JP2008085775A - High frequency circuit and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の周波数を用いるマルチバンド通信を行う半導体装置に関し、より特定的には、マルチバンド通信を行う半導体装置が備える高周波アンテナスイッチ回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor device that performs multiband communication using a plurality of frequencies, and more particularly to a high-frequency antenna switch circuit included in a semiconductor device that performs multiband communication.
近年、移動体通信の普及に伴い、グローバルなローミングを可能とするために、移動体通信機器のマルチバンド化が加速している。例えば、GSM方式の携帯電話機は、従来はシングルバンド仕様が主流であったが、近年ではデュアルバンドからトリプルバンド仕様、更には、クアッドバンド仕様へと急速に進展している。加えて、第3世代通信方式と呼ばれるWCDMA方式の普及に伴い、通信システムが益々複雑化すると共に、高周波デバイスの更なる高性能化が要求されている。 In recent years, with the widespread use of mobile communication, in order to enable global roaming, the mobile communication devices are becoming multiband. For example, single-band specifications have been mainstream in the past for GSM mobile phones, but in recent years, rapid progress has been made from dual-band to triple-band specifications and further to quad-band specifications. In addition, with the widespread use of the WCDMA method called the third generation communication method, the communication system is becoming more complex and higher performance of high frequency devices is required.
ここで、上記したマルチバンド化に対応するために、移動体通信機器が備えるアンテナスイッチに、従来使用していたPINダイオードの代りにGaAs(ガリウムヒ素)デバイスを使用する方式がある。このGaAsデバイスを使用する方式は、挿入損失が少ないので、現在普及しつつある。 Here, in order to cope with the above-mentioned multi-band, there is a system in which a GaAs (gallium arsenide) device is used instead of a conventionally used PIN diode for an antenna switch provided in a mobile communication device. The method using this GaAs device is becoming widespread at present because of low insertion loss.
しかし、GaAsデバイスを使用するアンテナスイッチ(以下、GaAsスイッチという)は、高調波歪み特性が劣るという短所を有している。この課題を解決するために、アンテナスイッチ回路の出力端子に、高調波を除去する高調波トラップ回路を挿入する技術がある(特許文献1)。以下に、特許文献1に記載された、高調波トラップ回路を備えるマルチバンドアンテナスイッチ回路について簡単に説明する。 However, an antenna switch using a GaAs device (hereinafter referred to as a GaAs switch) has a disadvantage that the harmonic distortion characteristic is inferior. In order to solve this problem, there is a technique of inserting a harmonic trap circuit for removing harmonics into the output terminal of an antenna switch circuit (Patent Document 1). Below, the multiband antenna switch circuit provided with the harmonic trap circuit described in patent document 1 is demonstrated easily.
図10は、高調波トラップ回路を備える従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路100を示す図である。図10に示す通り、マルチバンドアンテナスイッチ回路100は、ローパスフィルタ(以下、LPFという)101及び102と、ダイプレクサ103及び104と、アンテナスイッチ(以下、SWという)105と、可変ノッチフィルタ106と、EGSM_TX端子107と、DCS_RX端子108と、EGSM_RX端子109と、DCS_TX端子110と、アンテナ端子111とを備える。DCS_RX端子108は、ダイプレクサ103に接続され、EGSM_TX端子107は、LPF101を介してダイプレクサ103に接続される。EGSM_RX端子109は、ダイプレクサ104に接続され、DCS_TX端子110は、LPF102を介してダイプレクサ104に接続される。ダイプレクサ103及び104は、SW105に接続される。SW105は、可変ノッチフィルタ106を介してアンテナ(図示せず)に接続されるアンテナ端子111に接続される。また、図10に示す通り、可変ノッチフィルタ106は、コンデンサ120、121、125と、チョークコイル122と、インダクタ123と、ダイオードスイッチ124と、抵抗126とを備え、制御電源127に接続される。
FIG. 10 is a diagram showing a conventional multiband
以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路100の動作について簡単に説明する。なお、マルチバンドアンテナスイッチ回路100は、携帯電話機に備えられ、EGSM方式及びDCS方式の両通信方式に対応する高周波マルチバンドアンテナスイッチ回路である。
The operation of the multiband
