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Title:
CIRCUIT ARRANGEMENT WITH BAND-PASS FILTERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/056153
Kind Code:
A1
Abstract:
In a circuit arrangement for band-pass filtering of a high frequency signal with a large bandwidth, several band-pass filters (1, 2) are arranged in parallel, with complementary throughput ranges. According to the invention, a circuit arrangement is provided, with a line-side transfer switch (4, 5, 6) for the band pass filters, which is integrated into a semiconductor component (7). The number of outputs from the semiconductor component (7) is then the same as the number of band-pass filters (1, 2). The circuit arrangement is, thus, improved with regard to insulation, space requirement, componentry requirement and costs. Said circuit arrangements may find application in, for example, mobile communication technology.

Inventors:
TEGELER MARTIN (DE)
LIPPERER GEORG (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/000214
Publication Date:
August 02, 2001
Filing Date:
January 18, 2001
Export Citation:
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Assignee:
INFINEON TECHNOLOGIES AG (DE)
TEGELER MARTIN (DE)
LIPPERER GEORG (DE)
International Classes:
H03H11/34; (IPC1-7): H03H11/34; H01P1/20; H01P1/10
Foreign References:
US5423064A1995-06-06
EP0978939A22000-02-09
EP0962999A21999-12-08
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN & FISCHER (Postfach 12 10 26 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung mit zumindest zwei Bandpa filtern (1, 2) mit jeweils einem Eingang (11,21) und einem Ausgang (3), wobei die Ausgänge miteinander verbunden sind, und mit einem in einem integrierten HalbleiterBaustein (7) angeordneten Schaltungsteil mit einer der Anzahl der Bandpa filter (1, 2) entsprechenden Anzahl von Signalpfaden (41,51), welche ein gangsseitig verbunden und ausgangsseitig aus dem integrierten Halbleiterbaustein herausgeführt und mit den zugeordneten Eingängen (11,21) der Bandpa filter (1, 2) verbunden sind, wobei die Signalpfade mit einer Ansteuerschaltung verbunden sind, die ein eingangsseitig zuführbares Signal jeweils auf einen Bandpa filterEingang (11,21) durchschaltet.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da in den Signalpfaden (41,51) je eine Ausgangsstufe (4,5) angeordnet ist, deren Versorgungsstromzuführung (61,62) durch die Ansteuerschaltung (6) zuoder abschaltbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da die Ausgangsstufen (4,5) ein eingangsseitig zuführbares Differenzsignal in ein auf einer Leitung führbares Signal um wandeln.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da die Ausgangsstufen (4,5) jeweils einen Differenzverstär ker und einen nachgeschalteten Emitterfolger aufweisen.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da die Bandpa filter OberflächenwellenFilter sind, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da die Bandpa filter (1, 2) zueinander versetzte Durchla be reiche haben.
Description:
Beschreibung Schaltungsanordnung mit Bandpa filtern Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit mindestens zwei Bandpa filtern.

Bei einigen Anwendungen in der Hochfrequenztechnik, bei- spielsweise in der Mobilfunktechnik, kann die Bandbreite ei- nes zu filternden Signals grö er sein als die Bandbreite exi- stierender Bandpa filter, welche eine ausreichend hohe Güte aufweisen. Die Güte eines Bandpa -Filters ist üblicherweise definiert als Quotient aus Resonanzfrequenz und Bandbreite.

In bekannter Weise wird dieses Problem dadurch gelöst, da zwei Bandpa filter mit zueinander versetzten Durchla berei- chen parallel in einem Signalpfad angeordnet sind. Ausgangs- seitig, das hei t nach der Filterung, werden die beiden Si- gnalpfade wieder vereint. Problematisch ist dabei weiter, da sich die parallel geschalteten Filter bezüglich ihrer Fil- tercharakteristik gegenseitig in negativer Weise beeinflus- sen. So können beispielsweise Störsignale oder Rauschen von einem Bandpa filter durchgelassen werden, während das eigent- liche Nutzsignal im Durchla bereich eines parallel zum Stör- signale durchlassenden Filter angeordneten Filters liegt. Aus diesem Grund dürfen die an den Eingängen der Bandpa filter anliegenden Signalpfade nicht gleichzeitig aktiv sein. Es ist eine möglichst gro e Isolation der eingeschalteten gegenüber den ausgeschalteten Signalpfaden anzustreben.

