WO2015186579A1

WO2015186579A1 - アッテネータおよび高周波回路

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Publication number: WO2015186579A1
Application number: PCT/JP2015/065181
Authority: WO
Inventors: 堀田篤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: US20170063343A1; US10277200B2

Abstract

アッテネータ（１０）は、第１高周波信号入出力端子（Ｐｏｒｔ１）および第２高周波信号入出力端子（Ｐｏｒｔ２）、スイッチ回路（１１）、複数の抵抗器（２０１，２０２）、および、可変キャパシタ（２１０）を備える。複数の抵抗器（２０１，２０２）は、第１高周波信号入出力端子（Ｐｏｒｔ１）に対してそれぞれが並列に接続されている。スイッチ回路（１１）は、抵抗器（２０１，２０２）毎に個別に接続された複数の被選択端子（Ｐｐ１，Ｐｐ２）、および、該複数の被選択端子（Ｐｐ１，Ｐｐ２）が選択的に接続され、第２高周波信号入出力端子（Ｐｏｒｔ２）に接続された共通端子（Ｐｃ）を備える。可変キャパシタ（２１０）は、抵抗器（２０２）に対して直列接続され、ダイオード構造を備えない構造からなる。

Description

アッテネータおよび高周波回路

　本発明は、高周波信号を減衰させるアッテネータ、特に減衰量を調整することが可能なアッテネータ、および、当該アッテネータを備えた高周波回路に関する。

　従来、一般的な可変アッテネータとして、非特許文献１に記載のように、９０°ハイブリッド回路とＰＩＮダイオードを用いたものがある。

　非特許文献１に記載の可変アッテネータは、９０°ハイブリッド回路の高周波信号の入力用端子および高周波信号の出力用端子とは異なる２つの端子とグランドとの間にＰＩＮダイオードを接続している。非特許文献１に記載の可変アッテネータは、各ＰＩＮダイオードに印加する電圧を調整することによって、ＰＩＮダイオードの抵抗成分を可変させている。このＰＩＮダイオードの抵抗成分の変化によって、高周波信号の減衰量を変化させている。

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｏｔｅｓ／Ｄｅｓｉｇｎ　ｗｉｔｈ　ＰＩＮ　ｄｉｏｄｅ，ＳＫＹＷＯＲＫＳ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｋｙｗｏｒｋｓｉｎｃ．ｃｏｍ／ｕｐｌｏａｄｓ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／Ｄｅｓｉｇｎ＿Ｗｉｔｈ＿ＰＩＮ＿Ｄｉｏｄｅｓ＿２００３１２Ｄ．ｐｄｆ

　しかしながら、上述の従来の可変アッテネータでは、ＰＩＮダイオードを用いているため、電力が高い高周波信号（例えば送信信号）が入力された場合、Ｉ層に歪みが発生し、ＩＭＤ特性（相互変調歪み特性）が劣化してしまう。

　また、上述の従来の可変アッテネータは、９０°ハイブリッド回路を用いるため、形成領域に制限を受けやすい。

　したがって、本発明の目的は、高調波歪みの発生がなく、簡素且つ容易に形成でき、減衰量が調整可能なアッテネータ、および当該アッテネータを備えた高周波回路を提供することにある。

　この発明のアッテネータは、第１高周波信号入出力端子および第２高周波信号入出力端子、複数の抵抗器、スイッチ回路、および、可変リアクタンス部を備える。複数の抵抗器は、第１高周波信号入出力端子に対してそれぞれが並列に接続されている。スイッチ回路は、抵抗器毎に接続された複数の被選択端子と、該複数の被選択端子が選択的に接続され、第２高周波信号入出力端子に接続された共通端子とを備える。可変リアクタンス部は、複数の抵抗器の少なくとも１つに対して接続されている。

　この構成では、高調波歪みを抑制でき、且つ、簡素且つ容易な構成で可変アッテネータを実現できる。

　また、この発明の可変リアクタンス部は、ダイオード構造を備えない可変キャパシタで構成されていることが好ましい。この構成では、可変リアクタンス部の具体的な例を示しており、可変キャパシタを用いることで、比較的容易に可変リアクタンス部を実現できる。

