JP2008300933A

JP2008300933A - 増幅回路およびそれを用いた無線通信機器

Info

Publication number: JP2008300933A
Application number: JP2007141780A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Fujii; 靖人藤井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】２つの通信システムに対応した小型化が可能な増幅回路およびそれを用いた無線通信機器を提供する。
【解決手段】第１増幅装置11と、第２増幅装置21と、第１通信システムの通信において所望の出力インピーダンスに変換する第１インピーダンス変換状態と第２通信システムの通信において所望の出力インピーダンスに変換する第２インピーダンス変換状態とに切り替わる出力側共通整合回路40とを備え、第１増幅装置11が作動するとともに出力側共通整合回路40が第１インピーダンス変換状態に切り替わる第１増幅状態と、第２増幅装置21が作動するとともに出力側共通整合回路40が第２インピーダンス変換状態に切り替わる第２増幅状態とに切り替わる増幅回路100である。２つの通信システムの通信において出力側共通整合回路40を共用できるので、２つの通信システムに対応した小型の増幅回路100である。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に携帯電話等の無線通信機において送信信号の増幅に用いられる増幅回路およびそれを用いた無線通信機器に関するものであり、特に複数の通信システムに対応した増幅回路およびそれを用いた無線通信機器に関するものである。

携帯電話等の無線通信機器においては、増幅装置および整合回路からなる増幅回路が送信信号を増幅するために用いられている。そして、近年は２つの通信システムに対応したデュアルバンド方式の携帯電話が増加しており、これらのデュアルバンド方式の携帯電話においては、それぞれの通信システムに対応した２系統の増幅回路を備えて、通信システムに応じて使い分ける方法が用いられている。（例えば、特許文献１を参照。）。
特開2003−8469号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された携帯電話用の高周波モジュールにおいては、増幅器と整合回路からなる増幅回路を２セット用意する必要があるため、高周波モジュールおよび携帯電話が大型化するという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、２つの通信システムに対応した小型化が可能な増幅回路およびそれを用いた無線通信機器を提供することにある。

本発明の増幅回路は、第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域の信号を増幅する第１増幅装置と、該第１増幅装置と第１入力端子とを接続する第１入力側整合回路と、第２通信システムの通信に用いる、前記第１周波数帯域よりも周波数の高い第２周波数帯域の信号を増幅する第２増幅装置と、該第２増幅装置と第２入力端子とを接続する第２入力側整合回路と、前記第１増幅装置および前記第２増幅装置と出力端子とを接続する出力側共通整合回路であって、印加されるバイアス電圧によってインピーダンスが変化する可変インピーダンス部を有し、該可変インピーダンス部によって前記第１周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第１インピーダンス変換状態と前記第２周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第２インピーダンス変換状態とに切り替わる出力側共通整合回路とを備え、前記第１増幅装置に電源電圧が印加されて前記第１増幅装置が作動するとともに、前記可変インピーダンス部に印加されるバイアス電圧によって前記出力側共通整合回路が前記第１インピーダンス変換状態に切り替わる第１増幅状態と、前記第２増幅装置に電源電圧が印加されて前記第２増幅装置が作動するとともに、前記可変インピーダンス部に印加されるバイアス電圧によって前記出力側共通整合回路が前記第２インピーダンス変換状態に切り替わる第２増幅状態とに、前記電源電圧および前記バイアス電圧によって切り替わるように構成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の増幅回路は、上記構成において、前記出力側共通整合回路は、前記第１増幅装置および前記第２増幅装置に接続された前段の前記可変インピーダンス部およびそれに従属接続された後段の固定インピーダンス部からなることを特徴とするものである。

さらに、本発明の増幅回路は、上記構成において、前記可変インピーダンス部は、前記第１増幅装置および前記第２増幅装置に接続される可変インピーダンス部入力端子と、前記固定インピーダンス部に接続される可変インピーダンス部出力端子と、該可変インピーダンス部出力端子と前記可変インピーダンス部入力端子との間を接続する、前記第１インピーダンス変換状態および前記第２インピーダンス変換状態の間でインダクタンスが変化する可変インダクタ部と、前記可変インピーダンス部出力端子とアースとの間に接続された、前記第１インピーダンス変換状態および前記第２インピーダンス変換状態の間で静電容量が変化する可変容量部とを備えることを特徴とするものである。

またさらに、本発明の増幅回路は、上記構成において、前記可変インダクタ部は、前記第１インピーダンス変換状態および前記第２インピーダンス変換状態の両方で使用される共通インダクタと、前記第１インピーダンス変換状態のみで使用される付加インダクタとを備え、該付加インダクタおよび前記共通インダクタが前記可変インピーダンス部入力端子と前記可変インピーダンス部出力端子との間に直列に接続されていることを特徴とするものである。

