JP4301401B2 - フロントエンドモジュール及び通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、送受共用型のアンテナを用いる無線通信機器のフロントエンドモジュールに係り、とくに、複数の通信方式に対応していて、送受共用型のアンテナに接続されたスイッチ回路により複数の送受信信号を切り換える無線通信機器において、アンテナから放射される送信時の高調波を軽減できるフロントエンドモジュール及びそれを用いた通信端末に関する。

移動体通信等の無線通信機器の端末機器、例えば自動車電話機、携帯電話機等では、送信系と受信系は１つのアンテナを共有している。この場合、通常アンテナと送信系及び受信系間にスイッチ回路が挿入されており、送信時にアンテナが送信系に切り換えられ、受信時にアンテナは受信系に切り換えられるようになっている。

このように構成されている端末機器において、送信するとき、送信系の送信回路によって発生した高周波の送信信号がスイッチ回路を通してアンテナに伝搬され、アンテナによって電波信号として空中に放射される。受信時はアンテナで受信した高周波信号がスイッチ回路を通して受信系の受信回路に供給される。

ところで、スイッチ回路は半導体素子を用いたものであり、仮に送信回路が高調波を出さなくとも、大電力（例えば３０ｄＢｍ以上）をスイッチ回路に通すと、スイッチ回路自体の非線形性により高調波が発生してしまう。

この送信時の高調波を抑える方法として、スイッチ回路とアンテナ間にフィルタ（高調波を除去するローパスフィルタ等）を配置する構成が考えられる。しかし、受信回路に対しても損失になって不利なだけでなく、複数の通信方式に対応する場合には原理的にも困難である。例えば、ＧＳＭ（９００ＭＨｚ）の２次高調波（１８００ＭＨｚ）がＤＣＳ（１７５０ＭＨｚ）の基本波に近いし、ＧＳＭ（８００ＭＨｚ）の３次高調波（２４００ＭＨｚ）がＰＣＳ（１９５０ＭＨｚ）の基本波に近いという問題がある。

また、送信時の高調波を抑える他の方法として、下記特許文献１に提案された回路を用いるものがある。図５は特許文献１に示されたスイッチ回路ＳＷの高調波を、スイッチ回路ＳＷと送信系との間に配置されたローパスフィルタＬＰＦで抑制する概念図である。図５において、スイッチ回路ＳＷはアンテナ方向と送信系方向に同時に高調波を発生する。つまり、アンテナ方向には高調波（Ａ）が、送信系方向には高調波（Ｂ）が生じる。送信系方向の高調波（Ｂ）をローパスフィルタＬＰＦでうまく位相を調整して反射すると、アンテナ方向の高調波（Ａ）を相殺してアンテナＡＮＴから放射される高調波を弱めることができる。

特開２００１−８６０２６号公報

ところで、図５に述べた従来回路ではアンテナ側での高調波をある程度弱めることは可能であるが、完全には相殺できず、例えば携帯電話機に要求される高調波の抑圧レベルを満足させることができない場合がある。その原因は下記のような理由で、送信系方向の高調波（Ｂ）をローパスフィルタＬＰＦで反射した反射波（Ｂ'）と、アンテナ方向の高調波（Ａ）を重ね合わせるとき、逆位相にはできても同振幅には出来ないためと考えられる。

(1) スイッチ回路ＳＷの非対称性により、発生した高調波レベルがスイッチ回路ＳＷの入出力端で非対称である。

(2) ローパスフィルタＬＰＦは無損失にできないので反射波（Ｂ'）は高調波（Ｂ）よりも振幅が小さい。

(3) 反射波（Ｂ'）はスイッチ回路ＳＷの損失によりさらに減衰して反射波（Ｂ”）となるため、実際に高調波（Ａ）と重ね合わせるときにはさらに振幅が小さくなる。

本発明は、上記の点に鑑み、小型で、かつ高調波を十分低く抑制できる携帯電話機等の無線通信機器におけるフロントエンドモジュール及び通信端末を提供することを目的とする。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本願請求項１の発明に係るフロントエンドモジュールは、１つのアンテナを送信と受信とに切り換えるスイッチ回路と、送信信号を電力増幅するパワーアンプと、前記スイッチ回路とパワーアンプ間に挿入されたローパスフィルタとを少なくとも一体化したものであって、
前記スイッチ回路から前記パワーアンプの方向に発生した第１の高調波を前記ローパスフィルタで反射するときの位相及び振幅は、当該ローパスフィルタで調整し、
前記パワーアンプから発生して前記アンテナに向かう第２の高調波の位相及び振幅は、前記パワーアンプのマッチング回路で調整し、
前記第１の高調波をローパスフィルタで反射した反射波と、前記第２の高調波とで、前記スイッチ回路から発生して前記アンテナ方向に向かう第３の高調波を相殺したことを特徴としている。

