JP6350649B2 - アンテナ整合装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ整合装置に関する。

従来より、複数の周波数帯域（マルチバンド）に対応した携帯通信端末が実用に供されている。マルチバンドは、たとえば、比較的低い周波数帯域（ローバンド）と、比較的高い周波数帯域（ハイバンド）とが組合わされて構成される。携帯通信端末には、ローバンドおよびハイバンドの各バンドにおいて、良好な送受信特性が求められる。

特開２００６−２４６０７０号公報（特許文献１）は、整合回路が切替えられる構成を有するアンテナ素子を開示する。この構成によって、アンテナ素子が複数のバンドのいずれかに整合される。

特開２００８−１６０２２６号公報（特許文献２）は、複数のバンドのいずれかに整合される受信装置を開示する。この受信装置は、アンテナのインピーダンス変化に追従して整合回路のインピーダンスを調節する。

特開２００６−２４６０７０号公報 特開２００８−１６０２２６号公報

近年、複数の周波数帯域を同時に使用して送信および／または受信を行うことによって、携帯通信端末の通信速度を向上させる技術が開発されている。そのような技術の一例として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）Ａｄｖａｎｃｅｄ規格（「ＬＴＥ」は登録商標）で定められるキャリア・アグリゲーションと呼ばれる技術がある。以下、そのような技術を代表して、単に「キャリア・アグリゲーション」という。キャリア・アグリゲーションでは、各バンド、たとえばローバンドおよびハイバンドが同時に使用される。

特開２００６−２４６０７０号公報（特許文献１）に記載のアンテナ素子および特開２００８−１６０２２６号公報（特許文献２）に記載の受信装置は、いずれも、各バンドのうち１つのバンドに対して整合回路を適切に調節するように構成される。キャリア・アグリゲーション時に、１つのバンドに対して整合回路が調節されると、他のバンドに対しては適切な整合がなされない。その結果、他のバンドにおける送受信特性などが低下するので、キャリア・アグリゲーションによって達成される通信性能が損なわれる。

本発明の目的は、キャリア・アグリゲーション時の各バンドにおける送受信特性の低下を抑制することを可能にしたアンテナ整合装置を提供することである。

本発明は、ある局面において、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第４の端子と、第５の端子と、ハイパスフィルタと、ローパスフィルタと、第１のスイッチと、第２のスイッチとを備える、アンテナ整合装置である。ハイパスフィルタは、第１の端子に接続される一方端を有する。ハイパスフィルタは、第１の周波数帯域の信号を通過させるためのフィルタである。第２の端子は、ハイパスフィルタの他方端に接続される。第１のスイッチは、ハイパスフィルタの他方端に接続される一方端を有する。第３の端子は、第１のスイッチの他方端に接続される。ローパスフィルタは、第１の端子に接続される一方端を有する。ローパスフィルタは、第１の周波数帯域よりも低い第２の周波数帯域の信号を通過させるためのフィルタである。第４の端子は、ローパスフィルタの他方端に接続される。第２のスイッチは、ローパスフィルタの他方端に接続される一方端を有する。第５の端子は、第２のスイッチの他方端に接続される。

上記構成のアンテナ整合装置は、たとえば、携帯通信端末に搭載されて、以下のように用いられる。第１の端子は、携帯通信端末の送受信回路に接続される。第２および第３の端子のいずれか一方には、ハイバンド用アンテナが接続される。第２および第３の端子には、ハイバンド用アンテナのための整合素子が接続される。第４および第５の端子のいずれか一方には、ローバンド用アンテナが接続される。第４および第５の端子には、ローバンド用アンテナのための整合素子が接続される。これにより、携帯通信端末の送受信回路と、ハイバンド用アンテナとは、整合素子を介するとともにハイパスフィルタ（またはハイパスフィルタおよび第１のスイッチ）を介して接続される。また、携帯通信端末の送受信回路と、ローバンド用アンテナとは、整合素子を介するとともにローパスフィルタ（またはローパスフィルタおよび第２のスイッチ）を介して接続される。整合素子によって、ハイバンドおよびローバンドのいずれのバンドにおいても、良好な整合がなされる。したがって、キャリア・アグリゲーション時に、たとえばローバンドおよびハイバンドが同時に使用されたとしても、キャリア・アグリゲーションによる通信性能が実現される。

本発明によれば、キャリア・アグリゲーション時の各バンドにおける送受信特性の低下を抑制し、通信性能を向上させることが可能になる。

実施の形態に係るアンテナ整合装置を説明するための図である。 アンテナ整合装置の応用例を説明するための図である。 アンテナ整合装置の別の応用例を説明するための図である。 実施の形態に係るアンテナ整合装置の変形例を説明するための図である。 位相回路によってもたらされる効果を概念的に説明するための図である。 多層基板に設けられるアンテナ整合装置の一例を説明するための図である。 多層基板２１の層Ｌ１を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ２を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ３を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ４を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ５を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ６を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ７を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ８を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ９を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ１０を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ１１を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ１２を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ１３を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ１４を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ１５を示す図である。 多層基板２１の層Ｌ１６を示す図である。 図６に示すダイプレクサ１００Ａの通過特性（挿入損失）を説明するための図である。 図６に示すダイプレクサ１００Ａ、スイッチ回路１１およびスイッチ回路１２を含む構成のアイソレーション特性の実験結果を説明するための図である。 比較例としてのアイソレーション特性の実験結果を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態に係るアンテナ整合装置を説明するための図である。図１を参照して、アンテナ整合装置２０は、端子Ｔ１〜Ｔ６と、ダイプレクサ１００と、位相回路２１０および２２０と、スイッチ３１０，３２０および３３０とを含む。

ダイプレクサ１００は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２０とを含む。ＨＰＦ１１０は、ハイバンド（第１の周波数帯域）の信号を通過させるために用いられる。ＬＰＦ１２０は、ローバンド（第２の周波数帯域）の信号を通過させるために用いられる。ローバンドの周波数はハイバンドの周波数よりも低い。ハイバンドの周波数帯域は、たとえば１５００ＭＨｚ〜３５００ＭＨｚ程度であり、ローバンドの周波数帯域は、たとえば６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚ程度である。

