WO2019102848A1 - 高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high frequency circuit, a high frequency front end circuit, and a communication device.
- multibanding corresponding to a plurality of frequency bands in one terminal is required, and multibanding is also required in a front end circuit arranged between an antenna element and an amplifier. ing.
- a diplexer is disposed in the front end circuit between the antenna element and the filter corresponding to each frequency band.
- Patent Document 1 discloses a circuit configuration of a diplexer having a low pass filter and a high pass filter connected to a common terminal. At least one of the low pass filter and the high pass filter includes an LC parallel resonant circuit. As a result, the pass band can be broadened as compared with a diplexer in which the signal is separated only by the notch circuit.
- a carrier aggregation that simultaneously transmits high frequency signals of two pass bands using two filters CA) can be performed.
- the boundary frequency band is narrow, as in the case of the pass bands of two filters belonging to the same frequency band group (such as the low band group or the high band group), the two pass bands approach.
- the superimposed frequency band is located between the high pass end of the low pass filter where the insertion loss is degraded and the low pass end of the high pass filter, so high frequencies in the two pass bands approaching such a band.
- the insertion loss of the circuit is degraded.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a high frequency circuit in which the deterioration of the insertion loss is suppressed even when CA is performed between two pass bands having a narrow frequency interval. And providing a high frequency front end circuit and a communication device.
- a high frequency circuit can simultaneously transmit a high frequency signal in a first pass band and a high frequency signal in a second pass band, and A high frequency circuit capable of simultaneously transmitting a high frequency signal in a pass band and a high frequency signal in a third pass band located between the first and second pass bands, the common terminal comprising: A first filter having one terminal, a second terminal, and the first passband, a second filter having the second passband, a third filter having the third passband, the common terminal, and the common terminal A low pass filter connected between the first terminal and passing high frequency signals in the first frequency band and attenuating high frequency signals in the second frequency band, and between the common terminal and the second terminal Connected, third A diplexer including a high pass filter for passing high frequency signals in a wave number band and attenuating high frequency signals in a fourth frequency band; a first impedance variable circuit connected to at least one of the low pass filter and the high pass filter And the first variable impedance circuit
- a boundary frequency width between the first and second passbands is smaller than a boundary frequency width between the first passband and the second passband, and the first transition band transitions from the first frequency band to the second frequency band;
- a superimposed frequency band overlapping with a second transition band transitioning from the third frequency band to the fourth frequency band is the first pass band and the second pass band.
- the third filter is connected directly or indirectly to the other of the first terminal and the other of the second terminals, and the conduction state of the first switch element
- the impedance of the low-pass filter when looking at the common terminal side from the first terminal due to the non-conduction state and the impedance of the high-pass filter when looking at the common terminal side from the second terminal are complex It is a conjugate relationship.
- a boundary between two passbands used simultaneously in the case of simultaneously using the first passband and the second passband and (2) in the case of simultaneously using the first passband and the third passband The frequency width is different.
- the boundary frequency width is narrow, the two passbands approach the superimposed frequency band located between the high pass end of the low pass filter where the insertion loss is degraded and the low pass end of the high pass filter.
- the insertion loss of the high frequency circuit in the above two pass bands is degraded.
- the first terminal to the common terminal side is determined by the conductive state or the non conductive state of the first switch element.
- the impedance of the low pass filter when looking at and the impedance of the high pass filter when looking at the common terminal side from the second terminal are in a relationship of complex conjugate. Therefore, since the low pass filter and the high pass filter can be complex conjugate matched, it is possible to suppress the deterioration of the insertion loss of the pass band of the high frequency circuit when using the first pass band and the third pass band simultaneously.
- the impedance in the first pass band of the low pass filter when the common terminal side is viewed from the first terminal due to the conductive state or the non-conductive state of the first switch element, and the second terminal to the common terminal The impedance in the third pass band of the high pass filter when looking to the side has a relationship of complex conjugate, and the third of the low pass filter when looking at the common terminal side from the first terminal.
- the impedance in the pass band and the impedance in the first pass band of the high pass filter when viewed from the second terminal to the common terminal may be in a complex conjugate relationship.
- the impedance of the low pass filter when looking at the common terminal side from the first terminal and the impedance of the high pass filter when looking at the common terminal side from the second terminal are complex conjugates in both the pass band and the attenuation band Relationship. Therefore, since the low pass filter and the high pass filter can be complex conjugate matched with high accuracy, the deterioration of the insertion loss of the pass band of the high frequency circuit when using the first pass band and the third pass band simultaneously is suppressed. it can.
- the first switch element When the high frequency signal in the first passband and the high frequency signal in the third passband are simultaneously transmitted, the first switch element is in a conducting state, and the high frequency signal in the first passband and the high frequency signal in the first passband are When the high frequency signal in the third pass band is exclusively transmitted, the first switch element may be in the non-conductive state.
- the first switch element when the first pass band and the third pass band having the narrow boundary frequency width are used at the same time, the first switch element becomes conductive to allow the first terminal to the common terminal side.
- the impedance of the low-pass filter when viewed and the impedance of the high-pass filter when viewed from the second terminal toward the common terminal can be complex conjugate matched.
- the first switch element in the case where the first pass band and the second pass band having the wide boundary frequency width are used at the same time, the first switch element is in the non-conductive state, for example, looking from the first terminal to the common terminal side.
- the impedance of the low pass filter in this case and the impedance of the high pass filter when the common terminal side is viewed from the second terminal can be matched to the reference impedance, respectively.
- the low-pass filter includes an inductor arranged in series on a path connecting the common terminal and the first terminal, and a first frequency variable circuit connected to the path, the first frequency variable circuit Has an LC series circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series, and a second switch element connected to the LC series circuit, and the first transition band by conduction and non-conduction of the second switch element May be variable.
- the first switch of the low pass filter is made conductive or nonconductive by making the second switch element conductive or nonconductive. It is possible to change the band.
- the second switch element is connected between a connection node of the inductor and the capacitor and the ground, and a circuit in which the first impedance element and the first switch element are connected in series is the connection node and the connection node. It may be connected between the grounds.
- the first switch element when the first switch element is in the conductive state, the component of the inductor or capacitor of the first frequency variable circuit is added to the component of the first impedance element, so that the impedance variable width of the first impedance variable circuit can be freely changed. Since the degree is improved, the impedance of the low pass filter can be varied with high accuracy. In addition, the first impedance element can be miniaturized.
- the high-pass filter includes a capacitor arranged in series on a path connecting the common terminal and the second terminal, and a second frequency variable circuit connected to the path, the second frequency variable circuit Has an LC series circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series, and a third switch element connected to the LC series circuit, and the second transition band by conduction and non-conduction of the third switch element May be variable.
- the second switch of the high pass filter is made conductive or nonconductive by making the third switch element conductive or nonconductive. It is possible to change the band.
- the third switch element is connected between a connection node of the inductor and the capacitor and the ground, and a circuit in which the first impedance element and the first switch element are connected in series is the connection node and the connection node. It may be connected between the grounds.
- the first switch element when the first switch element is in the conductive state, the component of the inductor or the capacitor of the second frequency variable circuit is added to the component of the first impedance element, so that the impedance variable width of the first impedance variable circuit can be freely changed. Since the degree is improved, the impedance of the high pass filter can be varied with high accuracy. In addition, the first impedance element can be miniaturized.
- the first impedance variable circuit further includes a second impedance element and a fourth switch element, and the circuit in which the second impedance element and the fourth switch element are connected in series is the common terminal.
- the fourth switch element is connected to any one of the first terminal and the second terminal, and when the high frequency signal in the first passband and the high frequency signal in the third passband are simultaneously transmitted, May be in a conducting state.
- the fourth switch element becomes conductive, thereby the impedance of the low pass filter having a complex conjugate relationship.
- the impedance of the high pass filter can be matched to the scaled impedance by the second impedance element.
- the high frequency circuit further includes a first common terminal, which is the first terminal, and two or more selection terminals, and a connection between the first terminal and the first filter, and the first terminal.
- a second switch circuit for switching the connection between the second terminal and the third filter wherein the circuit in which the first impedance element and the first switch element are connected includes the first terminal and the ground.
- a circuit in which the second impedance element and the fourth switch element are connected may be connected between the second terminal and the ground.
- the first switching element and the fourth switching element are turned on or off according to the conduction state or the non-conduction state.
- the impedance of the low pass filter when the common terminal side is viewed from the terminal and the impedance of the high pass filter when the common terminal side is viewed from the second terminal can be set as a complex conjugate relationship. Therefore, since the low pass filter and the high pass filter can be complex conjugate matched, it is possible to suppress the deterioration of the insertion loss of the pass band of the high frequency circuit when using the first pass band and the third pass band simultaneously.
- a circuit in which the first impedance element and the first switch element are connected is disposed between the low pass filter and the first and third filters. Therefore, the circuit can further have a function of performing impedance matching between the low pass filter and the first filter or the third filter according to the combination of frequency bands for performing CA.
- a circuit in which the second impedance element and the fourth switch element are connected is disposed between the high pass filter and the second and third filters. Therefore, the circuit can further have a function of impedance matching between the high pass filter and the second or third filter depending on the combination of frequency bands for performing the CA.
- the first pass band is any of Bands 3, 4, 25, 39, and 66 of Long Term Evolution (LTE), and the third pass band is Bands 1, 2, 4 of LTE. It may be any of 25, 34, and 66 frequency bands.
- LTE Long Term Evolution
- the boundary frequency width (230 MHz) between LTE Band 1 (reception band: 2110-2170 MHz) and Band 3 (reception band: 1805-1880 MHz) is, for example, the boundary frequency width (band width: 2496-2690 MHz) between Band 3 and Band 41 (reception band: 2496-2690 MHz) Less than 616 MHz). For this reason, when using Band1 and Band3 simultaneously, if the superimposed frequency band of the low-pass filter and high-pass filter is placed between Band1 and Band3, the two bands are close to each other. There is a problem that the insertion loss or the demultiplexing characteristics deteriorate.
- the low pass filter and the high pass filter can be complex conjugate matched, so that the insertion loss of the pass band of the high frequency circuit when using Band 1 and Band 3 simultaneously Can be suppressed.
- a high frequency front end circuit is connected to the high frequency circuit according to any one of the above, a first amplifier circuit connected to the first filter and the third filter, and the second filter. And a second amplifying circuit.
- a communication apparatus includes: an RF signal processing circuit that processes a high frequency signal received by an antenna element; and transmitting the high frequency signal between the antenna element and the RF signal processing circuit. And the described high frequency front end circuit.
- the present invention it is possible to provide a high frequency circuit, a high frequency front end circuit, and a communication device in which deterioration of insertion loss is suppressed even when performing CA between two pass bands with narrow frequency intervals. it can.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the communication apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the pass characteristic of the high frequency circuit and the CA mode.
- FIG. 3A is a circuit configuration diagram of a high frequency front end circuit and its peripheral circuits according to Comparative Example 1.
- FIG. 3B is a graph showing the pass characteristic of the multiplexer according to Comparative Example 1.
- FIG. 4A is a circuit configuration diagram of a high frequency front end circuit and its peripheral circuit according to Comparative Example 2.
- FIG. 4B is a graph showing the pass characteristics of the multiplexer and the high frequency front end circuit according to Comparative Example 2.
- FIG. 5A is a circuit configuration diagram in CA mode 1 of the multiplexer according to the first embodiment.
- FIG. 5B is a graph and a Smith chart showing pass characteristics in the CA mode 1 of the multiplexer according to the first embodiment.
- FIG. 6A is a circuit configuration diagram in CA mode 2 of the multiplexer according to the first embodiment.
- FIG. 6B is a graph and a Smith chart showing passage characteristics in CA mode 2 of the multiplexer according to the first embodiment.
- FIG. 7A is a circuit configuration diagram in CA mode 3 of the multiplexer according to the first embodiment.
- FIG. 7B is a graph and a Smith chart showing passage characteristics in CA mode 3 of the multiplexer according to the first embodiment.
- FIG. 8A is a circuit configuration diagram of a high frequency front end circuit according to a second embodiment.
- FIG. 8B is a graph showing pass characteristics of the high-frequency front end circuit according to the second embodiment at 3 CA.
- FIG. 9A is a circuit configuration diagram of a multiplexer according to Variation 1 of Embodiment 1.
- FIG. 9B is a circuit configuration diagram of a multiplexer according to Variation 2 of Embodiment 1.
- FIG. 9C is a circuit configuration diagram of a multiplexer according to Variation 3 of Embodiment 1.
- FIG. 9D is a circuit configuration diagram of a high frequency circuit according to Modification 4 of Embodiment 1.
- FIG. 10A is a circuit configuration diagram of a high frequency front end circuit according to a second embodiment.
- FIG. 10B is a graph showing pass characteristics of the high-frequency front end circuit according to the second embodiment at 3 CA.
- FIG. 11A is a circuit configuration diagram in CA mode 1 of the multiplexer according to Embodiment 2.
- FIG. 11B is a graph and a Smith chart showing passage characteristics in CA mode 1 of the multiplexer according to Embodiment 2.
- FIG. 12A is a circuit configuration diagram in CA mode 2 of the multiplexer according to Embodiment 2.
- FIG. 12B is a graph and a Smith chart showing passage characteristics in CA mode 2 of the multiplexer according to the second embodiment.
- FIG. 13A is a circuit configuration diagram in CA mode 3 of the multiplexer according to Embodiment 2.
- FIG. 13B is a graph and a Smith chart showing passage characteristics in CA mode 3 of the multiplexer according to the second embodiment.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the communication device 1 according to the first embodiment.
- the communication device 1 includes an antenna element 2, a high frequency front end circuit 50, an RF signal processing circuit (RFIC) 3, and a baseband signal processing circuit (BBIC) 4.
- RFIC RF signal processing circuit
- BBIC baseband signal processing circuit
- the RFIC 3 is an RF signal processing circuit that processes a high frequency signal transmitted and received by the antenna element 2. Specifically, the RFIC 3 generates a signal by processing the high frequency signal (here, high frequency received signal) input from the antenna element 2 via the high frequency front end circuit 50 by down conversion or the like. The received signal is output to BBIC4. Further, the RFIC 3 can perform signal processing on the transmission signal input from the BBIC 4 by up conversion or the like, and output a high frequency signal (here, high frequency transmission signal) generated by the signal processing to the transmission side signal path is there.
- the high frequency signal here, high frequency received signal
- the RFIC 3 also has a function as a control unit that controls connection of a switch (described later) included in the high-frequency front end circuit 50 based on a band (pass band) to be used. Specifically, the RFIC 3 switches the connection of the switch of the high frequency front end circuit 50 by a control signal (not shown).
- the control unit may be provided outside the RFIC 3, and may be provided, for example, in the high frequency front end circuit 50 or the BBIC 4.
- the high frequency front end circuit 50 is a reception system front end circuit, and includes a high frequency circuit 20 and reception amplifiers 41, 42, 43 and 44.
- the high frequency circuit 20 includes a multiplexer 10, switches 31, 32 and 33, and filters 21, 22, 23 and 24.
- the multiplexer 10 includes a common terminal 100, a first terminal 110 and a second terminal 120, a low pass filter 11, a high pass filter 12, and a variable impedance circuit 13.
- the multiplexer 10 according to the present invention not only splits and combines two frequency band groups as in the present embodiment but also includes a multiplexer that splits and combines three or more frequency band groups.
- the low pass filter 11 is disposed between the common terminal 100 and the first terminal 110, and allows a high frequency signal in the first frequency band to pass (the first frequency band is a pass band), and the high frequency signal in the second frequency band Is a low-pass filter (the second frequency band is an attenuation band).
- the low pass filter 11 includes a first frequency variable circuit having a second switch element and an LC series circuit, and at least one of the pass band and the attenuation band of the low pass filter 11 is variable by conduction and non-conduction of the second switch element. .
- the low pass filter according to the present invention may be a filter that does not have the first frequency variable circuit and in which the pass band and the attenuation band are fixed.
- the high pass filter 12 is disposed between the common terminal 100 and the second terminal 120, and allows the high frequency signal in the third frequency band to pass (the third frequency band is a pass band), and the high frequency signal in the fourth frequency band (The fourth frequency band is an attenuation band), which is a high-pass filter.
- the high pass filter 12 includes a second frequency variable circuit having a third switch element and an LC series circuit, and at least one of the pass band and the attenuation band of the high pass filter 12 is variable by conduction and non-conduction of the third switch element. .
- the high pass filter according to the present invention may be a filter that does not have the second frequency variable circuit and in which the pass band and the attenuation band are fixed.
- the low pass filter 11 and the high pass filter 12 constitute a diplexer.
- the impedance variable circuit 13 is a first impedance variable circuit connected to the low pass filter 11 and the high pass filter 12 and includes a first impedance element and a first switch element connected to the first impedance element. .
- the variable impedance circuit may be connected to at least one of the low pass filter 11 and the high pass filter 12.
- An inductor or a capacitor is exemplified as the first impedance element.
- the switch 31 has a common terminal 310, selection terminals 311 and 312, and the common terminal 310 is connected to the first terminal 110.
- the switch 31 is a single pole double throw (SPDT) switch circuit capable of connecting the common terminal 310 to either of the selection terminals 311 and 312.
- SPDT single pole double throw
- the switch 31 may have a circuit configuration in which two SPST (Single Pole Single Throw) type switches are arranged in parallel.
- switch circuits such as SP3T and SP4T may be used, and in this case, a common terminal and a necessary selection terminal may be used.
- the switch 32 has a common terminal 320, selection terminals 321, 322 and 323, and the common terminal 320 is connected to the second terminal 120.
- the switch 32 is an SP3T type switch circuit capable of connecting the common terminal 320 to any of the selection terminals 321, 322, and 323.
- the switch 32 may have a circuit configuration in which three SPST switches are arranged in parallel. Also, a switch circuit such as SP4T may be used, and in this case, a common terminal and a necessary selection terminal may be used.
- the switch 33 has a common terminal 330 and selection terminals 331 and 332.
- the common terminal 330 is connected to the input terminal of the filter 22, the selection terminal 331 is connected to the selection terminal 312, and the selection terminal 332 is connected to the selection terminal 321 It is done.
- the switch 33 is an SPDT switch circuit capable of connecting the common terminal 330 to either of the selection terminals 331 and 332.
- the switch 33 may have a circuit configuration in which two SPST switches are arranged in parallel.
- switch circuits such as SP3T and SP4T may be used, and in this case, a common terminal and a necessary selection terminal may be used.
- the filter 21 is a band pass filter whose input terminal is connected to the selection terminal 311 and whose band is Band A.
- the filter 22 is a band pass filter whose input terminal is connected to the common terminal 330 and whose band is Band B.
- the filter 23 is a band pass filter whose input terminal is connected to the selection terminal 322 and whose band is Band C.
- the filter 24 is a band pass filter whose input terminal is connected to the selection terminal 323 and whose band is Band D.
- Band A, Band B, Band C, and Band D are from the low frequency band.
- at least three filters having different passbands may be provided.
- the filter 24 may be omitted.
- the filter 21 is a first filter having a first pass band (Band A).
- the filter 23 is a second filter having a second pass band (Band C) as a pass band.
- the filter 22 is a third filter having a third pass band (Band B) as a pass band.
- the receiving amplifier 41 is connected to the output terminal of the filter 21, the receiving amplifier 42 is connected to the output terminal of the filter 22, the receiving amplifier 43 is connected to the output terminal of the filter 23, and the receiving amplifier 44 is connected to the output terminal of the filter 24 It is done.
- Each of the receiving amplifiers 41 to 44 is, for example, a low noise amplifier configured of a transistor or the like.
- the reception amplifiers 41 and 42 constitute an amplification circuit 40L (first amplification circuit).
- the reception amplifiers 43 and 44 constitute an amplification circuit 40H (second amplification circuit).
