CN112087239B - 高频电路、通信装置以及天线模块 - Google Patents

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Abstract

提供一种高频电路、通信装置以及天线模块。高频电路(1)具备能够对带宽不同的第一高频信号和第二高频信号进行放大的功率放大器(10),在正在对功率放大器(10)输入第一高频信号的情况下,第一偏置信号被施加于功率放大器(10),在正在对功率放大器(10)输入第二高频信号的情况下,与第一偏置信号不同的第二偏置信号被施加于功率放大器(10)。

Description

高频电路、通信装置以及天线模块
技术领域
本发明涉及一种高频电路、具备该高频电路的通信装置以及天线模块。
背景技术
在专利文献1中公开了具有一次(主)电路和二次(分集)电路的收发器前端电路(高频电路)的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开第2018/0034152号说明书。
发明内容
发明要解决的问题
在将专利文献1中公开的高频电路应用为同时传输例如第四代移动通信系统(4G)的高频信号和第五代移动通信系统(5G)的高频信号的电路的情况下,设想的是,将一次电路设为4G用的传输电路,将二次电路设为5G用的传输电路。在该情况下,在一次电路中配置支持4G的放大器等电路元件,在二次电路中配置支持5G的放大器等电路元件,但是由于要在一次电路和二次电路中独立地配置电路元件,因此电路元件数增加,高频电路会大型化。另外,在将专利文献1中公开的高频电路例如应用于同时传输虽然通信系统相同但是具有不同的频带的通信频段的高频信号的电路的情况下,也要在一次电路和二次电路中独立地配置电路元件,因此电路元件数增加,高频电路会大型化。
因此,本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种放大器等电路元件的数量减少从而小型化的高频电路、通信装置以及天线模块。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的,本发明的一个方式所涉及的高频电路具备放大器,所述放大器能够对带宽不同的第一高频信号和第二高频信号进行放大,在正在对所述放大器输入所述第一高频信号的情况下,第一偏置信号被施加于所述放大器,在正在对所述放大器输入所述第二高频信号的情况下,与所述第一偏置信号不同的第二偏置信号被施加于所述放大器。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种放大器等电路元件的数量减少从而小型化的高频电路、通信装置以及天线模块。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的高频电路和通信装置的电路结构图。
图2是说明输入信号功率、ET电源电压以及偏置电压的关系的示意波形图。
图3是表示实施方式1所涉及的功率放大器的电路结构的一例的电路图。
图4是实施方式2所涉及的高频电路和通信装置的电路结构图。
图5是实施方式2的变形例1所涉及的高频电路及其周边电路的结构图。
图6是实施方式2的变形例2所涉及的高频电路及其周边电路的结构图。
具体实施方式
下面,使用附图来详细说明本发明的实施方式。此外,下面说明的实施方式均表示总括性或具体性的例子。下面的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置以及连接方式等是一个例子,其主旨并不在于限定本发明。将下面的实施方式的结构要素中的未记载于独立权利要求的结构要素作为任意的结构要素来进行说明。另外,附图所示的结构要素的大小或者大小之比未必是严格的。
(实施方式1)
图1是实施方式1所涉及的高频电路1和通信装置5的电路结构图。如该图所示,通信装置5具备高频电路1、天线2、RF信号处理电路(RFIC)3以及基带信号处理电路(BBIC)4。
高频电路1具备天线公共端子100、功率放大器10、滤波器11、开关14及15、LTE用ET电源17、以及NR用ET电源18。高频电路1是用于将由RFIC 3生成的高频信号经由天线2进行发送的发送电路。
功率放大器10是放大器的一例,能够对带宽不同的第一高频信号(Sig1,带宽BW1)和第二高频信号(Sig2,带宽BW2)进行放大。另外,对功率放大器10施加偏置信号以调整增益等放大参数。
第一高频信号例如是支持第四代移动通信系统(4G)的信号,是在E-UTRA(EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access:演进的通用地面无线电接入)中使用的通信频段A中的规定的信道的信号。此外,在本说明书和附图中,E-UTRA有时被记载为LTE(Long TermEvolution:长期演进)。此外,上述的通信频段A例如是E-UTRA的Band41(频带:2496MHz-2690MHz)。
第二高频信号例如是支持第五代移动通信系统(5G)的信号,是在NR(New Radio:新空口)中使用的通信频段B中的规定的信道的信号。此外,上述的通信频段B例如是NR的n41(频带:2496MHz-2690MHz)。
也就是说,支持4G的第一高频信号的带宽是在E-UTRA中使用的通信频段中的规定的信道的频带,支持5G的第二高频信号的带宽是在NR中使用的通信频段中的规定的信道的频带。
