JP2021175031A - 高周波信号送受信回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】信号間の影響を抑制する。【解決手段】パワーアンプと、高周波入力信号を通過させる送信バンドパスフィルタと、第1高周波受信信号を通過させる第1受信バンドパスフィルタと、第1高周波受信信号を増幅して、第1高周波出力信号を出力する第1ローノイズアンプと、一端が第1アンテナ端子に電気的に接続され、高周波入力信号及び第1高周波受信信号を通過させ、高周波入力信号及び第1高周波受信信号の周波数と異なる周波数の少なくとも一部の周波数の高周波信号を減衰させる第1送受信フィルタと、高周波入力信号を高周波送信信号として第1アンテナ端子に出力する場合には、送信バンドパスフィルタと第1送受信フィルタの他端とを電気的に接続し、第1高周波受信信号を第1アンテナ端子から受ける場合には、第1受信バンドパスフィルタと第1送受信フィルタの他端とを電気的に接続するスイッチと、を含む。【選択図】図5
Description
本発明は、高周波信号送受信回路に関する。
携帯電話装置で例示される移動体通信装置において、高周波送信信号をアンテナに出力し、高周波受信信号をアンテナから受け取る、フロントエンド回路が用いられる。
現在、第5世代移動通信システム(5G)が実用化されつつある。5Gの信号と、他(第4世代移動通信システム(4G)、WiFi等)の信号と、の間の影響を抑制することが、求められる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信号間の影響を抑制することを目的とする。
(1)本発明の一側面の高周波信号送受信回路は、高周波入力信号を増幅する、パワーアンプと、パワーアンプで増幅された高周波入力信号を通過させる、送信バンドパスフィルタと、第1高周波受信信号を通過させる、第1受信バンドパスフィルタと、第1受信バンドパスフィルタを通過した第1高周波受信信号を増幅して、第1高周波出力信号を出力する、第1ローノイズアンプと、一端が第1アンテナ端子に電気的に接続され、高周波入力信号及び第1高周波受信信号を通過させ、高周波入力信号及び第1高周波受信信号の周波数と異なる周波数の少なくとも一部の周波数の高周波信号を減衰させる、第1送受信フィルタと、高周波入力信号を高周波送信信号として第1アンテナ端子に出力する場合には、送信バンドパスフィルタと、第1送受信フィルタの他端と、を電気的に接続し、第1高周波受信信号を第1アンテナ端子から受ける場合には、第1受信バンドパスフィルタと第1送受信フィルタの他端とを電気的に接続する、スイッチと、を含む、ことを特徴とする。
(2)上記(1)の高周波信号送受信回路において、高周波入力信号及び第1高周波受信信号は、第5世代移動通信システムのバンドn77の高周波信号であり、第1送受信フィルタは、高周波入力信号及び第1高周波受信信号を通過させ、第4世代移動通信システムのBand3のアップリンク及びBand1のアップリンクの高周波信号を減衰させる、こととしても良い。
(3)上記(2)に記載の高周波信号送受信回路において、第1送受信フィルタは、ハイパスフィルタ又はノッチフィルタである、こととしても良い。
(4)上記(1)から(3)のいずれかに記載の高周波信号送受信回路において、第2高周波受信信号を通過させる、第2受信バンドパスフィルタと、第2受信バンドパスフィルタを通過した第2高周波受信信号を増幅して、第2高周波出力信号を出力する、第2ローノイズアンプと、一端が第2アンテナ端子に電気的に接続され、高周波入力信号及び第2高周波受信信号を通過させ、高周波入力信号及び第2高周波受信信号の周波数と異なる周波数の少なくとも一部の周波数の高周波信号を減衰させる、第2送受信フィルタと、を更に含み、スイッチは、高周波入力信号を高周波送信信号として第2アンテナ端子に出力する場合には、送信バンドパスフィルタと、第2送受信フィルタの他端と、を電気的に接続し、第2高周波受信信号を第2アンテナ端子から受ける場合には、第2受信バンドパスフィルタと第2送受信フィルタの他端とを電気的に接続する、こととしても良い。
(5)上記(4)に記載の高周波信号送受信回路において、高周波入力信号及び第2高周波受信信号は、第5世代移動通信システムのバンドn77の高周波信号であり、第2送受信フィルタは、高周波入力信号及び第2高周波受信信号を通過させ、第4世代移動通信システムのBand3のアップリンク及びBand1のアップリンクの高周波信号を減衰させる、こととしても良い。
(6)上記(5)に記載の高周波信号送受信回路において、第2送受信フィルタは、ハイパスフィルタ又はノッチフィルタである、こととしても良い。
本発明によれば、信号間の影響を抑制することが可能となる。
以下に、本発明の高周波信号送受信回路の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第2の実施の形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
<第1の実施の形態及び比較例>
以下、第1の実施の形態について説明するが、第1の実施の形態の理解を容易にするため、先に比較例について説明する。
