WO2015079940A1

WO2015079940A1 - フロントエンド回路および無線通信装置

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Publication number: WO2015079940A1
Application number: PCT/JP2014/080303
Authority: WO
Inventors: 尾仲健吾; 田中宏弥; 帯屋秀典
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2015-06-04
Also published as: US20160268675A1; US9899734B2

Abstract

　フロントエンド回路（１）は、ダイプレクサ（１１）に接続した可変整合回路（１２１）と、アンテナポート（Ａｎｔ）とダイプレクサ（１１）との間に接続したスイッチコネクタ（１４）を備える。可変整合回路（１２１）は、整合回路（１２６，１２７）を信号経路に切り替えて接続する。整合回路（１２６）を接続しているときは、スイッチコネクタ（１４）から視たインピーダンスが、所定の通信バンドにおいて、測定回路のインピーダンスと正規化インピーダンス１近傍で整合し、整合回路（１２７）を接続しているときは、アンテナポート（Ａｎｔ）から視たインピーダンスが、所定の通信バンドにおいて、アンテナ回路（２）のインピーダンスとコンジュゲーションマッチングする。

Description

フロントエンド回路および無線通信装置

　本発明は、所定の通信バンドでの信号送信および信号受信でアンテナを共用するフロントエンド回路と無線通信装置とに関する。

　現在、携帯電話端末のような無線通信装置は、複数種類の通信バンドを利用するように構成されている。このような様々な通信バンドに対して単数または少数のアンテナ回路で対応するために、無線通信装置ではフロントエンド回路が利用されている。フロントエンド回路は、例えば、サーキュレータやデュプレクサ、スイッチプレクサなどを利用したアンテナ共用器と、各送信信号および受信信号に対応するフィルタと、アンテナポートにおける送信出力や受信感度を測定するためのスイッチコネクタと、が設けられることが一般的である。スイッチコネクタは、送信出力や受信感度を測定するための測定回路が製品試験時や検品時に接続されるものであり、測定回路の端子が接続されることでアンテナポートの接続先をアンテナ回路から測定回路に切り替える機能を持つものである。

　このようなスイッチコネクタが設けられるアンテナポートは、測定回路との整合を確保するために、所定の通信バンドにおいて正規化インピーダンスが１となるように設定されていた。なお、以下、この発明で説明する整合とは、例えば、接続した回路の電圧定在波比（VSWR）がVSWR<3の状態を言う。

　また、アンテナとアンテナ整合回路からなるアンテナ回路も、フロントエンド回路との整合を確保するために、所定の通信バンドにおいて正規化インピーダンスが１付近となるように設定されていた。フロントエンド回路やアンテナ回路の正規化インピーダンスとは、例えば５０Ωで整合を取る場合には、各々のインピーダンスを５０Ωで除したものである。

　しかしながら、無線通信装置のアンテナ回路は、人体等が接近することなどによって、所定の通信バンドにおける正規化インピーダンスが１付近からずれ、フロントエンド回路との整合が取れなくなる場合がある。また、無線通信装置の対応する通信バンドが多種にわたるようになったために、アンテナ回路は、必要な全ての通信バンドにおいて正規化インピーダンスを１付近とすることが難しくなっている。また、周波数の異なる複数の通信バンドを同時に利用するキャリアアグリゲーション技術の開発により、アンテナ回路では、周波数の離れた複数の通信バンドのそれぞれに対して、正規化インピーダンスを１付近とすることが求められるようになっている。

　アンテナ回路の正規化インピーダンスが１付近から外れると、アンテナ回路での送信信号の反射量が大きくなり、この反射信号がパワーアンプに戻ることになる。すると、パワーアンプで送信信号に歪みが発生して、送信信号が劣化したり、パワーアンプが異常発振したり、パワーアンプが破壊されたりすることがある。また、反射信号が受信回路側に漏洩して、受信感度を劣化させることもある。そこで、アンテナ回路には、アンテナチューナ（可変整合回路）が設けられ、人体等の接近があっても、所定の通信バンドにおける正規化インピーダンスが１付近となるようにアンテナチューナが制御されることがあった（例えば、特許文献１乃至３参照。）。

特開２０１３－１６８７９０号公報特開２０００－２８６９２４号公報特開平０８－９７７３３号公報

　上述したように、従来は無線通信装置にアンテナチューナを設けることによってアンテナとフロントエンド回路との整合が確保されていたが、近年、無線通信装置が対応すべき通信バンドが拡張されつつあるため、より広い周波数帯域でアンテナとフロントエンド回路との整合を確保する必要が生じている。このため、インピーダンスの調整可能範囲が広いアンテナチューナが求められるようになってきている。

　しかしながら、アンテナチューナにおいて、インピーダンスの調整可能範囲を広げるには、可変容量などの制御素子数を増大させる必要があり、アンテナ回路の回路規模や制御システムなどが複雑化してしまう。すると、現実的なアンテナ回路の回路規模や制御システムのままでは、インピーダンスの調整可能範囲を要求される水準まで広げることが難しくなってきている。

　そこで、アンテナチューナの構成の一部をアンテナ回路ではなくフロントエンド回路側に配置することが考えられる。しかしながら、フロントエンド回路にアンテナチューナの構成の一部（可変整合回路）が配置されると、スイッチコネクタから視たフロントエンド回路の正規化インピーダンスが１付近から外れてしまうため、アンテナ回路との整合は取れても、測定回路との整合が取れなくなってしまう。

