WO2023074253A1 - 高周波回路および通信装置 - Google Patents

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WO2023074253A1
WO2023074253A1 PCT/JP2022/036656 JP2022036656W WO2023074253A1 WO 2023074253 A1 WO2023074253 A1 WO 2023074253A1 JP 2022036656 W JP2022036656 W JP 2022036656W WO 2023074253 A1 WO2023074253 A1 WO 2023074253A1
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WO
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inductor
circuit
side coil
capacitor
output terminal
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Application number
PCT/JP2022/036656
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English (en)
French (fr)
Inventor
健二 田原
遼 若林
佳依 山本
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • HELECTRICITY
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    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • HELECTRICITY
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    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/68Combinations of amplifiers, e.g. multi-channel amplifiers for stereophonics

Definitions

  • the present invention relates to high frequency circuits and communication devices.
  • Patent Document 1 discloses a first amplifier (carrier amplifier) that amplifies a first signal divided from an input signal in a region where the power level of the input signal is equal to or higher than the first level and outputs a second signal, and a second signal amplifier. and a second amplifier ( A power amplifier circuit including a peak amplifier) and a second transformer to which a fourth signal is input is disclosed.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, and is a high-frequency circuit and communication device having a plurality of amplifying elements and transformers, capable of suppressing harmonics without deteriorating the transmission characteristics of the fundamental wave.
  • the purpose is to provide an apparatus.
  • a high-frequency circuit includes a transformer having a first amplifying element and a second amplifying element, an input side coil and an output side coil, and one end of the output side coil. a signal output terminal, a first circuit and a second circuit, and a phase shift line, one end of the input side coil is connected to the output terminal of the first amplifying element, and the other end of the input side coil is connected to the second amplifying element.
  • the phase shift line is connected to the output terminal of the element, the other end of the output side coil is connected to the ground, and the phase shift line is connected between the output terminal of the first amplification element and one end of the input side coil, or the output of the second amplification element.
  • the first circuit is connected between the terminal and the other end of the input side coil, and has a first inductor and a first capacitor connected in series with each other. It is arranged in series on a path that connects a point on the path that connects the output terminal and one end of the input side coil to the ground, and the second circuit includes a second inductor and a second capacitor that are connected in series with each other, and the second capacitor. and a third inductor connected in parallel, wherein the second inductor and the second capacitor are connected in series with a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the second amplifying element and the other end of the input side coil and the ground. are placed.
  • a high-frequency circuit includes a first transformer having a first amplifying element and a second amplifying element, a first input side coil and a first output side coil, a second input side coil and a second a second transformer having an output side coil; a signal output terminal to which one end of the first output side coil is connected; a first circuit and a second circuit; is connected to the output terminal of the first amplifying element, the other end of the first input side coil is connected to the ground, one end of the second input side coil is connected to the output terminal of the second amplifying element, and the second input side coil The other end of the first output side coil is connected to the ground, the other end of the first output side coil is connected to one end of the second output side coil, the other end of the second output side coil is connected to the ground, and the phase shift line is connected to the first It is connected between the output terminal of the amplifying element and one end of the first input side coil, or between the output terminal of the second amplifying element and one
  • the first inductor and the first capacitor are connected in series with a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the first amplifying element and one end of the first input side coil and the ground.
  • the second circuit has a second inductor and a second capacitor connected in series with each other and a third inductor connected in parallel with the second capacitor, the second inductor and the second capacitor comprising: It is arranged in series in a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the second amplifying element and one end of the second input side coil and the ground.
  • a high-frequency circuit includes a first transformer having a first amplifying element, a second amplifying element, a third amplifying element, a fourth amplifying element, a first input side coil, and a first output side coil.
  • a second transformer having a second input side coil and a second output side coil; a signal output terminal to which one end of the first output side coil is connected; a first circuit, a second circuit, a third circuit and a fourth circuit; circuit, a first phase shift line and a second phase shift line, one end of the first input side coil is connected to the output terminal of the first amplification element, and the other end of the first input side coil is connected to the third amplification
  • One end of the second input side coil is connected to the output terminal of the second amplifying element, the other end of the second input side coil is connected to the output terminal of the fourth amplifying element, and the first output
  • the other end of the side coil is connected to one end of the second output side coil, the other end of the second output side coil is connected to the ground, and the first phase shift line is connected to the output terminal of the first amplifying element and the first input side coil.
  • the first circuit has a first inductor and a first capacitor connected in series with each other, the first inductor and the first capacitor being on a path connecting the output terminal of the first amplifying element and one end of the first input side coil;
  • the second circuit has a second inductor and a second capacitor connected in series with each other, and a third inductor connected in parallel with the second capacitor.
  • the second inductor and the second capacitor are arranged in series in a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the second amplifying element and one end of the second input side coil and the ground
  • the third circuit is connected to It has a fourth inductor and a third capacitor connected in series, and the fourth inductor and the third capacitor connect a point on the path connecting the output terminal of the third amplifying element and the other end of the first input side coil to the ground.
  • the fourth circuit has a fifth inductor and a fourth capacitor connected in series with each other, and a sixth inductor connected in parallel with the fourth capacitor.
  • the 4-capacitor is arranged in series in a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the fourth amplifying element and the other end of the second input side coil and the ground.
  • the present invention it is possible to provide a high-frequency circuit and a communication device having a plurality of amplifying elements and transformers, capable of suppressing harmonics without degrading the transmission characteristics of the fundamental wave.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high-frequency circuit and a communication device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit state diagram when a small signal is input to the amplifier circuit according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit state diagram when a small signal is input to the amplifier circuit according to the comparative example.
  • FIG. 4 is a graph comparing frequency characteristics of LC series circuits according to the embodiment and the comparative example.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an amplifier circuit according to Modification 1.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of an amplifier circuit according to Modification 2.
  • FIG. 7 is a plan view of the high frequency circuit according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the high frequency circuit according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram that has been appropriately emphasized, omitted, or adjusted in proportion to show the present invention, and is not necessarily strictly illustrated, and the actual shape, positional relationship, and ratio are different. may differ.
  • substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted or simplified.
  • connection means not only direct connection with connection terminals and/or wiring conductors, but also electrical connection via other circuit elements. Also, “connected between A and B” and “connected between A and B” mean being connected to A and B on a path connecting A and B.
  • signal path and “path” refer to a wire through which a high-frequency signal propagates, an electrode directly connected to the wire, and a terminal directly connected to the wire or the electrode. It means that it is a transmission line.
  • planar view means viewing an object by orthographic projection from the positive side of the z-axis onto the xy plane.
  • the component is placed on the main surface of the board means that the component is placed on the main surface in contact with the main surface of the board, and in addition, the component is placed on the main surface without contacting the main surface. It includes being arranged above and being arranged such that a part of the component is embedded in the substrate from the main surface side.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency circuit 1 and a communication device 8 according to an embodiment.
  • the communication device 8 includes a high frequency circuit 1, an antenna 6, and an RF signal processing circuit (RFIC) 7.
  • RFIC RF signal processing circuit
  • the high frequency circuit 1 transmits high frequency signals between the antenna 6 and the RFIC 7 .
  • a detailed circuit configuration of the high-frequency circuit 1 will be described later.
  • the antenna 6 is connected to the antenna connection terminal 102 of the high frequency circuit 1, transmits a high frequency signal output from the high frequency circuit 1, and receives a high frequency signal from the outside and outputs it to the high frequency circuit 1.
  • the RFIC 7 is an example of a signal processing circuit that processes high frequency signals. Specifically, the RFIC 7 performs signal processing such as down-conversion on the received signal input via the receiving path of the high-frequency circuit 1, and converts the received signal generated by the signal processing into a baseband signal processing circuit (BBIC, not shown). Further, the RFIC 7 performs signal processing such as up-conversion on the transmission signal input from the BBIC, and outputs the transmission signal generated by the signal processing to the transmission path of the high frequency circuit 1 .
  • the RFIC 7 also has a control section that controls the switches and amplification elements of the high-frequency circuit 1 . A part or all of the functions of the RFIC 7 as a control unit may be implemented outside the RFIC 7 , for example, in the BBIC or the high frequency circuit 1 .
  • the RFIC 7 also functions as a control unit that controls the power supply voltage Vcc and the bias voltage Vbias supplied to each amplifier of the high frequency circuit 1 . Specifically, RFIC 7 outputs a digital control signal to high frequency circuit 1 . Each amplifier of the high frequency circuit 1 is supplied with the power supply voltage Vcc and the bias voltage Vbias controlled by the digital control signal.
  • the RFIC 7 also functions as a control unit that controls connections of the switches 81 and 84 of the high-frequency circuit 1 based on the communication band (frequency band) used.
  • the antenna 6 is not an essential component in the communication device 8 according to the present embodiment.
  • the high frequency circuit 1 includes an amplifier circuit 10, filters 82 and 83, switches 81 and 84, an input terminal 101, and an antenna connection terminal .
  • the input terminal 101 is connected to the RFIC 7 and the antenna connection terminal 102 is connected to the antenna 6 .
  • the amplifier circuit 10 is a Doherty amplifier circuit that amplifies the band A and band B transmission signals input from the input terminal 101 .
  • the high frequency circuit 1 includes a first Doherty amplifier circuit for amplifying a high frequency signal of band A and a second Doherty amplifier circuit for amplifying a high frequency signal of band B.
  • each of band A and band B is for a communication system built using radio access technology (RAT: Radio Access Technology). 3rd Generation Partnership Project), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), etc.).
  • RAT Radio Access Technology
  • 3rd Generation Partnership Project 3rd Generation Partnership Project
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • as a communication system for example, 4G (4th Generation)-LTE (Long Term Evolution) system, 5G (5th Generation)-NR (New Radio) system, WLAN (Wireless Local Area Network) system, etc. can be used, but is not limited to these.
  • the filter 82 is connected between the switches 81 and 84 and passes the transmission signal in the band A transmission band among the transmission signals amplified by the amplifier circuit 10 .
  • the filter 83 is connected between the switches 81 and 84 and passes the transmission signal in the band B transmission band among the transmission signals amplified by the amplifier circuit 10 .
  • each of the filters 82 and 83 may constitute a duplexer together with a reception filter, or may be one filter for transmission in a time division duplex (TDD) system.
  • TDD time division duplex
  • a switch for switching between transmission and reception is arranged at least one of the front stage and the rear stage of the one filter.
  • the switch 81 has a common terminal, a first selection terminal and a second selection terminal.
  • a common terminal is connected to the signal output terminal 200 of the amplifier circuit 10 .
  • a first selection terminal is connected to the filter 82 and a second selection terminal is connected to the filter 83 .
  • the switch 81 switches the connection between the amplifier circuit 10 and the filter 82 and the connection between the amplifier circuit 10 and the filter 83 .
  • the switch 84 is an example of an antenna switch, is connected to the antenna connection terminal 102, switches connection and disconnection between the antenna connection terminal 102 and the filter 82, and connects and disconnects the antenna connection terminal 102 and the filter 83. switch.
  • the high-frequency circuit 1 may include a receiving circuit for transmitting the reception signal received from the antenna 6 to the RFIC 7 .
  • the high frequency circuit 1 comprises a low noise amplifier and a reception filter.
  • an impedance matching circuit may be arranged between the signal output terminal 200 and the antenna connection terminal 102 .
  • the high-frequency circuit 1 can transmit or receive high-frequency signals of either band A or band B. Furthermore, the high-frequency circuit 1 can perform at least one of simultaneous transmission, simultaneous reception, and simultaneous transmission/reception of band A and band B high-frequency signals.
  • the high-frequency circuit 1 only needs to have at least the amplifier circuit 10 in the circuit configuration shown in FIG.
  • the amplifier circuit 10 includes a carrier amplifier 11, a peak amplifier 12, a preamplifier 19, a phase shift circuit 70, a transformer 21, harmonic suppression circuits 31 and 32, and a phase shift line 52. , capacitors 41 and 42 and a signal output terminal 200 .
  • the preamplifier 19 amplifies the band A and/or band B high frequency signal input from the input terminal 101 .
  • the phase shift circuit 70 distributes the signal RF0 output from the preamplifier 19, and outputs the distributed signals RF1 and RF2 to the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 via terminals 110 and 120, respectively. Phase shift circuit 70 then adjusts the phases of signals RF1 and RF2. For example, phase shift circuit 70 shifts signal RF1 by +90 degrees (leads 90 degrees) with respect to RF0 and shifts signal RF2 by 0 degrees (no phase shift) with respect to RF0.
  • the configurations of the preamplifier 19 and the phase shift circuit 70 are not limited to the configurations described above.
  • the preamplifier 19 may be arranged before each of the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 .
  • the phase shift circuit 70 may be arranged before each preamplifier, or before each of the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 .
  • the amplifier circuit 10 does not have to include the preamplifier 19 and the phase shift circuit 70 .
  • Each of carrier amplifier 11 and peak amplifier 12 has an amplification transistor.
  • the amplification transistor is, for example, a bipolar transistor such as a heterojunction bipolar transistor (HBT) or a field effect transistor such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor).
  • HBT heterojunction bipolar transistor
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor
  • Carrier amplifier 11 is an example of a first amplification element in the present embodiment, and is, for example, a class A (or class AB) amplifier circuit capable of amplifying all power levels of signal RF1. A highly efficient amplification operation is possible in the area and medium power area.
  • the first amplifying element according to the present embodiment is not limited to a carrier amplifier as long as it is a class A (or class AB) amplifying circuit.
