(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントエンド回路であって、
１つの第１のアンテナ接続端子（ＡＴ）と、
それぞれ前記第１のアンテナ接続端子（ＡＴ）とカップリングされている、第１，第２，および第３の信号経路（ＳＰ）と、
第１，第２，および第３の信号経路（ＳＰ）の各々に配設されている、第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）と、
を備え、
前記第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）の少なくとも１つは、複数の回路ノード（Ｎ）を備えた１つの直列の信号ライン（ＳＬ）を備え、当該複数の回路ノード（Ｎ）の各々は、１つの並列分岐路を介してグラウンドに回路接続されており、当該並列分岐路は１つのチューナブルなキャパシタンス（ＣＴ）および当該キャパシタンスに並列な１つのインダクタンスを有し、
前記第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）は、１つの制御回路（ＣＥ）を用いてそれぞれの周波数帯域にチューニングすることができ、
前記第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）は、選択的にＦＤＤ動作モードまたはＴＤＤ動作モードで動作可能であり、
前記第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）は、それぞれ１つのチューニング領域を備え、
前記フロントエンド回路では、前記第１，第２、および第３のフィルタのそれぞれと、前記第１のアンテナ接続端子（ＡＴ）との間の前記第１，第２，および第３の信号経路（ＳＰ）には、位相シフタ（ＰＳ）が全く配設されていないか、当該第１，第２，および第３の信号経路の１つに１つの位相シフタ（ＰＳ）が配設されているか、または当該第１，第２，および第３の信号経路の各々に位相シフタ（ＰＳ）が配設されている、
ことを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項２】
請求項１に記載のフロントエンド回路において、
前記第１のフィルタは、１つのＴｘフィルタであり、
前記第２のフィルタおよび前記第３のフィルタは、それぞれＲｘフィルタである、
ことを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフロントエンド回路において、
前記第１，第２，および第３のフィルタの各々のチューニング領域は、７００ＭＨｚ未満の領域、７００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの領域、１０００〜１４００ＭＨｚの領域、１４００〜１７００ＭＨｚの領域、１７００〜２２００ＭＨｚの領域、２２００〜２７００ＭＨｚの領域、および２７００ＭＨｚより上の領域から選択されていることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフロントエンド回路において、
１つの第４の信号経路（ＳＰ４）が、当該第４の信号経路に配設されている第４のチューナブルフィルタと共に、前記第１のアンテナ接続端子とカップリングされていることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項５】
請求項４に記載のフロントエンド回路において、
前記第４のフィルタは、１つの第４のチューニング領域を備え、当該第４のチューニング領域は、前記第１，第２，および第３のチューニング領域と僅かにのみ重なっているか、または全く重なっていないことを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフロントエンド回路において、
前記第１，第２，および第３のフィルタと前記第１のアンテナ接続端子との間の前記第１，第２，および第３の信号経路の１つに、１つのアンテナチューナーをさらに備えることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフロントエンド回路において、さらに、
１つの第２のアンテナ接続端子（ＡＴ２）と、
前記第２のアンテナ接続端子とカップリングされている、それぞれの対応する１つの信号経路に配設された１つの第５のフィルタ，１つの第６のフィルタ，および１つの第７のフィルタと、
１つのマルチプレクサ（ＭＰ）またはアンテナ切替器（ＡＳ）であって、前記第１および前記第２のアンテナ接続端子が、当該マルチプレクサ（ＭＰ）またはアンテナ切替器（ＡＳ）の出力部に接続されているマルチプレクサ（ＭＰ）またはアンテナ切替器（ＡＳ）と、
を備え、
前記マルチプレクサまたは前記アンテナ切替器の共通の入力部は、１つのアンテナ（Ａ）とカップリングされている、
ことを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフロントエンド回路において、
前記第１，第２，および第３の信号経路（ＳＰ）の各々は、１つのＨＦチップ（ＴＣ）を前記第１のアンテナ接続端子（ＡＴ）とカップリングし、
前記第１，第２，および第３の信号経路（ＳＰ）の各々には、前記ＨＦチップ（ＴＣ）と前記第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）のそれぞれとの間に１つの電力増幅器（ＡＭＰ）または１つの低雑音増幅器（ＬＮＡ）が配設されている、
ことを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項９】
請求項８に記載のフロントエンド回路において、さらに、
前記電力増幅器（ＡＭＰ）または前記低雑音増幅器（ＬＮＡ）と、前記第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）の１つとの間に配設された、１つのインピーダンスマッチング回路（ＭＣ）を備えることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のフロントエンド回路において、さらに、
複数の前記回路ノード（Ｎ）の互いに隣り合った２つの回路ノードの間にカップリングされたさらなるキャパシタンス素子を備えることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフロントエンド回路において、
