JP2002171196A - High-frequency module - Google Patents

High-frequency module

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JP2002171196A
JP2002171196A JP2000364764A JP2000364764A JP2002171196A JP 2002171196 A JP2002171196 A JP 2002171196A JP 2000364764 A JP2000364764 A JP 2000364764A JP 2000364764 A JP2000364764 A JP 2000364764A JP 2002171196 A JP2002171196 A JP 2002171196A
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JP
Japan
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frequency
coupler
power amplifier
output
circuit
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JP2000364764A
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Japanese (ja)
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Satoru Iwasaki
悟 岩崎
Katsuro Nakamata
克朗 中俣
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency module which can bring out the characteristics of a semiconductor element for high frequency used for a power amplifying section to the maximum even when the power amplifying section is integrated with a coupler and can be improved in efficiency. SOLUTION: This high-frequency module has the power amplifying section AMP which amplifies high-frequency input signals, and the coupler COP which is used for monitoring the output of the amplifying section AMP. The amplifying section AMP and coupler COP are matched to each other with an impedance of <=50 Ω.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波モジュール
に関し、特に、高周波入力信号を増幅する電力増幅部
と、該電力増幅部からの出力をモニタするためのカップ
ラとを有する高周波モジュールに関するものである。
The present invention relates to a high-frequency module, and more particularly to a high-frequency module having a power amplifier for amplifying a high-frequency input signal and a coupler for monitoring an output from the power amplifier. .

【0002】[0002]

【従来技術】近年の携帯電話の普及には、目を見張るも
のがあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られて
いる。そして、新たな携帯電話として、デュアルバンド
携帯電話の提案がなされている。このデュアルバンド携
帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り
扱うのに対し、2つの送受信系を取り扱うものである。
これにより、利用者は都合の良い送受信系を選択して利
用することができるものである。
2. Description of the Related Art In recent years, the spread of mobile phones has been remarkable, and the functions and services of mobile phones have been improved. As a new mobile phone, a dual-band mobile phone has been proposed. This dual-band mobile phone handles two transmission / reception systems while a normal mobile phone handles only one transmission / reception system.
As a result, the user can select and use a convenient transmission / reception system.

【0003】近年の欧州においては、通過帯域の異なる
複数の送受信系を有するGSM/DCSのデュアルバン
ド方式の携帯電話が検討されている。
In recent years in Europe, a GSM / DCS dual-band mobile phone having a plurality of transmission / reception systems having different pass bands has been studied.

【0004】図7に、GSM/DCSデュアルバンド方
式の回路ブロック図を示す。図7に示したGSM/DC
Sデュアルバンド方式の場合には、送信時においては、
Tx側の電力増幅器AMP100またはAMP200で
増幅した後、カップラCOP100またはCOP200
を通し、高周波スイッチ、分波回路から成る高周波スイ
ッチモジュールASM1を経由してアンテナANTから
電波を送信する。
FIG. 7 shows a circuit block diagram of the GSM / DCS dual band system. GSM / DC shown in FIG.
In the case of the S dual band system, at the time of transmission,
After being amplified by the power amplifier AMP100 or AMP200 on the Tx side, the coupler COP100 or COP200 is amplified.
, A radio wave is transmitted from the antenna ANT via the high-frequency switch module ASM1 including a high-frequency switch and a demultiplexing circuit.

【0005】一方、受信時においては、電波がアンテナ
ANTから受信され、高周波スイッチモジュールASM
1を介して取り出し、受信回路(Rx)側の電力増幅器
AMP300、またはAMP400へ送出される。
On the other hand, at the time of reception, a radio wave is received from the antenna ANT and the high-frequency switch module ASM
1 and is sent to the power amplifier AMP300 or AMP400 on the receiving circuit (Rx) side.

【0006】上記デュアルバンド方式の携帯電話におい
て、従来、それぞれの送受信系にそれぞれ専用の部品、
即ち、カップラCOP100、COP200、電力増幅
器AMP100、AMP200を用いて回路が構成され
ており、これらの部品は、それぞれ50Ωのインピーダ
ンスで整合がとれていたため、それぞれの専用の部品を
単に接続するだけで回路を構成できていた。
Conventionally, in the above-mentioned dual-band portable telephone, parts dedicated to respective transmission / reception systems have been used.
That is, a circuit is configured using the couplers COP100 and COP200, and the power amplifiers AMP100 and AMP200. Since these components are matched with an impedance of 50Ω, the circuit is simply connected to the dedicated components. Could be configured.

【0007】ところで、従来、それぞれの専用の部品を
用いていたため、機器の大型化、高コスト化を招いてい
た。共通可能な部分はできるだけ共通部品を用いること
が、機器の小型化、低コスト化に有利となる。そのた
め、今後とも、より機能を高めつつ一層の小型化、軽量
化が進展するものと期待される。
[0007] By the way, conventionally, dedicated components have been used, which has led to an increase in size and cost of the equipment. It is advantageous to use a common part as much as possible for common parts, to reduce the size and cost of the device. For this reason, it is expected that further miniaturization and weight reduction will be progressed while further improving the functions.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
においては、例えばデュアルバンド対応高周波スイッチ
モジュールに代表されるような一部のモジュール化は行
なわれているが、高周波スイッチモジュール、カップラ
および電力増幅器の各部品をプリント配線基板に実装し
ているため、さらなる小型化、軽量化は困難であるとい
う問題があった。
However, in the related art, although some modules are typified by, for example, a dual-band high-frequency switch module, each of a high-frequency switch module, a coupler, and a power amplifier is used. Since the components are mounted on the printed wiring board, there is a problem that it is difficult to further reduce the size and weight.

