【課題を解決するための手段】
【0005】
本課題は、特許請求の範囲の請求項1に記載のHF回路によって解決される。従属請求項は、有利な態様を提示する。
【0006】
HF回路は、第1の送信ポートと、第1の受信ポートと、共通ポートと、第3のポートと、を含む。回路は、第1の送信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている送信フィルタと、第1の受信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている受信フィルタと、を備えた第1のデュプレクサを更に含む。回路は、第3のポートと共通ポートとの間で相互接続されている第3のフィルタを更に含む。これに加えて、回路は、第1のデュプレクサの共通ポートとHF回路の共通ポートとの間で相互接続されている第1の位相調整器を含む。これに対して並列に、HF回路は、第3のフィルタとHF回路の共通ポートとの間で相互接続されている第2の位相調整器を含む。その際、第3のフィルタは、バンドパスフィルタである。HF回路は、送信信号を信号フィルタ及び第3のフィルタを経由して又は受信信号を受信フィルタ及び第3のフィルタを経由して、同時に送るために設けられている。1つ、2つ、3つ、又はすべてのフィルタは、回路が更なる信号パスになお更なるフィルタを含む場合、その特性周波数に同調可能である。特性周波数には、通過帯域の中心周波数及びその帯域幅が含まれる。
【0007】
したがって、それぞれ1つのフィルタを備える実質的に3つの並列信号パス部分を含むHF回路が提供される。その際、デュプレクサの2つのフィルタは、第3のフィルタと同様に、バンドパスフィルタであってもよい。
【0008】
提供されたHF回路は、例えば、(2つ以上の周波数帯域の集積の)キャリアアグリゲーションの場合に実現されるように、様々な周波数帯域における同時運用を可能にする。その際、運用は、帯域間Rxキャリアアグリゲーション又は帯域間Txキャリアアグリゲーションの場合に特に可能である。
【0009】
その際、共通ポートは、接続部であり、その接続部を介してアンテナフィーダを経由して、1つ又は2つ以上のアンテナは、HF回路と相互接続できる。1つ又は2つ以上の送信ポートを経由して、送信信号は、トランシーバ回路によって受信できる。1つ又は2つ以上の受信ポートを経由して、受信信号は、トランシーバ回路に転送できる。
【0010】
第3のポートもまた、トランシーバ回路と相互接続できる。
【0011】
対応するHFフィルタを対応する信号パス部分と相互接続するために、例えば、2つ以上のHFスイッチを含む従来のHF回路とは異なり、提供されたHF回路は、キャリアアグリゲーションを比較的狭い間隔を有する周波数帯域の場合でもまた可能にする。キャリアアグリゲーションは、LB(低帯域:約650〜1000 MH7)とMB(中帯域:1700〜2200MHz)とでの、又はLBとHB(高帯域:実質的に>2500MHzの周波数)とでの、同時の複合伝送の場合にまだ比較的問題なく可能であるのに対して、提供されたHF回路は、LB+LB、MB+MB、又はMB+HBの組み合わせのキャリアアグリゲーションもまた可能にする。すなわち、LBでの若しくはMBでの2つの周波数帯域の、又はMBからとHBからと選択された複合周波数帯域の同時伝送は、良好な信号品質を伴って可能である。
【0012】
フィルタの数は、様々なLB−LB帯域ペア、又は場合によりHB−HB帯域ペアがサポートされているべき場合には低減されており、1つのフィルタ又は複数のフィルタの同調可能性によって、適応性は、更に高められている。
【0013】
特に、携帯通信周波数帯域1、2、3、4、5、7、8、12、17、19、20、21、26、又は28は、キャリアアグリゲーションに適している場合がある。その際、携帯通信帯域5、8、12、17、19、20、26、及び28は、LBに割り当てられている。携帯通信帯域1、2、3、4、21は、MBに割り当てられ、周波数帯域7は、HBに割り当てられている。