本発明の無線通信機器は、上記各構成の増幅回路と、該増幅回路の前記第１入力端子に接続された、前記第１通信システムの通信に用いる第１送信回路と、前記増幅回路の前記第２入力端子に接続された、前記第２通信システムの通信に用いる第２送信回路と、前記増幅回路の前記出力端子に接続されたアンテナ切換回路と、該アンテナ切換回路に接続された、前記第１通信システムの通信に用いる第１受信回路、前記第２通信システムの通信に用いる第２受信回路、およびアンテナと、前記増幅回路の可変インピーダンス部にバイアス電圧を、前記増幅回路の第１増幅装置および第２増幅装置にそれぞれ電源電圧をそれぞれ供給する制御回路とを備えることを特徴とするものである。

本発明の増幅回路によれば、第１増幅装置に電源電圧が印加されて第１増幅装置が作動するとともに、可変インピーダンス部に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路が第１インピーダンス変換状態に切り替わる第１増幅状態と、第２増幅装置に電源電圧が印加されて第２増幅装置が作動するとともに、可変インピーダンス部に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路が第２インピーダンス変換状態に切り替わる第２増幅状態とに、電源電圧およびバイアス電圧によって切り替わることから、第１通信システムの通信を行なう場合と第２通信システムの通信を行なう場合の両方において１つの増幅回路を用いることができる。これにより、増幅装置，入力側整合回路および出力側整合回路からなる増幅回路を、第１通信システム用と第２通信システム用との２セット用意してこれらを使い分ける場合と比較して、増幅回路を小型化することができる。

しかも、第１増幅装置および第２増幅装置と出力端子とを接続する出力側共通整合回路は、印加されるバイアス電圧によってインピーダンスが変化する可変インピーダンス部を有し、可変インピーダンス部によって、第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第１インピーダンス変換状態と、第２通信システムの通信に用いる第２周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第２インピーダンス変換状態とに切り替わることから、１つの出力側共通整合回路のみを用いることにより、第１通信システムの通信を行なう場合および第２通信システムの通信を行なう場合の両方の場合において、入力インピーダンスを良好に出力インピーダンスに整合させることができる。ここで、入力インピーダンスとは、出力側共通整合回路から第１増幅装置および第２増幅装置側を見たインピーダンスのことであり、出力インピーダンスとは、出力側共通整合回路から出力端子側を見たインピーダンスのことである。なお、出力インピーダンスは50Ωに設定されることが多い。

また、本発明の増幅回路は、出力側共通整合回路が第１増幅装置および第２増幅装置に接続された前段の可変インピーダンス部およびそれに従属接続された後段の固定インピーダンス部からなるときには、前段と後段の２段階に分けてインピーダンスが変換されるので、１段構成の整合回路で一気にインピーダンス変換をする場合と比較して、整合回路を構成する１つの素子の値が変動した場合の影響を低減することができる。また、第１増幅装置および第２増幅装置に接続された前段が可変インピーダンス部で後段が固定インピーダンス部となっていることから、第１通信システムの通信を行なう場合と第２通信システムの通信を行なう場合とで大きく異なる入力インピーダンスを可変インピーダンス部によって近いインピーダンスに変換した後で、固定インピーダンス部によって所望の出力インピーダンスに変換することができるので、効率的にインピーダンス変換を行なうことができる。

さらに、本発明の増幅回路によれば、可変インピーダンス部出力端子と可変インピーダンス部入力端子との間を接続する、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の間でインダクタンスが変化する可変インダクタ部と、可変インピーダンス部出力端子とアースとの間に接続された、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の間で静電容量が変化する可変容量部とを備えるときには、可変インピーダンス部出力端子と可変インピーダンス部入力端子との間のインダクタンスおよび可変インピーダンス部出力端子とアースとの間の静電容量の両方が、第１インピーダンス変換状態と第２インピーダンス変換状態との間で変化する。これにより、第１インピーダンス変換状態におけるインピーダンス変換と第２インピーダンス変換状態におけるインピーダンス変換とを、大きく異ならせることができるので、第１通信システムの通信を行なう場合と第２通信システムの通信を行なう場合とで大きく異なる入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換することが容易になる。

またさらに、本発明の増幅回路によれば、可変インダクタ部が、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の両方で使用される共通インダクタと、第１インピーダンス変換状態のみで使用される付加インダクタとを備え、付加インダクタおよび共通インダクタが可変インピーダンス部入力端子と可変インピーダンス部出力端子との間に直列に接続されているときには、第１インピーダンス変換状態に必要なインダクタンスおよび第２インピーダンス変換状態に必要なインダクタンスの両方を最小限の構成で実現することができるので、第１インピーダンス変換状態のみで使用されるインダクタおよび第２インピーダンス変換状態のみで使用されるインダクタの両方を備えてそれらを切り替える場合と比較すると、小型で効率的な増幅回路を得ることができる。

