiriöitä ja vaimennusta ja kasvattavat valmistuskustannuksia. Jotta radiolaitteen kokoaja valmistuskustannuksia voitaisiin oleellisesti laskea nykyisestä, tulee kehittää lähe-25 tin/vastaanottimen suodatusratkaisu, joka mahdollistaa mainittujen lohkojen helpomman integroinnin.15 At the interfaces between the discrete components and the filters, the standard impedance is 50Ω. Filter and semiconductor manufacturers adjust the input and output impedances of their products to a standard value to facilitate modular design. The input and output impedances of the RF circuits would often be preferably lower or higher, for example, the input impedance of the LNA 17 may itself be about 100 to 20 Ω. Adaptation to the standard value must be made by an adapter circuit constructed from non-discrete components or integrated by the semiconductor manufacturer into an RF circuit. The adaptive couplings required by the Standar-di interface impedance take up space, increase interference and attenuation and increase manufacturing costs. In order to substantially reduce the manufacturing cost of the radio equipment assembler, a transmitter / receiver filtering solution must be developed that allows easier integration of said blocks.

Impedanssisovituksia voidaan tarkastella myös antennin ja siihen liitettävän antenni-suodatusratkaisun kannalta. Digitaalisissa tiedonsiirtoverkoissa käytetään yleisesti 30 aikajakomonikäyttöä (TDMA; Time Division Multiple Access), jossa lähetys ja vastaanotto tapahtuvat eri aikaväleissä. Jos lähetys- ja vastaanottotaajuus on sama, signaalien erottamiseen käytetään matkapuhelimessa antennikytkintä, joka kytkee antennin vuorotellen laitteen lähetin-ja vastaanotinhaaraan. Jos lähetys ja vastaanotto tapahtuvat eri taajuuskaistoilla, erottavana yksikkönä voidaan käyttää analogiapu-35 helimissa käytetyn dupleksisuodattimen kaltaista suodatinta. Jälkimmäinen vaihtoehto tulee kyseeseen myös taajuusjakomonikäyttöä (FDMA Frequency Division Multiple Access) soveltavissa järjestelmissä.The impedance adaptations can also be considered in terms of the antenna and the antenna filtering solution to be connected to it. Digital communication networks generally employ 30 Time Division Multiple Access (TDMA) transmissions, which are received in different time slots. If the transmit and receive frequencies are the same, the cellular telephone uses an antenna switch, which alternately connects the antenna to the transmitter and receiver branches of the device. If the transmission and reception are in different frequency bands, a filter similar to the duplex filter used in analogue helices 35 may be used as the separating unit. The latter option also applies to systems employing Frequency Division Multiple Access (FDMA).

110968 I110968 I

3 !3!

Digitaalisessa taajuusdupleksia (FDD, Frequency Division Duplex) käyttävässä matkapuhelimessa tarvitaan edellä esitetyn RF-kytkimen ohella suodattimia, koska , vastaanottimen tulossa on oltava selektiivisyyttä ja sen on suojattava pienikohinaista esivahvistinta. Lähettimen lähdössä on vaimennettava lähtötaajuuden harmonisia , 5 monikertoja sekä muita harhalähetteitä kuten peilitaajuuksia. Lisäksi suodattimet poistavat lähetinketjun vastaanottimen kaistalle generoimaa kohinaa. Myös lähetys-kaistan alapuoliset taajuudet on vaimennettava erillisellä suodattimena. Aikadup-leksia käyttävässä järjestelmässä, kuten DECTissä (Digital European Cordless Telephone), on eri järjestelyin huolehdittava edellisten lisäksi siitä, että signaalin lähe-10 tyksen aikana vastaanottimen antennia kohti generoimat harhalähetteet vaimentuvat riittävästi.FDD (Frequency Division Duplex) cellular phones require filters in addition to the RF switch above, because, the receiver must have selectivity and be protected by a low-noise preamplifier. The transmitter output must attenuate the output frequency harmonics, 5 multiples, and other biases such as mirror frequencies. In addition, the filters eliminate the noise generated by the transmitter chain on the receiver band. The frequencies below the transmit band must also be attenuated as a separate filter. In a system using time-duplex, such as DECT (Digital European Cordless Telephone), various arrangements must be made to ensure that the transmissions generated by the receiver towards the antenna are sufficiently attenuated during signal transmission.

