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Die Erfindung betrifft frequenzmäßig abstimmbare Duplexer, wie sie z. B. in tragbaren Kommunikationsgeräten Verwendung finden können.
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Tragbare Kommunikationsgeräte, WLAN-Router usw. oder allgemeiner: Sende-/Empfangseinrichtungen, die mittels HF-Signalen kommunizieren, benötigen eine Vorrichtung, die Sendesignale und Empfangssignale voneinander trennt. Im Allgemeinen sind Sendesignale deutlich stärker als Empfangssignale, sodass der Schutz des Empfangssignalzweigs einen wichtigen Aspekt dieser Vorrichtung bildet. Duplexer sind eine Möglichkeit zur Realisierung solcher Trennvorrichtungen. Im Allgemeinen sind Duplexer dabei auf im Vorfeld festgelegte Frequenzbänder beschränkt. Es wäre jedoch besonders vor dem Hintergrund der inzwischen großen Anzahl unterschiedlicher Frequenzbänder vorteilhaft, wenn ein einziger Duplexer eine Mehrzahl an Frequenzbändern bedienen könnte.
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Der Duplexer soll dabei die Aufgabe der Verteilung der Signale zwischen einem Chipsatz und gegebenenfalls weiterhin vorhandenen Filtern wahrnehmen. Der Schaltungsaufwand sollte möglichst gering sein. Der Duplexer sollte kompatibel mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Filtertechnologien sein, eine geringe Baugröße aufweisen und insbesondere eine hohe Isolation von Sende- und Empfangssignalen ermöglichen.
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Bisherige Lösungen dieser Anforderungen basieren im Wesentlichen darauf, bekannte Duplexerschaltungen um abstimmbare Impedanzelemente zu erweitern, oder auf der Verwendung von Schaltern, mittels derer Filterelemente zu einer Filtertopologie hinzuschaltbar sind.
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So sind aus dem Beitrag „Reconfigurable Multi-band SAW Filters For LTE Applications", Xiao Ming et al., Power Amplifiers For Wireless And Radio Applications (PAWR), 2013 IEEE Topical Conference, 20. Januar 2013, Seiten 82–84, im Wesentlichen konventionelle HF-Filter bekannt, die mittels Schalter rekonfigurierbar sind. Mittels Schalter rekonfigurierbare Filter ermöglichen dabei jedoch keine kontinuierlich abstimmbaren Duplexer.
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Aus dem Beitrag „Tunable Filters Using Wideband Elastic Resonators", Kadota et al., IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 60, Nr. 10, Oktober 2013, Seiten 2129–2136, sind Filterschaltungen bekannt, bei denen abstimmbare Kondensatoren zu HF-Filtern mit akustischen Resonatoren hinzugefügt werden.
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Aus dem Beitrag „A Novel Tunable Filter Enabling Both Center Frequency and Bandwidth Tunability", Inoue et al., Proceedings Of The 42nd European Microwave Conference, 29. Oktober–1. November 2012, Amsterdam, The Netherlands, Seiten 269–272, sind HF-Filter mit abstimmbaren Kondensatoren und abstimmbaren Induktivitäten bekannt.
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Auch aus dem Beitrag „RF MEMS-Based Tunable Filters", Brank et al., 2001, John Wiley & Sons, Inc. Int J RF and Microwave CAE11: Seiten 276–284, 2001, sind Verschaltungen aus L und C Elementen bekannt, wobei die Kapazitäten der kapazitiven Elemente einstellbar sind.
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Aus dem Beitrag „Design of a Tunable Bandpass Filter With the Assistance of Modified Parallel Coupled Lines", Tseng et al., 978-1-4673-2141-9/13/$31.00, 2013 IEEE, sind abstimmbare Filter mit gekoppelten Übertragungsleitungen bekannt.
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Aus dem Beitrag
„Tunable Isolator Using Variable Capacitor for Multi-band System", Wada et al., 978-1-4673-2141-9/13/$31.00, 2013 IEEE MTT-S Symposium bzw. aus der Veröffentlichungsschrift
WO 2012/020613 ist die Verwendung von Isolatoren in HF-Filtern bekannt.
