CN104811217A - 半导体装置以及收发电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不使接收性能和其他通信系统的通信性能下降地抑制多个通信带的发送信号的高次谐波的半导体装置及收发电路。根据实施方式，半导体装置具备天线开关、高次谐波抑制电路、阻抗匹配电路。上述天线开关具有第1节点、被供给通信带的发送信号的第2节点、第3节点。上述高次谐波抑制电路被连接在上述第1节点与天线之间，根据控制信号而使频率特性变化，以使得使上述通信带的频率成分通过并且抑制上述发送信号的高次谐波成分。上述阻抗匹配电路被连接在上述高次谐波抑制电路与上述天线之间，根据上述控制信号，在上述通信带中使上述高次谐波抑制电路与上述天线的阻抗匹配。

Description

半导体装置以及收发电路

本申请享受以日本专利申请2014－14400号(申请日：2014年1月29日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及半导体装置以及收发电路。

背景技术

在智能手机、便携式电话等移动体通信设备中使用的高频收发电路(以下称为收发电路)由天线、天线开关、功率放大器、接收电路以及收发IC等构成。天线开关具有将蜂窝(cellular)信号的发送动作和接收动作切换的功能，在发送动作时进行控制，以使得从天线放射通过功率放大器放大到所期望的功率的发送信号，在接收动作时进行控制，以使得将通过天线接收到的接收信号向接收电路引导。

近年来，移动体通信设备中，由于通信需求的增加和应用的扩大，蜂窝通信被多频带(multiband)化，并且，与其他通信系统例如无线LAN、蓝牙、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)等混装的构成增多。在这样的构成中，由于设备的小型化要求，因此多个通信系统被靠近地配置在非常窄的空间中，并且在多个通信系统中共用天线。由此，存在多个通信系统相互带来影响的情况。例如，在由蜂窝通信用的功率放大器、天线开关产生的发送信号的高次谐波与其他通信系统或其他蜂窝信号的接收频带重合的情况下，成为确保稳定的接收性能的妨碍。

在这样的情况下，按每个通信带而使用不同的滤波器及高次谐波抑制电路。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种半导体装置及收发电路，能够抑制多个通信带的发送信号的高次谐波而不使接收性能和其他通信系统的通信性能下降。

根据实施方式，半导体装置具备天线开关、高次谐波抑制电路、阻抗匹配电路。上述天线开关具有第1节点、被供给通信带的发送信号的第2节点、第3节点。上述高次谐波抑制电路被连接在上述第1节点与天线之间，根据控制信号而使频率特性变化，以使得使上述通信带的频率成分通过并且抑制上述发送信号的高次谐波成分。上述阻抗匹配电路被连接在上述高次谐波抑制电路与上述天线之间，根据上述控制信号，在上述通信带中使上述高次谐波抑制电路与上述天线的阻抗匹配。

附图说明

图1是表示第一实施方式的收发电路的构成的框图。

图2是表示图1的收发电路的具体构成的框图。

图3是说明图2的高次谐波抑制电路的频率特性的图。

图4是针对各通信系统而表示发送频带、2次和3次高次谐波的频率以及接收频带的表。

图5是表示第二实施方式的收发电路的构成的框图。

图6是表示第三实施方式的收发电路的构成的框图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。这些实施方式并不对本发明进行限定。

(第一实施方式)

图1是表示第一实施方式的收发电路100的构成的框图。如图1所示，收发电路100具备多频带功率放大器(放大器)1、天线开关2、高次谐波抑制电路3、阻抗匹配电路(天线匹配电路)4、天线5以及接收电路6。

收发电路100设置在例如移动体通信设备中，对从多个通信带(频带)之中选择的通信带的收发信号(蜂窝信号)进行收发。该收发信号是高频的信号。本实施方式中，假设收发电路100与3GPP(3rd GenerationPartnership Project，第三代合作伙伴计划)的通信系统对应而进行说明。

虽然详细情况在后面叙述，但各通信带包括发送频带和接收频带。并且，至少某一通信带的发送频带中的发送信号的高次谐波与其他通信带的接收频带或其他通信系统的接收频带重合。

多频带功率放大器1对从未图示的发送电路供给的、从多个通信带之中选择出的通信带的发送信号进行功率放大。多频带功率放大器1根据控制信号来变更要放大的频带。该控制信号是表示选择了哪个通信带的信号，例如从未图示的控制部被供给。

