WO2006117102A1 - Elektrisches multiband-bauelement - Google Patents

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multiband
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Christian Block
Horst Faulhaber
Christian Korden
Andreas Waldherr
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    • H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741—Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1766—Parallel LC in series path

Definitions

  • An electrical multiband component is specified.
  • a multiband component with a triplexer is known from document US 2003/0124984 A1.
  • a multiband device having a triplexer and a surface acoustic wave bandpass filter in a GPS path is known from document US 2004/0116098 A1.
  • An object to be solved is to provide an electrical multiband component in which a highly interference-free reception in a certain frequency band is possible even in data transmission in other frequency bands.
  • the invention specifies an electrical multiband component which has at least three signal paths for transmitting signals in each case in one frequency band.
  • the component comprises a crossover network to which an antenna path is connected on the input side and the signal paths on the output side, wherein in at least one of the signal paths a bandpass filter is arranged which comprises a double-mode SAW filter (resonator filter with acoustically coupled transducers).
  • a DMS filter is a resonant surface acoustic wave resonator with acoustically coupled transducers.
  • the strain gauge filter comprises at least one acoustic track bounded by two reflectors and which comprises a converter arrangement with at least three transducers.
  • the multiband component is characterized by a low insertion loss in passbands of the signal paths.
  • the signal path with the DMS filter arranged therein has a high isolation - in one variant more than -40 dB - against further signal paths.
  • the DMS filter is preferably realized as a SAW chip.
  • the specified multiband component comprises a carrier substrate on which the SAW chip is arranged.
  • the carrier substrate comprises metallization planes and dielectric layers, preferably made of ceramic or a laminate, arranged between them.
  • the device eg. As low-pass filters, diplexers or matching networks for adjusting the output impedance of signal paths can be integrated in the carrier substrate or mounted on the top of the substrate.
  • the named frequency antenna arranged on the antenna side can be at least partially integrated in the carrier substrate.
  • the integration in the substrate means that circuit elements are formed as conductor tracks in at least one of the metallization levels of the carrier substrate.
  • the first and second signal paths are preferably each a transmit-receive path.
  • the third signal path is preferably a receive path.
  • the first signal path is preferably used for a frequency band with a center frequency of up to about 1 GHz or up to 900 MHz.
  • the second signal path is preferably used for a frequency band with a center frequency from about 1800 MHz.
  • the specified multiband component is intended in particular for the separation of different mobile radio bands and for the transmission of data in an additional frequency band.
  • the first and the second frequency band are mobile bands and the third frequency band is a GPS band.
  • f x For the center frequency f x of the first frequency band, the center frequency f 2 of the second frequency band and the center frequency f 3 of the third frequency band z. B. f x ⁇ f 3 ⁇ f 2 . In a variant, f 3 > 2fi and / or f 3 ⁇ f 2 ⁇ 1, 5f 3 .
  • the first frequency band is assigned to the first signal path.
  • the third frequency band is preferably associated with the GPS signals.
  • GPS stands for Global Positioning System with a frequency band of 1574.42 - 1576.42 MHz and a center frequency f 3 of 1575.42 MHz.
  • the third frequency band is assigned to the third signal path.
  • the second frequency band is z. B. a PCS (Personal Communication System) band 1850 - 1990 MHz with a center assigned frequency f 2 of 1920 MHz.
  • the second frequency band is assigned to the second signal path.
  • the specified multiband component is not limited to a tri-band version. It can also be further signal or data transmission paths, z. B. be provided in each case a path for the transmission of UMTS or Bluetooth data.
  • the crossover is preferably exclusively of passive circuit elements such. B. constructed capacitors and inductors. This has the advantage of low power consumption in a terminal. At least a part of the components or all components of the crossover can be integrated in the carrier substrate. But it is also possible that at least one component of the crossover is designed as a chip which is mounted on this substrate.
  • the chips may have surface mount contacts (SMD contacts).
  • SMD contacts surface mount contacts
  • the chips can also be designed in each case as a bare die, which is electrically connected to the carrier substrate by means of bonding wires.
  • the chips, in particular the SAW chip, may alternatively be mounted on the carrier substrate in a flip-chip arrangement.
  • the bandpass filter is arranged in the third signal path.
  • the crossover is preferably formed in multiple stages.
  • the crossover comprises in a variant a first diplexer and a second diplexer, wherein the second and the third signal path are combined by means of the second diplexer to a common path, and wherein the common Path and the first signal path are combined by means of the first diplexer to the antenna path.
  • the first diplexer comprises a first low pass preferably connected to the first signal path and a first high pass preferably connected to the common path.
  • the second diplexer comprises a second low-pass filter, which is preferably connected to the third signal path, and a second high-pass filter, which is preferably connected to the second signal path.
  • the bandpass filter may include a stopband, i. H. have a particularly high suppression of signals in the first or second frequency range.
  • the second high pass may have a transfer function that has a pole at a frequency substantially in the first or in the third frequency band.
  • the Double Mode SAW Filter may comprise one or more acoustic tracks, each with an array of multiple transducers in series.
  • a plurality of input transformers connected in parallel and a plurality of output transformers connected in parallel are provided.
  • the converter arrangement comprises at least five transducers, wherein the input and output transducers of the respective acoustic track are preferably arranged alternately.
  • an input transducer is arranged between each two output transducers.
  • an output transducer is arranged between two input transducers.
  • the bandpass filter can furthermore comprise at least one SAW resonator, which leads before or after the double-mode SAW filter. is switched. It is also possible to connect a resonator and to connect a further resonator downstream.
  • the SAW resonator includes z. B. a transducer which is arranged between two reflectors.
  • the SAW resonator may be a series or parallel resonator.
  • a series resonator is connected in the signal path and parallel resonator in a shunt path between the signal path and ground.
  • the at least one SAW resonator mentioned here can also be replaced by at least one ladder-type element or a ladder-type arrangement of SAW resonators, which comprises at least one series resonator and at least one parallel resonator.
  • the bandpass filter may in one variant have a balanced output.
  • the DMS filter can advantageously be used as a balun.
  • a third low pass can be arranged, which suppresses signals of the second and the third frequency band. Its transfer function may have a pole at a frequency substantially in the second or in the third frequency band.
  • a matching network may be arranged to match the output impedance of the second signal path for the predetermined second frequency band.
  • the bandpass filter and a matching network for adjusting the output impedance of the third signal path for the predetermined third frequency band can be arranged.
  • At least one of the signal paths may, for. B. be branched by means of a duplexer or a switch in a receiving branch and a transmitting branch. Duplexer and switch are preferably arranged on the carrier substrate.
  • the crossover comprises the bandpass filter arranged in the third signal path with a DMS track and a diplexer for the separation of signals of the first and the second frequency band.
  • the bandpass filter is direct in this case, i. H. without an upstream diplexer connected to the common antenna path.
  • the crossover is considered as a triplexer.
  • the multiband component can be realized as a compact, preferably SMD-capable chip, which is also referred to in the following as the front module.
  • This chip can in particular comprise the following components (possibly per signal path) in a component: 1) a duplexer, 2) in the transmission path of the signal path a power amplifier, a power detector, a directional coupler, at least one switch z. B. to control the amplifier.
  • the integration of a bandpass filter at the input of the power amplifier is provided.
  • an LNA and / or a bandpass filter can be realized.
  • FIG. 1 shows an equivalent circuit diagram of a triband component with two series-connected diplexers and a strain gauge Filter
  • Figure 2 in cross section the structure of the multi-band device
  • FIG. 3 shows an exemplary realization of the circuit according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a bandpass filter with a DMS filter
  • FIG. 5 shows transmission functions of signal paths of the multiband component
  • FIG. 6 shows the basic structure of a front-end module which comprises a duplexer and a transmission amplifier arranged in the first signal path;
  • FIG. 7 shows the basic structure of a front-end module, which in each case comprises a duplexer and a transmission amplifier in two signal paths.
