CN107735955B - 高频前端电路 - Google Patents

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Abstract

高频前端电路(10)包括通信频段选择电路(11)、高频处理电路(12)、及多频段放大器(20)。多频段放大器(20)对多个通信频段的高频信号进行放大。通信频段选择电路(11)与多频段放大器(20)的输出端相连接。通信频段选择电路(11)包含通信频段选择开关。高频处理电路(12)连接在将多频段放大器(20)和通信频段选择电路(11)相连接的第一连接线路与接地电位之间。高频处理电路(12)包括无源元件(71)、和阻抗选择开关(32)。无源元件(71)连接在第一连接线路与接地电位之间。阻抗选择开关(32)的第一端子与将无源元件(71)和第一连接线路相连接的第二连接线路相连接，第二端子与接地电位相连接。

Description

高频前端电路
技术领域
本发明涉及对多种通信频段的高频信号进行放大并发送的高频前端电路。
背景技术
当前，移动通信终端等无线通信装置包括与多频段相对应的结构。多频段应对是指能够分别对使用频带不同的多个通信频段进行收发。例如，专利文献1中记载了多频段放大器。
专利文献1所记载的多频段放大器中，多个陷波滤波器与晶体管的输出端相连接。
各陷波滤波器的谐振频率按每一通信频段进行设定。多个陷波滤波器根据收发的通信频段利用开关进行选择。由此，多个陷波滤波器中的某一个与晶体管的输出端相连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2013-110619号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，使用专利文献1所示的结构的高频前端电路中，必须按每一通信频段具备开关，会大型化。
此外，使用专利文献1所示的结构的高频前端电路中，会受到开关的高频特性的影响，特性会劣化。
本发明的目的在于形成小型的具有优异的高频特性的应对多频段的高频前端电路。
用于解决问题的手段
本发明的高频前端电路包括多频段放大器、通信频段选择电路、及高频处理电路。
多频段放大器对包含第一通信频段、和频带不与第一通信频段重叠的第二通信频段在内的多个通信频段的高频信号进行放大。通信频段选择电路经由第一连接线路与多频段放大器的输出端相连接。通信频段选择电路包含通信频段选择开关。高频处理电路与第一连接线路和接地电位相连接。高频处理电路包括第一无源电路和第一开关。第一无源电路的一端经由第二连接线路与第一连接线路相连接，另一端与接地电位相连接。第一开关将与第二连接线路相连接的第一端子、和与接地电位相连接的第二端子的连接状态切换成开路或导通。
该结构中，在第一开关开路的情况下，高频处理电路起到对于高频而言不存在第一开关的电路的作用。
在选择了不存在开关的电路的情况下，不会产生因开关所引起的反射、损耗。此外，通过第一开关的导通或开路，来切换高频处理电路的阻抗的频率特性。
此外，本发明的高频前端电路中，优选为，第一开关和通信频段选择开关内置于单个开关元件。
通过采用该结构，从而与第一开关和通信频段选择开关分开设置的方式相比，电路模块的形状更小。
此外，本发明的高频前端电路中，优选为，包括第二无源电路，该第二无源电路设置在第二连接线路之间，以使得与第一连接线路和第一无源电路相连接。
该结构中，能扩大利用高频处理电路能够实现的阻抗的范围。
此外，本发明的高频前端电路也可采用如下结构。
高频前端电路还包括第二开关。第二开关将与第二连接线路相连接的第三端子、和与接地电位相连接的第四端子的连接状态切换成开路或导通，所述第二连接线路将第二无源电路和第一连接线路相连接。
在该结构中，能应对更多的通信频段。
此外，本发明的高频前端电路中，优选为，第一开关、第二开关、通信频段选择开关内置于单个开关元件。
该结构中，能够应对较多通信频段的高频前端电路的电路模块变得更小。