Die Abschaltung der jeweils nicht benötigten Signalpfade kann in bekannter Weise mit einem PIN- (positive-intrinsic- negative-) Dioden-Schalter realisiert sein, wobei PIN-Dioden in Serie zu zugehörigen, parallel geschalteten Bandpa filtern angeordnet sind. Nachteile dieser Lösung sind der gro e Platzbedarf sowie die gro e Zahl von Bauteilen einer solchen, aus diskreten Bauelementen aufgebauten Schaltung. Diese Nach- teile sind insbesondere bei der Anwendung solcher Schaltungen

im Mobilfunkbereich gravierend. Die Reduzierung von Abmessun- gen und Gewicht von Endgeräten sowie der damit verbundenen Kosten sind wichtige Entwicklungsziele im Mobilfunkbereich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Filterung eines Hochfrequenz-Signals mit mehreren, parallel geschalteten Bandpa filtern anzugeben, welche eine hohe Isolation sowie einen geringen Platz-und Bauteilbedarf aufweist.

Erfindungsgemä wird diese Aufgabe gelöst von einer Schal- tungsanordnung mit zumindest zwei Bandpa filtern mit jeweils einem Eingang und einem Ausgang, wobei die Ausgänge miteinan- der verbunden sind, und mit einem in einem integrierten Halb- leiter-Baustein angeordneten Schaltungsteil mit einer der An- zahl der Bandpa filter entsprechenden Anzahl von Signalpfa- den, welche eingangsseitig verbunden und ausgangsseitig aus dem integrierten Halbleiterbaustein herausgeführt und mit den zugeordneten Eingängen der Bandpa filter verbunden sind, wo- bei die Signalpfade mit einer Ansteuerschaltung verbunden sind, die ein eingangsseitig zuführbares Signal jeweils auf einen Bandpa filter-Eingang durchschaltet.

Es wird also ein Hochfrequenz-Signal, welches den Bandpa fil- tern zuführbar ist, bereits in einem den Bandpa filtern vor- geschalteten, integrierten Halbleiter-Baustein in mehrere Si- gnalpfade geteilt. Der integrierte Halbleiter-Baustein weist au erdem eine Ansteuerschaltung zum Schalten der einzelnen Signalpfade auf, welche mit den aufgeteilten Signalpfaden verbunden ist. Der den Bandpa filtern vorgeschaltete Halblei- ter-Baustein weist so viele Signalausgänge auf, wie parallel- geschaltete Bandpa filter vorgesehen sind. Je ein Signalaus- gang beziehungsweise Signalpfad des Halbleiter-Bausteins ist mit je einem Eingang eines Bandpa filters verbunden. Die im Halbleiter-Baustein angeordnete Ansteuerschaltung sorgt da- für, da jeweils nur ein Signalpfad auf einen Bandpa durch- geschaltet wird. Es wird also verhindert, da parallelge-

schaltete Bandpa filter gleichzeitig aktiv sind, somit werden Störsignale und Rauschen unterdrückt. Die Ausgänge der Band- pässe sind miteinander verbunden. An diesem gemeinsamen Aus- gang ist ein gefiltertes Hochfrequenz-Signal abgreifbar.

