WO2012045526A1 - Vorrichtung zur drahtlosen informationsübertragung, kommunikationsendgerät zur drahtlosen informationsübertragung sowie verfahren zur impedanzanpassung - Google Patents

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WO2012045526A1
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impedance
transmitting
signal path
transmission
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PCT/EP2011/064837
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Edgar Schmidhammer
Pasi Tikka
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Epcos Ag
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    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H2007/386—Multiple band impedance matching

Definitions

  • Communication terminal for wireless information transmission and method for impedance matching
  • the invention relates to a device for wireless
  • the invention relates to a communication terminal for wireless
  • the invention relates to a method for impedance matching between a transmitting / receiving unit and an antenna unit of a device for wireless information transmission in transmitting and / or receiving frequency ranges.
  • the antenna units of communication terminals are The antenna units of communication terminals.
  • antenna units with planar antennas respond to a change in their environment by changing their impedance.
  • Antenna unit of a predetermined characteristic impedance value, for example, 50 ⁇ , in a signal path between the antenna unit and a transmitting / receiving unit has the consequence that power losses may occur by reflection of a portion of the high-frequency signals propagating in the signal path.
  • a predetermined characteristic impedance value for example, 50 ⁇
  • components and functional units which are electrically in the signal path between the transmitting / receiving unit and the Antenna unit are arranged, have their own
  • At least one duplexer which is electrically in the signal path between the transmitting / receiving unit and the
  • the duplexer is one
  • the duplexer is constructed of electronic components and thus has its own
  • Duplexers are selected, for example via switches.
  • Antenna unit and the transmitting / receiving unit is used for impedance or power adjustment in the signal path. This means that depending on the measured
  • impedance matching that can improve the detection of power losses as well as the impedance matching in the signal path.
  • This object is achieved in a first aspect by a
  • Device for wireless information transmission comprising a transmitting / receiving unit, an antenna unit, an electrical signal path between the transmitting / receiving unit and the antenna unit, a front end module, which contains at least one duplexer and which is electrically connected in the signal path between the transmitting / receiving unit and the antenna unit, and a detector unit for detecting signals
  • the detector unit is electrically coupled between the transceiver unit and the front end module on the signal path.
  • the detector unit detects signals which are an evaluation of the power difference between an incoming and a returning electromagnetic wave of a
  • Positioning of the detector unit between the transmitting / receiving unit and the front-end module is that the detector unit is located directly behind the transmitting / receiving unit in the direction of the antenna unit, resulting in possible power losses on all components and
  • Functional units can be detected in the signal path between the transmitting / receiving unit and the antenna unit.
  • Duplexer if the impedance of the duplexer for a characteristic frequency of the propagating
  • the detector unit first detects the signal power of one of the transmitting / receiving unit in the direction of
  • VSWR voltage standing wave ratio
  • the VSWR is greater than 1, wherein usually a VSWR of about 2 means a good power adjustment and only low reflection, whereas a VSWR of, for example, greater than 5 a poor signal performance with high reflection in
  • the level of the mismatch can be detected more realistically, so that an impedance matching can be improved by a matching circuit.
  • the overall gain of propagating high frequency signals and finally the
  • the transceiver unit comprises a transmitter and a receiver, wherein the signal path between transmitter and front end module has a transmission path for transmitting
  • Radio frequency signals and between the receiver and front end module comprises a reception path for receiving high-frequency signals.
  • the receiver comprises in particular a low-noise
  • Antenna unit to be received from free space.
  • Transmit and receive signals can be frequencies in one
  • uniform frequency range frequency band
  • TDD time division duplex method
  • transmit and receive signals are separated in time and are transmitted in predetermined time slots short sequence with a time delay.
  • transmit bands and reception frequency ranges transmit bands and
  • FDD frequency division duplex
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • Transmission signals are transmitted in transmission frequency ranges (so-called “uplink” frequencies), whereas reception signals are transmitted in reception frequency ranges (so-called “downlink” frequencies).
  • the frequency ranges are additionally separated by a characteristic band gap in the frequency domain.
  • impedance matching must accommodate matching in multiple frequency ranges of the transmit and receive frequencies simultaneously.
  • a front end module is designed for different frequency ranges of transmit and receive signals, for example in the form of multiple duplexers of a filter bank, which are selected via switches, so that a frequency-dependent separation and filtering of transmit and receive signals is feasible.
  • the detector unit is electrically coupled between the transmitter and the front end module to the transmission path. This means that signals for evaluating the mismatch in the transmission path can be detected.
  • signals for evaluating the mismatch in the transmission path can be detected.
  • Signal quality of the transmitted signals can be increased and at the same time the transmission signal power in the power amplifier of the transmitter can be reduced. This has a reduction of
  • Detector unit can be used, which in any case for current, voltage or power measurement in
  • Power amplifiers are used. These can be integrated into the detector unit so that no or only a few additional sensors or measuring means have to be used to detect the power values of propagating high-frequency signals. This allows a cost and effort reduction.
  • the device preferably has a matching circuit which has at least one tunable impedance element and for impedance matching in transmitting and / or receiving Frequency ranges is electrically connected in the signal path between the transmitting / receiving unit and the antenna unit.
  • a matching circuit which has at least one tunable impedance element and for impedance matching in transmitting and / or receiving Frequency ranges is electrically connected in the signal path between the transmitting / receiving unit and the antenna unit.
  • a predetermined characteristic impedance value for the signal path can be set via one or more tunable impedance elements of the matching circuit. This characteristic
  • Impedance value is, for example, from the transmit
  • characteristic impedance value for example, be a value of 50 ⁇ .
  • other impedance values are also conceivable.
  • Impedance elements in the matching circuit can take place manually or automatically.
  • manual tuning is used for a manual channel search.
  • An automated tuning is particularly advantageous if an impedance matching by changing external
  • the impedance in the signal path is adjusted so that reflection losses in the
  • Signal path can be minimized. At the same time, this maximizes transmission of transmission signals to the antenna unit and reception signals to the receiver.
  • Another advantage of the matching circuit is that it can set and adjust almost any conceivable impedance value with appropriate dimensioning and complexity.
  • Duplexers are considered in the front end module. With the help of the matching circuit can thus be tuned in the signal path, the impedance of the duplexer. This means that the duplexer does not necessarily have to be pre-set to a characteristic impedance value or dogmatically trimmed to it. Rather, a free dimensioning of the duplexer regardless of its output impedance is possible or even desirable. Because this means an extra
  • the duplexer and the entire front-end module can be dimensioned very low in noise.
  • the device According to one embodiment of the device, the
  • Matching circuit electrically connected in the transmission path between the transmitter and the front-end module.
  • the matching circuit is connected between the detector unit and the front-end module, so that the detector unit can also detect a reflection and transmission at the matching circuit.
  • Transmission frequency range for transmission signals in the transmission path is carried out.
  • Receive signals in the receive path is not changed. Thus, no additional deviation of the impedance occurs for frequencies of the receiving frequency range of one
  • this has the advantage that the signal power of the received signals is not degraded.
  • the matching circuit is electrically connected in the signal path between the front-end module and the antenna unit.
  • Time window transmit the frequency of the received signal.
  • An impedance matching by the matching circuit may then in the first time window for the transmission frequency range and
  • the adaptation circuit is preferably set up such that the adaptation in at least one transmission frequency range and the adaptation in at least one reception frequency range occur simultaneously
  • the matching circuit includes
  • the matching circuit optimally optimizes the impedance in the signal path for both a transmit frequency range and a receive frequency range
  • Matching circuitry is also referred to as a so-called "Double-Notch Tuner Topology”.
  • Front-end module to compensate for different frequencies of transmit and receive frequency ranges.
  • impedance values in the signal path can be achieved for both ranges, which are based on a uniform and characteristic
  • Impedance value are adjusted. This allows an optimal
  • the device comprises a control unit which is electrically connected to the detector unit and the
  • Matching circuit is connected and is adapted to change in dependence of the signals detected by the detector unit, the impedance of the matching circuit.
  • Control unit comprises logic circuits which control the adaptation circuit, in particular the
  • control unit allows programming on a respective transmission method. For example, if switching between time-duplex and
  • control unit can control the matching circuit accordingly automated.
  • the detector unit comprises at least one directional coupler.
  • the directional coupler is set up to receive direction-dependent signals proportional to the propagating signals High-frequency signals in the signal path to capture. In this case, a current, voltage or power measurement and a phase measurement of the propagating high-frequency signals is possible.
  • a measuring unit is realized, which is for example set up to detect a standing wave ratio.
  • the directional coupler is set up in a frequency range or in several
  • a communication terminal for wireless information transmission which has a device of the type mentioned.
  • Communication terminal for example, a
  • Transmitting signal power in the power amplifier of the device can be reduced. This has a reduction of
  • Electricity consumption and a reduction in energy consumption result.
  • this advantageously increases the battery or battery life.
  • energy efficiency is therefore also increased. Further advantages of a device of the aforementioned type arise accordingly when using the device in the communication terminal.
  • the object is achieved by a method for impedance matching between a transmitting / receiving unit and an antenna unit of a device for wireless information transmission in transmission and / or reception Frequencies solved, wherein the device comprises a detector unit and a matching circuit.
  • the method comprises, in particular, the following steps: generating and detecting signals proportional to radio-frequency signals propagating in a signal path between the transmitting / receiving unit and the antenna unit by the detector unit, which is arranged between the transmitting / receiving unit and a front-end module of the apparatus, determining and Adjusting impedance values of the matching circuit in dependence on the detected signals.
