(57)【要約】【課題】小型で通過損失の少ないアンテナスイッチ、分波回路、及び検波回路からなる高周波スイッチ回路を備えた移動体通信端末を提供する。【解決手段】送信電力制御を行うマルチバンド機器であって、複数のアンテナ部１，２，３を切り替えるアンテナスイッチ４ａと、周波数帯域ごとに設けられて方向性結合器を実現する分波回路４ｂ，４ｃと、分波された送信電力の検波を行う検波回路４ｄとによって構成される高周波スイッチ回路４−１を、１つのハイブリッド部品として半導体集積回路で構成する。このような構成により、１つの半導体集積回路で構成された高周波スイッチ回路４−１内において、補償回路を減少させた最小限の部品定数により、アンテナスイッチ４ａが周波数帯域を切り替え、分波回路４ｂ，４ｃが各周波数帯域の送信電力を分波し、検波回路４が分波された送信電力の検波し、送信電力制御を行うことができる。【選択図】図１
2007158973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波スイッチ回路が複数の周波数帯域の送信電力を切替制御するマルチバンド方式の移動体通信端末であって、
前記高周波スイッチ回路は、
周波数帯域の異なる電波を送受信する複数のアンテナの切り替えを行うアンテナスイッチと、
前記送信電力の制御を行うために各周波数帯域に設けられ、その送信電力の分波を行うための方向性結合器を実現する分波回路と、
前記分波回路で分波された送信電力の検波を行う検波回路とを備え、
前記高周波スイッチ回路が半導体集積回路によって構成されていることを特徴とする移動体通信端末。
【請求項２】
前記分波回路は、コンデンサのみの回路構成によって前記方向性結合器を実現していることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信端末装置。
【請求項３】
前記高周波スイッチ回路は、使用する周波数帯域を切り替えるための切替制御信号を用いて、未使用な周波数帯域に対応する分波回路を前記検波回路から切り離すリレー回路を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動体通信端末。
【請求項４】
前記リレー回路は、電力送信のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うためのＯＮ／ＯＦＦ制御信号を用いて、電力送信を行うとき以外は前記分波回路と前記検波回路の接続を切断することを特徴とする請求項３に記載の移動体通信端末。
【請求項５】
前記リレー回路は、受信回路におけるローノイズアンプの利得特性及び雑音特性が高利得・低雑音状態になるような制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の移動体通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信電力制御を行う移動体通信端末に関し、特に、複数のアンテナから複数の周波数帯域の電力を送受信するマルチバンド方式の移動体通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移動体通信端末においては、高周波増幅器の直後において分波回路により送信電力を分波し、さらに、分波された送信電力を検波回路に入力して検波電圧を検出することによって送信電力制御を実現している。さらに、送信電力を正確に検波するためには、方向性結合器やアイソレータを用いて、アンテナによって生じる送信電力の反射波の伝播防止を行っている。なお、このような移動体通信端末における送信電力の検波方法は広く周知された技術であるので、その説明は省略する。
【０００３】
また、複数の周波数帯域が存在するマルチバンド方式の移動体通信端末（このような移動体通信端末をマルチバンド機器という）では、複数のアンテナを用いて基地局装置との間で電波の送受信を行うことにより、移動体通信端末の受信特性を向上させるダイバーシチ送受信が行われている。ところが、これらのマルチバンド機器では、送受信される周波数帯域ごとに分波回路及び検波回路を用いたり、あるいは、周波数帯域ごとに分波回路を個別に設けて検波回路のみを共通化させたりしているが、このような構成では部品点数が増えてしまい、結果的に移動体通信端末の表面積及び体積が大きくなってしまう。