(57)【要約】【課題】  無線端末の送信歪特性、ＥＳＤ特性を満足しかつ小型、低価格であるアンテナ共用装置の実現。【解決手段】  第１、第２、第３の周波数帯域の送受信信号を分離/結合しアンテナ端子を共有するためのアンテナ共用装置において、分波回路でＥＳＤ対策用の減衰特性を実現すると共に、ＩＩＰ3  が66ｄＢｍ以上の化合物半導体スイッチと、低価格なＰＩＮダイオードスイッチを組み合わせたアンテナ共用装置。【選択図】  図1
2006186596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分波回路を有し、複数の周波数帯の信号経路を切り換えるアンテナ共用装置であって、
前記分波回路は、少なくともアンテナに接続され前記各周波数帯の信号を送受する共通の信号端子とハイパスフィルタとを具備し、前記受信信号から選択された各周波数帯の信号を分配して出力するとともに送信信号を結合して前記信号端子へ出力する機能を有し、
前記ハイパスフィルタに接続され前記複数の周波数帯の送受信信号を分離する第１の高周波スイッチと、該第１の高周波スイッチの第１出力端子に接続され前記分離された１つの周波数帯の送信信号と受信信号を分離する第２の高周波スイッチを備え、
前記第１の高周波スイッチは化合物半導体により構成され、前記第１出力端子に接続される前記第２の高周波スイッチはPINダイオードにより構成されていることを特徴とするアンテナ共用装置。
【請求項２】
前記化合物半導体により構成された高周波スイッチの入力側IP3が66ｄBm以上であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ共用装置。
【請求項３】
前記ハイパスフィルタの入出力特性が、直流から２００MHzの周波数において３０ｄB以上の減衰量を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ共用装置。
【請求項４】
分波回路を有し、少なくとも第１、第２、第３の周波数帯の信号経路を切り換えるアンテナ共用装置であって、
前記第１の周波数帯域の最高周波数は前記第２および第３の周波数帯域の最低周波数より小さく、
前記分波回路は、前記各周波数帯の信号を送受する共通の信号端子である第１の信号端子と、該受信信号から選択された前記第１の周波数帯の信号を出力する第２の信号端子と前記第２および第３の周波数帯域の信号を出力する第３の信号端子とを有し、前記第１の信号端子へ入力される受信信号を前記第２および第３の信号端子へ分配するとともに前記第２および第３の信号端子へ入力される送信信号を結合して第１の信号端子へ出力する機能を有し、
前記分波回路の前記第３の信号端子に接続され前記第２の送受信信号と第３の送受信信号を分離する第１の高周波スイッチと、該第１の高周波スイッチの第１出力端子に接続され前記第２の周波数帯の送信信号と受信信号を分離する第２の高周波スイッチを備え、
前記第１の高周波スイッチは化合物半導体により構成され、前記第１出力端子に接続される前記第２の高周波スイッチはPINダイオードにより構成されていることを特徴とするアンテナ共用装置。
【請求項５】
前記第１の高周波スイッチの入力側IP3が、入力側の正常の使用状態に想定される妨害波が存在しても受信機の所望の感度が得られる値以上であることを特徴とする請求項４記載のアンテナ共用装置。
【請求項６】
前記第１の高周波スイッチの入力側IP3が、６６ｄBm以上であることを特徴とする請求項５記載のアンテナ共用装置。
【請求項７】
前記第１の高周波スイッチの第２出力端子がWCDMA信号の入出力に用いる端子に接続されていることを特徴とする請求項６記載のアンテナ共用装置。
【請求項８】
前記分波回路の第１の信号端子と第３の信号端子間の入出力特性として、正常の使用状態に想定される突入高電圧が前記第１の信号端子に印加された場合に前記第１の高周波スイッチが破壊されない大きさの減衰量を有することを特徴とする請求項４記載のアンテナ共用装置。
【請求項９】
前記分波回路の第１の信号端子と第３の信号端子間の入出力特性が、直流から２００MHzの周波数において３０ｄB以上の減衰量を有することを特徴とする請求項７記載のアンテナ共用装置。
【請求項１０】
前記分波回路の前記第２の信号端子に接続され、PINダイオードにより構成され、前記第１の周波数帯の送信信号と受信信号を分離する第３の高周波スイッチを備えたことを特徴とする請求項４記載のアンテナ共用装置。
【請求項１１】
前記第３の高周波スイッチの後段にＧＳＭ用受信フィルタが接続され、前記２の高周波スイッチの後段にＤＣＳ用受信フィルタが並列接続され、前記１の高周波スイッチの後段にＷＣＤＭＡ用受信フィルタとＷＣＤＭＡ用送信フィルタが並列接続されていることを特徴とする請求項４記載のアンテナ共用装置。
【請求項１２】
