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Title:
APPARATUS FOR WIRELESSLY TRANSMITTING INFORMATION, COMMUNICATION TERMINAL FOR WIRELESSLY TRANSMITTING INFORMATION AND IMPEDANCE MATCHING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/045526
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus (1) for wirelessly transmitting information, having a transmitting/receiving unit (2), an antenna unit (3), an electrical signal path (SP) between the transmitting /receiving unit (2) and the antenna unit (3), a front-end module (FEM), which contains at least one duplexer (DPX) and is electrically connected into the signal path (SP) between the transmitting/receiving unit (2) and the antenna unit (3), and a detector unit (DE) for detecting signals proportional to radio-frequency signals propagating in the signal path, wherein the detector unit (DE) is electrically coupled to the signal path (SP) between the transmitting/receiving unit (2) and the front-end module (FEM). A communication terminal for wirelessly transmitting information, having such an apparatus (1), and a method for matching impedance between a transmitting/receiving unit (2) and an antenna unit (3) of an apparatus (1) for wirelessly transmitting information are also described.

Inventors:
SCHMIDHAMMER EDGAR (DE)
TIKKA PASI (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/064837
Publication Date:
April 12, 2012
Filing Date:
August 29, 2011
Export Citation:
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Assignee:
EPCOS AG (DE)
SCHMIDHAMMER EDGAR (DE)
TIKKA PASI (DE)
International Classes:
H03H7/38; H03H11/28; H04B1/04
Foreign References:
EP0685936A21995-12-06
US20070194859A12007-08-23
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zur drahtlosen Informationsübertragung, aufweisend :

- eine Sende-/Empfangseinheit (2),

- eine Antenneneinheit (3),

- einen elektrischen Signalpfad (SP) zwischen der Sende- /Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3),

- ein Frontendmodul (FEM), welches mindestens einen

Duplexer (DPX) enthält und welches elektrisch in den

Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) geschaltet ist, sowie

- eine Detektoreinheit (DE) zum Erfassen von Signalen proportional zu im Signalpfad propagierenden

Hochfrequenzsignalen,

wobei die Detektoreinheit (DE) elektrisch zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und dem Frontendmodul (FEM) an den Signalpfad (SP) gekoppelt ist. 2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die Sende- /Empfangseinheit (2) einen Sender (Tx) und einen

Empfänger (Rx) umfasst, wobei der Signalpfad (SP) zwischen Sender (Tx) und Frontendmodul (FEM) einen

Sendepfad (TxP) zum Senden von Hochfrequenzsignalen und zwischen Empfänger (Rx) und Frontendmodul (FEM) einen

Empfangspfad (RxP) zum Empfangen von Hochfrequenzsignalen umfasst .

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die

Detektoreinheit (DE) elektrisch zwischen dem Sender (Tx) und dem Frontendmodul (FEM) an den Sendepfad (TxP) gekoppelt ist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

aufweisend eine Anpassungsschaltung (AS), welche

zumindest ein abstimmbares Impedanzelement (ImpEl, ImpE2) aufweist und zur Impedanzanpassung in Sende- und/oder Empfangs-Frequenzbereichen (TxB, RxB) elektrisch in den Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) geschaltet ist.

Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 und 4, wobei die

Anpassungsschaltung (AS) elektrisch in den Sendepfad

(TxP) zwischen dem Sender (Tx) und dem Frontendmodul

(FEM) geschaltet ist.

Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die

Anpassungsschaltung (AS) elektrisch in den Signalpfad (SP) zwischen dem Frontendmodul (FEM) und der

Antenneneinheit (3) geschaltet ist.

Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die

Anpassungsschaltung (AS) derart eingerichtet ist, das die Anpassung in zumindest einem Sende-Frequenzbereic (TxB) und die Anpassung in zumindest einem Empfangs- Frequenzbereich (RxB) gleichzeitig durchführbar sind. 8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

aufweisend eine Steuereinheit (SE) , welche elektrisch mit der Detektoreinheit (DE) und der Anpassungsschaltung (AS) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der von der Detektoreinheit (DE) erfassten Signale die Impedanz der Anpassungsschaltung (AS) zu verändern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Frontendmodul

(FEM), die Detektoreinheit (DE), die Anpassungsschaltung (AS) sowie die Steuereinheit (SE) in einem Modul

integriert sind und das Modul ein abstimmbares

Frontendmodul (AFEM) ist. 10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Detektoreinheit (DE) zumindest einen Richtkoppler umfasst .

11. Kommunikationsendgerät zur drahtlosen

Informationsübertragung, aufweisend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Verfahren zur Impedanzanpassung zwischen einer Sende-

/Empfangseinheit (2) und einer Antenneneinheit (3) einer Vorrichtung (1) zur drahtlosen Informationsübertragung in

Sende- und/oder Empfangs-Frequenzbereichen (TxB, RxB) , wobei die Vorrichtung (1) eine Detektoreinheit (DE) und eine Anpassungsschaltung (AS) aufweist, mit den

Schritten :

- Erzeugen und Erfassen von Signalen proportional zu in einem Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) propagierenden

Hochfrequenzsignalen durch die Detektoreinheit (DE) , welche zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und einem Frontendmodul (FEM) der Vorrichtung (1) angeordnet ist,

- Bestimmen und Einstellen von Impedanzwerten der

Anpassungsschaltung (AS) in Abhängigkeit von den

erfassten Signalen. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei über die erfassten

Signale zumindest eine der folgenden Größen im gesamten Signalpfad (SP) zwischen der Sende-/Empfangseinheit (2) und der Antenneneinheit (3) ausgewertet wird: - Impedanz,

- Admittanz,

- Stehwellenverhältnis (VSWR) ,

- Reflektionskoeffizient .

Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei eine

Steuereinheit (SE) vorgesehen ist und die

Anpassungsschaltung (AS) zumindest ein abstimmbares

Impedanzelement (ImpEl, ImpE2) umfasst, dessen zur

Impedanzanpassung erforderlicher Impedanzwert während des Verfahrens durch die Steuereinheit (SE) automatisch ermittelt und eingestellt wird.

Description:
Beschreibung

Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung,

Kommunikationsendgerät zur drahtlosen Informationsübertragung sowie Verfahren zur Impedanzanpassung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen

Informationsübertragung, welche eine Sende-/Empfangseinheit sowie eine Antenneneinheit aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kommunikationsendgerät zur drahtlosen

Informationsübertragung, welches eine entsprechende

Vorrichtung aufweist. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Impedanzanpassung zwischen einer Sende- /Empfangseinheit und einer Antenneneinheit einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung in Sende- und/oder Empfangs-Frequenzbereichen .

