WO2006040093A1 - Frontendmodul mit einem antennenschalter - Google Patents

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WO2006040093A1
WO2006040093A1 PCT/EP2005/010839 EP2005010839W WO2006040093A1 WO 2006040093 A1 WO2006040093 A1 WO 2006040093A1 EP 2005010839 W EP2005010839 W EP 2005010839W WO 2006040093 A1 WO2006040093 A1 WO 2006040093A1
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radio
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Christian Korden
Christian Block
Kurt Wiesbauer
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Epcos Ag
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    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
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    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/44—Transmit/receive switching
    • H04B1/48—Transmit/receive switching in circuits for connecting transmitter and receiver to a common transmission path, e.g. by energy of transmitter

Definitions

  • the invention relates to a front-end module having a front-end circuit comprising an antenna switch.
  • a multiplex filter may be arranged in a signal path, which has two bandpass filters and separates signals transmitted at different frequencies from one another by routing them into different partial paths provided for this purpose.
  • a radio system is assigned a radio band characterized by its center frequency.
  • the radio band may have transmit and receive bands which are shifted in frequency and do not overlap.
  • a multi-band device is able to process the data from different radio systems.
  • the object of the invention is to provide a space-saving front-end module for at least three different radio bands with good electrical properties.
  • the object of the invention is achieved by a front end module according to claim 1.
  • the invention specifies a front-end module (antenna switch module) equipped with at least three radio bands with a front-end circuit which has at least five signal paths and a single antenna switch designed as a compact component.
  • the antenna switch alternately connects an antenna connection to one of the at least five signal paths in an electrically conductive manner. At least one of the signal paths is branched on the output side through a crossover into two sub-paths, the signals to be transmitted in the sub-paths being assigned to two different radio bands without overlapping frequency ranges.
  • the center frequencies of these radio bands can be z. B. by about one octave, d. H. differ about a factor of 2.
  • the center frequencies of these radio bands can also differ by more than an octave.
  • the first radio system eg WCDMA800, GSM850 / 900
  • WCDMAl900 / 2100, GSM1800 / 1900 WCDMA stands for Wideband Code Division Multiple Access
  • GSM Global System Mobile and the associated figures for the center frequency of the corresponding mobile system in MHz.
  • the crossover has two high frequency filters whose passbands do not overlap.
  • the crossover can z. B. represent a diplexer with a ange ⁇ in the first partial path ange ⁇ low pass and arranged in the second partial path high pass. In the first partial path, the signals of the first radio system and in the second partial path, the signals of the second radio system can be transmitted.
  • the crossover may comprise a low-pass filter as the first filter and a band-pass filter as the second filter, wherein the passband of the second filter lies in the blocking region of the first filter.
  • the crossover network can have a high-pass filter as the first filter and a bandpass filter as the second filter, with the passband of the second filter being in the stopband of the first filter.
  • the front-end module can be designed as a multiband dual mode and in particular a multiband compressed dual-mode switching module for 5, 6 or more radio bands.
  • a compact component preferably suitable for surface mounting, in which the antenna switch is realized, preferably also a decoder or the control logic of the switch is integrated.
  • High-frequency filters can be arranged in the signal paths of the front-end circuit.
  • a low-pass filter is preferably arranged in a signal path or partial path functioning as a transmission path, which is assigned to the "low-frequency" first radio system (GSM850 / 900 or WCDMA800), in the transmission path of the "high-frequency" second radio band GSM1800 / 1900 ⁇ nenden signal path or partial path is preferably a Band ⁇ pass filter arranged.
  • a high-pass filter may alternatively be arranged.
  • the crossover can separate transmission signals of a (first) radio system from the signals of the further radio system.
  • the diplexer can also separate received signals of a radio system from the signals of the further radio system. In the latter case, simultaneous transmission and reception in the second band and monitoring of the signals arriving in the first band are possible.
  • the transmission signals of the first ("low-frequency") and the second ("high-frequency") radio-transmitting system, for example the GSM transmitter, can be routed to the antenna switch and in front of the crossover in a common signal path and on the output side (according to the Crossover) are separated by another crossover.
  • a bandpass filter can be arranged in a signal path or partial path designed as a reception path.
  • the aforementioned filters may have component structures operating with acoustic waves (eg, transducers operating with surface acoustic waves and / or thin-film resonators operating with bulk acoustic waves).
  • acoustic waves eg, transducers operating with surface acoustic waves and / or thin-film resonators operating with bulk acoustic waves.
  • they can also be embodied as MWK filters or as LC filters.
  • the front-end circuit is realized in a front-end module, which is preferably designed as a single component with a carrier substrate, on which or in the above-mentioned components of the front-end circuit are arranged.
  • the component with the antenna switch integrated therein is preferably arranged on the carrier substrate.
  • the carrier substrate preferably has a plurality of dielectric layers z.
  • passive components such as low-pass filters (preferably transmit filters) or high pass filters (preferably receive filters), including the components of the crossover network (low passes, high passes, bandpasses), as structured tracks and to integrate these into the metal layers concealed in the substrate interior .
