KR102375500B1 - 프런트 엔드 회로, 프런트 엔드 모듈, 통신 장치, 및 멀티플렉서 - Google Patents

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다이스케 이토
키와무 사카노
다이스케 미야자키
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Abstract

제 1 통신 주파수대의 수신 주파수대와, 상기 수신 주파수대에 근접 또는 겹치는 제 2 통신 주파수대의 수신 주파수대를 함께 통과시키는 광대역 필터와, 제 1 통신 주파수대의 송신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대의 송신 주파수대를 통과시키는 송신 필터와, 광대역 필터 및 송신 필터를 포함하는 복수의 필터 중 적어도 2개의 필터를 동시에 도통시키는 것이 가능한 스위치(SW1, SW2, SW3)를 구비한다. 이 스위치(SW1, SW2, SW3)는 제 1 통신 주파수대의 수신 주파수대와 제 2 통신 주파수대의 수신 주파수대에서 캐리어 어그리게이션이 행해질 경우에 광대역 필터와 송신 필터를 동시에 도통시킨다. 이에 따라 복수의 통신 주파수의 신호를 동시에 통신하는 캐리어 어그리게이션을 행할 경우에 주파수대가 근접하는 2개의 수신 주파수대의 신호의 누설에 의한 신호의 감쇠를 억제한다.

Description

프런트 엔드 회로, 프런트 엔드 모듈, 통신 장치, 및 멀티플렉서
본 발명은 고주파 신호가 송수신되는 안테나에 접속되는 멀티플렉서, 이 멀티플렉서를 포함하는 프런트 엔드 회로, 이 프런트 엔드 회로를 구비하는 프런트 엔드 모듈, 및 통신 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 복수의 듀플렉서와 안테나 사이에 스위치를 설치하고, 복수의 듀플렉서를 동시에 사용해서 캐리어 어그리게이션을 행하는 프런트 엔드 회로가 나타내어져 있다.
국제 공개 제2013/041146호
특허문헌 1에 기재된 프런트 엔드 회로에 있어서 제 1 통신 주파수대의 수신 주파수대의 신호와 제 2 통신 주파수대의 수신 주파수대의 신호를 동시에 수신하는 2 다운링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 경우 제 1 통신 주파수대의 수신 주파수대와 제 2 통신 주파수대의 수신 주파수대가 근접해 있으면 제 1 통신 주파수대의 수신 주파수대를 통과시키는 제 1 수신 필터를 통과해야 할 신호의 일부가 제 2 통신 주파수대의 수신 주파수대를 통과시키는 필터측으로 누설되어 버려 제 1 통신 주파수대의 수신 신호가 감쇠되어 버린다는 문제가 있다.
그래서 본 발명의 목적은 복수의 주파수대를 사용해서 캐리어 어그리게이션을 행할 경우에 주파수대가 근접하는 2개의 수신 주파수대의 신호의 누설에 의한 신호의 감쇠를 억제한 광대역 필터를 갖는 멀티플렉서, 이 멀티플렉서를 포함하는 프런트 엔드 회로, 이 프런트 엔드 회로를 구비하는 프런트 엔드 모듈, 및 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
(1) 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 제 1 통신 주파수대와 제 2 통신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션에 적용된다. 그리고 이 프런트 엔드 회로는 제 1 통신 주파수대 및 제 2 통신 주파수대를 통과시키는 광대역 필터를 구비하고, 제 1 통신 주파수대와 제 2 통신 주파수대는 근접 또는 일부가 겹치며, 캐리어 어그리게이션이 행해질 경우에 제 1 통신 주파수대 및 제 2 통신 주파수대가 광대역 필터를 통과한다.
상기 구성에 의하면 제 1 통신 주파수대와 제 2 통신 주파수대를 동시에 사용하는 캐리어 어그리게이션에 적용될 경우에 제 1 통신 주파수대와 제 2 통신 주파수대를 함께 통과시키는 광대역 필터를 사용함으로써 제 1 통신 주파수대의 신호와 제 2 통신 주파수대의 신호가 광대역 필터를 통과하므로 제 1 통신 주파수대의 신호와 제 2 통신 주파수대의 신호 중 어느 하나의 감쇠도 억제할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 제 1 통신 주파수대를 선택적으로 통과시키는 제 1 필터를 더 구비하고, 제 1 통신 주파수대의 단독 사용 시에 광대역 필터가 분리되어 제 1 통신 주파수대가 제 1 필터를 통과한다. 이 구성에 의하면 제 1 통신 주파수대의 단독 사용 시에 협대역인 제 1 필터가 사용되므로 제 1 통신 주파수대에 인접하는 다른 통신 주파수대와의 신호의 누설(간섭)이 보다 억제된다.
(3) 상기 (1)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 제 1 통신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대의 단독 사용 시에 제 1 통신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대가 광대역 필터를 통과한다. 이 구성에 의하면 제 1 통신 주파수대용 또는 제 2 통신 주파수대용의 협대역 필터가 불필요하므로 소형화, 저비용화된다.
(4) 상기 (3)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 상기 광대역 필터와는 통과 주파수대가 상이한 제 3 통신 주파수대를 통과시키는 제 3 필터를 구비하고, 제 1 통신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대와 제 3 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션이 행해질 경우에 제 1 통신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대는 상기 광대역 필터를 통과한다. 이 구성에 의하면 제 1 통신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대와 제 3 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션이 행해질 경우에도 제 1 통신 주파수대용 또는 제 2 통신 주파수대용의 협대역 필터가 불필요하므로 소형화, 저비용화된다.
(5) 상기 (1)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 제 1 통신 주파수대와 제 4 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션에 적용되고, 제 4 통신 주파수대는 제 2 통신 주파수대에 적어도 일부가 겹치며, 제 1 통신 주파수대를 통과시키는 제 1 필터와, 제 4 통신 주파수대를 통과시키는 제 4 필터를 구비하고, 제 1 통신 주파수대와 제 4 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션이 행해질 경우에 광대역 필터가 분리되어 제 1 통신 주파수대가 제 1 필터를 통과하고, 제 4 통신 주파수대가 제 4 필터를 통과한다. 이 구성에 의하면 상기 광대역 필터의 통과 대역과 부분적으로 겹치는 제 4 통신 주파수대의 신호이어도 그것을 캐리어 어그리게이션에 사용할 수 있다.
(6) 상기 (1)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 제 1 통신 주파수대와 제 4 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션에 적용되고, 제 4 통신 주파수대는 제 1 통신 주파수대와는 겹치지 않고, 제 1 통신 주파수대를 통과시키는 제 1 필터와, 제 4 통신 주파수대를 통과시키는 제 4 필터를 구비하고, 제 1 통신 주파수대와 제 4 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션이 행해질 경우에 광대역 필터가 분리되어 제 1 통신 주파수대가 제 1 필터를 통과하고, 제 4 통신 주파수대가 제 4 필터를 통과한다. 이 구성에 의하면 제 1 통신 주파수대용 또는 제 2 통신 주파수대용의 협대역 필터가 불필요하므로 소형화, 저비용화된다.
(7) 상기 (1)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 복수의 통신 주파수대는 제 2 통신 주파수대에 일부가 겹치는 제 3 주파수대를 포함하고, 광대역 필터는 제 1 통신 주파수대와 제 2 통신 주파수대에서 캐리어 어그리게이션이 행해지는 경우와, 제 1 통신 주파수대와 제 3 통신 주파수대에서 캐리어 어그리게이션이 행해지는 경우에서 제어 신호에 따라 통과 대역폭이 스위칭되는 가변 대역 통과 필터이다.
(8) 상기 (1)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 회로는 제 1 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 제 2 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 제 1 통신 주파수대 및 제 2 통신 주파수대의 수신 신호의 출력 포트, 및 공용 입출력 포트를 갖는 멀티플렉서를 구비한다. 이 구성에 의하면 실장 부품으로서의 필터의 수를 삭감할 수 있어 장치를 보다 소형화할 수 있다.