　そこで本発明の目的は、アンテナとの整合用の可変整合回路の一部がフロントエンド回路側に配置されていても、測定回路とフロントエンド回路との整合を確保できるフロントエンド回路および無線通信装置を提供することにある。

　この発明の無線通信装置は、フロントエンド回路とアンテナ回路とを備える。また、この発明のフロントエンド回路は、所定の通信バンドの送信信号が入力される送信ポート、所定の通信バンドの受信信号が出力される受信ポート、および、送信信号が出力され、受信信号が入力されるアンテナポートを有する。また、フロントエンド回路は、アンテナポートと前記送信ポートおよび前記受信ポートとの間に接続したアンテナ共用器を備える。

　また、フロントエンド回路は、アンテナ共用器に接続した可変整合回路を備える。また、フロントエンド回路は、アンテナポートとアンテナ共用器の間に接続した測定端子接続部を備える。または、フロントエンド回路は、アンテナポートと可変整合回路との間に接続した測定端子接続部を備える。あるいは、アンテナ回路が測定端子接続部を備える。可変整合回路は、正規化インピーダンス１近傍での整合用の第１の整合回路と、コンジュゲーションマッチング用の第２の整合回路とを含み、各々のインピーダンスが異なる複数の整合回路と、複数の整合回路のうちから選択した整合回路をアンテナ共用器に接続する接続選択部と、を備えるものである。

　なお、正規化インピーダンス１近傍での整合用の第１の整合回路とは、接続選択部に選択されているときの測定端子接続部から視た当該フロントエンド回路のインピーダンスが、所定の通信バンドにおいて、第２の整合回路が接続選択部に選択されているときよりも、測定回路のインピーダンスに近くなるものである。すなわち、測定端子接続部から視た正規化インピーダンスを１付近に近づける整合回路である。したがって、第１の整合回路が選択されている状態では、フロントエンド回路と測定回路とが整合（例えば５０Ωマッチング）しやすくなり、フロントエンド回路の特性をより正確に測定することができる。

　また、コンジュゲーションマッチング用の第２の整合回路とは、接続選択部に選択されているときのアンテナ側から視た当該フロントエンド回路のインピーダンスが、所定の通信バンドにおいて、第１の整合回路が接続選択部に選択されているときよりも、アンテナ回路のインピーダンスに対して複素共役の関係に近くなるものである。したがって、第２の整合回路が選択されている状態では、アンテナ側の正規化インピーダンスが１近傍から外れていても、フロントエンド回路とアンテナ回路とが整合しやすくなり、広い周波数帯域で整合を得やすくなる。

　また、この発明のフロントエンド回路は、第２の整合回路が複数設けられており、それぞれのインピーダンスが異なることが好ましい。または、第２の整合回路は可変インピーダンス回路であることが好ましい。アンテナは周囲の状況に応じてインピーダンス変化が生じるので、可変整合回路をアンテナの周囲の状況に応じたインピーダンスに調整することで、周囲の状況の変化があってもアンテナ回路とフロントエンド回路とのコンジュゲーションマッチングを取ることができる。

　この発明のフロントエンド回路は、前記送信ポートに接続した送信フィルタと、前記受信ポートに接続した受信フィルタと、を更に備えることが好ましい。また、送信フィルタおよび受信フィルタを、例えば可変リアクタンス素子を備えるチューナブルフィルタまたはスイッチと複数のフィルタによるセレクタブルフィルタで構成することが好ましい。これにより、少ない素子数であっても、多数の通信バンドに適用可能となる。

　この発明のフロントエンド回路は、送信フィルタと受信フィルタと可変整合回路との間に接続されるサーキュレータを更に備えることが好ましい。これにより、少ない素子数で送信フィルタと受信フィルタとの間でのアイソレーションを高められる。

　この発明のフロントエンド回路は、アンテナ共用器が、低周波数帯の通信バンドの送信信号および受信信号と、高周波数帯の通信バンドの送信信号および受信信号とを分波するダイプレクサであることが好ましい。このようにすると、複数種類の通信バンドに対応することができ、また、低周波数帯の通信バンドと高周波数帯の通信バンドとを同時に利用して、広い帯域幅で送信信号の送信と受信信号の受信とが行える。

　この発明の無線通信装置は、アンテナに物体が近接する状況を検出する近接センサと、この近接センサが近接状況を検出しているとき、接続選択部が第２の整合回路を選択する制御を行う制御部と、を備えることが好ましい。このようにすると、アンテナに状況の変化によって生じるインピーダンスの変化を検出して、フロントエンド回路のインピーダンスを適切なものに変更することができる。

　この発明の無線通信装置は、アンテナ回路またはフロントエンド回路に設けたインピーダンス整合検出回路と、インピーダンス整合検出回路がインピーダンス不整合状態を検出しているとき、接続選択部が第２の整合回路を選択する制御を行う制御部と、を備えることが好ましい。このようにしても、アンテナに状況の変化によって生じるインピーダンスの変化を検出して、フロントエンド回路のインピーダンスを適切なものに変更することができる。

