JP2006304081A - 高周波回路、高周波回路部品及びこれを用いた通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高調波信号がアンテナから放射されることを抑制した無線LANに好適な高周波回路を提供する。
【解決手段】 高周波スイッチ回路1、第1の分波回路3、第2の分波回路2、ローパスフィルタ回路5、ローパスフィルタ回路6、第1の高周波電力増幅器8、第2の高周波電力増幅器9、第1の低雑音増幅器17、第2の低雑音増幅器7及び検波回路16からなり、マルチバンドアンテナ端子と高周波スイッチ回路1との間にローパスフィルタ等の高調波低減回路を設けた高周波回路。
【選択図】 図1
【解決手段】 高周波スイッチ回路1、第1の分波回路3、第2の分波回路2、ローパスフィルタ回路5、ローパスフィルタ回路6、第1の高周波電力増幅器8、第2の高周波電力増幅器9、第1の低雑音増幅器17、第2の低雑音増幅器7及び検波回路16からなり、マルチバンドアンテナ端子と高周波スイッチ回路1との間にローパスフィルタ等の高調波低減回路を設けた高周波回路。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電子電器機器間における無線伝送を行う無線通信装置に関し、特に少なくとも2つの通信システムに共用可能で送信電力の検波機能を有した高周波回路及びこれを用いた通信装置に関する。
現在、IEEE802.11規格に代表される無線LANによるデータ通信が広く一般化している。例えばパーソナルコンピュータ(PC)、プリンタやハードディスク、ブロードバンドルーターなどのPCの周辺機器、FAX、冷蔵庫、標準テレビ(SDTV)、高品位テレビ(HDTV)、カメラ、ビデオ、携帯電話等々の電子機器、自動車内や航空機内での有線通信に変わる信号伝達手段として採用され、それぞれの電子電器機器間において無線データ伝送が行われている。
無線LANの規格として、IEEE802.11aは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples:直交周波数多重分割)変調方式を用いて、最大54Mbpsの高速データ通信をサポートするものであり、その周波数帯域は5GHz帯が利用される。またIEEE802.11bは、DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum:ダイレクト・シーケンス・スペクトル拡散)方式で、5.5Mbps、11Mbpsの高速通信をサポートするものであり、無線免許なしに自由に利用可能な、2.4GHzのISM(Industrial,Scientific and Medical:産業、科学及び医療)帯域が利用される。またIEEE802.11gは、OFDM変調方式を用いて、最大54Mbpsの高速データ通信をサポートするものであり、IEEE802.11bと同様に2.4GHz帯域が利用される。
以下の説明ではIEEE802.11b、IEEE802.11gを第1の通信システム(11bg)とし、IEEE802.11aを第2の通信システム(11a)として説明する。
以下の説明ではIEEE802.11b、IEEE802.11gを第1の通信システム(11bg)とし、IEEE802.11aを第2の通信システム(11a)として説明する。
このような無線LANを用いたマルチバンド通信装置が特許文献1に記載されている。このマルチバンド通信装置に用いられる高周波回路は、通信周波数帯が異なる2つの通信システム(IEEE802.11a、IEEE802.11b)で送受信が可能な2個のデュアルバンドアンテナと、送信側回路、受信側回路との接続を切り替える4つのポートを備えた高周波スイッチSW1と、高周波スイッチの一つのポートと送信側回路との間に配置されるダイプレクサ3と、高周波スイッチの他のポートと受信側回路との間に配置されるダイプレクサ5とを備え、ダイバーシティ受信可能なものである(図17参照)。
また、他方無線LANを欧州でも使えるようにするための通信システムとしてIEEE802.11hがあり、新たにTPC(Transmission Power Control)機能が求められてきている。ここでTPC機能とは、例えば端末と基地局が近い場合、送信パワーを抑えても良好な通信ができる時は送信電力を抑えるという仕様であり、従来の無線LANと比較して、より精度良く出力パワーを制御する必要性がある。
ここで、従来の無線LANで使用されているパワー制御回路としては、特許文献1に記載されている様に、パワーアンプPA1について言えば、パワーアンプPA1と送信のダイプレクサ3の間にカプラ(図示せず)を接続し、カプラからの検波信号を検波ダイオードD2と平滑回路C2及びR2からなる検波器で整流し、得られた検波電圧をもとにRFICの出力信号を制御するものがある。
ここで、従来の無線LANで使用されているパワー制御回路としては、特許文献1に記載されている様に、パワーアンプPA1について言えば、パワーアンプPA1と送信のダイプレクサ3の間にカプラ(図示せず)を接続し、カプラからの検波信号を検波ダイオードD2と平滑回路C2及びR2からなる検波器で整流し、得られた検波電圧をもとにRFICの出力信号を制御するものがある。
しかしながら、従来の無線LAN通信装置では次のような問題があった。
一つは、送信電力を検波する際に検波ダイオードによる歪が原因となり、高調波信号を発生することである。この高調波信号は主として送信信号の2倍あるいは3倍の周波数であり、この高調波信号は反射波となってカプラ方向に反射されカプラを経由して大部分はアンテナから放射されてしまうと言う問題である。
もう一つは、送信信号の一部が高周波スイッチを介して受信側回路に回り込み、これが低雑音増幅器で歪み、ここでも高調波信号を発生すると言う問題である。この高調波信号も送信信号の2倍あるいは3倍の周波数であり、反射波となってアンテナから放射されてしまう。
一つは、送信電力を検波する際に検波ダイオードによる歪が原因となり、高調波信号を発生することである。この高調波信号は主として送信信号の2倍あるいは3倍の周波数であり、この高調波信号は反射波となってカプラ方向に反射されカプラを経由して大部分はアンテナから放射されてしまうと言う問題である。
もう一つは、送信信号の一部が高周波スイッチを介して受信側回路に回り込み、これが低雑音増幅器で歪み、ここでも高調波信号を発生すると言う問題である。この高調波信号も送信信号の2倍あるいは3倍の周波数であり、反射波となってアンテナから放射されてしまう。
本発明は上述の問題点に鑑み、検波ダイオードで発生する高調波信号を低減すること、また低雑音増幅器で発生した高調波信号をも低減することを目的とし、このような高調波信号がアンテナから放射されることを抑制した高周波回路、この高周波回路を積層体内にモジュール化して構成した高周波回路部品及びこれを用いた無線LANによる通信装置を提供するものである。
本発明に係る高周波回路は図1を用いて説明すれば以下のようである。即ち、第1と第2の周波数帯域(2.4GHz帯域11bgと5GHz帯域11a)を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられる高周波回路であって、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と、前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子(11bg−T)と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子(11a−T)と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子(11bg−R)と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子(11a−R)とを有し、前記複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と前記第1の送信端子(11bg−T)又は第2の送信端子(11a−T)との接続、あるいは前記複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と前記第1の受信端子(11bg−R)又は第2の受信端子(11a−R)との接続を切り替える少なくとも4つのポートを備えた高周波スイッチ回路(1)と、前記高周波スイッチ回路(1)の一つのポート(1a)と前記第1及び第2の送信端子(11bg−T、11a−T)との間に配置される第1の分波回路(3)または高周波スイッチ回路(3’)と(以下、代用できる「または」の構成については「/」で示す)、前記高周波スイッチ回路(1)の他の一つのポート(1b)と前記第1及び第2の受信端子(11bg−R、11a−R)との間に配置される第2の分波回路(2)/高周波スイッチ回路(2’)と、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する検波回路(16)を、前記高周波スイッチ回路(1)と前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)との間に配置し、さらに、前記複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と前記高周波スイッチ回路(1)との間および/または前記高周波スイッチ回路(1)と前記検波回路(16)との間に、高調波低減回路(11、12・・・、11’、12’)を設けたことを特徴とする高周波回路である。
