Title:
Front-end Schaltung
Kind Code:
B4


Abstract:

Front-end Schaltung
– mit einem Antennenanschluss (AT)
– mit einem ersten Signalpfad (SP) mit einem darin angeordneten ersten Filter (FT), der erste Signalpfad gekoppelt mit dem Antennenanschluss
– mit einem zweiten Signalpfad (SP) mit einem darin angeordneten zweiten Filter (FT), der zweite Signalpfad gekoppelt mit dem Antennenanschluss
– mit einem dritten Signalpfad (SP) mit einem darin angeordneten dritten Filter (FT), der dritte Signalpfad gekoppelt mit dem Antennenanschluss
– wobei alle drei Filter mittels einer Steuerungsschaltung (CE) in ihrem Frequenzband abstimmbar sind
– wobei die Filter wahlweise in FDD oder TDD Betriebsart betreibbar sind
– wobei die Filter jeweils einen Abstimmbereich aufweisen und jeweils als Filterschaltung ausgeführt sind umfassend
– eine serielle Signalleitung (SL), die zumindest 4 Schaltungsknoten (N) aufweist, und
– mit jeweils einem an die Schaltungsknoten angekoppelten und gegen Masse geschalteten Parallelzweig,
– wobei in jedem Parallelzweig ein hochgütiges abstimmbares Reaktanzelement (CT) angeordnet ist wobei die Reaktanzelemente über Koppelkondensatoren (CK) miteinander gekoppelt sind, die in der seriellen Signalleitung zwischen je zwei benachbarten Schaltungsknoten angeordnet sind
– wobei gleichzeitiger Betrieb in mindestens einem Sendeband und mindestens einem Empfangsband über alle drei Filter und die dazugehörigen Signalpfade möglich ist
– bei der in zumindest einem der Signalpfade (SP) zwischen dem jeweiligen Filter (FT) und dem Antennenanschluss (AT) ein Phasenschieber (PS) angeordnet ist, welcher abstimmbar oder mit einer festen Phasenverschiebung eingestellt ist.




Inventors:
Schmidhammer, Edgar, Dr. (83371, Stein a.d.Traun, DE)
Ellä, Juha (Halikko, FI)
Application Number:
DE102014102699A
Publication Date:
09/03/2015
Filing Date:
02/28/2014
Assignee:
SnapTrack, Inc. (Calif., San Diego, US)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE60100421T2N/A2004-04-15



Foreign References:
200401271782004-07-01
200500882552005-04-28
201400385312014-02-06
WO2011004525A12011-01-13
Other References:
Inoue, H.; Xiaoyu Mi; Fujiwara, u.a.: Novel Tunable Filter Enabling both Center Frequency and Bandwidth Tunability. In: Microwave Conference (EuMC), 2012 42nd European, 29. Okt. 2012 – 1. Nov. 2012, S. 269 - 272.
Attorney, Agent or Firm:
BARDEHLE PAGENBERG Partnerschaft mbB Patentanwälte, Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
1. Front-end Schaltung
– mit einem Antennenanschluss (AT)
– mit einem ersten Signalpfad (SP) mit einem darin angeordneten ersten Filter (FT), der erste Signalpfad gekoppelt mit dem Antennenanschluss
– mit einem zweiten Signalpfad (SP) mit einem darin angeordneten zweiten Filter (FT), der zweite Signalpfad gekoppelt mit dem Antennenanschluss
– mit einem dritten Signalpfad (SP) mit einem darin angeordneten dritten Filter (FT), der dritte Signalpfad gekoppelt mit dem Antennenanschluss
– wobei alle drei Filter mittels einer Steuerungsschaltung (CE) in ihrem Frequenzband abstimmbar sind
– wobei die Filter wahlweise in FDD oder TDD Betriebsart betreibbar sind
– wobei die Filter jeweils einen Abstimmbereich aufweisen und jeweils als Filterschaltung ausgeführt sind umfassend
– eine serielle Signalleitung (SL), die zumindest 4 Schaltungsknoten (N) aufweist, und
– mit jeweils einem an die Schaltungsknoten angekoppelten und gegen Masse geschalteten Parallelzweig,
– wobei in jedem Parallelzweig ein hochgütiges abstimmbares Reaktanzelement (CT) angeordnet ist wobei die Reaktanzelemente über Koppelkondensatoren (CK) miteinander gekoppelt sind, die in der seriellen Signalleitung zwischen je zwei benachbarten Schaltungsknoten angeordnet sind
– wobei gleichzeitiger Betrieb in mindestens einem Sendeband und mindestens einem Empfangsband über alle drei Filter und die dazugehörigen Signalpfade möglich ist
– bei der in zumindest einem der Signalpfade (SP) zwischen dem jeweiligen Filter (FT) und dem Antennenanschluss (AT) ein Phasenschieber (PS) angeordnet ist, welcher abstimmbar oder mit einer festen Phasenverschiebung eingestellt ist.

2. Front-end Schaltung nach Anspruch 1, bei der das erste Filter ein Tx Filter ist bei der das zweite und das dritte Filter jeweils Rx Filter sind.

3. Front-end Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Abstimmbereiche des ersten, des zweiten und des dritten Filters ausgewählt sind aus
dem Bereich von kleiner 700 MHz
dem Bereich von 700 MHz bis 1000 MHz,
dem Bereich von 1000–1400 MHz,
dem Bereich von 1400–1700 MHz,
dem Bereich von 1700–2200 MHz,
dem Bereich von 2200–2700 MHz und
dem Bereich über 2700 MHz.

4. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein vierter Signalpfad (SP4) mit einem darin angeordneten, vierten abstimmbaren Filter mit dem Antennenanschluss gekoppelt ist.

5. Front-end Schaltung nach Anspruch 4, bei der das vierte Filter einen vierten Abstimmbereich aufweist, der mit den anderen Abstimmbereichen nur wenig oder gar nicht überlappt.

6. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
– bei der über ein Rx Filter und ein Tx Filter ein Duplexbetrieb möglich ist,
– bei der die Rx und Tx Bänder für den Duplexbetrieb sowie der Duplexabstand innerhalb eines der Abstimmbereiche einstellbar ist
– bei der zusätzlich zum Duplexbetrieb über ein weiteres der abstimmbaren Filter Rx oder Tx Betrieb in einem Frequenzband, das sich von den zum Duplexbetrieb genutzten Tx und Rx Frequenzbändern unterscheidet, möglich ist.

7. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der in einem der Signalpfade zwischen dem jeweiligen Filter und dem Antennenanschluss ein Antennentuner angeordnet ist.

8. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
– bei der ein zweiter Antennenanschluss (AT2) vorhanden ist,
– bei der ein fünfter Signalpfad mit einem darin angeordneten fünften Filter (FT) mit dem zweiten Antennenanschluss gekoppelt ist
– bei der ein sechster Signalpfad mit einem darin angeordneten sechsten Filter (FT) mit dem zweiten Antennenanschluss gekoppelt ist
– bei der ein siebter Signalpfad mit einem darin angeordneten siebten Filter (FT) mit dem zweiten Antennenanschluss gekoppelt ist
– bei der erster und zweiter Antennenanschluss an die Ausgänge eines Multiplexers (MP) oder Antennenschalters (AS) angeschlossen sind,
– bei der der gemeinsame Eingang des Multiplexers oder des Antennenschalters mit einer Antenne (A) gekoppelt ist.

9. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
– bei der jeder Signalpfad (SP) einen HF Chip (TC) mit einem Antennenanschluss (AT) koppelt,
– bei der in jedem Signalpfad zwischen HF Chip (TC) und Filter (FT) ein Leistungsverstärker (AMP) oder ein LNA angeordnet ist.

10. Front-end Schaltung nach Anspruch 9, bei der zwischen Leistungsverstärker oder LNA (AMP) und Filter (FT) eine Impedanzanpassschaltung (MC) angeordnet ist.

11. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
– bei der die abstimmbaren Filter (FT) jeweils als eine Filterschaltung ausgeführt sind,
– bei der jede Filterschaltung aus Kapazitäten und Induktivitäten realisiert ist und jeweils mehrere LC Schwingkreise aus hochgütigen passiven L und C Elementen aufweist.

12. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
– bei der die in der seriellen Signalleitung beiderseits endständig angeordneten Schaltungsknoten (N) über eine parallel zur seriellen Signalleitung geschaltete Brückeninduktivität (BI) oder Brückenkapazität miteinander verbunden sind
– bei der die Reaktanzelemente als Parallelresonanzkreise ausgebildet sind, die jeweils eine Parallelschaltung eines hochgütigen abstimmbaren Kondensators (CT) und einer hochgütigen Induktivität (PI) umfassen.

13. Front-end Schaltung nach Anspruch 12, bei der die abstimmbaren Kondensatoren (CT) in einer Halbleiterschaltung als Varaktoren oder als schaltbares Kondensatorarray aus MIM oder MEMS Kondensatoren ausgebildet sind.

14. Front-end Schaltung nach Anspruch 13, bei der der abstimmbare Phasenschieber (PS) und das abstimmbare Filter (FT) mit der Steuerungsschaltung (CE) verbunden und so mit einem Steuersignal der Steuerungsschaltung (CE) abstimmbar sind.

15. Front-end Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der ein erster und ein zweiter Antennenanschluss vorgesehen sind, an die jeweils eine Gruppe von drei Signalpfaden angeschlossen sind, wobei jedem Signalpfad einen HF Chip mit einem der Antennenanschlüsse verbindet wobei in jedem Signalpfad angeordnet sind
– ein abstimmbarer Leistungsverstärker oder ein abstimmbarer LNA
– ein in seiner Ein- und Ausgangsimpedanz abstimmbares Filter
– eine Phasenschieberschaltung wobei die beiden Gruppen zwei unterschiedliche Frequenzbereiche abdecken, die ausgewählt sind aus
– dem Bereich von kleiner 700 MHz
– dem Bereich von 700 MHz bis 1000 MHz,
– dem Bereich von 1000–1400 MHz,
– dem Bereich von 1400–1700 MHz,
– dem Bereich von 1700–2200 MHz,
– dem Bereich von 2200–2700 MHz und
– dem Bereich über 2700 MHz,
wobei jede Gruppe zumindest ein abstimmbares Tx Filter und ein abstimmbares Rx Filter umfasst bei der im Pfad zwischen einer Antenne und den beiden Antennenanschlüssen ein Diplexer geschaltet ist, der die zwei ausgewählten Frequenzbereiche zu trennen vermag und dessen filterseitige Ausgänge jeweils einen Antennenanschluss bilden.

16. Front-end Schaltung nach Anspruch 15, bei der der Diplexer abstimmbar ist.

17. Front-end Schaltung nach Anspruch 15 oder 16, bei der an zumindest einen der beiden Antennenanschlüsse noch ein Festfrequenzsignalpfad mit einem akustischen Filter angeschlossen ist, welcher antennenseitig über eine festeingestelltes Anpassnetzwerk angeschlossen ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Front-end Schaltung mit einem abstimmbaren Filter, wie sie z. B. in nicht kabelgebundenen Kommunikationsgeräten Verwendung finden kann. Weiterhin betrifft sie eine Front-end Schaltung, die einen Carrier Aggregation Mode ermöglicht, bei dem in drei Sende- oder Empfangsbändern gleichzeitig gesendet oder empfangen werden kann.

Tragbare Kommunikationsgeräte, WLAN-Router usw. oder allgemeiner: Sende-/Empfangseinrichtungen, die mittels HF-Signalen kommunizieren, benötigen HF-Filter, um erwünschte von unerwünschten Signalen zu trennen. Solche Filter können z. B. in Front-end Schaltungen, z. B. in Duplexern, verschaltet werden.

Das Filter sollte dabei die Aufgabe der Verteilung der Signale zwischen einem Chipsatz und gegebenenfalls weiterhin vorhandenen Filtern wahrnehmen. Der Schaltungsaufwand sollte möglichst gering sein. Das Filter sollte kompatibel mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Filtertechnologien weiterer Filter sein, eine geringe Baugröße eines entsprechenden Bauelements ermöglichen und insbesondere eine hohe Selektion erlauben.

Der Trend zu Kommunikationsgeräten, die immer mehr Frequenzbänder bedienen können, führt zu komplexen Verschaltungen verschiedener Filter für die verschiedenen Frequenzbänder. Es entsteht deshalb der Bedarf an abstimmbaren Filter, um verschiedene Frequenzbänder mit demselben Filter nutzen zu können.

Bisherige Lösungen dieser Anforderungen basieren im Wesentlichen darauf, bekannte Filterschaltungen um abstimmbare Impedanzelemente zu erweitern, oder auf der Verwendung von Schaltern, mittels derer Filterelemente zu einer Filtertopologie hinzuschaltbar sind.

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.

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.

Auch aus dem Beitrag „RFMEMS-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.

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 WO2012/020613 ist die Verwendung von Isolatoren in HF-Filtern bekannt.

