JP6491242B2 - キャリアアグリゲーションモード用フロントエンドモジュール - Google Patents

Description

本発明は、キャリアアグリゲーションモード用のフロントエンドモジュールに関する。

キャリアアグリゲーション（ＣＡ）を用いたセルラー通信においては、複数のバンドが同時に（シングルモード通過バンド＋ＣＡモードのペアバンドが）アクティブとなることが可能となっている。このようなキャリアアグリゲーションモードにおいては、データ速度を増大するために、複数のフィルタまたはデュプレクサを含む２つ以上の信号経路が並列に回路構成されている。このキャリアアグリゲーションモードにおいてそれぞれのバンドが別々のアンテナを用いていれば問題は起こらない。しかしながら２つのアグリゲートされたバンドに割り当てられた２つの信号経路が同じアンテナに並列にカップリングされている場合、パワー損失を避けるために、互いのローディングまたはブロッキングが必要とされている。

１つのアンテナ（ＡＴ）から出て複数のローノイズアンプ（ＬＮＡｓ）を介して受信器に向かう信号を用いる、受信（ＲＸ）ＣＡモードにおいては、それぞれの通過バンド周波数とペアバンドとの組合せに対し、複数の信号経路が互いにブロッキングせずかつ互いにローディングしないことが重要である。これはさもなければパワー損失および大きな挿入損失をもたらすからである。

ポートＰ１およびＰ２で示される複数の増幅器（ＰＡｓ）から出る複数の信号を用いる、送信（ＴＸ）ＣＡモードにおいては、それぞれの通過バンド周波数とペアバンドとの組合せに対し、複数の信号経路が互いにブロッキングせずかつ互いにローディングしないことが重要である。これはさもなければパワー損失および低い出力パワーならびに低い効率をもたらすからである。

ここではＲＸのＣＡモードに焦点を当てて説明するが、この原理はＴＸのＣＡモードにも適用することができる。

増大するデータ通信量を処理するために、それぞれの周波数帯域に割り当てられた、さらに多くのバンドが規定される。したがって規定されるキャリアアグリゲーションバンドの組合せの数もまた増大する。これらのバンドおよびバンドの組合せの大部分で動作し得るフロントエンドモジュールは、従来の手法で設計したものは大きくかつ複雑になり、その性能に悪影響を与える。このような複雑なフロントエンドは大きな挿入損失（ＩＬ）および小さな絶縁を示す。さらに、開発のためのコストおよび労力が増大し、そしてこれらの開発がビジネスとして成功する可能性は低くなる。

キャリアアグリゲーションのための標準的な手法は、所与のペア周波数バンドＸＸＸでのインピーダンス（帯域外（ＯＯＢ；out-of-band）インピーダンス）とも呼称される）を、開路でのような高インピーダンスに変換する複数の位相シフタを使用することである。１つのＣＡモードにおいて２つのバンドが組み合わされると、各々のバンドはインバンド用にマッチングされ、開路はＯＯＢに対して設定される。通常、ＣＡモード用のこれら２つのバンドは、いわゆる直接マッピングによって制御され得るスイッチに接続されている。これはこのスイッチのすべての投（throws）が独立に制御および駆動され得ることを意味する。こうして単一のバンドモード用の１つの投を駆動することが可能であり、あるいはキャリアアグリゲーションモード用の２つの投の駆動が可能であり、ここで２つのバンドは１つのアンテナ端子またはアンテナ入力に対し並列に接続され、同時刻に同時に動作される。この結果、上記の位相シフタの損失のために、シングルバンド動作モードにおける挿入損失は増大する。これは、使用されているＬとＣの成分が制限されたＱ値を有しているからである。そしてキャリアアグリゲーションモードにおいては、この挿入損失は、上記のペアバンドのローディングによっても同時に増大する。これはペアバンドの、上記のフィルタの制限されたΓ（反射係数）および上記の位相シフタの制限されたＱ値（quality factor）のために、上記のスイッチにおける結合基準面でのＯＯＢ反射係数Γの大きさが、理想的な開路（open）となっておらず有限となっているためである。もう１つの欠点はこの手法が多かれ少なかれ２つの並列のバンドに限定されていることである。

図１はキャリアアグリゲーションモードも、また上記の２つのバンドの１つにおけるシングルモード動作も可能な回路のブロック図を示す。スイッチＳＷの入力は、アンテナ端子ＡＴに接続されている。このスイッチＳＷの第１の出力は、第１の信号経路に接続されている。この信号経路においては、位相シフタＰＳ１が配設されており、またフィルタ手段ＦＭ１も配設されており、これら両者は直列に回路接続されている。この位相シフタＰＳ１は、第２の信号経路のバンド内の信号に対し高インピーダンス状態となるように調整されている。この第２の信号経路は、このスイッチＳＷの第２の出力に接続されており、第２の位相シフタＰＳ２および第２のフィルタ手段ＦＭ２を備える。この第２の位相シフタＰＳ２は、第１のバンド内の信号に対し高インピーダンスを設定するように調整されている。さらなる動作に対してそれぞれの信号を提供する端子をＰ１，Ｐ２とする。

キャリアアグリゲーションモード内のマルチプレキシングのもう１つの手法が図２に示されている。ペアバンドの周波数に対応するＯＯＢでの高インピーダンスとなる開路を実現するために、位相シフタの代わりに、直列の共振器Ｒ１、Ｒ２が用いられている。図１は、図１の位相シフタＰＳがそれぞれ共振器Ｒ１，Ｒ２で代替された回路を示している。

キャリアアグリゲーションモード用の第３の手法は、図３に示す直接マルチプレキシングである。この場合スイッチは全く関与せず、それぞれがフィルタ手段ＦＭを備える上記の２つの信号経路は、マッチング用および組合せ用のネットワークＭＮを介して接続されている。このマッチング用および結合用のネットワークＭＮは、ＯＯＢ／ペアバンド周波数に対する適合したインバンド周波数および良好な分離度をもたらし、ここではフィルタの入力アドミッタンスの帯域外キャパシタンス（out-of-band capacitance）を有する共振が利用されている。この手法は、実際には、２つの異なるバンドで動作する２つの信号経路の並列回路に限定されている。

さらに既定のバンドの組合せのセット用のキャリアアグリゲーションを可能とする、異なるバンド（複数）の多重化用のフロントエンドモジュールを構成する場合は、これに対応した数の投を有するスイッチが必要となる。異なるバンドの組合せが用いられる、世界の様々な地域でのローミングを可能とするために、通常１０より多い投が必要である。

図４は、このような既知の、例示の回路ブロック図を示す。この図は、ダイプレクサＤＩＰに接続されたアンテナ端子ＡＴを示す。この２つの出力は、それぞれスイッチＳＷに接続されている。この図に示す上側のスイッチＳＷは、ＳＰ１２Ｔスイッチであり、これはこのスイッチＳＷが、スイッチ入力を、このダイプレクサを１２個のスイッチ出力の１つと、すなわち所望の組合せにカップリングすることを意味している。これらの出力へは、異なるバンド（複数）における異なる信号経路（複数）が接続されている。これらの信号経路の一部はフィルタ手段を備え、これらの信号経路の一部は、規定されるキャリアアグリゲーションモード用に選択可能なこれらのバンド用の位相シフタを備える。このダイプレクサＤＩＰの第２の出力は、この実施形態では、７個の投を有するＳＰ７ＴスイッチＳＷ’に接続されている。このスイッチへは、異なるバンド（複数）に割り当てられたそれぞれの番号の信号経路が接続されている。

図４に示すようなフロンドエンドモジュールは、様々な問題をもたらす。第１に、８個以上のスイッチ投(switch throws)のスイッチにおいては、交差点が発生し、投の数の増加と共に挿入損失が益々増加し、他方で、信号経路間あるいはそれぞれの信号経路用のルーティング配線間のカップリングによってマッチングおよび絶縁が劣化する。カップリングの大部分はこのスイッチ領域の回りで起こる。さらに、このスイッチの直線性が大きな投数に対して悪化する。

