JP2008022419A - Rf電力増幅装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DCS1800、PCS1900、WCDMA1900の送信を、共通の第2RF電力増幅器HPA2により送信する。高利得の入力増幅器1st_Stg_HBでDCS1800、PCS1900で送信出力を33dBm高送信出力モードとし、バイアス回路の内部ボルテージフォロワを活性化する。WCDMA1900では低利得の1st_Stg_HBで送信出力を28〜29dBm低送信出力モードとしボルテージフォロワを非活性化する。高・低送信出力モードの切り換えとボルテージフォロワの制御は、モード信号MODEで行う。
【選択図】図11
Description
図2は、本発明の1つの実施形態によるRF電力増幅装置RF_PAM1を搭載した基地局との通信を行う携帯電話のシステム構成を示す図である。
図3は、本発明の1つの実施形態によるRF電力増幅装置を示す回路図である。
第2RF電力増幅器HPA2がDCS1800の1710MHz〜1785MHzの周波数の第2RF送信入力信号Pin_HBまたはPCS1900の1850MHz〜1910MHzの周波数の第2RF送信入力信号Pin_HBを電力増幅することにより、入力されたRF送信入力信号の周波数と同一の周波数の第2RF送信出力信号Pout_HBを出力して、携帯電話のアンテナから送信する動作を以下に説明する。
第2RF電力増幅器HPA2がWCDMA1900の1920MHz〜1980MHzの周波数の第2RF送信入力信号Pin_HBを電力増幅することにより、入力されたRF送信入力信号の周波数と同一の周波数の第2RF送信出力信号Pout_HBを出力して、携帯電話のアンテナから送信する動作を以下に説明する。
図4は、本発明の他の1つの実施形態によるRF電力増幅装置を示す回路図である。
≪RFパワーモジュールの具体的な構成≫
図11は、本発明の更に他の1つの実施形態によるRFパワーモジュールRF_PAM1の具体的な構成を示す図である。
Pin_HB 第2RF送信入力信号
HPA1 第1RF電力増幅器
HPA2 第2RF電力増幅器
Pout_LB 第1RF送信出力信号
Pout_HB 第2RF送信出力信号
CPL_LB、CPL_HB カップラー
MODE モード信号
1st_Stg_LB 第1入力側増幅器
2nd_Stg_LB 第1出力側増幅器
1st_BC_LB 第1入力側バイアス回路
2nd_BC_LB 第1出力側バイアス回路
1st_Stg_HB 第2入力側増幅器
2nd_Stg_HB 第2出力側増幅器
1st_BC_HB 第2入力側バイアス回路
2nd_BC_HB 第2出力側バイアス回路
Gain_Cnt 利得制御回路
Claims (26)
- GSM850とGSM900との第1RF送信入力信号を増幅する第1電力増幅器と、DCS1800とPCS1900とWCDMA1900との第2RF送信入力信号を増幅する第2電力増幅器とを具備しており、
前記第1電力増幅器は、少なくとも第1入力側増幅器と第1出力側増幅器とを含む第1多段増幅器で構成され、
前記第2電力増幅器は、少なくとも第2入力側増幅器と第2出力側増幅器とを含む第2多段増幅器で構成され、
前記第2電力増幅器が前記WCDMA1900の前記第2RF送信入力信号を増幅する際に、所定の信号のモード信号に応答して前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器の利得は低利得に設定され、
前記第2電力増幅器が前記DCS1800と前記PCS1900のいずれかの前記第2RF送信入力信号を増幅する際に、前記モード信号が前記所定の信号と異なる信号とされることに応答して、前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器の前記利得は前記低利得よりも高い高利得に設定されるRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器には第1ボルテージフォロワを含む第1バイアス回路が接続され、前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器には第2ボルテージフォロワを含む第2バイアス回路が接続され、
前記第1電力増幅器による前記GSM850もしくは前記GSM900のいずれかのGSM送信でのTDMA方式のランプアップおよびランプダウンのため、利得制御信号のレベルに応答して前記第1バイアス回路は前記第1ボルテージフォロワを用いることにより前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器の増幅素子の入力電極に供給されるバイアス電圧のレベルを制御するものであり、
前記第2電力増幅器による前記WCDMA1900の送信に際して、前記所定の信号の前記モード信号に応答して前記第2バイアス回路の前記第2ボルテージフォロワは非活性状態に制御され、利得制御信号のレベルに応答して前記第2バイアス回路は前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の増幅素子の入力電極に供給されるバイアス電圧のレベルを制御するものであり、
