JP6500913B2 - 高周波回路部品および通信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、周波数の異なる複数のバンドの電波を同時に使用するキャリアアグリゲーションが適用される通信装置における高周波電力増幅モジュールおよびその通信装置に関する発明である。
携帯電話端末等の移動体局と無線中継基地局との間で行われる無線通信において、周波数の異なる複数のバンドの電波を同時に使用するキャリアアグリゲーションが実施されている。例えば、キャリアアグリゲーションのためのフロントエンド回路に関する発明が特許文献１に示されている。
キャリアアグリゲーション技術によれば、例えば、10MHz幅や20MHz幅などの周波数帯（チャンネル）を基本単位として、同時に周波数の異なる複数のチャンネルを用いて通信を行う。このことにより、実質的に広帯域の通信が可能となり、「通信の高速化・安定化」「周波数ダイバーシティ効果」「統計多重効果」等の利点が生じる。
例えば、LTE(Long Term Evolution)-Advanced（国際電気通信連合 無線通信部門(ITU-R)による規格）において、２つのバンドを用いてキャリアアグリゲーションを行う場合、第１バンドの送信信号と第２バンドの送信信号とによる相互変調歪の周波数帯が、第２バンドの受信信号の周波数帯に重なる場合がある。
ここで、第１バンドの送信周波数帯をf1、第２バンドの送信周波数帯をf2で、一般化して表すと、f1>f2であるとき、
f1 - f2 …IMD2
2*f2 - f1 …IMD3
3*f2 - f1 …IMD4
3*f2 - 2*f1 …IMD5
4*f2 - 3*f1 …IMD7
等で表される相互変調歪IMD2，IMD3，IMD4，IMD5，IMD7が、携帯端末等の通信機の送信信号経路上で生じる。そして、この相互変調歪の周波数帯は第２バンドの受信信号の周波数帯に重なる場合がある。
f1 - f2 …IMD2
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等で表される相互変調歪IMD2，IMD3，IMD4，IMD5，IMD7が、携帯端末等の通信機の送信信号経路上で生じる。そして、この相互変調歪の周波数帯は第２バンドの受信信号の周波数帯に重なる場合がある。
例えば、LTEのBAND3とBAND8との送信周波数帯を用いたキャリアアグリゲーションでは、携帯端末において、相互変調歪IMD4すなわちBAND8の送信周波数帯の３倍の周波数とBAND3の送信周波数帯との差の周波数帯（930〜1035Mz）の信号成分が、BAND8の受信周波数帯（925〜960MHz）と部分的に重なる。そのため、上記相互変調歪IMD4の成分がBAND8の受信信号に重畳され、受信回路に入力される。その結果、BAND8の受信感度を大きく劣化させてしまうという問題が生じる。
本発明の目的は、キャリアアグリゲーションにおける第１バンドと第２バンドの送信信号による相互変調歪の発生を抑制することに寄与する高周波回路部品およびそれを備える通信装置を提供すること、更には、上記相互変調歪の信号が携帯端末等の通信機の受信信号に重畳されることによる受信感度の劣化を防止することに寄与する高周波回路部品およびそれを備える通信装置を提供することにある。
本発明の高周波回路部品は、少なくとも第１バンドの送信と第２バンドの送信および受信とを同時に行うキャリアアグリゲーションを行う高周波回路部品において、
前記第１バンドの送信信号および受信信号を分波する第１アンテナ共用器と、
前記第２バンドの送信信号および受信信号を分波する第２アンテナ共用器と、
前記第１アンテナ共用器に接続され、前記第１バンドの送信信号を増幅する第１高周波電力増幅器と、
前記第２アンテナ共用器に接続され、前記第２バンドの送信信号を増幅する第２高周波電力増幅器と、
前記第２アンテナ共用器に接続され、前記第２バンドの受信信号を受信する受信回路と、
を備え、
前記第１バンドおよび前記第２バンドは、前記第１バンドの送信信号の周波数と前記第２バンドの送信信号の周波数とにより、前記第２バンドの受信信号の周波数帯域と重なる周波数の相互変調歪を生じさせ得る周波数帯であり、
前記第２高周波電力増幅器は、前記第２バンドの送信信号を通過させ前記第１バンドの送信周波数の信号を遮断する第１送信フィルタを備えることを特徴とする。
前記第１バンドの送信信号および受信信号を分波する第１アンテナ共用器と、
前記第２バンドの送信信号および受信信号を分波する第２アンテナ共用器と、
前記第１アンテナ共用器に接続され、前記第１バンドの送信信号を増幅する第１高周波電力増幅器と、
前記第２アンテナ共用器に接続され、前記第２バンドの送信信号を増幅する第２高周波電力増幅器と、
前記第２アンテナ共用器に接続され、前記第２バンドの受信信号を受信する受信回路と、
を備え、
前記第１バンドおよび前記第２バンドは、前記第１バンドの送信信号の周波数と前記第２バンドの送信信号の周波数とにより、前記第２バンドの受信信号の周波数帯域と重なる周波数の相互変調歪を生じさせ得る周波数帯であり、
前記第２高周波電力増幅器は、前記第２バンドの送信信号を通過させ前記第１バンドの送信周波数の信号を遮断する第１送信フィルタを備えることを特徴とする。
