JP2017011533A - 通信ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】マルチモード・マルチバンドに対応し、ダウンリンク・キャリアアグリゲーションに適した通信ユニットを提供する。【解決手段】第１の電力増幅モジュール１３０は、第１の通信方式における第１の周波数帯域用の第１の電力増幅器２００Ａと、第２の周波数帯域用の第２の電力増幅器２００Ｂと、第２の通信方式における第３の周波数帯域用の第３の電力増幅器２００Ｃと、第４の周波数帯域用の第４の電力増幅器２００Ｄと、第１及び第２の電力増幅器に供給する第１のバイアス電流を生成する第１のバイアス電流生成回路２３０Ａと、第１のバイアス電流を、第３及び第４の電力増幅器用に変換するバイアス電流変換回路２３１とを有する。第２の電力増幅モジュール１４０は、第１の通信方式における、第５の周波数帯域の第５の電力増幅器２００Ｅと、第５の電力増幅器に供給するバイアス電流を生成する第２のバイアス電流生成回路２３０Ｂとを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、通信ユニットに関する。

携帯電話の通信網を用いる携帯端末においては、基地局へ送信する無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）信号の電力を増幅するための電力増幅モジュールを備える通信ユニットが用いられる。近年、携帯端末のユーザ数が爆発的に増加しており、これらのユーザによる通信トラフィックに対応するために、携帯電話に適用する周波数帯域数（バンド）が増加している。従って、携帯端末は、これらの周波数帯域への対応が求められている。

また、携帯端末のデザイン上の制約や、薄型化・小型化の観点から、通信ユニットの小型化が求められている。このため、例えば、非特許文献１に示すように、複数の通信方式（モード）及び複数の周波数帯域に対応する複数の電力増幅器を１つのモジュールに集積化した電力増幅モジュールが用いられている。

非特許文献１に開示された電力増幅モジュールは、第２世代移動通信システム（２Ｇ）及び第３／４世代移動通信システム（３Ｇ／４Ｇ）に対応している。この電力増幅モジュールは、２Ｇの通信規格であるＧＳＭ（Global System for Mobile communications）（登録商標）の１ＧＨｚ帯である低周波数帯域（ＬＢ：Low Band）用の電力増幅器、ＧＳＭの２ＧＨｚ帯である高周波数帯域（ＨＢ：High Band）用の電力増幅器、３Ｇ／４Ｇの１ＧＨｚ帯であるＬＢ用の電力増幅器、及び３Ｇ／４Ｇの２ＧＨｚ帯であるＨＢ用の電力増幅器を含む。

この電力増幅モジュールにおいて、３Ｇ／４ＧのＬＢ用の電力増幅器は、バンド５（Ｂ５：送信周波数帯８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ）、バンド８（Ｂ８：送信周波数帯８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）の２つの周波数帯域をカバーしている。また、３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器は、バンド１（Ｂ１：送信周波数帯域１９２０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚ）、バンド２（Ｂ２：送信周波数帯域１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ）、バンド３（Ｂ３：送信周波数帯域１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚ）、及びバンド４（Ｂ４：送信周波数帯域１７１０ＭＨｚ〜１７５５ＭＨｚ）の４つの周波数帯域をカバーしている。

「ＴＱＭ７Ｍ９０５０データシート」、トライクイント社、［online］、インターネット<http://www.triquint.com/products/d/DOC-B-00000332>

近年、基地局から携帯端末への下り回線（ダウンリンク）の通信速度を向上させる技術として、４Ｇの通信規格であるＬＴＥ（Long Term Evolution） Ａｄｖａｎｃｅｄにおいて、下り回線（ダウンリンク）で複数の周波数帯域を同時に用いる技術であるダウンリンク・キャリアアグリゲーション（Downlink Carrier Aggregation）（以下、「ＤＬＣＡ」という。）が注目されている。そのため、ダウンリンク・キャリアアグリゲーションに適した通信ユニットが求められている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、マルチモード・マルチバンドに対応し、ダウンリンク・キャリアアグリゲーションに適した通信ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る通信ユニットは、別個に集積化された第１及び第２の電力増幅モジュールを備え、第１の電力増幅モジュールは、第１の通信方式における第１の周波数帯域の第１の送信信号を増幅する第１の電力増幅器と、第１の通信方式における、第１の周波数帯域より低い第２の周波数帯域の第２の送信信号を増幅する第２の電力増幅器と、第２の通信方式における第３の周波数帯域の第３の送信信号を増幅する第３の電力増幅器と、第２の通信方式における、第３の周波数帯域より低い第４の周波数帯域の第４の送信信号を増幅する第４の電力増幅器と、第１及び第２の電力増幅器に供給する第１のバイアス電流を生成する第１のバイアス電流生成回路と、第１のバイアス電流を、第３及び第４の電力増幅器に供給する第２のバイアス電流に変換するバイアス電流変換回路と、を含み、第２の電力増幅モジュールは、第１の通信方式における、第２の周波数帯域より低い第５の周波数帯域の第５の送信信号を増幅する第５の電力増幅器と、第５の電力増幅器に供給する第３のバイアス電流を生成する第２のバイアス電流生成回路と、を含む。