(9) 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 모듈은 상기 프런트 엔드 회로와 광대역 필터를 통과한 수신 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭 회로를 구비한다. 이 구성에 의하면 프런트 엔드 회로와 저잡음 증폭 회로를 포함하는 모듈로서 사용할 수 있다.
(10) (9)에 있어서, 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 모듈은 광대역 필터를 통과한 수신 신호 또는 저잡음 증폭 회로의 출력 신호를 분배하는 분배 회로를 구비한다. 이 구성에 의하면 광대역 필터를 통과하는 복수의 수신 주파수대의 신호를 각각의 수신 회로에 공급할 수 있다.
(11) 본 개시의 일례로서의 프런트 엔드 모듈은 상기 프런트 엔드 회로와, 제 1 통신 주파수대의 송신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대의 송신 주파수대를 통과시키는 송신 필터와, 송신 필터로 입력하는 송신 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭 회로를 구비한다. 이 구성에 의하면 프런트 엔드 회로와 전력 증폭 회로를 포함하는 모듈로서 사용할 수 있다.
(12) 본 개시의 일례로서의 통신 장치는 상기 프런트 엔드 모듈과, 이 프런트 엔드 모듈에 접속된 통신 회로를 구비한다. 이 구성에 의하면 근접 또는 겹치는 2개의 통신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션 가능한 통신 장치가 얻어진다.
(13) 본 개시의 일례로서의 멀티플렉서는 제 1 통신 주파수대와, 상기 제 1 통신 주파수대와 근접 또는 일부가 겹치는 제 2 통신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션에 적용되고, 제 1 통신 주파수대 및 제 2 통신 주파수대를 통과시키는 광대역 필터를 구비하고, 캐리어 어그리게이션이 행해질 경우에 제 1 통신 주파수대 및 제 2 통신 주파수대가 광대역 필터를 통과한다. 이 구성에 의하면 실장 부품으로서의 필터의 수를 삭감할 수 있어 장치를 보다 소형화할 수 있다.
(14) 본 개시의 일례로서의 멀티플렉서는 제 1 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 제 2 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 제 1 통신 주파수대 및 제 2 통신 주파수대의 수신 신호의 출력 포트, 및 공용 입출력 포트를 더 구비하고, 광대역 필터는 수신 신호의 출력 포트와 공용 입출력 포트 사이에 배치된다. 이 구성에 의하면 송신 신호와 수신 신호의 멀티플렉스를 행하는 멀티플렉서에 적용할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 복수의 주파수대를 사용해서 캐리어 어그리게이션을 행할 경우에 주파수대가 근접하는 2개의 수신 주파수대의 신호의 누설에 의한 신호의 감쇠를 억제한 프런트 엔드 회로, 이 프런트 엔드 회로를 구비하는 프런트 엔드 모듈 및 통신 장치가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 제 1 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(101) 및 프런트 엔드 모듈(201)의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 모듈 회로의 블록도이다.
도 12는 도 11에 나타낸 분배 회로(2)의 출력 신호에 대한 신호 처리 회로의 블록도이다.
도 13은 저잡음 증폭 회로(LNA2)에 입력되는 수신 신호로부터 수신 데이터를 얻을 때까지의 과정을 나타내는 블록도이다.
도 14는 E-UTRA(LTE)에서 규정되어 있는 주파수대 중 Band28A, Band28B, Band20, Band26의 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 제 2 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로 내의 스위치(SW1)의 상태를 나타내는 도면이다.
도 16은 제 3 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 제 3 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(103) 및 프런트 엔드 모듈(203)의 블록도이다.
도 18(A), 도 18(B), 도 18(C), 도 18(D)는 제 4 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 19는 제 4 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(104) 및 프런트 엔드 모듈(204)의 블록도이다.
도 20은 제 4 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(104) 및 프런트 엔드 모듈(204)의 블록도이다.
도 21은 제 4 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(104) 및 프런트 엔드 모듈(204)의 블록도이다.
도 22는 제 4 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(104) 및 프런트 엔드 모듈(204)의 블록도이다.
도 23은 제 5 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(105) 및 프런트 엔드 모듈(205)의 블록도이다.
도 24는 제 6 실시형태에 의한 통신 장치(301)의 블록도이다.
도 25(A), 도 25(B)는 제 7 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다.
도 26은 제 7 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(107) 및 프런트 엔드 모듈(207)의 블록도이다.
도 27은 가변 대역 통과 필터의 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 28(A)는 필터(F2)의 임피던스의 주파수 특성을 나타내는 도면이며, 도 28(B)는 필터(F2)의 삽입 손실의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명의 비교예로서의 프런트 엔드 회로의 블록도이다.
도 30은 인접하는 2개의 통신 주파수대(Band20, Band28A)에 대해서 송신 주파수대와 수신 주파수대를 각각 나타내는 도면이다.
이후, 도면을 참조해서 몇 가지의 구체적인 예를 들어 본 발명을 실시하기 위한 복수의 형태를 나타낸다. 각 도면 중에는 동일 개소에 동일 부호를 붙이고 있다. 요점의 설명 또는 이해의 용이성을 고려하여 편의상 실시형태를 나누어 나타내지만 상이한 실시형태에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합은 가능하다. 제 2 실시형태 이후에서는 제 1 실시형태와 공통인 사항에 대한 기술을 생략하고, 상이한 점에 대해서만 설명한다. 특히, 마찬가지의 구성에 의한 마찬가지의 작용 효과에 대해서는 실시형태마다는 축차 언급하지 않는다.
《제 1 실시형태》
도 1은 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서 Band A는 본 발명에 의한 제 1 통신 주파수대에 상당하고, Band B는 본 발명에 의한 제 2 통신 주파수대에 상당한다. 또한, Band C는 본 발명에 의한 제 3 통신 주파수대에 상당한다. 제 3 통신 주파수대에 대해서는 나중의 예에서 설명한다. 각 통신 주파수대에 있어서 Tx는 송신 주파수대, Rx는 수신 주파수대를 각각 나타내고 있다.
상기 Band A, Band B, Band C는 E-UTRA(LTE)에서 규정되어 있는 주파수대 중 Band28A, Band20, Band26의 주파수대에 각각 대응한다.
여기에서 본 발명의 비교예로서의 프런트 엔드 회로의 블록도를 도 29에 나타낸다. 이 도 29는 종래 기술에 의한 구성을 나타내는 것은 아니다. 이 프런트 엔드 회로는 안테나(ANT)에 공통 단자가 접속되는 스위치(SW1), 이 스위치(SW1)의 개별 단자에 각각 접속되는 듀플렉서(DU1~DU5), 이들 듀플렉서(DU1~DU5)에 접속되는 스위치(SW2, SW3), 송신 신호(Tx_in)를 전력 증폭하는 전력 증폭 회로(PA), 스위치(SW3)로부터의 출력 신호를 증폭해서 수신 신호(Rx1_out, Rx2_out)를 출력하는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)를 구비한다.
도 30은 인접하는 2개의 통신 주파수대(Band28A, Band20)에 대해서 송신(업링크) 주파수대(Tx)와 수신(다운링크) 주파수대(Rx)를 각각 나타내고 있다.
도 29에 나타낸 듀플렉서(DU1)는 Band28A의 송신 신호와 수신 신호를 분파한다. 또한, 듀플렉서(DU2)는 Band20의 송신 신호와 수신 신호를 분파한다. 따라서, Band28A의 수신 주파수대, Band20의 수신 주파수대, 및 Band20의 송신 주파수대를 사용하는 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 경우에는 도 29에 나타낸 바와 같이 스위치(SW1, SW2, SW3)가 각각 선택된다.
