WO2017068852A1 - 高周波フロントエンド回路、不要波抑制方法 - Google Patents

高周波フロントエンド回路、不要波抑制方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a high-frequency front-end circuit that performs wireless communication, and a method for suppressing unnecessary waves during wireless communication.
  • Patent Document 1 describes a system that performs wireless communication using a TV white space.
  • Wireless communication using a TV white space is a technology that releases a frequency band used for television broadcasting and uses that frequency band for wireless communication.
  • Communication channel is used for wireless communication.
  • the wireless communication device performs wireless communication by using an empty communication channel in a television broadcast communication band assigned by the database.
  • the channels used for television broadcasting differ depending on the reception area, etc., so in wireless communication using TV white space, the frequency of unnecessary waves for wireless communication is constant. Not necessarily.
  • the unwanted wave is not only a signal in which the television broadcast signal of the channel adversely affects wireless communication, but also a signal generated by interference of the television broadcast signals of a plurality of channels.
  • an object of the present invention is to provide a high-frequency front-end circuit that can suppress unwanted waves and a method for suppressing unwanted waves even when the frequency of a communication channel used by the system changes. .
  • a wireless communication channel is selected from among a plurality of communication channels that are not used by the system.
  • the present invention relates to a high-frequency front-end circuit that determines and performs wireless communication using a wireless communication channel.
  • the high frequency front end circuit includes a filter and a variable filter.
  • the filter attenuates high-frequency signals outside a specific frequency band.
  • the variable filter attenuates at least one high-frequency signal of the communication channel in use used by the system, which causes an interference wave generated in a near frequency region including the wireless communication channel.
  • the interference wave is suppressed by attenuating the high-frequency signal of the communication channel in use that causes the interference wave. Therefore, even if the frequency of the interference wave is close to the frequency of the wireless communication channel, the reception sensitivity of the wireless communication channel does not deteriorate.
  • the high frequency front end circuit of the present invention preferably has the following configuration.
  • the system is a wireless communication system using a TV white space.
  • the specific frequency band is a frequency band used in television broadcasting.
  • the communication channel is a channel used for television broadcasting.
  • the communication channel in use that generates the interference wave is a communication channel used in television broadcasting.
  • the frequency band width of the communication channel is preferably 20 MHz or less
  • the nearby frequency region is preferably a frequency region within three communication channels away from the wireless communication channel.
  • the high frequency front end circuit of the present invention preferably has the following configuration.
  • the high-frequency front-end circuit further includes an elastic wave variable filter that attenuates an unnecessary wave generated in a nearby frequency region and includes an elastic wave element and a variable capacitor.
  • the variable filter is an LC variable filter including an inductor and a capacitor. The variable filter attenuates a high-frequency signal of a communication channel in use that causes an interference wave that is not attenuated by the elastic wave variable filter.
  • the high frequency front end circuit of the present invention preferably has the following configuration.
  • the high frequency front end circuit further includes an RFIC.
  • the RFIC obtains information about the communication channel used by the system and detects whether interference waves occur in the near frequency domain.
  • the RFIC identifies a communication channel in use that causes an interference wave when there is an interference wave that occurs in a nearby frequency region.
  • the RFIC specifies a frequency to be attenuated for the variable filter according to the specified communication channel in use.
  • the variable filter attenuates the frequency specified by the RFIC.
  • the communication channel in use that is the source of the interference wave is acquired by information, and the interference wave is further suppressed.
  • the high frequency front end circuit of the present invention preferably has the following configuration.
  • the RFIC detects the reception sensitivity of the wireless communication channel.
  • the RFIC designates a frequency to be attenuated with respect to the variable filter when the reception sensitivity is equal to or lower than a threshold necessary for establishing wireless communication.
  • the high frequency front end circuit of the present invention preferably has the following configuration.
  • the variable filter includes an input terminal, an output terminal, a serial arm LC filter circuit, and first and second parallel arm LC filter circuits.
  • the serial arm LC filter circuit is connected between the input terminal and the output terminal.
  • the first parallel arm LC filter circuit is a circuit having one end of the series arm LC filter circuit and a ground potential at both ends.
  • the second parallel arm LC filter circuit is a circuit having the other end of the series arm LC filter circuit and the ground potential at both ends.
  • the first parallel arm LC filter circuit and the second parallel arm LC filter circuit include a variable capacitor and an inductor connected in series.
  • the series arm LC filter circuit includes a fixed capacitor, an LC series circuit, and an LC parallel circuit.
  • the fixed capacitor is connected in parallel to the LC series circuit.
  • the LC series circuit includes an input terminal and an output terminal at both ends, and a fixed capacitor and an inductor connected in series.
  • the LC parallel circuit includes a variable capacitor and an inductor connected in parallel. The inductor included in the LC series circuit is directly connected to the output terminal or is connected to the output terminal via another inductor.
  • This configuration improves the filter characteristics of the variable filter for suppressing interference waves.
  • the wireless communication channel used in the system may be used for FDD wireless communication in which the frequency of the transmission signal and the frequency of the reception signal are different.
  • FDD frequency division duplex
  • the unnecessary wave suppressing method of the present invention includes the following steps.
  • the unnecessary wave suppression method includes a step of acquiring a plurality of communication channels within a specific frequency band used in the system.
  • the unnecessary wave suppression method includes a step of determining a wireless communication channel from among the unused communication channels that are not used by the system among the plurality of communication channels.
  • the unnecessary wave suppression method includes a step of determining whether or not an interference wave corresponding to a communication channel in use used by the system is generated in a nearby frequency region including a wireless communication channel.
  • the unnecessary wave suppression method determines that the interference wave is generated in a nearby frequency region including the wireless communication channel, the unnecessary wave suppression method is configured to attenuate at least one high-frequency signal of the communication channel in use that causes the interference wave. Adjusting the attenuation characteristic.
  • the interference wave is suppressed.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a high-frequency front-end circuit according to the first embodiment of the present invention.
  • the high-frequency front-end circuit 10 includes an antenna ANT, an antenna matching circuit 20, a frequency fixed filter 30, a variable filter 40 for suppressing interference waves, a demultiplexing circuit 50, a transmission side amplification circuit 71, a reception side amplification circuit 72, and an RFIC 80.
  • the high-frequency front-end circuit 10 only needs to include at least the fixed frequency filter 30, the interference wave suppressing variable filter 40, and the demultiplexing circuit 50.
  • the fixed frequency filter 30 corresponds to the “filter” of the present invention
  • the interference wave suppressing variable filter 40 corresponds to the “variable filter” of the present invention.
  • the antenna ANT is connected to the antenna matching circuit 20.
  • the antenna matching circuit 20 is connected to the frequency fixed filter 30.
  • the antenna matching circuit 20 may be a fixed matching circuit or a variable matching circuit.
  • the fixed frequency filter 30 is connected to the antenna side terminal of the branching circuit 50.
  • the transmission side terminal of the branching circuit 50 is connected to the transmission side amplifier circuit 71.
  • the receiving-side terminal of the branching circuit 50 is connected to the interference wave suppressing variable filter 40.
  • the interference wave suppressing variable filter 40 is connected to the receiving side amplification circuit 72.
  • the transmission side amplification circuit 71 and the reception side amplification circuit 72 are connected to the RFIC 80.
  • the transmission side amplifier circuit 71 is a so-called PA (power amplifier), and amplifies the transmission signal output from the RFIC 80 and outputs it to the branching circuit 50.
  • the reception side amplification circuit 72 is a so-called LNA (low noise amplifier), amplifies the reception signal output from the interference wave suppressing variable filter 40, and outputs the amplified signal to the RFIC 80.
  • the high-frequency front-end circuit 10 is applied to a system that transmits and receives a high-frequency signal using an empty communication channel in a communication band constituted by a plurality of communication channels.
  • the high-frequency front-end circuit 10 transmits and receives high-frequency signals based on TV white space specifications.
  • TV white space a UHF band of television broadcasting, that is, a communication band from 470 [MHz] to 790 [MHz], each having a frequency bandwidth of 6 [MHz] or 8 [MHz] Of the communication channels, a channel to which no television broadcast signal is transmitted is used as an empty communication channel.
  • the frequency bandwidth is not limited to 6 [MHz] or 8 [MHz], and may be appropriately set according to the specifications of the television broadcast as long as it is 20 [MHz] or less.
  • the antenna matching circuit 20 performs impedance matching between the antenna ANT and the frequency fixed filter 30 and the circuit on the RFIC 80 side.
  • the antenna matching circuit 20 includes an inductor and a capacitor.
  • the element values of the inductor and the capacitor are set so that the reflection loss of the antenna ANT is not more than a desired value in the entire communication band.
  • the fixed frequency filter 30 includes an inductor and a capacitor.
  • the fixed frequency filter 30 is a fixed frequency LC filter.
  • the frequency fixed filter 30 may be configured by a resonator using a dielectric. That is, the fixed frequency filter 30 is a fixed frequency dielectric resonator filter.
