JP2018196104A - マルチバンド対応電力増幅モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】送信信号の増幅効率の改善を図る。【解決手段】少なくとも1つの送信入力端子IN1、1N2・・INhと、少なくとも1つの送信入力端子から第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの電力増幅回路PA1・・PAiと、第1送信信号を通過させる第1フィルタ回路MPX1と、第2送信信号を通過させる第2フィルタ回路MPX2と、第1および第2フィルタ回路から出力される第1および第2送信信号を出力する少なくとも1つの送信出力端子ANT1、ANT2と、少なくとも1つの電力増幅回路から出力される第1および第2送信信号のそれぞれを、第1または第2フィルタ回路に出力する送信出力スイッチSW2と、少なくとも1つの電力増幅回路と少なくとも1つの送信出力端子との間のインピーダンス整合を調整する第1チューニング回路TNG1とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、マルチバンド対応電力増幅モジュールに関する。
携帯電話などの移動通信端末の高密度実装を背景として、アンテナスイッチ、入力スイッチ、出力スイッチ、デュプレクサ、電力増幅回路、低ノイズ増幅回路、および整合回路などの各種部品を共用とすることで、部品点数の削減が検討されている。
例えば、特許文献1には、M個の入力とN個の出力を有し、M個の入力の少なくとも2つ以上のそれぞれが経路を分けるスイッチにつながっており、複数のフィルタ回路と、1つの電力増幅回路とを備える電力増幅モジュールが開示されている。
一方で、近年において移動通信端末が扱う通信トラフィックの増加に伴い、複数の周波数帯域(バンド)を同時に使用するキャリアアグリゲーション(CA)と呼ばれる通信技術の開発が進められている。CAを利用することで、移動通信端末の通信速度や通信品質を向上させることができる。
米国特許出願公開第2016/0119015号明細書
しかしながら、特許文献1に記載の電力増幅モジュールにおいては、CAに対応するための構成についての記述はない。例えば、CAに対応する構成では、電力増幅回路の出力端子が、1つの経路に接続される場合と、2つの経路に接続される場合とが考えられる。このとき、電力増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態は、出力端子が1つの経路に接続される場合と2つの経路に接続される場合で変化する。このように、特許文献1に記載の電力増幅モジュールをCAに応用しようとすると、インピーダンスの整合性が低下し、電力増幅モジュールにおける送信信号の増幅効率が低下する恐れがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、送信信号の増幅効率の改善を図ることができるマルチバンド対応電力増幅モジュールを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るマルチバンド対応電力増幅モジュールは、少なくとも1つの送信入力端子と、少なくとも1つの送信入力端子から第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの電力増幅回路と、第1送信信号を通過させる第1フィルタ回路と、第2送信信号を通過させる第2フィルタ回路と、第1および第2フィルタ回路から出力される第1および第2送信信号を出力する少なくとも1つの送信出力端子と、少なくとも1つの電力増幅回路から出力される第1および第2送信信号のそれぞれを、第1または第2フィルタ回路に出力する送信出力スイッチと、少なくとも1つの電力増幅回路と少なくとも1つの送信出力端子との間のインピーダンス整合を調整する第1チューニング回路とを備える。
本発明の他の一態様に係るマルチバンド対応電力増幅モジュールは、第1送信信号および第2送信信号が入力される少なくとも1つの送信入力端子と、少なくとも1つの送信入力端子から第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの電力増幅回路と、第1送信信号を通過させる第1フィルタ回路と、第2送信信号を通過させる第2フィルタ回路と、第1および第2フィルタ回路から出力される第1および第2送信信号を出力する少なくとも1つの送信出力端子と、少なくとも1つの送信入力端子から入力される第1および第2送信信号のそれぞれを、少なくとも1つの電力増幅回路の1つに出力する送信入力スイッチと、少なくとも1つの電力増幅回路と少なくとも1つの送信出力端子との間のインピーダンス整合を調整する第1チューニング回路とを備える。
本発明によれば、送信信号の増幅効率の改善を図ることができるマルチバンド対応電力増幅モジュールを提供することが可能となる。
第1実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュールの回路構成を概略的に示すブロック図である。 第2実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュールの回路構成を概略的に示すブロック図である。 第3実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュールの回路構成を概略的に示すブロック図である。 実施例のインピーダンスをシミュレートする回路構成を示すブロック図である。 比較例のインピーダンスをシミュレートする回路構成を示すブロック図である。 バンド5のシミュレーション結果を示すグラフである。 バンド12のシミュレーション結果を示すグラフである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第2実施形態以降において、第1実施形態と同一または類似の構成要素は、第1実施形態と同一または類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第2実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第1実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
<第1実施形態>
まず、図1を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュール100の構成について説明する。図1は、第1実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュール100の回路構成を概略的に示すブロック図である。
マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、CA(Carrier Aggregation)方式に対応した携帯電話などの移動通信端末において、送信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する高周波モジュールである。ここで、送信信号は、例えば、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)等により所定の通信方式に応じて変調されたRF(Radio Frequency)信号である。
CA方式とは、複数の周波数帯域(バンド)を使用して、基地局との間で複数の送信信号および複数の受信信号を同時に授受する通信方式である。CA方式は、1つのバンドにおいて送受信を行う通信方式に比べて、通信速度や接続安定性を向上させることができる。マルチバンド対応電力増幅モジュール100において使用されるバンドは特に限定されるものではなく、例えば、E−UTRA規格のバンド1(上り1920MHz‐1980MHz、下り2100MHz‐2170MHz)、…、バンド255の中から適宜選択することができる。
マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、増幅する複数の送信信号として、同一バンド内の連続するコンポーネントキャリア(CC)を用いるIntra−band Contiguous CA、同一バンド内の不連続なCCを用いるIntra−band Non−contiguous CA、異なるバンドの不連続なCCを用いるInter−band Non−contiguous CAのいずれによるものであってもよい。
マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、使用するCCの数を限定されるものではなく、2つの上りCCを使用する2UL−CAであってもよく、3つの上りCCを使用する3UL−CAであってもよい。2UL−CAとしては、例えば、バンド2(上り1850MHz‐1910MHz)とバンド12(上り699MHz‐716MHz)の組み合わせ、バンド4(上り1710MHz‐1755MHz)とバンド12の組み合わせ、バンド3(上り1710MHz‐1785MHz)とバンド41(上り2496MHz‐2690MHz)の組み合わせ、バンド8(上り880MHz‐915MHz)とバンド41の組み合わせ、などが用いられる。また、3UL−CAとしては、例えば、バンド2とバンド12とバンド30の組み合わせ、バンド4とバンド12とバンド30の組み合わせ、などが用いられる。
マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、複数の送信入力端子IN1,IN2,…,INh、送信入力スイッチSW1、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAi、送信出力スイッチSW2、第1チューニング回路TNG1、複数のマルチプレクサ(フィルタ回路)MPX1,MPX2,…,MPXj、および複数の送信出力端子ANT1,ANT2,…,ANTjを備える。マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjを増幅する。また、マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、受信信号を増幅するための構成(不図示)を備えており、複数の受信信号RX1,RX2,…,RXkを増幅することができる。なお、マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、受信信号の増幅は行わない構成であってもよい。
複数の送信入力端子IN1,IN2,…,INhは、外部からマルチバンド対応電力増幅モジュール100へと複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjを入力するための端子である。例えば、送信信号TX1が送信入力端子IN1から入力され、送信信号TX2が送信入力端子IN2から入力される。図1に示した構成例ではhは3以上の整数であり、マルチバンド対応電力増幅モジュール100はh個の送信入力端子IN1,IN2,…,INhを備える。また図1に示した構成例ではjは3以上の整数であり、マルチバンド対応電力増幅モジュール100はj個の送信信号TX1,TX2,…,TXjを増幅し、出力する。但し、マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、少なくとも2つの送信信号を増幅できればよく、送信信号の数jは2以上であればよい。複数の送信入力端子IN1,IN2,…,INhから、それぞれCCの異なる複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjを入力する場合、送信入力端子の数は送信信号の数と等しい。すなわち、h=jとなる。
なお、複数の送信信号が1つの送信入力端子から入力されてもよい。例えば、送信信号TX1,TX2が1つの送信入力端子IN1から入力されてもよい。したがって、マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、送信入力端子の数が送信信号の数よりも少なくてもよい。すなわちh<jとなってもよい。マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、少なくとも1つの送信入力端子を備えればよい。すなわち、1≦h≦jであればよい。
送信入力スイッチSW1は、複数の送信入力端子IN1,IN2,…,INhから入力される複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjのそれぞれを、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiの1つに出力する。マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、送信入力スイッチSW1を備えることで、複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjのそれぞれを、適した電力増幅回路へ選択的に入力することができる。マルチバンド対応電力増幅モジュール100へ入力される複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjのCCが変化したとしても、CCの変化に応じて送信入力スイッチSW1が経路を切り替えることができる。これによって、送信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。なお、送信入力スイッチSW1は省略されてもよい。すなわち、複数の電力増幅回路のそれぞれに、特定の送信入力端子が固定的に接続されてもよい。
