(57)【要約】【課題】移動通信端末用のチューナブルフィルタにおける、Tx-Rxセパレーションが狭い周波数Bandと広い周波数Bandの双方で、Tx-Rxアイソレーション特性を向上する。【解決手段】アンテナ端子、Tx端子、Rx端子を備えるチューナブルフィルタが有するTxフィルタとRxフィルタの減衰域を共にハイインピーダンスにする。キャンセラの初段にRxフィルタを配置し、キャンセラの最終段にTxフィルタを配置し、前記Tx端子とキャンセラのRxフィルタ入力端子を接続し、前記Rx端子とキャンセラのTxフィルタ出力端子を接続する。Tx端子とPA出力端子の間と、Rx端子とLNA入力端子の間に、それぞれノッチフィルタ、またはバンドパスフィルタを配置する。【選択図】図１
2013247605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末用送受信モジュールであって、
当該移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な送信フィルタと、
前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な受信フィルタと、
当該受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラと、
前記送信信号が供給され当該送信信号を通過させ、当該送信信号が含む前記受信帯域の熱雑音を減衰させて出力する少なくとも１つの第１のノッチフィルタと、
前記受信信号が供給され当該受信信号を通過させ、当該受信信号が含む前記送信信号の漏洩成分を減衰させて出力する少なくとも１つの第２のノッチフィルタと、
を備えることを特徴とする移動通信端末用送受信モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の移動通信端末用送受信モジュールにおいて、
前記第１のノッチフィルタの出力は前記送信フィルタと前記キャンセラに供給され、前記第２のノッチフィルタには前記受信フィルタの出力と前記キャンセラの出力が供給されることを特徴とする移動通信端末用送受信モジュール。
【請求項３】
送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末用送受信モジュールであって、
当該移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な送信フィルタと、
前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な受信フィルタと、
当該受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラと、
前記送信信号が供給され当該送信信号を通過させる少なくとも１つの第１のバンドパスフィルタと、
前記受信信号が供給され当該受信信号を通過させる少なくとも１つの第２のバンドパスフィルタと、
を備えることを特徴とする移動通信端末用送受信モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の移動通信端末用送受信モジュールにおいて、
前記第１のバンドパスフィルタの出力は前記送信フィルタと前記キャンセラに供給され、前記第２のバンドパスフィルタには前記受信フィルタの出力と前記キャンセラの出力が供給されることを特徴とする移動通信端末用送受信モジュール。
【請求項５】
送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末用送受信モジュールであって、
当該移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力し、入出力端子の受信周波数帯のインピーダンスが送信周波数帯のインピーダンスに比べて高く、周波数特性が可変な送信フィルタと、
前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力し、入出力端子の送信周波数帯のインピーダンスが受信周波数帯のインピーダンスに比べて高く、周波数特性が可変な受信フィルタと、
前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、前記受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、当該出力部からの出力を前記受信フィルタからの出力に対し供給して、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラ
を備え、
前記送信フィルタの入力部と前記キャンセラの入力部が接続され、
前記受信フィルタの出力部と前記キャンセラの出力部が接続される
ことを特徴とする移動通信端末用送受信モジュール。
【請求項６】
送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末であって、
当該移動通信端末に入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な送信フィルタと、
前記移動通信端末に入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な受信フィルタと、
当該受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラと、
前記送信信号が供給され当該送信信号を通過させ、当該送信信号が含む前記受信帯域の熱雑音を減衰させて出力する少なくとも１つの第１のノッチフィルタと、