本発明によれば、マルチモード・マルチバンドに対応し、ダウンリンク・キャリアアグリゲーションに適した通信ユニットを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態である通信ユニット１００の構成例を示す図である。 電力増幅モジュール１３０，１４０の構成の一例を示す図である。 フロントエンド回路１５０の構成の一例を示す図である。 ＤＬＣＡにおいて信号干渉が発生する状況の一例を示す図である。 ＤＬＣＡにおいて信号干渉が発生する状況の他の一例を示す図である。 ＤＬＣＡにおいて送信信号の影響によって受信信号が妨害される周波数帯域の組み合わせを示す図である。 電力増幅モジュールの端子間の結合による影響を説明するための、送信ユニットの構成例を示す図である。 電力増幅モジュールの端子間の結合による影響を説明するための、送信ユニットの他の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である通信ユニット１００の構成例を示す図である。通信ユニット１００は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、音声やデータなどの各種信号を基地局との間で送受信するために用いられる。通信ユニット１００は、複数の通信方式（マルチモード）に対応している。具体的には、通信ユニット１００は、３Ｇ／４Ｇ（第１の通信方式）及び２Ｇ（第２の通信方式）に対応している。また、通信ユニット１００は、無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）における複数の周波数帯域（マルチバンド）に対応している。さらに、通信ユニット１００は、ＤＬＣＡに対応している。

図１に示すように、通信ユニット１００は、送信回路１１０、受信回路１２０、電力増幅モジュール１３０，１４０、フロントエンド回路１５０、及びアンテナ１６０を備える。

送信回路１１０は、ＬＴＥやＧＳＭ等の変調方式に基づいて、音声やデータなどの入力信号を変調し、無線送信を行うためのＲＦ信号を出力する。なお、送信回路１１０は、変調方式や周波数帯域に応じて複数の送信回路を含むことができる。

受信回路１２０は、フロントエンド回路１５０から出力される受信信号（ＲＦ信号）を受信し、受信信号を復調し、復調された受信信号を出力する。なお、受信回路１２０は、変調方式や周波数帯域に応じて複数の受信回路を含むことができる。

電力増幅モジュール１３０，１４０は、それぞれ、入力されるＲＦ信号の電力を、基地局に送信するために必要なレベルまで増幅し、増幅信号を出力する。電力増幅モジュール１３０（第１の電力増幅モジュール）は、３Ｇ／４Ｇの２．５ＧＨｚ帯（ＶＨＢ：Very High Band）、３Ｇ／４Ｇの２ＧＨｚ帯（ＨＢ：High Band）、２Ｇの２ＧＨｚ帯（ＨＢ：High Band）、及び２Ｇの１ＧＨｚ帯（ＬＢ：Low Band）のＲＦ信号を増幅する。また、電力増幅モジュール１４０（第２の電力増幅モジュール）は、３Ｇ／４Ｇの１ＧＨｚ帯（ＬＢ：Low Band）のＲＦ信号を増幅する。電力増幅モジュール１３０，１４０の詳細については後述する。

フロントエンド回路１５０は、送信信号や受信信号の経路切り替えや、フィルタリング処理等を行う。フロントエンド回路１５０の詳細については後述する。

図２は、電力増幅モジュール１３０，１４０の構成の一例を示す図である。電力増幅モジュール１３０，１４０は、それぞれ、１つのモジュールとして集積化されている。

電力増幅モジュール１３０は、電力増幅器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ、バイアス回路２１０Ａ、及びスイッチ回路２２０Ａ，２２０Ｂを備える。

電力増幅器２００Ａ（第１の電力増幅器）は、端子ＶＨＢ＿ＩＮから入力されるＲＦ信号（第１の送信信号）を増幅して出力する。電力増幅器２００Ａは、３Ｇ／４Ｇの２．５ＧＨｚ帯（ＶＨＢ）（第１の周波数帯域）に対応している。具体的には、電力増幅器２００Ａは、バンド７（Ｂ７：送信周波数帯域２５００〜２５７０ＭＨｚ）に対応している。さらに、電力増幅器２００Ａは、時分割多重（ＴＤＤ）通信方式において用いられるバンド４０（Ｂ４０：送信周波数帯域２３００〜２４００ＭＨｚ）及びバンド４１（Ｂ４１：送信周波数帯域２４９６〜２６９０ＭＨｚ）（第１の周波数帯域）に対応している。なお、ここで挙げた周波数帯域は一例であり、電力増幅器２００Ａが対応する周波数帯域はこれに限られない。

電力増幅器２００Ｂ（第２の電力増幅器）は、端子ＨＢ＿ＩＮから入力されるＲＦ信号（第２の送信信号）を増幅して出力する。電力増幅器２００Ｂは、３Ｇ／４Ｇの２ＧＨｚ帯（ＨＢ）（第２の周波数帯域）に対応している。具体的には、電力増幅器２００Ｂは、バンド１（Ｂ１：送信周波数帯域１９２０〜１９８０ＭＨｚ）、バンド２（Ｂ２：送信周波数帯域１８５０〜１９１０ＭＨｚ）、バンド３（Ｂ３：送信周波数帯域１７１０〜１７８５ＭＨｚ）、及びバンド４（Ｂ４：送信周波数帯域１７１０〜１７５５ＭＨｚ）に対応している。さらに、電力増幅器２００Ｂは、ＴＤＤ通信方式において用いられるバンド３４（Ｂ３４：送信周波数帯域２０１０〜２０２５ＭＨｚ）及びバンド３９（Ｂ３９：送信周波数帯域１８８０〜１９２０ＭＨｚ）（第２の周波数帯域）に対応している。なお、ここで挙げた周波数帯域は一例であり、電力増幅器２００Ｂが対応する周波数帯域はこれに限られない。