  • the mentioned low-pass, high-pass and / or band-pass filters can also be available as compact components that can be mounted on the surface of the carrier substrate.
  • a signal line connecting them to one another is arranged, to which, in an advantageous variant, a transverse branch with a protective element arranged therein can be connected.
  • the protective element protects the antenna switch from electrostatic discharges or from overvoltages.
  • Figure 1 is a block diagram of a first front-end circuit with an antenna switch and a crossover
  • FIG. 4 shows a block diagram of a front-end circuit with a decoder integrated in the antenna switch.
  • FIG. 1 shows a five-band dual-mode front-end module.
  • FIG. 2 shows a five-band compressed dual mode front-end module.
  • FIG. 3 shows a six-band Duo-almode front-end module.
  • FIG. 1 shows a front-end circuit with an antenna switch S, which is mounted in a front-end module on a carrier substrate TS, for example.
  • B. is realized from ceramic.
  • the switch S is on the input side to an antenna connection ANT and output connected to six signal paths SPl to PLC on the side.
  • the switch is designed as a SP6T (Single Pole 6 Through) switch and thus as a 6-way switch.
  • SP6T Single Pole 6 Through
  • a crossover FWL is angeord ⁇ net, which has a high pass and a low pass.
  • the frequency divider FW1 separates the signal path SP1 into a first partial path SPI1 and a second partial path SP12.
  • the high pass is arranged in the first partial path SPI1 and the low pass in the second partial path SP12.
  • the lowpass of the crossover FWl is designed to suppress the harmonics of the GSM850 / 900 transmitter at the same time.
  • the partial path with the high pass is preferably used for a (W) -CDMA-mode transmitting radio system.
  • the transmit and receive signals of the latter system are separated from each other by a duplexer connected downstream of the high pass (in the signal path SP4 of FIG. 3 to the low pass).
  • the duplexer is not part of the front-end module in this variant.
  • the duplexer not shown here can also be integrated in the module.
  • the partial path SPI1 is assigned to the radio band WCDMA1900 / 2100 and the partial path SP12 to the combined transmission band GSM850 / GSM900 Tx of the "low-frequency" radio bands GSM850 and GSM900.
  • the second signal path SP2 is assigned to the reception band GSM850 Rx of the radio band GSM850 and the third signal path SP3 to the reception band GSM900 Rx of the radio band GSM900.
  • the fourth signal path SP4 is assigned to the merged transmission band GSM1800 / GSM1900 Tx of the "high-frequency" radio bands GSM1800 and GSM1900
  • the fifth signal path SP5 is the reception band GSM1800 Rx of the radio band GSM1800 and the sixth one
  • the low pass, the high pass of the crossover FWl and vor ⁇ preferably arranged in the signal path SP4 low-pass filter TP are preferably realized in each case in the interior of the carrier substrate TS.
  • FIG. 2 shows a variant of the front-end circuit with five signal paths SP1 to SP5, in which a further frequency-dividing network FW2 is arranged in the third signal path SP3.
  • the third signal path SP3 is divided by the crossover FW2 on the output side into two sub-paths SP31 and SP32.
  • the crossover FW2 represents a combination of a low-pass filter arranged in the first partial path SP31 and a bandpass arranged in the second partial path SP32.
  • the first partial path SP31 of the third signal path SP3 is the combined transmission band GSM850 / GSM900 Tx of the "low-frequency" radio bands GSM850 and
  • the second partial path SP32 of the third signal path SP3 is assigned to the merged transmission band GSM1800 / GSM1900 Tx of the "high-frequency" radio bands GSM1800 and GSM1900.
  • the second partial path SP12 of the first signal path SP1 in FIG. 2 is assigned to the reception band GSM900 Rx of the GSM900 radio band.
  • the possibility of receiving in the first radio band during transmission in the second radio band has the advantage that a call arriving via the first radio band can be signaled during transmission in the second radio band.
  • FIG. 3 shows a variant in which the signal paths SP1 to SP3, SP5 and SP6 are formed as in FIG.
  • the fourth signal path SP4 in addition to the transmission signals of the GSM1800 / 1900 radio band, the data of the WCDMA800 radio system are transmitted.
  • the signals of the systems GSM1800 / 1900 and WCDMA800 are separated from each other by a crossover FW2.
  • Path SP42 of the fourth signal path SP4 is assigned to the combined transmission band GSM1800 / GSM1900 Tx of the "high-frequency" radio bands GSM1800 and GSM1900.
  • subpath SP41 a lowpass is arranged.
  • partial path SP42 a bandpass is arranged.
  • FIG. 4 shows a multiband multimode front-end module.
  • the switch S is activated in such a way that it connects a selected signal path to the antenna connection.
  • the first transmission path TxI is divided on the output side into partial paths TxIl and Txl2 and the second transmission path Tx2 is divided into partial paths Tx21 and Tx22.
  • the first partial path TxIl the first Sendepfa ⁇ of TxI a high pass is arranged.
