JP5807541B2 - RF power amplifier module - Google Patents

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Description

本発明は、高周波電力増幅器モジュールに関し、特に、複数の周波数帯に対応し、各周波数帯の送信電力の検出を行う高周波電力増幅器モジュールに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a high-frequency power amplifier module, and more particularly to a technique that is effective when applied to a high-frequency power amplifier module that supports a plurality of frequency bands and detects transmission power in each frequency band.

例えば、特許文献1には、電力増幅器からの送信電力を方向性結合器(カプラ)によって検出し、その検出結果を当該電力増幅器のゲインに反映させることで送信電力のレベルを制御する高周波回路モジュールが示されている。また、特許文献2には、高周波数帯用のパワーアンプ回路の出力と検波回路の入力の間に容量を備え、低周波数帯用のパワーアンプ回路の出力と検波回路の入力の間に容量およびコイルを備えた送信機が示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a high-frequency circuit module that detects transmission power from a power amplifier with a directional coupler (coupler) and reflects the detection result on the gain of the power amplifier to control the level of transmission power. It is shown. In Patent Document 2, a capacitor is provided between the output of the power amplifier circuit for the high frequency band and the input of the detection circuit, and a capacitor and an output are provided between the output of the power amplifier circuit for the low frequency band and the input of the detection circuit. A transmitter with a coil is shown.

特開2008−078853号公報JP 2008-078853 A 国際公開第08/015898号パンフレットWO08 / 015898 pamphlet

近年、複数の通信方式(マルチモード)および複数の周波数帯(マルチバンド)に対応した無線通信端末(携帯電話機)が広く流通している。通信方式としては、例えば、GSM(Global System for Mobile communications)、EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)またはW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)、LTE(Long Term Evolution)などが挙げられる。そして、各通信方式毎に、規格上で複数の周波数帯(バンド)が規定されている。   In recent years, wireless communication terminals (mobile phones) compatible with a plurality of communication methods (multimode) and a plurality of frequency bands (multiband) have been widely distributed. Examples of communication systems include GSM (Global System for Mobile communications), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) or W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), LTE (Long Term Evolution). ) And the like. For each communication method, a plurality of frequency bands (bands) are defined in the standard.

GSMでは、GSMのロウバンドとハイバンドが規定されている。GSMのロウバンドは、例えば、824MHz〜849MHzの送信周波数帯と869MHz〜894MHzの受信周波数帯を持つGSM850や、880MHz〜915MHzの送信周波数帯と925MHz〜960MHzの受信周波数帯を持つGSM900等である。GSMのハイバンドは、例えば、1710MHz〜1785MHzの送信周波数帯と1805MHz〜1880MHzの受信周波数帯を持つDCS(Digital Cellular System)1800や、1850MHz〜1910MHzの送信周波数帯と1930MHz〜1990MHzの受信周波数帯を持つPCS(Personal Communications Service)1900等である。また、W−CDMAおよびLTEでは、700MHz帯〜2.6GHz帯の間で十を超えるバンドが規定されている。このような無線通信端末では、小型化や、外部環境変化に対して安定して通信可能であることが求められる。   In GSM, GSM low band and high band are defined. The GSM low band is, for example, GSM850 having a transmission frequency band of 824 MHz to 849 MHz and a reception frequency band of 869 MHz to 894 MHz, GSM900 having a transmission frequency band of 880 MHz to 915 MHz and a reception frequency band of 925 MHz to 960 MHz. The GSM high band includes, for example, a DCS (Digital Cellular System) 1800 having a transmission frequency band of 1710 MHz to 1785 MHz and a reception frequency band of 1805 MHz to 1880 MHz, a transmission frequency band of 1850 MHz to 1910 MHz, and a reception frequency band of 1930 MHz to 1990 MHz. PCS (Personal Communications Service) 1900 or the like. In W-CDMA and LTE, more than ten bands are defined between the 700 MHz band and the 2.6 GHz band. Such wireless communication terminals are required to be able to communicate stably with respect to miniaturization and changes in the external environment.

例えば、無線通信端末の送信系で使用される高周波電力増幅器モジュール(パワーアンプモジュール)では、外部環境変化(温度変化、バッテリ電圧の変動、アンテナと空間とのインピーダンスミスマッチなど)がある状態でも、増幅した出力電力を通信規格内の値で安定して送信する特性が必要とされる。そこで、パワーアンプモジュール内には、その出力電力のバラツキを抑制するため、通常、高周波電力増幅器と共にその出力電力の大きさを検出する検波回路が備わっている。図12は、本発明の前提として検討した高周波電力増幅器モジュールにおいて、その概略構成例を示すブロック図である。   For example, a high-frequency power amplifier module (power amplifier module) used in the transmission system of a wireless communication terminal can amplify even when there is an external environment change (temperature change, battery voltage fluctuation, impedance mismatch between antenna and space, etc.) Therefore, it is necessary to transmit the output power stably with a value within the communication standard. Therefore, in order to suppress variations in the output power, the power amplifier module is usually provided with a high-frequency power amplifier and a detection circuit that detects the magnitude of the output power. FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration example of a high-frequency power amplifier module studied as a premise of the present invention.

図12に示す高周波電力増幅器モジュールHPAMDは、高周波電力増幅器HPA1,HPA2、方向性結合器(カプラ)CPL1,CPL2、電力検出回路ブロックDETBK1,DETBK2、バイアス制御回路BIASCTL、および自動電力制御回路APC等を備える。ここでは、HPA1はロウバンド用、HPA2はハイバンド用となっている。CPL1,CPL2は、HPA1,HPA2からの出力電力を電磁界結合によって検波し、DETBK1,DETBK2は、CPL1,CPL2による検波電力の大きさに応じた検出電圧を生成する。APCは、DETBK1,DETBK2による検出電圧が外部から入力される電力指示信号Vrampに一致するようにBIASCTLを介してHPA1,HPA2のゲインをそれぞれ制御する。   The high-frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 12 includes high-frequency power amplifiers HPA1 and HPA2, directional couplers (couplers) CPL1 and CPL2, power detection circuit blocks DETBK1 and DETBK2, a bias control circuit BIASCTL, an automatic power control circuit APC, and the like. Prepare. Here, HPA1 is for the low band and HPA2 is for the high band. CPL1 and CPL2 detect the output power from HPA1 and HPA2 by electromagnetic coupling, and DETBK1 and DETBK2 generate a detection voltage corresponding to the magnitude of the detection power by CPL1 and CPL2. The APC controls the gains of HPA1 and HPA2 via BIASCTL so that the detection voltage by DETBK1 and DETBK2 matches the power instruction signal Vramp input from the outside.

このようなカプラCPL1,CPL2による電力制御方式を用いると、アンテナでのインピーダンスミスマッチによる反射波は電力検出回路ブロックDETBK1,DETBK2内に入力されないため、インピーダンスミスマッチに強く、電力の安定制御が可能になるというメリットが得られる。しかしながら、カプラCPL1,CPL2は、通常、フロントエンドブロックFEBK’を構成するモジュール配線基板上に実装され、高周波電力増幅器モジュールHPAMDが複数(図12の例では2種類)のバンドに対応する場合、その数(図12の例では2個)のカプラが必要とされる。このため、高周波電力増幅器モジュールの小型化及び低コスト化の観点でデメリットが生じる恐れがある。   When such a power control method using the couplers CPL1 and CPL2 is used, a reflected wave due to an impedance mismatch at the antenna is not input into the power detection circuit blocks DETBK1 and DETBK2, and thus it is resistant to impedance mismatch and enables stable power control. The advantage is obtained. However, the couplers CPL1 and CPL2 are usually mounted on the module wiring board constituting the front end block FEBK ′, and when the high-frequency power amplifier module HPAMD corresponds to a plurality of (two types in the example of FIG. 12) bands, Several (two in the example of FIG. 12) couplers are required. For this reason, there is a possibility that disadvantages may arise from the viewpoint of miniaturization and cost reduction of the high frequency power amplifier module.

