JP3756861B2 - 高周波信号処理回路及びそれを用いた無線電話通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線電話通信装置に使用する高周波信号処理回路とそれに用いる無線電話通信装置に関する。なお、本発明の適用対象となる無線電話通信装置は、無線電話回線網を利用して双方向通信を行なう装置全般を意味し、携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy phone System）などの一般的な意味での無線電話器はもちろん、端末機能を組み込んだ電話機や逆に電話回線接続機能を有した可搬型コンピュータなどの携帯型端末装置、無線電話回線接続用モデム、及び該モデムを組み込んだ可搬型コンピュータなども概念として包含する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の無線電話通信装置、例えばデジタル携帯電話において、アンテナと送信回路との接続、及びアンテナと受信回路との接続を切り換えるために、高周波スイッチが用いられている。特に近年ではデジタル携帯電話の普及台数が急激に増加しており、通信方式もＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＰＤＳ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、Ｗ−ＣＤＭＡなど次々と新しい種類のものが開発され、採用されるに至っている。また、加入回線数の増加に伴い、使用する電波の周波数帯域も当初の数１００ＭＨｚ帯から、ＧＨｚ帯へと拡張しており、通信方式に応じて種々の周波数帯が割り当てられている。
【０００３】
ところで、デジタル携帯電話の通信方式は、通信会社、あるいは国や地域によって異なるものが採用されていることが多い。例えば、ＧＳＭは欧州にて一般化している方式であるが、米国では類似の方式によりながら使用周波数帯域の異なるＤＣＳが多く採用されている。この場合、ＤＣＳ対応の携帯電話機は該方式が一般化している米国では支障なく使用できるが、ＧＳＭが主流の欧州では使用できないし、逆にＧＳＭ対応の電話機は米国での使用ができない、といった不具合が生ずる。これは、通信方式の異なる地域間を旅行等で頻繁に往復する利用者にとっては、常に２台の電話機を持ち歩かねばならないので非常に不便である。また、我が国をはじめ、同一の地域内でも方式の異なる通信方式が並存している場合、同じ利用者が、個々の通信方式の利点を生かすため使い分けを行ないたいという願望も出てくる。さらに、近年では、データ転送速度をより高速化し、グローバルローミングや、動画通信などのより高度なマルチメディア通信にも対応可能な、いわゆる第三世代移動通信（ＩＭＴ−２０００：周波数帯２ＧＨｚ以上）も普及段階にさしかかり、これらに対応したＵＭＴＳ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００といった高速通信モードとの切り替え対応も要望されている。
【０００４】
そこで、このようなニーズに応えるため、１台の電話機で複数の異なる周波数帯域の送受信系を取り扱うことができるマルチバンド電話機が開発され、普及しつつある。このようなマルチバンド電話機においては、受信信号を各周波数帯域の信号に分離する分波器（ダイプレクサ）が設けられる。このうち、最も高域側の周波数帯域の分波受信信号（以下、高域側分波受信信号という）は、例えばハイパスフィルタ回路により抽出され、その抽出された分波受信信号から、さらに方式毎に割り当てられた使用周波数帯の信号がバンドパスフィルタ回路により抽出される。この割り当て周波数帯は、電波資源の有効活用のため、一般に５０〜７５ＭＨｚ程度の狭帯域とされており、バンドパスフィルタ回路もこれに適した狭帯域フィルタ回路が使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方式では、高域側分波受信信号から、狭帯域フィルタ回路により使用周波数帯の信号を抽出するが、その際に、分波受信信号における使用周波数帯よりも高周波側の信号成分（残留信号成分）が、使用周波数抽出信号の波形劣化やノイズ増加を招きやすく、通信品質の低下につながりやすい問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、使用周波数帯抽出信号の高品質化に好都合な高域側分波受信信号抽出波形を得ることができ、ひいては無線電話通信装置の通信品質の向上に寄与する高周波信号処理回路と、それを用いた無線電話通信装置とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明の高周波信号処理回路は、複数の周波数帯域に対応した無線電話通信装置に使用され、回路パターンと誘電体層とが積層された積層体として構成された高周波信号処理回路であって、上記課題を解決するために、
アンテナに接続して使用され、受信信号と送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
アンテナ側入出力端子につながり、アンテナからの受信信号を、複数の周波数帯域に分波するとともに、アンテナへ向かう送信信号の通過を許容した分波回路と、
分波回路につながる基本信号線路と、
基本信号線路から分岐するとともに、それぞれ送信信号又は受信信号の通過を許容した通過状態と、通過が遮断された遮断状態との間で切り替え可能な複数の線路を有し、それら複数の線路が、通過周波数の互いに異なる第一種線路と第二種線路とからなり、かつ、第二種線路は、第一種線路よりも高周波領域の信号を通過させるとともに、第一種線路が全て遮断状態になったとき通過状態となり、それ以外の場合は遮断状態となるものである分岐信号線路とを備え、
基本信号線路は、分波回路にて分波される信号のうち、ハイパスフィルタにより分波される最高周波数帯域の信号が通過する線路とされ、
前記分岐信号線路において、前記第二種線路は前記第一種線路よりも高周波の信号の送受信兼用線路をなすものであり、