Die Antenneneinheiten von Kommunikationsendgeräten,

insbesondere Antenneneinheiten mit Planarantennen, reagieren auf eine Veränderung ihrer Umgebung durch eine Veränderung ihrer Impedanz. Eine Abweichung der Impedanz einer

Antenneneinheit von einem vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert, beispielsweise 50 Ω, in einem Signalpfad zwischen der Antenneneinheit und einer Sende-/Empfangseinheit hat zur Folge, dass Leistungsverluste durch Reflexion eines Teils der im Signalpfad propagierenden Hochfrequenzsignale auftreten können. Somit erreicht nur ein Teil der

Signalleistung von Sendesignalen die Antenneneinheit zur Abstrahlung in den freien Raum. Ferner erreicht nur ein Teil der Signalleistung von Empfangssignalen den Empfänger.

Auch Bauteile und Funktionseinheiten, welche elektrisch im Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit angeordnet sind, besitzen eine eigene

frequenzabhängige Impedanz und können Reflexionen von

propagierenden Hochfrequenzsignalen hervorrufen, falls ihre Impedanz vom vorgegebenen Impedanzwert abweicht.

Beispielsweise weist eine Vorrichtung zur drahtlosen

Informationsübertragung neben einer Sende-/Empfangseinheit und einer Antenneneinheit auch ein Frontendmodul mit

mindestens einem Duplexer auf, welcher elektrisch in dem Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der

Antenneneinheit geschaltet ist. Der Duplexer ist eine

notwendige Funktionseinheit, welche als Frequenzweiche oder Filter für propagierende Hochfrequenzsignale - gegebenenfalls unterschiedlicher Frequenzen - dient und insbesondere

zwischen Antenneneinheit und Sende-/Empfangseinheit

propagierende Empfangssignale von zwischen Sende- /Empfangseinheit und Antenneneinheit propagierenden

Sendesignalen trennt. Der Duplexer ist aus elektronischen Bauelementen aufgebaut und besitzt somit eine eigene

frequenzabhängige Impedanz. Es können für unterschiedliche Frequenzbereiche auch mehrere Duplexer in einem komplexen Frontendmodul zusammengefasst sein, wobei die einzelnen

Duplexer beispielsweise über Schalter ausgewählt werden.

Um Reflexionen und damit Leistungsverluste im Signalpfad zu vermeiden, ist es daher erstrebenswert, innerhalb des

Signalpfads eine möglichst einheitliche Impedanz zu erzielen, die den vorgegebenen Impedanzwert aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Antenneneinheit und die Sende- /Empfangseinheit in ihrer Impedanz aneinander angepasst werden. Dies kann durch sogenannte Anpassungsschaltungen oder -Netzwerke erfolgen, welche durch Aufschalten abstimmbarer Impedanzelemente die Impedanz des Signalpfades verändern und auf den vorgegebenen Impedanzwert abstimmen. Es existieren bereits Lösungen, die Signalleistung von propagierenden Hochfrequenzsignalen im Signalpfad zu erfassen und daraus einen Leistungsverlust, welcher durch Reflexion auftritt, zu bestimmen. Dieser Leistungsverlust ist

schließlich ein Maß für die Fehlanpassung zwischen der

Antenneneinheit und der Sende-/Empfangseinheit und wird zur Impedanz- oder Leistungsanpassung im Signalpfad herangezogen. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit des gemessenen

Leistungsverlusts die Impedanz im Signalpfad durch eine

Anpassungsschaltung verändert wird bis sich der

Leistungsverlust reduziert.

Aufgrund der möglichen Einflüsse von Bauteilen und

Funktionseinheiten durch ihre eigene frequenzabhängige

Impedanz auf die Gesamtimpedanz im Signalpfad und damit die mögliche Reflexion von propagierenden Hochfrequenzsignalen ist eine genaue und aussagekräftige Erfassung von

Leistungsverlusten und somit eine ausreichende

Impedanzanpassung sehr erschwert.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung, ein Kommunikationsendgerät mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zur

Impedanzanpassung zu beschreiben, welche die Erfassung von Leistungsverlusten sowie die Impedanzanpassung im Signalpfad verbessern können.

Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch eine

Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung gelöst, aufweisend eine Sende-/Empfangseinheit , eine Antenneneinheit, einen elektrischen Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit, ein Frontendmodul, welches mindestens einen Duplexer enthält und welches elektrisch in dem Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit geschaltet ist, sowie eine Detektoreinheit zum Erfassen von Signalen

proportional zu im Signalpfad propagierenden

Hochfrequenzsignalen. Die Detektoreinheit ist elektrisch zwischen der Sende-/Empfangseinheit und dem Frontendmodul an dem Signalpfad gekoppelt.

Die Detektoreinheit erfasst Signale, welche eine Auswertung der Leistungsdifferenz zwischen einer einlaufenden und einer rücklaufenden elektromagnetischen Welle eines

Hochfrequenzsignals ermöglichen. Somit können der Grad der auftretenden Reflexionen und damit die Höhe der Fehlanpassung zwischen der Antenneneinheit und der Sende-/Empfangseinheit der Vorrichtung bestimmt werden. Der Vorteil der

Positionierung der Detektoreinheit zwischen der Sende- /Empfangseinheit und dem Frontendmodul besteht darin, dass die Detektoreinheit direkt hinter der Sende-/Empfangseinheit in Richtung zur Antenneneinheit hin gelegen ist, wodurch mögliche Leistungsverluste an sämtlichen Bauteilen und

Funktionseinheiten im Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit erfasst werden können. Somit können auch Reflexionen und Leistungsverluste von propagierenden Hochfrequenzsignalen erfasst werden, die gegebenenfalls im Frontendmodul, insbesondere in dessen

Duplexer, auftreten, falls die Impedanz des Duplexers für eine charakteristische Frequenz der propagierenden

Hochfrequenzsignale fehlangepasst ist. Die Detektoreinheit erfasst zunächst die Signalleistung einer von der Sende-/Empfangseinheit in Richtung der

Antenneneinheit weglaufenden elektromagnetischen Welle und erfasst gleichzeitig - oder gegebenenfalls mit zeitlichem Abstand - die Signalleistung einer von der Antenneneinheit beziehungsweise von weiteren Bauteilen und Funktionseinheiten im Signalpfad reflektierten elektromagnetischen Welle, welche in Richtung der Sende-/Empfangseinheit zurückläuft. Das

Verhältnis der beiden Signalleistungen der hinlaufenden und rücklaufenden Wellen ergibt das so genannte

Stehwellenverhältnis (VSWR = voltage standing wave ratio) . Dies ist ein Maß für die Leistungsverluste im Signalpfad. Beträgt das Stehwellenverhältnis 1, so tritt keinerlei

Reflexion auf, wobei eine vollständige Transmission

elektromagnetischer Signale vorliegt. Dies ist der Idealfall. Im Realfall beträgt das Stehwellenverhältnis größer 1, wobei in der Regel ein Stehwellenverhältnis von etwa 2 eine gute Leistungsanpassung und nur geringe Reflexion bedeutet, wohingegen ein Stehwellenverhältnis von beispielsweise größer 5 eine schlechte Signalleistung bei hoher Reflexion im

Signalweg beschreibt. Bei offenem oder kurzgeschlossenem Signalweg strebt das Stehwellenverhältnis mathematisch gegen unendlich .

