(57)【要約】【課題】回路規模を大幅に変更することなく広帯域の無線通信システムに対応する。【解決手段】アンテナ端子４と受信端子２との間に設けられた受信接続用スイッチ２０と、受信端子２と接地端子１１との間に設けられた受信端子接地用スイッチ２３と、アンテナ端子４と送信端子３との間に設けられた送信接続用スイッチ３０と、送信端子３と接地端子１５との間に設けられた送信端子接地用スイッチ３３とを備え、受信接続用スイッチ２０は、第１の通過帯域を有する帯域通過フィルタ２６ａと、帯域通過フィルタ２６ａをスイッチングするスイッチングトランジスタ２５ａ及び２７ａと、第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有し帯域通過フィルタ２６ａと並列に接続された帯域通過フィルタ２６ｂと、帯域通過フィルタ２６ｂをスイッチングするスイッチングトランジスタ２５ｂ及び２７ｂとを備える。【選択図】図１
2005086248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ端子からの受信端子への受信信号の出力と、送信端子からの前記アンテナ端子への送信信号の出力の切替を行うＲＦフロントエンド回路において、
前記アンテナ端子と前記受信端子との間に設けられた受信接続用スイッチと、
前記受信端子と第１の接地端子との間に設けられた受信端子接地用スイッチと、
前記アンテナ端子と前記送信端子との間に設けられた送信接続用スイッチと、
前記送信端子と第２の接地端子との間に設けられた送信端子接地用スイッチとを具備してなり、
前記受信接続用スイッチ及び送信接続用スイッチのいずれか一方は、第１の通過帯域を有する第１の伝送路と、前記第１の伝送路をスイッチングする第１のスイッチングトランジスタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有し第１の伝送路と並列に接続された第２の伝送路と、前記第２の伝送路をスイッチングする第２のスイッチングトランジスタとを備える
ことを特徴とするＲＦフロントエンド回路。
【請求項２】
前記第１の伝送路は、前記第１の通過帯域を有する第１の帯域通過フィルタからなり、前記第２の伝送路は、前記第２の通過帯域を有する第２の帯域通過フィルタからなることを特徴とする請求項１に記載のＲＦフロントエンド回路。
【請求項３】
前記第１の帯域通過フィルタをスイッチングする第３のスイッチングトランジスタと、
前記第２の帯域通過フィルタをスイッチングする第４のスイッチングトランジスタとをさらに備え、
前記第１の帯域通過フィルタは、前記第１のスイッチングトランジスタと前記第３のスイッチングトランジスタとの間に配置されてなり、
前記第２の帯域通過フィルタは、前記第２のスイッチングトランジスタと前記第４のスイッチングトランジスタとの間に配置されてなる
ことを特徴とする請求項２に記載のＲＦフロントエンド回路。
【請求項４】
前記第１の伝送路は、前記第１の通過帯域を有する第１のインピーダンス整合回路からなり、前記第２の伝送路は、前記第２の通過帯域を有する第２のインピーダンス整合回路からなることを特徴とする請求項１に記載のＲＦフロントエンド回路。
【請求項５】
前記第１のインピーダンス整合回路をスイッチングする第３のスイッチングトランジスタと、
前記第２のインピーダンス整合回路をスイッチングする第４のスイッチングトランジスタとをさらに備え、
前記第１のインピーダンス整合回路は、前記第１のスイッチングトランジスタと前記第３のスイッチングトランジスタとの間に配置されてなり、
前記第２のインピーダンス整合回路は、前記第２のスイッチングトランジスタと前記第４のスイッチングトランジスタとの間に配置されてなる
ことを特徴とする請求項４に記載のＲＦフロントエンド回路。
【請求項６】
前記第１の伝送路は、前記第１の通過帯域を通過する信号を増幅する第１のパワーアンプからなり、前記第２の伝送路は、前記第２の通過帯域を通過する信号を増幅する第２のパワーアンプからなることを特徴とする請求項１に記載のＲＦ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，移動無線端末に使用され、送受信回路を切り替えるＲＦフロントエンド回路に関し、特に広帯域ないしはマルチバンドシステムに対応したＲＦフロントエンド回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＦフロントエンド回路の一例は、非特許文献１に示されている。
【非特許文献１】K.Numata他著、"A +2.4/0 V Controlled High Power GaAs SPDT Antenna Switch IC for GSM Application"、２００２年掲載、Proceedings of 2002 IEEE Radio Frequency Integrated Circuites Symposium, pp.141-4
【非特許文献２】K.M.Lakin 他著、"Filter Banks Implemented With Integrated Thin Film Resonators"、２０００年掲載、IEEE Ultrasonics Symposium, paper 3H-1, October 24, 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した非特許文献１に基づくＲＦフロントエンド回路を用いた場合、帯域幅の広い無線通信システムや複数の帯域を使用する無線通信システムなどに対しては、ＲＦフィルタやパワーアンプの通過帯域幅が足りなくなり、これに対応するためには、例えば非特許文献２に示される複数のフィルタを適用する場合などに用いられるフィルタバンクなどのように、複数のＲＦフィルタやパワーアンプを並列に並べる必要がある。しかしながら、単にＲＦフィルタやパワーアンプを並列に並べても、回路規模や価格の増大、挿入損失の増大が生じる。
【０００４】