この請求項１のフロントエンドモジュールによれば、複合高周波部品を成すスイッチ回路−ローパスフィルタ間、及びローパスフィルタ−パワーアンプ間が多層基板に内蔵あるいは搭載できるため、スイッチ回路とローパスフィルタの間の整合及びパワーアンプとローパスフィルタの整合が容易となり、スイッチ回路とローパスフィルタの間の整合回路及びパワーアンプとローパスフィルタ間の整合回路を設ける必要が無くなる。そのため、小型化ができ、部品間の配線による損失を改善できる。さらに、各部品を一体化するための多層基板に高誘電率のものを用いれば、インダクタとストリップラインが波長短縮効果により長さを短縮することができるので挿入損失を低減させ、小型化、低損失化を実現することができる。

本願請求項２の発明に係るフロントエンドモジュールは、１つのアンテナを送信と受信とに切り換えるスイッチ回路と、送信信号を電力増幅するパワーアンプと、前記スイッチ回路とパワーアンプ間に挿入されたローパスフィルタとを少なくとも一体化したフロントエンドモジュールであって、
前記パワーアンプのマッチング回路が前記ローパスフィルタを兼ねており、前記スイッチ回路から前記パワーアンプの方向に発生した第１の高調波を反射するときの位相及び振幅及び前記パワーアンプから発生して前記アンテナに向かう第２の高調波の位相及び振幅を、前記マッチング回路で調整し、
前記第１の高調波を前記マッチング回路で反射した反射波と、前記第２の高調波とで、前記スイッチ回路から発生して前記アンテナ方向に向かう第３の高調波を相殺したことを特徴としている。

本願請求項３の発明に係るフロントエンドモジュールは、請求項１又は２において、前記スイッチ回路は少なくとも１つの受信系及び複数の送信系に接続するポートを有し、前記複数の送信系に対応した複数のパワーアンプ及びローパスフィルタの組が前記スイッチ回路と一体化されたことを特徴としている。

本願請求項４の発明に係るフロントエンドモジュールは、請求項１又は２において、前記スイッチ回路は少なくとも１つの受信系及び複数の送信系に接続するポートを有し、前記複数の送信系に対応した複数のパワーアンプ及びローパスフィルタの組が前記スイッチ回路と一体化され、かつ前記少なくとも１つの受信系に対応した少なくとも１つのダイプレクサが一体化されたことを特徴としている。

この請求項４のフロントエンドモジュールによれば、複合高周波部品を成すダイプレクサが多層基板に内蔵あるいは搭載できるため、スイッチ回路とダイプレクサ間の整合が容易となり、スイッチ回路とダイプレクサ間の整合回路を設ける必要が無くなる。そのため、小型化ができ、部品間の配線による損失を改善できる。さらに、各部品を一体化するための多層基板に高誘電率のものを用いれば、インダクタとストリップラインが波長短縮効果により長さを短縮することができるので挿入損失を低減させ、小型化、低損失化を実現することができる。

また、スイッチ回路の送信回路側と受信回路側との間のアイソレーションが十分とれていない場合、受信回路側のインピーダンスが送信回路側に影響し、また送信回路側のインピーダンスが受信回路側に影響する。請求項４のように一体化をすることにより、送信回路側の整合は受信回路側のインピーダンスの影響を考慮した整合とすることができ、受信回路側の整合は送信回路側のインピーダンスの影響を考慮した整合をすることができ、より特性が向上する。

本願請求項５の発明に係るフロントエンドモジュールは、請求項１又は２において、前記スイッチ回路は少なくとも１つの受信系及び複数の送信系に接続するポートを有し、前記複数の送信系に対応した複数のパワーアンプ及びローパスフィルタの組が前記スイッチ回路と一体化され、かつ前記少なくとも１つの受信系に対応した少なくとも１つのＳＡＷフィルタが一体化されたことを特徴としている。

