WO2011113697A1 - Frontend-schaltung mit erhöhter flexibilität bei der anordnung der schaltungskomponenten - Google Patents

Frontend-schaltung mit erhöhter flexibilität bei der anordnung der schaltungskomponenten Download PDF

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WO2011113697A1
WO2011113697A1 PCT/EP2011/053115 EP2011053115W WO2011113697A1 WO 2011113697 A1 WO2011113697 A1 WO 2011113697A1 EP 2011053115 W EP2011053115 W EP 2011053115W WO 2011113697 A1 WO2011113697 A1 WO 2011113697A1
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WO
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duplexer
end circuit
module
bandpass filter
circuit according
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PCT/EP2011/053115
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English (en)
French (fr)
Inventor
Edgar Schmidhammer
Peter Hagn
Christian Block
Original Assignee
Epcos Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/005—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges
    • H04B1/0053—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with common antenna for more than one band
    • H04B1/0057—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with common antenna for more than one band using diplexing or multiplexing filters for selecting the desired band

Definitions

  • the invention relates to front-end circuits, for. B. for mobile communication devices, with increased flexibility in the
  • Front-end circuits interconnect in mobile communication devices one or more antennas with subsequent
  • Front-end circuits include signal lines in which RF signals z. B. propagate in the frequency range between 1 GHz and 2 GHz and at frequencies higher than 2 GHz, as well as active or passive filter components or switches.
  • front-end circuits which have a plurality of frequency ranges, eg. G., The 1 GHz frequency range and the 2 GHz frequency range, include circuit components which are generally dedicated to the
  • Specify front-end circuit which increased Has flexibility in the arrangement of the circuit components.
  • the invention provides a front-end circuit comprising a first module having an antenna port, a diplexer and a first duplexer.
  • the front-end circuit further includes a second module having a second duplexer.
  • the front-end circuit also includes a first signal path and a second signal path.
  • One module comprises a single electrical one
  • the diplexer has an antenna connection
  • the first duplexer has a transceiver port, a transmit port, and a receive port.
  • the second duplexer includes a transmitting and receiving terminal, a Sendean ⁇ circuit and a receiving terminal.
  • the transceiver ⁇ connection of the first duplexer is connected via the first signal path with the high-pass connection of the diplexer.
  • the transceiver port of the second duplexer is connected to the low pass port of the diplexer via the second signal path.
  • the first module thus includes the diplexer and the first duplexer.
  • the second duplexer is separated from the first module in the second module.
  • the signal paths interconnect the duplexers with the diplexer.
  • duplexers are arranged in different modules
  • the developer of a front-end circuit receives a further degree of freedom in the spatial arrangement of the duplexer and in the layout of the waveforms of the signal paths.
  • the front-end circuit incorporates two duplexers, making it easy to cover transceiver operation in two different frequency ranges.
  • the signal routing, ie the spatial arrangement of the signal paths, is of particular importance in CDMA transmission systems.
  • diplexers and duplexers are preferably integrated into a single module.
  • the inventors have found, however, that only one of the duplexers, in particular its transmission signal path, can be optimally matched in terms of impedance to a power amplifier.
  • the impedance matching can be significantly degraded due to the phase shift caused by the length of the line. This effect weighs heavier, the higher the frequencies of the RF signals and the longer the
  • duplexers into different modules thus runs counter to the ongoing trend of miniaturization, but allows an improved individual impedance ⁇ adaptation of both duplexers.
  • the first duplexer or the second duplexer is designed for processing push-pull signals or for conversion between common-mode signals and push-pull signals.
  • a corresponding duplexer thus has a balun functionality. Push-pull signals require in
  • the signal paths of receive paths are designed as push-pull signal paths and with
  • Receive signal paths are connected to the output terminals of the duplexer.
  • signal lines working with push-pull signals require an increased switching effort, but are less sensitive to common-mode noise.
  • the first duplexer or the second duplexer comprises surface acoustic wave
  • SAW Surface acoustic wave
  • the first duplexer or the second duplexer comprises a bulk acoustic wave or guided bulk acoustic wave filter.
  • acoustic waves working filter z. B. BAW (Bulk Acoustic Wave) filters, SAW or GBAW filters may have intrinsic balun functionality.
  • one of the duplexers selected from the first duplexer and the second duplexer operates on surface acoustic waves or guided bulk acoustic waves, while the other duplexer operates on guided bulk acoustic waves or bulk acoustic waves.
  • Such a so-called hybrid duplexer then works both with the help of acoustic
  • duplexer Due to the separation of the duplexer on different modules, it is possible in particular for the different duplexers different ways of working, eg. B. with acoustic
  • first module with a rectangular cross-section of size 3.0 * 2.5 mm 2 and the second module with a rectangular cross-section of size 2.0 * 2.5 mm 2 .
  • the total footprint of both modules is So 12.5 mm.
  • a first module with a rectangular cross section of size 3.0 * 2.5 mm 2 and the second module with a rectangular cross section of size 2.0 * 1.6 mm 2 can be obtained ,
  • one of the duplexers is one of the duplexers
  • Coupled Resonator Filter CRF
  • the first duplexer comprises
  • Frequency range and the second duplexer bandpass filter with a passband in the 1 GHz frequency range are Frequency range and the second duplexer bandpass filter with a passband in the 1 GHz frequency range.
