JP4746648B2 - 高周波増幅回路およびこれを用いた移動体通信端末 - Google Patents
高周波増幅回路およびこれを用いた移動体通信端末 Download PDFInfo
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Description
Vg−Vs=Vth …(1)
ここで、抵抗921、922、925の電圧降下を無視すると、FET923の各端子の電位は、電源924の電圧値Vrefおよび制御電圧VC(off)を用いて、次式(2)〜(4)のように表される。
Vg=VC(off) …(2)
Vs=Vref …(3)
Vd=Vref …(4)
VC(off)=Vref+Vth …(5)
VC(on) =Vref+Vth+Vw …(6)
式(2)〜(5)によれば、FET923がちょうど遮断状態となるときのFET923の各端子の電位は、FET923の閾値電圧Vthと電源924の電圧値Vrefとによって決定されることが分かる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図2は、図1に示す高周波増幅回路10を含む携帯電話端末の無線部の構成を示すブロック図である。図1に示す高周波増幅回路10は、図2に示す携帯電話端末の無線部において、高周波増幅回路202および/または高周波増幅回路206として使用される。言い換えると、本実施形態に係る携帯電話端末は、図2に示す携帯電話端末であって、高周波増幅回路202および高周波増幅回路206の少なくとも一方が、図1に示す高周波増幅回路10で構成されたものである。
(a)VC<VC(off)のとき :約−20dBに固定
(b)VC>VC(on)のとき :約0dBに固定
(c)VC(off)≦VC≦VC(on)のとき:VCに応じて連続的に変化
Vg=VC …(11)
Vd=Vref1 …(12)
Vs=Vref1 …(13)
FET41がちょうど遮断状態となるとき(すなわち、ゲート端子の電位がその時点よりも上がると遮断状態でなくなるとき)、FET41のゲート端子およびソース端子の電位には、次式(14)が成立する。
Vg−Vs=Vth1 …(14)
また、このとき、次式(15)が成立する。
Vg=VC(off) …(15)
VC(off)=Vref1+Vth1 …(16)
VC(on) =Vref1+Vth1+Vw …(17)
式(11)〜(13)および(16)によれば、FET41がちょうど遮断状態となるときのFET41の各端子の電位は、FET41の閾値電圧Vth1と基準電圧端子124に印加される電圧値Vref1とによって決定されることが分かる。
Vref1=V1−Vth …(21)
基準電圧回路13では、抵抗61〜64の抵抗値を選択することにより、電位V1を予め定めた所望の値に設定することができる。
Vth1=Vth …(22)
VC(off)=V1 …(23)
VC(on) =V1+Vw …(24)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図8に示す高周波増幅回路18は、第1の実施形態に係る高周波増幅回路と同様に、図2に示す携帯電話端末において、高周波増幅回路202および/または高周波増幅回路206として使用される。言い換えると、本実施形態に係る携帯電話端末は、図2に示す携帯電話端末であって、高周波増幅回路202および高周波増幅回路206の少なくとも一方が高周波増幅回路18で構成されたものである。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
(a1)VC1<VC1(off)のとき :約−20dBに固定
(b1)VC1>VC1(on)のとき :約0dBに固定
(c1)VC1(off)≦VC1≦VC1(on)のとき
:VC1に応じて連続的に変化
(a2)VC2<VC2(off)のとき :約−20dBに固定
(b2)VC2>VC2(on)のとき :約0dBに固定
(c2)VC2(off)≦VC2≦VC2(on)のとき
:VC2に応じて連続的に変化
Vg1=VC1 …(31)
Vd1=Vref1 …(32)
Vs1=Vref1 …(33)
FET71がちょうど遮断状態となるとき、FET71のゲート端子およびソース端子の電位には、次式(34)が成立する。
Vg1−Vs1=Vth1 …(34)
また、このとき、次式(35)が成立する。
Vg1=VC1(off) …(35)
VC1(off)=Vref1+Vth1 …(36)
VC1(on) =Vref1+Vth1+Vw …(37)
