(57)【要約】【課題】少なくとも2つの通信システムに共用可能であり、最も望ましい信号を受信するとともに、平衡―不平衡変換回路を有し、通信装置の小型化及び低コスト化が可能な高周波回路を提供する。【解決手段】アンテナ端子と第一及び第二の送信端子又は第一及び第二の受信端子との接続を切り替えるスイッチ回路と、スイッチ回路と第一及び第二の送信端子との間にそれぞれ設けられた第一及び第二のパワーアンプ回路と、アンテナ端子と第一及び第二の送信端子及び受信端子の少なくとも1つとの間に設けられたバンドパスフィルタ回路と、第一及び第二のパワーアンプ回路の出力電力をモニターする検波電圧端子を有する検波回路とを具備し、第一及び第二の送信端子の少なくとも一方、及び／又は第一及び第二の受信端子の少なくとも一方に平衡−不平衡変換回路が接続されている高周波回路。【選択図】  図14
2008072738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一及び第二の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられる高周波回路であって、
前記第一及び第二の周波数帯域において送受信が可能なアンテナと接続するアンテナ端子と、
前記第一の周波数帯域の送信信号が入力される第一の送信端子と、
前記第二の周波数帯域の送信信号が入力される第二の送信端子と、
前記第一の周波数帯域の受信信号が出力される第一の受信端子と、
前記第二の周波数帯域の受信信号が出力される第二の受信端子と、
前記アンテナ端子と、前記第一及び第二の送信端子又は前記第一及び第二の受信端子との接続を切り替えるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路と前記第一の送信端子との間に設けられた第一のパワーアンプ回路と、
前記スイッチ回路と前記第二の送信端子との間に設けられた第二のパワーアンプ回路と、
前記アンテナ端子と、前記第一及び第二の送信端子及び受信端子の少なくとも1つとの間に設けられたバンドパスフィルタ回路と、
前記第一及び第二のパワーアンプ回路の出力電力をモニターする検波電圧端子を有する検波回路とを具備し、
前記第一及び第二の送信端子及び前記第一及び第二の受信端子の少なくとも一つに平衡−不平衡変換回路が接続されていることを特徴とする高周波回路。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波回路において、前記平衡−不平衡変換回路の不平衡入力側に整合回路が設けられていることを特徴とする高周波回路。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の高周波回路において、前記平衡−不平衡変換回路にDCフィード端子が設けられていることを特徴とする高周波回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の高周波回路において、前記スイッチ回路は、送信端子側に設けられた第一の分波回路（前記第一及び第二の送信端子の一方からの高周波信号をアンテナ端子側へ通すが他方の送信端子へ通さない）と、受信端子側に設けられた第二の分波回路（前記アンテナ端子から入力される受信した高周波信号を、前記第一又は第二の受信端子に分波する）とを具備することを特徴とする高周波回路。
【請求項５】
請求項４に記載の高周波回路において、前記第一又は第二の分波回路は低周波側フィルタ回路及び高周波側フィルタ回路を有し、前記低周波側フィルタ回路は、分波回路の共通端子に接続された位相線路、及び前記位相線路に接続されたバンドパスフィルタ回路により構成されていることを特徴とする高周波回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の高周波回路において、前記検波回路は、前記第一及び前記第二のパワーアンプ回路の出力経路に接続された結合回路と、前記結合回路の結合端子に接続された検波用ダイオードとを有し、前記結合回路により高周波信号を導出し、前記検波用ダイオードで高周波電力を検波し、前記検波電圧端子に検波電圧を出力することを特徴とする高周波回路。
【請求項７】
請求項６に記載の高周波回路において、前記結合回路が前記第一の分波回路の共通端子又はアンテナ端子に接続されていることを特徴とする高周波回路。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の高周波回路において、前記結合回路の結合端子と検波用ダイオードとの間に高調波低減回路が設けられていることを特徴とする高周波回路。
【請求項９】
請求項８に記載の高周波回路において、前記高調波低減回路はローパスフィルタ回路、ノッチフィルタ回路又はアッテネータ回路であることを特徴とする高周波回路。
【請求項１０】
請求項1〜９のいずれかに記載の高周波回路において、前記パワーアンプ回路と前記アンテナ端子間にローパスフィルタ回路又はノッチフィルタ回路が設けられていることを特徴とする高周波回路。
【請求項１１】
請求項1〜10のいずれかに記載の高周波回路において、前記第一及び第二の受信端子の少なくとも一方にローノイズアンプ回路が設けられていることを特徴とする高周波回路。
【請求項１２】
請求項11に記載の高周波回路において、前記ローノイズアンプ回路と前記アンテナ端子との間にローパスフィルタ回路又はノッチフィルタ回路が設けられていることを特徴とする高周波回路。
【請求項１３】
請求項1〜12のいずれかに記載の高周波回路において、前記第一又は第二のパワーアンプ回路は、２段以上の増幅トランジスタを有する増幅器であって、前記増幅器における最終段のトランジスタの入力側とその前段のトランジスタの出力側との間にバンドパスフィルタ回路が設けられていることを特徴とする高周波回路。
【請求項１４】
請求項13に記載の高周波回路において、前記バンドパスフィルタは一端が接地された２本以上の伝送線路共振器を主構成とすることを特徴とする高周波回路。
【請求項１５】
請求項1〜14のいずれかに記載の高周波回路を用いた高周波部品であって、セラミック誘電体からなる複数の層に電極パターンを形成してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された素子とを具備し、前記高周波回路中のインダクタンス素子及びキャパシタンス素子の少なくとも一部は前記電極パターンにより構成され、前記スイッチ回路及び／又は前記パワーアンプ回路を構成する少なくとも1つの半導体素子は前記積層基板の表面に搭載されていることを特徴とする高周波部品。
【請求項１６】
請求項1〜14のいずれかに記載の高周波回路を用いた高周波部品であって、セラミック誘電体からなる複数の層に電極パターンを形成してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された素子とを具備し、前記高周波回路中のインダクタンス素子及びキャパシタンス素子の少なくとも一部は前記電極パターンにより構成され、前記スイッチ回路及び／又は前記パワーアンプ回路を構成する少なくとも1つの半導体素子は前記積層基板の表面に搭載されていることを特徴とする高周波部品。
【請求項１７】
請求項15又は16に記載の高周波部品であって、セラミック誘電体からなる複数の層に導電ペーストからなる電極パターンを形成し積層一体化してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された素子とを具備し、前記高周波回路中のインダクタンス素子及びキャパシタンス素子の少なくとも一部は前記電極パターンにより構成され、前記スイッチ回路、前記パワーアンプ回路及び前記ローノイズアンプ回路からなる群から選ばれた少なくとも１つを構成する少なくとも1つの半導体素子は前記積層基板の表面に搭載されていることを特徴とする高周波部品。
