JP2018519715A - Ｈｆ回路及びｈｆモジュール - Google Patents

Abstract

ＨＦ回路であって、そのＨＦ回路を介して簡単な構成によりキャリアアグリゲーションが可能となるＨＦ回路、が提供される。その回路は、デュプレクサ、更なるフィルタ、及び２つの位相調整器を含み、携帯通信機器のＨＦモジュールにおいて適用可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロントエンド回路で使用できるＨＦ回路及びそのような回路を含んでいるＨＦモジュールに関する。そのような回路は、特に、様々な周波数帯域でＨＦ信号を同時使用（キャリアアグリゲーション）するために適している。

米国特許第７，２１２，７８９ Ｂ２号から、同調可能なデュプレクサを備えたＨＦ回路が公知である。

例えば、携帯通信機器用の、いっそうより小型に組み立てた電子回路を求める絶え間ない傾向は、より短い間隔に起因して様々な回路素子間の所望しない相互作用が増大するため、信号品質において原理的に不利に作用する。この問題は、対応する電子機器がますます多くの機能もまた提供しなければならないことによってより激化し、それにより、信号パスの数及び／又は信号パスごとの回路素子の数は、増加する。その他の点では、最新携帯通信機器のデータ転送速度もまた増加すべきである。

そのため、上述したそれ自体矛盾する要求にもかかわらず、十分な信号品質を可能にするＨＦ回路を提供するという課題が存在する。

本課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載のＨＦ回路によって解決される。従属請求項は、有利な態様を提示する。

ＨＦ回路は、第１の送信ポートと、第１の受信ポートと、共通ポートと、第３のポートと、を含む。回路は、第１の送信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている送信フィルタと、第１の受信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている受信フィルタと、を備えた第１のデュプレクサを更に含む。回路は、第３のポートと共通ポートとの間で相互接続されている第３のフィルタを更に含む。これに加えて、回路は、第１のデュプレクサの共通ポートとＨＦ回路の共通ポートとの間で相互接続されている第１の位相調整器を含む。これに対して並列に、ＨＦ回路は、第３のフィルタとＨＦ回路の共通ポートとの間で相互接続されている第２の位相調整器を含む。その際、第３のフィルタは、バンドパスフィルタである。ＨＦ回路は、送信信号を信号フィルタ及び第３のフィルタを経由して又は受信信号を受信フィルタ及び第３のフィルタを経由して、同時に送るために設けられている。１つ、２つ、３つ、又はすべてのフィルタは、回路が更なる信号パスになお更なるフィルタを含む場合、その特性周波数に同調可能である。特性周波数には、通過帯域の中心周波数及びその帯域幅が含まれる。

したがって、それぞれ１つのフィルタを備える実質的に３つの並列信号パス部分を含むＨＦ回路が提供される。その際、デュプレクサの２つのフィルタは、第３のフィルタと同様に、バンドパスフィルタであってもよい。

提供されたＨＦ回路は、例えば、（２つ以上の周波数帯域の集積の）キャリアアグリゲーションの場合に実現されるように、様々な周波数帯域における同時運用を可能にする。その際、運用は、帯域間Ｒｘキャリアアグリゲーション又は帯域間Ｔｘキャリアアグリゲーションの場合に特に可能である。

その際、共通ポートは、接続部であり、その接続部を介してアンテナフィーダを経由して、１つ又は２つ以上のアンテナは、ＨＦ回路と相互接続できる。１つ又は２つ以上の送信ポートを経由して、送信信号は、トランシーバ回路によって受信できる。１つ又は２つ以上の受信ポートを経由して、受信信号は、トランシーバ回路に転送できる。

第３のポートもまた、トランシーバ回路と相互接続できる。

対応するＨＦフィルタを対応する信号パス部分と相互接続するために、例えば、２つ以上のＨＦスイッチを含む従来のＨＦ回路とは異なり、提供されたＨＦ回路は、キャリアアグリゲーションを比較的狭い間隔を有する周波数帯域の場合でもまた可能にする。キャリアアグリゲーションは、ＬＢ（低帯域：約６５０〜１０００ ＭＨ７）とＭＢ（中帯域：１７００〜２２００ＭＨｚ）とでの、又はＬＢとＨＢ（高帯域：実質的に＞２５００ＭＨｚの周波数）とでの、同時の複合伝送の場合にまだ比較的問題なく可能であるのに対して、提供されたＨＦ回路は、ＬＢ＋ＬＢ、ＭＢ＋ＭＢ、又はＭＢ＋ＨＢの組み合わせのキャリアアグリゲーションもまた可能にする。すなわち、ＬＢでの若しくはＭＢでの２つの周波数帯域の、又はＭＢからとＨＢからと選択された複合周波数帯域の同時伝送は、良好な信号品質を伴って可能である。

フィルタの数は、様々なＬＢ−ＬＢ帯域ペア、又は場合によりＨＢ−ＨＢ帯域ペアがサポートされているべき場合には低減されており、１つのフィルタ又は複数のフィルタの同調可能性によって、適応性は、更に高められている。

特に、携帯通信周波数帯域１、２、３、４、５、７、８、１２、１７、１９、２０、２１、２６、又は２８は、キャリアアグリゲーションに適している場合がある。その際、携帯通信帯域５、８、１２、１７、１９、２０、２６、及び２８は、ＬＢに割り当てられている。携帯通信帯域１、２、３、４、２１は、ＭＢに割り当てられ、周波数帯域７は、ＨＢに割り当てられている。