ダイプレクサ１００は、端子Ｔ１（第１の端子）に接続される。より具体的には、ＨＰＦ１１０およびＬＰＦ１２０が端子Ｔ１に接続される。すなわち、ＨＰＦ１１０は、端子Ｔ１に接続される一方端を有する。ＬＰＦ１２０は、端子Ｔ１に接続される一方端を有する。

位相回路２１０（第１の位相回路）は、ハイバンドの信号の位相をシフト（回転）させる。位相をシフトさせる必要がない場合、アンテナ整合装置２０は位相回路２１０を含まずに構成されてもよい。位相回路２２０（第２の位相回路）は、ローバンドの信号の位相をシフトさせるために用いられる。位相をシフトさせる必要がない場合、アンテナ整合装置２０は位相回路２２０を含まずに構成されてもよい。位相回路については、後に図５を参照してさらに詳細に説明する。

端子Ｔ２（第２の端子）は、位相回路２１０を介してＨＰＦ１１０の他方端に接続される。アンテナ整合装置２０が位相回路２１０を含まない場合、端子Ｔ２は、ＨＰＦ１１０に直接接続される。

スイッチ３１０（第１のスイッチ）は、位相回路２１０を介してＨＰＦ１１０の他方端に接続される。アンテナ整合装置２０が位相回路２１０を含まない場合、スイッチ３１０は、ＨＰＦ１１０の他方端に直接接続される。すなわち、スイッチ３１０は、ＨＰＦ１１０の他方端に接続される一方端を有する。

端子Ｔ３（第３の端子）は、スイッチ３１０の他方端に接続される。
端子Ｔ４（第４の端子）は、位相回路２２０を介して、ＬＰＦ１２０の他方端に接続される。アンテナ整合装置２０が位相回路２２０を含まない場合、端子Ｔ４は、ＬＰＦ１２０の他方端に直接接続される。

同様に、スイッチ３２０（第２のスイッチ）は、位相回路２２０を介してＬＰＦ１２０の他方端に接続される。アンテナ整合装置２０が位相回路２２０を含まない場合、スイッチ３２０は、ＬＰＦ１２０の他方端に直接接続される。すなわち、スイッチ３２０は、ＬＰＦ１２０の他方端に接続される一方端を有する。

端子Ｔ５（第５の端子）は、スイッチ３２０の他方端に接続される。
スイッチ３３０（第３のスイッチ）は、スイッチ３２０の他方端に接続される。すなわち、スイッチ３３０は、スイッチ３２０の他方端に接続される一方端を有する。

端子Ｔ６（第６の端子）は、スイッチ３３０の他方端に接続される。
アンテナ整合装置２０は、たとえば携帯通信端末（図１には図示しない）に用いられる。とくに、アンテナ整合装置２０は、キャリア・アグリゲーションに対応した携帯通信端末に好適に用いられる。

[応用例１]
図２は、アンテナ整合装置２０の応用例を説明するための図である。アンテナ整合装置２０は、携帯通信端末４０の送受信回路３０に接続される。具体的に、端子Ｔ１が送受信回路３０に接続される。キャリア・アグリゲーション時、送受信回路３０は、ローバンドの信号とハイバンドの信号を同時に処理することができる。キャリア・アグリゲーションによって、たとえば携帯通信端末４０の通信速度が向上する。

キャリア・アグリゲーション時には、たとえば、ＨＰＦ１１０からのハイバンドの信号が端子Ｔ１に入力されるとともに、送受信回路３０からのハイバンドの信号が端子Ｔ１に出力される。同時に、ＬＰＦ１２０からのローバンドの信号が端子Ｔ１に入力されるとともに、送受信回路３０からのローバンドの信号が端子Ｔ１に出力される。すなわち、端子Ｔ１には、ハイバンドの信号が入力および出力されると同時にローバンドの周波数の信号が入力および出力される。

なお、ＨＰＦ１１０からのハイバンドの信号は、ハイバンドにおける受信周波数の信号であり、送受信回路３０からのハイバンドの信号は、ハイバンドにおける送信周波数の信号である。同様に、ＬＰＦ１２０からのローバンドの信号は、ローバンドにおける受信周波数の信号であり、送受信回路３０からのローバンドの信号は、ローバンドにおける送信周波数の信号である。

なお、受信のみのキャリア・アグリゲーション時には、ローバンドもしくはハイバンドのいずれかの信号のみ、送受信回路３０から端子Ｔ１に出力されることもある。送信のみのキャリア・アグリゲーション時には、ローバンドもしくはハイバンドのいずれかの信号のみが端子Ｔ１に入力されることもある。

図２に示す例では、端子Ｔ３にはＡＮＴ１が接続される。ＡＮＴ１は、ハイバンドの信号の送受信を行なうためのハイバンド用アンテナである。

端子Ｔ２と端子Ｔ３との間にはインダクタ４１０が設けられる。インダクタ４１０は、ＡＮＴ１のための整合素子である。スイッチ３１０が非導通状態（ＯＦＦ）とされると、インダクタ４１０は、ＡＮＴ１の整合素子として機能する。スイッチ３１０が導通状態（ＯＮ）とされると、インダクタ４１０は、スイッチ３１０によってバイパスされるため、ＡＮＴ１の整合素子としては機能しない。ＡＮＴ１の整合に必要でない場合には、インダクタ４１０を省略することも可能である。

送受信回路３０とＡＮＴ１とは、整合素子（インダクタ４１０）を介して接続され得る。図２に示す例では、インダクタ４１０がＡＮＴ１に対してシリーズに接続され得る。インダクタ４１０がＡＮＴ１の整合素子として機能することによって、ハイバンドにおける整合が改善される。これにより、ハイバンドにおいて良好な整合がなされる。

端子Ｔ５にはＡＮＴ２が接続される。ＡＮＴ２は、ローバンドの信号の送受信を行なうためのローバンド用アンテナである。

端子Ｔ４と端子Ｔ５との間にはインダクタ４２０が設けられる。インダクタ４２０は、ＡＮＴ２のための整合素子である。スイッチ３２０がＯＦＦとされると、インダクタ４２０は、ＡＮＴ２の整合素子として機能する。スイッチ３２０がＯＮとされると、インダクタ４２０は、スイッチ３２０によってバイパスされるため、ＡＮＴ２の整合素子としては機能しない。ＡＮＴ２の整合に必要でない場合には、インダクタ４２０を省略することも可能である。

