JPWO2017135408A1 - 高周波モジュール - Google Patents

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Abstract

本発明に係る高周波モジュール（１）は、第一共通端子（１１ａ）、第二共通端子（１１ｂ）、及び、複数の選択端子（１２ａ及び１２ｂ）を有し、第一共通端子（１１ａ）と第二共通端子（１１ｂ）とを複数の選択端子（１２ａ及び１２ｂ）のうち互いに異なる選択端子に選択的に接続する第一スイッチ回路（１０）と、アンテナに接続されることなく第二共通端子（１１ｂ）と接続される整合回路（２０）とを備える。

Description

本発明は、高周波モジュールに関する。
近年、携帯電話に代表される通信装置の多バンド化（マルチバンド化）に伴い、複数の通信バンドの送受信を行う高周波モジュールが知られている。このような高周波モジュールでは、アンテナに接続される共通端子と送信系の回路または受信系の回路に接続される複数の選択端子とを備えるスイッチ回路が設けられる（例えば、特許文献１参照）。この構成によれば、スイッチＩＣ（スイッチ回路）の被選択端子（選択端子）に接続される送信経路に位相回路を設けることにより、送信信号の位相を調整する。よって、位相回路が設けられた送信経路と他の被選択端子に接続される伝送経路との間のアイソレーションが高められている。
国際公開第２０１５／１５６０７９号
しかしながら、この構成では、伝送対象の高周波信号の経路（すなわち送信経路）に位相回路が設けられることにより、通過特性が劣化する場合がある。
また、通信装置のさらなる多バンド化に伴い、１つのスイッチ回路に設けられる選択端子の数は増加傾向にある。このため、スイッチ回路の大型化を抑制しつつ選択端子の数を増やした場合、選択端子同士の間隔が狭くなる等によって、選択端子間のアイソレーションが劣化する虞がある。
なお、アイソレーションとは任意の２点間の分離の度合いを示し、以下では、特に選択端子間の分離の度合いとして説明する。
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる高周波モジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、第一共通端子、第二共通端子、及び、複数の選択端子を有し、前記第一共通端子と前記第二共通端子とを、前記複数の選択端子のうち互いに異なる選択端子に選択的に接続する第一スイッチ回路と、アンテナに接続されることなく前記第二共通端子と接続される整合回路とを備える。
このように、第一スイッチ回路の第二共通端子に接続される整合回路を設けることにより、第一共通端子と接続される選択端子から漏れ出した不要な信号が、他の選択端子から第一スイッチ回路の外に漏れ出しにくくなる。具体的には、第二共通端子と接続される選択端子に漏れ出した（回り込んだ）不要な信号は、当該選択端子よりも整合回路に接続された第二共通端子から漏れやすくなる。その結果、当該選択端子から第一スイッチ回路の外に漏れ出す不要な信号を抑制することができるので、アイソレーションを高めることができる。また、整合回路は１以上のアンテナのいずれにも接続されない。つまり、整合回路は、高周波モジュールの伝送対象の信号経路とは異なる経路に設けられるため、通過特性の劣化を招きにくい。このように、本態様に係る高周波モジュールは、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる。
また、前記整合回路は、前記第二共通端子と直列に接続されていることにしてもよい。
また、前記整合回路は、前記第二共通端子とグランド電位との間に設けられたシャント接続型の素子を有することにしてもよい。
このように整合回路がシャント接続型の素子を有することにより、第二共通端子と接続される選択端子に回り込んだ不要な信号は、第二共通端子及び整合回路を介してグランドに流れ出やすくなる。このため、当該選択端子から第一スイッチ回路の外に漏れ出す不要な信号を抑制することができるので、アイソレーションをさらに高めることができる。
また、前記整合回路は、前記複数の選択端子のうち前記第一共通端子と接続される選択端子に対応する周波数帯域を通過帯域に含むフィルタ型の整合回路であることにしてもよい。
このように整合回路がフィルタ型の整合回路であることにより、第二共通端子から整合回路に漏れ出した不要な信号の反射を抑制することができる。よって、このような反射によって第二共通端子に接続された選択端子から第一スイッチ回路の外に漏れ出す不要な信号を抑制することができる。したがって、アイソレーションをさらに高めることができる。
また、前記整合回路は、ローパスフィルタ型の整合回路であることにしてもよい。
このように整合回路がローパスフィルタ型の整合回路であることにより、整合回路に対して広い通過帯域が求められる場合であっても、高周波モジュールを容易に作製することができる。
また、前記第一共通端子に接続される第一アンテナを備えることにしてもよい。
このように第一アンテナを備えることにより、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる、アンテナ内蔵の高周波モジュールを実現できる。
また、上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る高周波モジュールは、第一共通端子、第二共通端子、及び、複数の選択端子を有し、前記第一共通端子と前記第二共通端子とを、前記複数の選択端子のうち互いに異なる選択端子に選択的に接続する第一スイッチ回路と、入力端子、第一出力端子及び第二出力端子を備えた第二スイッチ回路と、整合回路とを備え、前記第二共通端子は前記入力端子に接続されており、前記第二スイッチ回路は、前記入力端子を前記第一出力端子及び前記第二出力端子に択一的に接続し、前記整合回路は、前記第二出力端子に接続されている。
このように第二共通端子を第二アンテナ及び整合回路に択一的に接続する第二スイッチ回路を備えることにより、第一アンテナ及び第二アンテナの両方を用いて送受信する、例えばキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）方式に適用することができる。具体的には、非ＣＡ動作時には通過特性の劣化を抑制しつつアイソレーションを高めることができるとともに、通過特性の良好なＣＡ動作時を可能にする。