本発明の無線通信機器によれば、本発明の増幅回路と、増幅回路の第１入力端子に接続された、第１通信システムの通信に用いる第１送信回路と、増幅回路の第２入力端子に接続された、第２通信システムの通信に用いる第２送信回路と、増幅回路の出力端子に接続されたアンテナ切換回路と、アンテナ切換回路に接続された、第１通信システムの通信に用いる第１受信回路、第２通信システムの通信に用いる第２受信回路、およびアンテナと、増幅回路の可変インピーダンス部にバイアス電圧を、増幅回路の第１増幅装置および第２増幅装置にそれぞれ電源電圧をそれぞれ供給する制御回路とを備えることから、１つの出力側共通整合回路のみを用いることにより、第１通信システムの通信を行なう場合および第２通信システムの通信を行なう場合の両方の場合において、入力インピーダンスを良好に出力インピーダンスに整合させることが可能な小型の増幅回路を用いることができるので、２つの通信システムに対応した小型で効率のよい無線通信機器を得ることができる。

以下、本発明の増幅回路およびそれを用いた無線通信機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

（実施の形態の第１の例）
図１は本発明の増幅回路の実施の形態の一例を示す回路図である。

本例の増幅回路100は、図１に示すように、第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域の信号を増幅する第１増幅装置11と、第１増幅装置11と第１入力端子12とを接続する第１入力側整合回路13と、第２通信システムの通信に用いる、第１周波数帯域よりも周波数の高い第２周波数帯域の信号を増幅する第２増幅装置21と、第２増幅装置21と第２入力端子22とを接続する第２入力側整合回路23と、第１増幅装置11および第２増幅装置21と出力端子31とを接続する出力側共通整合回路40であって、印加されるバイアス電圧によってインピーダンスが変化する可変インピーダンス部50を有し、可変インピーダンス部50によって第１周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第１インピーダンス変換状態と第２周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第２インピーダンス変換状態とに切り替わる出力側共通整合回路40とを備える。

出力側共通整合回路40は、第１増幅装置11および第２増幅装置21に接続された前段の可変インピーダンス部50およびそれに従属接続された後段の固定インピーダンス部60からなる。

可変インピーダンス部50は、第１増幅装置11および第２増幅装置21に接続される可変インピーダンス部入力端子51と、固定インピーダンス部60に接続される可変インピーダンス部出力端子52と、可変インピーダンス部出力端子52と可変インピーダンス部入力端子51との間を接続する、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の間でインダクタンスが変化する可変インダクタ部53と、可変インピーダンス部出力端子52とアースとの間に接続された、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の間で静電容量が変化する可変容量部54とを備える。

可変インダクタ部53は、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の両方で使用される共通インダクタ531と、第１インピーダンス変換状態のみで使用される付加インダクタ532とを備え、付加インダクタ532および共通インダクタ531が可変インピーダンス部入力端子51と可変インピーダンス部出力端子52との間に直列に接続されている。また、可変インダクタ部53は、付加インダクタ532に並列に接続されたスイッチ用ＦＥＴ（Field Effect Transistor）533を備えている。スイッチ用ＦＥＴ533のドレインは共通インダクタ531に接続されており、ゲートは制御抵抗534を介して可変インダクタ部制御端子535に接続されており、ソースはチョークインダクタ536を介してアースに接続されている。

可変容量部54は、可変インピーダンス部出力端子52とアースとの間に直列に接続された可変容量部構成キャパシタ545，546と、可変容量部構成キャパシタ546に並列に接続されたスイッチ用ＦＥＴ547とを備える。スイッチ用ＦＥＴ547のドレインは可変容量部構成キャパシタ545，546の間に接続されており、ソースはアースに接続されており、ゲートは制御抵抗548を介して可変容量部制御端子543に接続されている。

固定インピーダンス部60は、可変インピーダンス部出力端子52と出力端子31とを接続する固定インピーダンス部構成インダクタ61と、固定インピーダンス部構成インダクタ61の出力端子31側の端部とアースとを接続する固定インピーダンス部構成キャパシタ62とを備える。また、固定インピーダンス部構成インダクタ61および固定インピーダンス部構成キャパシタ62と出力端子31との間にはＤＣカットキャパシタ71が挿入されている。

第１入力側整合回路13は、第１入力端子12と第１増幅装置11とを接続する第１入力側整合回路構成インダクタ131と、第１入力側整合回路構成インダクタ131の第１入力端子12側の端部とアースとを接続する第１入力側整合回路構成キャパシタ132とを備える。

第２入力側整合回路23は、第２入力端子22と第２増幅装置21とを接続する第２入力側整合回路構成インダクタ231と、第２入力側整合回路構成インダクタ231の第２入力端子22側の端部とアースとを接続する第２入力側整合回路構成キャパシタ232とを備える。