この請求項５のフロントエンドモジュールによれば、複合高周波部品を成すスイッチ回路及びＳＡＷフィルタが多層基板に内蔵あるいは搭載できるため、スイッチ回路とＳＡＷフィルタ間の整合が容易となり、スイッチ回路とＳＡＷフィルタ間の整合回路を設ける必要が無くなる。そのため、小型化ができ、部品間の配線による損失を改善できる。さらに、各部品を一体化するための多層基板に高誘電率のものを用いれば、インダクタとストリップラインが波長短縮効果により長さを短縮することができるので挿入損失を低減させ、小型化、低損失化を実現することができる。また、請求項５のように一体化することで、送信回路側の整合は受信回路側のインピーダンスの影響を考慮した整合とすることができ、受信回路側の整合は送信回路側のインピーダンスの影響を考慮した整合をすることができ、より特性が向上する。

本願請求項６の発明に係るフロントエンドモジュールは、請求項１，２，３，４又は５において、前記複数のパワーアンプに対応したＡＰＣ回路が前記スイッチ回路と一体化されていることを特徴としている。

本願請求項７の発明に係る通信端末は、前記請求項１乃至６のいずれかに記載のフロントエンドモジュールを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、１つのアンテナを送信と受信とに切り換えるスイッチ回路と、送信信号を電力増幅するパワーアンプと、前記スイッチ回路とパワーアンプ間に挿入されたローパスフィルタとを少なくとも一体化した構成において、前記スイッチ回路から前記パワーアンプの方向に発生した第１の高調波をローパスフィルタで反射した反射波と、前記パワーアンプから発生して前記アンテナに向かう第２の高調波とで、前記スイッチ回路から発生して前記アンテナ方向に向かう第３の高調波を相殺することによって、前記アンテナから放射される高調波を十分抑制する（例えば−３０ｄＢｍ未満）ことが可能となる。また、ＧａＡｓトランジスタ等を用いた簡素なスイッチ回路を採用でき、小型化を図ることができる。とくに、スイッチ回路のポート数が増加すると非線形性による高調波発生は顕著になるため、送受信システム数が多くなる程、高調波抑制効果が大きくなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、本発明に係るフロントエンドモジュールの実施の形態を図面に従って説明する。

図１は本発明に係るフロントエンドモジュール（点線内）及びそれを用いた通信端末の第１の実施の形態を示す概念図である。この図において、１つのアンテナＡＮＴがスイッチ回路ＳＷで切り換えられることにより、受信系１０と送信系２０とに共用されており、送信系２０（この場合はパワーアンプＰＡで電力増幅する前の送信信号を発生する送信信号発生手段）の送信信号を電力増幅するパワーアンプＰＡとスイッチ回路ＳＷ間にローパスフィルタＬＰＦが挿入されている。また、スイッチ回路ＳＷとローパスフィルタＬＰＦ間、ローパスフィルタＬＰＦとパワーアンプＰＡ間には位相調整手段としての位相器２１，２２がそれぞれ挿入されている。ここで、スイッチ回路ＳＷとローパスフィルタＬＰＦとパワーアンプＰＡと、位相器２１，２２とがフロントエンドモジュールとして一体化されており、例えば同一多層配線基板上に搭載され、相互の位置関係、接続線路長等が規定されている。スイッチ回路ＳＷの共通ポートはアンテナＡＮＴを接続するためのアンテナ端子３１に、スイッチ回路ＳＷの２個の切換ポート（入出力端）の一方は受信系接続のための受信用端子３２に、他方は位相器２１、ローパスフィルタＬＰＦ、位相器２２を経てパワーアンプＰＡの出力側にそれぞれ接続され、パワーアンプＰＡの入力側が送信系２０からの送信信号を受ける送信用端子３３に接続されている。前記パワーアンプＰＡ内の出力側にはアンテナ側とのインピーダンス整合等のためのマッチング回路２３が内蔵されている。

図１の概念図において、スイッチ回路ＳＷの切り換えによりアンテナＡＮＴを受信系１０に接続したときは、スイッチ回路ＳＷの非線形性は問題にならず、受信系１０による受信動作が行われる。

