WO2015001828A1 - フロントエンド回路 - Google Patents

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佐藤剛
柳原真悟
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a front-end circuit that transmits and receives high-frequency signals.
  • the front end circuit described in Patent Document 1 includes a wideband power amplifier, a band switch, and a duplexer.
  • the broadband power amplifier is a multimode / multiband power amplifier.
  • a plurality of duplexers are provided for each communication band.
  • the broadband power amplifier and the duplexer are connected via a band switch.
  • the transmission signal amplified by the broadband power amplifier is sent to the duplexer corresponding to the communication band via the band switch.
  • the duplexer sends the transmission signal to the antenna and prevents the transmission signal from entering the receiving circuit.
  • the front end circuit described in Patent Document 1 can transmit and receive high-frequency signals in a plurality of communication bands.
  • An object of the present invention is to provide a small front-end circuit having excellent communication characteristics in each of a plurality of communication bands within a wide band.
  • the front end circuit of the present invention is configured as follows.
  • the front end circuit includes a circulator, an antenna, a reception circuit, and a transmission circuit.
  • the circulator has first to third terminals.
  • the antenna is connected to the first terminal.
  • the receiving circuit is connected to the second terminal.
  • the transmission circuit is connected to the third terminal.
  • the circulator outputs a high-frequency signal input to the first terminal to the second terminal and a high-frequency signal input to the third terminal to the first terminal in a frequency range including a plurality of communication bands.
  • the transmission circuit includes a plurality of amplifying elements connected in cascade and a variable filter circuit connected between the amplifying elements. The amplifying element amplifies the transmission signal in a frequency range including a plurality of communication bands.
  • variable filter circuit uses a transmission band corresponding to the used communication band as a pass band and a reception band corresponding to the used communication band as an attenuation band. To do.
  • the circulator corresponds to a frequency range including a plurality of communication bands.
  • the circulator is smaller than a plurality of duplexers provided for each communication band.
  • the variable filter circuit attenuates reception band noise generated when the transmission signal is amplified by the amplification element. For this reason, the reception band noise output from the transmission circuit is reduced. As a result, the reception band noise that wraps around from the third terminal to the second terminal is suppressed, so that the reception sensitivity hardly deteriorates. Therefore, it is possible to obtain a small front-end circuit that has excellent communication characteristics in a plurality of communication bands.
  • the variable filter circuit preferably includes a plurality of filter components and a switch circuit that switches the filter components.
  • the attenuation band of the variable filter circuit can be continuously changed.
  • variable filter circuit is preferably a bandpass filter.
  • variable filter circuit is preferably a band elimination filter.
  • the front-end circuit can be easily designed.
  • FIG. 1A is an equivalent circuit diagram of the front end circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is an equivalent circuit diagram of the PA module 18.
  • FIG. 2A is an equivalent circuit diagram of a front-end circuit having a conventional configuration.
  • FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of the PA module 38.
  • FIG. 3A is a diagram showing the pass characteristics of the PA module 18.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining the communication band.
  • FIG. 1A is an equivalent circuit diagram of the front-end circuit 10.
  • the front end circuit 10 includes an antenna 11, a reception circuit 12, a transmission circuit 13 and a circulator 14.
  • the receiving circuit 12 includes a low noise amplifier 16 and a receiving unit 17.
  • the transmission circuit 13 includes a PA (Power Amplifier) module 18 and a transmission unit 19.
  • the reception unit 17 and the transmission unit 19 are provided in an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 15.
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • the circulator 14 has terminals P1 to P3.
  • the high frequency signal input from the terminal P1 is output to the terminal P2.
  • the high frequency signal input from the terminal P3 is output to the terminal P1.
  • the circulator 14 transmits a high-frequency signal with low loss in a wide frequency range including a plurality of communication bands.
  • a broadband circulator as described in the patent document (Japanese Patent Laid-Open No. 6-343005).
  • the terminal P1 corresponds to the first terminal of the present invention.
  • the terminal P2 corresponds to the second terminal of the present invention.
  • the terminal P3 corresponds to the third terminal of the present invention.
  • the antenna 11 is connected to the terminal P1.
  • the input terminal of the low noise amplifier 16 is connected to the terminal P2.
  • the output terminal of the low noise amplifier 16 is connected to the receiving unit 17.
  • the output terminal of the PA module 18 is connected to the terminal P3.
  • the input terminal of the PA module 18 is connected to the transmitter 19.
  • a signal processing unit including a filter component may be connected between the output terminal of the PA module 18 and the terminal P3.
