JP2015061198A

JP2015061198A - 電子回路

Info

Publication number: JP2015061198A
Application number: JP2013193460A
Authority: JP
Inventors: 均海老原; Hitoshi Ebihara; 浩史原; Hiroshi Hara
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-30
Also published as: US9209775B2; US20150077194A1

Abstract

【課題】複数の周波数帯域に対応し、かつ小型化可能な電子回路を提供すること。【解決手段】ポートＡ〜Ｄからアンテナ１０と接続されるポートを選択するスイッチ１２と、ポートＡと端子Ｔｘ２２との間に接続され、Ｗ−ＣＤＭＡＢａｎｄ１の送信帯域に重なる通過帯域を有するフィルタ２２と、ポートＢと端子Ｔｘ２４との間に接続され、Ｂａｎｄ３および４の送信帯域と重なる通過帯域を有するフィルタ２４と、ポートＣと受信端子Ｒｘ２６との間に接続され、Ｂａｎｄ１および４の受信帯域と重なる通過帯域を有するフィルタ２６と、ポートＤと受信端子Ｒｘ２８との間に接続され、Ｂａｎｄ３の受信帯域と重なる通過帯域を有するフィルタ２８と、を具備し、Ｂａｎｄ１の信号の送信および受信を行う場合、スイッチ１２はポートＡおよびＣを選択し、Ｂａｎｄ４の信号の送信および受信を行う場合、スイッチ１２はポートＢおよびＣを選択する電子回路。【選択図】図１

Description

本発明は電子回路に関する。

携帯電話などの通信機器は複数の周波数帯域において使用されることがある。このため通信機器に搭載されるモジュールは複数の周波数帯域に対応することが要求される（特許文献１）。

特開２０１３−４６０７８号公報

複数のデュプレクサを接続することにより、複数の周波数帯域を使用することができる。しかしながら複数のデュプレクサを含む電子回路は大型化してしまう。本発明は上記課題に鑑み、複数の周波数帯域に対応し、かつ小型化可能な電子回路を提供することを目的とする。

本発明は、複数のポートを備え、前記複数のポートからアンテナと接続されるポートを選択するスイッチと、前記複数のポートのうち第１ポートと第１端子との間に接続され、第１帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第１フィルタと、前記複数のポートのうち第２ポートと第２端子との間に接続され、第２帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第２フィルタと、前記複数のポートのうち第３ポートと第３端子との間に接続され、前記第１帯域の受信帯域、および前記第２帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第３フィルタと、を具備し、前記第１帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第１ポートおよび前記第３ポートを選択し、前記第２帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第３ポートを選択する電子回路である。

上記構成において、前記複数のポートのうち第４ポートと第４端子との間に接続され、第３帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第４フィルタを具備し、前記第２フィルタの通過帯域は、前記第２帯域の送信帯域および前記第３帯域の送信帯域に重なり、前記第３帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第４ポートを選択する構成とすることができる。

本発明は、複数のポートを備え、前記複数のポートからアンテナと接続されるポートを選択するスイッチと、前記複数のポートのうち第１ポートと第１端子との間に接続され、第１帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第１フィルタと、前記複数のポートのうち第２ポートと第２端子との間に接続され、第２帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第２フィルタと、前記複数のポートのうち第３ポートと第３端子との間に接続され、前記第１帯域の送信帯域、および前記第２帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第３フィルタと、を具備し、前記第１帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第１ポートおよび前記第３ポートを選択し、前記第２帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第３ポートを選択する電子回路である。

上記構成において、前記複数のポートのうち第４ポートと第４端子との間に接続され、第３帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第４フィルタを具備し、前記第２フィルタの通過帯域は、前記第２帯域の受信帯域および前記第３帯域の受信帯域に重なり、前記第３帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第４ポートを選択する構成とすることができる。