Im Mobilfunkstandard LTE-A (Long-Term Evolution-Advanced) können Mobiltelefone im so genannten Carrier Aggregation Mode (CA) betrieben werden, um hohe Datenraten im Downlink- und/oder im Uplink-Betrieb zu ermöglichen. Im CA-Mode ist Sende- und Empfangsbetrieb in einem ersten Frequenzband möglich, während gleichzeitig in einem weiteren Frequenzband empfangen werden kann. Per Konvention wurden dazu verschiedene Bandkombinationen vorgeschlagen, vorzugsweise Interband-Kombinationen, bei denen sich die Frequenzbänder im CA-Mode wesentlich unterscheiden. Je größer der Frequenzunterschied der im CA-Mode zu kombinierenden Frequenzbänder ist, desto einfacher gelingt die technische Realisierung.

Zusätzlich wurden Bandkombinationen vorgeschlagen, bei denen die zu kombinierenden Frequenzbänder im selben Frequenzbereich oder in eng benachbarten Frequenzbändern liegen. Für solche In-Band-CA-Modes wurden noch keine Erfolg versprechenden technischen Realisierungen vorgeschlagen, die mit einer einzigen Antenne realisierbar sind.

Die US 2004/0127178 A1 gibt einen abstimmbaren Duplexer an, bei dem zwei Signalleitungen mit einem gemeinsamen Knoten und weiter mit einer Antenne verbindbar sind.

WO 2011/004525 A1 gibt ein Multiband Front-end an, bei dem eine Vielzahl von Signalleitungen, die jeweils einem Band bzw. einem Bänderpaar zugeordnet sind, über einen Antennenschalter mit einer Antenne verbindbar sind.

DE 60100421 T2 gibt ein Front-end für Multimodebetrieb an, bei dem mittels eines Schalters zwischen verschiedenen Normen umgeschaltet werden kann.

US 2014/0038531 A1 gibt ein Front-end an, bei dem Signalpfade an einen Antennenanschluss angeschlossen sind, wobei in jedem Signalpfad abstimmbare Filter angeordnet sind, die einen gleichzeitigen Betrieb in einem Sendeband und einem Empfangsband ermöglichen. Die Filter sind dabei in der Lage in zwei unterschiedlichen Betriebsarten betrieben zu werden.

US 2005/0088255 A1 gibt ein spannungs-abstimmbares Filter an, insbesondere ein Chebyshev Bandpass-Filter, wobei das Filter durch Varaktoren abgestimmt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Front-End-Schaltung mit einem abstimmbaren Filter anzugeben, welches mehrere Frequenzbänder überdeckt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Front-End-Schaltung anzugeben, die einen vereinfachten Carrier Aggregation Mode ermöglicht.

Diese Aufgaben werden mit einer Front-End-Schaltung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Front-End-Schaltung weist zumindest einen ersten, einen zweiten und einen dritten Signalpfad auf, die mit einem Antennenanschluss gekoppelt sind. In jedem der Signalpfade ist je ein Filter angeordnet, welches mittels einer Steuerungsschaltung in seinem Frequenzband abstimmbar ist. Die Filter sind wahlweise im FDD- oder TDD-Betriebsmodus betreibbar bzw. können einem Übertragungsstandard gehorchen, welcher einen FDD-(= frequency division duplexing) oder einen TDD-Betriebsmodus (= time division duplexing) nutzt. Jedes der Filter weist einen Abstimmbereich auf. Über die drei Signalpfade und die voneinander unabhängigen abstimmbaren Filter ist ein gleichzeitiger Betrieb in mindestens einem Sendeband und mindestens einem Empfangsband über alle drei Filter möglich.

Die abstimmbaren Filter sind jeweils als Filterschaltung ausgeführt und als eine Verschaltung aus „lumped elements” wie Kapazitäten und Induktivitäten realisiert.

Die Filterschaltungen umfassen eine serielle Signalleitung, die zumindest vier Schaltungsknoten aufweist. An jeden dieser Schaltungsknoten ist ein Parallelzweig gegen Masse angekoppelt. In jedem Parallelzweig ist ein hochgütiges abstimmbares Reaktanzelement angeordnet. Die an die serielle Signalleitung angekoppelten Reaktanzelemente sind miteinander gekoppelt, wobei zumindest eine kapazitive und gegebenenfalls auch eine induktive Kopplung erlaubt sind. Eine kapazitive Kopplung kann über Kondensatoren erfolgen, die in der seriellen Signalleitung zwischen je zwei benachbarten Schaltknoten angeordnet sind.

Ein üblicher kombinierter Betrieb in drei Bändern umfasst das Sende- und das Empfangsband eines ersten Mobilfunkstandards und zusätzlich einen Betrieb im Empfangsband eines weiteren Mobilfunkstandards. Vorzugsweise sind die miteinander verbundenen Bänder aus solchen Kombinationen ausgewählt, die bereits für den CA-Modus vorgeschlagen wurden.

Der Antennenanschluss ist ein antennenseitiger Anschluss, an dem die drei Signalpfade zusammengeführt sind. Der Antennenanschluss kann direkt oder über weitere Elemente mit einer Antenne gekoppelt sein. Gemäß einer Ausführungsform sind alle Signalpfade über den Antennenanschluss mit derselben Antenne gekoppelt.

Der Abstimmbereich der abstimmbaren Filter ist abhängig von der Güte der dafür verwendeten Bauelemente. Mit ausreichender Güte der verwendeten Bauelemente lässt sich beispielsweise ein Faktor 2 für den Abstimmbereich einstellen, sodass die höchste Frequenz des Abstimmbereichs doppelt so hoch ist wie die tiefste Frequenz des Abstimmbereichs. Die Abstimmbereiche der drei Filter können übereinstimmen. Möglich ist es jedoch auch, dass zumindest eines der Filter nur teilweise mit dem Abstimmbereich eines anderen Filters überlappt, einen benachbarten Abstimmbereich überdeckt oder durch eine größere Frequenzlücke von den Abstimmbereich eines der anderen Filter entfernt ist.

Je nach Wahl der Abstimmbereiche ist mit der vorgeschlagenen Front-End-Schaltung sowohl ein In-Band-CA-Mode als auch ein Inter-Band-CA-Mode möglich.

Gemäß der bevorzugten Anordnung im CA-Mode ist das erste Filter ein TX-Filter, während das zweite und das dritte Filter jeweils RX-Filter sind.

Gemäß einer Ausführungsform weisen alle drei Filter den gleichen Abstimmbereich auf.

Gemäß einer Ausführungsform überdeckt der Abstimmbereich des ersten Filters, also der erste Abstimmbereich, den Bereich von 700 bis 1000 MHz. Das zweite Filter überdeckt den Bereich von 1700 bis 2700 MHz und bildet somit einen zweiten Abstimmbereich, der deutlich vom ersten Abstimmbereich getrennt ist. Das dritte Filter kann einem diese beiden Abstimmbereiche zugeordnet werden oder alternativ sogar einen dritten Abstimmbereich aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Front-End-Schaltung einen vierten Signalpfad auf, in dem ein viertes abstimmbares Filter angeordnet ist und welcher mit dem Antennenanschluss gekoppelt ist. Das vierte Filter weist einen vierten Abstimmbereich auf, welcher mit einem Abstimmbereich der ersten drei Filter überlappen kann, mit einem solchen Abstimmbereich identisch ist oder völlig von den Abstimmbereichen der ersten drei Filter verschieden ist.

