WO2015053045A1

WO2015053045A1 - 高周波フロントエンド回路

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Publication number: WO2015053045A1
Application number: PCT/JP2014/074349
Authority: WO
Inventors: 早藤久夫
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2015-04-16
Also published as: JPWO2015053045A1; JP6213574B2; US20160254828A1

Abstract

高周波フロントエンド回路（１０）のアンテナ（ＡＮＴ）は、デュプレクサ（２１）およびフィルタ（３０）に接続されている。デュプレクサ（２１）の受信側フィルタ（２１ｒ）は、第１受信信号出力端子（Ｐｒｘ１）に接続されている。フィルタ（３０）は、終端抵抗（４０）を介してグランドに接続されている。受信側フィルタ（２１ｒ）は、第１の周波数バンドの受信信号の周波数帯域を通過帯域内に含むフィルタである。フィルタ（３０）は、第２の周波数バンドの通信信号の周波数帯域を通過帯域内に含み、第１の周波数バンドの受信信号の周波数帯域を減衰帯域内に含むフィルタである。

Description

高周波フロントエンド回路

　本発明は、高周波信号の送信もしくは受信の少なくとも何れか一方を行う高周波フロントエンド回路に関する。

　現在、無線通信には、セルラー方式や無線ＬＡＮ方式等の様々な通信仕様が存在し、また、複数種類の周波数バンドが利用されている。このような様々な通信仕様および周波数バンドに対応するため、例えば、特許文献１に記載の回路構成からなる携帯電話装置が実用化されている。

　特許文献１に記載の携帯電話装置は、セルラー用のアンテナと、無線ＬＡＮ用のアンテナとを備える。セルラー用のアンテナには、セルラー用の送受信回路が接続されており、無線ＬＡＮ用のアンテナには、無線ＬＡＮ用の送受信回路が接続されている。

　そして、このような携帯電話装置では、セルラー通信と無線ＬＡＮ通信を同時に行うことがある。

特開２００８－２２８０９８号公報

　しかしながら、通信仕様および周波数バンドの多様化により、現在、周波数バンドの周波数帯域同士が近接している。そして、上述のセルラー通信の周波数バンドと無線ＬＡＮ通信の周波数バンドが近接している場合、相互干渉が生じやすくなる。

　特に、無線ＬＡＮ通信の送信信号の周波数帯域と、セルラー通信の受信信号の周波数帯域が近接する場合、セルラー通信の受信回路に、無線ＬＡＮ通信の送信信号が回り込み、セルラー通信の受信感度が劣化してしまうことがある。

　したがって、本発明の目的は、所望とする周波数バンドに対して周波数帯域が近接する周波数バンドが存在していても、所望とする周波数バンドの通信に対する影響を抑制できる高周波フロントエンド回路を提供することにある。

　この発明の高周波フロントエンド回路は、アンテナ、第１、第２のフィルタ、終端抵抗を備える。アンテナは、周波数帯域が近接する複数の周波数帯域の通信信号を送受信する。第１のフィルタは、アンテナに一方端が接続し、受信信号出力端子に他方端が接続し、第１の周波数バンドの受信信号の周波数帯域を通過帯域とする。第２のフィルタは、アンテナに一方端が接続され、他方端が終端され、第１の周波数バンドと異なり該第１の周波数バンドの周波数帯域に近接する周波数帯域で通信される第２の周波数バンドの通信信号の周波数帯域を通過帯域とする。

　この構成では、第１の周波数バンドの受信信号は、第１のフィルタを介して、受信信号出力端子に出力される。第２の周波数バンドの通信信号は、第２のフィルタを介して、終端処理され、第１のフィルタ側には殆ど伝送されない。したがって、第１の周波数バンドの受信信号の周波数帯域と第２の周波数バンドの通信信号の周波数帯域が近接していても、第１の周波数バンドの受信信号のみを受信信号出力端子に出力することができる。これにより、第１の周波数バンドの受信信号のＳ／Ｎを高くすることができる。