前記分波回路、前記第１の高周波スイッチ、前記第２の高周波スイッチおよび前記３の高周波スイッチの全構成要素が集積化されていることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ共用装置。
【請求項１３】
分波回路を有し、少なくとも第１、第２、第３の周波数帯の信号経路を切り換えるアンテナ共用装置であって、
前記第１の周波数帯域の最高周波数が前記第２および第３の周波数帯域の最低周波数より小さく、
前記分波回路は、アンテナに接続され前記各周波数帯の信号を送受する共通の信号端子である第１の信号端子と、該受信信号から選択された前記第１の周波数帯の信号を出力するローパスフィルタ及び該受信信号から選択された前記第２および第３の周波数帯域の信号を出力するハイパスフィルタとを有し、
前記分波回路の前記ハイパスフィルタに接続され前記第２の送受信信号と第３の送受信信号を分離する第１の高周波スイッチと、該第１の高周波スイッチの第１出力端子に接続され前記第２の周波数帯の送信信号と受信信号を分離する第２の高周波スイッチを備え、
前記第１の高周波スイッチは化合物半導体により構成され、前記第１出力端子に接続される前記第２の高周波スイッチはPINダイオードにより構成されていることを特徴とするアンテナ共用装置。
【請求項１４】
前記化合物半導体により構成された高周波スイッチの入力側IP3が66ｄBm以上であることを特徴とする請求項１３記載のアンテナ共用装置。
【請求項１５】
前記ハイパスフィルタの入出力特性が、正常の使用状態に想定される突入高電圧が前記第１の信号端子に印加された場合に前記第１の高周波スイッチが破壊されない大きさの減衰量を有することを特徴とする請求項１３記載のアンテナ共用装置。
【請求項１６】
前記ハイパスフィルタの入出力特性が、直流から２００MHzの周波数において３０ｄB以上の減衰量を有することを特徴とする請求項１３記載のアンテナ共用装置。
【請求項１７】
前記ハイパスフィルタは、前記アンテナ共用装置を構成するセラミック基板の層間に形成された複数のインダクタンスとキャパシタンスを含むことを特徴とする請求項１６記載のアンテナ共用装置。
【請求項１８】
PINダイオードにより構成され、前記分波回路の前記ローパスフィルタに接続される第３の高周波スイッチを備え、
前記第３の高周波スイッチは、前記第１の周波数帯の送信信号と受信信号を分離することを特徴とする請求項１３記載のアンテナ共用装置。
【請求項１９】
前記分波回路、前記第１の高周波スイッチ、前記第２の高周波スイッチおよび前記３の高周波スイッチの全構成要素が集積化されていることを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ共用装置。
【請求項２０】
請求項１記載のアンテナ共用装置を備えたことを特徴とする無線通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の通信装置において、送信信号および受信信号を分離または結合してアンテナ端子を共用するためのアンテナ共用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ共用装置として、ＧＳＭ方式およびＷ−ＣＤＭＡ方式に対応したデュアルモード型携帯電話用に、分波回路によってＧＳＭ方式に対応した周波数帯域とＷ−ＣＤＭＡ方式に対応した周波数帯域とを分離すると共に、ＧＳＭ用の高周波スイッチを用いて、ＧＳＭ帯域における送信信号と受信信号とを分離し、Ｗ−ＣＤＭＡ用のデュプレクサでＷ−ＣＤＭＡ帯域における送信信号と受信信号とを分離するようになっているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、ＧＳＭ方式、ＤＣＳ方式、ＰＣＳ方式およびＷ−ＣＤＭＡ方式の周波数帯域を使用するために、分波回路によって、低周波数帯域と高周波数帯域とを分離し、高周波数帯域には、ＤＣＳ方式、ＰＣＳ方式およびＷ−ＣＤＭＡ方式の送受信信号が含まれており、低周波数帯域には、ＧＳＭ方式の送受信信号が含まれており、ＧＳＭ方式の受信信号と送信信号とが、第１の高周波スイッチによって分離され、ＤＣＳ方式およびＰＣＳ方式の送信信号、ＤＣＳ方式およびＰＣＳ方式の受信信号およびＷ−ＣＤＭＡ方式の送信信号が、第２の高周波スイッチによって分離されるアンテナ共用装置があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来、ＥＧＳＭ方式、ＧＳＭ８５０方式、ＧＳＭ方式、ＤＣＳ方式、およびＰＣＳ方式の周波数帯域を使用するために、高周波信号処理回路において、分波回路により分離された高域側信号と低域側信号のうち、高域側信号を取り扱う高域側スイッチ回路のスイッチ素子を高周波用化合物半導体トランジスタにて構成し、低域側信号を取り扱う低域側スイッチ回路のスイッチ素子をＰＩＮダイオードにて構成している無線電話端末があった（例えば、特許文献３参照）。