【0014】
その際、第1のデュプレクサの送信フィルタを経由して送信信号を送ることは、同時に更なる送信信号を第3のフィルタを経由して送りながら可能である。また、第1のデュプレクサの受信フィルタを経由して受信信号を送ることは、同時に別の周波数帯域の更なる受信信号を、その時対応して受信フィルタとして形成されている第3のフィルタを経由して送りながら可能である。デュプレクサは、いずれにしても第2のHF信号の同時伝送を反対方向で可能にするため、したがって、3つの異なるHF信号の伝送は、2つの異なる周波数帯域において可能である。
【0015】
周波数帯域として、3GPP(登録商標)に基づいてTx運用及びRx運用それぞれに対して設けられた範囲として携帯周波数帯域に統合されている個々の周波数範囲は、適している。
【0016】
その際、通常のHF回路における信号品質の上述の劣化は、回路素子の数が機能性の増加と共に必ずしも増加しないことによって回避される。なぜならば、同調可能なフィルタは、不変の特性周波数値の2つ以上のHFフィルタを原理的に代替できるからである。したがって、機能性の追加において絶え間ない小型化の傾向に応じることができる。ただしその際、同調可能な誘導性素子又は容量性素子、並びにそれに加えて制御回線及び制御素子のような、場合によってはよりコストをかけて製造されることとなるいくつかの回路素子が必要である。
【0017】
HFフィルタの他に又は同調可能なHFフィルタの代わりに、HF回路が複数の位相調整器を含む場合、少なくとも1つの位相調整器、又は2つの位相調整器、又はそれ以上の位相調整器もまた同調可能であることが可能である。その際、同調可能な位相調整器は、HF信号の位相を、例えば、周波数に応じて変化させ、かつ周波数依存性又は変化量が同調可能なHF回路である。
【0018】
HF回路が追加的に第2の送信ポート、第2の受信ポート、及び第2のデュプレクサを含むことが可能である。デュプレクサは、この場合もまた、送信フィルタ及び受信フィルタを有する。第2のデュプレクサの送信フィルタは、第2の送信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。第2のデュプレクサの受信フィルタは、第2の受信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。
【0019】
第2のデュプレクサと共通ポートとの間に、同様に同調可能であってもよい第3の位相調整器が相互接続されてもよい。
【0020】
したがって、5つの並列接続された信号パスを実質的に利用できるHF回路が提供される。信号パスのうち2つは、第1のデュプレクサによってカバーされる。
【0021】
第3の信号パス部分は、第3のフィルタによってカバーされ、2つの信号パス部分は、第2のデュプレクサによってカバーされる。
【0022】
両方のデュプレクサを経由して、送信信号及び受信信号はそれぞれ、同時又は交互に伝送できる。その際、第1のデュプレクサは、第1の周波数帯域をカバーでき、その一方で、第2のデュプレクサは、第2の周波数帯域をカバーできる。対応する周波数帯域は、LB、MB、又はHBから選択してもよい。第3のポートを経由してかつ第3のフィルタを経由して、キャリアアグリゲーションにより、同時運用は、第1のデュプレクサと共に又は第2のデュプレクサと共に可能である。対応して、第3のポートの送信信号周波数及び受信信号周波数はそれぞれ、同様にLB、MB、又はHBにあってもよい。
【0023】
HF回路が更なるポート、例えば、第6のポート、及びバンドパスフィルタとして形成された第6のフィルタを含むことが更に可能である。第6のフィルタは、第6のポートと共通ポートとの間で相互接続されている。
【0024】
したがって、2つのデュプレクサと相互接続されている4つのポートと、それぞれのフィルタを経由して共通ポートと相互接続されている更なる2つのポートと、を備えたHF回路が提供される。
【0025】