第１増幅装置11は、第１増幅用ＦＥＴ111で構成されており、第１増幅用ＦＥＴ111のゲートが第１入力側整合回路構成インダクタ131に接続されており、ソースがアースに接続されており、ドレインがチョークインダクタ112を介して第１増幅装置制御端子113に接続されている。また、第１増幅用ＦＥＴ111のドレインはＤＣカットキャパシタ72を介して出力側共通整合回路40の可変インピーダンス部入力端子51に接続されている。そして、第１増幅装置制御端子113はバイパスキャパシタ114を介してアースに接続されている。

第２増幅装置21は、第２増幅用ＦＥＴ211で構成されており、第２増幅用ＦＥＴ211のゲートが第２入力側整合回路構成インダクタ231に接続されており、ソースがアースに接続されており、ドレインがチョークインダクタ212を介して第２増幅装置制御端子213に接続されている。また、第２増幅用ＦＥＴ211のドレインはＤＣカットキャパシタ73を介して出力側共通整合回路40の可変インピーダンス部入力端子51に接続されている。そして、第２増幅装置制御端子213はバイパスキャパシタ214を介してアースに接続されている。

本例の増幅回路100は、第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域の信号を増幅する場合には、第１増幅装置11に電源電圧が印加されて第１増幅装置11が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第１インピーダンス変換状態に切り替わる第１増幅状態となる。

具体的には、第１増幅装置制御端子113に印加された電源電圧がチョークインダクタ112を介して第１増幅用ＦＥＴ111のドレインに印加されて第１増幅用ＦＥＴ111が作動し、第１入力端子12から第１入力側整合回路13を介して第１増幅用ＦＥＴ111のゲートに入力された第１周波数帯域の信号は、増幅された後に第１増幅用ＦＥＴ111のドレインからＤＣカットキャパシタ72を介して可変インピーダンス部入力端子51に出力される。

また、可変インダクタ部制御端子535に印加されるバイアス電圧によってスイッチ用ＦＥＴ533のゲートに印加される電圧はスイッチ用ＦＥＴ533のしきい値電圧よりも低くされて、スイッチ用ＦＥＴ533はオフ状態となる。よって、可変インダクタ部53のインダクタンスは共通インダクタ531のインダクタンスと付加インダクタ532のインダクタンスの合成インダクタンスにほぼ等しくなり、このときの可変インダクタ部53のインダクタンスが、第１インピーダンス変換状態で可変インダクタ部53に必要なインダクタンスに等しくなるように設定されている。

さらに、可変容量部制御端子543に印加されるバイアス電圧によってスイッチ用ＦＥＴ547のゲートに印加される電圧はスイッチ用ＦＥＴ547のしきい値電圧より高くされて、スイッチ用ＦＥＴ547はオン状態になる。よって、可変容量部構成キャパシタ546の両端が短絡されて、可変容量部54の静電容量は可変容量部構成キャパシタ545の静電容量とほぼ等しくなり、このときの可変容量部54の静電容量が第１インピーダンス変換状態で可変容量部54に必要な静電容量に等しくなるように設定されている。

これにより、出力側共通整合回路40は、第１周波数帯域において出力側共通整合回路40から第１増幅装置11および第２増幅装置21側を見たインピーダンスである入力インピーダンスを、出力側共通整合回路40から出力端子31側を見たインピーダンスである出力インピーダンスに変換する第１インピーダンス変換状態となる。よって、可変インピーダンス部入力端子51から出力側共通整合回路40に入力された第１周波数帯域の信号は、インピーダンスの不整合によって大きく減衰することなく出力端子31から出力される。

このようにして、本例の増幅回路100は、第１増幅状態となり、第１入力端子12に入力された第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域の信号を増幅して、インピーダンスの不整合によって大きく減衰させることなく出力端子31から出力することができる。

本例の増幅回路100は、第２通信システムの通信に用いる第２周波数帯域の信号を増幅する場合には、第２増幅装置21に電源電圧が印加されて第２増幅装置21が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第２インピーダンス変換状態に切り替わる第２増幅状態となる。

具体的には、第２増幅装置制御端子213に印加された電源電圧がチョークインダクタ212を介して第２増幅用ＦＥＴ211のドレインに印加されて第２増幅用ＦＥＴ211が作動し、第２入力端子22から第２入力側整合回路23を介して第２増幅用ＦＥＴ211のゲートに入力された第２周波数帯域の信号は、増幅された後に第２増幅用ＦＥＴ211のドレインからＤＣカットキャパシタ73を介して可変インピーダンス部入力端子51に出力される。

