JP2013131825A - 高周波電力増幅器モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】例えば、それぞれ異なる周波数帯(ロウバンド、ハイバンド)の信号を電力増幅する高周波電力増幅器HPA1,HPA2と、電力検出回路ブロックDETBKと、容量C1,C2を備える。HPA1の出力はC1を介してDETBKの入力に結合され、HPA2の出力はC2を介してDETBKの入力に結合される。ここで、HPA1およびC1は、同一の半導体チップ上に形成され、HPA2およびC2は、同一の半導体チップ上に形成される。
【選択図】図2
Description
《携帯電話システム(無線通信システム)の全体構成》
図1は、本発明の実施の形態1による無線通信システムにおいて、それを適用した携帯電話システムの構成例を示すブロック図である。図1の携帯電話システムは、ベースバンドユニットBBU、高周波システム部RFSYS、アンテナANT、スピーカSPK、およびマイクMIC等を備えている。BBUは、例えば、SPKやMICで用いるアナログ信号をディジタル信号に変換したり、通信に伴う様々なディジタル信号処理(変調、復調、ディジタルフィルタ処理等)を行ったり、通信に伴う各種制御信号の出力等を行う。この各種制御信号の中には、使用する周波数帯を指示するバンド選択信号SBDや、目標とする送信電力を指示する電力指示信号Vrampが含まれている。
図2は、本発明の実施の形態1による高周波電力増幅器モジュールにおいて、その構成例を示す回路ブロック図である。図2に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、図1でも述べたように、例えば一つのモジュール配線基板(セラミック配線基板等)によって構成される。当該配線基板上には、2個の半導体チップ(高周波電力増幅チップHPAIC1とアンテナスイッチANTSW用の半導体チップ)が搭載されると共に、出力整合回路MNT1,MNT2、ロウパスフィルタLPF1,LPF2、受信用結合容量Crx1,Crx2、およびアンテナフィルタANTFLTが実装される。MNT1,MNT2,LPF1,LPF2,Crx1,Crx2,ANTFLTおよびANTSWは、フロントエンドブロックFEBK1を構成する。
図3は、図2の高周波電力増幅器モジュールにおいて、その電力検出回路ブロックの詳細な構成例を示す回路図である。図3に示す電力検出回路ブロックDETBKは、複数のアンプ回路AMP1〜AMP4と、アッテネータ回路ATTと、複数のレベル検出回路DET1〜DET5と、加算回路ADDと、電流電圧変換回路IVCと、差動アンプ回路DAMPを備える。AMP1〜AMP4は、AMP4側からAMP1側に向けて入出力間の結合容量を介して4段に縦続接続され、初段となるAMP4には検波入力信号CDETinが入力されている。ATTには、CDETinが入力される。
《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[2]》
図4は、本発明の実施の形態2による高周波電力増幅器モジュールにおいて、その構成例を示す回路ブロック図である。図4に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、前述した図2の構成例と比較して、図2の高周波電力増幅チップHPAIC1が図4の高周波電力増幅チップHPAIC2に置き換えられた点が異なっている。図4のHPAIC2は、図2のHPAIC1と異なり、高周波電力増幅器HPA1の出力と電力検出回路ブロックDETBKの入力との間に容量C1およびコイルL1が直列接続され、高周波電力増幅器HPA2の出力とDETBKの入力との間に容量C2およびコイルL2が直列接続された点が異なっている。
図5は、図4における各高周波電力増幅器間のクロスバンドリークの大きさを複数のシミュレーション条件で検証した結果の一例を示す図であり、図6(a)〜図6(c)は、図5における各シミュレーション条件を表す回路図である。図6(a)〜図6(c)では、図4における高周波電力増幅器HPA1,HPA2の出力インピーダンスをそれぞれ50Ωとし、電力検出回路ブロックDETBKの入力インピーダンスを500Ωとし、HPA1の出力を「Port1」、HPA2の出力を「Port2」、DETBKの入力を「Port3」としている。
《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[3]》
図7は、本発明の実施の形態3による高周波電力増幅器モジュールにおいて、その構成例を示す回路ブロック図である。図7に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、前述した図4の構成例と比較して、図4の高周波電力増幅チップHPAIC2が図7の高周波電力増幅チップHPAIC3に、図4のフロントエンドブロックFEBK1が図7のフロントエンドブロックFEBK2にそれぞれ置き換えられた点が異なっている。図7のHPAIC3は、図4のHPAIC2における容量C1,C2を備え、図7のFEBK2は、図4のHPAIC2におけるコイルL1,L2を備えている。ただし、ここでは、高周波電力増幅チップの外部端子数を削減するため、各LC直列共振回路における容量とコイルの接続順序が図4の場合とは逆になっている。すなわち、図7の接続順序の場合には、例えば高周波電力増幅器HPA1の外部端子は元々必要であるため、L1とC1の接続部に該当する外部端子を設ければよいが、図4の接続順序の場合には、L1の両端に該当する外部端子を設ける必要がある。
《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[4]》
図8は、本発明の実施の形態4による高周波電力増幅器モジュールにおいて、その構成例を示す回路ブロック図である。図8に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、前述した図2の構成例と比較して、図2の高周波電力増幅チップHPAIC1が図8の高周波電力増幅チップHPAIC4に、図2のフロントエンドブロックFEBK1が図8のフロントエンドブロックFEBK3にそれぞれ置き換えられた点が異なっている。図8のHPAIC4は、図2のHPAIC1における容量C1,C2に加えて、更に容量Ctを備える。図8のFEBK3は、図2のFEBK1に加えて、更にコイルLtを備える。CtおよびLtは、高周波電力増幅器HPA1の出力と接地電源電圧GNDの間に直列に接続され、高調波トラップ回路TPBK1を構成する。
《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[5]》