まず、EGSM方式で通信を行う場合について説明する。信号送信を行うときは、SW105は、ダイプレクサ103とアンテナ端子111とが可変ノッチフィルタ106を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。次に、EGSM_TX端子107に送信信号が入力される。送信信号は、LPF101によって高調波成分が除去された後に、ダイプレクサ103、SW105、可変ノッチフィルタ106を経由してアンテナ端子111に出力される。このとき、制御電源127の電圧を調整することによって可変ノッチフィルタ106が備えるダイオードスイッチ124の容量値を変えて、可変ノッチフィルタ106の共振周波数をEGSM方式の送信周波数の2倍の周波数にすることができる。このことによって、SW105で発生した2次高調波を減衰させることができる。一方、受信を行うときは、SW105は、ダイプレクサ104とアンテナ端子111とが可変ノッチフィルタ106を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。このことによって、アンテナ端子111に入力した受信信号は、可変ノッチフィルタ106、SW105、ダイプレクサ104を経由してEGSM_RX端子109に出力される。
First, a case where communication is performed using the EGSM method will be described. When performing signal transmission, the
次に、DCS帯で通信を行う場合について説明する。信号送信を行うときは、SW105は、ダイプレクサ104とアンテナ端子111とが可変ノッチフィルタ106を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。次に、DCS_TX端子110に送信信号が入力される。送信信号は、LPF102によって高調波成分が除去された後に、ダイプレクサ104、SW105、可変ノッチフィルタ106を経由してアンテナ端子111に出力される。このとき、制御電源127の電圧を調整することによって可変ノッチフィルタ106が備えるダイオードスイッチ124の容量値を変えて、可変ノッチフィルタ106の共振周波数をDCS方式の送信周波数の2倍の周波数にすることができる。このことによって、SW105で発生する2次高調波を減衰させることができる。一方、受信を行うときは、SW105は、ダイプレクサ103とアンテナ端子111とが可変ノッチフィルタ106を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。このことによって、アンテナ端子111に入力した受信信号は、可変ノッチフィルタ106、SW105、ダイプレクサ103を経由してDCS_RX端子108に出力される。
Next, a case where communication is performed in the DCS band will be described. When signal transmission is performed, the
以上に説明した通り、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路100は、アンテナ端子111とSW105との間に可変ノッチフィルタ106を備えることによって、信号送信時にSW105で発生する高調波を減衰できるので、高調波成分をアンテナから送信することを防止できる。
ここで、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路100において、信号送信時にSW105で発生する高調波は、SW105からアンテナ端子111の方向だけではなく、SW105からダイプレクサ103又はダイプレクサ104の方向へも伝わる。具体的には、DCS方式の通信において信号送信を行う場合には、既に説明した通り、SW105は、ダイプレクサ104とアンテナ端子111とが可変ノッチフィルタ106を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。次に、DCS_TX端子110に入力された送信信号は、LPF102及びダイプレクサ104を経由してSW105に入力される。そして、SW105で高調波が発生し、アンテナ端子111及びダイプレクサ104の方向へ伝わる。ダイプレクサ104の方向へ伝わる高調波は、ダイプレクサ104で反射することによって、SW105とダイプレクサ104との間で定在波を生じる。なお、この定在波の周波数は、高調波の周波数と同じとなる。そして、この定在波と送信信号とによって、相互変調歪みが発生する。
Here, in the conventional multiband
ここで、SW105で発生する高調波の内、2次高調波について考える。SW105で発生した2次高調波は、ダイプレクサ104の方向へ伝わり、ダイプレクサ104で反射することによって、SW105とダイプレクサ104との間で定在波を生じる。この定在波の周波数は2次高調波の周波数と同じとなるので、この定在波と送信信号とによって、3次相互変調歪みが発生する。
Here, the second harmonic among the harmonics generated in the
マルチバンドアンテナスイッチ回路100は、EGSM方式及びDCS方式で送受信を行うアンテナスイッチ回路なので、既に説明した通り、送信動作時と受信動作時とで、SW105が、信号伝達経路を切替える(図10を参照)。このことによって、信号送信時に、上記した通り、3次相互変調歪みがSW105とダイプレクサ104との間で生じても、受信動作を行っていないので、3次相互変調歪みによって受信感度が低下することはない。
Since the multiband
図11は、GSM方式及びWCDMA方式で通信を行う従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路200を示す図である。近年、普及しつつあるWCDMA方式は、送信と受信とを同一の信号伝達経路を用いて同時に行うので、マルチバンドアンテナスイッチ回路200では、以下に説明する通り、上記したマルチバンドアンテナスイッチ回路100とは異なり、3次相互変調歪みによって受信感度の低下が生じる。
FIG. 11 is a diagram showing a conventional multiband
図11に示す通り、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路200は、GSM_TX端子201と、GSM_RX端子202と、WCDMA_RX端子203と、WCDMA_TX端子204と、LPF205と、デュプレクサ206と、パワーアンプ(以下、PAという)207と、SW208と、アンテナ端子209とを備える。GSM_TX端子201は、LPF205を介してSW208の送信端子210に接続される。GSM_RX端子202は、SW208の受信端子211に接続される。WCDMA_RX端子203は、デュプレクサ206のRX端子213に接続される。WCDMA_TX端子204は、PA207を介してデュプレクサ206のTX端子214に接続される。デュプレクサ206の共通端子215は、SW208の送受信端子212に接続される。SW208のアンテナ端子209は、アンテナ(図示せず)に接続される。