　また、この発明の高周波フロントエンド回路では、第２のフィルタは、第２の周波数バンドの送信信号の周波数帯域を通過帯域とすることが好ましい。

　この構成では、アンテナで外部から第２の周波数バンドの送信信号が回り込んできても、当該第２の周波数バンドの送信信号は、第２のフィルタを介して終端処理される。これにより、信号レベルの高い第２の周波数バンドの送信信号が回り込む場合であっても、第１の周波数バンドの受信信号のＳ／Ｎを高くすることができる。

　また、この発明の高周波フロントエンド回路では、次の構成であることが好ましい。高周波フロントエンド回路は、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドとは異なる第３の周波数バンドの通信信号の周波数帯域を通過帯域とする第３のフィルタと、第１のフィルタまたは第３のフィルタとアンテナとの接続を切り替えるとともに、第２のフィルタとアンテナとの接続・開放を切り替えるスイッチ回路を備える。スイッチ回路は、第１のフィルタとアンテナを接続する場合に、第２のフィルタとアンテナを接続し、第３のフィルタとアンテナを接続する場合に、第２のフィルタとアンテナとの間を開放する。

　この構成では、一つのアンテナで、さらに他種類の周波数バンドの通信信号を送受信できる。この際、周波数バンドが近接していても、所望とする周波数バンドの受信信号のみを受信信号出力端子に出力することができる。

　また、この発明の高周波フロントエンド回路では、第１のフィルタもしくは第３のフィルタの少なくとも一つは、デュプレクサを構成するフィルタであってもよい。

　この構成では、第１の周波数バンドや第３の周波数バンドにおいて、受信のみでなく送信も行うことができる。

　また、この発明の高周波フロントエンド回路では、第２の通信信号を送受信する第２通信用のアンテナと、第２の通信信号の送信信号を生成する信号処理部と、を備えていてもよい。

　この構成では、第２の周波数バンドの送信信号を送信する第２通信用のアンテナがアンテナに近接して、第２の周波数バンドの送信信号が第１の周波数バンド用の送受信回路に流れ込みやすいが、この流れ込みを抑圧し、第１の周波数バンドの受信信号のＳ／Ｎを高くすることができる。

　また、この発明の高周波フロントエンド回路では、第１の周波数バンドは、セルラー通信方式のＢａｎｄ７，Ｂａｎｄ３８，Ｂａｎｄ４０，Ｂａｎｄ４１のいずれか一つであり、第２の周波数バンドは、Ｗｉｆｉ方式を用いるバンドであることが好ましい。

　この構成では、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドの具体的な組合せの例を示しており、これらの例であると、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドが近接するので、本願の構成がより有効に作用する。

　所望とする周波数バンドに対して近接する周波数バンドが存在していても、所望とする周波数バンドの通信を確実に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の回路ブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の各フィルタの通過特性を示す図である。本願発明の構成および従来構成による受信信号出力端子Ｐｒｘ１での周波数スペクトルの概念を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の回路ブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の回路ブロック図である。

　本発明の第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の回路ブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の各フィルタの通過特性を示す図である。

　本実施形態の高周波フロントエンド回路１０は、デュプレクサ２１、フィルタ３０、終端抵抗４０、アンテナＡＮＴ、第１送信信号入力端子Ｐｔｘ１、および、第１受信信号出力端子Ｐｒｘ１を備える。デュプレクサ２１は、送信側フィルタ２１ｔ、受信側フィルタ２１ｒを備える。受信側フィルタ２１ｒが本発明の「第１のフィルタ」に相当し、フィルタ３０が本発明の「第２のフィルタ」に相当する。

　アンテナＡＮＴは、デュプレクサ２１の共通端子に接続されている。すなわち、アンテナＡＮＴは、送信側フィルタ２１ｔおよび受信側フィルタ２１ｒの一方端に接続されている。アンテナＡＮＴは、フィルタ３０の一方端に接続されている。

　送信側フィルタ２１ｔの他方端は、第１送信信号入力端子Ｐｔｘ１に接続されている。受信側フィルタ２１ｒの他方端は、第１受信信号出力端子Ｐｒｘ１に接続されている。

　フィルタ３０の他方端は、５０Ωの終端抵抗４０を介してグランドに接続されている。

　送信側フィルタ２１ｔは、第１の周波数バンドの送信信号の周波数帯域を通過帯域内に含むバンドパスフィルタである。受信側フィルタ２１ｒは、第１の周波数バンドの受信信号の周波数帯域を通過帯域内に含むバンドパスフィルタである。