그러나 Band28A의 수신 주파수대와 Band20의 수신 주파수대는 그들 주파수대가 3㎒밖에 떨어져 있지 않다. 그 때문에 듀플렉서(DU1)의 수신 신호 필터부에는 Band28A의 수신 신호가 통과할 뿐만 아니라 Band20의 수신 신호도 누설되어 통과한다. 마찬가지로 듀플렉서(DU2)의 수신 신호 필터부에는 Band20의 수신 신호가 통과할 뿐만 아니라 Band28A의 수신 신호도 누설되어 통과한다. 이와 같은 상황에서는 상기 누설에 의해 수신 신호가 감쇠되어 버린다.
본 실시형태에 의하면 이하에 나타내는 바와 같이 상술한 문제가 해소된다.
도 2는 제 1 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(101) 및 프런트 엔드 모듈(201)의 블록도이다. 프런트 엔드 회로(101)는 통신 회로와 안테나(ANT) 사이에 접속된다. 통신 회로는 다른 통신 주파수대와 근접한 주파수대를 갖고, 송신 주파수대와 수신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 동시에 사용해서 통신을 행한다. 또한, 통신 회로는 후술하는 전력 증폭 회로(PA)의 입력측 및 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)의 출력측에 접속된다.
이 프런트 엔드 모듈(201)은 안테나(ANT)에 공통 단자(COM)가 접속되는 스위치(SW1), 스위치(SW1)의 개별 단자(S1~S4)에 각각 접속되는 필터(F1~F4), 스위치(SW1)의 개별 단자(S5)에 접속되는 듀플렉서(DU), 필터(F1~F4) 및 듀플렉서(DU)에 접속되는 스위치(SW2, SW3), 송신 신호(Tx_in)를 전력 증폭하는 전력 증폭 회로(PA), 스위치(SW3)로부터의 출력 신호를 증폭해서 수신 신호(Rx1_out, Rx2_out)를 출력하는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)를 구비한다.
도 2에 있어서 스위치(SW1, SW2, SW3)는 모두 다이렉트 매핑 스위치이다. 즉, 스위치(SW1)는 개별 단자(S1~S5) 중 단일 또는 복수의 단자를 공통 단자(COM)에 접속 가능한 스위치이다. 스위치(SW2)에 대해서도 마찬가지이다. 스위치(SW3)는 복수의 입력 단자와 복수의 출력 단자 사이를 임의로 접속 가능한 스위치이다.
도 1에 실선의 프레임으로 둘러싼 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 2 통신 주파수대(Band B)의 수신 주파수대와, 제 1 통신 주파수대(Band A)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 스위치 제어부(1)는 도 2에 나타낸 바와 같이 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 정한다. 즉, 스위치(SW1)는 필터(F1)가 이어지는 개별 단자(S1)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 필터(F2)가 이어지는 개별 단자(S2)와 공통 단자(COM)를 접속한다. 스위치(SW2)는 전력 증폭 회로(PA)의 출력이 이어지는 공통 단자와 필터(F1)가 이어지는 개별 단자를 접속한다. 스위치(SW3)는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)가 이어지는 단자와 필터(F2)가 이어지는 단자를 접속한다.
필터(F1)는 제 1 통신 주파수대(Band A)의 송신 주파수대의 신호를 통과시킨다. 필터(F2)는 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와 제 2 통신 주파수대(Band B)의 수신 주파수대를 함께 통과시킨다. 이 필터(F2)는 본 발명에 의한 「광대역 필터」에 상당하다.
이와 같이 1개의 필터(F2)에서 제 1 통신 주파수대의 수신 신호와 제 2 통신 주파수대의 수신 신호를 통과시킨다.
스위치(SW3)는 필터(F2)의 출력 신호를 2개의 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)로 부여한다. 2개의 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)로부터 출력되는 수신 신호(Rx1_out, Rx2_out)는 도면 외의 수신 회로에서 제 1 통신 주파수대의 수신 신호 및 제 2 통신 주파수대의 수신 신호로서 처리된다.
본 실시형태에 의하면 제 1 통신 주파수대의 수신 신호와 제 2 통신 주파수대의 수신 신호를 각각 통과시키는 개별의 수신 필터를 설치한 경우와 같이 제 1 통신 주파수대의 수신 신호가 제 2 통신 주파수대의 수신 필터로 누설되는 일이나 제 2 통신 주파수대의 수신 신호가 제 1 통신 주파수대의 수신 필터로 누설되는 일이 없다. 따라서, 제 1 통신 주파수대의 수신 신호 및 제 2 통신 주파수대의 수신 신호의 상기 누설에 의한 감쇠가 억제된다.
도 3은 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 각 주파수대의 관계는 도 1에 나타낸 예와 동일하지만 다음에 나타내는 예는 도 3에 실선의 프레임으로 둘러싸도록 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 2 통신 주파수대(Band B)의 수신 주파수대와, 제 2 통신 주파수대(Band B)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행한다.
도 4는 도 3에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다. 스위치(SW1)는 필터(F2)가 이어지는 개별 단자(S2)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 필터(F3)가 이어지는 개별 단자(S3)와 공통 단자(COM)를 접속한다. 스위치(SW2)는 전력 증폭 회로(PA)의 출력이 이어지는 공통 단자와 필터(F3)가 이어지는 개별 단자를 접속한다. 스위치(SW3)는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)가 이어지는 단자와 필터(F2)가 이어지는 단자를 접속한다.
이 상태에 의해 제 1 통신 주파수대의 수신 신호와 제 2 통신 주파수대의 수신 신호는 필터(F2)를 통과한다. 또한, 제 2 통신 주파수대의 송신 신호는 필터(F3)를 통과한다.
도 5는 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 각 주파수대의 관계는 도 1에 나타낸 예와 동일하지만 다음에 나타내는 예는 도 5에 실선의 프레임으로 둘러싸는 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행한다.
도 6은 도 5에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다. 이 상태에 의해 제 1 통신 주파수대의 수신 신호는 필터(F4)를 통과하고, 제 3 통신 주파수대의 수신 신호는 듀플렉서(DU)의 수신 필터(F32)를 통과한다. 또한, 제 3 통신 주파수대의 송신 신호는 듀플렉서(DU)의 송신 필터(F31)를 통과한다. 제 1 통신 주파수대의 수신 신호와 제 3 통신 주파수대의 수신 신호는 각각 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)에서 증폭된다.
도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 경우에는 제 1 통신 주파수대의 수신 신호가 광대역 필터(F2)가 아니라 제 1 통신 주파수대의 수신 주파수대를 통과시키는 필터(F4)를 통과하도록 선택함으로써 제 3 통신 주파수대의 송신 신호가 필터(F2)를 통해서 제 1 통신 주파수대의 수신 회로로 누설되는 일이 없다. 또한, 제 1 통신 주파수대의 수신 신호가 광대역 필터(F2)보다 협대역의 필터(F4)를 통과하므로 필터에서의 삽입 손실이 보다 억제된다.
도 7은 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 각 주파수대의 관계는 도 1에 나타낸 예와 동일하지만 다음에 나타내는 예는 도 7에 실선의 프레임으로 둘러싸는 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 송신 주파수대와, 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행한다.
도 8은 도 7에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다. 스위치(SW1)는 필터(F1)가 이어지는 개별 단자(S1)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 필터(F4)가 이어지는 개별 단자(S4)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 듀플렉서(DU)가 이어지는 개별 단자(S5)와 공통 단자(COM)를 접속한다. 스위치(SW2)는 전력 증폭 회로(PA)의 출력이 이어지는 공통 단자와 필터(F1)가 이어지는 개별 단자를 접속한다. 스위치(SW3)는 저잡음 증폭 회로(LNA1)가 이어지는 단자와 듀플렉서(DU)의 수신 필터(F32)가 이어지는 단자를 접속하고, 저잡음 증폭 회로(LNA2)가 이어지는 단자와 필터(F4)가 이어지는 단자를 접속한다.