Wenn zwei der Filter als TX-Filter ausgebildet sind und die übrigen zwei Filter als RX-Filter, so gelingt mit dieser Ausführung der parallele Betrieb in zwei Mobilfunkstandards, wobei der Betrieb gleichzeitiges Senden und Empfangen in den jeweiligen Frequenzbändern umfasst. Auf diese Weise kann die Datenrate sowohl für den Uplink als auch für den Downlink verdoppelt werden.

Vorzugsweise ist je ein RX-Filter und ein TX-Filter so gewählt und so miteinander verschaltet, dass Duplexbetrieb in einem Mobilfunkstandard möglich ist. Dementsprechend sind die dazu eingesetzten abstimmbaren Filter innerhalb des gleichen Abstimmbereichs einstellbar, sofern der Abstimmbereich RX- und TX-Band des Mobilfunkstandards umfasst. In einem oder zwei weiteren Filtern, also einem dritten und einem vierten Filter, ist Sende- und/oder Empfangsbetrieb in einem anderen Frequenzband möglich. Das andere Frequenzband kann im gleichen Abstimmbereich liegen, sodass dafür die gleichen Filter eingesetzt werden können. Möglich ist es jedoch auch, dazu Filter mit anderen Abstimmbereichen einzusetzen, deren Abstimmbereiche benachbart oder weit entfernt zu den Abstimmbereichen der beiden ersten Filter gelegen sind.

Zwischen dem abstimmbaren Filter und dem Antennenanschluss oder zwischen dem Antennenanschluss und der Antenne kann ein Antennen-Tuner angeordnet sein. Wenn die Filter in den mit dem gemeinsamen Antennenanschluss verbundenen Signalpfaden gleiche oder ähnliche Abstimmbereiche aufweisen, so kann für alle Filter bzw. für alle Frequenzbänder, auf die die Filter abstimmbar sind, der derselbe gemeinsame Antennen-Tuner eingesetzt werden, der dann an einem Punkt zwischen Antenne und dem jeweiligen Filter angeordnet ist, bevor sich die Signalpfade verzweigen.

Sofern die mit dem gemeinsamen Antennenanschluss verbundenen Filter stark voneinander unterschiedliche Abstimmbereiche aufweisen, können für jeden Abstimmbereich eigene Antennen-Tuner eingesetzt werden. Dies ermöglicht es, die Antennen-Tuner schmalbandig zu gestalten, sodass eine einfachere Anpassung mit weniger Verlusten möglich ist.

Gemäß weiteren Ausführungen ist es auch möglich, auf den Antennen-Tuner zu verzichten. Dann kann das oder die abstimmbaren Filter jeweils eine Filterschaltung umfassen, bei der nicht nur Frequenz oder das Frequenzband einstellbar ist, sondern bei der zusätzlich auch noch eine Anpassung der Filter an die Antenne erfolgt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Front-End-Schaltung zwei unterschiedliche Antennenanschlüsse, die über einen Multiplexer oder einen Antennenschalter mit einer gemeinsamen Antenne gekoppelt werden können. Für zwei Antennenanschlüsse ist ein Diplexer einsetzbar, der einen Hochpass und einen Tiefpass umfasst.

An jeden der beiden Antennenanschlüsse sind gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen drei oder mehr Signalpfade mit darin angeordneten abstimmbaren Filtern angeschlossen. Auf diese Weise gelingt es, sechs oder mehr abstimmbare Filter an die gleiche Antenne anzukoppeln, wobei zumindest je drei der Filter in einem ersten Frequenzbereich liegen, während die übrigen drei oder mehr Filter in einem zweiten Frequenzbereich liegen, der über den Diplexer passiv vom ersten Frequenzbereich abtrennbar ist.

Wird der Diplexer durch einen Antennenschalter ersetzt, der die Antenne je Schaltstellung mit einem von zwei Antennenanschlüssen verbindet, so kann ein Betrieb nur über die mit dem ausgewählten Antennenanschlüsse verbundenen Signalpfade und nur in den Frequenzbereichen erfolgen, in denen die entsprechenden Filter abstimmbar sind. Im Fall eines vorgesehenen Antennenschalters können die Abstimmbereiche der drei Filter anders als bei einem Diplexer überlappen, benachbart sein oder auch frequenzmäßig mit einem größeren Abstand getrennt sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Front-End-Schaltung eine zweite Antenne und damit verbunden ein oder zwei Antennenanschlüsse vorsehen, die jeweils beispielsweise wie vorstehend beschrieben ausgebildet sein können.

Jeder Signalpfad verbindet einen Antennenanschluss mit einem HF-Chip, welcher beispielsweise eine Transceiver-Schaltung umfasst. In der Transceiver-Schaltung findet die Signalverarbeitung für den Sende- und Empfangsbetrieb statt. Außerdem kann in jedem Signalpfad zwischen dem HF-Chip ein Leistungsverstärker oder ein LNA (Low-Noise Amplifier) angeordnet sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann zwischen dem Leistungsverstärker oder dem LNA und dem jeweiligen Filter eine Impedanzanpassschaltung vorgesehen sein, die allerdings optional ist und auf die in anderen Ausführungsformen verzichtet werden kann. Die Impedanzanpassschaltung kann beispielsweise nur in Sendepfaden eingesetzt werden. Möglich ist es jedoch auch, jeweils eine Impedanzanpassschaltung in allen Signalpfaden der Front-End-Schaltung vorzugsweise zwischen Verstärker und Filter vorzusehen. Möglich ist es auch, die Impedanzanpassung im Filter selbst vorzunehmen und das Filter bezüglich der Impedanz anpassbar zu gestalten.

Jede Filterschaltung weist z. B. mehrere LC-Schwingkreise auf, die aus hochgütigen L- und C-Elementen realisiert sind. Unter einer hochgütigen L- oder C-Komponente, also einer hochgütigen Kapazität und einer hochgütigen Induktivität, werden solche Komponenten verstanden, die eine hohe Güte von beispielsweise 100 oder mehr aufweisen. Mit solchen Güten lassen sich die genannten Abstimmbereiche mit Faktor 2 realisieren. Weist eine L- oder C-Komponente eine noch höhere Güte auf, so wirkt sich dies natürlich positiv auf den Abstimmbereich und auch positiv die Verluste der Filterschaltung aus.

