WO2014013869A1

WO2014013869A1 - 増幅モジュールおよびこれを備える送信モジュール

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Publication number: WO2014013869A1
Application number: PCT/JP2013/068218
Authority: WO
Inventors: 真悟柳原; 俊二吉見; 賢志齋藤; 祐樹東出
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2014-01-23

Abstract

　周波数帯域が異なる複数の信号を精度よく増幅することができる技術を提供する。　段間整合回路２１aは、それぞれ異なる周波数帯域で使用される複数の整合回路を有しており、複数の整合回路のうちのいずれかが、パワーアンプに入力される送信信号の周波数帯域に応じて選択的にスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３、ＳＷ１４，ＳＷ１５により切り換えられて出力段のバイポーラトランジスタの入力端子に接続される。したがって、送信信号の周波数帯域が変化しても、複数の整合回路のうち、送信信号の周波数帯域に対応した整合回路をスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷ１５のオン、オフを切り換えることにより出力段のバイポーラトランジスタの入力端子に接続することができるので、周波数帯域が異なる複数の送信信号を精度よく高効率で増幅することができる。

Description

増幅モジュールおよびこれを備える送信モジュール

　本発明は、直列接続された複数の増幅素子および出力段の増幅素子の入力端子に接続された段間整合回路を備える増幅モジュール、および、この増幅モジュールを備える送信モジュールに関する。

　従来、携帯電話や携帯情報端末等の携帯通信端末の送信部分には、送信信号を増幅モジュールにより増幅してアンテナに出力する送信モジュールが搭載されている（例えば特許文献１参照）。図９に示す従来の送信モジュール５００は、１つのアンテナＡＮＴを分波器５０１を介して受信モジュール（ＲＸ系）と共用するものであって、分波器５０１に集中定数型の非可逆回路素子５０２（アイソレータ）を介してパワーアンプ５０３およびＡＧＣアンプ５０４（利得制御増幅器）が接続されている。非可逆回路素子５０２は、送信信号の伝送方向には減衰量が極めて小さく、逆方向へは減衰量が大きい特性を有しており、アンテナＡＮＴからの反射波による相互変調歪みや、パワーアンプ５０３の破損を防止する。

　また、パワーアンプ５０３の出力電力をコンデンサにより構成される結合器を介して検出し、該検出値をＡＧＣアンプ５０４に出力する検波器５０５が設けられている。そして、パワーアンプ５０３の出力電圧が一定値に保持されるように、検波器５０５の出力値に基づいてＡＧＣアンプ５０４の利得が制御される。

特開平１０－２００３１０号公報（段落００１３，００１４、図４など）

　ところで、近年、携帯通信端末において、使用される周波数帯域や変調方式が異なる複数の通信方式に対応するマルチバンド化、マルチモード化が要望されている。したがって、この種の携帯通信端末の送信部分に搭載される送信モジュールには、周波数帯域が異なる複数の信号を精度よく増幅できる増幅モジュールを搭載するのが望ましい。

　この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、周波数帯域が異なる複数の信号を精度よく、かつ、高効率に増幅することができる技術を提供することを目的とする。

　上記した目的を達成するために、本発明の増幅モジュールは、直列接続された複数の増幅素子と、出力段の前記増幅素子の入力端子に接続され、それぞれ異なる周波数帯域で使用される複数の整合回路を有する段間整合回路と、前記複数の整合回路のうちのいずれかを選択的に切り換えて前記入力端子に接続する第１の切換手段とを備えることを特徴としている。

　このように構成された発明では、直列接続された複数の増幅素子のうち、出力段の増幅素子の入力端子に接続された段間整合回路は、それぞれ異なる周波数帯域で使用される複数の整合回路を有しており、複数の整合回路のうちのいずれかが選択的に切り換えられて第１の切換手段により出力段の増幅素子の入力端子に接続される。したがって、送信信号の周波数帯域が変化しても、複数の整合回路のうち、送信信号の周波数帯域に対応した整合回路を第１の切換手段により出力段の増幅素子の入力端子に接続することができるので、周波数帯域が異なる複数の信号を精度よく高効率で増幅することができる。