以下、第1の実施の形態について説明するが、第1の実施の形態の理解を容易にするため、先に比較例について説明する。
(比較例)
図1は、比較例の高周波信号送受信回路の構成を示す図である。高周波信号送受信回路10は、携帯電話装置で例示される移動体通信装置において、高周波送信信号TxをアンテナANT1及びANT2に出力し、高周波受信信号Rx1及びRx2をアンテナANT1及びANT2から受け取ることが可能な、1アップストリーム2ダウンストリームのフロントエンドモジュール(フロントエンド回路)である。高周波信号送受信回路10は、1つの基板上に複数の部品(半導体集積回路等)が実装されたハイブリッドICで実現されても良いが、本開示はこれに限定されない。
図1は、比較例の高周波信号送受信回路の構成を示す図である。高周波信号送受信回路10は、携帯電話装置で例示される移動体通信装置において、高周波送信信号TxをアンテナANT1及びANT2に出力し、高周波受信信号Rx1及びRx2をアンテナANT1及びANT2から受け取ることが可能な、1アップストリーム2ダウンストリームのフロントエンドモジュール(フロントエンド回路)である。高周波信号送受信回路10は、1つの基板上に複数の部品(半導体集積回路等)が実装されたハイブリッドICで実現されても良いが、本開示はこれに限定されない。
高周波受信信号Rx1が、本開示の「第1高周波受信信号」に相当する。高周波受信信号Rx2が、本開示の「第2高周波受信信号」に相当する。
高周波信号送受信回路10は、制御部2と、パワーアンプPAと、ローノイズアンプLNA1及びLNA2と、バンドパスフィルタBPF1、BPF2及びBPF3と、カプラCPLと、スイッチSWと、を含む。制御部2は、パワーアンプPA、ローノイズアンプLNA1及びLNA2、カプラCPL、並びに、スイッチSWを制御する。
ローノイズアンプLNA1が、本開示の「第1ローノイズアンプ」に相当する。ローノイズアンプLNA2が、本開示の「第2ローノイズアンプ」に相当する。バンドパスフィルタBPF1が、本開示の「送信バンドパスフィルタ」に相当する。バンドパスフィルタBPF2が、本開示の「第1受信バンドパスフィルタ」に相当する。バンドパスフィルタBPF3が、本開示の「第2受信バンドパスフィルタ」に相当する。
パワーアンプPAは、前段の回路(例えば、RFIC)から端子11に入力される高周波入力信号RFINを増幅して、バンドパスフィルタBPF1に出力する。
バンドパスフィルタBPF1は、パワーアンプPAで増幅された高周波入力信号RFINを通過させて、カプラCPLに出力する。カプラCPLは、バンドパスフィルタBPF1で通過された高周波入力信号RFINを検出して、検出信号CPL_OUTを端子14から出力する。カプラCPLを通過した高周波入力信号RFINは、スイッチSWの端子21に入力される。
スイッチSWは、第1群の端子21、22及び23と、第2群の端子24、25及び26と、を含む。スイッチSWは、第1群の端子21、22及び23と、第2群の端子24、25及び26と、の間を電気的に接続する。
スイッチSWの端子24は、第1アンテナ端子15を介して、アンテナANT1に電気的に接続されている。スイッチSWの端子26は、第2アンテナ端子17を介して、アンテナANT2に電気的に接続されている。スイッチSWの端子25は、端子16に電気的に接続されている。
スイッチSWは、高周波送信信号Txを送信する場合に、端子21と、端子24又は端子26と、の間を電気的に接続する。スイッチSWは、SRS(Sounding Reference Signal)信号を送信する場合に、端子21と、端子25と、の間を電気的に接続する。
スイッチSWが端子21と端子24との間を電気的に接続している場合、カプラCPLを通過した高周波入力信号RFINは、端子21、端子24及び第1アンテナ端子15を経由し、高周波送信信号TxとしてアンテナANT1に出力される。
スイッチSWが端子21と端子26との間を電気的に接続している場合、カプラCPLを通過した高周波入力信号RFINは、端子21、端子26及び第2アンテナ端子17を経由し、高周波送信信号TxとしてアンテナANT2に出力される。
スイッチSWは、高周波受信信号Rx1及びRx2を受ける場合に、端子22と端子24との間を電気的に接続するとともに、端子23と端子26との間を電気的に接続する。
スイッチSWが端子22と端子24との間を電気的に接続している場合、アンテナANT1によって受信された高周波受信信号Rx1は、第1アンテナ端子15、端子24及び端子22を経由し、バンドパスフィルタBPF2に入力される。バンドパスフィルタBPF2は、高周波受信信号Rx1を通過させて、ローノイズアンプLNA1に出力する。ローノイズアンプLNA1は、バンドパスフィルタBPF2を通過した高周波受信信号Rx1を増幅し、高周波出力信号RFOUT1として端子12から出力する。
高周波出力信号RFOUT1が、本開示の「第1高周波出力信号」に相当する。
スイッチSWが端子23と端子26との間を電気的に接続している場合、アンテナANT2によって受信された高周波受信信号Rx2は、第2アンテナ端子17、端子26及び端子23を経由し、バンドパスフィルタBPF3に入力される。バンドパスフィルタBPF3は、高周波受信信号Rx2を通過させて、ローノイズアンプLNA2に出力する。ローノイズアンプLNA2は、バンドパスフィルタBPF3を通過した高周波受信信号Rx2を増幅し、高周波出力信号RFOUT2として端子13から出力する。