その際、第１のデュプレクサの送信フィルタを経由して送信信号を送ることは、同時に更なる送信信号を第３のフィルタを経由して送りながら可能である。また、第１のデュプレクサの受信フィルタを経由して受信信号を送ることは、同時に別の周波数帯域の更なる受信信号を、その時対応して受信フィルタとして形成されている第３のフィルタを経由して送りながら可能である。デュプレクサは、いずれにしても第２のＨＦ信号の同時伝送を反対方向で可能にするため、したがって、３つの異なるＨＦ信号の伝送は、２つの異なる周波数帯域において可能である。

周波数帯域として、３ＧＰＰ（登録商標）に基づいてＴｘ運用及びＲｘ運用それぞれに対して設けられた範囲として携帯周波数帯域に統合されている個々の周波数範囲は、適している。

その際、通常のＨＦ回路における信号品質の上述の劣化は、回路素子の数が機能性の増加と共に必ずしも増加しないことによって回避される。なぜならば、同調可能なフィルタは、不変の特性周波数値の２つ以上のＨＦフィルタを原理的に代替できるからである。したがって、機能性の追加において絶え間ない小型化の傾向に応じることができる。ただしその際、同調可能な誘導性素子又は容量性素子、並びにそれに加えて制御回線及び制御素子のような、場合によってはよりコストをかけて製造されることとなるいくつかの回路素子が必要である。

ＨＦフィルタの他に又は同調可能なＨＦフィルタの代わりに、ＨＦ回路が複数の位相調整器を含む場合、少なくとも１つの位相調整器、又は２つの位相調整器、又はそれ以上の位相調整器もまた同調可能であることが可能である。その際、同調可能な位相調整器は、ＨＦ信号の位相を、例えば、周波数に応じて変化させ、かつ周波数依存性又は変化量が同調可能なＨＦ回路である。

ＨＦ回路が追加的に第２の送信ポート、第２の受信ポート、及び第２のデュプレクサを含むことが可能である。デュプレクサは、この場合もまた、送信フィルタ及び受信フィルタを有する。第２のデュプレクサの送信フィルタは、第２の送信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。第２のデュプレクサの受信フィルタは、第２の受信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。

第２のデュプレクサと共通ポートとの間に、同様に同調可能であってもよい第３の位相調整器が相互接続されてもよい。

したがって、５つの並列接続された信号パスを実質的に利用できるＨＦ回路が提供される。信号パスのうち２つは、第１のデュプレクサによってカバーされる。

第３の信号パス部分は、第３のフィルタによってカバーされ、２つの信号パス部分は、第２のデュプレクサによってカバーされる。

両方のデュプレクサを経由して、送信信号及び受信信号はそれぞれ、同時又は交互に伝送できる。その際、第１のデュプレクサは、第１の周波数帯域をカバーでき、その一方で、第２のデュプレクサは、第２の周波数帯域をカバーできる。対応する周波数帯域は、ＬＢ、ＭＢ、又はＨＢから選択してもよい。第３のポートを経由してかつ第３のフィルタを経由して、キャリアアグリゲーションにより、同時運用は、第１のデュプレクサと共に又は第２のデュプレクサと共に可能である。対応して、第３のポートの送信信号周波数及び受信信号周波数はそれぞれ、同様にＬＢ、ＭＢ、又はＨＢにあってもよい。

ＨＦ回路が更なるポート、例えば、第６のポート、及びバンドパスフィルタとして形成された第６のフィルタを含むことが更に可能である。第６のフィルタは、第６のポートと共通ポートとの間で相互接続されている。

したがって、２つのデュプレクサと相互接続されている４つのポートと、それぞれのフィルタを経由して共通ポートと相互接続されている更なる２つのポートと、を備えたＨＦ回路が提供される。

その際、第３のポート及び第３のフィルタを経由して、キャリアアグリゲーション伝送は、２つのデュプレクサのうち１つと共に実行できる。第６のポート及び第６のフィルタを経由して、時間的に交互に又は同時に、更なるキャリアアグリゲーション伝達は、それぞれ別のデュプレクサと共に実現できる。

その際、第３のポートを経由してだけではなく第６のポートを経由してもまた、送信信号及び／又は受信信号は、伝送できる。

第６のフィルタと共通ポートとの間で、位相調整器は、同様に相互接続されていてもよい。その際、位相調整器は、一定のインピーダンスのインピーダンス素子を含んでもよいか、又は同調可能であってもよく、その場合、回路素子は、例えば、調整可能なインピーダンスの容量性素子及び／又はインピーダンス素子を含んでもよい。

ＨＦ回路が第１のフィルタ及び第２のフィルタを備えたダイプレクサを含むことが可能である。ダイプレクサの第１のフィルタは、第１のデュプレクサと一方では第３のフィルタとの間で、他方では共通ポートとの間で相互接続されている。ダイプレクサの第２のフィルタは、共通ポートと相互接続されている。第１のフィルタ及び第２のフィルタは、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタから選択されている。その際、ダイプレクサは、第１のデュプレクサと一方では第３のフィルタとの間で、他方では、例えば、第２のデュプレクサ及び第６のフィルタのような更なるフィルタとの間で、クロスオーバーとして機能できる。したがって、ダイプレクサの第２のフィルタは、第２のデュプレクサと一方では第６のフィルタとの間で、他方では共通ポートとの間で相互接続できる。