【請求項１８】
請求項1〜14のいずれかに記載の高周波回路を用いて第一及び第二の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うマルチバンド通信装置であって、各通信システムでの送信データ及び受信データを復調する送受信部と、前記スイッチ回路及び／又は前記パワーアンプ回路の制御を行う回路制御部とを具備することを特徴とするマルチバンド通信装置。
【請求項１９】
請求項15〜17のいずれかに記載の高周波部品を用いて第一及び第二の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うマルチバンド通信装置であって、各通信システムでの送信データ及び受信データを復調する送受信部と、前記スイッチ回路及び／又は前記パワーアンプ回路の制御を行う回路制御部とを具備することを特徴とするマルチバンド通信装置。
【請求項２０】
請求項1〜14のいずれかに記載の高周波回路を用いて第一及び第二の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うマルチバンド通信装置であって、各通信システムでの送信データ及び受信データを復調する送受信部と、前記スイッチ回路、前記パワーアンプ回路及び前記ローノイズアンプ回路からなる群から選ばれた少なくとも１つの制御を行う回路制御部とを具備することを特徴とするマルチバンド通信装置。
【請求項２１】
請求項15〜17のいずれかに記載の高周波部品を用いて第一及び第二の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うマルチバンド通信装置であって、各通信システムでの送信データ及び受信データを復調する送受信部と、前記スイッチ回路、前記パワーアンプ回路及び前記ローノイズアンプ回路からなる群から選ばれた少なくとも１つの制御を行う回路制御部とを具備することを特徴とするマルチバンド通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器間の無線通信を行う少なくとも2つの通信システムに共用可能な高周波回路、及びかかる高周波回路を有する高周波部品、並びにこれを用いたマルチバンド通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、IEEE802.11規格に代表される無線LAN（WLAN）によるデータ通信が広く普及している。例えばパーソナルコンピュータ（PC）、プリンタ、記憶装置、ブロードバンドルーター等のPCの周辺機器、FAX、冷蔵庫、標準テレビ（SDTV）、高品位テレビ（HDTV）、デジタルカメラ、デジタルビデオ、携帯電話等の電気電子機器、自動車や航空機等の移動体内の無線信号伝達装置等の間で、無線データ伝送が行われている。
【０００３】
WLANには種々の規格がある。なかでもIEEE802.11aは、5 GHzの周波数帯域を利用し、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiples：直交周波数多重分割）変調方式により最大54 Mbpsの高速データ通信をサポートしている。IEEE802.11bは、無線免許なしに利用可能な2.4 GHzのISM（Industrial, Scientific and Medical、産業、科学及び医療）帯域を利用し、DSSS（Direct Sequence Spread Spectrumダイレクト・シーケンス・スペクトル拡散）方式で5.5 Mbps及び11 Mbpsの高速通信をサポートしている。IEEE802.11gは、IEEE802.11bと同様に2.4 GHz帯域を利用し、OFDM変調方式により最大54 Mbpsの高速データ通信をサポートしている。第一の通信システムをIEEE802.11b又はIEEE802.11gとし、第二の通信システムをIEEE802.11aとした場合を例にとって、以下説明する。
【０００４】
WLANを用いたマルチバンド通信装置の一例は特開2003-169008号に記載されている。このマルチバンド通信装置は、図32に示すように、通信周波数帯が異なる2つの通信システム（IEEE802.11a、IEEE802.11b）で送受信が可能な2個のデュアルバンドアンテナと、各通信システムで送信データを変調し、受信データを復調する2個の送受信部と、前記アンテナを各送受信部に接続する複数のスイッチ手段と、前記スイッチ手段を制御する手段とを備え、ダイバーシティ受信可能である。
【０００５】
このマルチバンド通信装置では、通信を開始する前に周波数スキャンを行ない、受信可能な周波数チャンネルを探索する。スキャン動作を行なう場合、6つのSPDT（単極双投）のスイッチ手段（SW1〜SW6）によりアンテナANT1を802.11a送受信部の受信端子Rｘに接続するとともに、アンテナANT2を802.11b送受信部の受信端子Rｘに接続する。802.11a送受信部では5 GHz帯でスキャンするとともに、802.11b送受信部では2.4 GHz帯でスキャンし、受信可能な全てのチャンネルを検出する。次に、アンテナANT1で受信した信号とアンテナANT2で受信した信号とを比較し、2つの通信システムのうち望ましい方の信号が受信される方をアクティブにする。
【０００６】
このスキャン動作後に、アクティブにされた送受信装置を他方のアンテナに接続し、受信チャンネルを変更せずに受信する。このようにして得られた2つの受信信号を比較し、より良好な受信ができる方のアンテナをアクティブにして、ダイバーシティ受信を行う。
【０００７】
しかしながら、このようなマルチバンド通信装置には以下の問題があることが分った。
【０００８】
(1) スキャン動作では、フェージング等の外乱が考慮されないので、受信信号が最大となる通信システムが必ず選択されるとは限らない。
【０００９】
(2) 高周波信号の経路を切り替えるのに多くのスイッチ手段を必要とするので、(a) 制御が複雑であり、(b) スイッチ手段の伝送損失が累積し、特にアンテナから入射する高周波信号の品質が劣化し、(c) スイッチ手段の切り替えに消費される電力が、ノートPCや携帯電話等のようにバッテリーを電源とする機器では無視できない。
【００１０】
(3) WLANの高周波回路では、ダイバーシティスイッチや送信回路、受信回路を切り替えるスイッチの他に、送受信信号に含まれる不要な周波数成分を除去するバンドパスフィルタ等のフィルタ回路、不平衡信号を平衡信号に変換する平衡―不平衡変換回路、及びインピーダンス変換回路が必要である。
【００１１】
(4) 携帯電話、ノートPC、PCMCIA（Personal Computer Memory Card International Association）のネットワークカード等に内蔵するために、小型化が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の第一の目的は、少なくとも2つの通信システムに共用可能な高周波回路であって、複数の通信システムの中から最も望ましい信号を受信する通信システムをアクティブ化し、ダイバーシティ受信を行うことができる高周波回路を提供することである。
【００１３】
本発明の第二の目的は、少ないスイッチ手段で複数のマルチバンドアンテナと送信側回路及び受信側回路との接続を切り替えることが可能な高周波回路を提供することである。