  • the peak amplifier 12 is an example of a second amplifying element in the present embodiment, and is, for example, a class C amplifier circuit capable of amplifying in a region where the power level of the signal RF2 is high. Since a bias voltage lower than that applied to the amplification transistor of the carrier amplifier 11 is applied to the amplification transistor of the peak amplifier 12, the higher the power level of the signal RF2, the lower the output impedance. As a result, the peak amplifier 12 can perform amplification operation with low distortion in the high output region.
  • the second amplifying element according to the present embodiment is not limited to a peak amplifier as long as it is a class C amplifier circuit.
  • the transformer 21 is an example of a transformer and has an input side coil 211 and an output side coil 212 .
  • One end of the input side coil 211 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11 via the capacitor 41 .
  • the other end of the input side coil 211 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12 via the capacitor 42 and the phase shift line 52 .
  • One end of the output side coil 212 is connected to the signal output terminal 200, and the other end of the output side coil 212 is connected to the ground.
  • the signal output from the carrier amplifier 11 and the signal output from the peak amplifier 12 are voltage-added, and the combined output signal is output from the signal output terminal 200 .
  • the harmonic suppression circuit 31 is an example of the first circuit in the present embodiment, and has an inductor 312 (first inductor) and a capacitor 311 (first capacitor) connected in series. Inductor 312 and capacitor 311 are arranged in series in a path connecting the output terminal of carrier amplifier 11 and the ground. More specifically, one end of the harmonic suppression circuit 31 is connected to a point on a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 11 and one end of the input side coil 211, and the other end is connected to the ground. Although inductor 312 of inductor 312 and capacitor 311 is connected to the ground side in the present embodiment, capacitor 311 may be connected to the ground side.
  • the inductor 312 and the capacitor 311 form an LC series resonance circuit, and the impedance is minimized (shorted) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • this LC series resonance frequency is set to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from terminal 110 .
  • the second harmonic component of the transmission signal output from carrier amplifier 11 is suppressed by harmonic suppression circuit 31 .
  • the harmonic suppression circuit 32 is an example of a second circuit in the present embodiment, and includes an inductor 322 (second inductor) and a capacitor 321 (second capacitor) connected in series with each other, and an inductor connected in parallel to the capacitor 321. 323 (third inductor). Inductor 322 and capacitor 321 are arranged in series in a path connecting the output terminal of peak amplifier 12 and the ground. More specifically, one end of the harmonic suppression circuit 32 is connected to a point on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 12 and the other end of the input side coil 211, and the other end is connected to the ground. Although inductor 322 of inductor 322 and capacitor 321 is connected to the ground side in the present embodiment, capacitor 321 may be connected to the ground side.
  • the inductor 322 and the capacitor 321 form an LC series resonance circuit, and the impedance is minimized (shorted) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • this LC series resonance frequency is set to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from the terminal 120, the second harmonic component of the transmission signal output from the peak amplifier 12 is suppressed by the harmonic suppressing circuit 32. can also be suppressed from leaking to the transformer 21 side.
  • the inductors 312, 322 and 323 may be coil conductors formed on chip parts and substrates, or may be configured by wiring such as wires.
  • the harmonic suppression circuit 31 and the harmonic suppression circuit 32 do not have the same circuit configuration.
  • the inductor 323 is connected in parallel with the capacitor 321 in the harmonic suppression circuit 32 , but the inductor is not connected in parallel with the capacitor 311 in the harmonic suppression circuit 31 .
  • the phase-shifting line 52 is an example of a delay line, for example, a quarter-wave transmission line, and delays the phase of a high-frequency signal input from one end by a quarter-wave and outputs it from the other end.
  • One end of the phase shift line 52 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12 via the capacitor 42 , and the other end of the phase shift line 52 is connected to the other end of the input side coil 211 .
  • phase shift line 52 may be connected to the output terminal of the carrier amplifier 11 via the capacitor 41 and the other end of the phase shift line 52 may be connected to one end of the input side coil 211 .
  • the phase shift line 52 may be arranged on either the path connecting the peak amplifier 12 and the input side coil 211 or the path connecting the carrier amplifier 11 and the input side coil 211 .
  • the capacitor 41 is an example of a first cutoff capacitor, and is arranged in series in a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 11 and the harmonic suppression circuit 31 . According to the arrangement of the capacitor 41 , leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the carrier amplifier 11 to the harmonic suppression circuit 31 and the transformer 21 can be suppressed.
  • the capacitor 42 is an example of a second cutoff capacitor, and is arranged in series on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 12 and the harmonic suppression circuit 32 . According to the above arrangement of the capacitor 42 , leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the peak amplifier 12 to the harmonic suppression circuit 32 and the transformer 21 can be suppressed.
  • the harmonic suppression circuit 32 has a configuration in which two inductors 322 and 323 are connected in series, and there is a possibility that the DC voltage (current) will leak to the ground via the harmonic suppression circuit 32 .
  • the placement of capacitors 41 and 42 can prevent the DC power supply voltage (current) supplied to carrier amplifier 11 and peak amplifier 12 from leaking to the ground via harmonic suppression circuit 32 .
  • carrier amplifier 11 and peak amplifier 12 have a configuration for preventing DC power supply voltage (current) from flowing to each output terminal of carrier amplifier 11 and peak amplifier 12, capacitors 41 and 42 are not required. good too.
  • FIG. 2 is a circuit state diagram when a small signal is input to the amplifier circuit 10 according to the embodiment. As shown in the figure, when a small signal is input to the amplifier circuit 10, the carrier amplifier 11 operates (ON) and the peak amplifier 12 does not operate (OFF).
  • the output impedance of the carrier amplifier 11 becomes larger when a small signal is input than when a large signal is input. That is, when a small signal is input, the peak amplifier 12 is turned off and the output impedance of the carrier amplifier 11 is increased, so that the amplifier circuit 10 can operate with high efficiency.
  • the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 operate so that a large power signal can be output, and since the output impedance of the peak amplifier 12 is low, signal distortion can be suppressed. becomes.
  • amplifier circuit 10 is additionally provided with harmonic suppression circuits 31 and 32 for suppressing double harmonics of transmission signals output from carrier amplifier 11 and peak amplifier 12.
  • harmonic suppression circuit 31 the inductance value of the inductor 312 and the capacitance value of the capacitor 311 are set so that the LC series resonance frequency matches the frequency of the second harmonic of the signal output from the carrier amplifier 11. .
  • the harmonic suppressing circuit 32 similarly, the inductance value and the capacitance value are set.
  • FIG. 3 is a circuit state diagram when a small signal is input to the amplifier circuit 500 according to the comparative example.
  • the amplifier circuit 500 according to the comparative example shown in FIG. different as Hereinafter, regarding the amplifier circuit 500 according to the comparative example, the description of the same configuration as that of the amplifier circuit 10 according to the embodiment will be omitted, and the different configuration will be described.
  • the harmonic suppression circuit 532 has an inductor 322 and a capacitor 321 connected in series with each other. Inductor 322 and capacitor 321 are arranged in series in a path connecting the output terminal of peak amplifier 12 and the ground. With the circuit configuration described above, the inductor 322 and the capacitor 321 form an LC series resonance circuit, and the impedance is minimized at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit. By setting this resonance frequency to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from the terminal 120 , the second harmonic component of the transmission signal output from the peak amplifier 12 is more transmissive than the harmonic suppressing circuit 532 . 21 side can be suppressed.
  • harmonic suppression circuits 31 and 532 may deviate from the second harmonic frequency toward the fundamental frequency.
  • the inductance component of the transformer 21 is added in series to the impedance of the harmonic suppression circuit 532 viewed from the output terminal of the carrier amplifier 11, so that the LC of the harmonic suppression circuit 532 For example, the series resonance frequency shifts to the low frequency side.
  • the inductor 323 is connected in parallel with the capacitor 321 of the harmonic suppression circuit 32, compared with the amplifier circuit 500 according to the comparative example, The impedance of the harmonic suppression circuit 32 can be increased (opened), and the LC series resonance frequency can be shifted toward the double harmonic side. That is, in the amplifier circuit 10 according to the embodiment, compared to the amplifier circuit 500 according to the comparative example, when the carrier amplifier 11 operates and the peak amplifier 12 does not operate (at the time of inputting a small signal), harmonics are suppressed. It is possible to prevent the LC series resonance frequency defined by the circuit 32 from matching the fundamental frequency of the signal output from each amplifier.
  • FIG. 4 is a graph comparing the signal transmission characteristics of the amplifier circuit 10 according to the embodiment and the amplifier circuit 500 according to the comparative example.
  • FIG. 4(a) shows a Smith chart representing the impedance of the amplifier circuits 10 and 500 as viewed from the output terminal of the carrier amplifier 11 to the transformer 21 side.
  • 4B shows the transmission characteristics of the transmission signal from the output terminal of the carrier amplifier 11 to the transformer 21 in the amplifier circuit 500.
  • FIG. 4(c) shows the transmission characteristics of the transmission signal from the output terminal of the carrier amplifier 11 to the transformer 21 in the amplifier circuit 10.
  • the harmonic suppression circuit Since the LC series resonance frequencies of 31 and 532 are located near the second harmonic of the transmission signal, the signal component of the fundamental frequency of the transmission signal output from the carrier amplifier 11 is transmitted with low loss, The harmonic signal components are attenuated (dashed line in FIG. 4(b)).
  • the carrier amplifier 11 operates (ON) and the peak amplifier 12 does not operate (OFF) (when a small signal is input)
  • the signal component of the fundamental frequency of the transmission signal output from the carrier amplifier 11 is Attenuated (solid line in FIG. 4(b)).
  • the harmonic suppression circuit 532 and the inductance component of the transformer 21 are added in series to the impedance when the transformer 21 side is viewed from the output terminal of the carrier amplifier 11 because the peak amplifier 12 is not operating. This is because the LC series resonance frequency of the wave suppression circuit 532 shifts to the low frequency side.
  • the impedance of the transformer 21 side viewed from the output terminal of the carrier amplifier 11 becomes low impedance (short: marker 1 in the figure) at the fundamental wave frequency, and double harmonic At the wave frequency, the impedance becomes high (closer to open: marker 3 in the figure).
  • the inductance component of the harmonic suppressing circuit 32 and the transformer 21 is added in series to the impedance when the transformer 21 side is viewed from the output terminal of the carrier amplifier 11 because the peak amplifier 12 is not operating.
  • the wave suppressing circuit 32 has an inductor 323 connected in parallel with the capacitor 321, so that the LC series resonance frequency does not shift up to the fundamental frequency.
  • the impedance of the transformer 21 side viewed from the output terminal of the carrier amplifier 11 becomes high impedance (open: marker 2 in the figure) at the fundamental frequency, and double harmonic At the frequency of the wave, the capacitance of the capacitor 321 results in a low impedance (near the short circuit: marker 4 in the figure).
  • the high-frequency circuit 1 when both the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 are operating (ON) (when a large signal is input), the carrier amplifier 11 operates (ON), Both when the peak amplifier 12 is inactive (OFF) (when a small signal is input), harmonics can be suppressed without degrading the transmission characteristics of the fundamental wave.
  • the high-frequency circuit according to this modification includes an amplifier circuit 10A, filters 82 and 83, switches 81 and 84, an input terminal 101, and an antenna connection terminal .
  • the high frequency circuit according to this modification differs from the high frequency circuit 1 according to the embodiment only in the configuration of the amplifier circuit 10A.
  • the description of the same configuration as that of the high-frequency circuit 1 according to the embodiment will be omitted, and the amplifier circuit 10A, which has a different configuration, will be described.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an amplifier circuit 10A according to Modification 1.
  • Amplifier circuit 10A includes carrier amplifier 11, peak amplifier 12, preamplifier 19, phase shift circuit 70, transformers 22 and 23, harmonic suppression circuits 31 and 32, phase shift line 52, and capacitors 41 and 42. and a signal output terminal 200 .
  • the amplifier circuit 10A according to this modification differs from the amplifier circuit 10 according to the embodiment only in the configuration of the transformers 22 and 23 .
  • the description of the same configuration as that of the amplifier circuit 10 according to the embodiment will be omitted, and the different configuration will be mainly described.
  • the transformer 22 is an example of a first transformer, and has an input side coil 221 (first input side coil) and an output side coil 222 (first output side coil). One end of the input side coil 221 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11 via the capacitor 41 . The other end of the input side coil 221 is connected to the ground. One end of the output side coil 222 is connected to the signal output terminal 200 and the other end of the output side coil 222 is connected to one end of the output side coil 232 .
  • the transformer 23 is an example of a second transformer, and has an input side coil 231 (second input side coil) and an output side coil 232 (second output side coil).
  • One end of the input side coil 231 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12 via the capacitor 42 and the phase shift line 52 .
  • the other end of the input side coil 231 is connected to the ground.
  • One end of the output side coil 232 is connected to the other end of the output side coil 222, and the other end of the output side coil 232 is connected to the ground.
  • the voltages of the signal output from the carrier amplifier 11 and the signal output from the peak amplifier 12 are added, and the combined output signal is output from the signal output terminal 200. .
  • One end of the harmonic suppression circuit 31 is connected to a point on the path connecting the output terminal of the carrier amplifier 11 and one end of the input side coil 221, and the other end is connected to the ground.
  • the inductor 312 and the capacitor 311 form an LC series resonance circuit, and the impedance becomes minimal (short) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • One end of the harmonic suppression circuit 32 is connected to a point on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 12 and one end of the input side coil 231, and the other end is connected to the ground.
  • the inductor 322 and the capacitor 321 form an LC series resonance circuit, and the impedance becomes minimal (short) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • this LC series resonance frequency By setting this LC series resonance frequency to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from the terminal 120, the second harmonic component of the transmission signal output from the peak amplifier 12 is suppressed by the harmonic suppressing circuit 32. can also be suppressed from leaking to the transformer 23 side.