言い換えると、ダイプレクサの第１のフィルタを経由して、第１のデュプレクサ及び第３のフィルタは、共通ポートと相互接続できる。ダイプレクサの第２のフィルタを経由して、第２のデュプレクサ及び第６のフィルタは、共通ポートと相互接続できる。

その際、ダイプレクサの第１のフィルタは、ローパスフィルタであってもよく、その一方で、デュプレクサの第２のフィルタは、ハイパスフィルタであってもよい。

その場合、第１のデュプレクサは、ＬＢ又はＭＢにおいて作動し、その一方で、第２のデュプレクサ及び第６のフィルタは、ＭＢ又はＨＢにおいて作動することが可能である。

一方で第１のデュプレクサ又は両方のデュプレクサのフィルタが、また他方で（単数又は複数の）位相調整器が具体的に実装されている場合には、アンテナチューナを用いなくてもよい。その際、アンテナチューナは、例えば、アンテナインピーダンスがその周辺環境にある、例えば、手、頭などの物体によって変動させられるとき、アンテナインピーダンスの所望しない変動を補償する回路である。そのために適切なＨＦフィルタ及び／又は位相調整器を以下に提示する。

それにもかかわらず、ＨＦ回路が１つ又は２つ以上のアンテナチューナを含むことが可能である。例えば、アンテナチューナは、ダイプレクサと共通ポートとの間で相互接続できる。その代わりに、第１のアンテナチューナを第１のデュプレクサと一方では第３のフィルタとの間で、他方ではダイプレクサの第１のフィルタとの間で相互接続することが可能である。第２のアンテナチューナは、第２のデュプレクサと一方では第６のフィルタとの間に、他方ではダイプレクサの第２のフィルタとの間で相互接続できる。

その際、単一のアンテナチューナの場合のアンテナチューナ又は複数のアンテナチューナの場合の（複数の）アンテナチューナは、制御できるか又は調節できる。そのために、対応するアンテナチューナは、インピーダンスを決定するための対応して形成された部分回路を備えてもよく、インピーダンスは、インピーダンス整合ネットワーク内の容量性素子又は誘導性素子のように更なる部分回路として切り替え可能な又は変動調整可能なインピーダンス素子を介して調整できる。

ＨＦ回路がそのために特別に設けられた専用アンテナチューナ上に備えられ、かつアンテナインピーダンスの変動の補償がＨＦフィルタによって直接行われる場合には、ＨＦフィルタ内の対応する変動可能な又は切り替え可能なインピーダンス素子は、付随する制御信号又は調節信号によって設定できる。したがって、専用アンテナチューナは、必ずしも必要ではないが、任意選択的には可能である。

アンテナチューナの可能な選択肢に類似して、１つ又は２つ以上のインピーダンス整合回路を１つ又は２つ以上のＨＦフィルタと対応するトランシーバ側のポートとの間に設けることもまた、任意選択的に可能である。なぜならば、例えば、受信増幅器の入力インピーダンス及び送信増幅器の出力インピーダンスでの対応する信号パス部分のインピーダンス整合は、有利に選択されたフィルタトポロジによって可能だからである。

したがって、ＨＦ回路が３つのインピーダンス整合回路を備えることが可能である。第１のインピーダンス整合回路は、第１の送信ポートと第１のデュプレクサの送信フィルタとの間で実現できる。第２のインピーダンス整合回路は、第１の受信ポートと第１のデュプレクサの受信フィルタとの間で実現できる。第３のインピーダンス整合回路は、第３のポートと第３のフィルタとの間で実現できる。

その際、インピーダンス整合回路のそれぞれは、一方では一定のインピーダンスのインピーダンス素子からなる回路又は同調可能なインピーダンス素子を備えた相互接続を含んでもよい。

したがって、少なくとも１つのインピーダンス整合回路、又はすべてのインピーダンス整合回路、又はいくつかのインピーダンス整合回路が同調可能であることが可能である。

ＨＦ回路の集積度は、ＨＦ回路が送信増幅器、受信増幅器、及び第３の増幅器を含むことによって、更に増大させることができる。その場合、送信増幅器は、第１の送信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。受信増幅器は、第１の受信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。第３の増幅器は、第３のポートと共通ポートとの間で相互接続されている。

その際、ＨＦフィルタは、好適には、フィルタの信号パス部分にある増幅器と共通ポートとの間に存在する。

少なくとも１つの増幅器、複数の増幅器、又はすべての増幅器が同調可能であることが可能であり、すなわち、様々な周波数の信号は、加工できる。そのようにして、１つの同調可能な増幅器は、例えば、ＬＢ、ＭＢ、又はＨＢから選択された増幅器の周波数帯域用に特別に設けられている、例えば、２つ又は３つの増幅器を代替できる。

対応する信号パス部分でのアンテナチューナ及び／又はインピーダンス整合回路の存在を不要にできる上述の有利なフィルタトポロジは、信号パス部分での直列容量性素子、容量性素子に並列接続された誘導性素子、及び対応する信号パスをアースと相互接続する並列パスを含む。

したがって、そのフィルタトポロジが１つの並列誘導性素子、３つの直列容量性素子、及び４つの並列パスを備えたフィルタを、ＨＦ回路が含むことが可能である。その際、４つの並列パスはいずれも、容量性素子及び誘導性素子を備えた並列回路を有する。