該送受信兼用線路をなす第二線路上に、該第二種線路を通過する周波数帯域の信号から、使用周波数帯域よりも高周波側の信号成分を選択的に減衰させる調整用ローパスフィルタ回路が設けられてなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の無線通信電話装置は、上記本発明の高周波信号処理回路と、
該高周波信号処理回路のアンテナ側入出力端子に接続されるアンテナと、
第二種線路に基づく受信端子に接続され、当該第二種線路に分波される受信信号から使用周波数帯域のものを抽出する第二種線路使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路と、
受信線路をなす第二種線路の受信端子に接続された受信回路と、
送信線路をなす第二種線路の送信端子に接続された送信回路と、を備え、
調整用減衰部は、第二種線路使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路の通過帯域よりも高周波側にカットオフ周波数を有することを特徴する。
【０００９】
上記本発明の高周波信号処理回路は、分波回路にて切り分けられた特定周波数帯の受信信号を、基本信号線路を経て分岐信号線路に導くことで、取り扱い可能なバンドの数を効果的に増やすことができる。従って、例えば第三世代移動通信にも対応可能な、トリプルバンド（３帯域）やクワッドバンド（４帯域）、あるいはさらに多くの帯域を扱う通信装置に好適に適用できる。
【００１０】
また、上記の分岐信号線路をなす第一種線路と第二種線路とのうち、より高周波域の信号が通過する第二種線路に調整用減衰部を設けたので、該第二種線路を通過する高域側の受信信号から、最終的に使用する使用周波数帯域よりも高周波側の信号成分を減少させることができる。その結果、前記残留信号成分に由来する高域側使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路の抽出波形劣化やノイズ増加といった問題が効果的に抑制され、通信品質の向上を図ることができる。
【００１１】
調整用減衰部は、具体的には調整用ローパスフィルタ回路として構成できる。調整用ローパスフィルタ回路は、例えばコンデンサとコイルとの組合せによるパッシブフィルタとして構成でき、コンデンサの静電容量やコイルのインダクタンスといった、集中回路定数素子の定数調整により、取り扱う周波数に合わせて減衰極の位置を容易に最適化でき、また、減衰特性も良好となる利点がある。
【００１２】
次に、基本信号線路は、分波回路にて分波される信号のうち、ハイパスフィルタにより分波される最高周波数帯域の信号が通過する線路とすることができる。ハイパスフィルタを通過した信号は高帯域側の極が不明瞭であるから、その最も高周波域が通過する第二種線路上の信号には、使用周波数帯域よりも高周波側の信号成分が特に多く含まれる。従って、調整用減衰部を設けることの効果が特に大きい。
【００１３】
第一種線路と第二種線路とは、各々フィルタ回路により分波機能を持たせることも可能であるが、各線路の信号通過／遮断を切り換えるスイッチを、ストリップライン共振子を含むスイッチ回路として構成すれば、ストリップライン共振子の周波数選択性により、フィルタ回路を設けることなく分波機能を実現することができる。
【００１４】
第一種線路は、複数帯域への対応あるいは送受信分離等の目的で、複数設けることができる。この場合、それら第一種線路を個別に通過／遮断切り換えするためのスイッチングダイオードを各第一種線路上に設け、各第一種線路からは、スイッチングダイオードを動作制御するために該スイッチングダイオードにバイアス電圧を印加するスイッチング制御端子を分岐して設けることができる。そして、第二種線路から分岐する経路上に、各第一種線路上のスイッチングダイオードと組み合わされることにより、各第一種線路に固有の共振周波数を有するストリップライン共振子を構成する共振用ダイオードを、それらスイッチングダイオードと共用化される形で設けることができる。このように構成すると、各第一種線路をスイッチングするための共振用ダイオードを、第二種線路を利用して共用化でき、部品点数の削減に寄与する。また、共振用ダイオードのカソード側を接地しておけば、スイッチングダイオードに設けるスイッチング制御端子が１つで済み、さらなる回路の簡略化に寄与する。
【００１５】
また、第二種線路は、第一種線路よりも高周波の信号の送受信兼用線路をなすものとして構成できる。このようにすると、受信信号だけでなく送信信号も、第二種線路上の調整用減衰部を通ることになる。従って、受信信号と送信信号との双方から、使用周波数帯域より高周波側の信号成分（残留信号成分）を減少させることができるようになる。つまり、１つの調整用減衰部により、送信信号と受信信号の双方において高周波側に減衰をかけることができるので、部品点数の削減に寄与する。
【００１６】
なお、上記本発明の高周波信号処理回路は、分波回路及び複数のスイッチ回路の構成部品を、回路パターンと誘電体層とが積層された積層体において、回路パターンに組み込まれた形で内層させることができる。この場合、該積層体の表面にアンテナ側入出力端子と各スイッチ回路の受信端子及び送信入力端子とを露出形成することができる。これにより、部品点数の減少と部品実装の簡略化を実現でき、回路全体のコンパクト化を図ることができるので、例えば内部スペースの限られた携帯電話等にも簡単に組み込むことができる。また、調整用減衰部の構成部品も、積層体において回路パターンに組み込まれた形で内層することができ、同様に部品点数削減及び回路構成のコンパクト化を図ることができる。そして、分波回路、複数のスイッチ回路及び調整用減衰部（例えば調整用ローパスフィルタ回路）の全てについて、構成部品を積層体に内層すればコンパクト化の効果は最も高められる。
【００１７】
ここで、「分波回路、複数のスイッチ回路あるいは調整用減衰部の構成部品が積層体に内層される」とは、必ずしも構成部品の全てが内層されることを意味しない。すなわち、ダイオードやトランジスタなどの半導体ディスクリート部品や、ＩＣあるいはＬＳＩなどの集積回路、さらには容量の大きいコンデンサなど、積層体への内層が不向きな一部の部品を、積層体外に配置すること、あるいは積層体の表面に実装することができる。
