DE102015213652B4

DE102015213652B4 - Verstärkungsvorrichtung für gebündelte Signale und Verfahren

Info

Publication number: DE102015213652B4
Application number: DE102015213652.3A
Authority: DE
Inventors: Leslie Paul WALLIS
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: SG10201706812QA; GB2531106B; US9768813B2; KR20160040990A; US10367536B2; US20170288714A9; CN105490698B; HK1217578A1; TWI600292B; GB2531106A; JP6424146B2; TW201630368A; US10069527B2; US20180097533A1; US20170099069A1; US20190028132A1; DE102015213652A1; SG10201505486YA; KR101789872B1; GB201512017D0

Abstract

Eine Vorrichtung (24; 40) zur Verstärkung von gebündelten Signalen, umfassend: mindestens einen Filter (42), der entweder ein aus einer Vielzahl von verschiedene Frequenzbänder aufweisenden Signalkomponenten bestehendes gebündeltes Signal empfängt und das gebündelte Signal in eine Vielzahl von Teilsignalen verschiedener Frequenzbänder auf eine Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) aufteilt oder ein nicht gebündeltes Signal mit einer einzelnen Signalkomponente empfängt, das an zumindest einem der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) bereitgestellt wird; eine Vielzahl von Verstärkern (44; 44a, 44b), die mit der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) verbunden, die Vielzahl von Teilsignalen an der Vielzahl von verschiedenen Ausgängen (43a, 43b) empfangen und die Vielzahl von Teilsignalen verstärken; und ein Netzwerk (50), welches zwischen die Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) geschaltet ist, Komponenten aufweist, die danach ausgewählt worden sind, zumindest einen Anteil der Signale, die eine Frequenz außerhalb des dem Ausgang zugeordneten Frequenzbandes aufweisen, an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) auszulöschen, und zwischen einer ersten Konfiguration, in der die Komponenten des Netzwerks (50) beim Empfang eines gebündelten Signals zumindest einen Anteil der Signale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) auslöschen, und einer zweiten Konfiguration, in der die Komponenten des Netzwerks (50) beim Empfang eines nicht gebündelten Signals zumindest einen Anteil der Signale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) nicht auslöschen, umschaltbar ist.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Systeme und insbesondere auf Hochfrequenz-(RF)-Elektronik.
Beschreibung des Standes der Technik
RF-Elektronikgeräte wie etwa Handys, Smartphones, Tablets, Computer, Modems und andere Geräte arbeiten in einem beschränkten Frequenzspektrum. Um es mehreren Geräten zu ermöglichen, gleichzeitig auf bestimmten Frequenzbändern zu senden und zu empfangen, werden verschiedene Maßnahmen getroffen. Eine dieser Maßnahmen wird Träger- oder Kanalbündelung genannt, die derzeit in Anwendungen unter 4G LTE Advanced Einsatz findet. Gemäß dieser Maßnahme werden breitere Übertragungsbandbreiten genutzt, um gleichzeitig gebündelte Komponententräger mit unterschiedlichen Frequenzen zu übertragen. Die Komponententräger können entweder auf angrenzenden Frequenzen liegen oder eine Frequenzlücke aufweisen. Wenn mehrere Komponententräger in unterschiedlichen Bändern gebündelt und gesendet werden, müssen sie unter Nutzung mehrerer Bandpassfilter empfangen werden, jeweils ein Filter pro empfangenem Band. Derartige Filter können vollkommen unabhängige voneinander sein oder an einem gemeinsamen Einspeisepunkt gekoppelt sein, wie etwa einer gemeinsamen Antenne. In dem drahtlosen Empfangsgerät müssen die Ausgabesignale solcher Filter häufig verstärkt und in einem einzigen Pfad wieder zusammengesetzt werden (englisch ”combining”). Eine beispielhafte Vorrichtung in einem drahtlosen Gerät, in dem das geschieht, ist der Diversitätsempfänger (englisch ”diversity receiver”).
Verstärken und Kombinieren solcher Signalarten kann allerdings in erheblichem Rauschen und Verstärkungsunterschieden bei Signalen in den verschiedenen empfangenen Frequenzbändern führen, wodurch die gesamte Signalqualität betroffen sein kann. Es besteht daher ein Bedarf an einem verbesserten System und einem verbesserten Verfahren zur Verstärkung von Komponentensignal gebündelter Träger, welche verringertes Rauschen und verbesserte Verstärkungseigenschaften aufweisen.
