WO2012146512A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

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WO2012146512A1
WO2012146512A1 PCT/EP2012/057011 EP2012057011W WO2012146512A1 WO 2012146512 A1 WO2012146512 A1 WO 2012146512A1 EP 2012057011 W EP2012057011 W EP 2012057011W WO 2012146512 A1 WO2012146512 A1 WO 2012146512A1
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WO
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path
antenna
duplexer
circuit arrangement
diversity
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PCT/EP2012/057011
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English (en)
French (fr)
Inventor
Edgar Schmidhammer
Original Assignee
Epcos Ag
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Publication date
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Publication of WO2012146512A1 publication Critical patent/WO2012146512A1/de

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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
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/44—Transmit/receive switching
    • 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
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/44—Transmit/receive switching
    • H04B1/48—Transmit/receive switching in circuits for connecting transmitter and receiver to a common transmission path, e.g. by energy of transmitter

Definitions

  • the invention relates to a circuit having a
  • nonlinearity refers to the occurrence or generation of interfering frequency components which are generated by filter structures that do not operate completely linearly.
  • a circuit arrangement which has an antenna path which can be connected to a first antenna, a transmission path, a reception path and an acoustic waves duplexer, which connects the transmission and reception paths respectively to the antenna path, and the further means for the suppression of a
  • interference can be second
  • a jamming signal can occur if, for example, a Tx signal and a jamming signal strike a non-linear duplexer.
  • frequencies are also generated at multiples of the Tx frequency, which in turn can mix with one another to form higher-order interference frequencies.
  • an interference signal can also be received by the antenna and disturb a signal transmission in the transmission and / or reception path.
  • the means for suppressing a spurious signal reduce the power of the spurious signal in the transmit and / or
  • the means for suppressing an interference signal may also include the transmit and receive paths better separated from each other, so a coupling of the
  • Suppression of a noise signal is to place a band stop filter in the antenna path.
  • the bandstop filter with a stopband adapted to the noise reduces the
  • the bandstop filter can be realized by integrated passive components, by discrete components or by acoustic components such as SAW filters or BAW filters.
  • a first phase shifter is connected between the antenna path and the transmission path.
  • Such a phase shifter may comprise a ⁇ / 4 line.
  • a phase shifter which takes up less space than a phase shifter with ⁇ / 4 line, an LC elements comprehensive phase shifter comes into question.
  • phase shifter is advantageously transmissive to transmission signals or their frequencies and blocks reception ⁇ signals or their frequencies.
  • a second phase shifter can be connected between the antenna path and the reception path.
  • the latter has a node in the antenna path, the node being connected to a further signal path in which a filter is connected in series connected to ground via an impedance.
  • the filter may be a bandpass filter whose passband is the bandpass filter
  • Noise signal is derived via the further signal path SP to ground.
  • the filter can also be
  • a second duplexer is disposed in the antenna path, the second duplexer connecting the antenna to a first path connected to the first duplexer and to a second path connected to ground via an impedance.
  • Duplexer has two filters. These filters may be low pass, high pass or band pass filters. Instead of the filter, an interconnection to ground without serially connected elements is possible.
  • the circuit arrangement can have a second antenna path which can be connected to a second antenna, a second transmission path, a second reception path and a second acoustical wave duplexer which connects the second transmission path and the second reception path respectively to the second antenna path , wherein the first antenna path for transmitting and
  • Receive signals in a first frequency band is usable and the second antenna path for transmitting and receiving signals in a second frequency band is available.
  • the first antenna path can be used as a diversity reception path for signals in the second frequency band. Furthermore, the second antenna path can be used as a diversity reception path for Signals are used in the first frequency band. Accordingly spreader ⁇ accordingly may be connected to a first diversity receive path and the second antenna path may be connected to a second diversity receive path of the first antenna path.
  • first and / or the second diversity receive path may be connected to another duplexer connecting the diversity receive path to a diversity Rx path and a diversity Tx path, each diversity Tx path via an impedance connected to ground. Accordingly spreader ⁇ accordingly the diversity duplexer uses only the receiving branch of the duplexer, while the transmitting branch of the duplexer is connected via an impedance to ground. An interference power is ist ⁇ passes, so that the power of the interference signal in the diversity path Rx is possible well suppressed via the Tx path diversity of the diversity duplexer.
  • the various embodiments of the means for suppressing a disturbing signal can also be combined in any desired.
  • Another way to improve the linearity of the circuit is to realize a
  • the number of fingers can be increased, the metallization ratio can be reduced or a cascading of the filters can be carried out. Also a reduction of
  • Finger currents leads to improved linearization of a duplexer.
  • the invention relates to a module into which a
  • Circuit arrangement according to one of claims 1 to 10 is integrated. This module can be used in a device for
  • wireless communication can be used.
  • Figure 1 shows the relative frequency position of different ⁇ union interfering signals from disorders
  • FIG. 2a shows a first circuit arrangement in which the
  • Antenna path are arranged.
  • Figure 2b shows a circuit arrangement in which a
  • Figure 2c shows a diversity diplexer circuit.
  • FIG. 3 shows the transfer function of a band V
  • FIG. 4 shows the transfer function of a band V
  • Duplexer in which a band stop filter is arranged in the antenna path.
  • FIG. 5 shows a second circuit arrangement in which
  • FIG. 6a shows a third circuit arrangement in which
  • Antenna path and in the transmit and receive paths each means for suppressing an interference signal are arranged.
  • FIG. 6b shows a first variant of that shown in FIG. 6a
  • FIG. 6c shows a second variant of FIG. 6a
  • Figure 7a shows another circuit arrangement, the two
  • FIG. 7b shows a first variant of that shown in FIG. 7a
  • FIG. 7c shows a second variant of that in FIG. 7a
  • Figure 8a shows the structure of a diversity duplexer.
  • FIG. 8b shows a variation of that shown in FIG. 8a
  • FIG. 9 shows the non-linearity of a conventional band V
  • Figure 10 shows the nonlinearity of a diversity duplexer.
  • Figure 11 shows the non-linearity of the filter, wherein Anord ⁇ voltage of a band stop filter in the antenna path.
  • Figure 1 illustrates the relative arrangement of the frequencies f of RF signals of different order. The ordinate is a measure of the power P. With “1" are desired
  • Second order frequencies "2" due to frequency differences at the level of the base frequencies Therefore, third order noise frequencies generally exist approximately at frequencies of the base signals
  • the present invention provides a circuit arrangement in which the poorly eliminable third-order noise "3" occurs with significantly reduced intensity.
  • LTE bands V and XIII An example of frequencies at which third-order mixed products cause problems is LTE bands V and XIII.
  • the transmission band of the band V extends over the
  • frequencies may appear in the Rx frequency spectrum of band V (869 to 894 MHz).
  • band V and band XIII there are other band combinations that lead to the same problem case.
  • Even by mixed terms of higher order, for example, fifth order, or by mixing three signals noise can arise whose frequencies in the transmit or
  • Reception area of a band lie.
  • the problem is by no means limited to LTE frequency bands.
  • WLAN signals with a frequency of 2.4 GHz and LTE transmission signals from band VII can lead to mixed terms which lie in the Rx frequency spectrum of band VII.
  • Figure 2a shows a first embodiment of
  • the circuit arrangement has an antenna path AI, a transmission path TX1 and a reception path RX1.
  • the antenna path AI can be connected to an antenna, not shown in FIG. 2a.
  • a duplexer DPXl connects the transmission path TXl and the
  • Duplexer DPXl is an acoustic wave filter that has a Tx filter BPF-TX and an Rx filter BPF-RX.
  • the Tx filter BPF-TX is a band pass filter connecting the transmission path TX1 to the antenna path AI
  • the Rx filter BPF-RX is a band pass filter connecting the reception path RXl to the antenna path AI.
