JP2002084148A - 増幅器を負荷インピーダンスに適応させるための整合回路と方法 - Google Patents

増幅器を負荷インピーダンスに適応させるための整合回路と方法

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JP2002084148A
JP2002084148A JP2001194820A JP2001194820A JP2002084148A JP 2002084148 A JP2002084148 A JP 2002084148A JP 2001194820 A JP2001194820 A JP 2001194820A JP 2001194820 A JP2001194820 A JP 2001194820A JP 2002084148 A JP2002084148 A JP 2002084148A
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ハイベーネン ラシ
Esko Jarvinen
ヤールビネン エスコ
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 増幅器をいろいろな出力電力レベルで負荷イ
ンピーダンスに適応させて、最適状態に調整するための
整合回路と方法を実現する。 【解決手段】 整合回路は増幅器の非直線性に起因する
高調波信号を同調するために、少なくとも１つのコイル
と少なくとも１つのコンデンサから構成されるLC回路、
即ちスイッチング電気回路を備える。LC回路(600, 602,
604, 606)の少なくとも１つのコンデンサは調整可能な
マイクロマシン（MEMS）コンデンサ(602,606)である。L
C回路はマイクロマシン（MEMS）コンデンサのキャパシ
タンスを調整する制御信号(220)を受信するためのイン
タフェースを備える。制御信号(220)は、LC回路(600, 6
02, 604, 606)が同調されるべき高調波の周波数で共振
するようにマイクロマシン（MEMS）コンデンサ(602, 60
6)のキャパシタンスを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、それによって無線
周波増幅器が電気的に負荷に適合されうる整合回路と、
その整合回路によりいろいろな増幅器出力レベルにおい
て増幅器を負荷インピーダンスに適応させる方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】無線チャネルは常に時間の関数で変動す
る。例えば、加入者端末が移動するにつれ、マルチパス
伝搬環境が無線チャネルの変動を惹き起こす。基地局が
信号を受信して検出するのに十分な信号レベルとなるよ
うに、またその信号レベルがシステムの他のユーザに対
して出来るだけ少ない干渉となるように加入者端末の送
信電力を適応させることが重要となる。送信機は送信電
力を所望のレベルに調整するための電力増幅器を使用す
る。受信機は無線チャネルで弱くなった受信信号電力を
増幅するための前置増幅器を使用する。加入者端末と基
地局の増幅器の出力電力は無線チャネルが変動するにつ
れて調整される。さらに、増幅器はインピーダンス整合
によりアンテナとアンテナの動作環境に整合されねばな
らない。従来、送信増幅器の整合回路は一定の値を有す
る受動回路素子から構成されている。この種の整合回路
はあらかじめ決められた出力レベル、通常最大電力レベ
ルが選ばれるが、そのレベルにのみ最適状態で適応され
る。さらに、送信機が広帯域のいずれか所望のチャネル
で動作すると想定される場合、最適適応設定はチャネル
により変わる。
【０００３】特にそのうちの第２高調波が無線周波用途
で有害であり、また増幅器の非直線性に起因する高調波
は増幅器の効率を低下させる。効率を改善するための典
型的な解決策は周波数選択回路であって、これは所望の
高調波信号周波数に同調される。周波数選択回路は簡単
なLC回路（インダクタンスーキャパシタンス）で実現で
き、同調周波数で共振して高調波周波数からなる信号部
分を短絡する。従来技術での実現には、効率よく動作す
るために回路は高いQ値、即ち品質係数を持たなければ
ならず、Q値が高くなるにつれ回路は狭い周波数帯域で
のみ最適に動作するという問題がある。
【０００４】米国特許第5,276,912号には可変出力電力
を有する無線周波電力増幅器が開示されている。その特
許公報には負荷インピーダンスを出力電力に整合させる
複数の異なった代替案が提示されている。その解決策の
