(57)【要約】【課題】送信側回路と受信側回路との間のアイソレーションを向上させる。【解決手段】高周波送信信号を送信するとともに高周波受信信号を受信するアンテナ１０と、変調信号を高周波送信信号に変換する第１変換部３０、及び高周波受信信号を復調信号に変換する第２変換部６０との間に接続される送受信回路は、アンテナ１０を介して受信される高周波受信信号を通過させる第１フィルタ２１と、アンテナ１０を介して送信される高周波送信信号を通過させる第２フィルタ２２と、第１フィルタ２１と第１変換部３０との間に設けられており、高周波受信信号に対応する第１周波数帯に含まれる信号を通過させる第３フィルタ２３と、第２フィルタ２２と第２変換部６０との間に設けられており、高周波送信信号に対応する第２周波数帯に含まれる信号を通過させる第４フィルタ２４と、を備える。【選択図】図１
2016105545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波送信信号を送信するとともに高周波受信信号を受信するアンテナと、変調信号を前記高周波送信信号に変換する第１変換部、及び前記高周波受信信号を復調信号に変換する第２変換部との間に接続される送受信回路であって、
前記アンテナを介して受信される高周波受信信号を通過させる第１フィルタと、
前記アンテナを介して送信される高周波送信信号を通過させる第２フィルタと、
前記第１フィルタと前記第１変換部との間に設けられており、前記高周波受信信号に対応する第１周波数帯に含まれる信号を通過させる第３フィルタと、
前記第２フィルタと前記第２変換部との間に設けられており、前記高周波送信信号に対応する第２周波数帯に含まれる信号を通過させる第４フィルタと、
を備える送受信回路。
【請求項２】
前記第３フィルタと前記第１変換部との間は、所定の第１インピーダンスで接続されており、
前記第３フィルタと前記第１フィルタとの間は、前記第１インピーダンスと異なるインピーダンスで接続されており、
前記第４フィルタと前記第２変換部との間は、前記第１インピーダンスで接続されており、
前記第４フィルタと前記第２フィルタとの間は、前記第１インピーダンスと異なるインピーダンスで接続されている、
請求項１に記載の送受信回路。
【請求項３】
前記アンテナと前記第１フィルタ及び前記第２フィルタとの間は、前記第１インピーダンスで接続されている、
請求項２に記載の送受信回路。
【請求項４】
前記第３フィルタは、前記第１フィルタと前記第１変換部との間に直列に設けられており、前記高周波受信信号に対応する前記第１周波数帯に含まれる信号を前記第１変換部に通過させ、
前記第４フィルタは、前記第２フィルタと前記第２変換部との間に直列に設けられており、前記高周波送信信号に対応する前記第２周波数帯に含まれる信号を前記第２変換部に通過させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の送受信回路。
【請求項５】
前記第３フィルタは、前記第１フィルタとグランドとの間に設けられており、前記高周波受信信号に対応する周波数帯以外の前記第１周波数帯の信号をグランドに通過させ、
前記第４フィルタは、前記第２フィルタとグランドとの間に設けられており、前記高周波送信信号に対応する周波数帯以外の前記第２周波数帯の信号をグランドに通過させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の送受信回路。
【請求項６】
前記第１フィルタ、前記第２フィルタ、前記第３フィルタ、及び前記第４フィルタが、同一の圧電基板に形成された弾性表面波フィルタである、
請求項１から５のいずれか１項に記載の送受信回路。
【請求項７】
高周波送信信号を送信するとともに高周波受信信号を受信するアンテナと、
前記高周波受信信号を通過させる第１フィルタと、
前記高周波送信信号を通過させる第２フィルタと、
前記高周波受信信号を復調信号に変換する第１変換部と、
変調信号を前記高周波送信信号に変換する第２変換部と、
前記第１フィルタと前記第１変換部との間に設けられており、第１周波数帯に含まれる信号を通過させる第３フィルタと、
前記第２フィルタと前記第２変換部との間に設けられており、前記第１周波数帯と異なる第２周波数帯の信号を通過させる第４フィルタと、
