JP2009060511A - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 複数の低雑音増幅器の間で十分なアイソレーションを確保することができる通信装置を提供する。
【解決手段】 通信装置1の受信回路12は、受信信号RFr1を増幅する低雑音増幅器13と受信信号RFr2を増幅する低雑音増幅器15とを備える。また、低雑音増幅器13の入力側および出力側には整合回路17,19をそれぞれ接続すると共に、低雑音増幅器15の入力側および出力側には整合回路18,20をそれぞれ接続する。そして、整合回路17,19のインピーダンスZ11,Z22は、受信信号RFr1に対して正規化インピーダンスZ0となり、受信信号RFr2に対して短絡または開放となる。一方、整合回路18,20のインピーダンスZ11′,Z22′は、受信信号RFr2に対して正規化インピーダンスZ0となり、受信信号RFr1に対して短絡または開放となる。
【選択図】 図1
【解決手段】 通信装置1の受信回路12は、受信信号RFr1を増幅する低雑音増幅器13と受信信号RFr2を増幅する低雑音増幅器15とを備える。また、低雑音増幅器13の入力側および出力側には整合回路17,19をそれぞれ接続すると共に、低雑音増幅器15の入力側および出力側には整合回路18,20をそれぞれ接続する。そして、整合回路17,19のインピーダンスZ11,Z22は、受信信号RFr1に対して正規化インピーダンスZ0となり、受信信号RFr2に対して短絡または開放となる。一方、整合回路18,20のインピーダンスZ11′,Z22′は、受信信号RFr2に対して正規化インピーダンスZ0となり、受信信号RFr1に対して短絡または開放となる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、互いに異なる周波数帯域の受信信号を増幅する複数の低雑音増幅器を備えた通信装置に関する。
一般に、通信装置として、例えば複数の周波数帯域の送信信号を送信すると共に、複数の周波数帯域の受信信号を受信するマルチバンドの携帯電話等が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような携帯電話では、互いに異なる周波数帯域の受信信号を増幅する複数の低雑音増幅器を備えている。
また、通信装置として、アンテナ端子と送信端子との間に送信用の第1の増幅器を設けると共に、アンテナ端子と受信端子との間に受信用の第2の増幅器を設けた構成が知られている(例えば、特許文献2参照)。この場合、アンテナ端子と第1の増幅器との間に第1の移相線路を設けると共に、アンテナ端子と第2の増幅器との間に第2の移相線路を設けている。そして、第1の移相線路は、第1の増幅器の電源が遮断されたときには受信帯域における第1の増幅器の出力インピーダンスをほぼ開放状態にする。一方、第2の移相線路は、第2の増幅器の電源が遮断されたときには送信帯域における第2の増幅器の入力インピーダンスをほぼ開放状態にする。これにより、第1,第2の移相線路は、スイッチを用いることなく、アンテナ端子を送信端子および受信端子のうちいずれか一方に選択的に接続している。
ところで、特許文献1による通信装置では、複数の低雑音増幅器は例えば単一の部品に内蔵されており、複数の低雑音増幅器が接近して配置されている。このため、複数の低雑音増幅器の間で十分なアイソレーションを確保することができず、非動作状態の低雑音増幅器の負荷変動が、動作状態の低雑音増幅器に対して利得抑制やNF(Noise Figure)劣化を生じさせるという問題がある。
また、特許文献2には、アンテナ端子と送信端子および受信端子との間に第1,第2の移相線路を設ける構成が開示されている。しかし、特許文献2による通信装置では、送信端子および受信端子に対してアンテナ端子を選択的に接続する構成が開示されているだけであり、複数の低雑音増幅器間のアイソレーションについては何ら考慮されていない。