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Kommunikations-Vorrichtung und elektronische Vorrichtung
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Diese Anmeldung beansprucht die Offenbarung der provisorischen U.S. Anmeldung Nr. 62/114,248, angemeldet am 10 Februar 2015, und beansprucht des Weiteren die Offenbarung der provisorischen U.S. Anmeldung Nr. 62/153,613, angemeldet am 28 April 28 2015 und die Gesamtheit dessen, was hierin durch Referenz eingebracht wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Im Allgemeinen bezieht sich die Offenbarung auf eine Kommunikations-Vorrichtung und insbesondere auf eine Kommunikations-Vorrichtung, die Kommunikation in verschiedenen Frequenz-Komponenten/Unterbereichen oder das Gebiet der – Träger-Aggregation unterstützt.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Um den Anforderung des LTE-A (Long Term Evolution – Advance) Standards nach zu kommen, wird die Unterstützung von breiteren Übertragungsbandbreiten benötigt, als die 20 MHz Bandbreite, die im 3GPP (3rd Generation Partnership Project) Standard in der Veröffentlichung 8/9 spezifiziert wurde. Die bevorzugte Lösung hierzu ist die Träger-Aggregation, die ein charakteristisches Merkmal des 4G LTE-A Standards darstellt. Die Träger-Aggregation erlaubt die Ausweitung einer effektiven Bandbreite, die an einen – Benutzer-Endgerät geliefert wird, durch gleichzeitige Nutzung von Funk-Ressourcen über verschiedene Träger. Mehrere Komponententräger werden aggregiert, um eine größere Gesamt-Übertragungsbandbreite zu erhalten.
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Dennoch benötigt die Technik der Träger-Aggregation mehrere Frequenzbänder oder Unterbereiche und eine breite Frequenzbandbreite. Für die Ingenieure ist es zu einer wesentlichen Herausforderung geworden, eine Antenne zu entwickeln, die den Ansprüchen der Träger-Aggregation nachkommt.
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Kurzer Überblick über die Erfindung
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In einer exemplarischen Ausführung wird die Offenbarung auf eine Kommunikations-Vorrichtung gerichtet, die eine Antenne, einen Frequenzteiler-Schaltkreis und mindestens einen variablen Impedanz-Schaltkreis umfasst. Der Frequenzteiler-Schaltkreis weist einen üblichen/gemeinesamen Schnittstelle, die mit der Antenne gekoppelt ist, und mindestens einen Ausgabe-Schnittstelle gekoppeltauf. Der Frequenzteiler-Schaltkreis ist konfiguriert, um einen Frequenzbereich, der von dem üblichen Schnittstelle empfangen wurde, in eine Vielzahl von Frequenz-Unterbereichen zu unterteilen und mindestens einen der Frequenz-Unterbereiche jeweils an den mindestens einen Ausgabe-Schnittstelle auszugeben. Jeder variable Impedanz-Schaltkreis ist zwischen einer korrespondierenden, der mindestens einen Ausgabe-Schnittstellen des Frequenzteiler-Schaltkreises und einer jeweiligen ersten Referenz-Spannung gekoppelt. Jeder variable Impedanz-Schaltkreis stellt einen jeweiligen, variablen Impedanz-Wert zur Verfügung, der zwischen unterschiedlichen jeweiligen Impedanz-Werten geschaltet wird.
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In einigen Ausführungen schaltet die Antenne zwischen den unterschiedlichen jeweiligen Impedanz-Werten in zumindest einem Frequenz-Unterbereich, unabhängig von den anderen, ein oder mehreren, Frequenz-Unterbereichen.
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In einigen Ausführungen ist die erste Referenz-Spannung eine Masse-Spannung.
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In einigen Ausführungen ist der Frequenzteiler-Schaltkreis ein passives Element.
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In einigen Ausführungen ist der Frequenzteiler-Schaltkreis ein aktives Element.
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In einigen Ausführungen wird eine Breite von zumindest einem, der zumindest einen Frequenz-Unterbereiche, die jeweils an einer, der mindestens einen Ausgabe-Schnittstelle ausgegeben wird, dynamisch verändert.
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In einigen Ausführungen ist jede Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises mit einem entsprechenden der zumindest einen variablen Impedanz-Schaltkreise gekoppeltgekoppelt.
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In einigen Ausführungen ist zumindest eine Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises nicht mit einem mit dem zumindest einen, variablen Impedanz-Schaltkreise gekoppeltgekoppelt.
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In einigen Ausführungen ist die mindestens eine Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises, die nicht mit einem, der zumindest einen, variablen Impedanz-Schaltkreise gekoppelt ist, fließend, kurzgeschlossen mit einer zweiten Referenz-Spannung, die unterschiedlich oder dieselbe wie die erste Referenz-Spannung ist, oder ist mit einem Lade-Element gekoppelt.
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In einigen Ausführungen beinhaltet der Frequenzteiler-Schaltkreis einen Tiefpassfilter, einen Hochpassfilter, einen Breitbandfilter, eine Frequenzweiche, einen Duplexer, einen Triplexer, einen Quadruplexer oder eine Kombination der selbigen.
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In einigen Ausführungen umfasst zumindest einer, der zumindest einen, variablen Impedanz-Schaltkreise: einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, eine Vielzahl von Lade-Elementen und ein Schalt-Element. Der erste Anschluss ist mit der ersten Referenz-Spannung gekoppeltgekoppelt. Der zweite Anschluss ist mit einer der zumindest einen Ausgabe-Schnittstellen des Frequenzteiler-Schaltkreises gekoppeltgekoppelt. Die Lade-Elemente sind an einen der ersten Anschlüsse und den zweiten Anschluss gekoppeltund haben verschiedene Impedanzen. Das Schalt-Element ist an den anderen des ersten Anschlusses und an den zweiten Anschluss gekoppeltund schaltet zwischen den Lade-Elementen.
