JP2005269305A - 高周波フロントエンド回路および高周波通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 送信時の２倍波スプリアス放射を抑えつつ、送受信ともアンテナダイバーシティを可能にでき、回路部品の共用化が可能な高周波フロントエンド回路を提供する。
【解決手段】 この高周波フロントエンド回路は、スイッチ部１０３では第４スイッチＳ１０４のみをオンし、スイッチ１０６では端子１０６ａを端子１０６ｂに接続すると、第１のアンテナ１０１を使用した５ＧＨｚ帯の受信(ダイプレクサＤ１０２,受信フィルタ１０９経由)と２.５ＧＨｚ帯の送信(ダイプレクサＤ１０１,Ｄ１０３経由)とが可能となる。一方、スイッチ部１０３では第２スイッチＳ１０２のみをオンし、スイッチ１０６では端子１０６ａを端子１０６ｃに接続すると、第２のアンテナ１０２を使用した２.５ＧＨｚ帯の受信(ダイプレクサＤ１０３,受信フィルタ１０８経由)と５ＧＨｚ帯の送信(ダイプレクサＤ１０１,Ｄ１０３経由)とが可能となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、無線通信装置の高周波フロントエンド部をなす高周波フロントエンド回路および高周波通信装置に関する。本発明は、一例として、ＩＥＥＥ８０２.１１規格の無線ＬＡＮのような、ＴＤＤ(タイム・ドメイン・デュプレックス(Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｄｕｐｌｅｘ))方式かつアンテナダイバーシティ方式の無線通信装置に用いられる高周波フロントエンド回路を主に対象としている。更に詳しい一例としては、本発明は、８０２.１１ａ規格(５ＧＨｚ帯)と８０２.１１ｂ／ｇ規格(２.４ＧＨｚ帯)の両方に対応したコンボ型の無線ＬＡＮ装置のような、略２倍離れた２つの周波数帯の両方に対応できるような無線通信装置に対応した高周波フロントエンド回路を対象としている。

近年、ＷｉＦｉの愛称でも知られるＩＥＥＥ８０２.１１規格の無線ＬＡＮ装置が、急速に普及を続けている。現在、これらの規格は、周波数帯に応じて、２.４ＧＨｚ帯を使用する８０２.１１ｂおよび８０２.１１ｇ規格と、５ＧＨｚ帯を使用する８０２.１１ａ規格とに大別されている。当初は周波数帯ごとに別々に製品化されていたが、各周波数帯が混雑し始めるに連れて、１台で両方の周波数帯に対応できるような、いわゆるコンボ型の製品が求められて来ている。

コンボ型無線ＬＡＮ装置の場合、最も単純に作るならば、２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の２つの無線通信回路を、１つの筐体の内部に並列に並べる構成になる。しかしこれでは、コストとサイズが極めて大きな装置となってしまう。このような問題について、例えば、特許文献１(特開２００３-１６９００８号公報)において、この文献中の第６図を通じて説明されている。

このような事情から、上記２つの周波数帯の無線通信回路間で可能な限り部品を共用化することで、コストとサイズの削減を図る工夫が重要となって来ている。以下、従来技術におけるこのような工夫の例として、３つの技術を説明する。

第１の従来技術は、上記特許文献１(特開２００３-１６９００８号公報)において開示されている。この技術は、特に、８０２.１１ｂ回路と８０２.１１ａ回路の間での部品共用化を目指している。

図１１は、上記特許文献１中の第１図を、説明がし易いように描き直した図である。図１１において、８０２.１１ｂ規格の送受信回路７０３の内部は、送信端子７１１、受信端子７１２、送信アンプ７０７、受信アンプ７０８、受信フィルタ７０５から成る。一方、８０２.１１ａ規格の送受信回路７０４の内部は、送信端子７１３、受信端子７１４、送信アンプ７０９、受信アンプ７１０、受信フィルタ７０６から成る。これら２つの送受信回路７０３、７０４の入出力は、６個のＳＰＤＴ(１極２投)型スイッチＳ７０１〜Ｓ７０６を通り、２つのアンテナ７０１、７０２から送受信される。

図１１の従来技術の回路の動作の詳細は、上記特許文献１において開示されているため、省略する。重要な点は、この従来技術においては、８０２.１１ｂ規格と８０２.１１ａ規格の間でアンテナ部品７０２、７０２の共用化までは成功しているが、その他の部品の共用化までは成功していない点である。特に、コストが高いアンプ部品７０７〜７１０は全く共用化がされていず、４個も使用されている。

なお、図１０は、この第１の従来技術の高周波フロントエンド部を用いた無線通信装置全体の構成の模式図であり、上記特許文献１中の第１図を、説明がし易いよう本明細書中の他の図に合わせて描き直した図である。

この無線通信装置では、８０２.１１ｂ信号(２.４ＧＨｚ帯)は、変復調回路６０６と、アップダウンコンバータ回路６０４と、送信信号線６０８か受信信号線６０９と、高周波フロントエンド回路６０３と、２つのアンテナ６０１、６０１のいずれかとを通って送受信される。

一方、８０２.１１ａ信号(５ＧＨｚ帯)は、変復調回路６０７と、アップダウンコンバータ回路６０５と、送信信号線６１０か受信信号線６１１と、高周波フロントエンド回路６０３と、２つのアンテナ６０１、６０２のいずれかとを通って送受信される。すなわち、図１１に示した従来技術の高周波フロントエンド回路では、４個のアンプ７０７〜７１０の共用化が進んでいないだけでなく、それが原因となって、無線通信装置全体として見ても変復調回路６０６、６０７やアップダウンコンバータ回路６０４、６０５の共用化が難しいという問題を抱えている。

次に、第２および第３の従来技術として、特許文献２(特開平９-１８３９７号公報)と特許文献３(特開平９-１１６４５８号公報)において開示されている技術を説明する。これらの従来技術は、従来の狭帯域アンプに替えて広帯域アンプを用いることで、アンテナ部品のみならずアンプ部品をも２周波間で共用化しようとしたものである。

しかし、これら第２,第３の従来技術はもともと８０２.１１シリーズ規格を想定して考案された技術ではないため、８０２.１１シリーズ規格向けの最適構成、特に後述の２つの問題(ダイバーシティ機能不全と２倍波スプリアス放射)については全く考慮されていない。

この第２の従来技術(特許文献２)と第３の従来技術(特許文献３)は、同じ発明者が同じ目的のために発明したものであり、非常に似通っている。両方を説明するのは冗長なので、２つの従来技術のうちの第３の従来技術(特許文献３)を代表として説明する。その理由は、特に８０２.１１ｂ／ｇ規格と８０２.１１ａ規格の組合わせのコンボ型無線ＬＡＮ装置を念頭に置いた場合、これら両規格とも受信ダイバーシティを行うことが半ば常識となっているためである。

つまり、第３の従来技術(特許文献３)は２つの周波数帯での受信ダイバーシティ機能を実現できているが、第２の従来技術(特許文献２)では一方の周波数帯(文献中では１.５ＧＨｚ)でしか受信ダイバーシティ機能を実現できていない。

図１２は、上記特許文献３中の第１図を、説明がし易いように描き直した図である。この特許文献３中では、１.５ＧＨｚ帯と１.９ＧＨｚ帯という２つの周波数帯で動作するよう設計されている。図１２において、１.５ＧＨｚ帯あるいは１.９ＧＨｚ帯の送信信号は、送信端子８０９から広帯域送信アンプ８０７を通り、１.５ＧＨｚ帯フィルタ８０３か１.９ＧＨｚ帯フィルタ８０４のうち周波数が合う一方のみを通り、アンテナ８０１から送信される。

一方、受信信号に対しては前述のように、１.５ＧＨｚ帯と１.９ＧＨｚ帯のどちらでもアンテナダイバーシティが実現されている。すなわち、２つのアンテナ８０１、８０２で受信された信号のうち一方のみが、ダイバーシティ専用のＳＰＤＴ型スイッチＳ８０２で選択され、周波数選択専用のＳＰＤＴ型スイッチＳ８０１によって１.５ＧＨｚ帯フィルタ８０５か１.９ＧＨｚ帯フィルタ８０６のどちらか一方を通り、広帯域受信アンプ８０８を通って、受信端子８１０から出力される。