Durch die erläuterte Positionierung der Detektoreinheit kann die Höhe der Fehlanpassung realistischer erfasst werden, sodass eine Impedanzanpassung durch eine Anpassungsschaltung verbessert werden kann. Somit kann die Gesamtverstärkung von propagierenden Hochfrequenzsignalen und schließlich die

Signalqualität dieser Signale erhöht werden.

Vorzugsweise umfasst die Sende-/Empfangseinheit einen Sender und einen Empfänger, wobei der Signalpfad zwischen Sender und Frontendmodul einen Sendepfad zum Senden von

Hochfrequenzsignalen und zwischen Empfänger und Frontendmodul einen Empfangspfad zum Empfangen von Hochfrequenzsignalen umfasst. Insbesondere umfasst der Sender einen Leistungsverstärker (PA = power amplifier) zum Erzeugen eines Sendesignals mit einer entsprechenden Sendeleistung. Ein Bruchteil dieser Sendeleistung wird schließlich über die Antenneneinheit nach außen in den freien Raum abgestrahlt. Der Empfänger umfasst insbesondere einen rauscharmen

Verstärker (LNA = low noise amplifier) zum Verstärken von extrem schwachen Empfangssignalen, welche durch die

Antenneneinheit aus dem freien Raum empfangen werden.

Sende- und Empfangssignale können Frequenzen in einem

einheitlichen Frequenzbereich (Frequenzband) aufweisen. Dies wird beispielsweise beim so genannten Zeitduplexverfahren (TDD = time division duplex) eingesetzt. Hierbei sind Sende- und Empfangssignale zeitlich voneinander getrennt und werden in vorgegebenen Zeitfenstern kurzer Sequenz zeitversetzt übertragen. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Sende- und Empfangs-Frequenzbereiche (Sendebänder und

Empfangsbänder) einzurichten. Dies wird zum Beispiel beim so genannten Frequenzduplexverfahren (FDD = frequency division duplex) eingesetzt.

Eine Kombination von FDD-Verfahren und TDD-Verfahren wird beispielsweise im sogenannten UMTS-Standard (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System) oder im GSM-Standard (GSM = Global System for Mobile Communications) eingesetzt.

Sendesignale werden in Sendefrequenzbereichen (so genannten ,,Uplink"-Frequenzen) übermittelt, Empfangssignale dagegen in Empfangsfrequenzbereichen (so genannten „Downlink"- Frequenzen) . Die Frequenzbereiche sind zusätzlich durch einen charakteristischen Bandabstand im Frequenzbereich voneinander getrennt . Bei derartigen Standards muss eine Impedanzanpassung folglich eine Anpassung in mehreren Frequenzbereichen der Sende- und Empfangsfrequenzen gleichzeitig bedienen. Ein Frontendmodul ist für unterschiedliche Frequenzbereiche von Sende- und Empfangssignalen beispielsweise in Form mehrerer Duplexer einer Filterbank ausgeführt, welche über Schalter ausgewählt werden, sodass ein frequenzabhängiges Auftrennen und Filtern von Sende- und Empfangssignalen durchführbar ist.

Vorzugsweise ist die Detektoreinheit elektrisch zwischen dem Sender und dem Frontendmodul an den Sendepfad gekoppelt. Das bedeutet, dass Signale zur Auswertung der Fehlanpassung im Sendepfad erfasst werden können. Somit ist eine

Impedanzanpassung des Sendepfads möglich, wodurch die

Signalqualität der Sendesignale erhöht und gleichzeitig die Sendesignalleistung im Leistungsverstärker des Senders reduziert werden kann. Dies hat eine Reduzierung des

Stromverbrauchs im Leistungsverstärker zur Folge.

Ein weiterer Vorteil des Einrichtens der Detektoreinheit im Sendepfad besteht darin, dass Sensoren für die

Detektoreinheit eingesetzt werden können, welche ohnehin zur Strom-, Spannungs- oder Leistungsmessung im

Leistungsverstärker eingesetzt werden. Diese können in die Detektoreinheit integriert werden, sodass keine oder nur wenige zusätzliche Sensoren oder Messmittel zum Detektieren der Leistungswerte von propagierenden Hochfrequenzsignalen herangezogen werden müssen. Dies erlaubt eine Kosten- und Aufwandreduktion .

Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Anpassungsschaltung auf, welche zumindest ein abstimmbares Impedanzelement aufweist und zur Impedanzanpassung in Sende- und/oder Empfangs- Frequenzbereichen elektrisch in dem Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit geschaltet ist. Über eine derartige Anpassungsschaltung kann die

Anpassung der Impedanz zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit frequenzabhängig für Sende- /Empfangsfrequenzbereiche realisiert werden. Über ein oder mehrere abstimmbare Impedanzelemente der Anpassungsschaltung kann ein vorgegebener charakteristischer Impedanzwert für den Signalpfad eingestellt werden. Dieser charakteristische

Impedanzwert ist beispielsweise von der Sende-

/Empfangseinheit und/oder durch die elektrischen Leitungen im Signalpfad vorgegeben. Im Mobilfunk kann dieser

charakteristische Impedanzwert beispielsweise einen Wert von 50 Ω betragen. Andere Impedanzwerte sind jedoch auch denkbar.

Die Abstimmung, also das Einstellen eines oder mehrerer

Impedanzelemente in der Anpassungsschaltung kann manuell oder automatisiert stattfinden. Eine manuelle Abstimmung findet beispielsweise bei einer manuellen Kanalsuche Anwendung. Eine automatisierte Abstimmung ist insbesondere dann vorteilhaft, falls eine Impedanzanpassung durch Veränderung äußerer

Umwelteinflüsse automatisch nachgeregelt werden muss.

Durch Verwendung der Anpassungsschaltung wird die Impedanz im Signalpfad derart angepasst, dass Reflexionsverluste im

Signalpfad minimiert werden können. Gleichzeitig wird dadurch die Transmission von Sendesignalen zur Antenneneinheit und von Empfangssignalen zum Empfänger maximiert.

Ein weiterer Vorteil der Anpassungsschaltung besteht darin, dass diese bei entsprechender Dimensionierung und Komplexität nahezu jeden denkbaren Impedanzwert einstellen und anpassen kann. In Zusammenwirken mit der Positionierung der Detektoreinheit zwischen der Sende-/Empfangseinheit und dem Frontendmodul, insbesondere im Sendepfad, kann, wie bereits erläutert, auch eine Fehlanpassung des mindestens einen

Duplexers im Frontendmodul berücksichtigt werden. Mit Hilfe der Anpassungsschaltung kann somit auch die Impedanz des Duplexers im Signalpfad abgestimmt werden. Das bedeutet, dass der Duplexer nicht zwangsläufig auf einen charakteristischen Impedanzwert voreingestellt oder dogmatisch darauf getrimmt werden muss. Vielmehr ist eine freie Dimensionierung des Duplexers unabhängig von dessen Ausgangsimpedanz möglich oder sogar erwünscht. Denn dies bedeutet einen zusätzlichen

Freiheitsgrad beim Einstellen einer verbesserten

Leistungscharakteristik und von verbesserten

Filtereigenschaften. Insbesondere der so genannte Roll-off- Faktor, welcher die Steilheit der Übertragungskennlinie eines Filters im Frequenzbereich wesentlich beeinflusst, kann frei dimensioniert werden. Dies erlaubt eine Anpassung der

Eigenschaften des mindestens einen Duplexers und damit des Frontendmoduls an die verwendeten Sende- oder

Empfangsfrequenzbereiche und die zu erzielenden

Signalleistungen der Sende- und Empfangssignale. So kann der Duplexer und das gesamte Frontendmodul beispielsweise sehr rauscharm dimensioniert werden.