上記構成において、前記第１ポートと前記第１フィルタとの間、前記第２ポートと前記第２フィルタとの間、前記第３ポートと前記第３フィルタとの間、および前記第４ポートと前記第４フィルタとの間の少なくとも３つに接続された整合回路を具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記第１ポートと前記第１フィルタとの間、前記第２ポートと前記第２フィルタとの間、前記第３ポートと前記第３フィルタとの間、および前記第４ポートと前記第４フィルタとの間のそれぞれに、前記整合回路が接続されている構成とすることができる。

上記構成において、前記第１ポートと前記第１フィルタとの間、前記第２ポートと前記第２フィルタとの間、前記第３ポートと前記第３フィルタとの間、および前記第４ポートと前記第４フィルタとの間のうち３つに前記整合回路が接続されている構成とすることができる。

上記構成において、前記整合回路はインダクタである構成とすることができる。

本発明によれば、複数の周波数帯域に対応し、かつ小型化可能な電子回路を提供することができる。

図１は実施例１に係る電子回路を例示するブロック図である。図２は各バンドの帯域を例示する模式図である。図３はＮｏ．１の例を示すブロック図である。図４はＮｏ．２の例を示すブロック図である。図５はＮｏ．３の例を示すブロック図である。図６は比較例に係る電子回路を例示するブロック図である。図７は実施例１の変形例に係る電子回路を例示するブロック図である。図８（ａ）は実施例２に係る電子回路を例示するブロック図である。図８（ｂ）は実施例３に係る電子回路を例示するブロック図である。

図面を用いて実施例について説明する。

実施例１は４つのフィルタを用いて３つの周波数帯域の信号の送信および受信（送受信）を行う例である。図１は実施例１に係る電子回路１００を例示するブロック図である。

図１に示すように、電子回路１００はスイッチ１２、インダクタ１４、１６、１８および２０、フィルタ２２、２４、２６および２８、並びに集積回路（Integrated Circuit：ＩＣ）３０を備える。電子回路１００は例えば通信機器用のフロントエンドモジュールなどに用いられる。アンテナ１０は高周波信号の送信および受信を行う。

スイッチ１２は４つのポートＡ〜Ｄを備える半導体スイッチである。フィルタ２２はポートＡと送信端子Ｔｘ２２との間に接続されている。フィルタ２４はポートＢと送信端子Ｔｘ２４との間に接続されている。フィルタ２６はポートＣと受信端子Ｒｘ２６との間に接続されている。フィルタ２８はポートＤと受信端子Ｒｘ２８との間に接続されている。各フィルタは例えば弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）フィルタなどのバンドパスフィルタである。

ポートＡとフィルタ２２との間にインダクタ１４の一端が接続されている。ポートＢとフィルタ２４との間にインダクタ１６の一端が接続されている。ポートＣとフィルタ２６との間にインダクタ１８の一端が接続されている。ポートＤとフィルタ２８との間にインダクタ２０の一端が接続されている。各インダクタの他端は接地されている。インダクタはアンテナ１０と各フィルタ間のインピーダンス整合を行う。

ＩＣ３０はアップコンバートおよびダウンコンバートなど信号の処理を行う。ＩＣ３０は複数のパワーアンプ（Power Amplifier：ＰＡ）３０ａおよびローノイズアンプ（Low Noise Amplifier：ＬＮＡ）３０ｂを備える。ＰＡ３０ａは送信信号を増幅する。ＬＮＡ３０ｂは受信信号を増幅する。電子回路１００はＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）Ｂａｎｄ１、Ｂａｎｄ３およびＢａｎｄ４に対応する。

図２は各バンドの帯域を例示する模式図であり、上から順にＢａｎｄ１、Ｂａｎｄ３およびＢａｎｄ４を表す。横軸は周波数である。図２に示すように、Ｂａｎｄ３の送信帯域（Ｔｘ）はＢａｎｄ４の送信帯域と重なる。Ｂａｎｄ１の受信帯域（Ｒｘ）はＢａｎｄ４の受信帯域と重なる。

