JP2006279994A - 電力増幅器および通信機器 - Google Patents
電力増幅器および通信機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006279994A JP2006279994A JP2006159006A JP2006159006A JP2006279994A JP 2006279994 A JP2006279994 A JP 2006279994A JP 2006159006 A JP2006159006 A JP 2006159006A JP 2006159006 A JP2006159006 A JP 2006159006A JP 2006279994 A JP2006279994 A JP 2006279994A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- power amplifier
- amplifier
- output
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
【解決手段】入力端子および出力端子を有する第1増幅器PA2と、入力端子および出力端子を有する第2増幅器PA3と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1スイッチSW2と、を備えた電力増幅器であって、該第1スイッチSW2の該多投端子の一方は、該第1増幅器PA2の該入力端子に接続されており、該第1スイッチSW2の該多投端子の他方は、該第2増幅器PA3の該入力端子に接続されている。
【選択図】図1
Description
う電力増幅器および通信機器に関しており、特に少なくとも1つのスイッチを備えた電力
増幅器および通信機器に関する。
、立上がろうとしている。これら情報通信機器は固有のシステムに基づいて動作し、シス
テムにより周波数帯、出力電力、変調方式が異なっている。従って、それぞれのシステム
に対応した送信用電力増幅器が開発され、端末に搭載されることになる。
lation)変調方式とデジタル方式・π/4シフトDQPSK(Differential Quadrature
Phase Shift Keying)変調方式があり、周波数帯800MHz帯には上記アナログ方
式、デジタル方式の2方式、1.5GHz帯にはデジタル方式が割り当てられている。さ
らに簡易型携帯電話PHS(Personal Handy-phone System)はデジタル方式・π/4シ
フトDQPSK方式、1.9GHz帯である。出力電力は自動車電話・携帯電話では約1
W、簡易型携帯電話で10mWであり、前者はセル半径が数キロで、ハンドオーバ機能が
あるため自動車等での移動時でも通信が可能であるのに対して、後者はセル半径が数百メ
ートルで、これまでの屋内コードレス電話を屋外で使用する位置づけである。また、世界
的に工業、科学技術、医療用として割り当てられているISM(Industrial Scientific
Medical)バンドの2.4GHz帯は、オフィス、工場、構内の無線LAN(Local Area
Network)として、スペクトラム拡散(SS)方式で出力電力10mW/MHz(周波数
帯域26MHz)の規格で使うことが検討されている。このように、いつでも、どこでも
使える情報通信機器が日常生活の中に浸透するであろう。
に搭載されるため、国内でのサービスエリア、用途に応じて上記端末を別々に揃えるか、
1つの端末で異種の方式を扱える場合でも、高価で、大型の端末を必要とした。
種類の高周波信号を送信する多段電力増幅器であり、各周波数帯に対応した2系統の電力
増幅器群を用いる。
ET PA101、第1の段間整合回路PA105、第2のGaAsMESFET PA
102、第2の段間整合回路PA106、第3のGaAsMESFET PA103、第
1の出力整合回路PA107で構成される。
ET PA201、第3の段間整合回路PA205、第5のGaAsMESFET PA
202、第4の段間整合回路PA206、第6のGaAsMESFET PA203、第
2の出力整合回路PA207で構成されている。
電力増幅器を構成する際に部品が増えて端末の小型化と逆行するとともに、コストの増大
を招くという問題点を有している。
1996年4月2日)に記載されている高周波集積回路の回路図を簡略化した図である。
上記公報は、アナログ方式およびデジタル方式で動作を行う増幅器を備えた高周波集積回
路に関する。図36に示すように、増幅器の最終段のFET3601のドレイン3604
は、スイッチSW1を介してアナログ方式用出力整合回路PC1の入力端子と、デジタル
方式用出力整合回路PC2の入力端子とに接続される。アナログ方式用出力整合回路PC
1の出力端子と、デジタル方式用出力整合回路PC2の出力端子とは、スイッチSW2を
介して出力端子3605に接続される。出力整合回路PC1およびPC2をスイッチで切
り替えて選択することにより、それぞれの方式に対応した動作が可能である。
η(増幅器の直流投入電力に対する入出力の高周波電力の差分の比率)の変化を示すグラ
フ(a)および入力電力Pinに対する出力電力Poutの変化を示すグラフ(b)であ
る。
軸は、入力電力Pinを示し、縦軸は、出力電力Poutを示す。またPnは、定格出力
電力を示す。出力電力が入力電力に対して線形領域では歪、電力付加効率は低く、入力電
力が大きくなり非線形領域となると歪、電力付加効率は高くなる。このような特性を考慮
して上記の電力増幅器のアナログ方式用であるPC1と、デジタル方式用であるPC2と
を図38に示すような高周波電力の入出力特性となるように構成する。すなわちアナログ
方式用であるPC1は、動作時において出力電力が入力電力に対して線形性を必要とせず
、電力付加効率が高くなるように構成(つまり効率整合)される。デジタル方式用であるP
C2は、動作時において増幅器を通過する高周波信号に歪みが生じないように出力電力が
入力電力に対して線形性が確保されるように構成(つまり歪整合)される。このときアナ
ログ方式用と比べて電力付加効率は低くなる。
周波数帯(900MHz帯)、かつ同じ出力電力でアナログ/デジタル方式の信号に対応す
ると考えられる。したがって上述の集積回路では、その出力整合回路PC1,PC2は同
一の周波数帯に対して伝達信号のロスを最小限になるようにインピーダンス整合がとられ
ているため、異なる周波数帯の高周波信号を伝達する場合にはインピーダンスの不整合に
よるロスが大きくなり、所望の出力電力、歪を得ることができない問題がある。さらに、
出力電力が異なる場合、例えば、1W級および100mW級の電力をそれぞれPC1およ
びPC2で扱う場合に、1W級の電力が出力できる能動素子を用いて100mW級の電力
を出力させるためには、FETの入力電力を制御する機構が必須である。仮にこのような
制御機構のもとで入力電力を下げて100mW級の動作をさせた場合には電力付加効率が
1W級動作に比べて極端に低下するので、消費電力の増大を招く。その結果、情報通信機
器が電池駆動の場合には電池寿命が短くなるという問題がある。また、このような電力増
幅器では周波数および出力電力のいずれもが異なる高周波信号を扱うことができない。さ
らに、この電力増幅器を送受信機能を備えた情報通信機器に搭載して使用する場合には、
電力増幅器の送信信号とアンテナからの受信信号を切り替える選択手段が必要となる。し
かし上述の公報においては、この点が言及されていない。すなわち、アナログ方式とデジ
タル方式に対して出力整合回路を切り替えるという電力増幅器の送信機能と情報通信機器
の送受信機能との関連性は上述の公報には述べられていない。
数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用でき、小型化と低コスト化が可能な電
力増幅器、およびこれを用いることによる高付加価値な通信機器を提供することを目的と
する。
び出力端子を有する受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1スイッチと
、を備えた電力増幅器であって、該第1スイッチの該多投端子の一方は、該第1増幅器の
該入力端子に接続されており、該第1スイッチの該多投端子の他方は、該受動回路の該入
力端子に接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
ており、該第2スイッチの該多投端子の一方は、前記第1増幅器の前記出力端子に接続さ
れており、該第2スイッチの該多投端子の他方は、前記受動回路の前記出力端子に接続さ
れている。
前記第1スイッチの前記単極端子は、該第2増幅器の該出力端子に接続されている。
Hzの範囲を含む。
dBの周波数範囲である第1帯域は、1.5GHzを含み、前記第2増幅器の利得特性の
第2ピークにおける第2利得から−3dBの周波数範囲である第2帯域は、1.9GHz
を含む。
dBの周波数範囲である第1帯域は、900MHzを含み、前記第2増幅器の利得特性の
第2ピークにおける第2利得から−3dBの周波数範囲である第2帯域は、1.9GHz
を含む。
形成されている。
電力を制御する電源制御回路をさらに備えている。
、前記受動回路は、ディジタル信号を受け取り、出力する。
受動回路は、第2ディジタル信号を受け取り、出力する。
動回路は、第2周波数の信号を受け取り、出力し、該第1周波数および該第2周波数は互
いに異なる。
、第2出力電力の信号を出力し、該第2出力電力に対する該第1出力電力の比は、5以上
である。
出力端子を有する受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1スイッチと、
単極端子と、2つの多投端子とを有する第2スイッチと、単極端子と、2つの多投端子と
を有する第3スイッチと、フロントエンド回路と、アンテナと、を備えた通信機器であり
、該第1スイッチの該多投端子の一方は、該第1増幅器の該入力端子に接続されており、
該第1スイッチの該多投端子の他方は、該受動回路の該入力端子に接続されており、該第
2スイッチの該多投端子の一方は、該第1増幅器の該出力端子に接続されており、該第2
スイッチの該多投端子の他方は、該受動回路の該出力端子に接続されており、該第3スイ
ッチの該多投端子の一方は、該第2スイッチの該単極端子に接続されており、該第3スイ
ッチの該多投端子の他方は、該フロントエンド回路に接続されており、該第3スイッチの
該単極端子は、該アンテナに接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
よび出力端子を有する受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1スイッチ
と、第1アンテナと、第2アンテナと、を備えた通信機器であり、該第1スイッチの該多
投端子の一方は、該第1増幅器の該入力端子に接続されており、該第1スイッチの該多投
端子の他方は、該受動回路の該入力端子に接続されており、該第1増幅器の該出力端子は
、該第1アンテナに接続されており、該第2増幅器の該出力端子は、該第2アンテナに接
続されており、そのことにより上記目的が達成される。
および出力端子を有する第2増幅器と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1スイ
ッチと、を備えた電力増幅器であって、該第1スイッチの該多投端子の一方は、該第1増
幅器の該入力端子に接続されており、該第1スイッチの該多投端子の他方は、該第2増幅
器の該入力端子に接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
ており、該第2スイッチの該多投端子の一方は、前記第1増幅器の前記出力端子に接続さ
れており、該第2スイッチの該多投端子の他方は、前記第2増幅器の前記出力端子に接続
されている。
って構成される。
されている。
Hzの範囲を含む。
dBの周波数範囲である第1帯域は、1.5GHzを含み、前記第3増幅器の利得特性の
第2ピークにおける第2利得から−3dBの周波数範囲である第2帯域は、1.9GHz
を含む。
dBの周波数範囲である第1帯域は、900MHzを含み、前記第3増幅器の利得特性の
第2ピークにおける第2利得から−3dBの周波数範囲である第2帯域は、1.9GHz