そこで、周波数帯域に関係なくアンテナの前段で分波回路、検波回路、及びアンテナスイッチなどを結合することにより、高周波スイッチ回路を複合部品としてハイブリッド化し、移動体通信端末の小型化を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７４７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の移動体通信端末による送信電力の検波方法では、高周波増幅器の直後で分波及び検波を行うため、高周波増幅器よりも前段であってアンテナまでの回路には、アイソレータ、フィルタ、及びスイッチなどの部品が多数存在する。したがって、送信電力が同じ周波数帯域であっても、これらの多数の部品の定数ばらつきによって周波数偏差が大きくなってしまう。したがって、周波数偏差を補償するための補償回路が必要となる。また、温度変化においても、各部品の温度特性が異なるために、正確な送信電力制御を行うためには、送信電力の検波回路の他に周波数補正や温度補正などの補正データを用いた補償回路が必要となる。そのため、回路部品がさらに増えてしまい移動体通信端末が大型化してしまう。
【０００５】
また、前述した移動体通信端末のマルチバンド機器のように周波数帯域ごとに分波回路と検波回路を用いた検波方法では、周波数帯域と同数の回路が必要となるために部品点数が増えてしまい、移動体通信端末の体積や表面積が大きくなってしまう。さらに、分波回路を周波数帯域ごとに設置して検波回路のみを共通化する検波方法は、部品点数及び体積と表面積は若干小さくなるが、そのときに使用していない周波数帯域からの電波の影響を受けるため、分波電力が大きくなって送信電力の損失が大きくなってしまう。また、共通化された一つの検波回路へ各周波数帯域の個別の信号ラインを配線するため、基板配置の自由度がなくなってしまう。なお、前記の特許文献１の技術においても、アンテナの前段においてハイブリッド化された高周波スイッチ回路を設けているので、周波数帯域ごとのアンテナに高周波スイッチ回路を設ける必要があるため、結果的には部品点数が多くなってしまって移動体通信端末の小型化は実現されない。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナを切り替えるアンテナスイッチ、分波回路、及び検波回路を１つのハイブリッド部品にすることにより、補償回路を減少させて部品点数を低減させ、かつ基板配置の自由度を向上させることができる移動体通信端末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の移動体通信端末は、高周波スイッチ回路が複数の周波数帯域の送信電力を切替制御するマルチバンド方式の移動体通信端末であって、高周波スイッチ回路は、周波数帯域の異なる電波を送受信する複数のアンテナの切り替えを行うアンテナスイッチと、送信電力の制御を行うために各周波数帯域に設けられ、その送信電力の分波を行うための方向性結合器を実現する分波回路と、分波回路で分波された送信電力の検波を行う検波回路とを備え、その高周波スイッチ回路が半導体集積回路によって実現される構成を採っている。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、複数の周波数帯域における電力の送受信を行うマルチバンド方式の移動体通信端末において、送信電力の制御を行うために各周波数帯域に設けられていて送信電力を分波する方向性結合器と、送信電力の検波を行う検波回路と、アンテナを切り替えて周波数帯域の切り替えを行うアンテナスイッチとによって構成される高周波スイッチ回路が、ハイブリッド化された半導体集積回路によって実現されている。このような構成によって、移動体通信端末を構成する回路の部品点数が削減され、かつ高周波スイッチ回路からアンテナまでには部品が存在しないため、部品のばらつきによって生じる周波数偏差や温度偏差が少なくなるため、補正データを減少させることができる。
【０００９】
また、本発明の移動体通信端末は、前記発明の構成において、分波回路はコンデンサのみの回路構成によって方向性結合器を実現させる構成を採っている。これによって、高周波スイッチ回路を構成する半導体集積回路をさらに簡素化することができる。
【００１０】
また、本発明の移動体通信端末は、前記発明の構成において、高周波スイッチ回路は、使用する周波数帯域を切り替えるための切替制御信号を用いて、未使用な周波数帯域に対応する分波回路を前記検波回路から切り離すリレー回路を備える構成を採っている。このような構成によって、未使用な周波数帯域の分波回路からの影響を受けることなく電力検波を行うことができるため、分波電力の損失を低減させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の移動体通信端末は、前記発明の構成において、リレー回路は、電力送信のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うためのＯＮ／ＯＦＦ制御信号を用いて、電力送信を行うとき以外は分波回路と検波回路の接続を切断する構成を採っている。このような構成により、電力検波に未使用な周波数帯域からの影響をうけることなく、かつ電力の非送信時における受信電力の通過損失を低減させることができる。