本発明の通信装置は、上記高周波回路部品と、当該高周波回路部品に接続される高周波回路と、を備える。
本発明によれば、キャリアアグリゲーションにおける第１バンドと第２バンドの送信信号による相互変調歪の発生が抑制される。また、このことにより、相互変調歪の信号が携帯端末等の通信機の受信信号に重畳されることによる受信感度の劣化が防止される。
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す。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》
図１は第１の実施形態に係る高周波電力増幅モジュールを含む携帯端末の高周波回路部品の構成を示すブロック図である。この携帯端末の高周波回路部品は高周波電力増幅モジュール１０１、アンテナ共用器１４，２４、スイッチ１５，２５、ダイプレクサ３０およびアンテナ３１を備えている。
図１は第１の実施形態に係る高周波電力増幅モジュールを含む携帯端末の高周波回路部品の構成を示すブロック図である。この携帯端末の高周波回路部品は高周波電力増幅モジュール１０１、アンテナ共用器１４，２４、スイッチ１５，２５、ダイプレクサ３０およびアンテナ３１を備えている。
高周波電力増幅器１０、アンテナ共用器１４およびスイッチ１５は第１バンド用の送信回路である。また、高周波電力増幅器２０、アンテナ共用器２４およびスイッチ２５は第２バンド用の送信回路である。高周波電力増幅器１０には第１バンドの送信信号が入力され、高周波電力増幅器２０には第２バンドの送信信号が入力される。
高周波電力増幅モジュール１０１は、第１高周波電力増幅器１０および第２高周波電力増幅器２０備える。第１高周波電力増幅器１０と第２高周波電力増幅器２０は共用の（単一の）基板上に実装されていて、一つの高周波電力増幅モジュール１０１として構成されている。但し、第１高周波電力増幅器１０と第２高周波電力増幅器２０が異なる基板上にそれぞれ実装されている場合にも本発明は適用できる。
高周波電力増幅モジュール１０１には高周波回路であるＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuits）２０１の所定の送信ポートが接続されている。このＲＦＩＣ２０１の送信ポートから高周波電力増幅モジュール１０１に所定の送信信号が出力される。
第１高周波電力増幅器１０は、初段増幅器１１、段間フィルタ１２および後段増幅器１３を備え、第２高周波電力増幅器２０は、初段増幅器２１、段間フィルタ２２および後段増幅器２３を備える。
初段増幅器１１は第１バンドの送信信号を前段増幅して後段増幅器１３を駆動する。段間フィルタ１２は第１バンドの送信信号を帯域通過させ、且つ第２バンドの送信周波数の信号を遮断するフィルタである。この段間フィルタ１２は本発明に係る「第２送信フィルタ」の一例である。後段増幅器１３は段間フィルタ１２を通過した信号を電力増幅する。同様に、初段増幅器２１は第２バンドの送信信号を前段増幅して後段増幅器２３を駆動する。段間フィルタ２２は第２バンドの送信信号を帯域通過させ、且つ第１バンドの送信周波数の信号を遮断するフィルタである。この段間フィルタ２２は本発明に係る「第１送信フィルタ」の一例である。後段増幅器２３は段間フィルタ２２を通過した信号を電力増幅する。段間フィルタ２２の特性と作用については後に詳述する。
ＬＮＡ（低雑音増幅器）１６は第１バンドの受信信号を増幅し、ＬＮＡ２６は第２バンドの受信信号を増幅する。ＬＮＡ１６からは増幅された第１バンドの受信信号が出力され、ＬＮＡ２６からは増幅された第２バンドの受信信号が出力される。ＬＮＡ１６，２６の出力はＲＦＩＣ２０１の所定の受信信号ポートに接続されている。 アンテナ共用器１４は第１バンドの送信信号と受信信号とを分波し、アンテナ共用器２４は第２バンドの送信信号と受信信号とを分波する。これらアンテナ共用器１４，２４は、送信信号を通過させるローパスフィルタと受信信号を通過させるハイパスフィルタとで構成される。
スイッチ１５は、いわゆるSPxT（Single Pole x Through、１対多）高周波スイッチであり、複数の個別ポートと一つの共通ポートを有する。高周波スイッチ１５は、複数の個別ポートに接続された通信回路のいずれかを選択し、共通ポートと接続する。同様に、スイッチ２５もSPxT高周波スイッチであり、複数の個別ポートと一つの共通ポートを有する。高周波スイッチ２５は、複数の個別ポートに接続された通信回路のいずれかを選択し、共通ポートと接続する。図１においては、アンテナ共用器１４，２４が接続された個別ポート以外に接続される回路の図示を省略している。
ダイプレクサ３０は第１バンドの送受信信号と第２バンドの送受信信号とを分波する分波器である。ダイプレクサ３０は、第１バンドの送受信信号を通過させるハイパスフィルタと、第２バンドの送受信信号を通過させるローパスフィルタとで構成される。なお、このハイパスフィルタは、バンドパスフィルタであってもよい。また、このローパスフィルタは、バンドパスフィルタであってもよい。
アンテナ３１は第１バンドと第２バンドの周波数帯で用いるデュアルバンドのアンテナまたは広帯域のアンテナである。
