(57)【要約】  マルチバンド無線周波数装置用のインピーダンス整合回路において、マルチバンド無線周波数信号の第１サブバンド内の第１無線周波数信号が、選択的に出力される。更に、マルチバンド無線周波数信号の第２サブバンド内の第２無線周波数信号が、選択的に出力される。リアクタンス素子をスイッチする必要なしに、部分的に共有され、かつ部分的に非共有されたリアクタンス素子を通して、選択的出力が行われる。
2005510114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチバンド無線周波数装置用のインピーダンス整合回路であって、前記インピーダンス整合回路は、
マルチバンド無線周波数信号を受信するための入力回路と、
前記マルチバンド無線周波数信号の第１サブバンドに含まれた第１無線周波数信号を選択的に出力する第１周波数選択サブネットワークと、前記マルチバンド無線周波数信号の第２サブバンドに含まれた第２無線周波数信号を選択的に出力する第２周波数選択サブネットワークとを含む周波数選択ネットワークであって、前記第１および第２周波数選択サブネットワークはスイッチレスネットワークである、周波数選択ネットワークと、
を備えることを特徴とするインピーダンス整合回路。
【請求項２】
前記第１周波数選択サブネットワークは、第１タイプの共通リアクタンス素子と、第２タイプの第１リアクタンス素子とを含み、
前記第２周波数選択サブネットワークは、前記共通リアクタンス素子と、前記第２タイプの第２リアクタンス素子とを含み、
前記第１および第２リアクタンス素子は、直列に配列され、前記第１無線周波数信号は、前記直列配列の第１ノードにて出力され、前記第２無線周波数信号は、前記直列配列の第２ノードにて出力される、
ことを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項３】
前記共通リアクタンス素子は、インダクタであり、前記第１および第２リアクタンス素子は、キャパシタである、ことを特徴とする請求項２に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項４】
前記第１周波数選択サブネットワークは、第１タイプの複数の共通リアクタンス素子の直列配列と、第２タイプの第１リアクタンス素子とを含み、
前記第２周波数選択サブネットワークは、共通リアクタンス素子の前記直列配列と、前記第２タイプの第２リアクタンス素子とを含み、
前記第１リアクタンス素子は、前記直列配列の第１ノードと前記第１無線周波数信号を出力するための第１出力ノードとの間に結合され、前記第２リアクタンス素子は、前記直列配列の第２ノードと前記第２無線周波数信号を出力するための第２出力ノードとの間に結合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項５】
前記周波数選択ネットワークは、前記マルチバンド無線周波数信号の第３サブバンドに含まれる第３無線周波数信号を選択的に出力する第３周波数選択サブネットワークを含むことを特徴とする請求項４に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項６】
前記入力回路は、加算回路であることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項７】
前記加算回路は、第１および第２ミキサ回路から信号を受信するための接続ノードから構成されていることを特徴とする請求項６に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項８】
前記入力回路は、前記マルチバンド無線周波数信号を受信するための少なくとも１つの入力端子から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合回路。
【請求項９】
前記マルチバンド無線周波数信号は、マルチバンド信号増幅に共通に用いられるプレ増幅ステージから受信され、
前記第１および第２無線周波数信号は、それぞれ、前記第１無線周波数信号を増幅する第１非サブバンド共有増幅ステージと、前記第２無線周波数信号を増幅する第２非サブバンド共有増幅ステージとに入力するための信号である、ことを特徴とする請求項８に記載のインピーダンス整合ネットワーク。
【請求項１０】
インピーダンス整合回路を有するマルチバンド無線周波数装置であって、前記インピーダンス整合回路は、
マルチバンド無線周波数信号を受信するための入力回路と、
