JP4957095B2 - Multiband high frequency amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、複数の周波数帯の無線信号を用いてデータの送受信を行う通信端末に備えられるマルチバンド高周波増幅器に関し、特に、マルチバンド高周波増幅器を小型化するための技術に関する。 The present invention relates to a multiband high-frequency amplifier provided in a communication terminal that transmits and receives data using radio signals in a plurality of frequency bands, and more particularly to a technique for miniaturizing a multiband high-frequency amplifier.
3つの周波数帯(例えば、800MHz、2GHzおよび5GHz)を使い分ける移動通信端末は、図5に示すように、これらの周波数帯それぞれに対応する高周波増幅器410,420,430を備えて構成されている。そして、周波数合成器402によって合成された変調周波数に従って変調器401が基底信号を変調することで得られた変調信号は、マルチプレクサ(MUX)403を介してこれらの高周波増幅器410,420,430のいずれかに選択的に入力される。また、これらの高周波増幅器410,420,430によって得られた送信信号1,2,3は、分波器404を介してアンテナ405に伝えられ、このアンテナ405を介して送信される。
As shown in FIG. 5, a mobile communication terminal that selectively uses three frequency bands (for example, 800 MHz, 2 GHz, and 5 GHz) includes
同様に、無線LAN通信機器なども、複数の周波数帯の異なる高周波増幅器を備えることにより、複数の周波数帯に対応している。
上述した高周波増幅器410は、図6に示すように、可変増幅器VA1および電力増幅器PA1からなる入力信号を増幅する増幅機能部分と、この電力増幅器PA1の出力信号に基づいて、可変増幅器VA1の利得を制御する制御機能部分とを備えている。この増幅機能部分と電力検出部PDおよび差動増幅器EAMPとからなる制御機能部分とは、方向性結合器411によって結合されており、また、この方向性結合器411を介して出力信号が分波器404に送出されている。
Similarly, a wireless LAN communication device or the like is compatible with a plurality of frequency bands by including a plurality of high-frequency amplifiers having different frequency bands.
As shown in FIG. 6, the high-
同様に、高周波増幅器420,430もまた、それぞれの周波数帯に整調された増幅機能部分とこの増幅機能部分の利得を制御するための制御機能部分とを方向性結合器421,431によって結合した構成を備えている。
これらの方向性結合器411,421,431は、図7に示すように、2本のマイクロストリップをそれぞれに適合する波長の四分の1の長さに渡って近接して配置することによって構成される分布定数回路である。
Similarly, the high-
These
これらのマイクロストリップの一方である主線路の一端(図7において符号P1で示す)に入力された高周波信号の大部分は、この主線路の出力端P3から出力され、分波器404に送出される。このとき、入力された高周波信号電力のごく一部(例えば、約1パーセント)が、他方のマイクロストリップである副線路において、上述した主線路の入力端P1に対応する一端(図7において符号P2で示す)に現れる。このようにして取り出された結合出力は、制御機能部分による利得制御処理に供される。
Most of the high-frequency signal inputted to one end of the main line (indicated by reference numeral P1 in FIG. 7) which is one of these microstrips is outputted from the output end P3 of this main line and sent to the
一方、アンテナ405におけるインピーダンス不整合などで反射波が発生すると、この反射波は、分波器404を介して上述した主線路の出力端P3に到達し、そのごく一部が副線路に現れる。しかしながら、副線路において上述した主線路の出力端P3に対応する一端(図7において符号P4で示す)に接続された終端器TMによって消費されるため、副線路の他端P2に現れる結合出力に影響を及ぼすことはない。
On the other hand, when a reflected wave is generated due to impedance mismatching or the like in the
このように、方向性結合器は、高周波信号出力に対応する結合出力を取り出す機能と、アンテナにおいて発生する反射波の影響を遮断する機能とを果たしており、無線通信機器用の高周波増幅器を構成する上で必要不可欠な部品である。
このような方向性結合器は、2本のマイクロストリップを適切な長さだけ近接させる構成であるので、高周波増幅器を実装するプリント基板上に配線パターンとして形成することも可能である(特許文献1参照)。
As described above, the directional coupler performs a function of extracting a coupled output corresponding to a high-frequency signal output and a function of blocking the influence of a reflected wave generated in the antenna, and constitutes a high-frequency amplifier for a wireless communication device. It is an indispensable part above.