図１において、第１高周波電力増幅器１０と第２高周波電力増幅器２０とが近接していると、第１高周波電力増幅器１０と第２高周波電力増幅器２０とが、例えば、破線の結合経路ＣＰｆで示すように、空間を介して不要結合する。
これらのことにより、第２高周波電力増幅器２０に第２バンドの送信信号と第１バンドの送信信号とが入力される。段間フィルタ２２が単に第１バンドの送信周波数帯を通過させるよう通過特性を持つフィルタであれば、初段増幅器２１および後段増幅器２３の非線形性に起因して、上記第２バンドの送信信号と第１バンドの送信信号による相互変調歪成分が生じる。
上記の状況で、上記相互変調歪成分は、アンテナ共用器２４の送信ポートと受信ポートとの間のアイソレーションに応じて、アンテナ共用器２４の受信ポートから出力される（漏れる）。したがって、その相互変調歪成分（図１中に示すIMD）はアンテナ共用器２４の受信信号ポートから出力されて、第２バンドの受信信号に重畳される。その結果、上記相互変調歪成分の周波数帯が第２バンドの受信周波数帯に重なると、第２バンドの受信感度は劣化する。このように、第２バンドの受信周波数帯に重なる相互変調歪成分を以下「妨害波となる相互変調歪成分」という。
これに対し、本実施形態によれば、段間フィルタ２２は第１バンドの送信周波数の信号を遮断（減衰）する通過特性を有する。そのため、後段増幅器２３での第１バンドの送信周波数の信号を減衰させることができ、上記妨害波となる相互変調歪成分の発生が抑制される。
図２は上記段間フィルタ２２の通過特性を示す図である。この例は、LTEのBAND3が第１バンド、BAND8が第２バンドである。段間フィルタ２２は周波数ｆａ〜ｆｂで示す、第２バンド（BAND8）の送信周波数帯（880MHz〜915MHz）を帯域通過させる。また、段間フィルタ２２は、周波数ｆｐに減衰極を有し、周波数ｆｃ〜ｆｄで示す第１バンド（BAND3）の送信周波数帯（1710MHz〜1785MHz）を約-35dBまで減衰する。
段間フィルタ２２は後段増幅器２３の前段に挿入されているので、第２高周波電力増幅器２０の入力部に空間を介して第１バンドの送信信号が入力されても、その第１バンドの送信信号は段間フィルタ２２で減衰される。すなわち、外部からの回り込みによる第１バンドの送信信号成分を除去でき、第２高周波電力増幅器２０の後段増幅器２３での、妨害波となる相互変調歪成分の発生を抑えることができる。
なお、段間フィルタ２２の第１バンドの送信信号の減衰量は、所望のＩＭＤ特性を満たすことができればよいが、-50dBの減衰量を有することが望ましい。
また、高周波増幅器２０が複数の周波数帯の信号を増幅可能な場合、段間フィルタ２２の通過特性が可変であることが望ましい。
また、アンテナ共用器２４の送信ポートと受信ポートとの間のアイソレーションは、一般的に-45dBは確保できるので、上記段間フィルタ２２での減衰量-35dBと併せて-80dBが確保できる。したがって、第１高周波電力増幅器１０と第２高周波電力増幅器２０との間に必要な空間アイソレーションが緩和される。そのため、第１バンドの送受信経路および第２バンドの送受信経路のレイアウトを容易にできる。例えば、第１高周波電力増幅器１０と第２高周波電力増幅器２０との空間アイソレーションを高めるために、両者間の物理的な距離を大きくする、といった設計が不要になり、高周波電力増幅器の設計が容易になる。そのため、第１高周波電力増幅器１０および第２高周波電力増幅器２０を同一基板に設けたモジュールも構成できる。
次に、第２高周波電力増幅器２０内に図２に示した特性を有する段間フィルタ２２を備える高周波回路部品の、妨害波となる相互変調歪の改善効果の測定結果を示す。
図３はその測定回路である。ここでは、第２高周波電力増幅器２０の入力部に結合器４４が接続されている。結合器４４の第１入力部にはバンドパスフィルタ４３を介して第１信号発生回路４１が接続されている。結合器４４の第２入力部には第２信号発生回路４２が接続されている。第１信号発生回路４１はBAND8の送信周波数帯の中心周波数である897.5MHzの信号を発生する。第２信号発生回路４２はBAND3の送信周波数帯の中心周波数である1750MHzの信号を発生する。第２高周波電力増幅器２０の出力部にはアンテナ共用器２４の送信信号ポートが接続されている。アンテナ共用器２４の受信信号ポートにはスペクトラムアナライザ３２が接続されている。また、アンテナ共用器２４の共用ポートは抵抗終端されている。
このような測定回路を用い、妨害波である1750MHzの信号強度を変化させたときのアンテナ共用器２４の受信信号ポートの出力信号強度を測定した。また、第２高周波電力増幅器２０に段間フィルタ２２を設けない場合について、同様の測定を行った。
図４は、その結果を示す図である。図４の横軸は、相互変調歪を発生させる妨害波“Attacker”の強度である。図４の縦軸は、上記“Attacker”により発生したIMD4の強度である。なお、本実施例での妨害波は、第１バンドの送信波である。図４において、三角マーカーでプロットした点を結ぶ線は段間フィルタ２２が無い場合の特性であり、菱形マーカーでプロットした点を結ぶ線は段間フィルタ２２を備える場合の特性である。いずれも、897.5MHzの信号強度は23dBmである。
