(57)【要約】  スイッチモジュール（１）は、第１周波数帯域の信号を通過させるフィルタ（１３Ａ）と、第２周波数帯域の信号を通過させるフィルタ（１３Ｂ）と、インピーダンス負荷回路（１４）と、アンテナ素子（２）に接続された共通端子（１２ｃ）、フィルタ（１３Ａ）と接続された第１選択端子（１２ｓ１）、フィルタ（１３Ｂ）と接続された第２選択端子（１２ｓ２）、およびインピーダンス負荷回路（１４）と接続された第３選択端子（１２ｓ３）とを有するアンテナスイッチ（１２）とを備え、アンテナスイッチ（１２）は、第１および第２周波数帯域のうちいずれか一方の周波数帯域のみが選択された場合、共通端子（１２ｃ）と第１選択端子（１２ｓ１）および第２選択端子（１２ｓ２）のうちの一方のみとを接続しかつ共通端子（１２ｃ）と第３選択端子（１２ｓ３）とを接続する。
2017073509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信用の第１周波数帯域と、当該第１周波数帯域と周波数帯域が異なる無線通信用の第２周波数帯域とを同時に用いる状態が選択可能なスイッチモジュールであって、
前記第１周波数帯域の信号を選択的に通過させる第１フィルタ回路と、
前記第２周波数帯域の信号を選択的に通過させる第２フィルタ回路と、
インピーダンス負荷回路と、
アンテナ素子に接続された共通端子、前記第１フィルタ回路の一端と接続された第１選択端子、前記第２フィルタ回路の一端と接続された第２選択端子、および前記インピーダンス負荷回路と接続された第３選択端子とを有し、前記第１選択端子および前記第２選択端子の少なくとも１つと前記共通端子との接続を切り替えるスイッチ回路とを備え、
前記スイッチ回路は、
前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の双方が選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子とを接続し、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続せず、
前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子のうちの一方のみとを接続し、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続する
スイッチモジュール。
【請求項２】
無線通信用として使用される周波数帯域の選択情報を受け、前記スイッチ回路に前記選択情報に基づいた制御信号を出力するスイッチ制御部をさらに備え、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチ回路に前記制御信号を出力することにより、
前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の双方が選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子とを接続させ、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続させず、
前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子のうちの一方のみとを接続させ、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続させる
請求項１に記載のスイッチモジュール。
【請求項３】
前記インピーダンス負荷回路は、
前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合に形成される、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路のうちいずれか一方のみが前記共通端子と接続されて構成された第１回路の複素インピーダンスが、前記第１周波数帯域と前記第２周波数帯域とを同時に用いる場合に形成される、前記第１フィルタ回路と前記第２フィルタ回路とが前記共通端子で束ねられて構成された第２回路の複素インピーダンスと等しくなるよう、前記第１回路の複素インピーダンスを補償する回路である
請求項１または２に記載のスイッチモジュール。
【請求項４】
前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の双方が選択された場合、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）モードで稼働し、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合、非キャリアアグリゲーション（非ＣＡ）モードで稼働する
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチモジュール。
【請求項５】
前記スイッチモジュールは、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域を含むｎ（ｎは２以上の自然数）個の周波数帯域のそれぞれの信号を選択的に通過させる、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路を含むｎ個のフィルタ回路のうち、少なくとも２つのフィルタ回路を同時に用いることが可能であり、
前記ｎ個のフィルタ回路と、
前記インピーダンス負荷回路を含むｍ（ｍは１以上の自然数）個のインピーダンス負荷回路とを備え、
前記スイッチ回路は、１個の前記共通端子と、前記ｎ個の周波数帯域に対応して設けられた前記ｎ個のフィルタ回路のそれぞれに接続されたｎ個の選択端子と、前記ｍ個のインピーダンス負荷回路のそれぞれに接続されたｍ個の選択端子とを有し、
前記スイッチ回路は、
前記ｎ個のフィルタ回路が選択された場合、前記共通端子と前記ｎ個のフィルタ回路に対応した前記ｎ個の選択端子とを接続し、かつ、前記共通端子と前記ｍ個のインピーダンス負荷回路に対応した前記ｍ個の選択端子とを接続せず、
（ｎ−１）個以下のフィルタ回路が選択された場合、前記共通端子と前記（ｎ−１）個以下のフィルタ回路に対応した（ｎ−１）個以下の選択端子とを接続し、かつ、前記（ｎ−１）個以下のフィルタ回路が前記共通端子で束ねられて構成された第３回路の複素インピーダンスが、前記ｎ個のフィルタ回路が前記共通端子で束ねられて構成された第４回路の複素インピーダンスと等しくなるよう、前記ｍ個のインピーダンス負荷回路の少なくとも１つと選択端子とを接続する
請求項１または２に記載のスイッチモジュール。
【請求項６】
前記インピーダンス負荷回路は、容量素子で構成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載のスイッチモジュール。
【請求項７】
前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の通過帯域外の複素インピーダンスは、容量性である
請求項６に記載のスイッチモジュール。
【請求項８】
前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路は、弾性表面波フィルタ、または、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタである
請求項６に記載のスイッチモジュール。
【請求項９】
前記容量素子は、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の少なくとも一方と、同一チップで形成されている
請求項６〜８のいずれか１項に記載のスイッチモジュール。
【請求項１０】
前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路は、圧電基板と当該圧電基板の上に形成された櫛形電極とで構成された弾性表面波フィルタであり、
前記容量素子は、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の少なくとも一方を構成する前記圧電基板上に形成された櫛形電極で構成されており、
前記圧電基板上に形成された、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の少なくとも一方を構成する前記櫛形電極の配置方向と、前記容量素子を構成する前記櫛形電極の配置方向とは異なる
請求項９に記載のスイッチモジュール。
【請求項１１】
前記容量素子は、前記スイッチ回路を含む１つのチップに内蔵されている
請求項６〜８のいずれか１項に記載のスイッチモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に用いられるスイッチモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話には、１つの端末で複数の周波数帯域および無線方式に対応することが要求される（マルチバンド化およびマルチモード化）。マルチバンド化およびマルチモード化に対応するフロントエンド回路において、同じアンテナで異なる周波数帯域の複数の送信信号あるいは複数の受信信号を１つの通信信号として同時に使用する、いわゆるキャリアアグリゲーション（ＣＡ）方式が適用される場合であっても、複数の送受信信号を品質劣化させずに高速処理することが求められている。【０００３】
特許文献１には、ＣＡ方式により無線信号を送受信する場合であっても、最適なアンテナ特性を得ることが可能なアンテナ制御装置が開示されている。【０００４】
図１０Ａは、特許文献１に記載されたＲＦ部３００の内部構成の一部を示すブロック図である。また、図１０Ｂは、アンテナ部３７０の内部構成の一部を示すブロック図である。【０００５】
図１０Ｂに示すように、アンテナにアンテナ部３７０が接続され、図１０Ａに示されたＲＦ部３００が、ＲＦ信号および外部設定信号ＡＴＳＳの端子を介してアンテナ部３７０に接続される。ＲＦ部３００は、ダイプレクサ３０１と、アンテナスイッチ３０２−１および３０２−２と、デュプレクサ３０３−１〜３０３−４と、パワーアンプ３０４−１〜３０４−４と、無線周波数集積回路３０５とを備える。無線周波数集積回路３０５は、ＬＴＥバンド１（Ｂ１）、ＬＴＥバンド２（Ｂ２）、ＬＴＥバンド５（Ｂ５）およびＬＴＥバンド１７（Ｂ１７）の複数のバンド（周波数帯域）に対応している。ＲＦ部３００の上記構成において、ＣＡモードのバンドの組み合わせとして、（１）Ｂ１とＢ５との組み合わせ、（２）Ｂ１とＢ１７との組み合わせ、（３）Ｂ２とＢ５との組み合わせ、ならびに、（４）Ｂ２とＢ１７との組み合わせ、が挙げられる。【０００６】
また、図１０Ａに示すように、アンテナ部３７０は、アンテナチューナ３７０−１および３７０１−２を備える。アンテナチューナ３７０１−１および３７０−２は、外部設定信号ＡＴＳＳに応じて、容量素子の組み合わせをスイッチにより切り替えることで、複数の容量素子の合成容量を変更することによりアンテナ特性を最適化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１８７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されたアンテナ制御装置では、アンテナ部３７０のアンテナチューナ３７０１−１および３７０−２と、ＲＦ部３００のアンテナスイッチ３０２−１および３０２−２との間には、ＲＦ信号を伝搬させる伝送線路が配置されており、当該伝送線路が有する寄生インダクタンスが存在する。このため、ダイプレクサ３０１からアンテナスイッチおよびデュプレクサ側を見た場合の複素インピーダンスとアンテナ側を見た場合の複素インピーダンスとの整合をとる場合、アンテナチューナ３７０−２の並列容量成分だけでなく上記伝送線路の寄生インダクタンスが整合成分として付加される。これにより、ＣＡモードおよび非ＣＡモードにおいて、アンテナスイッチ３０２−１および３０２−２により選択されたＬＴＥバンドの組み合わせの変化に対応して、アンテナチューナ３７０−２を用いて精度よくインピーダンス整合をとることは困難である。また、上記寄生インダクタンスの補償をするためにアンテナチューナ３７０−１を直列付加した場合には、アンテナチューナ３７０−１の追加による伝送線路上の寄生抵抗により伝搬損失が増大するという問題が発生する。【０００９】
