CN101645713A - 多频带高频电路及多频带通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多频带高频电路及多频带通信装置，该多频带高频电路具有：开关电路，具备切换多个多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路的连接的开关元件；以及第一信号分离电路，配置在高频开关电路与发送侧电路之间，按照通信系统的频带将高频信号分离；以及第二信号分离电路，其配置在高频开关与接收侧电路之间，按照通信系统的频带将高频信号分离，使用高通滤波电路或者带通滤波电路作为所述第二信号分离电路的高频侧滤波电路，高频开关电路所具有的第一至第四端口，分别，与第一多频带天线、第二多频带天线、第一信号分离电路、第二信号分离电路连接控制开关元件，选择多频带天线，切换被选择的多频带天线与发送侧电路或接收侧电路的连接。
Description
本申请是分案申请，其母案申请的申请号：200480037079.X，申请日：2004.12.13，发明名称：多频带高频电路、多频带高频电路部件及多频带通信装置
技术领域
本发明涉及在电子电器设备之间进行无线传输的无线通信装置，尤其涉及至少在2个通信系统中可以共同使用的，另外可以进行分集接收的多频带高频电路、多频带高频电路部件、以及使用该部件的多频带通信装置。
背景技术
现在，基于在IEEE802.11规范中所描述的无线LAN(WLAN)的数据通信越来越普及。例如作为替代在个人计算机(PC)、打印机以及硬盘、宽带路由器等PC外围设备、FAX、冰箱、标准清晰度电视(SDTV)、高清晰电视(HDTV)、照相机、录像机、携带电话等电子设备、汽车内以及航空机内的电线的信号传输机构来采用，进而在各个电子电器设备之间进行无线数据传输。
目前，存在多个WLAN规范。例如，IEEE802.11a为，使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples：正交频分多路复用)调制方式，并且支持最高速率为54Mbps的高速数据通信的WLAN规范，其频带利用5GHz频带。另外将IEEE802.11a作为在欧洲可以使用规范，而提供了作为WLAN规范的IEEE802.11h。
还有IEEE802.11b为，通过DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum直接序列扩频)方式，支持5.5Mbps、11Mbps高速通信的WLAN规范，IEEE802.11b利用，没有无线许可的、可以自由使用的2.4GHz的ISM(Industrial，Scientific and Medical，工业、科学以及医疗)频带。
还有IEEE8.2.11g为，使用OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiples：正交频分多路复用)调制方式，并且支持最高速率为54Mbps的高速数据通信的WLAN规范，与IEEE802.11b相同，IEEE8.2.11g利用2.4GHz频带。
在以下的说明中，有时，将IEEE8.2.11a、IEEE8.2.11h作为第1通信系统，将IEEE8.2.11b、IEEE8.2.11g作为第2通信系统来进行说明。
在特开2003-169008号中，记载着使用这样的WLAN的多频带通信装置。该多频带通信装置，具备：2个双频带天线，在通信频带不同的2个通信系统(IEEE8.2.11a、IEEE8.2.11b)中可以进行信号的收发2个收发部，对在各个通信系统中的发送数据进行调制，并且对接收数据进行解调；多个开关机构，用于在上述收发部上分别连接上述天线；开关控制机构，进行上述开关机构的切换控制，可以实现分集接收(参考图33)。
作为其它例，在特开2002-033714中，记载着具备一个多频带天线的多频带通信装置。该多频带通信装置，具备开关电路以及放大器、备有混频器等的2.4GHz频带的前置电路以及5GHz频带的前置电路，并且具备将两个上述前置电路中选择其中一个前置电路后连接到公共多频带天线上的开关电路SW1、切换收发电路的开关电路SW2、SW3、以及连接在中心频率滤波器BPF上的开关电路SW4(参考图34)。
在WLAN用多频带通信装置中，将采用载波监听多路访问(CSMA：Carrier Sense Multiple Access)，开始进行通信之前，首先进行频率扫描，而搜索可接收的频率信道(载波监听)标准化。
特开2003-169008号的多频带通信装置，在进行该扫描工作的情况下，通过6个SPDT(单刀双掷)开关机构(SW1～SW6)，将天线ANT1连接在802.11a收发部的接收端子Rx上，同时将ANT2连接在802.11b收发部的接收端子Rx上。802.11a接收部在5GHz频带上进行扫描，与此同时，802.11b接收部在2.4GHz频带上进行扫描，从而检测可接收的所有的空闲频道。
在下一个步骤中，比较以双频带天线ANT1来接收的5GHz频带的接收信号与以双频带天线ANT2来接收的2.4GHz频带的接收信号，在2个通信系统中，将接收所期望方信号的通信系统作为当前(active)通信系统来选择。
该扫描工作之后，将与被选择的通信系统的收发装置连接的天线，改变为另一方的天线，且不改变频道接收信号，之后比较以两个天线来接收的信号，将可以更良好地接收信号的一方的天线作为当前(active)天线来选择，进行分集接收。
