JP2020027968A - フィルタ装置及び高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】送信周波数帯同士が一部で重なり、受信周波数帯同士が一部で重なるバンドを扱う簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールを得る。【解決手段】高周波モジュール１０６が備えるデュプレクサ３は、単一の通信バンド（バンド71）内の送信帯域（71Tx）内に、帯域が一部重複する第１送信帯域（71ATx）及び第２送信帯域（71BTx）が存在し、単一の通信バンド（バンド71）内の受信帯域（71Rx）内に、帯域が一部重複する第１受信帯域（71ARx）及び第２受信帯域（71BRx）が存在する通信バンドで用いられる。デュプレクサ３の送信フィルタ部１Ｐは第１送信帯域（71ATx）と第２送信帯域（71BTx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。デュプレクサ３の受信フィルタ部２Ｐは第１受信帯域（71ARx）と第２受信帯域（71BRx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。【選択図】図１１

Description

本発明は、移動通信システムに用いられる通信装置が有する、通信信号用のフィルタ装置及び高周波モジュールに関する。

第三世代携帯電話に関する標準仕様の策定を目指すプロジェクトである3GPP（Third Generation Partnership Project ）において規定されている、LTE（Long Term Evolution ）帯域に単一の通信バンド28が存在する。バンド28は、送信帯域703MHz〜733MHzの送信（上り）周波数帯域及び758MHz〜788MHzの受信（下り）周波数帯域で構成されるバンド28Aと、送信帯域718MHz〜748MHzの送信（上り）周波数帯域及び773MHz〜803MHzの受信（下り）周波数帯域で構成されるバンド28Bとして実装される。

図１６は上記バンド28の周波数帯域を示す図である。図１６において、B28Txは上記バンド28の送信周波数帯、B28Rxは上記バンド28の受信周波数帯である。また、B28ATxはバンド28Aの送信周波数帯、B28BTxはバンド28Bの送信周波数帯である。さらに、B28ARxはバンド28Aの受信周波数帯、B28BRxはバンド28Bの受信周波数帯である。このように、バンド28Aの送信周波数帯とバンド28Bの送信周波数帯とは一部が重なり、バンド28Aの受信周波数帯とバンド28Bの受信周波数帯とは一部が重なる。

特許文献１には、帯域幅及びデュプレッシングの周波数ギャップに関連した課題により、上記バンド28Aとバンド28Bの各々の帯域専用のデュプレクサが備えられている。

ここで、特許文献１に示されている、バンド28に関する送受信信号のフィルタ装置の構成を図１７に示す。図１７に示すフィルタ装置１３０は、パワーアンプ１４２、スイッチ１４６、デュプレクサ１５０，１６２、アンテナスイッチ１９０を備える。図１７においては、上述の各周波数帯の名称を信号名として表している。つまり、信号B28ATxはバンド28Aの送信信号、信号B28BTxはバンド28Bの送信信号、信号B28ARxはバンド28Aの受信信号、信号B28BRxはバンド28Bの受信信号である。パワーアンプ１４２はバンド28Aの送信信号又はバンド28Bの送信信号を増幅する。スイッチ１４６はパワーアンプ１４２の出力信号を選択してデュプレクサ１５０，１６２の一方に出力する。デュプレクサ１５０はバンド28Aの送信信号と受信信号を周波数選択し、デュプレクサ１６２はバンド28Bの送信信号と受信信号を周波数選択する。アンテナスイッチ１９０はデュプレクサ１５０，１６２の入出力信号の一方を選択してアンテナ１９６に接続する。

米国特許出願公開第２０１４／０３２１３３９号明細書

上述のとおり、送信周波数帯同士が一部で重なるバンドを扱う従来のフィルタ装置は、互いに重なる一方の帯域の送信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の送信信号を扱うフィルタとを個別に備える。同様に、受信周波数帯同士が一部で重なるバンドを扱う従来のフィルタ装置は、互いに重なる一方の帯域の受信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の受信信号を扱うフィルタとを個別に備える。そのためフィルタ装置全体の構成が複雑となっていた。

そこで、本発明の目的は、単一の通信バンド内に帯域が一部重複する第１通信帯域及び第２通信帯域が存在する通信バンドで用いられる、簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールを提供することにある。

本開示の一例としてのフィルタ装置は、単一の通信バンド内に帯域が一部重複する第１通信帯域及び第２通信帯域が存在する通信バンドで用いられるフィルタ装置であって、１つの入力部及び１つの出力部を有し、前記第１通信帯域と前記第２通信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。

例えば、3GPPにおいて規定されている単一の通信バンドであるバンド71は、第１送信帯域（71ATx）と、第２送信帯域（71BTx）とを有する。この第１送信帯域（71ATx）と第２送信帯域（71BTx）とは一部が重複する関係にある。上記フィルタ装置はこのような関係の送信帯域で用いられるフィルタ装置であって、第１送信帯域（71ATx）と第２送信帯域（71BTx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。

また、例えばバンド71は、第１受信帯域（71ARx）と、第２受信帯域（71BRx）とを有する。この第１受信帯域（71ARx）と第２受信帯域（71BRx）とは一部が重複する関係にある。上記フィルタ装置はこのような関係の受信帯域で用いられるフィルタ装置であって、第１受信帯域（71ARx）と第２受信帯域（71BRx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。