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Für die aus den oben genannten Beiträgen bekannten HF-Schaltungen lässt sich zusammenfassend sagen, dass im Wesentlichen bekannte Filtertopologien durch das Hinzufügen variabler Elemente, z. B. Schalter oder einstellbarer Impedanzelemente, abstimmbare Filterschaltungen erhalten werden. Problematisch daran ist, dass die herangezogenen bekannten Filtertopologien im Wesentlichen für die Verwendung von Impedanzelementen mit konstanter Impedanz optimiert sind. Zwar werden abstimmbare Filter ermöglicht. Die Performance leidet dabei allerdings unter der Abstimmbarkeit.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Schaltungstopologie anzugeben, die auch in der Verwendung mit abstimmbaren Schaltungselementen und in einem großen Abstimmungsbereich eine gute Performance bietet.
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Diese Aufgabe wird durch den abstimmbaren Duplexer gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen des Duplexers an.
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Der Duplexer umfasst einen Sendeport, einen Empfangsport und einen gemeinsamen Port. Der Duplexer umfasst ferner einen Kern mit einem ersten und einem zweiten induktiven Element. Ein erster Signalpfad des Duplexers verschaltet den Sendeport mit dem Kern. Ein zweiter Signalpfad des Duplexers verschaltet den Empfangsport mit dem Kern. Ein dritter Signalpfad des Duplexers verschaltet den gemeinsamen Port mit dem Kern. Der Duplexer umfasst ferner ein erstes abstimmbares kapazitives Element, das den ersten Signalpfad mit Masse verschaltet. Ein zweites abstimmbares kapazitives Element des Duplexers verschaltet den zweiten Signalpfad mit Masse. Das erste induktive Element und das zweite induktive Element sind induktiv miteinander und elektrisch leitend miteinander verkoppelt.
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Der Kern des Duplexers bildet dabei einen Schaltungskern und stellt dabei das Zentrum des Duplexers dar, über das die drei Ports miteinander verschaltet sind. Der Sendeport ist dazu geeignet, Sendesignale von einer Schaltungsumgebung zu empfangen, die durch den Duplexer an den gemeinsamen Port geleitet werden. Der Empfangsport ist dazu geeignet, Empfangssignale an die Schaltungsumgebung weiterzuleiten. Die Empfangssignale können dabei von dem gemeinsamen Port empfangen werden und über den Kern zum Empfangsport geleitet werden. Der gemeinsame Port ist somit dazu geeignet, Sendesignale weiterzugeben und Empfangssignale zu empfangen. Der gemeinsame Port kann dabei im Wesentlichen direkt oder indirekt mit einer oder mehreren Antennen verschaltet sein.
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Jeder Einzelne der drei Ports kann dabei zur Leitung von erdsymmetrisch (balanced) oder erdunsymmetrisch (unbalanced) geführten HF-Signalen ausgeführt sein.
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Ein solcher Duplexer ermöglicht es, sowohl Anforderungen bezüglich der Abstimmbarkeit als auch Anforderungen bezüglich der elektrischen Eigenschaften, insbesondere der Isolation und Selektion, zu genügen.
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Das erste abstimmbare kapazitive Element und das zweite abstimmbare kapazitive Element weisen dabei jeweils eine Kapazität auf, die einstellbar ist. Beide abstimmbaren Kapazitäten können einen gleichen Aufbau und einen gleichen Abstimmungsbereich aufweisen. Es ist allerdings auch möglich, dass sie in ihrem Aufbau und/oder in ihrem Abstimmungsbereich voneinander abweichen.
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Die abstimmbaren kapazitiven Elemente können dabei jeweils als abstimmbare Kapazitätsbänke mit jeweils einer Vielzahl individuell hinzuschaltbarer Grundkapazitäten, schaltbaren MEMS-Kapazitäten oder Varaktoren oder weiteren Ausführungen abstimmbarer Kapazitätselemente sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest am Empfangsport erdsymmetrisch geführte Signale ausgegeben werden.
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In einer Ausführungsform ist das erste induktive Element mit dem ersten Signalpfad verschaltet. Das zweite induktive Element ist mit dem zweiten Signalpfad verschaltet.