一方、カプラを用いずに、高周波電力増幅器HPA1,HPA2の出力電力を容量を介して検波し、その検波電力を電力検出回路ブロックで検出するような方式が考えられる。ただし、この場合、ロウバンドの送信経路とハイバンドの送信経路との間でクロスバンドリークが生じる恐れがあることが本発明者等の検討によって見出された。   On the other hand, a method is conceivable in which the output power of the high-frequency power amplifiers HPA1 and HPA2 is detected via a capacitor without using a coupler, and the detected power is detected by a power detection circuit block. However, in this case, the present inventors have found that there is a possibility that a cross-band leak may occur between the low-band transmission path and the high-band transmission path.

後述する各実施の形態は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、電力検出を行う高周波電力増幅器モジュールの小型化、又は低コスト化を実現することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   Each embodiment to be described later has been made in view of the above, and one of the purposes is to realize miniaturization or cost reduction of a high-frequency power amplifier module that performs power detection. . The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the means for solving the problems disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本願の一実施の形態による高周波電力増幅器モジュールは、それぞれ異なる周波数帯の信号を電力増幅する第1および第2電力増幅器と、電力検出回路と、第1および第2容量を備え、第1電力増幅器の出力を第1容量を介して電力検出回路の入力に結合し、第2電力増幅器の出力を第2容量を介して電力検出回路の入力に結合する構成を備える。この際に、第1電力増幅器と第1容量は、同一の半導体チップ上に形成され、第2電力増幅器と第2容量は、同一の半導体チップ上に形成される。   A high-frequency power amplifier module according to an embodiment of the present application includes first and second power amplifiers that amplify signals of different frequency bands, a power detection circuit, and first and second capacitors. Is coupled to the input of the power detection circuit via a first capacitor, and the output of the second power amplifier is coupled to the input of the power detection circuit via a second capacitor. At this time, the first power amplifier and the first capacitor are formed on the same semiconductor chip, and the second power amplifier and the second capacitor are formed on the same semiconductor chip.

前記一実施の形態によれば、電力検出を行う高周波電力増幅器モジュールの小型化、又は低コスト化が実現可能になる。   According to the embodiment, it is possible to reduce the size or cost of the high-frequency power amplifier module that performs power detection.

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。1 is a block diagram showing a configuration example of a mobile phone system to which the wireless communication system according to Embodiment 1 of the present invention is applied. 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。1 is a circuit block diagram showing a configuration example of a high frequency power amplifier module according to a first embodiment of the present invention. 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。FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of a power detection circuit block in the high-frequency power amplifier module of FIG. 2. 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。FIG. 6 is a circuit block diagram showing a configuration example of a high frequency power amplifier module according to a second embodiment of the present invention. 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る。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a result obtained by verifying the magnitude of a crossband leak between each high-frequency power amplifier in FIG. 4 under a plurality of simulation conditions. (a)〜(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。(A)-(c) is a circuit diagram showing each simulation condition in FIG. 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。FIG. 10 is a circuit block diagram showing a configuration example of a high frequency power amplifier module according to a third embodiment of the present invention. 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。FIG. 10 is a circuit block diagram showing a configuration example of a high frequency power amplifier module according to a fourth embodiment of the present invention. 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。FIG. 10 is a circuit block diagram showing a configuration example of a high frequency power amplifier module according to a fifth embodiment of the present invention. 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。FIG. 10 is a circuit block diagram showing a configuration example of a high frequency power amplifier module according to a sixth embodiment of the present invention. 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。FIG. 10 is a circuit block diagram showing a configuration example of a high frequency power amplifier module according to a seventh embodiment of the present invention. 本発明の前提として検討した高周波電力増幅器モジュールにおいて、その概略構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a high-frequency power amplifier module studied as a premise of the present invention.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant, and one is the other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。なお、実施の形態では、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)の一例としてMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(MOSトランジスタと略す)を用いるが、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。図面にはMOSトランジスタの基板電位の接続は特に明記していないが、MOSトランジスタが正常動作可能な範囲であれば、その接続方法は特に限定しない。   The circuit elements constituting each functional block of the embodiment are not particularly limited, but are formed on a semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known integrated circuit technology such as a CMOS (complementary MOS transistor). . In the embodiment, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) (abbreviated as a MOS transistor) is used as an example of a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor), but a non-oxide film is not excluded as a gate insulating film. Absent. Although the connection of the substrate potential of the MOS transistor is not particularly specified in the drawing, the connection method is not particularly limited as long as the MOS transistor can operate normally.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
《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。
(Embodiment 1)
<< Overall configuration of mobile phone system (wireless communication system) >>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a mobile phone system to which the wireless communication system according to Embodiment 1 of the present invention is applied. The mobile phone system of FIG. 1 includes a baseband unit BBU, a high frequency system unit RFSYS, an antenna ANT, a speaker SPK, a microphone MIC, and the like. BBU, for example, converts analog signals used in SPK and MIC into digital signals, performs various digital signal processing (modulation, demodulation, digital filter processing, etc.) associated with communication, and outputs various control signals associated with communication Etc. The various control signals include a band selection signal SBD that indicates a frequency band to be used and a power instruction signal Vramp that indicates a target transmission power.

高周波システム部RFSYSは、高周波信号処理装置RFICと、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタSAWと、高周波電力増幅器モジュールHPAMDを備えている。RFICは、例えば、送信用ミキサ回路、受信用ミキサ回路、ロウノイズアンプ回路(LNA)等を含んだ一つの半導体チップで構成され、主にベースバンドユニットBBUで用いるベースバンド信号と、HPAMDで用いる高周波信号との間の周波数変換(アップコンバート、ダウンコンバート)等を行う。HPAMDは、例えば、一つのモジュール配線基板(代表的にはセラミック配線基板)で実現され、高周波電力増幅器HPA、自動電力制御回路APC、電力検出回路ブロックDETBK、ロウパスフィルタLPF、およびアンテナスイッチANTSW等を備える。   The high-frequency system unit RFSYS includes a high-frequency signal processing device RFIC, a SAW (Surface Acoustic Wave) filter SAW, and a high-frequency power amplifier module HPAMD. The RFIC is composed of one semiconductor chip including, for example, a transmission mixer circuit, a reception mixer circuit, a low noise amplifier circuit (LNA), and the like, and is mainly used for baseband signals used in the baseband unit BBU and HPAMD. Frequency conversion (up-conversion, down-conversion), etc., between high-frequency signals is performed. The HPAMD is realized by, for example, one module wiring board (typically a ceramic wiring board), and includes a high-frequency power amplifier HPA, an automatic power control circuit APC, a power detection circuit block DETBK, a low-pass filter LPF, an antenna switch ANTSW, and the like Is provided.

特に限定はされないが、例えば、高周波電力増幅器HPA、自動電力制御回路APC、および電力検出回路ブロックDETBKは一つの半導体チップで実現され、アンテナスイッチANTSWはそれとは別の半導体チップで実現され、各半導体チップはモジュール配線基板上に実装される。ロウパスフィルタLPFは、例えば、モジュール配線基板上の配線パターンや場合によっては各種SMD(Surface Mount Device)部品を用いて実現される。ANTSWは、例えば、ガリウムヒ素(GaAs)等の半導体基板上のpHEMT(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor)素子等によって実現される場合や、SOI(Silicon On Insulator)基板上のMOSトランジスタ等によって実現される場合がある。   Although not particularly limited, for example, the high frequency power amplifier HPA, the automatic power control circuit APC, and the power detection circuit block DETBK are realized by one semiconductor chip, and the antenna switch ANTSW is realized by another semiconductor chip. The chip is mounted on the module wiring board. The low-pass filter LPF is realized by using, for example, a wiring pattern on a module wiring board or various SMD (Surface Mount Device) parts depending on the case. The ANTSW is realized by, for example, a pHEMT (Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor) element on a semiconductor substrate such as gallium arsenide (GaAs), or a MOS transistor on an SOI (Silicon On Insulator) substrate. There is.

