JP2018050167A - 電力増幅モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の通信方式及び周波数帯域に対応した並列動作する電力増幅器の出力信号間の位相差に起因する発振を抑制する。
【解決手段】複数の通信方式に対応する電力増幅モジュール３１は、選択的に並列接続可能な２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３と、複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式に応じて、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から、単独動作する１つの電力増幅器を選択するか、又は２つの電力増幅器を共に選択して並列接続するスイッチＳＷ２０と、２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３が共に選択された場合に、選択された２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３のそれぞれの出力信号間に位相差が生じないように、選択された２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３の出力同士の間に選択的に接続して位相差を補正する位相補正回路ＰＣ１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力増幅モジュールに関わる。

携帯電話などの移動通信端末は、一つの端末で複数の通信方式（マルチモード）及び複数の周波数帯域（マルチバンド）に対応することが求められている。通信方式として、例えば、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）（登録商標）、ＥＤＧＥ（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）、及びＬＴＥ（Long Term Evolution）などが挙げられる。これらの通信方式毎に、周波数帯域が通信規格上定められている。例えば、第３世代移動通信システムで用いられている周波数帯は、当初２ＧＨｚ帯のみであったが、利用者の急増により、８００ＭＨｚ帯や１．７ＧＨｚ帯の帯域が追加されている。海外での利便性を考えると、移動通信端末は、より多くの通信方式及び周波数帯域に対応することが望ましい。このような事情を背景に、特開２０１５−１５６６８７号公報は、マルチモード・マルチバンドに対応する移動通信端末に用いられる電力増幅モジュールを提案している。この電力増幅モジュールは、複数の電力増幅器と、複数の通信方式の中から選択された一つの通信方式及び送信電力に応じて並列動作する電力増幅器の組み合わせを選択する複数のスイッチとを備えている。

特開２０１５−１５６６８７号公報

しかし、複数の電力増幅器を並列接続して動作させると、並列動作回路間のバラツキや温度変化や負荷変動などの外部環境要因により、複数の電力増幅器の出力信号間に位相差（位相進み、又は位相遅れ）が生じ、発振してしまうことがある。

そこで、本発明は、並列動作する電力増幅器の出力信号間の位相差に起因する発振を抑制することを課題とする。

本発明に係る電力増幅モジュールは、複数の通信方式に対応する電力増幅モジュールであって、（i）選択的に並列接続可能な２つの電力増幅器と、（ii）複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式に応じて、２つの電力増幅器の中から、単独動作する１つの電力増幅器を選択するか、又は２つの電力増幅器を共に選択して並列接続するスイッチと、（iii）２つの電力増幅器が共に選択された場合に、選択された２つの電力増幅器のそれぞれの出力信号間に位相差が生じないように、選択された２つの電力増幅器の出力同士の間に選択的に接続して位相差を補正する位相補正回路と、を備える。

本発明によれば、並列動作する電力増幅器の出力信号間の位相差に起因する発振を抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る通信モジュールの主要回路構成を示す説明図である。 本発明の実施形態２に係る通信モジュールの主要回路構成を示す説明図である。 本発明の実施形態３に係る通信モジュールの主要回路構成を示す説明図である。 本発明の実施形態４に係る通信モジュールの主要回路構成を示す説明図である。

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の回路素子を示すものとし、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態１に係る通信モジュール１００の主要回路構成を示す説明図である。通信モジュール１００は、携帯電話等の移動通信端末において基地局との間でＲＦ（Radio Frequency）信号を送受信するためのモジュールであり、マルチモード・マルチバンドに対応している。ここでは、通信モジュール１００がＧＳＭ（登録商標）、ＥＤＧＥ、及びＬＴＥに対応している場合を例示するが、通信方式の種類は特に限定されない。また、説明の便宜上、送信信号の処理に関わる回路素子を中心に図示し、受信信号に関わる回路素子の図示を省略している。

通信モジュール１００は、ベースバンドＩＣ（Integrated Circuit）１０、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）２０、電力増幅モジュール３１、高調波フィルタ４１、デュプレクサ４２，４３、アンテナスイッチ５０、アンテナ６０、及び制御回路７０を備えている。なお、制御回路７０は、電力増幅モジュール３１内やチップ内に内蔵されてもよい。