高周波出力信号RFOUT2が、本開示の「第2高周波出力信号」に相当する。
図2は、比較例の高周波信号送受信回路の受信時の様子を示す図である。詳しくは、図2は、アンテナANT1が第5世代移動通信システム(5G)のバンドn77の電波31を受信する場合の、高周波信号送受信回路10の様子を示す図である。5Gのバンドn77の電波31の周波数は、3300MHz(メガヘルツ)から4200MHzまでである。矢印41は、受信信号経路を示す。なお、バンドn77の周波数は、第4世代のバンド42、43、48の周波数と重なる。
アンテナANT1は、電波31を受信して、高周波受信信号Rx1を第1アンテナ端子15に出力する。このとき、アンテナANT1は、第4世代移動通信システム(4G)のBand3のアップリンクの電波32、及び、Band1のアップリンクの電波33をも、受信してしまう。4GのBand3のアップリンクの電波32の周波数は、1710MHzから1785MHzまでである。4GのBand1のアップリンクの電波33の周波数は、1920MHzから1980MHzまでである。4GのBand3のアップリンクの電波32、及び、Band1のアップリンクの電波33は、自装置から送信されたものである場合もあり得るし、他装置から送信されたものである場合もあり得る。
5Gのバンドn77の高周波信号、並びに、4GのBand1及びBand3の各々のアップリンクの高周波信号を含む高周波受信信号Rx1は、第1アンテナ端子15、端子24及び端子22を経由し、バンドパスフィルタBPF2に入力される。バンドパスフィルタBPF2は、高周波受信信号Rx1を通過させて、ローノイズアンプLNA1に出力する。ローノイズアンプLNA1は、バンドパスフィルタBPF2を通過した高周波受信信号Rx1を増幅し、高周波出力信号RFOUT1として端子12から出力する。
ローノイズアンプLNA1では、非線形要素等に起因する信号の歪み等により、高調波が発生し得る。高調波は、例えば、4GのBand3のアップリンクの高周波信号の2倍高調波、及び、4GのBand1のアップリンクの高周波信号の2倍高調波を含む。4GのBand3のアップリンクの高周波信号の2倍高調波の周波数は、3420MHzから3570MHzまでである。4GのBand1のアップリンクの高周波信号の2倍高調波の周波数は、3840MHzから3960MHzまでである。高調波は、矢印42に示すように、ローノイズアンプLNA1で発生し、端子12から出力される。
端子12から出力される高周波出力信号RFOUT1は、5Gのバンドn77の高周波信号、並びに、4GのBand1及びBand3の各々のアップリンクの高周波信号の2倍高調波を含む。
図3は、5Gのバンドn77の高周波信号、並びに、4GのBand3及びBand1の各々のアップリンクの高周波信号の周波数帯を示す図である。
周波数帯51は、5Gのバンドn77の高周波信号の周波数帯を示す。周波数帯51は、3300MHzから4200MHzまでである。
周波数帯52は、4GのBand3のアップリンクの高周波信号の周波数帯を示す。周波数帯52は、1710MHzから1785MHzまでである。
周波数帯53は、4GのBand1のアップリンクの高周波信号の周波数帯を示す。周波数帯53は、1920MHzから1980MHzまでである。
周波数帯54は、4GのBand3のアップリンクの高周波信号の2倍高調波の周波数帯を示す。周波数帯54は、3420MHzから3570MHzまでである。
周波数帯55は、4GのBand1のアップリンクの高周波信号の2倍高調波の周波数帯を示す。周波数帯55は、3840MHzから3960MHzまでである。
図3に示すように、周波数帯54及び55は、周波数帯51に含まれている。つまり、4GのBand3及びBand1の各々のアップリンクの高周波信号の2倍高調波の周波数帯は、5Gのバンドn77の高周波信号の周波数帯に含まれている。換言すると、高周波出力信号RFOUT1は、4GのBand3及びBand1の各々のアップリンクの高周波信号の2倍高調波を、不要な信号(ノイズ)として含んでいる。従って、端子12から出力される高周波出力信号RFOUT1を受け取った前段の回路は、受信感度が低下してしまうことになる。
図4は、比較例の高周波信号送受信回路の回路シミュレーション結果を示す図である。詳しくは、図4は、比較例の高周波信号送受信回路10のバンドパスフィルタBPF2のSパラメータを示す図である。
線61は、バンドパスフィルタBPF2のSパラメータを示す。周波数帯62は、4GのBand3及びBand1のアップリンクの高周波信号の周波数帯を示す。周波数帯63は、4GのBand41の周波数帯を示す。4GのBand41の周波数は、2496MHzから2690MHzまでである。
バンドパスフィルタBPF2は、周波数帯62の信号を−50dBから−65dBまで程度、減衰させている。しかしながら、高周波信号送受信回路10は、周波数帯62の信号を更に減衰させることが望ましい。例えば、高周波信号送受信回路10は、周波数帯62の信号を−70dB以上程度、減衰させることが、好ましい。
(第1の実施の形態)