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Das erste induktive Element und das zweite induktive Element bilden somit einen wichtigen Bestandteil des Duplexerkerns, über den Sendesignale vom Sendeport und Empfangssignale zum den Empfangsport propagieren können. Die induktive und elektrisch leitende Kopplung, über die der erste Signalpfad und der zweite Signalpfad miteinander kommunizieren können, sind dabei so ausgestaltet, dass eine gute Isolation zwischen den Signalpfaden erhalten wird und gleichzeitig die Einfügedämpfungen für Sendesignale zum gemeinsamen Signalpfad und Empfangssignale vom gemeinsamen Empfangsport gering gehalten wird.
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Die elektrisch leitende Verkopplung der beiden induktiven Elemente unter sich und die Verschaltung der induktiven Elemente mit den entsprechenden Signalpfaden kann z. B. dadurch erhalten werden, dass jeweils ein Ende der induktiven Elemente mit einem zentralen Schaltungsknoten im Kern des Duplexers verschaltet ist. Das jeweils andere Ende der induktiven Elemente ist dann direkt mit dem entsprechenden Signalpfad verschaltet. Zwischen dem zentralen Schaltungsknoten und den entsprechenden Ports der beiden Signalpfade sind die beiden induktiven Elemente damit jeweils in Serie geschaltet.
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Die induktive Verkopplung der beiden induktiven Elemente kann dadurch erhalten werden, dass die induktiven Elemente räumlich relativ zueinander so ausgestaltet sind, dass jedes induktive Element innerhalb eines Bereiches angeordnet ist, der vom Magnetfeld des jeweils anderen induktiven Elements durchdrungen ist, wenn in diesem anderen induktiven Element ein Strom fließt.
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Die Stärke der Kopplung kann durch die Stärke des jeweiligen Magnetfelds eingestellt sein. Wenn beide induktiven Elemente eine oder mehrere schleifenförmige Leiterabschnitte aufweisen, können beide Spulen so zueinander angeordnet sein, dass es einen gemeinsamen Überlappungsbereich der Schleifen gibt.
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In einer Ausführungsform bilden das erste induktive Element und das erste abstimmbare kapazitive Elemente zusammen einen nach Masse geschalteten Resonanzkreis. Der Resonanzkreis ist dazu geeignet, eine Resonanz bei einer Mittenfrequenz in einem wählbaren Sendefrequenzband auszubilden. Das zweite induktive Element und das zweite abstimmbare kapazitive Element bilden ferner einen zweiten nach Masse geschalteten Resonanzkreis, der dazu geeignet ist, eine Resonanz bei einer Mittenfrequenz in einem wählbaren Empfangsfrequenzband auszubilden.
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Insbesondere über die Einstellbarkeit der Kapazitäten des ersten und des zweiten abstimmbaren Kapazitätselements kann der Duplexer für frei wählbare Sendefrequenzbänder und für frei wählbare Empfangsfrequenzbänder eingestellt werden. Die Wahl des Kapazitätswerts des ersten abstimmbaren kapazitiven Elements kann dabei von der Frequenzlage des Sendefrequenzbands und/oder von der Frequenzlage des Empfangsfrequenzbands abhängen. Entsprechend kann der Kapazitätswert des zweiten abstimmbaren kapazitiven Elements von der Frequenzlage des Empfangsfrequenzbands und/oder von der Frequenzlage des Sendefrequenzbands abhängen.
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In einer Ausführungsform ist der Schaltungskern des abstimmbaren Duplexers ein Zirkulator oder eine Anordnung und Verschaltung an Schaltungskomponenten mit den gleichen elektrischen Eigenschaften wie ein konventioneller Zirkulator.
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Als Zirkulator wird dabei eine Schaltungsanordnung mit drei Ports verstanden, wobei zwischen jedem der Ports Signalpfade so angeordnet sind, dass der jeweils andere Signalport nicht Teil des Signalzweigs ist. Ein Teilsignal kann deshalb von jedem der drei Ports unmittelbar zu einem Nachbarport gelangen. Das jeweils andere Teilsignal kann dann über einen entsprechenden Umweg über den dritten Port zum eigentlichen Zielport gelangen. Mit anderen Worten: Fließt ein Signal von einem Port A zu einem Port B, so nimmt ein Teilsignal den direkten Weg, während das jeweils andere Teilsignal den Umweg über Port C nimmt. Das Signal kann den Zirkulator dabei im Wesentlichen ohne Abschwächung verlassen, wenn eine konstruktive Interferenz beider Teilsignale am Port B vorliegt. Liegt am Port C eine destruktive Interferenz vor, so kann das Signal den Zirkulator am Port C im Wesentlichen nicht verlassen.