を含む。
増幅器および前記第3増幅器のうちの少なくとも2つは、同一の半導体基板上に形成され
ている。
第2増幅器のうちの少なくとも1つに供給される電力を制御する電源制御回路をさらに備
えている。
、前記第2増幅器は、ディジタル信号を受け取り、増幅してから出力する。
第2増幅器は、第2ディジタル信号を受け取り、出力する。
2増幅器は、第2周波数の信号を受け取り、出力し、該第1周波数および該第2周波数は
互いに異なる。
は、第2出力電力の信号を出力し、該第2出力電力に対する該第1出力電力の比は、5以
上である。
よび出力端子を有する第2増幅器と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1スイッ
チと、単極端子と、2つの多投端子とを有する第2スイッチと、単極端子と、2つの多投
端子とを有する第3スイッチと、フロントエンド回路と、アンテナと、を備えた通信機器
であり、該第1スイッチの該多投端子の一方は、該第1増幅器の該入力端子に接続されて
おり、該第1スイッチの該多投端子の他方は、該第2増幅器の該入力端子に接続されてお
り、該第2スイッチの該多投端子の一方は、該第1増幅器の該出力端子に接続されており
、該第2スイッチの該多投端子の他方は、該第2増幅器の該出力端子に接続されており、
該第3スイッチの該多投端子の一方は、該第2スイッチの該単極端子に接続されており、
該第3スイッチの該多投端子の他方は、該フロントエンド回路に接続されており、該第3
スイッチの該単極端子は、該アンテナに接続されており、そのことにより上記目的が達成
される。
よび出力端子を有する第2増幅器と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1スイッ
チと、第1アンテナと、第2アンテナと、を備えた通信機器であり、該第1スイッチの該
多投端子の一方は、該第1増幅器の該入力端子に接続されており、該第1スイッチの該多
投端子の他方は、該第2増幅器の該入力端子に接続されており、該第1増幅器の該出力端
子は、該第1アンテナに接続されており、該第2増幅器の該出力端子は、該第2アンテナ
に接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
および出力端子を有する第2受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1ス
イッチと、入力端子および出力端子を有する増幅器と、を備えた電力増幅器であって、該
第1スイッチの該多投端子の一方は、該第1受動回路の該入力端子に接続されており、該
第1スイッチの該多投端子の他方は、該第2受動回路の該入力端子に接続されており、該
増幅器の該出力端子は、該第1スイッチの該単極端子に接続されており、そのことにより
上記目的が達成される。
ており、該第2スイッチの該多投端子の一方は、前記第1受動回路の前記出力端子に接続
されており、該第2スイッチの該多投端子の他方は、前記第2受動回路の前記出力端子に
接続されている。
の範囲を含む。
の周波数範囲である第1帯域は、1.5GHzを含み、前記増幅器の利得特性の第2ピー
クにおける第2利得から−3dBの周波数範囲である第2帯域は、1.9GHzを含む。
の周波数範囲である第1帯域は、900MHzを含み、前記第2増幅器の利得特性の第2
ピークにおける第2利得から−3dBの周波数範囲である第2帯域は、1.9GHzを含
む。
されている。
は、前記半導体基板上に形成されている。
受動回路は、ディジタル信号を受け取り、出力する。
記第2受動回路は、第2ディジタル信号を受け取り、出力する。
第2受動回路は、第2周波数の信号を受け取り、出力し、該第1周波数および該第2周波
数は互いに異なる。
および出力端子を有する第2受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1ス
イッチと、単極端子と、2つの多投端子とを有する第2スイッチと、単極端子と、2つの
多投端子とを有する第3スイッチと、フロントエンド回路と、アンテナと、を備えた通信
機器であり、該第1スイッチの該多投端子の一方は、該第1受動回路の該入力端子に接続
されており、該第1スイッチの該多投端子の他方は、該第2受動回路の該入力端子に接続
されており、該第2スイッチの該多投端子の一方は、該第1受動回路の該出力端子に接続
されており、該第2スイッチの該多投端子の他方は、該第2受動回路の該出力端子に接続
されており、該第3スイッチの該多投端子の一方は、該第2スイッチの該単極端子に接続
されており、該第3スイッチの該多投端子の他方は、該フロントエンド回路に接続されて
おり、該第3スイッチの該単極端子は、該アンテナに接続されており、そのことにより上
記目的が達成される。
および出力端子を有する第2受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第1ス
イッチと、第1アンテナと、第2アンテナと、を備えた通信機器であり、該第1スイッチ
の該多投端子の一方は、該第1受動回路の該入力端子に接続されており、該第1スイッチ
の該多投端子の他方は、該第2受動回路の該入力端子に接続されており、該第1増幅器の
該出力端子は、該第1アンテナに接続されており、該第2増幅器の該出力端子は、該第2
アンテナに接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
出力端子を有する第4受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第2スイッチ
と、単極端子と、2つの多投端子とを有する第3スイッチと、をさらに備えており、該第
2スイッチの該多投端子の一方は、該第3受動回路の該入力端子に接続されており、該第
2スイッチの該多投端子の他方は、該第4受動回路の該入力端子に接続されており、該第
3スイッチの該多投端子の一方は、該第3受動回路の該出力端子に接続されており、該第
3スイッチの該多投端子の他方は、該第4受動回路の該出力端子に接続されている。
備えており、該第4スイッチの該多投端子の一方は、前記第1受動回路の該出力端子に接
続されており、該第4スイッチの該多投端子の他方は、前記第2受動回路の該出力端子に
接続されている。
および出力端子を有する第2受動回路と、入力端子および出力端子を有する第3受動回路
と、入力端子および出力端子を有する第4受動回路と、単極端子と、2つの多投端子とを
有する第1スイッチと、単極端子と、2つの多投端子とを有する第2スイッチと、単極端
子と、2つの多投端子とを有する第3スイッチと、単極端子と、2つの多投端子とを有す
る第4スイッチと、単極端子と、2つの多投端子とを有する第5スイッチと、入力端子お
よび出力端子を有する増幅器と、フロントエンド回路と、アンテナと、を備えた電力増幅
器であって、該第1スイッチの該多投端子の一方は、該第1受動回路の該入力端子に接続
されており、該第1スイッチの該多投端子の他方は、該第2受動回路の該入力端子に接続
されており、該増幅器の該出力端子は、該第1スイッチの該単極端子に接続されており、
該第2スイッチの該多投端子の一方は、該第3受動回路の該入力端子に接続されており、
該第2スイッチの該多投端子の他方は、該第4受動回路の該入力端子に接続されており、
該第3スイッチの該多投端子の一方は、該第3受動回路の該出力端子に接続されており、
該第3スイッチの該多投端子の他方は、該第4受動回路の該出力端子に接続されており、
該第4スイッチの該多投端子の一方は、該第1受動回路の該出力端子に接続されており、
該第3スイッチの該多投端子の他方は、該第2受動回路の該出力端子に接続されており、
該第5スイッチの該多投端子の一方は、該第4スイッチの該単極端子に接続されており、
該第5スイッチの該多投端子の他方は、該フロントエンド回路に接続されており、該第5
スイッチの該単極端子は、該アンテナに接続されており、そのことにより上記目的が達成
される。
子および出力端子を有する第2受動回路と、入力端子および出力端子を有する第3受動回
路と、入力端子および出力端子を有する第4受動回路と、単極端子と、2つの多投端子と
を有する第1スイッチと、単極端子と、2つの多投端子とを有する第2スイッチと、単極
端子と、2つの多投端子とを有する第3スイッチと、入力端子および出力端子を有する増
幅器と、第1アンテナと、第2アンテナと、を備えた電力増幅器であって、該第1スイッ
チの該多投端子の一方は、該第1受動回路の該入力端子に接続されており、該第1スイッ
チの該多投端子の他方は、該第2受動回路の該入力端子に接続されており、該増幅器の該
出力端子は、該第1スイッチの該単極端子に接続されており、該第2スイッチの該多投端
子の一方は、該第3受動回路の該入力端子に接続されており、該第2スイッチの該多投端
子の他方は、該第4受動回路の該入力端子に接続されており、該第3スイッチの該多投端
子の一方は、該第3受動回路の該出力端子に接続されており、該第3スイッチの該多投端
子の他方は、該第4受動回路の該出力端子に接続されており、該第1受動回路の該出力端
子は、該第1アンテナに接続されており、該第2受動回路の該出力端子は、該第2アンテ
ナに接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
式の異なる方式を共用でき、小型化と低コスト化が可能な電力増幅器、およびこれを用い
ることによる高付加価値な通信機器を提供することができる。
を表す。
投スイッチ」を意味する。本明細書におけるスイッチは、単極端子と、2つの多投端子と
を有する。また本明細書における「電力増幅器」および「通信機器」は、それぞれ、後述
するスイッチ付きの電力増幅器および情報通信機器を含む。
ることにより、2種類の周波数、2種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する
。
号を出力することができる。モード1においては、送信周波数f=f1、出力電力Pou
t=Pout1であり、モード2においては、送信周波数f=f2、出力電力Pout=
Pout2である。モード1およびモード2における通信方式および変調方式は、表に示
すとおりである。
1の入力整合回路PC1とモード2用の第2の入力整合回路PC2が接続され、第1の電
力増幅器PA1の出力側には第2の単極2投スイッチSW2とモード1用の第2の電力増
幅器PA2とモード2用の第3の電力増幅器PA3が接続されている。
PA1の入力端子に接続し、スイッチSW2は、電力増幅器PA1の出力端子を電力増幅
器PA2の入力端子に接続する。またモード2においては、スイッチSW1は、入力整合
回路PC2の出力端子を電力増幅器PA1の入力端子に接続し、スイッチSW2は、電力
増幅器PA1の出力端子を電力増幅器PA3の入力端子に接続する。その結果、モード1
の高周波信号は、入力端子Pin1で受け取られ、出力端子Pout1から出力され、ま
たモード2の高周波信号は、入力端子Pin2で受け取られ、出力端子Pout2から出
力される。
emiconductor FET)PA101を有する。第2の電力増幅器PA2は、
第2のGaAsMESFET PA201と、第1の段間整合回路PA202と、第1の
出力整合回路PA203とを有する。第3の電力増幅器PA3は、第3のGaAsMES
FET PA301と、第2の段間整合回路PA302と、第2の出力整合回路PA30
3とを有する。
それぞれ構成する第1、第2、第3のGaAsMESFET PA101、PA201、
PA301はデプレッション型であり、ゲート幅(Wg)がそれぞれ1mm、4mm、8
mmである。
は、樹脂モールドパッケージに実装する。Wgが8mmの第3のGaAsMESFET
PA301は、セラミックパッケージに実装する(つまりセラミックキャリア上に実装さ
れ樹脂封止される)。
脂モールドされたPINダイオード、PINダイオードの周辺回路として用いられるDC
カット用のキャパシタ、抵抗成分およびインダクタンス成分をもつチョークコイルなどを
含む回路)によって実現してもよく、あるいはGaAsMESFETを用いた集積回路(
GaAsMESFETとその周辺素子を一体化し、樹脂モールドした回路)によって実現
してもよい。
作電源電圧はドレイン電圧が約3.5V、ゲート電圧は負電圧(約−2.0V〜約−3.