Gemäß einer Aus führungs form der Vorrichtung ist die

Anpassungsschaltung elektrisch in den Sendepfad zwischen dem Sender und dem Frontendmodul geschaltet. Vorteilhaft ist die Anpassungsschaltung dabei zwischen die Detektoreinheit und dem Frontendmodul geschaltet, sodass die Detektoreinheit auch eine Reflexion und Transmission an der Anpassungsschaltung erfassen kann. Diese Aus führungs form hat den Vorteil, dass eine Impedanzanpassung lediglich für Frequenzen im

Sendefrequenzbereich für Sendesignale im Sendepfad durchgeführt wird. Die Impedanz der Bauteile im Signalpfad für Frequenzen des Empfangsfrequenzbereichs von

Empfangssignalen im Empfangspfad wird nicht verändert. Somit tritt auch keine zusätzliche Abweichung der Impedanz für Frequenzen des Empfangsfrequenzbereichs von einem

vorgegebenen Impedanzwert auf. Bei Übertragungsverfahren mit unterschiedlichen Sende-/Empfangsfrequenzbereichen hat dies den Vorteil, dass die Signalleistung der Empfangssignale nicht verschlechtert wird.

In einer anderen Aus führungs form der Vorrichtung ist die Anpassungsschaltung elektrisch in dem Signalpfad zwischen dem Frontendmodul und der Antenneneinheit geschaltet. Diese

Aus führungs form ist beispielsweise denkbar, falls Sende- und Empfangsfrequenzbereich einheitlich sind. So ist diese

Aus führungs form der Vorrichtung beispielsweise für Standards denkbar, welche ein Zeitduplexverfahren einheitlicher

Frequenz einsetzen. Eine Impedanzanpassung erfolgt dann sowohl für Sende- als auch Empfangssignale einheitlich in einem Frequenzbereich, sodass auch die Signalleistungen der Sende- und Empfangssignale einheitlich optimiert werden können. Es ist jedoch auch denkbar, diese Aus führungs form für Funkstandards einzusetzen, welche ein Zeitduplexverfahren mit unterschiedlichen Frequenzbereichen für Sende- und

Empfangssignale einsetzen. Dabei wird in einem Zeitfenster die Frequenz des Sendesignals und in einem anderen

Zeitfenster die Frequenz des Empfangssignals übertragen. Eine Impedanzanpassung durch die Anpassungsschaltung kann dann im ersten Zeitfenster für den Sendefrequenzbereich und

gegebenenfalls im zweiten Zeitfenster für den

Empfangsfrequenzbereich durchgeführt werden. Vorzugsweise ist in der letztgenannten Aus führungs form die Anpassungsschaltung derart eingerichtet, dass die Anpassung in zumindest einem Sende-Frequenzbereich und die Anpassung in zumindest einem Empfangs-Frequenzbereich gleichzeitig

durchführbar sind. Die Anpassungsschaltung weist ein

Übertragungsverhalten auf, welches sowohl im Sende- als auch im davon unterschiedlichen Empfangsfrequenzbereich ein

Optimum aufweist. Somit kann die Anpassungsschaltung die Impedanz im Signalpfad sowohl für einen Sende-Frequenzbereich als auch für einen Empfangs-Frequenzbereich optimal

einstellen. Ein derartiges Übertragungsverhalten der

Anpassungsschaltung wird auch als so genannte „Double-Notch- Tuner Topology" bezeichnet.

Somit wird das bereits genannte herkömmliche Problem

vermieden, dass beispielsweise bei Anpassen der Impedanz für den Sende-Frequenzbereich an einen vorgegebenen Impedanzwert eine deutliche Abweichung der Impedanz im Empfangs- Frequenzbereich vom vorgegebenen Impedanzwert auftritt, sodass die Signalleistung des Empfangs-Frequenzbereichs durch eine deutliche Fehlanpassung herabgesetzt ist. Bei

herkömmlichen Anpassungsschaltungen bestand das Problem der Verschlechterung der Empfangssignalqualität bei Anpassung der Sendesignalqualität . Bei einer vorstehend erläuterten

Anpassungsschaltung ist es jedoch möglich, unterschiedliche frequenzabhängige Impedanzen, beispielsweise des

Frontendmoduls, für unterschiedliche Frequenzen von Sende- und Empfangs-Frequenzbereichen zu kompensieren. Somit sind für beide Bereiche Impedanzwerte im Signalpfad erzielbar, welche an einen einheitlichen und charakteristischen

Impedanzwert angepasst sind. Dies erlaubt eine optimale

Anpassung sowohl eines Sendepfads als auch eines Empfangspfads und die Vermeidung von Reflexionen und

Leistungsverlusten in beiden Signalpfaden.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf, welche elektrisch mit der Detektoreinheit und der

Anpassungsschaltung verbunden ist und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der von der Detektoreinheit erfassten Signale die Impedanz der Anpassungsschaltung zu verändern. Der

Einsatz einer Steuereinheit hat den Vorteil, dass eine

Impedanzanpassung automatisiert durchführbar ist. Die

Steuereinheit umfasst dabei Logikschaltkreise, welche die Ansteuerung der Anpassungsschaltung, insbesondere das

Abstimmen eines oder mehrerer Impedanzelemente in der

Anpassungsschaltung realisieren. Somit können insbesondere Veränderungen der Antennenimpedanz der Antenneneinheit automatisch abgeglichen werden. Solche Veränderungen der Antennenimpedanz treten beispielsweise, wie eingangs

erläutert, durch Veränderung der Umgebungsbedingungen auf. Durch Einsatz der Steuereinheit ist eine schnelle und

effiziente Reaktion auf derartige Veränderungen der

Umgebungsbedingungen möglich. Ferner sind unterschiedlichste Übertragungsverfahren - Zeitduplexverfahren oder

Frequenzduplexverfahren - schnell in der Vorrichtung

umsetzbar, da die Steuereinheit eine Programmierung auf ein jeweiliges Übertragungsverfahren erlaubt. Ist beispielsweise ein Umschalten zwischen Zeitduplex- und

Frequenzduplexverfahren oder ein Mischbetrieb realisiert, so kann die Steuereinheit die Anpassungsschaltung entsprechend automatisiert ansteuern.