此外，本发明的高频前端电路中，也可为，高频处理电路具有可根据第一开关的切换状态进行变更的阻频带，利用阻频带，使第一或第二通信频段的频带内的高频信号进行衰减。
该结构中，能够进一步改善高频特性。
此外，本发明的高频前端电路中，优选为，高频处理电路包含LC串联谐振电路，在阻频带内配置有LC串联谐振电路的谐振频率。
该结构中，能够进一步改善高频特性。
此外，本发明的高频前端电路也可采用如下结构。
高频前端电路还包括第一分频电路和第二分频电路。第一分频电路具有与通信频段选择电路相连接且对第一通信频段的高频信号进行传输的第一发送滤波器和第一接收滤波器。第二分频电路具有对第二通信频段的高频信号进行传输的第二发送滤波器和第二接收滤波器。高频前端电路还包括控制电路。控制电路在通信频段选择电路与第一分频电路开路，且与第二分频电路导通时，选择第一开关的连接状态以使得阻频带包含第一接收滤波器的通频带。控制电路在通信频段选择电路与第一分频电路导通，且与第二分频电路开路时，选择第一开关的连接状态以使得阻频带不包含第一接收滤波器的通频带。
该结构中，对于多个通信频段包括对发送信号和接收信号进行分频的分频电路。而且，该结构中，可改善对于各通信频段的高频特性。
发明效果
根据本发明，能够实现小型的具有优异的高频特性的应对多频段的高频前端电路。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
图2是本发明的第二实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
图3是本发明的第三实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
图4是本发明的第四实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
具体实施方式
参照附图对本发明的第一实施方式所涉及的高频前端电路进行说明。
图1是本发明的第一实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
如图1所示，高频前端电路10包括通信频段选择电路11、高频处理电路12、及多频段放大器20。
多频段放大器20是对多个通信频段进行放大的放大器。
具体而言，多频段放大器20对多个通信频段的发送信号(高频信号)进行放大。多个通信频段的频带不同。另外，多频段放大器20在图1中以一个电路记号来记载，但实际上，既可为高频段放大器与低频段放大器的组合，也可为高输出用放大器和低输出用放大器的组合。多频段放大器20的输入端与高频前端电路10的发送信号输入端子Ptx相连接。
通信频段选择电路11包括发送侧开关31、双工器41、42、43、44、45、天线侧开关50、和离散匹配电路61、62、63、64、65。
发送侧开关31包括公共端子P00、被选择端子P01、P02、P03、P04、P05。
构成通信频段选择开关的发送侧开关31按照来自控制电路的频段选择信号，将被选择端子P01、P02、P03、P04、P05中的某一个端子连接至公共端子P00。公共端子P00经由公共匹配电路60与多频段放大器20的输出端相连接。
公共匹配电路60是对于高频前端电路10中使用的所有通信频段(例如，通信频段A、B、C、D、E)的发送信号进行阻抗匹配的电路。
公共匹配电路60通过使用电感器、电容器等无源元件的电路来实现。
构成通信频段选择电路11的天线侧开关50包括公共端子P50、被选择端子P51、P52、P53、P54、P55。天线侧开关50按照来自控制电路的频段信号，将被选择端子P51、P52、P53、P54、P55中的某一个连接至公共端子P50。公共端子P50与高频前端电路10的天线端子Pan相连接。
按照来自控制电路的频段选择信号，天线侧开关50的被选择端子P51与发送侧开关31的被选择端子P01一起被选择。天线侧开关50的被选择端子P52与发送侧开关31的被选择端子P02一起被选择。天线侧开关50的被选择端子P53与发送侧开关31的被选择端子P03一起被选择。天线侧开关50的被选择端子P54与发送侧开关31的被选择端子P04一起被选择。天线侧开关50的被选择端子P55与发送侧开关31的被选择端子P05一起被选择。