  • the signal processing unit passes a transmission signal having a predetermined frequency band.
  • the transmission signal generated by the transmission unit 19 is amplified by the PA module 18, passes through terminals P 3 and P 1 of the circulator 14, and is sent to the antenna 11.
  • the received signal received by the antenna 11 passes through the terminals P 1 and P 2 of the circulator 14, is amplified by the low noise amplifier 16, and is sent to the receiving unit 17.
  • FIG. 1B is an equivalent circuit diagram of the PA module 18.
  • the PA module 18 includes amplification elements 21a and 21b, a variable filter circuit 22, and a matching circuit 23.
  • the input terminal of the amplifying element 21 a is connected to the transmitter 19.
  • the output terminal of the amplifying element 21a is connected to the input terminal of the amplifying element 21b via the variable filter circuit 22.
  • the output terminal of the amplifying element 21b is connected to the terminal P3 of the circulator 14 through the matching circuit 23.
  • the amplifying elements 21a and 21b are multimode / multiband power amplifiers that can be used in a plurality of communication systems and a plurality of communication bands.
  • the amplification elements 21a and 21b are formed, for example, in one PAIC (Power (Amplifier Integrated Circuit).
  • the amplifying element 21a is a first-stage amplifying element, and the amplifying element 21b is a last-stage amplifying element.
  • the variable filter circuit 22 has a low input / output impedance.
  • the input / output impedance of the variable filter circuit 22 is equal to the input / output impedance of the PAIC, for example, and is 18 ⁇ .
  • the variable filter circuit 22 is disposed close to the PAIC, for example, and is connected to the PAIC by wire bonding or the like.
  • the variable filter circuit 22 is configured by, for example, a SAW (Surface / Acoustic / Wave) filter, a BAW (Boundary Acoustic / Wave) filter, or the like.
  • the variable filter circuit 22 includes switch circuits 221a and 221b and filter components 222a to 222c.
  • the switch circuits 221a and 221b have a common terminal and first to third individual terminals.
  • the common terminal is connected to any one of the first to third individual terminals by a control signal.
  • the filter components 222a to 222c are band pass filters.
  • the pass band characteristics of the filter components 222a to 222c are different from each other, and are set according to the communication band to be used.
  • the attenuation characteristics of the filter components 222a to 222c can be made steep by configuring the filter components 222a to 222c with SAW filters or the like. Thereby, only the high frequency signal of the communication band to pass through can be transmitted with low loss. That is, it is possible to transmit only the high-frequency signal in the communication band that is desired to pass, and to significantly attenuate the high-frequency signal in the other communication band.
  • the filter component may be a band elimination filter. Since the band elimination filter can be reduced in size as compared with the bandpass filter, it is easy to design the variable filter circuit and the front end circuit.
  • the common terminal of the switch circuit 221a is connected to the output terminal of the amplifying element 21a.
  • the first individual terminal of the switch circuit 221a is connected to the first individual terminal of the switch circuit 221b via the filter component 222a.
  • the second individual terminal of the switch circuit 221a is connected to the second individual terminal of the switch circuit 221b via the filter component 222b.
  • the third individual terminal of the switch circuit 221a is connected to the third individual terminal of the switch circuit 221b through the filter component 222c.
  • the common terminal of the switch circuit 221b is connected to the input terminal of the amplifying element 21b.
  • Switch circuits 221a and 221b in the variable filter circuit 22 switch the signal path according to the communication method or communication band. Thereby, the variable filter circuit 22 switches the pass band or the attenuation band in accordance with the communication method or the communication band. That is, the variable filter circuit 22 functions as a selectable filter.
  • variable filter circuit may be a tunable filter capable of continuously changing the pass band or the attenuation band, for example.
  • the transmission signal input to the PA module 18 is amplified by the amplification element 21a.
  • the amplified transmission signal is input to the variable filter circuit 22.
  • the transmission signal input to the variable filter circuit 22 passes through a filter component suitable for the communication method and communication band.
  • the transmission signal that has passed through the variable filter circuit 22 is further amplified by the amplification element 21 b and output from the PA module 18.
  • FIG. 2A is an equivalent circuit diagram of a front-end circuit 30 having a conventional configuration.
  • the front end circuit 30 includes an antenna 11, a duplexer 34, a low noise amplifier 16, a PA module 38 and an RFIC 15.
  • the input terminal of the low noise amplifier 16 is connected to the antenna 11 through the reception side filter of the duplexer 34.
  • the output terminal of the low noise amplifier 16 is connected to the RFIC 15.