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、複数の低雑音増幅器の間で十分なアイソレーションを確保することができる通信装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、複数の周波数帯域の信号を送信および受信する通信装置において、互いに周波数帯域の異なる受信信号を増幅する複数の低雑音増幅器を備え、該各低雑音増幅器の入力側と出力側とのうち少なくともいずれか一方には整合回路を接続して設け、該各整合回路は、接続された低雑音増幅器が増幅する周波数帯域の受信信号に対してはインピーダンスがスミスチャート上の規格化インピーダンス位置付近にくるように設定し、他の周波数帯域の受信信号に対してはインピーダンスがスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくるように設定し、前記複数の低雑音増幅器の間のアイソレーションを高める構成としたことを特徴としている。
請求項2の発明は、前記低雑音増幅器と整合回路との間は、差動線路を用いて接続する構成としている。
請求項1の発明によれば、各整合回路は、接続された低雑音増幅器が増幅する周波数帯域の受信信号に対してはインピーダンスがスミスチャート上の規格化インピーダンス位置付近にくるのに対し、他の周波数帯域の受信信号に対してはインピーダンスがスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる。これにより、動作状態の低雑音増幅器と非動作状態の低雑音増幅器との間のアイソレーションを確保することができる。よって、このアイソレーションの確保された状態では、非動作状態の低雑音増幅器に接続された負荷(例えば、デュプレクサや復調回路の負荷)が変動したときでも、この負荷変動が動作状態の低雑音増幅器に与える影響を軽減することができるから、動作状態の低雑音増幅器に対する利得抑制やNF劣化を低減することができる。
請求項2の発明によれば、低雑音増幅器と整合回路との間は差動線路を用いて接続したから、外部から線路へのノイズの影響を少なくすることができる。これにより、隣合う低雑音増幅器間のクロストークノイズを低減することができるから、動作状態の低雑音増幅器に対する利得抑制やNF劣化をさらに低減することができる。
以下、本発明の実施の形態による通信装置としてマルチバンドの携帯電話に適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図1は発明の実施の形態による通信装置1を示し、該通信装置1は、後述の送信回路2、デュプレクサ9,10、アンテナ11、受信回路12等によって構成されている。
送信回路2は、後述する第1,第2の送信信号変調回路3,6、第1,第2の電力増幅器4,7および第1,第2のアイソレータ5,8によって構成されている。
第1の送信信号変調回路3には、第1の電力増幅器4および第1のアイソレータ5が直列接続されている。そして、第1の送信信号変調回路3は、例えばCDMA(Code Division Multiple Access)方式で800MHz帯の高周波信号を変調した第1の送信信号RFt1を出力する。このとき、第1の電力増幅器4は、第1の送信信号RFt1を電力増幅する。また、第1のアイソレータ5は、電力増幅された第1の送信信号RFt1を第1のデュプレクサ9に向けて伝送し、逆方向の伝送を遮断する。
一方、第2の送信信号変調回路6には、第2の電力増幅器7および第2のアイソレータ8が直列接続されている。そして、第2の送信信号変調回路6は、CDMA方式で第1の送信信号RFt1とは異なる周波数帯として例えば2GHz帯の高周波信号を変調した第2の送信信号RFt2を出力する。このとき、第2の電力増幅器7は、第2の送信信号RFt2を電力増幅する。また、第2のアイソレータ8は、電力増幅された第2の送信信号RFt2を第2のデュプレクサ10に向けて伝送し、逆方向の伝送を遮断する。
第1,第2のデュプレクサ9,10は、図1に示すように、送信回路2の出力側と受信回路12の入力側とに接続されると共に、アンテナ11に接続されている。ここで、第1のデュプレクサ9は、例えば2つのフィルタ回路9A,9Bによって構成されている。そして、フィルタ回路9Aは、送信信号RFt1と受信信号RFr1との周波数が互いに異なる(例えば、RFt1<RFr1)ことを利用して、送信信号RFt1だけを通過させる。一方、フィルタ回路9Bは、受信信号RFr1だけを通過させる。