Die Druckschrift WO 2013/131047 A1 offenbart Vorrichtungen und Verfahren zum Empfang gebündelter Hochfrequenzsignale, bei denen zwei MIMO-Antennenarchitekturen eingesetzt werden, um selektiv gebündelte und nicht-gebündelte Signale zu verarbeiten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Schaubild eines drahtlosen Gerätes mit einer Filterkomponente gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt ein schematisches Blockschaubild eines beispielhaften drahtlosen Gerätes oder Netzwerkgerätes, welches ein oder mehrere Module nach 1 aufweisen kann.
3 zeigt ein Schaltbild eines Zwei-Wege-Frequenzweichenfilters (auch ”Diplexerfilter”) und Verstärkungsschaltkreises, welches mit dem Verstärkermodul mit geringem Rauschen (englisch ”low-noise amplifier module”, LNA-Modul) der 1 verwendet werden kann.
4 zeigt ein schematisches Blockschaubild eines Zwei-Wege-Frequenzweichenfilters (auch ”Diplexerfilter”) und Verstärkungsschaltkreises mit einem schaltbaren passiven Netzwerk, welches mit dem Verstärkermodul mit geringem Rauschen (englisch ”low-noise amplifier module”, LNA-Modul) der 1 verwendet werden kann.
5 zeigt ein schematisches Blockschaubild einer Matrix von Zwei-Wege-Frequenzweichenfiltern und Verstärkungsschaltkreisen der 4.
6 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsvariante eines Zwei-Wege-Frequenzweichenfilters (auch ”Diplexerfilter”) und Verstärkungsschaltkreises mit einem schaltbaren passiven Netzwerk.
7 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsvariante eines Zwei-Wege-Frequenzweichenfilters (auch ”Diplexerfilter”) und Verstärkungsschaltkreises mit einem schaltbaren passiven Netzwerk.
8 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsvariante eines Zwei-Wege-Frequenzweichenfilters (auch ”Diplexerfilter”) und Verstärkungsschaltkreises mit einem schaltbaren passiven Netzwerk.
9 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsvariante eines Filters und Verstärkungsschaltkreises mit einem schaltbaren passiven Netzwerk mit einer Vielzahl von Filtern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt ein schematisches Schaubild eines drahtlosen Gerätes 11 wie etwa eines Handys, eines Smartphones, eines Tablets, eines Modems, eines Kommunikationsnetzwerks oder eines anderen tragbaren oder stationären Gerätes, welches zur Sprach- und/oder Datenkommunikation eingerichtet ist. Das Gerät 11 umfasst eine Antenne 14, die Signale wie etwa Multiplexsignale empfängt, und eine Filterkomponente 24, die in einer speziellen Ausführungsvariante Komponentensignale aus einem Multiplexsignal extrahiert. Wie weiter unten jedoch erläutert wird, kann die Filterkomponente 24 jede beliebige einer Vielzahl von verschiedenen Filtervarianten umfassen. Das Gerät 11 umfasst außerdem einen Transceiver 13, der dazu eingerichtet ist, Signale in bekannter Art und Weise zu empfangen und zu senden, sowie eine Batterie 15, die das Gerät 11 mit Energie versorgt.
2 stellt das Gerät 11 in höherem Detailgrad dar. Wie gezeigt kann das Gerät 11 Signale von einer Vielzahl von Antennen 14, inklusive einer Hauptantenne, einer Diversitätsantenne oder dergleichen, empfangen. Die Hauptantenne 14 kann durch ein Antennenschaltmodul 12 ausgewählt werden, so dass Signale selektiv gesendet und empfangen werden können. Das Antennenschaltmodul 12 empfängt Signale von dem Transceiver 13 über ein Leistungsverstärkungsmodul 17. Der Transceiver 13 ist dazu ausgebildet, Sendesignale zu erzeugen und/oder Empfangssignale zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen können solche Sende- und Empfangsfunktionalitäten in separaten Komponenten (z. B. einem Sendemodul und einem Empfangsmodul) oder in dem gleichen Modul implementiert werden. Das Antennenschaltmodul 12 kann dazu ausgebildet sein, zwischen verschiedenen Bändern und/oder Betriebsarten, Sendebetrieb und Empfangsbetrieb etc. umzuschalten. Wie ebenfalls in 2 gezeigt ist, kann die Hauptantenne 14 sowohl Signale empfangen, die dem Transceiver 13 über das Antennenschaltmodul 12 bereitgestellt werden, als auch Signale des drahtlosen Geräts 11 über den Transceiver 13, die Leistungsverstärker 17 und das Antennenschaltmodul 12 in bekannter Weise senden.
Das System der 2 umfasst weiterhin ein Energieverwaltungssystem 19, das mit dem Transceiver 13 verbunden ist und die für den Betrieb des drahtlosen Geräts benötigte Energie verwaltet. Das Energieverwaltungssystem 19 kann auch den Betrieb eines Basisband-Subsystems 21 und anderer Komponenten des drahtlosen Geräts 11 steuern. Das Energieverwaltungssystem 19 versorgt das Gerät 11 mithilfe der Batterie 15 in bekannter Weise mit Energie.
