JP2008078700A - 電力増幅器モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電力送信増幅器の電力効率を向上させることができる電力増幅器モジュールを提供する。
【解決手段】送信信号を増幅する電力増幅器と、前記電力増幅器の出力整合回路を切り替える整合切替手段と、前記電力増幅器の出力電力に応じて、前記整合切替手段を制御する整合切替制御手段と、前記整合切替手段を経た送信信号をアンテナへ出力するか、或いはアンテナからの受信信号を受信系回路に出力するかを切り替えるアンテナスイッチとを備え、前記整合切替手段は、前記電力増幅器の出力電力に応じて、前記電力増幅器の出力整合回路を切り替えることにより、前記電力増幅器の電力効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力増幅器の出力電力に応じて電力増幅器の出力整合回路を切り替える機能を備える電力増幅器モジュールに関する。

従来の電力増幅器モジュールは、例えば図４に示すようなものがある。

図４の電力増幅器モジュール１は、モノリシック増幅器（ＭＭＩＣ）２４とパワーＦＥＴ２５で形成される電力増幅器と、不要送信信号を抑圧するためのローパスフィルタ２６と、ローパスフィルタ２６を経た送信信号をアンテナへ出力するか或いはアンテナからの信号を受信系回路に出力するかを切り替える送受信切替用アンテナスイッチ２７と、これらの回路が形成される略方形形状の誘電体基板２８と、前記誘電体基板２８に形成された配線パターンと、上記誘電体基板２８の互いに向かい合う辺の側面または側面及び裏面に前記配線パターンを延長して形成した端子群を有している。この構成により、送信系回路やアンテナと最短距離で接続することができ、信号配線パターンを大きく引きます必要がなくなるため、損失を低減することができる。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
特開平７−２８８４８８号公報

従来の電力増幅器モジュールは、電力送信増幅器の出力整合回路を出力電力によらず１つで形成する構成となっている。そのため、例えば電力送信増幅器の出力整合回路を出力電力の最大時に合わせて設計した場合には、出力電力の最小時は最適な整合回路にはならず、電力増幅器の電力効率が低下する問題がある。

本発明は、電力送信増幅器の電力効率を向上させることができる電力増幅器モジュールを提供することを目的とする。

本発明の電力増幅器モジュールは、送信信号を増幅する電力増幅器と、前記電力増幅器の出力整合回路を切り替える整合切替手段と、前記電力増幅器の出力電力に応じて、前記整合切替手段を制御する整合切替制御手段と、前記整合切替手段を経た送信信号をアンテナへ出力するか、或いはアンテナからの受信信号を受信系回路に出力するかを切り替えるアンテナスイッチとを備え、前記整合切替手段は、前記電力増幅器の出力電力に応じて、前記電力増幅器の出力整合回路を切り替える。

本発明の電力増幅器モジュールは、電力増幅器の出力整合回路を電力増幅器の出力電力に応じて切り替える機能を備えることにより、電力増幅器の電力効率を向上させることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
本発明の実施の形態における電力増幅器モジュールについて、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態における電力増幅器モジュールのブロック図であり、図２と図３は、図１の各ブロックを構成する素子で示した回路図である。

図１に示すように、電力増幅器モジュール１は、送信信号を増幅する電力増幅器２と、電力増幅器２の出力整合回路を切り替える整合切替手段３と、電力増幅器２の出力電力に応じて、整合切替手段３を制御する整合切替制御手段４と、整合切替手段３を経た送信信号をアンテナへ出力するか、或いはアンテナからの受信信号を受信系回路に出力するかを切り替えるアンテナスイッチ５とを有している。

整合切替制御手段４に対して、外部よりあらかじめ基準電圧と電力増幅器２の出力電力に対応した電力レベル信号電圧を与えておく。整合切替制御手段４は、この基準電圧と電力レベル信号電圧を比較して、基準電圧よりも高い場合はＨｉｇｈ電圧（またはＬｏｗ電圧）を、基準電圧より低い場合はＬｏｗ電圧（またはＨｉｇｈ電圧）を整合切替手段３に出力する。