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、異なる周波数帯域の複数の受信信号または複数の送信信号を同時に使用する状態、および、当該複数の受信信号または当該複数の送信信号の一部の信号を使用しない状態を選択可能なシステムにおいて、信号の伝搬損失を低減できるスイッチモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るスイッチモジュールは、無線通信用の第１周波数帯域と、当該第１周波数帯域と周波数帯域が異なる無線通信用の第２周波数帯域とを同時に用いる状態が選択可能なスイッチモジュールであって、前記第１周波数帯域の信号を選択的に通過させる第１フィルタ回路と、前記第２周波数帯域の信号を選択的に通過させる第２フィルタ回路と、インピーダンス負荷回路と、アンテナ素子に接続された共通端子、前記第１フィルタ回路の一端と接続された第１選択端子、前記第２フィルタ回路の一端と接続された第２選択端子、および前記インピーダンス負荷回路と接続された第３選択端子とを有し、前記第１選択端子および前記第２選択端子の少なくとも１つと前記共通端子との接続を切り替えるスイッチ回路とを備え、前記スイッチ回路は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の双方が選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子とを接続し、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続せず、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子のうちの一方のみとを接続し、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続する。【００１１】
これによれば、第１周波数帯域および第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択されたモードにおいてＲＦ信号を伝搬させる場合、選択された上記一方の周波数帯域を通過させるフィルタ回路とインピーダンス負荷回路とが共通端子に接続される。つまり、選択されなかった周波数帯域に対応したフィルタ回路の代わりに、第３選択端子に接続されたインピーダンス負荷回路が共通端子に接続される。このため、第１周波数帯域および第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された状態におけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、第１周波数帯域および第２周波数帯域の双方が選択された状態におけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、異なる周波数帯域の複数の受信信号または複数の送信信号を同時に使用する状態および当該複数の受信信号または当該複数の送信信号の一部の信号を使用しない状態を選択可能なシステムにおいて、いずれの状態が選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。【００１２】
また、無線通信用として使用される周波数帯域の選択情報を受け、前記スイッチ回路に前記選択情報に基づいた制御信号を出力するスイッチ制御部をさらに備え、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ回路に前記制御信号を出力することにより、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の双方が選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子とを接続させ、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続させず、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合、前記共通端子と前記第１選択端子および前記第２選択端子のうちの一方のみとを接続させ、かつ、前記共通端子と前記第３選択端子とを接続させてもよい。【００１３】
これにより、スイッチモジュールが有するスイッチ制御部が、無線通信用として使用される周波数帯域の選択情報を外部から受けることで、スイッチ回路の切り替えを行うので、スイッチモジュールの高機能化、および、制御信号の伝送配線の短縮化に伴う高速スイッチングが可能となる。【００１４】
また、前記インピーダンス負荷回路は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合に形成される、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路のうちいずれか一方のみが前記共通端子と接続されて構成された第１回路の複素インピーダンスが、前記第１周波数帯域と前記第２周波数帯域とを同時に用いる場合に形成される、前記第１フィルタ回路と前記第２フィルタ回路とが前記共通端子で束ねられて構成された第２回路の複素インピーダンスと等しくなるよう、前記第１回路の複素インピーダンスを補償する回路であってもよい。【００１５】
これによれば、第３選択端子に接続されたインピーダンス負荷回路は、上記第１回路の複素インピーダンスを上記第２回路の複素インピーダンスと等しくなるよう補償する回路である。よって、第１周波数帯域および第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、第１周波数帯域および第２周波数帯域の双方が選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。【００１６】
また、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の双方が選択された場合、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）モードで稼働し、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合、非キャリアアグリゲーション（非ＣＡ）モードで稼働してもよい。【００１７】
これによれば、伝送される信号の電力が比較的に大きなキャリアアグリゲーションの稼働において、ＣＡモードおよび非ＣＡモードのいずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となり、インピーダンスの不整合による信号の反射、特に送信信号の反射を低減することが可能となる。【００１８】
また、前記スイッチモジュールは、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域を含むｎ（ｎは２以上の自然数）個の周波数帯域のそれぞれの信号を選択的に通過させる、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路を含むｎ個のフィルタ回路のうち、少なくとも２つのフィルタ回路を同時に用いることが可能であり、前記ｎ個のフィルタ回路と、前記インピーダンス負荷回路を含むｍ（ｍは１以上の自然数）個のインピーダンス負荷回路とを備え、前記スイッチ回路は、１個の前記共通端子と、前記ｎ個の周波数帯域に対応して設けられた前記ｎ個のフィルタ回路のそれぞれに接続されたｎ個の選択端子と、前記ｍ個のインピーダンス負荷回路のそれぞれに接続されたｍ個の選択端子とを有し、前記スイッチ回路は、前記ｎ個のフィルタ回路が選択された場合、前記共通端子と前記ｎ個のフィルタ回路に対応した前記ｎ個の選択端子とを接続し、かつ、前記共通端子と前記ｍ個のインピーダンス負荷回路に対応した前記ｍ個の選択端子とを接続せず、（ｎ−１）個以下のフィルタ回路が選択された場合、前記共通端子と前記（ｎ−１）個以下のフィルタ回路に対応した（ｎ−１）個以下の選択端子とを接続し、かつ、前記（ｎ−１）個以下のフィルタ回路が前記共通端子で束ねられて構成された第３回路の複素インピーダンスが、前記ｎ個のフィルタ回路が前記共通端子で束ねられて構成された第４回路の複素インピーダンスと等しくなるよう、前記ｍ個のインピーダンス負荷回路の少なくとも１つと選択端子とを接続してもよい。【００１９】
これによれば、ｎ個の周波数帯域域のうち（ｎ−１）個以下の周波数帯域が選択されたモードにおいてＲＦ信号を伝搬させる場合、選択された（ｎ−１）個以下の周波数帯域を通過させる（ｎ−１）個以下のフィルタ回路とｍ個のインピーダンス負荷回路の少なくとも１つとが共通端子で束ねられる。つまり、選択されなかった周波数帯域に対応したフィルタ回路の代わりに、上記ｍ個の選択端子に接続されたｍ個のインピーダンス負荷回路の少なくとも１つが共通端子に接続される。このため、（ｎ−１）個以下の周波数帯域が選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、ｎ個の周波数帯域が選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、異なる周波数帯域の複数の受信信号または複数の送信信号を同時に使用する状態および当該複数の受信信号または当該複数の送信信号をそれぞれ一部を使用しない状態を選択可能なシステムにおいて、いずれの状態が選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。【００２０】
また、ｎ個の周波数帯域域のうち選択された周波数帯域の組み合わせにより、ｍ個のインピーダンス負荷回路のうちから接続する２以上のインピーダンス負荷回路を可変選択することが可能となる。この可変選択により、インピーダンス補償のための合成容量を可変させることが可能となる。さらに、ｍ個のインピーダンス負荷回路をｍ個の選択端子に対応して配置することで、ｍ個の選択端子のうち共通端子と接続される選択端子を複数選択することにより、ｍ通りより多い補償用インピーダンスを実現できる。よって、インピーダンス負荷回路の配置数および配置領域を低減できるので、スイッチモジュールの省面積化が可能となる。【００２１】
また、前記インピーダンス負荷回路は、容量素子で構成されていてもよい。【００２２】
インピーダンス負荷回路が容量素子で構成されている場合、ＲＦ信号の通過特性を最適化するには、インピーダンス整合に寄与しないインダクタンス成分を極力排除することが望ましい。この観点から、本構成によれば、インピーダンス負荷回路は、スイッチ回路の選択端子と直接接続されているので、選択されたフィルタ回路とインピーダンス負荷回路との間の配線を短くすることができるので、不要なインダクタンス成分が付加されない。よって、異なる周波数帯域の複数の受信信号または複数の送信信号を同時に使用する状態および当該複数の受信信号または当該複数の送信信号のそれぞれ一部の信号を使用しない状態を選択可能なシステムにおいて、インピーダンス負荷回路の容量素子により、アンテナ素子とフィルタ回路とのインピーダンス整合を高精度にとることが可能となり、信号の伝搬損失を効果的に低減することが可能となる。【００２３】
また、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の通過帯域外の複素インピーダンスは、容量性であってもよい。【００２４】
これによれば、通過帯域外において容量性の特性を有する複素インピーダンスとなるフィルタ回路が、容量素子で構成されているインピーダンス負荷回路で、高精度に補償することが可能となる。【００２５】