このように、この第３の従来技術では、アンプ部品を共用化して削減し、２周波(例えば１.５ＧＨｚ帯と１.９ＧＨｚ帯)で受信ダイバーシティを実現できている。

しかしながら、この図１２に示す第３の従来技術をもってしても、８０２.１１ｂ／ｇ規格と８０２.１１ａ規格の組合わせに対しては、以下の２つの問題が起こってしまう。

第１の問題として、送信時に深刻な２倍波スプリアス放射が起こる。

図１３は、アンプにおける高調波スプリアス発生の様子を表す模式図である。例えば、アンプに２.５ＧＨｚの基本波が入力されると、その内部の僅かな非線形性に起因して、５.０ＧＨｚに２倍波スプリアス、７.５ＧＨｚに３倍波スプリアス、１０ＧＨｚに４倍はスプリアス、というように整数倍間隔の周波数においてスプリアス信号が発生することが知られている。この現象に対し、従来の狭帯域アンプ(例えば図１１における送信アンプ７０７)においては、アンプがゲインを有する増幅帯域が狭かったため、２倍波を含む全スプリアスが帯域外に位置していたため自然と減衰し、大きなスプリアス放射が起こることは無かった。

しかし、図１２に示す従来技術において使用する広帯域アンプでは、アンプがゲインを有する増幅帯域が５.０ＧＨｚ帯にまで及ぶため、図１３に示すように、２倍波スプリアスは減衰するどころか逆に増幅され、深刻なスプリアス放射を引き起こしてしまう。

図１２に示す回路を２.５ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の組み合わせに適用した場合に起こる問題を説明するために、図１２において２本の破線８１１、８１２を描き入れた。破線８１１は２.５ＧＨｚ帯の本来の送信信号の経路を表している。この２.５ＧＨｚ帯の本来の送信信号は、アンプ８０７で増幅された後、２.５ＧＨｚ帯フィルタ８０３を通り、アンテナ８０１から放射される。

一方、破線８１２は２倍波スプリアスの漏洩経路を表している。この２倍波スプリアスは、広帯域アンプ８０７で発生し増幅された後、５ＧＨｚ帯フィルタ８０４を通って漏れ、アンテナ８０１から放射される。

このように、図１２の従来技術では、２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のような略２倍離れた通信システム規格に適用した場合、２倍波スプリアス放射の発生と漏洩を防ぐ工夫が何も無い。

第２の問題として、図１２の従来技術は、確かに受信ダイバーシティは実現しているものの、送信ダイバーシティは全く実現されていず、そのため通信品質の改善効果が十分でない問題がある。

８０２.１１シリーズの規格はＴＤＤ方式であり、送信信号と受信信号は同じ周波数帯で時分割でやり取りする。また、８０２.１１シリーズの規格は、主に移動ではなく固定通信を想定しており、そのため周囲の電波伝搬環境は時間的に変化が緩やかである。そのため、もしある受信タイミングにおいて、一方のアンテナ(例えば図１２のアンテナ８０２)が他方のアンテナ８０１よりも通信品質が良好と判断されたならば、その次の瞬間に来る送信タイミングにおいても一方のアンテナ(図１２のアンテナ８０２)の方が通信品質が良好ということを意味する。即ち、最良の通信品質を実現するためには、受信ダイバーシティに合わせて表裏一体で送信ダイバーシティも実現する必要がある。

しかしながら、図１２の従来技術においては、既に説明したように、送信信号は常に一方のアンテナ８０１からしか放射されず、即ち送信ダイバーシティは実現不可能である。
特開２００３-１６９００８号公報 特開平９-０１８３９７号公報 特開平９-１１６４５８号公報

そこで、この発明の課題は、２つの周波数帯を使用するＴＤＤ方式の無線通信装置において、送信時の２倍波スプリアス放射を抑えつつ、送受信ともアンテナダイバーシティを可能にでき、しかも、回路部品の共用化を推し進めてコストとサイズの削減を実現することが可能な高周波フロントエンド回路および高周波通信装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の高周波フロントエンド回路は、第１の周波数帯と第２の周波数帯のうちのいずれか一つを選択して通信を行うＴＤＤ方式の高周波フロントエンド回路であって、
上記第２の周波数帯は上記第１の周波数帯に比べて高い周波数帯であり、
第１のアンテナと、
第２のアンテナと、
第１の受信端子と、
第２の受信端子と、
１つの送信端子と、
上記送信端子に入力端子が接続された送信アンプと、
上記送信アンプの出力端子に共通端子が接続された第１のダイプレクサと、
低周波端子が第１信号経路でもって上記第１のダイプレクサの低周波端子に接続されると共に高周波端子が上記第２の受信端子に接続された第２のダイプレクサと、
低周波端子が上記第１の受信端子に接続されると共に高周波端子が第２信号経路でもって上記第１のダイプレクサの高周波端子に接続された第３のダイプレクサと、
第１の端子が上記第２のダイプレクサの共通端子に接続され、第２の端子が上記第３のダイプレクサの共通端子に接続され、第３の端子が上記第１のアンテナに接続され、第４の端子が上記第２のアンテナに接続されると共に上記第１の端子と上記第２の端子の両方もしくは一方を上記第３の端子と上記第４の端子の両方もしくは一方に一対一に接続するスイッチ部とを備え、
上記第１乃至第３のダイプレクサは、それぞれ、上記共通端子と上記高周波端子との間の経路が上記第２の周波数帯に対応した通過帯域を有する一方、上記共通端子と上記低周波端子との間の経路が上記第１の周波数帯に対応した通過帯域を有することを特徴としている。

この発明の高周波フロントエンド回路では、(ａ)スイッチ部の第１の端子を第３の端子に接続することで、送信アンプは、第１のダイプレクサの共通端子、低周波端子と第１信号経路と第２のダイプレクサの低周波端子、共通端子を経由して第１のアンテナに接続される。これにより、送信アンプからの第１の周波数帯の信号が第１、第２のダイプレクサを経由して第１のアンテナから送信される。また、スイッチ部の上記接続状態では、第１のアンテナで受信した第２の周波数帯の信号は、第２のダイプレクサの共通端子と高周波端子を経由して、第２の受信端子に伝達される。これにより、第１のアンテナからの第２の周波数帯の信号が第２のダイプレクサを経由して第２の受信端子で受信できる。

また、(ｂ)スイッチ部の第１の端子を第４の端子に接続することで、送信アンプは、第１のダイプレクサの共通端子、低周波端子と第１信号経路と第２のダイプレクサの低周波端子、共通端子を経由して第２のアンテナに接続される。これにより、送信アンプからの第１の周波数帯の信号が第１、第２のダイプレクサを経由して第２のアンテナから送信される。また、スイッチ部の上記接続状態では、第２のアンテナで受信した第２の周波数帯の信号は、第２のダイプレクサの共通端子と高周波端子を経由して、第２の受信端子に伝達される。これにより、第２のアンテナからの第２の周波数帯の信号を第２のダイプレクサを経由して第２の受信端子で受信できる。

また、(ｃ)スイッチ部の第２の端子を第４の端子に接続することで、送信アンプは、第１のダイプレクサの共通端子、高周波端子と第２の信号経路と第３のダイプレクサの高周波端子、共通端子を経由して第２のアンテナに接続される。これにより、送信アンプからの第２の周波数帯の信号が第１、第３のダイプレクサを経由して第２のアンテナから送信される。また、スイッチ部の上記接続状態では、第２のアンテナで受信した第１の周波数帯の信号は第３のダイプレクサの共通端子、低周波端子を経由して、第１の受信端子に伝達される。これにより、第２のアンテナからの第１の周波数帯の信号を第３のダイプレクサを経由して第１の受信端子で受信できる。

また、(ｄ)スイッチ部の第２の端子を第３の端子に接続することで、送信アンプは、第１のダイプレクサの共通端子、高周波端子と第２の信号経路と第３のダイプレクサの高周波端子、共通端子を経由して第１のアンテナに接続される。これにより、送信アンプからの第２の周波数帯の信号が第１、第３のダイプレクサを経由して第１のアンテナから送信される。また、スイッチ部の上記接続状態では、第１のアンテナで受信した第１の周波数帯の信号は第３のダイプレクサの共通端子、低周波端子を経由して、第１の受信端子に伝達される。これにより、第１のアンテナからの第１の周波数帯の信号を第３のダイプレクサを経由して第１の受信端子で受信できる。