ベースバンドＩＣ１０は、各通信方式に対応するベースバンド信号をデジタル信号処理により生成する。ＲＦＩＣ２０は、ベースバンド信号に重畳された情報に従って、搬送波を変調することにより、送信信号を生成する。送信信号は、通信方式毎に異なる周波数帯域のＲＦ信号である。

電力増幅モジュール３１は、送信信号を電力増幅するためのモジュールである。電力増幅モジュール３１は、電力増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ３と、位相補正回路ＰＣ１と、整合回路ＭＮ１と、スイッチＳＷ２０（第１のスイッチ）と、スイッチＳＷ１（第２のスイッチ）とを備えている。電力増幅器ＡＭＰ１は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３のそれぞれの前段に接続するドライバ段増幅器として機能する。２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３は、出力段増幅器として機能する。２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士は、スイッチＳＷ１の開閉動作により、位相補正回路ＰＣ１を通じて、選択的に並列接続可能である。位相補正回路ＰＣ１は、例えば、抵抗素子とキャパシタ素子とが並列接続されてなる回路構成を有する。スイッチＳＷ１は、選択された２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間に位相差補正回路ＰＣ１を選択的に接続する。

制御回路７０は、複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式を示すモード情報をベースバンドＩＣ１０又はＲＦＩＣ２０から受信する。制御回路７０は、受信したモード情報に応答してスイッチＳＷ２０に制御信号を出力する。この制御信号は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から単独動作する１つの電力増幅器を選択してこれを予め定められた接続先に接続することを指示する。或いは、この制御信号は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３を選択して、これらを共に予め定められた接続先に接続することを指示する。ここで、予め定められた接続先とは、高調波フィルタ４１、及びデュプレクサ４２，４３の中から通信方式毎に定められた何れか一つである。スイッチＳＷ２０は、制御回路７０からの制御信号に応答して、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から単独動作する１つの電力増幅器を選択してこれを予め定められた接続先に接続する。或いは、スイッチＳＷ２０は、制御回路７０からの制御信号に応答して、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３を選択して、これらを共に予め定められた接続先に接続する。

制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３を並列動作させるときは、閉じることを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。スイッチＳＷ１は、制御回路７０からの制御信号に応答して閉じることにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間に位相補正回路ＰＣ１を接続する。制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から何れか一つの電力増幅器を単独動作させるときは、開くことを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。スイッチＳＷ１は、制御回路７０からの制御信号に応答して、開くことにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ１を通じての接続を遮断する。

ここで、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥである場合、即ち、高出力が要求される通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３を選択して、これらを共に予め定められた高調波フィルタ４１に接続することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２０に出力する。更に、制御回路７０は、位相補正回路ＰＣ１を、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間に接続させることを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。これにより、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥの通信方式では、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ１に加えて、並列接続された２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３により増幅され、高調波フィルタ４１に導かれる。送信信号は、高調波フィルタ４１からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、温度変化や負荷変動などの要因により、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力信号間に位相差が生じたとしても、位相補正回路ＰＣ１により、位相差はゼロに収束するため、発振を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのベリーローバンドである場合、即ち、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥよりも低出力で足りる通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ２を選択してこれを予め定められたデュプレクサ４２に接続することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２０に出力する。また、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ１を通じての接続を遮断することを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。これにより、ＬＴＥのベリーローバンドの通信方式では、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ１に加えて、電力増幅器ＡＭＰ２により増幅され、デュプレクサ４２に導かれる。そして、送信信号は、デュプレクサ４２からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。なお、ベリーローバンドは、例えば、７００ＭＨｚ帯である。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのローバンドである場合、即ち、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥよりも低出力で足りる通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ３を選択してこれを予め定められたデュプレクサ４３に接続することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２０に出力する。また、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ１を通じての接続を遮断することを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。これにより、ＬＴＥのローバンドの通信方式では、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ１に加えて、電力増幅器ＡＭＰ３により増幅され、デュプレクサ４３に導かれる。そして、送信信号は、デュプレクサ４３からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。なお、ローバンドは、例えば、８００ＭＨｚ帯又は９００ＭＨｚ帯である。