  • Figure 1 shows a block diagram of a circuit which is implemented in an exemplary multi-band device.
  • a crossover 40 is the input side to an antenna path 123 and thus to an input port IN - the antenna input of the device - connected.
  • the frequency divider 40 opens signal paths 1, 2 and 3.
  • the first signal path 1 is connected to a first output gate OUTl
  • the second and third signal paths 2, 3 are connected to a second or third output gate OUT2, OUT3.
  • the diplexer 40 has duplexers connected in series.
  • the diplexer 40 includes a first diplexer 41 connected to the antenna for separating signals of the first frequency band, which are passed in the first signal path 1, of the signals of the second and the third frequency band, which are conducted in a common path 23 for these bands.
  • a second diplexer 42 is arranged, which is provided for the separation of signals of the second frequency band, which are passed in the second signal path 2, from the signals of the third frequency band, which are passed into the third signal path 3.
  • the first diplexer 41 comprises a low-pass filter 11 arranged in the first signal path and a high-pass filter 230 arranged in the common path 23.
  • the second diplexer 42 comprises a low-pass filter 31 arranged in the third signal path and a high-pass filter 21 arranged in the second path 2.
  • a further low-pass filter 12 is arranged after the low-pass filter 11.
  • a matching network 22 is provided for matching the output impedance of the second output gate OUT2 to a reference impedance, e.g. B. 50 ohms arranged.
  • the matching network 22 may be integrated with the carrier substrate or may be present as a chip mounted on the substrate.
  • a bandpass filter 32 is arranged behind the low-pass filter 31, which is a DMS filter z. B. according to FIG 4 includes.
  • a matching network 33 for adapting the output impedance of the third output port OUT3 is arranged. It is also possible to arrange in the first signal path 1 on the output side, ie after the low pass 12, a matching network for adapting the output impedance of the first output gate OUT1.
  • the multiband component may comprise, in addition to the diplexers, filters and matching networks shown in FIG. 1, further components not shown here.
  • FIG. 2 shows a cross section of the multiband component.
  • the device comprises a carrier substrate 90, which comprises a plurality of metallization layers with dielectric layers arranged therebetween. At the bottom of the substrate contacts are provided, which are suitable for SMD mounting of the device on a printed circuit board not shown here, on the substrate top is realized as a SAW chip bandpass filter 32 and shown in Fig. 3, here as discrete components or Chips formed inductors Ll and L3 arranged.
  • the inductance L1 is arranged in the low-pass filter of the first diplexer 41 and the inductance L3 in the high-pass filter 21 of the second diplexer 42.
  • inductors L 1 and L 3 in at least one metallization plane of carrier substrate 90 as a structured, eg. B. meander-shaped or spiral-shaped conductor tracks to realize. Parts of an inductance can be arranged in different metallization levels and conductively connected to one another by means of vertical plated-through holes.
  • LTCC Low- Temperature Cofired Ceramics
  • the advantage of using a multilayer substrate as the carrier substrate and of a surface-mountable SAW chip with the DMS filter is that a compact component with a small footprint and a low insertion loss can be realized in passbands of the signal paths.
  • FIG. 3 shows an exemplary realization of the circuit according to FIG.
  • the low-pass filter 11 is realized by the inductance Ll, which passes the signals of the first band and blocks the signals of the other two bands.
  • the high pass 230 is realized by a capacitance Cl, which is preferably arranged in the carrier substrate 90. The capacitance passes the signals of the second and third bands and blocks the signals of the first band.
  • the low-pass filter 12 is implemented as a capacitor C2 connected in a shunt arm to ground and a parallel resonant circuit connected in the signal path 1, consisting of an inductance L2 and a capacitor C3.
  • the low-pass filter 12 selects all signals having a frequency which lie in the first frequency band or below this band, and attenuates signals at higher frequencies, in particular signals of the second and the third frequency band.
  • the high-pass filter 21 comprises a capacitor C4 arranged in the signal path 2 and a series resonant circuit, which is arranged in a shunt branch to ground and which consists of an inductance L3 and a capacitor C5.
  • the series resonant circuit L3, C5 is preferably tuned to have its resonant frequency in the third frequency band and thus to attenuate the signals of the third band with a high rejection.
  • the inductance L3 preferably has a high quality, which z. B. can be reached with a chip inductance with SMD contacts.
  • the low-pass filter 31 comprises a grounded capacitor C6 and an inductance L4 arranged in the signal path 3.
  • the low pass 31 leaves the signals of the third band and blocks the frequencies above the third band. Together with the bandpass 32 it is possible to select the signals of the third band and to attenuate the signals of the first and the second band.
  • a matching network 33 which comprises a series inductance L5 and a capacitance C7 in the shunt branch, which together form a low-pass filter.
  • the output impedance at the output port OUT3 z. B. adapted to 50 ohms or another reference impedance.
  • the matching network 22 comprises a series inductance L6, which is part of the multiband component in one variant.
  • this inductance can also be arranged externally, ie on a printed circuit board on which the component is mounted.
  • this inductance can also be realized in the carrier substrate.
  • the second signal path, as well as the third signal path in a preferred variant may be a pure receive path.
  • the matching networks 22, 33 may each have circuit components other than the inductors L6, L5 and the capacitance C7.
  • the parallel resonance of the parallel resonant circuit L2, C3 is preferably selected so that this resonant circuit blocks in the second or third frequency band.
  • a pole or a stop band is generated with a high signal suppression.
  • the series resonance of the series resonant circuit L3, C5 is preferably chosen such that it lies in the first or third frequency band.
  • the signals of said frequency band are shorted to ground.
  • a zero point or a blocking band is thus generated with a high signal suppression.
  • FIG. 4 shows a bandpass filter 32 with a DMS track 50.
  • the DMS track includes a transducer array disposed between acoustic reflectors 52.
  • the transducer assembly includes two input transducers 502 and 504 connected in parallel and three output transducers 501, 503 and 505 connected in parallel.
  • the input transducers are acoustically coupled to, but galvanically isolated from, the output transducers.
  • the transducers 504, 504 can also be used as output transducers, with the transducers 501, 503 and 505 then being used as input transducers.
  • the strain gauge track may in one variant comprise only three transducers or more than just five transducers.
  • the input and output converters are always arranged alternately in the wave propagation direction in a row.
  • the strain gauge track is preferably mirror-symmetrical or point-symmetrical with respect to its central axis or center.
  • At least one of the transducers preferably a centrally located transducer may have a V-split.
  • the DMS track 50 is preceded by a SAW resonator 60 and a further SAW resonator 79 connected downstream.
  • the resonator 60 includes reflectors 62 and a transducer 61 disposed between the reflectors 62.
  • the resonator 70 includes reflectors 72 and a transducer 71 disposed between the reflectors 72.
  • At least one of the resonators 60 and 70 shown in FIG. 4 can be dispensed with in a variant.
  • strain gauge track in the bandpass filter 32 of the third signal path 3 has the advantage that thereby high isolation - in a variant at least -40 dB for the entire second or third frequency band - to the other two frequency bands (ie the first and the second frequency band) can be guaranteed.
  • the DMS track is connected unbalanced on the input and output sides.
  • the strain gauge track can preferably be formed on the output side with a symmetrical (balanced) gate.
  • FIG. 5 shows transmission functions of the multiband component.
  • the transfer function 81 of the first signal path shows a low insertion loss even in the low-frequency range below 600 MHz. This has the advantage that over the first signal path 1, signals of a further frequency band lying below 600 MHz can be transmitted with a low insertion loss.
  • the signals of the first and the further frequency band can be separated from each other by a crossover.
  • the transfer function 82 of the second signal path shows a low insertion loss in the frequency range of 1.6 to 3 GHz.