端子Ｔ６にはインダクタ４３０の一方端が接続される。インダクタ４３０の他方端は、グランド（ＧＮＤ）に接続される。グランドは基準電位を有する。図２に示す例では、スイッチ３３０がＯＮとされると、インダクタ４３０は、ＡＮＴ２の整合素子として機能する。スイッチ３３０がＯＦＦとされると、インダクタ４３０は、ＡＮＴ２の整合素子としては機能しない。ＡＮＴ２の整合に必要でない場合には、インダクタ４３０を省略し、端子Ｔ６をオープンとすることも可能である。

送受信回路３０とＡＮＴ２とは、整合素子（インダクタ４２０およびインダクタ４３０）を介して接続され得る。図２に示す例では、インダクタ４２０がＡＮＴ２に対してシリーズに接続され、インダクタ４３０がＡＮＴ２に対してシャントに接続され得る。インダクタ４２０およびインダクタ４３０がＡＮＴ２の整合素子として機能することによって、ローバンドにおける整合が改善される。これにより、ローバンドにおいて良好な整合がなされる。

図２に示す例によれば、アンテナ整合装置２０は、ハイバンドおよびローバンドの両方おいて良好な整合を実現する。したがって、キャリア・アグリゲーション時にローバンドおよびハイバンドが同時に使用されたとしても、携帯通信端末４０では良好な通信性能が実現される。なお、図２では整合素子としてインダクタが示されるが、整合素子はインダクタに限られない。整合素子はたとえばキャパシタであってもよい。後述の図３および図４についても同様である。

[応用例２]
図３は、アンテナ整合装置２０の別の応用例を説明するための図である。なお、図３および後述の図４においては携帯通信端末の図示は省略する。

図３に示す例では、端子Ｔ２にはＡＮＴ１が接続される。
端子Ｔ３にはインダクタ４４０の一方端が接続される。インダクタ４４０の他方端は、グランドに接続される。スイッチ３１０がＯＮとされると、インダクタ４４０は、ＡＮＴ１の整合素子として機能する。スイッチ３１０がＯＦＦとされると、インダクタ４４０は、ＡＮＴ１の整合素子としては機能しない。ＡＮＴ１の整合に必要でない場合には、インダクタ４４０を省略し、端子Ｔ３をオープンとすることも可能である。

送受信回路３０とＡＮＴ１とは、整合素子（インダクタ４４０）を含んで構成され得る。図３に示す例では、インダクタ４４０がＡＮＴ１に対してシャントに接続され得る。インダクタ４４０がＡＮＴ１の整合素子として機能することによって、ハイバンドにおける整合が改善される。これにより、ハイバンドにおいて良好な整合がなされる。

端子Ｔ４にはＡＮＴ２が接続される。
端子Ｔ５にはインダクタ４５０の一方端が接続される。インダクタ４５０の他方端は、グランドに接続される。スイッチ３２０がＯＮとされると、インダクタ４５０は、ＡＮＴ２の整合素子として機能する。スイッチ３２０がＯＦＦとされると、インダクタ４５０は、ＡＮＴ２の整合素子としては機能しない。ＡＮＴ２の整合に必要でない場合には、インダクタ４５０を省略し、端子Ｔ５をオープンとすることも可能である。

端子Ｔ６にはインダクタ４６０の一方端が接続される。インダクタ４６０の他方端は、グランドに接続される。スイッチ３３０がＯＮとされると、インダクタ４６０はＡＮＴ２の整合素子として機能する。スイッチ３３０がＯＦＦとされると、インダクタ４６０はＡＮＴ２の整合素子としては機能しない。

送受信回路３０とＡＮＴ２とは、整合素子（インダクタ４５０およびインダクタ４６０）を介して接続され得る。図３に示す例では、インダクタ４５０およびインダクタ４６０が、ＡＮＴ２に対してシャントに接続され得る。インダクタ４５０およびインダクタ４６０が整合素子として機能することによって、ローバンドにおける整合が改善される。これにより、ローバンドにおいて良好な整合がなされる。

図３に示す例によれば、アンテナ整合装置２０は、ハイバンドおよびローバンドの両方において良好な整合を実現する。したがって、キャリア・アグリゲーション時にローバンドおよびハイバンドが同時に使用されたとしても、携帯通信端末では良好な通信性能が実現される。

応用例１（図２）では、インダクタ４１０がＡＮＴ１に対してシリーズに、インダクタ４２０がＡＮＴ２に対してシリーズに接続される。応用例２（図３）では、インダクタ４４０がＡＮＴ１に対してシャントに、インダクタ４５０がＡＮＴ２に対してシャントに接続される。このように、アンテナ整合装置２０には整合素子がさまざまな態様で設けられる。したがって、整合の自由度が増す。

[変形例１]
図４は、実施の形態に係るアンテナ整合装置の変形例を説明するための図である。図４を参照して、アンテナ整合装置２０Ａは、端子Ｔ７，Ｔ８と、スイッチ３４０，３５０とをさらに含む点でアンテナ整合装置２０（図１など）と異なる。アンテナ整合装置２０Ａの他の部分の構成は、図１などに示すアンテナ整合装置２０の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

スイッチ３４０（第４のスイッチ）は、位相回路２２０を介して、ＬＰＦ１２０の他方端に接続される。アンテナ整合装置２０Ａが位相回路２２０を含まない場合、スイッチ３４０は、ＬＰＦ１２０の他方端に直接接続される。すなわち、スイッチ３４０は、ＬＰＦ１２０の他方端に接続される一方端を有する。