　また、前記出力段の前記増幅素子の出力端子に接続され、それぞれ異なる周波数帯域の高調波成分を減衰させる複数のフィルタ回路を有する出力フィルタと、前記複数のフィルタ回路のうち、前記入力端子に接続する前記整合回路を通過する送信信号と同一の周波数帯域の送信信号の高調波成分を減衰させる前記フィルタ回路を前記出力端子に接続する第２の切換手段とを備えるとよい。

　このように構成すると、出力段の増幅素子の出力端子に接続される出力フィルタは、それぞれ異なる周波数帯域の高調波成分を減衰させる複数のフィルタ回路を有しており、複数のフィルタ回路のうち、出力段の増幅素子の入力端子に接続される整合回路を通過する送信信号と同一の周波数帯域の送信信号の高調波成分を減衰させるフィルタ回路が出力段の増幅素子の出力端子に第２の切換手段により接続される。したがって、送信信号の周波数帯域が変化しても、複数のフィルタ回路のうち、送信信号の周波数帯域の高調波成分を減衰させるフィルタ回路を第２の切換手段により出力段の増幅素子の出力端子に接続することができるので、周波数帯域が異なる複数の信号を高調波成分を減衰させて精度よく、かつ、高効率に増幅できると共に、ＡＣＬＲ（隣接チャネル漏洩電力比）を改善することができる。

　また、前記出力フィルタは、複数のキャパシタを備え、前記第２の切換手段は、前記複数のキャパシタの接続状態を切り換えて前記出力端子に接続する前記フィルタ回路を切り換えるとよい。

　このようにすれば、出力フィルタが備える複数のキャパシタの接続状態を第２の切換手段により切り換えることで、出力段の増幅素子の出力端子に接続されるフィルタ回路の構成を、送信信号の周波数帯域に応じて簡単に変更することができる。

　また、前記段間整合回路は、複数のキャパシタおよび複数のインダクタを備え、前記第１の切換手段は、前記複数のキャパシタおよび前記複数のインダクタの接続状態を切り換えて前記入力端子に接続する前記整合回路を切り換えるとよい。

　このようにすれば、段間整合回路が備える複数のキャパシタおよび複数のインダクタの接続状態を第１の切換手段により切り換えることで、出力段の増幅素子の入力端子に接続される整合回路の構成を、送信信号の周波数帯域に応じて簡単に変更することができる。

　また、前記第１の切換手段と前記第２の切換手段とを、同時に制御する制御回路を備えるとよい。

　このように構成すると、第１、第２の切換手段が制御回路によって同時に制御されることにより、出力段の増幅素子の入力端子に接続される整合回路と、出力段の増幅素子の出力端子に接続されるフィルタ回路とを、送信信号の周波数帯域に応じて制御手段により同時に制御される第１、第２の切換手段によって同時に切り換えることができるので、非常に実用的な構成の増幅モジュールを提供することができる。

　また、前記複数の増幅素子としてバイポーラトランジスタを２個備え、前記両バイポーラトランジスタが前記段間整合回路を介して直列接続されていてもよい。

　このように構成すると、入力段のバイポーラトランジスタと出力段のバイポーラトランジスタとが段間整合回路を介して直列に接続された実用的な構成の増幅モジュールを提供することができる。

　また、本発明の送信モジュールは、前記各増幅素子、前記段間整合回路、前記出力フィルタおよび前記切換手段が樹脂でモールドされて一体的に形成され、前記増幅モジュールの後段に接続され、それぞれ異なる周波数帯域の信号を出力する複数の出力ポートを有する分波回路と、前記各出力ポートのそれぞれに接続された複数の非可逆回路とを備えることを特徴としている。

　このように構成すると、樹脂でモールドされて一体的に形成された増幅モジュールから出力される周波数帯域が異なる複数の送信信号が、それぞれ、分波回路の複数の出力ポートのうち対応する出力ポートから各周波数帯域の信号ごとに出力され、各出力ポートから出力された各信号が各々の周波数帯域に対応した非可逆回路を介して出力される実用的な構成の送信モジュールを提供することができる。

　本発明によれば、送信信号の周波数帯域が変化しても、複数の整合回路のうち、送信信号の周波数帯域に対応した整合回路を切換手段により出力段の増幅素子の入力端子に接続することができるので、周波数帯域が異なる複数の信号を精度よく高効率で増幅することができる。