送信入力スイッチSW1は、複数の送信信号を1つの電力増幅回路に出力してもよく、複数の送信信号をそれぞれ異なる電力増幅回路に出力してもよい。例えば、送信入力スイッチSW1は、送信信号TX1,TX2の互いのCCが近い場合または互いのCCが同じ場合には。送信信号TX1,TX2を電力増幅回路PA1に出力する。また、送信入力スイッチSW1は、送信信号TX1,TX2の互いのCCが離れている場合には送信信号TX1を電力増幅回路PA1に出力し、送信信号TX2を電力増幅回路PA2に出力する。
複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiは、送信入力スイッチSW1を通して入力される複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjの電力を増幅して出力する。図1に示した例ではiは3以上の整数であり、マルチバンド対応電力増幅モジュール100はi個の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiを備える。
マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjを増幅できるのであれば電力増幅回路の数を限定されるものではない。例えば、送信信号TX1,TX2の互いのCCが近い場合には、1つの電力増幅回路PA1で送信信号TX1,TX2の両方を増幅可能である。このため、電力増幅回路の数iは、少なくとも1以上であり、送信入力端子の数h以下であればよい。すなわち、1≦i≦hであればよい。このように電力増幅回路の数iを減らすことができれば、マルチバンド対応電力増幅モジュール100の小型化やコストダウンを図ることができる。
送信出力スイッチSW2は、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiから出力される複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjのそれぞれを、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjに出力する。マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、送信出力スイッチSW2を備えることで、複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjのそれぞれを、適したマルチプレクサへ選択的に入力することができる。複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiのそれぞれから出力される複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjのCCが変化したとしても、CCの変化に応じて送信出力スイッチSW2が経路を切り替えることができる。これによって、マルチプレクサによる送信信号の損失を低減することができる。
送信出力スイッチSW2は、1つの電力増幅回路を複数のマルチプレクサへと接続してもよく、複数の電力増幅回路をそれぞれ異なるマルチプレクサへ接続してもよい。例えば、送信出力スイッチSW2は、電力増幅回路PA1において送信信号TX1,TX2を増幅する場合に、電力増幅回路PA1からマルチプレクサMPX1に送信信号TX1を出力する第1経路と、電力増幅回路PA1からマルチプレクサMPX2に送信信号TX2を出力する第2経路とを同時に選択する。また、送信出力スイッチSW2は、電力増幅回路PA1において送信信号TX1を増幅し且つ電力増幅回路PA2において送信信号TX2を増幅する場合においては、電力増幅回路PA1からマルチプレクサMPX1に送信信号TX1を出力する第1経路と、電力増幅回路PA2からマルチプレクサMPX2に送信信号TX2を出力する第3経路とを選択する。このため、マルチプレクサの数jよりも電力増幅回路の数iが小さくてもよい。このように電力増幅回路の数iを減らすことができれば、マルチバンド対応電力増幅モジュール100の小型化およびコストダウンを図ることができる。
第1チューニング回路TNG1は、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiと、複数の送信出力端子ANT1,ANT2,…,ANTjとの間のインピーダンスの整合状態を調整する。第1チューニング回路TNG1は、送信出力スイッチSW2と複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjとの間に接続される。第1チューニング回路TNG1は、例えば、DTC(Digitally Tunable Capacitor)を備える。マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、第1チューニング回路TNG1を備えることで、電力増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態の変化に起因した送信信号の増幅効率の低下を抑制することが可能となる。電力増幅回路とマルチプレクサとをつなぐ経路を選択可能な送信出力スイッチSW2を備える構成である場合、送信出力スイッチSW2によって選択される経路によって電力増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態が変化するとしても、第1チューニング回路TNG1が適宜インピーダンスの整合を調整することができる。
一例として、送信出力スイッチSW2が電力増幅回路PA1につながる経路として第1および第2経路を同時に選択した場合には、電力増幅回路PA1につながる経路として第1経路のみを選択した場合と比較して、インピーダンスの整合状態が変化する。例えば、電力増幅回路PA1につながる経路として第1経路のみを選択したときに電力増幅回路PA1の出力インピーダンスが負荷インピーダンスと整合するように回路設計されているとする。この場合、当該インピーダンスの整合状態の変化に基づいて第1チューニング回路TNG1がインピーダンスの整合を調整することで、送信出力スイッチSW2が第1および第2経路を同時に選択した場合における送信信号TX1の増幅効率の低下を抑制することができる。同様に第2経路においても、第1チューニング回路TNG1がインピーダンスの整合を調整することで、送信信号TX2の増幅効率の低下を抑制することができる。