  • the element values of the inductor and the capacitor or the shape of the dielectric resonator are set so that the frequency band of the communication band is in the pass band and the frequency band outside the communication band is in the attenuation band.
  • the frequency fixed filter 30 is configured by a low-pass filter. Thereby, the frequency fixed filter 30 transmits the high frequency signal in the communication band with low loss, and attenuates the high frequency signal outside the communication band.
  • the branching circuit 50 includes a circulator, a duplexer, and the like.
  • the demultiplexing circuit 50 outputs a transmission signal (high frequency signal) input from the transmission side terminal to the antenna side terminal, and outputs a reception signal (high frequency signal) input from the antenna side terminal to the reception side terminal.
  • the interference wave suppressing variable filter 40 includes at least a variable capacitor, and further includes at least one inductor and a capacitor. That is, the interference wave suppressing variable filter 40 is a frequency variable LC filter.
  • the interference wave suppressing variable filter 40 is a filter having an attenuation pole such as a band pass filter or a notch filter.
  • the interference wave suppressing variable filter 40 changes the pass band and the attenuation band in accordance with the frequency of the wireless communication channel and the communication channel in use that is the source of the IMD.
  • the wireless communication channel is a channel used for wireless communication among empty communication channels.
  • the communication channel in use is a communication channel used in television broadcasting.
  • the variable filter 40 for suppressing interference waves allows a high-frequency signal to pass through with low loss in the frequency band of the wireless communication channel, and attenuates the high-frequency signal with a desired attenuation amount in the frequency band of the communication channel in use that is the source of IMD. .
  • the interference wave suppressing variable filter 40 attenuates a high-frequency signal of at least one communication channel in use among a plurality of communication channels in use that is a source of IMD.
  • the interference wave suppressing variable filter 40 is formed of a band pass filter.
  • the frequency band of the radio communication channel is set within the pass band of the interference wave suppressing variable filter 40.
  • the bandpass filter forming the interference wave suppressing variable filter 40 has an attenuation pole on the low frequency side of the passband.
  • This band pass filter may have attenuation poles on both sides of the pass band.
  • the attenuation pole on the low frequency side or the high frequency side of the band-pass filter obtains a desired attenuation amount at the frequency of at least one communication channel in use of the plurality of communication channels in use that is the source of the IMD wave.
  • the frequency and depth of attenuation have been determined.
  • the desired attenuation is an attenuation that suppresses the IMD wave and makes the reception sensitivity in the wireless communication channel equal to or higher than the reception sensitivity that enables wireless communication.
  • the near frequency region is defined by the frequency region up to three communication channels away from the frequency of the wireless communication channel.
  • FIG. 2 is a diagram showing the IMD wave suppression effect in the high-frequency front-end circuit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the pass characteristic (S21) from the antenna ANT side to the receiving side amplifier circuit 72.
  • the communication channel CH15 is a channel selected as a channel for wireless communication.
  • the frequency band of the communication band BAND [TV] is in the pass band and the frequency band higher than the frequency band of the communication band BAND [TV] is in the attenuation band by the frequency fixed filter 30. ing.
  • the interference channel suppressing variable filter 40 is adjusted so that the communication channel CH15, which is a wireless communication channel, is within the passband. Furthermore, as shown in the filter characteristic SF40, the communication channels CH1 and CH2, which are communication channels in use used in television broadcasting, are within the attenuation region by the interference wave suppressing variable filter 40, and a desired attenuation amount is obtained. Have been adjusted so that.
  • the communication channels CH1 and CH2 are communication channels that cause generation of an IMD wave having a frequency close to the communication channel CH15.
  • the high frequency signal (television broadcast signal) of the communication channels CH1 and CH2 is attenuated by the interference wave suppressing variable filter 40, the IMD (intermodulation distortion) by the communication channels CH1 and CH2 in the high frequency front end circuit 10 is attenuated. ) Can be suppressed.
  • the channel used for television broadcasting varies depending on the reception situation such as the reception area.
  • the high-frequency front-end circuit 10 can adjust the frequency of the pass band and the frequency of the attenuation pole of the interference wave suppressing variable filter 40. Therefore, even if the reception status, that is, the channel used for television broadcasting changes and the frequency of the communication channel that is the source of IMD changes, the high-frequency front-end circuit 10 responds to this change by changing the frequency of the communication channel. It is possible to attenuate the signal and suppress the occurrence of IMD.
  • the RFIC 80 of the high-frequency front-end circuit 10 having such a configuration has the following functions.
  • the RFIC 80 acquires information on the communication channel used by the system.
  • This communication channel information includes a frequency band of a television broadcast communication band, a communication channel in use used in the television broadcast, and an empty channel. Further, the communication channel information may include designation information of a channel (wireless communication channel) used for wireless communication among the empty channels.
  • the communication channel information may be acquired by a reception system circuit of the high-frequency front end circuit 10 or may be acquired by a separately provided communication system.
  • RFIC 80 estimates the frequency of the IMD wave from the frequency of the communication channel in use.
  • the frequency of the IMD wave is calculated by a known method such as addition / subtraction of frequencies of a plurality of used communication channels, addition / subtraction of harmonic frequencies of a plurality of used communication channels.
  • the RFIC 80 estimates and detects whether or not the frequency of the IMD wave is in the vicinity frequency region including the wireless communication channel. When the frequency of the IMD wave is in the vicinity frequency region, the RFIC 80 specifies a communication channel in use that is a source of the IMD wave. The RFIC 80 sets the frequency of the attenuation pole and the attenuation depth of the variable filter 40 for suppressing interference wave so that a desired attenuation can be obtained in the specified communication channel in use.
  • the RFIC 80 may detect the reception sensitivity and set the interference wave suppressing variable filter 40 according to the detection result. Specifically, the RFIC 80 detects the reception sensitivity of the wireless communication channel. The RFIC 80 stores a threshold value for reception sensitivity in advance. When the reception sensitivity is equal to or lower than the threshold value, the RFIC 80 performs the setting of the above-described interference wave suppressing variable filter 40. On the other hand, when the reception sensitivity exceeds the threshold value, the RFIC 80 suspends the setting of the above-described interference wave suppressing variable filter 40 and maintains the current setting.
  • the interference wave suppressing variable filter 40 is configured as a band-pass filter, but it may be configured as a trap filter.
  • the attenuation pole of the trap filter may be replaced with the low band side or high band side attenuation pole of the bandpass filter described above.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the high-frequency front-end circuit according to the second embodiment of the present invention.
  • the high-frequency front end circuit 10A according to the present embodiment differs from the high-frequency front end circuit 10 according to the first embodiment in the position of the variable filter 40 for suppressing interference waves.
  • the interference wave suppressing variable filter 40 is connected between the frequency fixed filter 30 and the demultiplexing circuit 50. Accordingly, the receiving side terminal of the branching circuit 50 is connected to the receiving side amplifying circuit 72.
  • the demultiplexing circuit 50 is a duplexer using an LC filter
  • at least the receiving-side LC filter constituting the demultiplexing circuit 50 may have the function of the interference wave suppressing variable filter 40.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the high-frequency front-end circuit according to the third embodiment of the present invention.
  • the high-frequency front-end circuit 10B replaces the high-frequency front-end circuit 10A according to the second embodiment by replacing the interference wave suppressing variable filter 40 with a frequency-variable LC filter 40B, thereby changing the frequency-variable filters 61 and 62. It is different in that it is added.
  • the frequency variable LC filter 40B is a filter having the function of the interference wave suppressing variable filter 40 and further improving the attenuation characteristics on the high frequency side and the low frequency side of the pass band.
  • the frequency variable LC filter 40B is a filter that can adjust the frequency of the pass band while maintaining the steepness of the attenuation characteristics on the high frequency side and the low frequency side of the pass band. A specific circuit configuration of the frequency variable LC filter 40B will be described later.
  • the frequency variable filters 61 and 62 include at least a resonator and a variable capacitor, and further include at least one inductor and capacitor according to filter characteristics. That is, the frequency variable filters 61 and 62 are frequency variable type resonator filters. The frequency variable filters 61 and 62 are band pass filters using the resonance point and antiresonance point of the resonator. Specific circuit configurations of the frequency variable filters 61 and 62 will be described later.
  • the frequency variable filters 61 and 62 change the pass band and the attenuation band in accordance with the channel for wireless communication (selected channel). At this time, the frequency band of the wireless communication channel is included in the pass band.
  • the frequency variable filters 61 and 62 have attenuation poles on both sides of the pass band on the frequency axis. Since the frequency variable filters 61 and 62 are resonator filters, the attenuation characteristics on both sides of the pass band are steeper than the LC filter.
  • the frequency variable filters 61 and 62 transmit the high frequency signal of the selected channel with low loss and attenuate the high frequency signal of the adjacent communication channel.