電力増幅器２００Ｃ（第３の電力増幅器）は、端子ＧＳＭＨＢ＿ＩＮから入力されるＲＦ信号（第３の送信信号）を増幅し、増幅信号をＧＳＭＨＢ＿ＯＵＴから出力する。電力増幅器２００Ｃは、２ＧであるＧＳＭの２ＧＨｚ帯（ＨＢ）（第３の周波数帯域）に対応している。

電力増幅器２００Ｄ（第４の電力増幅器）は、端子ＧＳＭＬＢ＿ＩＮから入力されるＲＦ信号（第４の送信信号）を増幅し、増幅信号をＧＳＭＬＢ＿ＯＵＴから出力する。電力増幅器２００Ｄは、２ＧであるＧＳＭの１ＧＨｚ帯（ＬＢ）（第４の周波数帯域）に対応している。

なお、電力増幅器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄは、それぞれ、複数段で構成されてもよい。例えば、電力増幅器２００Ａ，２００Ｂは、二段構成とすることができる。また例えば、電力増幅器２００Ｃ，２００Ｄは、三段構成とすることができる。

バイアス回路２１０Ａは、外部から入力されるバイアス制御信号に応じたレベルのバイアス電流を、電力増幅器２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄに供給する。バイアス回路２１０Ａは、バイアス電流生成回路２３０Ａ及びバイアス電流変換回路２３１を含む。バイアス電流生成回路２３０Ａ（第１のバイアス電流生成回路）は、３Ｇ／４Ｇの電力増幅器２００Ａ，２００Ｂ用のバイアス電流（第１のバイアス電流）を生成する。バイアス電流生成回路２３０Ａは、例えば、電流レベルの異なる複数の電流源を含み、バイアス制御信号に応じてこれらの電流源からの電流を組み合わせることにより、バイアス電流を生成することができる。バイアス電流変換回路２３１は、バイアス電流生成回路２３０Ａにより生成される３Ｇ／４Ｇ用のバイアス電流を、２Ｇ用のバイアス電流（第２のバイアス電流）に変換し、２Ｇの電力増幅器２００Ｃ，２００Ｄに供給する。

スイッチ回路２２０Ａ，２２０Ｂは、それぞれ、外部から入力されるスイッチ制御信号に応じて信号経路の切り替えを行う。

具体的には、スイッチ回路２２０Ａ（第１のスイッチ回路）は、電力増幅器２００Ａから出力される信号を、端子Ｂ７＿ＯＵＴ、端子Ｂ４０ＴＲｘ、又は端子Ｂ４１ＴＲｘに出力することができる。なお、端子Ｂ７＿ＯＵＴは、バンド７の信号を出力するための端子である。また、端子Ｂ４０ＴＲｘ及び端子Ｂ４１ＴＲｘ（第１の送受信端子）は、それぞれ、バンド４０及びバンド４１の信号を入出力するための端子である。

さらに、スイッチ回路２２０Ａは、端子Ｂ４０ＴＲｘ及び端子４１ＴＲｘから入力される信号を、それぞれ、端子Ｂ４０Ｒｘ及び端子Ｂ４１Ｒｘに出力することができる。なお、端子Ｂ４０Ｒｘ及び端子Ｂ４１Ｒｘ（第１の出力端子）は、それぞれ、バンド４０及びバンド４１用の受信回路１２０（第１の受信回路）に接続される端子である。

スイッチ回路２２０Ｂ（第２のスイッチ回路）は、電力増幅器２００Ｂから出力される信号を、端子Ｂ１＿ＯＵＴ、端子Ｂ２＿ＯＵＴ、端子Ｂ３＿ＯＵＴ、端子Ｂ４＿ＯＵＴ、又は端子Ｂ３４／３９ＴＲｘに出力することができる。なお、端子Ｂ１＿ＯＵＴ、端子Ｂ２＿ＯＵＴ、端子Ｂ３＿ＯＵＴ、及び端子Ｂ４＿ＯＵＴは、それぞれ、バンド１、バンド２、バンド３、及びバンド４の信号を出力するための端子である。また、端子Ｂ３４／３９ＴＲｘ（第２の送受信端子）は、バンド３４及びバンド３９の信号を入出力するための端子である。

さらに、スイッチ回路２２０Ｂは、端子Ｂ３４／３９ＴＲｘから入力される信号を端子Ｂ３４／３９Ｒｘに出力することができる。なお、端子Ｂ３４／３９Ｒｘ（第２の出力端子）は、バンド３４及びバンド３９用の受信回路１２０（第２の受信回路）に接続される端子である。

電力増幅モジュール１４０は、電力増幅器２００Ｅ、バイアス回路２１０Ｂ、及びスイッチ回路２２０Ｃを備える。

電力増幅器２００Ｅは、端子ＬＢ＿ＩＮから入力されるＲＦ信号を増幅して出力する。電力増幅器２００Ｅは、３Ｇ／４Ｇの１ＧＨｚ帯（ＬＢ）に対応している。具体的には、電力増幅器２００Ｅは、バンド５（Ｂ５：送信周波数帯域８２４〜８４９ＭＨｚ）、バンド８（Ｂ８：送信周波数帯域８８０〜９１５ＭＨｚ）、バンド１７（Ｂ１７：送信周波数帯域７０４〜７１６ＭＨｚ）、バンド２０（Ｂ２０：送信周波数帯域８３２〜８６２ＭＨｚ）、バンド２６（Ｂ２６：送信周波数帯域８１４〜８４９ＭＨｚ）、及びバンド２８（Ｂ２８：送信周波数帯域７００〜７４８ＭＨｚ）に対応している。なお、ここで挙げた周波数帯域は一例であり、電力増幅器２００Ｅが対応する周波数帯域はこれに限られない。