  • the output terminal of the PA module 38 is connected to the antenna 11 via the transmission side filter of the duplexer 34.
  • the input terminal of the PA module 38 is connected to the RFIC 15.
  • the transmission signal generated by the RFIC 15 is amplified by the PA module 38, passes through the transmission side filter of the duplexer 34, and is sent to the antenna 11. Further, the received signal received by the antenna 11 passes through the reception side filter of the duplexer 34, is amplified by the low noise amplifier 16, and is sent to the RFIC 15.
  • FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of the PA module 38.
  • the PA module 38 includes amplification elements 21a and 21b, matching circuits 23a and 23b, a switch circuit 221 and passive elements 24a and 24b.
  • the input terminal of the amplifying element 21a is connected to the RFIC 15.
  • the output terminal of the amplifying element 21a is connected to the input terminal of the amplifying element 21b via the matching circuit 23a.
  • the output terminal of the amplifying element 21b is connected to the duplexer 34 via the matching circuit 23b.
  • the common terminal of the switch circuit 221 is connected to the matching circuit 23a.
  • the first individual terminal of the switch circuit 221 is connected to the ground via the passive element 24a.
  • the second individual terminal of the switch circuit 221 is connected to the ground via the passive element 24b.
  • FIG. 3A is a diagram showing the pass characteristics of the PA module 18.
  • the vertical axis is the amount of attenuation, and the horizontal axis is the frequency.
  • the solid line 101 is a pass characteristic of the PA module 18 when the communication band B 1 is selected.
  • the solid line 102 is a pass characteristic of the PA module 18 when the communication band B 2 is selected.
  • Dashed line 103 is the pass characteristic of the PA module 38 when the communication band B 1 is selected.
  • Dashed line 104 is the pass characteristic of the PA module 38 when the communication band B 2 is selected.
  • the communication band B 1 is an 800 MHz band
  • the communication band B 2 is a 1 GHz band.
  • the transmission frequency ⁇ T1 indicates the center frequency of the transmission band B T1 corresponding to the communication band B 1 .
  • the reception frequency ⁇ R1 indicates the center frequency of the reception band B R1 corresponding to the communication band B 1 .
  • the transmission frequency ⁇ T2 indicates the center frequency of the transmission band B T2 corresponding to the communication band B 2 .
  • the reception frequency ⁇ R2 indicates the center frequency of the reception band B R2 corresponding to the communication band B 2 .
  • the PA module 18 When the communication band B 1 as used communication bandwidth is selected, the PA module 18, a high-frequency signal transmission band B T1 is substantially pass, high-frequency signal of the reception band B R1 is greatly attenuated.
  • the high-frequency signal in the transmission band B T1 passes almost like the PA module 18, but the high-frequency signal in the reception band B R1 is not attenuated so much.
  • a high-frequency signal transmission band B T2 is substantially pass, high-frequency signal of the reception band B R2 is greatly attenuated.
  • the high-frequency signal in the transmission band B T2 almost passes, but the high-frequency signal in the reception band B R2 is not attenuated so much.
  • the filter part 222a is to the passband transmission band B T1, the reception band B R1 and the attenuation band.
  • Filter components 222b is a transmission band B T2 and pass band and the reception band B R2 and the attenuation band. If the communication band B 1 is selected as the used communication band transmission signal passes through the filter part 222a. If the communication band B 2 is selected as the used communication band transmission signal passes through the filter part 222b.
  • the variable filter circuit 22 and thus the PA module 18 have the pass characteristics shown in FIG.
  • the circulator 14 transmits a high-frequency signal with a low loss in a wide frequency range including a plurality of communication bands. That is, the transmission loss between the antenna 11 and the RFIC 15 can be reduced. Further, the circulator 14 is smaller than a plurality of duplexers provided for each communication band. Therefore, it is considered that when the circulator 14 is used to demultiplex the transmission signal and the reception signal, a small front-end circuit that communicates in a plurality of communication bands can be obtained.
  • reception band noise when a transmission signal is amplified by a power amplifier, harmonic distortion occurs and noise is generated.
  • This noise includes reception band noise having a frequency within the reception band. For this reason, if the transmission signal amplified by the power amplifier is simply input to the circulator, the reception band noise may be circulated to the reception circuit, which may deteriorate the reception sensitivity.