另外，特开2002-033714号的多频带通信装置，使用一个双频带天线ANT1，在2.4GHz频带、5GHz频带上，扫描接收信号，检测可接收的所有的空闲频道，从而选择在通信中所期望的通信系统的频道。
如以往的多频带通信装置，将每个通信系统与不同的天线连接，或者与一个天线连接，得到接收信息，并且基于将该接收信息进行比较后的结果，选择通信系统的信道，上述的方法，不能忽略来自其它的通信系统以及电子设备的噪声的影响、以及衰减等外界干扰的影响，从而有时将应该选择的通信系统的频道误认为使用中(busy)状态，没有选择接收信号的振幅最大的通信系统。
特别是在2.4GHz频带的频带中，存在来自微波炉的漏泄电磁波、以及Bluetooth(R)、RFID(Radio Frequency Identification)等通信系统导致的噪声，还有在附近的频带中，存在WCDMA(Wide Band Code DivisionMultiple Access)等具有比较大的发送功率的携带电话的通信系统，这些通信系统的高频信号，对WLAN系统中造成通信的障碍。然而，以往的多频带通信装置，丝毫没有考虑这些噪声。
另外以往的多频带通信装置，需要通过多个开关机构来切换高频信号的路径，因此相应的开关机构的数量而控制变得复杂。还有开关机构具有某种程度的传输损耗，因此，若在从天线至收发部的路径上，存在多个开关机构，则对应与此，传输损耗增加。特别是，在接收信号时，也存在从天线入射的高频信号的质量恶劣的问题。还有在开关机构的切换方面消耗的功率，在笔记本电脑以及携带电话等将电池为驱动电源的机器中也不能忽略，因此要求以较少的开关机构来构成多频带高频电路的方式。
还有IEEE802.11h，要求新的DFS(Dynamic Frequency Selection)以及TCP(Transmission Power Control)功能。这里的TPC功能为，例如终端离基站较近时，当即使减少发送功率也可以进行良好的通信时减少发送功率，从而将消耗功率抑制到所必要的最小极限级别的功能。
从功率放大器的输出端口到多频带天线之间，存在由开关电路等各种电路元件导致的传输损耗。该传输损耗具有频率特性，因此根据多频带高频电路所使用的频道，来自多频带天线的输出功率不一定，相对使用频道而变化。因此有必要控制来自放大器的输出功率，使其精度良好。
例如，若利用特开2003-169008的多频带通信装置实现TPC功能，则必须分别在IEEE802.11a收发部与开关电路SW3之间、以及IEEE802.11b收发部与开关电路SW4之间连接耦合电路(例如定向耦合器)并且来自定向耦合器的检波信号输入到检波电路，基于得到的检波电压，控制输出信号。然而，在该方法中，2.4GHz频带、5GHz频带的两方需要定向耦合器、检波二极管、以及平滑电路，还有在共同使用控制电路时，也需要选择2.4GHz频带以及5GHz频带的检波电压端子的模拟开关。因此，存在部件数量增加而难以实现通信装置的小型化的问题。
还有WLAN高频电路，除了分集开关以及将发送电路、接收电路切换的开关电路之外，也需要去除在发送信号以及接收信号中包含的不必要的频率成分的滤波电路。还有也需要将不平衡信号向平衡信号变换的平衡-不平衡变化电路、以及阻抗变换电路。
还有内置在携带电话以及笔记本电脑中时、以及作为PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)的网卡时，强烈要求将多频带通信装置小型化。
发明内容
因此，本发明的第一目的在于，提供一种在可以共同使用于至少两个通信系统中的多频带高频电路中，没有实质性地受到噪声或衰减等影响，而可以选择最期望的无线通信频道的多频带高频电路以及又可以进行分集接收的多频带高频电路。
本发明的第二目的在于，提供一种以较少的开关机构来可以切换多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路的连接，具备耦合电路、滤波电路、平衡-不平衡变换电路以及阻抗变换电路的、较少的部件数量的多频带高频电路。
本发明的第三目的在于，提供一种使上述多频带高频电路成为小型的立体层叠构造的多频带高频电路部件。
本发明的第四目的在于，提供一种具备将在各个通信系统中的发送数据进行调制，将接收数据进行解调的收发部、以及控制上述高频开关的切换的开关电路控制部的多频带通信装置。
根据本发明的一实施方式的多频带高频电路，进行通信频率不同的多个通信系统的无线通信，其特征在于，具有：高频开关电路，其具备切换多个多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路的连接的开关元件；以及第一信号分离电路，配置在上述高频开关电路与发送侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照上述通信系统的频带将高频信号分离；以及第二信号分离电路，配置在上述高频开关电路与接收侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照上述通信系统的频带将高频信号分离，其中，作为上述第二信号分离电路的低频侧滤波电路，使用带通滤波电路，或者上述第二信号分离电路的低频侧滤波电路与接收侧电路之间配置有带通滤波电路，从上述第二信号分离电路到低频侧接收侧电路之间设有带通滤波器，上述高频开关电路具有第一至第四端口，第一端口经过匹配电路与第一多频带天线连接，第二端口经过另外匹配电路与第二多频带天线连接，第三端口与第一信号分离电路连接，第四端口与第二信号分离电路连接，将上述开关元件控制为ON状态或者OFF状态，选择进行无线通信的多频带天线，同时，切换被选择的多频带天线与发送侧电路的连接，或者与接收侧电路的连接。