前記直列の信号ラインにおいて両側で終端に配設されている回路ノード（Ｎ）は、１つのバイパスインダクタンス（ＢＩ）を介して互いに接続されていることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載のフロントエンド回路において、
１つの半導体回路における前記チューナブルコンデンサ（ＣＴ）は、バラクタ、あるいは、複数のＭＩＭコンデンサまたは複数のＭＥＭＳコンデンサから構成されている切り替え可能なコンデンサアレイであることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載のフロントエンド回路において、
前記チューナブルな位相シフタ（ＰＳ）および前記第１，第２，および第３のフィルタ（ＦＴ）は制御ユニットと接続されており、これより当該制御ユニットの１つの制御信号を用いてチューニング可能であることを特徴とするフロントエンド回路。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のフロントエンド回路において、
さらに、前記第１のアンテナ接続端子に接続されている１つの音響フィルタを有する１つの固定周波数信号経路を備えることを特徴とするフロントエンド回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばケーブル接続されない通信装置に使用することができる、チューナブルなフィルタを有するフロントエンド回路に関する。さらに本発明は、キャリアアグリゲーションモードを可能とするフロントエンド回路に関し、ここで３つの送信バンドまたは受信バンドで同時に送信または受信することができる。
【背景技術】
【０００２】
携帯通信装置、ＷＬＡＮルータ等、または一般的にＨＦ信号を用いて通信する送信／受信装置は、所望の信号を望ましくない信号から分離するためのＨＦフィルタを必要とする。このようなフィルタは、たとえばフロントエンド回路（複数）、たとえばデュプレクサ（複数）に回路接続されてよい。
【０００３】
この際このフィルタはチップセットと場合によってはさらに設けられるフィルタ（複数）との間の分配の役割を担うことになる。回路のコストは出来る限り小さくなくてはならない。このフィルタは、他のフィルタの多数の様々なフィルタ技術と適合していなければならず、これに適したデバイスの小さな部品高を可能とし、かつとりわけ高い選択度を可能としなければならない。
【０００４】
常に増え続ける周波数帯域に使用され得る通信装置の動向は、異なる周波数帯域用の異なるフィルタの回路の複雑な回路接続をもたらす。このため、異なる周波数帯域を同じフィルタを用いて利用することができるためのチューナブルフィルタの必要性が生じている。
【０００５】
この要求に対する従来の解決方法は概ね、公知のフィルタ回路をチューナブルなインピーダンス素子で拡張することに基づいているか、あるいはフィルタ素子（複数）を１つのフィルタ接続形態に回路接続する回路を使用することに基づいている。
【０００６】
非特許文献１では、音響共振器（複数）を有するＨＦフィルタ（複数）にチューナブルなコンデンサ（複数）を付加されるフィルタ回路（複数）が知られている。
【０００７】
非特許文献２では、チューナブルなコンデンサ（複数）およびチューナブルなインダクタンス（複数）を有するＨＦフィルタ（複数）が知られている。
【０００８】
非特許文献３では、ＬおよびＣ素子（複数）からなる回路（複数）が知られており、ここでこのキャパシタンス素子（複数）のキャパシタンスは調整可能である。
【０００９】
非特許文献４あるいは特許文献１では、ＨＦフィルタ（複数）における絶縁体（複数）の使用が知られている。
【００１０】
モバイル通信規格ＬＴＥ−Ａ（Long-Term Evolution-Advanced）においては、ダウンリンク動作および／またはアップリンク動作における大きなデータレートを可能とするために、モバイル電話は、いわゆるキャリアアグリゲーションモード（ＣＡ）で動作されてよい。このＣＡモードにおいては、送信動作および受信動作が１つの第１の周波数帯域で可能であり、他方同時にもう１つの周波数帯において受信することができる。慣例に従い、このため様々な帯域組合せが提案されるであろうが、好ましくは、このＣＡモードにおける周波数帯域が大きく異なっているインターバンドの組合せであろう。このＣＡモードにおいて組み合わされる周波数帯域の周波数差が大きければ大きいほど、その技術的実現は容易となる。
【００１１】
追加的に、組み合わされる周波数帯域が同じ周波数領域または隣接した周波数帯域（複数）にある、帯域組合せが提案されるであろう。このようなインバンドＣＡモードに対しては、１つの単一のアンテナを用いて実現可能な、有望な技術的実現方法はいまだ全く提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際出願公開ＷＯ２０１２／０２０６１３号パンフレット
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】学会論文"Tunable Filters Using Wideband Elastic Resonators", Kadota et al., IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 60, Nr. 10, October 2013, Page 2129 - 2136
【非特許文献２】学会論文"A Novel Tunable Filter Enabling Both Center Frequency and Bandwidth Tunability", Inoue et al., Proceedings Of The 42nd European Microwave Conference, 29. October - 1. November 2012, Amsterdam, The Netherlands, Page 269 - 272
【非特許文献３】学会論文"RF MEMS-Based Tunable Filters", Brank et al., 2001, John Wiley & Sons, Inc. Int J RF and Microwave CAE11: Page 276 - 284, 2001
