WO2017057568A1 - 電力増幅モジュール、フロントエンド回路および通信装置 - Google Patents

電力増幅モジュール、フロントエンド回路および通信装置 Download PDF

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秀典 帯屋
礼滋 中嶋
伸也 人見
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a power amplification module, a front end circuit, and a communication device that amplify a high frequency signal.
  • Recent cellular phones are required to support a plurality of frequencies with one terminal (multiband) and to support a plurality of wireless systems with one terminal (multimode).
  • Front-end circuits that support multi-band and multi-mode are required to process a plurality of transmission / reception signals at high speed without degrading quality. Further, the front end circuit of a wireless communication terminal typified by a mobile phone is required to be downsized.
  • Patent Document 1 discloses a power amplifier (hereinafter sometimes referred to as PA) module used in a transmission circuit compatible with multiband and multimode transmission.
  • PA power amplifier
  • FIG. 10 is a circuit configuration diagram of the PA module described in Patent Document 1.
  • the PA module 510 includes a plurality of amplifying elements 511a and 511b, a variable filter circuit 512, and a matching circuit 513.
  • Amplifying elements 511a and 511b can amplify a transmission signal in a frequency range including a plurality of communication bands.
  • the variable filter circuit 512 includes switch circuits 521a and 521b and filter components 522a to 522c.
  • a control IC (not shown) included in the PA module 510 selects a filter component having a transmission band as a pass band and a reception band as an attenuation band among the selected used communication bands among the filter components 522a to 522c.
  • switch circuits 521a and 521b for switching selection of the filter components 522a to 522c are separately required. For this reason, if the switch circuits 521a and 521b, the amplifier elements 511a and 511b, and the filter components 522a to 522c are all configured as separate chips, the size is increased.
  • the amplifying elements 511a and 511b are formed on the same chip for miniaturization, the quality of the transmission signal is deteriorated due to oscillation generated due to the strong mutual interference of the amplified high frequency signals.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a power amplification module, a front-end circuit, and a communication device that are reduced in size while maintaining the quality of a high-frequency signal. To do.
  • a power amplification module includes a front-stage amplification element that amplifies a high-frequency signal, a rear-stage amplification element that amplifies the high-frequency signal amplified by the front-stage amplification element, and the front-stage amplification element.
  • a variable filter circuit disposed between the amplifying element and the subsequent-stage amplifying element and configured to vary a pass band or an attenuation band according to a frequency band of the high-frequency signal, and the variable filter circuit includes one or more filter elements;
  • a filter band selection unit that changes a pass band or an attenuation band of the variable filter circuit by being switched according to a frequency band of the high-frequency signal, and at least a part of the filter band selection unit and the preceding stage
  • the amplifying element is made into one chip by the first chip, and the latter amplifying element is included in a second chip different from the first chip.
  • the mutual interference of the amplified high-frequency signals can be suppressed by configuring the front stage amplification element and the rear stage amplification element in separate chips. Further, downsizing is possible by forming the pre-stage amplifying element and the filter band selection unit into one chip with the first chip. Therefore, it is possible to reduce the size while maintaining the quality of the high-frequency signal.
  • the one or more filter elements are a plurality of filter elements having different pass bands or attenuation bands
  • the filter band selection unit is disposed between the pre-stage amplifying element and the plurality of filter elements
  • a first switch element that switches a connection between an output terminal of a pre-stage amplifying element and the plurality of filter elements; and is disposed between the post-stage amplifying element and the plurality of filter elements
  • a second switch element that switches connection to the filter element, and at least one of the first switch element and the second switch element and the pre-amplifying element are integrated into one chip by the first chip. Also good.
  • the filter element corresponding to the communication band to be used is connected between the front-stage amplifying element and the rear-stage amplifying element.
  • the filter element and the second switch element and the pre-amplifier are integrated into one chip, it is possible to reduce the size while maintaining the quality of the high-frequency signal.
  • the one or more filter elements are resonators, and the filter band selection unit is connected to a plurality of capacitive elements connected to the resonators, corresponding to each of the plurality of capacitive elements, And at least one of a plurality of capacitive elements, and a plurality of switching elements for switching connection between the resonator, the front stage amplifying element and the rear stage amplifying element, and at least one of the plurality of capacitive elements and the plurality of switching elements,
  • the pre-stage amplifying element may be integrated into one chip with the first chip.
  • the capacitive element corresponding to the communication band to be used among the plurality of capacitive elements is connected to the resonator, the pre-stage amplifying element, and the post-stage amplifying element.
  • the resonance frequency and anti-resonance frequency of the resonator vary in accordance with the communication band to be used.
  • at least one of the plurality of capacitive elements and the plurality of switch elements and the previous stage amplification element are integrated into one chip, it is possible to reduce the size while maintaining the quality of the high-frequency signal.
  • the power amplification module further includes an amplification control unit that controls amplification characteristics of the front stage amplification element and the rear stage amplification element according to a frequency band of the high frequency signal, and the amplification control unit includes the first chip. May be included.
  • the amplification control unit that controls the amplification characteristics of each amplification element according to the communication band to be used is integrated into a single chip with a part of the previous stage amplification element and the filter band selection unit, so that further downsizing is possible. It becomes.
  • first wiring that connects the amplification control unit and the previous amplification element and the second wiring that connects the previous amplification element and the filter band selection unit may be formed in the first chip. Good.
  • the wiring length of the first wiring and the second wiring can be shortened. Therefore, signal transmission loss can be reduced and the size can be reduced. Furthermore, since the wiring to the outside of the first chip and the second chip can be reduced to two wirings of the third wiring and the fourth wiring, it is possible to further reduce the size.
  • the front stage amplifying element, the filter band selection unit, and the rear stage amplifying element are arranged on a mounting surface of a substrate, and the one or more filter elements are the front stage amplifying element, the filter band selecting unit, and the rear stage amplifying element. And at least one of the substrate and the substrate may be stacked so as to overlap when viewed in plan.
  • This not only saves the area by integrating at least a part of the filter band selection unit and the previous stage amplification element into one chip, but also includes at least one of the one or more filter elements, the previous stage amplification element, the filter band selection unit, and the subsequent stage amplification element. Further area saving of the power amplifying module is achieved by stacking the two. Therefore, further downsizing is possible while maintaining the quality of the high frequency signal.
  • the one or more filter elements may overlap with at least one of the front-stage amplifying element and the filter-band selection section among the front-stage amplifying element, the filter band selection unit, and the rear-stage amplifying element in the plan view. May be laminated.
  • the post-stage amplifying element has a high power level of the high-frequency signal to be amplified, if one or more filter elements are arranged close to the post-stage amplifying element, the filter characteristics of the filter element deteriorate due to interference of the high-frequency signal. On the other hand, since one or more filter elements are stacked and arranged so as not to overlap with the subsequent amplification element in plan view, it is possible to reduce the size without deteriorating the characteristics of the filter element.
  • the one or more filter elements may be stacked so as to overlap only the filter band selection unit in the plan view among the front stage amplification element, the filter band selection unit, and the rear stage amplification element.
  • the power level of the front-stage amplifying element is not so much as that of the rear-stage amplifying element, but is higher than other high-frequency signals. Therefore, it is more preferable that the one or more filter elements are not arranged close to not only the post-stage amplifying element but also the pre-stage amplifying element. According to the above configuration, one or more filter elements are stacked and arranged so as not to overlap with the subsequent-stage amplification element and the previous-stage amplification element in plan view, and thus it is possible to reduce the size without deteriorating the characteristics of the filter element. . Furthermore, since the one or more filter elements are arranged closest to the filter band selection unit, the wiring length of the variable filter circuit can be shortened.
  • the front stage amplifying element amplifies a high-frequency signal in a frequency range including a plurality of communication bands
  • the rear stage amplifying element is composed of a plurality of amplifying elements corresponding to each of the plurality of communication bands
  • the amplification element selected corresponding to the communication band used among the plurality of communication bands among the plurality of amplification elements may amplify the high-frequency signal amplified by the preceding amplification element.
  • a high-frequency signal in a frequency range including a plurality of communication bands can be configured with a single front-stage amplifying element, thereby contributing to downsizing of the power amplifying module and supporting a pass band as a back-stage amplifying element.
  • the first chip may be composed of CMOS
  • the second chip may be composed of GaAs.
  • the post-stage amplification element having a high power level of the high-frequency transmission signal is made of a GaAs-based material, so that a high-frequency transmission signal having high-quality amplification characteristics and noise characteristics can be output.
  • One embodiment of the present invention provides a power amplification module having a characteristic configuration as described above, a reception amplification circuit, and a reception signal from an antenna element to the reception amplification circuit. It may be a front-end circuit including a duplexer that outputs the amplified high-frequency signal as a transmission signal to the antenna element.
  • the pass band is a transmission band corresponding to a use communication band selected from the plurality of communication bands, and the attenuation band is a reception band corresponding to the use communication band. Also good.
  • Another embodiment of the present invention is a front-end circuit having the above-described characteristic configuration, and an RF signal that outputs a high-frequency transmission signal to the front-end circuit and inputs a high-frequency reception signal from the front-end circuit.
  • a processing circuit and a baseband signal processing circuit that converts a high frequency received signal received from the RF signal processing circuit into an intermediate frequency signal, performs signal processing, and converts the intermediate frequency signal into a high frequency signal and outputs the signal to the RF signal processing circuit
  • the communication apparatus provided with.
  • the power amplifying module of the present invention it is possible to reduce the size of the high-frequency signal while maintaining the quality of the high-frequency signal by integrating the pre-stage amplifying element and the filter band selection unit into one chip and using the chip as the post-stage amplifying element. .
  • FIG. 1 is a functional block configuration diagram of a communication apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the PA module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a PA module according to the first modification of the first embodiment.
  • 4A is a wiring configuration diagram of a PA module according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 4B is a wiring configuration diagram of a PA module according to a comparative example.
  • FIG. 5A is a circuit configuration diagram of a PA module according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 5B is a circuit configuration diagram of a PA module according to Modification 3 of Embodiment 1.
  • 6A is a circuit configuration diagram of a PA module according to Modification 4 of Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a functional block configuration diagram of a communication apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the PA module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 6B is a circuit configuration diagram of a PA module according to Modification 5 of Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the PA module according to the second embodiment.
  • FIG. 8A is a plan configuration diagram of a PA module according to Embodiment 3.
  • FIG. 8B is a cross-sectional configuration diagram of the PA module according to Embodiment 3.
  • FIG. 9A is a plan configuration diagram of a PA module according to Modification 1 of Embodiment 3.
  • FIG. 9B is a plan configuration diagram of a PA module according to the second modification of the third embodiment.
  • FIG. 9C is a plan configuration diagram of a PA module according to Modification 3 of Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a circuit configuration diagram of the PA module described in Patent Document 1.
  • FIG. 1 is a functional block configuration diagram of a communication device 200 according to the first embodiment.
  • the communication device 200 includes a front end circuit 1, an RF signal processing circuit 3, a baseband signal processing circuit 4, and a display unit 5.
  • the front end circuit 1 is disposed, for example, in a front end portion of a multi-mode / multi-band mobile phone.
  • the front end circuit 1 includes a PA (Power Amplifier) module 10, a low noise amplifier circuit 20, an antenna matching circuit 30, and an antenna switch 40.
  • PA Power Amplifier
  • the antenna matching circuit 30 is connected to the antenna element 2 and the antenna switch 40, and is a circuit for matching the antenna element 2 and the front end circuit 1. As a result, the front end circuit 1 can receive the received signal from the antenna element 2 with low loss and output the transmission signal to the antenna element 2 with low loss.
  • the antenna matching circuit 30 includes one or more high-frequency circuit components, and includes, for example, an inductor formed in a chip shape or a pattern and a capacitor formed in a chip shape or a pattern.
  • the antenna matching circuit 30 is not an essential component of the front end circuit 1. Further, the antenna matching circuit 30 may be a variable matching circuit that corresponds to multiband and multimode and varies the impedance according to the selected band or mode.
  • the antenna switch 40 connects the antenna element 2 (and the antenna matching circuit 30) to one of the transmission-side signal path and the reception-side signal path, thereby switching the connection between the antenna element 2 and the plurality of signal paths. It is. More specifically, the antenna switch 40 includes an input terminal connected to the antenna matching circuit 30 and an output terminal connected to the transmission side signal path or the reception side signal path.
  • the antenna switch 40 is a single-pole double-throw high-frequency switch, but when a plurality of transmission-side signal paths and reception-side signal paths are arranged, the antenna switch 40 is It is not limited to the 1-input 2-output type. Instead of the antenna switch 40, a multiplexer including a duplexer and a triplexer that demultiplexes a transmission wave and a reception wave may be arranged.
  • the PA module 10 is a power amplification module that amplifies the high-frequency transmission signal output from the RF signal processing circuit 3 and outputs the amplified signal toward the antenna switch 40.
  • the PA module 10 is a main part of the present invention and will be described in detail later.
  • the low noise amplifier circuit 20 is a high frequency amplification circuit that amplifies the high frequency reception signal output from the antenna switch 40 and outputs the amplified signal to the RF signal processing circuit 3.
  • the RF signal processing circuit 3 performs signal processing on the high-frequency received signal input from the antenna element 2 via the reception-side signal path by down-conversion or the like, and the received signal generated by the signal processing is a baseband signal processing circuit Output to 4.