一例をあげれば、最近急速に増加している５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮシステム（IEEE802.11a規格）においては、日本仕様で最大４．９〜５．２５ＧＨｚ、米国仕様で５．１５〜５．３５ＧＨｚおよび５．７２５〜５．８２５ＧＨｚ、欧州仕様で５．１５〜５．３５ＧＨｚおよび５．４７〜５．８２５ＧＨｚである。これら全ての周波数帯域を１台でカバーしようとすると、４．９〜５．８２５ＧＨｚで比帯域幅は１７％以上にもなり、どのフィルタやパワーアンプでも１台で対処することはできない。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、回路規模を大幅に変更することなく広帯域の無線通信システムに利用できるＲＦフロントエンド回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある観点によれば、アンテナ端子からの受信端子への受信信号の出力と、送信端子からの前記アンテナ端子への送信信号の出力の切替を行うＲＦフロントエンド回路において、前記アンテナ端子と前記受信端子との間に設けられた受信接続用スイッチと、前記受信端子と第１の接地端子との間に設けられた受信端子接地用スイッチと、前記アンテナ端子と前記送信端子との間に設けられた送信接続用スイッチと、前記送信端子と第２の接地端子との間に設けられた送信端子接地用スイッチとを具備してなり、前記受信接続用スイッチ及び送信接続用スイッチのいずれか一方は、第１の通過帯域を有する第１の伝送路と、前記第１の伝送路をスイッチングする第１のスイッチングトランジスタと、前記第１の通過帯域とは異なる第２の通過帯域を有し第１の伝送路と並列に接続された第２の伝送路と、前記第２の伝送路をスイッチングする第２のスイッチングトランジスタとを備えることを特徴とするＲＦフロントエンド回路が提供される。
【０００７】
また、本発明は、このＲＦフロントエンド回路を用いた送受切替方法としても成立する。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明によれば、回路規模を大幅に変更することなく広帯域の無線通信システムに利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るＲＦフロントエンド回路１の一例を示す回路図である。このＲＦフロントエンド回路１は、アンテナ端子４、受信端子２及び送信端子３を備えており、アンテナ端子４を介して送受アンテナ（不図示）から受信した受信信号を受信端子２から下流側の受信側回路（不図示）に出力するとともに、上流側の送信側回路（不図示）から送信端子３を介して入力された送信信号をアンテナ端子４を介して送受アンテナに出力する。ＲＦフロントエンド回路１は、この受信信号及び送信信号のスイッチング機能を有する。
【００１１】
アンテナ端子４と受信端子２との間には、受信接続用スイッチ２０が接続されている。また、受信端子２と接地端子１１との間には、受信端子接地用スイッチ２３とキャパシタ２４が直列に接続されている。
【００１２】
受信接続用スイッチ２０は、スイッチングトランジスタ群２１と、このスイッチングトランジスタ群２１に直列に接続された第１並列受信伝送路２２ａと、この第１並列受信伝送路２２ａに並列に接続された第２並列受信伝送路２２ｂとからなる。スイッチングトランジスタ群２１は２つのスイッチングトランジスタからなる。なお、以下では特に示さない限り、スイッチングトランジスタはトランジスタとこのトランジスタのゲートに接続された抵抗からなり、ゲートに印加する電圧を制御することにより、トランジスタのソース及びドレインに流れる電流をオンオフ制御してスイッチングする。また、パワーアンプ出力に対する耐圧を確保するため、複数の直列に接続されたスイッチングトランジスタが用いられ、これは、以下の実施形態で示される他のスイッチでも同様である。個々のスイッチングトランジスタは、ＨＢＴ(Heterojunction Bipolar Transistor)、ＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)、ＭＥＳ−ＦＥＴ(Metal Semiconductor-Field Effect Transistor)、ＭＯＳ−ＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)など各種のトランジスタを使用することができる。
【００１３】
スイッチングトランジスタ群２１の各ゲートは、抵抗を介して制御端子１３に接続され、この制御端子１３によりスイッチングトランジスタ群２１のスイッチングを制御する。
【００１４】
第１並列受信伝送路２２ａは、受信端子２とアンテナ端子４との間をスイッチングトランジスタ群２１を介して接続するもので、スイッチングトランジスタ２５ａ、ＲＦフィルタ２６ａ及びスイッチングトランジスタ２７ａが直列に接続されている。ＲＦフィルタ２６ａはスイッチングトランジスタ２５ａ及び２７ａに挟まれて配置されている。スイッチングトランジスタ２５ａ及び２７ａのゲートは、抵抗を介して制御端子１４に接続される。この制御端子１４により、スイッチングトランジスタ２５ａ及び２７ａのスイッチングを制御する。
【００１５】
第２並列受信伝送路２２ｂは、受信端子２とアンテナ端子４との間をスイッチングトランジスタ群２１を介して接続し、かつ第１並列受信伝送路２２ａと並列に接続されるもので、スイッチングトランジスタ２５ｂ、ＲＦフィルタ２６ｂ及びスイッチングトランジスタ２７ｂが直列に接続されている。ＲＦフィルタ２６ｂはスイッチングトランジスタ２５ｂ及び２７ｂに挟まれて配置されており、ＲＦフィルタ２６ａとは中心周波数が異なるため、ＲＦフィルタ２６ａとは異なる周波数帯域の信号を通過させることができる。スイッチングトランジスタ２５ｂ及び２７ｂのゲートは、抵抗を介して制御端子１２に接続される。この制御端子１２により、スイッチングトランジスタ２５ｂ及び２７ｂのスイッチングを制御する。
【００１６】