天线开关2具有第1节点2a、被供给由多频带功率放大器1放大后的发送信号的第2节点2b、以及将接收信号输出的第3节点2c。天线开关2能够根据来自未图示的控制部的控制，将第1节点2a连接到第2节点2b和第3节点2c中的某一个。即，天线开关2为SPDT(Single Pole Dual Throw，单刀双掷)结构。另外，本说明书中的节点是指不仅包含端口及端子等物理上的信号连接点、而且还包含同一电位的信号配线或图案上的任意点的概念。

高次谐波抑制电路3连接在第1节点2a与天线5之间，根据控制信号使频率特性变化，以使得所选择出的通信带的频率成分通过并且对发送信号的高次谐波成分进行抑制(降低)。

阻抗匹配电路4连接在高次谐波抑制电路3与天线5之间，根据控制信号，在所选择出的通信带中使高次谐波抑制电路3与天线5的阻抗匹配。由此，能够降低反射损耗并高效地进行收发信号的传递。

天线5与阻抗匹配电路4连接，对发送信号进行放射(发送)并且对接收信号进行接收。天线5在多个通信带中被共用。

接收电路6与天线开关2的第3节点2c连接，通过设置在内部的SAW滤波器、低噪音放大器(未图示)，从自该第3节点2c输出的接收信号中，将所期望的接收频带的信号提取并输出。

通过这样的构成，在发送时，由多频带功率放大器1放大后的发送信号经由天线开关2、高次谐波抑制电路3和阻抗匹配电路4从天线5被发送。

此外，在接收时，由天线5接收后的接收信号经由阻抗匹配电路4、高次谐波抑制电路3和天线开关2被供给到接收电路6。

天线开关2、高次谐波抑制电路3和阻抗匹配电路4构成半导体装置10。可以将半导体装置10的整体形成在同一半导体基板上，也可以将半导体装置10的一部分形成在另外的半导体基板上。

图2是表示图1的收发电路100的具体构成的框图。图2示出了高次谐波抑制电路3的具体构成。其他构成与图1相同，因此对相同的构成要素附加相同的附图标记，省略说明。

如图2所示，高次谐波抑制电路3具备电感器L1、可变电容电路31、电阻R1。

电感器L1连接在阻抗匹配电路4与天线开关2的第1节点2a之间。即，电感器L1与传送收发信号的传送线路串联连接。

可变电容电路31与电感器L1连接，根据控制信号，电容值发生变化。在图2的例中，可变电容电路31具有多个电容器(电容元件)C1、C2和SPDT开关(开关)SW1。

电容器C1具有被接地的一端和与SPDT开关SW1连接的另一端。

电容器C2具有被接地的一端和与SPDT开关SW1连接的另一端。电容器C1的电容值比电容器C2的电容值大。

SPDT开关SW1根据控制信号，将多个电容器C1、C2中的某一个与电感器L1的第1节点2a侧的端子连接。

电阻R1具有被接地的一端和与电感器L1的第1节点2a侧的端子连接的另一端。

这样，高次谐波抑制电路3构成为低通滤波器。即，将电感器L1的电感设为L，将与电感器L1连接的电容器的电容值设为C，高次谐波抑制电路3的截止频率fc[Hz]用表示。

这里，优选的是，电感器L1的电感小，以使得电感器L1中的损耗变小。

图3是说明图2的高次谐波抑制电路3的频率特性的图。图3示出了3GPP的Band3和Band8这两个通信带的频率特性的一例。此外，为了进行比较，还示出了没有高次谐波抑制电路3且阻抗匹配电路4与天线开关2的第1节点2a直接连接的情况下的频率特性。图3的横轴表示频率[Hz]，纵轴表示传送损耗[dB]。

图4是针对各通信系统而表示发送频带、2次及3次高次谐波的频率、和接收频带的表。图4中，作为通信系统的一例而示出3GPP、无线LAN以及GPS，对于3GPP的通信系统，按每个带号码(Band1，3，4，5，8，13，17，22)示出了发送频带等。

如图3、4所示，例如，在以从多个通信带中选择出的Band8进行通信的情况下，发送信号的2次高次谐波(1760～1830MHz)与Band3的通信带(发送频带(1710～1785MHz)、接收频带(1805～1880MHz))重合。

因而，在该情况下，通过控制信号对高次谐波抑制电路3的SPDT开关SW1进行控制，以使得在Band8的通信带(880～915MHz，925～960MHz)中为低损耗，在发送信号的2次以上的高次谐波的频率中为高损耗。即，将电容值大的电容器C2与电感器L1连接。由此，能够降低在发送时从天线5放射的2次以上的高次谐波，因此能够不易对以Band3进行通信的其他移动体通信设备的接收性能带来影响。另外，该情况下，高次谐波抑制电路3在Band8的通信带中为低损耗，因此收发电路100能够以低损耗来接收Band8的通信带的接收信号。