なお、電力増幅器２００Ｅは、複数段で構成されてもよい。例えば、電力増幅器２００Ｅは、二段構成とすることができる。

バイアス回路２１０Ｂは、バイアス回路２１０Ａと同様に、外部から入力されるバイアス制御信号に応じたレベルのバイアス電流を、電力増幅器２００Ｅに供給する。バイアス回路２１０Ｂは、バイアス電流生成回路２３０Ｂを含む。バイアス電流生成回路２３０Ｂは、３Ｇ／４Ｇの電力増幅器２００Ｅ用のバイアス電流を生成する。なお、電力増幅モジュール１４０には２Ｇ用の電力増幅器が含まれないため、バイアス回路２１０Ｂは、３Ｇ／４Ｇ用のバイアス電流を２Ｇ用のバイアス電流に変換するための回路を備えない。

スイッチ回路２２０Ｃは、外部から入力されるスイッチ制御信号に応じて信号経路の切り替えを行う。具体的には、スイッチ回路２２０Ｃは、電力増幅器２００Ｅから出力される信号を、端子Ｂ５／Ｂ２６＿ＯＵＴ、端子Ｂ８＿ＯＵＴ、端子Ｂ１７＿ＯＵＴ、端子Ｂ２０＿ＯＵＴ、又は端子Ｂ２８＿ＯＵＴに出力することができる。なお、端子Ｂ５／Ｂ２６＿ＯＵＴ、端子Ｂ８＿ＯＵＴ、端子Ｂ１７＿ＯＵＴ、端子Ｂ２０＿ＯＵＴ、及び端子Ｂ２８＿ＯＵＴは、それぞれ、バンド５／バンド２６、バンド８、バンド１７、バンド２０、及びバンド２８の信号を出力するための端子である。

図３は、フロントエンド回路１５０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、フロントエンド回路１５０は、デュプレクサ３００（３００ｘ，３００ｙ）、スイッチ回路３１０、及びダイプレクサ３２０を備える。

図３には、２つの電力増幅器２００ｘ，２００ｙ及び２つの受信回路１２０ｘ，１２０ｙが示されている。電力増幅器２００ｘ及び受信回路１２０ｘは、バンドｘ（Ｂｘ）に対応するものとする。また、電力増幅器２００ｙ及び受信回路１２０ｙは、バンドｙ（Ｂｙ）に対応するものとする。

デュプレクサ３００ｘは、バンドｘに対応している。デュプレクサ３００ｘは、電力増幅器２００ｘから出力されるバンドｘの送信信号をスイッチ回路３１０に出力する。また、デュプレクサ３００ｘは、スイッチ回路３１０から出力されるバンドｘの受信信号を受信回路１２０ｘに出力する。デュプレクサ３００ｘは、例えば、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）や帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）等を用いて構成される。

デュプレクサ３００ｙは、バンドｙに対応している。デュプレクサ３００ｙは、電力増幅器２００ｙから出力されるバンドｙの送信信号をスイッチ回路３１０に出力する。また、デュプレクサ３００ｙは、スイッチ回路３１０から出力されるバンドｙの受信信号を受信回路１２０ｙに出力する。デュプレクサ３００ｙは、例えば、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）や帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）等を用いて構成される。

スイッチ回路３１０は、送受信の周波数帯域に応じて、ダイプレクサ３２０とデュプレクサ３００ｘ，３００ｙとの間の信号経路を切り替える。

ダイプレクサ３２０は、アンテナ１６０からの受信信号を周波数帯域ごとに分割したり、複数の周波数帯域の送信信号を合成したりする。ダイプレクサ３２０は、例えば、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）や高域通過フィルタ（ＨＰＦ）等を用いて構成される。

なお、図３では、説明を簡単にするために２つの周波数帯域に対応した回路しか示されていないが、通信ユニット１００における構成はこれに限られない。また、フロントエンド回路１５０は、各周波数帯域に応じた他のフィルタ回路等を含んでもよい。

ここで、ＤＬＣＡが行われる場合における通信ユニット１００内における信号干渉について説明する。

まず、ＤＬＣＡにおける信号干渉の原理について説明する。

図４Ａは、ＤＬＣＡにおいて信号干渉が発生する状況の一例を示す図である。図４Ａに示す例では、２つの周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ａ及びＢＡＮＤ＿Ｂが用いられている。そして、アップリンクでは、低い方の周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ａが用いられている。周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ａにおける送信周波数をｆＴＸ＿Ａ、周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ａにおける受信周波数をｆＲＸ＿Ａ、周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ｂにおける受信周波数をｆＲＸ＿Ｂとする。

図４Ａに示す例において、送信周波数の整数倍（ｎｆＴＸ＿Ａ）が、周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ｂの受信周波数（ｆＲＸ＿Ｂ）に略一致すると、高調波信号により受信信号が妨害され、受信信号の感度低下を招く。

図４Ｂは、ＤＬＣＡにおいて信号干渉が発生する状況の他の一例を示す図である。図４Ｂに示す例では、２つの周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ａ及びＢＡＮＤ＿Ｂが用いられている。そして、アップリンクでは、高い方の周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ｂが用いられている。周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ａにおける受信周波数をｆＲＸ＿Ａ、周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ｂにおける送信周波数をｆＴＸ＿Ｂ、周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ｂにおける受信周波数をｆＲＸ＿Ｂとする。