受信端子接地用スイッチ２３は、４つのスイッチングトランジスタから構成され、接地端子１１と受信端子２とを結ぶ伝送路のスイッチングを行う。受信端子接地用スイッチ２３の各スイッチングトランジスタのゲートは、抵抗を介して制御端子１７に接続される。この制御端子１７により、受信端子接地用スイッチ２３のスイッチングを制御する。
【００１７】
アンテナ端子４と送信端子３との間には、送信接続用スイッチ３０が接続されている。また、送信端子３と接地端子１５との間には、送信端子接地用スイッチ３３とキャパシタ３４が直列に接続されている。
【００１８】
送信接続用スイッチ３０は、スイッチングトランジスタ群３１と、このスイッチングトランジスタ群３１に直列に接続された第１並列送信伝送路３２ａと、この第１並列送信伝送路３２ａに並列に接続された第２並列送信伝送路３２ｂとからなる。スイッチングトランジスタ群３１は２つのスイッチングトランジスタからなり、その各ゲートは、抵抗を介して制御端子１７に接続される。この制御端子１７によりスイッチングトランジスタ群３１のスイッチングを制御する。
【００１９】
第１並列送信伝送路３２ａは、送信端子３３とアンテナ端子４との間をスイッチングトランジスタ群３１を介して接続するもので、スイッチングトランジスタ３５ａ、ＲＦフィルタ３６ａ及びスイッチングトランジスタ３７ａが直列に接続されている。ＲＦフィルタ３６ａはスイッチングトランジスタ３５ａ及び３７ａに挟まれて配置されている。スイッチングトランジスタ３５ａ及び３７ａのゲートは、抵抗を介して制御端子１８に接続される。この制御端子１８により、スイッチングトランジスタ３５ａ及び３７ａのスイッチングを制御する。
【００２０】
第２並列送信伝送路３２ｂは、送信端子３３とアンテナ端子４との間をスイッチングトランジスタ群３１を介して接続し、かつ第１並列送信伝送路３２ａと並列に接続されるもので、スイッチングトランジスタ３５ｂ、ＲＦフィルタ３６ｂ及びスイッチングトランジスタ３７ｂが直列に接続されている。ＲＦフィルタ３６ｂはスイッチングトランジスタ３５ｂ及び３７ｂに挟まれて配置されており、ＲＦフィルタ３６ａとは中心周波数が異なるため、ＲＦフィルタ３６ａとは異なる周波数帯域の信号を通過させることができる。スイッチングトランジスタ３５ｂ及び３７ｂのゲートは、抵抗を介して制御端子１６に接続される。この制御端子１６により、スイッチングトランジスタ３５ｂ及び３７ｂのスイッチングを制御する。
【００２１】
送信端子接地用スイッチ３３は４つのスイッチングトランジスタから構成され、接地端子１５と送信端子３とを結ぶ伝送路のスイッチングを行う。送信端子接地用スイッチ３３の各スイッチングトランジスタのゲートは抵抗を介して制御端子１３に接続される。この制御端子１３により、送信端子接地用スイッチ３３のスイッチングを制御する。
【００２２】
制御端子１７は受信端子接地用スイッチ２３及びスイッチングトランジスタ群３１の双方に接続され、この制御端子１７の制御によりこれらスイッチ２３及びスイッチングトランジスタ群３１のスイッチングを同時に制御できる。また、制御端子１３は送信端子接地用スイッチ３３及びスイッチングトランジスタ群２１の双方に接続され、この制御端子１３の制御によりこれらスイッチ３３及びスイッチングトランジスタ群２１のスイッチングを同時に制御できる。
【００２３】
次に、上記実施形態の動作を以下説明する。  
受信接続を行う場合、第１並列受信伝送路２２ａを用いた受信接続と第２並列受信伝送路２２ｂを用いた受信接続の２通りが可能である。  
第１並列受信伝送路２２ａを用いた受信接続を行う場合、制御端子１３及び１４のみをオンにし、他のすべての制御端子１２，１６〜１８をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ２６ａを含む第１並列受信伝送路２２ａが導通し、アンテナ端子１１と受信端子２を結ぶ第１の受信伝送路が確保される。また、送信端子３と接地端子１５が短絡し、かつ制御端子１６〜１８がオフであるため、送信伝送路は確保されない。したがって、このＲＦフロントエンド回路１が受信側に切り替わり、アンテナ端子１１を介して送受アンテナから受信した受信信号がＲＦフィルタ２６ａを介して受信端子２に接続された受信側回路に出力される。
【００２４】
第２並列受信伝送路２２ｂを用いた受信接続を行う場合、制御端子１２及び１３のみをオンにし、他のすべての制御端子１４，１６〜１８をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ２６ｂを含む第２並列受信伝送路２２ｂが導通し、アンテナ端子１１と受信端子２を結ぶ第２の受信伝送路が確保される。送信伝送路が確保されないのは第１並列受信伝送路２２ａを用いた受信接続と同様である。したがって、このＲＦフロントエンド回路１が受信側に切り替わり、アンテナ端子１１を介してアンテナから受信した受信信号がＲＦフィルタ２６ｂを介して受信端子２に接続された受信側回路に出力される。
【００２５】
送信接続を行う場合、第１並列送信伝送路３２ａを用いた送信接続と第２並列送信伝送路３２ｂを用いた送信接続の２通りが可能である。  
第１並列送信伝送路３２ａを用いた送信接続を行う場合、制御端子１７及び１８のみをオンにし、他のすべての制御端子１２〜１４及び１６をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ３６ａを含む第１並列送信伝送路３２ａが導通し、アンテナ端子１１と送信端子３を結ぶ第１の送信伝送路が確保される。また、受信端子２と接地端子１１が短絡し、かつ制御端子１２〜１４がオフであるため、受信伝送路は確保されない。したがって、このＲＦフロントエンド回路１が送信側に切り替わり、送信端子３に接続された送信側回路からの送信信号が送信端子３からＲＦフィルタ３６ａを介してアンテナ端子１１を経て送受アンテナに出力される。
【００２６】