Vorzugsweise umfasst die Detektoreinheit zumindest einen Richtkoppler . Der Richtkoppler ist dabei dazu eingerichtet, richtungsabhängige Signale proportional zu den propagierenden Hochfrequenzsignalen im Signalpfad zu erfassen. Dabei ist eine Strom-, Spannungs- oder Leistungsmessung sowie eine Phasenmessung der propagierenden Hochfrequenzsignale möglich. Durch den Richtkoppler ist eine Messeinheit realisiert, die beispielsweise zum Erfassen eines Stehwellenverhältnisses eingerichtet ist. Vorteilhaft ist der Richtkoppler dazu eingerichtet, in einem Frequenzbereich oder in mehreren

Frequenzbereichen zu arbeiten.

In einem zweiten Aspekt wird ein Kommunikationsendgerät zur drahtlosen Informationsübertragung beschrieben, welches eine Vorrichtung der genannten Art aufweist. Das

Kommunikationsendgerät kann beispielsweise ein

Mobilfunkgerät, einen Pocket-PC, einen PDA (personal digital assistant) oder generell einen PC mit einer Schnittstelle für ein Drahtlosnetzwerk umfassen. Durch die Vorrichtung der genannten Art kann die Signalqualität der drahtlosen

Informationsübertragung erhöht werden, wobei die

Sendesignalleistung im Leistungsverstärker der Vorrichtung reduziert werden kann. Dies hat eine Reduzierung des

Stromverbrauchs sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs zur Folge. Insbesondere bei mobilen Kommunikationsendgeräten mit einem Akku oder einer Batterie erhöht dies vorteilhaft die Akku- oder Batterielaufzeit. Neben einer Erhöhung der Signalqualität ist somit auch die Energieeffizienz erhöht. Weitere Vorteile einer Vorrichtung der vorgenannten Art ergeben sich entsprechend bei Einsatz der Vorrichtung in dem Kommunikationsendgerät .

In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Impedanzanpassung zwischen einer Sende-/Empfangseinheit und einer Antenneneinheit einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung in Sende- und/oder Empfangs- Frequenzen gelöst, wobei die Vorrichtung eine Detektoreinheit und eine Anpassungsschaltung aufweist. Das Verfahren weist insbesondere folgende Schritte auf: Erzeugen und Erfassen von Signalen proportional zu in einem Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit propagierenden Hochfrequenzsignalen durch die Detektoreinheit, welche zwischen der Sende-/Empfangseinheit und einem Frontendmodul der Vorrichtung angeordnet ist, Bestimmen und Einstellen von Impedanzwerten der Anpassungsschaltung in Abhängigkeit von den erfassten Signalen.

Durch ein derartiges Verfahren können Leistungsverluste von propagierenden Hochfrequenzsignalen im Signalpfad zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenneneinheit verbessert erfasst werden, welche durch Reflexion an Bauteilen und

Funktionseinheiten auftreten, die in ihrer Impedanz

fehlangepasst sind. Eine Einstellung von frequenzabhängigen Impedanzwerten kann beispielsweise durch Auswerten von programmierten Tabelleneinträgen (Look-up table) erfolgen.

Daraufhin kann die Anpassungsschaltung derart angesteuert werden, dass ein Impedanzwert der Anpassungsschaltung

eingestellt wird, welcher die Gesamtimpedanz im Signalpfad derart abgleicht, dass der Signalpfad an einen vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert angeglichen wird. Somit können Reflexionen und Leistungsverluste reduziert werden. Die Signalqualität wird dadurch optimiert. Durch das

Zusammenspiel der Detektoreinheit und deren Position mit der Ansteuerung der Anpassungsschaltung kann eine schnelle und effiziente Anpassung der Sende- und Empfangseigenschaften der Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung als

Reaktion auf Veränderungen von Umgebungsbedingungen erzielt werden . Insbesondere wird durch die Detektoreinheit zumindest eine der folgenden Größen im gesamten Signalpfad zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenneneinheit ausgewertet: Impedanz, Admitanz, Stehwellenverhältnis und

Reflexionskoeffizent . Die Auswertung einer oder einer

Kombination der genannten Größen erlaubt eine Aussage über die Leistungsverluste im Signalpfad. Je nach ausgewerteter Größe können entsprechende Einstellungen in der

Anpassungsschaltung vorgenommen werden.

Bevorzugt ist bei dem Verfahren eine Steuereinheit

vorgesehen, wobei die Anpassungsschaltung zumindest ein abstimmbares Impedanzelement umfasst, dessen zur

Impedanzanpassung erforderlicher Impedanzwert während des Verfahrens durch die Steuereinheit automatisch ermittelt und eingestellt wird. Die Steuereinheit arbeitet dabei

vorteilhaft gemäß der bereits erläuterten Art und Weise. Somit ist bei dem Verfahren eine schnelle und automatisierte Anpassung der Impedanz gewährleistet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer

Ausführungsbeispiele in Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine erste Aus führungs form einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung,

Figur 2a eine zweite Aus führungs form einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung,

Figur 2b eine dritte Aus führungs form einer Vorrichtung zur drahtlosen Informationsübertragung, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung und

Figur 4 den Verlauf des Stehwellenverhältnisses über der

Frequenz bei angepassten Sende- und

Empfangsfrequenzbereichen durch die

Anpassungsschaltung nach Figur 3.

Figur 1 zeigt eine erste Aus führungs form einer Vorrichtung 1 zur drahtlosen Informationsübertragung. Die Vorrichtung 1 weist eine Sende-/Empfangseinheit 2 sowie eine

Antenneneinheit 3 auf. Die Sende-/Empfangseinheit 2 ist über einen Signalpfad SP mit der Antenneneinheit 3 verbunden.

Innerhalb des Signalpfads SP können elektromagnetische Wellen von propagierenden Hochfrequenzsignalen von der Sende-

/Empfangseinheit 2 zur Antenneneinheit 3 und umgekehrt von der Antenneneinheit 3 zur Sende-/Empfangseinheit 2 laufen. Insbesondere weist die Sende-/Empfangseinheit 2 einen Sender Tx zum Erzeugen von Sendesignalen sowie einen Empfänger Rx zum Empfangen von Empfangssignalen auf.

Der Sender Tx umfasst einen Leistungsverstärker (nicht explizit dargestellt) , welcher ein Sendesignal derart

verstärkt, dass das Sendesignal mit einer bestimmten

Sendesignalleistung an die Antenneneinheit 3 übertragen wird, wo ein Bruchteil der Sendesignalleistung in den freien Raum abgestrahlt wird.

Der Empfänger Rx weist einen rauscharmen Verstärker (nicht explizit dargestellt) auf, welcher insbesondere extrem schwache Empfangssignale verstärkt, die von der

Antenneneinheit 3 aus dem freien Raum empfangen werden. Der Signalpfad SP trennt sich in Richtung des Senders Tx in einen Sendepfad TxP und in Richtung des Empfängers Rx in einen Empfangspfad RxP auf. Die Auftrennung wird elektrisch über ein Frontendmodul FEM mit mindestens einem Duplexer DPX realisiert, welcher in dem Signalpfad SP elektrisch

geschaltet ist.