本発明では上記した高周波回路において、前記高周波スイッチ回路と前記第2の分波回路/高周波スイッチ回路との間、あるいは前記第2の分波回路/高周波スイッチ回路の後段に、第2の高調波低減回路を設けたことも特徴としている。
また、上記した高周波回路は、第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と前記第1の送信端子(11bg−T)との間に第1の高周波電力増幅器回路(8)と、前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と前記第2の送信端子(11a−T)との間に第2の高周波電力増幅器回路(9)とを備え、前記第2の分波回路(2)/高周波スイッチ回路(2’)と前記第1の受信端子(11bg−R)との間に第1の低雑音増幅器回路(17)と、前記第2の分波回路(2)/高周波スイッチ回路(2’)と前記第2の受信端子(11a−R)との間に第2の低雑音増幅器回路(7)とを備えている。
また、前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と第1の高周波電力増幅器回路(8)との間および前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と前記第2の高周波電力増幅器回路(9)との間にローパスフィルタ回路(6、5)を設けることは望ましい。尚、上記した高周波回路において各々の回路に付記した記号は、図1を参照したもので、これらの回路に付記した記号は本願発明を限定的に解釈するものではない。このことは以下の本願発明においても同様である。
また、上記した高周波回路は、第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と前記第1の送信端子(11bg−T)との間に第1の高周波電力増幅器回路(8)と、前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と前記第2の送信端子(11a−T)との間に第2の高周波電力増幅器回路(9)とを備え、前記第2の分波回路(2)/高周波スイッチ回路(2’)と前記第1の受信端子(11bg−R)との間に第1の低雑音増幅器回路(17)と、前記第2の分波回路(2)/高周波スイッチ回路(2’)と前記第2の受信端子(11a−R)との間に第2の低雑音増幅器回路(7)とを備えている。
また、前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と第1の高周波電力増幅器回路(8)との間および前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と前記第2の高周波電力増幅器回路(9)との間にローパスフィルタ回路(6、5)を設けることは望ましい。尚、上記した高周波回路において各々の回路に付記した記号は、図1を参照したもので、これらの回路に付記した記号は本願発明を限定的に解釈するものではない。このことは以下の本願発明においても同様である。
第1の発明では、高調波低減回路(11、12・・・)をアンテナトップに設けることにより、検波回路から反射された高調波と低雑音増幅器から反射された高調波を共に低減することができる。高調波低減回路(11、12・・・)を高周波スイッチ回路(1)と検波回路(16)との間に設けた場合は、検波回路から反射する高調波を低減し、また低雑音増幅回路に廻り込む高調波を低減できる。望ましくは、高周波スイッチ回路(1)と第2の分波回路(2)との間あるいは低雑音増幅器との間に、低雑音増幅器からの反射高調波を低減する為の第2の高調波低減回路を設けることである。第1の高調波低減回路と第2の高調波低減回路の両方を設けることは必要でない場合が多い。しかし、場合によっては低減する周波数帯域をずらして効率的に高調波の低減効果を狙うことを行うことも出来る。
第2の発明を図3を用いて説明すると、この高周波回路は、第1と第2の周波数帯域(2.4GHz帯域11bgと5GHz帯域11a)を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられる高周波回路であって、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と、前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子(11bg−T)と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子(11a−T)と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子(11bg−R)と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子(11a−R)とを有し、前記1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と前記第1の送信端子(11bg−T)又は第2の送信端子(11a−T)との接続、あるいは前記1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と前記第1の受信端子(11bg−R)又は第2の受信端子(11a−R)との接続を切り替える3つのポートを備えた高周波スイッチ回路(25)と、前記高周波スイッチ回路(25)の一つのポート(25c)には前記マルチバンドアンテナ端子が接続され、他の一つのポート(25a)と前記第1及び第2の送信端子(11bg−T、11a−T)との間には第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)と、もう一つのポート(25b)と前記第1及び第2の受信端子(11bg−R、11a−T)との間には第2の分波回路(2)/高周波スイッチ(2’)とを配置し、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する検波回路(16)を、前記高周波スイッチ回路(25)と前記第1の分波回路(3)/高周波スイッチ回路(3’)との間に配置し、さらに、前記1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と前記高周波スイッチ回路(25)との間および/または前記高周波スイッチ回路(25)と前記検波回路(16)との間に、高調波低減回路(11)を設けたことを特徴としている。
この発明が第1の発明と異なる点は、1つのマルチバンドアンテナを用いるようになし、3つのポートを備えたSPDT型の高周波スイッチ回路(25)を用いたことである。これにより回路の簡略化と小型化ができる。他の構成、作用効果については上記発明と同様である。
この発明が第1の発明と異なる点は、1つのマルチバンドアンテナを用いるようになし、3つのポートを備えたSPDT型の高周波スイッチ回路(25)を用いたことである。これにより回路の簡略化と小型化ができる。他の構成、作用効果については上記発明と同様である。