【００１８】
例えば、スイッチ回路を前述のようにスイッチングダイオードとストリップ共振子を含むものとして構成する場合、ダイオードは積層体に表面実装し、該スイッチ回路のストリップ共振子と、分波回路及び調整用減衰部（例えば調整用ローパスフィルタ回路）を積層体に内層することにより、分波回路、調整用減衰部及びスイッチ回路を個別のチップ部品で構成した場合と比較して、高周波信号処理回路の無線電話通信装置内での占有スペースを大幅に削減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、複数の周波数帯域を扱う無線電話通信装置の一例である、第三世代通信対応のトリプルバンド型デジタル携帯電話機（以下、単に携帯電話機ともいう）の電気的構成を示すブロック図である。携帯電話機１は、Ｉ／Ｏポート１１と、これに接続されるＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３及びＲＡＭ１４等からなる主制御部としての制御用マイクロプロセッサ１０を有し、そのＩ／Ｏポート１１には、テンキー型の周知のプッシュボタンで構成されたダイアル入力部５、携帯電話機１をオンフック状態とオフフック状態との間で切り換えるオンフック／オフフック切換スイッチ６、及び使用周波数帯を切り換えるバンド切換スイッチ７が接続される。また、受話器３はアンプ１５とＤ／Ａ変換器１６を介して、送話器４はアンプ１７とＡ／Ｄ変換器１８とを介して、さらに液晶モニタ（ＬＣＤ）１９がモニタ制御回路２０を介して、それぞれＩ／Ｏポート１１に接続されている。
【００２０】
また、Ｉ／Ｏポート１１には電話接続回路９が接続されている。該電話接続回路９は、３つの使用周波数帯のうち，低域側のものに対応する第一変調部３２Ａ、第一送信部３３Ａ（これらは第一送信回路を構成する）、第一受信部３５Ａ及び第一復調部３６Ａ（これらは第一受信回路を構成する）、中域側のものに対応する第二変調部３２Ｂ、第二送信部３３Ｂ（これらは第二送信回路を構成する）、第二受信部３５Ｂ及び第二復調部３６Ｂ（これらは第二受信回路を構成する）、及び高域側のものに対応する第三変復調部１０１及び第三送受信部１０２（これらは第三受信回路を構成する）、通信搬送波を必要な周波数にて合成する周波数シンセサイザ３４、本発明の一実施形態をなす高周波信号処理回路２及びこれに接続されるアンテナ３９、高周波信号処理回路２に含まれる分波回路４４（図２：後述）を経て、各帯域に分波された分波受信信号から、使用周波数帯域のものを抽出する使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ等を含んで構成される。また、図示は省略しているが、電話接続回路９には、ハンドオーバー用の制御用電波発信部も含まれている。
【００２１】
上記電話接続回路９の構成要素のうち、高周波信号処理回路２以外の部分は、一般のデジタル携帯電話機と何ら変わりはなく周知であるので、詳細な説明は省略する。また、携帯電話機１の基本動作も周知のものと同様であるが、概略を述べれば以下の通りである。すなわち、送話器４から入力された音声はアンプ１７で増幅され、さらにＡ／Ｄ変換器１８によりデジタル変換された後、選択された使用周波数帯に対応する変調部（３２Ａ又は３２Ｂ）により変調され、さらに送信部（３３Ａ又は３３Ｂ）にて搬送波と合成・増幅され、高周波信号処理回路２及びアンテナ３９から送信される。他方、受信電波はアンテナ３９及び高周波信号処理回路２を介して、選択された使用周波数帯に対応する受信部（３５Ａ又は３５Ｂ）で受信され、搬送波成分が取り除かれた後、復調部（３６Ａ又は３６Ｂ）でデジタル音声信号に復調され、Ｄ／Ａ変換機１６及びアンプ１５を介して受話器３から出力される。
【００２２】
高周波信号処理回路２は、受信信号と送信信号とを、スイッチ制御用信号（後述するＶＣ１〜ＶＣ３：信号制御は制御用マイクロプロセッサ１０が行なう）を受けて、時分割方式で切り換える。他方、使用周波数帯の切り替えは、本実施形態ではバンド切換スイッチ７の操作により制御用マイクロプロセッサ１０が行なうようにしているが、周波数シンセサイザ３４を用いてバンドスキャンを行い、適合する周波数帯に自動切り換えを行なうようにしてもよい。なお、本実施形態では、第一使用周波数帯（バンド）が１ＧＨｚ未満の通信方式（例えば９００ＭＨｚ帯を使用するＧＳＭ方式）に対応するものであり、第二使用周波数帯が１ＧＨｚ以上の通信方式（例えば１．８ＧＨｚ帯を使用するＤＣＳ１８００方式）、第三使用周波数帯が１．９ＧＨｚ以上の通信方式（例えば２ＧＨｚ帯を使用するＵＭＴＳ、Ｗ−ＣＤＭＡあるいはＣＤＭＡ２０００方式）にそれぞれ対応するものである。なお、制御用マイクロプロセッサ１０が行なう切換処理は、主として、Ｉ／Ｏポート１１における変調部３２Ａ／３２Ｂ及び復調部３６Ａ／３６Ｂのポート切換処理、及び周波数シンセサイザ３４への指示周波数切換処理等である。
【００２３】
次に、図２は、高周波信号処理回路２の電気的構成を示すブロック図である。高周波信号処理回路２は前述の通りアンテナ３９に接続して使用されるものであり、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子ＡＮＴを有する。図１０に示すように、アンテナ側入出力端子ＡＮＴからのアンテナ受信信号（▲１▼）は、分波回路４４（図２）において低域側（第一使用周波数帯）の第一分波受信信号（▲２▼）及び高域側（ここでは、中高域側：第二使用周波数帯）の第二分波受信信号（▲４▼）とに分波される。このうち、中高域側の第二分波受信信号は、図２のハイパスフィルタ回路４６により抽出・分波され、低域側の第一分波受信信号は同じく分波回路側ローパスフィルタ回路４５により抽出・分波される。ハイパスフィルタ回路４６及び分波回路側ローパスフィルタ回路４５は、本実施形態ではいずれもアナログフィルタ回路（ここではパッシブフィルタ回路であるＬＣフィルタ回路）にて構成されている。また、第一分波受信信号（▲２▼）は、そのまま低域側分波受信信号として使用され、第二分波受信信号（▲４▼）は、高周波信号処理回路２内の後述する第二スイッチ回路４２Ｂ（図２）により、中域側分波受信信号と高域側分波受信信号とにさらに分離される。