高周波電力増幅器HPAは、高周波信号処理装置RFICからの入力電力信号Pinを受けて電力増幅を行う。この際に、HPAからの出力電力信号Poutは、後述する各種回路によって検波されたのち、入力検波信号CDETinとして電力検出回路ブロックDETBKに入力される。DETBKは、当該CDETinの電力レベルに応じた電圧を持つ検出電圧信号Vdetを出力する。なお、ここではHPAを代表的に1個示しているが、実際には、通信方式(GSM、W−CDMA、LTE等)に応じて複数系統設けられ、更に各通信方式毎のバンド数(ロウバンド、ハイバンド等)に応じて各系統毎に複数個設けられる。   The high frequency power amplifier HPA receives the input power signal Pin from the high frequency signal processing device RFIC and performs power amplification. At this time, the output power signal Pout from the HPA is detected by various circuits to be described later, and then input to the power detection circuit block DETBK as the input detection signal CDETin. DETBK outputs a detection voltage signal Vdet having a voltage corresponding to the power level of the CDETin. Note that one HPA is representatively shown here, but actually, a plurality of systems are provided according to the communication method (GSM, W-CDMA, LTE, etc.), and the number of bands for each communication method (low band). Depending on the high band, etc.).

例えば、高周波電力増幅器HPAがGSM用の場合、自動電力制御回路APCは、検出電圧信号VdetとベースバンドユニットBBUからの電力指示信号Vrampが一致するようにHPAのゲインを制御する。これによって送信電力の制御が行われる。一方、例えばHPAがW−CDMA又はLTE用の場合、APCは用いられず、高周波信号処理装置RFICがVdetに応じて入力電力信号Pinの電力レベルを制御することで送信電力の制御が行われる。   For example, when the high-frequency power amplifier HPA is for GSM, the automatic power control circuit APC controls the gain of the HPA so that the detection voltage signal Vdet and the power instruction signal Vramp from the baseband unit BBU coincide. As a result, transmission power is controlled. On the other hand, when HPA is for W-CDMA or LTE, for example, APC is not used, and transmission power is controlled by the high-frequency signal processing device RFIC controlling the power level of the input power signal Pin according to Vdet.

ロウパスフィルタLPFは、高周波電力増幅器HPAの出力電力信号Poutから不要な高調波成分を除去し、それをアンテナスイッチANTSWに出力する。ANTSWは、図示しないスイッチ切り替え信号に基づいて、アンテナANTの接続経路を適宜選択する。接続経路の中には、例えば、GSM用の送信経路や、GSM用の受信経路や、W−CDMA又はLTE用の送受信経路等が含まれる。なお、図示は省略しているが、例えばHPAがW−CDMA又はLTE用の場合、例えば送信信号と受信信号をFDD(Frequency Division Duplex)方式によって分割するためのデュプレクサがANTSWと共に設けられる。   The low-pass filter LPF removes unnecessary harmonic components from the output power signal Pout of the high-frequency power amplifier HPA and outputs it to the antenna switch ANTSW. The ANTSW appropriately selects the connection path of the antenna ANT based on a switch switching signal (not shown). The connection path includes, for example, a transmission path for GSM, a reception path for GSM, a transmission / reception path for W-CDMA or LTE, and the like. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, when HPA is for W-CDMA or LTE, the duplexer for dividing | segmenting a transmission signal and a received signal by a FDD (Frequency Division Duplex) system, for example is provided with ANTSW.

高周波電力増幅器HPAが例えばGSM用の場合、送信動作時には、HPAからの出力電力信号Poutは、ロウパスフィルタLPFおよびアンテナスイッチANTSWを介して送信信号TxとしてアンテナANTから送出される。逆に受信動作時には、ANTで受信した受信信号Rxは、ANTSWを介してSAWフィルタSAWに伝送され、SAWによって所定の受信周波数帯が選択されたのち高周波信号処理装置RFICに入力される。一方、HPAが例えばW−CDMA又はLTE用の場合、送信動作時には、HPAからのPoutは、LPF、デュプレクサ(図示せず)およびアンテナスイッチANTSWを介してTxとしてANTから送出される。逆に受信動作時には、ANTで受信したRxは、ANTSWおよびデュプレクサ(図示せず)を介してSAWに伝送され、SAWによって所定の受信周波数帯が選択されたのちRFICに入力される。   When the high frequency power amplifier HPA is for GSM, for example, during transmission operation, the output power signal Pout from the HPA is transmitted from the antenna ANT as the transmission signal Tx via the low pass filter LPF and the antenna switch ANTSW. Conversely, during the reception operation, the reception signal Rx received by the ANT is transmitted to the SAW filter SAW via the ANTSW, and after a predetermined reception frequency band is selected by the SAW, it is input to the high frequency signal processing device RFIC. On the other hand, when the HPA is for W-CDMA or LTE, for example, during transmission operation, Pout from the HPA is transmitted from the ANT as Tx via the LPF, duplexer (not shown), and antenna switch ANTSW. On the contrary, at the time of receiving operation, Rx received by ANT is transmitted to SAW via ANTSW and duplexer (not shown), and after a predetermined reception frequency band is selected by SAW, it is input to RFIC.

《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[1]》
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。
<< Detailed configuration of high-frequency power amplifier module [1] >>
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a configuration example of the high-frequency power amplifier module according to Embodiment 1 of the present invention. The high frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 2 is configured by, for example, one module wiring board (ceramic wiring board or the like) as described in FIG. On the wiring board, two semiconductor chips (high-frequency power amplification chip HPAIC1 and antenna switch ANTSW semiconductor chip) are mounted, output matching circuits MNT1 and MNT2, low-pass filters LPF1 and LPF2, and receiving coupling Capacitors Crx1 and Crx2 and an antenna filter ANTFLT are mounted. MNT1, MNT2, LPF1, LPF2, Crx1, Crx2, ANTFLT and ANTSW constitute front end block FEBK1.

高周波電力増幅チップHPAIC1は、2個の高周波電力増幅器HPA1,HPA2と、バイアス制御回路BIASCTLと、自動電力制御回路APCと、電力検出回路ブロックDETBKと、アンテナスイッチ制御回路ANTSWCTLとに加えて、2個の容量C1,C2を備えている。HPA1は、ここでは縦続接続された3段構成の電力増幅器から構成され、外部端子からのロウバンド(LB)用の入力電力信号Pin1(LB)を受けて電力増幅を行う。同様に、HPA2は、縦続接続された3段構成の電力増幅器から構成され、外部端子からのハイバンド(HB)用の入力電力信号Pin2(HB)を受けて電力増幅を行う。HPA1,HPA2は、バンド選択信号SBDに応じていずれか一方が選択的に活性化される。   The high frequency power amplifier chip HPAIC1 includes two high frequency power amplifiers HPA1 and HPA2, a bias control circuit BIASCTL, an automatic power control circuit APC, a power detection circuit block DETBK, and an antenna switch control circuit ANTSWCTL. Capacity C1, C2. Here, the HPA 1 is configured by a cascaded power amplifier having a three-stage configuration, and receives a low-band (LB) input power signal Pin 1 (LB) from an external terminal and performs power amplification. Similarly, the HPA 2 includes a cascaded power amplifier having a three-stage configuration, and receives a high-band (HB) input power signal Pin 2 (HB) from an external terminal and performs power amplification. One of HPA1 and HPA2 is selectively activated according to the band selection signal SBD.

バイアス制御回路BIASCTLは、高周波電力増幅器HPA1,HPA2にバイアスを供給すると共に当該バイアスの大きさを制御することでHPA1,HPA2のゲインを制御する。例えば、バンド選択信号SBDによってロウバンドが選択された際には、HPA2へのバイアスの供給を停止し、HPA1を対象としてゲインの制御を行い、逆にSBDによってハイバンドが選択された際には、HPA1へのバイアスの供給を停止し、HPA2を対象としてゲインの制御を行う。   The bias control circuit BIASCTL supplies a bias to the high frequency power amplifiers HPA1 and HPA2, and controls the gain of the HPA1 and HPA2 by controlling the magnitude of the bias. For example, when the low band is selected by the band selection signal SBD, the supply of the bias to the HPA 2 is stopped, the gain is controlled for the HPA 1, and conversely, when the high band is selected by the SBD, The supply of bias to the HPA 1 is stopped, and the gain is controlled for the HPA 2.