  • the transfer function 83 of the third signal path has a high suppression of signals in an upper stopband above 1.7 GHz and a very high suppression of signals below 1.3 GHz. At the same time, a low insertion loss can be achieved in the transfer function of the third signal path 3 in the third frequency band.
  • B. duplexer for the separation of transmit and receive signals of the respective signal path can be arranged on the carrier substrate or in the substrate.
  • the arrangement of semiconductor chips, z. As switches, on the substrate comes into consideration.
  • FIGS. 6 and 7 each show an embodiment of the multiband component as a highly integrated front-end module.
  • the dashed line represents the carrier substrate 90, on or in which all the components presented in the figures are arranged.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the front-end module comprising components of the first signal path 1 given below.
  • the third signal path 3 is connected directly to the antenna input IN or the antenna path 123 in FIGS. 6, 7. This means that both the diplexer 41 and the bandpass filter 32 are connected directly to the antenna path 123 with a DMS track.
  • the diplexer 41 is provided as in FIG. 1 for separation from the first and second signal paths 1, 2.
  • a duplexer 431 is arranged to separate the transmission path TX1 from the reception path RX1.
  • the paths RX1 and TX1 are both assigned to the first frequency band.
  • the duplexer 431 has two bandpasses, including a transmit filter and a receive filter.
  • a power amplifier 461 is arranged in the transmission path TXl .
  • a bandpass 471 - Inter- stage Filter - which preferably passes only transmission signals of the first frequency band.
  • FIG. 7 shows an embodiment of the front-end module which comprises the components of the two signal paths 1 and 2 specified below.
  • the second signal path 2 is designed substantially like the first signal path 1 already explained in FIG. 6.
  • a duplexer 432 for separating the transmission path TX2 from the reception path RX2 is arranged.
  • the paths RX2 and TX2 are both associated with the second frequency band.
  • the duplexer 432 has two bandpasses, including a transmit filter. ter and a receive filter.
  • a power amplifier 462 is arranged in the transmission path TX2.
  • a bandpass filter 472 - ⁇ nterstage filter - which preferably only transmits transmission signals of the second frequency band and in particular suppresses the transmission signals of the first frequency band.
  • the transmission path TXl is coupled by means of a directional coupler 44 electromagnetically to an additional signal path in which a power detector 45 (power detector) and a terminating resistor R is arranged.
  • this additional signal path is coupled to both transmission paths TX1, TX2 of the signal paths 1 and 2.
  • V en is a supply voltage for supplying the power detector.
  • V det is an output voltage which serves to detect or monitor the signal strength of the output signal of the amplifier and which corresponds to a rectified part of the transmission signal.
  • V cc , V cc i and V cc2 are supply voltages for the respective amplifier.
  • V reg is a reference voltage for the amplifier.
  • V stby is a control voltage for driving a switch 481, 482, which is actuated to enable the reference voltage V reg or for setting the standby mode. In standby mode, the amplifier does not consume power.
  • V mode is a voltage used to select and set the operating mode of the amplifier.
  • the components to be arranged on the carrier substrate can each be in the form of an unhoused chip (bare die) or as a packaged chip (preferably an SMD component).
  • a bare die may be wire bonded to the carrier substrate or mounted in a flip chip arrangement.
  • duplexers 431, 432 are each integrated at least partially on the carrier substrate 90 or in this substrate in the variants presented in FIGS. 6, 7.
  • a duplexer includes a transmit filter, a receive filter, and typically a matching network for impedance matching, e.g. B. has a phase line, preferably arranged in the receiving branch ⁇ / 4 line.
  • the matching network of the duplexer may be at least partially integrated in the duplexer chip or filter chip.
  • the ⁇ / 4 line is completely integrated in the duplexer chip.
  • the matching network of the duplexer but can also be at least partially integrated in the substrate.
  • the specified multiband component is not limited to the embodiments shown in FIGS., In particular the design of matching networks, filters and diplexers.
  • the crossover may optionally be designed as a triplexer in a variant, although the embodiment with cascaded diplexers appears to be particularly advantageous.
  • TXl TX2 send branches

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Multiband-Bauelement mit mindestens drei Signalpfaden (1, 2, 3) zur Übertragung von Signalen in jeweils einem Frequenzband. Das Bauelement umfasst ferner eine Frequenzweiche (40), an die eingangssei-tig ein Antennenpfad (123) und ausgangsseitig die Signalpfade (1, 2, 3) angeschlossen sind, wobei in mindestens einem der Signalpfade (1, 2, 3) ein Bandpassfilter (32) angeordnet ist, das ein Double Mode SAW Filter umfasst.

Description

Be sehr e ibung
Elektrisches MuItiband-Bauelement
Es wird ein elektrisches Multiband-Bauelement angegeben.
Ein Multiband-Bauelement mit einem Triplexer ist aus der Druckschrift US 2003/0124984 Al bekannt.
Ein Multiband-Bauelement mit einem Triplexer und einem mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bandpassfilter in einem GPS-Pfad ist aus der Druckschrift US 2004/0116098 Al bekannt .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein elektrisches Multiband-Bauelement anzugeben, bei dem auch bei Datenübertragung in übrigen Frequenzbändern ein in hohem Maße störungsfreier Empfang in einem bestimmten Frequenzband möglich ist.
Es wird ein elektrisches Multiband-Bauelement angegeben, das mindestens drei Signalpfade zur Übertragung von Signalen in jeweils einem Frequenzband aufweist. Das Bauelement umfasst eine Frequenzweiche, an die eingangsseitig ein Antennenpfad und ausgangsseitig die Signalpfade angeschlossen sind, wobei in mindestens einem der Signalpfade ein Bandpassfilter angeordnet ist, das ein Double Mode SAW Filter (Resonatorfilter mit akustisch gekoppelten Wandlern) umfasst.
Unter einem DMS-Filter versteht man ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Resonatorfilter mit akustisch gekoppelten Wandlern. Das DMS-Filter umfasst wenigstens eine akustische Spur, die durch zwei Reflektoren begrenzt ist und die eine Wandleranordnung mit mindestens drei Wandlern um- fasst .
Das Multiband-Bauelement zeichnet sich durch eine niedrige Einfügedämpfung in Durchlassbereichen der Signalpfade aus. Der Signalpfad mit dem darin angeordneten DMS-Filter weist eine hohe Isolation - in einer Variante mehr als -40 dB - gegen weitere Signalpfade auf.
Das DMS-Filter ist vorzugsweise als ein SAW-Chip realisiert. In einer bevorzugten Variante umfasst das angegebene Multiband-Bauelement ein Trägersubstrat, auf dem der SAW-Chip angeordnet ist.
Das Trägersubstrat umfasst Metallisierungsebenen und zwischen diesen angeordnete dielektrische Schichten vorzugsweise aus Keramik oder einem Laminat .
Weitere Komponenten des Bauelements, z. B. Tiefpassfilter, Diplexer oder Anpassnetzwerke zur Anpassung der Ausgangsimpedanz von Signalpfaden können im Trägersubstrat integriert o- der auf der Oberseite des Substrats montiert sein. Insbesondere kann die genannte, antennenseitig angeordnete Frequenz- weiche zumindest teilweise im Trägersubstrat integriert sein. Die Integration im Substrat bedeutet, dass Schaltungselemente als Leiterbahnen in mindestens einer der Metallisierungsebenen des Trägersubstrats ausgebildet sind.
Der erste und der zweite Signalpfad ist vorzugsweise jeweils ein Sendeempfangspfad. Der dritte Signalpfad ist vorzugsweise ein Empfangspfad. Der erste Signalpfad wird vorzugsweise für ein Frequenzband mit einer Mittenfrequenz bis ca. 1 GHz oder bis 900 MHz benutzt. Der zweite Signalpfad wird vorzugsweise für ein Frequenzband mit einer Mittenfrequenz ab ca. 1800 MHz benutzt.