  • variable filter circuit 22 attenuates the reception band noise generated when the transmission signal is amplified by the amplifying element 21a. For this reason, the reception band noise output from the PA module 18 is reduced. As a result, the level of the reception band noise that wraps around from the terminal P3 to the terminal P2 is suppressed, so that deterioration in reception sensitivity can be prevented. That is, even if the circulator 14 is used to demultiplex a transmission signal and a reception signal, high isolation can be ensured between transmission and reception.
  • Such a front-end circuit can be used for cognitive radio.
  • the reception band noise generated when the transmission signal is amplified by the amplification element 21a is amplified by the amplification element 21b.
  • the variable filter circuit 22 attenuates reception band noise generated when the transmission signal is amplified by the amplification element 21a. For this reason, it is suppressed that reception band noise is amplified by the amplification element 21b. As a result, the PA module 18 can reduce power loss compared to the front end circuit 30.
  • a PA module having two amplifying elements has been described as an example, but a PA module having three or more amplifying elements may be used.
  • the level of the reception band noise generated during transmission can be reduced by inserting a variable filter circuit between the amplifying elements, as in the present embodiment.
  • a variable filter circuit is inserted between the last stage amplifying element and the previous stage amplifying element connected adjacent to the amplifying element, the effect of reducing the reception band noise is the highest.

Abstract

　フロントエンド回路（１０）は、サーキュレータ（１４）、アンテナ（１１）、受信回路（１２）および送信回路（１３）を備える。サーキュレータ（１４）は端子（Ｐ１～Ｐ３）を有する。アンテナ（１１）は端子（Ｐ１）に接続される。受信回路（１２）は端子（Ｐ２）に接続される。送信回路（１３）は端子（Ｐ３）に接続される。サーキュレータ（１４）は、複数の通信帯域を含む周波数範囲に対応する。送信回路（１３）は、縦続接続される増幅素子（２１ａ，２１ｂ）と、その間に接続される可変フィルタ回路（２２）とを有する。増幅素子（２１ａ，２１ｂ）は、複数の通信帯域を含む周波数範囲に対応する。複数の通信帯域から選択される使用通信帯域で、送信回路（１３）が送信するときには、可変フィルタ回路（２２）は、使用通信帯域に対応する送信帯域を通過帯域とし、使用通信帯域に対応する受信帯域を減衰帯域とする。

