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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. Der Gebrauch elektrischer Bauelemente, welche die Funktion von MEMS- Schaltern ersetzen sollen, erweist sich auf Grund von Linearisierungsproblemen und hohem Stromverbrauch als nachteilig. Es wird daher angestrebt eine Lösung zu finden, die dem herkömmlichen MEMS- Schalter in der Funktion gleichkommt, jedoch eine längere Lebensdauer hat.

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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...