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Im vorliegenden Duplexer werden die Schaltungselemente im Kern deshalb vorzugsweise so angeordnet und miteinander verschaltet, dass für Sendesignale, die vom Sendeport zum gemeinsamen Port fließen, eine Phasendifferenz der Phasen der Teilsignale von dem wesentlichen 0° vorliegt. Entsprechend liegt am Empfangsport ein maximaler Phasenversatz von 180° der Teilsignale der Sendesignale vor.
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Analog gilt für Empfangssignale, die vom gemeinsamen Port zum Empfangsport fließen sollen, dass die Phasendifferenz der Teilsignale im Wesentlichen 0° beträgt, während der Phasenversatz für die entsprechenden Teilsignale am Sendeport bei 180° liegt.
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Insbesondere da die induktiven Elemente im Kern des Duplexers sowohl elektrisch miteinander verschaltet als auch induktiv miteinander verkoppelt sind, existiert die Möglichkeit der Aufspaltung in Teilsignale, da ein erstes Teilsignal über die elektrische Verschaltung und das zweite Teilsignal über die induktive Verkopplung erzeugt werden können.
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In einer Ausführungsform umfasst der Duplexer ein drittes induktives Element, das mit dem ersten induktiven Element und dem zweiten induktiven Element sowohl induktiv als auch elektrisch leitend miteinander verkoppelt ist. Das dritte induktive Element ist dabei mit dem dritten Signalpfad, z. B. in Serie zwischen dem gemeinsamen Port und einem möglichen zentralen Schaltungsknoten im Kern, verschaltet.
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In einer Ausführungsform umfasst der Duplexer ein serielles kapazitives Element, das in Serie im ersten Signalpfad verschaltet ist. In dieser oder einer weiteren Ausführungsform umfasst der Duplexer ein serielles kapazitives Element, das in Serie im zweiten Signalpfad verschaltet ist. In diesen Ausführungsformen oder in einer weiteren umfasst der Duplexer ein serielles kapazitives Element, das in Serie im dritten Signalpfad verschaltet ist.
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Jedes dieser drei seriellen kapazitiven Elemente kann zur Feinjustierung und zur galvanischen Trennung entsprechender Signalpfadabschnitte dienen.
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In einer Ausführungsform umfasst der Duplexer ein serielles induktives Element, das in Serie im ersten Signalpfad verschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch im zweiten Signalpfad ein serielles induktives Element in Serie zum zweiten Signalpfad verschaltet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch im dritten Signalpfad ein serielles induktives Element in Serie verschaltet sein.
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Die seriellen induktiven Elemente können durch explizit vorhandene Leiterabschnitte mit zumindest einer Schlaufe oder durch Leiterabschnitte ohne Schlaufe, z. B. Segmente eines Bonddrahts, Flip-Chip-Verbindungen oder ähnliche Verschaltungsmöglichkeiten gebildet sein.
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Insbesondere mit den oben genannten seriellen kapazitiven Elementen ist eine Justierung der Frequenzlagen der Sendefrequenzbänder und/oder der Empfangsfrequenzbänder möglich.
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In einer Ausführungsform umfasst der Duplexer eine erste LC-Parallelschaltung, die den ersten Signalpfad mit Masse verschaltet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine zweite LC-Parallelschaltung vorgesehen sein, die den zweiten Signalpfad mit Masse verschaltet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine dritte LC-Parallelschaltung vorgesehen sein, die den dritten Signalpfad mit Masse verschaltet.
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In einer Ausführungsform sind zumindest einige der induktiven Elemente und kapazitiven Elemente des Duplexers als strukturierte Metallisierungen in einem Mehrlagensubstrat gebildet.