送信信号は、電力増幅器入力端子より入力され、電力増幅器２で所望の電力に増幅される。電力増幅器２で増幅された信号は整合切替手段３に入力される。整合切替手段３では、整合切替制御手段４からの電圧に応じて、電力増幅器２の出力整合回路を切り替え、送信信号をアンテナスイッチ５に出力する。アンテナスイッチ５では、整合切替手段３から入力された信号をアンテナ端子に出力する。

図２は、図１で示した電力増幅器モジュール１を構成する素子で示した図であり、電力増幅器２の出力電力が低電力時の制御構成を示した図である。

図２に示すように電力増幅器モジュール１は、送信信号を増幅する電力増幅器２と、電力増幅器２の出力整合回路を切り替える整合切替手段３と、電力増幅器２の出力電力に応じて、整合切替手段３を制御する整合切替制御手段４と、整合切替手段３を経た送信信号をアンテナへ出力するか、或いはアンテナからの受信信号を受信系回路に出力するかを切り替えるアンテナスイッチ５より構成されている。

電力増幅器２では、電力増幅器入力端子から入力される入力信号を整合切替手段３に出力する。

整合切替制御手段４では、外部よりあらかじめ基準電圧と電力増幅器２の出力電力に対応した電力レベル信号電圧を与えておく。ここでは、電力増幅器２の出力電力が低電力時であるため、基準電圧よりも電力レベル信号電圧が低いものとする。整合切替制御手段４は、この基準電圧と電力レベル信号電圧を比較して、基準電圧よりも電力レベル信号電圧が低いのでＬｏｗ電圧を整合切替手段３に出力する。整合切替制御手段４は、図２に示すようにオペアンプ等により実現される。

整合切替手段３は、インダクタンス８、９と、整合切替用スイッチ６、７と、コンデンサ１６、１７より構成されている。

アンテナスイッチ５では、スイッチをＭＯＳトランジスタ等で構成した場合に送信時に受信端子側がＯＦＦされるため、図２に示すように等価的に対グランドに対してコンデンサ２０が形成される。

このような構成により、電力増幅器入力端子より入力された送信信号は、電力増幅器２で増幅され、整合切替手段３に入力される。整合切替手段３においては、整合切替制御手段４からＬｏｗ電圧が入力されるため、スイッチ６ではＰｉｎ＿Ｌ１０とＰｏｕｔ＿Ｌ１３が接続される。スイッチ７ではＰｉｎ＿Ｈ１１とＴｅｒｍ＿Ｈ１５が接続される。従って、電力増幅器２から入力された送信信号は、スイッチ６の経路を経てアンテナスイッチ５に出力される。アンテナスイッチ５では、整合切替手段３からの出力信号をアンテナ端子２１に出力する。ここでは、インダクタンス８とコンデンサ２０により、電力増幅器２の出力整合回路が形成される。インダクタンス９とコンデンサ１７により高調波トラップ回路が形成される。整合切替手段３のスイッチ７のＰｏｕｔ＿Ｈ１４端子がオープンであるため、分岐点２３から整合切替手段３のスイッチ７のＰｏｕｔ＿Ｈ１４までのラインで高調波トラップ回路が形成される。

従って、電力増幅器２の出力整合を低電力時に合わせて形成できるため、出力整合回路を１つで形成する場合に比べて、電力増幅器２の電力効率を向上させることができる。また、電力増幅器２の出力整合回路は、インダクタンス８とコンデンサ２０より形成されるため、電力増幅器２の出力に専用で整合回路を設ける場合に比べ、出力整合回路を簡素化できるため、部品点数を削減することができる。さらにインダクタンス９とコンデンサ１７及び分岐点２３から整合切替手段３のスイッチ７のＰｏｕｔ＿Ｈ１４までのラインで高調波トラップ回路が形成されるため、専用に高調トラップやローパスフィルタを設ける必要がなく回路を簡素化できるため、部品点数を削減できる。

なお、インダクタンス８、９はマイクロストリップラインで形成しても良い。

図３は、図１で示した電力増幅器モジュール１を構成する素子で示した図であり、電力増幅器２の出力電力が高電力時の制御構成であることが図２との相違点である。図３において、図２と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を省略する。

整合切替制御手段４では、電力増幅器２の出力電力が高電力時であるため、基準電圧よりも電力レベル信号電圧が高いものとする。整合切替制御手段４は、この基準電圧と電力レベル信号電圧を比較して、基準電圧よりも電力レベル信号電圧が高いのでＨｉｇｈ電圧を整合切替手段３に出力する。