  • the first duplexer may include a first bandpass filter having a first passband and a second bandpass filter having a second passband.
  • the second duplexer may include a third bandpass filter having a third passband and a fourth bandpass filter having a fourth passband.
  • the following table gives possible values (in MHz) for the above four passbands:
  • the passbands can be conventional
  • the front-end circuit comprises a further band-pass filter having an input terminal and an output terminal. The input conclusion of the other
  • Bandpass filter is connected to the high-pass connection of the diplexer.
  • the other bandpass filter works with
  • Satellite navigation signals like GPS, Galileo or GLONASS happen.
  • Mobile radio communication in two different frequency areas is also capable of simultaneous reception of satellite reception signals.
  • the front-end circuit further comprises a multilayer carrier substrate, the substrate comprising electrically insulating layers and a metallization layer disposed therebetween.
  • a passive circuit component for.
  • the first module and the second module are connected to the substrate.
  • the first module or the second module is connected to the passive circuit component of the multilayer carrier substrate
  • the multilayer carrier substrate can serve to arrange the signal path between the first module with diplexer or with the second duplexer and the second module for optimum signal transmission thereon or therein.
  • the first module, the second module, or the multilayer substrate is free of active
  • Circuit components in the modules or in the multilayer substrate can be dispensed with active circuit components, without sacrificing the quality of the signal transmission. In a simple way, therefore, a well adapted front-end circuit without energy dissipation by active
  • the front-end circuit is determined by
  • Figure 1 is a circuit diagram with a diplexer and a first
  • Duplexer in a first module and a second duplexer in a second module
  • Figure 2 shows an embodiment, wherein in each case a filter of
  • Duplexer includes a port operating with push-pull signals
  • FIG. 3 shows an embodiment with another
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view with a first module which is arranged on a multilayer carrier substrate.
  • FIG. 1 shows a front-end circuit FES with a first module M1 and a second module M2.
  • the first module M1 comprises a diplexer DI, a first duplexer DU1, an antenna terminal AAM1 and a first signal path SP1.
  • the second module M2 comprises a second duplexer DU2.
  • Diplexer DI is connected to the antenna connection AAM1.
  • the first signal path SP1 connects the diplexer to the first duplexer DU1.
  • a second signal path SP2 connects the diplexer DI of the first module M1 to the second duplexer DU2 of the second module M2.
  • the duplexers can be designed as earth-unbalanced or earth-balanced. They can also be earth-unbalanced and earth-symmetrical and accordingly have connections of different symmetrically guided connections.
  • the signal path SP1 which preferably runs within the first module M1, is for optimal signal transmission between the diplexer DI and the first duplexer DU1
  • the second duplexer DU2 is separated from the first module M1 arranged in the second module M2.
  • FIG. 2 shows a front-end circuit FES in which the
  • Diplexer DI includes a high pass filter HPF and a low pass filter LPF.
  • the diplexer DI comprises an antenna connection AADI, a high-pass filter connection HPFA and a low-pass filter connection LPFA.
  • the antenna connection of the AADI diplexer is connected to the antenna connection of the front-end circuit.
  • the first duplexer DU1 comprises a transmission-reception terminal SEAD1, a transmission terminal SAD1 and a reception terminal EAD1.
  • the second duplexer DU2 comprises a transmission-reception terminal SEAD2, a transmission terminal SAD2 and a reception terminal EAD2.
  • the high-pass filter connection HPFA of the high-pass filter HPF is connected to the transmission-reception ⁇ connection SEAD1 of the first duplexer DU1.
  • the low-pass filter terminal LPFA of the low-pass filter LPF is with the transmit-receive terminal SEAD2 of the second duplexer DU2 interconnected.
  • Duplexers DUl switched transmit port SAD1 is considered unbalanced, d. H. earth-unbalanced, guided connection executed.
  • the input terminal EAD1 which is connected to a second bandpass filter of the first duplexer DU1 is suitable for push-pull signals, that is to say balanced, d. H. earth-symmetrical, executed.
  • the second duplexer DU2 includes two bandpass filters. A bandpass filter is designed with a balanced
  • Input terminal EAD2 executed.
  • the other bandpass filter is connected to the transmission terminal SAD2 and executed unbalanced.
  • duplexers, diplexers or filters may be earth-symmetrical or earth-unbalanced or earth-symmetrical and earth-unbalanced.
  • Figure 3 illustrates a front-end circuit with a
  • the further bandpass filter WBPF is connected via an input terminal EAWBPF to the
  • High-pass filter of the diplexer DI interconnects The other bandpass filter WBPF leaves satellite reception signals
  • Satellite receive signals can be extracted from the first signal path in this manner.
  • the first duplexer DUl comprises a first bandpass filter BPF1, which has a balanced-guided signal terminal, and a second bandpass filter BPF2, which has a unbalanced led signal terminal has.
  • the second duplexer DU2 comprises a third bandpass filter BPF3 having a balanced-guided signal terminal and a fourth band-pass filter BPF4 having an unbalanced
  • all signal paths and filters are earth-unbalanced or earth-symmetric.
