JP5962870B2 - フロントエンド回路 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の周波数バンドについて通信を行うマルチバンドの通信装置に設けられ、通信回路とアンテナとの間に設けられるフロントエンド回路に関するものである。
複数の周波数バンドの送受信信号を扱うフロントエンド回路において、例えば特許文献1に示されているように、受信信号を平衡信号に変換し、受信回路に対して平衡信号で出力する回路が構成される場合がある。
図4は特許文献1に示されているマルチバンドの通信装置の回路図である。この例では、2つのアンテナANT1,ANT2、DPDTスイッチ、受信側回路および送信側回路を備えている。受信側回路には、受信側分波器および2つのバラン12,2を備えている。
このように、受信信号を平衡信号に変換してLNA(Low Noise Amplifier)やRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)などに出力することで、受信信号の耐ノイズ性が高まる。
特開2006−237978号公報
図4に示されるようなマルチバンドの通信装置においては、受信側分波器を通過した後、異なる周波数バンドの受信信号が別々のバランによってバランス変換される。このように、従来のマルチバンドの通信装置では、周波数バンドごとにバランを用意するのが一般的であり、周波数バンドが増えるとバランの数も増えて、回路全体の小型化を阻害する要因となっていた。
本発明の目的は、マルチバンドの通信装置に用いられ、受信信号を平衡信号に変換する回路を備えながらも小型化できるフロントエンド回路を提供することにある。
本発明のフロントエンド回路は、次のように構成される。
第1の個別端子および第2の個別端子を含む複数の個別端子と共通端子とを有し、周波数帯域の少なくとも一部が近接または重なっていて、且つ送信周波数帯域を挟まない、周波数帯域の異なる少なくとも2種類の受信信号を前記共通端子に入力し、前記第1、第2の個別端子のうち選択された個別端子に出力し、非選択の端子を接地するスイッチと、
不平衡ポートである第1端子および第2端子、ならびに平衡ポートである第3端子および第4端子を有するバランと、を備え、
前記スイッチの第1個別端子は、前記バランの第1端子に直接的または間接的に接続されていて、前記スイッチの第2個別端子は前記バランの第2端子に直接的または間接的に接続されていて、前記バランの第3端子および第4端子から前記2種類の受信信号が平衡出力されることを特徴とする。
上記構成により、少なくとも2つの周波数バンドの受信信号を平衡信号で出力する機能を備えながらも、周波数バンド毎にバランを設ける必要がないので、フロントエンド回路を小型化できる。
前記スイッチの第1個別端子と前記バランの第1端子との間、および前記スイッチの第2個別端子と前記バランの第2端子との間に、前記2種類の受信信号を通過させるフィルタを備えていることが好ましい。この構成により、信号線数を増やすことなく、受信信号の伝送線路を平衡線路にすることができる。
前記バランは前記2種類の受信信号を通過させる帯域通過特性を備えることが好ましい。この構成により、受信信号を通過させるフィルタをバランで兼ねることになり、フィルタの数を削減できる。
また、本発明のフロントエンド回路は、次のように構成される。
それぞれ共通端子と複数の個別端子とを有し、前記複数の個別端子のうち非選択の端子を接地する第1、第2のスイッチと、不平衡ポートである第1端子および第2端子、ならびに平衡ポートである第3端子および第4端子を有するバランとを備え、
第1のスイッチの共通端子と第2のスイッチの共通端子に、周波数帯域の少なくとも一部が近接または重なっていて、且つ送信周波数帯域を挟まない、周波数帯域の異なる2種類の受信信号が入力され、
第1のスイッチの1つの個別端子は、前記バランの第1端子に直接的または間接的に接続されていて、第2のスイッチの1つの個別端子は前記バランの第2端子に直接的または間接的に接続されていて、前記バランの第3端子および第4端子から前記2種類の受信信号が平衡出力されることを特徴とする。
上記構成により、複数のアンテナが接続される回路構成においても2種類の受信信号を平衡信号に変換して出力できる。
本発明によれば、少なくとも2つの周波数バンドの受信信号を平衡信号で出力する機能を備え、且つ小型のフロントエンド回路が構成できる。
図1(A)(B)は第1の実施形態に係るフロントエンド回路101の回路図である。 図2は第2の実施形態に係るフロントエンド回路102の回路図である。 図3は第3の実施形態に係るフロントエンド回路103の回路図である。 図4は特許文献1に示されているマルチバンドの通信装置の回路図である。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