Die Integration der Schaltung zur Auftrennung der Signalpfade eines Hochfrequenz-Signals, sowie die Ansteuerung beziehungs- weise Umschaltung der einzelnen Signalwege, die mit den Ein- gängen von Bandpa filtern verbunden sind, erübrigt eine aus diskreten Bauelementen, beispielsweise PIN-Dioden, aufgebaute Schaltung zur Signaltrennung und-umschaltung. Hierdurch ist eine Reduzierung des Platzbedarfs sowie der Anzahl der benö- tigten Bauteile erzielbar. Darüberhinaus ermöglicht die be- schriebene Schaltungsanordnung eine höhere Isolation bezüg- lich der ausgeschalteten Signalpfade.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Er- findung ist in den im Halbleiter-Baustein angeordneten, Si- gnalpfaden jeweils eine Ausgangsstufe angeordnet, welcher ei- ne Versorgungsspannung zuführbar ist. Die Ansteuerschaltung wirkt derart auf die Signalpfade, da jeweils die Stromver- sorgung der Ausgangsstufen der nicht benötigten Signalpfade unterbrochen werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung sind die im Halbleiter-Baustein angeordneten Ausgangsstufen, welche mittels der Ansteuerschaltung zu-oder abschaltbar sind, zugleich Konverterschaltungen, welche ein jeweils eingangsseitig zuführbares Differenzsignal in ein auf einer einzigen Leitung führbares Signal umwandeln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung weisen die Ausgangsstufen, welche ein Diffe- renzsignal in ein auf einer einzigen Leitung führbares (sin- gle-ended-) Signal umwandeln, jeweils einen Differenzverstär- ker und einen nachgeschalteten Emitterfolger auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung werden als Bandpa filter Oberflächenwellen- filter (SAW-, surface-acoustic-wave-filter) eingesetzt. Diese können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung schlie lich haben die parallel geschalteten Bandpa filter Durchla bereiche, welche zueinander versetzt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine prinzipielle Schaltungsanordnung gemä dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an- hand eines Blockschaltbilds, und Figur 2 eine prinzipielle Schaltungsanordnung mit PIN- Dioden-Schaltern (Stand der Technik).

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemä e Schaltungsanordnung mit zwei Bandpa filtern, welche parallel geschaltet sind. Diese Schaltung ist für Frequenzen von ca. 1 Gigahertz geeignet.

Wie Figur 1 entnehmbar ist, sind zwei Bandpa filter 1, 2 par- allel geschaltet und in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Die Bandpa filter weisen jeweils einen Eingang 11,21 sowie Ausgänge, die zu einem gemeinsamen Ausgang 3 verbunden sind, auf. Den Eingängen 11,21 der Bandpa filter ist ein Hochfre- quenzsignal zuführbar. Die Aufteilung dieses Hochfrequenzsi- gnals in verschiedene Signalpfade 41,51 erfolgt in einem den Bandpa filtern vorgeschalteten Halbleiter-Baustein. Die An- zahl der Signalpfade beziehungsweise der aus dem Halbleiter- Baustein ausgangsseitig herausgeführten Signalwege entspricht der Anzahl der Bandpa filter 1, 2 beziehungsweise der Anzahl der Bandpa filter-Eingänge 11,21. In den Signalpfaden 41,51 sind Ausgangsstufen 4,5 angeordnet, welche ein der vorlie-

genden Schaltung zuführbares Hochfrequenz-Signal, welches als Differenzsignal vorliegt, in ein auf einer Leitung führbares Ausgangssignal umwandeln. Bei einem Differenzsignal liegt der eigentliche Informationsgehalt in der Differenz zweier Signa- le. Das Ausgangssignal hingegen ist auf einer einzigen Lei- tung geführt, welche auf ein Referenzpotential (Masse) bezo- gen ist. Die Ausgangsstufen 4,5 weisen hierfür jeweils einen Differenzverstärker mit nachgeschaltetem Emitterfolger auf.