此外,支持4G的信号和支持5G的信号不仅包括许可频段的信号,还包括免许可频段的信号。关于免许可频段,例如列举出LTE-LAA(Licensed-Assisted Access:许可辅助访问)、NR-U等。NR-U是3GPP中的5GHz以上的5G-NR,与联邦通信委员会(FCC)的免许可频段内的通信频段U-NII对应。
另外,5G的信号也可以是毫米波带(例如,n257)的信号。在该情况下,例如,第一高频信号和第二高频信号也可以分别是5G的n257和n261。
另外,也可以是,第一高频信号和第二高频信号中的任一方是IEEE802.11ac的WLAN(无线局域网)的信号。在该情况下,也可以是,LTE用ET电源17和NR用ET电源18中的任一方是WLAN用电源。
在此,在正在对功率放大器10输入第一高频信号的情况下,第一偏置信号被施加于功率放大器10。另一方面,在正在对功率放大器10输入第二高频信号的情况下,与第一偏置信号不同的第二偏置信号被施加于功率放大器10。
据此,与所输入的高频信号的带宽相应地不同的偏置信号被施加于功率放大器10,因此与所输入的高频信号的带宽相应地优化偏置信号。因此,与虽然所输入的高频信号的带宽不同但是施加相同的偏置信号的情况相比,能够提高功率放大器10的放大性能,减少功耗。由此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大。因此,能够使高频电路1小型化。
LTE用ET电源17是第一偏置电源电路的一例,基于由RFIC 3的控制部输出的控制信号SLTE来向功率放大器10输出ET(Envelope Tracking:包络跟踪)模式用的第一偏置信号(偏置电压Vbias1)。
NR用ET电源18是第二偏置电源电路的一例,基于由RFIC 3的控制部输出的控制信号SNR来向功率放大器10输出ET模式用的第二偏置信号(偏置电压Vbias2)。
LTE用ET电源17和NR用ET电源18是用于使功率放大器10以基于ET方式的放大模式进行动作的偏置信号提供源。基于ET方式的放大模式是指以下模式:跟踪功率放大器10的高频输入信号(或高频输出信号)的功率振幅(包络线),能够根据该功率振幅来改变向功率放大器10提供的偏置信号(直流偏置电压或直流偏置电流)。
此外,LTE用ET电源17也可以基于由RFIC 3的控制部输出的控制信号SLTE来向功率放大器10输出APT(Average Power Tracking:平均功率跟踪)模式用的第一偏置信号(偏置电压Vbias1)。
另外,NR用ET电源18也可以基于由RFIC 3的控制部输出的控制信号SNR来向功率放大器10输出APT模式用的第二偏置信号(偏置电压Vbias2)。
另外,也可以是,LTE用ET电源17和NR用ET电源18中的一方输出APT模式用的偏置信号,LTE用ET电源17和NR用ET电源18中的另一方输出ET模式用的偏置信号。在该情况下,与APT模式相比,ET模式有功率放大器的输入信号的峰值功率与平均功率之比(PAPR:Peakto Average Power Ratio,平均功率比)变大的倾向。
此外,APT模式(基于APT方式的放大模式)是如下的模式:跟踪按每规定的期间计算出的高频信号的平均功率振幅,能够与该平均功率振幅对应地改变向功率放大器提供的偏置信号(直流偏置电压或直流偏置电流)。
开关15是第一开关的一例,具有公共端子15a、选择端子15b及15c,公共端子15a与功率放大器10连接,选择端子15b与LTE用ET电源17连接,选择端子15c与NR用ET电源18连接。通过该连接结构,开关15在对功率放大器10施加第一偏置信号与对功率放大器10施加第二偏置信号之间进行切换。开关15例如是SPDT(Single Pole Double Throw:单刀双掷)型的开关。
开关14是第二开关的一例,具有公共端子14a、选择端子14b及14c,公共端子14a与功率放大器10的输入端子连接,选择端子14b与RFIC 3的LTE端子31连接,选择端子14c与RFIC 3的NR端子32连接。通过该连接结构,开关14在对功率放大器10输入第一高频信号与对功率放大器10输入第二高频信号之间进行切换。开关14例如是SPDT型的开关。
滤波器11的一个端子与天线公共端子100连接,另一个端子与功率放大器10的输出端子连接,滤波器11以包含第一高频信号的频带和第二高频信号的频带的频带为通带。
天线2与天线公共端子100连接,辐射从高频电路1经由天线公共端子100输出的高频信号。
RFIC 3是对高频信号进行处理的RF信号处理电路,具备LTE端子31和NR端子32。虽未进行图示,但是RFIC 3包括LTE用信号处理电路和NR用信号处理电路。LTE端子31是第一输出端子的一例,与LTE用信号处理电路连接,从LTE端子31输出第一高频信号。NR端子32是第二输出端子的一例,与NR用信号处理电路连接,从NR端子32输出第二高频信号。
具体地说,RFIC 3对从BBIC 4输入的发送信号通过上变频等进行信号处理,将该信号处理后生成的第一高频信号和第二高频信号输出到高频电路1。另外,在从LTE端子31对RFIC 3输出第一高频信号的情况下,RFIC 3向LTE用ET电源17输出控制信号SLTE,在从NR端子32对RFIC 3输出第二高频信号的情况下,RFIC 3向NR用ET电源18输出控制信号SNR
此外,在本实施方式中,RFIC 3为包括LTE用信号处理电路和NR用信号处理电路的、形成为1个芯片的RF信号处理电路。然而,在本发明所涉及的通信装置中,LTE用信号处理电路和NR用信号处理电路也可以形成为不同的芯片。