  • the RF signal processing circuit 3 is, for example, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit). Further, the RF signal processing circuit 3 performs signal processing on the transmission signal input from the baseband signal processing circuit 4 by up-conversion or the like, and outputs a high-frequency transmission signal generated by the signal processing to the PA module 10.
  • the baseband signal processing circuit 4 is a circuit that performs signal processing using an intermediate frequency band that is lower in frequency than the high-frequency signal in the front end portion.
  • the image signal processed by the baseband signal processing circuit 4 is used, for example, for image display on the display unit 5, and the audio signal processed by the baseband signal processing circuit 4 is, for example, a call through a speaker Used for.
  • the front-end circuit 1 may include a transmission-side filter circuit that can vary the pass characteristic according to the selected frequency band in the transmission-side signal path between the antenna switch 40 and the PA module 10.
  • the front-end circuit 1 may include a reception-side filter circuit that can vary the pass characteristic according to the selected frequency band in the reception-side signal path between the antenna switch 40 and the low-noise amplifier circuit 20.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the PA module 10A according to the first embodiment.
  • the PA module 10A is applied to the PA module 10 of the front end circuit 1 shown in FIG.
  • the PA module 10 ⁇ / b> A includes a control IC 11, a front stage amplifying element 12, a back stage amplifying element 13, switches 14 and 15, and a filter unit 16.
  • the pre-stage amplifying element 12 and the post-stage amplifying element 13 are multimode / multiband compatible power amplifiers that can be used in a plurality of communication systems and a plurality of communication bands.
  • the input terminal of the preamplifier 12 is an input terminal of the PA module 10 ⁇ / b> A, and the output terminal of the preamplifier 12 is connected to the common terminal of the switch 14.
  • the input terminal of the rear stage amplifying element 13 is connected to the common terminal of the switch 15, and the output terminal of the rear stage amplifying element 13 is the output terminal of the PA module 10A.
  • the filter unit 16 includes filter elements 161, 162, 163, and 164 having different pass bands and attenuation bands.
  • Filter elements 161 to 164 are typically band-pass filters, but may be low-pass filters, high-pass filters, or band elimination filters depending on the frequency arrangement relationship of a plurality of pass bands.
  • Examples of the filter elements 161 to 164 include a surface acoustic wave filter, a boundary acoustic wave filter, an acoustic wave filter using a BAW (Bulk Acoustic Wave), and an LC filter composed of an inductance element and a capacitor element.
  • the number of filter elements constituting the filter unit 16 is not limited to four, and is determined according to the number of bands or modes scheduled to be used. Further, at least one of the filter elements 161 to 164 may be a through path.
  • the through path is a distributed constant type transmission line.
  • the switch 14 is a first switch element that is disposed between the upstream amplification element 12 and the filter unit 16 and switches the connection between the output terminal of the upstream amplification element 12 and the filter unit 16.
  • the switch 14 has one common terminal and four selection terminals, and one common terminal is connected to the output terminal of the pre-amplifier element 12, and the four selection terminals are one of the filter elements 161 to 164, respectively. Connected to the terminal.
  • the switch 15 is a second switch element that is arranged between the post-stage amplifying element 13 and the filter unit 16 and switches the connection between the input terminal of the post-stage amplifying element 13 and the filter unit 16.
  • the switch 15 has one common terminal and four selection terminals. The one common terminal is connected to the input terminal of the post-amplifier element 13, and the four selection terminals are the other ones of the filter elements 161 to 164, respectively. Connected to the terminal.
  • the switches 14 and 15 and the filter unit 16 are arranged in a signal path from the output terminal of the front stage amplifying element 12 to the input terminal of the back stage amplifying element 13, and vary the pass band and the attenuation band according to the frequency band of the high frequency signal.
  • a variable filter circuit is configured.
  • the switches 14 and 15 constitute a filter band selection unit that changes the pass band and the attenuation band of the variable filter circuit by being switched according to the frequency band of the high-frequency signal.
  • the control IC 11 is an amplification controller that controls the amplification characteristics of the pre-stage amplifying element 12 and the post-stage amplifying element 13 according to the communication band (frequency band of the high-frequency signal) used.
  • the amplification characteristics of the pre-stage amplifying element 12 and the post-stage amplifying element 13 are, for example, gains (amplification factors) of the pre-stage amplifying element 12 and the post-stage amplifying element 13.
  • the control IC 11 controls the switches 14 and 15 based on a control signal supplied from the RF signal processing circuit 3 or the baseband signal processing circuit 4 and indicating a communication band (frequency band of a high frequency signal) to be used selectively. To do.
  • the control IC 11 uses the filter element 161 that uses the band A transmission band as the pass band and the band A reception band as the attenuation band.
  • the switches 14 and 15 are controlled so as to be connected to the front stage amplification element 12 and the rear stage amplification element 13.
  • the high-frequency transmission signal input from the RF signal processing circuit 3 to the PA module 10 is amplified by the preamplifier 12.
  • the amplified high frequency transmission signal is input to the variable filter circuit.
  • the high-frequency transmission signal input to the variable filter circuit passes through a filter element suitable for the communication method and communication band.
  • the high-frequency transmission signal that has passed through the variable filter circuit is further amplified by the post-stage amplification element 13 and output from the PA module 10A.
  • the reception band component of the frequency band is also amplified by the pre-amplifier element 12, but the amplified reception band component is the selected frequency. It attenuates by passing through a filter element selected based on the band. Therefore, it is possible to effectively and effectively suppress the amplified reception band component from entering the low noise amplifier circuit 20 and the like into reception band noise in the PA module 10A.
  • the size is reduced. Has a limit, and cannot contribute to downsizing of the front end portion. Further, when the amplifying elements 511a and 511b are formed on the same chip for further miniaturization, the quality of the transmission signal is deteriorated due to oscillation or the like that occurs due to the strong mutual interference of high-frequency signals.
  • the preamplifier 12 and the switches 14 and 15 are made into one chip by a chip A (first chip). Further, the post-stage amplification element 13 is included in a chip different from the chip A.
  • the front stage amplifying element 12 and the rear stage amplifying element 13 are configured as separate chips, whereby mutual interference of high frequency signals can be suppressed. Further, by making the preamplifier 12 and the switches 14 and 15 into one chip with the chip A, it is possible to reduce the size as compared with the case where the preamplifier 12 and the switches 14 and 15 are configured as separate chips. Become. Therefore, it is possible to reduce the size while maintaining the quality of the high-frequency signal.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a PA module 10B according to the first modification of the first embodiment.
  • the PA module 10B according to this modification has the same components as the PA module 10A according to the first embodiment, but the range of components that are made into one chip is different from that of the PA module 10A.
  • description of individual components constituting the PA module 10B will be omitted, and description will be made focusing on differences from the PA module 10A.
  • the pre-amplifier 12, the switches 14 and 15, and the control IC 11 are made into one chip by a chip B (first chip). Further, the post-stage amplification element 13 is included in a chip different from the chip B.
  • control IC 11 is made into one chip together with the pre-stage amplifying element 12 and the switches 14 and 15, further miniaturization is possible as compared with the PA module 10A according to the first embodiment. Further, the power level of the control signal processed by the control IC 11 is much lower than the power level of the high-frequency signal processed by the front stage amplification element 12 and the rear stage amplification element 13. Therefore, even if the control IC 11 is made into one chip together with the front stage amplifying element 12 and the switches 14 and 15, it is possible to ensure the quality of the high frequency signals of the front stage amplifying element 12 and the rear stage amplifying element 13.
  • FIG. 4A is a wiring configuration diagram of a PA module 10B according to the first modification of the first embodiment.
  • the figure shows a wiring configuration for connecting to the front stage amplifying element 12, the switches 14 and 15, and the chip B including the control IC 11.
  • the chip B and the RF signal processing circuit 3 (baseband signal processing circuit 4) are connected by wirings L1 and L2, and the chip B and the subsequent amplification element 13 are connected by wiring L3 (third wiring).
  • the part 16 is connected by wirings L4 and L5 (fourth wiring). That is, five off-chip wirings are arranged, and there are two on-chip wirings in the PA module 10B, the third wiring and the fourth wiring.
  • the first wiring connecting the control IC 11 and the previous amplification element 12 and the second wiring connecting the previous amplification element 12 and the switch 14 are formed in the chip B, the first wiring and the second wiring are formed. It is possible to reduce the wiring length of the wiring.
  • FIG. 4B is a wiring configuration diagram of a PA module according to a comparative example.
  • the PA module according to the comparative example shown in FIG. 4B does not have a single chip except for the pre-amplifier and the post-amplifier.
  • the control IC and the RF signal processing circuit (baseband signal processing circuit) are connected by the wiring L1
  • the control IC and the switch SW1 are connected by the wiring L2
  • the control IC and the switch SW2 are connected by the wiring L3.
  • the control IC and the preamplifier are connected by a wiring L4
  • the preamplifier and the RF signal processing circuit baseband signal processing circuit
  • the preamplifier and the switch SW1 are connected by a wiring L6.
  • the control IC and the subsequent amplification element are connected by a line L7
  • the subsequent amplification element and the switch SW2 are connected by a line L8
  • the filter unit and the switch SW1 are connected by a line L9
  • the filter unit and the switch SW2 Are connected by a wiring L10. That is, ten off-chip wires are arranged, and seven off-chip wires in the PA module according to the comparative example are seven wires L2, L3, L4, L6, L7, L8, and L9 (and L10).
  • the first wiring and the second wiring are formed in the first chip, so that the wiring length of the first wiring and the second wiring can be shortened. It becomes. Therefore, signal transmission loss can be reduced and the size can be reduced. Furthermore, the number of wirings outside the chip is seven in the PA module according to the comparative example, but can be reduced to two wirings of the third wiring and the fourth wiring, so that the size can be further reduced.
  • FIG. 5A is a circuit configuration diagram of a PA module 10C according to the second modification of the first embodiment.
  • the PA module 10C according to the present modification has the same components as the PA module 10A according to the first embodiment. However, the range of the components that are made into one chip compared to the PA module 10A and the control IC Control target is different.
  • description of individual components constituting the PA module 10C will be omitted, and description will be made focusing on differences from the PA module 10A.
  • the pre-amplifier element 12, the switch 14, and the control IC 11C are integrated into one chip by a chip C (first chip). That is, the switch 14 and the pre-stage amplifying element 12 which are at least part of the filter band selection unit are integrated into one chip by the chip C. Further, the post-stage amplifying element 13 is included in a chip different from the chip C.
  • control IC 11C is made into one chip together with the pre-amplifier 12 and the switch 14, it is possible to reduce the size.
  • the control IC 11C included in the chip C does not control the switch 15, and the RF signal processing circuit 3 (or the baseband signal processing circuit 4) controls the switch 15. ing. Thereby, the wiring outside the chip from the chip C can be reduced.
  • FIG. 5B is a circuit configuration diagram of a PA module 10D according to the third modification of the first embodiment.
  • the PA module 10D according to this modification is different from the PA module 10C according to modification 2 only in the control target of the control IC.
  • description of individual components constituting the PA module 10D will be omitted, and description will be made focusing on differences from the PA module 10C.
  • the control IC 11D included in the chip D controls not only the front amplification element 12, the rear amplification element 13, and the switch 14, but also the switch 15. Thereby, since the switches 14 and 15 are controlled by the same control IC 11D, timing control such as switching of communication bands can be facilitated.
  • FIG. 6A is a circuit configuration diagram of a PA module 10E according to Modification 4 of Embodiment 1.
  • the PA module 10E according to this modification is different from the PA module 10B according to modification 1 in the configuration of the subsequent stage amplification element.
  • description of the same points as the PA module 10B will be omitted, and different points from the PA module 10B will be mainly described.
  • the preamplifier 12, the switches 14 and 15, and the control IC 11E are integrated into one chip by a chip E (first chip). That is, the switches 14 and 15 as the filter band selection unit and the pre-stage amplifying element 12 are made into one chip by the chip E. Further, the amplifying elements 131 to 133 constituting the latter stage amplifying element are included in a chip different from the chip E.
  • a high-frequency transmission signal When a high-frequency transmission signal is amplified with high quality by the PA module, it is effective to provide a difference in amplification characteristics between the cascaded front-stage amplification element and the rear-stage amplification element. That is, in the former stage amplification element, it is desired to amplify the high frequency transmission signal over a wide band from the viewpoint that the power level of the input high frequency transmission signal is not so high.
  • the latter stage amplification element is disposed in the final stage of the PA module, and it is desired that the high frequency transmission signal amplified by the previous stage amplification element is amplified with high quality from the viewpoint that the power level of the high frequency transmission signal is high.
  • the high-frequency amplifying element generally has a trade-off relationship between the frequency characteristics and the gain and noise characteristics. That is, it may be required to select whether to give priority to amplification over a wide band over gain and noise characteristics or to give priority to gain and noise characteristics in a narrow band.
  • one amplifying element capable of amplifying a high-frequency signal over a wide band rather than the gain characteristic and the noise characteristic is arranged in the pre-stage amplifying element.
  • the post-stage amplifying element is required to have high gain characteristics and low noise characteristics rather than wideband characteristics, a plurality of amplifying elements having high gain characteristics and low noise characteristics are arranged in parallel in each frequency band.
  • the PA module 10E has amplification elements 131, 132, and 133 that are connected in parallel to the switch 15 as a subsequent stage amplification element.