  • frequency-dependent impedance values can be carried out, for example, by evaluating programmed table entries (look-up table).
  • the matching circuit may be driven such that an impedance value of the matching circuit
  • the detector unit evaluates at least one of the following variables in the entire signal path between the transmitting / receiving unit and the antenna unit: impedance, admitance, standing wave ratio and
  • control unit is preferred
  • the matching circuit comprises at least one tunable impedance element, whose
  • control unit works
  • the method ensures a fast and automated adjustment of the impedance.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device for wireless information transmission
  • FIG. 2 a shows a second embodiment of a device for wireless information transmission
  • FIG. 2b shows a third embodiment of a device for wireless information transmission
  • Figure 3 shows an embodiment of a matching circuit
  • Figure 4 shows the course of the standing wave ratio over the
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device 1 for wireless information transmission.
  • the device 1 has a transmitting / receiving unit 2 and a
  • the transmitting / receiving unit 2 is connected to the antenna unit 3 via a signal path SP.
  • the transmitting / receiving unit 2 has a transmitter Tx for generating transmission signals and a receiver Rx for receiving received signals.
  • the transmitter Tx comprises a power amplifier (not explicitly shown), which transmits a transmission signal in such a way
  • Transmission signal power is transmitted to the antenna unit 3, where a fraction of the transmission signal power is radiated into the free space.
  • the receiver Rx has a low-noise amplifier (not explicitly shown), which in particular amplifies extremely weak received signals, which are amplified by the
  • Antenna unit 3 are received from free space.
  • the signal path SP separates in the direction of the transmitter Tx in one Transmit path TxP and in the direction of the receiver Rx in a receive path RxP on.
  • the separation is realized electrically via a front-end module FEM with at least one duplexer DPX, which is electrically connected in the signal path SP
  • the front-end module FEM or the duplexer DPX includes
  • Transmission signals are from the
  • Transmitter Tx introduced via the transmission path TxP and the duplexer DPX in the signal path SP and get to the
  • Antenna unit 3 Conversely, the antenna unit 3 receives receive signals which are transmitted via the signal path SP and the
  • Duplexer DPX be introduced into the receive path RxP and reach the receiver Rx. Transmit and receive signals can have a uniform frequency range or different frequency ranges. It is also conceivable to provide a plurality of transmission channels and several receiving channels in parallel, one channel each having a characteristic
  • the front-end module FEM comprises in particular a filter bank, comprising a plurality of filters, each operating as a duplexer DPX, wherein a filter in each case for filtering continuous high-frequency signals according to a predetermined
  • the detector unit DE has one or more sensors which are proportional to the detection of signals to the radio frequency signals propagating in the transmission path TxP and signal path SP.
  • the sensors may, for example, each comprise one or more directional couplers.
  • the detector unit DE is set up, depending on the direction of the power from the transmitter Tx to
  • Antenna unit 3 current electromagnetic wave and also depending on the direction of the performance of the
  • Antenna unit 3 to the transmitter Tx returning
  • the VSWR voltage standing wave ratio
  • Reflected waves which run back to the transmitter Tx, result in particular from the fact that functional units, such as the duplexer DPX of the front-end module FEM or the signal path SP have an impedance which deviates from a predetermined characteristic impedance value.
  • the predetermined characteristic impedance value is 50 ⁇ .
  • the device 1 To adapt the impedance of the signal path SP between the transmitter Tx and the antenna unit 3, the device 1 a matching circuit AS, which is electrically in
  • the matching circuit AS has at least one tunable impedance element, so that the impedance of the matching circuit AS is variable. This means that at the matching circuit AS a
  • frequency dependent impedance value is adjustable, which in series with the impedance values of the other components and
  • the total impedance can thus be adapted via the adaptation circuit AS, so that reflections of electromagnetic waves in the signal path SP can be minimized. If, for example, the impedance of the front-end module FEM, in particular of the duplexer DPX, deviates from the characteristic impedance value for a specific frequency, it can be adjusted via an adjustable impedance
  • characteristic impedance value is adjustable.
  • Front end module FEM or the duplexer DPX detectable and can be compensated via the matching circuit AS.
  • the duplexer DPX can even be deliberately dimensioned such that it has a frequency-dependent impedance for frequencies of the transmit / receive signals, which does not have the predetermined characteristic impedance value.
  • the duplexer DPX can be specifically dimensioned so that its filter properties, such as the already explained roll-off factor or the
  • Another advantage of the device of the detector unit DE directly behind the transmitter Tx is that sensors for the detector unit DE can be used, which in any case for the current, voltage or power measurement in
  • Power amplifier of the transmitter Tx be used.
  • Detector unit DE is a control unit SE connected both to the detector unit DE and with the matching circuit AS. The connections are shown by dashed lines.
  • the control unit SE comprises in particular
  • control unit SE can control the adaptation circuit AS via further logic circuits and one or more tunable impedance elements in the matching circuit AS in their impedance value such that an impedance of the matching circuit AS is adjustable and an impedance matching of the signal path SP according to the type mentioned can be performed.
  • control unit SE is also programmable, so that, for example, for different
  • the device 1 is adaptable in its impedance and optimum signal quality can be achieved for any transmission standard.
  • the matching circuit AS is advantageously designed according to the embodiment in FIG. 1 such that for
  • Figure 2a shows a second embodiment of a device 1, wherein in this embodiment the adaptation circuit AS is arranged in the transmission path TxP between the detector unit DE and the front-end module FEM. Otherwise, the structure of the device 1 substantially corresponds to the structure of Figure 1 and has similar functionality.
  • Signal path exclusively for transmission signals has the advantage that the signal power of received signals and thus the signal quality in the receiving path RxP by changing an impedance in the matching circuit AS is not affected and thus not deteriorated.
  • FIG. 2b shows a third alternative embodiment of a device 1.
  • two transmitters Tx1 and Tx2 and one respective detector unit DE1 and DE2 are provided, which are adapted to different transmission frequency ranges.
  • the transmitters Txl and Tx2 send on different signals
  • a plurality of receivers Rxl and Rx2 are provided, which are adapted to different receiving frequency ranges.
  • the receivers Rxl and Rx2 thus receive different frequencies.
  • Different transmission / reception frequencies are generated by a plurality of antennas 3a and 3b from the free space
  • the antennas 3a, 3b and the components Txl and Tx2 as well as Rxl and Rx2 can also be designed to be redundant for uniform transmission / reception frequency ranges.
  • Control unit SE corresponds to the mode of operation of FIG. 2a.
  • the components DE1, DE2, AS, SE and FEM are integrated in a module which represents a tunable front-end module AFEM.
  • the module AFEM can be tuned to different transmission / reception frequency ranges.
  • the frequencies of the GSM system Global System for Mobile Communication
  • the WCDMA system Wide Code Division Multiple Access
  • Receiving frequency range 2110 - 2170 MHz
  • Receiving frequency range 1805 - 1880 MHz
  • Transmission frequency range 1710 - 1755 MHz
  • Reception frequency range 2110 - 2155 MHz
  • Reception frequency range 2620 - 2690 MHz
  • Reception frequency range 925 - 960 MHz
  • Reception frequency range 1845 - 1880 MHz
  • Receiving frequency range 2110 - 2170 MHz
  • Reception frequency range 728 - 746 MHz.
  • the mode of operation of a matching circuit AS and in particular its use in an embodiment according to FIG. 1 will be explained below.
  • FIG. 3 illustrates a matching circuit AS, which enables a broadband impedance matching of both the transmission frequency and the reception frequency range simultaneously.
  • a first impedance element Imp E1 having an adjustable impedance is connected in a signal path SP.
  • signal path SP and ground M - here between the signal path input SPE and ground M - is a second impedance element ImpE2 with
  • Signal path output SPA and ground M is a first inductive Interconnected element LI. Furthermore, between
  • Signal path input SPE and ground M a second inductive element L2 interconnected. Furthermore, between signal path output SPA and ground M is an element with voltage-dependent
  • Harmful interference signals such as ESD pulses, which could penetrate into the matching circuit via an antenna feed line AI, to which the antenna is connected, can be voltage-dependent via the second inductive element L2 or via the element
  • Resistance Va be derived according to mass M.
  • FIG. 3 also shows an embodiment in which
  • a third inductive element L3 between the signal path input SPE and the first impedance element ImpEl is connected.
  • the interconnection of the inductive elements may be more or less advantageous depending on the frequency range and antenna geometry. Accordingly, it is possible to interconnect only one, only two or three impedance elements.
  • adjustable capacitive elements shown.
  • adjustable inductive elements can be connected. It is also possible that a combination of adjustable capacitive elements and adjustable inductive elements is connected.
  • adaptation circuit AS is connected to a control unit SE, which represents, for example, a microcontroller and is connected to the first and second impedance elements ImpE1 and ImpE2 of variable impedance.
  • control unit SE the logic is integrated, which is based on the instantaneous impedance matching and evaluation of
  • FIG. 4 illustrates by way of example the course of the
  • frequency-dependent VSWR VSWR over the frequency f which is to serve as an information source for the current impedance matching.
  • the frequency f increases to the right in the illustration shown.
  • Matching circuit AS is a matching network of
  • a matching circuit AS with such a transmission characteristic in the frequency domain is also referred to as "Double-Notch Tuner Topology”.