容量C1は、高周波電力増幅器HPA1の出力を電力検出回路ブロックDETBKの入力に交流的に結合し、容量C2は、高周波電力増幅器HPA2の出力をDETBKの入力に交流的に結合する。DETBKは、当該C1又はC2を介して得られた入力検波信号(CDETin)を受け、その入力レベルに応じた検出電圧信号(Vdet)を出力する。自動電力制御回路APCは、この検出電圧信号(Vdet)の電圧レベルと外部端子からの電力指示信号Vrampの電圧レベルとが一致するようにBIASCTLを介してHPA1又はHPA2のゲインを制御する。アンテナスイッチ制御回路ANTSWCTLは、バンド選択信号SBDに応じてアンテナスイッチANTSWに含まれる各スイッチ(図示せず)のオン・オフを制御する。これによって図1で述べたアンテナの接続経路が適宜選択される。   Capacitor C1 couples the output of high frequency power amplifier HPA1 to the input of power detection circuit block DETBK in an AC manner, and capacitor C2 couples the output of high frequency power amplifier HPA2 to the input of DETBK in an AC manner. The DETBK receives the input detection signal (CDETin) obtained via the C1 or C2, and outputs a detection voltage signal (Vdet) corresponding to the input level. The automatic power control circuit APC controls the gain of the HPA1 or HPA2 via the BIASCTL so that the voltage level of the detection voltage signal (Vdet) matches the voltage level of the power instruction signal Vramp from the external terminal. The antenna switch control circuit ANTSWCTL controls on / off of each switch (not shown) included in the antenna switch ANTSW in accordance with the band selection signal SBD. Thereby, the connection path of the antenna described in FIG. 1 is appropriately selected.

出力整合回路MNT1およびロウパスフィルタLPF1は、高周波電力増幅器HPA1の出力信号に対してインピーダンス整合を行うと共に高調波成分の除去を行い、出力整合回路MNT2およびロウパスフィルタLPF2は、高周波電力増幅器HPA2の出力信号に対してインピーダンス整合を行うと共に高調波成分の除去を行う。アンテナスイッチANTSWは、アンテナスイッチ制御回路ANTSWCTLの制御に応じてアンテナの接続経路を選択する。図2の例では、アンテナ信号ANTOUT用の外部端子の接続先が、HPA1の出力ノードと、ロウバンド(LB)の受信信号Rx1(LB)用の外部端子と、HPA2の出力ノードと、ハイバンド(HB)の受信信号Rx2(HB)用の外部端子の中から選択される。外部端子(Rx1(LB))が選択された際には、ANTOUTからの信号が受信用結合容量Crx1を介して交流的に結合され、外部端子(Rx2(HB))が選択された際には、ANTOUTからの信号が受信用結合容量Crx2を介して交流的に結合される。ANTFLTは、ANTSWによって生じ得る不要信号等を除去するほか、ANTOUTからモジュール内に流入する静電気放電ノイズを阻止する役割を持つ。   The output matching circuit MNT1 and the low pass filter LPF1 perform impedance matching on the output signal of the high frequency power amplifier HPA1 and remove harmonic components, and the output matching circuit MNT2 and the low pass filter LPF2 include the high frequency power amplifier HPA2. Impedance matching is performed on the output signal and harmonic components are removed. The antenna switch ANTSW selects an antenna connection path according to the control of the antenna switch control circuit ANTSWCTL. In the example of FIG. 2, the connection destination of the external terminal for the antenna signal ANTOUT is the output node of HPA1, the external terminal for the reception signal Rx1 (LB) of the low band (LB), the output node of HPA2, and the high band ( HB) is selected from the external terminals for the received signal Rx2 (HB). When the external terminal (Rx1 (LB)) is selected, the signal from ANTOUT is AC-coupled via the receiving coupling capacitor Crx1, and when the external terminal (Rx2 (HB)) is selected. , The signal from ANTOUT is AC coupled via the receiving coupling capacitor Crx2. ANTFLT has a role of preventing electrostatic discharge noise flowing into the module from ANTOUT in addition to removing unnecessary signals and the like that may be generated by ANTSW.

図2では、GSM用の高周波電力増幅器モジュールHPAMDが一例として示されている。この場合、入力電力信号Pin1(LB)は、GSM850(送信周波数帯:824〜849MHz、受信周波数帯:869〜894MHz)や、GSM900(送信周波数帯:880〜915MHz、受信周波数帯:925〜960MHz)等の送信信号に対応する。入力電力信号Pin2(HB)は、DCS(Digital Cellular System)1800(送信周波数帯:1710〜1785MHz、受信周波数帯:1805〜1880MHz)やPCS(Personal Communications Service)1900(送信周波数帯:1850〜1910MHz、受信周波数帯:1930〜1990MHz)等の送信信号に対応する。ただし、勿論、GSM用に限らず、W−CDMAやLTE用等でも同様に適用可能である。この場合、図1で述べたように、電力検出回路ブロックDETBKの出力が自動電力制御回路APCでは無く外部に出力され、また、アンテナスイッチANTSWと共にデュプレクサ等が搭載されることになる。   In FIG. 2, a high-frequency power amplifier module HPAMD for GSM is shown as an example. In this case, the input power signal Pin1 (LB) is GSM850 (transmission frequency band: 824 to 849 MHz, reception frequency band: 869 to 894 MHz) or GSM900 (transmission frequency band: 880 to 915 MHz, reception frequency band: 925 to 960 MHz). It corresponds to transmission signals such as. The input power signal Pin2 (HB) includes DCS (Digital Cellular System) 1800 (transmission frequency band: 1710 to 1785 MHz, reception frequency band: 1805 to 1880 MHz) and PCS (Personal Communications Service) 1900 (transmission frequency band: 1850 to 1910 MHz, It corresponds to a transmission signal such as a reception frequency band: 1930 to 1990 MHz). However, it is of course applicable not only to GSM but also to W-CDMA and LTE. In this case, as described in FIG. 1, the output of the power detection circuit block DETBK is output to the outside instead of the automatic power control circuit APC, and a duplexer or the like is mounted together with the antenna switch ANTSW.

このような構成例を用いると、図12で述べたカプラCPL1,CPL2の代わりに高周波電力増幅器HPA1,HPA2と同一の半導体チップ(高周波電力増幅チップHPAIC1)内に形成した容量C1,C2によって検波を行うため、高周波電力増幅器モジュールHPAMDの小型化又は低コスト化が実現可能になる。また、ハイバンドとロウバンドに共通して1個の電力検出回路ブロックDETBKを設けているため、この点からもHPAMDの小型化又は低コスト化が図れる。   When such a configuration example is used, detection is performed by the capacitors C1 and C2 formed in the same semiconductor chip (high-frequency power amplifier chip HPAIC1) as the high-frequency power amplifiers HPA1 and HPA2 instead of the couplers CPL1 and CPL2 described in FIG. Therefore, the high-frequency power amplifier module HPAMD can be reduced in size or cost. In addition, since one power detection circuit block DETBK is provided in common for the high band and the low band, the HPAMD can be reduced in size or cost from this point.

なお、高周波電力増幅器HPA1,HPA2は、シリコン基板上のLDMOS(Laterally Diffused MOS)等によって実現され、容量C1,C2は、シリコン基板上のMIM(Metal Insulator Metal)容量等によって実現される。ただし、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、高周波電力増幅器HPA1,HPA2をHBT(Heterojunction Bipolar Transistor)等で実現することも可能である。この場合、HPA1およびC1が同一の半導体チップ上に形成され、HPA2およびC2がHPA1と同一又は異なる半導体チップ上に形成され、その他の回路(DETBK,APC,BIASCTL,ANTSWCTL)が更に別の半導体チップ上に形成されることになる。いずれにしても、高周波電力増幅器(例えばHPA1)とその結合容量(例えばC1)を同一の半導体チップで実現することで、高周波電力増幅器モジュールHPAMDの小型化又は低コスト化が図れる。   The high frequency power amplifiers HPA1 and HPA2 are realized by LDMOS (Laterally Diffused MOS) on a silicon substrate, and the capacitors C1 and C2 are realized by MIM (Metal Insulator Metal) capacitance on the silicon substrate. However, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, the high-frequency power amplifiers HPA1 and HPA2 can be realized by HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) or the like. In this case, HPA1 and C1 are formed on the same semiconductor chip, HPA2 and C2 are formed on the same or different semiconductor chip from HPA1, and other circuits (DETBK, APC, BIASCTL, ANTSWCTL) are further different semiconductor chips. Will be formed on top. In any case, the high-frequency power amplifier module HPAMD can be reduced in size or cost by realizing the high-frequency power amplifier (for example, HPA1) and the coupling capacitance (for example, C1) with the same semiconductor chip.