上記フィルタ装置によれば、互いに重なる一方の帯域の通信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の通信信号を扱うフィルタとを個別に備える必要がなく、簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールが得られる。

本開示の一例としてのフィルタ装置は、単一の通信バンド内の送信帯域内に、帯域が一部重複する第１送信帯域及び第２送信帯域が存在し、単一の通信バンド内の受信帯域内に、帯域が一部重複する第１受信帯域及び第２受信帯域が存在する通信バンドで用いられるフィルタ装置であって、入出力部、送信信号入力部及び受信信号出力部を有し、前記送信信号入力部と前記入出力部との間に設けられ、前記第１送信帯域と前記第２送信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する送信フィルタ部と、前記第１受信帯域と前記第２受信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する受信フィルタ部と、を有する。

例えば、上述のバンド71における通信バンドで用いられるデュプレクサ又はマルチプレクサであって、送信フィルタ部は、送信帯域（71ATx，71BTx）の送信信号を入力する端子と入出力部との間に設けられ、第１送信帯域（71ATx）と第２送信帯域（71BTx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。また、受信フィルタ部は受信帯域（71ARx，71BRx）の受信信号を出力する端子と入出力部との間に設けられ、第１受信帯域（71ARx）と第２受信帯域（71BRx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。

上記フィルタ装置によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサ又はマルチプレクサと、他方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサ又はマルチプレクサとを個別に備える必要がなく、簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールが得られる。

本発明によれば、単一の通信バンド内に帯域が一部重複する第１通信帯域及び第２通信帯域が存在する通信バンドで用いられる、簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールが得られる。

図１は第１の実施形態に係る送信フィルタ１の回路図である。 図２は、図１に示した送信フィルタ１の周波数特性を示す図である。 図３は第１の実施形態に係る高周波モジュール１０１の回路図である。 図４（Ａ）は第２の実施形態に係る高周波モジュール１０２の回路図である。図４（Ｂ）は整合回路１４の構成、及び整合回路１４と制御信号との関係を示す図である。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、パワーアンプ４の出力端から送信フィルタ１側（アンテナ７側）をみた反射係数について、周波数スイープしたときの反射係数の軌跡をスミスチャート上に表した概念図である。 図６は第３の実施形態に係る受信フィルタ２の回路図である。 図７は第３の実施形態に係る高周波モジュール１０３の回路図である。 図８は第４の実施形態に係る高周波モジュール１０４の回路図である。 図９は第５の実施形態に係るデュプレクサ３の回路図である。 図１０は第５の実施形態に係る高周波モジュール１０５の回路図である。 図１１は第６の実施形態に係る高周波モジュール１０６の回路図である。 図１２は第７の実施形態に係る高周波モジュール１０７の回路図である。 図１３は比較例のフィルタ装置の回路図である。 図１４はフィルタ１Ａ，１Ｂの周波数特性を示す図である。 図１５は比較例の高周波モジュールの構成を示す図である。 図１６はバンド28の周波数帯域を示す図である。 図１７はバンド28に関する送受信信号のフィルタ装置の構成を示す図である。

まず、本発明に係るフィルタ装置及び高周波モジュールの幾つかの態様について記載する。

本発明に係る第１の態様のフィルタ装置は、単一の通信バンド内に帯域が一部重複する第１通信帯域及び第２通信帯域が存在する通信バンドで用いられるフィルタ装置であって、１つの入力部及び１つの出力部を有し、前記第１通信帯域と前記第２通信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の通信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の通信信号を扱うフィルタとを個別に備える必要がなく、構成を簡素化できる。

本発明に係る第２の態様のフィルタ装置は、第１の態様のフィルタ装置において、前記第１通信帯域は第１送信帯域であり、前記第２通信帯域は第２送信帯域であり、前記第１送信帯域の送信信号又は前記第２送信帯域の送信信号が、前記入力部に入力され、前記出力部から出力される。

上記フィルタ装置によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の送信信号を扱うフィルタとを個別に備える必要がなく、簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールが得られる。

本発明に係る第３の態様のフィルタ装置は、第１の態様のフィルタ装置において、前記第１通信帯域は第１受信帯域であり、前記第２通信帯域は第２受信帯域であり、前記第１受信帯域の受信信号又は前記第２受信帯域の受信信号が、前記入力部に入力され、前記出力部から出力される。

上記フィルタ装置によれば、互いに重なる一方の帯域の受信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の受信信号を扱うフィルタとを個別に備える必要がなく、簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールが得られる。

本発明に係る第４の態様のフィルタ装置は、単一の通信バンド内の送信帯域内に、帯域が一部重複する第１送信帯域及び第２送信帯域が存在し、単一の通信バンド内の受信帯域内に、帯域が一部重複する第１受信帯域及び第２受信帯域が存在する通信バンドで用いられるフィルタ装置であって、入出力部、送信信号入力部及び受信信号出力部を有し、前記送信信号入力部と前記入出力部との間に設けられ、前記第１送信帯域と前記第２送信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する送信フィルタ部と、前記第１受信帯域と前記第２受信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する受信フィルタ部と、を有する。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサ又はマルチプレクサと、他方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサ又はマルチプレクサとを個別に備える必要がなく、簡素な構成のフィルタ装置、及びそれを備える高周波モジュールが得られる。