図5は、第1の実施の形態の高周波信号送受信回路の構成を示す図である。
図5は、第1の実施の形態の高周波信号送受信回路の構成を示す図である。
高周波信号送受信回路1の構成要素のうち、比較例の高周波信号送受信回路10と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。高周波信号送受信回路1は、1つの基板上に複数の部品(半導体集積回路等)が実装されたハイブリッドICで実現されても良いが、本開示はこれに限定されない。
第1の実施の形態の高周波信号送受信回路1は、比較例の高周波信号送受信回路10と比較して、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2を更に含んでいる。
なお、第1の実施の形態では、高周波信号送受信回路1は、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2を更に含むこととしたが、本開示はこれに限定されない。高周波信号送受信回路1は、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2に代えて、2個のノッチフィルタ(バンドエリミネーションフィルタ)を含んでも良い。
ハイパスフィルタHPF1(又はノッチフィルタ)が、本開示の「第1送受信フィルタ」に相当する。ハイパスフィルタHPF2(又はノッチフィルタ)が、本開示の「第2送受信フィルタ」に相当する。
ハイパスフィルタHPF1及びHPF2の各々は、LC多層フィルタとするが、本開示はこれに限定されない。ハイパスフィルタHPF1及びHPF2の各々は、IPD(Integrated Passive Device)であっても良い。なお、LC多層フィルタとは、例えば低温焼結セラミック(LTCC)などを使用し、ビア電極や配線と並行平板を積層して構成し、インダクタやキャパシタとした、フィルタ機能を持たせた部品とする。LC多層フィルタは、IPDで構成された場合を含む。
ハイパスフィルタHPF1は、端子24と第1アンテナ端子15との間に電気的に接続されている。ハイパスフィルタHPF2は、端子26と第2アンテナ端子17との間に電気的に接続されている。
ハイパスフィルタHPF1及びHPF2の各々は、5Gのバンドn77の高周波信号を通過させ、4GのBand3及びBand1の各々のアップリンクの高周波信号を減衰させることが、好ましい。つまり、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2の各々は、5Gのバンドn77の高周波信号(3300MHzから4200MHzまで)を通過させ、4GのBand3のアップリンクの高周波信号(1710MHzから1785MHzまで)、及び、4GのBand1のアップリンクの高周波信号(1920MHzから1980MHzまで)を減衰させることが、好ましい。
高周波信号送受信回路1がハイパスフィルタHPF1及びHPF2に代えて2個のノッチフィルタを含む場合、各ノッチフィルタは、4GのBand3のアップリンクの高周波信号(1710MHzから1785MHzまで)、及び、4GのBand1のアップリンクの高周波信号(1920MHzから1980MHzまで)を減衰させることが、好ましい。
図6は、第1の実施の形態の高周波信号送受信回路の回路シミュレーション結果を示す図である。詳しくは、図6は、高周波信号送受信回路1のハイパスフィルタHPF1のSパラメータを示す図である。ハイパスフィルタHPF2のSパラメータも、同様である。
線71は、ハイパスフィルタHPF1をLC多層フィルタで構成した場合の、Sパラメータを示す。線72は、ハイパスフィルタHPF1をSMD(Surface Mount Device)で構成した場合の、Sパラメータを示す。
ハイパスフィルタHPF1をLC多層フィルタで構成した場合(線71)も、ハイパスフィルタHPF1をSMDで構成した場合(線72)も、4GのBand3のアップリンクの高周波信号(1710MHzから1785MHzまで)、及び、4GのBand1のアップリンクの高周波信号(1920MHzから1980MHzまで)を、最大−30dB程度減衰させることができる。
但し、ハイパスフィルタHPF1をSMDで構成した場合(線72)は、5Gのバンドn77の高周波信号(3300MHzから4200MHzまで)を、3300MHzで−3.29dB程度、4200MHzで−1.76dB程度、減衰させてしまう。
一方、ハイパスフィルタHPF1をLC多層フィルタで構成した場合(線71)は、5Gのバンドn77の高周波信号(3300MHzから4200MHzまで)の減衰を、−0.3dB程度に、抑制することができる。
従って、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2の各々は、LC多層フィルタで構成することが、好ましい。
なお、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2の各々をIPDで構成した場合も、LC多層フィルタで構成した場合と同程度の特性を得ることができるので、好ましい。
