JP2007300156A - フロントエンドモジュールならびにそれを備えた移動通信端末 - Google Patents

フロントエンドモジュールならびにそれを備えた移動通信端末 Download PDF

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Abstract

【課題】簡略化したTD-SCDMA対応デュアルモードFEMを提供する。
【解決手段】高周波バンド用切換スイッチ2、使用する周波数帯域に対応して設けて切換スイッチ2に接続された複数のスイッチコントロール回路3，4，5、切換スイッチ2に接続された定電圧電源6、TD-SCDMA方式用端子を備えたものにおいて、TD-SCDMA方式用端子に接続されるTD-SCDMAの送受切換スイッチ11を内蔵して、定電圧電源6と高周波バンド用切換スイッチ2を接続する電源ライン27に、送受切換スイッチ11に定電圧を供給する電源ライン28を接続したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば携帯電話機などの移動通信端末に搭載するフロントエンドモジュール（FEM）に係り、例えばTD-SCDMA対応に好適なデュアルモードFEMに関する。
現在のWCDMA対応の3Gデュアルモード端末には現在、デュアルモードFEMをアンテナとRF-ICおよびハイパワーアンプ（HPA）間に採用して、スイッチングコントロール回路にて各方式を切り替えるのが通常である。高周波バンド用切換スイッチは、WCDMA方式は信号の線形性（リニアリティ）が性能に大きく影響を与えるため、線形性の良好なGaAsスイッチ、p-HEMTスイッチ、CMOSスイッチ等が用いられている。そしてこれらのスイッチを使用するため、定電圧電源(Vdd)が用いられている。
GSM方式の１例としてEGSM,DCS,PCSの３方式に対応するトリプルバンド対応となっている。さらにWCDMA方式にも対応するデュアルモードFEMの場合、WCDMAの帯域はTx:1920-1980MH Rx:2110-2170MHzであり高周波バンドになるため、１対２の切換スイッチから１対３のスイッチとし、追加した１出力をWCDMAに割り振りWCDMA端子に接続することにより、デュアルモード対応ができる。WCDMAはTx,Rxとも信号が拡散され常時信号が流れるため送信、受信の分波は周波数でしかできず、本FEMの出力端子には送信周波数と、受信周波数を分波するデュプレクサが接続される。
一方、TD-SCDMA方式の場合はTx信号とRx信号は同一周波数を使い、時分割にて送信，受信を切り替えるTDD方式を採用している。（李世鶴著：TD-SCDMA第三代移動通信系統標準page119 2003/3月人民郵電出版社 参照。）
また、周波数はband-1が2010-2025MHzでありWCDMAの送信帯と受信帯の中間に当たり、従来のWCDMA対応デュアルモードFEMをそのまま使うことができる。TD-SCDMAの送受切換スイッチをFEMのTD-SCDMA端子に接続し、送信信号と受信信号を分波する。
この種の公知技術に関しては、例えば下記のような特許文献を挙げることができる。
特開2004-304471号公報 特開2004-032674号公報 特開2000-188522号公報
しかし従来の回路構成では、FEMの外側に新たにスイッチ、後述するスイッチングコントロール回路ならびにGSMシステム用RF-ICが必要となり、回路サイズが大きくなる。また、前記スイッチはTD-SCDMAに対応するため高リニアリティーなものが要求され、例えばGaAsスイッチの場合では別の定電圧電源が必要となり、従来と含め２系統の電源が必要となる。
さらに、通常高周波スイッチは0.5dB程度のロスを有するため、２つのスイッチを直列に接続するとロスが２倍の１dB程度となり、TD-SCDMAの受信感度劣化、送信時における電池使用時間の短縮等の問題が発生する。さらにまた、前記スイッチを切り替えるコントロール回路がさらに必要となり、前記コントロール回路と相互動作させなければならないことからコントロール回路の構成が複雑になる。