本発明に係る第５の態様の高周波モジュールは、第１の態様のフィルタ装置と、このフィルタ装置に接続されるアンテナスイッチと、フィルタ装置とアンテナスイッチとの間に接続され、フィルタ装置とアンテナスイッチとのインピーダンスを整合させる整合回路と、を有する。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の送信信号を扱うフィルタとについて個別に整合回路を備える必要がなく、構成を簡素化できる。

本発明に係る第６の態様の高周波モジュールは、第５の態様の高周波モジュールにおいて、前記整合回路が、前記第１通信帯域での整合状態と、前記第２通信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である。

上記構成によれば、互いに重なる第１通信帯域の信号を扱う状態と、第２の通信帯域の信号を扱う状態とで、それぞれに適した整合状態に切り替えることができる。

本発明に係る第７の態様の高周波モジュールは、第４の態様のフィルタ装置と、このフィルタ装置に接続されるアンテナスイッチと、フィルタ装置とアンテナスイッチとの間に接続され、フィルタ装置とアンテナスイッチとのインピーダンスを整合させる整合回路と、を有する。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサ又はマルチプレクサと、他方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサ又はマルチプレクサとについて個別に整合回路を備える必要がなく、構成を簡素化できる。

本発明に係る第８の態様の高周波モジュールは、第７の態様の高周波モジュールにおいて、前記整合回路は、前記第１送信帯域及び前記第１受信帯域での整合状態と、前記第２送信帯域及び前記第２受信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である。

上記構成によれば、第１送信帯域及び第１受信帯域の信号を扱う状態での整合状態と、第２送信帯域及び第２受信帯域の信号を扱う状態での整合状態とで、それぞれに適した整合状態に切り替えることができる。

本発明に係る第９の態様の高周波モジュールは、第２の態様のフィルタ装置と、送信信号を増幅する送信信号増幅回路と、送信信号増幅回路とフィルタ装置との間に接続され、フィルタ装置と送信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる整合回路と、を有する。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の送信信号を扱うフィルタとについて個別に整合回路を備える必要がなく、構成を簡素化できる。

本発明に係る第１０の態様の高周波モジュールは、第３の態様のフィルタ装置と、このフィルタ装置に接続される受信信号増幅回路と、フィルタ装置と受信信号増幅回路との間に接続され、フィルタ装置と受信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる整合回路と、を有する。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の受信信号を扱うフィルタと、他方の帯域の受信信号を扱うフィルタとについて個別に整合回路を備える必要がなく、構成を簡素化できる。

本発明に係る第１１の態様の高周波モジュールは、第４の態様のフィルタ装置と、送信信号を増幅する送信信号増幅回路と、送信信号増幅回路と送信フィルタ部との間に接続され、送信フィルタ部と送信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる送信信号整合回路と、受信フィルタ部に接続される受信信号増幅回路と、受信フィルタ部と受信信号増幅回路との間に接続され、受信フィルタ部と受信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる受信信号整合回路と、を有する。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサと、他方の帯域の送信信号及び受信信号を扱うデュプレクサとについて個別に整合回路を備える必要がなく、構成を簡素化できる。

本発明に係る第１２の態様の高周波モジュールは、第９の態様の高周波モジュールにおいて、前記整合回路は、第１送信帯域での整合状態と第２送信帯域での整合状態とを切り替える可変整合回路である。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号を扱う状態と、他方の帯域の送信信号を扱う状態とで、それぞれに適した整合状態に切り替えることができる。

本発明に係る第１３の態様の高周波モジュールは、第１０の態様の高周波モジュールにおいて、整合回路は、第１受信帯域での整合状態と第２受信帯域での整合状態とを切り替える可変整合回路である。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の受信信号を扱う状態と、他方の帯域の受信信号を扱う状態とで、それぞれに適した整合状態に切り替えることができる。

本発明に係る第１４の態様の高周波モジュールは、第１１の態様の高周波モジュールにおいて、前記送信信号整合回路は、前記第１送信帯域での整合状態と、前記第２送信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路であり、前記受信信号整合回路は、前記第１受信帯域での整合状態と、前記第２受信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号及び受信信号を扱う状態と、他方の帯域の送信信号及び受信信号を扱う状態とで、それぞれに適した整合状態に切り替えることができる。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

《第１の実施形態》
第１の実施形態では、本発明のフィルタ装置の一例としての送信フィルタ及びそれを備える高周波モジュールについて示す。ここでは、3GPPにおいて規定されている単一の通信バンドの一つである“バンド71”の送信帯域の信号を扱うフィルタ装置を例示する。

図１は第１の実施形態に係る送信フィルタ１の回路図である。送信フィルタ１は１つの入力部１１及び１つの出力部１２を有し、バンド71内の送信帯域で用いられるフィルタ装置である。

バンド71は、617MHzから698MHzまで割り当てられた単一の通信バンドである。バンド71内の送信帯域は、一部が重複する第１送信帯域（バンド71A帯のTx（以後「71ATx」とする。））及び第２送信帯域（バンド71B帯のTx（以後「71BTx」とする。））を有する。また、バンド71内の受信帯域は、一部が重複する第１受信帯域（バンド71A帯のRx（以後「71ARx」とする。））及び第２受信帯域（バンド71B帯のRx（以後「71BRx」とする。））を有する。