0V)である。第1のGaAsMESFET PA101では利得を重視し、第2、第3
のGaAsMESFET PA201、PA301では入出力特性の線形性、デジタル歪
特性を重視してAB級で動作(Idssの約10%のアイドル電流で動作)させている。
ここで「Idss」とは、ゲート−ソース間がショートされた状態(つまりゼロ・バイア
ス時)のドレイン−ソース電流のことをいう。第1、第2、第3のGaAsMESFET
のIdssはそれぞれ約250mA、900mA、1.7Aである。
は、PINダイオードを用いた回路の場合、0V/12Vの2つのレベルを、GaAsM
ESFETを用いた集積回路の場合、0V/−4.7Vの2つのレベルを用いる。
回路、段間整合回路および出力整合回路は、周波数、出力電力および変調方式に応じて、
所望の特性を満たすような機能や構成を有する。
におけるGaAsMESFETの入力インピーダンスは、互いに異なる。したがって第1
、第2の入力整合回路PC1、PC2は、それぞれ周波数f1(1.9GHz)、周波数f
2(2.4GHz)において、信号源インピーダンス(ここでは外部に接続された送信ミ
キサ部等の送信RF部を、スイッチ付き電力増幅器からみたインピーダンスとする)Zs
と、第1のGaAsMESFET PA101の入力インピーダンスZI1 とが等しくな
るようにする(つまりインピーダンス整合をとる)。これにより、入力リターンロスが最適
になる。リターンロスは、6dB以上であることが好ましい。
PA101の出力インピーダンスZ O1 と第2のGaAsMESFET PA201の
入力インピーダンスZI2とが等しくなるように整合をとる。第1の出力整合回路PA20
3は、周波数f1において第2のGaAsMESFET PA201の出力インピーダン
スZ O2 と、アンテナ側の負荷インピーダンスZ L とが等しくなるように整合をと
る。
おいて上記と同様の整合をとる。第1の段間整合回路PA202と、第1の出力整合回路
PA203とは、それぞれ周波数f1において第1、第2のGaAsMESFET PA
101、PA201の負荷である。また、第2の段間整合回路PA302、第2の出力整
合回路PA303は、それぞれ周波数f2において第1、第3のGaAsMESFET
PA101、PA301の負荷である。これらの負荷は、第1のGaAsMESFET
PA101、第2のGaAsMESFET PA201、第3のGaAsMESFET
PA301の出力特性、つまり出力電力、飽和出力電力、1dB圧縮点出力電力、線形利
得、電力付加効率、動作電流、歪(具体的には相互変調歪および隣接チャンネル漏洩電力
)を決定する重要なパラメータである。
変調方式においては、歪特性が良好であることが重要であるので、電力増幅器としては、
線形増幅器を使うことが必要となる。この観点からモード1(1.9GHz、22dBm
、π/4シフトDQPSK変調信号)では、段間整合回路PA202は、GaAsMES
FET PA101がGaAsMESFET PA201を駆動するのに十分な出力電力
(つまり利得)を確保できるように整合をとる。また出力整合回路PA203は、出力電
力Pout1=22dBmにおいて、搬送波出力に対する隣接チャンネル漏洩電力の比(
搬送波周波数における出力電力に対する、隣接するチャンネル周波数において漏洩する電
力の比)を抑制した上で、高い電力付加効率(消費された高周波電力に対する入力された
直流電力の比)が得られるように整合をとる。
信号)では、段間整合回路PA302は、GaAsMESFET PA101がGaAs
MESFET PA301を駆動するのに十分な出力電力(つまり利得)を確保できるよ
うに整合をとる。また出力整合回路PA303は、出力電力Pout2=26dBmにお
いて、隣接チャンネル漏洩電力および相互変調歪(IMD:異なる複数の信号を増幅する
場合に生じるmfa±nfb[m、n は整数]の周波数成分)を抑制した上で、高い電力付加
効率が得られるように整合をとる。
波数、出力電力および変調方式に応じて、所望の特性を満たすように構成可能である。
との等価回路を示す図である。第1のGaAsMESFET PA101は、ドレイン1
01、ソース102およびゲート103を有する。ドレイン101は、チョークインダク
タ104を介して電源端子1011に接続される。ソース102は、ソースインダクタ1
05を介してグラウンドに接続される。高周波信号は、端子1031に入力され、端子1
012において出力される。入力整合回路PC1は、集中定数素子成分である、直列イン
ダクタンス106、直列キャパシタンス107および並列キャパシタンス108によって
表現できる。なお、段間整合回路および出力整合回路の等価回路も、同様に集中定数素子
成分で表すことができる。したがって入力整合回路、段間整合回路および出力整合回路は
、図3に例示した回路に限らず、集中定数素子の組合わせにより構成できる。例えば本実
施例では、上述の整合回路を構成する集中定数素子は、チップ部品であるチップインダク
タ、チップコンデンサおよびチップ抵抗を用いて実現する。
イッチ付き電力増幅器109の構成要素は、第1、第2、第3のGaAsMESFET
PA101、PA201、PA301へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部110、11
1、112と、第1、第2の単極2投スイッチSW1、SW2の制御電圧供給部113、
114と共にプリント基板115上に実装される。Vdd1/Vgg1、Vdd2/Vg
g2、Vdd3/Vgg3は、それぞれ第1のGaAsMESFET PA101、第2
のGaAsMESFET PA201、第3のGaAsMESFET PA301へ供給
されるドレイン電圧/ゲート電圧である。Vc1およびVc2は、それぞれ第1および第
2の単極2投スイッチSW1およびSW2へ供給される制御電圧である。
のドレイン電圧およびゲート電圧のうちの少なくとも1つを制御することによって、PA
101の動作が不要なときに、PA101の消費電力を低減する。これと同様に、ドレイ
ン電圧/ゲート電圧供給部111および112も、それぞれ第2および第3のGaAsM
ESFET PA201およびPA301のドレイン電圧およびゲート電圧のうちの少な
くとも1つを制御することによって、消費電力を低減する。
を制御することで、FETのドレイン電流Idを減少させる方法がある。例えば、デプレ
ッション型のGaAsMESFETの場合、ドレイン電圧を通常動作時の約3.5Vから
、非動作時の約0.0Vに下げることで、ドレイン電流Idを減少させる。あるいはゲー
ト電圧を通常動作時の約−2.5Vから約−5.0Vに下げることで、ドレイン電流Id
を減少させる。ドレイン電圧/ゲート電圧供給部110は、通常動作時のためのドレイン
電圧Vdd1(例えば3.5V)および通常動作時のためのゲート電圧Vgg1(例えば
−2.5V)のうちの少なくとも1つを外部の電源から受け取り、第1のGaAsMES
FET PA101の動作・非動作に応じて、Vdd1またはVgg1の電圧を変化させ
てPA101に出力する。ドレイン電圧/ゲート電圧供給部111および112も、ドレ
イン電圧/ゲート電圧供給部110と同様に機能する。
投スイッチSW1、SW2の制御電圧供給部113、114の電源制御は連動しておこな
われる。具体的には、モード1のとき、つまり高周波信号を入力端子Pin1で受け取り
、出力端子Pout1で出力するモードのとき、制御電圧供給部113および114は、
それぞれ制御電圧Vc1およびVc2を受け取り、SW1はPin1を、SW2はPou
t1を選択するように、SW1およびSW2を制御する。またこのモード1では、PA3
01は動作する必要がないので、ドレイン電流Idを低減させることによって低消費電力
化を実現する。
スコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイ
クロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要が
ある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化さ
せるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御(AGC:Auto Ga
in ControlまたはALC:Auto Level Control)機能を有する電力増幅器などを組み
込み、モニタされた出力電力をフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コン
デンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。
る。図5に示すように本実施例の第1の電力増幅器PA1の入力側に第1のアッテネータ
117、あるいは本実施例のスイッチ付き電力増幅器109の外部入力側に第2のアッテ
ネータ118を設け、これらの制御は出力電力をモニタして制御信号を出すフィードバッ
ク制御部116が行う。
ータ)、電子アッテネータでは、アナログ式のPINダイオード、GaAsMESFET
などを用いたIC、デジタル式の単位アッテネータ(GaAsMESFETなどを用いた
IC)を直列に接続しそれぞれを電子的に制御するICなどを用いる。「単位アッテネー
タ」は、1つのGaAsMESFETのドレイン・ソース間のインピーダンスを信号の減
衰に用いる素子である。単位アッテネータのゲート電圧を制御すると、減衰量も変化する
。単位アッテネータは、例えば約0.5dB〜約5.0dBの減衰量をもつので、さらに
減衰するときは、複数の単位アッテネータを直列に接続すればよい。
である。図6に示すように出力電力モニタに応じて、本実施例の第1の電力増幅器PA1
、あるいは本実施例のスイッチ付き電力増幅器109の外部入力側に設けられる自動利得
制御電力増幅器119の電源電圧を変更する(例えばドレイン電圧を下げたり、ゲート電
圧を絞る)ことにより、利得、出力電力を調整する。
関わる部分は、高周波(RF)部120、中間周波数(IF)信号処理部121、ベース
バンド部122に分かれる。
サ)あるいはスイッチ124、そしてフロントエンド部125から有しており、フロント
エンド部125は、さらに送信部126、受信部127を有する。「フロントエンド部」
といえば受信部をさす場合もあるが、本明細書では送信部も含める。
する送信ミキサ(アップコンバータ)とその電圧制御発振器(VCO)、そして高周波信号
を増幅する電力増幅器(ここでは小信号の高周波増幅器も含める)で主に構成する。この
部分に本実施例のスイッチ付き電力増幅器109が属する。
器(LNA)とICでの信号処理が行えるように高周波信号を低い周波数のIF信号に変
換する受信ミキサ(ダウンコンバータ)で主に構成される。
ド部からIF信号をさらに変換、増幅する部分(ミキサ、IF増幅器)で主に構成される
。
コーデック、伝送の多重化方式(時分割、周波数分割、符号分割)に対するチャネルの選
局などを行うためのコーデック、ベースバンド信号(音声、データ、映像信号)の変調部(
送信側のIF信号への変調)とIF信号の復調部(受信側のベースバンド信号への復調)で
主に構成され、アナログ方式では復調部(周波数弁別器:ディスクリミネータ)、変調部、
音声、データ信号処理部で主に構成する。ベースバンド部では通信方式によりアナログ信
号、デジタル信号のいずれかを扱うことになり、それぞれに応じてアナログ専用処理IC
とデジタル専用処理ICを別々に用いるか、アナログ/デジタル信号処理の両方を行う一
体型ICを用いる。
。CPU、メモリ部128は所望の通信方式に応じて上記の高周波部120、中間周波数
信号処理部121、ベースバンド部122の制御などを行う。電源部は電池、商用電源な
どからDC−DCコンバータ、レギュレータなどを用いて、各部の回路の動作電圧に応じ
て正電源あるいは負電源を発生させる。
が、少なくとも1つ以上のプリント基板(誘電体基板など)に集積化され、これらを情報
通信機器きょう体にまとめて実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が
可能であり、周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な
情報通信機器端末が得られる。
図8に示す情報通信機器は、モード1、モード2のそれぞれに対する送信・受信の切り替
え用スイッチを備えている。本発明のスイッチ付き電力増幅器138の出力側にモード1
およびモード2にそれぞれ対応する第2の単極2投スイッチ140および第3の単極2投
スイッチ141が接続される。スイッチ140およびスイッチ141は、送信および受信
を切り替える役割(モード1;TX1 およびRX1の切り替え、モード2;TX2およびRX2
の切り替え)を果たす。
1のフィルタ144が、第3の単極2投スイッチ141の単極側には第2のアンテナ(モ
ード2用)143と第2のフィルタ1451が接続される。モード1用受信端RX1側には
第1のローノイズアンプ146、第1のローカルアンプ147、第1のミキサ148が、
モード2用受信端RX2側には第2のローノイズアンプ149、第2のローカルアンプ15
0、第2のミキサ151が接続される。
2投スイッチ140の2つの単極2投スイッチをまとめた第1のDPDT(Dual-po
le-dual-throw)スイッチ152の具体的構成例を示す図である。第1の単極
2投スイッチ139の単極端P1、第2の単極2投スイッチ140の単極端P2、第1の
単極2投スイッチ139の投端(モード2送信側)T1、第2の単極2投スイッチ140
の投端(モード1受信側)T2が第1のDPDTスイッチ152の各ポートの相当し、各
ポート間に第1〜4のスイッチング用トランジスタ(TSW1〜TSW4)と各ポート端子に並
列に第5〜8のスイッチング用トランジスタ(TSW5〜TSW8)が接続されている(TSW5〜
TSW8はポート間の所望のアイソーレーションに応じて接続する場合と、接続しない場合
がある)。各ポート間はSPST(Single-pole-single-throw)ス
イッチにより接続されていることになる。これによりP1からの信号をP2とT1に切り
替える役割と、P2において受信時にT2に切り替える役割とを果たすことができる。
ナ143、第3のアンテナ154)、フィルタとして2個(第2のフィルタ1451、第
3のフィルタ1452)を用いてダイバーシティ送受信を行う場合の送受信切り替えスイ
ッチの具体的構成例を示す図である。このダイバーシティ方式は電波の反射、散乱により
送受信の状況が変わる中で、送受信が良好なアンテナに切り替えるものである。送受信切
り替えスイッチは第2のDPDTスイッチ153で構成でき、第2のDPDTスイッチ1