  • a bandstop filter BSF is arranged in the antenna path AI.
  • the belt stop filter BSF allows the
  • the outputs of the Tx filter BPF-TX and the Rx filter BPF-RX are unbalanced in FIG. 2a. It is also one
  • Embodiment of the circuit shown in Figure 2a possible, in which the output of the Tx filter BPF-TX and / or the
  • FIG. 2b shows a variation of the circuit arrangement shown in FIG. 2a.
  • the antenna path AI a node K is arranged, the antenna path AI with another
  • Signal path SP connects.
  • the node K is connected to ground via a filter BPF and an impedance IMP.
  • the filter BPF is a bandpass filter.
  • the passband of the bandpass filter BPF is chosen such that it corresponds as well as possible to the frequency spectrum of a noise signal.
  • An interference signal that couples into the antenna path AI, is accordingly via the bandpass filter to ground
  • FIG. 2c shows a second variant of the circuit arrangement ⁇ .
  • the circuit arrangement shown in FIG. 2c is a so-called diversity diplexer.
  • a second duplexer DPX2 whose input port is connected to the antenna path AI, is arranged in the antenna path AI.
  • a first output port of the second duplexer ⁇ DPX2 is connected to the input of the first duplexer DPX1. Further, the second one
  • Output port of the second duplexer DPX2 connected to ground via an impedance IMP.
  • the second duplexer DPX2 has two filters.
  • the filters of the second duplexer DPX2 are selected from high pass, low pass and band pass filters.
  • the filters are chosen such that an interference signal is derived via the impedance IMP to ground.
  • the outputs of the filters of the first and second duplexer DPX, DPX2 can be realized balanced or unbalanced.
  • FIG. 3 shows the transmission characteristic of a duplexer DPX1 which is designed for data transmission in band V and in which no bandstop filter BSF is arranged in the antenna path AI.
  • the curve S21 describes the insertion loss of the Tx filter, i. H. the transmission from the transmitting port to the antenna port as a function of the frequency of the signal.
  • the curve S32 describes the insertion loss of the Rx filter, i. H. the transmission from the antenna port to the receiving port in
  • the curve S31 describes the isolation of the duplexer, that is, the Trans mission ⁇ a signal from the transmission port 1 to the receive port.
  • FIG. 3 shows that a sufficiently low insertion loss S21 of the Tx filter is achieved in the transmission range of the LTE band V, and that a sufficiently low insertion loss S32 of the Rx filter is achieved in the reception range of the LTE band V.
  • interference signals in the region of the band XIII are only slightly suppressed. These signals can be a
  • FIG. 4 shows the transmission characteristic for a
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the means for
  • the circuit arrangement in FIG. 5 has two phase shifters PS1, PS2.
  • a first phase shifter PS1 is arranged between the antenna path AI and the reception path RX1.
  • a second phase shifter PS2 is arranged between the antenna path AI and the transmission path TXl.
  • the phase shifters PS1, PS2 improve the
  • FIG. 6a shows a further embodiment of the circuit arrangement according to the invention. The one shown in Figure 6a
  • Circuit arrangement has in the antenna path AI on a band stop filter BSF and further between antenna and transmit path AI, TXl or between antenna and receive path AI, RX1 in each case a phase shifter PS1, PS2. Accordingly, the circuit shown in Figure 6 combines the means shown in Figures 2a and 5 to suppress the spurious signals.
  • Embodiment of the circuit shown in Figure 6a possible, in which the output of the Tx filter BPF-TX and / or the
  • FIG. 6b shows a variation of the circuit arrangement shown in FIG. 6a, in which the means for suppressing the interference signals shown in FIGS. 2b and 5 are shown
  • a node K is arranged, which connects the antenna path AI with a further signal path SP.
  • the node K is connected to ground via a filter BPF and an impedance IMP.
  • the filter BPF is a bandpass filter.
  • the passband of the bandpass filter BPF is chosen such that it corresponds as well as possible to the frequency spectrum of a noise signal.
  • An interference signal that couples into the antenna path AI, is accordingly via the bandpass filter to ground
  • the filter in the signal path SP can also be a high-pass filter or a low-pass filter.
  • the outputs of the Tx filters BPF-TX and / or the Rx filters BPF-RX can be balanced or unbalanced.
  • FIG. 6 c shows a second variant of FIG.
  • Antenna path AI a second duplexer DPX2 arranged, whose input port is connected to the antenna path AI.
  • a first output port of the second duplexer DPX2 is connected to the input of the first duplexer DPX. Furthermore, the second output port of the second duplexer is connected to ground via an impedance IMP.
  • the second duplexer DPX2 has two filters.
  • the filters of the second duplexer DPX2 are selected from high pass, low pass and band pass filters.
  • the filters are chosen such that an interference signal is derived via the impedance to ground.
  • the outputs of the filters of the first and second duplexer DPX, DPX2 can be realized balanced or unbalanced.
  • FIG. 7a shows a further embodiment of the circuit arrangement according to Inventive ⁇ .
  • the circuit arrangement according to FIG. 7a has a second antenna path A2 which is connected to a second antenna ANT2, a second antenna path A2
  • the second antenna path A2 is connected to the second reception path RX2 and the second transmission path TX2 via a third duplexer DPX3.
  • the first antenna path AI which is connected to a first antenna ANT1, is used to transmit and receive signals in a first frequency band.
  • the second antenna path A2 is used to send and receive signals in a second frequency band. The signals from the second
  • Antenna ANT2 be emitted are also received by the first antenna ANT1 and coupled into the first antenna path AI. Here they act as interference signals.
  • the isolation between the signals of the first frequency band and the second frequency band is increased by a separation into two separate antennas ANT1, ANT2.
  • the isolation between the two antennas ANT1, ANT2 is about 5 to 10 dB.
  • Receiving path RXl and between the first antenna path AI and the first transmission path TXl further reduces the power of the interference signal.
  • the outputs of the Tx filter BPF-TX and the Rx filter BPF-RX are unbalanced in Figure 7a. It is also one
  • Embodiment of the circuit shown in Figure 7a possible, in which the output of the Tx filter BPF-TX and / or the
  • Figure 7b shows a variation of that shown in Figure 7a
  • Antenna path AI connects to another signal path SP.
  • the node K is connected to ground via a filter BPF and an impedance IMP.
  • the filter BPF is a bandpass filter.
  • the passband of the bandpass filter BPF is chosen such that it corresponds as well as possible to the frequency spectrum of a noise signal.
  • An interference signal that couples into the antenna path AI, is accordingly via the bandpass filter to ground
  • the filter in the signal path S can also be a high-pass filter or a low-pass filter.
  • the outputs of the Tx filters BPF-TX and / or the Rx filters BPF-RX can be balanced or unbalanced.
  • FIG. 7c shows a second variant of the circuit arrangement according to FIG. 7a.
  • a second duplexer DPX2 whose input port is connected to the antenna path AI, is arranged in the antenna path AI.
  • a first output port of the second duplexer DPX2 is connected to the input of the first
  • Duplexer DPX connected. Furthermore, the second output port of the second duplexer DPX2 is connected to ground via an impedance IMP.
  • the second duplexer DPX2 has two filters.
  • the filters of the second duplexer DPX2 are selected from high pass, low pass and band pass filters.
  • the filters are chosen such that an interference signal is derived via the impedance to ground.
  • the outputs of the filters of the first and second duplexer DPX, DPX2 can be realized balanced or unbalanced.
  • Another possibility for suppressing an interference signal is a so-called diversity duplexer circuit arrangement.
  • FIG. 8a The circuit arrangement shown in FIG. 8a has a first antenna path AI, which is connected to a first antenna ANT1.
  • the first antenna path AI is connected to a first duplexer DPX1.
