CN101156316A - 高频放大器、以及收发系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是在收发信号放大用的高频放大器中，减少集成电路面积，使制造成本下降。高频放大器(101)包括接收信号放大部(102)、发送信号放大部(103)、和螺旋电感器(104)。接收信号放大部(102)的输出与发送信号放大部(103)的输出连接起来，成为高频放大器(101)的输出端子OUT。在该输出端子OUT上连接着一个螺旋电感器(104)。将该螺旋电感器(104)作为接收信号放大部(102)和发送信号放大部(103)的共用负载来使用。由此，就能够使集成电路的面积减少，降低制造成本。

Description

高频放大器、以及收发系统
技术领域
本发明涉及用于放大接收信号与发送信号的高频放大器，还涉及低面积且低成本的高频放大器、以及将其装入的便携式电话机等收发系统。
背景技术
在移动体通信系统中，诸如无线LAN、Bluetooth(注册商标)、PHS(Personal Handyphone System)等那样的、区分无线信号的接收与发送的时间来进行的适用时分双工(Time Division Duplex；TDD)方式的、高频信号处理集成电路的需要不断增高。
上述移动体通信系统为了使通信系统的普及与便利性提高，移动体通信装置的小型化与低成本化要求集成电路的低面积化与低成本化。
现在，已经实现了对从RF频率到基带频率的通信信号进行处理的前端(front end)用单片集成电路。图11中表示以往的集成电路中的、用于放大收发信号的高频放大器之构成。
在图11中，高频放大器1101具有低噪声放大器1102以及功率放大器1103。低噪声放大器1102放大接收信号。功率放大器1103放大发送信号。晶体管1104、1105设置在低噪声放大器1102、功率放大器1103内。螺旋电感器1106、1107设置在低噪声放大器1102、功率放大器1103内。
在晶体管1104、1105上经由螺旋电感器1106、1107被供给直流电源VDD。
晶体管1104的栅极被连接到接收信号输入端子INRX和电阻R1的一端。电阻R1的另一端被连接到收发转换开关SW1的共用端子。开关SW1的2个端子中的一方被连接到图中的″″表示的地，另一方被连接到直流电源Vs1的正侧电源端子。
晶体管1105的栅极被连接到发送信号输入端子INTX和电阻R2的一端。电阻R2的另一端被连接到收发转换开关SW2的共用端子。开关SW2的2个端子中的一方被连接到图中的″″表示的地，另一方被连接到直流电源Vbias2的正侧电源端子。
此外，直流电源Vbias1，Vbias2的负侧电源端子被接地。另外，晶体管1104、1105的源极也被接地。
其次，就接收模式与发送模式下的高频放大器1101的基本动作进行说明。
在接收模式时，收发转换信号被输入到收发转换控制端子S1与收发转换控制端子S2。此时，收发转换开关SW1被连接到直流电源Vbias1侧的端子，低噪声放大器1102接通。另一方面，收发转换开关SW2被连接到接地侧的端子，功率放大器1103断开。成为接通的低噪声放大器1102放大在接收信号输入端子INRX上所输入的接收信号，并输出到输出端子OUTRX。
另外，在发送模式时，收发转换信号被输入到收发转换控制端子S1与收发转换控制端子S2。此时，收发转换开关SW1被连接到接地端子，低噪声放大器1102断开。另一方面，收发转换开关SW2被连接到直流电源Vbias2，功率放大器1103接通。
成为接通的功率放大器1103放大在发送信号输入端子INTX上所输入的发送信号，并输出到输出端子OUTTX。
这样，在以往例子的高频放大器中，作为低噪声放大器与功率放大器的负荷，分别使用在集成电路中所制作的螺旋电感器(例如、参照专利文献1(特开平10-126174号公报(第20页、第14图))、2(特表2004-516737号公报(第10页、第1图)))。
其理由是因为在将电感器设置在集成电路外部的情况下，键合线或板配线的电感就会寄生，由于ESD(electro-static discharge；静电放电)保护元件和焊盘的电容寄生，所以很难使放大器的负荷以所希望的频率进行共振的缘故。
于是，集成电路中的螺旋电感器为了获得所希望的电感和尽可能大的Q值，与其它元件相比较占有较大的面积。在图11所示的现有高频放大器中，2个放大器利用至少2个螺旋电感器1106以及1107作为负荷。
在图12(a)中表示用通常的CMOS工艺制作图11的高频放大器时的概略配置。在图12(a)中，与图11相同的附图标记表示同一部分。该螺旋电感器用3层配线工艺而构成。
该螺旋电感器1107的区域A的部分，如图12(b)所示那样在第1层间绝缘膜iso1表面上所形成的最上配线层的导体图案1107a、1107c通过通孔vh1，vh2内所充填的导体而被连接到在第2层间绝缘膜iso2表面上所形成的中间配线层的导体图案1107d，与在第1层间绝缘膜iso1表面上所形成的导体图案1107b立体地交叉。
另外，在该图12(a)中，其上半部分的功率放大器1103与下半部分的低噪声放大器1102所夹的部分为晶体管1105以及1104的源极、即接地GND。
在该配置中，电感为6nH的2个螺旋电感器占有的面积为0.32mm2，高频放大器1101的配置全体的占有面积是0.60mm2。从而，2个螺旋电感器占配置面积全体的53％。
一般而言，上述的放大器为了获得高增益而多级连接。若设该多级连接中的、低噪声放大器的级数为m、功率放大器的级数为n(m，n是正整数)，则螺旋电感器数就为m+n。另外，在将低噪声放大器以及功率放大器用差动型来构成的情况下，螺旋电感器数就成为2(m+n)。
其结果，集成电路的面积增大，成本变高的情况就是个问题。
一般来说，集成电路的小面积化可削减半导体芯片的制造成本，另外，还可带来半导体芯片实际安装面积的降低效果。
发明内容
本发明就是鉴于上述那样的问题点而完成的，其目的在于提供一种搭载放大器的集成电路的面积较小也无妨、制造成本也可降低的收发信号放大用的高频放大器、以及收发系统。
本发明的技术方案1所涉及的高频放大器，其特征在于，具备：接收信号放大部、发送信号放大部和电感器，其中，上述接收信号放大部具有：接收信号输入端子和第1收发转换控制端子，上述发送信号放大部具有：发送信号输入端子和第2收发转换控制端子，并具有将上述接收信号放大部的输出、和上述发送信号放大部的输出连接起来的共用的输出端子，在接收模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子、和上述第2收发转换控制端子，使上述发送信号放大部断开，上述接收信号放大部接通，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号进行放大，而在发送模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子、和上述第2收发转换控制端子，使上述接收信号放大部断开，上述发送信号放大部接通，进行上述接收信号放大部以及发送信号放大部的动作转换以便放大从上述发送信号输入端子所输入的发送信号，上述电感器作为上述接收信号放大部、上述发送信号放大部的共用负载被连接在直流电源端子和上述输出端子之间。
根据本发明的技术方案1所涉及的高频放大器，由于在接收模式时接收信号放大部接通，而在发送模式时发送信号放大部接通，所以就可以将一个电感器作为接收信号放大部和发送信号放大部的共用负载。
本发明的技术方案2所涉及的高频放大器，其特征在于，具备：接收信号放大部、发送信号放大部、电感器和晶体管，其中，上述接收信号放大部具有：接收信号输入端子和第1收发转换控制端子，上述发送信号放大部具有：发送信号输入端子和第2收发转换控制端子，上述接收信号放大部的输出和上述发送信号放大部的输出被连接到上述晶体管，在接收模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子和上述第2收发转换控制端子，使上述发送信号放大部断开，上述接收信号放大部接通，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号进行放大，而在发送模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子和上述第2收发转换控制端子，使上述接收信号放大部断开，上述发送信号放大部接通，进行上述接收信号放大部以及发送信号放大部的动作转换以便放大从上述发送信号输入端子所输入的发送信号，上述电感器被连接到直流电源端子和上述晶体管之间，作为上述接收信号放大部和上述发送信号放大部的共用负载，在上述电感器和上述晶体管的连接点具有输出端子。
