JP4896996B2 - Rf増幅装置 - Google Patents
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Description
Pin_HB 第2RF送信入力信号
HPA1 第1RF電力増幅器
HPA2 第2RF電力増幅器
Q11、Q12、Q21、Q22 RF増幅素子
TLT11、TLT12、TLT21、TLT22 伝送線路変圧器
Cin、Cout、Cpass 容量
Pout_LB 第1RF送信出力信号
Pout_HB 第2RF送信出力信号
CPL_LB、CPL_HB カップラー
MODE モード信号
1st_Stg_LB 第1入力側増幅器
2nd_Stg_LB 第1出力側増幅器
1st_BC_LB 第1入力側バイアス回路
2nd_BC_LB 第1出力側バイアス回路
1st_Stg_HB 第2入力側増幅器
2nd_Stg_HB 第2出力側増幅器
1st_BC_HB 第2入力側バイアス回路
2nd_BC_HB 第2出力側バイアス回路
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
次に、実施の形態について更に詳述する。以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
図2は、本発明の1つの実施の形態によるRF電力増幅器を内蔵したRFモジュールを示す回路図である。同図に示すようにRF電力増幅装置は、1つのパッケージ中に組み込まれたRFパワーモジュールRF_PAMとして構成されている。
図4は、図2の右下に示した主線路Loutと副線路Linとを持つ伝送線路変圧器TLT12が半導体チップもしくは配線基板で1層配線により形成されることを示す図である。伝送線路変圧器TLT12の副線路Linは1層配線により形成され、伝送線路変圧器TLT12の主線路Loutも1層配線により形成される。1層配線により形成された副線路Linと1層配線により形成された主線路Loutとは、その間のギャップにより電気的に絶縁されている。1層配線により形成された副線路Linの一端Lin(B)には例えば2層目の配線により動作電圧Vddが供給可能であり、副線路Linの他端Lin(A)には増幅素子Q12の出力電極からの入力電力Pinが供給可能である。副線路Linの他端Lin(A)は伝送線路変圧器TLT12の主線路Loutの一端In(A)に接続され、伝送線路変圧器TLT12の副線路Linから主線路Loutへのインピーダンス変換によって主線路Loutの他端Out(B)から増幅素子Q12の出力電力Poutが生成されることができる。従って、負荷回路として空芯コイルも使用せず、大きな電流容量と高いQファクターのスパイラルコイルもしくはチョークインダクタンスを使用せず、増幅素子の出力電極からのRF増幅電圧信号を取り出すことが可能となった。
図10は、本発明の更に他の1つの実施の形態によるRFパワーモジュールRF_PAMの具体的な構成を示す図である。
図12は、本発明の更に他の1つの実施の形態によるRF送受信アナログ信号処理集積回路(RF IC)の構成を示す図である。
Claims (27)
- 無線通信の無線周波数入力信号を増幅する増幅素子と、該増幅素子の入力電極と出力電極の少なくともいずれか一方の電極に接続された伝送線路変圧器とを含み、
前記伝送線路変圧器は、入力と出力との間に配置された主線路と、前記入力と前記出力とのいずれか一方と交流接地点との間に配置され前記主線路と結合された副線路とを含み、
前記伝送線路変圧器の前記主線路の前記入力と前記出力とのいずれか一方は、前記増幅素子の前記一方の電極に接続され、
前記伝送線路変圧器の前記主線路と前記副線路との間にある特性インピーダンスが形成され、前記副線路から前記主線路へエネルギーが伝達され、
前記交流接地点に接地電圧レベルと異なる動作電圧が印加されることにより、前記交流接地点から前記副線路を介して前記増幅素子の前記一方の電極に前記動作電圧が供給されるRF増幅装置。 - 前記伝送線路変圧器の前記入力と接地電位との間あるいは前記伝送線路変圧器の前記出力と接地電位との間あるいは前記伝送線路変圧器の前記副線路の前記交流接地点と接地電位との間に容量が接続されることにより、前記伝送線路変圧器の線路長は使用RF周波数の波長の1/4の半分またはそれ以下に設定された請求項1に記載のRF増幅装置。
- 前記伝送線路変圧器の前記線路長が前記使用RF周波数の前記波長の1/4の半分またはそれ以下に設定されることにより、前記伝送線路変圧器の前記線路長が前記使用RF周波数の前記波長の1/4に設定された場合の帯域特性よりも狭帯域の周波数特性に設定された請求項2に記載のRF増幅装置。