第3の発明を図2を用いて説明すると、この高周波回路は、第1と第2の周波数帯域(2.4GHz帯域11bgと5GHz帯域11a)を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられ、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と、前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子(11bg−T)と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子(11a−T)と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子(11bg−R)と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子(11a−R)とを有し、前記複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と前記第1の送信端子(11bg−T)又は第1の受信端子(11bg−R)との接続、あるいは前記複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と前記第2の送信端子(11a−T)又は第2の受信端子(11a−R)との接続を切り替える少なくとも4つのポートを備えた第1の高周波スイッチ回路(1)と、前記第1の高周波スイッチ回路(1)の一つのポート(1a)と前記第1の送信端子(11bg−T)及び第1の受信端子(11bg−R)との間に配置される第2の高周波スイッチ回路(23)と、前記第1の高周波スイッチ回路(1)の他の一つのポート(1b)と前記第2の送信端子(11a−T)及び第2の受信端子(11a−R)との間に配置される第3の高周波スイッチ回路(24)と、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第1の検波回路(16b)を、前記第1の高周波スイッチ回路(1)と前記第2の高周波スイッチ回路(23)との間に、また、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第2の検波回路(16c)を、前記第1の高周波スイッチ回路(1)と前記第3の高周波スイッチ回路(24)との間にそれぞれ配置し、さらに、前記複数のマルチバンドアンテナ端子(Ant1、Ant2・・・)と前記第1の高周波スイッチ回路(1)との間および/または前記第1の高周波スイッチ回路(1)と前記第1の検波回路(16b)と第2の検波回路(16c)のそれぞれとの間に、高調波低減回路(11、12・・・、11’、12’)を設けたことを特徴としている。
また、上記した高周波回路は、第2の高周波スイッチ回路(23)と前記第1の送信端子(11bg−T)との間に第1の高周波電力増幅器回路(8)と、前記第3の高周波スイッチ回路(24)と前記第2の送信端子(11a−T)との間に第2の高周波電力増幅器回路(9)とを備え、前記第2の高周波スイッチ回路(23)と前記第1の受信端子(11bg−R)との間に第1の低雑音増幅器回路(17)と、前記第2の高周波スイッチ回路(24)と前記第2の受信端子(11a−R)との間に第2の低雑音増幅器回路(7)とを備えている。
また、前記第2の高周波スイッチ回路(23)と第1の高周波電力増幅器回路(8)との間および前記第3の高周波スイッチ回路(24)と前記第2の高周波電力増幅器回路(9)との間にローパスフィルタ回路(6、5)を設けることは望ましい。
第3の発明によれば、第1の発明と同様に検波回路から反射された高調波と低雑音増幅器から反射された高調波を共に低減することができる。他の作用効果についても上記高周波回路と同様のものを得ることが出来る。また、第2の高周波スイッチ回路(23,24)には、電力の小さな2.4GHz帯無線LANの受信信号しか伝送されないので、小型のSPDT型スイッチ素子を使用することができる。尚、第1の検波回路(16b)と第2の検波回路(16c)は第2、第3の高周波スイッチ回路(23、24)の後段でローパスフィルタ回路(6、5)との間に設けても良い。
また、前記第2の高周波スイッチ回路(23)と第1の高周波電力増幅器回路(8)との間および前記第3の高周波スイッチ回路(24)と前記第2の高周波電力増幅器回路(9)との間にローパスフィルタ回路(6、5)を設けることは望ましい。
第3の発明によれば、第1の発明と同様に検波回路から反射された高調波と低雑音増幅器から反射された高調波を共に低減することができる。他の作用効果についても上記高周波回路と同様のものを得ることが出来る。また、第2の高周波スイッチ回路(23,24)には、電力の小さな2.4GHz帯無線LANの受信信号しか伝送されないので、小型のSPDT型スイッチ素子を使用することができる。尚、第1の検波回路(16b)と第2の検波回路(16c)は第2、第3の高周波スイッチ回路(23、24)の後段でローパスフィルタ回路(6、5)との間に設けても良い。
第4の発明を図4を用いて説明すると、この高周波回路は、第1と第2の周波数帯域(2.4GHz帯域11bgと5GHz帯域11a)を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられ、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と、前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子(11bg−T)と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子(11a−T)と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子(11bg−R)と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子(11a−R)とを有し、前記1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と前記第1の送信端子(11bg−T)又は第1の受信端子(11bg−R)との接続、あるいは前記1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と前記第2の送信端子(11a−T)又は第2の受信端子(11a−R)との接続を切り替える分波器(28)または3つのポートを備えた第1の高周波スイッチ回路(25)と、前記分波器(28)/高周波スイッチ回路(25)の一つのポート(28c)には前記マルチバンドアンテナ端子(Ant)が接続され、他の一つのポート(28a)には前記第1の送信端子(11bg−T)及び第1の受信端子(11bg−R)との間に3つのポートを備えた第2の高周波スイッチ回路(23)と、もう一つのポート(28b)には前記第2の送信端子(11a−T)及び第2の受信端子(11a−R)との間に配置される3つのポートを備えた第3の高周波スイッチ回路(24)とが接続され、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第1の検波回路(16b)を、前記分波器(28)/高周波スイッチ回路(25)と前記第2の高周波スイッチ回路(23)との間に、また、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第2の検波回路(16c)を、前記分波器(28)/高周波スイッチ回路(25)と前記第3の高周波スイッチ回路(24)との間にそれぞれ配置し、さらに、前記1つのマルチバンドアンテナ端子(Ant)と前記分波器(28)/高周波スイッチ回路(25)との間および/または前記分波器(28)/高周波スイッチ回路(25)と前記第1と第2の検波回路(16b、16c)のそれぞれとの間に、高調波低減回路(11)を設けたことを特徴としている。
また、本発明は、少なくとも前記第1、第2の分波回路、前記高調波低減回路、前記ローパスフィルタ回路は、インダクタンス素子、キャパシタンス素子を主構成とし、これら前記第1、第2の分波回路、前記高調波低減回路、前記ローパスフィルタ回路を構成する前記インダクタンス素子、キャパシタンス素子の少なくとも一部を電極パターンにより積層体内に構成し、前記高周波スイッチ回路、前記高周波電力増幅器回路、前記低雑音増幅器回路の少なくとも一部を前記積層体に搭載したことを特徴とする上記した高周波回路を用いた高周波回路部品である。
本発明の高周波回路及び高周波回路部品によれば、第1の周波数帯域を2.4GHz帯、第2の周波数帯を5GHz帯とした場合において、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11gのそれぞれの通信システムに適応可能なデュアルバンドRFフロントエンド回路を備えた携帯電話等の通信装置を提供可能になる。
本発明によれば、電子電器間における無線伝送を行う無線通信装置に関し、特に無線LANの2.4GHz帯を使用するIEEE802.11bおよび/あるいはIEEE802.11gと5GHz帯を使用するIEEE802.11aおよび/あるいはIEEE802.11hの2つの通信システムを共用可能な回路について高調波発生量が少なく小型化が可能な高周波回路、高周波回路部品、およびこれを用いた通信装置を提供可能になる。さらに、TPC機能を備えたIEEE802.11hの通信システムに最適であるため無線LANなどの通信装置を提供することができる。
以下、本発明の実施態様を図面を参照して説明する。