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In einigen Ausführungen umfasst das Schalt-Element einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss. Der erste Anschluss ist an die Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises gekoppelt. Der zweite Anschluss ist schaltbar an eines der Lade-Elemente gekoppelt.
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In einigen Ausführungen umfasst mindestens eines der Lade-Elemente einen oder mehrere Induktoren, einen oder mehrere variable Kondensatoren, einen oder mehrere feste Kondensatoren, oder eine Kombination derselben.
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In einigen Ausführungen umfasst zumindest einer, der zumindest einen, variablen Impedanz-Schaltkreise eine Abstimmungsvorrichtung/Tuner. Die Abstimmungsvorrichtung ist an die erste Referenz-Spannung gekoppelt und erzeugt verschiedene Impedanz-Werte.
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In einigen Ausführungen umfasst die Kommunikations-Vorrichtung des Weiteren einen Prozessor. Der Prozessor empfängt Kommunikations-Informationen direkt oder indirekt von der Antenne und erzeugt mindestens ein Kontrollsignal, gemäß den Kommunikations-Informationen. Ein Impedanz-Wert von jedem der mindestens einen variablen Impedanz-Schaltkreise wird, gemäß einem der zumindest einen Kontrollsignale bestimmt.
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In einigen Ausführungen umfasst die Kommunikations-Vorrichtung des Weiteren einen Koppler. Der Koppler ist zwischen der Antenne und dem Prozessor gekoppeltund stellt dem Prozessor die Kommunikations-Informationen von der Antenne zur Verfügung.
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In einigen Ausführungen umfasst die Antenne einen Einspeise-Punkt, ein oder mehrere Abstrahlungs-Elemente, und einen Abstimmungs-Punkt/Tuning-Point. Der Einspeise-Punkt ist mit einer Signalquelle gekoppelt. Eines der ein oder mehreren Abstrahlungs-Elemente ist mit einem Einspeise-Punkt gekoppelt. Der Abstimmungs-Punkt ist durch den Frequenzteiler-Schaltkreis und durch den zumindest einen variablen Impedanz-Schaltkreis an die erste Referenz-Spannung gekoppelt.
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In einigen Ausführungen umfasst die Antenne des Weiteren eine Masse-/Referenz-Ebene. Die Masse-/Referenz-Ebene stellt die erste Referenz-Spannung zur Verfügung.
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In einigen Ausführungen umfasst die Antenne des Weiteren einen oder mehrere Referenz-Punkte. Jeder der ein oder mehreren Referenz-Punkte ist mit einer Referenz-Spannung gekoppelt, welche dieselbe oder eine abweichende von der ersten Referenz-Spannung sein kann und zu einem der ein oder mehreren Abstrahlungs-Elemente korrespondiert.
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In einer anderen exemplarischen Ausführung wird die Offenbarung auch auf eine elektronische Vorrichtung in einer Kommunikations-Vorrichtung gerichtet, umfassend: einen Antennen-Anschluss, der konfiguriert ist, um mit einer Antenne gekoppeltzu werden; einen Frequenzteiler-Schaltkreis, der eine übliche Schnittstelle aufweist, die an den Antennen-Anschluss gekoppelt ist, und zumindest eine Ausgabe-Schnittstelle gekoppelt, und der konfiguriert ist, um einen Frequenzbereich, der von üblichen Schnittstelle empfangen wurde, in eine Vielzahl von Frequenz-Unterbereichen zu unterteilen, und zumindest einen Frequenz-Unterbereiche jeweils an der mindestens einen Ausgabe-Schnittstelle auszugeben; und zumindest einen variablen Impedanz-Schaltkreis, der jeweils zwischen einer Korrespondierenden, der zumindest einen, Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises und einer jeweiligen Referenz-Spannung gekoppelt ist, und einen jeweiligen variablen Impedanz-Wert bereitstellt, der zwischen den jeweiligen verschiedenen Impedanz-Werten geschaltet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung kann besser verstanden werden, durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und Beispiele mit Bezugnahme auf dien dazugehörigen Zeichnungen, wobei:
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1 ein Diagramm einer Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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2A ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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2B ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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3A ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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3B ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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3C ein Diagramm der Frequenzweiche gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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4A ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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4B ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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4C ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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4D ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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5A bis 5I Diagramme von Kommunikations-Vorrichtungen gemäß einigen Ausführungen der Erfindung zeigen;
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5J ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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6 ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt;
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7 ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt; und
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8 ein Diagramm der Rückflussdämpfung/Echodämpfung einer Antenne der Kommunikations-Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt.
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DETAILED DESCRIPTION DER ERFINDUNG
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Um die Verwendungszwecke, Merkmale und Vorzüge der Erfindung zu illustrieren, werden die Ausführungen und Zeichnungen der Erfindung im Folgenden im Detail beschrieben.