その際、第3のポート及び第3のフィルタを経由して、キャリアアグリゲーション伝送は、2つのデュプレクサのうち1つと共に実行できる。第6のポート及び第6のフィルタを経由して、時間的に交互に又は同時に、更なるキャリアアグリゲーション伝達は、それぞれ別のデュプレクサと共に実現できる。
【0026】
その際、第3のポートを経由してだけではなく第6のポートを経由してもまた、送信信号及び/又は受信信号は、伝送できる。
【0027】
第6のフィルタと共通ポートとの間で、位相調整器は、同様に相互接続されていてもよい。その際、位相調整器は、一定のインピーダンスのインピーダンス素子を含んでもよいか、又は同調可能であってもよく、その場合、回路素子は、例えば、調整可能なインピーダンスの容量性素子及び/又はインピーダンス素子を含んでもよい。
【0028】
HF回路が第1のフィルタ及び第2のフィルタを備えたダイプレクサを含むことが可能である。ダイプレクサの第1のフィルタは、第1のデュプレクサと一方では第3のフィルタとの間で、他方では共通ポートとの間で相互接続されている。ダイプレクサの第2のフィルタは、共通ポートと相互接続されている。第1のフィルタ及び第2のフィルタは、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタから選択されている。その際、ダイプレクサは、第1のデュプレクサと一方では第3のフィルタとの間で、他方では、例えば、第2のデュプレクサ及び第6のフィルタのような更なるフィルタとの間で、クロスオーバーとして機能できる。したがって、ダイプレクサの第2のフィルタは、第2のデュプレクサと一方では第6のフィルタとの間で、他方では共通ポートとの間で相互接続できる。
【0029】
言い換えると、ダイプレクサの第1のフィルタを経由して、第1のデュプレクサ及び第3のフィルタは、共通ポートと相互接続できる。ダイプレクサの第2のフィルタを経由して、第2のデュプレクサ及び第6のフィルタは、共通ポートと相互接続できる。
【0030】
その際、ダイプレクサの第1のフィルタは、ローパスフィルタであってもよく、その一方で、デュプレクサの第2のフィルタは、ハイパスフィルタであってもよい。
【0031】
その場合、第1のデュプレクサは、LB又はMBにおいて作動し、その一方で、第2のデュプレクサ及び第6のフィルタは、MB又はHBにおいて作動することが可能である。
【0032】
一方で第1のデュプレクサ又は両方のデュプレクサのフィルタが、また他方で(単数又は複数の)位相調整器が具体的に実装されている場合には、アンテナチューナを用いなくてもよい。その際、アンテナチューナは、例えば、アンテナインピーダンスがその周辺環境にある、例えば、手、頭などの物体によって変動させられるとき、アンテナインピーダンスの所望しない変動を補償する回路である。そのために適切なHFフィルタ及び/又は位相調整器を以下に提示する。
【0033】
それにもかかわらず、HF回路が1つ又は2つ以上のアンテナチューナを含むことが可能である。例えば、アンテナチューナは、ダイプレクサと共通ポートとの間で相互接続できる。その代わりに、第1のアンテナチューナを第1のデュプレクサと一方では第3のフィルタとの間で、他方ではダイプレクサの第1のフィルタとの間で相互接続することが可能である。第2のアンテナチューナは、第2のデュプレクサと一方では第6のフィルタとの間に、他方ではダイプレクサの第2のフィルタとの間で相互接続できる。
【0034】
その際、単一のアンテナチューナの場合のアンテナチューナ又は複数のアンテナチューナの場合の(複数の)アンテナチューナは、制御できるか又は調節できる。そのために、対応するアンテナチューナは、インピーダンスを決定するための対応して形成された部分回路を備えてもよく、インピーダンスは、インピーダンス整合ネットワーク内の容量性素子又は誘導性素子のように更なる部分回路として切り替え可能な又は変動調整可能なインピーダンス素子を介して調整できる。
【0035】