As shown in FIG. 11, a conventional multiband
以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路200の動作について説明する。GSM方式で通信を行う場合、信号送信動作時には、SW208は、アンテナ端子209と送信端子210とを接続することによって、アンテナ端子209とGSM_TX端子201とがLPF205を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。また、信号受信動作時には、SW208は、アンテナ端子209と受信端子211とを接続することによって、アンテナ端子209とGSM_RX端子202とが接続されるように信号伝達経路を切替える。
The operation of the multiband
一方、WCDMA方式で通信を行う場合には、SW208は、アンテナ端子209と送受信端子212とを接続することによって、アンテナ端子209とWCDMA_RX端子203及びWCDMA_TX端子204とがデュプレクサ206を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。そして、マルチバンドアンテナスイッチ回路200は、同一の信号伝達経路を用いて同時に信号の送信及び受信を行う。WCDMA_TX端子204に入力された送信信号は、PA207によって増幅された後にデュプレクサ206を介してSW208に入力されて、SW208で2次高調波を発生させる。そして、SW208で発生した2次高調波は、アンテナ(図示せず)及びデュプレクサ206の方向に伝わる。そして、デュプレクサ206の方向に伝わる2次高調波は、デュプレクサ206で反射して、SW208とデュプレクサ206との間に定在波を生じさせる。そして、この定在波と送信信号とによって、3次相互変調歪みが発生する。ここで、送信信号の2次高調波によって生じた定在波の周波数帯域は、送信信号の2次高調波の周波数帯域と同じなので、定在波と送信信号とによって発生した3次相互変調歪みの周波数帯域は、受信信号の周波数帯域と重なる。そして、上記した通り、WCDMA方式は同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行うので、3次相互変調歪みが受信信号に重畳して受信感度の低下が生じる。
On the other hand, when communication is performed in the WCDMA system, the
この問題を解決するために、マルチバンドアンテナスイッチ回路100が備える可変ノッチフィルタ106(図10を参照)を、マルチバンドアンテナスイッチ回路200のSW208とデュプレクサ206との間に挿入して送信信号の2次高調波を減衰することによって、受信感度の低下を抑制する方法が考えられる。しかし、この方法では、複雑な可変ノッチフィルタ回路を挿入するので、回路規模が増大し、また、新たに、可変ノッチフィルタの減衰周波数帯域を制御する電圧制御機能(図10の制御電源127)が必要となるとう問題が生じる。また、可変ノッチフィルタの挿入損失は、大きいという問題もある。
In order to solve this problem, a variable notch filter 106 (see FIG. 10) included in the multiband
ここで、可変ノッチフィルタを挿入しないで、SW208とデュプレクサ206との間の電気長L(図11を参照)を、SW208とデュプレクサ206との間で定在波が生じない長さに設定することによって、3次相互変調歪みの発生を抑制して受信感度の低下を防止する方法もある。この方法は、SW208からデュプレクサ206の方向へ伝わる2次高調波を、デュプレクサ206で反射した2次高調波が打ち消すように、電気長Lを設定するものである。しかし、この方法では、SW208とデュプレクサ206との間の配線の長さが制約されるので、設計の自由度が低下するという問題がある。
Here, without inserting a variable notch filter, the electrical length L (see FIG. 11) between the
以上では、SW208で発生した2次高調波によって生じる3次相互変調歪みに関する課題について説明したが、図11に示すマルチバンドアンテナスイッチ回路200においてWCDMA方式で通信を行う場合の、アンテナ(図示せず)から入力される低周波帯域の妨害波によって生じる2次相互変調歪みに関する課題について、以下に説明する。アンテナ端子111から入力される低周波帯域の妨害波は、デュプレクサ206で反射されて低周波帯域の定在波を生じさせる。そして、この定在波と送信信号とによって、2次相互変調歪みが発生する。そして、この定在波は低周波帯域信号なので、発生した2次相互変調歪みの帯域は、送信信号帯域と隣接する受信信号帯域と重なる場合がある。この場合には、2次相互変調歪みによって受信感度が低下する。この問題は、既に説明した3次相互変調歪みを抑制する方法と同様に、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lを適切に設定し、又は、SW208とデュプレクサ206との間に可変ノッチフィルタ106(図10を参照)を挿入することによって解決できる。しかし、既に説明した、SW208で発生した2次高調波によって生じる3次相互変調歪みに関する課題と同様の課題が生じる。
In the above, the problem related to the third-order intermodulation distortion caused by the second-order harmonic generated in the
それ故に、本発明の目的は、SWとデュプレクサとの間の配線長についての設計上の制約を受けず、SWとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、信号受信感度の低下を抑制したマルチバンドアンテナスイッチ回路を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is not subject to design restrictions on the wiring length between the SW and the duplexer, without inserting a complicated circuit between the SW and the duplexer, and with a new voltage control. It is an object to provide a multiband antenna switch circuit that does not require a function and further suppresses a decrease in signal reception sensitivity while suppressing an increase in insertion loss.