Riippumatta siitä, käytetäänkö radiolaitteessa antennikytkintä vai pelkkää taajuusse-lektiivistä suodatusta lähetys- ja vastaanottosignaalien erottamiseen, antennin impe-15 danssi on sovitettava siihen liitettyyn kytkin- tai suodatinlohkoon. Standardin mukainen 50Ω:η rajapintaimpedanssi edellyttää jälleen ainakin yhtä impedanssisovi-tuskytkentää, joka kuvassa .1 on merkitty viitenumerolla 23. Tähän kytkentään pätevät sama häviö- häiriö- ja kustannustarkastelut, joite edellä on esitetty koskien piirejä 12, 16, 19 ja 20.Regardless of whether the radio device uses an antenna switch or frequency-selective filtering alone to separate the transmit and receive signals, the impedance of the antenna must be matched to the associated switch or filter block. The standard 50Ω: η interface impedance again requires at least one impedance matching circuit, denoted by reference numeral 23 in FIG. 1. This circuit is subject to the same loss interference and cost considerations as outlined above for circuits 12, 16, 19 and 20.

20 Tämän keksinnön tavoitteena on esittää radiolähetin/vastaanottimen suodatusratkai-su, joka kasvattaa laitteen integrointiastetta poistaen ja/tai vähentäen edellä esitettyjä tekniikan tason epäkohtia. Keksinnön tavoitteena on myös esittää pienikokoinen ja valmistuskustannuksiltaan kohtuullinen radiolaitteen arkkitehtuuri, joka on helposti 25 sovellettavissa toimintataajuuksiltaan ja muilta spesifikaatioiltaan erilaisiin järjestelmiin.It is an object of the present invention to provide a radio transmitter / receiver filtering solution that increases the degree of device integration by eliminating and / or reducing the above-mentioned disadvantages of the prior art. It is also an object of the invention to provide a compact and reasonably priced manufacturing device architecture that is readily applicable to systems with different operating frequencies and other specifications.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan yhdistämällä lähetin- ja vastaanotinketjujen radiotaajuiset suodattimet yhdeksi rakenteeksi, jossa on portit muiden komponenttien liit-30 tämiseksi. Porttien impedanssit valitaan suodatusyksikköön kuuluvien osien mitoituksella niin, että muut komponentit voidaan liittää niihin ilman erillisiä sovitus- ‘ verkkoja.The objects of the invention are achieved by combining radio frequency filters of transmitter and receiver chains into a single structure having ports for connecting other components. The gate impedances are selected by dimensioning the parts of the filter unit so that other components can be connected to them without separate matching networks.

. Keksinnön mukaiselle suodatusratkaisulle on tunnusomaista, että se käsittää yhte- 35 näisessä suodatusyksikössä - ensimmäisen suodattimen signaalin suodattamiseksi ennen sen johtamista suoda-tusyksikön ulkopuolelle tiettyyn ensimmäiseen aktiiviseen radiotaajuuskomponent-tiin ja 4 110968 - toisen suodattimen signaalin suodattamiseksi mainitun ensimmäisen aktiivisen ra-diotaajuuskomponentin läpi johtamisen jälkeen.. The filtering solution according to the invention is characterized in that it comprises in a coherent filtering unit - to filter the signal of the first filter before passing it outside the filtering unit to a particular first active radio frequency component and 4 110968 - to filter the signal of the second filter through said first active radio frequency.

Keksintö kohdistuu myös radiolaitteeseen, jossa käytetään edellä kuvatun kaltaista 5 suodatusratkaisua. Keksinnön mukaiselle radiolaitteelle on tunnusomaista, että se käsittää yhtenäisen suodatusyksikön sekä välineet suodatetun signaalin johtamiseksi mainitusta suodatusyksiköstä tiettyyn ensimmäiseen aktiiviseen radiotaajuuskompo-nenttiin ja välineet signaalin johtamiseksi mainitusta ensimmäisestä aktiivisesta ra-diotaajuuskomponentista takaisin mainittuun yhtenäiseen suodatusyksikköön edel-10 leen suodatettavaksi.The invention also relates to a radio apparatus employing a filtering solution as described above. The radio device according to the invention is characterized in that it comprises a unitary filtering unit and means for transferring the filtered signal from said filtering unit to a certain first active radio frequency component and means for returning the signal from said first active radio frequency component to said uniform filtering unit.