对发送信号和接收信号进行分频的双工器41的发送滤波器连接在被选择端子P01与被选择端子P51之间。此时，在被选择端子P01与发送滤波器之间连接有离散匹配电路61。离散匹配电路61是对于通信频段A的发送信号进行阻抗匹配的电路。离散匹配电路61通过使用电感器、电容器等无源元件的电路来实现。对于通信频段A的发送信号的频带，从发送信号输入端子Ptx观察天线端子Pan一侧时的阻抗通过公共匹配电路60和离散匹配电路61进行匹配(matching)。
双工器41的接收滤波器连接在被选择端子P51与高频前端电路10的接收信号输出端子Prx1之间。
双工器42的发送滤波器连接在被选择端子P02与被选择端子P52之间。此时，在被选择端子P02与发送滤波器之间连接有离散匹配电路62。离散匹配电路62是对于通信频段B的发送信号进行阻抗匹配的电路。离散匹配电路62通过使用电感器、电容器等无源元件的电路来实现。对于通信频段B的发送信号的频带，从发送信号输入端子Ptx观察天线端子Pan一侧时的阻抗通过公共匹配电路60和离散匹配电路62进行匹配(matching)。
双工器42的接收滤波器连接在被选择端子P52与高频前端电路10的接收信号输出端子Prx2之间。
双工器43的发送滤波器连接在被选择端子P03与被选择端子P53之间。此时，在被选择端子P03与发送滤波器之间连接有离散匹配电路63。离散匹配电路63是对于通信频段C的发送信号进行阻抗匹配的电路。离散匹配电路63通过使用电感器、电容器等无源元件的电路来实现。对于通信频段C的发送信号的频带，从发送信号输入端子Ptx观察天线端子Pan一侧时的阻抗通过公共匹配电路60和离散匹配电路63进行匹配(matching)。
双工器43的接收滤波器连接在被选择端子P53与高频前端电路10的接收信号输出端子Prx3之间。
双工器44的发送滤波器连接在被选择端子P04与被选择端子P54之间。此时，在被选择端子P04与发送滤波器之间连接有离散匹配电路64。离散匹配电路64是对于通信频段D的发送信号进行阻抗匹配的电路。离散匹配电路64通过使用电感器、电容器等无源元件的电路来实现。对于通信频段D的发送信号的频带，从发送信号输入端子Ptx观察天线端子Pan一侧时的阻抗通过公共匹配电路60和离散匹配电路64进行匹配(matching)。
双工器44的接收滤波器连接在被选择端子P54与高频前端电路10的接收信号输出端子Prx4之间。
双工器45的发送滤波器连接在被选择端子P05与被选择端子P55之间。此时，在被选择端子P05与发送滤波器之间连接有离散匹配电路65。离散匹配电路65是对于通信频段E的发送信号进行阻抗匹配的电路。离散匹配电路65通过使用电感器、电容器等无源元件的电路来实现。对于通信频段E的发送信号的频带，从发送信号输入端子Ptx观察天线端子Pan一侧时的阻抗通过公共匹配电路60和离散匹配电路65进行匹配(matching)。
双工器45的接收滤波器连接在被选择端子P55与高频前端电路10的接收信号输出端子Prx5之间。
多频段放大器20的输出端与通信频段选择电路11(发送侧开关31的公共端子P00)经由第一连接线路相连接。
高频处理电路12与第一连接线路和接地电位相连接。高频处理电路12包含无源元件71、72、电容器73、阻抗选择开关32。阻抗选择开关32构成本发明的“第一开关”。电容器73、无源元件71构成本发明的“第一无源电路”。无源元件72构成本发明的“第二无源电路”。