  • the first partial path TxI1 is preferably associated with a transmission band of a "high-frequency" second radio system, which transmits preferably in FDD mode Assigned to "low-frequency" first radio system that transmits in FDD or TDD mode.
  • a low-pass filter is arranged in the first partial path Tx21 of the second transmission path Tx2.
  • the first partial path Tx21 is preferably assigned to a transmission band of a "low-frequency" fourth radio system, which preferably transmits in FDD mode
  • a bandpass is arranged in the second partial path Tx22 Radio system assigned in FDD or TDD mode transmits.
  • a bandpass is arranged, which has an unbalanced input and a balanced output.
  • the bandpass thus fulfills the function of a balun.
  • the bandpass can z. B. be working with akus ⁇ tical surface waves receiving filter.
  • filters preferably bandpass filters, which can also be components of the front-end module, are arranged in the receiving paths shown only in sections in FIGS. 1 to 4.
  • a crossover may in one embodiment also be a combination of a high pass and a bandpass or a combination of two bandpasses.
  • the antenna-side input of the antenna switch S can be protected against overvoltages by a protective element ES arranged in the shunt arm ES, z. B. a varistor or a Fun ⁇ kenumble be protected.
  • the antenna can be integrated in a variant in the carrier substrate of the front end module.
  • the antenna is connected to the front-end module via an antenna connection.
  • the dielectric layers of the carrier substrate may, for. B. from LTCC, HTCC ceramic or organic material be ⁇ stand.
  • the highly integrated switches can be implemented in CMOS technology on silicon or sapphire substrate.
  • the module can contain SAW or microwave ceramic duplexers arranged in the signal paths or partial paths. The duplexers are preferably arranged in the paths which are operated in the CDMA mode.
  • the decoder logic is preferably integrated directly on the semiconductor switch. In a variant, however, a separate decoder chip may be provided, which is preferably mounted on the carrier substrate.
  • the invention is not limited to the presented cancelledsbei ⁇ games or specified material selection.
  • the elements presented in FIGS. 1 to 4 are readily transferable to the respective other variants of the invention.
  • An ESD protection device can be arranged at any gates of the switching module.
  • the semiconductor switches and the filters may be die-, wire bonded or mounted in a flip-chip arrangement on the substrate.
  • TxIl Txl2 designed as a transmission path first partial path
  • Tx21, Tx22 second transmission path designed as transmission path

Abstract

Die Erfindung betrifft ein für mindestens drei Funkbänder ausgelegtes Frontendmodul mit mindestens fünf Signalpfaden (SP1 - SP5) und einem einzigen, als ein kompaktes Bauelement ausgebildeten Antennenschalter (S), der eine Antenne (ANT) abwechselnd mit einem der Signalpfade (SP1 - SP5) leitend verbindet. Mindestens einer der Signalpfade (SP1 - SP5) ist ausgangsseitig durch eine Frequenzweiche (FW1) in zwei Teil-pfade (SP11, SP12) verzweigt, wobei die in den Teilpfaden (SP11, SP12) zu übertragenden Signale zweien unterschiedli-chen Funkbändern ohne überlappende Frequenzbereiche zugeord-net sind.

Description

Be s ehre ibung
Frontendmodul mit einem Antennenschalter
Die Erfindung betrifft ein Frontendmodul mit einer Frontend¬ schaltung, die einen Antennenschalter umfasst.
Eine in einem tragbaren MobiIfunkgerät realisierte, für min¬ destens zwei Mobilfunkbander ausgelegte Frontendschaltung mit einem Antennenschalter, der eine Antenne abwechselnd mit zwei verschiedenen Signalpfaden verbindet, ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0959567 Al bekannt. In einem Signalpfad kann ein Multiplex-Filter angeordnet sein, das zwei Bandpass¬ filter aufweist und bei verschiedenen Frequenzen übertragene Signale voneinander trennt, indem er diese in verschiedene dafür vorgesehene Teilpfade leitet .
Einem Funksystem ist ein Funkband zugewiesen, das durch seine Mittenfrequenz charakterisiert wird. Das Funkband kann Sende- und Empfangsband aufweisen, die in der Frequenz verschoben sind und nicht überlappen. Ein Multibandgerät ist in der La¬ ge, die Daten von verschiedenen Funksystemen zu verarbeiten.
Zur Trennung von Mobilfunkbändern ist es bekannt, in der Frontendschaltung eines Multibandgeräts nach einem ersten Schalter in den zu verzweigenden Signalpfaden weitere Schal¬ ter anzuordnen, welche die Teilpfade des verzweigten Signal- pfads über den ersten Schalter mit der Antenne verbinden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein platzsparendes Frontendmo¬ dul für zumindest 3 unterschiedliche Funkbänder mit guten e- lektrischen Eigenschaften anzugeben. Die Aufgabe der Erfindung ist durch ein Frontendmodul nach Anspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter¬ bildungen der Erfindung gehen aus den weiteren Ansprüchen hervor.