また、可変インダクタ部制御端子535に印加されるバイアス電圧によってスイッチ用ＦＥＴ533のゲートに印加される電圧は、スイッチ用ＦＥＴ533のしきい値電圧よりも高くされて、スイッチ用ＦＥＴ533はオン状態となる。よって、付加インダクタ532の両端が短絡されて、可変インダクタ部53のインダクタンスは共通インダクタ531のインダクタンスとほぼ等しくなり、このときの可変インダクタ部53のインダクタンスが、第２インピーダンス変換状態で可変インダクタ部53に必要なインダクタンスに等しくなるように設定されている。

さらに、可変容量部制御端子543に印加されるバイアス電圧によってスイッチ用ＦＥＴ547のゲートに印加される電圧は、スイッチ用ＦＥＴ547のしきい値電圧より低くされて、スイッチ用ＦＥＴ547はオフ状態になる。よって、可変容量部54の静電容量は可変容量部構成キャパシタ545，546の静電容量の合成容量とほぼ等しくなり、このときの可変容量部54の静電容量が、第２インピーダンス変換状態で可変容量部54に必要な静電容量に等しくなるように設定されている。

これにより、出力側共通整合回路40は、第２周波数帯域において出力側共通整合回路40から第１増幅装置11および第２増幅装置21側を見たインピーダンスである入力インピーダンスを、出力側共通整合回路40から出力端子31側を見たインピーダンスである出力インピーダンスに変換する第２インピーダンス変換状態となる。よって、可変インピーダンス部入力端子51から出力側共通整合回路40に入力された第２周波数帯域の信号は、インピーダンスの不整合によって大きく減衰することなく出力端子31から出力される。

このようにして、本例の増幅回路100は、第２増幅状態となり、第２入力端子22に入力された第２通信システムの通信に用いる第２周波数帯域の信号を増幅して、インピーダンスの不整合によって大きく減衰させることなく出力端子31から出力することができる。

本例の増幅回路100によれば、第１増幅装置11に電源電圧が印加されて第１増幅装置11が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第１インピーダンス変換状態に切り替わる第１増幅状態と、第２増幅装置21に電源電圧が印加されて第２増幅装置21が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第２インピーダンス変換状態に切り替わる第２増幅状態とに、電源電圧およびバイアス電圧によって切り替わることから、第１通信システムの通信を行なう場合と第２通信システムの通信を行なう場合の両方において１つの増幅回路100を用いることができる。これにより、増幅装置，入力側整合回路および出力側整合回路からなる増幅回路を、第１通信システム用と第２通信システム用との２セット用意してこれらを使い分ける場合と比較して、増幅回路100を小型化することができる。

しかも、第１増幅装置11および第２増幅装置21と出力端子31とを接続する出力側共通整合回路40は、印加されるバイアス電圧によってインピーダンスが変化する可変インピーダンス部50を有し、可変インピーダンス部50によって、第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第１インピーダンス変換状態と、第２通信システムの通信に用いる第２周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第２インピーダンス変換状態とに切り替わることから、１つの出力側共通整合回路40のみを用いることにより、第１通信システムの通信を行なう場合および第２通信システムの通信を行なう場合の両方の場合において、出力側共通整合回路40から第１増幅装置11および第２増幅装置21側を見たインピーダンスである入力インピーダンスを、出力側共通整合回路40から出力端子31側を見たインピーダンスである出力インピーダンスに良好に整合させることができる。

また、本例の増幅回路100は、出力側共通整合回路40が第１増幅装置11および第２増幅装置21に接続された前段の可変インピーダンス部50およびそれに従属接続された後段の固定インピーダンス部60からなることから、前段と後段の２段階に分けてインピーダンスが変換されるので、１段構成の整合回路で一気にインピーダンス変換をする場合と比較して、整合回路を構成する１つの素子の値が変動した場合の影響を低減することができる。また、第１増幅装置11および第２増幅装置21に接続された前段が可変インピーダンス部50で後段が固定インピーダンス部60となっていることから、第１通信システムの通信を行なう場合と第２通信システムの通信を行なう場合とで大きく異なる入力インピーダンスを可変インピーダンス部50によって近いインピーダンスに変換した後で、固定インピーダンス部60によって所望の出力インピーダンスに変換することができるので、効率的にインピーダンス変換を行なうことができる。

さらに、本例の増幅回路100によれば、可変インピーダンス部出力端子52と可変インピーダンス部入力端子51との間を接続する、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の間でインダクタンスが変化する可変インダクタ部53と、可変インピーダンス部出力端子52とアースとの間に接続された、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の間で静電容量が変化する可変容量部54とを備えることから、可変インピーダンス部出力端子52と可変インピーダンス部入力端子51との間のインダクタンスおよび可変インピーダンス部出力端子52とアースとの間の静電容量の両方が、第１インピーダンス変換状態と第２インピーダンス変換状態との間で変化する。これにより、第１インピーダンス変換状態におけるインピーダンス変換と第２インピーダンス変換状態におけるインピーダンス変換とを、大きく異ならせることができるので、第１通信システムの通信を行なう場合と第２通信システムの通信を行なう場合とで大きく異なる入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換することが容易となる。