本発明の目的は、構成が簡単なFEMならびにそれを備えた移動通信端末を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、高周波バンド用切換スイッチと、使用する周波数帯域に対応して設けられ前記高周波バンド用切換スイッチに接続された複数のスイッチコントロール回路と、前記高周波バンド用切換スイッチに定電圧を供給する定電圧電源と、TD-SCDMA方式用端子とを備えたTD-SCDMA対応のデュアルモードフロントエンドモジュールにおいて、
前記TD-SCDMA方式用端子に接続されるTD-SCDMAの送受切換スイッチを当該ドフロントエンドモジュールに内蔵して、
前記定電圧電源と前記高周波バンド用切換スイッチを接続する電源ラインに、前記TD-SCDMAの送受切換スイッチに定電圧を供給する電源ラインを接続したことを特徴とするものである。
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記高周波バンド用切換スイッチが、DCS方式用端子、PCS方式用端子ならびにDCS/ PCS方式用端子に接続される１対３の切換スイッチであることを特徴とするものである。
本発明の第３の手段は、高周波バンド用切換スイッチと、使用する周波数帯域に対応して設けられ前記高周波バンド用切換スイッチに接続された複数のスイッチコントロール回路と、前記高周波バンド用切換スイッチに定電圧を供給する定電圧電源とを備えたデュアルモードフロントエンドモジュールにおいて、
前記高周波バンド用切換スイッチが、DCS方式用端子、PCS方式用端子、DCS/ PCS方式用端子ならびにTD-SCDMA方式用端子に接続される１対４の切換スイッチであることを特徴とするものである。
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記高周波バンド用切換スイッチのTD-SCDMA Rx出力端子の直後にRx帯域選別用の弾性表面波フィルタが内蔵されていることを特徴とするものである。
本発明の第５の手段は、高周波バンド用切換スイッチと、使用する周波数帯域に対応して設けられ前記高周波バンド用切換スイッチに接続された複数のスイッチコントロール回路と、前記高周波バンド用切換スイッチに定電圧を供給する定電圧電源とを備えたデュアルモードフロントエンドモジュールにおいて、
前記高周波バンド用切換スイッチが、DCS方式用端子、PCS方式用端子、DCS/ PCS方式用端子、TD-SCDMA方式用端子ならびWCDMA方式用端子に接続される１対５の切換スイッチであることを特徴とするものである。
本発明の第６の手段は、信号を送信、受信するアンテナと、
そのアンテナに接続されて各方式の送信、受信に対応する複数の端子を有するデュアルモードフロントエンドモジュールと、
そのデュアルモードフロントエンドモジュールの受信側に接続された高周波ＩＣと、
前記デュアルモードフロントエンドモジュールの送信側に接続されたハイパワーアンプと、
前記高周波ＩＣに接続されたベースバンドＩＣとを備えた移動通信端末において、
前記デュアルモードフロントエンドモジュールが前記第１ないし第５のいずれかの手段のデュアルモードフロントエンドモジュールであることを特徴とするものである。
本発明によれば、構成が簡単なFEMならびにそれを備えた移動通信端末を提供することが可能となる。
本発明の実施形態は、回路基板上に、信号を送信、受信するアンテナ端子１個と、処理する信号の周波数を高周波バンド、低周波バンドに分波するダイプレクサ回路と、信号を送信時、受信時に対応して切り替えるスイッチを複数個有し、各々のバンドの受信回路には弾性表面波（SAW）フィルタを内蔵する、EGSM,GSM850,DCS,PCS方式のうちの２方式（デュアルバンド）もしくは３方式（トリプルバンド）もしくは４方式（クアドバンド）対応のFEMで、このFEMの高周波バンド切換スイッチにさらに１出力追加し、WCDMAもしくはTD-SCDMA方式用端子を追加したデュアルモードFEMを対象とするものである。
そしてこのデュアルモードFEMにTD-SCDMAの送受切換スイッチをモジュール内に内蔵し、そのスイッチの電源ラインを従来のスイッチの電源ラインに内部で接続したことを特徴とするものである。