HF回路がそのために特別に設けられた専用アンテナチューナ上に備えられ、かつアンテナインピーダンスの変動の補償がHFフィルタによって直接行われる場合には、HFフィルタ内の対応する変動可能な又は切り替え可能なインピーダンス素子は、付随する制御信号又は調節信号によって設定できる。したがって、専用アンテナチューナは、必ずしも必要ではないが、任意選択的には可能である。
【0036】
アンテナチューナの可能な選択肢に類似して、1つ又は2つ以上のインピーダンス整合回路を1つ又は2つ以上のHFフィルタと対応するトランシーバ側のポートとの間に設けることもまた、任意選択的に可能である。なぜならば、例えば、受信増幅器の入力インピーダンス及び送信増幅器の出力インピーダンスでの対応する信号パス部分のインピーダンス整合は、有利に選択されたフィルタトポロジによって可能だからである。
【0037】
したがって、HF回路が3つのインピーダンス整合回路を備えることが可能である。第1のインピーダンス整合回路は、第1の送信ポートと第1のデュプレクサの送信フィルタとの間で実現できる。第2のインピーダンス整合回路は、第1の受信ポートと第1のデュプレクサの受信フィルタとの間で実現できる。第3のインピーダンス整合回路は、第3のポートと第3のフィルタとの間で実現できる。
【0038】
その際、インピーダンス整合回路のそれぞれは、一方では一定のインピーダンスのインピーダンス素子からなる回路又は同調可能なインピーダンス素子を備えた相互接続を含んでもよい。
【0039】
したがって、少なくとも1つのインピーダンス整合回路、又はすべてのインピーダンス整合回路、又はいくつかのインピーダンス整合回路が同調可能であることが可能である。
【0040】
HF回路の集積度は、HF回路が送信増幅器、受信増幅器、及び第3の増幅器を含むことによって、更に増大させることができる。その場合、送信増幅器は、第1の送信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。受信増幅器は、第1の受信ポートと共通ポートとの間で相互接続されている。第3の増幅器は、第3のポートと共通ポートとの間で相互接続されている。
【0041】
その際、HFフィルタは、好適には、フィルタの信号パス部分にある増幅器と共通ポートとの間に存在する。
【0042】
少なくとも1つの増幅器、複数の増幅器、又はすべての増幅器が同調可能であることが可能であり、すなわち、様々な周波数の信号は、加工できる。そのようにして、1つの同調可能な増幅器は、例えば、LB、MB、又はHBから選択された増幅器の周波数帯域用に特別に設けられている、例えば、2つ又は3つの増幅器を代替できる。
【0043】
対応する信号パス部分でのアンテナチューナ及び/又はインピーダンス整合回路の存在を不要にできる上述の有利なフィルタトポロジは、信号パス部分での直列容量性素子、容量性素子に並列接続された誘導性素子、及び対応する信号パスをアースと相互接続する並列パスを含む。
【0044】
したがって、そのフィルタトポロジが1つの並列誘導性素子、3つの直列容量性素子、及び4つの並列パスを備えたフィルタを、HF回路が含むことが可能である。その際、4つの並列パスはいずれも、容量性素子及び誘導性素子を備えた並列回路を有する。
【0045】
そのようなフィルタが4つ又は5つの直列容量性素子をもまた含むことが可能である。その際、第4の直列容量性素子は、入力側で信号パスに配置されてもよく、その際、第5の直列容量性素子は、出力側で信号パスに配置されてもよい。その場合、3つの直列容量性素子は、第4及び第5の直列容量性素子間で直列に相互接続されている。
【0046】
アンテナチューナ及び/又はインピーダンス整合回路を不要にする場合に、HFフィルタをサポートできる有利な位相調整器は、直列容量性素子と、それぞれ1つの誘導性素子を備えた2つの並列パスと、両方の並列パスをアースに相互接続する容量性素子と、を含むことができる。
【0047】
それに対応して、HF回路が少なくとも1つのそのような位相調整器又は複数のそのような位相調整器を含むことが可能である。HF回路のすべての位相調整器がそのような回路トポロジを備えることもまた可能である。