図7は、第1の実施の形態の高周波信号送受信回路の回路シミュレーション結果を示す図である。詳しくは、図7は、高周波信号送受信回路1のハイパスフィルタHPF1及びバンドパスフィルタBPF2を含む、高周波受信信号Rx1の受信経路のSパラメータを示す図である。ハイパスフィルタHPF2及びバンドパスフィルタBPF3を含む、高周波受信信号Rx2の受信経路のSパラメータも、同様である。
ハイパスフィルタHPF1の位相とバンドパスフィルタBPF2の位相とは、相互に依存性がある。同様に、ハイパスフィルタHPF2の位相とバンドパスフィルタBPF3の位相とは、相互に依存性がある。図7は、ハイパスフィルタHPF1及びHPF2、並びに、バンドパスフィルタBPF2及びBPF3の各々の位相を調整後のSパラメータを示す。
線81は、高周波受信信号Rx1の受信経路、つまり、ハイパスフィルタHPF1及びバンドパスフィルタBPF2のSパラメータを示す。線82は、4GのBand3のアップリンクの下限周波数(1710MHz)を示す。線83は、4GのBand1のアップリンクの上限周波数(1980MHz)を示す。
線81で示すように、ハイパスフィルタHPF1及びバンドパスフィルタBPF2は、4GのBand3のアップリンクの高周波信号及び4GのBand1のアップリンクの高周波信号を、−80dBから−90dBまで程度、減衰させる。
従って、高周波信号送受信回路1は、高周波受信信号Rx1の中の、4GのBand3のアップリンクの高周波信号及び4GのBand1のアップリンクの高周波信号の信号レベルを、抑制できる。これにより、高周波信号送受信回路1は、ローノイズアンプLNA1及びLNA2で発生し得る、4GのBand3のアップリンクの高周波信号の2倍高調波及び4GのBand1のアップリンクの高周波信号の2倍高調波の信号レベルを、抑制することができる。これにより、高周波信号送受信回路1は、前段の回路の受信感度の低下を抑制することができる。
なお、ハイパスフィルタHPF1を、ローノイズアンプLNA1とバンドパスフィルタBPF2との間、又は、バンドパスフィルタBPF2とスイッチSWとの間に配置することも、考えられる。しかしながら、高調波は、ローノイズアンプLNA1だけではなく、スイッチSWでも発生し得る。従って、ハイパスフィルタHPF1は、スイッチSWで発生し得る高調波を抑制するために、スイッチSWとアンテナANT1との間に配置することが、好ましい。同様に、ハイパスフィルタHPF2は、スイッチSWとアンテナANT2との間に配置することが、好ましい。
<第2の実施の形態及び比較例>
以下、第2の実施の形態について説明するが、第2の実施の形態の理解を容易にするため、先に比較例について説明する。
以下、第2の実施の形態について説明するが、第2の実施の形態の理解を容易にするため、先に比較例について説明する。
(比較例)
図8は、比較例の高周波信号送受信回路の送信時の様子を示す図である。詳しくは、図8は、アンテナANT1が5Gのバンドn79の電波101を送信する場合の、高周波信号送受信回路10の様子を示す図である。5Gのバンドn79の電波101の周波数は、4400MHzから5000MHzまでである。矢印91は、送信信号経路を示す。
図8は、比較例の高周波信号送受信回路の送信時の様子を示す図である。詳しくは、図8は、アンテナANT1が5Gのバンドn79の電波101を送信する場合の、高周波信号送受信回路10の様子を示す図である。5Gのバンドn79の電波101の周波数は、4400MHzから5000MHzまでである。矢印91は、送信信号経路を示す。
パワーアンプPAは、前段の回路から端子11に入力される、5Gのバンドn79の高周波入力信号RFINを増幅して、バンドパスフィルタBPF1に出力する。
バンドパスフィルタBPF1は、パワーアンプPAで増幅された高周波入力信号RFINを通過させて、カプラCPLに出力する。カプラCPLは、バンドパスフィルタBPF1で通過された高周波入力信号RFINを検出して、検出信号CPL_OUTを端子14から出力する。カプラCPLを通過した高周波入力信号RFINは、スイッチSWの端子21に入力される。
端子21に入力された高周波入力信号RFINは、端子24及び第1アンテナ端子15を経由して、高周波送信信号TxとしてアンテナANT1に出力される。アンテナANT1は、高周波送信信号Txが入力されると、5Gのバンドn79の電波101を基地局へ向けて送信する。
このとき、WiFi(IEEE802.11a/n/ac/ax)の5GHz帯の電波を受信するアンテナ111が、電波101を受信してしまう。WiFiの5GHz帯の電波の周波数は、5150MHzから5925MHzまでである。アンテナ111は、自装置のものである場合もあり得るし、他装置のものである場合もあり得る。
図9は、5Gのバンドn79の高周波信号、並びに、WiFiの5GHz帯の高周波信号の周波数帯を示す図である。
周波数帯121は、5Gのバンドn79の高周波信号の周波数帯を示す。周波数帯121は、4400MHzから5000MHzまでである。
周波数帯122は、WiFiの5GHz帯の高周波信号の周波数帯を示す。周波数帯122は、5150MHzから5925MHzまでである。
周波数帯123は、WiFiの6Eの高周波信号の周波数帯を示す。周波数帯123は、5925MHzから7150(又は7125)MHzまでである。