そのようなフィルタが４つ又は５つの直列容量性素子をもまた含むことが可能である。その際、第４の直列容量性素子は、入力側で信号パスに配置されてもよく、その際、第５の直列容量性素子は、出力側で信号パスに配置されてもよい。その場合、３つの直列容量性素子は、第４及び第５の直列容量性素子間で直列に相互接続されている。

アンテナチューナ及び／又はインピーダンス整合回路を不要にする場合に、ＨＦフィルタをサポートできる有利な位相調整器は、直列容量性素子と、それぞれ１つの誘導性素子を備えた２つの並列パスと、両方の並列パスをアースに相互接続する容量性素子と、を含むことができる。

それに対応して、ＨＦ回路が少なくとも１つのそのような位相調整器又は複数のそのような位相調整器を含むことが可能である。ＨＦ回路のすべての位相調整器がそのような回路トポロジを備えることもまた可能である。

ＨＦフィルタ及び／又は位相調整器が周波数に応じて同調可能であるためには、かつそれによりアンテナチューナ及び／又はインピーダンス整合回路を不要にできるためには、フィルタ及び／又は位相調整器が同調可能なインピーダンス素子を含むとき、好適である。その際、同調可能なインピーダンス素子は、同調可能な誘導性素子及び特に同調可能な容量性素子であってもよい。フィルタトポロジ又は位相調整器のトポロジのすべてのインピーダンス素子が同調可能であることは、必要ではない。しかし、より多くのインピーダンス素子が同調可能になるほど、同調時の自由度の数は、より多くなる。実際にそれにより一方では、回路複雑度は、大量の制御回線によって増大し、また他方では、対応する制御アルゴリズム及び／又は調節アルゴリズムの複雑性は、増大する。それにもかかわらず、全体的な回路複雑度は、多数の異なるフィルタ、チューナ、インピーダンス整合回路、ダイプレクサフィルタ、及びＨＦスイッチを備えたＨＦ回路と比較して低減されている。

確かに、発明者の努力の範囲内で、上述のフィルタトポロジ及び位相調整器トポロジが既に良好な固有の同調可能性を有することができ、かつ同調可能な回路素子の総数を比較的少なくできることが示された。そのようにして、良好な同調可能性を幅広い周波数範囲で可能にするために、並列パスでの容量性素子のうち２つ又は３つのみ及び信号パス部分での１つ又は２つの容量性素子のみで十分であることが可能である。

上述のＨＦ回路のうち１つが、回路のすべての回路素子が１つの構成素子に集積化されている方法で、ＨＦモジュールに集積化されていることが可能である。

そのようにして、すべてのフィルタを単一の構成素子に集積化することが可能である。この構成素子への位相調整器の集積化は、同様に可能である。場合により利用可能なアンテナチューナ及び／又はインピーダンス整合回路又はアンテナチューナの少なくともインピーダンス整合ネットワークもまた、構成素子に集積化できる。集積度の更なる増加及びそれによる小型化された構成素子は、送信増幅器又は受信増幅器のような追加的な増幅素子が構成素子に集積化されているときに得ることができる。

その際、モジュールは、１つ又は２つ以上の基板と、１つ又は２つ以上の絶縁性層と、それらの間に配置された金属被膜化層と、を備えたキャリア基板を含んでもよい。特に、半導体基板を多層基板に一体化することが可能である。

特に、以下の周波数帯域ペアを一緒に使用できる。
ＬＢ及びＬＢ：５及び１２、５及び１７。
ＬＢ及びＭＢ：３及び５、１及び５、３及び２０、１及び１９、３及び８、４及び１２、４及び１７、３及び２６、３及び１９、１９及び２１。
ＭＢ及びＭＢ：１及び２１、２及び４。
ＭＢ及びＨＢ：１及び７、３及び７、４及び７。
ＬＢ及びＨＢ：７及び２０、７及び２８、５及び７。

アンテナがより広い帯域で作動可能になるにつれて、アンテナは、携帯通信機器においてより容易に利用できる。しかし、アンテナの帯域幅は、通常はアンテナが小型化するにつれて狭くなるため、妥協点は、可能な限り広い帯域幅かつ小さな組立サイズから見出す必要がある。トランシーバから見たアンテナインピーダンスを変更するという、上述したフィルタトポロジ及び位相調整器トポロジのそれぞれの性能は、妥協点を回避することを可能にする。小型に構成されかつ狭い帯域で作動するアンテナだけで、フィルタによってそれ自体行うことができる対応するインピーダンス修正によって、常に良好な信号伝送が可能であるように運用できる。

したがって、ＨＦ回路を約２５〜３０ＭＨｚの帯域幅を有するアンテナと接続することが可能である。２５〜３０ＭＨｚの帯域幅を有するアンテナは、例えば、追加の受信パス用のアンテナとして適している。