  • the first duplexer DPX1 is in turn connected to a first reception path RX1 and a first transmission path TX1.
  • the duplexer DPX1 has two
  • the first reception path RX1 is designed to be balanced.
  • the first transmission path TX1 is single-ended.
  • the first antenna ANT1 as well as the first transmission and the first reception path TX1, RX1 can be used, for example, for CDMA voice data transmission in band V.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 8a has a second antenna ANT2, which is connected to a second antenna path A2.
  • the second antenna path A2 is connected to a second duplexer DPX2 having two band pass filters, a second Tx filter BPF-TX2 and a second Rx filter BPF-RX2.
  • the second duplexer DPX2 is connected to a second receive path RX2, which is designed to be balanced, and a second transmit path TX2, which is single-ended.
  • the second antenna ANT2 as well as the second transmit and the second receive path TX2, RX2 are used to transmit LTE data in band XIII.
  • the isolation between the first and second antennas ANT1, ANT2 is about 10 dB.
  • a so-called main antenna which is used as a transmitting and receiving antenna, a
  • the second antenna ANT2 the main antenna for data transmission in the LTE band XIII.
  • the first antenna ANTl is used as a diversity Rx LTE antenna for data in band XIII.
  • the first antenna path AI is connected via a node Kl to a first diversity path DIV1.
  • Diversity path DIV1 has another duplexer DPX3, which in turn has two bandpass filters. The further
  • Duplexer DPX3 is connected to a diversity Rx path DIV-RX and a diversity Tx path DIV-TX.
  • the diversity Tx path DIV-TX is connected to ground via an impedance IMP, for example 50 ohms. Accordingly, the diversity Tx path DIV-TX can be used here for deriving an interference signal.
  • the second antenna ANT2 is used as a diversity Rx antenna for the band V CDMA voice data transmitted and received by the first antenna ANT1.
  • the second antenna path A2 is connected via a second node K2 to a bandpass filter BPF3.
  • the bandpass filter BPF3 has a balanced output connected to a second diversity Rx receive path DIV-RX2.
  • Typical signal strengths in the CDMA voice transmission path are 27 dB.
  • the signal strength is -95 dB.
  • the LTE band XIII data radiated by the second antenna ANT2 represents an interference signal for the data transmission of the first antenna ANT1.
  • a typical signal strength is about 25 dB. Is further from a
  • Loss of 3 dB in the duplexer DPX2 is assumed, then the second antenna ANT2 emits a signal with signal strength 22 dB.
  • Frequencies from Band XIII represents an interference signal for the Rx signals of the band V.
  • these 12 dB forwarded to ground and thus do not interfere with the signals from LTE band V in the first
  • an antenna for WLAN and Bluetooth are used and the other antenna for LTE Band VII.
  • FIG. 8b shows a variation of that shown in FIG. 8a
  • An additional fourth duplexer DPX4 is connected to the first antenna path AI such that the input of the fourth duplexer DPX4 is connected to the first
  • Antenna path AI is connected.
  • the first output of the fourth duplexer DPX4 is connected to the node K1.
  • the second output of the fourth duplexer is in turn connected to ground via an impedance IMP. Accordingly, a
  • the fourth duplexer DPX4 has two filters for this purpose, which are high-pass, low-pass and / or band-pass filters.
  • the third duplexer DPX3 according to FIG. 8a has been replaced by a bandpass filter BPF4. Since interference signals are already derived via the second output of the fourth duplexer DPX4, the arrangement of a third duplexer DPX3 in the first diversity path DIV1 can be dispensed with here.
  • FIG. 9 shows the power characteristic of a circuit arrangement which connects an antenna path AI with a duplexer DPX1 with a transmit and a receive path TX1, RX1. On means for the suppression of interference is omitted here. It is also assumed that a signal transmission in band V, wherein a noise signal of 25 dB from band XIII is present. FIG. 9 shows the information generated in the Rx path
  • Figure 10 shows the same performance characteristics, now using a diversity duplexer circuit as shown in Figure 8.
  • a comparison of Figures 9 and 10 shows that the diversity duplexer circuitry improves linearity by about 10 to 15 dB.
  • FIG. 12 shows the performance characteristic for a
  • Circuit arrangement in which a band stop filter BSF is arranged in the antenna path AI.
  • the power of the interference signal is significantly reduced, so that the power can be reduced to less than -105 dB.
  • a further improvement of the circuit arrangement can be achieved by a linearization of the HF components. By cascading the components, a non-linearity can be achieved, which is significantly lower per element.
  • the invention described herein is not limited to single-ended arrangements. Both in the transmit path and in the receive path, filters can be balanced. Furthermore, the invention is not limited to LTE data transmission, but concerns all cases in which two signals lead to an interfering mixed product. Reference sign list

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die einen Antennenpfad (A1), der mit einer ersten Antenne (ANT1) verbunden werden kann, einen Sendepfad (TX1), einen Empfangspfad (RX1), einen mit akustischen Wellen arbeitenden Duplexer (DPX1), der den Sende- und den Empfangspfad (TX1, RX1) jeweils mit dem Antennenpfad (A1) verbindet, und Mittel zur Unterdrückung eines Störsignals aufweist.

Description

Beschreibung
Sehaltungsanordnung Die Erfindung betrifft eine Schaltung, die einen mit
akustischen Wellen arbeitenden Duplexer aufweist.
In mit akustischen Wellen arbeitenden Filtern wandeln
elektroakustische Wandler zwischen HF-Signalen und
akustischen Wellen. Solche Wandler können Interdigitalwandler (englisch: Interdigital Transducer, IDT) mit Kammstruktur sein und mit akustischen Oberflächenwellen (englisch: SAW = Surface Acoustic Wave) , mit akustischen Volumenwellen
(englisch: BAW = Bulk Acoustic Wave) oder mit geführten akustischen Volumenwellen (englisch: GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave) arbeiten. Solche Wandler umfassen im
Allgemeinen ineinander greifende, aber elektrisch isolierte Elektrodenfinger, die mit Stromsammeischienen verschaltet sind, oder elektrisch isolierte Platten, zwischen denen sich ein piezoelektrisches bzw. ferroelektrisches Material befindet .
Problematisch an bekannten mit akustischen Wellen arbeitenden Filtern sind so genannte Nichtlinearitäten . Der Begriff Nichtlinearität bezeichnet das Auftreten oder Entstehen von störenden Frequenzanteilen, die durch nicht vollständig linear arbeitende Filterstrukturen erzeugt werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung mit Duplexer anzugeben, die eine verbesserte Linearität aufweist . Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß
Anspruch 1 gelöst.
Es wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die einen Antennenpfad, der mit einer ersten Antenne verbunden werden kann, einen Sendepfad, einen Empfangspfad und einen mit akustischen Wellen arbeitenden Duplexer, der den Sende- und den Empfangspfad jeweils mit dem Antennenpfad verbindet, aufweist und die ferner Mittel zur Unterdrückung eines
Störsignals aufweist.
In mit akustischen Wellen arbeitenden Filtern entstehen aufgrund der Nichtlinearitäten des Filters störende
Frequenzanteile höherer Ordnungen. Neben den erwünschten Basisfrequenzen erster Ordnung können Störungen zweiter
Ordnung, dritter Ordnung und höherer Ordnungen auftreten. Besonders störend sind dabei die Störungen dritter Ordnung, da deren Frequenzen in der Größenordnung der Basisfrequenzen liegen können.
Ein Störsignal kann entstehen, wenn beispielsweise ein Tx- Signal und ein Störsignal auf einen nichtlinearen Duplexer treffen. Dabei werden neben der eigentlich abzustrahlenden Tx-Frequenz auch Frequenzen bei Vielfachen der Tx-Frequenz erzeugt, die sich wiederum miteinander zu Störfrequenzen höherer Ordnung vermischen können. Ferner kann ein Störsignal auch von der Antenne empfangen werden und eine Signalübertragung im Sende- und/oder Empfangspfad stören.