図9は、本発明の実施の形態5による高周波電力増幅器モジュールにおいて、その構成例を示す回路ブロック図である。図9に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、前述した図8の構成例と比較して、図8の高周波電力増幅チップHPAIC4が図9の高周波電力増幅チップHPAIC5に置き換えられた点が異なっている。図9のHPAIC5は、図8のHPAIC4における容量C1を容量C1aと容量C1bの直列接続で実現した構成を備え、また、HPAIC4における容量Ctを前述したC1aと容量Ct1の直列接続で実現した構成を備える。図9のFEBK3におけるコイルLtの一端は、前述した容量の変更に伴い、容量Ct1の一端に接続される。C1a,Ct1およびLtは、図8の場合と同様に、高調波トラップ回路TPBK2を構成する。
《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[6]》
図10は、本発明の実施の形態6による高周波電力増幅器モジュールにおいて、その構成例を示す回路ブロック図である。図10に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、前述した図4の構成例に、前述した図8の高調波トラップ回路TPBK1を組み合わせたような構成を備えている。図10における高周波電力増幅チップHPAIC6は、図4で述べた容量C1およびコイルL1からなるLC直列共振回路と容量C2およびコイルL2からなるLC直列共振回路に加えて、図8で述べた容量Ctを備える。図10におけるフロントエンドブロックFEBK3は、図8で述べたコイルLtを備える。CtおよびLtは、図8の場合と同様に、高調波トラップ回路TPBK1を構成する。
《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[7]》
図11は、本発明の実施の形態7による高周波電力増幅器モジュールにおいて、その構成例を示す回路ブロック図である。図11に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、前述した図2の構成例と比較して、図2のフロントエンドブロックFEBK1が図11のフロントエンドブロックFEBK4に置き換えられた点が異なっている。図11のFEBK4は、図2のFEBK1におけるアンテナスイッチANTSWの一部の構成例を詳細に示したものとなっている。図11のANTSW1は、高周波電力増幅器HPA1の出力をアンテナ信号ANTOUT用の外部端子に接続するトランジスタスイッチQt1と、高周波電力増幅器HPA2の出力をANTOUT用の外部端子に接続するトランジスタスイッチQt2と、Qt2のHPA2側の端子を接地電源電圧GNDに接続するトランジスタスイッチQs2を含む。Qt1,Qt2,Qs2は、例えばpHEMT素子やSOI基板上のMOSトランジスタ等である。
AMP アンプ回路
ANT アンテナ
ANTFLT アンテナフィルタ
ANTOUT アンテナ信号
ANTSW アンテナスイッチ
ANTSWCTL アンテナスイッチ制御回路
APC 自動電力制御回路
ATT アッテネータ回路
BBU ベースバンドユニット
BIASCTL バイアス制御回路
C 容量
CDETin 入力検波信号
CPL 方向性結合器(カプラ)
DAMP 差動アンプ回路
DET レベル検出回路
DETBK 電力検出回路ブロック
FEBK,FEBK’ フロントエンドブロック
HPA 高周波電力増幅器
HPAIC 高周波電力増幅チップ
HPAMD 高周波電力増幅器モジュール
IVC 電流電圧変換回路
L コイル
LPF ロウパスフィルタ
MIC マイク
MNT 整合回路
Pin 入力電力信号
Pout 出力電力信号
Q トランジスタスイッチ
RFIC 高周波信号処理装置
RFSYS 高周波システム部
Rx 受信信号
SAW SAWフィルタ
SBD バンド選択信号
SPK スピーカ
TPBK 高調波トラップ回路
Tx 送信信号
Vdet 検出電圧信号
Vramp 電力指示信号
Claims (3)
- 単数又は複数の半導体チップが実装されるモジュール配線基板を備え、
前記単数又は複数の半導体チップ上には、
第1周波数帯を持つ第1信号を増幅する第1電力増幅器と、
前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯を持つ第2信号を増幅する第2電力増幅器と、
第1ノードにおける入力レベルの大きさを検出する電力検出回路と、
前記第1電力増幅器の出力ノードと前記第1ノードの間に直列に結合される第1容量と、
前記第2電力増幅器の出力ノードと前記第1ノードの間に直列に結合される第2容量とが形成され、
前記第1電力増幅器と前記第1容量は、同一の半導体チップ上に形成され、
前記第2電力増幅器と前記第2容量は、同一の半導体チップ上に形成される高周波電力増幅器モジュール。 - 請求項1記載の高周波電力増幅器モジュールにおいて、
前記第1電力増幅器の出力ノードと前記第1ノードの間には、更に、前記第1容量と直列に接続される第1コイルが備わり、
前記第2電力増幅器の出力ノードと前記第1ノードの間には、更に、前記第2容量と直列に接続される第2コイルが備わり、
前記第1容量および前記第1コイルの共振周波数は前記第1周波数帯に設定され、
前記第2容量および前記第2コイルの共振周波数は前記第2周波数帯に設定される高周波電力増幅器モジュール。 - 請求項1または2記載の高周波電力増幅器モジュールにおいて、
前記第1電力増幅器の出力ノードと電源電圧の間には、更に、前記第1周波数帯の2倍の周波数帯を共振周波数とするLC直列共振回路が備わる高周波電力増幅器モジュール。
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WO2021125111A1 (ja) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅回路、高周波回路及び通信装置 |
US11121683B2 (en) | 2017-07-25 | 2021-09-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Radio-frequency circuit and communication device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003289254A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | 電力検出回路およびその回路を備えた送信回路 |
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2011
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US11121683B2 (en) | 2017-07-25 | 2021-09-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Radio-frequency circuit and communication device |
WO2021125111A1 (ja) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅回路、高周波回路及び通信装置 |
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