DE102007021581B4

DE102007021581B4 - Elektrisches Bauelement mit einer Frontend-Schaltung

Info

Publication number: DE102007021581B4
Application number: DE102007021581.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Röckl; Torsten Moebes; Peter Hagn
Original assignee: SnapTrack Inc
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2007-05-08
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: US8620244B2; US20100090917A1; JP2010527192A; JP5220099B2; DE102007021581A1; WO2008135597A1

Abstract

Ein elektrisches Bauelement
- mit einer Diversity Frontend-Schaltung umfassend eine Diversity Antenne (DA), wobei die Diversity Frontend-Schaltung ausschließlich zur Übertragung von Empfangssignalen vorgesehen ist,
- mit einem an die Diversity Antenne (DA) angeschlossenen Antennenpfad (RX) und eine an die Diversity Antenne (DA) angeschlossene Frequenzweiche,
- mit einem Trägersubstrat (TS),
- mit mindestens einem auf dem Trägersubstrat (TS) angeordneten Chip (CH1, CH2, CH3),
- wobei die Diversity Frontend-Schaltung zu einem gleichzeitigen Empfang von Empfangssignalen in mindestens zwei Frequenzbändern geeignet ist,
- wobei die Diversity Frontend-Schaltung mindestens zwei mit der Diversity Antenne (DA) verbundene Empfangspfade (RXi, RX2, RX3) aufweist,
- wobei die Frequenzweiche den Antennenpfad (RX) mit den für die Frequenzbänder ausgelegten Empfangspfaden (RXi, RX2, RX3) verbindet,
- wobei in jedem Empfangspfad die Empfangssignale des jeweiligen Frequenzbandes übertragen werden,
- wobei die Frequenzweiche pro Empfangspfad (RXi, RX2, RX3) ein mit akustischen Wellen arbeitendes, in diesem Empfangspfad angeordnetes Filter (F1, F2, F3) und ein antennenseitiges Anpassnetzwerk (AN) aufweist, das zwischen der Diversity Antenne (DA) und dem jeweiligen Filter (F1, F2, F3) angeordnet ist,
- wobei das Anpassnetzwerk (AN) eine Impedanzanpassung zwischen der Diversity Antenne (DA) und dem jeweiligen Filter (F1, F2, F3) bei einer Durchlassfrequenz dieses Filters gewährleistet,
- wobei die akustischen Filter (F1, F2, F3) im Chip (CH1, CH2, CH3) realisiert sind,
- wobei mindestens ein Element des Anpassnetzwerks (AN) auf oder im Trägersubstrat (TS) angeordnet ist,
- mit mindestens einem Schalterelement, das an den Antennenpfad (RX) angeschlossen oder im Antennenpfad (RX) angeordnet ist, wobei das Schalterelement eine in einem Querzweig angeordnete Diode (D1, D2, D3) umfasst, wobei im Querzweig eine mit der Diode (D1, D2, D3) in Serie geschaltete Kapazität (C1, C2, C3) angeordnet ist, wobei die Diode (D1, D2, D3) mit der Kapazität (C1, C2, C3) einen Serienschwingkreis bildet, wobei die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises gleich einer im jeweiligen mit der Diode (D1, D2, D3) verbundenen Signalpfad zu unterdrückenden Sendefrequenz ist.

Description

Ein elektrisches Bauelement mit einer Frontend-Schaltung ist beispielsweise in den Druckschriften US 2004 / 0 217 914 A1 , US 2005 / 0 085 201 A1 , DE 10 2005 020 086 A1 , US 7 003 312 B1 , WO 2005 / 104 389 A1 , US 2007 / 0 191 055 A1 , US 2005 / 0 227 631 A1 und US 2007 / 0 190 954 A1 beschrieben.
Aus der DE 10 345 971 B4 sind Mobilfunksendeempfangseinrichtungen bekannt, wobei eine Empfangsantenne mit Empfangsfiltern und eine Sendeantenne mit Sendefiltern verschaltet sind.Aus der DE 10 345 971 B4 sind Mobilfunksendeempfangseinrichtungen bekannt, wobei eine Empfangsantenne mit Empfangsfiltern und eine Sendeantenne mit Sendefiltern verschaltet sind.
Aus der DE 69 619 164 T2 sind Hochfrequenz-Verbundibauteile mit reflektierenden Streifenleitungen in Teilpfaden eines Signalpfads bekannt.
Aus der EP 0 820 155 A2 sind Duplexer mit Diodenschaltern bekannt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein elektrisches Bauelement mit einer Frontend-Schaltung, die bei Trennung von Frequenzbändern eine hohe Selektion aufweist, anzugeben.