代替案は、たとえばPINダイオードやトランジスタ、或
いはバイアス電圧で制御されるコンデンサやバラクタな
どからなるスイッチを利用している。しかし、開示され
た解決策は、例えば使用する部品が歪みのような干渉を
出力信号に惹き起こすという欠点を有する。さらに、装
置が電源オンとなった場合、急激で大きな電力変動が電
圧変動を発生し、従って高感度の部品はいろいろな解決
策により保護されなければならない。またその特許公報
は高調波信号に起因する増幅器効率低下の問題に対する
解決策も与えていない。
【０００５】マイクロマシンMEMS（microelectromechan
ical system）部品が現在開発されている。一般に、マ
イクロマシン（MEMS）部品はシリコン（Si）又はガリウ
ム砒素（GaAs）のような半導体基板上に作られるが、こ
れは製造技術が進んだので、それらを従来の半導体部品
とともに集積化できるためである。マイクロマシン（ME
MS）部品を酸化アルミニウムのような誘電体基板上に作
ることも可能である。MEMS部品は、少なくとも一部分に
おいてベース材料から離れて、典型的にはその部品の回
路を開いたり閉じたりする薄膜様ブリッジの構造を有す
る。ブリッジは制御電圧によりオン／オフ状態に制御さ
れる。１つ以上の電極を形成する、析出により得られる
導電層に接する半導体基板に制御電圧が印加される。電
極はブリッジより下に配置され、従ってブリッジの位置
は制御可能で、ブリッジが電極に接触すると回路が閉
じ、ブリッジが電極に接触しないと回路は開く。電極の
上に絶縁層がある場合、ブリッジは電極と電気的接触を
持たない。従って少なくとも直流電流は閉回路を与えな
い。その時ブリッジと電極との間のキャパシタンスは高
い。MEMS技術で作られた部品はインクジェットプリンタ
の読み取りヘッドや自動車のエアバッグ駆動機構のよう
なセンサに主に使われている。無線周波用途では、スペ
ース節約のためMEMS技術で作られた受動部品が主に利用
される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は無線周
波増幅器を複数の異なった電力レベルと動作周波数にお
いて最適状態に調整できるような方法を実現する方法と
装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的は、増幅器のい
ろいろな出力電力レベルにおいて増幅器を負荷インピー
ダンスに適応させるための整合回路で達成され、整合回
路は１つ以上のコンデンサのキャパシタンスを決定する
受信制御のためのインタフェースを備えている。本発明
の整合回路において、少なくとも１つの整合回路のコン
デンサはマイクロマシン（MEMS）コンデンサであって、
そのキャパシタンスを制御信号が調整して、増幅器が選
択された周波数において使用電力レベルで最適に動作
し、その結果所望電力範囲全体で増幅器が最適に動作す
るようにする。
【０００８】本発明はまた増幅器のいろいろな出力電力
レベルにおいて増幅器を負荷インピーダンスに適応させ
るための整合回路にも関し、整合回路は１つ以上のLC回
路、即ち増幅器の非直線性に起因する高調波信号に同調
する少なくとも一つのコイルと少なくとも１つのコンデ
ンサとからなるスイッチング電気回路を備えている。本
発明の整合回路において、少なくとも１つのLC回路のコ
ンデンサは調整可能なマイクロマシン（MEMS）コンデン
サであって、LC回路はマイクロマシン（MEMS）コンデン
サのキャパシタンスを調整する制御信号を受信するため
のインタフェースを備え、制御信号は同調されるべき各
高調波の周波数でLC回路が共振するようにマイクロマシ
ン（MEMS）コンデンサのキャパシタンスを調整する。
【０００９】本発明はまた増幅器のいろいろな出力電力
レベルにおいて整合回路で増幅器を負荷インピーダンス
に適応させるための方法に関し、整合回路は１つ以上の
コンデンサのキャパシタンスを決定する制御信号を受信
するためのインタフェースを備えている。本発明の方法
は増幅器が広い出力電力範囲で最適に動作するように整
合回路の少なくとも１つのマイクロマシン（MEMS）コン
デンサのキャパシタンスを調整する。
【００１０】本発明はまた増幅器のいろいろな出力電力
レベルにおいて整合回路で増幅器を負荷インピーダンス
に調整するための方法に関し、整合回路は１つ以上のLC
回路、即ち増幅器の非直線性に起因する高調波信号に同
調する少なくとも一つのコイルと少なくとも１つのコン
デンサとからなるスイッチング電気回路を備えている。
本発明の方法において、高調波信号はLC回路で同調さ