また、このような他の一態様に、上述した一態様を適宜組み合わせてよい。
また、前記第一出力端子に接続される第二アンテナを備えることにしてもよい。
本発明により、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる高周波モジュールが提供される。
図１は、実施の形態１に係る高周波モジュールの回路図である。 図２は、実施の形態１に係る高周波モジュールのアイソレーション特性を示すグラフである。 図３は、実施の形態１に係る高周波モジュールの通過特性を示すグラフである。 図４は、比較例１に係る高周波モジュールの回路図、及び、その問題を示す図である。 図５は、比較例２に係る高周波モジュールの構成を示す回路図である。 図６は、実施の形態１に係る高周波モジュールの信号が伝搬される様子を模式的に示す図である。 図７は、実施の形態２に係る高周波モジュールの回路図である。 図８は、実施の形態２に係る高周波モジュールの非ＣＡ動作時におけるアイソレーション特性を示すグラフである。 図９は、実施の形態２に係る高周波モジュールの非ＣＡ動作時における通過特性を示すグラフである。 図１０は、実施の形態２に係る高周波モジュールのＣＡ動作時における第一アンテナ及び第二アンテナに関する通過特性を示すグラフである。 図１１は、実施の形態２の変形例に係る高周波モジュールの回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る高周波モジュール１の回路図である。
同図に示す高周波モジュール１は、マルチバンド対応の高周波モジュールであり、例えば、携帯電話等の通信装置のフロントエンドに配置される。高周波モジュール１は、第一アンテナＡＮＴ１に接続され、本実施の形態では第一アンテナＡＮＴ１を内蔵する。なお、高周波モジュール１は第一アンテナＡＮＴ１を内蔵しなくてもよい。
高周波モジュール１は、複数のバンドのうち所定のバンドの高周波信号（送信信号または受信信号）を第一アンテナＡＮＴ１と、高周波信号を信号処理するＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の信号処理回路（不図示）との間で伝送する。
本実施の形態では、高周波モジュール１は、低域（Ｌｏｗ Ｂａｎｄ、以下ではＬＢ帯）の高周波信号が入力または出力されるＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢと、高域（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄ、以下ではＨＢ帯）の高周波信号が入力または出力されるＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢとを備える。高周波モジュール１は、第一アンテナＡＮＴ１とＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢとの間、及び、第一アンテナＡＮＴ１とＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢとの間で、高周波信号を選択的に伝送する。
例えば、高周波モジュール１は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に対応し、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）にて規定されたＢａｎｄ（周波数帯域）の高周波信号を伝送する。高周波モジュール１は、ＬＢ帯の高周波信号として例えばＢａｎｄ８（送信帯域：８８０−９１５ＭＨｚ、受信帯域：９２５−９６０ＭＨｚ）の高周波信号を伝送し、ＨＢ帯の高周波信号として例えばＢａｎｄ１（送信帯域：１９２０−１９８０ＭＨｚ、受信帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）の高周波信号を伝送する。
具体的には、高周波モジュール１は、図１に示すように、第一スイッチ回路１０及び整合回路２０を備える。
第一スイッチ回路１０は、第一アンテナＡＮＴ１に接続される第一共通端子１１ａと、第一アンテナＡＮＴ１に接続されない第二共通端子１１ｂと、複数の選択端子（ここでは２つの選択端子１２ａ及び１２ｂ）とを有する。そして、第一スイッチ回路１０は、例えば外部からの制御信号に基づいて、第一共通端子１１ａと第二共通端子１１ｂとを、複数の選択端子１２ａ及び１２ｂの互いに異なる選択端子に選択的に接続する。つまり、第一共通端子１１ａと第二共通端子１１ｂとは、複数の選択端子１２ａ及び１２ｂに対して排他的に接続される。
第一共通端子１１ａは、伝送経路１３ａを介して第一アンテナＡＮＴ１に接続され、かつ、整合回路２０に接続されない共通端子であり、例えば制御信号に基づいて選択端子１２ａ及び１２ｂの一方に接続される。なお、第一共通端子１１ａは、整合回路２０とは異なる第一アンテナＡＮＴ１用の整合回路またはフィルタ等を介して第一アンテナＡＮＴ１に接続されてもかまわない。
第二共通端子１１ｂは、伝送経路１３ｂを介して整合回路２０に接続され、かつ、第一アンテナＡＮＴ１に接続されない共通端子であり、例えば制御信号に基づいて選択端子１２ａ及び１２ｂの他方に接続される。なお、第二共通端子１１ｂは、第一アンテナＡＮＴ１とは異なるアンテナに接続されてもかまわない。つまり、高周波モジュール１は、第一アンテナＡＮＴ１を含む複数のアンテナに接続されてもかまわない。
選択端子１２ａ及び１２ｂは、本実施の形態では互いに異なるバンドに対応し、選択端子１２ａがＬＢ帯（例えばＢａｎｄ８）に対応し、選択端子１２ｂがＨＢ帯（例えばＢａｎｄ１）に対応する。具体的には、選択端子１２ａは、伝送経路１４ａを介してＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢに接続される。また、選択端子１２ｂは、伝送経路１４ｂを介してＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢに接続される。なお、選択端子１２ａ及び１２ｂの各々が対応するバンドはこれに限らず、例えば、選択端子１２ａがＨＢ帯に対応し、選択端子１２ｂがＬＢ帯に対応してもかまわない。なお、選択端子１２ａ及び１２ｂは、同一のバンドに対応していてもかまわない。