なお、電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３は、並列動作により、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥの送信信号を最適な条件下で増幅できるように予め回路設計されていることが望ましい。また、電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３は、単独動作により、ＬＴＥのベリーローバンド又はＬＴＥのローバンドの送信信号を最適な条件下で増幅できるように予め回路設計されていることが望ましい。電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の特性は、必ずしも同じでなくてもよい。また、高出力が要求される通信方式として、ＧＳＭ（登録商標）及びＥＤＧＥを例示したが、高出力が要求される通信方式は、例えば、ＨＰ−ＵＥのようなキャリアアグリゲーションでもよい。

以上説明したように、実施形態１によれば、２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３が共に選択された場合に、２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３のそれぞれの出力信号間に位相差が生じないように、位相補正回路ＰＣ１により位相差が補正される。これにより、温度変化や負荷変動などの要因により、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力信号間に位相差が生じたとしても、位相補正回路ＰＣ１により、位相差はゼロに収束するため、発振を抑制できる。

図２は、本発明の実施形態２に係る通信モジュール２００の主要回路構成を示す説明図である。図１に示す符号と同一の符号は、同一の回路素子を示しているため、実施形態１，２の相違点を中心に説明する。実施形態２の電力増幅モジュール３２は、複数の整合回路ＭＮ５，ＭＮ６，ＭＮ７，ＭＮ８を備えている点において、実施形態１の電力増幅モジュール３１とは異なる。なお、電力増幅モジュール３２は、複数の電力増幅器を備えてもよい。

通信モジュール２００は、ベースバンドＩＣ１０、ＲＦＩＣ２０、電力増幅モジュール３２、高調波フィルタ４１、デュプレクサ４２，４３、アンテナスイッチ５０、アンテナ６０、及び制御回路７０を備えている。電力増幅モジュール３２は、電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３と、位相補正回路ＰＣ１，ＰＣ２と、整合回路ＭＮ５，ＭＮ６，ＭＮ７，ＭＮ８と、スイッチＳＷ２０（第１のスイッチと）、スイッチＳＷ３０（第１のスイッチ）と、スイッチＳＷ１（第２のスイッチ）と、スイッチＳＷ２（第４のスイッチ）と、スイッチＳＷ５（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ６（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ７（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ８（第３のスイッチ）とを備えている。

２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の入力同士は、スイッチＳＷ２の開閉動作により、位相補正回路ＰＣ２を通じて、選択的に並列接続可能である。位相補正回路ＰＣ２は、例えば、抵抗素子とキャパシタ素子とが並列接続されてなる回路構成を有する。スイッチＳＷ２は、選択された２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の入力同士の間に位相差補正回路ＰＣ２を選択的に接続する。

整合回路ＭＮ５は、スイッチＳＷ５の開閉動作により、電力増幅器ＡＭＰ２の入力に選択的に接続して、電力増幅器ＡＭＰ２の入力インピーダンス整合を行う。整合回路ＭＮ６は、スイッチＳＷ５の開閉動作により、電力増幅器ＡＭＰ２の出力に選択的に接続して、電力増幅器ＡＭＰ２の出力インピーダンス整合を行う。整合回路ＭＮ７は、スイッチＳＷ７の開閉動作により、電力増幅器ＡＭＰ３の入力に選択的に接続して、電力増幅器ＡＭＰ３の入力インピーダンス整合を行う。整合回路ＭＮ８は、スイッチＳＷ８の開閉動作により、電力増幅器ＡＭＰ３の出力に選択的に接続して、電力増幅器ＡＭＰ３の出力インピーダンス整合を行う。整合回路ＭＮ５，ＭＮ６，ＭＮ７，ＭＮ８は、例えば、キャパシタ素子、インダクタ素子、又はこれらの組み合わせから構成されている。