Das angegebene Multiband-Bauelement ist insbesondere zur Trennung von verschiedenen Mobilfunkbändern und zur Übertragung von Daten in einem zusätzlichen Frequenzband vorgesehen. In einer bevorzugten Variante ist das erste und das zweite Frequenzband Mobilfunkbänder und das dritte Frequenzband ein GPS-Band.
Für die Mittenfrequenz fx des ersten Frequenzbandes, die Mittenfrequenz f2 des zweiten Frequenzbandes und die Mittenfrequenz f3 des dritten Frequenzbandes gilt z. B. fx < f3 < f2. In einer Variante gilt: f3 > 2fi und/oder f3 < f2 < l,5f3.
Das erste Frequenzband kann z. B. ein AMPS-Band für ein CDMA- Übertragungsverfahren sein (AMPS = Advanced Mobile Phone System, CDMA = Code Division Multiple Access) . Dies entspricht einem Frequenzband 824 - 894 MHz mit einer Mittenfrequenz fλ von 859 MHz. Dem ersten Frequenzband ist der erste Signalpfad zugeordnet .
Das dritte Frequenzband ist vorzugsweise den GPS-Signalen zugeordnet . GPS steht für Global Positioning System mit einem Frequenzband von 1574.42 - 1576.42 MHz und einer Mittenfrequenz f3 von 1575.42 MHz. Dem dritten Frequenzband ist der dritte Signalpfad zugeordnet .
Das zweite Frequenzband ist z. B. einem PCS-Band (PCS = Personal Communication System) 1850 - 1990 MHz mit einer Mitten- freguenz f2 von 1920 MHz zugeordnet. Dem zweiten Frequenzband ist der zweite Signalpfad zugeordnet.
Das angegebene Multiband-Bauelement ist aber auf eine Tri- band-Ausführung nicht beschränkt. Es können auch weitere Signal- bzw. Datenübertragungspfade, z. B. jeweils ein Pfad für die Übertragung von UMTS- bzw. Bluetooth-Daten vorgesehen sein.
Die Frequenzweiche ist vorzugsweise ausschließlich aus passiven Schaltungselementen wie z. B. Kapazitäten und Induktivitäten aufgebaut. Dies hat den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs in einem Endgerät. Zumindest ein Teil der Komponenten oder alle Komponenten der Frequenzweiche können im Trägersubstrat integriert werden. Möglich ist aber auch, dass mindestens eine Komponente der Frequenzweiche als Chip ausgebildet ist, der auf diesem Substrat montiert ist.
Die Chips können oberflächenmontierbare Kontakte (SMD- Kontakte) aufweisen. Die Chips können auch jeweils als ein Bare-Die ausgebildet sein, der mittels Bonddrähten mit dem Trägersubstrat elektrisch verbunden ist. Die Chips, insbesondere der SAW-Chip, können alternativ auf dem Trägersubstrat in Flip-Chip-Anordnung montiert sein.
Ferner wird angenommen, dass das Bandpassfilter im dritten Signalpfad angeordnet ist.
Die Frequenzweiche ist vorzugsweise mehrstufig ausgebildet. Die Frequenzweiche umfasst in einer Variante einen ersten Diplexer und einen zweiten Diplexer, wobei der zweite und der dritte Signalpfad mittels des zweiten Diplexers zu einem gemeinsamen Pfad zusammengefasst sind, und wobei der gemeinsame Pfad und der erste Signalpfad mittels des ersten Diplexers zum Antennenpfad zusammengefasst sind.
Der erste Diplexer umfasst einen vorzugsweise an den ersten Signalpfad angeschlossenen ersten Tiefpass und einen vorzugsweise an den gemeinsamen Pfad angeschlossenen ersten Hoch- pass . Der zweite Diplexer umfasst einen vorzugsweise an den dritten Signalpfad angeschlossenen zweiten Tiefpass und einen vorzugsweise an den zweiten Signalpfad angeschlossenen zweiten Hochpass .
Das Bandpassfilter kann ein Sperrband, d. h. eine besonders hohe Unterdrückung von Signalen im ersten oder zweiten Frequenzbereich aufweisen.
Der zweite Hochpass kann eine Übertragungsfunktion aufweisen, die eine Polstelle bei einer im Wesentlichen im ersten oder im dritten Frequenzband liegenden Frequenz hat.
Das Double Mode SAW Filter kann eine oder mehrere akustische Spuren mit jeweils einer Anordnung aus mehreren in Reihe angeordneten Wandlern umfassen. Vorzugsweise sind mehrere parallel geschaltete Eingangswandler und mehrere parallel geschaltete Ausgangswandler vorgesehen. Die Wandleranordnung umfasst in einer Variante mindestens fünf Wandler, wobei Ein- uns Ausgangswandler der jeweiligen akustischen Spur vorzugsweise abwechselnd angeordnet sind. In einer Variante ist zwischen jeweils zwei Ausgangswandlern ist ein Eingangswandler angeordnet. In einer weiteren Variante ist zwischen zwei Eingangswandlern ein Ausgangswandler angeordnet .
Das Bandpassfilter kann ferner mindestens einen SAW-Resonator umfassen, welcher dem Double Mode SAW Filter vor- oder nach- geschaltet ist. Möglich ist es auch, einen Resonator vorzuschalten und einen weiteren Resonator nachzuschalten. Der SAW-Resonator umfasst z. B. einen Wandler, der zwischen zwei Reflektoren angeordnet ist.
Der SAW-Resonator kann ein Serien- oder Parallelresonator sein. Ein Serienresonator wird im Signalpfad und Parallelresonator in einem Querzweig zwischen dem Signalpfad und Masse geschaltet .
Der hier genannte mindestens eine SAW-Resonator kann auch durch mindestens ein Ladder-Type-Glied bzw. eine Ladder-Type- Anordnung von SAW-Resonatoren ersetzt werden, welche mindestens einen Serienresonator und mindestens einen Parallelresonator umfasst .
Das Bandpassfilter kann in einer Variante einen symmetrischen Ausgang aufweisen. Dabei kann das DMS-Filter vorteilhafterweise als ein Balun benutzt werden.
Im ersten Signalpfad kann ein dritter Tiefpass angeordnet sein, der Signale des zweiten und des dritten Frequenzbandes unterdrückt. Seine Übertragungsfunktion kann eine Polstelle bei einer im Wesentlichen im zweiten oder im dritten Frequenzband liegenden Frequenz aufweisen.
Nach dem zweiten Hochpass kann ein Anpassnetzwerk zur Anpassung der Ausgangsimpedanz des zweiten Signalpfades für das vorgegebene zweite Frequenzband angeordnet sein. Nach dem Bandpassfilter kann auch ein Anpassnetzwerk zur Anpassung der Ausgangsimpedanz des dritten Signalpfades für das vorgegebene dritte Frequenzband angeordnet sein. Mindestens einer der Signalpfade kann z. B. mittels eines Duplexers oder eines Umschalters in einen Empfangszweig und einen Sendezweig verzweigt sein. Duplexer und Umschalter sind vorzugsweise auf dem Trägersubstrat angeordnet.
In einer vorteilhaften Variante ist es vorgesehen, dass die Frequenzweiche das im dritten Signalpfad angeordnete Bandpassfilter mit einer DMS-Spur und einen Diplexer zur Trennung von Signalen des ersten und des zweiten Frequenzbandes um- fasst. Das Bandpassfilter ist in diesem Fall direkt, d. h. ohne einen vorgeschalteten Diplexer an den gemeinsamen Antennenpfad angeschlossen. Die Frequenzweiche wird dabei als Triplexer betrachtet .