　この発明の無線通信装置は、アンテナ回路が、アンテナと測定端子接続部との間に接続したアンテナチューナをさらに備え、アンテナチューナは、可変インピーダンス回路であり、制御部により制御されることが好ましい。このように、フロントエンド回路に設けた可変整合回路とともにアンテナチューナを利用することにより、アンテナチューナの制御素子数が少なく、アンテナ回路の回路規模や制御システムが簡易なものであっても、インピーダンスの調整可能範囲を要求される水準まで広げることができる。

　この発明によれば、フロントエンド回路にアンテナとの整合用の可変整合回路を設けても、フロントエンド回路と測定回路との整合を確保できる。

アンテナ回路とフロントエンド回路とがコンジュゲーションマッチングする場合のスミスチャート上でのインピーダンス軌跡を例示する図である。アンテナ回路とフロントエンド回路との正規化インピーダンス１付近でのマッチング時およびコンジュゲーションマッチング時のリターンロスの周波数特性を例示する図である。第１の実施形態に係るフロントエンド回路を備える無線通信装置の回路ブロック図である。第２の実施形態に係るフロントエンド回路を備える無線通信装置の回路ブロック図である。第３の実施形態に係るフロントエンド回路を備える無線通信装置の回路ブロック図である。第４の実施形態に係るフロントエンド回路を備える無線通信装置の回路ブロック図である。第５の実施形態に係るフロントエンド回路を備える無線通信装置の回路ブロック図である。第６の実施形態に係る無線通信装置の回路ブロック図である。

　まず、コンジュゲーションマッチングについて説明する。図１は、スミスチャート上でのアンテナ側の正規化インピーダンスの軌跡と、フロントエンド回路側の正規化インピーダンスの軌跡とを例示する図である。アンテナ側の正規化インピーダンスやフロントエンド回路側の正規化インピーダンスは、周波数が高くなるにつれて、スミスチャート上で正規化インピーダンス１の点（スミスチャートの中心）の回りを時計回り方向に遷移する。アンテナ側の正規化インピーダンスとフロントエンド回路側の正規化インピーダンスは、低周波数帯側の所定の通信バンドと高周波数帯側の所定の通信バンドとのそれぞれで、虚数部の符号が逆となる位置にあり、複素共役の関係に近いものになっている。このような実数部および虚数部を有するインピーダンス同士の整合をコンジュゲーションマッチングと言う。

　図２は、アンテナ回路とフロントエンド回路とを正規化インピーダンス１付近として整合させる場合のリターンロス、および、アンテナ回路とフロントエンド回路とをコンジュゲーションマッチングさせる場合のリターンロスの周波数特性を例示する図である。図２中に示す例では、アンテナ回路とフロントエンド回路とが正規化インピーダンス１付近で整合する時には、約８３０ＭＨｚから約９６０ＭＨｚの周波数範囲において－６ｄＢ（ＶＳＷＲ＝３）よりも低いリターンロスが実現できている。一方、アンテナ回路とフロントエンド回路とのコンジュゲーションマッチング時には、約８１０ＭＨｚから約９８０ＭＨｚの周波数範囲において－６ｄＢ（ＶＳＷＲ＝３）よりも低いリターンロスが実現できる。すなわち、コンジュゲーションマッチングでは、アンテナ回路の正規化インピーダンスが１付近から外れるような周波数領域であっても、アンテナ回路とフロントエンド回路とを整合させることができ、広い周波数範囲での整合を得ることができる。

　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している。各実施形態は例示であり、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ことは言うまでもない。

《第１の実施形態》
　図３は、本実施形態に係るフロントエンド回路および無線通信装置の回路ブロック図である。本実施形態に係る無線通信装置１０は、低周波数帯側の複数の通信バンドと高周波数帯側の複数の通信バンドを利用して送信と受信を行う。低周波数帯側の通信バンドとは、例えばＬＴＥであれば約１ＧＨｚ以下の通信バンドである。また、高周波数帯側の通信バンドとは、例えばＬＴＥであれば約１．４ＧＨｚ以上の通信バンドである。

　無線通信装置１０は、フロントエンド回路１、アンテナ回路２、制御部３、近接センサ４、送信回路５１，５２、および、受信回路６１，６２を備える。

　フロントエンド回路１は、アンテナ回路２を介して各通信バンドの送受信を行うものである。そのため、フロントエンド回路１は、信号入出力ポートとして、送信ポートＴｘ１、受信ポートＲｘ１、送信ポートＴｘ２、受信ポートＲｘ２、およびアンテナポートＡｎｔを有している。送信ポートＴｘ１は送信回路５１に接続している。受信ポートＲｘ１は受信回路６１に接続している。送信ポートＴｘ２は送信回路５２に接続している。受信ポートＲｘ２は受信回路６２に接続している。アンテナポートＡｎｔはアンテナ回路２に接続している。

　送信回路５１は、低周波数帯の複数の通信バンドでの送信信号に対応するものであり、送信ポートＴｘ１を介してフロントエンド回路１に送信信号を出力する。受信回路６１は、低周波数帯の複数の通信バンドでの受信信号に対応するものであり、受信ポートＲｘ１を介してフロントエンド回路１が出力する受信信号を受け取る。送信回路５２は、高周波数帯の複数の通信バンドでの送信信号に対応するものであり、送信ポートＴｘ２を介してフロントエンド回路１に送信信号を出力する。受信回路６２は、高周波数帯の複数の通信バンドでの受信信号に対応するものであり、受信ポートＲｘ２を介してフロントエンド回路１が出力する受信信号を受け取る。アンテナ回路２は、アンテナポートＡｎｔを介してフロントエンド回路１が出力する送信信号を受け取るとともに、アンテナポートＡｎｔを介してフロントエンド回路１に受信信号を出力する。