  • the matching circuit AS is set so that the two minimums of the fitting points each with the
  • Frequency ranges of the transmission band TxB and the receiving band RxB match. This means that the standing wave ratio at the corresponding minima is sufficiently small and optimum signal quality is achieved by correspondingly matched impedance values of the impedance elements ImpE1 and ImpE2.
  • a transmitter Tx has a plurality of individual transmitters Tx1, Tx2,..., Which are adapted to different transmission frequency ranges.
  • a receiver Rx it is conceivable for a receiver Rx to have a plurality of individual receivers Rxl, Rx2, ...
  • An antenna unit 3 has, which are adapted to different reception frequency ranges.
  • An antenna unit 3 can also have a plurality of antennas 3a, 3b,..., Which are tuned to different transmission / reception frequency ranges.
  • a matching circuit AS and a detector unit DE are designed such that they are adapted to different transmission / reception frequency ranges.
  • the components AS and DE can also be constructed in each case from several individual components.
  • a front-end module FEM of the type described can have one or more duplexers, which are adapted to different transmission / reception frequency ranges.
  • complex front-end module FEM with several duplexers, these are selected, for example via switches.
  • the front-end module FEM the detector unit DE, the
  • Adaptation circuit AS and the control unit SE can be integrated in a module, which is a tunable
  • Frontendmodul AFEM is. Reference sign list

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  • Transceivers (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur drahtlosen Informationsübertragung, aufweisend eine Sende-/Empfangseinheit (2), eine Antenneneinheit (3), einen elektrischen Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3), ein Frontendmodul (FEM), welches mindestens einen Duplexer (DPX) enthält und welches elektrisch in den Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) geschaltet ist, sowie eine Detektoreinheit (DE) zum Erfassen von Signalen proportional zu im Signalpfad propagierenden Hochfrequenzsignalen, wobei die Detektoreinheit (DE) elektrisch zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und dem Frontendmodul (FEM) an den Signalpfad (SP) gekoppelt ist. Ferner wird ein Kommunikationsendgerät zur drahtlosen Informationsübertragung mit einer derartigen Vorrichtung (1) sowie ein Verfahren zur Impedanzanpassung zwischen einer Sende-/Empfangseinheit (2) und einer Antenneneinheit (3) einer Vorrichtung (1) zur drahtlosen Informationsübertragung beschrieben.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung,
Kommunikationsendgerät zur drahtlosen Informationsübertragung sowie Verfahren zur Impedanzanpassung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen
Informationsübertragung, welche eine Sende-/Empfangseinheit sowie eine Antenneneinheit aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kommunikationsendgerät zur drahtlosen
Informationsübertragung, welches eine entsprechende
Vorrichtung aufweist. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Impedanzanpassung zwischen einer Sende- /Empfangseinheit und einer Antenneneinheit einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung in Sende- und/oder Empfangs-Frequenzbereichen .
Die Antenneneinheiten von Kommunikationsendgeräten,
insbesondere Antenneneinheiten mit Planarantennen, reagieren auf eine Veränderung ihrer Umgebung durch eine Veränderung ihrer Impedanz. Eine Abweichung der Impedanz einer
Antenneneinheit von einem vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert, beispielsweise 50 Ω, in einem Signalpfad zwischen der Antenneneinheit und einer Sende-/Empfangseinheit hat zur Folge, dass Leistungsverluste durch Reflexion eines Teils der im Signalpfad propagierenden Hochfrequenzsignale auftreten können. Somit erreicht nur ein Teil der
Signalleistung von Sendesignalen die Antenneneinheit zur Abstrahlung in den freien Raum. Ferner erreicht nur ein Teil der Signalleistung von Empfangssignalen den Empfänger.
Auch Bauteile und Funktionseinheiten, welche elektrisch im Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit angeordnet sind, besitzen eine eigene
frequenzabhängige Impedanz und können Reflexionen von
propagierenden Hochfrequenzsignalen hervorrufen, falls ihre Impedanz vom vorgegebenen Impedanzwert abweicht.
Beispielsweise weist eine Vorrichtung zur drahtlosen
Informationsübertragung neben einer Sende-/Empfangseinheit und einer Antenneneinheit auch ein Frontendmodul mit
mindestens einem Duplexer auf, welcher elektrisch in dem Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der
Antenneneinheit geschaltet ist. Der Duplexer ist eine
notwendige Funktionseinheit, welche als Frequenzweiche oder Filter für propagierende Hochfrequenzsignale - gegebenenfalls unterschiedlicher Frequenzen - dient und insbesondere
zwischen Antenneneinheit und Sende-/Empfangseinheit
propagierende Empfangssignale von zwischen Sende- /Empfangseinheit und Antenneneinheit propagierenden
Sendesignalen trennt. Der Duplexer ist aus elektronischen Bauelementen aufgebaut und besitzt somit eine eigene
frequenzabhängige Impedanz. Es können für unterschiedliche Frequenzbereiche auch mehrere Duplexer in einem komplexen Frontendmodul zusammengefasst sein, wobei die einzelnen
Duplexer beispielsweise über Schalter ausgewählt werden.
Um Reflexionen und damit Leistungsverluste im Signalpfad zu vermeiden, ist es daher erstrebenswert, innerhalb des
Signalpfads eine möglichst einheitliche Impedanz zu erzielen, die den vorgegebenen Impedanzwert aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Antenneneinheit und die Sende- /Empfangseinheit in ihrer Impedanz aneinander angepasst werden. Dies kann durch sogenannte Anpassungsschaltungen oder -Netzwerke erfolgen, welche durch Aufschalten abstimmbarer Impedanzelemente die Impedanz des Signalpfades verändern und auf den vorgegebenen Impedanzwert abstimmen. Es existieren bereits Lösungen, die Signalleistung von propagierenden Hochfrequenzsignalen im Signalpfad zu erfassen und daraus einen Leistungsverlust, welcher durch Reflexion auftritt, zu bestimmen. Dieser Leistungsverlust ist
schließlich ein Maß für die Fehlanpassung zwischen der
Antenneneinheit und der Sende-/Empfangseinheit und wird zur Impedanz- oder Leistungsanpassung im Signalpfad herangezogen. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit des gemessenen
Leistungsverlusts die Impedanz im Signalpfad durch eine
Anpassungsschaltung verändert wird bis sich der
Leistungsverlust reduziert.
Aufgrund der möglichen Einflüsse von Bauteilen und
Funktionseinheiten durch ihre eigene frequenzabhängige
Impedanz auf die Gesamtimpedanz im Signalpfad und damit die mögliche Reflexion von propagierenden Hochfrequenzsignalen ist eine genaue und aussagekräftige Erfassung von
Leistungsverlusten und somit eine ausreichende
Impedanzanpassung sehr erschwert.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung, ein Kommunikationsendgerät mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zur
Impedanzanpassung zu beschreiben, welche die Erfassung von Leistungsverlusten sowie die Impedanzanpassung im Signalpfad verbessern können.
Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch eine
Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung gelöst, aufweisend eine Sende-/Empfangseinheit , eine Antenneneinheit, einen elektrischen Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit, ein Frontendmodul, welches mindestens einen Duplexer enthält und welches elektrisch in dem Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit geschaltet ist, sowie eine Detektoreinheit zum Erfassen von Signalen
proportional zu im Signalpfad propagierenden
Hochfrequenzsignalen. Die Detektoreinheit ist elektrisch zwischen der Sende-/Empfangseinheit und dem Frontendmodul an dem Signalpfad gekoppelt.
Die Detektoreinheit erfasst Signale, welche eine Auswertung der Leistungsdifferenz zwischen einer einlaufenden und einer rücklaufenden elektromagnetischen Welle eines
Hochfrequenzsignals ermöglichen. Somit können der Grad der auftretenden Reflexionen und damit die Höhe der Fehlanpassung zwischen der Antenneneinheit und der Sende-/Empfangseinheit der Vorrichtung bestimmt werden. Der Vorteil der
Positionierung der Detektoreinheit zwischen der Sende- /Empfangseinheit und dem Frontendmodul besteht darin, dass die Detektoreinheit direkt hinter der Sende-/Empfangseinheit in Richtung zur Antenneneinheit hin gelegen ist, wodurch mögliche Leistungsverluste an sämtlichen Bauteilen und
Funktionseinheiten im Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit erfasst werden können. Somit können auch Reflexionen und Leistungsverluste von propagierenden Hochfrequenzsignalen erfasst werden, die gegebenenfalls im Frontendmodul, insbesondere in dessen
Duplexer, auftreten, falls die Impedanz des Duplexers für eine charakteristische Frequenz der propagierenden
Hochfrequenzsignale fehlangepasst ist. Die Detektoreinheit erfasst zunächst die Signalleistung einer von der Sende-/Empfangseinheit in Richtung der
Antenneneinheit weglaufenden elektromagnetischen Welle und erfasst gleichzeitig - oder gegebenenfalls mit zeitlichem Abstand - die Signalleistung einer von der Antenneneinheit beziehungsweise von weiteren Bauteilen und Funktionseinheiten im Signalpfad reflektierten elektromagnetischen Welle, welche in Richtung der Sende-/Empfangseinheit zurückläuft. Das
Verhältnis der beiden Signalleistungen der hinlaufenden und rücklaufenden Wellen ergibt das so genannte
Stehwellenverhältnis (VSWR = voltage standing wave ratio) . Dies ist ein Maß für die Leistungsverluste im Signalpfad. Beträgt das Stehwellenverhältnis 1, so tritt keinerlei
Reflexion auf, wobei eine vollständige Transmission
elektromagnetischer Signale vorliegt. Dies ist der Idealfall. Im Realfall beträgt das Stehwellenverhältnis größer 1, wobei in der Regel ein Stehwellenverhältnis von etwa 2 eine gute Leistungsanpassung und nur geringe Reflexion bedeutet, wohingegen ein Stehwellenverhältnis von beispielsweise größer 5 eine schlechte Signalleistung bei hoher Reflexion im
Signalweg beschreibt. Bei offenem oder kurzgeschlossenem Signalweg strebt das Stehwellenverhältnis mathematisch gegen unendlich .