Die in der seriellen Signalleitung beiderseits endständig angeordneten Schaltungsknoten sind über eine parallel zur seriellen Signalleitung geschaltete Brückeninduktivität miteinander verbunden.

Die Güten der Koppelkondensatoren und der Brückeninduktivität müssen nicht so hohen Ansprüchen genügen wie die Güten der Reaktanzelemente.

Die Reaktanzelemente können als Parallelresonanzkreise ausgebildet sein, die jeweils eine Parallelschaltung eines hochgütigen abstimmbaren Kondensators und einer hochgütigen Induktivität umfassen. Ein hochgütiger abstimmbarer Kondensator kann als Halbleiterschaltung ausgeführt sein und beispielsweise einen Varaktor umfassen. Ein Varaktor ist ein Halbleiterbauelement, dessen Kapazität zum Beispiel über eine analoge Ansteuerung eingestellt werden kann.

Weiter kann ein abstimmbarer Kondensator als ein schaltbares Kondensator-Array ausgebildet sein. Ein solches Kondensator-Array kann herkömmliche MIM-Kondensatoren (Metall-Isolator-Metall) umfassen oder Kondensatoren aufweisen, die in Form von MEMS-Kondensatoren ausgebildet sind. Auch diese können in einem Halbleitersubstrat integriert und damit Teil der Halbleiterschaltung sein.

Um einen störungsfreien parallelen Betrieb in den drei oder mehr mit dem gleichen Antennenanschluss verbundenen Signalleitungen zu ermöglichen, muss im jeweiligen Signalpfad eine Dämpfung solcher Frequenzen erfolgen, die den anderen Signalpfaden bzw. den darin angeordneten Filtern zugeordnet sind.

Eine solche Dämpfung kann beispielsweise über eine abstimmbare Phasenschieberschaltung vorgenommen werden, die zwischen dem abstimmbaren Filter und dem jeweiligen Antennenanschluss angeordnet ist. Die Phasenschieberschaltung dreht die Phase all derjenigen Frequenzen, die in dem jeweiligen Signalpfad nicht übertragen werden sollen, in Richtung Leerlauf. Für die zu übertragenden Frequenz, auf die das jeweilige Filter eingestellt ist, bleibt der Phasenschieber nahezu wirkungslos, so dass Signale der entsprechenden Frequenz die Phasenschieberschaltung nahezu ungedämpft passieren können. Auf diese Weise gelingt es, dass jede Signalleitung nur die Frequenzanteile mit niedriger Einfügedämpfung überträgt, auf die das abstimmbare Filter eingestellt ist. Das Zusammenspiel aus eingestellter Mittenfrequenz der abstimmbaren Filter und der optimal justierten Phasenschieber erlaubt damit die Realisierung von Multibandfiltern mit sehr guten Eigenschaften hinsichtlich Einfügedämpfung und Selektion.

Der erforderliche Phasenwinkel des abstimmbaren Phasenschiebers hängt dabei neben der Mittenfrequenz des Filters auch von den Eingangs- und Ausgangsimpedanzen des abstimmbaren Filters ab. Zweckmäßigerweise wird man den geringstmöglichen Phasenwinkel auswählen, um die Übertragungsverluste so gering wie möglich zu halten.

Die Phasenschieberschaltung kann aber auch Teil der Filterschaltung sein. Dabei ist es möglich, mit einem einzigen Steuersignal sowohl das Filter auf die gewünschte Frequenz innerhalb des Abstimmbereichs einzustellen als auch gleichzeitig die Phase für die zu sperrenden Frequenzen so zu justieren, dass die Filterübertragungskurven optimal ausgebildet sind.

Die abstimmbare Phasenschieberschaltung kann aber auch getrennt vom abstimmbaren Filter realisiert sein und getrennt angesteuert werden. Die jeweils erforderliche Einstellung der Phasenschieberschaltung kann über ein Kontrollelement oder eine Steuerungsschaltung vorgenommen werden, die für die jeweilige Bandkombination entsprechende Einstellungen in der Phasenschieberschaltung vornimmt. Solche Einstellungen können für die gewünschte einzustellend Bandkombination vorgegeben sein und beispielsweise in einer Look-up Tabelle hinterlegt sein, die eine Liste mit einzustellenden Parametern enthält.

Möglich ist es jedoch auch, die Phasenschieberschaltung individuell anhand von gemessenen oder anderweitig erfassten Betriebsparametern anzupassen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind nur schematisch ausgeführt und dienen allein dem besseren Verständnis der Erfindung. Der Übersichtlichkeit halber sind verschiedene Komponenten möglicherweise nicht dargestellt, deren Notwendigkeit aber dem Fachmann bekannt ist oder sich aus dem Gesamtzusammenhang ergibt. Nicht näher beschriebene Elemente der Front-End-Schaltung werden als bekannt vorausgesetzt, sodass sie keiner weiteren Erläuterung ihrer Funktion und ihres Aufbaus bedürfen.

1 zeigt ein einfaches Blockschaltbild einer Front-End-Schaltung mit drei Signalpfaden,

2 zeigt eine Filterschaltung, mit der ein abstimmbares Filter realisiert werden kann,

3 zeigt eine komplexere Front-End-Schaltung mit weiteren Komponenten,

4 zeigt eine Reihe abstimmbarer Kondensatoren, wie sie in einer Filterschaltung eingesetzt werden können,

5 zeigt ein schaltbares Kondensator-Array,

6 zeigt eine Front-End-Schaltung mit vier Signalpfaden,

7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Front-End-Schaltung mit vier Signalpfaden,

8 zeigt eine Front-End-Schaltung mit zwei Antennen und vier Antennenanschlüssen.

9 zeigt ein abstimmbares Filter mit ein- und ausgansseitig abstimmbarer Impedanz.

10 zeigt eine Front-End-Schaltung mit einer Antenne, die ohne Antennentuner auskommt.

1 zeigt das Blockschaltbild einer einfachen Front-End-Schaltung, bei der drei Signalpfade SP1 bis SP3 mit einem gemeinsamen Antennenanschluss AT verbunden sind. In jedem Signalpfad SP ist ein abstimmbares Filter FT angeordnet. Zwischen abstimmbarem Filter und Antennenanschluss ist jeweils zusätzlich eine Phasenschieberschaltung PS1, PS2, PS3 angeordnet, die abstimmbar ausgebildet ist. Die anderen dem Antennenanschluss AT gegenüberliegenden Enden der Signalpfade SP können mit einem oder mehreren HF-Chips, beispielsweise einer Transceiver-Schaltung, verbunden sein. Jedes der abstimmbaren Filter FT ist vorzugsweise als abstimmbares Bandpassfilter ausgebildet. Jedes der Filter weist einen Abstimmbereich auf, wobei die Abstimmbereiche der drei dargestellten Filter identisch sein können.