端子Ｔ７（第７の端子）は、スイッチ３４０の他方端に接続される。
端子Ｔ７にはインダクタ４７０の一方端が接続される。インダクタ４７０の他方端は、グランドに接続される。スイッチ３４０がＯＮとされると、インダクタ４７０は、ＡＮＴ２の整合素子として機能する。スイッチ３４０がＯＦＦとされると、インダクタ４７０は、ＡＮＴ２の整合素子としては機能しない。ＡＮＴ２の整合にインダクタ４７０が必要でない場合には、インダクタ４７０を省略し、端子Ｔ７をオープンとすることも可能である。

送受信回路３０とＡＮＴ２とは、整合素子（インダクタ４２０，インダクタ４６０およびインダクタ４７０）を介して接続され得る。図４に示す例では、インダクタ４２０がＡＮＴ２に対してシリーズに接続され得るとともに、インダクタ４６０およびインダクタ４７０がＡＮＴ２に対してシャントに接続され得る。アンテナ整合装置２０Ａがインダクタ４２０，インダクタ４６０およびインダクタ４７０の３つの整合素子を含むことで、図２または図３の構成に比べて、ローバンドにおいてさらに良好な整合がなされる。

スイッチ３５０（第５のスイッチ）は、スイッチ３１０の他方端に接続される。すなわち、スイッチ３５０は、スイッチ３１０の他方端に接続される一方端を有する。

端子Ｔ８（第８の端子）は、スイッチ３５０の他方端に接続される。
端子Ｔ８にはインダクタ４８０の一方端が接続される。インダクタ４８０の他方端は、グランドに接続される。スイッチ３５０がＯＮとされると、インダクタ４８０はＡＮＴ１の整合素子として機能する。スイッチ３５０がＯＦＦとされると、インダクタ４８０はＡＮＴ１の整合素子としては機能しない。ＡＮＴ１の整合にインダクタ４８０が必要でない場合には、インダクタ４８０を省略し、端子Ｔ８をオープンとすることも可能である。

送受信回路３０とＡＮＴ１とは、整合素子（インダクタ４１０およびインダクタ４８０）を介して接続され得る。図４に示す例では、インダクタ４１０がＡＮＴ１に対してシリーズに接続され得るとともに、インダクタ４８０がＡＮＴ１に対してシャントに接続され得る。アンテナ整合装置２０Ａがインダクタ４１０およびインダクタ４８０の２つの整合素子を含むことで、図２または図３の構成に比べて、ハイバンドにおいてさらに良好な整合がなされる。

図４に示す構成においては、スイッチ３４０に代えて可変容量素子を配置してもよい。可変容量素子の容量を調節することで整合の自由度が増す。可変容量素子の容量を最小に調節し、可変容量素子のインピーダンスをハイインピーダンスとすることで、インダクタ４７０の整合素子としての機能を抑制することもできる。スイッチ３５０についても同様である。

アンテナ整合装置２０Ａは、図１などに示すアンテナ整合装置２０と比較して、より多くの整合素子含む。これにより、ハイバンドおよびローバンドのいずれのバンドにおいて、アンテナ整合装置２０と比較して、さらに良好な整合がなされる。したがって、キャリア・アグリゲーション時にローバンドおよびハイバンドが同時に使用されたとしても、携帯通信端末では良好な通信性能が実現される。

[位相回路の説明]
図１を参照して説明したように、アンテナ整合装置２０は位相回路（位相回路２１０および位相回路２２０）を含んでもよい。

図５は、位相回路によってもたらされる効果を概念的に説明するための図である。説明の便宜上、図５には、アンテナ整合装置２０のうち、端子Ｔ１，Ｔ３およびＴ５と、ダイプレクサ１００と、位相回路２２０と、スイッチ３１０および３２０とが図示され、その他の構成は図示されない。端子Ｔ１には、送受信回路３０が接続される。端子Ｔ３にはＡＮＴ１が接続される。端子Ｔ５にはＡＮＴ２が接続される。

キャリア・アグリゲーション時、たとえば送受信回路３０は、ローバンドの送信信号を端子Ｔ１に供給（出力）すると同時に、ローバンドおよびハイバンドの受信信号を端子Ｔ１から受ける。もちろん、キャリア・アグリゲーション時には、送受信回路３０は、さらにハイバンドの送信信号を端子Ｔ１に供給（出力）すると同時に、ローバンドおよびハイバンドの受信信号を端子Ｔ１から受けてもよい。

アンテナ整合装置２０が位相回路２１０および位相回路２２０を含まない場合、送受信回路３０からのローバンドの送信信号は、ＬＰＦ１２０およびスイッチ３２０を通り、ＡＮＴ２から送信される。このとき、スイッチ３２０において、送信信号の整数倍の高調波がスプリアスとして発生する可能性がある。たとえば、送信信号の３倍波がスプリアスとして発生する。スイッチ３２０で発生したスプリアスは、ＡＮＴ２によって送信される（「３ｆｏ」として図示される）。具体的に、スイッチ３２０で発生した一部のスプリアスは直接端子Ｔ５を通りＡＮＴ２に到達して送信され、残りのスプリアスはＬＰＦ１２０の一端（１２０−Ｌ）で反射したのちにスイッチ３２０および端子Ｔ５を通りＡＮＴ２に到達して送信される。この現象は、同様に整数倍の高調波でも発生する。

スプリアスの周波数はハイバンドの周波数と重複し得る。先に述べたように、たとえば、ローバンドは６００ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚ程度であり、ハイバンドは１５００ＭＨｚ〜３５００ＭＨｚ程度である。このため、たとえば、ローバンドのうち６００ＭＨｚ〜１１６７ＭＨｚの周波数の３倍波の周波数と、ハイバンドのうち１８００ＭＨｚ〜３５００ＭＨｚの周波数とは重複する。ローバンドの３倍波とハイバンドとが重複する場合、ＡＮＴ２によって送信されたスプリアスは、ＡＮＴ１によって受信され、送受信回路３０に到達する。送受信回路３０に到達したスプリアスの影響により、ハイバンドにおける通信性能（たとえば受信感度）が低下する。３倍波以外でも、ローバンドの周波数の整数倍の周波数がハイバンドの周波数と重複する場合には、同様の問題がある。