上述の(ａ)〜(ｄ)のように、本発明によれば、１つの送信アンプでもって、送信時のスプリアス放射を抑えつつ、第１と第２の２つの周波数帯の信号を送信でき、かつ、第１,第２のアンテナによるアンテナダイバーシティを実現できる。しかも、回路部品としての送信アンプの共用化を推し進めてコストとサイズの削減を実現できる。

また、本発明によれば、上記第１,第２の受信端子に１つの受信アンプの入力端子を接続することによって、第１,第２の２つの周波数帯の信号を受信でき、かつ、第１,第２のアンテナによるアンテナダイバーシティを実現できる。しかも、回路部品としての受信アンプの共用化を推し進めてコストとサイズの削減を実現できる。

また、一実施形態の高周波フロントエンド回路は、
上記第１の周波数帯に対応した通過帯域を有すると共に上記第１の受信端子と上記第３のダイプレクサの上記低周波端子との間に接続された第１の受信フィルタと、
上記第２の周波数帯に対応した通過帯域を有すると共に上記第２の受信端子と上記第２のダイプレクサの上記高周波端子との間に接続された第２の受信フィルタと、
受信アンプと、
第１の端子が上記受信アンプの入力端子に接続され、第２の端子が上記第２の受信端子に接続され、第３の端子が上記第１の受信端子に接続されると共に上記第１の端子を上記第２の端子または第３の端子に接続する１極２投型スイッチとを備えた。

この実施形態の高周波フロントエンド回路では、上記１極２投型スイッチの第１の端子を第２の端子に接続することで、受信アンプは、第３のダイプレクサの低周波端子と第１の受信フィルタを経由した第１の周波数帯の信号を受信できる。したがって、第１の周波数帯の受信状態をより良好にできる。また、上記１極２投型スイッチの第１の端子を第３の端子に接続することで、受信アンプは、第２のダイプレクサの高周波端子と第２の受信フィルタとを経由した第２の周波数帯の信号を受信できる。したがって、第２の周波数帯の受信状態をより良好にできる。

また、一実施形態の高周波フロントエンド回路は、上記スイッチ部の第１の端子を第３の端子に接続して、上記第１の周波数帯と上記第１のアンテナで通信を行っている場合には、上記スイッチ部の第２の端子を第４の端子に接続しない一方、
上記スイッチ部の第１の端子を第４の端子に接続して、上記第１の周波数帯と上記第２のアンテナで通信を行っている場合には、上記スイッチ部の第２の端子を第３の端子に接続しないように、上記スイッチ部を制御するスイッチ制御部を備えた
この実施形態の高周波フロントエンド回路では、スイッチ制御部は、上記スイッチ部の第１の端子を第３の端子に接続して、上記第１の周波数帯と上記第１のアンテナで通信を行っている場合には、上記スイッチ部の第２の端子を第４の端子に接続しない。したがって、上記送信アンプからの第２の周波数帯の信号が第２の信号経路と第３のダイプレクサの高周波端子と共通端子を経由してスイッチ部の第２の端子に達しても、このスイッチ部の第２の端子で遮断され、第２のアンテナへの伝達が抑圧される。

一方、スイッチ制御部は、上記スイッチ部の第１の端子を第４の端子に接続して、上記第１の周波数帯と上記第２のアンテナで通信を行っている場合には、上記スイッチ部の第２の端子を第３の端子に接続しない。したがって、上記送信アンプからの第２の周波数帯の信号が第２の信号経路と第３のダイプレクサの高周波端子と共通端子を経由してスイッチ部の第２の端子に達しても、このスイッチ部の第２の端子で遮断され、第１のアンテナへの伝達が抑圧される。

したがって、この実施形態によれば、更に良好な高調波スプリアス抑圧性能を発揮できる。

また、一実施形態の高周波フロントエンド回路は、上記第１のダイプレクサの高周波端子と上記第３のダイプレクサの高周波端子との間で上記第２信号経路に直列接続された１つあるいは複数の直列１極１投型スイッチと、上記第３のダイプレクサの共通端子と上記スイッチ部の第２の端子との間に直列接続された１つあるいは複数の直列１極１投型スイッチとのうちの少なくとも一方の直列１極１投型スイッチと、
上記第１の周波数帯で通信を行う場合は、上記直列１極１投型スイッチをオフする一方、上記第２の周波数帯で通信を行う場合は、上記直列１極１投型スイッチをオンする直列１極１投型スイッチ制御部とを備えた。

この実施形態の高周波フロントエンド回路では、直列１極１投型スイッチ制御部は、上記第１の周波数帯で通信を行う場合は、上記直列１極１投型スイッチをオフする。これにより、送信アンプから第１のダイプレクサの共通端子と高周波端子を経由して第２の信号経路に伝わった第２の周波数帯の信号は、上記オフ状態の直列１極１投型スイッチで遮断される。したがって、更に良好な高調波スプリアス抑圧性能を発揮できる。一方、上記直列１極１投型スイッチ制御部は、上記第２の周波数帯で通信を行う場合は、上記直列１極１投型スイッチをオンする。これにより、送信アンプから第１のダイプレクサの共通端子と高周波端子を経由して第２の信号経路に伝わった第２の周波数帯の信号は、上記オン状態の直列１極１投型スイッチを支障なく通過し、第３のダイプレクサとスイッチ部を経由して第１もしくは第２のアンテナから送信できる。

また、一実施形態の高周波フロントエンド回路は、上記第１のダイプレクサの高周波端子と上記第３のダイプレクサの高周波端子との間で上記第２信号経路とグランドとの間に接続された１つあるいは複数の並列１極１投型スイッチと、上記第３のダイプレクサの共通端子と上記スイッチ部の第２の端子とを接続する接続線とグランドとの間に接続された１つあるいは複数の並列１極１投型スイッチとのうちの少なくとも一方の並列１極１投型スイッチと、
上記第１の周波数帯で通信を行う場合は、上記並列１極１投型スイッチをオンする一方、上記第２の周波数帯で通信を行う場合は、上記並列１極１投型スイッチをオフする並列１極１投型スイッチ制御部とを備えた。

この実施形態の高周波フロントエンド回路では、並列１極１投型スイッチ制御部は、上記第１の周波数帯で通信を行う場合は、上記並列１極１投型スイッチをオンする。これにより、送信アンプから第１のダイプレクサの共通端子と高周波端子を経由して第２の信号経路に伝わった第２の周波数帯の信号は、オン状態の並列１極１投型スイッチを通ってグランドに導かれる。したがって、更に良好な高調波スプリアス抑圧性能を発揮できる。

一方、上記第２の周波数帯で通信を行う場合は、並列１極１投型スイッチ制御部は、上記並列１極１投型スイッチをオフする。したがって、第２信号経路に伝わった第２の周波数帯の信号は、上記並列１極１投型スイッチからグランドに逃げることはないので、第２の周波数帯の信号は支障なく第３のダイプレクサを経由して第１もしくは第２のアンテナから送信される。

また、一実施形態の高周波フロントエンド回路は、上記第１のダイプレクサの上記低周波端子と上記第２のダイプレクサの上記低周波端子との間で上記第１信号経路に直列接続されると共に上記第１周波数帯を通過帯域とし上記第２周波数帯を阻止帯域とするローパスフィルタを備えた。

この実施形態の高周波フロントエンド回路では、上記第１信号経路に直列接続されたローパスフィルタによって、第１のダイプレクサの低周波端子からの第２の周波数帯の信号を阻止して、第２の周波数帯の信号が第２のダイプレクサの低周波端子に伝わるのを抑圧する。したがって、第１の周波数帯の信号を送信するに際して、更に良好な高調波スプリアス抑圧性能を発揮できる。