【００１４】
本発明の第三の目的は、フィルタ回路、平衡―不平衡変換回路及びインピーダンス変換回路を備えた高周波回路を提供することである。
【００１５】
本発明の第四の目的は、高周波回路を小型の三次元積層構造に構成した高周波部品を提供することである。
【００１６】
本発明の第五の目的は、各通信システムでの送信データを変調し、受信データを復調する送受信部と、高周波スイッチのスイッチ回路の制御部を備えたマルチバンド通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の高周波回路は、第一及び第二の周波数帯域を選択的に用いて無線通信を行うデュアルバンド無線装置に用いられ、
前記第一及び第二の周波数帯域において送受信が可能なアンテナと接続するアンテナ端子と、
前記第一の周波数帯域の送信信号が入力される第一の送信端子と、
前記第二の周波数帯域の送信信号が入力される第二の送信端子と、
前記第一の周波数帯域の受信信号が出力される第一の受信端子と、
前記第二の周波数帯域の受信信号が出力される第二の受信端子と、
前記アンテナ端子と、前記第一及び第二の送信端子又は前記第一及び第二の受信端子との接続を切り替えるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路と前記第一の送信端子との間に設けられた第一のパワーアンプ回路と、
前記スイッチ回路と前記第二の送信端子との間に設けられた第二のパワーアンプ回路と、
前記アンテナ端子と、前記第一及び第二の送信端子及び受信端子の少なくとも1つとの間に設けられたバンドパスフィルタ回路と、
前記第一及び第二のパワーアンプ回路の出力電力をモニターする検波電圧端子を有する検波回路と
を具備することを特徴とする。
【００１８】
ダイバーシティ動作が可能なように、スイッチ回路として、2つのアンテナ端子と送受信経路を切り替えるDPDT（Dual Pole Dual Throw）スイッチ回路を使用するのが好ましいが、1つのアンテナ端子と送受信経路を切り替えるSPDT（Single Pole Dual Throw）スイッチ回路等を使用することも可能である。DPDTスイッチ回路及びSPDTスイッチ回路は、通信システム、アンテナの本数等により適宜変更可能である。
【００１９】
前記バンドパスフィルタは、第一の通過帯域又は第二の通過帯域では高周波信号を通過させ、帯域外では減衰させることにより、ノイズを低減する。
【００２０】
前記スイッチ回路は、送信端子側に設けられた第一の分波回路（前記第一及び第二の送信端子の一方からの高周波信号をアンテナ端子側へ通すが他方の送信端子へ通さない）と、受信端子側に設けられた第二の分波回路（前記アンテナ端子から入力される受信した高周波信号を、前記第一又は第二の受信端子に分波する）とを具備するのが好ましい。前記分波回路は第一の周波数帯域及び第二の周波数帯域における信号の分波合成を行うので、スイッチ回路中の高周波スイッチの動作は送受信の切替のみとなり、スイッチ回路の制御が簡略化できる。また無線LAN等で使用される5 GHz帯での挿入損失、ハイパワー入力時の高調波発生量、部品コスト等は、高周波スイッチ回路より分波回路を使用した方が少なくて済むという利点がある。
【００２１】
前記第一又は第二の分波回路は低周波側フィルタ回路及び高周波側フィルタ回路を有し、前記低周波側フィルタ回路は、分波回路の共通端子に接続された位相線路、及び前記位相線路に接続されたバンドパスフィルタ回路により構成されているのが好ましい。低周波側フィルタ回路としてローパスフィルタ回路を用い、その後段にバンドパスフィルタ回路を接続するのが一般的であるが、ローパスフィルタと同様の機能を有するようにバンドパスフィルタ回路の帯域外のインピーダンスを前記位相線路により調整すれば、ローパスフィルタを省略でき、挿入損失の低減及び回路の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００２２】
前記検波回路は、前記第一及び前記第二のパワーアンプ回路の出力経路に接続された結合回路と、前記結合回路の結合端子に接続された検波用ダイオードとを有し、前記結合回路により高周波信号を導出し、前記検波用ダイオードで高周波電力を検波し、前記検波電圧端子に検波電圧を出力するのが好ましい。検波電圧端子に現れる検波電圧により、パワーアンプ回路からの出力電力をモニターすることができる。結合回路及び検波ダイオードはパワーアンプMMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit)に内蔵されていても良いが、パワーアンプ出力整合条件が変動した場合に検波電圧にばらつきが生じる懸念があるため、アンテナ端子の近くに結合回路を設けるのが望ましい。結合回路としては、容量結合回路より方向性結合回路の方が望ましい。方向性結合回路を用いることにより、アンテナでの反射波の影響が小さくなり、アンテナのインピーダンスが変動しても高精度で出力電力をモニター可能となる。
【００２３】
前記結合回路は前記第一の分波回路の共通端子又はアンテナ端子に接続されていても良い。これにより、各第一及び第二のパワーアンプ回路に結合回路、検波ダイオード及び検波電圧端子を設ける必要がなくなるため、高周波回路の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００２４】
前記結合回路の結合端子と検波用ダイオードとの間に高調波低減回路を設けても良い。高調波低減回路は、検波用ダイオードで発生する高調波歪を低減するもので、ローパスフィルタ回路、ノッチフィルタ回路又はアッテネータ回路等の構成を有するのが好ましい。高調波低減回路は送受信信号が通過する主経路に配置するのが一般的であるが、本発明の高周波回路では結合回路と検波用ダイオードとの間に配置されている。これにより送受信信号が通過する主経路の伝送損失劣化がなくなり、通信の高品質化及び低消費電力化が可能となる。
【００２５】
パワーアンプ回路とアンテナ端子との間に、ローパスフィルタ回路又はノッチフィルタ回路を設けるのが好ましい。これによりパワーアンプ回路から出力された高周波信号の高調波歪を低減することができ、アンテナ端子から放射される高調波を実用レベルに低減することができる。
【００２６】
前記第一及び第二の送信端子の少なくとも一方に平衡−不平衡変換回路を接続しても良い。前記第一及び第二の受信端子の少なくとも一方に平衡−不平衡変換回路を接続することも可能である。本発明の高周波回路の送信端子及び受信端子はRFICに接続されるが、平衡入出力の方が不平衡入出力より耐ノイズ性に優れているために、RFICは平衡入力、平衡出力であることが多い。一方、本発明の高周波回路に使用するパワーアンプ回路、スイッチ回路等は不平衡デバイスであるため、RFICとのインターフェースとして平衡−不平衡変換回路を設ける必要があることが多い。従って、本発明の高周波回路に平衡−不平衡変換回路を設けることにより、通信装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００２７】
前記平衡−不平衡変換回路の不平衡入力側に整合回路を設けるのが好ましい。整合回路は、平衡−不平衡変換回路とこれに接続される分波回路又はバンドパスフィルタ回路、パワーアンプ回路等との整合をとり、通過帯域の挿入損失を低減させるのに必要である。
【００２８】
前記平衡−不平衡変換回路にDCフィード端子を設けても良い。DCフィード端子は、本発明の高周波回路が接続されるRFICの平衡入力端子又は平衡出力端子に直流電圧を印加するので、DCフィード端子の設置によりチョークコイルを別途設ける必要がなくなり、通信装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００２９】