　フロントエンド回路１は、内部構成として、ダイプレクサ１１、可変整合回路１２１、サーキュレータ１２２，１３２、送信フィルタ１２３，１３３、受信フィルタ１２４，１３４、およびスイッチコネクタ１４を備えている。

　フロントエンド回路１の内部ではアンテナポートＡｎｔに、スイッチコネクタ１４を設けている。スイッチコネクタ１４は、アンテナポートＡｎｔにおける送信出力や受信感度を測定するための測定端子接続部である。スイッチコネクタ１４は、送信出力や受信感度を測定するための測定回路の端子が製品試験時や検品時に接続される。スイッチコネクタ１４は、測定回路の端子が接続されることでアンテナポートＡｎｔの接続先をアンテナ回路２から測定回路に切り替える機能を有している。

　ダイプレクサ１１は、アンテナ共用器であり、フロントエンド回路１の内部でアンテナポートＡｎｔに接続している。ダイプレクサ１１は、ローパスフィルタ１５とハイパスフィルタ１６とを備える。

　ダイプレクサ１１のローパスフィルタ１５側には、可変整合回路１２１、サーキュレータ１２２、送信フィルタ１２３、および受信フィルタ１２４を接続している。具体的には、ローパスフィルタ１５は可変整合回路１２１に接続している。ローパスフィルタ１５は、可変整合回路１２１とアンテナポートＡｎｔとの間で、低周波数帯の複数の通信バンドの送信信号および受信信号を通過させ、高周波数帯の複数の通信バンドの送信信号および受信信号の通過を阻止する周波数特性を有している。

　可変整合回路１２１は、ダイプレクサ１１のローパスフィルタ１５に一端を接続し、他端をサーキュレータ１２２に接続している。可変整合回路１２１のインピーダンスは可変であり、制御部３により制御される。

　可変整合回路１２１は、高周波スイッチ１２５と整合回路１２６，１２７とを備える。高周波スイッチ１２５は、整合回路１２６，１２７のいずれかを選択して信号経路に接続する接続選択部であり、制御部３により制御される。整合回路１２６，１２７は、それぞれ受動素子からなり、互いに異なるインピーダンスを有している。

　サーキュレータ１２２は、３つの接続端を有しており、それぞれ送信フィルタ１２３と受信フィルタ１２４と可変整合回路１２１とのいずれかに接続している。サーキュレータ１２２の３つの接続端の間は、信号伝搬方向に非可逆性を有している。そこで、サーキュレータ１２２は、送信フィルタ１２３から可変整合回路１２１に信号が通過し、可変整合回路１２１から受信フィルタ１２４に信号が通過するように、３つの接続端に送信フィルタ１２３と受信フィルタ１２４と可変整合回路１２１とを接続している。

　送信フィルタ１２３は、サーキュレータ１２２に一端を接続し、フロントエンド回路１の内部で送信ポートＴｘ１に他端を接続している。受信フィルタ１２４は、サーキュレータ１２２に一端を接続し、フロントエンド回路１の内部で受信ポートＲｘ１に他端を接続している。送信フィルタ１２３および受信フィルタ１２４は、例えばディジタルチューニングキャパシタ（DTC）等の可変容量素子を備え、それぞれ通過帯域および阻止帯域が可変な帯域通過フィルタである。送信フィルタ１２３および受信フィルタ１２４は、通過帯域および阻止帯域が制御部３により制御される。

　ダイプレクサ１１のハイパスフィルタ１６側には、サーキュレータ１３２、送信フィルタ１３３、および受信フィルタ１３４を接続している。具体的には、ハイパスフィルタ１６は、サーキュレータ１３２に接続している。ハイパスフィルタ１６は、サーキュレータ１３２とアンテナポートＡｎｔとの間で、高周波数帯の複数の通信バンドの送信信号および受信信号を通過させ、低周波数帯の複数の通信バンドの送信信号および受信信号の通過を阻止する周波数特性を有している。

　サーキュレータ１３２は、３つの接続端を有しており、それぞれ送信フィルタ１３３と受信フィルタ１３４とダイプレクサ１１とのいずれかに接続している。サーキュレータ１３２の３つの接続端の間は、信号伝搬方向に非可逆性を有している。そこで、サーキュレータ１３２は、送信フィルタ１３３からダイプレクサ１１に信号が通過し、ダイプレクサ１１から受信フィルタ１３４に信号が通過するように、３つの接続端に送信フィルタ１３３と受信フィルタ１３４とダイプレクサ１１とを接続している。

　送信フィルタ１３３は、サーキュレータ１３２に一端を接続し、フロントエンド回路１の内部で送信ポートＴｘ２に他端を接続している。受信フィルタ１３４は、サーキュレータ１３２に一端を接続し、フロントエンド回路１の内部で受信ポートＲｘ２に他端を接続している。送信フィルタ１３３および受信フィルタ１３４は、例えばディジタルチューニングキャパシタ（DTC）等の可変容量素子を備え、それぞれ通過帯域および阻止帯域が可変な帯域通過フィルタである。送信フィルタ１３３および受信フィルタ１３４は、通過帯域および阻止帯域が制御部３により制御される。