本発明は、同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行う通信方式を含む複数の通信方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のマルチバンドアンテナスイッチ回路は、複数の通信方式に対応したそれぞれの信号伝達経路とアンテナとの接続を切替えるスイッチと、同時に送受信を行う通信方式の信号伝達経路上に設けられ、同時に送受信を行う通信方式の信号を通過させる周波数フィルタと、スイッチと周波数フィルタとの間の信号伝達経路に接続され、不要な信号を減衰させる減衰回路とを備える。 The present invention is directed to a multiband antenna switch circuit that performs communication using a plurality of communication systems including a communication system that transmits and receives simultaneously using the same signal transmission path. In order to achieve the above object, the multiband antenna switch circuit of the present invention includes a switch for switching the connection between each signal transmission path and antenna corresponding to a plurality of communication methods, and a signal of a communication method for simultaneous transmission and reception. A frequency filter that is provided on the transmission path and passes a signal of a communication method that transmits and receives at the same time, and an attenuation circuit that is connected to a signal transmission path between the switch and the frequency filter and attenuates an unnecessary signal.
また、周波数フィルタは、デュプレクサ又はダイプレクサであってもよい。 The frequency filter may be a duplexer or a diplexer.
また、減衰回路は、同時に送受信を行う通信方式で用いる送信周波数帯域のn倍(nは、2以上の整数)の周波数帯域の信号を減衰させることが好ましい。 The attenuation circuit preferably attenuates a signal in a frequency band n times (n is an integer of 2 or more) a transmission frequency band used in a communication method in which transmission and reception are performed simultaneously.
また、減衰回路は、アンテナから入力され、同時に送受信を行う通信方式で用いる受信周波数帯域に、同時に送受信を行う通信方式の送信信号とによって2次相互変調歪みを発生させる妨害信号を減衰させることが好ましい。 In addition, the attenuation circuit attenuates an interference signal that generates second-order intermodulation distortion in a reception frequency band that is input from an antenna and that is used in a communication scheme that transmits and receives at the same time, with a transmission signal that transmits and receives at the same time. preferable.
また、同時に送受信を行う通信方式は、WCDMA方式であってもよい。また、スイッチは、ガリウムヒ素スイッチであってもよい。 In addition, the communication method for simultaneous transmission and reception may be the WCDMA method. The switch may be a gallium arsenide switch.
また、減衰回路は、インダクタとコンデンサとで構成される直列共振回路であってもよいし、ボンディングワイヤ又は伝送線路と、コンデンサとで構成される直列共振回路であってもよいし、伝送線路のみで構成されてもよい。 The attenuation circuit may be a series resonance circuit composed of an inductor and a capacitor, or may be a series resonance circuit composed of a bonding wire or a transmission line and a capacitor, or only the transmission line. It may be constituted by.
また、伝送線路は、同時に送受信を行う通信方式の送信信号の波長のm/2+1/8(mは、0又は正の整数)の長さであることが好ましい。 The transmission line preferably has a length of m / 2 + 1/8 (m is 0 or a positive integer) of the wavelength of a transmission signal of a communication method that performs simultaneous transmission and reception.