53のP1’(第2のアンテナ側:モード2用)、P2’(第3のアンテナ側:モード2用)
、T1’(モード2送信側)、T2’(モード2受信側)が第2のDPDTスイッチ153の
各ポートの相当し、各ポート間に第9〜12のスイッチング用トランジスタ(TSW9〜TS
W12)と各ポート端子に並列に第13〜16のスイッチング用トランジスタ(TSW13〜TS
W16)が接続されている(TSW13〜TSW16はポート間の所望のアイソーレーションに応じて
接続する場合と、接続しない場合がある)。各ポート間はSPST(Single-pol
e-single-throw)スイッチにより接続されていることになる。これにより、
アンテナ側のポート、すなわちP1'、P2’を選択して、送信、受信側のポート、すな
わちT1'、T2’の切り替えを行うことができる。
8と異なりアンテナ部をモード1およびモード2で共用する。スイッチ付き電力増幅器の
モード1およびモード2の出力の切り替え用スイッチ155と、送信および受信の切り替
え用スイッチ156とを用いる。
の第1の単極2投スイッチ155が接続され、その後に送信と受信を切り替える役割(モ
ード1;TX1とRX1の切り替え、モード2;TX2とRX2の切り替え)を果たす第2の単極
2投スイッチ156が接続される。第2の単極2投スイッチ156の単極側にはフィルタ
157(モード1、モード2共用)、アンテナ158(モード1、モード2共用)が接続さ
れる。
るには、上記で示した方法以外のハイブリッドICやMMICを用いた構成であってもよ
い。以下では、上記で説明した方法も含めて(1)ハイブリッドIC、および(2)MM
ICの構成および実装を説明する。
ッドICを構成する部品を意味する。ディスクリート部品には、具体的には、チップキャ
パシタ、チップインダクタ、チップ抵抗、チップFETなどのチップ部品やMMICにパ
ッケージされた部品などがある。このことは、以下の実施例についてもあてはまる。
上記の部品を個別にプリント基板に実装する。ここで「プリント基板」は、高周波部、
中間周波数信号処理部、またはベースバンド部が実装される基板(「マザーボード基板」
ともいう)を意味する。以下にハイブリッド化を、(1.1)GaAsMESFET、(1
.2)単極2投スイッチ、(1.3)受動回路、および(1.4)1.1〜1.3の組み合
わせに分けて説明する。
(a)樹脂モールドパッケージ、あるいはセラミックパッケージに実装する(セラミッ
クキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
にチップの能動素子が形成されていない面を向けて銀ペーストなどを用いて実装する、あ
るいはface to face、つまりプリント基板の主面に、能動素子とパッドにマイクロバン
プなどが形成されているチップの主面を向けて実装する。
(a)PINダイオードを用いた回路(樹脂モールドされたPINダイオードとそれの
周辺回路)を使う。
を一体化し、樹脂モールドされた回路)を使う。
(a)チップ部品(チップインダクタ、チップキャパシタ、チップ抵抗など)を用いる
。
GaAsなどの化合物半導体)上に、集中定数素子のうち、インダクタンス成分はマイク
ロストリップライン(高インピーダンスラインなど)、スパイラルインダクタなど、キャパ
シタンス成分はMIM(Metal Insulator Metal)キャパシタ、くし形キャパシタなど
、抵抗成分は薄膜抵抗(NiCrなど)、イオン注入抵抗、能動素子を用いた抵抗などを形
成して用いる。
端短絡スタブなどをパターン形成して用いる。
ルチチップでパッケージに封止するなどして、プリント基板に実装する。
・テフロン(登録商標):εr=2.6、ガラス熱硬化PPO樹脂εr=3.5、10.5など)、セラ
ミック基板(アルミナなど)などの上に、ストリップライン、MIMキャパシタ、薄膜抵
抗を形成する。
ベースバンド部が実装されるマザーボード基板として使う。ガラス熱硬化PPO樹脂製基
板は多層基板として各層間にストリップライン、薄膜抵抗を作製して使うことも可能であ
る。セラミック基板に関してはセラミックパッケージのキャリア部にパターン化して、他
の部品とマルチチップで実装することも可能である。
例えば、整合回路を含めた受動回路において、半導体基板上に作製する部分、チップ部
品を使う部分、プリント基板上でパターン化して使う部分に分けて構成する。上記の半導
体基板上に作製された受動回路はGaAsMESFETチップなど他の部品とのマルチチ
ップ化、あるいは後で述べるMMICとして一体化も行える。
上記の個別部品をMMIC(Monolithic Microwave IC)化する。以下に、本実施例の
構成に対応させて、MMICの構成を説明する。図12は、本発明の電力増幅器のなかで
MMIC化する部分を示す図である。以下の説明は、図12に付された記号(A)、(B
)−1〜(B)−9に対応する。図12において、点線で囲まれた部分がMMIC化され
る部分である。
付き電力増幅器の構成部品である第1、第2、第3の電力増幅器PA1、PA2、PA3
、第1、第2の単極2投スイッチSW1、SW2、第1、第2の入力整合回路PC1、P
C2、第1、第2の段間整合回路PA202、PA302、第1、第2の出力整合回路P
A202、PA303をすべてMMIC化する。
極多投スイッチSW2と、第2の単極多投スイッチSW2の単極端子に接続された電力増
幅器PA1と、第2の単極多投スイッチSW2の多投端子に接続された第2、第3の電力
増幅器PA2、PA3の中からMMIC化する部品を選択し、同一半導体基板上で組み合
わせる。以下には、主要な組み合わせを示したが、これに限定されるものではない。
る。
PA2、PA3、第1、第2の入力整合回路PC1、PC2など)の少なくとも1つとを
組み合わせる。
素(第2、第3の電力増幅器PA2、PA3、第1、第2の入力整合回路PC1、PC2
など)の少なくとも1つを組み合わせる。
る。
PA2、PA3、第1、第2の入力整合回路PC1、PC2など)の少なくとも1つとを
組み合わせる。
素(第2、第3の電力増幅器PA2、PA3、第1、第2の入力整合回路PC1、PC2
など)の少なくとも1つを組み合わせる((B)−3との重複部は除く)。
1の電力増幅器PA1とを組み合わせる。
PA2、PA3、第1、第2の入力整合回路PC1、PC2など)の少なくとも1つとを
組み合わせる。
2を除いた構成要素(第2、第3の電力増幅器PA2、PA3、第1、第2の入力整合回
路PC1、PC2など)の少なくとも1つとを組み合わせる。
さらに、第2、第3の電力増幅器PA2、PA3においてそれぞれの出力整合回路以外を
MMIC化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子 (能動素子、受動回路な
ど)を選択してMMIC化することも含まれる。上記(B)−1〜(B)−9においてM
MIC化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの
構成をとる。
個別に部品をプリント基板に実装する。MMICとハイブリッドICを並用することが実
用上の低コスト、高性能化の観点から行われる。つまり、MMIC、ハイブリッドICの
メリット、デメリットは逆関係にあり、相互補間されるためである。MMIC化では、各
々機能する部品を一体化・集積化してさらなる高性能化、小型化、低コスト化が図られ、
高付加価値が得られるメリットがある。いっぽうでデメリットとしては、前工程、後工程
での歩留の低下によるコスト高、個別部品による調整が不可であることによる性能の低下
、さらに扱う出力電力が1W以上に高くなると半導体基板の熱放散の限界から特性劣化(
利得低下など)、信頼性上の問題(素子の熱暴走、素子破壊など)が生じることなどがあ
る。これらの点の逆がハイブリッドICのメリットおよびデメリットとなる。
によって実現した構成を示す図である。このスイッチ付き電力増幅器109は、上記の(
B)−1、すなわち第2の単極多投スイッチSW2と第1の電力増幅器PA1とを同一半
導体基板上に形成したスイッチ一体型電力増幅器131と、MMIC化した第2、第3の
電力増幅器134、135と、第1の単極多投スイッチSW1と、ハイブリッドIC化し
た第1、第2の入力整合回路136、137で構成される。電源電圧および制御電圧は図
4の説明に準ずる。
ハンスメント型のGaAsMESFETや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ(
MOSFET、HBT、HEMTなど)などの能動素子でもよい。
相当する3.0〜3.4Vの電圧を前提にしているため、本実施例のGaAsMESFE
Tの動作電源電圧は3.5Vであるが、他のロジック用ICの動作電圧、あるいは情報通
信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最
適な能動素子を使用すれば、3.5V以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
り発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が
除去され、本実施例は実現できる。
3は1段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第1の電力増幅器の入力
側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパス
コンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータな
どの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコン
デンサ、バイアス印加用分割抵抗がMMIC化した電力増幅器に含まれてもよく、フィル
タに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通
過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を
挿入してもよい。
するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、3投以上の多投端子を有する単極多投ス
イッチ、あるいは2極以上の多極端子を有する多極2投スイッチ、まとめると多極多投ス
イッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
、第2の単極2投スイッチSW1、SW2を同期して切り替えること、すなわち各周波数
に対応して、第1、第2の入力整合回路PC1、PC2および第2、第3の電力増幅器P
A2、PA3を切り替えることにより、f1、f2、Pout1、Pout2がそれぞれ
異なる高周波信号を送信できることである。
力電力Pout1、Pout2が異なる高周波信号もある。一例を以下に表で示す。
飽和電力増幅器でも使用可能であり、第2の出力整合回路PA303に対しては、規定の
出力電力31dBmにおいて高い電力付加効率と高い高調波成分抑圧比が得られるように
整合がとられる。第1の出力整合回路PA203に対しては、規定の出力電力26dBm
において隣接チャンネル漏洩電力、相互変調歪(IMD:異なる複数の信号を増幅する場
合に生じるmfa±nfb[m、n は整数]の周波数成分)を抑制した上で、高い電力付加効率が
得られるように整合がとられる。
ることもできる。一例を下表に示す。
である。このスイッチ付き電力増幅器は4つのスイッチが時間的に同期して切り替わるこ
とにより、2種類の周波数、2種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。本
実施例によれば、一例として下表に示すような周波数f、出力電力Poutの高周波信号
を送信することができる。
第1の入力整合回路PC1と、モード2用の第2の入力整合回路PC2とが接続され、第
1の電力増幅器PA1の出力側には第2の単極2投スイッチSW2と、モード1用の第1
の出力整合回路PC3と、モード2用の第2の電力増幅器PA2とが接続されている。
02と、第1、第2の段間整合回路PC4、PC5、第3、第4の単極2投スイッチSW
3、SW4を有する。第2の電力増幅器PA2は、第3のGaAsMESFET PA2
01、第3の段間整合回路PA202、第2の出力整合回路PA203を有する。
GaAsMESFET PA101、PA102、PA201は、デプレッション型であ
り、ゲート幅(Wg)がそれぞれ1mm、4mm、30mmである。Wgが1mmである
第1のGaAsMESFET PA101と第1の単極2投スイッチSW1とをGaAs
基板上に一体化(第1のスイッチ付き電力増幅器SWPA1)し、Wgが4mmである第
2のGaAsMESFET PA102と第2の単極2投スイッチSW2とをGaAs基
板上に一体化(第2のスイッチ付き電力増幅器SWPA2)し、それぞれ樹脂モールドパ
ッケージに封止する。Wgが30mmである第3のGaAsMESFET PA201は
、セラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されてい
る)。
回路を用いる。図15は、スイッチSW1およびSW2の回路図である。GaAsMES
FETを用いた集積回路は、第1の並列GaAsMESFET1516、第1の直列Ga
AsMESFET1517、第2の並列GaAsMESFET1518、第2の直列Ga
AsMESFET1519、第1の抵抗1520、第2の抵抗1521、第3の抵抗15
22、第4の抵抗1523を有しており、制御電圧VC1、VC2を印加することにより
、第3の端子1503と、第1の端子1501、第2の端子1502とを切り換える。上
記GaAsMESFETのWgは1.2mmである。
モールドされたPINダイオードとその周辺回路DCカットのC、チョークのRまたはL
)、あるいはGaAsMESFETを用いた集積回路(GaAsMESFETとその周辺
素子を一体化し、樹脂モールドされた回路)を用いる。
、第1の並列PINダイオード1604、第1の直列PINダイオード1605、第2の
並列PINダイオード1606、第2の直列PINダイオード1607、第1のチョーク
インダクタ1608、第2のチョークインダクタ1609、第3のチョークインダクタ1
610、第1の直流阻止コンデンサ1611、第2の直流阻止コンデンサ1612、第3
の直流阻止コンデンサ1613、第1のバイパスコンデンサ1614、第2のバイパスコ
ンデンサ1615を有しており、制御電圧VC1、VC2を印加することにより、第3の
端子1603と、第1の端子1601、第2の端子1602とを切り換える。
作電源電圧はドレイン電圧が約3.5V、ゲート電圧は負電圧(約−2.0V〜−約3.