前記受信信号が供給され当該受信信号を通過させ、当該受信信号が含む前記送信信号の漏洩成分を減衰させて出力する少なくとも１つの第２のノッチフィルタと、
を備えることを特徴とする移動通信端末。
【請求項７】
請求項６に記載の移動通信端末において、
前記第１のノッチフィルタの出力は前記送信フィルタと前記キャンセラに供給され、前記第２のノッチフィルタには前記受信フィルタの出力と前記キャンセラの出力が供給されることを特徴とする移動通信端末。
【請求項８】
送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末であって、
当該移動通信端末に入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な送信フィルタと、
前記移動通信端末に入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な受信フィルタと、
当該受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラと、
前記送信信号が供給され当該送信信号を通過させる少なくとも１つの第１のバンドパスフィルタと、
前記受信信号が供給され当該受信信号を通過させる少なくとも１つの第２のバンドパスフィルタと、
を備えることを特徴とする移動通信端末。
【請求項９】
請求項８に記載の移動通信端末において、
前記第１のバンドパスフィルタの出力は前記送信フィルタと前記キャンセラに供給され、前記第２のバンドパスフィルタには前記受信フィルタの出力と前記キャンセラの出力が供給されることを特徴とする移動通信端末。
【請求項１０】
送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末であって、
当該移動通信端末に入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力し、入出力端子の受信周波数帯のインピーダンスが送信周波数帯のインピーダンスに比べて高く、周波数特性が可変な送信フィルタと、
前記移動通信端末に入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力し、入出力端子の送信周波数帯のインピーダンスが受信周波数帯のインピーダンスに比べて高く、周波数特性が可変な受信フィルタと、
前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、前記受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、当該出力部からの出力を前記受信フィルタからの出力に対し供給して、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラ
を備え、
前記送信フィルタの入力部と前記キャンセラの入力部が接続され、
前記受信フィルタの出力部と前記キャンセラの出力部が接続される
ことを特徴とする移動通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信端末用送受信モジュール、及び移動通信端末に関する。特に、例えばWCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）方式やLTE（Long Term Evolution）方式等のワイヤレス通信システムに対応した移動通信端末用送受信モジュール、及び移動通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話ではWCDMA方式、LTE方式が既に実用化されており、送受信同時動作のため、送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用している。これらの方式においては送受信帯域を分離するデュプレクサが用いられる。
非特許文献１にはデュプレクサの帯域外抑圧不足を補うため、受信帯域の熱雑音をキャンセルする方法の記載がある。送信信号はノッチフィルタを用いて除去される。また、送信回路が発生する受信帯域の熱雑音は振幅と位相が調整された後、デュプレクサとアンテナ端の間で送受信信号と合成されて除去される。これによって送信信号に与える影響を小さく抑えながら、受信帯域の熱雑音をキャンセルしている。
【０００３】
WCDMA方式やLTE方式は複数の周波数Bandがあり、良好な高周波特性を得るために、携帯電話用フロントエンドモジュール内にはそれぞれの周波数Bandごとにデュプレクサを備えている。更にLTE方式は、高速化を実現するMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術を採用しているため、受信回路はアンテナの数だけ必要となる。よって今後の高速化に伴う受信回路規模増大が予想されるため、特許文献１にあるように、デュプレクサをチューナブルに切り替える技術が必要とされる。
特許文献１には、デュプレクサをチューナブルに切り替えるためのチューナブルフィルタ技術とキャンセラ技術の記載がある。複数の周波数バンドを選択的に通過させる可変特性を有するチューナブルフィルタの帯域外信号抑圧量不足を補償する技術としてキャンセラ技術がある。キャンセラは、チューナブルフィルタから出力される受信信号に含まれる送信信号の漏洩成分と受信帯域の熱雑音の漏洩成分をキャンセルする。
【０００４】