Das Frontendmodul FEM bzw. der Duplexer DPX umfasst

beispielsweise eine Frequenzweiche oder ein speziell

ausgeführtes und eingerichtetes Filter zum Auftrennen von Sende- und Empfangssignalen. Sendesignale werden von dem

Sender Tx über den Sendepfad TxP und den Duplexer DPX in den Signalpfad SP eingeleitet und gelangen an die

Antenneneinheit 3. Umgekehrt empfängt die Antenneneinheit 3 Empfangssignale, welche über den Signalpfad SP und den

Duplexer DPX in den Empfangspfad RxP eingeleitet werden und zum Empfänger Rx gelangen. Sende- und Empfangssignale können einen einheitlichen Frequenzbereich oder unterschiedliche Frequenzbereiche aufweisen. Es ist auch denkbar, mehrere Sendekanäle und parallel mehrere Empfangskanäle vorzusehen, wobei ein Kanal jeweils einen charakteristischen

Frequenzbereich umfasst und die Kanäle durch vorgegebene Bandabstände im Frequenzbereich getrennt sind. Bei Einsatz unterschiedlicher Sende- und Empfangsfrequenzbereiche umfasst das Frontendmodul FEM insbesondere eine Filterbank, umfassend mehrere Filter, welche jeweils als Duplexer DPX arbeiten, wobei ein Filter jeweils zur Filterung von durchlaufenden Hochfrequenzsignalen gemäß einer vorgegebenen

charakteristischen Sende- oder Empfangsfrequenz eingerichtet ist .

An den Sendepfad TxP ist eine Detektoreinheit DE elektrisch gekoppelt. Die Detektoreinheit DE weist einen oder mehrere Sensoren auf, welche zum Erfassen von Signalen proportional zu den im Sendepfad TxP und Signalpfad SP propagierenden Hochfrequenzsignalen eingerichtet sind. Die Sensoren können beispielsweise jeweils einen oder mehrere Richtkoppler umfassen .

Insbesondere ist die Detektoreinheit DE dazu eingerichtet, richtungsabhängig die Leistung einer vom Sender Tx zur

Antenneneinheit 3 laufenden elektromagnetischen Welle und ebenfalls richtungsabhängig die Leistung einer von der

Antenneneinheit 3 zum Sender Tx rücklaufenden

elektromagnetischen Welle zu erfassen. Aus den beiden

erfassten Leistungswerten kann das eingangs beschriebene Stehwellenverhältnis (VSWR = voltage standing wave ratio) bestimmt werden.

Reflektierte Wellen, welche zum Sender Tx zurücklaufen, ergeben sich insbesondere dadurch, dass Funktionseinheiten, wie beispielsweise der Duplexer DPX des Frontendmoduls FEM oder der Signalpfad SP eine Impedanz aufweisen, welche von einem vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert abweicht. Bei Mobilfunksystemen ist der vorgegebene charakteristische Impedanzwert beispielsweise 50 Ω. Es sind jedoch auch

jegliche andere Werte denkbar. Treten somit

Impedanzunterschiede im Signalpfad SP inklusive dem Sendepfad TxP zwischen dem Sender Tx und der Antenneneinheit 3 auf, so entsteht dort Reflexion und damit ein Leistungsverlust in der Signalleistung des propagierenden Hochfrequenzsignals.

Gleiches ergibt sich für Signale im Signalpfad SP inklusive dem Empfangspfad RxP zwischen der Antenneneinheit 3 und dem Empfänger Rx .

Zur Anpassung der Impedanz des Signalpfads SP zwischen dem Sender Tx und der Antenneneinheit 3 weist die Vorrichtung 1 eine Anpassungsschaltung AS auf, welche elektrisch im

Signalpfad SP zwischen dem Duplexer DPX und die

Antenneneinheit 3 geschaltet ist. Die Anpassungsschaltung AS weist zumindest ein abstimmbares Impedanzelement auf, sodass die Impedanz der Anpassungsschaltung AS veränderbar ist. Das bedeutet, dass an der Anpassungsschaltung AS ein

frequenzabhängiger Impedanzwert einstellbar ist, welcher in Serie mit den Impedanzwerten der übrigen Bauteile und

Funktionseinheiten im Signalpfad SP geschaltet ist und somit eine Gesamtimpedanz im Signalpfad SP erreichbar ist, welche den gewünschten charakteristischen Impedanzwert aufweist.

Über die Anpassungsschaltung AS ist somit die Gesamtimpedanz anpassbar, sodass Reflexionen elektromagnetischer Wellen im Signalpfad SP minimiert werden können. Weicht beispielsweise für eine bestimmte Frequenz die Impedanz des Frontendmoduls FEM, insbesondere des Duplexers DPX, vom charakteristischen Impedanzwert ab, so kann über einen einstellbaren

Impedanzwert der Anpassungsschaltung AS diese Fehlanpassung des Duplexers DPX kompensiert werden, wobei der

charakteristische Impedanzwert einstellbar ist.

Elektromagnetische Wellen, welche durch den Duplexer DPX vom Sender Tx zur Antenneneinheit 3 hindurchlaufen,

beziehungsweise elektromagnetische Wellen, welche von der Antenneneinheit 3 durch den Duplexer DPX zum Empfänger Rx hindurchlaufen, werden im Duplexer DPX nur noch sehr gering oder idealerweise gar nicht reflektiert. Somit ist eine Verbesserung der Signalqualität von Sende- und

Empfangssignalen erzielbar.

Durch die Positionierung der Detektoreinheit DE im Sendepfad TxP direkt in Richtung zur Antenneneinheit 3 hin hinter dem Sender Tx können sämtliche Fehlanpassungen im Signalpfad SP von der Detektoreinheit DE erfasst werden. Somit sind neben Fehlanpassungen der Antenneneinheit 3 oder elektrischer

Leitungen im Signalpfad SP auch Fehlanpassungen des

Frontendmoduls FEM bzw. des Duplexers DPX erfassbar und können über die Anpassungsschaltung AS kompensiert werden.

Darüber hinaus kann der Duplexer DPX sogar bewusst derart dimensioniert werden, dass er für Frequenzen der Sende- /Empfangssignale eine frequenzabhängige Impedanz aufweist, welche nicht den vorgegebenen charakteristischen Impedanzwert besitzt. Der Duplexer DPX kann gezielt so dimensioniert werden, dass dessen Filtereigenschaften, wie beispielsweise der bereits erläuterte Roll-off-Faktor oder die

Flankensteilheit von übertragenen Signalen, optimiert werden.

Ein weiterer Vorteil der Einrichtung der Detektoreinheit DE direkt hinter dem Sender Tx besteht darin, dass Sensoren für die Detektoreinheit DE eingesetzt werden können, welche ohnehin zur Strom-, Spannungs- oder Leistungsmessung im

Leistungsverstärker des Senders Tx eingesetzt werden.