  • the PA module 10E is further arranged between the switch 18 for switching the selection of the amplification elements 131 to 133 according to the selected frequency band, and the switches 15 and 18, and the transmission side filter element connected to the amplification element 131. 171, a transmission filter element 172 connected to the amplification element 132, and a transmission filter element 173 connected to the amplification element 133.
  • the front-stage amplifying element is configured by a single amplifying element, which can contribute to downsizing of the PA module 10E, and a plurality of the rear-stage amplifying elements are arranged corresponding to the passband, so that the PA module is provided. It becomes possible to maintain the high quality of the high frequency transmission signal output from 10E.
  • control IC 11E included in the chip E controls not only the preamplifier 12 and the switches 14 and 15, but also the switch 18. Thereby, since the switches 14, 15 and 18 are controlled by the same control IC 11E, timing control such as switching of communication bands can be facilitated.
  • FIG. 6B is a circuit configuration diagram of a PA module 10F according to the fifth modification of the first embodiment.
  • the PA module 10F according to the present modification has the same components as the PA module 10E according to the modification 4, but the range of components that are made into one chip compared to the PA module 10E and the control of the control IC The target is different.
  • description of individual components constituting the PA module 10F will be omitted, and description will be made focusing on differences from the PA module 10E.
  • the pre-amplifier element 12, the switch 14, and the control IC 11F are made into one chip by a chip F (first chip). That is, the switch 14 and the pre-stage amplifying element 12 which are at least part of the filter band selection unit are integrated into one chip by the chip F. Further, the amplification elements 131 to 133 are included in a chip different from the chip F.
  • control IC 11F is made into one chip together with the pre-stage amplifying element 12 and the switch 14, so that the size can be reduced.
  • the pre-stage amplifying element by configuring the pre-stage amplifying element with one amplifying element, it is possible to contribute to downsizing of the PA module 10F, and by arranging a plurality of post-stage amplifying elements corresponding to the pass band, the output is output from the PA module 10F. It is possible to maintain high quality of the high frequency transmission signal.
  • the RF signal processing circuit 3 (or the baseband signal processing circuit 4) controls the switch 18 without the control IC 11F included in the chip F controlling the switch 18. Thereby, the wiring outside the chip from the chip F can be reduced.
  • the first chip (chips A to F) is preferably composed of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), and the second chip is composed of GaAs. It is preferable.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • control IC 11 11A to 11F
  • pre-amplifying element 12 that do not require power handling can be manufactured at a low cost by being composed of CMOS.
  • the post-stage amplifying element 13 (and the amplifying elements 131 to 133) having a high power level of the high-frequency transmission signal is made of a GaAs material, and outputs a high-frequency transmission signal having high quality amplification characteristics and noise characteristics. Is possible.
  • the power amplifying module 10G according to the present embodiment is different from the power amplifying module 10A according to the first embodiment in the configuration of the variable filter circuit arranged between the front stage amplifying element 12 and the rear stage amplifying element 13. .
  • description of points that are the same as those of the PA module 10A according to Embodiment 1 will be omitted, and differences from the PA module 10A will be mainly described.
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the PA module 10G according to the second embodiment.
  • the PA module 10G is applied to the PA module 10 of the front end circuit 1 shown in FIG.
  • the PA module 10G includes a control IC 11G, a front stage amplifying element 12, a rear stage amplifying element 13, a resonator 16G, and a filter band selection unit 60.
  • the pre-stage amplifying element 12 and the post-stage amplifying element 13 are multimode / multiband compatible power amplifiers that can be used in a plurality of communication systems and a plurality of communication bands.
  • the input terminal of the preamplifier 12 is an input terminal of the PA module 10 ⁇ / b> G, and the output terminal of the preamplifier 12 is connected to the input terminal of the filter band selector 60.
  • the input terminal of the rear stage amplifying element 13 is connected to the output terminal of the resonator 16G, and the output terminal of the rear stage amplifying element 13 is the output terminal of the PA module 10G.
  • the resonator 16G is a capacitive surface acoustic wave resonator including, for example, a piezoelectric substrate and a comb-shaped electrode formed on the piezoelectric substrate, and is determined by the physical properties of the piezoelectric substrate and the shape of the comb-shaped electrode. A filter element having a point and an anti-resonance point.
  • the resonator 16G may not be a surface acoustic wave resonator, but may be an boundary acoustic wave resonator, an acoustic wave resonator using a BAW (Bulk Acoustic Wave), an LC composed of an inductance element and a capacitor element. It may be a resonator.
  • the filter band selection unit 60 has an input terminal and an output terminal, and the output terminal is connected to the input terminal of the resonator 16G.
  • the filter band selector 60 is connected to the capacitive elements 601, 602, 603, 604, and 605 connected in parallel to the resonator 16G and the capacitive elements 601 to 605, and at least one of the capacitive elements 601 to 605.
  • switch elements 611, 612, 613, 614, and 615 for switching the connection between the resonator 16 G, the front stage amplifying element 12, and the back stage amplifying element 13.
  • the filter band selection unit 60 changes the pass band and the attenuation band of the variable filter circuit by switching the switch elements 611 to 615 by the control signal supplied from the control IC 11G.
  • the plurality of capacitive elements connected to the resonator 16G may not be configured to be connected in parallel to the resonator 16G.
  • the plurality of capacitive elements may be configured to be connected in series to the resonator 16G.
  • a switch element is provided in parallel with each capacitive element corresponding to each capacitive element, and an electrical path that passes through the capacitive element and an electrical path that passes through the switch element without passing through the capacitive element are provided. By selecting, it becomes possible to vary the combined capacitance added to the resonator 16G.
  • the resonator 16G, the capacitive elements 601 to 605, and the switch elements 611 to 615 are arranged in a signal path from the output terminal of the front stage amplifying element 12 to the input terminal of the back stage amplifying element 13, and pass according to the frequency band of the high frequency signal.
  • a variable filter circuit that varies the band and the attenuation band is configured.
  • Capacitance elements 601 to 605 and switch elements 611 to 615 selectively switch a resonance point (for example, a pass band) and an anti-resonance point (for example, an attenuation band) of resonator 16G according to the frequency band of the high frequency signal.
  • a filter band selection unit 60 is configured.
  • variable filter circuit is not limited to the above-described configuration, and has a configuration in which the resonator 16G is connected to the front-stage amplifying element 12 and the filter band selection unit 60 is connected to the back-stage amplifying element 13. Also good. Further, the capacitive elements 601 to 605 may be disposed on the front stage amplifying element 12 side, and the switch elements 611 to 615 may be disposed on the rear stage amplifying element 13 side.
  • the control IC 11G is an amplification controller that controls the amplification characteristics of the pre-stage amplifying element 12 and the post-stage amplifying element 13 in accordance with the communication band (frequency band of the high-frequency signal) that is selected and used.
  • the control IC 11G controls the switch elements 611 to 615 based on the control signal indicating the communication band (frequency band of the high frequency signal) to be used selectively supplied from the RF signal processing circuit 3 or the baseband signal processing circuit 4. . More specifically, for example, when the control signal indicates that band B is selected, the control IC 11G has a filter characteristic in which the transmission band of band B is a pass band and the reception band of band B is an attenuation band.
  • the switch elements 611 to 615 are controlled so as to be configured by the resonator 16G and at least one of the capacitive elements 601 to 605.
  • the high-frequency transmission signal input from the RF signal processing circuit 3 or the baseband signal processing circuit 4 to the PA module 10G is amplified by the preamplifier 12.
  • the amplified high frequency transmission signal is input to the variable filter circuit.
  • the high-frequency transmission signal input to the variable filter circuit passes through at least one of the capacitive elements 601 to 605 and the resonator 16G in the communication method and communication band.
  • the high-frequency transmission signal that has passed through the variable filter circuit is further amplified by the post-stage amplification element 13 and output from the PA module 10G.
  • the reception band component of the frequency band is also amplified by the pre-amplifier element 12, but the amplified reception band component is the selected frequency. It attenuates by passing through a capacitive element and a resonator selected based on the band. Therefore, it is possible to effectively and effectively suppress the amplified reception band component from entering the low noise amplifier circuit 20 and the like into reception band noise in the PA module 10G.
  • the pre-stage amplifying element 12 and the filter band selection unit 60 are made into one chip by a chip G (first chip). Further, the post-stage amplification element 13 is included in a chip different from the chip G.
  • the mutual interference of the high-frequency signals can be suppressed by configuring the front-stage amplifying element 12 and the rear-stage amplifying element 13 as separate chips.
  • the pre-stage amplifying element 12 and the filter band selection unit 60 are made into one chip with the chip G, it is possible to reduce the size as compared with the case where the pre-stage amplifying element 12 and the variable filter circuit are configured as separate chips. Become. Therefore, it is possible to reduce the size while maintaining the quality of the high-frequency signal.
  • all of the filter band selection unit 60 and the pre-stage amplifying element 12 are integrated into one chip with the chip G.
  • the present invention is not limited to this.
  • the switch elements 611 to 615 or the capacitive elements 601 to 605 and the preamplifier element 12 may be integrated into one chip by the chip G. That is, a part of the filter band selection unit 60 and the preamplifier 12 may be integrated into one chip by the chip G.
  • control IC 11G is not included in the chip G, but the control IC 11G may be integrated into one chip with the chip G together with the pre-amplifier 12 and the filter band selection unit 60.
  • a configuration in which the subsequent amplification elements are selected according to the pass band that is, a configuration in which a plurality of the subsequent amplification elements are arranged may be employed.
  • the first chip (chip G) is preferably composed of CMOS, and the second chip is preferably composed of GaAs.
  • control IC 11G and the pre-stage amplifying element 12 that do not require power handling can be manufactured at low cost by being configured with CMOS.
  • the post-amplifying element 13 having a high power level of the high-frequency transmission signal is made of a GaAs-based material, so that a high-frequency transmission signal having high-quality amplification characteristics and noise characteristics can be output.
  • the filter unit 16 further overlaps at least one of the front stage amplifying element 12, the filter band selection unit, and the rear stage amplifying element 13.
  • the configuration is different in that the layers are arranged in a stacked manner.
  • the PA module according to the present embodiment will not be described for the same points as the PA module according to the first embodiment, and will be described mainly with respect to different points.
  • FIG. 8A is a plan configuration diagram of a PA module 10H according to the third embodiment
  • FIG. 8B is a cross-sectional configuration diagram of the PA module 10H according to the third embodiment.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB in FIG. 8A.
  • the front stage amplifying element 12 As shown in FIGS. 8A and 8B, in the PA module 10H according to the present embodiment, on the substrate 100 (in the z-axis direction in the figure), the front stage amplifying element 12, the rear stage amplifying element 13, and the switches 14 and 15 Is mounted.
  • the preamplifier 12 and the switches 14 and 15 are made into one chip by a chip H (first chip). Further, the post-stage amplification element 13 is included in a chip different from the chip H.
  • the filter unit 16 is mounted on the switches 14 and 15 (in the z-axis direction). That is, the filter unit 16 is stacked and stacked so as to overlap the switches 14 and 15 and the substrate 100 when viewed in plan.
  • Examples of the substrate 100 include a ceramic substrate, a glass epoxy substrate, a flexible substrate, and the like.
  • the electrode pattern formed on the surface of the substrate 100, the preamplifier 12, the postamplifier 13, and the switches 14 and 15 are: Bonded by solder or bumps.
  • the switches 14 and 15 and the filter portion 16 are joined to each other by an electrode pattern formed on the upper portion of the switches 14 and 15 and an electrode pattern formed on the lower portion of the filter portion 16 by solder or bumps. .
  • the front stage amplifying element 12 and the rear stage amplifying element 13 are configured as separate chips, whereby mutual interference of high frequency signals can be suppressed. Further, by making the preamplifier 12 and the switches 14 and 15 into one chip with the chip H, it is possible to reduce the size as compared with the case where the preamplifier 12 and the switches 14 and 15 are configured as separate chips. Become. Furthermore, the PA module 10H on the substrate 100 can be reduced in area by arranging the filter unit 16 and the switches 14 and 15 so as to overlap when the substrate 100 is viewed in plan. Therefore, further downsizing is possible while maintaining the quality of the high frequency signal.
  • 9A, 9B, and 9C are plan configuration diagrams of PA modules 10J, 10K, and 10L according to Modifications 1, 2, and 3 of Embodiment 3, respectively.
  • the PA modules 10J to 10L according to these modified examples have the same constituent elements as the PA module 10H according to the third embodiment, but are different from each other in the manner of stacking arrangement as compared with the PA module 10H.
  • the description of the individual components constituting the PA modules 10J to 10L will be omitted, and the description will focus on the differences from the PA module 10H.
  • the pre-amplifier 12 and the switches 14 and 15 are made into one chip by a chip J (first chip). Further, the post-stage amplifying element 13 is included in a chip different from the chip J.
  • the front amplification element 12, the rear amplification element 13, and the switches 14 and 15 are mounted and disposed on the substrate 100 (in the z-axis direction in the drawing). Further, the filter unit 16 is mounted on the switch 14 (in the z-axis direction). That is, the filter unit 16 is stacked and stacked so as to overlap when the switch 14 and the substrate 100 are viewed in plan.
  • the pre-amplifying element 12 and the switches 14 and 15 are made into one chip by a chip K (first chip). Further, the post-stage amplifying element 13 is included in a chip different from the chip K.
  • the front amplification element 12, the rear amplification element 13, and the switches 14 and 15 are mounted on the substrate 100 (in the z-axis direction in the drawing). Further, the filter unit 16 is mounted on the switch 15 (in the z-axis direction). That is, the filter unit 16 is stacked and stacked so as to overlap when the switch 15 and the substrate 100 are viewed in plan.