第２並列送信伝送路３２ｂを用いた送信接続を行う場合、制御端子１６及び１７のみをオンにし、他のすべての制御端子１２〜１４及び１８をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ３６ｂを含む第２並列送信伝送路３２ｂが導通し、アンテナ端子１１と送信端子３を結ぶ第２の送信伝送路が確保される。受信伝送路が確保されないのは第１並列送信伝送路３２ａを用いた送信接続と同様である。したがって、このＲＦフロントエンド回路１が送信側に切り替わり、送信端子３に接続された送信側回路からの送信信号が送信端子３からＲＦフィルタ３６ｂを介してアンテナ端子１１を経て送受アンテナに出力される。
【００２７】
本実施形態のＲＦフロントエンド回路１の利点を以下説明する。  
図２は、移動無線端末システムにおいて、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）システムではない通常のＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)システムなどに使用されている一般的なスーパーヘテロダイン方式のＲＦフロントエンド回路２００のブロック図である。
【００２８】
送受アンテナ２０１には送受切替スイッチ２０２が接続されている。この送受切替スイッチ２０２には、受信側回路ＲＸと送信側回路ＴＸが接続されている。受信側回路ＲＸは、送受アンテナ２０１で受信された受信信号をフィルタリングするＲＦフィルタ２０３と、このＲＦフィルタ２０３の信号を増幅して下流側受信回路に出力するローノイズアンプ２０４からなる。送信側回路ＴＸは、上流側送信回路からの送信信号を増幅するドライバアンプ２１１と、このドライバアンプ２１１の出力信号をフィルタリングするＲＦフィルタ２１２と、このＲＦフィルタ２１２の出力信号を増幅して送受アンテナ２０１に出力するパワーアンプ２１３からなる。下流側受信回路及び上流側送信回路は、ミキサ、ＲＦアンプ、ＩＦフィルタ、ベースバンド回路などからなる。無論図２は一例を示したものであり、これ以外の多数の変形例が存在することは述べるまでもない。
【００２９】
さて、図２のようなＲＦフロントエンド回路２００において、使用する搬送周波数帯域が広い場合や、複数の帯域を使用する場合は、ＲＦフィルタ２０３や２１２で帯域幅に応じられない場合が生じうる。特に小型のＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタやＦＢＡＲ(Film Bulk Acoustic Resonator)フィルタを用いた場合、共振現象を生じる圧電材料の物性値によって最大の帯域幅が決まってしまうため、４〜５％以上の通過帯域幅に対応することは困難である。
【００３０】
図３は、図２に示す課題である広帯域化に対応するためのＲＦフロントエンド回路のブロック図の一例を示す。図２と共通する構成には同一符号を付し詳細な説明は省略する。図２に示された１個のＲＦフィルタ２０３の代わりに、図３では、２個のスイッチ２２１及び２２２と、これらスイッチ２２１及び２２２に挟まれた帯域の異なる２個のＲＦフィルタ２２３及び２２４からなる広帯域フィルタ回路２２５が用いられている。しかしながらこの広帯域フィルタ回路２２５を用いる場合、２個のスイッチ２２１及び２２２を挿入することにより回路規模や価格が増大するとともに、スイッチの挿入損が増大するという問題がある。スイッチ１個を挿入する毎に０．２〜０．３ｄＢの損失が生じるために無視できない。
【００３１】
本実施形態では、移動無線端末のシステムを再検討し、アンテナスイッチに注目した。従来のアンテナスイッチの内部構造の１例は非特許文献１に示される通りである。
【００３２】
これに対して本実施形態に示すＲＦフロントエンド回路１を使用することにより、受信伝送路および送信伝送路においてそれぞれ中心周波数の異なる２系統のフィルタを組み込むことで広帯域化を図ることができる点は、図３のＲＦフロントエンド回路２２０と共通するが、その際に追加されるスイッチング・トランジスタの個数は、図１や図２に示される回路を実現するための具体的なスイッチング回路の構成が開示された非特許文献１に示される従来のＲＦフロントエンド回路に比較して少なく４個に留まる。また、それぞれの伝送路を複数設けたにも拘わらず、伝送路中に介在するスイッチング・トランジスタの数は４個と１つ減っており、挿入損失の増加を防ぐことが可能になる。
【００３３】
このように本実施形態によれば、帯域幅の広いシステムや複数の帯域を使用するシステムに対して、並列に複数のＲＦフィルタを並べて広帯域化を図ったときに生じ回路規模や価格の増大を最小限に抑えられ、また挿入損失の増大をなくすか最小限に抑えることが可能になり、広帯域の移動無線端末システムを容易に実現できる。
【００３４】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係るインピーダンス整合回路内蔵のＲＦフロントエンド回路４０の一例を示す回路図である。このＲＦフロントエンド回路４０は、アンテナ端子４１、受信端子４２及び送信端子４３を備えており、アンテナ端子４１を介して送受アンテナから受信した受信信号を受信端子４２から下流側の受信側回路に出力するとともに、上流側の送信側回路から送信端子４３を介して入力された送信信号をアンテナ端子４１を介して送信する。ＲＦフロントエンド回路１は、この受信信号及び送信信号のスイッチング機能を有する。
【００３５】
アンテナ端子４１と受信端子４２との間には、受信接続用スイッチ６１が接続されている。また、受信端子４２と接地端子５１との間には、受信端子接地用スイッチ６２とキャパシタ６３が直列に接続されている。
【００３６】
受信接続用スイッチ６１は、４つのスイッチングトランジスタからなる。受信接続用スイッチ６１を構成するスイッチングトランジスタの各ゲートは、抵抗を介して制御端子５２に接続され、この制御端子５２により受信接続用スイッチ６１のスイッチングを制御する。
【００３７】
受信端子接地用スイッチ６２は４つのスイッチングトランジスタから構成され、接地端子５１と受信端子４２とを結ぶ伝送路のスイッチングを行う。受信端子接地用スイッチ６２の各スイッチングトランジスタのゲートは抵抗を介して制御端子５５に接続される。この制御端子５５により、受信端子接地用スイッチ６２のスイッチングを制御する。