0V)である。第1のGaAsMESFET PA101では利得を重視し、第2、第3
のGaAsMESFET PA102、PA201では入出力特性の線形性、デジタル歪
特性を重視してAB級(Idssの約10%のアイドル電流)で動作させている。第1、
第2、第3のGaAsMESFETのIdssは、それぞれ約250mA、900mA、
7.0Aである。
第3、第4の単極2投スイッチSW3、SW4は、PINダイオードを用いた回路では0
V/12Vの制御電圧、GaAsMESFETを用いた集積回路では0V/−4.7Vの
制御電圧で使用する。
PC2と、第1、第2、第3の段間整合回路PC4、PC5、PA202と、第1、第2
の出力整合回路PC3、PA203とのパラメータを決める。これにより、本実施例のπ
/4シフトDQPSK変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。各段のレベルダイヤ
は、入力電力が約0dBmに対して第1の電力増幅器PA1の出力電力は約22.5dB
m、モード1では第1の出力整合回路PC3で約0.5dBロスし最終的に22dBm出
力、モード2では第2の電力増幅器PA2により最終的に31dBm出力となる。
第1、第2の入力整合回路PC1、PC2と、第3の段間整合回路PA202、第1、第
2の出力整合回路PC3、PA203は、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデ
ンサ、チップ抵抗を用いて実現する。
実施例のスイッチ付き電力増幅器124の構成要素と、第1、第2、第3のGaAsME
SFET PA101、PA102、PA201へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部1
25、126、127と、第1、第2、第3、第4の単極2投スイッチSW1、SW2、
SW3、SW4の制御電圧供給部128、129、130、131とをプリント基板13
2上に実装している。
GaAsMESFET PA101、PA102、PA201へ供給されるドレイン電圧
/ゲート電圧であり、Vc1、Vc2、Vc3、Vc4は第1、第2、第3、第4の単極
2投スイッチSW1、SW2、SW3、SW4へ供給される制御電圧である。
第1、第2、第3、第4の単極2投スイッチSW1、SW2、SW3、SW4の制御電圧
供給部128、129、130、131(給電回路)の電源制御は連動するよう構成する
。例えば出力選択がPout1の場合には、SW1はPin1、SW3、SW4はPC4
、SW2はPout1を選択するように給電回路を制御し、使用しないPA201は低消
費電力化のため動作しないようにドレイン電圧/ゲート電圧供給部127を制御する。
スコンデンサ、あるいは、スイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマ
イクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要が
ある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化さ
せるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御(AGC、ALC)
機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する
。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う(構成例は実
施例1の図5および図6を参照)。
機器のブロック図で示した高周波部120、中間周波数信号処理部121、ベースバンド
部122が少なくとも1つ以上のプリント基板(誘電体基板など)に集積化され、これら
を情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可
能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信
機器端末が得られる。
。スイッチ付き電力増幅器に、モード1、モード2に対して送信・受信の切り替え用スイ
ッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であ
り、これらを用いることにより、モード1、モード2に対する送受信を行うことができる
。
付き電力増幅器のモード1とモード2の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替
え用スイッチを接続することによりモード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
8は、本実施例のMMIC化の部分の範囲を示す図である。以下の説明の(182)〜(
185)は、図18の点線部分に付された参照符号と対応する。下記(182)以降で示
すMMIC化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを
示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例1で示したハイブリッドIC、
MMICの構成、実装でもよい。
をハイブリッドICで構成する。Wgが1mm、4mmのGaAsMESFETは樹脂モ
ールドパッケージに封止する。
W3、第1、第2の入力整合回路PC1、PC2、第1、第2の段間整合回路PC4、P
C5の少なくとも1つを組み込み、樹脂モールドする。
W4、第1の出力整合回路PC3、第3の段間整合回路PA202のうち少なくとも1つ
を組み込み、樹脂モールドする。
板上に一体化し、樹脂モールドする。
GaAs基板上に一体化し、樹脂モールドする。
上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、MIM(Metal Insulator Me
tal)キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗(NiCrなど、 )などを組み合わせ
て有しており、MMIC化されない部品については個別に部品をプリント基板に実装する
。
加えて、第2の電力増幅器PA2においてそれぞれの出力整合回路以外をMMIC化する
場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子(能動素子、受動回路など)を選択してM
MIC化することも含まれる。
ハンスメント型のGaAsMESFETや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ(
MOSFET、HBT、HEMTなど)などの能動素子でもよい。
相当する3.0〜3.4Vの電圧を前提にしているため、本実施例のGaAsMESFE
Tの動作電源電圧は3.5Vであるが、他のロジック用ICの動作電圧、あるいは情報通
信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最
適な能動素子を使用すれば、3.5V以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
り発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が
除去され、本実施例は実現できる。
3は1段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第1の電力増幅器の入力
側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパス
コンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータな
どの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコン
デンサ、バイアス印加用分割抵抗がMMIC化した電力増幅器に含まれてもよく、フィル
タに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通
過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を
挿入してもよい。
するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、3投以上の多投端子を有する単極多投ス
イッチ、あるいは2極以上の多極端子を有する多極2投スイッチ、まとめると多極多投ス
イッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
の図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(
ドライバアンプ)として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替
わることにより、2種類の周波数、2種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有す
る。
で平坦な特性で、所望特性を満たすものを指し、図19は、3dB帯域幅を説明するため
の図である。図19に示すように利得の3dB帯域幅(△f)が所望の周波数範囲(周波
数f1〜f2)を含むとして定義する。以降、利得の3dB帯域幅Δfは、約800MH
zから約2.5GHzの周波数を含む。図19の周波数特性の平坦部に変動がある場合は
、平坦部における平均値(通常、「Typ.値」とよばれる)を求めて、その値から−3
dBの範囲をΔfとする。
類以上の周波数帯でピークを含む電力増幅器も使用できる(いわゆる「多周波整合電力増
幅器」)。図20は、2つのピークを有する増幅器の3dB帯域幅を説明するための図で
ある。図20に示すように2周波整合電力増幅器の場合には利得特性で2つのピーク(第
1ピークP1および第2ピークP2)における利得に対する3dB帯域(△f1および△
f2)が所望の2つの周波数(f1およびf2)を含むとして定義する。
た入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付
き電力増幅器が得られる。
の第2の電力増幅器PA2と、モード2用の第3の電力増幅器PA3とが接続される。
電力増幅器PA2は、第2のGaAsMESFET PA201、第1の段間整合回路P
A202、および第1の出力整合回路PA203を有し、第3の電力増幅器PA3は、第
3のGaAsMESFET PA301、第2の段間整合回路PA302、第2の出力整
合回路PA303を有する。
れ構成する第1、第2、第3のGaAsMESFET PA101、PA201、PA3
01は、デプレッション型であり、それぞれゲート幅(Wg)は、1mm、4mm、8m
mである。
チSW1とをGaAs基板上に一体化(第1のスイッチ付き電力増幅器SWPA1)し、
Wgが4mmである第2のGaAsMESFET PA201と、第1の段間整合回路P
A202と、第1の出力整合回路PA203とをGaAs基板上に一体化(第1の一体型
電力増幅器MMPA1)し、Wgが8mmである第3のGaAsMESFET PA30
1と、第2の段間整合回路PA302と、第2の出力整合回路PA303をGaAs基板
上に一体化(第2の一体型電力増幅器MMPA2)し、それぞれ樹脂モールドパッケージ
に封止する。
回路例は、実施例2の図15を参照)。
作電源電圧は、ドレイン電圧が3.5V、ゲート電圧は負電圧の約−2.0〜約−3.0
Vである。第1のGaAsMESFET PA101では利得を重視し、第2、第3のG
aAsMESFET PA201、PA301では入出力特性の線形性、デジタル歪特性
を重視してAB級(Idssの約10%のアイドル電流)で動作させている。第1、第2
および第3のGaAsMESFETのIdssは、それぞれ約250mA、約900mA
および約1.7Aである。また第1の単極2投スイッチSW1は、0V/−4.7Vの制
御電圧で使用する。
幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例1および実施例2で必要であった入力
整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。一般的に、このような電力増幅器の広帯域
動作化を実現するために、主に以下に示す方法を用いる。図22の(a)〜(d)は、電力増幅
器の広帯域化を説明するための図である。図22において、2201は、能動素子MES
FETを、2202は、出力端子を、2203は、入力端子をそれぞれ示す。
ト端子)2203との間に、抵抗2204およびキャパシタ2205の直列回路を負帰還
回路βとして挿入する(図22の(a))。
1、R2、R3)などのアッテネータ2206を挿入する(図22の(b))。
2の(c))。
ーダンス変換回路2208および2209を挿入する。定抵抗回路であってもよい。
A1の負帰還回路の抵抗2204およびキャパシタ2205は、第1のスイッチ付き電力
増幅器SWPA1とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。
302は、周波数f1、f2における第1のGaAsMESFET PA101の出力イ
ンピーダンスと、第2、第3のGaAsMESFET PA201、PA301の入力イ
ンピーダンスとの整合を考慮する。第1、第2の出力整合回路PA203、PA303の
パラメータの最適化は、実施例1で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、
本実施例のπ/4シフトDQPSK変調方式、スペクトラム拡散/QPSK変調方式で必
要とされる歪特性が満たされる。
第1、第2の段間整合回路PA202、PA302、第1、第2の出力整合回路PA20
3、PA303は、GaAs基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ
、MIM(Metal Insulator Metal)キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗(Ni
Crなど、)などを組み合わせて用いる。
実施例のスイッチ付き電力増幅器110の構成要素と、第1、第2、第3のGaAsME
SFET PA101、PA201、PA301へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部1
11、112、113と、第1の単極2投スイッチSW1の制御電圧供給部114とをプ
リント基板115上に実装している。
のGaAsMESFET PA101、PA201、PA301へ供給されるドレイン電
圧/ゲート電圧であり、Vc1は第1の単極2投スイッチSW1へ供給される制御電圧で
ある。
第1の単極2投スイッチSW1の制御電圧供絵部114(給電回路)の電源制御は連動す
るよう構成する。例えば出力選択がPout1の場合には、SW1はPout1を選択す
るように給電回路を制御し、使用しないPA301は低消費電力化のため動作しないよう
にドレイン電圧/ゲート電圧供絵部113を制御する。
スコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイ
クロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要が
ある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化さ
せるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御(AGC、ALC)
機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する
。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は
実施例1の図5および図6を参照)。
機器のブロック図で示した高周波部120、中間周波数信号処理部121、ベースバンド
部122が少なくとも1つ以上のプリント基板(誘電体基板など)に集積化され、これら
を情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可
能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信
機器端末が得られる。
る。スイッチ付き電力増幅器に、モード1、モード2に対して送信・受信の切り替え用ス
イッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合で
あり、これらを用いることにより、モード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
付き電力増幅器のモード1とモード2の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替
え用スイッチを接続することによりモード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
ても実現できる。図24の(a)〜(d)は、第3の実施例のMMIC化する部分を示す図であ
る。以下の説明の242〜245は、図24の点線に付された242〜245の参照符号
と対応する。(242)以降で示すMMIC化については、コスト、チップ製造歩留りなど
の観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例
1で示したハイブリッドIC、MMICの構成、実装でもよい。
をハイブリッドICで構成する。Wgが1mm、4mmのGaAsMESFETは樹脂モ
ールドパッケージに封止し、Wgが8mmのGaAsMESFETはセラミックパッケー
ジに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路はチップ
部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
MPA1、あるいは第2の一体化電力増幅器MMPA2の少なくとも1つを組み込む。
第1の出力整合回路PA203を除いた部分、あるいは第3の電力増幅器PA3の第2の
出力整合回路PA303を除いた部分の少なくとも1つを組み込む。
3の電力増幅器PA3の少なくとも1つをGaAs基板上に一体化する。
力増幅器PA3の少なくとも1つをGaAs基板上に一体化する。