図４Ｂに示す例において、送信周波数の整数分の１倍（（１／ｎ）ｆＴＸ＿Ａ）が、周波数帯域ＢＡＮＤ＿Ａの受信周波数（ｆＲＸ＿Ａ）に略一致すると、送信信号により受信信号が妨害され、受信信号の感度低下を招く。

図４Ｂに示す例において、受信信号の感度低下のメカニズムについて説明する。現在、携帯電話の受信回路には、集積化に適したダイレクトコンバージョン方式が適用されている。この方式では、受信信号の中心周波数と、ミキサに印加する局部発振周波数が同一である。局部発振信号は、十分な信号対雑音比をとるため、大きな信号を用いており、大きな高調波成分を持つ。図４Ｂに示す例では、高調波周波数は、受信周波数（ｆＲＸ＿Ａ）のｎ倍である。仮に、この高調波周波数の入力信号が受信回路に加わると、局部発振信号の高調波によって周波数変換され、帯域内妨害波となる。これにより、受信信号の感度が低下することとなる。

図４Ａ及び図４Ｂに示したように、ＤＬＣＡが行われる場合において、２つの周波数帯域に特定の関係が成立すると、送信信号の影響によって受信信号が妨害され、受信感度の低下を招くこととなる。

図５は、このような特定の関係となる周波数帯域の組み合わせを示す。図５において、「バンド（ＤＬＣＡ）」は、ＤＬＣＡにおいて用いられる周波数帯域を示す。また、「ＵＬ」は、ＤＬＣＡが行われる場合における送信信号の周波数帯域を示す。また、「影響を受けるＤＬ」は、「ＵＬ」に示す周波数帯域で送信信号が送信された場合に、当該送信信号により妨害される受信信号の周波数帯域を示す。例えば、ＤＬＣＡにおいて用いられる周波数帯域が、バンド６及びバンド７である場合、送信信号の周波数帯域をバンド６（ＬＢ）にすると、バンド７（ＶＨＢ）の受信信号が影響を受ける。図５を見ると、特定の関係となる周波数帯域の組み合わせは、ＬＢとＶＨＢ、又は、ＬＢとＨＢである。他方、ＨＢとＶＨＢの組み合わせでは、特定の関係は生じない。

次に、ＤＬＣＡを行う場合における、電力増幅モジュールの端子間の結合による影響について説明する。

図６は、電力増幅モジュールの端子間の結合による影響を説明するための、送信ユニットの構成例を示す図である。図６に示す送信ユニットは、電力増幅モジュール６００、デュプレクサ３００、スイッチ回路３１０、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６２０、ダイプレクサ３２０、アンテナ１６０、及び受信回路６３０を含む。

電力増幅モジュール６００は、電力増幅器６１０，６１１，６１２，６１３を含む集積回路である。電力増幅器６１０，６１１，６１２，６１３は、それぞれ、バンド１７、ＧＳＭのＬＢ、ＧＳＭのＨＢ、バンド４に対応している。なお、電力増幅モジュール６００は、説明のために用いる構成であり、本実施形態の電力増幅モジュール１３０，１４０とは異なる。

デュプレクサ３００は、バンド１７、ＧＳＭのＬＢ、ＧＳＭのＨＢ、バンド４に対応した、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）や低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を含んでいる。

スイッチ回路３１０は、デュプレクサ３００とダイプレクサ３２０との間の信号経路を切り替えるためのスイッチを含む。

低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６２０は、バンド１７用のフィルタとして、スイッチ回路３１０とダイプレクサ３２０との間に設けられている。

受信回路６３０は、バンド４の受信回路である。なお、図６では、説明を簡単にするために、他の周波数帯域の受信回路は示されていない。

図６に示す構成において、バンド１７及びバンド４を用いてＤＬＣＡを行い、送信信号の周波数帯域をバンド１７とする場合における、電力増幅モジュール６００の端子間の結合による影響を説明する。なお、バンド１７の送信信号の周波数の３倍の周波数が、バンド４の受信信号の周波数と略一致している。

ここで、バンド１７の送信信号の周波数の３倍の周波数を有する高調波信号のレベルを、バンド１７の電力増幅器６１０の出力端で−２０ｄＢｍとする。また、デュプレクサ３００における帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の帯域外抑圧量を−３０ｄＢ、デュプレクサ３００における低域通過フィルタ（ＬＰＦ）の帯域外抑圧量を−２０ｄＢ、バンド１７用の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６２０の減衰量を−３０ｄＢ、ダイプレクサ３２０の帯域外減衰量を−３０ｄＢ、スイッチ回路３１０におけるスイッチがオンの時の減衰量を０ｄＢ、スイッチがオフの時の減衰量を−２０ｄＢ、電力増幅モジュール６００の端子間の信号伝達による減衰量を−３０ｄＢとする。

このような前提において、バンド１７の送信信号による受信回路６３０への影響を説明する。

まず、図６に示す信号経路Ａを考える。高調波信号は、バンド１７の送信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。続いて、高調波信号は、オン状態のスイッチを減衰せずに通過し、バンド１７用の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。そして、高調波信号は、ダイプレクサ３２０でさらに−３０ｄＢの減衰を受ける。バンド４のスイッチはオンであるため、高調波信号は、当該スイッチを０ｄＢの減衰で通過する。そして、高調波信号の周波数はバンド４の受信帯域内にあるため、高調波信号は、バンド４の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を０ｄＢの減衰で通過する。この結果、信号経路Ａを経由した高調波信号は、バンド４の受信回路６３０の入力では、−１１０ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