　また、この発明のアッテネータでは、次のいずれかの構成を備えることが好ましい。スイッチ回路は、複数の被選択端子の１つを選択して共通端子に接続する。または、スイッチ回路は、複数の被選択端子の少なくとも２つを同時に共通端子に接続する。

　この構成では、実現可能なインピーダンスの種類を多くすることができる。

　また、この発明のアッテネータでは、可変キャパシタはＢＳＴまたはＭＥＭＳからなるとよい。この構成では、より容易に可変キャパシタおよびアッテネータを実現できる。

　また、この発明の高周波回路は、上述のいずれかに記載のアッテネータと、位相調整回路と、入力された高周波信号を主信号とノイズキャンセル用信号に分配する第１カプラと、主信号とノイズキャンセル用信号を合成し、合成信号を出力する第２カプラと、を備えている。位相調整回路とアッテネータは、ノイズキャンセル用信号の伝送経路に挿入されている。

　この構成では、ノイズキャンセル用信号を、所望の振幅および位相にすることができ、高いノイズキャンセル効果を得られる。

　また、この発明の高周波回路は、上述のいずれかに記載のアッテネータと、位相調整回路と、送信信号からノイズキャンセル用信号を分配する第１カプラと、送信信号と受信信号の分波を行うデュプレクサと、受信信号にノイズキャンセル用信号を合成し、合成信号を出力する第２カプラと、を備えている。位相調整回路とアッテネータは、ノイズキャンセル用信号の伝送経路に挿入されている。

　この構成では、ノイズキャンセル用信号を、所望の振幅および位相にすることができ、受信信号に含まれる送信信号の成分を効果的に減衰させることができる。

　この発明によれば、高調波歪みの発生がなく減衰量が調整可能なアッテネータを、簡素な構成で容易に実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係るアッテネータの回路図である。本発明の第２の実施形態に係るアッテネータの回路図である。本発明の第３の実施形態に係るアッテネータの回路図である。本発明の第４の実施形態に係る高周波回路の回路図である。本発明の第５の実施形態に係る高周波回路の回路図である。

　本発明の第１の実施形態に係るアッテネータについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るアッテネータの回路図である。

　アッテネータ１０は、スイッチ回路１１、抵抗器２０１，２０２、および可変キャパシタ２１０を備える。

　スイッチ回路１１は、共通端子Ｐｃと被選択端子Ｐｐ１，Ｐｐ２とを備える。スイッチ回路１１は、被選択端子Ｐｐ１，Ｐｐ２を選択的に共通端子Ｐｃに接続する。

　共通端子Ｐｃは、アッテネータ１０の第２高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ２に接続されている。

　被選択端子Ｐｐ１は、抵抗器２０１の一方端に接続されている。抵抗器２０１の他方端は、アッテネータ１０の第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１に接続されている。すなわち、抵抗器２０１は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ１との間に、直列に接続されている。

　被選択端子Ｐｐ２は、抵抗器２０２の一方端に接続されている。抵抗器２０２の他方端は、可変キャパシタ２１０の一方端に接続されている。可変キャパシタ２１０の他方端は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１に接続されている。すなわち、抵抗器２０２と可変キャパシタ２１０の直列回路は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ２との間に直列に接続されている。

　可変キャパシタ２１０は、ＢＳＴ（バリウム・ストロンチウム・チタン酸塩）コンデンサ、または、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）のコンデンサ等によって形成される。すなわち、可変キャパシタ２１０は、半導体ダイオード機構を有さないコンデンサであればよい。可変キャパシタ２１０のキャパシタンスは、外部からの制御信号に応じて調整可能である。

　このような構成では、被選択端子Ｐｐ１と共通端子Ｐｃが接続される第１態様では、アッテネータ１０のインピーダンスは、抵抗器２０１の抵抗値となる。一方、被選択端子Ｐｐ２と共通端子Ｐｃが接続される第２態様では、アッテネータ１０のインピーダンスは、抵抗器２０２の抵抗値と可変キャパシタ２１０のインピーダンスとを加算したインピーダンスとなる。