このような第一スイッチ回路１０は、本実施の形態ではＤＰＤＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）の高周波スイッチＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって構成され、例えば１チップで構成されている。また、第一スイッチ回路１０の各種端子（第一共通端子１１ａ、第二共通端子１１ｂ、ならびに、選択端子１２ａ及び１２ｂ）は、例えば、第一スイッチ回路１０を構成するＩＣチップに設けられる表面電極（パッド）あるいは当該表面電極に接続される配線パターンである。
整合回路２０は、第一アンテナＡＮＴ１を含む１以上のアンテナのいずれにも接続されることなく第二共通端子１１ｂと接続される。つまり、本実施の形態では整合回路２０は、第一アンテナＡＮＴ１に接続されることなく第二共通端子１１ｂと接続される。すなわち、整合回路２０はいかなるアンテナにも接続されないため、いわゆるアンテナ用の整合回路とは異なる。
具体的には、整合回路２０は、第二共通端子１１ｂと直列に接続され、第二共通端子１１ｂから伝送経路１３ｂに漏れ出した高周波信号の反射を抑制する。例えば、整合回路２０は、第二共通端子１１ｂのインピーダンス（出力インピーダンス）と高周波モジュール１の特性インピーダンス（例えば５０Ω）との整合を図る回路である。また、例えば、整合回路２０は、選択端子１２ａ及び１２ｂから第二共通端子１１ｂ側を見たインピーダンスが、選択端子１２ａ及び１２ｂからＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢ及びＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢ側を見たインピーダンスよりも小さくなるように設けられていてもよい。
さらに具体的には、整合回路２０は、複数の選択端子１２ａ及び１２ｂのうち第一共通端子１１ａと接続される選択端子に対応する周波数帯域を通過帯域に含むフィルタ型の整合回路である。本実施の形態では、第一共通端子１１ａは複数の選択端子１２ａ及び１２ｂのいずれとも接続可能なため、整合回路２０はＬＢ帯及びＨＢ帯の両方を通過帯域に含む。また、本実施の形態では、整合回路２０は、ローパスフィルタ型の整合回路である。
図１に示すように、整合回路２０は、第二共通端子１１ｂとグランド電位との間に設けられたシャント接続型の素子（ここではキャパシタ２１２）を有する。具体的には、整合回路２０は、一端が第二共通端子１１ｂに接続されるインダクタ２１１と、一端がインダクタ２１１の他端に接続されて他端がグランド電位に接続されるキャパシタ２１２とを有する。つまり、整合回路２０は、伝送経路１３ｂに直列に接続されるインダクタ２１１と、伝送経路１３ｂとグランド電位との間にシャント接続されるキャパシタ２１２とを有する。
インダクタ２１１及びキャパシタ２１２の定数は、特に限定されず、これらによって構成されるローパスフィルタの通過帯域が、上述した第一共通端子１１ａと接続される選択端子に対応する周波数帯域を含むように適宜決定される。なお、整合回路２０の回路構成は、これに限定されず、例えば、伝送経路１３ｂに直列に接続されるインダクタとシャント接続されるキャパシタとが多段に接続されていてもかまわない。
このような整合回路２０は、例えば、表面弾性波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を利用した弾性表面波フィルタによって構成された圧電体チップである。なお、整合回路２０は、ＳＡＷを利用した弾性波フィルタに限定されず、バルク波（ＢＡＷ： Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を利用した弾性波フィルタであってもかまわない。また、チップインダクタ及びチップコンデンサ等を適宜組み合わせて構成されたフィルタであってもかまわない。
なお、図１では、整合回路２０の第二共通端子１１ｂと反対側（図中の左側）はグランド電位に接続されている。つまり、整合回路２０は第二共通端子１１ｂとグランド電位とを接続する伝送経路１３ｂに挿入されていると示されているが、これに限らない。例えば、整合回路２０の第二共通端子１１ｂと反対側には、減衰器等の他の素子が設けられていてもかまわない。
以上のように構成された本実施の形態に係る高周波モジュール１は、次のように動作する。なお、ＨＢ帯の高周波信号を伝送する場合の高周波モジュール１の動作については、ＬＢ帯の高周波信号を伝送する場合に比べて、第一スイッチ回路１０での接続関係が異なるに過ぎない。具体的には、ＨＢ帯の高周波信号を伝送する場合、第一共通端子１１ａは選択端子１２ｂに接続され、第二共通端子１１ｂは選択端子１２ａに接続される。このため、以下では、高周波モジュール１の動作について、ＬＢ帯の高周波信号を伝送する場合について説明し、ＨＢ帯の高周波信号を伝送する場合については、説明を省略する。
高周波モジュール１がＬＢ帯の高周波信号を伝送する場合、第一スイッチ回路１０は、例えば制御回路等から入力される制御信号に基づいて、次のように動作する。
つまり、第一スイッチ回路１０は、第一共通端子１１ａをＬＢ帯に対応する選択端子１２ａに接続するとともに、第二共通端子１１ｂをＨＢ帯に対応する選択端子１２ｂに接続する。これにより、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢから入力された高周波信号（送信信号）は、第一スイッチ回路１０を通過して第一アンテナＡＮＴ１から送信される。また、第一アンテナＡＮＴ１から入力された高周波信号（受信信号）は、第一スイッチ回路１０を通過してＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢから出力される。
このように、第一スイッチ回路１０は、伝送対象の信号（ここではＬＢ帯の高周波信号）に対応する選択端子１２ａを、第一アンテナＡＮＴ１に接続される第一共通端子１１ａに接続する。また、これとともに、伝送対象でない信号（ここではＨＢ帯の高周波信号）に対応する選択端子１２ｂを、整合回路２０に接続される第二共通端子１１ｂに接続する。