　アンテナ回路２は、アンテナ２１とアンテナチューナ２２とを備える。アンテナチューナ２２は、フロントエンド回路１のアンテナポートＡｎｔに一端を接続している。アンテナ２１は、アンテナチューナ２２を介してフロントエンド回路１のアンテナポートＡｎｔに接続している。すなわち、アンテナ２１は、アンテナチューナ２２の他端に接続している。

　アンテナチューナ２２は、単一または複数のリアクタンス素子を有し、少なくとも１つのリアクタンス素子は制御信号によって値が変化する、例えばディジタルチューニングキャパシタ（DTC）等の可変リアクタンス素子で構成されている。または、値の異なる複数のリアクタンス素子とそれらのうち所定のリアクタンス素子を選択するスイッチ素子とで構成されている。

　例えば、アンテナチューナ２２は、ディジタルチューニングキャパシタ（DTC）である２つの可変容量Ｃｖ１とインダクタＬ１を備える。インダクタＬ１は、アンテナ２１に一端を接続し、フロントエンド回路１のアンテナポートＡｎｔに他端を接続している。２つの可変容量Ｃｖ１は、インダクタＬ１の両端それぞれに一端を接続し、他端をグランドに接続している。可変容量Ｃｖ１の容量値は可変であり、制御部３により制御される。すなわち、アンテナチューナ２２のインピーダンスは可変であり、制御部３により制御される。

　近接センサ４は、ここでは、無線通信装置１０の図示していない筐体を把持する人の手や頭部の近接により変化する赤外線反射光の光量や容量値を検出する。

　また、制御部３は、近接センサ４が検出する検出値の変化からアンテナ近接状況であるのか、アンテナ非近接状況であるのかを判定する。アンテナ近接状況とは、筐体を把持する人の手や頭部がアンテナ２１に近接する状況である。アンテナ非近接状況とは、筐体を把持する人の手や頭部がアンテナ２１に近接していない状況であり、例えば、無線通信装置１０がフロントエンド回路１の試験や検品を受けるときの状況である
　そして、制御部３は、現状がアンテナ近接状況またはアンテナ非近接状況のいずれにあるかに基づいて、アンテナ回路２のアンテナチューナ２２およびフロントエンド回路１の可変整合回路１２１を制御する。これにより、制御部３は、フロントエンド回路１のインピーダンスと、アンテナ回路２のインピーダンスとを適切なものに変化させる。

　制御部３でアンテナ近接状況と判定されるような場合には、アンテナ２１のインピーダンスが大きく変化して、所定の通信バンドで実数部および虚数部を有するものになる。そこで、制御部３は、アンテナ近接状況になる場合を近接センサ４の出力に基づいて検知すると、アンテナチューナ２２と可変整合回路１２１とを制御し、虚数部を有するアンテナ側インピーダンスに対して、アンテナ回路２側から視たフロントエンド回路１のインピーダンス（以下、フロントエンド回路側インピーダンスと言う。）をコンジュゲーションマッチングさせる。

　すなわち、制御部３は、アンテナ近接状態では、アンテナチューナ２２および可変整合回路１２１を制御して、フロントエンド回路側インピーダンスを正規化インピーダンス１付近から外れるものにし、フロントエンド回路側インピーダンスとアンテナ側インピーダンスとが複素共役の関係に近いものになるようにする。

　このため、アンテナ側インピーダンスの調整可能範囲には、正規化インピーダンス１等の実数部のみを有するインピーダンスに整合させる条件が含まれていなくてもよく、アンテナチューナ２２自身のインピーダンスの調整可能範囲が狭いものであってもよい。したがって、アンテナチューナ２２として可変容量Ｃｖ１の素子数を比較的少ない構成を採用することができ、アンテナ回路２の回路規模や制御システムを簡易化できる。

　また、スイッチコネクタ１４に接続されることになる測定回路のインピーダンスは通常５０Ωの実数部のみを有するものに設定されている。そのため、可変整合回路１２１によって、フロントエンド回路側インピーダンスが実数部および虚数部を有するものに設定されていると、フロントエンド回路１と測定回路との整合が取れなくなってしまう。そこで、制御部３は、スイッチコネクタ１４に測定回路が接続される測定試験時や検品時のように、近接センサ４の出力からアンテナ非近接状況であると判定できる場合には、可変整合回路１２１およびアンテナチューナ２２を制御し、フロントエンド回路側インピーダンスを、測定回路側のインピーダンスに近いものにして両者を整合させる。これにより、フロントエンド回路１の特性を正確に測定することができる。

≪測定時の制御例≫
　具体的には、制御部３は、現状がアンテナ非近接状況であると判定しているときに、可変整合回路１２１を制御し、高周波スイッチ１２５に、信号経路に対して整合回路１２６を接続させる。整合回路１２６は、信号経路に接続されているときに、低周波数帯の所定の周波数バンドおよび高周波数帯の所定の周波数バンドに対するフロントエンド回路側インピーダンスを正規化インピーダンス１付近にするものである。