根据本发明的技术方案2所涉及的高频放大器，由于在接收信号放大部和发送信号放大部的输出与电感器之间设置渥尔曼晶体管，在接收模式时接收信号放大部接通，而在发送模式时发送信号放大部接通，所以就可以将一个电感器作为接收信号放大部和发送信号放大部的共用负载，能够降低输出端子的寄生电容。
本发明的技术方案3所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，还具备：开关和发送信号输出端子，其中，上述开关被连接到上述输出端子和上述发送信号输出端子之间，在接收模式时，上述开关断开，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号进行放大并送给上述输出端子，在发送模式时，上述开关接通，对从上述发送信号输入端子所输入的发送信号进行放大并送给上述发送信号输出端子。
根据本发明的技术方案3所涉及的高频放大器，由于在发送模式时与接收模式时设置专用的输出端子，所以就可防止在接收模式时被放大的接收信号泄漏到天线。
本发明的技术方案4所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，上述接收信号放大部具有用于放大接收信号的晶体管。
根据本发明的技术方案4所涉及的高频放大器，也可以构成为在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，上述接收信号放大部具有用于放大接收信号的晶体管。
本发明的技术方案5所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案4记载的高频放大器中，上述接收信号放大部的上述晶体管以可以实现噪声匹配的方式进行最佳化。
根据本发明的技术方案5所涉及的高频放大器，也可以是在技术方案4记载的高频放大器中，上述接收信号放大部的上述晶体管以可以实现噪声匹配的方式进行最佳化。
本发明的技术方案6所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案4所记载的高频放大器中，上述接收信号放大部的上述晶体管以带来增益匹配的方式进行最佳化。
根据本发明的技术方案6所涉及的高频放大器，也可以是在技术方案4记载的高频放大器中，上述接收信号放大部的上述晶体管以带来增益匹配的方式进行最佳化。
本发明的技术方案7所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，上述发送信号放大部具有用于放大电力的晶体管。
根据本发明的技术方案7所涉及的高频放大器，也可以是在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，上述发送信号放大部具有用于放大电力的晶体管。
本发明的技术方案8所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，上述电感器由集成电路中所搭载的螺旋电感器组成。
根据本发明的技术方案8所涉及的高频放大器，能够降低集成电路上所占的电感器的面积。
本发明的技术方案9所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，上述接收信号放大部以及发送信号放大部和上述电感器被搭载在同一集成电路上。
根据本发明的技术方案9所涉及的高频放大器，由于在技术方案1或者技术方案2所记载的高频放大器中，具备作为上述接收信号放大部以及发送信号放大部的共用负载的一个电感器，上述接收信号放大部以及发送信号放大部和上述电感器被搭载在同一集成电路上，所以就能够降低集成电路上所占的电感器的面积，使集成电路的小型化成为可能。
本发明的技术方案10所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器中，上述电感器由模块中所搭载的螺旋电感器组成。
根据本发明的技术方案10所涉及的高频放大器，就能够降低模块中所占的电感器的面积。
本发明的技术方案11所涉及的高频放大器，其特征在于：具备两个技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器而成，对差动的接收信号、和差动的发送信号进行放大。
根据本发明的技术方案11所涉及的高频放大器，也可以构成为具备两个技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器而成，对差动的接收信号和差动的发送信号进行放大。
本发明的技术方案12所涉及的高频放大器，其特征在于：构成技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器的晶体管分别由MOSFET、MESFET、JFET、HEMT、双极结晶体管、或异质结晶体管中的某一个、或者多个组合组成。
根据本发明的技术方案12所涉及的高频放大器，也可以是构成技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器的晶体管分别由MOSFET、MESFET、JFET、HEMT、双极结晶体管、或异质结晶体管中的某一个、或者多个组合组成。
本发明的技术方案13所涉及的高频放大器，其特征在于：构成技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器的晶体管分别由硅、硅-锗、或III-V族化合物半导体中的某一种组成。
根据本发明的技术方案13所涉及的高频放大器，也可以是构成技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器的晶体管分别由硅、硅-锗、或III-V族化合物半导体中的某一种组成。
本发明的技术方案14所涉及的高频放大器，其特征在于：上述接收信号放大部具有用于放大接收信号的晶体管，同时还具有可使外加在其栅极和接地之间的电压可变的第1可变电压源，上述发送信号放大部具有用于放大电力的晶体管，同时还具有可使外加在其栅极和接地之间的电压可变的第2可变电压源，上述第1收发转换控制端子被连接到上述第1可变电压源，同时上述第2收发转换控制端子被连接到上述第2可变电压源，在接收模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子和上述第2收发转换控制端子，使上述发送信号放大部大体上断开，上述接收信号放大部接通，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号以低噪声方式进行放大。
根据本发明的技术方案14所涉及的高频放大器，通过不仅在接收模式时将接收信号放大部设成接通，还将发送信号放大部设为接近大致断开的接通状态，就可以将接收信号以低噪声方式进行放大。
本发明的技术方案15所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或2所记载的高频放大器中，在上述输出端子和上述接收信号输入端子之间具有开关，该开关在上述接收信号为大振幅时接通。
根据本发明的技术方案15所涉及的高频放大器，由于在大振幅的接收信号被输入时，上述开关接通直通通过而不会在高频放大器内得以放大，所以就可以抑制其饱和。
本发明的技术方案16所涉及的高频放大器，其特征在于：在该高频放大器所需的电容由于该输出端子上寄生的寄生电容而不足的情况下，在上述输出端子和接地之间，连接了具有与该不足部分相当的电容值的电容。
根据本发明的技术方案16所涉及的高频放大器，由于在该高频放大器所需的电容因寄生电容而不足的情况下，追加与该不足部分相当的电容，所以高频放大器就可以具有规定的电容。
本发明的技术方案17所涉及的高频放大器，其特征在于：在技术方案1或2所记载的高频放大器中，在上述接收信号输入端子或者发送信号输入端子和接地之间具有开关，该开关是使上述接收信号放大部或者发送信号放大部成为断开一侧的开关被接通。