Keksintö perustuu siihen, että radioarkkitehtuurin suunnittelun lähtökohdaksi otetaan suodatintekniikan tarjoamat mahdollisuudet. Nykyaikainen radiotaajuussuoda-tin muodostuu siirtojohtoresonaattoreista, mahdollisista erilliskomponenteista, näitä 15 yhdistävistä siirtolinjoista sekä runkorakenteesta, joka on tavallisimmin pienihäviöi-nen substraattilevy, dielektrinen (tavallisimmin keraaminen) runkolohko tai näiden yhdistelmä. Suodatinkokonaisuutta ympäröi sähköä johtava kotelo. Keksinnön mukaisesti lähetin- ja vastaanotinhaarojen suodattimet integroidaan yhdeksi suodatus-yksiköksi, jossa kaikki osat on koottu samalle pienihäviöiselle substraatille ja ne si-20 jaitsevat yhteisen, häiriöiltä suojaavan kuoren sisäpuolella. Tämä kokonaisuus muodostaa yhden komponentin matkapuhelimen tai muun radiolaitteen piirilevyllä.The invention is based on taking the capabilities of filter technology as the starting point for radio architecture design. The state-of-the-art RF filter consists of transmission line resonators, possible discrete components, transmission lines connecting these and a frame structure, which is usually a low loss substrate plate, a dielectric (usually ceramic) frame block or a combination thereof. The filter assembly is surrounded by an electrically conductive housing. According to the invention, the filters of the transmitter and receiver branches are integrated into a single filtering unit, in which all the parts are assembled on the same low-loss substrate and are located inside a common interference shield. This assembly forms a single component on the circuit board of a mobile phone or other radio device.

Aktiiviset komponentit voidaan toteuttaa erilliskomponentteina, yhtenä GaAs-piirinä tai multichip-moduulina, mikä sinänsä on tunnettua ja kuuluu tekniikan tasoon. Esil-, 25 lä olevassa keksinnössä integroitu suodatusyksikkö käsittää tarvittavat portit aktii visten komponenttien ja antennin liittämiseksi siihen. Suodatusyksikön sisältämät siirtolinjat ja muut piirielimet mitoitetaan siten, että kunkin portin impedanssi vastaa sitä impedanssitasoa, joka siihen liitettävällä komponentilla luonnostaan on. Näin kaikki sovituskytkennät, joilla erilliskomponenttien rajapinnat on sovitettu 50Ω:η 30 standardiarvoon, käyvät tarpeettomaksi. Yksittäisistä suodatusmoduuleista päästään eroon ja koko rakenteen luotettavuus nousee, kokonaispaino laskee ja fyysinen koko pienenee. Lisäksi saavutetaan kustannussäästöjä valmistuksessa. Sähköisen toiminnan kannalta merkittävää on parasiitti Sten elementtien eliminointi, joka johtaa piirien sähköisen toiminnan nopeutumiseen ja kokonaistehonkulutuksen laskuun.The active components can be implemented as discrete components, as a single GaAs circuit or as a multichip module, which is known per se and belongs to the prior art. In the present invention, the integrated filter unit comprises the necessary ports for connecting the active components and the antenna. The transmission lines and other circuit elements contained in the filter unit are dimensioned such that the impedance of each port corresponds to the impedance level inherent in the component to be connected to it. This eliminates the need for any adapter connections that match individual component interfaces to a standard value of 50Ω: η 30. Individual filtration modules are eliminated and the reliability of the entire structure increases, total weight decreases and physical size decreases. In addition, cost savings in manufacturing are achieved. Significant for electrical operation is the elimination of parasitic Ste elements, which results in faster electrical operation of the circuits and a reduction in overall power consumption.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyyn edulliseen suoritusmuotoon ja oheisiin kuviin, joissa 35 « 5 110968 kuva 1 esittää tekniikan tason mukaista radiolaitetta, kuva 2 esittää keksinnön mukaista radiolaitetta, ja , 5 kuva 3 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen erään integroidun suodatusyk- sikön toteutusta.The invention will now be described in more detail with reference to an exemplary preferred embodiment and the accompanying drawings, in which Fig. 1 illustrates a prior art radio apparatus, Fig. 2 illustrates a radio apparatus according to the invention, and Fig. 3 schematically illustrates an embodiment of an integrated filter unit.

Edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä on viitattu kuvaan 1, joten seuraa-vassa keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa viitataan lähinnä 10 kuvaan 2. Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.In the foregoing description of the prior art reference is made to Figure 1, so that in the following description of the invention and its preferred embodiments reference will be made mainly to Figure 10. In the drawings, like reference numerals are used for like parts.