前記第一及び第二の受信端子の少なくとも一方にローノイズアンプ回路を設けても良い。ローノイズアンプはアンテナで検知した微弱な受信信号を増幅し、受信感度を向上させる機能を有する。受信感度を向上させるのに雑音指数の小さいローノイズアンプを使用するのは当然であるが、ローノイズアンプの入力側の損失を小さくすることも受信感度の向上に効果的である。ローノイズアンプ回路を高周波回路内に設けることにより、ローノイズアンプの入力側の接続を短くすることができるため、外部にローノイズアンプを設ける場合より受信感度を高くすることができる。
【００３０】
前記ローノイズアンプ回路とアンテナ端子との間にローパスフィルタ回路又はノッチフィルタ回路が設けられているのが好ましい。ローパスフィルタ回路は、ローノイズアンプ回路から発生する高調波歪を低減する機能を有する。具体的には、送信時に前記第一又は第二のパワーアンプ回路から出力された大電力信号の一部は前記スイッチ回路を経てローノイズアンプに入力され、オフ動作のローノイズアンプで高調波が発生する。この高調波は反射波となってアンテナから放射される。この高調波の放射を防止するために、ローノイズアンプ回路とアンテナ端子との間にローパスフィルタ回路又はノッチフィルタ回路を設けるのが有効である。
【００３１】
前記第一又は第二のパワーアンプ回路は、2段以上の増幅トランジスタを有する増幅器であり、前記増幅器における最終段のトランジスタの入力側とその前段のトランジスタの出力側との間にバンドパスフィルタ回路が接続されているのが好ましい。この構成により、パワーアンプ出力の帯域外雑音を低減できる。またバンドパスフィルタ回路はパワーアンプ回路の出力段に接続されないので、バンドパスフィルタの挿入損失によるパワーアンプの消費電流増加及び効率劣化も低減することできる。
【００３２】
前記バンドパスフィルタは一端が接地された2本以上の伝送線路共振器を主構成とするのが好ましい。これにより、バンドパスフィルタを積層基板内に集積し、パワーアンプ回路を積層基板上に搭載した小型の積層体モジュールを得ることができる。またバンドパスフィルタとして弾性表面波フィルタを使用する場合と比較して、共振周波数の温度シフトが少なく、密封の必要もないという利点が得られる。
【００３３】
上記高周波回路を有する本発明の高周波部品は、セラミック誘電体からなる各層に導電ペーストからなる電極パターンを形成し積層一体化してなる積層体と、前記積層体の表面に搭載された素子とを具備し、前記高周波回路中のインダクタンス素子及びキャパシタンス素子の少なくとも一部は前記電極パターンにより構成され、前記スイッチ回路、前記パワーアンプ回路及び前記ローノイズアンプ回路を構成する少なくとも1つの半導体素子は前記積層基板の表面に搭載されていることを特徴とする。半導体素子以外に、インダクタンス素子、容量素子、抵抗素子等を必要に応じて前記積層体に搭載しても良い。本発明により、アンテナからRFICまでの間のフロントエンド部を積層体に一体化した小型の高周波部品が得られる。
【００３４】
上記高周波回路又は高周波部品を用いた本発明のマルチバンド通信装置は、各通信システムでの送信データ及び受信データを復調する送受信部と、前記スイッチ回路、パワーアンプ回路及び前記ローノイズアンプ回路の制御を行う回路制御部とを具備することを特徴とする。本発明のマルチバンド通信装置は、小型化、低消費電力化、及び低コスト化が可能である。
【発明の効果】
【００３５】
上記構成を有する本発明の高周波回路は、WLAN等によるデータ通信において、少ないスイッチ手段で電力消費を抑えながら、最も望ましい信号が受信される通信システムをアクティブにすることができる。
【００３６】
かかる高周波回路を三次元的な積層構造とすることにより、小型の高周波部品が得られ、さらに各通信システムでの送信データを変調し受信データを復調する送受信部と、高周波スイッチ、パワーアンプ、ローノイズアンプ等を制御する回路制御部を備えることにより、マルチバンド通信装置が得られる。本発明のマルチバンド通信装置は、パーソナルコンピュータ（PC）、プリンタ、記憶装置、ブロードバンドルーター等のPCの周辺機器、FAX、冷蔵庫、標準テレビ（SDTV）、高品位テレビ（HDTV）、デジタルカメラ、デジタルビデオ、携帯電話等の電子機器、自動車や航空機等の移動体内の無線信号伝達装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例による高周波回路を示すブロック図である。
【図２】本発明の高周波回路におけるスイッチ回路の等価回路の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の高周波回路におけるスイッチ回路の等価回路の別の例を示すブロック図である。
【図４】本発明の高周波回路におけるスイッチ回路の等価回路のさらに別の例を示すブロック図である。
【図５】本発明の高周波回路におけるバンドパスフィルタ回路の等価回路のさらに別の例を示す図である。
【図６】本発明の高周波回路における分波回路の等価回路の一例を示す図である。
【図７】本発明の高周波回路における分波回路の等価回路の別の例を示す図である。
【図８】本発明の高周波回路における検波回路の等価回路のさらに別の例を示す図である。
【図９】本発明の別の実施例による高周波回路を示すブロック図である。
【図１０】本発明の高周波回路におけるローパスフィルタ回路の等価回路を示す図である。
【図１１】本発明の高周波回路におけるノッチフィルタ回路の等価回路を示す図である。
【図１２】本発明の高周波回路におけるアッテネータ回路の等価回路を示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施例による高周波回路を示すブロック図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施例による高周波回路を示すブロック図である。
【図１５】本発明の高周波回路に用いる平衡-不平衡回路の等価回路の一例を示す図である。
【図１６】本発明の高周波回路に用いる平衡-不平衡回路の等価回路の別の例を示す図である。
【図１７】本発明の高周波回路に用いるパワーアンプ回路の等価回路の一例を示す図である。
【図１８】本発明の高周波回路に用いるパワーアンプ回路の等価回路の一例を示す図である。
【図１９】本発明の高周波回路に用いるパワーアンプ回路の等価回路の一例を示す図である。
【図２０】本発明のさらに別の実施例による高周波回路を示すブロック図である。
【図２１】本発明の高周波回路に用いるDPDTスイッチの等価回路の一例を示す図である。
【図２２】本発明の高周波回路に用いるDPDTスイッチの等価回路の別の例を示す図である。
【図２３】本発明の高周波回路に用いるDPDTスイッチの等価回路のさらに別の例を示す図である。
【図２４】本発明の高周波回路に用いるDPDTスイッチの等価回路のさらに別の例を示す図である。
【図２５】本発明のさらに別の実施例による高周波回路の等価回路を示す図である。
【図２６】本発明のさらに別の実施例による高周波回路の等価回路を示す図である。
【図２７】本発明の一実施例による高周波部品の外観を示す斜視図である。
【図２８】本発明の一実施例による高周波部品を構成する積層基板の底面図である。
【図２９】本発明の一実施例による高周波部品を構成する積層基板内部の積層パターンを示す図である。