此外，例如，在以从多个通信带中选择出的Band3进行通信的情况下，发送信号的2次高次谐波、4次以上的高次谐波虽然不与图4所示的各接收频带重合，但是成为无用辐射。发送信号的3次高次谐波(5130～5355MHz)与无线LAN802.11a的收发频带的一部分(5150～5250MHz)重合。

因而，该情况下，通过控制信号对高次谐波抑制电路3的SPDT开关SW1进行控制，以使得在Band3的通信带(1710～1785MHz，1805～1880MHz)中为低损耗，在发送信号的2次以上的高次谐波的频率中为高损耗。即，将电容值小的电容器C1与电感器L1连接，高次谐波抑制电路3的截止频率fc变高。由此，能够降低从天线5放射的2次以上的高次谐波，因此能够不易对以无线LAN802.11a进行通信的其他移动体通信设备的接收性能带来影响，并且无用辐射的大小也能够降低。另外，该情况下，收发电路100能够以低损耗接收Band3的通信带的接收信号。

另外，在以图4所示的Band5、Band13以及Band17进行通信的情况下，也与以Band8进行通信的情况同样地选择电容器C1即可。由此，在Band5、Band13以及Band17的通信带中为低损耗，在发送信号的2次以上的高次谐波的频率中为高损耗。因而，例如在以Band17进行通信的情况下，虽然Band17的发送信号的3次高次谐波与Band1的接收频带重合，但能够不易对以Band1进行通信的其他移动体通信设备的接收性能带来影响。

此外，在以图4所示的Band1以及Band4进行通信的情况下，也与以Band3进行通信的情况同样地选择电容器C2即可。由此，在Band1以及Band4的通信带中为低损耗，在发送信号的2次以上的高次谐波的频率中为高损耗。因而，例如在以Band4进行通信的情况下，虽然Band4的发送信号的2次高次谐波与Band22的接收频带重合，但能够不易对以Band22进行通信的其他移动体通信设备的接收性能带来影响。

此外，在图1、2的例中，为了使说明明确，对具备SPDT结构的天线开关2的一例进行了说明，但也可以具备作为多端口开关的nPmT(n、m为2以上的自然数)结构的天线开关。由此，除了3GPP的通信系统以外，无线LAN、蓝牙以及GPS等其他通信系统也能够混装到收发电路100中，能够通过切换天线开关2而与多个通信系统对应。根据这样的构成，不仅在其他移动体通信设备内，而且在自身移动体通信设备内，3GPP的发送信号的高次谐波也能够不易对3GPP以外的通信系统的接收性能带来影响。

如以上说明的那样，根据本实施方式，具备根据控制信号而使频率特性变化的高次谐波抑制电路3，以使得所选择出的通信带的频率成分通过并且抑制发送信号的高次谐波成分。由此，不按每个通信带设置SAW滤波器、高次谐波抑制电路，而能够抑制多个通信带的发送信号的高次谐波成分。即，能够抑制半导体装置10以及收发电路100的电路规模的增大，并且部件数的增加也能得到抑制。

此外，由于高次谐波抑制电路3设置在阻抗匹配电路4与天线开关2之间，因此由天线开关2产生的发送信号的高次谐波成分也能得到抑制。

因而，能够防止移动体通信设备的接收性能的下降。

另外，在图2的例中，为了使说明明确，对高次谐波抑制电路3具有SPDT开关SW1和2个电容器C1、C2的一例进行了说明，但也可以根据通信带数来增加开关的端子数并增加电容器的数量，按每个通信带来切换频率特性。由此，能够按每个通信带而设定为更适当的频率特性。

此外，高次谐波抑制电路3并不限定于图2的构成，也可以由更复杂的结构的滤波器构成。此外，电阻R1可以不设置。

此外，高次谐波抑制电路3可以在发送时和接收时使频率特性不同。由此，能够设定为与发送频带及接收频带分别匹配的最适当的频率特性。

(第二实施方式)