以下にＨＦ回路の原理的構成、その作動方法の主な特徴、及び一般的ではあるが制限しない実施例を概略図を参照して詳細に説明する。

デュプレクサ、第３のフィルタ、及び２つの位相調整器を備えたＨＦ回路の簡便な実施例の図である。 フィルタ及び位相調整器が同調可能な、図１に示した回路の実施形態の図である。 第２のデュプレクサを備えたＨＦ回路の実施形態の図である。 ２つのデュプレクサ及び２つの追加フィルタを備えたＨＦ回路の実施形態の図である。 ダイプレクサを備えたＨＦ回路の実施形態の図である。 ２つのアンテナチューナを備えたＨＦ回路の実施の図である。 ポートとフィルタとの間に増幅器が設けられているＨＦ回路の実施形態の図である。 増幅器とフィルタとの間にインピーダンス整合回路が設けられているＨＦ回路の実施形態の図である。 バンドパスフィルタの実施形態の図である。 同調可能なバンドパスフィルタの実施形態の図である。 バンドパスフィルタの位相調整器との直列相互接続の図である。 キャリアアグリゲーションを制御し、かつ簡単な構造を有するＨＦ回路の図である。 それ自身単独で検討された有利なアンテナのスミスチャートの図である。 アンテナの不適合を修正できるＨＦフィルタの実施形態の図である。 様々な周辺環境におけるアンテナの周波数に応じたインピーダンス整合の図である。 ２つのバンドパスフィルタを備えた基準回路の挿入損失の図である。 基準回路と比較された位相調整器を備えたＨＦ回路の挿入損失の図である。 外的作用によって同調が外されたアンテナに接続されているＨＦ回路の挿入損失の図である。 変動する外的作用の場合の図１８に示した回路の挿入損失の図である。 更に変動する外的影響による図１８及び図１９に示した回路の挿入損失の図である。 ２つのバンドパスフィルタ及びそれぞれ１つの位相調整器を備えたＨＦ回路の挿入損失の図である。 様々な周波数帯域での同時作動において様々な周波数帯域に同調された、同調可能なフィルタ及び同調可能な位相調整器を備えたＨＦ回路の挿入損失の図である。

図１は、ＨＦ回路ＨＦＳの基本形式を示す。回路は、第１のデュプレクサＤＵ１及び第３のフィルタＦ３を含む。回路は、第１の位相調整器ＰＳ１及び第２の位相調整器ＰＳ２を更に含む。第１のデュプレクサは、第１の送信ポートＴＸ１と一方では第１の受信ポートＲＸ１との間で、また他方では共通ポートＧＰとの間で相互接続されている。第３のフィルタＦ３は、第３のポートＰ３と共通ポートＧＰとの間で相互接続されている。第１の位相調整器ＰＳ１は、第１のデュプレクサＤＵ１と共通ポートＧＰとの間で相互接続されている。第２の位相調整器ＰＳ２は、第３のフィルタＦ３と共通ポートＧＰとの間で相互接続されている。

その際、第１のデュプレクサＤＵ１は、送信フィルタＴＸＦ及び受信フィルタＲＸＦを含む。送信フィルタＴＸＦは、第１の送信ポートＴＸ１と相互接続されている。受信フィルタＲＸＦは、第１の受信ポートＲＸ１と相互接続されている。

それにより、信号パスは、共通ポートで又は共通ポートＧＰの直後で２つの部分セグメントに分岐し、そのうち１つは、第１のデュプレクサＤＵ１を含み、第２のデュプレクサは、第３のフィルタＦ３を含む。キャリアアグリゲーションによる運用は、２つの位相調整器が、例えば、第１の送信ポートＴＸ１から第３のフィルタＦ３に到達する恐れがある所望しない信号を削除するか又は反射させるため、問題を生ずる帯域ペアの組み合わせの場合であっても可能である。

図２は、そのトポロジにおいて図１に由来する回路と実質的に同一のＨＦ回路ＨＦＳの実施形態を示す。ただし、フィルタ及び位相調整器は、（斜め矢印によって図示したように）同調可能に実施されている。

同調可能に実施されているＨＦ回路の回路素子が１つもないことが可能である。しかし、実質的にいずれの機能ブロック（フィルタ、位相調整器、．．．）も同調可能に実施されていることもまた可能である。更に、いくつかの機能ブロックのみが同調可能に実施されている一方で、別のブロック（例えば、インピーダンス整合回路、図８と比較されたい）が一定のインピーダンスのインピーダンス素子を含むが、それにもかかわらず同調可能に実施されていないこともまた可能である。

図３は、送信フィルタＴＸＦ及び受信フィルタＲＸＦを備えた第２のデュプレクサＤＵ２、並びに第３の位相調整器ＰＳ３を含む、ＨＦ回路ＨＦＳの実施形態を示す。その際、第２のデュプレクサの送信フィルタＴＸＦは、第２の送信ポートＴＸ２と第３の位相調整器ＰＳ３との間で相互接続されている。第２のデュプレクサＤＵ２の受信フィルタＲＸＦは、第２の送信ポートＲＸ２と第３の位相調整器ＰＳ３との間で相互接続されている。第３の位相調整器ＰＳ３は、第２のデュプレクサと共通ポートＧＰとの間で相互接続されている。

第３のポートＰ３から第３のフィルタ及び第２の位相調整器ＰＳ２を経由して共通ポートＧＰに導く信号経路は、キャリアアグリゲーション運用のために第１のデュプレクサＤＵ１と共にだけではなく第２のデュプレクサＤＵ２と共にでもまた使用できる。

図４は、図３に示した回路と比較して更なる信号パス部分が追加されている、ＨＦ回路ＨＦＳの可能な実施形態を示す。この信号パス部分は、第６のポートＰ６からバンドパスフィルタＢＰＦとして形成されたＨＦフィルタ及び第４の位相調整器ＰＳ４を経由して共通ポートＧＰに導く。それによりしたがって、ＨＦ回路は、２つのデュプレクサ及び追加の２つの信号パス部分を含み、その信号パス部分のいずれも、キャリアアグリゲーション運用のためにデュプレクサのうち１つと共に使用できる。