【非特許文献４】学会論文"Tunable Isolator Using Variable Capacitor for Multi-band System", Wada et al., 978-1-4673-2141-9/13/$31.00, 2013 IEEE MTT-S Symposium
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって本発明の課題は、１つのチューナブルフィルタを有するフロントエンド回路を提示することであり、このチューナブルフィルタは、複数の周波数帯域をカバーする。もう１つの課題は、簡易なキャリアアグリゲーションモードを可能とするフロントエンド回路を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの課題は、請求項１に記載のフロントエンド回路によって解決される。本発明の有利な実施形態が他の請求項に示される。
【００１６】
本発明によるフロントエンド回路は、少なくとも、１つの第１の信号経路、１つの第２の信号経路、１つの第３の信号経路を備え、これらは１つのアンテナ接続端子にカップリングされている。これらの信号経路の各々には、それぞれ１つのフィルタが配設されており、このフィルタは、１つの制御回路を用いて、その周波数帯域にチューニングすることができる。これらのフィルタは、選択的にＦＤＤ動作モードまたはＴＤＤ動作モードで動作可能である。すなわち１つのＦＤＤ（＝frequency division duplexing）動作モードまたは１つのＴＤＤ（＝time division duplexing）動作モードを用いる１つの伝送規格に従う。これらのフィルタの各々は１つのチューニング領域を備える。上記の３つの信号経路および上記の互いに独立にチューナブルなフィルタにより、少なくとも１つの送信帯域および少なくとも１つの受信帯域における同時動作が、全ての上記の３つのフィルタによって可能である。
【００１７】
一般的に組み合わされる動作は、３つの帯域において、１つの第１のモバイル通信規格の送信帯域および受信帯域と、追加的にもう１つのモバイル通信規格の受信帯域における１つの動作を含む。好ましくはこれらの互いに結合される帯域は、上記のＣＡモード用に既に提案された組合せから選択されている。
【００１８】
上記のアンテナ接続端子は、アンテナ側の接続端子であり、ここに上記の３つの信号経路が合流している。このアンテナ接続端子は、１つのアンテナと、直接に、または他の素子（複数）を介してカップリングされていてよい。１つの実施形態によれば、全ての信号経路は、このアンテナ接続端子を介して同じアンテナとカップリングされている。
【００１９】
上記のチューナブルなフィルタのチューニング領域は、これに使用されているデバイスのＱ値に依存している。これらの使用されているデバイスの充分なＱ値により、たとえばそのチューニング領域に対してたとえば係数２（Faktor 2）に調整することができ、これよりこのチューニング領域の最高周波数は、このチューニング領域の最低周波数の２倍の大きさとなる。上記の３つのフィルタのチューニング領域は一致していてよい。しかしながらこれらのフィルタの少なくとも１つが、部分的にのみこのチューニング領域と重なっていてもよく、１つの隣接するチューニング領域をカバーしていてもよく、または大きな周波数空白域によって他のフィルタ（複数）の１つのチューニング領域から離間していてもよい。
【００２０】
このチューニング領域の設定により、本発明によるフロントエンド回路を用いて、インバンドＣＡモードも、またインターバンドＣＡモードも可能である。
【００２１】
上記のＣＡモードにおける好ましい構成によれば、上記の第１のフィルタはＴＸフィルタであり、これに対し上記の第２および第３のフィルタは、それぞれＲＸフィルタである。
【００２２】
１つの実施形態によれば、これら３つのフィルタは全て同じチューニング領域を備えている。
【００２３】
１つの実施形態によれば、上記の第１のフィルタのチューニング領域、すなわち第１のチューニング領域は、７００〜１０００ＭＨｚの領域をカバーする。上記の第２のフィルタは、１７００〜２７００ＭＨｚの領域をカバーし、こうして上記の第１のチューニング領域から大きく離間した第２のチューニング領域を形成する。上記の第３のフィルタは、これら２つのチューニング領域に割り当てられていてよく、または代替として第３のチューニング領域を備えてもよい。
【００２４】
本発明のもう１つの実施形態においては、本発明によるフロントエンド回路は、１つの第４の信号経路を備え、この第４の信号経路には、１つの第４のチューナブルフィルタが配設されており、この第４のチューナブルフィルタは上記のアンテナ接続端子とカップリングされている。この第４のフィルタは、１つの第４のチューニング領域を備え、この第４のチューニング領域は上記の最初の３つのフィルタのチューニング領域と重なっていてよく、これらのチューニング領域の１つと同一であってよく、または上記の最初の３つのフィルタのチューニング領域と全く異なっていてよい。
【００２５】
上記のフィルタの２つがＴＸフィルタとして構成されている場合、この実施形態を用いて２つのモバイル通信規格を並行して動作させることができ、ここでこの動作はそれぞれの周波数帯域における同時の送信および受信を含む。このようにしてアップリンク用のデータレートも、またダウンリンク用のデータレートも倍増することができる。
【００２６】
好ましくは、それぞれ１つのＲＸフィルタおよび１つのＴＸフィルタは、１つのモバイル通信規格におけるデュプレクス動作が可能となるように選択される。これに対応してこのために使用されているチューナブルフィルタ（複数）は、同じチューニング領域内で、もしこのチューニング領域がこのモバイル通信規格のＲＸ帯域およびＴＸ帯域を含んでいる限りにおいて、調整可能であってよい。もう１つまたは２つのさらなるフィルタにおいて、すなわち第３および第４のフィルタにおいて、もう１つの別の周波数帯域における送信動作および／または受信動作が可能である。この別の周波数帯域は、同じチューニング領域にあってよく、これよりこのために同じフィルタを使用することができる。しかしながらこのため別のチューニング領域（複数）を有するフィルタ（複数）が用いられてもよく、それらのチューニング領域は、上記の最初の２つのフィルタのチューニング領域（複数）に対して隣接していても、あるいは遠く離れていてもよい。
【００２７】