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1 zeigt ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführung der Erfindung. Die Kommunikations-Vorrichtung 100 kann zum Beispiel ein Smartphone, ein Tablett Computer oder ein Notebook sein. Die Kommunikations-Vorrichtung 100 unterstützt die Technologie der Träger-Aggregation im Bereich des LTE-A (Long Term Evolution – Advance) Standards. Wie 1 zeigt, umfasst die Kommunikations-Vorrichtung 100 eine Antenne 110, einen Frequenzteiler-Schaltkreis 120 und zumindest einen variablen Impedanz-Schaltkreis 130. Der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 weist eine übliche Schnittstelle 115 auf, die mit der Antenne 110 und mindestens mit einer Ausgabe-Schnittstelle 125 gekoppeltund jeweils mit mindestens einem, der zumindest einen, variablen Impedanz-Schaltkreise 130 gekoppelt ist. Genauer gesagt ist in der Umsetzung in 1 eine Ausgabe-Schnittstelle 125 an den variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt. In anderen Umsetzungen, in denen der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 mehrfache Ausgabe-Schnittstellen 125 aufweist, kann eine oder mehrere Ausgabe-Schnittstellen mit jeweils einer oder mehreren Impedanz-Schaltkreisen 130 gekoppelt werden. Der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 ist konfiguriert, um den Frequenzbereich, der von üblichen Schnittstelle 115 empfangen wird, in mehrere Frequenz-Unterbereiche zu teilen, und er ist konfiguriert, um zumindest einen der jeweiligen Frequenz-Unterbereich jeweils an der mindestens einen Ausgabe-Schnittstelle 125 auszugeben. Genauer gesagt, wird in der Umsetzung in 1 einer der Frequenz-Unterbereiche an der Ausgabe-Schnittstelle 125 ausgegeben. In anderen Umsetzungen, in denen der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 mehrere Ausgabe-Schnittstellen 125 aufweist, können ein oder mehrere Frequenz-Unterbereiche an jeweils einer oder mehreren Ausgabe-Schnittstellen ausgegeben werden. Jeder der mindestens einen variablen Impedanz-Schaltkreise 130 kann einen jeweiligen variablen Impedanz-Wert bereitstellen, der zwischen verschiedenen jeweiligen Impedanz-Werten geschaltet ist.
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In einer Ausführung ist der Bereich der Frequenz-Unterbereiche, die jeweils an einer der mindestens einen Ausgabe-Schnittstellen 125 ausgegeben werden, fest. In anderen Ausführungen wird der Bereich des mindestens einen Frequenz-Unterbereiches, der jeweils an der Ausgabe-Schnittstelle 125 ausgegeben werden, dynamisch verändert. In einigen Ausführungen ist der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 ein passives Element. In alternativen Ausführungen ist der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 ein aktives Element. Zum Beispiel kann der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 einen Tiefpassfilter, einen Hochpassfilter, einen Breitbandfilter, eine Frequenzweiche, einen Duplexer, einen Triplexer, einen Quadruplexer, oder eine Kombination der selben umfassen.
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Jeder der variablen Impedanz-Schaltkreise 130 kann zwischen einer korrespondierenden Ausgabe-Schnittstelle 125 des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 und einer jeweiligen Referenz-Spannung, VREF1, gekoppelt sein. Es wird angemerkt, dass der variable Impedanz-Schaltkreis 130 in der Umsetzung an die selbe Referenz-Spannung VREF1 oder entsprechende Referenz-Spannungen VRE1s, die denselben oder unterschiedliche Spannungslevel haben können, gekoppelt sein kann. In einigen Ausführungen ist jede Ausgabe-Schnittstelle 125 des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 mit einem jeweiligen variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt. In einigen Ausführungen ist mindestens eine der Ausgabe-Schnittstellen 125 des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 nicht an einen variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt. In einigen Ausführungen, in denen mindestens eine der Ausgabe-Schnittstellen 125 des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 nicht an einen variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt ist, ist die Ausgabe-Schnittstelle 125 des Frequenzteiler-Schaltkreises 120, der nicht an einen variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt ist, fließend gekoppelt, kurzgeschlossen mit einer zweiten Referenz-Spannung VREF2, die unterschiedlich oder dieselbe wie die erste Referenz-Spannung VREF1 sein kann, oder an ein Lade-Element gekoppelt.
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Allgemein gesagt funktioniert die Antenne 110 in mehreren Frequenzbändern durch das Benutzen des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 und des variablen Impedanz-Schaltkreises 130. Durch die Zusammenarbeit des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 und dem mindestens einen variablen Impedanz-Schaltkreis 130 kann die Antenne 110 zwischen den verschiedenen jeweiligen Impedanz-Werten in mindestens einem der Frequenz-Unterbereiche unabhängig von den anderen Frequenz-Unterbereichen schalten. Zusätzlich kann der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 konfiguriert werden, um eine harmonische Interferenz in der Antenne 110 zu unterdrücken. In den nachkommenden Ausführungen folgen weitere detaillierte Beschreibungen.
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2A zeigt ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung 200A gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 2A ist der Frequenzteiler-Schaltkreis der Kommunikations-Vorrichtung 200A ein Tiefpassfilter 220A und die Referenz-Spannung VREF1 ist eine geerdete Spannung VSS, aber nicht hierauf limitiert. Der Tiefpassfilter 220A kann Niederfrequenzsignale durchlassen und Hochfrequenzsignale abblocken. Mit einem solchen Design kann der Hochfrequenz-Unterbereich und der Niederfrequenz-Unterbereich in verschiedene Signalpfade unterteilt werden, ohne dabei zu tendiert, dass diese miteinander interferieren, und der Niederfrequenz-Unterbereich wird an der Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises ausgegeben. Dementsprechend kann die Antenne 110 zwischen den verschiedenen jeweiligen Impedanz-Werten des variablen Impedanz-Schaltkreises 130 im Niederfrequenz-Unterbereich unabhängig vom Hochfrequenz-Unterbereich schalten.