　なお、整合回路１２６は、送受信する全ての通信バンドでフロントエンド回路側インピーダンスを正規化インピーダンス１付近にするものであることが好ましいが、一部の通信バンドに対してのみ、フロントエンド回路側インピーダンスを正規化インピーダンス１付近にするものであってもよい。その場合には、各通信バンドに対応する複数の整合回路１２６を設け、制御部３でいずれかの整合回路１２６を選択して信号経路に接続するように制御するとよい。

≪アンテナ近接時の制御例≫
　制御部３は、現状がアンテナ近接状況であると判定しているときに、可変整合回路１２１を制御し、高周波スイッチ１２５に、信号経路に対して整合回路１２７を接続させる。整合回路１２７は、信号経路に接続されているときに、低周波数帯の所定の周波数バンドおよび高周波数帯の所定の周波数バンドに対するフロントエンド回路側インピーダンスを、アンテナ側インピーダンスに対して複素共役の関係に近いものにし、コンジュゲーションマッチングさせる整合回路である。

　なお、整合回路１２７は、送受信する通信バンドの全てでフロントエンド回路側インピーダンスを、アンテナ側インピーダンスに対して複素共役の関係に近いものにすることが好ましいが、一部の通信バンドに対してのみ、フロントエンド回路側インピーダンスを、アンテナ側インピーダンスに対して複素共役の関係に近いものにしてもよい。その場合には、各通信バンドに対応する複数の整合回路１２７を設け、制御部３でいずれかの整合回路１２７を選択して信号経路に接続するように制御するとよい。

　以上に示したように、本実施形態に係る無線通信装置１０およびフロントエンド回路１においては、回路規模や制御システムの制約が少ないフロントエンド回路１にアンテナ２１との整合用の可変整合回路１２１を設けても、測定時用の整合回路１２６と、アンテナ近接時用の整合回路１２７との接続を切り替えるようにすることで、フロントエンド回路１とアンテナ回路２とを広い周波数範囲において整合させながら、フロントエンド回路１と測定回路との整合を確保できる。

　本実施形態においてはサーキュレータ１２２，１３２を送信フィルタ１２３，１３３と受信フィルタ１２４，１３４との間に設けるようにしたので、送信フィルタ１２３，１３３と受信フィルタ１２４，１３４との間でのアイソレーションを向上させることができる。ただし、送信フィルタ１２３，１３３と受信フィルタ１２４，１３４とが、両者の間での信号の漏れがほとんど生じないような周波数特性を持つ場合や、送信信号と受信信号との周波数の差が大きい通信バンドのみを利用するような場合には、サーキュレータ１２２，１３２は省くこともできる。また、低周波数帯側の信号経路にのみ可変整合回路を設けるのではなく、高周波数帯側の信号経路に可変整合回路を設けるようにしてもよく、低周波数帯側の信号経路と高周波数帯側の信号経路との両方に可変整合回路を設けるようにしてもよい。

≪第２の実施形態≫
　次に、本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置１０Ａおよびフロントエンド回路１Ａについて説明する。図４は、本実施形態に係る無線通信装置１０Ａおよびフロントエンド回路１Ａの回路ブロック図である。無線通信装置１０Ａおよびフロントエンド回路１Ａは、第１の実施形態における整合回路１２６，１２７に替えて、整合回路１２６Ａ，１２７Ａを備えている。整合回路１２６Ａ，１２７Ａは、ディジタルチューニングキャパシタ（DTC）等の可変リアクタンス素子を備える可変インピーダンス回路である。

　制御部３は、現状がアンテナ非近接状況にあると判定しているときには、可変整合回路１２１を制御し、高周波スイッチ１２５に、信号経路に対して整合回路１２６Ａを接続させる。また、制御部３は、現状がアンテナ近接状況であると判定しているときには、可変整合回路１２１を制御し、高周波スイッチ１２５に、信号経路に対して整合回路１２７Ａを接続させる。

　整合回路１２６Ａは、信号経路に接続されているときに、低周波数帯の所定の周波数バンドおよび高周波数帯の所定の周波数バンドに対するフロントエンド回路側インピーダンスを、アンテナ側インピーダンスに対して正規化インピーダンス１付近（例えば５０Ω付近）となるようにして整合させる整合回路である。そして、整合回路１２６Ａは、制御部３から使用する通信バンドに応じて可変容量の容量値が制御され、これにより、対応する通信バンドを変更できるようになっている。

　整合回路１２７Ａは、信号経路に接続されているときに、低周波数帯の所定の周波数バンドおよび高周波数帯の所定の周波数バンドに対するフロントエンド回路側インピーダンスを、アンテナ側インピーダンスに対して複素共役の関係に近いものにしてコンジュゲーションマッチングさせる整合回路である。そして、整合回路１２７Ａは、制御部３から使用する通信バンドに応じて可変容量の容量値が制御され、これにより、対応する通信バンドを変更できるようになっている。

　本発明の無線通信装置およびフロントエンド回路は、本実施形態のように構成されていてもよい。なお、整合回路１２６Ａ，１２７Ａの全てがインピーダンス可変であってもよく、それらの一部のみがインピーダンス可変であってもよい。