无源元件71、72、电容器73以该顺序进行串联连接。该串联电路中，无源元件71与接地电位相连接，电容器73的一端与第一连接线路相连接。无源元件71、72是电感器。因而，串联电路是一端与接地电位相连接的LC串联谐振电路。高频处理电路12起到具有由LC串联谐振电路的谐振频率构成的阻频带的陷波滤波器的作用。若设定为使得高频处理电路12的阻频带中包含作为对象的频带，则高频处理电路12起到在作为对象的频带中具有阻频带的陷波滤波器的作用。该串联电路的谐振频率与作为对象的通信频段(例如通信频段A)的接收信号的频率基本一致。另外，由一端与接地电位相连接的LC串联谐振电路构成的陷波滤波器可构成比较宽频带的阻频带，因此作为对象的通信频段不仅可为一个，而且可包含多个通信频段的接收信号，是优选的。若对于作为对象的通信频段的接收信号的频率，具有能够衰减10dB以上的信号功率的程度的规格上足够的衰减功能，则可设定为以多个通信频段作为对象的通信频段。
阻抗选择开关32包括第一端子P11和第二端子P12。第一端子P11和第二端子P12之间按照上述的频段选择信号开路或导通。第一端子P11连接在第二连接线路中的将无源元件71和无源元件72相连接的线路(导体)上，该第二连接线路将第一连接线路和无源元件71相连接。第二端子P12与接地电位相连接。
在阻抗选择开关32开路的情况下，高频处理电路12由无源元件71、72、电容器73的串联电路构成。
在阻抗选择开关32导通的情况下，高频处理电路12由无源元件72、电容器73的串联电路构成。该串联电路对于作为对象的频带起到陷波滤波器的作用。
该串联电路的谐振频率与作为对象的通信频段(例如通信频段B)的接收信号的频率基本一致。另外，作为对象的通信频段不局限于一个，只要对于多个通信频段的接收信号的频率，具有规格上足够的陷波功能，则可设定为以多个通信频段作为对象的通信频段。在对无源元件72使用电感器的情况下，串联电路可为由作为电感器的无源元件72和电容器73构成的具有谐振频率的LC串联电路，因此是优选的。
阻抗选择开关32开路时的谐振频率、和阻抗选择开关32导通时的谐振频率被设定为不同。例如，采用一方接近通信频段A、B、C的接收频带，另一方接近通信频段D、E的接收频带的规格。阻抗选择开关32导通时的谐振频率基于通信频段A、B、C的接收信号的频率来决定。阻抗选择开关32开路时的谐振频率基于通信频段D、E的接收信号的频率来决定。
在对通信频段D、E中的某一个进行收发的情况下，高频处理电路12的阻抗选择开关32通过控制电路选择为开路。
由此，与接收频带接近或重叠的发送信号的高次谐波被衰减，高频前端电路10的高频特性被改善。另外，高频特性基于插入损耗、收发间的隔离、接收灵敏度等。
在对通信频段A、B、C中的某一个进行收发的情况下，高频处理电路12的阻抗选择开关32通过控制电路选择为开路。由此，与接收频带接近或重叠的发送信号的高次谐波被衰减，高频前端电路10的高频特性被改善。此时，高频处理电路12中，由于高频信号不会传输到成为开路的阻抗选择开关32，因此不存在因开关所引起的损耗，能够实现更优异的高频特性。另外，优选如下结构：在对于包含接收频率接近的通信频段A、B、C的第一通信频段(高频域侧通信频段)、比第一通信频段低且包含接收频率接近的通信频段D、E的第二通信频段(低频域侧通信频段)，第二通信频段的发送频率的2倍波或3倍波与第一通信频段的接收频率重叠的情况下，使阻抗选择开关32开路的高频处理电路12的阻频带与第一通信频段的接收频率重叠。此时，优选如下结构：在阻抗选择开关32导通的情况下，高频处理电路12的阻频带与第二通信频段不重叠，与第一通信频段的发送频率的2倍波或3倍波重叠。
由此，通过采用本实施方式的结构，能够抑制在所有的通信频段中开关对高频处理产生影响。因而，高频前端电路10的高频特性被改善。此时，将容易受到接收信号频带的影响的通信频段设定为阻抗选择开关32开路的形态。由此，能够实现具有更优异的高频特性的高频前端电路10。
此外，通过采用本实施方式的结构，与现有结构相比能够减少开关的个数，能够形成小型的高频前端电路10。
另外，如上所述，在无源元件71为电感器的情况下，能够对于低频段的通信信号，实现更优异的高频特性。然而，通过使无源元件71成为电容器，能够对于高频段的通信信号，实现更优异的高频特性。