  • the harmonic suppression circuit 31 and the harmonic suppression circuit 32 do not have the same circuit configuration.
  • the inductor 323 is connected in parallel with the capacitor 321 in the harmonic suppression circuit 32 , but the inductor is not connected in parallel with the capacitor 311 in the harmonic suppression circuit 31 .
  • phase shift line 52 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12 via the capacitor 42 , and the other end of the phase shift line 52 is connected to one end of the input side coil 231 .
  • One end of the phase shift line 52 may be connected to the output terminal of the carrier amplifier 11 via the capacitor 41 and the other end of the phase shift line 52 may be connected to one end of the input side coil 221 .
  • the capacitor 41 is an example of a first cutoff capacitor, and is arranged in series in a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 11 and the harmonic suppression circuit 31 . According to the arrangement of the capacitor 41 , leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the carrier amplifier 11 to the harmonic suppression circuit 31 and the transformer 22 can be suppressed.
  • the capacitor 42 is an example of a second cutoff capacitor, and is arranged in series on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 12 and the harmonic suppression circuit 32 . According to the arrangement of the capacitor 42 , leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the peak amplifier 12 to the harmonic suppression circuit 32 and the transformer 23 can be suppressed. Note that if carrier amplifier 11 and peak amplifier 12 have a configuration for preventing DC power supply voltage (current) from flowing to each output terminal of carrier amplifier 11 and peak amplifier 12, capacitors 41 and 42 are not required. good too.
  • the inductor 323 is connected in parallel with the capacitor 321 of the harmonic suppression circuit 32, the impedance of the harmonic suppression circuit 32 at the fundamental frequency can be increased (opened), and the LC series resonance It becomes possible to shift the frequency to the double harmonic side. That is, in the amplifier circuit 10A according to the present modification, when the carrier amplifier 11 operates and the peak amplifier 12 does not operate (when a small signal is input), the LC series resonance frequency defined by the harmonic suppression circuit 32 is It is possible to avoid matching with the fundamental frequency of the signal output from each amplifier.
  • the high-frequency circuit according to this modification includes an amplifier circuit 10B, filters 82 and 83, switches 81 and 84, an input terminal 101, and an antenna connection terminal .
  • the high-frequency circuit according to this modification differs from the high-frequency circuit according to modification 1 only in the configuration of the amplifier circuit 10B.
  • description of the same configuration as that of the high-frequency circuit according to modified example 1 will be omitted, and the amplifier circuit 10B, which has a different configuration, will be described.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of an amplifier circuit 10B according to Modification 2.
  • Amplifier circuit 10B includes carrier amplifiers 13 and 14, peak amplifiers 15 and 16, preamplifier 19, phase shift circuit 70, transformers 22 and 23, harmonic suppression circuits 33, 34, 35 and 36, phase shift Lines 55 and 56 , capacitors 43 , 44 , 45 and 46 and a signal output terminal 200 are provided.
  • the amplifier circuit 10B according to the present modification includes differential amplification type carrier amplifiers 13 and 14 and differential amplification type peak amplifiers 15 and 16. Mainly different.
  • the description of the same configuration as that of the amplifier circuit 10A according to the modified example 1 will be omitted, and the different configuration will be mainly described.
  • Phase shift circuit 70 distributes signal RF0 output from preamplifier 19, and distributes the distributed signals RF1, RF2, RF3 and RF4 to carrier amplifier 13, via terminals 130, 140, 150 and 160, respectively. 14 and output to peak amplifiers 15 and 16 .
  • the phase shift circuit 70 then adjusts the phases of the signals RF1-RF4. For example, phase shift circuit 70 shifts signal RF1 by +90 degrees relative to RF0 (leads it by 90 degrees), shifts signal RF2 by ⁇ 90 degrees relative to RF0 (lags it by 90 degrees), and shifts signal RF3 relative to RF0. is shifted by 0 degrees (no phase shift), and the signal RF4 is shifted by +180 degrees (advance by 180 degrees) with respect to RF0.
  • carrier amplifiers 13 and 14 can function as a pair of differential amplifiers
  • peak amplifiers 15 and 16 can function as a pair of differential amplifiers.
  • the amplifier circuit 10B does not have to include the preamplifier 19 and the phase shift circuit 70.
  • Each of carrier amplifiers 13 and 14 and peak amplifiers 15 and 16 has an amplification transistor.
  • the amplification transistor is, for example, a bipolar transistor such as HBT or a field effect transistor such as MOSFET.
  • Carrier amplifiers 13 and 14 are examples of a first amplifying element and a third amplifying element, respectively, and are class A (or class AB) amplifier circuits capable of amplifying all power levels of signals RF1 and RF2. In particular, highly efficient amplification is possible in the low and medium power ranges.
  • the first amplifying element and the third amplifying element according to the present invention may be class A (or class AB) amplifying circuits, and are not limited to carrier amplifiers.
  • the peak amplifiers 15 and 16 are examples of a second amplification element and a fourth amplification element, respectively, and are, for example, class C amplification circuits capable of amplifying in a region where the power levels of the signals RF3 and RF4 are high. Since a bias voltage lower than the bias voltage applied to the amplification transistors of carrier amplifiers 13 and 14 is applied to the amplification transistors of peak amplifiers 15 and 16, the higher the power level of signals RF3 and RF4, the more Lower output impedance. This allows the peak amplifiers 15 and 16 to perform low-distortion amplification in the high output range.
  • the second amplifying element and the fourth amplifying element according to the present invention may be class C amplifier circuits, and are not limited to peak amplifiers.
  • the transformer 22 is an example of a first transformer, and has an input side coil 221 (first input side coil) and an output side coil 222 (first output side coil). One end of the input side coil 221 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 13 via the capacitor 43 . The other end of the input side coil 221 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 14 via the capacitor 44 . One end of the output side coil 222 is connected to the signal output terminal 200 and the other end of the output side coil 222 is connected to one end of the output side coil 232 .
  • the transformer 23 is an example of a second transformer, and has an input side coil 231 (second input side coil) and an output side coil 232 (second output side coil).
  • One end of the input side coil 231 is connected to the output terminal of the peak amplifier 15 via the capacitor 45 and the phase shift line 55 .
  • the other end of the input side coil 231 is connected to the output terminal of the peak amplifier 16 via the capacitor 46 and the phase shift line 56 .
  • One end of the output side coil 232 is connected to the other end of the output side coil 222, and the other end of the output side coil 232 is connected to the ground.
  • the voltages of the differential signals output from the carrier amplifiers 13 and 14 and the differential signals output from the peak amplifiers 15 and 16 are added, and the combined output signal is It is output from the signal output terminal 200 .
  • the harmonic suppression circuit 33 is an example of the first circuit in this modification, and has an inductor 332 (first inductor) and a capacitor 331 (first capacitor) connected in series. Inductor 332 and capacitor 331 are arranged in series in a path connecting the output terminal of carrier amplifier 13 and the ground. More specifically, one end of the harmonic suppression circuit 33 is connected to a point on a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 13 and one end of the input side coil 221, and the other end is connected to the ground. Although the inductor 332 of the inductor 332 and the capacitor 331 is connected to the ground side in this modification, the capacitor 331 may be connected to the ground side.
  • the inductor 332 and the capacitor 331 form an LC series resonance circuit, and the impedance becomes minimal (short) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • this LC series resonance frequency By setting this LC series resonance frequency to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from terminal 130 , the second harmonic component of the transmission signal output from carrier amplifier 13 is suppressed by harmonic suppression circuit 33 . can also be suppressed from leaking to the transformer 22 side.
  • Harmonic suppression circuit 35 is an example of a second circuit in the present embodiment, and includes inductor 352 (second inductor) and capacitor 351 (second capacitor) connected in series with each other, and inductor 351 connected in parallel with capacitor 351. 353 (third inductor). Inductor 352 and capacitor 351 are arranged in series in a path connecting the output terminal of peak amplifier 15 and the ground. More specifically, one end of the harmonic suppression circuit 35 is connected to a point on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 15 and one end of the input side coil 231, and the other end is connected to the ground. Although the inductor 352 of the inductor 352 and the capacitor 351 is connected to the ground side in this modification, the capacitor 351 may be connected to the ground side.
  • the inductor 352 and the capacitor 351 form an LC series resonance circuit, and the impedance becomes minimal (short) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • this LC series resonance frequency By setting this LC series resonance frequency to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from terminal 150 , the second harmonic component of the transmission signal output from peak amplifier 15 is suppressed by harmonic suppression circuit 35 . can also be suppressed from leaking to the transformer 23 side.
  • the harmonic suppression circuit 34 is an example of the third circuit in this modified example, and has an inductor 342 (fourth inductor) and a capacitor 341 (third capacitor) connected in series. Inductor 342 and capacitor 341 are arranged in series in a path connecting the output terminal of carrier amplifier 14 and the ground. More specifically, one end of the harmonic suppression circuit 34 is connected to a point on a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 14 and the other end of the input side coil 221, and the other end is connected to the ground. Although the inductor 342 of the inductor 342 and the capacitor 341 is connected to the ground side in this modification, the capacitor 341 may be connected to the ground side.
  • the inductor 342 and the capacitor 341 form an LC series resonance circuit, and the impedance becomes minimal (short) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • this LC series resonance frequency By setting this LC series resonance frequency to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from terminal 140 , the second harmonic component of the transmission signal output from carrier amplifier 14 is suppressed by harmonic suppression circuit 34 . can also be suppressed from leaking to the transformer 22 side.
  • the harmonic suppression circuit 36 is an example of a fourth circuit in the present embodiment, and includes an inductor 362 (fifth inductor) and a capacitor 361 (fourth capacitor) connected in series with each other, and an inductor connected in parallel with the capacitor 361. 363 (sixth inductor). Inductor 362 and capacitor 361 are arranged in series in a path connecting the output terminal of peak amplifier 16 and the ground. More specifically, one end of the harmonic suppression circuit 36 is connected to a point on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 16 and the other end of the input side coil 231, and the other end is connected to the ground.
  • the inductor 362 of the inductor 362 and the capacitor 361 is connected to the ground side in this modification, the capacitor 361 may be connected to the ground side.
  • the inductor 362 and the capacitor 361 form an LC series resonance circuit, and the impedance is minimized (shorted) at the LC series resonance frequency of the LC series resonance circuit.
  • this LC series resonance frequency is set to the frequency of the second harmonic of the transmission signal input from the terminal 160, the second harmonic component of the transmission signal output from the peak amplifier 16 is suppressed by the harmonic suppression circuit 36. can also be suppressed from leaking to the transformer 23 side.
  • the inductors 332, 342, 352, 353, 362 and 363 may be coil conductors formed on chip components and substrates, or may be configured by wiring such as wires.
  • harmonic suppression circuits 33 and 34 and harmonic suppression circuits 35 and 36 do not have the same circuit configuration.
  • the inductor 353 is connected in parallel with the capacitor 351 in the harmonic suppression circuit 35, and the inductor 363 is connected in parallel with the capacitor 361 in the harmonic suppression circuit 36.
  • the inductor is connected in parallel with the capacitor 331.
  • No inductor is connected in parallel with the capacitor 341 in the harmonic suppression circuit 34 .
  • the phase-shifting line 55 is an example of a first phase-shifting line, and is, for example, a quarter-wave transmission line, which delays the phase of a high-frequency signal input from one end by a quarter-wave and outputs it from the other end.
  • One end of the phase shift line 55 is connected to the output terminal of the peak amplifier 15 via the capacitor 45 , and the other end of the phase shift line 55 is connected to one end of the input side coil 231 .
  • phase shift line 55 may be connected to the output terminal of the carrier amplifier 13 via the capacitor 43 and the other end of the phase shift line 55 may be connected to one end of the input side coil 221 .
  • the phase shift line 55 may be arranged either on the path connecting the peak amplifier 15 and the input side coil 231 or on the path connecting the carrier amplifier 13 and the input side coil 221 .
  • the phase-shifting line 56 is an example of a second phase-shifting line, for example, a quarter-wave transmission line, and delays the phase of a high-frequency signal input from one end by a quarter-wave and outputs it from the other end.
  • One end of the phase shift line 56 is connected to the output terminal of the peak amplifier 16 via the capacitor 46 , and the other end of the phase shift line 56 is connected to the other end of the input side coil 231 .
  • phase shift line 56 may be connected to the output terminal of the carrier amplifier 14 via the capacitor 44 and the other end of the phase shift line 56 may be connected to the other end of the input side coil 221 .
  • the phase shift line 56 may be arranged either on the path connecting the peak amplifier 16 and the input side coil 231 or on the path connecting the carrier amplifier 14 and the input side coil 221 .
  • the capacitor 43 is an example of a first cutoff capacitor, and is arranged in series in a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 13 and the harmonic suppression circuit 33 . According to the arrangement of the capacitor 43 , leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the carrier amplifier 13 to the harmonic suppression circuit 33 and the transformer 22 can be suppressed.
  • the capacitor 45 is an example of a second cutoff capacitor, and is arranged in series on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 15 and the harmonic suppression circuit 35 . According to the arrangement of the capacitor 45 , it is possible to suppress leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the peak amplifier 15 to the harmonic suppression circuit 35 and the transformer 23 .
  • the harmonic suppression circuit 35 has a configuration in which two inductors 352 and 353 are connected in series, and there is a possibility that the DC voltage (current) will leak to the ground via the harmonic suppression circuit 35 .
  • the placement of the capacitor 45 can prevent the DC power supply voltage (current) supplied to the peak amplifier 15 from leaking to the ground via the harmonic suppression circuit 35 .