Die Mittel zur Unterdrückung eines Störsignals reduzieren die Leistung des Störsignals, die in den Sende- und/oder
Empfangspfad eingekoppelt wird. Die Mittel zur Unterdrückung eines Störsignals können auch den Sende- und den Empfangspfad besser voneinander separieren, um so ein Einkoppeln des
Sendesignals in den Empfangspfad zu vermeiden.
Eine erste Möglichkeit zur Realisierung der Mittel zur
Unterdrückung eines Störsignals ist es, ein Bandstopp-Filter im Antennenpfad anzuordnen. Das Bandstopp-Filter mit einem auf die Störsignale angepassten Stoppband reduziert die
Leistung eines Störsignals signifikant, so dass nur noch ein Bruchteil des Störsignals überhaupt an den Duplexer gelangt. Das Bandstopp-Filter kann durch integrierte passive Bauteile, durch diskrete Bauteile oder durch akustische Bauelemente wie SAW-Filter oder BAW-Filter realisiert werden.
In einer Aus führungs form der Schaltungsanordnung ist zwischen dem Antennenpfad und dem Sendepfad ein erster Phasenschieber verschaltet. Ein solcher Phasenschieber kann dabei eine λ/4- Leitung umfassen. Als Phasenschieber, der weniger Platz beansprucht als ein Phasenschieber mit λ/4-Leitung, kommt auch ein LC-Elemente umfassender Phasenschieber in Frage.
Ein solcher Phasenschieber ist vorteilhafterweise durchläss für Sendesignale bzw. deren Frequenzen und sperrt Empfangs¬ signale bzw. deren Frequenzen.
Ferner kann zwischen dem Antennenpfad und dem Empfangspfad ein zweiter Phasenschieber verschaltet sein. Der zweite
Phasenschieber ist vorteilhafterweise durchlässig für
Empfangssignal bzw. deren Frequenzen und sperrt Sendesignal bzw. deren Frequenzen.
In einer Aus führungs form der Schaltungsanordnung weist diese im Antennenpfad einen Knoten auf, wobei der Knoten mit einem weiteren Signalpfad verbunden ist, in dem ein Filter in Serie über eine Impedanz mit Masse verbunden ist. Das Filter kann ein Bandpassfilter sein, dessen Durchlassbereich den
Frequenzen eines Störsignals entspricht, so dass das
Störsignal über den weiteren Signalpfad SP gegen Masse abgeleitet wird. Alternativ kann das Filter auch ein
Hochpassfilter oder ein Tiefpassfilter sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist im Antennenpfad ein zweiter Duplexer angeordnet, wobei der zweite Duplexer die Antenne mit einem ersten Pfad, der mit dem ersten Duplexer verbunden ist, und mit einem zweiten Pfad, der über eine Impedanz mit Masse verbunden ist, verbindet. Der zweite
Duplexer weist dabei zwei Filter auf. Es kann sich bei diesen Filtern um Tiefpassfilter, Hochpassfilter oder Bandpassfilter handeln. Statt der Filter ist auch eine Verschaltung gegen Masse ohne seriell geschaltete Elemente möglich.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der Mittel zur Unterdrückung des Störsignals bietet eine so genannte
Diversity-Duplexerschaltung . Hierbei kann die Schaltungsanordnung einen zweiten Antennenpfad, der mit einer zweiten Antenne verbunden werden kann, einen zweiten Sendepfad, einen zweiten Empfangspfad und einen zweiten mit akustischen Wellen arbeitenden Duplexer, der den zweiten Sende- und den zweiten Empfangspfad jeweils mit dem zweiten Antennenpfad verbindet, aufweisen, wobei der ersten Antennenpfad zum Senden und
Empfangen von Signalen in einem ersten Frequenzband nutzbar ist und der zweite Antennenpfad zum Senden und Empfangen von Signalen in einem zweiten Frequenzband nutzbar ist.
Der erste Antennenpfad kann als Diversity-Empfangspfad für Signale im zweiten Frequenzband genutzt werden. Ferner kann der zweite Antennenpfad als Diversity-Empfangspfad für Signale im ersten Frequenzband genutzt werden. Dementspre¬ chend kann der erste Antennenpfad mit einem ersten Diversity- Empfangspfad verbunden sein und der zweite Antennenpfad kann mit einem zweiten Diversity-Empfangspfad verbunden sein.
Ferner können der erste und/oder der zweite Diversity- Empfangspfad mit einem weiteren Duplexer verbunden sein, der den Diversity-Empfangspfad mit einem Diversity-Rx-Pfad und einem Diversity-Tx-Pfad verbindet, wobei jeder Diversity-Tx- Pfad über eine Impedanz mit Masse verbunden ist. Dementspre¬ chend verwendet der Diversity-Duplexer von dem Duplexer nur den Empfangszweig, während der Sendezweig des Duplexers über eine Impedanz mit Masse verbunden ist. Über den Diversity-Tx- Pfad des Diversity-Duplexers wird eine Störleistung abge¬ leitet, so dass die Leistung des Störsignals im Diversity-Rx- Pfad möglichst gut unterdrückt ist.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Mittel zur Unter drückung eines Störsignals können ferner in beliebiger miteinander kombiniert werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Linearität der Schaltungsanordnung besteht in der Realisierung eines
hochlinearen mit akustischen Wellen arbeitenden Duplexers. Zu diesem Zweck kann die Fingerzahl erhöht werden, das Metallisierungsverhältnis reduziert werden oder eine Kaskadierung der Filter vorgenommen werden. Auch eine Reduktion der
Fingerströme führt zu einer verbesserten Linearisierung eines Duplexers .
Ferner betrifft die Erfindung ein Modul, in das eine
Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 integriert ist. Dieses Modul kann in einem Gerät zur
drahtlosen Kommunikation verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung . Figur 1 zeigt die relative Frequenzlage von unterschied¬ lichen störenden Signalen aus Störungen
unterschiedlicher Ordnungen.
Figur 2a zeigt eine erste Schaltungsanordnung, bei der die
Mittel zur Unterdrückung eines Störsignals im
Antennenpfad angeordnet sind.
Figur 2b zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der ein
Störsignal aus dem Antennenpfad gegen Masse
abgeleitet wird.
Figur 2c zeigt eine Diversity-Diplexer Schaltung.
Figur 3 zeigt die Übertragungsfunktion eines Band V
Duplexers.
Figur 4 zeigt die Übertragungsfunktion eines Band V
Duplexers, bei dem ein Bandstopp-Filter im Antennenpfad angeordnet ist.
Figur 5 zeigt eine zweite Schaltungsanordnung, bei der
Mittel zur Unterdrückung eines Störsignals im
Sende- und Empfangspfad angeordnet sind. Figur 6a zeigt eine dritte Schaltungsanordnung, bei der im
Antennenpfad und im Sende- und Empfangspfad jeweils Mittel zur Unterdrückung eines Störsignals angeordnet sind.
Figur 6b zeigt eine erste Variante der in Figur 6a gezeigten
Schaltungsanordnung .
Figur 6c zeigt eine zweite Variante der in Figur 6a
gezeigten Schaltungsanordnung.
Figur 7a zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, die zwei
Antennen aufweist. Figur 7b zeigt eine erste Variante der in Figur 7a gezeigten
Schaltungsanordnung .
Figur 7c zeigt eine zweite Variante der in Figur 7a
gezeigten Schaltungsanordnung.
Figur 8a zeigt den Aufbau eines Diversity-Duplexers.
Figur 8b zeigt eine Variation der in Figur 8a gezeigten
Schaltungsanordnung .
Figur 9 zeigt die Nichtlinearität eines üblichen Band V
Duplexers .