また、従来、アンテナ端子とダイプレクサの信号ラインと並列にバリスタとインダクタとを接続した高周波デバイスの構成があった（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２６７４号公報
【特許文献２】特開２００４−４０３２２号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３８６６号公報
【特許文献４】特開２００４−７２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、携帯電話は、単なる通話機能だけではなく、高速データ通信機能も有することが必須となりつつある。そのため、各国において、高速データ通信を可能な種々の多重化方式の採用が検討されている。しかしながら、多重化方式の統一は困難な状況である。そのため、携帯電話は、マルチモード（複数方式、例えば時分割方式と符号分割方式など）およびマルチバンド（複数の周波数帯）に対応することが求められている。
【０００７】
例えば、欧州では既に、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式とＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）方式に対応可能なデュアルバンド型携帯電話が全域で普及している。ＧＳＭ方式とＤＣＳ方式は、いずれも時分割多重接続方式である。欧州では、第３世代携帯電話として、上記の２方式に加え、大きなデータ通信速度（例えば２Ｍｂｐｓ）を実現することができる広帯域符号分割多重接続（以下、Ｗ−ＣＤＭＡとも記す。）方式にも対応可能なデュアルモード・トリプルバンド型携帯電話、更にＰＣＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）方式にも対応可能なデュアルモード・クオッドバンド型携帯電話、また前述のGSM/DCS/PCS+WCDMAに加え米国の800MHｚ帯の周波数を使用する時分割多重接続方式であるGSM850方式を加えたデュアルモード・クインテットバンド型携帯電話の開発も進んでいる。
【０００８】
携帯電話では、上述のように新たな機能が付加されると、回路がより複雑になると共に部品点数が増える。そのため、携帯電話では、より高密度の部品実装技術が要求されている。また、このような事情から、携帯電話の内部の高周波回路では、その実装スペースを削減するため、部品の小型軽量化、複合化および集積化が不可欠となっている。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載されたアンテナ共用装置や、特許文献２に記載されたアンテナ共用装置では、ＷＣＤＭＡ方式で規定されている送信歪に対する技術的工夫がなされておらず、このままでは規格を満足する無線機仕様を達成することが不可能である。更に公知の従来技術では雷等の瞬時高電圧印加（ＥＳＤ：ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）に対応した技術的工夫もなされていないため実用的な使用条件における無線機の信頼性を保障できないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献３に記載された無線電話端末でも、ＷＣＤＭＡ方式で規定されている送信歪に対する配慮や、ＥＳＤに対する配慮がなされていない。
【００１１】
一方、帯電話等の通信装置においては、アンテナ端子から侵入する高電圧の静電気によって、内部のスイッチ回路が破壊される危険性がある。特許文献４によれば、従来は、アンテナ端子とスイッチ回路との間に、コンデンサとインダクタとからなるハイパスフィルタを接続し、スイッチ回路の保護を図っていた。しかし、ハイパスフィルタにおいて、通過帯域外減衰量を大きくしようとすると、コンデンサとインダクタとを多段に接続しなければならず、また、多段に接続すると、挿入損失が大きくなるだけでなく高周波デバイスも大きくなってしまう。そこで、この静電気対策として、特許文献４の発明では、アンテナ端子とダイプレクサの信号ラインと並列にバリスタとインダクタを接続した構成としている。特許文献４によれば、この構成により、通過帯域の挿入損失を大きくすることなしに、静電気などの高電圧雑音をインダクタによってグランド端子にバイパスさせると同時に、インダクタで除去しきれない立ち上がりの高周波成分をバリスタによって吸収することでダイプレクサ以降の回路に高電圧がかからず、必要な信号のみを送信することができると記載されている。しかし、特許文献４に記載された構成では、バリスタすなわち外付けのＥＳＤ対策素子を用いているため、アンテナ共用装置として全構成要素を集積化することができず、アンテナ共用装置のより一層の小型、低価格の実現が困難である。