  • the capacitor 44 is an example of a third cutoff capacitor, and is arranged in series in the path connecting the output terminal of the carrier amplifier 14 and the harmonic suppression circuit 34 . According to the arrangement of the capacitor 44 , leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the carrier amplifier 14 to the harmonic suppression circuit 34 and the transformer 22 can be suppressed.
  • the capacitor 46 is an example of a fourth cutoff capacitor, and is arranged in series in the path connecting the output terminal of the peak amplifier 16 and the harmonic suppression circuit 36 . According to the arrangement of the capacitor 46 , leakage of the DC power supply voltage (current) supplied to the peak amplifier 16 to the harmonic suppression circuit 36 and the transformer 23 can be suppressed.
  • the harmonic suppression circuit 36 has a configuration in which two inductors 362 and 363 are connected in series, and there is a possibility that the DC voltage (current) will leak to the ground via the harmonic suppression circuit 36 .
  • the arrangement of the capacitor 46 can prevent the DC power supply voltage (current) supplied to the peak amplifier 16 from leaking to the ground via the harmonic suppression circuit 36 .
  • each amplifier has a configuration for preventing DC power supply voltage (current) from flowing to each output terminal of carrier amplifiers 13 and 14 and peak amplifiers 15 and 16, capacitors 43 to 46 may be omitted. good.
  • the inductor 353 is connected in parallel to the capacitor 351 of the harmonic suppression circuit 35, and the inductor 363 is connected in parallel to the capacitor 361 of the harmonic suppression circuit 36.
  • the impedance of the wave suppression circuits 35 and 36 can be increased (opened), and the LC series resonance frequency can be shifted toward the double harmonic side. That is, in the amplifier circuit 10B according to this modification, when the carrier amplifiers 13 and 14 operate and the peak amplifiers 15 and 16 do not operate (at the time of small signal input), the harmonic suppression circuits 35 and 36 define It is possible to prevent the LC series resonance frequency from matching the fundamental frequency of the signal output from each amplifier.
  • FIG. 7 is a plan view of the high frequency circuit 1 according to the embodiment. Further, FIG. 8 is a cross-sectional view of the high frequency circuit 1 according to the embodiment.
  • FIG. 7 shows the arrangement of circuit components when the main surface of the substrate 60 and each layer of the substrate 60 are viewed from the z-axis positive direction side
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. It is shown.
  • FIG. 7(a) shows the arrangement of circuit components when the main surface 60a of the substrate 60 is viewed from the z-axis positive direction side
  • FIG. 7(b) shows the first layer of the substrate 60 ( Layer 1) is viewed from the positive direction of the z-axis
  • FIG. The layout of circuit components is shown, and FIG.
  • each circuit component may have a mark representing its function so that the layout relationship of each circuit component can be easily understood. , the mark is not affixed. Also, in FIGS. 7 and 8, illustration of the wiring that connects the substrate 60 and each circuit component is omitted.
  • the high-frequency circuit 1 may further include a resin member covering the surface of the substrate 60 and part of the circuit components, and a shield electrode layer covering the surface of the resin member. Illustration of members and shield electrode layers is omitted.
  • the high frequency circuit 1 further has a substrate 60 in addition to the circuit configuration shown in FIG.
  • the board 60 is a board on which circuit components that make up the high-frequency circuit 1 are mounted.
  • the substrate 60 for example, a low temperature co-fired ceramics (LTCC) substrate having a laminated structure of a plurality of dielectric layers, a high temperature co-fired ceramics (HTCC) substrate, parts A built-in substrate, a substrate having a redistribution layer (RDL), a printed substrate, or the like is used.
  • the substrate 60 has a first layer (Layer1), a second layer (Layer2) and a third layer (Layer3).
  • a semiconductor IC 90 , capacitors 41 , 42 , 311 and 321 , and inductors 312 , 322 and 323 are arranged on the surface of the substrate 60 .
  • a semiconductor IC 90 includes a carrier amplifier 11 and a peak amplifier 12 .
  • the semiconductor IC 90 is configured using, for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and may be specifically manufactured by an SOI (Silicon on Insulator) process.
  • the semiconductor IC 90 may be made of at least one of GaAs, SiGe, and GaN.
  • the semiconductor material of the semiconductor IC 90 is not limited to the materials described above.
  • Capacitors 41 , 42 , 311 and 321 and inductors 312 , 322 and 323 are surface mount components arranged on the surface of substrate 60 .
  • a transformer 21 is formed on or inside the substrate 60 .
  • the input side coil 211 is composed of a plane conductor formed on the second layer (Layer 2) of the substrate 60. As shown in FIG. One end of the input side coil 211 is connected to the capacitor 41 through the via conductor 61v, and the other end of the input side coil 211 is connected to the capacitor 42 through the via conductor 62v.
  • the output coil 212 is composed of planar conductors formed on the first layer (Layer1) and the third layer (Layer3) of the substrate 60.
  • the input side coil 211 arranged in two layers is arranged so as to be sandwiched between the first layer and the third layer. When the first to third layers are viewed in plan, the input side coil 211 and the output side coil 212 are at least partially overlapped.
  • the input side coil 211 may be formed over a plurality of layers.
  • the output side coil 212 may be formed of a single layer, or may be formed over three or more layers.
  • the magnetic flux direction of the inductor 322 and the magnetic flux direction of the inductor 323 may be orthogonal.
  • the inductor 322 is composed of a conductor coil formed inside the substrate 60, and the inductor 323 is a surface mount component arranged on the surface of the substrate 60. may be orthogonal.
  • At least one of the capacitors 41 , 42 , 311 and 321 and the inductors 312 , 322 and 323 may be included in the semiconductor IC 90 .
  • inductors 322 and 323 may be included in semiconductor IC 90, and the magnetic flux directions of inductor 322 and inductor 323 may be orthogonal.
  • circuit components constituting the high-frequency circuit namely filters 82 and 83, switches 81 and 84, input terminal 101, antenna connection terminal 102, preamplifier 19, phase shift circuit 70 and signal output
  • the terminals 200 may be formed on or inside the substrate 60 , or may be formed outside the substrate 60 .
  • the high-frequency circuit according to Modification 1 and the high-frequency circuit according to Modification 2 may have a configuration similar to the component arrangement configuration shown in FIGS.
  • the high-frequency circuit according to Modification 1 further has a substrate 60, and semiconductor IC 90, capacitors 41, 42, 311 and 321, and inductors 312, 322 and 323 are arranged on the surface of substrate 60.
  • Transformers 22 and 23 are formed on or inside 60 .
  • the inductors 322 and 323 are surface mount components, and the magnetic flux direction of the inductor 322 and the magnetic flux direction of the inductor 323 may be orthogonal.
  • the inductor 322 is composed of a conductor coil formed inside the substrate 60
  • the inductor 323 is a surface-mount component
  • the magnetic flux directions of the inductor 322 and the magnetic flux directions of the inductor 323 may be orthogonal.
  • the high-frequency circuit according to Modification 2 further includes a substrate 60, and on the surface of the substrate 60 are semiconductor ICs including carrier amplifiers 13 and 14, peak amplifiers 15 and 16, capacitors 43 to 46, and 331. , 341 , 351 and 361 and inductors 332 , 342 , 352 , 353 , 362 and 363 are arranged, and transformers 22 and 23 are formed on or inside substrate 60 .
  • the inductors 352, 353, 362 and 363 are surface mount components, the magnetic flux direction of the inductor 352 and the magnetic flux direction of the inductor 353 are orthogonal, and the magnetic flux direction of the inductor 362 and the magnetic flux direction of the inductor 363 are orthogonal. You may have
  • inductors 352 and 362 are composed of conductor coils formed inside substrate 60
  • inductors 353 and 363 are surface mount components
  • the magnetic flux direction of inductor 352 and the magnetic flux direction of inductor 353 are perpendicular to each other.
  • the magnetic flux direction of the inductor 362 and the magnetic flux direction of the inductor 363 may be orthogonal.
  • high-frequency circuit 1 includes carrier amplifier 11 and peak amplifier 12, transformer 21 having input side coil 211 and output side coil 212, and one end of output side coil 212 connected to each other.
  • a signal output terminal 200 , harmonic suppression circuits 31 and 32 , and a phase shift line 52 are provided.
  • One end of the input coil 211 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11, the other end of the input coil 211 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12, and the other end of the output coil 212 is grounded.
  • the phase shift line 52 is connected between the output terminal of the carrier amplifier 11 and one end of the input side coil 211 or between the output terminal of the peak amplifier 12 and the other end of the input side coil 211 .
  • Harmonic suppression circuit 31 has an inductor 312 and a capacitor 311 connected in series with each other.
  • the harmonic suppression circuit 32 has an inductor 322 and a capacitor 321 connected in series with each other, and an inductor 323 connected in parallel with the capacitor 321.
  • the inductor 322 and the capacitor 321 are connected in series to each other. , are arranged in series in a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 12 and the other end of the input side coil 211 and the ground.
  • the inductor 323 is connected in parallel with the capacitor 321 of the harmonic suppression circuit 32, compared with the high frequency circuit having the harmonic suppression circuit 532 in which the inductor 323 is not connected in parallel,
  • the impedance of the harmonic suppression circuit 32 can be increased (opened), and the LC series resonance frequency can be shifted toward the double harmonic side. That is, when the carrier amplifier 11 operates and the peak amplifier 12 does not operate (when a small signal is input), the LC series resonance frequency defined by the harmonic suppression circuit 32 is the fundamental wave of the signal output from each amplifier. It is possible to avoid matching with the frequency. Therefore, it is possible to suppress harmonics without deteriorating the transmission characteristics of the fundamental wave both when a large signal is input and when a small signal is input.
  • the high-frequency circuit according to Modification 1 includes a carrier amplifier 11 and a peak amplifier 12, a transformer 22 having an input side coil 221 and an output side coil 222, a transformer 23 having an input side coil 231 and an output side coil 232, A signal output terminal 200 to which one end of an output side coil 222 is connected, harmonic suppression circuits 31 and 32, and a phase shift line 52 are provided.
  • One end of the input side coil 221 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 11, the other end of the input side coil 221 is connected to the ground, and one end of the input side coil 231 is connected to the output terminal of the peak amplifier 12.
  • Harmonic suppression circuit 31 has an inductor 312 and a capacitor 311 connected in series with each other.
  • the harmonic suppression circuit 32 has an inductor 322 and a capacitor 321 connected in series with each other, and an inductor 323 connected in parallel with the capacitor 321.
  • the inductor 322 and the capacitor 321 are connected in series to each other. , are arranged in series in a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the peak amplifier 12 and one end of the input side coil 231 and the ground.
  • the inductor 323 is connected in parallel with the capacitor 321 of the harmonic suppression circuit 32, compared with the high frequency circuit having the harmonic suppression circuit 532 in which the inductor 323 is not connected in parallel,
  • the impedance of the harmonic suppression circuit 32 can be increased (opened), and the LC series resonance frequency can be shifted toward the double harmonic side. That is, when the carrier amplifier 11 operates and the peak amplifier 12 does not operate (when a small signal is input), the LC series resonance frequency defined by the harmonic suppression circuit 32 is the fundamental wave of the signal output from each amplifier. It is possible to avoid matching with the frequency. Therefore, it is possible to suppress harmonics without deteriorating the transmission characteristics of the fundamental wave both when a large signal is input and when a small signal is input.
  • the high-frequency circuit 1 according to the embodiment and the high-frequency circuit according to the modification 1 further include a capacitor 41 arranged in series in a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 11 and the harmonic suppression circuit 31, and a peak amplifier and a capacitor 42 arranged in series in a path connecting the 12 output terminals and the harmonic suppression circuit 32 .
  • the DC power supply voltage (current) supplied to the carrier amplifier 11 and the peak amplifier 12 can be suppressed from leaking to the harmonic suppression circuits 31 and 32 and the transformer.
  • the high-frequency circuit 1 according to the embodiment and the high-frequency circuit according to the modification 1 further include a substrate 60, inductors 322 and 323 are surface mount components arranged on the surface of the substrate 60, and the inductor 322
  • the magnetic flux direction and the magnetic flux direction of the inductor 323 may be orthogonal.
  • the high-frequency circuit 1 according to the embodiment and the high-frequency circuit according to the modification 1 further include a substrate 60, the inductor 322 is composed of a conductor coil formed inside the substrate 60, and the inductor 323 is It is a surface mount component arranged on the surface of the substrate 60, and the magnetic flux direction of the inductor 322 and the magnetic flux direction of the inductor 323 may be orthogonal.
  • the high-frequency circuit according to Modification 2 has carrier amplifiers 13 and 14, peak amplifiers 15 and 16, a transformer 22 having an input side coil 221 and an output side coil 222, an input side coil 231 and an output side coil 232. It includes a transformer 23 , a signal output terminal 200 to which one end of an output side coil 222 is connected, harmonic suppression circuits 33 , 34 , 35 and 36 , and phase shift lines 55 and 56 .
  • One end of the input side coil 221 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 13, the other end of the input side coil 221 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 14, and one end of the input side coil 231 is connected to the output terminal of the peak amplifier 15.
  • the other end of the input side coil 231 is connected to the output terminal of the peak amplifier 16, the other end of the output side coil 222 is connected to one end of the output side coil 232, and the other end of the output side coil 232 is connected to the ground. ing.