  • all four combinations of earth ⁇ unbalanced and earth-symmetrical are possible.
  • FIG. 4 shows the cross section through a carrier substrate TS, which is designed in multiple layers.
  • the first module Ml and the second module M2 are arranged on the carrier substrate TS.
  • the first module Ml and the second module M2 are connected via bump connections BU to the carrier substrate TS and interconnected.
  • the bump connections BU connect electrical contacts EK on the underside of the modules Ml, M2 with electrical contacts EK on the top side of the carrier substrate TS.
  • the carrier substrate TS comprises three electrically insulating layers, between which two metallization ⁇ layers MS are arranged. In the metallization layers MS capacitive elements KE and inductive elements IE are arranged. Through holes DK through the layers of the
  • Carrier substrate TS allow an interconnection of the modules Ml, M2 with the passive integrated in the carrier substrate
  • Carrier substrate arranged electrical contacts EK.
  • the front-end circuit comprises one or more further duplexers. Another duplexer is connected to the diplexer or to one of the duplexers. In one embodiment, the front-end circuit comprises a triplexer. The triplexer is with one of the duplexers
  • the triplexer may comprise the diplexer. If the diplexer z. B. connected via one of its outputs with another diplexer, the interconnection of the diplexer with the other diplexer results in a triplexer. Thus, accordingly, crossovers with four or five or more outputs are possible.
  • a front-end circuit is not limited to one of the described embodiments. Variations, which z. B. other modules, filter circuits, passive circuit ⁇ elements, signal lines or any combinations thereof include, also inventive detailsbei ⁇ games. Other than the above or shown combinations of balanced and unbalanced guided signal paths represent embodiments of the invention as well.
  • AADI Antenna connection of the diplexer
  • AAM1 Antenna connector of the first module
  • AAWBPF Output port of another bandpass filter BPF1, BPF2, BPF3, BPF4: first, second, third, fourth
  • DU1, DU2 first duplexer, second duplexer
  • EAWBPF Input connection of further bandpass filter
  • EK electrical contact
  • HPFA high pass filter port of the diplexer
  • M1, M2 first module, second module
  • SP1, SP2 first signal path, second signal path
  • WBPF another bandpass filter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

Es wird eine Frontend-Schaltung mit erhöhter Flexibilität bei der Anordnung der Schaltungskomponenten angegeben. Dazu umfasst die Frontend-Schaltung ein erstes Modul mit einem Diplexer und einem ersten Duplexer und ein zweites, vom ersten Modul separiertes zweites Modul mit einem zweiten Duplexer.

Description

Beschreibung
Frontend-Schaltung mit erhöhter Flexibilität bei der
Anordnung der Schaltungskomponenten
Die Erfindung betrifft Frontend-Schaltungen, z. B. für mobile Kommunikationsgeräte, mit erhöhter Flexibilität bei der
Anordnung der Schaltungskomponenten. Frontend-Schaltungen verschalten in mobilen Kommunikationsgeräten eine oder mehrere Antennen mit nachfolgenden
digitalen oder analogen Schaltungskomponenten.
Frontend-Schaltungen umfassen dabei Signalleitungen, in welchen HF-Signale z. B. im Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 2 GHz und bei Frequenzen, die höher als 2 GHz liegen, propagieren, sowie aktive oder passive Filterkomponenten oder Schalter. Insbesondere Frontend-Schaltungen, welche mehrere Frequenzbereiche, z. B. den 1 GHz Frequenzbereich und den 2 GHz Frequenzbereich, abdecken, umfassen Schaltungskomponenten, welche im Allgemeinen speziell für den
entsprechenden Frequenzbereich optimiert sind. Der Trend zu immer weitergehender Miniaturisierung führt dazu, dass immer mehr Schaltungskomponenten in einer immer geringeren Anzahl an Modulen integriert sind.
Aus der Druckschrift US 7,126,440 B2 sind mit Gleichtakt¬ signalen arbeitend Module für Frontend-Schaltungen bekannt, welche sowohl Sende- als auch Empfangsfilter sowohl für das CELL- als auch für das PCS-Mobilfunksystem umfassen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Frontend-Schaltung anzugeben, welche eine erhöhte Flexibilität bei der Anordnung der Schaltungskomponenten aufweist. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frontend-Schaltung mit einer verbesserten Führung des Signalpfads anzugeben.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß von einer Frontend- Schaltung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere, abhängige
Ansprüche geben Ausgestaltungsmöglichkeiten an. Die Erfindung gibt eine Frontend-Schaltung an, welche ein erstes Modul mit einem Antennenanschluss , einem Diplexer und einem ersten Duplexer umfasst. Die Frontend-Schaltung umfasst ferner ein zweites Modul mit einem zweiten Duplexer. Die Frontend-Schaltung umfasst außerdem einen ersten Signalpfad und einen zweiten Signalpfad.
Ein Modul umfasst dabei ein einzelnes elektrisches
Bauelement, in welchem mindestens eine elektrische Funktion integriert ist.