フィルタ２２は受信フィルタであり、フィルタ２２の通過帯域はＢａｎｄ１の送信帯域に重なる。フィルタ２４は送信フィルタであり、フィルタ２４の通過帯域はＢａｎｄ３の送信帯域およびＢａｎｄ４の送信帯域に重なる。フィルタ２６は受信フィルタであり、フィルタ２６の通過帯域はＢａｎｄ１の受信帯域およびＢａｎｄ４の受信帯域に重なる。フィルタ２８は受信フィルタであり、フィルタ２８の通過帯域はＢａｎｄ３の受信帯域に重なる。

信号の送信および受信（送受信）について説明する。スイッチ１２は、使用する周波数帯域に応じてポートＡ〜Ｄからポートを選択し、アンテナ１０と接続する。表１は実施例１における周波数帯域とポートとの関係を示す表である。

図３は表１のＮｏ．１の例を示すブロック図である。図３および表１に示すように、Ｎｏ．１（Ｂａｎｄ１）の通信を行う場合、スイッチ１２はポートＡおよびＣをＯＮにし、他のポートをＯＦＦにする。Ｂａｎｄ１の送信帯域の周波数を有する送信信号は、送信端子Ｔｘ２２からフィルタ２２に入力される。送信信号は、フィルタ２２によりフィルタリングされ、スイッチ１２を介してアンテナ１０から送信される。Ｂａｎｄ１の受信帯域の周波数を有する受信信号は、アンテナ１０により受信され、スイッチ１２を介してフィルタ２６に入力される。フィルタ２６によりフィルタリングされた受信信号は受信端子Ｒｘ２６を通じてＩＣ３０に入力される。ポートＢおよびＤはＯＦＦであるため送信信号および受信信号はフィルタ２２および２４には入力されない。

図４はＮｏ．２の例を示すブロック図である。図４および表１に示すように、Ｎｏ．２（Ｂａｎｄ３）の通信を行う場合、スイッチ１２はポートＢおよびＤをＯＮにし、他のポートをＯＦＦにする。送信信号はフィルタ２４を介してアンテナ１０から送信される。受信信号はフィルタ２８を介してＩＣ３０に入力される。図５はＮｏ．３の例を示すブロック図である。Ｎｏ．３（Ｂａｎｄ４）の通信を行う場合、スイッチ１２はポートＢおよびＣをＯＮにし、他のポートをＯＦＦにする。送信信号はフィルタ２４を介してアンテナ１０から送信される。受信信号はフィルタ２６を介してＩＣ３０に入力される。

実施例１によれば、４つのフィルタを用いて３つのＢａｎｄの通信を行う。このため電子回路１００の小型化が可能である。すなわち電子回路１００を用いたフロントエンドモジュールの小型化も可能である。

比較例について説明する。図６は比較例に係る電子回路１００Ｒを例示するブロック図である。図６に示すように、電子回路１００Ｒのスイッチ１２Ｒは３つのポートＥ〜Ｇを備える。ポートＥにはデュプレクサ３２が接続されている。ポートＦにはデュプレクサ３４が接続されている。ポートＧにはデュプレクサ３６が接続されている。

ポートＥとデュプレクサ３２との間にインダクタ３８が接続されている。ポートＦとデュプレクサ３４との間にインダクタ４０が接続されている。ポートＧとデュプレクサ３６との間にインダクタ４２が接続されている。

デュプレクサ３２は送信フィルタ３２ａおよび受信フィルタ３２ｂを含む。送信フィルタ３２ａは送信端子Ｔｘ３２に接続され、受信フィルタ３２ｂは受信端子Ｒｘ３２に接続されている。デュプレクサ３４は送信フィルタ３４ａおよび受信フィルタ３４ｂを含む。送信フィルタ３４ａは送信端子Ｔｘ３４に接続され、受信フィルタ３４ｂは受信端子Ｒｘ３４に接続されている。デュプレクサ３６は送信フィルタ３６ａおよび受信フィルタ３６ｂを含む。送信フィルタ３６ａは送信端子Ｔｘ３６に接続され、受信フィルタ３６ｂは受信端子Ｒｘ３６に接続されている。