【００２４】
分波回路４４からの各周波数帯域の分波受信信号は、アンテナ３９に向かう各周波数帯域の送信信号との間で、対応するスイッチ回路４２Ａ，４２Ｂにより切り換えられる。スイッチ回路４２Ａ，４２Ｂは、携帯電話（図１：無線電話通信装置）１の受信回路（受信部３５Ａ／３５Ｂ、復調部３６Ａ／３６Ｂ、送受信部１０２、変復調部１０１）側へ、受信信号をそれぞれ出力する受信端子ＲＸ１，ＲＸ２，ＴＸＲＸ３と、携帯電話１の送信回路（変調部３２Ａ／３２Ｂ、送信部３３Ａ／３３Ｂ、送受信部１０２、変復調部１０１）からの送信信号が入力される送信入力端子ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸＲＸ３とを有し、アンテナ側入出力部ＡＮＴに対する受信端子ＲＸ１，ＲＸ２と送信入力端子ＴＸ１，ＴＸ２との接続を切り換えるものである。また、上記説明からも明らかなように、高域側分波受信信号を扱う端子ＴＸＲＸ３は、送受信共用の送受信端子である。
【００２５】
そして、スイッチ回路４２Ａ，４２Ｂのうち、第二スイッチ回路４２Ｂ及びその周辺は、図３のように構成されている。すなわち、分波回路４４からの１つの線路を基本信号線路２０１として、該基本信号線路２０１から、第一種線路２０２ａ，２０２ｂと第二種線路２０３とからなる分岐信号線路が分岐している。分岐信号線路２０２ａ，２０２ｂ，２０３は、各々送信信号又は受信信号の通過を許容した通過状態と同じく通過が遮断された遮断状態との間で切り替え可能とされる。このうち、前記した中域側分波信号が通過するのが第一種線路２０２ａ，２０２ｂ（２０２ａが受信側、２０２ｂが送信側）であり、高域側分波信号（第一種線路２０２ａ，２０２ｂよりも高周波領域の信号）が通過するのが第二種線路２０３である。第二種線路２０３は、第一種線路２０２ａ，２０２ｂが全て遮断状態になったとき通過状態となり、それ以外の場合は遮断状態となる。また、本実施形態では、第二種線路２０３は高域側分波信号の送受信に兼用されている。
【００２６】
第二種線路２０３上には、該第二種線路２０３を通過する周波数帯域の信号から、使用周波数帯域よりも高周波側の信号成分を選択的に減衰させる調整用減衰部４３が設けられている。図２に示すように、各受信端子ＲＸ１，ＲＸ２，ＴＸＲＸ３は、各分波受信信号（図１０：▲２▼、▲４▼、▲６▼）から使用周波数帯域（図１０：▲３▼−δ１、▲５▼−δ２、▲８▼−δ３）のものを抽出する使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに接続されている。調整用減衰部４３は、第二種線路使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路４０Ｃの通過帯域（図１０：▲８▼−δ３）よりも高周波側にカットオフ周波数ｆｃを有するものとして構成されている。
【００２７】
なお、送信入力端子ＴＸ１を介して第一送信部３３Ａから入力される低域側送信信号は、高周波側のバックグラウンドノイズを第一送信フィルタ回路４１Ａ（ローパスフィルタ回路にて構成される）にて除去された後、スイッチ回路４２Ａに入力される。また、送信入力端子ＴＸ２を介して第二送信部３３Ｂから入力される中域側送信信号も、同様の構成の第二送信フィルタ回路４１Ｂにて高周波側のバックグラウンドノイズを除去した後、スイッチ回路４２Ｂに入力されるように構成されている。
【００２８】
分波回路４４及び複数のスイッチ回路４２Ａ，４２Ｂは、図４及び図５に示すように、回路パターンと誘電体層とが積層された積層体８０において、構成部品が回路パターンに組み込まれた形で内層されている。そして、該積層体８０の表面には、アンテナ側入出力端子ＡＮＴと各スイッチ回路４２Ａ，４２Ｂの受信端子ＲＸ１，ＲＸ２，ＴＸＲＸ３及び送信入力端子ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸＲＸ３とが露出形成されている。これにより、部品点数の減少と部品実装の簡略化が行なわれている。そして、本実施形態においては、調整用減衰部４３も積層体８０に一体化されており（具体的には分波回路４４と同様に回路パターンに組み込まれた形で内層されている）、さらなる部品点数削減及び回路構成のコンパクト化が図られている。
【００２９】
図３は、高周波信号処理回路２の詳細を示す回路図である。分波回路４４において、分波回路側ローパスフィルタ回路４５は、一次ローパスフィルタ回路機能の要部をなすコンデンサＣ107と、これに並列に挿入されるコンデンサＣ108及びコイルＬ106を含む。コンデンサＣ108及びコイルＬ106は、通過帯域より高周波側に減衰極を生じさせる（つまり、フィルタ回路の減衰特性を急峻化させる）ＬＣ共振型バンドエリミネートフィルタ回路を構成する。本実施形態では、第一使用周波数帯と第二使用周波数帯とを、１ＧＨｚ前後を境として切り分ける必要があり、コンデンサＣ107，Ｃ108の容量及びコイルＬ106のインダクタンスも、これに適合するカットオフ周波数及び減衰極位置が得られるように調整される。基本的には、コンデンサＣ107は、通過帯域では十分インピーダンスが高く、これより高周波側ではインピーダンスが十分低くなるように、容量を調整する。逆に、コイルＬ106は減衰極の調整機能を十分に果たし、かつ通過帯域の信号を不必要に減衰させないよう、通過帯域では十分インピーダンスが低く、これより高周波側ではインピーダンスが十分高くなるように、インダクタンスを調整する。
【００３０】
一方、ハイパスフィルタ回路４６は、一次ハイパスフィルタ回路機能の要部をなすコンデンサＣ207，Ｃ208と、これに並列に挿入されるコンデンサＣ209及びコイルＬ206を含む。コンデンサＣ209及びコイルＬ206は、通過帯域より低周波側に減衰極を生じさせるＬＣ共振型バンドパスフィルタ回路を構成する。コンデンサＣ207，Ｃ208は、通過帯域では十分インピーダンスが低く、これより低周波側ではインピーダンスが十分高くなるように、容量を調整する。他方、コイルＬ206は、通過帯域では十分インピーダンスが高く、これより低周波側ではインピーダンスが十分低くなるように、インダクタンスを調整する。