Kuvassa 2 on esitetty lohkokaavio radiolaitteesta, jossa suodatusratkaisu noudattaa keksinnön edullista suoritusmuotoa. Radiolaitteen lähetys-ja vastaanottoketjujen keskeinen osa on integroitu suodatusyksikkö 25, joka sisältää kahdesta suodatinhaa-15 rasta 25a ja 25b koostuvan duplex-suodattimen sekä kaksi kaistanpäästösuodatinta 25 c ja 25 d. Duplex-suodattimen vastaanottohaarassa 25b ja ensimmäisessä kaistan-päästösuodattimessa 25c on portit pienikohinaisen vahvistimen 17 kytkemiseksi siten, että sen tulo kytkeytyy duplex-suodattimeen ja lähtö kaistanpäästösuodattimeen. Vastaavasti toisessa kaistanpäästösuodattimessa 25d ja duplex-suodattimen lähetin-20 haarassa 25a on portit tehovahvistimen 14 kytkemiseksi siten, että sen tulo kytkeytyy kaistanpäästösuodattimeen ja lähtö duplex-suodattimeen. Lisäksi ensimmäisessä kaistanpäästösuodattimessa 25c on portti signaalin johtamiseksi sekoittuneen 11 ja toisessa kaistanpäästösuodattimessa 25d on portti signaalin johtamiseksi sekoitti-mesta 30. Dupleksisuodattimessa on portti antenniin 21 kytkeytymiseksi.Figure 2 is a block diagram of a radio device in which a filtering solution follows a preferred embodiment of the invention. A central part of the transmitting and receiving circuits of the radio device is an integrated filtering unit 25 comprising a duplex filter consisting of two filter branches 15a and 25b and two band pass filters 25c and 25d. The duplex filter receiving branch 25b and the first band-pass filter 25c have ports for switching the low-noise amplifier 17 so that its input is coupled to the duplex filter and the output to the band-pass filter. Similarly, the second bandpass filter 25d and the duplex filter transmitter-branch branch 25a have ports for switching the power amplifier 14 so that its input is coupled to the bandpass filter and the output to the duplex filter. Further, the first bandpass filter 25c has a port for signal transmission to mixer 11 and the second bandpass filter 25d has a port for signal transfer from mixer 30. The duplex filter has a port for connection to antenna 21.

2525

Suodatusyksikön 25 edellä mainituilla porteilla on kullakin tietty impedanssitaso. Pienikohinaiseen vahvistimeen 17 liittyvien porttien impedanssitasoa on kuvassa 2 merkitty Zrx:M ja tehovahvistimeen 14 liittyvien porttien impedanssitasoa on merkitty Zxx:llä. Tietyn vahvistimen tulo-ja lähtöportin impedanssitaso ei välttämättä 30 ole sama, jolloin myös suodatusyksikössä tasot on sovitettava erilaisiksi, mutta tässä käytetään selvyyden vuoksi kumpaakin vahvistinta kohti vain yhtä merkintää. Se-' * koittimiin 11 ja 30 kytkeytyvien porttien impedanssitasoa on merkitty Z^illä ja antenniin 21 kytkeytyvän portin impedanssitasoa on merkitty Z^illa.The aforementioned gates of the filter unit 25 each have a certain impedance level. The impedance level of the ports associated with the low noise amplifier 17 is shown in Figure 2 as Zrx: M and the impedance level of the ports associated with the power amplifier 14 is designated as Zxx. The impedance level of the input and output ports of a particular amplifier may not necessarily be the same, so that the levels in the filtering unit also need to be adjusted differently, but for clarity only one notation is used for each amplifier. The impedance level of the ports connected to the probes 11 and 30 is denoted by Z2 and the impedance level of the port connected to the antenna 21 is denoted by Z2.

f 35 Suodattimien 25a - 25d yhdistäminen yhdeksi integroiduksi suodatusyksiköksi tarkoittaa käytännössä sitä, että kaikki näihin suodattimiin liittyvät osat toteutetaan samaa runkorakennetta ja johtavaa suojakoteloa käyttäen. Oletetaan esimerkiksi, että suodattimiksi valitaan dielektrisiin resonaattoreihin perustuvat suodattimet. Tällöin 6 110968 eräs mahdollinen rakenne on kuvan 3 mukainen. Runkorakenne koostuu toisiinsa liittyvistä pienihäviöisestä substraattilevystä 40 ja keraamisesta runkolohkosta 41, joista jälkimmäiseen on sinänsä tunnetulla tavalla muodostettu resonaattorireikiä 42. Keraamisen runkolohkon siihen pintaan, joka tulee substraattilevyä 40 vasten ja joka 5 ei näin ollen näy kuvassa, voidaan muodostaa johdinkuvioita resonaattoreihin 42 kytkeytymiseksi. Substraattilevyn pinnalle on muodostettu siirtojohtoja 43 ja kyt-kentätäpliä 44, joista edelliset välittävät rakenteen sisäisiä kytkentöjä ja jälkimmäisiin kiinnitettävät komponentit vaikuttavat rakenteen sähköisiin ominaisuuksiin. Portit, joiden välityksellä integroitu suodatusyksikkö 25 liittyy antenniin, vahvistimiin 10 ja sekoittimiin, ovat substraattilevyn reunaan ulottuvia johdinliuskoja 45. Rakenteeseen kuuluu ohuesta metallilevystä tai muusta sähköä johtavasta materiaalista valmistettu suojakansi 46.f 35 Combining filters 25a-25d into one integrated filter unit means that in practice all parts associated with these filters are implemented with the same frame design and conductive protective housing. For example, suppose that filters based on dielectric resonators are selected as filters. In this case, one possible structure is shown in Figure 3. The frame structure consists of an interconnected low-loss substrate plate 40 and a ceramic body block 41, the latter of which, in a manner known per se, is formed with resonator holes 42. The surface of the ceramic body block facing the substrate plate 40 Transmission lines 43 and switch pads 44 are formed on the surface of the substrate plate, the former of which mediate the internal connections of the structure and the latter of which components to be attached affect the electrical properties of the structure. The ports through which the integrated filtration unit 25 is connected to the antenna, amplifiers 10 and mixers are conductive strips 45 extending to the edge of the substrate plate. The structure includes a protective cover 46 made of a thin sheet of metal or other electrically conductive material.