【図３０】本発明の一実施例による高周波部品を構成する積層基板のパターン配置を示す概略図である。
【図３１】本発明の一実施例によるマルチバンド通信装置を示すブロック図である
【図３２】特開2003-169008号のマルチバンド通信装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の一実施例によるマルチバンド通信装置の回路を図1に示す。IEEE802.11bを第一の通信システムとし、IEEE802.11aを第二の通信システムとした場合を例に取って、本実施例の回路を具体的に説明する。上記のようにIEEE802.11gはIEEE802.11bと同じ周波数帯を利用するので、IEEE802.11bの高周波信号を扱う回路部はIEEE802.11gにも使用できる。IEEE802.11b及びIEEE802.11gをともに扱う場合、変調方式が異なるため、それぞれに対応した送受信部が必要となる。
【００３９】
このマルチバンド通信装置は、2.4 GHz帯及び5 GHz帯で送受信が可能な2つのマルチバンドアンテナANT1，ANT2と、2つのマルチバンドアンテナANT1、ANT2が接続され、送信回路及び受信回路との接続を切り替えるスイッチ回路1と、スイッチ回路1の第一の送信用入力P1に接続された2.4 GHz帯のパワーアンプ回路2と、スイッチ回路1の第二の送信用入力P2に接続された5 GHz帯のパワーアンプ回路3と、パワーアンプ回路2，3の出力側に接続された検波回路8と、2つのマルチバンドアンテナ端子ANT1、ANT2とRFIC回路9との間に接続されたバンドパスフィルタ回路4〜7とを備えている。各入出力端は、RFIC 9におけるIEEE802.11aの送受信部及びIEEE802.11bの送受信部と接続している。
【００４０】
バンドパスフィルタ回路は図1に示す位置に接続が限定されるわけではなく、例えば、パワーアンプ回路2とスイッチ回路1との間、又はスイッチ回路1とアンテナ端子との間にバンドパスフィルタ回路を接続しても良い。図5はバンドパスフィルタ4〜7の等価回路の一例を示す。このバンドパスフィルタ回路は、2つのインダクタンス素子Lpg1、Lpg2と、コンデンサCpg1、Cpg2、Cpg3、Cpg4、Cpg5、Cpg6、Cpg7とからなる。
【００４１】
図2はスイッチ回路1の一例の等価回路を示す。このスイッチ回路は、DPDT（双極双投）の高周波スイッチ10と、2つの分波回路13，14とからなり、高周波スイッチ10は、第一及び第二のマルチバンドアンテナANT1，ANT2と、第一及び第二の分波回路13，14との接続を切り替える。
【００４２】
第一の分波回路13は、2.4 GHz帯（IEEE802.11b）の高周波信号を通過させるが5 GHz帯（IEEE802.11a）の高周波信号を減衰させるフィルタ回路と、5 GHz帯（IEEE802.11a）の高周波信号を通過させるが2.4 GHz帯（IEEE802.11b）の送信信号を減衰させるフィルタ回路との組合せにより構成されている。従って、IEEE802.11bの送信回路から第一の分波回路13のポートP1に入力する2.4 GHz帯の高周波信号は、第一の分波回路13のポートP5に現れるがポートP2には現れず、またIEEE802.11aの送信回路から第一の分波回路13のポートP2に入力する5 GHz帯の高周波信号は、第一の分波回路13のポートP5に現れるがポートP1には現れない。ポートP5に現れた高周波信号は高周波スイッチ10に入力し、アンテナ端子ANT1又はANT2より出力される。
【００４３】
第二の分波回路14は、2.4 GHz帯（IEEE802.11b）の高周波信号を通過させるが5 GHz帯（IEEE802.11a）の高周波信号を減衰させるフィルタ回路と、5 GHz帯（IEEE802.11a）の高周波信号を通過させるが2.4 GHz帯（IEEE802.11b）の送信信号を減衰させるフィルタ回路の組合せからなる。従って、アンテナANT1又はANT2より入射し高周波スイッチ10のポートP6に現れる高周波信号のうち、2.4 GHz帯の高周波信号は、第二の分波回路14のポートP3に現れるがポートP4には現れず、また5 GHz帯の高周波信号は、第二の分波回路14のポートP4に現れるがポートP3には現れない。
【００４４】
高周波スイッチはDPDTスイッチ10に限定されるものではない。また2本以上のアンテナを十分離隔させて配置できない等の実装面積に制約がある小型の通信機器（例えば、携帯電話）の場合、スイッチ回路1に一本のアンテナを接続してもよい。この場合、図3に示すように一本のアンテナにSPDT（単極双投）の高周波スイッチ回路11を接続するか、図4に示すように一本のアンテナにSP3Tの高周波スイッチ12を接続し、IEEE802.11b及びIEEE802.11a以外の例えばBluetooth（2.4 GHz帯）の送受信端子BLT-TRとの切替に対応させることもできる。このように、対応する通信システム、アンテナ本数等により、高周波スイッチの種類は適宜変更可能である。
【００４５】
分波回路13、14は、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子で構成されたローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路及びノッチフィルタ回路を適宜組合せて構成することができる。図6は分波回路14の一例を示す。例えば分波回路14は、P6とP3との間に接続されたローパスフィルタ回路と、P6とP4との間に接続されたハイパスフィルタ回路より構成され、インダクタンス素子Lf2及びキャパシタンス素子Cf2は5 GHz帯で直列共振し、インダクタンス素子Lf3及びキャパシタンス素子Cf4は2.4 GHz帯で共振するよう設定されている。これにより、2.4 GHz帯及び5 GHz帯の信号をそれぞれP3、P4へ分波することができる。これと同様の回路は分波回路13にも適用可能である。
【００４６】
図7は分波回路の別の例を示す。図7の例では分波回路14中のローパスフィルタは伝送線路Lf1のみで構成されているが、分波回路14の構成は、これに接続されるバンドパスフィルタ6の回路構成との関係に応じて決めることができる。例えば、分波回路14の共通端子P6からP3側を見たインピーダンスが5 GHz帯でほぼオープンになるように伝送線路Lf1の長さを調整することにより、分波回路14はローパスフィルタと同様の機能を発揮することができる。これにより、分波回路14の挿入損失の低減及び小型化及び低コスト化が可能となる。分波回路13も同様の回路構成をとることができる。
【００４７】
図8は検波回路の一例を示す。検波回路8は、パワーアンプ回路の出力端に接続された結合回路15と、検波用ダイオード17と、容量C2及び抵抗R2からなる平滑回路18とを主構成とし、第一及び第二のパワーアンプ回路の出力電力をモニターし、検波電圧端子Vdetに出力する。結合回路15及び検波ダイオード17はパワーアンプMMICに内蔵されていても良いが、アンテナ端子の近くに結合回路15を設けるのが好ましい。結合回路15は容量結合でも良いが、方向性結合回路が望ましい。これにより、パワーアンプの出力整合条件（主にアンテナのインピーダンス）が変化した場合に検波電圧の変動を少なくすることができ、またアンテナでの反射波の影響も小さくなるため、より高精度に出力電力をモニターすることができる。
【００４８】