またさらに、本例の増幅回路100によれば、可変インダクタ部53が、第１インピーダンス変換状態および第２インピーダンス変換状態の両方で使用される共通インダクタ531と、第１インピーダンス変換状態のみで使用される付加インダクタ532とを備え、付加インダクタ532および共通インダクタ531が可変インピーダンス部入力端子51と可変インピーダンス部出力端子52との間に直列に接続されていることから、第１インピーダンス変換状態に必要なインダクタンスおよび第２インピーダンス変換状態に必要なインダクタンスの両方を最小限の構成で実現することができるので、第１インピーダンス変換状態のみで使用されるインダクタおよび第２インピーダンス変換状態のみで使用されるインダクタの両方を備えてそれらを切り替える場合と比較すると、小型で効率的な増幅回路100を得ることができる。

本例の増幅回路100において、第１増幅装置11および第２増幅装置21は、入力された信号を増幅して出力する機能を有する。このような第１増幅装置11および第２増幅装置21としては、例えば、ＦＥＴやバイポーラ・トランジスター等を好適に用いることができる。

第１入力側整合回路13は、第１入力側整合回路13から第１入力端子12側を見たインピーダンスを、第１入力側整合回路13から第１増幅装置11側を見たインピーダンスに変換する機能を有する。同様に、第２入力側整合回路23は、および第２入力側整合回路23から第２入力端子22側を見たインピーダンスを、第２入力側整合回路23から第２増幅装置21側を見たインピーダンスに変換する機能を有する。そして、出力側共通整合回路40の固定インピーダンス部60は、固定インピーダンス部60から可変インピーダンス部出力端子52側を見たインピーダンスを固定インピーダンス部60から出力端子31側を見たインピーダンスに変換する機能を有する。このような第１入力側整合回路13，第２入力側整合回路23および固定インピーダンス部60は、インダクタ，キャパシタおよび抵抗等を用いて種々の方法で構成することができる。なお、第１入力側整合回路13および第２入力側整合回路23は増幅前の段階におけるインピーダンス整合であるため、厳密にインピーダンス整合を行なう必要はない。

共通インダクタ531および付加インダクタ532としては、チップインダクタや空芯コイル等も使用できるが、ストリップライン等の導体線路を用いて形成するのが小型化および低損失化の点で望ましい。

制御抵抗534，548は、ゲート側へリーク電流が流入するのを防止する機能を有し、例えば、数ｋΩ程度のチップ抵抗を使用することができる。

チョークインダクタ112，212，536，542は、充分に大きいインダクタンスを有し、高周波信号を遮断して直流を通過させる機能を有する。このようなチョークインダクタ112，212，536，542としては、チップインダクタや空芯コイル等も使用できるが、ストリップライン等の導体線路を用いて形成するのが小型化および低損失化の点で望ましい。導体線路を用いて形成する場合には、遮断したい高周波信号の波長の１／４の電気長にすることにより、高周波信号を確実に遮断することができる。

（実施の形態の第２の例）
図２は本発明の増幅回路の実施の形態の他の例を示す回路図である。なお、本例においては、前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の増幅回路200において、可変容量部54は、可変容量ダイオード541からなり、そのアノードはアースに接続されており、カソードは可変インピーダンス部出力端子52に接続されている。また、可変容量ダイオード541のカソードは、チョークインダクタ542を介して可変容量部制御端子543に接続されており、可変容量部制御端子543はバイパスキャパシタ544を介して接地されている。また、付加インダクタ532およびスイッチ用ＦＥＴ533およびチョークインダクタ536と、可変インピーダンス部出力端子52および可変容量ダイオード541およびチョークインダクタ542との間にＤＣカットキャパシタ55が挿入されている。

本例の増幅回路200において、可変容量部54に関する部分以外の構成および動作は前述した第１の例の増幅回路100と同じなので、可変容量部54に関する動作について説明する。なお、本例の増幅回路200において、可変容量部制御端子543に印加されるバイアス電圧によって可変容量ダイオード541に印加される電圧は、可変容量ダイオード541に対して逆バイアスとなるようにされており、可変容量部制御端子543に印加される電圧に応じて可変容量ダイオード541の静電容量が変化するようにされている。

本例の増幅回路200は、第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域の信号を増幅する場合には、可変容量部制御端子543に印加される電圧に対応した可変容量ダイオード541の静電容量が第１インピーダンス変換状態で必要な静電容量に等しくなるように設定される。

また、本例の増幅回路200は、第２通信システムの通信に用いる第２周波数帯域の信号を増幅する場合には、可変容量部制御端子543に印加される電圧に対応した可変容量ダイオード541の静電容量が第２インピーダンス変換状態で必要な静電容量に等しくなるように設定される。