Zur automatisierten Anpassung der Impedanz durch die

Anpassungsschaltung AS basierend auf Messsignalen der

Detektoreinheit DE ist eine Steuereinheit SE sowohl mit der Detektoreinheit DE als auch mit der Anpassungsschaltung AS verbunden. Die Verbindungen sind über gestrichelte Linien dargestellt. Die Steuereinheit SE umfasst insbesondere

Logikschaltkreise zum Erfassen von in der Detektoreinheit DE generierten Signalen, wobei in der Steuereinheit SE

beispielsweise ein Stehwellenverhältnis berechnet werden kann. Ausgehend von dieser Auswertung kann die Steuereinheit SE über weitere Logikschaltkreise die Anpassungsschaltung AS ansteuern und ein oder mehrere abstimmbare Impedanzelemente in der Anpassungsschaltung AS derart in ihrem Impedanzwert verändern, sodass eine Impedanz der Anpassungsschaltung AS einstellbar ist und eine Impedanzanpassung des Signalpfads SP gemäß der genannten Art durchführbar ist.

Eine automatisierte Impedanzanpassung über die Steuereinheit SE hat den Vorteil, dass Impedanzänderungen in der

Vorrichtung 1 als Reaktion auf Änderungen von

Umgebungseinflüssen schnell und effizient ausgeglichen werden können. Die Steuereinheit SE ist zudem programmierbar, sodass beispielsweise auch für unterschiedliche

Übertragungsstandards, welche Frequenzduplexverfahren oder Zeitduplexverfahren oder eine Kombination davon verwenden, die Vorrichtung 1 in ihrer Impedanz anpassbar ist und für jeglichen Übertragungsstandard eine optimale Signalqualität erzielbar ist.

Die Anpassungsschaltung AS ist gemäß der Aus führungs form in Figur 1 vorteilhaft derart ausgeführt, dass für

unterschiedliche Sende- und Empfangsfrequenzbereiche eine

Impedanzanpassung durchführbar ist. Ein entsprechender Aufbau einer Anpassungsschaltung AS wird nachfolgend genauer

erläutert . Figur 2a zeigt eine zweite Aus führungs form einer Vorrichtung 1, wobei in dieser Aus führungs form die Anpassungsschaltung AS im Sendepfad TxP zwischen der Detektoreinheit DE und dem Frontendmodul FEM angeordnet ist. Ansonsten entspricht der Aufbau der Vorrichtung 1 im Wesentlichen dem Aufbau gemäß Figur 1 und besitzt ähnliche Funktionalität. Durch die

Anordnung der Anpassungsschaltung AS im Sendepfad TxP ist es gemäß der Aus führungs form von Figur 2a nur möglich, die frequenzabhängige Impedanz für Frequenzen im Sendefrequenzbereich anzupassen. Die Impedanz des Signalpfads SP in Empfangsfrequenzbereichen wird nicht verändert. Diese Aus führungs form ist beispielsweise vorteilhaft für

Funkstandards, bei denen lediglich die Sendesignalleistung anzupassen ist. Denn ein Anpassen der Gesamtimpedanz im

Signalpfad ausschließlich für Sendesignale hat den Vorteil, dass die Signalleistung von Empfangssignalen und somit die Signalqualität im Empfangspfad RxP durch Verändern einer Impedanz in der Anpassungsschaltung AS nicht beeinflusst und somit auch nicht verschlechtert wird.

Figur 2b zeigt eine dritte alternative Aus führungs form einer Vorrichtung 1. Hierbei sind zwei Sender Txl und Tx2 sowie jeweils eine Detektoreinheit DE1 und DE2 vorgesehen, welche an unterschiedliche Sende-Frequenzbereiche angepasst sind. Die Sender Txl und Tx2 senden auf unterschiedlichen

Frequenzen, wobei die Detektoreinheiten DE1 und DE2 jeweils die Signalleistung für die jeweiligen Sende-Frequenzbereiche erfassen .

Ferner sind mehrere Empfänger Rxl und Rx2 vorgesehen, welche an unterschiedliche Empfangs-Frequenzbereiche angepasst sind. Die Empfänger Rxl und Rx2 empfangen somit unterschiedliche Frequenzen. Unterschiedliche Sende-/Empfangsfrequenzen werden durch mehrere Antennen 3a und 3b aus dem freien Raum

empfangen bzw. in den freien Raum abgestrahlt. Die Antennen 3a, 3b sowie die Komponenten Txl und Tx2 sowie Rxl und Rx2 können jedoch auch für einheitliche Sende- /Empfangsfrequenzbereiche redundant ausgelegt sein. Die

Funktionsweise der Anpassungsschaltung AS sowie der

Steuereinheit SE entspricht der Funktionsweise aus Figur 2a. Die Komponenten DE1, DE2 , AS, SE und FEM sind in einem Modul integriert, welches ein abstimmbares Frontendmodul AFEM darstellt. Das Modul AFEM ist auf unterschiedliche Sende- /Empfangs-Frequenzbereiche abstimmbar .

Je nach Anwendung und Ausführung eines entsprechenden

Funkstandards können sowohl die Aus führungs form gemäß Figur 1 als auch die Aus führungs formen gemäß den Figuren 2a oder 2b einer Vorrichtung 1 zur drahtlosen Informationsübertragung sinnvoll und berechtigt sein. Eine entsprechende Vorrichtung 1 wird beispielsweise eingesetzt in Mobilfunkgeräten,

Smartphones, Pocket-PCs oder PDAs (Personal Digital

Assistants) sowie generell in Computern mit einer

Schnittstelle für ein Drahtlosnetzwerk. Allgemein kann eine Vorrichtung 1 für jegliche Kommunikationsendgeräte

vorbereitet sein, welche eine drahtlose

Informationsübertragung einsetzen.

Die Frequenzen des GSM Systems (Global System for Mobile Communication) , des WCDMA Systems (Wide Code Division

Multiple Access) und allgemeiner die Frequenzen von FDD

Systemen oder TDD Systemen sind die bevorzugten Frequenzen, welche bei Einsatz einer beschriebenen Vorrichtung 1

Verwendung finden.

Besonders bevorzugt werden die folgenden Frequenzpaare:

Sendefrequenzbereich: 1920 - 1980 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 2110 - 2170 MHz,

Sendefrequenzbereich: 1850 - 1910 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 1930 - 1990 MHz,

Sendefrequenzbereich: 1710 - 1785 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 1805 - 1880 MHz, Sendefrequenzbereich: 1710 - 1755 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 2110 - 2155 MHz,

Sendefrequenzbereich: 824 - 849 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 869 - 894 MHz,

Sendefrequenzbereich: 830 - 840 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 875 - 885 MHz,

Sendefrequenzbereich: 2500 - 2570 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 2620 - 2690 MHz,

Sendefrequenzbereich: 880 - 915 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 925 - 960 MHz,

Sendefrequenzbereich: 1750 - 1785 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 1845 - 1880 MHz,

Sendefrequenzbereich: 1710 - 1770 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 2110 - 2170 MHz,

Sendefrequenzbereich: 1428 - 1453 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 1476 - 1501 MHz,

Sendefrequenzbereich: 698 - 716 MHz und

Empfangsfrequenzbereich: 728 - 746 MHz. Nachfolgend wird die Funktionsweise einer Anpassungsschaltung AS und insbesondere deren Verwendung in einer Aus führungs form gemäß Figur 1 erläutert.