上記のように、本発明のマルチバンドアンテナスイッチ回路によれば、簡易な回路を挿入するだけでSWとデュプレクサとの間の2次高調波又は妨害波を減衰できるので、SWとデュプレクサとの間の配線長さについての設計上の制約を受けず、SWとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、信号受信感度の低下を抑制できる。 As described above, according to the multiband antenna switch circuit of the present invention, it is possible to attenuate the second harmonic or interfering wave between the SW and the duplexer only by inserting a simple circuit. No restrictions on design for wiring length, no complicated circuit inserted between SW and duplexer, no new voltage control function required, and further increase in insertion loss In addition, a decrease in signal reception sensitivity can be suppressed.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るGSM方式及びWCDMA方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路10を示す図である。マルチバンドアンテナスイッチ回路10は、既に説明したマルチバンドアンテナスイッチ回路200(図11を参照)の構成に、インダクタ11とコンデンサ12とから成り、減衰回路として機能する直列共振回路を加えた構成である。マルチバンドアンテナスイッチ回路10の構成において、マルチバンドアンテナスイッチ回路200と同じ構成要素については、同じ参照符号を用いて、その説明は省略する。インダクタ11とコンデンサ12とからなる直列共振回路は、SW208の送受信端子212とデュプレクサ206との接続配線に、一端が接地されて並列に接続される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a multiband antenna switch circuit 10 that performs communication using the GSM method and the WCDMA method according to the first embodiment. The multiband antenna switch circuit 10 has a configuration in which a series resonance circuit that includes an
以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路10の動作について説明する。WCDMA方式で通信を行う場合には、SW208は、アンテナ端子209と送受信端子212とを接続することによって、アンテナ端子209とWCDMA_RX端子203及びWCDMA_TX端子204とがデュプレクサ206を介して接続されるように信号伝達経路を切替える。そして、マルチバンドアンテナスイッチ回路10は、同一の信号伝達経路を用いて同時に信号の送信及び受信を行う。WCDMA_TX端子204に入力された送信信号は、PA207によって増幅された後にデュプレクサ206を介してSW208に入力されて、SW208で2次高調波を発生させる。そして、SW208で発生した2次高調波は、アンテナ(図示せず)及びデュプレクサ206の方向に伝わる。ここで、本願発明の特徴である、インダクタ11とコンデンサ12とからなる直列共振回路の共振周波数を、送信信号の周波数帯域の中心周波数の2倍に設定することによって、送信信号の2倍の周波数の波である2次高調波を減衰させることができる。このことによって、デュプレクサ206の方向に伝わる2次高調波を減衰させて、デュプレクサ206で反射することを低減でき、また、デュプレクサ206で反射した波も減衰できるので、SW208とデュプレクサ206との間に発生する定在波を低減することができる。従って、定在波と送信信号とによって発生する3次相互変調歪みを低減することができる。この結果として、マルチバンドアンテナスイッチ回路10は、WCDMA方式で通信を行う場合に、3次相互変調歪みによる受信感度の低下を抑制することができる。
The operation of the multiband antenna switch circuit 10 will be described below. When performing communication in the WCDMA system, the
図2は、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路200(図11を参照)における、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lと、SW208とデュプレクサ206との間に発生する3次相互変調歪みとの関係を表す図である。図2に示す通り、SW208とデュプレクサ206との間に発生する3次相互変調歪みは、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lに依存している。そして、電気長がL1及びL2又はその近傍である場合に、3次相互変調歪み特性が劣化している。ここで、既に説明した通り、送信信号の2次高調波がデュプレクサ206で反射することで生じた定在波(送信信号周波数の2倍の周波数の波)と送信信号とによって、SW208とデュプレクサ206との間に3次相互変調歪みが発生する。そして、電気長Lが2次高調波の波長の整数倍である場合に、SW208からデュプレクサ206へ伝わる2次高調波と、この2次高調波がデュプレクサ206で反射した反射波とが干渉して生じる定在波の振幅が最大となり、3次相互変調歪み特性が最も劣化する。このことから、電気長L1及びL2は、送信信号の2次高調波の波長の整数倍であることが解る。
2 shows the electrical length L between the
図3は、マルチバンドアンテナスイッチ回路10における、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lと、SW208とデュプレクサ206との間に発生する3次相互変調歪みとの関係を表す図である。図3に示す通り、SW208とデュプレクサ206との間に発生する3次相互変調歪みは、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lに殆ど依存していない。これは、既に説明した通り、SW208とデュプレクサ206との間に、インダクタ11とコンデンサ12とで構成される送信信号の2次高調波を減衰する直列共振回路が接続されているからである。
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the electrical length L between the
以上に説明した通り、第1の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路10によれば、インダクタとコンデンサとから成る直列共振回路をSWとデュプレクサとの間に接続することによって、SWとデュプレクサとの間の配線長についての設計上の制約を受けず、SWとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、信号受信感度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the multiband antenna switch circuit 10 of the first embodiment, a series resonance circuit composed of an inductor and a capacitor is connected between the SW and the duplexer, thereby connecting the SW and the duplexer. The wiring length is not subject to design restrictions, no complicated circuit is inserted between the SW and the duplexer, no new voltage control function is required, and the increase in insertion loss is suppressed. In addition, a decrease in signal reception sensitivity can be suppressed.