  • the frequency variable filters 61 and 62 not only attenuate high frequency signals of adjacent communication channels, but also adjacent channels of adjacent channels, adjacent channels of adjacent channels, that is, three channels close to the communication channel (frequency It may be used for attenuating a high-frequency signal in a frequency band (6 channels in total on the low frequency side and high frequency side). It should be noted that the width of the frequency band to be attenuated may be appropriately set within this range according to the system specifications.
  • the pass band of the frequency variable filter 61 and the pass band of the frequency variable filter 62 may be different.
  • FIG. 5 is a graph showing pass characteristics (S21) in the high-frequency front-end circuit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a case where the communication channel CH15 is a channel selected as a wireless communication channel.
  • the frequency band of the communication band BAND [TV] is in the pass band and the frequency band higher than the frequency band of the communication band BAND [TV] is in the attenuation band by the frequency fixed filter 30. ing.
  • the communication channel CH15 which is a radio communication channel
  • the interference wave suppressing variable filter 40 is adjusted by the interference wave suppressing variable filter 40 to be within the pass band.
  • the communication channels CH1 and CH2 which are communication channels in use used in television broadcasting, are within the attenuation region by the interference wave suppressing variable filter 40, and a desired attenuation amount is obtained. Have been adjusted so that.
  • the frequency variable filters 61 and 62 adjust the communication channel CH15, which is a wireless communication channel, to be in the passband. Further, the communication channels CK16 and CH17 adjacent to the communication channel CH15 are adjusted to be in the attenuation region and a desired attenuation amount can be obtained.
  • the frequency variable filter 62 may not be able to attenuate the IMD wave with a desired attenuation amount.
  • the configuration of the high-frequency front-end circuit 10B it is possible to suppress the generation of such an IMD wave and improve the reception sensitivity of the wireless communication channel.
  • the filter characteristics of the interference wave suppressing variable filter 40 need not be adjusted, and further adjusted so as to obtain an attenuation amount. May be.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an IMD suppressing method according to the third embodiment of the present invention.
  • the high frequency front end circuit 10B determines a wireless communication channel (S101).
  • the wireless communication channel can be determined using information on the communication channel used by the system.
  • the high frequency front end circuit 10B detects the reception sensitivity and determines whether or not the reception sensitivity is higher than a threshold that enables wireless communication. If the reception sensitivity is higher than the threshold (S102: YES), the high frequency front end circuit 10B starts wireless communication (S115).
  • the high-frequency front-end circuit 10B acquires an unnecessary wave frequency (S103).
  • the unnecessary wave is a television broadcast signal or the like of a channel different from the wireless communication channel, and can be acquired using information on the communication channel used by the system.
  • the high frequency front end circuit 10B adjusts the filter characteristics of the frequency variable filter 62 and attenuates the unnecessary wave (S105). If the unnecessary wave is not close to the wireless communication channel (S104: NO), the high frequency front end circuit 10B extracts the frequency of the IMD wave close to the wireless communication channel (S107).
  • the high-frequency front-end circuit 10B detects reception sensitivity in a state where unnecessary wave attenuation processing is performed, and starts radio communication if the reception sensitivity is higher than a threshold (S106: YES) (S115). If the reception sensitivity is equal to or lower than the threshold (S102: NO), the high-frequency front end circuit 10B extracts the frequency of the IMD wave that is close to the wireless communication channel (S107). The extraction of the frequency of the IMD wave close to the wireless communication channel can be determined using information regarding the communication channel used by the system, as described above.
  • the high-frequency front-end circuit 10B extracts first interference source unnecessary waves from a plurality of communication channels in use that generate an IMD wave whose frequency is extracted (S108).
  • the first interference source unnecessary wave is a communication channel in use that has a high influence on the IMD wave in the plurality of communication channels in use.
  • the high-frequency front end circuit 10B adjusts the filter characteristics of the frequency variable LC filter 40B having the function of the interference wave suppressing variable filter 40 to attenuate the first interference source unnecessary wave (S109).
  • the high-frequency front-end circuit 10B detects the reception sensitivity in a state where the first interference source unnecessary wave is attenuated. If the reception sensitivity is higher than the threshold (S110: YES), the high-frequency front-end circuit 10B starts wireless communication (S115). ). If the reception sensitivity is equal to or lower than the threshold (S110: NO), the high frequency front end circuit 10B extracts the second interference source unnecessary wave (S111).
  • the second interference source unnecessary wave is a communication channel in use that generates an IMD wave in a pair with the first interference source unnecessary wave, and is a communication channel in use that has a low influence on the IMD wave. .
  • This threshold is, for example, ⁇ 90 [dBm] in the case of a TV white space system, but may be appropriately set according to the system specifications.
  • the high frequency front end circuit 10B adjusts the filter characteristics of the frequency variable LC filter 40B to attenuate the second interference source unnecessary wave (S112).
  • the high-frequency front-end circuit 10B detects the reception sensitivity in a state where the second interference source unnecessary wave is attenuated. If the reception sensitivity is higher than the threshold (S113: YES), the high-frequency front-end circuit 10B starts wireless communication (S115). ). If the reception sensitivity is equal to or lower than the threshold value (S113: NO), the high-frequency front end circuit 10B extracts the frequency of the next IMD wave (S114), and repeats the filter processing after step S108.
  • high-frequency front-end circuits 10 and 10A may omit the processing from step S103 to step S106 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing an aspect of the frequency variable LC filter according to the third embodiment of the present invention.
  • the frequency variable LC filter 40B includes a serial arm LC filter circuit 41, a first parallel arm LC filter circuit 42, a second parallel arm LC filter circuit 43, and connection terminals P401 and P402.
  • the connection terminal P401 and the connection terminal P402 correspond to the “input terminal” and “output terminal” of the present invention.
  • the serial arm LC filter circuit 41 is connected between the connection terminal P401 and the connection terminal P402.
  • the first parallel arm LC filter circuit 42 is connected between the connection terminal P401 side of the series arm LC filter circuit 41 and the ground potential.
  • the second parallel arm LC filter circuit 43 is connected between the connection terminal P402 side of the series arm LC filter circuit 41 and the ground potential.
  • the serial arm LC filter circuit 41 includes capacitors 411 and 413, inductors 412 and 414, and a variable capacitor 415.
  • the capacitor 411 and the inductor 412 are connected in series between the connection terminals P401 and P402. At this time, the inductor 412 is directly connected to the connection terminal P402.
  • the capacitor 413 is connected in parallel to the series resonant circuit of the capacitor 411 and the inductor 412.
  • the inductor 414 and the variable capacitor 415 are connected in parallel. This parallel resonant circuit is connected between a connection point between the capacitor 411 and the inductor 412 and the ground potential.
  • the first parallel arm LC filter circuit 42 includes an inductor 421 and a variable capacitor 422.
  • the series resonance circuit of the inductor 421 and the variable capacitor 422 is connected between the connection terminal P401 side of the series arm LC filter circuit 41 and the ground potential.
  • the second parallel arm LC filter circuit 43 includes an inductor 431 and a variable capacitor 432.
  • the series resonance circuit of the inductor 431 and the variable capacitor 432 is connected between the connection terminal P402 side of the series arm LC filter circuit 41 and the ground potential.
  • FIG. 8 is a graph showing pass characteristics of the frequency variable filter shown in FIG.
  • a filter characteristic having a passband width of about 100 [MHz] and having attenuation poles on both sides of the passband can be realized.
  • the attenuation characteristic can be made steep by connecting the inductor 412 of the series arm LC filter circuit 41 to the connection terminal P402 without passing through the capacitor.
  • the attenuation characteristic can be made steep by connecting the inductor 412 of the series arm LC filter circuit 41 directly to the connection terminal P402 or to the connection terminal P402 via another inductor.
  • the frequency characteristic of the capacitor directly connected to the inductor is a characteristic that attenuates the low frequency and passes the high frequency, that is, a characteristic like a high-pass filter.
  • the frequency characteristics of the inductor that is directly connected to the connection terminal attenuates high frequencies and allows low frequencies to pass, that is, characteristics such as a low-pass filter. obtain.
  • the inductor when the inductor is connected to the connection terminal via another inductor, it can be a factor for further improving the high frequency attenuation.
  • the frequency variable LC filter 40B may be further connected to the connection terminal P401 side by an LC resonance circuit, a series or parallel inductor, and a capacitor. Between the connection terminal P402 and the ground potential, the LC resonance circuit, the inductor, A capacitor may be connected.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing an aspect of a resonator filter type frequency variable filter according to an embodiment of the present invention.
  • the following resonator is a piezoelectric resonator such as a SAW resonator.
  • the frequency variable filter 61 includes a series arm resonance circuit 601, a first parallel arm resonance circuit 602, a second parallel arm resonance circuit 603, and connection terminals P601 and P602.
  • the serial arm resonance circuit 601 is connected between the connection terminal P601 and the connection terminal P602.
  • the first parallel arm resonance circuit 602 is connected between the connection terminal P601 side of the series arm resonance circuit 601 and the ground potential.