アンテナ整合装置２０が位相回路２２０を含む場合、スイッチ３２０で発生した一部のスプリアスは直接ＡＮＴ２に到達して送信される。一方、残りのスプリアスは位相回路２２０を通り、ＬＰＦ１２０の一端（１２０−Ｌ）で反射した後、再び位相回路２２０を通り、ＡＮＴ２に到達して送信される。位相回路２２０が適切に設計されることで、ＡＮＴ２に直接到達する一部のスプリアスと、ＬＰＦ１２０で反射した後にＡＮＴ２に到達する残りのスプリアスとが打消し合う。その結果、ＡＮＴ２からはスプリアスがほとんど送信されず、ハイバンドにおける通信性能（たとえば受信感度）の低下が抑制される。

スプリアスの位相が位相回路２２０によって９０度回転すると、ＡＮＴ２に直接到達する一部のスプリアスと、ＬＰＦ１２０で反射した後にＡＮＴ２に到達する残りのスプリアスとが良好に打消し合う。したがって、好ましくは、位相回路２２０は、ハイバンド内の所定の周波数を有する信号の位相を９０度シフト（回転）させるように構成される。位相回路２２０は、たとえばマイクロストリップラインなどの分布定数線路を含んで構成される。位相回路２２０は、インダクタおよびキャパシタなどからなる集中定数回路を含んで構成されてもよい。

スイッチ３１０とＨＰＦ１１０との間には、位相回路２１０が設けられてもよい。たとえば、ハイバンドの信号がＡＮＴ１から送信される場合に、スイッチ３１０によってスプリアスが生じ得る。位相回路２１０を設けることによって、そのスプリアスを抑制できる。

[多層基板]
実施の形態に係るアンテナ整合装置は、たとえば基板を利用して構成される。基板は、たとえば多層基板とすることができる。実施の形態に係るアンテナ整合装置を実現する多層基板の例について、図６から図２２を参照して説明する。

図６は、多層基板に設けられるアンテナ整合装置の一例を説明するための図である。図６を参照して、アンテナ整合装置２０Ｂに含まれる各素子は、多層基板２１に設けられる。アンテナ整合装置２０Ｂは、端子Ｔ１〜Ｔ６およびＴ８と、ダイプレクサ１００Ａと、スイッチ回路１１および１２と、位相回路２２０Ａと、制御端子ＣＴＬ１〜ＣＴＬ４と、電圧供給ラインＰＬ０〜ＰＬ４（の少なくとも一部）と、キャパシタ１３〜１７とを含む。キャパシタ１３〜１７は、電圧供給ラインＰＬ０〜ＰＬ４上のノイズを除去するためのバイパスコンデンサとしての役割を果たす。端子Ｔ１〜Ｔ６およびＴ８は、先に図１から図３を参照して説明したアンテナ整合装置２０および図４を参照して説明したアンテナ整合装置２０Ａの端子Ｔ１〜Ｔ６，Ｔ８と同様の端子であるため、ここでは説明を繰り返さない。

ダイプレクサ１００Ａは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１０Ａと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２０Ａとを含む。図６のダイプレクサ１００Ａ，ＨＰＦ１１０ＡおよびＬＰＦ１２０Ａは、たとえば図４のダイプレクサ１００，ＨＰＦ１１０およびＬＰＦ１２０にそれぞれ対応する。

ＨＰＦ１１０Ａは、キャパシタ１およびキャパシタ４と、インダクタ２およびインダクタ３とを含む。キャパシタ１とインダクタ２とは、ハイバンドの信号を通過させるようにＬ型に配置され、インダクタ２の一方端はグランドに接続されている。インダクタ３とキャパシタ４とは端子Ｔ２に対して直列に接続され、ローバンドの所定の周波数の信号を並列共振によって減衰させるように配置される。なお、ＨＰＦ１１０Ａは、たとえばＳＡＷ（Surface Accouustic Wave）フィルタで実現されてもよい。

ＬＰＦ１２０Ａは、インダクタ５およびインダクタ７と、キャパシタ６およびキャパシタ８とを含む。インダクタ５とキャパシタ６とは、ローバンドの所定の周波数の信号を通過させるようにＬ型に配置され、キャパシタ６の一方端はグランドに接続されている。インダクタ７とキャパシタ８とはインダクタ９に対して直列に接続され、ハイバンドの所定の周波数の信号を並列共振によって減衰させるように配置される。なお、ＬＰＦ１２０Ａは、たとえばＳＡＷフィルタで実現されてもよい。

位相回路２２０Ａは、ローバンドの信号の位相をシフトさせる。図６の位相回路２２０Ａは、図４の位相回路２２０に対応する。位相回路２２０Ａは、インダクタ９と、キャパシタ１０とを含む。好ましくは、インダクタ９とキャパシタ１０とは、ハイバンド内の所定の周波数を有する信号の位相を９０度回転させる（シフトさせる）ようにＬ型に配置され、キャパシタ１０の一方端はグランドに接続されている。

スイッチ回路１１は、スイッチ１１−１およびスイッチ１１−２を含む。スイッチ１１−１およびスイッチ１１−２として、たとえばＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）スイッチが用いられる。スイッチ回路１１は１チップに集積化され、ＩＣ（Integrated Circuit）として実現され得る。図６のスイッチ１１−１およびスイッチ１１−２は、たとえば図４のスイッチ３１０および３５０にそれぞれ対応する。

電圧供給ラインＰＬ０，ＰＬ３およびＰＬ４は、スイッチ回路１１に電圧を供給するために設けられる。スイッチ回路１１には、電圧供給ラインＰＬ０，ＰＬ３およびＰＬ４のいずれかを介して、電源電圧ＶＤＤ、制御端子ＣＴＬ３からの制御信号、および制御端子ＣＴＬ４からの制御信号がそれぞれ供給される。電源電圧ＶＤＤは、スイッチ１１−１およびスイッチ１１−２に与えられる。制御端子ＣＴＬ３からの制御信号によって、スイッチ１１−１が制御され、制御端子ＣＴＬ４からの制御信号によって、スイッチ１１−２が制御される。