Since such a directional coupler has a configuration in which two microstrips are brought close to each other by an appropriate length, it can also be formed as a wiring pattern on a printed board on which a high-frequency amplifier is mounted (Patent Document 1). reference).
例えば、周波数800MHz、2GHzおよび5GHzにそれぞれ対応する3つの方向性結合器を、比誘電率εrが4.5程度の基板材におけるプリント配線パターンによって実現する場合には、それぞれ約44.19mm、約17.68mmおよび約7.07mmの長さを持つマイクロストリップの対が配置されることになり、各マイクロストリップの総延長は約69mmとなる。 For example, when three directional couplers corresponding to frequencies of 800 MHz, 2 GHz, and 5 GHz are realized by a printed wiring pattern on a substrate material having a relative dielectric constant εr of about 4.5, respectively, about 44.19 mm, about A pair of microstrips having a length of 17.68 mm and about 7.07 mm will be placed, for a total extension of each microstrip of about 69 mm.
また、一方、ファインセラミック積層技術により、マイクロストリップを小さく折りたたんで形成されたチップ部品が実現されており、このようなチップ部品を高周波増幅器の一部として実装することもできる。この場合には、これらのチップ部品を実装するスペースを確保する必要がある。
図5に示したように、個々の無線周波数帯に応じた高周波増幅器を備える構成では、当然ながら、無線通信機器が対応すべき周波数帯の数だけ高周波増幅器がプリント基板上に配置されることになる。このため、無線通信機器の構成部品の増加を避けられず、無線通信機器の小型化および低価格化の妨げとなってしまう。
ところで、図6に示した高周波増幅器の詳細構成から分かるように、増幅機能部分は明らかに周波数依存性を有する素子から構成されるのに対して、制御機能部分を構成する電力検出器および誤差増幅器は、それぞれショットキーバリアダイオードおよび差動増幅器のように周波数依存性のない汎用の回路素子である。また一方、各周波数帯に対応する高周波増幅器において、増幅機能部分と制御機能部分とを結び付けているそれぞれの方向性結合器は、主線路と副線路とが近接して配置されている長さ、すなわち、結合長のみが異なっている。
As shown in FIG. 5, in the configuration including the high-frequency amplifiers corresponding to the individual radio frequency bands, naturally, the high-frequency amplifiers are arranged on the printed circuit board by the number of frequency bands to be supported by the radio communication device. Become. For this reason, an increase in the number of components of the wireless communication device cannot be avoided, which hinders downsizing and cost reduction of the wireless communication device.
As can be seen from the detailed configuration of the high-frequency amplifier shown in FIG. 6, the amplification function portion is clearly composed of elements having frequency dependence, whereas the power detector and error amplifier constituting the control function portion. Are general-purpose circuit elements having no frequency dependency such as Schottky barrier diodes and differential amplifiers. On the other hand, in the high-frequency amplifier corresponding to each frequency band, each of the directional couplers connecting the amplification function part and the control function part has a length in which the main line and the sub line are arranged close to each other, That is, only the bond length is different.
つまり、可変増幅器の利得制御のための制御機能部分は、必ずしも、個々の周波数帯に対応して設ける必要はなく、方向性結合器によって各周波数帯に応じて結合出力を得ることさえ可能であれば、複数の可変増幅器の利得制御を一つの制御機能部分によって実現することが可能である。
本発明は、複数の可変増幅器の利得制御を一つの制御機能部分によって実現するマルチバンド高周波増幅器を提供することを目的とする。
In other words, the control function part for gain control of the variable amplifier does not necessarily have to be provided corresponding to each frequency band, and it is possible to obtain a combined output according to each frequency band by a directional coupler. For example, gain control of a plurality of variable amplifiers can be realized by one control function part.
An object of the present invention is to provide a multiband high-frequency amplifier that realizes gain control of a plurality of variable amplifiers by one control function part.