  • the second parallel arm resonance circuit 603 is connected between the connection terminal P602 side of the series arm resonance circuit 601 and the ground potential.
  • the series arm resonance circuit 601 includes a capacitor 610, a resonator 611, an inductor 612, and a variable capacitor 613.
  • the resonator 611, the inductor 612, and the variable capacitor 613 are connected in parallel.
  • a capacitor 610 is connected in series to this parallel circuit.
  • This resonance circuit is connected between the connection terminal P601 and the connection terminal P602. At this time, the capacitor 610 is connected to the connection terminal P601, that is, connected to the first parallel arm resonance circuit 602.
  • the first parallel arm resonance circuit 602 includes a resonator 621, an inductor 622, and a variable capacitor 623.
  • the resonator 621, the inductor 622, and the variable capacitor 623 are connected in series. This series resonant circuit is connected between the connection terminal P601 and the ground potential.
  • the second parallel arm resonance circuit 603 includes a resonator 631, an inductor 632, and a variable capacitor 633.
  • the resonator 631, the inductor 632, and the variable capacitor 633 are connected in series. This series resonant circuit is connected between the connection terminal P602 and the ground potential.
  • the series arm resonance circuit 601 and the first and second parallel arm resonance circuits 602 and 603 are bandpass filters using the resonance points and antiresonance points of the resonators 611, 621 and 631. Then, by changing the capacitances of the variable capacitors 613, 623, 633, the frequency variable filter 61 functions as a band pass filter in which the pass band changes.
  • the impedance of the resonator 621 is lower than the impedance of the resonator 631.
  • FIG. 10 is a graph showing pass characteristics of the frequency variable filter shown in FIG.
  • the frequency variable filter 61 by using the frequency variable filter 61, it is possible to realize a filter characteristic having a pass band width of about 10 [MHz] and having attenuation poles on both sides of the pass band.
  • FIG. 9 by connecting a capacitor to the first parallel arm resonance circuit 602 side of the series arm resonance circuit, in other words, by connecting a capacitor to the resonance filter side including a resonator having a low impedance. It is possible to form attenuation poles having a steep attenuation characteristic and a large attenuation amount on both sides of the pass band on the frequency axis. Thereby, the high frequency signal in the frequency band of the adjacent channel of the selected channel can be significantly attenuated.
  • the IMD wave has been described as an example.
  • the configuration according to the above-described embodiment is applied to other interference waves whose frequency changes depending on the reception state, and the same. An effect can be obtained.

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Abstract

高周波フロントエンド回路(10)は、周波数固定フィルタ(30)と、干渉波抑制用可変フィルタ(40)とを備える。周波数固定フィルタ(30)は、特定の周波数帯域外の高周波信号を減衰させる。干渉波抑制用可変フィルタ(40)は、無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内に生じた干渉波の原因となる、システムが使用している使用中の通信チャンネルの少なくとも1つの高周波信号を減衰させる。

Description

高周波フロントエンド回路、不要波抑制方法
 本発明は、無線通信を行う高周波フロントエンド回路、および、無線通信時の不要波抑制方法に関する。
 現在、無線通信に利用する周波数帯域の有効利用のための技術が各種考案されている。例えば、特許文献1には、TVホワイトスペースを利用して無線通信を行うシステムが記載されている。
 TVホワイトスペースを利用した無線通信とは、テレビジョン放送に使用されていた周波数帯域が開放され、当該周波数帯域を無線通信に利用する技術であり、テレビジョン放送で使用していない空きチャンネル(空き通信チャンネル)を無線通信に利用するものである。無線通信デバイスは、データベースによって割り当てられた、テレビジョン放送の通信バンドにおける空き通信チャンネルを用いて、無線通信を行う。
特開2013-90165号公報
 しかしながら、現在普及しているテレビジョン放送等のシステムでは、受信地域等によって、テレビジョン放送に使用するチャンネルが異なるので、TVホワイトスペースを利用した無線通信では、無線通信に対する不要波の周波数が一定であるとは限らない。
 したがって、従来の一般的な無線通信システムで行われていたように、固定フィルタで不要波を抑制する場合には、不要波の原因となる周波数(テレビジョン放送等のシステムが使用している使用中の通信チャンネルの周波数)が変化した場合に、対応しきれない場合がある。
 なお、不要波とは、そのチャンネルのテレビジョン放送信号が無線通信に悪影響を及ぼす信号だけではなく、複数のチャンネルのテレビジョン放送信号が干渉して生じる信号もある。
 したがって、本発明の目的は、システムが使用している通信チャンネルの周波数が変化する場合であっても、不要波を抑制し得る高周波フロントエンド回路、および、不要波抑制方法を提供することにある。
 この発明は、システムで利用する特定の周波数帯域内にある複数の通信チャンネルによって構成された通信バンドにおいて、複数の通信チャンネルのうちシステムが使用していない空き通信チャンネルの中から無線通信用チャンネルを決定して、無線通信用チャンネルを用いた無線通信を行う高周波フロントエンド回路に関する。高周波フロントエンド回路は、フィルタと可変フィルタとを備える。フィルタは、特定の周波数帯域外の高周波信号を減衰させる。可変フィルタは、無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内に生じた干渉波の原因となる、システムが使用している使用中の通信チャンネルの少なくとも1つの高周波信号を減衰させる。
 この構成では、干渉波の原因となる使用中の通信チャンネルの高周波信号が減衰されることによって、干渉波が抑制される。したがって、干渉波の周波数が無線通信用チャンネルの周波数に近接していても、無線通信用チャンネルの受信感度は劣化しない。
 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。システムは、TVホワイトスペースを利用した無線通信システムである。特定の周波数帯域は、テレビジョン放送で使用する周波数帯域である。通信チャンネルは、テレビジョン放送で使用するチャンネルである。