2.4GHz帯無線LAN(IEEE802.11bおよび/あるいはIEEE802.11g)と5GHz帯無線LAN(IEEE802.11aおよび/あるいはIEEE802.11h)の2つの通信システムを共用可能な回路ブロックを図1〜図5に示す。以下、第1の通信システムとして2.4GHz帯無線LANを11bg、第2の通信システムとして5GHz帯無線LANを11aとして説明する。
2.4GHz帯無線LAN(IEEE802.11bおよび/あるいはIEEE802.11g)と5GHz帯無線LAN(IEEE802.11aおよび/あるいはIEEE802.11h)の2つの通信システムを共用可能な回路ブロックを図1〜図5に示す。以下、第1の通信システムとして2.4GHz帯無線LANを11bg、第2の通信システムとして5GHz帯無線LANを11aとして説明する。
図1は本発明の一実施例である高周波回路の回路ブロックである。この高周波回路は、2つのマルチバンドアンテナANT1、ANT2と第1の高周波スイッチ回路1との間に高調波低減回路として略10GHz帯域以上の高調波を減衰する高調波低減回路11、12を挿入接続している。マルチバンドアンテナは2つ以上でも良く感度の良いものを選択するダイバシティー方式をとればよい。第1の高周波スイッチ回路1は、4つのポート(1a〜1d)を有し、ポート1dはアンテナANT1と、ポート1cはANT2と、ポート1aは第1の分波回路3と、ポート1bは第2の分波回路2とそれぞれ接続されておりこれらの4つの経路を切替え接続するDPDT(Dual Pole Dual Throw)型のスイッチである。
第1の分波器回路3は、低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路から構成され、低周波側フィルタ回路は2.4GHz帯無線LANの送信信号を通過させ、5GHz帯無線LANの送信信号を減衰させる。一方、高周波側フィルタ回路は5GHz帯無線LANの送信信号を通過させ、2.4GHz帯無線LANの送信信号を減衰させる。低周波側フィルタ回路の端子3aにはローパスフィルタ6が接続され、さらに第1の高周波増幅器回路8を介して2.4GHz帯無線LANの送信端子11bg−Tに接続される。第1の高周波電力増幅器8は、2.4GHz帯無線LANの送信側回路11bg−Tから入射される送信信号を増幅し、ローパスフィルタ6は増幅された送信信号を通過させるが、第2の高周波電力増幅器8にて発生する高調波信号を減衰する作用がある。高周波側フィルタ回路の端子3bにはローパスフィルタ5が接続され、さらに第2の高周波増幅器回路9を介して5GHz帯無線LANの送信端子11a−Tに接続される。第2の高周波電力増幅器9は、5GHz帯無線LANの送信側回路11a−Tから入射される送信信号を増幅し、ローパスフィルタ5は増幅された送信信号を通過させるが、第2の高周波電力増幅器9にて発生する高調波信号を減衰する作用がある。
第2の分波回路2は、低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路から構成され、低周波側フィルタ回路の端子2aには第1の低雑音増幅器(ローノイズアンプ)17が接続され、さらに2.4GHz帯無線LANの受信端子11bg−Rに接続される。低雑音増幅器17は2.4GHz帯無線LANの受信信号を増幅し受信感度を向上させる。高周波側フィルタ回路の端子2bには第2の低雑音増幅器(ローノイズアンプ)7が接続され、さらに5GHz帯無線LANの受信端子11a−Rに接続される。低雑音増幅器7は5GHz帯無線LANの受信信号を増幅し受信感度を向上させる。
検波回路16は送信側経路の高周波スイッチ回路1と第1の分波回路3との間に設けられる。これは第1の分波回路3とローパスフィルタ回路6および第1の分波回路3とローパスフィルタ回路5の間でも良いが、この場合は検波回路が2つ必要になる。カプラにより検出した送信信号を基に検波用ダイオードで高周波電力を検波し、この検出信号をRFIC回路などを介してフィードバックし、送信電力増幅器の制御に利用する。
尚、第1、第2の分波回路は、3つのポートを有するSPDT(Single Pole Dual Throw)型の高周波スイッチに代えることができる。また、図1において点線かつカッコ内に示した高調波低減回路11’、12’、12’’は、変形例を示すもので、アンテナトップに設けた高調波低減回路11,12の代わりにこの位置に設けることもできることを表している。尚、受信経路の雑音指数を低減するため高調波低減回路12’と12’’はどちらか一方に設ける方が望ましい。ここで、高調波低減回路は具体的には図14に示すローパスフィルタや図15に示すノッチフィルタまたは図16に示すインダクタおよびシャントコンデンサなどの回路構成をとることができる。ローパスフィルタは通過帯域以上の広い周波数帯域において高い減衰量を確保できる特徴があるが、挿入損失は比較的大きく回路規模も大きい。ノッチフィルタはローパスフィルタよりも挿入損失が小さいが、特定の共振周波数でしか減衰量が得られない。インダクタおよびシャントコンデンサは、挿入損失は小さく抑える事が可能であるが、ローパスフィルタやノッチフィルタと比較して減衰量は小さくなる。したがって、必要とされる減衰量、挿入損失、回路規模などを考慮し、高調波低減回路を選択する。
このような構成により、検波回路で発生する第1の高調波と受信側の低雑音増幅器で発生する第2の高調波を共に低減することができる。
第1の分波器回路3は、低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路から構成され、低周波側フィルタ回路は2.4GHz帯無線LANの送信信号を通過させ、5GHz帯無線LANの送信信号を減衰させる。一方、高周波側フィルタ回路は5GHz帯無線LANの送信信号を通過させ、2.4GHz帯無線LANの送信信号を減衰させる。低周波側フィルタ回路の端子3aにはローパスフィルタ6が接続され、さらに第1の高周波増幅器回路8を介して2.4GHz帯無線LANの送信端子11bg−Tに接続される。第1の高周波電力増幅器8は、2.4GHz帯無線LANの送信側回路11bg−Tから入射される送信信号を増幅し、ローパスフィルタ6は増幅された送信信号を通過させるが、第2の高周波電力増幅器8にて発生する高調波信号を減衰する作用がある。高周波側フィルタ回路の端子3bにはローパスフィルタ5が接続され、さらに第2の高周波増幅器回路9を介して5GHz帯無線LANの送信端子11a−Tに接続される。第2の高周波電力増幅器9は、5GHz帯無線LANの送信側回路11a−Tから入射される送信信号を増幅し、ローパスフィルタ5は増幅された送信信号を通過させるが、第2の高周波電力増幅器9にて発生する高調波信号を減衰する作用がある。
第2の分波回路2は、低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路から構成され、低周波側フィルタ回路の端子2aには第1の低雑音増幅器(ローノイズアンプ)17が接続され、さらに2.4GHz帯無線LANの受信端子11bg−Rに接続される。低雑音増幅器17は2.4GHz帯無線LANの受信信号を増幅し受信感度を向上させる。高周波側フィルタ回路の端子2bには第2の低雑音増幅器(ローノイズアンプ)7が接続され、さらに5GHz帯無線LANの受信端子11a−Rに接続される。低雑音増幅器7は5GHz帯無線LANの受信信号を増幅し受信感度を向上させる。
検波回路16は送信側経路の高周波スイッチ回路1と第1の分波回路3との間に設けられる。これは第1の分波回路3とローパスフィルタ回路6および第1の分波回路3とローパスフィルタ回路5の間でも良いが、この場合は検波回路が2つ必要になる。カプラにより検出した送信信号を基に検波用ダイオードで高周波電力を検波し、この検出信号をRFIC回路などを介してフィードバックし、送信電力増幅器の制御に利用する。
尚、第1、第2の分波回路は、3つのポートを有するSPDT(Single Pole Dual Throw)型の高周波スイッチに代えることができる。また、図1において点線かつカッコ内に示した高調波低減回路11’、12’、12’’は、変形例を示すもので、アンテナトップに設けた高調波低減回路11,12の代わりにこの位置に設けることもできることを表している。尚、受信経路の雑音指数を低減するため高調波低減回路12’と12’’はどちらか一方に設ける方が望ましい。ここで、高調波低減回路は具体的には図14に示すローパスフィルタや図15に示すノッチフィルタまたは図16に示すインダクタおよびシャントコンデンサなどの回路構成をとることができる。ローパスフィルタは通過帯域以上の広い周波数帯域において高い減衰量を確保できる特徴があるが、挿入損失は比較的大きく回路規模も大きい。ノッチフィルタはローパスフィルタよりも挿入損失が小さいが、特定の共振周波数でしか減衰量が得られない。インダクタおよびシャントコンデンサは、挿入損失は小さく抑える事が可能であるが、ローパスフィルタやノッチフィルタと比較して減衰量は小さくなる。したがって、必要とされる減衰量、挿入損失、回路規模などを考慮し、高調波低減回路を選択する。
