Multiband-Funkgeräten mit den Empfangseinrichtungen sowie mit einer oder mehreren Antennen.

Zunächst sei hier eine Begriffserklärung im Zusammenhang mit Vielfachzugriffsverfahren bei (insbesondere digitalen) Kommu- nikationssystemen gegeben : - FDMA (Frequency Division Multiple Access) : Verschiedenen Nutzern werden verschiedene Frequenzen zugewiesen - TDMA (Time Division Multiple Access) : Verschiedenen Nut- zern werden verschiedene Zeitschlitze zugewiesen - CDMA (Code Division Multiple Access) : Verschiedene Nut- zern werden verschiedene Codes zugewiesen ; dies ermög- licht gleichzeitiges Nutzen der gleichen Frequenz - FDD (Frequency Division Duplex) : Senden und Empfangen erfolgt auf verschiedenen Frequenzen - TDD (Time Division Duplex) : Senden und Empfangen erfolgt in verschiedenen Zeitschlitzen - Vollduplex-System : Senden und Empfangen erfolgt zur gleichen Zeit Ferner werden in diesem Dokument folgende Abkürzungen verwen- det : - AM : Amplitudenmodulation - QPSK : Quadrature Phase Shift Keying - RRC : Root Raised Cosine - GSM : Global System for Mobile Communication - GMSK : Gaussian Minimum Shift Keying - EDGE : Enhanced Data for GSM Evolution - UMTS : Universal Mobile Telecommunication System Erklärt wird die Erfindung und der Stand der Technik am Bei- spiel eines Mobiltelefons, das die Systeme GSM und UMTS in folgenden Bändern abdeckt (TX : Sender ; RX : Empfänger) : - GSM900 (TX : 880... 915 MHz ; RX : 925... 960 MHz ; FDMA und TDMA ; TDD und FDD ; GMSK-Modulation, d. h. konstante Hüllkurve ; im folgenden"GSM"genannt), - GSM1800 (TX : 1710... 1785 MHz ; RX : 1805... 1880 MHz ; sonst identisch wie GSM900 ; im folgenden"DCS"genannt) und/oder - GSM1900 (TX : 1850... 1910 MHz ; RX : 1930... 1990 MHz ; sonst identisch wie GSM900 ; im folgenden"PCS"genannt) und - UMTS FDD (TX : 1920... 1980 MHz ; RX : 2110... 2170 MHz ; FDMA und CDMA ; FDD/Vollduplex ; QPSK-Modulation mit RRC-Basisbandfilterung, d. h. AM-Anteil ; im folgenden "UMTS"genannt) sowie wahlweise auch - UMTS TDD (TX/RX : 1900... 1980 MHz ; FDMA und CDMA ; TDD ; QPSK-Modulation mit RRC-Basisbandfilterung, d. h. AM-An- teil).

Für GSM, DCS und PCS kann wahlweise neben GMSK (kein AM-An- teil) auch EDGE (8PSK-Modulation mit AM-Anteil) gefordert sein. Neben dem gleichzeitigen Betrieb von UMTS-Sende-und- Empfangseinrichtung soll auch die GSM-Empfangseinrichtung gleichzeitig betrieben werden können, um während einer UMTS- Übertragung Nachbarzellenbeobachtung im GSM-Netz durchführen zu können, ohne den sog. "Compressed Mode" (kurzzeitige Un- terrechung der UMTS-Übertragung bei entsprechender Erhöhung der Datenrate in der restlichen Zeit) anwenden zu müssen. Pa- rallelbetrieb von UMTS und DCS-Empfangseinrichtung ist wegen der nahe beieinanderliegenden Frequenzbänder und des damit verbundenen hohen Filteraufwands hier nicht vorgesehen. Wäh- rend einer GSM-oder DCS-Übertragung ist kein Parallelbetrieb erforderlich, da wegen TDD-Betrieb Sende-und Empfangsein- richtung zu verschiedenen Zeiten aktiv sind und da wegen TDMA-Betrieb Zeitschlitze für die Nachbarzellenbeobachtung zur Verfügung stehen. Bevorzugt hat das Mobiltelefon nur eine Antenne.

Fig. 1 zeigt eine bisher übliche Anordnung für ein Mobiltele- fon, das GSM, DCS und UMTS beinhaltet, wobei für jedes Fre- quenzband ein eigener Leistungsverstärker bzw. ein eigener Zug eines mehrzügigen Leistungsverstärkers 1, 2,4 verwendet wird (der übrige Teil der Sendeeinrichtungen ist hier nicht dargestellt). Am Ausgang jedes Leistungsverstärkers kann sich jeweils ein Element zur Leistungsauskopplung 21,22, 24, z.