上記のチューナブルフィルタと上記のアンテナ接続端子との間、または上記のアンテナ接続端子と上記のアンテナとの間に、１つのアンテナチューナーが配設されていてよい。上記の共通のアンテナ接続端子と接続されている信号経路（複数）におけるフィルタ（複数）が同じかまたは類似のチューニング領域を備えている場合、これより全てのフィルタに対してあるいはこれらのフィルタがチューニング可能である全ての周波数帯域に対して、同じ共通のアンテナチューナーを使用することができ、こうしてこのアンテナチューナーは、これらの信号経路が分岐する前に、アンテナとこれらの各々のフィルタとの間の１つの点に配設することができる。
【００２８】
上記の共通のアンテナ接続端子と接続されているフィルタが互いに大きく異なるチューニング領域を備えている限り、各々のチューニング領域に対して専用のアンテナチューナーが使用されてよい。これはこれらのアンテナチューナーを狭帯域に構成することを可能とし、こうして少ない損失で、より簡単なマッチングが可能である。
【００２９】
他の実施形態（複数）によれば、これらのアンテナチューナー（複数）を省略することも可能である。こうして上記のチューナブルフィルタあるいは上記の複数のチューナブルフィルタは、それぞれ１つのフィルタ回路を備え、このフィルタ回路においては、周波数またはその周波数帯域が調整可能であるだけでなく、追加的にさらに上記のアンテナへのこのフィルタのマッチングも行われる。
【００３０】
本発明の１つの実施形態によれば、本発明によるフロントエンド回路は、２つの異なるアンテナ接続端子を備え、これらのアンテナ接続端子は、１つのマルチプレクサまたは１つのアンテナ切替器を介して１つの共通なアンテナにカップリングされてよい。２つのアンテナ接続端子に対して１つのダイプレクサが使用可能であり、このダイプレクサは１つのハイパスフィルタおよび１つのローパスフィルタを備えてよい。
【００３１】
これら２つのアンテナ接続端子の各々に、上述の実施形態例（複数）による３つ以上の信号経路が接続されている。これらの信号経路にはチューナブルフィルタが配設されている。このようにして、６つ以上のチューナブルフィルタを同じアンテナにカップリングすることができ、この際これらのフィルタの少なくとも３つが１つの第１の周波数領域にあり、これに対し他の３つ以上のフィルタが、上記のダイプレクサによってこの第１の周波数領域から受動的に分離可能な、１つの第２の周波数領域にある。
【００３２】
上記のダイプレクサが、それぞれのスイッチ位置で２つのアンテナ接続端子の１つと接続する、１つのアンテナ切替器によって置き換えられると、これにより選択されたアンテナ接続端子と接続されている信号経路を介してのみ、かつそれぞれ対応するフィルタがチューニング可能な周波数領域でのみ、動作が行われる。１つのアンテナ切替器が設けられる場合は、上記の３つのフィルタのチューニング領域は、１つのダイプレクサの場合と異なって重なっていてよく、隣接しているか、または周波数的に大きな距離で分離されていてよい。
【００３３】
本発明のもう１つの実施形態においては、本発明によるフロントエンド回路は、１つの第２のアンテナおよびこれと接続されている１つ以上のアンテナ接続端子を設けてよく、これらはそれぞれ上記したように構成されていてよい。
【００３４】
各々の信号経路は１つのアンテナ接続端子を１つのＨＦチップと接続し、このＨＦチップはたとえば１つの送受信器回路を備える。この送受信器回路においては、送信動作および受信動作に対する信号処理が行われる。さらにこのＨＦチップへの各々の信号経路の途中に１つの電力増幅器または１つのＬＮＡ（Low-Noise Amplifier；低雑音増幅器）が配設されていてよい。
【００３５】
１つの実施形態によれば、上記の電力増幅器または上記のＬＮＡと、上記のそれぞれのフィルタとの間に、１つのインピーダンスマッチング回路が設けられていてよい。このインピーダンスマッチング回路はしかしながら適宜追加されるものであり、他の実施形態においては省略できるものである。このインピーダンスマッチング回路は、たとえば送信経路（複数）においてのみ使用されてよい。しかしながら、このフロントエンド回路のすべての信号経路にそれぞれ１つのインピーダンスマッチング回路が、好ましくは増幅器とフィルタとの間で設けられてもよい。このフィルタ自身においてインピーダンスマッチングを行うことも可能であり、このフィルタをそのインピーダンスに関してマッチングできるように構成することも可能である。
【００３６】
上記のチューナブルフィルタ（複数）は、好ましくはそれぞれフィルタ回路として実装されていてよく、キャパシタンス（複数）およびインダクタンス（複数）等の「集中定数素子」（"lumped elements"）からなる１つの回路として実現されている。各々のフィルタ回路は、たとえば複数のＬＣ発振回路を備え、これらの発振回路は高Ｑ値のＬ素子およびＣ素子によって実装されている。高Ｑ値のＬ部品またはＣ部品、すなわち高Ｑ値のキャパシタンスおよび高Ｑ値のインダクタンスとは、例えば１０以上の高いＱ値を備えるような部品のことである。このようなＱ値を用いて、上述の係数２を有するチューナブル領域を実現することができる。Ｌ部品またはＣ部品が、さらに高いＱ値を備えると、当然ながらこれは上記のチューナブル領域に対し良い方向に作用し、またこのフィルタ回路の損失に対しても良い方向に作用する。
【００３７】
本発明によるフロントエンド回路において使用されているフィルタ回路（複数）は、少なくとも４つの回路ノードを備える、１つの直列の信号ラインを備えてよい。これらの回路ノードの各々に、１つの並列分岐路がグラウンドに対しカップリングされている。これらの各々の並列分岐路には、１つの高Ｑ値のチューナブルなリアクタンス素子が配設されている。上記の直列の信号ラインにカップリングされたリアクタンス素子（複数）は、互いにカップリングされており、ここで少なくとも１つのキャパシタンスのカップリングが可能となっており、および場合により１つのインダクタンスのカップリングも可能となっている。キャパシタンスカップリングは、カップリングコンデンサ（複数）を介して行われてよく、これらのカップリングコンデンサは、上記の直列の信号ラインの途中で、２つの隣り合う回路ノード毎に配設されている。
【００３８】
上記の直列の信号ラインにおいて両側で終端に配設されている回路ノードは、この直列の信号ラインに対して並列に回路接続されたバイパスインダクタンス（Brueckeninduktivitaet）を介して互いに接続されている。
【００３９】
上記のカップリングコンデンサおよび上記のバイパスインダクタンスのＱ値は、必ずしも上記のリアクタンス素子のような高い規格を満足する必要はない。