スイッチ回路ＳＷの切り換えによりアンテナＡＮＴを送信系２０に接続するときは、スイッチ回路ＳＷの非線形性に起因する高調波が問題になるが、本実施の形態ではスイッチ回路ＳＷからパワーアンプＰＡの方向に発生した高調波（Ｂ）をローパスフィルタＬＰＦで反射した反射波（Ｂ'）と、パワーアンプＰＡから発生してアンテナＡＮＴに向かう高調波（Ｃ）とで、スイッチ回路ＳＷから発生してアンテナ方向に向かう高調波（Ａ）を相殺することで、その問題を解消している。すなわち、反射波（Ｂ'）とパワーアンプＰＡからの高調波（Ｃ）とがスイッチ回路ＳＷを通過した後の重畳波形（Ｄ）が、スイッチ回路ＳＷから発生してアンテナ方向に向かう高調波（Ａ）と同振幅で、位相が１８０°ずれていればアンテナＡＮＴから放射される高調波を完全に抑制できることになる。高調波（Ｃ）の位相は位相器２２で調整でき、反射波（Ｂ'）の位相は（同時に高調波（Ｃ）の位相も）位相器２１で調整できる。また、高調波（Ｃ）の振幅はマッチング回路２３やローパスフィルタＬＰＦの回路定数で調整でき、反射波（Ｂ'）振幅はローパスフィルタＬＰＦの回路定数で調整できる。ここで、高調波（Ｃ）はローパスフィルタＬＰＦ通過時に減衰を受けるが、アンテナ側での高調波抑圧に必要な振幅は微弱なレベルであり、ローパスフィルタＬＰＦで減衰を受けた微弱レベルでよい。

図１の構成では、少なくもと、パワーアンプＰＡがスイッチ回路ＳＷ及びローパスフィルタＬＰＦと一体化されていることが必要条件であり、パワーアンプＰＡが別モジュールとなっていると、モジュール間の線路長のバラツキ等に起因して位相等が変動するため、アンテナ側での高調波抑制は困難になる。

なお、図１の概念図においては、説明を判り易くするために、反射波（Ｂ'）やパワーアンプＰＡからの高調波（Ｃ）の位相を調整するために、位相器２１，２２を用いるとしたが、実際にはローパスフィルタＬＰＦやパワーアンプＰＡに内蔵されたマッチング回路２３の回路定数等で反射波や高調波の振幅及び位相を適切に設定可能であり、このときは位相器２１，２２を省略可能である。

図６はスイッチ回路ＳＷが出す高調波レベルの測定ブロック図であり、信号発生器４０で発生された高周波信号が電力増幅器４１で電力増幅され、アイソレータ４２、チューナブルバンドパスフィルタ（Tunable ＢＰＦ）４３、位相器４４及び直流阻止コンデンサ４５を通してスイッチ回路ＳＷに加えられる（基本波レベルは３５ｄＢｍとした）。これは図５の従来回路において電力増幅後の送信信号をスイッチ回路ＳＷに加えることに相当する。チューナブルバンドパスフィルタ４３は基本波（信号発生器の信号周波数）以外は全反射するものであり、スイッチ回路ＳＷからの高調波を反射する動作は図５の従来回路におけるローパスフィルタＬＰＦに相当する。

前記スイッチ回路ＳＷの非線形性に起因する高調波は、直流阻止コンデンサ４６、２０ｄＢ減衰器４７を通り、バンドエリミネイトフィルタ（ＢＥＦ）４８で基本波成分が除去されてスペクトラムアナライザ４９で測定される。このスペクトラムアナライザ４９による高調波の測定値から図５の従来回路においてアンテナＡＮＴから放射される高調波のレベルを測定できる。

