JPH09181538A - 帯域増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば携帯電話用の送信用帯域増幅器は高効
率であることが求められる。しかし、増幅器の出力側に
フィルタを接続して送信周波数以外を減衰させる必要が
あり、その際送信信号にも減衰が生じて増幅効率が低下
する。本発明は、このようなフィルタによる減衰を少な
くし増幅効率の高い帯域増幅器を提供することを目的と
する。 【解決手段】 入力端子６から入力され第１の増幅器お
よび第２の増幅器で増幅された送信信号は、電圧制御発
振器５で周波数特性が制御される周波数可変フィルタ３
によって送信周波数以外を減衰させ、出力端子７から取
り出される。その際、演算回路４において電圧制御発振
器５の入力周波数制御電圧から演算を行い、周波数可変
フィルタ３の周波数特性を制御して送信信号に応じて周
波数特性を変化させることにより、送信信号周波数にお
ける減衰量を小さくし、増幅効率を上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話機
の送信用として利用される高効率の帯域増幅器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、通信機器用の帯域増幅器として
は、高効率であることが求められており、特公平７−３
２３３５号公報に開示されているように高効率化するた
めの整合回路を設けることが知られている。増幅器を用
いて信号の増幅を行うと目的の周波数以外に存在するノ
イズ等の不要な信号成分も同時に増幅されてしまうた
め、増幅器の出力側にフィルタを接続してノイズ等の不
要な信号成分を減衰させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
帯域増幅器においては、出力側に設けたフィルタにより
必要な信号も減衰して増幅効率が低下するという問題を
有していた。ここで、例として図３の帯域通過フィルタ
を用いてフィルタ減衰量の対周波数特性と携帯電話の送
信信号、受信信号の周波数間隔等の関係を説明する。図
３は受信信号帯域が送信信号帯域よりも高い周波数帯域
にある場合を例示した。携帯電話においては一般に送信
信号用周波数、受信信号用周波数共にそれぞれが一定の
周波数帯域内に複数用意されており、その中から送信信
号と受信信号の周波数間隔が一定となる１組を選択して
通信を行う。また、増幅後フィルタを通過した信号は、
受信部への不要信号の侵入による受信感度の低下を防止
するために受信信号の周波数に存在するノイズ等の不要
な信号成分が抑圧されていることが求められる。このよ
うな要求を満たすためにフィルタに求められる一般的な
特性は、送信周波数帯域において減衰量が少なく、受信
周波数帯域において減衰量の大きいことであり、送信周
波数帯域においては最も周波数の高い送信信号において
許容減衰量以下に収め、受信周波数帯域においては最も
周波数の低い受信信号において必要減衰量を確保するこ
とである。その結果、フィルタの特性として周波数変化
に対する減衰量変化が大きいことが必要となって、一般
的にフィルタの特性上送信信号の減衰量が大きくなり、
増幅効率が低下する原因となっている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の帯域増幅器は、
増幅器の出力側に周波数可変フィルタを接続し、通過周
波数に応じてフィルタ特性を変化させることによって、
周波数特性が不変なフィルタを用いた従来に比べて、送
信周波数帯域の減衰量が小さなフィルタを用いることを
可能にする。本発明によれば、高効率な帯域増幅器が実
現できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、第１の増幅器と、この第１の増幅器の出力側に接続
した周波数可変フィルタと、前記第１の増幅器の入力側
もしくは前記周波数可変フィルタの出力側に接続した第
２の増幅器とを有し、前記周波数可変フィルタの制御電
圧として電圧制御発振器の周波数制御電圧を用いた帯域
増幅器であり、周波数可変フィルタを用いることによっ
て増幅された信号の損失を小さくして増幅器の高効率化
を図る作用を有する。

【０００６】請求項２に記載の発明は、周波数可変フィ
ルタとして必要周波数帯域の一部もしくは全域を通過帯
域とし、不要周波数帯域の一部もしくは全域を減衰帯域
とする帯域通過フィルタを用いた帯域増幅器であり、周
波数可変フィルタを用いることによって増幅された信号
の損失を小さくして増幅器の高効率化を図る作用を有す
る。

【０００７】請求項３に記載の発明は、周波数可変フィ
ルタとして不要周波数帯域を減衰帯域とする帯域阻止フ
ィルタを用いた帯域増幅器であり、周波数可変フィルタ
を用いることによって増幅された信号の損失を小さくし
て増幅器の高効率化を図る作用を有する。

【０００８】請求項４に記載の発明は、電圧制御発振器
の周波数制御電圧から周波数可変フィルタの制御電圧を
計算する演算回路を電圧制御発振器と周波数可変フィル
タの制御電圧印加端子との間に接続した帯域増幅器であ
り、信号周波数の変化に応じてフィルタ特性を変化させ
る作用を有する。