根据本发明的其他实施方式的多频带高频电路，进行通信频率不同的多个通信系统的无线通信，其特征在于：具有：高频开关电路，其具备切换一个多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路的连接的开关元件；以及第一信号分离电路，配置在上述高频开关电路与发送侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照上述通信系统的频带将高频信号分离；以及第二信号分离电路，配置在上述高频开关电路与接收侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照上述通信系统的频带将高频信号分离，其中，作为上述第二信号分离电路的低频侧滤波电路，使用带通滤波电路，或者上述第二信号分离电路的低频侧滤波电路与接收侧电路之间配置有带通滤波电路，从上述第二信号分离电路到低频侧接收侧电路之间设有带通滤波器，上述高频开关电路具有第一至第三端口，第一端口经过匹配电路与第一多频带天线连接，第二端口与第一信号分离电路连接，第三端口与第二信号分离电路连接，将上述开关元件控制为ON状态或者OFF状态，切换多频带天线与发送侧电路的连接，或者与接收侧电路的连接。
上述带通滤波器电路，例如将2.4GHz～2.5GHz作为通频带，通过衰减频带外的高频信号去除噪声，从而成为难以受到噪声的影响的高频电路。
在上述高频开关电路与上述第一信号分离电路之间，可以配置有提取对多个通信系统的发送功率的一部分的耦合电路。作为优选，将上述耦合电路作为耦合电容器，在上述耦合电路与检波电路之间具备匹配电路，或者将上述耦合电路作为具备主线路和副线路的定向耦合器在上述副线路的一端侧与检波电路之间具备匹配电路。
上述第一以及第二信号分离电路的每一个，将一端侧作为公共端口，并且将低频侧滤波电路与高频侧滤波电路成为并联连接，上述低频侧滤波电路为使2.4GHz频带的高频信号通过然而衰减5GHz频带的高频信号的滤波电路，上述高频侧滤波器为使5GHz频带的高频信号通过然而衰减2.4GHz频带的发送信号的滤波电路。
优选将上述第二信号分离电路的低频侧滤波电路由相位电路与将2.4GHz频带作为通频带的带通滤波电路来构成，通过上述相位电路，将从高频开关电路侧看到的上述带通滤波电路时的5GHz频带的阻抗，调整为高阻抗。通过上述方式，减少低频侧滤波电路的电路元件数量，同时，可以得到出色的通频带特性与频带外衰减量。
优选上述低频侧滤波电路为低通滤波电路，高通滤波电路和低通滤波电路，或者带通滤波电路，优选上述高频侧滤波电路为高通滤波电路或者带通滤波电路。
在优选实施方式中，多频带高频电路，具备：第一平衡-不平衡变换电路，配置在所述第二信号分离电路的低频侧滤波电路与接收侧电路之间；以及第二平衡-不平衡变换电路，配置在所述第二信号分离电路的高频侧滤波电路与接收侧电路之间。
在另外的优选实施方式中，多频带高频电路，具备：收发部，将在各个通信系统中的发送数据进行调制，将接收数据进行解调；以及开关电路控制部，控制所述高频开关的切换。
本发明的多频带高频电路部件，其特征在于，具有上述多频带高频电路，并且具备具有电极图案的层叠基板与搭载在上述层叠基板的表面上的元件，构成上述高频电路的电路元件之中电感元件以及电容元件的至少一部分通过上述电极图案来构成，至少上述开关元件搭载在上述层叠基板的表面上。
本发明的多频带通信装置，其特征在于，具备上述多频带高频电路或上述多频带高频电路部件、多频带天线及收发电路部。
(发明效果)
本发明的多频带高频电路，在基于WLAN的数据通信中，没有实质地收到噪声或者衰减等影响可以选择最期望地无线通信频道，还有可以进行分集接收。另外通过较少的开关机构抑制功率消耗，并且可以切换多频带天线与发送侧电路、接收侧电路的连接。
本发明的高频电路可以构成为具有小型的立体层叠构造的高频电路部件。还有可以提供一种具备，将各个通信系统中的发送数据进行调制，将接收数据进行解调的收发部、以及控制上述高频开关的切换的开关电路控制部的多频带通信装置。
另外，还提供一种进行通信频率不同的多个通信系统的无线通信的多频带高频电路，具有：高频开关电路，其具备切换多个多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路之间的连接的开关元件；第一信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与发送侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离；以及第二信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与接收侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离，使用高通滤波电路或者带通滤波电路作为所述第二信号分离电路的高频侧滤波电路，所述高频开关电路具有第一至第四端口，第一端口与第一多频带天线连接，第二端口与第二多频带天线连接，第三端口与第一信号分离电路连接，第四端口与第二信号分离电路连接，将所述开关元件控制为ON状态或者OFF状态，选择进行无线通信的多频带天线，并且切换被选择的多频带天线与发送侧电路之间的连接，或者与接收侧电路之间的连接。