前記第2電力増幅器による前記DCS1800もしくは前記PCS1900のいずれかのGSM送信でのTDMA方式のランプアップおよびランプダウンのため、前記異なる信号の前記モード信号に応答して前記第2バイアス回路の前記第2ボルテージフォロワは活性状態に制御され、利得制御信号のレベルに応答して前記第2バイアス回路は前記活性状態に制御された前記第2ボルテージフォロワを用いることにより前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記増幅素子の前記入力電極に供給されるバイアス電圧のレベルを制御するものである請求項1に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器は、前記第1多段増幅器の前記第1入力側増幅器のための第1入力側バイアス回路と、第1入力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第1入力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第1入力側バイアス電圧を発生して、前記第1入力側バイアス回路から発生された前記第1入力側バイアス電圧は、前記第1入力側ボルテージフォロワを介して、前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器の前記第1入力側増幅器の第1入力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器は、前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器のための第2入力側バイアス回路と、第2入力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第2入力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第2入力側バイアス電圧を発生して、前記第2入力側バイアス回路から発生された前記第2入力側バイアス電圧は、前記第2入力側ボルテージフォロワを介して、前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器の第2入力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器が前記WCDMA1900の前記第2RF送信入力信号を増幅する際に、前記所定の信号の前記モード信号に応答して、前記第2電力増幅器の前記第2入力側ボルテージフォロワは非活性状態に制御され、当該非活性状態に制御された前記第2入力側ボルテージフォロワをバイパスして前記第2入力側バイアス回路から発生された前記第2入力側バイアス電圧が前記第2入力側増幅素子の入力電極に供給される請求項1に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器は、前記第1多段増幅器の前記第1出力側増幅器のための第1出力側バイアス回路と、第1出力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第1出力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第1出力側バイアス電圧を発生して、前記第1出力側バイアス回路から発生された前記第1出力側バイアス電圧は、前記第1出力側ボルテージフォロワを介して、前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器の前記第1出力側増幅器の第1出力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器は、前記第2多段増幅器の前記第2出力側増幅器のための第2出力側バイアス回路と、第2出力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第2出力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第2出力側バイアス電圧を発生して、前記第2出力側バイアス回路から発生された前記第2出力側バイアス電圧は、前記第2出力側ボルテージフォロワを介して、前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2出力側増幅器の第2出力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器が前記WCDMA1900の前記第2RF送信入力信を増幅する際に、前記所定の信号の前記モード信号に応答して、前記第2電力増幅器の前記第2出力側ボルテージフォロワは非活性状態に制御され、当該非活性状態に制御された前記第2出力側ボルテージフォロワをバイパスして前記第2出力側バイアス回路から発生された前記第2出力側バイアス電圧が前記第2出力側増幅素子の入力電極に供給される請求項3に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第2RF送信入力信号の周波数は前記第1RF送信入力信号の周波数の略2倍に設定され、前記第1電力増幅器は前記第1RF送信入力信号の2倍高調波を接地電位点にバイパスする高調波トラップ回路を含む請求項1から請求項4までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器は負帰還増幅器で構成され、前記モード信号が前記所定の信号の際の前記負帰還増幅器で構成された前記第2入力側増幅器の負帰還量が、前記モード信号が前記異なる信号の際の前記負帰還増幅器で構成された前記第2入力側増幅器の負帰還量よりも大きく設定される請求項1から請求項4までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器は前記第2入力側増幅素子の出力電極と入力電極との間に接続された負帰還可変抵抗とを含み、
前記モード信号が前記所定の信号の際に、前記負帰還可変抵抗の抵抗は低抵抗に制御され、前記モード信号が前記異なる信号の際に、前記負帰還可変抵抗の前記抵抗は前記低抵抗よりも高い高抵抗に制御される請求項6に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器は前記第2入力側増幅素子の出力電極と負荷素子との間に接続された制御増幅素子を更に含み、当該制御増幅素子の入力電極には利得制御電圧が印加され、
前記第2電力増幅器が前記DCS1800または前記PCS1900のいずれかの前記第2RF送信入力信号を増幅する際には前記利得制御電圧が高レベルに設定され、前記第2電力増幅器が前記WCDMA1900の前記第2RF送信入力信号を増幅する際には前記利得制御電圧が前記高レベルよりも低い低レベルに設定される請求項1から請求項4までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の前記第1入力側増幅素子と前記第2入力側増幅素子と前記第1出力側増幅素子と前記第2出力側増幅素子とは、電界効果トランジスタである請求項1から請求項8までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記電界効果トランジスタはLDMOSである請求項9に記載のRF電力増幅装置。