第２に、このスイッチを介して並列に回路接続された全てのバンドによって、全ての異なるキャリアアグリゲーションバンドの位相シフタとの組合せを指定することがより困難となる。設計はさらに複雑になり、あるいは殆ど不可能になり、サイズが巨大になり、またあまりに大きな挿入損失をもたらす。

第３に、このような多数のバンドおよびキャリアアグリゲーションバンドの組合せによって、全てのバンドおよびバンドの組合せを１つのモジュールに組み込むことはメーカーのビジネスにとって魅力が無いからである。これより小型化の手法を用いることがもっと経済的であるが、これはせいぜいモジュラー化して設計することや、必要ならばさらなる部品のプラグアンドプレイによって拡張されることである。

本発明の目的は、シングルバンドモードにおいて、およびキャリアアグリゲーションモードにおいても動作することができる経済的なバンド（複数）のセットを含むフロントエンドモジュールを提供することである。このフロントエンドモジュールのアーキテクチャは、柔軟性が有り、拡張可能であり、また図４に示すような既知のフロントエンドよりも良好な性能を示さなければならない。

この課題およびさらなる課題は、請求項１に記載のフロントエンドモジュールによって解決される。このフロントエンドモジュールの有利な実施形態および変形例は、さらなる請求項で示される。

本発明は、サブモジュールによって拡張可能なコアバンド（複数）に限定されているフロントエンドモジュールを開示し、これはスイッチの大きな投数を回避し、この大きな投数のスイッチによってもたらされる大きな挿入損失、不十分な絶縁、および悪い直線性を回避する。そこで、代わりに本発明は、第１のスイッチと第２のスイッチのカスケードを用いる。このフロントエンドモジュールは、少なくとも１つのキャリアアグリゲーションモードで動作することができ、この際この第１のスイッチの異なる出力にカップリングされる信号経路（複数）が組み合わされる。

本発明によるフロントエンドモジュールは、ｋ個の出力を有する第１のスイッチの入力に接続されたアンテナ端子を備え、ここでｋは３以上の整数である。

さらに第２のスイッチが、この第１のスイッチの設定によってルーティングされ得る、少なくとも２つの異なる経路を介して、この第１のスイッチの１つの出力に接続されている。第１のルートは、バイパスを介して上記の第１のスイッチを直接上記の第２のスイッチの入力と接続する。第２のルートは、第１のノッチを備える第１のノッチ経路を介して、上記の第１のスイッチの出力を上記の第２のスイッチの入力と接続する。第３のルートは、上記の第１のスイッチのもう１つの出力を、第１の補助通信システムのバンドに割り当てられた第１の補助信号経路と接続する。

この第１の補助信号経路は、たとえばこの補助通信システムのバンド用のフィルタを含むフィルタ経路であってよい。

このノッチ経路内のノッチは、この第１の補助通信システムのバンドに割り当てられたノッチ周波数用に対して高インピーダンスとなるように調整された共振器を備える。

上記の第２のスイッチには、少なくともｎ個の出力があり、各々の出力は、それぞれの主通信システムのバンドに割り当てられた主信号経路に接続されており、ここでｎは２以上の整数である。

本発明によるフロントエンドモジュールは、これらの複数の主バンドの１つまたは上記の補助通信システムのシングルバンド動作モードで動作するように調整されている。さらに、第１のキャリアアグリゲーションモードにおいては、本モジュールはこれらの主バンドの１つと上記の補助バンドにおいて同時に動作することができる。シングルバンド動作モードおよび第１のキャリアアグリゲーションモードは、上記の第１のスイッチおよび／または上記の第２のスイッチによって設定することができる。有利には、上記の第１および第２のスイッチは、それぞれ直接マッピングによって設定されてよい。

上記の第１のキャリアアグリゲーションモードにおいては、主信号経路は、少なくとも１つの第１のノッチ経路を介して上記のアンテナ端子にカップリングされており、上記の第２のスイッチはこの主経路を可能としている。これと同時に第１の補助信号経路は、上記の第１のスイッチの１つの投（出力）を介してこの主信号経路に対して並列に、上記のアンテナ端子とカップリングされている。

本発明の最も単純な実施形態においては、上記の第１のスイッチは、４個の出力を備える。設けられた全ての信号経路を接続するために単一のアンテナスイッチを有するフロントエンドモジュールと比べて、ここで提案するフロントエンドモジュールは、既知の手法のアンテナスイッチと同等であるがより少ない数の投を有する第１のスイッチを用いる。このような投の少ないスイッチは、望ましくない損失を生じない。

上記のノッチ経路におけるノッチ（複数）は、上記のペアバンドに対する開路を実現するためである。それぞれのノッチ経路は、キャリアアグリゲーションモードにおいて必要な場合にのみ主信号経路に接続される。シングルバンド動作モードにおいては、信号は、上記のバイパスを介して、上記の第１のスイッチから上記の第２のスイッチへ、そしてこの第２のスイッチからそれぞれの主信号経路へルーティングすることができる。以上のようにして、上記のノッチは、このモードにおいて全く損失を生じない。

さらに、もしこのノッチによってブロッキングされているバンドが異なるアグリゲーションモード（複数）の異なるバンドの組合せ（複数）のメンバである場合、各々のノッチは多重に使用されてよい。この際少なくとも１つの成分を保存することができ、この設計は簡易化される。

上記の補助信号経路は、厳しい仕様を有し、このためこれより低損失で設計することが難しいバンドに割り当てられてよい。ここで提案するフロントエンドモジュールにおいては、この補助信号経路は、上記の第１のスイッチを介して直接上記のアンテナに接続されており、２つのスイッチのカスケードを通過する必要がない。これよりこのバンドは高度な仕様で別に処理することができ、したがって最適化することができる。以上のようにして低損失動作がシングルバンド動作において、またキャリアアグリゲーションモードにおいても可能である。上記の第１の補助経路を通る信号のルーティングは、大きな絶縁度でかつ信号線の交差無しに行うことができる。

上記の補助信号経路のバンドを含むキャリアアグリゲーションモードにおける上記のペアバンドの信号のブロッキングすなわちこの信号をローディングしないために、位相シフタがこの補助信号経路において使用されてよい。もし位相シフタが、ブロッキングされるバンドの周波数に対し高インピーダンスを生じるように設定されていると、この位相シフタは所与の周波数の信号をブロッキングすることができる。

さらに、主信号経路にも位相シフタが設けられてよい。さらに多くのキャリアアグリゲーションモードが実行されなければならない場合、上記の第１のスイッチの出力を上記の第２のスイッチの入力に接続するために、さらなるノッチ経路（複数）が設けられてよい。代替として、キャリアアグリゲーションモードにおけるブロッキングは、キャリアアグリゲーションモードにおいて並列にカップリングされるバンド（複数）の各々において位相シフタ（複数）を設けることによって達成されてよい。

上記の第１のスイッチは、それぞれ上記の第１のスイッチの出力を上記の第２のスイッチの入力とカップリングする、選択された信号経路を通る信号のルーティングを可能としている。バイパスは第１および第２のスイッチを直接カップリングする。したがって、このバイパスを通ってあるいはこのノッチ経路を通って上記の信号がルーティングされる際に、上記のノッチ経路はスイッチオンまたはオフされてよい。キャリアアグリゲーションモードにおいては、それぞれのノッチ経路は、主信号経路と上記の補助信号経路とにおける同時動作が必要な場合に、アクティブとなる。

上記の第１のスイッチのさらなる出力（複数）は、１つの回路に接続されてよく、この回路は、シングルバンドのみ用の信号経路あるいはマルチプレクサ等であってよく、このマルチプレクサによってこの第１のスイッチのさらなる出力が多数の信号経路に接続される。このようなマルチプレクサは、たとえばダイプレクサまたは第４のスイッチであってよい。