BBIC 4是对高频信号进行处理的信号处理电路,是使用频率比在高频电路1中传播的高频信号的频率低的中间频带来进行信号处理的电路。由BBIC 4处理后的信号例如被用作图像信号以显示图像,或者被用作声音信号以借助扬声器进行通话。
根据高频电路1的上述结构,与开关14及15的切换动作连动地,在功率放大器10中在第一高频信号的放大动作与第二高频信号的放大动作之间进行切换。更具体地说,开关14及15使公共端子14a与选择端子14b为导通状态、且使公共端子15a与选择端子15b为导通状态,由此使第一高频信号的向功率放大器10的输入与第一偏置信号的向功率放大器10的施加同步。另外,开关14及15使公共端子14a与选择端子14c为导通状态、且使公共端子15a与选择端子15c为导通状态,由此使第二高频信号的向功率放大器10的输入与第二偏置信号的向功率放大器10的施加同步。
通过配置开关14及15,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的第一高频信号和第二高频信号进行放大。也就是说,能够通过附加开关这样的简化的电路来使高频电路1小型化。
此外,在实施方式1所涉及的高频电路1中,也可以配置分配器来代替开关14。分配器例如具有公共端子和2个分配端子,对从公共端子输入的高频信号进行功率分配,将该功率分配后得到的高频信号从2个分配端子输出。另外,反之将从2个分配端子输入的高频信号从公共端子输出。上述分配器的公共端子与功率放大器10的输入端子连接,一个分配端子与RFIC 3的LTE端子31连接,另一个分配端子与RFIC 3的NR端子32连接。通过该连接结构,上述分配器从上述一个分配端子接受从RFIC 3输出的第一高频信号的输入后将该第一高频信号输出到功率放大器10。另外,从上述另一个分配端子接受从RFIC 3输出的第二高频信号的输入后将该第二高频信号输出到功率放大器10。
在该结构中,与从RFIC 3输出第一高频信号及从RFIC 3输出第二高频信号的切换动作连动地,在功率放大器10中在第一高频信号的放大动作与第二高频信号的放大动作之间进行切换。
图2是说明功率放大器10的输入信号功率、ET电源电压以及偏置电压的关系的示意波形图。在该图中示出了向功率放大器10输入的高频信号的(载波)功率波形(图2的输入信号功率(Pin))、LTE用ET电源17和NR用ET电源18的电源电压(图2的ET电源电压(Vs))、以及从LTE用ET电源17和NR用ET电源18输出的偏置信号的电压波形(图2的偏置电压(Vbias))。
在具有功率放大器的高频电路中,功率放大器中的功耗占据了高频电路的功耗的大部分,为了降低高频电路的功耗,问题在于功率放大器的高效化。作为功率放大器的高效化的方法,能够列举出ET方式。ET方式是以下模式:跟踪高频信号的功率振幅(包络线),能够根据该包络线来改变向功率放大器提供的偏置信号(直流偏置电压或直流偏置电流)。特别是,在无线通信中使用的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:正交频分复用)等调制方式中,PAPR变大。在将这种调制信号放大后发送时,对构成功率放大器的放大晶体管施加偏置电压,以针对峰值功率时的输入信号使放大晶体管在压缩区域动作。也就是说,通过根据功率放大器的输入调制信号来改变偏置电压,能够降低功率放大器的功耗,以避免在平均功率时成为过剩的偏置电压。但是,在ET方式的情况下,使功率放大器在压缩区域动作,因此有以下倾向:偏置电压对于输入调制信号的跟踪性越高,则输出信号的失真特性越劣化。
从上述观点出发,如图2所示,在LTE用ET电源17和NR用ET电源18中,使ET电源电压(Vs)与向功率放大器10输入的高频信号的功率(Pin)振幅对应地变化。通过该ET电源电压(Vs)的变化,施加于功率放大器10的偏置电压(Vbias)以具有规定的延迟时间地跟踪输入信号功率(Pin)的功率振幅的方式变化。
也就是说,第一偏置信号的偏置电压Vbias1能够相对于第一高频信号的功率振幅的变化以第一跟踪度改变,第二偏置信号的偏置电压Vbias2能够相对于第二高频信号的功率振幅的变化以第二跟踪度改变。在此,在本实施方式中,第一偏置信号与第二偏置信号不同例如是指第一跟踪度与第二跟踪度不同。
在表1中示出与通信系统的不同(4G和5G)相对应的带宽、PAPR以及所要求的跟踪性的比较结果。另外,还示出了WLAN以作参考。WLAN与5G相比,调制方式(OFDMA)相同,但是有时PAPR不同。
[表1]
Figure GDA0003495224730000081
如表1所示,5G与4G相比带宽大,因此以带宽的倒数(1/BW)表示的振幅的变化期间短。另外,5G与4G相比PAPR大。也就是说,当向功率放大器10输入的高频信号的带宽不同时,PAPR不同。此外,表1中记载的带宽例如记载在TS38.101-1中。
因此,在带宽的倒数(1/BW)和PAPR不同的情况下,要求5G中的偏置电压Vbias2对于输入功率振幅的跟踪性(第二跟踪度)比4G中的偏置电压Vbias1对于输入功率振幅的跟踪性(第一跟踪度)高。
据此,在对功率放大器10输入带宽相对宽的5G的第二高频信号的情况下,跟踪性高的第二偏置信号被施加于功率放大器10,在对功率放大器10输入带宽相对窄的4G的第一高频信号的情况下,跟踪性低的第一偏置信号被施加于功率放大器10。也就是说,与所输入的高频信号的带宽相应地优化偏置信号。因此,与虽然所输入的高频信号的带宽不同但是施加相同的第一偏置信号的情况相比,能够减少功耗。另外,与虽然所输入的高频信号的带宽不同但是施加相同的第二偏置信号的情况相比,能够改善失真特性。由此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大。并且,放大后的第一高频信号和放大后的第二高频信号通过1个滤波器11后从天线公共端子100输出。因此,能够减少放大器和滤波器的数量,因此能够使高频电路1小型化。