周波数帯121と周波数帯122との間は、150MHzしか離れていない。そのため、アンテナANT1が周波数帯121の上限周波数(5000MHz)に近い周波数の電波101を送信する場合に、電波101が周波数帯122の周波数成分102を含むことが起こり得る。そうすると、アンテナ111が周波数成分102を受信し、アンテナ111の前段の回路(例えば、RFIC)は、受信感度が低下してしまうことになる。
(第2の実施の形態)
図10は、第2の実施の形態の高周波信号送受信回路の構成を示す図である。
図10は、第2の実施の形態の高周波信号送受信回路の構成を示す図である。
高周波信号送受信回路1Aの構成要素のうち、比較例の高周波信号送受信回路10又は第1の実施の形態の高周波信号送受信回路1と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。高周波信号送受信回路1Aは、1つの基板上に複数の部品(半導体集積回路等)が実装されたハイブリッドICで実現されても良いが、本開示はこれに限定されない。
第2の実施の形態の高周波信号送受信回路1Aは、比較例の高周波信号送受信回路10と比較して、ローパスフィルタLPF1及びLPF2を更に含んでいる。
なお、第2の実施の形態では、高周波信号送受信回路1Aは、ローパスフィルタLPF1及びLPF2を更に含むこととしたが、本開示はこれに限定されない。高周波信号送受信回路1Aは、ローパスフィルタLPF1及びLPF2に代えて、2個のノッチフィルタ(バンドエリミネーションフィルタ)を含んでも良い。
ローパスフィルタLPF1(又はノッチフィルタ)が、本開示の「第1送受信フィルタ」に相当する。ローパスフィルタLPF2(又はノッチフィルタ)が、本開示の「第2送受信フィルタ」に相当する。
ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、LC多層フィルタとするが、本開示はこれに限定されない。ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、IPDであっても良い。
ローパスフィルタLPF1は、端子24と第1アンテナ端子15との間に電気的に接続されている。ローパスフィルタLPF2は、端子26と第2アンテナ端子17との間に電気的に接続されている。
ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、5Gのバンドn79の高周波信号を通過させ、WiFiの5GHz帯の高周波信号を減衰させることが、好ましい。つまり、ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、5Gのバンドn79の高周波信号(4400MHzから5000MHzまで)を通過させ、WiFiの5GHz帯の高周波信号(5150MHzから5925MHzまで)を減衰させることが、好ましい。但し、ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、WiFiの5GHz帯の高周波信号(5150MHzから5925MHzまで)の全部を減衰させる必要はない。ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、WiFiの5GHz帯の下限周波数(5150MHz)から予め定められた周波数(例えば、5400MHz、5500MHz等)までの高周波信号を減衰させれば良い。つまり、ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、電波101の周波数成分102(図9参照)を減衰させれば良い。
高周波信号送受信回路1AがローパスフィルタLPF1及びLPF2に代えて2個のノッチフィルタを含む場合、各ノッチフィルタは、WiFiの5GHz帯の高周波信号(5150MHzから5925MHzまで)を減衰させることが、好ましい。但し、ノッチフィルタは、WiFiの5GHz帯の高周波信号(5150MHzから5925MHzまで)の全部を減衰させる必要はない。ノッチフィルタは、WiFiの5GHz帯の下限周波数(5150MHz)から予め定められた周波数(例えば、5400MHz、5500MHz等)までの高周波信号を減衰させれば良い。つまり、ノッチフィルタは、電波101の周波数成分102(図9参照)を減衰させれば良い。
図11は、第2の実施の形態の高周波信号送受信回路の回路シミュレーション結果を示す図である。詳しくは、図11は、高周波信号送受信回路1AのローパスフィルタLPF1及びLPF2のSパラメータを示す図である。
線131は、ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々をLC多層フィルタで構成した場合の、Sパラメータを示す。周波数帯132は、5Gのバンドn79の周波数帯を示す。周波数帯133は、WiFiの5GHz帯の周波数帯を示す。
なお、ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々をIPDで構成した場合も、LC多層フィルタで構成した場合と同程度の特性を得ることができる。
