(57)【要約】【課題】挿入損失を大きくすることなく、フロントエンドモジュールの各ポート間のアイソレーションを改善する。【解決手段】フロントエンドモジュール１は、アンテナ接続されるアンテナポート２と、受信信号ポート３，５，７と、送信信号ポート４，６と、アンテナポート２に接続される信号ポートを切り替える切替回路８と、トラップ回路６０とを備えている。トラップ回路６０は、受信信号ポート７と切替回路８の間の信号経路６１とグランドとを接続するように配置されている。トラップ回路６０は、直列に接続されたダイオード６２およびキャパシタ６３を有している。ダイオード６２のアノードには、インダクタ６５を介して制御信号が印加される。ダイオード６２が導通状態のときには、ダイオード６２のインダクタンス成分とキャパシタ６３とによって直列共振回路が構成される。【選択図】          図１
2004312572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号経路を不要な信号が通過することを阻止するためのトラップ回路であって、
印加される制御信号に応じて導通状態と非導通状態が選択され、且つ導通状態においてインダクタンス成分を有する半導体スイッチ素子と、
前記半導体スイッチ素子に対して直列に接続され、前記半導体スイッチ素子が導通状態のときに、前記半導体スイッチ素子のインダクタンス成分と共に直列共振回路を構成するキャパシタとを備え、
前記信号経路とグランドとを接続するように配置されることを特徴とするトラップ回路。
【請求項２】
前記半導体スイッチ素子は、ＰＩＮダイオードであることを特徴とする請求項１記載のトラップ回路。
【請求項３】
前記直列共振回路の共振周波数は、トラップ回路によって通過を阻止する信号の周波数帯域内に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載のトラップ回路。
【請求項４】
アンテナに接続されるアンテナポートと、
それぞれ特定の周波数帯域の送信信号または受信信号を入力または出力する複数の信号ポートと、
前記アンテナポートに接続される信号ポートを切り替える切替回路と、
１つの信号ポートと前記切替回路の間の信号経路とグランドとを接続するように配置され、他の信号ポートを通過する信号が前記信号経路を通過することを阻止するためのトラップ回路とを備え、
前記トラップ回路は、
印加される制御信号に応じて導通状態と非導通状態が選択され、且つ導通状態においてインダクタンス成分を有する半導体スイッチ素子と、
前記半導体スイッチ素子に対して直列に接続され、前記半導体スイッチ素子が導通状態のときに、前記半導体スイッチ素子のインダクタンス成分と共に直列共振回路を構成するキャパシタとを有することを特徴とするフロントエンドモジュール。
【請求項５】
前記半導体スイッチ素子は、ＰＩＮダイオードであることを特徴とする請求項４記載のフロントエンドモジュール。
【請求項６】
前記直列共振回路の共振周波数は、前記トラップ回路によって通過を阻止する信号の周波数帯域内に設定されていることを特徴とする請求項４または５記載のフロントエンドモジュール。
【請求項７】
前記制御信号は、前記他の信号ポートが前記アンテナポートに接続されるときに前記半導体スイッチ素子を導通状態とすることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のフロントエンドモジュール。
【請求項８】
前記複数の信号ポートは、それぞれ特定の周波数帯域の送信信号を入力する複数の送信信号ポートと、それぞれ特定の周波数帯域の受信信号を出力する複数の受信信号ポートとを含むことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載のフロントエンドモジュール。
【請求項９】
更に、前記切替回路および前記トラップ回路を集積するための１つの集積用多層基板を備えたことを特徴とする請求項４ないし８のいずれかに記載のフロントエンドモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号経路を不要な信号が通過することを阻止するためのトラップ回路、およびこのトラップ回路を含み、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処理するフロントエンドモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数の周波数帯域（マルチバンド）に対応可能な携帯電話が実用化されている。時分割多重接続方式で複数の周波数帯域に対応可能な携帯電話におけるフロントエンドモジュールとしては、送信信号と受信信号の切り替えを高周波スイッチを用いて行うものが知られている。このようなフロントエンドモジュールは、例えばアンテナスイッチモジュールまたは高周波スイッチモジュールと呼ばれる。
【０００３】
特許文献１には、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式とＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）方式とに対応可能な高周波スイッチモジュールが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ＤＣＳ方式とＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）方式とＧＳＭ方式とに対応可能な高周波スイッチモジュールが記載されている。