他の例として、マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、携帯通信端末と基地局との距離に応じて送信信号TX1の出力レベル、すなわち電力増幅回路PA1での送信信号TX1の倍率を変化させる。例えば、電力増幅回路PA1からマルチプレクサMPX1に出力される送信信号TX1が特定の出力レベルのときに、電力増幅回路PA1の出力インピーダンスが負荷インピーダンスと整合するように回路設計されているとする。この場合、送信信号TX1の出力レベルに応じて第1チューニング回路TNG1がインピーダンスの整合状態を調整することで、送信信号TX1の増幅効率の低下を抑制することができる。
なお、第1チューニング回路TNG1は、マルチバンド対応電力増幅モジュール100において増幅される少なくとも2つの送信信号のうち、少なくとも1つの送信信号の増幅効率の低下を抑制可能であればよい。例えば、第1チューニング回路TNG1は、少なくとも2つの送信信号のうち最も重要度の高い送信信号の増幅効率の低下抑制を優先し、その他の送信信号の増幅効率の低下を許容するものであってもよい。
第1チューニング回路TNG1は、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiと、送信出力スイッチSW2との間に接続されてもよい。すなわち、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAiに第1チューニング回路TNG1が接続され、第1チューニング回路TNG1に送信出力スイッチSW2が接続され、送信出力スイッチSW2に複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjが接続されてもよい。このような構成においても、送信出力スイッチSW2によって選択される複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjの経路に応じて、インピーダンスの整合状態を調整することができる。
複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjは、それぞれ、互いに異なるCCの送信信号を通過させるフィルタ回路に相当する。マルチプレクサはデュプレクサであってもよい。マルチバンド対応電力増幅モジュール100は、互いに異なるCCの少なくとも2つの送信信号を増幅し出力するために、少なくとも2つのマルチプレクサを備える。例えば、マルチプレクサMPX1は、送信信号TX1を通過させ、送信信号TX2を遮断する。マルチプレクサMPX2は、送信信号TX1を遮断し、送信信号TX2を通過させる。図1に示した例ではjは3以上の整数であり、マルチバンド対応電力増幅モジュール100はj個のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjを備える。
複数の送信出力端子ANT1、ANT2,…,ANTjは、それぞれ複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjにつながり、複数の送信信号TX1,TX2,…,TXjを出力する。複数の送信出力端子ANT1、ANT2,…,ANTjは、外部のアンテナに接続されている。例えば、送信出力端子ANT1はマルチプレクサMPX1から出力される送信信号TX1を出力し、送信出力端子ANT2はマルチプレクサMPX2から出力される送信信号TX2を出力する。複数の送信出力端子ANT1、ANT2,ANTjは、複数の受信信号RX1,RX2,…,RXkを、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjへ入力可能である。
以下に、他の実施形態について説明する。以下のそれぞれの実施形態では、上記の第1実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。第1実施形態と同様の符号が付された構成は、第1実施形態における構成と同様の構成および機能を有するものとし、詳細な説明を省略する。同様の構成による同様の作用効果については言及しない。
<第2実施形態>
次に、図2を参照しつつ、本発明の第2実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュール200の構成について説明する。図2は、第2実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュールの回路構成を概略的に示すブロック図である。
マルチバンド対応電力増幅モジュール200は、複数の送信入力端子IN1,IN2,…,INh、送信入力スイッチSW1、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAi、送信出力スイッチSW2、第1チューニング回路TNG1、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXj、および複数の送信出力端子ANT1,…,ANTpを備える。
マルチバンド対応電力増幅モジュール200は、アンテナスイッチSW3をさらに備える。アンテナスイッチSW3は、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjと、複数の送信出力端子ANT1,…,ANTpとの間の経路を切り替える。図2に示した構成例においては、pは2以上の整数であり、マルチバンド対応電力増幅モジュール200は、p個の送信出力端子ANT1,…,ANTpを備える。但し、マルチバンド対応電力増幅モジュール200に備えられる送信出力端子は少なくとも1つでよい。すなわち、1≦p≦jであればよい。
一例として、マルチプレクサMPX1から出力される送信信号TX1とマルチプレクサMPX2から出力される送信信号TX2とのCCの周波数が近い場合には、アンテナスイッチSW3は、送信信号TX1,TX2を1つの送信出力端子ANT1に出力し、外部の同じアンテナから発信することができる。これによれば、送信出力端子の数pを減らすことができる。
<第3実施形態>