 この構成では、テレビジョン放送の複数のチャンネルによる干渉波が抑制され、テレビジョン放送で使用する特定の周波数帯域において、無線通信用チャンネルの受信感度の劣化が抑制される。
 また、この発明の高周波フロントエンド回路では、干渉波を生じさせる使用中の通信チャンネルは、テレビジョン放送で使用される通信チャンネルであることが好ましい。
 この構成では、TVホワイトスペースを利用した無線通信システムにおいて、無線通信用チャンネルの受信感度の劣化が抑制される。
 また、この発明の高周波フロントエンド回路では、通信チャンネルの周波数帯域の幅は、20MHz以下であり、近傍周波数領域は、無線通信用チャンネルから3つ離れた通信チャンネル以内の周波数領域であることが好ましい。
 この構成では、通信チャンネルの周波数帯域幅が狭く、近接する通信チャンネルの周波数間隔が狭い場合であっても、干渉波による無線通信用チャンネルの受信感度の劣化が抑制される。
 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、近傍周波数領域内に生じる不要波を減衰し、弾性波素子と可変キャパシタを備えた弾性波可変フィルタを、さらに備える。可変フィルタは、インダクタとキャパシタとを備えるLC可変フィルタである。可変フィルタは、弾性波可変フィルタで減衰されていない干渉波の原因となる使用中の通信チャンネルの高周波信号を減衰させる。
 この構成では、無線通信用チャンネルの近傍の不要波は、弾性波可変フィルタで減衰される。さらに、無線通信用チャンネルから離間した使用中の通信チャンネルによって生じる干渉波からなる不要波が弾性波可変フィルタで減衰できない場合には、干渉波は、可変フィルタによって抑制される。これにより、無線通信用チャンネルの受信感度の劣化がさらに抑制される。
 また、この発明の高周波フロントエンド回路は、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、RFICをさらに備える。RFICは、システムが使用している通信チャンネルに関する情報を取得し、干渉波が近傍周波数領域内に生じるかどうかを検出する。RFICは、近傍周波数領域内に生じる干渉波がある場合に、干渉波の原因となる使用中の通信チャンネルを特定する。RFICは、特定した使用中の通信チャンネルに応じて減衰させる周波数を、可変フィルタに対して指定する。可変フィルタは、RFICから指定された周波数を減衰する。
 この構成では、干渉波の元となる使用中の通信チャンネルが情報によって取得され、干渉波がさらに抑制される。
 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。RFICは、無線通信用チャンネルの受信感度を検出する。RFICは、受信感度が無線通信を確立するために必要な閾値以下である場合に、可変フィルタに対して減衰させる周波数を指定する。
 この構成では、受信感度に応じて干渉波の抑制効果が必要な分だけ実現される。これにより、可変フィルタのフィルタ特性の不要な変更が抑制される。
 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。可変フィルタは、入力端子、出力端子、直列腕LCフィルタ回路、および、第1、第2の並列腕LCフィルタ回路を備える。直列腕LCフィルタ回路は、入力端子と出力端子との間に接続されている。第1の並列腕LCフィルタ回路は、直列腕LCフィルタ回路の一方端と接地電位とを両端にした回路である。第2の並列腕LCフィルタ回路は、直列腕LCフィルタ回路の他方端と接地電位とを両端にした回路である。第1の並列腕LCフィルタ回路および第2の並列腕LCフィルタ回路は、直列接続された可変キャパシタとインダクタとを備える。直列腕LCフィルタ回路は、固定キャパシタ、LC直列回路、および、LC並列回路を備える。固定キャパシタは、LC直列回路に並列接続されている。LC直列回路は、入力端子と出力端子を両端とし、且つ直列接続された固定キャパシタとインダクタとを備える。LC並列回路は、並列接続された可変キャパシタとインダクタとを備える。LC直列回路に含まれるインダクタは、出力端子に直接接続されているか、または、他のインダクタを介して出力端子に接続されている。
 この構成では、干渉波抑制用可変フィルタのフィルタ特性が向上する。
 また、この発明の高周波フロントエンド回路では、システムで用いられる無線通信用チャンネルは、送信信号の周波数と受信信号の周波数が異なるFDD方式の無線通信に用いられていてもよい。
 無線通信用チャンネルにFDDを用いる場合を示しており、例えば、テレビジョン放送のようなTDDのシステムにおいても、FDDの無線通信が実現される。
 また、この発明の不要波抑制方法は次の各工程を有している。不要波抑制方法は、システムで利用する特定の周波数帯域内にある複数の通信チャンネルを取得する工程を有する。不要波抑制方法は、複数の通信チャンネルのうちシステムが使用していない空き通信チャンネルの中から無線通信用チャンネルを決定する工程を有する。不要波抑制方法は、システムが使用している使用中の通信チャンネルに応じた干渉波が無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内に生じるかどうかを判定する工程を有する。不要波抑制方法は、干渉波が無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内に生じると判定すると、干渉波の原因となる使用中の通信チャンネルの少なくとも1つの高周波信号を減衰させるように可変フィルタの減衰特性を調整する工程を有する。
 この方法では、不要波が無線通信用チャンネルから離間する複数の使用中の通信チャンネルの干渉波であっても、当該干渉波が抑制される。
 この発明によれば、システムが使用している通信チャンネルの周波数が変化する場合であっても、不要波を抑制することが可能となる。
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機能ブロック図である。 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おけるIMD波の抑制効果を示す図である。 本発明の第2の実施形態にかかる高周波フロントエンド回路の機能ブロック図である。 本発明の第3の実施形態にかかる高周波フロントエンド回路の機能ブロック図である。 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における通過特性(S21)を示すグラフである。 本発明の第3の実施形態に係るIMD抑制方法を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施形態に係る周波数可変LCフィルタの一態様を示す回路図である。 図7に示す周波数可変フィルタの通過特性を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る共振子フィルタ型の周波数可変フィルタの一態様を示す回路図である。 図9に示す周波数可変フィルタの通過特性を示すグラフである。
 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機能ブロック図である。
 高周波フロントエンド回路10は、アンテナANT、アンテナ整合回路20、周波数固定フィルタ30、干渉波抑制用可変フィルタ40、分波回路50、送信側増幅回路71、受信側増幅回路72、RFIC80を備える。なお、高周波フロントエンド回路10は、周波数固定フィルタ30、干渉波抑制用可変フィルタ40、分波回路50を少なくとも備えていればよい。周波数固定フィルタ30は、本発明の「フィルタ」に対応し、干渉波抑制用可変フィルタ40は、本発明の「可変フィルタ」に対応する。
 アンテナANTは、アンテナ整合回路20に接続されている。アンテナ整合回路20は、周波数固定フィルタ30に接続されている。アンテナ整合回路20は、固定整合回路でもよく、可変整合回路でもよい。周波数固定フィルタ30は、分波回路50のアンテナ側端子に接続されている。分波回路50の送信側端子は、送信側増幅回路71に接続されている。分波回路50の受信側端子は、干渉波抑制用可変フィルタ40に接続されている。干渉波抑制用可変フィルタ40は、受信側増幅回路72に接続されている。送信側増幅回路71、受信側増幅回路72は、RFIC80に接続されている。送信側増幅回路71は、所謂PA(パワーアンプ)であり、RFIC80から出力される送信信号を増幅して分波回路50に出力する。受信側増幅回路72は、所謂LNA(ローノイズアンプ)であり、干渉波抑制用可変フィルタ40から出力された受信信号を増幅して、RFIC80に出力する。
 高周波フロントエンド回路10は、複数の通信チャンネルによって構成される通信バンドにおいて、空きの通信チャンネルを利用して高周波信号を送受信するシステムに適用されている。例えば、高周波フロントエンド回路10は、TVホワイトスペースの仕様に基づいて高周波信号を送受信する。TVホワイトスペースの仕様では、テレビジョン放送のUHF帯、すなわち、470[MHz]から790[MHz]の通信バンドに設定した、それぞれに周波数帯域幅が6[MHz]または8[MHz]の複数の通信チャンネルの内、テレビジョン放送の信号が伝送されていないチャンネルを空き通信チャンネルとして利用する。なお、周波数帯域幅は、6[MHz]または8[MHz]に限るものではなく、20[MHz]以下であれば、テレビジョン放送の仕様に応じて、適宜設定されていればよい。
 アンテナ整合回路20は、アンテナANTと周波数固定フィルタ30からRFIC80側の回路とのインピーダンス整合を行っている。アンテナ整合回路20は、インダクタおよびキャパシタによって構成されている。例えば、アンテナ整合回路20は、通信バンドの全体において、アンテナANTの反射損失が所望値以下になるように、インダクタおよびキャパシタの素子値が設定されている。
 周波数固定フィルタ30は、インダクタおよびキャパシタによって構成されている。すなわち、周波数固定フィルタ30は、周波数固定型のLCフィルタである。または、周波数固定フィルタ30は、誘電体を用いた共振器によって構成されてもよい。すなわち、周波数固定フィルタ30は、周波数固定型の誘電体共振器フィルタである。周波数固定フィルタ30は、通信バンドの周波数帯域が通過域内となり、通信バンド外の周波数帯域が減衰域内となるように、インダクタおよびキャパシタの素子値または誘電体共振器の形状が設定されている。例えば、周波数固定フィルタ30は、低域通過フィルタによって構成されている。これにより、周波数固定フィルタ30は、通信バンド内の高周波信号を低損失に伝送し、通信バンド外の高周波信号を減衰させる。