【００３１】
また、第一送信フィルタ回路４１Ａ（及び第二送信フィルタ回路４１Ｂ）も、コンデンサＣ101〜Ｃ103とコイルＬ101により、分波回路側ローパスフィルタ回路４５と同様に構成されている。
【００３２】
次に、第一スイッチ回路４２Ａは、基本的にストリップライン共振子を内蔵したダイオードスイッチとして構成されている。スイッチ機能の要部を担うのは、送信入力端子ＴＸ１から見て、アンテナ側入出力端子ＡＮＴ及び受信端子ＲＸ１に各々向かう経路の分岐点Ａよりも上段に配置されたスイッチングダイオードＤ1と、受信端子ＲＸ１側において分岐点Ａよりも下段に配置された、ストリップライン共振子を構成する共振用ダイオードＤ2である。
【００３３】
スイッチングダイオードＤ1は例えばＰＩＮダイオードで構成され、順方向バイアス電圧の印加レベルにより、高周波可変抵抗素子として機能するものである。すなわち、スイッチ制御用信号端子ＶＣ１に閾値以上の電圧を与えると、スイッチングダイオードＤ1は高周波に対し低インピーダンス状態となり、送信入力信号がアンテナ側入出力端子ＡＮＴ側へ流れることが許容される。このとき、共振用ダイオードＤ2の接合容量がストリップライン共振子の共振条件に適合する値となるようにＶＣ１を調整すれば、該共振子の動作により分岐点Ａのインピーダンスが高くなり、送信入力信号が受信端子ＲＸ１側に流れることが阻止される。なお、共振用ダイオードＤ2のカソード側は、調整抵抗Ｒ１を介して接地されている。
【００３４】
一方、ＶＣ１の電圧を閾値以下に小さくすれば、スイッチングダイオードＤ1は高周波に対し高インピーダンス状態となり、送信入力信号がアンテナ側入出力端子ＡＮＴ側へ流れることが阻止される。このとき、共振用ダイオードＤ2を有するストリップライン共振子も動作しないから、分岐点Ａのインピーダンスは低くなる。その結果、アンテナ側入出力端子ＡＮＴからの受信入力信号は、分岐点Ａを経て受信端子ＲＸ１に流れることが許容される。このように、ＶＣ１の電圧を調整することにより、アンテナ側入出力部ＡＮＴに対する受信出力部ＲＸと送信入力部ＴＸ１との接続を切り換えることができる。
【００３５】
なお、端子ＶＣ１側に設けられたコイルＬ1は、送信入力信号がＶＣ１側に逆流することを阻止するチョークコイルである。コンデンサＣ2，Ｃ5は端子ＶＣ１に入力されるスイッチ制御用信号のノイズ除去用である。また、コンデンサＣ3は直流成分除去用のものであるが、これは積層体８０の表面に実装すること（あるいは、省スペースや組立て工数削減等の効果においては劣るが、積層体８０の外に設けること）も可能である。他方、抵抗Ｒ１は、スイッチングダイオードＤ1の抵抗変化が順方向電流値によって決まるため、該順方向電流値をスイッチング動作に適合させるための調整用抵抗として設けられたものである。なお、受信端子ＲＸ１側の線路には、受信帯域の通過特性を向上させるために、通過帯域波長の１／４線長を有するショートスタブ形の調整用配線部（λ／４）1（バンドパスフィルタの機能を有する）が配置されている（ここでは、分岐点Ａと共振用ダイオードＤ2との間）。
【００３６】
次に、第二スイッチ回路４２Ｂも、基本的には第一スイッチ回路４２Ａと同じ原理のストリップライン共振子を内蔵したダイオードスイッチとして構成されているが、第一種線路２０２ａ，２０２ｂ及び第二種線路２０３の分波機能が実現するように、次のように拡張構成されている。すなわち、受信用の第一種線路２０２ａと送信用の第一種線路２０２ｂとを個別に通過／遮断切り換えするためのスイッチングダイオードＤ3，Ｄ4が，各第一種線路上２０２ａ，２０２ｂに設けられている。これら第一種線路からは、スイッチングダイオードをＤ3，Ｄ4を独立して動作制御するために、該スイッチングダイオードＤ3，Ｄ4にそれぞれバイアス電圧を印加する、スイッチング制御端子ＶＣ２，ＶＣ３が分岐して設けられている。そして、第二種線路２０３から分岐する経路上には、各第一種線路２０２ａ，２０２ｂ上のスイッチングダイオードＤ3，Ｄ4と組み合わされることにより、各第一種線路２０２ａ，２０２ｂに固有の共振周波数を有するストリップライン共振子を構成する共振用ダイオードＤ5が、それらスイッチングダイオードＤ3，Ｄ4と共用化される形で設けられている。本実施形態では、第一種線路２０２ａ，２０２ｂ上のスイッチングダイオードＤ3，Ｄ4が、それぞれチョークコイルＬ2，Ｌ3、ノイズ除去用コンデンサＣ52，Ｃ53とともに、個別のスイッチング側ユニット１０１，１０２を構成している。また、第二種線路２０３上の共振用ダイオードＤ5が、調整用抵抗Ｒ4とノイズ除去用コンデンサＣ54とともに、スイッチング側ユニット１０１，１０２に共用される共振側ユニット１０３を構成している。
【００３７】
また、各第一種線路２０２ａ，２０２ｂには、第一種線路２０２ａ，２０２ｂを通過する高周波信号のアイソレーション特性を改善するために、スイッチングダイオードＤ3，Ｄ4には、これと並列にコイルＬ301，Ｌ302が接続されている。前述の通り、スイッチングダイオードＤ3，Ｄ4はＰＩＮダイオードとして構成され、コイルＬ301，Ｌ302はそれぞれＰＩＮダイオードの静電容量と結合して、スイッチＯＦＦ時に、第一種線路２０２ａ，２０２ｂを通過させるべき中域側分波信号の周波数帯域におけるインピーダンスを高める役割を果たす。なお、コイルＬ301，Ｌ302に対し直列に挿入されたコンデンサＣ301，Ｃ302は、スイッチＯＮ時（つまり、順方向バイアス時）における直流的短絡を阻止する役割を果たす。さらに、受信端子ＲＸ２側の線路には、（λ／４）1と同様の調整用配線部（λ／４）2が配置されている（ここでは、チョークコイルＬ２と、バイパスコンデンサＣ305（低域カットオフ特性向上の役割も果たす）との間）。
【００３８】