另外，还提供一种进行通信频率不同的多个通信系统的无线通信的多频带高频电路，具有：高频开关电路，其具备切换一个多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路之间的连接的开关元件；第一信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与发送侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离；以及第二信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与接收侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离，使用高通滤波电路或者带通滤波电路作为所述第二信号分离电路的高频侧滤波电路，所述高频开关电路具有第一至第三端口，第一端口经过匹配电路与第一多频带天线连接，第二端口与第一信号分离电路连接，第三端口与第二信号分离电路连接，将所述开关元件控制为ON状态或者OFF状态，切换多频带天线与发送侧电路之间的连接，或者与接收侧电路之间的连接。
附图说明
图1是表示根据本发明的一实施方式的多频带通信装置的电路的框图。
图2是表示根据本发明的一实施方式的多频带高频电路的框图。
图3是表示根据本发明的一实施方式的多频带高频电路的等效电路的图。
图4是表示使用于本发明的DPD开关的一例的等效电路的图。
图5是表示使用于本发明的DPDT开关的其它例的等效电路的图。
图6是表示使用于本发明的DPDT开关的另外其它例的等效电路的图。
图7是表示使用于本发明的DPDT开关的另外其它例的等效电路的图。
图8是表示使用于本发明的信号分离电路的一例的等效电路的图。
图9是表示使用于本发明的信号分离电路的其他例的等效电路的图。
图10是表示使用于本发明的滤波电路的一例的等效电路的图。
图11是表示使用于本发明的滤波电路的其他例的等效电路的图。
图12是表示使用于本发明的滤波电路的另外其他例的等效电路的图。
图13是表示使用于本发明的滤波电路的另外其他例的等效电路的图。
图14是表示使用于本发明的平衡-不平衡电路的一例的等效电路的图。
图15是表示使用于本发明的平衡-不平衡电路的其他例的等效电路的图。
图16是表示使用于本发明的平衡-不平衡电路的另外其他例的等效电路的图。
图17是表示根据本发明的其他实施方式的多频带高频电路的框图。
图18是表示使用于本发明的SPDT开关的一例的等效电路的图。
图19是表示使用于本发明的SPDT开关的其他例的等效电路的图。
图20是表示使用于本发明的SPDT开关的另外其他例的等效电路的图。
图21是表示根据本发明的另外其他实施方式的多频带高频电路的框图。
图22是表示使用于本发明的SPST开关的一例的等效电路的图。
图23是表示使用于本发明的SPDT开关的另外其他例的等效电路的图。
图24是表示使用于本发明的SPDT开关的另外其他例的等效电路的图。
图25是表示使用于本发明的SPDT开关的另外其他例的等效电路的图。
图26是表示根据本发明的一实施方式的多频带高频电路部件的立体图。
图27是表示构成本发明的多频带高频电路部件的层叠基板的一部分的分解立体图。
图28是表示构成本发明的多频带高频电路部件的层叠基板的剩余分的分解立体图。
图29是表示根据本发明的另外其他实施方式的多频带高频电路的等效电路的图。
图30是表示根据本发明的另外其他实施方式的多频带高频电路的框图。
图31是表示根据本发明的另外其他实施方式的多频带高频电路的等效电路的框图。
图32是表示根据本发明的另外其他实施方式的多频带高频电路的等效电路的框图。
图33是表示以往的多频带通信装置的框图。
图34是表示另外的以往的多频带通信装置的框图。
具体实施方式
参考附图以下将详细地说明本发明。
实施例1
图1表示根据本发明的优选实施方式的多频带通信装置的电路。该多频带通信装置，具备：2个多频带天线ANT1、ANT2，其在2.4GHz频带、5GHZ频带可收发信号；以及高频电路部1，具备切换上述多频带天线与发送电路以及接收电路之间的连接的高频开关、以及多个信号分离电路；IEEE802.11a的收发部以及IEEE802.11b收发部，其对在各个通信系统中的发送数据进行调制，并且对接收数据进行解调，开关电路控制部，其控制上述高频开关的切换；以及收发电路部RF-IC，其具备接收信号放大器；以及平衡-不平衡变换电路53、54，将平衡信号变换为不平衡信号；以及发送信号用放大器PA1、PA2，其与该平衡-不平衡变换电路连接。作为其他的方式，也有在收发电路部RF-IC中具备平衡-不平衡变换电路53、54、发送信号用放大器PA1、PA2、以及耦合回路的多频带通信装置。
在本例中将第一通信系统作为IEEE802.11a、将第二通信系统作为IEEE802.11b，然而本发明没有限定于此。例如，如上所述，IEEE802.11h与IEEE802.11a频带相同，而IEEE802.11g与IEEE802.11b频带相同，因此也可以将各自的电路部使用于各个通信系统中。当IEEE802.11b以及IEEE802.11g同时使用时，由于调制方式不同，因此需要可对应于各自的收发部。