【０００５】
一般的に、複数の周波数帯域に対応可能な高周波スイッチモジュールは、高周波信号を入力または出力するためのポートとして、アンテナに接続されるアンテナポートと、各周波数帯域毎の送信信号を入力する送信信号ポートと、各周波数帯域毎の受信信号を出力する受信信号ポートとを備えている。高周波スイッチモジュールは、更に、アンテナポートに接続され、複数の周波数帯域を分離するダイプレクサと、各周波数帯域における送信信号と受信信号の切り替えを行う複数の高周波スイッチとを備えている。ダイプレクサは、ローパスフィルタとハイパスフィルタを有している。高周波スイッチは、ダイプレクサと送信信号ポートと受信信号ポートとに接続される。高周波スイッチとしては、ＰＩＮダイオードを利用したものや、ＧａＡｓスイッチを利用したものが主に用いられている。
【０００６】
高周波スイッチモジュールでは、１つのポートより入力または出力される信号が他のポートに漏れ込むことを防止するために、各ポート間のアイソレーション（分離）を充分に確保することが重要である。高周波スイッチモジュールにおける各ポート間のアイソレーションは、ダイプレクサのローパスフィルタまたはハイパスフィルタにおける通過阻止帯域に対する減衰量と、高周波スイッチのポート間のアイソレーション特性に依存する。また、高周波スイッチモジュールでは、挿入損失を低減することも重要である。
【０００７】
ここで、図６ないし図８を参照して、従来の高周波スイッチのポート間のアイソレーション特性の改善方法について説明する。図６は、高周波スイッチの構成の一例を示す回路図である。この高周波スイッチは、３つのポート３０１〜３０３と、制御端子３０４とを有している。高周波スイッチは、更に、アノードがポート３０２に接続され、カソードがポート３０１に接続されたダイオード３０５と、一端がダイオード３０５のアノードに接続されたインダクタ３０６と、一端がインダクタ３０６の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ３０７とを有している。制御端子３０４は、インダクタ３０６とキャパシタ３０７との接続点に接続されている。高周波スイッチは、更に、一端がポート３０１に接続され、他端がポート３０３に接続された１／４波長の長さの分布定数線路（以下、λ／４線路と記す。）３０８と、アノードがλ／４線路３０８の他端に接続されたダイオード３０９と、一端がダイオード３０９のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ３１０と、一端がダイオード３０９のカソードに接続され、他端が接地された抵抗器３１１とを有している。ダイオード３０５，３０９としては、例えばＰＩＮダイオードが用いられる。λ／４線路３０８の長さの基準となる波長は、ポート３０２より入力または出力される信号の波長またはその近傍の波長である。
【０００８】
図６に示した高周波スイッチでは、制御端子３０４に印加される制御信号がハイレベルのときには、２つのダイオード３０５，３０９が共に導通状態となり、ポート３０１にポート３０２が接続される。なお、ダイオード３０９が導通状態となることにより、λ／４線路３０８は１／４波長ショートスタブを構成する。その結果、ポート３０２より入力または出力される信号の周波数において、ポート３０１とダイオード３０５とλ／４線路３０８の接続点から見てポート３０３側のインピーダンスは大きくなる。一方、制御端子３０４に印加される制御信号がローレベルのときには、２つのダイオード３０５，３０９が共に非導通状態となり、ポート３０１にポート３０３が接続される。
【０００９】
図７は、アイソレーション特性を改善した高周波スイッチの構成の一例を示す回路図である。図７に示した高周波スイッチは、図６に示した高周波スイッチにおけるポート３０１とダイオード３０５との間にダイオード３１２を挿入した構成になっている。ダイオード３１２のアノードはダイオード３０５のカソードに接続され、ダイオード３１２のカソードはポート３０１に接続されている。このように、２つのダイオード３０５，３１２を直列に接続してアイソレーション特性を改善する技術は、例えば非特許文献１に記載されている。
【００１０】
図８は、アイソレーション特性を改善した高周波スイッチの構成の他の例を示す回路図である。図８に示した高周波スイッチは、図６に示した高周波スイッチにおけるλ／４線路３０８とポート３０３との間にλ／４線路３１３を挿入すると共に、ダイオード３１４、キャパシタ３１５および抵抗器３１６を設けた構成になっている。λ／４線路３１３の一端は、λ／４線路３０８とダイオード３０９との接続点に接続され、λ／４線路３１３の他端はポート３０３に接続されている。ダイオード３１４のアノードはλ／４線路３１３の他端に接続されている。キャパシタ３１５の一端はダイオード３１４のカソードに接続され、キャパシタ３１５の他端は接地されている。抵抗器３１６の一端はダイオード３１４のカソードに接続され、抵抗器３１６の他端は接地されている。このように、λ／４線路とシャントダイオードとを含む回路を縦続接続してアイソレーション特性を改善する技術は、例えば非特許文献２に記載されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−４９６５１号公報
【特許文献２】