上記のように構成された第二スイッチ回路４２Ｂは、以下のように動作する。すなわち、受信側の第一種線路２０２ａを介して信号受信する際には、端子ＶＣ２への順方向バイアス電圧を閾値以上に設定し、送信側の第一種線路２０２ｂの端子ＶＣ３への順方向バイアス電圧を閾値以下とする。これにより、スイッチング側ユニット１０１と共振側ユニット１０３とが結合して、受信側の第一種線路２０２ａへの信号の通過が許容される（すなわち、スイッチＯＮとなる）。他方、送信側の第一種線路２０２ｂは信号の通過が遮断される（すなわち、スイッチＯＦＦとなる）。また、送信側の第一種線路２０２ｂを介して信号送信する際には、端子ＶＣ３への順方向バイアス電圧を閾値以上に設定し、受信側の第一種線路２０２ａの端子ＶＣ２への順方向バイアス電圧を閾値以下とする。これにより、スイッチング側ユニット１０２と共振側ユニット１０３とが結合して、送信側の第一種線路２０２ｂへの信号の通過が許容され、受信側の第一種線路２０２ａは信号の通過が遮断される。
【００３９】
このとき、第二種線路２０３を通過する信号（高域側分波信号）の周波数（以下、第二周波数という）は、第一種線路２０２ａ，２０２ｂを通過する信号（中域側分波信号）の周波数（以下、第一周波数という）よりも高周波なので、ストリップライン共振子の作用により、第一種線路２０２ａ，２０２ｂの分岐点ＪＢのインピーダンスは、第二周波数においては高インピーダンスとなり、当該信号の第二種線路２０３への通過は遮断される。一方、第一種線路２０２ａ，２０２ｂの端子ＶＣ２，ＶＣ３がいずれも閾値以下となっている場合は、スイッチングダイオードＤ3，Ｄ4がいずれも高インピーダンスとなり、ストリップライン共振子も動作しないから、第二種線路２０３への第二周波数の信号の通過が許容される。
【００４０】
図３の回路素子は、半導体デバイスであるダイオードを除いては、図５に示すように、導電体層からなる回路パターン５３〜５５により積層体８０内に作りこむこと（内層すること）ができる。例えば、抵抗器５５は、図６に示すように、蛇行した細長い導電体層パターンにより形成できる。コンデンサ５４は、図７に示すように、誘電体層５０を間に挟む形で対向する電極板５５ａ，５５ｂにより形成できる。さらに、コイル５３は、複数の誘電体層５０にまたがる巻線パターン５３ａを層間ビア５９により接続する形で形成できる。他方、誘電体層５０は、例えばホウケイ酸塩鉛ガラスとアルミナからなるガラスセラミック等のセラミックで構成される。積層体８０は、誘電体層５０の原料となるセラミックグリーンシート上に、導電性ペーストを用いて回路パターンを厚膜印刷し、積層して焼成する方法により製造される。これらは周知の技術であるから、詳細な説明は省略する。
【００４１】
なお、ダイオードを始めとする半導体デバイスや、大容量コンデンサあるいは抵抗値の高い抵抗素子など、厚膜印刷による回路パターン形成では実現しにくい素子は、図４に示すように、積層体８０に表面実装あるいは埋め込み実装される外付け素子５１として設けることができる（あるいは、積層体８０とは分離して主基板に取り付けるようにしてもよいが、省スペースの観点や組立て工数の削減という観点においては、上記のように積層体８０に一体化しておくことが望ましい）。
【００４２】
また、本実施形態では、図５に示すように、ストリップライン共振子に含まれるチョークコイル５３（図３のＬ1，Ｌ2，Ｌ3）、積層体８０の積層方向における少なくとも片側、本実施形態では両側に、当該コイル５３と対向する電極板５６が設けられている。そして、それらコイル５３と電極板５６との間に位置する誘電体層５０に、調整用ローパスフィルタ回路４３の構成要素をなすコンデンサ５４（図１１のＣ401）が組み込まれている。近年、高周波スイッチ用の積層体８０は、部品規格統合の一環としてインピーダンスの統一化が進められており、積層体８０全体のインピーダンスレベルを、ある指定値（例えば５０Ω）に合わせ込むことが義務付けられるようになってきている。しかしながら、回路パターンの線幅や、作りこまれた素子あるいは接地用電極板などの位置関係によっては寄生キャパシタンスが生じ、インピーダンスの増加を生ずることがある。特に、導電体の分布面積が大きくなりがちなコイル５３と接地用等に用いられる大面積の電極板５６との間には、高容量の寄生キャパシタンスが生じやすい。従って、上記のインピーダンスを指定値に合わせるには、寄生キャパシタンスを小さくするために、コイル５３と電極板５６との距離を一定以上に大きく設定すること（例えば１５０μｍ以上）が必要となる。この場合、そのままではコイル５３と電極板５６との間の誘電体層５０がデッドスペースとなり、積層体８０のサイズが大きくなってしまう問題がある。これは、近年小型化の傾向が著しい携帯電話機の分野では明らかに不利である。そこで、調整用ローパスフィルタ回路４３の構成要素をなすコンデンサ５４を該誘電体層５０内に組み込めば、デッドスペースの発生が解消され、積層体８０のコンパクト化を図ることができる。
【００４３】
図２に戻り、受信端子ＲＸ１，ＲＸ２に接続される使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、本実施形態ではいずれも弾性表面波共振器を含んで構成された狭帯域フィルタ回路として構成されている。図９は、そのようなフィルタ回路の一例を示すもので、弾性表面波共振器としてインターディジタルトランスデューサ型（以下、ＩＤＴ型略称する）共振器が使用されている。ＩＤＴ共振器は、圧電性セラミック板上に形成された多数対のすだれ状電極の上を、反射・透過しながら伝播する弾性表面波による共振現象を利用するものであり、これを組み込んだ図９のバンドパスフィルタ回路は、その共振周波数の近傍に非常に鋭い狭帯域通過特性を示すものとなる。なお、弾性表面波共振器及びこれを含んだ図９のフィルタ回路自体は、文献（Proc. IEEE, 64, 5, p.685 (1976)）により公知になっているので、これ以上の詳細な説明は省略する。なお、ＩＤＴ型共振器に代えて、キャビティ型共振器を用いた狭帯域フィルタ回路を用いてもよい。
【００４４】