Figur 10 zeigt die Nichtlinearität eines Diversity- Duplexers.
Figur 11 zeigt die Nichtlinearität des Filters, bei Anord¬ nung eines Bandstopp-Filters im Antennenpfad. Figur 1 illustriert die relative Anordnung der Frequenzen f von HF-Signalen unterschiedlicher Ordnung. Die Ordinate ist ein Maß für die Leistung P. Mit „1" sind gewünschte
Basisfrequenzen erster Ordnung bezeichnet. Die Beträge der Störfrequenzen zweiter Ordnung, „2", unterscheiden sich von den Basisfrequenzen im Wesentlichen um die Beträge der
Basisfrequenzen selbst. Deshalb sind die Frequenzunterschiede zwischen Basisfrequenzen „1" und Störfrequenzen zweiter
Ordnung „2" relativ groß. Solche Frequenzen können durch Bandpassfilter, Hochpassfilter oder Tiefpassfilter gut eliminiert werden.
Mit „3" bezeichnete Frequenzen sind störende Frequenzen dritter Ordnung. Diese unterscheiden sich von störenden
Frequenzen zweiter Ordnung „2" durch Frequenzunterschiede in Höhe der Basisfrequenzen. Deshalb existieren im Allgemeinen Störfrequenzen dritter Ordnung in etwa bei Frequenzen der Basissignale. Solche Störfrequenzen „3" können durch
konventionelle Filtermaßnahmen nicht oder nicht ausreichend herausgefiltert werden.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Schaltungsanordnung an, bei der die schlecht eliminierbaren Störfrequenzen dritter Ordnung „3" mit deutlich verringerter Intensität auftreten.
Ein Beispiel für Frequenzen, bei denen Mischprodukte dritter Ordnung zu Problemen führen, bilden die LTE-Bänder V und XIII. Das Sendeband des Bands V erstreckt sich über den
Frequenzbereich von 824 bis 849 MHz und das Sendeband des Bands XIII über den Frequenzbereich von 777 bis 787 MHz. Wenn sich Tx-Signale aus den Bändern V und XIII miteinander mischen, können sich Frequenzen ergeben, die im Rx- Frequenzspektrum des Bandes V (869 bis 894 MHz) liegen. Neben der Kombination Band V und Band XIII gibt es noch weitere Bandkombinationen, die zum gleichen Problemfall führen. Auch durch Mischterme höherer Ordnung, beispielsweise fünfter Ordnung, oder durch Vermischung dreier Signale können Störsignale entstehen, deren Frequenzen im Sende- oder
Empfangsbereich eines Bandes liegen. Die Problematik ist keineswegs auf LTE Frequenzbänder beschränkt. Beispielsweise können WLAN-Signale mit einer Frequenz von 2,4 GHz und LTE- Sendesignale aus Band VII zu Mischtermen führen, die im Rx- Frequenzspektrum des Bandes VII liegen.
Figur 2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung weist einen Antennenpfad AI, einen Sendepfad TXl und einen Empfangspfad RXl auf. Der Antennenpfad AI ist mit einer in Figur 2a nicht dargestellten Antenne verbindbar.
Ein Duplexer DPXl verbindet den Sendepfad TXl und den
Empfangspfad RXl jeweils mit dem Antennenpfad AI. Der
Duplexer DPXl ist ein mit akustischen Wellen arbeitendes Filter, das ein Tx-Filter BPF-TX und ein Rx-Filter BPF-RX aufweist. Das Tx-Filter BPF-TX ist ein Bandpassfilter, das den Sendepfad TXl mit dem Antennenpfad AI verbindet, und das Rx-Filter BPF-RX ist ein Bandpassfilter, das den Empfangspfad RXl mit dem Antennenpfad AI verbindet.
Ferner ist im Antennenpfad AI ein Bandstopp-Filter BSF angeordnet. Das Bandstopp-Filter BSF ermöglicht es, die
Leistung eines Störsignals, das in die Antenne eingekoppelt wird, signifikant zu reduzieren, so dass nur noch ein
Bruchteil der Leistung den Duplexer DPXl erreicht. In dem oben diskutierten Beispiel, bei dem die Schaltungs¬ anordnung für die Datenübertragung im LTE-Band V ausgelegt ist, wird ein Bandstopp-Filter BSF, das die Frequenzen des LTE-Bandes XIII unterdrückt, im Antennenpfad angeordnet und bewirkt dort eine hinreichend starke Unterdrückung der
Störfrequenzen aus diesem Frequenzbereich.
Die Ausgänge des Tx-Filters BPF-TX und des Rx-Filters BPF-RX sind in Figur 2a unbalanciert . Es ist ferner auch eine
Ausgestaltung der in Figur 2a gezeigten Schaltung möglich, bei der der Ausgang des Tx-Filters BPF-TX und/oder der
Ausgang des Rx-Filters BPF-RX balanciert ist.
Figur 2b zeigt eine Variation der in Figur 2a gezeigten Schaltungsanordnung. Im Antennenpfad AI ist ein Knoten K angeordnet, der den Antennenpfad AI mit einem weiteren
Signalpfad SP verbindet. In dem weiteren Signalpfad SP wird der Knoten K über ein Filter BPF und eine Impedanz IMP mit Masse verbunden.
Das Filter BPF ist ein Bandpassfilter. Der Durchlassbereich des Bandpassfilters BPF wird derart gewählt, dass er dem Frequenzspektrum eines Störsignals möglichst gut entspricht. Ein Störsignal, das in den Antennenpfad AI einkoppelt, wird dementsprechend über den Bandpassfilter gegen Masse
abgeleitet. Es kann sich bei dem Filter BPF im Signalpfad SP alternativ auch um ein Hochpass- oder ein Tiefpassfilter handeln . Auch in dieser Variante der Schaltungsanordnung können die Ausgänge der Tx-Filter BPF-TX und/oder der Rx-Filter BPF-RX balanciert oder unbalanciert ausgestaltet werden. Ferner zeigt Figur 2c eine zweite Variante der Schaltungs¬ anordnung. Die in Figur 2c gezeigte Schaltungsanordnung ist ein sogenannter Diversity-Diplexer . Es wird im Antennenpfad AI ein zweiter Duplexer DPX2 angeordnet, dessen Eingangsport mit dem Antennenpfad AI verbunden ist. Ein erster Ausgangs¬ port des zweiten Duplexers DPX2 ist mit dem Eingang des ersten Duplexers DPX1 verbunden. Ferner ist der zweite
Ausgangsport des zweiten Duplexers DPX2 über eine Impedanz IMP mit Masse verschaltet.
Der zweite Duplexer DPX2 weist zwei Filter auf. Die Filter des zweiten Duplexers DPX2 sind ausgewählt aus Hochpass-, Tiefpass- und Bandpassfilter. Die Filter werden dabei derart gewählt, dass ein Störsignal über die Impedanz IMP an Masse abgeleitet wird.
Die Ausgänge der Filter des ersten und des zweiten Duplexers DPX, DPX2 können balanciert oder unbalanciert realisiert werden .
Figur 3 zeigt die Übertragungscharakteristik eines Duplexers DPX1, der für die Datenübertragung in Band V ausgelegt ist und bei dem in dem Antennenpfad AI kein Bandstopp-Filter BSF angeordnet ist.