スイッチ回路１２は、スイッチ１２−１およびスイッチ１２−２を含む。スイッチ１１−１およびスイッチ１１−２と同様に、スイッチ１２−１およびスイッチ１２−２として、たとえばＳＰＤＴスイッチが用いられる。スイッチ回路１１と同様に、スイッチ回路１２も１チップに集積化され、ＩＣとして実現され得る。図６のスイッチ１２−１およびスイッチ１２−２は、たとえば図４のスイッチ３２０および３３０にそれぞれ対応する。

電圧供給ラインＰＬ０，ＰＬ１およびＰＬ２は、スイッチ回路１２に電圧を供給するために設けられる。スイッチ回路１２には、電圧供給ラインＰＬ０，ＰＬ１およびＰＬ２のいずれかを介して、電源電圧ＶＤＤ、制御端子ＣＴＬ１からの制御信号、および制御端子ＣＴＬ２からの制御信号がそれぞれ供給される。電源電圧ＶＤＤは、スイッチ１２−１およびスイッチ１２−２に与えられる。制御端子ＣＴＬ１からの制御信号によってスイッチ１２−１が制御され、制御端子ＣＴＬ２からの制御信号によってスイッチ１２−２が制御される。

電圧供給ラインＰＬ０〜ＰＬ４は、キャパシタ１３〜１７のいずれかを介してグランドに接続される。キャパシタ１３〜１７によって、たとえば電圧供給ラインＰＬ０〜ＰＬ４の電圧が安定するとともに、電源のノイズまたはスイッチからのノイズを抑制することができる。したがって、スイッチ１１−１，１１−２，１２−１および１２−２の動作が安定する。

アンテナ整合装置２０Ｂにおいて、キャパシタ４，６，８，１０，１４，１５，１６および１７は、多層基板２１の内層に形成される。

多層基板２１の材料はとくに限定されないが、たとえばセラミックまたは樹脂などの誘電体（絶縁体）が挙げられる。適切な材料の選択により、多層基板２１において、たとえば所望の誘電率が得られる。

図７から図２２は、多層基板２１の各層の配線パターン（レイアウト）を説明するための図である。これらの図に示す例では、多層基板２１は１６層の基板である。

多層基板２１は層Ｌ１（図７）から層Ｌ１６（図２２）まで、この順に積層されて構成される。層Ｌ１から層Ｌ１６は、多層基板２１の厚み方向に沿って積層される。なお、図２２に示す配線パターンは、層Ｌ１６の面のうち、積層されたときに層Ｌ１５側とは反対側の面における配線パターンを示す。つまり、図２２に示す層Ｌ１６は、表裏反転した状態で積層される。

層Ｌ１（図７）は、アンテナ整合装置２０Ｂに含まれる素子のうち、ディスクリート部品、たとえばコンデンサおよびスイッチなどが実装される実装面を含む。層Ｌ１６（図２２）は、アンテナ整合装置２０Ｂの外部（たとえば多層基板２１が実装される他の基板）にアクセスするための端子を含む。

層Ｌ２（図８）から層Ｌ１５（図２１）は、多層基板２１の内層である。内層には、層Ｌ１に実装される各ディスクリート部品の配置、および層Ｌ１６に設けられる各端子の配置に応じて、必要な配線パターンが形成される。

図７から図２２において白丸「○」で表される部分は、ビアホール（ビア）を示す。ビアは、多層基板２１の各層の配線パターンを電気的に接続する。

図７を参照して、たとえば、層Ｌ１には、キャパシタ１および１３と、インダクタ２，３，５，７および９と、スイッチ回路１１および１２とが、ディスクリート部品として設けられる。

なお、図７に示すスイッチ回路１１は、図６には示されないロジック回路部１１−３を含む。ロジック回路部１１−３は、スイッチ１１−１および１１−２のための論理回路などを含む。電源電圧ＶＤＤと、スイッチ１１−１および１１−２を制御するための各制御信号とは、ロジック回路部１１−３に入力される。同様に、スイッチ回路１２は、図６に示されないロジック回路部１２−３を含む。ロジック回路部１２−３は、スイッチ１２−１および１２−２のための論理回路などを含む。電源電圧ＶＤＤと、スイッチ１２−１および１２−２を制御するための各制御信号とは、ロジック回路部１２−３に入力される。

図８を参照して、たとえば、層Ｌ２には、電圧供給ラインＰＬ０の一部と、電圧供給ラインＰＬ２の一部と，電圧供給ラインＰＬ３の一部とが配線パターンとして形成される。

図９を参照して、たとえば、層Ｌ３には、電圧供給ラインＰＬ１の一部と、電圧供給ラインＰＬ４の一部とが、配線パターンとして形成される。

図１０を参照して、たとえば、層Ｌ４には、電圧供給ラインＰＬ３の一部が、配線パターンとして形成される。

図１１を参照して、たとえば、層Ｌ５には、キャパシタ４の電極の一部と、グランド面（ＧＮＤ）とが配線パターンとして形成される。層Ｌ５がグランド面を有することによって、たとえば各層の間のアイソレーションが確保される。

図１２を参照して、たとえば、層Ｌ６には、キャパシタ４の電極の一部と、キャパシタ６の電極の一部と、キャパシタ１０の一方の電極とが、配線パターンとして形成される。

図１３を参照して、たとえば、層Ｌ７には、キャパシタ４の電極の一部と、キャパシタ８の電極とが、配線パターンとして形成される。

図１４を参照して、たとえば、層Ｌ８には、キャパシタ４の電極の一部と、キャパシタ６の電極の一部とが、配線パターンとして形成される。

図１５を参照して、たとえば、層Ｌ９には、グランド面が配線パターンとして形成される。層Ｌ９がグランド面を有することによって、たとえば各層の間のアイソレーションが確保される。

図１６を参照して、たとえば、層Ｌ１０には、配線パターンはほとんど形成されない。層Ｌ１０は、配線パターンを増加させるための予備の層として利用されてもよい。

図１７を参照して、たとえば、層Ｌ１１には、グランド面が配線パターンとして形成される。層Ｌ１１がグランド面を有することによって、たとえば各層の間のアイソレーションが確保される。