【００４０】
上記のリアクタンス素子（複数）は、並列共振回路として構成されていてよく、これらの並列共振回路は、それぞれ１つの高Ｑ値のチューナブルコンデンサおよび１つの高Ｑ値のインダクタンスの並列回路を備えている。高Ｑ値のチューナブルコンデンサは、半導体回路として実装されていてよく、たとえば１つのバラクタを備えてよい。バラクタは、そのキャパシタンスを、たとえばアナログ制御によって調整することができる半導体デバイスである。
【００４１】
さらに１つのチューナブルコンデンサは、１つの切り替え可能なコンデンサアレイとして構成されていてよい。このようなコンデンサアレイは、従来のＭＩＭコンデンサ（Metall-Isolator-Metall）（複数）を備えてよく、またはＭＥＭＳコンデンサ（複数）の形態で構成されているコンデンサ（複数）を備えてよい。これらも１つの半導体基板に集積化されていてよく、これにより上記の半導体回路の一部となっていてよい。
【００４２】
上記の同じアンテナに接続された３つ以上の信号ラインでの問題の無い動作を可能とするため、それぞれの信号経路において、他の信号経路にすなわちこの信号経路に配設されているフィルタに割り当てられた周波数の減衰が行われなければならない。
【００４３】
このような減衰は、たとえば１つのチューナブルな位相シフト回路によって行うことができ、このチューナブルな位相シフト回路は、上記のチューナブルフィルタと上記のそれぞれのアンテナ接続端子との間に配設されている。この位相シフト回路は、それぞれの信号経路において伝送されてはならない周波数の全ての位相を、これらの周波数が負荷されないように、回転する。伝送されるべき、上記のそれぞれのフィルタが調整されている周波数に対しては、この位相シフタは殆ど作用せず、こうしてそれぞれの対応する周波数の信号はこの位相シフト回路を殆ど減衰せずに通過することができる。このようにして、どの信号ラインも、上記のチューナブルフィルタが調整されている周波数成分を小さな挿入損失で伝送することができる。以上により上記のチューナブルフィルタの調整された中心周波数と上記の最適に調整された位相シフタとの協働で、挿入損失および選択度に関して非常に良好な特性を有するマルチバンドフィルタを実現することができる。
【００４４】
ここで上記のチューナブルな位相シフタで必要とされている位相角は、上記のチューナブルフィルタの中心周波数の他に、このフィルタの入力インピーダンスおよび出力インピーダンスにも依存する。伝送損失を出来る限り小さくするためには、好ましくは出来る限り小さな位相角が設定される。
【００４５】
しかしながら上記の位相シフト回路は、上記のフィルタ回路の一部であってよい。ここで１つの単一の制御信号を用いて、上記のフィルタを上記のチューナブル領域内の所望の周波数に調整することも、また同時に、フィルタ伝送特性を最適に形成するように、遮断される周波数に対してその位相を調整することも可能である。
【００４６】
しかしながら上記のチューナブルな位相シフト回路は、上記のチューナブルフィルタとは分離して実現することも可能であり、そして分離して制御することも可能である。上記のそれぞれ必要とされる位相シフト回路の調整は、それぞれの帯域組合せに対応したこの位相シフト回路での調整を行う、１つの制御素子または１つの制御回路によって行うことができる。このような調整は、上記の所望に調整される帯域組合せに対して事前に行うことができ、たとえば調整されるパラメータ（複数）を含む１つのルックアップテーブルに記録することができる。
【００４７】
しかしながら、上記の位相シフト回路を、測定されるかまたは他の方法で検出される動作パラメータを参照してカストマイズしてマッチングすることも可能である。
【００４８】
以下では、実施形態例とこれに付随する図を参照して、本発明を説明する。これらの図は、概略的にのみ作成されており、本発明の良好な理解にのみ用いられるものである。見易くするために、その必要性が当業者にしられているか、あるいは全体の関係から分る様々な部品は記載されていない場合がある。上記のフロントエンド回路で詳細に説明されていない素子は、公知であると見做されており、これよりこれらの機能および構造に関するさらなる説明は不要であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】３つの信号経路を有する１つのフロントエンド回路の簡単なブロック図を示す。
【図２】１つのチューナブルフィルタを実現することができる１つのフィルタ回路を示す。
【図３】さらなる部品を有する１つの複雑なフロントエンド回路を示す。
【図４】１つのフィルタ回路に使用することができるような、一連のチューナブルコンデンサを示す。
【図５】１つの切り替え可能なコンデンサアレイを示す。
【図６】４つの信号経路を有する１つのフロントエンド回路を示す。
【図７】４つの信号経路を有する１つのフロントエンド回路のもう１つの実施形態を示す。
【図８】２つのアンテナおよび４つのアンテナ接続端子を有する１つのフロントエンド回路を示す。
【図９】１つの入力側のチューナブルなインピーダンスおよび１つの出力側のチューナブルなインピーダンスを有する１つのチューナブルフィルタを示す。
【図１０】アンテナチューナ無しに用いられる１つのアンテナを有する１つのフロントエンド回路を示す。
【００５０】
図１は、１つのフロントエンド回路の簡単なブロック図を示し、このフロントエンド回路では、３つの信号経路ＳＰ１〜ＳＰ３が共通のアンテナ接続端子ＡＴに接続されている。それぞれの信号経路ＳＰに、１つのチューナブルフィルタＦＴが配設されている。チューナブルフィルタとアンテナ接続端子との間には、それぞれ追加的に、チューナブルに構成されている１つの位相シフト回路ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３が配設されている。このアンテナ接続端子ＡＴに対し反対側にあるこれらの信号経路ＳＰの端部は、１つ以上のＨＦチップ、たとえば１つの送受信器回路と接続されていてよい。上記のチューナブルフィルタＦＴの各々は、好ましくはチューナブルなバンドパスフィルタとして構成されている。これらのフィルタの各々は、１つのチューニング領域を備え、ここで上記に示した３つのフィルタのチューニング領域は同一であってよい。
【００５１】