Durch die erläuterte Positionierung der Detektoreinheit kann die Höhe der Fehlanpassung realistischer erfasst werden, sodass eine Impedanzanpassung durch eine Anpassungsschaltung verbessert werden kann. Somit kann die Gesamtverstärkung von propagierenden Hochfrequenzsignalen und schließlich die
Signalqualität dieser Signale erhöht werden.
Vorzugsweise umfasst die Sende-/Empfangseinheit einen Sender und einen Empfänger, wobei der Signalpfad zwischen Sender und Frontendmodul einen Sendepfad zum Senden von
Hochfrequenzsignalen und zwischen Empfänger und Frontendmodul einen Empfangspfad zum Empfangen von Hochfrequenzsignalen umfasst. Insbesondere umfasst der Sender einen Leistungsverstärker (PA = power amplifier) zum Erzeugen eines Sendesignals mit einer entsprechenden Sendeleistung. Ein Bruchteil dieser Sendeleistung wird schließlich über die Antenneneinheit nach außen in den freien Raum abgestrahlt. Der Empfänger umfasst insbesondere einen rauscharmen
Verstärker (LNA = low noise amplifier) zum Verstärken von extrem schwachen Empfangssignalen, welche durch die
Antenneneinheit aus dem freien Raum empfangen werden.
Sende- und Empfangssignale können Frequenzen in einem
einheitlichen Frequenzbereich (Frequenzband) aufweisen. Dies wird beispielsweise beim so genannten Zeitduplexverfahren (TDD = time division duplex) eingesetzt. Hierbei sind Sende- und Empfangssignale zeitlich voneinander getrennt und werden in vorgegebenen Zeitfenstern kurzer Sequenz zeitversetzt übertragen. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Sende- und Empfangs-Frequenzbereiche (Sendebänder und
Empfangsbänder) einzurichten. Dies wird zum Beispiel beim so genannten Frequenzduplexverfahren (FDD = frequency division duplex) eingesetzt.
Eine Kombination von FDD-Verfahren und TDD-Verfahren wird beispielsweise im sogenannten UMTS-Standard (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System) oder im GSM-Standard (GSM = Global System for Mobile Communications) eingesetzt.
Sendesignale werden in Sendefrequenzbereichen (so genannten ,,Uplink"-Frequenzen) übermittelt, Empfangssignale dagegen in Empfangsfrequenzbereichen (so genannten „Downlink"- Frequenzen) . Die Frequenzbereiche sind zusätzlich durch einen charakteristischen Bandabstand im Frequenzbereich voneinander getrennt . Bei derartigen Standards muss eine Impedanzanpassung folglich eine Anpassung in mehreren Frequenzbereichen der Sende- und Empfangsfrequenzen gleichzeitig bedienen. Ein Frontendmodul ist für unterschiedliche Frequenzbereiche von Sende- und Empfangssignalen beispielsweise in Form mehrerer Duplexer einer Filterbank ausgeführt, welche über Schalter ausgewählt werden, sodass ein frequenzabhängiges Auftrennen und Filtern von Sende- und Empfangssignalen durchführbar ist.
Vorzugsweise ist die Detektoreinheit elektrisch zwischen dem Sender und dem Frontendmodul an den Sendepfad gekoppelt. Das bedeutet, dass Signale zur Auswertung der Fehlanpassung im Sendepfad erfasst werden können. Somit ist eine
Impedanzanpassung des Sendepfads möglich, wodurch die
Signalqualität der Sendesignale erhöht und gleichzeitig die Sendesignalleistung im Leistungsverstärker des Senders reduziert werden kann. Dies hat eine Reduzierung des
Stromverbrauchs im Leistungsverstärker zur Folge.
Ein weiterer Vorteil des Einrichtens der Detektoreinheit im Sendepfad besteht darin, dass Sensoren für die
Detektoreinheit eingesetzt werden können, welche ohnehin zur Strom-, Spannungs- oder Leistungsmessung im
Leistungsverstärker eingesetzt werden. Diese können in die Detektoreinheit integriert werden, sodass keine oder nur wenige zusätzliche Sensoren oder Messmittel zum Detektieren der Leistungswerte von propagierenden Hochfrequenzsignalen herangezogen werden müssen. Dies erlaubt eine Kosten- und Aufwandreduktion .
Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Anpassungsschaltung auf, welche zumindest ein abstimmbares Impedanzelement aufweist und zur Impedanzanpassung in Sende- und/oder Empfangs- Frequenzbereichen elektrisch in dem Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit geschaltet ist. Über eine derartige Anpassungsschaltung kann die
Anpassung der Impedanz zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit frequenzabhängig für Sende- /Empfangsfrequenzbereiche realisiert werden. Über ein oder mehrere abstimmbare Impedanzelemente der Anpassungsschaltung kann ein vorgegebener charakteristischer Impedanzwert für den Signalpfad eingestellt werden. Dieser charakteristische
Impedanzwert ist beispielsweise von der Sende-
/Empfangseinheit und/oder durch die elektrischen Leitungen im Signalpfad vorgegeben. Im Mobilfunk kann dieser
charakteristische Impedanzwert beispielsweise einen Wert von 50 Ω betragen. Andere Impedanzwerte sind jedoch auch denkbar.
Die Abstimmung, also das Einstellen eines oder mehrerer
Impedanzelemente in der Anpassungsschaltung kann manuell oder automatisiert stattfinden. Eine manuelle Abstimmung findet beispielsweise bei einer manuellen Kanalsuche Anwendung. Eine automatisierte Abstimmung ist insbesondere dann vorteilhaft, falls eine Impedanzanpassung durch Veränderung äußerer
Umwelteinflüsse automatisch nachgeregelt werden muss.
Durch Verwendung der Anpassungsschaltung wird die Impedanz im Signalpfad derart angepasst, dass Reflexionsverluste im
Signalpfad minimiert werden können. Gleichzeitig wird dadurch die Transmission von Sendesignalen zur Antenneneinheit und von Empfangssignalen zum Empfänger maximiert.
Ein weiterer Vorteil der Anpassungsschaltung besteht darin, dass diese bei entsprechender Dimensionierung und Komplexität nahezu jeden denkbaren Impedanzwert einstellen und anpassen kann. In Zusammenwirken mit der Positionierung der Detektoreinheit zwischen der Sende-/Empfangseinheit und dem Frontendmodul, insbesondere im Sendepfad, kann, wie bereits erläutert, auch eine Fehlanpassung des mindestens einen
Duplexers im Frontendmodul berücksichtigt werden. Mit Hilfe der Anpassungsschaltung kann somit auch die Impedanz des Duplexers im Signalpfad abgestimmt werden. Das bedeutet, dass der Duplexer nicht zwangsläufig auf einen charakteristischen Impedanzwert voreingestellt oder dogmatisch darauf getrimmt werden muss. Vielmehr ist eine freie Dimensionierung des Duplexers unabhängig von dessen Ausgangsimpedanz möglich oder sogar erwünscht. Denn dies bedeutet einen zusätzlichen
Freiheitsgrad beim Einstellen einer verbesserten
Leistungscharakteristik und von verbesserten
Filtereigenschaften. Insbesondere der so genannte Roll-off- Faktor, welcher die Steilheit der Übertragungskennlinie eines Filters im Frequenzbereich wesentlich beeinflusst, kann frei dimensioniert werden. Dies erlaubt eine Anpassung der
Eigenschaften des mindestens einen Duplexers und damit des Frontendmoduls an die verwendeten Sende- oder
Empfangsfrequenzbereiche und die zu erzielenden
Signalleistungen der Sende- und Empfangssignale. So kann der Duplexer und das gesamte Frontendmodul beispielsweise sehr rauscharm dimensioniert werden.
Gemäß einer Aus führungs form der Vorrichtung ist die
Anpassungsschaltung elektrisch in den Sendepfad zwischen dem Sender und dem Frontendmodul geschaltet. Vorteilhaft ist die Anpassungsschaltung dabei zwischen die Detektoreinheit und dem Frontendmodul geschaltet, sodass die Detektoreinheit auch eine Reflexion und Transmission an der Anpassungsschaltung erfassen kann. Diese Aus führungs form hat den Vorteil, dass eine Impedanzanpassung lediglich für Frequenzen im
Sendefrequenzbereich für Sendesignale im Sendepfad durchgeführt wird. Die Impedanz der Bauteile im Signalpfad für Frequenzen des Empfangsfrequenzbereichs von
Empfangssignalen im Empfangspfad wird nicht verändert. Somit tritt auch keine zusätzliche Abweichung der Impedanz für Frequenzen des Empfangsfrequenzbereichs von einem
vorgegebenen Impedanzwert auf. Bei Übertragungsverfahren mit unterschiedlichen Sende-/Empfangsfrequenzbereichen hat dies den Vorteil, dass die Signalleistung der Empfangssignale nicht verschlechtert wird.