Die Erfindung gibt ein für mindestens drei Funkbänder ausge¬ legtes Frontendmodul (Antennenschaltermodul) mit einer Front- endschaltung an, die mindestens fünf Signalpfade und einen einzigen, als ein kompaktes Bauelement ausgebildeten Anten¬ nenschalter aufweist. Der Antennenschalter verbindet einen Antennenanschluss abwechselnd mit einem der mindestens fünf Signalpfade elektrisch leitend. Mindestens einer der Signal¬ pfade ist ausgangsseitig durch eine Frequenzweiche in zwei Teilpfade verzweigt, wobei die in den Teilpfaden zu übertra¬ genden Signale zweien unterschiedlichen Funkbändern ohne ü- berlappende Frequenzbereiche zugeordnet sind.
Die Mittenfrequenzen dieser Funkbänder können sich z. B. um ca. eine Oktave, d. h. ungefähr den Faktor 2 unterscheiden. Die Mittenfrequenzen dieser Funkbänder können sich auch um mehr als eine Oktave unterscheiden. Als erstes Funksystem (z. B. WCDMA800, GSM850/900) wird ferner ein Funksystem mit einer gegenüber einem zweiten Funksystem (z. B. WCDMAl900/2100, GSM1800/1900) niedrigen Mittenfrequenz bezeichnet. WCDMA steht für Wideband Code Division Multiple Access, GSM für Global System Mobile und die damit verbundenen Zahlenangaben für die Mittenfrequenz des entsprechenden Mobilfunksystems in MHz.
Ein Funksystem wie z. B. GSM kann die Daten beispielsweise im TDD-Mode (TDD = Time Division Duplexing) übertragen, wobei Sende- und Empfangssignale abwechselnd in Zeitschlitzen über¬ tragen werden. Ein Funksystem wie z. B. WCDMA kann die Daten alternativ im FDD-Mode (FDD = Frequency Division Duplexing) übertragen, wobei Sende- und Empfangssignale zeitgleich, aber in verschiedenen Frequenzbändern übertragen werden. Im letz¬ teren Fall ist es möglich, z. B. über denselben Signalpfad bzw. Teilpfad Sende- und Empfangssignale des obigen Funksys¬ tems zu übertragen und diese ausgangsseitig je nach Zugriffs¬ variante z. B. durch einen nachgeschalteten Duplexer oder - wie bei der Zugriffsvariante von CDMA - durch einen Decoder voneinander zu trennen.
Die Frequenzweiche weist zwei Hochfrequenzfilter auf, deren Durchlassbereiche sich nicht überlappen. Die Frequenzweiche kann z. B. einen Diplexer mit einem im ersten Teilpfad ange¬ ordneten Tiefpass und einem im zweiten Teilpfad angeordneten Hochpass darstellen. Im ersten Teilpfad können die Signale des ersten Funksystems und im zweiten Teilpfad die Signale des zweiten Funksystems übertragen werden.
Die Frequenzweiche kann alternativ als erstes Filter ein Tiefpassfilter und als zweites Filter ein Bandpassfilter auf¬ weisen, wobei das Passband des zweiten Filters im Sperrbe¬ reich des ersten Filters liegt.
Die Frequenzweiche kann in einer weiteren Variante als erstes Filter ein Hochpass und als zweites Filter ein Bandpassfilter aufweisen, wobei das Passband des zweiten Filters im Sperrbe¬ reich des ersten Filters liegt.
In einer Variante weist das Schaltmodul n = 5 oder 6 Signal- pfade auf, wobei der Antennenschalter ein SP5T bzw. SPST Schalter (SPnT = Single Pole n Through) ist. In einer Variante kann das Frontendmodul als ein Multiband- Dualmode und insbesondere ein Multiband- Compressed Dualmode Schaltmodul für 5, 6 oder mehr Funkbänder ausgebildet sein.
Im kompakten, vorzugsweise zur Oberflächenmontage geeigneten Bauelement, in dem der Antennenschalter realisiert ist, ist vorzugsweise auch ein Decoder bzw. die Steuerlogik des Schal¬ ters integriert.
In den Signalpfaden der Frontendschaltung können Hochfre¬ quenzfilter angeordnet sein. In einem als Sendepfad fungie¬ renden Signalpfad bzw. Teilpfad, der dem „niederfrequenten" ersten Funksystem (GSM850/900 oder WCDMA800) zugeordnet ist, ist vorzugsweise ein Tiefpassfilter angeordnet. Im als Sende¬ pfad des „hochfrequenten" zweiten Funkbands GSM1800/1900 die¬ nenden Signalpfad bzw. Teilpfad ist vorzugsweise ein Band¬ passfilter angeordnet. In einem zur Übertragung im „hochfre¬ quenten" zweiten Funkband (z. B. WCDMA1900/2100) geeigneten Signalpfad bzw. Teilpfad kann alternativ ein Hochpassfilter angeordnet sein.