位相シフタは、一般的には信号経路において、該当するバンドが所定のＣＡバンドの組合せに関与する時に使用される。共振器は一般的には、バンドが２つ以上のＣＡバンドの組合せに関与する場合に使用される。最初の場合に対しても共振器あるいは共振器＋位相シフタの組合せを使用することは、挿入損失が改善された手法を実現するために好ましいことである。

本発明によるフロンエンドモジュールの１つの実施形態においては、２つ以上の異なる第１のキャリアアグリゲーションモードが交互に設定される。これらの第１のキャリアアグリゲーションモードの各々において、これらの主信号経路のそれぞれがアクティブ状態で、上記の第１の補助通信システムに対し開路となっている上記のノッチ経路を介して上記のアンテナ端子にカップリングされている。同時に上記の第１の補助信号経路は、上記の第１のスイッチのそれぞれの設定によってアクティブ状態でこのアンテナ端子に接続される。これは１つのノッチ経路が２つの第１のキャリアアグリゲーションモードにおける２つの異なるバンドの組合せに用いられることを意味する。このような組み合わせは、上記の補助バンドと２つ以上の主信号経路とを含む。

もう１つの実施形態によれば、上記の主信号経路（複数）の１つおよび上記の第１の補助経路（複数）の１つから別々に選択された２つのさらなる信号経路を上記のアンテナに並列に接続することによって、もう１つのキャリアアグリゲーションモードを設定することができる。これらのさらなる信号経路の各々は、それぞれのさらなるキャリアアグリゲーションモードのペアバンド内の周波数を有する信号に対して相互に開路状態を提供するように調整された１つの位相シフタを備える。上記のそれぞれの主信号経路は、上記のバイパスを介して上記の第１のスイッチに接続されている。

上述したように、これらのさらなるキャリアアグリゲーションモードは、上記のさらなるキャリアアグリゲーションモードにおいて、各々の信号経路に配設された位相シフタ（複数）によって可能とすることができる。この実施形態は、想定されるスイッチ設定によって常に可能であるシングルバンドモード以外に、上記のさらなるキャリアアグリゲーションモードにおいて組み合わされるバンド（複数）が、このキャリアアグリゲーションモードにのみ使用される場合に好ましいものである。

１つの変形例においては、本発明によるフロントエンドモジュールは、第３のスイッチを介して選択される一連の第３の信号経路（複数）に接続する第２のアンテナ端子を備える。これはこのモバイル通信装置によって提供される第２のアンテナを必要とする。この第３の信号経路（複数）の各々は、上記の主信号経路に割り当てられたバンド（複数）の周波数より高い周波数を有するハイバンドにおいて動作するように割り当てられてよい。代替として、もしこの主通信システムのバンド（複数）がこのハイバンドに設置されている場合、上記の第３の信号経路（複数）はローバンド領域で動作するように割り当てられてよい。これに合わせて、上記の第２のアンテナがローバンド周波数での動作に対して最適化されてよい。

この実施形態においては、上記の第３のスイッチの１つの投が、選択された１つの第３の信号経路を上記の第２のアンテナ端子に接続する。こうすることで、この各々の第３の信号経路と、上記の第１のスイッチを介して接続されるかあるいは上記の第２のスイッチに接続されて上記の第１のアンテナ端子に接続されるもう１つの信号経路とのＣＡバンドの組合せが、上記の第１のアンテナと上記の第２のアンテナとの間の充分な絶縁を必要とするアンテナマルチプレキシングによって実現することができ、また位相シフタまたは共振器のような追加の手段をこのフロントエンドモジュールに必要としない。さらにこの各々の第３の信号経路と、上記の第１のスイッチを介して接続されるかあるいは上記の第２のスイッチに接続されて上記の第１のアンテナ端子に接続されるもう１つの信号経路との間の絶縁が大きくなる。

第２のアンテナのさらなる利点は、この第２のアンテナの周波数最適化が可能であるということであり、この最適化は広周波数帯域に対するよりも狭周波数帯域に対して効果的である。以上より２つのアンテナを、特定の周波数帯域に割り当てることができる。この特定の周波数帯域はローバンドおよびハイバンドであってよい。

これらのアンテナに周波数帯域を割り当てるための他の方法は、これらのアンテナが取り込む基本周波数の高調波に関して行われてよい。これは第１のアンテナが第１の周波数帯域およびこの第１の周波数帯域の高調波である第２の周波数帯域に割り当てられなければならないことを意味している。ここで第２のアンテナは、この第１の周波数帯域およびその高調波帯域と異なる周波数帯域に割り当てられてよい。

本発明のもう１つの実施形態によれば、本発明によるフロントエンドモジュールは、第４のスイッチを備え、この第４のスイッチの入力は、上記の第１のスイッチの出力に接続されている。この第４のスイッチは、第４の信号経路（複数）の各々に接続されており、これらの第４の信号経路の各々はそれぞれの第４の通信システムのそれぞれのバンドに割り当てられている。これらの第４の通信システム（複数）の選択されたバンド（複数）は、キャリアアグリゲーションモード用に使用されてよい。ＯＯＢ周波数（複数）用の開路は、それぞれの位相シフタまたはノッチをこのような第４の信号経路内に組み入れることによって設定することができる。これは上記の第１のスイッチが上記の主信号経路、上記の第３の信号経路、および上記の補助信号経路を同じアンテナ端子に交互に接続することを可能とし、またはキャリアアグリゲーションモードが設定されている場合は、これらは並列であってよい。

上記の第４のスイッチ、上記の第４の信号経路、および上記の第３の信号経路（複数）の一部も、特定ユーザ用であり得るサブモジュール上に配設されてよい。「コアバンド（複数）」または主バンド（複数）に加えて、世界の１つの地域で特定の他のバンド（複数）が必要となっている場合、これに合わせた信号経路（複数）が上記のサブモジュールを介して、第３および／または第４の信号経路として組み込まれてよい。

もう１つの可能性はバンド（複数）およびそれぞれの信号経路を、それらの周波数帯域に応じてグループ化することである。例として、上記の第３の信号経路（複数）は、たとえば２．３ＧＨｚより上に設置され得る高周波数帯域において動作するハイバンド（複数）に割り当てられてよい。

このような第３および第４のスイッチ、およびこれらの各々の信号経路（複数）は、この第３および第４の信号経路が上記の主信号経路からも、また補助信号経路（複数）からも分離することができ、これによってこれら２つのグループの信号経路の間の絶縁が強化されるという利点を有する。

もう１つの実施形態によれば、第１の補助信号経路（複数），主信号経路（複数），および第３の信号経路（複数）の各々は、バイパス，デュプレクサ，フィルタ，伝送ライン，または位相シフタ，または共振器の少なくとも１つを備える。バイパスは、そこにディスクリート素子が全く無い信号ラインである。ただし、バイパスは、インダクタンスまたはキャパシタンスであり得る、伝送ラインの寄生的な特性を有し得る。

上記の信号経路（複数）の各々は、直列および／または並列の、１つ以上のディスクリートまたは寄生的なインダクタンスおよび／またはキャパシタンスを有し得る。デュプレクサ（複数）およびフィルタ（複数）が、上記の信号経路が動作する周波数帯域である、この信号経路のバンドに割り当てられる。この位相シフタは、特定のペアバンドの位相を開路状態にシフトするように調整されており、これによりこのペアバンドの周波数に対する高入力インピーダンスを提供する。伝送ラインは、デュプレクサまたは位相シフタまたは共振器と共に動作することができる。