式(31)〜(33)および(36)によれば、FET71がちょうど遮断状態となるときのFET71の各端子の電位は、FET71の閾値電圧Vth1と基準電圧端子194に印加される電圧値Vref1とによって決定されることが分かる。
Vg2=VC2 …(41)
Vd2=Vref1 …(42)
Vs2=Vref1 …(43)
Vg2−Vs2=Vth1 …(44)
Vg=VC2(off) …(45)
VC2(off)=Vref1+Vth1 …(46)
VC2(on) =Vref1+Vth1+Vw …(47)
式(41)〜(43)および(46)によれば、FET72がちょうど遮断状態となるときのFET72の各端子の電位は、FET72の閾値電圧Vth1と基準電圧端子194に印加される電圧値Vref1とによって決定されることが分かる。
VC1off=α×VC1(off) …(51)
VC1on =α×VC1(on) …(52)
VC2off=β×VC2(off) …(53)
VC2on =β×VC2(on) …(54)
VC1off<VC2off …(55)
VC1on <VC2on …(56)
VC1off<VC1on …(57)
VC2off<VC2on …(58)
式(55)〜(58)より、VC1off、VC1on、VC2offおよびVC2onの中では、VC1offが最小、VC2onが最大であることが分かる。
(a3)VC<VC(off)のとき :約−40dBに固定
(b3)VC>VC(on)のとき :約0dBに固定
(c3)VC(off)≦VC≦VC(on)のとき:VCに応じて連続的に変化
VC(off)=VC1off
=α×VC1(off)
=α×(Vref1+Vth1) …(59)
VC(on) =VC2on
=β×VC2(on)
=β×(Vref1+Vth1+Vw) …(60)
Vref1=V1−Vth …(61)
Vth1 =Vth …(62)
VC(off)=α×V1 …(63)
VC(on) =β×(V1+Vw) …(64)
図13は、本発明の第3の実施形態に係る高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図13に示す高周波増幅回路600は、第1の実施形態に係る高周波増幅回路と同様に、図2に示す携帯電話端末において、高周波増幅回路202および/または高周波増幅回路206として使用される。言い換えると、本実施形態に係る携帯電話端末は、図2に示す携帯電話端末であって、高周波増幅回路202および高周波増幅回路206の少なくとも一方が高周波増幅回路600で構成されたものである。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
V2=V3+2・Vth2 …(71)
Vref1=γ・V3−(γ−1)・V4 …(72)
Vref1=γ・(V2−2・Vth2)−(γ−1)・V4 …(73)
VC(off)=Vth1−2・γ・Vth2+γ・V2
−(γ−1)・V4 …(74)
VC(on) =Vth1−2・γ・Vth2+γ・V2
−(γ−1)・V4+Vw …(75)
図17は、本発明の第4の実施形態に係る高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図17に示す高周波増幅回路602は、図2に示す携帯電話端末において、高周波増幅回路202および高周波増幅回路206として使用される。言い換えると、本実施形態に係る携帯電話端末は、図2に示す携帯電話端末であって、高周波増幅回路202と高周波増幅回路206とを、図17に示す高周波増幅回路602で構成したものである。
VC(off)=Vref3+Vth3 …(76)
VC(on) =Vref3+Vth3+Vw …(77)
VC(off)=Vref4+Vth4 …(78)
VC(on) =Vref4+Vth4+Vw …(79)
V5=V6+2・Vth5 …(80)
Vref3=ε・V6−(ε−1)・V7 …(81)
Vref3=ε・(V5−2・Vth5)−(ε−1)・V7 …(82)
Vref4=ξ・V6−(ξ−1)・V7 …(83)
Vref4=ξ・(V5−2・Vth5)−(ξ−1)・V7 …(84)
VC(off)=Vth3−2・ε・Vth5+ε・V5
−(ε−1)・V7 …(85)
VC(on) =Vth3−2・ε・Vth5+ε・V5
−(ε−1)・V7+Vw …(86)
VC(off)=Vth4−2・ξ・Vth5+ξ・V5
−(ξ−1)・V7 …(87)
VC(on) =Vth4−2・ξ・Vth5+ξ・V5
−(ξ−1)・V7+Vw …(88)