根据本发明的技术方案17所涉及的高频放大器，由于接收信号放大部或发送信号放大部中任一欲断开一侧的信号输入端子被接地，所以就能够可靠地断开利用接收信号放大部或发送信号放大部的接收信号或者发送信号的放大。
本发明的技术方案18所涉及的高频放大器，其特征在于，开关、输入输出端子和第1、第2电容，由该开关以及第1电容组成的串联连接体被连接在连接了上述输出端子的节点和上述输入输出端子之间，上述输入输出端子经由上述第2电容被连接在应连接上述发送信号输入端子的节点，在接收模式时，上述开关断开，对从上述输入输出端子所输入的接收信号进行放大并送给上述输出端子，而在发送模式时，上述开关接通，对从上述发送信号输入端子所输入的发送信号进行放大并送给上述输入输出端子。
根据本发明的技术方案18所涉及的高频放大器，能够将经过放大的发送信号的输出端子和接收信号的输入端子集约于一个输入输出端子。
本发明的技术方案19所涉及的收发系统，其特征在于：具备收发高频信号的收发部，该系统包括技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器，以时分双工方式进行动作。
根据本发明的技术方案19所涉及的收发系统，由于具有收发高频信号的收发部，该系统包含技术方案1或技术方案2所记载的高频放大器，以时分双工方式进行动作，所以就能够在收发部共有同一电感器。
本发明的技术方案20所涉及的收发系统，该系统包括权利要求1或权利要求2所记载的多个高频放大器，可以设定在发送模式和接收模式之间一起转换该多个高频放大器，或者进行转换一使部分为发送模式、剩余部分为接收模式。
根据本发明的权利要求书20所涉及的收发系统，通过变更设定，可以将同一收发系统作为MIMO收发两用机或者FDD收发两用机中的任意一个来进行使用。
根据本发明，在放大接收信号与发送信号的高频放大器中，通过将其负荷上所用的螺旋电感器设为一个，就能够以低面积、实现低成本的高频放大器。
另外，在高频放大器中，由于在接收模式时将接收信号放大部设为接通，同时还将发送信号放大部设为几乎接近断开的接通，所以可以实现接收信号的低噪声放大。
进而，在收发系统中，通过构成为包含将放大接收信号和发送信号的高频放大器的、负荷上所用的螺旋电感器设为一个的高频放大器，就能够以低面积、获得低成本的收发系统。
另外，在收发系统中，由于构成为包含多个将放大接收信号和发送信号的高频放大器的、负荷上所用的螺旋电感器设为一个的高频放大器，并可以设定这些多个高频放大器一起在接收模式和发送模式之间进行转换，或者一部分为发送模式、剩余部分为接收模式这样来进行转换，所以能够将一台收发系统作为MIMO收发两用机或者FDD收发两用机来进行使用。
附图说明
图1是表示根据本发明实施方式1的高频放大器101之构成的图。
图2是表示本发明实施方式1的第1具体例的高频放大器101a之构成的图。
图3(a)是表示本发明实施方式1的第2具体例的高频放大器101b的全体电路构成的图。
图3(b)是表示本发明实施方式1的第2具体例的高频放大器101b的直流电源上设置的短路用开关的图。
图4是表示本发明实施方式1的第3具体例的高频放大器101c之构成的图。
图5是表示根据本发明实施方式2的高频放大器501之构成的图。
图6是表示本发明实施方式2的第1具体例的高频放大器501a之构成的图。
图7是表示本发明实施方式2的第1具体例的高频放大器501a之概略的配置图。
图8是表示本发明实施方式2的第2具体例的高频放大器501b之构成的图。
图9表示根据本发明实施方式3的收发系统901之构成。
图10表示作为本发明实施方式3的第2例的收发系统901a之构成。
图11是表示以往的高频放大器1101之构成的图。
图12(a)是表示以往的高频放大器1101之概略配置的平面图。
图12(b)是表示以往的高频放大器1101之概略配置的B-B′线剖面图。
图13(a)是表示根据本发明实施方式4的高频放大器1301之构成的图。
图13(b)是表示根据本发明实施方式4的高频放大器1301之详细构成的图。
图14(a)是表示使根据本发明实施方式4的高频放大器作为MIMO收发两用机进行动作时的图。
图14(b)是表示使根据本发明实施方式4的高频放大器作为FDD收发两用机进行动作时的图。
图15(a)是表示本发明实施方式5的第1具体例的高频放大器501c之构成的图。
图15(b)是表示本发明实施方式5的第2具体例的高频放大器501d之构成的图。
图15(c)是表示本发明实施方式5的第3具体例的高频放大器501e之构成的图。
图16(a)是表示本发明实施方式6的第1具体例的高频放大器501f之构成的图。
图16(b)是表示本发明实施方式6的第2具体例的高频放大器501g之构成的图。
图16(c)是表示本发明实施方式6的第2具体例的高频放大器501g与次级的放大器501g1的图。
图17(a)是表示根据本发明实施方式7的第1具体例的高频放大器101c的图。
图17(b)是表示根据本发明实施方式7的第2具体例的高频放大器101c的图。
附图标记说明
50控制部
70接收信号振幅检测部
101、101a、101b、101c、501、501a、501b、501c、501d、501f、501g、501g1、1101、1301、1301a、1301b高频放大器
102、1302a、1302b接收信号放大部
103、1303a、1303b发送信号放大部
104、1106、1107、1304a、1304b螺旋电感器
201、202、301、302、303、304、502、502a、502b、601、602、801、801a、801b、802、802a、802b、1104、1105晶体管
901、901a、901b、1401a、1401b收发系统
901d封装
902、902a、902b、1001通信用收发集成电路
903、903a、903b天线
904、904a、904b RF滤波器
905、905a、905b、1002、1003收发转换开关
906、906a、906b输入匹配电路
907、907a、907b输出匹配电路
908、908a、908b接收用混频器
909、909a、909b发送用混频器
910、910a、910b频率合成器
911、911a、911b接收用滤波器
912、912a、912b发送用滤波器
913、913a、913b A/D变换器
914、914a、g14b D/A变换器
915、915a、915b、915d数字信号处理处理器
1102低噪声放大器
1103功率放大器INRX、INRXa、INRXb接收信号输入端子
INTX、INTXa、INTXb发送信号输入端子
S1、S1a、S1b、S2、S2a、S2b收发转换控制端子
OUT、OUTa、OUTb、OUTRX、OUTRXa、OUTRXb输出端子
VDD直流电源
Sw1、Sw1a、Sw1b、SW2、SW2a、SW2b、SW3、SW4、SW5、SW5a、SW5b、SW6、SW7、SW8开关
OUTTX、OUTTXa、OUTTXb发送信号输出端子
CF寄生电容
Vc可变电容元件
Vvr1、Vvr2可变电压源
CA、CA1、CA2、CA3电容
SA1、SA2、SA3开关
R1、R2电阻
Vbias1、Vbias2直流电源
具体实施方式
以下，一边参照附图一边就本发明实施方式进行说明。
(实施方式1)
在图1中，表示根据本发明实施方式1的高频放大器101之构成。
在图1中，高频放大器101具有接收信号放大部102、发送信号放大部103、一个螺旋电感器104与输出端子OUT。
接收信号放大部102具有收发转换控制端子S1与接收信号输入端子INRX。发送信号放大部103具有收发转换控制端子S2与发送信号输入端子INTX。在接收信号放大部102以及发送信号放大部103上经由同一螺旋电感器104被供给直流电源VDD。
另外，在与螺旋电感器104的直流电源VDD相对一侧的节点上连接着输出端子OUT。
在接收模式时，来自控制部50的收发转换控制信号被输入到收发转换控制端子S1与收发转换控制端子S2，接收信号放大部102接通，发送信号放大部103断开。
接收信号自接收信号输入端子INRX输入，接收信号放大部102将螺旋电感器104作为负荷对接收信号进行放大，并在发送/接收模式下输出到共用输出端子OUT。
反之，在发送模式时，收发转换控制信号被输入到收发转换控制端子S1和收发转换控制端子S2，接收信号放大部102断开，发送信号放大部103接通。发送信号自发送信号输入端子INTX输入，发送信号放大部103将螺旋电感器104作为负荷对发送信号进行放大，并在发送/接收模式下输出到共用输出端子OUT。