次に、図3を参照しつつ、本発明の第3実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュール300の構成について説明する。図3は、第3実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュールの回路構成を概略的に示すブロック図である。
マルチバンド対応電力増幅モジュール200は、複数の送信入力端子IN1,IN2,…,INh、送信入力スイッチSW1、複数の電力増幅回路PA1,PA2,…,PAi、送信出力スイッチSW2、第1チューニング回路TNG1、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXj、アンテナスイッチSW3、および複数の送信出力端子ANT1,…,ANTpを備える。
マルチバンド対応電力増幅モジュール300は、受信入力スイッチSW4、第2チューニング回路TNG2、複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAm、および複数の受信出力端子OUT1,OUT2,…,OUTnをさらに備える。
受信入力スイッチSW4は、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjを通して複数の送信出力端子ANT1,…,ANTpから入力された複数の受信信号RX1,RX2,…, RXkのそれぞれを、複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmの1つに出力する。マルチバンド対応電力増幅モジュール300は、受信入力スイッチSW4を備えることで、複数の受信信号RX1,RX2,…,RXkのそれぞれを、適した電力増幅回路へ選択的に入力することができる。マルチバンド対応電力増幅モジュール300へ入力される複数の受信信号RX1,RX2,…,RXkのCCが変化したとしても、CCの変化に応じて受信入力スイッチSW4が経路を切り替えることができる。これによって、受信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。なお、受信入力スイッチSW4は省略されてもよい。すなわち、複数の電力増幅回路のそれぞれに、特定のマルチプレクサが固定的に接続されてもよい。
受信入力スイッチSW4は、2つ以上の受信信号を1つの低ノイズ増幅回路に入力してもよく、2つ以上の受信信号のそれぞれを互いに異なる低ノイズ増幅回路に入力してもよい。例えば、受信入力スイッチSW4は、受信信号RX1,RX2のそれぞれのCCの周波数が近い場合または互いのCCのバンドが同じ場合には、受信信号RX1,RX2を低ノイズ増幅回路LNA1に出力する。また、受信入力スイッチSW4は、受信信号RX1,RX2のそれぞれのCCが離れている場合には、受信信号RX1を低ノイズ増幅回路LNA1に入力し、受信信号RX2を低ノイズ増幅回路LNA2に出力する。
第2チューニング回路TNG2は、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjと複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmとの間のインピーダンス整合状態を調整する。第2チューニング回路TNG2は、受信入力スイッチSW4と複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmとの間に接続されている。マルチバンド対応電力増幅モジュール300は、第2チューニング回路TNG2を備えることで、低ノイズ増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態の変化に起因した受信信号の増幅効率の低下を抑制することが可能となる。例えば、マルチプレクサと低ノイズ増幅回路との間をつなぐ経路を選択可能な受信入力スイッチSW4を備える構成である場合、受信入力スイッチSW4によって選択される経路によってマルチプレクサと低ノイズ増幅回路との間のインピーダンス整合が変化するとしても、第2チューニング回路TNG2が適宜インピーダンスの整合を調整することができる。
一例として、受信入力スイッチSW4が低ノイズ増幅回路LNA1にマルチプレクサMPX1,MPX2を同時に接続する場合には、低ノイズ増幅回路LNA1にマルチプレクサMPX1のみを接続する場合と比較して、インピーダンスの整合状態が変化する。低ノイズ増幅回路LNA1にマルチプレクサMPX1のみが接続されたときに低ノイズ増幅回路LNA1の出力インピーダンスが負荷インピーダンスと整合するように回路設計されているとする。この場合、当該インピーダンスの整合状態の変化に基づいて第2チューニング回路TNG2がインピーダンスの整合を調整することで、低ノイズ増幅回路LNA1にマルチプレクサMPX1,MPX2の両方が接続された場合における受信信号RX1の増幅効率の低下を抑制することができる。
なお、第2チューニング回路TNG2は、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjと受信入力スイッチSW4との間に接続されてもよい。すなわち、複数のマルチプレクサMPX1,MPX2,…,MPXjに第2チューニング回路TNG2が接続され、第2チューニング回路TNG2に受信入力スイッチSW4が接続され、受信入力スイッチSW4に複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmが接続されてもよい。このような構成においても、受信入力スイッチSW4によって選択される複数の受信信号RX1,RX2,…,RXjの経路に応じて、インピーダンスの整合状態を調整することができる。
複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmは、複数の受信信号RX1,RX2,…, RXkのそれぞれを増幅し出力する。図3に示した例ではmは3以上の整数であり、マルチバンド対応電力増幅モジュール300はm個の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmを備える。図3に示した構成例において低ノイズ増幅回路の数mは3以上の整数であり、受信信号の数kと同数である。すなわち、m=kである。但し、マルチバンド対応電力増幅モジュール300は、少なくとも1つの低ノイズ増幅回路を備えていればよく、複数の受信信号を1つの低ノイズ増幅回路で増幅してもよいため、1≦m≦kであればよい。