れ、LC回路は少なくとも１つのマイクロマシン（MEMS）
コンデンサを備え、LC回路のインタフェースを介してマ
イクロマシン（MEMS）コンデンサのキャパシタンスを調
整する制御信号が受信され、マイクロマシン（MEMS）コ
ンデンサのキャパシタンスは同調されるべき高調波信号
の周波数でLC回路が共振するように少なくとも１つの制
御信号により調整される。
【００１１】本発明の好適な実施例は独立請求項に開示
されている。
【００１２】本発明は、無線周波増幅器及び／又はこれ
に接続された高調波信号を同調するためのLC回路に、調
整可能なマイクロマシン（MEMS）コンデンサを導入する
という着想に基づいている。このやり方で、増幅器の出
力電力と動作周波数が変動する場合、増幅器から負荷イ
ンピーダンスへのエネルギー伝送の効率を最適にするこ
とが出来る。
【００１３】本発明の方法とシステムによりいくつかの
利点が実現される。無線周波増幅器の整合回路を調整す
るための本発明の第一の実施例による方法とシステムに
より、出力電力と動作周波数の変動に従って負荷インピ
ーダンスに最適の負荷インピーダンスを適応させること
が出来る。調整可のため、高調波信号を同調するための
本発明の第２の実施例は、当該高調波への更に正確で迅
速な適応を可能にする。
【００１４】MEMSコンデンサは、P/Nインタフェース
（正および負電荷キャリアのインタフェース）を持た
ず、従ってPINダイオードやFET（電界効果トランジス
タ）素子のような半導体素子に典型的な非直線性を生じ
ないので、その電気的特性に関して非常に線形である。
素子の非直線性は信号歪を惹き起こすので有害である．
さらに、MEMSコンデンサは、大きな電圧変動に良く耐え
かつ良好なAC電圧耐性を有しているので、電圧ピークを
防止する別個の素子または回路を必要としない。その
上、MEMSコンデンサの損失は非常に小さくかつその寿命
はMEMSスイッチと比較して非常に長い。以下に、添付図
面を参照して好適な実施例に関してさらに詳細に本発明
を説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、単純化したやり方で、本
発明の解決策を適用できるひとつのディジタルデータ伝
送システムを示す。それはセルラ無線システムの一部で
あって、固定端末、車載端末あるいは携帯端末のいずれ
であってもよい加入者端末１００及び１０２と通信する
（１０８および１１０）基地局１０４を備えている。基
地局１０４の送受信機は加入者端末１００，１０２との
無線接続を実現するアンテナユニットへの接続を有して
いる。さらに、基地局１０４は、ネットワーク内のほか
の場所にある加入者端末１００，１０２の接続あるいは
公衆加入電話網への接続を切り換える基地局コントロー
ラ１０６と通信する。基地局コントローラ１０６は、そ
こと通信する複数の基地局１０４を集中化したやり方で
制御する。基地局コントローラ１０６に配置されている
コントローラユニットは呼制御、移動性管理、統計収集
及びシグナリングを実行する。
【００１６】図２は通常無線周波増幅器を利用する１つ
の無線システム端末を示す。送信増幅器は通常電力増幅
器と呼ばれ、受信増幅器は前置増幅器と呼ばれる。加入
者端末の送信機と無線システムネットワーク部の送信機
は部分的には同一タスクを実行する。同様に、加入者端
末の受信機と無線システムネットワーク部の受信機は部
分的には同一タスクを実行する。無線システムネットワ
ーク部はまた電力増幅器と前置増幅器を備えている。加
入者端末は例えば携帯電話或いはマイクロコンピュータ
であってよく、しかしこれには限定されない。前記端末
は信号を送受信するアンテナ２００を備えている。シス
テムはまた送受信機のための別個のアンテナを備え、こ
のため送信機信号と受信機信号とを分離する双方向フィ
ルタは必要でない。前記端末はまた複数のアンテナ或い
はマルチアンテナシステムを備えている。変調された信
号は端末の送信機側で電力増幅器２０２によって増幅さ
れる。電力増幅器２０２は無線応用デバイスのような各
種電子デバイスに使用されている。電力増幅器２０２の
機能は負荷に適するように入力信号の電力を増幅するこ
とである。送信機では、電力増幅器２０２は送信される
べき非常に弱い信号を十分な送信電力レベルまで増幅す
るのに通常使われる。受信機では、無線経路で弱まった
受信信号を検出するのに十分な電力レベルまで増幅する
のに使われる。一般に、電力増幅器２０２と前置増幅器
２０６は種々の回路解決策により動作環境に適応されな
ければならないが、その回路解決策の設計、即ち部品の