このような構成により、検波回路で発生する第1の高調波と受信側の低雑音増幅器で発生する第2の高調波を共に低減することができる。
本発明の他の実施態様のブロック図を図2に示す。この高周波回路は図2に示す通り、2.4GHz帯無線LANと5GHz帯無線LANの送信端子及び受信端子の経路が異なっている。マルチバンドアンテナANT1、ANT2と第1の高周波スイッチ回路1、高調波低減回路11、12については図1の高周波回路と同じであるが、第2、第3の高周波スイッチ回路23、24以降の構成が異なっている。以下、回路の働きなどは上記と同様なので詳細は省略するが、概ね以下のとおりである。第2の高周波スイッチ回路23は、3つのポート(端子)を有し、端子23cは検波回路16bを介して第1の高周波スイッチ回路1に接続され、1つの端子23aにはローパスフィルタ6が接続されて、さらに第1の高周波増幅器回路8を介して2.4GHz帯無線LANの送信端子11bg−Tに接続される。もう1つの端子23bには第1の低雑音増幅器17が接続され、さらに2.4GHz帯無線LANの受信端子11bg−Rに接続されている。第3の高周波スイッチ回路24は、3つのポート(端子)を有し、端子24cは検波回路16cを介して第1の高周波スイッチ回路1に接続され、1つの端子24aにはローパスフィルタ5が接続されて、さらに第2の高周波増幅器回路9を介して5GHz帯無線LANの送信端子11a−Tに接続される。もう1つの端子24bには第2の低雑音増幅器7が接続され、さらに5GHz帯無線LANの受信端子11a−Rに接続されている。
尚、検波回路は、第2、第3の高周波スイッチ回路23、24の後段に配置しても良い。
このような構成により、検波回路で発生する第1の高調波と受信側の低雑音増幅器で発生する第2の高調波を共に低減することができる。
尚、検波回路は、第2、第3の高周波スイッチ回路23、24の後段に配置しても良い。
このような構成により、検波回路で発生する第1の高調波と受信側の低雑音増幅器で発生する第2の高調波を共に低減することができる。
本発明の他の実施態様のブロック図を図3に示す。この高周波回路は図3に示す通り、図1のブロック図の変更例である。従い変更点だけを説明する。
図3の高周波回路では1つのマルチバンドアンテナANTを用いるもので、このマルチバンドアンテナのアンテナ端子Antと高周波スイッチ回路25との間に高調波低減回路11を設けたものである。高調波低減回路11は上記した実施態様でも同様であるが10GHz帯域に減衰極があるものを用いて主に5GHz帯無線LANの2倍高調波信号を減衰するようになしている。また、高周波スイッチ回路25はSPDT型のスイッチ回路を用いれば良いので回路構成はその分簡素になる。
図3の高周波回路では1つのマルチバンドアンテナANTを用いるもので、このマルチバンドアンテナのアンテナ端子Antと高周波スイッチ回路25との間に高調波低減回路11を設けたものである。高調波低減回路11は上記した実施態様でも同様であるが10GHz帯域に減衰極があるものを用いて主に5GHz帯無線LANの2倍高調波信号を減衰するようになしている。また、高周波スイッチ回路25はSPDT型のスイッチ回路を用いれば良いので回路構成はその分簡素になる。
本発明の他の実施態様のブロック図を図4に示す。この高周波回路は図4に示す通り、図2のブロック図の変更例である。従い変更点だけを説明する。
図4の高周波回路では1つのマルチバンドアンテナANTを用いるもので、このマルチバンドアンテナのアンテナ端子Antと分波回路28または高周波スイッチ回路25との間に高調波低減回路11を設けたものである。図4にカッコ書き点線で示すように分波回路28と検波回路16bとの間に高調波低減回路11’を、分波回路28と検波回路16cとの間に高調波低減回路11’’を設ける実施例をとることもできる。この場合、高調波低減回路11’は10GHzに減衰極を持つものとするが、高調波低減回路11’’は5GHzに減衰極を持つものにし2.4GHz帯無線LANの2倍高調波信号を減衰するのが良い。
図4の高周波回路では1つのマルチバンドアンテナANTを用いるもので、このマルチバンドアンテナのアンテナ端子Antと分波回路28または高周波スイッチ回路25との間に高調波低減回路11を設けたものである。図4にカッコ書き点線で示すように分波回路28と検波回路16bとの間に高調波低減回路11’を、分波回路28と検波回路16cとの間に高調波低減回路11’’を設ける実施例をとることもできる。この場合、高調波低減回路11’は10GHzに減衰極を持つものとするが、高調波低減回路11’’は5GHzに減衰極を持つものにし2.4GHz帯無線LANの2倍高調波信号を減衰するのが良い。
本発明の他の実施態様のブロック図を図4に示す。この高周波回路は図5に示す通り、図1のブロック図の変更例である。従い変更点だけを説明する。
この高周波回路では、第1の高周波電力増幅器8と2.4GHz帯無線LANの送信端子11bg−Tとの間に第1のバンドパスフィルタ14を、第2の高周波電力増幅器9と5GHz帯無線LANの送信端子11a−Tとの間に第2のバンドパスフィルタ15をそれぞれ挿入接続した。第1のバンドパスフィルタ14は、2.4GHz帯無線LANの送信周波数の信号を選択的に通過させ、その他の周波数の信号を減衰させる。よって、2.4GHz帯無線LAN送信時のスプリアスを抑制する機能を有している。第2のバンドパスフィルタ15は、5GHz帯無線LANの送信周波数の信号を選択的に通過させ、その他の周波数の信号を減衰させる。よって、5GHz帯無線LAN送信時のスプリアスを抑制する機能を有している。また、第1の低雑音増幅器17に代えて第3のバンドパスフィルタ4を設けている。第3のバンドパスフィルタ4は、2.4GHz帯無線LANの受信周波数の信号を選択的に通過させ、その他の周波数の信号を減衰させる。よって、2.4GHz帯無線LAN受信時の受信感度を向上させる機能を有している。
この高周波回路では、第1の高周波電力増幅器8と2.4GHz帯無線LANの送信端子11bg−Tとの間に第1のバンドパスフィルタ14を、第2の高周波電力増幅器9と5GHz帯無線LANの送信端子11a−Tとの間に第2のバンドパスフィルタ15をそれぞれ挿入接続した。第1のバンドパスフィルタ14は、2.4GHz帯無線LANの送信周波数の信号を選択的に通過させ、その他の周波数の信号を減衰させる。よって、2.4GHz帯無線LAN送信時のスプリアスを抑制する機能を有している。第2のバンドパスフィルタ15は、5GHz帯無線LANの送信周波数の信号を選択的に通過させ、その他の周波数の信号を減衰させる。よって、5GHz帯無線LAN送信時のスプリアスを抑制する機能を有している。また、第1の低雑音増幅器17に代えて第3のバンドパスフィルタ4を設けている。第3のバンドパスフィルタ4は、2.4GHz帯無線LANの受信周波数の信号を選択的に通過させ、その他の周波数の信号を減衰させる。よって、2.4GHz帯無線LAN受信時の受信感度を向上させる機能を有している。
次に、図5に対応する高周波回路の等価回路を図6に示す。
第1の高周波スイッチ回路1は、電界効果トランジスタ(FET)やダイオードなどのスイッチング素子を主構成とし、適宜インダクタンス素子、キャパシタンス素子を用いて構成されており、DPDT(Dual Pole Dual Throw)型のスイッチング機能を成すものである。
第1及び第2の高調波低減回路11、12はインダクタンス素子とキャパシタンス素子の共振回路で構成されている。第1の高調波低減回路11はインダクタンス素子ls1とキャパシタンス素子cs1の並列共振回路、第2の高調波低減回路12はインダクタンス素子ls2とキャパシタンス素子cs2の並列共振回路である。
第1及び第2の分波回路2、3はインダクタンス素子及びキャパシタンス素子で構成されたローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路及びバンドパスフィルタ回路を適宜組み合わせて構成される。図6に示される回路では、低周波側フィルタ回路としてローパスフィルタ、高周波側フィルタ回路としてハイパスフィルタを組み合わせている。
第1のバンドパスフィルタ14は、磁気結合したインダクタンス素子ltg1とltg2、キャパシタンス素子ctg1、ctg2、ctg3、ctg4、ctg5、ctg6から構成されている。インダクタンス素子ltg1とキャパシタンス素子ctg2の並列回路の共振周波数、インダクタンス素子ltg2とキャパシタンス素子ctg4の並列回路の共振周波数は、2.4GHz帯無線LANの送信周波数内になるように設定されている。第2のバンドパスフィルタ15は、磁気結合したインダクタンス素子lta1とlta2、キャパシタンス素子cta1、cta2、cta3、cta4、cta5、cta6から構成されている。インダクタンス素子lta1とキャパシタンス素子cta2の並列回路の共振周波数、インダクタンス素子lta2とキャパシタンス素子cta4の並列回路の共振周波数は、5GHz帯無線LANの送信周波数内になるように設定されている。