図４に表れているように、段間フィルタ２２を設けることによって、IMD4は約35dB改善された。
また、高周波電力増幅器で発生するＩＭＤノイズレベルによる受信感度の劣化許容量を−３ｄＢとすると、これに対応するＩＭＤのノイズレベルは−１６５ｄＢｍである。図４に表れているように、ＩＭＤのノイズレベルが−１６５ｄＢｍとなるのは、第１高周波電力増幅器と第２高周波電力増幅器への“Attacker”が−５０ｄＢｍであるときである。
一方、高周波電力増幅器の最大出力は規格により２０ｄＢｍに決まっているので、結局−７０ｄＢ以内のアイソレーションとなる物理的な距離に、第１高周波電力増幅器と第２高周波電力増幅器とのアイソレーションが配置されたときに、ＩＭＤのノイズレベルは−１６５ｄＢｍ以下となる。すなわち、ＩＭＤノイズレベルによる受信感度の劣化は−３ｄＢに収まることになる。したがって、第１高周波電力増幅器１０と第２高周波電力増幅器２０とは、−７０ｄＢのアイソレーションが確保される距離に配置されるだけでよくなる。
以上に示した例では、LTE-AdvancedにおけるBAND3とBAND8のキャリアアグリゲーションが行われるときの相互変調歪IMD4の改善について示した。本発明はこれに限らず、第１高周波電力増幅器に入力される第１バンドの送信周波数と第２高周波電力増幅器に入力される第２バンドの送信周波数とにより、妨害波となる相互変調歪を生じさせる関係の第１バンドと第２バンドでキャリアアグリゲーションが行われる場合に同様に適用できる。
LTE-Advancedにおいて上記「妨害波となる相互変調歪を生じさせる関係」となる第１バンドと第２バンドの例を、図５および図６に示す。図５はLTEの複数のバンドのうち、幾つかのバンドの送信周波数帯と受信周波数帯とを示す図である。図６は、上記バンドB1〜B26のうち２つのバンドでキャリアアグリゲーションを行う場合に生じる相互変調歪の周波数帯を示す図である。２つのバンドの周波数帯ｆ１，ｆ２と相互変調歪IMD2，IMD3，IMD4，IMD5，IMD7との関係は既に示したとおりである。
図６において、網掛けで示す周波数帯は、第２バンドの受信周波数帯域と重なる相互変調歪の周波数帯である。例えば、第１バンドがB3、第２バンドがB5である場合、IMD2の周波数帯886MHz〜936MHz、および861MHz〜961MHzは第２バンドB5の受信周波数帯869MHz〜894MHz帯と重なるので、上記バンドB3とB5は「妨害波となる相互変調歪を生じさせる関係」である。また、例えば、第１バンドがB8、第２バンドがB20である場合、IMD7の周波数帯583MHz〜808MHzは第２バンドB20の受信周波数帯791MHz〜821MHz帯と重なるので、上記バンドB8とB20も「妨害波となる相互変調歪を生じさせる関係」である。
《第２の実施形態》
図７は第２の実施形態に係る第２高周波電力増幅器２０の構成を示すブロック図である。その他の回路部（携帯端末の高周波回路部品）の構成は第１の実施形態で図１に示したとおりである。
図７は第２の実施形態に係る第２高周波電力増幅器２０の構成を示すブロック図である。その他の回路部（携帯端末の高周波回路部品）の構成は第１の実施形態で図１に示したとおりである。
図７に示す第２高周波電力増幅器２０は、前段フィルタ２２Ａ、初段増幅器２１、段間フィルタ２２Ｂおよび後段増幅器２３を備える。前段フィルタ２２Ａは、第２バンドの送信周波数帯の信号を通過させ、妨害波となる相互変調歪を生じさせる第１バンドの送信周波数帯の信号を遮断する。したがって、空間を介して高周波電力増幅器２０の入力部に第１バンドの送信信号が結合しても、その第１バンドの送信信号成分は前段フィルタ２２Ａで抑制されて、相互変調歪の発生は抑制される。
段間フィルタ２２Ｂも、第１バンドの送信周波数帯を遮断する特性を備えることが好ましい。そのことで、後段増幅器２３に入力される第１バンドの送信信号成分の抑制効果が高まる。
なお、後段増幅器２３の出力側（後段）に、第１バンドの送信周波数帯を遮断するフィルタを設けてもよい。その場合、第１バンドの送信信号が空間を介して後段増幅器２３に直接的に入っても、上記フィルタにより第１バンドの送信信号成分が抑制されて、後段増幅器２３による相互変調歪の発生抑制効果がある。
《第３の実施形態》
図８は第３の実施形態に係る高周波電力増幅モジュール１０３の構成を示すブロック図であり、図９は第３の実施形態に係る別の高周波電力増幅モジュール１０４の構成を示すブロック図である。その他の回路部（携帯端末の高周波回路部品）の構成は第１の実施形態で図１に示したとおりである。
図８は第３の実施形態に係る高周波電力増幅モジュール１０３の構成を示すブロック図であり、図９は第３の実施形態に係る別の高周波電力増幅モジュール１０４の構成を示すブロック図である。その他の回路部（携帯端末の高周波回路部品）の構成は第１の実施形態で図１に示したとおりである。
図８に示す高周波電力増幅モジュール１０３は、第１高周波電力増幅器１０、第２高周波電力増幅器２０およびフィルタ４０を備える。
第１高周波電力増幅器１０は、初段増幅器１１、段間フィルタ１２および後段増幅器１３を備える。第２高周波電力増幅器２０は、初段増幅器２１、段間フィルタ２２および後段増幅器２３を備える。これらの構成は第１の実施形態で示したものと同じである。