  • the pre-amplifier 12 and the switches 14 and 15 are integrated into one chip by a chip L (first chip). Further, the post-stage amplification element 13 is included in a chip different from the chip L.
  • the front amplification element 12, the rear amplification element 13, and the switches 14 and 15 are mounted and disposed on the substrate 100 (in the z-axis direction in the drawing). Furthermore, the filter unit 16 is mounted on the upstream amplification element 12 (in the z-axis direction). That is, the filter unit 16 is stacked and stacked so as to overlap when the front-stage amplifying element 12 and the substrate 100 are viewed in plan.
  • the post-amplifying element 13 generates a large amount of heat because the power level of the high-frequency signal to be amplified is large. Therefore, when the filter unit 16 is disposed close to the post-stage amplification element 13, the filter characteristics of the filter unit 16 deteriorate due to interference with the high-frequency signal.
  • the filter unit 16 is not stacked on the post-stage amplifying element 13, so that the deterioration of the characteristics of the filter unit 16 is effective. Therefore, it is possible to reduce the size while suppressing the operation.
  • the filter unit 16 is not further laminated on the front stage amplifying element 12.
  • the power level of the front-stage amplifying element 12 is not so high as that of the rear-stage amplifying element 13, but is higher than other high-frequency signals. Therefore, it is more preferable that the filter unit 16 is not disposed close to the upstream amplifier element 12 as well as the downstream amplifier element 13. According to the configurations of the first and second modifications, the filter unit 16 is stacked so as not to overlap the rear-stage amplifying element 13 and the front-stage amplifying element 12 in a plan view, so that it is compared with the PA module 10L illustrated in FIG. 9C. Further, it is possible to reduce the size without deteriorating the characteristics of the filter unit 16.
  • the filter unit 16 is disposed so as to be closest to the switches 14 and 15 constituting the filter band selection unit.
  • the length can be shortened.
  • the preamplifier 12 and the switches 14 and 15 are integrated into one chip by the first chip.
  • the switch 14 or 15 is included in the first chip. It does not have to be.
  • control IC 11 may be included in the first chip.
  • the PA module can be further reduced in size.
  • the first chip is preferably composed of CMOS, and the second chip is preferably composed of GaAs.
  • control IC 11 and the pre-stage amplifying element 12 that do not require power handling can be manufactured at low cost by being configured with CMOS.
  • the post-amplifying element 13 having a high power level of the high-frequency transmission signal is made of a GaAs-based material, so that a high-frequency transmission signal having high-quality amplification characteristics and noise characteristics can be output.
  • the power amplification (PA) module according to the embodiment of the present invention has been described with reference to the embodiment and the modification.
  • the power amplification (PA) module according to the present invention is not limited to the above embodiment and modification. It is not limited.
  • the configuration of the third embodiment and its modifications 1 to 3 may be applied to the PA module 10G according to the second embodiment.
  • PA power amplification
  • the variable filter circuit provided in the power amplification (PA) module may be a filter circuit that attenuates the reception frequency band as described above. With such a configuration, if there is a signal in the reception frequency band among the transmission signal components amplified by the pre-stage amplification element 12, the signal in the reception frequency band can be attenuated by the variable filter circuit. Can be prevented from entering the receiving circuit.
  • PA power amplification
  • variable filter circuit may be a filter circuit that attenuates frequency bands other than the used channel used in the TV vacant channel and / or IMD noise.
  • the frequency of the adjacent channel of the channel to be used can be attenuated in the system that uses the unused channel in the TV channel for other communications, so that the unused channel of the TV channel can be effectively used.
  • the present invention also includes a power amplification (PA) module 10 having a characteristic configuration as described above, a reception amplification circuit (low noise amplifier circuit) 20, and a reception signal from the antenna element 2 as a reception amplification circuit (low noise).
  • PA power amplification
  • the attenuation band may be the front end circuit 1 which is a reception band corresponding to the used communication band.
  • the present invention also includes a front end circuit 1 having the above-described characteristic configuration, and an RF signal processing circuit that outputs a high frequency transmission signal to the front end circuit 1 and inputs a high frequency reception signal from the front end circuit 1. 3 and a baseband signal processing circuit 4 that converts the high frequency received signal received from the RF signal processing circuit 3 into an intermediate frequency signal and performs signal processing, and converts the intermediate frequency signal into a high frequency signal and outputs the signal to the RF signal processing circuit 3
  • the communication apparatus 200 provided with these may be sufficient.
  • control IC 11, 11C to 11G
  • the control IC may be realized as an integrated circuit IC or LSI (Large Scale Integration).
  • the method of circuit integration may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology.
  • the present invention can be widely used in communication equipment such as a mobile phone as a power amplification module disposed in a multi-band / multi-mode compatible front-end unit.

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Abstract

ＰＡモジュール（１０Ａ）は、高周波信号を増幅する前段増幅素子（１２）と、前段増幅素子（１２）で増幅された高周波信号を増幅する後段増幅素子（１３）と、前段増幅素子（１２）と後段増幅素子（１３）との間に配置され、高周波信号の周波数帯域に応じて通過帯域および減衰帯域を可変させる可変フィルタ回路とを備え、可変フィルタ回路は、フィルタ部（１６）と、可変フィルタ回路の通過帯域および減衰帯域を可変させるスイッチ（１４および１５）とを有し、スイッチ（１４および１５）の少なくとも一部と前段増幅素子（１２）とはチップＡで１チップ化され、後段増幅素子（１３）はチップＡとは異なる第２チップに含まれる。

Description

電力増幅モジュール、フロントエンド回路および通信装置
　本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅モジュール、フロントエンド回路および通信装置に関する。
　近年の携帯電話には、１つの端末で複数の周波数に対応すること（マルチバンド化）、および１つの端末で複数の無線方式に対応すること（マルチモード化）が要求される。マルチバンド化およびマルチモード化に対応したフロントエンド回路には、複数の送受信信号を品質劣化させずに高速処理することが求められている。さらに、携帯電話などに代表される無線通信端末のフロントエンド回路には、小型化が要求される。
　特許文献１には、マルチバンド化およびマルチモード化に対応した送信回路に用いられるパワーアンプ（以下ＰＡと記すことがある）モジュールが開示されている。