図２及び図３は、このときの高周波モジュール１の特性を示すグラフである。具体的には、図２は、高周波モジュール１のアイソレーション特性を示すグラフである。図３は、高周波モジュール１の通過特性を示すグラフである。
なお、これらの図には、本実施の形態によって奏される効果を分かりやすくするため、後述する比較例２の特性も併せて示されている。
なお、図２では、アイソレーション特性として、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢからＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢへの通過特性が示されている。つまり、縦軸はＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢから入力された送信信号の強度に対するＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢで観測された信号の強度比（アイソレーション）を示す。横軸は、周波数を示し、高周波モジュール１の使用周波数帯域(送信信号の帯域または受信信号の帯域)を含む周波数帯域の周波数が示されている。
また、図３では、通過特性として、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢと第一アンテナＡＮＴ１との間の挿入損失が示されている。つまり、縦軸はＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢから入力された送信信号の強度に対する第一アンテナＡＮＴの入力側で観測された信号の強度比（挿入損失）を示す。横軸は図２と同様に周波数を示す。
また、ＨＢ帯の高周波信号を伝送する場合の高周波モジュール１の通過特性は、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢにＨＢ帯の高周波信号を入力した場合の通過特性に相当する。このため、以下で説明するアイソレーション特性は、ＨＢ帯の高周波信号を伝送する場合のＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢからＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢへの通過特性も兼ねる。同様に、以下で説明する通過特性は、ＨＢ帯の高周波信号を伝送する場合のＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢから第一アンテナＡＮＴ１への通過特性も兼ねる。
これらアイソレーション特性及び通過特性に関する事項は、特に言及しない限り、以降においても同様である。
図２及び図３に示されるアイソレーション特性及び通過特性は、ＤＰＤＴの第一スイッチ回路１０に代わり、ＳＰＤＴのスイッチ回路を用いた高周波モジュールに比べて、良好な特性を示す。このことの理解を容易にするために、参考として、比較例１を用いて説明する。
図４は、比較例１に係る高周波モジュール８０１の回路図、及び、その問題を示す図である。
同図に示す比較例１に係る高周波モジュール８０１は、実施の形態に係る高周波モジュール１に比べて、整合回路２０を備えず、ＤＰＤＴの第一スイッチ回路１０に代わりＳＰＤＴのスイッチ回路８１０を備える。
このようなスイッチ回路８１０は、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢから入力された送信信号を伝送する場合、共通端子８１１をＬＢ帯に対応する選択端子８１２ａに接続するとともに、ＨＢ帯に対応する選択端子８１２ｂは共通端子８１１に接続されない。
このため、比較例１に係る高周波モジュール８０１では、スイッチ回路８１０において選択端子８１２ａから漏れ出した送信信号（不要な信号）が選択端子８１２ｂに回り込んだ場合、この不要な信号がＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢから出力される虞がある。つまり、図４において示されている程度のアイソレーション特性を有する。
このような不要な信号を抑制することは、次の観点から、ＬＴＥ等での通信において特に重要である。すなわち、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢまたはＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢがデュプレクサ等を介して受信系の回路に接続されている場合、受信系の回路は微小な受信信号に合わせて設計されている。このため、不要な信号が受信系の回路に漏れ込んだ場合、当該回路を構成する素子に劣化等の不具合が生じ得る。
そこで、ＳＰＤＴのスイッチ回路８１０に代わり、ＤＰＤＴのスイッチ回路を設けることで、開放状態となる選択端子をなくし不要な信号を抑制する比較例２の構成が考えられる。
図５は、比較例２に係る高周波モジュール９０１の構成を示す回路図である。
同図に示す高周波モジュール９０１は、上述した実施の形態に係る高周波モジュール１と同様にＤＰＤＴの第一スイッチ回路１０を備えるが、第二共通端子１１ｂが整合回路２０に代わり５０Ωの終端抵抗Ｒ５０を介してグランド電位に接続されている点が異なる。
このように構成された比較例２に係る高周波モジュール９０１では、比較例１に比べてアイソレーションを高めることができると推測される。すなわち、第一スイッチ回路１０において選択端子１２ａから漏れ出した送信信号が選択端子１２ｂに回り込んだ場合であっても、この送信信号が選択端子１２ｂに接続された第二共通端子１１ｂを介してグランド電位に流れ込むことにより、ＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢから出力されにくくなると推測される。
図２中及び図３中の比較例２で示されるグラフは、このときの比較例２に係る高周波モジュール９０１のアイソレーション特性を示すグラフである。
図２から分かるように、本実施の形態に係る高周波モジュール１によれば、比較例２に係る高周波モジュール９０１に比べ、さらにアイソレーションが高められている。