ローパスフィルタ回路5は、インダクタンス素子lpa1とキャパシタンス素子cpa3の並列回路とグランドとの間の容量を作るキャパシタンス素子cpa2、cpa4から構成されている。インダクタンス素子lpa1とキャパシタンス素子cpa3の並列回路の共振周波数は、5GHz帯無線LANの送信周波数の2倍〜3倍の周波数に設定される。
第1の高周波スイッチ回路1は、電界効果トランジスタ(FET)やダイオードなどのスイッチング素子を主構成とし、適宜インダクタンス素子、キャパシタンス素子を用いて構成されており、DPDT(Dual Pole Dual Throw)型のスイッチング機能を成すものである。
第1及び第2の高調波低減回路11、12はインダクタンス素子とキャパシタンス素子の共振回路で構成されている。第1の高調波低減回路11はインダクタンス素子ls1とキャパシタンス素子cs1の並列共振回路、第2の高調波低減回路12はインダクタンス素子ls2とキャパシタンス素子cs2の並列共振回路である。
第1及び第2の分波回路2、3はインダクタンス素子及びキャパシタンス素子で構成されたローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路及びバンドパスフィルタ回路を適宜組み合わせて構成される。図6に示される回路では、低周波側フィルタ回路としてローパスフィルタ、高周波側フィルタ回路としてハイパスフィルタを組み合わせている。
第1のバンドパスフィルタ14は、磁気結合したインダクタンス素子ltg1とltg2、キャパシタンス素子ctg1、ctg2、ctg3、ctg4、ctg5、ctg6から構成されている。インダクタンス素子ltg1とキャパシタンス素子ctg2の並列回路の共振周波数、インダクタンス素子ltg2とキャパシタンス素子ctg4の並列回路の共振周波数は、2.4GHz帯無線LANの送信周波数内になるように設定されている。第2のバンドパスフィルタ15は、磁気結合したインダクタンス素子lta1とlta2、キャパシタンス素子cta1、cta2、cta3、cta4、cta5、cta6から構成されている。インダクタンス素子lta1とキャパシタンス素子cta2の並列回路の共振周波数、インダクタンス素子lta2とキャパシタンス素子cta4の並列回路の共振周波数は、5GHz帯無線LANの送信周波数内になるように設定されている。
ローパスフィルタ回路5は、インダクタンス素子lpa1とキャパシタンス素子cpa3の並列回路とグランドとの間の容量を作るキャパシタンス素子cpa2、cpa4から構成されている。インダクタンス素子lpa1とキャパシタンス素子cpa3の並列回路の共振周波数は、5GHz帯無線LANの送信周波数の2倍〜3倍の周波数に設定される。
第1の高周波電力増幅器8は、2.4GHz帯無線LANの送信側回路11bg−Tと第1の分波回路3の低周波側フィルタ回路の間に接続される。その等価回路例を図7に示す。第1の高周波電力増幅器8は入力整合回路、電力増幅回路、電圧供給回路、バイアス制御回路と出力整合回路より構成される。図7の81は入力整合回路、82は2段のトランジスタからなる電力増幅回路、83は一定の電圧を供給する電圧供給回路、84は第1の高周波電力増幅器8の出力電力を制御できるように構成されたバイアス制御回路、85は出力整合回路である。81〜85には、それぞれインダクタンス素子、キャパシタンス素子が用いられている。また、81〜85は、MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuits)化されている場合もある。
第2の高周波電力増幅器9は、5GHz帯無線LANの送信側回路11a−Tと第1の分波回路3の高周波側フィルタ回路の間に接続される。その等価回路例を図8に示す。第2の高周波電力増幅器9は入力整合回路、電力増幅回路、電圧供給回路、バイアス制御回路と出力整合回路より構成される。図8の91は入力整合回路、92は3段のトランジスタからなる電力増幅回路、93は一定の電圧を供給する電圧供給回路、94は第2の高周波電力増幅器9の出力電力を制御できるように構成されたバイアス制御回路、95は出力整合回路である。91〜95には、それぞれインダクタンス素子、キャパシタンス素子が用いられている。また、91〜95は、MMIC化されている場合もある。
また、検波回路16は、第1の分波回路3と第1の高周波スイッチ回路1の間に配置される。等価回路例を図9に示す。検波回路16は、カプラ(結合器)、整合回路、ショットキーダイオードと電圧平滑回路より構成される。図9の161はカプラの主線路lc1、副線路lc2および終端抵抗Rc1から構成される方向性結合器である。結合器はコンデンサで構成しても良い。162は、結合器161とショットキーダイオードDsの間に接続される位相回路lc3および抵抗Rc2から構成される整合回路、163はショットキーダイオードDs、164は抵抗Rsとキャパシタンス素子Csから構成される電圧平滑回路である。抵抗Rc2はショットキーダイオードDsが発生する高調波を減衰させる効果も有している。ショットキーダイオードVdetからは、第1の高周波電力増幅器8あるいは第2の高周波電力増幅器9の出力電力に応じたDC電圧が出力される。
次に、本発明に係るマルチバンド高周波回路部品を積層体部品(セラミック基板)として構成した場合を説明する。
図10は本発明の高周波回路部品を積層体基板100に構成した外観斜視図、図11は積層体基板100の裏面図、図12はこの高周波回路部品(図6の等価回路)を構成する積層体基板100の各層の電極構成を示す展開図である。
この高周波回路部品は、第1の高周波スイッチ回路1(DPDT)、第1の分波回路3、第2の分波回路2、ローパスフィルタ回路5、第1の高周波電力増幅器8、第2の高周波電力増幅器9、第1のバンドパスフィルタ回路14、第2のバンドパスフィルタ回路15、第3のバンドパスフィルタ回路4、低雑音増幅器7及び検波回路16から構成されている。以下、これらの回路を積層体基板に構成した実施態様について説明する。
図10は本発明の高周波回路部品を積層体基板100に構成した外観斜視図、図11は積層体基板100の裏面図、図12はこの高周波回路部品(図6の等価回路)を構成する積層体基板100の各層の電極構成を示す展開図である。
この高周波回路部品は、第1の高周波スイッチ回路1(DPDT)、第1の分波回路3、第2の分波回路2、ローパスフィルタ回路5、第1の高周波電力増幅器8、第2の高周波電力増幅器9、第1のバンドパスフィルタ回路14、第2のバンドパスフィルタ回路15、第3のバンドパスフィルタ回路4、低雑音増幅器7及び検波回路16から構成されている。以下、これらの回路を積層体基板に構成した実施態様について説明する。
まず、積層体基板100は、例えば1000℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)からなり、厚さが10μm〜200μmのグリーンシートに、低抵抗率のAgやCu等の導伝ペーストを印刷して所定の電極パターンを形成し、複数のグリーンシートを適宜一体的に積層し、焼結することにより製造することが出来る。
前記誘電体材料としては、例えばAl、Si、Srを主成分として、Ti、Bi、Cu、Mn、Na、Kを副成分とする材料や、Al、Si、Srを主成分としてCa、Pb、Na、Kを複成分とする材料や、Al、Mg、Si、Gdを含む材料や、Al、Si、Zr、Mgを含む材料が用いられ、誘電率は5〜15程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、前記セラミック基板をHTCC(高温同時焼成セラミック)技術を用いて、誘電体材料をAl2O3を主体とするものとし、伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
前記誘電体材料としては、例えばAl、Si、Srを主成分として、Ti、Bi、Cu、Mn、Na、Kを副成分とする材料や、Al、Si、Srを主成分としてCa、Pb、Na、Kを複成分とする材料や、Al、Mg、Si、Gdを含む材料や、Al、Si、Zr、Mgを含む材料が用いられ、誘電率は5〜15程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、前記セラミック基板をHTCC(高温同時焼成セラミック)技術を用いて、誘電体材料をAl2O3を主体とするものとし、伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