  • the phase shift line 55 is connected between the output terminal of the carrier amplifier 13 and one end of the input side coil 221 , and the phase shift line 56 is connected between the output terminal of the carrier amplifier 14 and the other end of the input side coil 221 . or the phase shift line 55 is connected between the output terminal of the peak amplifier 15 and one end of the input side coil 231, and the phase shift line 56 is connected between the output terminal of the peak amplifier 16 and the input side coil 231. connected between the ends.
  • the harmonic suppression circuit 33 has an inductor 332 and a capacitor 331 which are connected in series with each other.
  • the harmonic suppression circuit 35 has an inductor 352 and a capacitor 351 connected in series with each other, and an inductor 353 connected in parallel with the capacitor 351.
  • the inductor 352 and the capacitor 351 are connected in series with , the output terminal of the peak amplifier 15 and one end of the input side coil 231, and the path connecting a point on the path to the ground.
  • the inductor 342 and the capacitor 341 are arranged in series in a path connecting a point on the path connecting the output terminal of the carrier amplifier 14 and the other end of the input side coil 221 and the ground, and the harmonic suppressing circuit 36 is , an inductor 362 and a capacitor 361 connected in series with each other, and an inductor 363 connected in parallel with the capacitor 361.
  • the inductor 362 and the capacitor 361 connect the output terminal of the peak amplifier 16 and the other end of the input side coil 231. It is arranged in series on the path connecting one point on the connecting path and the ground.
  • the harmonic suppression circuit 35 and 36 can be increased (opened), and the LC series resonance frequency can be shifted to the double harmonic side.
  • the LC series resonance frequency defined by harmonic suppression circuits 35 and 36 is output from each amplifier. It is possible to avoid matching the fundamental frequency of the received signal. Therefore, it is possible to suppress harmonics without deteriorating the transmission characteristics of the fundamental wave both when a large signal is input and when a small signal is input.
  • the carrier amplifiers 13 and 14 may form a pair of differential amplifiers
  • the peak amplifiers 15 and 16 may form a pair of differential amplifiers.
  • the high-frequency circuit according to Modification 2 further includes a capacitor 43 arranged in series on a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 13 and the harmonic suppression circuit 33, and the output terminal of the peak amplifier 15 and the harmonic suppression circuit. 35, a capacitor 44 serially arranged in a path connecting the output terminal of the carrier amplifier 14 and the harmonic suppression circuit 34, and the output terminal of the peak amplifier 16 and the harmonic suppression circuit. and a capacitor 46 arranged in series in the path connecting 36 .
  • the DC power supply voltage (current) supplied to the carrier amplifiers 13 and 14 and the peak amplifiers 15 and 16 can be suppressed from leaking to the harmonic suppression circuits 33 to 36 and the transformer.
  • the high-frequency circuit according to Modification 2 further includes a substrate 60, and inductors 352, 353, 362, and 363 are surface mount components arranged on the surface of the substrate 60. may be orthogonal to the magnetic flux direction of , and the magnetic flux direction of the inductor 362 and the magnetic flux direction of the inductor 363 may be orthogonal.
  • the magnetic field coupling between the inductors 352 and 353 and the magnetic field coupling between the inductors 362 and 363 can be suppressed, so that the harmonic suppression functions of the harmonic suppression circuits 35 and 36 can be realized with high accuracy. Therefore, harmonics can be suppressed with high accuracy without deteriorating the transmission characteristics of the fundamental wave.
  • the high-frequency circuit according to Modification 2 further includes a substrate 60, inductors 352 and 362 are formed of conductor coils formed inside the substrate 60, and inductors 353 and 363 are formed on the surface of the substrate 60.
  • the magnetic flux directions of the inductors 352 and 353 may be perpendicular to each other, and the magnetic flux directions of the inductors 362 and 363 may be perpendicular to each other.
  • the magnetic field coupling between the inductors 352 and 353 and the magnetic field coupling between the inductors 362 and 363 can be suppressed, so that the harmonic suppression functions of the harmonic suppression circuits 35 and 36 can be realized with high accuracy. Therefore, harmonics can be suppressed with high accuracy without deteriorating the transmission characteristics of the fundamental wave.
  • the communication device 8 includes an RFIC 7 that processes high frequency signals, and a high frequency circuit 1 that transmits high frequency signals between the RFIC 7 and the antenna 6 .
  • the effect of the high frequency circuit 1 can be realized by the communication device 8.
  • the high-frequency circuits and communication devices according to the embodiments of the present invention have been described with reference to the embodiments and modifications, but the high-frequency circuits and communication devices according to the present invention are limited to the above-described embodiments and modifications. not to be Another embodiment realized by combining arbitrary components in the above embodiments and modifications, and various modifications that a person skilled in the art can think of without departing from the scope of the present invention with respect to the above embodiments and modifications
  • the present invention also includes modified examples obtained by applying the above-described high-frequency circuit and communication device.
  • the harmonic suppression circuit has a configuration in which inductors and capacitors connected in series are connected between the output terminal of each amplifier and the ground. but not limited to this.
  • the harmonic suppression circuit may have circuit elements other than inductors and capacitors connected in series with each other.
  • the present invention can be widely used in communication equipment such as mobile phones as a high-frequency circuit arranged in the front-end part supporting multiband.
  • RFIC RF signal processing circuit
  • 10A, 10B 500 amplifier circuit 11, 13, 14 carrier amplifier 12, 15, 16 peak amplifier 19 preamplifier 21, 22, 23 transformer 31, 32, 33, 34, 35, 36, 532 harmonic suppression Circuits 41, 42, 43, 44, 45, 46, 311, 321, 331, 341, 351, 361
  • Capacitors 52, 55, 56 Phase shift line 60 Substrate 60a, 60b Main surfaces 61v, 62v Via conductor 70

Abstract

高周波回路(1)は、キャリアアンプ(11)およびピークアンプ(12)と、入力側コイル(211)および出力側コイル(212)と、高調波抑制回路(31および32)と、移相線路(52)と、を備え、入力側コイル(211)の一端はキャリアアンプ(11)に接続され、他端はピークアンプ(12)に接続され、高調波抑制回路(31)では、直列接続されたインダクタ(312)およびキャパシタ(311)がキャリアアンプ(11)とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、高調波抑制回路(32)は、直列接続されたインダクタ(322)およびキャパシタ(321)と、キャパシタ(321)に並列接続されたインダクタ(323)と、を有し、インダクタ(322)およびキャパシタ(321)は、ピークアンプ(12)とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。

Description

高周波回路および通信装置
 本発明は、高周波回路および通信装置に関する。
 特許文献1には、入力信号の電力レベルが第1レベル以上の領域において入力信号から分配された第1信号を増幅して第2信号を出力する第1アンプ(キャリアアンプ)と、第2信号が入力される第1トランスと、入力信号の電力レベルが第1レベルより高い第2レベル以上の領域において入力信号から分配された第3信号を増幅して第4信号を出力する第2アンプ(ピークアンプ)と、第4信号が入力される第2トランスと、を備える電力増幅回路が開示されている。
特開2018-137566号公報
 特許文献1に開示された電力増幅回路において、第1アンプおよび第2アンプからの高出力の高周波信号の線形性を改善すべく、高次高調波を抑制する手段が必要となる。
 しかしながら、第1アンプおよび第2アンプの動作時および非動作時の双方において高次高調波を抑制させようとすると、基本波の伝送特性が損なわれる場合がある。
 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、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能な、複数の増幅素子およびトランスを有する高周波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高周波回路は、第1増幅素子および第2増幅素子と、入力側コイルおよび出力側コイルを有するトランスと、出力側コイルの一端が接続された信号出力端子と、第1回路および第2回路と、移相線路と、を備え、入力側コイルの一端は第1増幅素子の出力端子に接続され、入力側コイルの他端は第2増幅素子の出力端子に接続され、出力側コイルの他端はグランドに接続され、移相線路は、第1増幅素子の出力端子と入力側コイルの一端との間、または、第2増幅素子の出力端子と入力側コイルの他端との間に接続され、第1回路は、互いに直列接続された第1インダクタおよび第1キャパシタを有し、第1インダクタおよび第1キャパシタは、第1増幅素子の出力端子および入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、第2回路は、互いに直列接続された第2インダクタおよび第2キャパシタと、第2キャパシタに並列接続された第3インダクタと、を有し、第2インダクタおよび第2キャパシタは、第2増幅素子の出力端子および入力側コイルの他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。