《電力検出回路ブロックの詳細構成》
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。
<< Detailed configuration of power detection circuit block >>
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the power detection circuit block in the high-frequency power amplifier module of FIG. The power detection circuit block DETBK shown in FIG. 3 includes a plurality of amplifier circuits AMP1 to AMP4, an attenuator circuit ATT, a plurality of level detection circuits DET1 to DET5, an addition circuit ADD, a current-voltage conversion circuit IVC, and a differential amplifier. A circuit DAMP is provided. AMP1 to AMP4 are cascaded in four stages from the AMP4 side to the AMP1 side via a coupling capacitance between input and output, and the detection input signal CDETin is input to the first stage AMP4. CDETin is input to ATT.

レベル検出回路DET1〜DET4は、それぞれ、アンプ回路AMP1〜AMP4の出力レベルを検出してその大きさに応じた電流を出力し、レベル検出回路DET5はアッテネータ回路ATTの出力レベルを検出してその大きさ応じた電流を出力する。加算回路ADDは、DET1〜DET5からの出力電流を加算し、電流電圧変換回路IVCは、ADDによる加算電流を電圧に変換する。差動アンプ回路DAMPは、所定の基準電圧(Vdet_ref)を基準としてIVCによって変換された電圧(Vdet_T)を増幅し、その結果となる検出電圧信号Vdetを出力する。   The level detection circuits DET1 to DET4 detect the output levels of the amplifier circuits AMP1 to AMP4, respectively, and output a current corresponding to the magnitude, and the level detection circuit DET5 detects the output level of the attenuator circuit ATT and the magnitude thereof. A current corresponding to the output is output. The adder circuit ADD adds the output currents from the DET1 to DET5, and the current-voltage conversion circuit IVC converts the added current by the ADD into a voltage. The differential amplifier circuit DAMP amplifies the voltage (Vdet_T) converted by the IVC with reference to a predetermined reference voltage (Vdet_ref), and outputs a detection voltage signal Vdet as a result.

アンプ回路AMP1〜AMP4のそれぞれは、例えば同一値となる所定のゲイン(特に限定はされないが例えば10dB程度等)を持ち、出力が所定の飽和出力電圧に到達しない範囲では当該ゲインで増幅動作を行い、飽和出力電圧に到達する範囲では当該飽和出力電圧を固定的に出力するリミッタアンプとして機能する。アッテネータ回路ATTは所定のゲイン(例えば−数dB程度等)を持つ減衰器である。ここで、例えば、検波入力信号CDETinのレベルが非常に小さく、AMP1のみから飽和出力電圧が得られる共に、DET1がこの飽和出力電圧に応じた検出電流Idet1として飽和出力電流を出力している場合を基準に動作を説明する。   Each of the amplifier circuits AMP1 to AMP4 has, for example, a predetermined gain that is the same value (for example, about 10 dB, although not particularly limited), and performs an amplification operation with the gain in a range where the output does not reach a predetermined saturation output voltage. In the range where the saturation output voltage is reached, it functions as a limiter amplifier that outputs the saturation output voltage in a fixed manner. The attenuator circuit ATT is an attenuator having a predetermined gain (for example, about −several dB). Here, for example, a case where the level of the detection input signal CDETin is very small, a saturated output voltage can be obtained only from AMP1, and DET1 outputs a saturated output current as a detection current Idet1 corresponding to the saturated output voltage. The operation will be described with reference to the standard.

この状態から、検波入力信号CDETinの電力レベルが徐々に増加すると、アンプ回路AMP1が飽和出力電圧を出力している状態で、主としてアンプ回路AMP2の出力が飽和出力電圧に向けて大きく増加していく。これに応じて、レベル検出回路DET1の出力電流Idet1が飽和出力電流の状態で、主としてレベル検出回路DET2の出力電流Idet2が飽和出力電流に向けて大きく増加していく。そして、このCDETinの電力レベルの増加分が10dB程度になると、AMP2の出力が飽和出力電圧に達し、これに応じてDET2のIdet2も飽和出力電流に達する。以降同様にして、CDETinの電力レベルが10dB程度増加する毎に、アンプ回路AMP3、AMP4の出力が順に飽和出力電圧に達すると共に、レベル検出回路DET3、DET4の出力電流Idet3、Idet4が順に飽和出力電流に達する。その後、更にCDETinの電力レベルが増加すると、レベル検出回路DET5からの出力電流Idet5が大きく増大していくことになる。   From this state, when the power level of the detection input signal CDETin gradually increases, the output of the amplifier circuit AMP2 largely increases toward the saturation output voltage in a state where the amplifier circuit AMP1 outputs the saturation output voltage. . Accordingly, the output current Idet2 of the level detection circuit DET2 largely increases toward the saturation output current in a state where the output current Idet1 of the level detection circuit DET1 is the saturation output current. When the increase in the power level of CDETin reaches about 10 dB, the output of AMP2 reaches the saturation output voltage, and accordingly, Idet2 of DET2 also reaches the saturation output current. Similarly, every time the power level of CDETin increases by about 10 dB, the outputs of the amplifier circuits AMP3 and AMP4 sequentially reach the saturation output voltage, and the output currents Idet3 and Idet4 of the level detection circuits DET3 and DET4 sequentially To reach. Thereafter, when the power level of CDETin further increases, the output current Idet5 from the level detection circuit DET5 greatly increases.

したがって、このレベル検出回路DET1〜DET5からの出力電流を最終的に加算回路ADDで加算し、その電流(Idet_T)を電流電圧変換回路IVCで電圧に変換することで、検波入力信号CDETinのログスケールに比例する電圧(Vdet_T)ならびに検出電圧信号Vdetが得られる。なお、特に限定はされないが、ここでは、各レベル検出回路DET1〜DET5は、対応するアンプ回路の交流出力電圧に固定電圧Vdcを重畳させた電圧を、当該Vdcを基準として増幅することで出力電流Idet1〜Idet5を生成する。また、特に限定はされないが、電流電圧変換回路IVCは、ダイオード接続されたMOSトランジスタを2個備え、その一方に電流(Idet_T)を流すことで電圧(Vdet_T)を生成し、他方に基準電流(Iref)を流すことで基準電圧(Vdet_ref)を生成している。   Therefore, the output current from the level detection circuits DET1 to DET5 is finally added by the adder circuit ADD, and the current (Idet_T) is converted into a voltage by the current-voltage conversion circuit IVC, whereby the log scale of the detection input signal CDETin is obtained. A voltage (Vdet_T) proportional to, and a detection voltage signal Vdet are obtained. Although not particularly limited, each of the level detection circuits DET1 to DET5 here outputs an output current by amplifying a voltage obtained by superimposing the fixed voltage Vdc on the AC output voltage of the corresponding amplifier circuit with reference to the Vdc. Idet1 to Idet5 are generated. Although not particularly limited, the current-voltage conversion circuit IVC includes two diode-connected MOS transistors, and generates a voltage (Vdet_T) by flowing a current (Idet_T) in one of them, and a reference current ( The reference voltage (Vdet_ref) is generated by passing Iref).

ここで、図3の検波入力信号CDETinは、図12に示すようなカプラCPL1,CPL2を用いた場合には減衰されたキャリア進行波のみとなるが、図2のような容量C1,C2による結合を用いた場合には高調波及び反射波を含む電圧波形が入力される場合がある。この場合、カプラ使用時と容量結合使用時とで入力される電圧レベルが異なり、カプラ使用時と比べて電力の検出精度が低下する恐れがある。ただし、例えば、図2における容量値(C1,C2)の調整や図3における差動アンプ回路DAMPのゲイン調整を行えば、この検出精度の低下を十分に抑制することが可能になる。   Here, the detection input signal CDETin of FIG. 3 is only the attenuated carrier traveling wave when the couplers CPL1 and CPL2 as shown in FIG. 12 are used, but the coupling by the capacitors C1 and C2 as shown in FIG. In some cases, a voltage waveform including harmonics and reflected waves is input. In this case, the input voltage level differs between when the coupler is used and when the capacitive coupling is used, and there is a risk that the power detection accuracy may be lower than when the coupler is used. However, for example, if the capacitance values (C1, C2) in FIG. 2 are adjusted or the gain of the differential amplifier circuit DAMP in FIG. 3 is adjusted, this decrease in detection accuracy can be sufficiently suppressed.