B. ein Richtkoppler, befinden, und im UMTS-Pfad zusätzlich ein Isolator 34 zur Unterdrückung der durch Fehlanpassung an der Antenne erzeugten rücklaufenden Welle. Bei EDGE kann auch im GSM und DCS TX-Pfad jeweils ein Isolator erforderlich sein. Die eigentliche Leistungsdetektion erfolgt z. B. mit einer Schottkydiode, wobei zur Temperaturkompensation eine zweite Schottkydiode erforderlich sein kann. Im GSM-und DCS- Pfad folgt jeweils ein Tiefpass 41,42 zur Unterdrückung der vom Leistungsverstärker erzeugten Oberwellen, im UMTS-Pfad dagegen das Sendefilter 44 des Duplexers 44/54, das zusammen mit dem Isolator 34 auch die Funktion der Oberwellenunterdrü- ckung übernimmt. Die eigentliche Funktion des Duplexers, der aus zwei Bandpassfiltern 44,54 besteht, ist aber die Tren- nung von UMTS-Sende-und-Empfangsband, da wegen des Voll- duplex-Betriebs nicht zwischen Sende-und Empfangseinrichtung umgeschaltet werden kann. Vor dem UMTS-LNA 14 (LNA : low noise amplifier, rauscharmer Verstärker) als erste Stufe der UMTS- Empfangseinrichtung befindet sich das Empfangsfilter 54 des Duplexers. Der Duplexer muss eine sehr hohe Isolation aufwei- sen, und zwar im TX-Band, damit der Rest des Sendesignals den LNA nicht übersteuert, und im RX-Band, damit der Rest des von der Sendeeinrichtung erzeugten Rauschens nicht die System- rauschzahl der Empfangseinrichtung erhöht. Weitere Selek- tionsanforderungen ergeben sich im Sendefilter durch die evtl. notwendige Unterdrückung von in der Sendeeinrichtung erzeugten Störsignalen wie z. B. von Oberwellen, Spiegelfre- quenzen oder Rauschen in bestimmten Frequenzbereichen und im Empfangsfilter durch die notwendige Unterdrückung von an der Antenne empfangenen Störsignalen. Vor den GSM-und DCS-LNAs 11,12 als erste Stufen der jeweiligen Empfangseinrichtungen befindet sich jeweils ein Bandpassfilter 51,52 zur Störsig- nalunterdrückung (der übrige Teil der Empfangseinrichtungen ist hier nicht dargestellt).

Hierzu ist wiederum eine Begriffserklärung im Zusammenhang mit HF-Schaltern erforderlich : - <n>P<m>T : n Pole m Throw,"n-auf-m-Schalter" Beispiele : - SPDT : Single Pole Double Throw,"1-auf-2-Schalter" - SP4T : Single Pole Four Throw,"1-auf-4-Schalter" - DPDT : Double Pole Double Throw,"2-auf-2-Schalter" GSM-Sende-und-Empangseinrichtung sind (über die oben be- schriebenen Filter) mit einem SPDT-Schalter 66 verbunden.

DCS-Sende-und-Empfangseinrichtung sowie Antennen-Port des UMTS-Duplexers 54/54 sind mit einem SP3T-Schalter 67 verbun- den. SPDT-und SP3T-Schalter wiederum sind mit dem Tiefpass- filter 76 bzw. Hochpassfilter 77 des direkt an der Antenne 89 liegenden Diplexers 76/77 verbunden. Der Diplexer trennt fre- quenzmäßig das GSM-Band von den restlichen Bändern, d. h. das Tiefpassfilter muss von 880... 960 MHz (im folgenden"unte- rer Frequenzbereich"genannt) und das Hochpassfilter von 1710 ... 2110 MHz (im folgenden"oberer Frequenzbereich"genannt) durchlässig sein. Die Schalterstellungen hängen von den ge- rade aktiven Bändern ab, wobei jeweils maximal ein Pfad im unteren und ein Pfad im oberen Frequenzbereich gleichzeitig durchgeschaltet sein können (z. B. GSM RX und UMTS ; UMTS TX und RX bilden wegen des Duplexers einen gemeinsamen Pfad).

Die Einfügedämpfungen zwischen Leistungsverstärkern und An- tenne sollen möglichst niedrig sein, damit bei gegebener Sen- deleistung die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers mög- lichst niedrig ist. Ein niedrigerer Stromverbrauch erhöht die Betriebszeit des Gerätes und reduziert die erzeugte Verlust- leistung und die damit verbundene Erwärmung. Zwischen Antenne und den LNAs soll die Einfügedämpfung niedrig sein, damit die Systemrauschzahl der Empfangseinrichtungen niedrig und somit deren Empfindlichkeit hoch ist.

Die Oberwellenfilter und der Diplexer sind üblicherweise als LC-Filter mit diskreten oder gedruckten Spulen und Kondensa- toren realisiert. Bei den Empfangsfiltern und beim Duplexer handelt es sich i. a. um Mikrowellenkeramik-oder akustische Oberflächenwellen-Filter, wobei die hohen Anforderungen an den Duplexer hinsichtlich Isolation, Einfügedämpfung und Leistungsverträglichkeit heute meist nur mit Mikrowellenkera- mik erfüllt werden können. Die HF-Schalter können z. B. mit pin-Dioden oder als GaAs-Schalter realisiert sein. Beim Iso- lator handelt es sich i. a. um einen Ferrit-Zirkulator, bei dem einer der drei Anschlüsse mit 50 Ohm abgeschlossen ist.

Der Richtkoppler kann mit Leitungsstrukturen realisiert sein.

Falls im betreffenden Sendepfad ein Isolator vorhanden ist (hier : UMTS), so kann statt einem Richtkoppler auch eine ka- pazitive bzw. resistive Auskopplung erfolgen, da dann keine rücklaufende Welle vorhanden und somit keine Richtwirkung er- forderlich ist.