Es wird ein elektrisches Bauelement mit einer Diversity Frontend-Schaltung, die zu einem gleichzeitigen Empfang von Empfangssignalen in mindestens zwei Frequenzbändern geeignet ist, angegeben. Die Diversity Frontend-Schaltung weist mindestens zwei mit einer Diversity Antenne verbundene Empfangspfade auf, wobei in jedem Empfangspfad die Empfangssignale des jeweiligen Frequenzbandes übertragen werden. Die Diversity Frontend-Schaltung ist ausschließlich zur Übertragung von Empfangssignalen vorgesehen.
In einer vorteilhaften Variante ist die Diversity Frontend-Schaltung zu einem gleichzeitigen Empfang von Empfangssignalen in mindestens drei Frequenzbändern vorgesehen. Die Diversity Frontend-Schaltung weist mindestens drei mit einer Diversity Antenne verbundene Empfangspfade auf.
Die Diversity Frontend-Schaltung ist vorzugsweise zur Datenübertragung der Empfangssignale von Mobilfunksystemen der dritten Generation vorgesehen. Die Signale des jeweiligen Frequenzbandes werden vorzugsweise gemäß einem WCDMA System übertragen. WCDMA steht für Wideband Code Division Multiple Access.
Die Diversity Frontend-Schaltung weist in einer vorteilhaften Variante einen an die Diversity Antenne angeschlossenen Antennenpfad sowie eine an die Diversity Antenne angeschlossene Frequenzweiche auf. In dem mit der Diversity Antenne verbundenen Antennenpfad werden keine Sendesignale übertragen. Der Antennenpfad dient zur Übertragung von Empfangssignalen in mindestens drei unterschiedlichen Frequenzbändern. Die Frequenzweiche verbindet den Antennenpfad mit mindestens drei für die mindestens drei Frequenzbänder ausgelegten Empfangspfaden. Die Frequenzweiche weist pro Empfangspfad ein mit akustischen Wellen arbeitendes, in diesem Empfangspfad angeordnetes Filter auf. Die Frequenzweiche weist außerdem ein antennenseitiges Anpassnetzwerk, das zwischen der Antenne und dem jeweiligen Filter angeordnet ist, auf. Das Anpassnetzwerk gewährleistet eine Impedanzanpassung zwischen der Antenne und dem jeweiligen Filter bei einer Durchlassfrequenz dieses Filters.
Im Durchlassbereich des jeweiligen Empfangspfades wird durch das Anpassnetzwerk eine Anpassung der Eingangsimpedanz des jeweiligen mit akustischen Wellen arbeitenden Filters an die Antennenimpedanz erreicht. Durch eine gleichzeitige Phasenschiebung bei den Eingangsimpedanzen aller anderen Filter - im Smith-Diagramm zum offenen Ende - werden in diesem Frequenzbereich alle anderen Signalpfade aufgrund der fehlangepassten Impedanz gesperrt.
Eine hinreichend hohe Isolation zwischen unterschiedlichen Frequenzbändern kann durch eine Hoch- bzw. Tiefpasswirkung des Anpassnetzwerkes erreicht werden. Die hohe Selektion der mit akustischen Wellen arbeitenden Filter ist im Prinzip in der Lage, Sendefrequenzen der jeweiligen Frequenzbänder in ausreichendem Maße zu unterdrücken.
Das Anpassnetzwerk dient insbesondere zur Phasenschiebung der Eingangsimpedanzen der mit akustischen Wellen arbeitenden Filter. Durch eine geeignet gewählte Phasenschiebung gelingt es, die an der Antenne ankommenden Signale, die in unterschiedlichen Frequenzbändern übertragen werden, voneinander zu trennen. Die Auftrennung der Frequenzbereiche erfolgt vorteilhafterweise durch eine Frequenzweiche, die ausschließlich passive Schaltungselemente aufweist. Dafür ist keine Steuerung nötig, was den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs durch das Bauelement hat.
Im jeweiligen Empfangspfad ist vorzugsweise mindestens ein Teil des Anpassnetzwerks z. B. in Form eines LC-Gliedes realisiert. Vorgesehen sind z. B. ein T-Glied, ein n-Glied oder ein L-Glied. Auch LC-Glieder höherer Ordnung, die sich aus der Kombination der genannten Gliedarten ergeben, sind geeignet.