　より具体的に、図２に示すように、受信側フィルタ２１ｒは、第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘの周波数帯域ＳＷｆ１ｒｘが通過帯域内に含まれるようにフィルタ特性Ｆｆ１ｒｘが設定されている。

　フィルタ３０は、第２の周波数バンドの通信信号の周波数帯域を通過帯域内に含むバンドパスフィルタである。フィルタ３０は、少なくとも第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘの周波数帯域ＳＷｆ２ｔｘを通過帯域内に含むようにフィルタ形成されていればよい。

　より具体的に、図２に示すように、フィルタ３０は、第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘの周波数帯域ＳＷｆ２ｔｘが通過帯域内に含まれ、第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘの周波数帯域ＳＷｆ１ｒｘが減衰帯域内となるように、フィルタ特性Ｆｆ２ｔｘが設定されている。

　送信側フィルタ２１ｔ、受信側フィルタ２１ｒ、フィルタ３０は、例えば、ＳＡＷフィルタによって構成されている。フィルタ３０は、送信側フィルタ２１ｔ、受信側フィルタ２１ｒに対して、通過帯域の端の減衰特性が急峻であることが好ましい。

　ここで、第１の周波数バンドは、具体的な例として、セルラー通信方式のＢａｎｄ７（受信帯域：２６２０ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚ），Ｂａｎｄ３８（受信帯域：２５７０ＭＨｚ～２６２０ＭＨｚ），Ｂａｎｄ４０（受信帯域：２３００ＭＨｚ～２４００ＭＨｚ），Ｂａｎｄ４１（受信帯域：２４９６ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚ）のいずれか一つである。第２の周波数バンドは、Ｗｉｆｉ方式を用いるバンド（周波数帯域：２４００ＭＨｚ～２５００ＭＨｚ）である。

　このように、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドは、周波数帯域が近接している。なお、これらの組合せは一例であり、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドは、周波数帯域が近接していれば、本願発明の構成を適用できる。ここで、周波数帯域が近接する基準の一例としては、第１の周波数バンドの受信周波数帯域を通過帯域に含むフィルタの減衰帯域への遷移部（通過特性が通過帯域から傾斜を持って下がる領域）に、第２の周波数バンドの通信周波数帯域の少なくとも一部が重なることである。

　このような構成からなる高周波フロントエンド回路１０を用いると、アンテナＡＮＴで受信された第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘ、および、アンテナＡＮＴで受信された（外部からアンテナＡＮＴに回り込んだ）第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘは、次のように、伝送される。

　アンテナＡＮＴで受信された第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘおよび第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘは、デュプレクサ２１とフィルタ３０が接続する接続点まで伝送される。

　ここで、フィルタ３０は第２の周波数バンドの送信信号（通信信号）Ｓｆ２ｔｘの周波数帯域ＳＷｆ２ｔｘが通過帯域内に含まれており、終端抵抗４０に接続されているので、第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘに対しては、フィルタ３０側がインピーダンスマッチングされているように見える。一方、送信側フィルタ２１ｔの通過帯域および受信側フィルタ２１ｒの通過帯域は第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘの周波数帯域ＳＷｆ２ｔｘと異なるので、第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘに対しては、デュプレクサ２１側がインピーダンスマッチングされていないように見える。

　これにより、第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘの殆どは、フィルタ３０に伝送され、終端抵抗４０で消費される。したがって、第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘは、デュプレクサ２１側には殆ど伝送されない。

　一方、デュプレクサ２１の受信側フィルタ２１ｒは、第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘの周波数帯域ＳＷｆ１ｒｘが通過帯域内に含まれているので、第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｔｘに対しては、当該接続点と受信信号出力端子Ｐｒｘ１との間でインピーダンスマッチングされているように見える。一方、フィルタ３０の通過帯域は第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘの周波数帯域ＳＷｆ１ｒｘと異なるので、第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘに対しては、フィルタ３０側がインピーダンスマッチングされていないように見える。

　これにより、第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘは、デュプレクサ２１の受信側フィルタ２１ｒを介して受信信号出力端子Ｐｒｘ１に伝送される。したがって、所望の通信信号である第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘのみを、受信信号出力端子Ｐｒｘ１から出力することができる。