図２は、１つのチューナブルなフィルタ回路ＦＴの１つの可能な実施形態を示す。第１および第２の接続端子Ｔ１，Ｔ２の間には、１つの直列の信号ラインＳＬが回路接続されている。この信号ラインは、４つの回路ノードＮを備え、これらにはそれぞれグラウンドに対し１つの並列分岐路が回路接続されている。各々の並列分岐路は、１つのチューナブルなキャパシタンスＣＴとこれに並列な１つのインダクタンスＰＬを備えている。信号ラインＳＬにおいて互いに隣り合った２つの回路ノードの間には、１つのカップリングキャパシタンスＣＡが設けられており、このカップリングキャパシタンスはたとえばカップリングコンデンサとして構成されている。
【００５２】
代替として、同じ目的を満足することができる１つのカップリングインダクタンスが設けられてよい。
【００５３】
共振回路のカップリングに作用するカップリングコンデンサＣＡ、すなわちキャパシタンス素子は、１０ｆＦ〜１００ｐＦのキャパシタンスを備えてよい。共振回路のカップリングに作用するカップリングインダクタンス、すなわちインダクタンス素子は、１ｎＨ〜３００ｎＨのインダクタンスを備えてよい。
【００５４】
上記の信号ラインＳＬの２つの終端の回路ノードＮは、１つのバイパスインダクタンスＢＩを用いて接続されており、このバイパスインダクタンスは、上記の信号ラインＳＬに対して並列に回路接続されている。これらの最も外側の回路ノードの外側にそれぞれ１つの終端キャパシタンスＣＡが設けられており、これらの終端キャパシタンスはチューナブルに構成されていてよく、そして周辺回路へのインピーダンスマッチングに用いることができる。
【００５５】
図３は、本発明によるフロントエンド回路のさらなる部品（複数）を示し、これらの部品は、１つのフロントエンドモジュールとして、１つの共通な基板上に実装されていてよい。既に記載したように、上記の信号経路ＳＰの各々は、１つの共通なアンテナ接続端子ＡＴを１つのＨＦチップＴＣ、たとえば１つの送受信器回路と接続している。フィルタＦＴと送受信器回路ＴＣとの間には、各々の信号経路ＳＰにおいて、１つの、好ましくはチューナブルな増幅器ＡＭＰが配設されており、この増幅器は、１つの送信経路に対し電力増幅器として構成されており、１つの受信経路に対してはＬＮＡとして構成されている。チューナブルな増幅器は、これを狭帯域で実現することができ、そしてこのフィルタにおいてそれぞれ設定された周波数帯域（通過帯域）を調整することができるという利点を有する。以上によりこの増幅器における損失が極小化され、邪魔な信号が低減される。
【００５６】
さらに増幅器ＡＭＰとチューナブルフィルタＦＴとの間には、１つのインピーダンスマッチング回路ＭＣが配設されていてよい。これは自明なように受動的な部品から実現されていてよい。しかしながら最適にマッチングされた増幅器およびチューナブルフィルタの場合には、このようなインピーダンスマッチング回路ＭＣは省略されてもよい。
【００５７】
アンテナ接続端子ＡＴと上記のフィルタとの間には、少なくとも１つのアンテナチューナーＡＴＵが配設されていてよい。このチューナーは好ましくは同様にチューナブルに構成されており、それぞれ設定された周波数帯域にチューニングされてよい。
【００５８】
図４は、４つのチューナブルな高Ｑ値のインピーダンス素子ＩＥＴのアレイを示し、これらのインピーダンス素子は、１つの共通な制御ユニットによって制御されている。この構成は、もっと多数のチューナブルなインピーダンス素子ＩＥＴを備えてもよい。これらのチューナブルなインピーダンス素子ＩＥＴは、１つのチューナブルなインピーダンスを備える。これらのチューナブルなインピーダンス素子は、たとえば、そのキャパシタンス値がチューナブルな、チューナブルキャパシタンスとして構成されている。チューニングするための情報は、制御ユニットＣＥへの１つのＭＩＰＩ−ＲＦＦＥ信号（ＭＩＰＩ）を介して送られてよく、この信号はこうしてそれぞれ対応する個々のチューナブルコンデンサのチューニング、またはもっと一般的には上記のインピーダンス素子ＩＥＴのチューニングを実施する。これらのチューナブルなインピーダンス素子は、様々な技術で実現されていてよい。これらの全体の構成は、１つの半導体素子で実現されていてよい。制御ユニットＣＥは、上記のＭＩＰＩ−ＲＦＦＥ信号からこれらのチューナブルなコンデンサに対する制御信号を生成する。
【００５９】
これらのチューナブルなインピーダンス素子の各々は、１つ以上のさらなる受動的な部品を有する１つのチューナブルなインピーダンス素子となっていてよい。
【００６０】
図５は切り替え可能なコンデンサアレイで、チューナブルなキャパシタンスＣＴのように構成することができる１つの可能性を示す。このコンデンサアレイは、１つのベースキャパシタンス（Grundkapazitat）Ｃ0を備え、このベースキャパシタンスに対して、第１のスイッチＳＷ１を用いて１つの第１の追加キャパシタンスＣ1を並列に回路接続することができる。この並列回路の全キャパシタンスは、これらのキャパシタンスＣ0およびＣ1の和となる。この切り替え可能なアレイの１つの拡張においては、さらなるコンデンサ（複数）ＣｎがさらなるスイッチＳＷｎを用いて並列に回路接続されてよく、この際これらの並列に回路接続された個々のコンデンサの全てのキャパシタンスが加算される。回路接続可能なコンデンサ（複数）のキャパシタンス値を様々に変えることによって、またこれらの並列に回路接続されたコンデンサの数によって、所定のキャパシタンス値およびこのキャパシタンス値によって、１つのチューナブルなフィルタ回路の一部である１つの発振回路の共振周波数を設定することができる。この図の右側の部分には、１つのチューナブルなコンデンサＣＴに対する回路記号が示されている。
【００６１】
図６は、図１と類似した１つのフロントエンド回路を示すが、しかしながらこのフロントエンド回路は、第４の信号経路ＳＰ４の分だけ拡張されている。その他は、このフロントエンド回路は、図１で説明したように構成されている。ここでもアンテナ接続端子ＡＴとチューナブルフィルタＦＴとの間に、それぞれ１つのチューナブルな位相シフト回路ＰＳが配設されており、信号経路ＳＰに組み込まれている。ここでもこれらの４つの異なるチューナブルフィルタが異なるチューニング領域を備えてよく、そして１つの共通なチューニング領域に対して設けられていてよい。
【００６２】