이 상태에 의해 제 1 통신 주파수대의 송신 신호는 필터(F1)를 통과하고, 제 1 통신 주파수대의 수신 신호는 필터(F4)를 통과한다. 또한, 제 3 통신 주파수대의 수신 신호는 듀플렉서(DU)의 수신 필터(F32)를 통과한다. 제 1 통신 주파수대의 수신 신호와 제 3 통신 주파수대의 수신 신호는 각각 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)에서 증폭된다.
도 9는 본 발명의 일실시형태로서의 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 각 주파수대의 관계는 도 1에 나타낸 예와 동일하지만 다음에 나타내는 예는 도 9에 실선의 프레임으로 둘러싸는 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 송신 주파수대와, 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 송신 주파수대에서 1 다운링크 2 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행한다.
도 10은 도 9에 나타낸 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 나타내는 도면이다. 스위치(SW1)는 필터(F1)가 이어지는 개별 단자(S1)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 필터(F4)가 이어지는 개별 단자(S4)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 듀플렉서(DU)가 이어지는 개별 단자(S5)와 공통 단자(COM)를 접속한다. 스위치(SW2)는 필터(F1)가 이어지는 개별 단자와 전력 증폭 회로(PA)의 출력이 이어지는 공통 단자를 접속하고, 듀플렉서(DU)의 송신 필터(F31)가 이어지는 개별 단자와 공통 단자를 접속한다. 스위치(SW3)는 저잡음 증폭 회로(LNA1)가 이어지는 단자와 필터(F4)가 이어지는 단자를 접속한다.
이 상태에 의해 제 1 통신 주파수대의 송신 신호는 필터(F1)를 통과하고, 제 1 통신 주파수대의 수신 신호는 필터(F4)를 통과한다. 또한, 제 3 통신 주파수대의 송신 신호는 듀플렉서(DU)의 송신 필터(F31)를 통과한다. 제 1 통신 주파수대의 수신 신호는 저잡음 증폭 회로(LNA1)에서 증폭된다.
또한, 도 5, 도 7, 도 9는 제 2 통신 주파수대(Band B)의 수신 주파수대와 제 3 통신 주파수대(Band C)의 송신 주파수대가 겹치는 예이었지만 제 3 통신 주파수대(Band C)의 저역이 수신 주파수대, 고역이 송신 주파수대이어도 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 신호는 필터(F4)를 통과하도록 설정하면 좋다. 그러므로 근접하지 않은 수신 주파수대의 수신 신호가 개별의 수신 필터를 통과하므로 상술한 수신 신호의 누설을 방지할 수 있다.
이어서, 저잡음 증폭 회로의 출력 신호로부터 2개의 수신 주파수대의 수신 신호를 분리하는 부분의 구성에 대해서 나타낸다.
도 11은 본 실시형태에 의한 프런트 엔드 모듈의 블록도이다. 저잡음 증폭 회로(LNA2)의 출력부에는 분배 회로(2)가 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 도 2에 나타낸 바와 같다. 도 11의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태는 도 2에 나타낸 예와 거의 동일하다.
도 12는 도 11에 나타낸 분배 회로(2)의 출력 신호에 대한 신호 처리 회로의 블록도이다. 도 13은 저잡음 증폭 회로(LNA2)에 입력되는 수신 신호로부터 수신 데이터를 얻을 때까지의 과정을 나타내는 블록도이다.
도 12에 나타내는 바와 같이 제 1 통신 주파수대의 수신 신호(Frx1)와 제 2 통신 주파수대의 수신 신호(Frx2)가 혼재하는 수신 신호는 저잡음 증폭 회로(LNA2)에서 증폭된다. 이 증폭된 수신 신호는 2개의 다운 컨버터와 로컬 신호 발생기(Flo1, Flo2)에서 주파수 변환된다. 이들 주파수 변환된 수신 신호는 AD 변환된다. 이 데이터는 윈도우 함수의 승산에 의한 디지털 필터 처리에 의해 제 1 통신 주파수대의 수신 신호의 데이터와 제 2 통신 주파수대의 수신 신호의 데이터가 분리된다.
상기 일련의 처리는 RFIC 내에서 행해진다.
이와 같이 아날로그 신호의 단계에서는 제 1 통신 주파수대의 수신 신호와 제 2 통신 주파수대의 수신 신호가 혼재해 있어도 주파수 변환 및 디지털 필터링에 의해 2개의 수신 주파수대의 신호를 추출할 수 있다.
《제 2 실시형태》
제 2 실시형태에서는 4개의 통신 주파수대를 사용해서 캐리어 어그리게이션을 행하는 예에 대해서 나타낸다.
도 14는 E-UTRA(LTE)에서 규정되어 있는 주파수대 중 Band28A, Band28B, Band20, Band26의 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 수치는 주파수 [㎒]이다.
도 15는 프런트 엔드 회로 내의 스위치(SW1)의 상태를 나타내는 도면이다. 도 15에 있어서 필터(F11)는 Band20의 송신 주파수대의 송신 신호를 통과시키는 필터이다. 필터(F12)는 Band20의 수신 주파수대와 Band28A의 수신 주파수대의 수신 신호를 통과시키는 광대역 필터이다. 필터(F13)는 Band20의 수신 주파수대와 Band28B의 수신 주파수대의 수신 신호를 통과시키는 광대역 필터이다. 필터(F14)는 Band28B의 수신 신호를 통과시키는 필터이며, 필터(F15)는 Band28A의 수신 신호를 통과시키는 필터이다. 필터(F16)는 Band28B의 송신 신호를 통과시키는 필터이며, 필터(F17)는 Band28A의 송신 신호를 통과시키는 필터이다. 듀플렉서(DU)는 Band26의 송신 신호 및 수신 신호를 통과시키는 필터이다. 도 15 이외의 부분의 구성은 도 2 등에 나타낸 바와 같다.
예를 들면, Band20의 수신 주파수대와, Band28A의 수신 주파수대와, Band28B의 송신 주파수대와, Band26의 송신 주파수대에서 2 다운링크 2 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 스위치(SW1)는 도 15에 나타내는 바와 같이 설정된다. 즉, 스위치(SW1)는 필터(F12)가 이어지는 개별 단자(S2)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 필터(F16)가 이어지는 개별 단자(S6)와 공통 단자(COM)를 접속하고, 듀플렉서(DU)가 이어지는 개별 단자(S8)와 공통 단자(COM)를 접속한다.
이와 같이 4개 또는 그 이상의 통신 주파수대를 사용할 수도 있다. 또한, 업링크에 대해서도 캐리어 어그리게이션을 행할 수 있다.
《제 3 실시형태》
제 3 실시형태에서는 주파수대가 인접하는 또는 부분적으로 겹치는 복수의 통신 주파수대를 사용해서 통신을 행하는 예 및 통신 주파수대의 단독 사용 시와 캐리어 어그리게이션 시에서 동일 필터를 사용하는 예에 대해서 나타낸다.
도 16은 제 3 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 도 16에 있어서 Band A, Band B, Band C, Band D는 E-UTRA(LTE)에서 규정되어 있는 주파수대 중 Band28A, Band20, Band26, Band28B의 주파수대에 각각 대응한다. 각 통신 주파수대에 있어서 Tx는 송신 주파수대, Rx는 수신 주파수대를 각각 나타내고 있다.
도 17은 제 3 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(103) 및 프런트 엔드 모듈(203)의 블록도이다. 프런트 엔드 회로(103)는 통신 회로와 안테나(ANT) 사이에 접속된다. 통신 회로는 다른 통신 주파수대와 근접한 주파수대를 갖고, 송신 주파수대와 수신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 동시에 사용해서 통신을 행한다. 또한, 통신 회로는 후술하는 전력 증폭 회로(PA)의 입력측 및 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)의 출력측에 접속된다.