また、第2のデュプレクサ10は、例えば2つのフィルタ回路10A,10Bによって構成されている。そして、フィルタ回路10Aは、送信信号RFt2と受信信号RFr2との周波数が互いに異なる(例えば、RFt2<RFr2)ことを利用して、送信信号RFt2だけを通過させる。一方、フィルタ回路10Bは、受信信号RFr2だけを通過させる。
これにより、デュプレクサ9,10は、フィルタ回路9A,10Aを用いて送信回路2から出力された送信信号RFt1,RFt2をアンテナ11に向けて出力する。また、デュプレクサ9,10は、フィルタ回路9B,10Bを用いてアンテナ11から受信した受信信号RFr1,RFr2を受信回路12に向けて出力する。
アンテナ11は、デュプレクサ9,10に接続されている。そして、アンテナ11は、互いに周波数帯域が異なる第1,第2の送信信号RFt1,RFt2を外部に向けて送信すると共に、互いに周波数帯域が異なる第1,第2の受信信号RFr1,RFr2を受信する。
受信回路12は、後述する第1,第2の低雑音増幅器13,15、第1,第2の受信信号復調回路14,16等によって構成されている。
第1の低雑音増幅器13は、第1のデュプレクサ9と第1の受信信号復調回路14との間に接続されている。このとき、第1の低雑音増幅器13の入力側は、後述の入力側整合回路17を介して第1のデュプレクサ9のフィルタ回路9Bに接続されている。また、第1の低雑音増幅器13の出力側は、後述の出力側整合回路19を介して第1の受信信号復調回路14に接続されている。そして、第1の低雑音増幅器13は、アンテナ11から受信したCDMA方式で変調された800MHz帯の第1の受信信号RFr1に対して低雑音の増幅を行う。また、第1の受信信号復調回路14は、例えば受信帯域以外の信号を遮断するフィルタやミキサ等を含んで構成され、第1の低雑音増幅器13から出力された受信信号RFr1に対してダウンコンバート、複号等の処理を行う。
一方、第2の低雑音増幅器15は、例えば第1の低雑音増幅器13と同じ部品に内蔵され、第2のデュプレクサ10と第2の受信信号復調回路16との間に接続されている。このとき、第2の低雑音増幅器15の入力側は、後述の入力側整合回路18を介して第2のデュプレクサ10のフィルタ回路10Bに接続されている。また、第2の低雑音増幅器15の出力側は、後述の出力側整合回路20を介して第2の受信信号復調回路16に接続されている。そして、第2の低雑音増幅器15は、アンテナ11から受信したCDMA方式で変調された2GHz帯の第2の受信信号RFr2に対して低雑音の増幅を行う。また、第2の受信信号復調回路16は、第1の受信信号復調回路14と同様に、フィルタ、ミキサ等を含んで構成され、第2の低雑音増幅器15から出力された受信信号RFr2に対してダウンコンバート、複号等の処理を行う。
第1の入力側整合回路17は、第1のデュプレクサ9と第1の低雑音増幅器13との間に接続して設けられている。また、入力側整合回路17は、例えばT型フィルタ、π型フィルタ等を用いた集中定数回路または誘導性スタブ、容量性スタブ等を用いた分布定数回路によって構成され、受信信号RFr1,RFr2に応じて低雑音増幅器13の入力インピーダンスZ11を変化させる。即ち、入力側整合回路17は、図2および図3に示すように、第1の受信信号RFr1に対して、インピーダンスZ11がスミスチャート上の規格化インピーダンスZ0(例えば50Ω)位置付近となり、アンテナ11側の回路(デュプレクサ9)と低雑音増幅器13との間を整合させる。また、入力側整合回路17は、第2の受信信号RFr2に対して、インピーダンスZ11がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる構成となっている。
第2の入力側整合回路18は、第2のデュプレクサ10と第2の低雑音増幅器15との間に接続して設けられている。そして、入力側整合回路18は、入力側整合回路17とほぼ同様な回路によって構成され、受信信号RFr1,RFr2に応じて低雑音増幅器15の入力インピーダンスZ11′を変化させる。但し、入力側整合回路18は、入力側整合回路17と異なり、図2および図4に示すように、第2の受信信号RFr2に対して、インピーダンスZ11′がスミスチャート上の規格化インピーダンスZ0位置付近となり、アンテナ11側の回路(デュプレクサ10)と低雑音増幅器15との間を整合させる。また、入力側整合回路18は、第1の受信信号RFr1に対して、インピーダンスZ11′がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる構成となっている。