【００３８】
アンテナ端子４１と送信端子４３との間には送信接続用スイッチ７１が接続されている。また、送信端子４３と接地端子５３との間には、送信端子接地用スイッチ７２とキャパシタ７３が直列に接続されている。
【００３９】
送信接続用スイッチ７１は、スイッチングトランジスタ群７４と、このスイッチングトランジスタ群７４に直列に接続された第１並列送信伝送路７５ａと、この第１並列送信伝送路７５ａに並列に接続された第２並列送信伝送路７５ｂとからなる。スイッチングトランジスタ群７４は２つのスイッチングトランジスタからなり、その各ゲートは抵抗を介して制御端子５５に接続される。この制御端子５５によりスイッチングトランジスタ群７４のスイッチングを制御する。
【００４０】
第１並列送信伝送路７５ａは、送信端子４３とアンテナ端子４１との間をスイッチングトランジスタ群７４を介して接続するもので、スイッチングトランジスタ７６ａ、パワーアンプ出力用インピーダンス整合回路７７ａ及びスイッチングトランジスタ７８ａが直列に接続されている。インピーダンス整合回路７７ａはスイッチングトランジスタ７６ａ及び７８ａに挟まれて配置されている。スイッチングトランジスタ７６ａ及び７８ａのゲートは抵抗を介して制御端子５６に接続される。この制御端子５６により、スイッチングトランジスタ７６ａ及び７８ａのスイッチングを制御する。
【００４１】
第２並列送信伝送路７５ｂは、送信端子４３とアンテナ端子４１との間をスイッチングトランジスタ群７４を介して接続し、かつ第１並列送信伝送路７５ａと並列に接続されるもので、スイッチングトランジスタ７６ｂ、パワーアンプ出力用インピーダンス整合回路７７ｂ及びスイッチングトランジスタ７８ｂが直列に接続されている。インピーダンス整合回路７７ｂはスイッチングトランジスタ７６ｂ及び７８ｂに挟まれて配置されており、インピーダンス整合回路７７ａとは異なるインピーダンスでマッチングさせるため、インピーダンス整合回路７７ａとは異なる周波数帯域の信号を通過させる。スイッチングトランジスタ７６ｂ及び７８ｂのゲートは抵抗を介して制御端子５４に接続される。この制御端子５４により、スイッチングトランジスタ７６ｂ及び７８ｂのスイッチングを制御する。
【００４２】
送信端子接地用スイッチ７２は４つのスイッチングトランジスタから構成され、接地端子５３と送信端子４３とを結ぶ伝送路のスイッチングを行う。送信端子接地用スイッチ７２の各スイッチングトランジスタのゲートは、抵抗を介して制御端子５２に接続される。この制御端子５２により、送信端子接地用スイッチ７２のスイッチングを制御する。
【００４３】
制御端子５５は、受信端子接地用スイッチ６２及びスイッチングトランジスタ群７４の双方に接続され、この制御端子５５の制御によりこれらスイッチ６２及びスイッチングトランジスタ群７４のスイッチングを同時に制御できる。また、制御端子５２は、送信端子接地用スイッチ７２及び受信接続用スイッチ６１の双方に接続され、この制御端子５２の制御によりこれらスイッチ７２及び６１のスイッチングを同時に制御できる。
【００４４】
送信端子４３には、パワーアンプ７０ａとパワーアンプ入力用インピーダンス整合回路７０ｂが接続されている。送信側回路からの送信信号は、このパワーアンプ入力用インピーダンス整合回路でインピーダンス整合され、パワーアンプ７０ａに出力され、パワーアンプ７０ａで増幅されて送信端子４３に入力される。
【００４５】
次に、上記実施形態の動作を以下説明する。  
受信接続を行う場合、制御端子５２をオンにし、他のすべての制御端子５４〜５６をオフにする。これにより、アンテナ端子４１と受信端子４２が短絡され、アンテナ端子４１と受信端子４２を結ぶ受信伝送路が確保される。また、制御端子５４〜５６がオフであるため、送信伝送路は確保されない。したがって、このＲＦフロントエンド回路４０が受信側に切り替わり、アンテナ端子４１を介して送受アンテナから受信した受信信号が受信端子４２に接続された受信側回路に出力される。
【００４６】
送信接続を行う場合、第１並列送信伝送路７５ａを用いた送信接続と第２並列送信伝送路７５ｂを用いた送信接続の２通りが可能である。
【００４７】
第１並列送信伝送路７５ａを用いた受信接続を行う場合、制御端子５５及び５６のみをオンにし、他の制御端子５２及び５４をオフにする。これにより、インピーダンス整合回路７７ａを含む第１並列送信伝送路７５ａが導通し、アンテナ端子４１と送信端子４３を結ぶ第１の送信伝送路が確保される。また、受信端子４２と接地端子５１が短絡し、かつ制御端子５２及び５４がオフであるため、受信伝送路は確保されない。したがって、このＲＦフロントエンド回路４０が送信側に切り替わり、送信端子４３に接続された送信側回路からの送信信号が送信端子４３からインピーダンス整合回路７７ａを通過しアンテナ端子４１を経て送受アンテナに出力される。
【００４８】
第２並列送信伝送路７５ｂを用いた受信接続を行う場合、制御端子５４及び５５のみをオンにし、他の制御端子５２及び５６をオフにする。これにより、インピーダンス整合回路７７ｂを含む第２並列送信伝送路７５ｂが導通し、アンテナ端子４１と送信端子４３を結ぶ第２の送信伝送路が確保される。受信伝送路が確保されないのは第１並列送信伝送路７５ａを用いた送信接続と同様である。したがって、このＲＦフロントエンド回路４０が送信側に切り替わり、送信端子４３に接続された送信側回路からの送信信号が送信端子４３からインピーダンス整合回路７７ｂを通過してアンテナ端子４１を経て送受アンテナに出力される。
【００４９】
本実施形態のＲＦフロントエンド回路４０の利点を以下説明する。  
第１実施形態の図２には、一般的なスーパーヘテロダイン方式のＲＦフロントエンド回路２００の構成を示したが、使用する搬送周波数帯域が広い場合や、複数の帯域を使用する場合は、パワーアンプ２１３で帯域幅に対応できない場合が生じうる。一般的に用いられるパワーアンプ２１３は、内部のインピーダンスと外部の伝送系のインピーダンスとの整合を取るためのインピーダンス整合回路が入力側や出力側に設置されているが、広い周波数帯域には対応しきれないからである。
