JP2004320238A - マルチバンド高周波送受信回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの通信システムの受信回路又は送信回路(第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数とは一部重複する)とアンテナ側回路との接続を選択的に切り換える第1のスイッチ回路を備えたマルチバンド高周波送受信回路であって、異なる通過周波数帯域をもつ帯域通過フィルタを並列接続して所望受信帯域以外の周波数成分を減衰するともに、受信信号を増幅する受信RF増幅器に第2のスイッチ回路を介して出力する第1のフィルタ回路と、送信信号を増幅して出力するパワーアンプとを有し、第1のフィルタ回路とパワーアンプはアンテナ側回路と第1のスイッチ回路を介して接続することを特徴とした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるアクセス方式(通信システム)を利用できる携帯電話などのマルチバンド通信装置用マルチバンド高周波送受信回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
世界の携帯電話には種々のアクセス方式があり、またそれぞれの地域において複数のアクセス方式が混在している。たとえば、現在主流となっているアクセス方式の一つとしてTDMA(Time Division Multiple Access、時分割多元接続)方式がある。このTDMA方式を採用している主なアクセス方式として、日本のPDC(Personal Digital Cellular)、欧州を中心としたEGSM(Extend GlobalSystem for Mobile Communications GSM900とも呼ばれる)やDCS(Digital Cellular System GSM1800とも呼ばれる)、米国を中心としたGSM850、PCS(Personal Communications Service GSM1900とも呼ばれる)などがある。
表1に各アクセス方式に割り当てられた送信・受信周波数を纏めて示す。
【0003】
【表1】
【0004】
従来の携帯電話では、一つのアクセス方式、例えばGSM用の携帯電話として設計され、使用されていた。しかし、近年の利用者数の増大、及び使用者の利便性から、複数のアクセス方式が利用可能なデュアルバンドやトリプルバンド携帯電話が提案され、さらにクアトロバンド携帯電話の要求もある。このようなマルチバンド携帯電話の高周波回路部においては、単純にはアクセス方式毎に高周波部品が必要となるが、異なるアクセス方式での高周波部品の共通化が進められ、マルチバンド携帯電話の小型化を実現している(例えば特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】特開平11−225089号
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図9に示す回路ブロックは特許文献1に開示されたEGSM(送信TX880〜915MHz 受信RX925〜960MHz)とDCS(送信TX1710〜1785MHz 受信RX1805〜1880MHz)のデュアルバンド携帯電話に用いる高周波回路部を示すものである。図10はその等価回路の一例である。
この高周波回路ではアンテナANTと接続する分波回路により、EGSMとDCSの高周波信号を分波して通過帯域の異なる通信システムを扱う各回路間でのアイソレーションを確保するようにしている。しかしながら、GSM850とEGSM、DCSとPCSといった異なるアクセス方式で極めて近い周波数帯を利用する場合においては以下の問題があった。
図2にGSM850とEGSMの周波数配置図を示す。ここで、GSM850の受信周波数帯域とEGSMの送信周波数帯域の一部が重なり合うことがわかる。またDCSの受信周波数帯域とPCSの送信周波数帯域も一部重なり合う。例えば、EGSMで通話しようとする場合、EGSMの送信周波数帯域の一部が分波回路を介してGSM850側のスイッチ回路側へ漏洩する。分波回路には高周波スイッチ回路が接続されるが、図10に示した等価回路では伝送線路(例えばLG2)を介して受信回路側RXへ漏れ込れ、GSM850の受信信号を扱う帯域通過フィルタ(図示せず)を介して、低雑音増幅器(図示せず)に入力し、通話品質を低下させる問題がある。
【0007】