本発明にかかわる第1のマルチバンド高周波増幅器は、複数の可変増幅器と、1対のマイクロストリップと、結合長変更手段と、選択手段と、検波手段と、誤差検出手段とから構成される。
本発明にかかわる第1のマルチバンド高周波増幅器の原理は、以下の通りである。
複数の可変増幅器は、それぞれ異なる周波数帯で変調された入力信号を負帰還制御入力に応じた利得で増幅する。1対のマイクロストリップは、複数の可変増幅器が実装されたプリント基板上の配線パターンとして形成され、これらの可変増幅器が適合する周波数帯の中で最も低い周波数帯における信号の4分の1波長の延長を持ち、互いに電磁界結合可能な距離を持って近接して配置される。結合長変更手段は、複数の可変増幅器に対応する周波数帯のいずれかを示す切替制御入力に応じて、1対のマイクロストリップにおいて電磁界結合が発生している区間の長さを切替制御入力で示される周波数帯の信号の4分の1波長に変更する。選択手段は、切替制御入力で示される周波数帯に対応する可変増幅器の出力を、1対のマイクロストリップの一方である主線路に選択的に入力する。検波手段は、1対のマイクロストリップの他方である副線路によって取り出される結合出力を検波する。誤差検出手段は、検波手段によって得られる検波出力と所定の基準値との差分を負帰還制御入力として可変増幅器に入力する。
A first multiband high-frequency amplifier according to the present invention includes a plurality of variable amplifiers, a pair of microstrips, a coupling length changing unit, a selecting unit, a detecting unit, and an error detecting unit.
The principle of the first multiband high-frequency amplifier according to the present invention is as follows.
The plurality of variable amplifiers amplify input signals modulated in different frequency bands with a gain corresponding to the negative feedback control input. A pair of microstrips is formed as a wiring pattern on a printed circuit board on which a plurality of variable amplifiers are mounted, and a quarter wavelength of a signal in the lowest frequency band in which these variable amplifiers are compatible. It has an extension and is arranged close to each other with a distance that can be electromagnetically coupled to each other. The coupling length changing means is configured to change a length of a section in which electromagnetic coupling occurs in a pair of microstrips according to a switching control input indicating any one of frequency bands corresponding to a plurality of variable amplifiers. Change to a quarter wavelength of the signal in the indicated frequency band. The selection means selectively inputs the output of the variable amplifier corresponding to the frequency band indicated by the switching control input to the main line which is one of the pair of microstrips. The detection means detects the combined output taken out by the sub-line that is the other of the pair of microstrips. The error detection means inputs the difference between the detection output obtained by the detection means and a predetermined reference value to the variable amplifier as a negative feedback control input.
このように構成された第1のマルチバンド高周波増幅器の動作は、下記の通りである。
切替制御入力に応じて、結合長変更手段により、プリント基板上に形成された1対のマイクロストリップにおける結合長が切替制御入力で示された周波数帯に適合する長さに変更されるので、選択手段によって、上述した切替制御入力に対応する可変増幅器の出力が主線路に入力されると、副線路にこの可変増幅器の出力に対応する結合出力が選択的に現れ、検波手段および誤差検出手段による負帰還制御処理に供される。
The operation of the first multiband high-frequency amplifier configured as described above is as follows.
Depending on the switching control input, the coupling length changing means changes the coupling length in the pair of microstrips formed on the printed circuit board to a length suitable for the frequency band indicated by the switching control input. When the output of the variable amplifier corresponding to the switching control input described above is input to the main line by the means, the combined output corresponding to the output of the variable amplifier selectively appears on the sub line, and the detection means and the error detection means Provided for negative feedback control processing.
このように、最も低い周波数帯に対応する延長を持つ1対のマイクロストリップにおける結合長を変更することで、複数の異なる周波数帯に適合する方向性結合器を実現することにより、検波手段および誤差検出手段からなる負帰還制御機能部分を共通的に利用して複数の可変増幅器を制御することが可能である。
本発明にかかわる第2のマルチバンド高周波増幅器は、上述した第1のマルチバンド高周波増幅器において、副線路に複数の接点を設け、結合長変更手段に、終端抵抗と切替スイッチとを備えて構成される。
In this way, by detecting the coupling means in a pair of microstrips having an extension corresponding to the lowest frequency band to realize a directional coupler adapted to a plurality of different frequency bands, the detection means and the error can be realized. It is possible to control a plurality of variable amplifiers by commonly using a negative feedback control function part composed of detection means.