【００５０】
図５は、図２に示す課題である広帯域化に対応するためのＲＦフロントエンド回路２３０のブロック図の一例を示す。図２と共通する構成には同一符号を付し詳細な説明は省略する。図２に示された１個のパワーアンプ１１３の代わりに、図５では、２個のスイッチ２３１及び２３２と、これらスイッチ２３１及び２３２に挟まれた帯域の異なる２個のパワーアンプ２３３及び２３４からなる増幅回路２３５が用いられている。しかしながらこの増幅回路２３５を用いる場合、２個のスイッチ２３１及び２３２を挿入することにより回路規模や価格が増大するとともに、スイッチの挿入損が増大するという問題がある。スイッチ１個を挿入する毎に０．２〜０．３ｄＢの損失が生じるために無視できない。
【００５１】
これに対して本実施形態に示すＲＦフロントエンド回路４０を使用することにより、送信伝送路において、パワーアンプ出力整合に使用されるそれぞれ中心周波数の異なる２系統のインピーダンス整合回路を組み込むことで広帯域化を図ることができる点は、図５のフロントエンド回路２３０と共通するが、その際に追加されるスイッチング・トランジスタの個数は、図１や図５に示される回路を実現するための具体的なスイッチング回路の構成が開示された非特許文献１に示される従来のＲＦフロントエンド回路に比較して少なく２個に留まる。また、送信用の伝送路を複数設けたにも拘わらず、伝送路中に介在するスイッチング・トランジスタの数は４個と１つ減っており、挿入損失の増加を防ぐことが可能になる。
【００５２】
このように本実施形態によれば、帯域幅の広いシステムや複数の帯域を使用するシステムに対して、並列に複数のインピーダンス整合回路を並べて広帯域化を図ったときに生じ回路規模や価格の増大を最小限に抑えられ、また挿入損失の増大をなくすか最小限に抑えることが可能になり、広帯域の移動無線端末システムを容易に実現できる。
【００５３】
（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態に係るＲＦフロントエンド回路８０の一例を示す回路図である。このＲＦフロントエンド回路８０は、アンテナ端子８１と、受信端子２と、ドライバアンプへの接続端子８３と、第１送信端子１０４及び第２送信端子１０５とを備えており、アンテナ端子８１を介して送受アンテナから受信した受信信号を受信端子２から下流側の受信側回路に出力するとともに、上流側の送信側回路からドライバ接続端子８３を介して入力された送信信号を第１送信端子１０４及び第２送信端子１０５のいずれかを経由しアンテナ端子８１を介して送受アンテナに出力する。ＲＦフロントエンド回路８０は、この受信信号及び送信信号のスイッチング機能を有する。
【００５４】
なお、本実施形態のＲＦフロントエンド回路８０の受信側の構成は第１実施形態と共通するので、共通する構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。すなわち、アンテナ端子８１と受信端子２の間に受信接続用スイッチ２０が配置され、受信端子２と接地端子１１との間に受信端子接地用スイッチ２３およびキャパシタ２４が接続されている。
【００５５】
アンテナ端子８１とドライバ接続端子８３との間には、送信接続用スイッチ９０と、パワーアンプモジュール９３ａ及び９３ｂと、高周波フィルタ９４ａ及び９４ｂと、スイッチングトランジスタ９５ａ及び９５ｂが接続されている。送信接続用スイッチ９０は、スイッチングトランジスタ群９１と、このスイッチングトランジスタ群９１に直列に接続された第１並列送信伝送路９２ａと、この第１並列送信伝送路９２ａに並列に接続された第２並列送信伝送路９２ｂとからなる。スイッチングトランジスタ群９１は２つのスイッチングトランジスタからなり、その各ゲートは抵抗を介して制御端子８６に接続される。この制御端子８６によりスイッチングトランジスタ群９１のスイッチングを制御する。
【００５６】
第１並列送信伝送路９２ａは、ドライバ接続端子８３とアンテナ端子８１との間をスイッチングトランジスタ群９１を介して接続するもので、スイッチングトランジスタ１０１ａ、ＲＦフィルタ１０２ａ及びスイッチングトランジスタ１０３ａが直列に接続されている。ＲＦフィルタ１０２ａはスイッチングトランジスタ１０１ａ及び１０３ａに挟まれて配置されている。スイッチングトランジスタ１０１ａ及び１０３ａのゲートは抵抗を介して制御端子８７に接続される。この制御端子８７により、スイッチングトランジスタ１０１ａ及び１０３ａのスイッチングを制御する。
【００５７】
第２並列送信伝送路９２ｂは、ドライバ接続端子８３とアンテナ端子８１との間をスイッチングトランジスタ群９１を介して接続し、かつ第１並列送信伝送路９２ａと並列に接続されるもので、スイッチングトランジスタ１０１ｂ、ＲＦフィルタ１０２ｂ及びスイッチングトランジスタ１０３ｂが直列に接続されている。ＲＦフィルタ１０２ｂはスイッチングトランジスタ１０１ｂ及び１０３ｂに挟まれて配置されており、ＲＦフィルタ１０２ａとは中心周波数が異なるため、ＲＦフィルタ１０２ａとは異なる周波数帯域の信号を通過させることができる。スイッチングトランジスタ１０１ｂ及び１０３ｂのゲートは、抵抗を介して制御端子８５に接続される。この制御端子８５により、スイッチングトランジスタ１０１ｂ及び１０３ｂのスイッチングを制御する。
【００５８】
第１並列送信伝送路９２ａには、パワーアンプモジュール９３ａと、高周波フィルタ９４ａと、スイッチングトランジスタ９５ａが直列に接続されている。スイッチングトランジスタ９５ａのゲートは、抵抗を介して制御端子８７に接続されている。第２並列送信伝送路９２ｂには、パワーアンプモジュール９３ｂと、高周波フィルタ９４ｂと、スイッチングトランジスタ９５ｂが直列に接続されている。スイッチングトランジスタ９５ｂのゲートは、抵抗を介して制御端子８５に接続されている。スイッチングトランジスタ９５ａ及び９５ｂはドライバ接続端子８３に接続されている。