- Amplifier circuits 40L and 40H may each be configured of one reception amplifier, and in this case, between filters 21 and 22 and amplifier circuit 40L, and filters 23 and 24 and amplifier circuit 40H.
- An SPDT type switch is disposed between the
- FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the pass characteristic of the high frequency circuit and the CA mode.
- the frequency allocation of BandA, BandB, BandC and BandD is shown, and it is assumed that BandA, BandB, BandC and BandD are in ascending order of frequency as an example.
- the pass characteristic of the variable frequency low pass filter 11 and the pass characteristic of the frequency variable high pass filter 12 are shown.
- Band A and Band B for example, belong to the low band group
- Band C and Band D for example, belong to the high band group.
- the frequency interval between each band is defined as the boundary frequency width
- the frequency band transitioning from the pass band (first frequency band) of the low pass filter 11 to the attenuation band (second frequency band) is the first transition band
- the frequency band which changes to the attenuation band (the 4th frequency band) from the pass band (the 3rd frequency band) of high pass filter 12 is defined as the 2nd transition band.
- a frequency band in which the first transition band and the second transition band overlap is defined as a superimposed frequency band.
- the boundary frequency width between BandA and BandB is smaller than the boundary frequency width between BandA and BandC.
- the multiplexer 10 and the high frequency front end circuit 50 can simultaneously transmit high frequency signals of at least two of the following combinations of Band A, Band B, Band C, and Band D. Specifically, (1) CA mode 1 of Band A and Band C or D, (2) CA mode 2 of Band A or B and Band D, and (3) CA of Band A and Band B It is possible to execute mode 3.
- the filter 21 is connected to the first terminal 110 via the switch 31, and the filter 22 is It is connected to the second terminal 120 through the switches 32 and 33.
- the first switch element of the variable impedance circuit 13 is turned on, the impedance of the low pass filter 11 when viewed from the first terminal 110 to the common terminal 100 and the impedance from the second terminal 120 to the common terminal 100
- the impedance of the high pass filter 12 in the case is in a relationship of complex conjugate.
- FIG. 3A is a circuit configuration diagram of the high frequency front end circuit 550 and the antenna element 2 according to Comparative Example 1.
- the high frequency front end circuit 550 includes a multiplexer 510, switches 531 and 532, filters 21, 22, 23 and 24, and reception amplifiers 41, 42, 43 and 44.
- the high frequency front end circuit 550 is different from the high frequency front end circuit 50 according to the first embodiment in the configuration of the multiplexer and the switch.
- the description of the same configuration as that of the high frequency front end circuit 50 according to Embodiment 1 will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the multiplexer 510 includes a common terminal 100, a first terminal 110 and a second terminal 120, a low pass filter 511, and a high pass filter 512.
- the low pass filter 511 is disposed between the common terminal 100 and the first terminal 110, and allows the high frequency signal in the first frequency band to pass (the first frequency band is a pass band), and the high frequency signal in the second frequency band (The second frequency band is an attenuation band), and is a low-pass filter of fixed frequency type.
- the high pass filter 512 is disposed between the common terminal 100 and the second terminal 120, and allows the high frequency signal in the third frequency band to pass (the third frequency band is a pass band), and the high frequency signal in the fourth frequency band (The fourth frequency band is an attenuation band), and is a high-pass filter of fixed frequency type.
- the low pass filter 511 and the high pass filter 512 constitute a diplexer.
- the switch 531 has a common terminal 310, selection terminals 311 and 312, and the common terminal 310 is connected to the first terminal 110.
- the switch 531 is an SPDT switch circuit capable of connecting the common terminal 310 to either of the selection terminals 311 and 312.
- the switch 532 has a common terminal 320 and selection terminals 321 and 322, and the common terminal 320 is connected to the second terminal 120.
- the switch 532 is an SPDT switch circuit capable of connecting the common terminal 320 to either of the selection terminals 321 and 322.
- the filter 21 is a band pass filter whose input terminal is connected to the selection terminal 311 and whose band is Band A.
- the filter 22 is a band pass filter whose input terminal is connected to the selection terminal 312 and whose band is Band B.
- the filter 23 is a band pass filter whose input terminal is connected to the selection terminal 321 and whose band is Band C.
- the filter 24 is a band pass filter whose input terminal is connected to the selection terminal 322 and whose band is Band D.
- FIG. 3B is a graph showing the pass characteristic of the multiplexer 510 according to the first comparative example.
- the pass characteristic of the low pass filter 511 between the common terminal 100 and the first terminal 110 and the pass characteristic of the high pass filter 512 between the common terminal 100 and the second terminal 120 are shown.
- Band 3 of LTE (band: 1710-1880 MHz) is Band A
- Band 1 of LTE (band: 1920-2170 MHz) is Band B
- Band 40 of LTE band: 2300-2400 MHz) is Band C.
- Band 41 of LTE (band: 2496-2690 MHz) is taken as Band D.
- Band A and Band B are included in the pass band of the low pass filter 511, and Band C and Band D are included in the pass band of the high pass filter 512. Also, the superimposed frequency band of the low pass filter 511 and the high pass filter 512 is set between Band B and Band C.
- CA of Band 3 and Band 40 can be performed by connecting the common terminal 310 and the selection terminal 311 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 321.
- CA can be performed between Band 3 and Band 41 by connecting the common terminal 310 and the selection terminal 311 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 322, and (iii) the common terminal 310 and the selection terminal 312 , And the common terminal 320 and the selection terminal 321, CA of Band 1 and Band 40 can be executed, (iv) the common terminal 310 and the selection terminal 312 are connected, and the common terminal 320 and the selection terminal By connecting 322, CA of Band1 and Band 41 can be executed.
- the boundary frequency width between Band 1 and Band 40 is as narrow as 130 MHz, and as shown in FIG. 3B, the insertion loss (2.2.) At the high pass end (2170 MHz) of the low pass filter 511. 444 dB) is significantly degraded as compared to the insertion loss (0.481 dB) in the low pass band (1710 MHz). Also, the insertion loss (2.245 dB) at the low pass end (2300 MHz) of the high pass filter 512 is significantly degraded compared to the insertion loss (0.507 dB) at the high pass side (2690 MHz) of the pass band. There is.
- the variable impedance circuit 13 is not disposed in the multiplexer 510, the impedance of the low pass filter 511 when the common terminal 100 side is viewed from the first terminal 110. And the impedance of the high pass filter 512 when the common terminal 100 side is viewed from the second terminal 120 can not be adjusted to the complex conjugate relationship.
- Band3 and Band1 belonging to the same frequency band group are connected to the low pass filter 511 via the switch 531, so CA of Band3 and Band1 is performed. It is not possible.
- FIG. 4A is a circuit configuration diagram of the high frequency front end circuit 551 and the antenna element 2 according to Comparative Example 2.
- the high frequency front end circuit 551 includes a multiplexer 510, a switch 531, a diplexer 520, filters 21, 22, 23 and 24, and reception amplifiers 41, 42, 43 and 44.
- the high frequency front end circuit 551 is different from the high frequency front end circuit 550 according to the first comparative example in that a diplexer 520 is disposed instead of the switch 531.
- the description of the same configuration as the high frequency front end circuit 550 according to Comparative Example 1 will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the diplexer 520 includes a common terminal 600, input / output terminals 610 and 620, a low pass filter 521, and a high pass filter 522.
- the low pass filter 521 is a fixed frequency low pass filter that is connected between the common terminal 600 and the input / output terminal 610, passes the high frequency signal of Band A, and attenuates the high frequency signal of Band B.
- the high pass filter 522 is a fixed frequency type high pass filter that is connected between the common terminal 600 and the input / output terminal 620, passes the high frequency signal of Band B, and attenuates the high frequency signal of Band A.
- the CA of the Band A and the Band B can be performed by the diplexer 520 being disposed at the subsequent stage of the low pass filter 521. Furthermore, by connecting the common terminal 320 of the switch 532 and the selection terminal 321, simultaneous use (3CA) of BandA, BandB and BandC can be performed. In addition, by connecting the common terminal 320 of the switch 532 to the selection terminal 322, 3CA of BandA, BandB and BandD can be performed.
- FIG. 4B is a graph showing the pass characteristic of the multiplexer 510 according to Comparative Example 2.
- the pass characteristic of the low pass filter 511 + low pass filter 521 between the common terminal 100 and the input / output terminal 610, the pass characteristic of the low pass filter 511 + high pass filter 522 between the common terminal 100 and the input / output terminal 620, , The pass characteristic of the high pass filter 512 between the common terminal 100 and the second terminal 120 is shown.
- CA of Band 3 and Band 40 can be performed by connecting the common terminal 320 and the selection terminal 321, and (ii) the common terminal 320 and the selection terminal 322 Can be used to perform CA of Band 3 and Band 41, and (iii) CA can be performed between Band 1 and Band 40 by connecting common terminal 320 and selection terminal 321, and (iv) common terminal 320 and By connecting the selection terminal 322, CA of Band1 and Band 41 can be performed, (v) CA of Band 3 and Band 1 can be performed, and (vi) by connecting the common terminal 320 and selection terminal 321, 3CA of Band 3, Band 1 and Band 40 can be performed, and (vii) common terminal 320 and selection terminal 322 By connecting, you can run 3CA the Band3 and Band1 and Band41.
- the diplexer 520 is inserted between the low pass filter 511 and the filters 21 and 22, as shown in (a) of FIG. 4B, the high pass end (1880 MHz) of the pass band of the low pass filter 511 + the low pass filter 521.
- the insertion loss (4.864 B) at the point is significantly degraded.
- the insertion loss (3. 113 dB) at the low pass end (1920 MHz) of the low pass filter 511 + high pass filter 522 and the insertion loss (2 at high pass end (2170 MHz) of the pass band. (863 dB) is significantly degraded.
- the boundary frequency width between Band 1 and Band 40 is as narrow as 130 MHz
- the insertion loss (2.176 dB) at the low frequency band end (2300 MHz) of the high pass filter 512 is, as shown in FIG. Compared to the insertion loss (0.510 MHz) on the high pass side (2690 MHz) of the pass band, it is significantly degraded.
- FIG. 5A is a circuit configuration diagram in CA mode 1 of the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- 6A is a circuit configuration diagram in CA mode 2 of the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- FIG. 7A is a circuit configuration diagram in CA mode 3 of the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- the multiplexer 10A according to the first embodiment includes a common terminal 100, a first terminal 110 and a second terminal 120, a low pass filter 11A, a high pass filter 12A, and an impedance variable circuit 13A.
- the multiplexer 10A according to the first embodiment is an example of a specific circuit configuration of the multiplexer 10 described in FIG.
- the low pass filter 11A includes inductors L21, L22 and L23, capacitors C21, C22, C23 and C24, and a switch SW21 (second switch element).
- the inductors L22 and L23 are arranged in series on the path connecting the common terminal 100 and the first terminal 110. More specifically, the series arm circuit in which the inductor L22 and the capacitor C22 are connected in parallel and the series arm circuit in which the inductor L23 and the capacitor C23 are connected in parallel connect the common terminal 100 and the first terminal 110. The paths are connected in series with each other. Each of the two series arm circuits constitutes an LC parallel resonant circuit.
- the inductor L21, the capacitors C21 and C24, and the switch SW21 constitute a first frequency variable circuit.
- the inductor L21 and the capacitor C21 constitute an LC series circuit.
- a circuit in which the capacitor C24 and the switch SW21 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L21 and the capacitor C21 and the ground.
- the switch SW21 is a second switch element connected to the connection node via the capacitor C24.
- the capacitors C22, C23 and C24 may be omitted. Also, either one of the capacitors C21 and C24 may not be provided. Also, the switch SW21 may be connected to either of the ends of the LC series circuit instead of being connected to the connection node. However, when the switch SW21 is connected to the connection node between the LC series circuit and the series arm circuit of the low pass filter 11A, another impedance element is connected in series between the connection node and the series arm circuit. It needs to be inserted. When the switch SW21 is connected to the connection node between the LC series circuit and the ground, another impedance element needs to be inserted in series between the connection node and the ground. .
- the high pass filter 12A includes an inductor L11, capacitors C11, C12, C13 and C14, and a switch SW11 (third switch element).
- the capacitors C12 and C13 are arranged in series on a path connecting the common terminal 100 and the second terminal 120.
- the inductor L11, the capacitors C11 and C14, and the switch SW11 constitute a second frequency variable circuit.
- the inductor L11 and the capacitor C11 constitute an LC series circuit.
- a circuit in which the capacitor C14 and the switch SW11 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L11 and the capacitor C11 and the ground.
- the switch SW11 is a third switch element connected to the connection node via the capacitor C14. According to the above configuration, the second transition band (see FIG. 2) of the high pass filter 12A is variable due to the conduction and non-conduction of the switch SW11.
- the switch SW11 may be connected in parallel to either of the ends of the LC series circuit instead of being connected to the connection node. However, when the switch SW11 is connected to the connection node between the LC series circuit and the series arm circuit of the high pass filter 12A, another impedance element is connected in series between the connection node and the series arm circuit. It needs to be inserted. When the switch SW11 is connected to the connection node between the LC series circuit and the ground, another impedance element needs to be inserted in series between the connection node and the ground. .
- the variable impedance circuit 13A includes a capacitor C15 (first impedance element), a capacitor C25 (first impedance element) and a capacitor C30 (second impedance element), a switch SW12 (first switch element), and a switch SW22 (first switch element). And a switch SW3 (fourth switch element).
- capacitors C15 and C25 have a function as the first impedance element, they may not be the same element but different elements having different capacitance values.
- the switches SW12 and SW22 have a function as the first switch element, but may not be the same element but different elements.
- a circuit in which the capacitor C25 and the switch SW22 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L21 and the capacitor C21 and the ground.
- a circuit in which the capacitor C15 and the switch SW12 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L11 and the capacitor C11 and the ground.
- the switch SW12 when the switch SW12 is in the conductive state, the component of the capacitor C11 of the second frequency variable circuit is added to the component of the capacitor C15, so that the freedom of the impedance variable width of the impedance variable circuit 13A is improved.
- the impedance of the high pass filter 12A can be varied with high accuracy. Further, the capacitor C15 can be miniaturized.
- capacitor C30 may be an inductor.
- the impedance of the filter 12A is in a complex conjugate relationship.
- the multiplexer 10A of this embodiment By applying the multiplexer 10A of this embodiment to the multiplexer 10 of the high frequency front end circuit 50 according to the first embodiment, (i) the common terminal 310 and the selection terminal 311 are connected, and the common terminal 320 and the selection terminal 322 , And CA can be performed between BandA and BandC. (Ii) By connecting the common terminal 310 and the selection terminal 311 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 323, the BandA and BandD can be performed. (Iii) connect the common terminal 310 and the selection terminal 312, connect the common terminal 330 and the selection terminal 331, and connect the common terminal 320 and the selection terminal 322, the BandB and BandC can be performed.
- switches SW11 and SW21 are made conductive and switches SW12, SW22 and SW3 are not Turn on.
- switches SW11 and SW21 are turned off and switches SW12, SW22 and SW3 are turned off I assume.
- switches SW11 and SW21 are turned off and the switches SW12, SW22 and SW3 are turned on.
- the switches SW12 and SW22 are in the conductive state, and the Band A high frequency signal and the Band B high frequency signal are exclusively transmitted.
- the switches SW12 and SW22 are nonconductive. According to this, when the Bands A and Band B having a narrow boundary frequency width are used at the same time, the switches SW12 and SW22 become conductive, whereby the low pass filter when the common terminal 100 side is viewed from the first terminal 110
- the impedance of 11A and the impedance of the high pass filter 12A when the common terminal 100 side is viewed from the second terminal 120 can be subjected to complex conjugate matching.
- switches SW12 and SW22 become nonconductive, for example,
- the impedance of the low pass filter 11A when the common terminal 100 side is viewed from the first terminal 110 and the impedance of the high pass filter 12A when the common terminal 100 is viewed from the second terminal 120 Can be matched.
- the exclusive transmission of the high frequency signal a and the high frequency signal b means that the high frequency signal a and the high frequency signal b are not simultaneously transmitted. Specifically, the high frequency signal b is not transmitted in the time zone in which the high frequency signal a is transmitted, and the high frequency signal a is not transmitted in the time zone in which the high frequency signal b is transmitted.
- FIG. 5B is a graph ((a) in FIG. 5B) and a Smith chart ((b) in FIG. 5B) showing pass characteristics in the CA mode 1 of the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- 6B is a graph ((a) in FIG. 6B) and a Smith chart ((b) in FIG. 6B) showing pass characteristics in the CA mode 2 of the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- FIG. 7B is a graph ((a) in FIG. 7B) and a Smith chart ((b) in FIG. 7B) showing pass characteristics in CA mode 3 of the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- the first frequency variable circuit is an LC series of the parallel composite capacitor of the capacitors C21 and C24 and the inductor L21. Since it becomes a resonant circuit and has a resonance point, an attenuation pole is generated (solid line in (a) of FIG. 5B).
- the switch SW21 becomes nonconductive, the first frequency variable circuit becomes an LC series resonant circuit of the inductor L21 and the capacitor C21 and has a resonance point on the high frequency side from the resonance point when the switch SW21 is conductive.
- the switch SW21 is turned on or off to vary the first transition band of the low pass filter 11A. It becomes possible. Thereby, as shown to (b) of FIG. 5B, the impedance in BandA and BandC or D at the time of seeing low pass filter 11A and high pass filter 12A from common terminal 100 can be set as a standardization impedance. Further, as shown in (b) of FIG. 6B, the impedance in Band A or B and Band D when the low pass filter 11A and the high pass filter 12A are viewed from the common terminal 100 can be set as the standardized impedance. Therefore, in the multiplexer 10A that executes CA between the first frequency band and the third frequency band, the degradation of the insertion loss can be suppressed even if the selected band changes.
- the capacitor C14 is connected in series to the switch SW11, so that the second frequency variable circuit is an LC series of the parallel composite capacitor of the capacitors C11 and C14 and the inductor L11 even if the switch SW11 is conductive. Since it becomes a resonant circuit and has a resonance point, an attenuation pole is generated (broken line in (a) of FIG. 5B). On the other hand, when the switch SW11 becomes nonconductive, the second frequency variable circuit becomes an LC series resonant circuit of the capacitor C11 and the inductor L11 and has a resonance point on the high frequency side of the resonance point when the switch SW11 is conductive.
- the second transition band of the high-pass filter 12A is varied by turning on or off the switch SW11 according to the frequency relationship between the band in the first frequency band to be used simultaneously and the band in the third frequency band. It becomes possible.
- the impedance in BandA and BandC or D at the time of seeing low pass filter 11A and high pass filter 12A from common terminal 100 can be set as a standardization impedance.
- the impedance in Band A or B and Band D when the low pass filter 11A and the high pass filter 12A are viewed from the common terminal 100 can be set as the standardized impedance. Therefore, in the multiplexer 10A that executes CA between the first frequency band and the third frequency band, the degradation of the insertion loss can be suppressed even if the selected band changes.
- the switches SW11 and SW21 are turned off, and the switches SW12, SW22 and SW3 are turned on.
- the boundary frequency width between BandA and BandB is smaller than the boundary frequency width between BandA and BandC. Therefore, in CA of Band A and Band B, the superimposed frequency band in which the first transition band and the second transition band overlap by the first frequency variable circuit and the second frequency variable circuit is arranged in the boundary frequency band of Band A and Band B. If this is done, the insertion loss and demultiplexing characteristics in the above two bands will be degraded. Therefore, the switches SW12, SW22 and SW3 of the variable impedance circuit 13A are made conductive.
- the superimposed frequency band is arranged in the boundary frequency band between Band A and Band B as shown in (a) of FIG. 7B, and is shown in (b) of FIG. 7B.