《第1の実施形態》
図1(A)(B)は第1の実施形態に係るフロントエンド回路101の回路図である。このフロントエンド回路101は、LTE(Long Term Evolution)の周波数バンド1,4を用いる通信装置に設けられる。フロントエンド回路101は、アンテナANTが接続されるアンテナ端子を備える。また、周波数バンド1の送信信号が不平衡入力される端子Band1 Tx、周波数バンド4の送信信号が不平衡入力される端子Band4 Txを備える。さらに、周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を平衡出力する端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx- を備える。
周波数バンド1の受信信号帯域は2110MHz〜2170MHz、送信信号帯域は1920MHz〜1980MHz、周波数バンド4の受信信号帯域は2110MHz〜2155MHz、送信信号帯域は1710MHz〜1755MHzである。すなわち、周波数軸上で周波数バンド1と周波数バンド4の受信信号の周波数帯は一部が重なっていて、且つ周波数バンド1の送信信号の周波数帯域および周波数バンド4の送信信号の周波数帯域を挟まない関係にある。
フロントエンド回路101は、スイッチ20、デュプレクサ31,34、バラン40を備えている。スイッチ20は、共通端子C、第1個別端子T1および第2個別端子T2を有し、周波数帯域の異なる2種類の受信信号を共通端子に入力し、第1、第2の個別端子のうち選択された個別端子に出力する。また、スイッチ20は非選択の端子を高周波的に接地するショート型のSPDT(Single pole, dual throw)高周波スイッチである。
デュプレクサ31は周波数バンド1の送信信号と受信信号を分波するデュプレクサであり、Tx端子からの周波数バンド1の送信信号をアンテナ側のポートへ出力する送信フィルタと、アンテナ側のポートからの周波数バンド1の受信信号をRx端子へ出力する受信フィルタを備えている。このデュプレクサ31の受信フィルタは周波数バンド1の受信信号帯域だけでなく、周波数バンド4の受信信号帯域も通過させる帯域通過特性を有する。また、デュプレクサ34は周波数バンド4の送信信号と受信信号を分波するデュプレクサであり、Tx端子からの周波数バンド4の送信信号をアンテナ側のポートへ出力する送信フィルタと、アンテナ側のポートからの周波数バンド4の受信信号をRx端子へ出力する受信フィルタを備えている。このデュプレクサ34の受信フィルタは周波数バンド4の受信信号帯域だけでなく、周波数バンド1の受信信号帯域も通過させる帯域通過特性を有する。
バラン40は、不平衡ポートである第1端子UB1および第2端子UB2、ならびに平衡ポートである第3端子B1および第4端子B2を有する。
図1(A)はスイッチ20がデュプレクサ31側を選択している状態、図1(B)はスイッチ20がデュプレクサ34側を選択している状態である。図1(A)に示す状態で、周波数バンド1の送信信号は、端子Band1 Tx →デュプレクサ31の送信フィルタ→スイッチ20→アンテナANTの経路で伝送される。アンテナANTからの周波数バンド1の受信信号は、スイッチ20→デュプレクサ31の受信フィルタ→バラン40の第1端子UB1,第2端子UB2→デュプレクサ34の受信フィルタ→スイッチ20の非選択端子(GND)の経路に流れる。そしてバラン40の第3端子B1,第4端子B2からの出力信号が端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx-に出力される。したがって、周波数バンド1の受信信号は平衡信号で出力される。
一方、図1(B)に示す状態で、周波数バンド4の送信信号は、端子Band4 Tx →デュプレクサ34の送信フィルタ→スイッチ20→アンテナANTの経路で伝送される。アンテナANTからの周波数バンド4の受信信号は、スイッチ20→デュプレクサ34の受信フィルタ→バラン40の第2端子UB2,第1端子UB1→デュプレクサ31の受信フィルタ→スイッチ20の非選択端子(GND)の経路に流れる。そしてバラン40の第3端子B1,第4端子B2からの出力信号が端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx-に出力される。したがって、周波数バンド4の受信信号も平衡信号で出力される。