この図６でスイッチ回路ＳＷがアンテナ側に発生する高調波を評価した場合、位相器４４を調整することで、位相により高調波電力が変わることを比較的容易に測定できる。例えば、高調波電力の最良値が−３０ｄＢｍ、最悪値が−２０ｄＢｍだったとする。そうすると、図５の従来回路においてローパスフィルタＬＰＦで反射する高調波の振幅と位相を工夫しただけでは−３０ｄＢｍ程度がベストであることが判る。この値は、図６ではもともとアンテナに向かった高調波とチューナブルバンドパスフィルタ方向に出て反射されて戻ってきた高調波の重ね合わせと考えられる。重ね合わされる前を単純計算すると、もともとアンテナに向かった高調波は−２２．６ｄＢｍ程度、反射波は−２３．５ｄＢｍ程度と計算できる。この不均衡により、図５の従来回路のようにローパスフィルタＬＰＦ側だけで対策するのは限界がある。新たに別の高調波信号を導入し、重ね合わせなければ、アンテナ側に残存する高調波を打ち消すことはできない。

図１の第１の実施の形態に示すように、送信系２０からの送信信号を電力増幅するパワーアンプＰＡまでをスイッチ回路ＳＷ等と一体化し、パワーアンプＰＡから発生する高調波をローパスフィルタＬＰＦを通して意図的に漏らし、位相と振幅を最適化すれば、アンテナ側における高調波はほぼ完全に打ち消すことが可能になる。

シミュレーションで計算した効果の試算例を図７に示す。図７（Ａ）はスイッチ回路のアンテナ方向に出る高調波電力とパワーアンプ方向に出る高調波電力が同じレベルの場合であり、この場合はローパスフィルタＬＰＦで高調波を全反射し、その反射波の位相をうまく選べば（調整すれば）、アンテナ側に出た高調波電力と相殺させることが可能で、アンテナから放射される高調波を抑制できる（−３０ｄＢｍ未満に抑圧できる位相範囲がある）。但し、殆どのスイッチ回路ではアンテナ方向に出る高調波電力とパワーアンプ方向に出る高調波電力が同じレベルではないため、以下の図７（Ｂ）で述べる問題を生じる。

図７（Ｂ）はスイッチ回路のアンテナ方向に出る高調波電力がパワーアンプ方向に出る高調波電力より大きい場合であり、この場合はローパスフィルタＬＰＦをうまく設計しただけではアンテナ側での高調波の抑制は不十分となる（−３０ｄＢｍ未満に抑圧できる位相範囲が存在しない）。

図７（Ｃ）はスイッチ回路のアンテナ方向に出る高調波電力がパワーアンプ方向に出る高調波電力より大きいときに、さらにパワーアンプから高調波を注入した場合（第１の実施の形態の場合）であり、パワーアンプから振幅と位相を調整した高調波を注入すると、アンテナ側での高調波を高いレベルで抑制（ほぼ完全に抑制）することが可能となる。さらに、位相余裕度も上がっている（−３０ｄＢｍ未満に抑圧できる位相範囲が広がっている）。

図２は本発明のフロントエンドモジュール及び通信端末の第２の実施の形態であり、複数の受信系及び複数の送信系に対応可能な、より実際的な回路構成を示す。この図２において、フロントエンドモジュールは、スイッチ回路ＳＷ、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２、パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２、ダイプレクサ（帯域分離回路）ＤＩＰ１，ＤＩＰ２、及びＥＳＤ対策フィルタ６０を同一基板上に搭載して一体化したものである。

ここで、スイッチ回路ＳＷは図３に示すように、ＧａＡｓトランジスタを複数組み合わせたＳＰ４Ｔタイプ（１回路４ポート）であり、アンテナ側に接続される１つの共通ポートＰ０に対して、選択的に導通される４つの切換ポートＰ１〜Ｐ４を有している。図３の場合、共通ポートＰ０とポートＰ１間がオン（ＯＮ）、その他はオフ（ＯＦＦ）となっている。この図３のスイッチ回路ＳＷにおいて、オフ状態のトランジスタが特に高調波を出すと考えられる。切り換えられる数が多いほど高調波が大きくなる傾向がある。

図３のスイッチ回路ＳＷの共通ポートＰ０は図２のようにアンテナＡＮＴを接続するためのアンテナ端子５０にＥＳＤ対策フィルタ６０を通して接続されている。ＥＳＤ対策フィルタ６０はスイッチ回路ＳＷが有するトランジスタが静電気に対して弱いため、静電気からトランジスタを保護するためのものである。