種類と量の選択及び結合のやりかたはそれぞれ特定の用
途に依存する。さらに、図２の例にあるような所望の周
波数への信号のアップミキシング（upmixing）及びダウ
ンミキシング（downmixing）などの他の信号処理機能
も、信号を増幅する電力増幅器２０２及び前置増幅器２
０６に加えてもいい。
【００１７】アップミキシングはまた変調器２０４で実
行できる。アップミキシングの後、信号はアンテナ２０
０に加えられる。図２の例で、電力増幅器２０２はまた
増幅器整合回路を備えている。整合回路の制御信号は２
２０である。１つまたはそれ以上の制御信号が存在して
もいい。増幅器整合回路の可変コンデンサのキャパシタ
ンスは増幅器を負荷、即ち送信機のアンテナに適応させ
る制御信号によって調整される。信号が歪むと信号の情
報内容が変わるという危険性があるので、増幅器は、増
幅時に歪まないように適応されねばならない。端末はま
た、所望の情報を有するデータ信号で選択された変調方
式に従ってキャリアを変調する変調器２０４も備えてい
る。端末の受信機側もまたアンテナから入ってくる信号
を増幅する増幅器２０６を備えている。受信機の増幅器
は一般に前置増幅器と呼ばれる。前置増幅器はまた整合
回路を備えているか、あるいは整合回路が前置増幅器に
接続されているかである。図の例で、受信信号はまた前
置増幅器２０６でダウンミキシングされて選択された中
間周波数か直接ベースバンドになる。受信機で、信号は
また復調器２０８で下り方向混合されてもよい。復調器
２０８はデータ信号をキャリアと識別できるように受信
信号を復調する。
【００１８】加入者端末はまた制御ブロック２１６を備
え、これは端末各部の動作を制御しDSP（ディジタル信
号処理）、D/A変換及びフィルタリングのようなユーザ
の音声あるいはユーザによって生成されたデータを処理
するために必要な処置を実行する。制御ブロック２１６
はまた別個のD／A変換器３０９か直接電極３０２，３０
３A,３０３Bを制御する。制御ブロックはまたチャネル
及び音声符号化のような符号化と復号化の両方を実行す
る。さらに、UMTS（汎用移動通信システム）のようなス
ペクトラム拡散システムが使われている場合、制御ブロ
ック２１６はまた、チャネル容量の増加を意図して、擬
似ランダム拡散符号により信号スペクトラムを送信のた
めに広帯域へ拡散すること及び受信信号を逆拡散するこ
とを制御する。実際のスペクトラム拡散は変調後に、逆
拡散は復調前に典型的には行われる。制御ブロック２１
６はまた送信信号とシグナリング情報を使用中の無線シ
ステムのエアインタフェース規格に従うよう適合させ
る。制御ブロック２１６は信号送信電力が無線経路で適
切であるように、また受信信号のレベルが検出器にとっ
て適切であるように可変増幅器の動作を制御する。無線
システムネットワーク部により送信された信号に関す
る、ビット誤り率測定、遅延推定及び電力測定のような
制御ブロック２１６の測定は、信号電力を適切なレベル
に調整することに利用される。端末のソフトウエア制御
が制御ブロック２１６で実行される。
【００１９】さらに、端末は、例えば端末動作のソフト
ウエア制御を有するメモリ２１８を備えている。
【００２０】前述の端末機能ははいろいろなやり方で実
現できるが、例えば、プロセッサで実行されるソフトウ
エアで、あるいは個別部品やASIC（特定用途向け集積回
路）で構成された論理回路のような装置実装で実現でき
る。
【００２１】端末のユーザインタフェースは、制御ブロ
ック２１６と交信するスピーカー又はイヤホン２１０、
マイクロホン２１２、ディスプレイ２１４及び場合によ
ってはキーパッドからなる。
【００２２】従来技術のMEMS技術は、大きな容量値の範
囲で調整可能で、良好なQ値、即ち品質係数を持ったコ
ンデンサの迅速な製造を可能にする。図３(a)〜(c)は簡
略化した略図によってマイクロマシン（MEMS）コンデン
サの構造と動作の例を示している。この部品はRF接続を
提供するために複数の制御電極あるいは接触面のような
ほかの構造部品を含んでもいいということに注意すべき
である。図３(a)〜(b)は簡略化したスイッチ型MEMSコン
デンサを示す。MEMSコンデンサは半導体ディスク３００
の上に用意された電極３０２を有し、電極の表面は絶縁
材料で作られている。最もよく使われる半導体材料はシ
リコン(Si)あるいはガリウム砒素(GaAs)である。電極の
上には導電性材料、典型的にはアルミニウムのような金
属で作られた薄膜様構造３０８が通常存在する。薄膜３
０８は、両端あるいは片端のみのいずれかにおい大地電