次に、図６に示す信号経路Ｂを考える。バンド１７の送信信号の高調波信号は、−３０ｄＢの減衰で、ＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器６１１の出力端子に伝達される。この高調波信号は、ＧＳＭのＬＢの送信用低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で−２０ｄＢの減衰を受ける。続いて、高調波信号は、オフ状態のスイッチで−２０ｄＢの減衰を受ける。そして、高調波信号は、ダイプレクサ３２０でさらに−３０ｄＢの減衰を受ける。バンド４のスイッチはオンであるため、高調波信号は、当該スイッチでは減衰しない。そして、高調波信号の周波数はバンド４の受信帯域内にあるため、高調波信号は、バンド４の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）では減衰しない。この結果、信号経路Ｂを経由した高調波信号は、バンド４の受信回路６３０の入力では、−１１０ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

次に、図６に示す信号経路Ｃを考える。バンド１７の送信信号の高調波信号は、−３０ｄＢの減衰で、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器６１２の出力端子に伝達される。この高調波信号は、ＧＳＭのＨＢ内の周波数であるため、ＧＳＭのＨＢの送信用低域通過フィルタ（ＬＰＦ）では減衰しない。続いて、高調波信号は、オフ状態のスイッチで−２０ｄＢの減衰を受ける。高調波信号は、ダイプレクサ３２０は経由せずに、バンド４のスイッチを減衰せずに通過する。そして、高調波信号の周波数はバンド４の受信帯域内にあるため、高調波信号は、バンド４の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）では減衰しない。この結果、信号経路Ｃを経由した高調波信号は、バンド４の受信回路６３０の入力では、−７０ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

最後に、図６に示す信号経路Ｄを考える。バンド１７の送信信号の高調波信号は、−３０ｄＢの減衰で、バンド４用の電力増幅器６１３の出力端子に伝達される。この高調波信号は、バンド４の送信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。そして、高調波信号は、バンド４のスイッチは経由せずに、バンド４の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）では、帯域内の信号となるため減衰せずに通過する。この結果、信号経路Ｄを経由した高調波信号は、バンド４の受信回路６３０の入力では、−８０ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

図６に示す結果によれば、バンド１７（ＬＢ）用の電力増幅器６１０の出力端子との結合感度が高いのは、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器６１２の出力端子、及びバンド４（ＨＢ）用の電力増幅器６１３の出力端子である。従って、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器及び３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器については、３Ｇ／４ＧのＬＢ用の電力増幅器とのアイソレーション強化の必要性が高い。

図７は、電力増幅モジュールの端子間の結合による影響を説明するための、送信ユニットの他の構成例を示す図である。図７に示す送信ユニットは、電力増幅モジュール７００、デュプレクサ３００、スイッチ回路３１０、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７２０、ダイプレクサ３２０、アンテナ１６０、及び受信回路７３０を含む。

電力増幅モジュール７００は、電力増幅器７１０，７１１，７１２，７１３を含む集積回路である。電力増幅器７１０，７１１，７１２，７１３は、それぞれ、バンド４、ＧＳＭのＨＢ、ＧＳＭのＬＢ、バンド５に対応している。なお、電力増幅モジュール７００は、説明のために用いる構成であり、本実施形態の電力増幅モジュール１３０，１４０とは異なる。

低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７２０は、バンド５用のフィルタとして、スイッチ回路３１０とダイプレクサ３２０との間に設けられている。

受信回路７３０は、バンド５の受信回路である。なお、図７では、説明を簡単にするために、他の周波数帯域の受信回路は示されていない。

図７に示す構成において、バンド４及びバンド５を用いてＤＬＣＡを行い、送信信号の周波数帯域をバンド４とする場合における、電力増幅モジュール７００の端子間の結合による影響を説明する。なお、バンド４の送信信号の周波数の１／２倍の周波数が、バンド５の受信信号の周波数と略一致している。つまり、バンド５の受信信号の２倍の周波数がバンド４の送信周波数帯内である。従って、バンド４の送信信号と、バンド５受信のための局部発振信号の２倍の高調波が作用しあい、バンド５の受信信号の帯域内妨害波となる。

ここで、バンド４の送信信号のレベルを、バンド４の電力増幅器７１０の出力端で２８ｄＢｍとする。また、デュプレクサ３００における帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の帯域外抑圧量を−３０ｄＢ、デュプレクサ３００における低域通過フィルタ（ＬＰＦ）の帯域外抑圧量を−２０ｄＢ、バンド５用の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７２０の減衰量を−３０ｄＢ、ダイプレクサ３２０の帯域外減衰量を−３０ｄＢ、スイッチ回路３１０におけるスイッチがオンの時の減衰量を０ｄＢ、スイッチがオフの時の減衰量を−２０ｄＢ、電力増幅モジュール７００の端子間の信号伝達による減衰量を−３０ｄＢとする。

このような前提において、バンド４の送信信号による受信回路７３０への影響を説明する。

まず、図７に示す信号経路Ａを考える。送信信号は、バンド４の送信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）及びスイッチは０ｄＢの減衰で通過する。続いて、送信信号は、ダイプレクサ３２０で−３０ｄＢの減衰を受ける。そして、送信信号は、バンド５用の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７２０で−３０ｄＢの減衰を受ける。バンド５のスイッチはオンであるため、送信信号は、当該スイッチを０ｄＢの減衰で通過する。さらに、送信信号は、バンド５の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。この結果、信号経路Ａを経由した送信信号は、バンド５の受信回路７３０の入力では、−６２ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