Das Basisband-Subsystem 21 wird als mit einer Nutzerschnittstelle 23 verbunden dargestellt, um verschiedene Eingaben und Ausgaben von Sprachsignalen und/oder Daten für den Nutzer oder von dem Nutzer zu ermöglichen. Das Basisband-Subsystem 21 kann auch mit einem Speicher 25 verbunden sein, der dazu eingerichtet ist, Daten und/oder Anweisungen für den Betrieb des drahtlosen Geräts zu speichern und/oder einen Informationsspeicher für den Nutzer bereitzuhalten.
Die Leistungsverstärker 17 können dazu verwendet werden, eine große Auswahl an Hochfrequenzsignalen (RF-Signalen) zu verstärken. Beispielsweise können ein oder mehrere der Leistungsverstärker 17 ein Freigabesignal empfangen, welches dazu eingesetzt werden kann, die Ausgabe der Leistungsverstärker zu takten, um das Senden eines Signals in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (”wireless local area network”, WLAN) oder eines anderen geeigneten getakteten Signals zu unterstützen. Es ist nicht notwendig, dass jeder der Leistungsverstärker 17 die gleiche Art von Signal verstärkt. Beispielsweise kann ein Leistungsverstärker ein WLAN-Signal verstärken, während ein anderer Leistungsverstärker zum Beispiel ein Freigabesignal für ein GSM-Signal (”Global System for Mobile”), ein CDMA-Signal (”code division multiple access”, Codemultiplex), ein W-CDMA-Signal (”Wideband CDMA”, Breitbandcodemultiplex), ein LTE-Signal (”Long Term Evolution”) oder ein EDGE-Signal (”Enhanced Data Rates for GSM Evolution”) verstärken kann.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Prozessor dazu eingerichtet sein, die Implementierung von verschiedenen hierin beschriebenen Vorgehensweise zu ermöglichen. Zu Beschreibungszwecken können Ausführungsformen der Erfindung auch unter Bezugnahme auf Illustrationen von Flussdiagrammen und/oder Blockschaubildern von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten beschrieben werden. Es sollte klar sein, dass jeder Block der Illustrationen von Flussdiagrammen und/oder Blockschaubildern im Rahmen von Computerprogrammanweisungen umgesetzt werden kann. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Allzweckcomputers, eines Spezialcomputers oder eines anderen programmierbaren Datenverarbeitungsapparates zur Verfügung gestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die durch den Prozessor des Computers oder anderen programmierbaren Datenverarbeitungsapparates Mittel bilden, die zur Durchführung der in den Blöcken der Flussdiagramme und/oder Blockschaubilder dargestellten Schritte dienen.
In bestimmten Ausführungsformen können diese Computerprogrammanweisungen auch auf einem durch einen Computer lesbaren Medium 29 gespeichert sein, die einen Computer oder einen anderen programmierbaren Datenverarbeitungsapparat in einen derartigen Betriebszustand versetzen können, dass die auf dem durch einen Computer lesbaren Medium 29 gespeicherten Anweisungen einen Artikel mit darin umfassten Anweisungsmitteln bilden, die zur Durchführung der in den Blöcken der Flussdiagramme und/oder Blockschaubilder dargestellten Schritte dienen. Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer oder einen anderen programmierbaren Datenverarbeitungsapparat hochgeladen werden, um eine Reihe von Arbeitsvorgängen auf dem Computer oder anderen programmierbaren Datenverarbeitungsapparat in Gang zu setzen, um einen computerimplementierten Prozess zu erzeugen, der zur Durchführung der in den Blöcken der Flussdiagramme und/oder Blockschaubilder dargestellten Schritte dient.
Wie ebenfalls in 2 gezeigt, kann das drahtlose Gerät 11 auch ein Filter- und Verstärkerelement 24 umfassen, welches in einem bestimmten Fall dazu ausgebildet ist, ein erstes Eingabesignal zu empfangen, das Eingabesignal in ein oder mehrere Ausgabesignal zu filtern und die Ausgabesignale zu verstärken. In einer bestimmten Umsetzung, empfängt das Filter- und Verstärkerelement 24 träger- oder kanalgebündelte Signale, die über eine Bandbreite hinweg gesendete Komponentensignale beinhalten. Das Element 24 kann Teil des RF-Frontends sein oder zwischen dem RF-Frontend und dem Transceiver 13 zwischengeschaltet sein. In jedem Fall empfängt das Element 24 in einer Ausführungsvariante ein Multiplexsignal wie etwa ein Diplexsignal, das aus mehr als einem Frequenzband besteht, aus denen die Signale gebündelt werden. Dadurch können größeren Daten- und Signalmengen übertragen werden. Häufig müssen die Signale verstärkt werden, bevor sie nutzbar sind. Die Ausführungsvariante in 2 ist lediglich beispielhaft und sollte nicht als einschränkend betrachtet werden.