もう１つの実施形態によれば、１つのキャリアアグリゲーションモードのみを可能とするために必要な全ての素子が、主モジュールへの１つのアドオンとして組み込むことができる１つのサブモジュール上に配設されている。これはこのサブモジュールを有しないフロントエンドモジュールが、このキャリアアグリゲーション用のサブモジュールの代わりに他の素子を組み込むことなく、このサブモジュールを複数のシングルバンドモードで交互に動作することができるという利点を有する。これは、このキャリアアグリゲーションサブモジュールが省略された場合、上記のアンテナに直接カップリングされ得る第２のスイッチによって選択可能な主信号経路のみがもし存在しているならば当てはまることである。このサブモジュールが省略された場合、挿入損失および占有面積およびこれに付随するコストが小さくなる。

上記の第２のスイッチに接続されてよい、また第４のスイッチに接続される可能性のある、新たな第１のスイッチを挿入すると、さらに多くのバンド、またこれによりさらに多くの信号経路が上記のアンテナポートにカップリングされ得る。この代替の第１のスイッチのさらなる出力は、補助信号経路（複数）と接続されてよい。

上記のキャリアアグリゲーションサブモジュールの他に、上述したフロントエンドモジュールの部品の他の部品が、分離されて少なくとももう１つのサブモジュールに集積されてよい。上記のフロントエンドモジュールの全てのサブモジュールは、上記の主モジュールのフロントエンドモジュールに搭載されて電気的に接続されてよい。上記のフロントエンドモジュールは、主モジュールおよびサブモジュール（複数）を全てまとめたものである。

１つの実施形態においては、上記のノッチ経路における少なくとも１つのノッチを形成する少なくとも１つの共振器は、１つのキャパシタンス素子（すなわちキャパシタＣ）と１つのインダクタンス素子（すなわちインダクタＬ）との並列回路を備え、直列に接続されている。

もう１つの実施形態においては、上記の共振器は、１つのキャパシタンス素子と１つのインダクタンス素子との直列回路を備える。

上記の実施形態の直列に接続されたスイッチと並列ＬＣ共振器の組合せは、直列ＬＣ共振器と直列接続されたスイッチで置き換えられ、並列に接続されている。開路状態を実現するために、この実施形態はその長さがペアバンドの１／４波長と一致する、直列の伝送ラインを使用している。

さらに各々の共振器は、上記のＯＯＢ反射係数Γの角度をそれぞれ開路状態の方向に逆向きに回転するために、１つのシャントインダクタンス素子または直列伝送ラインにカップリングされてよい。

上記のノッチ経路において、または可能性として他のいかなる信号ラインにおいて、各々のキャパシタンス素子およびインダクタンス素子は、上記のフロントエンドモジュールの上に搭載されるディスクリートデバイスとして形成されてよい。代替として、これらの素子は、このモジュールの基板内の集積素子として実現されてよい。この場合この基板は、積層体または多層セラミックとして形成された多層基板であり、たとえばＬＴＣＣまたはＨＴＣＣセラミック基板である。これらの素子は、その素子に必要なＱ値に合わせて選択されてよい。高Ｑ値は、その仕様が高Ｑ値の素子でのみ満足され得るようなバンドに割り当てられた信号経路に配設された素子に対して必要となり得る。ディスクリートな素子は、集積されたインダクタンス素子よりも通常高いＱ値を示す。ディスクリートな素子と集積された素子とを組み合わせることも可能である。このようなハイブリッド共振器は、好ましくはＬＴＣＣに集積されたキャパシタンス素子および上に搭載されたディスクリートな高Ｑ値インダクタンス素子を用いる。

上記の伝送ライン素子の各々は、ディスクリートなものかまたは、たとえばルーティングによる寄生的なものであってよい。

上記の少なくとも１つのノッチ経路における共振器は、上記の第１のキャリアアグリゲーションモードの１つにおいて、上記の補助通信システム、およびこのノッチ経路に接続された上記の主信号経路と共にアクティブとなる第４の通信システムのバンドの周波数にチューニングされてよい。この共振器は、このキャリアアグリゲーションモードにおけるペアバンドの周波数用の高インピーダンス素子を形成する。

本発明によるフロントエンドモジュールは、異なる品質の異なる投を有する工夫されたスイッチを備えてよい。高品質の投（複数）は、このスイッチの高リニアリティを提供し、また従来技術で知られている。このような高品質の投は、もしこのスイッチがトランジスタで形成されている場合、ゲート幅が強化されたものを用いて設計されてよい。さらなる高品質の投は、より良好な絶縁を有する投とするために、ゲート幅が強化された２つのトランジスタを並列に使用してよい。このような高品質の投の大きな労力および大きなコストにも拘わらず、その好ましい効果は、こうして改善されたスイッチを魅力的なものにしている。この高品質なスイッチにより、このフロントエンドモジュールは、このフロントエンドモジュール内でさらに多くの信号経路を組み合わせることによりさらに複雑に設計することができる。この改善されたスイッチの好ましい効果により、これを用いない場合に発生する問題を低減することができる。

概略的かつ正確な縮尺でない添付の図を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
位相シフタ（複数）を使用したキャリアアグリゲーションを示す。 共振器（複数）を使用したキャリアアグリゲーションを示す。 ネットワークの組合せ／マッチングを用いた、直接ダイプレキシングによるキャリアアグリゲーションを示す。 バンドペアのキャリアアグリゲーションを可能とする公知のフロントエンドを示す。 本発明による第１のフロントエンドモジュールを示す。 本発明による第２のフロントエンドモジュールを示す。 本発明による第３のフロントエンドモジュールを示す。 本発明による第４のフロントエンドモジュールを示す。 本発明によるモジュールにおいて使用される３つの共振器を示す。 本発明によるモジュールにおいて使用され得るチューナブル共振器を示す。 本発明によるモジュールにおいて使用され得るスイッチの特有の投（複数）を示す。

図５は、本発明による第１の実施形態を示す。基本的に本発明による新しいフロントエンドモジュールは、１つの第１のスイッチＳＷ１と１つの第２のスイッチＳＷ２のカスケードである。第１および第２のスイッチは、少なくとも３つの異なる信号経路によって接続されている。これらの接続経路の１つは、位相シフタが無くかつ共振器が無い、バイパスＢＰであり、第１および第２のスイッチを直接接続している。少なくとも１つのノッチ経路ＮＰ１，ＮＰ２は、第１のスイッチＳＷ１のもう１つの出力ＯＰ１を第２のスイッチＳＷ２の入力に接続している。このノッチ経路ＮＰは、１つのノッチを備え、このノッチは１つの共振器Ｒ１を備える。さらなるノッチ経路ＮＰ２およびその他は、第１のスイッチＳＷ１のさらなる出力を、さらなるノッチが配設されている第２のスイッチＳＷ２の入力と接続している。これらのノッチは、キャリアアグリゲーションモードのペアバンド内の周波数に対して高インピーダンス状態となるようにチューニングされている。

これらの経路においては、所定のインピーダンスレベルを維持するため、または部品を接続する前にこれらをマッチングするために、マッチングが必要である。このようなマッチングは、一般的に行われていることであり、したがって本願の図面には示されておらず、また本願明細書にも述べられていない。したがって、直接の接続であってもすでに、ディスクリート的かあるいは寄生的なマッチング素子を含んでよい。

第１のスイッチＳＷ１のさらなる出力ＯＰ１は、第１の補助信号経路ＡＵＸに接続されており、この第１の補助信号経路には１つの位相シフタＰＳ５が配設されている。

この第１のスイッチＳＷ１は、この出力に接続された、さらなる経路（複数）ＦＰを備えてよく、これらの内１つが図に示されている。しかしながらこの第１のスイッチＳＷ１が少ない数の投または出力を有すると、このスイッチが簡単かつ低損失となるので有利である。

この第１のスイッチＳＷ１は、１つ以上の出力を有するこのスイッチの入力に接続されているアンテナ端子ＡＴに接続することができる直接マッピングスイッチである。このスイッチは、直接マッピングを可能とするためにＭＩＰＩインタフェースによって制御されてよい。