图2表示高频电路部1的一例，图3表示高频电路部1的等效电路。本发明的多频带高频电路(高频电路部1)，将高频开关电路10、以及与该高频开关电路10连接的第一以及第二信号分离电路20、25作为基本构成。本实施例的多频带高频电路，使多个多频带天线和多个信号分离电路，与具备四个端口的DPDT(双刀双掷)的高频开关电路10连接，高频开关电路10的第一端口10a，通过由兼作隔直电容器的耦合电容器C1来构成的耦合电路，与第一多频带天线ANT1连接，第二端口10b，通过由耦合电容器C2构成的耦合电路，与第二多频带天线ANT2连接，第三端口10c与对接收信号进行信号分离的第一信号分离电路20连接，第四端口10d与对接收信号进行信号分离的第二信号分离电路25连接。第一信号分离电路20的第三端口20c与滤波电路60连接，第二信号分离电路25的第二端口25b与滤波电路30以及平衡-不平衡变化电路50连接，第三端口25c与滤波电路40以及平衡-不平衡变换电路55连接。
高频开关电路10，将场效应管(FET)以及二极管等开关元件作为主要构成，也可以具备适当的电感元件以及电容元件。将高频开关电路10的一构成例在图4中表示。该高频开关电路10，将四个场效应管与以环状来配置的4个信号通道一连串地连接，同时，在4个信号通道中，在第三端口10c以及第四端口10d侧，串联连接了隔直电容器C，由于在高频信号的通道中配置有的开关元件的数量较少，因此由开关元件引起的损耗较小。
若由开关电路控制部来控制后的电压施加到控制端子V1、V2，则高频开关电路10的各个端口之间连接为如表1所示。
【表1】
| 连接模式 | V1 | V2 | Port10a-10c之间 | Port10a-10d之间 | Port10b-10c之间 | Port10b-10d之间 |
| 1 | High | Low | 连接 | 断开 | 断开 | 连接 |
| 2 | Low | High | 断开 | 连接 | 连接 | 断开 |
对向高频开关电路10的控制端子V1，施加场效应管工作阀值电压(High)以上的电压(例如，+1～+5)，向控制端子V2施加阀值以下的电压(Low)例如0V的情况，以下将详细说明。
在这种情况下，场效应管FET1、FET4成为ON状态，场效应管FET2与FET3成为OFF状态。因此，从高频开关电路10的端口10c(第一信号分离电路侧)输入的高频信号，经过ON状态的场效应管FET1，传送到端口10a(第一多频带天线侧)。此时场效应管FET3在OFF状态，因此通过其绝缘特性，向端口10b(第二多频带天线侧)输入的高频信号几乎没有漏泄，并且场效应管FET2也在OFF状态，因此向端口10d(第二信号分离电路侧)输入的高频信号也几乎没有漏泄。
另一方面，从高频开关电路10的端口10b(第二多频带天线侧)输入的高频信号，经过ON状态的场效应管FET4，传送到端口10d(第二信号分离电路侧)。在这种情况下，场效应管FET2在OFF状态，因此向端口10a(第一多频带天线侧)输入的高频信号几乎没有漏泄，并且场效应管FET3也在OFF状态，因此端口10c(第一信号分离电路侧)输入的高频信号也几乎没有漏泄。
接着，对向控制端子V2，施加场效应管工作阀值电压以上的电压(例如，+1～+5)，向控制端子V1施加阀值以下的电压例如0V的情况进行说明。在这种情况下，场效应管FET2与FET3成为ON状态，场效应管FET1与FET4成为OFF状态。因此，从高频开关电路10的端口10a(第一多频带天线侧)输入的高频信号，经过ON状态的场效应管FET2，传送到端口10d(第二信号分离电路侧)。另一方面，从高频开关电路10的端口10c(第一信号分离电路侧)输入的高频信号，经过ON状态的场效应管FET3，传送到端口10b(第二多频带天线侧)。
当在本发明的多频带高频电路中进行信号的收发时，开始通信之前首先进行频率扫描，搜索可接收的频道(载波扫描)。在进行扫描工作的情况下，例如，通过开关电路控制部控制高频开关电路10，以便成为表1的连接模式1。在这种情况下，第二多频带天线ANT2与第二信号分离电路25连接，一个多频带天线与两个通信系统的接收电路连接。
与高频开关电路10的第4端口10d连接的第二信号分离电路25为，将使2.4GHz频带(IEEE802.11b)的高频信号通过而使5GHz(IEEE802.11a)的高频信号衰减的低频侧滤波电路，与使5GHz频带(IEEE802.11a)的高频信号通过而使2.4GHz(IEEE802.11b)的发送信号衰减的高频侧滤波电路组合而构成的。在本实施例中，低频侧滤波电路通过由电感元件以及电容元件构成的低通滤波电路来构成，高频侧滤波电路通过高通滤波器电路来构成。
根据这样的构成，向多频带天线入射，在高频侧开关电路10的第四端口10d中出现的高频信号中，2.4GHz频带的高频信号出现在第二信号分离电路25的第二端口25b，而没有出现在第三端口25c，5GHz频带的高频信号出现在第二信号分离电路25的第三端口25c，而没有出现在第二端口25b。通过这样的方式，可以分离2.4GHz频带的高频信号与5GHz频带的高频信号。
在第二信号分离电路25中，出现在该第二端口25b的高频信号，通过带通滤波器电路30去除噪声成分，通过平衡-不平衡变换电路50由不平衡信号被变换为平衡信号，进而输入到IEEE802.11b的接收电路。还有出现在第三端口25c的高频信号，经过滤波电路40以及平衡-不平衡变换电路55，输入到IEEE802.11a的接收电路。