【００１２】
また、本発明の移動体通信端末は、前記発明の構成において、リレー回路は、受信回路におけるローノイズアンプの利得特性及び雑音特性が高利得・低雑音状態になるような制御を行う構成を採っている。このような構成により、分波回路を使用することで必然的に発生してしまう受信電力の通過損失を、受信時の総合特性によって受信感度が劣化しないように制御し、結果的に高感度な受信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の移動体通信端末によれば、複数のアンテナのすぐ後段の高周波スイッチ回路が分波回路や検波回路やアンテナスイッチなどによってハイブリッドＩＣ化されて部品点数が少ないため、部品定数のばらつきに起因する周波数補正、温度補正などの補正データを低減させることができる。さらに、移動体通信端末のマルチバンド化に伴って発生する送信電力制御のための分波回路及び検波回路の部品点数の増加を抑制し、移動体通信端末の回路構成の小型化及び配線の削減による装置の小型軽量化と低コスト化を実現することができる。さらに、分波回路を使用することで発生してしまう受信電力の通過損失を、受信回路のＬＮＡ(ローノイズアンプ)の利得特性や雑音特性を高利得・低雑音状態になるように制御して、受信時の総合特性で受信感度が劣化しないように制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〈発明の概要〉
本発明の移動体通信端末は、複数のアンテナによって複数の周波数帯域の電波を送受信するマルチバンド方式の移動体通信端末であって、複数のアンテナを切り替えるアンテナスイッチと、送信系信号及び受信系信号の電力を分波する分波回路と、分波された送信電力を検波する検波回路とを１つの複合部品としてハイブリッドＩＣ化している。このとき、分波回路は、アンテナによって発生する送信電力の反射波を防止する方向性結合器としての機能を実現している。このような構成によって、部品定数のばらつきに起因する周波数偏差や温度偏差などを補正するための補正データが不要となるので、補償回路が要らなくなってさらに部品点数を削減することができる。また、共通化された一つの検波回路へ各周波数帯域の個別の信号ラインを配線する必要がなくなるため、基板配置の自由度をさらに向上させることができる。
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明における移動体通信端末の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。尚、各実施の形態に用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【００１６】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１における移動体通信端末の回路図である。実施の形態１の移動体通信端末は、信号を送受信するアンテナ部１，２，３と、そのアンテナ部１，２，３の使用周波数の切り替えを行うアンテナスイッチ４ａ、分波回路４ｂ，４ｃからなる方向性結合器、及び送信電力の検波を行う検波回路４ｄを有し、切り替えられた周波数帯域の送信電力の検波を行う高周波スイッチ回路４−１と、各周波数帯域における妨害波を抑圧する共用器５，６と、送信系の電力制御を行う送信無線部７と、受信系の電力制御を行う受信無線部８と、移動体通信端末の全体的な制御を行う無線制御部９とを備えた構成となっている。
【００１７】
また、送信無線部７は、ＩＣ制御信号によって電源設定や周波数設定を行うことができる送信ＲＦ−ＩＣ（Ｔｘ−ＩＣ）１６と、妨害波を抑圧する送信バンドパスフィルタ１４，１５と、出力電力を増幅するパワーアンプ１２，１３と、アンテナ部１，２，３によって生じる送信電力の反射波の伝播を防止するアイソレータ１０，１１とを備えている。さらに、受信無線部８は、低雑音信号を増幅する低雑音増幅器１７，１８と、妨害波を抑圧するための受信バンドパスフィルタ１９，２０と、ＩＣ制御信号にて電源設定や周波数設定を行うことができる受信ＲＦ−ＩＣ（Ｒｘ−ＩＣ）２１とを備えている。