Figur 3 illustriert eine Anpassungsschaltung AS, die eine breitbandige Impedanzanpassung gleichzeitig sowohl des Sende ¬ ais auch des Empfangsfrequenzbereichs ermöglicht. Zwischen einem Signalpfadeingang SPE und einem Signalpfadausgang SPA ist in einem Signalpfad SP ein erstes Impedanzelement ImpEl mit einstellbarer Impedanz verschaltet. Zwischen Signalpfad SP und Masse M - hier zwischen dem Signalpfadeingang SPE und Masse M - ist ein zweites Impedanzelement ImpE2 mit

einstellbarer Impedanz verschaltet. Zwischen

Signalpfadausgang SPA und Masse M ist ein erstes induktives Element LI verschaltet. Weiterhin ist zwischen

Signalpfadeingang SPE und Masse M ein zweites induktives Element L2 verschaltet. Ferner ist zwischen Signalpfadausgang SPA und Masse M ein Element mit spannungsabhängigem

Widerstand Va verschaltet. Schädliche Störsignale, wie zum Beispiel ESD-Pulse, die über eine Antennenzuleitung AI, an die die Antenne angeschlossen ist, in die Anpassungsschaltung eindringen könnten, können über das zweite induktive Element L2 oder über das Element variablen spannungsabhängigen

Widerstands Va nach Masse M abgeleitet werden.

Figur 3 zeigt außerdem eine Ausführungsform, in der im

Signalpfad SP ein drittes induktives Element L3 zwischen dem Signalpfadeingang SPE und dem ersten Impedanzelement ImpEl verschaltet ist. Die Verschaltung der induktiven Elemente kann je nach Frequenzbereich und Antennengeometrie mehr oder weniger vorteilhaft sein. Entsprechend ist es möglich, nur eines, nur zwei oder drei Impedanzelemente zu verschalten.

In Figur 3 sind die Impedanzelemente exemplarisch als

einstellbare kapazitive Elemente gezeigt. Alternativ können auch einstellbare induktive Elemente verschaltet sein. Auch ist es möglich, dass eine Kombination aus einstellbaren kapazitiven Elemente und einstellbaren induktiven Elementen verschaltet ist.

Ferner ist die Anpassungsschaltung AS mit einer Steuereinheit SE verschaltet, welche beispielsweise einen Mikrokontroller darstellt und mit dem ersten und zweiten Impedanzelement ImpEl und ImpE2 variabler Impedanz verschaltet ist. In der Steuereinheit SE ist die Logik integriert, die auf der Basis der momentanen Impedanzanpassung und Auswertung von

Leistungsverlusten durch die Detektoreinheit DE gemäß Figur 1 oder Figur 2a einen neuen Satz an Impedanzwerten ermittelt und die einstellbaren Impedanzelemente ImpEl und ImpE2 entsprechend einstellt. Figur 4 illustriert exemplarisch den Verlauf des

frequenzabhängigen Stehwellenverhältnisses VSWR über der Frequenz f, der als Informationsquelle für die aktuelle Impedanzanpassung dienen soll. Die Frequenz f nimmt in der gezeigten Darstellung nach rechts hin zu. Als

Anpassungsschaltung AS liegt ein Anpassnetzwerk der

erläuterten Art vor, das zwei Anpasspunkte aufweist, an denen die Anpassung an Sende- und Empfangsfrequenzbereiche TxB und RxB optimal ist. Eine Anpassungsschaltung AS mit einer derartigen Übertragungscharakteristik im Frequenzbereich wird auch als „Double-Notch Tuner Topology" bezeichnet.

Gemäß Figur 4 ist die Anpassungsschaltung AS so eingestellt, dass die zwei Minima der Anpasspunkte jeweils mit den

Frequenzbereichen des Sendebandes TxB und des Empfangsbandes RxB übereinstimmen. Das bedeutet, dass an den entsprechenden Minima das Stehwellenverhältnis ausreichend klein ist und eine optimale Signalqualität durch entsprechend abgestimmte Impedanzwerte der Impedanzelemente ImpEl und ImpE2 erzielt ist .

Die dargestellten Aus führungs formen sind lediglich

exemplarisch gewählt. Die Konfiguration der dargestellten Funktionseinheiten kann je nach Ausführung einer Vorrichtung 1 im Bedarfsfall von den dargestellten Aus führungs formen abweichen, ohne die Funktionsweise und die erläuterten

Vorteile einzuschränken. Es ist denkbar, dass ein Sender Tx mehrere einzelne Sender Txl, Tx2,... aufweist, welche an unterschiedliche Sende- Frequenzbereiche angepasst sind. Weiterhin ist denkbar, dass ein Empfänger Rx mehrere einzelne Empfänger Rxl, Rx2,...

aufweist, welche an unterschiedliche Empfangs- Frequenzbereiche angepasst sind. Eine Antenneneinheit 3 kann auch mehrere Antennen 3a, 3b, ... aufweisen, welche auf unterschiedliche Sende-/Empfangs-Frequenzbereiche abgestimmt sind .

Ferner ist es denkbar, dass eine Anpassungsschaltung AS sowie eine Detektoreinheit DE derart ausgeführt sind, dass sie an unterschiedliche Sende-/Empfangs-Frequenzbereiche angepasst sind. Die Komponenten AS und DE können dabei auch jeweils aus mehreren Einzelkomponenten aufgebaut sein.

Ein Frontendmodul FEM der beschriebenen Art kann einen oder mehrere Duplexer aufweisen, welche an unterschiedliche Sende- /Empfangs-Frequenzbereiche angepasst sind. Bei einem

komplexen Frontendmodul FEM mit mehreren Duplexern, werden diese beispielsweise über Schalter ausgewählt.

Das Frontendmodul FEM, die Detektoreinheit DE, die

Anpassungsschaltung AS sowie die Steuereinheit SE können in einem Modul integriert sein, welches ein abstimmbares

Frontendmodul AFEM ist. Bezugs zeichenliste

1 Vorrichtung zur drahtlosen

Informationsübertragung

2 Sende-/Empfangseinheit

3, 3a, 3b Antenneneinheit

AS Anpassungsschaltung

SP Signalpfad

TxP Sendepfad

RxP Empfangspfad

FEM Frontendmodul

AFEM abstimmbares Frontendmodul

DPX Duplexer

DE, DE1, DE2 Detektoreinheit

Tx, Txl, Tx2 Sender

Rx, Rxl, Rx2 Empfänger

SE Steuereinheit

ImpEl, ImpE2 Impedanzelement

SPE Signalpfadeingang

SPA Signalpfadausgang

TxB Sendefrequenzband

RxB Empfängerfrequenzband

VSWR Stehwellenverhältnis

M Masse

LI, L2, L3 induktives Element

Va Element mit spannungsabhängigem Widerstand f Frequenz