また、一実施形態の高周波フロントエンド回路は、上記第１のダイプレクサの高周波端子と上記第３のダイプレクサの高周波端子との間で上記第２信号経路に直列接続されると共に上記第２周波数帯を通過帯域とし、この第２周波数帯の整数倍の周波数帯を阻止帯域とするローパスフィルタを備えた。

この実施形態の高周波フロントエンド回路では、上記第２信号経路に直列接続されたローパスフィルタによって、第１のダイプレクサの高周波端子からの第２周波数帯の信号を通過させると共に第２周波数帯の整数倍の周波数帯を阻止して、第３のダイプレクサの高周波端子に伝わるのを抑圧する。したがって、第２の周波数帯の信号を送信するに際して、更に良好な高調波スプリアス抑圧性能を発揮できる。

また、一実施形態の高周波通信装置は、上記高周波フロントエンド回路と、アップダウンコンバータ回路とを備え、上記高周波フロントエンド回路と上記アップダウンコンバータ回路とは、高周波信号に関して、１本の送信信号線と１本の受信信号線とによって接続されており、
上記第１、第２の２つの周波数帯のうちのいずれか一方の周波数帯の信号を選択して通信を行う。

この実施形態の高周波通信装置では、上述の高周波フロントエンド回路を備えたことで、高周波フロントエンド回路とアップダウンコンバータ回路とは、高周波信号に関して、１本の送信信号線と１本の受信信号線とによってアップダウンコンバータ回路に接続されている構成になっている。この構成により、第１の周波数帯と第２の周波数帯のうちのいずれか一つを選択して通信を行う高周波通信装置において、高周波フロントエンド回路だけでなく、アップダウンコンバータ回路の回路構造も簡略化でき、コストとサイズを削減できる。

この発明の高周波フロントエンド回路によれば、２つの周波数帯を使用するＴＤＤ方式の無線通信装置において、送信時の２倍波スプリアス放射を抑えつつ、送受信ともアンテナダイバーシティを可能にでき、しかも、回路部品の共用化を推し進めてコストとサイズの削減を実現することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いてさらに具体的に詳細に説明する。

(第１の実施の形態)
図２に、本発明の高周波フロントエンド回路の第１実施形態の回路構成を示す。

図２に示すように、この第１実施形態の高周波フロントエンド回路は、送信端子２１０に入力端子が接続された広帯域送信アンプ２０４と、第１〜第３の３つのダイプレクサＤ２０１〜Ｄ２０３と、スイッチ部２０３と、第１のアンテナ２０１と、第２のアンテナ２０２を備える。

上記広帯域送信アンプ２０４は、２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚの帯の両方の周波数帯で動作できる。なお、この広帯域送信アンプ２０４は、２.４ＧＨｚ帯から５ＧＨｚ帯に渡って動作できるものとしてもよいが、２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の両方で動作できるが２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の谷間の周波数帯においては必ずしも良好な回路動作ができないものでもよい。つまり、広帯域送信アンプに替えて、２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯とで動作できる２周波アンプとしてもよい。

上記スイッチ部２０３は、２極２投型スイッチで構成され、第１〜第４の４つの端子２０３ａ〜２０３ｄを有する。このスイッチ部２０３は、第１の端子２０３ａを第３の端子２０３ｃまたは第４の端子２０３ｄのいずれか一方に接続することが可能になっている。また、上記第１の端子２０３ａを第２〜第４のいずれの端子２０３ｂ〜２０３ｄにも接続しないことも可能になっている。

また、このスイッチ部２０３は、第２の端子２０３ｂを第３の端子２０３ｃまたは第４の端子２０３ｄのいずれか一方に接続することが可能になっている。また、上記第２の端子２０３ｂを、第１の端子２０３ａ、第３の端子２０３ｃ、第４の端子２０３ｄのいずれにも接続しないことも可能になっている。

また、図２に示すように、上記第１のダイプレクサＤ２０１は、５ＧＨｚ帯に対応する通過帯域を持つハイパスフィルタＨＰＦと２.４ＧＨｚ帯に対応する通過帯域を持つローパスフィルタＬＰＦを有し、上記ハイパスフィルタＨＰＦの一端とローパスフィルタＬＰＦの一端とに共通に接続された共通端子Ｄ２０１ａと、上記ハイパスフィルタＨＰＦの他端に接続された高周波端子Ｄ２０１ｂと、上記ローパスフィルタＬＰＦの他端に接続された低周波端子Ｄ２０１ｃとを有する。また、上記第２のダイプレクサＤ２０２は、５ＧＨｚ帯に対応する通過帯域を持つハイパスフィルタＨＰＦと２.４ＧＨｚ帯に対応する通過帯域を持つローパスフィルタＬＰＦを有し、上記ハイパスフィルタＨＰＦの一端とローパスフィルタＬＰＦの一端とに共通に接続された共通端子Ｄ２０２ａと、上記ハイパスフィルタＨＰＦの他端に接続された高周波端子Ｄ２０２ｂと、上記ローパスフィルタＬＰＦの他端に接続された低周波端子Ｄ２０２ｃとを有する。また、上記第３のダイプレクサＤ２０３は、５ＧＨｚ帯に対応する通過帯域を持つハイパスフィルタＨＰＦと２.４ＧＨｚ帯に対応する通過帯域を持つローパスフィルタＬＰＦを有し、上記ハイパスフィルタＨＰＦの一端とローパスフィルタＬＰＦの一端とに共通に接続された共通端子Ｄ２０３ａと、上記ハイパスフィルタＨＰＦの他端に接続された高周波端子Ｄ２０３ｂと、上記ローパスフィルタＬＰＦの他端に接続された低周波端子Ｄ２０３ｃとを有する。

図２に示すように、上記第１のダイプレクサＤ２０１の共通端子Ｄ１０１ａは、広帯域送信アンプ２０４の出力端子に接続されており、第１のダイプレクサＤ２０１の高周波端子Ｄ２０１ｂは第２信号経路２１５で第２のダイプレクサＤ２０３ｂに接続されている。また、第１のダイプレクサＤ２０１の低周波端子Ｄ２０１ｃは、第１信号経路２１４で第２のダイプレクサＤ２０２の低周波端子Ｄ２０２ｃに接続されている。

また、第２のダイプレクサＤ２０２の共通端子Ｄ２０２ａは、スイッチ部２０３の第１端子２０３ａに接続されている。このスイッチ部２０３の第２端子２０３ｂは、第３のダイプレクサＤ２０３の共通端子Ｄ２０３ａに接続されている。また、この第３のダイプレクサＤ２０３の低周波端子Ｄ２０３ｃは、第１の受信端子２１２に接続されている。

一方、上記スイッチ部２０３の第３端子２０３ｃは第１のアンテナ２０１に接続され、第４端子２０３ｄは第２のアンテナ２０２に接続されている。また、この第１実施形態は、上記スイッチ部２０３の第１〜第４端子２０３ａ〜２０３ｄの接続状態を制御するスイッチ制御部２０９を有する。

次に、この第１実施形態の高周波フロントエンド回路の動作を説明する。

まず、接続状態Ａでは、スイッチ制御部２０９でスイッチ部２０３を制御して、スイッチ部２０３の第１端子２０３ａを第３端子２０３ｃに接続すると共に、第２端子２０３ｂを第１端子２０３ａ,第３端子２０３ｃ,第４端子２０３ｄのいずれにも接続しない。

この接続状態Ａでは、スイッチ部２０３の第１端子２０３ａを第３端子２０３ｃに接続することで、広帯域送信アンプ２０４は、第１のダイプレクサＤ２０１の共通端子Ｄ２０１ａ、低周波端子Ｄ２０１ｃと第１信号経路２１４と第２のダイプレクサＤ２０２の低周波端子Ｄ２０２ｃ、共通端子Ｄ２０２ａを経由して第１のアンテナ２０１に接続される。これにより、広帯域送信アンプ２０４からの２.４ＧＨｚ帯の信号が第１,第２のダイプレクサＤ２０１,Ｄ２０２を経由して第１のアンテナ２０１から送信される。また、スイッチ部２０３の上記接続状態Ａでは、第１のアンテナ２０１で受信した５ＧＨｚ帯の信号は、第２のダイプレクサＤ２０２の共通端子Ｄ２０２ａと高周波端子Ｄ２０２ｂを経由して、第２の受信端子２１３に伝達される。これにより、第１のアンテナ２０１からの５ＧＨｚ帯の信号が第２のダイプレクサＤ２０２を経由して第２の受信端子２１３で受信できる。