A second multiband high-frequency amplifier according to the present invention is the same as the first multiband high-frequency amplifier described above, wherein a plurality of contacts are provided on the sub-line, and the coupling length changing means includes a termination resistor and a changeover switch. The
本発明にかかわる第2のマルチバンド高周波増幅器の原理は、以下の通りである。
上述した第1のマルチバンド高周波増幅器に備えられる1対のマイクロストリップの一方である副線路において、複数の接点は、主線路の入力端に対応する一端から複数の可変増幅器がそれぞれ適合する周波数帯の信号の4分の1波長に対応する延長の個所にそれぞれ設けられる。結合長変更手段において、終端抵抗は、副線路の特性インピーダンスに適合する。切替スイッチは、切替制御入力で示される周波数帯に対応して副線路に設けられた接点と終端抵抗とを短絡する。
The principle of the second multiband high-frequency amplifier according to the present invention is as follows.
In the sub-line which is one of the pair of microstrips provided in the first multiband high-frequency amplifier described above, the plurality of contacts are frequency bands to which the plurality of variable amplifiers are respectively adapted from one end corresponding to the input end of the main line. In the extension corresponding to a quarter wavelength of the signal. In the coupling length changing means, the terminating resistor is adapted to the characteristic impedance of the sub line. The changeover switch short-circuits the contact provided on the sub line and the termination resistor corresponding to the frequency band indicated by the changeover control input.
このように構成された第2のマルチバンド高周波増幅器の動作は、下記の通りである。
例えば、周波数帯800MHzの信号の4分の1波長に相当する長さを持つ1対のマイクロストリップを形成し、副線路に相当するマイクロストリップの入力端から、周波数帯5GHzおよび2GHzの信号の4分の1波長に対応する位置に接点を設けておく。そして、これらの周波数帯のいずれかを示す切替制御入力に応じて、切替スイッチにより、対応する接点(例えば、周波数帯2GHzに対応する接点)と終端抵抗とを短絡することにより、1対のマイクロストリップにおける結合長を選択された周波数帯に対応する長さに変更することができる。
The operation of the second multiband high-frequency amplifier configured as described above is as follows.
For example, a pair of microstrips having a length corresponding to a quarter wavelength of a signal having a frequency band of 800 MHz is formed, and 4 signals of signals having a frequency band of 5 GHz and 2 GHz are formed from the input end of the microstrip corresponding to the sub line. A contact is provided at a position corresponding to a wavelength of 1 / min. Then, in response to a switching control input indicating any one of these frequency bands, a corresponding contact (for example, a contact corresponding to the
このようにして、周波数帯800MHzに対応する延長を持つ1対のマイクロストリップの結合長を切替制御入力に応じて変更することにより、周波数帯2GHzあるいは周波数帯5GHzに対応する方向性結合器として動作させることができる。
本発明にかかわる第3のマルチバンド高周波増幅器の原理は、以下の通りである。
上述した第2のマルチバンド高周波増幅器に備えられる切替スイッチにおいて、終端端子は、終端抵抗が接続される。少なくとも一つの接続端子は、互いに適切な間隔を持って配置された副線路に設けられた各接点に対応する。スイッチ素子は、終端端子と複数の接続端子とを切替制御入力に応じて短絡する経路切替回路とを集積している。また、1対のマイクロストリップは、複数の可変増幅器に対応して副線路に設けられた接点が、スイッチ素子における接続端子の配置に対応して並ぶようなパターンで配置されている。
In this way, the coupling length of a pair of microstrips having extensions corresponding to the frequency band 800 MHz is changed according to the switching control input, thereby operating as a directional coupler corresponding to the
The principle of the third multiband high-frequency amplifier according to the present invention is as follows.
In the changeover switch provided in the second multiband high-frequency amplifier described above, a termination resistor is connected to the termination terminal. At least one connection terminal corresponds to each contact provided on the sub-line arranged at an appropriate interval from each other. The switch element integrates a path switching circuit that short-circuits the terminal terminal and the plurality of connection terminals according to the switching control input. The pair of microstrips are arranged in a pattern in which contacts provided on the sub-line corresponding to the plurality of variable amplifiers are arranged corresponding to the arrangement of the connection terminals in the switch element.