【００１８】
次に、図１に示す実施の形態１における移動体通信端末の動作について説明する。ただし、送信無線部７が行う送信系の電力制御や受信無線部８が行う受信系の電力制御については周知の技術であるので説明は省略し、本発明に関わる高周波スイッチ回路４−１の部分のみについて動作を説明する。アンテナ部１，２，３がそれぞれ異なる帯域周波数の信号を送受信すると、高周波スイッチ回路４−１においては、アンテナスイッチ４ａが、アンテナ部１，２，３を切り替えて帯域周波数の切り替えを行う。さらに、検波回路４ｄが、分波回路４ｂ，４ｃからなる方向性結合器を通過する帯域周波数の送信電力を検波する。
【００１９】
このようにして、高周波スイッチ回路４−１が切り替えられた周波数帯域の送信電力の検波を行うと、共用器５が周波数Ａの周波数帯域の送受信信号について妨害波を抑圧し、さらに、送信無線部７が妨害波の抑圧された送信信号の制御を行い、受信無線部８が妨害波の抑圧された受信信号の制御を行う。同様にして、共用器６が周波数Ｂの周波数帯域の送受信信号について妨害波を抑圧し、さらに、送信無線部７が妨害波の抑圧された送信信号の制御を行い、受信無線部８が妨害波の抑圧された受信信号の制御を行う。
【００２０】
図１に示す実施の形態１の移動体通信端末は、送信電力を分波する方向性結合器からなる分波回路４ｂ，４ｃと、送信電力を検波する検波回路４ｄと、アンテナ部１，２，３を切り替えて周波数帯域の切り替えを行うアンテナスイッチ４ａとを一体的に結合して高周波スイッチ回路４−１を構成し、ハイブリッドＩＣによる半導体集積回路を実現している。このような半導体集積回路の構成により、移動体通信端末の回路部品の点数が削減され、かつ高周波スイッチ回路４−１からアンテナ部１，２，３までの部分には部品が存在しないため、部品の定数ばらつきによる周波数偏差や温度偏差が少なくなるので、補正データを削減させることができる。
【００２１】
なお、実施の形態１の移動体通信端末は、分波回路４ｂ，４ｃからなる方向性結合器の代わりに、コンデンサのみで送信電力を分波させる回路構成によって半導体集積回路を構成することもできる。これによって高周波スイッチ回路４−１をさらに簡素化することができる。
【００２２】
〈実施の形態２〉
図２は、本発明の実施の形態２における移動体通信端末の回路図である。図２に示す実施の形態２の移動体通信端末が、図１に示す実施の形態１の移動体通信端末と異なるところは、図１の高周波スイッチ回路４−１の構成に対して、図２では、使用しない周波数帯域の接続を切断するためのリレー回路４ｅを付加した高周波スイッチ回路４−２に変更した点である。
【００２３】
すなわち、図２に示す実施の形態２の移動体通信端末は、アンテナ部１，２，３の使用周波数の切り替えを行うアンテナスイッチ４ａと、分波回路４ｂ，４ｃからなる方向性結合器と、送信電力の検波を行う検波回路４ｄと、使用しない周波数帯の接続を切断するリレー回路４ｅとを有し、切り替えられた周波数帯域の送信電力の検波を行う高周波スイッチ回路４−２を備えている点が、図１に示す実施の形態１の移動体通信端末と異なるところである。
【００２４】
本発明の実施の形態２における移動体通信端末では、周波数帯域を切り替える切替制御信号を用いて、未使用な周波数帯域の分波回路（例えば４ｃ）を検波回路４ｄから切り離すリレー回路４ｅを備えている。このような構成によれば、未使用な周波数帯域の分波回路４ｃを切り離すことにより、検波回路４ｄは、未使用な分波回路４ｃからの影響を受けることなく送信電力の検波を行うことができるので、分波された送信電力の損失をさらに低減させることが可能となる。
【００２５】
〈実施の形態３〉
図３は、本発明の実施の形態３における移動体通信端末の回路図である。図３に示す実施の形態３の移動体通信端末が、図２に示す実施の形態２の移動体通信端末と異なるところは、図２の高周波スイッチ回路４−２の構成に対して、図３では、送信無線部７へ電力を送信しないときにはリレー回路４ｅが送信無線部７への接続を切断するように構成された高周波スイッチ４−３に変更された点である。
【００２６】
すなわち、図３に示す実施の形態３の移動体通信端末は、アンテナ部１，２，３の使用周波数の切り替えを行うアンテナスイッチ４ａと、分波回路４ｂ，４ｃからなる方向性結合器と、送信電力の検波を行う検波回路４ｄと、使用しない周波数帯の接続を切断すると共に非送信時に送信無線部７への接続を切断するリレー回路４ｅとを有し、切り替えられた周波数帯域の送信電力の検波を行う高周波スイッチ回路４−３を備えている点が、図２に示す実施の形態２の移動体通信端末と異なるところである。