此外,偏置电压对于输入功率振幅的跟踪性(跟踪性能)是偏置电压对于向功率放大器10输入的(或者从功率放大器10输出的)高频信号的功率振幅的变化的适应性,例如,相当于偏置电压的阶跃响应时的过渡时间(上升时间或下降时间)。也就是说,跟踪性高是指适应性高,是指过渡时间短。
也就是说,在本实施方式所涉及的高频电路1和通信装置5中,在正在对功率放大器10输入PAPR相对小的第一高频信号的情况下,跟踪性相对低的第一偏置信号从LTE用ET电源17被施加于功率放大器10。另一方面,在正在对功率放大器10输入PAPR相对大的第二高频信号的情况下,跟踪性相对高的第二偏置信号从NR用ET电源18被施加于功率放大器10。
此外,从上述的跟踪性的观点出发,期望的是,在本实施方式所涉及的高频电路1和通信装置5中,NR用ET电源18配置在比LTE用ET电源17接近RFIC 3的位置。另外,期望的是,NR用ET电源18配置在比LTE用ET电源17接近功率放大器10的位置。据此,能够使将RFIC3与NR用ET电源18连结的控制布线以及将NR用ET电源18与功率放大器10连结的偏置信号布线相对短,因此能够提高要求比第一偏置信号高的跟踪性的第二偏置信号的跟踪性。
另外,第二偏置信号的跟踪性(第二跟踪度)比第一偏置信号的跟踪性(第一跟踪度)高是指NR用ET电源18所输出的第二偏置信号的跟踪性比LTE用ET电源17所输出的第一偏置信号的跟踪性高。为了实现这一点,例如也可以是,从NR用ET电源18输出的偏置电压Vbias2的动态范围比从LTE用ET电源17输出的偏置电压Vbias1的动态范围大。另外,例如也可以是,从NR用ET电源18探测到控制信号SLTE到输出偏置电压Vbias2为止的响应速度比从LTE用ET电源17探测到控制信号SNR到输出偏置电压Vbias1为止的响应速度高。
此外,在本实施方式中,作为带宽不同的第一高频信号和第二高频信号,分别例示了支持4G和支持5G的信号,但是不限于此,也可以是,第一高频信号的调制方式与第二高频信号的调制方式不同。在该情况下,第一高频信号和第二高频信号也可以是支持相同的通信系统(例如,均支持4G或者均支持5G)的信号。例如是以下情况:第一高频信号的调制方式是SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access:单载波频分多址),第二高频信号的调制方式是OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:正交频分多址)。
另外,作为带宽不同的第一高频信号和第二高频信号,也可以是,通信系统相同且调制方式相同,但是PAPR不同。
例如是以下情况:第一高频信号是4G(E-UTRA)的通信频段A的第一信道的信号,第二高频信号是通带宽度与通信频段A的通带宽度不同的、4G(E-UTRA)的通信频段B的第二信道的信号。
另外,例如是以下情况:第一高频信号是5G(NR)的通信频段C的第一信道的信号,第二高频信号是通带宽度与通信频段C的通带宽度不同的、5G(NR)的通信频段D的第二信道的信号。
例如还是以下情况:第一高频信号是5G(NR)的通信频段C的第一信道的信号,第二高频信号是同一通信频段C的第二信道的信号。在该情况下,也可以是,5G(NR)的通信频段C的第一信道的信号的频率与第二信道的信号的频率有一部分重叠。
图3是表示实施方式1所涉及的功率放大器10的电路结构的一例的电路图。如该图所示,功率放大器10例如具有场效应型的晶体管(Field Effect Transistor:FET),该FET具有栅极(G)、漏极(D)以及源极(S)。FET的栅极经由输入端子110来与开关14(在图3中未图示)连接,FET的漏极与输出端子120及开关15连接,FET的源极与地连接。
通过上述结构,功率放大器10将从输入端子110输入的高频信号进行放大,将该放大后的高频信号输出到输出端子120。在此,在正在对功率放大器10输入第一高频信号的情况下,第一偏置信号(偏置电压Vbias1)从LTE用ET电源17经由开关15和偏置输入端子(在图3中未图示)被施加于FET的漏极,在正在对功率放大器10输入第二高频信号的情况下,第二偏置信号(偏置电压Vbias2)从NR用ET电源18经由开关15和偏置输入端子(在图3中未图示)被施加于FET的漏极。此外,也可以是,功率放大器10具有输入端子110、输出端子120以及偏置输入端子。
此外,被施加于功率放大器10的第一偏置信号和第二偏置信号不限定于是被施加于FET的漏极的所谓偏置电源电压。被施加于功率放大器10的第一偏置信号和二偏置信号也可以是与高频信号一起被施加于FET的栅极的偏置电压。在该情况下,开关15的公共端子15a与FET的栅极连接。另外,被施加于功率放大器10的第一偏置信号和第二偏置信号也可以是被施加于FET的漏极的偏置电源电压和被施加于FET的栅极的偏置电压这两方。
另外,功率放大器10也可以具有多个FET被多级连接的结构。另外,构成功率放大器10的晶体管也可以是具有基极、发射极以及集电极的双极型的晶体管。另外,构成功率放大器10的晶体管例如也可以是通过SOI(Silicon On Insulator:绝缘体上的硅)工艺形成的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)晶体管,另外还可以是包括GaAs或SiGe的晶体管。