第二实施方式中，高次谐波抑制电路3a的可变电容电路31a的构成与第一实施方式不同。

图5是表示第二实施方式的收发电路100a的构成的框图。图5中，对与图2共通的构成部分赋予相同的附图标记，以下以不同点为中心进行说明。

如图5所示，高次谐波抑制电路3a的可变电容电路31a具有电容值根据控制信号而变化的可变电容二极管VR1。可变电容二极管VR1具有与电感器L1的第1节点侧的端子连接的阴极和被接地的阳极。对可变电容二极管VR1的阴极供给控制信号。由此，与第一实施方式同样地，高次谐波抑制电路3a能够根据控制信号而使截止频率变化。

本实施方式中，天线开关2、高次谐波抑制电路3a、阻抗匹配电路4也构成半导体装置10a。

根据本实施方式，能够不设置多个电容器而根据控制信号使截止频率变化，因此以比第一实施方式少的部件得到与第一实施方式相同的效果。

(第三实施方式)

第三实施方式中，具备追加的高次谐波抑制电路30这一点与第一实施方式不同。

图6是表示第三实施方式的收发电路100b的构成的框图。图6中，对与图1共通的构成部分附加相同的附图标记，以下以不同点为中心进行说明。

收发电路100b除了图1的构成以外，具备追加的高次谐波抑制电路30。追加的高次谐波抑制电路30例如具有与高次谐波抑制电路3相同的结构，并被连接在天线开关2的第2节点2b和多频带功率放大器1之间。追加的高次谐波抑制电路30根据控制信号使频率特性变化，以使得使由多频带功率放大器1放大后的发送信号的基波通过并供给到天线开关2的第2节点2b，并且抑制发送信号的高次谐波成分。

天线开关2、高次谐波抑制电路3、阻抗匹配电路4和追加的高次谐波抑制电路30构成半导体装置10b。

根据本实施方式，从多频带功率放大器1输出的发送信号的高次谐波成分被追加的高次谐波抑制电路30抑制，因此与第一实施方式相比，能够降低向天线开关2入射的高次谐波。由此，从天线5放射的高次谐波成分的抑制量成为高次谐波抑制电路3的抑制量与追加的高次谐波抑制电路30的抑制量之和。因而，与第一实施方式相比，能够降低从天线5放射的高次谐波。

此外，与高次谐波抑制电路3同样地，追加的高次谐波抑制电路30的频率特性也根据控制信号而变化，因此能够抑制多个通信带的发送信号的高次谐波成分。

另外，可以将第三实施方式与第二实施方式组合。

根据以上说明的至少一个实施方式，通过具备高次谐波抑制电路3、3a，能够不使接收性能及其他通信系统的通信性能下降地抑制多个通信带的发送信号的高次谐波。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子来提示的，并不意欲限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他多种形态实施，并且在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨，并且包含于权利要求书记载的发明及其等效的范围中。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：

天线开关，具有第1节点、被供给通信带的发送信号的第2节点、和将接收信号输出的第3节点；

高次谐波抑制电路，连接在上述第1节点与天线之间，根据控制信号使频率特性变化，以使得使上述通信带的频率成分通过并抑制上述发送信号的高次谐波成分；以及

阻抗匹配电路，连接在上述高次谐波抑制电路与上述天线之间，根据上述控制信号，在上述通信带中使上述高次谐波抑制电路与上述天线的阻抗匹配。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

上述通信带是从多个通信带之中选择出的，

各个上述通信带包含发送频带和接收频带，

至少某一个通信带的上述发送频带中的上述发送信号的高次谐波与其他通信带的上述接收频带重合。

3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

上述高次谐波抑制电路具有：

电感器，连接在上述阻抗匹配电路与上述天线开关的上述第1节点之间；以及

可变电容电路，与上述电感器连接，电容值根据上述控制信号而变化。

4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，

上述可变电容电路具有：

多个电容元件；以及

开关，根据上述控制信号而将上述多个电容元件中的某一个与上述电感器连接。

5.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，

上述可变电容电路具有电容值根据上述控制信号而变化的可变电容二极管。

6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

该半导体装置具备追加的高次谐波抑制电路，该追加的高次谐波抑制电路根据上述控制信号而使频率特性变化，以使得使上述发送信号的基波通过并供给到上述第2节点，并且抑制上述发送信号的高次谐波成分。

7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

上述高次谐波抑制电路在发送时和接收时使频率特性不同。

8.一种收发电路，其特征在于，具备：

权利要求1～7中任一项所述的半导体装置；

放大器，将上述发送信号向上述天线开关的上述第2节点供给；

接收电路，从自上述天线开关的上述第3节点输出的上述接收信号中，将接收频带的信号提取；以及

天线，与上述阻抗匹配电路连接。