位にあるさらに厚い金属層３０４，３０６に接続される
ブリッジ様構造を形成する。電極３０２と薄膜ブリッジ
３０８の間のエアギャップはMEMSコンデンサの阻止状態
キャパシタンス、即ちオフキャパシタンスを決定する。
電位が部品のほうにスイッチされなければ薄膜ブリッジ
３０８の引っ張り応力はそれを上げたままで、電極３０
２から離れている。DC電圧がブリッジ３０８の下方の電
極３０２にスイッチされると、正電荷と負電荷が電極３
０２内と薄膜ブリッジ３０８の表面上に形成される。電
気的張力が十分な場合、薄膜ブリッジ３０８は電極３０
２に接触する。このようにして、電極３０２の表面の絶
縁材料はMEMSコンデンサの導通状態キャパシタンス、即
ちオンキャパシタンスを決定する。電極表面上に絶縁材
料が存在するので、ブリッジは電極そのものでなくこの
絶縁材料に接触するし、従ってブリッジは電極と電気的
接触を持たない。図３(c)はMEMSコンデンサの動作の簡
略化した構造図を示しており、ここでキャパシタンス値
は所定値範囲で調整可能である。この場合、電極３０２
に印加されるDC電圧の大きさ従って薄膜３０８と電極の
間の距離を制御することによって図３(a)〜(c)の極端な
状態間のいろいろな中間キャパシタンス値を提供するこ
とが可能である。補助電極３０３A,３０３Bは、ほぼ電
極と同様動作するが、電極３０２を助けるように構成さ
れる。各補助電極３０３A,３０３Bは、好適には制御ブ
ロック２１６の出力信号に直接か、あるいは代わりに制
御ブロック２１６で制御されるD／A変換器３０９に接続
される。刊行物 International Journal of RFandMicro
wave Computer-Aided Engineering, John Wily & Sons,
Inc., CAE 9:362-374, 1999、 はMEMSコンデンサの更
なる情報を提供している。この刊行物は参照として本明
細書に含まれる。
【００２３】図４(a)〜(b)は無線周波増幅器を負荷イン
ピーダンスに適応させるためのMEMSコンデンサを示す。
提示される解決策においては、増幅器は２つの異なるイ
ンピーダンス関係 Zpa1/Zload及び Zpa2/Zloadに適応可
能で、これらは２つの出力レベルに関係する。Zpa1４１
２は、出力電力が高い場合、例えばZpa1が１Ωの場合、
ノード４０１における増幅器の最適負荷インピーダンス
である。同様に、Zpa2４００は出力電力が低い場合、ノ
ード４０１における増幅器の最適負荷インピーダンスで
ある。低出力電力は高出力電力よりも例えば１０dB低
く、それによってセルラ無線システムの加入者端末で典
型的であるように増幅器のＤＣ供給電圧が一定の場合、
最適負荷インピーダンスは例えば１０倍、この例では１
０Ωにできる。Zloadは負荷インピ−ダンス４１０であ
り、この例では５０Ωである。コイル４０２と４０６及
びコンデンサ４０４と４０８の値が適切に選択され、コ
ンデンサ４０４がオン／オフＭＥＭＳコンデンサの場
合、図４(a)〜(b)のように、インピーダンスの適応はそ
れに応じてコンデンサ４０４の状態を選択することによ
り実現できる。ＭＥＭＳコンデンサのオン状態は高いキ
ャパシタンスを、オフ状態は低いキャパシタンスを有す
る。高いキャパシタンスはインピーダンスZpa1４１２か
らインピーダンスZload４１０までの適応に必要とさ
れ、これによりインピーダンス関係は高くなる。低いキ
ャパシタンスはインピーダンスZpa2４００からインピー
ダンスZload４１０までの適応に必要とされる。前記の
例で、コンデンサ４０８をＭＥＭＳコンデンサに４０４
を通常のコンデンサに、あるいはコンデンサ４０４と４
０８の両方ともＭＥＭＳコンデンサにすることもできる
ことに注意すべきである。１つ又はそれ以上の制御信号
２２０があってもよい。コンデンサ、またＭＥＭＳコン
デンサの数と整合回路の配置は用途により変わる。増幅
器あるいは関連回路の設計で、抵抗やトランジスタのよ
うな他の部品も必要な場合、使用される。
【００２４】図５は増幅器に使われる調整可能なＭＥＭ
Ｓコンデンサのさらに複雑な例を示す。図の例で、コン
デンサ４０４と４０８の両方ともＭＥＭＳコンデンサで
あり、所定値範囲内で調整可能である。Zpa５１４はノ
ード４０１における増幅器の最適負荷インピーダンスで
ある。広い調整範囲を有する２つのＭＥＭＳコンデンサ
によって、複数のインピーダンス値とリアクタンス性イ
ンピーダンスも適応させることが可能である。オン／オ
フ型ＭＥＭＳコンデンサを組み合わせて同一用途で広い