此外,在本实施方式所涉及的高频电路1中,滤波器11、开关14及15、LTE用ET电源17以及NR用ET电源18不是本发明所涉及的高频电路所必需的结构要素。
另外,在本实施方式所涉及的通信装置5中,天线2和BBIC 4不是必需的结构要素。
另外,输出控制信号SLTE及SNR的控制部也可以不包含于RFIC 3,也可以包含于BBIC4,另外,也可以包含于RFIC 3和BBIC 4以外的通信装置5。
另外,在高频电路1中,功率放大器10、开关14及15也可以形成于半导体IC(Integrated Circuit:集成电路)。换言之,功率放大器10、开关14及15也可以形成于同一IC基板,形成为1个芯片。半导体IC例如由CMOS构成。具体地说,是通过SOI工艺来构成的。由此,能够廉价地制造半导体IC。此外,半导体IC也可以由GaAs、SiGe以及GaN中的至少任一个构成。由此,能够输出具有高质量的放大性能和噪声性能的高频信号。
另外,功率放大器10也可以能够改变能够以规定的增益以上的增益进行放大的频带。另外,滤波器11也可以能够改变通带。
(实施方式2)
在实施方式1中,示出了为了输出不同的偏置信号而配置有独立的ET电源的高频电路1的结构例,但是在本实施方式中,示出配置有能够输出不同的多个偏置信号的1个ET电源的高频电路1A的结构例。
图4是实施方式2所涉及的高频电路1A和通信装置5A的电路结构图。如该图所示,通信装置5A具备高频电路1A、天线2、RFIC 3A以及BBIC 4。本实施方式所涉及的通信装置5A与实施方式1所涉及的通信装置5相比,高频电路1A和RFIC 3A的电路结构不同。下面,关于本实施方式所涉及的通信装置5A,省略其与实施方式1所涉及的通信装置5相同的结构的说明,以不同的结构为中心来进行说明。
RFIC 3A具有开关14。也就是说,RFIC 3A是在实施方式1所涉及的RFIC 3中加入开关14而得到的,用于从RFIC 3A向高频电路1A输出高频信号的输出端子为1个。在RFIC 3A中,用于输出第一高频信号的端子是选择端子14b,用于输出第二高频信号的端子是选择端子14c。
高频电路1A具备天线公共端子100、功率放大器10、滤波器11以及共用ET电源19。本实施方式所涉及的高频电路1A与实施方式1所涉及的高频电路1相比在以下方面不同:没有开关14及15,配置有共用ET电源19来代替LTE用ET电源17和NR用ET电源18。下面,关于本实施方式所涉及的高频电路1A,省略其与实施方式1所涉及的高频电路1相同的结构的说明,以不同的结构为中心来进行说明。
功率放大器10是放大器的一例,能够对带宽不同的第一高频信号(Sig1,带宽BW1)和第二高频信号(Sig2,带宽BW2)进行放大。另外,对功率放大器10施加偏置信号以调整增益等放大参数。
第一高频信号例如是支持4G的信号,是在E-UTRA(LTE)中使用的通信频段中的规定的信道的信号。第二高频信号例如是支持5G的信号,是在NR中使用的通信频段中的规定的信道的信号。
在此,在正在对功率放大器10输入第一高频信号的情况下,第一偏置信号被施加于功率放大器10。另一方面,在正在对功率放大器10输入第二高频信号的情况下,与第一偏置信号不同的第二偏置信号被施加于功率放大器10。
共用ET电源19是偏置电源电路的一例,基于由RFIC 3A的控制部输出的控制信号SLTE/NR来向功率放大器10输出ET模式用的第一偏置信号(偏置电压Vbias1)和第二偏置信号(偏置电压Vbias2)。
在通过RFIC 3A所具有的开关14的切换动作而正在从公共端子14a对功率放大器10输入第一高频信号的情况下,基于来自RFIC 3A的控制信号SLTE/NR(例如第一数字值),从共用ET电源19向功率放大器10施加第一偏置信号。另外,在通过开关14的切换动作而正在从公共端子14a对功率放大器10输入第二高频信号的情况下,基于来自RFIC 3A的控制信号SLTE/NR(例如第二数字值),从共用ET电源19向功率放大器10施加第二偏置信号。
根据高频电路1A和RFIC 3A的上述结构,基于从RFIC 3A输出的高频信号和控制信号SLTE/NR,在功率放大器10中的第一高频信号的放大动作与功率放大器10中的第二高频信号的放大动作之间进行切换。更具体地说,RFIC 3A使第一高频信号的向功率放大器10的输入与控制信号SLTE/NR(第一数字值)的输出同步,使第二高频信号的向功率放大器10的输入与控制信号SLTE/NR(第二数字值)的输出同步。
据此,在对功率放大器10输入带宽相对宽的5G的第二高频信号的情况下,跟踪性高的第二偏置信号被施加于功率放大器10,在对功率放大器10输入带宽相对窄的4G的第一高频信号的情况下,跟踪性低的第一偏置信号被施加于功率放大器10。也就是说,与所输入的高频信号的带宽相应地优化偏置信号。因此,与虽然所输入的高频信号的带宽不同但是施加相同的第一偏置信号的情况相比,能够减少功耗。另外,与虽然所输入的高频信号的带宽不同但是施加相同的第二偏置信号的情况相比,能够改善失真特性。并且,第一偏置信号和第二偏置信号是从1个共用ET电源19输出的,因此能够使ET电源小型化。由此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大。因此,能够使高频电路1A和通信装置5A小型化。