なお、以上の説明では、SWとデュプレクサとの間に接続する直列共振回路の共振周波数を送信信号周波数の中心周波数の2倍に設定することによって、2次高調波を減衰して受信感度の低下を防止したが、3次高調波が受信感度の低下に大きく影響している場合には、この直列共振回路の共振周波数を送信信号周波数の中心周波数の3倍に設定することによって、受信感度の低下を防止できる。つまり、この直列共振回路の共振周波数を送信信号周波数の中心周波数のn倍(nは2以上の整数)に設定することによって、n次の高調波を減衰させて受信感度の低下を防止できる。また、直列共振回路を構成するインダクタ11の代りに伝送線路を用いてもよい。
In the above description, by setting the resonance frequency of the series resonance circuit connected between the SW and the duplexer to be twice the center frequency of the transmission signal frequency, the second harmonic is attenuated to reduce the reception sensitivity. However, if the third harmonic greatly affects the decrease in reception sensitivity, the resonance frequency of this series resonance circuit is set to three times the center frequency of the transmission signal frequency, thereby reducing the reception sensitivity. Decline can be prevented. That is, by setting the resonance frequency of this series resonance circuit to n times the center frequency of the transmission signal frequency (n is an integer of 2 or more), it is possible to attenuate the nth-order harmonic and prevent a decrease in reception sensitivity. A transmission line may be used instead of the
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係るGSM方式及びWCDMA方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路20を示す図である。マルチバンドアンテナスイッチ回路20は、第1の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路10(図1を参照)に対して、インダクタ11とコンデンサ12とからなる直列共振回路を、インダクタ21とコンデンサ22とからなり、減衰回路として機能する直列共振回路に替えた構成である。ここで、マルチバンドアンテナスイッチ回路20の構成において、マルチバンドアンテナスイッチ回路10と同じ構成要素については、同じ参照符号を用いて、その説明は省略する。そして、マルチバンドアンテナスイッチ回路20の特徴は、インダクタ21とコンデンサ22とからなる直列共振回路の共振周波数が、アンテナ(図示せず)から入力される妨害波の周波数となるように設定されていることである。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a multiband
以下に、マルチバンドアンテナスイッチ回路20の動作について説明する。図4に示す通り、WCDMA方式で通信を行う場合には、アンテナ端子209と送受信端子212とが接続される。そして、WCDMA_TX端子204から入力された送信信号は、PA207、デュプレクサ206、SW208を介してアンテナ端子209へ出力される。ここで、マルチバンドアンテナスイッチ回路20の外部から低周波数の妨害波がアンテナを介してアンテナ端子209に入力された場合、この妨害波の周波数が共振周波数に設定されたインダクタ21とコンデンサ22とからなる直列共振回路が、SW208とデュプレクサ206との間に接続されているので、この妨害波は減衰する。
The operation of the multiband
このことによって、SW208とデュプレクサ206との間で定在波(低周波数の定在波)の発生が抑制される。従って、この低周波数の定在波と送信信号とで生じる2次相互変調歪みが抑制される。この結果として、第2の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路20によれば、妨害波を原因とする2次相互変調歪みによって受信信号の受信感度が低下することを防止できる。
This suppresses the generation of standing waves (low frequency standing waves) between the
図5は、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路200(図11を参照)における、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lと、SW208とデュプレクサ206との間に発生する2次相互変調歪みとの関係を表す図である。図5に示す通り、従来のマルチバンドアンテナスイッチ回路200において、SW208とデュプレクサ206との間に発生する2次相互変調歪みは、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lに依存している。図6は、マルチバンドアンテナスイッチ回路20における、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lと、SW208とデュプレクサ206との間に発生する2次相互変調歪みとの関係を表す図である。図6に示す通り、マルチバンドアンテナスイッチ回路20において、SW208とデュプレクサ206との間に発生する2次相互変調歪みは、SW208とデュプレクサ206との間の電気長Lに殆ど依存していない。
FIG. 5 shows the electrical length L between the
以上に説明した通り、第2の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路20によれば、インダクタとコンデンサとから成る直列共振回路をSWとデュプレクサとの間に接続して2次相互変調歪みを抑制することによって、SWとデュプレクサとの間の配線長についての設計上の制約を受けず、SWとデュプレクサとの間に複雑な回路を挿入することなく、また、新たな電圧制御機能を必要とせず、更に、挿入損失の増加を抑えたうえで、低周波数の妨害波による信号受信感度の低下を抑制することができる。なお、直列共振回路を構成するインダクタ21の代りに伝送線路を用いてもよい。