そこで本発明は、極めて近い周波数帯を利用するアクセス方式のマルチバンド携帯電話において、アイソレーション特性に優れたマルチバンド高周波送受信回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、2つの通信システムの受信回路又は送信回路(第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数とは一部重複する)とアンテナ側回路との接続を選択的に切換える第1のスイッチ回路を備えたマルチバンド高周波送受信回路であって、前記マルチバンド高周波送受信回路は、異なる通過周波数帯域をもつ帯域通過フィルタを並列接続して所望受信帯域以外の周波数成分を減衰するともに、受信信号を増幅する受信RF増幅器に第2のスイッチ回路を介して出力する第1のフィルタ回路と、送信信号を増幅して出力するパワーアンプとを有し、前記第1のフィルタ回路と前記パワーアンプはアンテナ側回路と第1のスイッチ回路を介して接続するマルチバンド高周波送受信回路である。
本発明においては、前記パワーアンプの入力側に、異なる通過周波数帯域をもつ他の帯域通過フィルタを並列接続してなり、所望の周波数帯域以外の周波数成分を減衰して出力する第2のフィルタ回路を配置するのも好ましい。
本発明においては、前記第1のスイッチ回路をダイオードスイッチとし、第2のスイッチ回路をGaAsスイッチとするのが好ましい。そして、前記第1のフィルタ回路を構成する帯域通過フィルタが不平衡入力−平衡出力型の帯域通過フィルタであるのも好ましい。
第2の発明は、第1の発明のマルチバンド高周波送受信回路を用いて構成した携帯電話である。
【0009】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信回路の回路ブロックを図1に示す。
以下説明の簡略化のため、複数の通信システムのうち、第1の通信システムf1をGSM850とし、第2の通信システムf2をEGSMとするが、勿論本発明はこれに限定されない。
本発明のマルチバンド高周波送受信回路では、第1のスイッチ回路20を有し、これにより2つの通信システムGSM850、EGSMの受信側回路ブロック又は送信側回路ブロックとアンテナ側回路との接続を選択的に切り換えることにより、送信側回路と受信側回路との間のアイソレーションを得ている。しかしながら、送信側回路からの高周波信号の受信側回路への漏洩を全く無くするのは困難である。そこで本発明では第1のスイッチ回路20と接続する受信側回路ブロックにおいては、GSM850の受信周波数帯域の通過周波数帯域をもつ帯域通過フィルタ160とEGSMの受信周波数帯域の通過周波数帯域をもつ帯域通過フィルタ165とを並列接続して所望受信帯域以外の周波数成分を減衰する第1のフィルタ回路30に、第2のスイッチ回路25を接続し、GSM850/EGSMの受信信号を増幅する受信RF増幅器60に出力している。
また送信側回路ブロックは、GSM850の送信周波数帯域の通過周波数帯域をもつ帯域通過フィルタ180とEGSMの送信周波数帯域の通過周波数帯域をもつ帯域通過フィルタ185とを並列接続してなり所望の周波数帯域以外の周波数成分を減衰して出力する第2のフィルタ回路40と、前記第2のフィルタ回路40から出力されたGSM850/EGSMの送信信号を増幅して出力するパワーアンプ50とを有している。そして、前記第1のフィルタ回路30と前記パワーアンプ50はアンテナ側回路と第1のスイッチ回路20を介して接続するように構成されている。なお本発明に係るマルチバンド高周波送受信回路が用いられる携帯電話において、送信側の送信周波数変換方式によっては第2のフィルタ回路40を用いなくても良い場合がある。
【0010】
図3に第1のフィルタ回路30の回路ブロック構成を一例として示す。この第1のフィルタ回路30は、GSM850の受信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第1の帯域通過フィルタ160と、前記第1の帯域通過フィルタ160と異なる通過周波数帯域を有し、EGSMの受信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第2の帯域通過フィルタ165と、前記第1の帯域通過フィルタ160の入力端160aに接続する第1の位相器150と、前記第2の帯域通過フィルタ165の入力端165aに接続する第2の位相器155とを有し、第1の位相器150の他端150aと第2の位相器155の他端155aを並列接続して共通端30aとしている。
前記第1の位相器150は第1の帯域通過フィルタ160と接続して前記第2の帯域通過フィルタ165の通過周波数帯域において共通端側からみたインピーダンスを高インピーダンスとなるようにし、第2の位相器155は第2の帯域通過フィルタ165と接続して前記第1の帯域通過フィルタ160の通過周波数帯域において共通端側からみたインピーダンスを高インピーダンスとなるように構成されている。帯域通過フィルタのインピーダンス特性は様々であるので、前記位相器はその目的に合わせて線路長さ等が適宜調整される。用いる帯域通過フィルタのインピーダンス特性によっては、第1、第2の位相器のどちらかのみ、あるいはどちらも用いない場合もある。