Der Diplexer weist einen Antennenanschluss, ein
Tiefpassfilter mit einem Tiefpassfilteranschluss und ein
Hochpassfilter mit einem Hochpassfilteranschluss auf. Der erste Duplexer weist einen Sendeempfangsanschluss , einen Sendeanschluss und einen Empfangsanschluss auf. Der zweite Duplexer weist einen Sendeempfangsanschluss , einen Sendean¬ schluss und einen Empfangsanschluss auf. Der Sendeempfangs¬ anschluss des ersten Duplexers ist über den ersten Signalpfad mit dem Hochpassanschluss des Diplexers verschaltet. Der Sendeempfangsanschluss des zweiten Duplexers ist über den zweiten Signalpfad mit dem Tiefpassanschluss des Diplexers verschaltet . Das erste Modul umfasst also den Diplexer und den ersten Duplexer. Der zweite Duplexer ist im zweiten Modul separiert vom ersten Modul angeordnet. Die Signalpfade verschalten die Duplexer mit dem Diplexer. Dadurch, dass beide Duplexer in unterschiedlichen Modulen angeordnet sind, erhält der Entwickler einer Frontend-Schaltung einen weiteren Freiheitsgrad bei der räumlichen Anordnung der Duplexer sowie beim Auslegen der Verläufe der Signalpfade. Die Frontend-Schaltung umfasst zwei Duplexer und kann damit leicht einen Sende-Empfangs-Betrieb in zwei verschiedenen Frequenzbereichen abdecken. Die Signalführung, d. h. die räumliche Anordnung der Signalpfade, ist insbesondere bei CDMA-Übertragungssystemen von hoher Bedeutung. Wie sich aus dem Zwang zur Miniaturisierung im Wesentlichen zwangsläufig ergibt, werden Diplexer und Duplexer bevorzugt in einem einzigen Modul integriert.
Die Erfinder fanden jedoch heraus, dass immer nur einer der Duplexer, insbesondere sein Sendesignalpfad, impedanzmäßig an einen Leistungsverstärker optimal angepasst werden kann.
Dabei ist insbesondere die Länge der Leitung/des Signalpfads zwischen dem Duplexer und dem Leistungsverstärker von
Bedeutung. Die Impedanzanpassung kann aufgrund der durch die Länge der Leitung verursachten Phasenverschiebung deutlich verschlechtert werden. Dieser Effekt wiegt umso schwerer, je höher die Frequenzen der HF-Signale und je länger der
Signalpfad ist. Ist eine Frontend-Schaltung bezüglich des einen Duplexers optimiert, kann der andere Duplexer nur noch suboptimal angepasst werden.
Die Separation der Duplexer in verschiedene Module läuft also dem anhaltenden Trend der Miniaturisierung zuwider, ermöglicht aber eine verbesserte individuelle Impedanz¬ anpassung beider Duplexer. Ein daraus resultierender Vorteil ist neben der verbesserten Anpassung auch der verbesserte Stromverbrauch, weil die Signalübertragung weniger durch schlecht angepasste Impedanzen, also durch Reflektion, verschlechtert wird.
In einer Ausgestaltung ist der erste Duplexer oder der zweite Duplexer zur Verarbeitung von Gegentaktsignalen oder zur Konversion zwischen Gleichtaktsignalen und Gegentaktsignalen ausgelegt. Ein entsprechender Duplexer verfügt also über eine Balun-Funktionalität . Gegentaktsignale erfordern im
Allgemeinen eine Verdoppelung der Signalpfade und der in den Signalpfaden verschalteten Komponenten wie Filter oder
Verstärker. Insbesondere die Signalpfade von Empfangspfaden sind als Gegentaktsignalpfade ausgeführt und mit
entsprechenden Anschlüssen im Duplexer verschaltet.
Empfangssignalpfade sind dabei mit den Ausgangsanschlüssen der Duplexer verschaltet. Mit Gegentaktsignalen arbeitende Signalleitungen erfordern also einen erhöhten Schaltaufwand, sind aber weniger empfindlich gegenüber Gleichtaktstörungen.
In einer Ausführungsform umfasst der erste Duplexer oder der zweite Duplexer ein mit akustischen Oberflächenwellen
arbeitendes Filter. Als mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Filter kommt ein SAW-Filter (SAW = Surface
Acoustic Wave = akustische Oberflächenwelle) oder ein GBAW- Filter (GBAW = Guided By Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwelle) in Frage.
In einer Ausführungsform umfasst der erste Duplexer oder der zweite Duplexer ein mit akustischen Volumenwellen oder mit geführten akustischen Volumenwellen arbeitendes Filter. Mit akustischen Wellen arbeitende Filter, z. B. BAW-Filter (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) , SAW- oder GBAW-Filter, können eine intrinsische Balun-Funktionalität aufweisen. Durch die Verwendung solcher Filter können
zusätzliche Balun-Schaltungen eingespart werden.