Im jeweiligen Teil-Anpassnetzwerk ist vorzugsweise mindestens ein Querzweig angeordnet. Im jeweiligen Querzweig ist beispielsweise eine Parallelinduktivität oder eine Parallelkapazität angeordnet. Das jeweilige Teil-Anpassnetzwerk kann auch mindestens eine Serieninduktivität oder mindestens eine Serienkapazität aufweisen.
In einer vorteilhaften Variante sind ein erster und ein zweiter Empfangspfad an einen gemeinsamen Empfangspfad angeschlossen, der mit einem dritten Empfangspfad und dem Antennenpfad elektrisch, vorzugsweise leitend verbunden ist. Im ersten, zweiten und dritten Empfangspfad sowie im gemeinsamen Empfangspfad ist vorzugsweise mindestens ein Teil des Anpassnetzwerks realisiert.
Zu einem gemeinsamen, antennenseitig mit dem dritten Empfangspfad zu verbindenden, Empfangspfad können insbesondere Empfangspfade zusammengefasst werden, in welchen Signale übertragen werden, die sich in der Frequenz um weniger als eine Oktave unterscheiden. Dagegen werden antennenseitig vorzugsweise Empfangssignale zusammengeführt, die sich in der Frequenz um mehr als eine Oktave unterscheiden.
Der jeweilige Empfangspfad kann im Prinzip einem beliebigen Übertragungsband zugeordnet sein. In einer Variante ist der erste Empfangspfad dem UMTS-Band 2,1 GHz, der zweite Empfangspfad dem PCS-Band 1,9 GHz und der dritte Empfangspfad dem GSM850-Band zugeordnet.
Die mit akustischen Wellen arbeitenden Filter umfassen in einer vorteilhaften Variante jeweils mindestens einen mit Oberflächenwellen arbeitenden Wandler und/oder mindestens einen mit akustischen Volumenwellen arbeitenden Resonator.
Das Anpassnetzwerk weist vorzugsweise nur passive Schaltungselemente wie z. B. Induktivitäten und Kapazitäten auf. Im jeweiligen Empfangspfad sind vorzugsweise mindestens eine Kapazität und mindestens eine Induktivität angeordnet. Das Anpassnetzwerk weist in einer Variante mindestens einen Abschnitt einer Hochfrequenzleitung, beispielsweise einer Streifenleitung, auf. Insbesondere sind damit Leitungen gemeint, deren Länge im Wesentlichen gleich einer Viertelwellenlänge bei der Durchlassfrequenz des jeweiligen Filters ist.
Als Grundelemente für das Anpassnetzwerk sind also beliebige Schaltungselemente geeignet, die in der Lage sind, eine Phasendrehung zu bewirken.
Das Bauelement ist vorzugsweise als ein modular aufgebautes kompaktes, vorzugsweise zur Oberflächenmontage geeignetes Bauteil realisiert. Das Bauelement umfasst ein Trägersubstrat und mindestens einen auf dem Trägersubstrat angeordneten Chip, in dem die akustischen Filter realisiert sind. Alle Filter oder mindestens zwei Filter können in einem gemeinsamen akustischen Chip realisiert sein. Alternativ kann jedes Filter in einem eigenen Chip realisiert sein.
Mindestens ein Element des Anpassnetzwerkes, insbesondere mindestens eine Induktivität und/oder mindestens eine Kapazität, kann im Trägersubstrat realisiert sein. Das Anpassnetzwerk kann im Prinzip komplett im Trägersubstrat integriert sein.
Mindestens ein Element des Anpassnetzwerkes, insbesondere mindestens eine Induktivität und/oder mindestens eine Kapazität, kann auch auf dem Trägersubstrat angeordnet sein. Letzteres ist von Vorteil, falls im Anpassnetzwerk die Induktivitäten oder Kapazitäten mit einer hohen Güte eingesetzt werden sollen.
Das Anpassnetzwerk umfasst vorzugsweise mindestens ein Tiefpassfilter und mindestens ein Hochpassfilter. In einer Variante sind mindestens zwei der Empfangspfade an das Tiefpassfilter angeschlossen. In einer Variante sind mindestens zwei der Empfangspfade an das Hochpassfilter angeschlossen.
In mindestens einem der an das Tiefpassfilter oder das Hochpassfilter angeschlossenen Empfangspfade ist vorzugsweise mindestens ein Anpasselement des Anpassnetzwerks, ausgewählt aus einer Serieninduktivität, einer Serienkapazität, einer Parallelinduktivität, einer Parallelkapazität und einem Leitungsabschnitt, angeordnet.