調整範囲を持つことも出来る。部品の数と整合回路の配
置は用途により変わる。増幅器あるいは関連回路の設計
で、抵抗やトランジスタのような他の部品も必要な場
合、使用される。２段のオン／オフコンデンサはいくつ
かの異なる状態に対して調整可能なコンデンサよりも、
極端な値のあいだのより大きな差、即ちオンオフ状態間
のキャパシタンスの差を与える。どのコンデンサの種別
を選択するかは用途による。キャパシタンスの大きな差
が必要かどうか，あるいは複数の異なったキャパシタン
ス値が必要かどうかである。同一用途あるいは関連回路
で異なる種別を組み合わせることも可能である。
【００２５】無線周波増幅器の適応がランダムに変化し
たとしても、使用するチャネルの周波数は固定されたま
まである。コントローラ２１６はこの周波数を知ってお
り、補助電極３０３AによってD/A変換器３０９はＭＥＭ
Ｓコンデンサの基本キャパシタンスを適切になるように
制御する。図３(c)はまた第二の好適で単純な実現を示
し、ここでコントローラ２１６が制御ビットと補助電極
３０３A,３０３Bによって、必要な量についてMEMSコン
デンサの基本キャパシタンスを制御する。電極３０２に
よって、無線周波増幅器はさらに使用送信電力のような
他の変数にも適応される。少なくとも１つのMEMSコンデ
ンサの基本キャパシタンスを変えることによって、使用
チャネルと関係なく簡単なやり方で最適適応を構成する
ことが出来る。この追加の制御は、使用チャネルを広い
周波数帯域から選択できる広帯域無線周波増幅器に関連
して特に好適である。
【００２６】図６は増幅器とそれに取り付けられて高調
波信号を同調するLC回路、即ち少なくとも１つのコイル
と少なくとも１つのコンデンサからなるスイッチング電
気回路の例を示す。１つまたはそれ以上のコンデンサが
存在しても良い。増幅器は典型的には使用部品に依存す
る高調波周波数を発生する。高調波周波数、特に第二高
調波は、例えば電力損失の原因となるので通常望ましく
ない。増幅器の効率を改善するために高調波、あるいは
それらの中のどれか１つが同調される。典型的な解決策
は第２高調波信号の周波数で共振する周波数選択回路で
ある。従来技術に従って、第２高調波の周波数で共振
し、従って第２高調波を含む信号のその部分を短絡する
簡単なLC回路により実現できる。一般に、LC回路は図に
示すように直列か並列のいずれかに接続された１つのコ
イルと１つのコンデンサからなる。従来技術の解決策の
問題は狭い周波数範囲でしか効率的に動作しないことで
ある。MEMSコンデンサがLC回路に使用されると、調整性
は、回路を電気的に同調することにより高調波の周波数
範囲の辺りまでの広い周波数範囲を得ることを可能にす
る。図６で、第１のLC回路のコイルは６００、調整可能
MEMSコンデンサは６０２、第２のLC回路のコイルは６０
４、調整可能MEMSコンデンサは６０６であり、それらを
制御する制御信号２２０は同じか異なっても良い。この
用途では、回路を異なる高調波周波数でさらに正確に共
振するように調整できるので、大きな値の範囲を持つコ
ンデンサの使用はオン／オフ形式コンデンサに比べてさ
らに好適である。MEMSコンデンサが十分に大きな調整範
囲を有する場合、LC回路は第３高調波信号の周波数で共
振するように調整することも出来る。
【００２７】図７は、出力電力が変わる場合に整合回路
で増幅器を負荷インピーダンスに適応させる方法のステ
ップのフローチャートを示す。整合回路は１つ以上のME
MSコンデンサとこれのキャパシタンスを制御する制御信
号を受信するインタフェースとを備えている。その方法
はブロック７００から開始する。ブロック７０１で、ME
MSコンデンサの基本キャパシタンスは使用チャネルに適
するように調整される。次にブロック７０２で、整合回
路のマイクロマシン（MEMS）コンデンサのキャパシタン
スは、増幅器がそれぞれ特定の出力電力レベルで最適に
動作するように調整される。調整は本質的に繰り返し可
能であり、すなわち矢印線７０３に従ってブロック７０
２の動作が繰り返される。MEMSコンデンサのキャパシタ
ンスが、出力電力が変わるに従って調整される場合、増
幅器は大きな電力範囲で最適に動作するようになる。調
整可能MEMSコンデンサはオン／オフ形式コンデンサか調
整可能コンデンサとすることができる。整合回路はいず
れかの型のMEMSコンデンサを使用するのみかあるいは両
方の型の部品を利用するいろいろな組み合わせ解決策を
使うことが出来る。矢印線７０４は出力電力が変わるた
びのその方法の繰り返しを示している。その方法はブロ
ック７０６で終了する。