なお、バンド71だけでなく、バンド71A帯、及び、バンド71B帯についても、3GPPにおいて規定されている単一の通信バンドである。

ここで、バンド71の各帯域は次のとおりである。

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周波数帯域 送信帯域[MHz] 受信帯域[MHz]
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
バンド71A 663 - 688 617 - 642
バンド71B 673 - 698 627 - 652
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図１に示す送信フィルタ１は663MHzから698MHzまでの固定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタである。この「固定の周波数帯域」とは、送信フィルタ１の、予め定められた通過帯域である。

送信フィルタ１はＳＡＷ部品である。例えば、LiNbO₃（ニオブ酸リチウム：LN）もしくはLiTaO₃（タンタル酸リチウム：LT）の酸化物単結晶基板表面に所定パターンの電極が形成され、かつ基板表面に装荷膜が形成された、ラブ波を利用する弾性波フィルタである。

ここで比較例のフィルタ装置の構成を図１３に示す。この比較例のフィルタ装置は送信帯域71ATxの信号を通過させるフィルタ１Ａと、送信帯域71BTxの信号を通過させるフィルタ１Ｂと、この二つのフィルタ１Ａ，１Ｂのいずれを用いるかを選択するスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備える。

図１４は上記フィルタ１Ａ，１Ｂの周波数特性を示す図である。図１４において“１Ａ”で示す特性はフィルタ１Ａの帯域通過特性、“１Ｂ”で示す特性はフィルタ１Ｂの帯域通過特性である。フィルタ１Ａはバンド71の第１の送信帯域71ATxを通過させ、フィルタ１Ｂはバンド71の第２の送信帯域71BTxを通過させる。

比較例のフィルタ装置において、送信帯域71ATxの信号を使用するとき、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はフィルタ１Ａを選択し、送信帯域71BTxの信号を使用するとき、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はフィルタ１Ｂを選択する。

図２は、図１に示した送信フィルタ１の周波数特性を示す図である。図２において“１”で示す特性は送信フィルタ１の帯域通過特性である。図２においては、比較例のフィルタ１Ａ，１Ｂの帯域通過特性を重ねて表している。

本実施形態の送信フィルタ１は、バンド71の第１の送信帯域71ATx及び第２の送信帯域71BTxの信号を通過させる。

本実施形態の送信フィルタ１によれば、第１の送信帯域71ATxの送信信号を扱うフィルタと、第２の送信帯域71BTxの送信信号を扱うフィルタとを個別に備える必要がないため、簡素な構成のフィルタ装置が得られる。

図３は第１の実施形態に係る高周波モジュールの回路図である。この高周波モジュール１０１は、送信フィルタ１と、アンテナスイッチ６と、整合回路１４とを備える。送信フィルタ１は図１に示した送信フィルタ１である。アンテナスイッチ６は、アンテナ７に接続する回路を選択するスイッチである。整合回路１４は送信フィルタ１とアンテナスイッチ６との間に接続され、送信フィルタ１とアンテナスイッチ６とのインピーダンスを整合させる。

また、図３に示す高周波モジュール１０１は、パワーアンプ４と、整合回路１３とを備える。パワーアンプ４は、送信信号を増幅する送信信号増幅回路である。整合回路１３は、パワーアンプ４と送信フィルタ１との間に接続され、送信フィルタ１とパワーアンプ４とのインピーダンスを整合させる。

ここで比較例の高周波モジュールの構成を図１５に示す。この比較例の高周波モジュールは送信帯域71ATxの信号を通過させるフィルタ１Ａと、送信帯域71BTxの信号を通過させるフィルタ１Ｂと、この二つのフィルタ１Ａ，１Ｂのいずれを用いるかを選択するスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備える。さらに、フィルタ１ＡとスイッチＳＷ１とのインピーダンス整合用の整合回路１３Ａ、フィルタ１ＢとスイッチＳＷ１とのインピーダンス整合用の整合回路１３Ｂ、フィルタ１ＡとスイッチＳＷ２とのインピーダンス整合用の整合回路１４Ａ、フィルタ１ＢとスイッチＳＷ２とのインピーダンス整合用の整合回路１４Ｂ、を備える。

図１５に示した比較例に対し、本実施形態では、第１の送信帯域71ATxの送信信号を扱うフィルタ用の整合回路（１３Ａ，１４Ａ）と、第２の送信帯域71BTxの送信信号を扱うフィルタ用の整合回路（１３Ｂ，１４Ｂ）とを個別に備える必要がないため、簡素な構成の高周波モジュールが得られる。例えば、少ない部品点数で高周波モジュールが構成され、部品のレイアウトスペースが縮小化され、低コスト化できる。

第１の実施形態では、本発明に係る単一の通信バンドの例として、3GPPにおいて規定されているバンド71を例示したが、3GPPにおいて規定されているバンド28にも同様に適用することもできる。つまり、第１の実施形態では、バンド71に対応する送信フィルタを例示したが、バンド28に対応する送信フィルタについても同様に適用できる。

ここで、バンド28の各帯域は次のとおりである。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
周波数帯域 送信帯域[MHz] 受信帯域[MHz]
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
バンド28A 703 - 733 758 - 788
バンド28B 718 - 748 773 - 803
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
なお、上記バンド28Aはバンド28内のＡ帯ということができる。同様に、バンド28Bはバンド28内のＢ帯ということができる。