Kuvan 3 esittämän rakenteen eräässä muunnelmassa kaikki resonaattorit eivät sisälly 15 samaan keraamiseen runkolohkoon, vaan suodatin sisältää useita erillisiä lohkoja. Erillisten lohkojen ansiosta resonaattorit voivat helposti olla eri pituisia, mikä yksi-lohkoisessa suodattimessa edellyttäisi dielektrisen lohkon toiselta päätypinnalta porrasmaista muotoa. Lisäksi resonaattoriryhmät, joiden välillä ei saa olla sähkömagneettista kytkentää, on helppo eristää toisistaan järjestämällä niiden väliin metalloitu 20 kahden lohkon rajapinta. Toisaalta lohkojen määrän kasvaessa myös suodattimen valmistukseen kuuluvien työvaiheiden määrä kasvaa.In one variation of the structure shown in Figure 3, not all resonators are included in the same ceramic body block, but the filter includes a plurality of separate blocks. Because of the separate blocks, the resonators can easily be of different lengths, which would require a stepwise shape at the other end surface of the dielectric block in a single block filter. In addition, the resonator groups, which must not be electromagnetically coupled, are easily isolated from one another by providing a metallized interface between two blocks. On the other hand, as the number of blocks increases, the number of steps involved in fabricating the filter increases.

Keksintö ei rajoita integroidun suodatusyksikön sisäistä rakennetta. Resonaattoreina voidaan käyttää dielektristen resonaattoreiden lisäksi esimerkiksi heliksi-, liuska-25 johto- tai koaksiaalisia resonaattoreita. Heliksiresonaattoreihin perustuvassa rakenteessa runkorakenteena toimii edullisimmin piirilevy, jonka yhdessä reunassa on sormimaisia ulokkeita, joihin heliksiresonaattorien lieriökelajohtimet kiinnittyvät. Sama piirilevy toimii myös siirtojohtojen ja erilliskomponenttien alustana. Sähköä johtava suojakotelo jakautuu heliksiresonaattorien kohdalla kotelostoksi, jossa reso-30 naattoreita erottavat väliseinät, joissa voi olla kytkentäaukkoja. Heliksiresonaattoreihin perustuvan suodattimen perusrakenne on alalla sinänsä hyvin tunnettu.The invention does not limit the internal structure of the integrated filtration unit. In addition to dielectric resonators, for example, helix, strip-wire or coaxial resonators can be used as resonators. In a structure based on helix resonators, the frame structure most preferably functions as a circuit board having finger-like projections on one side to which the cylindrical coil conductors of the helix resonators are attached. The same circuit board also serves as a base for transmission lines and discrete components. The electrically conductive protective housing is divided into helix resonators into a housing housing, where the reso-30s are separated by partitions which may have connection openings. The basic structure of a filter based on helix resonators is well known in the art per se.

Joissain tapauksissa modulaarinen suunnittelu voi edellyttää, että jokin kuvassa 2 integroituun suodatusyksikköön 25 sisältyvistä suodattimista, kuten esimerkiksi 35 kaistanpäästösuodatin 25d, on erillinen osa. Keksinnön mukaista ajatusta on mahdollista soveltaa siten, että vain osa suodattimista kuuluu samaan integroituun raken- • teeseen. Tällöin kuitenkin menetetään osa keksinnön tuomista eduista, koska erilli- * 7 110968 sen suodattimen osalta pätevät samat tekniikan tason haittapuolet, joita on käsitelty edellä tekniikan tason selostuksessa.In some cases, modular design may require that one of the filters included in the integrated filtering unit 25 in Figure 2, such as, for example, the bandpass filter 25d, 35. It is possible to apply the idea of the invention so that only some of the filters belong to the same integrated structure. However, in this case, some of the advantages of the invention are lost, since the same disadvantages of the prior art discussed above in the description of the prior art apply to the separate filter.