　図３は、本願発明の構成および従来構成による受信信号出力端子Ｐｒｘ１での周波数スペクトルの概念を示す図である。図３に示すように、本願発明の構成を用いることで、受信信号出力端子Ｐｒｘ１まで伝送される第２の周波数バンドの送信信号Ｓｆ２ｔｘの信号レベルを大幅に抑圧することができる。これにより、受信信号出力端子Ｐｒｘ１での第１の周波数バンドの受信信号Ｓｆ１ｒｘのＳ／Ｎを向上させることができる。

　次に、本発明の第２の実施形態に係る高周波フロントエンド回路について、図を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の回路ブロック図である。図４（Ａ），（Ｂ）はスイッチ回路の異なる状態を示す。

　本実施形態に係る高周波フロントエンド回路１０Ａは、第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路１０に対して、スイッチ回路５０、デュプレクサ２２、第３送信信号入力端子Ｐｔｘ２、第３受信信号出力端子Ｐｒｘ２を追加したものであり、他の構成は、第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路１０と同じであるので、第１の実施形態に係る高周波フロントエンド回路１０と異なる箇所のみを具体的に説明する。

　スイッチ回路５０は、アンテナ接続端子と、複数の個別端子を備える。スイッチ回路５０は、アンテナ接続端子を、一つもしくは二つの個別端子に接続可能な構成からなる。

　スイッチ回路５０のアンテナ接続端子には、アンテナＡＮＴが接続されている。スイッチ回路５０の第１個別端子には、デュプレクサ２１が接続されている。スイッチ回路５０の第２個別端子には、フィルタ３０が接続されている。スイッチ回路５０の第３個別端子には、デュプレクサ２２が接続されている。

　デュプレクサ２２は、送信側フィルタ２２ｔおよび受信側フィルタ２２ｒからなる。送信側フィルタ２２ｔは、第３の周波数バンドの送信信号の周波数帯域を通過帯域内に含むように設定されている。受信側フィルタ２２ｒは、第３の周波数バンドの周波数帯域を通過帯域内に含むように設定されている。第３の周波数バンドは、少なくとも第２の周波数バンドに近接していない周波数帯域と通信帯域としている。

　送信側フィルタ２２ｔには、第２送信信号入力端子Ｐｔｘ２が接続されている。受信側フィルタ２２ｒには、第２受信信号出力端子Ｐｒｘ２が接続されている。

　（Ａ）第１の周波数バンドの受信信号を受信する場合
　図４（Ａ）に示すように、スイッチ回路５０は、アンテナ接続端子を、第１個別端子および第２個別端子に接続する。これにより、第１の実施形態と同様の回路構成を実現できる。したがって、第２の周波数バンドの送信信号がアンテナＡＮＴを介して回り込んでも、所望の通信信号である第１の周波数バンドの受信信号のみを、受信信号出力端子Ｐｒｘ１から出力することができる。

　（Ｂ）第３の周波数バンドの受信信号を受信する場合
　図４（Ｂ）に示すように、スイッチ回路５０は、アンテナ接続端子を、第３個別端子のみに接続する。この回路構成では、第２の周波数バンドの送信信号と第３の周波数バンドの受信信号は、デュプレクサ２２に伝送されるが、第２の周波数バンドの送信信号は受信側フィルタ２１ｒで遮断される。したがって、第２の周波数バンドの送信信号がアンテナＡＮＴを介して回り込んでも、所望の通信信号である第３の周波数バンドの受信信号のみを、受信信号出力端子Ｐｒｘ２から出力することができる。

　なお、本実施形態では、第１の周波数バンドに対応するデュプレクサ２１および第３の周波数バンドに対応するデュプレクサ２２がそれぞれ一つの態様を示すが、これらの少なくとも一方が複数であってもよい。

　次に、本発明の第３の実施形態に係る高周波フロントエンド回路について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る高周波フロントエンド回路の回路ブロック図である。

　本実施形態の高周波フロントエンド回路１０Ｂは、第２の実施形態に係る高周波フロントエンド回路１０Ａに対して、さらに、第２の周波数バンド用の送受信回路部を備えたものである。本実施形態の高周波フロントエンド回路１０Ｂの他の構成は、第２の実施形態に係る高周波フロントエンド回路１０Ａと同じであるので、第２の実施形態に係る高周波フロントエンド回路１０Ａと異なる箇所のみを具体的に説明する。