線131で示すように、ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、5Gのバンドn79の高周波信号を通過させる。また、ローパスフィルタLPF1及びLPF2の各々は、WiFiの5GHz帯の周波数帯133の中の5.4GHzの高周波信号を−33dB程度、減衰させる。
従って、高周波信号送受信回路1Aは、5Gのバンドn79の高周波送信信号Txを送信する場合に、WiFiの5GHz帯の高周波信号の信号レベルを抑制することができる。これにより、高周波信号送受信回路1Aは、WiFiの5GHz帯の電波を受信する他回路の受信感度の低下を抑制することができる。
なお、ローパスフィルタLPF1を、パワーアンプPAとバンドパスフィルタBPF1との間、又は、バンドパスフィルタBPF1とスイッチSWとの間に配置することも、考えられる。しかしながら、アンテナANT1は、5Gのバンドn79の電波を受信する場合に、WiFiの5GHz帯の電波も受信してしまう。従って、ローパスフィルタLPF1は、高周波受信信号Rx1の中のWiFiの5GHz帯の高周波信号を減衰させるように、スイッチSWとアンテナANT1との間に配置することが、好ましい。同様に、ローパスフィルタLPF2は、スイッチSWとアンテナANT2との間に配置することが、好ましい。
<第3の実施の形態>
図12は、第3の実施の形態の高周波信号送受信回路のレイアウトの一例を示す図である。第3の実施の形態の高周波信号送受信回路1Bの回路構成は、第1の実施の形態の高周波信号送受信回路1(図5参照)又は第2の実施の形態の高周波信号送受信回路1A(図10参照)と同様であるので、図示及び説明を省略する。
図12は、第3の実施の形態の高周波信号送受信回路のレイアウトの一例を示す図である。第3の実施の形態の高周波信号送受信回路1Bの回路構成は、第1の実施の形態の高周波信号送受信回路1(図5参照)又は第2の実施の形態の高周波信号送受信回路1A(図10参照)と同様であるので、図示及び説明を省略する。
高周波信号送受信回路1Bは、基板140を有する。基板140は、PCB(Printed Circuit Board)、LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramic)などの非半導体基板であっても良いし、半導体チップ(半導体基板)であっても良い。
基板140は、パワーアンプPAが配置される領域141と、制御部2が配置される領域142と、スイッチSW、並びに、ローノイズアンプLNA1及びLNA2が配置される領域143と、バンドパスフィルタBPF1、BPF2及びBPF3、並びに、第1送受信フィルタ(ハイパスフィルタHPF1又はローパスフィルタLPF1)及び第2送受信フィルタ(ハイパスフィルタHPF2又はローパスフィルタLPF2)が配置される領域144と、を有する。
領域143は、短手方向がX方向に沿っており、長手方向がY方向に沿っている、四辺形状(例えば、矩形状)である。領域144は、領域143の2つの長辺と1つの短辺を囲む、U字形状である。
領域143が、本開示の「第1領域」に相当する。領域144が、本開示の「第2領域」に相当する。
高周波受信信号Rx1及びRx2の信号レベルは、高周波送信信号Txの信号レベルより低い。そのため、バンドパスフィルタBPF2及びBPF3は、スイッチSW並びにローノイズアンプLNA1及びLNA2の近傍に配置されることが、好ましい。また、バンドパスフィルタBPF2と、バンドパスフィルタBPF3とは、アイソレーションされていることが好ましい。そこで、バンドパスフィルタBPF2と、バンドパスフィルタBPF3とは、領域143を挟んで配置されることが、好ましい。従って、バンドパスフィルタBPF2及びBPF3の内の一方は、領域143の1つの長辺に対向する領域145に配置され、バンドパスフィルタBPF2及びBPF3の内の他の一方は、領域143の他の1つの長辺に対向する領域146に配置されることが、好ましい。
領域145及び領域146の内の一方が、本開示の「第3領域」に相当する。領域145及び領域146の内の他方が、本開示の「第4領域」に相当する。
残りのバンドパスフィルタBPF1、並びに、第1送受信フィルタ及び第2送受信フィルタは、領域144内であって、領域145の短辺に対向する領域147、領域143の短辺に対向する領域148、及び、領域146の短辺に対向する領域149に配置される。バンドパスフィルタBPF1は、領域147に配置され、第1送受信フィルタ(ハイパスフィルタHPF1又はローパスフィルタLPF1)は、領域148に配置され、第2送受信フィルタ(ハイパスフィルタHPF2又はローパスフィルタLPF2)は、領域149に配置されることが、例示される。
図13は、第3の実施の形態の高周波信号送受信回路の送信時の様子の一例を示す図である。矢印151は、送信信号経路を示す。
領域141内に配置されたパワーアンプPAは、高周波入力信号RFINを増幅して、領域147内に配置されたバンドパスフィルタBPF1に出力する。バンドパスフィルタBPF1は、パワーアンプPAで増幅された高周波入力信号RFINを通過させて、領域143内に配置されたスイッチSWに出力する。スイッチSWを通過した高周波入力信号RFINは、領域148内に配置された第1送受信フィルタ(ハイパスフィルタHPF1又はローパスフィルタLPF1)に入力される。第1送受信フィルタ(ハイパスフィルタHPF1又はローパスフィルタLPF1)は、高周波入力信号RFINを通過(高域通過又は低域通過)させて、高周波送信信号Txとして出力する。