前記マルチバンド無線周波数信号の第１サブバンドに含まれた第１無線周波数信号を選択的に出力する第１周波数選択サブネットワークと、前記マルチバンド無線周波数信号の第２サブバンドに含まれた第２無線周波数信号を選択的に出力する第２周波数選択サブネットワークとを含む周波数選択ネットワークであって、前記第１および第２周波数選択サブネットワークはスイッチレスネットワークである周波数選択ネットワークと、
を備えることを特徴とするマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１１】
前記第１周波数選択サブネットワークは、第１タイプの共通リアクタンス素子と、第２タイプの第１リアクタンス素子とを含み、
前記第２周波数選択サブネットワークは、前記共通リアクタンス素子と、前記第２タイプの第２リアクタンス素子とを含み、
前記第１および第２リアクタンス素子は、直列に配列され、前記第１無線周波数信号は、前記直列配列の第１ノードにて出力され、前記第２無線周波数信号は、前記直列配列の第２ノードにて出力される、ことを特徴とする請求項１０に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１２】
前記第１周波数選択サブネットワークは、第１タイプの複数の共通リアクタンス素子の直列配列と、第２タイプの第１リアクタンス素子とを含み、
前記第２周波数選択サブネットワークは、共通リアクタンス素子の前記直列配列と、前記第２タイプの第２リアクタンス素子とを含み、
前記第１リアクタンス素子は、前記直列配列の第１ノードと前記第１無線周波数信号を出力するための第１出力ノードとの間に結合され、前記第２リアクタンス素子は、前記直列配列の第２ノードと前記第２無線周波数信号を出力するための第２出力ノードとの間に結合されている、
ことを特徴とする請求項１０に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１３】
第１および第２ミキサ回路を更に備え、前記入力回路は、第１および第２ミキサ回路から信号を受信するための接続ノードを備えることを特徴とする請求項１０に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１４】
前記第１無線周波数信号を増幅するための第１増幅回路と、前記第２無線周波数信号を増幅するための第２増幅回路とを更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１５】
前記インピーダンス整合回路と、前記第１および第２ミキサと、前記第１および第２増幅回路とは、前記マルチバンド無線周波数装置の送信ブランチに含まれることを特徴とする請求項１４に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１６】
マルチバンド信号増幅に共通に用いられるプレ増幅ステージと、第１非サブバンド共有増幅ステージと、第２非サブバンド共有増幅ステージとを更に備え、
前記入力回路は、前記マルチバンド無線周波数信号を受信するための少なくとも１つの入力端子を備え、前記第１無線周波数信号は、前記第１非サブバンド共有増幅ステージに入力され、前記第２無線周波数信号は、前記第２非サブバンド共有増幅ステージに入力される、ことを特徴とする請求項１０に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１７】
前記第２非サブバンド共有増幅ステージは、前記第１非サブバンド共有増幅ステージがスイッチオンされるとスイッチオフされ、
前記第１非サブバンド共有増幅ステージは、前記第２非サブバンド共有増幅ステージがスイッチオフされるとスイッチオンされる、ことを特徴とする請求項１６に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１８】
前記インピーダンス整合回路と、前記プレ増幅ステージと、前記第１および第２非サブバンド共有増幅ステージとが、前記マルチバンド無線周波数装置の送信ブランチに含まれることを特徴とする請求項１６に記載のマルチバンド無線周波数装置。
【請求項１９】
マルチバンド無線周波数装置のためのインピーダンス整合方法であって、前記インピーダンス整合方法は、
マルチバンド無線周波数信号の第１サブバンドに含まれる第１無線周波数信号を選択的に出力し、
前記マルチバンド無線周波数信号の第２サブバンドに含まれる第２無線周波数信号を選択的に出力し、前記第１および第２の選択的な出力は、信号経路にスイッチングを加えずに行われる、ことを特徴とするインピーダンス整合方法。
【請求項２０】
更に、マルチバンド無線周波数信号の第３サブバンドに含まれる第３無線周波数信号を選択的に出力し、