　ここで、第２態様で実現するインピーダンスを、第１態様で実現するインピーダンスと異ならせることで、アッテネータ１０として実現可能なインピーダンスの種類を増やすことができる。

　さらに、被選択端子Ｐｐ１，Ｐｐ２を共に共通端子Ｐｃに接続することが可能にするとよい。この場合、抵抗器２０２と可変キャパシタ２１０との直列回路に対して、抵抗器２０１が並列接続される回路構成となるので、この回路構成に応じたインピーダンスを実現できる。これにより、アッテネータ１０として実現可能なインピーダンスの種類をさらに増やすことができる。

　また、可変キャパシタ２１０として半導体ダイオードを含まない構成とすることで、高電力の高周波信号による歪みの発生を抑制できる。これにより、耐電力性に優れ、所望とするインピーダンスをより得やすいアッテネータを実現することができる。

　なお、本実施例では可変キャパシタによってアッテネータ１０として実現可能なインピーダンスの種類を増やす例を示したが、可変キャパシタでなくとも、可変インダクタであっても、可変キャパシタと同様の効果を得ることができる。すなわち、第１高周波信号入出力端子とＰｏｒｔ１と抵抗器２０２間のリアクタンスを変化させられる可変リアクタンス素子であれば、本発明の効果を得ることができる。

　また、本実施例では、アッテネータを構成する複数の抵抗器のうちの一つの抵抗器に可変キャパシタを直列接続する構成を示したが、抵抗器に対して並列に接続しても本発明の効果を得ることはできる。

　次に、本発明の第２の実施形態に係るアッテネータについて、図を参照して説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係るアッテネータの回路図である。

　本発明の第２の実施形態に係るアッテネータ１０Ａは、抵抗器の数、および、スイッチ回路１１Ａの被選択端子数が、第１の実施形態に係るアッテネータ１０と異なり、他の基本的な構成は第１の実施形態に係るアッテネータ１０と同じである。

　アッテネータ１０Ａは、スイッチ回路１１Ａ、抵抗器２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６、および可変キャパシタ２１０を備える。

　スイッチ回路１１Ａは、共通端子Ｐｃと被選択端子Ｐｐ１，Ｐｐ２，Ｐｐ３，Ｐｐ４，Ｐｐ５，Ｐｐ６とを備える。スイッチ回路１１Ａは、被選択端子Ｐｐ１－Ｐｐ６の１つを選択的に共通端子Ｐｃに接続する。

　抵抗器２０１は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ１との間に、直列に接続されている。抵抗器２０２は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ２との間に、直列に接続されている。抵抗器２０３は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ３との間に、直列に接続されている。抵抗器２０４は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ４との間に、直列に接続されている。抵抗器２０５は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ５との間に、直列に接続されている。抵抗器２０６と可変キャパシタ２１０の直列回路は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ６との間に、直列に接続されている。

　このような構成とすることで、さらに多様なインピーダンスを実現することができる。

　次に、本発明の第３の実施形態に係るアッテネータについて、図を参照して説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係るアッテネータの回路図である。

　本発明の第３の実施形態に係るアッテネータ１０Ｂは、可変キャパシタの数およびスイッチ回路１１Ｂの構成が、第２の実施形態に係るアッテネータ１０Ａと異なり、他の基本的な構成は第２の実施形態に係るアッテネータ１０Ａと同じである。

　スイッチ回路１１Ｂは、被選択端子Ｐｐ１－Ｐｐ６の少なくとも１つを選択的に共通端子Ｐｃ１に接続する。または、スイッチ回路１１Ｂは、被選択端子Ｐｐ１－Ｐｐ６の全てを共通端子Ｐｃに接続する。

　可変キャパシタ２１１，２１２，２１３は、第１、第２の実施形態に示した可変キャパシタ２１０と同じ構造である。可変キャパシタ２１１，２１２，２１３の取り得るキャパシタンスの範囲、すなわち、インピーダンスの範囲は、異なっていても、部分的に重なっていても、同じであってもよい。