このことは、次のように推測される。すなわち、第二共通端子１１ｂを終端抵抗Ｒ５０によって終端した場合であっても、選択端子１２ａから第二共通端子１１ｂ側を見たインピーダンスが選択端子１２ａからＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢ側を見たインピーダンスよりも大きくなり得る。このため、第二共通端子１１ｂを終端した場合であっても、選択端子１２ａから不要な信号が漏れ得ると推測される。
また、図３から分かるように、本実施の形態に係る高周波モジュール１によれば、比較例２に係る高周波モジュール９０１に比べて、通過特性の劣化が抑制されており、詳細には通過特性が維持されている。ここで、「通過特性の劣化」とは挿入損失が増大(悪化)することを意味する。つまり、「通過特性の劣化が抑制される」とは、挿入損失が維持または低減（改善）されることを意味する。
すなわち、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、比較例１及び比較例２に比べて、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる。以下、このような効果が奏される理由について、図６を用いて説明する。
図６は、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、送信信号が伝搬する様子を模式的に示す図である。
同図に示すように、例えば、ＬＢ帯の送信信号が入力されると、第一スイッチ回路１０において選択端子１２ａからＬＢ帯の送信信号が漏れ出して、選択端子１２ｂに回り込む場合がある。このような信号の回り込みは、例えば、第一スイッチ回路１０が半導体基板上に形成されている場合に、当該半導体基板を介して信号が回り込みやすいため顕著となる。また、第一スイッチ回路１０がＩＣチップで構成されている場合には、ＩＣチップの小型化にともなって、選択端子１２ａと選択端子１２ｂとの間隔が狭い場合にも顕著となる。ただし、高周波モジュール１全体の小型化のためには、第一スイッチ回路１０を半導体基板上に形成してチップ化することが望ましい。
そこで、本実施の形態に係る高周波モジュール１によれば、第一スイッチ回路１０の第二共通端子１１ｂに接続される整合回路２０を設けることにより、第一共通端子１１ａと接続される選択端子（図６では選択端子１２ａ）から漏れ出した不要な信号（図６ではＬＢ帯の送信信号）が、他の選択端子（図６では選択端子１２ｂ）から第一スイッチ回路１０の外に漏れ出しにくくなる。具体的には、第二共通端子１１ｂと接続される選択端子に漏れ出した（回り込んだ）不要な信号は、当該選択端子よりも整合回路２０に接続された第二共通端子１１ｂから漏れ出やすくなる。その結果、当該選択端子から第一スイッチ回路１０の外に漏れ出す不要な信号を抑制することができるので、アイソレーションを高めることができる。また、整合回路２０は１以上のアンテナのいずれにも接続されない。つまり、整合回路２０は、高周波モジュール１の伝送対象の信号経路（図６では伝送経路１４ａ及び１３ａ）とは異なる経路（図６では伝送経路１３ｂ）に設けられるため、通過特性の劣化を招きにくい。このように、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる。
なお、アイソレーションを高める構成として、３以上の選択端子のうち一の選択端子を、直接または終端抵抗を介してグランド電位に接続する構成が考えられる。このような構成では、スイッチ回路において他の任意の選択端子から漏れ出した不要な信号の一部が当該一の選択端子を介してグランドに流れるため、他の選択端子の間のアイソレーションを高めることができ得る。しかしながら、このような構成では、グランド電位に接続された一の選択端子と他の選択端子とを接続することはできない。
これに対して、本実施の形態では、選択端子と接続される第二共通端子１１ｂを整合回路２０と接続する。これにより、上記の構成に比べて、選択端子から漏れ出す不要な信号をさらに抑制することができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１によれば、整合回路２０がシャント接続型の素子（本実施の形態ではキャパシタ２１２）を有することにより、第二共通端子１１ｂと接続される選択端子に回り込んだ不要な信号は、第二共通端子１１ｂ及び整合回路２０を介してグランドに流れ出やすくなる。このため、当該選択端子から第一スイッチ回路１０の外に漏れ出す不要な信号を抑制することができるので、アイソレーションをさらに高めることができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１によれば、整合回路２０がフィルタ型の整合回路であることにより、第二共通端子１１ｂから整合回路２０に漏れ出した不要な信号の反射を抑制することができる。よって、このような反射によって第二共通端子１１ｂに接続された選択端子から第一スイッチ回路１０の外に漏れ出す不要な信号を抑制することができる。したがって、アイソレーションをさらに高めることができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１によれば、整合回路２０がローパスフィルタ型の整合回路であることにより、整合回路２０に対して広い通過帯域が求められる場合であっても、高周波モジュールを容易に作製することができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１によれば、第一アンテナＡＮＴ１を備えることにより、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる、アンテナ内蔵の高周波モジュールを実現できる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る高周波モジュールについて説明する。
図７は、本発明の実施の形態２に係る高周波モジュール２０１の回路図である。
同図に示す高周波モジュール２０１は、複数のアンテナ（本実施の形態では２つのアンテナ、すなわち第一アンテナＡＮＴ１及び第二アンテナＡＮＴ２）に接続される高周波モジュールであり、当該複数のアンテナを内蔵する。なお、高周波モジュール２０１は当該複数のアンテナの少なくとも１つを内蔵しなくてもかまわない。