次に、図７に示す信号経路Ｂを考える。バンド４の送信信号は、−３０ｄＢの減衰で、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器７１１の出力端子に伝達される。この送信信号の周波数は、ＧＳＭのＨＢの送信用低域通過フィルタ（ＬＰＦ）の帯域内である。そのため、送信信号は、ＧＳＭのＨＢの送信用低域通過フィルタ（ＬＰＦ）は０ｄＢの減衰で通過する。続いて、送信信号は、オフ状態のスイッチで−２０ｄＢの減衰を受ける。さらに、送信信号は、ダイプレクサ３２０で−３０ｄＢの減衰を受ける。そして、送信信号は、バンド５用の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７２０で−３０ｄＢの減衰を受ける。バンド５のスイッチはオンであるため、送信信号は、当該スイッチを０ｄＢの減衰で通過する。さらに、送信信号は、バンド５の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。この結果、信号経路Ｂを経由した送信信号は、バンド５の受信回路７３０の入力では、−１１２ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

次に、図７に示す信号経路Ｃを考える。バンド４の送信信号は、−３０ｄＢの減衰で、ＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器７１２の出力端子に伝達される。この送信信号は、ＧＳＭのＬＢの送信用低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で−２０ｄＢの減衰を受ける。続いて、送信信号は、オフ状態のスイッチで−２０ｄＢの減衰を受ける。そして、送信信号は、ダイプレクサ３２０は経由せずに、バンド５の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）７２０で−３０ｄＢの減衰を受ける。バンド５のスイッチはオンであるため、送信信号は、当該スイッチを０ｄＢの減衰で通過する。さらに、送信信号は、バンド５の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。この結果、信号経路Ｃを経由した送信信号は、バンド５の受信回路７３０の入力では、−１０２ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

最後に、図７に示す信号経路Ｄを考える。バンド４の送信信号は、−３０ｄＢの減衰で、バンド５用の電力増幅器７１３の出力端子に伝達される。この送信信号は、バンド５の送信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。そして、送信信号は、バンド５のスイッチは経由せずに、バンド５の受信用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で−３０ｄＢの減衰を受ける。この結果、信号経路Ｄを経由した送信信号は、バンド５の受信回路７３０の入力では、−６２ｄＢｍの帯域内妨害信号となる。

図７に示す結果によれば、バンド４（ＨＢ）用の電力増幅器７１０の出力端子との結合感度が高いのは、バンド５（ＬＢ）用の電力増幅器７１３の出力端子である。従って、３Ｇ／４ＧのＬＢ用の電力増幅器については、３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器とのアイソレーション特性を改善する必要がある。

他方、バンド４（ＨＢ）の出力端子と、ＧＳＭのＨＢ又はＧＳＭのＬＢの出力端子との結合による影響（経路Ｂ又は経路Ｃ）は、バンド４の送信信号の経路（経路Ａ）からの影響と比較すると小さい。従って、３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器、及びＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器のアイソレーション強化の必要性は比較的低い。

図４Ａ、図４Ｂ、図５、図６、及び図７における説明を整理すると、次のとおりである。

まず、図５に示したように、ＤＬＣＡによって受信信号に影響を与える可能性がある周波数帯域の組み合わせは、ＬＢとＶＨＢ、又は、ＬＢとＨＢである。従って、例えば、３Ｇ／４ＧのＶＨＢ用の電力増幅器、３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器、及びＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器を１つの電力増幅モジュールとし、３Ｇ／４ＧのＬＢ用の電力増幅器及びＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器を別の１つの電力増幅モジュールとする構成が考えられる。

次に、図６に示したように、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器と、３Ｇ／４ＧのＬＢ用の電力増幅器とは、アイソレーションを強化するために、別モジュールとすることが好ましい。

さらに、図７に示したように、３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器と、３Ｇ／４ＧのＬＢ用の電力増幅器とは、アイソレーションを強化するために、別モジュールとすることが好ましい。なお、３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器、及びＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器のアイソレーション強化の必要性は比較的低い。

以上を考慮し、本実施形態では、図２に示したように、３Ｇ／４ＧのＶＨＢ用の電力増幅器２００Ａ、３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器２００Ｂ、ＧＳＭのＨＢ用の電力増幅器２００Ｃ、及びＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器２００Ｄを１つの電力増幅モジュール１３０とし、３Ｇ／４ＧのＬＢ用の電力増幅器１４０を別の１つの電力増幅モジュール１４０としている。

なお、アイソレーション強化だけを考えると、ＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器２００Ｄを、電力増幅モジュール１３０ではなく、電力増幅モジュール１４０に実装する方が好ましい。しかしながら、仮に、ＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器２００Ｄを電力増幅モジュール１４０に実装すると、電力増幅モジュール１４０においても、ＧＳＭ用のバイアス電流を生成するために、バイアス電流変換回路２３１と同等の回路が必要となる。そのため、ＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器２００Ｄを電力増幅モジュール１４０に実装すると、通信ユニット１００全体での回路規模が大きくなってしまう。図７に示したように、ＧＳＭのＬＢ用の電力増幅器２００Ｄについては、アイソレーション強化の必要性が比較的低い。従って、本実施形態に示した構成とすることにより、ＤＬＣＡを行う場合の受信感度の低下を抑制するとともに、回路規模の増大を抑制することが可能となる。これにより、マルチモード・マルチバンドに対応し、ＤＬＣＡに適した通信ユニット１００を提供することが可能となる。