【０００９】請求項５に記載の発明は、周波数可変フィ
ルタのインピーダンス可変素子としてバラクタダイオー
ドを用いた帯域増幅器であり、電圧制御発振器からの信
号によりフィルタの周波数特性を変化させる作用を有す
る。

【００１０】請求項６に記載の発明は、周波数可変フィ
ルタの共振器を積層基板内部に形成し、周波数可変フィ
ルタの回路部分と増幅器を基板表面に構成して一体化し
た帯域増幅器であり、増幅器とフィルタを別個に形成す
る場合にくらべて形状を小型化する作用を有する。

【００１１】請求項７に記載の発明は、前記増幅器の基
板部分に性質の異なる複数の層から形成される積層基板
を用いた帯域増幅器であり、周波数可変フィルタ部分の
誘電率を大きくして形状を小型化する作用を有する。

【００１２】（実施の形態）以下、本発明の実施の形態
を携帯電話の送信用帯域増幅器を例にして、図１と図２
を用いて説明する。

【００１３】図１は本発明の帯域増幅器のブロック図
で、１は第１の増幅器で、２は第２の増幅器で、３は周
波数可変フィルタで、４は演算回路で、５は電圧制御発
振器で、６は入力端子で、７は出力端子である。

【００１４】送信信号は入力端子６から入力され、第１
の増幅器および第２の増幅器で増幅されて、周波数可変
フィルタ３を通過することによって受信信号周波数に存
在するノイズ等の不要な信号が抑圧され、出力端子７か
ら出力される。その際、演算回路４に電圧制御発振器５
の入力周波数制御電圧を入力し、演算回路４において演
算を行い、制御電圧を周波数可変フィルタ３に入力する
ことによってフィルタの周波数特性を制御する。

【００１５】図２はフィルタ減衰量の周波数特性図であ
り、実線は送信信号が帯域内で最も低い周波数の時、一
点鎖線は送信信号が帯域内で最も高い周波数の時の周波
数可変フィルタの減衰量の対周波数特性を示し、点線は
従来の技術で記述した周波数特性が不変なフィルタの減
衰量の対周波数特性を示す。なお、受信信号が送信信号
よりも高い周波数にあり、送信周波数信号が送信周波数
帯域内で最も低い周波数にある場合を例示した。

【００１６】本実施形態のように第２の増幅器２の出力
側に周波数可変フィルタ３を接続すると、送信に使われ
ている周波数の信号のみを許容減衰量以下に抑えればよ
く、送信信号の周波数が変化した場合に、送信信号に合
わせてフィルタの周波数特性を変化させればよい。した
がってフィルタ減衰量の周波数特性としては周波数変化
に対する減衰量の変化割合がより小さくてもよく、この
ような場合、送信部の減衰量が減少し、増幅効率が上昇
する。よって、高効率の帯域増幅器を実現することがで
きる。

【００１７】なお、本例は増幅器２を増幅器１の入力側
に接続した場合を例示したが、周波数可変フィルタ３の
出力側に接続しても同様の効果が得られる。

【００１８】図５は周波数可変フィルタの回路図の一例
を示し、１１から１４は段間結合コンデンサで、１５か
ら１７はバラクタダイオードで、１８から２０は共振用
コンデンサで、２１から２３は共振用コイルで、２４は
入力端子で、２５は出力端子である。

【００１９】送信信号は入力端子２４から入力され、例
えば図２に記述したような周波数特性で減衰されて出力
端子２５から出力される。その際のフィルタの周波数特
性は共振用コンデンサ１８と共振用コイル２１によって
決定される共振周波数と、共振用コンデンサ１９と共振
用コイル２２によって決定される共振周波数と、共振用
コンデンサ２０と共振用コイル２３によって決定される
共振周波数と、段間結合コンデンサとによって決定され
る。ここで、バラクタダイオード１５の容量を変化させ
ると、共振コンデンサ１８との合計容量が変化して共振
用コイル２１との間に生じる共振の周波数が変化する。
また、バラクタダイオード１６と１７についても同様の
役割がある。したがって、バラクタダイオード１５から
１７の容量を変化させると図２に記述したように周波数
可変フィルタの特性を変化させることができる。

【００２０】なお、本例は共振器部分を共振用コンデン
サと共振用コイルを用いて形成した場合を示したが、プ
レーナー型共振器を用いても同様の効果を得ることがで
きる。

【００２１】図６は本発明の他の実施形態におけるフィ
ルタを基板内部に構成した帯域増幅器を示し、３１から
３３はバラクタダイオードで、３４から３６は共振器
で、３７は制御信号入力端子で、３８は入力端子で、３
９および４０は増幅器で、４１は出力端子で、４２およ
び４３はシールドである。