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、少なくとも３つの周波数帯域のそれぞれにおける送信信号および受信信号を処理できると共に符号分割多重接続方式で要求される受信系の歪特性に対応可能で、且つ小型軽量化、複合化および集積化が容易なアンテナ共用装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、少なくとも３つの周波数帯域の送受信信号を分離/結合し得る高機能の装置であって、かつ、送信歪特性あるいはＥＳＤ耐性を満足させ、かつ小型化、低価格化を図ることのできるアンテナ共用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、分波回路を有し、複数の周波数帯の信号経路を切り換えるアンテナ共用装置であって、前記分波回路は、少なくともアンテナに接続され前記各周波数帯の信号を送受する共通の信号端子とハイパスフィルタとを具備し、前記受信信号から選択された各周波数帯の信号を分配して出力するとともに送信信号を結合して前記信号端子へ出力する機能を有し、前記ハイパスフィルタに接続され前記複数の周波数帯の送受信信号を分離する第１の高周波スイッチと、該第１の高周波スイッチの第１出力端子に接続され前記分離された１つの周波数帯の送信信号と受信信号を分離する第２の高周波スイッチを備え、前記第１の高周波スイッチは化合物半導体により構成され、前記第１出力端子に接続される前記第２の高周波スイッチはPINダイオードにより構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアンテナ共用装置によれば、小型、低価格のアンテナ共用装置を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のアンテナ共用装置は、複数の周波数帯域の送受信信号を分離/結合しアンテナ端子を共有するためのアンテナ共用装置に関する。本発明のアンテナ共用装置の分波回路では、複数の周波数帯域の送受信信号の分離、例えば、時分割多重接続方式や符号分割多重接続方式を利用する第1の信号帯域と第2、第3の信号帯域の分離が実現される。そしてさらに、第1の信号帯域と分離された第2、第3の信号帯域の信号は、例えば以下のように分離される。時分割多重接続方式を利用する第2の送信信号および受信信号と符号分割多重接続方式を利用する第3の送信信号および受信信号を歪特性に優れた化合物半導体スイッチを利用して分離し、第2の送信信号と受信信号の分離は低価格化の可能なPINダイオードスイッチで実現する。ここで使用する化合物半導体スイッチは入力側IP3が66ｄBm以上であればWCDMAシステムで要求される受信系の歪仕様を満足する。
【００１７】
更に、分波回路の第１の端子と第３の端子間の入出力特性が直流から２００MHzの周波数において３0ｄB以上の減衰量を有するように構成することにより、必要なESD（Electro  Static  Discharge）特性も満足させることが可能になり、外付けのESD対策素子が不要になり小型化、低価格化が実現される。
【００１８】
以上の構成により、少なくとも三種類の信号帯域の信号を分離することができる。また、WCDMA仕様で要求される受信機の歪仕様を満足する。さらに、ＥＳＤ特性についてもアンテナ共用装置内部で対策が完結したものとなる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態になるアンテナ共用装置およびそれを用いた無線通信端末の例を、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
始めに、本発明の第１の実施例として、本発明の最も基本的な形態である図1に示したアンテナ共用装置の構成について説明する。図1中で、第1、第2、第3の信号帯域は送受信信号と記述されている信号帯域は、例えば第1：GSM方式、第2：DCS方式、第3：WCDMA方式の組み合わせが実用上重要と考えられる。そこで、本実施例ではこの３つの方式の信号帯域の組み合わせた例を説明する。ＧＳＭ方式の送信信号の周波数帯域は８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ、受信信号の周波数帯域は９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚである。ＤＣＳ方式の送信信号の周波数帯域は１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚ、受信信号の周波数帯域は１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚである。ＷＣＤＭＡ方式の送信信号の周波数帯域は１９２０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ、受信信号の周波数帯域は２１１０ＭＨｚ〜２１８０ＭＨｚである。第１の周波数帯域の最高周波数は、第２および第３の周波数帯域の最低周波数より小さい、という関係にある。