Matkapuhelimet ovat tällä hetkellä tärkein kannettavan radiotekniikan soveltamisala.Mobile phones are currently the most important application of portable radio technology.

, 5 Koska maailmalla on käytössä useita erilaisia matkapuhelinjärjestelmiä, on oletetta vaa, että niinsanotut dual-mode-puhelimet eli käyttäjän valinnan mukaan kulloinkin eri järjestelmissä toimivat matkapuhelimet tulevat yleistymään. Vaihtoehtoiset järjestelmät voivat käyttää hyvin erilaisia taajuuksia. Esimerkiksi GSM-ja DECT-jär-jestelmien dual-mode-puhelimessa on oltava sekä 900 MHz:n että 1900 MHz:n ra-10 diotaajuusosat. Esillä olevan keksinnön dual-mode-sovellutuksessa kaikki eri järjestelmien lähetys-ja vastaanottotaajuiset passiiviset suodatinosat tai ainakin merkittävä osa niistä on yhdistetty integroiduksi suodatusyksiköksi, jolloin vältetään jopa kymmenen erillistä impedanssisovitusverkkoa ja useita erillisiä suodatinkomponent-teja. Eri jäijestelmien radiotaajuuksilla toimivat aktiiviset komponentit voidaan 15 edelleen toteuttaa yhtenä GaAs-piirinä tai multichip-moduulina, joka liittyy integroituun suodatusyksikköön impedanssiltaan sopivien signaaliporttien kautta, jolloin rakenteesta tulee ominaisuuksiinsa nähden erittäin pienikokoinen ja kompakti.Since there are many different mobile phone systems in the world, it is expected that so-called dual-mode phones, i.e. mobile phones operating in different systems, will become more common. Alternative systems can use very different frequencies. For example, a dual-mode telephone in GSM and DECT systems must have radio frequency bands of both 900 MHz and 1900 MHz. In the dual-mode embodiment of the present invention, all or at least a significant portion of the transmission and reception frequency passive filter sections of the various systems are combined to form an integrated filter unit, thereby avoiding up to ten separate impedance matching networks and several separate filter components. The radio frequency active components of the various rigid systems can be further implemented as a single GaAs circuit or multichip module connected to the integrated filtering unit via impedance-compatible signal ports, thereby making the structure extremely compact and compact in nature.

Claims (12)