Genauer gesagt, wie in 2 dargestellt, kann das drahtlose Gerät 11 das Element 24 umfassen, welches Signale von einer Antenne 14 empfängt. Das Element 24 umfasst einen Filter 42 wie etwa einen Multiplex-Filter, der ein gebündeltes Signal empfängt, welches eine Vielzahl von Signalkomponenten aufweist. Der Filter 42 teilt die gebündelten Signale dann in die Signalkomponenten auf unterschiedlichen Frequenzbändern auf und stellt diese rauscharmen Verstärkern 44 über ein vorzugsweise schaltbares Netzwerk 50 bereit. Wie weiter unten genauer beschrieben werden wird, ist das Netzwerk 50 dazu ausgelegt, Anteile der Signalkomponenten, die außerhalb des Frequenzbandes der Signalkomponenten auszulöschen oder zumindest zu dämpfen, um das Rauschen zu vermindern und die Signalqualität zu verbessern. Die Ausgaben der Verstärker 44 können dann dem Transceiver 13 direkt zur Verrngung gestellt oder an einem Summierglied 46 summiert werden.
Es sollte angemerkt werden, dass das Element 24 in 2 das Signal von einer Diversitätsantenne 14 empfängt. Das Element 24 kann jedoch auch Signale von einer Hauptantenne 14 empfangen oder auf eine von verschiedenen Arten und Weisen implementiert werden, ohne von der hierin offenbarten Lehre abzuweichen.
3 stellt ein beispielhaftes Schaltbild 40 einer Verstärkerschaltung 40 für ein gebündeltes Signal dar. Wie gezeigt umfasst die Schaltung 40 einen Filter 42, zum Beispiel einen Diplexfilter, welche das Multiplexsignal von beispielsweise der Antenne 14 empfängt. Der Diplexfilter 42 kann in einer nicht limitierenden Ausführungsform einen Akustische-Oberflächenwellen-Filter (SAW-Filter) umfassen, der das Diplexsignal empfängt und zwei aufgeteilte Signale auf zwei separaten Frequenzbändern an den Ausgängen 43a, 43b ausgibt. Die Ausgaben werden dann an dem Gateanschluss eines rauscharmen verstärkenden Transistors 44a, 44b eingespeist, wodurch ein verstärktes Signal erzeugt wird, welches dann entweder direkt einer anderen Schaltungskomponente oder einem Summierglied oder Verstärker 46 bereitgestellt werden kann. Das Summierglied 46 kann dann ein summiertes Ausgabesignal erzeugen.
In einer beispielhaften Ausführungsvariante werden die rauscharmen Verstärker 44a, 44b als Transistoren vom Typ Feldeffekttransistor dargestellt. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die Anwendung nicht bloß auf Transistoren vom Typ Feldeffekttransistor beschränkt ist, da eine einer Vielzahl von Arten von Verstärkungsvorrichtungen verwendet werden kann, ohne den Offenbarungsbereich der Anmeldung zu verlassen. Beispielsweise können Bipolartransistoranwendungen ebenfalls verwendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Lehre zu verlassen.
In einer Ausführungsvariante kann das Summierglied 46 einen gemeinsamen Knoten aufweisen, der die Signale von den Transistoren 44a, 44b empfängt, allerdings sind auch andere Implementierungen möglich, ohne den Offenbarungsbereich der Anmeldung zu verlassen. Der Multiplexfilter 42 kann das Eingangssignal von der Antenne 14 oder von dem Hochfrequenz-Frontend 12 oder jeder anderen Komponente empfangen und das Summierglied 46 kann das verstärkte Signal dem Hochfrequenz-Frontend 12, der Antenne 14 oder jeder anderen Komponente bereitstellen, je nach Implementierungsvariatnte. Wieder wird ein Fachmann erkennen, dass die Komponente in einer einer Vielzahl von verschiedenen Ausgestaltungen eines drahtlosen Gerätes implementiert werden kann.