第２のスイッチＳＷ２は、少ない数の投を有する、同じ簡単な設計のものであってよい。この第２のスイッチの入力は、上記の第１のスイッチの出力をこの第２のスイッチＳＷ２の出力（複数）ＯＰ２に接続された１つ以上の主信号経路と接続するための、この第１のスイッチの１つの出力への接続経路によってカップリングされている。図では４つの主信号経路が示されており、それぞれ１つの出力ＯＰ２と端子Ｔ１−Ｔ４との間に延在している。これらの主信号経路は、ワイヤレス通信システムまたは無線システムの異なるバンド（複数）に割り当てられている。これらの主信号経路をフロントエンドモジュールの後段のそれぞれの送受信ユニットに接続するためのインタフェースまたは端子は、この図でＴ１〜Ｔ４で示されている。

これらの主信号経路の各々は、キャリアアグリゲーションモードにおけるペアバンドの周波数（複数）に対して開状態をもたらすように設計されている位相シフタＰＳ１，ＰＳ３を備えてよい。

図において、第１および第２のスイッチは、異なるサブモジュール上に配設されており、ここで第１のモジュールは、この第１のスイッチおよび上記の接続信号経路（複数）を備えるキャリアアグリゲーションモジュールＣＡＭである。第２のモジュールは、第２のスイッチと上記の主信号経路（複数）を備える主モジュールＭＭである。

この主モジュールＭＭは、上記の第２のスイッチの入力を上記のアンテナ端子と直接接続することにより、上記の４つの主信号経路に割り当てられた４つのバンドの各々の単一のバンドにおけるシングルモード動作を可能とし得るものである。上記のキャリアアグリゲーションモジュールＣＡＭをアンテナ端子ＡＴと上記の第２のスイッチとの間に挿入することは、上記の補助信号経路ＡＵＸにおいて、少なくとも１つのキャリアアグリゲーションモードならびにシングルモード動作を可能とする。

この主モジュールＭＭは、さらに上記の主信号経路（複数）に配設されたフィルタ（複数）およびデュプレクサ（複数）を備えてよい。これらの主信号経路のバンド（複数）は、必要不可欠な主バンド（複数）となるように選択され、またすべてのモバイル電話に提供されなければならない。もし要求があれば、この主モジュールＭＭは、カストマの仕様に応じてさらなる信号経路（複数）を備えてよい。

上記のキャリアアグリゲーションモジュールＣＡＭは、アンテナ端子ＡＴと、さらなるサブモジュールまたはさらなる信号経路との間のインタフェースとして機能し得るものである。

図５に示すフロントエンドモジュールを用いて、接続された信号経路（複数）の各々は、シングルモード動作において別々に指定されてよい。こうして第２のスイッチＳＷ２の出力ＯＰ２に接続されている信号経路（複数）は、この第２のスイッチＳＷ２をそれぞれの投１〜４に切り替えることにより指定される。この場合、第１のスイッチＳＷ１は、バイパスＢＰに切り替えられる。このバイパスＢＰは図では第２の投となっている。バイパスとはアンテナ端子ＡＴが第２のスイッチの入力に直接接続されることを意味する。

第１の補助通信システムに割り当てられた第１の補助信号経路は、第１のスイッチＳＷ１の第５の投を介してアンテナ端子ＡＴに切り替えることができる。アンテナ端子と送受信機との間には第２のスイッチが全く設けられていないので、この補助信号経路は、本願の図に示すものでは最も挿入損失の小さい信号経路である。これより好ましくはこの補助信号経路は、高度な技術的要求または所与の仕様を実施する際に注意を要する外部バンドまたは特別なバンドに接続するために使用されてよい。このような特別な仕様は、他のバンド（複数）の帯域を越える高周波によるものであり得る。図５に示す構成を用いて、このような外部通信システムの高度な仕様を満足することができる。

上記のシングルバンド動作モードの他に、少なくとも３つの異なるキャリアアグリゲーションモードを図５に示すフロントエンドモジュールを用いて設定することができる。第１のキャリアアグリゲーションモードにおいては、端子Ｔ２に接続されている、その信号経路の主通信システム、および第１の補助通信システムＡＵＸは同時にアクティブになっている。この際このモードは上記のスイッチによって設定され、２つの信号経路が第１のアンテナ端子ＡＴの接続される。このモード用に、上記の第１のスイッチが、第１のノッチを有するノッチ経路を可能とする第３の投に設定される。このノッチは、このノッチ経路における第１の共振器Ｒ１によって実現されている。第１の補助経路ＡＵＸに接続された上記の第１のスイッチの５番目の投は、同時に閉じられて（アクティブとなって）いる。第１の共振器Ｒ１は、補助通信システムの周波数（複数）を遮断し、これによって第２のスイッチの第２の投に接続された信号経路のローディングを防止する。上記の補助経路に配設された位相シフタＰＳ５は、端子Ｔ２に接続された通信システム（複数）に割り当てられた周波数（複数）に対し開状態をもたらす。

第２のキャリアアグリゲーションモードにおいては、端子Ｔ４およびＴ５にカップリングされた通信システムは、端子Ｔ５に接続された上記の補助通信システムの周波数に対するノッチとして同じ共振器Ｒ１を用いて結合されている。

一般的には、位相シフタＰＳ５の値は、Ｔ４を用いたＣＡモードに対するものと、Ｔ５を用いたＣＡモードに対するものとで異なっている。したがって位相シフタＰＳ５は、部品表（ＬＯＭ）においては可変にチューニングされるものであり、すなわち位相シフタＰＳ５は、上記のＣＡモジュールＣＡＭの外側にあってカスタマによってチューニングすることができるものである。

第３または第４のキャリアアグリゲーションモードにおいては、端子Ｔ１またはＴ３に接続された主信号経路（複数）は、それぞれの主信号経路が上記の補助経路であるペアバンドの周波数（複数）によってローディングされることを避けるために、それぞれ位相シフタＰＳ１およびＰＳ３を用いてこの補助経路にカップリングされている。この場合第１のスイッチと第２のスイッチとの間のバイパスＢＰが用いられてよい。

図５に示す実施形態に基づいて、たとえばさらなる信号経路ＦＰを介して、第４のスイッチＳＷ４が第１のスイッチＳＷ１に接続されてよい。

図６はこのような構成を示している。これらのさらなる経路あるいはこの第１のスイッチＳＷ１がイネーブルとなりまたアクティブとなった場合に、この第４のスイッチを介して、一連の第４の信号経路（複数）が上記のアンテナ端子にカップリングされる。この第４の信号経路（複数）は、この第４のスイッチのそれぞれの端子Ｔ６〜Ｔ９から出力まで続いており、シングルバンド動作において、このスイッチＳＷ４の１つの投を選択することによって指定することができる。これらの経路も、２つの第４の信号経路の間、または第４の経路と第１の補助経路ＡＵＸと主信号経路との間でキャリアアグリゲーションモードを可能とするために、位相シフタを含んでよい。これらの経路の各々は、さらにフィルタ（複数）またはデュプレクサ（複数）を含んでよい。

上記の第４の通信システムのバンドが上記の主通信システム（複数）に割り当てられたバンド（複数）の周波数帯域の上または下の周波数帯域に割り当てられることによって、これらの主通信システムのバンドは、上記の第４の通信システムのバンドと異なっていてよい。たとえば、この第４のバンドがハイバンドの周波数帯域に合わせら得るのに対し、これらの主バンド（複数）は、ローバンドの周波数帯域に合わせられ得る。これらのバンドの分離は、カストマの要求あるいは技術的な要求のいずれによっても行われ得る。