In einer anderen Aus führungs form der Vorrichtung ist die Anpassungsschaltung elektrisch in dem Signalpfad zwischen dem Frontendmodul und der Antenneneinheit geschaltet. Diese
Aus führungs form ist beispielsweise denkbar, falls Sende- und Empfangsfrequenzbereich einheitlich sind. So ist diese
Aus führungs form der Vorrichtung beispielsweise für Standards denkbar, welche ein Zeitduplexverfahren einheitlicher
Frequenz einsetzen. Eine Impedanzanpassung erfolgt dann sowohl für Sende- als auch Empfangssignale einheitlich in einem Frequenzbereich, sodass auch die Signalleistungen der Sende- und Empfangssignale einheitlich optimiert werden können. Es ist jedoch auch denkbar, diese Aus führungs form für Funkstandards einzusetzen, welche ein Zeitduplexverfahren mit unterschiedlichen Frequenzbereichen für Sende- und
Empfangssignale einsetzen. Dabei wird in einem Zeitfenster die Frequenz des Sendesignals und in einem anderen
Zeitfenster die Frequenz des Empfangssignals übertragen. Eine Impedanzanpassung durch die Anpassungsschaltung kann dann im ersten Zeitfenster für den Sendefrequenzbereich und
gegebenenfalls im zweiten Zeitfenster für den
Empfangsfrequenzbereich durchgeführt werden. Vorzugsweise ist in der letztgenannten Aus führungs form die Anpassungsschaltung derart eingerichtet, dass die Anpassung in zumindest einem Sende-Frequenzbereich und die Anpassung in zumindest einem Empfangs-Frequenzbereich gleichzeitig
durchführbar sind. Die Anpassungsschaltung weist ein
Übertragungsverhalten auf, welches sowohl im Sende- als auch im davon unterschiedlichen Empfangsfrequenzbereich ein
Optimum aufweist. Somit kann die Anpassungsschaltung die Impedanz im Signalpfad sowohl für einen Sende-Frequenzbereich als auch für einen Empfangs-Frequenzbereich optimal
einstellen. Ein derartiges Übertragungsverhalten der
Anpassungsschaltung wird auch als so genannte „Double-Notch- Tuner Topology" bezeichnet.
Somit wird das bereits genannte herkömmliche Problem
vermieden, dass beispielsweise bei Anpassen der Impedanz für den Sende-Frequenzbereich an einen vorgegebenen Impedanzwert eine deutliche Abweichung der Impedanz im Empfangs- Frequenzbereich vom vorgegebenen Impedanzwert auftritt, sodass die Signalleistung des Empfangs-Frequenzbereichs durch eine deutliche Fehlanpassung herabgesetzt ist. Bei
herkömmlichen Anpassungsschaltungen bestand das Problem der Verschlechterung der Empfangssignalqualität bei Anpassung der Sendesignalqualität . Bei einer vorstehend erläuterten
Anpassungsschaltung ist es jedoch möglich, unterschiedliche frequenzabhängige Impedanzen, beispielsweise des
Frontendmoduls, für unterschiedliche Frequenzen von Sende- und Empfangs-Frequenzbereichen zu kompensieren. Somit sind für beide Bereiche Impedanzwerte im Signalpfad erzielbar, welche an einen einheitlichen und charakteristischen
Impedanzwert angepasst sind. Dies erlaubt eine optimale
Anpassung sowohl eines Sendepfads als auch eines Empfangspfads und die Vermeidung von Reflexionen und
Leistungsverlusten in beiden Signalpfaden.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf, welche elektrisch mit der Detektoreinheit und der
Anpassungsschaltung verbunden ist und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der von der Detektoreinheit erfassten Signale die Impedanz der Anpassungsschaltung zu verändern. Der
Einsatz einer Steuereinheit hat den Vorteil, dass eine
Impedanzanpassung automatisiert durchführbar ist. Die
Steuereinheit umfasst dabei Logikschaltkreise, welche die Ansteuerung der Anpassungsschaltung, insbesondere das
Abstimmen eines oder mehrerer Impedanzelemente in der
Anpassungsschaltung realisieren. Somit können insbesondere Veränderungen der Antennenimpedanz der Antenneneinheit automatisch abgeglichen werden. Solche Veränderungen der Antennenimpedanz treten beispielsweise, wie eingangs
erläutert, durch Veränderung der Umgebungsbedingungen auf. Durch Einsatz der Steuereinheit ist eine schnelle und
effiziente Reaktion auf derartige Veränderungen der
Umgebungsbedingungen möglich. Ferner sind unterschiedlichste Übertragungsverfahren - Zeitduplexverfahren oder
Frequenzduplexverfahren - schnell in der Vorrichtung
umsetzbar, da die Steuereinheit eine Programmierung auf ein jeweiliges Übertragungsverfahren erlaubt. Ist beispielsweise ein Umschalten zwischen Zeitduplex- und
Frequenzduplexverfahren oder ein Mischbetrieb realisiert, so kann die Steuereinheit die Anpassungsschaltung entsprechend automatisiert ansteuern.
Vorzugsweise umfasst die Detektoreinheit zumindest einen Richtkoppler . Der Richtkoppler ist dabei dazu eingerichtet, richtungsabhängige Signale proportional zu den propagierenden Hochfrequenzsignalen im Signalpfad zu erfassen. Dabei ist eine Strom-, Spannungs- oder Leistungsmessung sowie eine Phasenmessung der propagierenden Hochfrequenzsignale möglich. Durch den Richtkoppler ist eine Messeinheit realisiert, die beispielsweise zum Erfassen eines Stehwellenverhältnisses eingerichtet ist. Vorteilhaft ist der Richtkoppler dazu eingerichtet, in einem Frequenzbereich oder in mehreren
Frequenzbereichen zu arbeiten.
In einem zweiten Aspekt wird ein Kommunikationsendgerät zur drahtlosen Informationsübertragung beschrieben, welches eine Vorrichtung der genannten Art aufweist. Das
Kommunikationsendgerät kann beispielsweise ein
Mobilfunkgerät, einen Pocket-PC, einen PDA (personal digital assistant) oder generell einen PC mit einer Schnittstelle für ein Drahtlosnetzwerk umfassen. Durch die Vorrichtung der genannten Art kann die Signalqualität der drahtlosen
Informationsübertragung erhöht werden, wobei die
Sendesignalleistung im Leistungsverstärker der Vorrichtung reduziert werden kann. Dies hat eine Reduzierung des
Stromverbrauchs sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs zur Folge. Insbesondere bei mobilen Kommunikationsendgeräten mit einem Akku oder einer Batterie erhöht dies vorteilhaft die Akku- oder Batterielaufzeit. Neben einer Erhöhung der Signalqualität ist somit auch die Energieeffizienz erhöht. Weitere Vorteile einer Vorrichtung der vorgenannten Art ergeben sich entsprechend bei Einsatz der Vorrichtung in dem Kommunikationsendgerät .
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Impedanzanpassung zwischen einer Sende-/Empfangseinheit und einer Antenneneinheit einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung in Sende- und/oder Empfangs- Frequenzen gelöst, wobei die Vorrichtung eine Detektoreinheit und eine Anpassungsschaltung aufweist. Das Verfahren weist insbesondere folgende Schritte auf: Erzeugen und Erfassen von Signalen proportional zu in einem Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit propagierenden Hochfrequenzsignalen durch die Detektoreinheit, welche zwischen der Sende-/Empfangseinheit und einem Frontendmodul der Vorrichtung angeordnet ist, Bestimmen und Einstellen von Impedanzwerten der Anpassungsschaltung in Abhängigkeit von den erfassten Signalen.
Durch ein derartiges Verfahren können Leistungsverluste von propagierenden Hochfrequenzsignalen im Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit verbessert erfasst werden, welche durch Reflexion an Bauteilen und
Funktionseinheiten auftreten, die in ihrer Impedanz
fehlangepasst sind. Eine Einstellung von frequenzabhängigen Impedanzwerten kann beispielsweise durch Auswerten von programmierten Tabelleneinträgen (Look-up table) erfolgen.
Daraufhin kann die Anpassungsschaltung derart angesteuert werden, dass ein Impedanzwert der Anpassungsschaltung
eingestellt wird, welcher die Gesamtimpedanz im Signalpfad derart abgleicht, dass der Signalpfad an einen vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert angeglichen wird. Somit können Reflexionen und Leistungsverluste reduziert werden. Die Signalqualität wird dadurch optimiert. Durch das
Zusammenspiel der Detektoreinheit und deren Position mit der Ansteuerung der Anpassungsschaltung kann eine schnelle und effiziente Anpassung der Sende- und Empfangseigenschaften der Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung als
Reaktion auf Veränderungen von Umgebungsbedingungen erzielt werden . Insbesondere wird durch die Detektoreinheit zumindest eine der folgenden Größen im gesamten Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit ausgewertet: Impedanz, Admitanz, Stehwellenverhältnis und
Reflexionskoeffizent . Die Auswertung einer oder einer
Kombination der genannten Größen erlaubt eine Aussage über die Leistungsverluste im Signalpfad. Je nach ausgewerteter Größe können entsprechende Einstellungen in der
Anpassungsschaltung vorgenommen werden.