【0011】
前記第1の帯域通過フィルタ160の出力端160bと前記第2の帯域通過フィルタ165の出力端165bには2入力1出力型の第2のスイッチ25aが接続されており、通過すべき高周波信号に応じて前記第2のスイッチを適宜切り換える。そしてEGSMでの送信時には、受信RF増幅器60とEGSMの受信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第2の帯域通過フィルタ165とを接続するように動作させる。このように構成することで、各帯域通過フィルタ間のアイソレーションを取ることが出来るので、送信側回路から第1のスイッチ回路を介して漏洩する高周波信号を実質的に遮断することが可能となる。
【0012】
受信側回路では雑音指数を下げて受信感度を上げるために、2本の信号線を有する平行型の受信RF増幅器60等の高周波部品を用いる場合がある。このような受信側回路ブロックにおける第1のフィルタ回路30の他の態様を図4に示す。この第1のフィルタ回路30は不平衡入力−平衡出力型の第1の帯域通過フィルタ160と、前記第1の帯域通過フィルタ160と異なる通過周波数帯域を有する不平衡入力−平衡出力型の第2の帯域通過フィルタ165と、前記第1の帯域通過フィルタ160の不平衡入力端160aに接続する第1の位相器150と、前記第2の帯域通過フィルタ165の不平衡入力端165aに接続する第2の位相器155とを備え、第1の位相器150の他端150aと第2の位相器155の他端155aを並列接続して共通端30aとしている。
この第1のフィルタ回路30も同様に前記第1の位相器150は第1の帯域通過フィルタ160と接続して前記第2の帯域通過フィルタ165の通過周波数帯域において共通端側からみたインピーダンスを高インピーダンスとなるようにし、第2の位相器155は第2の帯域通過フィルタ165と接続して前記第1の帯域通過フィルタ160の通過周波数帯域において共通端側からみたインピーダンスを高インピーダンスとなるように構成されている。帯域通過フィルタのインピーダンス特性は様々であるので、前記位相器はその目的に合わせて線路長さ等が適宜調整される。用いる帯域通過フィルタのインピーダンス特性によっては、第1、第2の位相器のどちらかのみ、あるいはどちらも用いない場合もある。
【0013】
前記第1の帯域通過フィルタ160の一方の平衡出力端160bと前記第2の帯域通過フィルタ165の一方の平衡出力端165cに接続する2入力1出力型の第2のスイッチ回路25と、前記第1の帯域通過フィルタ160の他の平衡出力端160cと前記第2の帯域通過フィルタ165の他の平衡出力端165bに接続する2入力1出力型の第3のスイッチ回路26とを有し、通過すべき高周波信号に応じて前記第2及び第3のスイッチ125、26を切り換え、前記入力端30aに入力する不平衡な高周波信号を、前記第2のスイッチ25及び前記第3のスイッチ26の出力端25a、26aから平衡な高周波信号として出力するものである。GSM850の平衡信号を得ようとすれば、第1の帯域通過フィルタ160と接続する第2のスイッチ回路25の入力端25bと出力端25aを接続するようにし、第3のスイッチ回路26の入力端26cと出力端26aを接続するようにすれば良い。
第2のスイッチ25及び前記第3のスイッチ26により、各帯域通過フィルタ間のアイソレーションを取ることが出来るので、この場合も送信側回路から第1のスイッチ回路を介して漏洩する高周波信号を実質的に遮断することが可能となる。
【0014】
図5に第2のフィルタ回路40の回路ブロック構成を一例として示す。この第2のフィルタ回路40は、GSM850の送信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第3の帯域通過フィルタ180と、前記第3の帯域通過フィルタ180と異なる通過周波数帯域を有し、EGSMの送信周波数帯域を含む周波数帯を通過帯域とする第4の帯域通過フィルタ185と、前記第3の帯域通過フィルタ180の入力端180aに接続する第3の位相器170と、前記第4の帯域通過フィルタ185の入力端185aに接続する第2の位相器175と、前記第3の帯域通過フィルタ180の出力端180bと接続する第5の位相器172と、前記第4の帯域通過フィルタ185の出力端185bと接続する第6の位相器177とを有し、前記第3の帯域通過フィルタ180に接続される第3の位相器170と前記第4の帯域通過フィルタ180に接続される第4の位相器175とを並列接続し入力端40aとし、前記第3の帯域通過フィルタ180に接続される第5の位相器172と前記第4の帯域通過フィルタ185に接続される第6の位相器とを並列接続して出力端40bとしている。