　本実施形態の高周波フロントエンド回路１０Ｂは、第２の周波数バンド用のアンテナＡＮＴｗと、第２の周波数バンド用の信号処理部６０を備える。信号処理部６０は、第２の周波数バンドの送信信号を生成し、受信信号に対して受信処理を行う。なお、信号処理部６０は、第２の周波数バンドの送信信号を生成する機能を、少なくとも備えていればよい。

　この構成では、第１、第３の周波数バンド（少なくとも第１の周波数バンド）用のアンテナＡＮＴと、第２の周波数バンド用のアンテナＡＮＴｗが極めて近接する構成となる。したがって、アンテナＡＮＴｗから送信された第２の周波数バンドの送信信号が、比較的高いレベルで、アンテナＡＮＴに受信されやすい。しかしながら、上述の構成を用いることで、本実施形態の構成であっても、所望の通信信号である第１の周波数バンドの受信信号のみを、受信信号出力端子Ｐｒｘ１から出力することができる。

　なお、上述の各実施形態では、デュプレクサを利用する態様を示したが、デュプレクサの少なくとも受信側フィルタが備えられていれば、本願発明の作用効果を得ることができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ：高周波フロントエンド回路
２１，２２：デュプレクサ
２１ｔ，２２ｔ：送信側フィルタ
２１ｒ，２２ｒ：受信側フィルタ
３０：フィルタ
４０：終端抵抗
５０：スイッチ回路
６０：信号処理部
ＡＮＴ，ＡＮＴｗ：アンテナ
Ｐｔｘ１：第１送信信号入力端子
Ｐｒｘ１：第１受信信号出力端子
Ｐｔｘ２：第２送信信号入力端子
Ｐｒｘ２：第２受信信号出力端子

Claims

　周波数帯域が近接する複数の周波数帯域の通信信号を送受信するアンテナと、
　前記アンテナに一方端が接続し、受信信号出力端子に他方端が接続し、第１の周波数バンドの受信信号の周波数帯域を通過帯域とする第１のフィルタと、
　前記アンテナに一方端が接続され、他方端が終端され、前記第１の周波数バンドと異なり該第１の周波数バンドの周波数帯域に近接する周波数帯域で通信される第２の周波数バンドの通信信号の周波数帯域を通過帯域とする第２のフィルタと、
　を備えた、高周波フロントエンド回路。
　前記第２のフィルタは、前記第２の周波数バンドの送信信号の周波数帯域を通過帯域とする、
　請求項１に記載の高周波フロントエンド回路。
　前記第１の周波数バンドと前記第２の周波数バンドとは異なる第３の周波数バンドの通信信号の周波数帯域を通過帯域とする前記第３のフィルタと、
　前記第１のフィルタまたは前記第３のフィルタと前記アンテナとの接続を切り替えるとともに、前記第２のフィルタと前記アンテナとの接続・開放を切り替えるスイッチ回路を備え、
　該スイッチ回路は、
　前記第１のフィルタと前記アンテナを接続する場合に、前記第２のフィルタと前記アンテナを接続し、
　前記第３のフィルタと前記アンテナを接続する場合に、前記第２のフィルタと前記アンテナとの間を開放する、
　請求項１または請求項２に記載の高周波フロントエンド回路。
　前記第１のフィルタの少なくとも一つは、デュプレクサを構成するフィルタである、
　請求項１乃至請求項３の何れかに記載の高周波フロントエンド回路。
　前記第２の通信信号を送受信する第２通信用のアンテナと、
　前記第２の通信信号の送信信号を生成する信号処理部と、を備える、
　請求項１乃至請求項４の何れかに記載の高周波フロントエンド回路。
　前記第１の周波数バンドは、セルラー通信方式のＢａｎｄ７，Ｂａｎｄ３８，Ｂａｎｄ４０，Ｂａｎｄ４１のいずれか一つであり、
　前記第２の周波数バンドは、Ｗｉｆｉ方式を用いるバンドである、
　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高周波フロントエンド回路。