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25 zeigt ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung 200B gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 25 ist der Frequenzteiler-Schaltkreis der Kommunikations-Vorrichtung 200B ein Hochpassfilter 220B und die Referenz-Spannung VREF1 ist eine geerdete Spannung VSS. Der Hochpassfilter 220B kann Hochfrequenzsignale durchlassen und Niederfrequenzsignale blockieren. Mit einem solchen Design können der Hochfrequenz-Unterbereich und der Niederfrequenz-Unterbereich in verschiedene Signalpfade getrennt werden, ohne dass diese miteinander interferieren, und der Hochfrequenz-Unterbereich wird an der Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises ausgegeben. Dementsprechend kann die Antenne 110 zwischen den verschiedenen jeweiligen variablen Impedanz-Schaltkreisen 130 in dem Hochfrequenz-Unterbereich unabhängig von dem Niederfrequenz-Unterbereich schalten.
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3A zeigt ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung 300A gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 3A ist der Frequenzteiler-Schaltkreis der Kommunikations-Vorrichtung 300A eine Frequenzweiche 320A und die Anzahl der variablen Impedanz-Schaltkreise 130 der Kommunikations-Vorrichtung 300A ist eins. Die Frequenzweiche 320A weist einen ersten Anschluss auf (dienend als die übliche Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises), der mit der Antenne 110 gekoppelt ist, einen zweiten Anschluss (dienend als eine Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises), der mit dem variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt ist, und einen dritten Anschluss (dienend als weitere Ausgabe-Schnittstelle Frequenzteiler-Schaltkreises), der potenzialfrei gelassen wird. Der variable Impedanz-Schaltkreis 130 ist zwischen dem zweiten Anschluss der Frequenzweiche 320A und einer Referenz-Spannung VREF1 (zum Beispiel eine geerdeten Spannung VSS) gekoppelt. Die Frequenzweiche 320A führt die Funktion der Frequenzteilung durch. Zum Beispiel kann die innere Struktur der Frequenzweiche 320A in 3C gezeigt werden. 3C zeigt ein Diagramm der Frequenzweiche 320A gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 3C umfasst die Frequenzweiche 320A einen Tiefpassfilter 220A und einen Hochpassfilter 220B. Der Tiefpassfilter 220A ist zwischen der Antenne 110 und dem variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt (d. h., zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss der Frequenzweiche 320A gekoppelt). Der Hochpassfilter 220B ist mit der Antenne 110 gekoppelt (d. h., gekoppelt zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss der Frequenzweiche 320A). Der Tiefpassfilter 220A und der Hochpassfilter 220B sind konfiguriert, um zusammen die Niederfrequenzsignale und die Hochfrequenzsignale in verschiedene Signalpfade zu unterteilen. Daher werden der Hochfrequenz-Unterbereich und der Niederfrequenzen-Unterbereich in verschiedene Signalpfade unterteilt, ohne dass diese dazu tendieren, miteinander zu interferieren, und werden jeweils an verschiedenen Ausgabe-Schnittstellen des Frequenzteiler-Schaltkreises ausgegeben. Dementsprechend kann die Antenne 110 zwischen den verschiedenen jeweiligen Impedanz-Werten des variablen Impedanz-Schaltkreises 130 im Niederfrequenz-Unterbereich unabhängig von dem Hochfrequenz-Unterbereich schalten. In alternativen Ausführungen sind der Tiefpassfilter 220A und der Hochpassfilter 220B miteinander vertauscht und die Antenne 110 kann zwischen den verschiedenen jeweiligen Impedanz-Werten des variablen Impedanz-Schaltkreises 130 im Hochfrequenz-Unterbereich unabhängig vom Niederfrequenz-Unterbereich schalten und daher verschiedene Design Anforderungen erfüllen.
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3B zeigt ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung 300B gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 3B ist der Frequenzteiler-Schaltkreis der Kommunikations-Vorrichtung 300B eine Frequenzweiche 320A und die Anzahl der variablen Impedanz-Schaltkreise 130 und 140 der Kommunikations-Vorrichtung 300B ist zwei. Die Frequenzweiche 320A weist einen ersten Anschluss auf (dienend als übliche Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises), der mit der Antenne 110 gekoppelt ist, einen zweiten Anschluss (dienend als eine Ausgabe-Schnittstelle Frequenzteiler-Schaltkreises), der mit dem variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt ist, und einen dritten Anschluss (dienend als weitere Ausgabe-Schnittstelle Frequenzteiler-Schaltkreises), der mit dem variablen Impedanz-Schaltkreis 140 gekoppelt ist. Der variable Impedanz-Schaltkreis 130 ist zwischen dem zweiten Anschluss der Frequenzweiche 320A und einer Referenz-Spannung VREF1 (z. B., einer geerdete Spannung VSS) gekoppelt. Der variable Impedanz-Schaltkreis 140 ist zwischen dem dritten Anschluss der Frequenzweiche 320A und der Referenz-Spannung VREF1 oder einer Referenz-Spannung VREF2 (z. B., Der Grundspannung VSS, oder anderen unterschiedlichen Vorzugsspannungen) gekoppelt. Die Frequenzweiche 320A führt die Funktion der Frequenzteilung aus. Zum Beispiel kann die innere Struktur der Frequenzweiche 320A in 3C gezeigt werden. Die Frequenzweiche 320A kann einen Tiefpassfilter 220A und einen Hochpassfilter 220B umfassen. Der Tiefpassfilter 220A ist zwischen der Antenne 110 und dem variablen Impedanz-Schaltkreis 130 gekoppelt (d. h., gekoppelt zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss der Frequenzweiche 320A). Der Hochpassfilter 220B ist zwischen der Antenne 110 und dem variablen Impedanz-Schaltkreis 140 gekoppelt (d. h., gekoppelt zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss der Frequenzweiche 320A). In alternativen Ausführungen können der Tiefpassfilter 220A und der Hochpassfilter 220B miteinander vertauscht werden. Mit einem solchen Design werden der Hochfrequenz-Unterbereich und der Niederfrequenz-Unterbereich in verschiedene Signalpfade unterteilt, ohne dazu zu tendieren, miteinander zu interferieren, und sie werden jeweils von verschiedenen Ausgabe-Schnittstellen des Frequenzteiler-Schaltkreises ausgegeben. Dementsprechend kann die Antenne 110 zwischen verschiedenen jeweiligen Impedanz-Werten des variablen Impedanz-Schaltkreises 130 im Hochfrequenz-Unterbereich unabhängig vom Niederfrequenz-Unterbereich schalten, und des Weiteren zwischen den verschiedenen jeweiligen Impedanz-Werten des variablen Impedanz-Schaltkreises 140 im Niederfrequenz-Unterbereich, unabhängig vom Hochfrequenz-Unterbereich, schalten.