이 프런트 엔드 모듈(203)은 안테나(ANT)에 공통 단자가 접속되는 스위치(SW1), 스위치(SW1)의 개별 단자에 접속되는 필터(F1~F3) 및 듀플렉서(DU), 필터(F1, F3) 및 듀플렉서(DU)에 접속되는 스위치(SW2), 필터(F2) 및 듀플렉서(DU)에 접속되는 스위치(SW3), 송신 신호(Tx_in)를 전력 증폭하는 전력 증폭 회로(PA), 스위치(SW3)로부터의 출력 신호를 증폭해서 수신 신호(Rx1_out, Rx2_out)를 출력하는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)를 구비한다.
예를 들면, Band A의 수신 주파수대와, Band B의 수신 주파수대와, Band A의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 스위치 제어부(1)는 도 17에 나타낸 바와 같이 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 정한다. 즉, 스위치(SW1)는 필터(F1)가 이어지는 개별 단자와 공통 단자를 접속하고, 필터(F2)가 이어지는 개별 단자와 공통 단자를 접속한다. 스위치(SW2)는 전력 증폭 회로(PA)의 출력이 이어지는 공통 단자와 필터(F1)가 이어지는 개별 단자를 접속한다. 스위치(SW3)는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)가 이어지는 단자와 필터(F2)가 이어지는 단자를 접속한다.
또한, Band A의 수신 주파수대와 Band A의 송신 주파수대를 단독 사용하는 싱글 모드에서도 스위치 제어부(1)는 도 17에 나타낸 바와 같이 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 정한다.
또한, Band D의 수신 주파수대와 Band D의 송신 주파수대를 단독 사용하는 싱글 모드에서도 스위치 제어부(1)는 도 17에 나타낸 바와 같이 스위치(SW1, SW2, SW3)의 상태를 정한다.
이와 같이 캐리어 어그리게이션 시에 사용하는 광대역 필터(F2)를 싱글 모드에서도 사용함으로써 Band A용의 송신 필터 및 수신 필터, 및 Band D용의 송신 필터 및 수신 필터를 개별적으로 설치할 필요가 없다. 그 때문에 소형화, 저비용화의 점에서 유리하다.
《제 4 실시형태》
제 4 실시형태에서는 제 1 통신 주파수대와 제 2 통신 주파수대의 캐리어 어그리게이션 및 제 1 통신 주파수대 또는 제 2 통신 주파수대와 제 3 통신 주파수대의 캐리어 어그리게이션을 행하는 프런트 엔드 회로의 예에 대해서 나타낸다.
도 18(A), 도 18(B), 도 18(C), 도 18(D)는 제 4 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 도 18(A), 도 18(B), 도 18(C), 도 18(D)에 있어서 Band A, Band B, Band E는 E-UTRA(LTE)에서 규정되어 있는 주파수대 중 Band28A, Band20, Band8의 주파수대에 각각 대응한다. 각 통신 주파수대에 있어서 Tx는 송신 주파수대, Rx는 수신 주파수대를 각각 나타내고 있다. 도 18(A), 도 18(B), 도 18(C), 도 18(D)에 있어서 사용하는 주파수대를 실선의 프레임으로 둘러싸서 나타내고 있다. 도 18(A)의 예는 Band A의 송신 주파수대와, Band A의 수신 주파수대와, Band B의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 상태이며, 도 18(B)의 예는 Band B의 송신 주파수대와, Band B의 수신 주파수대와, Band A의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 상태이다. 또한, 도 18(C)의 예는 Band A의 송신 주파수대와, Band A의 수신 주파수대와, Band E의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 상태이며, 도 18(D)의 예는 Band B의 송신 주파수대와, Band B의 수신 주파수대와, Band E의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때의 상태이다.
도 19, 도 20, 도 21, 도 22는 모두 제 4 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(104) 및 프런트 엔드 모듈(204)의 블록도이다. 프런트 엔드 회로(104)는 통신 회로와 안테나(ANT) 사이에 접속된다. 통신 회로는 다른 통신 주파수대와 근접한 주파수대를 갖고, 송신 주파수대와 수신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 동시에 사용해서 통신을 행한다. 또한, 통신 회로는 후술하는 전력 증폭 회로(PA)의 입력측 및 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)의 출력측에 접속된다.
이 프런트 엔드 모듈(204)은 안테나(ANT)에 공통 단자가 접속되는 스위치(SW1), 스위치(SW1)의 개별 단자에 접속되는 필터(F1, F2, F3, F5, F6), 필터(F1, F3, F5)에 접속되는 스위치(SW2), 필터(F2, F6)에 접속되는 스위치(SW3), 송신 신호(Tx_in)를 전력 증폭하는 전력 증폭 회로(PA), 스위치(SW3)로부터의 출력 신호를 증폭해서 수신 신호(Rx1_out, Rx2_out)를 출력하는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)를 구비한다.
도 18(A)에 나타낸 바와 같이 Band A의 송신 주파수대와, Band A의 수신 주파수대와, Band B의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 도 19에 나타내는 바와 같이 스위치 제어부(1)는 스위치(SW1)가 필터(F1 및 F2)를 선택하고, 스위치(SW2)가 필터(F1)를 선택하고, 스위치(SW3)가 필터(F2)를 선택하도록 제어한다.
또한, 도 18(B)에 나타낸 바와 같이 Band B의 송신 주파수대와, Band B의 수신 주파수대와, Band A의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 도 20에 나타내는 바와 같이 스위치 제어부(1)는 스위치(SW1)가 필터(F2 및 F3)를 선택하고, 스위치(SW2)가 필터(F3)를 선택하고, 스위치(SW3)가 필터(F2)를 선택하도록 제어한다.
또한, 도 18(C)에 나타낸 바와 같이 Band A의 송신 주파수대와, Band A의 수신 주파수대와, Band E의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 도 21에 나타내는 바와 같이 스위치 제어부(1)는 스위치(SW1)가 필터(F1, F2, 및 F6)를 선택하고, 스위치(SW2)가 필터(F1)를 선택하고, 스위치(SW3)가 필터(F2) 및 필터(F6)를 선택하도록 제어한다.
또한, 도 18(D)에 나타낸 바와 같이 Band B의 송신 주파수대와, Band B의 수신 주파수대와, Band E의 수신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 도 22에 나타내는 바와 같이 스위치 제어부(1)는 스위치(SW1)가 필터(F2, F3, 및 F6)를 선택하고, 스위치(SW2)가 필터(F3)를 선택하고, 스위치(SW3)가 필터(F2) 및 필터(F6)를 선택하도록 제어한다.
본 실시형태에서는 Band A의 수신 주파수대와 Band B의 수신 주파수대에서 캐리어 어그리게이션을 행할 때에 사용하는 광대역 필터(F2)를 Band A의 수신 주파수대와 Band E의 수신 주파수대에서 캐리어 어그리게이션을 행할 때에도 사용하므로 마찬가지로 광대역 필터(F2)를 Band B의 수신 주파수대와 Band E의 수신 주파수대에서 캐리어 어그리게이션을 행할 때에 사용하므로 Band A용의 수신 필터 및 Band B용의 수신 필터를 개별적으로 설치할 필요가 없다. 그 때문에 소형화, 저비용화의 점에서 유리하다.
《제 5 실시형태》
제 5 실시형태에서는 복수의 송신 신호 입력 포트 및 수신 신호 출력 포트를 구비하는 멀티플렉서를 구비하는 프런트 엔드 회로의 예에 대해서 나타낸다.