- 前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の前記第1入力側増幅素子と前記第2入力側増幅素子と前記第1出力側増幅素子と前記第2出力側増幅素子とは、バイポーラトランジスタである請求項1から請求項8までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記バイポーラトランジスタはヘテロ接合型である請求項11に記載のRF電力増幅装置。
- 前記第1電力増幅器と、前記第2電力増幅器と、前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の送信出力レベルを検出するパワー検出器とは、RFパワーモジュールのパッケージに搭載されている請求項1から請求項8までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 略0.8GHzから1.0GHzの第1周波数帯域を持ちTDMA方式の第1RF送信入力信号を増幅する第1電力増幅器と、略1.7GHzから2.0GHzの第2周波数帯域を持つTDMA方式の第2RF送信入力信号と略1.7GHzから2.0GHzの第3周波数帯域を持つWCDMA方式の第3RF送信入力信号とを増幅する第2電力増幅器とを具備しており、
前記第1電力増幅器は、少なくとも第1入力側増幅器と第1出力側増幅器とを含む第1多段増幅器で構成され、
前記第2電力増幅器は、少なくとも第2入力側増幅器と第2出力側増幅器とを含む第2多段増幅器で構成され、
前記第2電力増幅器には前記WCDMA方式の前記第3RF送信入力信号を増幅する際に所定の信号のモード信号が供給されることにより、前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器の利得は低利得に設定され、
前記第2電力増幅器には前記TDMA方式の前記第2RF送信入力信号を増幅する際に前記モード信号が前記所定の信号と異なる信号とされることにより、前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器の前記利得は前記低利得よりも高い高利得に設定されるRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器には第1ボルテージフォロワを含む第1バイアス回路が接続され、前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器には第2ボルテージフォロワを含む第2バイアス回路が接続され、
前記第1電力増幅器による前記第1RF送信入力信号の増幅による送信でのTDMA方式のランプアップおよびランプダウンのため、利得制御信号のレベルに応答して前記第1バイアス回路は前記第1ボルテージフォロワを用いることにより前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器の増幅素子の入力電極に供給されるバイアス電圧のレベルを制御するものであり、
前記第2電力増幅器による前記WCDMA方式の前記第3RF送信入力信号の増幅による送信に際して、前記所定の信号の前記モード信号に応答して前記第2バイアス回路の前記第2ボルテージフォロワは非活性状態に制御され、利得制御信号のレベルに応答して前記第2バイアス回路は前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の増幅素子の入力電極に供給されるバイアス電圧のレベルを制御するものであり、
前記第2電力増幅器による前記TDMA方式の前記第2RF送信入力信号の増幅による送信のランプアップおよびランプダウンのため、前記異なる信号の前記モード信号に応答して前記第2バイアス回路の前記第2ボルテージフォロワは活性状態に制御され、利得制御信号のレベルに応答して前記第2バイアス回路は前記活性状態に制御された前記第2ボルテージフォロワを用いることにより前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記増幅素子の前記入力電極に供給されるバイアス電圧のレベルを制御するものである請求項14に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器は、前記第1多段増幅器の前記第1入力側増幅器のための第1入力側バイアス回路と、第1入力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第1入力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第1入力側バイアス電圧を発生して、前記第1入力側バイアス回路から発生された前記第1入力側バイアス電圧は、前記第1入力側ボルテージフォロワを介して、前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器の前記第1入力側増幅器の第1入力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器は、前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器のための第2入力側バイアス回路と、第2入力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第2入力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第2入力側バイアス電圧を発生して、前記第2入力側バイアス回路から発生された前記第2入力側バイアス電圧は、前記第2入力側ボルテージフォロワを介して、前