本发明涉及低通滤波器。
背景技术：
作为谋求移动通信终端中的通信速度的提高的技术，已知有汇集频带不同的多个cc(componentcarrier：分量载波)而将其作为一个通信线路来同时收发rf(radiofrequency：射频)信号的载波聚合。根据日本特开2016-92699号公报，报告称，通过上行链路载波聚合，若用一个功率放大器对频带不同的多个rf信号进行放大，则会产生与功率放大器的失真特性相应的互调失真。互调失真信号成为从天线辐射的rf信号的寄生(spurious)分量，对cc所属的频带、与其接近的频带中的通信造成干扰。例如，若将800mhz频带的信号和1.7ghz频带的信号同时进行放大，则在1535～1615mhz频带产生5阶的互调失真信号。像这样，在载波聚合的动作中，互调失真以及高次谐波失真的产生成为特性劣化的主要原因。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-92699号公报
例如，作为用于降低通过上行链路/下行链路载波聚合产生的互调失真的方法，例如，可考虑在rf信号的传输路径安装使互调失真信号衰减的低通滤波器的方法。
但是，这样的低通滤波器具有如下缺点，即，在不实施上行链路/下行链路载波聚合时，会给rf信号的传输路径带来不必要的插入损耗。
技术实现要素：
发明要解决的课题
因此，本发明的课题在于，消除这样的缺点，降低低通滤波器的插入损耗。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述的课题，本发明涉及的低通滤波器是对rf信号进行输入输出的低通滤波器，具备：(i)第一开关元件；(ii)第一电容元件，一端与低通滤波器的信号线连接，并且另一端与低通滤波器的地线连接；以及(iii)第二电容元件，一端与信号线连接，并且另一端通过第一开关元件而与地线连接。在此，在通过载波聚合同时输出频带不同的多个rf信号时，第一开关元件成为接通状态，由此将第一电容元件以及第二电容元件并联连接在信号线与地线之间，使得低通滤波器具有比通过载波聚合产生的互调失真信号的频率低的第一截止频率。另一方面，在输出一个频带的rf信号时，第一开关元件成为断开状态，由此解除第一电容元件与第二电容元件之间的并联连接，使得低通滤波器具有比第一截止频率高的第二截止频率。
发明效果
根据本发明，能够降低低通滤波器的插入损耗。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的无线通信电路的电路结构的框图。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的低通滤波器的电路结构例的电路图。
图3是表示本发明的实施方式1涉及的低通滤波器的频率特性的仿真结果。
图4是表示本发明的实施方式2涉及的低通滤波器的电路结构例的电路图。
图5是表示本发明的实施方式3涉及的低通滤波器的电路结构例的电路图。
图6是表示本发明的实施方式4涉及的低通滤波器的电路结构例的电路图。
图7是表示本发明的实施方式5涉及的低通滤波器的电路结构例的电路图。
图8是表示本发明的实施方式6涉及的低通滤波器的电路结构例的电路图。
图9是表示参考例涉及的低通滤波器的电路结构例的电路图。
附图标记说明
10：无线通信电路，20：基带ic，30：rfic，40：高频模块，50：发送模块，60：接收模块，70：天线开关，80：低通滤波器，90：天线。
具体实施方式
以下，边参照各图边对本发明的实施方式进行说明。在此，设同一附图标记表示同一电路元件，并省略重复的说明。在各实施方式中，举例对进行上行链路载波聚合动作的情况加以说明，但是在进行下行链路载波聚合动作的情况下，也能够应用本发明。