　図１０は、特許文献１に記載されたＰＡモジュールの回路構成図である。同図に示すように、ＰＡモジュール５１０は、複数の増幅素子５１１ａおよび５１１ｂ、可変フィルタ回路５１２、ならびに整合回路５１３を備える。増幅素子５１１ａおよび５１１ｂは、複数の通信帯域を含む周波数範囲において送信信号を増幅することが可能である。可変フィルタ回路５１２は、スイッチ回路５２１ａおよび５２１ｂ、ならびに、フィルタ部品５２２ａ～５２２ｃを有する。ＰＡモジュール５１０が有するコントロールＩＣ（図示せず）は、フィルタ部品５２２ａ～５２２ｃのうち、選択された使用通信帯域のうちの送信帯域を通過帯域とし受信帯域を減衰帯域とするフィルタ部品を選択する。
　上記構成により、送信信号をＰＡモジュール５１０で増幅する際に発生し得る、受信回路に入り込む受信帯雑音を、ＰＡモジュール５１０内で効果的に抑制することが可能となる。
国際公開第２０１５／００２１２７号
　しかしながら、特許文献１に記載されたＰＡモジュールをフロントエンド回路に用いた場合、フィルタ部品５２２ａ～５２２ｃの選択を切り替えるスイッチ回路５２１ａおよび５２１ｂが別途必要である。このため、スイッチ回路５２１ａおよび５２１ｂ、増幅素子５１１ａおよび５１１ｂ、ならびに、フィルタ部品５２２ａ～５２２ｃを、全て別チップで構成した場合、大型化してしまう。
　また、小型化のために、増幅素子５１１ａおよび５１１ｂを同一チップにした場合、増幅された高周波信号の相互干渉が強くなることで発生する発振等により、送信信号の品質が劣化してしまう。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、高周波信号の品質を維持しつつ、小型化された電力増幅モジュール、フロントエンド回路および通信装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力増幅モジュールは、高周波信号を増幅する前段増幅素子と、前記前段増幅素子で増幅された高周波信号を増幅する後段増幅素子と、前記前段増幅素子と前記後段増幅素子との間に配置され、前記高周波信号の周波数帯域に応じて通過帯域または減衰帯域を可変させる可変フィルタ回路とを備え、前記可変フィルタ回路は、１以上のフィルタ素子と、前記高周波信号の周波数帯域に応じて切り替えられることにより、前記可変フィルタ回路の通過帯域または減衰帯域を可変させるフィルタ帯域選択部と、を有し、前記フィルタ帯域選択部の少なくとも一部と前記前段増幅素子とは、第１チップで１チップ化され、前記後段増幅素子は、前記第１チップとは異なる第２チップに含まれる。
　これにより、前段増幅素子と後段増幅素子とを別チップで構成することで、増幅された高周波信号の相互干渉を抑制できる。また、前段増幅素子とフィルタ帯域選択部とを第１チップで１チップ化することで小型化が可能となる。よって、高周波信号の品質を維持しつつ小型化することが可能となる。
　また、前記１以上のフィルタ素子は、前記通過帯域または減衰帯域が異なる複数のフィルタ素子であり、前記フィルタ帯域選択部は、前記前段増幅素子と前記複数のフィルタ素子との間に配置され、前記前段増幅素子の出力端子と前記複数のフィルタ素子との接続を切り替える第１スイッチ素子と、前記後段増幅素子と前記複数のフィルタ素子との間に配置され、前記後段増幅素子の入力端子と前記複数のフィルタ素子との接続を切り替える第２スイッチ素子と、を備え、前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の少なくとも一方と前記前段増幅素子とは、前記第１チップで１チップ化されていてもよい。
　これにより、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子が作動することで、使用される通信帯域に対応したフィルタ素子が前段増幅素子と後段増幅素子との間に接続される。また、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子の少なくとも一方と前段増幅素子とが１チップ化されているので、高周波信号の品質を維持しつつ小型化することが可能となる。
　また、前記１以上のフィルタ素子は、共振子であり、前記フィルタ帯域選択部は、前記共振子に接続された複数の容量素子と、前記複数の容量素子のそれぞれに対応して接続され、前記複数の容量素子の少なくとも１つと、前記共振子、前記前段増幅素子および前記後段増幅素子との接続を切り替える複数のスイッチ素子とを備え、前記複数の容量素子および前記複数のスイッチ素子の少なくとも一方と前記前段増幅素子とは、前記第１チップで１チップ化されていてもよい。
　これにより、上記複数のスイッチ素子が作動することで、上記複数の容量素子のうち使用される通信帯域に対応した容量素子が、共振子、前段増幅素子および後段増幅素子と接続される。これにより、共振子の共振周波数および反共振周波数は、使用される通信帯域に対応して可変する。また、上記複数の容量素子および上記複数のスイッチ素子の少なくとも一方と前段増幅素子とが１チップ化されているので、高周波信号の品質を維持しつつ小型化することが可能となる。
　また、前記電力増幅モジュールは、さらに、前記高周波信号の周波数帯域に応じて前記前段増幅素子および前記後段増幅素子の増幅特性を制御する増幅制御部を備え、前記増幅制御部は、前記第１チップに含まれてもよい。
　これにより、使用される通信帯域に応じて各増幅素子の増幅特性を制御する増幅制御部が、前段増幅素子およびフィルタ帯域選択部の一部と１チップ化されるので、更なる小型化が可能となる。
　また、前記増幅制御部と前記前段増幅素子とを接続する第１配線、および、前記前段増幅素子と前記フィルタ帯域選択部とを接続する第２配線は、前記第１チップ内に形成されてもよい。
　これにより、第１配線および第２配線は第１チップ内に形成されるので、第１配線および第２配線の配線長を短縮することが可能となる。よって、信号伝送ロスの低減および小型化が可能となる。さらに、第１チップおよび第２チップの外部への配線は、第３配線および第４配線の２本へと低減できるので、より小型化が可能となる。
　また、前記前段増幅素子、前記フィルタ帯域選択部および前記後段増幅素子は、基板の実装面に配置され、前記１以上のフィルタ素子は、前記前段増幅素子と前記フィルタ帯域選択部と前記後段増幅素子との少なくとも１つと、前記基板を平面視した場合に重なるように積層配置されていてもよい。
　これにより、フィルタ帯域選択部の少なくとも一部と前段増幅素子との１チップ化による省面積化だけでなく、１以上のフィルタ素子と、前段増幅素子、フィルタ帯域選択部および後段増幅素子の少なくとも１つとの積層化により、電力増幅モジュールの更なる省面積化が達成される。よって、高周波信号の品質を維持しつつ更なる小型化が可能となる。
　また、前記１以上のフィルタ素子は、前記前段増幅素子、前記フィルタ帯域選択部および前記後段増幅素子のうち、前記前段増幅素子および前記フィルタ帯域選択部の少なくとも１つのみと前記平面視において重なるように積層配置されていてもよい。
　後段増幅素子は、増幅する高周波信号のパワーレベルが大きいため、１以上のフィルタ素子を後段増幅素子に近接配置すると、当該高周波信号の干渉によりフィルタ素子のフィルタ特性が劣化する。これに対して、１以上のフィルタ素子が後段増幅素子と平面視において重ならないように積層配置されるので、フィルタ素子の特性を劣化させずに小型化することが可能となる。
　また、前記１以上のフィルタ素子は、前記前段増幅素子、前記フィルタ帯域選択部および前記後段増幅素子のうち、前記フィルタ帯域選択部のみと前記平面視において重なるように積層配置されていてもよい。
　前段増幅素子のパワーレベルは、後段増幅素子のそれほどではないが、他の高周波信号と比較して大きい。よって、１以上のフィルタ素子は、後段増幅素子だけでなく、前段増幅素子とも近接配置されないことがさらに好ましい。上記構成によれば、１以上のフィルタ素子が後段増幅素子および前段増幅素子と平面視において重ならないように積層配置されるので、フィルタ素子の特性を劣化させずに小型化することが可能となる。さらに、１以上のフィルタ素子は、フィルタ帯域選択部と最も近接するように配置されるので、可変フィルタ回路の配線長を短くすることが可能となる。
　また、前記前段増幅素子は、複数の通信帯域を含む周波数範囲において高周波信号を増幅し、前記後段増幅素子は、前記複数の通信帯域のそれぞれに対応した複数の増幅素子で構成され、前記後段増幅素子では、前記複数の増幅素子のうち、前記複数の通信帯域のうち使用される通信帯域に対応して選択された増幅素子が、前記前段増幅素子で増幅された高周波信号を増幅してもよい。
　上記構成によれば、複数の通信帯域を含む周波数範囲における高周波信号を１つの前段増幅素子で構成することで、電力増幅モジュールの小型化に寄与でき、かつ、後段増幅素子として、通過帯域に対応させて複数の増幅素子を配置することで、電力増幅モジュールから出力される高周波送信信号の高い品質を維持することが可能となる。
　また、前記第１チップは、ＣＭＯＳで構成されており、前記第２チップは、ＧａＡｓで構成されていてもよい。
　これにより、パワーハンドリングの必要がない増幅制御部および前段増幅素子は、ＣＭＯＳで構成することで、電力増幅モジュールを安価に製造することが可能となる。一方、高周波送信信号のパワーレベルが高い後段増幅素子は、ＧａＡｓ系材料で構成することで、高品質な増幅特性および雑音特性を有する高周波送信信号を出力することが可能となる。
　また、本発明の一態様は、上記のような特徴的な構成を備えた電力増幅モジュールと、受信増幅回路と、アンテナ素子からの受信信号を前記受信増幅回路へ出力し、前記電力増幅モジュールで増幅された前記高周波信号を送信信号として前記アンテナ素子へ出力する分波器とを備えるフロントエンド回路であってもよい。
　また、前記可変フィルタ回路において、前記通過帯域は、前記複数の通信帯域から選択された使用通信帯域に対応する送信帯域であり、前記減衰帯域は、前記使用通信帯域に対応する受信帯域であってもよい。
　上記構成によれば、高周波送信信号および高周波受信信号の品質を維持しつつ小型化されたフロントエンド回路を提供することが可能となる。
　また、本発明の一態様は、上記のような特徴的な構成を備えたフロントエンド回路と、前記フロントエンド回路に高周波送信信号を出力し、前記フロントエンド回路から高周波受信信号を入力するＲＦ信号処理回路と、前記ＲＦ信号処理回路から受けた高周波受信信号を中間周波信号に変換して信号処理し、中間周波信号を高周波信号に変換して前記ＲＦ信号処理回路へ出力するベースバンド信号処理回路とを備える通信装置であってもよい。
　上記構成によれば、高周波送信信号および高周波受信信号の品質を維持しつつ小型化された通信装置を提供することが可能となる。
　本発明に係る電力増幅モジュールによれば、前段増幅素子とフィルタ帯域選択部とを１チップ化し、後段増幅素子と別チップとすることで、高周波信号の品質を維持しつつ小型化が可能となる。
図１は、実施の形態１に係る通信装置の機能ブロック構成図である。 図２は、実施の形態１に係るＰＡモジュールの回路構成図である。 図３は、実施の形態１の変形例１に係るＰＡモジュールの回路構成図である。 図４Ａは、実施の形態１の変形例１に係るＰＡモジュールの配線構成図である。 図４Ｂは、比較例に係るＰＡモジュールの配線構成図である。 図５Ａは、実施の形態１の変形例２に係るＰＡモジュールの回路構成図である。 図５Ｂは、実施の形態１の変形例３に係るＰＡモジュールの回路構成図である。 図６Ａは、実施の形態１の変形例４に係るＰＡモジュールの回路構成図である。 図６Ｂは、実施の形態１の変形例５に係るＰＡモジュールの回路構成図である。 図７は、実施の形態２に係るＰＡモジュールの回路構成図である。 図８Ａは、実施の形態３に係るＰＡモジュールの平面構成図である。 図８Ｂは、実施の形態３に係るＰＡモジュールの断面構成図である。 図９Ａは、実施の形態３の変形例１に係るＰＡモジュールの平面構成図である。 図９Ｂは、実施の形態３の変形例２に係るＰＡモジュールの平面構成図である。 図９Ｃは、実施の形態３の変形例３に係るＰＡモジュールの平面構成図である。 図１０は、特許文献１に記載されたＰＡモジュールの回路構成図である。
　以下、本発明の実施の形態について、実施の形態およびその図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
　（実施の形態１）
　［１．１　通信装置の構成］
　図１は、実施の形態１に係る通信装置２００の機能ブロック構成図である。同図には、通信装置２００と、アンテナ素子２とが示されている。通信装置２００は、フロントエンド回路１と、ＲＦ信号処理回路３と、ベースバンド信号処理回路４と、表示部５とを備える。フロントエンド回路１は、例えば、マルチモード／マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される。
　フロントエンド回路１は、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）モジュール１０と、ローノイズアンプ回路２０と、アンテナ整合回路３０と、アンテナスイッチ４０とを備える。
　アンテナ整合回路３０は、アンテナ素子２およびアンテナスイッチ４０に接続され、アンテナ素子２とフロントエンド回路１との整合をとる回路である。これにより、フロントエンド回路１は、アンテナ素子２から低損失で受信信号を受信し、送信信号を低損失でアンテナ素子２へ出力することが可能となる。アンテナ整合回路３０は、１以上の高周波回路部品で構成されており、例えば、チップ状またはパターンで形成されたインダクタ、およびチップ状またはパターンで形成されたコンデンサからなる。なお、アンテナ整合回路３０は、フロントエンド回路１の必須構成要素ではない。また、アンテナ整合回路３０は、マルチバンドおよびマルチモードに対応させ、選択されるバンドまたはモードに応じてインピーダンスを可変させる可変整合回路であってもよい。
　アンテナスイッチ４０は、アンテナ素子２（およびアンテナ整合回路３０）と送信側信号経路および受信側信号経路の一方とを接続させることにより、アンテナ素子２と複数の信号経路との接続を切り替える分波器である。より具体的には、アンテナスイッチ４０は、アンテナ整合回路３０に接続された入力端子と、上記送信側信号経路または受信側信号経路に接続された出力端子とを備える。
　なお、図１では、アンテナスイッチ４０は、単極双投型の高周波スイッチを示しているが、送信側信号経路および受信側信号経路がそれぞれ複数配置されている場合には、アンテナスイッチ４０は、１入力２出力型に限定されない。また、アンテナスイッチ４０に代わって、送信波および受信波を分波するデュプレクサおよびトリプレクサを含むマルチプレクサが配置されていてもよい。
　ＰＡモジュール１０は、ＲＦ信号処理回路３から出力された高周波送信信号を増幅し、アンテナスイッチ４０に向けて出力する電力増幅モジュールである。ＰＡモジュール１０は本発明の要部であり、後述にて、詳細に説明する。
　ローノイズアンプ回路２０は、アンテナスイッチ４０から出力された高周波受信信号を増幅し、ＲＦ信号処理回路３へ出力する高周波増幅回路である。
　ＲＦ信号処理回路３は、アンテナ素子２から受信側信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路４へ出力する。ＲＦ信号処理回路３は、例えば、ＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。また、ＲＦ信号処理回路３は、ベースバンド信号処理回路４から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をＰＡモジュール１０へ出力する。
　ベースバンド信号処理回路４は、フロントエンド部における高周波信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理する回路である。ベースバンド信号処理回路４で処理された画像信号は、例えば、表示部５での画像表示のために使用され、ベースバンド信号処理回路４で処理された音声信号は、例えば、スピーカを介した通話のために使用される。