- the impedance of the low-pass filter 11A when the common terminal 100 is viewed from the first terminal 110 and the impedance of the high-pass filter 12A when the common terminal 100 is viewed from the second terminal 120 have a complex conjugate relationship. It can be.
- Band A for example, Band 3
- Band B for example, Band 1
- Band B which is the pass band of the high-pass filter 12A
- the impedance in Band B (for example, Band 1) and the impedance in Band A (for example, Band 3), which is the attenuation band of the high-pass filter 12A when the common terminal 100 side is viewed from the second terminal 120 have a complex conjugate relationship.
- the impedance of the low pass filter 11A when looking at the common terminal 100 side from the first terminal 110 and the impedance of the high pass filter 12A when looking at the common terminal 100 side from the second terminal 120 are passband and attenuation There is a complex conjugate relationship in both of the bands. Therefore, the low pass filter 11A and the high pass filter 12A can be complex conjugate matched with high accuracy.
- the second impedance element matches the combined impedance of the impedance of the low pass filter 11A and the impedance of the high pass filter 12A, which are in the complex conjugate relationship, to the standardized impedance (for example, 50 ⁇ ). It becomes possible. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the insertion loss in the pass band of the high frequency circuit 20 when using the Band A and the Band B simultaneously.
- FIG. 8A is a circuit diagram of a high frequency front end circuit 50A according to a second embodiment.
- the high frequency front end circuit 50A includes a high frequency circuit 20A and receiving amplifiers 41, 42, 43 and 44.
- the high frequency circuit 20A includes a multiplexer 10A, switches 31, 32A and 33, and filters 21, 22, 23 and 24.
- the multiplexer 10A according to the first embodiment is disposed instead of the multiplexer 10;
- the configuration is different in that a switch 32A is disposed instead of 32.
- the description of the high frequency front end circuit 50A according to the present embodiment which is the same as the high frequency front end circuit 50 according to the first embodiment will be omitted, and the configuration different from the high frequency front end circuit 50 according to the first embodiment will be described. I will explain to the center.
- the multiplexer 10A is the same as the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- the switch 32A has a common terminal 320, selection terminals 321, 322 and 323, and the common terminal 320 is connected to the second terminal 120.
- the switch 32A is an SPST switch that switches the connection between the common terminal 320 and the selection terminal 321, an SPST switch that switches the connection between the common terminal 320 and the selection terminal 322, and a connection between the common terminal 320 and the selection terminal 323. It consists of an SPST switch that switches. With this configuration, the switch 32A selects at least one of the connection between the common terminal 320 and the selection terminal 321, the connection between the common terminal 320 and the selection terminal 322, and the connection between the common terminal 320 and the selection terminal 323. Is a switch circuit that can
- CA of Band A and Band C can be performed by connecting the common terminal 310 and the selection terminal 311 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 322, and (ii) the common terminal 310 Can be performed by connecting the common terminal 320 and the selection terminal 323, CA of BandA and BandD can be performed, and (iii) the common terminal 310 and the selection terminal 312 are connected, the common terminal By connecting 330 and the selection terminal 331 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 322, CA of BandB and BandC can be performed. (Iv) Common terminal 310 and selection terminal 312 are connected, common By connecting the terminal 330 and the selection terminal 331 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 323, CA of BandB and BandD is performed.
- FIG. 8B is a graph showing the passage characteristic of (vi) 3CA of the high-frequency front end circuit 50A according to the second embodiment.
- the pass characteristic between the common terminal 100 and the output terminal of the filter 21 low pass filter 11A + switch 31 + filter 21
- the pass characteristic between the common terminal 100 and the output terminal of the filter 22 high pass filter 12A + switch 32A + switch 33+ filter 22
- a passing characteristic between the common terminal 100 and the output terminal of the filter 23 high pass filter 12A + switch 32A + filter 23
- the band C of Band C is prevented from being degraded by the low pass end of the high pass filter 12A. it can.
- the insertion loss of Band A, Band B and Band C of the high frequency front end circuit 50A according to the second embodiment is the high frequency front end circuit according to Comparative Example 2 shown in FIG. 4B (b). It is less than the insertion loss of 551 BandA, BandB and BandC.
- FIG. 9A is a circuit configuration diagram of a multiplexer 10C according to the first modification of the first embodiment.
- the multiplexer 10C according to this modification includes a common terminal 100, a first terminal 110 and a second terminal 120, a low pass filter 11C, a high pass filter 12C, and an impedance variable circuit 13C.
- the multiplexer 10C according to the first modification differs from the multiplexer 10A according to the first embodiment only in the configuration of the impedance variable circuit 13C.
- the description of the same configuration as that of the multiplexer 10A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the low pass filter 11C has the same circuit configuration as the low pass filter 11A according to the first embodiment.
- the high pass filter 12C has the same circuit configuration as the high pass filter 12A according to the first embodiment.
- the variable impedance circuit 13C includes a capacitor C15 (first impedance element), a capacitor C25 (first impedance element) and a capacitor C40, a switch SW12 (first switch element), a switch SW22 (first switch element) and a switch SW4. Equipped with
- a circuit in which the capacitor C25 and the switch SW22 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L21 and the capacitor C21 and the ground.
- a circuit in which the capacitor C15 and the switch SW12 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L11 and the capacitor C11 and the ground.
- the switch SW12 when the switch SW12 is in the conductive state, the component of the capacitor C11 of the second frequency variable circuit is added to the component of the capacitor C15, thereby improving the freedom of the variable impedance width of the variable impedance circuit 13C.
- the impedance of the high pass filter 12C can be varied with high accuracy. Further, the capacitor C15 can be miniaturized.
- a circuit in which the capacitor C40 and the switch SW4 are connected in series is connected between the first terminal 110 and the ground. This makes it possible to finely adjust the impedance of the low pass filter 11C when looking at the common terminal 100 side from the first terminal 110, so the low pass filter 11C when looking at the common terminal 100 side from the first terminal 110 And the impedance of the high pass filter 12C when the common terminal 100 side is viewed from the second terminal 120 can be complex conjugate matched with high accuracy.
- an inductor may be disposed instead of the capacitor C40 depending on the required characteristics of the low pass filter 11C.
- FIG. 9B is a circuit configuration diagram of the multiplexer 10D according to the second modification of the first embodiment.
- the multiplexer 10D according to the present modification includes a common terminal 100, a first terminal 110 and a second terminal 120, a low pass filter 11D, a high pass filter 12D, and an impedance variable circuit 13D.
- the multiplexer 10D according to the second modification differs from the multiplexer 10A according to the first embodiment only in the configuration of the impedance variable circuit 13D.
- the multiplexer 10D according to the present modification will not be described as to the same configuration as the multiplexer 10A according to the first embodiment, and different configurations will be mainly described.
- the low pass filter 11D has the same circuit configuration as the low pass filter 11A according to the first embodiment.
- the high pass filter 12D has the same circuit configuration as the high pass filter 12A according to the first embodiment.
- the impedance variable circuit 13D includes a capacitor C15 (first impedance element) and a capacitor C25 (first impedance element), an inductor L50, a switch SW12 (first switch element), a switch SW22 (first switch element), and a switch SW5. And.
- a circuit in which the capacitor C25 and the switch SW22 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L21 and the capacitor C21 and the ground.
- a circuit in which the capacitor C15 and the switch SW12 are connected in series is connected between the connection node of the inductor L11 and the capacitor C11 and the ground.
- the switch SW12 when the switch SW12 is in the conductive state, the component of the capacitor C11 of the second frequency variable circuit is added to the component of the capacitor C15, thereby improving the freedom of the variable impedance width of the impedance variable circuit 13D.
- the impedance of the high pass filter 12D can be varied with high accuracy. Further, the capacitor C15 can be miniaturized.
- a circuit in which the inductor L50 and the switch SW5 are connected in series is connected between the second terminal 120 and the ground. This makes it possible to finely adjust the impedance of the high pass filter 12D when looking at the common terminal 100 side from the second terminal 120, so the low pass filter 11D when looking at the common terminal 100 side from the first terminal 110 And the impedance of the high pass filter 12D when the common terminal 100 side is viewed from the second terminal 120 can be complex conjugate matched with high accuracy.
- a capacitor may be disposed instead of the inductor L50 depending on the required characteristics of the high pass filter 12D.
- FIG. 9C is a circuit configuration diagram of the multiplexer 10E according to the third modification of the first embodiment.
- the multiplexer 10E according to the present modification includes a common terminal 100, a first terminal 110 and a second terminal 120, a low pass filter 11E, a high pass filter 12E, and an impedance variable circuit 13E.
- the multiplexer 10E according to the third modification differs from the multiplexer 10A according to the first embodiment only in the configuration of the impedance variable circuit 13E.
- the multiplexer 10E according to the present modification will not be described as to the same configuration as that of the multiplexer 10A according to the first embodiment, and different components will be mainly described.
- the low pass filter 11E has the same circuit configuration as the low pass filter 11A according to the first embodiment.
- the high pass filter 12E has the same circuit configuration as the high pass filter 12A according to the first embodiment.
- the low pass filter 11E includes inductors L22 and L23 arranged in series on a path connecting the common terminal 100 and the first terminal 110, and a first frequency variable circuit connected to the path.
- the first frequency variable circuit includes an LC series circuit in which an inductor L21 and a capacitor C21 are connected in series, and a switch SW21 (second switch element) connected to the LC series circuit.
- the switch SW21 is connected between the connection node of the inductor L21 and the capacitor C21 and the ground.
- the conduction and non-conduction of the switch SW21 change the first transition band that transitions from the first frequency band to the second frequency band.
- the high pass filter 12E includes capacitors C12 and C13 arranged in series on a path connecting the common terminal 100 and the second terminal 120, and a second frequency variable circuit connected to the path.
- the second frequency variable circuit includes an LC series circuit in which an inductor L11 and a capacitor C11 are connected in series, and a switch SW11 (third switch element) connected to the LC series circuit.
- the switch SW11 is connected between the connection node of the inductor L11 and the capacitor C11 and the ground.
- the conduction and non-conduction of the switch SW11 make the second transition band transitioning from the third frequency band to the fourth frequency band variable.
- the variable impedance circuit 13E includes a capacitor C15 (third impedance element), a capacitor C25 (first impedance element), a capacitor C40 (second impedance element), an inductor L50 (fourth impedance element), and a switch SW12 (first switch) And a switch SW22 (first switch element), a switch SW3 (first switch element), and a switch SW4 (first switch element).
- One end of the capacitor C25 is connected to a connection node of the inductor L21 and the capacitor C21.
- One end of the capacitor C40 is connected to the first terminal 110.
- One end of the capacitor C15 is connected to a connection node of the inductor L11 and the capacitor C11.
- One end of the inductor L50 is connected to the second terminal 120.
- the switch SW22 is connected between the other end of the capacitor C25 and the ground.
- the switch SW3 is connected between the other end of the capacitor C40 and the ground.
- the switch SW12 is connected between the other end of the capacitor C15 and the ground.
- the switch SW4 is connected between the other end of the inductor L50 and the ground.
- the switch SW22 When the switch SW22 is in a conductive state by the circuit in which the capacitor C25 and the switch SW22 are connected in series, the component of the capacitor C21 of the first frequency variable circuit is added to the component of the capacitor C25. Since the degree of freedom of the variable impedance range is improved, the impedance of the low pass filter 11E can be varied with high accuracy. Further, the capacitor C25 can be miniaturized.
- the capacitor C15 and the switch SW12 are connected in series, when the switch SW12 is in the conductive state, the component of the capacitor C11 of the second frequency variable circuit is added to the component of the capacitor C15, whereby the impedance variable circuit Since the degree of freedom of the variable impedance range of 13 E is improved, the impedance of the high pass filter 12 E can be varied with high accuracy. Further, the capacitor C15 can be miniaturized.
- the impedance of the low pass filter 11E when the common terminal 100 side is viewed from the first terminal 110 can be finely adjusted by the circuit in which the capacitor C40 and the switch SW3 are connected in series. Further, by the circuit in which the inductor L50 and the switch SW4 are connected in series, it is possible to finely adjust the impedance of the high pass filter 12E when the common terminal 100 side is viewed from the second terminal 120. Therefore, the complex conjugate matching of the impedance of the low pass filter 11E when looking at the common terminal 100 side from the first terminal 110 and the impedance of the high pass filter 12E when looking at the common terminal 100 side from the second terminal 120 with high accuracy It can be done.
- the conductive state or the non conductive state of the switches SW12, SW22, SW3 and SW4 causes The impedance of the low pass filter 11E when the common terminal 100 is viewed from the first terminal 110 and the impedance of the high pass filter 12E when the common terminal 100 is viewed from the second terminal 120 are in a complex conjugate relationship. Therefore, since the low pass filter 11E and the high pass filter 12E can be complex conjugate matched, it is possible to suppress the degradation of the insertion loss of the pass band of the high frequency circuit when using the first pass band and the third pass band simultaneously. . Therefore, in the high frequency circuit which performs CA between two frequency bands with a narrow frequency interval, degradation of the insertion loss can be suppressed.
- At least one of the switches SW12, SW22, SW3 and SW4 may be disposed. That is, the first switch element is connected between the other end of capacitor C15, the other end of capacitor C25, the other end of capacitor C40, and at least one of the other ends of inductor L50 and the ground.
- the other end of the capacitor C15, the other end of the capacitor C25, the other end of the capacitor C40, and the other end of the inductor L50 other than the at least one other end may be connected to the ground.
- the low pass filter 11E and the high pass filter 12E can be made to be complex conjugate matched by at least one conduction state or non-conduction state of the switches SW12, SW22, SW3 and SW4 so that the first pass band and the third pass It is possible to suppress the deterioration of the insertion loss in the pass band of the high frequency circuit when using the band simultaneously. Therefore, in the high frequency circuit which performs CA between two frequency bands with a narrow frequency interval, degradation of the insertion loss can be suppressed.
- FIG. 9D is a circuit configuration diagram of a high frequency circuit 20C according to the fourth modification of the first embodiment.
- the high frequency circuit 20C according to this modification includes the common terminal 100, the first terminal 110 and the second terminal 120, the low pass filter 11E, the high pass filter 12E, and the filters 21 to 24 (not shown in FIG. 9D).
- Switches 31C, 32C and 33 (not shown in FIG. 9D), an inductor L50, and a capacitor C40 are provided.
- the high frequency circuit 20C according to the fourth modification differs from the variable impedance circuit 13 in the high frequency circuit 20C according to the first embodiment in that the switch SW3 and the capacitor C40 connected to the first terminal 110, and the second terminal The difference is that the switch SW4 and the inductor L50 connected to 120 are disposed.
- the description of the same configuration as that of the high frequency circuit 20 according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the low pass filter 11E has the same circuit configuration as the low pass filter 11A according to the first embodiment.
- the high pass filter 12E has the same circuit configuration as the high pass filter 12A according to the first embodiment.
- the filter 21 is connected to the selection terminal 311 of the switch 31C.
- the filter 22 is connected to the selection terminal 312 of the switch 31C and the selection terminal 321 of the switch 32C via the switch 33.
- the filter 23 is connected to the selection terminal 322 of the switch 32C.
- the filter 24 is connected to the selection terminal 323 of the switch 32C.
- the switch 31C includes a common terminal 310 (first common terminal) and two or more selection terminals 311 and 312.
- the common terminal 310 is the first terminal 110, and the connection between the first terminal 110 and the filter 21, and , And a first switch circuit that switches the connection between the first terminal 110 and the filter 22.
- the switch 32C has a common terminal 320 (second common terminal) and two or more selection terminals 321, 322 and 323.
- the common terminal 320 is the second terminal 120, and the connection between the second terminal 120 and the filter 23 , And a second switch circuit that switches the connection between the second terminal 120 and the filter 22.
- a circuit in which the capacitor C40 (first impedance element) and the switch SW3 (first switch element) are connected in series is connected between the first terminal 110 and the ground.
- the switch SW3 is incorporated in the switch 31C.
- a circuit in which an inductor L50 (second impedance element) and a switch SW4 (fourth switch element) are connected in series is connected between the second terminal 120 and the ground.
- the switch SW4 is incorporated in the switch 32C.
- the first terminal 110 is selected depending on the on / off state of the switches SW3 and SW4.
- the impedance of the low pass filter 11E when looking at the common terminal 100 side from the above and the impedance of the high pass filter 12E when looking at the common terminal 100 side from the second terminal 120 are in a complex conjugate relationship. Therefore, since the low pass filter 11E and the high pass filter 12E can be complex conjugate matched, it is possible to suppress the degradation of the insertion loss of the pass band of the high frequency circuit when using the first pass band and the third pass band simultaneously. . Therefore, in the high frequency circuit which performs CA between two frequency bands with a narrow frequency interval, degradation of the insertion loss can be suppressed.
- a series connection circuit of the capacitor C40 (first impedance element) and the switch SW3 (first switch element) is disposed between the low pass filter 11E and the filters 21 and 22. Therefore, the series connection circuit further has a function of achieving impedance matching between the low pass filter 11E and the filter 21 or 22 in accordance with the combination of frequency bands for executing CA.
- a series connection circuit of an inductor L50 (second impedance element) and a switch SW4 (fourth switch element) is disposed between the high pass filter 12E and the filters 22, 23 and 24. Therefore, the series connection circuit further has a function of achieving impedance matching between the high pass filter 12E and the filter 22, 23 or 24 in accordance with the combination of frequency bands for executing CA.
- the present embodiment is a high frequency front end circuit capable of executing 3CA of Band A, Band B and Band C, and 3 CA of Band A, Band B and Band D, and the circuit configuration with the high frequency front end circuit 50A according to the first embodiment.
- the high frequency front end circuit 50B will be described.
- FIG. 10A is a circuit configuration diagram of the high frequency front end circuit 50B according to the second embodiment.
- the high frequency front end circuit 50B includes a high frequency circuit 20B and receiving amplifiers 41, 42, 43 and 44.
- the high frequency circuit 20B includes a multiplexer 10B, switches 31B and 32B, and filters 21, 22, 23 and 24.
- the high frequency front end circuit 50B according to the second embodiment has the multiplexer 10B disposed instead of the multiplexer 10A, and the switches 31, 32A and 32A.
- the configuration is different in that switches 31B and 32B are disposed instead of 33.
- the high frequency front end circuit 50B according to the present embodiment will not be described for the same configuration as that of the high frequency front end circuit 50A according to the first embodiment, and different configurations will be mainly described.
- the multiplexer 10B is the same as the multiplexer 10A according to the first embodiment.
- the switch 32 B has a common terminal 320 and selection terminals 321 and 322, and the common terminal 320 is connected to the second terminal 120.
- the switch 32 ⁇ / b> B is an SPDT switch circuit capable of connecting the common terminal 320 to either of the selection terminals 321 and 322.
- the switch 32B may have a circuit configuration in which two SPST switches are arranged in parallel.
- switch circuits such as SP3T and SP4T may be used, and in this case, a common terminal and a necessary selection terminal may be used.
- the switch 31 B has a common terminal 310, selection terminals 311 and 312, and the common terminal 310 is connected to the first terminal 110.
- the switch 31 B is configured of an SPST switch that switches the connection between the common terminal 310 and the selection terminal 311 and an SPST switch that switches the connection between the common terminal 310 and the selection terminal 312.
- the switch 31B is a switch circuit capable of selecting at least one of the connection between the common terminal 310 and the selection terminal 311 and the connection between the common terminal 310 and the selection terminal 312.
- CA of Band A and Band C can be executed by connecting the common terminal 310 and the selection terminal 311 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 321, and (ii) the common terminal By connecting 310 and the selection terminal 311 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 322, CA of Band A and Band D can be performed, and (iii) the common terminal 310 and the selection terminal 312 are connected, common By connecting the terminal 320 and the selection terminal 321, CA of BandB and BandC can be performed, and (iv) the common terminal 310 and the selection terminal 312 are connected, and the common terminal 320 and the selection terminal 322 are connected.