後段増幅器１３，２３の電源端子と電源ラインとの間にチョークコイルＬ１３，Ｌ２３がそれぞれ接続されている。同様に、初段増幅器１１，２１の電源端子と電源ラインとの間にチョークコイルＬ１１，Ｌ２１がそれぞれ接続されている。
上記電源ラインとグランドとの間にフィルタ４０が接続されている。このフィルタ４０は、キャパシタＣ１およびインダクタＬ１の直列回路で構成され、第１バンドの送信周波数の信号を減衰させる。
高周波増幅器１０，２０の電源ラインが互いに接続され、共通の電源供給路を有している。このため、上記フィルタ４０が無い場合、第１バンドの送信信号が電源ラインを経由して第２高周波電力増幅器２０の初段増幅器２１に漏洩することにより、第２高周波電力増幅器２０の出力信号（第２バンドの送信信号）に第１バンドの送信信号が重畳される。その結果、第２高周波電力増幅器２０で、第１バンドの送信信号と第２バンドの送信信号とによる相互変調歪が発生するおそれがある。
上記フィルタ４０を備えることで、図８に破線の矢印で示すように、上記第１バンドの送信信号（ノイズ）はフィルタ４０で抑制される。そのため、第２高周波電力増幅器２０での相互変調歪の発生が抑制される。
図９に示す高周波電力増幅モジュール１０４は、第１高周波電力増幅器１０、第２高周波電力増幅器２０およびフィルタ４０を備える。図８に示した例と異なり、フィルタ４０は第２高周波電力増幅器２０の後段増幅器２３の電源ライン付近に接続されている。このようにフィルタ４０を備えることで、図９に破線の矢印で示すように、第１バンドの送信信号（ノイズ）はフィルタ４０で抑制される。そのため、第２高周波電力増幅器２０での相互変調歪の発生が抑制される。特に、図９に示した例のように、第２高周波電力増幅器２０の後段増幅器２３の電源ライン付近にフィルタを設けることより、後段増幅器２３へ入る第１バンドの送信信号（ノイズ）は効果的に抑制され、その結果、相互変調歪の発生が効果的に抑制される。
図８、図９に示した例では、フィルタ４０をＬＣ直列回路で構成したが、これ以外に種々の構成を採ることができる。例えば、電源ラインにシリーズに接続したインダクタと、グランドに対してシャントに接続したキャパシタとで構成してもよいし、ＬＣ並列回路で構成してもよい。また、電源ラインにシリーズに接続したインダクタで構成してもよい。インダクタはフェライト基材にコイルパターンを形成したいわゆるチップフェライトビーズであってもよい。
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、段間フィルタを経由しない経路で信号を伝送するバイパス回路を備えた高周波電力増幅モジュールの例について示す。また、段間フィルタのフィルタ特性を変更できるようにした高周波電力増幅モジュールの例について示す。
第４の実施形態では、段間フィルタを経由しない経路で信号を伝送するバイパス回路を備えた高周波電力増幅モジュールの例について示す。また、段間フィルタのフィルタ特性を変更できるようにした高周波電力増幅モジュールの例について示す。
図１０は、第４の実施形態に係る高周波電力増幅モジュール１０５の構成を示すブロック図である。図１１は、第４の実施形態に係る別の高周波電力増幅モジュール１０６の構成を示すブロック図である。
図１０、図１１に示す高周波電力増幅モジュール１０５，１０６は、例えば第１の実施形態で図１に示した高周波回路部品の高周波電力増幅モジュール１０１と置換される。
図１０に示す高周波電力増幅モジュール１０５において、第１高周波電力増幅器１０は、初段増幅器１１、スイッチ１７，１８、段間フィルタ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、バイパス回路１９および後段増幅器１３を備える。また、第２高周波電力増幅器２０は、初段増幅器２１、スイッチ２７，２８、段間フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、バイパス回路２９および後段増幅器２３を備える。
段間フィルタ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのいずれも上記妨害波となる相互変調歪成分を減衰するが、それぞれフィルタ特性が異なる。
バイパス回路１９，２９は、使用周波数帯でフィルタリングする機能を有さない（所定周波数帯の減衰を目的としない）回路である。例えば、インダクタ、キャパシタまたはその両方を含むインピーダンス整合回路であってもよいし、単なる伝送線路であってもよい。
使用周波数帯域でフィルタリング機能を必要としない通信形態に対しては、スイッチ１７，１８は段間フィルタ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃではなく、バイパス回路１９を選択する。また、スイッチ２７，２８は段間フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃではなく、バイパス回路２９を選択する。このことにより、段間フィルタを経路選択した場合と比べて、挿入損失が低減されるので、低損失な経路を選択できる。