【0009】そこで、近年においては、電力増幅器、こ
の電力増幅器の出力電力を分配するカプラ、高周波信号
の送受信信号を分波する高周波スイッチなどをモジュー
ル化することが提案されている。
Therefore, in recent years, it has been proposed to modularize a power amplifier, a coupler for distributing the output power of the power amplifier, a high-frequency switch for separating a transmission / reception signal of a high-frequency signal, and the like.

【0010】上記した高周波スイッチモジュール、カッ
プラおよび電力増幅器の各部品をプリント配線基板に実
装する従来の場合には、それぞれ単独で設計ならびに製
品化がされているため、おのおのの特性を満足するよう
に設計を行うために通常はそれぞれを50Ωのインピー
ダンスで設計し、カップラおよび電力増幅器の各部品は
50Ωで整合がとれており、電力増幅器、カプラ、高周
波スイッチなどをモジュール化する場合にも、50Ωで
整合をとることが考えられる。
In the conventional case in which the above-described components of the high-frequency switch module, the coupler and the power amplifier are mounted on a printed wiring board, each is designed and commercialized independently, so that each of the characteristics is satisfied. Normally, each component is designed with an impedance of 50Ω to perform the design, and the components of the coupler and the power amplifier are matched with 50Ω, so even when the power amplifier, coupler, high-frequency switch, etc. are modularized, 50Ω is used. Matching is conceivable.

【0011】ここで、従来の高周波スイッチモジュー
ル、カップラおよび電力増幅器のインピーダンス整合に
ついて、図8に記載する。この図8からも理解されるよ
うに、電力増幅器AMPの両端ではインピーダンスが5
0Ωであり、高周波スイッチモジュールASM1、カッ
プラCOPの両端でも50Ωとされていた。
FIG. 8 shows the impedance matching of the conventional high-frequency switch module, coupler, and power amplifier. As can be understood from FIG. 8, the impedance at both ends of the power amplifier AMP is 5%.
0Ω, and 50Ω at both ends of the high-frequency switch module ASM1 and the coupler COP.

【0012】即ち、カップラCOPと電力増幅器AMP
との整合は50Ω設計で行い、カップラCOP、電力増
幅器AMP、それぞれの特性、例えば出力電力、消費電
流、挿入損失等を満足するように、接続後にカップラと
電力増幅器間に整合回路を付加して整合回路のライン長
ならびにチップコンデンサやチップインダクタの定数調
整を行っていた。
That is, the coupler COP and the power amplifier AMP
After the connection, a matching circuit is added between the coupler and the power amplifier so as to satisfy the characteristics of the coupler COP and the power amplifier AMP, such as output power, current consumption, and insertion loss. The line length of the matching circuit and the constants of chip capacitors and chip inductors were adjusted.

【0013】電力増幅器AMPについて詳細にみると、
図9に示すように、電力増幅器AMPは、入力整合回
路、高周波用半導体素子MMIC、出力整合回路から構
成されており、通常は、高周波用半導体素子MMICと
出力整合回路との間のa3から出力整合回路側を見たイ
ンピーダンス、即ち高周波用半導体素子MMICの負荷
は数Ωであり、b3から出力側をみたインピーダンスは
電力増幅器AMPが50Ω設計であるため50Ωになっ
ている。
Looking at the power amplifier AMP in detail,
As shown in FIG. 9, the power amplifier AMP includes an input matching circuit, a high-frequency semiconductor device MMIC, and an output matching circuit. Normally, the power amplifier AMP outputs an output from a3 between the high-frequency semiconductor device MMIC and the output matching circuit. The impedance seen from the matching circuit side, that is, the load of the high-frequency semiconductor element MMIC is several Ω, and the impedance seen from b3 to the output side is 50Ω because the power amplifier AMP is designed to be 50Ω.

【0014】しかしながら、a3からみたインピーダン
スが数Ωであるにもかかわらず、電力増幅器AMP単体
で50Ω設計を行うために、b3にて50Ωにしなけれ
ばならず、電力増幅器AMPの出力整合回路における負
荷変動が大きいため狭帯域設計となり、出力整合回路に
おける挿入損失が大きくなり、電力増幅器AMPに用い
られる高周波用半導体素子MMICの特性を最大限に引
き出すことができず、さらなる高効率化ができないとい
う問題があった。
However, in spite of the fact that the impedance seen from a3 is several ohms, in order to design a 50 ohm power amplifier AMP alone, it must be set to 50 ohms at b3, and the load in the output matching circuit of the power amplifier AMP. Due to large fluctuations, a narrow band design is required, the insertion loss in the output matching circuit is increased, and the characteristics of the high-frequency semiconductor element MMIC used for the power amplifier AMP cannot be maximized, and the efficiency cannot be further improved. was there.