前記第３の選択的な出力は、前記信号経路にスイッチングを加えずに行われる、ことを特徴とする請求項１９に記載のインピーダンス整合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチバンド無線周波数装置用のインピーダンス整合回路に関し、更にはマルチバンド無線周波数装置、およびインピーダンス整合方法に関する。
【０００２】
より詳細には、このようなインピーダンス整合は、マルチバンド無線周波数信号のサブバンドで行われ、マルチバンド無線装置の様々な部品間、例えば増幅ステージの間、ミキサと増幅ステージの間等でインピーダンスを整合させる。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第６，２４３，５６６号において、無線電話用のデュアルバンド送信器内の電力増幅器のためのインピーダンス整合が開示されている。例えば、このようなデュアルバンド送信無線電話は、９００ＭＨｚで動作するＧＳＭシステム、および１８００ＭＨｚで動作する点をのぞいてＧＳＭと類似したＤＣＳシステムを用いることができる。２ステージ電力増幅器では、相互ステージ整合回路が、２ステージ電力増幅器の第１ステージと第２ステージの間でインピーダンスを整合させる。相互ステージ整合回路は、どの送信モードが使用されているかに応じて、９００ＭＨｚまたは１８００ＭＨｚでインピーダンスを最適化する。２つの電界効果トランジスタが、電力増幅ステージとして使用される。ステージ間には、１５ｐＦのキャパシタンスがあり、第１ステージのソースには、小さい３ｎＨのインダクタンスがあり、これは電圧ソースに接続されている。２．７ｐＦのキャパシタンスが、インダクタンスと電圧ソースの間に接続されている。また、１００ｐＦのキャパシタンスが、１０００ｐＦのキャパシタンスからグランドへ、ダイオードが接続された状態で、電圧ソースに接続されている。入力ノードを有する１．５ｋΩのレジスタが、１０００ｐＦのキャパシタとダイオードの間に接続されている。電圧ソースが入力ノードに接続されると、ダイオードがオンとなり、１０００ｐＦのキャパシタンスが、相互ステージ整合回路のインピーダンスを支配する。入力ノードが２．７Ｖの正電圧ソースに接続されている場合に、電力増幅器の第１ステージからの９００ＧＳＭ信号を、第２ステージと整合させるように、キャパシタンス値を算出する。ゼロ、マイナス、またはフローティング電圧ソースを入力ノードに接続すると、２．７ｐＦのキャパシタンスが入力ノードに接続され、２．７ｐＦのキャパシタンスと３ｎＨのインダクタンスが、相互ステージ整合回路のインピーダンスを支配し、１８００ＭＨｚ信号を第２ステージに整合させる。こうして、入力ノードに印加された電圧と、ダイオードスイッチが、インピーダンス整合回路のＧＳＭモードまたはＤＣＳモードを決定する。インピーダンス整合ネットワークをこのように共有して、ＤＣＳサブバンド信号のＧＳＭを受信する。
【０００４】
マルチバンド無線周波数装置と共に用いられる他のシステムには、４５０ＭＨｚで動作するＮＭＴ−４５０、８００ＭＨｚで動作するＡＭＰＳおよびＤ−ＡＭＰＳ、１９００ＭＨｚで動作するＰＣＳ、または更に他のシステムが挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、複雑さを低減させ、インピーダンス整合回路自体が外部モード制御を必要としない、マルチバンド無線周波数装置用のインピーダンス整合回路を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、信号経路でのスイッチの使用を回避するインピーダンス整合回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、マルチバンド無線周波数装置用のインピーダンス整合回路が提供され、インピーダンス整合回路は、
前記マルチバンド無線周波数信号の第１サブバンドに含まれた第１無線周波数信号を選択的に出力する第１周波数選択サブネットワークと、前記マルチバンド無線周波数信号の第２サブバンドに含まれた第２無線周波数信号を選択的に出力する第２周波数選択サブネットワークとを含む周波数選択ネットワークであって、前記第１および第２周波数選択サブネットワークはスイッチレスネットワークである周波数選択ネットワークを備える。
【０００８】
本発明は、部分的に共有された周波数選択サブネットワークを用いたサブバンドの周波数選択は、スイッチを不要させる、という認識に基づいている。本発明は、更に、インピーダンス整合ネットワークを集積回路として実施する際に、キャパシタまたはインダクタに対して直列または並列したスイッチを使用すると、スイッチおよびスイッチ構成部品に伴う寄生により、この回路がすべての状況下において作動しない原因となり得るという認識に基づいている。これは、ＩＣ型のスイッチは、大きな抵抗を有し、特に非常に高い周波数でスイッチされるインダクタまたはレジスタの性能を引き下げるからである。
【０００９】
本発明に係るインピーダンス整合ネットワークの実施形態では、１つのサブネットワークが、インピーダンスネットワークの入力ノードおよびグランド等の基準電位に結合された共通インダクタと、デュアルバンド動作のための２つのキャパシタの直列配列のうち１つのキャパシタとで形成され、他のサブネットワークが、共通または共有インダクタと、直列配列の他のキャパシタとで形成される。この実施形態においては、一方のキャパシタは、入力ノードと、低い方のサブバンド用の出力ノードとの間に接続され、他方のキャパシタは、この出力ノードと、高いサブバンド用の更なる出力ノードに接続される。このようにして、２つの出力ノードに自動的にサブバンドを通過させる非常にシンプルなネットワークが得られる。２つでなく１つのみのインダクタが、２つの個別のインピーダンスネットワークで用いられるため、チップ面積も減少する。インピーダンス整合ネットワークに結合された様々なサブバンドに対し、増幅器を選択的にスイッチオン／オフすることで、送信器で実施した場合に、所望のサブバンドのみが送信される。この実施形態は、２つよりも多いサブバンドを含むマルチバンド動作へと、非常に容易に拡張することができる。例えば、３バンド動作用に、単にキャパシタを直列配列に追加することで、第３出力ノードを形成することができる。
【００１０】
インピーダンス整合ネットワークを実施して、マルチバンド動作のインピーダンス整合を必要とする増幅ステージ、ミキサ、または他の任意の回路要素等の、差動またはシングルエンドの回路要素を収容することができる。
【００１１】
本発明に係るインピーダンス整合ネットワークの他の実施形態では、インダクタの直列配列の連続するノードに結合された、サブバンド選択用のキャパシタが提供される。しかしながら、この並列キャパシタでの実施では、上述の直列キャパシタでの実施よりも多くのインダクタを必要とする。
【００１２】
本発明の実施形態においては、インピーダンス整合ネットワークは、マルチバンド無線周波数装置内の送信器経路に含まれ、異なるサブバンド用のミキサと可変増幅器との間に配置される。
【００１３】
本発明の、他のまたは更なる実施形態においては、インピーダンス整合ネットワークは、マルチバンド無線周波数装置内の送信器経路に含まれ、異なるサブバンド用の共通プレ増幅ステージと可変非サブバンド共有増幅ステージとの間に配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係るマルチバンド無線装置１のブロック図である。示された実施形態では、信号は差動的であり、直交している。他の実施形態においては、信号はシングルエンドおよび／または非直交としてもよい。詳細に示されているのは、信号加算器４に接続された１組の直交ＩＦミキサ２および３を有する、無線装置１の送信器部分である。ＩＦミキサ２および３は、ベースバンド信号Ｉ＿ＩＮおよびＱ＿ＩＮと、発振器５から位相シフタ６を介して供給される、０°および９０°で位相シフトされたオシレータ信号とを混合する。出力側では、信号加算器４がＩＦ増幅器７に結合されており、ＩＦ増幅器７は増幅ＩＦ信号をＩＦ位相シフタ８に供給する。ＩＦ位相シフタ８は、差動直交信号を１組のＲＦミキサ９および１０に供給する。その一方で、ＲＦミキサ９および１０は、位相シフタ１２を介して、オシレータ１１から位相シフトされたオシレータ信号を受信する。信号加算器１３は、直交混合されたＲＦ信号を加算する。更に、この例では、例示的な所定のデュアルバンドにおいて、マルチバンドの高い方のサブバンド用の可変増幅器１４および１５、ならびに、マルチバンドの低い方のサブバンド用の可変増幅器１６および１７が示されており、これらはＰＣＳおよびＣＥＬＬバンドと呼ばれる。この例では、サブバンドごとに２つの可変増幅器が設けられている。これは、送信器では、ＰＣＳ等のサブバンドは、通常２つの更なるサブバンドに分割されているからである。これらの更なるサブバンドの選択性は、送信器のより上流側で、個別のバンドパスフィルタ（ここでは詳述せず）により達成される。これらの更なるサブバンドは互いに周波数が近いため、これらの選択を、図２〜図５にて詳細に示される本発明のインピーダンス整合回路に組み入れる必要はない。ＰＣＳサブバンドを選択するには、増幅器１４および１５がスイッチオンされ、増幅器１６および１７がスイッチオフされる。ＣＥＬＬサブバンドを選択するには、増幅器１６および１７がスイッチオンされ、増幅器１４および１５がスイッチオフされる。
【００１５】
図２は、直交ミキサ９および１０に結合された、本発明に係るデュアルバンド動作用のインピーダンス整合回路２０の第１の実施形態を示している。信号加算器１３は、共通入力ノード２１および２２にて、ミキサ９および１０の各差動出力に接続することにより実現される。インピーダンス整合ネットワーク２０は、ノード２１および２２とグランドとの間にそれぞれ接続されたインダクタ２３および２４と、入力ノード２１に結合されたキャパシタ２５および２６の直列配列と、入力ノード２２に結合されたキャパシタ２７および２８の直列配列とを備える。キャパシタ２５および２６、ならびにキャパシタ２７および２８の直列配列は、ＣＥＬＬバンドに対して出力ノード２９および３０を有し、ＰＣＳバンドに対して出力ノード３１および３２を有する。高い方の周波数のＰＣＳサブバンドに対しては、事実上かつ実質的なＲＦ信号フローが、キャパシタ２５および２６、ならびに２７および２８で形成された信号経路の経由となり、キャパシタ２５および２７を単独で経由する他方の信号経路は、事実上短絡となり、また、低い方のＣＥＬＬサブバンドに対しては、事実上かつ実質的なＲＦ信号フローが、キャパシタ２５および２７単独で形成された信号経路の経由となるように、キャパシタ２５および２６、ならびに２７および２８の大きさが決めされる。デュアルバンド用に個別に非共有の整合回路を使用する従来技術の解決策に比べて、少なくとも２つのミキサと、１つのＲＦ位相シフタとを省くことが可能である。
【００１６】
図３は、本発明に係る３バンド動作用のインピーダンス整合ネットワーク４０の実施形態を示している。３サブバンド動作用のインダクタ２３および２４、ならびにキャパシタ２５、２６、２７、および２８に加えて、インピーダンス整合回路４０は、キャパシタ４１および４２を有する。これにより、３サブバンド用の差動出力信号４３、４４、および４５が得られる。
【００１７】
図４は、本発明に係るインピーダンス整合ネットワーク５０の他の実施形態を示している。インピーダンス整合ネットワーク５０は、インダクタ５１、５２、および５３の直列配列を、入力ノード２１とグランドの間に有し、インダクタ５４、５５、および５６の直列配列を、入力ノード２２とグランドの間に有する。３サブバンドのサブバンド選択用に、キャパシタ５７および５８、キャパシタ５９および６０、ならびにキャパシタ６１および６２が設けられている。キャパシタ５７および５８は、最も高いサブバンドを選択し、キャパシタ５９および６０は、中間のサブバンドを選択し、キャパシタ６１および６２は、最も低いサブバンドを選択する。
【００１８】
図５は、共通プレ増幅ステージ７１、７２、および７３とサブバンド用の個別の増幅器７４および７５との間に結合された、本発明に係るデュアルバンド動作用のインピーダンス整合回路７０の実施形態を示している。インピーダンス整合回路７０は、インピーダンス整合回路２０と同一の構造を有し、インダクタ７６および７７、ならびにキャパシタ７８、７９、８０、および８１を備えている。増幅器７４および７５のうちの１つがスイッチオンされた状態で同時に、増幅器７４および７５のうちの他方がスイッチオフされる。
【００１９】
上記の説明に鑑みて、添付の特許請求の範囲によって以下に定義される本発明の趣旨および範囲内での様々な変更が可能であること、またこれにより、本発明が提供された例に限定されないことが、当業者に明らかとなるであろう。「備える」という語は、請求項に列記されたもの以外の要素または工程の存在を排除しないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係るマルチバンド無線装置のブロック図である。
【図２】図２は、１組の直交ミキサに結合された、本発明に係るデュアルバンド動作用のインピーダンス整合回路の第１の実施形態を示す図である。
【図３】図３は、本発明に係る３バンド動作用のインピーダンス整合ネットワークの実施形態を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係るインピーダンス整合ネットワークの他の実施形態を示す図である。
【図５】図５は、共通プレ増幅ステージとサブバンド用の個別の増幅器との間に結合された、本発明に係るデュアルバンド動作用のインピーダンス整合回路の実施形態を示す図である。
【００２１】
すべての図面を通じて、同一の機能に対して同一の参照符号が使用される。
【図１】
2005510114.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005510114.tif 000007
【国際調査報告】
2005510114.tif 000008
2005510114.tif 000009