なお、周波数バンド1と周波数バンド4の受信信号の周波数帯は周波数バンド1の送信信号の周波数帯域および周波数バンド4の送信信号の周波数帯域を挟まない関係にあるので、デュプレクサ31の受信フィルタおよびデュプレクサ34の受信フィルタの通過帯域は周波数バンド1および周波数バンド4の送信信号帯域を含まない。したがって、デュプレクサ31の受信フィルタが周波数バンド1および周波数バンド4の送信信号を通過させることはなく、デュプレクサ34の受信フィルタが周波数バンド1および周波数バンド4の送信信号を通過させることはない。
このように、単一のバランを用いながらも、周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を平衡出力することができる。
《第2の実施形態》
図2は第2の実施形態に係るフロントエンド回路102の回路図である。第1の実施形態と同様に、このフロントエンド回路102もLTEの周波数バンド1,4を用いる通信装置に設けられる。フロントエンド回路102は、アンテナANTが接続されるアンテナ端子、周波数バンド1の送信信号が不平衡入力される端子Band1 Tx、周波数バンド4の送信信号が不平衡入力される端子Band4 Txを備える。また、周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を平衡出力する端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx- を備える。
フロントエンド回路102は、スイッチ20、周波数バンド1用の送信フィルタ51、周波数バンド4用の送信フィルタ54、帯域通過特性を有するバラン41を備えている。送信フィルタ51は、Band1 Tx端子から入力される周波数バンド1の送信信号を通過させるバンドパスフィルタであり、送信フィルタ54は、Band4 Tx端子から入力される周波数バンド4の送信信号を通過させるバンドパスフィルタである。
図1に示した例と同様に、スイッチ20は、共通端子Cと、第1、第2の個別端子とを有し、周波数帯域の異なる2種類の受信信号を共通端子Cに入力し、第1の個別端子T1および第2の個別端子T2のうち選択された個別端子に出力する。また、スイッチ20は非選択の端子を高周波的に接地する。
バラン41は、不平衡ポートである第1端子UB1および第2端子UB2、ならびに平衡ポートである第3端子B1および第4端子B2を有する。このバラン41は周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を通過させ、その他の周波数帯域を遮断する帯域通過特性を備えている。すなわち、バラン41は平衡−不平衡変換と受信フィルタを兼ねている。周波数バンド1と周波数バンド4の受信信号の周波数帯は周波数バンド1の送信信号の周波数帯域および周波数バンド4の送信信号の周波数帯域を挟まない関係にあるので、バラン41の通過帯域は周波数バンド1および周波数バンド4の送信信号帯域を含まない。したがって、周波数バラン41が周波数バンド1および周波数バンド4の送信信号を通過させることはない。
図2は、スイッチ20が端子T1側を選択している状態である。図2に示す状態で、周波数バンド1の送信信号は、端子Band1 Tx →送信フィルタ51→スイッチ20の端子T1→アンテナANTの経路で伝送される。アンテナANTからの周波数バンド1の受信信号は、スイッチ20→バラン41の第1端子UB1,第2端子UB2→スイッチ20の端子T2(GND)の経路に流れる。そしてバラン41の第3端子B1,第4端子B2からの出力信号が端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx-に出力される。したがって、周波数バンド1の受信信号は平衡信号で出力される。
図2において、スイッチ20が端子T2側を選択しているとき、周波数バンド4の送信信号は、端子Band4 Tx →送信フィルタ54→スイッチ20の端子T2→アンテナANTの経路で伝送される。アンテナANTからの周波数バンド4の受信信号は、スイッチ20→バラン41の第2端子UB2,第1端子UB1→スイッチ20の端子T1(GND)の経路に流れる。そしてバラン41の第3端子B1,第4端子B2からの出力信号が端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx-に出力される。したがって、周波数バンド4の受信信号も平衡信号で出力される。
このように、単一のバランを用いながらも、周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を平衡出力することができる。
本実施形態によれば、受信信号を通過させるフィルタをバランで兼ねることになり、フィルタの数を削減できる。
《第3の実施形態》