上記のフロントエンドモジュールのバンド（複数）を、別のクラス分けによって区別することが可能である。６００〜１０００ＭＨｚの周波数（複数）を含むローバンド部分、１４００〜１５００ＭＨｚの周波数（複数）を含む日本向けバンド部分、１７００〜２２００ＭＨｚの周波数（複数）を含むミッドバンド、および２３００〜２７００ＭＨｚの周波数（複数）を含むハイバンドを区別することが可能である。これら４つのグループすなわち周波数帯域を真ん中でハイバンドグループとローバンドグループに分けるようにすることが可能である。さらにこれら４つの周波数帯域を、基本周波数とそれぞれの高調波周波数帯域とが組み合わされることでグループ分けすることも可能である。これは、ローバンド帯とミッドバンド帯、および日本向け周波数帯域とハイバンド周波数帯域に対して可能である。

さらなる信号経路（複数）のグループのアンテナ端子への接続を可能とするために、上記の第１のスイッチの空いた投に、さらなるスイッチが接続されてよく、この接続はこの第１のスイッチとこのさらなるスイッチのカスケードによって行われる。

モバイル電話に存在する第２のアンテナ端子ＡＴ２および２つのアンテナを用いて、上記のフロントエンドの複雑さが低減される。これは、もしこれらのアンテナが充分な絶縁を有していれば、ＣＡバンドの組合せがアンテナマルチプレキシングに基づくことが可能であるからである。図７はこのような手法を示している。第１のアンテナ端子ＡＴ１は、たとえば図５または６に示すように、上記の第１のスイッチＳＷ１に接続されており、これに対し第２のアンテナ端子ＡＴ２は、第４のスイッチＳＷ４も接続されている。２つのアンテナ端子は、この第１のアンテナ端子カップリングされたバンド（複数）とこの第２のアンテナ端子にカップリングされたバンド（複数）との間の良好な絶縁を可能とする。それぞれの周波数帯域は、好ましくは上記第２の端子ＡＴ２に接続された全てのバンドが上記の第１のアンテナア端子ＡＴ１に接続されたバンド（複数）よりも高くなるように選択される。

さらに図８は、１つのアンテナ端子ＡＴ１のみが存在する場合の、本発明によるフロントエンドモジュールの可能な拡張を示している。図６に示すような構成に加えて、１つのダイプレクサＤＩＰが、第１のアンテナ端子ＡＴ１と第１のスイッチＳＷ１との間に介装されている。このダイプレクサは、ハイパスフィルタを介して第１のスイッチＳＷ１に高周波数をルーティングすることができ、そしてローパスフィルタを介して第５のスイッチＳＷ５に低周波数をルーティングすることができる。第４のスイッチＳＷ４は、第１のスイッチＳＷ１の１つの投に接続されていてよい。スイッチＳＷ１およびＳＷ４を組み合わせて設定することにより、第４のスイッチＳＷ４に接続された信号経路（複数）のいずれもアンテナ端子ＡＴ１にカップリングすることができる。この実施形態においては、第４のスイッチＳＷ４に接続されたこれらの４つの経路は、以下のように（上側から下側に）割り当てられている。
ＴＸ４０／４１； ＲＸ４０； ＲＸ４１； Ｂ２１； Ｂ１１； ＡＵＸ＿ＨＢ（補助ハイバンド）およびＢ７。

第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２とは、たとえば図５のような構成にしたがって、１つのバイパス経路および少なくとも１つのノッチ経路を介して接続されている。図には２つのノッチ経路が示されている。上側のものはバンド７用のノッチであり、下側のものはバンド１１および２１用のノッチである。

ここに示す実施形態においては、第２のスイッチＳＷ２に接続された第２の経路（複数）は、以下のように（上側から下側に）割り当てられている。
Ｂ１； Ｂ３； Ｂ２／２５； ＴＸ３４／３９； ＲＸ３４／３９； Ｂ４およびＧＳＭ（登録商標）ハイバンド。

ここに示す実施形態においては、第５のスイッチＳＷ５に接続された第５の経路（複数）は、以下のように（上側から下側に）割り当てられている。
Ｂ５／２６； Ｂ２０； Ｂ２８Ａ； ＡＵＸ ＬＢ およびＧＳＭ ＬＢ。

図８において、第２および第５のスイッチＳＷ２、ＳＷ５に接続されている信号経路（複数）に割り当てられているこれらのバンドは、特定の領域において必要不可欠なコアバンド（複数）もしくは主バンド（複数）であってよい。したがって、これら２つのスイッチＳＷ２およびＳＷ５は、同じモジュールＭ１に配設されて、コアモジュールを形成してよい。

第１のスイッチＳＷ１の１つの投にカップリングされたバンド７の信号経路においては、１つの位相シフタＰＳＢ７が示されているが、これは１つのＢＯＭの変形例に対してのみ必要であり、他の変形例では無視されてよい。

第１のスイッチと第２のスイッチとの間を接続する信号経路ならびに第２のスイッチと第４のスイッチＳＷ４との間を接続する信号経路およびこの第４のスイッチに接続される信号経路（複数）を含む第２のモジュールＭ２を用いることによって、キャリアアグリゲーションモードが可能となる。したがってこの第２のモジュールＭ２は、可変なモジュールであり、図５のキャリアアグリゲーションモジュールＣＡＭに類似している。

アンテナ端子ＡＴ１とダイプレクサＤＩＰとの間には、信号ラインに１つのカプラＣＰが接続されていてよく、印加される電力および反射される電力についての情報を提供する。

バンド２１，Ｂ１１，およびＢ７に割り当てられている第４の信号経路（複数）においては、図示するように１つのデュプレクサが存在してよい。バンドＢ１，Ｂ３，Ｂ２／２５，およびＢ４に割り当てられている第２の信号経路（複数）に対しても、またバンドＢ５／２６，Ｂ８，およびＢ２０に割り当てられている第５の信号経路（複数）に対しても同様である。

第４のスイッチＳＷ４に接続されている第４の経路（複数）においては、バンドＢ２／２５およびＢ４に割り当てられている経路に位相シフタＰＳが存在している。

第２のスイッチＳＷ２に接続されている第２の経路（複数）においては、バンドＢ２１，Ｂ１１，およびＢ７に割り当てられている経路に位相シフタＰＳが存在している。

図９は、たとえば図５および６に示す共振器をどのように実現するかの、３つの可能な実施形態ａ），ｂ），およびｃ）を示す。

図９のａ）に示す共振器は、１つのインダクタンスＬおよび１つのキャパシタンスＣの１つの並列共振回路である。この回路の共振は、上記のノッチが接続されているバンドの通過帯域周波数である、ペアバンド周波数にチューニングされている。

図９のｂ）の実施形態は、１つの拡張を示し、ここでは１つのシャントインダクタンスＬＰが並列共振回路に接続されている。

図９のｃ）に示す第３の実施形態は、１つのキャパシタＣおよび１つのインダクタンスＬＰの直列シャント共振回路を示す。信号ライン内には、１つの伝送ラインＴＬが挿入されている。上記のシャント部はこの直列ラインにおいて１つのスイッチを介してカップリングされており、シングルモード動作とＣＡモード動作との間で切り替えるようになっている。

従来技術では、異なる回路接続形態を有する他の回路も知られているが、遮断される周波数（複数）用の直列開放回路が可能となるものを実現するものである。デフォルトでは、この共振器はＯＯＢ周波数（複数）にチューニングされており、したがって開放状態となっている。

上記の共振器（複数）、位相シフタ（複数）等のチューニングは、さらに上記のモジュールに存在する寄生成分、すなわち導線固有の寄生物によって行われてよい。こうして１つのインダクタは既にある１つの寄生シャントキャパシタンスを有しており、そして１つのキャパシタは既に小さな寄生直列インダクタンスを有している。これらの寄生物は、共振器、位相シフタ、またはＬＣ素子を用いた他の回路を設計する場合に考慮されなければならない。さらなる利点として、こうして部品が省略され、挿入損失を極小化することができる。