使用周波数帯域でフィルタリング機能を必要としない通信形態とは、例えば、上記妨害波となる相互変調歪成分が発生する周波数帯以外の周波数帯を使用する通信形態、もしくはアンテナ共用器１４，２４（図１参照）が、上記妨害波となる相互変調歪成分を十分に減衰することができる通信形態である。これらの通信形態を使用する場合、段間フィルタではなく、バイパス回路１９，２９を選択することにより、挿入損失を低減できる。
スイッチ１７，１８，２７，２８の切り替えは、ＩＣ（Integrated Circuit）で制御する。ＩＣは、使用周波数帯を判断する機能とスイッチの切り替えをコントロールする機能を有する。上記ＩＣは、妨害波となる相互変調歪成分の発生が結果的に抑制されるフィルタ特性を判定し、その結果によって、スイッチ１７，１８，２７，２８により所定の段間フィルタを選択する。また、ＩＣは、上記妨害波となる相互変調歪成分が発生する周波数帯か否か、または、アンテナ共用器１４，２４が上記妨害波となる相互変調歪成分を十分に減衰することができるか否かを判断し、その結果によって、スイッチ１７，１８，２７，２８が段間フィルタと選択するか、バイパス回路を選択するかを制御する。上記ＩＣは、ＲＦ（Radio Frequency）ＩＣ、ＢＢ（Base Band）ＩＣ、ＰＡコントロールＩＣ、アプリケーションプロセッサ等である。
図１１に示す高周波電力増幅モジュール１０６において、第１高周波電力増幅器１０は、初段増幅器１１、スイッチ１７，１８、段間フィルタ１２Ｖ、バイパス回路１９および後段増幅器１３を備える。また、第２高周波電力増幅器２０は、初段増幅器２１、スイッチ２７，２８、段間フィルタ２２Ｖ、バイパス回路２９および後段増幅器２３を備える。
段間フィルタ１２Ｖ，２２Ｖはフィルタ特性を可変とした可変フィルタ回路である。このように段間フィルタに可変フィルタ回路を用い、上記妨害波となる相互変調歪成分を効果的に減衰するように、可変フィルタ回路のフィルタ特性をＩＣで制御するように構成してもよい。また、可変フィルタ回路２２Ｖは、第２バンドの受信周波数の信号を遮断する機能を兼ねる。したがって、第２高周波電力増幅器２０から出力される、第２バンドの受信周波数の信号（ノイズ）は充分に抑制される。これにより、第２バンドの受信周波数の信号（ノイズ）が第２バンドの受信回路に回り込むことによる、第２バンドの受信感度の低下が抑制される。
可変フィルタの構成としては、固定フィルタに可変インダクタや可変キャパシタといった可変リアクタンス回路を接続した形態等を含む。
なお、第１の実施形態で図１に示した第１高周波電力増幅器１０だけを図１０または図１１に示す第１高周波電力増幅器１０に置換してもよい。すなわち、図１の第２高周波電力増幅器２０は図１の構成のままでもよい。第２高周波電力増幅器２０は、段間フィルタを経路とする可能性が高い。また、バイパス回路を追加するとモジュールが大型化してしまう。そのため、バイパス回路を必要とする可能性が高い第１高周波電力増幅器１０のみを図１０または図１１の第１高周波電力増幅器１０に置き換えることで、挿入損失を抑えつつ、第１高周波電力増幅器１０および第２高周波電力増幅器２０の双方にフィルタバイパス回路を追加する場合と比べて、小型化を実現できる。
また、第１の実施形態で図１に示した第２高周波電力増幅器２０だけを図１０または図１１の第２高周波電力増幅器２０に置換してもよい。すなわち、図１の第１高周波電力増幅器１０は図１の構成のままでもよい。
なお、実際の高周波信号の送信では、通信バンドに割り当てられた送信周波数帯域の全周波数幅を用いて送信を行うものとは限らない。例えば、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）の規格にしたがって、送信変調帯域の帯域幅に相当するチャンネル帯域幅（周波数帯域幅）である１．４ＭＨｚ、３ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚおよび２０ＭＨｚの中から、チャンネル帯域幅（周波数帯域幅）を選択して、送信を行うことが可能である。この場合、選択された送信変調帯域が使用周波数帯域に当たる。そして、上記段間フィルタは、送信帯域のうち使用する送信変調帯域のみを通過帯域とし、使用する送信変調帯域以外の送信帯域および受信帯域を減衰させればよい。
また、図１０に示す第１高周波電力増幅器１０および第２高周波電力増幅器２０が備える段間フィルタ（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）の数は例示であり、図１０に示したものに限らず何個でもよい。また、図１０に示す第１高周波電力増幅器１０および第２高周波電力増幅器２０が備えるバイパス回路１９，２９の数も例示であり、何個でもよい。
さらに、図１１に示す第１高周波電力増幅器１０および第２高周波電力増幅器２０が備える段間フィルタ（１２Ｖ，２２Ｖ）の数は例示であり、図１１に示したものに限らず何個でもよい。また、図１１に示す第１高周波電力増幅器１０および第２高周波電力増幅器２０が備えるバイパス回路１９，２９の数も例示であり、何個でもよい。
《第５の実施形態》