特許第３３０４８９８号公報
【非特許文献１】
吉田武著，「高周波回路設計ノウハウ」，ＣＱ出版株式会社，１９８５年７月２０日，ｐ．２００
【非特許文献２】
「トランジスタ技術２０００年７月号」，ＣＱ出版株式会社，ｐ．２８９
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図７、図８に示した各技術によれば、高周波スイッチのアイソレーションを改善することができる。しかしながら、各技術には以下のような問題点がある。まず、図７に示した技術では、直列に接続されたダイオードが３個必要になる。各々のダイオードを導通状態にするためには、アノード−カソード間の電位差として０．６〜０．８Ｖが必要となる。そのため、３つのダイオードを導通状態にするためには、最低でも１．８〜２．４Ｖの電圧が必要になる。近年の携帯電話は、動作の持続性向上のために、動作電圧の低減が望まれている。図７に示した技術は、動作電圧を低減するのに適していないという問題点がある。
【００１３】
また、図８に示した技術では、図６に示した回路に比べて、λ／４線路３１３の導体損失の分だけ、ポート３０１，３０３間の挿入損失が増加するという問題点がある。
【００１４】
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、挿入損失を大きくすることなく、信号経路を不要な信号が通過することを阻止することのできるトラップ回路、およびこのトラップ回路を含み、挿入損失を大きくすることなく、各ポート間のアイソレーションを改善できるようにしたフロントエンドモジュールを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトラップ回路は、信号経路を不要な信号が通過することを阻止するための回路であって、
印加される制御信号に応じて導通状態と非導通状態が選択され、且つ導通状態においてインダクタンス成分を有する半導体スイッチ素子と、
半導体スイッチ素子に対して直列に接続され、半導体スイッチ素子が導通状態のときに、半導体スイッチ素子のインダクタンス成分と共に直列共振回路を構成するキャパシタとを備え、
信号経路とグランドとを接続するように配置されるものである。
【００１６】
本発明のトラップ回路では、半導体スイッチ素子が導通状態のときにのみ、半導体スイッチ素子のインダクタンス成分とキャパシタとによって直列共振回路が構成され、この直列共振回路によって、信号経路とグランドとが接続される。これにより、信号経路において、直列共振回路の共振周波数近傍の周波数の信号が減衰される。
【００１７】
本発明のトラップ回路において、半導体スイッチ素子はＰＩＮダイオードであってもよい。
【００１８】
また、本発明のトラップ回路において、直列共振回路の共振周波数は、トラップ回路によって通過を阻止する信号の周波数帯域内に設定されていてもよい。
【００１９】
本発明のフロントエンドモジュールは、アンテナに接続されるアンテナポートと、それぞれ特定の周波数帯域の送信信号または受信信号を入力または出力する複数の信号ポートと、アンテナポートに接続される信号ポートを切り替える切替回路と、１つの信号ポートと切替回路の間の信号経路とグランドとを接続するように配置され、他の信号ポートを通過する信号が信号経路を通過することを阻止するためのトラップ回路とを備えている。
【００２０】
トラップ回路は、印加される制御信号に応じて導通状態と非導通状態が選択され、且つ導通状態においてインダクタンス成分を有する半導体スイッチ素子と、半導体スイッチ素子に対して直列に接続され、半導体スイッチ素子が導通状態のときに、半導体スイッチ素子のインダクタンス成分と共に直列共振回路を構成するキャパシタとを有している。
【００２１】
本発明のフロントエンドモジュールでは、トラップ回路の半導体スイッチ素子が導通状態のときにのみ、半導体スイッチ素子のインダクタンス成分とキャパシタとによって直列共振回路が構成され、この直列共振回路によって、１つの信号ポートと切替回路の間の信号経路とグランドとが接続される。これにより、信号経路において、直列共振回路の共振周波数近傍の周波数の信号が減衰される。
【００２２】
本発明のフロントエンドモジュールにおいて、半導体スイッチ素子はＰＩＮダイオードであってもよい。
【００２３】
また、本発明のフロントエンドモジュールにおいて、直列共振回路の共振周波数は、トラップ回路によって通過を阻止する信号の周波数帯域内に設定されていてもよい。
【００２４】
また、本発明のフロントエンドモジュールにおいて、制御信号は、トラップ回路が設けられた信号ポート以外の信号ポートがアンテナポートに接続されるときに半導体スイッチ素子を導通状態とするものであってもよい。
【００２５】
また、本発明のフロントエンドモジュールにおいて、複数の信号ポートは、それぞれ特定の周波数帯域の送信信号を入力する複数の送信信号ポートと、それぞれ特定の周波数帯域の受信信号を出力する複数の受信信号ポートとを含んでいてもよい。
【００２６】
また、本発明のフロントエンドモジュールは、更に、切替回路およびトラップ回路を集積するための１つの集積用多層基板を備えていてもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