Soll zusätzlich PCS implementiert werden, so kann statt des SP3T-Schalters 67 ein SP4T-Schalter verwendet werden, wobei der vierte Pfad für PCS RX verwendet wird. Für PCS TX ist kein weiterer Pfad notwendig, da üblicherweise für DCS und PCS aufgrund der geringen Frequenzunterschiede ein gemeinsa- mer Leistungsverstärker 2 verwendet wird. Soll zusätzlich UMTS TDD implementiert werden, so ist die naheliegendste Lö- sung ebenfalls ein zusätzlicher Pfad für UMTS TDD RX, während für UMTS TDD TX der UMTS FDD Leistungsverstärker 4 mitverwen- det werden kann. D. h. auch hier ist ein statt des SP3T- Schalters 67 ein SP4T-Schalter erforderlich. Für den Fall, dass sowohl PCS als auch UMTS TDD zusätzlich zu den sonstigen Bändern implementiert werden, ist statt des SP3T-Schalters 67 ein SP5T-Schalter erforderlich.

Eine ähnliche Situation wie hier im oberen Frequenzbereich ergäbe sich im unteren Frequenzbereich, wenn dort weitere Bänder, wie z. B. das amerikanische 850 MHz Band, implemen- tiert werden müssen. Dies können z. B. TDMA/TDD-Systeme wie GSM oder IS-136 oder CDMA/FDD-Systeme wie IS-95 sein.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Leistungsverstärkung in einem Funkgerät zu vereinfachen, um damit Kosten und Schaltungsfläche zu sparen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrich- tung zum Senden von Datensignalen in mehreren Frequenzbändern mit einer Verstärkungseinrichtung zum Verstärken der Daten- signale und einer Filtereinrichtung mit mindestens einer den Frequenzbändern zugeordneten Filtereinheit zum Filtern der verstärkten Datensignale entsprechende dem jeweiligen Fre- quenzband zwecks Unterdrückung von Störungen, wobei in der Verstärkungseinrichtung Datensignale von mindestens zwei der mehreren Frequenzbänder gemeinsam verstärkbar sind und die Filtereinrichtung zum Durchlassen von mindestens zwei der mehreren Frequenzbänder ausgelegt ist.

Ebenso wird die vorliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfah- ren zum Senden von Datensignalen in mehreren Frequenzbändern durch Verstärken der Datensignale und Filtern der verstärkten Datensignale in Abhängigkeit vom jeweiligen Frequenzband zwecks Unterdrückung von Störungen, wobei Datensignale von mindestens zwei der mehreren Frequenzbänder gemeinsam ver- stärkt und beim Filtern durchgelassen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorliegende Erfindung kann mindestens ein Leis- tungsverstärker bzw. mindestens ein Zug eines mehrzügigen Leistungsverstärkers eingespart werden. Wird ein Zug eines Leistungsverstärkers für mehrere Frequenzbänder verwendet, so erfordert dies entweder eine breitbandige Anpassschaltung o- der eine umschaltbare schmalbandige Anpassschaltung, wobei die Umschaltung z. B. mit pin-Dioden erfolgen kann. Wird ein Zug eines Leistungsverstärkers für Systeme mit verschiedenen Modulationsverfahren benutzt, wobei mindestens eines aber nicht alle einen AM-Anteil enthalten (z. B. UMTS und DCS), so ist der Arbeitspunkt durch geeignete Maßnahmen jeweils so einzustellen, dass im einen Fall die Linearität und im ande- ren Fall der Wirkungsgrad genügend gut sind.

Die Einsparung von mindestens einem Leistungsverstärker bzw. von mindestens einem Zug eines mehrzügigen Leistungsverstär- kers in den Sendeeinrichtungen für die verschiedenen Fre- quenzbänder bzw. Systeme hilft Kosten und Fläche zu sparen.

Unter Umständen können noch weitere Bauelemente eingespart werden. All dies ermöglicht billigere und kleinere Geräte.

Außerdem kann gegebenenfalls die Einfügedämpfung zwischen Leistungsverstärker (n) und Antenne verringert werden, um bei gegebener Sendeleistung die Ausgangsleistung des Leistungs- verstärkers verringern zu können. Ein niedrigerer Strom- verbrauch erhöht die Betriebszeit des Gerätes und reduziert die erzeugte Verlustleistung und die damit verbundene Erwär- mung.

Die Erfindung ermöglicht in Funkgeräten (z. B. Mobiltelefo- nen), die in mindestens zwei Frequenzbändern oder Systemen senden und empfangen können ("Multiband"-bzw."Multimode"- Geräte), die Verbindung der Sendeeinrichtungen und der Emp- fangseinrichtungen mit einer oder mehreren Antennen, wobei mindestens eine Antenne für mehrere Frequenzbänder benutzt wird. Dabei wird soweit erforderlich in den Empfangspfaden (d. h. zwischen Antenne und Empfangseinrichtungen) eine Band- passfilterung zur Unterdrückung von an der Antenne empfange- nen Störsignalen durchgeführt und in den Sendepfaden (d. h. zwischen Sendeeinrichtungen und Antenne) eine Leistungsdetek- tion für eine Leistungsmessung bzw. Leistungsregelung sowie eine Filterung von in der Sendeeinrichtung erzeugten Störsig- nalen wie z. B. Oberwellen, Spiegelfrequenzen oder Rauschen in bestimmten Frequenzbereichen.