　なお、フロントエンド回路１は、アンテナスイッチ４０とＰＡモジュール１０との間の送信側信号経路に、選択された周波数帯域に応じて通過特性を可変できる送信側フィルタ回路を備えていてもよい。また、フロントエンド回路１は、アンテナスイッチ４０とローノイズアンプ回路２０との間の受信側信号経路に、選択された周波数帯域に応じて通過特性を可変できる受信側フィルタ回路を備えていてもよい。
　［１．２　ＰＡモジュールの構成］
　図２は、実施の形態１に係るＰＡモジュール１０Ａの回路構成図である。ＰＡモジュール１０Ａは、図１に示されたフロントエンド回路１のＰＡモジュール１０に適用される。ＰＡモジュール１０Ａは、コントロールＩＣ１１と、前段増幅素子１２と、後段増幅素子１３と、スイッチ１４および１５と、フィルタ部１６とを備える。
　前段増幅素子１２および後段増幅素子１３は、複数の通信方式および複数の通信帯域で使用することが可能なマルチモード／マルチバンド対応のパワーアンプである。前段増幅素子１２の入力端子はＰＡモジュール１０Ａの入力端子であり、前段増幅素子１２の出力端子は、スイッチ１４の共通端子に接続されている。後段増幅素子１３の入力端子は、スイッチ１５の共通端子に接続され、後段増幅素子１３の出力端子はＰＡモジュール１０Ａの出力端子である。
　フィルタ部１６は、通過帯域および減衰帯域がそれぞれ異なるフィルタ素子１６１、１６２、１６３および１６４を有する。フィルタ素子１６１～１６４は、典型的にはバンドパスフィルタであるが、複数の通過帯域の周波数配置関係により、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、または、バンドエリミネーションフィルタであってもよい。なお、フィルタ素子１６１～１６４は、弾性表面波フィルタ、弾性境界波フィルタ、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタ、ならびに、インダクタンス素子およびコンデンサ素子で構成されたＬＣフィルタなどが例示される。また、フィルタ部１６を構成するフィルタ素子の数は４個に限定されず、使用予定のバンド数またはモード数に応じて決定される。また、フィルタ素子１６１～１６４のうち少なくとも１以上は、スルーパスであってもよい。なお、スルーパスとは、分布定数型の伝送線路である。
　スイッチ１４は、前段増幅素子１２とフィルタ部１６との間に配置され、前段増幅素子１２の出力端子とフィルタ部１６との接続を切り替える第１スイッチ素子である。スイッチ１４は、１つの共通端子と４つの選択端子とを有し、１つの共通端子は、前段増幅素子１２の出力端子に接続され、４つの選択端子は、それぞれ、フィルタ素子１６１～１６４の一方の端子に接続されている。
　スイッチ１５は、後段増幅素子１３とフィルタ部１６との間に配置され、後段増幅素子１３の入力端子とフィルタ部１６との接続を切り替える第２スイッチ素子である。スイッチ１５は、１つの共通端子と４つの選択端子とを有し、１つの共通端子は、後段増幅素子１３の入力端子に接続され、４つの選択端子は、それぞれ、フィルタ素子１６１～１６４の他方の端子に接続されている。スイッチ１４および１５において、後述するコントロールＩＣ１１、ＲＦ信号処理回路３およびベースバンド信号処理回路４のいずれかより供給される制御信号により、上記１つの共通端子と上記４つの選択端子のいずれか１つとが接続される。
　スイッチ１４および１５とフィルタ部１６とは、前段増幅素子１２の出力端子から後段増幅素子１３の入力端子までの信号経路に配置され、高周波信号の周波数帯域に応じて通過帯域および減衰帯域を可変させる可変フィルタ回路を構成している。
　スイッチ１４および１５は、高周波信号の周波数帯域に応じて切り替えられることにより、可変フィルタ回路の通過帯域および減衰帯域を可変させるフィルタ帯域選択部を構成している。
　コントロールＩＣ１１は、使用される通信帯域（高周波信号の周波数帯域）に応じて前段増幅素子１２および後段増幅素子１３の増幅特性を制御する増幅制御部である。なお、前段増幅素子１２および後段増幅素子１３の増幅特性とは、例えば、前段増幅素子１２および後段増幅素子１３のゲイン（増幅率）である。また、コントロールＩＣ１１は、ＲＦ信号処理回路３またはベースバンド信号処理回路４から供給された、選択使用される通信帯域（高周波信号の周波数帯域）を示す制御信号に基づいて、スイッチ１４および１５を制御する。より具体的には、上記制御信号が、例えば、バンドＡを選択することを示す場合、コントロールＩＣ１１は、バンドＡの送信帯域を通過帯域とし、バンドＡの受信帯域を減衰帯域とするフィルタ素子１６１が、前段増幅素子１２および後段増幅素子１３と接続されるよう、スイッチ１４および１５を制御する。
　上記構成によれば、ＲＦ信号処理回路３からＰＡモジュール１０に入力された高周波送信信号は、前段増幅素子１２で増幅される。増幅された高周波送信信号は可変フィルタ回路に入力される。可変フィルタ回路に入力された高周波送信信号は、通信方式および通信帯域にあったフィルタ素子を通過する。可変フィルタ回路を通過した高周波送信信号は、後段増幅素子１３でさらに増幅され、ＰＡモジュール１０Ａから出力される。
　選択された周波数帯域を有する高周波送信信号をＰＡモジュールで増幅する際に、当該周波数帯域の受信帯域成分も前段増幅素子１２で増幅されるが、当該増幅された受信帯域成分は、選択された周波数帯域に基づいて選択されたフィルタ素子を通過することで減衰する。よって、増幅された受信帯域成分がローノイズアンプ回路２０などに入り込んで受信帯雑音となることを、ＰＡモジュール１０Ａ内で未然かつ効果的に抑制することが可能となる。
　また、上記構成によれば、ＲＦ信号処理回路３およびＰＡモジュール１０の後段に配置されるフィルタやアンテナスイッチなどの特性緩和をすることができ、かつ面積の増加を最小限に抑えた回路を実現できる。
　ここで、特許文献１に記載された従来のＰＡモジュール５１０のように、スイッチ回路５２１ａおよび５２１ｂ、増幅素子５１１ａおよび５１１ｂ、ならびに、フィルタ部品５２２ａ～５２２ｃを、全て別チップで構成した場合、小型化には限界があり、フロントエンド部の小型化には寄与できない。また、更なる小型化のため、増幅素子５１１ａおよび５１１ｂを同一チップにした場合、高周波信号の相互干渉が強くなることで発生する発振等により、送信信号の品質が劣化する。
　これに対し、本実施の形態に係るＰＡモジュール１０Ａでは、前段増幅素子１２ならびにスイッチ１４および１５は、チップＡ（第１チップ）で１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＡと異なるチップに含まれる。
　上記構成によれば、前段増幅素子１２と後段増幅素子１３とを別チップで構成することで、高周波信号の相互干渉を抑制できる。また、前段増幅素子１２とスイッチ１４および１５とをチップＡで１チップ化することで、前段増幅素子１２とスイッチ１４および１５とを別チップで構成した場合と比較して、小型化が可能となる。よって、高周波信号の品質を維持しつつ小型化することが可能となる。
　［１．３　変形例１に係るＰＡモジュールの構成］
　図３は、実施の形態１の変形例１に係るＰＡモジュール１０Ｂの回路構成図である。本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｂは、実施の形態１に係るＰＡモジュール１０Ａと同じ構成要素を有しているが、ＰＡモジュール１０Ａと比較して１チップ化される構成要素の範囲が異なる。以下、ＰＡモジュール１０Ｂを構成する個々の構成要素については説明を省略し、ＰＡモジュール１０Ａと異なる点を中心に説明する。
　本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｂでは、前段増幅素子１２、スイッチ１４および１５、ならびに、コントロールＩＣ１１は、チップＢ（第１チップ）で１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＢと異なるチップに含まれる。
　これにより、コントロールＩＣ１１が、前段増幅素子１２ならびにスイッチ１４および１５とともに１チップ化されるので、実施の形態１に係るＰＡモジュール１０Ａに比べて更なる小型化が可能となる。また、コントロールＩＣ１１が処理する制御信号のパワーレベルは、前段増幅素子１２および後段増幅素子１３が処理する高周波信号のパワーレベルよりもはるかに低い。よって、コントロールＩＣ１１が、前段増幅素子１２ならびにスイッチ１４および１５とともに１チップ化されても、前段増幅素子１２および後段増幅素子１３の高周波信号の品質を確保することが可能である。
　図４Ａは、実施の形態１の変形例１に係るＰＡモジュール１０Ｂの配線構成図である。同図には、前段増幅素子１２、スイッチ１４および１５、ならびに、コントロールＩＣ１１が含まれるチップＢと接続するための配線構成が示されている。チップＢとＲＦ信号処理回路３（ベースバンド信号処理回路４）とは配線Ｌ１およびＬ２により接続され、チップＢと後段増幅素子１３とは配線Ｌ３（第３配線）により接続され、チップＢとフィルタ部１６とは配線Ｌ４およびＬ５（第４配線）により接続される。つまり、５本のチップ外配線が配置され、ＰＡモジュール１０Ｂ内でのチップ外配線は、上記第３配線および第４配線の２本である。また、コントロールＩＣ１１と前段増幅素子１２とを接続する第１配線、および、前段増幅素子１２とスイッチ１４とを接続する第２配線は、チップＢ内に形成されるので、第１配線および第２配線の配線長を短縮することが可能となる。
　図４Ｂは、比較例に係るＰＡモジュールの配線構成図である。図４Ｂに示された、比較例に係るＰＡモジュールは、前段増幅素子および後段増幅素子を除き、１チップ化されているものはない。この構成において、コントロールＩＣとＲＦ信号処理回路（ベースバンド信号処理回路）とは配線Ｌ１により接続され、コントロールＩＣとスイッチＳＷ１とは配線Ｌ２により接続され、コントロールＩＣとスイッチＳＷ２とは配線Ｌ３により接続され、コントロールＩＣと前段増幅素子とは配線Ｌ４により接続され、前段増幅素子とＲＦ信号処理回路（ベースバンド信号処理回路）とは配線Ｌ５により接続され、前段増幅素子とスイッチＳＷ１とは配線Ｌ６により接続され、コントロールＩＣと後段増幅素子とは配線Ｌ７により接続され、後段増幅素子とスイッチＳＷ２とは配線Ｌ８により接続され、フィルタ部とスイッチＳＷ１とは配線Ｌ９により接続され、フィルタ部とスイッチＳＷ２とは配線Ｌ１０により接続される。つまり、１０本のチップ外配線が配置され、比較例に係るＰＡモジュール内でのチップ外配線は、配線Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９（およびＬ１０）の７本である。
　本変形例１に係るＰＡモジュール１０Ｂの配線レイアウトによれば、第１配線および第２配線は第１チップ内に形成されるので、第１配線および第２配線の配線長を短縮することが可能となる。よって、信号伝送ロスの低減および小型化が可能となる。さらに、チップ外配線は、比較例に係るＰＡモジュールでは７本であったのに対して、第３配線および第４配線の２本へと低減できるので、より小型化が可能となる。
　［１．４　変形例２に係るＰＡモジュールの構成］
　図５Ａは、実施の形態１の変形例２に係るＰＡモジュール１０Ｃの回路構成図である。本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｃは、実施の形態１に係るＰＡモジュール１０Ａと同じ構成要素を有しているが、ＰＡモジュール１０Ａと比較して１チップ化される構成要素の範囲およびコントロールＩＣの制御対象が異なる。以下、ＰＡモジュール１０Ｃを構成する個々の構成要素については説明を省略し、ＰＡモジュール１０Ａと異なる点を中心に説明する。
　本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｃでは、前段増幅素子１２、スイッチ１４、およびコントロールＩＣ１１Ｃは、チップＣ（第１チップ）で１チップ化されている。つまり、フィルタ帯域選択部の少なくとも一部であるスイッチ１４と前段増幅素子１２とが、チップＣで１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＣと異なるチップに含まれる。
　これにより、コントロールＩＣ１１Ｃが、前段増幅素子１２およびスイッチ１４とともに１チップ化されるので、小型化が可能となる。
　また、スイッチ１５がチップＣに含まれていないため、チップＣに含まれるコントロールＩＣ１１Ｃがスイッチ１５を制御せずに、ＲＦ信号処理回路３（またはベースバンド信号処理回路４）がスイッチ１５を制御している。これにより、チップＣからのチップ外配線を削減できる。
　［１．５　変形例３に係るＰＡモジュールの構成］
　図５Ｂは、実施の形態１の変形例３に係るＰＡモジュール１０Ｄの回路構成図である。本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｄは、変形例２に係るＰＡモジュール１０Ｃと比較して、コントロールＩＣの制御対象のみが異なる。以下、ＰＡモジュール１０Ｄを構成する個々の構成要素については説明を省略し、ＰＡモジュール１０Ｃと異なる点を中心に説明する。
　本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｄでは、チップＤに含まれるコントロールＩＣ１１Ｄが、前段増幅素子１２、後段増幅素子１３およびスイッチ１４だけでなく、スイッチ１５も制御している。これにより、スイッチ１４および１５が、同一のコントロールＩＣ１１Ｄにより制御されるので、通信バンドの切り替え等のタイミング制御を容易にすることができる。
　［１．６　変形例４に係るＰＡモジュールの構成］
　図６Ａは、実施の形態１の変形例４に係るＰＡモジュール１０Ｅの回路構成図である。本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｅは、変形例１に係るＰＡモジュール１０Ｂと比較して、後段増幅素子の構成が異なる。以下、ＰＡモジュール１０Ｂと同じ点は説明を省略し、ＰＡモジュール１０Ｂと異なる点を中心に説明する。
　本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｅでは、前段増幅素子１２、スイッチ１４および１５、ならびにコントロールＩＣ１１Ｅは、チップＥ（第１チップ）で１チップ化されている。つまり、フィルタ帯域選択部であるスイッチ１４および１５と前段増幅素子１２とが、チップＥで１チップ化されている。さらに、後段増幅素子を構成する増幅素子１３１～１３３は、チップＥと異なるチップに含まれる。
　高周波送信信号をＰＡモジュールで高品質に増幅するにあたり、縦続接続された前段増幅素子と後段増幅素子とで増幅特性に差異を設けることが効果的である。すなわち、前段増幅素子では、入力される高周波送信信号のパワーレベルがさほど高くないという観点から、当該高周波送信信号を広帯域にわたり増幅することが望まれる。一方、後段増幅素子は、ＰＡモジュールの最終段に配置され、高周波送信信号のパワーレベルが高いという観点から、前段増幅素子で増幅された高周波送信信号を、高品質に増幅することが望まれる。
　ここで、高周波増幅素子は、一般的に、周波数特性とゲインおよび雑音特性との間で、トレードオフの関係を有している。つまり、ゲインおよび雑音特性よりも広帯域な増幅を優先するか、狭帯域であるがゲインおよび雑音特性を優先するかの選択が要求される場合がある。