また、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路は、弾性表面波フィルタ、または、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタであってもよい。【００２６】
特に、弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ、以下ＳＡＷと記す）フィルタまたはＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタの場合、通過特性の急峻性が高く、励振周波数（通過帯域）以外の周波数帯域のインピーダンスは容量性となる。よって、異なる周波数帯域の複数の受信信号または複数の送信信号を同時に使用する状態および当該複数の受信信号または当該複数の送信信号のそれぞれ一部の信号を使用しない状態を選択可能なシステムにおいて、いずれの状態が選択された場合であっても、容量性の複素インピーダンスを、容量素子で構成されているインピーダンス負荷回路で、高精度かつ容易に補償することが可能となる。【００２７】
また、前記容量素子は、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の少なくとも一方と、同一チップで形成されていてもよい。【００２８】
これにより、インピーダンス負荷回路の容量素子を、インピーダンスを補償する対象であるフィルタ回路を構成する容量成分と同一のプロセスにて作製できるため、インピーダンス負荷回路およびフィルタ回路の容量素子の線幅および膜厚などのばらつき方向が一致する。よって、インピーダンス負荷回路を高精度に形成することが可能となる。【００２９】
また、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路は、圧電基板と当該圧電基板の上に形成された櫛形電極とで構成された弾性表面波フィルタであり、前記容量素子は、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の少なくとも一方を構成する前記圧電基板上に形成された櫛形電極で構成されており、前記圧電基板上に形成された、前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路の少なくとも一方を構成する前記櫛形電極の配置方向と、前記容量素子を構成する前記櫛形電極の配置方向とは異なってもよい。【００３０】
これにより、インピーダンス負荷回路とフィルタ回路とが同一チップで形成されるので、スイッチモジュールの小型化が可能となる。また、同一チップ上に形成されたＳＡＷフィルタの櫛形電極の配置方向とインピーダンス負荷回路の櫛形電極の配置方向とを異ならせているので、櫛形電極での不要な励振を抑えることが可能となる。よって、ＳＡＷフィルタおよび容量素子の信号が干渉して電気特性が劣化することを抑制できる。【００３１】
また、前記容量素子は、前記スイッチ回路を含む１つのチップに内蔵されていてもよい。【００３２】
これにより、インピーダンス負荷回路とスイッチ回路との接続点である選択端子を削減できる。つまり、スイッチ回路が有する外部接続端子を削減できる。よって、スイッチモジュールの小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係るスイッチモジュールによれば、異なる周波数帯域の複数の受信信号または複数の送信信号を同時に使用する状態および当該複数の受信信号または当該複数の送信信号のそれぞれ一部の信号を使用しない状態を選択可能なシステムにおいて、信号の伝搬損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態１に係るスイッチモジュールの非ＣＡモードにおける回路構成図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施の形態１に係るスイッチモジュールのＣＡモードにおける回路構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、比較例に係るスイッチモジュールの非ＣＡモードにおける回路構成図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、比較例に係るスイッチモジュールのＣＡモードにおける回路構成図である。
【図３】図３は、実施の形態１および比較例に係るスイッチモジュールのＣＡモードにおけるスミスチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１に係るスイッチモジュールの非ＣＡモードにおけるスミスチャートである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、比較例に係るスイッチモジュールの非ＣＡモードにおけるスミスチャートである。
【図５】図５は、非ＣＡモードにおける実施の形態１および比較例に係るスイッチモジュールのインピーダンス比較を示すスミスチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１および比較例に係るスイッチモジュールの定在波比の比較を示すグラフである。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例に係るスイッチモジュールの構成図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施の形態２に係るスイッチモジュールの非ＣＡモードにおける回路構成図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施の形態２に係るスイッチモジュールのＣＡモードにおける回路構成図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施の形態３に係るスイッチモジュールの接続状態１における回路構成図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施の形態３に係るスイッチモジュールの接続状態２における回路構成図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、実施の形態３に係るスイッチモジュールの接続状態３における回路構成図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、実施の形態３に係るスイッチモジュールの接続状態４における回路構成図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、特許文献１に記載されたＲＦ部の内部構成の一部を示すブロック図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、特許文献１に記載されたアンテナ部の内部構成の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、実施の形態およびその図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、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。以下の実施の形態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。
【００３６】
（実施の形態１）
［１．１  スイッチモジュールの回路構成］
図１Ａは、実施の形態１に係るスイッチモジュール１の非ＣＡモードにおける回路構成図である。また、図１Ｂは、実施の形態１に係るスイッチモジュール１のＣＡモードにおける回路構成図である。図１Ａおよび図１Ｂには、実施の形態１に係るスイッチモジュール１と、アンテナ素子２と、受信信号増幅回路４Ａおよび４Ｂと、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）３とが示されている。スイッチモジュール１、アンテナ素子２、受信信号増幅回路４Ａおよび４Ｂは、例えば、マルチモード／マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される。
【００３７】
スイッチモジュール１は、マルチバンドおよびマルチモード対応の無線通信システムにおいて、アンテナ素子２と受信信号増幅回路４Ａおよび４Ｂとの間に配置されている。スイッチモジュール１は、複数の周波数帯域から選択された１以上の周波数帯域の受信信号を伝搬する信号経路とアンテナ素子２との接続を切り替える高周波スイッチモジュールである。スイッチモジュール１には、マルチモード／マルチバンドに対応すべく、複数の周波数帯域を搬送波として無線信号を受信するための信号経路が複数設けられている。さらに、スイッチモジュール１は、キャリアアグリゲーション（ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ  Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）方式および非ＣＡ方式により無線信号を受信する場合に、高周波受信信号の最適な通過特性を得るための信号経路を切り替える回路である。
【００３８】
スイッチモジュール１は、アンテナ整合回路１１と、アンテナスイッチ１２と、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂと、インピーダンス負荷回路１４とを備える。
【００３９】
フィルタ１３Ａは、第１周波数帯域の高周波（ＲＦ）受信信号を選択的に伝搬させる第１フィルタ回路である。第１周波数帯域は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格のＢａｎｄ１（受信帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）が例示される。
【００４０】
フィルタ１３Ｂは、第１周波数帯域よりも低周波側である第２周波数帯域のＲＦ受信信号を選択的に伝搬させる第２フィルタ回路である。第２周波数帯域は、例えば、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ３（受信帯域：１８０５−１８８０ＭＨｚ）が例示される。
【００４１】
インピーダンス負荷回路１４は、例えば、容量素子で構成され、フィルタ１３Ａまたはフィルタ１３Ｂの容量性の複素インピーダンスに相当する複素インピーダンスを有する回路である。
【００４２】
アンテナスイッチ１２は、アンテナ素子２に接続された共通端子１２ｃ、フィルタ１３Ａの一端と接続された選択端子１２ｓ１（第１選択端子）、フィルタ１３Ｂの一端と接続された選択端子１２ｓ２（第２選択端子）、およびインピーダンス負荷回路１４の一端と接続された選択端子１２ｓ３（第３選択端子）を有するスイッチ回路である。アンテナスイッチ１２は、上記構成により、選択端子１２ｓ１および１２ｓ２の少なくとも１つと共通端子１２ｃとの接続を切り替える。
【００４３】
図１Ａに示されたスイッチモジュール１の回路構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域のうち、第１周波数帯域がＲＦ受信信号を伝搬する帯域として選択された場合の接続状態１を表している。接続状態１は、単一の周波数帯域のみが選択された非ＣＡモードに相当する。図１Ａに示すように、接続状態１（非ＣＡ）では、アンテナスイッチ１２は、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ１とを接続し、かつ、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ３とを接続する。これにより、接続状態１では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ１２、フィルタ１３Ａおよびインピーダンス負荷回路１４が接続されて構成された第１回路が形成される。