In einer Ausführungsform arbeitet einer der Duplexer, ausgewählt aus erstem Duplexer und zweitem Duplexer, mit akustischen Oberflächenwellen oder mit geführten akustischen Volumenwellen, während der jeweils andere Duplexer mit geführten akustischen Volumenwellen oder mit akustischen Volumenwellen arbeitet. Ein solcher sog. Hybrid-Duplexer arbeitet dann sowohl mit Hilfe von akustischen
Oberflächenwellen als auch mit Hilfe von akustischen
Volumenwellen. Mit akustischen Volumenwellen arbeitende
Bauelemente sind im Allgemeinen leistungsfester als mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Bauelemente. Dafür bieten mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende
Bauelemente dem Entwickler von Frontend-Schaltungen andere, weitere Optimierungsmöglichkeiten. Die Verwendung eines Hybrid-Duplexers ermöglicht also, dass die jeweils beste Filtertechnologie zum Einsatz kommt.
Durch die Separation der Duplexer auf verschiedenen Modulen ist es insbesondere möglich, für die verschiedenen Duplexer verschiedene Arbeitsweisen, z. B. mit akustischen
Volumenwellen oder mit akustischen Oberflächenwellen, zu wählen .
Es ist möglich, das erste Modul mit einem rechteckförmigen Querschnitt der Größe 3,0 * 2,5 mm2 und das zweite Modul mit einem rechteckförmigen Querschnitt der Größe 2,0 * 2,5 mm2 auszugestalten. Die gesamte Grundfläche beider Module beträgt also 12,5 mm . In einer auf Miniaturisierung optimierten Version der Frontend-Schaltung kann ein erstes Modul mit einem rechteckförmigen Querschnitt der Größe 3,0 * 2,5 mm2 und das zweite Modul mit einem rechteckigen Querschnitt der Größe 2,0 * 1,6 mm2 erhalten werden.
In einer Ausführungsform umfasst einer der Duplexer,
ausgewählt aus erstem Duplexer und zweitem Duplexer, ein CRF- Filter (CRF = Coupled Resonator Filter) mit Balun- Funktionalität.
In einer Ausgestaltung umfasst der erste Duplexer
Bandpassfilter mit einem Durchlassbereich im 2 GHz
Frequenzbereich und der zweite Duplexer Bandpassfilter mit einem Durchlassbereich im 1 GHz Frequenzbereich.
Der erste Duplexer kann ein erstes Bandpassfilter mit einem ersten Durchlassbereich und ein zweites Bandpassfilter mit einem zweiten Durchlassbereich umfassen.
Der zweite Duplexer kann ein drittes Bandpassfilter mit einem dritten Durchlassbereich und ein viertes Bandpassfilter mit einem vierten Durchlassbereich umfassen. Die folgende Tabelle gibt mögliche Werte (in MHz) für die oben genannten vier Durchlassbereiche an:
1920 - 1980 2110 - 2170
1850 - 1910 1930 - 1990
1710 - 1785 1805 - 1880
1710 - 1755 2110 - 2155
824 - 849 869 - 894
830 - 840 875 - 885
2500 - 2570 2620 - 2690
880 - 915 925 - 960 1749, 9 - 1784, 9 1844, 9 - 1879, 9
1710 - 1770 2110 - 2170
1427, 9 - 1447, 9 1475, 9 - 1495, 9
698 - 716 728 - 746
777 - 787 746 - 756
788 - 798 758 - 768
704 - 716 734 - 746
815 - 830 860 - 875
830 - 845 875 - 890
832 - 862 791 - 821
1447, 9 - 1462, 9 1495, 9 - 1510, 9
1900 - 1920 1900 - 1920
2010 - 2025 2010 - 2025
1850 - 1910 1850 - 1910
1930 - 1990 1930 - 1990
1910 - 1930 1910 - 1930
2570 - 2620 2570 - 1620
1880 - 1920 1880 - 1920
2300 - 2400 2300 - 2400
Insbesondere können die Durchlassbereiche übliche
Mobilfunkfrequenzen umfassen.
In einer Ausgestaltung umfasst die Frontend-Schaltung ein weiteres Bandpassfilter mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss . Der Eingangsschluss des weiteren
Bandpassfilters ist mit dem Hochpassanschluss des Diplexers verschaltet. Das weitere Bandpassfilter arbeitet mit
akustischen Oberflächenwellen, mit geführten akustischen Volumenwellen oder mit akustischen Volumenwellen. Das weitere Bandpassfilter lässt Satellitenempfangssignale, z. B.
Satellitennavigationssignale wie GPS, Galileo oder GLONASS, passieren.
Somit ist eine Frontend-Schaltung gegeben, welche neben
Mobilfunkkommunikation in zwei verschiedenen Frequenz- bereichen auch zum gleichzeitigen Empfang von Satellitenempfangssignalen fähig ist.
In einer Ausführungsform umfasst die Frontend-Schaltung ferner ein mehrlagiges Trägersubstrat, wobei das Substrat elektrisch isolierende Lagen und eine dazwischen angeordnete Metallisierungsschicht umfasst. In der Metallisierungsschicht ist eine passive Schaltungskomponente, z. B. ein kapazitives Element, ein induktives Element oder ein resistives Element oder ein Teil einer Signalleitung, strukturiert. Das erste Modul und das zweite Modul sind mit dem Substrat verbunden. Das erste Modul oder das zweite Modul ist mit der passiven Schaltungskomponente des mehrlagigen Trägersubstrats
verschaltet .