なお、この受信端子２１３には、受信アンプ(図示せず)が接続され、この受信アンプによって上記５ＧＨｚ帯の信号が増幅される。

次に、接続状態Ｂでは、スイッチ制御部２０９でスイッチ部２０３を制御して、スイッチ部２０３の第１端子２０３ａを第４端子２０３ｄに接続すると共に、第２端子２０３ｂを第１端子２０３ａ,第３端子２０３ｃ,第４端子２０３ｄのいずれにも接続しない。

この接続状態Ｂでは、スイッチ部２０３の第１の端子２０３ａを第４の端子２０３ｄに接続することで、広帯域送信アンプ２０４は、第１のダイプレクサＤ２０１の共通端子Ｄ２０１ａ、低周波端子Ｄ２０１ｃと第１信号経路２１４と第２のダイプレクサＤ２０２の低周波端子Ｄ２０２ｃ、共通端子Ｄ２０２ａを経由して第２のアンテナ２０２に接続される。これにより、広帯域送信アンプ２０４からの２.４ＧＨｚ帯の信号が第１、第２のダイプレクサＤ２０１、Ｄ２０２を経由して第２のアンテナ２０２から送信される。また、スイッチ部２０３の上記接続状態Ｂでは、第２のアンテナ２０２で受信した５ＧＨｚ帯の信号は、第２のダイプレクサＤ２０２の共通端子Ｄ２０２ａと高周波端子Ｄ２０２ｂを経由して、第２の受信端子２１３に伝達される。これにより、第２のアンテナ２０２からの５ＧＨｚ帯の信号を第２のダイプレクサＤ２０２を経由して第２の受信端子２１３で受信できる。

次に、接続状態Ｃでは、スイッチ制御部２０９でスイッチ部２０３を制御して、スイッチ部２０３の第２端子２０３ｂを第４端子２０３ｄに接続すると共に、第１端子２０３ａを第２端子２０３ｂ〜第４端子２０３ｄのいずれにも接続しない。

この接続状態Ｃでは、スイッチ部２０３の第２の端子２０３ｂを第４の端子２０３ｄに接続することで、広帯域送信アンプ２０４は、第１のダイプレクサＤ２０１の共通端子Ｄ２０１ａ、高周波端子Ｄ２０１ｂと第２の信号経路２１５と第３のダイプレクサＤ２０３の高周波端子Ｄ２０３ｂ、共通端子Ｄ２０３ａを経由して第２のアンテナ２０２に接続される。これにより、広帯域送信アンプ２０４からの５ＧＨｚ帯の信号が第１、第３のダイプレクサＤ２０１、Ｄ２０３を経由して第２のアンテナ２０２から送信される。また、スイッチ部２０３の上記接続状態Ｃでは、第２のアンテナ２０２で受信した２.４ＧＨｚ帯の信号は第３のダイプレクサＤ２０３の共通端子Ｄ２０３ａ、低周波端子Ｄ２０３ｃを経由して、第１の受信端子２１２に伝達される。これにより、第２のアンテナ２０２からの２.４ＧＨｚ帯の信号を第３のダイプレクサＤ２０３を経由して第１の受信端子２１２で受信できる。

次に、接続状態Ｄでは、スイッチ制御部２０９でスイッチ部２０３を制御して、スイッチ部２０３の第２端子２０３ｂを第３端子２０３ｃに接続すると共に、第１端子２０３ａを第２端子２０３ｂ〜第４端子２０３ｄのいずれにも接続しない。

この接続状態Ｄでは、スイッチ部２０３の第２の端子２０３ｂを第３の端子２０３ｃに接続することで、広帯域送信アンプ２０４は、第１のダイプレクサＤ２０１の共通端子Ｄ２０１ａ、高周波端子Ｄ２０１ｂと第２の信号経路２１５と第３のダイプレクサＤ２０３の高周波端子Ｄ２０３ｂ、共通端子Ｄ２０３ａを経由して第１のアンテナ２０１に接続される。これにより、広帯域送信アンプ２０４からの５ＧＨｚ帯の信号が第１、第３のダイプレクサＤ２０１、Ｄ２０３を経由して第１のアンテナ２０１から送信される。また、スイッチ部２０３の上記接続状態Ｄでは、第１のアンテナ２０１で受信した２.５ＧＨｚ帯の信号は第３のダイプレクサＤ２０３の共通端子Ｄ２０３ａ、低周波端子Ｄ２０３ｃを経由して、第１の受信端子２１２に伝達される。これにより、第１のアンテナ２０１からの２.５ＧＨｚ帯の信号を第３のダイプレクサＤ２０３を経由して第１の受信端子２１２で受信できる。

上述の接続状態Ａ〜Ｄによれば、１つの広帯域送信アンプ２０４でもって、送信時のスプリアス放射を抑えつつ、２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の信号を送信でき、かつ、第１,第２のアンテナ２０１,２０２によるアンテナダイバーシティを実現できる。しかも、回路部品としての広帯域送信アンプ２０４の共用化を推し進めてコストとサイズの削減を実現できる。

また、この第１実施形態では、たとえば、上記接続状態ＡとＢでは、上記第１,第２の受信端子２１２,２１３のうちの第２の受信端子２１３を選択して１つの１つの広帯域受信アンプの入力端子に接続する一方、上記接続状態ＣとＤでは、上記第１,第２の受信端子２１２,２１３のうちの第１の受信端子２１３を選択して１つの１つの広帯域受信アンプの入力端子に接続するスイッチ部を設ける。これにより、２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の２つの周波数帯の信号を受信でき、かつ、第１,第２のアンテナ２０１,２０２によるアンテナダイバーシティを実現できる。しかも、回路部品としての受信アンプの共用化を推し進めてコストとサイズの削減を実現できる。

(第２の実施の形態)
次に、図１に、本発明の高周波フロントエンド回路の第２実施形態の回路構成を示す。この第２実施形態は、送信端子１１０に入力端子が接続された広帯域送信アンプ１０４と、第１〜第３の３つのダイプレクサＤ１０１〜Ｄ１０３と、スイッチ部１０３と、第１のアンテナ１０１と、第２のアンテナ１０２を備える。

この第２実施形態では、上記広帯域送信アンプ１０４、第１〜第３の３つのダイプレクサＤ１０１〜Ｄ１０３の構成は、前述の第１実施形態の広帯域送信アンプ２０４、第１〜第３の３つのダイプレクサＤ２０１〜Ｄ２０３の構成と同様である。したがって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主に説明する。この第２実施形態は、主に次の(ｉ)〜(iｖ)の点が前述の第１実施形態と異なっている。

(ｉ)図１に示すように、この第２実施形態では、第３のダイプレクサＤ１０３の低周波端子Ｄ１０３ｃと第１の受信端子１１２との間に２.４ＧＨｚ帯の周波数帯に対応した通過帯域を有する受信フィルタ１０８を接続した。また、第２のダイプレクサＤ１０２の高周波端子Ｄ１０２ｂと第２の受信端子１１３との間に５ＧＨｚ帯の周波数帯に対応した通過帯域を有する受信フィルタ１０９を接続した。また、この第２実施形態は、上記第１の受信端子１１２に第３の端子１０６ｃが接続され、第２の受信端子１１３に第２の端子１０６ｂが接続された１極２投型スイッチ１０６を備えた。また、この第２実施形態は、広帯域受信アンプ１０５を有し、この広帯域受信アンプ１０５の出力端子は第３の受信端子１１１に接続されている。また、この広帯域受信アンプ１０５の入力端子は、上記１極２投型スイッチ１０６の第１端子１０６ａに接続されている。

(ii) また、図１に示すように、この第２実施形態では、第１のダイプレクサＤ１０１の低周波端子Ｄ１０１ｃと第２のダイプレクサＤ１０２の低周波端子Ｄ１０２ｃとを接続する第１信号経路１１４に直列に接続したローパスフィルタ１０７を備えた。このローパスフィルタ１０７は、２.４ＧＨｚ帯を通過帯域とし５ＧＨｚ帯を阻止帯域とする。