【００４４】
図１Ｂに示されたスイッチモジュール１の回路構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域の双方がＲＦ受信信号を同時に伝搬する帯域として選択された場合の接続状態２を表している。接続状態２は、複数の周波数帯域が同時選択されたＣＡモードに相当する。図１Ｂに示すように、接続状態２（ＣＡ）では、アンテナスイッチ１２は、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ１とを接続し、かつ、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ２とを接続する。これにより、接続状態２では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ１２、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂが接続されて構成された第２回路が形成される。
【００４５】
ここで、インピーダンス負荷回路１４は、上記第１回路において共通端子１２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスが、上記第２回路において共通端子１２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスと等しくなるよう、第１回路の複素インピーダンスを補償する回路となっている。例えば、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタである場合、インピーダンス負荷回路１４は、フィルタ１３Ｂの第１周波数帯域における等価容量値を有する容量素子で構成される。
【００４６】
つまり、選択されなかった第２周波数帯域に対応したフィルタ１３Ｂの代わりに、選択端子１２ｓ３に接続されたインピーダンス負荷回路１４が共通端子１２ｃに接続される。このため、第１周波数帯域のみが選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、第１周波数帯域および第２周波数帯域の双方が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【００４７】
例えば、第１周波数帯域がＢａｎｄ１および第２周波数帯域がＢａｎｄ３であるシステムにおいて、Ｂａｎｄ１のみが選択された非ＣＡモードの場合に共通端子１２ｃからフィルタ回路側を見た複素インピーダンスが、Ｂａｎｄ１およびＢａｎｄ３の双方が選択されたＣＡモードの場合に共通端子１２ｃからフィルタ回路側を見た複素インピーダンスと等しくなるよう、第１周波数帯域であるＢａｎｄ１の周波数帯域におけるＢａｎｄ３のフィルタ１３Ｂの等価容量と同程度の容量（０．８ｐＦ）を有する容量素子をインピーダンス負荷回路１４の構成とすればよい。なお、本実施の形態では、非ＣＡモードとして第１周波数帯域のみが選択された場合を例示したが、本実施の形態に係るスイッチモジュール１は、非ＣＡモードとして第２周波数帯域のみが選択されるシステムにも適用可能である。この場合には、第２周波数帯域のみが選択される非ＣＡモードの場合には、インピーダンス負荷回路１４は、フィルタ１３Ａの第２周波数帯域における等価容量値を有する容量素子で構成されればよい。
【００４８】
なお、本実施の形態に係るスイッチモジュール１は、無線通信用として使用される第１の周波数帯域および第２の周波数帯域の選択情報を受け、アンテナスイッチ１２に当該選択情報に基づいた制御信号を出力するスイッチ制御部を備えてもよい。この場合、スイッチ制御部は、アンテナスイッチ１２に制御信号を出力することにより、第１周波数帯域および第２周波数帯域のうちいずれか一方のみが選択された場合、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ１および１２ｓ２のうちの一方のみとを接続させ、かつ、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ３とを接続させる。これにより、スイッチモジュール１が有するスイッチ制御部が、上記選択情報を外部から受けることでアンテナスイッチ１２の切り替えを行うので、スイッチモジュール１の高機能化および制御信号の伝送配線の短縮化に伴う高速スイッチングが可能となる。
【００４９】
あるいは、スイッチ制御部は、スイッチモジュール１に含まれなくてもよく、ＲＦ信号処理回路３、または、ＲＦ信号処理回路３の後段に接続されるベースバンド信号処理回路に含まれていてもよい。
【００５０】
［１．２  比較例に係るスイッチモジュールの回路構成］
図２Ａは、比較例に係るスイッチモジュール５０の非ＣＡモードにおける回路構成図である。また、図２Ｂは、比較例に係るスイッチモジュール５０の異なる周波数帯域の複数の受信信号または複数の送信信号を１つの通信信号として同時に使用する状態ＣＡモードにおける回路構成図である。図２Ａおよび図２Ｂには、比較例に係るスイッチモジュール５０と、アンテナ素子２と、受信信号増幅回路４Ａおよび４Ｂと、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３とが示されている。
【００５１】
本比較例に係るスイッチモジュール５０は、実施の形態１に係るスイッチモジュール１と比較して、インピーダンス負荷回路の配置構成が異なる。以下、スイッチモジュール５０について、スイッチモジュール１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５２】
スイッチモジュール５０は、アンテナ整合回路５１および５５と、アンテナスイッチ５２および５４と、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂとを備える。
【００５３】
アンテナスイッチ５４は、アンテナ素子２に接続された共通端子５４ｃ、アンテナスイッチ５２の共通端子５２ｃと接続された選択端子５４ｓ１、およびアンテナ整合回路５５と接続された選択端子５４ｓ２を有するスイッチ回路である。アンテナスイッチ５４は、上記構成により、アンテナ整合回路５５とアンテナ素子２との接続および非接続を切り替える。
【００５４】
アンテナ整合回路５５は、例えば、容量素子で構成され、フィルタ１３Ａまたはフィルタ１３Ｂの容量性の複素インピーダンスに相当する複素インピーダンスを有する回路である。
【００５５】
アンテナスイッチ５２は、アンテナスイッチ５４に接続された共通端子５２ｃ、フィルタ１３Ａの一端と接続された選択端子５２ｓ１、およびフィルタ１３Ｂの一端と接続された選択端子５２ｓ２を有するスイッチ回路である。アンテナスイッチ５２は、上記構成により、選択端子５２ｓ１および選択端子５２ｓ２の少なくとも１つと共通端子５２ｃとの接続を切り替える。
【００５６】
図２Ａに示されたスイッチモジュール５０の回路構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域のうち、第１周波数帯域がＲＦ受信信号を伝搬する帯域として選択された場合の接続状態１を表している。図２Ａに示すように、接続状態１（非ＣＡ）では、アンテナスイッチ５２は、共通端子５２ｃと選択端子５２ｓ１とを接続する。また、アンテナスイッチ５４は、共通端子５４ｃと選択端子５４ｓ１とを接続し、かつ、共通端子５４ｃと選択端子５４ｓ２とを接続する。これにより、接続状態１では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ５４および５２、フィルタ１３Ａおよびアンテナ整合回路５５が接続されて構成された第１比較回路が形成される。
【００５７】
図２Ｂに示されたスイッチモジュール５０の回路構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域の双方がＲＦ受信信号を同時に伝搬する帯域として選択された場合の接続状態２を表している。図１Ｂに示すように、接続状態２（ＣＡ）では、アンテナスイッチ５２は、共通端子５２ｃと選択端子５２ｓ１とを接続し、かつ、共通端子５２ｃと選択端子５２ｓ２とを接続する。また、アンテナスイッチ５４は、共通端子５４ｃと選択端子５４ｓ１とを接続する。これにより、接続状態２では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ５４および５２、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂが接続されて構成された第２比較回路が形成される。
【００５８】
ここで、アンテナ整合回路５５は、上記第１比較回路において共通端子５２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスが、上記第２比較回路において共通端子５２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスと等しくなるよう、第１比較回路の複素インピーダンスを補償する回路となっている。例えば、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタである場合、アンテナ整合回路５５は、フィルタ１３Ｂの第１周波数帯域における等価容量値を有する容量素子で構成される。
【００５９】
しかしながら、本比較例に係るスイッチモジュール５０の構成では、共通端子５２ｃとアンテナ整合回路５５との間に、アンテナスイッチ５４およびアンテナスイッチ５４とスイッチ５２とを接続する伝送線路が介在する。このため、アンテナスイッチ５２とアンテナ整合回路５５との間には、フィルタ１３Ｂの第１周波数帯域における等価容量と無関係な寄生インダクタンス成分等が発生する。このため、共通端子５２ｃからフィルタ回路側を見た場合の複素インピーダンスとアンテナ素子２側を見た場合の複素インピーダンスとの整合をとる場合、アンテナ整合回路５５の並列容量成分だけでなく上記伝送線路の寄生インダクタンス等が整合成分として付加される。これにより、ＣＡモードおよび非ＣＡモードにおいて、アンテナスイッチ５２により選択された周波数帯域の組み合わせの変化に対応して、アンテナ整合回路５５を用いて精度よくインピーダンス整合をとることは困難である。また、上記寄生インダクタンスの補償をするためにアンテナスイッチ５２と５４との間に別のアンテナ整合回路を直列付加することも可能であるが、この場合には、直列付加されたアンテナ整合回路の追加による伝送線路上の寄生抵抗により伝搬損失が増大するという問題が発生する。
【００６０】
［１．３  実施の形態および比較例に係るスイッチモジュールの特性比較］
図３は、実施の形態１および比較例に係るスイッチモジュールのＣＡモードにおけるスミスチャートである。同図のスミスチャートには、図１Ｂに示された実施の形態１に係るスイッチモジュール１のＣＡモードにおける、共通端子１２ｃからフィルタ側を見た場合のインピーダンスと、図２Ｂに示された比較例に係るスイッチモジュール５０のＣＡモードにおける、共通端子５４ｃからフィルタ側を見た場合のインピーダンスとが示されている。ここで、図３では、スイッチモジュール１の上記インピーダンス特性と、スイッチモジュール５０の上記インピーダンス特性とは一致している。つまり、実施の形態１に係るスイッチモジュール１において、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂの双方が接続され、かつ、インピーダンス負荷回路１４が接続されていない第２回路と、比較例に係るスイッチモジュール５０において、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂの双方が接続され、かつ、アンテナ整合回路５５が接続されていない第２比較回路とは等価な回路となっている。
【００６１】