 分波回路50は、サーキュレータ、デュプレクサ等からなる。分波回路50は、送信側端子から入力される送信信号(高周波信号)をアンテナ側端子に出力し、アンテナ側端子から入力された受信信号(高周波信号)を受信側端子に出力する。
 干渉波抑制用可変フィルタ40は、少なくとも可変キャパシタを備えており、さらに、インダクタおよびキャパシタを少なくとも1つ備えている。すなわち、干渉波抑制用可変フィルタ40は、周波数可変型のLCフィルタである。干渉波抑制用可変フィルタ40は、帯域通過フィルタやノッチフィルタ等の減衰極を有するフィルタである。
 干渉波抑制用可変フィルタ40は、無線通信用チャンネルおよびIMDの元となる使用中の通信チャンネルの周波数に応じて、通過帯域および減衰域を変化させる。無線通信用チャンネルとは、空き通信チャンネルの内、無線通信に使用するチャンネルである。使用中の通信チャンネルとは、テレビジョン放送で使用している通信チャンネルである。
 干渉波抑制用可変フィルタ40は、無線通信用チャンネルの周波数帯域では高周波信号を低損失で通過させ、IMDの元となる使用中の通信チャンネルの周波数帯域では高周波信号を所望の減衰量で減衰させる。干渉波抑制用可変フィルタ40は、IMDの元となる複数の使用中の通信チャンネルの少なくとも1つの使用中の通信チャンネルの高周波信号を減衰させる。
 具体的に、干渉波抑制用可変フィルタ40を帯域通過フィルタで形成する。この場合、無線通信用チャンネルの周波数帯域は、干渉波抑制用可変フィルタ40の通過帯域内に設定されている。また、干渉波抑制用可変フィルタ40を形成する帯域通過フィルタは、通過帯域の低周波数側に減衰極を有する。なお、この帯域通過フィルタは、通過帯域の両側に減衰極を有していてもよい。ここで、帯域通過フィルタの低周波数側または高周波数側の減衰極は、IMD波の元となる複数の使用中の通信チャンネルの少なくとも1つの使用中の通信チャンネルの周波数で所望の減衰量が得られるように、周波数および減衰の深さが決定されている。この所望の減衰量とは、IMD波が抑制され、無線通信用チャンネルにおける受信感度が、無線通信を実行可能にする受信感度以上になる減衰量である。
 このような構成とすることによって、IMD波が無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域に発生することを抑制し、無線通信用チャンネルの受信感度を向上することができる。なお、近傍周波数領域は、例えば、テレビジョン放送の通信バンドでは、無線通信用チャンネルの周波数から3つ離れた通信チャンネルまでの周波数領域によって定義される。
 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におけるIMD波の抑制効果を示す図である。図2は、アンテナANT側から受信側増幅回路72への通過特性(S21)を示すグラフである。なお、図2では、通信チャンネルCH15が無線通信用チャンネルとして選択されたチャンネルである場合を示している。
 図2のフィルタ特性SF30に示すように、周波数固定フィルタ30によって、通信バンドBAND[TV]の周波数帯域は通過域内となり、通信バンドBAND[TV]の周波数帯域よりも高い周波数帯域は減衰域内となっている。
 図2のフィルタ特性SF40に示すように、干渉波抑制用可変フィルタ40によって、無線通信用チャンネルである通信チャンネルCH15が通過帯域内となるように調整されている。さらに、フィルタ特性SF40に示すように、干渉波抑制用可変フィルタ40によって、テレビジョン放送で使用される使用中の通信チャンネルである通信チャンネルCH1,CH2が減衰域内となり、所望の減衰量が得られるように調整されている。
 通信チャンネルCH1,CH2は、通信チャンネルCH15に近接する周波数からなるIMD波の発生要因となる通信チャンネルである。しかしながら、干渉波抑制用可変フィルタ40によって、通信チャンネルCH1,CH2の高周波信号(テレビジョン放送信号)が減衰しているので、高周波フロントエンド回路10内における通信チャンネルCH1,CH2によるIMD(相互変調歪み)の発生を抑制できる。
 これにより、図2に示すように、IMDの周波数が無線通信用チャンネルCH15に近接して、周波数固定フィルタ30および干渉波抑制用可変フィルタ40の通過帯域内であっても、IMDの発生が抑制されているので、無線通信用チャンネルCH15の受信感度の劣化を抑制することができる。
 特に、本実施形態に示すシステムでは、テレビジョン放送に利用するチャンネルが受信地域等の受信状況によって異なる。しかしながら、本実施形態に係る高周波フロントエンド回路10は、干渉波抑制用可変フィルタ40の通過帯域の周波数、減衰極の周波数を調整できる。したがって、高周波フロントエンド回路10は、受信状況、すなわち、テレビジョン放送に利用するチャンネルが変化して、IMDの元となる通信チャンネルの周波数が変化しても、この変化に応じて通信チャンネルの高周波信号を減衰させ、IMDの発生を抑制することができる。
 このような構成からなる高周波フロントエンド回路10のRFIC80は、次の機能を備える。
 RFIC80は、システムが使用している通信チャンネルに関する情報を取得する。この通信チャンネル情報は、テレビジョン放送の通信バンドの周波数帯域、テレビジョン放送で使用する使用中の通信チャンネル、空きチャンネルを含んでいる。また、通信チャンネル情報には、空きチャンネルの内で無線通信に使用するチャンネル(無線通信用チャンネル)の指定情報を含んでいてもよい。通信チャンネル情報は、高周波フロントエンド回路10の受信系の回路で取得してもよく、別途設けた通信システムで取得してもよい。
 RFIC80は、使用中の通信チャンネルの周波数からIMD波の周波数を推定する。なお、IMD波の周波数は、複数の使用中の通信チャンネルの周波数の加算、減算、複数の使用中の通信チャンネルの高調波の周波数の加算、減算等の既知の方法によって算出される。
 RFIC80は、推定してIMD波の周波数が無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内にあるか否かを検出する。RFIC80は、IMD波の周波数が近傍周波数領域内にある場合に、このIMD波の元となる使用中の通信チャンネルを特定する。RFIC80は、この特定した使用中の通信チャンネルにおいて所望の減衰量が得られるように、干渉波抑制用可変フィルタ40の減衰極の周波数および減衰の深さを設定する。
 このような構成とすることによって、IMD波の発生をより確実に抑制することができる。
 さらに、RFIC80は、受信感度を検出して、この検出結果に応じて、干渉波抑制用可変フィルタ40への設定を行ってもよい。具体的には、RFIC80は、無線通信用チャンネルの受信感度を検出する。RFIC80は、受信感度に対する閾値を予め記憶している。RFIC80は、受信感度が閾値以下である場合には、上述の干渉波抑制用可変フィルタ40の設定を実行する。一方、RFIC80は、受信感度が閾値を超えている場合には、上述の干渉波抑制用可変フィルタ40の設定を保留し、現状の設定を維持する。
 このような構成とすることによって、必要以上に干渉波抑制用可変フィルタ40のフィルタ特性の調整を行わなくてもよい。これにより、干渉波抑制用可変フィルタ40のフィルタ特性の調整のための電力の消費を抑制でき、高周波フロントエンド回路10の省電力化を実現できる。
 なお、上述の態様では、干渉波抑制用可変フィルタ40を帯域通過フィルタで構成する態様を示したが、トラップフィルタで構成してもよい。この場合、トラップフィルタの減衰極を、上述の帯域通過フィルタの低域側または高域側の減衰極に置き換えればよい。
 次に、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3は、本発明の第2の実施形態にかかる高周波フロントエンド回路の機能ブロック図である。
 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、干渉波抑制用可変フィルタ40の位置において異なる。
 高周波フロントエンド回路10Aでは、干渉波抑制用可変フィルタ40は、周波数固定フィルタ30と分波回路50との間に接続されている。これに伴い、分波回路50の受信側端子は、受信側増幅回路72に接続されている。
 このような構成であっても、第1の実施形態に係る高周波フロントエンド回路10と同様の作用効果を得ることができる。なお、分波回路50がLCフィルタを用いたデュプレクサである場合には、分波回路50を構成する少なくとも受信側のLCフィルタに、干渉波抑制用可変フィルタ40の機能を持たせてもよい。
 次に、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4は、本発明の第3の実施形態にかかる高周波フロントエンド回路の機能ブロック図である。
 本実施形態に係る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、干渉波抑制用可変フィルタ40を周波数可変LCフィルタ40Bに置き換え、周波数可変フィルタ61,62を追加した点で異なる。
 周波数可変LCフィルタ40Bは、干渉波抑制用可変フィルタ40の機能を有し、さらに、通過帯域の高周波数側の減衰特性と低周波数側の減衰特性を向上したフィルタである。具体的には、周波数可変LCフィルタ40Bは、通過帯域の高周波数側と低周波数側の減衰特性の急峻性を維持したまま、通過帯域の周波数を調整できるフィルタである。なお、周波数可変LCフィルタ40Bの具体的な回路構成は後述する。
 周波数可変フィルタ61,62は、共振子と可変キャパシタを少なくとも備えており、さらに、フィルタ特性に応じてインダクタおよびキャパシタを少なくとも1つ備えている。すなわち、周波数可変フィルタ61,62は、周波数可変型の共振子フィルタである。周波数可変フィルタ61,62は、共振子の共振点と反共振点とを利用した帯域通過フィルタである。周波数可変フィルタ61,62の具体的な回路構成は後述する。
 周波数可変フィルタ61,62は、無線通信用チャンネル(選択チャンネル)に応じて、通過帯域および減衰域を変化させる。この際、無線通信用チャンネルの周波数帯域は、通過帯域に含まれている。
 周波数可変フィルタ61,62は、周波数軸上での通過帯域の両側に減衰極を有する。周波数可変フィルタ61,62は共振子フィルタであるので通過帯域の両側の減衰特性はLCフィルタよりも急峻である。