図７は、図６に示す部分回路を用いている、拡張された１つのフロントエンド回路を示す。チューナブルフィルタＦＴ（複数）とアンテナ接続端子（不図示）との間には、適宜に追加で１つのアンテナチューナーＡＴＵ１が設けられている。ここでこのアンテナ接続端子は、１つのマルチプレクサＭＰの送受信器側の出力部であり、これはこのマルチプレクサを介してアンテナＡと接続されている。このマルチプレクサは、たとえばダイプレクサとして構成されていてよい。こうしてこのダイプレクサはアンテナ側に向いていない１つに第２のアンテナ接続端子を備え、この第２のアンテナ接続端子にもう１つの適宜に追加されるアンテナチューナーが接続されており、あるいは接続されてよく、そしてこれにさらなる信号経路ＳＰがこの信号経路に配設されているチューナブルフィルタと共に接続されており、あるいは接続されてよい。しかしながらこのマルチプレクサは、アンテナ切替器ＡＳとして構成されていてもよく、このアンテナ切替器は、アンテナＡを選択的に上記の２つのアンテナチューナーＡＴＵの１つと接続する。
【００６３】
それぞれ１つの共通なアンテナ接続端子と接続されている４つの信号経路は、それぞれの他の端部で１つのＨＦチップ、たとえば１つの送受信器ＴＣに合流している。チューナブルフィルタＦＴと送受信器ＴＣとの間には、各々の信号経路にさらに１つの増幅器ＡＭＰが配設されており、この増幅器はまた、電力増幅器あるいはＬＮＡとして構成されていてよい。増幅器とチューナブルフィルタＦＴとの間には、１つのインピーダンス回路ＭＣがこれらの信号経路の各々に設けられていてよい。
【００６４】
さらに図７には１つの選択肢である実施形態が示されており、この実施形態ではＨＦチップＴＣとチューナブルフィルタＦＴとの間で、１つの信号経路が１つの帯域切替器ＢＳを介して２つの異なる部分信号経路へ分岐可能となっている。各々の部分信号経路は、専用の１つの増幅器と適宜追加される専用の１つのインピーダンスマッチング回路ＭＣとを備える。この帯域切替器ＢＳを介してこれら２つの部分信号経路の１つを選択することができる。たとえば、これら２つの部分信号経路の１つを送信路として、そして別の１つを受信路として構成することが可能である。これはたとえばまとめて、１つのＴＤＤモバイル通信規格の送信路および受信路となっていてよく、ここで帯域切替器ＢＳは同時に送信動作と受信動作との間を切り替える。この帯域切替器ＢＳの切り替えは、チューナブルフィルタＦＴのチューニングとリンクされていてよい。しかしながら、この帯域切替器ＢＳによって、単に増幅器の種類および送受信器ＴＣのそれぞれ対応する入力を選択することも可能である。
【００６５】
マルチプレクサＭＰあるいはアンテナ切替器ＡＳの第２の出力部には、上述したように、もう１つのアンテナチューナーが接続されてよく、そしてこれにさらなる信号経路が接続されてよい。このようにして、同時に最大８個の異なる周波数帯域をアンテナに接続することができる。この構成は、上記の第１のアンテナチューナーあるいは上記の第１のアンテナ接続端子に接続されたフィルタのチューニング領域と、上記の第２アンテナ接続端子に接続されたフィルタのチューニング領域との間に、１つの充分に大きな周波数距離が存在する場合、これよりそれぞれの周波数は互いにきれいに分離することができるので、問題は起こらない。
【００６６】
図８は、２つのアンテナＡ１，Ａ２を有する実施形態用のフロントエンド回路のもう１つの構成を示す。各々のアンテナＡは、図７に示すように、その出力部にそれぞれ２つのアンテナ接続端子が提供される１つのマルチプレクサＭＰまたは１つのアンテナ切替器ＡＳと接続されている。これらのアンテナ接続端子の各々は、図３で説明したように、３つの信号経路と接続されており、これらの信号経路はチューナブルフィルタ、チューナブルな増幅器を介して、および適宜インピーダンスマッチング回路ＭＣを介して送受信器ＴＣと接続されている。こうして第１のアンテナＡ１とは、図３に示すように、２つの回路が接続されており、これらは受動的に上記のマルチプレクサを介して、あるいは能動的に上記のアンテナ切替器を介して制御することができる。同様に、第２のアンテナＡ２にもまた、図３に示すように、２つのフロントエンド回路が接続されており、これらは同様にマルチプレクサＭＰまたはアンテナ切替器ＡＳを介して制御することができる。
【００６７】
ここに示す４つのアンテナ接続端子の各々を、これらに接続されている信号経路と一緒に１つの専用の周波数領域に割り当てると、こうして、１つの単一のフロントエンド回路で実現することができる、図８に示す構成を用いて、４つの異なる周波数領域をカバーすることができ、すなわちこれらの周波数領域における送信信号および受信信号を受信または送信することができる。たとえば図８の上側に示す複合体の周波数領域が、３つのチューナブルフィルタのチューニング領域に対応する、７００〜１０００ＭＨｚの周波数領域に設定されていてよい。この下に配置されている、同じアンテナＡ１に接続されている部分は、１７００〜２２００ＭＨｚの周波数領域にチューニングされた、信号経路あるいはこれに配設されているチューナブルフィルタを備えている。
【００６８】
第２のアンテナＡ２には、１つのアンテナ接続端子ＡＴを介して、その中に配設されているチューナブルフィルタ（複数）への３つの信号ラインを有する、１つの第１の複合体が接続されていてよく、この複合体は、１４００〜１７００ＭＨｚをカバーする。第２のアンテナ接続端子と接続されている信号経路あるいはこの信号経路に配設されているフィルタ（複数）は、もう１つの周波数領域にチューニングされていてよく、この周波数領域は、２３００〜２７００Ｍｈｚをカバーしている。このようにして、この構成体は、全ての使用される周波数帯域を取り扱うことができる。これは２つのアンテナ、４つの電力増幅器（ＰＡ）、および８個のＬＮＡが存在しているからであり、少なくとも４つの異なる周波数において、同時に送信し、またさらに８個の異なる周波数帯域で受信するからである。
【００６９】
図９は、１つのチューナブルフィルタ回路ＦＴのもう１つの実施形態の可能性を示し、このチューナブルフィルタ回路は、各々のチューナブルな信号経路に配設されていてよい。さらに、周波数チューニングのために、この回路は、入力部側および出力部側で、さらにインピーダンスマッチング回路ＭＣを備えてよく、このインピーダンスマッチング回路は、たとえば図２に示すように１つのチューナブルなフィルタ回路に組み込まれていてよい。これらのマッチング部は、チューナブルなインピーダンス素子として構成されていてよく、たとえばチューナブルコンデンサとして構成されていてよい。
【００７０】