Bevorzugt ist bei dem Verfahren eine Steuereinheit
vorgesehen, wobei die Anpassungsschaltung zumindest ein abstimmbares Impedanzelement umfasst, dessen zur
Impedanzanpassung erforderlicher Impedanzwert während des Verfahrens durch die Steuereinheit automatisch ermittelt und eingestellt wird. Die Steuereinheit arbeitet dabei
vorteilhaft gemäß der bereits erläuterten Art und Weise. Somit ist bei dem Verfahren eine schnelle und automatisierte Anpassung der Impedanz gewährleistet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer
Ausführungsbeispiele in Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine erste Aus führungs form einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung,
Figur 2a eine zweite Aus führungs form einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung,
Figur 2b eine dritte Aus führungs form einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung und
Figur 4 den Verlauf des Stehwellenverhältnisses über der
Frequenz bei angepassten Sende- und
Empfangsfrequenzbereichen durch die
Anpassungsschaltung nach Figur 3.
Figur 1 zeigt eine erste Aus führungs form einer Vorrichtung 1 zur drahtlosen Informationsübertragung. Die Vorrichtung 1 weist eine Sende-/Empfangseinheit 2 sowie eine
Antenneneinheit 3 auf. Die Sende-/Empfangseinheit 2 ist über einen Signalpfad SP mit der Antenneneinheit 3 verbunden.
Innerhalb des Signalpfads SP können elektromagnetische Wellen von propagierenden Hochfrequenzsignalen von der Sende-
/Empfangseinheit 2 zur Antenneneinheit 3 und umgekehrt von der Antenneneinheit 3 zur Sende-/Empfangseinheit 2 laufen. Insbesondere weist die Sende-/Empfangseinheit 2 einen Sender Tx zum Erzeugen von Sendesignalen sowie einen Empfänger Rx zum Empfangen von Empfangssignalen auf.
Der Sender Tx umfasst einen Leistungsverstärker (nicht explizit dargestellt) , welcher ein Sendesignal derart
verstärkt, dass das Sendesignal mit einer bestimmten
Sendesignalleistung an die Antenneneinheit 3 übertragen wird, wo ein Bruchteil der Sendesignalleistung in den freien Raum abgestrahlt wird.
Der Empfänger Rx weist einen rauscharmen Verstärker (nicht explizit dargestellt) auf, welcher insbesondere extrem schwache Empfangssignale verstärkt, die von der
Antenneneinheit 3 aus dem freien Raum empfangen werden. Der Signalpfad SP trennt sich in Richtung des Senders Tx in einen Sendepfad TxP und in Richtung des Empfängers Rx in einen Empfangspfad RxP auf. Die Auftrennung wird elektrisch über ein Frontendmodul FEM mit mindestens einem Duplexer DPX realisiert, welcher in dem Signalpfad SP elektrisch
geschaltet ist.
Das Frontendmodul FEM bzw. der Duplexer DPX umfasst
beispielsweise eine Frequenzweiche oder ein speziell
ausgeführtes und eingerichtetes Filter zum Auftrennen von Sende- und Empfangssignalen. Sendesignale werden von dem
Sender Tx über den Sendepfad TxP und den Duplexer DPX in den Signalpfad SP eingeleitet und gelangen an die
Antenneneinheit 3. Umgekehrt empfängt die Antenneneinheit 3 Empfangssignale, welche über den Signalpfad SP und den
Duplexer DPX in den Empfangspfad RxP eingeleitet werden und zum Empfänger Rx gelangen. Sende- und Empfangssignale können einen einheitlichen Frequenzbereich oder unterschiedliche Frequenzbereiche aufweisen. Es ist auch denkbar, mehrere Sendekanäle und parallel mehrere Empfangskanäle vorzusehen, wobei ein Kanal jeweils einen charakteristischen
Frequenzbereich umfasst und die Kanäle durch vorgegebene Bandabstände im Frequenzbereich getrennt sind. Bei Einsatz unterschiedlicher Sende- und Empfangsfrequenzbereiche umfasst das Frontendmodul FEM insbesondere eine Filterbank, umfassend mehrere Filter, welche jeweils als Duplexer DPX arbeiten, wobei ein Filter jeweils zur Filterung von durchlaufenden Hochfrequenzsignalen gemäß einer vorgegebenen
charakteristischen Sende- oder Empfangsfrequenz eingerichtet ist .
An den Sendepfad TxP ist eine Detektoreinheit DE elektrisch gekoppelt. Die Detektoreinheit DE weist einen oder mehrere Sensoren auf, welche zum Erfassen von Signalen proportional zu den im Sendepfad TxP und Signalpfad SP propagierenden Hochfrequenzsignalen eingerichtet sind. Die Sensoren können beispielsweise jeweils einen oder mehrere Richtkoppler umfassen .
Insbesondere ist die Detektoreinheit DE dazu eingerichtet, richtungsabhängig die Leistung einer vom Sender Tx zur
Antenneneinheit 3 laufenden elektromagnetischen Welle und ebenfalls richtungsabhängig die Leistung einer von der
Antenneneinheit 3 zum Sender Tx rücklaufenden
elektromagnetischen Welle zu erfassen. Aus den beiden
erfassten Leistungswerten kann das eingangs beschriebene Stehwellenverhältnis (VSWR = voltage standing wave ratio) bestimmt werden.
Reflektierte Wellen, welche zum Sender Tx zurücklaufen, ergeben sich insbesondere dadurch, dass Funktionseinheiten, wie beispielsweise der Duplexer DPX des Frontendmoduls FEM oder der Signalpfad SP eine Impedanz aufweisen, welche von einem vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert abweicht. Bei Mobilfunksystemen ist der vorgegebene charakteristische Impedanzwert beispielsweise 50 Ω. Es sind jedoch auch
jegliche andere Werte denkbar. Treten somit
Impedanzunterschiede im Signalpfad SP inklusive dem Sendepfad TxP zwischen dem Sender Tx und der Antenneneinheit 3 auf, so entsteht dort Reflexion und damit ein Leistungsverlust in der Signalleistung des propagierenden Hochfrequenzsignals.
Gleiches ergibt sich für Signale im Signalpfad SP inklusive dem Empfangspfad RxP zwischen der Antenneneinheit 3 und dem Empfänger Rx .
Zur Anpassung der Impedanz des Signalpfads SP zwischen dem Sender Tx und der Antenneneinheit 3 weist die Vorrichtung 1 eine Anpassungsschaltung AS auf, welche elektrisch im
Signalpfad SP zwischen dem Duplexer DPX und die
Antenneneinheit 3 geschaltet ist. Die Anpassungsschaltung AS weist zumindest ein abstimmbares Impedanzelement auf, sodass die Impedanz der Anpassungsschaltung AS veränderbar ist. Das bedeutet, dass an der Anpassungsschaltung AS ein
frequenzabhängiger Impedanzwert einstellbar ist, welcher in Serie mit den Impedanzwerten der übrigen Bauteile und
Funktionseinheiten im Signalpfad SP geschaltet ist und somit eine Gesamtimpedanz im Signalpfad SP erreichbar ist, welche den gewünschten charakteristischen Impedanzwert aufweist.
Über die Anpassungsschaltung AS ist somit die Gesamtimpedanz anpassbar, sodass Reflexionen elektromagnetischer Wellen im Signalpfad SP minimiert werden können. Weicht beispielsweise für eine bestimmte Frequenz die Impedanz des Frontendmoduls FEM, insbesondere des Duplexers DPX, vom charakteristischen Impedanzwert ab, so kann über einen einstellbaren
Impedanzwert der Anpassungsschaltung AS diese Fehlanpassung des Duplexers DPX kompensiert werden, wobei der
charakteristische Impedanzwert einstellbar ist.
Elektromagnetische Wellen, welche durch den Duplexer DPX vom Sender Tx zur Antenneneinheit 3 hindurchlaufen,
beziehungsweise elektromagnetische Wellen, welche von der Antenneneinheit 3 durch den Duplexer DPX zum Empfänger Rx hindurchlaufen, werden im Duplexer DPX nur noch sehr gering oder idealerweise gar nicht reflektiert. Somit ist eine Verbesserung der Signalqualität von Sende- und
Empfangssignalen erzielbar.
Durch die Positionierung der Detektoreinheit DE im Sendepfad TxP direkt in Richtung zur Antenneneinheit 3 hin hinter dem Sender Tx können sämtliche Fehlanpassungen im Signalpfad SP von der Detektoreinheit DE erfasst werden. Somit sind neben Fehlanpassungen der Antenneneinheit 3 oder elektrischer
Leitungen im Signalpfad SP auch Fehlanpassungen des
Frontendmoduls FEM bzw. des Duplexers DPX erfassbar und können über die Anpassungsschaltung AS kompensiert werden.
Darüber hinaus kann der Duplexer DPX sogar bewusst derart dimensioniert werden, dass er für Frequenzen der Sende- /Empfangssignale eine frequenzabhängige Impedanz aufweist, welche nicht den vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert besitzt. Der Duplexer DPX kann gezielt so dimensioniert werden, dass dessen Filtereigenschaften, wie beispielsweise der bereits erläuterte Roll-off-Faktor oder die
Flankensteilheit von übertragenen Signalen, optimiert werden.