を備える通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を送受信する送受信回路及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一のアンテナを用いて、高周波信号を送信するとともに高周波信号を受信することができる無線通信装置が知られている。このような無線通信装置においては、送信側回路において生成された送信用の高周波信号（以下、「高周波送信信号」という）が、アンテナを介して受信した高周波信号（以下、「高周波受信信号」という）を復調する受信回路に回り込むことを防ぐために、アンテナと送信側回路及び受信側回路との間に、デュプレクサが設けられている。特許文献１には、高周波送信信号を通過させることができる送信用フィルタ、及び高周波受信信号を通過させることができる受信用フィルタを有するデュプレクサが開示されている。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載されている従来のデュプレクサ２００の構成を示す図である。デュプレクサ２００は、アンテナ１００と、送信側フィルタ１１０と、移相器１２０と、受信側フィルタ１３０とを有する。送信側回路により生成された送信信号は、送信側フィルタ１１０において送信側周波数帯域に含まれない信号がフィルタリングされ、アンテナ１００からは、送信側周波数帯域に含まれる信号が選択的にアンテナ１００から送信される。
【０００４】
また、アンテナ１００から受信した高周波信号は、移相器１２０において位相が変化された後に、受信側周波数帯域に含まれない信号が受信側フィルタ１３０においてフィルタリングされ、受信側周波数帯域に含まれる信号が選択的に受信側回路に供給される。このようにすることで、送信信号が受信側回路に回り込むことを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２３０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、無線通信装置の小型化の進展に伴い、デュプレクサの小型化の要求が高まっている。その結果、送信側フィルタと受信側フィルタとが近接して実装されるようになってきた。送信側フィルタ及び受信側フィルタが、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）チップに設けられている場合、誘電率が高いＳＡＷチップ内部でのカップリングにより送信側と受信側との間のアイソレーションが悪化してしまい、送信信号の一部が受信側に回り込むという問題が生じてしまう。したがって、送信側フィルタと受信側フィルタとが近接した場合であっても、送信信号が受信側回路に回り込まないようにすることが求められている。
【０００７】
また、特許文献１に記載された構成のように移相器を設けることにより、送信側と受信側との間のアイソレーションを改善することはできる。しかしながら、移相器を設けることにより回路規模が増大するという問題があった。また、移相器における位相の変化量は周波数によって異なるので、周波数によっては、一部の周波数の信号が送受信間で影響を与え合うという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、送信側回路と受信側回路との間のアイソレーションを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様においては、高周波送信信号を送信するとともに高周波受信信号を受信するアンテナと、変調信号を前記高周波送信信号に変換する第１変換部、及び前記高周波受信信号を復調信号に変換する第２変換部との間に接続される送受信回路であって、前記アンテナを介して受信される高周波受信信号を通過させる第１フィルタと、前記アンテナを介して送信される高周波送信信号を通過させる第２フィルタと、前記第１フィルタと前記第１変換部との間に設けられており、前記高周波受信信号に対応する第１周波数帯に含まれる信号を通過させる第３フィルタと、前記第２フィルタと前記第２変換部との間に設けられており、前記高周波送信信号に対応する第２周波数帯に含まれる信号を通過させる第４フィルタと、を備える送受信回路を提供する。
【００１０】
前記第３フィルタと前記第１変換部との間は、所定の第１インピーダンスで接続されており、前記第３フィルタと前記第１フィルタとの間は、前記第１インピーダンスと異なるインピーダンスで接続されており、前記第４フィルタと前記第２変換部との間は、前記第１インピーダンスで接続されており、前記第４フィルタと前記第２フィルタとの間は、前記第１インピーダンスと異なるインピーダンスで接続されていてもよい。
【００１１】
前記アンテナと前記第１フィルタ及び前記第２フィルタとの間は、前記第１インピーダンスで接続されていてもよい。第１インピーダンスは、例えば５０Ωである。
【００１２】
前記第３フィルタは、前記第１フィルタと前記第１変換部との間に直列に設けられており、前記高周波受信信号に割り当てられた前記第１周波数帯に含まれる信号を前記第１変換部に通過させ、前記第４フィルタは、前記第２フィルタと前記第２変換部との間に直列に設けられており、前記高周波送信信号に割り当てられた前記第２周波数帯に含まれる信号を前記第２変換部に通過させてもよい。
【００１３】
また、前記第３フィルタは、前記第１フィルタとグランドとの間に設けられており、前記高周波受信信号に割り当てられた周波数帯以外の前記第１周波数帯の信号をグランドに通過させ、前記第４フィルタは、前記第２フィルタとグランドとの間に設けられており、前記高周波送信信号に割り当てられた周波数帯以外の前記第２周波数帯の信号をグランドに通過させてもよい。