このような狭帯域フィルタ回路にて構成された使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃにより、図１０の▲２▼、▲４▼、▲６▼に示すように、受信端子ＲＸ１，ＲＸ２，ＴＸＲＸ３に出力される、各分波受信信号から、狭い帯域幅δ１、δ２（▲３▼、▲５▼）あるいはδ３（▲８▼）の使用周波数帯域の信号が抽出される。本実施形態においては、第二種線路２０３を通過する高域側分波信号は１ＧＨｚ以上（ないし１．９ＧＨｚ以上）の高周波帯域であり、割り当てられた帯域幅も非常に狭く、使用する狭帯域フィルタ回路も、上記１ＧＨｚ以上の高周波域にて、通過帯域幅を５０〜７５ＭＨｚ程度の範囲に収めなければならない（通過帯域幅が５０ＭＨｚ以下では、使用周波数帯域の信号を、余裕を持って抽出することが困難となり、７５ＭＨｚ以上ではノイズの増加につながる）。しかし、圧電セラミックの表面弾性波を用いた狭帯域フィルタは、分波信号における使用周波数帯よりも高周波側の信号成分（残留信号成分）を十分に除去することができないことがあり、この場合、使用周波数帯抽出信号の波形劣化やノイズ増加を招きやすく、通信品質の低下につながる。
【００４５】
そこで、図１０の▲７▼に示すように、調整用減衰部４３により、バンドパスフィルタ回路４０Ｂの通過周波数（中心値）の２倍以上に設定されたカットオフ周波数ｆｃ（２ＧＨｚ帯を使用する場合は、３．６ＧＨｚ以上）以上の信号成分を予め除去した後、▲８▼に示すように、使用周波数帯域の信号を抽出すれば、上記のような不具合を効果的に解消することができる。
【００４６】
図１１に示すように、調整用減衰部４３は、コンデンサＣ401，Ｃ402，Ｃ403とコイルＬ401とにより、分波回路側ローパスフィルタ回路４５と同様の調整用ローパスフィルタ回路として構成することができる。調整用ローパスフィルタ回路４３は、アンテナ３９になるべく近づけて配置することで、装置内にて配線等が拾うノイズが送信信号に残留しにくくする効果が得られる。本実施形態においては、図３に示すように、調整用ローパスフィルタ回路４３は、第一種線路２０２ａ，２０２ｂとの分岐点ＪＢと、ストリップライン共振子をなす共振用ダイオードＤ5の分岐点ＪＣとの間に設けられている。
分波回路側ローパスフィルタ回路４５とハイパスフィルタ回路４６は、分波用に設計されたＬＣフィルタであるため、通過帯域の重なりがなるべく生じないように回路定数設計がなされる。換言すれば、図３において、分波回路側ローパスフィルタ回路４５における接地側への通過特性と、ハイパスフィルタ回路４６のスイッチ４２Ｂ側への通過特性とがおおむね等しくなるように、各コイル及びコンデンサの定数が定められる。このことは、両フィルタ回路４５，４６への分岐点ＪＡから見た、各フィルタ回路４５，４６の入力インピーダンスが互いに略等しくなることを意味する。
【００４７】
ここで、図３のように、調整用ローパスフィルタ回路４３を、第一種線路２０２ａ，２０２ｂとの分岐点ＪＢと、ストリップライン共振子をなす共振用ダイオードＤ5の分岐点ＪＣとの間に配置すれば、該調整用ローパスフィルタ回路４３の追加によるインピーダンス変化の影響が分岐点ＪＡに及びにくくなる。これにより、分波回路側ローパスフィルタ回路４５とハイパスフィルタ回路４６とにそれぞれ向かう分波信号のレベルを揃えることができ、使用するバンドによって感度が変化したりする不具合も生じ難い。
【００４８】
また、図３では、調整用ローパスフィルタ回路４３とハイパスフィルタ回路４６とは他の回路要素を介することなく直結配線されている。このようにすることで、両回路４３，４６間の配線距離が短くなり、配線による寄生キャパシタンスや寄生インダクタンスのフィルタ特性への影響を大幅に軽減することができる。
【００４９】
なお、図１２に示すように、調整用減衰部は、第二種線路を通過する高周波信号の波長をλとしたとき、線路長がλ／４に設定された調整用線路部４３とすることもできる。該調整用線路部４３は、例えばショートスタブとして形成すればバンドパスフィルタ機能を示し、本発明において必要な調整用減衰部の機能を実現できる。該構成は、図１１のような調整用ローパスフィルタ回路を積極形成する場合と比較して、減衰特性向上効果や極調整の利便性は多少損なわれるものの、集中回路定数素子の数を減らすことができ、回路構成を簡略化できる利点がある。例えば、図３においては、調整用線路部４３は、第一種線路２０２ａ，２０２ｂとの分岐点ＪＢと、ストリップライン共振子をなす共振用ダイオードＤ5の分岐点ＪＣとの間にて、線路長がλ／４のショートスタブを構成している。
【００５０】
調整用線路部４３は、直線状に形成してもよいが、図１３のようにメアンダ状に形成したり、図１４のようにコイル状に形成することもできる（図１４の場合、図８の基板内層型のコイルと同様に構成できる）。このようにすると、例えば接地用の電極板５６と調整用線路部４３との間に生ずる寄生キャパシタンス（等価回路的には、線路と接地との間に挿入される）により、ローパスフィルタ的な機能が高められ、減衰特性が向上する。また、調整用線路部４３をコイル状に形成した場合は、コイル状に形成したことによる寄生インダクタンスも大きくなり、これが前述の寄生キャパシタンスとローパスフィルタ的に結合するので、減衰特性向上効果がより高められる。
【００５１】
なお、上記の実施形態においては、スイッチ回路をすべてダイオードスイッチとして構成したが、これを、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）やＨＢＴ（Hetrojunction Bipolar Transistor）などの高周波用高速トランジスタの組み合わせにより構成してもよく、これらトランジスタを線路と共に半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）上に集積した高周波ＩＣとしてスイッチ回路を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線電話通信装置の一実施形態を示す携帯電話機の全体構成を示すブロック図。
【図２】その高周波信号処理回路のブロック図。
【図３】図２の高周波信号処理回路の詳細を示す回路図。