始めに、本発明の第１の実施の形態に係るフロントエンドモジュールおよびトラップ回路について説明する。本実施の形態に係るフロントエンドモジュールは、Ｅ−ＧＳＭ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ＧＳＭ）方式の送信信号および受信信号と、ＤＣＳ方式の送信信号および受信信号と、ＰＣＳ方式の送信信号および受信信号とを処理するモジュールである。
【００２８】
Ｅ−ＧＳＭ方式の送信信号の周波数帯域は８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚである。Ｅ−ＧＳＭ方式の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である。ＤＣＳ方式の受信信号の周波数帯域は１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚである。ＰＣＳ方式の送信信号の周波数帯域は１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚである。ＰＣＳ方式の受信信号の周波数帯域は１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚである。
【００２９】
図１は、本実施の形態に係るフロントエンドモジュールを示す回路図である。本実施の形態に係るフロントエンドモジュール１は、アンテナ接続されるアンテナポート２と、受信信号ポート３，５，７と、送信信号ポート４，６と、アンテナポート２に接続される信号ポートを切り替える切替回路８と、本実施の形態に係るトラップ回路６０とを備えている。トラップ回路６０は、受信信号ポート７と切替回路８の間の信号経路とグランドとを接続するように配置されている。
【００３０】
受信信号ポート３，５，７は、それぞれ、Ｅ−ＧＳＭ方式の受信信号（図では、Ｅ−ＧＳＭ／ＲＸと記す。）、ＰＣＳ方式の受信信号（図では、ＰＣＳ／ＲＸと記す。）、ＤＣＳ方式の受信信号（図では、ＤＣＳ／ＲＸと記す。）を出力する。送信信号ポート４は、Ｅ−ＧＳＭ方式の送信信号（図では、Ｅ−ＧＳＭ／ＴＸと記す。）を入力する。送信信号ポート６は、ＤＣＳ方式の送信信号（図では、ＤＣＳ／ＴＸと記す。）およびＰＣＳ方式の送信信号（図では、ＰＣＳ／ＴＸと記す。）を入力する。
【００３１】
切替回路８は、ダイプレクサ１０と、２つの高周波スイッチ２０，３０と、２つのローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとも記す。）７１，７２とを有している。ダイプレクサ１０は、アンテナポート２に接続されるポート１１と、Ｅ−ＧＳＭ方式の送信信号および受信信号を入出力するポート１２と、ＤＣＳ方式の送信信号、受信信号およびＰＣＳ方式の送信信号、受信信号を入出力するポート１３とを有している。
【００３２】
高周波スイッチ２０は、３つのポート２１〜２３を有している。ポート２１は、ダイプレクサ１０のポート１２に接続されている。ポート２２は受信信号ポート３に接続されている。ポート２３は、ＬＰＦ７１を介して送信信号ポート４に接続されている。高周波スイッチ２０は、ポート２２がポート２１に接続された状態と、ポート２３がポート２１に接続された状態とを切り替える。
【００３３】
高周波スイッチ３０は、４つのポート３１〜３４を有している。ポート３１は、ＬＰＦ７２を介してダイプレクサ１０のポート１３に接続されている。ポート３２は、受信信号ポート５に接続されている。ポート３３は、送信信号ポート６に接続されている。ポート３４は、トラップ回路６０を介して受信信号ポート７に接続されている。高周波スイッチ３０は、ポート３２がポート３１に接続された状態と、ポート３３がポート３１に接続された状態と、ポート３４がポート３１に接続された状態とを切り替える。
【００３４】
ＬＰＦ７１は、Ｅ−ＧＳＭ方式の送信信号に含まれる高調波成分を除去する。同様に、ＬＰＦ７２は、ＤＣＳ方式の送信信号およびＰＣＳ方式の送信信号に含まれる高調波成分を除去する。
【００３５】
ダイプレクサ１０は、一端がポート１１に接続され、他端がポート１２に接続されたインダクタ１４と、一端がポート１１に接続され、他端がポート１２に接続されたキャパシタ１５とを有している。これらは、Ｅ−ＧＳＭ方式の信号を通過させ、ＤＣＳ方式の信号およびＰＣＳ方式の信号を遮断するローパスフィルタを構成している。高周波スイッチ２０においてポート２２がポート２１に接続されると、高周波スイッチ２０およびダイプレクサ１０を介して、受信信号ポート３がアンテナポート２に接続される。また、高周波スイッチ２０においてポート２３がポート２１に接続されると、ＬＰＦ７１、高周波スイッチ２０およびダイプレクサ１０を介して、送信信号ポート４がアンテナポート２に接続される。
【００３６】
ダイプレクサ１０は、更に、一端がポート１１に接続されたキャパシタ１６と、一端がキャパシタ１６の他端に接続され、他端がポート１３に接続されたキャパシタ１７と、一端がキャパシタ１６，１７の接続点に接続されたインダクタ１８と、一端がインダクタ１８の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１９とを有している。これらは、ＤＣＳ方式の信号およびＰＣＳ方式の信号を通過させ、Ｅ−ＧＳＭ方式の信号を遮断するハイパスフィルタを構成している。
【００３７】