【0015】しかも、カップラCOP、電力増幅器AM
Pをモジュール化する場合には、モジュール全体で50
Ω設計すればよく、単体で50Ω設計する必要もなかっ
た。
Moreover, the coupler COP and the power amplifier AM
When modularizing P, 50
It is sufficient to design Ω, and there is no need to design 50Ω alone.

【0016】本発明は、電力増幅部とカップラを一体化
しても、電力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の
特性を最大限に引き出すことができ、高効率化できる高
周波モジュールを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a high-frequency module capable of maximizing the characteristics of a high-frequency semiconductor element used in a power amplification section and achieving high efficiency even when the power amplification section and the coupler are integrated. Aim.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の高周波モジュー
ルは、高周波用半導体素子を有し、高周波入力信号を増
幅する電力増幅部と、該電力増幅部からの出力をモニタ
するためのカップラとを有するとともに、前記電力増幅
部と前記カップラとが、50Ωよりも低いインピーダン
スで整合されていることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a high-frequency module comprising a high-frequency semiconductor element, a power amplifier for amplifying a high-frequency input signal, and a coupler for monitoring an output from the power amplifier. And the power amplifier and the coupler are matched with an impedance lower than 50Ω.

【0018】本発明の高周波モジュールによれば、カッ
プラと電力増幅部とのインピーダンス整合をそれぞれ5
0Ω設計とせずに、50Ωよりも低いインピーダンスで
整合されているために、電力増幅部の出力整合回路にお
いて負荷変動が小さくなり、その結果広帯域設計が可能
となり、かつ出力整合回路の挿入損失が小さくなるた
め、電力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性
を最大限に引き出すことができ、カップラ、電力増幅器
をそれぞれ単体で組み合わせた従来の場合、さらにはカ
ップラ、電力増幅部をそれぞれ50Ω設計で一体化した
高周波モジュールと比較してさらなる小型化、高効率化
を達成できる。
According to the high-frequency module of the present invention, the impedance matching between the coupler and the power amplifying unit is 5
Since the matching is performed with an impedance lower than 50Ω instead of the 0Ω design, the load fluctuation is reduced in the output matching circuit of the power amplifying unit. As a result, a wide band design is possible, and the insertion loss of the output matching circuit is reduced. Therefore, the characteristics of the high-frequency semiconductor element used in the power amplifier can be maximized.In the conventional case where the coupler and the power amplifier are individually combined, the coupler and the power amplifier are designed with 50Ω each. Further miniaturization and higher efficiency can be achieved as compared with the integrated high-frequency module.

【0019】また、本発明の高周波モジュールは、通過
帯域の異なる複数の送受信系を各送受信系に分離すると
ともに、送信系と受信系を切り替える高周波スイッチを
有することが望ましい。
Further, the high-frequency module of the present invention desirably has a high-frequency switch for switching between a transmission system and a reception system while separating a plurality of transmission / reception systems having different pass bands into respective transmission / reception systems.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1に、本発明に係る高周波モジ
ュールのブロック図を示す。本発明の高周波モジュール
は、通過帯域の異なる複数の送受信系を各送受信系に分
ける分波回路DIP1、および高調波信号を取り除くた
めのローパスフィルタLPF2、および前記各送受信系
に送信系と受信系を切り替えるダイオードスイッチ回路
SW1、SW2を有するマルチバンド用高周波スイッチ
SWと、増幅部AMP1、AMP2と、この増幅部AM
P1、AMP2の出力をモニタするために、ダイオード
スイッチ回路SW1、SW2のTx端子側に接続され、
各々の通過周波数に対応したカップラCOP1、COP
2とで構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a high-frequency module according to the present invention. The high-frequency module according to the present invention includes a branching circuit DIP1 for dividing a plurality of transmission / reception systems having different pass bands into transmission / reception systems, a low-pass filter LPF2 for removing a harmonic signal, and a transmission system and a reception system for each of the transmission / reception systems. Multiband high-frequency switch SW having diode switch circuits SW1 and SW2 for switching, amplifying units AMP1 and AMP2, and amplifying unit AM
In order to monitor the outputs of P1 and AMP2, they are connected to the Tx terminals of the diode switch circuits SW1 and SW2,
Couplers COP1 and COP corresponding to each pass frequency
And 2.

【0021】なお、高周波スイッチSWは、GSM/D
CSデュアルバンド方式の携帯電話機において、それぞ
れのシステムに対応する送信回路Txと共通回路である
分波回路DIP1との接続、および受信回路Rxと共通
回路である分波回路DIP1との接続を切り換えるため
に用いられる。
The high-frequency switch SW is a GSM / D
In the CS dual-band mobile phone, for switching the connection between the transmission circuit Tx corresponding to each system and the demultiplexing circuit DIP1 which is a common circuit, and the connection between the reception circuit Rx and the demultiplexing circuit DIP1 which is a common circuit. Used for

【0022】また、Tx側のカップラCOP1、COP
2は、各々の増幅部AMP1、AMP2により増幅され
た送信信号の一部を取り出し、APC回路にフィードバ
ック信号を送る役割を果たす。
The couplers COP1 and COP on the Tx side
Reference numeral 2 plays a role in extracting a part of the transmission signal amplified by each of the amplifiers AMP1 and AMP2 and transmitting a feedback signal to the APC circuit.