デュプレクサ３２はＢａｎｄ１に対応する。デュプレクサ３４はＢａｎｄ３に対応する。デュプレクサ３６はＢａｎｄ４に対応する。スイッチ１２Ｒは周波数帯域に応じて１つのポートを選択しアンテナ１０と接続する。比較例では、３つのデュプレクサ、つまり６つのフィルタを用いて３つのＢａｎｄの通信を行う。フィルタの数が多いため電子回路１００Ｒは大型になる。実施例１によれば、４つのフィルタにより３つのＢａｎｄの通信が可能である。このため電子回路が小型化される。

上述のように、図１に示したインダクタ１４、１６、１８および２０はアンテナ１０と各フィルタ間におけるインピーダンス整合を行う。各フィルタの通過帯域におけるアンテナ１０から見たインピーダンスが、アンテナラインのインピーダンスと同じインピーダンス（例えば５０Ω）になるように、インピーダンス整合を行う。アンテナラインとはアンテナ１０とスイッチ１２とを接続する配線である。表２は電子回路１００におけるインダクタのインダクタンスの一例を示す表である。

インダクタンスは表２の値以外でもよい。インダクタンスが大きいとインダクタのＱ値が高くなり、信号の損失が小さくなる。インダクタンスが小さいとＱ値が低くなり、信号の損失が大きくなる。

図７は実施例１の変形例に係る電子回路１１０を例示するブロック図である。図７に示すようにインダクタ１６が設けられていない。図１の例に比べインダクタの数が少ないため、電子回路１１０は小型化が可能である。

表３は電子回路１１０におけるインダクタのインダクタンスの一例を示す表である。

図３〜図５の各例におけるアンテナ１０から見た合成インダクタンスは、表２の例と表３の例とでほぼ等しい。従って表３に示すインダクタンスにより、インピーダンス整合が可能である。

表３に示すように、インダクタを３つにすることにより、インダクタ１８および２０のインダクタンスは表２の例より小さくなる。インダクタンスが小さくなることによりＱ値が低下するため、信号の損失が大きくなる。インダクタンスを大きくし信号の損失を抑制するために、４つのポートに対して少なくとも３つのインダクタを接続することが好ましい。すなわち、ポートＡ〜フィルタ２２間、ポートＢ〜フィルタ２４間、ポートＣ〜フィルタ２６間、およびポートＤ〜フィルタ２８間の少なくとも３つにインダクタを接続する。図１のように４つのポートのそれぞれにインダクタを接続することで、信号の損失はより小さくなる。

インダクタ以外の整合回路を設けてもよい。ただし整合回路はインダクタを含むことが好ましい。通過帯域外の周波数において、フィルタはキャパシタとして機能する。インダクタを接続することにより、フィルタの容量成分を打ち消し、インピーダンス整合を確保することができる。

実施例２は３つのフィルタにより２つのＢａｎｄの通信を行う例である。図８（ａ）は実施例２に係る電子回路２００を例示するブロック図である。図８（ａ）に示すように、電子回路２００はフィルタ２２、２４および２６を備える。スイッチ１２はポートＡ〜Ｃを備える。表４は実施例２における周波数帯域とポートとの関係を示す表である。

表４に示すように電子回路２００はＢａｎｄ１および４の通信が可能である。

図８（ｂ）は実施例３に係る電子回路３００を例示するブロック図である。図８（ｂ）に示すように、電子回路３００はフィルタ２４、２６および２８を備える。スイッチ１２はポートＢ〜Ｃを備える。表５は実施例３における周波数帯域とポートとの関係を示す表である。