基于得到的高频信号，IEEE802.11a的接收电路部在5GHz频带上扫描，与此同时，IEEE802.11b的收发部在2.4GHz频带上扫描，检测可接收的所有的频道。
其后，通过开关电路控制部控制开关电路10，以便成为表1的连接模式2。在这种情况下，第一多频带天线ANT1与接收电路侧的第二信号分离电路25连接。基于得到的高频信号，IEEE802.11a的接收电路部在5GHz频带上扫描，与此同时，IEEE802.11b的收发部在2.4GHz频带上扫描，检测可接收的所有的频道。
基于频率扫描的结果，选择定为当前(active)的通信系统的频道的同时，比较通过第一以及第二双频带天线ANT1、ANT2来接收到的接收信号的振幅，与上述通信系统的收发电路连接的多频带天线。
从而，即使产生衰减等外界干扰，也可以选择最优的通信系统来进行分集接收。还有通过以滤波电路来去除噪声的接收信号，进行载波检测，从而可以选择在无线通信中最优的频道。当通过载波检测，判断为所有的频道在使用中(busy)的情况下，经过一定时间后，再次进行载波检测。
接着，通过已选择的频道进行发送。将已选择的多频带天线，经过高频开关电路10的第三端口10c，与第一信号分离电路20连接。第一信号分离电路20为，将使2.4GHz频带(IEEE802.11b)的高频信号通过而使5GHz(IEEE802.11a)的高频信号衰减的低频侧滤波电路，与使5GHz频带(IEEE802.11a)的高频信号通过而使2.4GHz(IEEE802.11b)的发送信号衰减的高频侧滤波电路组合而构成的。在本实施例中，低频侧滤波电路通过低通滤波电路来构成，高频侧滤波器电路通过高通滤波电路来构成。
因此从IEEE802.11b的发送电路输入到第一信号分离电路20的第二端口20b的2.4GHz频带的高频信号，经过低频侧滤波电路，出现在第一端口20a，而没有出现在第三端口20c，另一方面，从IEEE802.11a的发送电路输入到第一信号分离电路的第三端口20c的5GHz频带的高频信号，经过高频侧滤波电路，出现在第一端口20a，而没有出现在第二端口的20b。通过这样的方式，可以分离2.4GHz频带的高频信号与5GHz频带的高频信号。还有从相同端口提取2.4GHz频带以及5GHz频带的高频信号，因此也表现为‘合成’。
出现在第一端口20a的高频信号，输入到上述开关电路第三端口10c，从上述多频段天线发射。
在图5～图7中表示开关电路10的其他例的等效电路。这些等效电路，将场效应管FET以及二极管D1～D4等开关元件作为主构成部分，并且具有适当的电感元件以及电容元件，例如可以利用两个SPDT(单刀双掷)开关来构成。
第一以及第二信号分离电路20、25为，将由电感元件以及电容元件构成的低通滤波电路、高通滤波电路以及带通滤波电路适当地组合而构成的。在图8以及图9中表示信号分离电路20、25的一例的等效电路。
滤波电路30、40、60也同样由低通滤波电路、高通滤波电路以及/或带通滤波器来构成。这些滤波电路通过信号分离电路20、25的频带外衰减量，来合适地选择。在图10～13中表示滤波电路30、40、60的其他例的等效电路。
平衡-不平衡变换电路50、55，由电感元件以及电容元件来构成，也可以具备阻抗变换功能。在图14～16中表示该等效电路例。若使用不平衡输入-平衡输出型的SAW滤波器，则将滤波电路与平衡-不平衡变换电路用一个电路元件来可以实现，因此可以减少部件数量，从而实现高频电路的低成本化以及小型化。还有，也可以使用输入阻抗与输出阻抗不同的SAW滤波器。在这种情况下，也可以具备阻抗变换功能。代替SAW滤波器，也可以使用FBAR滤波器。
利用上述的各种信号分离电路、滤波电路、平衡-不平衡变换电路以及/或者开关电路而构成的多频带高频电路，如图3所示的多频带高频电路一样发挥出色的作用。
当不能配置多个多频带天线时，如图17的框图所示，若使用SPDT开关12作为高频开关电路10，则可以得到与一个多频带天线连接的多频带高频电路。在这种情况下，除了开关电路之外与图1～3所示的实施方式相同，因此除了分集接收之外，发挥与实施例1的多频带高频电路相同的作用。对于SPDT开关12而言，可以合适地利用于图18～20所示的开关电路。
在确保发送侧电路与接收侧电路的绝缘的情况下，如图21所示，在高频开关电路10与第二信号分离电路25之间，优选配置有SPST(单刀单掷)开关电路11。SPST开关电路11，例如如图22～25所示，由开关元件、电感元件、以及电容元件来构成，并且通过控制，使在高频开关电路10的端口10c与端口10a或者端口10b连接的情况下切断信号的通过。
实施例2
图26～28表示将具有图3所示的等效电路的高频电路在层叠基板上构成的例。图26表示，将第一以及第二信号分离电路20、25、以及滤波电路30、40、60、以及第一及第二平衡-不平衡电路50、55，在层叠基板的内外中设置的多频带高频电路部件的外观。图27以及图28表示构成高频电路部件的层叠基板100的各个层的构成。
层叠基板100为，例如将由1000℃以下的低温下可烧结的陶瓷电介质来构成的、将Ag以及Cu等膏剂印刷而形成了指定的电极图案的厚度为10～200μm的多个陶瓷印制电路基板进行层叠，且通过烧结而可以制造为一体。Port 10a-10c之间