- CA of Band B and Band D can be performed, and (v) common terminal 310 and selection terminal 311 are connected, common terminal 310 and selection terminal 3 2 and the common terminal 320 and the selection terminal 321, 3CA of Band A, Band B and Band C can be performed, and (vi) the common terminal 310 and the selection terminal 311 are connected, and the common terminal 310 By connecting the selection terminal 312 and the selection terminal 312 and connecting the common terminal 320 and the selection terminal 322, 3CA of Band A, Band B, and Band D can be performed.
- FIG. 11A is a circuit configuration diagram in CA mode 1 of the multiplexer 10B according to Embodiment 2.
- FIG. 12A is a circuit configuration diagram in CA mode 2 of the multiplexer 10B according to Embodiment 2.
- FIG. 13A is a circuit configuration diagram in CA mode 3 of the multiplexer 10B according to the second embodiment.
- switches SW11 and SW21 are made conductive and switches SW12, SW22 and SW3 are not Turn on.
- switches SW11 and SW21 are turned off, and switches SW12, SW22 and SW3 are turned off I assume.
- CA mode 3 in which Band A, Band B, and Band C or D are simultaneously used, as shown in FIG. 13A, switches SW11 and SW21 are brought out of conduction, and switches SW12 and SW22 are made. And SW3 are made conductive.
- the switches SW12 and SW22 are in the conductive state, and the Band A high frequency signal and the Band B high frequency signal are exclusively transmitted.
- the switches SW12 and SW22 are nonconductive. According to this, when the Bands A and Band B having a narrow boundary frequency width are used at the same time, the switches SW12 and SW22 become conductive, whereby the low pass filter 11B when the common terminal 100 is viewed from the first terminal 110 And the impedance of the high pass filter 12B when the common terminal 100 side is viewed from the second terminal 120 can be complex conjugate matched.
- FIG. 11B is a graph ((a) in FIG. 11B) and a Smith chart ((b) in FIG. 11B) showing pass characteristics in CA mode 1 of the multiplexer 10B according to Embodiment 2.
- FIG. 12B is a graph ((a) in FIG. 12B) and a Smith chart ((b) in FIG. 12B) showing passage characteristics in CA mode 2 of the multiplexer 10B according to the second embodiment.
- 13B is a graph ((a) in FIG. 13B) and a Smith chart ((b) in FIG. 13B) showing pass characteristics in CA mode 3 of the multiplexer 10B according to the second embodiment.
- the first frequency variable circuit is an LC series of the parallel composite capacitor of the capacitors C21 and C24 and the inductor L21. Since it becomes a resonant circuit and has a resonance point, an attenuation pole is generated (solid line in (a) of FIG. 11B).
- the switch SW21 becomes nonconductive, the first frequency variable circuit becomes an LC series resonant circuit of the inductor L21 and the capacitor C21 and has a resonance point on the high frequency side from the resonance point when the switch SW21 is conductive.
- the switch SW21 is turned on or off to vary the first transition band of the low pass filter 11B. It becomes possible.
- the impedance in Band A and Band C or D when the low pass filter 11B and the high pass filter 12B are viewed from the common terminal 100 can be set to the standardized impedance (for example, 50 ⁇ ).
- the impedance in Band A or B and Band D when the low pass filter 11B and the high pass filter 12B are viewed from the common terminal 100 can be set as the standardized impedance. Therefore, in the multiplexer 10B that performs CA between the first frequency band and the third frequency band, it is possible to suppress the degradation of the insertion loss even if the selected band changes.
- the capacitor C14 is connected in series to the switch SW11, so that the second frequency variable circuit is an LC series of the parallel combined capacitor of the capacitors C11 and C14 and the inductor L11 even if the switch SW11 is conductive. Since it becomes a resonant circuit and has a resonance point, an attenuation pole is generated (broken line in (a) of FIG. 11B). On the other hand, when the switch SW11 becomes nonconductive, the second frequency variable circuit becomes an LC series resonant circuit of the capacitor C11 and the inductor L11 and has a resonance point on the high frequency side of the resonance point when the switch SW11 is conductive.
- the second transition band of the high-pass filter 12B is varied by turning on or off the switch SW11 according to the frequency relationship between the band in the first frequency band used simultaneously and the band in the third frequency band. It becomes possible.
- the impedance in Band A and Band C or D when the low pass filter 11B and the high pass filter 12B are viewed from the common terminal 100 can be set to the standardized impedance (for example, 50 ⁇ ).
- the impedance in Band A or B and Band D when the low pass filter 11B and the high pass filter 12B are viewed from the common terminal 100 can be set as the standardized impedance. Therefore, in the multiplexer 10B that performs CA between the first frequency band and the third frequency band, it is possible to suppress the degradation of the insertion loss even if the selected band changes.
- the switches SW11 and SW21 are turned off, and the switches SW12, SW22 and SW3 are turned on.
- the boundary frequency width between BandA and BandB is smaller than the boundary frequency width between BandA and BandC. Therefore, in CA of Band A and Band B, the superimposed frequency band in which the first transition band and the second transition band overlap by the first frequency variable circuit and the second frequency variable circuit is arranged in the boundary frequency band of Band A and Band B. Even in this case, the insertion loss and demultiplexing characteristics in the two bands are degraded. Therefore, the switches SW12, SW22 and SW3 of the variable impedance circuit 13B are brought into conduction.
- the superimposed frequency band is arranged in the boundary frequency band between Band B and Band C as shown in (a) of FIG. 13B, and is shown in (b) of FIG.
- the impedance in the pass band (for example, Band 3 and Band 1) which is Band A and Band B of the low pass filter 11 B when looking at the common terminal 100 side from the first terminal 110, and from the second terminal 120 to the common terminal 100 side
- the impedance in the pass band (for example, Band 40) which is Band C of the high pass filter 12B when looking at is a complex conjugate relationship and is a low pass filter when the common terminal 100 side is viewed from the first terminal 110
- the impedance in the attenuation band (e.g. Band 40) which is Band C of 11 B, and the ins in the attenuation bands (e.g. Band 3 and Band 1) which are Band A and Band B of highpass filter 12 B when looking at the common terminal 100 side from second terminal 120 A-impedance, has become a complex conjugate relationship.
- the impedance of the low pass filter 11B when looking at the common terminal 100 side from the first terminal 110 and the impedance of the high pass filter 12B when looking at the common terminal 100 side from the second terminal 120 are passband and attenuation There is a complex conjugate relationship in both of the bands. Therefore, the low pass filter 11B and the high pass filter 12B can be complex conjugate matched with high accuracy.
- FIG. 10B is a graph showing pass characteristics of 3CA (v) of the high-frequency front end circuit 50 according to the second embodiment.
- (v) pass characteristics between the common terminal 100 and the output terminal of the filter 21 (low pass filter 11B + switch 31B + filter 21) in 3CA of Band A, Band B and Band C, and common terminal 100 and filter 22
- the pass characteristic between the output terminal (low pass filter 11B + switch 31B + filter 22) and the pass characteristic between the common terminal 100 and the output terminal of the filter 23 (high pass filter 12B + switch 32B + filter 23) are shown.
- the insertion loss of Band A, Band B and Band C of the high frequency front end circuit 50B according to the second embodiment is the high frequency front end according to Comparative Example 2 shown in (b) of FIG. 4B. This is smaller than the insertion loss of BandA, BandB and BandC of the circuit 551.
- Band 3 of LTE is Band A (first pass band), and Band 1 of LTE is Band B (third pass band).
- Band A (first pass band) and Band B (third pass band) The passband is not limited to being applied to Band3 and Band1.
- Band A (first pass band) is Band 3 or 4 of LTE (transmission band 1710-1755 MHz, reception band 2110-2150 MHz), 25 (transmission band 1850-1915 MHz, reception band 1930-1995 MHz), 39 (TDD band 1880-1920 MHz) And 66 (transmission band 1710-1780 MHz, reception band 2110-2200 MHz), Band 65 (transmission band 1920-2010 MHz, reception band 2110-2200 MHz) may be used.
- Band B (third pass band) is for LTE Band 1 and 2 (transmission band 1850-1910 MHz, reception band 1930-1990 MHz), 4, 25, 34 (TDD band 2010-2025 MHz), 41 (TDD band 2496-2690 MHz) And 66) may be used.
- variable impedance circuit is connected to both the high pass filter and the low pass filter.
- variable impedance circuit is at least one of the high pass filter and the low pass filter. It should just be connected.
- the high pass filter and the low pass filter are variable frequency type filters in which the pass band and the attenuation band are variable, but the high pass filter and the low pass filter are frequency fixed types It may be a filter of
- the first pass band (Band A), the third pass band (Band B), and the second pass band (Band C) are listed in ascending order of frequency.
- the first passband (BandA), the third passband (BandB), and the second passband (BandC), and the complex conjugation is performed when the first passband (BandA) and the third passband (BandB) are CA. It may be a configuration using matching.
- the diplexer which divides a low band group and a high band group was illustrated as a multiplexer concerning this Embodiment, an Example, and a modification, said low band group and a high band group each have frequency relative Lower bands and frequencies only refer to higher bands.
- the combination of the low band group / high band group is any two frequency band groups (the same frequency band group) of the following (1) to (5) Even a combination of (good) can be applied.
- the number of frequency bands (bands) belonging to each frequency band group may be two or more.
- a diplexer in which two frequency band groups are demultiplexed is described as an example of the multiplexer, three or more frequency band groups may be demultiplexed.
- it may be a multiplexer that demultiplexes LB / MLB / MB / HB.
- the high frequency front end circuit of the receiving system may be a high frequency front end circuit of the transmitting system, or a high frequency performing both transmission and reception. It may be a front end circuit.
- matching elements such as an inductor and a capacitor and a switch circuit may be connected between the respective components.
- the inductor may include a wiring inductor formed by wiring connecting the components.
- the high pass filter and the low pass filter each have one parallel arm circuit (frequency variable circuit), but a plurality of parallel arm circuits are arranged. It may be Along with this, three or more series arm circuits may be arranged.
- the number of attenuation poles in the filter pass characteristic can be increased, so that, for example, steepness of the filter characteristic and design freedom of the attenuation band are increased.
- the present invention can be widely used as a high frequency circuit, a high frequency front end circuit, and a communication device applicable to a multiband system that executes a CA mode, to communication devices such as mobile phones.
- RFIC RF signal processing circuit
- BBIC Base band signal processing circuit
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Abstract
高周波回路(20)は、BandAのフィルタ(21)と、BandBのフィルタ(22)と、BandCのフィルタ(23)と、共通端子(100)-第1端子(110)間に接続されたローパスフィルタ(11)と、共通端子(100)-第2端子(120)間に接続されたハイパスフィルタ(12)と、インピーダンス可変回路(13)とを備え、BandA-BandB間の周波数間隔はBandA-BandC間の周波数間隔よりも小さく、BandAとBandBとのCAでは、フィルタ(21)は第1端子(110)に接続され、フィルタ(22)は第2端子(120)に接続され、かつ、第1端子(110)から見たローパスフィルタ(11)のインピーダンスと、第2端子(120)から見たハイパスフィルタ(12)のインピーダンスとは、複素共役の関係となっている。
Description
本発明は、高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置に関する。
近年の移動体通信端末には、一端末で複数の周波数帯域に対応する、いわゆるマルチバンド化が要求され、アンテナ素子と増幅器との間に配置されるフロントエンド回路にもマルチバンド化が要求されている。これに伴い、各周波数帯域の信号品質を確保すべく、フロントエンド回路において、アンテナ素子と各周波数帯域に対応したフィルタとの間にはダイプレクサが配置される。
特許文献1には、共通端子に接続されたローパスフィルタおよびハイパスフィルタを有するダイプレクサの回路構成が開示されている。ローパスフィルタおよびハイパスフィルタの少なくとも一方は、LC並列共振回路を含む。これにより、ノッチ回路のみで信号を分波するダイプレクサに比べて、通過帯域を広帯域化することができる。