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Im Folgenden werden Aspekte des Duplexers und einige Ausführungsformen anhand von schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1: ein Ersatzschaltbild eines Duplexers,
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2: eine weitere mögliche Ausführungsform des Duplexers,
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3: die Funktionsweise des Zirkulators,
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4: eine weitere mögliche Ausgestaltung des Duplexers,
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5: eine mögliche Ausgestaltungsform des Duplexers mit weiteren Schaltungselementen,
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6: eine mögliche Realisierung von Schaltungselementen in einem Mehrlagensubstrat,
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7: elektrische Eigenschaften eines Duplexers für einen ersten Satz ausgewählter Arbeitsfrequenzen,
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8: elektrische Eigenschaften des Duplexers aus 7 mit einem zweiten Satz ausgewählter Arbeitsfrequenzen.
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1 zeigt im Wesentlichen das Ersatzschaltbild einer Ausführungsform des Duplexers DPX, bei dem ein zentraler Schaltungskern K im Wesentlichen die Verschaltung eines Sendeports TX, eines Empfangsports RX und eines gemeinsamen Ports GP realisiert. Der Kern K des Duplexers umfasst dabei das erste induktive Element IE1 und das zweite induktive Element IE2. Jeweils eine Seite der beiden induktiven Elemente ist an einem zentralen Schaltungsknoten ZSK miteinander verschaltet. Die jeweils anderen Enden der induktiven Elemente sind mit den entsprechenden Abschnitten der Signalpfade zu den entsprechenden Ports verschaltet. So ist das erste induktive Element IE1 über den ersten Signalpfad SP1 mit dem Sendeport TX verschaltet. Das zweite induktive Element IE2 ist über den zweiten Signalpfad SP2 mit dem Empfangsport RX verschaltet. Der dritte Signalpfad SP3 verschaltet den Schaltungskern K mit dem gemeinsamen Port GP. Der dritte Signalpfad SP3 ist dabei ebenfalls mit dem zentralen Schaltungsknoten ZSK verschaltet. Der erste Signalpfad SP1 ist über das erste abstimmbare kapazitive Element KE1 mit Masse verschaltet. Der zweite Signalpfad ist über das zweite abstimmbare kapazitive Element KE2 mit Masse verschaltet.
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Der gekrümmte Pfeil mit zwei Pfeilspitzen symbolisiert die induktive Verkopplung der beiden induktiven Elemente IE1, IE2 im Schaltungskern K. In einem konkreten Schaltungselement sind die beiden induktiven Elemente IE1, IE2 des Duplexers DPX relativ zueinander so angeordnet, dass die gewünschte induktive Kopplung, die für den Betrieb des Duplexers DPX benötigt wird, erhalten wird.
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2 illustriert, wie die Verschaltung der abstimmbaren kapazitiven Elemente mit den entsprechenden induktiven Elementen im Schaltungskern K einen Resonanzkreis bilden, um die Einfügedämpfung des Duplexers in dem entsprechenden Frequenzband auszubilden. So bildet ein erster Resonanzkreis RK1 aus dem ersten abstimmbaren kapazitiven Element KE1 und dem ersten induktiven Element IE1 einen Resonanzkreis gegen Masse, um die Einfügedämpfung im Sendefrequenzband auszubilden. Der zentrale Schaltungsknoten ZSK ist dafür ebenfalls mit Masse verschaltet.
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Analog dazu bilden das zweite induktive Element und das zweite abstimmbare kapazitive Element einen Resonanzkreis, um den Verlauf der Einfügedämpfung im Empfangsfrequenzband zu formen.
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3 illustriert die Funktionsweise des Schaltungskerns K, der hier als Zirkulator ausgebildet ist. Die drei induktiven Elemente im Schaltungskern K sind zentral miteinander verschaltet und induktiv miteinander verkoppelt. So ist insbesondere jedes der induktiven Elemente mit jedem der anderen beiden induktiven Elemente induktiv verkoppelt. Empfangssignalpfade, die vom gemeinsamen Port GP empfangen werden und ausschließlich an den Empfangsport RX geleitet werden sollen, können in ein Teilsignal, das im Uhrzeigersinn propagiert, und in ein Teilsignal, das entgegen dem Uhrzeigersinn propagiert, aufgeteilt werden. Beide Teilsignale haben an der Stelle, an der der Schaltungskern K mit dem zweiten Signalpfad zum Empfangsport verschaltet ist, vorzugsweise einen verschwindenden Phasenversatz, sodass sie sich konstruktiv überlagern. Die Phasenlage der Teilsignale am Sendeport führt dagegen zu einer destruktiven Überlagerung, sodass die Empfangssignale den Duplexer am Sendeport TX nicht verlassen können.