図24は、本発明の第5の実施形態に係る高周波増幅回路の構成を示すブロック図である。図24に示す高周波増幅回路605は、第1の実施形態に係る高周波増幅回路と同様に、図2に示す携帯電話端末において、高周波増幅回路202および/または高周波増幅回路206として使用される。言い換えると、本実施形態に係る携帯電話端末は、図2に示す携帯電話端末であって、高周波増幅回路202および高周波増幅回路206の少なくとも一方が高周波増幅回路605で構成されたものである。
Vg3=Vref5 …(89)
Vd3=VC3 …(90)
Vs3=VC3 …(91)
Vg3−Vs3=Vth6 …(92)
Vs3=VC3(on) …(93)
VC3(on) =Vref5―Vth6 …(94)
VC3(off) =Vref5―Vth6―Vw …(95)
VC =VC3+Vth7 …(96)
Vth6=Vth7 …(97)
VC(on) =Vref5 …(98)
VC(off)=Vref5−Vw …(99)
11、15、17、611、615、617…整合回路
12、19、606、612…利得制御回路
13、601、603、604…基準電圧回路
14、16、614、616…増幅器
40、70、759…可変抵抗回路
50、55…減衰回路
80…分圧回路
41、67、71、72、710、713、731、734、760、775…FET
42、45、46、52、57、61〜66、73、74、77〜79、81〜83、704〜709、711、712、714、715、725〜730、732、733、735〜739、761〜763、769〜774、776…抵抗
43、44、51、53、56、58、75、76…キャパシタ
21、121、191、621、651、751…信号入力端子
22、122、192、622、652、752…信号出力端子
23、123、193、623、758…利得制御端子
31、124、131、194、624、701、721、757、764…基準電圧端子
132、702、722、723、765…基準電圧出力端子
32、33、653、654…電源端子
34〜39、125、126、133、195〜197、625、626、655〜658、703、724、755、756、768…接地端子
200…送信部
201…変調器
202、206、401、403…高周波増幅回路
203、207、402、404、406…バンドパスフィルタ
204、208…高出力高周波増幅回路
205、209…アイソレータ
300…シンセサイザ部
301…温度制御水晶発振器
302…フェーズロックドループ回路
303…電圧制御発振器
400…受信部
405…復調器
500…共用器部
501、502…アンテナ
503、504…デュプレクサ
607…制御電圧回路
766…制御電圧出力端子
767…制御電圧入力端子
Claims (9)
- 利得が可変である高周波増幅回路であって、
利得制御端子に印加された制御電圧に応じて、信号入力端子から入力される高周波信号を減衰させて出力する利得制御回路と、
前記利得制御回路から出力される高周波信号を増幅し、信号出力端子から出力する増幅器と、
基準電圧端子に印加された基準電圧から内部基準電圧を生成して前記利得制御回路に供給する基準電圧回路とを備え、
前記利得制御回路は、ゲート端子に印加される前記制御電圧に応じてドレイン端子−ソース端子間の抵抗値を変化させることで、当該ドレイン端子−ソース端子間を通過する高周波信号の減衰量を制御する第1の電界効果トランジスタを含み、
前記基準電圧回路は、
前記基準電圧を分圧する基準電圧分圧回路と、
前記第1の電界効果トランジスタと同一の閾値電圧特性を有し、前記基準電圧分圧回路で分圧された電圧をゲート端子に入力し、閾値電圧分だけ変化した電圧をソース端子から出力する第2の電界効果トランジスタとを含み、
前記第2の電界効果トランジスタのソース端子から出力される電圧を内部基準電圧として、前記第1の電界効果トランジスタのソース端子および/またはドレイン端子に供給する、高周波増幅回路。 - 前記信号入力端子と接地端子との間に介挿された減衰回路をさらに備える、請求項1に記載の高周波増幅回路。
- 前記信号出力端子と接地端子との間に介挿された減衰回路をさらに備える、請求項1に記載の高周波増幅回路。
- 前記信号入力端子と接地端子との間、および、前記信号出力端子と接地端子との間に介挿された減衰回路をさらに備える、請求項1に記載の高周波増幅回路。
- 前記減衰回路は、直列に接続された抵抗およびキャパシタを含むことを特徴とする、請求項2〜4のいずれかに記載の高周波増幅回路。
- 前記利得制御回路は、前記第1の電界効果トランジスタのソース端子とドレイン端子とに接続された抵抗をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の高周波増幅回路。