図４Ａは、実施の形態１に係るスイッチモジュール１の非ＣＡモードにおけるスミスチャートである。また、図４Ｂは、比較例に係るスイッチモジュール５０の非ＣＡモードにおけるスミスチャートである。また、図５は、非ＣＡモードにおける実施の形態１に係るスイッチモジュール１および比較例に係るスイッチモジュール５０のインピーダンス比較を示すスミスチャートである。
【００６２】
図４Ｂおよび図５に示すように、比較例に係るスイッチモジュール５０の非ＣＡモードにおける、共通端子５４ｃからフィルタ側を見た場合の第１周波数帯域の複素インピーダンス（図４Ｂの実線部分、図５の太破線部分）は、図３に示されたＣＡモードにおける第１周波数帯域の複素インピーダンス（実線部分）よりも高インピーダンス側へシフトしている。非ＣＡモードでの上記インピーダンスのシフトは、共通端子５２ｃからフィルタ回路側を見た場合の複素インピーダンスとアンテナ素子２側を見た場合の複素インピーダンスとが、アンテナスイッチ５２とアンテナ整合回路５５との間に存在する寄生インダクタンス成分等により精度よく整合されないことによるものである。
【００６３】
これに対して、図４Ａおよび図５に示すように、実施の形態１に係るスイッチモジュール１の非ＣＡモードにおける、共通端子１２ｃからフィルタ側を見た場合の第１周波数帯域の複素インピーダンス（図４Ａの実線部分、図５の実線部分）は、図３に示されたＣＡモードにおける第１周波数帯域の複素インピーダンスと、略一致している。
【００６４】
図６は、実施の形態１および比較例に係るスイッチモジュールの定在波比の比較を示すグラフである。同図には、接続状態１（非ＣＡモード）における実施の形態１および比較例に係るスイッチモジュールの第１周波数帯域における定在波比の比較と、接続状態２（ＣＡモード）における実施の形態１および比較例に係るスイッチモジュールの第２周波数帯域における定在波比が示されている。同図は、実施に形態１に係るスイッチモジュール１と比較例に係るスイッチモジュール５０との第１周波数帯域におけるインピーダンス特性の差異を明確に示すものである。つまり、接続状態１（非ＣＡモード）において、実施の形態１に係るスイッチモジュール１の第１周波数帯域における定在波比は、比較例に係るスイッチモジュール５０の第１周波数帯域における定在波比よりも小さいことが明確に解る。
【００６５】
以上、本実施の形態に係るスイッチモジュール１では、第１周波数帯域が選択された非ＣＡモードにおいて、選択されなかった第２周波数帯域に対応したフィルタ１３Ｂの代わりに、第３選択端子に接続されたインピーダンス負荷回路１４が共通端子１２ｃに接続される。このため、上記比較例と比較して、非ＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、ＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【００６６】
なお、上述したように、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂの複素インピーダンスは、容量性であってもよい。これによれば、容量性のフィルタ回路が有する複素インピーダンスを、インピーダンス負荷回路１４を容量素子で構成することにより、寄生インダクタンス成分を排除して高精度に補償することが可能となる。
【００６７】
例えば、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタである場合、通過特性の急峻性が高く、励振周波数（通過帯域）以外の周波数帯域のインピーダンスは容量性となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタが有する容量性の複素インピーダンスを、容量素子で構成されているインピーダンス負荷回路１４で、高精度かつ容易に補償することが可能となる。
【００６８】
また、上述したように、インピーダンス負荷回路１４は、容量素子で構成されていることが好ましい。インピーダンス負荷回路１４が容量素子で構成されている場合、ＲＦ信号の通過特性を最適化するには、インピーダンス整合に寄与しないインダクタンス成分を極力排除することが望ましい。この観点から、本実施の形態の構成によれば、インピーダンス負荷回路１４は、スイッチ回路の選択端子１２ｓ３と直接接続されているので、選択されたフィルタ回路とインピーダンス負荷回路１４との間の共通端子１２ｃを介した配線を短くすることができるので、不要なインダクタンス成分が付加されない。よって、アンテナ素子２とフィルタ回路とのインピーダンス整合を高精度にとることが可能となり、信号の伝搬損失を効果的に低減することが可能となる。
【００６９】
本実施の形態に係るスイッチモジュール１は、複数のフィルタを、アンテナスイッチ１２を介して束ね（並列）接続する構成である。そして、特定の使用状態の場合に、一部のフィルタの接続を切り、同時にインピーダンス負荷回路１４のダミー容量を接続して、束ね接続点である共通端子１２ｃのインピーダンス変化を抑えた構成としている。また、比較例と比較すると、上記ダミー容量が束ね接続点（共通端子１２ｃ）よりもフィルタ側に配置される構成となっている。
【００７０】
特に、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂが容量性のフィルタ素子である場合、選択フィルタの通過帯域において、非選択フィルタは容量として機能する。ここで、非ＣＡモードおよびＣＡモードの切り替えにより、並列接続されるフィルタの個数が変わると、フィルタの容量成分が変化するため、束ね接続点のインピーダンスが変化してしまう。本実施の形態では、束ね状態で接続されていた（ＣＡモードでの）フィルタの容量と同程度の容量となるよう、容量素子をインピーダンス負荷回路１４によりダミー接続させることで、フィルタの束ね接続状態を変えても、束ね接続点（共通端子１２ｃ）の複素インピーダンスの変化を抑制することができる。このため、フィルタ回路の反射特性および通過特性の劣化を抑制できる。
【００７１】
なお、インピーダンス負荷回路１４は、容量素子の他に、誘導素子などの他の回路素子が付加されていてもよい。
【００７２】
［１．４  インピーダンス負荷回路の構成］
なお、インピーダンス負荷回路１４は、アンテナスイッチ１２ならびにフィルタ１３Ａおよび１３Ｂの少なくともいずれか１つのチップに内蔵されていてもよい。これにより、スイッチモジュール１を小型化することが可能となる。
【００７３】
特に、インピーダンス負荷回路１４が容量素子で構成されている場合には、当該容量素子は、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂの少なくとも一方と、同一チップで形成されていてもよい。これにより、インピーダンス負荷回路１４の容量素子を、インピーダンスを補償する対象であるフィルタ１３Ａまたは１３Ｂを構成する容量成分と同一のプロセスにて作製できるため、インピーダンス負荷回路１４およびフィルタ回路の容量素子の線幅および膜厚などのばらつき方向が一致する。よって、インピーダンス負荷回路１４を高精度に形成することが可能となる。
【００７４】
図７は、実施の形態１の変形例に係るスイッチモジュール１Ａの構成図である。同図に示されたスイッチモジュール１Ａは、実施の形態１に係るスイッチモジュール１と比較して、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂ、ならびに、インピーダンス負荷回路１４がチップ２０で１チップ化されている点が構成として異なる。
【００７５】
図７の下段に示すように、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂ、ならびにインピーダンス負荷回路１４の容量素子は、共通の圧電基板２１に形成されている。圧電基板２１の表面には、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：櫛形）電極が形成されている。フィルタ１３Ａは、例えば、圧電基板２１とＩＤＴ電極とで形成された３つの直列共振子１３１ｓおよび２つの並列共振子１３１ｐで構成されたラダー型の弾性表面波フィルタである。フィルタ１３Ｂは、例えば、圧電基板２１とＩＤＴ電極とで形成された３つの直列共振子１３２ｓおよび２つの並列共振子１３２ｐで構成されたラダー型の弾性表面波フィルタである。
【００７６】
インピーダンス負荷回路１４の容量素子は、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂを構成する圧電基板２１上に形成されたＩＤＴ電極で構成されている。ここで、圧電基板２１上に形成されたフィルタ１３Ａおよび１３Ｂを構成するＩＤＴ電極の配置方向と、インピーダンス負荷回路１４の容量素子を構成するＩＤＴ電極の配置方向とは異なっていることが好ましい。本変形例では、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂを構成するＩＤＴ電極の配置方向と、上記容量素子を構成するＩＤＴ電極の配置方向とは９０度異なっている。つまり、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂを構成するＩＤＴ電極における高周波信号の伝搬方向と、上記容量素子を構成するＩＤＴ電極の並び方向とが異なっている。
【００７７】
これにより、インピーダンス負荷回路１４とフィルタ回路とが同一チップ２０で形成されるので、スイッチモジュール１Ａの小型化が可能となる。また、同一チップ２０上に形成されたフィルタ回路のＩＤＴ電極の配置方向とインピーダンス負荷回路１４のＩＤＴ電極の配置方向とを異ならせているので、ＩＤＴ電極での不要な励振を抑えることができ、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂと容量素子との信号が干渉して電気特性が劣化してしまうことを抑制することが可能となる。
【００７８】
なお、本変形例では、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂ、ならびに、インピーダンス負荷回路１４を１チップ化したが、これに限らず、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂのいずれか一方のみとインピーダンス負荷回路１４とを１チップ化してもよい。これによっても、スイッチモジュールを小型化することが可能となる。
【００７９】
また、インピーダンス負荷回路１４の容量素子は、上記のように、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂが形成される圧電基板２１上に形成されるのではなく、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂを収容するパッケージ内部に形成されてもよい。あるいは、上記容量素子自体をＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）部品として構成してもよい。
【００８０】
なお、図示していないが、インピーダンス負荷回路１４の容量素子は、アンテナスイッチ１２を含む１つのチップに内蔵されていてもよい。これにより、インピーダンス負荷回路１４とアンテナスイッチ１２との接続点である選択端子１２ｓ３を削減できる。つまり、アンテナスイッチ１２が有する外部接続端子を削減できる。よって、スイッチモジュールの小型化が可能となる。また、アンテナスイッチ１２は、通常、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で構成されるため、この場合には、上記容量素子も同じＣＭＯＳプロセスで構成できる。これにより、スイッチモジュールを安価に製造することが可能となる。
【００８１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、アンテナスイッチ１２が、受信信号を通過させる複数の信号経路を切り替える構成を説明したが、本実施の形態では、受信信号および送信信号の双方を通過させる複数の信号経路を切り替える構成について説明する。