Das Multiband-Bauelement kann als ein kompaktes, vorzugsweise SMD-fähiges Chip realisiert sein, das im Weiteren auch Fron- tend-Modul genannt wird. Dieser Chip kann in einem Bauteil insbesondere die folgenden Komponenten (ggf. pro Signalpfad) umfassen: 1) einen Duplexer, 2) im Sendezweig des Signalpfades einen Leistungsverstärker, einen Leistungsdetektor, einen Richtkoppler, mindestens einen Umschalter z. B. zur Steuerung des Verstärkers. Die Integration eines Bandpasses am Eingang des Leistungsverstärkers ist vorgesehen. Neben den genannten Komponenten eines Sendepfades können im selben Modul auch Komponenten mindestens eines Empfangspfades, z. B. ein LNA und/oder ein Bandpassfilter realisiert sein.
Im Folgenden wird das angegebene Multiband-Bauelement und seine vorteilhaften Ausgestaltungen anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ersatzschaltbild eines Triband-Bauelements mit zwei hintereinander geschalteten Diplexern und einem DMS- Filter ;
Figur 2 im Querschnitt den Aufbau des Multiband-Bauelements ;
Figur 3 eine beispielhafte Realisierung der Schaltung gemäß Figur 1 ;
Figur 4 ein Bandpassfilter mit einem DMS-Filter;
Figur 5 Übertragungsfunktionen von Signalpfaden des Multiband-Bauelements;
Figur 6 den prinzipiellen Aufbau eines Frontend-Moduls, das einen Duplexer und einen im ersten Signalpfad angeordneten Sendeverstärker umfasst;
Figur 7 den prinzipiellen Aufbau eines Frontend-Moduls, das in zwei Signalpfaden jeweils einen Duplexer und einen Sendeverstärker umfasst .
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung, die in einem beispielhaften Multiband-Bauelement realisiert ist. Eine Frequenzweiche 40 ist eingangsseitig an einen Antennenpfad 123 und somit an ein Eingangstor IN - den Antenneneingang des Bauelements - angeschlossen. Die Frequenzweiche 40 eröffnet Signalpfade 1, 2 und 3. Der erste Signalpfad 1 ist an ein erstes Ausgangstor OUTl, der zweite bzw. dritte Signalpfad 2, 3 am ein zweites bzw. drittes Ausgangstor OUT2 , OUT3 angeschlossen.
Die Frequenzweiche 40 weist hintereinander geschaltete Diple- xer auf. Die Frequenzweiche 40 umfasst einen an die Antenne angeschlossenen ersten Diplexer 41 zur Trennung von Signalen des ersten Frequenzbandes, die in den ersten Signalpfad 1 geleitet werden, von den Signalen des zweiten und des dritten Frequenzbandes, die in einen für diese Bänder gemeinsamen Pfad 23 geleitet werden.
Im gemeinsamen Pfad 23 ist ein zweiter Diplexer 42 angeordnet, der zur Trennung von Signalen des zweiten Frequenzbandes, die in den zweiten Signalpfad 2 geleitet werden, von den Signalen des dritten Frequenzbandes, die in den dritten Signalpfad 3 geleitet werden, vorgesehen.
Der erste Diplexer 41 umfasst einen im ersten Signalpfad angeordneten Tiefpass 11 sowie einen im gemeinsamen Pfad 23 angeordneten Hochpass 230. Der zweite Diplexer 42 umfasst einen im dritten Signalpfad angeordneten Tiefpass 31 sowie einen im zweiten Pfad 2 angeordneten Hochpass 21.
Im ersten Signalpfad 1 (z. B. Cell) ist nach dem Tiefpass 11 ein weiterer Tiefpass 12 angeordnet . Im zweiten Signalpfad 2 (z. B. IMT = International Mobile Telecommunications oder PCS) ist nach dem Hochpass 21 ein Anpassnetzwerk 22 zur Anpassung der Ausgangsimpedanz des zweiten Ausgangstores OUT2 an eine Referenzimpedanz, z. B. 50 Ohm angeordnet. Das Anpassnetzwerk 22 kann im Trägersubstrat integriert sein oder als ein Chip vorhanden sein, der auf dem Substrat montiert wird.
Im dritten Signalpfad 3 (z. B. GPS) ist hinter dem Tiefpass 31 ein Bandpassfilter 32 angeordnet, das ein DMS-Filter z. B. gemäß Figur 4 umfasst. Im dritten Signalpfad 3 ausgangssei - tig, d. h. nach dem Bandpassfilter 32 ist ein Anpassnetzwerk 33 zur Anpassung der Ausgangsimpedanz des dritten Ausgangstores OUT3 angeordnet . Möglich ist es auch, im ersten Signalpfad 1 ausgangsseitig, d. h. nach dem Tiefpass 12 ein Anpassnetzwerk zur Anpassung der Ausgangsimpedanz des ersten Ausgangstores OUTl anzuordnen.
Das Multiband-Bauelement kann neben den in Figur 1 gezeigten Diplexern, Filtern und Anpassnetzwerken noch weitere, hier nicht gezeigte Komponenten umfassen.
In Figur 2 ist ein Querschnitt des Multiband-Bauelements gezeigt. Das Bauelement umfasst ein Trägersubstrat 90, das mehrere Metallisierungsschichten mit dazwischen angeordneten dielektrischen Lagen umfasst. An der Unterseite des Substrats sind Kontakte vorgesehen, die zur SMD-Montage des Bauelements auf einer hier nicht gezeigten Leiterplatte geeignet sind, auf der Substratoberseite ist das als SAW-Chip realisierte Bandpassfilter 32 sowie in Fig. 3 gezeigte, hier als diskrete Komponenten bzw. Chips ausgebildete Induktivitäten Ll und L3 angeordnet. Die Induktivität Ll ist dabei im Tiefpassfilter des ersten Diplexers 41 und die Induktivität L3 im Hochpassfilter 21 des zweiten Diplexers 42 angeordnet.
In einer weiteren Variante ist es möglich, die Induktivitäten Ll und L3 in mindestens einer Metallisierungsebene des Trä- gersubstrats 90 als strukturierte, z. B. mäanderförmig gefaltete oder spiralförmige Leiterbahnen zu realisieren. Teile einer Induktivität können in verschiedenen Metallisierungsebenen angeordnet und mittels vertikaler Durchkontaktierungen leitend miteinander verbunden sein.
Die dielektrischen Lagen des Trägersubstrats sind vorzugsweise aus einem keramischen Material, z. B. LTCC (LTCC = Low- Temperature Cofired Ceramics) . Kunststoff mit vorzugsweise einer hohen Dielektrizitätskonstante ε > 10 kommt auch in Betracht als Material für diese Lagen.
Die Verwendung eines Mehrschichtsubstrats als Trägersubstrat und eines oberflächenmontierbaren SAW-Chips mit dem DMS- Filter hat den Vorteil, dass somit ein kompaktes Bauelement mit einer geringen Grundfläche und einer niedrigen Einfügedämpfung in Durchlassbereichen der Signalpfade realisiert werden kann .
In Figur 3 ist eine beispielhafte Realisierung der Schaltung gemäß Figur 1 vorgestellt. Der Tiefpass 11 ist durch die Induktivität Ll realisiert, welche die Signale des ersten Bandes durchlässt und die Signale der anderen beiden Bänder abblockt. Der Hochpass 230 ist durch eine Kapazität Cl realisiert, die vorzugsweise im Trägersubstrat 90 angeordnet ist. Die Kapazität lässt die Signale des zweiten und des dritten Bandes durch und blockt die Signale des ersten Bandes ab.
Der Tiefpass 12 ist als eine in einem Querzweig gegen Masse geschaltete Kapazität C2 und ein im Signalpfad 1 geschalteter Parallelschwingkreis, bestehend aus einer Induktivität L2 und einer Kapazität C3 , realisiert. Der Tiefpass 12 selektiert alle Signale mit einer Frequenz, die im ersten Frequenzband oder unterhalb dieses Bandes liegen, und dämpft Signale bei höheren Frequenzen, insbesondere Signale des zweiten und des dritten Frequenzbandes.