도 23은 제 5 실시형태에 의한 트리플렉서(401)를 갖는 프런트 엔드 회로(105) 및 프런트 엔드 모듈(205)의 블록도이다. 프런트 엔드 회로(105)는 통신 회로와 안테나(ANT) 사이에 접속된다. 스위치(SW1)의 개별 단자에는 트리플렉서(401), 필터(F5), 및 듀플렉서(DU)가 접속되어 있다.
트리플렉서(401)는 3개의 입출력 포트, 3개의 필터(F1, F2, F3), 및 공용 입출력 포트를 갖는다. 트리플렉서(401)의 필터(F1)는 Band28A의 송신 신호의 입력 포트를 갖고, Band28A의 송신 주파수대를 통과시킨다. 트리플렉서(401)의 필터(F3)는 Band20의 송신 신호의 입력 포트를 갖고, Band20의 송신 주파수대를 통과시킨다. 트리플렉서(401)의 필터(F2)는 Band20, Band28A, 및 Band28B의 수신 신호의 출력 포트를 갖고, Band20의 수신 주파수대, Band28A 및 Band28B의 수신 주파수대를 통과시킨다. 이 필터(F2)는 본 발명에 의한 「광대역 필터」에 상당한다.
필터(F5)는 Band28B의 송신 주파수대를 통과시킨다. 듀플렉서(DU)의 송신 필터(F31)는 Band26의 송신 주파수대를 통과시키고, 수신 필터(F32)는 Band26의 수신 주파수대를 통과시킨다.
상기 트리플렉서(401)는 Band20과 Band28을 사용한 캐리어 어그리게이션 시에 필터(F2)를 통과하는 수신 신호를 사용한다. 또한, Band20, Band28A 또는 Band28B 단독으로 사용하는 경우도 필터(F2)를 통과하는 수신 신호를 사용한다.
이상에 나타낸 예는 2개의 송신 주파수대와 2개의 수신 주파수대를 취급하는 트리플렉서를 사용했지만 입출력 포트를 4개 이상 구비하는 멀티플렉서를 구성해도 좋다. 또한, 송신 신호 및 수신 신호를 취급하는 멀티플렉서가 아니라 송신 신호만의 멀티플렉서나 수신 신호만의 멀티플렉서에 대해서도 본 발명은 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 실시형태의 트리플렉서(401)는 본 발명에 의한 「멀티플렉서」에 상당한다.
도 23에 나타낸 예에서는 실장 부품으로서의 필터의 수를 삭감할 수 있어 장치를 보다 소형화할 수 있다.
《제 6 실시형태》
제 6 실시형태에서는 통신 장치의 예를 나타낸다. 도 24는 제 6 실시형태에 의한 통신 장치(301)의 블록도이다. 이 통신 장치(301)는 필터(F1~F4), 듀플렉서(DU1~DU4), 임피던스 정합 회로(MC1~MC8), 전력 증폭 회로(PA1, PA2), 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2), 분배 회로(2), 커플러(3), 스위치(SW1, SW21, SW22, SW23, SW3, SW4), 안테나(ANT), 및 RFIC(110)를 구비한다. 필터(F2)는 본 발명에 의한 「광대역 필터」에 상당한다. RFIC(110)는 본 발명에 의한 「통신 회로」에 상당한다.
또한, RFIC(110)로부터 각 스위치(SW1, SW21, SW22, SW23, SW3, SW4)로의 제어 신호의 라인에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 이 통신 장치(301)는 프런트 엔드 회로(101)를 포함하고 있다.
스위치(SW1)는 안테나 스위치이다. 스위치(SW23)는 송신 신호(Tx1, Tx2)를 전력 증폭 회로(PA1, PA2) 중 어느 것에 부여할지를 선택한다. 전력 증폭 회로(PA1)와 전력 증폭 회로(PA2)는 고주파수대와 저주파수대를 취급하도록 개별적으로 설치하고 있다. 스위치(SW21)는 전력 증폭 회로(PA1)의 출력 신호를 필터(F1, F3), 듀플렉서(DU1, DU2)의 송신 필터 중 어느 것 또는 복수에 부여한다. 스위치(SW22)는 전력 증폭 회로(PA2)의 출력 신호를 듀플렉서(DU3, DU4)의 한쪽 또는 양쪽의 송신 필터에 부여한다.
스위치(SW3)는 필터(F2, F4), 듀플렉서(DU1~DU4)의 수신 필터 중 어느 것 또는 복수의 출력 신호를 선택해서 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)에 부여한다. 분배 회로(2)는 저잡음 증폭 회로(LNA2)의 출력 신호를 분배한다.
스위치(SW4)는 커플러(3)의 출력 신호를 스위칭한다. RFIC(110)는 스위치(SW4)의 스위칭에 의해 송신 전력 신호(CP_fwd) 또는 수신 전력 신호(CP_rev)를 검출한다.
이와 같이 해서 프런트 엔드 회로(101)와, 광대역 필터(F2)를 통과한 수신 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)와, 송신 신호를 증폭해서 송신 필터로 입력하는 전력 증폭 회로(PA1, PA2)와, 저잡음 증폭 회로(LNA1, LNA2)의 출력 및 전력 증폭 회로(PA1, PA2)의 입력에 접속된 RFIC(110)를 구비하는 통신 장치(301)가 구성된다.
《제 7 실시형태》
제 7 실시형태에서는 가변 대역 통과 필터를 사용하는 프런트 엔드 회로 및 프런트 엔드 모듈에 대해서 나타낸다.
도 25(A), 도 25(B)는 제 7 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로가 적용되는 각 주파수대의 관계를 나타내는 도면이다. 도 25(A), 도 25(B)에 있어서 Band A, Band B, Band C는 E-UTRA(LTE)에서 규정되어 있는 주파수대 중 Band28A, Band20, Band26의 주파수대에 각각 대응한다. 각 통신 주파수대에 있어서 Tx는 송신 주파수대, Rx는 수신 주파수대를 각각 나타내고 있다.
도 25(A)는 실선의 프레임으로 둘러싸는 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 2 통신 주파수대(Band B)의 수신 주파수대와, 제 1 통신 주파수대(Band A)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 필터(F1)와 필터(F2)가 사용되는 것을 나타내고 있다.
도 25(B)는 실선의 프레임으로 둘러싸는 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 필터(F2)와 듀플렉서(DU)가 사용되는 것을 나타내고 있다.
도 25(A)의 예와 도 25(B)의 예에서는 필터(F2)의 통과 주파수대가 상이하다.
도 26은 제 7 실시형태에 의한 프런트 엔드 회로(107) 및 프런트 엔드 모듈(207)의 블록도이다. 프런트 엔드 회로(107)는 도 2에 나타낸 프런트 엔드 회로(101)와는 상이하며, 프런트 엔드 회로(107)의 필터(F2)는 제어 신호에 따라 통과 주파수대가 변화하는 가변 대역 통과 필터이다. 본 실시형태의 프런트 엔드 회로(107)의 스위치 제어부(1)는 필터(F2)에 제어 신호를 부여하는 기능을 구비한다. 또한, 도 2에 나타낸 프런트 엔드 회로(101)와는 상이하며, 본 실시형태의 프런트 엔드 회로(107)는 필터(F4)를 구비하지 않는다. 그 밖의 구성은 제 1 실시형태에서 나타낸 바와 같다.
도 25(A)에 나타낸 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 2 통신 주파수대(Band B)의 수신 주파수대와, 제 1 통신 주파수대(Band A)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 필터(F2)는 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대 및 제 2 통신 주파수대(Band B)의 수신 주파수대의 연속하는 광대역을 통과시킨다.
도 25(B)에 나타낸 바와 같이 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 수신 주파수대와, 제 3 통신 주파수대(Band C)의 송신 주파수대에서 2 다운링크 1 업링크의 캐리어 어그리게이션을 행할 때 필터(F2)는 제 3 통신 주파수대(Band C)의 송신 주파수대에 걸리지 않는 범위에서 제 1 통신 주파수대(Band A)의 수신 주파수대를 통과시킨다.