前記第3、第5の位相器170,172を第3の帯域通過フィルタ180と接続して前記第4の帯域通過フィルタ185の通過周波数帯域において入力端40a或いは出力端40bからみたインピーダンスを高インピーダンスとし、前記第4、第6の位相器175,177を第4の帯域通過フィルタ185と接続して前記第3の帯域通過フィルタ180の通過周波数帯域において入力端40a或いは出力端40bからみたインピーダンスを高インピーダンスとしている。ここで帯域通過フィルタのインピーダンス特性は様々であるので、前記位相器はその目的に合わせて線路長さ等が適宜調整される。用いる帯域通過フィルタのインピーダンス特性によっては、第1、第2の位相器のどちらかのみ、あるいはどちらも用いない場合もある。
【0015】
前記第1、第2のフィルタ回路に用いる帯域通過フィルタは積層型の帯域通過フィルタや共振器を用いた帯域通過フィルタ、SAWフィルタ、FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)フィルタを用いることが出来、小型化を重視すればSAWフィルタを用いるのが好ましく、低損失化を重視すればFBARフィルタを用いるのが好ましい。また、前記第1〜第6の位相器は専ら所定の線路長を有する伝送線路で構成されるが、低域通過フィルタや高域通過フィルタなどの位相調整可能なフィルタ回路とすることも出来る。
【0016】
図6及び図7に前記第1乃至第3のスイッチ回路20、25、26の一例を示す。
図6のスイッチ回路は、伝送線路とダイオードを主構成とし、接続点20aと20cの間には伝送線路200と、この伝送線路200の接続点20c側でグランド間に配置されるダイオード205とDCカット用のコンデンサ208と、その間に形成されるコントロール端子VC1を有し、前記コンデンサ208はダイオード205動作時のインダクタンス成分と直列共振回路を構成してダイオード205動作時にショート状態となるようにしている。また接続点20aと接続点20bの間には前記ダイオード205と伝送線路200を介して直列に接続されるダイオード206と、その接続点20b側でグランドとの間に高周波チョークコイル207が配置されている。前記高周波チョークコイル207は伝送線路を用いて構成するハイインピーダンス線路としても良い。前記コントロール端子VC1から供給される制御電圧により、ダイオード205、206をON/OFFして、接続点20a−20b間、接続点20a−20c間の接続を切り換える。なお接続点20a、20b、20cにはDCカットコンデンサが適宜配置される。また他のスイッチ回路として図7に示すようにGaAsFETを用いて構成しても良く、また歪み発生を抑制するようにトランジスタを多段化して直列接続するなど、種々の回路構成を取り得る。
なお好ましくは取り扱う電力の大きさから、第1のスイッチ回路20はダイオードスイッチとするのが好ましく、第2、第3のスイッチ回路は25,26は低消費電力の観点からGaAsFETスイッチとするのが好ましい。
【0017】
(実施例2)
図8に本発明のマルチバンド高周波送受信回路を用いて構成したデュアルバンド携帯電話の回路ブロックを示す。携帯電話は、高周波部と主に音声などのディジタル信号処理を行うベースバンド部より構成されるが、このベースバンド部からの信号をアンテナから出力する周波数へ、また、アンテナに入射した電波をベースバンド部で処理できる周波数へと変換する集積回路(RF−IC)にマルチバンド高周波送受信回路を接続してデュアルバンド携帯電話としている。
【0018】
この携帯電話では送信側の送信周波数変換にオフセットPLL方式を採用している。なお図8では送信側回路ブロックに第2のフィルタ回路40を配置しているが、この方式では従来のミキサ方式に比べて送信信号に含まれる帯域外雑音が極めて少ないので、前記第2のフィルタ回路40を用いなくても良い場合がある。この場合には、前記パワーアンプとアンテナ側回路との間にローパスフィルタ回路などのフィルタ回路を配置して高調波を除去するように構成するのが好ましい。
本発明のマルチバンド高周波送受信回路を用いて構成したデュアルバンド携帯電話では送信側回路から第1のスイッチ回路を介して漏洩する高周波信号を実質的に遮断することが可能となり、受信RF増幅器を含むRF−ICに流れ込むのを防ぎ、携帯電話の通話品質を劣化させることが無い。