ここで、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥである場合、即ち、高出力が要求される通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３を選択して、これらを共に予め定められた高調波フィルタ４１に接続することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２０，ＳＷ３０に出力する。また、制御回路７０は、位相補正回路ＰＣ１を、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間に接続させることを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。また、制御回路７０は、位相補正回路ＰＣ２を、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の入力同士の間に接続させることを指示する制御信号をスイッチＳＷ２に出力する。更に、制御回路７０は、例えば、閉じることを指示する制御信号をスイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８に出力する。これにより、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥの通信方式では、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、並列接続された２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３により増幅され、高調波フィルタ４１に導かれる。次いで、送信信号は、高調波フィルタ４１からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、温度変化や負荷変動などの要因により、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力信号間に位相差が生じたとしても、位相補正回路ＰＣ１，ＰＣ２により、位相差はゼロに収束するため、発振を抑制できる。また、複数の整合回路ＭＮ５，ＭＮ６，ＭＮ７，ＭＮ８により、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３のそれぞれの入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合がなされるため、不整合損失を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのベリーローバンドである場合、即ち、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥよりも低出力で足りる通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ２を選択してこれを予め定められたデュプレクサ４２に接続することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２０，ＳＷ３０に出力する。また、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ１を通じての接続を遮断することを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。同様に、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の入力同士の間の位相補正回路ＰＣ２を通じての接続を遮断することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２に出力する。更に、制御回路７０は、例えば、閉じることを指示する制御信号をスイッチＳＷ５，ＳＷ６に出力しつつ、開くことを指示する制御信号をスイッチＳＷ７，ＳＷ８に出力する。これにより、ＬＴＥのベリーローバンドの通信方式では、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ２により増幅され、デュプレクサ４２に導かれる。次いで、送信信号は、デュプレクサ４２からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、複数の整合回路ＭＮ５，ＭＮ６により、電力増幅器ＡＭＰ２の入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合がなされるため、不整合損失を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのローバンドである場合、即ち、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥよりも低出力で足りる通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ３を選択してこれを予め定められたデュプレクサ４３に接続することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２０，ＳＷ３０に出力する。また、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ１を通じての接続を遮断することを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。同様に、制御回路７０は、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の入力同士の間の位相補正回路ＰＣ２を通じての接続を遮断することを指示する制御信号をスイッチＳＷ２に出力する。更に、制御回路７０は、例えば、閉じることを指示する制御信号をスイッチＳＷ７，ＳＷ８に出力しつつ、開くことを指示する制御信号をスイッチＳＷ５，ＳＷ６に出力する。これにより、ＬＴＥのローバンドの通信方式では、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ３により増幅され、デュプレクサ４３に導かれる。次いで、送信信号は、デュプレクサ４３からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、複数の整合回路ＭＮ７，ＭＮ８により、電力増幅器ＡＭＰ３の入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合がなされるため、不整合損失を抑制できる。

以上説明したように、実施形態２の電力増幅モジュール３２は、選択された１つ又は２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３の入力に整合回路ＭＮ５，ＭＮ７をそれぞれ選択的に接続するスイッチＳＷ５，ＳＷ７を備えている。同様に、電力増幅モジュール３２は、選択された１つ又は２つの電力増幅器ＡＭＰ２、ＡＭＰ３の出力に整合回路ＭＮ６，ＭＮ８をそれぞれ選択的に接続するスイッチＳＷ６，ＳＷ８を備えている。このように、選択される電力増幅器に応じて、スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８の開閉の組み合わせを選択する（又は変更する）ことがきできる。これにより、選択された１つ又は２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の入力及び出力について、選択的に入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合が行わるため、不整合損失を抑制できる。

図３は、本発明の実施形態３に係る通信モジュール３００の主要回路構成を示す説明図である。図１に示す符号と同一の符号は、同一の回路素子を示しているため、実施形態１，３の相違点を中心に説明する。実施形態３の電力増幅モジュール３３は、選択的に並列接続可能な３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４を備えている点において、実施形態１の電力増幅モジュール３１とは異なる。