Description

フロントエンド回路
　本発明は、高周波信号を送受信するフロントエンド回路に関する。
　フロントエンド回路として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に記載のフロントエンド回路は、広帯域パワーアンプ、バンドスイッチおよびデュプレクサを備える。広帯域パワーアンプはマルチモード／マルチバンドパワーアンプである。デュプレクサは通信帯域ごとに複数設けられている。広帯域パワーアンプとデュプレクサとはバンドスイッチを介して接続されている。
　ある通信帯域で送信する場合、広帯域パワーアンプで増幅された送信信号は、バンドスイッチを介して、その通信帯域に対応するデュプレクサに送られる。デュプレクサは、送信信号をアンテナに送るとともに、送信信号が受信回路に回り込むのを防止する。これにより、特許文献１に記載のフロントエンド回路は、複数の通信帯域で高周波信号を送受信することができる。
特開２０１１－１８２２７１号公報
　上述のように、特許文献１に記載のフロントエンド回路では、複数の通信帯域で送信信号と受信信号を分波するために、複数のデュプレクサを設ける必要がある。このため、フロントエンド回路のサイズが大きくなる問題があった。
　本発明の目的は、広帯域内の複数の通信帯域のそれぞれにおいて通信特性に優れる、小型のフロントエンド回路を提供することにある。
　本発明のフロントエンド回路は次にように構成される。
（１）フロントエンド回路は、サーキュレータ、アンテナ、受信回路および送信回路を備える。サーキュレータは第１ないし第３端子を有する。アンテナは第１端子に接続される。受信回路は第２端子に接続される。送信回路は第３端子に接続される。サーキュレータは、複数の通信帯域を含む周波数範囲で、第１端子に入力される高周波信号を第２端子に出力し、第３端子に入力される高周波信号を第１端子に出力する。送信回路は、縦続接続される複数の増幅素子と、増幅素子の間に接続される可変フィルタ回路とを有する。増幅素子は、複数の通信帯域を含む周波数範囲で、送信信号を増幅する。複数の通信帯域から選択される使用通信帯域で、送信回路が送信するときには、可変フィルタ回路は、使用通信帯域に対応する送信帯域を通過帯域とし、使用通信帯域に対応する受信帯域を減衰帯域とする。
　この構成によれば、サーキュレータは、複数の通信帯域を含む周波数範囲に対応する。また、サーキュレータは、通信帯域ごとに設けられた複数のデュプレクサに比べて小型である。さらに、可変フィルタ回路は、送信信号が増幅素子で増幅されたときに発生した受信帯域雑音を減衰させる。このため、送信回路から出力される受信帯域雑音が小さくなる。これにより、第３端子から第２端子に回り込む受信帯域雑音が抑制されるため、受信感度はほとんど劣化しない。従って、複数の通信帯域で通信特性に優れる、小型のフロントエンド回路を得ることができる。
（２）可変フィルタ回路は、複数のフィルタ部品と、フィルタ部品を切り換えるスイッチ回路とを有することが好ましい。
（３）好ましくは、可変フィルタ回路の減衰帯域を連続的に変化させることができる。
（４）可変フィルタ回路はバンドパスフィルタであることが好ましい。
（５）可変フィルタ回路はバンドエリミネーションフィルタであることが好ましい。
　この構成によれば、バンドパスフィルタに比べて、そのサイズを小さくすることができるので、フロントエンド回路を設計することが容易となる。
　本発明によれば、広帯域内に複数の通信帯域が設定されていても、それぞれの通信帯域で通信特性に優れる、小型のフロントエンド回路を実現することができる。
図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るフロントエンド回路の等価回路図である。図１（Ｂ）は、ＰＡモジュール１８の等価回路図である。 図２（Ａ）は、従来構成のフロントエンド回路の等価回路図である。図２（Ｂ）は、ＰＡモジュール３８の等価回路図である。 図３（Ａ）は、ＰＡモジュール１８の通過特性を示す図である。図３（Ｂ）は、通信帯域について説明するための図である。
　本発明の第１の実施形態に係るフロントエンド回路１０について説明する。図１（Ａ）は、フロントエンド回路１０の等価回路図である。フロントエンド回路１０は、アンテナ１１、受信回路１２、送信回路１３およびサーキュレータ１４を備える。受信回路１２は低雑音増幅器１６および受信部１７を有する。送信回路１３はＰＡ（Power Amplifier）モジュール１８および送信部１９を有する。受信部１７および送信部１９はＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）１５内に設けられている。