なお本発明のマルチバンド高周波送受信回路では、第1のスイッチ回路20とアンテナ側回路との間に、フィルタ回路を組み合わせた分波回路、他のスイッチ回路等の分波手段を配置することで他の通信システムを扱うことが可能であり、GSM850/EGSM/DCS、GSM850/EGSM/GSM850/PCS、DCS/PCS/GSM850、DCS/PCS/EGSM、GSM850/EGSM/CDMA等々の3つ以上の異なる通信システムに対応してマルチバンド携帯電話とすることも当然可能である。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、極めて近い周波数帯を利用するアクセス方式のマルチバンド携帯電話において、アイソレーション特性に優れたマルチバンド高周波送受信回路を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信回路の回路ブロック図である。
【図2】GSM850とEGSMの送信・受信周波数帯の周波数配置図である。
【図3】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信回路に用いる第1のフィルタ回路の回路ブロック図である。
【図4】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信回路に用いる第1のフィルタ回路の他の回路ブロック図である。
【図5】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信回路に用いる第2のフィルタ回路の回路ブロック図である。
【図6】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信回路に用いるスイッチ回路の等価回路図である。
【図7】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波送受信回路に用いる他のスイッチ回路の等価回路図である。
【図8】本発明のマルチバンド高周波送受信回路を用いて構成したマルチバンド携帯電話の高周波回路ブロックである。
【図9】従来のデュアルバンド携帯電話に用いる高周波回路の回路ブロックである。
【図10】従来のデュアルバンド携帯電話に用いる高周波回路の等価回路である。
【符号の説明】
20 第1のスイッチ回路
25 第2のスイッチ回路
26 第3のスイッチ回路
30 第1のフィルタ回路
40 第2のフィルタ回路
50 パワーアンプ
60 受信RF増幅器
Claims (5)
- 2つの通信システムの受信回路又は送信回路(第一の通信システムの受信周波数帯と第二の通信システムの送信周波数とは一部重複する)とアンテナ側回路との接続を選択的に切り換える第1のスイッチ回路を備えたマルチバンド高周波送受信回路であって、
前記マルチバンド高周波送受信回路は、異なる通過周波数帯域をもつ帯域通過フィルタを並列接続して所望受信帯域以外の周波数成分を減衰するともに、受信信号を増幅する受信RF増幅器に第2のスイッチ回路を介して出力する第1のフィルタ回路と、送信信号を増幅して出力するパワーアンプとを有し、
前記第1のフィルタ回路と前記パワーアンプはアンテナ側回路と第1のスイッチ回路を介して接続することを特徴とするマルチバンド高周波送受信回路。 - 前記パワーアンプの入力側に、異なる通過周波数帯域をもつ他の帯域通過フィルタを並列接続してなり、所望の周波数帯域以外の周波数成分を減衰して出力する第2のフィルタ回路を配置することを特徴とする請求項1に記載のマルチバンド高周波送受信回路。
- 前記第1のスイッチ回路がダイオードスイッチであり、第2のスイッチ回路がGaAsスイッチであることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチバンド高周波送受信回路。
- 前記第1のフィルタ回路を構成する帯域通過フィルタが不平衡入力−平衡出力型の帯域通過フィルタであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のマルチバンド高周波送受信回路。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のマルチバンド高周波送受信回路を用いて構成することを特徴とする携帯電話。
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CN109560832A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-02 | 广西芯百特微电子有限公司 | 一种用于5g通信的射频电路及终端 |
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- 2003-04-14 JP JP2003109337A patent/JP2004320238A/ja active Pending
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