ジに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとり、また、MMIC化された整合回路は
GaAs基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、MIM(Metal I
nsulator Metal)キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗(NiCrなど、)などの
組み合わせを有しており、MMIC化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装す
る。
のMMIC化に加えて、例えば第1、第2の電力増幅器PA1、PA2においてそれぞれ
の出力整合回路以外をMMIC化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子(能
動素子、受動回路など)を選択してMMIC化することも含まれる。
ハンスメント型のGaAsMESFETや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ(
MOSFET、HBT、HEMTなど)などの能動素子でもよい。
相当する3.0〜3.4Vの電圧を前提にしているため、本実施例のGaAsMESFE
Tの動作電源電圧は3.5Vであるが、他のロジック用ICの動作電圧、あるいは情報通
信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最
適な能動素子を使用すれば、3.5V以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
り発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が
除去され、本実施例は実現できる。
3は1段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第1の電力増幅器の入力
側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパス
コンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータな
どの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコン
デンサ、バイアス印加用分割抵抗がMMIC化した電力増幅器に含まれてもよく、フィル
タに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通
過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を
挿入してもよい。
するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、3投以上の多投端子を有する単極多投ス
イッチ、あるいは2極以上の多極端子を有する多極2投スイッチ、まとめると多極多投ス
イッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
めの図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器
(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ) として、広帯域電力増幅
器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、2種類の周波数、2種類
の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅器(前述の多周波整合
電力増幅器を含む)は、実施例3の図19および図20において定義したものを用いる。
広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例1および実施例2において必要であった入
力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電
力増幅器が得られる。
を送信する。
力増幅器PA1の出力側には、第1の単極2投スイッチSW1を介してモード1用の第2
の電力増幅器PA2と、モード2用の第3の電力増幅器PA3とが接続されている。
合回路PA103、第2のGaAsMESFET PA102を有しており、第2の電力
増幅器PA2は、第3のGaAsMESFET PA201、第2の段間整合回路PA2
02、第1の出力整合回路PA203を有しており、第3の電力増幅器PA3は、第4の
GaAsMESFET PA301、第3の段間整合回路PA302、第2の出力整合回
路PA303を有している。
PA102と、第2の電力増幅器PA2の第3のGaAsMESFETPA201と、第
3の電力増幅器PA3の第4のGaAsMESFET PA301とは、デプレッション
型であり、それぞれゲート幅(Wg)が0.6mm、2mm、4mm、および8mmであ
る。
体化(第1のスイッチ付き電力増幅器SWPA1)され、第2の電力増幅器PA2を構成
する素子である第3のGaAsMESFET PA201と、第2の段間整合回路PA2
02と、第1の出力整合回路PA203とは、GaAs基板上に一体化(第1の一体型電
力増幅器MMPA1)され、第3の電力増幅器PA3を構成する素子である第4のGaA
sMESFET PA301と、第3の段間整合回路PA302と、第2の出力整合回路
PA303とは、GaAs基板上に一体化(第2の一体型電力増幅器MMPA2)され、
それぞれ樹脂モールドパッケージに封止される。
回路例は、実施例2の図15参照)。
1、PA301の動作電源電圧は、ドレイン電圧が約3.5V、ゲート電圧は負電圧の−
2.0V〜−3.0Vである。第1のGaAsMESFET PA101およびPA10
2では利得を重視し、第2、第3のGaAsMESFET PA201およびPA301
では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してAB級(Idssの約10%のアイ
ドル電流)で動作させている。GaAsMESFET PA101、102、201およ
び301のIdssは、それぞれ約160mA、約550mA、約900mA、約1.7
Aである。
て広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例1と実施例2で必要で
あった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
(a)〜(d)に示す4種類の方法を用いる。本実施例では、上記図22の(a )に示すGaA
sMESFETの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入す
る方法を用いる。
ャパシタは第1のスイッチ付き電力増幅器SWPA1とともに一体化され、樹脂モールド
パッケージに封止する。
A302は、周波数f1、f2における第2のGaAsMESFET PA102の出力
インピーダンスと、第3、第4のGaAsMESFET PA201、PA301の入力
インピーダンスとの整合がとれるようにする。また、第1のスイッチ付き電力増幅器SW
PA1の中の第1の段間整合回路PA103は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的
な結合を行う(直流成分を阻止する) 。第1の段間整合回路PA103は集中定数素子で
構成される受動回路でもよい。第1、第2の出力整合回路PA203、PA303のパラ
メータの決定は、実施例1で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施
例のπ/4シフトDQPSK変調方式、スペクトラム拡散/QPSK変調方式で必要とさ
れる歪特性が満たされる。
第1、第2の段間整合回路PA202、PA302、第1、第2の出力整合回路PA20
3、PA303は、GaAs基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ
、MIM(Metal Insulator Metal)キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗(Ni
Crなど、)などを組み合わせて構成する。
実施例のスイッチ付き電力増幅器101の構成要素と、第1および第2のGaAsMES
FET PA101、PA102へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部102と、第3、
第4のGaAsMESFET PA201、PA301へのドレイン電圧/ゲート電圧供
給部103、104と、第1の単極2投スイッチSW1の制御電圧供給部105とをプリ
ント基板106上に実装している。
へ供給されるドレイン電圧/ゲート電圧であり、Vdd2/Vgg2、Vdd3/Vgg
3は、第3、第4のGaAsMESFET PA201、PA301へ供給されるドレイ
ン電圧/ゲート電圧であり、VC1は、第1の単極2投スイッチSW1へ供給される制御
電圧である。
第1の単極2投スイッチSW1の制御電圧供給部105(給電回路)の電源制御は連動す
るよう構成する。例えば出力選択がPout1の場合には、SW1はPout1を選択す
るように給電回路を制御し、使用しないPA301は低消費電力化のため動作しないよう
にドレイン電圧/ゲート電圧供給部104を制御する。
スコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイ
クロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要が
ある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化さ
せるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御(AGC、ALC)
機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する
。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は
実施例1の図5および図6を参照)。
機器のブロック図で示した高周波部120、中間周波数信号処理部121、ベースバンド
部122が少なくとも1つ以上のプリント基板(誘電体基板など)に集積化され、これら
を情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可
能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器
が得られる。
る。スイッチ付き電力増幅器に、モード1、モード2に対して送信・受信の切り替え用ス
イッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合で
あり、これらを用いることにより、モード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
付き電力増幅器のモード1とモード2の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替
え用スイッチを接続することによりモード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
ても実現できる。以下の説明の(272)以降で示すMMIC化については、コスト、チ
ップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたも
のではなく、実施例1で示したハイブリッドIC、MMICの構成、実装でもよい。図2
7の(a)〜(d)は、第4の実施例のMMIC化する部分を示す図である。以下の説明の(2
72)〜(276)は、図27の点線に付された参照符号と対応する。
リッドICで構成する。Wgが1mm、4mmのGaAsMESFETは樹脂モールドパ
ッケージに封止し、Wgが8mmのGaAsMESFETはセラミックパッケージに実装
する(セラミックキャリア上に実装され、樹脂封止されている)。整合回路はチップ部品の
チップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
MPA1、あるいは第2の一体化電力増幅器MMPA2の少なくとも1つを組み込む。
第1の出力整合回路PA203を除いた部分、あるいは第3の電力増幅器PA3の第2の
出力整合回路PA303を除いた部分の少なくとも1つを組み込む。
3の電力増幅器PA3の少なくとも1つとをGaAs基板上に一体化する。
力増幅器PA3の少なくとも1つをGaAs基板上に一体化する。
3の電力増幅器PA3の少なくとも1つをGaAs基板上に一体化したチップと、第1の
電力増幅器PA1をGaAs基板上に一体化したチップと、をマルチチップで構成する。
実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベアチップで接続することなどを行う。
ケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成が可能であり、MMIC化された整合回
路はGaAs基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、MIM(Meta
l Insulator Metal)キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗(NiCrなど、)な
どの組み合わせを含み、MMIC化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する
。
のMMIC化に加えて、例えば第1、第2の電力増幅器PA1、PA2においてそれぞれ
の出力整合回路以外をMMIC化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子(能
動素子、受動回路など)を選択してMMIC化することも含まれる。なお、上記で電力増
幅器の能動素子として用いたGaAsMESFET以外にも、エンハンスメント型のGa
AsMESFETや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ(MOSFET、HBT
、HEMTなど)などの能動素子でもよい。
相当する3.0〜3.4Vの電圧を前提にしているため、本実施例のGaAsMESFE
Tの動作電源電圧は3.5Vであるが、他のロジック用ICの動作電圧、あるいは情報通
信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最
適な能動素子を使用すれば、3.5V以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
り発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が
除去され、本実施例は実現できる。
第1の電力増幅器PA1のように多段増幅器を用いてもよい。
整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパス
コンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータな
どの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコン
デンサ、バイアス印加用分割抵抗がMMIC化した電力増幅器に含まれてもよく、フィル
タに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通
過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を
挿入してもよい。
するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、3投以上の多投端子を有する単極多投ス
イッチ、あるいは2極以上の多極端子を有する多極2投スイッチ、まとめると多極多投ス
イッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(ド
ライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)、初段前置駆動電力増幅器と
して、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、2
種類の周波数、2種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅
器(多周波整合電力増幅器を含む)は、実施例3の図19および図20において定義した
ものを用いる。上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例1と実施例2におい
て必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化され
たスイッチ付き電力増幅器が得られる。
力増幅器PA1の出力側には、第1の単極2投スイッチSW1と、モード1用の第1の出
力整合回路PC1と、モード2用の第2の電力増幅器PA2とが接続されている。第1の
電力増幅器PA1は、第1のGaAsMESFET PA101と、第1の段間整合回路
PA104と、第2のGaAsMESFET PA102と、第2の段間整合回路PA1
05と、第3のGaAsMESFET PA103とを有しており、第2の電力増幅器P
A2は、第4のGaAsMESFET PA201、第3の段間整合回路PA202、第
2の出力整合回路PA203を有している。
A102、PA103と、第2の電力増幅器PA2のPA201とは、デプレッション型
であり、ゲート幅(Wg)は、それぞれ0.6mm、2.0mm、6.0mm、30mm
である。
1、第1の段間整合回路PA104、第2のGaAsMESFET PA102、第2の
段間整合回路PA105と、第1の単極2投スイッチSW1をGaAs基板上に一体化(
第1のスイッチ付き電力増幅器SWPA1)し、第2の電力増幅器PA2を構成する素子
である第4のGaAsMESFET PA201と、第3の段間整合回路PA202と、
第2の出力整合回路PA203をGaAs基板上に一体化(第1の一体型電力増幅器MM
PA1)し、樹脂モールドパッケージに封止する。Wgが30mmである第4のGaAs