本発明にかかる送信モジュールの第１実施形態を示す回路ブロック図である。図１の送信モジュールが備えるパワーアンプの構成を示す回路ブロック図である。図２のパワーアンプが備える段間整合回路の構成を示す回路図である。図２のパワーアンプの電流、効率特性を示す図である。図４の比較例を示す図である。本発明の第２実施形態におけるパワーアンプの構成を示す回路ブロック図である。本発明の第３実施形態におけるパワーアンプの構成を示す回路ブロック図である。本発明の第４実施形態における段間整合回路の構成を示す回路図である。従来の送信モジュールを示す回路ブロック図である。

　＜第１実施形態＞
　本発明にかかる送信モジュールの第１実施形態について、図１～図５を参照して説明する。図１は本発明にかかる送信モジュールの第１実施形態を示す回路ブロック図、図２は図１の送信モジュールが備えるパワーアンプの構成を示す回路ブロック図、図３は図２のパワーアンプが備える段間整合回路の構成を示す回路図である。また、図４は図２のパワーアンプの電流、効率特性を示す図、図５は図４の比較例を示す図である。

　図１に示す送信モジュール１は、樹脂やセラミックなどにより形成された基板に、入力端子ＰＩに入力された送信信号（高周波信号）を増幅するパワーアンプ２（本発明の「増幅モジュール」に相当）、パワーアンプ２の後段に接続された分波回路３、分波回路３の各出力ポートＰ１，Ｐ２のそれぞれに接続された第１、第２の非可逆回路４ａ，４ｂ、後述するパワーアンプ２が有するスイッチ回路等により構成される複数の切換手段を同時に切換制御する制御回路５などが設けられて形成される電力増幅モジュールであって、携帯電話や携帯情報端末等の携帯通信端末（通信システム）の送信回路部において使用される。

　分波回路３は、それぞれ異なる周波数帯域の信号を出力する複数の出力ポートＰ１，Ｐ２を有し、共通の入力ポートから入力された信号を周波数帯域ごとに分波して出力ポートＰ１，Ｐ２のいずれかから出力する。すなわち、分波回路３の共通の入力ポートと各出力ポートＰ１，Ｐ２との間には、それぞれ、所定の周波数帯域の信号を通過させる特性を有するＳＡＷフィルタやＢＡＷフィルタ等のフィルタ回路が設けられている。そして、パワーアンプ２から出力されて入力ポートから入力された送信信号は、分波回路３に設けられて共通の入力ポートに接続された複数のフィルタ回路のうち、当該送信信号の周波数帯域と同じ周波数帯域の信号を通過させるフィルタ回路を通過することにより、複数の出力ポートＰ１，Ｐ２のうち、当該送信信号の周波数帯域に対応した出力ポートＰ１，Ｐ２から出力される。

　非可逆回路４ａ，４ｂは、予め定められた特定方向にのみ信号を伝送する特性を有するアイソレータを有し、各非可逆回路４ａ，４ｂは、それぞれ、分波回路の出力ポートＰ１，Ｐ２のそれぞれから出力される送信信号の周波数帯域に対応したアイソレーション特性を有している。そして、送信モジュール１の入力端子ＰＩに入力されてパワーアンプ２において増幅され、分波回路３により分波された送信信号は非可逆回路４ａ，４ｂのいずれかを経由して図示省略された所定のＲＦ回路に出力される。当該ＲＦ回路は、アンテナ素子ＡＮＴと接続され、例えば、スイッチ素子やデュプレクサなどを含んで構成されており、各非可逆回路４ａ，４ｂから出力されてＲＦ回路に入力された送信信号が選択的に出力端子ＰＯからアンテナ素子ＡＮＴに出力される。