上記従来のダイプレクサと、当該ダイプレクサに接続された、異なる通過帯域を有する複数のフィルタと、を有する高周波回路においては、2つのフィルタを用いて2つの通過帯域の高周波信号を同時に伝送するキャリアアグリゲーション(CA)を実行することができる。この場合、当該2つの通過帯域の間である境界周波数帯域に、ローパスフィルタの通過帯域から減衰帯域への遷移帯域とハイパスフィルタの通過帯域から減衰帯域への遷移帯域とが重なる重畳周波数帯域が設定される。これにより、2つの通過帯域の高周波信号の間のアイソレーションが確保される。
しかしながら、例えば、同一の周波数帯域群(ローバンド群またはハイバンド群など)に属する2つのフィルタの通過帯域のように、境界周波数帯域が狭い場合には、上記重畳周波数帯域に上記2つの通過帯域が接近する。上記重畳周波数帯域は、挿入損失が劣化するローパスフィルタの通過帯域高域端とハイパスフィルタの通過帯域低域端との間に位置するため、そのような帯域に接近する上記2つの通過帯域における高周波回路の挿入損失が劣化するという問題がある。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、周波数間隔の狭い2つの通過帯域の間でCAを実行する場合であっても挿入損失の劣化が抑制された高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波回路は、第1通過帯域の高周波信号と第2通過帯域の高周波信号とを同時に伝送することが可能であり、かつ、前記第1通過帯域の高周波信号と前記第1通過帯域および前記第2通過帯域の間に位置する第3通過帯域の高周波信号とを同時に伝送することが可能である高周波回路であって、共通端子と、第1端子と、第2端子と、前記第1通過帯域を有する第1フィルタと、前記第2通過帯域を有する第2フィルタと、前記第3通過帯域を有する第3フィルタと、前記共通端子と前記第1端子との間に接続され、第1周波数帯域内の高周波信号を通過させて第2周波数帯域内の高周波信号を減衰するローパスフィルタ、および、前記共通端子と前記第2端子との間に接続され、第3周波数帯域内の高周波信号を通過させて第4周波数帯域内の高周波信号を減衰するハイパスフィルタを含むダイプレクサと、前記ローパスフィルタおよび前記ハイパスフィルタのうちの少なくとも一方に接続された第1インピーダンス可変回路と、を備え、前記第1インピーダンス可変回路は、第1インピーダンス素子と、前記第1インピーダンス素子と接続された第1スイッチ素子と、を有し、前記第1通過帯域と前記第3通過帯域との間の境界周波数幅は、前記第1通過帯域と前記第2通過帯域との間の境界周波数幅よりも小さく、前記第1周波数帯域から前記第2周波数帯域へと遷移する第1遷移帯域と、前記第3周波数帯域から前記第4周波数帯域へと遷移する第2遷移帯域とが重なる重畳周波数帯域は、前記第1通過帯域と前記第3通過帯域との間に位置しており、前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが同時に伝送される場合には、前記第1フィルタは、前記第1端子および前記第2端子の一方に直接または間接的に接続され、前記第3フィルタは、前記第1端子および前記第2端子の他方に直接または間接的に接続され、かつ、前記第1スイッチ素子の導通状態または非導通状態により、前記第1端子から前記共通端子側を見た場合の前記ローパスフィルタのインピーダンスと、前記第2端子から前記共通端子側を見た場合の前記ハイパスフィルタのインピーダンスとは、複素共役の関係となっている。
(1)第1通過帯域と第2通過帯域とを同時使用する場合と、(2)第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合とでは、同時使用する2つの通過帯域の境界周波数幅が異なる。上記境界周波数幅が狭いと、挿入損失が劣化するローパスフィルタの通過帯域高域端とハイパスフィルタの通過帯域低域端との間に位置する上記重畳周波数帯域に上記2つの通過帯域が接近するために、上記2つの通過帯域における高周波回路の挿入損失が劣化するという問題がある。
上記構成によれば、上記境界周波数幅が狭い第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合には、第1スイッチ素子の導通状態または非導通状態により、第1端子から共通端子側を見た場合のローパスフィルタのインピーダンスと、第2端子から共通端子側を見た場合のハイパスフィルタのインピーダンスとが複素共役の関係となる。このため、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを複素共役整合させることができるので、第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合における高周波回路の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。
よって、周波数間隔の狭い2つの周波数帯域の間でCAを実行する高周波回路において、挿入損失の劣化を抑制できる。
また、前記第1スイッチ素子の導通状態または非導通状態により、前記第1端子から前記共通端子側を見た場合の前記ローパスフィルタの第1通過帯域におけるインピーダンスと、前記第2端子から前記共通端子側を見た場合の前記ハイパスフィルタの第3通過帯域におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっており、かつ、前記第1端子から前記共通端子側を見た場合の前記ローパスフィルタの第3通過帯域におけるインピーダンスと、前記第2端子から前記共通端子側を見た場合の前記ハイパスフィルタの第1通過帯域におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっていてもよい。
これにより、第1端子から共通端子側を見た場合のローパスフィルタのインピーダンスと、第2端子から共通端子側を見た場合のハイパスフィルタのインピーダンスとが、通過帯域および減衰帯域の双方において複素共役の関係となる。このため、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを高精度に複素共役整合させることができるので、第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合における高周波回路の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。
また、前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが同時に伝送される場合には、前記第1スイッチ素子が導通状態であり、前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが排他的に伝送される場合には、前記第1スイッチ素子が非導通状態であってもよい。
上記構成によれば、上記境界周波数幅が狭い第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合には、第1スイッチ素子が導通状態となることで、第1端子から共通端子側を見た場合のローパスフィルタのインピーダンスと、第2端子から共通端子側を見た場合のハイパスフィルタのインピーダンスとを複素共役整合させることができる。一方、上記境界周波数幅が広い第1通過帯域と第2通過帯域とを同時使用する場合には、第1スイッチ素子が非導通状態となることで、例えば、第1端子から共通端子側を見た場合のローパスフィルタのインピーダンス、および、第2端子から共通端子側を見た場合のハイパスフィルタのインピーダンスを、それぞれ基準化インピーダンスに整合させることができる。
また、前記ローパスフィルタは、前記共通端子と前記第1端子とを結ぶ経路上に直列配置されたインダクタと、前記経路に接続された第1周波数可変回路と、を備え、前記第1周波数可変回路は、インダクタおよびキャパシタが直列接続されたLC直列回路と、前記LC直列回路に接続された第2スイッチ素子と、を有し、前記第2スイッチ素子の導通および非導通により、前記第1遷移帯域が可変してもよい。
これによれば、同時使用する第1周波数帯域内のバンドと第3周波数帯域内のバンドとの周波数関係に応じて、第2スイッチ素子を導通または非導通させることで、ローパスフィルタの第1遷移帯域を可変させることが可能となる。
よって、第1周波数帯域と第3周波数帯域との間でCAを実行するマルチプレクサにおいて、選択される周波数帯域が変わっても、挿入損失の劣化を抑制できる。
また、前記第2スイッチ素子は、前記インダクタおよび前記キャパシタの接続ノードとグランドとの間に接続され、前記第1インピーダンス素子と前記第1スイッチ素子とが直列接続された回路は、前記接続ノードとグランドの間に接続されていてもよい。
これにより、第1スイッチ素子が導通状態の場合、第1インピーダンス素子の成分に、第1周波数可変回路のインダクタまたはキャパシタの成分が付加されることで、第1インピーダンス可変回路のインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ローパスフィルタのインピーダンスを高精度に可変できる。また、第1インピーダンス素子を小型化できる。
また、前記ハイパスフィルタは、前記共通端子と前記第2端子とを結ぶ経路上に直列配置されたキャパシタと、前記経路に接続された第2周波数可変回路と、を備え、前記第2周波数可変回路は、インダクタおよびキャパシタが直列接続されたLC直列回路と、前記LC直列回路に接続された第3スイッチ素子と、を有し、前記第3スイッチ素子の導通および非導通により、前記第2遷移帯域が可変してもよい。
これによれば、同時使用する第1周波数帯域内のバンドと第3周波数帯域内のバンドとの周波数関係に応じて、第3スイッチ素子を導通または非導通させることで、ハイパスフィルタの第2遷移帯域を可変させることが可能となる。
よって、第1周波数帯域と第3周波数帯域との間でCAを実行するマルチプレクサにおいて、選択される周波数帯域が変わっても、挿入損失の劣化を抑制できる。
また、前記第3スイッチ素子は、前記インダクタおよび前記キャパシタの接続ノードとグランドとの間に接続され、前記第1インピーダンス素子と前記第1スイッチ素子とが直列接続された回路は、前記接続ノードとグランドの間に接続されていてもよい。
これにより、第1スイッチ素子が導通状態の場合、第1インピーダンス素子の成分に、第2周波数可変回路のインダクタまたはキャパシタの成分が付加されることで、第1インピーダンス可変回路のインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ハイパスフィルタのインピーダンスを高精度に可変できる。また、第1インピーダンス素子を小型化できる。
また、前記第1インピーダンス可変回路は、さらに、第2インピーダンス素子と、第4スイッチ素子と、有し、前記第2インピーダンス素子と前記第4スイッチ素子とが直列接続された回路は、前記共通端子、前記第1端子、および前記第2端子のいずれかに接続され、前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが同時に伝送される場合には、前記第4スイッチ素子が導通状態であってもよい。
これにより、第1通過帯域の高周波信号と第3通過帯域の高周波信号とが同時に伝送される場合には、第4スイッチ素子が導通状態となることで、複素共役の関係であるローパスフィルタのインピーダンスとハイパスフィルタのインピーダンスとの合成インピーダンスを、第2インピーダンス素子により基準化インピーダンスに整合させることが可能となる。
また、前記高周波回路は、さらに、前記第1端子である第1共通端子と2以上の選択端子とを有し、前記第1端子と前記第1フィルタとの接続、および、前記第1端子と前記第3フィルタとの接続を切り替える第1スイッチ回路と、前記第2端子である第2共通端子と2以上の選択端子とを有し、前記第2端子と前記第2フィルタとの接続、および、前記第2端子と前記第3フィルタとの接続を切り替える第2スイッチ回路と、を備え、前記第1インピーダンス素子と前記第1スイッチ素子とが接続された回路は、前記第1端子とグランドとの間に接続され、前記第2インピーダンス素子と前記第4スイッチ素子とが接続された回路は、前記第2端子とグランドとの間に接続されていてもよい。
上記構成によれば、上記境界周波数幅が狭い第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合には、第1スイッチ素子および第4スイッチ素子の導通状態または非導通状態により、第1端子から共通端子側を見た場合のローパスフィルタのインピーダンスと、第2端子から共通端子側を見た場合のハイパスフィルタのインピーダンスとを複素共役の関係とできる。このため、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを複素共役整合させることができるので、第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合における高周波回路の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。
よって、周波数間隔の狭い2つの周波数帯域の間でCAを実行する高周波回路において、挿入損失の劣化を抑制できる。
また、第1インピーダンス素子と第1スイッチ素子とが接続された回路が、ローパスフィルタと第1フィルタおよび第3フィルタとの間に配置されている。このため、上記回路は、CAを実行する周波数帯域の組み合わせに応じて、ローパスフィルタと第1フィルタまたは第3フィルタとのインピーダンス整合をとる機能を、さらに有することができる。
また、第2インピーダンス素子と第4スイッチ素子とが接続された回路が、ハイパスフィルタと第2フィルタおよび第3フィルタとの間に配置されている。このため、上記回路は、CAを実行する周波数帯域の組み合わせに応じて、ハイパスフィルタと第2フィルタまたは第3フィルタとのインピーダンス整合をとる機能を、さらに有することができる。
また、前記第1通過帯域は、LTE(Long Term Evolution)のBand3、4、25、39、および66のいずれかの周波数帯域であり、前記第3通過帯域は、LTEのBand1、2、4、25、34、および66のいずれかの周波数帯域であってもよい。
LTEのBand1(受信帯域:2110-2170MHz)とBand3(受信帯域:1805-1880MHz)との境界周波数幅(230MHz)は、例えば、Band3とBand41(受信帯域:2496-2690MHz)との境界周波数幅(616MHz)より小さい。このため、Band1とBand3とを同時使用する場合、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタの重畳周波数帯域をBand1およびBand3の間に配置すると、上記2つのバンドが接近するために、上記2つのバンドにおける高周波回路の挿入損失または分波特性が劣化するという問題がある。
これに対して、上記高周波回路を適用することで、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを複素共役整合させることができるので、Band1とBand3とを同時使用する場合における高周波回路の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。
また、本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、上記いずれかに記載の高周波回路と、前記第1フィルタおよび前記第3フィルタに接続された第1増幅回路と、前記第2フィルタに接続された第2増幅回路と、を備える。
上記構成によれば、周波数間隔の狭い2つの通過帯域の間でCAを実行する高周波フロントエンド回路において、挿入損失の劣化を抑制できる。
また、本発明の一態様に係る通信装置は、アンテナ素子で受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する上記記載の高周波フロントエンド回路と、を備える。
上記構成によれば、周波数間隔の狭い2つの通過帯域の間でCAを実行する通信装置において、挿入損失の劣化を抑制できる。
本発明によれば、周波数間隔の狭い2つの通過帯域の間でCAを実行する場合であっても、挿入損失の劣化が抑制された高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、実施例、変形例、比較例および図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例および変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施例および変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
(実施の形態1)
[1.1 通信装置の構成]
図1は、実施の形態1に係る通信装置1の回路構成図である。同図に示すように、通信装置1は、アンテナ素子2と、高周波フロントエンド回路50と、RF信号処理回路(RFIC)3と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)4と、を備える。
[1.1 通信装置の構成]
図1は、実施の形態1に係る通信装置1の回路構成図である。同図に示すように、通信装置1は、アンテナ素子2と、高周波フロントエンド回路50と、RF信号処理回路(RFIC)3と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)4と、を備える。
RFIC3は、アンテナ素子2で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路である。具体的には、RFIC3は、アンテナ素子2から高周波フロントエンド回路50を介して入力された高周波信号(ここでは高周波受信信号)を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をBBIC4へ出力する。また、RFIC3は、BBIC4から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波信号(ここでは高周波送信信号)を送信側信号経路に出力することも可能である。
また、本実施の形態では、RFIC3は、使用されるバンド(通過帯域)に基づいて、高周波フロントエンド回路50が有するスイッチ(後述する)の接続を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、RFIC3は、制御信号(図示せず)によって、高周波フロントエンド回路50が有するスイッチの接続を切り替える。なお、制御部は、RFIC3の外部に設けられていてもよく、例えば、高周波フロントエンド回路50またはBBIC4に設けられていてもよい。
次に、高周波フロントエンド回路50の詳細な構成について説明する。
図1に示すように、高周波フロントエンド回路50は、受信系フロントエンド回路であり、高周波回路20と、受信増幅器41、42、43および44と、を備える。
高周波回路20は、マルチプレクサ10と、スイッチ31、32および33と、フィルタ21、22、23および24と、を備える。マルチプレクサ10は、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11と、ハイパスフィルタ12と、インピーダンス可変回路13と、を備える。なお、本発明に係るマルチプレクサ10は、本実施の形態のように2つの周波数帯域群を分波、合波するほか、3つ以上の周波数帯域群を分波、合波するマルチプレクサも含まれる。
ローパスフィルタ11は、共通端子100と第1端子110との間に配置され、第1周波数帯域内の高周波信号を通過させ(第1周波数帯域を通過帯域とし)、第2周波数帯域内の高周波信号を減衰する(第2周波数帯域を減衰帯域とする)、低域通過型フィルタである。ローパスフィルタ11は、第2スイッチ素子とLC直列回路とを有する第1周波数可変回路を備え、第2スイッチ素子の導通および非導通により、ローパスフィルタ11の通過帯域および減衰帯域の少なくとも一方が可変する。なお、本発明に係るローパスフィルタは、第1周波数可変回路を有しておらず、通過帯域および減衰帯域が固定されたフィルタであってもよい。
ハイパスフィルタ12は、共通端子100と第2端子120との間に配置され、第3周波数帯域内の高周波信号を通過させ(第3周波数帯域を通過帯域とし)、第4周波数帯域内の高周波信号を減衰する(第4周波数帯域を減衰帯域とする)、高域通過型フィルタである。ハイパスフィルタ12は、第3スイッチ素子とLC直列回路とを有する第2周波数可変回路を備え、第3スイッチ素子の導通および非導通により、ハイパスフィルタ12の通過帯域および減衰帯域の少なくとも一方が可変する。なお、本発明に係るハイパスフィルタは、第2周波数可変回路を有しておらず、通過帯域および減衰帯域が固定されたフィルタであってもよい。
ローパスフィルタ11およびハイパスフィルタ12は、ダイプレクサを構成している。
インピーダンス可変回路13は、ローパスフィルタ11およびハイパスフィルタ12に接続された第1インピーダンス可変回路であり、第1インピーダンス素子と、当該第1インピーダンス素子と接続された第1スイッチ素子と、有している。なお、本発明に係るマルチプレクサでは、インピーダンス可変回路は、ローパスフィルタ11およびハイパスフィルタ12の少なくとも一方に接続されていればよい。
なお、第1インピーダンス素子としては、インダクタまたはキャパシタが例示される。
スイッチ31は、共通端子310、選択端子311および312を有し、共通端子310が第1端子110に接続されている。スイッチ31は、共通端子310と、選択端子311および312のいずれかとの接続が可能な、SPDT(Single Pole Double Throw)型のスイッチ回路である。なお、スイッチ31は、SPST(Single Pole Single Throw)型のスイッチが2つ並列配置された回路構成を有していてもよい。また、SP3TおよびSP4Tなどのスイッチ回路であってもよく、この場合には、共通端子および必要な選択端子を使用すればよい。
スイッチ32は、共通端子320、選択端子321、322および323を有し、共通端子320が第2端子120に接続されている。スイッチ32は、共通端子320と、選択端子321、322および323のいずれかとの接続が可能な、SP3T型のスイッチ回路である。なお、スイッチ32は、SPST型のスイッチが3つ並列配置された回路構成を有していてもよい。また、SP4Tなどのスイッチ回路であってもよく、この場合には、共通端子および必要な選択端子を使用すればよい。
スイッチ33は、共通端子330、選択端子331および332を有し、共通端子330がフィルタ22の入力端子に接続され、選択端子331が選択端子312に接続され、選択端子332が選択端子321に接続されている。スイッチ33は、共通端子330と、選択端子331および332のいずれかとの接続が可能な、SPDT型のスイッチ回路である。なお、スイッチ33は、SPST型のスイッチが2つ並列配置された回路構成を有していてもよい。また、SP3TおよびSP4Tなどのスイッチ回路であってもよく、この場合には、共通端子および必要な選択端子を使用すればよい。
フィルタ21は、入力端子が選択端子311に接続され、BandAを通過帯域とするバンドパスフィルタである。フィルタ22は、入力端子が共通端子330に接続され、BandBを通過帯域とするバンドパスフィルタである。フィルタ23は、入力端子が選択端子322に接続され、BandCを通過帯域とするバンドパスフィルタである。フィルタ24は、入力端子が選択端子323に接続され、BandDを通過帯域とするバンドパスフィルタである。本実施の形態では、周波数の低いバンドから、BandA、BandB、BandC、およびBandDとなっている。なお、本発明に係る高周波フロントエンド回路では、通過帯域の異なるフィルタは、少なくとも3つあればよく、例えば、フィルタ24はなくてもよい。
図1に示された高周波フロントエンド回路50では、フィルタ21は、第1通過帯域(BandA)を有する第1フィルタである。フィルタ23は、第2通過帯域(BandC)を通過帯域とする第2フィルタである。フィルタ22は、第3通過帯域(BandB)を通過帯域とする第3フィルタである。
受信増幅器41はフィルタ21の出力端子に接続され、受信増幅器42はフィルタ22の出力端子に接続され、受信増幅器43はフィルタ23の出力端子に接続され、受信増幅器44はフィルタ24の出力端子に接続されている。受信増幅器41~44のそれぞれは、例えば、トランジスタ等によって構成されたローノイズアンプである。受信増幅器41および42は、増幅回路40L(第1増幅回路)を構成している。受信増幅器43および44は、増幅回路40H(第2増幅回路)を構成している。なお、増幅回路40Lおよび40Hは、それぞれ、1つの受信増幅器で構成されていてもよく、この場合にはフィルタ21および22と増幅回路40Lとの間、および、フィルタ23および24と増幅回路40Hとの間にSPDT型のスイッチが配置される。
図2は、高周波回路の通過特性とCAモードとの関係を示す図である。同図には、BandA、BandB、BandCおよびBandDの周波数割り当てが示され、一例として、周波数の低い順にBandA、BandB、BandC、BandDであるとする。また、同図には、周波数可変型のローパスフィルタ11の通過特性と、周波数可変型のハイパスフィルタ12の通過特性とが示されている。BandAおよびBandBは、例えば、ローバンド群に属し、BandCおよびBandDは、例えば、ハイバンド群に属する。また、各バンドの間の周波数間隔を境界周波数幅と定義し、ローパスフィルタ11の通過帯域(第1周波数帯域)から減衰帯域(第2周波数帯域)へと遷移する周波数帯域を第1遷移帯域と定義し、ハイパスフィルタ12の通過帯域(第3周波数帯域)から減衰帯域(第4周波数帯域)へと遷移する周波数帯域を第2遷移帯域と定義する。また、第1遷移帯域と第2遷移帯域とが重なる周波数帯域を重畳周波数帯域と定義する。
上記のような周波数帯域の構成において、BandAとBandBとの間の境界周波数幅は、BandAとBandCとの間の境界周波数幅よりも小さい。
マルチプレクサ10および高周波フロントエンド回路50は、BandA、BandB、BandC、BandDのうち、少なくとも以下の組み合わせの2つのバンドの高周波信号を同時に伝送することが可能である。具体的には、(1)BandAと、BandCまたはDと、のCAモード1、(2)BandAまたはBと、BandDと、のCAモード2、および、(3)BandAと、BandBと、のCAモード3を実行することが可能である。
本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路50では、BandAとBandBとのCAモード3が実行される場合には、フィルタ21は、スイッチ31を介して第1端子110に接続され、フィルタ22は、スイッチ32および33を介して第2端子120に接続される。この状態で、インピーダンス可変回路13の第1スイッチ素子の導通により、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11のインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12のインピーダンスとは、複素共役の関係となる。
これにより、上記境界周波数幅が狭い場合であっても、ローパスフィルタ11とハイパスフィルタ12とを複素共役整合させることにより、BandAとBandBとを同時使用する場合におけるマルチプレクサ10の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。よって、境界周波数幅の狭い2つのバンドの間でCAを実行するマルチプレクサ10において、挿入損失の劣化を抑制できる。
なお、実施の形態1および2において、「2つのインピーダンスが複素共役関係となる」とは、2つのインピーダンスの複素成分が0に近づくようにキャンセルされることを意味する。すなわち、一方のインピーダンスをR1+jX1とし、他方のインピーダンスをR2+jX2とした場合に、X1>0かつX2<0を満たす(一方のインピーダンスが誘導性であり、かつ、他方のインピーダンスが容量性である)ことを意味し、特定的にはX1+X2=0を満たすことを意味する。
[1.2 比較例に係る高周波フロントエンド回路]
ここでは、従来のマルチプレクサにおける問題点を説明すべく、比較例に係る高周波フロントエンド回路の構成およびその通過特性について説明する。
ここでは、従来のマルチプレクサにおける問題点を説明すべく、比較例に係る高周波フロントエンド回路の構成およびその通過特性について説明する。
図3Aは、比較例1に係る高周波フロントエンド回路550およびアンテナ素子2の回路構成図である。同図に示すように、高周波フロントエンド回路550は、マルチプレクサ510と、スイッチ531および532と、フィルタ21、22、23および24と、受信増幅器41、42、43および44と、を備える。高周波フロントエンド回路550は、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50と比較して、マルチプレクサおよびスイッチの構成が異なる。以下、比較例1に係る高周波フロントエンド回路550について、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