≪第３の実施形態≫
　次に、本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置１０Ｂおよびフロントエンド回路１Ｂについて説明する。図５は、本実施形態に係る無線通信装置１０Ｂおよびフロントエンド回路１Ｂの回路ブロック図である。無線通信装置１０Ｂおよびフロントエンド回路１Ｂは、第１の実施形態におけるサーキュレータ１２２，１３２および送信フィルタ１２３，１３３ならびに受信フィルタ１２４，１３４に替えて、スイッチプレクサ１２２Ｂ、１３２Ｂおよび複数のデュプレクサ１２３Ｂ，１３３Ｂを備えている。複数のデュプレクサ１２３Ｂは、低周波数帯の各通信バンドに対応するものであり、該当する通信バンドを通過帯域とする送信フィルタおよび受信フィルタからなる。複数のデュプレクサ１３３Ｂは、高周波数帯の各通信バンドに対応するものであり、該当する通信バンドを通過帯域とする送信フィルタおよび受信フィルタからなる。スイッチプレクサ１２２Ｂは低周波数帯に対応するものであり、可変整合回路１２１と複数のデュプレクサ１２３Ｂとの間に設けられ、いずれかのデュプレクサ１２３Ｂを選択して可変整合回路１２１に接続する。スイッチプレクサ１３２Ｂは高周波数帯に対応するものであり、ダイプレクサ１１のハイパスフィルタ１６と複数のデュプレクサ１３３Ｂとの間に設けられ、いずれかのデュプレクサ１３３Ｂを選択してハイパスフィルタ１６に接続する。

　本発明の無線通信装置およびフロントエンド回路は、本実施形態のように構成されていてもよい。なお、前述した第２の実施形態の構成においても、本実施形態のようにスイッチプレクサとデュプレクサとを用いて送信フィルタおよび受信フィルタの通過帯域を変更するようにしてもよい。

≪第４の実施形態≫
　次に、本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置１０Ｃおよびフロントエンド回路１Ｃについて説明する。図６は、本実施形態に係る無線通信装置１０Ｃおよびフロントエンド回路１Ｃの回路ブロック図である。無線通信装置１０Ｃおよびフロントエンド回路１Ｃは、第１の実施形態における制御部３および近接センサ４に替えて、制御部３Ｃおよびカプラ４Ｃを備えている。カプラ４Ｃは、フロントエンド回路１Ｃとアンテナチューナ２２との間に接続される主線路（不図示）と、主線路に結合する副線路（不図示）とを備えており、主線路に流れる電力の一部を取り出すインピーダンス整合検出回路である。制御部３Ｃはカプラ４Ｃの副線路から取り出された電力の一部から、アンテナ２１の不整合状態が生じているか否かを判定する。例えば、電圧定在波比（VSWR）が閾値以上であるか否かで、インピーダンス不整合状態であるか否かを判定する。そして、制御部３Ｃは、不整合状態であれば、可変整合回路１２１に、整合回路１２７を信号経路に接続するように切り替えさせる。

　本発明の無線通信装置およびフロントエンド回路は、本実施形態のように構成されていてもよい。なお、カプラ４Ｃを設ける位置は、アンテナ回路２であってもよく、フロントエンド回路１Ｃであってもよい。また、フロントエンド回路１Ｃに設ける場合にも、ダイプレクサ１１よりもアンテナ側であってもよく、ダイプレクサ１１よりもサーキュレータ１２２，１３２側であってもよい。また、前述した第２の実施形態や第３の実施形態の構成においても、本実施形態のようにカプラで検出する信号を用いて、整合制御を行うようにしてもよい。

≪第５の実施形態≫
　次に、本発明の第５の実施形態に係る無線通信装置１０Ｄおよびフロントエンド回路１Ｄについて説明する。図７は、本実施形態に係る無線通信装置１０Ｄおよびフロントエンド回路１Ｄの回路ブロック図である。無線通信装置１０Ｄおよびフロントエンド回路１Ｄは、第１の実施形態におけるダイプレクサ１１を省くとともに、アンテナ回路２をアンテナ回路２Ｄに変更したものである。アンテナ回路２Ｄでは、アンテナ２１に対して低周波用と高周波用の２つの給電点を設けている。なお、アンテナ２１は１素子で構成してもよく、低周波用、高周波用に分かれた２素子からなる形状でもどちらでもよい。アンテナ回路２Ｄには、可変整合回路１２１を介してサーキュレータ１２２が接続されるとともに、サーキュレータ１３２が直接接続されている。そして、可変整合回路１２１に対してのみアンテナチューナ２２を設けている。

　本発明の無線通信装置およびフロントエンド回路は、本実施形態のように構成されていてもよい。なお、本実施形態におけるアンテナ共用器は、先の実施形態のようにダイプレクサが相当するのではなく、サーキュレータ１２２，１３２が相当することになる。また、前述した第２乃至第４の実施形態の構成においても、アンテナに対して低周波用と高周波用の２つの給電点を設けた上で、本実施形態のようにサーキュレータ１２２，１３２をそれぞれ個別に、アンテナ回路２に接続するようにしてもよい。

≪第６の実施形態≫
　次に、本発明の第６の実施形態に係る無線通信装置１０Ｅについて説明する。図８は、本実施形態に係る無線通信装置１０Ｅの回路ブロック図である。無線通信装置１０Ｅは、第１の実施形態におけるスイッチコネクタ１４に替えて、スイッチコネクタ１４Ｅを設けたものである。スイッチコネクタ１４Ｅは、アンテナ回路２に設けられている。