表５に示すように電子回路３００はＢａｎｄ３および４の通信が可能である。

周波数帯域の数に応じて、フィルタ、インダクタおよびポートの数は変更可能である。周波数帯域はＷ−ＣＤＭＡＢａｎｄ１、３および４に限定されない。複数の周波数帯域の送信帯域が重なる、または受信帯域が重なることにより、フィルタを複数のＢａｎｄに共通して使用することができる。フィルタは、例えば弾性境界波フィルタおよび弾性薄膜共振器（Film Bulk Acoustic Resonator：ＦＢＡＲ）を用いたフィルタなどの弾性波フィルタでもよいし、弾性波フィルタ以外のフィルタでもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０アンテナ
１２スイッチ
１４、１６、１８、２０インダクタ
２２、２４、２６、２８フィルタ
１００、１１０、２００、３００電子回路
Ａ〜Ｄポート
Ｔｘ２２、Ｔｘ２４送信端子
Ｒｘ２６、Ｒｘ２８受信端子

Claims

複数のポートを備え、前記複数のポートからアンテナと接続されるポートを選択するスイッチと、
前記複数のポートのうち第１ポートと第１端子との間に接続され、第１帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第１フィルタと、
前記複数のポートのうち第２ポートと第２端子との間に接続され、第２帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第２フィルタと、
前記複数のポートのうち第３ポートと第３端子との間に接続され、前記第１帯域の受信帯域、および前記第２帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第３フィルタと、を具備し、
前記第１帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第１ポートおよび前記第３ポートを選択し、
前記第２帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第３ポートを選択することを特徴とする電子回路。
前記複数のポートのうち第４ポートと第４端子との間に接続され、第３帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第４フィルタを具備し、
前記第２フィルタの通過帯域は、前記第２帯域の送信帯域および前記第３帯域の送信帯域に重なり、
前記第３帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第４ポートを選択することを特徴とする請求項１記載の電子回路。
複数のポートを備え、前記複数のポートからアンテナと接続されるポートを選択するスイッチと、
前記複数のポートのうち第１ポートと第１端子との間に接続され、第１帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第１フィルタと、
前記複数のポートのうち第２ポートと第２端子との間に接続され、第２帯域の受信帯域に重なる通過帯域を有する第２フィルタと、
前記複数のポートのうち第３ポートと第３端子との間に接続され、前記第１帯域の送信帯域、および前記第２帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第３フィルタと、を具備し、
前記第１帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第１ポートおよび前記第３ポートを選択し、
前記第２帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第３ポートを選択することを特徴とする電子回路。
前記複数のポートのうち第４ポートと第４端子との間に接続され、第３帯域の送信帯域に重なる通過帯域を有する第４フィルタを具備し、
前記第２フィルタの通過帯域は、前記第２帯域の受信帯域および前記第３帯域の受信帯域に重なり、
前記第３帯域の信号の送信および受信を行う場合、前記スイッチは前記第２ポートおよび前記第４ポートを選択することを特徴とする請求項３記載の電子回路。
前記第１ポートと前記第１フィルタとの間、前記第２ポートと前記第２フィルタとの間、前記第３ポートと前記第３フィルタとの間、および前記第４ポートと前記第４フィルタとの間の少なくとも３つに接続された整合回路を具備することを特徴とする請求項２または４記載の電子回路。
前記第１ポートと前記第１フィルタとの間、前記第２ポートと前記第２フィルタとの間、前記第３ポートと前記第３フィルタとの間、および前記第４ポートと前記第４フィルタとの間のそれぞれに、前記整合回路が接続されていることを特徴とする請求項５記載の電子回路。
前記第１ポートと前記第１フィルタとの間、前記第２ポートと前記第２フィルタとの間、前記第３ポートと前記第３フィルタとの間、および前記第４ポートと前記第４フィルタとの間のうち３つに前記整合回路が接続されていることを特徴とする請求項５記載の電子回路。
前記整合回路はインダクタであることを特徴とする請求項５から７いずれか一項記載の電子回路。