図１８を参照して、たとえば、層Ｌ１２には、キャパシタ１４の電極と、キャパシタ１５の電極と、電圧供給ラインＰＬ１の一部と、電圧供給ラインＰＬ３の一部とが、配線パターンとして形成される。

図１９を参照して、たとえば、層Ｌ１３には、グランド面が配線パターンとして形成される。層Ｌ１３がグランド面を有することによって、たとえば各層の間のアイソレーションが確保される。

図２０を参照して、たとえば、層Ｌ１４には、キャパシタ１６の電極と、キャパシタ１７の電極と、電圧供給ラインＰＬ２の一部と、電圧供給ラインＰＬ４の一部とが、配線パターンとして形成される。

図２１を参照して、たとえば、層Ｌ１５には、グランド面が配線パターンとして形成される。層Ｌ１５がグランド面を有することによって、たとえば各層の間のアイソレーションが確保される。

図２２を参照して、たとえば、層Ｌ１６には端子Ｔ１〜Ｔ６およびＴ８が設けられる。端子Ｔ１〜Ｔ６およびＴ８以外に、層Ｌ１６には、アンテナ整合装置２０Ｂの外部とアクセスするための種々の端子が設けられる。たとえば端子「ＶＤＤ」は、スイッチ１１−１，１１−２，１２−１および１２−２に電源電圧ＶＤＤを供給するための端子である。端子「ＣＴＬ１」、端子「ＣＴＬ２」、端子「ＣＴＬ３」、端子「ＣＴＬ４」は、スイッチ１２−１，１２−２，１１−１および１１−２を制御するための各制御信号を供給するための端子である。端子「ＧＮＤ」は、アンテナ整合装置２０Ｂに基準電位（ＧＮＤ）を供給するための端子である。

アンテナ整合装置２０Ｂに含まれるいくつかのキャパシタは、多層基板２１の異なる層に形成された互いに対向する複数の配線パターンを有する。

具体的に、キャパシタ４の一方の電極は層Ｌ５（図１１）および層Ｌ７（図１３）に形成され、他方の電極は層Ｌ６（図１２）および層Ｌ８（図１４）に形成される。キャパシタ６の一方の電極は層Ｌ６（図１２）および層Ｌ８（図１４）に形成され、他方の電極は層Ｌ５（図１１）のグランド面および層Ｌ９（図１５）のグランド面に含まれる。キャパシタ８の一方の電極は層Ｌ７（図１３）に形成され、他方の電極は層Ｌ６（図１２）および層Ｌ８（図１４）のキャパシタ６の電極に含まれる。キャパシタ１４および１５の各々は、一方の電極が層Ｌ１２（図１８）に形成され、他方の電極が、層Ｌ１１（図１７）および層Ｌ１３（図１９）のグランド面に含まれる。キャパシタ１６および１７の各々は、一方の電極が層Ｌ１４（図２０）に形成され、他方の電極が層Ｌ１３（図１９）および層Ｌ１５（図２１）のグランド面に含まれる。

また、アンテナ整合装置２０Ｂでは、多層基板２１において、スイッチ１１−１の一方端は、端子Ｔ２の上方に配置されて端子Ｔ２と接続され、他方端は、端子Ｔ３の上方に配置されて端子Ｔ３と接続される。スイッチ１１−２の一方端は、端子Ｔ３の上方に配置されて端子Ｔ３と接続され、他方端は、端子Ｔ８の上方に配置されて端子Ｔ８と接続される。スイッチ１２−１の一方端は、端子Ｔ４の上方に配置されて端子Ｔ４と接続され、他方端は、端子Ｔ５の上方に配置されて端子Ｔ５と接続される。スイッチ１２−２の一方端は、端子Ｔ５の上方に配置されて端子Ｔ５と接続され、他方端は、端子Ｔ６の上方に配置されて端子Ｔ６と接続される。層Ｌ１（図７）に配置されたスイッチ１１−１，１１−２，１２−１および１２−２の各端子は、多層基板２１においてほとんど配線パターンを介することなく、ほぼ最短距離で層Ｌ１６（図２２）の各端子に接続される。これにより、たとえば配線パターンの長さによって生じる寄生インダクタンスが低減される。

図７から図２２を参照して、アンテナ整合装置２０Ｂが多層基板２１を用いて実現されることについて説明したが、多層基板２１の配線パターンを適宜変更することで、図１に示すアンテナ整合装置２０および図４に示すアンテナ整合装置２０Ａについても、同様に、多層基板２１を用いて実現される。

[各バンド間のアイソレーション]
再び図６を参照して、アンテナ整合装置２０Ｂでは、ハイバンドにおけるスイッチ１２−１およびスイッチ１２−２と、ローバンドにおけるスイッチ１１−１およびスイッチ１１−２との間のアイソレーションを大きくすることが好ましい。先に述べたように、各スイッチにはたとえばＳＰＤＴスイッチが用いられ、それらは１チップに集積化され得る。しかし、ハイバンドにおけるスイッチ１２−１およびスイッチ１２−２と、ローバンドにおけるスイッチ１１−１およびスイッチ１１−２とのすべてを１チップに集積化すると、両バンドの間のアイソレーションの確保が困難になる。そこで、アンテナ整合装置２０Ｂでは、図７に示すように、ハイバンドにおけるスイッチ１２−１およびスイッチ１２−２を含むスイッチ回路１２と、ローバンドにおけるスイッチ１１−１およびスイッチ１１−２を含むスイッチ回路１１とを個別に設けている。この構成の効果について、次に図２３〜図２５を参照して説明する。

図２３は、図６に示すダイプレクサ１００Ａの通過特性（挿入損失）を説明するための図である。図２３に示すグラフの「Ｈ」はハイバンド側の経路の通過特性を示し、「Ｌ」はローバンド側の経路の通過特性を示す。「Ｈ」は、図６に示す端子Ｔ１と端子Ｔ２との間の通過特性である。「Ｌ」は、図６に示す端子Ｔ１と端子Ｔ４との間の通過特性（位相回路２２０Ａの特性は考慮されないものとする）である。