　サーキュレータ１４は端子Ｐ１～Ｐ３を有する。端子Ｐ１から入力された高周波信号は端子Ｐ２に出力される。端子Ｐ３から入力された高周波信号は端子Ｐ１に出力される。サーキュレータ１４は、複数の通信帯域を含む広い周波数範囲で高周波信号を低損失に伝送する。例えば、特許文献（特開平６－３４３００５）に記載のような広帯域のサーキュレータを設計することは可能である。
　端子Ｐ１は本発明の第１端子に相当する。端子Ｐ２は本発明の第２端子に相当する。端子Ｐ３は本発明の第３端子に相当する。
　アンテナ１１は端子Ｐ１に接続されている。低雑音増幅器１６の入力端子は端子Ｐ２に接続されている。低雑音増幅器１６の出力端子は受信部１７に接続されている。ＰＡモジュール１８の出力端子は端子Ｐ３に接続されている。ＰＡモジュール１８の入力端子は送信部１９に接続されている。なお、ＰＡモジュール１８の出力端子と端子Ｐ３との間に、フィルタ部品を備える信号処理部が接続されてもよい。信号処理部は、所定の周波数帯域を有する送信信号を通過させる。
　送信部１９で生成された送信信号は、ＰＡモジュール１８で増幅され、サーキュレータ１４の端子Ｐ３，Ｐ１を通過し、アンテナ１１に送られる。また、アンテナ１１で受信された受信信号は、サーキュレータ１４の端子Ｐ１，Ｐ２を通過して、低雑音増幅器１６で増幅され、受信部１７に送られる。
　図１（Ｂ）は、ＰＡモジュール１８の等価回路図である。ＰＡモジュール１８は、増幅素子２１ａ，２１ｂ、可変フィルタ回路２２および整合回路２３を備える。増幅素子２１ａの入力端子は送信部１９に接続されている。増幅素子２１ａの出力端子は可変フィルタ回路２２を介して増幅素子２１ｂの入力端子に接続されている。増幅素子２１ｂの出力端子は整合回路２３を介してサーキュレータ１４の端子Ｐ３に接続されている。
　増幅素子２１ａ，２１ｂは、複数の通信方式および複数の通信帯域で使用することができるマルチモード／マルチバンドパワーアンプである。増幅素子２１ａ，２１ｂは、例えば、１つのＰＡＩＣ（Power Amplifier Integrated Circuit）に形成されている。なお、増幅素子２１ａは初段の増幅素子であり、増幅素子２１ｂは最終段の増幅素子である。
　可変フィルタ回路２２は低入出力インピーダンスを有する。可変フィルタ回路２２の入出力インピーダンスは、例えば、ＰＡＩＣの入出力インピーダンスと等しく、１８Ωである。可変フィルタ回路２２は、例えば、ＰＡＩＣに近接配置され、ワイヤボンディング等によりＰＡＩＣに接続される。可変フィルタ回路２２は、例えば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ、ＢＡＷ（BoundaryAcoustic Wave）フィルタ等によって構成される。
　可変フィルタ回路２２は、スイッチ回路２２１ａ，２２１ｂおよびフィルタ部品２２２ａ～２２２ｃを有する。スイッチ回路２２１ａ，２２１ｂは、共通端子および第１～第３個別端子を有する。共通端子は、制御信号により、第１～第３個別端子のいずれか１つに接続される。フィルタ部品２２２ａ～２２２ｃはバンドパスフィルタである。フィルタ部品２２２ａ～２２２ｃの通過帯域特性は、互いに異なり、使用する通信帯域に応じて設定されている。
　なお、フィルタ部品２２２ａ～２２２ｃをＳＡＷフィルタ等によって構成することで、フィルタ部品２２２ａ～２２２ｃの減衰特性を急峻にすることができる。これにより、通過させたい通信帯域の高周波信号のみを低損失に伝送させることができる。すなわち、通過させたい通信帯域の高周波信号のみを伝送させ、他の通信帯域の高周波信号を大幅に減衰させることができる。
　また、フィルタ部品はバンドエリミネーションフィルタでもよい。バンドエリミネーションフィルタでは、バンドパスフィルタに比べて、そのサイズを小さくすることができるので、可変フィルタ回路延いてはフロントエンド回路を設計することが容易となる。
　スイッチ回路２２１ａの共通端子は増幅素子２１ａの出力端子に接続されている。スイッチ回路２２１ａの第１個別端子はフィルタ部品２２２ａを介してスイッチ回路２２１ｂの第１個別端子に接続されている。スイッチ回路２２１ａの第２個別端子はフィルタ部品２２２ｂを介してスイッチ回路２２１ｂの第２個別端子に接続されている。スイッチ回路２２１ａの第３個別端子はフィルタ部品２２２ｃを介してスイッチ回路２２１ｂの第３個別端子に接続されている。スイッチ回路２２１ｂの共通端子は増幅素子２１ｂの入力端子に接続されている。
　可変フィルタ回路２２内のスイッチ回路２２１ａ，２２１ｂは、通信方式または通信帯域に合わせて、信号経路を切り換える。これにより、可変フィルタ回路２２は、通信方式または通信帯域に合わせて、通過帯域または減衰帯域を切り換える。すなわち、可変フィルタ回路２２はセレクタブルフィルタとして機能する。