よって、本例の増幅回路200も、前述した第１の例の増幅回路100と同様に機能する。

（実施の形態の第３の例）
図３は本発明の増幅回路を用いた無線通信機器の実施の形態の一例を示すブロック図である。なお、本例においては、前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の無線通信機器は、本発明の増幅回路100と、増幅回路100の第１入力端子12に接続された、第１通信システムの通信に用いる第１送信回路210と、増幅回路100の第２入力端子22に接続された、第２通信システムの通信に用いる第２送信回路220と、増幅回路100の出力端子31に接続されたアンテナ切換回路300と、アンテナ切換回路300に接続された、第１通信システムの通信に用いる第１受信回路410、第２通信システムの通信に用いる第２受信回路420、およびアンテナ500と、増幅回路100の可変インピーダンス部50にバイアス電圧を、増幅回路100の第１増幅装置11および第２増幅装置21にそれぞれ電源電圧をそれぞれ供給する制御回路600とを備える。

本例の無線通信機器は制御回路600からの各種制御信号によって、増幅回路100，第１送信回路210，第２送信回路220，アンテナ切換回路300，第１受信回路410，第２受信回路420を制御することにより、第１通信システムの通信および第２通信システムの通信を行うことができる無線通信機器として機能する。

例えば、第１通信システムの通信における送信時には、第１送信回路210を作動させるとともに、制御回路600から増幅回路100に印可する電源電圧およびバイアス電圧によって増幅回路100を第１増幅状態にする。具体的には、第１増幅装置11に電源電圧が印加されて第１増幅装置11が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第１インピーダンス変換状態に切り替わって第１増幅状態になる。そして、増幅回路100とアンテナ500とを接続するようにアンテナ切換回路300を作動させることにより、第１通信システムの通信に用いる信号がアンテナ500から送信される。

また、第２通信システムの通信における送信時には、第２送信回路220を作動させるとともに、制御回路600から増幅回路100に印可する電源電圧およびバイアス電圧によって増幅回路100を第２増幅状態にする。具体的には、第２増幅装置21に電源電圧が印加されて第２増幅装置21が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第２インピーダンス変換状態に切り替わって第２増幅状態になる。そして、増幅回路100とアンテナ500とを接続するようにアンテナ切換回路300を作動させることにより、第２通信システムの通信に用いる信号がアンテナ500から送信される。

さらに、第１通信システムの通信における受信時には、第１受信回路410とアンテナ500とを接続するようにアンテナ切換回路300を作動させるとともに、第１受信回路410を作動させることにより、第１通信システムの通信に用いる信号を受信することができる。

またさらに、第２通信システムの通信における受信時には、第２受信回路420とアンテナ500とを接続するようにアンテナ切換回路300を作動させるとともに、第２受信回路420を作動させることにより、第２通信システムの通信に用いる信号を受信することができる。

本例の無線通信機器によれば、制御回路600から増幅回路100に印加する電源電圧およびバイアス電圧によって、増幅回路100を第１増幅装置11に電源電圧が印加されて第１増幅装置11が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第１インピーダンス変換状態に切り替わる第１増幅状態と、第２増幅装置21に電源電圧が印加されて第２増幅装置21が作動するとともに、可変インピーダンス部50に印加されるバイアス電圧によって出力側共通整合回路40が第２インピーダンス変換状態に切り替わる第２増幅状態とに切り替えることから、第１通信システムの通信を行なう場合と第２通信システムの通信を行なう場合の両方において１つの増幅回路を用いることができる。これにより、増幅装置，入力側整合回路および出力側整合回路からなる増幅回路を、第１通信システム用と第２通信システム用との２セット用意してこれらを使い分ける場合と比較して、増幅回路を小型化することができ、小型の無線通信装置を得ることができる。

次に、本発明の増幅回路100の具体例について、図１に示した実施の形態の第１の例の増幅回路100を例にとって説明する。

本例の増幅回路100では、第１通信システムとしてＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）を選択し、第２通信システムとしてＤＣＳ（Digital Cellular System）を選択した。第１増幅用ＦＥＴ111，第２増幅用ＦＥＴ211およびスイッチ用ＦＥＴ533，547としてはＧａＡｓＦＥＴを用いた。共通インダクタ531，付加インダクタ532および固定インピーダンス部構成インダクタ61は比誘電率18の誘電体中に形成した幅0.2ｍｍの線路で構成し、共通インダクタ531の長さを２ｍｍ，付加インダクタ532の長さを３ｍｍ，固定インピーダンス部構成インダクタ61の長さを２ｍｍとした。可変容量部構成キャパシタ545，546および固定インピーダンス部構成キャパシタ62はチップコンデンサで構成し、可変容量部構成キャパシタ545は10ｐＦ，546は40ｐＦとし、固定インピーダンス部構成キャパシタ62は３ｐＦとした。制御抵抗534，548はチップ抵抗を用いて構成し、それぞれ６ｋΩとした。