Der Hochpass 21 umfasst eine im Signalpfad 2 angeordnete Kapazität C4 und einen in einem Querzweig gegen Masse angeordneten Serienschwingkreis, der aus einer Induktivität L3 und einer Kapazität C5 besteht. Der Serienschwingkreis L3 , C5 wird vorzugsweise so gestimmt, dass er seine Resonanzfrequenz im dritten Frequenzband hat und somit die Signale des dritten Bandes mit einer hohen Unterdrückung dämpft. Die Induktivität L3 weist vorzugsweise eine hohe Güte auf, was z. B. mit einer Chipinduktivität mit SMD-Kontakten erreichbar ist.
Der Tiefpass 31 umfasst eine gegen Masse geschaltete Kapazität C6 und eine im Signalpfad 3 angeordnete Induktivität L4. Der Tiefpass 31 lässt die Signale des dritten Bandes und sperrt die Frequenzen oberhalb des dritten Bandes . Zusammen mit dem Bandpass 32 gelingt es, die Signale des dritten Bandes zu selektieren und die Signale des ersten und des zweiten Bandes zu dämpfen.
Nach dem Bandpassfilter 32 ist ein Anpassnetzwerk 33 geschaltet, das eine Serieninduktivität L5 und eine Kapazität C7 im Querzweig umfasst, die zusammen einen Tiefpass bilden. Mit dem Anpassnetzwerk 33 wird die Ausgangsimpedanz am Ausgangstor OUT3 z. B. an 50 Ohm oder eine andere Referenzimpedanz angepasst .
Das Anpassnetzwerk 22 umfasst eine Serieninduktivität L6, die in einer Variante Bestandteil des Multiband-Bauelements ist. Diese Induktivität kann aber auch extern, d. h. auf einer Leiterplatte, auf der das Bauelement montiert ist, angeordnet sein. Diese Induktivität kann aber auch im Trägersubstrat realisiert sein. Die Induktivität L6 kann in einer Variante z. B. dazu dienen, die Ausgangsimpedanz am zweiten Ausgangstor OUT2 derart anzupassen, dass der zweite Signalpfad 2 zur Übertragung von höherfrequenten Signalen, z. B. Signalen des S-DMB-Frequenzbandes 2633-2650 MHz (S-DMB = Satellite Digital Multimedia Broadcast) benutzt werden kann. Der zweite Signal- pfad, wie auch der dritte Signalpfad in einer bevorzugten Variante, kann ein reiner Empfangspfad sein.
Die Anpassnetzwerke 22, 33 können jeweils andere Schaltungskomponenten als die Induktivitäten L6, L5 und die Kapazität C7 aufweisen.
Die Parallelresonanz des Parallelschwingkreises L2 , C3 ist vorzugsweise so gewählt, dass dieser Schwingkreis im zweiten oder dritten Frequenzband sperrt. In der Übertragungsfunktion des ersten Signalpfades wird somit eine Polstelle bzw. ein Sperrband mit einer hohen SignalUnterdrückung erzeugt.
Die Serienresonanz des Serienschwingkreises L3 , C5 ist vorzugsweise so gewählt, dass sie im ersten oder dritten Frequenzband liegt. Dabei werden die Signale des genannten Frequenzbandes gegen Masse kurzgeschlossen. In der Übertragungs- funktion des zweiten Signalpfades wird somit eine Nullstelle bzw. ein Sperrband mit einer hohen Signalunterdrückung erzeugt .
In Figur 4 ist ein Bandpassfilter 32 mit einer DMS-Spur 50 gezeigt. Die DMS-Spur umfasst eine Wandleranordnung, die zwischen akustischen Reflektoren 52 angeordnet ist. Die Wandleranordnung umfasst zwei Eingangswandler 502 und 504, die parallel geschaltet sind, sowie drei parallelgeschaltete Ausgangswandler 501, 503 und 505. Die Eingangswandler sind akustisch mit den Ausgangswandlern gekoppelt, aber galvanisch von diesen getrennt.
Die Wandler 504, 504 können auch als Ausgangswandler benutzt werden, wobei die Wandler 501, 503 und 505 dann als Eingangswandler benutzt werden. Die DMS-Spur kann in einer Variante nur drei Wandler oder mehr als nur fünf Wandler umfassen. Die Ein- und Ausgangs- wandler sind dabei in Wellenausbreitungsrichtung stets abwechselnd in einer Reihe angeordnet. Die DMS-Spur ist vorzugsweise bezüglich ihrer Mittelachse oder ihres Mittelpunktes Spiegel- oder punktsymmetrisch ausgebildet.
Mindestens einer der Wandler, vorzugsweise ein mittig angeordneter Wandler kann einen V-Split aufweisen.
Der DMS-Spur 50 ist ein SAW-Resonator 60 vorgeschaltet und ein weiterer SAW-Resonator 79 nachgeschaltet. Der Resonator 60 umfasst Reflektoren 62 und einen Wandler 61, der zwischen den Reflektoren 62 angeordnet ist. Der Resonator 70 umfasst Reflektoren 72 und einen Wandler 71, der zwischen den Reflektoren 72 angeordnet ist.
Auf mindestens einen der in Fig. 4 gezeigten Resonatoren 60 und 70 kann in einer Variante verzichtet werden.
Die Verwendung einer DMS-Spur im Bandpassfilter 32 des dritten Signalpfades 3 hat den Vorteil, dass dadurch eine hohe Isolation - in einer Variante mindestens -40 dB für das gesamte zweite bzw. dritte Frequenzband - zu den anderen beiden Frequenzbändern (d. h. dem ersten und dem zweiten Frequenzband) gewährleistet werden kann.
In der in Fig. 4 gezeigten Variante ist die DMS-Spur ein- und ausgangsseitig unsymmetrisch (unbalanced) beschaltet. In einer Variante kann die DMS-Spur vorzugsweise ausgangsseitig mit einem symmetrischen (balanced) Tor ausgebildet sein. In Figur 5 sind Übertragungsfunktionen des Multiband-Bauele- ments gezeigt. Die Übertragungsfunktion 81 des ersten Signalpfades zeigt auch im niederfrequenten Bereich unterhalb von 600 MHz eine niedrige Einfügedämpfung. Dies hat den Vorteil, dass über den ersten Signalpfad 1 Signale eines unterhalb von 600 MHz liegenden weiteren Frequenzbandes mit einer geringen Einfügedämpfung mitübertragen werden können. Die Signale des ersten und des weiteren Frequenzbandes können voneinander durch eine Frequenzweiche getrennt werden.
Die Übertragungsfunktion 82 des zweiten Signalpfades zeigt eine geringe Einfügedämpfung im Frequenzbereich von 1,6 bis 3 GHz.
Die Übertragungsfunktion 83 des dritten Signalpfades weist eine hohe Unterdrückung von Signalen in einem oberen Sperrband oberhalb von 1,7 GHz sowie eine sehr hohe Unterdrückung von Signalen unterhalb von 1,3 GHz auf. Gleichzeitig ist in der Übertragungsfunktion des dritten Signalpfads 3 im dritten Frequenzband eine geringe Einfügedämpfung erreichbar.
Auf dem Trägersubstrat oder im Substrat können in einer Variante weitere, vorzugsweise passive Komponenten wie z. B. Duplexer zur Trennung von Sende- und Empfangssignalen des jeweiligen Signalpfades angeordnet sein. Auch die Anordnung von Halbleiterchips, z. B. Umschaltern, auf dem Substrat kommt in Betracht.
Figuren 6 und 7 zeigen jeweils eine Ausführung des Multiband- Bauelements als ein hochintegriertes Frontend-Modul . Die gestrichelte Linie stellt das Trägersubstrat 90 dar, auf dem oder in dem all die in Figuren vorgestellten Komponenten angeordnet sind. In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel des Frontend-Moduls gezeigt, das unten angegebene Komponenten des ersten Signalpfades 1 umfasst .