- 前記伝送線路変圧器の前記主線路と前記副線路とは、半導体チップもしくは配線回路基板の上の配線層により形成される請求項2に記載のRF増幅装置。
- 前記伝送線路変圧器の前記主線路と前記副線路と前記容量の一方の電極と他方の電極とは、前記半導体チップもしくは前記配線回路基板の上の多層配線層により形成された請求項4に記載のRF増幅装置。
- 前記増幅素子は無線通信端末装置のアンテナから送信されるRF送信信号を生成するものであり、前記RF増幅装置は電力増幅器である請求項2に記載のRF増幅装置。
- 前記増幅素子は無線通信端末装置のアンテナによって受信されたRF受信信号を増幅するものであり、前記RF増幅装置はローノイズアンプである請求項2に記載のRF増幅装置。
- 第1周波数帯域を持つ第1RF送信入力信号を増幅する第1電力増幅器と、
前記第1周波数帯域よりも周波数の高い第2周波数帯域を持つ第2RF送信入力信号を増幅する第2電力増幅器とを具備しており、
前記第1電力増幅器は、少なくとも第1入力側増幅器と第1出力側増幅器とを含む第1多段増幅器で構成され、
前記第2電力増幅器は、少なくとも第2入力側増幅器と第2出力側増幅器とを含む第2多段増幅器で構成され、
前記第1電力増幅器の前記第1入力側増幅器は、第1入力側増幅素子と、該第1入力側増幅素子の出力電極に接続された第1入力側伝送線路変圧器とを含み、
前記第1電力増幅器の前記第1出力側増幅器は、第1出力側増幅素子と、該第1出力側増幅素子の出力電極に接続された第1出力側伝送線路変圧器とを含み、
前記第2電力増幅器の前記第2入力側増幅器は、第2入力側増幅素子と、該第2入力側増幅素子の出力電極に接続された第2入力側伝送線路変圧器とを含み、
前記第2電力増幅器の前記第2出力側増幅器は、第2出力側増幅素子と、該第2出力側増幅素子の出力電極に接続された第2出力側伝送線路変圧器とを含み、
前記第1入力側伝送線路変圧器、前記第1出力側伝送線路変圧器、前記第2入力側伝送線路変圧器、前記第2出力側伝送線路変圧器のそれぞれは、入力と出力との間に配置された主線路と、前記入力と前記出力とのいずれか一方と交流接地点との間に配置され前記主線路と結合された副線路とを含み、
前記第1入力側伝送線路変圧器、前記第1出力側伝送線路変圧器、前記第2入力側伝送線路変圧器、前記第2出力側伝送線路変圧器の各伝送線路変圧器の前記主線路と前記副線路との間にある特性インピーダンスが形成され、前記副線路から前記主線路へエネルギーが伝達され、
前記各伝送線路変圧器の前記主線路の前記入力は、対応する増幅素子の前記出力電極に接続され、前記交流接地点に接地電圧レベルと異なる動作電圧が印加されることにより、前記交流接地点から前記副線路を介して前記増幅素子の前記出力電極に前記動作電圧が供給されるRF増幅装置。 - 前記第1入力側伝送線路変圧器、前記第1出力側伝送線路変圧器、前記第2入力側伝送線路変圧器、前記第2出力側伝送線路変圧器のそれぞれは、多段接続された伝送線路変圧器である請求項8に記載のRF増幅装置。
- 前記第1入力側伝送線路変圧器、前記第1出力側伝送線路変圧器、前記第2入力側伝送線路変圧器、前記第2出力側伝送線路変圧器の前記各伝送線路変圧器の前記入力と接地電位との間あるいは前記各伝送線路変圧器の前記出力と接地電位との間あるいは前記各伝送線路変圧器の前記副線路の前記交流接地点と接地電位との間に容量が接続されることにより、前記各伝送線路変圧器の線路長は使用RF周波数の波長の1/4の半分またはそれ以下に設定された請求項8に記載のRF増幅装置。
- 前記各伝送線路変圧器の前記線路長が前記使用RF周波数の前記波長の1/4の半分またはそれ以下に設定されることにより、前記各伝送線路変圧器の前記線路長が前記使用RF周波数の前記波長の1/4に設定された場合の帯域特性よりも狭帯域の周波数特性に設定された請求項10に記載のRF増幅装置。
- 前記第1入力側伝送線路変圧器、前記第1出力側伝送線路変圧器、前記第2入力側伝送線路変圧器、前記第2出力側伝送線路変圧器のそれぞれの前記主線路と前記副線路とは、半導体チップもしくは配線回路基板の上の配線層により形成された請求項8に記載のRF増幅装置。
- 前記第1入力側伝送線路変圧器、前記第1出力側伝送線路変圧器、前記第2入力側伝送線路変圧器、前記第2出力側伝送線路変圧器のそれぞれの前記主線路と前記副線路と前記容量の一方の電極と他方の電極とは、前記半導体チップもしくは前記配線回路基板の上の多層配線層により形成された請求項8に記載のRF増幅装置。