【００８２】
［２．１  スイッチモジュールの回路構成］
図８Ａは、実施の形態２に係るスイッチモジュール１Ｂの非ＣＡモードにおける回路構成図である。また、図８Ｂは、実施の形態２に係るスイッチモジュール１ＢのＣＡモードにおける回路構成図である。図８Ａおよび図８Ｂには、実施の形態２に係るスイッチモジュール１Ｂと、アンテナ素子２と、送信信号増幅回路４Ａｔおよび４Ｂｔと、受信信号増幅回路４Ａｒおよび４Ｂｒと、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３とが示されている。スイッチモジュール１Ｂ、アンテナ素子２、送信信号増幅回路４Ａｔおよび４Ｂｔ、ならびに、受信信号増幅回路４Ａｒおよび４Ｂｒは、例えば、マルチモード／マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される。
【００８３】
スイッチモジュール１Ｂは、マルチバンドおよびマルチモード対応の無線通信システムにおいて、アンテナ素子２と送信信号増幅回路４Ａｔおよび４Ｂｔならびに受信信号増幅回路４Ａｒおよび４Ｂｒとの間に配置されている。スイッチモジュール１Ｂは、複数の周波数帯域から選択された１以上の周波数帯域の送受信信号を伝搬する信号経路とアンテナ素子２との接続を切り替える高周波スイッチモジュールである。スイッチモジュール１Ｂには、マルチモード／マルチバンドに対応すべく、複数の周波数帯域を搬送波として無線信号を送受信するための信号経路が複数設けられている。さらに、スイッチモジュール１Ｂは、ＣＡ方式および非ＣＡ方式により無線信号を送受信する場合に、ＲＦ送受信信号の最適な通過特性を得るための信号経路を切り替える回路である。
【００８４】
スイッチモジュール１は、アンテナ整合回路１１と、アンテナスイッチ１２と、送信フィルタ２３Ａｔおよび２３Ｂｔと、受信フィルタ２３Ａｒおよび２３Ｂｒと、インピーダンス負荷回路１４Ｂとを備える。
【００８５】
本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｂは、実施の形態１に係るスイッチモジュール１と比較して、受信信号を伝搬する複数の信号経路の代わりに、送受信信号を伝搬する複数の信号経路が設けられている点が構成として異なる。以下、本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｂについて、実施の形態１に係るスイッチモジュール１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００８６】
送信フィルタ２３Ａｔは、第１周波数帯域のＲＦ送信信号を選択的に伝搬させるフィルタ回路である。また、受信フィルタ２３Ａｒは、第１周波数帯域のＲＦ受信信号を選択的に伝搬させるフィルタ回路である。送信フィルタ２３Ａｔおよび受信フィルタ２３Ａｒは、固定配線で束ねられることにより、第１フィルタ回路であるデュプレクサ２３Ａを構成している。デュプレクサ２３Ａは、第１周波数帯域のＲＦ送信信号と第１周波数帯域のＲＦ受信信号とを、周波数分割複信（ＦＤＤ）方式により同時に通過させることが可能である。第１周波数帯域は、例えば、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ１（送信帯域：１９２０−１９８０ＭＨｚ：受信帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）が例示される。
【００８７】
送信フィルタ２３Ｂｔは、第２周波数帯域のＲＦ送信信号を選択的に伝搬させるフィルタ回路である。また、受信フィルタ２３Ｂｒは、第２周波数帯域のＲＦ受信信号を選択的に伝搬させるフィルタ回路である。送信フィルタ２３Ｂｔおよび受信フィルタ２３Ｂｒは、固定配線で束ねられることにより、第２フィルタ回路であるデュプレクサ２３Ｂを構成している。デュプレクサ２３Ｂは、第２周波数帯域のＲＦ送信信号と第２周波数帯域のＲＦ受信信号とを、ＦＤＤ方式により同時に通過させることが可能である。第２周波数帯域は、例えば、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ３（送信帯域：１７１０−１７８５ＭＨｚ：受信帯域：１８０５−１８８０ＭＨｚ）が例示される。
【００８８】
インピーダンス負荷回路１４Ｂは、例えば、容量素子で構成され、デュプレクサ２３Ａまたはデュプレクサ２３Ｂが有する容量性の複素インピーダンスに相当する複素インピーダンスを有する回路である。
【００８９】
アンテナスイッチ１２は、アンテナ素子２に接続された共通端子１２ｃ、デュプレクサ２３Ａのアンテナ側端子と接続された選択端子１２ｓ１（第１選択端子）、デュプレクサ２３Ｂのアンテナ側端子と接続された選択端子１２ｓ２（第２選択端子）、およびインピーダンス負荷回路１４Ｂの一端と接続された選択端子１２ｓ３（第３選択端子）を有するスイッチ回路である。アンテナスイッチ１２は、上記構成により、選択端子１２ｓ１および選択端子１２ｓ２の少なくとも１つと共通端子１２ｃとの接続を切り替える。
【００９０】
図８Ａに示されたスイッチモジュール１Ｂの回路構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域のうち、第１周波数帯域がＲＦ送受信信号を伝搬する帯域として選択された場合の接続状態１を表している。接続状態１は、単一の周波数帯域のみが選択された非ＣＡモードに相当する。図８Ａに示すように、接続状態１（非ＣＡ）では、アンテナスイッチ１２は、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ１とを接続し、かつ、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ３とを接続する。これにより、接続状態１では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ１２、デュプレクサ２３Ａおよびインピーダンス負荷１４Ｂが接続されて構成された第１回路が形成される。
【００９１】
図８Ｂに示されたスイッチモジュール１Ｂの回路構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域の双方がＲＦ送受信信号を同時に伝搬する帯域として選択された場合の接続状態２を表している。接続状態２は、複数の周波数帯域が同時選択されたＣＡモードに相当する。図８Ｂに示すように、接続状態２（ＣＡ）では、アンテナスイッチ１２は、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ１とを接続し、かつ、共通端子１２ｃと選択端子１２ｓ２とを接続する。これにより、接続状態２では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ１２、デュプレクサ２３Ａおよび２３Ｂが接続されて構成された第２回路が形成される。
【００９２】
ここで、インピーダンス負荷回路１４Ｂは、上記第１回路において共通端子１２ｃからデュプレクサ側を見た複素インピーダンスが、上記第２回路において共通端子１２ｃからデュプレクサ側を見た複素インピーダンスと等しくなるよう、第１回路の複素インピーダンスを補償する回路となっている。例えば、デュプレクサ２３Ａおよび２３Ｂが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタを用いたデュプレクサである場合、インピーダンス負荷回路１４Ｂは、フィルタ２３Ｂｔおよびフィルタ２３Ｂｒの第１周波数帯域における等価合成容量値を有する容量素子で構成される。
【００９３】
つまり、選択されなかった第２周波数帯域に対応したデュプレクサ２３Ｂの代わりに、選択端子１２ｓ３に接続されたインピーダンス負荷回路１４Ｂが共通端子１２ｃに接続される。このため、第１周波数帯域のみが選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、第１周波数帯域および第２周波数帯域の双方が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【００９４】
また、インピーダンス負荷回路１４Ｂは、第１周波数帯域および第２周波数帯域の送受信信号を伝搬させる信号経路上ではなく、別途設けられているので、デュプレクサを構成する送信フィルタと受信フィルタとを結ぶ配線を固定配線とすることが可能となる。よって、送信信号と受信信号との間の位相変化および振幅ばらつきなどを抑制することが可能となる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、非ＣＡモードとして第１周波数帯域のみが選択された場合を例示したが、本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｂは、非ＣＡモードとして第２周波数帯域のみが選択されるシステムにも適用可能である。この場合には、第２周波数帯域のみが選択される非ＣＡモードの場合には、インピーダンス負荷回路１４Ｂは、デュプレクサ２３Ａの第２周波数帯域における等価容量値を有する容量素子で構成されればよい。
【００９６】
以上、本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｂでは、第１周波数帯域が選択された非ＣＡモードにおいて、選択されなかった第２周波数帯域に対応したデュプレクサ２３Ｂの代わりに、第３選択端子に接続されたインピーダンス負荷回路１４Ｂが共通端子１２ｃに接続される。このため、非ＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、ＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【００９７】
なお、上述したように、デュプレクサ２３Ａおよび１３Ｂの複素インピーダンスは、容量性であってもよい。これによれば、容量性のデュプレクサが有する複素インピーダンスを、インピーダンス負荷回路１４Ｂを容量素子で構成することにより、寄生インダクタンス成分を排除して高精度に補償することが可能となる。
【００９８】
例えば、デュプレクサ２３Ａおよび２３Ｂが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタで構成されている場合、通過特性の急峻性が高く、励振周波数（通過帯域）以外の周波数帯域のインピーダンスは容量性となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、容量性の複素インピーダンスを、容量素子で構成されているインピーダンス負荷回路１４Ｂで、高精度かつ容易に補償することが可能となる。
【００９９】
また、上述したように、インピーダンス負荷回路１４Ｂは、容量素子で構成されていることが好ましい。インピーダンス負荷回路１４Ｂが容量素子で構成されている場合、ＲＦ信号の通過特性を最適化するには、インピーダンス整合に寄与しないインダクタンス成分を極力排除することが望ましい。この観点から、本実施の形態の構成によれば、インピーダンス負荷回路１４Ｂは、スイッチ回路の選択端子１２ｓ３と直接接続されているので、選択されたデュプレクサとインピーダンス負荷回路１４Ｂとの間の共通端子１２ｃを介した配線を短くすることができるので、不要なインダクタンス成分が付加されない。よって、アンテナ素子２とデュプレクサとのインピーダンス整合を高精度にとることが可能となり、信号の伝搬損失を効果的に低減することが可能となる。
【０１００】
なお、インピーダンス負荷回路１４Ｂは、容量素子の他に、誘導素子などの他の回路素子が付加されていてもよい。
【０１０１】
（実施の形態３）
実施の形態１では、アンテナスイッチ１２が、２つの周波数帯域を切り替える構成を説明したが、本実施の形態では、アンテナスイッチ２２が３つの（３以上の）周波数帯域を切り替える構成について説明する。