　具体的には、送信モジュール１は、マルチバンド化、マルチモード化された通信端末装置において、例えば、Ｗ－ＣＤＭＡ方式のバンド１（１９２０ＭＨｚ～１９８０ＭＨｚ）、バンド２（１８５０ＭＨｚ～１９１０ＭＨｚ）、バンド３（１７１０ＭＨｚ～１７８５ＭＨｚ）、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）１８００方式（１７１０ＭＨｚ～１７８５ＭＨｚ）、ＧＳＭ１９００方式（１８５０ＭＨｚ～１９１０ＭＨｚ）、あるいは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式とＷ－ＣＤＭＡ方式のバンド１（１９２０ＭＨｚ～１９８０ＭＨｚ）、バンド２（１８５０ＭＨｚ～１９１０ＭＨｚ）、バンド３（１７１０ＭＨｚ～１７８５ＭＨｚ）による第１の送信周波数帯域を用いた通信や、例えば、Ｗ－ＣＤＭＡ方式のバンド５（８２４ＭＨｚ～８４９ＭＨｚ）、バンド８（８８０ＭＨｚ～９１５ＭＨｚ）、ＧＳＭ８００方式（８０６ＭＨｚ～８２１ＭＨｚ、８２４ＭＨｚ～８４９ＭＨｚ）、ＧＳＭ９００方式（８７０．４ＭＨｚ～９１５ＭＨｚ）、あるいは、Ｗ－ＣＤＭＡ方式のバンド５，８およびＬＴＥ方式のバンド５，８による第２の送信周波数帯域を用いた通信に共通して使用される。

　次に、パワーアンプ２の構成について詳細に説明する。

　パワーアンプ２は、例えばエミッタが接地された２個のＧａＡｓＨＢＴ（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ：本発明の「増幅素子」に相当、以下「バイポーラトランジスタ」と称する）Ｑ１，Ｑ２を備え、バイポーラトランジスタＱ１の出力端子とバイポーラトランジスタＱ２の入力端子が段間整合回路２１を介して直列接続されている。また、入力段のバイポーラトランジスタＱ１の入力端子には入力整合回路２２が接続され、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の出力端子には送信信号の高調波成分を減衰させる出力フィルタ２３が接続されて、出力フィルタ２３の後段には出力整合回路２４が接続されている。そして、樹脂やセラミックなどにより形成された基板に設けられた各バイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２、各整合回路２１、２２～２４および出力フィルタ２３が樹脂でモールドされることによりパワーアンプ２は一体的に形成されている。なお、図２においては、説明を容易なものとするために、パワーアンプ２の主要な構成のみが図示されており、パワーアンプ２を構成する他の素子や回路は図示省略されている。また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのかわりにソースが接地された電界効果トランジスタを増幅素子に用いてもよい。

　段間整合回路２１は、図３に示すように、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続され、それぞれ異なる周波数帯域で使用される複数の整合回路を有している。具体的には、段間整合回路２１は、直列接続されたキャパシタＣ１～Ｃ３と、中央に配置されたキャパシタＣ２にスイッチＳＷ１を介して並列接続されたキャパシタＣ４と、キャパシタＣ１，Ｃ２間に、それぞれ一端が接続され他端が接地されることにより互いに並列に接続されたインダクタＬ１，Ｌ２とを備えている。また、インダクタＬ２は、スイッチＳＷ２を介してその一端がキャパシタＣ１，Ｃ２間に接続されている。

　そして、パワーアンプ２に入力される送信信号の周波数帯域に応じて、パワーアンプ２に接続された制御回路５により各スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン、オフが切り換えられることにより、キャパシタＣ４およびインダクタＬ２の接続状態が切り換えられてバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される整合回路が切り換えられる。具体的には、上記した第１の送信周波数帯域の送信信号がパワーアンプ２に入力されるときには、制御回路５により、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンに切り換えられ、上記した第２の送信周波数帯域の送信信号がパワーアンプ２に入力されるときには、制御回路５により、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフに切り換えられて、それぞれ第１、第２の送信周波数帯域で使用される２個の整合回路のうちのいずれかが選択的に切り換えられてバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される。

　出力フィルタ２３は、図２に示すように、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続され、それぞれ異なる周波数帯域の高調波成分を減衰させる複数のフィルタ回路を有している。具体的には、出力フィルタ２３は、バイポーラトランジスタＱ２の出力端子と出力整合回路２４の入力端子との間に一端が接続されたキャパシタＣｆと、キャパシタＣｆの他端にその入力端子が接続されたスイッチＳＷｆ１と、それぞれ一端がスイッチＳＷｆ１の各出力端子に接続され他端が接地されたキャパシタＣｆ１，Ｃｆ２とを備えている。