このようにして構成した増幅回路100についてシミュレーションを行ない、ＧＳＭの周波数帯域およびＤＣＳの周波数帯域の両方において問題なく動作することを確認した。これにより、本発明によって、２つの通信システムに対応した小型の増幅回路を得ることができることが確認できた。

本発明の増幅回路の実施の形態の一例を示す回路図である。本発明の増幅回路の実施の形態の他の例を示す回路図である。本発明の増幅回路を用いた無線通信機器の一例を示すブロック図である。

符号の説明

11：第１増幅装置
12：第１入力端子
13：第１入力側整合回路
21：第２増幅装置
22：第２入力端子
23：第２入力側整合回路
31：出力端子
40：出力側共通整合回路
50：可変インピーダンス部
51：可変インピーダンス部入力端子
52：可変インピーダンス部出力端子
53：可変インダクタ部
531：共通インダクタ
532：付加インダクタ
54：可変容量部
60：固定インピーダンス部
100，200：増幅回路
210：第１送信回路
220：第２送信回路
300：アンテナ切換回路
410：第１受信回路
420：第２受信回路
500：アンテナ
600：制御回路

Claims

第１通信システムの通信に用いる第１周波数帯域の信号を増幅する第１増幅装置と、
該第１増幅装置と第１入力端子とを接続する第１入力側整合回路と、
第２通信システムの通信に用いる、前記第１周波数帯域よりも周波数の高い第２周波数帯域の信号を増幅する第２増幅装置と、
該第２増幅装置と第２入力端子とを接続する第２入力側整合回路と、
前記第１増幅装置および前記第２増幅装置と出力端子とを接続する出力側共通整合回路であって、印加されるバイアス電圧によってインピーダンスが変化する可変インピーダンス部を有し、該可変インピーダンス部によって前記第１周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第１インピーダンス変換状態と前記第２周波数帯域において入力インピーダンスを所望の出力インピーダンスに変換する第２インピーダンス変換状態とに切り替わる出力側共通整合回路とを備え、
前記第１増幅装置に電源電圧が印加されて前記第１増幅装置が作動するとともに、前記可変インピーダンス部に印加されるバイアス電圧によって前記出力側共通整合回路が前記第１インピーダンス変換状態に切り替わる第１増幅状態と、前記第２増幅装置に電源電圧が印加されて前記第２増幅装置が作動するとともに、前記可変インピーダンス部に印加されるバイアス電圧によって前記出力側共通整合回路が前記第２インピーダンス変換状態に切り替わる第２増幅状態とに、前記電源電圧および前記バイアス電圧によって切り替わるように構成されていることを特徴とする増幅回路。
前記出力側共通整合回路は、前記第１増幅装置および前記第２増幅装置に接続された前段の前記可変インピーダンス部およびそれに従属接続された後段の固定インピーダンス部からなることを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。
前記可変インピーダンス部は、前記第１増幅装置および前記第２増幅装置に接続される可変インピーダンス部入力端子と、前記固定インピーダンス部に接続される可変インピーダンス部出力端子と、該可変インピーダンス部出力端子と前記可変インピーダンス部入力端子との間を接続する、前記第１インピーダンス変換状態および前記第２インピーダンス変換状態の間でインダクタンスが変化する可変インダクタ部と、前記可変インピーダンス部出力端子とアースとの間に接続された、前記第１インピーダンス変換状態および前記第２インピーダンス変換状態の間で静電容量が変化する可変容量部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の増幅回路。
前記可変インダクタ部は、前記第１インピーダンス変換状態および前記第２インピーダンス変換状態の両方で使用される共通インダクタと、前記第１インピーダンス変換状態のみで使用される付加インダクタとを備え、該付加インダクタおよび前記共通インダクタが前記可変インピーダンス部入力端子と前記可変インピーダンス部出力端子との間に直列に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の増幅回路。
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の増幅回路と、
該増幅回路の前記第１入力端子に接続された、前記第１通信システムの通信に用いる第１送信回路と、
前記増幅回路の前記第２入力端子に接続された、前記第２通信システムの通信に用いる第２送信回路と、
前記増幅回路の前記出力端子に接続されたアンテナ切換回路と、
該アンテナ切換回路に接続された、前記第１通信システムの通信に用いる第１受信回路、前記第２通信システムの通信に用いる第２受信回路、およびアンテナと、
前記増幅回路の可変インピーダンス部にバイアス電圧を、前記増幅回路の第１増幅装置および第２増幅装置にそれぞれ電源電圧をそれぞれ供給する制御回路とを備えることを特徴とする無線通信機器。