高周波スイッチ３０は、カソードがポート３１に接続され、アノードがポート３２に接続されたダイオード３５と、一端がポート３１に接続されたキャパシタ３６と、一端がキャパシタ３６の他端に接続され、他端がポート３２に接続されたインダクタ３７と、一端がポート３２に接続されたインダクタ３８と、一端がインダクタ３８の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ３９と、インダクタ３８とキャパシタ３９との接続点に接続された制御端子４０とを有している。
【００３８】
高周波スイッチ３０は、更に、カソードがポート３１に接続され、アノードがポート３３に接続されたダイオード４１と、一端がポート３１に接続されたキャパシタ４２と、一端がキャパシタ４２の他端に接続され、他端がポート３３に接続されたインダクタ４３と、一端がポート３３に接続されたインダクタ４４と、一端がインダクタ４４の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ４５と、インダクタ４４とキャパシタ４５との接続点に接続された制御端子４６とを有している。
【００３９】
高周波スイッチ３０は、更に、一端がポート３１に接続されたλ／４線路５１と、一端がλ／４線路５１の他端に接続され、他端がポート３４に接続されたキャパシタ５２と、アノードがλ／４線路５１の他端に接続されたダイオード５３と、一端がダイオード５３のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ５４と、一端がダイオード５３のカソードに接続され、他端が接地された抵抗器５５とを有している。ダイオード３５，４１，５３としては、例えばＰＩＮダイオードが用いられる。λ／４線路５１の長さの基準となる波長は、高周波スイッチ３０を通過する信号の周波数帯域内の周波数に対応した波長である。
【００４０】
高周波スイッチ３０では、制御端子４０に印加される制御信号がハイレベルで、制御端子４６に印加される制御信号がローレベルのときには、ダイオード３５，５３が導通状態となり、ポート３２がポート３１に接続される。なお、ダイオード５３が導通状態となることにより、λ／４線路５１は１／４波長ショートスタブを構成し、その結果、ポート３１とダイオード４１とλ／４線路５１の接続点Ａから見てポート３４側のインピーダンスは大きくなる。従って、この状態では、ポート３２を通過する信号がポート３４側には現れることが防止される。
【００４１】
また、高周波スイッチ３０では、制御端子４６に印加される制御信号がハイレベルで、制御端子４０に印加される制御信号がローレベルのときには、ダイオード４１，５３が導通状態となり、ポート３３がポート３１に接続される。このときも、前述と同様に、接続点Ａから見てポート３４側のインピーダンスは大きくなり、ポート３３を通過する信号がポート３４側には現れることが防止される。
【００４２】
また、高周波スイッチ３０では、制御端子４６に印加される制御信号と制御端子４０に印加される制御信号が共にローレベルのときには、ダイオード３５，４１，５３が非導通状態となり、ポート３４がポート３１に接続される。
【００４３】
高周波スイッチ３０においてポート３２がポート３１に接続されると、高周波スイッチ３０、ＬＰＦ７２およびダイプレクサ１０を介して、受信信号ポート５がアンテナポート２に接続される。また、高周波スイッチ３０においてポート３３がポート３１に接続されると、高周波スイッチ３０、ＬＰＦ７２およびダイプレクサ１０を介して、送信信号ポート６がアンテナポート２に接続される。また、高周波スイッチ３０においてポート３４がポート３１に接続されると、高周波スイッチ３０、ＬＰＦ７２およびダイプレクサ１０を介して、受信信号ポート７がアンテナポート２に接続される。
【００４４】
高周波スイッチ２０の構成は、高周波スイッチ３０の構成から、ポート３２、ダイオード３５、キャパシタ３６，３９、インダクタ３７，３８および制御端子４０を除いた構成となっている。
【００４５】
トラップ回路６０は、アノードが、受信信号ポート７とポート３４との間の信号経路６１に接続されたダイオード６２と、一端がダイオード６２のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ６３と、一端がダイオード６２のカソードに接続され、他端が接地された抵抗器６４と、一端がダイオード６２のアノードに接続されたインダクタ６５と、一端がインダクタ６５の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ６６とを有している。また、インダクタ６５とキャパシタ６６との接続点は、高周波スイッチ３０の制御端子４６に接続されている。従って、ダイオード６２のアノードには、制御端子４６に印加される制御信号が、インダクタ６５を介して印加される。ダイオード６２は、本発明における半導体スイッチ素子に対応する。ダイオード６２としては、例えばＰＩＮダイオードが用いられる。
【００４６】
インダクタ６５はチョークコイルである。キャパシタ６６はバイパスキャパシタである。抵抗器６４は、ダイオード６２に流す電流を制限するためのものである。
【００４７】
ダイオード６２は、制御端子４６に印加される制御信号がハイレベルのときに導通状態となり、制御端子４６に印加される制御信号がローレベルのときに非導通状態となる。ダイオード６２は、導通状態においてインダクタンス成分を有する。ダイオード６２が導通状態のときには、ダイオード６２のインダクタンス成分とキャパシタ６３とによって直列共振回路が構成される。この直列共振回路は、信号経路６１とをグランドとを接続する。これにより、信号経路６１において直列共振回路の共振周波数近傍の周波数の信号が減衰され、この信号が信号経路６１を通過することが阻止される。