　そして、パワーアンプ２に入力される送信信号の周波数帯域に応じて、パワーアンプ２に接続された制御回路５によりスイッチＳＷｆ１のオン、オフが切り換えられることによって、キャパシタＣｆ１，Ｃｆ２の接続状態が切り換えられることにより、バイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続されるフィルタ回路が切り換えられる。具体的には、スイッチＳＷｆ１のオン、オフが切り換えられることにより、それぞれ上記した第１、第２の送信周波数帯域の高調波成分を減衰させる２個のフィルタ回路のうち、パワーアンプ２に入力された送信信号の周波数帯域に応じてバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続された整合回路を通過する送信信号と同じ周波数帯域の送信信号の高調波成分を減衰させるフィルタ回路がバイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続される。

　以上のように、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が本発明の「第１の切換手段」として機能し、スイッチＳＷｆ１が本発明の「第２の切換手段」として機能している。なお、出力フィルタ２３が備える各フィルタ回路は、それぞれ、対応する周波数帯域の第２高調波が効率よく減衰されるように構成されている。また、上記した各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷｆ１は、それぞれ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチやＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）スイッチ、ＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）スイッチなどの周知のスイッチ回路により構成すればよい。また、制御回路５をパワーアンプ２に組み込むように構成してもよい。

　次に、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される整合回路および出力端子に接続されるフィルタ回路が送信信号の周波数帯域に応じて切り換えられることによる作用について説明する。

　パワーアンプ２に例えば１９５０ＭＨｚ（第１の送信周波数帯域）の送信信号が入力された場合に、上記した整合回路およびフィルタ回路の送信信号の周波数帯域に応じた切換が適正に行われた場合には、パワーアンプ２の電流特性（ｍＡ）は、図４中に◆で示すようなり、電力効率（％）は、図４中に■で示すようになる。一方、上記した整合回路およびフィルタ回路の送信信号の周波数帯域に応じた切換が適正に行われず、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される整合回路および出力端子に接続されるフィルタ回路が、第１の送信周波数帯域よりも低い第２の送信周波数帯域に最適化されたもののみである場合には、パワーアンプ２の電流特性（ｍＡ）は、図５中で◆で示すようになり、電力効率（％）は図５中で■で示すようになる。図４と図５を比較すると、例えば、出力電力が２８（ｄＢｍ）である場合に、パワーアンプ２の電流が増大すると共に、効率が４１．３％→３８．３％へと約３％劣化する。すなわち、整合回路およびフィルタ回路の送信信号の周波数帯域に応じた切換が適正に行われなければ、パワーアンプ２の電力効率が悪くなることが分かる。

　以上のように、上記した実施形態によれば、直列接続された２個のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２のうち、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続された段間整合回路２１は、それぞれ異なる周波数帯域で使用される複数の整合回路を有しており、複数の整合回路のうちのいずれかが、パワーアンプ２に入力される送信信号の周波数帯域に応じて選択的にスイッチＳＷ１，ＳＷ２により切り換えられて出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される。したがって、送信信号の周波数帯域が変化しても、複数の整合回路のうち、送信信号の周波数帯域に対応した整合回路をスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン、オフを切り換えることにより設定することができるので、周波数帯域が異なる複数の送信信号を精度よく高効率で増幅することができる。

　また、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続される出力フィルタ２３は、それぞれ異なる周波数帯域の高調波成分を減衰させる複数のフィルタ回路を有しており、複数のフィルタ回路のうち、パワーアンプ２に入力される送信信号の周波数帯域に応じて、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される整合回路と同じ周波数帯域の高調波成分を減衰させるフィルタ回路が出力段のバイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続される。したがって、送信信号の周波数帯域が変化しても、複数のフィルタ回路のうち、送信信号の周波数帯域の高調波成分を減衰させるフィルタ回路をスイッチＳＷｆ１のオン、オフを切り換えることにより設定することができるので、周波数帯域が異なる複数の送信信号の高調波成分を減衰させて、精度よく、かつ、高効率に増幅できると共に、ＡＣＬＲ（隣接チャネル漏洩電力比）を改善することができる。

　また、出力フィルタ２３が備える複数のキャパシタＣｆ，Ｃｆ１，Ｃｆ２の接続状態をスイッチＳＷｆ１により切り換えることで、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続されるフィルタ回路の構成を、送信信号の周波数帯域に応じて簡単に変更することができる。