Die Frequenzweiche kann Sendesignale eines (ersten) Funksys¬ tems von den Signalen des weiteren Funksystems trennen. Die Frequenzweiche kann aber auch Empfangssignale eines Funksys¬ tems von den Signalen des weiteren Funksystems trennen. Im letzteren Fall ist gleichzeitiges Senden und Empfangen im zweiten Band und ein Monitoring der im ersten Band ankommen¬ den Signale möglich. Die Sendesignale des im ersten („nie¬ derfrequenten") und dem zweiten („hochfrequenten") Funkband übertragenden Systems, beispielsweise des GSM-Senders, können nach dem Antennenschalter und vor der Frequenzweiche in einem gemeinsamen Signalpfad geführt und ausgangsseitig (nach der Frequenzweiche) über eine weitere Frequenzweiche voneinander getrennt werden.
In einem als Empfangspfad ausgelegten Signalpfad bzw. Teil- pfad kann ein Bandpassfilter angeordnet sein. Die genannten Filter, insbesondere Bandpassfilter können mit akustischen Wellen arbeitende Bauelementstrukturen (z. B. mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Wandler und/oder mit akustischen Volumenwellen arbeitende Dünnschichtresonatoren) aufweisen. Sie können aber auch als MWK Filter oder als LC Filter ausge¬ bildet sein.
Die Frontendschaltung ist in einem Frontendmodul realisiert, das vorzugsweise als ein einziges Bauelement mit einem Trä¬ gersubstrat ausgebildet ist, auf dem bzw. in dem oben genann¬ te Komponenten der Frontendschaltung angeordnet sind.
Das Bauelement mit dem darin integrierten Antennenschalter ist vorzugsweise auf dem Trägersubstrat angeordnet. Das Trä¬ gersubstrat weist vorzugsweise mehrere dielektrische Lagen z. B. aus Keramik auf, die zwischen strukturierten Metallschich¬ ten angeordnet sind. Beispielsweise ist es möglich, passive Komponenten wie Tiefpassfilter (vorzugsweise Sendefilter) o- der Hochpassfilter (vorzugsweise Empfangsfilter) , u. a. auch die Komponenten der Frequenzweiche (Tiefpässe, Hochpässe, Bandpässe) als strukturierte Leiterbahnen zu realisieren und diese in den im Substratinneren verborgenen Metalllagen zu integrieren. Die genannten Tiefpass-, Hochpass- und/oder Bandpassfilter können auch als kompakte Bauelemente zur Ver¬ fügung stehen, die auf der Oberfläche des Trägersubstrats montiert sein können. Zwischen der Antenne und dem Antennenschalter ist eine diese miteinander verbindende Signalleitung angeordnet, an die in einer vorteilhaften Variante ein Querzweig mit einem darin angeordneten Schutzelement angeschlossen sein kann. Das Schutzelement schützt den Antennenschalter vor elektrostati¬ schen Entladungen bzw. vor Überspannungen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert . Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreu¬ er Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen schematisch
Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Frontendschaltung mit einem Antennenschalter und einer Frequenzweiche;
Figur 2, 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Frontendschal- tung mit einem Antennenschalter und zwei Frequenzwei¬ chen;
Figur 4 ein Blockschaltbild einer Frontendschaltung mit einem im Antennenschalter integrierten Decoder.
In Figur 1 ist ein Fünfband- Dualmode Frontendmodul vorge¬ stellt. In Figur 2 ist ein Fünfband- Compressed Dualmode Frontendmodul vorgestellt . In Figur 3 ist ein Sechsband- Du¬ almode Frontendmodul vorgestellt .
Die Figur 1 zeigt eine Frontendschaltung mit einem Antennen¬ schalter S, die in einem Frontendmodul auf einem Trägersub¬ strat TS z. B. aus Keramik realisiert ist. Der Schalter S ist eingangsseitig an einen Antennenanschluss ANT und ausgangs- seitig an sechs Signalpfade SPl bis SPS angeschlossen. Der Schalter ist als SP6T (Single Pole 6 Through) Schalter und damit als 6-fach Schalter ausgebildet.
Im ersten Signalpfad SPl ist eine Frequenzweiche FWl angeord¬ net, die einen Hochpass und einen Tiefpass aufweist. Die Fre¬ quenzweiche FWl trennt den Signalpfad SPl in einen ersten Teilpfad SPIl und einen zweiten Teilpfad SP12. Der Hochpass ist im ersten Teilpfad SPIl und der Tiefpass im zweiten Teil¬ pfad SP12 angeordnet. Der Tiefpass der Frequenzweiche FWl ist so ausgelegt, dass gleichzeitig die Oberwellen des GSM850/900 Senders unterdrückt werden. Der Teilpfad mit dem Hochpass wird vorzugsweise für ein im (W) -CDMA-Mode übertragendes Funksystem verwendet. Die Sende- und EmpfangsSignale des letzteren Systems werden durch einen dem Hochpass (im Signal¬ pfad SP4 der Figur 3 dem Tiefpass) nachgeschalteten Duplexer voneinander getrennt. Der Duplexer ist in dieser Variante nicht Bestandteil des Frontendmoduls. Der hier nicht gezeigte Duplexer kann auch im Modul integriert sein.