 これにより、周波数可変フィルタ61,62は、選択チャンネルの高周波信号を低損失に伝送し、隣接する通信チャンネルの高周波信号を減衰させる。なお、周波数可変フィルタ61,62は、隣接する通信チャンネルの高周波信号を減衰させるだけでなく、隣接チャンネルの隣接チャンネル、隣接チャンネルの隣接チャンネルの隣接チャンネル、すなわち、通信チャンネルに近い3チャンネル分(周波数領域の低域側と高域側で合わせて6チャンネル)の周波数帯域の高周波信号を減衰させる使用であってもよい。なお、この減衰させる周波数帯域の幅は、この範囲内で、システムの仕様に応じて適宜設定すればよい。
 なお、無線通信用チャンネルを送信周波数と受信周波数が異なるFDD方式の通信とする場合には、周波数可変フィルタ61の通過帯域と周波数可変フィルタ62の通過帯域を異ならせればよい。
 このような構成とすることによって、高周波フロントエンド回路10Bは、図2に示すような通過特性を実現することができる。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における通過特性(S21)を示すグラフである。なお、図5では、通信チャンネルCH15が無線通信用チャンネルとして選択されたチャンネルである場合を示している。
 図5のフィルタ特性SF30に示すように、周波数固定フィルタ30によって、通信バンドBAND[TV]の周波数帯域は通過域内となり、通信バンドBAND[TV]の周波数帯域よりも高い周波数帯域は減衰域内となっている。
 図5のフィルタ特性SF40に示すように、干渉波抑制用可変フィルタ40によって、無線通信用チャンネルである通信チャンネルCH15が通過帯域内となるように調整されている。さらに、フィルタ特性SF40に示すように、干渉波抑制用可変フィルタ40によって、テレビジョン放送で使用される使用中の通信チャンネルである通信チャンネルCH1,CH2が減衰域内となり、所望の減衰量が得られるように調整されている。
 図5のフィルタ特性SF61,SF62に示すように、周波数可変フィルタ61,62によって、無線通信用チャンネルである通信チャンネルCH15が通過帯域内となるように調整されている。また、通信チャンネルCH15に隣接する通信チャンネルCK16,CH17が減衰域内となり、所望の減衰量が得られるように調整されている。
 このような構成とすることによって、無線通信用チャンネルに近接する周波数のIMD波の発生を抑制するとともに、無線通信用チャンネルに隣接する通信チャンネルの信号を減衰させることができる。これにより、無線通信用チャンネルの高周波信号を低損失で送受信することができ、特に受信の場合、受信感度の劣化を抑制することができる。
 特に、図5に示すように、IMD波の周波数が、無線通信用チャンネルと隣接チャンネルとの間にある場合、周波数可変フィルタ62では、IMD波を所望の減衰量で減衰させることができない場合があるが、高周波フロントエンド回路10Bの構成を用いることによって、このようなIMD波の発生を抑制し、無線通信用チャンネルの受信感度を改善することができる。
 なお、周波数可変フィルタ62の減衰域内にIMD波の周波数がある場合には、敢えて、干渉波抑制用可変フィルタ40のフィルタ特性を調整しなくてもよく、さらに減衰量が得られるように調整してもよい。
 上述の第3の実施形態に係る高周波フロントエンド回路10Bは、より詳細に、図6に示すフローにしたがってIMD波の抑制を行うこともできる。図6は、本発明の第3の実施形態に係るIMD抑制方法を示すフローチャートである。
 まず、高周波フロントエンド回路10Bは、無線通信用チャンネルを決定する(S101)。無線通信用チャンネルは、上述のように、システムが使用している通信チャンネルに関する情報を用いて決定することができる。
 高周波フロントエンド回路10Bは、受信感度を検出し、受信感度が無線通信可能な閾値よりも高いか否かを判定する。高周波フロントエンド回路10Bは、受信感度が閾値よりも高ければ(S102:YES)、無線通信を開始する(S115)。
 高周波フロントエンド回路10Bは、受信感度が閾値以下であれば(S102:NO)、不要波周波数を取得する(S103)。不要波とは、無線通信チャンネルとは異なるチャンネルのテレビジョン放送信号等であり、システムが使用している通信チャンネルに関する情報等を用いて取得することができる。
 高周波フロントエンド回路10Bは、不要波が無線通信チャンネルに近接していれば(S104:YES)、周波数可変フィルタ62のフィルタ特性を調整し、不要波を減衰させる(S105)。高周波フロントエンド回路10Bは、不要波が無線通信チャンネルに近接していなければ(S104:NO)、無線通信チャンネルに近接するIMD波の周波数を抽出する(S107)。
 高周波フロントエンド回路10Bは、不要波の減衰処理を行った状態で、受信感度を検出し、受信感度が閾値よりも高ければ(S106:YES)、無線通信を開始する(S115)。高周波フロントエンド回路10Bは、受信感度が閾値以下であれば(S102:NO)、無線通信チャンネルに近接するIMD波の周波数を抽出する(S107)。無線通信チャンネルに近接するIMD波の周波数の抽出は、上述のように、システムが使用している通信チャンネルに関する情報を用いて決定することができる。
 高周波フロントエンド回路10Bは、周波数を抽出したIMD波を生じさせる複数の使用中の通信チャンネルから第1の干渉元不要波を抽出する(S108)。第1の干渉元不要波とは、当該複数の使用中の通信チャンネルにおけるIMD波への影響が高い使用中の通信チャンネルである。
 高周波フロントエンド回路10Bは、干渉波抑制用可変フィルタ40の機能を有する周波数可変LCフィルタ40Bのフィルタ特性を調整し、第1の干渉元不要波を減衰させる(S109)。
 高周波フロントエンド回路10Bは、第1の干渉元不要波の減衰処理を行った状態で、受信感度を検出し、受信感度が閾値よりも高ければ(S110:YES)、無線通信を開始する(S115)。高周波フロントエンド回路10Bは、受信感度が閾値以下であれば(S110:NO)、第2の干渉元不要波を抽出する(S111)。第2の干渉元不要波とは、第1の干渉元不要波と対を成してIMD波を発生させる使用中の通信チャンネルであり、IMD波への影響が低い使用中の通信チャンネルである。この閾値は、例えば、TVホワイトスペースのシステムであれば、-90[dBm]等であるが、システムの仕様に応じて適宜設定すればよい。
 高周波フロントエンド回路10Bは、周波数可変LCフィルタ40Bのフィルタ特性を調整し、第2の干渉元不要波を減衰させる(S112)。
 高周波フロントエンド回路10Bは、第2の干渉元不要波の減衰処理を行った状態で、受信感度を検出し、受信感度が閾値よりも高ければ(S113:YES)、無線通信を開始する(S115)。高周波フロントエンド回路10Bは、受信感度が閾値以下であれば(S113:NO)、次のIMD波の周波数を抽出し(S114)、ステップS108以降のフィルタ処理を繰り返す。
 このような処理を行うことによって、無線通信チャンネルの受信感度を確実に高く確保することができる。
 なお、上述の第1、第2の実施形態に係る高周波フロントエンド回路10,10Aは、図6に示すステップS103からステップS106の処理を省略すればよい。
 次に、各実施形態に係る高周波フロントエンド回路におけるLCフィルタ型の周波数可変フィルタの具体的な構成について説明する。図7は、本発明の第3の実施形態に係る周波数可変LCフィルタの一態様を示す回路図である。
 周波数可変LCフィルタ40Bは、直列腕LCフィルタ回路41、第1の並列腕LCフィルタ回路42、第2の並列腕LCフィルタ回路43、および、接続端子P401,P402を備える。接続端子P401および接続端子P402が本発明の「入力端子」および「出力端子」に対応する。
 直列腕LCフィルタ回路41は、接続端子P401と接続端子P402との間に接続されている。第1の並列腕LCフィルタ回路42は、直列腕LCフィルタ回路41の接続端子P401側と接地電位との間に接続されている。第2の並列腕LCフィルタ回路43は、直列腕LCフィルタ回路41の接続端子P402側と接地電位との間に接続されている。
 直列腕LCフィルタ回路41は、キャパシタ411,413、インダクタ412,414、可変キャパシタ415を備える。キャパシタ411とインダクタ412は、接続端子P401,P402間に直列接続されている。この際、インダクタ412は、接続端子P402に直接接続されている。キャパシタ413は、キャパシタ411とインダクタ412の直列共振回路に対して並列接続されている。インダクタ414と可変キャパシタ415は並列接続されている。この並列共振回路は、キャパシタ411とインダクタ412との接続点と接地電位との間に接続されている。
 第1の並列腕LCフィルタ回路42は、インダクタ421と可変キャパシタ422を備える。インダクタ421と可変キャパシタ422との直列共振回路は、直列腕LCフィルタ回路41の接続端子P401側と接地電位との間に接続されている。
 第2の並列腕LCフィルタ回路43は、インダクタ431と可変キャパシタ432を備える。インダクタ431と可変キャパシタ432との直列共振回路は、直列腕LCフィルタ回路41の接続端子P402側と接地電位との間に接続されている。
 このような構成において、可変キャパシタ415,422,432のキャパシタンスを変化させることよって、通過帯域が変化する帯域通過フィルタを実現できる。図8は、図7に示す周波数可変フィルタの通過特性を示すグラフである。周波数可変LCフィルタ40Bを用いることによって、図8に示すように、通過帯域幅が約100[MHz]であり、通過帯域の両側に減衰極を有するフィルタ特性を実現することができる。特に、図7に示すように、直列腕LCフィルタ回路41のインダクタ412を、キャパシタを介さずに接続端子P402に接続することによって、減衰特性を急峻にできる。
 言い換えると、直列腕LCフィルタ回路41のインダクタ412を、接続端子P402と直接接続する、または他のインダクタを介して接続端子P402と接続することによって、減衰特性を急峻にできる。
 これは、次の理由によるものであると考えられる。
 インダクタと直接接続されるキャパシタの周波数特性は、低周波数を減衰させ、高周波数を通過させる、すなわち高域通過フィルタのような特性であるので、高周波数での減衰を悪化させる要因となる。
 また、接続端子と直接接続されるインダクタの周波数特性は、高周波数を減衰させ、低周波数を通過させる、すなわち低域通過フィルタのような特性であるので、高周波数の減衰を良好にさせる要因となり得る。