　また、段間整合回路２１が備える複数のキャパシタＣ１～Ｃ４および複数のインダクタＬ１，Ｌ２の接続状態をスイッチＳＷ１，ＳＷ２により切り換えることで、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される整合回路の構成を、送信信号の周波数帯域に応じて簡単に変更することができる。

　また、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷｆ１が制御回路５によって同時に制御されるので、出力段のバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される整合回路と、バイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続されるフィルタ回路とを、送信信号の周波数帯域に応じた制御回路５による制御により同時に切り換えることができる、非常に実用的な構成のパワーアンプ２を提供することができる。

　また、入力段のバイポーラトランジスタＱ１と出力段のバイポーラトランジスタＱ２とが段間整合回路２１を介して直列に接続された実用的な構成で、高効率で複数の周波数帯域の信号を精度よく増幅することができるパワーアンプ２を提供することができる。

　また、樹脂でモールドされて一体的に形成されたパワーアンプ２から出力される周波数帯域が異なる複数の送信信号が、それぞれ、分波回路３の複数の出力ポートＰ１，Ｐ２のうち対応する出力ポートＰ１，Ｐ２から各周波数帯域の送信信号ごとに出力され、各出力ポートＰ１，Ｐ２から出力された各送信信号が各々の周波数帯域に対応したアイソレーション特性を有する非可逆回路４ａ，４ｂを介してアンテナ素子ＡＮＴに出力される実用的な構成の送信モジュール１を提供することができる。

　また、送信モジュール１において、複数の周波数帯域、または異なる通信システムの送信信号を低損失で効率よく増幅することができる。したがって、各周波数帯域ごと、または異なる通信システムごとに送信モジュール１を個別に設けなくともよく、周波数帯域が異なる送信信号を共通の送信モジュール１で増幅して送信することができるので非常に効率がよく、送信モジュール１が搭載される装置の部品構成の簡素化を図ることができる。

　具体的には、上記したように、広帯域に優れた損失特性とアイソレーション特性を有する送信モジュール１は、Ｗ－ＣＤＭＡ方式のバンド１，２，３、ＧＳＭ１８００方式、ＧＳＭ１９００方式と、Ｗ－ＣＤＭＡ方式のバンド５，８、ＧＳＭ８００方式、ＧＳＭ９００方式、あるいは、Ｗ－ＣＤＭＡ方式のバンド１，２，３とＬＴＥ方式のバンド１，２，３に対応して無線通信を行う通信システムに共通して使用することができ、マルチバンド、マルチモードに対応した通信システムにおいて好適に使用することができる。

　＜第２実施形態＞
　本発明の送信モジュールの第２実施形態について、図６を参照して説明する。図６は本発明の第２実施形態におけるパワーアンプの構成を示す回路ブロック図である。この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図６に示すように、出力フィルタ２３ａの構成が異なる点であり、その他の構成は上記した第１実施形態と同様であるため、上記した第１実施形態と同様の構成については同一符号を付すことによりその構成および動作の説明を省略する。

　図６に示すように、出力フィルタ２３ａは、キャパシタＣｆがスイッチＳＷｆ２（本発明の「第２の切換手段」に相当）を介して接地されることにより形成されている。また、スイッチＳＷｆ２はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により形成されており、エミッタがキャパシタＣｆに接続され、コレクタが接地され、ベースに制御信号が入力されている。このように構成すると、ベースに入力される制御信号に基づいてスイッチＳＷｆ２がオフされることによって、バイポーラトランジスタのオフ容量により全体の容量が変化する。したがって、パワーアンプ２に入力される送信信号の周波数帯域に応じて、パワーアンプ２に接続された制御回路５によりスイッチＳＷｆ２のオン、オフが切り換えられることによって、バイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続されるフィルタ回路が切り換えられる。

　以上のように、この実施形態においても上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

　＜第３実施形態＞
　本発明の送信モジュールの第３実施形態について、図７を参照して説明する。図７は本発明の第３実施形態におけるパワーアンプの構成を示す回路ブロック図である。この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図７に示すように、出力フィルタ２３ｂの構成が異なる点であり、その他の構成は上記した第１実施形態と同様であるため、上記した第１実施形態と同様の構成については同一符号を付すことによりその構成および動作の説明を省略する。