【００４８】
ダイオード６２が非導通状態のときには、ダイオード６２は小さな容量のキャパシタとみなすことができる。従って、ダイオード６２が非導通状態のときには、信号経路６１を通過する高周波信号は、トラップ回路６０によってほとんど減衰されない。
【００４９】
本実施の形態において、トラップ回路６０によって通過を阻止する信号の周波数帯域は、ＤＣＳ方式の送信信号の周波数帯域とＰＣＳ方式の送信信号の周波数帯域とを含む帯域、例えば１７１０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚである。直列共振回路の共振周波数は、このトラップ回路６０によって通過を阻止する信号の周波数帯域内に設定されている。また、トラップ回路６０には、制御端子４６に印加される制御信号が印加される。この制御信号は、高周波スイッチ３０においてポート３３をポート３１に接続するときにハイレベルとなる。従って、トラップ回路６０では、高周波スイッチ３０においてポート３３がポート３１に接続され、その結果、送信信号ポート６がアンテナポート２に接続されるときには、ダイオード６２が導通状態となる。これにより、ＤＣＳ方式の送信信号またはＰＣＳ方式の送信信号がポート３３を通過する際には、ＤＣＳ方式の送信信号またはＰＣＳ方式の送信信号が信号経路６１を通過することが阻止され、その結果、ＤＣＳ方式の送信信号またＰＤＣＳ方式の送信信号が受信信号ポート７に現れることが防止される。
【００５０】
ダイオード６２のインダクタンス成分は、ダイオード６２によって決まっている。従って、トラップ回路６０では、ダイオード６２のインダクタンス成分とキャパシタ６３とによって構成される直列共振回路の共振周波数が所望の周波数になるように、キャパシタ６３の容量を決定する。
【００５１】
なお、本実施の形態に係るトラップ回路６０は、図１に示した位置に限らず、図１中の符号８１〜８４で示した各位置のいずれかに配置してもよい。また、トラップ回路６０は、図１に示した位置と符号８１〜８４で示した各位置のうちの複数の位置に設けてもよい。符号８１で示した位置は、受信信号ポート５とポート３２との間の位置である。符号８２で示した位置は、送信信号ポート６とポート３３との間の位置である。符号８３で示した位置は、受信信号ポート３とポート２２との間の位置である。符号８４で示した位置は、送信信号ポート４とＬＰＦ７１との間の位置である。
【００５２】
トラップ回路６０が配置される位置に応じて、ダイオード６２のインダクタンス成分とキャパシタ６３とによって構成される直列共振回路の共振周波数は、トラップ回路６０によって通過を阻止する信号の周波数帯域内に設定される。また、トラップ回路６０のダイオード６２のアノードに印加する制御信号は、通過を阻止する信号に対応したフロントエンドモジュール１のポートがアンテナポート２に接続されるときにハイレベルとなり、他の状態ではローレベルとなる信号とする。
【００５３】
次に、図２および図３を参照して、フロントエンドモジュール１の構造について説明する。図２はフロントエンドモジュール１の外観の一例を示す斜視図である。図３はフロントエンドモジュール１における集積用多層基板の構造の一例を示す断面図である。図２および図３に示したように、フロントエンドモジュール１は、切替回路８およびトラップ回路６０を集積するための１つの集積用多層基板２００を備えている。集積用多層基板２００は、誘電体層２０１と、パターン化された導体層２０２とが交互に積層された構造になっている。切替回路８およびトラップ回路６０は、集積用多層基板２００の内部または表面上の導体層２０２と、集積用多層基板２００に搭載された素子とを用いて構成されている。図２には、集積用多層基板２００に６つのダイオードＤと２つの抵抗器Ｒが搭載されている例を示している。集積用多層基板２００は、例えば低温焼成セラミック多層基板になっている。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態に係るトラップ回路６０によれば、挿入損失を大きくすることなく、信号経路６１を不要な信号が通過することを阻止することができる。また、このトラップ回路６０を含む本実施の形態に係るフロントエンドモジュール１によれば、挿入損失を大きくすることなく、各ポート間のアイソレーションを改善することができる。
【００５５】
近年、一般的に用いられている高周波スイッチモジュールにおけるポート間のアイソレーションは、−２０〜−２５ｄＢ程度である。後で示す実験結果から分かるように、本実施の形態に係るフロントエンドモジュール１では、ポート間のアイソレーションを、上記高周波スイッチモジュールにおけるポート間のアイソレーションよりも１６〜２３ｄＢ程度改善することができる。なお、ポート間のアイソレーションは、２つのポート間における信号の減衰量（ｄＢ）で表わされる。
【００５６】
次に、本実施の形態に係るトラップ回路６０およびフロントエンドモジュール１の効果を確認するために行った実験について説明する。この実験では、本実施の形態に係るフロントエンドモジュール１と、図４に示した比較例のフロントエンドモジュールについて、ポート間のアイソレーションと、挿入損失とを測定した。比較例のフロントエンドモジュールは、本実施の形態に係るフロントエンドモジュール１の構成から、トラップ回路６０を除いた構成になっている。