图1是表示本发明的实施方式1涉及的无线通信电路10的电路结构的框图。无线通信电路10是在便携式电话等移动通信设备中用于与基站之间收发rf信号的模块。无线通信电路10还能够通过载波聚合来同时收发频带不同的多个rf信号。无线通信电路10具备基带ic(integratedcircuit：集成电路)20、rfic(radiofrequencyintegratedcircuit：射频集成电路)30、高频模块40、以及天线90。高频模块40具备发送模块50、接收模块60、天线开关(antsw)70、以及低通滤波器(lpf)80。
基带ic20根据预先规定的通信方式来进行通信信息的编码以及调制，并通过数字信号处理来生成基带信号。rfic30通过按照叠加在基带信号的信息对载波进行调制，从而生成作为发送信号的rf信号。发送模块50包含功率放大器51和发送滤波器52，进行与发送信号的频带相应的滤波和发送信号的功率放大。功率放大器51包含一个或多个晶体管元件。
天线开关70具备与发送模块50连接的节点71、与接收模块60连接的节点72、以及与天线90连接的节点73。在天线开关70与天线90之间的信号路径，安装有对从功率放大器51输出的rf信号进行输入输出的低通滤波器80。天线开关70在节点71、73间选择性地建立发送信号的信号路径。由此，低通滤波器80与功率放大器51的输出相连接。在通过载波聚合从功率放大器51同时输出频带不同的多个rf信号时，低通滤波器80使通过载波聚合产生的互调失真信号进行衰减。
天线开关70在节点72、73间选择性地建立经由天线90从基站接收到的作为接收信号的rf信号的信号路径。由此，低通滤波器80与低噪声放大器61的输入相连接。接收模块60包含低噪声放大器61和接收滤波器62，进行与接收信号的频带相应的滤波和接收信号的低噪声放大。rfic30将接收信号变换为基带信号。基带ic20对基带信号进行解调以及解码而提取通信信息。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的低通滤波器80的电路结构例的电路图。低通滤波器80使输入到输入输出节点81的rf信号的高频分量进行衰减，并将其从输入输出节点82输出。输入输出节点81与天线开关70的节点73连接，输入输出节点82与天线90连接。将对输入输出节点81、82进行连结的线路称为信号线87。低通滤波器80对具有椭圆函数特性的公知的低通滤波器的电路进行了一部分变更，具备电容元件c1以及电感器元件l1的并联谐振电路。通过该并联谐振，实现了在截止频率附近的陡峭的衰减特性。该并联谐振电路与信号线87串联连接。将作为电容元件c1与电感器元件l1并联连接的点的两个节点中的一方称为节点83，并将另一方称为节点84。在输入输出节点81与节点83之间连接有电感器元件l2。在节点83与地线(ground)之间(即，信号线87与地线之间)串联连接有电感器元件l3和电容元件c21。像这样，电容元件c21的一端与信号线87连接，电容元件c21的另一端与地线连接。将电感器元件l3和电容元件c21连接的点称为节点85。在节点85与地线之间(即，信号线87与地线之间)串联连接有电容元件c22和开关元件sw1。像这样，电容元件c22的一端与信号线87连接，电容元件c22的另一端通过开关元件sw1而与地线连接。在节点84与地线之间(即，信号线87与地线之间)串联连接有电感器元件l4和电容元件c31。像这样，电容元件c31的一端与信号线87连接，电容元件c31的另一端与地线连接。将电感器元件l4和电容元件c31连接的点称为节点86。在节点86与地线之间(即，信号线87与地线之间)串联连接有电容元件c32和开关元件sw2。像这样，电容元件c32的一端与信号线87连接，电容元件c32的另一端通过开关元件sw2而与地线连接。