【００１４】
前記第１フィルタ、前記第２フィルタ、前記第３フィルタ、及び前記第４フィルタが、同一の圧電基板に形成された弾性表面波フィルタであってもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様においては、高周波送信信号を送信するとともに高周波受信信号を受信するアンテナと、前記高周波受信信号を通過させる第１フィルタと、前記高周波送信信号を通過させる第２フィルタと、前記高周波受信信号を復調信号に変換する第１変換部と、変調信号を前記高周波送信信号に変換する第２変換部と、前記第１フィルタと前記第１変換部との間に設けられており、前記高周波受信信号に対応する第１周波数帯に含まれる信号を通過させる第３フィルタと、前記第２フィルタと前記第２変換部との間に設けられており、前記高周波送信信号に対応する第２周波数帯の信号を通過させる第４フィルタと、を備える通信装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、送信側回路と受信側回路との間のアイソレーションが向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る通信装置１の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る通信装置２の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る通信装置３の構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態に係る通信装置４の構成を示す図である。
【図５】従来のデュプレクサ２００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る通信装置１の構成を示す図である。通信装置１は、アンテナ１０と、送受信回路１１と、第１変換部３０と、復調器４０と、変調器５０と、第２変換部６０と、ＴＣＸＯ７０とを有する。
【００１９】
アンテナ１０は、外部から到来する高周波受信信号を受信するとともに、通信装置１が外部に送信する高周波送信信号を放射する。高周波受信信号は、第１周波数帯に割り当てられており、高周波送信信号は、第１周波数帯と異なる第２周波数帯に割り当てられている。
【００２０】
送受信回路１１は、第１フィルタ２１及び第２フィルタ２２を有するデュプレクサ２０と、第３フィルタ２３と、第４フィルタ２４とを有する。デュプレクサ２０は、第１インピーダンス（例えば５０Ω）でマッチングされた状態でアンテナ１０と接続されている。
【００２１】
第１フィルタ２１は、高周波受信信号に対応し、高周波受信信号の伝送に用いられる第１周波数帯域に含まれる信号を通過させるバンドパスフィルタである。第２フィルタ２２は、高周波送信信号に対応し、高周波送信信号の伝送に用いられる第２周波数帯域に含まれる信号を通過させるバンドパスフィルタである。第１フィルタ２１及び第２フィルタ２２は、例えば、圧電基板に形成された櫛形状パターンにより構成されるＳＡＷフィルタである。第１フィルタ２１及び第２フィルタ２２は、同一の圧電基板上に形成されていてもよい。
【００２２】
第３フィルタ２３は、第１フィルタ２１と第１変換部３０との間に設けられており、デュプレクサ２０から出力される高周波受信信号に対応する第１周波数帯に含まれる信号を通過させるバンドパスフィルタである。第３フィルタ２３は、高周波送信信号の伝送に用いられる第２周波数帯の信号を通過させないので、受信側回路の第１変換部３０が、高周波送信信号から受ける影響を抑制することができる。
【００２３】
第３フィルタ２３は、第１インピーダンス（例えば５０Ω）でマッチングされた状態で第１変換部３０と接続されている。他方で、第３フィルタ２３は、第１インピーダンスと異なる第２インピーダンスでマッチングされた状態で第１フィルタ２１と接続されている。第２インピーダンスは、電力損失が所定量以下に抑えられるように任意のインピーダンスに設定することができる。
【００２４】
第４フィルタ２４は、第２フィルタ２２と第２変換部６０との間に設けられており、第２変換部６０から出力される高周波送信信号に対応する第２周波数帯に含まれる信号を通過させるバンドパスフィルタである。第４フィルタ２４は、高周波受信信号の伝送に用いられる第１周波数帯の信号を通過させないので、送信側回路の第２変換部６０が、高周波受信信号から受ける影響を抑制することができる。
【００２５】
第４フィルタ２４は、第１インピーダンス（例えば５０Ω）でマッチングされた状態で第２変換部６０と接続されている。他方で、第４フィルタ２４は、第１インピーダンスと異なる第３インピーダンスでマッチングされた状態で第２フィルタ２２と接続されている。第３インピーダンスは、電力損失が所定量以下に抑えられるように任意のインピーダンスに設定することができる。