スイッチ回路ＳＷのポートＰ１はローパスフィルタＬＰＦ１を経てパワーアンプＰＡ１の出力側に接続され、パワーアンプＰＡ１の入力側が送信系ＴＸ１，ＴＸ２からの送信信号を受ける送信用端子５１に接続されている。同様にスイッチ回路ＳＷのポートＰ２はローパスフィルタＬＰＦ２を経てパワーアンプＰＡ２の出力側に接続され、パワーアンプＰＡ２の入力側が送信系ＴＸ３，ＴＸ４からの送信信号を受ける送信用端子５２に接続されている。

スイッチ回路ＳＷのポートＰ３はダイプレクサ（帯域分離回路）ＤＩＰ２を介して分岐されて受信用端子５３，５４に接続され、ポートＰ４はダイプレクサＤＩＰ１を介して分岐されて受信用端子５５，５６に接続される。

なお、受信用端子５５，５６には受信系ＲＸ１，ＲＸ２がそれぞれ接続され、受信用端子５３，５４には受信系ＲＸ３，ＲＸ４がそれぞれ接続されている。例えば、送信系ＴＸ１，ＴＸ２がＧＳＭ，Ａ−ＧＳＭ、ＴＸ３，ＴＸ４がＤＣＳ，ＰＣＳに対応し、受信系ＲＸ１，ＲＸ２がＧＳＭ，ＤＣＳ、ＲＸ３，ＲＸ４がＡ−ＧＳＭ，ＰＣＳに対応する。

図２において、スイッチ回路ＳＷがポートＰ１を選択したときは、送信系ＴＸ１又はＴＸ２による送信が、ポートＰ２を選択したときは、送信系ＴＸ３又はＴＸ４による送信が行われる。また、ポートＰ３を選択したときは、受信系ＲＸ３又はＲＸ４による受信が行われ、ポートＰ４を選択したときは、受信系ＲＸ１又はＲＸ２による受信が行われる。

この第２の実施の形態の場合も、スイッチ回路ＳＷ、ローパスフィルタＬＰＦ１、パワーアンプＰＡ１の系統では、スイッチ回路ＳＷからパワーアンプＰＡ１の方向に発生した高調波をローパスフィルタＬＰＦ１で反射した反射波と、パワーアンプＰＡ１から発生してアンテナＡＮＴに向かう高調波とで、スイッチ回路ＳＷから発生して前記アンテナ方向に向かう高調波を相殺するように、ローパスフィルタＬＰＦ１やパワーアンプＰＡ１に含まれるマッチング回路の回路定数等を設定する。つまり、スイッチ回路ＳＷからパワーアンプＰＡ１の方向に発生した高調波をローパスフィルタＬＰＦ１で反射するときの位相及び振幅は当該ローパスフィルタＬＰＦ１で調整し、前記パワーアンプＰＡ１から発生して前記アンテナＡＮＴに向かう高調波の位相及び振幅は、前記パワーアンプＰＡ１に含まれるマッチング回路で調整する。あるいは、マッチング回路がローパスフィルタＬＰＦ１を兼ねる（ローパスフィルタ機能を合わせ持つ）ことにより、ローパスフィルタＬＰＦ１を省略する構成としてもよい。スイッチ回路ＳＷ、ローパスフィルタＬＰＦ２、パワーアンプＰＡ２の系統についても同様にしてアンテナＡＮＴから放射される高調波を十分抑制できる。

図４は本発明の第３の実施の形態であり、複数の受信系及び複数の送信系に対応可能な、より実際的な回路構成であってダイプレクサの代わりに帯域フィルタの機能を持つＳＡＷフィルタ（弾性表面波フィルタ）を用いた例を示す。この図４において、フロントエンドモジュールは、スイッチ回路ＳＷ、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２、パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１，ＳＡＷ２，ＳＡＷ３、位相調整のための位相回路ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３，ＰＨ４、及びＥＳＤ対策フィルタ６０を同一基板上に搭載して一体化したものである。

ここで、スイッチ回路ＳＷは、ＧａＡｓトランジスタを複数組み合わせたＳＰ３Ｔタイプ（１回路３ポート）であり、アンテナ側に接続される１つの共通ポートＰ０に対して、選択的に導通される３つの切換ポートＰ１〜Ｐ３を有している。また、各ＳＡＷフィルタＳＡＷ１，ＳＡＷ２，ＳＡＷ３にそれぞれ受信系ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３が端子６１，６２，６３を介して接続される。その他の構成は、前述の第２の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。