　図７に示すように、出力フィルタ２３ｂは、キャパシタＣｆの他端に可変容量ダイオードＶＣ１，ＶＣ２（バリキャップ）が並列に接続されて形成されている。可変容量ダイオードＶＣ１，ＶＣ２は、バイアス電圧を変化させることによりその容量が変化する。したがって、パワーアンプ２に入力される送信信号の周波数帯域に応じて、パワーアンプ２に接続された制御回路５により可変容量ダイオードＶＣ１，ＶＣ２に対するバイアス電圧を変化させることによって、可変容量ダイオードＶＣ１，ＶＣ２の全体の容量が切り換わるので、バイポーラトランジスタＱ２の出力端子に接続されるフィルタ回路が切り換えられる。

　以上のように、この実施形態においても上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、可変容量ダイオードＶＣ１，ＶＣ２が本発明の「第２の切換手段」として機能している。

　＜第４実施形態＞
　本発明の送信モジュールの第４実施形態について、図８を参照して説明する。図８は本発明の第４実施形態における段間整合回路の構成を示す回路図である。この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図８に示すように、段間整合回路２１ａの構成が異なる点であり、その他の構成は上記した第１実施形態と同様であるため、上記した第１実施形態と同様の構成については同一符号を付すことによりその構成および動作の説明を省略する。

　図８に示すように、段間整合回路２１ａは、キャパシタＣ１１と、キャパシタＣ１１にスイッチＳＷ１１を介して並列接続されたキャパシタＣ１２と、キャパシタＣ１１およびキャパシタＣ１２の並列回路の一端に、それぞれスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３を介して並列接続された２個のＬＣ直列共振回路ＬＣ１，ＬＣ２と、他端に、それぞれスイッチＳＷ１４，ＳＷ１５を介して並列接続された２個のＬＣ直列共振回路ＬＣ３，ＬＣ４とを備えている。また、ＬＣ直列共振回路ＬＣ１は、インダクタＬ１１およびキャパシタＣ１３を備え、ＬＣ直列共振回路ＬＣ２は、インダクタＬ１２およびキャパシタＣ１４を備えている。また、ＬＣ直列共振回路ＬＣ３は、インダクタＬ１３およびキャパシタＣ１５を備え、ＬＣ直列共振回路ＬＣ４は、インダクタＬ１４およびキャパシタＣ１６を備えている。なお、インダクタＬ１１～Ｌ１４およびキャパシタＣ１１～１６は、それぞれ所定の値に設定されている。

　そして、パワーアンプ２に入力される送信信号の周波数帯域に応じて、パワーアンプ２に接続された制御回路５で各スイッチＳＷ１１～ＳＷ１５のオン、オフが切り換えられることにより、各キャパシタＣ１１～Ｃ１６および各インダクタＬ１１～Ｌ１４の接続状態が切り換えられてバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される整合回路が切り換えられる。具体的には、上記した第１の送信周波数帯域の送信信号がパワーアンプ２に入力されるときには、制御回路５により、スイッチＳＷ１２がオン、スイッチＳＷ１３がオフ、スイッチＳＷ１４がオン、スイッチＳＷ１５がオフ、スイッチＳＷ１１がオフに切り換えられ、上記した第２の送信周波数帯域の送信信号がパワーアンプ２に入力されるときには、制御回路５により、スイッチＳＷ１２がオフ、スイッチＳＷ１３がオン、スイッチＳＷ１４がオフ、スイッチＳＷ１５がオン、スイッチＳＷ１１がオンに切り換えられて、それぞれ第１、第２の送信周波数帯域で使用される２個の整合回路のうちのいずれかが選択的に切り換えられてバイポーラトランジスタＱ２の入力端子に接続される。

　以上のように、この実施形態においても上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１５が本発明の「第１の切換手段」として機能している。

　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したものをどのように組み合わせてもよく、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、上記した送信モジュール１の構成は全て一例であって、送信モジュール１が使用される無線通信機器や携帯通信端末の構成や使用周波数帯域に応じて、パワーアンプ２、分波回路３、非可逆回路４ａ，４ｂおよび制御回路５等の構成を、適宜、上記したように適切に設計すればよい。