複数の受信出力端子OUT1,OUT2,…,OUTnは、複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmで増幅された複数の受信信号RX1,RX2,…, RXkのそれぞれを出力する端子である。複数の受信出力端子OUT1,OUT2,…,OUTnは、複数の低ノイズ増幅回路LNA1,LNA2,…,LNAmに接続されている。図3に示した構成例では受信出力端子の数nは3以上であり、低ノイズ増幅回路の数mと同数である。すなわち、n=mである。但し、マルチバンド対応電力増幅モジュール300は、少なくとも1つの受信出力端子を備えていればよく、1≦m≦kであればよい。
<シミュレーション評価>
次に、図4〜図7を参照しつつ、各々の実施形態に係るマルチバンド対応電力増幅モジュール100,200,300で得られる効果についてのシミュレーション評価について説明する。図4は、実施例の回路構成を示すブロック図である。図5は、比較例の回路構成を示すブロック図である。図6は、バンド5のシミュレーション結果を示すグラフである。図7は、バンド12のシミュレーション結果を示すグラフである。
図4に示すように、実施例の回路は、送信入力端子INと、電力増幅回路PAと、送信出力スイッチSWと、チューニング回路TNGと、2つのマルチプレクサMPX−B5およびMPX−B12と、2つの送信出力端子ANT−B5およびANT−B12とを備える。送信出力スイッチSWは、電力増幅回路PAとマルチプレクサMPX−B5とをつなぐと共に、電力増幅回路PAとマルチプレクサMPX−B12とをつなぐ。本回路において、バンド5(上り824MHz−849MHz)の送信信号TX−B5と、バンド12(上り699MHz−716MHz)の送信信号TX−B12と、が同時に送信入力端子INから入力される。送信信号TX−B5は、マルチプレクサMPX−B5を通過し、送信出力端子ANT−B5から出力される。送信信号TX−B12は、マルチプレクサMPX−B12を通過し、送信出力端子ANT−B12から出力される。
図5に示すように、比較例は、実施例からチューニング回路TNGを省いた構成である。比較例でも、バンド5の送信信号TX−B5と、バンド12の送信信号TX−B12と、が同時に送信入力端子INから入力される。なお、電力増幅回路PAとマルチプレクサMPX−B5との間の経路では、マルチプレクサMPX−B5が単独で電力増幅回路PAにチューニング回路を介さずに接続されたときに、電力増幅回路PAの出力インピーダンスが負荷インピーダンスに整合するように設定される。また、電力増幅回路PAとマルチプレクサMPX−B12との間の経路では、マルチプレクサMPX−B12が単独でチューニング回路を介さずに電力増幅回路PAに接続されたときに、電力増幅回路PAの出力インピーダンスが負荷インピーダンスに整合するように設定される。
マルチプレクサMPX−B5が単独でチューニング回路を介さずに電力増幅回路PAに接続された場合のSパラメータを基準とし、実施例および比較例のそれぞれにおける送信出力端子ANT−B5側のSパラメータをシミュレートした。同様に、マルチプレクサMPX−B12が単独でチューニング回路を介さずに電力増幅回路PAに接続された場合のSパラメータを基準とし、実施例および比較例のそれぞれにおける送信出力端子ANT−B12側のSパラメータをシミュレートした。
図6に示すように、実施例における送信出力端子ANT−B5側のSパラメータは、比較例における送信出力端子ANT−B5側のSパラメータに比べて改善している。図7に示すように、実施例における送信出力端子ANT−B12側のSパラメータは、比較例における送信出力端子ANT−B12側のSパラメータに比べて改善している。
以上のように、本発明の一態様によれば、少なくとも1つの送信入力端子と、少なくとも1つの送信入力端子から第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの電力増幅回路と、第1送信信号を通過させる第1フィルタ回路と、第2送信信号を通過させる第2フィルタ回路と、第1および第2フィルタ回路から出力される第1および第2送信信号を出力する少なくとも1つの送信出力端子と、少なくとも1つの電力増幅回路から出力される第1および第2送信信号のそれぞれを、第1または第2フィルタ回路に出力する送信出力スイッチと、少なくとも1つの電力増幅回路と少なくとも1つの送信出力端子との間のインピーダンス整合を調整する第1チューニング回路とを備えるマルチバンド対応電力増幅モジュール、が提供される。
上記態様によれば、チューニング回路によって、電力増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態の変化に起因した送信信号の増幅効率の低下を抑制することが可能となる。また、送信出力スイッチによって、複数の送信信号のそれぞれを、適したフィルタ回路へ選択的に入力することができる。複数の電力増幅回路のそれぞれから出力される複数の送信信号のCCが変化したとしても、CCの変化に応じて送信出力スイッチが経路を切り替えることができる。これによって、各々の送信信号を最適なフィルタ回路へと出力することができ、送信信号の損失を低減することができる。また、送信出力スイッチによって選択される経路によって電力増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態が変化するとしても、チューニング回路が適宜インピーダンスの整合を調整することができる。送信出力スイッチが送信信号を振り分けることができるため、電力増幅回路の数をフィルタ回路の数よりも小さくすることができる。これによれば、マルチバンド対応電力増幅の小型化およびコストダウンを図ることができる。
少なくとも1つの送信入力端子から入力される第1および第2送信信号のそれぞれを、少なくとも1つの電力増幅回路の1つに出力する送信入力スイッチをさらに備えてもよい。これによれば、複数の送信信号のそれぞれを、適した電力増幅回路へ選択的に入力することができる。マルチバンド対応電力増幅モジュールへ入力される複数の送信信号のCCが変化したとしても、CCの変化に応じて送信入力スイッチが経路を切り替えることができる。これによって、送信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。また、送信入力スイッチが送信信号を振り分けることができるため、電力増幅回路の数を送信入力端子の数よりも小さくすることができる。これによれば、マルチバンド対応電力増幅の小型化およびコストダウンを図ることができる。