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Das gleiche gilt analog für Sendesignale, die am Sendeport TX in den Duplexer eingekoppelt werden und konstruktiv am gemeinsamen Port GP interferieren, während die Isolation durch eine destruktive Interferenz am Empfangsport RX sichergestellt ist.
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Durch Wahl der Kapazitätswerte der beiden abstimmbaren kapazitiven Elemente kann die relative Phasenlage frequenzabhängig so eingestellt werden, dass der Duplexer bei verschiedenen Sendefrequenzen und bei verschiedenen Empfangsfrequenzen arbeiten kann.
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4 zeigt eine Ausführungsform des Duplexers DPX, bei dem in jedem der drei Signalpfade jeweils ein serielles kapazitives Element SKE und ein serielles induktives Element SIE in Serie zueinander und in Serie zum Signalpfad verschaltet sind. Die symmetrische Anordnung der seriellen induktiven bzw. kapazitiven Elemente ist dabei nicht zwingend notwendig. Die drei Signalpfade können zusammen auch nur ein einziges induktives oder kapazitives Element umfassen, das jeweils in einem der drei Signalpfade verschaltet ist. Das Vorsehen jeweils zweier kapazitiver oder zweier induktiver Elemente, die auf die drei Signalpfade verteilt sind, ist auch möglich.
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Insbesondere das entsprechende serielle induktive Element SIE kann durch Leiterstrukturen, die der Zuleitung eines Signals zum Duplexer dienen, ausgeführt sein.
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5 zeigt eine Ausführungsform, in der zusätzlich die Signalpfade an ihrem peripheren Ende über eine Parallelschaltung eines kapazitiven Elements KE und eines induktiven Elements IE gegen Masse verschaltet sind.
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Dadurch kann eine bessere Anpassung des Duplexers an externe Schaltungsumgebungen, insbesondere eine Impedanzanpassung, ermöglicht sein.
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Über das gegen Masse geschaltete induktive Element am gemeinsamen Port GP können auch Signale, die durch eine Entladung einer statischen Aufladung verursacht wurden, so gegen Masse abgeführt werden, dass die übrigen Schaltungselemente nicht in Mitleidenschaft gezogen werden. Dann arbeitet das induktive Element als ESD-Schutzelement.
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6 zeigt die Möglichkeit, Schaltungselemente als strukturierte Metallisierungen SM in einem Mehrlagensubstrat MLS zu integrieren. So können kapazitive Elemente KE durch strukturierte Metallisierungsflächen SMF gebildet sein. Induktive Elemente können durch geradlinig geführte oder schleifenförmig durch die Substratlagen geführte Durchkontaktierungen DK ausgebildet sein. Die unterschiedlichen Substratlagen sind dabei durch dielektrische Lagen DL gebildet, zwischen denen Metallisierungslagen angeordnet sind. An der Oberseite des Mehrlagensubstrats MLS können weitere Schaltungselemente, z. B. diskrete Schaltungselemente wie Spulen oder kapazitive Elemente mit hohem Q-Faktor angeordnet sein. Ein Deckel D kann vorgesehen sein, um die Schaltungselemente an der Oberseite des Mehrlagensubstrats MLS abzudecken. An der Unterseite des Mehrlagensubstrats MLS können Anschlussflächen vorgesehen sein, mit denen der Duplexer als Teil einer Frondend-Schaltung mit einer externen Schaltungsumgebung eines Kommunikationsgeräts verschaltet ist.
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7 zeigt berechnete Beträge der Matrixelemente S2,1, S3,2, S3,1. So zeigt die mit Dreiecken markierte Kurve die Einfügedämpfung für (S2,1) für Sendesignale, die vom Sendeport TX zum gemeinsamen Port GP propagieren. Die Mittenfrequenz des Sendebands ist dabei auf 880,71 MHz eingestellt. Die Mittenfrequenz des Empfangsbands ist auf 930,59 MHz eingestellt. Der Duplexer ist also so eingestellt, dass er mit den Frequenzen des FDD (FDD = Frequency Division Duplexing = Frequenz-Duplex) Bands 8 arbeitet. Die niedrigste Einfügedämpfung im Sendeband beträgt dabei 0,141 dB. Die niedrigste Einfügedämpfung im Empfangsband beträgt 0,293 dB. Die Isolation zwischen Sendesignalpfad und Empfangssignalpfad ist dabei stets besser als 12 dB.