このような構成により、電力増幅器入力端子より入力された送信信号は、電力増幅器２で増幅され、整合切替手段３に入力される。整合切替手段３においては、整合切替制御手段４からＨｉｇｈ電圧が入力されるため、スイッチ６ではＰｉｎ＿Ｌ１０とＴｅｒｍ＿Ｌ１２が接続される。スイッチ７ではＰｉｎ＿Ｈ１１とＰｏｕｔ＿Ｈ１４が接続される。従って、電力増幅器２から入力された送信信号は、スイッチ７の経路を経てアンテナスイッチ５に出力される。アンテナスイッチ５では、整合切替手段３からの出力信号をアンテナ端子２１に出力する。ここでは、インダクタンス９とコンデンサ２０により、電力増幅器２の出力整合回路が形成される。また、インダクタンス８とコンデンサ１６により高調波トラップ回路が形成される。さらに整合切替手段３のスイッチ６のＰｏｕｔ＿Ｌ１３端子がオープンであるため、分岐点２３から整合切替手段３のスイッチ６のＰｏｕｔ＿Ｌ１３までのラインで高調波トラップ回路が形成される。

従って、電力増幅器２の出力整合を高電力時に合わせて形成できるため、出力整合回路を１つで形成する場合に比べて、電力増幅器２の電力効率を向上させることができる。また、電力増幅器２の出力整合回路は、インダクタンス９とコンデンサ２０より形成されるため、電力増幅器２の出力に専用で整合回路を設ける場合に比べ、出力整合回路を簡素化できるため、部品点数を削減することができる。さらにインダクタンス８とコンデンサ１６及び分岐点２３から整合切替手段３のスイッチ６のＰｏｕｔ＿Ｌ１３までのラインで高調波トラップ回路が形成されるため、専用に高調トラップやローパスフィルタを設ける必要がなく回路を簡素化できるため、部品点数を削減できる。

本発明にかかる電力増幅器モジュールは、電力増幅器の電力効率を向上させることができる電力増幅器モジュールを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態における電力増幅器のブロック図 本発明の実施の形態における電力増幅器の回路図（１） 本発明の実施の形態における電力増幅器の回路図（２） 従来の電力増幅器モジュールの回路図

符号の説明

１ 電力増幅器モジュール
２ 電力増幅器
３ 整合切替手段
４ 整合切替制御手段
５ アンテナスイッチ
６、７ スイッチ
８、９ インダクタンス
１０ スイッチ６の入力端子（Ｐｉｎ＿Ｌ）
１１ スイッチ７の入力端子（Ｐｉｎ＿Ｈ）
１２ スイッチ６のコンデンサ接続端子（Ｔｅｒｍ＿Ｌ）
１３ スイッチ６の出力端子（Ｐｏｕｔ＿Ｌ）
１４ スイッチ７の出力端子（Ｐｏｕｔ＿Ｈ）
１５ スイッチ７のコンデンサ接続端子（Ｔｅｒｍ＿Ｈ）
１６、１７、２０ コンデンサ
１８ アンテナスイッチの送信端子（ＴＸ）
１９ アンテナスイッチの受信端子（ＲＸ）
２１ アンテナスイッチのアンテナ端子（Ａｎｔ）
２２、２３ 分岐点
２４ モノリシック増幅器
２５ パワーＦＥＴ
２６ ローパスフィルタ
２７ 送受信切替用アンテナスイッチ
２８ 誘電体基板

Claims (3)

1. 送信信号を増幅する電力増幅器と、
   前記電力増幅器の出力整合回路を切り替える整合切替手段と、
   前記電力増幅器の出力電力に応じて、前記整合切替手段を制御する整合切替制御手段と、
   前記整合切替手段を経た送信信号をアンテナへ出力するか、或いはアンテナからの受信信号を受信系回路に出力するかを切り替えるアンテナスイッチとを備えることを特徴とする電力増幅器モジュール。
2. 前記整合切替手段は、高調波トラップ回路を備えることを特徴とする請求項１記載の電力増幅器モジュール。
3. 前記整合切替手段と前記アンテナスイッチとで、前記電力増幅器の出力整合負荷を形成することを特徴とする請求項１または２記載の電力増幅器モジュール。

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