またこのFEMにおいて、１対３の高周波バンド用切換スイッチを１対４の切換スイッチとし、TD-SCDMAの送受切換も本スイッチで動作させることにより、個別内蔵した切換スイッチを削除し、小型化、TD-SCDMAの低損失化を図ったことを特徴とするものである。
さらにこのFEMにおいて、1対4の切換スイッチのTD-SCDMA Rx出力端子の直後にRx帯域選別用のSAWフィルタを内蔵したことを特徴とするものである。
さらにまたこのFEMにおいて、前記1対４の切換スイッチを１対５の切換スイッチとし、WCDMA方式も内蔵したトリプルモードFEMを特徴とするものである。
次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図２は、本発明の実施形態に係るデュアルモードFEM１を搭載した携帯電話機（移動通信端末）のRF回路のブロック図である。
アンテナ２１に接続されたデュアルモードFEM１は、従来のWCDMAもしくはTD-SCDMA用のものである。このデュアルモードFEM１はGSM,DCS,PCSの送信、受信に対応する端子を有し、受信側はRF‐IC１６に、送信側はハイパワーアンプ15に、それぞれ接続されている。
受信の出力は、信号に含まれるノイズ成分を除去するために図のようにEGSM,DCS,PCSともそれぞれ２出力（バランス出力）となっている。RF-IC１６は送信、受信信号を処理して、ベースバンドIC１７にI/Q信号として接続される。このベースバンドIC１７は、I/Q信号をデジタル信号に処理し後段のCPU（図示せず）に接続している。
同図の点線内の部分が従来のTD-SCDMA回路である。まず、デュアルモードFEM1のTD-SCDMA端子はTD-SCDMA回路接続ライン２０を介して送受切換スイッチ８に接続され、送信信号と受信信号に分波される。受信信号出力にはSAWフィルタ１４が接続されて帯域制限をした後、RF-IC１９に接続される。
一方、送信信号は、ハイパワーアンプ１８からの出力信号を受け取る。ハイパワーアンプ１８はRF-IC１９に接続され、そのRF-IC１９はTD-SCDMAの送信、受信信号を処理して、ベースバンドIC１７にI/Q信号として接続される。このベースバンドIC１７は、I/Q信号をデジタル信号に処理し後段のCPU（図示せず）に接続している。
図１は、本発明の第１の実施形態を説明するためのデュアルモードFEM１に係る説明図である。
本実施例では、デュアルモードFEM１がTD-SCDMAの送受切換スイッチ１１を内蔵しており、これにより携帯電話機のRF回路の小型化が図れる。TD-SCDMA方式は送信，受信の分波を時分割方式(TDD方式)で行っており、送受切換スイッチ１１で送信，受信を分波する訳であるが、CDMA方式であるがゆえに送受切換スイッチ１１のリニアリティは非常に良好なものが要求される。従って送受切換スイッチ１１には、例えばGaAsスイッチが採用され、従来採用していたpinダイオードスイッチとは異なり定電圧電源が必要となる。
この電源を内部の高周波バンド用切換スイッチ２用の電源ライン２７に接続した電源ライン２８を追加することにより、１つの定電圧電源６でTD-SCDMAの送受スイッチにも供給でき、電源回路の簡略化が図れる。
さらにスイッチコントロール回路３，４，５ならびにこれらと同時に機能するTD-SCDMA送受信切換用スイッチコントロール回路１０を統合することにより、コントロール回路の簡略化が図れる。GaAsスイッチの定電圧電源の電流値は0.2mA程度と非常に小さく、従ってスイッチ１１の接続による電源回路の変更は不要である。
この一体化したコントロール信号ロジックの好適な例を図３に示す。同図は各種切換モードにおける各スイッチコントロール回路３，４，５，１０のLow，Highの状態を示している。
ここでスイッチコントロール回路３は従来のpinダイオードスイッチを採用しているためHigh状態の電圧は2.8V程度、電流は8mA程度である。スイッチコントロール回路４，５，１０はGaAsスイッチであり、High状態の電圧は2.8V程度、電流は0.3mA程度である。