このように構成された第3のマルチバンド高周波増幅器の動作は、下記の通りである。
例えば、切替スイッチを構成するスイッチ素子において、各接続端子が一直線上に配列されている場合に、これに対応して、副線路に設けられた接点が対応する接続端子と同じ間隔で並ぶようにプリント基板上でミアンダパターンを描いて配置される。このようなマイクロストリップが配置されたプリント基板にスイッチ素子を実装すれば、スイッチ素子に集積された経路切替回路によって短絡経路の開閉が操作される各接続端子と副線路上の対応する接点とが直接あるいは極めて簡易な配線パターンによって接続することができる。
The operation of the third multiband high-frequency amplifier configured as described above is as follows.
For example, in the switch elements constituting the changeover switch, when the connection terminals are arranged in a straight line, correspondingly, the contacts provided on the sub line are arranged at the same interval as the corresponding connection terminals. A meander pattern is drawn on the printed circuit board. When a switch element is mounted on a printed circuit board on which such a microstrip is arranged, each connection terminal that is operated to open and close a short circuit path by a path switching circuit integrated in the switch element and a corresponding contact on the sub line are provided. They can be connected directly or with a very simple wiring pattern.
上述したように、本発明にかかわるマルチバンド高周波増幅器では、最も低い周波数帯に対応する延長を持つ1対のマイクロストリップにおける結合長を動的に切り替えることにより、必要に応じて、他の周波数帯に対応する方向性結合器として動作させ、負帰還制御に必要な結合出力を取り出すことができる。
これにより、複数の可変増幅器の利得制御を一つの制御機能部分によって実現することが可能となり、マルチバンド高周波増幅器を構成する部品点数を大幅に削減して、小型化とともに低価格化を推進することができる。
As described above, in the multiband high-frequency amplifier according to the present invention, the coupling length in a pair of microstrips having extensions corresponding to the lowest frequency band is dynamically switched, so that other frequency bands can be used as necessary. It is possible to take out the coupling output necessary for the negative feedback control.
As a result, gain control of multiple variable amplifiers can be realized by a single control function part, and the number of parts constituting a multiband high-frequency amplifier can be greatly reduced to promote downsizing and cost reduction. Can do.
また、特に、スイッチ素子の接続端子とプリント基板上に配線パターンとして形成した副線路上に設けられた接点とをスイッチ素子のプリント基板への実装によって直接あるいは極めて簡易な配線パターンによって接続可能とすることにより、素子間の配線パターンを削減し、プリント基板の設計に要するコストの削減も測ることができる。 In particular, the connection terminal of the switch element and the contact provided on the sub line formed as a wiring pattern on the printed circuit board can be connected directly or by an extremely simple wiring pattern by mounting the switch element on the printed circuit board. As a result, the wiring pattern between the elements can be reduced, and the cost required for designing the printed circuit board can also be measured.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1に、本発明にかかわるマルチバンド高周波増幅器の第1の実施形態を示す。
なお、図1に示す構成要素のうち、図6に示した各部と同等のものについては、図6に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図1に示したマルチバンド高周波増幅器において、各周波数帯(例えば、800MHz、2GHz、5GHz)に対応する可変増幅器VA1、VA2、VA3および電力増幅器PA1、PA2、PA3からなる高周波増幅機能部分によって得られた高周波信号は、マルチプレクサ(MUX)211を介して方向性結合器212の入力端子P1に入力される。そして、この方向性結合器212を通過した高周波信号は、端子P3から取り出され、マルチバンド高周波増幅器の出力信号として分波器DISに送出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a multiband high-frequency amplifier according to the present invention.
1 that are the same as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 6 and description thereof is omitted.