【００２１】
図１に示すように、アンテナ2が接続される端子Taを有するアンテナ共用装置1は、前記Taを共有するローパスフィルタ（LPF）3とハイパスフィルタ（HPF）4からなる分波回路（ダイプレクサ）を有する。この分波回路は、アンテナ2から入力したGSM信号のみをLPF3側に通過せしめ、DCS信号及びWCDMA信号をHPF 4側に通過させる機能を有している。
【００２２】
アンテナ共用装置1の分波回路の具体的な回路例を、図2に例示してある。図2に示したように、分波回路を構成するローパスフィルタ（LPF）3とハイパスフィルタ（HPF）4は、それぞれ複数のインダクタンスとキャパシタンスで構成することが可能である。分波回路を構成する回路素子の多くは、アンテナ共用装置を構成するセラミック基板の層間に形成される。
【００２３】
図7に、本発明の分波回路を構成するローパスフィルタ（LPF）3とハイパスフィルタ（HPF）4の特性（周波数と減衰量の関係）の一例を示す。図7の例では、実線で示すように、ローパスフィルタ（LPF）3がＧＳＭの周波数帯域とＧＳＭ850の周波数帯域に対応し、ハイパスフィルタ（HPF）4がＤＣＳの周波数帯域とＰＣＳの周波数帯域及びＷＣＤＭＡの周波数帯域に対応している。
【００２４】
図１に戻って、分波回路のLPF 3側の出力端子Laには、高周波スイッチ6が接続される。分波回路のHPF4側の出力端子Haには、化合物半導体を用いた高周波スイッチ5が接続されている。この高周波スイッチ5の一方の出力端子は、WCDMA信号の入出力に用いる端子T3に接続され、高周波スイッチ5の他方の出力端子には、PINダイオードスイッチを用いた高周波スイッチ７が接続されている。
【００２５】
高周波スイッチ5は、DCSの送受信信号とWCDMAの送受信信号を分離する機能を有する。高周波スイッチ5で分離されたDCSの送受信信号は、さらに、高周波スイッチ7で送信信号と受信信号に分離される。分波回路で分離されたGSMの送受信信号は、高周波スイッチ6で送信信号と受信信号に分離される。高周波スイッチ6で分離されたGSMの送信信号及び受信信号は、それぞれ端子T1R及びT1Tに接続される。高周波スイッチ7で分離されたDCSの送信信号及び受信信号は、それぞれ端子T2R及びT2Tに接続される。
【００２６】
高周波スイッチの具体的な回路例を、図3及び図4に例示する。図3は、高周波スイッチ6、7、すなわちPINダイオードを使用した1入力(in)、2出力(out1, out2)のいわゆるSPDT（Single  Pole  Dual  Throw）スイッチの構成を示している。図に示したように、2個のダイオードと1/4波長の分布定数線路及びバイアス端子Vcで高周波スイッチを構成することが可能である。
【００２７】
図4は、高周波スイッチ5、すなわち化合物半導体を使用したSPDTスイッチの構成例を示している。高周波スイッチ5は、2個のトランジスタ構造と2個のバイアス回路Vc1、Vc2で構成されている。両高周波スイッチは構成が相違するが、一つの入力信号をバイアスの制御により二つの出力に振り分けるというスイッチの基本機能としては同等である。
【００２８】
しかし、図3、図４から明らかなように、PINダイオード構成のスイッチの場合、単一のバイアス制御でSPDT動作が実現するのに対して、化合物半導体構成のスイッチの場合は二つのバイアス制御が必要になる。このことは、回路の単純さと言う点からは、PINダイオードのほうが優れている点である。更に価格的にも、安価なSiを使用するPINダイオードのほうが、比較的高価な化合物半導体、例えばGaAsを使用する場合よりも、安価に構成できることが多い。
【００２９】
しかしながら、PINダイオード構成のスイッチには、バイアスのかかっていないダイオードに大振幅の信号が入力することによって発生する非線形成分がスイッチ全体の歪特性を低下させると言う根源的な問題がある。このため、PINダイオードスイッチは、比較的歪特性の仕様がゆるい時分割システムのGSM系では問題なく使えても、歪特性の仕様が厳しい符号分割のWCDMA系のスイッチとしては使用不可能である。
【００３０】