特許文献２には、上記キャンセラはチューナブルフィルタと同等の特性を示すフィルタ、振幅・位相・遅延を調整するマッチング回路、送信信号の周波数帯域から受信信号の帯域に渡って振幅変動と位相変動が緩やかな広帯域増幅器、可変インピーダンス送信側結合器および可変インピーダンス受信側結合器を備え、チューナブルフィルタの信号経路に広帯域増幅器の群遅延に相当する遅延素子を備えることによって、キャンセル量を高精度で確保できるという記載がある。また送信信号の漏洩成分と受信帯域の熱雑音を１系統のキャンセラで減衰させる手法と、２系統のキャンセラを備えて送信信号の漏洩成分と受信帯域の熱雑音を別々に減衰させる手法がある。
特許文献３には、素子・電源電圧・温度によるばらつきが発生した場合に、上記キャンセラの性能劣化を補償するキャリブレーション技術についての記載がある。チューナブルフィルタ経路のTx−Rxアイソレーション特性と、キャンセラ経路のTx−Rxアイソレーション特性を取得し、両特性から利用Band帯域の振幅差と位相差を算出し、算出した振幅差と位相差に基づいたキャリブレーションを実施することにより、キャリブレーション時間の高速化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２０１２０号公報
【特許文献２】特願２０１０−２８７７５６号
【特許文献３】特願２０１１−２７６０６０号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Adaptive Duplexer Implemented Using Single−Path and Multipath Feedforward Techniques With BST Phase Shifters, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 53, NO. 1 (JANUARY 2005)
【非特許文献２】3GPP TS25.101 V8.9.0(2009−12)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
チューナブルフィルタのTx−Rxアイソレーション特性は、一般的なデュプレクサに対して劣るが、チューナブルフィルタとキャンセラを組み合わせたチューナブル対応のデュプレクサは、一般的なデュプレクサと同等以上の特性を示す。しかしながら、送信に使用する周波数帯域下限と受信に使用する周波数帯域下限の周波数差であるTx−Rxセパレーションは、Bandによって異なる。Tx−Rxセパレーションが平均的な値である周波数Bandに対してキャンセラを最適に設計したとしても、Tx−Rxセパレーションがこれよりも狭い周波数Bandと広い周波数Bandでは、十分なTx−Rxアイソレーション特性を得ることが困難であるという課題がある。
そこで本発明は、Tx−Rxセパレーションを問わず、複数の周波数Bandに対応することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明は、送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末用送受信モジュールであって、当該移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な送信フィルタと、前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な受信フィルタと、当該受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラと、前記送信信号が供給され当該送信信号を通過させ、当該送信信号が含む前記受信帯域の熱雑音を減衰させて出力する少なくとも１つの第１のノッチフィルタと、前記受信信号が供給され当該受信信号を通過させ、当該受信信号が含む前記送信信号の漏洩成分を減衰させて出力する少なくとも１つの第２のノッチフィルタとを備えることを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末用送受信モジュールであって、当該移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な送信フィルタと、前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な受信フィルタと、当該受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラと、前記送信信号が供給され当該送信信号を通過させる少なくとも１つの第１のバンドパスフィルタと、前記受信信号が供給され当該受信信号を通過させる少なくとも１つの第２のバンドパスフィルタとを備えることを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末用送受信モジュールであって、当該移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、複数の受信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の送信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な送信フィルタと、前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された受信信号を供給され、複数の送信周波数帯の信号を選択的に減衰させ、複数の受信周波数帯の信号を選択的に通過させて出力する、周波数特性が可変な受信フィルタと、前記移動通信端末用送受信モジュールに入力された送信信号を供給され、前記受信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを入力部に備え、前記送信フィルタと同等の周波数特性を有するフィルタを出力部に備え、当該出力部からの出力を前記受信フィルタからの出力に対し供給して、前記送信フィルタの入力側から前記受信フィルタの出力側に漏洩する送信信号および受信帯域の熱雑音を所定量キャンセルするキャンセラとを備えることを特徴としている。