此外,从RFIC 3A输出的第一高频信号和第二高频信号既可以被开关14以时分方式输出,或者也可以不管开关14如何都以混合(调制)的形式输入到功率放大器10。
在从RFIC 3A输出的第一高频信号和第二高频信号以混合(调制)的形式输入到功率放大器10的情况下,与从RFIC 3A输出的控制信号SLTE/NR(例如第三数字值)对应的偏置信号被施加于功率放大器10。在此,与从RFIC 3A输出的控制信号SLTE/NR(第三数字值)对应的偏置信号是第一偏置信号成分与第二偏置信号成分混合(调制)而成的信号。也就是说,第一高频信号与第二高频信号混合(调制)而成的高频输入信号在功率放大器10中被第一偏置信号成分与第二偏置信号成分混合(调制)而成的偏置信号所放大,由此能够分离地得到对第一高频信号进行放大而得到的高频信号以及对第二高频信号进行放大而得到的高频信号。
此外,RFIC 3A也可以不具有开关14。在该情况下,也可以与实施方式1所涉及的RFIC 3同样地,RFIC 3A具备输出第一高频信号的LTE端子31和输出第二高频信号的NR端子32。
图5是实施方式2的变形例1所涉及的高频电路1B和周边电路的电路结构图。如该图所示,高频电路1B具备天线公共端子100、功率放大器10、滤波器11、12及13、以及共用ET电源19。本变形例所涉及的高频电路1B与实施方式2所涉及的高频电路1A相比在以下方面不同:附加了滤波器12及13。下面,关于本变形例所涉及的高频电路1B,省略其与实施方式2所涉及的高频电路1A相同的结构的说明,以不同的结构为中心来进行说明。
滤波器11的一个端子与天线公共端子100连接,另一个端子与功率放大器10的输出端子连接,滤波器11以包含第一高频信号的频带和第二高频信号的频带的频带为通带。滤波器11例如以4G(E-UTRA)的Band3(发送带:1710MHz-1785MHz)和5G(NR)的n3(发送带:1710MHz-1785MHz)为通带。
滤波器12的一个端子与天线公共端子100连接,滤波器12具有与滤波器11的通带不同的通带。滤波器12例如以4G(E-UTRA)的Band1(发送带:1920MHz-1980MHz)为通带。
滤波器13的一个端子与天线公共端子100连接,滤波器13具有与滤波器11及12的通带不同的通带。滤波器13例如以4G(E-UTRA)的Band40(频带:2300MHz-2400MHz)为通带。
滤波器11、12及13构成了与天线公共端子100连接的多工器。
另外,虽然在图5中没有图示,但是也可以是,在滤波器12的另一个端子以及滤波器13的另一个端子上分别连接有功率放大器。
另外,也可以滤波器11~13与天线公共端子100不直接连接,也可以滤波器11~13与天线公共端子100经由开关来进行连接。另外,滤波器11~13的数量不限定于3个,是任意的。
根据上述结构,高频电路1B不仅能够执行利用功率放大器10的4G与5G的同时传输(EN-DC:E-UTRA-NR Dual Connectivity:E-UTRA-NR双连接),还能够执行4G的载波聚合(例如,Band3、Band1以及Band40的同时传输)。
图6是实施方式2的变形例2所涉及的高频电路1C及其周边电路的电路结构图。如该图所示,高频电路1C具备开关16、功率放大器10、滤波器11以及共用ET电源19。本变形例所涉及的高频电路1C与实施方式2所涉及的高频电路1A相比在以下方面不同:附加了开关16。下面,关于本变形例所涉及的高频电路1C,省略其与实施方式2所涉及的高频电路1A相同的结构的说明,以不同的结构为中心来进行说明。
开关16具有公共端子16a、选择端子16b及16c,公共端子16a与滤波器11的一个端子连接,选择端子16b与天线21连接,选择端子16c与天线22连接。开关16对滤波器11与天线21之间的连接以及滤波器11与天线22之间的连接进行切换。开关16例如是SPDT型的开关。
在上述结构中,例如成为以下状态:在公共端子14a与选择端子14b处于连接的情况下,公共端子16a与选择端子16b连接,在公共端子14a与选择端子14c处于连接的情况下,公共端子16a与选择端子16c连接。据此,在正在对功率放大器10输入第一高频信号的情况下,从功率放大器10输出的高频信号从天线21被辐射,在正在对功率放大器10输入第二高频信号的情况下,从功率放大器10输出的高频信号从天线22被辐射。因此,能够提高由功率放大器10放大后的第一高频信号的放大信号与由功率放大器10放大后的第二高频信号的放大信号之间的隔离度。
(效果等)
如以上那样,根据实施方式1及2,高频电路1具备功率放大器10,该功率放大器10能够对带宽不同的第一高频信号和第二高频信号进行放大,在正在对功率放大器10输入第一高频信号的情况下,第一偏置信号被施加于功率放大器10,在正在对功率放大器10输入第二高频信号的情况下,与第一偏置信号不同的第二偏置信号被施加于功率放大器10。
据此,与所输入的高频信号的带宽相应地不同的偏置信号被施加于功率放大器10,因此能够与所输入的高频信号的带宽相应地优化偏置信号。因此,与虽然所输入的高频信号的带宽发生变化但是施加相同的偏置信号的情况相比,能够提高功率放大器10的放大性能,减少功耗。由此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大。因此,能够使高频电路1小型化。
另外,也可以是,第一偏置信号的PAPR与第二偏置信号的PAPR不同。