在此，开关元件sw1、sw2是被称为spst(singlepolesinglethrow：单刀单掷)开关的场效应晶体管等半导体开关。开关元件sw1通过成为接通状态，从而将两个电容元件c21、c22并联连接在信号线87与地线之间。另一方面，开关元件sw1通过成为断开状态，从而解除两个电容元件c21、c22之间的并联连接。像这样，开关元件sw1将两个电容元件c21、c22选择性地并联连接。在本说明书中，在区分两个电容元件c21、c22的情况下，将一方的电容元件c21称为第一电容元件，并将另一方的电容元件c22称为第二电容元件。同样地，开关元件sw2通过成为接通状态，从而将两个电容元件c31、c32并联连接在信号线87与地线之间。另一方面，开关元件sw2通过成为断开状态，从而解除两个电容元件c31、c32之间的并联连接。像这样，开关元件sw2将两个电容元件c31、c32选择性地并联连接。在本说明书中，在区分两个电容元件c31、c32的情况下，将一方的电容元件c31称为第一电容元件，并将另一方的电容元件c32称为第二电容元件。通过这样的开关元件sw1、sw2的接通/断开动作，能够使低通滤波器80的频率特性(衰减特性)变化。更详细地，通过将开关元件sw1、sw2设为接通状态，从而能够降低低通滤波器80的截止频率。另一方面，通过将开关元件sw1、sw2设为断开状态，从而能够提高低通滤波器80的截止频率。另外，开关元件sw1、sw2例如响应于来自基带ic20或rfic30的控制信号而进行接通/断开动作。
低通滤波器80被设计为，以从两个动作模式中选择出的一个动作模式进行动作。将在通过载波聚合从功率放大器51同时输出频带不同的多个rf信号时所选择的动作模式称为第一动作模式。在第一动作模式中，开关元件sw1、sw2成为接通状态，使得低通滤波器80具有比通过载波聚合产生的互调失真信号的频率低的截止频率。由此，低通滤波器80能够使互调失真信号衰减。为了说明的便利，将第一动作模式中的低通滤波器80的截止频率称为第一截止频率。将在从功率放大器51输出一个频带的rf信号时(即，不实施上行链路载波聚合时)所选择的动作模式称为第二动作模式。在第二动作模式中，开关元件sw1、sw2成为断开状态，使得低通滤波器80具有比第一截止频率高的截止频率。由此，低通滤波器80的通带从低频段向包含低频段和高频段的宽带扩展，因此能够降低给从功率放大器51输出的rf信号带来的低通滤波器80所造成的插入损耗。在第二动作模式中，低通滤波器80无需使通过载波聚合产生的互调失真信号衰减，因此低通滤波器80的截止频率优选尽可能高。为了说明的便利，将第二动作模式中的低通滤波器80的截止频率称为第二截止频率。
可是，开关元件sw1、sw2在接通状态时进行与电阻元件等效的行为，在断开状态时进行与电容元件等效的行为。鉴于这样的情况，低通滤波器80的第一截止频率基于构成低通滤波器80的各电路元件(电容元件c1、c21、c22、c31、c32、电感器元件l1、l2、l3、l4)的元件值(电容值、电感值)和开关元件sw1、sw2的接通电阻来决定。同样地，低通滤波器80的第二截止频率基于构成低通滤波器80的各电路元件(电容元件c1、c21、c22、c31、c32、电感器元件l1、l2、l3、l4)的元件值(电容值、电感值)和开关元件sw1、sw2的断开电容来决定。在此，接通电阻，意味着接通状态时的开关元件的电阻值。断开电容，意味着断开状态时的开关元件的电容值。
图3是表示低通滤波器80的频率特性的仿真结果。附图标记31表示第一动作模式中的低通滤波器80的频率特性。附图标记32表示第二动作模式中的低通滤波器80的频率特性。如该图所示，可知若低通滤波器80的动作模式从第一动作模式变为第二动作模式，则衰减特性变得平缓，低通滤波器80的通带从低频段向包含低频段和高频段的宽带扩展。由此，能够降低在第二动作模式时给从功率放大器51输出的rf信号带来的低通滤波器80所造成的插入损耗。
像这样，根据实施方式1涉及的低通滤波器80，通过开关元件sw1、sw2的接通/断开动作，能够在第一动作模式中使互调失真信号进行衰减，在第二动作模式中降低低通滤波器80的插入损耗。此外，通过基于构成低通滤波器80的各电路元件的元件值和开关元件sw1、sw2的接通电阻来决定低通滤波器80的第一截止频率，从而能够提高设计精度。同样地，通过基于构成低通滤波器80的各电路元件的元件值和开关元件sw1、sw2的断开电容来决定低通滤波器80的第二截止频率，从而能够提高设计精度。