Das Bauelement weist in einer vorteilhaften Variante mindestens ein Schalterelement, das an den Antennenpfad angeschlossen oder im Antennenpfad angeordnet ist, auf. Das Schalterelement ist vorzugsweise ein Halbleiterelement wie z. B. eine Diode oder ein Transistor.
Das Schalterelement ist zur Sperrung eines Empfangspfades vorgesehen, das einem Frequenzband zugeordnet ist, in welchem Empfangssignale und Sendesignale bei mindestens einer gemeinsamen Frequenz übertragen werden. Das Schalterelement wird vorzugsweise dann durchgeschaltet, wenn ein Sendesignal übertragen wird. Damit können insbesondere die Sendesignale in einem Empfangspfad unterdrückt werden, falls das Sendeband mit dem jeweiligen Empfangsband überlappt. Das Schalterelement kann auch zur Sperrung eines Empfangspfades eingesetzt werden, wenn ein Sendepfad diesem nahe benachbart ist und z.B. einen relativen Bandabstand zum dem Empfangspfad zugewiesenen Empfangsband von weniger als 5% aufweist.
Falls die Möglichkeit besteht, den jeweiligen Empfangspfad mithilfe des Schalterelements zu sperren und somit den Eingangs des jeweiligen Filters zu schützen, können unter anderem Filter, die keine besonders hohe Leistungsfestigkeit aufweisen, zum Einsatz kommen.
Mindestens ein Schalterelement kann auch an mindestens einen der Empfangspfade angeschlossen oder in diesem Empfangspfad angeordnet sein.
Das an den jeweiligen Empfangspfad angeschlossene Schalterelement ist in einer Variante zwischen dem Anpassnetzwerk und dem in diesem Empfangspfad angeordneten akustischen Filter angeordnet.
Das Schalterelement ist vorzugsweise in einem Querzweig nach Masse angeordnet. In einer Variante sind im Querzweig eine Diode und eine mit ihr in Serie geschaltete Kapazität angeordnet. Die durchgeschaltete Diode besitzt eine Induktivität und kann mit der Kapazität einen Serienschwingkreis bilden. Die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises ist gleich einer Sendefrequenz, die im jeweiligen mit der Diode verbundenen Signalpfad zu unterdrücken ist. Bei einer Sperrfrequenz bildet der Serienschwingkreis einen HF-Kurzschluss nach Masse. Somit wird der jeweilige Signalpfad auf Masse gelegt. Somit wird der zu schützende Filtereingang im Sendefall vor Überlastung geschützt.
Das Schalterelement ist in einer Variante auf dem Trägersubstrat, das mindestens eine dielektrische Schicht oder abwechselnd angeordnete dielektrische Schichten und Metallisierungsebenen aufweist, angeordnet.
Das Schalterelement kann aber auch im Trägersubstrat realisiert sein, falls das Substrat in Halbleitertechnologie ausgeführt ist. Das Substrat kann in diesem Fall auf Si oder GaAs als Grundmaterial basieren.
Das Trägersubstrat weist in einer Variante Keramikschichten und mindestens eine zwischen zwei Keramikschichten angeordnete Metallisierungsebene auf. Im Trägersubstrat sind vertikale elektrische Durchführungen für die Chips angeordnet. In den Metallisierungsebenen ist mittels einer Leiterbahn oder mittels der leitfähigen Flächen vorzugsweise mindestens ein Element des Anpassnetzwerks realisiert.
Als Keramikmaterial kommt insbesondere eine LTCC- oder HTCC-Keramik in Betracht. LTCC steht für Low Temperature Cofired Ceramic und HTCC für High Temperature Cofired Ceramic.
Dielektrische Schichten aus einem organischen Material sind als Grundmaterial für das Trägersubstrat auch geeignet.
Mindestens ein Teil des Anpassnetzwerks kann als ein in einem halbleitenden Trägersubstrat integrierter IPD-Block realisiert werden. IPD steht für Integrated Passive Device. Im Prinzip besteht die Möglichkeit, die im Anpassnetzwerk einzusetzenden Phasenschieber in einem auf Si oder GaAs basierenden Trägersubstrat zu realisieren.
Der jeweilige Chip kann ein eigenes Gehäuse aufweisen. Möglich ist aber auch, einen als Bare-Die vorhandenen Chip auf dem Trägersubstrat z. B. durch eine Vergussmasse zu verkapseln. Der Chip und das Trägersubstrat können auch ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.
Der jeweilige Chip kann in SMD-Technik, in Flip-Chip-Technik oder mittels Drahtbonden mit dem Trägersubstrat verbunden sein.