また、電力増幅モジュール１３０では、ＴＤＤのＢ４０／Ｂ４１の送信信号の増幅を３Ｇ／４ＧのＶＨＢ用の電力増幅器２００Ａで行うことができる。また、電力増幅器１３０では、ＴＤＤのＢ４０／Ｂ４１の送受信信号の経路切り替えを、スイッチ回路２２０Ａで行うことができる。これにより、ＴＤＤ動作が電力増幅モジュール１３０に集約され、通信ユニット１００の制御を簡単にすることが可能となる。

同様に、電力増幅モジュール１３０は、ＴＤＤのＢ３４／Ｂ３９の送信信号の増幅を３Ｇ／４ＧのＨＢ用の電力増幅器２００Ｂで行うことができる。また、電力増幅器１３０では、ＴＤＤのＢ３４／Ｂ３９の送受信信号の経路切り替えを、スイッチ回路２２０Ｂで行うことができる。これにより、ＴＤＤ動作が電力増幅モジュール１３０に集約され、通信ユニット１００の制御を簡単にすることが可能となる。

なお、電力増幅モジュール１３０は、ＴＤＤに対応しない構成としてもよい。また、電力増幅モジュール１３０，１４０における入出力端子の構成はこれに限られない。例えば、電力増幅モジュール１３０から入力された信号が、電力増幅モジュール１３０の出力端子及び電力増幅モジュール１４０の入力端子を介して、電力増幅モジュール１４０内の電力増幅器に供給されてもよい。同様に、電力増幅モジュール１４０から入力された信号が、電力増幅モジュール１４０の出力端子及び電力増幅モジュール１３０の入力端子を介して、電力増幅モジュール１３０内の電力増幅器に供給されてもよい。

以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１００ 通信ユニット
１１０ 送信回路
１２０，６３０，７３０ 受信回路
１３０，１４０，６００ 電力増幅モジュール
１５０ フロントエンド回路
１６０ アンテナ
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ 電力増幅器
２１０Ａ，２１０Ｂ バイアス回路
２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，３１０ スイッチ回路
２３０Ａ バイアス電流生成回路
２３１ バイアス電流変換回路
３００，３００ｘ，３００ｙ デュプレクサ
３２０ ダイプレクサ
６２０，７２０ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）

Claims (3)

1. 別個に集積化された第１及び第２の電力増幅モジュールを備え、
   前記第１の電力増幅モジュールは、
   第１の通信方式における第１の周波数帯域の第１の送信信号を増幅する第１の電力増幅器と、
   前記第１の通信方式における、前記第１の周波数帯域より低い第２の周波数帯域の第２の送信信号を増幅する第２の電力増幅器と、
   第２の通信方式における第３の周波数帯域の第３の送信信号を増幅する第３の電力増幅器と、
   前記第２の通信方式における、前記第３の周波数帯域より低い第４の周波数帯域の第４の送信信号を増幅する第４の電力増幅器と、
   前記第１及び第２の電力増幅器に供給する第１のバイアス電流を生成する第１のバイアス電流生成回路と、
   前記第１のバイアス電流を、前記第３及び第４の電力増幅器に供給する第２のバイアス電流に変換するバイアス電流変換回路と、
   を含み、
   前記第２の電力増幅モジュールは、
   前記第１の通信方式における、前記第２の周波数帯域より低い第５の周波数帯域の第５の送信信号を増幅する第５の電力増幅器と、
   前記第５の電力増幅器に供給する第３のバイアス電流を生成する第２のバイアス電流生成回路と、
   を含み、
   前記第５の周波数帯域における送信周波数の整数倍が、前記第１〜第３の周波数帯域のいずれかにおける受信周波数に略一致し、又は、前記第１〜第３の周波数帯域のいずれかにおける送信周波数の整数分の１倍が、前記第５の周波数帯域における受信周波数に略一致する、
   通信ユニット。
2. 請求項１に記載の通信ユニットであって、
   前記第１の電力増幅器は、時分割多重通信方式における前記第１の周波数帯域の第６の送信信号を増幅するように構成され、
   前記第１の電力増幅モジュールは、
   増幅された前記第６の送信信号の出力、又は、時分割多重通信方式における前記第１の周波数帯域の第１の受信信号の入力が行われる第１の送受信端子と、
   前記第１の送受信端子から入力される前記第１の受信信号を第１の受信回路に出力するための第１の出力端子と、
   前記第１の送受信端子を、前記第１の電力増幅器の出力、又は、前記第１の出力端子と接続する第１のスイッチ回路と、
   をさらに含む、通信ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の通信ユニットであって、
   前記第２の電力増幅器は、時分割多重通信方式における前記第２の周波数帯域の第７の送信信号を増幅するように構成され、
   前記第１の電力増幅モジュールは、
   増幅された前記第７の送信信号の出力、又は、時分割多重通信方式における前記第２の周波数帯域の第２の受信信号の入力が行われる第２の送受信端子と、
   前記第２の送受信端子から入力される前記第２の受信信号を第２の受信回路に出力するための第２の出力端子と、
   前記第２の送受信端子を、前記第２の電力増幅器の出力、又は、前記第２の出力端子と接続する第２のスイッチ回路と、
   をさらに含む、通信ユニット。

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