また本発明は、送信周波数と受信周波数はそれぞれ異なる帯域を使用して、送受信同時動作を行う移動通信端末であって、前記した移動通信端末用送受信モジュールのうちのいずれかを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、チューナブル対応のデュプレクサはTx−Rxセパレーションを問わず、複数の周波数Bandにおいて一般的なデュプレクサと同等以上のTx−Rx間アイソレーション特性を得ることができ、移動通信端末用送受信モジュール及びそれを用いた移動通信端末の基本性能を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施例における移動通信端末用送受信モジュールの構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施例におけるマッチング部と広帯域増幅器を示す回路図である。
【図３】第１の実施例におけるチューナブルフィルタとキャンセラの評価系を示す図である。
【図４】第１の実施例におけるチューナブルフィルタの特性を示す図である。
【図５】第１の実施例におけるチューナブルフィルタとキャンセラの特性を示す図である。
【図６Ａ】第１の実施例におけるノッチフィルタの構成の第１例を示す図である。
【図６Ｂ】第１の実施例におけるノッチフィルタの構成の第２例を示す図である。
【図７】第１の実施例におけるチューナブルフィルタとキャンセラとノッチフィルタの評価系を示す図である。
【図８】第１の実施例におけるチューナブルフィルタとキャンセラの特性を示す図である。
【図９】第１の実施例におけるチューナブルフィルタとキャンセラとノッチフィルタの特性を示す図である。
【図１０】第１の実施例におけるTx−Rxセパレーションが狭いBand17の特性を示す図である。
【図１１】第１の実施例におけるTx−Rxセパレーションが広いBand4の特性を示す図である。
【図１２】第１の実施例における移動通信端末の構成例を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施例における移動通信端末用送受信モジュールの構成例を示すブロック図である。
【図１４】第３の実施例における移動通信端末用送受信モジュールの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、第１の実施例における移動通信端末用送受信モジュールの構成例を示すブロック図である。本実施例の構成は、例えばWCDMA方式やLTE方式の移動通信端末用送受信モジュールを対象としているが、送信周波数と受信周波数にそれぞれ異なる帯域を割り当てて送受信同時動作する移動通信端末用送受信モジュールであれば、これに限定されるものではない。
チューナブルデュプレクサモジュール７は、チューナブルフィルタ３、キャンセラ８、ノッチフィルタ８７、ノッチフィルタ８６、制御部５で構成される。
【００１５】
まずチューナブルフィルタ３、キャンセラ８の構成について説明する。
チューナブルフィルタ３はアンテナ端子、Tx端子、Rx端子の３端子を備えており、Txフィルタ３２とRxフィルタ３１で構成される。Tx端子はTxフィルタ３２の入力端子に相当し、Rx端子はRxフィルタ３１の出力端子に相当し、アンテナ端子はTxフィルタ３２の出力端子およびRxフィルタ３１の入力端子に相当する。
キャンセラ８はRxフィルタ３１と同等の周波数特性を示すRxフィルタ８５、マッチング部８４、増幅器８３、マッチング部８２、Txフィルタ３２と同等の周波数特性を示すTxフィルタ８１で構成される。Rxフィルタ８５の入力端子はTxフィルタ３２の入力端子およびノッチフィルタ８７の出力端子と接続され、Txフィルタ８１の出力端子はRxフィルタ３１の出力端子およびノッチフィルタ８６の入力端子と接続される。
【００１６】
続いて送信信号と受信信号の流れを説明する。
RFIC６から出力される送信信号は、PA (Power Amplifier)６２に入力され、所定の信号レベルまで増幅された後、ノッチフィルタ８７を通過してチューナブルフィルタ３に入力される。チューナブルフィルタ３内のTxフィルタ３２では受信帯域熱雑音は抑圧され、送信信号は低損失で通過する。チューナブルフィルタ３より出力された送信信号はアンテナSW２を経由し、アンテナ１より外部へ放射される。
一方、受信信号はアンテナ１より入力され、アンテナSW２を経由してチューナブルフィルタ３に入力される。チューナブルフィルタ３内のRxフィルタ３１では、送信信号の漏れ込みは抑圧され、受信信号は低損失で通過する。チューナブルフィルタ３より出力された受信信号は、ノッチフィルタ８６とLNA(Low Noise Amplifier)６１を通過してRFIC６に入力される。
【００１７】
キャンセラ８では、PA出力信号と振幅が同じで位相が逆の信号を精度良く生成するため、マッチング部８４、増幅器８３、マッチング部８２により、広帯域に渡って利得が0dBとなる周波数特性を実現する。これにより、ノッチフィルタ８７を通過した送信信号を、キャンセラ８のRxフィルタ８５とチューナブルフィルタ３のTxフィルタ３２との双方に供給するための構成要素（例えばTx結合器）を不要としている。また、キャンセラ８のTxフィルタ８１の出力であるキャンセル信号と、チューナブルフィルタ３のRxフィルタ３１を通過した受信信号とを結合するための構成要素（例えばRx結合器）を不要としている。