そこで、本実施例では、歪仕様の厳しいWCDMA系の信号を扱う経路にのみ化合物半導体スイッチを使う。以下、この点に関して、説明する。まず、図5を用いてWCDMAシステムで要求される受信系の歪特性について説明する。図5はスプリアス周波数（＝送信周波数ｆT-190MHz）と送信信号（fＴ）の3次相互変調歪により擬似受信信号が発生することを示している。スプリアス信号の周波数をｆｓｐ、送信信号周波数をｆＴ、受信信号周波数をｆＲとすると、ｆｓｐ＝ｆＴ-190ＭＨｚなのでｆＲ＝2ｆＴ-ｆｓｐの関係が成立するためである。ＷＣＤＭＡ仕様ではスプリアス周波数の信号電力は最大-15ｄＢｍと規定されている。また、送信信号は24ｄＢｍ、受信信号は-114ｄＢｍと規定されている。規格に拠ればスプリアス信号と送信信号の3次相互変調から発生する擬似受信信号の電力は-96ｄＢｍ以下に抑えられなければならない。
【００３１】
以下、擬似受信信号の電力が-96ｄＢｍ以下でならない理由と、その時のスイッチのＩＩＰ３（3次インターセプトポイント：3rd-order Input Intercept Point）が66ｄＢｍ以上必要になる理由を説明する。
【００３２】
ＷＣＤＭＡの規格によれば受信電力は、
DPCH_Ec = -114 dBm / 3.84 MHz。
BER = 10-3  を満たすEb/Noは，ターボ符号復号を導入すると、Eb/No = 1.4 dB、
ここで、モデムでの劣化を約1 dBとして、それを考慮すると、Eb/No = 2.4 dBとなる。
熱雑音は、10log(kTB) = -174 dBm + 10log(3.84MHz) =-174+65.8433=-108.1567 dBm
拡散利得(PG)はPG=10log(3.84NHz/30KHz)=21.0721dBで求められる。  
許容される3次相互変調歪電力をPIMD3(acceptable)とすると、PIMD3(acceptable)+Eb/Noは受信電力と拡散利得の和に等しいと置けるので、次式が成り立つ。
【００３３】
PIMD3(acceptable)+Eb/No=DPCH_Ec+PG。 
この式に仕様から求まる数値を代入すると、
PIMD3(acceptable)=-95.3279dBmが求まる。
【００３４】
ここで、実際に発生するPIMD3（actual）は、雑音、他符号からの妨害と重畳するため、等価的な雑音は、
PIMD3(actual)+(NF(Total)+10log(kTB))+(I＾or - DPCH_Ec )
となる。
【００３５】
PIMD3(acceptable)は、上記の等価的雑音より大きいので、次式の関係が成り立つ必要がある。
【００３６】
PIMD3(acceptable)≧ PIMD3(actual)+(NF(Total)+10log(kTB))+(I＾or - DPCH_Ec )
上式に、数値を代入すると、
PIMD3(actual) ≦-98.7571dBm
が求まる。（NF(Total)はここでは直接の導出は省略したが、上記同様の計算で求めることができる数値である）
ＩＩＰ3の定義より、PIMD3(actual)、送信電力Ｐｔ、スプリアス電力Ｐｆ、ＩＩＰ3，受信系の損失Ｌの間には、
PIMD3(actual)＝2×Ｐｔ+1×Ｐｆ-2ＩＩＰ3-Ｌ
という関係が成立する。
【００３７】
ここで、送信電力は、0.25W(24dBm)に1dBマージンを加え、25dBmとし、受信系損失=1.5dBすると、
PIMD3(actual) = 2×(25dBm)+(-15dBm)-2×IIP3-1.5dB ≦ -98.7571dBmより、
IIP3 ≧ 66.129dBm
となる。上記の導出の過程ではいくつかの不確定要素に付いては概略の数値を使用したので実用上は、
IIP3 ≧ 66dBm
を採用しても問題は無い。
【００３８】
ここで求められた66ｄＢｍ以上のＩＩＰ3というのは、ＷＣＤＭＡ仕様の受信機を構成する際にスイッチが最低限満たさなければならない歪仕様である。
【００３９】
本実施例の構成においては、歪仕様の厳しいＷＣＤＭＡの信号を扱う経路にのみＩＩＰ3が66ｄＢｍ以上の化合物半導体スイッチを使うことにより、歪特性を満足する手法を提案している。歪特性が厳しくない経路のスイッチはＰＩＮダイオードスイッチを採用することにより低価格化を実現している。
【００４０】
次に、ＥＳＤ特性に対する技術的工夫について詳述する。アンテナ共用装置はアンテナに飛来する、雷などに起因する突入高電圧が印加された場合スイッチを構成する、半導体素子が破壊されやすいという課題を有している。特に化合物半導体は一般にＥＳＤ耐性が弱いため、従来は、特許文献４に記載のように、ＥＳＤ対策用のバリスタなどを回路に導入することが一般的であった。
【００４１】
すなわち、従来は、ＥＳＤ対策として特許文献４に記載のような「外付けバリスタ」を用いるのが一般的であり、バリスタで完全にサージを遮断する必要があると考えられていた。しかし、本発明の発明者は研究により、サージは必ずしも完全に遮断する必要はなく、化合物半導体等のデバイスが破壊されない程度に減衰させれば十分である、ということを見出した。この点に関して、以下、簡単に説明する。