 さらに、インダクタを、他のインダクタを介して接続端子に接続する場合には、高周波数の減衰をさらに良好にさせる要因となり得る。
 なお、周波数可変LCフィルタ40Bは、接続端子P401側にさらにLC共振回路、直列または並列のインダクタ、キャパシタを接続してもよく、接続端子P402と接地電位との間に、LC共振回路、インダクタ、キャパシタを接続してもよい。
 次に、各実施形態に係る高周波フロントエンド回路における弾性波共振子フィルタ型の周波数可変フィルタの具体的な構成について説明する。図9は、本発明の実施形態に係る共振子フィルタ型の周波数可変フィルタの一態様を示す回路図である。なお、以下の共振子は、例えばSAW共振子等の圧電共振子である。
 周波数可変フィルタ61は、直列腕共振回路601、第1の並列腕共振回路602、第2の並列腕共振回路603、および、接続端子P601,P602を備える。
 直列腕共振回路601は、接続端子P601と接続端子P602との間に接続されている。第1の並列腕共振回路602は、直列腕共振回路601の接続端子P601側と接地電位との間に接続されている。第2の並列腕共振回路603は、直列腕共振回路601の接続端子P602側と接地電位との間に接続されている。
 直列腕共振回路601は、キャパシタ610、共振子611、インダクタ612、および可変キャパシタ613を備える。共振子611、インダクタ612、および可変キャパシタ613は、並列接続されている。この並列回路にキャパシタ610が直列接続されている。この共振回路は、接続端子P601と接続端子P602との間に接続されている。この際、キャパシタ610は、接続端子P601に接続、すなわち、第1の並列腕共振回路602に接続している。
 第1の並列腕共振回路602は、共振子621、インダクタ622、および可変キャパシタ623を備える。共振子621、インダクタ622、および可変キャパシタ623は、直列接続されている。この直列共振回路は、接続端子P601と接地電位との間に接続されている。
 第2の並列腕共振回路603は、共振子631、インダクタ632、および可変キャパシタ633を備える。共振子631、インダクタ632、および可変キャパシタ633は、直列接続されている。この直列共振回路は、接続端子P602と接地電位との間に接続されている。
 直列腕共振回路601、第1、第2の並列腕共振回路602,603は、共振子611,621,631の共振点と反共振点を利用した帯域通過フィルタである。そして、可変キャパシタ613,623,633のキャパシタンスを変化させることよって、周波数可変フィルタ61は、通過帯域が変化する帯域通過フィルタとして機能する。
 共振子621のインピーダンスは、共振子631のインピーダンスよりも低い。
 図10は、図9に示す周波数可変フィルタの通過特性を示すグラフである。図10に示すように、周波数可変フィルタ61を用いることによって、通過帯域幅が約10[MHz]であり、通過帯域の両側に減衰極を有するフィルタ特性を実現することができる。特に、図9に示すように、直列腕共振回路の第1の並列腕共振回路602側にキャパシタを接続すること、言い換えれば、インピーダンスが低い共振子を備える共振フィルタ側にキャパシタを接続することによって、周波数軸上の通過帯域の両側に、急峻な減衰特性を有し、減衰量が大きな減衰極を形成することができる。これにより、選択チャンネルの隣接チャンネルの周波数帯域の高周波信号を大幅に減衰させることができる。
 なお、上述の各実施形態では、IMD波を例に説明したが、受信状況に応じて周波数が変化する他の干渉波に対しても、上述の実施形態に係る構成を適用して、同様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
20:アンテナ整合回路
30:周波数固定フィルタ
40:干渉波抑制用可変フィルタ
40B:周波数可変LCフィルタ
41:直列腕LCフィルタ回路
42:第1の並列腕LCフィルタ回路
43:第2の並列腕LCフィルタ回路
50:分波回路
61,62:周波数可変フィルタ
71:送信側増幅回路
72:受信側増幅回路
80:RFIC
411,413:キャパシタ
412,414:インダクタ
415,422,432:可変キャパシタ
421,431:インダクタ
601:直列腕共振回路
602:第1の並列腕共振回路
603:第2の並列腕共振回路
603:並列腕共振回路
610:キャパシタ
611,621,631:共振子
612:インダクタ
613,623,633:可変キャパシタ
622:インダクタ
632:インダクタ
ANT:アンテナ

Claims (10)

  1.  システムで利用する特定の周波数帯域内にある複数の通信チャンネルによって構成された通信バンドにおいて、前記複数の通信チャンネルのうち前記システムが使用していない空き通信チャンネルの中から無線通信用チャンネルを決定して、前記無線通信用チャンネルを用いた無線通信を行う高周波フロントエンド回路であって、
     前記特定の周波数帯域外の高周波信号を減衰させるフィルタと、
     前記無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内に生じた干渉波の原因となる、前記システムが使用している使用中の通信チャンネルの少なくとも1つの高周波信号を減衰させる、可変フィルタと、
     を備える、高周波フロントエンド回路。
  2.  前記システムは、TVホワイトスペースを利用した無線通信システムであり、
     前記特定の周波数帯域は、テレビジョン放送で使用する周波数帯域であり、
     前記通信チャンネルは、前記テレビジョン放送で使用するチャンネルである、
     請求項1に記載の高周波フロントエンド回路。
  3.  前記干渉波を生じさせる前記使用中の通信チャンネルは、前記テレビジョン放送で使用される通信チャンネルである、
     請求項2に記載の高周波フロントエンド回路。
  4.  前記通信チャンネルの周波数帯域の幅は、20MHz以下であり、
     前記近傍周波数領域は、前記無線通信用チャンネルから3つ離れた通信チャンネル以内の周波数領域である、
     請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の高周波フロントエンド回路。
  5.  前記近傍周波数領域内に生じる不要波を減衰し、弾性波素子と可変キャパシタを備えた弾性波可変フィルタを、さらに備え、
     前記可変フィルタは、インダクタとキャパシタとを備えるLC可変フィルタであって、
     前記可変フィルタは、前記弾性波可変フィルタで減衰されていない前記干渉波の原因となる前記使用中の通信チャンネルの高周波信号を減衰させる、
     請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の高周波フロントエンド回路。
  6.  前記高周波フロントエンド回路は、RFICを、さらに備え、
     前記RFICは、
      前記システムが使用している通信チャンネルに関する情報を取得し、
      前記干渉波が前記近傍周波数領域内に生じるかどうかを検出し、
      前記近傍周波数領域内に生じる干渉波がある場合に、前記干渉波の原因となる前記使用中の通信チャンネルを特定し、
      前記特定した使用中の通信チャンネルに応じて前記減衰させる周波数を、前記可変フィルタに対して指定し、
     前記可変フィルタは、前記RFICから指定された周波数を減衰する、
     請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の高周波フロントエンド回路。
  7.  前記RFICは、
      前記無線通信用チャンネルの受信感度を検出し、
      前記受信感度が無線通信開始の閾値以下である場合に、前記可変フィルタに対して減衰させる周波数を指定する、
     請求項6に記載の高周波フロントエンド回路。
  8.  前記可変フィルタは、
      入力端子と、
      出力端子と、
      前記入力端子と前記出力端子との間に接続された直列腕LCフィルタ回路と、
      前記直列腕LCフィルタ回路の一方端と接地電位とを両端にした回路である、第1の並列腕LCフィルタ回路と、
      前記直列腕LCフィルタ回路の他方端と接地電位とを両端にした回路である、第2の並列腕LCフィルタ回路と、
     を備え、
     前記第1の並列腕LCフィルタ回路および前記第2の並列腕LCフィルタ回路は、直列接続された可変キャパシタとインダクタとを備え、
     前記直列腕LCフィルタ回路は、固定キャパシタ、LC直列回路、および、LC並列回路を備え、
     前記固定キャパシタは、前記LC直列回路に並列接続されており、
     前記LC直列回路は、前記入力端子と前記出力端子を両端とし、且つ直列接続された固定キャパシタとインダクタとを備え、
     前記LC並列回路は、並列接続された可変キャパシタとインダクタとを備え、
     前記LC直列回路に含まれるインダクタは、前記出力端子に直接接続されているか、または、他のインダクタを介して前記出力端子に接続されている、
     請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の高周波フロントエンド回路。
  9.  前記システムで用いられる前記無線通信用チャンネルは、送信信号の周波数と受信信号の周波数が異なるFDD方式の無線通信に用いられる、
     請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の高周波フロントエンド回路。
  10.  システムで利用する特定の周波数帯域内にある複数の通信チャンネルを取得する工程と、
     前記複数の通信チャンネルのうち前記システムが使用していない空き通信チャンネルの中から無線通信用チャンネルを決定する工程と、
     前記システムが使用している使用中の通信チャンネルに応じた干渉波が前記無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内に生じるかどうかを判定する工程と、
     前記干渉波が前記無線通信用チャンネルを含む近傍周波数領域内に生じると判定した場合に、前記干渉波の原因となる前記使用中の通信チャンネルの少なくとも1つの高周波信号を減衰させるように可変フィルタの減衰特性を調整する工程と、
     を有する、不要波抑制方法。
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