図２は、第１の実施例におけるマッチング部と広帯域増幅器を示す回路図である。図２に示すように、増幅器８３はキャパシタ４０７と可変抵抗４０８で構成される帰還回路を備え、カスコード構成（例えばＭＯＳトランジスタ４１１とＭＯＳトランジスタ４１０を電圧方向に積む）となっている。入力整合をインダクタ４０３、インダクタ４１２、可変容量４０４およびマッチング部８４で行い、出力整合をインダクタ４０９、可変容量４１６およびマッチング部８２で行う。バイアス回路４１３およびバイアス回路４１４は、ＭＯＳトランジスタ４１１とＭＯＳトランジスタ４１０の製造ばらつき、電圧ばらつき、温度ばらつきによる変動に対応するため、バイアス電圧を調整する機能を備えている。
ＭＯＳトランジスタ４１１のゲートに大振幅信号が印加されることによる歪みの発生を防ぐため、送信帯域におけるインピーダンスが低くなるように、入力整合を調整すると良い。また利得が0dBであるということは一例であって、これに限定されるものではない。
【００１８】
先の図１において、制御部５はチューナブルデュプレクサモジュール７内にあり、制御に必要な情報をRFIC６とやりとりしているが、RFIC６内に備えても良い。
一般的なデュプレクサは受信側において送信信号を約50dBほど抑圧するため、非特許文献２に記載のレベルのOut of band blockingをアンテナ１で受信しても信号劣化に与える影響は小さい。また特許文献２に記載のチューナブルデュプレクサは、チューナブルフィルタ７、キャンセラ８および制御部５より構成されており、例えばTx−Rxセパレーションが45MHzの周波数Band8、190MHzの周波数Band1においてTx−Rxアイソレーション約50dBを達成している。
【００１９】
一方、Tx−Rxセパレーションが30MHzと狭いBand17、400MHzと広いBand4において上記構成でTx−Rxアイソレーション約50dBを達成することは困難である。
それはTx−Rxセパレーションが狭い場合にはチューナブルフィルタ３のTx−Rxアイソレーションの不足、広い場合にはキャンセラ８のキャンセル量の低下が発生するためである。
よってTx−Rxアイソレーションを向上するための手法が必要となる。これに関し以下に２つの手法について説明する。
１つ目の手法は、チューナブルフィルタ３を構成するTxフィルタ３２とRxフィルタ３１、キャンセラ８内のRxフィルタ８５とTxフィルタ８１の配置に関するものである。
【００２０】
キャンセラ８の初段のRxフィルタ８５ではRx帯とTx帯がそれぞれ通過域、減衰域となっており、減衰域のインピーダンスは通過域に対して高い。一方、チューナブルフィルタの構成要素であるTxフィルタ３２ではTx帯とRx帯がそれぞれ通過域、減衰域となっており、同じく減衰域のインピーダンスは通過域に対して高い。そのため、PA出力信号のうち、送信信号はキャンセラ８内へほとんど流入せず、受信帯域熱雑音は多くが流入する。よってチューナブルフィルタ３に入力される受信帯域熱雑音が低減するため、受信帯域のTx−Rxアイソレーションが改善する。
キャンセラ８の最終段のTxフィルタ８１ではTx帯とRx帯がそれぞれ通過域、減衰域となっており、減衰域のインピーダンスは通過域に対して高い。一方、チューナブルフィルタ３の構成要素であるRxフィルタ３１ではRx帯とTx帯がそれぞれ通過域、減衰域となっており、同じく減衰域のインピーダンスは通過域に対して高い。そのため、Rxフィルタ３１から出力されるPA出力信号の漏洩成分のうち、受信帯域熱雑音はキャンセラ８内へほとんど流入せず、送信信号は多くが流入する。よってノッチフィルタ８６に入力される送信信号が低減するため、送信帯域のTx−Rxアイソレーションが改善する。
【００２１】
送信帯域と受信帯域のTx−Rxアイソレーションの改善効果について図３、図４、図５を用いて説明する。
図３は、チューナブルフィルタ３とキャンセラ８の評価系であって、チューナブルフィルタ３のアンテナ端子は50Ωで終端されている。Tx端子はTxフィルタ３２の入力端子に相当し、キャンセラ８の初段のRxフィルタ８５と接続され、50Ωで終端されている。Rx端子はRxフィルタ３１の出力端子に相当し、キャンセラ８の最終段のTxフィルタ８１と接続され、50Ωで終端されている。
図４と図５は、送信帯域が704M〜716MHz(Ｂ１０１)、受信帯域が734M〜746MHz(Ｂ１０２)のBand17における、図３の評価系を用いて求められたシミュレーション結果を示す。
図４に、Txフィルタ３２の単体特性(Tx端子−アンテナ端子間、キャンセラ８は接続されていない)Ｂ１０５、Rxフィルタ３１の単体特性(アンテナ端子−Rx端子間、キャンセラ８は接続されていない)Ｂ１０６、チューナブルフィルタ３の単体のTx−Rxアイソレーション特性(Tx端子−Rx端子間、キャンセラ８は接続されていない)Ｂ１０７の３つを示す。
【００２２】
図５に、Txフィルタ３２の特性(Tx端子−アンテナ端子間、キャンセラ８は接続されているが、増幅器８３のバイアス電圧はOFF)Ｂ１１１、Rxフィルタ３１の特性(アンテナ端子−Rx端子間、キャンセラ８は接続されているが、増幅器８３のバイアス電圧はOFF)Ｂ１１２および、チューナブルフィルタ３とキャンセラ８の総合のTx−Rxアイソレーション特性(Tx端子−Rx端子間、キャンセラ８は接続されているが、増幅器８３のバイアス電圧はOFF)Ｂ１０８の３つを示す。