Ein weiterer Vorteil der Einrichtung der Detektoreinheit DE direkt hinter dem Sender Tx besteht darin, dass Sensoren für die Detektoreinheit DE eingesetzt werden können, welche ohnehin zur Strom-, Spannungs- oder Leistungsmessung im
Leistungsverstärker des Senders Tx eingesetzt werden.
Zur automatisierten Anpassung der Impedanz durch die
Anpassungsschaltung AS basierend auf Messsignalen der
Detektoreinheit DE ist eine Steuereinheit SE sowohl mit der Detektoreinheit DE als auch mit der Anpassungsschaltung AS verbunden. Die Verbindungen sind über gestrichelte Linien dargestellt. Die Steuereinheit SE umfasst insbesondere
Logikschaltkreise zum Erfassen von in der Detektoreinheit DE generierten Signalen, wobei in der Steuereinheit SE
beispielsweise ein Stehwellenverhältnis berechnet werden kann. Ausgehend von dieser Auswertung kann die Steuereinheit SE über weitere Logikschaltkreise die Anpassungsschaltung AS ansteuern und ein oder mehrere abstimmbare Impedanzelemente in der Anpassungsschaltung AS derart in ihrem Impedanzwert verändern, sodass eine Impedanz der Anpassungsschaltung AS einstellbar ist und eine Impedanzanpassung des Signalpfads SP gemäß der genannten Art durchführbar ist.
Eine automatisierte Impedanzanpassung über die Steuereinheit SE hat den Vorteil, dass Impedanzänderungen in der
Vorrichtung 1 als Reaktion auf Änderungen von
Umgebungseinflüssen schnell und effizient ausgeglichen werden können. Die Steuereinheit SE ist zudem programmierbar, sodass beispielsweise auch für unterschiedliche
Übertragungsstandards, welche Frequenzduplexverfahren oder Zeitduplexverfahren oder eine Kombination davon verwenden, die Vorrichtung 1 in ihrer Impedanz anpassbar ist und für jeglichen Übertragungsstandard eine optimale Signalqualität erzielbar ist.
Die Anpassungsschaltung AS ist gemäß der Aus führungs form in Figur 1 vorteilhaft derart ausgeführt, dass für
unterschiedliche Sende- und Empfangsfrequenzbereiche eine
Impedanzanpassung durchführbar ist. Ein entsprechender Aufbau einer Anpassungsschaltung AS wird nachfolgend genauer
erläutert . Figur 2a zeigt eine zweite Aus führungs form einer Vorrichtung 1, wobei in dieser Aus führungs form die Anpassungsschaltung AS im Sendepfad TxP zwischen der Detektoreinheit DE und dem Frontendmodul FEM angeordnet ist. Ansonsten entspricht der Aufbau der Vorrichtung 1 im Wesentlichen dem Aufbau gemäß Figur 1 und besitzt ähnliche Funktionalität. Durch die
Anordnung der Anpassungsschaltung AS im Sendepfad TxP ist es gemäß der Aus führungs form von Figur 2a nur möglich, die frequenzabhängige Impedanz für Frequenzen im Sendefrequenzbereich anzupassen. Die Impedanz des Signalpfads SP in Empfangsfrequenzbereichen wird nicht verändert. Diese Aus führungs form ist beispielsweise vorteilhaft für
Funkstandards, bei denen lediglich die Sendesignalleistung anzupassen ist. Denn ein Anpassen der Gesamtimpedanz im
Signalpfad ausschließlich für Sendesignale hat den Vorteil, dass die Signalleistung von Empfangssignalen und somit die Signalqualität im Empfangspfad RxP durch Verändern einer Impedanz in der Anpassungsschaltung AS nicht beeinflusst und somit auch nicht verschlechtert wird.
Figur 2b zeigt eine dritte alternative Aus führungs form einer Vorrichtung 1. Hierbei sind zwei Sender Txl und Tx2 sowie jeweils eine Detektoreinheit DE1 und DE2 vorgesehen, welche an unterschiedliche Sende-Frequenzbereiche angepasst sind. Die Sender Txl und Tx2 senden auf unterschiedlichen
Frequenzen, wobei die Detektoreinheiten DE1 und DE2 jeweils die Signalleistung für die jeweiligen Sende-Frequenzbereiche erfassen .
Ferner sind mehrere Empfänger Rxl und Rx2 vorgesehen, welche an unterschiedliche Empfangs-Frequenzbereiche angepasst sind. Die Empfänger Rxl und Rx2 empfangen somit unterschiedliche Frequenzen. Unterschiedliche Sende-/Empfangsfrequenzen werden durch mehrere Antennen 3a und 3b aus dem freien Raum
empfangen bzw. in den freien Raum abgestrahlt. Die Antennen 3a, 3b sowie die Komponenten Txl und Tx2 sowie Rxl und Rx2 können jedoch auch für einheitliche Sende- /Empfangsfrequenzbereiche redundant ausgelegt sein. Die
Funktionsweise der Anpassungsschaltung AS sowie der
Steuereinheit SE entspricht der Funktionsweise aus Figur 2a. Die Komponenten DE1, DE2 , AS, SE und FEM sind in einem Modul integriert, welches ein abstimmbares Frontendmodul AFEM darstellt. Das Modul AFEM ist auf unterschiedliche Sende- /Empfangs-Frequenzbereiche abstimmbar .
Je nach Anwendung und Ausführung eines entsprechenden
Funkstandards können sowohl die Aus führungs form gemäß Figur 1 als auch die Aus führungs formen gemäß den Figuren 2a oder 2b einer Vorrichtung 1 zur drahtlosen Informationsübertragung sinnvoll und berechtigt sein. Eine entsprechende Vorrichtung 1 wird beispielsweise eingesetzt in Mobilfunkgeräten,
Smartphones, Pocket-PCs oder PDAs (Personal Digital
Assistants) sowie generell in Computern mit einer
Schnittstelle für ein Drahtlosnetzwerk. Allgemein kann eine Vorrichtung 1 für jegliche Kommunikationsendgeräte
vorbereitet sein, welche eine drahtlose
Informationsübertragung einsetzen.
Die Frequenzen des GSM Systems (Global System for Mobile Communication) , des WCDMA Systems (Wide Code Division
Multiple Access) und allgemeiner die Frequenzen von FDD
Systemen oder TDD Systemen sind die bevorzugten Frequenzen, welche bei Einsatz einer beschriebenen Vorrichtung 1
Verwendung finden.
Besonders bevorzugt werden die folgenden Frequenzpaare:
Sendefrequenzbereich: 1920 - 1980 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 2110 - 2170 MHz,
Sendefrequenzbereich: 1850 - 1910 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 1930 - 1990 MHz,
Sendefrequenzbereich: 1710 - 1785 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 1805 - 1880 MHz, Sendefrequenzbereich: 1710 - 1755 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 2110 - 2155 MHz,
Sendefrequenzbereich: 824 - 849 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 869 - 894 MHz,
Sendefrequenzbereich: 830 - 840 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 875 - 885 MHz,
Sendefrequenzbereich: 2500 - 2570 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 2620 - 2690 MHz,
Sendefrequenzbereich: 880 - 915 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 925 - 960 MHz,
Sendefrequenzbereich: 1750 - 1785 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 1845 - 1880 MHz,
Sendefrequenzbereich: 1710 - 1770 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 2110 - 2170 MHz,
Sendefrequenzbereich: 1428 - 1453 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 1476 - 1501 MHz,
Sendefrequenzbereich: 698 - 716 MHz und
Empfangsfrequenzbereich: 728 - 746 MHz. Nachfolgend wird die Funktionsweise einer Anpassungsschaltung AS und insbesondere deren Verwendung in einer Aus führungs form gemäß Figur 1 erläutert.
Figur 3 illustriert eine Anpassungsschaltung AS, die eine breitbandige Impedanzanpassung gleichzeitig sowohl des Sende¬ ais auch des Empfangsfrequenzbereichs ermöglicht. Zwischen einem Signalpfadeingang SPE und einem Signalpfadausgang SPA ist in einem Signalpfad SP ein erstes Impedanzelement ImpEl mit einstellbarer Impedanz verschaltet. Zwischen Signalpfad SP und Masse M - hier zwischen dem Signalpfadeingang SPE und Masse M - ist ein zweites Impedanzelement ImpE2 mit
einstellbarer Impedanz verschaltet. Zwischen
Signalpfadausgang SPA und Masse M ist ein erstes induktives Element LI verschaltet. Weiterhin ist zwischen
Signalpfadeingang SPE und Masse M ein zweites induktives Element L2 verschaltet. Ferner ist zwischen Signalpfadausgang SPA und Masse M ein Element mit spannungsabhängigem
Widerstand Va verschaltet. Schädliche Störsignale, wie zum Beispiel ESD-Pulse, die über eine Antennenzuleitung AI, an die die Antenne angeschlossen ist, in die Anpassungsschaltung eindringen könnten, können über das zweite induktive Element L2 oder über das Element variablen spannungsabhängigen
Widerstands Va nach Masse M abgeleitet werden.
Figur 3 zeigt außerdem eine Ausführungsform, in der im
Signalpfad SP ein drittes induktives Element L3 zwischen dem Signalpfadeingang SPE und dem ersten Impedanzelement ImpEl verschaltet ist. Die Verschaltung der induktiven Elemente kann je nach Frequenzbereich und Antennengeometrie mehr oder weniger vorteilhaft sein. Entsprechend ist es möglich, nur eines, nur zwei oder drei Impedanzelemente zu verschalten.