通信モジュール３００は、ベースバンドＩＣ１０、ＲＦＩＣ２０、電力増幅モジュール３３、高調波フィルタ４１、デュプレクサ４２，４３、アンテナスイッチ５０、アンテナ６０、及び制御回路７０を備えている。電力増幅モジュール３３は、電力増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４と、位相補正回路ＰＣ１，ＰＣ３と、整合回路ＭＮ１と、スイッチＳＷ４０（第１のスイッチ）と、スイッチＳＷ１（第２のスイッチ）と、スイッチＳＷ３（第２のスイッチ）とを備えている。

制御回路７０は、複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式及び送信電力に応じて、スイッチＳＷ４０に制御信号を出力する。この制御信号は、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から、単独動作する１つの電力増幅器を選択してこれを予め定められた接続先に接続することを指示する。或いは、この制御信号は、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から、並列動作する２つ以上の電力増幅器を選択して、これらを共に予め定められた接続先に接続することを指示する。スイッチＳＷ４０は、制御回路７０からの制御信号に応答して、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から単独動作する１つの電力増幅器を選択してこれを予め定められた接続先に接続する。或いは、スイッチＳＷ４０は、制御回路７０からの制御信号に応答して、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から、並列動作する２つ以上の電力増幅器を選択して、これらを共に予め定められた接続先に接続する。ここで、予め定められた接続先とは、高調波フィルタ４１、及びデュプレクサ４２，４３の中から通信方式毎及び送信出力毎に定められた何れか一つである。

制御回路７０は、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４を並列動作させるときは、閉じることを指示する制御信号をスイッチＳＷ１，ＳＷ３に出力する。スイッチＳＷ１は、制御回路７０からの制御信号に応答して閉じることにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間に位相補正回路ＰＣ１を接続する。スイッチＳＷ１は、選択された２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間に位相差補正回路ＰＣ１を選択的に接続する。同様に、スイッチＳＷ３は、制御回路７０からの制御信号に応答して閉じることにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力同士の間に位相補正回路ＰＣ３を接続する。スイッチＳＷ３は、選択された２つの電力増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力同士の間に位相差補正回路ＰＣ３を選択的に接続する。

制御回路７０は、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３を並列動作させるときは、閉じることを指示する制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。このとき、制御回路７０は、開くことを指示する制御信号をスイッチＳＷ３に出力する。スイッチＳＷ１は、制御回路７０からの制御信号に応答して閉じることにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間に位相補正回路ＰＣ１を接続する。同様に、スイッチＳＷ３は、制御回路７０からの制御信号に応答して、開くことにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ３を通じての接続を遮断する。

制御回路７０は、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から何れか一つの電力増幅器を単独動作させるときは、開くことを指示する制御信号をスイッチＳＷ１，ＳＷ３に出力する。スイッチＳＷ１は、制御回路７０からの制御信号に応答して、開くことにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ１を通じての接続を遮断する。同様に、スイッチＳＷ３は、制御回路７０からの制御信号に応答して、開くことにより、２つの電力増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力同士の間の位相補正回路ＰＣ３を通じての接続を遮断する。

ここで、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥである場合であって、且つ、送信出力が所定の閾値以上である場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の全てが選択され、これらが高調波フィルタ４１に接続される。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ１に加えて、並列接続された３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４により増幅され、高調波フィルタ４１に導かれる。送信信号は、高調波フィルタ４１からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、温度変化や負荷変動などの要因により、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力信号間に位相差が生じたとしても、位相補正回路ＰＣ１，ＰＣ３により、位相差はゼロに収束するため、発振を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥである場合であって、且つ、送信出力が所定の閾値未満である場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３が選択され、これらが高調波フィルタ４１に接続される。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ１に加えて、並列接続された２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３により増幅され、高調波フィルタ４１に導かれる。送信信号は、高調波フィルタ４１からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、温度変化や負荷変動などの要因により、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力信号間に位相差が生じたとしても、位相補正回路ＰＣ１により、位相差はゼロに収束するため、発振を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのベリーローバンドである場合、即ち、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥよりも低出力で足りる通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ３が選択され、これがデュプレクサ４２に接続される。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ１に加えて、電力増幅器ＡＭＰ３により増幅され、デュプレクサ４２に導かれる。送信信号は、デュプレクサ４２からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのローバンドである場合、即ち、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥよりも低出力で足りる通信方式を示す場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ４が選択され、これがデュプレクサ４３に接続される。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ１に加えて、電力増幅器ＡＭＰ４により増幅され、デュプレクサ４３に導かれる。送信信号は、デュプレクサ４３からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。