図４において、チューナブルフィルタ３単体のTx−Rxアイソレーション特性Ｂ１０７は送信帯域のチャネル帯域幅(WCDMA3.84MHz)Ｂ１０３では最大32.2dB(Ｂ１０９)、受信帯域のチャネル帯域幅(WCDMA3.84MHz)Ｂ１０４では最大32.8dB(Ｂ１１０)となる。
一方、図５において、チューナブルフィルタ３とキャンセラ８の総合のTx−Rxアイソレーション特性Ｂ１０８は送信帯域のチャネル帯域幅(WCDMA3.84MHz)Ｂ１０３では最大35.5dB(Ｂ１１３)、受信帯域のチャネル帯域幅(WCDMA3.84MHz)Ｂ１０４では最大34.5dB(Ｂ１１４)となる。従って図４と図５を比較すると、増幅器８３のバイアス電圧がOFFであるキャンセラ８を付加した段階で、送信帯域で約3dB、受信帯域で約2dBのTx−Rxアイソレーションの改善効果が得られることが分かる。ここでは、前記したようなキャンセラ８のRxフィルタ８５とTxフィルタ８１の、減衰域と通過域におけるインピーダンスの違いに起因する改善効果の一部が現れている。
但し、送信帯域における約3dB、受信帯域における約2dBのTx−Rxアイソレーションの改善効果は一例であって、これに限定されるものではない。
【００２３】
２つ目の手法は、ノッチフィルタ８７とノッチフィルタ８６の追加である。
図６Ａと図６Ｂは、ノッチフィルタの構成例を示す図である。
図６Ａに示すように送信側のノッチフィルタ８７は、入力端子と出力端子の間にインダクタ１００と可変容量１０１の並列共振回路として挿入されているため、通過域ではインピーダンスが小さく、減衰域ではインピーダンスが大きい。そのため通過域である送信帯域では損失が小さく、減衰域である受信帯域では損失が大きい。よってチューナブルフィルタ３に入力される受信帯域熱雑音が低減するため、受信帯域のTx−Rxアイソレーションが改善する。
【００２４】
同じく図６Ｂに示すように受信側のノッチフィルタ８６は、入力端子と出力端子に対してインダクタ１０２と可変容量１０３の直列共振回路として挿入されているため、通過域ではインピーダンスが大きく、減衰域ではインピーダンスが小さい。そのため通過域である受信帯域では損失が小さく、減衰域である送信帯域では損失が大きい。よってLNA６１に入力される送信帯域の漏洩成分が低減するため、送信帯域のTx−Rxアイソレーションが改善する。
但し、送信側のノッチフィルタ８７と受信側のノッチフィルタ８６の構成は一例であって、通過域と減衰域を可変する特性を有しているならば、これに限定されるものではない。
【００２５】
送信帯域と受信帯域のTx−Rxアイソレーションの改善効果について図７、図８、図９を用いて説明する。
図７は、チューナブルフィルタ３とキャンセラ８とノッチフィルタ８７とノッチフィルタ８６の評価系であって、チューナブルフィルタ３のアンテナ端子は50Ωで終端されている。チューナブルフィルタ３のTx端子はTxフィルタ３２の入力端子に相当し、キャンセラ８の初段のRxフィルタ８５およびノッチフィルタ８７と接続され、ノッチフィルタ８７の入力は50Ωで終端されている。一方、チューナブルフィルタ３のRx端子はRxフィルタ３１の出力端子に相当し、キャンセラ８の最終段のTxフィルタ８１およびノッチフィルタ８６と接続され、ノッチフィルタ８６の出力は50Ωで終端されている。
【００２６】
図８、図９は、送信帯域が1710M〜1755MHz(Ｂ１２１)、受信帯域が2110M〜2155MHz(Ｂ１２２)のBand4における図７の評価系を用いて求められたシミュレーション結果である。
図８に、Txフィルタ３２の特性(Tx側50Ω端子−アンテナ端子間、キャンセラ８は接続されているが、ノッチフィルタ８７は接続されていない)Ｂ１２５、Rxフィルタ３１の特性(アンテナ端子−Rx側50Ω端子間、キャンセラ８は接続されているが、ノッチフィルタ８６は接続されていない)Ｂ１２６、チューナブルフィルタ３・キャンセラ８の総合Tx−Rxアイソレーション特性(Tx側50Ω端子−Rx側50Ω端子間、ノッチフィルタ８７とノッチフィルタ８６は接続されておらず、キャンセラ８の増幅器８３のバイアス電圧はON)Ｂ１２７の３つの特性を示す。
図９に、Txフィルタ３２とノッチフィルタ８７の総合特性(Tx側50Ω端子−アンテナ端子間)Ｂ１３１、Rxフィルタ３１とノッチフィルタ８６の総合特性(アンテナ端子−Rx側50Ω端子)Ｂ１３２、チューナブルフィルタ３・キャンセラ８・ノッチフィルタ８７・ノッチフィルタ８６の総合Tx−Rxアイソレーション特性(Tx側50Ω端子−Rx側50Ω端子間、キャンセラ８の増幅器８３のバイアス電圧はON)Ｂ１２８の３つを示す。
【００２７】
図８において、チューナブルフィルタ３とキャンセラ８の総合Tx−Rxアイソレーション特性Ｂ１２７は、送信帯域のチャネル帯域幅(LTE20MHz)Ｂ１２３では51.7dB以上(Ｂ１２９)、受信帯域のチャネル帯域幅(LTE20MHz)Ｂ１２４では57.9dB以上(Ｂ１３０)となる。
一方、図９において、チューナブルフィルタ３・キャンセラ８・ノッチフィルタ８７・ノッチフィルタ８６の総合Tx−Rxアイソレーション特性Ｂ１２８は、送信帯域のチャネル帯域幅(LTE20MHz)Ｂ１２３では67.8dB以上(Ｂ１３３)、受信帯域のチャネル帯域幅(LTE20MHz)Ｂ１２４では68.6dB以上(Ｂ１３４)となる。従って図８と図９を比較すると、送信帯域で約16dB、受信帯域で約10dBのTx−Rxアイソレーションの改善効果が得られることが分かる。ここでは、ノッチフィルタ８６と８７を挿入したことによる、その減衰域と通過域におけるインピーダンスの違いに起因する改善効果の一部が現れている。