Der Teilpfad SPIl ist dem Funkband WCDMA1900/2100 und der Teilpfad SP12 dem zusammengeführten Sendeband GSM850/GSM900 Tx der „niederfrequenten" Funkbänder GSM850 und GSM900 zuge¬ wiesen.
Der zweite Signalpfad SP2 ist dem Empfangsband GSM850 Rx des Funkbands GSM850 und der dritte Signalpfad SP3 dem Empfangs¬ band GSM900 Rx des Funkbands GSM900 zugeordnet. Der vierte Signalpfad SP4 ist dem zusammengeführten Sendeband GSM1800/ GSM1900 Tx der „hochfrequenten" Funkbänder GSM1800 und GSM1900 zugewiesen. Der fünfte Signalpfad SP5 ist dem Emp¬ fangsband GSM1800 Rx des Funkbands GSM1800 und der sechste
— H _ Signalpfad SP6 dem Empfangsband GSM1900 Rx des Funkbands GSMl900 zugeordnet.
Der Tiefpass, der Hochpass der Frequenzweiche FWl und vor¬ zugsweise ein im Signalpfad SP4 angeordneter Tiefpassfilter TP sind vorzugsweise jeweils im Inneren des Trägersubstrats TS realisiert. Der Schalter S ist vorzugsweise als Chip mit SMD-Kontakten (SMD = Surface Mounted Device) ausgebildet, auf der Oberseite des Trägersubstrats befestigt und elektrisch mit diesem verbunden.
In Figur 2 ist eine Variante der Frontendschaltung mit fünf Signalpfaden SPl bis SP5 gezeigt, bei der im dritten Signal¬ pfad SP3 eine weitere Frequenzweiche FW2 angeordnet ist. Der dritte Signalpfad SP3 ist durch die Frequenzweiche FW2 aus- gangsseitig in zwei Teilpfade SP31 und SP32 aufgeteilt.
Die Frequenzweiche FW2 stellt hier eine Kombination aus einem im ersten Teilpfad SP31 angeordneten Tiefpass und einem im zweiten Teilpfad SP32 angeordneten Bandpass dar. Der erste Teilpfad SP31 des dritten Signalpfades SP3 ist dem zusammen¬ geführten Sendeband GSM850/GSM900 Tx der „niederfrequenten" Funkbänder GSM850 und GSM900 zugeordnet. Der zweite Teilpfad SP32 des dritten Signalpfades SP3 ist dem zusammengeführten Sendeband GSM1800/GSM1900 Tx der „hochfrequenten" Funkbänder GSM1800 und GSM1900 zugeordnet.
Der zweite Teilpfad SP12 des ersten Signalpfades SPl in Figur 2 ist dem Empfangsband GSM900 Rx des Funkbands GSM900 zuge¬ ordnet.
Durch das Zusammenlegen zweier Teilpfade SPIl, SP12 in einen Signalpfad SPl ist es möglich, zeitgleich die Sende- und Emp- fangssignale des Funksystems WCDMA1900 (oder WCDMΛ2100) und die Sendesignale (Fig. 1) oder Empfangssignale (Fig. 2) des weiteren Funksystems GSM850 (oder GSM900) zu übertragen.
Die Möglichkeit, bei der Übertragung im zweiten Funkband (WCDMA1900/2100) im ersten Funkband zu empfangen, hat den Vorteil, dass bei der Übertragung im zweiten Funkband ein ü- ber den ersten Funkband ankommender Anruf signalisiert werden kann.
In Figur 3 ist eine Variante gezeigt, bei der die Signalpfade SPl bis SP3 , SP5 und SP6 wie in Figur 1 ausgebildet sind. Im vierten Signalpfad SP4 werden neben den Sendesignalen des Funkbands GSM1800/1900 die Daten des Funksystems WCDMA800 ü- bertragen. Die Signale der Systeme GSM1800/1900 und WCDMA800 werden voneinander durch eine Frequenzweiche FW2 getrennt .
Die Frequenzweiche FW2 stellt in Figur 3 eine Kombination aus einem im ersten Teilpfad SP41 angeordneten Tiefpass und einem im zweiten Teilpfad SP42 angeordneten Bandpass dar. Der erste Teilpfad SP41 des vierten Signalpfades SP4 ist dem „nie¬ derfrequenten" Funkband WCDMA800 zugeordnet. Der zweite Teil¬ pfad SP42 des vierten Signalpfades SP4 ist dem zusammenge¬ führten Sendeband GSM1800/GSM1900 Tx der „hochfrequenten" Funkbänder GSM1800 und GSM1900 zugeordnet.
Im Teilpfad SP41 ist ein Tiefpass angeordnet. Im Teilpfad SP42 ist ein Bandpass angeordnet. Grundsätzlich ist es mög¬ lich, den im zweiten Teilpfad SP32 (Fig. 2) oder SP42 (Fig. 3) angeordneten Bandpass durch einen Hochpass zu ersetzen.