キャパシタンスＣおよびインダクタンスＬは、ディスクリートな素子として作製されていてよく、あるいは好ましくは上記のフロンエンドモジュールの基板に搭載されている配線の一部としての、集積された素子（複数）から構成されていてよい。既に説明したように、ディスクリートな素子（複数）およびまた集積された素子（複数）を組み合わせて使用することが好ましいであろう。上記の伝送ラインは、信号ラインの寄生物であってよく、この信号ラインの引回しによる寄生物の値であってよい。伝送ラインは、追加の遅延を生じ、また共振器はＯＯＢより下で共振するようにチューニングすることができる。他方、もし少ない位相シフトが望ましければ、その位相を戻すように１つのインダクタが用いられてよい。ＯＯＢにチューニングされた共振器の利点は、上記のＯＯＢのΓが上記の直列共振器の後のインピーダンスに依存しないことである。しかしながら、実際には、これは不要な条件である。共振器がＯＯＢ周波数の下または上にチューニングされる方法は、少ない部品を用いて、少ない挿入損失で、小さなサイズで実現することができる。図９のｃ）の実施形態においては、上記の直列シャント共振回路は、１つのスイッチを介して信号ラインにカップリングされている。このシャント経路のスイッチは、ＳＷ１における直列スイッチを代替するものである。λ／４遅延ラインまたは伝送ラインＴＬは、共振のシャント短絡を共振の直列開放回路に変換する。この実施形態は、このλ／４遅延ラインまたは伝送ラインＴＬの挿入損失を避けるためにバイパスを切り替えることによってさらに最適化される。

全ての場合において、共振器は上記のマッチングネットワークと組み合わされるかまたはマッチングネットワークの一部となっていてよい。これはさらなる部品の省略を助けるものである。

図１０は、チューナブル共振器の１つの実施形態を示す。チューニングは、たとえば図１０のａ）の実施形態のように、並列共振回路のキャパシタンスＣ１に対してもう１つのキャパシタンスＣ２をオンオフすることによって行うことができる。このスイッチＳＷＣは、この共振器を２つの異なる周波数にチューニングすることを可能とする。さらなる最適化の場合には、チューニング範囲を拡大するためあるいは微細なチューニングを可能とするために、さらなるキャパシタンスをオンオフするためのさらなるスイッチが用いられてよい。

既に説明したように、第１〜第５のスイッチは、低挿入損失、高リニアリティ、および高絶縁のための特別な投を有するカスタマイズされたスイッチとして実現することができる。このスイッチの技術は、適宜選択されてよく、バルクシリコン，シリコン・オン・インシュレーター ＳＯＩ，シリコン・オン・サファイア ＳＯＳ，等のシリコンベースの技術で集積されたＣＭＯＳまたは他の電界効果トランジスタ（ＦＥＴｓ）を備えてよく、また適宜任意に基板トランスファ技術を用いてよく、または他の半導体材料でのものであってよい。

図１１ａ）は、標準的な１つの投のブロック図を示す。アンテナ端子ＡＴが左側にあり、出力の投が右側にある。直列信号ラインにおけるスイッチは、この信号ラインを遮断（開、オフ状態）または導通（閉、オン状態）とするためのものである。シャントラインにおけるスイッチは、ＡＴ入力と出力投との間の絶縁を改善するために、信号ラインがオン状態で開となっており、また信号ラインがオフ状態で閉となっている。したがって、図１１のａ）〜ｃ）のいずれに示すスイッチ状態も、実際のものでない。これは実際は、上記の直列のスイッチ（１つまたは複数）および上記のシャントスイッチは常に反対の状態、すなわち直列スイッチが閉の場合シャントスイッチは開、また直列スイッチが開の場合シャントスイッチが閉となっているからである。

図１１のｂ）の実施形態は、低挿入損失かつ高リニアリティ用の１つの投を示す。このスイッチは、ａ）と比べて、上記の直列信号ラインにおいてさらにリニアであり、かつより大きな電力容量を有する。これはトランジスタの大きなゲート幅を用いて実現することができる。シャントラインにおけるスイッチはスイッチ入力（アンテナ）とスイッチ出力（投）との間の絶縁用である。ここでも、直列スイッチ（複数）とシャントスイッチとは常に逆の状態となっている。

図１１のｃ）の実施形態は、高リニアリティかつ高絶縁用の特別なスイッチを示す。この実施形態においては、２つの実施形態ｂ）に示すような直列スイッチ（複数）が、直列信号ラインにおいて直列に回路接続されている。シャントラインにおけるスイッチはスイッチ入力（アンテナ）とスイッチ出力（投）との間の絶縁用である。ここでも、直列スイッチ（複数）とシャントスイッチとは常に逆の状態となっている。

高リニアリティのスイッチ投は、高調波および混合積の発生が少なく、たとえば、ＷｉＦｉと共存するために、第２高調波および相互変調積が充分に小さくなければならない、バンド７用のものである。

高絶縁スイッチ投（複数）は、異なるバンド間、またはＴＸとＲＸとの間の特別な絶縁を満足するためにしばしば必要とされるものである。

直接マッピングによって、全ての投は、個々のレジスタビットを用いて制御することができる。これはＭＩＰＩ規格に基づく制御によるキャリアアグリゲーションモードをサポートする電流スイッチの標準である。もし標準的なスイッチのみを使用すると、システムパフォーマンスは低下し、仕様を満たさなくなるであろう。カスタマイズされたスイッチは、たとえば図１１に示す投の組合せを備えている。高度な仕様は、低挿入損失，高リニアリティ，および高絶縁用の特別なスイッチ投（複数）によってのみ満足することができる。

最後に、２つのスイッチのカスケード配設が標準的な手法と比較される。この標準的な手法では、このフロントエンドモジュールが動作し得るバンド（複数）に対して全ての信号経路をアドレス指定するために用いられる１つの単一のスイッチである大きな番号の投のスイッチが、最も小さな挿入損失を有するものであり、これは予想されるものとは逆になっている。全ての寄与に対する測定値に基づいて計算すると、本発明による手法が低挿入損失を有することが分る。これは、基本的に、従来の手法（図４参照）の唯１つの、ただし大きな番号の投のスイッチの挿入損失が、小さい番号の投の２つのカスケードされたスイッチの挿入損失よりも大きいことによる。これらの挿入損失の計算は、モデルと実際のスイッチにおける測定とに基づくものであった。

本発明の基本的アイデアから逸脱することなく、さらに多くの実施形態および変形例が可能である。本発明のアイデアの核心は、キャリアアグリゲーションモジュールあるいは回路を第１のスイッチと第２のスイッチとの間に介装することである。このキャリアアグリゲーションモジュールあるいは回路は、第１のスイッチを介してアドレス指定される、少なくとも、１つのバイパス経路，１つの第１のノッチ経路，および適宜追加される１つの第２のノッチ経路を備えるものであり、第２のスイッチまたは他のさらなるスイッチの出力に接続され得るバンド用に、シングルバンド動作とキャリアアグリゲーションモードとの間で切り替えることを可能とするものである。このキャリアグリゲーションモジュールあるいは回路は、多様なキャリアアグリゲーションバンド組合せ機能を有し、その切り替え可能なバイパス経路および切り替え可能な直列開路共振器のおかげで最適なシングルバンド特性およびＣＡモード特性を有するものである。

この基本的アイデアは、第２のアンテナ端子へのさらなるスイッチ（複数）、さらなるサブジュール（複数）の接続、あるいはスイッチ（複数）またはサブモジュール（複数）の追加により、容易に拡張可能である。本発明によるフロントエンドモジュールの様々な部分の分離または分割は、カストマの仕様に合わせて行われてよく、また上記の説明用にのみ用いられたいかなる実施形態の具体的な設計に限定されるものではない。特定のスイッチへのバンドの割り当て、あるいは特定のサブモジュールに設定されるバンドの割り当ては、地域，規格，またはカストマの希望に合わせて行われてよい。

１つの可能な実施形態においては、以下のように規定されたバンド（複数）またはバンド組合せ（複数）が、本発明によるフロントエンドモジュールの異なる部分に割り当てられてよい。