接收模式与发送模式交互地进行切换，由此时分双工就成为可能。在各种模式下，螺旋电感器104作为接收信号放大部102、发送信号放大部103的共用负载而发挥功能。
为此，在本实施方式1中，在图11所示的现有高频放大器1101中需要两个螺旋电感器就成为一个。由此，就能够降低集成电路的面积、且能够使其制造成本也降低。
高频放大器101负荷的共振频率取决于输出端子OUT中的电容CPOUT、与螺旋电感器104的电感L之值。
输出端子OUT中的电容CPOUT用接收信号放大部102的输出中的寄生电容CPRX、发送信号放大部103输出中的寄生电容CPTX、输出端子OUT所连接的高频放大器101的外部负荷电容CPL、与螺旋电感器104的寄生电容CPIND之和来表示。即，
CPOUT＝CPRX+CPTX+CPL+CPIND。
从而，高频放大器101的负荷的共振频率f0就通过f0＝1/(2π(LCPOUT)0.5来表示。
图2表示根据本发明实施方式1的高频放大器101的第1具体例、即高频放大器101a之构成。
在图2中，高频放大器101a是通过晶体管201、202、电阻R1、R2、开关SW1、SW2、以及直流电源Vbias1、Vbias2来实现图1所示的高频放大器101的接收信号放大部102、发送信号放大部103之构成。
下面，设晶体管使用N沟道MOSFET(以下、称之为NMOSFET)来进行说明。晶体管201的漏极被连接到螺旋电感器104的一端、输出端子OUT以及晶体管202的漏极。晶体管201、202的源极被接地。螺旋电感器104的另一端被连接到直流电源VDD。
晶体管201的栅极被连接到高频放大器101a的接收信号输入端子INRX。晶体管201的栅极经由电阻R1也被连接到收发转换开关SW1的共用端子。开关SW1的2个端子的一方被接地，另一方被连接到直流电源Vbias1的正侧电源端子。
晶体管202的栅极被连接到高频放大器101a的发送信号输入端子INTX。晶体管202的栅极经由电阻R2也被连接到收发转换开关SW2的共用端子。开关SW2的2个端子的一方被接地，另一方被连接到直流电源Vbias2的正侧电源端子。
此外，直流电源Vbias1，Vbias2的负侧电源端子被接地。
在接收模式的情况下，来自图1的控制部50的收发转换控制信号被输出到收发转换控制端子S1与收发转换控制端子S2，开关SW1被连接到偏压用的直流电源Vbias1侧的端子，晶体管201接通，开关SW2被连接到接地侧的端子，晶体管202断开。由此，仅接收信号放大部(低噪声放大器)102成为接通。
在发送模式的情况下，开关SW1、SW2、晶体管201、202的状态被切换。由此，仅发送信号放大部(功率放大器)103成为接通。此外，收发转换开关SW1、SW2只要是能够使晶体管201、202接通、断开的构成，则还可以是上述以外的构成。
图3表示根据本发明实施方式1的高频放大器101的第2具体例即高频放大器101b之构成。
在图3(a)中，高频放大器101b是通过NMOS晶体管301、302、303、304、电阻R1、R2、开关SW3、SW4、以及，直流电源Vbias1、Vbias2、Vbias3、Vbias4来实现图1所示的高频放大器101的接收信号放大部102、发送信号放大部103之构成。
晶体管301的漏极被连接到晶体管302的源极。晶体管301的栅极被连接到高频放大器101b的接收信号输入端子INRX。晶体管301的栅极经由电阻R1也被连接到直流电源Vbias1的正侧电源端子。晶体管301的源极被接地。
晶体管302的漏极被连接到螺旋电感器104的一端、输出端子OUT、以及晶体管304的漏极。晶体管302的栅极被连接到收发转换开关SW3的共用端子。该开关SW3的2个端子的一方被接地，另一方被连接到直流电源Vbias3的正侧电源端子。螺旋电感器104的另一端被连接到直流电源VDD。
同样，晶体管303的漏极被连接到晶体管304的源极。晶体管303的栅极被连接到高频放大器101b的发送信号输入端子INTX。晶体管303的栅极经由电阻R2也被连接到直流电源Vbias2的正侧电源端子。晶体管303的源极被接地。
晶体管304的栅极被连接到收发转换开关SW4的共用端子。该开关SW4的2个端子的一方被接地，另一方被连接到直流电源Vbias4的正侧电源端子。
此外，直流电源Vbias1，Vbias2，Vbias3，Vbias4的负侧电源端子被接地。
在接收模式的情况下，来自图1的控制部50的收发转换控制信号被输入到收发转换控制端子S1与收发转换控制端子S2，开关SW3被连接到偏压用的直流电源Vbias3侧的端子，晶体管302接通，开关SW4被连接到接地侧的端子，晶体管304断开。
在发送模式的情况下，开关SW3、SW4、晶体管302、304的状态进行切换。
图3的高频放大器101b与图2的高频放大器101a之不同之处在于接收信号放大部102与发送信号放大部103的晶体管为渥尔曼(cascode)型；和收发转换开关SW3、SW4被连接到渥尔曼级晶体管的栅极。
此外，也可以是上述的高频放大器101b的、接收信号放大部102与发送信号放大部103的晶体管，仅其中任意一方的放大部为渥尔曼型。
另外，如图3(b)所示那样，也可以是在对晶体管301的栅极进行偏压的直流电源Vbias1和电阻R1之间具备开关SW5，在断开时偏压电压变为零。此外，还可以在晶体管303侧设置与此开关SW5同样的开关。
图4表示根据本发明实施方式1的高频放大器101的第3具体例即高频放大器101c之构成。
在图4中，高频放大器101c按发送/接收模式分别准备了上述图3的高频放大器101b的输出端子。
在图3的高频放大器101b中，接收信号放大部102与发送信号放大部103的输出利用共用的输出端子OUT。经过放大的接收信号被连接到后级的放大器、混频器、滤波器之类的电路，但通常它们的输入阻抗较大。
相对于此，经过放大的发送信号被传送到天线，但天线的阻抗较低通常为50Ω。另外，即便在高频放大器101b与天线之间连接着输出匹配电路的情况下，输出匹配电路的输入阻抗也较低。
图4的高频放大器101c新追加用于连接天线或者输出匹配电路和高频放大器101b的发送信号输出端子OUTTX，并在发送信号输出端子OUTTX与输出端子OUTRX(相当于图3中的OUT)之间连接开关SW6。
在接收模式时，开关SW6被开放，经过放大的接收信号从输出端子OUTRX被输出。
在发送模式时，开关SW6被短路，经过放大的发送信号从发送信号输出端子OUTTX被输出。
由此，防止在接收模式时所放大的接收信号泄漏到天线。
这样一来，根据实施方式1，由于使在放大以时分双工方式进行通信时的接收信号的低噪声放大器的输出端子以及放大发送信号的功率放大器的输出端子和电源端子之间分别作为负荷连接的2个螺旋电感器汇总成1个，所以在将高频放大器集成电路化的情况下就能够降低螺旋电感器在其基板面积上所占的比例，获得能够使集成电路小面积化、可以低成本制造的高频放大器。
此外，虽然在该实施方式1中，表示了高频放大器101具备两个收发转换控制端子，但只要收发转换控制端子为1个以上，能够实现接收信号放大部102与发送信号放大部103的动作转换即可。
另外，虽然表示了开关SW6是收发转换控制端子为1个(S1或者S2)，但也可以为2个(S1以及S2)。
另外，还可以在该实施方式1中取代电阻R1、R2而采用电感器。
另外，虽然在该实施方式1中，就高频放大器101放大单相的发送信号与接收信号的情况进行了说明，但也可以是具备两个高频放大器101，对差动的发送信号与接收信号进行放大。
另外，还可以是接收信号放大部为了带来噪声与增益中的某一方、或者两方的匹配，而在NMOS晶体管的栅极或源极中的某一方、或者两方连接电感器、电阻、或者电容。
另外，虽然在该实施方式1中，采用接收信号放大部102和发送信号放大部103仅具有NMOS晶体管的构成，但是正如在本领域技术人员中能够容易地理解那样，还可以通过使电路的极性反转，而采用接收信号放大部102和发送信号放大部103仅具有PMOS晶体管的高频放大器之构成。
另外，虽然设上述的实施方式1中的晶体管使用MOSFET，但也可以通过MESFET、JFET、HEMT、双极结晶体管或者异质结晶体管中的任意一个、或者其多个的组合来实现。