マルチプレクサ510は、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ511と、ハイパスフィルタ512と、を備える。
ローパスフィルタ511は、共通端子100と第1端子110との間に配置され、第1周波数帯域内の高周波信号を通過させ(第1周波数帯域を通過帯域とし)、第2周波数帯域内の高周波信号を減衰する(第2周波数帯域を減衰帯域とする)、周波数固定型の低域通過型フィルタである。
ハイパスフィルタ512は、共通端子100と第2端子120との間に配置され、第3周波数帯域内の高周波信号を通過させ(第3周波数帯域を通過帯域とし)、第4周波数帯域内の高周波信号を減衰する(第4周波数帯域を減衰帯域とする)、周波数固定型の高域通過型フィルタである。
ローパスフィルタ511およびハイパスフィルタ512は、ダイプレクサを構成している。
スイッチ531は、共通端子310、選択端子311および312を有し、共通端子310が第1端子110に接続されている。スイッチ531は、共通端子310と、選択端子311および312のいずれかとの接続が可能な、SPDT型のスイッチ回路である。
スイッチ532は、共通端子320、選択端子321および322を有し、共通端子320が第2端子120に接続されている。スイッチ532は、共通端子320と、選択端子321および322のいずれかとの接続が可能な、SPDT型のスイッチ回路である。
フィルタ21は、入力端子が選択端子311に接続され、BandAを通過帯域とするバンドパスフィルタである。フィルタ22は、入力端子が選択端子312に接続され、BandBを通過帯域とするバンドパスフィルタである。フィルタ23は、入力端子が選択端子321に接続され、BandCを通過帯域とするバンドパスフィルタである。フィルタ24は、入力端子が選択端子322に接続され、BandDを通過帯域とするバンドパスフィルタである。
図3Bは、比較例1に係るマルチプレクサ510の通過特性を示すグラフである。同図には、共通端子100-第1端子110間のローパスフィルタ511の通過特性、および、共通端子100-第2端子120間のハイパスフィルタ512の通過特性が示されている。なお、本比較例では、LTEのBand3(帯域:1710-1880MHz)をBandAをとし、LTEのBand1(帯域:1920-2170MHz)をBandBとし、LTEのBand40(帯域:2300-2400MHz)をBandCとし、LTEのBand41(帯域:2496-2690MHz)をBandDとしている。
なお、比較例1に係る高周波フロントエンド回路550の上記構成により、BandAおよびBandBは、ローパスフィルタ511の通過帯域に含まれ、BandCおよびBandDは、ハイパスフィルタ512の通過帯域に含まれる。また、ローパスフィルタ511およびハイパスフィルタ512の重畳周波数帯域は、BandBとBandCとの間に設定されている。
本比較例に係る高周波フロントエンド回路550では、(i)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続することで、Band3とBand40とのCAを実行でき、(ii)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、Band3とBand41とのCAを実行でき、(iii)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続することで、Band1とBand40とのCAを実行でき、(iv)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、Band1とBand41とのCAを実行できる。ただし、上記(iii)の場合、Band1とBand40との境界周波数幅は、130MHzと狭く、また、図3Bに示すように、ローパスフィルタ511の通過帯域高域端(2170MHz)における挿入損失(2.444dB)は、通過帯域低域側(1710MHz)における挿入損失(0.481dB)と比較して、大幅に劣化している。また、ハイパスフィルタ512の通過帯域低域端(2300MHz)における挿入損失(2.245dB)は、通過帯域高域側(2690MHz)における挿入損失(0.507dB)と比較して、大幅に劣化している。つまり、Band1とBand40とのCAでは、当該2つのバンドが接近するために、上記2つのバンドにおける高周波フロントエンド回路550の挿入損失および分波特性が劣化するという問題がある。また、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50のように、マルチプレクサ510にインピーダンス可変回路13が配置されていないので、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ511のインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ512のインピーダンスとを、複素共役の関係に調整することはできない。
さらに、比較例1に係る高周波フロントエンド回路550では、同じ周波数帯域群に属するBand3とBand1とは、スイッチ531を介してローパスフィルタ511に接続されているので、Band3とBand1とのCAを実行することはできない。
比較例1に係る高周波フロントエンド回路550を基にして、同じ周波数帯域群に属するBand3とBand1とのCAを実行できる構成を想定すると、以下に示される、比較例2に係る高周波フロントエンド回路551となる。
図4Aは、比較例2に係る高周波フロントエンド回路551およびアンテナ素子2の回路構成図である。同図に示すように、高周波フロントエンド回路551は、マルチプレクサ510と、スイッチ531と、ダイプレクサ520と、フィルタ21、22、23および24と、受信増幅器41、42、43および44と、を備える。高周波フロントエンド回路551は、比較例1に係る高周波フロントエンド回路550と比較して、スイッチ531の替わりにダイプレクサ520が配置された点が異なる。以下、比較例2に係る高周波フロントエンド回路551について、比較例1に係る高周波フロントエンド回路550と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
ダイプレクサ520は、共通端子600、入出力端子610および620と、ローパスフィルタ521と、ハイパスフィルタ522と、を備える。
ローパスフィルタ521は、共通端子600と入出力端子610との間に接続され、BandAの高周波信号を通過させ、BandBの高周波信号を減衰する周波数固定型の低域通過型フィルタである。ハイパスフィルタ522は、共通端子600と入出力端子620との間に接続され、BandBの高周波信号を通過させ、BandAの高周波信号を減衰する周波数固定型の高域通過型フィルタである。
高周波フロントエンド回路551の上記構成によれば、ローパスフィルタ521の後段に、ダイプレクサ520が配置されていることで、BandAとBandBとのCAを実行することが可能となる。さらに、スイッチ532の共通端子320と選択端子321とを接続することにより、BandA、BandBおよびBandCの同時使用(3CA)を実行することも可能となる。また、スイッチ532の共通端子320と選択端子322とを接続することにより、BandA、BandBおよびBandDの3CAを実行することも可能となる。
図4Bは、比較例2に係るマルチプレクサ510の通過特性を示すグラフである。同図の(a)には、共通端子100-入出力端子610間のローパスフィルタ511+ローパスフィルタ521の通過特性、共通端子100-入出力端子620間のローパスフィルタ511+ハイパスフィルタ522の通過特性、および、共通端子100-第2端子120間のハイパスフィルタ512の通過特性、が示されている。また、同図の(b)には、共通端子100-フィルタ21出力端子間のローパスフィルタ511+ローパスフィルタ521+フィルタ21の通過特性、共通端子100-フィルタ22出力端子間のローパスフィルタ511+ハイパスフィルタ522+フィルタ22の通過特性、および、共通端子100-フィルタ23出力端子間のハイパスフィルタ512+フィルタ23の通過特性、が示されている。なお、本比較例においても、LTEのBand3をBandAをとし、LTEのBand1をBandBとし、LTEのBand40をBandCとし、LTEのBand41をBandDとしている。
本比較例に係る高周波フロントエンド回路551では、(i)共通端子320と選択端子321とを接続することで、Band3とBand40とのCAを実行でき、(ii)共通端子320と選択端子322とを接続することで、Band3とBand41とのCAを実行でき、(iii)共通端子320と選択端子321とを接続することで、Band1とBand40とのCAを実行でき、(iv)共通端子320と選択端子322とを接続することで、Band1とBand41とのCAを実行でき、(v)Band3とBand1とのCAを実行でき、(vi)共通端子320と選択端子321とを接続することで、Band3とBand1とBand40との3CAを実行でき、(vii)共通端子320と選択端子322とを接続することで、Band3とBand1とBand41との3CAを実行できる。
ただし、ローパスフィルタ511とフィルタ21および22との間に、ダイプレクサ520が挿入されているため、図4Bの(a)に示すように、ローパスフィルタ511+ローパスフィルタ521の通過帯域高域端(1880MHz)における挿入損失(4.864B)は、大幅に劣化している。また、図4Bの(a)に示すように、ローパスフィルタ511+ハイパスフィルタ522の通過帯域低域端(1920MHz)における挿入損失(3.113dB)および通過帯域高域端(2170MHz)における挿入損失(2.863dB)は、大幅に劣化している。また、Band1とBand40との境界周波数幅は、130MHzと狭いため、図4Bの(a)に示すように、ハイパスフィルタ512の通過帯域低域端(2300MHz)における挿入損失(2.176dB)は、通過帯域高域側(2690MHz)における挿入損失(0.510MHz)と比較して、大幅に劣化している。
このため、例えば、上記(vi)の場合、図4Bの(b)に示すように、共通端子100-フィルタ21間のBand3における挿入損失(3.313dB)、共通端子100-フィルタ22間のBand1における挿入損失(4.054dB)、および共通端子100-フィルタ23間のBand40における挿入損失(3.544dB)が劣化するという問題がある。
[1.3 実施例に係るマルチプレクサ]
図5Aは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード1における回路構成図である。また、図6Aは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード2における回路構成図である。また、図7Aは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード3における回路構成図である。実施例1に係るマルチプレクサ10Aは、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11Aと、ハイパスフィルタ12Aと、インピーダンス可変回路13Aと、を備える。実施例1に係るマルチプレクサ10Aは、図1に記載されたマルチプレクサ10の具体的回路構成例である。
図5Aは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード1における回路構成図である。また、図6Aは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード2における回路構成図である。また、図7Aは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード3における回路構成図である。実施例1に係るマルチプレクサ10Aは、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11Aと、ハイパスフィルタ12Aと、インピーダンス可変回路13Aと、を備える。実施例1に係るマルチプレクサ10Aは、図1に記載されたマルチプレクサ10の具体的回路構成例である。
ローパスフィルタ11Aは、インダクタL21、L22およびL23と、キャパシタC21、C22、C23およびC24と、スイッチSW21(第2スイッチ素子)と、を備える。
インダクタL22およびL23は、共通端子100と第1端子110とを結ぶ経路上に直列配置されている。より具体的には、インダクタL22とキャパシタC22とが並列接続された直列腕回路、および、インダクタL23とキャパシタC23とが並列接続された直列腕回路は、共通端子100と第1端子110とを結ぶ経路に互いに直列に接続されている。上記2つの直列腕回路は、それぞれ、LC並列共振回路を構成している。
インダクタL21、キャパシタC21およびC24と、スイッチSW21とは、第1周波数可変回路を構成している。インダクタL21およびキャパシタC21は、LC直列回路を構成している。キャパシタC24とスイッチSW21とが直列接続された回路が、インダクタL21およびキャパシタC21の接続ノードとグランドとの間に接続されている。スイッチSW21は、キャパシタC24を介して上記接続ノードに接続された第2スイッチ素子である。上記構成によれば、スイッチSW21の導通および非導通により、ローパスフィルタ11Aの第1遷移帯域(図2参照)が可変する。
なお、キャパシタC22、C23およびC24はなくてもよい。また、キャパシタC21およびC24のいずれか一方は、なくてもよい。また、スイッチSW21は、上記接続ノードに接続されている替わりに、上記LC直列回路の両端のいずれかに接続されていてもよい。ただし、スイッチSW21が上記LC直列回路とローパスフィルタ11Aの直列腕回路との接続ノードに接続されている場合には、当該接続ノードと上記直列腕回路との間には、他のインピーダンス素子が直列挿入されていることが必要である。また、スイッチSW21が上記LC直列回路とグランドとの接続ノードに接続されている場合には、当該接続ノードとグランドとの間には、他のインピーダンス素子が直列挿入されていることが必要である。
ハイパスフィルタ12Aは、インダクタL11と、キャパシタC11、C12、C13およびC14と、スイッチSW11(第3スイッチ素子)と、を備える。
キャパシタC12およびC13は、共通端子100と第2端子120とを結ぶ経路上に直列配置されている。
インダクタL11、キャパシタC11およびC14と、スイッチSW11とは、第2周波数可変回路を構成している。インダクタL11およびキャパシタC11は、LC直列回路を構成している。キャパシタC14とスイッチSW11とが直列接続された回路が、インダクタL11およびキャパシタC11の接続ノードとグランドとの間に接続されている。スイッチSW11は、キャパシタC14を介して上記接続ノードに接続された第3スイッチ素子である。上記構成によれば、スイッチSW11の導通および非導通により、ハイパスフィルタ12Aの第2遷移帯域(図2参照)が可変する。
なお、キャパシタC11およびC14のいずれか一方は、なくてもよい。また、スイッチSW11は、上記接続ノードに接続されている替わりに、上記LC直列回路の両端のいずれかに並列接続されていてもよい。ただし、スイッチSW11が上記LC直列回路とハイパスフィルタ12Aの直列腕回路との接続ノードに接続されている場合には、当該接続ノードと上記直列腕回路との間には、他のインピーダンス素子が直列挿入されていることが必要である。また、スイッチSW11が上記LC直列回路とグランドとの接続ノードに接続されている場合には、当該接続ノードとグランドとの間には、他のインピーダンス素子が直列挿入されていることが必要である。
インピーダンス可変回路13Aは、キャパシタC15(第1インピーダンス素子)、キャパシタC25(第1インピーダンス素子)およびキャパシタC30(第2インピーダンス素子)と、スイッチSW12(第1スイッチ素子)、スイッチSW22(第1スイッチ素子)およびスイッチSW3(第4スイッチ素子)と、を備える。なお、キャパシタC15およびC25は、第1インピーダンス素子としての機能を有するが、同じ素子ではなく、異なる容量値を有する異なる素子であってもよい。また、スイッチSW12およびSW22は、第1スイッチ素子としての機能を有するが、同じ素子ではなく、異なる素子であってもよい。
キャパシタC25とスイッチSW22とが直列接続された回路が、インダクタL21とキャパシタC21との接続ノードとグランドとの間に接続されている。これにより、スイッチSW22が導通状態の場合、キャパシタC25の成分に、第1周波数可変回路のキャパシタC21の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Aのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ローパスフィルタ11Aのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC25を小型化できる。
また、キャパシタC15とスイッチSW12とが直列接続された回路が、インダクタL11とキャパシタC11との接続ノードとグランドとの間に接続されている。これにより、スイッチSW12が導通状態の場合、キャパシタC15の成分に、第2周波数可変回路のキャパシタC11の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Aのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ハイパスフィルタ12Aのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC15を小型化できる。
また、キャパシタC30とスイッチSW3とが直列接続された回路が、共通端子100とグランドとの間に接続されている。なお、キャパシタC30は、インダクタであってもよい。
上記構成によれば、スイッチSW12およびSW22の導通により、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aのインピーダンスとは、複素共役の関係となる。
本実施例のマルチプレクサ10Aを、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50のマルチプレクサ10に適用することで、(i)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandAとBandCとのCAを実行でき、(ii)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子323とを接続することで、BandAとBandDとのCAを実行でき、(iii)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子330と選択端子331とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandBとBandCとのCAを実行でき、(iv)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子330と選択端子331とを接続し、共通端子320と選択端子323とを接続することで、BandBとBandDとのCAを実行でき、(v)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続し、共通端子330と選択端子332とを接続することで、BandAとBandBとのCAを実行できる。
上記回路構成において、(1)BandAと、BandCまたはDと、を同時使用するCAモード1の場合、図5Aに示すように、スイッチSW11およびSW21を導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を非導通状態とする。また、(2)BandAまたはBと、BandDと、を同時使用するCAモード2の場合、図6Aに示すように、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を非導通状態とする。また、(3)BandAと、BandBと、を同時使用するCAモード3の場合、図7Aに示すように、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。つまり、BandAの高周波信号とBandBの高周波信号とが同時に伝送される場合には、スイッチSW12およびSW22が導通状態であり、BandAの高周波信号とBandBの高周波信号とが排他的に伝送される場合には、スイッチSW12およびSW22が非導通状態である。これによれば、境界周波数幅が狭いBandAとBandBとを同時使用する場合には、スイッチSW12およびSW22が導通状態となることで、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aのインピーダンスとを複素共役整合させることができる。一方、境界周波数幅が広いBandAまたはBとBandDとを同時使用する場合、および、BandAとBandCまたはDとを同時使用する場合には、スイッチSW12およびSW22が非導通状態となることで、例えば、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aのインピーダンス、および、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aのインピーダンスを、それぞれ基準化インピーダンス(例えば50Ω)に整合させることができる。
なお、本明細書において、高周波信号aと高周波信号bとが排他的に伝送される、とは、高周波信号aと高周波信号bとが同時に伝送されないことを表す。具体的には、高周波信号aが伝送されている時間帯において高周波信号bは伝送されておらず、高周波信号bが伝送されている時間帯において高周波信号aは伝送されていない。
図5Bは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード1における通過特性を示すグラフ(図5Bの(a))およびスミスチャート(図5Bの(b))である。また、図6Bは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード2における通過特性を示すグラフ(図6Bの(a))およびスミスチャート(図6Bの(b))である。また、図7Bは、実施例1に係るマルチプレクサ10AのCAモード3における通過特性を示すグラフ(図7Bの(a))およびスミスチャート(図7Bの(b))である。
ローパスフィルタ11Aにおいて、スイッチSW21にキャパシタC24が直列接続されていることにより、スイッチSW21が導通状態であっても、第1周波数可変回路はキャパシタC21およびC24の並列合成キャパシタとインダクタL21とのLC直列共振回路となり、共振点を有するため、減衰極が発生する(図5Bの(a)の実線)。一方、スイッチSW21が非導通となることにより、第1周波数可変回路はインダクタL21とキャパシタC21とのLC直列共振回路となり、スイッチSW21導通時の共振点より高周波側の共振点を有するため、スイッチSW21導通時よりも高周波側の減衰極が発生する(図6Bの(a)の実線)。これにより、スイッチSW21導通時よりもローパスフィルタ11Aの第1遷移帯域が高周波側にシフトする。
つまり、同時使用する第1周波数帯域内のバンドと第3周波数帯域内のバンドとの周波数関係に応じて、スイッチSW21の導通または非導通させることで、ローパスフィルタ11Aの第1遷移帯域を可変させることが可能となる。これにより、図5Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Aおよびハイパスフィルタ12Aを見た場合のBandAおよびBandCまたはDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンスに設定できる。また、図6Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Aおよびハイパスフィルタ12Aを見た場合のBandAまたはBおよびBandDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンスに設定できる。よって、第1周波数帯域と第3周波数帯域との間でCAを実行するマルチプレクサ10Aにおいて、選択されるバンドが変わっても、挿入損失の劣化を抑制できる。
ハイパスフィルタ12Aにおいて、スイッチSW11にキャパシタC14が直列接続されていることにより、スイッチSW11が導通状態であっても、第2周波数可変回路はキャパシタC11およびC14の並列合成キャパシタとインダクタL11とのLC直列共振回路となり、共振点を有するため、減衰極が発生する(図5Bの(a)の破線)。一方、スイッチSW11が非導通となることにより、第2周波数可変回路はキャパシタC11とインダクタL11とのLC直列共振回路となり、スイッチSW11導通時の共振点より高周波側の共振点を有するため、スイッチSW11導通時よりも高周波側の減衰極が発生する(図6Bの(a)の破線)。これにより、スイッチSW11導通時よりもハイパスフィルタ12Aの第2遷移帯域が高周波側にシフトする。
つまり、同時使用する第1周波数帯域内のバンドと第3周波数帯域内のバンドとの周波数関係に応じて、スイッチSW11の導通または非導通させることで、ハイパスフィルタ12Aの第2遷移帯域を可変させることが可能となる。これにより、図5Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Aおよびハイパスフィルタ12Aを見た場合のBandAおよびBandCまたはDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンスに設定できる。また、図6Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Aおよびハイパスフィルタ12Aを見た場合のBandAまたはBおよびBandDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンスに設定できる。よって、第1周波数帯域と第3周波数帯域との間でCAを実行するマルチプレクサ10Aにおいて、選択されるバンドが変わっても、挿入損失の劣化を抑制できる。
一方、図7Aに示すように、BandAとBandBとを同時使用するCAモード3の場合、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。ここで、BandAとBandBとの間の境界周波数幅は、BandAとBandCとの間の境界周波数幅よりも小さい。このため、BandAとBandBとのCAでは、第1周波数可変回路および第2周波数可変回路により第1遷移帯域と第2遷移帯域とが重なる重畳周波数帯域を、BandAとBandBとの境界周波数帯域に配置するだけでは、上記2つのバンドにおける挿入損失および分波特性が劣化する。そのため、インピーダンス可変回路13AのスイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。スイッチSW12およびSW22を導通状態とすることにより、図7Bの(a)に示すように、上記重畳周波数帯域を、BandAとBandBとの境界周波数帯域に配置するとともに、図7Bの(b)に示すように、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aのインピーダンスとを、複素共役の関係とできる。より具体的には、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aの通過帯域であるBandA(例えばBand3)におけるインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aの通過帯域であるBandB(例えばBand1)におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっており、かつ、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aの減衰帯域であるBandB(例えばBand1)におけるインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aの減衰帯域であるBandA(例えばBand3)におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっている。
これにより、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aのインピーダンスとが、通過帯域および減衰帯域の双方において複素共役の関係となる。このため、ローパスフィルタ11Aとハイパスフィルタ12Aとを高精度に複素共役整合させることができる。