Die Kurve S21 beschreibt die Einfügedämpfung des Tx-Filters, d. h. die Transmission vom Sendeport zum Antennenport in Abhängigkeit von der Frequenz des Signals. Die Kurve S32 beschreibt die Einfügedämpfung des Rx-Filters, d. h. die Transmission vom Antennenport zum Empfangsport in
Abhängigkeit von der Frequenz des Signals. Die Kurve S31 beschreibt die Isolation des Duplexers, d. h. die Trans¬ mission eines Signals vom Sendeport 1 zum Empfangsport 3. Figur 3 zeigt, dass im Sendebereich des LTE Band V eine hinreichend niedrige Einfügedämpfung S21 des Tx-Filters erreicht wird und dass im Empfangsbereich des LTE Band V eine hinreichend niedrige Einfügedämpfung S32 des Rx-Filters erreicht wird. Es ist aber auch deutlich zu erkennen, dass Störsignale im Bereich des Bandes XIII nur geringfügig unterdrückt werden. Diese Signale können eine
Datenübertragung im Band V entscheidend stören. Figur 4 zeigt die Übertragungscharakteristik für eine
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, bei der, wie in Figur 2a gezeigt, ein Bandstoppfilter BSF im Antennenpfad AI angeordnet ist. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die
Signalstärke im Frequenzbereich des Bandes XIII stark reduziert wird. Dementsprechend wird die Datenübertragung in Band V nun weniger durch Störsignale aus dem Band XIII beeinflusst .
Figur 5 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Mittel zur
Reduzierung eines Störsignals. Die Schaltungsanordnung in Figur 5 weist zwei Phasenschieber PS1, PS2 auf. Ein erster Phasenschieber PS1 ist zwischen dem Antennenpfad AI und dem Empfangspfad RX1 angeordnet. Ein zweiter Phasenschieber PS2 ist zwischen dem Antennenpfad AI und dem Sendepfad TXl angeordnet. Die Phasenschieber PS1, PS2 verbessern die
Trennung von Sende- und Empfangssignalen und ermöglichen ferner die Reduktion der Leistung eines Störsignals.
Figur 6a zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungs- gemäßen Schaltungsanordnung. Die in Figur 6a gezeigte
Schaltungsanordnung weist im Antennenpfad AI ein Bandstopp- Filter BSF auf und ferner zwischen Antennen- und Sendepfad AI, TXl bzw. zwischen Antennen- und Empfangspfad AI, RX1 jeweils einen Phasenschieber PS1, PS2. Dementsprechend kombiniert die in Figur 6 gezeigte Schaltung die in den Figuren 2a und 5 gezeigten Mittel zur Unterdrückung der Störsignale .
Die Ausgänge des Tx-Filters BPF-TX und des Rx-Filters BPF-RX sind in Figur 6a unbalanciert . Es ist ferner auch eine
Ausgestaltung der in Figur 6a gezeigten Schaltung möglich, bei der der Ausgang des Tx-Filters BPF-TX und/oder der
Ausgang des Rx-Filters BPF-RX balanciert ist.
Figur 6b zeigt eine Variation der in Figur 6a gezeigten Schaltungsanordnung, bei der die in den Figuren 2b und 5 gezeigten Mittel zur Unterdrückung der Störsignale
miteinander kombiniert werden. Im Antennenpfad AI ist, statt des Bandstopfilters BSF, ein Knoten K angeordnet, der den Antennenpfad AI mit einem weiteren Signalpfad SP verbindet. In dem weiteren Signalpfad SP wird der Knoten K über ein Filter BPF und eine Impedanz IMP mit Masse verbunden.
Das Filter BPF ist ein Bandpassfilter. Der Durchlassbereich des Bandpassfilters BPF wird derart gewählt, dass er dem Frequenzspektrum eines Störsignals möglichst gut entspricht. Ein Störsignal, das in den Antennenpfad AI einkoppelt, wird dementsprechend über den Bandpassfilter gegen Masse
abgeleitet. Es kann sich bei dem Filter im Signalpfad SP alternativ auch um ein Hochpass- oder ein Tiefpassfilter handeln . Auch in dieser Variante der Schaltungsanordnung können die Ausgänge der Tx-Filter BPF-TX und/oder der Rx-Filter BPF-RX balanciert oder unbalanciert ausgestaltet werden. Ferner zeigt Figur 6c eine zweite Variante der
Schaltungsanordnung gemäß Figur 6a, bei der die in den
Figuren 2c und 5 gezeigten Mittel zur Unterdrückung der
Störsignale miteinander kombiniert werden. Es wird im
Antennenpfad AI ein zweiter Duplexer DPX2 angeordnet, dessen Eingangsport mit dem Antennenpfad AI verbunden ist. Ein erster Ausgangsport des zweiten Duplexers DPX2 ist mit dem Eingang des ersten Duplexers DPX verbunden. Ferner ist der zweite Ausgangsport des zweiten Duplexers über eine Impedanz IMP mit Masse verschaltet.
Der zweite Duplexer DPX2 weist zwei Filter auf. Die Filter des zweiten Duplexers DPX2 sind ausgewählt aus Hochpass-, Tiefpass- und Bandpassfilter. Die Filter werden dabei derart gewählt, dass ein Störsignal über die Impedanz an Masse abgeleitet wird.
Die Ausgänge der Filter des ersten und des zweiten Duplexers DPX, DPX2 können balanciert oder unbalanciert realisiert werden .
Figur 7a zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungs¬ gemäßen Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 7a weist einen zweiten Antennenpfad A2, der mit einer zweiten Antenne ANT2 verbunden ist, einen zweiten
Empfangspfad RX2 und einen zweiten Sendepfad TX2 auf. Der zweite Antennenpfad A2 ist über einen dritten Duplexer DPX3 mit dem zweiten Empfangspfad RX2 und dem zweiten Sendepfad TX2 verbunden.
Der erste Antennenpfad AI, der mit einer ersten Antenne ANT1 verbunden ist, wird zum Senden und Empfangen von Signalen in einem ersten Frequenzband genutzt. Der zweite Antennenpfad A2 wird zum Senden und Empfangen von Signalen in einem zweiten Frequenzband genutzt. Die Signale, die von der zweiten
Antenne ANT2 emittiert werden, werden auch von der ersten Antenne ANT1 empfangen und in den ersten Antennenpfad AI eingekoppelt. Hier wirken sie als Störsignale. Im Vergleich zu einer Schaltung, bei der die beiden Antennenpfade AI, A2 mit einer gemeinsamen Antenne verbunden sind, wird durch eine Trennung in zwei separate Antennen ANT1, ANT2 die Isolation zwischen den Signalen des ersten Frequenzbandes und des zweiten Frequenzbandes erhöht. Die Isolation zwischen den beiden Antennen ANT1, ANT2 beträgt etwa 5 bis 10 dB.
Ferner wird durch ein Bandstopp-Filter BSF im ersten
Antennenpfad AI und die Anordnung von Phasenschiebern PS1, PS2 zwischen dem ersten Antennenpfad AI und dem ersten
Empfangspfad RXl und zwischen dem ersten Antennenpfad AI und dem ersten Sendepfad TXl die Leistung des Störsignals weiter reduziert . Die Ausgänge des Tx-Filters BPF-TX und des Rx-Filters BPF-RX sind in Figur 7a unbalanciert . Es ist ferner auch eine
Ausgestaltung der in Figur 7a gezeigten Schaltung möglich, bei der der Ausgang des Tx-Filters BPF-TX und/oder der
Ausgang des Rx-Filters BPF-RX balanciert sind.
Figur 7b zeigt eine Variation der in Figur 7a gezeigten
Schaltungsanordnung. Im Antennenpfad AI ist, statt des
Bandstopfilters BSF, ein Knoten K angeordnet, der den
Antennenpfad AI mit einem weiteren Signalpfad SP verbindet. In dem weiteren Signalpfad SP wird der Knoten K über ein Filter BPF und eine Impedanz IMP mit Masse verbunden. Das Filter BPF ist ein Bandpassfilter. Der Durchlassbereich des Bandpassfilters BPF wird derart gewählt, dass er dem Frequenzspektrum eines Störsignals möglichst gut entspricht. Ein Störsignal, das in den Antennenpfad AI einkoppelt, wird dementsprechend über das Bandpassfilter gegen Masse
abgeleitet. Es kann sich bei dem Filter im Signalpfad S alternativ auch um ein Hochpass- oder ein Tiefpassfilter handeln .