【００５９】
送信端子接地用スイッチ９６は、５つのスイッチングトランジスタ９６ａ〜９６ｅから構成され、接地端子８４とドライバ接続端子８３とを結ぶ伝送路のスイッチングを行う。各スイッチングトランジスタ９６ａ〜９６ｅのゲートは抵抗を介して制御端子１３に接続される。この制御端子１３により、送信端子接地用スイッチ９６のスイッチングを制御する。
【００６０】
スイッチングトランジスタ９６ａのソース及びドレインの各々はスイッチングトランジスタ９６ｃの一端と第１送信端子１０４との間に配置されている。第１送信端子１０４は、第１並列送信伝送路９２ａとパワーアンプモジュール９３ａの出力線とを結ぶ伝送路から引き出されている。スイッチングトランジスタ９６ｂのソース及びドレインの各々はスイッチングトランジスタ９６ｃの一端と第２送信端子１０５との間に配置されている。第２送信端子１０５は、第２並列送信伝送路９２ｂとパワーアンプモジュール９３ｂの出力線とを結ぶ伝送路から引き出されている。また、スイッチングトランジスタ９６ｃ〜９６ｅは直列に接続されている。これにより、制御端子１３をオンにすると接地端子８４と第１送信端子１０４及び第２送信端子１０５の双方を結ぶ伝送路を同時にオンにする一方、制御端子１３をオフにすると接地端子８４と第１送信端子１０４及び第２送信端子１０５の双方の伝送路を同時にオフにすることができる。
【００６１】
制御端子８６は、受信端子接地用スイッチ２３及びスイッチングトランジスタ群９１の双方に接続され、この制御端子８６の制御によりこれらスイッチ２３及びスイッチングトランジスタ群９１のスイッチングを同時に制御できる。また、制御端子１３は、送信端子接地用スイッチ９６及びスイッチングトランジスタ群２１の双方に接続され、この制御端子１３の制御によりこれらスイッチ９６及びスイッチングトランジスタ群２１のスイッチングを同時に制御できる。
【００６２】
次に、上記実施形態の動作を以下説明する。  
受信接続を行う場合、第１並列受信伝送路２２ａを用いた受信接続と第２並列受信伝送路２２ｂを用いた受信接続の２通りが可能である。
【００６３】
第１並列受信伝送路２２ａを用いた受信接続を行う場合、制御端子１３及び１４のみをオンにし、他のすべての制御端子１２，８５〜８７をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ２６ａを含む第１並列受信伝送路２２ａが導通し、アンテナ端子８１と受信端子２を結ぶ第１の受信伝送路が確保される。また、接地端子８４と第１送信端子１０４及び第２送信端子１０５が短絡するため、第１送信端子１０４及び第２送信端子１０５の電位が接地端子８４と同電位に保持され送信伝送路は確保されない。したがって、このＲＦフロントエンド回路８０が受信側に切り替わり、送受アンテナから受信した受信信号がアンテナ端子８１を介してＲＦフィルタ２６ａを介して受信端子２に接続された受信側回路に出力される。
【００６４】
第２並列受信伝送路２２ｂを用いた受信接続を行う場合、制御端子１２及び１３のみをオンにし、他のすべての制御端子１４，８５〜８７をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ２６ｂを含む第２並列受信伝送路２２ｂが導通し、アンテナ端子８１と受信端子２を結ぶ第２の受信伝送路が確保される。送信伝送路が確保されないのは第１並列受信伝送路２２ａを用いた受信接続と同様である。したがって、このＲＦフロントエンド回路８０が受信側に切り替わり、受信端子２に接続された受信側回路にアンテナ端子８１を介してアンテナから受信した受信信号がＲＦフィルタ２６ｂを介して出力される。
【００６５】
送信接続を行う場合、第１並列送信伝送路９２ａを用いた送信接続と第２並列送信伝送路９２ｂを用いた送信接続の２通りが可能である。
【００６６】
第１並列送信伝送路９２ａを用いた受信接続を行う場合、制御端子８６及び８７のみをオンにし、他のすべての制御端子１２〜１４及び８５をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ１０２ａを含む第１並列送信伝送路９２ａと、パワーアンプモジュール９３ａ及び高周波フィルタ９４ａを含む伝送路が導通し、アンテナ端子８１とドライバ接続端子８３を結ぶ第１の送信伝送路が確保される。また、受信端子２と接地端子１１が短絡し、かつ制御端子１２及び制御端子１４がオフであるため、受信伝送路は確保されない。したがって、このＲＦフロントエンド回路８０が送信側に切り替わり、ドライバ接続端子８３に接続された送信側回路からの送信信号が高周波フィルタ９４ａでフィルタリングされ、パワーアンプモジュール９３ａで増幅された後、ＲＦフィルタ３６ａを介してアンテナ端子８１を経て送受アンテナに出力される。
【００６７】
第２並列送信伝送路９２ｂを用いた受信接続を行う場合、制御端子８５及び８６のみをオンにし、他のすべての制御端子１２〜１４及び８７をオフにする。これにより、ＲＦフィルタ１０２ｂを含む第２並列送信伝送路９２ｂが導通し、アンテナ端子８１とドライバ接続端子８３を結ぶ第２の送信伝送路が確保される。受信伝送路が確保されないのは第１並列送信伝送路１０２ａを用いた送信接続と同様である。したがって、このＲＦフロントエンド回路８０が送信側に切り替わり、ドライバ接続端子８３に接続された送信側回路からの送信信号が高周波フィルタ９４ｂでフィルタリングされ、パワーアンプモジュール９３ｂで増幅された後、ＲＦフィルタ１０２ｂを介してアンテナ端子８１を経て送受アンテナに出力される。
【００６８】