さらに、スイッチSW3を導通状態とすることで、複素共役の関係であるローパスフィルタ11Aのインピーダンスとハイパスフィルタ12Aのインピーダンスとの合成インピーダンスを、第2インピーダンス素子により基準化インピーダンス(例えば50Ω)に整合させることが可能となる。よって、BandAとBandBとを同時使用する場合における高周波回路20の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。
なお、上記CAモード3を実行する場合、キャパシタC15、C25、およびC30の容量値の設定によっては、スイッチSW11およびSW21が導通状態となっていても同様の作用および効果が得られる。
図8Aは、実施例2に係る高周波フロントエンド回路50Aの回路構成図である。同図に示すように、高周波フロントエンド回路50Aは、高周波回路20Aと、受信増幅器41、42、43および44と、を備える。高周波回路20Aは、マルチプレクサ10Aと、スイッチ31、32Aおよび33と、フィルタ21、22、23および24と、を備える。実施例2に係る高周波フロントエンド回路50Aは、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50と比較して、マルチプレクサ10の替わりに実施例1に係るマルチプレクサ10Aが配置されていること、および、スイッチ32の替わりにスイッチ32Aが配置されていることが構成として異なる。以下、本実施例に係る高周波フロントエンド回路50Aについて、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50と同じ構成については説明を省略し、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50と異なる構成を中心に説明する。
マルチプレクサ10Aは、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと同じである。
スイッチ32Aは、共通端子320、選択端子321、322および323を有し、共通端子320が第2端子120に接続されている。スイッチ32Aは、共通端子320と選択端子321との接続を切り替えるSPST型のスイッチ、共通端子320と選択端子322との接続を切り替えるSPST型のスイッチ、および共通端子320と選択端子323との接続を切り替えるSPST型のスイッチで構成されている。この構成により、スイッチ32Aは、共通端子320と選択端子321との接続、共通端子320と選択端子322との接続、および共通端子320と選択端子323との接続、の少なくとも1つを選択することが可能なスイッチ回路である。
本実施例において、(i)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandAとBandCとのCAを実行でき、(ii)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子323とを接続することで、BandAとBandDとのCAを実行でき、(iii)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子330と選択端子331とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandBとBandCとのCAを実行でき、(iv)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子330と選択端子331とを接続し、共通端子320と選択端子323とを接続することで、BandBとBandDとのCAを実行でき、(v)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続し、共通端子330と選択端子332とを接続することで、BandAとBandBとのCAを実行でき、(vi)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続し、共通端子330と選択端子332とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandAとBandBとBandCとの3CAを実行でき、(vii)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続し、共通端子330と選択端子332とを接続し、共通端子320と選択端子323とを接続することで、BandAとBandBとBandDとの3CAを実行できる。
図8Bは、実施例2に係る高周波フロントエンド回路50Aの(vi)3CAにおける通過特性を示すグラフである。同図には、共通端子100とフィルタ21の出力端子との間の通過特性(ローパスフィルタ11A+スイッチ31+フィルタ21)、共通端子100とフィルタ22の出力端子との間の通過特性(ハイパスフィルタ12A+スイッチ32A+スイッチ33+フィルタ22)、および、共通端子100とフィルタ23の出力端子との間の通過特性(ハイパスフィルタ12A+スイッチ32A+フィルタ23)が示されている。
(vi)BandAとBandBとBandCとの3CAにおいて、図7Aと同様に、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。スイッチSW12およびSW22を導通状態とすることにより、ローパスフィルタ11Aとハイパスフィルタ12Aとの重畳周波数帯域を、BandAとBandBとの境界周波数帯域に配置するとともに、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aの通過帯域(BandA)におけるインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aの通過帯域(BandB)におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっており、かつ、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Aの減衰帯域(BandB)におけるインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Aの減衰帯域(BandA)におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっている。
また、ローパスフィルタ11Aとハイパスフィルタ12Aとの重畳周波数帯域が、BandAとBandBとの境界周波数帯域に配置されるので、BandCの帯域が、ハイパスフィルタ12Aの通過帯域低域端により劣化することを抑制できる。
これにより、図8Bに示すように、実施例2に係る高周波フロントエンド回路50AのBandA、BandBおよびBandCの挿入損失は、図4Bの(b)に示された比較例2に係る高周波フロントエンド回路551のBandA、BandBおよびBandCの挿入損失よりも低減される。
[1.4 変形例に係るマルチプレクサ]
図9Aは、実施の形態1の変形例1に係るマルチプレクサ10Cの回路構成図である。本変形例に係るマルチプレクサ10Cは、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11Cと、ハイパスフィルタ12Cと、インピーダンス可変回路13Cと、を備える。変形例1に係るマルチプレクサ10Cは、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと比較して、インピーダンス可変回路13Cの構成のみが異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ10Cについて、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
図9Aは、実施の形態1の変形例1に係るマルチプレクサ10Cの回路構成図である。本変形例に係るマルチプレクサ10Cは、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11Cと、ハイパスフィルタ12Cと、インピーダンス可変回路13Cと、を備える。変形例1に係るマルチプレクサ10Cは、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと比較して、インピーダンス可変回路13Cの構成のみが異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ10Cについて、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
ローパスフィルタ11Cは、実施例1に係るローパスフィルタ11Aと同じ回路構成である。ハイパスフィルタ12Cは、実施例1に係るハイパスフィルタ12Aと同じ回路構成である。
インピーダンス可変回路13Cは、キャパシタC15(第1インピーダンス素子)、キャパシタC25(第1インピーダンス素子)およびキャパシタC40と、スイッチSW12(第1スイッチ素子)、スイッチSW22(第1スイッチ素子)およびスイッチSW4と、を備える。
キャパシタC25とスイッチSW22とが直列接続された回路が、インダクタL21とキャパシタC21との接続ノードとグランドとの間に接続されている。これにより、スイッチSW22が導通状態の場合、キャパシタC25の成分に、第1周波数可変回路のキャパシタC21の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Cのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ローパスフィルタ11Cのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC25を小型化できる。
また、キャパシタC15とスイッチSW12とが直列接続された回路が、インダクタL11とキャパシタC11との接続ノードとグランドとの間に接続されている。これにより、スイッチSW12が導通状態の場合、キャパシタC15の成分に、第2周波数可変回路のキャパシタC11の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Cのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ハイパスフィルタ12Cのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC15を小型化できる。
また、キャパシタC40とスイッチSW4とが直列接続された回路が、第1端子110とグランドとの間に接続されている。これにより、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Cのインピーダンスを微調整することが可能となるので、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Cのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Cのインピーダンスとを高精度に複素共役整合させることができる。なお、ローパスフィルタ11Cの要求特性によっては、キャパシタC40の替わりにインダクタを配置してもよい。
図9Bは、実施の形態1の変形例2に係るマルチプレクサ10Dの回路構成図である。本変形例に係るマルチプレクサ10Dは、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11Dと、ハイパスフィルタ12Dと、インピーダンス可変回路13Dと、を備える。変形例2に係るマルチプレクサ10Dは、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと比較して、インピーダンス可変回路13Dの構成のみが異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ10Dについて、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
ローパスフィルタ11Dは、実施例1に係るローパスフィルタ11Aと同じ回路構成である。ハイパスフィルタ12Dは、実施例1に係るハイパスフィルタ12Aと同じ回路構成である。
インピーダンス可変回路13Dは、キャパシタC15(第1インピーダンス素子)およびキャパシタC25(第1インピーダンス素子)と、インダクタL50と、スイッチSW12(第1スイッチ素子)、スイッチSW22(第1スイッチ素子)およびスイッチSW5と、を備える。
キャパシタC25とスイッチSW22とが直列接続された回路が、インダクタL21とキャパシタC21との接続ノードとグランドとの間に接続されている。これにより、スイッチSW22が導通状態の場合、キャパシタC25の成分に、第1周波数可変回路のキャパシタC21の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Dのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ローパスフィルタ11Dのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC25を小型化できる。
また、キャパシタC15とスイッチSW12とが直列接続された回路が、インダクタL11とキャパシタC11との接続ノードとグランドとの間に接続されている。これにより、スイッチSW12が導通状態の場合、キャパシタC15の成分に、第2周波数可変回路のキャパシタC11の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Dのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ハイパスフィルタ12Dのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC15を小型化できる。
また、インダクタL50とスイッチSW5とが直列接続された回路が、第2端子120とグランドとの間に接続されている。これにより、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Dのインピーダンスを微調整することが可能となるので、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Dのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Dのインピーダンスとを高精度に複素共役整合させることができる。なお、ハイパスフィルタ12Dの要求特性によっては、インダクタL50の替わりにキャパシタを配置してもよい。
図9Cは、実施の形態1の変形例3に係るマルチプレクサ10Eの回路構成図である。本変形例に係るマルチプレクサ10Eは、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11Eと、ハイパスフィルタ12Eと、インピーダンス可変回路13Eと、を備える。変形例3に係るマルチプレクサ10Eは、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと比較して、インピーダンス可変回路13Eの構成のみが異なる。以下、本変形例に係るマルチプレクサ10Eについて、実施例1に係るマルチプレクサ10Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
ローパスフィルタ11Eは、実施例1に係るローパスフィルタ11Aと同じ回路構成である。ハイパスフィルタ12Eは、実施例1に係るハイパスフィルタ12Aと同じ回路構成である。
ローパスフィルタ11Eは、共通端子100と第1端子110とを結ぶ経路上に直列配置されたインダクタL22およびL23と、当該経路に接続された第1周波数可変回路と、を備える。第1周波数可変回路は、インダクタL21およびキャパシタC21が直列接続されたLC直列回路と、当該LC直列回路に接続されたスイッチSW21(第2スイッチ素子)と、を有する。スイッチSW21子は、インダクタL21およびキャパシタC21の接続ノードとグランドとの間に接続されている。
スイッチSW21の導通および非導通により、第1周波数帯域から第2周波数帯域へと遷移する第1遷移帯域が可変する。
ハイパスフィルタ12Eは、共通端子100と第2端子120とを結ぶ経路上に直列配置されたキャパシタC12およびC13と、当該経路に接続された第2周波数可変回路と、を備える。第2周波数可変回路は、インダクタL11およびキャパシタC11が直列接続されたLC直列回路と、当該LC直列回路に接続されたスイッチSW11(第3スイッチ素子)と、を有する。スイッチSW11は、インダクタL11およびキャパシタC11の接続ノードとグランドとの間に接続されている。
スイッチSW11の導通および非導通により、第3周波数帯域から第4周波数帯域へと遷移する第2遷移帯域が可変する。
インピーダンス可変回路13Eは、キャパシタC15(第3インピーダンス素子)、キャパシタC25(第1インピーダンス素子)、キャパシタC40(第2インピーダンス素子)、およびインダクタL50(第4インピーダンス素子)と、スイッチSW12(第1スイッチ素子)、スイッチSW22(第1スイッチ素子)、スイッチSW3(第1スイッチ素子)、およびスイッチSW4(第1スイッチ素子)と、を備える。
キャパシタC25の一端は、インダクタL21およびキャパシタC21の接続ノードに接続されている。キャパシタC40の一端は、第1端子110に接続されている。キャパシタC15の一端は、インダクタL11およびキャパシタC11の接続ノードに接続されている。インダクタL50の一端は、第2端子120に接続されている。キャパシタC25の他端とグランドとの間にスイッチSW22が接続されている。キャパシタC40の他端とグランドとの間にスイッチSW3が接続されている。キャパシタC15の他端とグランドとの間にスイッチSW12が接続されている。インダクタL50の他端とグランドとの間にスイッチSW4が接続されている。
キャパシタC25とスイッチSW22とが直列接続された回路により、スイッチSW22が導通状態の場合、キャパシタC25の成分に、第1周波数可変回路のキャパシタC21の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Eのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ローパスフィルタ11Eのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC25を小型化できる。
また、キャパシタC15とスイッチSW12とが直列接続された回路により、スイッチSW12が導通状態の場合、キャパシタC15の成分に、第2周波数可変回路のキャパシタC11の成分が付加されることで、インピーダンス可変回路13Eのインピーダンス可変幅の自由度が向上するので、ハイパスフィルタ12Eのインピーダンスを高精度に可変できる。また、キャパシタC15を小型化できる。
また、キャパシタC40とスイッチSW3とが直列接続された回路により、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Eのインピーダンスを微調整することが可能となる。また、インダクタL50とスイッチSW4とが直列接続された回路により、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Eのインピーダンスを微調整することが可能となる。よって、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Eのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Eのインピーダンスとを高精度に複素共役整合させることができる。
本変形例の上記構成によれば、境界周波数幅が狭い第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合には、スイッチSW12、SW22、SW3およびSW4の導通状態または非導通状態により、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Eのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Eのインピーダンスとが複素共役の関係となる。このため、ローパスフィルタ11Eとハイパスフィルタ12Eとを複素共役整合させることができるので、第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合における高周波回路の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。よって、周波数間隔の狭い2つの周波数帯域の間でCAを実行する高周波回路において、挿入損失の劣化を抑制できる。
なお、本変形例に係るマルチプレクサ10Eにおいて、スイッチSW12、SW22、SW3およびSW4のうちの少なくとも1つが配置されていればよい。すなわち、キャパシタC15の他端、キャパシタC25の他端、キャパシタC40の他端、およびインダクタL50の他端のうちの少なくとも1つの他端とグランドとの間には、第1スイッチ素子が接続されており、キャパシタC15の他端、キャパシタC25の他端、キャパシタC40の他端、およびインダクタL50の他端のうちの上記少なくとも1つの他端以外の他端はグランドに接続されていてもよい。
これによっても、スイッチSW12、SW22、SW3およびSW4の少なくとも1つの導通状態または非導通状態により、ローパスフィルタ11Eとハイパスフィルタ12Eとを複素共役整合させることができるので、第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合における高周波回路の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。よって、周波数間隔の狭い2つの周波数帯域の間でCAを実行する高周波回路において、挿入損失の劣化を抑制できる。
図9Dは、実施の形態1の変形例4に係る高周波回路20Cの回路構成図である。本変形例に係る高周波回路20Cは、共通端子100と、第1端子110および第2端子120と、ローパスフィルタ11Eと、ハイパスフィルタ12Eと、フィルタ21~24(図9Dに図示せず)と、スイッチ31C、32Cおよび33(図9Dに図示せず)と、インダクタL50と、キャパシタC40と、を備える。変形例4に係る高周波回路20Cは、実施の形態1に係る高周波回路20と比較して、インピーダンス可変回路13に代わって、第1端子110に接続されたスイッチSW3およびキャパシタC40と、第2端子120に接続されたスイッチSW4およびインダクタL50とが配置されている点が異なる。以下、本変形例に係る高周波回路20Cについて、実施の形態1に係る高周波回路20と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
ローパスフィルタ11Eは、実施例1に係るローパスフィルタ11Aと同じ回路構成である。ハイパスフィルタ12Eは、実施例1に係るハイパスフィルタ12Aと同じ回路構成である。
フィルタ21は、スイッチ31Cの選択端子311に接続されている。フィルタ22は、スイッチ33を介してスイッチ31Cの選択端子312およびスイッチ32Cの選択端子321に接続されている。フィルタ23は、スイッチ32Cの選択端子322に接続されている。フィルタ24は、スイッチ32Cの選択端子323に接続されている。
スイッチ31Cは、共通端子310(第1共通端子)と2以上の選択端子311および312とを有し、共通端子310が第1端子110であり、第1端子110とフィルタ21との接続、および、第1端子110とフィルタ22との接続を切り替える第1スイッチ回路である。
スイッチ32Cは、共通端子320(第2共通端子)と2以上の選択端子321、322および323とを有し、共通端子320が第2端子120であり、第2端子120とフィルタ23との接続、および、第2端子120とフィルタ22との接続を切り替える第2スイッチ回路である。
キャパシタC40(第1インピーダンス素子)とスイッチSW3(第1スイッチ素子)とが直列接続された回路は、第1端子110とグランドとの間に接続されている。なお、スイッチSW3は、スイッチ31Cに内蔵されている。
インダクタL50(第2インピーダンス素子)とスイッチSW4(第4スイッチ素子)とが直列接続された回路は、第2端子120とグランドとの間に接続されている。なお、スイッチSW4は、スイッチ32Cに内蔵されている。
本変形例の上記構成によれば、境界周波数幅が狭い第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合には、スイッチSW3およびSW4の導通状態または非導通状態により、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Eのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Eのインピーダンスとが複素共役の関係となる。このため、ローパスフィルタ11Eとハイパスフィルタ12Eとを複素共役整合させることができるので、第1通過帯域と第3通過帯域とを同時使用する場合における高周波回路の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。よって、周波数間隔の狭い2つの周波数帯域の間でCAを実行する高周波回路において、挿入損失の劣化を抑制できる。
また、キャパシタC40(第1インピーダンス素子)とスイッチSW3(第1スイッチ素子)との直列接続回路は、ローパスフィルタ11Eとフィルタ21および22との間に配置されている。このため、上記直列接続回路は、CAを実行する周波数帯域の組み合わせに応じて、ローパスフィルタ11Eとフィルタ21または22とのインピーダンス整合をとる機能を、さらに有している。
また、インダクタL50(第2インピーダンス素子)とスイッチSW4(第4スイッチ素子)との直列接続回路が、ハイパスフィルタ12Eとフィルタ22、23および24との間に配置されている。このため、上記直列接続回路は、CAを実行する周波数帯域の組み合わせに応じて、ハイパスフィルタ12Eとフィルタ22、23または24とのインピーダンス整合をとる機能を、さらに有している。
(実施の形態2)
本実施の形態では、BandAとBandBとBandCとの3CA、および、BandAとBandBとBandDとの3CAを実行できる高周波フロントエンド回路であって、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50Aと回路構成が異なる高周波フロントエンド回路50Bについて説明する。
本実施の形態では、BandAとBandBとBandCとの3CA、および、BandAとBandBとBandDとの3CAを実行できる高周波フロントエンド回路であって、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50Aと回路構成が異なる高周波フロントエンド回路50Bについて説明する。
図10Aは、実施の形態2に係る高周波フロントエンド回路50Bの回路構成図である。同図に示すように、高周波フロントエンド回路50Bは、高周波回路20Bと、受信増幅器41、42、43および44と、を備える。高周波回路20Bは、マルチプレクサ10Bと、スイッチ31Bおよび32Bと、フィルタ21、22、23および24と、を備える。実施の形態2に係る高周波フロントエンド回路50Bは、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50Aと比較して、マルチプレクサ10Aの替わりにマルチプレクサ10Bが配置されていること、および、スイッチ31、32Aおよび33の替わりにスイッチ31Bおよび32Bが配置されていることが構成として異なる。以下、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路50Bについて、実施の形態1に係る高周波フロントエンド回路50Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
マルチプレクサ10Bは、実施の形態1に係るマルチプレクサ10Aと同じである。
スイッチ32Bは、共通端子320、選択端子321および322を有し、共通端子320が第2端子120に接続されている。スイッチ32Bは、共通端子320と、選択端子321および322のいずれかとの接続が可能な、SPDT型のスイッチ回路である。なお、スイッチ32Bは、SPST型のスイッチが2つ並列配置された回路構成を有していてもよい。また、SP3TおよびSP4Tなどのスイッチ回路であってもよく、この場合には、共通端子および必要な選択端子を使用すればよい。