本実施の形態に係る高周波モジュール２０１は、実施の形態１に係る高周波モジュール１に比べて、さらに、第二共通端子１１ｂを第二アンテナＡＮＴ２及び整合回路２０に択一的に接続する第二スイッチ回路３０を備える。
第二スイッチ回路３０は、入力端子３１ならびに２つの出力端子３２ａ及び３２ｂを有し、例えば外部からの制御信号に基づいて、入力端子３１を２つの出力端子３２ａ及び３２ｂのいずれか一方に択一的に接続する回路である。
このような第二スイッチ回路３０は、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）の高周波スイッチＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって構成され、例えば１チップ化されている。
入力端子３１は、伝送経路１３ｂを介して整合回路２０に接続され、かつ、例えば制御信号に基づいて出力端子３２ａ及び３２ｂの一方のみに接続される。出力端子３２ａは、伝送経路２１３ａを介して第二アンテナＡＮＴ２に接続される、第一出力端子である。出力端子３２ｂは、伝送経路２１３ｂを介して整合回路２０に接続される、第二出力端子である。
つまり、整合回路２０は、実施の形態１と同様に、高周波モジュール２０１が接続される１以上のアンテナ（ここでは２つのアンテナ）のいずれにも接続されることなく第二共通端子１１ｂと接続される。整合回路２０は、具体的には、出力端子３２ｂ（第二出力端子）に接続され、より具体的には、出力端子３２ｂと直列に接続されている。
このように構成された本実施の形態に係る高周波モジュール２０１は、実施の形態１に係る高周波モジュール１に比べて、第一アンテナＡＮＴ１及び第二アンテナＡＮＴ２の両方を用いて送受信する、例えばキャリアアグリゲーション方式（ＣＡ方式）に対応することができる。
本実施の形態に係る高周波モジュール２０１は、次のように動作する。
まず、高周波モジュール２０１が複数の周波数帯域のうち１つの周波数帯域のみを用いて動作する場合（非ＣＡ動作時）について、説明する。
高周波モジュール２０１がＬＢ帯の高周波信号を伝送する場合、第一スイッチ回路１０は、実施の形態１と同様に動作する。つまり、第一スイッチ回路１０は、第一共通端子１１ａをＬＢ帯に対応する選択端子１２ａに接続するとともに、第二共通端子１１ｂをＨＢ帯に対応する選択端子１２ｂに接続する。
また、この場合、第二スイッチ回路３０は、入力端子３１を出力端子３２ｂに接続する。
図８及び図９は、このときの高周波モジュール２０１の特性を示すグラフである。具体的には、図８は、高周波モジュール２０１の非ＣＡ動作時におけるアイソレーション特性を示すグラフである。図９は、高周波モジュール２０１の非ＣＡ動作時における通過特性を示すグラフである。なお、これらの図には、参考として、図２及び図３に示した実施の形態１及び比較例２のアイソレーション特性及び通過特性も示されている。
図８から分かるように、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１によれば、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同程度にアイソレーションが確保されている。すなわち、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１によれば、比較例２に係る高周波モジュール９０１に比べ、さらにアイソレーションが高められている。
図９から分かるように、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１によれば、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同程度に通過特性が維持されている。すなわち、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１によれば、比較例２に係る高周波モジュール９０１に比べて、通過特性の劣化が抑制されており、詳細には通過特性が維持されている。
つまり、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１は、ＬＢ帯の高周波信号を伝送する場合、上述のような動作により、第一アンテナＡＮＴ１、整合回路２０、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢ及びＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢの接続関係が、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同様となる。このため、非ＣＡ動作時の高周波モジュール２０１は、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる。
次に、高周波モジュール２０１が複数の周波数帯域のうち２以上の周波数帯域を用いて動作する場合（ＣＡ動作時）について、説明する。
高周波モジュール２０１がＬＢ帯及びＨＢ帯両方の高周波信号を伝送する場合、第一スイッチ回路１０は、実施の形態１と同様に動作する。つまり、第一スイッチ回路１０は、第一共通端子１１ａをＬＢ帯に対応する選択端子１２ａに接続するとともに、第二共通端子１１ｂをＨＢ帯に対応する選択端子１２ｂに接続する。
なお、第一スイッチ回路１０の接続関係はこれに限らず、例えば第一アンテナＡＮＴ１及び第二アンテナＡＮＴ２の特性を考慮して、第一共通端子１１ａを選択端子１２ｂに接続するとともに、第二共通端子１１ｂを選択端子１２ａに接続してもかまわない。
また、この場合、第二スイッチ回路３０は、入力端子３１を出力端子３２ａに接続する。
図１０は、このときの高周波モジュール２０１の特性を示すグラフである。具体的には、図１０は、高周波モジュール２０１のＣＡ動作時における第一アンテナＡＮＴ１及び第二アンテナＡＮＴ２に関する通過特性を示すグラフである。