第1の出力側整合回路19は、第1の低雑音増幅器13と第1の受信信号復調回路14との間に接続して設けられている。そして、出力側整合回路19は、第1の入力側整合回路17とほぼ同様に構成され、受信信号RFr1,RFr2に応じて低雑音増幅器13の出力インピーダンスZ22を変化させる。このため、出力側整合回路19は、図3に示すように、第1の受信信号RFr1に対して、インピーダンスZ22が規格化インピーダンスZ0位置付近となり、低雑音増幅器13と受信信号復調回路14との間を整合させる。また、出力側整合回路19は、第2の受信信号RFr2に対して、インピーダンスZ22がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる構成となっている。
第2の出力側整合回路20は、第2の低雑音増幅器15と第2の受信信号復調回路16との間に接続して設けられている。そして、出力側整合回路20は、第2の入力側整合回路18とほぼ同様に構成され、受信信号RFr1,RFr2に応じて低雑音増幅器15の出力インピーダンスZ22′を変化させる。このため、出力側整合回路20は、図4に示すように、第2の受信信号RFr2に対して、インピーダンスZ22′が規格化インピーダンスZ0位置付近となり、低雑音増幅器15と受信信号復調回路16との間に整合させる。また、出力側整合回路20は、第1の受信信号RFr1に対して、インピーダンスZ22′がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる構成となっている。
本実施の形態による通信装置1は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
まず、通信装置1の送信時には、例えば第1の送信信号変調回路3はベースバンド信号に基づいて高周波の送信信号RFt1を変調し、この送信信号RFt1を出力する。このとき、電力増幅器4は送信信号RFt1を増幅し、アイソレータ5を介してデュプレクサ9に向けて出力する。これにより、電力増幅後の送信信号RFt1は、デュプレクサ9を介してアンテナ11に供給され、アンテナ11から外部に向けて送信される。
同様に、第2の送信信号変調回路6が送信信号RFt2を出力したときには、電力増幅器7は送信信号RFt2を増幅し、アイソレータ8を介してデュプレクサ10に向けて出力する。これにより、電力増幅後の送信信号RFt2は、デュプレクサ10、アンテナ11を介して外部に向けて送信される。
一方、通信装置1の受信時には、例えばアンテナ11から受信した受信信号RFr1は、デュプレクサ9を介して低雑音増幅器13に入力される。このとき、低雑音増幅器13は、受信信号RFr1に対して低雑音の増幅を行い、受信信号復調回路14に向けて出力する。これにより、受信信号復調回路14は、増幅後の受信信号RFr1を中間周波信号にダウンコンバートした後に、ベースバンド信号に複号する。
同様に、アンテナ11から受信信号RFr2を受信したときには、受信信号RFr2は、デュプレクサ10を介して低雑音増幅器15に入力される。このとき、低雑音増幅器15は、受信信号RFr2に対して低雑音の増幅を行い、受信信号復調回路16に向けて出力する。これにより、受信信号復調回路16は、増幅後の受信信号RFr2を中間周波信号にダウンコンバートした後に、ベースバンド信号に複号する。
然るに、第1,第2の低雑音増幅器13,15は一般に同一の部品に内蔵されるから、互いに近接した状態で配置される。このため、第1,第2の低雑音増幅器13,15間のアイソレーションが確保し難い傾向がある。
これに対し、本実施の形態では、第1,第2の低雑音増幅器13,15の入力側には入力側整合回路17,18を設けると共に、第1,第2の低雑音増幅器13,15の出力側には出力側整合回路19,20を設ける構成とした。そして、整合回路17,19は、低雑音増幅器13が増幅する周波数帯域の受信信号RFr1に対してはインピーダンスZ11,Z22がスミスチャート上の規格化インピーダンスZ0位置付近となり、他の周波数帯域の受信信号RFr2に対してはインピーダンスZ11,Z22がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる。一方、整合回路18,20は、低雑音増幅器15が増幅する周波数帯域の受信信号RFr2に対してはインピーダンスZ11′,Z22′がスミスチャート上の規格化インピーダンスZ0位置付近となり、他の周波数帯域の受信信号RFr1に対してはインピーダンスZ11′,Z22′がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる。