このように、本実施形態に示すＲＦフロントエンド回路８０を使用することにより、受信伝送路および送信伝送路においてそれぞれ中心周波数の異なる２系統のフィルタを組み込み、さらに送信伝送路においてそれぞれ中心周波数の異なる２系統のパワーアンプモジュールを組み込むことで広帯域化を図ることができる。この際に追加したスイッチング・トランジスタの個数は、図１に示される回路を実現するための具体的なスイッチング回路の構成が開示された非特許文献１に示される従来のＲＦフロントエンド回路に比較して少なく６個に留まり、また受信用の伝送路を複数設けたにも拘わらず伝送路中に介在するスイッチング・トランジスタの数は従来のものに比較して１つ減り、送信用の伝送路を複数設けたにも拘わらず伝送路中に介在するスイッチングトランジスタの数は従来のものと変わらないため、挿入損失の増加を最小限にとどめることが可能になった。
【００６９】
以上説明したように本実施形態によれば、帯域幅の広いシステムや複数の帯域を使用するシステムに対して、並列に複数のパワーアンプを並べて広帯域化を図ったときに生じる回路規模や価格の増大を最小限に抑えられ、また挿入損失の増大をなくすか最小限に抑えることが可能になり、広帯域の移動無線端末システムを容易に実現できる。
【００７０】
以上第１乃至第３実施形態を用いて説明した通り、第１乃至第３実施形態の骨子は、複数のトランジスタが直列に接続された受信及び送信接続用スイッチを再利用し、広帯域に対応する並列に設置されたフィルタやアンプの切替えスイッチと兼用するところにある。
【００７１】
すなわち、接続用スイッチを構成するスイッチング・トランジスタの一部を並列に多重化し、多重化したスイッチング・トランジスタの間にフィルタやインピーダンス整合回路を挟む、あるいは多重化したスイッチング・トランジスタにパワーアンプを接続する、などの手段により、フィルタやアンプを多重化して増設するスイッチング・トランジスタの数を最小限に抑えるとともに、スイッチング・トランジスタの増設に伴う挿入損をなくすか、最小限に抑えることが可能になる。
【００７２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。  
上記実施形態では、スイッチングトランジスタはトランジスタとこのトランジスタのゲートに接続された抵抗からなる構成を示したが、これに限定されるものではなく、伝送路を流れる電流をスイッチング制御可能なあらゆるスイッチング素子に置換可能である。
【００７３】
第１実施形態の図１に示したスイッチングトランジスタ群２１及び３１、第２実施形態の図４に示したスイッチングトランジスタ群７４、第３実施形態の図６に示したスイッチングトランジスタ群２１及び９１は２つのスイッチングトランジスタからなる構成を示したが、１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００７４】
また、第１実施形態及び第３実施形態のＲＦフィルタ２６ａ、２６ｂ、３６ａ、３６ｂ、１０２ａ及び１０２ｂの各々は、スイッチングトランジスタに挟まれた構成をなすが、これに限定されない。例えばＲＦフィルタの各々のいずれか一端に接続されるスイッチングトランジスタを省略してもよい。また、ＲＦフィルタの各々に直列接続されるスイッチングトランジスタの数は両端に１個ずつに限らず、２個以上配置してもよい。
【００７５】
同様に、第２実施形態のインピーダンス整合回路７７ａ及び７７ｂの各々の両端に配置されたスイッチングトランジスタ７６ａ、７６ｂ、７８ａ及び７８ｂのうちの一端を省略してもよいし、またその個数を変更してもよい。
【００７６】
また、第１実施形態では、送信側及び受信側ともに、２つのＲＦフィルタを並列接続する構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、送信側のみ第１実施形態の図１に示すような構成とし、受信側は非特許文献１に示されるような従来のＲＦフロントエンド回路と同様に、受信接続用スイッチを複数のスイッチングトランジスタのみから構成してもよい。また、受信側のみ図１に示すような構成とし、送信側は非特許文献１に示されるような従来のＲＦフロントエンド回路と同様に、送信接続用スイッチを複数のスイッチングトランジスタのみから構成してもよい。また、第３実施形態でも同様に、送信側及び受信側の一方のみを図６に示すような構成とし、他方は従来のＲＦフロントエンド回路と同様の構成にしてもよい。
【００７７】
また、第２実施形態では、送信側にのみ２つのインピーダンス整合回路を並列配置する構成を示したが、受信側は第１実施形態と同様の構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したようにこの発明は、無線通信システムにおける送受信回路を切り替えるＲＦフロントエンド回路の技術分野に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＲＦフロントエンド回路の一例を示す回路図。
【図２】一般的なスーパーヘテロダイン方式のＲＦフロントエンド回路のブロック図。
【図３】広帯域化に対応するためのＲＦフロントエンド回路のブロック図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るＲＦフロントエンド回路の一例を示す回路図。
【図５】広帯域化に対応するためのＲＦフロントエンド回路２３０のブロック図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るＲＦフロントエンド回路の一例を示す回路図。
【符号の説明】
【００８０】
１，４０，８０…ＲＦフロントエンド回路、２，４２…受信端子、３，４３，８３…送信端子、１１，１５，５１，５３，８３…接地端子、１２〜１４，１６〜１８，５２，５４〜５６，８５〜８７…制御端子、２０，６１…受信接続用スイッチ、３０，７１，９０…送信接続用スイッチ、２３，６２…受信端子接地用スイッチ、３３，７３，９６…送信端子接地用スイッチ、２６ａ，２６ｂ，３６ａ，３６ｂ，１０２ａ，１０２ｂ…ＲＦフィルタ、７７ａ，７７ｂ…インピーダンス整合回路、９３ａ，９３ｂ…パワーアンプモジュール、９４ａ，９４ｂ…高周波フィルタ
【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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