Insbesondere kann das mehrlagige Trägersubstrat dazu dienen, den Signalpfad zwischen dem ersten Modul mit Diplexer bzw. mit dem zweiten Duplexer und dem zweiten Modul für eine optimale Signalübertragung darauf oder darin anzuordnen.
In einer Ausführungsform ist das erste Modul, das zweite Modul oder das mehrlagige Substrat frei von aktiven
Schaltungskomponenten. Insbesondere ist es möglich, sowohl das erste Modul als auch das zweite Modul und das mehrlagige Substrat frei von aktiven Schaltungskomponenten
auszugestalten. Durch die Integration von passiven
Schaltungskomponenten in den Modulen oder in dem mehrlagigen Substrat kann auf aktive Schaltungskomponenten verzichtet werden, ohne dass Qualitätseinbußen der Signalübertragung entstehen. Auf einfache Weise wird somit eine gut angepasste Frontend-Schaltung ohne Energiedissipation durch aktive
Schaltungskomponenten erhalten. Im Folgenden wird die Frontend-Schaltung anhand von
Ausführungsbeispielen und zugehörigen schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltbild mit einem Diplexer und einem ersten
Duplexer in einem ersten Modul und einem zweiten Duplexer in einem zweiten Modul,
Figur 2 eine Ausgestaltung, wobei jeweils ein Filter der
Duplexer einen mit Gegentaktsignalen arbeitenden Anschluss umfasst,
Figur 3 eine Ausgestaltung mit einem weiteren
Bandpassfilter,
Figur 4 eine Querschnittsansicht mit einem ersten Modul, welches auf einem mehrlagigen Trägersubstrat angeordnet ist.
Figur 1 zeigt eine Frontend-Schaltung FES mit einem ersten Modul Ml und einem zweiten Modul M2. Das erste Modul Ml umfasst einen Diplexer DI, einen ersten Duplexer DU1, einen Antennenanschluss AAM1 und einen ersten Signalpfad SP1. Das zweite Modul M2 umfasst einen zweiten Duplexer DU2. Der
Diplexer DI ist mit dem Antennenanschluss AAM1 verschaltet. Der erste Signalpfad SP1 verschaltet den Diplexer mit dem ersten Duplexer DU1. Ein zweiter Signalpfad SP2 verschaltet den Diplexer DI des ersten Moduls Ml mit dem zweiten Duplexer DU2 des zweiten Moduls M2.
Die Duplexer können als erd-unsymmetrisch (unbalanced) oder als erd-symmetrisch (balanced) ausgeführt sein. Sie können auch erd-unsymmetrisch und erd-symmetrisch ausgeführt sein und entsprechend Anschlüsse unterschiedlich symmetrisch geführte Anschlüsse aufweisen.
Der Signalpfad SP1, welcher vorzugsweise innerhalb des ersten Moduls Ml verläuft, ist an eine optimale Signalübertragung zwischen dem Diplexer DI und dem ersten Duplexer DU1
angepasst. Im Allgemeinen wäre es dann nicht mehr leicht möglich, den zweiten Duplexer DU2 im ersten Modul Ml
anzuordnen und ebenfalls eine optimale Signalübertragung zwischen dem Diplexer DI und dem zweiten Duplexer DU2 über den Signalpfad SP2 zu erhalten.
Erfindungsgemäß ist deshalb der zweite Duplexer DU2 separiert vom ersten Modul Ml im zweiten Modul M2 angeordnet. Die
Signalführung über den zweiten Signalpfad SP2 unterliegt damit weniger Einschränkungen, wodurch eine insgesamt
verbesserte Signalführung zwischen dem Diplexer einerseits und beiden Duplexern DU1, DU2 andererseits erhalten wird. Figur 2 zeigt eine Frontend-Schaltung FES, bei der der
Diplexer DI ein Hochpassfilter HPF und ein Tiefpassfilter LPF umfasst. Der Diplexer DI umfasst einen Antennenanschluss AADI, einen Hochpassfilteranschluss HPFA und einen Tief- passfilteranschluss LPFA. Der Antennenanschluss des Diplexers AADI ist mit dem Antennenanschluss der Frontend-Schaltung verschaltet. Der erste Duplexer DU1 umfasst einen Sende- Empfangsanschluss SEAD1, einen Sendeanschluss SAD1 und einen Empfangsanschluss EAD1. Der zweite Duplexer DU2 umfasst einen Sende-Empfangsanschluss SEAD2, einen Sendeanschluss SAD2 und einen Empfangsanschluss EAD2. Der Hochpassfilteranschluss HPFA des Hochpassfilters HPF ist mit dem Sende-Empfangs¬ anschluss SEAD1 des ersten Duplexers DU1 verschaltet. Der Tiefpassfilteranschluss LPFA des Tiefpassfilters LPF ist mit dem Sende-Empfangsanschluss SEAD2 des zweiten Duplexers DU2 verschaltet. Der mit einem Bandpassfilter des ersten
Duplexers DUl verschaltete Sendeanschluss SAD1 ist als unbalanced, d. h. erd-unsymmetrisch, geführter Anschluss ausgeführt. Der mit einem zweiten Bandpassfilter des ersten Duplexers DUl verschaltete Eingangsanschluss EAD1 ist für Gegentaktsignale, also balanced, d. h. erd-symmetrisch, ausgeführt . Der zweite Duplexer DU2 umfasst zwei Bandpassfilter. Ein Bandpassfilter ist mit einem balanced ausgeführten
Eingangsanschluss EAD2 ausgeführt. Das andere Bandpassfilter ist mit dem Sendeanschluss SAD2 verschaltet und unbalanced ausgeführt .