【００２８】図８は高調波信号を同調する方法のステッ
プのフローチャートを示す。その方法の実行はブロック
８００から開始する。次にブロック８０２で、高調波信
号は１つ以上のMEMSコンデンサを備えたLC回路で同調さ
れる。ブロック８０４で、MEMSコンデンサのキャパシタ
ンスを制御する制御信号がLC回路のインタフェースを介
して受信される。最後にブロック８０６で、当該高調波
信号の周波数でLC回路が共振するようにMEMSコンデンサ
のキャパシタンスが調整される。その方法の実行はブロ
ック８０８で終了する。矢印線８１０は高調波信号周波
数が変わる時のその方法の繰り返しを示す。
【００２９】本発明が添付図面の例に関して説明されて
いるが、本発明はこれに限定されないことは明らかで、
請求項に開示されている発明の着想の範囲内でいろいろ
なやり方で変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気通信システムの一例を示す図である。
【図２】単純化したやり方で１つの加入者端末を示す図
である。
【図３】(a)〜(c)は従来技術のマイクロマシン（ＭＥＭ
Ｓ）コンデンサの構造と動作の例を示す図である。
【図４】(a)〜(b)は整合回路で使用されるオン／オフ形
式ＭＥＭＳコンデンサの一例を示す図である。
【図５】整合回路で使用される同調可能ＭＥＭＳコンデ
ンサの一例を示す図である。
【図６】整合回路に関係するＬＣ回路の一例を示す図で
ある。
【図７】所望の周波数で無線周波増幅器を負荷インピー
ダンスに適応させる第１の好適な実施例を実現する方法
のステップを示す図である。
【図８】第２の実施例である高調波信号の調整可能な方
法を実現する方法のステップを示す図である。
【符号の説明】
２２０…制御信号 ６０２、６０６…調整可能マイクロマシン（ＭＥＭＳ）
コンデンサ ６００、６０４…コイル
フロントページの続き (72)発明者 エスコ ヤールビネン フィンランド国，エフイーエン−02360 エスポー，ハヌスヤールベンメキ ６ デ ー Ｆターム(参考） 5J091 AA01 CA73 CA75 FA00 HA30 HA33 HA39 KA03 KA13 KA29 KA34 KA53 KA55 KA62 KA63 KA64 QA04 SA13 TA01 TA07

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 増幅器のいろいろな出力電力レベルで該
    増幅器を負荷インピーダンスに適応させるための整合回
    路であって、１つ以上のコンデンサのキャパシタンスを
    決定する制御信号を受信するためのインタフェースを備
    える整合回路において、 少なくとも１つの整合回路コンデンサはマイクロマシン
    （MEMS）コンデンサ(404, 408)であり、そのキャパシタ
    ンスを前記制御信号(220)が調整して、前記増幅器が選
    択された周波数でどの特定の出力電力においても最適に
    動作し、従って前記増幅器を所望の全電力範囲で最適に
    動作させることを特徴とする整合回路。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つのコイルと少なくとも１
    つのコンデンサから構成される１つ以上のLC回路、即ち
    スイッチング電気回路(600, 602, 604, 606)が増幅器の
    非直線性に起因する高調波信号を同調するために前記整
    合回路に接続され、少なくとも１つの調整可能なマイク
    ロマシン（MEMS）コンデンサ(602, 606)を備え、そのキ
    ャパシタンスを制御信号(220)が制御して前記LC回路(60
    0, 602, 604, 606)が同調されるべき高調波信号の周波
    数に共振することを特徴とする請求項１に記載の整合回
    路。
  3. 【請求項３】 増幅器のいろいろな出力電力レベルで該
    増幅器を負荷インピーダンスに適応させるための整合回
    路であって、増幅器の非直線性に起因する高調波信号を
    同調するために、少なくとも１つのコイルと少なくとも
    １つのコンデンサから構成される１つ以上のLC回路、即
    ちスイッチング電気回路を備える前記整合回路におい
    て、 前記LC回路(600, 602, 604, 606)の少なくとも１つのコ
    ンデンサは調整可能なマイクロマシン（MEMS）コンデン
    サ(602, 606)であり、 前記LC回路は前記マイクロマシン（MEMS）コンデンサ