Der dritte Signalpfad 3 ist in Fig. 6, 7 direkt an den Antenneneingang IN bzw. den Antennenpfad 123 angeschlossen. Dies bedeutet, dass sowohl der Diplexer 41 als auch das Bandpass- filter 32 mit einer DMS-Spur direkt an den Antennenpfad 123 angeschlossen sind.
Der Diplexer 41 ist wie in Fig. 1 zur Trennung vom ersten und zweiten Signalpfad 1, 2 vorgesehen. Im ersten Signalpfad 1 ist ein Duplexer 431 zur Trennung des Sendepfades TXl vom Empfangspfad RXl angeordnet . Die Pfade RXl und TXl sind beide dem ersten Frequenzband zugeordnet. Der Duplexer 431 weist zwei Bandpässe, darunter ein Sendefilter und ein Empfangsfilter auf. Im Sendepfad TXl ist ein Leistungsverstärker 461 angeordnet. Am Verstärkereingang, der der Ausgangsseite des ersten Signalpfades entspricht, ist ein Bandpass 471 - Inter- stage Filter - angeordnet, der vorzugsweise nur Sendesignale des ersten Frequenzbandes durchlässt .
In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel des Frontend-Moduls gezeigt, das unten angegebene Komponenten der beiden Signalpfade 1 und 2 umfasst.
Der zweite Signalpfad 2 ist hier im Wesentlichen wie der in Fig. 6 bereits erläuterte erste Signalpfad 1 ausgebildet. Im zweiten Signalpfad 2 ist ein Duplexer 432 zur Trennung des Sendepfades TX2 vom Empfangspfad RX2 angeordnet . Die Pfade RX2 und TX2 sind beide dem zweiten Frequenzband zugeordnet . Der Duplexer 432 weist zwei Bandpässe, darunter ein Sendefil- ter und ein Empfangsfilter auf. Im Sendepfad TX2 ist ein Leistungsverstärker 462 angeordnet. Am Verstärkereingang des Verstärkers 462, der der Ausgangsseite des zweiten Signalpfades 2 entspricht, ist ein Bandpass 472 - ϊnterstage Filter - angeordnet, der vorzugsweise nur Sendesignale des zweiten Frequenzbandes durchlässt und insbesondere die Sendesignale des ersten Frequenzbandes unterdrückt .
In Fig. 6 ist der Sendepfad TXl mittels eines Richtkopplers 44 elektromagnetisch an einen zusätzlichen Signalpfad gekoppelt, in dem ein Leistungsdetektor 45 (Power Detector) und ein Abschlusswiderstand R angeordnet ist. Dieser zusätzliche Signalpfad ist in der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform an beide Sendepfade TXl, TX2 der Signalpfade 1 und 2 gekoppelt.
Ven ist eine Versorgungsspannung zur Versorgung des Leistungsdetektors. Vdet ist eine AusgangsSpannung, die zur Detek- tion bzw. Monitoring der Signalstärke des Ausgangssignals des Verstärkers dient und die einem gleichgerichteten Teil des Sendesignals entspricht.
Die Spannungen Vcc, Vcci und Vcc2 sind Versorgungsspannungen für den jeweiligen Verstärker. Vreg ist eine Referenzspannung für den Verstärker. Vstby ist eine Steuerspannung zur Ansteuerung eines Umschalters 481, 482, der zur Freigabe der Referenzspannung Vreg bzw. zur Einstellung des Standby-Modus betätigt wird. Im Standby-Modus verbraucht der Verstärker keinen Strom. Vmode ist eine Spannung, die zur Auswahl und Einstellung des Betriebsmode des Verstärkers dient .
In einer Variante ist es möglich, auch hier nicht gezeigte Komponenten der Empfangspfade RXl, RX2 wie z. B. einen Band- pass und einen rauscharmen Verstärker (LNA) im angegebenen Frontend-Modul zu integrieren.
Es ist vorteilhaft, passive Modulkomponenten wie z. B. Diple- xer, Tiefpässe, Leitungen, Richtkoppler, Induktivitäten und Kapazitäten im Inneren des Trägersubstrats und Bandpässe, Duplexer und aktive Komponenten als Chips auf dem Trägersubstrat zu realisieren.
Die auf dem Trägersubstrat anzuordnenden Komponenten, insbesondere das Bandpassfilter mit der DMS-Spur, können jeweils als ein ungehäuster Chip (Bare-Die) oder als ein gehäuster Chip (vorzugsweise ein SMD-Bauteil) ausgebildet sein. Ein Bare-Die kann auf dem Trägersubstrat drahtgebondet oder in einer Flip-Chip-Anordnung montiert sein.
Die Duplexer 431, 432 sind in den in Fig. 6, 7 vorgestellten Varianten jeweils zumindest teilweise auf dem Trägersubstrat 90 oder in diesem Substrat integriert.
Ein Duplexer umfasst ein Sendefilter, ein Empfangsfilter und in der Regel ein Anpassnetzwerk zur Impedanzanpassung, das z. B. eine Phasenleitung, vorzugsweise eine im Empfangszweig angeordnete λ/4-Leitung aufweist.
Es ist möglich, das Sendefilter und das Empfangsfilter eines Duplexers in einem gemeinsamen Duplexer-Chip zu realisieren. Alternativ ist es möglich, diese Filter als getrennte Filter- Chips auszubilden. Das Anpassnetzwerk des Duplexers kann zumindest teilweise im Duplexer-Chip oder Filter-Chip integriert sein. Vorzugsweise ist die λ/4-Leitung komplett im Duplexer-Chip integriert. Das Anpassnetzwerk des Duplexers kann aber auch zumindest teilweise im Substrat integriert sein.
Das angegebene Multiband-Bauelement ist auf die in Figuren gezeigten Ausgestaltungen, insbesondere die Ausgestaltung von Anpassnetzwerken, Filtern und Diplexern, nicht beschränkt. Die Frequenzweiche kann in einer Variante ggf. als Triplexer ausgebildet sein, obwohl die Ausgestaltung mit kaskadierten Diplexern als besonders vorteilhaft erscheint.
Bezugszeichenliste
1 erster Signalpfad
11 erster Tiefpass
12 dritter Tiefpass 123 Antennenpfad
2 zweiter Signalpfad
21 zweiter Hochpass
22 Anpassnetzwerk
23 gemeinsamer Pfad 230 erster Hochpass
3 dritter Signalpfad
31 zweiter Tiefpass
32 Bandpassfilter
33 Anpassnetzwerk
40 Frequenzweiche
41 erster Diplexer
42 zweiter Diplexer 431, 432 Duplexer
44 Richtkoppler
45 Leistungsdetektor
461, 462 Leistungsverstärker 471, 472 Bandpässe 481, 482 Umschalter 50 DMS-Spur
60, 70 Resonatoren
61, 71 Wandler
501, 503, 505 Ausgangswandler
502, 504 Eingangswandler
52, 62, 72 akustische Reflektoren
81 Übertragungskurve des ersten Signalpfades
82 Übertragungskurve des zweiten Signalpfades
83 Übertragungskurve des dritten Signalpfades 90 Trägersubstrat
Cl bis C7 Kapazitäten
IN Antenneneingang
Ll bis L6 Induktivitäten
OUTl erster Ausgang
0UT2 zweiter Ausgang
0UT3 dritter Ausgang
OUTl-RX, 0UT2-RX, OUTl-TX, 0UT2-TX Ausgänge
R Abschlusswiderstand
RXl, RX2 Empfangszweige
TXl, TX2 Sendezweige
Vreg Referenzspannung
Vmode, Vgcby, Ven Steuerspannung
Vdet Spannung

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Multiband-Bauelement , umfassend
- mindestens drei Signalpfade (1, 2, 3) zur Übertragung von Signalen in jeweils einem Frequenzband,
- eine Frequenzweiche (40) , an die eingangsseitig ein Antennenpfad (123) und ausgangsseitig die Signalpfade (1, 2, 3) angeschlossen sind,
- wobei in mindestens einem der Signalpfade (1, 2, 3) ein Bandpassfilter (32) angeordnet ist, das ein Double Mode SAW Filter umfasst .