 また、本発明の一態様に係る高周波回路は、第1増幅素子および第2増幅素子と、第1入力側コイルおよび第1出力側コイルを有する第1トランスと、第2入力側コイルおよび第2出力側コイルを有する第2トランスと、第1出力側コイルの一端が接続された信号出力端子と、第1回路および第2回路と、移相線路と、を備え、第1入力側コイルの一端は第1増幅素子の出力端子に接続され、第1入力側コイルの他端はグランドに接続され、第2入力側コイルの一端は第2増幅素子の出力端子に接続され、第2入力側コイルの他端はグランドに接続され、第1出力側コイルの他端は第2出力側コイルの一端に接続され、第2出力側コイルの他端はグランドに接続され、移相線路は、第1増幅素子の出力端子と第1入力側コイルの一端との間、または、第2増幅素子の出力端子と第2入力側コイルの一端との間に接続され、第1回路は、互いに直列接続された第1インダクタおよび第1キャパシタを有し、第1インダクタおよび第1キャパシタは、第1増幅素子の出力端子および第1入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、第2回路は、互いに直列接続された第2インダクタおよび第2キャパシタと、第2キャパシタに並列接続された第3インダクタと、を有し、第2インダクタおよび第2キャパシタは、第2増幅素子の出力端子および第2入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。
 また、本発明の一態様に係る高周波回路は、第1増幅素子、第2増幅素子、第3増幅素子および第4増幅素子と、第1入力側コイルおよび第1出力側コイルを有する第1トランスと、第2入力側コイルおよび第2出力側コイルを有する第2トランスと、第1出力側コイルの一端が接続された信号出力端子と、第1回路、第2回路、第3回路および第4回路と、第1移相線路および第2移相線路と、を備え、第1入力側コイルの一端は第1増幅素子の出力端子に接続され、第1入力側コイルの他端は第3増幅素子の出力端子に接続され、第2入力側コイルの一端は第2増幅素子の出力端子に接続され、第2入力側コイルの他端は第4増幅素子の出力端子に接続され、第1出力側コイルの他端は第2出力側コイルの一端に接続され、第2出力側コイルの他端はグランドに接続され、第1移相線路は第1増幅素子の出力端子と第1入力側コイルの一端との間に接続され、かつ、第2移相線路は第3増幅素子の出力端子と第1入力側コイルの他端との間に接続され、または、第1移相線路は第2増幅素子の出力端子と第2入力側コイルの一端との間に接続され、かつ、第2移相線路は第4増幅素子の出力端子と第2入力側コイルの他端との間に接続され、第1回路は、互いに直列接続された第1インダクタおよび第1キャパシタを有し、第1インダクタおよび第1キャパシタは、第1増幅素子の出力端子および第1入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、第2回路は、互いに直列接続された第2インダクタおよび第2キャパシタと、第2キャパシタに並列接続された第3インダクタと、を有し、第2インダクタおよび第2キャパシタは、第2増幅素子の出力端子および第2入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、第3回路は、互いに直列接続された第4インダクタおよび第3キャパシタを有し、第4インダクタおよび第3キャパシタは、第3増幅素子の出力端子および第1入力側コイルの他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、第4回路は、互いに直列接続された第5インダクタおよび第4キャパシタと、第4キャパシタに並列接続された第6インダクタと、を有し、第5インダクタおよび第4キャパシタは、第4増幅素子の出力端子および第2入力側コイルの他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。
 本発明によれば、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能な、複数の増幅素子およびトランスを有する高周波回路および通信装置を提供することが可能となる。
図1は、実施の形態に係る高周波回路および通信装置の回路構成図である。 図2は、実施の形態に係る増幅回路の小信号入力時の回路状態図である。 図3は、比較例に係る増幅回路の小信号入力時の回路状態図である。 図4は、実施の形態および比較例に係るLC直列回路の周波数特性を比較したグラフである。 図5は、変形例1に係る増幅回路の回路構成図である。 図6は、変形例2に係る増幅回路の回路構成図である。 図7は、実施の形態に係る高周波回路の平面図である。 図8は、実施の形態に係る高周波回路の断面図である。
 以下、本発明の実施の形態について、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。
 なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡素化される場合がある。
 本開示において、「接続される」とは、接続端子および/または配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含むことを意味する。また、「AとBとの間に接続される」、「AおよびBの間に接続される」とは、AおよびBを結ぶ経路上でAおよびBと接続されることを意味する。
 また、本開示において、「信号経路」、「経路」とは、高周波信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。
 また、本開示の構成において、「平面視」とは、z軸正側からxy平面に物体を正投影して見ることを意味する。「部品が基板の主面に配置される」とは、部品が基板の主面と接触した状態で主面上に配置されることに加えて、部品が主面と接触せずに主面の上方に配置されること、および、部品の一部が主面側から基板内に埋め込まれて配置されることを含む。
 また、本開示の構成において、「部品Aが経路Bに直列配置される」とは、部品Aの信号入力端および信号出力端の双方が、経路Bを構成する配線、電極、または端子に接続されていることを意味する。
 (実施の形態)
 [1.高周波回路1および通信装置8の回路構成]
 本実施の形態に係る高周波回路1および通信装置8の回路構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係る高周波回路1および通信装置8の回路構成図である。
 [1.1 通信装置8の回路構成]
 まず、通信装置8の回路構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係る通信装置8は、高周波回路1と、アンテナ6と、RF信号処理回路(RFIC)7と、を備える。
 高周波回路1は、アンテナ6とRFIC7との間で高周波信号を伝送する。高周波回路1の詳細な回路構成については後述する。
 アンテナ6は、高周波回路1のアンテナ接続端子102に接続され、高周波回路1から出力された高周波信号を送信し、また、外部から高周波信号を受信して高周波回路1へ出力する。
 RFIC7は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、RFIC7は、高周波回路1の受信経路を介して入力された受信信号をダウンコンバート等により信号処理し、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(BBIC、図示せず)へ出力する。また、RFIC7は、BBICから入力された送信信号をアップコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された送信信号を、高周波回路1の送信経路に出力する。また、RFIC7は、高周波回路1が有するスイッチおよび増幅素子等を制御する制御部を有する。なお、RFIC7の制御部としての機能の一部または全部は、RFIC7の外部に実装されてもよく、例えば、BBICまたは高周波回路1に実装されてもよい。
 また、RFIC7は、高周波回路1が有する各アンプに供給される電源電圧Vccおよびバイアス電圧Vbiasを制御する制御部としての機能も有する。具体的には、RFIC7は、ディジタル制御信号を高周波回路1に出力する。高周波回路1の各アンプには、上記ディジタル制御信号により制御された電源電圧Vccおよびバイアス電圧Vbiasが供給される。
 また、RFIC7は、使用される通信バンド(周波数帯域)に基づいて、高周波回路1が有するスイッチ81および84の接続を制御する制御部としての機能も有する。
 なお、本実施の形態に係る通信装置8において、アンテナ6は、必須の構成要素ではない。
 [1.2 高周波回路1の回路構成]
 次に、高周波回路1の回路構成について説明する。図1に示すように、高周波回路1は、増幅回路10と、フィルタ82および83と、スイッチ81および84と、入力端子101と、アンテナ接続端子102と、を備える。
 入力端子101は、RFIC7に接続され、アンテナ接続端子102は、アンテナ6に接続される。
 増幅回路10は、入力端子101から入力されたバンドAおよびバンドBの送信信号を増幅するドハティ型の増幅回路である。なお、高周波回路1は、増幅回路10の代わりに、バンドAの高周波信号を増幅するドハティ型の第1増幅回路と、バンドBの高周波信号を増幅するドハティ型の第2増幅回路と、を備えてもよい。
 なお、本実施の形態において、バンドAおよびバンドBのそれぞれは、無線アクセス技術(RAT:Radio Access Technology)を用いて構築される通信システムのために、標準化団体など(例えば3GPP(登録商標)(3rd Generation Partnership Project)、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)等)によって予め定義された周波数バンドを意味する。本実施の形態では、通信システムとしては、例えば4G(4th Generation)-LTE(Long Term Evolution)システム、5G(5th Generation)-NR(New Radio)システム、およびWLAN(Wireless Local Area Network)システム等を用いることができるが、これらに限定されない。
 フィルタ82は、スイッチ81および84の間に接続され、増幅回路10で増幅された送信信号のうち、バンドAの送信帯域の送信信号を通過させる。また、フィルタ83は、スイッチ81および84の間に接続され、増幅回路10で増幅された送信信号のうち、バンドBの送信帯域の送信信号を通過させる。
 なお、フィルタ82および83のそれぞれは、受信用フィルタとともにデュプレクサを構成していてもよいし、時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式で伝送する1つのフィルタであってもよい。フィルタ82および83がTDD用のフィルタである場合には、上記1つのフィルタの前段および後段の少なくとも一方に、送信および受信を切り替えるスイッチが配置される。
 スイッチ81は、共通端子、第1選択端子および第2選択端子を有する。共通端子は、増幅回路10の信号出力端子200に接続されている。第1選択端子はフィルタ82に接続され、第2選択端子はフィルタ83に接続されている。この接続構成において、スイッチ81は、増幅回路10とフィルタ82との接続および増幅回路10とフィルタ83との接続を切り替える。
 スイッチ84は、アンテナスイッチの一例であり、アンテナ接続端子102に接続され、アンテナ接続端子102とフィルタ82との接続および非接続を切り替え、また、アンテナ接続端子102とフィルタ83との接続および非接続を切り替える。
 なお、高周波回路1は、アンテナ6から受信された受信信号を、RFIC7へ伝送するための受信回路を備えていてもよい。この場合には、高周波回路1は、低雑音増幅器および受信用フィルタを備える。
 また、信号出力端子200からアンテナ接続端子102までの間に、インピーダンス整合回路が配置されていてもよい。
 上記回路構成によれば、高周波回路1は、バンドAおよびバンドBのいずれかの高周波信号を、送信または受信することが可能である。さらに、高周波回路1は、バンドAおよびバンドBの高周波信号を、同時送信、同時受信、および同時送受信の少なくともいずれかで実行することも可能である。
 なお、本発明に係る高周波回路1は、図1に示された回路構成のうち、増幅回路10を少なくとも有していればよい。
 ここで、増幅回路10の回路構成について、詳細に説明する。
 図1に示すように、増幅回路10は、キャリアアンプ11と、ピークアンプ12と、プリアンプ19と、移相回路70と、トランス21と、高調波抑制回路31および32と、移相線路52と、キャパシタ41および42と、信号出力端子200と、を備える。
 プリアンプ19は、入力端子101から入力されたバンドAおよび/またはバンドBの高周波信号を増幅する。
 移相回路70は、プリアンプ19から出力された信号RF0を分配し、当該分配された信号RF1およびRF2を、それぞれ、端子110および120を経由してキャリアアンプ11およびピークアンプ12に出力する。移相回路70は、その際、信号RF1およびRF2の位相を調整する。例えば、移相回路70は、信号RF1をRF0に対して+90度シフトさせ(90度進ませ)、信号RF2をRF0に対して0度シフトさせ(移相させず)る。
 なお、プリアンプ19および移相回路70の構成は、上記構成に限られない。例えば、プリアンプ19は、キャリアアンプ11およびピークアンプ12のそれぞれの前段に配置されていてもよい。この場合、移相回路70は、各プリアンプの前段、または、キャリアアンプ11およびピークアンプ12のそれぞれの前段に配置されていてもよい。また、増幅回路10は、プリアンプ19および移相回路70を備えなくてもよい。
 キャリアアンプ11およびピークアンプ12のそれぞれは、増幅トランジスタを有する。上記増幅トランジスタは、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)等のバイポーラトランジスタ、または、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)等の電界効果トランジスタである。
 キャリアアンプ11は、本実施の形態における第1増幅素子の一例であり、例えば信号RF1の全ての電力レベルに対して増幅動作可能なA級(またはAB級)増幅回路であり、特に、低出力領域および中出力領域において高効率な増幅動作が可能である。なお、本実施の形態に係る第1増幅素子は、A級(またはAB級)増幅回路であればよく、キャリアアンプに限定されない。
 ピークアンプ12は、本実施の形態における第2増幅素子の一例であり、例えば信号RF2の電力レベルが高い領域で増幅動作可能なC級増幅回路である。ピークアンプ12が有する増幅トランジスタには、キャリアアンプ11が有する増幅トランジスタに印加されるバイアス電圧よりも低いバイアス電圧が印加されているため、信号RF2の電力レベルが高くなるほど、出力インピーダンスが低くなる。これにより、ピークアンプ12は、高出力領域において低歪の増幅動作が可能である。なお、本実施の形態に係る第2増幅素子は、C級増幅回路であればよく、ピークアンプに限定されない。
 トランス21は、トランスフォーマの一例であり、入力側コイル211および出力側コイル212を有する。入力側コイル211の一端は、キャパシタ41を介してキャリアアンプ11の出力端子に接続されている。入力側コイル211の他端は、キャパシタ42および移相線路52を介してピークアンプ12の出力端子に接続されている。出力側コイル212の一端は信号出力端子200に接続され、出力側コイル212の他端はグランドに接続されている。
 トランス21の上記接続構成によれば、キャリアアンプ11から出力される信号と、ピークアンプ12から出力される信号とが電圧加算され、合成された出力信号が信号出力端子200から出力される。
 高調波抑制回路31は、本実施の形態における第1回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ312(第1インダクタ)およびキャパシタ311(第1キャパシタ)を有する。インダクタ312およびキャパシタ311は、キャリアアンプ11の出力端子とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。より具体的には、高調波抑制回路31は、一端がキャリアアンプ11の出力端子と入力側コイル211の一端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。なお、本実施の形態では、インダクタ312およびキャパシタ311のうちインダクタ312がグランド側に接続されているが、キャパシタ311がグランド側に接続されていてもよい。上記回路構成により、インダクタ312とキャパシタ311とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子110から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、キャリアアンプ11から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路31よりもトランス21側へ漏洩することを抑制できる。
 高調波抑制回路32は、本実施の形態における第2回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ322(第2インダクタ)およびキャパシタ321(第2キャパシタ)と、キャパシタ321に並列接続されたインダクタ323(第3インダクタ)と、を有する。インダクタ322およびキャパシタ321は、ピークアンプ12の出力端子とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。より具体的には、高調波抑制回路32は、一端がピークアンプ12の出力端子と入力側コイル211の他端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。なお、本実施の形態では、インダクタ322およびキャパシタ321のうちインダクタ322がグランド側に接続されているが、キャパシタ321がグランド側に接続されていてもよい。上記回路構成により、インダクタ322とキャパシタ321とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子120から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、ピークアンプ12から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路32よりもトランス21側へ漏洩することを抑制できる。
 なお、インダクタ312、322および323は、チップ部品および基板に形成されたコイル導体であってもよく、また、ワイヤなどの配線で構成されていてもよい。また、高調波抑制回路31と高調波抑制回路32とは、同じ回路構成を有さない。例えば、高調波抑制回路32ではキャパシタ321にインダクタ323が並列接続されているが、高調波抑制回路31ではキャパシタ311にインダクタが並列接続されていない。
 移相線路52は、遅延線路の一例であり、例えば、1/4波長伝送線路であり、一端から入力された高周波信号の位相を1/4波長遅らせてその他端から出力する。移相線路52の一端はキャパシタ42を介してピークアンプ12の出力端子に接続され、移相線路52の他端は入力側コイル211の他端に接続されている。
 なお、移相線路52の一端はキャパシタ41を介してキャリアアンプ11の出力端子に接続され、移相線路52の他端は入力側コイル211の一端に接続されていてもよい。つまり、移相線路52は、ピークアンプ12と入力側コイル211とを結ぶ経路、および、キャリアアンプ11と入力側コイル211とを結ぶ経路のいずれか一方に配置されていればよい。
 キャパシタ41は、第1カットオフキャパシタの一例であり、キャリアアンプ11の出力端子と高調波抑制回路31とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ41の上記配置によれば、キャリアアンプ11に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路31およびトランス21に漏洩することを抑制できる。