図１０は、もう１つの実施形態を示す。アンテナＡは、１つのダイプレクサＭＰと接続されており、このダイプレクサは、その出力部（複数）で実質的に２つのアンテナ接続端子を提供している。これらの２つの出力部すなわちアンテナ接続端子の各々には、３つ以上の信号経路からなる１つの信号経路群Ｇ１，Ｇ２がカップリングされている。これらの信号経路の各々の信号経路群は、チューナブルフィルタ（複数）ＦＴを備え、ここで１つの信号経路群のチューナブルフィルタ（複数）は、それらのチューニング領域（複数）が同じ周波数領域に割り当てられており、ただしこれら２つの信号経路群は異なる周波数領域に割り当てられている。
【００７１】
これら２つの信号経路群、あるいはこれら２つの信号経路群内のフィルタ（複数）のチューニング領域（複数）は、異なる周波数領域に割り当てられており、この周波数領域は、７００ＭＨｚ未満の領域、７００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの領域、１０００〜１４００ＭＨｚの領域、１４００〜１７００ＭＨｚの領域、１７００〜２２００ＭＨｚの領域、２２００〜２７００ＭＨｚの領域、および２７００ＭＨｚより上の領域から選択されている。
【００７２】
各々のチューナブルフィルタは、たとえば図９に示すように構成されている。さらに各々の信号経路はアンテナ側にさらに、その位相角がチューナブルな、１つの位相シフト回路ＰＳを備えている。ダイプレクサＭＰは、上記の２つの周波数領域を分離し、そして上記の信号経路（複数）のそれぞれの信号経路群に対応する周波数領域（複数）の１つの内側にあるそれぞれの信号を割り当てることができる。フィルタとアンテナ接続端子との間には、１つの位相シフト回路がそれぞれの信号経路に配設されており、他方このアンテナに向いてない端部には、適宜追加されるチューナブルに構成されている１つの増幅器ＡＭＰが配設されている。図９に示す、１つのチューナブルな入力インピーダンスおよび出力インピーダンスが追加されて構成されているこれらのチューナブルフィルタによって、このフィルタは、負荷インピーダンスに最適にマッチングすることができる。この実施形態においては、アンテナチューナーは不要である。この回路は、ＴＤＤ動作に対しても、またＦＤＤ動作に対しても適合しており、また使用可能である。
【００７３】
上記の信号経路（複数）の各々の信号経路群内には、少なくとも１つの信号経路が、送信動作用のチューナブルフィルタと共に１つの信号経路、すなわちＴｘ経路を構成しており、これに対し信号経路群Ｇの他の信号経路は、受信経路、すなわちＲｘ経路として構成されている。
【００７４】
図１０に示すように、この構成体はさらに、２つの固定フィルタ回路ＦＣ１、ＦＣ２が追加されており、これらはそれぞれデュプレクサＭＰの２つの出力部の１つと接続されている。各々の固定フィルタ回路は、１つの周波数帯域に固定されて設定されたフィルタと、１つの対応する増幅器とを備える。このフィルタは、１つのデュプレクサであってもよい。このフィルタは、１つの音響フィルタであってよい。固定フィルタ回路ＦＣとこのデュプレクサとの間には、１つのマッチングネットワークが回路接続されており、このマッチングネットワークは、上記のアンテナすなわちその負荷にマッチングされている。
【００７５】
これらのさらなるフィルタ回路ＦＣには、上記のデュプレクサの同じ出力部に接続されている、上記の信号経路（複数）の信号経路群と同じ周波数領域が割り当てられていてよい。    以上により、１つのキャリアアグリゲーション動作モードが可能となり、この動作モードでは同じ周波数領域内にある周波数帯域（複数）を１つのモバイル通信接続に対して同時に使用することができる。
【００７６】
異なる周波数領域に設定されている、同時に伝送することができる帯域（複数）を用いるキャリアアグリゲーション動作モードが、既に２つの上記の信号経路（複数）の信号経路群Ｇ１、Ｇ２を用いて可能である。これらの信号経路群はもちろん異なる周波数領域に割り当てられている。
【００７７】
上記のさらなるフィルタ回路ＦＣを、上記の２つの周波数領域の外側に設定されている帯域（複数）に割り当てることも可能である。
【００７８】
本発明は、少数の実施形態例のみを参照して説明されたが、これらに限定されるものではない。上記の信号経路（複数）の各々において、あるいはこれらの信号経路を備える各々の構成において、現状のフロントエンド回路に対して一般的に行われているように、さらなる部品および素子が組み込まれていてもよい。
【００７９】
上記のチューナブルフィルタ（複数）は、異なる技術により実現されていてよい。１つの単一のフロントエンドモジュール内に異なる技術を使用することも可能である。
【００８０】
本発明によるフィルタ回路のすべてのチューナブルな部品は、１つの単一なデバイス、すなわち１つの単一の半導体デバイスで実現されていてよい。しかしながら、これらの部品をその種類によって、および／または必要とされているＱ値によって、異なるデバイスに分割し、そして上記のフロントエンドモジュールに取り付けることも可能である。これはたとえば、高Ｑ値のインダクタンスをディスクリートなコイルで構成し、これによってディスクリートなデバイスとして構成することで有利となる。
【００８１】
上記のチューナブルな高Ｑ値のコンデンサ（複数）は、まとめて１つのデバイスに設けることができ、このデバイスには上記のフィルタ回路、上記のアンテナチューナー、または上記のインピーダンスマッチング回路のさらなる部品、あるいは上記のマルチプレクサまたはアンテナ切替器のさらなる部品が組み込まれていてもよい。
【００８２】
本発明によるフロントエンド回路の低Ｑ値の部品は、集積化された受動的な部品として構成されていてもよい。しかしながら、低Ｑ値の受動的な部品は、少なくとも部分的に上記の基板に一体化することも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
0006334724.tif 000002
【図１】
0006334724.tif 000003
【図２】
0006334724.tif 000004
【図３】
0006334724.tif 000005
【図４】
0006334724.tif 000006
【図５】
0006334724.tif 000007
【図６】
0006334724.tif 000008
【図７】
0006334724.tif 000009
【図８】
0006334724.tif 000010
【図９】
0006334724.tif 000011
【図１０】
0006334724.tif 000012