Eine im Rahmen der Schaltung von 3 vorkommende Schwierigkeit besteht darin, dass erhebliches Rauschen und Verstärkungsunterschiede auf jedem der Frequenzbänder der Ausgaben des Multiplexfilters 42 auftreten können. Dies ist das Ergebnis dessen, dass die Signale auf einem Band mit den Eingängen der rauscharmen Verstärker 44a, 44b rückkoppeln und an dem Multiplexsignalfilter 42 in dem gebündelten Band reflektiert werden. Das passiert deswegen, weil bei anderen Frequenzen als denen der vorgesehenen Passbänder des Multiplexfilters 42 der Ausgänge des Filters 42 stark reflektiv wirken, wodurch sich erhebliche Verstärkungsunterschiede ergeben. Darüber hinaus lässt sich mit rauscharmen Verstärkern nur dann ein geringes Rauschen erzielen, wenn die Quellimpedanz korrekt angepasst wird. Falls die Eingänge der rauscharmen Verstärker 44a, 44b aus einer hochreflektiven Quellimpedanz in den gebündelten Frequenzbändern gespeist werden, kann das Rauschen in den Ausgabe der rauscharmen Verstärker 44a, 44b sehr hoch sein, was die Schaltungsleistungsfähigkeit beeinträchtigt.
Um diese Probleme anzugehen, kann ein schaltbares Netzwerk 50, wie etwa ein passives Netzwerk, zwischen den Mutliplexfilter 42 und die rauscharmen Verstärker 44a, 44b zwischengeschaltet werden. Das schaltbare Netzwerk 50 kann vorzugweise so abgestimmt werden, dass das Netzwerk 50 eine gegenseitige Auslöschung der jeweils reflektierten Signalanteile bewirkt. Mit anderen Worten, der Anteil des Signals an jedem der Ausgänge 43a, 43b, der eine Frequenzkomponente außerhalb des dem jeweiligen Ausgang 43a, 43b zugeordneten Bandes aufweist, wird durch das Netzwerk 50 vorzugsweise ausgelöscht oder gedämpft. Das schaltbare Netzwerk 50 kann ein Netzwerk aus passiven Bauteilen wie etwa Widerständen, Kondensatoren oder Induktivitäten aufweisen und kann auch Shunts oder in einigen Ausführungsvarianten auch aktive Vorrichtungen aufweisen. Das Netzwerk 50 ist vorzugweise derart abgestimmt, dass der Anteil eines Signals an einem der Ausgänge 43, der nicht in dem dem jeweiligen Ausgang 43a, 43b zugeordneten korrekten Band liegt, durch das Netzwerk 50 ausgelöscht oder zumindest gedämpft wird.
Das Netzwerk 50 kann vorzugsweise schaltbar sein, das heißt, dass das Netzwerk auswählbar zwischen die zwei Ausgänge 43 eingekoppelt und ausgekoppelt werden kann. Das erlaubt es, jeden der Ausgänge 43 zu verwenden, falls ein nicht gebündeltes Signal durch den Filter 42 geschickt wird, wobei gleichzeitig die durch das Netzwerk 50 verursachten Verluste dadurch reduziert werden, dass das Netzwerk aus dem Schaltkreis herausgeschaltet wird. Wenn durch den Filter 42 allerdings ein gebündeltes Signal zur Ausgabe an einem oder mehreren der Ausgänge 43 geschickt wird, kann das passive Netzwerk 50 zwischen die beiden Ausgänge 43 eingekoppelt werden, wodurch die Auslöschung desjenigen Anteils der Signale, der ansonsten Rauschen und Unstimmigkeiten in der Verstärkung hervorrufen würde, an den Ausgängen ermöglicht wird.
5 ist eine weitere Ausführungsvariante der Filterkomponente 24, die in 2 gezeigt ist. Wie dargestellt kann die Filterkomponente 24 tatsächlich eine Vielzahl von Schaltkreisbauteilen 40 aufweisen, von denen jedes einen Multiplexfilter 42, ein schaltbares passives Netzwerk 50, Verstärker 44a, 44b und Summierglieder 46 aufweist. Außerdem kann die Vielzahl an Multiplexfiltern 42 auch Diplexfilter 42 oder Filter aufweisen, die gebündelte Signale mit mehr als zwei verschiedenen getrennte Bändern empfangen, wie durch den zuunterst dargestellten Filter 40n veranschaulicht. Jeder andere Filter oder Filtersatz mit mehreren Ausgängen kann ebenso verwendet werden, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Lehre abzuweichen. Vorzugsweise kann ein schaltbares Netzwerk 50n eingesetzt werden, das mehrere passive Bauteile aufweist, so dass die unerwünschten Signalkomponenten an jedem der Ausgänge 43 in der oben beschriebenen Art und Weise ausgelöscht und die Ausgaben für verschiedene Transistoren 44a bis 44n bereitgestellt werden können. Die spezifische Konfiguration der Filterkomponente 24 kann je nach Anwendungsfall variieren.