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Der obige variable Impedanz-Schaltkreis 130 (oder 140) kann mit einer Vielzahl von Schaltkreisstrukturen umgesetzt werden. Es wird auf die folgenden Ausführungen verwiesen. Es sollte verstanden werden, dass diese Ausführungen nur exemplarisch verstanden werden sollen und nicht als Limitierung der Erfindung zu betrachten sind.
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4A zeigt ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises 430A gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 4A umfasst der variable Impedanz-Schaltkreis 430A ein Schalt-Element 440 und mehrere Induktoren 451 bis 454. Die Induktoren 451 des 454 sind mit einer Referenz-Spannung VREF1 gekoppelt und haben verschiedene Induktivitäten. Das Schalt-Element 440 kann zwischen den Induktoren 451 bis 454 schalten, so dass der variable Impedanz-Schaltkreis 430A Impedanz-Werte (d. h., Induktivitätswerte der Induktoren 451–454) für die Antenne 110 bereitstellen kann.
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4B zeigt ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises 430B, gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 4B umfasst der variable Impedanz-Schaltkreis 430B ein Schalt-Element 440, mehrere Induktoren 451 bis 453, und einen variablen Kondensator 460. Die Induktoren 451 bis 453 sind an eine Referenz-Spannung VREF1 gekoppelt und haben verschiedene Induktivitäten. Der variable Kondensator 460 ist auch an die Referenz-Spannung VREF1 gekoppelt, und ist konfiguriert, um eine Vielfalt von Kondensatoren zu erzeugen. Das Schalt-Element 440 kann zwischen den variablen Kondensatoren 460 und den Induktoren 451 bis 453 wechseln, so dass der variable Impedanz-Schaltkreis 430B verschiedene Impedanz-Werte (d. h., Kapazitätswerte des 460 und Induktivitäts-Werte des Induktors 451–454) für die Antenne 110 bereitstellen kann.
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4C zeigt ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises 430C gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 4C umfasst der variable Impedanz-Schaltkreis 430C einen variablen Kondensator 460. Der variable Kondensator 460 ist mit einer Referenz-Spannung VREF1 gekoppelt und ist konfiguriert, um eine Vielfalt von Kondensatoren zu erzeugen, so dass der variable Impedanz-Schaltkreis 430C verschiedene Impedanz-Werte (variable Kapazitäts-Werte des variablen Kondensators 460) für die Antenne 110 bereitstellen kann.
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4D zeigt ein Diagramm des variablen Impedanz-Schaltkreises 430D, gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 4D umfasst der variable Impedanz-Schaltkreis 430D eine Abstimmungsvorrichtung 470. Die Abstimmungsvorrichtung 470 ist an eine Referenz-Spannung VREF1 gekoppelt und ist konfiguriert, um eine Vielfalt von Impedanz-Werten zu generieren, so dass der variable Impedanz-Schaltkreis 430D verschiedene Impedanz-Werte für die Antenne 110 zur Verfügung stellen kann.
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5A bis 5I zeigen Diagramme von Kommunikations-Vorrichtungen 500A bis 500I, gemäß einiger exemplarischen Ausführung der Erfindung. In den Ausführungen von 5A bis 5I werden die Frequenzteiler-Schaltkreise von 2A bis 3C jeweils in Zusammenarbeit mit den variablen Impedanz-Schaltkreisen von 4A des 4D implementiert, damit so die Kommunikations-Vorrichtungen 500A bis 500I gestaltet werden. Es wird angemerkt, dass der Frequenzteiler-Schaltkreis eine oder mehrere Ausgabe-Schnittstelle (P1 und/oder P2) aufweist, die jeweils an einen oder mehreren variablen Impedanz-Schaltkreise gekoppelt sind. Die Ausgabe-Schnittstellen sind beschaffen, um die Frequenz-Unterbereiche, z. B. die Nieder-/Mittel-/Hoch-frequenz-Unterbereiche, separat auszugeben.