【００２６】
第１変換部３０は、アンテナ１０が受信した高周波受信信号を復調信号に変換する。第１変換部３０は、アンテナ１０が受信した高周波受信信号を受けて、高周波受信信号の周波数を中間周波数（ＩＦ）に変換してから復調器４０へと出力する。
【００２７】
第１変換部３０は、ローノイズアンプ３１と、フィルタ３２と、フィルタ３３と、ミキサ３４と、フィルタ３５とを有する。ローノイズアンプ３１は、高周波受信信号を増幅するローノイズアンプである。フィルタ３２は、ローノイズアンプ３１から出力された信号に含まれる不要な周波数成分を除去するフィルタである。フィルタ３３は、温度補償水晶発振器であるＴＣＸＯ７０から出力される信号に含まれる不要な周波数成分を除去するフィルタである。
【００２８】
ミキサ３４は、フィルタ３２から入力される信号と、フィルタ３３から入力される信号とをミキシングすることにより、フィルタ３２から入力される信号の周波数を中間周波数に変換する混合器である。フィルタ３５は、ミキサ３４から出力される中間周波数の信号に含まれる不要な周波数成分を除去するフィルタである。
復調器４０は、フィルタ３５から出力される中間周波数の信号を復調し、後段の回路に提供する。
【００２９】
変調器５０は、外部に送信する信号に基づいて変調信号を生成して、第２変換部６０に提供する。
第２変換部６０は、変調器５０が生成した変調信号を高周波送信信号に変換する。第２変換部６０は、中間周波数の変調信号を、高周波送信信号の周波数に変換してからデュプレクサ２０へと出力する。
【００３０】
第２変換部６０は、ミキサ６１と、フィルタ６２と、パワーアンプ６３とを有する。ミキサ６１は、変調器５０から入力された変調信号と、ＴＣＸＯ７０が出力する高周波信号とをミキシングすることにより、中間周波数を高周波送信信号の周波数に変換する混合器である。フィルタ６２は、ミキサ６１が出力する信号に含まれる不要な周波数成分を除去するフィルタである。パワーアンプ６３は、フィルタ６２から出力される信号を増幅するパワーアンプである。
【００３１】
以上のように、通信装置１が、デュプレクサ２０と第１変換部３０及び第２変換部６０との間に、第３フィルタ２３及び第４フィルタ２４を有することにより、送受信間の干渉が抑制され、送信側回路と受信側回路との間のアイソレーションを改善することができる。第３フィルタ２３における通過帯域以外の周波数帯域の信号の減衰量、及び第４フィルタ２４における通過帯域以外の周波数帯域の信号の減衰量は、例えば２０〜３０ｄＢである。この場合、通信装置１が、第３フィルタ２３及び第４フィルタ２４を有していない状態においてデュプレクサ２０によるアイソレーションレベルが例えば５０ｄＢであるならば、通信装置１が第３フィルタ２３及び第４フィルタ２４を有することにより、アイソレーションレベルは、７０〜８０ｄＢに改善する。第３フィルタ２３における高周波送信信号の減衰、及び第４フィルタ２４における高周波送信信号の減衰をできるだけ抑制するために、第３フィルタ２３及び第４フィルタ２４における通過帯域の信号の減衰量は、２ｄＢ以下とすることが好ましい。
【００３２】
なお、第４フィルタ２４には、パワーアンプ６３により増幅された高周波送信信号が入力される。したがって、第４フィルタ２４の耐電力性能は、フィルタ６２の耐電力性能より高いことが好ましい。
【００３３】
［第１の実施形態における効果］
以上説明したように、第１の実施形態に係る通信装置１は、デュプレクサ２０と第１変換部３０との間に、高周波受信信号に対応する第１周波数帯の信号を通過させ、第１周波数帯以外の信号を減衰させる第３フィルタ２３を有する。また、通信装置１は、デュプレクサ２０と第２変換部６０との間に、高周波送信信号に対応する第２周波数帯の信号を通過させ、第２周波数帯以外の信号を減衰させる第４フィルタ２４を有する。通信装置１がこのような構成を有することにより、デュプレクサ２０が有する第１フィルタ２１と第２フィルタ２２とが近接して設けられている場合でも、送信側と受信側との間のアイソレーションを十分に確保することができる。
【００３４】
また、デュプレクサ２０は、第３フィルタ２３と接続される第１フィルタ２１のポートのインピーダンス、及び第４フィルタ２４と接続される第２フィルタ２２のポートのインピーダンスが５０Ωに制限されず、任意のインピーダンスに設定することができる。したがって、設計の自由度が向上し、アンテナ１０と第１変換部３０との間、及びアンテナ１０と第２変換部６０との間における電力損失が大きくならないように設計しやすくなる。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態に係る通信装置２の構成を示す図である。通信装置２は、第１の実施形態における送受信回路１１の代わりに送受信回路１２を有する。通信装置２においては、デュプレクサ２０とローノイズアンプ３１とが直結されており、通信装置１における第３フィルタ２３の代わりに、デュプレクサ２０の第１変換部３０の側とグランドとの間に第３フィルタ２５が設けられている点で、第１の実施形態に係る通信装置１と異なる。また、通信装置２においては、デュプレクサ２０とパワーアンプ６３とが直結されており、通信装置１における第３フィルタ２３の代わりに、デュプレクサ２０の第２変換部６０の側とグランドとの間に第４フィルタ２６が設けられている点で、第１の実施形態に係る通信装置１と異なる。