図５は、２つの信号パス分岐がダイプレクサＤＩを介して共通ポートＧＰに相互接続されている、ＨＦ回路ＨＦＳの実施形態を示す。第１の分岐は、一方では第１のデュプレクサＤＵ１及び第１の位相調整器ＰＳ１を備え、かつ他方では第３のポートＰ３と第２の位相調整器ＰＳ２との間に配置されたバンドパスフィルタＢＰＦ及び前述した第２の位相調整器ＰＳ２を備えた、信号パス部分を含む。第２の分岐は、一方では第２のデュプレクサＤＵ２及び付随する第３の位相調整器ＰＳ３を一方では含み、他方では第６のポートと相互接続されたバンドパスフィルタＢＰＦ及び第４の位相調整器ＰＳ４を含む。

その際、ダイプレクサＤＩは、ローパスフィルタＴＰＦ及びハイパスフィルタＨＰＦを含む。ローパスフィルタＴＰＦを経由して、ＬＢ及び／又はＭＢにあるＨＦ信号は、第１の送信ポートＴＸ１と第１の受信ポートＲＸ１と、一方では第３のポートＰ３との間で、他方では共通ポートＧＰとの間で伝搬できる。ハイパスフィルタを経由して、ＭＢ及びＨＢの信号は、第２の送信ポートＴＸ２、第２の受信ポートＲＸ２、及び／又は、一方では第６のポートＰ６を経由して、他方では共通ポートＧＰを経由して伝搬できる。

したがって、ダイプレクサは、対応する周波数範囲を付随する信号パス部分に割り当てるクロスオーバーである。

その際、ダイプレクサの存在は、第２のデュプレクサの存在又は第６のポートＰ６と相互接続されたバンドパスフィルタの存在とは無関係である。１つのみのデュプレクサ、第３のポートＰ３及び第６のポートＰ６、並びにダイプレクサを備えた対応するＨＦ回路ＨＦＳは、２つのデュプレクサ及び１つのみの追加の信号パス、例えば、第３のポートＰ３と共通ポートＧＰとの間の信号パスを備えた回路ＨＦＳのように同様に可能である。

図６は、可能なアンテナチューナＡＴをＨＦ回路ＨＦＳ内でどのように相互接続できるかを示す。好ましくは、アンテナチューナは、位相調整器とダイプレクサＤＩのフィルタとの間で相互接続されている。ただし、単一のアンテナチューナを共通ポートＧＰとダイプレクサＤＩとの間で相互接続することもまた可能である。その場合、それぞれの分岐は、ダイプレクサＤｉの対応するフィルタにおいて分岐固有のアンテナチューナＡＴを必要としない。

図７は、追加の増幅器がＨＦ回路内でどのように相互接続できるかを示す。受信フィルタは、受信増幅器、例えば、低雑音増幅器と相互接続できる。送信フィルタは、送信増幅器、例えば、出力増幅器と相互接続できる。

図８は、一方では出力増幅器の通常は非常に低い出力インピーダンス又は受信増幅器の入力インピーダンスとして通常は非常に高いインピーダンスとの間で、他方ではＨＦフィルタとの間でインピーダンス整合を実施するために、増幅器とフィルタとの間で、それぞれインピーダンス整合回路ＩＡＳがどのように相互接続できるかを示す。

図９は、バンドパスフィルタＢＰＦの、可能ではあるが好ましい回路トポロジを示す。そのようにして、バンドパスフィルタＢＰＦは、信号パスＳＰを含み、その信号パスでは、例えば、３つの容量性素子を直列に相互接続できる。容量性素子の直列相互接続に対して並列に、インピーダンス素子が設けられている。バンドパスフィルタＢＰＦの２つの接続部及び３つの容量性素子間の２つのノードは、それぞれ並列パスＰＰを経由してアースに相互接続されている。その際、並列パスは、容量性素子と誘導性素子との並列回路を含む。

図１０は、バンドパスフィルタＢＰＦの実施形態を示し、入力側及び出力側それぞれに、更なる容量性素子が相互接続されている。その際、バンドパスフィルタの共通ポートと相互接続された側に配置された、信号パス内の容量性素子は、同調可能な容量性素子ＡＫＥである。並列パスにおける並列共振回路内の容量性素子もまた、同調可能に実施されている。

それにより全体として、バンドパスフィルタＢＰＦは、その特性周波数、中心周波数、及び帯域幅が携帯通信運用と関連する様々な周波数帯域に対して調整できるような方法で同調可能である。

図１１は、バンドパスフィルタＢＰＦが位相調整器ＰＳと相互接続でき、かつその回路トポロジが位相調整器ＰＳを備えることができることを例示的に示す。そのようにして、位相調整器ＰＳは、バンドパスフィルタＢＰＦと共通ポートＧＰとの間で相互接続されている。位相調整器は、信号パス内の容量性素子及びアースに対する２つの並列パスを含む。アースに対するそれぞれの並列パスでは、誘導性素子が相互接続されている。その場合アース側で、２つの誘導性素子は、並列パス内の更なる容量性素子を経由してアースと相互接続されている。位相調整器ＰＳ内の２つの容量性素子は、同調可能に実施されている。

図１２は、同調可能な２つのバンドパスフィルタＢＰＦ及びアンテナフィーダＡＺを経由してアンテナと相互接続されている２つの位相調整器ＰＳを備えた回路トポロジを説明する。この種の相互接続は、通常のフロントエンド回路を備えたそのような種類の単純な回路複雑度を用いて、これまで可能ではなかった帯域の組み合わせの場合であっても、キャリアアグリゲーションを可能にする。