図２３に示すように、ハイバンド側の通過特性Ｈは、ハイバンド（１５００ＭＨｚ以上）において良好な通過特性を示し、ローバンド（１２００ＭＨｚ以下）において良好な減衰特性を示す。ローバンド側の通過特性Ｌは、ローバンドにおいて良好な通過特性を示し、ハイバンドにおいて良好な減衰特性を示す。

図２４は、図６に示すダイプレクサ１００Ａ、スイッチ回路１１およびスイッチ回路１２を含む構成のアイソレーション特性の実験結果を説明するための図である。図２４に示されたアイソレーション特性は、たとえば端子Ｔ３と端子Ｔ５との間の挿入損失（位相回路２２０Ａの特性は考慮されないものとする）に対応する。このとき、スイッチ１１−１とスイッチ１２−１とはＯＮとされた状態で、アイソレーション特性が測定される。図２４に示す例では、図７に示すように、スイッチ回路１１およびスイッチ回路１２は個別に設けられる。

図２４に示すように、ハイバンド（１５００ＭＨｚ以上）とローバンド（１２００ＭＨｚ以下）とにおいて、最大で−５０ｄＢ程度の減衰量（すなわちアイソレーション）が得られていることがわかる。このアイソレーションは、次に説明する比較例よりも大きい。したがって、実施の形態によれば、良好なアイソレーション特性が実現される。

図２５は、比較例としてのアイソレーション特性を説明するための図である。図２５は、図６に示すスイッチ回路１１およびスイッチ回路１２が、１チップに集積化された場合のアイソレーション特性の実験結果を示す。

図２５に示すように、ハイバンド（１５００ＭＨｚ以上）とローバンド（１２００ＭＨｚ以下）とにおいて、最大でも−２８ｄＢ程度のアイソレーションしか得られないことがわかる。

このように、ハイバンドのスイッチとローバンドのスイッチとを１チップに集積化して設けると、図２５に示すようにハイバンドとローバンドとの間のアイソレーションの確保が難しくなる。図７に示すアンテナ整合装置２０Ｂのように、ハイバンドのスイッチ１２−１およびスイッチ１２−２と、ローバンドのスイッチ１１−１およびスイッチ１１−２とを個別に設けることで、図２４に示すように、ハイバンドとローバンドとの間のアイソレーションが確保される。

なお、実施の形態に係るアンテナ整合装置に含まれるスイッチは、いずれも可変容量素子に置き換えてもよい。すなわち、先に図４を参照して説明したスイッチ３４０および３５０と同様に、図１〜図５に示される構成において、スイッチ３１０，３２０，３３０に代えて可変容量素子を配置することが可能である。同様に、図６に示される構成において、スイッチ１１−１，１１−２，１２−１および１２−２に代えて可変容量素子を配置することが可能である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，４，６，８，１０，１３〜１７ キャパシタ、２，３，５，７，９，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０，４８０ インダクタ、Ｔ１〜Ｔ８ 端子、１１，１２ スイッチ回路、１１−１，１１−２，１２−１，１２−２，３１０，３２０，３３０，３４０，３５０ スイッチ、１１−３，１２−３ ロジック回路部、２１ 多層基板、２０，２０Ａ，２０Ｂ アンテナ整合装置、３０ 送受信回路、４０ 携帯通信端末、１００，１００Ａ ダイプレクサ，１１０，１１０Ａ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、１２０，１２０Ａ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２１０，２２０，２２０Ａ 位相回路、ＰＬ０〜ＰＬ４ 電圧供給ライン。

Claims (11)

1. 送受信回路に接続される第１の端子と、
   前記第１の端子に接続される一方端を有し、第１の周波数帯域の信号を通過させるためのハイパスフィルタと、
   前記第１の端子に接続される一方端を有し、前記第１の周波数帯域よりも低い第２の周波数帯域の信号を通過させるためのローパスフィルタと、
   前記ハイパスフィルタの他方端に接続される一方端を有する第１のスイッチと、
   前記ハイパスフィルタの前記他方端と前記第１のスイッチの前記一方端との間に設けられ、アンテナに接続される第２の端子と、
   前記第１のスイッチの他方端に接続される第３の端子と、
   前記ローパスフィルタの他方端に接続される第４の端子と、
   前記ローパスフィルタの前記他方端に接続される一方端を有する第２のスイッチと、
   前記第２のスイッチの他方端に接続される第５の端子とを備える、アンテナ整合装置。
2. 前記第１の端子には、前記第１の周波数帯域の信号が入力および出力されると同時に前記第２の周波数帯域の信号が入力および出力される、請求項１に記載のアンテナ整合装置。
3. 前記第２のスイッチの前記他方端に接続される一方端を有する第３のスイッチと、
   前記第３のスイッチの他方端に接続される第６の端子とをさらに備える、請求項１または請求項２に記載のアンテナ整合装置。
4. 前記ローパスフィルタの前記他方端に接続される一方端を有する第４のスイッチと、
   前記第４のスイッチの他方端に接続される第７の端子とをさらに備える、請求項３に記載のアンテナ整合装置。
5. 前記ローパスフィルタの前記他方端と前記第２のスイッチの前記一方端との間に設けられる位相回路をさらに備える、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ整合装置。
6. 前記ローパスフィルタおよび前記ハイパスフィルタは、インダクタおよびキャパシタを含む、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ整合装置。
7. 前記インダクタは、基板に設けられる配線パターンを有する、請求項６に記載のアンテナ整合装置。
8. 前記基板は、多層基板であり、
   前記多層基板は、少なくとも１つの前記スイッチに電圧を供給するための電圧供給ラインと、前記電圧供給ラインに設けられるバイパスコンデンサとを含み、
   前記バイパスコンデンサは、前記多層基板の異なる層に形成されて互いに対向する複数の配線パターンを有する、請求項７に記載のアンテナ整合装置。
9. 前記位相回路は、前記第２の周波数帯域内の所定の周波数を有する信号の位相を９０度回転させるように構成される、請求項５に記載のアンテナ整合装置。
10. 少なくとも１つの前記位相回路は、分布定数線路を含む、請求項５に記載のアンテナ整合装置。
11. 少なくとも１つの前記位相回路は、集中定数回路を含む、請求項５に記載のアンテナ整合装置。