　なお、可変フィルタ回路は、例えば、通過帯域または減衰帯域を連続的に変化させることができるチューナブルフィルタでもよい。
　ＰＡモジュール１８に入力された送信信号は、増幅素子２１ａで増幅される。増幅された送信信号は可変フィルタ回路２２に入力される。可変フィルタ回路２２に入力された送信信号は、通信方式および通信帯域に合ったフィルタ部品を通過する。可変フィルタ回路２２を通過した送信信号は、増幅素子２１ｂでさらに増幅され、ＰＡモジュール１８から出力される。
　ここで、フロントエンド回路１０と比較するために、従来構成のフロントエンド回路３０について説明する。図２（Ａ）は、従来構成のフロントエンド回路３０の等価回路図である。フロントエンド回路３０は、アンテナ１１、デュプレクサ３４、低雑音増幅器１６、ＰＡモジュール３８およびＲＦＩＣ１５を備える。
　低雑音増幅器１６の入力端子はデュプレクサ３４の受信側フィルタを介してアンテナ１１に接続されている。低雑音増幅器１６の出力端子はＲＦＩＣ１５に接続されている。ＰＡモジュール３８の出力端子はデュプレクサ３４の送信側フィルタを介してアンテナ１１に接続されている。ＰＡモジュール３８の入力端子はＲＦＩＣ１５に接続されている。
　ＲＦＩＣ１５で生成された送信信号は、ＰＡモジュール３８で増幅され、デュプレクサ３４の送信側フィルタを通過し、アンテナ１１に送られる。また、アンテナ１１で受信された受信信号は、デュプレクサ３４の受信側フィルタを通過して、低雑音増幅器１６で増幅され、ＲＦＩＣ１５に送られる。
　図２（Ｂ）は、ＰＡモジュール３８の等価回路図である。ＰＡモジュール３８は、増幅素子２１ａ，２１ｂ、整合回路２３ａ，２３ｂ，スイッチ回路２２１および受動素子２４ａ，２４ｂを備える。
　増幅素子２１ａの入力端子はＲＦＩＣ１５に接続されている。増幅素子２１ａの出力端子は整合回路２３ａを介して増幅素子２１ｂの入力端子に接続されている。増幅素子２１ｂの出力端子は整合回路２３ｂを介してデュプレクサ３４に接続されている。
　スイッチ回路２２１の共通端子は整合回路２３ａに接続されている。スイッチ回路２２１の第１個別端子は受動素子２４ａを介してグランドに接続されている。スイッチ回路２２１の第２個別端子は受動素子２４ｂを介してグランドに接続されている。
　整合回路２３ａに接続される受動素子をスイッチ回路２２１で切り換えることにより、通信方式または通信帯域に合わせて、増幅素子２１ａと増幅素子２１ｂとの間の整合をとる。
　図３（Ａ）は、ＰＡモジュール１８の通過特性を示す図である。縦軸は減衰量であり、横軸は周波数である。実線１０１は、通信帯域Ｂ１が選択されたときのＰＡモジュール１８の通過特性である。実線１０２は、通信帯域Ｂ２が選択されたときのＰＡモジュール１８の通過特性である。破線１０３は通信帯域Ｂ１が選択されたときのＰＡモジュール３８の通過特性である。破線１０４は通信帯域Ｂ２が選択されたときのＰＡモジュール３８の通過特性である。例えば、通信帯域Ｂ１は８００ＭＨｚ帯であり、通信帯域Ｂ２は１ＧＨｚ帯である。
　図３（Ｂ）に示すように、送信周波数ωＴ１は、通信帯域Ｂ１に対応する送信帯域ＢＴ１の中心周波数を示す。受信周波数ωＲ１は、通信帯域Ｂ１に対応する受信帯域ＢＲ１の中心周波数を示す。送信周波数ωＴ２は、通信帯域Ｂ２に対応する送信帯域ＢＴ２の中心周波数を示す。受信周波数ωＲ２は、通信帯域Ｂ２に対応する受信帯域ＢＲ２の中心周波数を示す。
　使用通信帯域として通信帯域Ｂ１が選択されたとき、ＰＡモジュール１８では、送信帯域ＢＴ１の高周波信号はほぼ通過するが、受信帯域ＢＲ１の高周波信号は大きく減衰する。従来のＰＡモジュール３８では、送信帯域ＢＴ１の高周波信号はＰＡモジュール１８と同様にほぼ通過するが、受信帯域ＢＲ１の高周波信号はあまり減衰しない。
　同様に、使用通信帯域として通信帯域Ｂ２が選択されたとき、ＰＡモジュール１８では、送信帯域ＢＴ２の高周波信号はほぼ通過するが、受信帯域ＢＲ２の高周波信号は大きく減衰する。従来のＰＡモジュール３８では、送信帯域ＢＴ２の高周波信号はほぼ通過するが、受信帯域ＢＲ２の高周波信号はあまり減衰しない。
　例えば、フィルタ部品２２２ａは、送信帯域ＢＴ１を通過帯域とし、受信帯域ＢＲ１を減衰帯域とする。フィルタ部品２２２ｂは、送信帯域ＢＴ２を通過帯域とし、受信帯域ＢＲ２を減衰帯域とする。使用通信帯域として通信帯域Ｂ１が選択された場合、送信信号はフィルタ部品２２２ａを通過する。使用通信帯域として通信帯域Ｂ２が選択された場合、送信信号はフィルタ部品２２２ｂを通過する。これにより、可変フィルタ回路２２、延いては、ＰＡモジュール１８は、図３（Ａ）に示す通過特性を有する。