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5J zeigt ein Diagramm von mindestens einem variablen Impedanz-Schaltkreis 530 gemäß einer Ausführung der Erfindung. Allgemein gesagt umfasst der variable Impedanz-Schaltkreis 530 einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, mehrere Lade-Elemente 551 bis 554 und ein Schalt-Element 540. Der erste Anschluss des variablen Impedanz-Schaltkreises 530 ist mit einer Referenz-Spannung VREF1 (z. B. einer geerdeten Spannung VSS) gekoppelt. Der zweite Anschluss des variablen Impedanz-Schaltkreises 530 ist mit einer der Ausgabe-Schnittstellen 125 des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Lade-Elemente 551 bis 554 sind an einen der ersten Anschlüsse und an den zweiten Anschluss gekoppelt und haben unterschiedliche Impedanz-Werte. Das Schalt-Element 540 ist an den anderen ersten Anschluss und den zweiten Anschluss gekoppelt, und schaltet zwischen den Lade-Elementen 551 bis 554. Das Schalt-Element 540 hat einen ersten Anschluss, der mit der Ausgabe-Schnittstelle 125 des Frequenzteiler-Schaltkreises 120 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der schaltbar an eines der Lade-Elemente 551 bis 554 gekoppelt ist. Mindestens eines der Lade-Element 551 bis 554 umfasst einen oder mehrere Induktoren, einen oder mehrere variabler Kondensatoren, ein oder mehrere feste Kondensatoren oder eine Kombination derselben.
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Es wird angemerkt dass in den Ausführungen 4A–4C und 5J die – Lade-Elemente zwischen dem Schalt-Element 440 und der Referenz-Spannung VREF1 gekoppelt sind. Jedoch können in alternativen Ausführungen das Schalt-Element 440 und das Lade-Element vertauschte Positionen haben. Genauer gesagt kann das Schalt-Element zwischen den Lade-Elementen und der Referenz-Spannung VREF1 sein gekoppelt. Zusammenfassend kann zumindest einer, der zumindest einen, variablen Impedanz-Schaltkreise einen ersten Anschluss aufweisen, der an die erste Referenz-Spannung gekoppelt ist, einen zweiten Anschluss, der an eine, der zumindest einen, Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises gekoppelt ist, eine Vielzahl von Lade-Elementen, die mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt sind und verschiedene Impedanz haben, und ein Schalt-Element, das mit dem anderen ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist und zwischen den Lade-Elementen schaltet.
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6 zeigt ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung 600, gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 6 umfasst die Kommunikations-Vorrichtung 600 eine Antenne 110, einen Frequenzteiler-Schaltkreis 120, mindestens einen variablen Impedanz-Schaltkreis 130, einen Koppler 660 und einen Prozessor 670. Der Koppler 660 ist zwischen der Antenne 110 und den Prozessor 670 gekoppelt und stellt dem Prozessor 670 Kommunikations-Informationen SA von der Antenne 110 zur Verfügung. Die Kommunikations-Informationen SA können die Echodämpfung oder RSSI (Received Signal Strength Indicator) von der Antenne 110 beinhalten. Der Koppler 660 kann an jeder Stelle des RF (Radio Frequency) Pfades der Kommunikations-Vorrichtung 600 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann der Koppler 660 an der Antenne 110 positioniert sein oder in einem Rahmen des mobilen Telefons. Der Prozessor 670 empfängt die Kommunikations-Informationen SA direkt oder indirekt von der Antenne 110 und generiert mindestens ein Kontrollsignal SC mit den Kommunikations-Informationen SA. Der Impedanz-Wert von jedem variablen Impedanz-Schaltkreis 130 kann durch eines der Kontrollsignale SC bestimmt werden.
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7 zeigt ein Diagramm der Kommunikations-Vorrichtung 700, gemäß einer Ausführung der Erfindung. In der Ausführung von 7 umfasst die Kommunikations-Vorrichtung 700 eine Antenne, einen Frequenzteiler-Schaltkreis 120 und mindestens einen variablen Impedanz-Schaltkreis 130. Die Antenne umfasst eine Masse-/Referenz-Ebene 710 und ein oder mehrere Abstrahlungs-Elemente 720. Die Masse-/Referenz-Ebene 710 und das eine oder die mehreren Abstrahlungs-Element 720 können aus Metallmaterialen so wie Silber, Kupfer, Aluminium, Eisen oder deren Legierungen hergestellt sein. Die Masse-/Referenz-Ebene 710 und die Abstrahlungs-Elemente 720 können auf einem dielektrischen Substrat vorgesehen sein (nicht gezeigt), die einer Leiterplatte oder einem FR4 (Flame Retardant 4) Substrat entsprechen. Zum Beispiel kann die Masse-/Referenz-Ebene 710 im Wesentlichen eine Rechteckform haben und eines der Abstrahlungs-Elemente 720 kann im Wesentlichen eine geradlinige Form haben. Ein Einspeise-Punkt 721 von einem der Abstrahlungs-Elemente 720 ist an eine positive Elektrode einer Signalquelle 790 gekoppelt. Eine negative Elektrode der Signalquelle 790 ist an die Masse-/Referenz-Ebene 710 gekoppelt. Die Masse-/Referenz-Ebene 710 stellt eine Referenz-Spannung VREF1 (e. g., a geerdete Spannung VSS) zur Verfügung. Der Erdungspunkt 722 von einem der Abstrahlungs-Elemente 720 kann direkt mit der Masse-/Referenz-Ebene 710 gekoppelt sein. Der Abstimmungs-Punkt 723 von einem der Abstrahlungs-Elemente 720 ist durch den Frequenzteiler-Schaltkreis 120 und den variablen Impedanz-Schaltkreis 130 an die Referenz-Spannung VREF1 gekoppelt. In einigen Ausführung ist der Erdungspunkt 722 der Einspeise-Punkt 721 und der Abstimmungs-Punk 723 in einer geraden Linie angeordnet. Der Einespeise-Punkt 721 kann zwischen dem Erdungspunkt 722 und dem Abstimmungs-Punkt 723 angeordnet sein. In einigen Ausführungen umfasst die Antenne des Weiteren einen oder mehrere Referenz-Punkte. Jeder der Referenz-Punkte ist gekoppelt mit einer Referenz-Spannung VREF2, welche dieselbe wie oder unterschiedlich von der Referenz-Spannung VREF1 sein kann und ist des Weiteren mit einem Abstrahlungselement 720 gekoppelt.