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen sind nicht als Einschränkungen zu sehen. Insbesondere können alle Duplexer, Diplexer oder Filter erd-symmetrisch oder erd-unsymmetrisch oder erd-symmetrisch und erd-unsymmetrisch ausgeführt sein.
Figur 3 illustriert eine Frontend-Schaltung mit einem
weiteren Bandpassfilter WBPF. Das weitere Bandpassfilter WBPF ist über einen Eingangsanschluss EAWBPF mit dem
Hochpassfilter des Diplexers DI verschaltet. Das weitere Bandpassfilter WBPF lässt Satellitenempfangssignale
passieren, welche am Ausgangsanschluss AAWBPF des weiteren Bandpassfilters WBPF abgegriffen werden können. Die
Satellitenempfangssignale können auf diese Weise aus dem ersten Signalpfad extrahiert werden.
Der erste Duplexer DUl umfasst ein erstes Bandpassfilter BPF1, welches einen balanced geführten Signalanschluss aufweist, und ein zweite Bandpassfilter BPF2, welches einen unbalanced geführten Signalanschluss aufweist. Der zweite Duplexer DU2 umfasst ein drittes Bandpassfilter BPF3, welchen einen balanced geführten Signalanschluss aufweist, und ein viertes Bandpassfilter BPF4, welches einen unbalanced
geführten Signalanschluss aufweist.
Im Allgemeinen gilt für alle Signalpfade und Filter, dass sie erd-unsymmetrisch oder erd-symmetrisch ausgeführt sein können. Insbesondere gilt für die Tx- und Rx- Anschlüsse eines Duplexers, dass alle vier Kombinationen aus erd¬ unsymmetrisch und erd-symmetrisch möglich sind.
Figur 4 zeigt den Querschnitt durch ein Trägersubstrat TS, welches mehrlagig ausgeführt ist. Auf dem Trägersubstrat TS sind das erste Modul Ml und das zweite Modul M2 angeordnet. Das erste Modul Ml und das zweite Modul M2 sind über Bump- Verbindungen BU mit dem Trägersubstrat TS verbunden und verschaltet. Die Bump-Verbindungen BU verschalten dabei elektrische Kontakte EK auf der Unterseite der Module Ml, M2 mit elektrischen Kontakten EK auf der Oberseite des Trägersubstrats TS. Das Trägersubstrat TS umfasst drei elektrisch isolierende Lagen, zwischen denen zwei Metallisierungs¬ schichten MS angeordnet sind. In den Metallisierungsschichten MS sind kapazitive Elemente KE und induktive Elemente IE angeordnet. Durchkontaktierungen DK durch die Lagen des
Trägersubstrats TS ermöglichen eine Verschaltung der Module Ml, M2 mit den im Trägersubstrat integrierten passiven
Schaltungskomponenten sowie mit auf der Unterseite des
Trägersubstrats angeordneten elektrischen Kontakten EK.
In einer Ausführungsform umfasst die Frontend-Schaltung einen oder mehrere weiteren Duplexer. Ein weiterer Duplexer ist mit dem Diplexer oder mit einem der Duplexer verschaltet. In einer Ausführungsform umfasst die Frontendschaltung einen Triplexer. Der Triplexer ist mit einem der Duplexer
verschaltet. Der Triplexer kann den Diplexer umfassen. Ist der Diplexer z. B. über einen seiner Ausgänge mit einem weiteren Diplexer verschaltet, so ergibt die Verschaltung des Diplexers mit dem weiteren Diplexer einen Triplexer. So sind entsprechend auch Frequenzweichen mit vier oder fünf oder mehr Ausgängen möglich.
Eine Frontend-Schaltung ist nicht auf eines der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Variationen, welche z. B. noch weitere Module, Filterschaltungen, passive Schaltungs¬ elemente, Signalleitungen oder beliebige Kombinationen daraus umfassen, stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbei¬ spiele dar. Andere als die genannten oder gezeigten Kombinationen von balanced und unbalanced geführten Signalpfaden stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dar.