図14は、第3の実施の形態の高周波信号送受信回路の受信時の様子の一例を示す図である。矢印161は、受信信号経路を示す。
領域149内に配置された第2送受信フィルタ(ハイパスフィルタHPF2又はローパスフィルタLPF2)は、高周波受信信号Rx2を通過(高域通過又は低域通過)させて、領域143内に配置されたスイッチSWに出力する。スイッチSWを通過した高周波受信信号Rx2は、領域146内に配置されたバンドパスフィルタBPF3に入力される。バンドパスフィルタBPF3は、高周波受信信号Rx2を通過させて、領域143内に配置されたローノイズアンプLNA2に出力する。ローノイズアンプLNA2は、高周波受信信号Rx2を増幅し、高周波出力信号RFOUT2を出力する。
なお、上記した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
1、1A、10 高周波信号送受信回路
2 制御部
ANT1、ANT2 アンテナ
BPF1、BPF2、BPF3 バンドパスフィルタ
CPL カプラ
HPF1、HPF2 ハイパスフィルタ
LNA1、LNA2 ローノイズアンプ
LPF1、LPF2 ローパスフィルタ
PA パワーアンプ
SW スイッチ
2 制御部
ANT1、ANT2 アンテナ
BPF1、BPF2、BPF3 バンドパスフィルタ
CPL カプラ
HPF1、HPF2 ハイパスフィルタ
LNA1、LNA2 ローノイズアンプ
LPF1、LPF2 ローパスフィルタ
PA パワーアンプ
SW スイッチ
Claims (6)
- 高周波入力信号を増幅する、パワーアンプと、
前記パワーアンプで増幅された前記高周波入力信号を通過させる、送信バンドパスフィルタと、
第1高周波受信信号を通過させる、第1受信バンドパスフィルタと、
前記第1受信バンドパスフィルタを通過した前記第1高周波受信信号を増幅して、第1高周波出力信号を出力する、第1ローノイズアンプと、
一端が第1アンテナ端子に電気的に接続され、前記高周波入力信号及び前記第1高周波受信信号を通過させ、前記高周波入力信号及び前記第1高周波受信信号の周波数と異なる周波数の少なくとも一部の周波数の高周波信号を減衰させる、第1送受信フィルタと、
前記高周波入力信号を高周波送信信号として前記第1アンテナ端子に出力する場合には、前記送信バンドパスフィルタと、前記第1送受信フィルタの他端と、を電気的に接続し、前記第1高周波受信信号を前記第1アンテナ端子から受ける場合には、前記第1受信バンドパスフィルタと前記第1送受信フィルタの他端とを電気的に接続する、スイッチと、
を含む、
ことを特徴とする、高周波信号送受信回路。 - 請求項1に記載の高周波信号送受信回路であって、
前記高周波入力信号及び前記第1高周波受信信号は、第5世代移動通信システムのバンドn77の高周波信号であり、
前記第1送受信フィルタは、前記高周波入力信号及び前記第1高周波受信信号を通過させ、第4世代移動通信システムのBand3のアップリンク及びBand1のアップリンクの高周波信号を減衰させる、
ことを特徴とする、高周波信号送受信回路。 - 請求項2に記載の高周波信号送受信回路であって、
前記第1送受信フィルタは、ハイパスフィルタ又はノッチフィルタである、
ことを特徴とする、高周波信号送受信回路。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の高周波信号送受信回路であって、
第2高周波受信信号を通過させる、第2受信バンドパスフィルタと、
前記第2受信バンドパスフィルタを通過した前記第2高周波受信信号を増幅して、第2高周波出力信号を出力する、第2ローノイズアンプと、
一端が第2アンテナ端子に電気的に接続され、前記高周波入力信号及び前記第2高周波受信信号を通過させ、前記高周波入力信号及び前記第2高周波受信信号の周波数と異なる周波数の少なくとも一部の周波数の高周波信号を減衰させる、第2送受信フィルタと、
を更に含み、
前記スイッチは、
前記高周波入力信号を前記高周波送信信号として前記第2アンテナ端子に出力する場合には、前記送信バンドパスフィルタと、前記第2送受信フィルタの他端と、を電気的に接続し、
前記第2高周波受信信号を前記第2アンテナ端子から受ける場合には、前記第2受信バンドパスフィルタと前記第2送受信フィルタの他端とを電気的に接続する、
ことを特徴とする、高周波信号送受信回路。 - 請求項4に記載の高周波信号送受信回路であって、
前記高周波入力信号及び前記第2高周波受信信号は、第5世代移動通信システムのバンドn77の高周波信号であり、
前記第2送受信フィルタは、前記高周波入力信号及び前記第2高周波受信信号を通過させ、第4世代移動通信システムのBand3のアップリンク及びBand1のアップリンクの高周波信号を減衰させる、
ことを特徴とする、高周波信号送受信回路。 - 請求項5に記載の高周波信号送受信回路であって、
前記第2送受信フィルタは、ハイパスフィルタ又はノッチフィルタである、
ことを特徴とする、高周波信号送受信回路。
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