MESFET PA201はセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に
実装され樹脂封止されている)。
回路例は、実施例2の図15を参照)。
3、PA201の動作電源電圧は、ドレイン電圧が約3.5V、ゲート電圧は負電圧の約
−2.0V〜約−3.0V)である。第1および第2のGaAsMESFET PA10
1およびPA102では利得を重視する。第3および第4のGaAsMESFET PA
103およびPA201では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してAB級(I
dssの約10%のアイドル電流)で動作させている。GaAsMESFET PA10
1、PA102、PA103およびPA201のIdssは、それぞれ約160mA、5
50mA、1.3A、7.0Aである。
2、PA3として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例1と実
施例2で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
の(a)〜(d)に示す4種類の方法を用いる。本実施例では、上記図22の(a)のGaAsM
ESFETの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方
法を用いる。
ャパシタとは、第1のスイッチ付き電力増幅器SWPA1とともに一体化され、樹脂モー
ルドパッケージに封止する。第3のGaAsMESFET PA103の負帰還回路10
1の抵抗とキャパシタとは、チップ部品を使って外付け回路とする。
において第3のGaAsMESFET PA103の出力インピーダンスと、第4のGa
AsMESFET PA201の入力インピーダンスとの整合をとるように決める。
104、PA105は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的な結合を行う(直流成分
を阻止する)。第1、第2の段間整合回路PA104、PA105は集中定数素子で構成
される受動回路でもよい。
した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ/4シフトDQPSK変調
方式で必要とされる歪特性が満たされる。
第1、第2の段間整合回路PA104、PA105はGaAs基板上のマイクロストリッ
プライン、スパイラルインダクタ、MIM(Metal Insulator Metal)キャパシタ、く
し形キャパシタ、薄膜抵抗(NiCrなど、)などを組み合わせて構成する。
チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて構成する。
実施例のスイッチ付き電力増幅器102の構成要素と、第1と第2のGaAsMESFE
T PA101、PA102へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部103と、第3、第4
のGaAsMESFET PA103、PA201へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部
104、105と、第1の単極2投スイッチSW1の制御電圧供給部106とをプリント
基板107上に実装している。
へ供給されるドレイン電圧/ゲート電圧であり、Vdd2/Vgg2、Vdd3/Vgg
3は、それぞれ第3、第4のGaAsMESFET PA103、PA201へ供給され
るドレイン電圧/ゲート電圧であり、VC1は第1の単極2投スイッチSW1へ供給され
る制御電圧である。
第1の単極2投スイッチSW1の制御電圧供給部106(給電回路)の電源制御は連動す
るよう構成する。例えば出力選択がPout1の場合には、SW1はPout1を選択す
るように給電回路を制御し、使用しないPA201は低消費電力化のため動作しないよう
にドレイン電圧/ゲート電圧供給部105を制御する。
スコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイ
クロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要が
ある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化さ
せるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御(AGC、ALC)
機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する
。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は
実施例1の図5および図6を参照)。
機器のブロック図で示した高周波部120、中間周波数信号処理部121、ベースバンド
部122が少なくとも1つ以上のプリント基板(誘電体基板など)に集積化され、これら
を情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可
能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器
が得られる。
る。スイッチ付き電力増幅器に、モード1、モード2に対して送信・受信の切り替え用ス
イッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合で
あり、これらを用いることにより、モード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
付き電力増幅器のモード1とモード2の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替
え用スイッチを接続することによりモード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
ても実現できる。以下の(302)以降で示すMMIC化については、コスト、チップ製
造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものでは
なく、実施例1で示したハイブリッドIC、MMICの構成、実装でもよい。図30は、
第5の実施例のMMIC化された部分を示す図である。説明の302〜305は、図30
の点線に付された参照符号と対応する。
リッドICで構成する。Wgが0.6mm、2mm、6mmのGaAsMESFETは樹
脂モールドパッケージに封止し、Wgが30mmのGaAsMESFETはセラミックパ
ッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路、
負帰還回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
、あるいは第2の出力整合回路PA203を組み込み、樹脂モールドする。
1とをGaAs基板上に一体化(第2のスイッチ付き電力増幅器SWPA2)し、これに
第1の出力整合回路PC1、あるいは第2の出力整合回路PA202を組み込み、樹脂モ
ールドする。ただし、第3のGaAsMESFET PA103の負帰還回路101は一
体化、外付けのどちらでもよい。
あるいは第2の出力整合回路PA203の少なくとも1つをGaAs基板上に一体化し、
樹脂モールドする。
1とをGaAs基板上に一体化(第2のスイッチ付き電力増幅器SWPA2)したチップ
と、第1、2のGaAsMESFET PA101、102と第1、2の段間整合回路P
A104、PA105をGaAs基板上に一体化(第1の一体型電力増幅器MMPA1)
したチップを、マルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上
にベアチップで接続することなどを行う。
チップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成が可能であ
り、また、MMIC化された整合回路はGaAs基板上のマイクロストリップライン、ス
パイラルインダクタ、MIM(Metal Insulator Meta l)キャパシタ、くし形キャパ
シタ、薄膜抵抗(NiCrなど、)などの組み合わせを有しており、MMIC化されない
部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
加えて、例えば第2の電力増幅器PA2において出力整合回路以外をMMIC化する場合
のように、上記の各電力増幅器の構成素子(能動素子、受動回路など)を選択してMMI
C化することも含まれる。
ハンスメント型のGaAsMESFETや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ(
MOSFET、HBT、HEMTなど)などの能動素子でもよい。
相当する3.0〜3.4Vの電圧を前提にしているため、本実施例のGaAsMESFE
Tの動作電源電圧は3.5Vであるが、他のロジック用ICの動作電圧、あるいは情報通
信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最
適な能動素子を使用すれば、3.5V以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
り発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が
除去され、本実施例は実現できる。
ように多段増幅器を用いてもよい。
整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパス
コンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータな
どの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコン
デンサ、バイアス印加用分割抵抗がMMIC化した電力増幅器に含まれてもよく、フィル
タに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通
過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を
挿入してもよい。
するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、3投以上の多投端子を有する単極多投ス
イッチ、あるいは2極以上の多極端子を有する多極2投スイッチ、まとめると多極多投ス
イッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、第2の出力整合回路PA203に対しては、規
定の出力電力31dBmにおいて高い電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られる
ように整合がとられる。第1の出力整合回路PC1に対しては、規定の出力電力22dB
mにおいて隣接チャンネル漏洩電力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように
整合がとられる。
明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電
力増幅器(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)、初段前置駆動電
力増幅器として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わること
により、2種類の周波数、2種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯
域電力増幅器(多周波整合電力増幅器を含む)は、実施例3の図19および図20におい
て定義したものを用いる。上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例1と実施
例2において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高
性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
る。
力増幅器PA1の出力側には、第1の単極2投スイッチSW1と、モード1用の第1の受
動回路PC1と、モード2用の第2の受動回路PC2が接続されている。第1の電力増幅
器PA1は、第1のGaAsMESFET PA101と、第1の段間整合回路PA10
4と、第2のGaAsMESFET PA102と、第2の段間整合回路PA105と、
第3のGaAsMESFET PA103と有しており、第1の受動回路PC1は、第1
の出力整合回路PC101と、第1のフィルタPC102とを有しており、第2の受動回
路PC2は、第2の出力整合回路PC201と、第2のフィルタPC202とを有してい
る。
01、PA102、PA103は、デプレッション型であり、ゲート幅(Wg)は、それぞ
れ1mm、6mm、30mmである。
1、第1の段間整合回路PA104と、第1の単極2投スイッチSW1をGaAs基板上
に一体化(第1のスイッチ付き電力増幅器SWPA1)し、樹脂モールドパッケージに封
止する。Wgが6mmである第2のGaAsMESFET PA102は樹脂モールドパ
ッケージに、Wgが30mmである第3のGaAsMESFET PA103はセラミッ
クパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
回路例は実施例2の図15を参照)。
作電源電圧はドレイン電圧が3.5V、ゲート電圧は負電圧の−2.0V〜−3.0Vで
ある。第1のGaAsMESFET PA101では利得を重視する。第2、第3のGa
AsMESFET PA102、PA103では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を
重視してAB級(Idssの約10%のアイドル電流)で動作させている。GaAsME
SFET PA101、PA102およびPA103のIdssはそれぞれ約250mA
、約1.3A、約7.0Aである。
スイッチ付き電力増幅器では、第1、第2、第3の電力増幅器PA1、PA2、PA3と
して広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例1と実施例2で必要
であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
の(a)〜(d)に示す4種類の方法を用いる。本実施例では、上記図22の(a)のGaAsM
ESFETの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方
法を用いる。
イッチ付き電力増幅器SWPA1とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止す
る。第2のGaAsMESFET PA102の第1の負帰還回路101の抵抗とキャパ
シタはチップ部品を使って外付け回路とする。第3のGaAsMESFET PA103
に関しては、第2の負帰還回路102を一体化するか、負帰還回路102を外付け回路と
するか、第2の段間整合回路PA105として広帯域整合(周波数f1とf2、あるいは
f1とf2を含む周波数帯域において、第2の電力増幅器PA102の出力インピーダン
スと第3の電力増幅器PA103の入力インピーダンスとの整合をとること)が可能なイ
ンピーダンス変換回路を用いることなどを行う。
において第3のGaAsMESFET PA103の出力インピーダンスと、第4のGa
AsMESFET PA201の入力インピーダンスと整合をとる。
合を行う(直流成分を阻止する)。第1の段間整合回路PA104および第2の段間整合回
路PA105は、集中定数素子で構成される受動回路でもよい。
説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ/4シフトDQPSK
変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
第1、2の段間整合回路PA104、PA105、第1、2の出力整合回路PC101、
PC201をGaAs基板上などに一体化する場合にはGaAs基板上のマイクロストリ
ップライン、スパイラルインダクタ、MIM(Metal Insulator Metal)キャパシタ、
くし形キャパシタ、薄膜抵抗(NiCrなど、)などを組み合わせて構成する。
とは、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて構成する
。
過帯域幅のバンドパスフィルタ、あるいは上記バンドパスフィルタとf1、f2を通過帯
域にもつローパス、ハイパスフィルタの組合せで構成する。一般的に、フィルタはチップ
部品の誘電体フィルタ、あるいは表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)などを用いる。
実施例のスイッチ付き電力増幅器103の構成要素と、第1のGaAsMESFET P
A101へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部104と、第2、第3のGaAsMESF
ET PA102、PA103へのドレイン電圧/ゲート電圧供給部105と、第1の単
極2投スイッチSW1の制御電圧供給部106とをプリント基板107上に実装している
。
ン電圧/ゲート電圧であり、Vdd2/Vgg2は、第2、第3のGaAsMESFET
PA102、PA103へ供給されるドレイン電圧/ゲート電圧であり、VC1は第1
の単極2投スイッチSW1へ供給される制御電圧である。
極2投スイッチSW1の制御電圧供給部106(給電回路)の電源制御は連動するよう構
成する。例えば出力選択がPout1の場合には、SW1はPout1を選択するように
給電回路を制御する。
スコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイ
クロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
機器のブロック図で示した高周波部120、中間周波数信号処理部121、ベースバンド
部122が少なくとも1つ以上のプリント基板(誘電体基板など)に集積化され、これら