据此,具有与所输入的高频信号的带宽相应地不同的PAPR的偏置信号被施加于功率放大器10,因此能够与所输入的高频信号的带宽相应地优化偏置信号。由此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大。因此,能够使高频电路1小型化。
另外,也可以是,第一偏置信号的偏置电压能够相对于第一高频信号的功率振幅的变化以第一跟踪度改变,第二偏置信号的偏置电压能够相对于第二高频信号的功率振幅的变化以第二跟踪度改变,第一跟踪度与第二跟踪度不同。
由此,与所输入的高频信号的带宽相应地对于高频信号的功率振幅的跟踪度不同的偏置信号被施加于功率放大器10,因此能够与所输入的高频信号的带宽相应地优化偏置信号。因此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大。因此,能够使高频电路1小型化。
另外,也可以是,还具备开关15,该开关15在对功率放大器10施加第一偏置信号与对功率放大器10施加第二偏置信号之间进行切换。
另外,也可以是,还具备开关14,该开关14在对功率放大器10输入第一高频信号与对功率放大器10输入第二高频信号之间进行切换,开关14及15使第一高频信号的向功率放大器10的输入与第一偏置信号的向功率放大器10的施加同步,使第二高频信号的向功率放大器10的输入与第二偏置信号的向功率放大器10的施加同步。
由此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的第一高频信号和第二高频信号进行放大。因此,能够通过附加开关这样的简化的电路来使高频电路1小型化。
另外,也可以是,第一高频信号的调制方式与第二高频信号的调制方式不同。
由此,与所输入的高频信号的调制方式相应地不同的偏置信号被施加于功率放大器10,因此能够与所输入的高频信号的调制方式相应地优化偏置信号。因此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对调制方式不同的多个高频信号进行放大。因此,能够使高频电路1小型化。
另外,也可以是,第一高频信号是支持4G的信号,第二高频信号是支持5G的信号。
由此,能够利用通过1个功率放大器10实现了小型化的结构来执行4G与5G的EN-DC。
另外,也可以是,第一高频信号是支持4G的信号,第二高频信号是WLAN的信号。
另外,也可以是,第一高频信号是支持5G的信号,第二高频信号是支持5G的信号。
另外,也可以是,第一高频信号是支持5G的信号,第二高频信号是WLAN的信号。
另外,也可以是,第一偏置信号的PAPR小于第二偏置信号的PAPR。
据此,在对功率放大器10输入带宽相对宽的5G的第二高频信号的情况下,PAPR大的第二偏置信号被施加于功率放大器10,在对功率放大器10输入带宽相对窄的4G的第一高频信号的情况下,PAPR小的第一偏置信号被施加于功率放大器10。也就是说,与所输入的高频信号的带宽相应地优化偏置信号。因此,与虽然所输入的高频信号的带宽发生变化但是施加相同的第一偏置信号的情况相比,能够减少功耗。另外,与虽然所输入的高频信号的带宽发生变化但是施加相同的第二偏置信号的情况相比,能够改善失真特性。由此,能够在确保高的放大性能和低功耗的同时利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大。因此,能够使高频电路1小型化。
另外,根据实施方式2,也可以是,高频电路1A具备共用ET电源19,该共用ET电源19将第一偏置信号和第二偏置信号输出到功率放大器10。
由此,第一偏置信号和第二偏置信号是从1个共用ET电源19输出的,因此能够使ET电源小型化。因此,能够使高频电路1A和通信装置5A小型化。
另外,根据实施方式1,也可以是,高频电路1具备:LTE用ET电源17,其将第一偏置信号输出到功率放大器10;以及NR用ET电源18,其将第二偏置信号输出到功率放大器10。
另外,也可以是,还具备滤波器11,该滤波器11与功率放大器10的输出端子连接,该滤波器11以包含第一高频信号的频带和第二高频信号的频带的频带为通带。
由此,能够提高从功率放大器10输出的高频发送信号的信号质量。
另外,通信装置5具备:RFIC 3,其对高频信号进行处理;以及高频电路1,其被输入由RFIC 3处理后的高频信号。
由此,能够提供能够利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大的小型化的通信装置5。
另外,也可以是,RFIC 3具备:LTE端子31,其将第一高频信号输出到高频电路1;以及NR端子32,其将第二高频信号输出到高频电路1。
(其它实施方式)
以上,关于实施方式所涉及的高频电路和通信装置,列举实施方式及其变形例来进行了说明,但是本发明的高频电路和通信装置不限定于上述实施方式及其变形例。将上述实施方式及其变形例中的任意的结构要素进行组合来实现的其它实施方式、对上述实施方式及其变形例实施本领域技术人员在不脱离本发明的宗旨的范围内想到的各种变形来得到的变形例、内置有本公开的高频电路和通信装置的各种设备也包括在本发明中。
此外,典型地说,上述实施方式所涉及的高频电路和通信装置如上所述那样应用于同时传输4G(E-UTRA)的高频信号和5G(NR)的高频信号的系统。例如,作为E-UTRA的通信频段A/NR的通信频段B的组合,列举出(1)实施方式1中列举的Band41/n41、(2)Band20(发送带:832MHz-862MHz,接收带:791MHz-821MHz)/n28(发送带:703MHz-748MHz,接收带:758MHz-803MHz)等。