Auch in dieser Variante der Schaltungsanordnung können die Ausgänge der Tx-Filter BPF-TX und/oder der Rx-Filter BPF-RX balanciert oder unbalanciert ausgestaltet werden.
Ferner zeigt Figur 7c eine zweite Variante der Schaltungs- anordnung gemäß Figur 7a. Es wird im Antennenpfad AI ein zweiter Duplexer DPX2 angeordnet, dessen Eingangsport mit dem Antennenpfad AI verbunden ist. Ein erster Ausgangsport des zweiten Duplexers DPX2 ist mit dem Eingang des ersten
Duplexers DPX verbunden. Ferner ist der zweite Ausgangsport des zweiten Duplexers DPX2 über eine Impedanz IMP mit Masse verschaltet .
Der zweite Duplexer DPX2 weist zwei Filter auf. Die Filter des zweiten Duplexers DPX2 sind ausgewählt aus Hochpass-, Tiefpass- und Bandpassfilter. Die Filter werden dabei derart gewählt, dass ein Störsignal über die Impedanz an Masse abgeleitet wird.
Die Ausgänge der Filter des ersten und des zweiten Duplexers DPX, DPX2 können balanciert oder unbalanciert realisiert werden . Eine weitere Möglichkeit zur Unterdrückung eines Störsignals ist eine so genannte Diversity-Duplexer-Schaltungsanordnung . Diese ist in Figur 8a dargestellt. Die in Figur 8a dargestellte Schaltungsanordnung weist einen ersten Antennenpfad AI, der mit einer ersten Antenne ANT1 verbunden ist, auf. Der erste Antennenpfad AI ist mit einem ersten Duplexer DPX1 verbunden. Der erste Duplexer DPX1 ist wiederum mit einem ersten Empfangspfad RXl und einem ersten Sendepfad TX1 verbunden. Der Duplexer DPX1 weist zwei
Bandpassfilter auf, das Tx-Filter BPF-TX und das Rx-Filter BPF-RX. Der erste Empfangspfad RXl ist balanced ausgestaltet. Der erste Sendepfad TX1 ist single-ended . Die erste Antenne ANT1 sowie der erste Sende- und der erste Empfangspfad TX1, RXl können beispielsweise zur CDMA-Voice-Datenübertragung in Band V genutzt werden.
Ferner weist die in Figur 8a dargestellte Schaltungsanordnung eine zweite Antenne ANT2 auf, die mit einem zweiten Antennen- pfad A2 verbunden ist. Der zweite Antennenpfad A2 ist mit einem zweiten Duplexer DPX2 verbunden, der zwei Bandpassfilter aufweist, ein zweites Tx-Filter BPF-TX2 und ein zweites Rx-Filter BPF-RX2. Der zweite Duplexer DPX2 ist mit einem zweiten Empfangspfad RX2, der balanced ausgestaltet ist, und einem zweiten Sendepfad TX2, der single-ended ist, verbunden. Die zweite Antenne ANT2 sowie der zweite Sende- und der zweite Empfangspfad TX2, RX2 werden zum Senden von LTE-Daten im Band XIII verwendet. Die Isolation zwischen der ersten und der zweiten Antenne ANT1, ANT2 beträgt etwa 10 dB. Im LTE-Standard ist neben einer sogenannten Main-Antenne, di als Sende- und Empfangsantenne verwendet wird, eine
Diversity-Antenne vorgesehen. Hier ist die zweite Antenne ANT2 die Main-Antenne für Datenübertragung im LTE-Band XIII. Die erste Antenne ANTl wird als Diversity-Rx LTE Antenne für Daten im Band XIII genutzt.
Daher ist der erste Antennenpfad AI über einen Knoten Kl mit einem ersten Diversity-Pfad DIV1 verbunden. Der erste
Diversity-Pfad DIV1 weist einen weiteren Duplexer DPX3 auf, der wiederum zwei Bandpassfilter aufweist. Der weitere
Duplexer DPX3 ist mit einem Diversity-Rx-Pfad DIV-RX und einem Diversity-Tx-Pfad DIV-TX verbunden. Der Diversity-Tx- Pfad DIV-TX ist über eine Impedanz IMP, beispielsweise 50 Ohm, mit Masse verbunden. Dementsprechend kann der Diversity Tx-Pfad DIV-TX hier zur Ableitung eines Störsignals genutzt werden .
Ferner wird die zweite Antenne ANT2 als Diversity-Rx-Antenne für die CDMA-Voice-Daten aus Band V, die von der ersten Antenne ANTl gesendet und empfangen werden, verwendet. Der zweite Antennenpfad A2 ist über einen zweiten Knoten K2 mit einem Bandpassfilter BPF3 verbunden. Das Bandpassfilter BPF3 weist einen balanced Ausgang auf, der mit einem zweiten Diversity-Rx-Empfangspfad DIV-RX2 verbunden ist.
Es wäre ferner möglich, das Bandpassfilter BPF3 durch einen weiteren Duplexer zu ersetzen und einen Diversity-Tx-Pfad über eine weitere Impedanz mit Masse zu verbinden.
Ferner können bei den drei Duplexern DPX1, DPX2, DPX2 zusätzlich je zwei Phasenschieber zwischen dem jeweiligen Antennenpfad und dem Empfangspfad bzw. dem Sendepfad
angeordnet werden, wie beispielsweise in Figur 5 gezeigt.
Die Vorteile dieser Schaltung werden anhand eines Beispieles nunmehr diskutiert. Typische Signalstärken im CDMA-Voice- Sendepfad, hier im ersten Sendepfad TX1, betragen 27 dB. Im CDMA-Voice-Rx-Pfad, hier im ersten Empfangspfad RX1, beträgt die Signalstärke beispielsweise -95 dB. Die von der zweiten Antenne ANT2 abgestrahlten LTE Band XIII Daten stellen ein Störsignal für die Datenübertragung der ersten Antenne ANT1 dar. Im LTE Tx-Pfad TX2 beträgt eine typische Signalstärke etwa 25 dB. Wird ferner von einem
Verlust von 3 dB in dem Duplexer DPX2 ausgegangen, so strahlt die zweite Antenne ANT2 ein Signal mit Signalstärke 22 dB ab.
Bei einer Isolation von 10 dB zwischen den beiden Antennen ANT1, ANT2 wird ein Signal mit Signalstärke 12 dB in die erste Antenne ANT1 eingekoppelt. Dieses Signal, das
Frequenzen aus Band XIII aufweist, stellt ein Störsignal für die Rx-Signale des Bandes V dar. Über den Diversity-Tx-Pfad DIV-TX werden diese 12 dB jedoch an Masse weitergeleitet und stören somit nicht die Signale aus LTE Band V im ersten
Empfangspfad RX1.
Es sind zahlreiche weitere Beispiele denkbar, bei denen die gezeigte Schaltungsanordnung vorteilhaft ist. Diese sind nicht auf LTE-Datenübertragung beschränkt. So kann
beispielsweise eine Antenne für WLAN und Bluetooth genutzt werden und die andere Antenne für LTE Band VII. Auch in diesem Fall kann es zu störenden Überlagerungen der Signale kommen, wobei die Störsignale durch die in Figur 8a gezeigte Schaltungsanordnung unterdrückt werden können. Es ist ferner ebenfalls möglich, für WLAN, Bluetooth und LTE-Band VII eine einzige Antenne zu verwenden.