少なくとも1つの電力増幅回路は、第1および第2送信信号の両方を増幅可能な第1電力増幅回路を有し、送信出力スイッチは、第1電力増幅回路から第1フィルタ回路に第1送信信号を出力するための第1経路と、第1電力増幅回路から第2フィルタ回路に第2送信信号を出力するための第2経路とを同時に選択してもよい。これによれば、電力増幅回路の数をフィルタ回路の数よりも小さくすることができる。また、マルチバンド対応電力増幅モジュールの小型化およびコストダウンを図ることができる。
第1チューニング回路は、送信出力スイッチが第1経路のみを選択した場合と、送信出力スイッチが第1および第2経路の両方を選択した場合と、のそれぞれにおけるインピーダンスの整合状態の変化に基づいて、インピーダンスを調整してもよい。これによれば、送信出力スイッチによって1つの電力増幅回路に複数のフィルタ回路が繋がれたとしても、電力増幅回路における送信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。
第1チューニング回路は、送信出力スイッチと第1および第2フィルタ回路との間に接続されてもよい。
本発明の他の一態様によれば、第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの送信入力端子と、少なくとも1つの送信入力端子から第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの電力増幅回路と、第1送信信号を通過させる第1フィルタ回路と、第2送信信号を通過させる第2フィルタ回路と、第1および第2フィルタ回路から出力される第1および第2送信信号を出力する少なくとも1つの送信出力端子と、少なくとも1つの送信入力端子から入力される第1および第2送信信号のそれぞれを、少なくとも1つの電力増幅回路の1つに出力する送信入力スイッチと、少なくとも1つの電力増幅回路と少なくとも1つの送信出力端子との間のインピーダンス整合を調整する第1チューニング回路と、を備える、マルチバンド対応電力増幅モジュールが提供される。
上記態様によれば、チューニング回路によって、電力増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態の変化に起因した送信信号の増幅効率の低下を抑制することが可能となる。送信入力スイッチは、複数の送信信号のそれぞれを、適した電力増幅回路へ選択的に入力することができる。マルチバンド対応電力増幅モジュールへ入力される複数の送信信号のCCが変化したとしても、CCの変化に応じて送信入力スイッチが経路を切り替えることができる。これによって、送信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。また、送信入力スイッチが送信信号を振り分けることができるため、電力増幅回路の数を送信入力端子の数よりも小さくすることができる。これによれば、マルチバンド対応電力増幅の小型化およびコストダウンを図ることができる。
第1チューニング回路は、少なくとも1つの電力増幅回路における第1および第2送信信号の少なくとも一方の出力レベルに応じて、インピーダンスの整合状態を調整してもよい。出力レベルの変化によって、電力増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態が変化したとしても、チューニング回路によってインピーダンスの整合状態を補正することができる。すなわち、マルチバンド電力増幅モジュールにおける、出力レベルに起因した送信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。例えば、マルチバンド対応電力増幅モジュールを備える機器と通信する複数の基地局との距離がそれぞれ異なる場合など、第1および第2送信信号の出力レベルを調整する場合であっても、第1および第2送信信号の少なくとも一方の増幅効率の低下を抑制することができる。
第1および第2送信信号は、同じ周波数帯域に含まれてもよい。つまり、マルチバンド対応電力増幅モジュールが、Intra−band Contiguous CA方式またはIntra−band Non−contiguous CA方式に対応して、複数の送信信号を増幅するものであってもよい。
第1および第2送信信号は、互いに異なる周波数帯域に含まれてもよい。つまり、マルチバンド対応電力増幅モジュールが、Inter−band Non−contiguous CA方式に対応して、複数の送信信号を増幅するものであってもよい。
第1および第2フィルタ回路と少なくとも1つの送信出力端子との間の経路を切り替えるアンテナスイッチをさらに備えてもよい。これによれば、第1および第2送信信号を1つの送信出力端子に出力し、外部の同じアンテナから発信することができる。つまり、送信出力端子の数を減らすことができる。
少なくとも1つの低ノイズ増幅回路と、第1フィルタ回路から出力される第1受信信号および第2フィルタ回路から出力される第2受信信号のそれぞれを、少なくとも1つの低ノイズ増幅回路の1つに出力する受信入力スイッチと、第1および第2フィルタ回路と少なくとも1つの低ノイズ増幅回路との間のインピーダンス整合を調整する第2チューニング回路とをさらに備えてもよい。
これによれば、受信入力スイッチによって、複数の受信信号のそれぞれを、適した低ノイズ増幅回路へ選択的に入力することができる。マルチバンド対応電力増幅モジュールへ入力される複数の受信信号のCCが変化したとしても、CCの変化に応じて受信入力スイッチが受信信号を入力する低ノイズ増幅回路を切り替えることができる。これによって、受信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。また、チューニング回路によって、低ノイズ増幅回路の出力インピーダンスと負荷インピーダンスの整合状態の変化に起因した受信信号の増幅効率の低下を抑制することが可能となる。また、フィルタ回路と低ノイズ増幅回路との間をつなぐ経路を選択可能な受信入力スイッチを備える構成である場合、インピーダンスの整合状態の変化に基づいて第2チューニング回路がインピーダンスの整合を調整することで、第1低ノイズ増幅回路に第1および第2マルチプレクサの両方が接続された場合における第1受信信号の増幅効率の低下を抑制することができる。
第2チューニング回路は、受信入力スイッチと少なくとも1つの低ノイズ増幅回路との間に接続されてもよい。
以上説明したように、本発明の一態様によれば、送信信号の増幅効率の改善を図ることができるマルチバンド対応電力増幅モジュールを提供することが可能となる。