また、バンド28だけでなく、バンド28A帯、及びバンド28B帯についても、3GPPにおいて規定されている単一の通信バンドである。

このバンド28に対応させる場合、送信フィルタ１は、703MHzから748MHzまでの固定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタである。

以降に示す各実施形態でも、3GPPにおいて規定されているバンド71に対応するフィルタ装置を例示するが、各実施形態において、3GPPにおいて規定されているバンド28に対応するフィルタ装置についても同様に適用できる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では送信フィルタ及び可変整合回路を備える高周波モジュールの例を示す。

図４（Ａ）は第２の実施形態に係る高周波モジュールの回路図である。図４（Ｂ）は整合回路１４の構成、及び整合回路１４と制御信号との関係を示す図である。この高周波モジュール１０２は、パワーアンプ４、整合回路１３、送信フィルタ１、整合回路１４、及びアンテナスイッチ６を備える。整合回路１３はパワーアンプ４と送信フィルタ１とをインピーダンス整合させ、整合回路１４は送信フィルタ１とアンテナスイッチ６とをインピーダンス整合させる。送信フィルタ１は第１の実施形態で示した送信フィルタ１と同じである。

整合回路１３，１４はいずれも可変整合回路であり、外部から与えられる制御信号によって整合回路の回路定数が定められる。アンテナスイッチ６はアンテナ７へ接続する回路を選択するだけでなく、整合回路１３，１４に上記制御信号を与える。

図４（Ｂ）に示すように、整合回路１４は、例えば可変容量素子Ｃ及びインダクタＬ等のリアクタンス素子で構成される。可変容量素子Ｃにはアンテナスイッチ６内の制御回路CNTから制御信号が与えられて、そのキャパシタンスが定められる。整合回路１３についても同様に、可変容量素子及びインダクタ等のリアクタンス素子で構成され、可変容量素子に制御信号が与えられる。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、パワーアンプ４の出力端から送信フィルタ１側（アンテナ７側）をみた反射係数について、周波数スイープしたときの反射係数の軌跡をスミスチャート上に表した概念図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）において、点Ａ１は第１の送信帯域71ATxの下限周波数（663MHz）であり、点Ａ２は第１の送信帯域71ATxの上限周波数（688MHz）である。また、点Ｂ１は第２の送信帯域71BTxの下限周波数（673MHz）であり、点Ｂ２は第２の送信帯域71BTxの上限周波数（698MHz）である。

図５（Ａ）は、第１の送信帯域71ATxの送信信号を送信するとき（つまり、図４（Ａ）に示した整合回路１３，１４が第１の送信帯域71ATxに適するように制御信号が入力されているとき）の特性である。図５（Ｂ）は、第２の送信帯域71BTxの送信信号を送信するとき（つまり、図４（Ａ）に示した整合回路１３，１４が第２の送信帯域71BTxに適するように制御信号が入力されているとき）の特性である。

図５（Ａ）は、第２の送信帯域71BTxの上限周波数（点Ｂ２）では反射係数が大きく、規定を満たしていないことを表している。この図５（Ａ）に示す状態では、第１の送信帯域71ATxの下限周波数（点Ａ１）から第１の送信帯域71ATxの上限周波数（点Ａ２）まで、低反射特性が得られる。

図５（Ｂ）は、第１の送信帯域71ATxの下限周波数（点Ａ１）では反射係数が大きく、規定を満たしていないことを表している。この図５（Ｂ）に示す状態では、第２の送信帯域71BTxの下限周波数（点Ｂ１）から第２の送信帯域71BTxの上限周波数（点Ｂ２）まで、低反射特性が得られる。

本実施形態によれば、互いに重なる一方の送信帯域（71ATx）の送信信号を扱う状態と、他方の送信帯域（71BTx）の送信信号を扱う状態とで、それぞれに適した整合状態に切り替えることができる。

整合回路１３，１４に対する上記制御信号はアナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよい。デジタル信号である場合には、例えばMIPI（Mobile Industry Processor Interface）スタンダードを用いる。

《第３の実施形態》
第３の実施形態では本発明のフィルタ装置の一例としての受信フィルタ及びそれを備える高周波モジュールについて示す。

図６は第３の実施形態に係る受信フィルタ２の回路図である。受信フィルタ２は１つの入力部２１及び１つの出力部２２を有し、3GPPにおいて規定されているバンド71の受信帯域で用いられるフィルタ装置である。既に述べたとおり、バンド71は、617MHzから698MHzまでの、単一の通信バンド内に互いに隣接する送信帯域（71ATx，71BTx）及び受信帯域（71ARx，71BRx）を有し、第１受信帯域（71ARx）と、第２受信帯域（71BRx）の一部が重複する関係にある。

図６に示す受信フィルタ２は617MHzから652MHzまでの周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタである。つまり、本実施形態の受信フィルタ２は、バンド71の第１の受信帯域71ARx及び第２の受信帯域71BRxの信号を通過させる。

本実施形態の受信フィルタ２によれば、第１の受信帯域71ARxの受信信号を扱うフィルタと、第２の受信帯域71BRxの受信信号を扱うフィルタとを個別に備える必要がないため、簡素な構成のフィルタ装置が得られる。