 キャパシタ42は、第2カットオフキャパシタの一例であり、ピークアンプ12の出力端子と高調波抑制回路32とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ42の上記配置によれば、ピークアンプ12に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路32およびトランス21に漏洩することを抑制できる。
 なお、高調波抑制回路32は、2つのインダクタ322および323が直列接続された構成となっており直流電圧(電流)が高調波抑制回路32を介してグランドへ漏洩する可能性がある。これに対して、キャパシタ41および42の配置により、キャリアアンプ11およびピークアンプ12に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路32を介してグランドへ漏洩することを回避できる。
 なお、キャリアアンプ11およびピークアンプ12の各出力端子へ直流電源電圧(電流)が流れないための構成をキャリアアンプ11およびピークアンプ12が有しているのであれば、キャパシタ41および42はなくてもよい。
 [1.3 増幅回路10の信号伝送特性]
 図2は、実施の形態に係る増幅回路10の小信号入力時の回路状態図である。同図に示すように、増幅回路10に小信号が入力されている場合、キャリアアンプ11は動作(ON)し、ピークアンプ12は非動作(OFF)となっている。
 一方、図示していないが、増幅回路10に大信号が入力されている場合、キャリアアンプ11およびピークアンプ12が動作(ON)する。
 大信号入力時に対して小信号入力時には、キャリアアンプ11の出力インピーダンスは大きくなる。つまり、小信号入力時には、ピークアンプ12がオフ状態となり、キャリアアンプ11の出力インピーダンスが高くなることで、増幅回路10は高効率動作することが可能となる。
 一方、大信号入力時には、キャリアアンプ11およびピークアンプ12が動作することで大電力信号を出力することができ、かつ、ピークアンプ12の出力インピーダンスが低いことで、信号歪を抑制することが可能となる。
 図1および図2に示すように、増幅回路10は、キャリアアンプ11およびピークアンプ12から出力される送信信号の2倍高調波を抑制するための高調波抑制回路31および32が付加されている。例えば高調波抑制回路31では、LC直列共振周波数がキャリアアンプ11から出力される信号の2倍高調波の周波数と一致するように、インダクタ312のインダクタンス値およびキャパシタ311の容量値が設定されている。高調波抑制回路32においても、同様に、インダクタンス値および容量値が設定されている。
 これにより、増幅回路10では、キャリアアンプ11およびピークアンプ12が動作(ON)している場合(大信号入力時)には、各アンプで発生する2倍高調波を抑制することが可能となる。
 図3は、比較例に係る増幅回路500の小信号入力時の回路状態図である。同図に示された比較例に係る増幅回路500は、実施の形態に係る増幅回路10と比較して、高調波抑制回路32の代わりに高調波抑制回路532を有している点のみが構成として異なる。以下、比較例に係る増幅回路500について、実施の形態に係る増幅回路10と同じ構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
 高調波抑制回路532は、互いに直列接続されたインダクタ322およびキャパシタ321を有する。インダクタ322およびキャパシタ321は、ピークアンプ12の出力端子とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。上記回路構成により、インダクタ322とキャパシタ321とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小となる。この共振周波数を、端子120から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、ピークアンプ12から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路532よりもトランス21側へ漏洩することを抑制できる。
 しかしながら、比較例に係る増幅回路500において、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が非動作である(OFF)場合(小信号入力時)には、高調波抑制回路31および532により規定されるLC直列共振周波数が、2倍高調波の周波数から基本波周波数の方向へずれてしまう場合がある。この原因としては、ピークアンプ12が非動作の場合、キャリアアンプ11の出力端子から高調波抑制回路532を見たインピーダンスにトランス21のインダクタンス成分が直列付加されるため、高調波抑制回路532のLC直列共振周波数が低周波側へシフトしてしまうことが挙げられる。
 これに対して、実施の形態に係る増幅回路10では、高調波抑制回路32のキャパシタ321にインダクタ323が並列接続されているので、比較例に係る増幅回路500と比較して、基本波周波数における高調波抑制回路32のインピーダンスを大きく(オープン)でき、LC直列共振周波数を2倍高調波側へとシフトさせることが可能となる。つまり、実施の形態に係る増幅回路10では、比較例に係る増幅回路500と比較して、キャリアアンプ11が動作しピークアンプ12が非動作である場合(小信号入力時)に、高調波抑制回路32により規定されるLC直列共振周波数が、各アンプから出力される信号の基本波周波数と一致してしまうことを回避できる。
 図4は、実施の形態に係る増幅回路10および比較例に係る増幅回路500の信号伝送特性を比較したグラフである。図4の(a)には、増幅回路10および500におけるキャリアアンプ11の出力端子からトランス21側を見たインピーダンスを表すスミスチャートが示されている。また、図4の(b)には、増幅回路500におけるキャリアアンプ11の出力端子からトランス21への送信信号の通過特性が示されている。また、図4の(c)には、増幅回路10におけるキャリアアンプ11の出力端子からトランス21への送信信号の通過特性が示されている。
 図4の(b)に示すように、比較例に係る増幅回路500では、キャリアアンプ11およびピークアンプ12がともに動作している(ON)場合(大信号入力時)には、高調波抑制回路31および532のLC直列共振周波数が送信信号の2倍高調波付近に位置しているため、キャリアアンプ11から出力された送信信号のうち基本波周波数の信号成分は低損失で伝送され、2倍高調波の信号成分は減衰される(図4の(b)における破線)。一方、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が非動作(OFF)の場合(小信号入力時)には、キャリアアンプ11から出力された送信信号のうち基本波周波数の信号成分が減衰されている(図4の(b)における実線)。これは、キャリアアンプ11の出力端子からトランス21側を見たインピーダンスには、ピークアンプ12が非動作であることにより高調波抑制回路532とトランス21のインダクタンス成分とが直列付加されるため、高調波抑制回路532のLC直列共振周波数が低周波側へシフトしてしまうことに起因するものである。このとき、図4の(a)に示すように、キャリアアンプ11の出力端子からトランス21側を見たインピーダンスは、基本波周波数では低インピーダンス(ショート:図中のマーカ1)となり、2倍高調波の周波数では高インピーダンス(オープン寄り:図中のマーカ3)となってしまう。
 図4の(c)に示すように、実施の形態に係る増幅回路10では、キャリアアンプ11およびピークアンプ12がともに動作している(ON)場合(大信号入力時)には、高調波抑制回路31および32のLC直列共振周波数が送信信号の2倍高調波付近に位置しているため、キャリアアンプ11から出力された送信信号のうち基本波周波数の信号成分は低損失で伝送され、2倍高調波の信号成分は減衰される(図4の(c)における破線)。一方、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が非動作(OFF)の場合(小信号入力時)には、キャリアアンプ11から出力された送信信号のうち基本波周波数の信号成分は低損失で伝送されている(図4の(c)における実線)。これは、キャリアアンプ11の出力端子からトランス21側を見たインピーダンスには、ピークアンプ12が非動作であることにより高調波抑制回路32とトランス21のインダクタンス成分とが直列付加されるが、高調波抑制回路32にはキャパシタ321に並列接続されたインダクタ323が付加されているため、LC直列共振周波数が基本波周波数まではシフトしないことに起因するものである。このとき、図4の(a)に示すように、キャリアアンプ11の出力端子からトランス21側を見たインピーダンスは、基本波周波数では高インピーダンス(オープン:図中のマーカ2)となり、2倍高調波の周波数ではキャパシタ321の容量性により低インピーダンス(ショート近辺:図中マーカ4)となっている。これは、実施の形態に係る高調波抑制回路32が有するインダクタ323により、比較例における基本波のインピーダンス(図中のマーカ1)が、実施の形態における基本波のインピーダンス(図中のマーカ2)へとシフトしたためと解される。この結果、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が非動作(OFF)の場合(小信号入力時)には、キャリアアンプ11から出力された送信信号のうち基本波成分は低損失で伝送され(図4の(c)におけるマーカ2)、2倍波高調波成分は減衰される(図4の(c)におけるマーカ4)。
 よって、実施の形態に係る高周波回路1によれば、キャリアアンプ11およびピークアンプ12がともに動作している(ON)場合(大信号入力時)、ならびに、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が非動作(OFF)の場合(小信号入力時)の双方において、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能となる。
 [1.4 変形例1に係る高周波回路の回路構成]
 次に、変形例1に係る高周波回路について説明する。本変形例に係る高周波回路は、増幅回路10Aと、フィルタ82および83と、スイッチ81および84と、入力端子101と、アンテナ接続端子102と、を備える。本変形例に係る高周波回路は、実施の形態に係る高周波回路1と比較して、増幅回路10Aの構成のみが異なる。以下、本変形例に係る高周波回路について、実施の形態に係る高周波回路1と同じ構成については説明を省略し、異なる構成である増幅回路10Aについて説明する。
 図5は、変形例1に係る増幅回路10Aの回路構成図である。増幅回路10Aは、キャリアアンプ11と、ピークアンプ12と、プリアンプ19と、移相回路70と、トランス22および23と、高調波抑制回路31および32と、移相線路52と、キャパシタ41および42と、信号出力端子200と、を備える。本変形例に係る増幅回路10Aは、実施の形態に係る増幅回路10と比較して、トランス22および23の構成のみが異なる。以下、本変形例に係る増幅回路10Aについて、実施の形態に係る増幅回路10と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
 トランス22は、第1トランスの一例であり、入力側コイル221(第1入力側コイル)および出力側コイル222(第1出力側コイル)を有する。入力側コイル221の一端は、キャパシタ41を介してキャリアアンプ11の出力端子に接続されている。入力側コイル221の他端は、グランドに接続されている。出力側コイル222の一端は信号出力端子200に接続され、出力側コイル222の他端は出力側コイル232の一端に接続されている。
 トランス23は、第2トランスの一例であり、入力側コイル231(第2入力側コイル)および出力側コイル232(第2出力側コイル)を有する。入力側コイル231の一端は、キャパシタ42および移相線路52を介してピークアンプ12の出力端子に接続されている。入力側コイル231の他端は、グランドに接続されている。出力側コイル232の一端は出力側コイル222の他端に接続され、出力側コイル232の他端はグランドに接続されている。
 トランス22および23の上記接続構成によれば、キャリアアンプ11から出力される信号と、ピークアンプ12から出力される信号とが電圧加算され、合成された出力信号が信号出力端子200から出力される。
 高調波抑制回路31は、一端がキャリアアンプ11の出力端子と入力側コイル221の一端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。インダクタ312とキャパシタ311とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子110から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、キャリアアンプ11から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路31よりもトランス22側へ漏洩することを抑制できる。
 高調波抑制回路32は、一端がピークアンプ12の出力端子と入力側コイル231の一端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。インダクタ322とキャパシタ321とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子120から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、ピークアンプ12から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路32よりもトランス23側へ漏洩することを抑制できる。また、高調波抑制回路31と高調波抑制回路32とは、同じ回路構成を有さない。例えば、高調波抑制回路32ではキャパシタ321にインダクタ323が並列接続されているが、高調波抑制回路31ではキャパシタ311にインダクタが並列接続されていない。
 移相線路52の一端はキャパシタ42を介してピークアンプ12の出力端子に接続され、移相線路52の他端は入力側コイル231の一端に接続されている。なお、移相線路52の一端はキャパシタ41を介してキャリアアンプ11の出力端子に接続され、移相線路52の他端は入力側コイル221の一端に接続されていてもよい。
 キャパシタ41は、第1カットオフキャパシタの一例であり、キャリアアンプ11の出力端子と高調波抑制回路31とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ41の上記配置によれば、キャリアアンプ11に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路31およびトランス22に漏洩することを抑制できる。
 キャパシタ42は、第2カットオフキャパシタの一例であり、ピークアンプ12の出力端子と高調波抑制回路32とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ42の上記配置によれば、ピークアンプ12に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路32およびトランス23に漏洩することを抑制できる。なお、キャリアアンプ11およびピークアンプ12の各出力端子へ直流電源電圧(電流)が流れないための構成をキャリアアンプ11およびピークアンプ12が有しているのであれば、キャパシタ41および42はなくてもよい。
 本変形例に係る増幅回路10Aでは、高調波抑制回路32のキャパシタ321にインダクタ323が並列接続されているので、基本波周波数における高調波抑制回路32のインピーダンスを大きく(オープン)でき、LC直列共振周波数を2倍高調波側へとシフトさせることが可能となる。つまり、本変形例に係る増幅回路10Aでは、キャリアアンプ11が動作しピークアンプ12が非動作である場合(小信号入力時)に、高調波抑制回路32により規定されるLC直列共振周波数が、各アンプから出力される信号の基本波周波数と一致してしまうことを回避できる。
 よって、本変形例に係る高周波回路によれば、キャリアアンプ11およびピークアンプ12がともに動作している(ON)場合(大信号入力時)、ならびに、キャリアアンプ11が動作(ON)し、ピークアンプ12が非動作(OFF)の場合(小信号入力時)の双方において、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能となる。
 [1.5 変形例2に係る高周波回路の回路構成]
 次に、変形例2に係る高周波回路について説明する。本変形例に係る高周波回路は、増幅回路10Bと、フィルタ82および83と、スイッチ81および84と、入力端子101と、アンテナ接続端子102と、を備える。本変形例に係る高周波回路は、変形例1に係る高周波回路と比較して、増幅回路10Bの構成のみが異なる。以下、本変形例に係る高周波回路について、変形例1に係る高周波回路と同じ構成については説明を省略し、異なる構成である増幅回路10Bについて説明する。
 図6は、変形例2に係る増幅回路10Bの回路構成図である。増幅回路10Bは、キャリアアンプ13および14と、ピークアンプ15および16と、プリアンプ19と、移相回路70と、トランス22および23と、高調波抑制回路33、34、35および36と、移相線路55および56と、キャパシタ43、44、45および46と、信号出力端子200と、を備える。本変形例に係る増幅回路10Bは、変形例1に係る増幅回路10Aと比較して、差動増幅型のキャリアアンプ13および14、ならびに、差動増幅型のピークアンプ15および16を備える点が主として異なる。以下、本変形例に係る増幅回路10Bについて、変形例1に係る増幅回路10Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
 移相回路70は、プリアンプ19から出力された信号RF0を分配し、当該分配された信号RF1、RF2、RF3およびRF4を、それぞれ、端子130、140、150および160を経由してキャリアアンプ13、14、ピークアンプ15および16に出力する。移相回路70は、その際、信号RF1~RF4の位相を調整する。例えば、移相回路70は、信号RF1をRF0に対して+90度シフトさせ(90度進ませ)、信号RF2をRF0に対して-90度シフトさせ(90度遅らせ)、信号RF3をRF0に対して0度シフトさせ(移相させず)、信号RF4をRF0に対して+180度シフトさせる(180度進ませる)。
 これにより、RF1とRF2とは180度の位相差を有し、RF3とRF4とは180度の位相差を有することが可能となる。つまり、キャリアアンプ13および14は一対の差動増幅器として機能することが可能となり、ピークアンプ15および16は一対の差動増幅器として機能することが可能となる。
 なお、増幅回路10Bは、プリアンプ19および移相回路70を備えなくてもよい。
 キャリアアンプ13および14ならびにピークアンプ15および16のそれぞれは、増幅トランジスタを有する。上記増幅トランジスタは、例えば、HBT等のバイポーラトランジスタ、または、MOSFET等の電界効果トランジスタである。
 キャリアアンプ13および14は、それぞれ、第1増幅素子および第3増幅素子の一例であり、信号RF1およびRF2の全ての電力レベルに対して増幅動作可能なA級(またはAB級)増幅回路であり、特に、低出力領域および中出力領域において高効率な増幅動作が可能である。なお、本発明に係る第1増幅素子および第3増幅素子は、A級(またはAB級)増幅回路であればよく、キャリアアンプに限定されない。