另外，低通滤波器80未必一定要安装在天线开关70与天线90之间的信号路径，例如，也可以组装在天线开关70的内部。或者，也可以将低通滤波器80组装在无线通信电路10的前端模块的内部。前端模块例如是安装了天线开关70、发送滤波器52、以及接收滤波器62的模块。
此外，低通滤波器80未必一定要限于具有椭圆函数特性的低通滤波器，例如，也可以是具有切比雪夫特性、巴特沃斯特性、贝塞尔特性等的低通滤波器。
接着，边参照图4边以与实施方式1涉及的低通滤波器80的不同点为中心对本发明的实施方式2涉及的低通滤波器100的电路结构进行说明。低通滤波器100具有将低通滤波器80的两个开关元件sw1、sw2置换为一个开关元件sw3并且从低通滤波器80之中除掉了电感器元件l2、l3、l4的电路结构。在此，开关元件sw3是被称为spst开关的场效应晶体管等半导体开关，例如响应于来自基带ic20或rfic30的控制信号而进行接通/断开动作。
在第一动作模式中，开关元件sw3成为接通状态，使得两个电容元件c21、c22并联连接，并且两个电容元件c31、c32并联连接。由此，低通滤波器100具有比通过载波聚合产生的互调失真信号的频率低的第一截止频率。因而，低通滤波器100能够使互调失真信号衰减。在第二动作模式中，开关元件sw3成为断开状态，使得解除两个电容元件c21、c22之间的并联连接，并且解除两个电容元件c31、c32之间的并联连接。由此，低通滤波器100具有比第一截止频率高的第二截止频率。因为低通滤波器100的通带从低频段向包含低频段和高频段的宽带扩展，所以能够降低给从功率放大器51输出的rf信号带来的低通滤波器100所造成的插入损耗。
接着，边参照图5边以与实施方式2涉及的低通滤波器100的不同点为中心对本发明的实施方式3涉及的低通滤波器110的电路结构进行说明。低通滤波器110具有从低通滤波器100之中除掉了电容元件c32的电路结构。低通滤波器110的动作及其作用效果与低通滤波器100的动作及其作用效果相同。
接着，边参照图6边以与实施方式2涉及的低通滤波器100的不同点为中心对本发明的实施方式4涉及的低通滤波器120的电路结构进行说明。低通滤波器120具有在低通滤波器100中追加了作为匹配电路而发挥功能的电感器元件l2的电路结构。低通滤波器120的动作及其作用效果与低通滤波器100的动作及其作用效果相同。
接着，边参照图7边以与实施方式2涉及的低通滤波器100的不同点为中心对本发明的实施方式5涉及的低通滤波器130的电路结构进行说明。低通滤波器130具有在低通滤波器100中追加了电容元件c4以及电感器元件l4的并联谐振电路的电路结构。低通滤波器130的动作及其作用效果与低通滤波器100的动作及其作用效果相同。
接着，边参照图8边以与实施方式2涉及的低通滤波器100的不同点为中心对本发明的实施方式6涉及的低通滤波器140的电路结构进行说明。低通滤波器140具有将低通滤波器100的电容元件c1置换为开关元件sw4的电路结构。开关元件sw4是被称为spst开关的场效应晶体管等半导体开关，例如响应于来自基带ic20或rfic30的控制信号而进行接通/断开动作。开关元件sw4与电感器元件l1并联连接。电感器元件l1与低通滤波器140的信号线串联连接。
在第一动作模式中，开关元件sw3成为接通状态，且开关元件sw4成为断开状态，使得低通滤波器140具有比通过载波聚合产生的互调失真信号的频率低的第一截止频率。开关元件sw4通过成为断开状态，从而进行与电容元件等效的行为，并与电感器元件l1一起形成并联谐振电路。通过基于并联谐振的第一截止频率附近处的陡峭的衰减特性，低通滤波器140能够使互调失真信号衰减。在第二动作模式中，开关元件sw3成为断开状态，且开关元件sw4成为接通状态，使得低通滤波器140具有比第一截止频率高的第二截止频率。开关元件sw4通过成为接通状态，从而进行与电阻元件等效的行为，与电感器元件l1之间不再形成并联谐振电路。由此，低通滤波器140的衰减特性变得平缓，通带从低频段向包含低频段和高频段的宽带扩展，因此能够降低给从功率放大器51输出的rf信号带来的低通滤波器140所造成的插入损耗。