Bezugs zeichenliste :
AADI : Antennenanschluss des Diplexers
AAM1 : Antennenanschluss des ersten Moduls
AAWBPF: Ausgangsanschluss des weiteren Bandpassfilters BPF1, BPF2, BPF3, BPF4 : erstes, zweites, drittes, viertes
Bandpassfilter
BU: Bump-Verbindung
DI : Diplexer
DU1, DU2 : erster Duplexer, zweiter Duplexer
EAD1 : Empfangsanschluss des ersten Duplexers
EAD2 : Empfangsanschluss des zweiten Duplexers
EAWBPF: Eingangsanschluss des weiteren Bandpassfilters EK: elektrischer Kontakt
FES: Frontend-Schaltung
HPF: Hochpassfilter
HPFA: Hochpassfilteranschluss des Diplexers
IE: induktives Element, kapazitives Element
KE : kapazitives Element
LPF: Tiefpassfilter
LPFA: Tiefpassfilteranschluss
Ml, M2 : erstes Modul, zweites Modul
MS: Metallisierungsschicht
SAD1 : Sendeanschluss des ersten Duplexers
SAD2 : Sendeanschluss des zweiten Duplexers
SEAD1 : Sende-Empfangsanschluss des ersten Diplexers
SEAD2 : Sendeanschluss des zweiten Duplexers
SK: Schaltungskomponente
SP1, SP2: erster Signalpfad, zweiter Signalpfad
TS: Trägersubstrat
WBPF: weiteres Bandpassfilter

Claims

Patentansprüche
1. Frontend-Schaltung, umfassend
- ein erstes Modul mit einem Antennenanschluss , einem
Diplexer und einem ersten Duplexer,
- ein zweites Modul mit einem zweiten Duplexer,
- einen ersten Signalpfad und einen zweiten Signalpfad, wobei
- der Diplexer einen Antennenanschluss, ein Tiefpassfilter mit einem Tiefpass-Anschluss und ein Hochpassfilter mit einem Hochpassanschluss aufweist,
- der erste Duplexer einen Sendeempfangs-Anschluss , einen Sendeanschluss und einen Empfangsanschluss aufweist,
- der zweite Duplexer einen Sendeempfangs-Anschluss , einen Sendeanschluss und einen Empfangsanschluss aufweist und
- der Sendeempfangs-Anschluss des ersten Duplexers über den ersten Signalpfad mit dem Hochpass-Anschluss des Diplexers und der Sendeempfangs-Anschluss des zweiten Duplexers über den zweiten Signalpfad mit dem Tiefpass-Anschluss des
Diplexers verschaltet ist.
2. Frontend-Schaltung nach dem vorherigen Anspruch, wobei der erste Duplexers oder der zweite Duplexer zur Verarbeitung von Gegentaktsignalen oder zur Konversion zwischen
Gleichtaktsignalen und Gegentaktsignalen ausgelegt ist.
3. Frontend-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Duplexer oder der zweite Duplexer ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Filter umfasst.
4. Frontend-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Duplexer oder der zweite Duplexer ein mit akustischen Volumenwellen oder mit geführten akustischen Volumenwellen arbeitendes Filter umfasst.
5. Frontend-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei einer der Duplexer, ausgewählt aus erstem Duplexer und zweitem Duplexer, mit akustischen Oberflächenwellen oder mit geführten akustischen Volumenwellen arbeitet und der jeweils andere Duplexer mit geführten akustischen Volumenwellen oder mit akustischen Volumenwellen arbeitet.
6. Frontend-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei einer der Duplexer, ausgewählt aus erstem Duplexer und zweitem Duplexer, ein CRF-Filter mit Balun-Funktionalität umfasst .
7. Frontendschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- der erste Duplexer Bandpassfilter mit Durchlassbereich im 2GHz Frequenzbereich und
- der zweite Duplexer Bandpassfilter mit Durchlassbereich im 1 GHz Frequenzbereich umfasst.
8. Frontendschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Duplexer ein erstes Bandpassfilter mit einem ersten Durchlassbereich und ein zweites Bandpassfilter mit einem zweiten Durchlassbereich umfasst.
9. Frontendschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Duplexer ein drittes Bandpassfilter mit einem dritten Durchlassbereich und ein viertes Bandpassfilter mit einem vierten Durchlassbereich umfasst.
10. Frontend-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend
- ein weiteres Bandpassfilter mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss , wobei
- der Eingangsanschluss des weiteren Bandpassfilters mit dem Hochpassanschluss verschaltet ist,
- das weitere Bandpassfilter mit akustischen
Oberflächenwellen, mit geführten akustischen Volumenwellen oder mit akustischen Volumenwellen arbeitet und
- das weitere Bandpassfilter Satellitenempfangssignale passieren lässt.
11. Frontend-Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein mehrlagiges Trägersubstrat, wobei
- das Substrat elektrisch isolierende Lagen und zumindest eine dazwischen angeordnete Metallisierungsschicht umfasst,
- in der zumindest einen Metallisierungsschicht eine passive Schaltungskomponente strukturiert ist,
- das erste Modul und das zweite Modul mit dem Substrat verbunden sind und das erste Modul oder das zweite Modul mit der passiven Schaltungskomponente verschaltet ist.
12. Frontend-Schaltung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das erste Modul, das zweite Modul oder das mehrlagige Subtrat frei von aktiven Schaltungskomponenten sind.
13. Frontend-Schaltung nach dem vorherigen Anspruch, ferner umfassend einen weiteren Duplexer, der mit dem Diplexer (DI) oder mit einem der Duplexer (DU1, DU2) verschaltet ist.
14. Frontend-Schaltung nach dem vorherigen Anspruch, ferner umfassend einen Triplexer, der mit einem der Duplexer (DU1, DU2) verschaltet ist und der den Diplexer (DI) umfasst.
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