【０１０２】
［３．１  スイッチモジュールの回路構成］
図９Ａは、実施の形態３に係るスイッチモジュール１Ｃの接続状態１における回路構成図である。また、図９Ｂは、実施の形態３に係るスイッチモジュール１Ｃの接続状態２における回路構成図である。また、図９Ｃは、実施の形態３に係るスイッチモジュール１Ｃの接続状態３における回路構成図である。また、図９Ｄは、実施の形態３に係るスイッチモジュール１Ｃの接続状態４における回路構成図である。図９Ａ〜図９Ｄには、実施の形態３に係るスイッチモジュール１Ｃと、アンテナ素子２と、受信信号増幅回路４Ａ、４Ｂおよび４Ｃと、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３とが示されている。スイッチモジュール１Ｃ、アンテナ素子２、受信信号増幅回路４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、例えば、マルチモード／マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される。
【０１０３】
スイッチモジュール１Ｃは、マルチバンドおよびマルチモード対応の無線通信システムにおいて、アンテナ素子２と受信信号増幅回路４Ａ、４Ｂおよび４Ｃとの間に配置されている。スイッチモジュール１Ｃは、複数の周波数帯域から選択された１以上の周波数帯域の受信信号を伝搬する信号経路とアンテナ素子２との接続を切り替える高周波スイッチモジュールである。スイッチモジュール１Ｃには、マルチモード／マルチバンドに対応すべく、複数の周波数帯域を搬送波として無線信号を受信するための信号経路が複数設けられている。さらに、スイッチモジュール１Ｃは、複数の周波数帯域を同時に１つの通信信号として使用するＣＡ方式および非ＣＡ方式により無線信号を受信する場合に、高周波受信信号の最適な通過特性を得るための信号経路を切り替える回路である。ＣＡ方式では、１つの通信信号が、複数の周波数帯域に分割した送信信号に形成される、あるいは、複数の周波数帯域に分割した受信信号に形成されるように、スイッチモジュール１Ｃが信号制御回路に接続される。スイッチモジュール１Ｃは、アンテナ整合回路１１と、アンテナスイッチ２２と、フィルタ１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃと、容量素子１４１および１４２とを備える。
【０１０４】
本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｃは、実施の形態１に係るスイッチモジュール１と比較して、受信信号を伝搬する周波数帯域が２つではなく３つ適用されている点が構成として異なる。以下、本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｃについて、実施の形態１に係るスイッチモジュール１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【０１０５】
フィルタ１３Ａは、第１周波数帯域のＲＦ受信信号を選択的に伝搬させる第１フィルタ回路である。第１周波数帯域は、例えば、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ１（受信帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）が例示される。
【０１０６】
フィルタ１３Ｂは、第１周波数帯域よりも低周波側である第２周波数帯域のＲＦ受信信号を選択的に伝搬させる第２フィルタ回路である。第２周波数帯域は、例えば、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ３（受信帯域：１８０５−１８８０ＭＨｚ）が例示される。
【０１０７】
フィルタ１３Ｃは、第１周波数帯域および第２周波数帯域よりも高周波側である第３周波数帯域のＲＦ受信信号を選択的に伝搬させる第３フィルタ回路である。第３周波数帯域は、例えば、ＬＴＥ規格のＢａｎｄ７（受信帯域：２６２０−２６９０ＭＨｚ）が例示される。
【０１０８】
容量素子１４１および１４２は、それぞれ、フィルタ１３Ａ〜１３Ｃのそれぞれの複素インピーダンスまたはフィルタ１３Ａ〜１３Ｃの少なくとも２つの合成複素インピーダンスに相当する複素インピーダンスを有するインピーダンス負荷回路の一例である。
【０１０９】
アンテナスイッチ２２は、アンテナ素子２に接続された共通端子２２ｃ、フィルタ１３Ａの一端と接続された選択端子２２ｓ１、フィルタ１３Ｂの一端と接続された選択端子２２ｓ２、フィルタ１３Ｃの一端と接続された選択端子２２ｓ３、容量素子１４１の一端と接続された選択端子２２ｓ４、および容量素子１４２の一端と接続された選択端子２２ｓ５を有するスイッチ回路である。アンテナスイッチ２２は、上記構成により、選択端子２２ｓ１、選択端子２２ｓ２および選択端子２２ｓ３の少なくとも１つと共通端子２２ｃとの接続を切り替える。
【０１１０】
図９Ａに示されたスイッチモジュール１Ｃの回路構成は、第１周波数帯域、第２周波数帯域および第３周波数帯域の全ての帯域がＲＦ受信信号を同時に伝搬する帯域として選択された場合の接続状態１（３バンドＣＡ）を表している。接続状態１は、複数の周波数帯域の全てが同時選択されたＣＡモードに相当する。図９Ａに示すように、接続状態１では、アンテナスイッチ２２は、共通端子２２ｃと選択端子２２ｓ１、２２ｓ２および２２ｓ３とを接続する。これにより、接続状態１では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ２２、ならびに、フィルタ１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃが接続されて構成された第４回路が形成される。
【０１１１】
図９Ｂに示されたスイッチモジュール１Ｃの回路構成は、第１周波数帯域および第２周波数帯域がＲＦ受信信号を伝搬する帯域として選択された場合の接続状態２（２バンドＣＡ）を表している。接続状態２は、３つの周波数帯域のうちの２つの周波数帯域が選択されたＣＡモードに相当する。図９Ｂに示すように、接続状態２では、アンテナスイッチ２２は、共通端子２２ｃと選択端子２２ｓ１および２２ｓ２とを接続し、かつ、共通端子２２ｃと選択端子２２ｓ４とを接続する。これにより、接続状態２では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ２２、フィルタ１３Ａおよび１３Ｂ、ならびに容量素子１４１が接続されて構成された第３回路が形成される。
【０１１２】
ここで、容量素子１４１は、上記第３回路において共通端子２２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスが、上記第４回路において共通端子２２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスと等しくなるよう、第３回路の複素インピーダンスを補償する回路となっている。例えば、フィルタ１３Ａ〜１３Ｃが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタである場合、容量素子１４１は、フィルタ１３Ｃの第１周波数帯域および第２周波数帯域における等価容量値を有する容量素子で構成される。
【０１１３】
つまり、選択されなかった第３周波数帯域に対応したフィルタ１３Ｃの代わりに、選択端子２２ｓ４に接続された容量素子１４１が共通端子２２ｃに接続される。このため、第１周波数帯域および第２周波数帯域が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、全ての周波数帯域が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、複数種類のＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【０１１４】
図９Ｃに示されたスイッチモジュール１Ｃの回路構成は、第１周波数帯域および第３周波数帯域がＲＦ受信信号を伝搬する帯域として選択された場合の接続状態３（２バンドＣＡ）を表している。接続状態３は、３つの周波数帯域のうちの２つの周波数帯域が選択されたＣＡモードに相当する。図９Ｃに示すように、接続状態３では、アンテナスイッチ２２は、共通端子２２ｃと選択端子２２ｓ１および２２ｓ３とを接続し、かつ、共通端子２２ｃと選択端子２２ｓ５とを接続する。これにより、接続状態３では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ２２、フィルタ１３Ａおよび１３Ｃ、ならびに容量素子１４２が接続されて構成された第３回路が形成される。
【０１１５】
ここで、容量素子１４２は、上記第３回路において共通端子２２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスが、上記第４回路において共通端子２２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスと等しくなるよう、第３回路の複素インピーダンスを補償する回路となっている。例えば、フィルタ１３Ａ〜１３Ｃが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタである場合、容量素子１４２は、フィルタ１３Ｂの第１周波数帯域および第３周波数帯域における等価容量値を有する容量素子で構成される。
【０１１６】
つまり、選択されなかった第２周波数帯域に対応したフィルタ１３Ｂの代わりに、選択端子２２ｓ５に接続された容量素子１４２が共通端子２２ｃに接続される。このため、第１周波数帯域および第３周波数帯域が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、全ての周波数帯域が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、複数種類のＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【０１１７】
図９Ｄに示されたスイッチモジュール１Ｃの回路構成は、第１周波数帯域のみがＲＦ受信信号を伝搬する帯域として選択された場合の接続状態４（非ＣＡ）を表している。接続状態４は、３つの周波数帯域のうちの１つの周波数帯域が選択された非ＣＡモードに相当する。図９Ｄに示すように、接続状態４では、アンテナスイッチ２２は、共通端子２２ｃと選択端子２２ｓ１とを接続し、かつ、共通端子２２ｃと選択端子２２ｓ４および２２ｓ５とを接続する。これにより、接続状態４では、アンテナ素子２、アンテナスイッチ２２、フィルタ１３Ａ、ならびに容量素子１４１および１４２が接続されて構成された第３回路が形成される。
【０１１８】
ここで、容量素子１４１および１４２は、上記第３回路において共通端子２２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスが、上記第４回路において共通端子２２ｃからフィルタ側を見た複素インピーダンスと等しくなるよう、第３回路の複素インピーダンスを補償する回路となっている。例えば、フィルタ１３Ａ〜１３Ｃが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタである場合、容量素子１４１および１４２は、フィルタ１３Ｂおよび１３Ｃの第１周波数帯域における等価合成容量値を有する並列接続の容量素子で構成される。
【０１１９】
つまり、選択されなかった第２周波数帯域および第３周波数帯域に対応したフィルタ１３Ｂおよび１３Ｃの代わりに、選択端子２２ｓ４に接続された容量素子１４１および選択端子２２ｓ５に接続された容量素子１４２が共通端子２２ｃに接続される。このため、第１周波数帯域のみが選択された非ＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、全ての周波数帯域が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【０１２０】