　本発明の無線通信装置は、本実施形態のように構成されていてもよい。なお、前述した第２乃至第５の実施形態の構成においても、本実施形態のようにスイッチコネクタをアンテナ回路に設けるようにしてもよい。

　以上の各実施形態に示したように本発明は実施できるが、本発明は特許請求の範囲に該当するものであれば、どのような実施形態でも実現することができる。例えば、可変整合回路は高周波数帯側の回路に設けるようにしてもよく、また、低周波数帯側の回路と高周波数帯側の回路とのそれぞれに可変整合回路を設けるようにしてもよい。

１０…無線通信装置
１…フロントエンド回路
１１…ダイプレクサ
１２１…可変整合回路
１２２，１３２…サーキュレータ
１２３，１３３…送信フィルタ
１２４，１３４…受信フィルタ
１２５…高周波スイッチ
１２６，１２７…整合回路
１４…スイッチコネクタ
１５…ローパスフィルタ
１６…ハイパスフィルタ
２…アンテナ回路
２１…アンテナ
２２…アンテナチューナ
３…制御部
４…近接センサ
５１，５２…送信回路
６１，６２…受信回路

Claims

　所定の通信バンドの送信信号が入力される送信ポート、前記所定の通信バンドの受信信号が出力される受信ポート、および、前記送信信号が出力され前記受信信号が入力されるアンテナポートを有するフロントエンド回路において、
　前記アンテナポートと前記送信ポートおよび前記受信ポートとの間に接続したアンテナ共用器と、
　前記アンテナ共用器に接続した可変整合回路と、
　前記アンテナポートと前記アンテナ共用器との間、または前記アンテナポートと前記可変整合回路との間に接続した測定端子接続部と、
　を備え、
　前記可変整合回路は、
　　正規化インピーダンス１近傍での整合用の第１の整合回路と、コンジュゲーションマッチング用の第２の整合回路とを含み、各々のインピーダンスが異なる複数の整合回路と、
　　前記複数の整合回路のうちから選択した整合回路を前記アンテナ共用器に接続する接続選択部と、を備える、
　フロントエンド回路。
　前記第２の整合回路は、複数設けられており、それぞれのインピーダンスが異なる、請求項１に記載のフロントエンド回路。
　前記第２の整合回路は、可変インピーダンス回路である、請求項１に記載のフロントエンド回路。
　前記送信ポートに接続した送信フィルタと、前記受信ポートに接続した受信フィルタと、を更に備える、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフロントエンド回路。
　前記送信フィルタと前記受信フィルタとの間に接続したサーキュレータを更に備える、請求項４に記載のフロントエンド回路。
　前記送信フィルタおよび前記受信フィルタを、可変リアクタンス素子を備えるチューナブルフィルタまたはスイッチと複数のフィルタとによるセレクタブルフィルタで構成した、請求項４または請求項５に記載のフロントエンド回路。
　前記アンテナ共用器は、低周波数帯の通信バンドの送信信号および受信信号と、高周波数帯の通信バンドの送信信号および受信信号とを分波するダイプレクサである、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のフロントエンド回路。
　請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のフロントエンド回路と、
　アンテナを有し、前記アンテナポートを介して前記フロントエンド回路に接続したアンテナ回路と、を備える、無線通信装置。
　所定の通信バンドの送信信号が入力される送信ポート、前記所定の通信バンドの受信信号が出力される受信ポート、および、前記送信信号が出力され前記受信信号が入力されるアンテナポートを有するフロントエンド回路を備える無線通信装置において、
　アンテナを有し、前記アンテナポートを介して前記フロントエンド回路に接続したアンテナ回路と、
　前記フロントエンド回路にて前記アンテナポートと前記送信ポートおよび前記受信ポートとの間に接続したアンテナ共用器と、
　前記フロントエンド回路にて前記アンテナ共用器に接続した可変整合回路と、
　前記アンテナ回路に設けた測定端子接続部と、
　を備え、
　前記可変整合回路は、
　　正規化インピーダンス１付近での整合用の第１の整合回路と、コンジュゲーションマッチング用の第２の整合回路とを含み、各々のインピーダンスが異なる複数の整合回路と、
　　前記複数の整合回路のうちから選択した整合回路を前記アンテナ共用器に接続する接続選択部と、を備える、
　無線通信装置。
　前記アンテナに物体が近接する状況を検出する近接センサと、この近接センサが近接状況を検出しているとき、前記接続選択部が前記第２の整合回路を選択する制御を行う制御部と、を備える請求項８または請求項９に記載の無線通信装置。
　前記アンテナ回路または前記フロントエンド回路に設けたインピーダンス整合検出回路と、このインピーダンス整合検出回路がインピーダンス不整合状態を検出しているとき、前記接続選択部が前記第２の整合回路を選択する制御を行う制御部と、を備える請求項８または請求項９に記載の無線通信装置。
　前記アンテナ回路は、前記アンテナと前記測定端子接続部との間に接続したアンテナチューナをさらに備え、前記アンテナチューナは、可変インピーダンス回路であり、前記制御部により制御される、請求項１０または請求項１１に記載の無線通信装置。