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Die Antenne kann ohne Interferenz in verschiedenen Frequenz-Unterbereichen arbeiten. Zum Beispiel kann ein erster Strompfad 724 vom Einspeise-Punkt 721 zum linken offenen Ende des Abstrahlungselements 720 angeregt werden, um einen Mittel-/Hoch-Frequenz-Unterbereich zu erzeugen, und es kann ein zweiter Strompfad 725 vom Einspeise-Punkt 721 zum rechten offenen Ende des Abstrahlungs-Elementes 720 angeregt werden, um einen Niederfrequenz-Unterbereich zu erzeugen. In einigen Ausführungen ist der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 eine Frequenzweiche, um zwischen Mittel-/Hoch-Frequenz-Unterbereichen zu unterscheiden, um den Niederfrequenz-Unterbereich zu erhalten, sodass diese nicht dazu tendieren, sich negativ zu beeinflussen. In dieser Art und Weise kann der zweite Strompfad 725 komplett von dem ersten Strompfad 724 durch den Frequenzteiler-Schaltkreis 120 separiert werden, und die harmonische Interferenz zwischen den Hoch-/Mittel-/Nieder-Frequenz-Unterbereichen in der Kommunikations-Vorrichtung 700 kann effektiv unterdrückt werden.
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8 zeigt das Diagramm der Echodämpfung der Antenne der Kommunikations-Vorrichtung 700, gemäß einer Ausführung der Erfindung. Die horizontale Achse repräsentiert die Arbeitsfrequenz (MHz) der Antenne und die vertikale Achse repräsentiert die Echodämpfung (dB) der Antenne. Die Kurven CC1 bis CC4 repräsentieren verschiedene Arbeitszustände des jeweiligen variablen Impedanz-Schaltkreises 130. Zum Beispiel, in Bezug auf die Ausführung 4A, wenn das Schalt-Element 440 zu den Induktoren 451 bis 454 schaltet, kann die zugehörige Echodämpfung der Antenne jeweils als die Kurven CC1 bis CC4 angezeigt werden. In der Ausführung von 8 ist der Frequenzteiler-Schaltkreis 120 der Kommunikations-Vorrichtung 700 ein Tiefpassfilter oder ein Duplexer zur Frequenzteilung. Es wird angemerkt, dass nicht alle Ausgabe-Schnittstelle/illustriert sind. Mit einem solchen Design wird nur der niederfrequente Strompfad beeinflusst, wenn der variable Impedanz-Schaltkreis 130 eine Wechseloperation durchführt, und es besteht fast kein Einfluss auf die Mittel-/Hoch-Frequenz Strompfade. Gemäß der Messung von 8 ist während der Wechseloperation die Echodämpfung der Antenne, die in den Mittel-/Hochfrequenzbändern arbeitet, fast dieselbe, und nur die Echodämpfung der Antenne, die im Niederfrequenz-Unterbereich arbeitet, ist entsprechend verändert. Da die Signalpfade von verschiedenen Frequenz-Unterbereichen nicht dazu tendieren sich negativ zu beeinflussen, wird die harmonische Interferenz in der Kommunikations-Vorrichtung 700 enorm verbessert.
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In einer Ausführung ist des Weiteren eine elektronische Vorrichtung zur Benutzung in der Kommunikations-Vorrichtung offenbart. Die elektronische Vorrichtung kann einen Antennenanschluss umfassen, der konfiguriert ist, um an eine Antenne, sowie z. B. die Antenne 110 gekoppelt zu werden, einen Frequenzteiler-Schaltkreis, sowie z. B. den Frequenzteiler-Schaltkreis 120, und zu guter Letzt einen variablen Impedanz-Schaltkreis, so wie z. B. den Frequenzteiler-Schaltkreis 130. Der Frequenzteiler-Schaltkreis kann eine übliche Schnittstelle aufweisen, die an den Antennenanschluss ist, und mindestens eine Ausgabe-Schnittstelle gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um einen Frequenzbereich, der von der üblichen Schnittstelle empfangen wurde, in eine Vielzahl von Frequenz-Unterbereichen zu unterteilen, und um mindestens einen der Frequenz-Unterbereiche jeweils an der mindestens einen Ausgabe-Schnittstelle auszugeben. Jeder der mindestens einen variablen Impedanz-Schaltkreise kann zwischen einer Korrespondierenden, der zumindest einen, Ausgabe-Schnittstelle des Frequenzteiler-Schaltkreises und einer jeweiligen ersten Referenz-Spannung gekoppelt werden, und kann einen jeweiligen variablen Impedanz-Wert zur Verfügung stellen, der zwischen den jeweiligen Impedanz-Werten geschaltet wird. Mehr Details können in Analogie aus den Beschreibungen in Verbindung mit den oben genannten Ausführungen gewonnen werden.
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Die Ausführungen in der Offenbarung schlagen eine neuartige Kommunikations-Vorrichtung mit einem Frequenzteiler-Schaltkreis oder einem Frequenzteilungs-Mechanismus vor. Der Frequenzteiler-Schaltkreis kann mit einem Tiefpassfilter, einem Hochpassfilter, einem Breitbandfilter, einer Frequenzweiche, einem Duplexer, einem Triplexer, einem Quadruplexer, oder einer Kombination derselben implementiert werden. Mit einem solchen Design tendieren die Nieder/Mittel/Hoch-Frequenz-Komponenten oder Unterbereiche nicht dazu sich negativ zu beeinflussen, wodurch harmonische Interferenz in der Kommunikations-Vorrichtung effektiv eliminiert werden kann. Im Vergleich zu den konventionellen Vorrichtung können die Ausführungen die folgenden Vorteile mit sich bringen: (1) Verbreiterung der Bandbreite der Kommunikations-Vorrichtung zur Träger-Aggregation, (2) Unterdrückung der harmonischen Interferenz in der Kommunikations-Vorrichtung, (3) Vereinfachung der Struktur der Schaltkreise der Kommunikations-Vorrichtung und (4) Reduzierungen der Herstellungskosten der Kommunikations-Vorrichtung.