　抵抗器２０１は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ１との間に、直列に接続されている。抵抗器２０２と可変キャパシタ２１１との直列回路は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ２との間に、直列に接続されている。抵抗器２０３は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ３との間に、直列に接続されている。抵抗器２０４と可変キャパシタ２１２との直列回路は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ４との間に、直列に接続されている。抵抗器２０５は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ５との間に、直列に接続されている。抵抗器２０６と可変キャパシタ２１３の直列回路は、第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１と被選択端子Ｐｐ６との間に、直列に接続されている。

　なお、第２、第３の実施形態では、被選択端子と抵抗器の数が６個の場合を示したが、他の複数個であってもよい。

　次に、本発明の第４の実施形態に係る高周波回路について、図を参照して説明する。図４は、本発明の第４の実施形態に係る高周波回路の回路図である。

　本実施形態に係る高周波回路１は、アッテネータ１０、カプラ回路３１，３２、可変移相回路４０、および、帯域通過フィルタ５０を備える。

　第１高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ１には、カプラ回路３１が接続されている。カプラ回路３１は、例えば、主線路と副線路とが結合する回路であり、主線路を伝送する高周波信号における所望の周波数成分を副線路に分配することができる。カプラ回路３１の主線路は、帯域通過フィルタ５０を介して、カプラ回路３２の主線路に接続されている。

　帯域通過フィルタ５０は、主線路を伝送する高周波信号の基本周波数が通過域内となり、所望のノイズ成分が減衰域になるように設定されている。

　可変移相回路４０は、カプラ回路３１の副線路に接続されている。可変移相回路４０は、副線路に伝搬した高周波信号であるノイズキャンセル用信号を、所望とする位相に調整する。可変移相回路４０は、本発明の位相調整回路に相当する。

　アッテネータ１０は、可変移相回路４０に接続されている。アッテネータ１０は、上述の各実施形態に示したいずれかの構成を有する。アッテネータ１０は、ノイズキャンセル用信号の振幅を所望の振幅に減衰させる。

　アッテネータ１０は、カプラ回路３２の副線路に接続されている。

　カプラ回路３２の主線路は、帯域通過フィルタ５０と第２高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ２に接続されている。カプラ回路３２は、帯域通過フィルタ５０からの高周波信号（主線路を伝搬する高周波信号）と、アッテネータ１０からのノイズキャンセル用信号（副線路を伝搬する高周波信号）とを合成する。これにより、主線路を伝搬する高周波信号のノイズ成分をさらに抑圧することができる。ノイズ成分が抑圧された高周波信号は、第２高周波信号入出力端子Ｐｏｒｔ２から出力される。

　このような構成の高周波回路１において、上述のアッテネータを用いることで、ノイズキャンセル用信号の振幅を、主線路を伝搬する高周波信号のノイズ成分の振幅に一致させるように調整することができる。これにより、より確実にノイズ成分を抑圧することができる。

　次に、本発明の第５の実施形態に係る高周波回路について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第５の実施形態に係る高周波回路の回路図である。

　本実施形態に係る高周波回路２は、アッテネータ１０、カプラ回路３１，３２、可変移相回路４０、および、デュプレクサ６０を備える。

　送信信号入力端子ＰｏｒｔＴｘには、カプラ回路３１が接続されている。カプラ回路３１は、例えば、主線路と副線路とが結合する回路であり、主線路を伝送する高周波信号における所望の周波数成分を副線路に分配することができる。カプラ回路３１の主線路は、デュプレクサ６０の送信側帯域通過フィルタＢＰＦ（Ｔｘ）に接続されている。送信側帯域通過フィルタＢＰＦ（Ｔｘ）は、アンテナ端子ＰｏｒｔＡＮＴに接続されている。送信型帯域通過フィルタＢＰＦ（Ｔｘ）は、送信信号の基本周波数が通過域内となり、送信信号の高調波成分が減衰域になるように設定されている。