低通滤波器140的第一截止频率基于构成低通滤波器140的各电路元件(电容元件c21、c22、c31、c32、电感器元件l1)的元件值(电容值、电感值)、开关元件sw3的接通电阻、以及开关元件sw4的断开电容来决定。低通滤波器140的第二截止频率基于构成低通滤波器140的各电路元件(电容元件c21、c22、c31、c32、电感器元件l1)的元件值(电容值、电感值)、开关元件sw3的断开电容、以及开关元件sw4的接通电阻来决定。
像这样，根据实施方式6涉及的低通滤波器140，通过开关元件sw3、sw4的接通/断开动作，能够在第一动作模式中使互调失真信号进行衰减，在第二动作模式中降低低通滤波器140的插入损耗。此外，通过基于构成低通滤波器140的各电路元件的元件值、开关元件sw3的接通电阻、以及开关元件sw4的断开电容来决定低通滤波器140的第一截止频率，从而能够提高设计精度。同样地，通过基于构成低通滤波器140的各电路元件的元件值、开关元件sw3的断开电容、以及开关元件sw4的接通电阻来决定低通滤波器140的第二截止频率，从而能够提高设计精度。
另外，开关元件sw4的功能与上述的开关元件sw1、sw2、sw3不同，因此可以将开关元件sw1、sw2、sw3称为第一开关元件，并将开关元件sw4称为第二开关元件。
接着，边参照图9边以与实施方式6涉及的低通滤波器140的不同点为中心对参考例涉及的低通滤波器150的电路结构进行说明。低通滤波器150具有从低通滤波器140之中除掉了电容元件c22、c32和开关元件sw3的电路结构。
在第一动作模式中，开关元件sw4成为断开状态，使得低通滤波器150具有比通过载波聚合产生的互调失真信号的频率低的第一截止频率。开关元件sw4通过成为断开状态，从而进行与电容元件等效的行为，并与电感器元件l1一起形成并联谐振电路。通过基于并联谐振的第一截止频率附近处的陡峭的衰减特性，低通滤波器150能够使互调失真信号衰减。在第二动作模式中，开关元件sw4成为接通状态，使得低通滤波器150具有比第一截止频率高的第二截止频率。开关元件sw4通过成为接通状态，从而进行与电阻元件等效的行为，与电感器元件l1之间不再形成并联谐振电路。由此，低通滤波器140的衰减特性变得平缓，通带从低频段向包含低频段和高频段的宽带扩展，因此能够降低给从功率放大器51输出的rf信号带来的低通滤波器150所造成的插入损耗。
低通滤波器150的第一截止频率基于构成低通滤波器140的各电路元件(电容元件c21、c31、电感器元件l1)的元件值(电容值、电感值)和开关元件sw4的断开电容来决定。低通滤波器150的第二截止频率基于构成低通滤波器150的各电路元件(电容元件c21、c31、电感器元件l1)的元件值(电容值、电感值)和开关元件sw4的接通电阻来决定。
以上说明过的实施方式是用于使本发明容易理解的实施方式，并非用于对本发明进行限定解释。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更或改良，并且本发明还包含其等价物。即，关于本领域技术人员对实施方式适当地施加了设计变更的实施方式，只要具备本发明的特征，就也包含于本发明的范围。实施方式具备的各电路元件及其配置等并非限定于例示的情形，能够适当地进行变更。例如，“电路元件a与电路元件b连接”，不仅包含电路元件a与电路元件b直接连接的情况，还包含能够在电路元件a与电路元件b之间经由电路元件c(例如，开关元件)选择性地建立信号路径的情况。此外，只要技术上可能，实施方式具备的各电路元件也能够进行组合，关于对它们进行了组合的实施方式，只要包含本发明的特征，就也包含于本发明的范围。