【0048】
HFフィルタ及び/又は位相調整器が周波数に応じて同調可能であるためには、かつそれによりアンテナチューナ及び/又はインピーダンス整合回路を不要にできるためには、フィルタ及び/又は位相調整器が同調可能なインピーダンス素子を含むとき、好適である。その際、同調可能なインピーダンス素子は、同調可能な誘導性素子及び特に同調可能な容量性素子であってもよい。フィルタトポロジ又は位相調整器のトポロジのすべてのインピーダンス素子が同調可能であることは、必要ではない。しかし、より多くのインピーダンス素子が同調可能になるほど、同調時の自由度の数は、より多くなる。実際にそれにより一方では、回路複雑度は、大量の制御回線によって増大し、また他方では、対応する制御アルゴリズム及び/又は調節アルゴリズムの複雑性は、増大する。それにもかかわらず、全体的な回路複雑度は、多数の異なるフィルタ、チューナ、インピーダンス整合回路、ダイプレクサフィルタ、及びHFスイッチを備えたHF回路と比較して低減されている。
【0049】
確かに、発明者の努力の範囲内で、上述のフィルタトポロジ及び位相調整器トポロジが既に良好な固有の同調可能性を有することができ、かつ同調可能な回路素子の総数を比較的少なくできることが示された。そのようにして、良好な同調可能性を幅広い周波数範囲で可能にするために、並列パスでの容量性素子のうち2つ又は3つのみ及び信号パス部分での1つ又は2つの容量性素子のみで十分であることが可能である。
【0050】
上述のHF回路のうち1つが、回路のすべての回路素子が1つの構成素子に集積化されている方法で、HFモジュールに集積化されていることが可能である。
【0051】
そのようにして、すべてのフィルタを単一の構成素子に集積化することが可能である。この構成素子への位相調整器の集積化は、同様に可能である。場合により利用可能なアンテナチューナ及び/又はインピーダンス整合回路又はアンテナチューナの少なくともインピーダンス整合ネットワークもまた、構成素子に集積化できる。集積度の更なる増加及びそれによる小型化された構成素子は、送信増幅器又は受信増幅器のような追加的な増幅素子が構成素子に集積化されているときに得ることができる。
【0052】
その際、モジュールは、1つ又は2つ以上の基板と、1つ又は2つ以上の絶縁性層と、それらの間に配置された金属被膜化層と、を備えたキャリア基板を含んでもよい。特に、半導体基板を多層基板に一体化することが可能である。
【0053】
特に、以下の周波数帯域ペアを一緒に使用できる。
LB及びLB:5及び12、5及び17。
LB及びMB:3及び5、1及び5、3及び20、1及び19、3及び8、4及び12、4及び17、3及び26、3及び19、19及び21。
MB及びMB:1及び21、2及び4。
MB及びHB:1及び7、3及び7、4及び7。
LB及びHB:7及び20、7及び28、5及び7。
【0054】
アンテナがより広い帯域で作動可能になるにつれて、アンテナは、携帯通信機器においてより容易に利用できる。しかし、アンテナの帯域幅は、通常はアンテナが小型化するにつれて狭くなるため、妥協点は、可能な限り広い帯域幅かつ小さな組立サイズから見出す必要がある。トランシーバから見たアンテナインピーダンスを変更するという、上述したフィルタトポロジ及び位相調整器トポロジのそれぞれの性能は、妥協点を回避することを可能にする。小型に構成されかつ狭い帯域で作動するアンテナだけで、フィルタによってそれ自体行うことができる対応するインピーダンス修正によって、常に良好な信号伝送が可能であるように運用できる。
【0055】
したがって、HF回路を約25〜30MHzの帯域幅を有するアンテナと接続することが可能である。25〜30MHzの帯域幅を有するアンテナは、例えば、追加の受信パス用のアンテナとして適している。
【0056】
以下にHF回路の原理的構成、その作動方法の主な特徴、及び一般的ではあるが制限しない実施例を概略図を参照して詳細に説明する。