主モジュールはハイバンド用に以下のバンドを備える。
バンドＢ１， Ｂ４， Ｂ３， Ｂ２／２５， ＴＸ ３４／３９， ＧＳＭ＿ＨＢ。

第４のスイッチＳＷ４として実現されているハイバンドのスイッチは、たとえば以下のバンドの補助入力（複数）を備えてよい。
バンドＴＸ４０／４１， ＲＸ４０， ＲＸ４１， Ｂ２１， Ｂ１１，および他の任意の補助ハイバンド。

第１のスイッチに直接カップリングされている補助バンドＡＵＸは、バンドＢ７であってよい。ただしこのバンドＢ７はモバイル通信システムで共通に使用されるものであり、ＷｉＦｉとの共存のために高いリニアリティを必要とする。

コアバンドのさらなるセットは、以下のローバンド（複数）用に、図８に示す第５のスイッチに接続されている経路（複数）に割り当てられてよい。
Ｂ５／２６， Ｂ８， Ｂ２０， Ｂ２８Ａ， Ｂ２８Ｂ， ＧＳＭ＿ＬＢ， ならびに他の任意のローバンド（ＬＢ）補助バンド（複数）。

代替として、上記のコアバンドのさらなるセットは、図６に示す第４のスイッチにカップリングされているバンド（複数）に割り当てられてよい。

いかなるバンドの割り当て，バンド組合せ，および上記の実施形態（複数）に示された部分（複数）またはサブモジュール（複数）も説明のためのみのものであり、本発明の範囲を限定するものでなく、これらの割り当てとは独立したものである。使用されるバンドの数は、上記の実施形態に示す数と異なっていてよい。

Claims (16)

1. フロントエンドモジュールであって、
   １つのアンテナ端子（ＡＴ）と、
   １つの入力およびｎ個の出力を有する１つの第２のスイッチ（ＳＷ２）であって、ｎが２以上の整数である第２のスイッチと、
   前記アンテナ端子に接続された１つの入力と、ｋ個の出力（ＯＰ１）を有する１つの第１のスイッチと、を備え、
   ｋが３以上の整数であり、当該第１のスイッチの出力がそれぞれ、１つのバイパス（ＢＰ）を介して前記第２のスイッチの入力に直接接続され、１つのノッチを有する少なくとも１つのノッチ経路（ＮＰ１）を介して前記第２のスイッチの入力に接続され、第１の補助通信システム（ＡＵＸ）のバンドに割り当てられた少なくとも１つの第１の補助信号経路（ＡＵＸ）に接続されており、
   前記第２のスイッチのｎ個の出力の各々は、主通信システムの１つのバンドにそれぞれ割り当てられた１つの主信号経路に接続されており、
   前記ノッチは、前記第１の補助通信システム(ＡＵＸ)のバンドの１つに割り当てられたノッチ周波数に対して高インピーダンスとなるように調整された１つの共振器（Ｒ）を備え、
   シングルバンド動作モードおよび第１のキャリアアグリゲーションモードは、前記第１のスイッチおよび／または前記第２のスイッチによって設定することができ、
   前記第１のキャリアアグリゲーションモードにおいては、主信号経路は、少なくとも１つのノッチ経路（ＮＰ１）を介して前記アンテナ端子にカップリングされており、第１の補助信号経路（ＡＵＸ）は、当該主信号経路に対して並列に、前記アンテナ端子とカップリングされている、
   ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
2. 請求項１に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
   ２つ以上の異なる第１のキャリアアグリゲーションモードが交互に設定され、
   前記第１のキャリアアグリゲーションモードの各々において、前記主信号経路のそれぞれが、前記ノッチを有する前記ノッチ経路（ＮＰ１）を介して前記アンテナ端子（ＡＴ）に接続されており、当該第１の補助信号経路は、それぞれの前記主信号経路および前記ノッチ経路（ＮＰ１）に対して並列に前記アンテナ端子に接続されている、
   ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
3. 請求項１または２に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
   前記主信号経路の１つおよび前記第１の補助信号経路の１つから別々に選択された２つのさらなる信号経路を前記アンテナ端子（ＡＴ）に並列に接続することによって、さらなるキャリアアグリゲーションモードを設定することができ、当該さらなる信号経路の各々は、他のさらなる信号経路のバンド内の周波数を有する信号に対して相互に開路状態を提供するように調整された１つの位相シフタを備え、それぞれの前記主信号経路は、前記バイパスを介して前記第１のスイッチに接続されている、ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
   第３のスイッチ（ＳＷ３）を介して一連の第３の信号経路（複数）に接続することができる第２のアンテナ端子を備え、各々の信号経路は、前記主信号経路に割り当てられたバンドの周波数より高い周波数を有するハイバンドにおいて動作するように割り当てられている、ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
   前記第１のスイッチのもう１つの出力に接続されている入力を有する第４のスイッチを備え、
   前記第４のスイッチは、第３の通信システムのバンドに割り当てられた第４の信号経路の各々に接続されている複数の出力を備える、
   ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
6. 請求項４に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
   前記第１の補助信号経路，前記主信号経路，および前記第３の信号経路の各々は、バイパス，デュプレクサ，フィルタ，伝送ライン，または位相シフタ，または共振器の少なくとも１つを備える、ことを特徴とするロントエンドモジュール。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
   前記第１のスイッチ、前記バイパス、および前記ノッチを備える前記少なくとも１つのノッチ経路（ＮＰ１）は、第１のサブモジュールに集積されており、
   さらなる信号経路の他のスイッチ、経路、および部品は、少なくとももう１つのサブモジュールに集積されており、全てのサブモジュールが１つの主フロントエンドモジュールに搭載されているかまたは１つの主フロントエンドモジュールに電気的に接続されている、
   ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
8. 前記共振器は、１つのキャパシタンス素子と１つのインダクタンス素子との並列回路を備え、当該並列回路は、前記ノッチ経路（ＮＰ１）と直列に接続されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュール。
9. 前記共振器は、１つのキャパシタンス素子と１つのインダクタンス素子との直列回路を備え、当該直列回路は、前記ノッチ経路（ＮＰ１）と並列に接続されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュール。
10. 前記共振器が１つの直列伝送ラインに接続されていることを特徴とする請求項８または９に記載のフロントエンドモジュール。
11. 前記共振器が１つの１つのシャントインダクタンス素子に接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュール。
12. 請求項５に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
    前記少なくとも１つのノッチ経路における各々の共振器は、前記第１のキャリアアグリゲーションモードの１つにおいて、前記ノッチ経路と共にアクティブとなる、前記第１の補助通信システム（ＡＵＸ）すなわち前記第３の通信システムのバンドの周波数にチューニングされている、ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
    その周波数（複数）が同じ領域にあり、同じスイッチにそれぞれの投を介して接続されている一連の信号経路（複数）を備え、
    前記投は、帯域外周波数の割り当てられた信号経路用に使用される標準的な投に対して、より小さな挿入損失および、より高い直線性のために強化されたゲート幅を有するトランジスタで実現されている、
    ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
14. 請求項１３に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
    前記スイッチは、より小さな挿入損失および、より高い直線性のために強化されたゲート幅を有するトランジスタで実現される投を備え、
    当該投のオン状態においては、より良好な絶縁のために、強化されたゲート幅の２つのゲートが直列に回路接続されている、
    ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュールにおいて、
    前記フロントエンドモジュールは、積層体または、ＬＴＣＣまたはＨＴＣＣである多層セラミックから成る基板を有し、
    前記共振器のキャパシタンス素子および／またはインダクタンス素子、または位相シフタは、前記基板に集積されている、
    ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
16. キャリアアグリゲーションモードにおいては、同じ前記アンテナ端子に対して並列にカップリングされている信号経路が、それぞれの他の信号経路のバンド内の信号に対し高インピーダンス状態となるように調整されている、少なくとも１つのノッチおよび１つの位相シフタを備えることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のフロントエンドモジュール。