　このため、本変形例では、前段増幅素子には、ゲイン特性および雑音特性よりも、むしろ広帯域にわたり高周波信号を増幅することが可能な１つの増幅素子が配置される。一方、後段増幅素子には、広帯域特性よりも、むしろ高ゲイン特性および低雑音特性が要求されるので、各周波数帯域において高ゲイン特性および低雑音特性を有する増幅素子が複数並列配置される。
　図６Ａに示すように、ＰＡモジュール１０Ｅは、後段増幅素子として、スイッチ１５に並列接続された増幅素子１３１、１３２、および１３３を有している。ＰＡモジュール１０Ｅは、さらに、選択される周波数帯域に応じて増幅素子１３１～１３３の選択を切り替えるスイッチ１８と、スイッチ１５と１８との間に配置され、増幅素子１３１に接続された送信側フィルタ素子１７１、増幅素子１３２に接続された送信側フィルタ素子１７２、および、増幅素子１３３に接続された送信側フィルタ素子１７３とを備える。
　上記構成によれば、前段増幅素子を１つの増幅素子で構成することで、ＰＡモジュール１０Ｅの小型化に寄与でき、かつ、後段増幅素子を通過帯域に対応させて複数配置することで、ＰＡモジュール１０Ｅから出力される高周波送信信号の高い品質を維持することが可能となる。
　また、本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｅでは、チップＥに含まれるコントロールＩＣ１１Ｅが、前段増幅素子１２、スイッチ１４および１５だけでなく、スイッチ１８も制御している。これにより、スイッチ１４、１５および１８が、同一のコントロールＩＣ１１Ｅにより制御されるので、通信バンドの切り替え等のタイミング制御を容易にすることができる。
　［１．７　変形例５に係るＰＡモジュールの構成］
　図６Ｂは、実施の形態１の変形例５に係るＰＡモジュール１０Ｆの回路構成図である。本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｆは、変形例４に係るＰＡモジュール１０Ｅと同じ構成要素を有しているが、ＰＡモジュール１０Ｅと比較して１チップ化される構成要素の範囲およびコントロールＩＣの制御対象が異なる。以下、ＰＡモジュール１０Ｆを構成する個々の構成要素については説明を省略し、ＰＡモジュール１０Ｅと異なる点を中心に説明する。
　本変形例に係るＰＡモジュール１０Ｆでは、前段増幅素子１２、スイッチ１４およびコントロールＩＣ１１Ｆは、チップＦ（第１チップ）で１チップ化されている。つまり、フィルタ帯域選択部の少なくとも一部であるスイッチ１４と前段増幅素子１２とが、チップＦで１チップ化されている。さらに、増幅素子１３１～１３３は、チップＦと異なるチップに含まれる。
　これにより、コントロールＩＣ１１Ｆが、前段増幅素子１２およびスイッチ１４とともに１チップ化されるので、小型化が可能となる。
　また、前段増幅素子を１つの増幅素子で構成することで、ＰＡモジュール１０Ｆの小型化に寄与でき、かつ、後段増幅素子を通過帯域に対応させて複数配置することで、ＰＡモジュール１０Ｆから出力される高周波送信信号の高い品質を維持することが可能となる。
　また、チップＦに含まれるコントロールＩＣ１１Ｆがスイッチ１８を制御せずに、ＲＦ信号処理回路３（またはベースバンド信号処理回路４）がスイッチ１８を制御している。これにより、チップＦからのチップ外配線を削減できる。
　［１．８　その他の変形例など］
　なお、実施の形態１およびその変形例１～５において、第１チップ（チップＡ～Ｆ）は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で構成されることが好ましく、第２チップは、ＧａＡｓで構成されることが好ましい。
　つまり、パワーハンドリングを必要としないコントロールＩＣ１１（１１Ａ～１１Ｆ）および前段増幅素子１２は、ＣＭＯＳで構成することで、ＰＡモジュールを安価に製造することが可能となる。一方、高周波送信信号のパワーレベルが高い後段増幅素子１３（および増幅素子１３１～１３３）は、ＧａＡｓ系材料で構成することで、高品質な増幅特性および雑音特性を有する高周波送信信号を出力することが可能となる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態に係る電力増幅モジュール１０Ｇは、実施の形態１に係る電力増幅モジュール１０Ａと比較して、前段増幅素子１２と後段増幅素子１３との間に配置される可変フィルタ回路の構成が異なる。以下、実施の形態１に係るＰＡモジュール１０Ａと共通する点は説明を省略し、ＰＡモジュール１０Ａと異なる点を中心に説明する。
　［２．１　ＰＡモジュールの構成］
　図７は、実施の形態２に係るＰＡモジュール１０Ｇの回路構成図である。ＰＡモジュール１０Ｇは、図１に示されたフロントエンド回路１のＰＡモジュール１０に適用される。ＰＡモジュール１０Ｇは、コントロールＩＣ１１Ｇと、前段増幅素子１２と、後段増幅素子１３と、共振子１６Ｇと、フィルタ帯域選択部６０とを備える。
　前段増幅素子１２および後段増幅素子１３は、複数の通信方式および複数の通信帯域で使用することが可能なマルチモード／マルチバンド対応のパワーアンプである。前段増幅素子１２の入力端子はＰＡモジュール１０Ｇの入力端子であり、前段増幅素子１２の出力端子は、フィルタ帯域選択部６０の入力端子に接続されている。後段増幅素子１３の入力端子は、共振子１６Ｇの出力端子に接続され、後段増幅素子１３の出力端子はＰＡモジュール１０Ｇの出力端子である。
　共振子１６Ｇは、例えば、圧電基板および当該圧電基板上に形成された櫛形電極で構成された容量性の弾性表面波共振子であり、圧電基板の物性および櫛形電極の形状などで決定される共振点および反共振点を有するフィルタ素子である。なお、共振子１６Ｇは、弾性表面波共振子でなくてもよく、弾性境界波共振子、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）を用いた弾性波共振子、ならびに、インダクタンス素子およびコンデンサ素子で構成されたＬＣ共振子などであってもよい。
　フィルタ帯域選択部６０は、入力端子および出力端子を有し、出力端子が共振子１６Ｇの入力端子に接続されている。フィルタ帯域選択部６０は、共振子１６Ｇに並列接続された容量素子６０１、６０２、６０３、６０４および６０５と、容量素子６０１～６０５のそれぞれに対応して接続され、容量素子６０１～６０５の少なくとも１つと、共振子１６Ｇ、前段増幅素子１２および後段増幅素子１３との接続を切り替えるスイッチ素子６１１、６１２、６１３、６１４および６１５とを備える。フィルタ帯域選択部６０は、コントロールＩＣ１１Ｇより供給される制御信号によりスイッチ素子６１１～６１５が切り替えられることにより、可変フィルタ回路の通過帯域および減衰帯域を可変させる。
　なお、共振子１６Ｇに接続される複数の容量素子は、共振子１６Ｇに並列接続された構成でなくてもよく、例えば、当該複数の容量素子が共振子１６Ｇに直列接続された構成であってもよい。この場合、例えば、各容量素子に対応させて各容量素子に並列にスイッチ素子が設けられ、当該容量素子を通過する電気経路と当該容量素子を通過せずにスイッチ素子をスルーする電気経路とが選択されることにより、共振子１６Ｇに付加される合成容量を可変することが可能となる。
　共振子１６Ｇと容量素子６０１～６０５およびスイッチ素子６１１～６１５とは、前段増幅素子１２の出力端子から後段増幅素子１３の入力端子までの信号経路に配置され、高周波信号の周波数帯域に応じて通過帯域および減衰帯域を可変させる可変フィルタ回路を構成している。
　また、容量素子６０１～６０５およびスイッチ素子６１１～６１５は、高周波信号の周波数帯域に応じて共振子１６Ｇの共振点（例えば、通過帯域）および反共振点（例えば、減衰帯域）を選択的に切り替えるフィルタ帯域選択部６０を構成している。
　なお、本実施の形態に係る可変フィルタ回路は、上記構成に限定されず、共振子１６Ｇが前段増幅素子１２に接続され、フィルタ帯域選択部６０が後段増幅素子１３に接続された構成であってもよい。また、容量素子６０１～６０５が前段増幅素子１２側に配置され、スイッチ素子６１１～６１５が後段増幅素子１３側に配置されていてもよい。
　コントロールＩＣ１１Ｇは、選択使用される通信帯域（高周波信号の周波数帯域）に応じて前段増幅素子１２および後段増幅素子１３の増幅特性を制御する増幅制御部である。コントロールＩＣ１１Ｇは、ＲＦ信号処理回路３またはベースバンド信号処理回路４から供給された、選択使用される通信帯域（高周波信号の周波数帯域）を示す制御信号に基づいて、スイッチ素子６１１～６１５を制御する。より具体的には、上記制御信号が、例えば、バンドＢを選択することを示す場合、コントロールＩＣ１１Ｇは、バンドＢの送信帯域を通過帯域とし、バンドＢの受信帯域を減衰帯域とするフィルタ特性が、共振子１６Ｇと容量素子６０１～６０５の少なくともいずれかとにより構成されるよう、スイッチ素子６１１～６１５を制御する。
　上記構成によれば、ＲＦ信号処理回路３またはベースバンド信号処理回路４からＰＡモジュール１０Ｇに入力された高周波送信信号は、前段増幅素子１２で増幅される。増幅された高周波送信信号は可変フィルタ回路に入力される。可変フィルタ回路に入力された高周波送信信号は、通信方式および通信帯域にあった容量素子６０１～６０５の少なくとも１つおよび共振子１６Ｇを通過する。可変フィルタ回路を通過した高周波送信信号は、後段増幅素子１３でさらに増幅され、ＰＡモジュール１０Ｇから出力される。
　選択された周波数帯域を有する高周波送信信号をＰＡモジュールで増幅する際に、当該周波数帯域の受信帯域成分も前段増幅素子１２で増幅されるが、当該増幅された受信帯域成分は、選択された周波数帯域に基づいて選択された容量素子および共振子を通過することで減衰する。よって、増幅された受信帯域成分がローノイズアンプ回路２０などに入り込んで受信帯雑音となることを、ＰＡモジュール１０Ｇ内で未然かつ効果的に抑制することが可能となる。
　ここで、本実施の形態に係るＰＡモジュール１０Ｇでは、前段増幅素子１２およびフィルタ帯域選択部６０は、チップＧ（第１チップ）で１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＧと異なるチップに含まれる。
　これにより、前段増幅素子１２と後段増幅素子１３とを別チップで構成することで、高周波信号の相互干渉を抑制できる。また、前段増幅素子１２とフィルタ帯域選択部６０とをチップＧで１チップ化することで、前段増幅素子１２と可変フィルタ回路とを別チップで構成した場合と比較して、小型化が可能となる。よって、高周波信号の品質を維持しつつ小型化することが可能となる。
　なお、本実施の形態では、フィルタ帯域選択部６０の全てと前段増幅素子１２とをチップＧで１チップ化したが、これに限られない。例えば、フィルタ帯域選択部６０のうち、スイッチ素子６１１～６１５または容量素子６０１～６０５と前段増幅素子１２とをチップＧで１チップ化してもよい。つまり、フィルタ帯域選択部６０の一部と前段増幅素子１２とを、チップＧで１チップ化してもよい。
　また、本実施の形態では、コントロールＩＣ１１ＧをチップＧに含んでいないが、コントロールＩＣ１１Ｇが、前段増幅素子１２およびフィルタ帯域選択部６０とともにチップＧで１チップ化されていてもよい。
　また、実施の形態１の変形例４および変形例５のように、後段増幅素子が通過帯域に応じて選択される構成、つまり、後段増幅素子が複数配置された構成であってもよい。
　また、本実施の形態において、第１チップ（チップＧ）は、ＣＭＯＳで構成されることが好ましく、第２チップは、ＧａＡｓで構成されることが好ましい。
　つまり、パワーハンドリングの必要がないコントロールＩＣ１１Ｇおよび前段増幅素子１２は、ＣＭＯＳで構成することで、ＰＡモジュールを安価に製造することが可能となる。一方、高周波送信信号のパワーレベルが高い後段増幅素子１３は、ＧａＡｓ系材料で構成することで、高品質な増幅特性および雑音特性を有する高周波送信信号を出力することが可能となる。
　（実施の形態３）
　本実施の形態に係るＰＡモジュールは、実施の形態１に係るＰＡモジュールと比較して、さらに、フィルタ部１６が、前段増幅素子１２、フィルタ帯域選択部、および後段増幅素子１３の少なくとも１つと重なるように積層配置されている点が構成として異なる。以下、本実施の形態に係るＰＡモジュールについて、実施の形態１に係るＰＡモジュールと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
　［３．１　ＰＡモジュールの構成］
　図８Ａは、実施の形態３に係るＰＡモジュール１０Ｈの平面構成図であり、図８Ｂは、実施の形態３に係るＰＡモジュール１０Ｈの断面構成図である。具体的には、図８Ｂは、図８ＡにおけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線で切断した場合の断面図である。
　図８Ａおよび図８Ｂに示すように、本実施の形態に係るＰＡモジュール１０Ｈでは、基板１００の上に（図中ｚ軸方向に）、前段増幅素子１２、後段増幅素子１３、ならびにスイッチ１４および１５が実装配置されている。
　ここで、ＰＡモジュール１０Ｈでは、前段増幅素子１２ならびにスイッチ１４および１５は、チップＨ（第１チップ）で１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＨと異なるチップに含まれる。
　さらに、ＰＡモジュール１０Ｈでは、スイッチ１４および１５の上に（ｚ軸方向に）、フィルタ部１６が実装配置されている。つまり、フィルタ部１６は、スイッチ１４および１５と、基板１００を平面視した場合に、重なるように積層配置（スタック）されている。
　基板１００は、セラミック基板のほか、ガラスエポキシ基板、フレキ基板などが例示され、基板１００の表面に形成された電極パターンと、前段増幅素子１２、後段増幅素子１３、ならびにスイッチ１４および１５とが、はんだまたはバンプなどにより接合されている。また、スイッチ１４および１５とフィルタ部１６とは、スイッチ１４および１５の上部に形成された電極パターンと、フィルタ部１６の下部に形成された電極パターンとが、はんだまたはバンプなどにより接合されている。
　なお、図８Ａおよび図８Ｂにおいて、前段増幅素子１２、後段増幅素子１３、スイッチ１４および１５、ならびにフィルタ部１６を接続する配線については、図示を省略している。
　上記構成によれば、前段増幅素子１２と後段増幅素子１３とを別チップで構成することで、高周波信号の相互干渉を抑制できる。また、前段増幅素子１２とスイッチ１４および１５とをチップＨで１チップ化することで、前段増幅素子１２とスイッチ１４および１５とを別チップで構成した場合と比較して、小型化が可能となる。さらに、フィルタ部１６と、スイッチ１４および１５とを、基板１００を平面視した場合に重なるように積層配置することで、基板１００上におけるＰＡモジュール１０Ｈを省面積化できる。よって、高周波信号の品質を維持しつつ更なる小型化が可能となる。
　［３．２　変形例１～３に係るＰＡモジュールの構成］
　図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、それぞれ、実施の形態３の変形例１、２および３に係るＰＡモジュール１０Ｊ、１０Ｋおよび１０Ｌの平面構成図である。これらの変形例に係るＰＡモジュール１０Ｊ～１０Ｌは、実施の形態３に係るＰＡモジュール１０Ｈと同じ構成要素を有しているが、ＰＡモジュール１０Ｈと比較して積層配置の態様が異なる。以下、ＰＡモジュール１０Ｊ～１０Ｌを構成する個々の構成要素については説明を省略し、ＰＡモジュール１０Ｈと異なる点を中心に説明する。
　図９Ａに示すように、変形例１に係るＰＡモジュール１０Ｊでは、前段増幅素子１２ならびにスイッチ１４および１５は、チップＪ（第１チップ）で１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＪと異なるチップに含まれる。