積層体基板100は計16層のシートからなり、1〜16層が上から順番に積層されている。1層目の上面には積層基板に内蔵されないチップ部品を搭載するための複数のランド電極が形成されている。これらの電極の上に図10に示すように第1の高周波スイッチ回路1、低雑音増幅器7、第1の高周波電力増幅器8の電力増幅回路82、バイアス制御回路84及び第2の高周波電力増幅器9の電力増幅回路92、バイアス制御回路94のMMIC、検波回路16の一部を構成するショットキーダイオードDs、チップ抵抗Rs、Rc1、Rc2、チップコンデンサCs、第1の高周波電力増幅器8の回路を構成するチップコンデンサC1、C3、C4、C5、C6、C9、C30、第2の高周波電力増幅器9の回路を構成するチップコンデンサC14、C15、C17、C19、C20、C40、Ca、CbとチップインダクタL4及びチップ抵抗R2がそれぞれ実装されている。シート1のavp7は第2の高周波電力増幅器9の電力増幅回路92とグランドとの間にある伝送線路である。そして、上記のランド電極はビアホールを介して積層基板内に形成された接続線路や回路素子と接続されている。
尚、前記ランド電極に実装されるスイッチはベア状態で前記積層体基板に実装し、樹脂封止や管封止することも出来る。このように高周波回路部品を積層体基板として構成すれば小型化が可能である。また、送受信回路部を構成したRF-ICやベースバンドICを前記積層体基板に複合化することも当然可能である。
尚、前記ランド電極に実装されるスイッチはベア状態で前記積層体基板に実装し、樹脂封止や管封止することも出来る。このように高周波回路部品を積層体基板として構成すれば小型化が可能である。また、送受信回路部を構成したRF-ICやベースバンドICを前記積層体基板に複合化することも当然可能である。
この積層体基板100の内部の電極パターン構造については図12に示す。
図示するように2層目のグリーンシート2から16層目のグリーンシート16に適宜、ライン電極、コンデンサ用電極、グランド電極が形成されており、それぞれがグリーンシートに形成されたビアホール(図中、黒丸で表示)で接続されている。そして、最下層のグリーンシート16には、広がりを有する導体層で形成されたグランド電極GNDが形成されており、その裏面側には、回路基板に実装するための端子電極が図11に示すように形成されている。
尚、高周波電力増幅器8、9が搭載される部分には、放熱性を高めるためにサーマルビアを上面から裏面にかけて設けている。また、不要なノイズ輻射を抑制するために、第2層、14層、16層には広いグランド電極GNDを形成している。
図示するように2層目のグリーンシート2から16層目のグリーンシート16に適宜、ライン電極、コンデンサ用電極、グランド電極が形成されており、それぞれがグリーンシートに形成されたビアホール(図中、黒丸で表示)で接続されている。そして、最下層のグリーンシート16には、広がりを有する導体層で形成されたグランド電極GNDが形成されており、その裏面側には、回路基板に実装するための端子電極が図11に示すように形成されている。
尚、高周波電力増幅器8、9が搭載される部分には、放熱性を高めるためにサーマルビアを上面から裏面にかけて設けている。また、不要なノイズ輻射を抑制するために、第2層、14層、16層には広いグランド電極GNDを形成している。
各シートに設けた伝送線路やキャパシタを形成する電極パターンは図6、図7、図8、図9に用いた符号と同じ符号を付けて示したので、詳細な説明は省略する。但し、積層基板には各回路が三次元的に構成されるが、各回路を構成する電極パターンは、他の回路を構成する電極パターンとの不要な電磁気的干渉を防ぐように、グランド電極GND(平面的なグランド電極やこのグランド電極につながるビアホール)により分離したり、積層方向に見て互いが重ならないように配置するようにしている。また、より具体的には高周波電力増幅器の入力部、電源供給部、出力部間のアイソレーションが不足すると、高周波電力増幅器の誤動作および発振が起きる可能性がある。このため、これらの回路ブロック間のアイソレーションを十分に確保するために、例えば第2、4、6、8、14、16層に示すような平面的なグランド電極やこのグランド電極につながるビアホールを適宜配置している。また、第3のバンドパスフィルタ回路4を構成する電極、例えば3〜6層と12〜15層にかけて形成されたキャパシタ電極cp1〜cp7及び8〜9層目の伝送線路lp1、lp2は、高周波電力増幅器8、9を構成する搭載部品や電極(概略シートの右下部分に設けたbvl、bil、bolの伝送線路、右上部分に設けたavl、ail、aolの伝送線路)からできるだけ距離をおいて配置することが望ましい。これにより、高周波電力増幅器からの不要ノイズの影響を受けにくく、減衰量特性が良好なバンドパスフィルタを実現可能になる。
この積層体基板100の裏面には、図11に示すように端子電極が形成されている。この裏面には大きなグランド電極GNDを設けこれを囲うように小さ目のグランド電極GNDを設けている、周囲の4辺にはアンテナポート(Ant1、Ant2)と、2.4GHz帯無線LANの送信ポート(11bg−T)、受信ポート(11bg−R)、5GHz帯無線LANの送信ポート(11a−T)、受信ポート(11a−R)、グランドポート(GND)、第1、第2の高周波スイッチ回路の制御用のコントロールポート(V1、V2)、高周波電力増幅器用の電源ポート(Vc1、Vb1、Vc2、Vb2)、低雑音増幅器用の電源ポート(Vd)、検波回路の出力電圧ポート(Vdet)の端子電極が図に示すように配置されている。各端子電極は図6に示す端子表示となっている。また、本実施例では前記端子電極をLGA(Land Grid Array)としているが、BGA(Ball Grid Array)なども採用することが出来る。
次に、上記した本発明の図5に示す高周波回路と従来の高周波回路、即ち、高調波低減回路11、12を設けていない高周波回路について、高調波発生量の特性を図13に示す。(a)が本発明例、(b)が従来例である。従来例では16dBm出力時に4.9GHzの高調波発生量が−42dBm/MHzであったのに対して、本発明による高調波発生量は−53dBm/MHzとなり10dB以上改善していることがわかる。この値は米国の規格電磁ノイズの法規制(FCC規格)で規定されている−41.3dBm以下を十分クリアするレベルである。
以上説明した高周波回路あるいはこれを積層体基板に構成した高周波回路部品を例えば2.4GHz帯無線LAN(IEEE802.11bおよび/あるいはIEEE802.11g)と5GHz帯無線LAN(IEEE802.11aおよび/あるいはIEEE802.11h)の2つの通信システムを共用可能なRFフロントエンド回路となし、これを備えた小型のマルチバンド通信装置を実現することが出来る。通信システムは上記した周波数帯域や通信規格に限るものではなく各種通信システムに利用可能である。また、2つの通信システムだけではなく、例えば高周波スイッチ回路を更に多段に切り替える態様をとることにより、より多数の通信システムに対応可能となる。マルチバンド通信装置としては、例えば携帯電話に代表される無線通信機器、パーソナルコンピュータ(PC)、プリンタやハードディスク、ブロードバンドルータ等のPCの周辺機器、FAX、冷蔵庫、標準テレビ(SDTV)、高品位テレビ(HDTV)、カメラ、ビデオ、等の家庭内電子機器などに展開が出来る。
1、23、24、25:高周波スイッチ回路
2、3:分波回路
4、14、15:バンドパスフィルタ
5、6:ローパスフィルタ
11、12:高調波低減回路
7、17:低雑音増幅器
8、9:高周波増幅回路
16:検波回路
2、3:分波回路
4、14、15:バンドパスフィルタ
5、6:ローパスフィルタ
11、12:高調波低減回路
7、17:低雑音増幅器
8、9:高周波増幅回路
16:検波回路
Claims (11)
- 第1と第2の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられる高周波回路であって、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な複数のマルチバンドアンテナ端子と、
前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子とを有し、
前記複数のマルチバンドアンテナ端子と前記第1の送信端子又は第2の送信端子との接続、あるいは前記複数のマルチバンドアンテナ端子と前記第1の受信端子又は第2の受信端子との接続を切り替える少なくとも4つのポートを備えた高周波スイッチ回路と、
前記高周波スイッチ回路の一つのポートと前記第1及び第2の送信端子との間に配置される第1の分波回路または高周波スイッチ回路と、前記高周波スイッチ回路の他の一つのポートと前記第1及び第2の受信端子との間に配置される第2の分波回路または高周波スイッチ回路と、
カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する検波回路を、前記高周波スイッチ回路と前記第1の分波回路または高周波スイッチ回路との間に配置し、
さらに、前記複数のマルチバンドアンテナ端子と前記高周波スイッチ回路との間および/または前記高周波スイッチ回路と前記検波回路との間に、高調波低減回路を設けたことを特徴とする高周波回路。 - 第1と第2の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられる高周波回路であって、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な1つのマルチバンドアンテナ端子と、
前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子とを有し、
前記1つのマルチバンドアンテナ端子と前記第1の送信端子又は第2の送信端子との接続、あるいは前記1つのマルチバンドアンテナ端子と前記第1の受信端子又は第2の受信端子との接続を切り替える3つのポートを備えた高周波スイッチ回路と、
前記高周波スイッチ回路の一つのポートには前記マルチバンドアンテナ端子が接続され、他の一つのポートと前記第1及び第2の送信端子との間には第1の分波回路または高周波スイッチ回路と、もう一つのポートと前記第1及び第2の受信端子との間には第2の分波回路または高周波スイッチ回路とを配置し、
カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する検波回路を、前記高周波スイッチ回路と前記第1の分波回路または高周波スイッチ回路との間に配置し、
さらに、前記1つのマルチバンドアンテナ端子と前記高周波スイッチ回路との間および/または前記高周波スイッチ回路と前記検波回路との間に、高調波低減回路を設けたことを特徴とする高周波回路。 - 前記高周波スイッチ回路と前記第2の分波回路または高周波スイッチ回路との間あるいは前記第2の分波回路または高周波スイッチ回路の後段に、第2の高調波低減回路を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の高周波回路。
- 前記第1の分波回路または高周波スイッチ回路と前記第1の送信端子との間に第1の高周波電力増幅器回路と、前記第1の分波回路または高周波スイッチ回路と前記第2の送信端子との間に第2の高周波電力増幅器回路とを備え、
前記第2の分波回路または高周波スイッチ回路と前記第1の受信端子との間に第1の低雑音増幅器回路と、前記第2の分波回路または高周波スイッチ回路と前記第2の受信端子との間に第2の低雑音増幅器回路とを備えることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の高周波回路。 - 前記第1の分波回路または高周波スイッチ回路と第1の高周波電力増幅器回路との間および前記第1の分波回路または高周波スイッチ回路と前記第2の高周波電力増幅器回路との間にローパスフィルタ回路を設けたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の高周波回路。
- 第1と第2の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられる高周波回路であって、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な複数のマルチバンドアンテナ端子と、
前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子とを有し、
前記複数のマルチバンドアンテナ端子と前記第1の送信端子又は第1の受信端子との接続、あるいは前記複数のマルチバンドアンテナ端子と前記第2の送信端子又は第2の受信端子との接続を切り替える少なくとも4つのポートを備えた第1の高周波スイッチ回路と、
前記高周波スイッチ回路の一つのポートと前記第1の送信端子及び第1の受信端子との間に配置される3つのポートを備えた第2の高周波スイッチ回路と、前記高周波スイッチ回路の他の一つのポートと前記第2の送信端子及び第2の受信端子との間に配置される3つのポートを備えた第3の高周波スイッチ回路と、
カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第1の検波回路を、前記第1の高周波スイッチ回路と前記第2の高周波スイッチ回路との間に、また、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第2の検波回路を、前記第1の高周波スイッチ回路と前記第3の高周波スイッチ回路との間にそれぞれ配置し、
さらに、前記複数のマルチバンドアンテナ端子と前記第1の高周波スイッチ回路との間および/または前記第1の高周波スイッチ回路と前記第1の検波回路と第2の検波回路のそれぞれとの間に、高調波低減回路を設けたことを特徴とする高周波回路。 - 第1と第2の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられる高周波回路であって、前記第1及び第2の周波数帯域において送受信が可能な1つのマルチバンドアンテナ端子と、
前記第1の周波数帯域の送信信号が入力される第1の送信端子と、前記第2の周波数帯域の送信信号が入力される第2の送信端子と、前記第1の周波数帯域の受信信号が出力される第1の受信端子と、前記第2の周波数帯域の受信信号が出力される第2の受信端子とを有し、
前記1つのマルチバンドアンテナ端子と前記第1の送信端子又は第1の受信端子との接続、あるいは前記1つのマルチバンドアンテナ端子と前記第2の送信端子又は第2の受信端子との接続を切り替える分波器または3つのポートを備えた第1の高周波スイッチ回路と、
前記分波器または第1の高周波スイッチ回路の一つのポートには前記マルチバンドアンテナ端子が接続され、他の一つのポートには前記第1の送信端子及び第1の受信端子との間に3つのポートを備えた第2の高周波スイッチ回路と、もう一つのポートには前記第2の送信端子及び第2の受信端子との間に3つのポートを備えた第3の高周波スイッチ回路とが接続され、
カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第1の検波回路を、前記分波器または高周波スイッチ回路と前記第1の分波回路との間に、また、カプラにより高周波信号を導出して検波用ダイオードで高周波電力を検波する第2の検波回路を、前記分波器または高周波スイッチ回路と前記第2の分波回路との間にそれぞれ配置し、
さらに、前記1つのマルチバンドアンテナ端子と前記分波器または高周波スイッチ回路との間および/または前記分波器または高周波スイッチ回路と前記第1と第2の検波回路のそれぞれとの間に、高調波低減回路を設けたことを特徴とする高周波回路。 - 前記第2の高周波スイッチ回路と前記第1の送信端子との間に配置される第1の高周波電力増幅器回路と、前記第3の高周波スイッチ回路と前記第2の送信端子との間に配置される第2の高周波電力増幅器回路とを備え、
前記第2の高周波スイッチ回路と前記第1の受信端子との間に配置される第1の低雑音増幅器回路と、前記第3の高周波スイッチ回路と前記第2の受信端子との間に配置される第2の低雑音増幅器回路とを備えることを特徴とする請求項6又は7に記載の高周波回路。 - 前記第2の高周波スイッチ回路と第1の高周波電力増幅器回路との間および前記第3の高周波スイッチ回路と前記第2の高周波電力増幅器回路との間にローパスフィルタ回路を設けたことを特徴とする請求項6〜8の何れかに記載の高周波回路。
- 請求項1〜9の何れかに記載の高周波回路の少なくとも前記第1、第2の分波回路、前記高調波低減回路、前記ローパスフィルタ回路は、インダクタンス素子、キャパシタンス素子を主構成とし、これら前記第1、第2の分波回路、前記高調波低減回路、前記ローパスフィルタ回路を構成する前記インダクタンス素子、キャパシタンス素子の少なくとも一部を電極パターンにより積層体内に構成し、前記高周波スイッチ回路、前記高周波電力増幅器回路、前記低雑音増幅器回路の少なくとも一部を前記積層体に搭載したことを特徴とする高周波回路部品。
- 請求項1〜9の何れかに記載の高周波回路あるいは請求項10に記載の高周波回路部品を用いたことを特徴とする通信装置。
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- 2005-04-22 JP JP2005125234A patent/JP2006304081A/ja active Pending
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