　また、上記した実施形態では、送信モジュール１において、それぞれ周波数帯域が異なる、第１の送信周波数帯域の送信信号と、第２の送信周波数帯域の送信信号とが増幅される例を挙げて説明したが、さらに３つ以上の周波数帯域が異なる送信信号を増幅するように送信モジュール１（パワーアンプ２）を構成してもよい。この場合には、段間整合回路２１が備える整合回路の数と、出力フィルタ２３が備えるフィルタ回路の数とを、使用される周波数帯域の数およびその周波数に基づいて適切に設定すればよい。また、段間整合回路２１，２１ａおよび出力フィルタ２３，２３ａ，２３ｂの構成は上記した例に限るものではなく、送信モジュール１（パワーアンプ２）が使用される周波数帯域に応じて、適宜、上記したように適切に設計すればよい。

　また、送信モジュール１が備える基板上に配設される電子部品は上記した例に限られるものではなく、送信モジュール１の使用目的や設計に応じて、適宜、最適な電子部品を選択して基板に実装すればよい。例えば、送信モジュール１に、段間フィルタ（ＳＡＷフィルタ）や電力検出器がさらに搭載されていてもよいし、スイッチ、ダイプレクサなどのマルチプレクサ、カプラなどがさらに搭載されていてもよい。

　本発明は、直列接続された複数の増幅素子および出力段の増幅素子の入力端子に接続された段間整合回路を備える増幅モジュール、および、この増幅モジュールを備える送信モジュールに広く適用することができる。

　１　　送信モジュール
　２　　パワーアンプ（増幅モジュール）
　２１，２１ａ　　段間整合回路
　２３，２３ａ，２３ｂ　　出力フィルタ
　３　　分波回路
　４ａ，４ｂ　　非可逆回路
　５　　制御回路
　Ｃ１～Ｃ４，Ｃ１１～Ｃ１６，Ｃｆ，Ｃｆ１，Ｃｆ２　　キャパシタ
　Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１～Ｌ１４　　インダクタ
　Ｐ１，Ｐ２　　出力ポート
　Ｑ１，Ｑ２　　バイポーラトランジスタ（増幅素子）
　ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１５　　スイッチ（第１の切換手段）
　ＳＷｆ１，ＳＷｆ２　　スイッチ（第２の切換手段）
　ＶＣ１，ＶＣ２　　可変容量ダイオード（第２の切換手段）

Claims

　直列接続された複数の増幅素子と、
　出力段の前記増幅素子の入力端子に接続され、それぞれ異なる周波数帯域で使用される複数の整合回路を有する段間整合回路と、
　前記複数の整合回路のうちのいずれかを選択的に切り換えて前記入力端子に接続する第１の切換手段と
　を備えることを特徴とする増幅モジュール。
　前記出力段の前記増幅素子の出力端子に接続され、それぞれ異なる周波数帯域の高調波成分を減衰させる複数のフィルタ回路を有する出力フィルタと、
　前記複数のフィルタ回路のうち、前記入力端子に接続する前記整合回路を通過する送信信号と同一の周波数帯域の送信信号の高調波成分を減衰させる前記フィルタ回路を前記出力端子に接続する第２の切換手段とを備える
　ことを特徴とする請求項１に記載の増幅モジュール。
　前記出力フィルタは、複数のキャパシタを備え、
　前記第２の切換手段は、前記複数のキャパシタの接続状態を切り換えて前記出力端子に接続する前記フィルタ回路を切り換えることを特徴とする請求項２に記載の増幅モジュール。
　前記段間整合回路は、複数のキャパシタおよび複数のインダクタを備え、
　前記第１の切換手段は、前記複数のキャパシタおよび前記複数のインダクタの接続状態を切り換えて前記入力端子に接続する前記整合回路を切り換えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の増幅モジュール。
　前記第１の切換手段と前記第２の切換手段とを、同時に制御する制御回路を備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の増幅モジュール。
　前記複数の増幅素子としてバイポーラトランジスタを２個備え、前記両バイポーラトランジスタが前記段間整合回路を介して直列接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の増幅モジュール。
　請求項１ないし６のいずれかに記載の増幅モジュールを備えた送信モジュールにおいて、
　前記各増幅素子、前記段間整合回路、前記出力フィルタおよび前記切換手段が樹脂でモールドされて一体的に形成され、
　前記増幅モジュールの後段に接続され、それぞれ異なる周波数帯域の信号を出力する複数の出力ポートを有する分波回路と、
　前記各出力ポートのそれぞれに接続された複数の非可逆回路と
　を備えることを特徴とする送信モジュール。