このため、第1の低雑音増幅器13の動作時には、低雑音増幅器13は整合回路17,19を通じて例えばアンテナ11(デュプレクサ9)や受信信号復調回路14に接続される。このとき、低雑音増幅器13は、低雑音増幅器15の動作周波数帯域(2GHz帯)に対してのインピーダンスが短絡または開放に見えているため、低雑音増幅器15に対するアイソレーションが確保された状態となる。
また、第2の低雑音増幅器15の動作時には、低雑音増幅器15は整合回路18,20を通じて例えばアンテナ11(デュプレクサ10)や受信信号復調回路16に接続される。このとき、低雑音増幅器15は、低雑音増幅器13の動作周波数帯域(800MHz帯)に対してのインピーダンスが短絡または開放に見えているため、低雑音増幅器13に対するアイソレーションが確保された状態となる。
これにより、動作状態の低雑音増幅器13と非動作状態の低雑音増幅器15との間のアイソレーションを確保することができると共に、動作状態の低雑音増幅器15と非動作状態の低雑音増幅器13との間のアイソレーションを確保することができる。この結果、非動作状態の低雑音増幅器13,15に接続された負荷(例えば、デュプレクサ9,10や受信信号復調回路14,16の負荷)が変動したときでも、この負荷変動が動作状態の低雑音増幅器15,13に与える影響を軽減することができるから、動作状態の低雑音増幅器15,13に対する利得抑制やNF劣化を低減することができる。
次に、図5および図6は本発明の第2の実施の形態による通信装置を示している。そして、本実施の形態の特徴は、低雑音増幅器と整合回路との間は差動線路を用いて接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
まず、図5は発明の実施の形態による通信装置21を示し、該通信装置21は、第1の実施の形態による通信装置1とほぼ同様に、送信回路2、デュプレクサ9,10、アンテナ11、受信回路22等によって構成されている。
但し、受信回路22の第1,第2の低雑音増幅器23,24は、互いに180°位相が異なる信号(+信号、−信号)を伝送する2本の線路からなる差動線路Aを用いてデュプレクサ9,10および第1,第2の受信信号復調回路14,16に接続されている。
そして、第1の低雑音増幅器23は、アンテナ11から受信したCDMA方式で変調された800MHz帯の第1の受信信号RFr1に対して低雑音の増幅を行う。一方、第2の低雑音増幅器24は、アンテナ11から受信したCDMA方式で変調された2GHz帯の第2の受信信号RFr2に対して低雑音の増幅を行う。
また、第1,第2の低雑音増幅器23,24の入力側には、第1の実施の形態による入力側整合回路17,18とほぼ同様な第1,第2の入力側整合回路25,26が接続されている。さらに、第1,第2の低雑音増幅器23,24の出力側には、第1の実施の形態による出力側整合回路19,20とほぼ同様な第1,第2の出力側整合回路27,28が接続されている。
そして、整合回路25,27は、第1の受信信号RFr1に対して、インピーダンスZ11,Z22がスミスチャート上の規格化インピーダンスZ0位置付近となって、低雑音増幅器23とアンテナ11側の回路(デュプレクサ9)、受信信号復調回路14との間を整合させる。また、整合回路25,27は、第2の受信信号RFr2に対して、インピーダンスZ11,Z22がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる構成となっている。
一方、整合回路26,28は、第2の受信信号RFr2に対して、インピーダンスZ11′,Z22′がスミスチャート上の規格化インピーダンスZ0位置付近となって、低雑音増幅器24とアンテナ11側の回路(デュプレクサ10)、受信信号復調回路16との間を整合させる。また、整合回路26,28は、第2の受信信号RFr2に対して、インピーダンスZ11′,Z22′がスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくる構成となっている。