2 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer abstimmbaren Filterschaltung FT. Zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss T1, T2 ist eine serielle Signalleitung SL verschaltet. Die Signalleitung weist vier Schaltungsknoten N auf, an die jeweils ein Parallelzweig gegen Masse geschaltet ist. Jeder Parallelzweig umfasst eine abstimmbare Kapazität CT und parallel dazu eine Induktivität PL. Zwischen zwei in der Signalleitung SL einander benachbarten Schaltungsknoten N ist eine Koppelkapazität CA vorgesehen, die beispielsweise als Koppelkondensator ausgebildet ist.

Alternativ kann eine Koppelinduktivität vorgesehen werden, die den gleichen Zweck erfüllen kann.

Koppelkapazitäten CA, also kapazitive Elemente, die eine Verkopplung von Resonanzkreisen bewirken, können einen Kapazität zwischen 10 fF und 100 pF aufweisen. Koppelinduktivitäten, also induktive Elemente, die eine Verkopplung von Resonanzkreisen bewirken, können einen Induktivität zwischen 1 nH und 300 nF aufweisen.

Die beiden endständigen Schaltungsknoten N der Signalleitung SL sind mit einer Brückeninduktivität BI verbunden, die parallel zur Signalleitung SL geschaltet ist. Jenseits der äußersten Schaltungsknoten ist jeweils eine Abschlusskapazität CA vorgesehen, die abstimmbar eingestellt sein kann und zur Impedanzanpassung an die Schaltungsumgebung verwendet werden kann.

3 zeigt weitere Komponenten der Front-End-Schaltung, die auf einem gemeinsamen Substrat als ein Front-End-Modul realisiert sein kann. Wie bereits beschrieben verbindet jeder der Signalpfade SP einen gemeinsamen Antennenanschluss AT mit einem HF-Chip TC, beispielsweise einer Transceiver-Schaltung. Zwischen Filter FT und Transceiver-Schaltung TC ist in jedem Signalpfad SP ein vorzugsweise abstimmbarer Verstärker AMP angeordnet, der für einen Sendepfad als Leistungsverstärker, für einen Empfangspfad als LNA ausgebildet ist. Ein abstimmbarer Verstärker hat den Vorteil, dass er schmalbandig ausgeführt sein kann und an das im Filter jeweils eingestellte Frequenzband (Durchlassbereich) angepasst werden kann. Dadurch werden die Verluste im Verstärker minimiert und Störsignale reduziert.

Weiter kann im Signalpfad zwischen dem Verstärker AMP und dem abstimmbaren Filter FT eine Impedanzanpassschaltung MC angeordnet sein. Diese kann in an sich bekannter Weise aus passiven Komponenten realisiert sein. Auf eine solche Impedanzanpassschaltung MC kann aber auch bei optimal angepasstem Verstärker und abstimmbarem Filter verzichtet werden.

Zwischen Antennenanschluss AT und dem Filter kann zumindest ein Antennen-Tuner ATU angeordnet sein. Dieser ist vorzugsweise ebenfalls abstimmbar ausgebildet und kann auf die jeweils eingestellten Frequenzbänder abgestimmt werden.

4 zeigt ein Array von vier abstimmbaren hochgütigen Impedanzelementen IET, die von einer gemeinsamen Steuereinheit CE kontrolliert werden. Die Anordnung kann auch eine höhere Anzahl abstimmbarer Impedanzelementen IET umfassen. Die abstimmbaren Impedanzelemente IET weisen eine abstimmbare Impedanz auf. Sie sind beispielsweise als abstimmbare Kapazitäten ausgebildet, die in ihrem Kapazitätswert abstimmbar sind. Die Information zur Abstimmung kann über ein MIPI-RFFE Signal (MIPI) an die Steuereinheit CE geschickt werden, die dann die entsprechende Abstimmung der einzelnen abstimmbaren Kondensatoren CT oder eben allgemeiner der Impedanzelemente IET vornimmt. Die abstimmbaren Impedanzelemente können in unterschiedlichen Technologien realisiert sein. Die gesamte Anordnung kann in einem Halbleiterbauelement realisiert sein. Die Steuereinheit CE generiert aus dem MIPI-RFFE Signal eine Ansteuerung für die abstimmbaren Kondensatoren.

Jedes der abstimmbaren Impedanzelemente kann eine Verschaltung eines abstimmbaren Impedanzelements mit einer oder mehr weiteren passiven Komponenten darstellen kann.

5 zeigt eine Möglichkeit, wie eine abstimmbare Kapazität CT als schaltbares Kondensator-Array ausgebildet werden kann. Dieses Kondensator-Array umfasst eine Grundkapazität C0, zu der mit Hilfe eines ersten Schalters SW1 eine erste zusätzliche Kapazität C1 parallel geschaltet werden kann. Die Gesamtkapazität dieser Parallelschaltung entspricht der Summe der Kapazitäten C0 und C1. In einer Erweiterung dieses schaltbaren Arrays können weitere Kondensatoren Cn mittels weiterer Schalter SWn parallel geschaltet werden, wobei sich die Kapazitäten aller parallel geschalteten Einzelkondensatoren addieren. Durch Variation des Kapazitätswerts der zuschaltbaren Kondensatoren und durch die Anzahl der parallel verschalteten Kondensatoren kann ein bestimmter Kapazitätswert und über diesen Kapazitätswert die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises, der Teil einer abstimmbaren Filterschaltung FC ist, eingestellt werden. Im rechten Teil der Figur ist das Schaltungssymbol für einen abstimmbaren Kondensator CT dargestellt.

6 zeigt eine Front-End-Schaltung ähnlich wie 1, die jedoch um einen vierten Signalpfad SP4 erweitert ist. Diese Front-End-Schaltung kann ansonsten wie anhand 1 beschrieben ausgestaltet sein. Auch hier ist zwischen Antennenanschluss AT und abstimmbarem Filter FT jeweils eine abstimmbare Phasenschieberschaltung PS angeordnet und in den Signalpfad SP integriert. Auch hier können die vier unterschiedlichen abstimmbaren Filter unterschiedliche Abstimmbereiche aufweisen und für einen gemeinsamen Abstimmbereich vorgesehen sein.