結合回路15と検波ダイオード17との間に、検波用ダイオード17で発生する高調波歪を低減する回路16を設けるのが好ましい。高調波低減回路16の好ましい回路構成は、図10の(a)〜(c)に示すローパスフィルタ、図11の(a)及び(b)に示すノッチフィルタ、又は図12の(a)及び(b)に示すアッテネータ等である。高調波低減回路16は結合回路15と検波ダイオード17との間に接続しているため、送受信信号が通過する主経路の伝送損失の劣化がほとんどなく、通信の高品質化及び低消費電力化が可能となる。
【００４９】
検波回路8は、図9に示すように、例えば分波回路13の共通端子P7と高周波スイッチ11の出力端P5との間、又は点線で示すようにアンテナ端子ANT1と高周波スイッチ11との間に配置するのが好ましい。図9に示す検波回路8の配置により、第一及び第二のパワーアンプ回路2，3の各々に対して、結合回路、検波ダイオード、検波電圧端子等を設ける必要がなくなり、小型化及び低コスト化が可能になる。
【００５０】
パワーアンプ回路2、3とアンテナとの間にローパスフィルタ回路を設けるのが好ましい。図13に示すように、例えばパワーアンプ回路3と分波回路13との間、高周波スイッチ回路10と検波回路8との間、又はアンテナ端子ANT1、ANT2と高周波スイッチ回路10との間のいずれかに、ローパスフィルタ回路19を配置すると、パワーアンプ回路2、3又は検波回路8で発生する高調波歪が低減し、もってアンテナ端子から放射される高調波は実用可能なレベルに低減する。図13中、ローパスフィルタ回路19はドット模様で強調されており、かつ便宜上全ての位置で示されているが、勿論ローパスフィルタ回路19は全ての位置にある必要はなく、少なくとも1つの位置にあれば良い。
【００５１】
分波回路13がローパスフィルタ回路の機能を有する場合、パワーアンプ回路2と分波回路13との間にローパスフィルタ回路を配置する必要はない。ローパスフィルタ回路19の等価回路の一例を図10に示す。特定の周波数の高調波歪を低減する目的で、図11に示すノッチフィルタ回路をローパスフィルタ回路の代わりに使用しても良い。
【００５２】
図14に示すように、第一の送信入力端子11bg-T、第二の送信入力端子11a-T、第一の受信出力端子11bg-R又は第二の受信出力端子11a-Rに、平衡−不平衡回路20、21、22又は23を接続することができる。各平衡−不平衡変換回路20、21、22又は23はインダクタンス素子及びキャパシタンス素子で構成され、インピーダンス変換機能を有することができる。バンドパスフィルタ回路及び平衡−不平衡変換回路を不平衡入力−平衡出力型のSAWフィルタで構成しても良い。図15は平衡−不平衡回路20、21、22又は23の等価回路の一例を示す。平衡−不平衡回路はインダクタンス素子L1a、L1b、L2、L3からなる。なお図14では、便宜上全ての位置に平衡−不平衡回路20-23が示されているが、少なくとも1つの平衡−不平衡回路があれば良い。またローパスフィルタ回路19も図13と同様に全ての位置に示されているが、少なくとも一つあれば良い。
【００５３】
図15に示す平衡−不平衡回路20、21、22又は23の好ましい一例の等価回路を図16に示す。図16の回路は、図15に示す回路素子に加えて、インダクタンス素子L2とインダクタンス素子L3との間にDCフィード端子Vddを有する。DCフィード端子Vddとアースとの間にはコンデンサC3が接続されている。コンデンサC3により、平衡端Out1，Out2に入力される高周波信号の位相差を調整することができる。不平衡端Inはバンドパスフィルタ回路6、7又はパワーアンプ回路の入力側に接続されており、また平衡端Out1、Out2はRFICの送信側出力部に接続されている。
【００５４】
DCフィード端子Vddから直流電圧を印加すると、インダクタンス素子L2及びL3にはほぼ同じ大きさの電流が逆方向に流れ、各平衡端Out1、Out2からほぼ同じ大きさの電流が出力される。DCフィード端子Vddから直流電圧を印加するとRFICの送信出力部の2本の平衡端子にほぼ等しい直流電圧が印加されるので、別途チョークコイルを設ける必要はない。この平衡−不平衡回路により、電圧供給のために従来必要であった複数のディスクリート部品が不要になり、高周波回路を小型軽量化できる。
【００５５】
図14の第一のパワーアンプ回路2の等価回路の一例を図17に示す。パワーアンプ回路2は、入力整合回路81、出力整合回路85、コレクタ電源回路83、ベース電源回路84、及びトランジスタ回路86、87、整合回路及びバイアス制御回路を一体的に有する半導体MMICチップ82により構成されている。入力端8aはバンドパスフィルタ4に接続され、出力端8bは分波回路13のポートP1に接続される。Vc1端子より印加された電圧は、チョークコイルbvl1、bvl2、bvl4、bvl5及びノイズカットコンデンサC10、C30、C6、C9を介してトランジスタのコレクタに印加される。Vb1端子より印加された電圧は、伝送線路bvl3、bvl3a、bvl3b及びノイズカットコンデンサC4、C5を介してバイアス制御回路に印加される。バイアス制御回路で変換された電圧はトランジスタのベースに印加され、入力端8aから入力した高周波信号は増幅されて出力端8bから出力する。
【００５６】
図14の第二のパワーアンプ回路3の等価回路の一例を図18に示す。パワーアンプ回路3は、入力整合回路91、出力整合回路95、コレクタ電源回路93、ベース電源回路94、及びトランジスタ回路、整合回路及びバイアス制御回路を一体的に有する半導体MMICチップ92により構成されている。入力端9aはバンドパスフィルタ5に接続され、出力端8bは分波回路13のポートP2に接続される。Vc2端子より印加された電圧は、チョークコイルL4、avl1、avl3、avl4、avl5、avl7、avl8、及びノイズカットコンデンサC24、C40、C19、C17、avc1、avc2、avc3を介してトランジスタのコレクタに印加される。Vb2端子より印加された電圧は、伝送線路avp7、avl9、avl10及びノイズカットコンデンサC15、C20を介してバイアス制御回路に印加される。バイアス制御回路で変換された電圧はトランジスタのベースに印加され、入力端9aから入力した高周波信号は増幅されて出力端9bから出力する。
【００５７】
図14の第一のパワーアンプ回路2の等価回路の別の例を図19に示す。この等価回路では、図17と異なり、トランジスタ86のコレクタ（出力側）とトランジスタ87のベース（入力側）との間にバンドパスフィルタ4’が設けられている。バンドパスフィルタ4’は以下の通り熱雑音に起因するノイズを大幅に低減する。一般にRFICから入力されるノイズ、及びパワーアンプ回路自体の熱雑音に起因するノイズが、パワーアンプ回路2の出力信号に含まれる。前者のノイズはパワーアンプ回路2の入力側にバンドパスフィルタ4を接続することにより低減可能であるが、後者のノイズは入力側のバンドパスフィルタでは除去することはできない。出力側にバンドパスフィルタを接続すれば熱雑音に起因するノイズを除去できるが、出力段の挿入損失が増大する。そこで図19に示すように、最終段のトランジスタのベース（入力側）とその前段のトランジスタのコレクタ（出力側）との間にバンドパスフィルタ4’を設けると、ほとんど出力段での損失なしに、熱雑音に起因するノイズを大幅に低減できる。図19に示すバンドパスフィルタ4’は、一端が接地された2本以上の伝送線路共振器を主構成とするが、表面弾性波フィルタやFBＡRフィルタ等を有しても良い。
【００５８】