Figur 8b zeigt eine Variation der in Figur 8a gezeigten
Schaltungsanordnung. Ein zusätzlicher vierter Duplexer DPX4 wird mit dem ersten Antennenpfad AI derart verbunden, dass der Eingang des vierten Duplexers DPX4 mit dem ersten
Antennenpfad AI verbunden ist. Der erste Ausgang des vierten Duplexers DPX4 ist mit dem Knoten Kl verbunden. Der zweite Ausgang des vierten Duplexers ist wiederum über eine Impedanz IMP mit Masse verschaltet. Dementsprechend wird ein
Störsignal, dass an der ersten Antenne AI einkoppelt, über den vierten Duplexer DPX4 an Masse abgeleitet. Der vierte Duplexer DPX4 weist zu diesem Zweck zwei Filter auf, wobei es sich um Hochpass-, Tiefpass- und/oder Bandpassfilter handelt.
Ferner wurde der dritte Duplexer DPX3 gemäß Figur 8a durch ein Bandpassfilter BPF4 ersetzt. Da Störsignale bereits über den zweiten Ausgang des vierten Duplexers DPX4 abgeleitet werden, kann hier auf die Anordnung eines dritten Duplexers DPX3 im ersten Diversity-Pfad DIV1 verzichtet werden.
Figur 9 zeigt die Leistungscharakteristik einer Schaltungsanordnung, die einen Antennenpfad AI mit einem Duplexer DPX1 mit einem Sende- und einem Empfangspfad TX1, RX1 verbindet. Auf Mittel zur Unterdrückung von Störsignalen wird hier verzichtet. Es wird ferner von einer Signalübertragung in Band V ausgegangen, wobei ein Störsignal von 25 dB aus Band XIII vorliegt. Figur 9 zeigt die im Rx-Pfad generierte
Leistung aufgrund der Intermodulation der beiden Signale. Es ist eine stark ausgeprägte Nichtlinearität zu erkennen. Gemäß den üblichen Anforderungen wird eine erlaubte Leistung des erzeugten Intermodulationssignals von maximal -105 dB
gefordert .
Figur 10 zeigt die gleiche Leistungscharakteristik, wobei nun eine Diversity-Duplexerschaltung wie in Figur 8 gezeigt verwendet wird. Ein Vergleich der Figuren 9 und 10 zeigt, dass durch die Diversity-Duplexer-Schaltungsanordnung die Linearität um etwa 10 bis 15 dB verbessert wird. Figur 12 zeigt die Leistungscharakteristik für eine
Schaltungsanordnung, bei der ein Bandstopp-Filter BSF im Antennenpfad AI angeordnet ist. Hier wird die Leistung des Störsignals deutlich reduziert, so dass die Leistung auf weniger als -105 dB verringert werden kann.
Eine weitere Verbesserung der Schaltungsanordnung ist erreichbar durch eine Linearisierung der HF-Bauteile. Durch eine Kaskadierung der Bauteile kann eine Nichtlinearität erreicht werden, die pro Element deutlich geringer ist.
Weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Linearisierung eines Duplexers bieten eine Erhöhung der Fingerzahl, eine Reduktion des Metallisierungsverhältnisses oder eine
Reduktion der Fingerströme.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht beschränkt auf single-ended Anordnungen. Sowohl im Sendepfad als auch im Empfangspfad können Filter balanciert ausgestaltet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf LTE Datenübertragung beschränkt, sondern betrifft alle Fälle, bei denen zwei Signale zu einem störenden Mischprodukt führen. Bezugs zeichenliste
1 - Basisfrequenzen
2 - Störfrequenzen zweiter Ordnung 3 - Störfrequenzen dritter Ordnung
AI - Antennenpfad
TX1 - Sendepfad
RX1 - Empfangspfad
DPX1 - Duplexer
BPF-TX - Tx-Filter
BPF-RX - Rx-Filter
BSF - Bandstopp-Filter
K - Knoten
SP - weiterer Signalpfad
BPF - Bandpassfilter
IMP - Impedanz
DPX2 - zweiter Duplexer
S21 - Einfügedämpfung des Tx-Filters
S32 - Einfügedämpfung des Rx-Filters S31 - Isolation des Duplexers
PS1 - Phasenschieber
PS2 - Phasenschieber
A2 - zweiten Antennenpfad
TX2 - zweiter Sendepfad
RX2 - zweiter Empfangspfad
DPX3 - dritter Duplexer
ANT1 - erste Antenne
BPF-TX2 - zweiter Tx-Filter
BPF-RX2 - zweiter Rx-Filter
Kl - Knoten
K2 - Knoten
DIV1 - erster Diversity-Pfad
DPX4 - vierter Duplexer DIV-TX - Diversity-Tx-Pfad
DIV-RX - Diversity-Rx-Pfad
BPF3 - Bandpass-Filter
BPF4 - Bandpass-Filter
DIV-RX2 - zweiter Diversity-Rx-

Claims

Patentansprüche
Schaltungsanordnung, aufweisend
einen Antennenpfad (AI), der mit einer ersten Antenne (ANT1) verbunden werden kann,
einen Sendepfad (TX1),
einen Empfangspfad (RX1),
einen mit akustischen Wellen arbeitenden Duplexer
(DPX1), der den Sende- und den Empfangspfad (TX1, RX1) jeweils mit dem Antennenpfad (AI) verbindet, und
Mittel zur Unterdrückung eines Störsignals.
2. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1,
bei der ein Bandstop-Filter (BSF) im Antennenpfad (AI) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der zwischen dem Antennenpfad (AI) und dem Sendepfad (TX1) ein erster Phasenschieber (PS1) verschaltet ist.
Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der zwischen dem Antennenpfad (AI) und dem
Empfangspfad (RX1) ein zweiter Phasenschieber (PS2) verschaltet ist.
Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die im Antennenpfad (AI) einen Knoten (K) aufweist, wobei der Knoten mit einem weiteren Signalpfad (S) verbunden ist, in dem ein Filter in Serie über eine Impedanz (IMP) mit Masse verbunden ist. Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der im Antennenpfad (AI) ein zweiter Duplexer angeordnet ist, wobei der zweite Duplexer die Antenne mit einem ersten Pfad, der mit dem ersten Duplexer verbunden ist, und mit einem zweiten Pfad, der über eine Impedanz (IMP) mit Masse verbunden ist, verbindet.
Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen zweiten Antennenpfad (A2), der mit einer zweiten Antenne (ANT2) verbunden werden kann, einen zweiten Sendepfad (TX2), einen zweiten Empfangspfad (RX2) und einen zweiten mit akustischen Wellen
arbeitenden Duplexer (DPX2), der den zweiten Sende- und den zweiten Empfangspfad (TX2, RX2) jeweils mit dem zweiten Antennenpfad (A2) verbindet, aufweist,
wobei der erste Antennenpfad (AI) zum Senden und
Empfangen von Signalen in einem ersten Frequenzband nutzbar ist und der zweite Antennenpfad (A2) zum Senden und Empfangen von Signalen in einem zweiten Frequenzband nutzbar ist.
Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 7,
bei der der erste Antennenpfad (AI) mit einem ersten Diversity-Pfad (DIV1) verbunden ist.
Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 7 oder 8,
bei der der zweite Antennenpfad (A2) mit einem zweiten
Diversity-Pfad (DIV2) verbunden ist.
Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 8 oder 9,
bei dem der erste und/oder der zweite Diversity-Pfad (DIV1, DIV2) mit einem weiteren Duplexer (DPX3)
verbunden ist, der den jeweiligen Diversity-Pfad (DIV1, DIV2) mit einem Diversity-Rx-Pfad (DIV-RX) und einem Diversity-Tx-Pfad (DIV-TX) verbindet, wobei jeder
Diversity-Tx-Pfad (DIV-TX) über eine Impedanz (IMP) mit Masse verbunden ist.
11. Modul, in das eine Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 integriert ist.
12. Gerät zur drahtlosen Kommunikation, das ein Modul gemäß Anspruch 11 aufweist.
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