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Die obigen Ausführungen sind nur exemplarisch und stellen keine Limitierung der Erfindung darstellen. Es sollte verstanden werden, dass die Kommunikations-Vorrichtung nicht limitiert auf die Konfigurationen der 1 bis 8 ist. Die Erfindung kann legendlich eine oder mehrere Merkmale von einer oder mehreren Ausführung/en der 1 bis 8 beinhalten. Anders gesagt, es sollen nicht alle Merkmale der Figuren in der Kommunikations-Vorrichtung der Erfindung implementiert werden.
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Die obigen Bezeichnungen ”zumindest einer” oder ”einer oder mehrere” können einen positiven Integer, der größer als eines oder gleich eines ist, bezeichnen. Die Anzahl der Elemente in 1 bis 8 ist keine Limitierung der Erfindung. Zum Beispiel sollte verstanden werden, dass obwohl in der Ausführung von 3B genau zwei variable Impedanz-Schaltkreise 130 und 140 in der Zeichnung dargestellt werden, dass jede positive Anzahl von variablen Impedanz-Schaltkreisen so wie 2, 3, 4, 5, oder mehrere möglich ist, und jeweils an die Ausgabe-Schnittstellen der Frequenzweiche 320A gekoppelt sind. Zum Beispiel sollte in den Ausführungen von 4A, obwohl hier genau vier Induktoren gezeigt werden, verstanden werden dass jede positive Anzahl von Induktoren, sowie 2, 3, 4, 5, oder mehr benutzt werden kann, um verschiedene Induktivitäten bereitzustellen.
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Die Benutzung von ordinalen Festsetzungen wie ”erste”, ”zweite”, ”dritte”, usw. in den Ansprüchen, um ein Anspruchselement zu verändern, bedeutet nicht irgend eine Priorität, Präzedenzfall oder Reihenfolge von einem Anspruchselement über ein anderes oder die zeitliche Reihenfolge in welcher die Schritte der Methode durchgeführt werden, und werden wesentlichen als Bezeichnung verwendet, um ein Anspruchselement, das einen bestimmten Namen unmittelbar von einem anderen Element, welches den selben Namen trägt, (aber für die Benutzung der ordinalen Festsetzung) zu unterscheiden.
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Während die Erfindung durch Beispiele und in der Terminologie der bevorzugten Ausführung beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht limitierend für die offenbarten Ausführungen ist. Im Gegenteil wird beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche Ausführungen (die für den Fachmann aus dem Stand der Technik offensichtlich sind) abzudecken. Daher sollte der Umfang der angehängten Ansprüche mit der breitesten Interpretation angesehen werden, um alle solchen Modifikationen und ähnliche Arrangements abzudecken.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kommunikations-Vorrichtung
- 110
- Antenne
- 115
- übliche Schnittstelle
- 120
- Frequenzteiler-Schaltkreis
- 125
- Ausgabe-Schnittstelle
- 130
- Impedanz-Wertvariabler Impedanz-Schaltkreis
- 140
- Impedanz-Wertvariabler Impedanz-Schaltkreis
- 200A
- Kommunikations-Vorrichtung
- 220A
- Tiefpassfilter
- 200B
- Kommunikations-Vorrichtung
- 220B
- Hochpassfilter
- 300A
- Kommunikations-Vorrichtung
- 320A
- Frequenzweiche
- 300B
- Kommunikations-Vorrichtung
- 430A
- Impedanz-Wertvariabler Impedanz-Schaltkreis
- 430B
- Impedanz-Wertvariabler Impedanz-Schaltkreis
- 430C
- Impedanz-Wertvariabler Impedanz-Schaltkreis
- 430D
- Impedanz-Wertvariabler Impedanz-Schaltkreis
- 440
- Schalt-Element
- 451
- Induktor
- 452
- Induktor
- 453
- Induktor
- 454
- Induktor
- 460
- variabler Kondensator
- 470
- Abstimmungsvorrichtung
- 500A bis 500I
- Kommunikations-Vorrichtung
- 530
- Impedanz-Wertvariabler Impedanz-Schaltkreis
- 551 bis 554
- mehrfache Lade-Elemente
- 540
- Schalt-Element
- 600
- Kommunikations-Vorrichtung
- 660
- Koppler
- 670
- Prozessor
- 700
- Kommunikations-Vorrichtung
- 710
- Masse-/Referenz-Ebene
- 720
- Abstrahlungs-Elemente
- 721
- Einespeise-Punkt
- 722
- Erdungspunkt
- 723
- Abstimmungs-Punkt
- 724
- erster Strompfad
- 725
- zweiter Strompfad
- 790
- Signalquelle
- VREF1
- erster Referenz-Spannung
- VRE1
- zweite Referenz-Spannungs
- VREF2
- zweite Referenz-Spannung
- VSS
- geerdete Spannung
- P1
- Ausgabe-Schnittstelle
- P2
- Ausgabe-Schnittstelle
- SA
- Kommunikations-Informationen
- CC1 bis CC4
- Kurven