(iii) また、この第２実施形態では、第３のダイプレクサＤ１０３の共通端子Ｄ１０３ａとスイッチ部１０３の第２端子１０３ｂとを接続する接続線１１６に直列な直列１極１投スイッチＳ１０５を備えた。また、上記接続線１１６とグランドとの間に接続された並列１極１投スイッチＳ１０６を備えた。

(iｖ) また、この第２実施形態では、スイッチ部１０３を、第１〜第４の４つの１極１投スイッチＳ１０１〜Ｓ１０４で構成した。第１のスイッチＳ１０１は第１端子１０３ａと第４端子１０３ｄとの間に接続され、第２のスイッチＳ１０２は第２端子１０３ｂと第４端子１０３ｄとの間に接続されている。また、第３のスイッチＳ１０３は第３端子１０３ｃと第２端子１０３ｂとの間に接続され、第４のスイッチＳ１０４は第１端子１０３ａと第３端子１０３ｃとの間に接続されている。

次に、この第２実施形態の動作を説明する。この第２実施形態では、図３に示す第１の動作モードと図４に示す第２の動作モードを有する。

まず、スイッチ制御部１１９が上記スイッチ部１０３と１極２投スイッチ１０６と直列１極１投スイッチＳ１０５と並列１極１投スイッチＳ１０６を図３に示すように接続する第１の動作モードを説明する。

この第１の動作モードは、２.４ＧＨｚ帯(８０２.１１ｂ／ｇ)で送信を行うか或いは５ＧＨｚ帯(８０２.１１ａ)で受信を行う際の動作モードであり、ダイバーシティ対応の第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の２本のアンテナのうちの第１のアンテナ１０１を選択した状態になっている。

つまり、この第１の動作モードでは、スイッチ制御部１１９は、スイッチ部１０３の第４のスイッチＳ１０４をオンにする一方、第１のスイッチＳ１０１と第２のスイッチＳ１０２と第３のスイッチＳ１０３をオフにする。また、スイッチ制御部１１９は、１極２投スイッチ１０６の第１端子１０６ａを第２端子１０６ｂに接続する。また、スイッチ制御部１１９は、直列１極１投スイッチＳ１０５をオフにする一方、並列１極１投スイッチＳ１０６をオンにする。

この第１動作モードでは、第１のアンテナ１０１は、破線で示した信号経路３０３によって、第２のダイプレクサＤ１０２に接続される。したがって、この第１のアンテナ１０１からの５ＧＨｚ帯の受信信号は、信号経路３０２で示すように、第２のダイプレクサＤ１０２のハイパスフィルタＨＰＦ、５ＧＨｚ帯受信フィルタ１０９、スイッチ１０６、広帯域受信アンプ１０５を経由して受信端子１１１に出力される。

一方、送信端子１１０から入力された送信信号のうちの２.４ＧＨｚ帯の基本波は、破線の信号経路３０１で示すように、広帯域送信アンプ１０４と第１のダイプレクサＤ１０１のローパスフィルタＬＰＦと第１の信号経路１１４のローパスフィルタ１０７と、第２のダイプレクサＤ１０２のローパスフィルタＬＰＦを通って高調波除去される。したがって、広帯域送信アンプ１０４が発生する高調波スプリアスは、信号経路３０１と信号経路３０３を通って第１のアンテナ１０１から漏れ出ることは無い。

したがって、送信信号のうちの２倍波(５ＧＨｚ帯)は、第１のダイプレクサＤ１０１を通る際に、高周波端子Ｄ１０１ｂからしか出られないので、破線の信号経路３０４における第２信号経路１１５に漏洩することになる。しかし、この信号経路３０４は、途中で、直列１極１投スイッチＳ１０５がオフになっており、かつ、並列１極１投スイッチＳ１０６がオンになっているので、上記２倍波(５ＧＨｚ帯)は大幅に減衰させられることになる。しかも、スイッチ部１０３では、第１スイッチＳ１０１と第３スイッチＳ１０３だけでなく、第２スイッチＳ１０２もオフしているので、上記２倍波(５ＧＨｚ帯)は更に減衰させられる。したがって、上記２倍波(５ＧＨｚ帯)は、第１,第２の２本のアンテナ１０１,１０２のどちらからも漏れることは無い。

次に、スイッチ制御部１１９が上記スイッチ部１０３と１極２投スイッチ１０６と直列１極１投スイッチＳ１０５と並列１極１投スイッチＳ１０６を図４に示すように接続する第２の動作モードを説明する。

この第２の動作モードは、５ＧＨｚ帯(８０２.１１ａ)で送信を行うか或いは２.４ＧＨｚ帯(８０２.１１ｂ／ｇ)で受信を行う際の動作モードであり、ダイバーシティ対応の２本のアンテナ１０１と１０２のうちの第２のアンテナ１０２を選択した動作である。

図４に示すように、この第２の動作モードでは、スイッチ制御部１１９は、スイッチ部１０３の第２のスイッチＳ１０２をオンにする一方、第１のスイッチＳ１０１と第３のスイッチＳ１０３と第４のスイッチＳ１０４をオフにする。また、スイッチ制御部１１９は、１極２投スイッチ１０６の第１端子１０６ａを第３端子１０６ｃに接続する。また、スイッチ制御部１１９は、直列１極１投スイッチＳ１０５をオンにする一方、並列１極１投スイッチＳ１０６をオフにする。

この第２動作モードでは、第２のアンテナ１０２が、破線で示した信号経路４０３の如く、第３のダイプレクサＤ１０３の共通端子Ｄ１０３ａに接続される。したがって、第２のアンテナ１０２からの２.４ＧＨｚ帯の受信信号は、第３のダイプレクサＤ１０３のローパスフィルタＬＰＦと２.４ＧＨｚ帯受信フィルタ１０８および、スイッチ１０６と受信アンプ１０５を通って受信端子１１１に出力される。

一方、送信端子１１０から入力された５ＧＨｚ帯の送信信号は、破線の信号経路４０１で示すように、広帯域送信アンプ１０４と第１のダイプレクサＤ１０１のハイパスフィルタＨＰＦを通って、第２信号経路１１５から、第３のダイプレクサＤ１０３のハイパスフィルタＨＰＦに伝達され、さらに、破線の信号経路４０３を通って、第２のアンテナ１０２から送信される。

ここで、上記５ＧＨｚ帯の送信信号の２倍波(１０ＧＨｚ帯)については、そもそも、広帯域送信アンプ１０４やその他の部品の帯域外であるので、発生も漏洩も少ない。しかし、上記２倍波(１０ＧＨｚ帯)を敢えて除去したい場合には、第１のダイプレクサＤ１０１の高周波端子Ｄ１０１ｂと第３のダイプレクサＤ１０３の高周波端子Ｄ１０３ｂを接続する第２信号経路１１５のどこかに５ＧＨｚ帯を通過域として１０ＧＨｚ帯を阻止域とするようなローパスフィルタ等を直列に挿入しておけば良い。

次に、図５〜図８を順に参照して、この第２実施形態の高周波フロントエンド回路において、上記第１の動作モードおよび第２の動作モードについて、透過係数の特性を調べた結果を説明する。

図５〜図８に示す透過係数の各特性は、実測結果を基に、市販の一般的な回路シミュレータ(Ａｇｉｌｅｎｔ社ＡＤＳ)上でシミュレーションした結果である。第１〜第３のダイプレクサＤ１０１〜Ｄ１０３は、村田製作所製のＬＦＤ２１２Ｇ４５ＤＰ３Ａ１８８を実測して得たＳパラメータを用いた。また、ローパスフィルタ１０７と、２.４ＧＨｚ帯受信フィルタ１０８と、５ＧＨｚ帯受信フィルタ１０９は、それぞれ、村田製作所製のＬＦＬ１８２Ｇ４５ＴＣ１Ａ１０８と、ＬＦＢ２１２Ｇ４５ＳＧ８Ａ１６６と、ＬＦＢ２１５Ｇ３７ＳＧ８Ａ１８０を実測して得たＳパラメータを用いてシミュレーションした。また、６個の１極１投(ＳＰＳＴ)型スイッチＳ１０１〜Ｓ１０６については、回路シミュレータ上のアッテネータ部品を用いて、オン時には、挿入損を０.４ｄＢとし、オフ時には挿入損を２０ｄＢとしてモデル化してシミュレーションした。