另外,上述实施方式所涉及的高频电路和通信装置不仅能够应用于同时传输如上述(1)和(2)那样频带至少有一部分重叠的通信频段A和通信频段B的组合的高频信号的系统,还能够应用于同时传输频带不重叠的2个通信频段的高频信号的系统。
另外,具备高频电路1以及辐射从高频电路1输出的高频信号的天线2的天线模块也包含于本发明。据此,能够提供能够利用1个功率放大器10对带宽不同的多个高频信号进行放大的小型化的天线模块。另外,在上述高频信号是毫米波带的信号的情况下,通过设为包括天线2的模块,能够使天线模块进一步小型化。
另外,在上述实施方式及其变形例中,例示了发送2个具有不同的带宽的第一高频信号和第二高频信号的情况下的结构,但是本发明所涉及的高频电路和通信装置的结构也能够应用于发送3个以上的具有不同的带宽的高频信号的情况下的结构。也就是说,发送3个以上的具有不同的带宽的高频信号的、包括上述实施方式及其变形例所涉及的高频电路或通信装置的结构的高频电路或通信装置也包含于本发明。
另外,例如,在上述实施方式及其变形例所涉及的高频电路和通信装置中,也可以在附图中公开的连接各电路元件以及信号路径的路径之间插入其它的高频电路元件和布线等。
另外,本发明所涉及的控制部也可以实现为作为集成电路的IC、LSI(Large ScaleIntegration:大规模集成)。另外,集成电路化的方法也可以由专用电路或通用处理器来实现。也可以利用在制造LSI之后能够进行编程的FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)、能够重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。并且,如果由于半导体技术的进步或衍生的其它技术而出现了能够代替LSI的集成电路化的技术,则当然也可以使用该技术来进行功能模块的集成化。
产业上的可利用性
本发明特别是作为采用EN-DC方式的支持多频段/多模式的前端模块,能够广泛应用于便携式电话等通信设备。

Claims (16)

1.一种高频电路,
所述高频电路具备放大器,所述放大器能够对带宽不同的第一高频信号和第二高频信号进行放大,
在正在对所述放大器输入所述第一高频信号的情况下,第一偏置信号被施加于所述放大器,
在正在对所述放大器输入所述第二高频信号的情况下,与所述第一偏置信号不同的第二偏置信号被施加于所述放大器,
其中,
所述第一偏置信号的偏置电压能够相对于所述第一高频信号的功率振幅的变化以第一跟踪度改变,
所述第二偏置信号的偏置电压能够相对于所述第二高频信号的功率振幅的变化以第二跟踪度改变,
所述第一跟踪度与所述第二跟踪度不同。
2.根据权利要求1所述的高频电路,其特征在于,
所述第一偏置信号的PAPR即峰值平均功率比与所述第二偏置信号的PAPR不同。
3.根据权利要求1所述的高频电路,其特征在于,
还具备第一开关,所述第一开关在对所述放大器施加所述第一偏置信号与对所述放大器施加所述第二偏置信号之间进行切换。
4.根据权利要求1所述的高频电路,其特征在于,
所述第一高频信号的调制方式与所述第二高频信号的调制方式不同。
5.根据权利要求4所述的高频电路,其特征在于,
所述第一高频信号是支持第四代移动通信系统即4G的信号,
所述第二高频信号是支持第五代移动通信系统即5G的信号。
6.根据权利要求4所述的高频电路,其特征在于,
所述第一高频信号是支持4G的信号,
所述第二高频信号是WLAN的信号。
7.根据权利要求4所述的高频电路,其特征在于,
所述第一高频信号是支持5G的信号,
所述第二高频信号是支持5G的信号。
8.根据权利要求4所述的高频电路,其特征在于,
所述第一高频信号是支持5G的信号,
所述第二高频信号是WLAN的信号。
9.根据权利要求1所述的高频电路,其特征在于,
还具备偏置电源电路,所述偏置电源电路将所述第一偏置信号和所述第二偏置信号输出到所述放大器。
10.根据权利要求1所述的高频电路,其特征在于,还具备:
第一偏置电源电路,其将所述第一偏置信号输出到所述放大器;以及
第二偏置电源电路,其将所述第二偏置信号输出到所述放大器。
11.根据权利要求1所述的高频电路,其特征在于,
还具备滤波器,所述滤波器与所述放大器的输出端子连接,所述滤波器以包含所述第一高频信号的频带和所述第二高频信号的频带的频带为通带。
12.根据权利要求3所述的高频电路,其特征在于,
所述高频电路还具备:第二开关,所述第二开关在对所述放大器输入所述第一高频信号与对所述放大器输入所述第二高频信号之间进行切换,
所述第一开关和所述第二开关使所述第一高频信号的向所述放大器的输入与所述第一偏置信号的向所述放大器的施加同步,
所述第一开关和所述第二开关使所述第二高频信号的向所述放大器的输入与所述第二偏置信号的向所述放大器的施加同步。
13.根据权利要求1所述的高频电路,其特征在于,
所述第一偏置信号的PAPR小于所述第二偏置信号的PAPR。
14.一种通信装置,具备:
信号处理电路,其对高频信号进行处理;以及
根据权利要求1~13中的任一项所述的高频电路,其被输入由所述信号处理电路处理后的高频信号。
15.根据权利要求14所述的通信装置,其特征在于,
所述信号处理电路具备:
第一输出端子,其将所述第一高频信号输出到所述高频电路;以及
第二输出端子,其将所述第二高频信号输出到所述高频电路。
16.一种天线模块,具备:
根据权利要求1~13中的任一项所述的高频电路;以及
天线,其辐射从所述高频电路输出的高频信号。
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