なお、図１０のＡＮＴ１で示されているグラフでは、通過特性として、ＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢから第一アンテナＡＮＴ１間の通過特性が示されている。つまり、同図のＡＮＴ１のグラフには、第二スイッチ回路３０を経由しない伝送経路についての挿入損失が示されている。また、図１０のＡＮＴ２で示されているグラフでは、通過特性として、ＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢから第二アンテナＡＮＴ２間の通過特性が示されている。つまり、同図のＡＮＴ２のグラフには、第二スイッチ回路３０を経由する伝送経路についての挿入損失が示されている。
図９と図１０とを比較して分かるように、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１によれば、ＣＡ動作時であっても、第二スイッチ回路３０を経由しない伝送経路については、非ＣＡ動作時と同程度に通過特性が維持されている。
また、図１０の２つのグラフを比較して分かるように、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１によれば、第二スイッチ回路３０を経由する伝送経路であっても、第二スイッチ回路３０を経由しない伝送経路と同程度に通過特性が維持されている。
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１によれば、非ＣＡ動作時には、実施の形態１と同様に整合回路２０が第二共通端子１１ｂに接続される。したがって、本実施の形態に係る高周波モジュール２０１は、非ＣＡ動作時には実施の形態１と同様に、通過特性の劣化を抑制しつつ、アイソレーションを高めることができる。
また、本実施の形態によれば、第二共通端子を第二アンテナ及び整合回路に択一的に接続する第二スイッチ回路を備えることにより、第一アンテナ及び第二アンテナの両方を用いて送受信する、例えばＣＡ方式に適用することができる。つまり、非ＣＡ動作時には通過特性の劣化を抑制しつつアイソレーションを高めることができるとともに、ＣＡ動作時が可能になる。
特に、高周波モジュール２０１は、第二スイッチ回路３０として、入力端子３１から出力端子３２ａへの通過特性が良好な（挿入損失の少ない）ＩＣ等を用いることにより、ＣＡ動作において伝送する複数の周波数帯域の高周波信号それぞれを、低損失に伝送することが可能となる。
（実施の形態２の変形例）
上述した実施の形態２では、第一スイッチ回路１０は、ＤＰＤＴのスイッチ回路であるとした。つまり、第一共通端子１１ａは複数の選択端子１２ａ及び１２ｂのうち任意の１つと接続され、第二共通端子１１ｂは複数の選択端子１２ａ及び１２ｂのうち第一共通端子１１ａと接続されない任意の１つと接続されるとした。
しかし、第一スイッチ回路１０は、ＬＢ帯用のＳＰｎＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ ｎ Ｔｈｒｏｗ；ここでのｎはＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢの数）のスイッチ回路と、ＨＢ帯用のＳＰｎＴ（ここでのｎはＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢの数）のスイッチ回路とを併せた構成であってもかまわない。
図１１は、本発明の実施の形態２の変形例に係る高周波モジュール３０１の回路図である。なお、同図には、高周波モジュール３０１とともに、例えば通信装置のフロントエンドモジュール３を構成する分波回路３０２も併せて示されている。
例えば、同図に示すフロントエンドモジュール３は、ＬＴＥ等の通信規格に準拠し、ＬＢ帯に属する複数のバンドの高周波信号、及び、ＨＢ帯に属する複数のバンドの高周波信号を伝送する。各バンドの高周波信号は、例えばデュプレクサ等で構成される分波回路３０２によって、送信信号と受信信号とが分離（分波）される。
第一スイッチ回路３１０は、第一共通端子１１ａとＬＢ帯に対応する複数の選択端子１２ａとを有するＳＰｎＴのスイッチ回路と、第二共通端子１１ｂとＨＢ帯に対応する複数の選択端子１２ｂとを有するＳＰｎＴのスイッチ回路とが併せられた構成である。つまり、第一共通端子１１ａはＨＢ帯に対応する複数の選択端子１２ｂのいずれにも接続されず、第二共通端子１１ｂはＬＢ帯に対応する複数の選択端子１２ａのいずれにも接続されない。
このような高周波モジュール３０１は、例えば、次のように動作する。なお、第二スイッチ回路３０の動作については、実施の形態２と同様に動作するため、説明を省略する。
非ＣＡ動作時には、第一スイッチ回路３１０は、第一共通端子１１ａをＬＢ帯に対応する複数の選択端子１２ａのうち伝送対象のバンドに対応する選択端子１２ａに接続する。これとともに、第一スイッチ回路３１０は、第二共通端子１１ｂをＨＢ帯に対応する複数の選択端子１２ｂのいずれかに接続する。このとき、第二共通端子１１ｂに接続される選択端子１２ｂは特に限定されないが、例えば、伝送対象のバンドの送信信号が漏れ込んだ場合に不具合が生じやすいバンドに対応する選択端子１２ｂが好ましい。
また、ＣＡ動作時には、第一スイッチ回路３１０は、第一共通端子１１ａをＬＢ帯に対応する複数の選択端子１２ａのうち伝送対象のバンドに対応する選択端子１２ａに接続する。これとともに、第一スイッチ回路３１０は、第二共通端子１１ｂをＨＢ帯に対応する複数の選択端子１２ｂのうち伝送対象のバンドに対応する選択端子１２ｂに接続する。
このような実施の形態２の変形例に係る高周波モジュール３０１であっても、非ＣＡ動作時には、実施の形態１と同様に整合回路２０が第二共通端子１１ｂに接続される。したがって、非ＣＡ動作時において、伝送対象のバンドの通過特性を維持しつつ、伝送対象のバンドに対応するＬＢ帯端子Ｐ＿ＬＢと、第二共通端子１１ｂに接続されるＨＢ帯端子Ｐ＿ＨＢとのアイソレーションを高めることができる。
（その他の変形例）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る高周波モジュールについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態及びその変形例には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及びその変形例に施したものや、異なる実施の形態及びその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