110968110968 1. Suodatinrakenne (25) radiotaajuisten signaalien suodattamista varten radiolä-hetin/vastaanotinlaitteessa, joka käsittää ensimmäisen aktiivisen radiotaajuuskom-ponentin (17), tunnettu siitä, että suodatinrakenne käsittää yhtenäisessä suodatus- 5 yksikössä - ensimmäisen suodattimen (25b) lähetys- tai vastaanottosuuntaisen signaalin suodattamiseksi ennen sen johtamista suodatusyksikön ulkopuolelle mainittuun ensimmäiseen aktiiviseen radiotaajuuskomponenttiin ja - toisen suodattimen (25c) samansuuntaisen signaalin suodattamiseksi mainitun en-10 simmäisen aktiivisen radiotaajuuskomponentin läpi johtamisen jälkeen.A filter structure (25) for filtering radio frequency signals in a radio transmitter / receiver device comprising a first active radio frequency component (17), characterized in that the filter structure comprises a unitary filter unit - a first filter (25b) for filtering the transmitting or receiving signal. before passing it outside the filtering unit to said first active radio frequency component, and - a second filter (25c) for filtering a parallel signal after passing through said en-10 first active radio frequency component. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinrakenne, tunnettu siitä, että se käsittää mainitussa yhtenäisessä suodatusyksikössä lisäksi impedanssisovitusvälineet mainittuun ensimmäiseen aktiiviseen radiotaajuuskomponenttiin liittyvien suodatus- 15 yksikön porttien impedanssien sovittamiseksi vastaamaan mainitun ensimmäisen aktiivisen radiotaajuuskomponentin vastaavien porttien impedanssia.The filter structure of claim 1, further comprising impedance matching means in said unitary filter unit for adjusting the impedances of the ports of the filter unit associated with said first active radio frequency component to match the impedance of corresponding ports of said first active radio frequency component. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinrakenne, tunnettu siitä, että se käsittää mainitussa yhtenäisessä suodatusyksikössä lisäksi 20. kolmannen suodattimen (25d) signaalin suodattamiseksi ennen sen johtamista suo datusyksikön ulkopuolelle tiettyyn toiseen aktiiviseen radiotaajuuskomponenttiin ja - neljännen suodattimen (25a) signaalin suodattamiseksi mainitun toisen aktiivisen radiotaajuuskomponentin läpi johtamisen jälkeen.A filter structure according to claim 1, characterized in that said unitary filtering unit further comprises 20. a third filter (25d) for filtering a signal before passing it outside the data unit to a specific second active RF component and a fourth filter (25a) to filter the signal through said second active RF component. after leadership. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suodatinrakenne, tunnettu siitä, että se käsit tää mainitussa yhtenäisessä suodatusyksikössä lisäksi impedanssisovitusvälineet mainittuun toiseen aktiiviseen radiotaajuuskomponenttiin liittyvien suodatusyksikön porttien impedanssien sovittamiseksi vastaamaan mainitun toisen aktiivisen radiotaajuuskomponentin vastaavien porttien impedanssia. 30The filter structure of claim 3, further comprising impedance matching means in said unitary filtering unit for adjusting the impedances of the ports of the filtering unit associated with said second active radio frequency component to match the impedance of the respective ports of said second active radio frequency component. 30 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suodatinrakenne, tunnettu siitä, että mainitut ensimmäinen (25b) ja neljäs (25a) suodatin yhdessä muodostavat duplex-suodatti-men ja mainittu suodatinrakenne käsittää antenniportin signaalien välittämiseksi mainitun duplex-suodattimen ja mainittuun antenniporttiin liitettävän antennin (21) 35 välillä. 110968A filter structure according to claim 3, characterized in that said first (25b) and fourth (25a) filters together form a duplex filter and said filter structure comprises an antenna port for transmitting signals between said duplex filter and an antenna (21) 35 to be connected to said antenna port. . 110968 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinrakenne, tunnettu siitä, että se käsittää mainitussa yhtenäisessä suodatusyksikössä lisäksi impedanssisovitusvälineet mainitun antenniportin impedanssin sovittamiseksi vastaamaan siihen liitettävän antennin impedanssia. 5The filter structure of claim 1, further comprising impedance matching means in said unitary filter unit for adjusting the impedance of said antenna port to match the impedance of the antenna to be connected thereto. 5 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinrakenne, tunnettu siitä, että se käsittää pienihäviöisen substraattilevyn (40) kytkentöjen (43, 44, 45) tekemiseksi, mainittuun substraattilevyyn liittyvän dielektrisen runkolohkon (41) dielektristen resonaattorien (42) muodostamiseksi sekä sähköä johtavan suojakannen (46) mainittujen 10 substraattilevyn ja runkolohkon peittämiseksi.Filter structure according to claim 1, characterized in that it comprises a low-loss substrate plate (40) for making connections (43, 44, 45), forming a dielectric body block (41) associated with said substrate plate, and electrically conductive protective cover (46). 10 for covering the substrate plate and the body block. 8. Radiolähetin/vastaanotinlaite, joka käsittää ensimmäisen aktiivisen radiotaa-juuskomponentin (17), tunnettu siitä, että se käsittää yhtenäisen suodatusyksikön (25) sekä välineet suodatetun lähetys- tai vastaanottosuuntaisen signaalin johtami- 15 seksi mainitusta suodatusyksiköstä mainittuun ensimmäiseen aktiiviseen radiotaa-juuskomponenttiin ja välineet samansuuntaisen signaalin johtamiseksi mainitusta ensimmäisestä aktiivisesta radiotaajuuskomponentista takaisin mainittuun yhtenäiseen suodatusyksikköön edelleen suodatettavaksi.A radio transmitter / receiver device comprising a first active radio frequency component (17), characterized in that it comprises a unitary filtering unit (25) and means for transmitting a filtered transmit or receive direction signal from said filtering unit to said first active radio frequency component. conducting a parallel signal from said first active radio frequency component back to said uniform filtering unit for further filtering. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiolähetin/vastaanotinlaite, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen aktiivinen radiotaajuuskomponentti (17) on vastaanotto-ketjun pienikohinainen etuvahvistin.A radio transmitter / receiver device according to claim 8, characterized in that said first active radio frequency component (17) is a low noise preamp of the receiving chain. 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiolähetin/vastaanotinlaite, tunnettu siitä, 25 että se käsittää lisäksi toisen aktiivisen radiotaajuuskomponentin (14) sekä välineet suodatetun signaalin johtamiseksi mainitusta suodatusyksiköstä mainittuun toiseen aktiiviseen radiotaajuuskomponenttiin ja välineet signaalin johtamiseksi mainitusta toisesta aktiivisesta radiotaajuuskomponentista takaisin mainittuun yhtenäiseen suodatusyksikköön edelleen suodatettavaksi. 30The radio transmitter / receiver device according to claim 8, characterized in that it further comprises a second active radio frequency component (14) and means for transmitting the filtered signal from said filtering unit to said second active radio frequency component and means for transmitting the signal from said second active radio frequency component to said further filtering unit. 30 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen radiolähetin/vastaanotinlaite, tunnettu siitä, että mainittu toinen aktiivinen radiotaajuuskomponentti (14) on lähetysketjun teho-vahvistin. iThe radio transmitter / receiver device of claim 10, characterized in that said second active radio frequency component (14) is a transmission chain power amplifier. i 12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiolähetin/vastaanotinlaite, tunnettu siitä, että se käsittää mainittuun yhtenäiseen suodatusyksikköön yhteydessä olevan antennin (21), jolloin mainittu yhtenäinen suodatusyksikkö käsittää välineet (21a, 21b) lähetys- ja vastaanottosignaalien erottamiseksi toisistaan. 10 110968A radio transmitter / receiver device according to claim 8, characterized in that it comprises an antenna (21) communicating with said unitary filtering unit, said unitary filtering unit comprising means (21a, 21b) for separating transmission and reception signals. 10 110968
FI963445A 1996-09-03 1996-09-03 RF filtering resolution for a radio transmitter FI110968B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI963445A FI110968B (en) 1996-09-03 1996-09-03 RF filtering resolution for a radio transmitter
EP97306730A EP0828307A3 (en) 1996-09-03 1997-09-02 RF-filtering solution for a radio transmitter/receiver
EP97306729A EP0828306A3 (en) 1996-09-03 1997-09-02 A matched impedance filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI963445 1996-09-03
FI963445A FI110968B (en) 1996-09-03 1996-09-03 RF filtering resolution for a radio transmitter