【0023】図2に、図1の高周波スイッチSWと、カ
ップラCOP1、COP2の具体的構成について説明す
る。Tx側のカップラCOP1と接続されるダイオード
スイッチ回路SW1の第1ポートP1は、ダイオードD
AG1のアノードに接続されている。また、ダイオード
DAG1のアノードは、インダクタLAG2およびコン
デンサCAG4を介して接地されている。
FIG. 2 shows a specific configuration of the high-frequency switch SW of FIG. 1 and the couplers COP1 and COP2. The first port P1 of the diode switch circuit SW1 connected to the coupler COP1 on the Tx side has a diode D
It is connected to the anode of AG1. The anode of the diode DAG1 is grounded via the inductor LAG2 and the capacitor CAG4.

【0024】さらに、インダクタンスLAG2とコンデ
ンサCAG4との接続点は、制御抵抗RG1を介して制
御端子VG1に接続されている。また、ダイオードDA
G1のカソードは、分波回路DIP1の第2ポートP2
に接続されている。
Further, a connection point between the inductance LAG2 and the capacitor CAG4 is connected to a control terminal VG1 via a control resistor RG1. Also, the diode DA
The cathode of G1 is connected to the second port P2 of the branching circuit DIP1.
It is connected to the.

【0025】この第2ポートP2には、伝送線路STL
1の一端が接続され、この伝送線路STL1の他端は、
Rx信号出力端子である第3ポートP3に接続されてい
る。また、伝送線路STL1の他端は、ダイオードDA
G2のアノードに接続され、ダイオードDAG2のカソ
ードは、コンデンサCAG2、インダクタLAG1を介
して接地されている。ここでコンデンサCAG2、イン
ダクタLAG1にて形成される並列共振回路は、第1ポ
ートP1と第3ポートP3間のアイソレーションを制御
する役割を担っている。
The transmission line STL is connected to the second port P2.
1 is connected to the other end of the transmission line STL1.
It is connected to a third port P3 which is an Rx signal output terminal. The other end of the transmission line STL1 is connected to a diode DA.
It is connected to the anode of G2, and the cathode of diode DAG2 is grounded via capacitor CAG2 and inductor LAG1. Here, the parallel resonance circuit formed by the capacitor CAG2 and the inductor LAG1 has a role of controlling the isolation between the first port P1 and the third port P3.

【0026】同様にTx側のカップラCOP2は、高調
波信号を取り除くためのローパスフィルタLPF2の第
4ポートP4に接続されている。また、ローパスフィル
タLPF2の他端は、ダイオードスイッチ回路SW2の
ダイオードDAD1のアノードに接続されている。
Similarly, the coupler COP2 on the Tx side is connected to a fourth port P4 of a low-pass filter LPF2 for removing a harmonic signal. The other end of the low-pass filter LPF2 is connected to the anode of the diode DAD1 of the diode switch circuit SW2.

【0027】また、ダイオードDAD1のアノードは、
インダクタLAD2およびコンデンサCAD4を介して
接地されている。さらに、インダクタLAD2とコンデ
ンサCAD4との接続点は、制御抵抗RD1を介して制
御端子VD1に接続されている。また、ダイオードDA
D1のカソードは、分波回路DIP1の第5ポートP5
に接続されている。
The anode of the diode DAD1 is
It is grounded via the inductor LAD2 and the capacitor CAD4. Further, a connection point between the inductor LAD2 and the capacitor CAD4 is connected to the control terminal VD1 via the control resistor RD1. Also, the diode DA
The cathode of D1 is connected to the fifth port P5 of the branching circuit DIP1.
It is connected to the.

【0028】さらに、第5ポートP5には、伝送線路S
TL2の一端が接続され、この伝送線路STL2の他端
は、Rx信号出力端子である第6ポートP6に接続され
ている。また、伝送線路STL2の他端は、ダイオード
DAD2のアノードに接続され、ダイオードDAD2の
カソードは、コンデンサCAD2、インダクタLAD1
を介して接地されている。ここでコンデンサCAD2、
インダクタLAD1にて形成される並列共振回路は、ポ
ートP4とポートP6間のアイソレーションを制御する
役割を担っている。
Further, the fifth port P5 has a transmission line S
One end of TL2 is connected, and the other end of the transmission line STL2 is connected to a sixth port P6 which is an Rx signal output terminal. The other end of the transmission line STL2 is connected to the anode of the diode DAD2, and the cathode of the diode DAD2 is connected to the capacitor CAD2 and the inductor LAD1.
Grounded. Here, the capacitor CAD2,
The parallel resonance circuit formed by the inductor LAD1 has a role of controlling the isolation between the port P4 and the port P6.