- 前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の前記第1入力側増幅素子と前記第2入力側増幅素子と前記第1出力側増幅素子と前記第2出力側増幅素子とは、電界効果トランジスタである請求項8に記載のRF増幅装置。
- 前記電界効果トランジスタはLDMOSである請求項14に記載のRF増幅装置。
- 前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の前記第1入力側増幅素子と前記第2入力側増幅素子と前記第1出力側増幅素子と前記第2出力側増幅素子とは、バイポーラトランジスタである請求項8に記載のRF増幅装置。
- 前記バイポーラトランジスタはヘテロ接合型である請求項16に記載のRF増幅装置。
- 前記第1電力増幅器と、前記第2電力増幅器と、前記第1電力増幅器と前記第2電力増幅器の送信出力レベルを検出するパワー検出器とは、RFパワーモジュールのパッケージに搭載されている請求項8に記載のRF増幅装置。
- 前記第1RF送信入力信号はGSM850とGSM900との少なくともいずれかの周波数帯域であり、
前記第2RF送信入力信号はDCS1800とPCS1900とW−CDMAの少なくともいずれかの周波数帯域である請求項18に記載のRF増幅装置。 - 前記第1電力増幅器の前記第1出力側増幅器は並列接続された複数の第1増幅器で構成され、前記第2電力増幅器の前記第2出力側増幅器は並列接続された複数の第2増幅器で構成されている請求項19に記載のRF増幅装置。
- 無線通信の無線周波数入力信号を増幅する増幅素子と、該増幅素子の入力電極と出力電極との少なくともいずれか一方の電極に接続された伝送線路変圧器とを含み、
前記伝送線路変圧器は、
第1入力と第1出力との間に配置された第1主線路と、前記第1入力と前記第1出力とのいずれか一方と第1交流接地点との間に配置され前記第1主線路と結合された第1副線路とを含む前段伝送線路変圧器と、
第2入力と第2出力との間に配置された第2主線路と、前記第2入力と前記第2出力とのいずれか一方と第2交流接地点との間に配置され前記第2主線路と結合された第2副線路とを含む後段伝送線路変圧器とを具備してなり、
前記伝送線路変圧器の前記前段伝送線路変圧器の前記第1主線路の前記第1出力に前記後段伝送線路変圧器の前記第2主線路の前記第2入力が接続され、
前記伝送線路変圧器の前記前段伝送線路変圧器の前記第1主線路の前記第1入力と前記伝送線路変圧器の前記後段伝送線路変圧器の前記第2主線路の前記第2出力とのいずれか一方が前記増幅素子の前記一方の電極に接続され、
前記前段伝送線路変圧器と前記後段伝送線路変圧器との各伝送線路変圧器の前記主線路と前記副線路との間にある特性インピーダンスが形成され、前記副線路から前記主線路へエネルギーが伝達され、
前記第1交流接地点と前記第2交流接地点とのいずれか一方に接地電圧レベルと異なる動作電圧が印加されることにより、前記増幅素子の前記一方の電極に前記動作電圧が供給されるRF増幅装置。 - 前記伝送線路変圧器の前記前段伝送線路変圧器と前記後段伝送線路変圧器の各伝送線路変圧器の前記入力と接地電位との間あるいは前記各伝送線路変圧器の前記出力と接地電位との間あるいは前記各伝送線路変圧器の前記副線路の前記交流接地点と接地電位との間に容量が接続されることにより、前記各伝送線路変圧器の線路長は使用RF周波数の波長の1/4の半分またはそれ以下に設定された請求項21に記載のRF増幅装置。
- 前記各伝送線路変圧器の前記線路長が前記使用RF周波数の前記波長の1/4の半分またはそれ以下に設定されることにより、前記各伝送線路変圧器の前記線路長が前記使用RF周波数の前記波長の1/4に設定された場合の帯域特性よりも狭帯域の周波数特性に設定された請求項22に記載のRF増幅装置。
- 前記各伝送線路変圧器の前記主線路と前記副線路とは、半導体チップもしくは配線回路基板の上の配線層により形成される請求項22に記載のRF増幅装置。
- 前記各伝送線路変圧器の前記主線路と前記副線路と前記容量の一方の電極と他方の電極とは、前記半導体チップもしくは前記配線回路基板の上の多層配線層により形成された請求項24に記載のRF増幅装置。
- 前記増幅素子は無線通信端末装置のアンテナから送信されるRF送信信号を生成するものであり、前記RF増幅装置は電力増幅器である請求項22に記載のRF増幅装置。
- 前記増幅素子は無線通信端末装置のアンテナによって受信されたRF受信信号を増幅するものであり、前記RF増幅装置はローノイズアンプである請求項22に記載のRF増幅装置。
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