【００４２】
まず、図6に、突入電力信号の周波数特性を示す。ＥＳＤとして考慮しなければならないのは、基本的には直流成分であるが、実際には、図に示すように４００ＭＨｚ程度までの周波数分布を持っているが、特に２００ＭＨz以下の周波数に集中している。このため、本発明のアンテナ共用装置の構成においては、分波回路のＨＰＦ側に直流から２００ＭＨz の周波数範囲において３０ｄＢ以上の減衰特性を持たせることにより、突入電力の主要成分がスイッチ回路に到達しないように配慮されている。
【００４３】
(1)静電破壊を引き起こすサージの電圧として6000V、化合物半導体の耐圧として200V、それぞれを想定値として設定する。この想定の下で、化合物半導体に持たせるべき減衰量を考える。
【００４４】
ESDの電力は、実測では〜200MHzに集中する。そこで、30dB@0〜200MHzのHigh Pass Filterを採用すると良い。仮に、30dB程度の減衰特性があれば、6000Vでサージが入ってきても、ハイパスフィルタ（HPF）4の出力（＝化合物半導体の入力）は200Vより若干小さい値に減衰される。
【００４５】
その理由は以下の通りである。
ＥＳＤ電力は上記の様に分布するが、最も分布が大きいのは直流領域になる。したがって直流での試算を示す。
【００４６】
HPFの減推量を30ｄBとする。HPF通過前のESD電圧をV2、HPF通過後のESD電圧をV1とすると、
-30dB=20xlog10(V1/V2)
と表現できる。
【００４７】
ここからHPF前後のESD電圧比V1/V2を求めると、
V1/V2=10-3/20    =0.0316、
V2が6KVの時V1は189.6Vとなり、30ｄBの減衰量があればHPFの出力側の電圧は、化合物半導体（pHEMT）の耐圧200V以内に抑圧される。
【００４８】
このように、ＥＳＤ対策として、サージは必ずしも完全に遮断する必要はなく、化合物半導体等のデバイスが破壊されない程度に減衰させれば十分である。このような観点から、ハイパスフィルタ（HPF）の特性は、図7に破線で示すように、周波数の低い領域での減衰量が大きくなるよう設定するのが望ましい。
【００４９】
このような減衰特性を持つハイパスフィルタは、内層回路としての複数のインダクタンスＬとキャパシタンスＣを有する構成で実現可能である。
【００５０】
図8に、本実施例のアンテナ共用装置１の縦断面を示す。セラミック基板として、低温焼結セラミック（ＬＴＣＣ）基板を用いる。セラミック基板上には、アンテナ共用装置を構成するPINダイオード、化合物半導体スイッチＧａＡｓ、SAWが実装される。更に、ローパスフィルタ（LPF）3及びハイパスフィルタ（HPF）4のＬＣ部品の一部も実装される。ローパスフィルタ（LPF）3及びハイパスフィルタ（HPF）4を構成する他のＬ、Ｃは、セラミック基板の層間に、内層回路として形成される。
【００５１】
本実施例によれば、このような構成とすることにより、ＥＳＤ対策を行いつつ、アンテナ共用装置を小型化できる。すなわち、ＥＳＤ対策として、外付け部品であるバリスタを削除して装置の小型化を実現できる。
【実施例２】
【００５２】
次に、図9を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。図9ではスイッチの後段にＧＳＭ用受信フィルタ8、ＤＣＳ用受信フィルタ9、及びＷＣＤＭＡ用受信フィルタ10とＷＣＤＭＡ用送信フィルタ11が並列接続されたＷＣＤＭＡ用分波器が配置されている。
【００５３】
これらのフィルタはＳＡＷ（Ｓｕｆｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍｅｄ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）、ＳＭＲ（Ｓｏｌｉｄａｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）あるいはこれらの組み合わせから構成されても良い。
【００５４】
本実施例によれば、実施例１同様に、送信歪特性やＥＳＤ耐性を満足させ、かつ低価格を実現する実用的なアンテナ共用装置を提供することができる。
【実施例３】
【００５５】
次に、本発明の第３の実施例を説明する。上記、実施例１および２においては説明の簡単のためＧＳＭ、ＤＣＳ，ＷＣＤＭＡからなるデュアルモードトリプルバンドの構成例で本発明の優位性を示してきた。
【００５６】
しかしながら、本発明の優位性は、デュアルモードトリプルバンドの構成に限定されるものではない。例えば、デュアルモードクインテットバンドに対しても、実施例１や２と同様に、有効である。
【００５７】