図3は第3の実施形態に係るフロントエンド回路103の回路図である。このフロントエンド回路103には2つのアンテナANT1,ANT2が接続される。アンテナANT1はLTEの周波数バンド1および周波数バンド4の送受信に用いられ、アンテナANT2はアンテナダイバーシティ用のアンテナであり、LTEの周波数バンド1の受信のために用いられる。
また、フロントエンド回路103は、周波数バンド1の送信信号が不平衡入力される端子Band1 Tx、周波数バンド1の受信信号を不平衡出力するBand1 Rx、周波数バンド4の送信信号が不平衡入力される端子Band4 Tx、周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を平衡出力する端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx- を備えている。
フロントエンド回路103は、スイッチ21,22、周波数バンド1用のデュプレクサ31、周波数バンド4用のデュプレクサ34、周波数バンド1,4用の受信フィルタ61、およびバラン40を備えている。
デュプレクサ31は周波数バンド1の送信信号と受信信号を分波するデュプレクサであり、Tx端子からの周波数バンド1の送信信号をアンテナ側のポートへ出力し、アンテナ側のポートからの周波数バンド1の受信信号をRx端子へ出力する。また、デュプレクサ34は周波数バンド4の送信信号と受信信号を分波するデュプレクサであり、Tx端子からの周波数バンド4の送信信号をアンテナ側のポートへ出力し、アンテナ側のポートからの周波数バンド4の受信信号をRx端子へ出力する。このデュプレクサ34の受信フィルタは周波数バンド4の受信信号帯域だけでなく、周波数バンド1の受信信号帯域も通過させる帯域通過特性を有する。受信フィルタ61はアンテナANT2からの周波数バンド1の受信信号を通過させる。受信フィルタ61は周波数バンド1の受信信号帯域だけでなく、周波数バンド4の受信信号帯域も通過させる帯域通過特性を有する。
バラン40は、不平衡ポートである第1端子UB1および第2端子UB2、ならびに平衡ポートである第3端子B1および第4端子B2を有する。
図3に示す例では、スイッチ21はデュプレクサ34側を選択し、スイッチ22は受信フィルタ61側を非選択状態にしている。この状態で、周波数バンド4の送信信号は、端子Band4 Tx →デュプレクサ34の送信フィルタ→スイッチ21→アンテナANT1の経路で伝送される。アンテナANT1からの周波数バンド4の受信信号は、スイッチ21→デュプレクサ34の受信フィルタ→バラン40の第1端子UB1,第2端子UB2→受信フィルタ61→スイッチ22の非選択端子(GND)の経路に流れる。そしてバラン40の第3端子B1,第4端子B2からの出力信号が端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx-に出力される。したがって、周波数バンド4の受信信号は平衡信号で出力される。
図3に示す状態とは逆に、スイッチ21がデュプレクサ31側を選択し、スイッチ22が受信フィルタ61側を選択状態にしている状態であれば、周波数バンド1の送信信号は、端子Band1 Tx →デュプレクサ31の送信フィルタ→スイッチ21→アンテナANT1の経路で伝送される。アンテナANT1からの周波数バンド1の受信信号は、スイッチ21→デュプレクサ31の受信フィルタ→出力端子Band1 Rx の経路で伝送される。アンテナANT2からの周波数バンド1の受信信号の電流は、スイッチ22→受信フィルタ61→バラン40の第2端子UB2,第1端子UB1→デュプレクサ34の受信フィルタ→スイッチ21の非選択端子(GND)の経路に流れる。そしてバラン40の第3端子B1,第4端子B2からの出力信号が端子Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx-に出力される。したがって、周波数バンド1の受信信号も平衡信号で出力される。
周波数バンド1と周波数バンド4の受信信号の周波数帯は周波数バンド1の送信信号の周波数帯域および周波数バンド4の送信信号の周波数帯域を挟まない関係にあるので、デュプレクサ34の受信フィルタおよび受信フィルタ61の通過帯域は周波数バンド1および周波数バンド4の送信信号帯域を含まない。したがって、デュプレクサ34の受信フィルタが周波数バンド1および周波数バンド4の送信信号を通過させることはない。