【００２７】
本発明の実施の形態３における移動体通信端末では、電力送信のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うＯＮ／ＯＦＦ制御信号を用いて、リレー回路４ｅが、送信無線部７への電力送信時以外は分波回路４ｂ，４ｃと検波回路４ｄの接続を切断する機能を有している。このような構成により、検波回路４ｄが電力検波を行うときには、未使用な周波数帯域からの影響を受けることなく、かつ送信無線部７への非送信時においては受信信号の通過損失を低減させることができる。
【００２８】
〈実施の形態４〉
図４は、本発明の実施の形態４における移動体通信端末の回路図である。図４に示す実施の形態４の移動体通信端末が、図３に示す実施の形態３の移動体通信端末と異なるところは、受信無線部８の低雑音増幅器１７，１８が、高周波スイッチ回路４−４からの制御信号によって利得及び雑音特性を高利得かつ低雑音状態に切り替えることができる機能を備えた点である。
【００２９】
すなわち、本発明の実施の形態４における移動体通信端末は、受信無線部８が、高周波スイッチ回路４−４からの制御信号によって、利得と雑音特性を高利得かつ低雑音状態に切り替えることができる低雑音増幅器１７，１８を備えている点が、図３に示す実施の形態３の移動体通信端末と異なるところである。
【００３０】
本発明の実施の形態４における移動体通信端末では、分波回路４ｂ，４ｃを使用するときに受信回路のＬＮＡ(ローノイズアンプ)の利得及び雑音特性を高利得低雑音状態になるように制御する機能を有している。このような構成により、分波回路４ｂ，４ｃを使用することで発生してしまう受信の通過損失を受信の総合特性で受信感度が劣化しないように制御することによって、高感度な受信装置を実現することができる。
【００３１】
〈まとめ〉
以上説明したように、従来の移動体通信端末において送信電力制御を行うマルチバンド機器では、周波数帯域ごとに分波回路と検波回路を用いて送信電力の検波を行う検波方法や、分波回路を各周波数帯域に設置して検波回路のみを共通化した検波方法を行っている。このような検波方法では、回路の部品点数が増えて移動体通信端末の表面積や体積が大きくなったり、使用していない周波数帯域からの影響を受けて分波電力が大きくなって電力損失が増加したりする。
【００３２】
そこで、本発明の移動体通信端末におけるマルチバンド機器では、各周波数帯域のアンテナを切り替えるアンテナスイッチと、送信電力制御を行うために各周波数帯域に設けられていて送信電力を分波する分波回路（方向性結合器）と、分波された送信電力の検波を行う検波回路とからなる高周波スイッチ回路を、１つの半導体集積回路として構成している。このとき、高周波スイッチ回路は、未使用な周波数帯域や電力の非送信時には、検波回路から分波回路を切断する機能を有している。このような構成によって、小型で通過損失の少ない分波回路及び検波回路を有する高周波スイッチ回路を備えた移動体通信端末を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る移動体通信端末は、分波回路と検波回路とアンテナスイッチとを結合して１つの半導体部品とすることにより、補正データの削減や部品点数の削減及び部品の自由な配置を可能とすることができるため、移動体通信端末の高周波スイッチＩＣとして有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における移動体通信端末の回路図
【図２】本発明の実施の形態２における移動体通信端末の回路図
【図３】本発明の実施の形態３における移動体通信端末の回路図
【図４】本発明の実施の形態４における移動体通信端末の回路図
【符号の説明】
【００３５】
１，２，３  アンテナ部
４−１，４−２，４−３，４−４  高周波スイッチ回路
４ａ  アンテナスイッチ
４ｂ，４ｃ  分波回路
４ｄ  検波回路
４ｅ  リレー回路
５，６  共用器
７  送信無線部
８  受信無線部
９  無線制御部
１０，１１  アイソレータ
１２，１３  パワーアンプ
１４，１５  送信バンドパスフィルタ
１６  送信ＲＦ−ＩＣ（Ｔｘ−ＩＣ）
１７，１８  低雑音増幅器
１９，２０  受信バンドパスフィルタ
２１  受信ＲＦ−ＩＣ（Ｒｘ−ＩＣ）
【図１】
2007158973.tif 000003
【図２】
2007158973.tif 000004
【図３】
2007158973.tif 000005
【図４】
2007158973.tif 000006