【００５７】
実験では、インダクタ６５のインダクタンスを４７ｎＨとし、キャパシタ６６の容量を１００ｐＦとし、キャパシタ６３の容量を６．２ｐＦとし、抵抗器６４の抵抗値を１．２ｋΩとした。また、導通状態のときのダイオード６２のインダクタンス成分は、０．８５ｎＨである。導通状態のときのダイオード６２のインダクタンス成分とキャパシタ６３とによって構成される直列共振回路の共振周波数は２１９０ＭＨｚである。ただし、上記直列共振回路には、ダイオード６２のカソードとキャパシタ６３とを接続する配線によるインダクタンス成分が追加されるため、直列共振回路の実際の共振周波数は１８００ＭＨｚとなっている。
【００５８】
また、実験では、ポート６，７間のアイソレーションと、ポート２，７間の挿入損失とを測定した。アイソレーションについては、ＤＣＳ方式の送信信号の周波数帯域の下限周波数１７１０ＭＨｚと上限周波数１７８５ＭＨｚと、ＰＣＳ方式の送信信号の周波数帯域の下限周波数１８５０ＭＨｚと上限周波数１９１０ＭＨｚとについて測定した。挿入損失については、ＤＣＳ方式の受信信号の周波数帯域の下限周波数１８０５ＭＨｚと上限周波数１８８０ＭＨｚとについて測定した。実験の結果を以下の表に示す。
【００５９】
【表１】
2004312572.tif 000003
【００６０】
この実験の結果から、本実施の形態に係るフロントエンドモジュール１によれば、比較例のフロントエンドモジュールに比べて、挿入損失をほとんど大きくすることなく、ポート間のアイソレーションを１６〜２３ｄＢ程度改善できることが分かる。
【００６１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係るフロントエンドモジュールについて説明する。図５は、本実施の形態に係るフロントエンドモジュールを示す回路図である。本実施の形態に係るフロントエンドモジュール１０１は、Ｅ−ＧＳＭ方式の送信信号および受信信号と、ＤＣＳ方式の送信信号および受信信号とを処理するモジュールである。
【００６２】
フロントエンドモジュール１０１は、アンテナ接続されるアンテナポート１０２と、受信信号ポート１０３，１０７と、送信信号ポート１０４，１０６と、アンテナポート１０２に接続される信号ポートを切り替える切替回路１０８とを備えている。受信信号ポート１０３，１０７は、それぞれ、Ｅ−ＧＳＭ方式の受信信号、ＤＣＳ方式の受信信号を出力する。送信信号ポート１０４，１０６は、それぞれ、Ｅ−ＧＳＭ方式の送信信号、ＤＣＳ方式の送信信号を入力する。
【００６３】
切替回路１０８は、ダイプレクサ１０と、２つの高周波スイッチ２０，１３０と、２つのＬＰＦ７１，１７２とを有している。ダイプレクサ１０と高周波スイッチ２０の構成は、第１の実施の形態と同様である。ダイプレクサ１０のポート１１はアンテナポート１０２に接続されている。ダイプレクサ１０のポート１２は、高周波スイッチ２０のポート２１に接続されている。高周波スイッチ２０のポート２２は受信信号ポート１０３に接続されている。高周波スイッチ２０のポート２３は、ＬＰＦ７１を介して送信信号ポート１０４に接続されている。
【００６４】
高周波スイッチ２０においてポート２２がポート２１に接続されると、高周波スイッチ２０およびダイプレクサ１０を介して、受信信号ポート１０３がアンテナポート１０２に接続される。また、高周波スイッチ２０においてポート２３がポート２１に接続されると、ＬＰＦ７１、高周波スイッチ２０およびダイプレクサ１０を介して、送信信号ポート１０４がアンテナポート１０２に接続される。
【００６５】
高周波スイッチ１３０は、３つのポート１３１〜１３３を有している。ポート１３１は、ダイプレクサ１０のポート１３に接続されている。ポート１３２は、ＬＰＦ１７２を介して送信信号ポート１０６に接続されている。ポート１３３は受信信号ポート１０７に接続されている。高周波スイッチ１３０は、ポート１３２がポート１３１に接続された状態と、ポート１３３がポート１３１に接続された状態とを切り替える。
【００６６】
また、高周波スイッチ１３０は、カソードがポート１３１に接続され、アノードがポート１３２に接続されたダイオード１４１と、一端がポート１３１に接続されたキャパシタ１４２と、一端がキャパシタ１４２の他端に接続され、他端がポート１３２に接続されたインダクタ１４３と、一端がポート１３２に接続されたインダクタ１４４と、一端がインダクタ１４４の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１４５と、インダクタ１４４とキャパシタ１４５との接続点に接続された制御端子１４６とを有している。
【００６７】
高周波スイッチ１３０は、更に、一端がポート１３１に接続され、他端がポート１３３に接続されたλ／４線路１５１と、アノードがλ／４線路１５１の他端に接続されたダイオード１５３と、一端がダイオード１５３のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１５４と、一端がダイオード１５３のカソードに接続され、他端が接地された抵抗器１５５とを有している。ダイオード１４１，１５３としては、例えばＰＩＮダイオードが用いられる。λ／４線路１５１の長さの基準となる波長は、高周波スイッチ１３０を通過する信号の周波数帯域内の周波数に対応した波長である。
【００６８】