但し、送信帯域における約16dB、受信帯域における約10dBのTx−Rxアイソレーションの改善効果は一例であって、これに限定されるものではない。
以上２つの手法により、Tx−Rxアイソレーションの改善効果が得られることを確認した。
図１０に、Tx−Rxセパレーションが狭いBand17の特性を示す。
図１１に、Tx−Rxセパレーションが広いBand4の特性を示す。
【００２８】
図１０に示したBand17の特性において、Txフィルタ３２とノッチフィルタ８７の総合特性(Tx側50Ω端子−アンテナ端子間)Ｂ１４１、Rxフィルタ３１とノッチフィルタ８６の総合特性(アンテナ端子−Rx側50Ω端子)Ｂ１４２、チューナブルフィルタ３・キャンセラ８・ノッチフィルタ８７・ノッチフィルタ８６の総合Tx−Rxアイソレーション特性(Tx側50Ω端子−Rx側50Ω端子間、キャンセラ８の増幅器８３のバイアス電圧はON)Ｂ１４３の３つの特性を示す。
チューナブルフィルタ３・キャンセラ８・ノッチフィルタ８７・ノッチフィルタ８６の総合Tx−Rxアイソレーション特性Ｂ１４３は、送信帯域では60dB以上(Ｂ１４４)、受信帯域では52.3dB以上(Ｂ１４５)となり、一般的なデュプレクサの性能と同等以上の特性となる。チューナブルフィルタ３、キャンセラ８、ノッチフィルタ８７、ノッチフィルタ８６による送信帯域と受信帯域のTx−Rxアイソレーションの内訳として、送信帯域では、チューナブルフィルタ３は約35dB、キャンセラ８は約20dB、ノッチフィルタ８７は約5dB、受信帯域ではチューナブルフィルタ３は約35dB、キャンセラ８は約15dB、ノッチフィルタ８６は約3dBとなる。
Tx−Rxセパレーションが狭い場合、送信帯域と受信帯域では振幅差と位相差は小さい。このため、送信帯域と受信帯域の中央の周波数帯域でPA出力信号に対して同振幅・逆位相となるようにキャンセラ８のマッチング部８４、増幅器８３およびマッチング部８２の整合を調整すると、減衰量が大きくなる。一方、ノッチフィルタでは減衰量が大きくなると、通過損失も大きくなる。このため、いずれにおいても減衰量が小さくなるように素子定数を決めている。
【００２９】
図１１に示したBand4の特性において、Txフィルタ３２とノッチフィルタ８７の総合特性(Tx側50Ω端子−アンテナ端子間)Ｂ１５１、Rxフィルタ３１とノッチフィルタ８６の総合特性(アンテナ端子−Rx側50Ω端子)Ｂ１５２、チューナブルフィルタ３・キャンセラ８・ノッチフィルタ８７・ノッチフィルタ８６の総合Tx−Rxアイソレーション特性(Tx側50Ω端子−Rx側50Ω端子間、キャンセラ８の増幅器８３のバイアス電圧はON)Ｂ１５３の３つを示す。チューナブルフィルタ３・キャンセラ８・ノッチフィルタ８７・ノッチフィルタ８６の総合Tx−Rxアイソレーション特性Ｂ１５３は、送信帯域では67.8dB以上(Ｂ１５４)、受信帯域では68.6dB以上(Ｂ１５５)となり、一般的なデュプレクサの性能と同等以上の特性となる。
【００３０】
チューナブルフィルタ３、キャンセラ８、ノッチフィルタ８７、ノッチフィルタ８６による送信帯域と受信帯域のTx−Rxアイソレーションの内訳として、送信帯域ではチューナブルフィルタ３は約45dB、キャンセラは約7dB、ノッチフィルタは約16dB、受信帯域ではチューナブルフィルタ３は約45dB、キャンセラは約13dB、ノッチフィルタは約10dBとなる。
Tx−Rxセパレーションが広い場合、送信帯域と受信帯域では振幅差と位相差が大きい。このため、送信帯域と受信帯域の中央の周波数帯域でPA出力信号に対して同振幅・逆位相となるようにキャンセラ８のマッチング部８４、増幅器８３およびマッチング部８２の整合を調整すると、減衰量が小さくなる。一方、ノッチフィルタでは減衰量が大きくなっても、通過損失がほとんど増加しない。このため、いずれにおいても減衰量が大きくなるように素子定数を決めている。
【００３１】
但し、チューナブルフィルタ３のTx−Rxアイソレーション(Band17の送信帯域および受信帯域では約35dB、Band4の送信帯域および受信帯域では約45dB)、キャンセラ８のTx−Rxアイソレーション(Band17の送信帯域と受信帯域でそれぞれ約20dBと約15dB、Band4の送信帯域と受信帯域でそれぞれ約7dBと約13dB)、ノッチフィルタのTx−Rxアイソレーション(Band17の送信帯域と受信帯域でそれぞれ約5dBと約3dB、Band4の送信帯域と受信帯域でそれぞれ約16dBと約10dB)は一例であって、これに限定されるものではない。
【００３２】
図１２は、本実施例を移動通信端末に適用したブロック図を示す。マルチバンドの例としてBand1、4、7、17、5、8を受信する場合、700M〜900MHz帯のBand17、5、8をLow Band、1700M〜2600MHz帯のBand1、4、7をHigh Bandとして端末を構成する。
移動通信端末１９は、アンテナ１、アンテナSW２、チューナブルデュプレクサモジュール７００、チューナブルデュプレクサモジュール８００、RFIC６、LNA７０５、PA７０６、LNA８０５、PA８０６、制御部７０７、変復調部１４、CPU１５、メモリ１６、入力部１７、出力部１８より構成される。
例えばチューナブルデュプレクサモジュール７００をHigh Band対応、チューナブルデュプレクサモジュール８００をLow Band対応とすると良い。
【００３３】
チューナブルデュプレクサモジュール７００は、チューナブルフィルタ７０１、キャンセラ７０２、ノッチフィルタ７０３、ノッチフィルタ７０４で構成され、一方、チューナブルデュプレクサモジュール８００は、チューナブルフィルタ８０１、キャンセラ８０２、ノッチフィルタ８０３、ノッチフィルタ８０４で構成され、共に制御部７０７より制御される。