この第３の実施の形態の高調波抑圧機能は第２の実施の形態と同様に行われる。

図８は本発明のフロントエンドモジュール及び通信端末の第４の実施の形態であり、図２に示した第２の実施の形態の構成に加えてＡＰＣ回路（自動電力制御回路）７０をさらに一体化したものである。すなわち、図８において、フロントエンドモジュールは、スイッチ回路ＳＷ、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２、パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２、それらのパワーアンプに対応したＡＰＣ回路７０、ダイプレクサ（帯域分離回路）ＤＩＰ１，ＤＩＰ２、及びＥＳＤ対策フィルタ６０を同一基板上に搭載して一体化したものである。

ここで、ＡＰＣ回路７０は、各パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２の出力電力を検出し、これを基に各パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２のＡＰＣ端子の電圧を制御することで、各パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２から出力される電力を所要電力値に制御する役割を担っている。ＡＰＣ回路７０に印加されるパワーコントロール電圧は、ＡＰＣ回路７０を介して各パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２の出力電力を所定値に設定するための制御電圧である。

パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２の出力電力を検出するには下記のような方法がある。

(1) パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２とローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２間にカプラを挿入し、わずかな高周波電力を取り出し、ＡＰＣ回路７０内の検波回路で検波する。

(2) パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２の電源端子に流れ込む電流を、微小な抵抗を挿入することで電圧として検出し、電力測定の代用とする（出力電力と電源端子に流れ込む電流とは相関があることを利用）。

いずれにしても、微小な電圧を扱うので、パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２からＡＰＣ回路７０までの配線の引き回しが長くなると、パワーコントロールは不安定となり、結果として、パワーアンプの出力電力はばらつくことになる。

この第４の実施の形態のようにＡＰＣ回路７０をスイッチ回路ＳＷやパワーアンプＰＡ１，ＰＡ２等を搭載した基板に一体化することにより、パワーコントロールは安定する。

本発明の第１の実施の形態において、パワーアンプから出力される高調波のパワーと位相を制御することが、フロントエンドモジュールとしての高調波を抑制する為に重要であることを述べているが、パワーアンプの出力端子とローパスフィルタ間にカプラが挿入されると高調波におけるインピーダンスがカプラにつながる外部の回路に影響されるようになる。基本波に対しては僅かな結合であっても、２倍、３倍の高い高調波の周波数に対しては結合が大きいということが起こり得る。よって、第４の実施の形態のように、ＡＰＣ回路をスイッチ回路やパワーアンプ等と一体化する方が、より安定して高調波を抑制できる。

なお、第４の実施の形態におけるその他の構成、作用効果は前述の第２の実施の形態と同様である。

図９は本発明の第５の実施の形態であり、図４に示した第３の実施の形態の構成に加えてＡＰＣ回路（自動電力制御回路）７０をさらに一体化したものである。すなわち、図９において、フロントエンドモジュールは、スイッチ回路ＳＷ、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２、パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２、それらのパワーアンプに対応したＡＰＣ回路７０、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１，ＳＡＷ２，ＳＡＷ３、位相調整のための位相回路ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３，ＰＨ４、及びＥＳＤ対策フィルタ６０を同一基板上に搭載して一体化したものである。