另外，上述的实施方式1中的晶体管也可以用硅、硅-锗、III-V族化合物半导体中的某一种来实现。
另外，上述的实施方式1中的螺旋电感器104包括集成电路中、和包含集成电路的封装、模块中的电感器。总而言之，只要作为接收信号放大部102和发送信号放大部103使用一个电感器作为共用负载，并具有交互地转换接收信号放大部102和发送信号放大部103的接通、断开的开关的高频放大器101来进行构成即可。
(实施方式2)
图5表示根据本发明实施方式2的高频放大器501之构成。
在图5中，高频放大器501具有接收信号放大部102、发送信号放大部103、螺旋电感器104、输出端子OUT、晶体管502与直流电源Vbias5。接收信号放大部102具有收发转换控制端子S1与接收信号输入端子INRX。发送信号放大部103具有收发转换控制端子S2与发送信号输入端子INTX。
晶体管502的漏极被连接到输出端子OUT，同时还经由螺旋电感器104被连接到直流电源VDD。晶体管502的源极被连接到接收信号放大部102与发送信号放大部103的输出。晶体管502的栅极被连接到直流电源Vbias5的正侧电源端子。
此外，直流电源Vbias5的负侧电源端子被接地。
在接收与发送各自的模式下，接收信号放大部102、发送信号放大部103的动作与实施方式1中的图1所示的高频放大器101中的那些动作相同。高频放大器101与高频放大器501的不同之处在于晶体管502被连接到接收信号放大部102和发送信号放大部103的输出。
高频放大器501负荷的共振频率取决于输出端子OUT中的电容CPOUT、和螺旋电感器104的电感L。输出端子OUT中的电容CPOUT用晶体管502漏极的寄生电容CPCAS、输出端子OUT上所连接的高频放大器101的外部负荷电容CPL和螺旋电感器104的寄生电容CPIND之和来表示。即、
CPOUT＝CPCAS+CPL+CPIND。
从而，高频放大器501的负荷的共振频率f0通过f0＝1/(2π(LCPOUT)0.5)来表示。
晶体管502作为渥尔曼级晶体管而发挥功能。从而，在实施方式1中的高频放大器101和该实施方式2中的高频放大器501中，各自的接收信号放大部102和发送信号放大部103的输出中的寄生电容是同样大小的情况下，与高频放大器101相比，高频放大器501的输出端子OUT中的寄生电容变小。
在以相同共振频率使此高频放大器501和实施方式1的高频放大器101动作的情况下，能够加大螺旋电感器104的电感L。进而，因经由输出端子OUT中的寄生电容的泄漏造成的损失也减少。从而，带来增大高频放大器的增益的效果。
图6表示根据本发明实施方式2的高频放大器501的第1具体例、即高频放大器501a之构成。
在图6中，高频放大器501a通过NMOS晶体管601、602、电阻R1、R2、开关SW1、SW2以及直流电源Vbias1、Vbias2来实现图5所示的高频放大器501的接收信号放大部102、发送信号放大部103之构成。
晶体管601的漏极被连接到晶体管502的源极与晶体管602的漏极。晶体管601、602的源极被接地。晶体管601的栅极被连接到高频放大器501a的接收信号输入端子INRX。晶体管601的栅极经由电阻R1也被连接到收发转换开关SW1的共用端子。该开关SW1的2个端子的一方被接地，另一方被连接到直流电源Vbias1的正侧电源端子。
晶体管602的栅极被连接到高频放大器501a的发送信号输入端子INTX。晶体管602的栅极经由电阻R2也被连接到收发转换开关SW2的共用端子。该开关SW2的2个端子的一方被接地，另一方被连接到直流电源Vbias2的正侧电源端子。
此外，直流电源Vbias1，Vbias2的负侧电源端子被接地。另外，输出节点OUT2与本来的输出端子OUT分别地向半导体集成电路内部进行输出。
在接收模式的情况下，来自图5的控制部50的收发转换控制信号被输入到收发转换控制端子S1和收发转换控制端子S2，开关SW1被连接到偏压用的直流电源Vbias1侧的端子，晶体管601接通、开关SW2被连接到接地侧的端子，晶体管602断开。
在发送模式的情况下，开关SW1、SW2、晶体管601、602的状态与接收模式的情况相反地进行切换。此外，收发转换开关SW1、SW2只要是能够使晶体管601、602接通、断开的构成，则也可以是与上述不同的构成。
图7是用通常的CMOS工艺来制作图6所示的高频放大器501a时的概略配置图。在图7中，GND是晶体管602的源极。除此以外的图号表示与图6相同或者相当的部分。
在图7的配置中，电感为6nH的螺旋电感器占有的面积为0.16mm2，高频放大器的配置的占有面积是0.35mm2。螺旋电感器占配置面积全体的46％，但与图12所示的以往例子进行比较可知根据本发明实施方式2的高频放大器501a能够将其占有面积缩小58％。这一面积缩小效果能够在本发明实施方式1和本发明实施方式2的所有高频放大器中获得。
图8表示根据本发明实施方式2的高频放大器501的第2具体例、即高频放大器501b之构成。
在图8中，高频放大器501b在上述的图6的高频放大器501a上新追加了发送信号输出端子OUTTX和开关SW6。开关SW6连接在发送信号输出端子OUTTX与输出端子OUTRX(相当于图6中的OUT2)之间。
在接收模式时，开关SW6被开放，经过放大的接收信号从输出端子OUTRX被输出。在发送模式时，开关SW6被短路，经过放大的发送信号从发送信号输出端子OUTTX被输出。
这样一来，根据实施方式2，由于使在放大以时分双工方式进行通信时的接收信号的低噪声放大器的输出端子以及放大发送信号的功率放大器的输出端子和电源端子之间分别作为负荷连接的2个螺旋电感器汇总成1个，同时还设置渥尔曼级晶体管，所以在将高频放大器集成电路化的情况下就能够降低螺旋电感器在其基板面积上所占的比例，获得能够使集成电路小面积化、可以低成本制造、而且输出端子中的寄生电容小的高频放大器。
此外，虽然在上述实施方式2中，高频放大器501具备两个收发转换控制端子，但只要收发转换控制端子为1个以上，能够实现接收信号放大部102与发送信号放大部103的动作转换即可。
另外，虽然表示了开关SW6是收发转换控制端子为1个(S1或者S2)，但也可以为2个(S1以及S2)。
另外，还可以在上述的实施方式2中取代电阻R1、R2而采用电感器。
另外，虽然在上述实施方式2中，就高频放大器501单相的发送信号与接收信号的放大进行了说明，但也可以是具备两个高频放大器501，对差动的发送信号与接收信号进行放大。
另外，还可以是使接收信号放大部具有噪声与增益中的某一方、或者双方的匹配，而在NMOS晶体管的栅极或源极中的某一方、或者两方连接电感器、电阻、或者电容。
另外，虽然在上述实施方式2中，采用接收信号放大部102和发送信号放大部103仅具有NMOS晶体管的构成，但是还可以采用使电路的极性反转的构成。即采用接收信号放大部102和发送信号放大部103仅具有PMOS晶体管的高频放大器的构成。
另外，上述实施方式2中的晶体管还可以通过MOSFET，MESFET、JFET、HEMT、双极结晶体管或者异质结晶体管中的任意一个、或者其多个的组合来实现。
另外，上述实施方式2中的晶体管也可以用硅、硅-锗、III-V族化合物半导体中的某一种来实现。
另外，上述实施方式2中的螺旋电感器104包括集成电路中、和包含集成电路的封装、模块中的电感器。总而言之，只要作为接收信号放大部102和发送信号放大部103使用一个电感器作为共用负载，具有交互地转换接收信号放大部102与发送信号放大部103的接通、断开的开关，并在接收信号放大部102和发送信号放大部103的输出与电感器之间连接了渥尔曼晶体管的高频放大器501来进行构成即可。
(实施方式3)
图9表示根据本发明实施方式3的收发系统901之构成。
该图9的收发系统901是表示具有与实施方式2同样的高频放大器501b的收发系统。
在图9中，收发系统901具有通信用收发集成电路902、天线903、RF滤波器904、收发转换开关905、输入匹配电路906与输出匹配电路907。
通信用收发集成电路902具有与实施方式2同样的高频放大器501b、接收用混频器908、发送用混频器909、频率合成器910、接收用滤波器911、发送用滤波器912、A/D变换器(以下、称之为ADC)913、D/A变换器(以下、称之为DAC)914与数字信号处理处理器(以下、称之为DSP)915。
其次，就动作进行说明。