Die Signaltrennung zwischen unterschiedlichen Empfangspfaden der Diversity Frontend-Schaltung wird vorzugsweise ohne halbleitende Schalterelemente erzielt. Die Diversity Frontend-Schaltung umfasst in einer Variante zwar ein Schalterelement, aber dieses ist nicht für die Bandtrennung, sondern für die Sperrung des jeweiligen Signalpfades zum Schutz mindestens eines akustischen Filters der Diversity Frontend-Schaltung vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Diversity Frontend-Schaltung mit einer weiteren Frontend-Schaltung verbunden, vorzugsweise aber nicht elektrisch, wobei die weitere Frontend-Schaltung zur Übertragung von Sendeempfangssignalen in den mindestens zwei Frequenzbändern vorgesehen und an eine Sendeempfangsantenne angeschlossen ist. Die beiden Frontend-Schaltungen sind dabei jeweils an separate Antennen - Diversity Antenne und Sendeempfangsantenne - angeschlossen. Beide Antennen können somit gleichzeitig zur Datenübertragung genutzt werden, wobei die Datenrate mittels Korrelationsmethoden erhöht werden kann.
Die weitere Frontend-Schaltung ist in einer Variante in einem separaten Bauteil realisiert, das wie auch das angegebene Bauelement auf einer Leiterplatte montiert ist. Beide Bauelemente sind elektrisch nicht miteinander verbunden.
Im Prinzip besteht die Möglichkeit, beide Frontend-Schaltungen in einem kompakten Modul, d. h. in einem gemeinsamen Bauelement, zu realisieren. Die Verschaltung der einzelnen Frontend-Schaltungen erfolgt dann vorzugsweise durch elektrische Verbindungen, die im dann gemeinsamen Trägersubstrat integriert sind.
Die Diversity Frontend-Schaltung kann beispielsweise für das Monitoring der eingehenden Anrufe in allen Empfangspfaden gleichzeitig verwendet werden. In einer vorteilhaften Variante ist einer der Empfangspfade der Diversity Frontend-Schaltung zur Übertragung von GPS-Daten vorgesehen. GPS steht für Global Positioning System. In diesem GPS Fall ist es möglich und bevorzugt, dass diese Signale an der Sendeempfangsantenne bzw. durch die mit der Sendeempfangsantenne verbundene Frontend-Schaltung nicht auch noch empfangen werden.
In mindestens einem Empfangspfad kann am Ausgang ein ausgangsseitiges Anpassnetzwerk angeordnet sein. Im jeweiligen Empfangspfad ist das akustische Filter zwischen dem antennenseitigen und dem ausgangsseitigen Anpassnetzwerk angeordnet. Das ausgangsseitige Anpassnetzwerk dient zur Anpassung der Ausgangsimpedanz des jeweiligen akustischen Filters an den vorgegebenen Impedanzpegel wie z. B. 50 Ohm oder 75 Ohm oder an eine komplexe Impedanz zum Anpassen des LNA Verstärkers im Durchlassbereich.
Der Ausgang des jeweiligen Empfangspfads kann erdunsymmetrisch (single-ended) oder erdsymmetrisch (differentiell) ausgeführt sein. Der Eingang des jeweiligen Filters kann auch erdunsymmetrisch oder erdsymmetrisch sein.
Auf der Unterseite des Trägersubstrats sind elektrische Anschlüsse des Bauelements angeordnet. Die elektrischen Anschlüsse umfassen signalführende Anschlüsse, die mit dem Ausgang des jeweiligen Empfangspfades verbunden sind, Masseanschlüsse und den Anschluss an die Diversity Antenne sowie gegebenenfalls einen Steueranschluss für einen schaltbaren Überlastschutz. Die Anschlüsse des ersten und des zweiten Empfangspfades, welche in einer Variante den höherfrequenteren Empfangsbändern zugeordnet sind, können nebeneinander angeordnet sein. Zwischen den Anschlüssen des ersten und des zweiten Empfangspfades kann auch der Anschluss des (dem niederfrequenteren Frequenzband zugeordneten) dritten Empfangspfades angeordnet sein.
Im Folgenden werden das angegebene Bauelement und seine vorteilhaften Ausgestaltungen anhand von schematischen und nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen:

1 das Ersatzschaltbild eines Bauelements mit einem Triplexer ohne Schalterelemente;
2 das Ersatzschaltbild eines Bauelements mit einem Triplexer und einem an den Antennenpfad angeschlossenen Schalterelement;
3 das Ersatzschaltbild eines Bauelements mit einem Triplexer und den an die Empfangspfade angeschlossenen Schalterelementen;
4 im Querschnitt ein Bauelement mit einem Trägersubstrat und auf dem Substrat montierten Chips;
5 die Ansicht des in 4 gezeigten Bauelements von oben.