なお、上述の説明では、電力増幅モジュール３３が３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４を備える場合を例示したが、並列接続可能な電力増幅器の数は、Ｎ個でもよい。例えば、電力増幅モジュール３３が、選択的に並列接続可能なＮ個の電力増幅器を備える場合、ｉ番目の電力増幅器の出力と、（ｉ＋１）番目の電力増幅器の出力との間に選択的に接続可能なｉ番目の位相補正回路を設ければよい。ここで、Ｎは３以上の整数であり、ｉは１以上Ｎ−１以下の整数とする。また、電力増幅モジュール３３が、選択的に並列接続可能なＮ個の電力増幅器を備える場合、電力増幅モジュール３３は、選択された２つ以上の電力増幅器の出力同士の間に１つ以上の位相差補正回路を選択的に接続する１つ以上のスイッチ（第２のスイッチ）を備えてもよい。また、複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式及び送信電力に応じて、Ｎ個の電力増幅器の中から、単独動作する１つの電力増幅器、又は並列動作する２つ以上の電力増幅器を選択してもよい。例えば、通信方式が同じでも、送信電力が異なれば、選択される電力増幅器の数を変えてもよい。

実施形態３によれば、複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式に応じて、３つ以上の電力増幅器の中から単独動作する１つの電力増幅器が選択される。或いは、並列動作する２つ以上電力増幅器が選択される。これにより、送信電力が異なる様々な通信方式に対応することができる。特に、通信方式及び送信電力に応じて電力増幅器が選択されるため、通信方式が同じでも、送信電力が異なる場合に、最適な電力増幅器の組み合わせを選択することができる。

図４は、本発明の実施形態４に係る通信モジュール４００の主要回路構成を示す説明図である。図２に示す符号と同一の符号は、同一の回路素子を示しているため、実施形態２，４の相違点を中心に説明する。実施形態４の電力増幅モジュール３４は、複数の整合回路ＭＮ９，ＭＮ１０、及び電力増幅器ＡＭＰ４を備えている点において、実施形態２の電力増幅モジュール３２とは異なる。

通信モジュール４００は、ベースバンドＩＣ１０、ＲＦＩＣ２０、電力増幅モジュール３４、高調波フィルタ４１、デュプレクサ４２，４３、アンテナスイッチ５０、アンテナ６０、及び制御回路７０を備えている。電力増幅モジュール３４は、電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４と、位相補正回路ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４と、整合回路ＭＮ５，ＭＮ６，ＭＮ７，ＭＮ８，ＭＮ９，ＭＮ１０と、スイッチＳＷ４０（第１のスイッチ）と、スイッチＳＷ５０（第１のスイッチ）と、スイッチＳＷ１（第２のスイッチ）と、スイッチＳＷ２（第４のスイッチ）と、スイッチＳＷ３（第２のスイッチ）と、スイッチＳＷ４（第４のスイッチ）と、スイッチＳＷ５（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ６（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ７（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ８（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ９（第３のスイッチ）と、スイッチＳＷ１０（第３のスイッチ）とを備えている。

２つの電力増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力同士は、スイッチＳＷ３の開閉動作により、位相補正回路ＰＣ３を通じて、選択的に並列接続可能である。２つの電力増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の入力同士は、スイッチＳＷ４の開閉動作により、位相補正回路ＰＣ４を通じて、選択的に並列接続可能である。スイッチＳＷ４は、選択された２つの電力増幅器ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の入力同士の間に位相差補正回路ＰＣ４を選択的に接続する。位相補正回路ＰＣ３，ＰＣ４は、例えば、抵抗素子とキャパシタ素子とが並列接続されてなる回路構成を有する。