以上、本実施の形態1の高周波電力増幅器モジュールを用いることで、代表的には、高周波電力増幅器モジュールの小型化、又は低コスト化が実現可能になる。   As described above, by using the high-frequency power amplifier module according to the first embodiment, it is typically possible to reduce the size or cost of the high-frequency power amplifier module.

(実施の形態2)
《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。
(Embodiment 2)
<< Detailed configuration of high-frequency power amplifier module [2] >>
FIG. 4 is a circuit block diagram showing a configuration example of the high frequency power amplifier module according to the second embodiment of the present invention. The high frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 4 is different from the configuration example of FIG. 2 described above in that the high frequency power amplifier chip HPAIC1 in FIG. 2 is replaced with the high frequency power amplifier chip HPAIC2 in FIG. 4 differs from HPAIC1 in FIG. 2 in that a capacitor C1 and a coil L1 are connected in series between the output of the high-frequency power amplifier HPA1 and the input of the power detection circuit block DETBK, and the output of the high-frequency power amplifier HPA2 and the output of DETBK The difference is that the capacitor C2 and the coil L2 are connected in series with the input.

前述したように、ハイバンド用となる高周波電力増幅器HPA2の出力信号は、ロウバンド用となる高周波電力増幅器HPA1の出力信号と比べて約2倍の基本周波数を持つ。したがって、図2の構成例では、HPA1の出力信号に伴う2次の高調波歪み成分(2HD)が容量C1,C2を介してHPA2側の出力経路に流入し、更に、当該2HDと通過帯域が重なるロウパスフィルタLPF2を介してアンテナスイッチANTSWに到達する。ここで、ANTSWのアイソレーション特性が低いと当該2HDがアンテナを介して送出される恐れがある。この現象は、クロスバンドリーク等と呼ばれる。そこで、図4は、容量C1とコイルL1からなるLC直列共振回路によってロウバンドの基本周波数成分のみを通過させ、容量C2とコイルL2からなるLC直列共振回路によってハイバンドの基本周波数成分のみを通過させる構成となっている。コイルL1,L2は、例えば、半導体基板上のメタル配線層を用いた所謂オンチップインダクタによって実現される。   As described above, the output signal of the high-frequency power amplifier HPA2 for high band has a fundamental frequency approximately twice that of the output signal of the high-frequency power amplifier HPA1 for low band. Therefore, in the configuration example of FIG. 2, the second-order harmonic distortion component (2HD) accompanying the output signal of HPA1 flows into the output path on the HPA2 side via the capacitors C1 and C2, and further, the 2HD and the passband are The antenna switch ANTSW is reached via the overlapping low-pass filter LPF2. Here, if the isolation characteristics of the ANTSW are low, the 2HD may be transmitted via the antenna. This phenomenon is called cross-band leak or the like. Therefore, in FIG. 4, only the low-band fundamental frequency component is passed by the LC series resonance circuit composed of the capacitor C1 and the coil L1, and only the high-band fundamental frequency component is passed by the LC series resonance circuit composed of the capacitor C2 and the coil L2. It has a configuration. For example, the coils L1 and L2 are realized by so-called on-chip inductors using a metal wiring layer on a semiconductor substrate.

このような構成例を用いると、高周波電力増幅器HPA1の出力信号は、容量C1およびコイルL1を介してほぼ基本周波数成分のみが電力検出回路ブロックDETBKに入力され、2次の高調波歪み成分(2HD)のDETBKの入力への伝達は十分に抑制される。したがって、前述したクロスバンドリークの問題が改善される。更に、図2の構成例では、負荷変動に伴う2次の高調波歪み成分(2HD)のレベル変動等によって出力電力の制御の高精度化が阻害される恐れがある。しかしながら、図4の構成例では、高周波電力増幅器HPA1の出力におけるほぼ基本周波数成分のみがDETBKに入力され、高周波電力増幅器HPA2の出力におけるほぼ基本周波数成分のみがDETBKに入力されるため、図2の構成例と比べて出力電力制御の高精度化が図れる。   Using such a configuration example, only the fundamental frequency component of the output signal of the high frequency power amplifier HPA1 is input to the power detection circuit block DETBK via the capacitor C1 and the coil L1, and the second harmonic distortion component (2HD ) To the input of DETBK is sufficiently suppressed. Therefore, the above-mentioned cross band leak problem is improved. Further, in the configuration example of FIG. 2, there is a possibility that the high accuracy of the output power control may be hindered by the level fluctuation of the second harmonic distortion component (2HD) accompanying the load fluctuation. However, in the configuration example of FIG. 4, since only the fundamental frequency component at the output of the high-frequency power amplifier HPA1 is input to the DETBK, and only the fundamental frequency component at the output of the high-frequency power amplifier HPA2 is input to the DETBK. Compared with the configuration example, it is possible to improve the accuracy of the output power control.

《高周波電力増幅器モジュールの詳細構成[2]の各種検証結果》
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。
<< Verification results of detailed configuration [2] of high-frequency power amplifier module >>
FIG. 5 is a diagram showing an example of the result of verifying the magnitude of the cross-band leakage between the high-frequency power amplifiers in FIG. 4 under a plurality of simulation conditions, and FIGS. 6A to 6C are diagrams. 5 is a circuit diagram illustrating simulation conditions in FIG. 6 (a) to 6 (c), the output impedances of the high-frequency power amplifiers HPA1 and HPA2 in FIG. 4 are 50Ω, the input impedance of the power detection circuit block DETBK is 500Ω, and the output of HPA1 is “Port1”. The output of HPA2 is “Port2”, and the input of DETBK is “Port3”.

また、図6(a)(「Case1」とする)では、「Port1」と「Port3」間に略900MHzの共振周波数を持つLC直列共振回路が備わり、「Port2」と「Port3」間に1.5pFの容量が備わっている。図6(b)(「Case2」とする)では、「Port1」と「Port3」間に略900MHzの共振周波数を持つLC直列共振回路が備わり、「Port2」と「Port3」間に略1800MHzの共振周波数を持つLC直列共振回路が備わっている。図6(c)(「Case3」とする)は、図6(b)における「Port2」と「Port3」間のLC直列共振回路を、共振周波数を変えずに定数を変えたものとなっている。図5には、図6(a)〜図6(c)を用いて、「Port1」から「Port2」への通過特性(すなわちクロスバンドリークの大きさ)を検証した結果が示されている。   In FIG. 6A (referred to as “Case 1”), an LC series resonance circuit having a resonance frequency of approximately 900 MHz is provided between “Port 1” and “Port 3”. It has a capacity of 5 pF. In FIG. 6B (referred to as “Case2”), an LC series resonance circuit having a resonance frequency of about 900 MHz is provided between “Port1” and “Port3”, and a resonance of about 1800 MHz is provided between “Port2” and “Port3”. An LC series resonant circuit with frequency is provided. FIG. 6C (referred to as “Case 3”) is obtained by changing the constant of the LC series resonance circuit between “Port 2” and “Port 3” in FIG. 6B without changing the resonance frequency. . FIG. 5 shows the result of verifying the pass characteristic (that is, the magnitude of the crossband leak) from “Port 1” to “Port 2” using FIGS. 6 (a) to 6 (c).