- 利得が可変である高周波増幅回路であって、
各利得制御端子に印加されたそれぞれの制御電圧に応じて、信号入力端子から入力される高周波信号を減衰させて出力する複数の利得制御回路と、
前記複数の利得制御回路から出力される高周波信号をそれぞれ増幅し、信号出力端子から出力する複数の増幅器と、
基準電圧端子に印加された基準電圧から内部基準電圧を生成して前記利得制御回路に供給する基準電圧回路とを備え、
前記複数の利得制御回路は、それぞれ、ゲート端子に印加される前記制御電圧に応じてドレイン端子−ソース端子間の抵抗値を変化させることで、当該ドレイン端子−ソース端子間を通過する高周波信号の減衰量を制御する第1の電界効果トランジスタを含み、
前記基準電圧回路は、
前記基準電圧を分圧する基準電圧分圧回路と、
前記第1の電界効果トランジスタと同一の閾値電圧特性を有し、前記基準電圧分圧回路で分圧された電圧をゲート端子に入力し、閾値電圧分だけ変化した電圧をソース端子から出力する第2の電界効果トランジスタと、
前記第2の電界効果トランジスタのソース端子から出力される電圧を、複数の異なる電圧に分圧する分圧回路とを含み、
前記複数の分圧回路は、前記ソース端子と接地端子間に接続された複数の抵抗により第1の分圧回路と第2の分圧回路が構成され、前記第1の分圧回路と前記第2の分圧回路は、互いに並列に接続され、
前記第1の分圧回路と前記第2の分圧回路の出力電圧を前記内部基準電圧として、前記複数の第1の電界効果トランジスタのソース端子および/またはドレイン端子にそれぞれ供給する、高周波増幅回路。 - 利得が可変である高周波増幅回路であって、
各利得制御端子に印加されたそれぞれの制御電圧に応じて、信号入力端子から入力される高周波信号を減衰させて出力する複数の利得制御回路と、
前記複数の利得制御回路から出力される高周波信号をそれぞれ増幅し、信号出力端子から出力する複数の増幅器と、
基準電圧端子に印加された基準電圧から内部基準電圧を生成して前記利得制御回路に供給する基準電圧回路とを備え、
前記複数の利得制御回路は、それぞれ、
前記利得制御端子と接地端子との間に介挿され、前記制御電圧を複数の異なる制御電圧に分圧する第1の分圧回路と、
前記第1の分圧回路から出力される前記複数の異なる制御電圧をそれぞれゲート端子に印加し、当該印加された制御電圧に応じてドレイン端子−ソース端子間の抵抗値を変化させることで、当該ドレイン端子−ソース端子間を通過する高周波信号の減衰量を制御する、直列に接続された複数の第1の電界効果トランジスタを含み、
前記基準電圧回路は、
前記基準電圧を分圧する基準電圧分圧回路と、
前記第1の電界効果トランジスタと同一の閾値電圧特性を有し、前記基準電圧分圧回路で分圧された電圧をゲート端子に入力し、閾値電圧分だけ変化した電圧をソース端子から出力する第2の電界効果トランジスタと、
前記第2の電界効果トランジスタのソース端子から出力される電圧を、複数の異なる電圧に分圧する第2の分圧回路とを含み、
前記第2の分圧回路は、前記ソース端子と接地端子間に接続された複数の抵抗により分圧回路が構成され、前記第2の分圧回路は、第1の分圧電圧出力端子と第2の分圧電圧出力端子をもち、
前記第2の分圧回路の前記第1の分圧電圧出力端子の電圧と前記第2の分圧電圧端子の電圧を前記内部基準電圧として、前記複数の利得制御回路の前記第1の電界効果トランジスタのソース端子および/またはドレイン端子にそれぞれ供給する、高周波増幅回路。 - シンセサイザ部と送信部と受信部と共用器部とを含む高周波回路ブロックを備えた移動体通信端末であって、
前記送信部は、
入力された変調信号を、互いに異なる送信周波数を有する複数の送信信号に変換する変調器と、
前記変調器で得られた送信信号のそれぞれを増幅する複数の増幅部とを備え、
各前記増幅部は、
前記変調器で得られた一の送信信号を増幅する可変利得の高周波増幅回路と、
前記高周波増幅回路で増幅された送信信号から所定帯域の信号を抽出するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタで抽出された信号を増幅する固定利得の高出力高周波増幅回路と、
前記高出力高周波増幅回路と前記共用器部との間に設けられ、前記高出力高周波増幅回路から前記共用器部に向けて一方向に信号を通過させるアイソレータとを含み、
少なくとも1つの前記高周波増幅回路が、請求項1、7、8のいずれかに記載の高周波増幅回路であることを特徴とする、移動体通信端末。
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