도 27은 상기 가변 대역 통과 필터(F2)의 구성예를 나타내는 회로도이다. 이 가변 대역 통과 필터(F2)는 입출력 포트(P1-P2) 사이에 시리즈로 접속된 직렬암 공진자(Xs)와, 포트(P2)와 그라운드 사이에 션트로 접속된 병렬암 회로(120)를 구비한다. 병렬암 회로(120)는 병렬암 공진자(Xp1, Xp2), 스위치(SW), 및 커패시터(C)로 구성된다. 이 가변 대역 통과 필터(F2)의 구성은 국제공개 제2017/204346호에 개시되어 있다.
직렬암 회로는 이것에 한정되지 않고, 종결합 공진기 등의 복수의 공진자로 구성된 공진 회로이어도 좋다. 또한, 직렬암 회로는 공진 회로에 한정되지 않고, 인덕터 또는 커패시터 등의 임피던스 소자이어도 좋다.
병렬암 회로(120)는 적어도 2개의 공진 주파수와 적어도 2개의 반공진 주파수를 갖고, 스위치(SW)의 온(도통) 및 오프(비도통)에 따라 적어도 1개의 공진 주파수 및 적어도 1개의 반공진 주파수가 함께 저역측 또는 함께 고역측으로 시프트한다. 이것에 대해서는 필터(F2)의 통과 특성과 함께 후술한다.
이와 같이 구성된 필터(F2)는 스위치(SW)의 온/오프의 스위칭에 의해 병렬암 회로(120)에 있어서의 적어도 2개의 공진 주파수 중 적어도 1개의 공진 주파수와, 병렬암 회로(120)에 있어서의 적어도 2개의 반공진 주파수 중 적어도 1개의 반공진 주파수가 함께 저주파수측 또는 고주파수측으로 시프트한다.
도 27에 나타내는 예에서는 주파수 가변 회로(22)가 병렬암 공진자(Xp2)와 그라운드 사이에 접속되어 있지만 병렬암 공진자(Xp2)와 주파수 가변 회로(22)의 접속 순서는 특별히 한정되지 않고, 반대이어도 상관없다. 단, 접속 순서를 반대로 하면 필터(F2)의 통과 대역 내의 삽입 손실은 나빠진다. 또한, 병렬암 공진자가 다른 탄성파 공진자와 함께 공진자용의 칩(패키지)에 형성되어 있을 경우에 상기 칩의 단자 수의 증가에 의해 칩 사이즈의 대형화를 초래한다. 이 때문에 필터 특성 및 소형화의 관점으로부터는 도 27에 나타내는 접속 순서로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
병렬암 공진자(Xp1)는 입출력 포트(P1)와 입출력 포트(P2)를 잇는 경로상의 노드와 그라운드 사이에 접속된 공진자인 제 1 병렬암 공진자이다. 이 예에서는 병렬암 공진자(Xp1)는 제 1 회로(10)를 구성한다. 이 예에서는 제 1 회로(10)는 병렬암 공진자(Xp1)만으로 구성되어 있다.
병렬암 공진자(Xp2)는 제 2 병렬암 공진자이다. 이 예에서는 병렬암 공진자(Xp2)는 스위치(SW) 및 커패시터(C)와 함께 상기 제 1 회로(10)에 병렬 접속된 제 2 회로(20)를 구성한다.
병렬암 공진자(Xp2)는 병렬암 공진자(Xp1)의 공진 주파수와는 상이한 공진 주파수와, 병렬암 공진자(Xp1)의 반공진 주파수와는 상이한 반공진 주파수를 갖는다. 이 예에서는 병렬암 공진자(Xp1)의 공진 주파수는 병렬암 공진자(Xp2)의 공진 주파수보다 낮고, 병렬암 공진자(Xp1)의 반공진 주파수는 병렬암 공진자(Xp2)의 반공진 주파수보다 낮다. 여기에서 「공진 주파수」란 임피던스가 극소가 되는 주파수이며, 「반공진 주파수」란 임피던스가 극대가 되는 주파수이다.
커패시터(C)는 병렬암 공진자(Xp2)에 직렬 접속된 임피던스 소자이다. 필터(F2)의 통과 대역의 주파수 가변폭은 커패시터(C)의 소자값에 의존하고, 예를 들면 커패시터(C)의 소자값이 작을수록 주파수 가변폭이 넓어진다. 이 때문에 커패시터(C)의 소자값은 필터(F2)에 요구되는 주파수 사양에 따라 적당히 결정될 수 있다. 또한, 커패시터(C)는 배리캡 및 DTC(Digitally Tunable Capacitor) 등의 가변 커패시터이어도 좋다.
스위치(SW)는, 예를 들면 SPST(Single Pole Single Throw)형의 스위치 소자이다. 스위치(SW)는 제어부(도 26의 스위치 제어부(1))로부터의 제어 신호에 의해 도통(온) 및 비도통(오프)이 스위칭된다.
스위치(SW)는, 예를 들면 GaAs 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 이루어지는 FET(Field Effect Transistor) 스위치 또는 다이오드 스위치이다.
여기에서 본 실시형태에서는 필터(F2)를 구성하는 각 공진자(직렬암 공진자(Xs), 병렬암 공진자(Xp1, Xp2))는 탄성 표면파를 사용한 탄성 표면파 공진자이다. 이에 따라 필터(F2)를 적어도 일부에 압전성을 갖는 기판 상에 형성된 IDT(Inter Digital Transducer) 전극에 의해 구성할 수 있으므로 급준도가 높은 통과 특성을 갖는 소형이며, 또한 저배의 필터 회로를 실현할 수 있다.
도 28(A)는 필터(F2)의 임피던스의 주파수 특성을 나타내는 도면이며, 도 28(B)는 필터(F2)의 삽입 손실의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 27에 나타낸 직렬암 공진자(Xs)는 공진 주파수(frs) 및 반공진 주파수(fas)를 갖는다.
도 27에 나타낸 스위치(SW)가 온일 경우 스위치(SW)에 의해 커패시터(C)가 단락되고, 병렬암 회로(120)의 임피던스 특성은 커패시터(22C)의 영향을 받지 않는 특성이 된다. 즉, 2개의 병렬암 공진자(병렬암 공진자(Xp1 및 Xp2))의 합성 특성이 병렬암 회로(120)의 임피던스 특성이 된다.
즉, 스위치(SW)가 오프일 경우 필터(F2)는 반공진 주파수(fa1off) 및 공진 주파수(frs)에 의해 통과 대역이 규정되고, 공진 주파수(fr1on)에 의해 통과 대역 저역측의 극(감쇠극)이 규정되고, 공진 주파수(fr2off) 및 반공진 주파수(fas)에 의해 통과 대역 고역측의 극(감쇠극)이 규정되는 통과 특성을 갖는다.
스위치(SW)가 온일 경우 병렬암 회로(120)는 2개의 공진 주파수 중 고역측의 공진 주파수 및 2개의 반공진 주파수 중 저역측의 반공진 주파수가 함께 저역측으로 시프트한다. 본 실시형태에서는 병렬암 공진자(Xp2)만이 커패시터(C) 및 스위치(SW)에 직렬 접속되어 있기 때문에 2개의 공진 주파수 중 고역측의 공진 주파수가 fr2off로부터 fr2on으로 저역측으로 시프트한다(도 28(A) 중 B 부분). 또한, 저역측의 반공진 주파수가 fa1off로부터 fa1on으로 저역측으로 시프트한다(도 28(A) 중 A 부분).