この第５の実施の形態の場合、ＡＰＣ回路７０を一体化したことにより、前述した第４の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、第５の実施の形態におけるその他の構成、作用効果は前述した第３の実施の形態と同様である。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明に係るフロントエンドモジュール及び通信端末の第１の実施の形態を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態で用いるスイッチ回路の一例の回路図である。 本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。 従来回路を示す概念図である。 スイッチ回路が出す高調波レベルの測定ブロック図である。 シミュレーションによる高調波抑制効果検証例であり、（Ａ）はスイッチ回路のアンテナ方向に出る高調波電力とパワーアンプ方向に出る高調波電力が同じレベルの場合、（Ｂ）はスイッチ回路のアンテナ方向に出る高調波電力がパワーアンプ方向に出る高調波電力より大きい場合、（Ｃ）はスイッチ回路のアンテナ方向に出る高調波電力がパワーアンプ方向に出る高調波電力より大きいときに、さらにパワーアンプから高調波を注入した場合（第１の実施の形態の場合）をそれぞれ示す位相とアンテナ側における高調波レベルとの関係を示すグラフである。 本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０，ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４ 受信系
２０，ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４ 送信系
２１，２２，４４ 位相器
２３ マッチング回路
３１，５０ アンテナ端子
３２，５３，５４，５５，５６ 受信用端子
３３，５１，５２ 送信用端子
４０ 信号発生器
４１ 電力増幅器
４２ アイソレータ
４３ チューナブルバンドパスフィルタ
４５，４６ 直流阻止コンデンサ
４７ 減衰器
４８ バンドエリミネイトフィルタ
４９ スペクトラムアナライザ
５０ アンテナ端子
６０ ＥＳＤ対策フィルタ
７０ ＡＰＣ回路
ＡＮＴ アンテナ
ＤＩＰ１，ＤＩＰ２ ダイプレクサ
ＬＰＦ，ＬＰＦ１，ＬＰＦ２ ローパスフィルタ
ＰＡ，ＰＡ１，ＰＡ２ パワーアンプ
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ポート
ＳＡＷ１，ＳＡＷ２，ＳＡＷ３ ＳＡＷフィルタ
ＳＷ スイッチ回路

Claims (7)

1. １つのアンテナを送信と受信とに切り換えるスイッチ回路と、送信信号を電力増幅するパワーアンプと、前記スイッチ回路とパワーアンプ間に挿入されたローパスフィルタとを少なくとも一体化したフロントエンドモジュールであって、
   前記スイッチ回路から前記パワーアンプの方向に発生した第１の高調波を前記ローパスフィルタで反射するときの位相及び振幅は、当該ローパスフィルタで調整し、
   前記パワーアンプから発生して前記アンテナに向かう第２の高調波の位相及び振幅は、前記パワーアンプのマッチング回路で調整し、
   前記第１の高調波をローパスフィルタで反射した反射波と、前記第２の高調波とで、前記スイッチ回路から発生して前記アンテナ方向に向かう第３の高調波を相殺したことを特徴とするフロントエンドモジュール。
2. １つのアンテナを送信と受信とに切り換えるスイッチ回路と、送信信号を電力増幅するパワーアンプと、前記スイッチ回路とパワーアンプ間に挿入されたローパスフィルタとを少なくとも一体化したフロントエンドモジュールであって、
   前記パワーアンプのマッチング回路が前記ローパスフィルタを兼ねており、前記スイッチ回路から前記パワーアンプの方向に発生した第１の高調波を反射するときの位相及び振幅及び前記パワーアンプから発生して前記アンテナに向かう第２の高調波の位相及び振幅を、前記マッチング回路で調整し、
   前記第１の高調波を前記マッチング回路で反射した反射波と、前記第２の高調波とで、前記スイッチ回路から発生して前記アンテナ方向に向かう第３の高調波を相殺したことを特徴とするフロントエンドモジュール。
3. 前記スイッチ回路は少なくとも１つの受信系及び複数の送信系に接続するポートを有し、前記複数の送信系に対応した複数のパワーアンプ及びローパスフィルタの組が前記スイッチ回路と一体化されている請求項１又は２記載のフロントエンドモジュール。
4. 前記スイッチ回路は少なくとも１つの受信系及び複数の送信系に接続するポートを有し、前記複数の送信系に対応した複数のパワーアンプ及びローパスフィルタの組が前記スイッチ回路と一体化され、かつ前記少なくとも１つの受信系に対応した少なくとも１つのダイプレクサが一体化されている請求項１又は２記載のフロントエンドモジュール。
5. 前記スイッチ回路は少なくとも１つの受信系及び複数の送信系に接続するポートを有し、前記複数の送信系に対応した複数のパワーアンプ及びローパスフィルタの組が前記スイッチ回路と一体化され、かつ前記少なくとも１つの受信系に対応した少なくとも１つのＳＡＷフィルタが一体化されている請求項１又は２記載のフロントエンドモジュール。
6. 前記パワーアンプに対応したＡＰＣ回路が前記スイッチ回路と一体化されている請求項１，２，３，４又は５記載のフロントエンドモジュール。
7. 前記請求項１乃至６のいずれかに記載のフロントエンドモジュールを備えた通信端末。

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