In the multi-band high-frequency amplifier shown in FIG. 1, it is obtained by a high-frequency amplification function part including variable amplifiers VA1, VA2, and VA3 and power amplifiers PA1, PA2, and PA3 corresponding to each frequency band (for example, 800 MHz, 2 GHz, and 5 GHz). The high-frequency signal is input to the input terminal P1 of the
図1に示した方向性結合器212の端子P4は、終端器213によって終端されており、一方、端子P2から取り出された結合出力は、電力検出器214に入力されている。そして、この電力検出器214によって得られる検出出力と所定の基準電圧Vrefとが誤差増幅器215によって比較され、この誤差増幅器(EAMP)215の出力信号が可変増幅器VA1、VA2、VA3の利得制御に供されている。
The terminal P4 of the
また、図1に示した切替制御信号は、例えば、図5に示した周波数合成器402によって変調器401に入力される変調信号の周波数帯を示しており、図1に示したマルチプレクサ211は、この切替制御信号で示される周波数帯に対応する電力増幅器の出力を選択して方向性結合器212に送出する。また、この切替制御信号は、方向性結合器212にも入力されており、後述する結合長の変更操作に供される。
Further, the switching control signal shown in FIG. 1 indicates the frequency band of the modulation signal input to the
図1に示した方向性結合器212は、図2に示すように、プリント基板上にミアンダパターンを描いて配置された1対のマイクロストリップである主線路と副線路とを備えている。図2に示した主線路および副線路の延長は、マルチバンド高周波増幅器が適合する周波数帯のうち最も低い周波数帯(例えば、800MHz)の信号の4分の1波長に相当し、この主線路の両端は方向性結合器212の端子P1、P3に接続され、副線路の両端は同じく端子P2、P4に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
また、図2に示した副線路上には、端子P2からの延長が最も高い周波数帯(例えば、5GHz)の信号の4分の1波長に一致する位置に接点C1が設けられ、更に、次に高い周波数帯(例えば、2GHz)の信号の4分の1波長に一致する位置に接点C2が設けられている。同様に、方向性結合器212の端子P4に接続されている副線路の端点にも接点C3が設けられており、これらの接点C1,C2間の経路および接点C2、C3間の経路は、それぞれスイッチ(SW)1、スイッチ(SW)2が切替制御入力に応じて開閉することによって開放および接続される。
Further, on the sub line shown in FIG. 2, a contact C1 is provided at a position corresponding to a quarter wavelength of a signal in a frequency band (for example, 5 GHz) having the highest extension from the terminal P2, and further, A contact C2 is provided at a position corresponding to a quarter wavelength of a signal in a very high frequency band (for example, 2 GHz). Similarly, a contact C3 is also provided at the end point of the sub-line connected to the terminal P4 of the
つまり、切替制御入力に応じてスイッチ1およびスイッチ2の双方が開放されているとき、図2に示した方向性結合器212において主線路と副線路との間の結合長は、主線路の延長と同等の長さ、すなわち、周波数帯800MHzの信号の4分の1波長に相当する長さとなり、逆に、スイッチ1、スイッチ2の双方を閉じた場合の結合長は、周波数帯5GHzの信号の4分の1波長に相当する長さとなる。また一方、切替制御入力に応じて、スイッチ1が開放され、スイッチ2が閉じられた場合の結合長は、端点P2から接点C2までの長さ、すなわち、周波数帯2GHzの信号の4分の1波長に相当する長さとなる。
That is, when both the
このように、副線路に設けた接点C1、C2、C3間の経路の開放/接続を2つのスイッチ1、2の開閉によって制御して結合長を動的に変更することにより、方向性結合器212が適合する周波数帯を切り替えて動作させることができる。
このようにして、単一の方向性結合器212を、異なる周波数帯にそれぞれ適合する3つの方向性結合器を選択的に動作させた場合と同様に動作させ、入力された高周波信号の電力を示す結合出力をこの方向性結合器212の端子P2から取り出して、電力検出器214に送出することができる。
As described above, the opening / connection of the path between the contacts C1, C2, and C3 provided on the sub-line is controlled by opening and closing the two
In this way, the single
図1に示した本発明にかかわるマルチバンド高周波増幅器では、方向性結合器212、電力検出器214および誤差増幅器215が、周波数依存性を持つ複数の増幅機能部分で共用されている。これにより、個々の周波数帯に対応して方向性結合器や電力検出器および誤差増幅器を備える場合に比べて、マルチバンド高周波増幅器を構成するための部品点数を大幅に削減することが可能となる。
In the multiband high-frequency amplifier according to the present invention shown in FIG. 1, the
図2に示したスイッチ1、2は、例えば、図3に示すようなFET高周波スイッチ素子によって実現することができる。
例えば、図3に示した端子T1、T2をそれぞれ図2に示した接点C1、C3に接続し、また、図3に示した端子COMを図2に示した接点C2に接続し、また、図3に示した制御端子VCTL1、VCTL2に、選択された周波数帯を2ビットのコードで示す切替制御信号の各ビットをそれぞれ入力することにより、図3に示したFET1、FET2をそれぞれスイッチ1、スイッチ2として動作させることができる。
(第2の実施形態)
図4に、本発明にかかわる方向性結合器の実装形態を示す。
The
For example, the terminals T1 and T2 shown in FIG. 3 are connected to the contacts C1 and C3 shown in FIG. 2, respectively, the terminal COM shown in FIG. 3 is connected to the contact C2 shown in FIG. 3 is input to the control terminals VCTL1 and VCTL2 shown in FIG. 3, respectively, by switching each bit of the switching control signal indicating the selected frequency band with a 2-bit code, so that the FET1 and FET2 shown in FIG. 2 can be operated.