Aufgrund der eingangs beschriebenen Notwendigkeit, da je- weils nur ein Signalpfad gleichzeitig aktiv sein darf, ist eine Ansteuerschaltung 6 vorgesehen, welche mit den Ausgangs- stufen 4,5 verbunden ist. Diese Ansteuerschaltung 6 schaltet den Versorgungsstrom der jeweils nicht benötigten Ausgangs- stufe ab.

Figur 2 zeigt eine dem Stand der Technik entnommene Möglich- keit der Realisierung einer Steuerschaltung parallelgeschal- teter Bandpa filter mit PIN-Dioden, wie sie beispielsweise in Mobilfunktelefonen Verwendung findet. Der integrierte Halb- leiter-Baustein 7 ist im vorliegenden Beispiel ein Modulator- Baustein, in dem einem analogen Signal digitale Signale auf- moduliert werden (nicht eingezeichnet). Das so gewonnene Si- gnal wird einem Differenzverstärker 4 zugeführt. Der Halblei- ter-Baustein 7 weist nur einen Ausgang (single-ended) auf.

Dieses Signal wird erst au erhalb des Halbleiter-Bausteins 7 in zwei Signalpfade aufgeteilt, die an die beiden Eingänge 11,21 der beiden Bandpa -Filter (SAW-Filter) 1, 2 ange- schlossen sind. An den beiden Ausgängen der Bandpa -Filter 1, 2 ist jeweils eine PIN-Diode 81,82 angeschlossen. Diese bei- den PIN-Dioden 81,82 sind Teil eines PIN-Dioden-Schalters 8, der weitere Elemente (nicht eingezeichnet) zur Ansteuerung der PIN-Dioden aufweist. Die Ausgänge der PIN-Dioden 81,82 sind verbunden und über einen Leistungsverstärker 9 an eine Mobilfunk-Antenne 10 angeschlossen. Ein vor der Antenne 10 üblicherweise angeordneter Antennenumschalter ist nicht ein- gezeichnet. Diese Anordnung benötigt, da der PIN-Dioden- Umschalter 8 aus diskreten Bauelementen aufgebaut ist, viel

Platz, führt zu einem relativ hohen Gewicht der gesamten Schaltungsanordnung und verursacht dadurch hohe Kosten.

Die Aufteilung des Hochfrequenz-Signals bereits in einem den Bandpa filtern vorgeschalteten Halbleiter-Baustein gemä Fi- gur 1 hingegen erlaubt eine hohe Isolation des eingeschalte- ten gegenüber dem ausgeschalteten Signalpfad von ca. 66 dB.

Gegenüber einer Lösung mit PIN-Dioden ergibt sich au erdem eine deutliche Platz-, Gewichts-und Bauteilersparnis.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung findet bei- spielsweise im Mobilfunk Anwendung. Die Bandbreite des ein- gangsseitig zuführbaren Hochfrequenz-Signals beträgt hier ca.

70 Megahertz, die Signalfrequenzen liegen zwischen ca. 890 und 960 Megahertz. Diese Bandbreite ist für nur ein Bandpa - filter, im vorliegenden Fall werden Oberflächenwellenfilter eingesetzt, zu gro . Deshalb ist die Parallelschaltung zweier Bandpa filter mit versetzten Durchla bereichen erforderlich.

Der Ausgang 3 der Schaltungsanordnung ist beispielsweise über eine Verstärkerstufe an eine Antenne eines Mobilfunktelefons anschlie bar. Der den Bandpa filtern vorgeschaltete, be- schriebene Halbleiter-Baustein 7 kann beispielsweise ein Mo- dulatorbaustein sein, welcher auf eine analoge Trägerfrequenz digitale Signale, beispielsweise Sprachsignale, aufmoduliert.

Dieses modulierte Signal wird dann in beschriebener Weise aufgeteilt und den Ausgangsstufen 4,5 zugeführt.

In Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsform gemä Figur 1 ist es zur weiteren Vergrö erung der Bandbreite der Schal- tung denkbar, mehr als zwei Bandpa filter parallel zu schal- ten.