第５の実施形態では、第２バンドの受信周波数の信号を遮断する受信フィルタを含む第２高周波電力増幅器を備える高周波電力増幅モジュールについて示す。
第５の実施形態では、第２バンドの受信周波数の信号を遮断する受信フィルタを含む第２高周波電力増幅器を備える高周波電力増幅モジュールについて示す。
図１２は第５の実施形態に係る第２高周波電力増幅器５５の構成を示すブロック図である。その他の回路部（携帯端末の高周波回路部品）の構成は第１の実施形態で図１に示したとおりである。
図１２に示す第２高周波電力増幅器５５は、初段増幅器２１、段間フィルタ２２、受信フィルタ５２および後段増幅器２３を備える。段間フィルタ２２は、第２バンドの送信信号を帯域通過させ、妨害波となる相互変調歪を生じさせる第１バンドの送信周波数帯の信号を遮断するフィルタ（第１送信フィルタ）である。受信フィルタ５２は、第２バンドの受信周波数の信号を遮断する。したがって、第２高周波電力増幅器５５から出力される、第２バンドの受信周波数の信号（ノイズ）は充分に抑制される。これにより、第２バンドの受信周波数の信号（ノイズ）が第２バンドの受信回路に回り込むことによる、第２バンドの受信感度の低下が抑制される。
本実施形態では、初段増幅器２１の後段に受信フィルタ５２が接続されているので、第２バンドの受信周波数の信号（ノイズ）が初段増幅器２１の高調波歪みによって発生する場合でも、その信号（ノイズ）を抑制できる。また、初段増幅器２１の出力レベルは、第２高周波電力増幅器５５の出力レベルより相対的に低いので、受信フィルタ５２はこのような低電力に対応した回路でよい。すなわち、受信フィルタ５２の設計上の自由度が高い。
なお、本実施例では、段間フィルタ２２と、受信フィルタ５２とを別々に設けているが、１つのフィルタに統合して、そのフィルタに段間フィルタ２２と受信フィルタ５２の機能をもたせてもよい。この場合、上記統合したフィルタは固定フィルタであり、相互変調歪を発生させる送信波と、初段増幅器２１で発生した受信帯の雑音をフィルタリングする。この場合、固定フィルタは、バンドパスフィルタまたはバンドエリミネーションフィルタ等で実現する。あるいは、上記統合したフィルタを可変フィルタとして機能させ、相互変調歪を発生させる送信波と、初段増幅器２１で発生した受信帯の雑音をフィルタリングするようにしてもよい。
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、第２バンドの受信周波数の信号を遮断する受信フィルタを含む第２高周波電力増幅器を備える高周波電力増幅モジュールについて示す。
第６の実施形態では、第２バンドの受信周波数の信号を遮断する受信フィルタを含む第２高周波電力増幅器を備える高周波電力増幅モジュールについて示す。
図１３は第６の実施形態に係る第２高周波電力増幅器５６の構成を示すブロック図である。その他の回路部（携帯端末の高周波回路部品）の構成は第１の実施形態で図１に示したとおりである。
図１３に示す第２高周波電力増幅器５６は、初段増幅器２１、段間フィルタ２２、後段増幅器２３および受信フィルタ５２を備える。段間フィルタ２２は、第２バンドの送信信号を帯域通過させ、妨害波となる相互変調歪を生じさせる第１バンドの送信周波数帯の信号を遮断するフィルタ（第１送信フィルタ）である。受信フィルタ５２は、第２バンドの受信周波数の信号を遮断する。したがって、第２高周波電力増幅器５５から出力される、第２バンドの受信周波数の信号（ノイズ）は充分に抑制される。
本実施形態では、後段増幅器２３の後段に受信フィルタ５２が接続されているので、第２バンドの受信周波数の信号（ノイズ）が後段増幅器２３でも発生する場合でも、その信号（ノイズ）は減衰する。
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および変更が適宜可能である。例えば、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。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。
Ｃ１…キャパシタ
ＣＰｆ，ＣＰｒ…結合経路
Ｌ１…インダクタ
Ｌ１１，Ｌ２１…チョークコイル
Ｌ１３，Ｌ２３…チョークコイル
１０…第１高周波電力増幅器
１１，２１…初段増幅器
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…段間フィルタ（第２送信フィルタ）
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…段間フィルタ（第１送信フィルタ）
１２Ｖ…段間フィルタ（可変周波数フィルタ）
２２Ｖ…段間フィルタ（可変周波数フィルタ）
１３，２３…後段増幅器
１４，２４…アンテナ共用器
１５，２５…スイッチ
１６，２６…ＬＮＡ
１７，２７…スイッチ
１８，２８…スイッチ
１９，２９…バイパス回路
２０…第２高周波電力増幅器
２２Ａ…前段フィルタ
２２Ｂ…段間フィルタ３０…ダイプレクサ
３１…アンテナ
３２…スペクトラムアナライザ
４０…フィルタ
４１…第１信号発生回路
４２…第２信号発生回路
４３…バンドパスフィルタ
４４…結合器
５２…受信フィルタ
５５，５６…第２高周波電力増幅器
１０１，１０３，１０４…高周波電力増幅モジュール
