JP2004320238A

JP2004320238A - マルチバンド高周波送受信回路

Info

Publication number: JP2004320238A
Application number: JP2003109337A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Takeda; 剛志武田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】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した。
【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

【０００１】
【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（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ、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（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ）、欧州を中心としたＥＧＳＭ（ＥｘｔｅｎｄＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＧＳＭ９００とも呼ばれる）やＤＣＳ（ＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒＳｙｓｔｅｍＧＳＭ１８００とも呼ばれる）、米国を中心としたＧＳＭ８５０、ＰＣＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｅｒｖｉｃｅＧＳＭ１９００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（ＦｉｌｍＢｕｌｋＡｃｏｕｓｔｉｃＲｅｓｏｎａｔｏｒ）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

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。