なお、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及びその配置、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、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これら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…マルチバンド対応電力増幅モジュール
TX1,TX2,…,TXj…送信信号
IN1,IN2,…,INh…送信入力端子
SW1…送信入力スイッチ
PA1,PA2,…,PAi…電力増幅回路
SW2…送信出力スイッチ
TNG1…第1チューニング回路
MPX1,MPX2,…,MPXj…マルチプレクサ(フィルタ回路)
SW3…アンテナスイッチ
ANT1,ANT2,…,ANTj,ANTp…送信出力端子
RX1,RX2,…,RXj…送信信号
SW4…受信入力スイッチ
TNG2…第2チューニング回路
LNA1,LNA2,…,LNAm…低ノイズ増幅回路
OUT1,OU2,…,OUTn…受信出力端子

Claims (12)

  1. 少なくとも1つの送信入力端子と、
    前記少なくとも1つの送信入力端子から前記第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの電力増幅回路と、
    前記第1送信信号を通過させる第1フィルタ回路と、
    前記第2送信信号を通過させる第2フィルタ回路と、
    前記第1および第2フィルタ回路から出力される前記第1および第2送信信号を出力する少なくとも1つの送信出力端子と、
    前記少なくとも1つの電力増幅回路から出力される前記第1および第2送信信号のそれぞれを、前記第1または第2フィルタ回路に出力する送信出力スイッチと、
    前記少なくとも1つの電力増幅回路と前記少なくとも1つの送信出力端子との間のインピーダンス整合を調整する第1チューニング回路と
    を備える、マルチバンド対応電力増幅モジュール。
  2. 前記少なくとも1つの送信入力端子から入力される前記第1および第2送信信号のそれぞれを、前記少なくとも1つの電力増幅回路の1つに出力する送信入力スイッチをさらに備える、
    請求項1に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  3. 前記少なくとも1つの電力増幅回路は、前記第1および第2送信信号の両方を増幅可能な第1電力増幅回路を有し、
    前記送信出力スイッチは、前記第1電力増幅回路から前記第1フィルタ回路に前記第1送信信号を出力するための第1経路と、前記第1電力増幅回路から前記第2フィルタ回路に前記第2送信信号を出力するための第2経路とを同時に選択する、
    請求項1または2に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  4. 前記第1チューニング回路は、前記送信出力スイッチが前記第1経路のみを選択した場合と、前記送信出力スイッチが前記第1および第2経路の両方を選択した場合と、のそれぞれにおけるインピーダンスの整合状態の変化に基づいて、前記インピーダンスを調整する、
    請求項3に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  5. 前記第1チューニング回路は、前記送信出力スイッチと前記第1および第2フィルタ回路との間に接続される、
    請求項1から4のいずれか1項に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  6. 第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの送信入力端子と、
    前記少なくとも1つの送信入力端子から前記第1および第2送信信号が入力される少なくとも1つの電力増幅回路と、
    前記第1送信信号を通過させる第1フィルタ回路と、
    前記第2送信信号を通過させる第2フィルタ回路と、
    前記第1および第2フィルタ回路から出力される前記第1および第2送信信号を出力する少なくとも1つの送信出力端子と、
    前記少なくとも1つの送信入力端子から入力される前記第1および第2送信信号のそれぞれを、前記少なくとも1つの電力増幅回路の1つに出力する送信入力スイッチと、
    前記少なくとも1つの電力増幅回路と前記少なくとも1つの送信出力端子との間のインピーダンス整合を調整する第1チューニング回路と、
    を備える、マルチバンド対応電力増幅モジュール。
  7. 前記第1チューニング回路は、前記少なくとも1つの電力増幅回路における前記第1および第2送信信号の少なくとも一方の出力レベルに応じて、インピーダンスの整合状態を調整する、
    請求項1から6のいずれか1項に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  8. 前記第1および第2送信信号は、同じ周波数帯域に含まれる、
    請求項1から7のいずれか1項に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  9. 前記第1および第2送信信号は、互いに異なる周波数帯域に含まれる、
    請求項1から8のいずれか1項に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  10. 前記第1および第2フィルタ回路と前記少なくとも1つの送信出力端子との間の経路を切り替えるアンテナスイッチをさらに備える、
    請求項1から9のいずれか1項に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  11. 少なくとも1つの低ノイズ増幅回路と、
    前記第1フィルタ回路から出力される第1受信信号および前記第2フィルタ回路から出力される第2受信信号のそれぞれを、前記少なくとも1つの低ノイズ増幅回路の1つに出力する受信入力スイッチと、
    前記第1および第2フィルタ回路と前記少なくとも1つの低ノイズ増幅回路との間のインピーダンス整合を調整する第2チューニング回路と
    をさらに備える、
    請求項1から10のいずれか1項に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
  12. 前記第2チューニング回路は、前記受信入力スイッチと前記少なくとも1つの低ノイズ増幅回路との間に接続される、
    請求項11に記載のマルチバンド対応電力増幅モジュール。
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