整合回路ＭＮ９は、スイッチＳＷ９の開閉動作により、電力増幅器ＡＭＰ４の入力に選択的に接続して、電力増幅器ＡＭＰ４の入力インピーダンス整合を行う。整合回路ＭＮ１０は、スイッチＳＷ１０の開閉動作により、電力増幅器ＡＭＰ４の出力に選択的に接続して、電力増幅器ＡＭＰ４の出力インピーダンス整合を行う。整合回路ＭＮ９，ＭＮ１０は、例えば、キャパシタ素子、インダクタ素子、又はこれらの組み合わせから構成されている。

ここで、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥである場合であって、且つ、送信出力が所定の閾値以上である場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０，ＳＷ５０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の全てが選択され、これらが高調波フィルタ４１に接続される。また、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ９，ＳＷ１０は閉じる。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、並列接続された３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４により増幅され、高調波フィルタ４１に導かれる。送信信号は、高調波フィルタ４１からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、温度変化や負荷変動などの要因により、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力信号間に位相差が生じたとしても、位相補正回路ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４により、位相差はゼロに収束するため、発振を抑制できる。また、複数の整合回路ＭＮ５，ＭＮ６，ＭＮ７，ＭＮ８，ＭＮ９，ＭＮ１０により、電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合がなされるため、不整合損失を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＧＳＭ（登録商標）又はＥＤＧＥである場合であって、且つ、送信出力が所定の閾値未満である場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０，ＳＷ５０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３が選択され、これらが高調波フィルタ４１に接続される。また、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８は閉じ、スイッチＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ９，ＳＷ１０は開く。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、並列接続された２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３により増幅され、高調波フィルタ４１に導かれる。送信信号は、高調波フィルタ４１からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、温度変化や負荷変動などの要因により、２つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の出力信号間に位相差が生じたとしても、位相補正回路ＰＣ１，ＰＣ２により、位相差はゼロに収束するため、発振を抑制できる。また、複数の整合回路ＭＮ５，ＭＮ６，ＭＮ７，ＭＮ８により、電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３の入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合がなされるため、不整合損失を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのベリーローバンドである場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０，ＳＷ５０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ３が選択され、これがデュプレクサ４２に接続される。また、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ７、ＳＷ８は閉じる一方、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ９，ＳＷ１０は開く。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ３により増幅され、デュプレクサ４２に導かれる。送信信号は、デュプレクサ４２からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、複数の整合回路ＭＮ７，ＭＮ８により、電力増幅器ＡＭＰ３の入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合がなされるため、不整合損失を抑制できる。

次に、送信信号の通信方式を示すモード情報が、例えば、ＬＴＥのローバンドである場合の具体的な動作について説明する。この場合、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ４０，ＳＷ５０によって、３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の中から１つの電力増幅器ＡＭＰ４が選択され、これがデュプレクサ４３に接続される。また、制御回路７０からの指示により、スイッチＳＷ９、ＳＷ１０は閉じる一方、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８は開く。これにより、ＲＦＩＣ２０からの送信信号は、電力増幅器ＡＭＰ４により増幅され、デュプレクサ４３に導かれる。送信信号は、デュプレクサ４３からアンテナスイッチ５０を経由してアンテナ６０から送信される。このとき、複数の整合回路ＭＮ９，ＭＮ１０により、電力増幅器ＡＭＰ４の入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合がなされるため、不整合損失を抑制できる。

なお、上述の説明では、電力増幅モジュール３４が３つの電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４を備える場合を例示したが、並列接続可能な電力増幅器の数は、Ｎ個でもよい。この場合、Ｎ個の電力増幅器の入力及び出力のそれぞれに選択的に接続して入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合を行う複数の整合回路を設ければよい。但し、Ｎは３以上の整数とする。