　上述のように、サーキュレータ１４は、複数の通信帯域を含む広い周波数範囲で高周波信号を低損失に伝送する。すなわち、アンテナ１１とＲＦＩＣ１５との間の伝送損失を小さくすることができる。また、サーキュレータ１４は、通信帯域ごとに設けられた複数のデュプレクサに比べて小型である。そこで、送信信号と受信信号と分波するためにサーキュレータ１４を用いると、複数の通信帯域で通信する、小型のフロントエンド回路を得ることができると考えられる。
　しかし、送信信号をパワーアンプで増幅する場合、高調波歪みが生じ、雑音が発生する。この雑音には受信帯域内の周波数を有する受信帯域雑音が含まれる。このため、パワーアンプで増幅された送信信号を単にサーキュレータに入力すると、受信帯域雑音が受信回路に回り込むため、受信感度が劣化するおそれがある。
　第１の実施形態では、図３（Ａ）に示すように、可変フィルタ回路２２は、送信信号が増幅素子２１ａで増幅されたときに発生した受信帯域雑音を減衰させる。このため、ＰＡモジュール１８から出力される受信帯域雑音が小さくなる。これにより、端子Ｐ３から端子Ｐ２に回り込む受信帯域雑音のレベルが抑制されるため、受信感度の劣化を防ぐことができる。すなわち、送信信号と受信信号と分波するためにサーキュレータ１４を用いても、送受信間で、高いアイソレーションを確保することができる。
　従って、複数の通信帯域で通信特性に優れる、小型のフロントエンド回路を得ることができる。なお、このようなフロントエンド回路はコグニティブ無線に利用することができる。
　また、従来構成のフロントエンド回路３０では、送信信号が増幅素子２１ａにより増幅されたときに発生した受信帯域雑音が、増幅素子２１ｂにより増幅される。一方、第１の実施形態に係るフロントエンド回路１０では、可変フィルタ回路２２が、送信信号が増幅素子２１ａで増幅されたときに発生した受信帯域雑音を減衰させる。このため、受信帯域雑音が増幅素子２１ｂにより増幅されることが抑制される。この結果、ＰＡモジュール１８では、フロントエンド回路３０に比べて、電力損失を低減させることができる。
　なお、本実施形態では、２つの増幅素子を有するＰＡモジュールを例に説明したが、３つ以上の増幅素子を有するＰＡモジュールを用いてもよい。この構成でも、本実施形態と同様に、増幅素子の間に可変フィルタ回路を挿入することで、送信時に発生する受信帯域雑音のレベルを低減することができる。この場合、最終段の増幅素子と、当該増幅素子に隣接して接続される前段の増幅素子との間に、可変フィルタ回路を挿入すると、受信帯域雑音の低減効果が最も高くなる。
Ｐ１…端子（第１端子）
Ｐ２…端子（第２端子）
Ｐ３…端子（第３端子）
１０，３０…フロントエンド回路
１１…アンテナ
１２…受信回路
１３…送信回路
１４…サーキュレータ
１５…ＲＦＩＣ
１６…低雑音増幅器
１７…受信部
１８,３８…ＰＡモジュール
１９…送信部
２１ａ，２１ｂ…増幅素子
２２…可変フィルタ回路
２３，２３ａ，２３ｂ…整合回路
２４ａ，２４ｂ…受動素子
３４…デュプレクサ
２２１，２２１ａ，２２１ｂ…スイッチ回路
２２２ａ～２２２ｃ…フィルタ部品

Claims (5)

  1. 　第１ないし第３端子を有するサーキュレータと、
    　前記第１端子に接続されるアンテナと、
    　前記第２端子に接続される受信回路と、
    　前記第３端子に接続される送信回路とを備え、
    　前記サーキュレータは、複数の通信帯域を含む周波数範囲で、前記第１端子に入力される高周波信号を前記第２端子に出力し、前記第３端子に入力される高周波信号を前記第１端子に出力し、
    　前記送信回路は、縦続接続される複数の増幅素子と、前記増幅素子の間に接続される可変フィルタ回路とを有し、
    　前記増幅素子は、前記複数の通信帯域を含む周波数範囲で、送信信号を増幅し、
    　前記複数の通信帯域から選択される使用通信帯域で、前記送信回路が送信するときには、前記可変フィルタ回路は、前記使用通信帯域に対応する送信帯域を通過帯域とし、前記使用通信帯域に対応する受信帯域を減衰帯域とするフロントエンド回路。
  2. 　前記可変フィルタ回路は、複数のフィルタ部品と、前記フィルタ部品を切り換えるスイッチ回路とを有する、請求項１に記載のフロントエンド回路。
  3. 　前記可変フィルタ回路の前記減衰帯域を連続的に変化させることができる、請求項１に記載のフロントエンド回路。
  4. 　前記可変フィルタ回路はバンドパスフィルタである、請求項１ないし３のいずれかに記載のフロントエンド回路。
  5. 　前記可変フィルタ回路はバンドエリミネーションフィルタである、請求項１ないし３のいずれかに記載のフロントエンド回路。
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