在最底层的印制电路基板15的表面上形成有大体上覆盖全面的接地电极GND，在内部形成有用于在电路基板中安装的端子电极子。端子电极具有，天线端口ANT1、ANT2、以及输入不平衡信号的发送端口Tx1、Tx2、以及输出不平衡信号的接收端口Rx1+、Rx1-、Rx2+、Rx2-、以及接地端口GND、以及开关电路控制用的控制端口V1、V2，并且分别经过在印制电路基板上形成有的过孔(图中，用黑圆点来表示)，与在上层的印制电路基板上的电极图案连接。在本实施例中将LGA(Land Grid Array)作为端子电极，然而也可以采用BGA(Ball Grid Array)等作为端子电极。
在印制电路基板15上层叠印制电路基板1～14。这些印制电路基板上，构成第一以及第二信号分离电路20、25、以及滤波电路30、40、60、以及平衡-不平衡变换电路50、55的电感元件以及电容元件中，电感元件通过传输线路适当地连接，电容元件通过指定电极图案而形成，并且通过过孔适当地连接。滤波电路30、40与平衡-不平衡变换电路50、55之间配置的匹配电路80、85，通过指定的线路长度的传输线路而形成。电感元件以及电容元件，当然也可以作为贴片电感器以及贴片电容器安装在层叠基板100中。
各个电路在层叠基板100中以立体方式构成，然而构成电路的电极图案，通过接地电极GND分离，或者向层叠方向不重叠，以便防止不必要的相互电磁干扰。5GHz频带的高频信号经过的传输线路与其他电极图案，至少相隔50μm，以便防止电磁干扰。
对电介质而言，可以举例为例如将Al、Si以及Sr作为主成分，将Ti、Bi、Cu、Mn、Na等作为副成分的陶瓷、以及将Al、Si以及Sr作为组成分，将Ca、Pb、Na、K等作为复成分的陶瓷、以及包含Al、Mg、Si以及Gd的陶瓷、以及包含Al、Si、Zr以及Mg的陶瓷。电介质的优选介电常数为5～15左右。另外陶瓷介质之外，也可以使用树脂、以及数字/陶瓷复合材料。还有也可以通过HTCC(高温同时烧成陶瓷)技术，在将Al2O3作为主体的介质基板上，以钨以及钼等可以高温烧结的金属导体来，形成有电极图案。
在印制电路基板1中形成有多个连接盘电极，在连接盘电极中，DPDT开关(GaAs FET)、以及没有内置在层叠基板中的耦合电容器，作为芯片部件来搭载。连接盘电极经过过孔与层叠基板内的连接线路以及电路元件连接。
作为优选，将未封装(bare)状态的开关安装在连接盘电极中，通过树脂以及管来密封。这样的多频带高频电路部件适合于小型化。还有将构成收发电路部的RF-IC以及基带IC也复合在基层基板上而较好。
实施例3
图29表示多频带高频电路的其他例的等效电路。该多频带高频电路的特征为，第二信号分离电路25的低频侧滤波器电路，由相位电路Lfr1以及2.4GHz作为通频带的带通滤波器电路30来构成。相位电路Lfr1，将高频信号的相位适当地调整，以便从高频开关电路侧看带通滤波电路30时，将在5GHz频带的阻抗作为高阻抗，防止5GHz频带的高频信号漏泄在2.4GHz频带的接收电路中。在该例中，将相位电路Lfr1作为传输线路，以便由较少的电路元件来可以构成多频带高频电路。
实施例4
图30～32表示本例的多频带高频电路另一例。图30为包含耦合电路的多频带高频电路的发送侧电路。在该例中，在实施例1的多频带高频电路的高频开关电路10于第一信号分离电路20之间，配置有提取对应于多个通信系统的发送功率的一部分的耦合电路150，以便提供TPC功能。
在本实施例中，从2.4GHz频带以及5GHz频带的高频信号中，利用包含耦合电路150以及检波二极管(肖特基二极管)的检波电路300，检测输出功率的一部分。这样在天线输出端附近监视输出功率，从而提高检波精度。耦合电路150，例如由定向耦合器以及耦合电容器来构成。
本实施例的多频带高频电路，在2.4GHz频带以及5GHz频带上使用1个耦合电路。上述耦合电路的耦合度，5GHz频带侧的比2.4GHz频带侧的大，其差达到5dB左右。耦合度的差直接反映在检波电压上，而对应于来自放大器的输出功率的检波电压为不同的。因此，通过将匹配电路200配置在耦合电路150与检波电路300之间，使2.4GHz频带的耦合电路150的阻抗、与检波电路300的阻抗匹配，以便在耦合度(检波电压)较小的2.4GHz频带上也可以得到较大的检波电压。
作为优选，上述耦合电路，由与耦合电路150的输出端口150c连接的分流电感线圈、以及与耦合电路150和检波二极管之间连接的相位电路来构成。该匹配电路的史密斯圆图上的匹配调整，可以个别地进行通过分流电感线圈的振幅调整、以及通过相位电路的相位调整。通过上述方式，简单地进行2.4GHz频带的耦合电路与检波电路之间的阻抗匹配。
图31，表示作为耦合电路150使用定向耦合器的、多频带高频电路的耦合电路部的等效电路。上述定向耦合器，由主线路STL1、副线路STL2以及阻抗R1来构成，来自第一信号分离电路20的发送信号开始输入到定向耦合器150的输入端口150b，并输出到输出端口150a。主线路STL1、副线路STL2，进行电磁耦合，并且发送信号的一部分输出到耦合端口150c。
匹配电路200，由分流电感线圈Lss以及相位电路Lsi来构成，被设定的分流电感线圈Lss，以及相位电路Lsi的常数，以使得在2.4GHz频带上定向耦合器的耦合端口150c的输出阻抗，与检波电路300的输入阻抗匹配。通过分路电感线圈Lss进行振幅调整，通过相位电路Lsi进行相位调整。