여기에서 frs<fas이며, 또한 (fr1on, fr1off)<frs<fr2on의 관계를 충족한다. 따라서, 병렬암 회로(120)의 저역측의 반공진 주파수와 고역측의 공진 주파수는 필터(F2)의 통과 대역 고역측의 감쇠 슬로프를 규정하고, 스위치(SW)의 온에 의해 이들은 함께 저역측으로 시프트한다. 즉, 도 28(B)에 나타내는 바와 같이 스위치(SW)가 오프로부터 온으로 스위칭됨으로써 필터(F2)의 통과 특성은 통과 대역 고역측의 감쇠 슬로프가 급준도를 유지하면서 저역측으로 시프트하게 된다(도 28(B) 중 검정 화살표). 환언하면, 필터(F2)는 통과 대역 고역측의 감쇠극을 저역측으로 시프트시키면서(도 28(B) 중 D 부분) 통과 대역 고역단의 삽입 손실의 증대를 억제하면서 통과 대역 고역단을 저역측으로 시프트시킨다(도 28(B) 도면 중 C 부분).
최후에 상술한 실시형태의 설명은 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니다. 당업자에 있어서 변형 및 변경이 적당히 가능하다. 본 발명의 범위는 상술한 실시형태가 아니라 특허 청구범위에 의해 나타내어진다. 또한, 본 발명의 범위에는 특허 청구범위 내와 균등한 범위 내에서의 실시형태로부터의 변경이 포함된다.
예를 들면, 이상에 나타낸 캐리어 어그리게이션의 예는 주로 다운링크에 대해서 이었지만 마찬가지로 해서 업링크에 대해서 캐리어 어그리게이션을 행할 수도 있다.
또한, 도 1 등에 나타낸 예에서는 제 1 통신 주파수대(Band A)가 제 2 통신 주파수대(Band B)보다 낮은 주파수대이었지만 근접하는 2개의 주파수대의 고저 관계는 반대이어도 마찬가지로 성립된다.
또한, 예를 들면, 전력 증폭 회로는 송신 주파수대마다 개별적으로 설치해도 좋다.
ANT: 안테나 COM: 공통 단자
DU, DU1, DU2, DU3, DU4: 듀플렉서 F1~F6: 필터
F2: 광대역 필터 F11~F17: 필터
F31: 송신 필터 F32: 수신 필터
Flo1, Flo2: 로컬 신호 발생기 LNA1, LNA2: 저잡음 증폭 회로
MC1~MC8: 임피던스 정합 회로 PA, PA1, PA2: 전력 증폭 회로
S1~S5: 개별 단자 SW1, SW2, SW3, SW4: 스위치
SW21, SW22, SW23: 스위치 1: 스위치 제어부
2: 분배 회로 3: 커플러
101, 103, 104, 105, 107: 프런트 엔드 회로
110: RFIC(통신 회로)
201, 203, 204, 205, 206, 207: 프런트 엔드 모듈
301: 통신 장치 401: 트리플렉서

Claims (14)

  1. 제 1 통신 주파수대와, 제 2 통신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션에 적용되는 프런트 엔드 회로로서,
    상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호와 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호가 동시에 통신되는 경우에, 상기 제 1 통신 주파수대 및 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호가 통과하는 광대역 필터와,
    상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호만이 통신되는 경우에, 상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호가 통과하는 제 1 필터를 구비하고,
    상기 제 1 통신 주파수대와 상기 제 2 통신 주파수대는 근접 또는 일부가 겹치는 프런트 엔드 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 통신 주파수대 또는 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호만을 통신하는 경우에, 상기 제 1 통신 주파수대 또는 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호는 상기 광대역 필터를 통과하는 프런트 엔드 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광대역 필터와는 통과 주파수대가 상이한 제 3 통신 주파수대의 고주파 신호를 통과시키는 제 3 필터를 구비하고,
    상기 제 1 통신 주파수대 또는 상기 제 2 통신 주파수대와 상기 제 3 통신 주파수대의 고주파 신호를 동시에 통신하는 경우에, 상기 제 1 통신 주파수대 또는 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호는 상기 광대역 필터를 통과하는 프런트 엔드 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 통신 주파수대와 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호를 동시에 통신하는 경우에는,
    상기 제 4 통신 주파수대는 상기 제 2 통신 주파수대에 적어도 일부가 겹치며,
    상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호를 통과시키는 제 1 필터와,
    상기 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호를 통과시키는 제 4 필터를 구비하고,
    상기 제 1 통신 주파수대와 상기 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호를 동시에 통신하는 경우에는, 상기 광대역 필터가 분리되어 상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호가 상기 제 1 필터를 통과하고, 상기 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호가 상기 제 4 필터를 통과하는 프런트 엔드 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 통신 주파수대와 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호를 동시에 통신하는 경우에는,
    상기 제 4 통신 주파수대는 상기 제 1 통신 주파수대와는 겹치지 않고,
    상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호를 통과시키는 제 1 필터와,
    상기 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호를 통과시키는 제 4 필터를 구비하고,
    상기 제 1 통신 주파수대와 상기 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호를 동시에 통신하는 경우에는, 상기 광대역 필터가 분리되어 상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호가 상기 제 1 필터를 통과하고, 상기 제 4 통신 주파수대의 고주파 신호가 상기 제 4 필터를 통과하는 프런트 엔드 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 주파수대는 상기 제 2 통신 주파수대에 일부가 겹치는 제 3 통신 주파수대를 포함하고,
    상기 광대역 필터는 상기 제 1 통신 주파수대와 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호에서 동시에 통신하는 경우와, 상기 제 1 통신 주파수대와 상기 제 3 통신 주파수대의 고주파 신호에서 동시에 통신하는 경우에서, 제어 신호에 따라 통과 대역폭이 스위칭되는 가변 대역 통과 필터인 프런트 엔드 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 상기 제 2 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 상기 제 1 통신 주파수대 및 상기 제 2 통신 주파수대의 수신 신호의 출력 포트, 및 공용 입출력 포트를 갖는 멀티플렉서를 구비하는 프런트 엔드 회로.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 프런트 엔드 회로와,
    상기 광대역 필터를 통과한 수신 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭 회로를 구비하는 프런트 엔드 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광대역 필터를 통과한 수신 신호 또는 상기 저잡음 증폭 회로의 출력 신호를 분배하는 분배 회로를 구비하는 프런트 엔드 모듈.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 프런트 엔드 회로와,
    상기 제 1 통신 주파수대의 송신 주파수 또는 상기 제 2 통신 주파수대의 송신 주파수를 통과시키는 송신 필터와,
    상기 송신 필터로 입력하는 송신 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭 회로를 구비하는 프런트 엔드 모듈.
  11. 제 8 항에 기재된 프런트 엔드 모듈과,
    상기 프런트 엔드 모듈에 접속된 통신 회로를 구비하는 통신 장치.
  12. 제 1 통신 주파수대와, 제 2 통신 주파수대를 포함하는 복수의 통신 주파수대를 사용하는 캐리어 어그리게이션에 적용되는 멀티플렉서로서,
    상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호와 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호가 동시에 통신되는 경우에, 상기 제 1 통신 주파수대 및 상기 제 2 통신 주파수대의 고주파 신호가 통과하는 광대역 필터와,
    상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호만이 통신되는 경우에, 상기 제 1 통신 주파수대의 고주파 신호가 통과하는 제 1 필터를 구비하고,
    상기 제 1 통신 주파수대와 상기 제 2 통신 주파수대는 근접 또는 일부가 겹치는 멀티플렉서.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 상기 제 2 통신 주파수대의 송신 신호의 입력 포트, 상기 제 1 통신 주파수대 및 상기 제 2 통신 주파수대의 수신 신호의 출력 포트, 및 공용 입출력 포트를 더 구비하고,
    상기 광대역 필터는 상기 수신 신호의 출력 포트와 상기 공용 입출력 포트 사이에 배치되어 있는 멀티플렉서.
  14. 삭제
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