Falls erforderlich wird in den Sendepfaden auch die bei Fehl- anpassung an der Antenne auftretende rücklaufende Welle un- terdrückt. Dies führt dazu, dass der Leistungsverstärker am Ausgang immer nahezu die gleiche Impedanz"sieht", obwohl an der Antenne infolge von Reflexionen Fehlanpassung auftritt (z. B. Gerät auf Metallplatte). Eine konstante Lastimpedanz kann zur Sicherstellung der Stabilität des Leistungsverstär- kers erforderlich sein oder um ein starkes Ansteigen des Stromverbrauchs bei Fehlanpassung zu vermeiden. Insbesondere aber kann dies in Systemen erforderlich sein, deren Modula- tionsverfahren einen AM-Anteil im Sendesignal erzeugt. Ein Beispiel hierfür ist QPSK mit RRC-Basisbandfilterung, wie es z. B. in CDMA-Systemen eingesetzt wird (z. B. UMTS). In sol- chen Systemen muss der Leistungsverstärker linear sein, damit der AM-Anteil erhalten bleibt und keine durch Intermodulation hervorgerufene zu hohe Leistung im Nachbarkanal erzeugt wird.

Dabei ist die Linearität und somit die erzeugte Nachbarkanal- leistung abhängig von der Lastimpedanz des Leistungsverstär- kers, d. h. um eine zu hohe Nachbarkanalleistung auch bei Fehlanpassung an der Antenne zu verhindern, muss entweder die rücklaufende Welle unterdrückt werden oder der Leistungsver- stärker muss so linear sein, dass er auch bei der schlimms- tenfalls auftretenden Fehlanpassung noch linear genug ist.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass ein Leistungsverstärker umso mehr Strom verbraucht je linearer er ist. Im Gegensatz zu den oben genannten Modulationsverfahren erlaubt ein Modu- lationsverfahren mit konstanter Hüllkurve, d. h. ohne AM- Anteil, den Einsatz von Leistungsverstärkern, die in Kom- pression betrieben werden, da hier Linearität nicht erforder- lich ist. Ein Beispiel hierfür ist GMSK wie es z. B. bei GSM eingesetzt wird.

Soweit erforderlich wird außerdem Parallelbetrieb von einigen Sende-und Empfangseinrichtungen ermöglicht. Z. B. sind bei einem FDD-Vollduplex-System Sende-und Empfangseinrichtung gleichzeitig in Betrieb (jedoch auf verschiedenen Frequenzen ; z. B. UMTS FDD, auch WCDMA bzw. Wideband CDMA genannt), wäh- rend dies bei TDD-Systemen nicht der Fall ist, da Sende-und Empfangseinrichtung zu verschiedenen Zeiten aktiv sind (z. B.

UMTS TDD und GSM, wobei letzteres sowohl ein TDD-als auch ein FDD-System ist, da Sende-und Empfangseinrichtung zu un- terschiedlichen Zeiten auf unterschiedlichen Frequenzen aktiv sind). Außerdem kann ein Parallelbetrieb von verschiedenen Systemen notwendig sein, um z. B. parallel zum Betrieb in ei- nem System (z. B. UMTS FDD) Nachbarzellenbeobachtung in einem anderen System durchführen zu können (z. B. GSM), um so In- ter-System-Handover zu ermöglichen.

Vorzugsweise findet die Erfindung Anwendung in einem Multi- band-/Multimode-Mobiltelefon (siehe oben), das in mindestens drei Frequenzbändern in mindestens zwei Systemen senden und empfangen kann, wobei die Frequenzbänder jeweils in ein Sen- de-und ein Empfangsband mit dazwischenliegendem Duple- xabstand unterteilt sein können und sich die einzelnen Fre- quenzbänder überlappen können. Die Frequenzbänder teilen sich dabei in zwei Frequenzbereiche auf, wobei die Frequenzbänder innerhalb eines Frequenzbereiches relativ nahe beieinander liegen, während die beiden Frequenzbereiche relativ weit von- einander entfernt liegen. Vorzugsweise befindet sich in min- destens einem der beiden Frequenzbereiche sowohl wenigstens ein TDD-System, bei dem Sende-und Empfangseinrichtung zu verschiedenen Zeiten aktiv sind (Sende-und Empfangsfrequenz können gleich oder verschieden sein), als auch wenigstens ein FDD-Vollduplex-System. Vorzugsweise ist außerdem wenigstens ein System beteiligt, dessen Modulationsverfahren einen AM- Anteil im Sendesignal erzeugt.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen : Fig. 1 ein prinzipielles Diagramm einer Schaltungsanord- nung eines Mobiltelefons nach dem Stand der Tech- nik ; Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm gemäß einer ersten Ausfüh- rungsform der vorliegenden Erfindung ; Figuren 3 bis 6 Varianten der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ; Figuren 7 bis 9 Realisierungsformen des Blocks 99 in Fig. 6 ; Fig. 10 ein Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung ; Figuren 11 und 12 Varianten der zweiten Ausführungsform ; Fig. 13 ein Schaltungsdiagramm einer dritten Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung ; und Figuren 14 bis 18 Varianten der dritten Ausführungsform.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausfüh- rungsformen beschrieben, wobei sinngemäß auf die Beschreibung der Elemente in Fig. 1 zurückgegriffen werden kann.