在时分双工方式下，对信号的收发转换的定时进行应答，收发转换开关905以及高频放大器501b根据来自DSP915的收发转换信号进行切换。此外，还可以使该收发转换信号，如图1等所示那样的由与DSP不同的控制电路来发生。
在接收时，从天线903接收到的信号，经由RF滤波器904、收发转换开关905与输入匹配电路906被输入到高频放大器501b。在高频放大器501b中经过放大的接收信号被输入到接收用混频器908。
接收用混频器908对从高频放大器501b输出的接收信号与从频率合成器910输出的振荡信号进行混合。接收用混频器908的输出经由接收用滤波器911供给ADC913。ADC913将从接收用滤波器911输出的模拟接收信号变换成数字接收信号。DSP915对此数字接收信号进行处理。
接着，在发送时，由DSP915经过处理的数字发送信号通过DAC914被变换成模拟发送信号。该模拟发送信号经由发送用滤波器912被输入到发送用混频器909。发送用混频器909对从发送用混频器909输出的发送信号和从频率合成器910输出的振荡信号进行混合。
高频放大器501b放大发送用混频器909的输出。经过放大的发送信号经由输出匹配电路907、收发转换开关905与RF滤波器904从天线903进行发送。
这样，通过将与实施方式2同样的高频放大器501b作为收发信号放大器来使用，高频放大器501b与通信用收发集成电路902的面积就降低而成为低成本，就能够获得制造成本低的收发系统901。此外，还可以取代高频放大器501b而使用与实施方式1同样的高频放大器101c。
图10表示根据本发明实施方式3的收发系统901的第2例、即收发系统901a之构成。
该图10的收发系统901a表示具有与实施方式2同样的高频放大器501a的收发系统。
在图10中，收发系统901a与图9所示的收发系统901的通信用收发集成电路902和通信用收发集成电路1001的构成不同。
通信用收发集成电路1001具有高频放大器501a、收发转换开关1002、1003、实施方式2中的高频放大器501a、接收用混频器908、发送用混频器909、频率合成器910、接收用滤波器911、发送用滤波器912、ADC913、DAC914与DSP915。
收发转换开关1002，在接收模式时接通，在发送模式时断开。收发转换开关1003进行与收发转换开关1002相反的动作。除此以外的动作与图9相同。
这样一来，根据实施方式3，由于使用将在放大以时分双工方式进行通信时的接收信号的低噪声放大器的输出端子以及放大发送信号的功率放大器的输出端子和电源端子之间分别作为负荷连接的2个螺旋电感器汇总成1个，同时还设置了渥尔曼级晶体管的高频放大器来构成收发系统，所以在集成电路化的情况下就能够降低螺旋电感器在其基板面积上所占的比例，获得能够使集成电路小面积化、可以低成本制造、而且高频放大器的输出端子中的寄生电容小的收发系统。
此外，还可以取代高频放大器501b、501a而使用实施方式1中的高频放大器101a、101b。总而言之，只要使用实施方式1以及实施方式2中所说明的高频放大器，来构成时分双工方式下所用的收发系统即可。
(实施方式4)
可是，近年来、被称之为MIMO(Multiple Input Multiple Output)的无线通信的高速化传送技术得以开发，无线LAN机器等在一部分领域已经用于实用。MIMO就是在发送机和接收机双方使用多个天线来进行数据的发送/接收的技术。
在MIMO中，对将发送的数据进行分割，在一个频带使用多个天线在空间上并列地、即同时进行通信，通过进行用多个天线接收到的数据的合成和解码，就可以实现通信速度的大幅高速化，同时还可以大幅改善室内等障碍物存在较多的环境下的通信状况。
即、在MIMO的发送机侧，通过对发送信号进行空时编码(STC；Space-Time Coding)，在时间和空间双方的区域进行信息的重组以后，从多个天线送出电波。
另外，在MIMO的接收机侧，通过用多个天线接收由多路径传输通路传播来的电波，进行与STC相反的处理即空时解码(STD；Space-Time Decoding)，从多个信号中除去彼此的干扰，并对各个信号进行分离、合成，由此输出接收信号。
图13表示根据本实施方式4的高频放大器1301之构成。
该图13(a)的高频放大器具有高频放大器1301，其包括与实施方式1同样地构成的分别具有接收信号放大部及发送信号放大部的2个高频放大器1301a，1301b。
在图13(a)中，高频放大器1301a、1301b具有接收信号放大部1302a、1302b、发送信号放大部1303a、1303b、对各高频放大器设置了一个的螺旋电感器1304a、1304b与输出端子OUTa、OUTb。
接收信号放大部1302a、1302b具有收发转换控制端子S1a、S1b与接收信号输入端子INRXa、INRXb。发送信号放大部1303a、1303b具有收发转换控制端子S2a、S2b与发送信号输入端子INTXa、INTXb。
在接收信号放大部1302a、1302b以及发送信号放大部1303a、1303b上经由同一螺旋电感器1304a、1304b被供给直流电源VDDa、VDDb。
图13(b)表示图13(a)的详细构成。高频放大器1301a、1301b具有与图8的高频放大器501b相同的构成。在图13(b)中，对各高频放大器的构成要素附加下标a、b。
在这样所构成的高频放大器1301中，可以通过使高频放大器1301a、1301b均作为发送信号放大器或者接收信号放大器来动作，使本高频放大器作为MIMO方式的发送信号放大器或者接收信号放大器来动作。
另外，还可以通过使高频放大器1301a、1301b中的某一方作为发送信号放大器、另一方作为接收信号放大器来动作，使本高频放大器作为FDD(Frequency Division Duplex；频分双工)方式的收发用高频放大器来动作。
FDD方式的收发两用机通过将使用的频带分割成发送用和接收用，来实现发送接收的同时执行。除PHS(Personal HandyphoneSystem)以外的便携式电话机采用FDD方式。
图14表示根据实施方式4的收发系统。此图14(a)以及图14(b)表示将实施方式4的高频放大器作为MIMO收发两用机1401a以及FDD收发两用机1401b分别进行动作的情况。
图14(a)所示的MIMO收发两用机具有与图9同样地构成的2个收发系统901a、901b。在图14(a)中，对各收发系统的构成要素附加下标a、b。
在该MIMO收发两用机中，收发转换开关905a、905b切换成2个收发系统901a、901b均为接收或者发送。另外，2个通信用收发集成电路902a、902b的DSP被共有。该被共有的DSP915d对从2个通信用收发集成电路902a、902b中的ADC913a、913b得到的接收数字信号进行STD处理，另外对应输入DAC914a、914b的发送数字信号进行STC处理。
此外，2个通信用收发集成电路902a、902b被收容在1个封装901d中。另外，2个收发系统901a、901b还可以是1个集成电路。
图14(b)所示的FDD收发两用机具有与图9同样地构成的2个收发系统901a、901b。在图14(a)中，对各收发系统的构成要素附加下标a、b。
在该FDD收发两用机中，收发转换开关905a、905b切换成2个收发系统901a、901b中的某一方为接收，另一方为发送。
这样一来，根据本实施方式4，在一台收发装置内具备两个具有与实施方式1相同构成的高频放大器，通过使两个高频放大器均作为发送机或者接收机来进行动作，或使两个高频放大器的一方作为发送机而使另一方作为接收机来进行动作，就可以使一台收发装置作为MIMO方式或者FDD方式的收发两用机中的任意一个来进行动作。
即，通过在一个收发装置内设置两个高频放大器，并使这2个高频放大器均作为发送机、或者接收机来进行动作，就可以作为可实现通信速度的高速化的MIMO方式来进行动作，另外，通过使2个高频放大器的一方作为发送机、另一方作为接收机来进行动作，就可以作为可实现同时执行收发的FDD方式来进行动作。该高频放大器具有将在放大以时分双工方式进行通信时的接收信号的低噪声放大器的输出端子以及放大发送信号的功率放大器的输出端子和电源端子之间分别作为负荷连接的2个螺旋电感器汇总成1个的构成。此外，虽然在上述实施方式4中，表示设置了两个高频放大器，但它也可以设置3个以上的多个。