【0029】また、アンテナ端子ANTは分波回路DI
P1を介してそれぞれ第2ポートP2、第5ポートP5
に接続されている。この分波回路DIP1は、異なる2
つのシステムの周波数、例えば900MHz帯の送受信
信号と1800MHz帯の送受信信号を分離する役割を
持っている。
The antenna terminal ANT is connected to a demultiplexing circuit DI.
The second port P2 and the fifth port P5 via P1
It is connected to the. This demultiplexing circuit DIP1 has two different
It has a role of separating the transmission / reception signal of the 900 MHz band and the transmission / reception signal of the 1800 MHz band of two systems.

【0030】ここで分波回路DIP1は、例えば180
0MHz帯を通過させるハイパスフィルタHPF1と、
コンデンサC2と、インダクタL2と、900MHz帯
を通過させるローパスフィルタLPF1と、コンデンサ
C1と、インダクタL1とにより形成されている。
Here, the demultiplexing circuit DIP1 is, for example, 180
A high-pass filter HPF1 for passing a 0 MHz band;
It is composed of a capacitor C2, an inductor L2, a low-pass filter LPF1 that allows the 900 MHz band to pass, a capacitor C1, and an inductor L1.

【0031】そして、分波回路DIP1、ダイオードス
イッチ回路SW1、SW2、ローパスフィルタLPF
2、およびカップラCOP1、COP2の少なくとも一
部が基板に内蔵されている。例えば、分波回路DIP1
を構成するハイパスフィルタHPF1、ローパスフィル
タLPF1、高調波を取り除くためのローパスフィルタ
LPF2、およびダイオードスイッチ回路を構成する伝
送線路STL1、STL2、およびカップラCOP1、
COP2が、電極パターンと誘電体層とを積層してなる
基板に内蔵されている。また、分波回路DIP1、ダイ
オードスイッチ回路SW1、SW2、ローパスフィルタ
LPF2、およびカップラCOP1、COP2の一部を
構成する、ダイオード等のチップ素子が基板上に実装さ
れている。
Then, the demultiplexing circuit DIP1, the diode switch circuits SW1, SW2, the low-pass filter LPF
2, and at least a part of the couplers COP1 and COP2 are built in the substrate. For example, the demultiplexing circuit DIP1
, A low-pass filter LPF1 for removing harmonics, and transmission lines STL1, STL2, and a coupler COP1, which constitute a diode switch circuit.
COP2 is incorporated in a substrate formed by laminating an electrode pattern and a dielectric layer. Also, a chip element such as a diode, which constitutes a part of the demultiplexing circuit DIP1, the diode switch circuits SW1 and SW2, the low-pass filter LPF2, and the couplers COP1 and COP2, is mounted on the substrate.

【0032】図3に、図1の増幅部AMP1、AMP2
の回路図を、図4に図3の具体的構成を示す。
FIG. 3 shows the amplifiers AMP1 and AMP2 of FIG.
FIG. 4 shows a specific configuration of FIG.

【0033】例えば、欧州の携帯電話システムであるG
SM/DCSのデュアル方式において、一方がGSM用
高周波電力増幅部AMP1で、もう一方がDCS用高周
波電力増幅部AMP2であり、これらが複合されて増幅
部AMPが構成されている。
For example, G which is a mobile phone system in Europe
In the dual system of the SM / DCS, one is a high-frequency power amplifier AMP1 for GSM and the other is a high-frequency power amplifier AMP2 for DCS, and these are combined to form an amplifier AMP.

【0034】増幅部AMPは、高周波用半導体素子(以
下、高周波用MMICということもある)3a、3b
と、これらの高周波用MMIC3a、3bに接続され
た、高周波入力信号の入力インピーダンス整合をとるた
めの入力整合回路2a、2bと、高周波用MMIC3
a、3bに電圧を供給する電圧供給線路6a、6bに接
続された、所望の出力特性に整合をとるための出力整合
回路5a、5bとを具備している。
The amplifying unit AMP includes high-frequency semiconductor elements (hereinafter, also referred to as high-frequency MMICs) 3a and 3b.
Input matching circuits 2a and 2b connected to these high-frequency MMICs 3a and 3b for matching input impedance of high-frequency input signals;
and output matching circuits 5a and 5b connected to voltage supply lines 6a and 6b for supplying voltages to a and 3b, respectively, for matching desired output characteristics.

【0035】入力整合回路2a、2bは、コンデンサや
インダクタ等を有している。
Each of the input matching circuits 2a and 2b has a capacitor, an inductor, and the like.

【0036】一方、出力整合回路5a、5bは、異なる
信号を送出する出力側マイクロストリップライン線路
7、10を有しており、この出力側マイクロストリップ
ライン線路7、10と出力端子12、15との間には出
力側直流阻止コンデンサCが接続されている。出力端子
12、15が、図1、図2のTx端子に接続されること
になる。
On the other hand, the output matching circuits 5a and 5b have output side microstrip line lines 7 and 10 for transmitting different signals. The output side direct current blocking capacitor C is connected between them. The output terminals 12 and 15 are connected to the Tx terminals in FIGS.