Um einen gemeinsamen Leistungsverstärker 7 für DCS und UMTS verwenden zu können, wird in der ersten Ausführungsform die- ser Erfindung gemäß Fig. 2 das gemeinsame Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 7 mit einem SPDT-Schalter 107 in einen DCS TX-und einen UMTS TX-Pfad aufgeteilt, wodurch es möglich ist, dass ansonsten die gleiche Struktur wie in Fig. 1 ver- wendet wird. Dies hat jedoch den Nachteil, dass sich die Ein- fügedämpfung um die des Schalters erhöht.

Auf die gleiche Weise kann auch ein gemeinsamer Leistungsver- stärker 8 für GSM und DCS verwendet werden, wobei gemäß Fig.

3 das gemeinsame Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 8 mit einem SPDT-Schalter 108 in einen GSM TX-und einen DCS TX-Pfad aufgeteilt wird. Dies hat gegenüber Fig. 2 den Vor- teil, dass der für zwei Frequenzbänder benutze Leistungsver- stärker sowohl für GSM als auch für DCS im Kompression be- trieben werden kann, jedoch den Nachteil, däss das GSM-und DCS-Band wesentlich weiter voneinander entfernt sind als das DCS-und UMTS-Band. Aufgrund des großen Frequenzabstandes kann anstelle des SPDT-Schalters 108 auch ein Diplexer ver- wendet werden, wobei auf diese Möglichkeit weiter unten im Zusammenhang mit einer anderen Ausführung der Erfindung ge- nauer eingegangen wird (siehe Fig. 12).

Schließlich kann bei Einsatz eines SP3T-Schalters 109 gemäß Fig. 4 auch ein gemeinsamer Leistungsverstärker 9 für GSM, DCS und UMTS verwendet werden.

Alternativ zu Fig. 2 bis 4 können auch zwei Antennen verwen- det werden, und zwar eine für den unteren Frequenzbereich am Ausgang des SPDT-Schalters 66 und eine für den oberen Fre- quenzbereich am Ausgang des SP3T-Schalters 67. Dadurch ent- fällt der Diplexer 76/77 und beide Antennen können schmalban- dig sein. Falls kein Parallelbetrieb von GSM RX und UMTS vor- gesehen ist, kann anstelle des SPDT-Schalters 66, des SP3T- Schalters 67 und des Diplexers 76/77 kann auch ein SP5T- Schalter 69 gemäß Fig. 5 eingesetzt werden. In Fig. 5 ist au- ßerdem eine Möglichkeit gezeigt, wie allgemein (also z. B. auch bei einer Struktur gemäß Fig. 2) zwischen einer internen Antenne 89 und einer externen Antenne 89'mit einem SPDT- Schalter 129 umgeschaltet werden kann. Dabei kann es sich entweder um einem elektronischen oder um einen mechanischen Schalter handeln, wobei letzterer den Vorteil hat, dass kein zusätzlicher Aufwand für die Erkennung des Vorhandenseins ei- ner externen Antenne notwendig ist.

Ist Parallelbetrieb von GSM RX und UMTS vorgesehen, so kann anstelle des SP5T-Schalters 69 ein SP4T-Schalter verwendet werden, wobei ein Pfad gemeinsam für GSM RX und UMTS verwen- det wird. Dabei werden der UMTS-Duplexer 44/54 und das GSM RX-Filer 51 entweder über einen Diplexer oder durch impedanz- neutrale Verschaltung ("Triplexer") gemäß Fig. 6 auf einen gemeinsamen Pfad zusammengeführt. Dies hat gegenüber Fig. 2 den Vorteil, dass in den Pfaden GSM TX, DCS TX und DCS RX ei- ne niedrigere Einfügedämpfung erzielt werden kann, da die Dämpfung des Diplexers 76/77 wegfällt (wobei natürlich der SP4T-Schalter wegen der höheren Pfadanzahl eine geringfügig höhere Dämpfung aufweist als ein SP2T-bzw. SP3T-Schalter).

Im Falle der impedanzneutralen Verschaltung kann außerdem der Diplexer eingespart werden (andernfalls sitzt er nur an einer anderen Stelle). Anstelle des SP4T-Schalters kann bei Verwen- dung einer internen und einer externen Antenne auch ein DP4T- Schalter 69'gemäß Fig. 6 eingesetzt werden, wodurch der SPDT-Schalter 129 eingespart wird. Im Falle eines SP5T-Schal- ters 69 gemäß Fig. 5 ist dementsprechend ein DP5T-Schalter möglich.

Ist außerdem ein Parallelbetrieb von DCS RX und UMTS vorgese- hen, so kann der UMTS-Duplexer 44/54 mit dem DCS RX-Filter 52 impedanzneutral verschaltet werden, was allerdings wegen des geringen Frequenzabstandes des DCS RX-Bands vom UMTS TX-Band hohe Anforderungen an die Filter stellt. Denn bei Parallelbe- trieb muss vergleichbar den Anforderungen an den UMTS-Duple- xer (siehe oben) eine ausreichende Isolation von UMTS TX nach DCS RX in den beiden betroffenen Bändern sichergestellt sein.