図１２の２つのバンドパスフィルタのうち１つは、デュプレクサのバンドパスフィルタであってもよい。もう１つのバンドパスフィルタは、第３のポートを、この場合は位相調整器とアンテナフィーダとの間の共通ポートと相互接続する、第３のバンドパスフィルタである。

以下の図で示した図１１のトポロジに基づくシミュレーションが良好な結果を現すことは、解決が困難なキャリアアグリゲーションの帯域の組み合わせを容易に実現することに回路トポロジ自体がよく適していることを示す。

図１３は、５０Ωではない特性インピーダンスを有する狭帯域アンテナの周波数依存インピーダンスを示し、そのインピーダンスが様々な周辺環境条件においてフロントエンド回路によってどのように検知されるかを示す。その際実質的に、アンテナは、低インピーダンスかつ誘導性であり、またその際、ＨＦ回路として使用できるフロントエンド回路に対する適切な対応物である。

図１４は、アンテナ整合を実施するためによく適している回路トポロジを示す。

図１５は、３種類の異なる周辺環境条件に対する、図１３に相当するアンテナの整合を示す。アンテナの動作周波数及びその反射性能がアンテナの周辺環境にある物体の配置に強く依存することを示す。

図１６は、更なる機能ブロックなしで同調可能なフィルタによってのみ得られるが、それにもかかわらず基準として用いられる挿入損失を示す。

図１７は、図１６の基準曲線に加えて、ＨＦフィルタがそれぞれ位相調整器と相互接続されているＨＦ回路の挿入損失を示す。位相調整器がフィルタの通過特性を実質的に悪化させていないことが明らかに認められる。

図１８は、この場合は同調可能な位相調整器と組み合わせた同調可能なフィルタからなるフル機能のフロントエンド回路に対する通過特性を最終的に示し、その位相調整器を経由して、フィルタは、アンテナと相互接続されている。その際、アンテナは、特定の典型的な空間周辺環境においてシミュレートされる。

図１９についても類似しており、図１９の曲線は、アンテナの変動する第２の空間周辺環境に基づく。

図２０は、この場合もまた、可能性のある第３の空間周辺環境にアンテナが配置されている回路の通過特性を示す。

図１８、図１９、及び図２０は、アンテナの異なる外部周辺環境にもかかわらずそれぞれの場合に、良好なアンテナ整合が専用アンテナチューナなしで可能であることを示す。

図２１は、図１９の通過特性もまた基づいている空間周辺環境に対する通過特性を示す。その際更に、図２１の特性は、例えば、図１１に示されているように、位相調整器に基づく。

図２２は、ＨＦ回路の周波数に関する同調可能性が同時運用において様々な２つの周波数帯域（この場合はＬＢ帯域５／２６及び帯域８）で良好に機能することを示す。

ＡＫＥ： 同調可能な容量性素子
ＡＴ： アンテナチューナ
ＡＺ： アンテナフィーダ
ＢＰＦ： バンドパスフィルタ
ＤＩ： ダイプレクサ
ＤＵ１： 第１のデュプレクサ
ＤＵ２： 第２のデュプレクサ
Ｆ３： 第３のフィルタ
Ｆ６： 第６のフィルタ
ＧＰ： 共通ポート
ＨＦＳ： ＨＦ回路
ＨＰＦ： ダイプレクサのハイパスフィルタ
ＩＥ： 誘導性素子
ＫＥ： 容量性素子
ＬＮＡ： 低雑音増幅器、受信増幅器
Ｐ３： 第３のポート
Ｐ６： 第６のポート
ＰＡ： 出力増幅器、送信増幅器
ＰＰ： 並列パス
ＰＳ： 位相調整器
ＰＳ１： 第１の位相調整器
ＰＳ２： 第２の位相調整器
ＰＳ３： 第３の位相調整器
ＰＳ４： 第４の位相調整器
ＲＸ１： 第１の受信ポート
ＲＸ２： 第２の受信ポート
ＲＸＦ： 受信フィルタ
ＳＰ： 信号パス
ＴＰＦ： ダイプレクサのローパスフィルタ
ＴＸ１： 第１の送信ポート
ＴＸ２： 第２の送信ポート
ＴＸＦ： 送信フィルタ

Claims (15)