以上説明したように、実施形態４の電力増幅モジュール３４は、選択された１つ又は２つ以上の電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の入力に整合回路ＭＮ５，ＭＮ７，ＭＮ９をそれぞれ選択的に接続するスイッチＳＷ５，ＳＷ７，ＳＷ９を備えている。同様に、電力増幅モジュール３４は、選択された１つ又は２つ以上の電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の出力に整合回路ＭＮ６，ＭＮ８，ＭＮ１０をそれぞれ選択的に接続するスイッチＳＷ６，ＳＷ８，ＳＷ１０を備えている。このように、選択される電力増幅器に応じて、スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ９，ＳＷ１０の開閉の組み合わせを選択する（又は変更する）ことがきできる。これにより、選択された１つ又は２つ以上の電力増幅器ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４の入力及び出力について、選択的に入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合が行わるため、不整合損失を抑制できる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。例えば、「回路素子Ａが回路素子Ｂに接続する」とは、回路素子Ａが回路素子Ｂに直接接続している場合のみならず、回路素子Ａと回路素子Ｂとの間に回路素子Ｃ（例えば、スイッチ素子）を経由して信号経路が選択的に確立され得る場合も含まれるものとする。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図示の比率に限定されるものではない。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。例えば、所望の特性に応じて、スイッチの開閉の組み合わせを自由に選択又は変更してもよい。

１０…ベースバンドＩＣ
２０…ＲＦＩＣ
３１，３２，３３，３４…電力増幅モジュール
４１…高調波フィルタ
４２，４３…デュプレクサ
５０…アンテナスイッチ
６０…アンテナ
７０…制御回路
ＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ３，ＡＭＰ４…電力増幅器
ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４…位相補正回路
ＳＷ１〜ＳＷ１０，ＳＷ２０，ＳＷ３０，ＳＷ４０，ＳＷ５０…スイッチ
ＭＮ１，ＭＮ５〜ＭＮ１０…整合回路
１００，２００，３００，４００…通信モジュール

Claims (7)

1. 複数の通信方式に対応する電力増幅モジュールであって、
   選択的に並列接続可能な２つの電力増幅器と、
   前記複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式に応じて、前記２つの電力増幅器の中から、単独動作する１つの電力増幅器を選択するか、又は前記２つの電力増幅器を共に選択して並列接続する第１のスイッチと、
   前記２つの電力増幅器が共に選択された場合に、前記選択された２つの電力増幅器のそれぞれの出力信号間に位相差が生じないように、前記選択された２つの電力増幅器の出力同士の間に選択的に接続して前記位相差を補正する位相補正回路と、
   を備える電力増幅モジュール。
2. 請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記選択された１つ又は２つの電力増幅器の入力及び出力のそれぞれに選択的に接続して入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合を行う複数の整合回路を更に備える、電力増幅モジュール。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記選択された２つの電力増幅器の出力同士の間に前記位相差補正回路を選択的に接続する第２のスイッチを更に備える、電力増幅モジュール。
4. 複数の通信方式に対応する電力増幅モジュールであって、
   選択的に並列接続可能な３つ以上の電力増幅器と、
   前記複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式に応じて、前記３つ以上の電力増幅器の中から、単独動作する１つの電力増幅器を選択するか、又は並列動作する２つ以上の電力増幅器を選択して並列接続する第１のスイッチと、
   前記３つ以上の電力増幅器の中から並列動作する２つ以上の電力増幅器が選択された場合に、前記選択された２つ以上の電力増幅器のそれぞれの出力信号間に位相差が生じないように、前記選択された２つ以上の電力増幅器の出力同士の間に選択的に接続して前記位相差を補正する１つ以上の位相補正回路と、
   を備える電力増幅モジュール。
5. 請求項４に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記スイッチは、前記複数の通信方式の中から選択された１つの通信方式及び送信電力に応じて、前記３つ以上の電力増幅器の中から、単独動作する１つの電力増幅器を選択するか、又は並列動作する２つ以上の電力増幅器を選択して並列接続する、電力増幅モジュール。
6. 請求項４又は請求項５に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記選択された１つ又は２つ以上の電力増幅器の入力及び出力のそれぞれに選択的に接続して入力インピーダンス整合及び出力インピーダンス整合を行う複数の整合回路を更に備える、電力増幅モジュール。
7. 請求項４乃至請求項６のうち何れか１項に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記選択された２つ以上の電力増幅器の出力同士の間に前記１つ以上の位相差補正回路を選択的に接続する１つ以上の第２のスイッチを更に備える、電力増幅モジュール。

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