In Figur 3 sind die Impedanzelemente exemplarisch als
einstellbare kapazitive Elemente gezeigt. Alternativ können auch einstellbare induktive Elemente verschaltet sein. Auch ist es möglich, dass eine Kombination aus einstellbaren kapazitiven Elemente und einstellbaren induktiven Elementen verschaltet ist.
Ferner ist die Anpassungsschaltung AS mit einer Steuereinheit SE verschaltet, welche beispielsweise einen Mikrokontroller darstellt und mit dem ersten und zweiten Impedanzelement ImpEl und ImpE2 variabler Impedanz verschaltet ist. In der Steuereinheit SE ist die Logik integriert, die auf der Basis der momentanen Impedanzanpassung und Auswertung von
Leistungsverlusten durch die Detektoreinheit DE gemäß Figur 1 oder Figur 2a einen neuen Satz an Impedanzwerten ermittelt und die einstellbaren Impedanzelemente ImpEl und ImpE2 entsprechend einstellt. Figur 4 illustriert exemplarisch den Verlauf des
frequenzabhängigen Stehwellenverhältnisses VSWR über der Frequenz f, der als Informationsquelle für die aktuelle Impedanzanpassung dienen soll. Die Frequenz f nimmt in der gezeigten Darstellung nach rechts hin zu. Als
Anpassungsschaltung AS liegt ein Anpassnetzwerk der
erläuterten Art vor, das zwei Anpasspunkte aufweist, an denen die Anpassung an Sende- und Empfangsfrequenzbereiche TxB und RxB optimal ist. Eine Anpassungsschaltung AS mit einer derartigen Übertragungscharakteristik im Frequenzbereich wird auch als „Double-Notch Tuner Topology" bezeichnet.
Gemäß Figur 4 ist die Anpassungsschaltung AS so eingestellt, dass die zwei Minima der Anpasspunkte jeweils mit den
Frequenzbereichen des Sendebandes TxB und des Empfangsbandes RxB übereinstimmen. Das bedeutet, dass an den entsprechenden Minima das Stehwellenverhältnis ausreichend klein ist und eine optimale Signalqualität durch entsprechend abgestimmte Impedanzwerte der Impedanzelemente ImpEl und ImpE2 erzielt ist .
Die dargestellten Aus führungs formen sind lediglich
exemplarisch gewählt. Die Konfiguration der dargestellten Funktionseinheiten kann je nach Ausführung einer Vorrichtung 1 im Bedarfsfall von den dargestellten Aus führungs formen abweichen, ohne die Funktionsweise und die erläuterten
Vorteile einzuschränken. Es ist denkbar, dass ein Sender Tx mehrere einzelne Sender Txl, Tx2,... aufweist, welche an unterschiedliche Sende- Frequenzbereiche angepasst sind. Weiterhin ist denkbar, dass ein Empfänger Rx mehrere einzelne Empfänger Rxl, Rx2,...
aufweist, welche an unterschiedliche Empfangs- Frequenzbereiche angepasst sind. Eine Antenneneinheit 3 kann auch mehrere Antennen 3a, 3b, ... aufweisen, welche auf unterschiedliche Sende-/Empfangs-Frequenzbereiche abgestimmt sind .
Ferner ist es denkbar, dass eine Anpassungsschaltung AS sowie eine Detektoreinheit DE derart ausgeführt sind, dass sie an unterschiedliche Sende-/Empfangs-Frequenzbereiche angepasst sind. Die Komponenten AS und DE können dabei auch jeweils aus mehreren Einzelkomponenten aufgebaut sein.
Ein Frontendmodul FEM der beschriebenen Art kann einen oder mehrere Duplexer aufweisen, welche an unterschiedliche Sende- /Empfangs-Frequenzbereiche angepasst sind. Bei einem
komplexen Frontendmodul FEM mit mehreren Duplexern, werden diese beispielsweise über Schalter ausgewählt.
Das Frontendmodul FEM, die Detektoreinheit DE, die
Anpassungsschaltung AS sowie die Steuereinheit SE können in einem Modul integriert sein, welches ein abstimmbares
Frontendmodul AFEM ist. Bezugs zeichenliste
1 Vorrichtung zur drahtlosen
Informationsübertragung
2 Sende-/Empfangseinheit
3, 3a, 3b Antenneneinheit
AS Anpassungsschaltung
SP Signalpfad
TxP Sendepfad
RxP Empfangspfad
FEM Frontendmodul
AFEM abstimmbares Frontendmodul
DPX Duplexer
DE, DE1, DE2 Detektoreinheit
Tx, Txl, Tx2 Sender
Rx, Rxl, Rx2 Empfänger
SE Steuereinheit
ImpEl, ImpE2 Impedanzelement
SPE Signalpfadeingang
SPA Signalpfadausgang
TxB Sendefrequenzband
RxB Empfängerfrequenzband
VSWR Stehwellenverhältnis
M Masse
LI, L2, L3 induktives Element
Va Element mit spannungsabhängigem Widerstand f Frequenz

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur drahtlosen Informationsübertragung, aufweisend :
- eine Sende-/Empfangseinheit (2),
- eine Antenneneinheit (3),
- einen elektrischen Signalpfad (SP) zwischen der Sende- /Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3),
- ein Frontendmodul (FEM), welches mindestens einen
Duplexer (DPX) enthält und welches elektrisch in den
Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) geschaltet ist, sowie
- eine Detektoreinheit (DE) zum Erfassen von Signalen proportional zu im Signalpfad propagierenden
Hochfrequenzsignalen,
wobei die Detektoreinheit (DE) elektrisch zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und dem Frontendmodul (FEM) an den Signalpfad (SP) gekoppelt ist. 2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die Sende- /Empfangseinheit (2) einen Sender (Tx) und einen
Empfänger (Rx) umfasst, wobei der Signalpfad (SP) zwischen Sender (Tx) und Frontendmodul (FEM) einen
Sendepfad (TxP) zum Senden von Hochfrequenzsignalen und zwischen Empfänger (Rx) und Frontendmodul (FEM) einen
Empfangspfad (RxP) zum Empfangen von Hochfrequenzsignalen umfasst .
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die
Detektoreinheit (DE) elektrisch zwischen dem Sender (Tx) und dem Frontendmodul (FEM) an den Sendepfad (TxP) gekoppelt ist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
aufweisend eine Anpassungsschaltung (AS), welche
zumindest ein abstimmbares Impedanzelement (ImpEl, ImpE2) aufweist und zur Impedanzanpassung in Sende- und/oder Empfangs-Frequenzbereichen (TxB, RxB) elektrisch in den Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) geschaltet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 und 4, wobei die
Anpassungsschaltung (AS) elektrisch in den Sendepfad
(TxP) zwischen dem Sender (Tx) und dem Frontendmodul
(FEM) geschaltet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die
Anpassungsschaltung (AS) elektrisch in den Signalpfad (SP) zwischen dem Frontendmodul (FEM) und der
Antenneneinheit (3) geschaltet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die
Anpassungsschaltung (AS) derart eingerichtet ist, das die Anpassung in zumindest einem Sende-Frequenzbereic (TxB) und die Anpassung in zumindest einem Empfangs- Frequenzbereich (RxB) gleichzeitig durchführbar sind. 8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
aufweisend eine Steuereinheit (SE) , welche elektrisch mit der Detektoreinheit (DE) und der Anpassungsschaltung (AS) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der von der Detektoreinheit (DE) erfassten Signale die Impedanz der Anpassungsschaltung (AS) zu verändern.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Frontendmodul
(FEM), die Detektoreinheit (DE), die Anpassungsschaltung (AS) sowie die Steuereinheit (SE) in einem Modul
integriert sind und das Modul ein abstimmbares
Frontendmodul (AFEM) ist. 10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Detektoreinheit (DE) zumindest einen Richtkoppler umfasst .
11. Kommunikationsendgerät zur drahtlosen
Informationsübertragung, aufweisend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zur Impedanzanpassung zwischen einer Sende-
/Empfangseinheit (2) und einer Antenneneinheit (3) einer Vorrichtung (1) zur drahtlosen Informationsübertragung in
Sende- und/oder Empfangs-Frequenzbereichen (TxB, RxB) , wobei die Vorrichtung (1) eine Detektoreinheit (DE) und eine Anpassungsschaltung (AS) aufweist, mit den
Schritten :
- Erzeugen und Erfassen von Signalen proportional zu in einem Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) propagierenden
Hochfrequenzsignalen durch die Detektoreinheit (DE) , welche zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und einem Frontendmodul (FEM) der Vorrichtung (1) angeordnet ist,
- Bestimmen und Einstellen von Impedanzwerten der
Anpassungsschaltung (AS) in Abhängigkeit von den
erfassten Signalen. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei über die erfassten
Signale zumindest eine der folgenden Größen im gesamten Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) ausgewertet wird: - Impedanz,
- Admittanz,
- Stehwellenverhältnis (VSWR) ,
- Reflektionskoeffizient .
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei eine
Steuereinheit (SE) vorgesehen ist und die
Anpassungsschaltung (AS) zumindest ein abstimmbares
Impedanzelement (ImpEl, ImpE2) umfasst, dessen zur
Impedanzanpassung erforderlicher Impedanzwert während des Verfahrens durch die Steuereinheit (SE) automatisch ermittelt und eingestellt wird.
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