図５には、図３に示す第１の動作モードにおける送信信号のＳパラメータの特性Ｖ１を示す。つまり、図５のＳパラメータの特性Ｖ１は、送信アンプ１０４の出力端子から第１のアンテナ１０１までの信号経路３０１と３０３で示す伝達経路のＳパラメータの特性である。このＳパラメータ特性Ｖ１における領域Ａ１付近が、基本波つまり送信信号(２.４ＧＨｚ帯)に対する損失を表している。領域Ａ１から分かるように、１.５ｄＢ程度の良好な値が得られている。一方、特性Ｖ１における領域Ａ２付近は２倍波(５ＧＨｚ帯)に対する抑圧度を表しており、８０ｄＢ以上も抑圧できている。

一方、図６には、図３に示す第１の動作モードにおける受信信号のＳパラメータの特性Ｖ２を示す。つまり、図６には、第１の動作モードにおける第１のアンテナ１０１から受信アンプ１０５の入力端子までの信号経路３０３と３０２で示す伝達経路のＳパラメータ特性Ｖ２を示す。このＳパラメータ特性Ｖ２における領域Ｂ付近が５ＧＨｚ帯の受信信号に対する損失を表している。この領域Ｂから分かるように、３.４ｄＢ程度の良好な値が得られている。

また、図７は、第２の動作モードにおける送信信号に対するＳパラメータ特性Ｖ３を示す。つまり、図７は、図４に示す第２の動作モードにおいて、送信アンプ１０４の出力端子から第２のアンテナ１０２までの信号経路４０１と４０３で示す伝達経路のＳパラメータ特性である。このＳパラメータ特性Ｖ３の領域Ｃ付近が基本波つまり５ＧＨｚ帯の送信信号に対する損失を表しており、ほとんどの周波数帯で３ｄＢを切る値が得られている。特性Ｖ３から分かるように、今回シミュレーションした図１の回路では部品間のインピーダンス整合を特に取っていないため、不整合によるロスが生じている。チップインダクタンスＬやキャパシタンスＣを上記回路に適宜挿入して整合を取れば、ロスをさらに改善することが可能である。

次に、図８は、図４に示す第２の動作モードにおける受信信号に対するＳパラメータ特性Ｖ４を示す。つまり、図８は、第２の動作モードにおいて、第２のアンテナ１０２の出力端から受信アンプ１０５までの信号経路４０３と信号経路４０２とで示す伝達経路のＳパラメータ特性Ｖ４を示す。このＳパラメータ特性Ｖ４の領域Ｄ付近が２.４ＧＨｚ帯の受信信号に対する損失を表しており、３ｄＢ程度の良好な値が得られている。

上述の図５〜図８のＳパラメータ特性Ｖ１〜Ｖ４で示すように、この第２実施形態の高周波フロントエンド回路によれば、２.４ＧＨｚと５ＧＨｚの２つの周波数帯において、アンテナダイバーシティ付きの良好な送受信動作が実現されている。しかも、２.４ＧＨｚ帯送信時に送信アンプ１０４が発生する２倍波スプリアス(５ＧＨｚ帯)についても、十分に抑圧され、第２のアンテナ１０２から漏れ出ることが無い。

(第３の実施の形態)
次に、図９に、この発明の第３実施形態としての高周波通信装置の構成を示す。

この第３実施形態は、上記第２実施形態の高周波フロントエンド回路５０３を備える。なお、図９では、図１における第１のアンテナ１０１を符号５０１で示し、図１における第２のアンテナ１０２を符号５０２で示す。

この第３実施形態では、上記高周波フロントエンド回路５０３は、１本の送信信号線５０６と１本の受信信号線５０７とで広帯域アップダウンコンバータ回路５０４に接続されている。また、この広帯域アップダウンコンバータ回路５０４は、受信信号線５０８と送信信号線５０９とでマルチモード変復調回路５０５に接続されている。

この第３実施形態の高周波通信装置では、マルチモード変復調回路５０５で生成された８０２.１１ｂ／ｇ／ａいずれかの規格の変調波は、広帯域のアップダウンコンバータ回路５０４によって、２.４ＧＨｚ帯あるいは５ＧＨｚ帯に周波数変換され、上記高周波フロントエンド回路５０３によって、増幅され、フィルタリングされ、アンテナ選択された後、２本のアンテナ５０１と５０２のうちの適切な方から送信される。

一方、この２本のアンテナ５０１と５０２で受信された信号は、高周波フロントエンド回路５０３によって、増幅され、フィルタリングされ、ダイバーシティ選択された後、広帯域のアップダウンコンバータ回路５０４によって、２.４ＧＨｚ帯あるいは５ＧＨｚ帯の信号から低周波帯の信号に周波数変換され、さらに、マルチモード復調回路５０５によって、８０２.１１ｂ／ｇ／ａのうちのいずれの規格かに関わらず復調される。

図９に示すように、この第３実施形態の高周波通信装置では、図１０に示すような従来技術の高周波通信装置の復変調回路６０６,６０７に比べて、変復調回路５０５の共用化が進んでおり、部品数の大幅削減が実現されている。

この違いが生じた原因は、図１０の従来例では、高周波フロントエンド回路６０３に２本の送信信号線６０８,６１０と２本の受信信号線６０９,６１１が接続されていたのに対し、この第３実施形態の高周波フロントエンド回路５０３では１本の送信信号線５０６と１本の受信信号線５０７だけに統合されたことである。

図９に示すマルチモード変復調回路５０５は、ディジタルＩＣにおけるトランジスタの集積度の向上と、近年注目を集めているリコンフィギュラブル技術によって、既に現実のものとなってきている。また、広帯域アップダウンコンバータ回路５０４は、近年一般的になったＲＦＩＣ(Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ)上のＺｅｒｏ−ＩＦ方式やＬｏｗ−ＩＦ方式アーキテクチャによれば、比較的容易に実現できることが広く知られている。

すなわち、図９に示すマルチモード・マルチバンド無線通信機を実現するに当たって、従来技術において残っていた障害が、高周波フロントエンド回路５０３であった。つまり、図１１に示した従来技術(特許文献１)では、アンテナダイバーシティが可能で２倍波スプリアス放射も少ないが、周波数毎に送受信端子７１１〜７１４に分かれてしまっている。このため、従来は、図９に示す構成の高周波通信装置を実現できなかった。また、図１２に示した従来技術(特許文献３)では、周波数にかかわらず送受信端子８０９、８１０が統合されているが、アンテナダイバーシティが不完全で２倍波スプリアス放射も抑圧できておらず、やはり図９に示す高周波通信装置の構成には用いることができなかった。

これに対し、本発明の第２実施形態の高周波フロントエンド回路は、図９に示す高周波通信装置を構成するための要求を満たすものである。すなわち、本発明の高周波フロントエンド回路によれば、フロントエンド部の回路構造のみならず、無線通信装置全体の構成に対して、コストとサイズの削減を実現するような影響を与えるものである。

なお、上記第１〜第３実施形態では、第１の周波数帯を２.５ＧＨｚ帯とし、第２の周波数帯を５ＧＨｚ帯としたが、第１,第２の周波数帯はこれに限らないのは勿論である。また、上記第２実施形態では、図１に示されるように、スイッチ部１０３を、一例として、４つの１極１投型スイッチＳ１０１〜Ｓ１０４をリング状に接続して構成したが、ＰＩＮダイオード製の２極２投型スイッチで構成してもよい。なお、上記スイッチ部１０３の構成はこれらに限らない。たとえば、上記スイッチ部１０３を２つの１極２投型スイッチで構成してもよい。この場合、２つの１極２投型スイッチの１極側の各１つの端子同士を接続するとともに、２つの１極２投型スイッチの２投側の各２つ、つまり計４つの端子を第１〜第４の端子とする。また、上記第１〜第３実施形態では、高周波信号がアンテナを通って無線通信される装置について説明したが、アンテナを例えばケーブルに置き換えれば有線通信化した装置となる。