を情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可
能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器
が得られる。
る。スイッチ付き電力増幅器に、モード1、モード2に対して送信・受信の切り替え用ス
イッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合で
あり、これらを用いることにより、モード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
付き電力増幅器のモード1とモード2の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替
え用スイッチを接続することによりモード1、モード2に対する送受信を行うことができ
る。
られる。(1)、(2)はコスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的である。(3)、(
4)、(5)に関して、Wgが30mmである第3のGaAsMESFET PA103は
、実動作時の熱的環境からセラミックパッケージに実装することが望ましく、他チップと
の一体化には馴染まないけれども、以下に構成例として示しておく。また、実施例1で示
したハイブリッドICの構成、実装でもよい。図33は、第6の実施例のMMIC化する
部分を示す図であり、以下の(2)の説明に対応する。図33の点線はMMIC化する部分
を示す。
ICで構成する。Wgが1mm、6mmのGaAsMESFETは樹脂モールドパッケー
ジに封止し、Wgが30mmのGaAsMESFETはセラミックパッケージに実装する
(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路、負帰還回路はチップ
部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用い、フィルタはチップ部品
の誘電体フィルタ、あるいは表面弾性波フィルタ(SAWフィルタ)などを用いる。
あるいは第2の出力整合回路PC201を組み込み、樹脂モールドする。
GaAs基板上に一体化(第2のスイッチ付き電力増幅器SWPA2)し、これに第1の
出力整合回路PC201、あるいは第2の出力整合回路PC202を組み込み、樹脂モー
ルドする。ただし、第3のGaAsMESFET PA103の負帰還回路101は一体
化、外付けのどちらでもよい。
るいは第2の出力整合回路PC201の少なくとも1つをGaAs基板上に一体化し、樹
脂モールドする。
GaAs基板上に一体化(第2のスイッチ付き電力増幅器SWPA2)したチップと、第
1、2のGaAsMESFET PA101、102と第1、第2の段間整合回路PA1
04、PA105をGaAs基板上に一体化(第1の一体型電力増幅器MMPA1)した
チップを、マルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベ
アチップで接続することなどをおこなう。
ージに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとり、また、MMIC化された整合回路
はGaAs基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、MIM(Metal
Insulator Metal)キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗(NiCrなど、)など
の組み合わせを有しており、MMIC化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装
する。
加えて、例えば第2の電力増幅器PA2において出力整合回路以外をMMIC化する場合
のように、上記の各電力増幅器の構成素子(能動素子、受動回路など)を選択してMMI
C化することも含まれる。
ハンスメント型のGaAsMESFETや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ(
MOSFET、HBT、HEMTなど)などの能動素子でもよい。
相当する3.0〜3.4Vの電圧を前提にしているため、本実施例のGaAsMESFE
Tの動作電源電圧は3.5Vであるが、他のロジック用ICの動作電圧、あるいは情報通
信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最
適な能動素子を使用すれば、3.5V以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
り発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が
除去され、本実施例は実現できる。
整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパス
コンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータな
どの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコン
デンサ、バイアス印加用分割抵抗がMMIC化した電力増幅器に含まれてもよく、フィル
タに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通
過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を
挿入してもよい。
するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、3投以上の多投端子を有する単極多投ス
イッチ、あるいは2極以上の多極端子を有する多極2投スイッチ、まとめると多極多投ス
イッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
でも使用可能であり、出力整合回路に対しては、規定の出力電力31dBmにおいて高い
電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第2の出力整
合回路PC201に対しては、規定の出力電力22dBmにおいて隣接チャンネル漏洩電
力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
うな利得制御機能を付けることにより、下表のモード1、モード2のように、規定の出力
電力が異なる場合でも有効である。
接続された第1の受動回路PC1と第2の受動回路PC2のそれぞれの出力端子に、第2
の単極2投スイッチSW2を接続した構成図である。この第2の単極2投スイッチSW2
が、第1の単極2投スイッチSW1と同期して切り換わることにより2種類の高周波信号
を送信することができる。すなわち、アンテナへの接続方法としては、図21の構成で、
第1の単極2投スイッチの2投端子に接続された第1の受動回路PC1と第2の受動回路
PC2の出力が、アンテナ共用器あるいはスイッチなどを経て、それぞれのアンテナに至
る場合と、図34の構成でアンテナ共用器あるいはスイッチなどを経て、アンテナに至る
場合などがある。上記の例ではアンテナへ至る経路に、フィルタ等の部品が入ってもよい
。
る。
は、本発明による電力増幅器および通信機器のブロック図である。入力端子Inから入力
された高周波信号は、スイッチSW1を介して、入力整合回路PC1およびPC2のうち
のいずれかに選択的に入力される。PC1およびPC2の出力は、スイッチSW2によっ
て選択されて、増幅器PA1に入力される。増幅器PA1の出力は、スイッチSW3を介
して、出力整合回路PC3およびPC4のうちのいずれかに選択的に入力される。PC3
およびPC4の出力は、スイッチSW4によって選択されてスイッチSW5の端子TXに
与えられる。スイッチSW5は、送信時には、端子TXをアンテナANTに接続し、受信
時には、端子RXをアンテナANTに接続する。受信時には、アンテナANTからの入力
信号は、スイッチSW5を介してフロントエンド回路FEに与えられる。
トエンド回路FEを省略することによって、スイッチ付き電力増幅器を実現することもで
きる。
幅する2つの増幅器を切り替える。その結果、異なる周波数帯の高周波信号を増幅できる
電力増幅器および通信機器を提供することができる。
つの増幅器を切り替える。その結果、異なる出力電力の高周波信号を増幅できる電力増幅
器および通信機器を提供することができる。
える。あるいは、上述の構成を組み合わせることによって、異なる周波数および/または
出力電力の高周波信号を増幅できる電力増幅器および通信機器を提供することができる。
けることによって、異なる周波数の高周波信号の受信ができる通信機器を提供することが
できる。
PA2 第2の電力増幅器
SW1 第1の単極2投スイッチ
SW2 第2の単極2投スイッチ
PC1 第1の電力増幅器
PC2 第2の電力増幅器
Claims (2)
- 単極端と2以上の多投端とを有する第1スイッチと、
前記第1スイッチの多投端の一つに接続された第1整合回路と、
前記第1スイッチの多投端のうち前記第1整合回路が接続されたものとは異なる一つに接続された第1増幅器と、
前記第1のスイッチの単極端に第1周波数の信号が入力されているときには前記第1のスイッチの多投端は前記第1整合回路に接続され、前記第1のスイッチの単極端に前記第1の周波数とは異なる前記第2周波数の信号が入力されているときには前記第1のスイッチの多投端は前記第1増幅器に接続され、前記第1増幅器から出力される前記第2の周波数の信号が所定の出力となるよう前記第1増幅器のバイアス条件を制御し、さらに前記第1のスイッチの多投端が前記第1整合回路に接続される場合に前記第1増幅器が動作しないように前記第1増幅器にバイアスを与える電源制御回路と、
を備える電力増幅器。 - 前記第1スイッチの単極端に第2増幅器の出力側が接続され、前記第1周波数の信号と前記第1の周波数とは異なる前記第2周波数の信号とを通し、
前記第2増幅器の入力側に前記第1周波数の信号が入力されているときには前記第1のスイッチの多投端は前記第1整合回路に接続され、前記第1整合回路から出力される前記第1の周波数の信号が所定の出力となるよう前記第2増幅器のバイアス条件を制御し、前記第2増幅器の入力側に前記第2周波数の信号が入力されているときには前記第1のスイッチの多投端は前記第1増幅器に接続され、前記第1増幅器から出力される前記第2の周波数の信号が所定の出力となるよう前記第1増幅器及び前記第2増幅器のバイアス条件を制御し、さらに前記第1のスイッチの多投端が前記第1整合回路に接続される場合に前記第1増幅器が動作しないように前記第1増幅器にバイアスを与える電源制御回路と、
を備える請求項1に記載の電力増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006159006A JP2006279994A (ja) | 1995-09-29 | 2006-06-07 | 電力増幅器および通信機器 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25320495 | 1995-09-29 | ||
JP454896 | 1996-01-16 | ||
JP2006159006A JP2006279994A (ja) | 1995-09-29 | 2006-06-07 | 電力増幅器および通信機器 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003277933A Division JP2004007796A (ja) | 1995-09-29 | 2003-07-22 | 電力増幅器および通信機器 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007311600A Division JP2008104221A (ja) | 1995-09-29 | 2007-11-30 | 電力増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006279994A true JP2006279994A (ja) | 2006-10-12 |
Family
ID=37214146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006159006A Pending JP2006279994A (ja) | 1995-09-29 | 2006-06-07 | 電力増幅器および通信機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006279994A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104237950A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 云晖软件(成都)有限公司 | 多频段的射频场探测器 |
-
2006
- 2006-06-07 JP JP2006159006A patent/JP2006279994A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104237950A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 云晖软件(成都)有限公司 | 多频段的射频场探测器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6111459A (en) | Multi mode power amplifier and communication unit | |
JP4202852B2 (ja) | 通信用電子部品および送受信切替え用半導体装置 | |
US6977551B2 (en) | Dual band power amplifier module for wireless communication devices | |
US7307479B2 (en) | Handset radiofrequency front end module in fine pitch quad flat no lead (FQFP-N) package | |
US7715812B2 (en) | RF power amplifier | |
US7091775B2 (en) | Multi-band power amplifier module for wireless communication devices | |
US20060160503A1 (en) | Multi-mode power amplifier module for wireless communication devices | |
US20030048132A1 (en) | High frequency power amplifier, high frequency power amplifier module, and portable telephone | |
WO1998006174A1 (fr) | Circuit integre haute frequence pour emetteur-recepteur radio haute frequence exempt de fuites de puissance haute frequence | |
US10778211B2 (en) | Switching circuit and semiconductor module | |
US11870401B2 (en) | Power amplifier module, frontend circuit, and communication device | |
US6658243B2 (en) | High frequency power amplifying apparatus having amplifying stages with gain control signals of lower amplitudes applied to earlier preceding stages | |
WO2019244757A1 (ja) | 高周波増幅回路および通信装置 | |
US7119614B2 (en) | Multi-band power amplifier module for wireless communications | |
JP2008104221A (ja) | 電力増幅器 | |
JP2006279994A (ja) | 電力増幅器および通信機器 | |
JP2004007796A (ja) | 電力増幅器および通信機器 | |
Apel et al. | A GaAs MMIC transceiver for 2.45 GHz wireless commercial products | |
WO2023203858A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
JP2770905B2 (ja) | アナログおよびディジタル携帯用の電話機兼用の電力増幅器 | |
Ogawa et al. | A fully MMIC transceiver module for 5 GHz wireless communications | |
JP2002314442A (ja) | 電力増幅モジュール | |
KR20030096929A (ko) | 초소형 셀룰러/pcs 듀얼밴드 전력증폭모듈 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061012 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061211 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070207 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071001 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071130 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20071207 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20080104 |