检波二极管Dk的正极与匹配电路200连接，负极与由并联连接的电容器Ck以及电阻Rk来构成的电压平滑电路连接。来自耦合电路150的高频信号，输入到检波二极管Dk，只有超过检波二极管Dk正向电压的高频信号传输到负极，通过平滑电路来变换为直流电压，作为检波电压，输入到与检波电路300的输出侧连接的比较控制机构。
比较控制机构400，由运算放大器、电阻、控制晶体管等部件来构成，并且通过比较输入的参考信号与由检波二极管Dk提供的检测信号，来改变放大器的输出功率，使得该两个信号的电位差成为零。
作为高频电路的其他例，图32，表示由耦合电容器Ccl来构成图31所示的耦合电路部分的高频电路。由于在该耦合电路中也同样2.4GHz频带侧的耦合度比5GHz频带侧的小于5dB左右，因此通过耦合电路200来增加2.4GHz频带的检波电压，从而可以减少与5GHz频带的检波电压之间的偏差。
即使将耦合电路部分由耦合电容器Ccl来构成的电路中，也对频率的检波电压标准离差较小，可以减少部件数量，可以实现小型化。从而，这样的高频电路，非常适合具有TPC功能的IEEE802.11h的通信系统。
产业中可利用性
本发明的多频带高频电路，在基于WLAN的数据通信中，不容易受到噪声以及衰减等影响，可以选择在无线通信中最期望的频道，还有可以进行分集接收。另外本发明的多频带高频电路，既可以通过较少的开关机构来抑制功率消耗，又可以切换多频带天线与发送侧电路、以及接收侧电路的连接。
通过使上述高频电路成为小型的立体层叠构造的高频电路部件，可以得到具有将在通信系统中的发送数据进行调制，并且将接收数据进行解调的收发部、以及控制高频开关的切换的关电路控制部的多频带通信装置。
具有这样的特征的本发明的多频带高频电路，适合于个人计算机、PC外围设备(打印机、冰箱、标准清晰度电视、照相机、录像机、携带电话等)、汽车内以及航空机内的信号传输机构。
Claims (8)
1、一种多频带高频电路，进行通信频率不同的多个通信系统的无线通信，
具有：
高频开关电路，其具备切换多个多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路之间的连接的开关元件；以及
第一信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与发送侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离；以及
第二信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与接收侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离，
使用高通滤波电路或者带通滤波电路作为所述第二信号分离电路的高频侧滤波电路，
所述高频开关电路具有第一至第四端口，第一端口与第一多频带天线连接，第二端口与第二多频带天线连接，第三端口与第一信号分离电路连接，第四端口与第二信号分离电路连接，
将所述开关元件控制为ON状态或者OFF状态，选择进行无线通信的多频带天线，并且切换被选择的多频带天线与发送侧电路之间的连接，或者与接收侧电路之间的连接。
2、一种多频带高频电路，进行通信频率不同的多个通信系统的无线通信，具有：
高频开关电路，其具备切换一个多频带天线与发送侧电路以及接收侧电路之间的连接的开关元件；以及
第一信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与发送侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离；以及
第二信号分离电路，其配置在所述高频开关电路与接收侧电路之间，具有低频侧滤波电路与高频侧滤波电路，按照所述通信系统的频带将高频信号分离，
使用高通滤波电路或者带通滤波电路作为所述第二信号分离电路的高频侧滤波电路，
所述高频开关电路具有第一至第三端口，第一端口经过匹配电路与第一多频带天线连接，第二端口与第一信号分离电路连接，第三端口与第二信号分离电路连接，
将所述开关元件控制为ON状态或者OFF状态，切换多频带天线与发送侧电路之间的连接，或者与接收侧电路之间的连接。
3、如权利要求1或者2所述的多频带高频电路，其特征在于：
具备：提取多个通信系统的发送信号的一部分的耦合电路和输入所述发送信号的一部分并作为检波电压向通信系统的公用路径输出的检波电路。
4、如权利要求3所述的多频带高频电路，其特征在于：
在所述耦合电路与所述检波电路之间具有匹配电路，所述匹配电路具有对所述发送信号的一部分进行振幅调整的分流电感线圈以及对所述发送信号的一部分进行相位调整的相位电路。
5、如权利要求3或者4所述的多频带高频电路，其特征在于：
所述耦合电路由定向耦合器或者耦合电容器形成。
6、如权利要求3或者4所述的多频带高频电路，其特征在于：
在所述检波电路的输出侧具备比较控制机构，根据检波电压和参考电压的比较，来改变发送信号用放大器的输出功率。
7、如权利要求1或者2所述的多频带高频电路，其特征在于：
具备：
收发部，其调制在各个通信系统中的发送数据，解调接收数据；以及
开关电路控制部，其控制所述高频开关的切换。
8、一种多频带通信装置，
具备如权利要求1～7中任一项所述的多频带高频电路、多频带天线及收发电路部。
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