As described above, according to the multiband
(第3の実施形態)
図7は、第1の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路10(図1を参照)のSW208、インダクタ11及びコンデンサ12、又は、第2の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路20(図4を参照)のSW208、インダクタ21及びコンデンサ22を半導体基板上に集積した半導体パッケージ30の一例を示す図である。図7に示す通り、半導体パッケージ30は、電界効果トランジスタ(以下、FETという)31〜33と、ゲートバイアス抵抗34〜36と、コンデンサ37と、ボンディングワイヤ38〜45と、アンテナ端子46と、送信端子47と、受信端子48と、送受信端子49と、制御端子50〜52と、接地端子53とを備える。そして、上記した、FET31〜33と、ゲートバイアス抵抗34〜36と、アンテナ端子46と、送信端子47と、受信端子48と、送受信端子49と、制御端子50〜52とでSW208(図1及び図4を参照)は構成される。また、コンデンサ37と、ボンディングワイヤ38と、接地端子53とで、第1の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路10のインダクタ11及びコンデンサ12から成る直列共振回路(図1を参照)、又は、第2の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路20のインダクタ21及びコンデンサ22から成る直列共振回路(図4を参照)が構成される。
(Third embodiment)
7 shows the
そして、ボンディングワイヤは、インダクタ成分を有しているためにインダクタとして用いることができるので、半導体パッケージ30では、ボンディングワイヤ38をインダクタ11又はインダクタ21として用いている。
Since the bonding wire has an inductor component and can be used as an inductor, the
なお、半導体パッケージ30が、第1の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路10(図1を参照)のSW208、インダクタ11及びコンデンサ12を半導体基板上に集積したものである場合には、直列共振回路の共振周波数は、WCDMA方式の送信信号周波数の中心周波数(例えば、835MHz)の2倍の周波数1670MHzに設定され、例えば、ボンディングワイヤ38のインダクタンスは1.5nH、コンデンサ37の容量値は6pFに設定される。
In the case where the
以上に説明した通り、第3の実施形態の半導体パッケージ30によれば、ボンディングワイヤを、第1の実施形態又は第2の実施形態の直列共振回路が備えるインダクタ11又はインダクタ21として用いることによって、半導体パッケージ内に簡易に直列共振回路を設けることができる。このことによって、第1の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路10、及び、第2の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路20を構成する外付け部品点数を削減できる。この結果として、低コストかつ小型の通信装置を実現することができる。
As described above, according to the
(第4の実施形態)
図8は、第4の実施形態に係るGSM方式及びWCDMA方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路40を示す図である。マルチバンドアンテナスイッチ回路40は、第1の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路10(図1を参照)に対して、インダクタ11とコンデンサ12とからなる直列共振回路を、減衰回路として機能する伝送線路54に変えた構成である。ここで、マルチバンドアンテナスイッチ回路40の構成において、マルチバンドアンテナスイッチ回路10と同じ構成要素については、同じ参照符号を用いて、その説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a multiband
そして、伝送線路54の長さは、WCDMA方式の送信信号の中心波長の1/8に設定されている。つまり、伝送線路54の長さは、WCDMA方式の送信信号によってSW208で生じる2次高調波、及び、この2次高調波がデュプレクサ206で反射することで生じる定在波の中心波長の1/4に設定されている。また、伝送線路54の端部は、自由端である。このことによって、伝送線路54の自由端で反射した2次高調波は、SW208からデュプレクサ206へ伝わる2次高調波を打ち消すこととなる。この結果として、伝送線路54は、第1の実施形態のインダクタ11とコンデンサ12とからなる直列共振回路と同様の効果を奏することができる。
The length of the
図9は、マルチバンドアンテナスイッチ回路40をモジュール化した一例を示す図である。図9に示す通り、多層セラミック基板60上に、デュプレクサ206とSW208と伝送線路54とが実装されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the multiband
以上に説明した通り、第4の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路40によれば、比較的短い電気長の伝送線路を備えることによって、インダクタとコンデンサとから成る直列共振回路を備える必要がなくなる。更に、コンデンサを備えないので、多層セラミック基板内にコンデンサを形成する際に問題となるコンデンサ容量のバラツキの問題が生じない。この結果として、第4の実施形態のマルチバンドアンテナスイッチ回路40は、WCDMA方式で通信を行う際の受信感度の低下を、製造ロット間のバラツキなく抑制することができる。
As described above, according to the multiband
なお、以上では、伝送線路54の電気長を送信信号の中心波長の1/8としているが、m/2+1/8(mは0又は正の整数)の電気長としても同様の効果が得られる。また、以上では、伝送線路54の電気長を3次相互変調歪みを低減させる値に設定したが、伝送線路54の電気長を、更に高次の相互変調歪みを低減させる値に設定してもよいし、第2の実施形態で説明した2次相互変調歪みを低減させる値に設定してもよい。
In the above description, the electrical length of the