另外，虽然在上述实施方式4中，设高频放大器本体之构成与图8所示的构成相同，但它也可以采用与图2、图3(a)、图4、图6所示的构成相同的构成。
(实施方式5)
该实施方式5是在与实施方式2的图8同样构成的高频放大器的输出端子OUT上追加不足的电容。
图15(a)表示根据本发明实施方式5的高频放大器501的第1具体例、即高频放大器501c之构成。
在图中，CF是输出端子OUT上寄生的寄生电容，Vc是设置在输出端子OUT和接地之间的可变电容元件。
在将该高频放大器501c例如使用于无线LAN的收发两用机的情况下，需要将其共振频率设定成2.4GHz。由于共振频率f0通过f0＝1/(2π(LCPOUT)0.5)来求得，所以为获得所希望的共振频率f0而必要的电容C通过C＝1/(L(2πf0)2)来求得。
可是，在输出端子OUT与螺旋电感器104与晶体管502与开关SW5彼此连接的节点N、和接地之间将发生寄生电容CF，但是为获得上述的共振频率2.4GHz，仅仅该寄生电容的电容值有时候会不足。
因而，在节点N和接地之间设置可变电容元件Vc，通过使该可变电容元件的电容值变化，来追加在寄生电容上不足的电容部分，就可以获得所希望的共振频率。
另外，图15(b)表示根据本发明实施方式5的高频放大器501的第2具体例、即高频放大器501d之构成。
该第2具体例取代第1具体例中的可变电容元件，将固定的电容与开关的串联连接体连接在节点N和接地之间。
在图中，CA1与SA1、CA2与SA2、CA3与SA3是彼此串联地连接起来的电容以及开关，由这些电容以及开关组成的3个串联连接体被分别连接在节点N与接地之间。
例如，在电容CA1，CA2，CA3的电容值之间，设CA1＞CA2＞CA3的关系成立。
在此情况下，当为获得上述的共振频率，除寄生电容以外仅电容CA1不足时，关闭开关SA2，追加电容CA2，当即便在此状态下也达不到获得所希望的共振频率的电容值时，关闭开关SA3，进一步追加电容CA3。
这样，通过适当转换开关SA1，SA2，SA3使在寄生电容值追加的电容分阶段地变化，就可以获得所希望的共振频率。
另外，图15(c)表示根据本发明实施方式5的高频放大器501的详细的第3具体例、即高频放大器501e之构成。
该第3具体例是在节点N与接地之间连接具有规定的电容值的电容CA。
如果通过对在节点N上发生的寄生电容CF的电容值预先进行测定等其值已知，则也可以计算出为了获得所希望的共振频率所不足的电容值。
从而，通过将该不足的电容值作为电容CA加入，就能够获得不需要调整将要追加的电容值的、适合于批量生产的高频放大器501e。
这样一来，根据实施方式5，由于在仅仅用节点N发生的寄生电容的电容值无法获得所希望的共振频率的情况下，将具有与该不足部分相当的电容值的电容元件连接到节点N，所以就有为了获得所希望的共振频率所不足的电容被添补、得到具有所希望的共振频率的高频放大器的效果。
此外，虽然在上述实施方式5中，设高频放大器本体的构成与图8所示的相同，但也可以采用与图2、图3(a)、图4、图6所示的构成相同的构成。
(实施方式6)
该实施方式6是在与实施方式2相同的高频放大器的输入侧具备能够调节偏压电压的构成。
图16(a)表示根据该实施方式6的高频放大器的第1具体例。该图16(a)是构成为在晶体管801、802的栅极与接地之间设置开关SW6、SW7，开关SW1、SW2在切换到接地侧时变成接通，在切换到偏压电源侧时进行断开。
若假设这些开关SW6、SW7不存在，则在开关SW1、SW2选择了接地侧时，晶体管801、802的栅极电位由于电阻R1、R2存在而从接地电位抬起。
相对于此，在具有开关SW6、SW7的图16(a)之构成中，开关SW6、SW7与开关SW1、SW2同时接通，就能够将本高频放大器501f的晶体管801、802的栅极可靠地固定于接地电位。
图16(b)表示根据此实施方式6的高频放大器的第2具体例。该图16(b)是在图16(a)的电阻R1、R2的接地侧端子与接地之间设置能够使电压可变的可变电压源Vvr1、Vvr2，同时还在节点N与晶体管802的栅极之间设置了开关SW8。
在晶体管801的栅极输入用天线接收到的微弱电波，并由本高频放大器501g将其进行放大时，通过调高可变电压源Vvr1的电压以增多晶体管801上流过的电流，调低可变电压源Vvr2的电压以减小晶体管802上流过的电流这样来进行设定，将发送信号放大部103设成接近停止状态的动作状态。
例如，通过调节可变电压源Vvr2，将晶体管802的栅极源极间电压设为0.4V至0.5V，在晶体管802上几乎不流过电流的状态下使之动作，与单单仅使接收信号放大部102动作的情况相比，就可以以低噪声进行放大动作。
另外，作为高频放大器、特别是在天线上直接连接的放大器即前端的性能，除可以将微弱信号放大到何种程度以外还有可以输入何种程度大振幅的信号的性能，在接收信号放大部102上被输入大振幅的信号的情况下，通过将开关SW8短路，就可以抑制其增益，不会使大振幅的输入信号饱和地进行放大。
例如，如图16(c)所示那样，在通过接收信号振幅检测部70检测出大振幅的接收信号被输入时，通过将开关SW8短路，使输入信号旁路该高频放大器501g，通过仅仅用后级的高频放大器501g1进行放大，就可以不会使大振幅的输入信号饱和地进行放大。
这样一来，根据本实施方式6，由于能够调整高频放大器的输入侧的偏压电压，所以通过在接收时设定偏压电压以便将构成高频放大器的接收信号放大部设为通常的动作状态并使发送信号放大部在大致接近断开状态的动作状态下进行动作，就能够实现高频放大器的低噪声化。另外，通过在大信号输入时使输入信号直通通过高频放大器的内部，就能够防止饱和而实现高频放大器的性能改善。进而，通过设置将高频放大器的输入以接地方式短路的开关，可实现输入可靠接地。
此外，虽然在上述实施方式6中，设高频放大器本体之构成与图8示的同样，但它也可以采用与图2，图6所示的构成相同的构成。
(实施方式7)
该实施方式7是构成为可通过一个端子来进行高频放大器的输入输出。
图17(a)表示根据该实施方式7的高频放大器的第1具体例。
该图17(a)是具有与实施方式1的图4同样地构成的高频放大器101c。
在该图17(a)所示的高频放大器中，通过根据输入到收发转换控制端子S1、S2的收发转换信号将开关SW3、SW4转换到接地侧、偏压电源侧，晶体管304、302成为接通、断开，由发送信号放大部103所放大的发送信号就可以输出到IO端子。
反之，通过将开关SW3、SW4转换到偏压电源侧、接地侧，就可以在接收信号放大部102输入所接收的信号。
通过将这样所构成的高频放大器的开关SW5的输出端子OUTTX应被连接的节点、即与螺旋电感器104相对侧的节点、以及放大用晶体管301的输入端子INRX应被连接的节点、即栅极节点，分别经由电容C1以及C2连接到IO端子，将输入输出端子设成一个。
在这样所构成的高频放大器中，在放大发送信号的情况下，将发送信号放大部103的开关SW4设置成偏压电源侧，关闭开关SW5。由此，由晶体管303所放大的发送信号经由晶体管304、开关SW5以及电容C1自IO端子被输出到外部。
此时，接收信号放大部102的开关SW3被设置成接地侧。为此，即便经过放大的发送信号经由电容C2被输入到接收信号放大部102，由于晶体管302断开，所以不会产生与经过放大的发送信号的重叠。
另外，在放大接收信号的情况下，将接收信号放大部102的开关SW3设置成偏压电源侧，同时打开开关SW5。由此，自IO端子经由电容C2所输入的接收信号通过晶体管301进行放大，并经由晶体管302自输出端子OUT被输出到外部。
此时，由于发送信号放大部103的开关SW4被设置成接地侧，所以即便在晶体管303上输入发送信号，由于晶体管304断开，所以不会产生与经过放大的接收信号的重叠。
另外，图17(b)表示根据该实施方式7的高频放大器的第2具体例。
该图17(b)具有与实施方式2的图8所示的同样的高频放大器501b。
但是，与图17(a)相同，开关SW5的输出端子OUTTX应被连接的节点以及晶体管801的输入端子INRX应被连接的节点分别经由电容C1以及C2被连接到IO端子。
通过这样进行构成，在将装置全体集成电路化的情况下，就能够减少一个端子，同时对于芯片上外带的开关SW5也能够舍弃它。
这样一来，根据本实施方式7，通过把用于将发送信号放大部的输出对外部输出的输出端子、和用于对接收信号放大部输入的输入端子经由电容连接起来，而作为共用的输入输出端子进行汇集，所以在将装置全体集成电路化的情况下，就能够省略一个端子，成本下降就成为可能。或者还可以将不需要的端子转用于其它信号的输入、输出。