6 zeigt eine spezielle beispielhafte Schaltkreisimplementierung einer Filterkomponente 40, die einen Akustische-Oberflächenwellen-Filter (SAW-Filter) 42 mit zwei die Gateanschlüsse von als rauscharme Verstärker wirkenden Transistoren treibenden Ausgängen 43a, 43b aufweist. Die Sourceanschlüsse der Transistoren 44a, 44b werden einem Summierglied 46 bereitgestellt, welches wie oben erläutert einen gemeinsamen Knoten aufweisen kann, der mit jedem Transistor 44a, 44b verbunden ist.
In dieser Ausführungsvariante umfasst das schaltbare passive Netzwerk 50 einen parallel zu einer Induktivität L1 geschalteten Widerstand R1, der mit den Ausgängen 43a, 43b über Schalter, die durch den Prozessor 20 oder die Steuerung 18 (siehe 2) steuerbar sind, verbunden ist. Wenn ein gebündeltes Signal mit zwei Frequenzbändern an dem SAW-Filter 42 empfangen wird, gibt der SAW-Filter 42 getrennte Signale an den Ausgängen 43a, 43b aus. Um beide Signale zu verstärken werden die Transistoren 44a, 44b beide aktiviert. Ein unerwünschter Nebeneffekt tritt dadurch auf, dass das Signal jedes Bandes mit dem dem jeweils entgegengesetzten Band zugeordneten Eingang des rauscharmen Verstärkers rückkoppelt und von dem Anschluss des dem jeweils entgegengesetzten Band zugeordneten Filters des Multiplexfilters 42 reflektiert wird, so dass eine gewisse Signalleistung auf das Originalsignal beaufschlagt oder von diesem abgezogen wird. Das führt zu erheblichen Verstärkungsdifferenzen. Um diese Differenzen auszugleichen, werden die Schalter S1 und S2 geschlossen und das Netzwerk aus parallel geschaltetem Widerstand und Induktivität löscht oder vermindert die unerwünschte reflektierte Signalkomponente. Bemerkenswerterweise löscht das Netzwerk die erwünschte vorwärts laufende Signalkomponente im Wesentlichen nicht aus, da das entgegengesetzte Ende des Netzwerks mit der durch den Filteranschluss des entgegengesetzten Bandes gebildeten reflektiven Impedanz gekoppelt ist. Dadurch wirkt das Netzwerk effektiv als Abstimmstichleitung für die erwünschte vorwärts laufende Signalkomponente. Damit werden übermäßige Verluste des erwünschten Signals minimiert. Es ergibt sich ein reineres Signal, welches den Verstärkern 44a, 44b und dem Summierglied 46 zur Verfügung gestellt wird. In Fällen, in denen der SAW-Filter 42 kein gebündeltes Signal bereitstellt, können die Schalter deaktiviert werden, so dass die Verluste bei der Transmission des nicht gebündelten Signals an die rauscharmen Verstärker 44a, 44b verringert werden können.
Die 7 und 8 veranschaulichen andere Ausführungsvarianten. In der Ausführungsvariante der 7 kann ein Impedanzausgleichsnetzwerk mit Induktivitäten L2 und L3 zwischen den rauscharmen Verstärkern 44a, 44b und den Schaltern S1 und S2 eingefügt werden, um die bestmögliche Rauschcharakteristik für die Verstärker 44a, 44b zu bieten. Gleichermaßen können in 8 zum gleichen Zweck Induktivitäten L4 und L5 zwischen den Schaltern S1 und S2 und dem SAW-Filter 42 eingefügt werden. Das geschaltete Netzwerk 50 kann daher entweder vor oder nach den Ausgleichskomponenten, die zur Verringerung des Rauschverhaltens der Verstärker 44a, 44b ausgewählt werden, eingefügt werden.
9 veranschaulicht, dass die Rausch- und Verstärkungsprobleme, die weiter oben im Zusammenhang mit 3 erläutert worden sind, auch auftreten können, wenn zwei komplett getrennte Filter 42 eingesetzt werden. Wie in 9 dargestellt, verfügen zwei getrennte Filter 42 über Ausgänge 43a, 43b, die über ein schaltbares Netzwerk 50 in wie oben beschriebener Weise verschaltet sind. Im Umfang derjenigen Komponenten an einem der Ausgänge 43a, 43b der getrennten Filter 42, die nicht innerhalb des dem jeweiligen Ausgang 43a, 43b zugeordneten Frequenzband liegen, kann das schaltbare Netzwerk 50 dazu eingesetzt werden, diese unerwünschten Signale auszulöschen, um Rauschen zu vermindern und die Verstärkungsdifferenz zwischen den Ausgängen zu verbessern.