TD-SCDMAのTxとRxの切換はスイッチコントロール回路１０のLowがTx状態、HighがRx状態となる。TD-SCDMA-Tx1/Rx1の状態ではEGSM-RxもON状態となるため、EGSM-RxとTD-SCDMAが同時に動作でき、自動的にGSMからTD-SCDMAへの切換を両者の状況を確認したのち切り替えられる（ノンコンプレスモード）。TD-SCDMA-Tx2/Rx2の状態では、EGSM-Txとの同時動作となる。このように全ての状態を４モードの組み合わせロジックで実現できるため、ロジック回路の簡略化が図れる。
図４は、本発明の第２の実施形態を説明するためのデュアルモードFEM１に係る説明図である。
本実施例では高周波バンドの切換スイッチを１対４のスイッチ１３にすることにより、TD-SCDMA送受信切換スイッチ１１を削除して、構成の簡略化、小型化が図れる。
前記第１の実施形態ではTD-SCDMA系に２個のスイッチ２，１１が直列に接続されていたため、１個のスイッチのロス（0.5dB程度）の２倍に当たる1dB程度のスイッチロスがあるが、本実施形態によれば１個のロス分程度に半減することができ、TD-SCDMAの受信感度の改善、送信時の送信時間の長時間化が図れる。なお、各種スイッチコントロール回路３，４，５，１０におけるコントロール信号ロジックは、図３と同様である。
図５は、本発明の第３の実施形態を説明するためのデュアルモードFEM１に係る説明図である。
本実施形態は、TD-SCDMAの受信側に必要な帯域制限用SAWフィルタ２２をFEM１内に内蔵して、さらにRF回路の小型化を図っている。本実施形態ではTDSCDMAの受信信号出力ライン２３は２出力（バランス出力）となっているが、回路コンセプトにより、アンバランス出力（１出力）でもSAWフィルタ２２を１出力タイプに変えることにより対応可能である。
図６は、本発明の第４の実施形態を説明するためのデュアルモードFEM１に係る説明図である。
本実施形態では、高周波バンドスイッチを１対５の切換スイッチ２４に代えて、新たな１出力をWCDMA出力２６に割り当てることにより、GSM,TD-SCDMA,WCDMAのトリプルモードのFEM１が実現できる。図中の符号２５は、各スイッチコントロール回路３，４，５，１０と同時に機能するWCDMA切換スイッチである。
前述のトリプルモードは、例えばTD-SCDMAとWCDMAの２種類のサービスを平行して実施可能であり、ハイエンドタイプの携帯電話機端末には必要な機能となる。このときのコントロール信号ロジックの好適な例を図７に示す。同図は各種切換モードにおける各スイッチ３，４，５，１０，２５のLow，Highの状態を示している。
ここでWCDMA-1はEGSM-Rxとのノンコンプレスモード接続、WCDMA-2はEGSM-Txとのノンコンプレスモード接続となり、WCDMAからGSMもしくはGSMからWCDMAへの自動切換えが可能となる。
本実施形態のFEM１はWCDMAとTD-SCDMAの２種類の3Gシステムを同時にコントロールできるが、このFEM 1は送信信号と受信信号の分波を周波数にて行うシステムと時分割で行うシステムの２種類とGSMシステムのトリプルモードであれば、WCDMA,TD-SCDMA以外のどのようなシステムでも対応可能である。
本発明の第１の実施形態を説明するためのデュアルモードFEMに係る説明図である。 本発明の実施形態の対象となるデュアルモード携帯電話機のRF回路全体のブロック図である。 本発明の実施形態に係るコントロール信号ロジックを示す図である。 本発明の第２の実施形態を説明するためのデュアルモードFEMに係る説明図である。 本発明の第３の実施形態を説明するためのデュアルモードFEMに係る説明図である。 本発明の第４の実施形態を説明するためのデュアルモードFEMに係る説明図である。 本発明の実施形態に係るコントロール信号ロジックを示す図である。
符号の説明