例えば、前述した特許文献2では、「Port3」における電圧レベルの向上を実現するため、図6(a)と同様な回路構成が示されている。しかしながら、このような構成例では、図5の「Case1」に示すように、大きなクロスバンドリークが生じてしまう場合がある。そこで、図6(b)のように「Port2」と「Port3」間(ハイバンド側)に更にコイル(ここでは5.21nH)を挿入すると、「Port2」と「Port3」間の所謂Qファクタ(Q∝√(L/C))が向上することから狭帯域化が図れる。その結果、図5の「Case2」に示すように、例えば、1800MHz近辺において、「Case1」に比べてクロスバンドリークの大きさを約1.7dB程度低減することが可能になる。更に、図6(c)のように、「Port2」と「Port3」間のコイルの値を2倍にし(ここでは10.4nH)、容量の値を1/2にすると、更にQファクタを向上させることができ、その結果、図5の「Case3」に示すように、例えば、1800MHz近辺において、「Case2」に比べてクロスバンドリークの大きさを約0.6dB程度低減することが可能になる。   For example, in Patent Document 2 described above, a circuit configuration similar to that of FIG. 6A is shown in order to improve the voltage level in “Port 3”. However, in such a configuration example, as shown in “Case 1” in FIG. 5, a large crossband leak may occur. Therefore, when a coil (5.21 nH in this case) is further inserted between “Port 2” and “Port 3” (high band side) as shown in FIG. 6B, the so-called Q factor between “Port 2” and “Port 3” ( Since Q∝√ (L / C)) is improved, the band can be narrowed. As a result, as shown in “Case 2” in FIG. 5, for example, in the vicinity of 1800 MHz, the magnitude of the crossband leak can be reduced by about 1.7 dB compared to “Case 1”. Furthermore, as shown in FIG. 6C, when the coil value between “Port 2” and “Port 3” is doubled (here, 10.4 nH) and the capacitance value is halved, the Q factor is further improved. As a result, as shown in “Case 3” in FIG. 5, for example, in the vicinity of 1800 MHz, the magnitude of the cross-band leak can be reduced by about 0.6 dB compared to “Case 2”. .

以上、本実施の形態2の高周波電力増幅器モジュールを用いることで、代表的には、高周波電力増幅器モジュールの小型化、又は低コスト化が実現可能になる。更に、クロスバンドリークの低減や、出力電力制御の高精度化が図れる。なお、図4のLC直列共振回路における容量とコイルの接続順序は適宜入れ替えることが可能である。また、ここではGSM用の高周波電力増幅器モジュールを例としているが、勿論、W−CDMAやLTE用であっても同様に適用可能である。W−CDMAやLTEでも、例えば700MHz〜900MHz近辺のバンドと、1700MHz〜2100MHz近辺のバンドが規定され、前述したロウバンドとハイバンドの関係が成り立つ。   As described above, by using the high-frequency power amplifier module according to the second embodiment, it is typically possible to reduce the size or cost of the high-frequency power amplifier module. Further, cross-band leakage can be reduced and output power control can be highly accurate. Note that the connection order of the capacitors and the coils in the LC series resonance circuit of FIG. 4 can be changed as appropriate. In addition, although a high-frequency power amplifier module for GSM is taken as an example here, it is of course applicable to W-CDMA and LTE as well. In W-CDMA and LTE, for example, a band in the vicinity of 700 MHz to 900 MHz and a band in the vicinity of 1700 MHz to 2100 MHz are defined, and the above-described relationship between the low band and the high band is established.

(実施の形態3)
《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。
(Embodiment 3)
<< Detailed configuration of high-frequency power amplifier module [3] >>
FIG. 7 is a circuit block diagram showing a configuration example of the high frequency power amplifier module according to the third embodiment of the present invention. The high frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 7 is different from the configuration example of FIG. 4 described above in that the high frequency power amplifier chip HPAIC2 in FIG. 4 is replaced with the high frequency power amplifier chip HPAIC3 in FIG. 7 and the front end block FEBK1 in FIG. The difference is that each is replaced with the front end block FEBK2 of FIG. 7 includes capacitors C1 and C2 in HPAIC2 in FIG. 4, and FEBK2 in FIG. 7 includes coils L1 and L2 in HPAIC2 in FIG. However, here, in order to reduce the number of external terminals of the high-frequency power amplifier chip, the connection order of the capacitors and the coils in each LC series resonance circuit is reversed from that in FIG. That is, in the case of the connection order of FIG. 7, for example, an external terminal of the high-frequency power amplifier HPA1 is originally necessary, and therefore, an external terminal corresponding to the connection portion between L1 and C1 may be provided. In this case, it is necessary to provide external terminals corresponding to both ends of L1.

このような構成例を用いると、コイルL1,L2を外部部品で実現するため、高周波電力増幅器モジュールの小型化・低コスト化の点でデメリットがあるものの、高性能なコイルを用いることができるため、実施の形態2で述べたQファクタを更に向上させることができ、クロスバンドリークの更なる低減が可能になる。   When such a configuration example is used, since the coils L1 and L2 are realized by external parts, there is a demerit in terms of downsizing and cost reduction of the high-frequency power amplifier module, but a high-performance coil can be used. The Q factor described in the second embodiment can be further improved, and the crossband leak can be further reduced.

(実施の形態4)
《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。
(Embodiment 4)
<< Detailed configuration of high-frequency power amplifier module [4] >>
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a configuration example of the high frequency power amplifier module according to the fourth embodiment of the present invention. The high frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 8 is different from the configuration example of FIG. 2 described above in that the high frequency power amplifier chip HPAIC1 in FIG. 2 is replaced with the high frequency power amplifier chip HPAIC4 in FIG. 8 and the front end block FEBK1 in FIG. The difference is that each is replaced with the front end block FEBK3 of FIG. The HPAIC4 in FIG. 8 further includes a capacitor Ct in addition to the capacitors C1 and C2 in the HPAIC1 in FIG. FEBK3 in FIG. 8 further includes a coil Lt in addition to FEBK1 in FIG. Ct and Lt are connected in series between the output of the high-frequency power amplifier HPA1 and the ground power supply voltage GND, and constitute a harmonic trap circuit TPBK1.

高調波トラップ回路TPBK1は、LC直列共振回路となっており、その共振周波数は、高周波電力増幅器HPA1の出力信号における2次の高調波歪み成分(2HD)の周波数に設定される。このような構成例を用いると、HPA1からの2次の高調波歪み成分(2HD)は、その殆どがインピーダンスが低いTPBK1側に流れるため、前述したクロスバンドリークの低減が可能になる。また、外部部品として1個のコイルLtを設ければよいため、図12の構成例と比較すると、高周波電力増幅器モジュールの小型化・低コスト化が図れる場合がある。なお、コイルLtは、場合によっては高周波電力増幅チップHPAIC4内に形成することも可能である。   The harmonic trap circuit TPBK1 is an LC series resonance circuit, and the resonance frequency thereof is set to the frequency of the second-order harmonic distortion component (2HD) in the output signal of the high-frequency power amplifier HPA1. If such a configuration example is used, most of the second-order harmonic distortion component (2HD) from the HPA 1 flows to the TPBK 1 side having a low impedance, so that the above-described cross-band leak can be reduced. Further, since only one coil Lt may be provided as an external component, the high-frequency power amplifier module may be reduced in size and cost as compared with the configuration example of FIG. Note that the coil Lt may be formed in the high frequency power amplifier chip HPAIC4 depending on circumstances.

(実施の形態5)
《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。
(Embodiment 5)
<< Detailed configuration of high-frequency power amplifier module [5] >>
FIG. 9 is a circuit block diagram showing a configuration example of the high frequency power amplifier module according to the fifth embodiment of the present invention. The high frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 9 is different from the configuration example of FIG. 8 described above in that the high frequency power amplifier chip HPAIC4 of FIG. 8 is replaced with the high frequency power amplifier chip HPAIC5 of FIG. The HPAIC 5 in FIG. 9 has a configuration in which the capacitor C1 in the HPAIC 4 in FIG. 8 is realized by the series connection of the capacitor C1a and the capacitor C1b, and the configuration in which the capacitor Ct in the HPAIC 4 is realized by the series connection of the C1a and the capacitor Ct1. Prepare. One end of the coil Lt in the FEBK3 in FIG. 9 is connected to one end of the capacitor Ct1 in accordance with the change in the capacitance described above. C1a, Ct1, and Lt constitute a harmonic trap circuit TPBK2 as in the case of FIG.