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI963445A0 FI963445A0 (en) 1996-09-03
FI963445A FI963445A (en) 1998-03-04
FI110968B true FI110968B (en) 2003-04-30

Family

ID=8546594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI963445A FI110968B (en) 1996-09-03 1996-09-03 RF filtering resolution for a radio transmitter

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0828307A3 (en)
FI (1) FI110968B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9391650B2 (en) * 2011-02-11 2016-07-12 Qualcomm Incorporated Front-end RF filters with embedded impedance transformation

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4168479A (en) * 1977-10-25 1979-09-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Millimeter wave MIC diplexer
FI86673C (en) * 1991-04-12 1992-09-25 Lk Products Oy CERAMIC DUPLEXFILTER.
US5355524A (en) * 1992-01-21 1994-10-11 Motorola, Inc. Integrated radio receiver/transmitter structure
US5389904A (en) * 1992-09-11 1995-02-14 Industrial Technology Research Institute, Taiwan, R.O.C. Surface-mountable, frequency selective microwave IC package
DE69624377T2 (en) * 1995-07-14 2003-07-10 Lg Products Ab, Solna ANTENNA AMPLIFIER

Also Published As

Publication number Publication date
FI963445A0 (en) 1996-09-03
FI963445A (en) 1998-03-04
EP0828307A3 (en) 2000-04-05
EP0828307A2 (en) 1998-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6185434B1 (en) Antenna filtering arrangement for a dual mode radio communication device
US5903820A (en) Radio communications transceiver with integrated filter, antenna switch, directional coupler and active components
FI97086C (en) Arrangements for separation of transmission and reception
FI114259B (en) Structure of a radio frequency front end
JP4467016B2 (en) System and method for selecting a communication band
EP2870699B1 (en) Transceiver front-end
US7565116B2 (en) High frequency module
US8559893B2 (en) Front end module
US8125296B2 (en) Radio device antenna filter arrangement
US8891412B2 (en) Circuit configuration for a mobile radio device and method for operating the same
US7262677B2 (en) Frequency filtering circuit for wireless communication devices
US6373350B1 (en) Branching filter with saw-resonator transmitting and receiving filters in separate packages and receiving-branch lines in both packages
CN116134736A (en) High-frequency module and communication device
JPH08191230A (en) Branching filter
JP4552193B2 (en) Multiband high frequency module and multiband communication apparatus using the same
FI110968B (en) RF filtering resolution for a radio transmitter
KR20010075520A (en) Dual antenna and radio device provided therewith
KR100759737B1 (en) Branching filter package
KR100737073B1 (en) Intergrated circuit board structure of Radio Frequency communication module
KR20200119686A (en) Front end module
CN215344571U (en) Four-multiplexer applied to carrier aggregation
EP0828306A2 (en) A matched impedance filter
KR100431939B1 (en) A monoblock dual-band duplexer
KR100504813B1 (en) Front end transceiver for dual mode terminal
KR20020056755A (en) A monoblock dual-band duplexer

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired