(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つの放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に接続可能なフロントエンド回路（ＦＥＣ）に関し、フロントエンド回路（ＦＥＣ）は、部分回路（ＳＣ）を含み、各部分回路（ＳＣ）は、１つの放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に関連付けられる。さらに、各部分回路（ＳＣ）は、信号経路（ＳＰ）と、信号経路（ＳＰ）に電気的に結合され、放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に接続可能なアンテナポート（ＡＰ）と、放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に接続可能な接地ポート（ＧＰ）と、接地終端回路（ＧＴＣ）と、接地ポート（ＧＰ）および接地終端回路（ＧＴＣ）に電気的に結合された接地スイッチ（ＧＳ）とを備える。【選択図】図１
2014502813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に接続可能であり、部分回路（ＳＣ）を含むフロントエンド回路（ＦＥＣ）であって、各部分回路（ＳＣ）が、１つの放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に関連付けられ、
各部分回路（ＳＣ）が、
信号経路（ＳＰ）と、
前記信号経路（ＳＰ）に電気的に結合され、前記放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に接続可能なアンテナポート（ＡＰ）と、
前記放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に接続可能な接地ポート（ＧＰ）と、
接地終端回路（ＧＴＣ）と、
前記接地ポート（ＧＰ）および前記接地終端回路（ＧＴＣ）に電気的に結合された接地スイッチ（ＧＳ）と
を備える、フロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項２】
各部分回路（ＳＣ）が、アンテナ終端回路（ＡＴＣ）と、前記アンテナポート（ＡＰ）に電気的に接続されたアンテナスイッチ（ＡＳ）とをさらに備え、
前記アンテナスイッチ（ＡＳ）が、前記アンテナポート（ＡＰ）を、前記信号経路（ＳＰ）または前記アンテナ終端回路（ＡＴＣ）の一方に接続することができる、
請求項１に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項３】
前記接地終端回路（ＧＴＣ）が、少なくとも２つの終端経路（ＴＰ）を備え、各終端経路（ＴＰ）が、異なるインピーダンスを有し、前記放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）が前記接地スイッチ（ＧＳ）の構成の相違に応じて異なるインピーダンスを有するように、前記接地スイッチ（ＧＳ）が、所与の時間に、前記接地ポート（ＧＰ）をそれぞれ前記終端経路（ＴＰ）の１つに接続することができる、
請求項１または２に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項４】
前記接地終端回路（ＧＴＣ）が、抵抗要素、容量性要素、誘導性要素、およびＬＣＲ回路から選択されるインピーダンス要素（ＩＥ）を備える、
請求項１から３の１項に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項５】
前記接地終端回路（ＧＴＣ）が、開状態と短絡終端状態と個別終端状態とから選択される、１つまたは複数の個々に選択可能な状態を提供し、
前記個別終端状態では、前記接地スイッチ（ＧＳ）が、前記インピーダンス要素（ＩＥ）を前記接地ポート（ＧＰ）に電気的に接続する、
請求項４に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項６】
前記接地終端回路（ＧＴＣ）が、ディスクリート部品または伝送線路を用いて実装されるＬＣＲネットワークを備える、
請求項１から５の１項に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項７】
前記ＬＣＲネットワークが、調整可能である、
請求項６に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項８】
インピーダンス要素および／またはフィルタを備え、
前記インピーダンス要素および／またはフィルタが前記接地終端回路（ＧＴＣ）に統合される、
請求項１から４の１項に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項９】
前記接地終端回路（ＧＴＣ）が、縦続および／または並列構成において、追加のスイッチを備え、
各スイッチの後には、別のスイッチが続き、または開終端経路、短絡終端経路、もしくは個別終端経路のうちの１つが続き、
前記個別終端経路では、インピーダンス要素が、前記接地ポート（ＧＰ）に電気的に接続される、
請求項１から７の１項に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項１０】
マルチバンド通信デバイスにおいて使用される、
請求項１から９の１項に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項１１】
ＬＴＥ通信用に仕様が定められた、
請求項１から１０の１項に記載のフロントエンド回路（ＦＥＣ）。
【請求項１２】
請求項２から１１の１項に記載のフロントエンド回路を駆動するための方法であって、
少なくとも１つのアクティブな放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）を決定するステップと、
前記アクティブな放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に結合された前記接地ポート（ＧＰ）を、前記接地終端回路（ＧＴＣ）の終端経路（ＴＰ）に電気的に接続するステップと、
少なくとも１つの非アクティブな放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）を決定するステップと、
前記非アクティブな放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に結合された前記アンテナポート（ＡＰ）を、前記アンテナ終端回路（ＡＴＣ）の終端経路（ＴＰ）に電気的に接続するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
最適なアンテナ性能に関するモードテーブルを参照するステップと、
前記アクティブな放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に結合された前記接地ポート（ＧＰ）を、それぞれの前記接地スイッチ（ＧＳ）に応じたスイッチング状態を選択し、設定することを介して、前記モードテーブルに従って、前記接地終端回路（ＧＴＣ）の終端経路（ＴＰ）に電気的に接続するステップと、
前記非アクティブな放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に結合された前記アンテナポート（ＡＰ）を、それぞれの前記アンテナスイッチ（ＡＳ）に応じたスイッチング状態を選択し、設定することを介して、前記モードテーブルに従って、前記アンテナ終端回路（ＡＴＣ）の終端経路（ＴＰ）に電気的に接続するステップと
をさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記非アクティブな放射素子（ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ）に結合された前記接地ポート（ＧＰ）を、それぞれの前記接地スイッチ（ＧＳ）に応じたスイッチング状態を選択し、設定することを介して、前記モードテーブルに従って、前記接地終端回路（ＧＴＣ）の終端経路（ＴＰ）に電気的に接続するステップ
をさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの放射素子（ｒａｄｉａｔｏｒ）に接続可能なフロントエンド回路に関する。フロントエンド回路は、モバイルフォンなどのモバイル通信デバイスに、改善されたアンテナ性能を提供する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル通信デバイスは、他のモバイル通信デバイスまたは基地局などのリモートデバイスと通信を行うために、一般に無線周波数信号を利用する。現代のモバイル通信デバイスは、多くの要件を満たさなければならない。これらの要件の中には、マルチバンド動作およびマルチモード動作がある。通常、現代のモバイル通信デバイスは、無線周波数信号を複数の受信機に向けて送信すること、および／または複数の送信機から受信することがそれぞれできる。特に、異なる周波数帯で動作する通信デバイスは、異なる周波数帯で動作可能なように、場合によっては、複数の異なるアンテナを備える。そのような通信デバイスは、ロッドアンテナ、またはＰＩＦＡ（板状逆Ｆアンテナ）またはＰＩＬＡ（板状逆Ｌアンテナ）などのパッチアンテナを備えることができる。アンテナは、無線周波数信号と相互作用を行う無線周波数構成要素であるので、一般に、異なるアンテナ間の有害な相互作用は、不可避のように思われる。
【０００３】
将来のマルチモードおよびマルチバンドハンドセットがサポートしなければならないセルラ周波数帯の数は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）が出現したことで、７つに増加している。ハンドセットは、約７００ＭＨｚから２７００ＭＨｚにわたる周波数上でセルラ送信および受信をサポートしなければならないばかりでなく、これに加えて、ＬＴＥのＭＩＭＯ（多入力多出力）受信要件を満たすには、少なくとも２つの同時に動作するセルラ放射素子が必要とされる。上述したことに加えて、新しい接続プロトコルが絶えず出現しており、ハンドセット内に追加の放射素子を実装しこれらのプロトコルをサポートするという特定の要件をしばしば伴う。
【０００４】
ハンドセット内で、放射素子のために確保される容積が将来的に増加することは期待できない。したがって、広い範囲の周波数にわたって整合させ得る、コンパクトで効率的な相互運用性のある放射素子をより多く設計することは、ますます困難になる。放射素子の形状、および／または入力整合ネットワークの修正にばかり重点を置く設計方法には、そのような柔軟なインピーダンス整合に関して限界があることは明らかである。しかし、複数の放射素子に対して個別の整合および終端回路をハンドセット内に追加することは、プリント配線板（ＰＷＢ）の面積消費およびコストのために非現実的になる。
【０００５】
特許文献１には、動作停止中の放射素子のフィードピンを異なるインピーダンス要素に接続することが可能なフロントエンド回路が開示されている。こうすることで、場合によっては、放射素子間の有害な相互作用が低減され、その結果、動作中の放射素子の効率が全体として改善されることが示されている。
【０００６】
特許文献２には、異なるインピーダンス要素とアンテナポイントとに接続された物理的な接地ポイントに接続できる、放射素子について説明されている。終端機能の実装または統合の詳細については説明していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０５２１５０号
【特許文献２】国際公開第２００９／１５５９６６Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＰＷＢの消費面積を著しく増加させることなく、アンテナ性能を改善する、それぞれのモバイル通信デバイスにおいて少なくとも２つのアンテナとともに使用されるフロントエンド回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載のフロントエンド回路と、請求項１２に記載のフロントエンド回路を駆動するための方法とが、この目的に対するソリューションを提供する。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を開示する。
【００１０】
本発明によるフロントエンド回路は、少なくとも２つの放射素子に接続可能であり、フロントエンド回路は、部分回路を含み、各部分回路は、１つの放射素子に関連付けられる。さらに、各部分回路は、信号経路と、信号経路に電気的に結合され、放射素子に接続可能なアンテナポートと、放射素子に接続可能な接地ポートと、接地終端回路と、接地ポートおよび接地終端回路に電気的に結合された接地スイッチとを備える。
【００１１】
したがって、放射素子は、接地ポートとアンテナポートとに接続可能である。放射素子の動作中、アンテナポートが、信号経路に接続され、信号を放射素子に提供する。同時に、放射素子は、接地ポートに接続することができ、接地スイッチを介して接地終端回路に接続することができる。接地終端回路は、放射素子の動作中、放射素子のインピーダンスを調整することを可能にする。
【００１２】
従来技術と比べると、別のおそらくはユーザ定義のインピーダンス要素を用いて動作中の放射素子を終端する機能が、今やＲＦエンドモジュール内で実装される。この統合は、終端によって必要とされるインピーダンス要素の数を少なくする。したがって、ＰＷＢの消費面積が、本発明によって増加することはない。
【００１３】
さらに、フロントエンド回路の各部分回路は、アンテナ終端回路と、アンテナポートに電気的に接続されたアンテナスイッチとを備えることができる。アンテナスイッチは、アンテナポートを、信号経路またはアンテナ終端回路の一方に接続することができる。放射素子が使用中である場合、対応するアンテナスイッチは、アンテナポートを、無線周波数信号がアンテナに伝搬する、またはアンテナから伝搬する信号経路に電気的に接続する。しかし、アンテナが使用中でない場合、すなわち、対応する放射素子が無線周波数信号を送信または受信し得ない場合、アンテナスイッチは、アンテナポートをアンテナ終端回路に接続する。発明者らは、この使用されていない非アクティブな放射素子が引き起こす、他の使用されている放射素子の有害な低性能化は、放射素子がアンテナ終端回路に接続される場合、低減することができ、または防止することさえできることを見出した。
【００１４】
さらに、接地終端回路は、少なくとも２つの終端経路を備えることができ、各終端経路は、異なるインピーダンスを有し、接地スイッチは、所与の時間に、接地ポートをそれぞれ終端経路の１つに接続することができる。したがって、放射素子は、接地スイッチの構成の相違に応じて、異なるインピーダンスを有する。ＬＴＥでは、メインアンテナとダイバーシティアンテナとが、同時に動作している。動作中のメインおよびダイバーシティ放射素子のインピーダンス整合をある周波数帯にわたって容易にするために、対応する接地スイッチは、放射素子接地ポートをユーザ定義のインピーダンス要素に接続することができ、所望の放射素子インピーダンスを設定することができる。
【００１５】
実際の接地終端回路は、いくつかの方法で実装することができる。例えば、接地スイッチは、抵抗要素、容量性要素、誘導性要素、およびＬＣＲ回路から選択されるインピーダンス要素を備える接地終端回路に、接地ポートを接続することができる。さらに、接地終端回路は、開状態と短絡終端（ｓｈｏｒｔ−ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）状態と個別終端（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ−ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）状態とから選択される、１つまたは複数の個々に選択可能な状態を提供することができ、個別終端状態では、接地スイッチは、インピーダンス要素を接地ポートに電気的に接続する。
【００１６】
さらに、接地終端回路は、任意のネットワークトポロジを有するＬＣＲネットワークを備えることができ、ＬＣＲネットワークは、ディスクリート部品または伝送線路を用いて実装される。ディスクリート部品または伝送線路の１つまたはいくつかは、調整可能とすることができる。したがって、ＬＣＲネットワークは、この場合は調整可能である。
【００１７】
さらに、フロントエンドモジュール内ですでに実装されているフィルタのインピーダンス要素のいずれかは、接地終端回路の部分として機能させることができる。
【００１８】
さらに、接地終端回路は、縦続および／または並列構成において、追加のスイッチを備えることができる。各スイッチの後には、別のスイッチが続くことができ、または開経路、短絡終端経路、もしくはインピーダンス要素を備える個別終端経路のうちの１つが続くことができる。
【００１９】
さらに、上述した実装を組み合わせることによって形成されるいずれの終端回路も、同様に可能である。
【００２０】
「開状態」または「開経路」という語句は、終端インピーダンスの絶対値が原理的に無限大、すなわち、現実的には非常に大きい終端を表す。対照的に、「短絡終端状態」という語句は、主としてゼロインピーダンスの終端状態を表す。短絡終端状態は、簡単な実施形態においては、接地ポートをグラウンドに直接的に接続することによって実現される。開終端状態は、フロントエンド回路の他の電気回路構成要素から接地ポートを電気的に絶縁することによって実現される。
【００２１】
しかし、多くの場合、本発明において最も重要な終端状態は、個別終端状態であろう。「個別終端状態」という語句は、有限な抵抗と有限なリアクタンスとからなる一定のインピーダンスによって特徴付けられる終端状態を表す。フロントエンド回路は、アンテナポートおよび接地ポートの最適な個別終端を達成するために、適切な抵抗要素、容量性要素、もしくは誘導性要素、またはそのような要素を含むネットワークを提供することができる。フロントエンド回路は、異なる個別終端状態を提供するために、複数の異なるＬＣＲ要素またはＬＣＲネットワークと、それぞれのスイッチとを備えることができる。非アクティブなアンテナの最適化された終端インピーダンスは、それぞれのアンテナの周波数および／または伝送モード、ならびに放射素子の正確な幾何学的形状に依存することができる。
【００２２】
一実施形態では、フロントエンド回路は、ワイヤレス用途のデバイス内に実装される。デバイスは、セルラフォン、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、ＧＰＳ受信機（ＧＰＳ＝Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＤＶＢ−Ｔ受信機（ＤＶＢ−Ｔ＝Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ―Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）、またはＤＶＢ−Ｈ受信機（ＤＶＢ−Ｈ＝Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ―Ｈａｎｄｈｅｌｄ）とすることができる。一般に、デバイスは、音声情報以外の情報も受信するダイバーシティ受信機とすることができる。デバイスは、ＭＩＭＯ（多入力多出力）デバイスとすることができる。特に、デバイスは、仕様をＬＴＥ通信用に定めることができる。
【００２３】
さらに、本発明は、フロントエンド回路を駆動するための方法に関する。方法は、少なくとも１つのアクティブな放射素子を決定するステップと、アクティブな放射素子に結合された接地ポートを、接地終端回路の終端経路に電気的に接続するステップと、少なくとも１つの非アクティブな放射素子を決定するステップと、非アクティブな放射素子に結合されたアンテナポートを、アンテナ終端回路の終端経路に電気的に接続するステップとを含む。
【００２４】
一実施形態では、方法は、最適なアンテナ性能に関するモードテーブルを参照するステップをさらに含む。アクティブなアンテナの接地ポートおよび非アクティブなアンテナのアンテナポートは、それぞれの接地スイッチまたはそれぞれのアンテナスイッチに応じたスイッチング状態を選択し、設定することによって、モードテーブルに従って、対応する終端経路に結合される。
【００２５】
さらに、非アクティブな放射素子に結合された接地ポートは、それぞれの接地スイッチに応じたスイッチング状態を選択し、設定することによって、モードテーブルに従って、接地終端回路の終端経路に電気的に接続することができる。この場合、接地終端回路は、放射素子間の有害な相互作用をさらに低減させるために、動作停止中の放射素子とともに利用することもできる。したがって、接地終端回路は、場合によっては、アンテナ終端回路の使用と組み合わせることができる。
【００２６】
本発明は、以下本明細書で与えられる詳細な説明と添付の概略図とから、十分に理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】フロントエンド回路のブロック図である。
【図２】フロントエンド回路および対応する放射素子のブロック図である。
【図３】フロントエンド回路および対応する放射素子のブロック図である。
【図４】ＬＴＥ放射素子構成を示す図である。
【図５】放射素子の物理的な接地ポートおよびアンテナポートの拡大図である。
【図６】接地終端回路の高水準ブロック図である。
【図７】バンド１７に亘って整合させられた２つの放射素子の周波数特性を示す図である。
【図８】バンド５における最も高いチャネルに亘って整合させられた２つの放射素子の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の基本アイデアによる回路を示している。フロントエンド回路ＦＥＣが、フロントエンドモジュールＦＥＭ内に含まれる。フロントエンド回路ＦＥＣは、複数の部分回路ＳＣを含む。各部分回路ＳＣは、１つの放射素子ＲＡＤに対応する。
【００２９】
各部分回路ＳＣは、アンテナポートＡＰと、接地ポートＧＰとを備える。両ポートＡＰ、ＧＰは、対応する放射素子ＲＡＤに電気的に結合することができる。アンテナポートＡＰは、アンテナスイッチＡＳに接続される。アンテナスイッチＡＳは、アンテナポートＡＰを、信号経路ＳＰまたはアンテナ終端回路ＡＴＣのどちらかに接続することができる。接地ポートＧＰは、接地スイッチＧＳに電気的に結合される。接地スイッチＧＳは、接地終端回路ＧＴＣに接続される。
【００３０】
放射素子ＲＡＤが無線信号を送信および／または受信しているとき、アンテナスイッチＡＳは、アンテナポートＡＰを信号経路ＳＰに接続する。このことは、図２に示される実施形態によって、さらに明確にされる。
【００３１】
図２は、２つのメイン放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ２Ｍを備えるハンドセットのフロントエンド回路を示している。第１のメイン放射素子ＲＡＤ１Ｍは、第１のアンテナポートＡＰ１Ｍおよび第１の接地ポートＧＰ１Ｍを介して、第１の部分回路ＳＣ１に接続可能である。それに対応して、第２のメイン放射素子ＲＡＤ２Ｍは、第２のアンテナポートＡＰ２Ｍおよび第２の接地ポートＧＰ２Ｍを介して、第２の部分回路ＳＣ２に接続可能である。各部分回路ＳＣ１、ＳＣ２は、図１に関する説明と同じ要素および同じ構造を備える。
【００３２】
第１の放射素子ＲＡＤ１Ｍは、セルラバンド５において動作することができる。それに対応して、第１の放射素子ＲＡＤ１Ｍは、低周波数帯において動作する。第２の放射素子ＲＡＤ２Ｍは、セルラ周波数帯２、高周波数帯において動作することができる。周波数帯２を介する会話中、第２の放射素子ＲＡＤ２Ｍが、動作中であり、第１の放射素子ＲＡＤ１Ｍは、非アクティブである。したがって、所与の瞬間において、２つの放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ２Ｍ間の有害な相互作用を最低限に抑えるために、アンテナスイッチＡＳ１Ｍを使用して、第１の放射素子ＲＡＤ１Ｍをアンテナ終端回路ＡＴＣ１Ｍに接続することが有益なことがある。
【００３３】
各アンテナ終端回路ＡＴＣ１Ｍ、ＡＴＣ２Ｍは、複数の終端経路ＴＰを備える。各終端経路ＴＰは、所定のインピーダンスに対応する。したがって、アンテナ終端回路ＡＴＣ１Ｍ、ＡＴＣ２Ｍを介して放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ２Ｍを終端するのに、いくつかの可能性から選択することができる。
【００３４】
接地終端回路ＧＴＣ１Ｍ、ＧＴＣ２Ｍも、複数の終端経路ＴＰを備えることができ、各終端経路ＴＰは、所定のインピーダンスに対応する。接地ポートＧＰ１Ｍ、ＧＰ２Ｍは、接地スイッチＧＳ１Ｍ、ＧＳ２Ｍを介して、接地終端回路ＧＴＣ１Ｍ、ＧＴＣ２Ｍの複数の終端経路ＴＰのうちの１つに接続することができる。それによって、放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ２Ｍのインピーダンスを調整することができる。接地ポートＧＰ２Ｍ、接地スイッチＧＳ２Ｍ、および接地終端回路ＧＴＣ２Ｍを介するインピーダンスの調整は、動作中の放射素子ＲＡＤ２Ｍのインピーダンスの調整を可能にする。
【００３５】
アンテナ終端回路ＡＴＣ１Ｍは、使用されていない動作停止中の放射素子ＲＡＤ１Ｍのインピーダンスの調整を可能にする。しかし、接地終端回路ＧＴＣ２Ｍは、使用されている動作中の放射素子ＲＡＤ２Ｍのインピーダンスの設定を可能にする。
【００３６】
一般に、フロントエンドモジュールＦＥＭ内に実装される接地終端回路ＧＴＣ２Ｍは、アンテナポートＡＰ２Ｍにおいて見られる元のインピーダンスを変更するために、動作中の放射素子ＲＡＤ２Ｍとともに使用することができる。これによって、異なる周波数におけるインピーダンス整合を改善することができる。しかし、接地終端回路ＧＴＣ１Ｍも、放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ２Ｍ間の有害な相互作用をさらに低減させるために、動作停止中の放射素子ＲＡＤ１Ｍとともに利用することもできる。この場合、接地終端回路ＧＴＣ１Ｍは、場合によっては、アンテナ終端回路ＡＴＣ１Ｍの使用と組み合わせることができる。
【００３７】
図３は、本発明の第２の実施形態を示している。ここでは、フロントエンド回路ＦＥＣは、メインフロントエンドモジュールＭＦＥＭと、ダイバーシティフロントエンドモジュールＤＦＥＭとに分割されている。メインフロントエンドモジュールＭＦＥＭは、２つの部分回路ＳＣ１Ｍ、ＳＣ２Ｍを備え、第１の部分回路ＳＣ１Ｍは、第１のメイン放射素子ＲＡＤ１Ｍに接続可能である。第１のメイン放射素子ＲＡＤ１Ｍは、低周波数帯に対応する。第２の部分回路ＳＣ２Ｍは、第２のメイン放射素子ＲＡＤ２Ｍに接続可能である。第２のメイン放射素子ＲＡＤ２Ｍは、高周波数帯に対応する。ダイバーシティフロントエンドモジュールＤＦＥＭも、２つの部分回路ＳＣ１Ｄ、ＳＣ２Ｄを備える。第１の部分回路ＳＣ２Ｄは、低周波数帯に対応する第１のダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄに接続可能である。第２の部分回路ＳＣ２Ｄは、高周波数帯に対応する第２のダイバーシティ放射素子ＲＡＤ２Ｄに接続可能である。
【００３８】
各放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ２Ｍ、ＲＡＤ１Ｄ、ＲＡＤ２Ｄは、アンテナポートＡＰ１Ｍ、ＡＰ２Ｍ、ＡＰ１Ｄ、ＡＰ１Ｄと、接地ポートＧＰ１Ｍ、ＧＰ２Ｍ、ＧＰ１Ｄ、ＧＰ１Ｄとに接続することができる。上で説明したように、各接地ポートＧＰ１Ｍ、ＧＰ２Ｍ、ＧＰ１Ｄ、ＧＰ１Ｄは、接地スイッチＧＳ１Ｍ、ＧＳ２Ｍ、ＧＳ１Ｄ、ＧＳ１Ｄおよび接地終端回路ＧＴＣ１Ｍ、ＧＴＣ２Ｍ、ＧＴＣ１Ｄ、ＧＴＣ１Ｄに接続される。さらに、各部分回路ＳＣ１Ｍ、ＳＣ２Ｍ、ＳＣ１Ｄ、ＳＣ２Ｄでは、アンテナポートＡＰ１Ｍ、ＡＰ２Ｍ、ＡＰ１Ｄ、ＡＰ１Ｄは、アンテナポートＡＰ１Ｍ、ＡＰ２Ｍ、ＡＰ１Ｄ、ＡＰ１Ｄを、信号経路ＳＰ１Ｍ、ＳＰ２Ｍ、ＳＰ１Ｄ、ＳＰ１Ｄまたはアンテナ終端回路ＡＴＣ１Ｍ、ＡＴＣ２Ｍ、ＡＴＣ１Ｄ、ＡＴＣ１Ｄのどちらかに接続できる、アンテナスイッチＡＳ１Ｍ、ＡＳ２Ｍ、ＡＳ１Ｄ、ＡＳ１Ｄに接続される。
【００３９】
以下では、図３に示される実施形態に基づいて、主要な使用シナリオについて説明する。フロントエンド回路ＦＥＣは、ＬＴＥ通信用仕様に定められる。放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ２Ｍの２つは、送信および受信の両方に使用されるメイン放射素子である。さらに、メイン放射素子の１つＲＡＤ１Ｍは、約７００から９６０ＭＨｚまでの範囲のセルラ低帯域をカバーする。第２のメイン放射素子ＲＡＤ２Ｍは、約１７００から２７００ＭＨｚまでの範囲のセルラ高帯域をカバーする。同じアンテナ分担原理が、ダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄ、ＲＡＤ２Ｄにも適用される。一方の放射素子ＲＡＤ１Ｄは、セルラ低帯域用に実施され、他方の放射素子ＲＡＤ２Ｄは、セルラ高帯域用に実施される。しかし、ダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄ、ＲＡＤ２Ｄは、受信だけに使用される。
【００４０】
メインおよびダイバーシティフロントエンドモジュールＭＦＥＭ、ＤＦＥＭは、各々が、２つのアンテナ終端構成ＡＴＣ１Ｍ、ＡＴＣ２Ｍ、ＡＴＣ１Ｄ、ＡＴＣ２Ｄと、２つの接地終端構成ＧＴＣ１Ｍ、ＧＴＣ２Ｍ、ＧＴＣ１Ｄ、ＧＴＣ２Ｄとを有する。以下では、例えばバンド３（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）など、高帯域におけるＬＴＥ通信の場合について検討する。この場合、第２のメインアンテナスイッチＡＳ２Ｍおよび第２のダイバーシティアンテナスイッチＡＳ２Ｄは、対応する高帯域メイン放射素子ＲＡＤ２Ｍおよび高帯域ダイバーシティ放射素子ＲＡＤ２Ｄを、それぞれ信号経路ＳＰ２Ｍ、ＳＰ２Ｄに接続する。さらに、バンド３上で動作中のメインおよびダイバーシティ放射素子ＲＡＤ２Ｍ、ＲＡＤ２Ｄのインピーダンス整合を容易にするため、第２のメイン接地スイッチＧＳ２Ｍおよび第２のダイバーシティ接地スイッチＧＳ２Ｄは、放射素子接地ポートＧＰ２Ｍ、ＧＰ２Ｄを、ユーザ定義の接地終端回路ＧＴＣ２Ｍ、ＧＴＣ２Ｄに接続する。
【００４１】
この時点では、低帯域放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄは動作していないので、第１のメインアンテナスイッチＡＳ１Ｍおよび第１のダイバーシティアンテナスイッチＡＳ１Ｄは、低帯域放射素子アンテナポートＡＰ１Ｍ、ＡＰ１Ｄを、ユーザ定義のアンテナ終端回路ＡＴＣ１Ｍ、ＡＴＣ１Ｄに接続することができる。それによって、動作中の高帯域放射素子ＲＡＤ２Ｍ、ＲＡＤ２Ｄと動作停止中の低帯域放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄとの間の有害な相互作用が低減される。したがって、動作中の放射素子ＲＡＤ２Ｍ、ＲＡＤ２Ｄの全体的な効率が改善される。加えて、動作中の放射素子ＲＡＤ２Ｍ、ＲＡＤ２Ｄの性能をさらに改善するために、第１のメイン放射素子ＲＡＤ１Ｍおよび第１のダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄの接地スイッチＧＳ１Ｍ、ＧＳ１Ｄも、対応する接地ポートＧＰ１Ｍ、ＧＰ１Ｄを、ユーザ定義の接地終端回路ＧＴＣ１Ｍ、ＧＴＣ１Ｄに切り換えることができる。
【００４２】
図４は、ＬＴＥ用の例示的な放射素子構成を示している。ＬＴＥ通信の最小要件は、放射素子構成が２つの放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄを備えることである。第１の放射素子ＲＡＤ１Ｍは、受信および送信に使用されるメイン放射素子である。第２の放射素子ＲＡＤ１Ｄは、受信だけに使用されるダイバーシティ放射素子である。第２の放射素子ＲＡＤ２Ｄは、ＭＩＭＯ受信放射素子とも呼ぶことができる。
【００４３】
メイン放射素子ＲＡＤ１Ｍは、約７００から２２００ＭＨｚまでの周波数をカバーし、付随するダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄも、同じ周波数をカバーする。
【００４４】
図５は、図４における四角形Ｓ５の拡大図を示している。図５は、２つの放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄのための物理的な接地ポートＧＰ１Ｍ、ＧＰ１ＤおよびアンテナポートＡＰ１Ｍ、ＡＰ１Ｄを示している。図４に示された放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄは、プラスチックベゼルＢＥＺ内に軟質フィルムアセンブリを用いて実装される。図５では、プラスチックベゼルＢＥＺは、同じ観点から、中が透けて見えるように示されている。ベゼルＢＥＺは、典型的なスマートフォンＰＷＢの寸法を有するプリント配線板ＰＷＢを取り囲む。プラスチックベゼルＢＥＺは、ＰＷＢ上に配置される支持部品である。プラスチックベゼルＢＥＺ上、すなわち、ベゼルの外縁上において、放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄが、軟質フィルム上に印刷され、または軟質フィルムによって実装される。
【００４５】
図６は、図３に示された放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄおよびフロントエンド回路ＦＥＣの高水準ブロック図である。やはり、フロントエンド回路ＦＥＣは、メインおよびダイバーシティフロントエンドモジュールＭＦＥＭ、ＤＦＥＭを備える。
【００４６】
図６の右側には、接地点ＧＰ、接地スイッチＧＳ、および接地終端回路ＧＴＣの可能な実現法が、より詳細な図によって示されている。接地スイッチＧＳは、ＳＰ４Ｔスイッチである。接地スイッチＧＳは、接地ポートＧＰを、４つの終端経路ＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３、ＴＰ４のうちの１つの接続することができる。第１および第２の終端経路ＴＰ１、ＴＰ２は、各々が、異なるインピーダンス終端状態を表す個別のインピーダンス要素ＩＥ１、ＩＥ２を備える。第３の終端経路ＴＰ３は、短絡終端され、第４の終端経路ＴＰ４は、開状態である。
【００４７】
接地終端回路ＧＴＣの実際の終端経路ＴＰは、いくつかの方法で実装することができる。終端経路ＴＰは、コイル、コンデンサ、開放線路、または短絡回路終端など、ディスクリート部品によって実現することができる。
【００４８】
代替として、終端経路ＴＰは、ディスクリート部品または伝送線路を用いて実装される、任意のネットワークトポロジを有するＬＣＲネットワークによって実現することができる。好ましくは、ＬＣＲネットワークは、調整可能である。調整可能なＬＣＲネットワークは、１つまたは複数の調整可能なディスクリート部品または伝送線路を備える。さらに、上で説明した実施形態の組み合わせによって形成される任意の終端も、同様に可能である。
【００４９】
さらに、フロントエンドモジュールＦＥＭの部分であるフィルタのインピーダンス要素を、何らかの方法で、同様に接地終端回路ＧＴＣのために機能させることができる。
【００５０】
さらに、接地終端回路ＧＴＣの終端経路ＴＰは、追加のスイッチの縦続および／または並列構成によって実現することができる。この場合、各スイッチの後には、追加のスイッチが続くか、または上で説明したような終端が続くかのいずれかである。
【００５１】
図６に示される実施形態では、第１の終端経路ＴＰ１は、バンド１７（７０４〜７４６ＭＨｚ）に亘って放射素子を整合させるために実施される。この場合、ＳＰ４ＴスイッチＧＳは、接地ポートＧＰを、インピーダンスが２０ｎＨのコイルＩＥ１に接続するために使用される。
【００５２】
第２の終端経路ＴＰ２も、コイルＩＥ２を備える。この終端経路は、放射素子をバンド８に整合させるように仕様が定められる。
【００５３】
図７は、図４から図６に示される２つの放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄの周波数特性を示している。この場合、２つの放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄは、バンド１７に亘って整合させられる。これは、ＳＰ４ＴスイッチＧＳが、第１の終端経路ＴＰ１に接続されることを意味する。曲線Ｃ１は、メイン放射素子ＲＡＤ１Ｍの挿入損失を示す。曲線Ｃ２は、ダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄの挿入損失を示す。図７は、放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄが、バンド１７に亘って良好に整合していることを明瞭に示している。放射素子を、提案する接地終端回路ＧＴＣに接続する代わりに、ＲＦ接地に直接的に接続するとした場合、これらの放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄを入力整合回路と整合させ得る最低の周波数は、約８００ＭＨｚである。放射素子を７００ＭＨｚに下方調整（ｄｏｗｎ−ｔｕｎｅ）するために、フロントエンド回路ＦＥＣ内に実装される接地終端回路ＧＴＣを利用しなければならない。
【００５４】
曲線Ｃ３は、メイン放射素子ＲＡＤ１Ｍとダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄとの間のポート絶縁または結合を示している。
【００５５】
図８は、バンド５における最も高いチャネルに亘って整合させられた場合の、２つの放射素子ＲＡＤ１Ｍ、ＲＡＤ１Ｄの周波数特性を示している。メイン放射素子ＲＡＤ１Ｍの挿入損失およびダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄの挿入損失を示す曲線Ｃ１およびＣ２は同じである。曲線３は、メイン放射素子ＲＡＤ１Ｍとダイバーシティ放射素子ＲＡＤ１Ｄとの間のポート絶縁を示している。
【符号の説明】
【００５６】
ＦＥＣ  フロントエンド回路
ＦＥＭ  フロントエンドモジュール
ＳＣ  部分回路
ＲＡＤ  放射素子
ＡＰ  アンテナポート
ＧＰ  接地ポート
ＡＳ  アンテナスイッチ
ＳＰ  信号経路
ＡＴＣ  アンテナ終端回路
ＧＳ  接地スイッチ
ＧＴＣ  接地終端回路
ＭＦＥＭ  メインフロントエンドモジュール
ＤＦＥＭ  ダイバーシティフロントエンドモジュール
ＳＣ１Ｍ  第１のメイン部分回路
ＳＣ２Ｍ  第２のメイン部分回路
ＳＣ１Ｄ  第１のダイバーシティ部分回路
ＳＣ２Ｄ  第２のダイバーシティ部分回路
ＲＡＤ１Ｍ  第１のメイン放射素子
ＲＡＤ２Ｍ  第２のメイン放射素子
ＲＡＤ１Ｄ  第１のダイバーシティ放射素子
ＲＡＤ２Ｄ  第２のダイバーシティ放射素子
ＢＥＺ  ベゼル
ＰＷＢ  プリント配線板
ＩＥ  インピーダンス要素
ＴＰ  終端経路
【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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【国際調査報告】
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