１・・・フロントエンドモジュール(FEM)、２・・・高周波バンド用切換スイッチ、３，４，５・・・スイッチングコントロール回路、６・・・定電圧電源、７・・・GSMトリプルバンドFEM回路部分、８・・・TD-SCDMA送信受信切替用外付けスイッチ、９・・・外付けスイッチ用スイッチングコントロール回路、１０・・・TD-SCDMA送受切換用スイッチングコントロール回路、１１・・・TD-SCDMA送受切換スイッチ、１２・・・定電圧電源、１３・・・１対４高周波バンド用切換スイッチ、１４・・・TD-SCDMA受信帯域制限用SAWフィルタ、１５・・・GSMシステム用ハイパワーアンプ(HPA)、１６・・・GSMシステム用RF-IC、１７・・・ベースバンドIC、１８・・・TD-SCDMAシステム用ハイパワーアンプ、１９・・・TD-SCDMAシステム用RF-IC、２０・・・TD-SCDMA回路接続ライン、２１・・・アンテナライン、２２・・・ＳＡＷフィルタ、２３・・・TD-SCDMA受信信号出力ライン、２４・・・１対５高周波バンド用スイッチ、２５・・・WCDMA切換スイッチ、２６・・・WCDMA端子、２７・・・電源ライン、２８・・・電源ライン。

Claims (6)

  1. 高周波バンド用切換スイッチと、使用する周波数帯域に対応して設けられ前記高周波バンド用切換スイッチに接続された複数のスイッチコントロール回路と、前記高周波バンド用切換スイッチに定電圧を供給する定電圧電源と、TD-SCDMA方式用端子とを備えたTD-SCDMA対応のデュアルモードフロントエンドモジュールにおいて、
    前記TD-SCDMA方式用端子に接続されるTD-SCDMAの送受切換スイッチを当該デュアルモードフロントエンドモジュールに内蔵して、
    前記定電圧電源と前記高周波バンド用切換スイッチを接続する電源ラインに、前記TD-SCDMAの送受切換スイッチに定電圧を供給する電源ラインを接続したことを特徴とするTD-SCDMA対応デュアルモードフロントエンドモジュール。
  2. 請求項１記載のデュアルモードフロントエンドモジュールにおいて、前記高周波バンド用切換スイッチが、DCS方式用端子、PCS方式用端子ならびにDCS/ PCS方式用端子に接続される１対３の切換スイッチであることを特徴とするTD-SCDMA対応デュアルモードフロントエンドモジュール。
  3. 高周波バンド用切換スイッチと、使用する周波数帯域に対応して設けられ前記高周波バンド用切換スイッチに接続された複数のスイッチコントロール回路と、前記高周波バンド用切換スイッチに定電圧を供給する定電圧電源とを備えたデュアルモードフロントエンドモジュールにおいて、
    前記高周波バンド用切換スイッチが、DCS方式用端子、PCS方式用端子、DCS/ PCS方式用端子ならびにTD-SCDMA方式用端子に接続される１対４の切換スイッチであることを特徴とするTD-SCDMA対応デュアルモードフロントエンドモジュール。
  4. 請求項３記載のフロントエンドモジュールにおいて、前記高周波バンド用切換スイッチのTD-SCDMA Rx出力端子の直後にRx帯域選別用の弾性表面波フィルタが内蔵されていることを特徴とするTD-SCDMA対応デュアルモードフロントエンドモジュール。
  5. 高周波バンド用切換スイッチと、使用する周波数帯域に対応して設けられ前記高周波バンド用切換スイッチに接続された複数のスイッチコントロール回路と、前記高周波バンド用切換スイッチに定電圧を供給する定電圧電源とを備えたデュアルモードフロントエンドモジュールにおいて、
    前記高周波バンド用切換スイッチが、DCS方式用端子、PCS方式用端子、DCS/ PCS方式用端子、TD-SCDMA方式用端子ならびWCDMA方式用端子に接続される１対５の切換スイッチであることを特徴とするTD-SCDMA対応デュアルモードフロントエンドモジュール。
  6. 信号を送信、受信するアンテナと、
    そのアンテナに接続されて各方式の送信、受信に対応する複数の端子を有するデュアルモードフロントエンドモジュールと、
    そのデュアルモードフロントエンドモジュールの受信側に接続された高周波ＩＣと、
    前記デュアルモードフロントエンドモジュールの送信側に接続されたハイパワーアンプと、
    前記高周波ＩＣに接続されたベースバンドＩＣとを備えた移動通信端末において、
    前記デュアルモードフロントエンドモジュールが請求項１ないし５のいずれか１項記載のデュアルモードフロントエンドモジュールであることを特徴とする移動通信端末。
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