なお、図3に示した例では、周波数バンド1の送信信号と受信信号を分波するデュプレクサ31を設け、アンテナANT1を周波数バンド1および周波数バンド4の送受信に用いるようにしたが、デュプレクサ31は、周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を平衡出力する回路構成とは直接関係ない。そのため、スイッチ21の端子T1にはデュプレクサ31とは別の回路が接続されていてもよい。また、スイッチ22の端子T1に接続される回路は、周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号を平衡出力する回路構成とは直接関係ない。
本実施形態によれば、複数のアンテナが接続される回路に適用して、2種類の受信信号を平衡信号に変換することができる。
《他の実施形態》
上記各実施形態では、不平衡−平衡変換される不平衡受信信号の電流がSPDTスイッチに流れる例を示したが、このスイッチは3つ以上の個別端子を有するものであっても同様に適用できる。
また、以上に示した実施形態ではLTEの周波数バンド1と周波数バンド4の組み合わせにおいて、受信信号を平衡出力する例を示したが、その他に、周波数バンド1と周波数バンド10、周波数バンド20と周波数バンド28、周波数バンド1と周波数バンド23等についても、2つの周波数バンドの受信信号の周波数帯は2つの周波数バンドの送信信号の周波数帯域を挟まない関係にあるので、同様に適用できる。
また、以上に示した実施形態では、周波数帯域の一部が重なっている2種類の受信信号を扱う例を示したが、周波数帯域の少なくとも一部が近接している関係であっても同様に適用できる。
また、以上に示した実施形態では、周波数帯域の異なる2種類の受信信号をスイッチの共通端子に入力する例を示したが、3種類以上の受信信号を扱う場合にも適用できる。例えば、スイッチの選択された個別端子から複数の周波数バンドの受信信号が出力される構成にも適用できる。
ANT,ANT1,ANT2…アンテナ
B1…第3端子
B2…第4端子
Band1 Tx…周波数バンド1の送信信号入力端子
Band4 Tx…周波数バンド4の送信信号入力端子
Band1/4 Rx+ ,Band1/4 Rx- …周波数バンド1および周波数バンド4の受信信号平衡出力端子
C…共通端子
T1…第1個別端子
T2…第2個別端子
UB1…第1端子
UB2…第2端子
12,2…バラン
20,21,22…スイッチ
31…周波数バンド1用デュプレクサ
34…周波数バンド4用デュプレクサ
40,41…バラン
51…周波数バンド1用送信フィルタ
54…周波数バンド4用送信フィルタ
61…受信フィルタ
101,102,103…フロントエンド回路

Claims (4)

  1. 第1の個別端子および第2の個別端子を含む複数の個別端子と共通端子と、を有し、受信周波数帯域の少なくとも一部が近接または重なっていて、且つ送信周波数帯域を挟まない、周波数帯域の異なる少なくとも2種類の受信信号を前記共通端子に入力し、前記第1、第2の個別端子のうち選択された個別端子に出力し、非選択の端子を接地するスイッチと、
    不平衡ポートである第1端子および第2端子、ならびに平衡ポートである第3端子および第4端子を有するバランと、を備え、
    前記スイッチの第1個別端子は、前記バランの第1端子に直接的または間接的に接続されていて、前記スイッチの第2個別端子は前記バランの第2端子に直接的または間接的に接続されていて、前記バランの第3端子および第4端子から前記少なくとも2種類の受信信号が平衡出力されることを特徴とするフロントエンド回路。
  2. 前記スイッチの第1個別端子と前記バランの第1端子との間、および前記スイッチの第2個別端子と前記バランの第2端子との間に、前記少なくとも2種類の受信信号を通過させるフィルタを備えた、請求項1に記載のフロントエンド回路。
  3. 前記バランは前記少なくとも2種類の受信信号を通過させる帯域通過特性を備える、請求項1に記載のフロントエンド回路。
  4. それぞれ共通端子と複数の個別端子とを有し、前記複数の個別端子のうち非選択の端子を接地する第1、第2のスイッチと、不平衡ポートである第1端子および第2端子、ならびに平衡ポートである第3端子および第4端子を有するバランとを備え、
    第1のスイッチの共通端子と第2のスイッチの共通端子に、受信周波数帯域の少なくとも一部が近接または重なっていて、且つ送信周波数帯域を挟まない、周波数帯域の異なる2種類の受信信号が入力され、
    第1のスイッチの1つの個別端子は、前記バランの第1端子に直接的または間接的に接続されていて、第2のスイッチの1つの個別端子は前記バランの第2端子に直接的または間接的に接続されていて、前記バランの第3端子および第4端子から前記2種類の受信信号が平衡出力されることを特徴とするフロントエンド回路。
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