In der 1 ist ein beispielhaftes Bauelement mit einer integrierten Frontend-Schaltung gezeigt. Die Frontend-Schaltung umfasst einen Antennenpfad RX, der eingangsseitig an einen Antennenanschluss angeschlossen ist. An den Antennenanschluss wird eine Diversity Antenne DA angeschlossen.
Der Antennenpfad RX verzweigt sich ausgangsseitig in Empfangspfade RX12 und RX3. Im gemeinsamen Empfangspfad RX12 werden die Empfangssignale des ersten und des zweiten Frequenzbandes übertragen. Der gemeinsame Empfangspfad RX12 verzweigt sich ausgangsseitig in einzelne Empfangspfade RX1 und RX2. Der erste dieser Empfangspfade RX1 ist einem ersten Frequenzband, z. B. UMTS, der zweite Empfangspfad RX2 einem zweiten Frequenzband, z. B. PCS, und der dritte Empfangspfad RX3 einem dritten Frequenzband, z. B. GSM850, zugeordnet.
Die Frontend-Schaltung umfasst ein Anpassnetzwerk AN. Das Anpassnetzwerk AN weist ein im dritten Empfangspfad RX3 angeordnetes Tiefpassfilter TPF und ein im gemeinsamen Empfangspfad RX12 angeordnetes Hochpassfilter HPF auf. Das Anpassnetzwerk AN weist außerdem ein im ersten Empfangspfad RX1 angeordnetes Teil-Anpassnetzwerk AN1 und ein im zweiten Empfangspfad RX2 angeordnetes Teil-Anpassnetzwerk AN2 auf. Die Teil-Anpassnetzwerke AN1, AN2 erfüllen jeweils vor allem die Funktion eines Phasenschiebers.
In jedem Empfangspfad RX1, RX2, RX3 ist ein mit akustischen Wellen arbeitendes Filter F1, F2 bzw. F3 angeordnet.
In der 2 ist eine vorteilhafte Weiterbildung des vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiels gezeigt. In diesem Fall ist zwischen dem Antennenpfad und Masse ein Querzweig angeordnet, in dem ein Schalterelement, in diesem Fall eine Diode D1 und eine in Serie mit dieser geschaltete Kapazität C1 angeordnet sind.
Die Diode D1 wird mittels einer Steuerspannung V_c angesteuert. Die Schaltungselemente R, D1 und L1 bilden bei der durchgeschalteten Diode D1 einen Gleichstrompfad gegen Masse.
Die durchgeschaltete Diode D1 und die Kapazität C1 bilden zusammen einen Serienschwingkreis, der bei seiner Resonanzfrequenz für HF-Signale einen HF-Kurzschluss zwischen dem Antennenpfad und Masse erzeugt. Somit wird bei dieser Frequenz (vorzugsweise einer Sendefrequenz) die Frontend-Schaltung komplett gesperrt.
In der Variante gemäß der 3 werden im Gegensatz zu der 2 statt des Antennenpfads RX die Empfangspfade RX2 und RX3 gesperrt. In diesem Fall sind die Querzweige mit den Dioden D2, D3 und den Kapazitäten C2, C3 zwischen dem eingangsseitigen Anpassnetzwerk AN und dem Eingang des jeweiligen Filters F2, F3 angeordnet. Beide Dioden D2, D3 werden vorteilhafterweise durch eine gemeinsame Steuerspannung V_c angesteuert. Im Prinzip kann auch zur Ansteuerung von einer jeden Diode eine eigene Steuerspannung vorgesehen sein.
Die Funktionsweise des jeweiligen Schalterelements ist in Zusammenhang mit der 2 bereits erklärt und gilt in entsprechender Weise auch für 3.
Im Prinzip besteht die Möglichkeit, nur einen der Empfangspfade RX1, RX2, RX3 wie oben erläutert zu sperren. Alternativ können mindestens zwei Empfangspfade - RX1 und RX2, RX1 und RX3, oder wie in 3 die Pfade RX2 und RX3 - gesperrt werden.
In 3 ist im jeweiligen Empfangspfad RX1, RX2, RX3 ein ausgangsseitiges Anpassnetzwerk AN3, AN4, AN5 vorgesehen. Solche Anpassnetzwerke können auch in anderen Varianten vorgesehen sein.