なお、本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｃにおいて、インピーダンス負荷回路として、２つの容量素子１４１および１４２が配置された構成としたが、容量素子の配置数はこれに限られず、使用されるモードに応じて配置数を増加させてもよい。
【０１２１】
以上、本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｃでは、第１周波数帯域〜第３周波数帯域のうちの２つ以下の周波数帯域が選択されたモードにおいて、選択されなかった周波数帯域に対応したフィルタ回路の代わりに、選択端子２２ｓ４および選択端子２２ｓ５に接続された容量素子１４１および１４２の少なくとも１つが共通端子２２ｃに接続される。このため、２つ以下の周波数帯域が選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、全ての周波数帯域が選択されたＣＡモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【０１２２】
なお、上述したように、フィルタ１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃの複素インピーダンスは、容量性であってもよい。これによれば、インピーダンス負荷回路を容量素子１４１および１４２で構成することにより、容量性のフィルタ回路が有する複素インピーダンスを、寄生インダクタンス成分を排除して高精度に補償することが可能となる。
【０１２３】
例えば、フィルタ１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃが、ＳＡＷフィルタまたはＢＡＷフィルタである場合、通過特性の急峻性が高く、励振周波数（通過帯域）以外の周波数帯域のインピーダンスは容量性となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、容量性の複素インピーダンスを、容量素子で構成されているインピーダンス負荷回路で、高精度かつ容易に補償することが可能となる。
【０１２４】
また、本実施の形態のように、インピーダンス負荷回路は、容量素子で構成されていることが好ましい。インピーダンス負荷回路が容量素子で構成されている場合、ＲＦ信号の通過特性を最適化するには、インピーダンス整合に寄与しないインダクタンス成分を極力排除することが望ましい。この観点から、本実施の形態の構成によれば、容量素子１４１および１４２は、それぞれ、アンテナスイッチ２２の選択端子２２ｓ４および２２ｓ５と直接接続されているので、選択されたフィルタ回路と容量素子との間の共通端子２２ｃを介した配線を短くすることができるので、不要なインダクタンス成分が付加されない。よって、アンテナ素子２とフィルタ回路とのインピーダンス整合を高精度にとることが可能となり、信号の伝搬損失を効果的に低減することが可能となる。
【０１２５】
なお、選択端子２２ｓ４および２２ｓ５に接続されるインピーダンス負荷回路は、容量素子１４１および１４２の他に、誘導素子などの他の回路素子が付加されていてもよい。
【０１２６】
なお、本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｃは、３つの周波数帯域が配置された構成に限定されない。本実施の形態に係るスイッチモジュール１Ｃは、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の周波数帯域が配置された構成にも適用することが可能である。
【０１２７】
すなわち、本実施の形態にかかるスイッチモジュール１Ｃは、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の周波数帯域のうち、少なくとも２つの周波数帯域を同時に用いるＣＡモード、および、１つの周波数帯域を用いる非ＣＡモードを選択することが可能であり、ｎ個の周波数帯域の信号のそれぞれを選択的に通過させるｎ個のフィルタ回路と、ｍ（ｍは１以上の自然数）個のインピーダンス負荷回路とを備える。また、スイッチモジュール１Ｃは、さらに、１個の共通端子と、上記ｎ個の周波数帯域に対応して設けられたｎ個のフィルタ回路のそれぞれに接続されたｎ個の選択端子と、ｍ個のインピーダンス負荷回路のそれぞれに接続されたｍ個の選択端子とを有するアンテナスイッチを備える。
【０１２８】
上記アンテナスイッチは、全てのｎ個のフィルタ回路が選択された場合、共通端子とｎ個のフィルタ回路に対応した上記ｎ個の選択端子とを接続し、かつ、共通端子とｍ個のインピーダンス負荷回路に対応した上記ｍ個の選択端子とを接続しない。
【０１２９】
また、上記アンテナスイッチは、（ｎ−１）個以下のフィルタ回路が選択された場合、共通端子と上記（ｎ−１）個以下のフィルタ回路に対応した（ｎ−１）個以下の選択端子とを接続し、かつ、上記（ｎ−１）個以下のフィルタ回路が共通端子で束ねられて構成された第３回路の複素インピーダンスが、ｎ個のフィルタ回路が共通端子で束ねられて構成された第４回路の複素インピーダンスと等しくなるよう、ｍ個のインピーダンス負荷回路の少なくとも１つと選択端子とを接続する。
【０１３０】
これによれば、ｎ個の周波数帯域のうち（ｎ−１）個以下の周波数帯域が選択されたモードにおいてＲＦ信号を伝搬させる場合、選択された（ｎ−１）個以下の周波数帯域を通過させる（ｎ−１）個以下のフィルタ回路とｍ個のインピーダンス負荷回路の少なくとも１つとが共通端子で束ねられる。つまり、選択されなかった周波数帯域に対応したフィルタ回路の代わりに、上記ｍ個の選択端子に接続されたインピーダンス負荷回路の少なくとも１つが共通端子に接続される。このため、（ｎ−１）個以下の周波数帯域が選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性を、不要なインダクタンス成分および容量成分が付加されることなく、ｎ個の周波数帯域が選択されたモードにおけるＲＦ信号の通過特性と同等とすることが可能となる。よって、ＣＡモードおよび非ＣＡモードを選択可能なシステムにおいて、いずれのモードが選択された場合であっても、信号の伝搬損失を低減することが可能となる。
【０１３１】
また、ｎ個の周波数帯域のうち選択された周波数帯域の組み合わせにより、ｍ個のインピーダンス負荷回路のうちから接続するインピーダンス負荷回路を可変選択することが可能となり、当該可変選択により、インピーダンス補償のための合成容量を可変させることが可能となる。さらに、ｍ個のインピーダンス負荷回路をｍ個の選択端子に対応して配置することで、ｍ個の選択端子のうち共通端子と接続される選択端子を複数選択することにより、ｍ通りより多い補償用のインピーダンスを実現できる。よって、インピーダンス負荷回路の配置数および配置領域を低減できるので、スイッチモジュール１Ｃの省面積化が可能となる。
【０１３２】
（その他の実施の形態など）
以上、本発明の実施の形態に係るスイッチモジュールについて、実施の形態およびその変形例を挙げて説明したが、本発明のスイッチモジュールは、上記実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。上記実施の形態およびその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、上記実施の形態およびその変形例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、本開示のスイッチモジュールを内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【０１３３】
例えば、実施の形態２および３に係るスイッチモジュールにおいても、実施の形態１の変形例のように、インピーダンス負荷回路とフィルタ回路とを１チップ化してもよい。また、実施の形態２および３に係るスイッチモジュールにおいて、インピーダンス負荷回路がアンテナスイッチのチップに内蔵されていてもよい。これにより、実施の形態２および３に係るスイッチモジュールにおいても、実施の形態１に係るスイッチモジュールと同様の効果が奏される。
【０１３４】
なお、本発明に係るスイッチ制御部は、集積回路であるＩＣ、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。また、集積回路化の手法は、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【０１３５】
また、上記実施の形態およびその変形例に係るスイッチモジュールにおいて、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に別の高周波回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、キャリアアグリゲーション方式を採用するマルチバンド／マルチモード対応のスイッチモジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１３７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、５０    スイッチモジュール
２    アンテナ素子
３    ＲＦ信号処理回路
４Ａ、４Ａｒ、４Ｂ、４Ｂｒ、４Ｃ    受信信号増幅回路
４Ａｔ、４Ｂｔ    送信信号増幅回路
１１、５１、５５    アンテナ整合回路
１２、２２、５２、５４、３０２−１、３０２−２    アンテナスイッチ
１２ｃ、２２ｃ、５２ｃ、５４ｃ    共通端子
１２ｓ１    選択端子（第１選択端子）
１２ｓ２    選択端子（第２選択端子）
１２ｓ３    選択端子（第３選択端子）
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ    フィルタ
１４、１４Ｂ    インピーダンス負荷回路
２０    チップ
２１    圧電基板
２２ｓ１、２２ｓ２、２２ｓ３、２２ｓ４、２２ｓ５    選択端子
２３Ａ、２３Ｂ、３０３−１、３０３−２、３０３−３、３０３−４    デュプレクサ
２３Ａｒ、２３Ｂｒ    受信フィルタ
２３Ａｔ、２３Ｂｔ    送信フィルタ
５２ｓ１、５２ｓ２、５４ｓ１、５４ｓ２    選択端子
１３１ｐ、１３２ｐ    並列共振子
１３１ｓ、１３２ｓ    直列共振子
１４１、１４２    容量素子
３００    ＲＦ部
３０１    ダイプレクサ
３０４−１、３０４−２、３０４−３、３０４−４    パワーアンプ
３０５    無線周波数集積回路
３７０    アンテナ部
３７０−１、３７０１−２    アンテナチューナ
【図１Ａ】
2017073509.tif 000003
【図１Ｂ】
2017073509.tif 000004
【図２Ａ】
2017073509.tif 000005
【図２Ｂ】
2017073509.tif 000006
【図３】
2017073509.tif 000007
【図４Ａ】
2017073509.tif 000008
【図４Ｂ】
2017073509.tif 000009
【図５】
2017073509.tif 000010
【図６】
2017073509.tif 000011
【図７】
2017073509.tif 000012
【図８Ａ】
2017073509.tif 000013
【図８Ｂ】
2017073509.tif 000014
【図９Ａ】
2017073509.tif 000015
【図９Ｂ】
2017073509.tif 000016
【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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