以上に説明した第1〜第4の実施形態において、WCDMA方式で通信を行うマルチバンドアンテナスイッチ回路について説明したが、通信方式はこれに限られず、同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行う通信方式であればよい。また、マルチバンドアンテナスイッチ回路がデュプレクサを備える場合について説明したが、同一の信号伝達経路を用いて同時に送受信を行う通信方式の信号を通過させる周波数フィルタであればよく、例えば、ダイプレクサを備えてもよい。また、スイッチとしては、一般に、GaAsスイッチが用いられるが、これには限られない。 In the first to fourth embodiments described above, the multiband antenna switch circuit that performs communication by the WCDMA method has been described. However, the communication method is not limited to this, and transmission and reception are performed simultaneously using the same signal transmission path. Any communication method may be used. Moreover, although the case where the multiband antenna switch circuit includes a duplexer has been described, it may be a frequency filter that passes a signal of a communication method that transmits and receives at the same time using the same signal transmission path, and may include a diplexer, for example. Good. Moreover, as a switch, although a GaAs switch is generally used, it is not restricted to this.
本発明は、複数の周波数を用いるマルチバンド通信装置等に利用可能であり、特に、マルチバンド通信装置等が備えるマルチバンドアンテナスイッチ回路において受信感度の低下を抑制したい場合等に有用である。 The present invention can be used for a multiband communication apparatus or the like using a plurality of frequencies, and is particularly useful when it is desired to suppress a decrease in reception sensitivity in a multiband antenna switch circuit provided in the multiband communication apparatus or the like.
10、20、100、200 マルチバンドアンテナスイッチ回路
11、21、123 インダクタ
12、22、37、120、121、125 コンデンサ
30 半導体パッケージ
31〜33 FET
34〜36 ゲートバイアス抵抗
38〜45 ボンディングワイヤ
46、111、209 アンテナ端子
47、210 送信端子
48、211 受信端子
49、212 送受信端子
50〜52 制御端子
53 接地端子
54 伝送線路
101、102、205 LPF
103、104 ダイプレクサ
105、208 SW
106 可変ノッチフィルタ
107 EGSM_TX端子
108 DCS_RX端子
109 EGSM_RX端子
110 DCS_TX端子
122 チョークコイル
124 ダイオードスイッチ
126 抵抗
127 制御電源
201 GSM_TX端子
202 GSM_RX端子
203 WCDMA_RX端子
204 WCDMA_TX端子
206 デュプレクサ
207 PA
213 RX端子
214 TX端子
215 共通端子
10, 20, 100, 200 Multiband
34-36 Gate bias resistor 38-45
103, 104
106
213 RX terminal 214 TX terminal 215 Common terminal
Claims (11)
前記複数の通信方式に対応したそれぞれの信号伝達経路とアンテナとの接続を切替えるスイッチと、
前記同時に送受信を行う通信方式の信号伝達経路上に設けられ、前記同時に送受信を行う通信方式の信号を通過させる周波数フィルタと、
前記スイッチと前記周波数フィルタとの間の信号伝達経路に接続され、不要な信号を減衰させる減衰回路とを備える、マルチバンドアンテナスイッチ回路。 A multiband antenna switch circuit that performs communication using a plurality of communication methods including a communication method that transmits and receives simultaneously using the same signal transmission path,
A switch for switching connection between each signal transmission path and antenna corresponding to the plurality of communication methods;
A frequency filter that is provided on a signal transmission path of a communication method that performs transmission and reception at the same time, and that passes a signal of a communication method that performs transmission and reception simultaneously;
A multiband antenna switch circuit, comprising: an attenuation circuit that is connected to a signal transmission path between the switch and the frequency filter and attenuates an unnecessary signal.
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