例えば、上記実施の形態１では、第一スイッチ回路１０はＤＰＤＴのスイッチ回路であると説明した。しかし、第一スイッチ回路１０の構成はこれに限らず、例えば、ＤＰｎＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｐｏｌｅ ｎ Ｔｈｒｏｗ；ｎはバンドの数）であってもかまわない。
また、上記実施の形態１では、高周波モジュール１は１つのアンテナ（実施の形態１では第一アンテナＡＮＴ１）に接続されるとした。しかし、高周波モジュール１は２以上のｍ個のアンテナに接続されてもよい。このため、第一スイッチ回路１０は、ｎＰｎＴ（ｎ Ｐｏｌｅ ｎ Ｔｈｒｏｗ；ｎＰのｎはｍ＋１以上）のスイッチ回路、あるいは、ｎＰＤＴ（ｎ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ；ｎＰのｎはｍ＋１以上）のスイッチ回路であってもよい。
また、上記説明では、第一共通端子１１ａは複数の選択端子のうちいずれか１つに接続され、第二共通端子１１ｂは複数の選択端子のうち他のいずれか１つに接続されるとした。しかしながら、第一共通端子１１ａ及び第二共通端子１１ｂは、複数の選択端子に排他的に接続されていればよく、少なくとも一方が３以上の複数の選択端子のうち２以上の選択端子に同時に接続されてもかまわない。
また、上記説明では、整合回路２０はシャント接続型の素子を有するとしたが、このような素子を有さない構成であってもかまわない。
また、上記説明では、整合回路２０はローパスフィルタ型の整合回路であるとした。しかし、整合回路の構成はこれに限定されず、例えばバンドパスフィルタ型またはハイパスフィルタ型であってもかまわない。また、整合回路２０はフィルタ型の整合回路には限定されず、位相を調整する可変移送器等により整合を図る構成であってもかまわない。
また、上記説明した高周波モジュールは、送信信号及び受信信号の両方を伝送しなくてもよく、送信信号及び受信信号のいずれか一方のみを伝送してもかまわない。あるいは、高周波モジュールは、複数のバンドのうち、一部のバンドについては送信信号のみを伝送し、他のバンドについては少なくとも受信信号を伝送してもかまわない。
本発明は、マルチバンド対応の高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１、２０１、３０１、８０１、９０１ 高周波モジュール
３ フロントエンドモジュール
１０、３１０ 第一スイッチ回路
１１ａ 第一共通端子
１１ｂ 第二共通端子
１２ａ、１２ｂ、８１２ａ、８１２ｂ 選択端子
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、２１３ａ、２１３ｂ 伝送経路
２０ 整合回路
３０ 第二スイッチ回路
３１ 入力端子
３２ａ、３２ｂ 出力端子
２１１ インダクタ
２１２ キャパシタ
３０２ 分波回路
８１０ スイッチ回路
８１１ 共通端子
ＡＮＴ１ 第一アンテナ
ＡＮＴ２ 第二アンテナ
Ｐ＿ＬＢ ＬＢ帯端子
Ｐ＿ＨＢ ＨＢ帯端子
Ｒ５０ 終端抵抗

Claims (13)

  1. 第一共通端子、第二共通端子、及び、複数の選択端子を有し、前記第一共通端子と前記第二共通端子とを、前記複数の選択端子のうち互いに異なる選択端子に選択的に接続する第一スイッチ回路と、
    アンテナに接続されることなく前記第二共通端子と接続される整合回路とを備える
    高周波モジュール。
  2. 前記整合回路は、前記第二共通端子と直列に接続されている
    請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 前記整合回路は、前記第二共通端子とグランド電位との間に設けられたシャント接続型の素子を有する
    請求項１または２に記載の高周波モジュール。
  4. 前記整合回路は、前記複数の選択端子のうち前記第一共通端子と接続される選択端子に対応する周波数帯域を通過帯域に含むフィルタ型の整合回路である
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  5. 前記整合回路は、ローパスフィルタ型の整合回路である
    請求項４に記載の高周波モジュール。
  6. 前記第一共通端子に接続される第一アンテナを備えた
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  7. 第一共通端子、第二共通端子、及び、複数の選択端子を有し、前記第一共通端子と前記第二共通端子とを、前記複数の選択端子のうち互いに異なる選択端子に選択的に接続する第一スイッチ回路と、
    入力端子、第一出力端子及び第二出力端子を備えた第二スイッチ回路と、
    整合回路とを備え、
    前記第二共通端子は前記入力端子に接続されており、
    前記第二スイッチ回路は、前記入力端子を前記第一出力端子及び前記第二出力端子に択一的に接続し、
    前記整合回路は、前記第二出力端子に接続されている
    高周波モジュール。
  8. 前記整合回路は、前記第二出力端子と直列に接続されている
    請求項７に記載の高周波モジュール。
  9. 前記整合回路は、前記第二出力端子とグランド電位との間に設けられたシャント接続型の素子を有する
    請求項８に記載の高周波モジュール。
  10. 前記整合回路は、前記複数の選択端子のうち前記第一共通端子と接続される選択端子に対応する周波数帯域を通過帯域に含むフィルタ型の整合回路である
    請求項７〜９のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  11. 前記整合回路は、ローパスフィルタ型の整合回路である
    請求項１０に記載の高周波モジュール。
  12. 前記第一共通端子に接続される第一アンテナを備えた
    請求項７〜１１のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  13. 前記第一出力端子に接続される第二アンテナを備えた
    請求項７〜１２のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
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