すなわち、図10に示すように高周波スイッチ6の後段にＧＳＭ用のフィルタ回路(8-1)とＧＳＭ850用のフィルタ回路(8-2)が並列に接続され、高周波スイッチ7の後段にＤＣＳ用のフィルタ回路(9-1)とＰＣＳ用のフィルタ回路(9-2)が並列に接続され、高周波スイッチ5の後段にＷＣＤＭＡ用のフィルタ回路(10)が接続されたデュアルモードクインテットバンドの構成でも有効である。
【００５８】
本実施例によれば、実施例１同様に、送信歪特性やＥＳＤ耐性を満足させ、かつ低価格を実現する実用的なアンテナ共用装置を提供することができる。
【実施例４】
【００５９】
次に、本発明の第４の実施例を説明する。本発明のアンテナ共用装置は、上記以外の周波数帯域を含む種々の無線通信端末に適用可能である。図１１に、適用可能な移動通信周波数の配置例を示す。この例では、ＥＧＳＭ、ＧＳＭ、ＧＳＭ850、ＤＣＳ、ＰＣＳ及びＷＣＤＭＡの各帯域の周波数が用いられる。
【００６０】
実施例４として、上記各実施例のアンテナ共用装置を応用し、図１１の移動通信周波数に対応させたクワッドバンド無線通信端末のブロック図を、図１２に示す。クワッドバンド端末は、アンテナ共用装置１とベースバンド／ロジック回路１００及び増幅器１２０で構成されている。
【００６１】
アンテナ共用装置１は、たとえば図１に示したように、アンテナ2の接続される端子Taに並列接続されたローパスフィルタ（LPF）3とハイパスフィルタ（HPF）4からなる分波回路を有する。この分波回路は、アンテナ2から入力したGSM信号及びGSM信号をLPF側に通過させ、DCS信号、PCS信号及びWCDMA信号をHPF側に通過させる機能を有している。ベースバンド／ロジック回路１００及び増幅器１２０は、変調機能及び電力増幅機能を有する送信機能部と、低雑音増幅機能や復調機能を有する受信機部とを有する。アンテナ共用装置１は、送信機部からの送信帯域の非常に大きな送信電力とアンテナから入射する受信帯域の微弱な受信電力を分離し、前者をアンテナ2へ、後者を受信機部へ送る。
【００６２】
また、クワッドバンド端末用アンテナ共用器では、送信信号は、ＥＧＳＭとＧＳＭ８５０の周波数が接近しているため、８２４〜９１５ＭＨｚ帯の電力増幅器により両送信信号は共通に約２Ｗまで増幅される。また、ＤＣＳとＰＣＳの送信信号は周波数が接近しているため、１７１０〜１９１０ＭＨｚ帯の他の電力増幅器により約１Ｗまで増幅され、それぞれアンテナ共用器の対応する送信端子に供給される。
【００６３】
受信信号は、アンテナ共用器により各帯域の信号に分離される。これらの信号は低雑音増幅器に供給され、混合器によりベースバンドの信号に変換され、さらに信号処理回路、ベースバンドロジック等を通過し、音声あるいはデータとして復調される。
【００６４】
本実施例によれば、送信歪特性およびＥＳＤ耐性を満足させ、かつ小型化、低価格化を図ることのできる無線通信端末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る、アンテナ共用装置を示すブロック図である。
【図２】図１における分波回路の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】図１における高周波スイッチの回路構成の一例（ＰＩＮダイオード）を示す回路図である。
【図４】図１における高周波スイッチの回路構成の一例（化合物半導体）を示す回路図である。
【図５】妨害信号と送信信号が歪特性により擬似受信信号を発生する説明図である。
【図６】ＥＳＤにより発生する信号の周波数成分を示す図である。
【図７】本発明の分波回路を構成するローパスフィルタ（LPF）とハイパスフィルタ（HPF）の特性（周波数と減衰量の関係）の一例を示す図である。
【図８】本発明の第1の実施例のアンテナ共用装置の縦断面を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るアンテナ共用装置を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るアンテナ共用装置を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に採用される移動通信周波数の配置例を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係るアンテナ共用装置を応用したクワッドバンド無線通信端末のブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…アンテナ共用装置、
２…アンテナ、
３…ＬＰＦ、
４…ＨＰＦ、
５…高周波スイッチ、
６…高周波スイッチ、
７…高周波スイッチ、
８…フィルタ、
９…フィルタ、
１０…フィルタ、
１１…フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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