Verschiedene Ansichten des Bauelements sind in den 4 und 5 zu sehen. Das Bauelement umfasst ein Trägersubstrat TS und auf diesem montierte Chips CH1, CH2, CH3. Das Filter F1 ist im Chip CH1, das Filter F2 im Chip CH2 und das Filter F3 im Chip CH3 realisiert. Die Diode D1, D2, D3 ist vorzugsweise auch auf dem Trägersubstrat TS angeordnet. Die Filter F1 bis F3 können auch in einem gemeinsamen Chip untergebracht sein. Ebenso können die Dioden in einem gemeinsamen Chip oder einem gemeinsamen Package angeordnet sein.
Die Anzahl von Empfangspfaden, die im Bauelement realisiert sind, ist nicht auf drei beschränkt. Es können auch vier oder mehr Empfangspfade vorgesehen sein. Die Ausgestaltung der Anpassnetzwerke AN, AN1, AN2 kann im Prinzip beliebig sein, sofern im betroffenen Empfangspfad eingangsseitig eine notwendige Phasendrehung zur Impedanzanpassung im Durchlassbereich bzw. Fehlanpassung im Sperrbereich erzielt werden kann.
Bezugszeichenliste

AN: eingangsseitiges Anpassnetzwerk
AN1, AN2: Teil-Anpassnetzwerke
AN3, AN4, AN5: ausgangsseitige Anpassnetzwerke
C1, C2, C3: Kapazitäten
CH1, CH2, CH3: Chips
DA: Diversity Antenne
D1, D2, D3: Dioden
F1, F2, F3: mit akustischen Wellen arbeitende Filter
HPF: Hochpassfilter
L1: Induktivität
RX: Antennenpfad
RX12: gemeinsamer Empfangspfad
RX1: erster Empfangspfad
RX2: zweiter Empfangspfad
RX3: dritter Empfangspfad
TPF: Tiefpassfilter
TS: Trägersubstrat
V_c: Steuerspannung

Claims

Ein elektrisches Bauelement - mit einer Diversity Frontend-Schaltung umfassend eine Diversity Antenne (DA), wobei die Diversity Frontend-Schaltung ausschließlich zur Übertragung von Empfangssignalen vorgesehen ist, - mit einem an die Diversity Antenne (DA) angeschlossenen Antennenpfad (RX) und eine an die Diversity Antenne (DA) angeschlossene Frequenzweiche, - mit einem Trägersubstrat (TS), - mit mindestens einem auf dem Trägersubstrat (TS) angeordneten Chip (CH1, CH2, CH3), - wobei die Diversity Frontend-Schaltung zu einem gleichzeitigen Empfang von Empfangssignalen in mindestens zwei Frequenzbändern geeignet ist, - wobei die Diversity Frontend-Schaltung mindestens zwei mit der Diversity Antenne (DA) verbundene Empfangspfade (RXi, RX2, RX3) aufweist, - wobei die Frequenzweiche den Antennenpfad (RX) mit den für die Frequenzbänder ausgelegten Empfangspfaden (RXi, RX2, RX3) verbindet, - wobei in jedem Empfangspfad die Empfangssignale des jeweiligen Frequenzbandes übertragen werden, - wobei die Frequenzweiche pro Empfangspfad (RXi, RX2, RX3) ein mit akustischen Wellen arbeitendes, in diesem Empfangspfad angeordnetes Filter (F1, F2, F3) und ein antennenseitiges Anpassnetzwerk (AN) aufweist, das zwischen der Diversity Antenne (DA) und dem jeweiligen Filter (F1, F2, F3) angeordnet ist, - wobei das Anpassnetzwerk (AN) eine Impedanzanpassung zwischen der Diversity Antenne (DA) und dem jeweiligen Filter (F1, F2, F3) bei einer Durchlassfrequenz dieses Filters gewährleistet, - wobei die akustischen Filter (F1, F2, F3) im Chip (CH1, CH2, CH3) realisiert sind, - wobei mindestens ein Element des Anpassnetzwerks (AN) auf oder im Trägersubstrat (TS) angeordnet ist, - mit mindestens einem Schalterelement, das an den Antennenpfad (RX) angeschlossen oder im Antennenpfad (RX) angeordnet ist, wobei das Schalterelement eine in einem Querzweig angeordnete Diode (D1, D2, D3) umfasst, wobei im Querzweig eine mit der Diode (D1, D2, D3) in Serie geschaltete Kapazität (C1, C2, C3) angeordnet ist, wobei die Diode (D1, D2, D3) mit der Kapazität (C1, C2, C3) einen Serienschwingkreis bildet, wobei die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises gleich einer im jeweiligen mit der Diode (D1, D2, D3) verbundenen Signalpfad zu unterdrückenden Sendefrequenz ist.