2. Multiband-Bauelement nach Anspruch 1, dessen Signalpfade (1, 2, 3) umfassen:
- einen ersten Signalpfad (1) , in dem Signale eines ersten Frequenzbandes übertragen werden,
- einen zweiten Signalpfad (2), in dem Signale eines zweiten Frequenzbandes übertragen werden,
- einen dritten Signalpfad (3), in dem Signale eines dritten Frequenzbandes übertragen werden,
- wobei das Bandpassfilter (32) im dritten Signalpfad (3) angeordnet ist.
3. Multiband-Bauelement nach Anspruch 2,
- wobei die Frequenzweiche (40) einen ersten Diplexer (41) und einen zweiten Diplexer (42) umfasst,
- wobei der zweite und der dritte Signalpfad (2, 3) mittels des zweiten Diplexers (42) zu einem gemeinsamen Pfad (23) zu- sammengefasst sind,
- wobei der gemeinsame Pfad (23) und der erste Signalpfad (1) mittels des ersten Diplexers (41) zum Antennenpfad (123) zu- sammengefasst sind.
4. Multiband-Bauelement nach Anspruch 3, wobei der erste Diplexer (41) einen ersten Tiefpass (11) und einen ersten Hochpass (230) umfasst, wobei der erste Hochpass (230) dem gemeinsamen Pfad (23) und der erste Tiefpass (11) dem ersten Signalpfad (1) zugeordnet ist.
5. Multiband-Bauelement nach Anspruch 3 oder 4, wobei der zweite Diplexer (42) einen zweiten Tiefpass (31) und einen zweiten Hochpass (21) umfasst, wobei der zweite Tiefpass (21) dem dritten Signalpfad (3) und der zweite Hochpass (21) dem zweiten Signalpfad (2) zugeordnet ist .
6. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Bandpassfilter (32) ein Sperrband im zweiten Frequenzbereich aufweist.
7. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Bandpassfilter (32) ein Sperrband im ersten Frequenzbereich aufweist.
8. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei für die Mittenfrequenz U1 des ersten Frequenzbandes, die Mittenfrequenz f2 des zweiten Frequenzbandes und die Mittenfrequenz f3 des dritten Frequenzbandes gilt:
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9. Multiband-Bauelement nach Anspruch 8, wobei gilt: f3 _> 2fχ.
10. Multiband-Bauelement nach Anspruch 8 oder 9, wobei gilt: f3 < f2 < l,5f3.
11. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der erste und der zweite Signalpfad (1, 2) jeweils ein Sendeempfangspfad ist, und wobei der dritte Signalpfad (3) ein Empfangspfad ist.
12. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei der erste und der zweite Signalpfad (1, 2) jeweils zur Übertragung von einem Mobilfunkband ausgelegt sind, und wobei der dritte Signalpfad (3) zur Übertragung von GPS- Signalen ausgelegt ist.
13. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei das Double Mode SAW Filter eine akustische Spur um- fasst, in der mindestens fünf Wandler angeordnet sind.
14. Multiband-Bauelement nach Anspruch 13, wobei mehrere parallel geschaltete Eingangswandler und mehrere parallel geschaltete Ausgangswandler vorgesehen ist, wobei zwischen zwei der Ausgangswandler ein Eingangswandler angeordnet ist, oder wobei zwischen zwei der Eingangswandler ein Ausgangswandler angeordnet ist .
15. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei das Bandpassfilter (32) mindestens einen ersten Resonator aufweist, welcher dem Double Mode SAW Filter vorgeschaltet ist.
16. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei das Bandpassfilter (32) mindestens einen zweiten Resonator aufweist, welcher dem Double Mode SAW Filter nachgeschaltet ist.
17. Multiband-Bauelement nach Anspruch 15 und 16, wobei der mindestens eine erste und/oder zweite Resonator einen Serienresonator umfasst .
18. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der mindestens eine erste und/oder zweite Resonator einen Parallelresonator umfasst .
19. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der mindestens eine erste und/oder zweite Resonator mindestens ein Ladder-Type-Glied bildet.
20. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Bandpassfilter (32) einen symmetrischen Ausgang aufweist .
21. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 20, wobei der zweite Hochpass (21) eine Übertragungsfunktion aufweist, die eine Polstelle bei einer im Wesentlichen im ersten oder im dritten Frequenzband liegenden Frequenz hat.
22. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei im ersten Signalpfad (1) ein dritter Tiefpass (12) angeordnet ist.
23. Multiband-Bauelement nach Anspruch 22, wobei der dritte Tiefpass (12) eine Übertragungsfunktion aufweist, die eine Polstelle bei einer im Wesentlichen im zweiten oder im dritten Frequenzband liegenden Frequenz hat.
24. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 23, wobei nach dem zweiten Hochpass (21) ein erstes Anpassnetz- werk (22) angeordnet ist.
25. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 24, wobei nach dem Bandpassfilter (32) ein zweites Anpassnetzwerk
(33) angeordnet ist.
26. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10 und 12 bis 25, wobei der zweite und der dritte Signalpfad (2, 3) jeweils ein
Empfangspfad der erste Signalpfad (1) ein Sendeempfangspfad ist, oder wobei der erste und der dritte Signalpfad (1, 3) jeweils ein
Empfangspfad der zweite Signalpfad (2) ein Sendeempfangspfad ist.
27. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 oder 6 bis 26,
- wobei die Frequenzweiche (40) das Bandpassfilter (32) und einen Diplexer (41) umfasst,
- wobei der erste und der zweite Signalpfad (1, 2) mittels des Diplexers (41) zu einem gemeinsamen Pfad zusammengefasst sind, der an den dritten Signalpfad (3) und an einen Antennenpfad (123) angeschlossen ist.
28. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 27, das als eine oberflächenmontierbare bauliche Einheit ausgebildet ist.
29. Multiband-Bauelement nach Anspruch 28, umfassend ein Trägersubstrat (90), wobei das Bandpassfilter (32) als Chip ausgebildet ist, der auf dem Trägersubstrat (90) montiert ist.
30. Multiband-Bauelement nach Anspruch 28 oder 29, wobei das Trägersubstrat (90) Metallisierungsebenen und zwischen diesen angeordnete keramische Lagen aufweist.
31. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei die Frequenzweiche (40) zumindest teilweise im Trägersubstrat integriert ist .
32. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei in mindestens einem der Signalpfade, ausgewählt aus dem ersten und dem zweiten Signalpfad (1, 2) , jeweils ein Duplexer (431, 432) angeordnet ist.
33. Multiband-Bauelement nach Anspruch 32, wobei der Duplexer (431, 432) zumindest teilweise auf dem Trägersubstrat (90) integriert ist.
34. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 28 bis 33, wobei in mindestens einem der Signalpfade, ausgewählt aus dem ersten und dem zweiten Signalpfad (1, 2), jeweils ein Verstärker (461, 462) angeordnet ist, der auf dem Trägersubstrat (90) montiert ist.
35. Multiband-Bauelement nach einem der Ansprüche 28 bis 34, bei dem ein weiterer Signalpfad vorgesehen ist, der an einen Sendezweig (TXl, TX2) des ersten oder des zweiten Signalpfades (1, 2) mittels eines Richtkopplers (44) elektromagnetisch gekoppelt ist, wobei der Richtkoppler (44) auf dem Trägersubstrat (90) oder im Trägersubstrat (90) integriert ist.
36. Multiband-Bauelement nach Anspruch 35, wobei der weitere Signalpfad zugleich an den Sendezweig (TXl) des ersten Signalpfades (1) und an den Sendezweig (TX2) des zweiten Signalpfades (2) elektromagnetisch gekoppelt ist.
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