In Fig. 2 würde in diesem Fall anstelle des SP3T-Schalters 67 ein SPDT-Schalter genügen, da ein Pfad gemeinsam für DCS RX und UMTS benutzt würde.

Speziell für UMTS RX kann auch eine eigene Antenne verwendet werden. Dadurch ist in Fig. 1 bis 6 kein Duplexer 44/54 mehr erforderlich, da beide Einzelfilter verschiedenen Antennen zugeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass Störungen, die das UMTS-Sendesignal zusammen mit an der Antenne empfangenen Störsignalen aufgrund von Nichtlinearitäten im Schalter 67, 69, 69'erzeugt, vermieden werden. Wegen der Funkfelddämpfung zwischen den beiden Antennen verringern sich dabei auch die Isolationanforderungen an die beiden Einzelfilter 44,54.

Entsprechendes gilt sinngemäß auch für die anderen Ausfüh- rungsformen der Erfindung.

Die Austeilung des DCS/UMTS TX-Pfades in zwei getrennte Pfade mit einem SPDT-Schalter 107 kann statt nach dem i. a. mehr- stufigen Leistungsverstärker 5 wie in Fig. 2 auch vor der letzten Stufe des Leistungsverstärkers gemäß Fig. 6 erfolgen (ähnliches ist natürlich auch statt Fig. 3 und 4 möglich).

Dabei wird mindestens eine Stufe 7'gemeinsam für DCS und UMTS verwendet, während jeweils eine eigene letzte Stufe 2', 4'verwendet wird. Vor der letzten Stufe erfolgt die Signal- aufteilung mit dem SPDT-Schalter 107. Dies hat gegenüber Fig.

2 den Vorteil, dass die Einfügedämpfung zwischen letzter Stu- fe und Antenne verringert werden kann, jedoch den Nachteil, dass weniger Flächen-und Kosteneinsparung gegenüber zwei völlig getrennten Leistungsverstärkern gemäß Fig. 1 möglich ist.

Üblicherweise weist der Teil der Sendeeinrichtungen vor den Leistungsverstärkern nicht genau die Ausgänge auf, die die Leistungsverstärker erfordern würden. So kann es z. B. erfor- derlich sein, dass der DCS TX-Ausgang und der UMTS TX-Ausgang mit einem SPDT-Schalter 95 gemäß Fig. 5 auf den gemeinsamen Leistungsverstärkereingang zusammengeführt werden müssen. Bei Verwendung nur eines Leistungsverstärkers gemäß Fig. 4 wäre für den Fall von drei getrennten Ausgängen für GSM TX, DCS TX und UMTS TX ein SP3T-Schalter erforderlich. Es kann aber auch sein, dass ein GSM/DCS TX-Ausgang und ein UMTS TX-Ausgang ge- mäß Fig. 6 auf einen GSM-und einen DCS/UMTS-Leistungsver- stärkereingang geschaltet werden müssen.

In Fig. 7 bis 9 sind drei Ausführungsformen für den Block 99 in Fig. 6 gezeigt. In Fig. 7 wird das gemeinsame GSM/DCS TX- Signal zunächst mit einem SPDT-Schalter 98 in zwei Signale aufgeteilt. Das DCS TX-Signal und das UMTS TX-Signal werden wiederum mit einem weiteren SPDT-Schalter 95 zu einem gemein- samen DCS/UMTS TX-Signal zusammengeführt. In Fig. 8 ist der erste SPDT-Schalter 98 durch einen Diplexer 91/92 ersetzt, bestehend aus einem Tiefpass 91 für GSM und einem Hochpass 92 für DCS. Dies ist aufgrund des großen Frequenzabstandes des GSM-Bandes vom DCS-Band leicht möglich. In Fig. 9 schließlich werden die beiden SPDT-Schalter 98,95 von Fig. 7 zu einem DPDT-Schalter 99'vereinigt, wobei der Pfad zwischen dem UMTS TX-Ausgang und dem GSM-Leistungsverstärkereingang nicht benö- tigt wird.

Fig. 5 zeigt schließlich eine Möglichkeit, wie ein gemeinsa- mer Leistungsdetektor für GSM, DCS und UMTS bei Verwendung von zwei Leistungsverstärkern eingesetzt werden kann. Dazu wird ein Richtkoppler 29'verwendet, dessen Auskoppelpfad an beide Leistungsverstärker angekoppelt ist.