In Figur 4 ist ein Multiband- Multimode Frontendmodul vorge¬ stellt. In dieser Variante ist in einem Bauelement neben dem Antennenschalter S mit Anschlüssen für die jeweiligen (m+n) Signalpfade SPj (j = 1 ... (m+n) ) ein Decoder DE mit Steuer¬ anschlüssen Kl, K2 und K3 integriert, an die ein vorzugsweise digitales Steuersignal angelegt wird. Je nach angelegtem Bit¬ muster wird der Schalter S so angesteuert, dass er einen aus¬ gewählten Signalpfad mit dem Antennenanschluss verbindet.
Das Bauelement weist m Signalpfade SPj (j=l ... m) , die als Sendepfade TxI, Tx2 ... Txm ausgebildet sind, und n Signal¬ pfade SPj (j = (m+1) ... (m+n) ) , die als Empfangspfade RxI ... Rxn ausgelegt sind.
Der erste Sendepfad TxI ist ausgangsseitig in Teilpfade TxIl und Txl2 und der zweite Sendepfad Tx2 in Teilpfade Tx21 und Tx22 aufgeteilt. Im ersten Teilpfad TxIl des ersten Sendepfa¬ des TxI ist ein Hochpass angeordnet. Der erste Teilpfad TxIl ist vorzugsweise einem Sendeband eines „hochfrequenten" zwei¬ ten Funksystems zugeordnet, das vorzugsweise im FDD-Mode ü- berträgt. Im zweiten Teilpfad Txl2 ist ein Tiefpass angeord¬ net. Der zweite Teilpfad Txl2 ist vorzugsweise einem Sende¬ band eines „niederfrequenten" ersten Funksystems zugeordnet, das im FDD- oder TDD-Mode überträgt.
Im ersten Teilpfad Tx21 des zweiten Sendepfades Tx2 ist ein Tiefpass angeordnet. Der erste Teilpfad Tx21 ist vorzugsweise einem Sendeband eines „niederfrequenten" vierten Funksystems zugeordnet, das vorzugsweise im FDD-Mode überträgt. Im zwei¬ ten Teilpfad Tx22 ist ein Bandpass angeordnet. Der zweite Teilpfad Txl2 ist vorzugsweise einem Sendeband eines „hoch¬ frequenten" dritten Funksystems zugeordnet, das im FDD- oder TDD-Mode überträgt. Im Empfangspfad Rxn ist ein Bandpass angeordnet, der einen unsymmetrischen (unbalanced) Eingang und einen symmetrischen (balanced) Ausgang aufweist. Der Bandpass erfüllt damit die Funktion eines Baluns . Der Bandpass kann z. B. ein mit akus¬ tischen Oberflächenwellen arbeitendes Empfangsfilter sein.
In den in Figuren 1 bis 4 nur ausschnittsweise gezeigten Emp¬ fangspfaden sind in der Regel Filter, vorzugsweise Bandpässe angeordnet, die auch Bestandteile des Frontendmoduls sein können.
Dadurch, dass in Figuren 2 bis 4 in mehreren Signalpfaden SPl, SP2 usw. Frequenzweichen angeordnet sind und einige Sig¬ nalpfade, insbesondere Tx Pfade für zwei oder mehr benachbar¬ te Frequenzbereiche gemeinsam genutzt werden, gelingt es, be¬ sonders viele Funkbänder durch ein Frontendmodul zu bedienen, ohne dabei die Anzahl der an den Schalter angeschlossenen Pfade bzw. die Schaltfläche des Antennenschalters zu erhöhen.
Eine Frequenzweiche kann in einer Ausführungsform auch eine Kombination aus einem Hochpass und einem Bandpass oder eine Kombination aus zwei Bandpässen darstellen.
Der antennenseitige Eingang des Antennenschalters S kann wie in Figur 4 vor Überspannungen durch ein im Querzweig angeord¬ netes Schutzelement ES, z. B. einen Varistor oder eine Fun¬ kenstrecke geschützt sein.
Die Antenne kann in einer Variante in das Trägersubstrat des Frontendmoduls integriert sein. In einer weiteren Variante wird die Antenne über einen Antennenanschluss an das Front¬ endmodul angeschlossen. Die dielektrischen Lagen des Trägersubstrats können z. B. aus einer LTCC-, HTCC-Keramik oder einem organischen Material be¬ stehen. Der Antennenschalter - vorzugsweise ein Halbleiter¬ schalter - kann aus einem GaAs-Schalter (pHEMT oder J-FET, FET = Feldeffekttransistor) und einem Diodenschalter z. B. mit PIN-Dioden gewählt sein. Die hochintegrierten Schalter können in CMOS-Technologie auf Silizium- oder Saphier-Sub- strat ausgeführt sein. Das Modul kann in den Signalpfaden o- der Teilpfaden angeordnete SAW- oder Mikrowellenkeramik- Duplexer enthalten. Die Duplexer sind vorzugsweise in den Pfaden angeordnet, die im CDMA-Mode betrieben werden.