Das elektrische Bauelement nach Anspruch 1, - wobei die Frontend-Schaltung mindestens drei mit der Diversity Antenne (DA) verbundene Empfangspfade (RXi, RX2, RX3) aufweist, - wobei in jedem Empfangspfad die Empfangssignale des jeweiligen Frequenzbandes übertragen werden.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, - wobei der Antennenpfad (RX) zur Übertragung von Empfangssignalen in mindestens drei unterschiedlichen Frequenzbändern dient, - wobei die Frequenzweiche den Antennenpfad (RX) mit mindestens drei für die mindestens drei Frequenzbänder ausgelegten Empfangspfaden (RXi, RX2, RX3) verbindet.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, - wobei das Anpassnetzwerk (AN) Induktivitäten (L1) und Kapazitäten (C1, C2, C3) aufweist.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, - wobei das Anpassnetzwerk (AN) mindestens einen Abschnitt einer Hochfrequenzleitung aufweist.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, - wobei das Anpassnetzwerk (AN) mindestens ein Tiefpassfilter (TPF) und mindestens ein Hochpassfilter (HPF) umfasst.
Das elektrische Bauelement nach Anspruch 6, - wobei mindestens zwei der Empfangspfade (RXi, RX2, RX3) an das Tiefpassfilter (TPF) oder das Hochpassfilter (HPF) angeschlossen sind.
Das elektrische Bauelement nach Anspruch 7, - wobei in mindestens einem der an das Tiefpassfilter oder das Hochpassfilter angeschlossenen Empfangspfade (RXi, RX2, RX3) mindestens ein Element des Anpassnetzwerks (AN), ausgewählt aus einer Induktivität, einer Kapazität und einem Leitungsabschnitt, angeordnet ist.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, - mit mindestens einem Schalterelement, das an mindestens einen der Empfangspfade (RXi, RX2, RX3) angeschlossen oder in diesem Empfangspfad angeordnet ist.
Das elektrische Bauelement nach Anspruch 9, - wobei das an den jeweiligen Empfangspfad (RXi, RX2, RX3) angeschlossene Schalterelement zwischen dem Anpassnetzwerk (AN) und dem in diesem Empfangspfad angeordneten akustischen Filter (F1, F2, F3) angeordnet ist.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - wobei das Schalterelement zur Sperrung eines Empfangspfades (RXi, RX2, RX3) vorgesehen ist, der einem Frequenzband zugeordnet ist, in welchem Empfangssignale und Sendesignale bei mindestens einer gemeinsamen Frequenz übertragen werden oder - wobei ein Empfangspfad der zu einem Sendeband einen relativen Bandabstand von weniger als 5% aufweist, durch das Schalterelement gesperrt wird.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, - wobei das Schalterelement auf dem Trägersubstrat (TS) angeordnet ist.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, - wobei das Schalterelement im Trägersubstrat (TS) realisiert ist.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, - wobei das Trägersubstrat (TS) Keramikschichten und mindestens eine zwischen zwei Keramikschichten angeordnete Metallisierungsebene, in der mindestens ein Element des Anpassnetzwerks (AN) realisiert ist, aufweist.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, - wobei die Signaltrennung zwischen unterschiedlichen Empfangspfaden der Diversity Frontend-Schaltung ohne halbleitende Schalterelemente erzielt wird.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, - wobei die im elektrischen Bauelement realisierte Diversity Frontend-Schaltung mit einer weiteren Frontend-Schaltung nicht elektrisch verbunden ist, - wobei die weitere Frontend-Schaltung zur Übertragung von Sendeempfangssignalen in den mindestens zwei Frequenzbändern vorgesehen und an eine Sendeempfangsantenne angeschlossen ist.
Das elektrische Bauelement nach Anspruch 16, - wobei keine elektrische Verbindung zwischen den an die Diversity Antenne (DA) und die Sendeempfangsantenne angeschlossenen Frontend-Schaltungen existiert.
Das elektrische Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, - mit mindestens einem im jeweiligen Empfangspfad (RX1, RX2, RX3) angeordneten ausgangsseitigen Anpassnetzwerk (AN3, AN4, AN5), - wobei im jeweiligen Empfangspfad das akustische Filter zwischen dem antennenseitigen und dem ausgangsseitigen Anpassnetzwerk (AN3, AN4, AN5) angeordnet ist.