Wie sich aus der oben stehenden Erläuterung ergibt, werden beispielhafte Ausführungsvarianten im Zusammenhang mit SAW-Vorrichtungen beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass jedweder Filter oder Filtersatz beliebiger Bauart eine nicht auflösbare Impedanz für die Schaltung außerhalb ihres jeweiligen Passbandes darstellen kann. So gesehen können die Ausgänge 43a, 43b Ausgaben verschiedener Arten von Filtern empfangen und die nicht auflösbaren Impedanzen können in analoger Weise durch ein entsprechend im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ausgestaltetes schaltbares Netzwerk unschädlich gemacht werden.
Während im vorstehend Erläuterten verschiedene Implementierungen und Verwendungen der vorliegenden Erfindung gezeigt, illustriert und beschrieben worden sind, ist es für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass verschiedentliche Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen an den hierin beschriebenen Ausführungsformen von Fachleuten durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang und der Grundidee der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher soll die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannten Beschreibungen beschränkt sein sondern durch die beigefügten Ansprüche definiert werden.

Claims

Eine Vorrichtung (24; 40) zur Verstärkung von gebündelten Signalen, umfassend: mindestens einen Filter (42), der entweder ein aus einer Vielzahl von verschiedene Frequenzbänder aufweisenden Signalkomponenten bestehendes gebündeltes Signal empfängt und das gebündelte Signal in eine Vielzahl von Teilsignalen verschiedener Frequenzbänder auf eine Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) aufteilt oder ein nicht gebündeltes Signal mit einer einzelnen Signalkomponente empfängt, das an zumindest einem der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) bereitgestellt wird; eine Vielzahl von Verstärkern (44; 44a, 44b), die mit der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) verbunden, die Vielzahl von Teilsignalen an der Vielzahl von verschiedenen Ausgängen (43a, 43b) empfangen und die Vielzahl von Teilsignalen verstärken; und ein Netzwerk (50), welches zwischen die Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) geschaltet ist, Komponenten aufweist, die danach ausgewählt worden sind, zumindest einen Anteil der Signale, die eine Frequenz außerhalb des dem Ausgang zugeordneten Frequenzbandes aufweisen, an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) auszulöschen, und zwischen einer ersten Konfiguration, in der die Komponenten des Netzwerks (50) beim Empfang eines gebündelten Signals zumindest einen Anteil der Signale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) auslöschen, und einer zweiten Konfiguration, in der die Komponenten des Netzwerks (50) beim Empfang eines nicht gebündelten Signals zumindest einen Anteil der Signale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) nicht auslöschen, umschaltbar ist.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 1, wobei der Filter (42) einen Akustische-Oberflächenwellen-Filter (SAW-Filter) aufweist.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 2, wobei der SAW-Filter (42) ein Diplexsignal empfängt und zwei Signale an zwei Ausgängen ausgibt, denen verschiedene Frequenzen zugeordnet sind.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 2, wobei der zumindest eine Filter (42) eine Vielzahl von Filtern aufweist.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Verstärkern rauscharme Verstärker umfasst, die aus Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren gebildet sind.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Summierglied (46), welches die verstärkten Teilsignale summiert.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 6, wobei das Summierglied (46) einen gemeinsamen Knoten aufweist, der die verstärkten Teilsignale empfängt.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 1, wobei das Netzwerk (50) ein passives Netzwerk umfasst.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 8, wobei das passive Netzwerk (50) einen zu einer Induktivität parallel geschalteten Widerstand aufweist.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 8, wobei das Netzwerk (50) mindestens einen Schalter (S1, S2) aufweist, so dass das passive Netzwerk (50) auswählbar zwischen die Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) gekoppelt werden kann, wenn die Teilsignale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) zur Verfügung gestellt werden, und auswählbar abgekoppelt werden kann, wenn nur ein einzelnes Ausgabesignal an einem der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) zur Verfügung gestellt wird.
Die Vorrichtung (24; 40) gemäß Anspruch 10, wobei der mindestens eine Schalter (S1, SD2) eine Vielzahl von Schaltern umfasst, die jeweils mit einem der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) gekoppelt sind.