図9のように、図8の容量C1,Ctをそれぞれ直列接続の容量で実現することで、例えば、チップの内蔵容量の耐圧が不足するような場合であっても、直列容量による分圧に伴い耐圧を確保することが可能になる。   As shown in FIG. 9, by realizing the capacitors C1 and Ct in FIG. 8 with series-connected capacitors, for example, even when the built-in capacitance of the chip is insufficient, the voltage is divided by the series capacitance. Accordingly, it is possible to ensure a withstand voltage.

(実施の形態6)
《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。
(Embodiment 6)
<< Detailed Configuration of High Frequency Power Amplifier Module [6] >>
FIG. 10 is a circuit block diagram showing a configuration example of the high frequency power amplifier module according to the sixth embodiment of the present invention. The high frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 10 has a configuration in which the above-described configuration example of FIG. 4 is combined with the above-described harmonic trap circuit TPBK1 of FIG. The high frequency power amplifier chip HPAIC6 in FIG. 10 includes the capacitor Ct described in FIG. 8 in addition to the LC series resonance circuit including the capacitor C1 and the coil L1 described in FIG. 4 and the LC series resonance circuit including the capacitor C2 and the coil L2. Prepare. The front end block FEBK3 in FIG. 10 includes the coil Lt described in FIG. Ct and Lt constitute a harmonic trap circuit TPBK1 as in the case of FIG.

このような構成例を用いると、実施の形態2で述べた各種効果に加えて、クロスバンドリークの更なる低減が実現可能になる。すなわち、前述したように、容量C1およびコイルL1を持つLC直列共振回路と、容量C2およびコイルL2を持つLC直列共振回路とによってクロスバンドリークが低減できることに加えて、高調波トラップ回路TPBK1によって更にクロスバンドリークを低減することが可能になる。   When such a configuration example is used, in addition to the various effects described in the second embodiment, it is possible to further reduce crossband leakage. That is, as described above, in addition to the LC series resonance circuit having the capacitor C1 and the coil L1 and the LC series resonance circuit having the capacitor C2 and the coil L2, the cross-band leakage can be reduced, and the harmonic trap circuit TPBK1 further Cross-band leakage can be reduced.

(実施の形態7)
《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。
(Embodiment 7)
<< Detailed configuration of high-frequency power amplifier module [7] >>
FIG. 11 is a circuit block diagram showing a configuration example of the high frequency power amplifier module according to the seventh embodiment of the present invention. The high frequency power amplifier module HPAMD shown in FIG. 11 is different from the configuration example of FIG. 2 described above in that the front end block FEBK1 in FIG. 2 is replaced with the front end block FEBK4 in FIG. FEBK4 in FIG. 11 shows a detailed configuration example of a part of the antenna switch ANTSW in FEBK1 in FIG. ANTSW1 in FIG. 11 includes a transistor switch Qt1 that connects the output of the high-frequency power amplifier HPA1 to the external terminal for the antenna signal ANTOUT, a transistor switch Qt2 that connects the output of the high-frequency power amplifier HPA2 to the external terminal for ANTOUT, It includes a transistor switch Qs2 that connects the terminal on the HPA2 side to the ground power supply voltage GND. Qt1, Qt2, and Qs2 are, for example, pHEMT elements or MOS transistors on an SOI substrate.

前述したような、クロスバンドリークの問題は、アンテナスイッチANTSWにおけるアイソレーション特性が十分に高ければ大きな問題とはならない。そこで、図11のANTSW1では、スルー用のトランジスタスイッチQt1,Qt2に加えて、シャント用のトランジスタスイッチQs2を備えている。Qt1とQs2は、アンテナスイッチ制御回路ANTSWCTLを介してオン・オフが共通に制御される。高周波電力増幅器HPA1が動作する際には、Qt1,Qs2がオン、Qt2がオフに制御される。したがって、仮に、HPA1による2次の高調波歪み成分(2HD)が高周波電力増幅器HPA2側に回り込んだのちロウパスフィルタLPF2を介して伝送され、加えてQt2のアイソレーション特性が十分でない場合でも、当該2HDはQs2を介して抑制されることになる。   As described above, the problem of cross-band leakage is not a serious problem if the isolation characteristics of the antenna switch ANTSW are sufficiently high. Therefore, the ANTSW1 of FIG. 11 includes a shunt transistor switch Qs2 in addition to the through transistor switches Qt1 and Qt2. Qt1 and Qs2 are commonly controlled to be turned on / off via an antenna switch control circuit ANTSWCTL. When the high-frequency power amplifier HPA1 operates, Qt1 and Qs2 are controlled to be on and Qt2 is controlled to be off. Therefore, even if the second-order harmonic distortion component (2HD) due to HPA1 is circulated to the high-frequency power amplifier HPA2 side and then transmitted through the low-pass filter LPF2, and in addition, the isolation characteristic of Qt2 is not sufficient, The 2HD is suppressed via Qs2.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

ここでは、無線通信システムとして携帯電話システムを例に説明を行ったが、例えば、2.4GHz帯と5.2GHz帯に対応した無線LAN(Local Area Network)等においても同様に適用可能である。   Here, a cellular phone system has been described as an example of a wireless communication system. However, the present invention can be similarly applied to, for example, a wireless local area network (LAN) compatible with 2.4 GHz band and 5.2 GHz band.

ADD 加算回路
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
ADD adder circuit AMP amplifier circuit ANT antenna ANTFLT antenna filter ANTOUT antenna signal ANTSW antenna switch ANTSWCTL antenna switch control circuit APC automatic power control circuit ATT attenuator circuit BBU baseband unit BIASCTL bias control circuit C capacity CDETin direction detector CPL Coupler)
DAMP differential amplifier circuit DET level detection circuit DETBK power detection circuit block FEBK, FEBK 'front end block HPA high frequency power amplifier HPAIC high frequency power amplifier chip HPAM high frequency power amplifier module IVC current voltage conversion circuit L coil LPF low pass filter MIC microphone MNT matching Circuit Pin Input power signal Pout Output power signal Q Transistor switch RFIC High-frequency signal processing device RFSYS High-frequency system unit Rx Reception signal SAW SAW filter SBD Band selection signal SPK Speaker TPBK Harmonic trap circuit Tx Transmission signal Vdet Detection voltage signal Vramp Power indication signal

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、
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。
A module wiring board on which one or more semiconductor chips are mounted;
On the one or more semiconductor chips,
A first power amplifier for amplifying a first signal having a first frequency band;
A second power amplifier for amplifying a second signal having a second frequency band higher than the first frequency band;
A power detection circuit for detecting the magnitude of the input level at the first node;
A first capacitor coupled in series between an output node of the first power amplifier and the first node;
A second capacitor coupled in series between the output node of the second power amplifier and the first node is formed ;
The first power amplifier and the first capacitor are formed on the same semiconductor chip,
The second power amplifier and the second capacitor are formed on the same semiconductor chip,
A first coil connected in series with the first capacitor is further provided between the output node of the first power amplifier and the first node.
A second coil connected in series with the second capacitor is further provided between the output node of the second power amplifier and the first node.
The first capacitor and the resonance frequency of the first coil are set to the first frequency band,
The second capacitor and the resonant frequency of the second coil is a radio frequency power amplifier module that will be set in the second frequency band.
請求項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。
The high frequency power amplifier module according to claim 1 ,
A high-frequency power amplifier module further comprising an LC series resonance circuit having a resonance frequency in a frequency band twice the first frequency band between an output node of the first power amplifier and a power supply voltage.
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。
A module wiring board on which one or more semiconductor chips are mounted;
On the one or more semiconductor chips,
A first power amplifier for amplifying a first signal having a first frequency band;
A second power amplifier for amplifying a second signal having a second frequency band higher than the first frequency band;
A power detection circuit for detecting the magnitude of the input level at the first node;
A first capacitor coupled in series between an output node of the first power amplifier and the first node;
A second capacitor coupled in series between the output node of the second power amplifier and the first node is formed;
A high-frequency power amplifier module further comprising an LC series resonance circuit having a resonance frequency in a frequency band twice the first frequency band between an output node of the first power amplifier and a power supply voltage.
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