1. ＨＦ回路（ＨＦＳ）であって、
   −第１の送信ポート（ＴＸ１）と、第１の受信ポート（ＲＸ１）と、共通ポート（ＧＰ）と、第３のポート（Ｐ３）と、
   −該第１の送信ポート（ＴＸ１）と該共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている送信フィルタ（ＴＸＦ）と、該第１の受信ポート（ＲＸ１）と該共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている受信フィルタ（ＲＸＦ）と、を備えた第１のデュプレクサ（ＤＵ１）と、
   −該第３のポート（Ｐ３）と該共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている第３のフィルタ（Ｆ３）と、
   −該第１のデュプレクサ（ＤＵ１）の該共通ポート（ＧＰ）と該ＨＦ回路（ＨＦＳ）の該共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている第１の位相調整器（ＰＳ１）と、
   −該第３のフィルタ（Ｆ３）と該ＨＦ回路（ＨＦＳ）の該共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている第２の位相調整器（ＰＳ２）と、を含み、
   −該第３のフィルタ（Ｆ３）は、バンドパスフィルタであり、
   −該ＨＦ回路（ＨＦＳ）は、送信信号を該送信フィルタ（ＴＸＦ）及び該第３のフィルタ（Ｆ３）を経由して又は受信信号を該受信フィルタ（ＲＸＦ）及び該第３のフィルタ（Ｆ３）を経由して、同時に送るために設けられ、
   −少なくとも１つのフィルタ（ＴＸＦ、ＲＸＦ、Ｆ３）は、同調可能であるか、又はすべてのフィルタ（ＴＸＦ、ＲＸＦ、Ｆ３）は、同調可能である、ＨＦ回路。
2. 少なくとも１つの位相調整器（ＰＳ１、ＰＳ２）又はすべての位相調整器（ＰＳ１、ＰＳ２）は、同調可能である、請求項１に記載のＨＦ回路。
3. 第２の送信ポート（ＴＸ２）と、第２の受信ポート（ＲＸ２）と、該第２の送信ポート（ＴＸ２）と前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている送信フィルタ（ＴＸＦ）と、該第２の受信ポート（ＲＸ２）と前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている受信フィルタ（ＲＸＦ）と、を備えた第２のデュプレクサ（ＤＵ２）を更に含む、請求項１又は２に記載のＨＦ回路。
4. 第６のポート（Ｐ６）と、該第６のポート（Ｐ６）と前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されているバンドパスフィルタとして形成された第６のフィルタ（Ｆ６）と、を更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
5. 第１のフィルタ（ＴＰＦ、ＨＰＦ）と、第２のフィルタ（ＨＰＦ、ＴＰＦ）と、を備えたダイプレクサ（ＤＩ）を更に含む、ＨＦ回路であって、
   −該ダイプレクサ（ＤＩ）の該第１のフィルタ（ＴＰＦ、ＨＰＦ）は、前記第１のデュプレクサ（ＤＵ１）と一方では前記第３のフィルタ（Ｆ３）との間で、他方では前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続され、
   −該ダイプレクサ（ＤＩ）の該第２のフィルタ（ＨＰＦ、ＴＰＦ）は、前記共通ポート（ＧＰ）と相互接続され、
   −該第１のフィルタ（ＴＰＦ、ＨＰＦ）及び該第２のフィルタ（ＨＰＦ、ＴＰＦ）は、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタから選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
6. 前記第１のデュプレクサ（ＤＵ１）と前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されているアンテナチューナ（ＡＴ）を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
7. 第１のインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）と、第２のインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）と、第３のインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）と、を更に含む、ＨＦ回路であって、
   −該第１のインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）は、前記第１の送信ポート（ＴＸ１）と前記第１のデュプレクサ（ＤＵ１）の前記送信フィルタ（ＴＸＦ）との間で相互接続され、
   −該第２のインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）は、前記第１の受信ポート（ＲＸ１）と前記第１のデュプレクサ（ＤＵ１）の前記受信フィルタ（ＲＸＦ）との間で相互接続され、
   −該第３のインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）は、前記第３のポート（Ｐ３）と前記第３のフィルタ（Ｆ３）との間で相互接続されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
8. 少なくとも１つのインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）又はすべてのインピーダンス整合回路（ＩＡＳ）は、同調可能である、請求７に記載のＨＦ回路。
9. 送信増幅器（ＰＡ）と、受信増幅器（ＬＮＡ）と、第３の増幅器と、を更に含む、ＨＦ回路であって、
   −該送信増幅器（ＰＡ）は、前記第１の送信ポート（ＴＸ１）と前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続され、
   −該受信増幅器（ＬＮＡ）は、前記第１の受信ポート（ＲＸ１）と前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続され、
   −該第３の増幅器は、前記第３のポート（Ｐ３）と前記共通ポート（ＧＰ）との間で相互接続されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
10. 少なくとも１つの増幅器（ＰＡ、ＬＮＡ）又はすべての増幅器（ＰＡ、ＬＮＡ）は、同調可能である、請求項９に記載のＨＦ回路。
11. 少なくとも１つのフィルタ（ＴＸＦ、ＲＸＦ、Ｆ３、Ｆ６）は、
    −並列誘導性素子（ＩＥ）と、
    −３つの直列容量性素子（ＫＥ）と、
    −容量性素子及び誘導性素子を備えた並列回路をそれぞれ備えた４つの並列パス（ＰＰ）と、を備えたフィルタトポロジを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
12. 前記フィルタ（ＴＸＦ、ＲＸＦ、Ｆ３、Ｆ６）は、４つ又は５つの直列容量性素子（ＫＥ）を含む、請求項１１に記載のＨＦ回路。
13. 少なくとも１つの位相調整器（ＰＳ、ＰＳ１、ＰＳ２）又はすべての位相調整器（ＰＳ、ＰＳ１、ＰＳ２）はそれぞれ、
    −直列容量性素子と、
    −それぞれ誘導性素子を備えた２つの並列パスと、
    −該２つの並列パスをアースと相互接続する容量性素子と、を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
14. 前記フィルタ（ＴＸＦ、ＲＸＦ、Ｆ３、Ｆ６）は、同調可能な誘導性素子（ＩＥ）又は同調可能な容量性素子（ＫＥ）を含む、請求項１１又は請求項１２のいずれか一項に記載のＨＦ回路。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＨＦ回路（ＨＦＳ）のすべての回路素子を構成素子に集積化した、ＨＦモジュール。

Images