    （602, 606）のキャパシタンスを調整する制御信号(22
    0)を受信するためのインタフェースを備え、前記制御信
    号(220)は前記マイクロマシン（MEMS）コンデンサのキ
    ャパシタンスを調整して前記LC回路(600, 602, 604, 60
    6)が同調されるべき高調波の周波数で共振することを特
    徴とする整合回路。
  4. 【請求項４】 前記マイクロマシン（MEMS）コンデンサ
    の基本キャパシタンスが、使用チャネルに適切であるよ
    うに調整されることを特徴とする請求項１から３のいず
    れか一項に記載の整合回路。
  5. 【請求項５】 MEMSコンデンサ(404, 408, 602, 606)が
    オン／オフ調整可能形式であることを特徴とする請求項
    １から４のいずれか一項に記載の整合回路。
  6. 【請求項６】 MEMSコンデンサ(404, 408, 602, 606)が
    あらかじめ決められた値の範囲内で複数の値に調整可能
    であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項
    に記載の整合回路。
  7. 【請求項７】 増幅器のいろいろな出力電力レベルにお
    いて整合回路を用いて該増幅器を負荷インピーダンスに
    適応させるための方法であって、前記整合回路が１つ以
    上のキャパシタンスを決定する制御信号を受信するため
    のインタフェースを備える方法において、前記増幅器が
    広い出力電力範囲で最適に動作するように前記整合回路
    の少なくとも１つのマイクロマシン（MEMS）コンデンサ
    のキャパシタンスを調整すること(702)を特徴とする方
    法。
  8. 【請求項８】 増幅器の非直線性に起因する高調波信号
    が、前記整合回路に接続された１つ以上のLC回路によ
    り、即ち少なくとも１つのコイルと少なくとも１つのコ
    ンデンサから構成されるスイッチング電気回路で同調さ
    れ、前記LC回路は少なくとも１つの調整可能マイクロマ
    シン（MEMS）コンデンサを備えており、そのキャパシタ
    ンスを前記制御信号が調整して、前記LC回路が同調され
    るべき高調波信号の周波数で共振することを特徴とする
    請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 増幅器のいろいろな出力電力レベルにお
    いて整合回路を用いて該増幅器を負荷インピーダンスに
    適応させるための方法であって、前記整合回路が増幅器
    の非直線性に起因する高調波信号を同調するために、少
    なくとも１つのコイルと少なくとも１つのコンデンサか
    ら構成される１つ以上のLC回路、即ちスイッチング電気
    回路を備える方法において、 少なくとも１つの調整可能マイクロマシン（MEMS）コン
    デンサを備えるLC回路により高調波信号を同調すること
    (802)、 前記LC回路のインタフェースを介してマイクロマシン
    （MEMS）コンデンサのキャパシタンスを調整すること(8
    04)、 前記LC回路が同調されるべき前記高調波信号の周波数で
    共振するように少なくとも１つの制御信号によって前記
    マイクロマシン（MEMS）コンデンサのキャパシタンスを
    調整すること(806)、 を特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 前記マイクロマシン（MEMS）コンデン
    サの基本キャパシタンスを、使用チャネルに適切である
    ように調整することを特徴とする請求項７から９のいず
    れか一項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記MEMSコンデンサが典型的にはオン
    ／オフ形式であることを特徴とする請求項７から１０の
    いずれか一項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記MEMSコンデンサがあらかじめ決め
    られた値の範囲内で複数の値に調整可能であることを特
    徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の方
    法。
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