【００３６】
第３フィルタ２５は、デュプレクサ２０から出力される高周波受信信号に割り当てられた周波数帯以外の第１周波数帯の信号をグランドに通過させる。本実施形態における第１周波数帯は、第１の実施形態における第１周波数帯と異なる周波数帯であり、第３フィルタ２５は、デュプレクサ２０から出力される高周波数受信信号に含まれているノイズ成分（例えば、高周波送信信号が回り込んできた成分）をグランドに逃がす。このようにすることで、ローノイズアンプ３１に、不要な周波数成分の信号が入力されることが抑制される。
【００３７】
第４フィルタ２６は、パワーアンプ６３から出力される高周波送信信号に割り当てられた周波数帯以外の第２周波数帯の信号をグランドに通過させる。本実施形態における第２周波数帯は、第１の実施形態における第２周波数帯と異なる周波数帯であり、第４フィルタ２６は、パワーアンプ６３から出力される高周波数送信信号に含まれているノイズ成分（例えば、高周波送信信号が回り込んできた成分）をグランドに逃がす。このようにすることで、デュプレクサ２０に、不要な周波数成分の信号が入力されることが抑制される。
【００３８】
［第２の実施形態における効果］
以上説明したように、第２の実施形態に係る通信装置２は、デュプレクサ２０と第１変換部３０との間に、高周波受信信号に割り当てられた周波数帯以外の第１周波数帯の信号をグランドに通過させ、高周波受信信号に割り当てられた周波数帯の信号をグランドに通過させない第３フィルタ２５を有する。また、通信装置１は、デュプレクサ２０と第２変換部６０との間に、高周波送信信号に割り当てられた周波数帯以外の第２周波数帯の信号をグランドに通過させ、高周波送信信号に割り当てられた周波数帯の信号をグランドに通過させない第４フィルタ２６を有する。
【００３９】
通信装置２がこのような構成を有することにより、高周波送信信号が第１変換部３０に回り込んだり、高周波受信信号が第２変換部６０に回り込んだりすることを防止でき、デュプレクサ２０が有する第１フィルタ２１と第２フィルタ２２とが近接して設けられている場合でも、送信側と受信側との間のアイソレーションを十分に確保することができる。
【００４０】
＜第３の実施形態＞
図３は、第３の実施形態に係る通信装置３の構成を示す図である。通信装置３は、第１の実施形態における送受信回路１１の代わりに送受信回路１３を有する点で、第１の実施形態に係る通信装置１と異なる。第１の実施形態においては、第３フィルタ２３及び第４フィルタ２４がデュプレクサ２０に接続されているものとして説明したが、通信装置３においては、送受信回路１３がデュプレクサとして機能する。第１フィルタ２１、第２フィルタ２２、第３フィルタ２３及び第４フィルタ２４は、同一の圧電基板上に形成された弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）であってもよい。
【００４１】
＜第４の実施形態＞
図４は、第４の実施形態に係る通信装置４の構成を示す図である。通信装置４は、第２の実施形態における送受信回路１２の代わりに送受信回路１４を有する点で、第２の実施形態に係る通信装置２と異なる。第２の実施形態においては、第３フィルタ２５及び第４フィルタ２６がデュプレクサ２０に接続されているものとして説明したが、通信装置４においては、送受信回路１４がデュプレクサとして機能する。第１フィルタ２１、第２フィルタ２２、第３フィルタ２５及び第４フィルタ２６は、同一の圧電基板上に形成された弾性表面波フィルタであってもよい。
【００４２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４３】
１、２、３、４  通信装置
１０  アンテナ
１１、１２、１３、１４  送受信回路
２０  デュプレクサ
２１  第１フィルタ
２２  第２フィルタ
２３、２５  第３フィルタ
２４、２６  第４フィルタ
３０  第１変換部
３１  ローノイズアンプ
３２、３３  フィルタ
３４  ミキサ
３５  フィルタ
４０  復調器
５０  変調器
６０  第２変換部
６１  ミキサ
６２  フィルタ
６３  パワーアンプ
７０  ＴＣＸＯ
１００  アンテナ
１１０  送信側フィルタ
１２０  移相器
１３０  受信側フィルタ
２００  デュプレクサ
【図１】
2016105545.tif 000003
【図２】
2016105545.tif 000004
【図３】
2016105545.tif 000005
【図４】
2016105545.tif 000006
【図５】
2016105545.tif 000007