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8 zeigt die entsprechenden berechneten Werte für die Frequenzen des FDD-Bands 13. Dabei liegen die Sendefrequenzen (Mittenfrequenz 777,2 MHz) oberhalb des Empfangsfrequenzbands (Mittenfrequenz 751,27 MHz). Die minimalen Einfügedämpfungen liegen bei 1,17 dB im Sendefrequenzband und bei 0,65 dB im Empfangsfrequenzband.
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7 und 8 zeigen dabei Anpassungen desselben Duplexers an unterschiedliche Frequenzbänder, wobei die Orientierungen von Sendesignalband und Empfangssignalband zueinander umgekehrt sind: Liegt in Band 8 das Sendefrequenzband unterhalb des Empfangsfrequenzbands, so liegt das Sendefrequenzband in Band 13 oberhalb des Empfangsfrequenzbands.
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Für konventionelle abstimmbare Duplexer ist es dabei nahezu unmöglich, Frequenzbänder mit vertauschter Lage von Sendefrequenzen und Empfangsfrequenzen zu bedienen und gleichzeitig derart geringe Einfügedämpfungen aufzuweisen.
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Die abstimmbaren Duplexer sind dabei nicht auf die beschriebenen oder gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Weitere Ausführungsformen mit zusätzlichen Schaltungselementen im Schaltungskern oder in den Signalpfaden oder Duplexer, an deren Signalports weitere Filterschaltungen angeschlossen sind, werden ebenfalls umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- CH:
- Chip
- D:
- Deckel
- DK:
- Durchkontaktierung
- DL:
- dielektrische Lage
- DPX:
- abstimmbarer Duplexer
- GP:
- gemeinsamer Port
- IE:
- induktives Element
- IE1:
- erstes induktives Element
- IE2:
- zweites induktives Element
- IE3:
- drittes induktives Element
- K:
- (Schaltungs-)Kern
- KE:
- kapazitives Element
- KE1:
- erstes abstimmbares kapazitives Element
- KE2:
- zweites abstimmbares kapazitives Element
- MLS:
- Mehrlagensubstrat
- RK1:
- erster Resonanzkreis
- RX:
- Empfangsport
- SIE:
- serielles induktives Element
- SKE:
- serielles kapazitives Element
- SM:
- strukturierte Metallisierung
- SMF:
- strukturierte Metallisierungsfläche
- SP1:
- erster Signalpfad
- SP2:
- zweiter Signalpfad
- SP3:
- dritter Signalpfad
- TX:
- Sendeport
- ZSK:
- zentraler Schaltungsknoten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Reconfigurable Multi-band SAW Filters For LTE Applications“, Xiao Ming et al., Power Amplifiers For Wireless And Radio Applications (PAWR), 2013 IEEE Topical Conference, 20. Januar 2013, Seiten 82–84 [0005]
- „Tunable Filters Using Wideband Elastic Resonators“, Kadota et al., IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 60, Nr. 10, Oktober 2013, Seiten 2129–2136 [0006]
- „A Novel Tunable Filter Enabling Both Center Frequency and Bandwidth Tunability“, Inoue et al., Proceedings Of The 42nd European Microwave Conference, 29. Oktober–1. November 2012, Amsterdam, The Netherlands, Seiten 269–272 [0007]
- „RF MEMS-Based Tunable Filters“, Brank et al., 2001, John Wiley & Sons, Inc. Int J RF and Microwave CAE11: Seiten 276–284, 2001 [0008]
- „Design of a Tunable Bandpass Filter With the Assistance of Modified Parallel Coupled Lines“, Tseng et al., 978-1-4673-2141-9/13/$31.00, 2013 IEEE [0009]
- „Tunable Isolator Using Variable Capacitor for Multi-band System“, Wada et al., 978-1-4673-2141-9/13/$31.00, 2013 IEEE [0010]