【0037】出力側マイクロストリップライン線路7、
10は、出力端子12、15に接続される外部回路との
インピーダンス整合を最適なものとして所望の出力特
性、例えば出力電力・消費電流等を単独であるいは同時
に満足するように整合をとるためのものであり、この出
力側マイクロストリップライン線路7、10は出力整合
用コンデンサC21a、C31aを介して接地されてい
る。
The output side microstrip line line 7,
Numeral 10 is used to optimize impedance matching with an external circuit connected to the output terminals 12 and 15 and to achieve matching so as to satisfy desired output characteristics, for example, output power and current consumption singly or simultaneously. The output side microstrip line lines 7 and 10 are grounded via output matching capacitors C21a and C31a.

【0038】さらに、出力側マイクロストリップライン
線路7、10には、高周波用MMIC3a、3bに電圧
を印加するための電圧供給線路6a、6bが接続されて
おり、また、先端開放分布定数線路(オープンスタブ)
17a、17bが電圧供給線路6a、6bと並列に接続
されている。
Further, voltage supply lines 6a, 6b for applying a voltage to the high frequency MMICs 3a, 3b are connected to the output side microstrip line lines 7, 10, respectively. stub)
17a and 17b are connected in parallel with the voltage supply lines 6a and 6b.

【0039】本発明の増幅部AMPは、具体的には図4
に示すように、2つの増幅部AMP1、AMP2として
所定の値の比誘電率を有する誘電体基板に形成されてい
る。具体的には欧州の携帯電話システムであるGSM/
DCSのデュアル方式において、A−B間下部がGSM
用の高周波電力増幅部AMP1で、A−B間上部がDC
S用高周波電力増幅部AMP2である。
The amplifying section AMP of the present invention is described in detail in FIG.
As shown in (2), the two amplifying units AMP1 and AMP2 are formed on a dielectric substrate having a specific dielectric constant of a predetermined value. Specifically, GSM /
In the DCS dual system, the lower part between A and B is GSM
High-frequency power amplifier AMP1 and the upper part between A and B is DC
This is the S high frequency power amplifier AMP2.

【0040】増幅部AMPは、高周波用MMIC3(3
a、3b)に接続された、高周波入力信号の入力インピ
ーダンス整合をとるための入力整合回路2と、バイアス
回路4と、所望の出力特性に整合をとるために出力整合
回路5とを具備している。入力整合回路2は、コンデン
サやインダクタ等が接続されている。
The amplification unit AMP is connected to the high frequency MMIC 3 (3
a, 3b), an input matching circuit 2 for matching input impedance of a high-frequency input signal, a bias circuit 4, and an output matching circuit 5 for matching desired output characteristics. I have. The input matching circuit 2 is connected with a capacitor, an inductor, and the like.

【0041】出力整合回路5においては、高周波用MM
IC3には、所望の出力特性、例えば出力電力・消費電
流等を単独であるいは同時に満足するように整合をとる
ために、分布定数線路である出力側マイクロストリップ
ライン線路7、10が接続されており、これらの出力側
マイクロストリップライン線路7、10は出力整合用コ
ンデンサC21a、C31aを介して接地されている。
In the output matching circuit 5, the high frequency MM
The output side microstrip line lines 7 and 10 which are distributed constant lines are connected to the IC 3 in order to achieve matching so as to satisfy desired output characteristics, for example, output power and current consumption singly or simultaneously. These output side microstrip line lines 7, 10 are grounded via output matching capacitors C21a, C31a.

【0042】さらに、出力側マイクロストリップ線路
7、10には、先端開放分布定数線路17a、17bが
接続されている。
Further, open-ended distributed constant lines 17a and 17b are connected to the output side microstrip lines 7 and 10, respectively.

【0043】A−B間の上部のDCS用高周波電力増幅
回路AMP2の周波数が1800MHzで、GSM用高
周波電力増幅回路AMP1の900MHzの2倍の周波
数にあたる。GSM側の高調波、特に2倍波が、DCS
側の基本波である1800MHzの高調波信号に干渉に
よって影響を与える恐れがあるが、本発明では、出力側
マイクロストリップライン線路7、10に先端開放分布
定数線路17a、17bを設けることで高調波を低減す
ることが可能となる。
The frequency of the DCS high-frequency power amplifier AMP2 at the upper part between A and B is 1800 MHz, which is twice the frequency of 900 MHz of the GSM high-frequency power amplifier AMP1. The harmonics on the GSM side, especially the second harmonic, are DCS
There is a possibility that the 1800 MHz harmonic signal, which is the fundamental wave on the side, may be affected by interference. However, in the present invention, the output side microstrip line lines 7 and 10 are provided with open-ended distributed constant lines 17a and 17b to provide higher harmonics. Can be reduced.