【００２２】送信信号は入力端子３８から入力され、増
幅器３９および４０で増幅された後、バラクタダイオー
ド３１から３３および共振器３４から３６および制御信
号入力端子３７からなる周波数可変フィルタ部を、例え
ば図２に記述したような周波数特性で減衰されて出力端
子４１から出力される。なお、バラクタダイオード３１
は共振器３４の共振周波数を変化させる役目を持ち、バ
ラクタダイオード３２は共振器３５の共振周波数を変化
させる役目を持ち、バラクタダイオード３３は共振器３
６の共振周波数を変化させる役目を持つ。そして、制御
信号入力端子３７からの入力によってバラクタダイオー
ド３１から３３の容量が変化し、それぞれ共振器３４か
ら３６の共振周波数を変化させることによって周波数可
変フィルタの周波数特性を変化させる。

【００２３】なお、本例は帯域通過フィルタを用いた場
合を示したが、図４に示すように帯域阻止フィルタを用
いても同様の効果が得られる。

【００２４】また、本例は携帯電話機の送信増幅器を用
いた場合を示したが、携帯電話用基地局や衛星通信等の
通信や放送に用いられる機器の送信用増幅器全般につい
ても本発明の技術を用いれば同様の効果が得られる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、増幅器の
出力側に通過信号に応じて周波数特性を変化させる周波
数可変フィルタを接続したので、減衰特性をなだらかに
して通過信号における減衰量を小さくし、フィルタを含
めた増幅器の効率を上昇させることができる。また、周
波数可変フィルタの周波数特性の制御は電圧制御発振器
の周波数制御電圧を利用して行われるので、形状の小型
化を図ることができる。さらに、周波数可変フィルタを
増幅器の基板内部に形成することによって増幅器とフィ
ルタを別個に形成する場合にくらべて形状の小型化を図
ることができる。また、異種積層基板を用いて周波数可
変フィルタ部分の誘電率を大きくすることによって形状
の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯域増幅器の実施形態を示すブロック
図

【図２】同帯域増幅器に使用される周波数可変フィルタ
の周波数特性図

【図３】従来の帯域増幅器に使用される帯域通過フィル
タの周波数特性図

【図４】本発明の帯域増幅器に使用される帯域阻止フィ
ルタの周波数特性図

【図５】本発明の帯域増幅器に使用されるフィルタの回
路図

【図６】同フィルタを基板内部に構成した帯域増幅器の
構成図

【符号の説明】

１ 第１の増幅器 ２ 第２の増幅器 ３ 周波数可変フィルタ ４ 演算回路 ５ 電圧制御発振器 ６ 入力端子 ７ 出力端子 １１〜１４ 段間結合コンデンサ １５〜１７ バラクタダイオード １８〜２０ 共振用コンデンサ ２１〜２３ 共振用コイル ２４ 入力端子 ２５ 出力端子 ３１〜３３ バラクタダイオード ３４〜３６ 共振器 ３７ 制御信号入力端子 ３８ 入力端子 ３９，４０ 増幅器 ４１ 出力端子 ４２，４３ シールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八幡 和宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の増幅器と、この第１の増幅器の出
   力側に接続した周波数可変フィルタと、前記第１の増幅
   器の入力側もしくは前記周波数可変フィルタの出力側に
   接続した第２の増幅器とを有し、前記周波数可変フィル
   タの制御電圧として電圧制御発振器の周波数制御電圧を
   用いたことを特徴とする帯域増幅器。
2. 【請求項２】 周波数可変フィルタとして必要周波数帯
   域の一部もしくは全域を通過帯域とし、不要周波数帯域
   の一部もしくは全域を減衰帯域とする帯域通過フィルタ
   を用いたことを特徴とする請求項１記載の帯域増幅器。
3. 【請求項３】 周波数可変フィルタとして不要周波数帯
   域を減衰帯域とする帯域阻止フィルタを用いたことを特
   徴とする請求項１記載の帯域増幅器。
4. 【請求項４】 電圧制御発振器の周波数制御電圧から周
   波数可変フィルタの制御電圧を計算する演算回路を電圧
   制御発振器と周波数可変フィルタの制御電圧印加端子と
   の間に接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の帯域増幅器。
5. 【請求項５】 周波数可変フィルタのインピーダンス可
   変素子としてバラクタダイオードを用いたことを特徴と
   する請求項１〜４のいずれかに記載の帯域増幅器。
6. 【請求項６】 周波数可変フィルタの共振器を積層基板
   内部に形成し、周波数可変フィルタの回路部分と増幅器
   を基板表面に構成して一体化したことを特徴とする請求
   項１〜５のいずれかに記載の帯域増幅器。
7. 【請求項７】 増幅器の基板部分に性質の異なる複数の
   層から形成される積層基板を用いたことを特徴とする請
   求項６記載の帯域増幅器。