図７は第３の実施形態に係る高周波モジュールの回路図である。この高周波モジュール１０３は、受信フィルタ２と、整合回路２４と、低雑音増幅器５とを備える。受信フィルタ２は図６に示した受信フィルタ２である。低雑音増幅器５は受信信号を増幅する受信信号増幅回路である。整合回路２４は受信フィルタ２と低雑音増幅器５との間に接続され、受信フィルタ２と低雑音増幅器５とのインピーダンスを整合させる。

また、高周波モジュール１０３は、アンテナスイッチ６と、整合回路２３とを備える。アンテナスイッチ６は、アンテナ７に接続する回路を選択するスイッチである。整合回路２３は受信フィルタ２とアンテナスイッチ６との間に接続され、受信フィルタ２とアンテナスイッチ６とのインピーダンスを整合させる。

本実施形態では、第１の受信帯域71ARxの受信信号を扱うフィルタ用の整合回路と、第２の受信帯域71BRxの送信信号を扱うフィルタ用の整合回路とを個別に備える必要がないため、簡素な構成の高周波モジュールが得られる。例えば、少ない部品点数で高周波モジュールが構成され、部品のレイアウトスペースが縮小化され、低コスト化できる。

《第４の実施形態》
第４の実施形態では受信フィルタ及び可変整合回路を備える高周波モジュールの例を示す。

図８は第４の実施形態に係る高周波モジュールの回路図である。この高周波モジュール１０４は、受信フィルタ２と、整合回路２４と、低雑音増幅器５とを備える。受信フィルタ２は第２の実施形態で示した受信フィルタ２と同じである。低雑音増幅器５は受信信号を増幅する。整合回路２４は受信フィルタ２と低雑音増幅器５との間に接続され、受信フィルタ２と低雑音増幅器５とのインピーダンスを整合させる。

また、高周波モジュール１０４は、アンテナスイッチ６と、整合回路２３とを備える。アンテナスイッチ６は、アンテナ７に接続する回路を選択するスイッチである。整合回路２３は受信フィルタ２とアンテナスイッチ６との間に接続され、受信フィルタ２とアンテナスイッチ６とのインピーダンスを整合させる。

整合回路２３，２４はいずれも可変整合回路であり、外部から与えられる制御信号によって整合回路の回路定数が定められる。アンテナスイッチ６はアンテナ７へ接続する回路を選択するだけでなく、整合回路２３，２４に上記制御信号を与える。つまり、アンテナスイッチ６は受信帯域（71ARx）の受信信号を扱う状態と受信帯域（71BRx）の受信信号を扱う状態とで、整合回路２３，２４の回路定数を切り替える。整合回路２３，２４の構成は、図４（Ｂ）等に示した例と同様に、可変容量素子及びインダクタ等のリアクタンス素子で構成され、可変容量素子に制御信号が与えられる。

図４（Ａ）に示した、送信フィルタの入出力部に可変整合回路を設けたフィルタ装置と同様に、本実施形態によれば、互いに重なる一方の受信帯域（71ARx）の受信信号を扱う状態と、他方の受信帯域（71BRx）の送信信号を扱う状態とで、それぞれに適した整合状態に切り替えることができる。

《第５の実施形態》
第５の実施形態では、送信フィルタ部と受信フィルタ部を有するデュプレクサ及びこのデュプレクサを備える高周波モジュールの例を示す。

図９は第５の実施形態に係るデュプレクサ３の回路図である。このデュプレクサ３は、送信フィルタ部１Ｐ及び受信フィルタ部２Ｐを備える。送信フィルタ部１Ｐは、送信信号入力部３１と入出力部３３との間に設けられ、第１送信帯域（71ATx）と第２送信帯域（71BTx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。また、受信フィルタ部２Ｐは、受信信号出力部３２と入出力部３３との間に設けられ、第１受信帯域（71ARx）と第２受信帯域（71BRx）とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する。送信フィルタ部１Ｐの構成は第１の実施形態で示した送信フィルタ１の構成と同じであり、受信フィルタ部２Ｐの構成は第３の実施形態で示した受信フィルタ２の構成と同じである。

上記構成によれば、互いに重なる一方の帯域の送信信号（71ATx）及び受信信号（71ARx）を扱うデュプレクサと、他方の帯域の送信信号（71BTx）及び受信信号（71BRx）を扱うデュプレクサとを個別に備える必要がなく、簡素な構成のフィルタ装置（デュプレクサ）が得られる。

図１０は第５の実施形態に係る高周波モジュールの回路図である。この高周波モジュール１０５は、デュプレクサ３と、アンテナスイッチ６と、整合回路３４とを備える。デュプレクサ３は図９に示したデュプレクサ３である。アンテナスイッチ６は、アンテナ７に接続する回路を選択するスイッチである。整合回路３４はデュプレクサ３とアンテナスイッチ６との間に接続され、デュプレクサ３とアンテナスイッチ６とのインピーダンスを整合させる。

また、高周波モジュール１０５は、パワーアンプ４と、低雑音増幅器５と、整合回路１３，２４とを備える。パワーアンプ４は、送信信号を増幅する送信信号増幅回路である。整合回路１３は、パワーアンプ４とデュプレクサ３の送信フィルタ部１Ｐとの間に接続され、送信フィルタ部１Ｐとパワーアンプ４とのインピーダンスを整合させる。また、低雑音増幅器５は受信信号を増幅する。整合回路２４はデュプレクサ３の受信フィルタ部２Ｐと低雑音増幅器５との間に接続され、受信フィルタ部２Ｐと低雑音増幅器５とのインピーダンスを整合させる。