【0044】そして、出力整合回路5a、5bにおい
て、DCS側の出力側マイクロストリップライン線路7
とGSM側の出力側マイクロストリップライン線路10
の間には、GND線路9及びGND線路18が配置さ
れ、DCS側とGSM側の出力マイクロストリップ線路
7、10間の干渉を低減する配置となっている。このG
ND線路9、18は平行に形成されており、複数のビア
ホール導体によりGNDに接続されている。
In the output matching circuits 5a and 5b, the output microstrip line line 7 on the DCS side is used.
And output side microstrip line 10 on the GSM side
Between them, a GND line 9 and a GND line 18 are arranged to reduce interference between the output microstrip lines 7 and 10 on the DCS side and the GSM side. This G
The ND lines 9 and 18 are formed in parallel, and are connected to GND by a plurality of via-hole conductors.

【0045】電圧供給線路6a、6b、先端開放分布定
数線路17a、17bの線路長は、高周波入力信号にお
ける基本波の波長の1/4よりも短くされている。線路
長が基本波の1/4波長に固定でなく1/4波長より短
いために高調波の位相を調整することができ、カップラ
と増幅部間の任意のスプリアス周波数において非共役整
合とすることができるとともに、小型の高周波モジュー
ルを得ることができる。
The line lengths of the voltage supply lines 6a and 6b and the open-ended distributed constant lines 17a and 17b are shorter than 1 / of the wavelength of the fundamental wave in the high-frequency input signal. Since the line length is not fixed to 1/4 wavelength of the fundamental wave but shorter than 1/4 wavelength, the phase of harmonics can be adjusted, and non-conjugate matching should be performed at any spurious frequency between the coupler and the amplifier. And a small high-frequency module can be obtained.

【0046】そして、本発明では、図5に示すように、
電力増幅部AMPと、カップラCOPとは、50Ωより
低いインピーダンスで整合するように設計が行われてお
り、図5では、20Ω設計を行った場合が記載されてい
る。
In the present invention, as shown in FIG.
The power amplifier AMP and the coupler COP are designed to be matched with an impedance lower than 50Ω, and FIG. 5 shows a case where a 20Ω design is performed.

【0047】電力増幅部AMPと、カップラCOP1と
は、電力増幅部における高周波用半導体素子MMIC端
での負荷である数Ωを負荷変動が少なくカップラと整合
させるという点から、20〜30Ωでインピーダンス整
合させることが望ましい。このような50Ωよりも低い
インピーダンスで整合させるためには、電力増幅部AM
Pの出力側マイクロストリップ線路7,10の線路長を
短くして整合をとれば良い。
The power amplifier AMP and the coupler COP1 are impedance-matched at 20 to 30 Ω from the viewpoint that a few Ω which is a load at the end of the high-frequency semiconductor element MMIC in the power amplifier is matched with the coupler with little load fluctuation. Desirably. In order to match with such an impedance lower than 50Ω, the power amplifier AM
The matching may be achieved by shortening the line length of the microstrip lines 7 and 10 on the output side of P.

【0048】以上のような高周波モジュールでは、電力
増幅部AMPと、カップラCOPとの整合を20Ωで設
計することにより、図9のa3からみたインピーダンス
が数Ωのものを、b3にて50Ωではなく50Ωより低
い20Ωとでき、電力増幅部の出力整合回路における負
荷変動が50Ω設計の従来の場合に比べて小さく、その
ために出力整合回路における挿入損失が小さくなり、電
力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性を最大
限に引き出すことができる。
In the high-frequency module as described above, the matching between the power amplifier AMP and the coupler COP is designed to be 20 Ω, so that the impedance of several Ω viewed from a3 in FIG. It can be set to 20 Ω lower than 50 Ω, and the load variation in the output matching circuit of the power amplifier is smaller than in the conventional case of the 50 Ω design. The characteristics of the device can be maximized.

【0049】従って、カップラ、電力増幅部をそれぞれ
単体で組み合わせた従来の場合や、カップラ、電力増幅
部をそれぞれ50Ω設計で一体化したモジュール品に比
べて、さらなる小型化、高効率化を実現できる。
Therefore, further miniaturization and higher efficiency can be realized as compared with the conventional case where the coupler and the power amplifying unit are combined as a single unit, and the module product where the coupler and the power amplifying unit are each integrated with a 50Ω design. .

【0050】なお、本発明の高周波モジュールはこれら
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲であれば種々の変更は可能である。
The high-frequency module of the present invention is not limited to these, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0051】本発明者は、上記、図3に示す電力増幅部
AMPと、図2に示すようにカップラCOPと高周波ス
イッチSWとを一体化し、モジュール化するとともに、
図5、図8に示すように、電力増幅部とカップラとの整
合を50Ωと、20Ωでとった場合について、電力増幅
部の出力整合回路におけるS11、S21特性を回路シ
ミュレーションにより検討し、その結果を図6に示し
た。尚、20Ω整合する場合には、50Ω整合の場合よ
りも出力側マイクロストリップ線路の線路長を短くし、
コンデンサC21a、C31aの微調整を行って整合を
とった。
The present inventor integrated the above-described power amplifier AMP shown in FIG. 3 with the coupler COP and the high-frequency switch SW as shown in FIG.
As shown in FIGS. 5 and 8, when the matching between the power amplifying unit and the coupler is 50Ω and 20Ω, the S11 and S21 characteristics of the output matching circuit of the power amplifying unit are examined by circuit simulation. Is shown in FIG. In the case of 20Ω matching, the line length of the output side microstrip line is made shorter than that in the case of 50Ω matching,
The capacitors C21a and C31a were finely adjusted to achieve matching.