高周波スイッチ１３０では、制御端子１４６に印加される制御信号がハイレベルのときには、ダイオード１４１，１５３が導通状態となり、ポート１３２がポート１３１に接続される。なお、ダイオード１５３が導通状態となることにより、λ／４線路１５１は１／４波長ショートスタブを構成し、その結果、ポート１３１とダイオード１４１とλ／４線路１５１の接続点から見てポート１３３側のインピーダンスは大きくなる。従って、この状態では、ポート１３２を通過する信号がポート１３３側には現れることが防止される。
【００６９】
また、高周波スイッチ１３０では、制御端子１４６に印加される制御信号がローレベルのときには、ダイオード１４１，１５３が非導通状態となり、ポート１３３がポート１３１に接続される。
【００７０】
高周波スイッチ１３０においてポート１３２がポート１３１に接続されると、ＬＰＦ１７２、高周波スイッチ１３０およびダイプレクサ１０を介して、送信信号ポート１０６がアンテナポート１０２に接続される。また、高周波スイッチ１３０においてポート１３３がポート１３１に接続されると、高周波スイッチ１３０およびダイプレクサ１０を介して、受信信号ポート１０７がアンテナポート１０２に接続される。
【００７１】
ＬＰＦ７１は、Ｅ−ＧＳＭ方式の送信信号に含まれる高調波成分を除去する。同様に、ＬＰＦ１７２は、ＤＣＳ方式の送信信号に含まれる高調波成分を除去する。
【００７２】
本実施の形態では、図５中の符号１８１〜１８４で示した４つの位置のうちの１箇所以上に、第１の実施の形態と同様の構成のトラップ回路６０が設けられる。符号１８１で示した位置は、受信信号ポート１０７とポート１３３との間の位置である。符号１８２で示した位置は、送信信号ポート１０６とＬＰＦ１７２との間の位置である。符号１８３で示した位置は、受信信号ポート１０３とポート２２との間の位置である。符号１８４で示した位置は、送信信号ポート１０４とＬＰＦ７１との間の位置である。
【００７３】
第１の実施の形態と同様に、トラップ回路６０が配置される位置に応じて、ダイオード６２のインダクタンス成分とキャパシタ６３とによって構成される直列共振回路の共振周波数は、トラップ回路６０によって通過を阻止する信号の周波数帯域内に設定される。また、トラップ回路６０のダイオード６２のアノードに印加する制御信号は、通過を阻止する信号に対応したフロントエンドモジュール１０１のポートがアンテナポート１０２に接続されるときにハイレベルとなり、他の状態ではローレベルとなる信号とする。
【００７４】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、半導体スイッチ素子は、ＰＩＮダイオードに限らず、印加される制御信号に応じて導通状態と非導通状態が選択され、且つ導通状態においてインダクタンス成分を有するものであればよい。
【００７６】
また、各実施の形態で挙げた周波数帯域の組み合わせは一例であり、本発明は、他の周波数帯域の組み合わせに対しても適用することができる。
【００７７】
また、本発明は、１つの周波数帯域の送信信号および受信信号を処理するフロントエンドモジュールや、４つ以上の周波数帯域の送信信号および受信信号を処理するフロントエンドモジュールにも適用することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトラップ回路によれば、挿入損失を大きくすることなく、信号経路を不要な信号が通過することを阻止することができるという効果を奏する。
【００７９】
また、本発明のフロントエンドモジュールによれば、挿入損失を大きくすることなく、各ポート間のアイソレーションを改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るフロントエンドモジュールを示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るフロントエンドモジュールの外観の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るフロントエンドモジュールにおける集積用多層基板の構造の一例を示す断面図である。
【図４】比較例のフロントエンドモジュールを示す回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るフロントエンドモジュールを示す回路図である。
【図６】高周波スイッチの構成の一例を示す回路図である。
【図７】アイソレーション特性を改善した高周波スイッチの構成の一例を示す回路図である。
【図８】アイソレーション特性を改善した高周波スイッチの構成の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１…フロントエンドモジュール、８…切替回路、１０…ダイプレクサ、２０，３０…高周波スイッチ、６０…トラップ回路、６１…信号経路、６２…ダイオード、６３…キャパシタ、６４…抵抗器、６５…インダクタ、６６…キャパシタ。
【図１】
2004312572.tif 000004
【図２】
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【図３】
2004312572.tif 000006
【図４】
2004312572.tif 000007
【図５】
2004312572.tif 000008
【図６】
2004312572.tif 000009
【図７】
2004312572.tif 000010
【図８】
2004312572.tif 000011