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows an implementation of the directional coupler according to the present invention.
図4に示したプリント配線版において、図1に示した方向性結合器212の主線路および副線路は、内層配線(図4においては線で示す)によって形成されており、図2に示した副線路上の接点C1、C2、C3の位置にはスルーホールが設けられている。なお、図4において、主線路の表示は省略し、副線路のみを示した。また、方向性結合器212の端子P4と上述した接点C3に対応するスルーホールとは、図4において破線で示すように内層配線によって接続されている。
In the printed wiring board shown in FIG. 4, the main line and the sub line of the
このように形成されたプリント配線板に、図3に示した高周波FETスイッチを実装し、この高周波FETスイッチの端子T1、T2および共通端子COMと、上述した接点C1、C3に対応するスルーホールおよび接点C2に対応するスルーホールとを太い実線で示すような配線パターンによって接続することにより、図2に示した方向性結合器212を実現することができる。
The high-frequency FET switch shown in FIG. 3 is mounted on the printed wiring board formed in this way, and terminals T1 and T2 and a common terminal COM of the high-frequency FET switch, and through-holes corresponding to the above-described contacts C1 and C3 and The
また、高周波FETスイッチの各端子T1、T2、COMの配置に応じた位置に、方向性結合器212の副線路に設けられる接点C1、C3、C2が配置されるように副線路のミアンダパターンを調整し、これらの接点C1、C3、C2に対応して設けるスルーホールに、高周波FETスイッチの対応する各端子T1、T2、COMをハンダ付けすることで直接接続することも可能である。
Further, the sub-line meander pattern is arranged so that the contacts C1, C3, C2 provided on the sub-line of the
以上に説明したように、本発明にかかわるマルチバンド高周波増幅器では、方向性結合器および利得制御機能部分を複数の周波数帯に対応する高周波増幅機能間で共用可能とすることにより、複数の異なる周波数帯の高周波信号を切り替えて送信するマルチバンド高周波増幅器を構成する部品点数を大幅に削減することが可能である。
これにより、携帯電話に代表される移動通信端末や無線LAN通信端末などの分野で、マルチバンド対応のための機能追加とこれらの無線通信機器に対する小型化および低価格化の要求とを両立することが可能であるので、無線通信機器分野において極めて有用である。
As described above, in the multiband high-frequency amplifier according to the present invention, the directional coupler and the gain control function part can be shared between the high-frequency amplification functions corresponding to a plurality of frequency bands, thereby allowing a plurality of different frequencies. It is possible to greatly reduce the number of parts constituting the multiband high-frequency amplifier that switches and transmits the high-frequency signal of the band.
As a result, in the fields of mobile communication terminals and wireless LAN communication terminals typified by mobile phones, both the addition of functions for multi-band compatibility and the demand for downsizing and cost reduction for these wireless communication devices Therefore, it is extremely useful in the field of wireless communication equipment.