此外，无源元件71、72也可成为由将多个无源元件组合后的电路构成的无源电路。此外，无源元件71、72既可为安装部件，也可由形成于实现高频前端电路10的层叠体的导体图案来实现。
此外，发送侧开关31和阻抗选择开关32既可分开设置，也可如图1所示，成为一体。即，也可利用作为单个开关元件的开关IC30来实现发送侧开关31和阻抗选择开关32。在这种情况下，可使频段选择信号的输入端子公共化，可使高频前端电路10进一步小型化。
接着，参照附图对本发明的第二实施方式所涉及的高频前端电路进行说明。图2是本发明的第二实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
如图2所示，高频前端电路10A与第一实施方式所涉及的高频前端电路10相比，在高频处理电路12A的结构上不同。其他结构与高频前端电路10相同。
高频处理电路12A与第一实施方式所涉及的高频处理电路12相比，在阻抗选择开关32A的结构上不同。
阻抗选择开关32A包括第一端子P11、第二端子P12、第三端子P21、和第四端子P22。第一端子P11和第二端子P12之间按照上述的频段选择信号开路或导通。第一端子P11连接在第二连接线路中的将无源元件71和无源元件72相连接的线路(导体)上，该第二连接线路将第一连接线路和无源元件71相连接。第二端子P12与接地电位相连接。
第三端子P21和第四端子P22之间按照上述的频段选择信号开路或导通。
由第三端子P21和第四端子P22构成的部分构成本发明的“第二开关”。第三端子P21与第二连接线路中的将无源元件72和电容器73相连接的线路(导体)相连接。第四端子P22与接地电位相连接。
由第一端子P11和第二端子P12构成的开关、与由第三端子P21和第四端子P22构成的开关通过控制电路进行开关控制，以使得两者开路，或其中的一方开路，另一方导通。
通过采用这种结构，能够增加高频处理电路12A可实现的电路结构的种类。
此时，在一种电路结构中，不使用开关。由此，高频前端电路10A可得到与第一实施方式所示的高频前端电路10相同的作用效果。此外，通过使高频处理电路12A的电路结构的选择种类变多，从而可得到(A)能够应对更多的通信频段、(B)能够实现更优异的高频特性等进一步的效果。
接着，参照附图对本发明的第三实施方式所涉及的高频前端电路进行说明。图3是本发明的第三实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
如图3所示，高频前端电路10B与第二实施方式所涉及的高频前端电路10A相比，在高频处理电路12B的结构上不同。其他结构与高频前端电路10A相同。
高频处理电路12B与第二实施方式所涉及的高频处理电路12A相比，在阻抗选择开关32B的结构上不同。
阻抗选择开关32B包括第五端子P30、第六端子P31、第七端子P32。
第六端子P31和第七端子P32按照上述的频段选择信号，其中的一方有选择地连接至第五端子P30。第五端子P30与接地电位相连接。第六端子P31连接在第二连接线路中的将无源元件71和无源元件72相连接的线路(导体)上，该第二连接线路将第一连接线路和无源元件71相连接。第七端子P32与第二连接线路中的将无源元件72和电容器73相连接的线路(导体)相连接。
通过采用这种结构，从而高频前端电路10B可得到与第二实施方式所示的高频前端电路10A相同的作用效果。
此外，可使阻抗选择开关32B的端子数为三个，端子数可小于四个阻抗选择开关32A。由此，能够使高频前端电路10B进一步小型化。
接着，参照附图对本发明的第四实施方式所涉及的高频前端电路进行说明。图4是本发明的第四实施方式所涉及的高频前端电路的电路图。
如图4所示，高频前端电路10C与第一实施方式所涉及的高频前端电路10相比，在高频处理电路12C的结构上不同。其他结构与高频前端电路10相同。
高频处理电路12C对于第一实施方式所涉及的高频处理电路12增加了无源元件84。
无源元件84连接在第二端子P12与接地电位之间。无源元件84与无源元件71不同。例如，若无源元件71是电感器，则无源元件84是电容器。此外，无源元件71和无源元件84即使元件的种类相同，元件值也不同。