本発明の別の実施例では、図20に示すように、第一の受信端子11bg-R又は第二の受信端子11a-Rにローノイズアンプ回路24、25が設けられている。ローノイズアンプ24、25はアンテナで検知した微弱な受信信号を増幅し、受信感度を向上させる機能を有する。受信感度を向上させるには雑音指数の小さいローノイズアンプを使用するのが一般的であるが、ローノイズアンプの入力側の損失を小さくすることも効果的である。ローノイズアンプ回路を高周波回路に集積すると、ローノイズアンプの入力側の引き回しを最短にすることができるため、ローノイズアンプを外部に設けた場合より受信感度を向上することが可能となる。なお図13と同様に、付加し得るローパスフィルタ回路19は図20中にドット模様で強調して全ての位置に示しているが、勿論少なくとも1つのローパスフィルタ回路を付加すれば良い。
【００５９】
ローノイズアンプ回路24、25とアンテナ端子ANT1、ANT2との間にローパスフィルタ回路26を配置するのが好ましい。ローパスフィルタ回路26は、ローノイズアンプ回路24、25から発生する高調波歪を低減する機能を有する。具体的には、送信動作時に、第一又は第二のパワーアンプ回路2，3から出力された大電力信号の一部が高周波スイッチ回路10を経てローノイズアンプ24、25に入力し、オフ動作のローノイズアンプ24、25から発生した高調波が反射波となってアンテナから放射されるという問題がある。この問題を解決するために、ローノイズアンプ回路24、25とアンテナ端子ANT1、ANT2との間にローパスフィルタ回路26を設けることが有効である。付加し得るローパスフィルタ回路26は図20中にドット模様で強調して全ての位置に示しているが、勿論少なくとも1つのローパスフィルタ回路を付加すれば良い。また特定周波数の高調波歪を低減する目的で、ローパスフィルタ回路の代わりに、図11に示すノッチフィルタ回路、バンドパスフィルタ回路等も使用することができる。
【００６０】
高周波スイッチ回路(DPDT1) 10の等価回路の例を図21〜24に示す。これらの高周波スイッチ回路は、電界効果トランジスタFETやダイオード等のスイッチング素子を主構成とし、適宜インダクタンス素子及びキャパシタンス素子を具備する。
【００６１】
図2のDPDTスイッチ回路10に図21のスイッチ回路を用いた場合のダイバーシティ受信動作は以下の通りである。このスイッチ回路10では、スイッチ回路制御部により制御された電圧がコントロール端子V1，V2に与えられ、表1に示すように各ポート間の接続及び切断が行われる。
【００６２】
【表１】
2008072738.tif 000003
【００６３】
ダイバーシティ受信を行う場合、通信を開始する前に周波数スキャンを行ない、受信可能な周波数チャンネルを探索する。スキャン動作を行なう場合、例えば表1の接続モード1となるように、スイッチ回路制御部により高周波スイッチ回路10を制御する。このとき、第一のマルチバンドアンテナANT1と受信回路側の分波回路14とが接続され、一つのマルチバンドアンテナに2つの通信システムの受信回路が接続することとなる。次いでIEEE802.11a受信回路部を5 GHz帯でスキャンするとともに、802.11b送受信部を2.4 GHz帯でスキャンし、受信可能な全てのチャンネルを検出する。
【００６４】
次に接続モード2となるように、スイッチ回路制御部により高周波スイッチ回路10を制御する。このとき、第二のマルチバンドアンテナANT2と受信回路側の分波回路14とが接続される。次いでIEEE802.11a受信回路部を5 GHz帯でスキャンするとともに、802.11b送受信部を2.4 GHz帯でスキャンし、受信可能な全てのチャンネルを検出する。
【００６５】
周波数スキャンの結果に基づいて、第一及び第二のデュアルバンドアンテナANT1、ANT2で受信した受信信号の振幅を比較し、アクティブにする通信システムを選択するとともに、その通信システムの送受信回路と接続するアンテナを選択する。本発明によれば、フェージング等の外乱が生じても、最も好ましい通信システムを選択してダイバーシティ受信を行うことができる。
【００６６】
上記方法とは別に、第二のマルチバンドアンテナANT2と受信回路側の分波回路14とを接続し、5 GHz帯及び2.4 GHz帯でスキャンして受信可能な全てのチャンネルを検出し、得られた信号の振幅の比較から一方の通信システムを選択して、その送受信回路部をアクティブにし、次いでアクティブにした送受信回路部に接続するマルチバンドアンテナを第一のマルチバンドアンテナANT1に変更して、受信チャンネルを変更せずに受信し、2つのアンテナでの受信信号を比較し、より良好な受信ができる方のアンテナを、アクティブにするアンテナとして選択して、ダイバーシティ受信を行うことも当然可能である。
【００６７】
図25は本発明の一実施例に係る高周波回路を示す。この回路は、高周波スイッチ10と、2.4 GHz帯のパワーアンプ回路2の出力側に接続されたバンドパスフィルタ回路4と、5 GHz帯のパワーアンプ回路3の入力側及び及び出力側にそれぞれ接続されたバンドパスフィルタ回路5及びローパスフィルタ回路19と、2.4 GHz帯の受信経路に接続されたバンドパスフィルタ回路6と受信側の分波回路14と、5 GHz帯の受信経路に接続されたローパスフィルタ回路26と、送信側の分波回路13と高周波スイッチ10との間に接続された検波回路8と、2.4 GHz帯の送信入力端子11bg-T、5 GHz帯の送信入力端子11a-T、2.4 GHz帯の受信出力端子11bg-R及び5 GHz帯の受信出力端子11a-Rにそれぞれ接続された平衡―不平衡変換回路20、21、22、23とを有する。検波回路8は、伝送線路1c1及び1c2からなる方向性結合回路と、伝送線路1c2と検波ダイオードDsとの間に設けられた整合調整用の伝送線路1c3及びアッテネータとしての機能を有する抵抗Rc2とを有する。平衡−不平衡変換回路20-23の不平衡入力側に接続された伝送線路Lpb1、Lpb2、Lpa1、Lpa2は、バンドパスフィルタ回路5、6、パワーアンプ回路2及びローパスフィルタ回路26との整合をとり、通過帯域の挿入損失を低減する。送信入力側の平衡−不平衡変換回路20、21に設けられたDCフィード端子DCa、DCbから、11bg-T＋端子及び11bg-T−端子、又は11a-T＋端子及び11a-T−端子に同時に直流電圧を印加できる。
【００６８】
図26は本発明の別の実施例に係る高周波回路を示す。図25の高周波回路との相違は、(1) 5 GHz帯の受信出力端子11a-Rとローパスフィルタ回路26との間に5 GHz帯のローノイズアンプ回路27が接続され、(2) アンテナ端子ANT1及びANT2と高周波スイッチ回路10との間にインダクタンス素子1s1及びキャパシタンス素子cs1からなるノッチ回路28、及びインダクタンス素子1s2及びキャパシタンス素子cs2からなるノッチ回路29が接続され、(3) バンドパスフィルタ回路4が2.4 GHz帯のパワーアンプ回路2の入力側に接続され、(4) 平衡−不平衡変換回路20、21、22、23が省略されている点である。この回路構成によれば、ローノイズアンプ回路27によりアンテナで検知した微弱な受信信号を増幅することにより、受信感度を高めることができる。パワーアンプ回路、検波回路、ローノイズアンプ等で発生する高調波歪を低減する目的で、ノッチフィルタ回路28、29が配置されている。
【００６９】
図27は積層体基板100に構成した本発明のマルチバンド高周波部品の外観を示し、図28は積層体基板100の底面を示し、図29は積層体基板100（図26の等価回路を有する）の各層の電極構成を示す。この高周波部品は、高周波スイッチ回路10、送信側の分波回路13、受信側の分波回路14、ローパスフィルタ回路19、26、パワーアンプ回路2、3、バンドパスフィルタ回路4、5、6、ローノイズアンプ回路27、及び検波回路8から構成されている。
【００７０】