7 zeigt eine erweiterte Front-End-Schaltung unter Verwendung der in 6 dargestellten Teilschaltung. Zwischen den abstimmbaren Filtern FT und dem Antennenanschluss (in der Figur nicht dargestellt) ist optional ein Antennen-Tuner ATU1 vorgesehen. Der Antennenanschluss ist hier der transceiverseitige Ausgang eines Multiplexers MP, der über den Multiplexer mit der Antenne A verbunden ist. Der Multiplexer kann beispielsweise als Diplexer ausgebildet sein. Der Diplexer weist dann von der Antenne abgewandt einen zweiten Antennenanschluss auf, an den ein weiterer optionaler Antennen-Tuner und an diesen weitere Signalpfade SP mit darin angeordneten abstimmbaren Filtern angeschlossen sind oder angeschlossen werden können. Der Multiplexer kann jedoch auch als Antennenschalter AS ausgebildet sein, der die Antenne A wahlweise mit einem der beiden Antennen-Tuner ATU verbindet.

Die vier mit jeweils einem gemeinsamen Antennenanschluss verbundenen Signalpfade münden mit ihrem jeweils anderen Ende in einen HF-Chip, beispielsweise einen Transceiver TC. Zwischen abstimmbarem Filter FT und Transceiver TC kann in jedem Signalpfad noch ein Verstärker AMP in angeordnet sein, der wiederum als Leistungsverstärker oder LNA ausgebildet sein kann. Zwischen Verstärker und abstimmbarem Filter FT kann auch eine Impedanzanpassschaltung MC in jedem der Signalpfade vorgesehen sein.

Weiter ist in 7 eine optionale Ausgestaltung vorgesehen, bei der zwischen HF-Chip TC und abstimmbarem Filter FT ein Signalpfad über einen Bandschalter BS auf zwei unterschiedliche Teilsignalpfade aufteilbar ist. Jeder Teilsignalpfad umfasst einen eigenen Verstärker und optional eine eigene Impedanzanpassschaltung MC. Über den Bandschalter BS kann einer der beiden Teilsignalpfade ausgewählt werden. Beispielsweise ist es möglich, einen der beiden Teilsignalpfade als Sendepfad und den anderen als Empfangspfad auszubilden. Diese können beispielsweise zusammen Sende- und Empfangspfad für einen TDD-Mobilfunkstandard darstellen, wobei der Bandschalter BS dann gleichzeitig zwischen Sende- und Empfangsbetrieb umstellt. Das Umstellen des Bandschalters BS kann mit einer Abstimmung des abstimmbaren Filters FT verbunden sein. Möglich ist es jedoch auch, durch den Bandschalter BS lediglich die Art des Verstärkers und einen entsprechenden Eingang des Transceivers TC auszuwählen.

An den zweiten Ausgang des Multiplexers MP bzw. des Antennenschalters AS kann ein weiterer Antennen-Tuner und an diesen weitere Signalpfade wie oben beschrieben angeschlossen werden. Auf diese Weise gelingt es, maximal acht unterschiedliche Frequenzbänder gleichzeitig mit der Antenne zu verbinden. Dies ist dann problemlos, wenn zwischen den Abstimmbereichen der mit dem ersten Antennen-Tuner bzw. dem ersten Antennenanschluss verbundenen Filter und den Abstimmbereichen der mit dem zweiten Antennenanschluss verbundenen Filter ein ausreichend großer Frequenzabstand besteht, sodass die jeweiligen Frequenzen sauber voneinander getrennt werden können.

8 zeigt eine weiter ausgestaltete Front-End-Schaltung für eine Ausführung mit zwei Antennen A1, A2. Eine jede Antenne A ist, wie in 7 dargestellt, mit einem Multiplexer MP oder einem Antennenschalter AS verbunden, der am Ausgang jeweils zwei Antennenanschlüsse zur Verfügung stellt. Jeder der Antennenanschlüsse kann, wie in 3 beschrieben, mit drei Signalpfaden verbunden werden, die über ein abstimmbares Filter, abstimmbare Verstärker und gegebenenfalls über Impedanzanpassschaltungen MC mit einem Transceiver TC verbunden sind. Mit der ersten Antenne A1 sind also, wie in 3 dargestellt, zwei Schaltungen verbunden, die passiv über den Multiplexer oder aktiv über den Antennenschalter angesteuert werden können. In gleicher Weise sind an die zweite Antenne A2 ebenfalls zwei Front-End-Schaltungen wie in 3 angeschlossen, die ebenfalls über einen Multiplexer MP oder einen Antennenschalter AS angesteuert werden können.

Ordnet man jedem der vier hier dargestellten Antennenanschlüsse samt der daran angebundenen Signalpfade einen eigenen Frequenzbereich zu, so können mit der in 8 dargestellten Anordnung, die in einer einzigen Front-End-Schaltung realisiert sein kann, vier verschiedene Frequenzbereiche abgedeckt werden bzw. Sende- und Empfangssignale in diesen Frequenzbereichen empfangen oder gesendet werden. Beispielsweise kann der Frequenzbereich des in 8 oben dargestellten Komplexes auf einen Frequenzbereich von 700 bis 1000 MHz eingestellt sein, der dem Abstimmbereich der drei abstimmbaren Filter entspricht. Der darunter angeordnete, mit der gleichen Antenne A1 verbundene Abschnitt kann auf einen Frequenzbereich von 1700 bis 2200 MHz abgestimmte Signalpfade bzw. darin angeordnete abstimmbare Filter aufweisen.

An die zweite Antenne A2 kann über einen Antennenanschluss AT ein erster Komplex von drei Signalleitungen mit darin angeordneten abstimmbaren Filtern angeschlossen werden, der einen Abstimmbereich von 1400 bis 1700 MHz abdeckt. Die mit dem zweiten Antennenanschluss verbundenen Signalpfade bzw. die darin angeordneten Filter können auf einen weiteren Frequenzbereich abgestimmt sein, der die Frequenzen von 2300 bis 2700 MHz abdeckt. Auf diese Weise kann die Anordnung alle gängigen Frequenzbänder bedienen und, da zwei Antennen, vier Leistungsverstärker (PA) und 8 LNAs vorhanden sind, in zumindest vier unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig senden und zusätzlich in acht unterschiedlichen Frequenzbändern empfangen.

9 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer abstimmbaren Filterschaltung FT, wie sie in jedem der abstimmbaren Signalpfade angeordnet sein kann. Zusätzlich zur Frequenzabstimmung weist die Schaltung ein- und ausgangsseitig noch Impedanzanpassschaltungen MC auf, die in eine abstimmbare Filterschaltung wie z. B. in 2 dargestellt integriert sind. Diese Anpassungen können als abstimmbare Impedanzelemente ausgebildet sein, beispielsweise als abstimmbare Kondensatoren.