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器の第2入力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器が前記WCDMA方式の前記第3RF送信入力信号を増幅する際に、前記所定の信号の前記モード信号に応答して、前記第2電力増幅器の前記第2入力側ボルテージフォロワは非活性状態に制御され、当該非活性状態に制御された前記第2入力側ボルテージフォロワをバイパスして前記第2入力側バイアス回路から発生された前記第2入力側バイアス電圧が前記第2入力側増幅素子の入力電極に供給される請求項14に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器は、前記第1多段増幅器の前記第1出力側増幅器のための第1出力側バイアス回路と、第1出力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第1出力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第1出力側バイアス電圧を発生して、前記第1出力側バイアス回路から発生された前記第1出力側バイアス電圧は、前記第1出力側ボルテージフォロワを介して、前記第1電力増幅器の前記第1多段増幅器の前記第1出力側増幅器の第1出力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器は、前記第2多段増幅器の前記第2出力側増幅器のための第2出力側バイアス回路と、第2出力側ボルテージフォロワとを更に含み、前記第2出力側バイアス回路は、GSM通信でのTDMA方式でのランプアップおよびランプダウンのための利得制御信号のレベルに応答して変化する第2出力側バイアス電圧を発生して、前記第2出力側バイアス回路から発生された前記第2出力側バイアス電圧は、前記第2出力側ボルテージフォロワを介して、前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2出力側増幅器の第2出力側増幅素子の入力電極に供給され、
前記第2電力増幅器が前記WCDMA方式の前記第3RF送信入力信号を増幅する際に、前記所定の信号の前記モード信号に応答して、前記第2電力増幅器の前記第2出力側ボルテージフォロワは非活性状態に制御され、当該非活性状態に制御された前記第2出力側ボルテージフォロワをバイパスして前記第2出力側バイアス回路から発生された前記第2出力側バイアス電圧が前記第2出力側増幅素子の入力電極に供給される請求項16に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第2RF送信入力信号と前記第3RF送信入力信号の周波数は前記第1RF送信入力信号の周波数の略2倍に設定され、前記第1電力増幅器は前記第1RF送信入力信号の2倍高調波を接地電位点にバイパスする高調波トラップ回路を含む請求項14から請求項17までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器は負帰還増幅器で構成され、前記モード信号が前記所定の信号の際の前記負帰還増幅器で構成された前記第2入力側増幅器の負帰還量が、前記モード信号が前記異なる信号の際の前記負帰還増幅器で構成された前記第2入力側増幅器の負帰還量よりも大きく設定される請求項14から請求項17までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器は前記第2入力側増幅素子の出力電極と入力電極との間に接続された負帰還可変抵抗とを含み、
前記モード信号が前記所定の信号の際に、前記負帰還可変抵抗の抵抗は低抵抗に制御され、前記モード信号が前記異なる信号の際に、前記負帰還可変抵抗の前記抵抗は前記低抵抗よりも高い高抵抗に制御される請求項19に記載のRF電力増幅装置。 - 前記第2電力増幅器の前記第2多段増幅器の前記第2入力側増幅器は前記第2入力側増幅素子の出力電極と負荷素子との間に接続された制御増幅素子を更に含み、当該制御増幅素子の入力電極には利得制御電圧が印加され、
前記第2電力増幅器が前記TDMA方式の前記第2RF送信入力信号を増幅する際には前記利得制御電圧が高レベルに設定され、前記第2電力増幅器が前記WCDMA方式の前記第3RF送信入力信号を増幅する際には前記利得制御電圧が前記高レベルよりも低い低レベルに設定される請求項14から請求項17までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。 - 前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の前記第1入力側増幅素子と前記第2入力側増幅素子と前記第1出力側増幅素子と前記第2出力側増幅素子とは、電界効果トランジスタである請求項14から請求項21までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記電界効果トランジスタはLDMOSである請求項22に記載のRF電力増幅装置。
- 前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の前記第1入力側増幅素子と前記第2入力側増幅素子と前記第1出力側増幅素子と前記第2出力側増幅素子とは、バイポーラトランジスタである請求項14から請求項21までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
- 前記バイポーラトランジスタはヘテロ接合型である請求項24に記載のRF電力増幅装置。
- 前記第1電力増幅器と、前記第2電力増幅器と、前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の送信出力レベルを検出するパワー検出器とは、RFパワーモジュールのパッケージに搭載されている請求項14から請求項21までのいずれかに記載のRF電力増幅装置。
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