Die Decoderlogik ist vorzugsweise direkt auf dem Halbleiter¬ schalter integriert . In einer Variante kann aber ein separa¬ ter Decoder-Chip vorgesehen sein, der vorzugsweise auf dem Trägersubstrat montiert ist .
Die Erfindung ist nicht auf die vorgestellten Ausführungsbei¬ spiele oder die angegebene Materialauswahl beschränkt. Die in Figuren 1 bis 4 vorgestellten Elemente sind ohne weiteres auf die jeweils anderen Varianten der Erfindung übertragbar. Eine ESD-Schutzvorrichtung kann an beliebigen Toren des Schaltmo¬ duls angeordnet sein. Die Halbleiterschalter und die Filter können auf dem Substrat die-, drahtgebondet oder in einer Flip-Chip Anordnung montiert sein.
Bezugszeichenliste
ANT Antennenanschluss
BP Bandpass
TP Tiefpass
DE Decoder
ES Schutzelement
FWl, FW2 Frequenzweiche
Rx Empfangspfad
Tx Sendepfad
TxIl, Txl2 als Sendepfad ausgelegter erster Teilpfad
Tx21, Tx22 als Sendepfad ausgelegter zweiter Teilpfad
Txj als Sendepfad ausgelegter Signalpfad (j = 1 ... m)
Rxj als Empfangspfad ausgelegter Signalpfad (j = 1 ... n)
S Antennenschalter
SPj j . Signalpfad (j = 1, 2 ... , (m + 1) , ... (m + n) )
SPjI erster Teilpfad des j. Signalpfads
SPj2 zweiter Teilpfad des j . Signalpfads

Claims

Patentansprüche
1. Frontendmodul für mindestens drei Funkbänder mit mindestens fünf Signalpfaden (SPl - SP5) , mit einem einzigen, als ein kompaktes Bauelement ausgebil¬ deten Antennenschalter (S) , der eine Antenne (ANT) abwech¬ selnd mit einem der Signalpfade (SPl - SP5) leitend ver¬ bindet, wobei mindestens einer der Signalpfade (SPl - SP5) durch eine Frequenzweiche (FWl) in zwei Teilpfade (SPIl, SP12) verzweigt ist, wobei die in den Teilpfaden (SPIl, SP12) zu übertragenden Signale zwei unterschiedlichen Funkbändern ohne überlap¬ pende Frequenzbereiche zugeordnet sind.
2. Frontendmodul nach Anspruch 1, bei dem im ersten Teilpfad (SPIl) ein Hochpass und im zweiten Teilpfad (SP12) ein Tiefpass angeordnet ist.
3. Frontendmodul nach Anspruch 1, bei dem im ersten Teilpfad (SP31, SP41) ein Tiefpass oder Hochpass und im zweiten Teilpfad (SP32, SP42) ein Bandpass angeordnet ist .
4. Frontendmodul nach Anspruch 1, bei dem einer der Teilpfade (SPIl, SP12) einem im FDD-Mode übertragenden Funksystem und der restliche Teilpfad einem im TDD-Mode übertragenden Funksystem zugewiesen ist.
5. Frontendmodul nach Anspruch 1, bei dem mindestens einer der Teilpfade (SPIl, SP12) ein Empfangspfad ist.
6. Frontendmodul nach. Anspruch 1, bei dem mindestens einer der Teilpfade (SPIl, SP12) ein Sendepfad ist.
7. Frontendmodul nach Anspruch 2 oder 4, wobei die Mittenfrequenz eines ersten Funkbands um etwa eine Oktave oder mehr niedriger als die Mittenfrequenz ei¬ nes zweiten Funkbands ist, wobei der erste Teilpfad (SPIl) dem Sendepfad des zweiten Funkbands zugewiesen ist, wobei der zweite Teilpfad (SP12) dem Sendepfad des ersten Funkbands zugewiesen ist.
8. Frontendmodul nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Mittenfrequenz eines ersten Funkbands um etwa eine Oktave oder mehr niedriger als die Mittenfrequenz ei¬ nes zweiten Funkbands ist, wobei der erste Teilpfad (SPIl) dem Sendepfad des ersten Funkbands zugewiesen ist, wobei der zweite Teilpfad (SP12) dem Sendepfad des zweiten Funkbands zugewiesen ist.
9. Frontendmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei im ersten Teilpfad (SPIl, SP41) Signale in beide Richtungen übertragen werden.
10. Frontendmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei an eine die Antenne (ANT) und den Antennenschalter
(S) miteinander verbindende Signalleitung ein Querzweig mit einem darin angeordneten Schutzelement angeschlossen ist, das den Antennenschalter (S) gegen elektrostatische Entladungen schützt.
11. Frontendmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit fünf Signalpfaden (SPl - SP5) , wobei der Antennenschalter (S) ein SP5T Schalter ist.
12. Frontendmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit sechs Signalpfaden (SPl - SP6) , wobei der Antennenschalter (S) ein SP6T Schalter ist.
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