此外，虽然在上述实施方式7中，高频放大器本体的构成与图4、图8所示的构成相同，但它也可以采用与图13(b)、图15(a)、图15(b)、图15(c)、图16(a)、图16(b)所示的构成相同的构成。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明所涉及的高频放大器以及收发系统可以在将它们搭载于集成电路上的情况下降低其电感器所占的面积，在谋求制造成本的降低方面也有效。

Claims (20)

1.一种高频放大器，其特征在于包括：
接收信号放大部、发送信号放大部和电感器，
其中，上述接收信号放大部具有：接收信号输入端子和第1收发转换控制端子，
上述发送信号放大部具有：发送信号输入端子和第2收发转换控制端子，
并具有将上述接收信号放大部的输出、和上述发送信号放大部的输出连接起来的共用的输出端子，
在接收模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子、和上述第2收发转换控制端子，使上述发送信号放大部断开，上述接收信号放大部接通，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号进行放大，
而在发送模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子、和上述第2收发转换控制端子，使上述接收信号放大部断开，上述发送信号放大部接通，进行上述接收信号放大部以及发送信号放大部的动作转换以便放大从上述发送信号输入端子所输入的发送信号，
上述电感器作为上述接收信号放大部、上述发送信号放大部的共用负载被连接在直流电源端子和上述输出端子之间。
2.一种高频放大器，其特征在于包括：
接收信号放大部、发送信号放大部、电感器和晶体管，
其中，上述接收信号放大部具有：接收信号输入端子和第1收发转换控制端子，
上述发送信号放大部具有：发送信号输入端子和第2收发转换控制端子，
上述接收信号放大部的输出和上述发送信号放大部的输出被连接到上述晶体管，
在接收模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子和上述第2收发转换控制端子，使上述发送信号放大部断开，上述接收信号放大部接通，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号进行放大，
而在发送模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子和上述第2收发转换控制端子，使上述接收信号放大部断开，上述发送信号放大部接通，进行上述接收信号放大部以及发送信号放大部的动作转换以便放大从上述发送信号输入端子所输入的发送信号，
上述电感器被连接到直流电源端子和上述晶体管之间，作为上述接收信号放大部和上述发送信号放大部的共用负载，
在上述电感器和上述晶体管的连接点具有输出端子。
3.按照权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，其特征在于还包括：
开关和发送信号输出端子，
其中，上述开关被连接到上述输出端子和上述发送信号输出端子之间，
在接收模式时，上述开关断开，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号进行放大并送给上述输出端子，
在发送模式时，上述开关接通，对从上述发送信号输入端子所输入的发送信号进行放大并送给上述发送信号输出端子。
4.按照权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，其特征在于：
上述接收信号放大部具有用于放大接收信号的晶体管。
5.按照权利要求4记载的高频放大器，其特征在于：
上述接收信号放大部的上述晶体管以可以实现噪声匹配的方式进行最佳化。
6.按照权利要求4所记载的高频放大器，其特征在于：
上述接收信号放大部的上述晶体管以带来增益匹配的方式进行最佳化。
7.按照权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，其特征在于：
上述发送信号放大部具有用于放大功率的晶体管。
8.按照权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，其特征在于：
上述电感器由集成电路中所搭载的螺旋电感器组成。
9.按照权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，其特征在于：
上述接收信号放大部以及发送信号放大部和上述电感器被搭载在同一集成电路上。
10.按照权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，其特征在于：
上述电感器由模块中所搭载的螺旋电感器组成。
11.一种高频放大器，其特征在于：
具备两个权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，
对差动的接收信号和差动的发送信号进行放大。
12.一种高频放大器，其特征在于：
构成权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器的晶体管分别由MOSFET、MESFET、JFET、HEMT、双极结晶体管或异质结晶体管中的某一个、或者多个组合而成。
13.一种高频放大器，其特征在于：
构成权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器的晶体管分别由硅、硅-锗或III-V族化合物半导体中的某一种组成。
14.按照权利要求1或2所记载的高频放大器，其特征在于：
上述接收信号放大部具有用于放大接收信号的晶体管，同时还具有可使施加在其栅极和接地之间的电压可变的第1可变电压源，
上述发送信号放大部具有用于放大电力的晶体管，同时还具有可使施加在其栅极和接地之间的电压可变的第2可变电压源，
上述第1收发转换控制端子被连接到上述第1可变电压源，同时上述第2收发转换控制端子被连接到上述第2可变电压源，
在接收模式时，控制信号被输入到上述第1收发转换控制端子和上述第2收发转换控制端子，使上述发送信号放大部大体上断开，上述接收信号放大部接通，对从上述接收信号输入端子所输入的接收信号以低噪声方式进行放大。
15.按照权利要求1或2所记载的高频放大器，其特征在于：
在上述输出端子和上述接收信号输入端子之间具有开关，
该开关在上述接收信号为大振幅时接通。
16.按照权利要求1或2所记载的高频放大器，其特征在于：
在该高频放大器所需的电容由于该输出端子上寄生的寄生电容而不足的情况下，在上述输出端子和接地之间，连接了具有与该不足部分相当的电容值的电容。
17.按照权利要求1或2所记载的高频放大器，其特征在于：
在上述接收信号输入端子或者发送信号输入端子和接地之间具有开关，
该开关使上述接收信号放大部或者发送信号放大部成为断开一侧的开关接通。
18.按照权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，其特征在于还包括：
开关、输入输出端子和第1、第2电容，
由该开关以及第1电容组成的串联连接体被连接在连接了上述输出端子的节点和上述输入输出端子之间，
上述输入输出端子经由上述第2电容被连接在应连接上述发送信号输入端子的节点，
在接收模式时，上述开关断开，对从上述输入输出端子所输入的接收信号进行放大并送给上述输出端子，
而在发送模式时，上述开关接通，对从上述发送信号输入端子所输入的发送信号进行放大并送给上述输入输出端子。
19.一种收发系统，具备收发高频信号的收发部，其特征在于：
该系统包括权利要求1或权利要求2所记载的高频放大器，以时分双工方式进行动作。
20.一种收发系统，具备收发高频信号的收发部，其特征在于：
该系统包括权利要求1或权利要求2所记载的多个高频放大器，
可以设定在发送模式和接收模式之间一起转换该多个高频放大器，或者进行转换使一部分为发送模式、剩余部分为接收模式。
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