本実施形態では、第１の送信帯域71ATxの送信信号を扱うフィルタ用の整合回路と、第２の送信帯域71BTxの送信信号を扱うフィルタ用の整合回路とを個別に備える必要がないため、簡素な構成の高周波モジュールが得られる。また、本実施形態では、第１の受信帯域71ARxの受信信号を扱うフィルタ用の整合回路と、第２の受信帯域71BRxの送信信号を扱うフィルタ用の整合回路とを個別に備える必要がないため、簡素な構成の高周波モジュールが得られる。さらに、本実施形態では、デュプレクサとアンテナスイッチとの間に、第１の送信帯域71ATxの送信信号及び第１の受信帯域71ARxの受信信号を扱うフィルタと、第２の送信帯域71BTxの送信信号及び第２の受信帯域71BRxの受信信号を扱うフィルタとを個別に備える必要がないため、簡素な構成の高周波モジュールが得られる。例えば、少ない部品点数で高周波モジュールが構成され、部品のレイアウトスペースが縮小化され、低コスト化できる。

《第６の実施形態》
第６の実施形態ではデュプレクサ及び可変整合回路を備える高周波モジュールの例を示す。

図１１は第６の実施形態に係る高周波モジュールの回路図である。この高周波モジュール１０６は、デュプレクサ３と、アンテナスイッチ６と、整合回路３４とを備える。デュプレクサ３は第５の実施形態で示したデュプレクサ３と同じである。アンテナスイッチ６は、アンテナ７に接続する回路を選択するスイッチである。整合回路３４はデュプレクサ３とアンテナスイッチ６との間に接続され、デュプレクサ３とアンテナスイッチ６とのインピーダンスを整合させる。

また、高周波モジュール１０６は、パワーアンプ４と、低雑音増幅器５と、整合回路１３，２４とを備える。パワーアンプ４は、送信信号を増幅する送信信号増幅回路である。整合回路１３は、パワーアンプ４と送信フィルタ部１Ｐとの間に接続され、送信フィルタ部１Ｐとパワーアンプ４とのインピーダンスを整合させる。また、低雑音増幅器５は受信信号を増幅する。整合回路２４は受信フィルタ部２Ｐと低雑音増幅器５との間に接続され、受信フィルタ部２Ｐと低雑音増幅器５とのインピーダンスを整合させる。

整合回路３４は可変整合回路であり、外部から与えられる制御信号によって整合回路の回路定数が定められる。アンテナスイッチ６はアンテナ７へ接続する回路を選択するだけでなく、整合回路３４に上記制御信号を与える。つまり、整合回路３４の整合状態は、第１の送信帯域71ATxの送信信号及び第１の受信帯域71ARxの受信信号を扱う状態と、第２の送信帯域71BTxの送信信号及び第２の受信帯域71BRxの受信信号を扱う状態と、で最適化される。

また、整合回路１３，２４はそれぞれ可変整合回路であり、外部から与えられる制御信号によって整合回路１３，２４の回路定数が定められる。アンテナスイッチ６は整合回路１３，２４に上記制御信号を与える。つまり、整合回路１３は、第１の送信帯域71ATxの送信信号を扱う状態と、第２の送信帯域71BTxの送信信号を扱う状態とで整合状態が最適化される。同様に、整合回路２４は、第１の受信帯域71ARxの受信信号を扱う状態と、第２の受信帯域71BRxの受信信号を扱う状態とで整合状態が最適化される。

《第７の実施形態》
第７の実施形態ではマルチプレクサを備える高周波モジュールの例を示す。第５の実施形態及び第６の実施形態ではデュプレクサを備える高周波モジュールについて例示したが、同様にして、フィルタ数が３以上のマルチプレクサを備える高周波モジュールを構成することができる。

図１２は第７の実施形態に係る高周波モジュール１０７の回路図である。この高周波モジュール１０７は、マルチプレクサ９と、アンテナスイッチ６と、整合回路３４とを備える。マルチプレクサ９は、送信フィルタ部１Ｐ、受信フィルタ２Ｐ及びバンド71とは異なる通信バンドの帯域通過フィルタ部８Ｐを有する。アンテナスイッチ６は、アンテナ７に接続する回路を選択するスイッチである。整合回路３４はマルチプレクサ９とアンテナスイッチ６との間に接続され、マルチプレクサ９とアンテナスイッチ６とのインピーダンスを整合させる。

また、高周波モジュール１０７は、パワーアンプ４と、低雑音増幅器５と、整合回路１３，２４と、別バンドの通信回路１０とを備える。パワーアンプ４は、送信信号を増幅する送信信号増幅回路である。整合回路１３は、パワーアンプ４と送信フィルタ部１Ｐとの間に接続され、送信フィルタ部１Ｐとパワーアンプ４とのインピーダンスを整合させる。また、低雑音増幅器５は受信信号を増幅する。整合回路２４は受信フィルタ部２Ｐと低雑音増幅器５との間に接続され、受信フィルタ部２Ｐと低雑音増幅器５とのインピーダンスを整合させる。

通信回路１０は、バンド71とは異なる通信バンドの送信信号及び受信信号を扱う回路である。この通信回路１０は、例えばデュプレクサ、パワーアンプ、低雑音増幅回路、整合回路等で構成される。