211、403 マルチプレクサ(MUX)
212、411,421,431 方向性結合器
213 終端器
214 電力検出器
215 誤差増幅器(EAMP)
410、420,430 高周波増幅器
401 変調器
402 周波数合成器
404 分波器
405 アンテナ
211, 403 Multiplexer (MUX)
212, 411, 421, 431
410, 420, 430 High-
Claims (3)
前記複数の可変増幅器が実装されたプリント基板上の配線パターンとして形成され、これらの可変増幅器が適合する周波数帯の中で最も低い周波数帯における信号の4分の1波長の延長を持ち、互いに電磁界結合可能な距離を持って近接して配置された1対のマイクロストリップと、
前記複数の可変増幅器に対応する周波数帯のいずれかを示す切替制御入力に応じて、前記1対のマイクロストリップにおいて電磁界結合が発生している区間の長さを前記切替制御入力で示される周波数帯の信号の4分の1波長に変更する結合長変更手段と、
前記切替制御入力で示される周波数帯に対応する前記可変増幅器の出力を、前記1対のマイクロストリップの一方である主線路に選択的に入力する選択手段と、
前記1対のマイクロストリップの他方である副線路によって取り出される結合出力を検波する検波手段と、
前記検波手段によって得られる検波出力と所定の基準値との差分を前記負帰還制御入力として前記可変増幅器に入力する誤差検出手段と
を備えたことを特徴とするマルチバンド高周波増幅器。 A plurality of variable amplifiers for amplifying input signals modulated in different frequency bands with gains corresponding to negative feedback control inputs;
Formed as a wiring pattern on a printed circuit board on which the plurality of variable amplifiers are mounted, these variable amplifiers have an extension of a quarter wavelength of the signal in the lowest frequency band in which the variable amplifiers are compatible, and electromagnetically mutually A pair of microstrips arranged in close proximity with a field-coupled distance;
The frequency indicated by the switching control input indicates the length of a section where electromagnetic coupling occurs in the pair of microstrips in response to the switching control input indicating one of the frequency bands corresponding to the plurality of variable amplifiers. A coupling length changing means for changing to a quarter wavelength of the band signal;
Selection means for selectively inputting an output of the variable amplifier corresponding to a frequency band indicated by the switching control input to a main line which is one of the pair of microstrips;
Detecting means for detecting a combined output taken out by a sub-line which is the other of the pair of microstrips;
A multiband high-frequency amplifier comprising: error detection means for inputting a difference between a detection output obtained by the detection means and a predetermined reference value to the variable amplifier as the negative feedback control input.
前記1対のマイクロストリップの一方である副線路は、前記主線路の入力端に対応する一端から前記複数の可変増幅器がそれぞれ適合する周波数帯の信号の4分の1波長に対応する延長の個所にそれぞれ設けられた接点を備え、
前記結合長変更手段は、
前記副線路の特性インピーダンスに適合する終端抵抗と、
前記切替制御入力で示される周波数帯に対応して前記副線路に設けられた接点と前記終端抵抗とを短絡する切替スイッチとを備えた
ことを特徴とするマルチバンド高周波増幅器。 The multiband high-frequency amplifier according to claim 1,
The sub-line, which is one of the pair of microstrips, extends from one end corresponding to the input end of the main line to the quarter wavelength of the signal in the frequency band to which the plurality of variable amplifiers respectively fit. Each with a contact point,
The coupling length changing means is
A terminating resistor adapted to the characteristic impedance of the sub-line;
A multiband high-frequency amplifier, comprising: a selector switch that short-circuits a contact provided on the sub-line and the termination resistor corresponding to the frequency band indicated by the switching control input.
前記切替スイッチは、
前記終端抵抗が接続された終端端子と、
互いに適切な間隔を持って配置された前記副線路に設けられた各接点に対応する接続端子と、
前記終端端子と前記複数の接続端子とを前記切替制御入力に応じて短絡する経路切替回路とを集積したスイッチ素子であり、
前記1対のマイクロストリップは、前記複数の可変増幅器に対応して前記副線路に設けられた接点が、前記スイッチ素子における接続端子の配置に対応して並ぶようなパターンで配置されている
ことを特徴とするマルチバンド高周波増幅器。
The multiband high-frequency amplifier according to claim 2,
The changeover switch is
A termination terminal to which the termination resistor is connected;
A connection terminal corresponding to each contact provided on the sub-line arranged at an appropriate interval from each other;
A switching element in which a path switching circuit that short-circuits the termination terminal and the plurality of connection terminals according to the switching control input is integrated,
The pair of microstrips is arranged in a pattern in which contacts provided on the sub-line corresponding to the plurality of variable amplifiers are arranged corresponding to the arrangement of connection terminals in the switch element. A multiband high-frequency amplifier characterized.
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