図１は、本発明の高周波フロントエンド回路の第２実施形態を示す回路図である。 図２は、本発明の高周波フロントエンド回路の第１実施形態を示す回路図である。 図３は、図１の第２実施形態の回路の第１動作モードにおける信号経路を示す回路図である。 図４は、図１の第２実施形態の回路の第２動作モードにおける信号経路を示す回路図である。 図５は、上記第２実施形態の回路の第１動作モードにおける送信信号の透過特性を示す特性図である。 図６は、上記第２実施形態の回路の第１動作モードにおける受信信号の透過特性を示す特性図である。 図７は、上記第２実施形態の回路の第２動作モードにおける送信信号の透過特性を示す特性図である。 図８は、上記第２実施形態の回路の第２動作モードにおける受信信号の透過特性を示す特性図である。 図９は、本発明の第３実施形態である高周波通信装置を示すブロック図である。 図１０は、第１従来例を有する無線通信装置全体の構成を示す模式図である。 図１１は、第１従来例を示す模式図である。 図１２は第３従来例を示す模式図である。 図１３は、アンプで高調波が発生する様子の一例を示す模式的な特性図である。

符号の説明

１０１、２０１、５０１…第１のアンテナ
１０２、２０２、５０２…第２のアンテナ
１０３、２０３…スイッチ部
１０４、２０４…広帯域送信アンプ
１０５…広帯域受信アンプ
１０６…１極２投型スイッチ
１０７…ローパスフィルタ
１０８…２.４ＧＨｚ帯受信フィルタ
１０９…５ＧＨｚ帯受信フィルタ
１１０…送信端子
１１１…受信端子
１１９…スイッチ制御部
Ｄ１０１、Ｄ２０１…第１のダイプレクサ
Ｄ１０２、Ｄ２０２…第２のダイプレクサ
Ｄ１０３、Ｄ２０３…第３のダイプレクサ
Ｓ１０１〜Ｓ１０４…第１〜第４の１極１投型スイッチ
Ｓ１０５…直列１極１投型スイッチ
Ｓ１０６…並列１極１投型スイッチ
２１２…第１の受信端子
２１３…第２の受信端子
３０１〜３０４、４０１〜４０３…信号経路
５０３…高周波フロントエンド回路
５０４…広帯域アップダウンコンバータ回路
５０５…マルチモード変復調回路

Claims (8)

1. 第１の周波数帯と第２の周波数帯のうちのいずれか一つを選択して通信を行うＴＤＤ方式の高周波フロントエンド回路であって、
   上記第２の周波数帯は上記第１の周波数帯に比べて高い周波数帯であり、
   第１のアンテナと、
   第２のアンテナと、
   第１の受信端子と、
   第２の受信端子と、
   １つの送信端子と、
   上記送信端子に入力端子が接続された送信アンプと、
   上記送信アンプの出力端子に共通端子が接続された第１のダイプレクサと、
   低周波端子が第１信号経路でもって上記第１のダイプレクサの低周波端子に接続されると共に高周波端子が上記第２の受信端子に接続された第２のダイプレクサと、
   低周波端子が上記第１の受信端子に接続されると共に高周波端子が第２信号経路でもって上記第１のダイプレクサの高周波端子に接続された第３のダイプレクサと、
   第１の端子が上記第２のダイプレクサの共通端子に接続され、第２の端子が上記第３のダイプレクサの共通端子に接続され、第３の端子が上記第１のアンテナに接続され、第４の端子が上記第２のアンテナに接続されると共に上記第１の端子と上記第２の端子の両方もしくは一方を上記第３の端子と上記第４の端子の両方もしくは一方に一対一に接続するスイッチ部とを備え、
   上記第１乃至第３のダイプレクサは、それぞれ、上記共通端子と上記高周波端子との間の経路が上記第２の周波数帯に対応した通過帯域を有する一方、上記共通端子と上記低周波端子との間の経路が上記第１の周波数帯に対応した通過帯域を有することを特徴とする高周波フロントエンド回路。
2. 請求項１に記載の高周波フロントエンド回路において、
   上記第１の周波数帯に対応した通過帯域を有すると共に上記第１の受信端子と上記第３のダイプレクサの上記低周波端子との間に接続された第１の受信フィルタと、
   上記第２の周波数帯に対応した通過帯域を有すると共に上記第２の受信端子と上記第２のダイプレクサの上記高周波端子との間に接続された第２の受信フィルタと、
   受信アンプと、
   第１の端子が上記受信アンプの入力端子に接続され、第２の端子が上記第２の受信端子に接続され、第３の端子が上記第１の受信端子に接続されると共に上記第１の端子を上記第２の端子または第３の端子に接続する１極２投型スイッチと
   を備えたことを特徴とする高周波フロントエンド回路。
3. 請求項１に記載の高周波フロントエンド回路において、
   上記スイッチ部の第１の端子を第３の端子に接続して、上記第１の周波数帯と上記第１のアンテナで通信を行っている場合には、上記スイッチ部の第２の端子を第４の端子に接続しない一方、
   上記スイッチ部の第１の端子を第４の端子に接続して、上記第１の周波数帯と上記第２のアンテナで通信を行っている場合には、上記スイッチ部の第２の端子を第３の端子に接続しないように、上記スイッチ部を制御するスイッチ制御部を備えたことを特徴とする高周波フロントエンド回路。
4. 請求項１に記載の高周波フロントエンド回路において、
   上記第１のダイプレクサの高周波端子と上記第３のダイプレクサの高周波端子との間で上記第２信号経路に直列接続された１つあるいは複数の直列１極１投型スイッチと、上記第３のダイプレクサの共通端子と上記スイッチ部の第２の端子との間に直列接続された１つあるいは複数の直列１極１投型スイッチとのうちの少なくとも一方の直列１極１投型スイッチと、
   上記第１の周波数帯で通信を行う場合は、上記直列１極１投型スイッチをオフする一方、上記第２の周波数帯で通信を行う場合は、上記直列１極１投型スイッチをオンする直列１極１投型スイッチ制御部と
   を備えたことを特徴とする高周波フロントエンド回路。
5. 請求項１に記載の高周波フロントエンド回路において、
   上記第１のダイプレクサの高周波端子と上記第３のダイプレクサの高周波端子との間で上記第２信号経路とグランドとの間に接続された１つあるいは複数の並列１極１投型スイッチと、上記第３のダイプレクサの共通端子と上記スイッチ部の第２の端子とを接続する接続線とグランドとの間に接続された１つあるいは複数の並列１極１投型スイッチとのうちの少なくとも一方の並列１極１投型スイッチと、
   上記第１の周波数帯で通信を行う場合は、上記並列１極１投型スイッチをオンする一方、上記第２の周波数帯で通信を行う場合は、上記並列１極１投型スイッチをオフする並列１極１投型スイッチ制御部と
   を備えたことを特徴とする高周波フロントエンド回路。
6. 請求項１に記載の高周波フロントエンド回路において、
   上記第１のダイプレクサの上記低周波端子と上記第２のダイプレクサの上記低周波端子との間で上記第１信号経路に直列接続されると共に上記第１周波数帯を通過帯域とし上記第２周波数帯を阻止帯域とするローパスフィルタを備えたことを特徴とする高周波フロントエンド回路。
7. 請求項１に記載の高周波フロントエンド回路において、
   上記第１のダイプレクサの高周波端子と上記第３のダイプレクサの高周波端子との間で上記第２信号経路に直列接続されると共に上記第２周波数帯を通過帯域とし、この第２周波数帯の整数倍の周波数帯を阻止帯域とするローパスフィルタを備えたことを特徴とする高周波フロントエンド回路。
8. 請求項２に記載の高周波フロントエンド回路と、
   アップダウンコンバータ回路とを備え、
   上記高周波フロントエンド回路と上記アップダウンコンバータ回路とは、高周波信号に関して、１本の送信信号線と１本の受信信号線とによって接続されており、
   上記第１、第２の２つの周波数帯のうちのいずれか一方の周波数帯の信号を選択して通信を行うことを特徴とする高周波通信装置。

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