通过采用这种结构，从而容易将高频处理电路12C的谐振频率更可靠地设定为期望值。由此，能够实现高频特性更优异的高频前端电路10C。
另外，还能够将第四实施方式所涉及的高频处理电路12C的结构适用于第二、第三实施方式所涉及的高频处理电路12A、B的结构。
标号说明
10、10A、10B、10C：高频前端电路
11：通信频段选择电路
12、12A、12B、12C：高频处理电路
20：多频段放大器
30：开关IC
31：发送侧开关
32、32A、32B：阻抗选择开关
41、42、43、44、45：双工器
50：天线侧开关
60：公共匹配电路
61、62、63、64、65：离散匹配电路
71、72、84：无源元件
73：电容器
P00：公共端子
P01、P02、P03、P04、P05：被选择端子
P11：第一端子
P12：第二端子
P21：第三端子
P22：第四端子
P30：第五端子
P31：第六端子
P32：第七端子
P50：公共端子
P51、P52、P53、P54、P55：被选择端子
Pan：天线端子
Prx1、Prx2、Prx3、Prx4、Prx5：接收信号输出端子
Ptx：发送信号输入端子。

Claims (8)

1.一种高频前端电路，包括：
多频段放大器，该多频段放大器对包含第一通信频段、和频带不与所述第一通信频段重叠的第二通信频段在内的多个通信频段的高频信号进行放大；
通信频段选择电路，该通信频段选择电路经由第一连接线路与所述多频段放大器的输出端相连接；以及
高频处理电路，该高频处理电路与所述第一连接线路和接地电位相连接，
所述通信频段选择电路包含通信频段选择开关，
所述高频处理电路包括：
第一无源电路，该第一无源电路的一端经由第二连接线路与所述第一连接线路相连接，另一端与所述接地电位相连接；以及
第一开关，该第一开关将与所述第二连接线路相连接的第一端子、和与所述接地电位相连接的第二端子的连接状态切换成开路或导通。
2.如权利要求1所述的高频前端电路，其特征在于，
所述第一开关和所述通信频段选择开关内置于单个开关元件。
3.如权利要求1或2所述的高频前端电路，其特征在于，
包括第二无源电路，该第二无源电路设置在所述第二连接线路间，以使得与所述第一连接线路和所述第一无源电路相连接。
4.如权利要求3所述的高频前端电路，其特征在于，
还包括第二开关，该第二开关将与所述第二连接线路相连接的第三端子、和与所述接地电位相连接的第四端子的连接状态切换成开路或导通，所述第二连接线路将所述第二无源电路和所述第一连接线路相连接。
5.如权利要求4所述的高频前端电路，其特征在于，
所述第一开关、所述第二开关、所述通信频段选择开关内置于单个开关元件。
6.如权利要求1或2所述的高频前端电路，其特征在于，
所述高频处理电路具有可根据所述第一开关的切换状态进行变更的阻频带，
利用所述阻频带，使所述第一或第二通信频段的频带内的高频信号进行衰减。
7.如权利要求6所述的高频前端电路，其特征在于，
所述高频处理电路包含LC串联谐振电路，
在所述阻频带内配置有所述LC串联谐振电路的谐振频率。
8.如权利要求6所述的高频前端电路，其特征在于，
还包括：第一分频电路和第二分频电路，该第一分频电路具有与所述通信频段选择电路相连接且对所述第一通信频段的高频信号进行传输的第一发送滤波器和第一接收滤波器，该第二分频电路具有对所述第二通信频段的高频信号进行传输的第二发送滤波器和第二接收滤波器，
还包括控制电路，该控制电路在所述通信频段选择电路与所述第一分频电路开路，且与所述第二分频电路导通时，选择所述第一开关的连接状态以使得所述阻频带包含所述第一接收滤波器的通频带，在所述通信频段选择电路与所述第一分频电路导通，且与所述第二分频电路开路时，选择所述第一开关的连接状态以使得所述阻频带不包含所述第一接收滤波器的通频带。
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