かくして、本実施の形態でも第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、低雑音増幅器23,24と整合回路25〜28との間は差動線路Aを用いて接続する構成とした。このため、外部から線路へのノイズの影響を少なくすることができ、隣合う低雑音増幅器23,24間のクロストークノイズを低減することができる。この結果、動作状態の低雑音増幅器に対する利得抑制やNF劣化をさらに低減することができる。
なお、前記各実施の形態では、低雑音増幅器13,15,23,24の入力側に入力側整合回路17,18,25,26を接続し、低雑音増幅器13,15,23,24の出力側に出力側整合回路19,20,27,28を接続する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば入力側整合回路および出力側整合回路のうちいずれか一方のみ低雑音増幅器に接続し、他方を省く構成としてもよい。
さらに、前記各実施の形態では、整合回路17,19,25,27は第2の受信信号RFr2に対してインピーダンスZ11,Z22が短絡または開放する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、整合回路17,19,25,27は第1の受信信号RFr1に対するインピーダンスZ11,Z22に比べて、第2の受信信号RFr2に対してインピーダンスZ11,Z22が短絡位置または開放位置に近付いて、仕様に応じた所望のアイソレーション(例えば、5〜20dB以上)が確保できればよい。このため、第2の受信信号RFr2に対してインピーダンスZ11,Z22は、正確に短絡位置または開放位置に一致する必要はない。
同様に、整合回路18,20,26,28も第1の受信信号RFr1に対してインピーダンスZ11′,Z22′が正確に短絡位置または開放位置に一致する必要はなく、第2の受信信号RFr2に対するインピーダンスZ11′,Z22′に比べて、第1の受信信号RFr1に対してインピーダンスZ11′,Z22′が短絡位置または開放位置に近付いて、所望のアイソレーションが確保できればよい。
また、前記各実施の形態では、2つの周波数帯の送信信号RFt1,RFt2、受信信号RFr1,RFr2を送信、受信する通信装置1,21に適用した場合を例に挙げて説明したが、3つ以上の周波数帯の送信信号、受信信号を送信、受信する通信装置に適用する構成としてもよい。
また、前記各実施の形態では、通信装置1,21としてCDMA方式で信号を変調、復調する携帯電話に適用した場合を例に挙げて説明したが、他の方式で信号を変調、復調する携帯電話に適用してもよい。さらに、通信装置としては、携帯電話に限らず、複数の周波数帯の高周波信号を送信、受信する携帯端末等に適用してもよい。
1,21 通信装置
9,10 デュプレクサ
11 アンテナ
13,15,23,24 低雑音増幅器
17,18,25,26 入力側整合回路
19,20,27,28 出力側整合回路
A 差動線路
9,10 デュプレクサ
11 アンテナ
13,15,23,24 低雑音増幅器
17,18,25,26 入力側整合回路
19,20,27,28 出力側整合回路
A 差動線路
Claims (2)
- 複数の周波数帯域の信号を送信および受信する通信装置において、
互いに周波数帯域の異なる受信信号を増幅する複数の低雑音増幅器を備え、
該各低雑音増幅器の入力側と出力側とのうち少なくともいずれか一方には整合回路を接続して設け、
該各整合回路は、接続された低雑音増幅器が増幅する周波数帯域の受信信号に対してはインピーダンスがスミスチャート上の規格化インピーダンス位置付近にくるように設定し、他の周波数帯域の受信信号に対してはインピーダンスがスミスチャート上の短絡位置または開放位置付近にくるように設定し、前記複数の低雑音増幅器の間のアイソレーションを高める構成としたことを特徴とする通信装置。 - 前記低雑音増幅器と整合回路との間は、差動線路を用いて接続する構成としてなる請求項1に記載の通信装置。
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