２０１…ＲＦＩＣ
ＣＰｆ，ＣＰｒ…結合経路
Ｌ１…インダクタ
Ｌ１１，Ｌ２１…チョークコイル
Ｌ１３，Ｌ２３…チョークコイル
１０…第１高周波電力増幅器
１１，２１…初段増幅器
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…段間フィルタ（第２送信フィルタ）
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…段間フィルタ（第１送信フィルタ）
１２Ｖ…段間フィルタ（可変周波数フィルタ）
２２Ｖ…段間フィルタ（可変周波数フィルタ）
１３，２３…後段増幅器
１４，２４…アンテナ共用器
１５，２５…スイッチ
１６，２６…ＬＮＡ
１７，２７…スイッチ
１８，２８…スイッチ
１９，２９…バイパス回路
２０…第２高周波電力増幅器
２２Ａ…前段フィルタ
２２Ｂ…段間フィルタ３０…ダイプレクサ
３１…アンテナ
３２…スペクトラムアナライザ
４０…フィルタ
４１…第１信号発生回路
４２…第２信号発生回路
４３…バンドパスフィルタ
４４…結合器
５２…受信フィルタ
５５，５６…第２高周波電力増幅器
１０１，１０３，１０４…高周波電力増幅モジュール
２０１…ＲＦＩＣ
Claims (14)
- 少なくとも第１バンドの送信と第２バンドの送信および受信とを同時に行うキャリアアグリゲーションを行う高周波回路部品において、
前記第１バンドの送信信号および受信信号を分波する第１アンテナ共用器と、
前記第２バンドの送信信号および受信信号を分波する第２アンテナ共用器と、
前記第１アンテナ共用器に接続され、前記第１バンドの送信信号を増幅する第１高周波電力増幅器と、
前記第２アンテナ共用器に接続され、前記第２バンドの送信信号を増幅する第２高周波電力増幅器と、
前記第２アンテナ共用器に接続され、前記第２バンドの受信信号を受信する受信回路と、
を備え、
前記第１バンドおよび前記第２バンドは、前記第１バンドの送信信号の周波数と前記第２バンドの送信信号の周波数とにより、前記第２バンドの受信信号の周波数帯域と重なる周波数の相互変調歪を生じさせ得る周波数帯であり、
前記第２高周波電力増幅器は、前記第２バンドの送信信号を通過させ前記第１バンドの送信信号を遮断する第１送信フィルタを備えることを特徴とする、高周波回路部品。 - 前記第１高周波電力増幅器は前記第２バンドの送信信号を遮断する第２送信フィルタを備えることを特徴とする、請求項１に記載の高周波回路部品。
- 前記第１高周波電力増幅器は、少なくとも、第１前段増幅器と、第１後段増幅器を備え、
前記第１前段増幅器は、前記第１バンドの送信信号を増幅し、
前記第２送信フィルタは、前記第１前段増幅器と前記第１後段増幅器との間に配置され、
前記第１後段増幅器は、前記第２送信フィルタを通過した信号を増幅する、請求項２に記載の高周波回路部品。 - 前記第２高周波電力増幅器は、少なくとも、第２前段増幅器と、第２後段増幅器を備え、
前記第２前段増幅器は、前記第２バンドの送信信号を増幅し、
前記第１送信フィルタは、前記第２前段増幅器と前記第２後段増幅器との間に配置され、
前記第２後段増幅器は、前記第１送信フィルタを通過した信号を増幅する、請求項１に記載の高周波回路部品。 - 前記第２高周波電力増幅器は、前記第２バンドの受信信号を遮断する受信フィルタを備える、請求項１から４のいずれかに記載の高周波回路部品。
- 前記第２高周波電力増幅器は、前記第２バンドの受信信号を遮断する受信フィルタを備え、
前記第１送信フィルタおよび前記受信フィルタは、前記第２前段増幅器と前記第２後段増幅器との間に配置された、請求項４に記載の高周波回路部品。 - 前記第１送信フィルタは、可変周波数フィルタであり、前記受信フィルタの機能を兼ねる、請求項５または６に記載の高周波回路部品。
- 前記第１送信フィルタは、固定フィルタであり、
前記固定フィルタは、前記受信フィルタの機能を兼ねる、請求項５または６に記載の高周波回路部品。 - 前記第２高周波電力増幅器は、前記第２バンドの受信信号を遮断する受信フィルタを備え、
前記第１送信フィルタは、前記第２前段増幅器と前記第２後段増幅器との間に配置され、
前記受信フィルタは、前記第２後段増幅器の後段に接続されている、請求項４に記載の高周波回路部品。 - 前記第１バンドの周波数は、前記第２バンドの周波数よりも高い、請求項１から９のいずれかに記載の高周波回路部品。
- 前記第１高周波電力増幅器と前記第２高周波電力増幅器とは、−７０ｄＢ以下のアイソレーションとなる距離に配置されている、請求項１から１０のいずれかに記載の高周波回路部品。
- 前記第１高周波電力増幅器および前記第２高周波電力増幅器は共通の電源供給路を有し、前記電源供給路に挿入され、前記第１バンドの送信信号を抑制するフィルタを更に備える、請求項１から１１のいずれかに記載の高周波回路部品。
- 前記フィルタを経由しない経路で信号を伝送するバイパス回路を更に備えた、請求項１２に記載の高周波回路部品。
- 請求項１から１３のいずれかに記載の高周波回路部品と、当該高周波回路部品に接続される高周波回路と、を備える通信装置。
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