Um Kosten, Platz und Einfügedämpfung des Schalters 107 zu vermeiden, wird in einer zweiten Ausführungsform dieser Er- findung gemäß Fig. 10 das gemeinsame Ausgangssignal des DCS/ UMTS-Leistungsverstärkers 7 durch den Isolator 37 und das TX- Filter 47 des Duplexers 47/54 geführt. Statt des SP3T-Schal- ters 67 genügt hier ein SPDT-Schalter 67'. Dabei müssen je- doch der Isolator und das TX-Filter des Duplexers jeweils ge- nügend breitbandig sein (1710... 1980 MHz). Beim Isolator bedeutet dies i. a. eine etwas höhere Einfügedämpfung an den Rändern des Frequenzbereichs. Das TX-Filter des Duplexers da- gegen kann als Bandsperrfilter (Sperre im UMTS RX-Band) aus- geführt werden, ggf. mit zusätzlicher Tiefpasswirkung zur O- berwellenfilterung. Dies ermöglich u. U. eine niedrigere Ein- fügedämpfung als ein herkömmliches Bandpassfilter. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass eine Filterung von in der Sen- deeinrichtung erzeugten Störsignalen, wie z. B. Rauschen im GSM RX-und DCS RX-Band, nicht mehr möglich ist. Für DCS TX ist bei dieser Ausführung eine höhere Einfügedämpfung zu er- warten als in Fig. 2.

Im Falle eines gemeinsamen Leistungsverstärkers für GSM, DCS und UMTS ist bei dieser Ausführung eine Aufteilung des Sig- nals in einen GSM-und einen DCS/UMTS-Pfad erforderlich. Dies kann entweder mit einem SPDT-Schalter 109'gemäß Fig. 11 oder aufgrund des großen Frequenzabstandes mit einem Diplexer 101/107'gemäß Fig. 12 erfolgen. Der Diplexer besteht aus ei- nem Tiefpass 101 für GSM und einem Hochpass 107'für DCS/UMTS. Das GSM TX-Oberwellenfilter 41 ist dabei evtl. nicht mehr erforderlich, falls die Tiefpassfilter 101,76 der beiden Diplexer genügend Oberwellenunterdrückung aufweisen.

Falls die Isolation des SPDT-Schalters 67'zu niedrig ist, erreicht bei GSM-Betrieb die vom Leistungsverstärker 9 er- zeugte zweite Harmonische über das Hochpassfilter 107'des Diplexers 101/107', den Isolator 37, das TX-Filter 47 des Duplexers, den SPDT-Schalter 67'und das Hochpassfilter 77 des Diplexers 76/77 die Antenne 89. Aus diesem Grund kann ein SPST-Schalter 107''am Ausgang des Hochpassfilters 107'des Diplexers 101/107'erforderlich sein, der bei GSM-Betrieb nach Masse durchgeschaltet wird, um die Isolation im DCS/UMTS TX-Pfad zu erhöhen. Dieser SPST-Schalter 107''kann z. B. mit einer pin-Diode realisiert werden. Statt des SPST-Schalters nach Masse ist auch ein Längs-SPST-Schalter möglich, der im DCS-und UMTS-Betrieb durchgeschaltet wird. Dies bedeutet je- doch i. a. eine etwas höhere Einfügedämpfung.

Um gegenüber Fig. 10 die Einfügedämpfung sowohl für DCS TX als auch für UMTS TX zu verringern und um den Schalter 67' einzusparen, wird in einer dritten Ausführungsform der Erfin- dung ein Zirkulator 137 gemäß Fig. 13 verwendet, der zum ei- nen die Trennung von Sende-und Empfangspfaden bewirkt und zum anderen die Funktion des in Fig. 10 verwendeten Isolators 37 übernehmen soll. Das DCS RX-Filter und das UMTS RX-Filter werden dabei impedanzneutral zu einem Duplexer verschaltet.

Wegen der Isolation des Zirkulators verringern sich die An- forderungen an das UMTS TX-Filter 47 und an das UMTS RX-Fil- ter 54, die nun nicht mehr zu einem Duplexer zusammengeschal- tet sind. Da aber bei Fehlanpassung an der Antenne die rück- laufende Welle auch an den Empfangsfiltern 53,54 reflektiert wird und somit in den Leistungsverstärker 7 zurückkehrt, ist die Isolatorwirkung sehr begrenzt. Aus diesem Grund muss auch die Leistungsverträglichkeit der Empfangsfilter 53,54 genü- gend groß sein, was z. B. bei akustischen Oberflächenwellen- Filtern im Gegensatz zu Mikrowellenkeramik-Filtern ein Prob- lem sein kann.

Das Problem der begrenzten Isolatorwirkung kann auf einfache Weise in einem Telefon gelöst werden, bei dem anstelle von DCS PCS implementiert ist, da das PCS RX-Band ungefähr mit dem UMTS TX-Band zusammenfällt. Dann kann bei UMTS-Betrieb gemäß Fig. 14 das PCS-Empfangsfilter 53 über einen SPDT- Schalter 113 statt mit dem PCS-LNA 13 mit einem 50 Ohm-Wider- stand verbunden werden (unter der Voraussetzung, dass es sich hier um ein 50 Ohm-System handelt). Da das PCS-Empfangsfilter 13 im UMTS TX-Band durchlässig ist, wird bei Fehlanpassung an der Antenne die rücklaufende Welle im 50 Ohm-Widerstand ab- sorbiert und kehrt nicht in den Leistungsverstärker 7 zurück.