積層体基板100は、例えば1000℃以下の低温で焼結可能なセラミック誘電体LTCC（Low-Temperature-Cofired Ceramics）からなる厚さ10〜200μmのグリーンシートに、低抵抗率のAgやCu等の導伝ペーストを印刷して電極パターンを形成し、電極パターンを有する複数のグリーンシートを一体的に積層し、焼結することにより製造することができる。
【００７１】
セラミック誘電体としては、例えばAl、Si及びSrを主成分とし、Ti、Bi、Cu、Mn、Na及びKを副成分とする材料、Al、Si及びSrを主成分とし、Ca、Pb、Na及びKを複成分とする材料、Al、Mg、Si及びGdを含む材料、Al、Si、Zr及びMgを含む材料が好ましい。セラミック誘電体の誘電率は5〜15程度である。セラミック誘電体の他に、樹脂や、樹脂とセラミック誘電体粉末との混合物を用いることもできる。またAl2O3を主体とするセラミック誘電体からなるグリーンシート上に、タングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属からなる伝送線路等をHTCC（高温同時焼成セラミック）技術を用いて形成しても良い。
【００７２】
図29に示すように、積層体基板100は16層のシートからなる。最上層のシート1の上面には積層基板100に内蔵されないチップ部品を搭載するための複数のランド電極が形成されている。図27に示すように、ランド電極に、高周波スイッチ回路10、ローノイズアンプ27、第一のパワーアンプ回路2の電力増幅回路及びバイアス制御回路が内蔵されたMMIC回路82、第二のパワーアンプ回路3の電力増幅回路及びバイアス制御回路が内蔵されたMMIC回路92、検波回路8の一部を構成するショットキーダイオードDs、チップ抵抗Rs、Rc1、Rc2、チップコンデンサCs、第一の高周波電力増幅器8の回路を構成するチップコンデンサC1、C3、C4、C5、C6、C9、C30、第二の高周波電力増幅器3の回路を構成するチップコンデンサC14、C15、C17、C19、C20、C40、チップインダクタL4及びチップ抵抗R2、スイッチ回路のDCカットコンデンサCa、Cb、ローノイズアンプの電源に接続されるチップ抵抗RL、及びコンデンサCLが実装されている。シート1上の伝送線路avp7は、第二の高周波電力増幅器3の電力増幅回路92とグランドとの間にある。ランド電極はビアホールを介して積層基板100内に形成された接続線路や回路素子と接続されている。
【００７３】
積層体基板100内の電極パターン構造を図29に示す。グリーンシート2〜16に、ビアホール（図中、黒丸で表示）で接続されたライン電極、コンデンサ用電極及びグランド電極が形成されている。最下層のグリーンシート16にはグランド電極GNDが形成されており、その裏面には、図28に示すように、回路基板に実装するための端子電極が形成されている。パワーアンプ回路MMICのチップ82、92が搭載される領域には、上面から裏面にかけて放熱性を高めるためにサーマルビアが設けられている。また不要なノイズ輻射を抑制するために、シート2、4、14及び16には広いグランド電極GNDが形成されている。
【００７４】
各シート上に形成した伝送線路やキャパシタ用の電極パターンには図17、18及び26に用いたのと同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。積層基板100に三次元的に構成された各回路を構成する電極パターンは相互の電磁気的干渉を防ぐために、各回路をグランド電極GND及びそれに連結したビアホールにより分離したり、積層方向に重ならないように配置する。
【００７５】
図30は各機能ブロックの平面配置を模式的に示す。バンドパスフィルタ回路4、5、6は他の回路ブロックとの干渉が一番少ない積層体基板100の端部に配置する。パワーアンプ回路の入力整合回路81、91、コレクタ電源回路83、93、及び出力整合回路85、95の間のアイソレーションが不足すると、高周波電力増幅器の誤動作及び発振が起きるおそれがあるため、これらの回路ブロック間のアイソレーションを十分に確保するために、グランド電極やスルーホール電極等によるシールド30（ハッチングで示す）を三次元的に配置している。また図29に示すシート2、4、6、8、14、16上の平面的なグランド電極GNDや、グランド電極GNDに連結するビアホールも適宜配置している。
【００７６】
図28に示すように、積層体基板100の裏面に、大きなグランド電極GND、これを囲う小さなグランド電極GNDが形成されている。また積層体基板100の裏面の四辺には、アンテナポートANT1、ANT2と、2.4 GHz帯の無線LANの送信ポート11bg-T及び受信ポート11bg-Rと、5 GHz帯の無線LANの送信ポート11a-T及び受信ポート11a-Rと、グランドポートGNDと、第一及び第二の高周波スイッチ回路のコントロールポートV1、V2と、パワーアンプ回路用の電源ポートVc1、Vb1、Vc2、Vb2と、ローノイズアンプ用の電源ポートVdと、検波回路の出力電圧ポートVdetとが配置されている。図28における各端子電極の表示は図26における表示と同じである。図示の例では端子電極はLGA（Land Grid Array）であるが、BGA（Ball Grid Array）としても良い。
【００７７】
ランド電極に実装されるスイッチ回路10、パワーアンプ回路82、92、及びローノイズアンプ27はベア状態で積層基板に実装し、樹脂や管で封止しても良い。このようにバンドパスフィルタ回路や分波回路、ローパスフィルタ、検波回路、及びパワーアンプの入出力整合回路及び電源回路等を積層基板に集積して構成すれば、高周波回路モジュールの小型化が可能である。送受信回路部を構成するRF-ICやベースバンドICを積層基板に複合化することも当然可能である。
【００７８】
図31は本発明に係るマルチバンド通信装置を示すブロック図である。高周波部品1の送受信端子11bg-T、11a-T、11bg-R、11a-RはそれぞれRFIC 9に接続されている。またRFIC 9はベースバンドIC 32に接続され、さらにベースバンドIC 32は通信機器本体33とインターフェースを介して通信を行っている。データを送信する場合、通信機器本体33から送られてきたデータは、ベースバンドIC 32でIQ信号に変換され、RFIC 9で高周波信号に変調され、さらに高周波部品1の送信端子11bg-T又は11a-Tに入力される。パワーアンプで増幅された高周波信号はアンテナANT1又はANT2から放射される。一方データを受信する場合、アンテナANT1又はANT2から入力した高周波信号は、高周波部品1の受信端子11bg-R又は11a-Rを介してRFIC 9に入力され、IQ信号に復調される。IQ信号はベースバンドIC 32でデータに変換された後、通信装置本体33へ送信される。高周波部品回路1は制御端子V1、V2、Vb1、Vb2を介してベースバンドIC 32により制御される。パワーアンプの出力レベルは、検波電圧端子Vdetの値を基準にして、ベースバンドIC 32によりRFIC 9の出力パワーを調整することにより制御可能である。アンテナの選択、及びIEEE802.11a、IEEE802.11b及びIEEE802.11gの変調方式の選択は、受信感度、通信チャネルの空き具合等をベースバンドIC 32で判定し、最適な条件で通信するように設定するのが好ましい。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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