【0052】この結果、電力増幅部とカップラとの整合
を20Ωでとった場合には、カップラ、電力増幅部を5
0Ωで整合させた比較例の場合に比較して、リターンロ
スが約10dB改善し、また、1GHz付近での低損失
部分が広く、広帯域化がなされることが確認された。さ
らに出力整合回路における挿入損失も小さくなってお
り、さらなる小型化、高効率化を実現できることが確認
された。
As a result, when matching between the power amplifier and the coupler is set to 20Ω, the coupler and the power amplifier are set to 5Ω.
It was confirmed that the return loss was improved by about 10 dB, the low-loss portion near 1 GHz was wide, and the band was widened, as compared with the comparative example matched at 0Ω. Furthermore, the insertion loss in the output matching circuit was also reduced, and it was confirmed that further miniaturization and higher efficiency could be realized.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の高周波モジュールによれば、カ
ップラと電力増幅部とのインピーダンス整合をそれぞれ
50Ω設計とせずに、50Ωよりも低いインピーダンス
で整合させたために、電力増幅部の出力整合回路におい
て、負荷変動が小さくなり、その結果出力整合回路の挿
入損失が小さくなり、電力増幅部に用いられる高周波用
半導体素子の特性を最大限に引き出すことができ、さら
なる小型化、高効率化を達成できる。
According to the high-frequency module of the present invention, the impedance matching between the coupler and the power amplifying unit is not designed to be 50 Ω, but is matched with an impedance lower than 50 Ω. , Load fluctuation is reduced, and as a result, the insertion loss of the output matching circuit is reduced, so that the characteristics of the high-frequency semiconductor element used in the power amplifier can be maximized, and further miniaturization and higher efficiency can be achieved. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高周波モジュールの概念を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating the concept of a high-frequency module according to the present invention.

【図2】図1の高周波モジュールにおける高周波スイッ
チとカップラの回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a high-frequency switch and a coupler in the high-frequency module of FIG. 1;

【図3】本発明の高周波モジュールの増幅部の回路図で
ある。
FIG. 3 is a circuit diagram of an amplification unit of the high-frequency module according to the present invention.

【図4】図3のパターン配置図である。FIG. 4 is a pattern layout diagram of FIG. 3;

【図5】カップラと電力増幅部とのインピーダンス整合
を20Ωとした場合の通信機器における送受信部のブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a transmission / reception unit in a communication device when the impedance matching between the coupler and the power amplification unit is set to 20Ω.

【図6】カップラと電力増幅部とのインピーダンス整合
を50Ω、20Ωとした場合のS11、S21特性を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing S11 and S21 characteristics when the impedance matching between the coupler and the power amplifier is set to 50Ω and 20Ω.

【図7】従来の高周波スイッチ、カップラ、電力増幅器
を有する送受信系のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a transmission / reception system having a conventional high-frequency switch, coupler, and power amplifier.

【図8】カップラと電力増幅部とのインピーダンス整合
を50Ωとした場合の通信機器における送受信部のブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram of a transmission / reception unit in a communication device when the impedance matching between the coupler and the power amplification unit is set to 50Ω.

【図9】電力増幅部のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a power amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

AMP1、AMP2・・・電力増幅部 COP1、COP2・・・カップラ SW・・・高周波スイッチ AMP1, AMP2: Power amplification unit COP1, COP2: Coupler SW: High frequency switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J067 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 KS01 KS11 LS12 QS04 SA13 TA01 5J091 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 SA13 TA01 5J092 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 SA13 TA01 5K011 BA03 BA04 DA21 DA23 JA01 KA00  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5J067 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 KS01 KS11 LS12 QS04 SA13 TA01 5J091 AA01 AA04 AA29 CA33 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 SA13 TA01 5J092 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 SA13 TA01 5K011 BA03 BA04 DA21 DA23 JA01 KA00

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高周波用半導体素子を有し、高周波入力信
号を増幅する電力増幅部と、該電力増幅部からの出力を
モニタするためのカップラとを有するとともに、前記電
力増幅部と前記カップラとが、50Ωよりも低いインピ
ーダンスで整合されていることを特徴とする高周波モジ
ュール。
A power amplifier for amplifying a high-frequency input signal; and a coupler for monitoring an output from the power amplifier. Characterized in that they are matched with an impedance lower than 50Ω.
【請求項2】通過帯域の異なる複数の送受信系を各送受
信系に分離するとともに、送信系と受信系を切り替える
高周波スイッチを有することを特徴とする請求項1記載
の高周波モジュール。
2. The high-frequency module according to claim 1, wherein a plurality of transmission / reception systems having different pass bands are separated into transmission / reception systems, and a high-frequency switch for switching between a transmission system and a reception system is provided.
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