Das PCS-Empfangsfilter 13 muss dabei im Bereich 1920... 1930 MHz noch durchlässig sein, was evtl. die Anforderung an die Großsignalfestigkeit an den PCS-LNA 13 erhöht. Ist das RX- Filter 53 im Frequenzbereich 1805... 1990 MHz durchlässig und ist der LNA 13 genügend breitbandig und großsignalfest, so kann damit auch DCS realisiert werden. Dabei ist i. a. weitere Filterung nach dem LNA 13 erforderlich, entweder mit zwei getrennten Filtern für DCS und PCS, wobei vorher eine Signalaufteilung z. B. mit einem SPDT-Schalter erfolgen muss, oder mit einem umschaltbaren Filter, wobei die Umschaltung der Mittenfrequenz z. B. mit einer Kapazitätsdiode erfolgen kann.

Anstelle des SPDT-Schalters 113 kann gemäß Fig. 15 auch ein SPST-Schalter 113'verwendet werden, der im (DCS)/PCS- Empfangsfall offen ist. Im UMTS-Sendefall ist der Schalter geschlossen. Die Länge der Leitung 117''ist so gewählt, dass die i. a. reflektive Impedanz des ausgeschalteten (DCS)/PCS- LNAs in einen Leerlauf transformiert. Eine ggf. nur teilweise reflektive Impedanz kann dadurch ausgeglichen werden, dass ein Widerstand verwendet wird, der etwas größer als 50 Ohm ist, damit die Gesamtimpedanz 50 Ohm ergibt.

Statt dessen könnte auch die Eingangsimpedanz des eingeschal- teten (DCS) /PCS-LNAs ausgenutzt werden, wodurch evtl. ganz auf zusätzliche Schaltungen vor dem LNA verzichtet werden kann. Dies erhöht allerdings den Stromverbrauch um den des LNAs. In allen hier genannten Fällen ist auf eine ausreichen- de Leistungsverträglichkeit dieses LNAs zu achten, die je nach Variante unterschiedlich hoch sein muss.

Werden für DCS und PCS zwei getrennte Empfangs-Filter 52,53 und LNAs 12,13 verwendet, so kann dies durch eine impedanz- neutrale Verschaltung von DCS-, PCS-und UMTS RX-Filter zu einem"Triplexer"52/53/54 wie in Fig. 16 erfolgen. Statt dessen kann aber auch eine eigene UMTS RX-Antenne verwendet werden um einen"Triplexer"zu vermeiden. Außerdem kann dann der Zirkulator 137 schmalbandiger sein. Eine andere Möglich- keit ist das Schalten zwischen DCS RX-Filter einerseits und PCS RX-sowie UMTS RX-Filter andererseits. Dies kann mit ei- nem SPDT-Schalter erfolgen oder wie in Fig. 17 mit einem SP3T-Schalter 67". Der zusätzliche dritte Pfad kann mit einem 50 Ohm-Widerstand abgeschlossen werden, der immer während der DCS bzw. PCS TX-Zeitschlitze durchgeschaltet ist. Dadurch wirkt der Zirkulator 137 auch für DCS bzw. PCS TX als Isola- tor, was für EDGE wegen der Linearitätsanforderungen notwen- dig sein kann.

Ähnliches gilt bei zusätzlicher Implementierung von UMTS TDD.

Denn ohne diesen 50 Ohm-Widerstand müsste das PCS RX-Filter noch breitbandiger sein (1900... 1990 MHz statt 1920... 1990 MHz). UMTS TDD erfordert noch einen zusätzlichen RX-Pfad, so dass der Schalter 67''als SP4T ausgeführt sein müsste.

Im Falle eines gemeinsamen Leistungsverstärkers für GSM, (DCS), PCS und UMTS kann das Ausgangssignal entweder mit ei- nem SPDT-Schalter 109'ähnlich wie in Fig. 11 oder mit einem Diplexer 101/107'ähnlich wie in Fig. 12 aufgesplittet wer- den. Letzteres ist in Fig. 18 dargestellt, wobei das Filter 107'für den oberen Frequenzbereich im UMTS RX-Band eine hohe Sperrdämpfung aufweisen muss, da es das UMTS TX-Filter 47 er- setzt.

Bei den ersten beiden Ausführungen der Erfindungen werden zwei Schalter benötigt. Diese können auch in einem gemeinsa- men Bauteil untergebracht sein, z. B. auf einem gemeinsamen Halbleiter-Chip im Falle eines GaAs-Schalters. Ähnliches gilt für die dritte Ausführung der Erfindung, falls auch im unte- ren Frequenzbereich ein Zirkulator eingesetzt wird. Die dann erforderlichen zwei Zirkulatoren können in einem gemeinsamen Bauteil z. B. gemäß EP 0 777 290 AI untergebracht sein.

Bezugszeichenliste 1, 2,4, 5,7, 8,9 Leistungsverstärker 2', 4', 7'Verstärkerstufe 11,12, 13,14 LNA 21,22, 24,27, 28,29, 29'Element zur Leistungsauskopplung 34, 37 Isolator 41,42, 76, 91, 101 Tiefpassfilter 44,47, 51,52, 53,54 Bandpassfilter 66, 67', 95, 98, 107, 107' SPDT-Schalter 108, 109', 113,129 67, 67'', 109 SP3T-Schalter 69 SP5T-Schalter 69'DP4T-Schalter 77,92 Hochpassfilter 89 Anschluss für interne Antenne 89'Anschluss für externe Antenne 99,99'DPDT-Schalter 107', 113 SPST-Schalter 113'' Leitung 137 Zirkulator