スイッチ31Bは、共通端子310、選択端子311および312を有し、共通端子310が第1端子110に接続されている。スイッチ31Bは、共通端子310と選択端子311との接続を切り替えるSPST型のスイッチおよび共通端子310と選択端子312との接続を切り替えるSPST型のスイッチで構成されている。この構成により、スイッチ31Bは、共通端子310と選択端子311との接続および共通端子310と選択端子312との接続の少なくとも1つを選択することが可能なスイッチ回路である。
本実施の形態において、(i)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続することで、BandAとBandCとのCAを実行でき、(ii)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandAとBandDとのCAを実行でき、(iii)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続することで、BandBとBandCとのCAを実行でき、(iv)共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandBとBandDとのCAを実行でき、(v)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子320と選択端子321とを接続することで、BandAとBandBとBandCとの3CAを実行でき、(vi)共通端子310と選択端子311とを接続し、共通端子310と選択端子312とを接続し、共通端子320と選択端子322とを接続することで、BandAとBandBとBandDとの3CAを実行できる。
図11Aは、実施の形態2に係るマルチプレクサ10BのCAモード1における回路構成図である。また、図12Aは、実施の形態2に係るマルチプレクサ10BのCAモード2における回路構成図である。また、図13Aは、実施の形態2に係るマルチプレクサ10BのCAモード3における回路構成図である。
上記回路構成において、(1)BandAと、BandCまたはDと、を同時使用するCAモード1の場合、図11Aに示すように、スイッチSW11およびSW21を導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を非導通状態とする。また、(2)BandAまたはBと、BandDと、を同時使用するCAモード2の場合、図12Aに示すように、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を非導通状態とする。また、(3)BandAと、BandBと、BandCまたはDと、を同時使用するCAモード3(3CA)の場合、図13Aに示すように、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。つまり、BandAの高周波信号とBandBの高周波信号とが同時に伝送される場合には、スイッチSW12およびSW22が導通状態であり、BandAの高周波信号とBandBの高周波信号とが排他的に伝送される場合には、スイッチSW12およびSW22が非導通状態である。これによれば、境界周波数幅が狭いBandAとBandBとを同時使用する場合にはスイッチSW12およびSW22が導通状態となることで、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Bのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Bのインピーダンスとを複素共役整合させることができる。一方、境界周波数幅が広いBandAまたはBと、BandDと、を同時使用する場合、および、BandAと、BandCまたはDと、を同時使用する場合には、スイッチSW12およびSW22が非導通状態となることで、例えば、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Bのインピーダンス、および、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Bのインピーダンスを、それぞれ基準化インピーダンスに整合させることができる。
図11Bは、実施の形態2に係るマルチプレクサ10BのCAモード1における通過特性を示すグラフ(図11Bの(a))およびスミスチャート(図11Bの(b))である。また、図12Bは、実施の形態2に係るマルチプレクサ10BのCAモード2における通過特性を示すグラフ(図12Bの(a))およびスミスチャート(図12Bの(b))である。また、図13Bは、実施の形態2に係るマルチプレクサ10BのCAモード3における通過特性を示すグラフ(図13Bの(a))およびスミスチャート(図13Bの(b))である。
ローパスフィルタ11Bにおいて、スイッチSW21にキャパシタC24が直列接続されていることにより、スイッチSW21が導通状態であっても、第1周波数可変回路はキャパシタC21およびC24の並列合成キャパシタとインダクタL21とのLC直列共振回路となり、共振点を有するため、減衰極が発生する(図11Bの(a)の実線)。一方、スイッチSW21が非導通となることにより、第1周波数可変回路はインダクタL21とキャパシタC21とのLC直列共振回路となり、スイッチSW21導通時の共振点より高周波側の共振点を有するため、スイッチSW21導通時よりも高周波側の減衰極が発生する(図12Bの(a)の実線)。これにより、スイッチSW21導通時よりもローパスフィルタ11Bの第1遷移帯域が高周波側にシフトする。
つまり、同時使用する第1周波数帯域内のバンドと第3周波数帯域内のバンドとの周波数関係に応じて、スイッチSW21の導通または非導通させることで、ローパスフィルタ11Bの第1遷移帯域を可変させることが可能となる。これにより、図11Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Bおよびハイパスフィルタ12Bを見た場合のBandAおよびBandCまたはDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンス(例えば50Ω)に設定できる。また、図12Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Bおよびハイパスフィルタ12Bを見た場合のBandAまたはBおよびBandDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンスに設定できる。よって、第1周波数帯域と第3周波数帯域との間でCAを実行するマルチプレクサ10Bにおいて、選択されるバンドが変わっても、挿入損失の劣化を抑制できる。
ハイパスフィルタ12Bにおいて、スイッチSW11にキャパシタC14が直列接続されていることにより、スイッチSW11が導通状態であっても、第2周波数可変回路はキャパシタC11およびC14の並列合成キャパシタとインダクタL11とのLC直列共振回路となり、共振点を有するため、減衰極が発生する(図11Bの(a)の破線)。一方、スイッチSW11が非導通となることにより、第2周波数可変回路はキャパシタC11とインダクタL11とのLC直列共振回路となり、スイッチSW11導通時の共振点より高周波側の共振点を有するため、スイッチSW11導通時よりも高周波側の減衰極が発生する(図12Bの(a)の破線)。これにより、スイッチSW11導通時よりもハイパスフィルタ12Bの第1遷移帯域が高周波側にシフトする。
つまり、同時使用する第1周波数帯域内のバンドと第3周波数帯域内のバンドとの周波数関係に応じて、スイッチSW11の導通または非導通させることで、ハイパスフィルタ12Bの第2遷移帯域を可変させることが可能となる。これにより、図11Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Bおよびハイパスフィルタ12Bを見た場合のBandAおよびBandCまたはDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンス(例えば50Ω)に設定できる。また、図12Bの(b)に示すように、共通端子100からローパスフィルタ11Bおよびハイパスフィルタ12Bを見た場合のBandAまたはBおよびBandDにおけるインピーダンスを基準化インピーダンスに設定できる。よって、第1周波数帯域と第3周波数帯域との間でCAを実行するマルチプレクサ10Bにおいて、選択されるバンドが変わっても、挿入損失の劣化を抑制できる。
一方、図13Aに示すように、BandAとBandBとBandCとを同時使用するCAモード3の場合、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。ここで、BandAとBandBとの間の境界周波数幅は、BandAとBandCとの間の境界周波数幅よりも小さい。このため、BandAとBandBとのCAでは、第1周波数可変回路および第2周波数可変回路により第1遷移帯域と第2遷移帯域とが重なる重畳周波数帯域をBandAとBandBとの境界周波数帯域に配置しても、上記2つのバンドにおける挿入損失および分波特性が劣化する。そのため、インピーダンス可変回路13BのスイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。スイッチSW12およびSW22を導通状態とすることにより、図13Bの(a)に示すように、上記重畳周波数帯域を、BandBとBandCとの境界周波数帯域に配置するとともに、図13Bの(b)に示すように、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Bのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Bのインピーダンスとを、複素共役の関係とできる。より具体的には、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11BのBandAおよびBandBである通過帯域(例えばBand3およびBand1)におけるインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12BのBandCである通過帯域(例えばBand40)におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっており、かつ、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11BのBandCである減衰帯域(例えばBand40)におけるインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12BのBandAおよびBandBである減衰帯域(例えばBand3およびBand1)におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっている。
これにより、第1端子110から共通端子100側を見た場合のローパスフィルタ11Bのインピーダンスと、第2端子120から共通端子100側を見た場合のハイパスフィルタ12Bのインピーダンスとが、通過帯域および減衰帯域の双方において複素共役の関係となる。このため、ローパスフィルタ11Bとハイパスフィルタ12Bとを高精度に複素共役整合させることができる。
さらに、スイッチSW3を導通状態とすることで、複素共役の関係であるローパスフィルタ11のインピーダンスとハイパスフィルタ12のインピーダンスとの合成インピーダンスを、第2インピーダンス素子により基準化インピーダンスに整合させることが可能となる。よって、BandAとBandBとを同時使用する場合における高周波回路20の通過帯域の挿入損失の劣化を抑制できる。
図10Bは、実施の形態2に係る高周波フロントエンド回路50の3CA(v)における通過特性を示すグラフである。同図には、(v)BandAとBandBとBandCとの3CAにおける、共通端子100とフィルタ21の出力端子との間の通過特性(ローパスフィルタ11B+スイッチ31B+フィルタ21)、共通端子100とフィルタ22の出力端子との間の通過特性(ローパスフィルタ11B+スイッチ31B+フィルタ22)、および、共通端子100とフィルタ23の出力端子との間の通過特性(ハイパスフィルタ12B+スイッチ32B+フィルタ23)が示されている。
(vi)BandAとBandBとBandCとの3CAにおいて、図13Aに示すように、スイッチSW11およびSW21を非導通状態とし、スイッチSW12、SW22およびSW3を導通状態とする。
これにより、図10Bに示すように、実施の形態2に係る高周波フロントエンド回路50BのBandA、BandBおよびBandCの挿入損失は、図4Bの(b)に示された比較例2に係る高周波フロントエンド回路551のBandA、BandBおよびBandCの挿入損失よりも低減される。
(その他の実施の形態)
以上、本発明に係る高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置について、実施の形態、実施例および変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態、実施例および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
以上、本発明に係る高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置について、実施の形態、実施例および変形例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態、実施例および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、実施の形態1および2において、LTEのBand3をBandA(第1通過帯域)とし、LTEのBand1をBandB(第3通過帯域)としたが、BandA(第1通過帯域)およびBandB(第3通過帯域)は、Band3およびBand1に適用されることに限定されない。BandA(第1通過帯域)は、LTEのBand3、4(送信帯域1710-1755MHz、受信帯域2110-2150MHz)、25(送信帯域1850-1915MHz、受信帯域1930-1995MHz)、39(TDD帯域1880-1920MHz)、および66(送信帯域1710-1780MHz、受信帯域2110-2200MHz)、Band65(送信帯域1920-2010MHz、受信帯域2110-2200MHz)のいずれかの周波数帯域であってもよい。また、BandB(第3通過帯域)は、LTEのBand1、2(送信帯域1850-1910MHz、受信帯域1930-1990MHz)、4、25、34(TDD帯域2010-2025MHz)、41(TDD帯域2496-2690MHz)および66のいずれかの周波数帯域であってもよい。
なお、上記実施の形態、実施例および変形例において、インピーダンス可変回路がハイパスフィルタおよびローパスフィルタの双方に接続されている構成を例示したが、インピーダンス可変回路は、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタの少なくとも一方に接続されていればよい。
また、上記実施の形態、実施例および変形例において、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタは、通過帯域および減衰帯域が可変する、周波数可変型のフィルタであるとしたが、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタは周波数固定型のフィルタであってもよい。
また、上記実施の形態、実施例および変形例において、周波数の低い順に、第1通過帯域(BandA)、第3通過帯域(BandB)、第2通過帯域(BandC)としたが、周波数の高い順に、第1通過帯域(BandA)、第3通過帯域(BandB)、第2通過帯域(BandC)とし、第1通過帯域(BandA)と第3通過帯域(BandB)とをCAする場合に、複素共役整合を利用した構成であってもよい。
また、本実施の形態、実施例および変形例に係るマルチプレクサとしては、ローバンド群とハイバンド群とを分波するダイプレクサを例示したが、上記のローバンド群およびハイバンド群は、それぞれ、周波数が相対的に低いバンド群および周波数が相対的に高いバンド群を指すに過ぎない。
このため、上記実施の形態、実施例および変形例で説明した回路構成は、ローバンド群/ハイバンド群の組み合わせが下記(1)-(5)のどの2つの周波数帯域群(同一周波数帯域群でもよい)の組み合わせであっても適用できる。
(1)LB(699-960MHz)
(2)MLB(1427-1511MHz)
(3)MB(1710-2200MHz)
(4)HB(2300-2690MHz)
(5)UHB(3300-5000MHz)
(2)MLB(1427-1511MHz)
(3)MB(1710-2200MHz)
(4)HB(2300-2690MHz)
(5)UHB(3300-5000MHz)
例えば、以下(A)~(D)の組み合わせが挙げられる。
(A)LB/MB
(B)MLB/MB
(C)HB/UHB
(D)UHB/UHB
(A)LB/MB
(B)MLB/MB
(C)HB/UHB
(D)UHB/UHB
なお、各周波数帯域群に属する周波数帯域(バンド)は、2以上あってもよい。
また、上記説明では、マルチプレクサとして、分波される周波数帯域群が2つであるダイプレクサを例に説明したが、分波される周波数帯域群は3つ以上であってもよい。例えば、LB/MLB/MB/HBを分波するマルチプレクサであってもよい。
また、本実施の形態、実施例および変形例では、受信系の高周波フロントエンド回路を例示したが、送信系の高周波フロントエンド回路であってもよく、または、送信および受信の双方を実行する高周波フロントエンド回路であってもよい。
また、例えば、実施の形態に係る高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置において、各構成要素の間に、インダクタおよびキャパシタなどの整合素子、ならびにスイッチ回路が接続されていてもかまわない。なお、インダクタには、各構成要素間を繋ぐ配線による配線インダクタが含まれてもよい。
また、実施の形態、実施例および変形例に係るマルチプレクサでは、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタのそれぞれが、1つの並列腕回路(周波数可変回路)を有する構成を示したが、並列腕回路は複数配置されていてもよい。これに伴い、直列腕回路も3以上配置されてもよい。並列腕回路および直列腕回路を、それぞれ複数有することにより、フィルタ通過特性における減衰極の数を増やすことができるので、例えばフィルタ特性の急峻性および減衰帯域の設計自由度が大きくなる。
本発明は、CAモードを実行するマルチバンドシステムに適用できる高周波回路、高周波フロントエンド回路および通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
1 通信装置
2 アンテナ素子
3 RF信号処理回路(RFIC)
4 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
10、10A、10B、10C、10D、10E、510 マルチプレクサ
11、11A、11B、11C、11D、11E、511、521 ローパスフィルタ
12、12A、12B、12C、12D、12E、512、522 ハイパスフィルタ
13、13A、13B、13C、13D、13E インピーダンス可変回路
20、20A、20B、20C 高周波回路
21、22、23、24 フィルタ
31、31B、31C、32、32A、32B、32C、33、531、532、SW11、SW12、SW21、SW22、SW3、SW4、SW5 スイッチ
40H、40L 増幅回路
41、42、43、44 受信増幅器
50、50A、50B、550、551 高周波フロントエンド回路
100 共通端子
110 第1端子
120 第2端子
310、320、330、600 共通端子
311、312、321、322、323、331、332 選択端子
520 ダイプレクサ
610、620 入出力端子
C11、C12、C13、C14、C15、C21、C22、C23、C24、C25、C30、C40 キャパシタ
L11、L21、L22、L23、L50 インダクタ
2 アンテナ素子
3 RF信号処理回路(RFIC)
4 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
10、10A、10B、10C、10D、10E、510 マルチプレクサ
11、11A、11B、11C、11D、11E、511、521 ローパスフィルタ
12、12A、12B、12C、12D、12E、512、522 ハイパスフィルタ
13、13A、13B、13C、13D、13E インピーダンス可変回路
20、20A、20B、20C 高周波回路
21、22、23、24 フィルタ
31、31B、31C、32、32A、32B、32C、33、531、532、SW11、SW12、SW21、SW22、SW3、SW4、SW5 スイッチ
40H、40L 増幅回路
41、42、43、44 受信増幅器
50、50A、50B、550、551 高周波フロントエンド回路
100 共通端子
110 第1端子
120 第2端子
310、320、330、600 共通端子
311、312、321、322、323、331、332 選択端子
520 ダイプレクサ
610、620 入出力端子
C11、C12、C13、C14、C15、C21、C22、C23、C24、C25、C30、C40 キャパシタ
L11、L21、L22、L23、L50 インダクタ
Claims (12)
- 第1通過帯域の高周波信号と第2通過帯域の高周波信号とを同時に伝送することが可能であり、かつ、前記第1通過帯域の高周波信号と前記第1通過帯域および前記第2通過帯域の間に位置する第3通過帯域の高周波信号とを同時に伝送することが可能である高周波回路であって、
共通端子と、
第1端子と、
第2端子と、
前記第1通過帯域を有する第1フィルタと、
前記第2通過帯域を有する第2フィルタと、
前記第3通過帯域を有する第3フィルタと、
前記共通端子と前記第1端子との間に接続され、第1周波数帯域内の高周波信号を通過させて第2周波数帯域内の高周波信号を減衰するローパスフィルタ、および、前記共通端子と前記第2端子との間に接続され、第3周波数帯域内の高周波信号を通過させて第4周波数帯域内の高周波信号を減衰するハイパスフィルタを含むダイプレクサと、
前記ローパスフィルタおよび前記ハイパスフィルタのうちの少なくとも一方に接続された第1インピーダンス可変回路と、を備え、
前記第1インピーダンス可変回路は、
第1インピーダンス素子と、
前記第1インピーダンス素子と接続された第1スイッチ素子と、を有し、
前記第1通過帯域と前記第3通過帯域との間の境界周波数幅は、前記第1通過帯域と前記第2通過帯域との間の境界周波数幅よりも小さく、
前記第1周波数帯域から前記第2周波数帯域へと遷移する第1遷移帯域と、前記第3周波数帯域から前記第4周波数帯域へと遷移する第2遷移帯域とが重なる重畳周波数帯域は、前記第1通過帯域と前記第3通過帯域との間に位置しており、
前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが同時に伝送される場合には、
前記第1フィルタは、前記第1端子および前記第2端子の一方に直接または間接的に接続され、前記第3フィルタは、前記第1端子および前記第2端子の他方に直接または間接的に接続され、かつ、前記第1スイッチ素子の導通状態または非導通状態により、前記第1端子から前記共通端子側を見た場合の前記ローパスフィルタのインピーダンスと、前記第2端子から前記共通端子側を見た場合の前記ハイパスフィルタのインピーダンスとは、複素共役の関係となっている、
高周波回路。 - 前記第1スイッチ素子の導通状態または非導通状態により、前記第1端子から前記共通端子側を見た場合の前記ローパスフィルタの前記第1通過帯域におけるインピーダンスと、前記第2端子から前記共通端子側を見た場合の前記ハイパスフィルタの前記第3通過帯域におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっており、かつ、前記第1端子から前記共通端子側を見た場合の前記ローパスフィルタの前記第3通過帯域におけるインピーダンスと、前記第2端子から前記共通端子側を見た場合の前記ハイパスフィルタの前記第1通過帯域におけるインピーダンスとは、複素共役の関係となっている、
請求項1に記載の高周波回路。 - 前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが同時に伝送される場合には、前記第1スイッチ素子が導通状態であり、
前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが排他的に伝送される場合には、前記第1スイッチ素子が非導通状態である、
請求項1または2に記載の高周波回路。 - 前記ローパスフィルタは、
前記共通端子と前記第1端子とを結ぶ経路上に直列配置されたインダクタと、
前記経路に接続された第1周波数可変回路と、を備え、
前記第1周波数可変回路は、
インダクタおよびキャパシタが直列接続されたLC直列回路と、
前記LC直列回路に接続された第2スイッチ素子と、を有し、
前記第2スイッチ素子の導通および非導通により、前記第1遷移帯域が可変する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の高周波回路。 - 前記第2スイッチ素子は、前記第1周波数可変回路の前記インダクタおよび前記キャパシタの接続ノードとグランドとの間に接続され、
前記第1インピーダンス素子と前記第1スイッチ素子とが直列接続された回路は、前記接続ノードとグランドの間に接続されている、
請求項4に記載の高周波回路。 - 前記ハイパスフィルタは、
前記共通端子と前記第2端子とを結ぶ経路上に直列配置されたキャパシタと、
前記経路に接続された第2周波数可変回路と、を備え、
前記第2周波数可変回路は、
インダクタおよびキャパシタが直列接続されたLC直列回路と、
前記LC直列回路に接続された第3スイッチ素子と、を有し、
前記第3スイッチ素子の導通および非導通により、前記第2遷移帯域が可変する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の高周波回路。 - 前記第3スイッチ素子は、前記第2周波数可変回路の前記インダクタおよび前記キャパシタの接続ノードとグランドとの間に接続され、
前記第1インピーダンス素子と前記第1スイッチ素子とが直列接続された回路は、前記接続ノードとグランドの間に接続されている、
請求項6に記載の高周波回路。 - 前記第1インピーダンス可変回路は、さらに、
第2インピーダンス素子と、
第4スイッチ素子と、有し、
前記第2インピーダンス素子と前記第4スイッチ素子とが直列接続された回路は、前記共通端子、前記第1端子、および前記第2端子のいずれかに接続され、
前記第1通過帯域の高周波信号と前記第3通過帯域の高周波信号とが同時に伝送される場合には、前記第4スイッチ素子が導通状態である、
請求項1~7のいずれか1項に記載の高周波回路。 - 前記高周波回路は、さらに、
前記第1端子である第1共通端子と2以上の選択端子とを有し、前記第1端子と前記第1フィルタとの接続、および、前記第1端子と前記第3フィルタとの接続を切り替える第1スイッチ回路と、
前記第2端子である第2共通端子と2以上の選択端子とを有し、前記第2端子と前記第2フィルタとの接続、および、前記第2端子と前記第3フィルタとの接続を切り替える第2スイッチ回路と、を備え、
前記第1インピーダンス素子と前記第1スイッチ素子とが接続された回路は、前記第1端子とグランドとの間に接続され、
前記第2インピーダンス素子と前記第4スイッチ素子とが接続された回路は、前記第2端子とグランドとの間に接続されている、
請求項8に記載の高周波回路。 - 前記第1通過帯域は、LTE(Long Term Evolution)のBand3、4、25、39、および66のいずれかの周波数帯域であり、
前記第3通過帯域は、LTEのBand1、2、4、25、34、および66のいずれかの周波数帯域である、
請求項1~9のいずれか1項に記載の高周波回路。 - 請求項1~10のいずれか1項に記載の高周波回路と、
前記第1フィルタおよび前記第3フィルタに接続された第1増幅回路と、
前記第2フィルタに接続された第2増幅回路と、を備える、
高周波フロントエンド回路。 - アンテナ素子で受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
前記アンテナ素子と前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項11に記載の高周波フロントエンド回路と、を備える、
通信装置。
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