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Anwendung eines MEMS-Schaltermoduls in TDD-Systemen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017932D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 215K

Publishing Venue

Siemens

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Bernd Bienek: AUTHOR [+2]

Abstract

Micro-Electro-Mechanical-Systems (MEMS) Schal- ter haben eine Lebensdauer von ca. 10 7 Schaltzyklen. Für eine GSM-Anwendung, die mit einer Framelänge von 4.615ms umschaltet, bedeutet dies eine Lebens- dauer von 46150s.

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Information / Kommunikation

Bild 1

Anwendung eines MEMS-Schaltermoduls in TDD-Systemen

PIN Dioden-Schalter

Idee: Bernd Bienek, Bocholt;

Dr. Xihe Tuo, Bocholt

Antenne

Sendezweig

Micro-Electro-Mechanical-Systems  (MEMS) Schal-ter haben eine Lebensdauer von ca. 10 7  Schaltzyklen.Für eine GSM-Anwendung, die mit einer Framelängevon 4.615ms umschaltet, bedeutet dies eine Lebens-dauer von 46150s.

Der Gebrauch elektrischer Bauelemente, welche dieFunktion  von  MEMS-  Schaltern ersetzen sollen,erweist sich auf Grund von Linearisierungsproblemenund  hohem  Stromverbrauch  als  nachteilig.  Es  wirddaher  angestrebt  eine  Lösung  zu  finden,  die demherkömmlichen  MEMS-  Schalter  in  der  Funktiongleichkommt, jedoch eine längere Lebensdauer hat.

Die  Verwendung  eines  Moduls,  welches sich auszwei  oder  mehreren  MEMS-  Schaltern zusammen-setzt, ermöglicht eine z.T. erhebliche Verlängerungder Lebensdauer. Die Kombination mehrerer MEMS-Schalter ermöglicht ein gezieltes Steuern des MEMS-Moduls.

Ein solches Modul kann in Kommunikationssystemenin  einem  TDD-  Übertragungsverfahren  (Time Do-main Duplex), in einem FDD- Übertragungsverfahrenmit Bereichsumschaltung oder als Schalter für ver-schiedene Standards und in Kombination eingesetztwerden.

Anwendungsbeispiele:

•   Einsatz als Sende-Empfangsumschalter in einemHF-Teil  in  einem  Handy,  welches  im Halb-duplexbetrieb im TDD- Modus arbeitet.

•   Ersatz eines Duplexers durch einen Sende-Empfangsumschalter.

•   Umschalter einer Filterband oder verschiedenenVerstärkerstufen in einem Sender eines Handy,welches im Multimodebetrieb arbeitet.

MEMS-Schalter

Empfangszweig

MEMS-Schaltermodul

Steuer- und Kontrolleinheit

Bild 1 zeigt eine Anwendung der MEMS- Schalterals  Sende-Empfangsumschalter.  Im  Empfangszweigbefindet sich ein Schaltermodul anstelle eines einfa-chen Schalters. Die Steuer- und Kontrolleinheit kanndie beiden Schalter abwechselnd ansteuern. Die An-zahl der Schaltzyklen wird aufgeteilt und für den Fallvon zwei Schaltern, wird die Lebensdauer verdoppelt.Da die Empfangszweige von Mobilfunkgeräten eineEmpfangsstärkeinformation liefern, kann hierausauch eine Information über die in Reihe geschaltetenMEMS- Schalter abgeleitet werden. Ist ein Schalterdefekt oder besitzt eine größere Dämpfung von z.B.größer 10dB, so erkennt ein Algorithmus den defek-ten Schalter. Die Steuereinheit verwendet dann nurden besseren Schalter und stellt so den gefordertenEmpfang sicher. Der Algorithmus kann durch Lang-zeitmittelung  die  Dämpfung  der  einzelnen  Schalterermitteln. Je nach Mobilfunkstandard gibt der Emp-fänger  auch  eine  Information  über  das  Fading desKanals an. So können bevorzugt benachbarte Mess-werte  von  Kanälen  mit  sehr  geringer Schwankungverwendet  werden.  In  analoger Weise kann diesesVerfahren auch...