なお、このようなマルチプレクサ９を備える高周波モジュールにおいても、整合回路１３，２４，３４等を可変整合回路とし、使用周波数帯に応じてそれらの整合状態を最適化するように構成してもよい。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

Ｃ…可変容量素子
Ｌ…インダクタ
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ
１，１Ａ，１Ｂ…送信フィルタ
１Ｐ…送信フィルタ部
２…受信フィルタ
２Ｐ…受信フィルタ部
３…デュプレクサ
４…パワーアンプ
５…低雑音増幅器
６…アンテナスイッチ
７…アンテナ
８Ｐ…帯域通過フィルタ部
９…マルチプレクサ
１０…通信回路
１１…入力部
１２…出力部
１３，１３Ａ，１３Ｂ…整合回路
１４，１４Ａ，１４Ｂ…整合回路
２１…入力部
２２…出力部
２３，２４…整合回路
３１…送信信号入力部
３２…受信信号出力部
３３…入出力部
３４…整合回路
１０１〜１０７…高周波モジュール
１３０…フィルタ装置
１４２…パワーアンプ
１４６…スイッチ
１５０，１６２…デュプレクサ
１９０…アンテナスイッチ
１９６…アンテナ

Claims (14)

1. 単一の通信バンド内に帯域が一部重複する第１通信帯域及び第２通信帯域が存在する通信バンドで用いられるフィルタ装置であって、
   １つの入力部及び１つの出力部を有し、前記第１通信帯域と前記第２通信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有するフィルタ装置。
2. 前記第１通信帯域は第１送信帯域であり、前記第２通信帯域は第２送信帯域であり、前記第１送信帯域の送信信号又は前記第２送信帯域の送信信号が、前記入力部に入力され、前記出力部から出力される、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記第１通信帯域は第１受信帯域であり、前記第２通信帯域は第２受信帯域であり、前記第１受信帯域の受信信号又は前記第２受信帯域の受信信号が、前記入力部に入力され、前記出力部から出力される、請求項１に記載のフィルタ装置。
4. 単一の通信バンド内の送信帯域内に、帯域が一部重複する第１送信帯域及び第２送信帯域が存在し、単一の通信バンド内の受信帯域内に、帯域が一部重複する第１受信帯域及び第２受信帯域が存在する通信バンドで用いられるフィルタ装置であって、
   入出力部、送信信号入力部、及び受信信号出力部を有し、前記送信信号入力部と前記入出力部との間に設けられ、前記第１送信帯域と前記第２送信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する送信フィルタ部と、前記受信信号出力部と前記入出力部との間に設けられ、前記第１受信帯域と前記第２受信帯域とを包含する固定の周波数帯域に通過帯域を有する受信フィルタ部と、を有するフィルタ装置。
5. 請求項１に記載のフィルタ装置と、
   前記フィルタ装置に接続されるアンテナスイッチと、
   前記フィルタ装置と前記アンテナスイッチとの間に接続され、前記フィルタ装置と前記アンテナスイッチとのインピーダンスを整合させる整合回路と、
   を有する高周波モジュール。
6. 前記整合回路は、前記第１通信帯域での整合状態と、前記第２通信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である、請求項５に記載の高周波モジュール。
7. 請求項４に記載のフィルタ装置と、
   前記フィルタ装置の入出力部に接続されるアンテナスイッチと、
   前記フィルタ装置と前記アンテナスイッチとの間に接続され、前記フィルタ装置と前記アンテナスイッチとのインピーダンスを整合させる整合回路と、
   を有する高周波モジュール。
8. 前記整合回路は、前記第１送信帯域及び前記第１受信帯域での整合状態と、前記第２送信帯域及び前記第２受信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である、請求項７に記載の高周波モジュール。
9. 請求項２に記載のフィルタ装置と、
   送信信号を増幅する送信信号増幅回路と、
   前記送信信号増幅回路と前記フィルタ装置との間に接続され、前記フィルタ装置と前記送信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる整合回路と、
   を有する高周波モジュール。
10. 請求項３に記載のフィルタ装置と、
    前記フィルタ装置に接続される受信信号増幅回路と、
    前記フィルタ装置と前記受信信号増幅回路との間に接続され、前記フィルタ装置と前記受信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる整合回路と、
    を有する高周波モジュール。
11. 請求項４に記載のフィルタ装置と、
    送信信号を増幅する送信信号増幅回路と、
    前記送信信号増幅回路と前記送信フィルタ部との間に接続され、前記送信フィルタ部と前記送信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる送信信号整合回路と、
    前記受信フィルタ部に接続される受信信号増幅回路と、
    前記受信フィルタ部と前記受信信号増幅回路との間に接続され、前記受信フィルタ部と前記受信信号増幅回路とのインピーダンスを整合させる受信信号整合回路と、
    を有する高周波モジュール。
12. 前記整合回路は、前記第１送信帯域での整合状態と、前記第２送信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である、請求項９に記載の高周波モジュール。
13. 前記整合回路は、前記第１受信帯域での整合状態と、前記第２受信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である、請求項１０に記載の高周波モジュール。
14. 前記送信信号整合回路は、前記第１送信帯域での整合状態と、前記第２送信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路であり、前記受信信号整合回路は、前記第１受信帯域での整合状態と、前記第２受信帯域での整合状態と、を切り替える可変整合回路である、請求項１１に記載の高周波モジュール。

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