Ein drahtloses Gerät (11), umfassend: einen Empfänger (13), der die drahtlosen Signale empfängt; einen Prozessor (19), der den Betrieb des drahtlosen Gerätes (11) steuert; mindestens einen Filter (42), der entweder ein aus einer Vielzahl von verschiedene Frequenzbänder aufweisenden Signalkomponenten bestehendes gebündeltes Signal empfängt und das gebündelte Signal in eine Vielzahl von Teilsignalen verschiedener Frequenzbänder auf eine Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) aufteilt oder ein nicht gebündeltes Signal mit einer einzelnen Signalkomponente empfängt, das an zumindest einem der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) bereitgestellt wird; eine Vielzahl von Verstärkern (44; 44a, 44b), die die Vielzahl von Teilsignalen an der Vielzahl von verschiedenen Ausgängen (43a, 43b) empfangen und die Vielzahl von Teilsignalen verstärken; und ein Netzwerk (50), welches zwischen die Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) geschaltet ist, Komponenten aufweist, die danach ausgewählt worden sind, zumindest einen Anteil der Signale, die eine Frequenz außerhalb des dem Ausgang zugeordneten Frequenzbandes aufweisen, an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) auszulöschen, und zwischen einer ersten Konfiguration, in der die Komponenten des Netzwerks (50) beim Empfang eines gebündelten Signals zumindest einen Anteil der Signale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) auslöschen, und einer zweiten Konfiguration, in der die Komponenten des Netzwerks (50) beim Empfang eines nicht gebündelten Signals zumindest einen Anteil der Signale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) nicht auslöschen, umschaltbar ist.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 12, wobei der Filter (42) einen Akustische-Oberflächenwellen-Filter (SAW-Filter) aufweist.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 13, wobei der SAW-Filter (42) ein Diplexsignal empfängt und zwei Signale an zwei Ausgängen ausgibt, denen verschiedene Frequenzen zugeordnet sind.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 12, wobei der zumindest eine Filter (42) eine Vielzahl von Filtern aufweist.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Verstärkern (44; 44a, 44b) rauscharme Verstärker umfasst, die aus Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren gebildet sind.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 12, weiterhin umfassend: ein Summierglied (46), welches die verstärkten Teilsignale summiert.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 17, wobei das Summierglied (46) einen gemeinsamen Knoten aufweist, der die verstärkten Teilsignale empfängt.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 12, wobei das Netzwerk (50) ein passives Netzwerk umfasst.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 19, wobei das passive Netzwerk (50) einen zu einer Induktivität parallel geschalteten Widerstand aufweist.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 19, wobei das Netzwerk (50) mindestens einen Schalter (S1; S2) aufweist, so dass das passive Netzwerk (50) auswählbar zwischen die Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) gekoppelt werden kann, wenn die Teilsignale an der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) zur Verfügung gestellt werden, und auswählbar abgekoppelt werden kann, wenn nur ein einzelnes Ausgabesignal an einem der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) zur Verfügung gestellt wird.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 21, wobei der mindestens eine Schalter (S1; S2) eine Vielzahl von Schaltern umfasst, die jeweils mit einem der Vielzahl von Ausgängen (43a, 43b) gekoppelt sind.
Das Gerät (11) gemäß Anspruch 12, wobei das Gerät (11) eine Vielzahl von Filtern (42) aufweist, die gebündelte Signale empfangen.
Ein Verfahren zur Verstärkung von gebündelten Signalen, umfassend: Empfangen entweder aus einer Vielzahl von verschiedene Frequenzbänder aufweisenden Signalkomponenten bestehender gebündelter Signale oder nicht gebündelter Signale mit einer einzelnen Signalkomponente; Aufteilen der gebündelten Signale mit einer Vielzahl von Signalkomponenten, die verschiedene Frequenzbänder aufweisen, in Teilsignale vorab ausgewählter Frequenzbänder auf Ausgänge; Verstärken der Teilsignale; Selektives Verschalten der Ausgänge über ein Impedanznetzwerk (50), wobei das Impedanznetzwerk (50) so ausgewählt ist, dass an einem Ausgang Anteile eines Teilsignals, die eine von dem vorab ausgewählten Frequenzband verschiedene Frequenz aufweisen, zumindest teilweise ausgelöscht werden, falls gebündelte Signal empfangen werden; und Entkoppeln der Ausgänge durch das Impedanznetzwerk (50), falls nicht gebündelte Signale empfangen werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das Aufteilen der gebündelten Signale das Aufteilen der Signale mittels eines Multiplex-Akustische-Oberflächenwellen-Filters (SAW-Filter) umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das Verstärken der Teilsignale ein Verstärken der Teilsignale mittels eines rauscharmen Verstärkers umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das Verschalten der Ausgänge über ein Impedanznetzwerk (50) ein Verschalten der Ausgänge über Schalter und ein passives Netzwerk umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das passive Netzwerk (50) einen zu einer Induktivität parallel geschalteten Widerstand aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 24, weiterhin umfassend: Summieren der verstärkten Teilsignale.
Das Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das Aufteilen der gebündelten Signale ein Aufteilen der Signale mittels einer Vielzahl von Filtern (42) umfasst, um eine Vielzahl von Teilsignalen zu erzeugen.