10 zeigt eine weitere Ausgestaltung. Mit einer Antenne A ist ein Diplexer MP verbunden, der an seinen Ausgängen quasi zwei Antennenanschlüsse zur Verfügung stellt. An jeden der beiden Ausgänge oder Antennenanschlüsse ist eine Gruppe G1, G2 von drei oder mehr Signalpfaden angekoppelt. Jede Gruppe von Signalpfaden weist abstimmbare Filter FT auf, wobei die abstimmbaren Filter einer Gruppe mit ihren Abstimmbereichen dem gleichen Frequenzbereich zugeordnet sind, beide Gruppen aber unterschiedlichen Frequenzbereichen zugeordnet sind.

Die beiden Gruppen, bzw. die Abstimmbereiche der Filter innerhalb der beiden Gruppen sind zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen zugeordnet, die ausgewählt sind aus dem Bereich von kleiner 700 MHz, dem Bereich von 700 MHz bis 1000 MHz, dem Bereich von 1000–1400 MHz, dem Bereich von 1400–1700 MHz, dem Bereich von 1700–2200 MHz, dem Bereich von 2200–2700 MHz und dem Bereich über 2700 MHz.

Jedes abstimmbare Filter ist zum Beispiel wie in 9 dargestellt ausgebildet. Zusätzlich weist jeder Signalpfad antennenseitig noch eine in ihrem Phasenwinkel abstimmbare Phasenschieberschaltung PS auf. Der Diplexer MP vermag die beiden Frequenzbereiche zu trennen und entsprechende Signale innerhalb eines der Frequenzbereiche der entsprechenden Gruppe von Signalpfaden zuzuweisen. Zwischen Filter und Antennenanschluss ist eine Phasenschieberschaltung im jeweiligen Signalpfad angeordnet, während am der Antenne abgewandten Ende in jedem Signalpfad ein Verstärker AMP angeordnet ist, der optional abstimmbar ausgebildet ist. Durch die abstimmbaren Filter, die gemäß 9 zusätzlich mit einer abstimmbaren Ein- und Ausgangsimpedanz ausgebildet sind, kann das Filter optimal an die Lastimpedanz angepasst werden. Ein Antennentuner ist in dieser Ausführung nicht erforderlich. Die Schaltung ist sowohl für den TDD Betrieb als auch für den FDD Betrieb geeignet und einsetzbar.

Innerhalb jeder Gruppe von Signalpfaden ist zumindest ein Signalpfad samt abstimmbarem Filter für den Sendebetrieb, also als Tx Pfad, ausgebildet, während zumindest ein anderer Signalpfad der Gruppe G als Empfangspfad, also als Rx Pfad ausgebildet ist.

Wie in 10 dargestellt, kann die Anordnung noch um zwei Festfilterschaltungen FC1, FC2 ergänzt werden, die an je einen der beiden Ausgänge des Duplexers MP angeschlossen sind. Jede Festfilterschaltung weist ein auf ein Frequenzband fix eingestelltes Filter und einen entsprechenden Verstärker auf. Das Filter kann auch ein Duplexer sein. Das Filter kann ein akustisches Filter sein. Zwischen Festfilterschaltung FC und dem Diplexer ist ein Anpassnetzwerk geschaltet, das die Impedanz und Phase der Festfilterschaltung an die Antenne bzw. die Last anpasst.

Die zusätzlichen Filterschaltungen FC können dem gleichen Frequenzbereich wie die mit dem gleichen Ausgang des Duplexers verbundene Gruppe von Signalpfaden zugeordnet sein. Damit ist eine Carrier Aggregation Betriebsart möglich, bei der innerhalb desselben Frequenzbereichs liegende Bänder für eine Mobilfunkverbindung gleichzeitig genutzt werden können.

Carrier Aggregation Betriebsart mit in unterschiedlichen Frequenzbereichen angesiedelten Bändern, die gleichzeitig übertragen können, ist bereits mit den beiden Gruppen G1, G2 von Signalpfaden möglich, die ja unterschiedlichen Frequenzbereichen zugeordnet sind.

Möglich ist auch, die zusätzlichen Filterschaltungen FC Bändern zuzuordnen, die außerhalb der beiden Frequenzbereiche angesiedelt sind.

Die Erfindung wurde nur anhand weniger Ausführungsbeispiele beschrieben und ist nicht auf diese beschränkt. In jedem der dargestellten Signalpfade oder in jeder Anordnung, die die Signalpfade aufweist, können weitere Komponenten und Elemente integriert sein, wie sie für gängige Front-End-Schaltungen üblich sind.

Die abstimmbaren Filter können in unterschiedlichen Technologien realisiert sein. Es ist auch möglich, innerhalb einer einzigen Front-End-Schaltung unterschiedliche Technologien einzusetzen.

Alle abstimmbaren Komponenten der Filterschaltung können in einem einzigen Bauelement, also in einer einzigen Halbleiterschaltung, realisiert sein. Vorteilhaft ist es jedoch, die Komponenten nach ihrer Art und/oder nach erforderlicher Güte auf unterschiedliche Bauelemente aufzuteilen und auf dem Front-End-Modul zu montieren. So ist es beispielsweise vorteilhaft, hochgütige Induktivitäten als diskrete Spulen und damit als diskrete Bauelemente auszubilden.

Die abstimmbaren hochgütigen Kondensatoren können zusammen in einem Bauelement vorgesehen werden, in das weitere Komponenten der Filterschaltungen, der Antennen-Tuner oder der Impedanzanpassschaltungen oder der Multiplexer oder Antennenschalter integriert sein können.

Niedergütige Komponenten der vorgeschlagenen Front-End-Schaltungen können auch als integrierte passive Komponenten ausgebildet sein. Möglich ist es jedoch auch, niedergütige passive Komponenten zumindest zum Teil ist das Substrat der Front-End-Schaltung zu integrieren. Begriffs- und Bezugszeichenliste

ATAntennenanschlussSP1, SP2, SP3erster, zweiter und dritter SignalpfadFT1–FT3erstes, zweites und drittes abstimmbares FilterATUAntennentunerMPMultiplexerASAntennenschalterAAntenneAMPLeistungsverstärker oder LNAMCImpedanzanpassschaltungFCFilterschaltungC, C0, C1, CnKapazitätIInduktivitätSerieninduktivitätCKKoppelkondensator, angeordnet zwischenNSchaltungsknoten in einerSLseriellen Signalleitung, daran angeschlossen jeL, C Schwingkreis, ParallelresonanzkreisPLSpule im Parallelschwingkreishochgütiges abstimmbares Reaktanzelement mitCTabstimmbarer Kondensator, z. B. aus einerHalbleiterschaltung, z. B. einVaraktor oder einschaltbares Kondensatorarray ausMIM oder MEMS KondensatorenPSabstimmbarer PhasenschieberTCTransceiverBSBandschalterCEKontrollelement