　さらに、ＰＡモジュール１０Ｊでは、基板１００の上に（図中ｚ軸方向に）、前段増幅素子１２、後段増幅素子１３、ならびにスイッチ１４および１５が実装配置されている。さらに、スイッチ１４の上に（ｚ軸方向に）、フィルタ部１６が実装配置されている。つまり、フィルタ部１６は、スイッチ１４と、基板１００を平面視した場合に、重なるように積層配置（スタック）されている。
　また、図９Ｂに示すように、変形例２に係るＰＡモジュール１０Ｋでは、前段増幅素子１２ならびにスイッチ１４および１５は、チップＫ（第１チップ）で１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＫと異なるチップに含まれる。
　さらに、ＰＡモジュール１０Ｋでは、基板１００の上に（図中ｚ軸方向に）、前段増幅素子１２、後段増幅素子１３、ならびにスイッチ１４および１５が実装配置されている。さらに、スイッチ１５の上に（ｚ軸方向に）、フィルタ部１６が実装配置されている。つまり、フィルタ部１６は、スイッチ１５と、基板１００を平面視した場合に、重なるように積層配置（スタック）されている。
　また、図９Ｃに示すように、変形例３に係るＰＡモジュール１０Ｌでは、前段増幅素子１２ならびにスイッチ１４および１５は、チップＬ（第１チップ）で１チップ化されている。さらに、後段増幅素子１３は、チップＬと異なるチップに含まれる。
　さらに、ＰＡモジュール１０Ｌでは、基板１００の上に（図中ｚ軸方向に）、前段増幅素子１２、後段増幅素子１３、ならびにスイッチ１４および１５が実装配置されている。さらに、前段増幅素子１２の上に（ｚ軸方向に）、フィルタ部１６が実装配置されている。つまり、フィルタ部１６は、前段増幅素子１２と、基板１００を平面視した場合に、重なるように積層配置（スタック）されている。
　ここで、後段増幅素子１３は、増幅する高周波信号のパワーレベルが大きいため、発熱量が多い。したがって、フィルタ部１６を後段増幅素子１３に近接配置すると、フィルタ部１６のフィルタ特性が上記高周波信号との干渉により劣化する。これに対して、上記変形例１～３に係るＰＡモジュール１０Ｊ、１０Ｋおよび１０Ｌによれば、フィルタ部１６が後段増幅素子１３の上に積層配置されていないので、フィルタ部１６の特性劣化を効果的に抑制しつつ小型化することが可能となる。
　また、上記変形例１および２に係るＰＡモジュール１０Ｊおよび１０Ｋでは、さらに、フィルタ部１６が前段増幅素子１２の上にも積層配置されていない。
　前段増幅素子１２のパワーレベルは、後段増幅素子１３のそれほどではないが、他の高周波信号と比較して大きい。よって、フィルタ部１６は、後段増幅素子１３だけでなく、前段増幅素子１２とも近接配置されないことがさらに好ましい。上記変形例１および２の構成によれば、フィルタ部１６が後段増幅素子１３および前段増幅素子１２と平面視において重ならないように積層配置されるので、図９Ｃに示されたＰＡモジュール１０Ｌと比較して、さらにフィルタ部１６の特性を劣化させずに小型化することが可能となる。
　さらに、上記変形例１および２に係るＰＡモジュール１０Ｊおよび１０Ｋでは、フィルタ部１６は、フィルタ帯域選択部を構成するスイッチ１４および１５と、最も近接するように配置されるので、可変フィルタ回路の配線長を短くすることが可能となる。
　［３．３　その他の変形例など］
　なお、本実施の形態およびその変形例に係るＰＡモジュール１０Ｈ～１０Ｌにおいて、前段増幅素子１２、スイッチ１４および１５を第１チップで１チップ化したが、スイッチ１４または１５が第１チップに含まれなくてもよい。
　また、本実施の形態およびその変形例に係るＰＡモジュール１０Ｈ～１０Ｌにおいて、コントロールＩＣ１１を、第１チップ内に含めてもよい。これにより、ＰＡモジュールの更なる小型化が可能となる。
　また、本実施の形態およびその変形例において、第１チップは、ＣＭＯＳで構成されることが好ましく、第２チップは、ＧａＡｓで構成されることが好ましい。
　つまり、パワーハンドリングが必要ないコントロールＩＣ１１および前段増幅素子１２は、ＣＭＯＳで構成することで、ＰＡモジュールを安価に製造することが可能となる。一方、高周波送信信号のパワーレベルが高い後段増幅素子１３は、ＧａＡｓ系材料で構成することで、高品質な増幅特性および雑音特性を有する高周波送信信号を出力することが可能となる。
　（その他の実施の形態など）
　以上、本発明の実施の形態に係る電力増幅（ＰＡ）モジュールついて、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本発明の電力増幅（ＰＡ）モジュールは、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態および変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の電力増幅（ＰＡ）モジュールを内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
　例えば、実施の形態２に係るＰＡモジュール１０Ｇに対して、実施の形態３およびその変形例１～３の構成を適用してもよい。
　また、上記実施の形態および変形例に係る電力増幅（ＰＡ）モジュールにおいて、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に別の高周波回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
　また、電力増幅（ＰＡ）モジュールが備える可変フィルタ回路は、上述したように、受信周波数帯を減衰させるフィルタ回路であってもよい。このような構成にすると、前段増幅素子１２で増幅された送信信号成分の中に、受信周波数帯の信号があれば、受信周波数帯の信号を可変フィルタ回路で減衰させることができるので、送信信号が受信回路に回り込むことを防止することができる。
　また、可変フィルタ回路は、ＴＶ空きチャネルの中で使用している使用チャネル以外の周波数帯、又は／及び、ＩＭＤノイズを減衰させるフィルタ回路であってもよい。このような構成にすると、ＴＶチャネルの中の空きチャネルを他の通信に活用するシステムにおいて、使用するチャネルの隣接チャネルの周波数を減衰することができるので、ＴＶチャネルの空きチャネルを有効活用できる。
　また、本発明は、上述したような特徴的な構成を備えた電力増幅（ＰＡ）モジュール１０と、受信増幅回路（ローノイズアンプ回路）２０と、アンテナ素子２からの受信信号を受信増幅回路（ローノイズアンプ回路）２０へ出力し、電力増幅（ＰＡ）モジュール１０で増幅された高周波信号を送信信号としてアンテナ素子２へ出力する分波器（アンテナスイッチ）４０とを備え、可変フィルタ回路において、通過帯域は、複数の通信帯域から選択される使用通信帯域に対応する送信帯域であり、減衰帯域は、使用通信帯域に対応する受信帯域であるフロントエンド回路１であってもよい。
　上記構成によれば、高周波送信信号および高周波受信信号の品質を維持しつつ小型化されたフロントエンド回路を提供することが可能となる。
　また、本発明は、上記のような特徴的な構成を備えたフロントエンド回路１と、フロントエンド回路１に高周波送信信号を出力し、フロントエンド回路１から高周波受信信号を入力するＲＦ信号処理回路３と、ＲＦ信号処理回路３から受けた高周波受信信号を中間周波信号に変換して信号処理し、中間周波信号を高周波信号に変換してＲＦ信号処理回路３へ出力するベースバンド信号処理回路４とを備える通信装置２００であってもよい。
　上記構成によれば、高周波送信信号および高周波受信信号の品質を維持しつつ小型化された通信装置を提供することが可能となる。
　また、本発明に係るコントロールＩＣ（１１、１１Ｃ～１１Ｇ）は、集積回路であるＩＣ、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。また、集積回路化の手法は、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
　本発明は、マルチバンド／マルチモード対応のフロントエンド部に配置される電力増幅モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
　１　　フロントエンド回路
　２　　アンテナ素子
　３　　ＲＦ信号処理回路
　４　　ベースバンド信号処理回路
　５　　表示部
　１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｊ、１０Ｋ、１０Ｌ、５１０　　ＰＡモジュール（電力増幅モジュール）
　１１、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇ　　コントロールＩＣ
　１２　　前段増幅素子
　１３　　後段増幅素子
　１４、１５、１８　　スイッチ
　１６　　フィルタ部
　１６Ｇ　　共振子
　２０　　ローノイズアンプ回路（受信増幅回路）
　３０　　アンテナ整合回路
　４０　　アンテナスイッチ
　６０　　フィルタ帯域選択部
　１００　　基板
　１３１、１３２、１３３、５１１ａ、５１１ｂ　　増幅素子
　１６１、１６２、１６３、１６４　　フィルタ素子
　１７１、１７２、１７３　　送信側フィルタ素子
　２００　　通信装置
　５１２　　可変フィルタ回路
　５１３　　整合回路
　５２１ａ、５２１ｂ　　スイッチ回路
　５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ　　フィルタ部品
　６０１、６０２、６０３、６０４、６０５　　容量素子
　６１１、６１２、６１３、６１４、６１５　　スイッチ素子

Claims (13)

  1. 　高周波信号を増幅する前段増幅素子と、
    　前記前段増幅素子で増幅された高周波信号を増幅する後段増幅素子と、
    　前記前段増幅素子と前記後段増幅素子との間に配置され、前記高周波信号の周波数帯域に応じて通過帯域または減衰帯域を可変させる可変フィルタ回路とを備え、
    　前記可変フィルタ回路は、
    　　１以上のフィルタ素子と、
    　　前記高周波信号の周波数帯域に応じて切り替えられることにより、前記可変フィルタ回路の通過帯域または減衰帯域を可変させるフィルタ帯域選択部と、
    　を有し、
    　前記フィルタ帯域選択部の少なくとも一部と前記前段増幅素子とは、第１チップで１チップ化され、
    　前記後段増幅素子は、前記第１チップとは異なる第２チップに含まれる、
    　電力増幅モジュール。
  2. 　前記１以上のフィルタ素子は、前記通過帯域または減衰帯域が異なる複数のフィルタ素子であり、
    　前記フィルタ帯域選択部は、
    　　前記前段増幅素子と前記複数のフィルタ素子との間に配置され、前記前段増幅素子の出力端子と前記複数のフィルタ素子との接続を切り替える第１スイッチ素子と、
    　　前記後段増幅素子と前記複数のフィルタ素子との間に配置され、前記後段増幅素子の入力端子と前記複数のフィルタ素子との接続を切り替える第２スイッチ素子と、
    　を備え、
    　前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の少なくとも一方と前記前段増幅素子とは、前記第１チップで１チップ化されている、
    　請求項１に記載の電力増幅モジュール。
  3. 　前記１以上のフィルタ素子は、共振子であり、
    　前記フィルタ帯域選択部は、
    　前記共振子に接続された複数の容量素子と、
    　前記複数の容量素子のそれぞれに対応して接続され、前記複数の容量素子の少なくとも１つと、前記共振子、前記前段増幅素子および前記後段増幅素子との接続を切り替える複数のスイッチ素子とを備え、
    　前記複数の容量素子および前記複数のスイッチ素子の少なくとも一方と前記前段増幅素子とは、前記第１チップで１チップ化されている、
    　請求項１に記載の電力増幅モジュール。
  4. 　前記電力増幅モジュールは、さらに、
    　前記高周波信号の周波数帯域に応じて前記前段増幅素子および前記後段増幅素子の増幅特性を制御する増幅制御部を備え、
    　前記増幅制御部は、前記第１チップに含まれる、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の電力増幅モジュール。
  5. 　前記増幅制御部と前記前段増幅素子とを接続する第１配線、および、前記前段増幅素子と前記フィルタ帯域選択部とを接続する第２配線は、前記第１チップ内に形成される、
    　請求項４に記載の電力増幅モジュール。
  6. 　前記前段増幅素子、前記フィルタ帯域選択部および前記後段増幅素子は、基板の実装面に配置され、
    　前記１以上のフィルタ素子は、前記前段増幅素子と前記フィルタ帯域選択部と前記後段増幅素子との少なくとも１つと、前記基板を平面視した場合に重なるように積層配置されている、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の電力増幅モジュール。
  7. 　前記１以上のフィルタ素子は、前記前段増幅素子、前記フィルタ帯域選択部および前記後段増幅素子のうち、前記前段増幅素子および前記フィルタ帯域選択部の少なくとも１つのみと前記平面視において重なるように積層配置されている、
    　請求項６に記載の電力増幅モジュール。
  8. 　前記１以上のフィルタ素子は、前記前段増幅素子、前記フィルタ帯域選択部および前記後段増幅素子のうち、前記フィルタ帯域選択部のみと前記平面視において重なるように積層配置されている、
    　請求項６に記載の電力増幅モジュール。
  9. 　前記前段増幅素子は、複数の通信帯域を含む周波数範囲において高周波信号を増幅し、
    　前記後段増幅素子は、前記複数の通信帯域のそれぞれに対応した複数の増幅素子で構成され、
    　前記後段増幅素子では、前記複数の増幅素子のうち、前記複数の通信帯域のうち使用される通信帯域に対応して選択された増幅素子が、前記前段増幅素子で増幅された高周波信号を増幅する、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の電力増幅モジュール。
  10. 　前記第１チップは、ＣＭＯＳで構成されており、
    　前記第２チップは、ＧａＡｓで構成されている、
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の電力増幅モジュール。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の電力増幅モジュールと、
    　受信増幅回路と、
    　アンテナ素子からの受信信号を前記受信増幅回路へ出力し、前記電力増幅モジュールで増幅された前記高周波信号を送信信号として前記アンテナ素子へ出力する分波器とを備える、
    　フロントエンド回路。
  12. 　前記可変フィルタ回路において、前記通過帯域は、前記複数の通信帯域から選択された使用通信帯域に対応する送信帯域であり、前記減衰帯域は、前記使用通信帯域に対応する受信帯域である、
    　請求項１１に記載のフロントエンド回路。
  13. 　請求項１１または１２に記載のフロントエンド回路と、
    　前記フロントエンド回路に高周波送信信号を出力し、前記フロントエンド回路から高周波受信信号を入力するＲＦ信号処理回路と、
    　前記ＲＦ信号処理回路から受けた高周波受信信号を中間周波信号に変換して信号処理し、中間周波信号を高周波信号に変換して前記ＲＦ信号処理回路へ出力するベースバンド信号処理回路とを備える、
    　通信装置。
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