【図４】積層体として構成された高周波信号処理回路の外観の一例を示す斜視図。
【図５】積層体の構造の一例を示す断面模式図。
【図６】積層体における抵抗器の形成態様を示す模式図。
【図７】同じくコンデンサの形成態様を示す模式図。
【図８】同じくコイルの形成態様を示す模式図。
【図９】弾性表面波共振器を含んで構成された狭帯域フィルタ回路の一例を示す図。
【図１０】本発明の高周波信号処理回路の作用説明図。
【図１１】調整用減衰部を調整用ローパスフィルタとして構成した例を示す図。
【図１２】調整用減衰部を調整用線路部として構成した例を示す図。
【図１３】調整用線路部の具体例を示す図。
【図１４】調整用線路部の別の具体例を示す図。
【符号の説明】
１ デジタル携帯電話機（無線電話通信装置）
３２Ａ，３２Ｂ 変調部（送信回路）
３３Ａ，３３Ｂ 送信部（送信回路）
３５Ａ，３５Ｂ 受信部（受信回路）
３６Ａ，３６Ｂ 復調部（受信回路）
３９ アンテナ
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路
４２Ａ，４２Ｂ スイッチ回路
４３ 調整用減衰部
４４ 分波回路
４６ ハイパスフィルタ回路
１０１ 変復調部
１０２ 送受信部
ＲＸ１，ＲＸ２ 受信端子
ＴＸ１，ＴＸ２ 送信端子
ＴＸＲＸ３ 送受信端子
ＡＮＴ アンテナ側入出力端子
２０１ 基本信号線路
２０２ａ，２０２ｂ 第一種線路
２０３ 第二種線路
Ｄ3，Ｄ4 スイッチングダイオード
ＶＣ２，ＶＣ３ スイッチング制御端子
Ｄ5 共振用ダイオード

Claims (9)

1. 複数の周波数帯域に対応した無線電話通信装置に使用され、回路パターンと誘電体層とが積層された積層体として構成された高周波信号処理回路であって、
   アンテナに接続して使用され、受信信号と送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
   該アンテナ側入出力端子につながり、前記アンテナからの受信信号を、複数の周波数帯域に分波するとともに、前記アンテナへ向かう送信信号の通過を許容した分波回路と、
   前記分波回路につながる基本信号線路と、
   前記基本信号線路から分岐するとともに、それぞれ送信信号又は受信信号の通過を許容した通過状態と、通過が遮断された遮断状態との間で切り替え可能な複数の線路を有し、それら複数の線路が、通過周波数の互いに異なる第一種線路と第二種線路とからなり、かつ、前記第二種線路は、前記第一種線路よりも高周波領域の信号を通過させるとともに、前記第一種線路が全て遮断状態になったとき通過状態となり、それ以外の場合は遮断状態となるものである分岐信号線路とを備え、
   前記基本信号線路は、前記分波回路にて分波される信号のうち、ハイパスフィルタにより分波される最高周波数帯域の信号が通過する線路とされ、
   前記分岐信号線路において、前記第二種線路は前記第一種線路よりも高周波の信号の送受信兼用線路をなすものであり、
   該送受信兼用線路をなす第二線路上に、該第二種線路を通過する周波数帯域の信号から、使用周波数帯域よりも高周波側の信号成分を選択的に減衰させる調整用ローパスフィルタ回路が設けられてなることを特徴とする高周波信号処理回路。
2. 前記積層体内に組み込まれた接地用電極板とコイルとの間に、前記調整用ローパスフィルタ回路の構成要素をなすコンデンサが組み込まれている請求項１記載の高周波信号処理回路。
3. 前記調整用減衰部は、前記第二種線路を通過する高周波信号の波長をλとしたとき、線路長がλ／４に設定された調整用線路部である請求項１記載の高周波信号処理回路。
4. 前記調整用線路部がコイル状に形成される請求項３記載の高周波信号処理回路。
5. 前記調整用ローパスフィルタ回路と前記ハイパスフィルタ回路とが、他の回路要素を介することなく直結配線されている請求項４記載の高周波信号処理回路。
6. 前記第一種線路が複数設けられ、それら第一種線路を個別に通過／遮断切り換えするためのスイッチングダイオードが各第一種線路上に設けられるとともに、各第一種線路からは、前記スイッチングダイオードを動作制御するために該スイッチングダイオードにバイアス電圧を印加するスイッチング制御端子が分岐して設けられ、
   他方、前記第二種線路から分岐する経路上に、各第一種線路上のスイッチングダイオードと組み合わされることにより、各第一種線路に固有の共振周波数を有するストリップライン共振子を構成する共振用ダイオードが、それらスイッチングダイオードと共用化される形で設けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高周波信号処理回路。
7. 前記共振用ダイオードはカソード側が接地されている請求項６記載の高周波信号処理回路。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の高周波信号処理回路と、
   該高周波信号処理回路の前記アンテナ側入出力端子に接続されるアンテナと、
   前記第二種線路に基づく受信端子に接続され、当該第二種線路に分波される受信信号から使用周波数帯域のものを抽出する第二種線路使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路と、
   受信線路をなす前記第二種線路の受信端子に接続された受信回路と、
   送信線路をなす前記第二種線路の送信端子に接続された送信回路と、を備え、
   前記調整用減衰部は、前記第二種線路使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路の通過帯域よりも高周波側にカットオフ周波数を有することを特徴とする無線電話通信装置。
9. 前記第二種線路使用周波数抽出用バンドパスフィルタ回路は、１ＧＨｚ以上の周波数域に５０〜７５ＭＨｚの通過帯域幅を有する、弾性表面波共振器を含んで構成された狭帯域フィルタ回路である請求項８記載の無線電話通信装置。

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