携帯電話では、周波数Band毎にTx−Rxセパレーションが異なり、前述したように例えばBand17では30MHzと狭く、Band4では400MHzと広い。本実施例を適用することにより、チューナブルデュプレクサモジュール７が対応する周波数Bandが拡大するため、移動通信端末用送受信モジュール及びそれを用いた移動通信端末の性能を向上させることができる。また本実施例を適用することにより、特許文献３に記載の送信側の結合器と受信側の結合器を削除できるため、部品点数の低減につながる。
【実施例２】
【００３４】
図１３は、第２の実施例における移動通信端末用送受信モジュールの構成例を示すブロック図である。チューナブルデュプレクサモジュール７は、チューナブルフィルタ３、キャンセラ８、バンドパスフィルタ８９、バンドパスフィルタ８８、制御部５で構成される。
チューナブルフィルタ３、キャンセラ８の構成は実施例１と同様であるため説明を省略する。また送信信号と受信信号の流れは実施例１と同様であるため説明を省略する。
チューナブルフィルタ３の帯域外減衰量が不足する場合、送信帯域のTx−Rxアイソレーションが一般的なデュプレクサと同等以上であっても、非特許文献２に記載のレベルのOut of band blockingをアンテナ１で受信することによって信号劣化が発生する。そこで送信側に少なくとも１つ以上のバンドパスフィルタ８９を、受信側に少なくとも１つ以上のバンドパスフィルタ８８を配置する。図１における送信側のノッチフィルタ８７は受信帯域の熱雑音を減衰させることに主な目的があるのに対して、図１３における送信側のバンドパスフィルタ８９は、受信帯域の熱雑音だけでなく、その他の帯域外妨害信号も減衰させることができる。
【００３５】
一方、図１における受信側のノッチフィルタ８６は送信帯域の漏洩成分を減衰させることに主な目的があるのに対して、図１３における受信側のバンドパスフィルタ８８は、送信帯域の漏洩成分だけでなく、Out of band blockingの周波数帯域およびその他の帯域外妨害信号も減衰させることができる。
バンドパスフィルタ８８とバンドパスフィルタ８９は、例えばインダクタと可変容量による直列共振回路として入力信号と出力信号に対して挿入される、あるいはインダクタと可変容量による並列共振回路として入力信号と出力信号の間に挿入されると良い。また対応するBand毎に通過域と減衰域を変化できる特性を有していると良い。
【実施例３】
【００３６】
図１４は、第３の実施例における移動通信端末用送受信モジュールの構成例を示すブロック図である。チューナブルデュプレクサモジュール７は、チューナブルフィルタ３、キャンセラ８、ノッチフィルタ８７、ノッチフィルタ８６、ノッチフィルタ９１、ノッチフィルタ９０、制御部５で構成される。即ち図１４の例では、PA６２の出力に二つのノッチフィルタ８７と９１を、LNA６１の入力に２つのノッチフィルタ８６と９０を備えている。
チューナブルフィルタ３、キャンセラ８の構成は実施例１と同様であるため説明を省略する。また送信信号と受信信号の流れは実施例１と同様であるため説明を省略する。
チューナブルフィルタ３において、Out of band blockingの周波数帯域の減衰量が不足する場合、送信帯域のTx−Rxアイソレーションが一般的なデュプレクサと同等以上であっても、非特許文献２に記載のレベルのOut of band blockingをアンテナ１で受信することによって信号劣化が発生する。そこで受信側に複数のノッチフィルタを配置する。例えばOut of band blockingの周波数帯域、送信帯域を減衰させるならば、２つのノッチフィルタを配置する。その他の帯域外妨害信号も減衰させる必要があるならば、３つのノッチフィルタを配置すると良い。
【００３７】
一方、送信側にも複数のノッチフィルタを配置する。例えば受信帯域とGPS帯域(1.5GHz)を減衰させるならば、２つのノッチフィルタを配置する。その他の帯域外妨害信号も減衰させる必要があるならば、３つのノッチフィルタを配置すると良い。
ノッチフィルタは、図６Ａに示すようなインダクタ１００と可変容量１０１の並列共振回路を直列に配置する、あるいは図６Ｂに示すようなインダクタ１０２と可変容量１０３の直列共振回路を並列に配置すると良い。
また対応するBand毎に減衰させる周波数帯域が変わるため、通過域と減衰域を変化できる特性を有していると良い。
【符号の説明】
【００３８】
１：アンテナ、２：アンテナSW、３，７０１，８０１：チューナブルフィルタ、３１，８５：Rxフィルタ、３２，８１：Txフィルタ、８，７０２，８０２：キャンセラ、８６，８７，７０３，７０４，８０３，８０４，９０，９１：ノッチフィルタ、８３：増幅器，８２，８４：マッチング部、５，７０７：制御部、６：RFIC、７，７００，８００：チューナブルデュプレクサモジュール、１４：変復調部、１５：CPU、１６：メモリ、１７：入力部、１８：出力部、１９：移動通信端末、６１，７０５，８０５：LNA、６２，７０６，８０６：PA、４０３，４０９，４１２：インダクタ、４０７：キャパシタ、４０４，４１６：可変キャパシタ、４０８：可変抵抗、４１３，４１４：バイアス回路、４１０，４１１：NMOSトランジスタ。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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