　デュプレクサ６０の受信側帯域通過フィルタＢＰＦ（Ｒｘ）は、アンテナ端子ＰｏｒｔＡＮＴに接続されるとともに、カプラ回路３２の主線路に接続されている。受信側帯域通過フィルタＢＰＦ（Ｒｘ）は、受信信号の基本周波数が通過帯域内となり、他の周波数成分、例えば送信信号の各周波数が減衰域になるように設定されている。

　可変移相回路４０は、カプラ回路３１の副線路に接続されている。可変移相回路４０は、副線路に伝搬した送信信号の成分を有するノイズキャンセル用信号を、所望とする位相に調整する。

　カプラ回路３２の主線路は、デュプレクサ６０の受信側帯域通過フィルタＢＰＦ（Ｒｘ）と受信信号出力端子ＰｏｒｔＲｘに接続されている。カプラ回路３２は、受信側帯域通過フィルタＢＰＦ（Ｒｘ）からの受信信号（主線路を伝搬する高周波信号）と、アッテネータ１０からのノイズキャンセル用信号（副線路を伝搬する高周波信号）とを合成する。これにより、主線路を伝搬する受信信号に含まれる不要波成分（例えば、デュプレクサ６０から回り込んできた送信信号の漏洩成分）を抑圧することができる。不要波成分が抑圧された受信信号は、受信信号出力端子Ｐｏｒｔ２から出力される。

　このような構成の高周波回路２において、上述のアッテネータを用いることで、ノイズキャンセル用信号の振幅を、主線路を伝搬する受信信号の不要波成分の振幅に一致させるように調整することができる。これにより、より確実に不要波成分を抑圧することができる。したがって、受信感度に優れる高周波フロントエンド回路を実現することができる。特に、送信信号と受信信号を同時に送受信するキャリアアグリゲーションを行う高周波フロントエンド回路においては、本実施形態の構成がより有効に作用する。

１，２：高周波回路
１０，１０Ａ，１０Ｂ：アッテネータ
１１，１１Ａ，１１Ｂ：スイッチ回路
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６：抵抗器
２１０：可変キャパシタ
３１，３２：カプラ回路
４０：可変移相回路
５０：帯域通過フィルタ
６０：デュプレクサ

Claims

　第１高周波信号入出力端子および第２高周波信号入出力端子と、
　前記第１高周波信号入出力端子に対してそれぞれが並列に接続された複数の抵抗器と、
　前記抵抗器毎に接続される複数の被選択端子と、該複数の被選択端子が選択的に接続され、前記第２高周波信号入出力端子に接続された共通端子とを備えるスイッチ回路と、
　前記複数の抵抗器の少なくとも１つに対して接続された可変リアクタンス部と、
　を備える、アッテネータ。
　前記可変リアクタンス部は、ダイオード構造を備えない可変キャパシタで構成されている、
　請求項１に記載のアッテネータ。
　前記スイッチ回路は、
　前記複数の被選択端子の１つを選択して前記共通端子に接続する、
　請求項１または請求項２に記載のアッテネータ。
　前記スイッチ回路は、
　前記複数の被選択端子の少なくとも２つを同時に前記共通端子に接続する、
　請求項１または請求項２に記載のアッテネータ。
　前記可変キャパシタは、ＢＳＴまたはＭＥＭＳからなる、請求項２に記載のアッテネータ。
　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアッテネータと、
　位相調整回路と、
　入力された高周波信号を主信号とノイズキャンセル用信号に分配する第１カプラと、
　前記主信号と前記ノイズキャンセル用信号を合成し、合成信号を出力する第２カプラと、を備え、
　前記位相調整回路と前記アッテネータは、前記ノイズキャンセル用信号の伝送経路に挿入されている、
　高周波回路。
　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアッテネータと、
　位相調整回路と、
　送信信号からノイズキャンセル用信号を分配する第１カプラと、
　前記送信信号と受信信号の分波を行うデュプレクサと、
　前記受信信号に前記ノイズキャンセル用信号を合成し、合成信号を出力する第２カプラと、を備え、
　前記位相調整回路と前記アッテネータは、前記ノイズキャンセル用信号の伝送経路に挿入されている、
　高周波回路。