 ピークアンプ15および16は、それぞれ、第2増幅素子および第4増幅素子の一例であり、例えば、信号RF3およびRF4の電力レベルが高い領域で増幅動作可能なC級増幅回路である。ピークアンプ15および16が有する増幅トランジスタには、キャリアアンプ13および14が有する増幅トランジスタに印加されるバイアス電圧よりも低いバイアス電圧が印加されているため、信号RF3およびRF4の電力レベルが高くなるほど、出力インピーダンスが低くなる。これにより、ピークアンプ15および16は、高出力領域において低歪の増幅動作が可能である。なお、本発明に係る第2増幅素子および第4増幅素子は、C級増幅回路であればよく、ピークアンプに限定されない。
 トランス22は、第1トランスの一例であり、入力側コイル221(第1入力側コイル)および出力側コイル222(第1出力側コイル)を有する。入力側コイル221の一端は、キャパシタ43を介してキャリアアンプ13の出力端子に接続されている。入力側コイル221の他端は、キャパシタ44を介してキャリアアンプ14の出力端子に接続されている。出力側コイル222の一端は信号出力端子200に接続され、出力側コイル222の他端は出力側コイル232の一端に接続されている。
 トランス23は、第2トランスの一例であり、入力側コイル231(第2入力側コイル)および出力側コイル232(第2出力側コイル)を有する。入力側コイル231の一端は、キャパシタ45および移相線路55を介してピークアンプ15の出力端子に接続されている。入力側コイル231の他端は、キャパシタ46および移相線路56を介してピークアンプ16の出力端子に接続されている。出力側コイル232の一端は出力側コイル222の他端に接続され、出力側コイル232の他端はグランドに接続されている。
 トランス22および23の上記接続構成によれば、キャリアアンプ13および14から出力される差動信号と、ピークアンプ15および16から出力される差動信号とが電圧加算され、合成された出力信号が信号出力端子200から出力される。
 高調波抑制回路33は、本変形例における第1回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ332(第1インダクタ)およびキャパシタ331(第1キャパシタ)を有する。インダクタ332およびキャパシタ331は、キャリアアンプ13の出力端子とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。より具体的には、高調波抑制回路33は、一端がキャリアアンプ13の出力端子と入力側コイル221の一端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。なお、本変形例では、インダクタ332およびキャパシタ331のうちインダクタ332がグランド側に接続されているが、キャパシタ331がグランド側に接続されていてもよい。上記回路構成により、インダクタ332とキャパシタ331とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子130から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、キャリアアンプ13から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路33よりもトランス22側へ漏洩することを抑制できる。
 高調波抑制回路35は、本実施の形態における第2回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ352(第2インダクタ)およびキャパシタ351(第2キャパシタ)と、キャパシタ351に並列接続されたインダクタ353(第3インダクタ)と、を有する。インダクタ352およびキャパシタ351は、ピークアンプ15の出力端子とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。より具体的には、高調波抑制回路35は、一端がピークアンプ15の出力端子と入力側コイル231の一端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。なお、本変形例では、インダクタ352およびキャパシタ351のうちインダクタ352がグランド側に接続されているが、キャパシタ351がグランド側に接続されていてもよい。上記回路構成により、インダクタ352とキャパシタ351とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子150から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、ピークアンプ15から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路35よりもトランス23側へ漏洩することを抑制できる。
 高調波抑制回路34は、本変形例における第3回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ342(第4インダクタ)およびキャパシタ341(第3キャパシタ)を有する。インダクタ342およびキャパシタ341は、キャリアアンプ14の出力端子とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。より具体的には、高調波抑制回路34は、一端がキャリアアンプ14の出力端子と入力側コイル221の他端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。なお、本変形例では、インダクタ342およびキャパシタ341のうちインダクタ342がグランド側に接続されているが、キャパシタ341がグランド側に接続されていてもよい。上記回路構成により、インダクタ342とキャパシタ341とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子140から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、キャリアアンプ14から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路34よりもトランス22側へ漏洩することを抑制できる。
 高調波抑制回路36は、本実施の形態における第4回路の一例であり、互いに直列接続されたインダクタ362(第5インダクタ)およびキャパシタ361(第4キャパシタ)と、キャパシタ361に並列接続されたインダクタ363(第6インダクタ)と、を有する。インダクタ362およびキャパシタ361は、ピークアンプ16の出力端子とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。より具体的には、高調波抑制回路36は、一端がピークアンプ16の出力端子と入力側コイル231の他端とを結ぶ経路上の一点に接続され、他端がグランドに接続されている。なお、本変形例では、インダクタ362およびキャパシタ361のうちインダクタ362がグランド側に接続されているが、キャパシタ361がグランド側に接続されていてもよい。上記回路構成により、インダクタ362とキャパシタ361とは、LC直列共振回路を形成しており、当該LC直列共振回路のLC直列共振周波数でインピーダンスが極小(ショート)となる。このLC直列共振周波数を、端子160から入力される送信信号の2倍高調波の周波数に設定することにより、ピークアンプ16から出力される送信信号の2倍高調波成分が高調波抑制回路36よりもトランス23側へ漏洩することを抑制できる。
 なお、インダクタ332、342、352、353、362および363は、チップ部品および基板に形成されたコイル導体であってもよく、また、ワイヤなどの配線で構成されていてもよい。また、高調波抑制回路33および34と、高調波抑制回路35および36とは、同じ回路構成を有さない。例えば、高調波抑制回路35ではキャパシタ351にインダクタ353が並列接続され、高調波抑制回路36ではキャパシタ361にインダクタ363が並列接続されているが、高調波抑制回路33では、キャパシタ331にインダクタが並列接続されておらず、高調波抑制回路34では、キャパシタ341にインダクタが並列接続されていない。
 移相線路55は、第1移相線路の一例であり、例えば、1/4波長伝送線路であり、一端から入力された高周波信号の位相を1/4波長遅らせてその他端から出力する。移相線路55の一端はキャパシタ45を介してピークアンプ15の出力端子に接続され、移相線路55の他端は入力側コイル231の一端に接続されている。
 なお、移相線路55の一端はキャパシタ43を介してキャリアアンプ13の出力端子に接続され、移相線路55の他端は入力側コイル221の一端に接続されていてもよい。つまり、移相線路55は、ピークアンプ15と入力側コイル231とを結ぶ経路、および、キャリアアンプ13と入力側コイル221とを結ぶ経路のいずれか一方に配置されていればよい。
 移相線路56は、第2移相線路の一例であり、例えば、1/4波長伝送線路であり、一端から入力された高周波信号の位相を1/4波長遅らせてその他端から出力する。移相線路56の一端はキャパシタ46を介してピークアンプ16の出力端子に接続され、移相線路56の他端は入力側コイル231の他端に接続されている。
 なお、移相線路56の一端はキャパシタ44を介してキャリアアンプ14の出力端子に接続され、移相線路56の他端は入力側コイル221の他端に接続されていてもよい。つまり、移相線路56は、ピークアンプ16と入力側コイル231とを結ぶ経路、および、キャリアアンプ14と入力側コイル221とを結ぶ経路のいずれか一方に配置されていればよい。
 キャパシタ43は、第1カットオフキャパシタの一例であり、キャリアアンプ13の出力端子と高調波抑制回路33とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ43の上記配置によれば、キャリアアンプ13に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路33およびトランス22に漏洩することを抑制できる。
 キャパシタ45は、第2カットオフキャパシタの一例であり、ピークアンプ15の出力端子と高調波抑制回路35とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ45の上記配置によれば、ピークアンプ15に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路35およびトランス23に漏洩することを抑制できる。
 なお、高調波抑制回路35は、2つのインダクタ352および353が直列接続された構成となっており直流電圧(電流)が高調波抑制回路35を介してグランドへ漏洩する可能性がある。これに対して、キャパシタ45の配置により、ピークアンプ15に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路35を介してグランドへ漏洩することを回避できる。
 キャパシタ44は、第3カットオフキャパシタの一例であり、キャリアアンプ14の出力端子と高調波抑制回路34とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ44の上記配置によれば、キャリアアンプ14に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路34およびトランス22に漏洩することを抑制できる。
 キャパシタ46は、第4カットオフキャパシタの一例であり、ピークアンプ16の出力端子と高調波抑制回路36とを結ぶ経路に直列配置されている。キャパシタ46の上記配置によれば、ピークアンプ16に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路36およびトランス23に漏洩することを抑制できる。
 なお、高調波抑制回路36は、2つのインダクタ362および363が直列接続された構成となっており直流電圧(電流)が高調波抑制回路36を介してグランドへ漏洩する可能性がある。これに対して、キャパシタ46の配置により、ピークアンプ16に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路36を介してグランドへ漏洩することを回避できる。
 なお、キャリアアンプ13および14ならびにピークアンプ15および16の各出力端子へ直流電源電圧(電流)が流れないための構成を各アンプが有しているのであれば、キャパシタ43~46はなくてもよい。
 本変形例に係る増幅回路10Bでは、高調波抑制回路35のキャパシタ351にインダクタ353が並列接続され、高調波抑制回路36のキャパシタ361にインダクタ363が並列接続されているので、基本波周波数における高調波抑制回路35および36のインピーダンスを大きく(オープン)でき、LC直列共振周波数を2倍高調波側へとシフトさせることが可能となる。つまり、本変形例に係る増幅回路10Bでは、キャリアアンプ13および14が動作しピークアンプ15および16が非動作である場合(小信号入力時)に、高調波抑制回路35および36により規定されるLC直列共振周波数が、各アンプから出力される信号の基本波周波数と一致してしまうことを回避できる。
 よって、本変形例に係る高周波回路によれば、キャリアアンプ13および14ならびにピークアンプ15および16がともに動作している(ON)場合(大信号入力時)、ならびに、キャリアアンプ13および14が動作(ON)し、ピークアンプ15および16が非動作(OFF)の場合(小信号入力時)の双方において、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能となる。
 [1.6 高周波回路1の部品配置構成]
 次に、実施の形態に係る高周波回路1の部品実装構成について説明する。
 図7は、実施の形態に係る高周波回路1の平面図である。また、図8は、実施の形態に係る高周波回路1の断面図である。図7には、基板60の主面および基板60の各層をz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置が示され、図8には、図7のVIII-VIII線における断面図が示されている。図7の(a)には、基板60の主面60aをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置が示され、図7の(b)には、基板60の第1層(Layer1)をz軸正方向側から透視した場合の回路部品の配置が示され、図7の(c)には、基板60の第2層(Layer2)をz軸正方向側から透視した場合の回路部品の配置が示され、図7の(d)には、基板60の第3層(Layer3)をz軸正方向側から透視した場合の回路部品の配置が示されている。また、図7の(a)では、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されている場合があるが、実際の各回路部品には、当該マークは付されていない。また、図7および図8において、基板60および各回路部品を接続する配線の図示が省略されている。
 なお、高周波回路1は、さらに、基板60の表面および回路部品の一部を覆う樹脂部材、ならびに、樹脂部材の表面を覆うシールド電極層を備えてもよいが、図7および図8では、樹脂部材およびシールド電極層の図示が省略されている。
 高周波回路1は、図1に示された回路構成に加えて、さらに、基板60を有している。
 基板60は、高周波回路1を構成する回路部品を実装する基板である。基板60としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)基板、高温同時焼成セラミックス(High Temperature Co-fired Ceramics:HTCC)基板、部品内蔵基板、再配線層(Redistribution Layer:RDL)を有する基板、または、プリント基板等が用いられる。基板60は、第1層(Layer1)、第2層(Layer2)および第3層(Layer3)を有している。
 基板60の表面上には、半導体IC90、キャパシタ41、42、311および321、ならびにインダクタ312、322および323が配置されている。
 半導体IC90は、キャリアアンプ11およびピークアンプ12を含んでいる。半導体IC90は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いて構成され、具体的にはSOI(Silicon on Insulator)プロセスにより製造されてもよい。また、半導体IC90は、GaAs、SiGe及びGaNのうちの少なくとも1つで構成されてもよい。なお、半導体IC90の半導体材料は、上述した材料に限定されない。
 キャパシタ41、42、311および321、ならびにインダクタ312、322および323は、基板60の表面に配置された表面実装部品である。
 基板60の表面または内部には、トランス21が形成されている。図7の(c)に示すように、入力側コイル211は、基板60の第2層(Layer2)に形成された平面導体で構成されている。入力側コイル211の一端はビア導体61vを介してキャパシタ41に接続され、入力側コイル211の他端はビア導体62vを介してキャパシタ42に接続されている。図7の(b)および(d)に示すように、出力側コイル212は、基板60の第1層(Layer1)および第3層(Layer3)に形成された平面導体で構成されており、第2層に配置された入力側コイル211を第1層および第3層で挟むように配置されている。第1層~第3層を平面視した場合、入力側コイル211と出力側コイル212とは、少なくとも一部が重なっている。
 なお、入力側コイル211は、複数層にわたって形成されていてもよい。また、出力側コイル212は、単層で形成されていてもよいし、3層以上にわたって形成されていてもよい。
 ここで、図7の(a)に示すように、インダクタ322の磁束方向とインダクタ323の磁束方向とは、直交していてもよい。
 これによれば、インダクタ322とインダクタ323との磁界結合を抑制できるので、高調波抑制回路32の高調波抑制機能を高精度に実現できる。よって、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 なお、インダクタ322は、基板60の内部に形成された導体コイルで構成され、インダクタ323は、基板60の表面に配置された表面実装部品であり、インダクタ322の磁束方向とインダクタ323の磁束方向とは、直交していてもよい。
 この場合であっても、インダクタ322とインダクタ323との磁界結合を抑制できるので、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 また、キャパシタ41、42、311および321、ならびにインダクタ312、322および323の少なくとも1つは、半導体IC90に含まれていてもよい。例えば、インダクタ322および323が半導体IC90に含まれ、インダクタ322の磁束方向とインダクタ323の磁束方向とは、直交していてもよい。
 これによれば、高周波回路1を小型化しつつ、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 なお、図示していないが、高周波回路1を構成するその他の回路部品、すなわち、フィルタ82および83、スイッチ81および84、入力端子101、アンテナ接続端子102、プリアンプ19、移相回路70および信号出力端子200は、基板60の表面または内部に形成されていてもよいし、基板60以外に形成されていてもよい。
 また、変形例1に係る高周波回路および変形例2に係る高周波回路についても、図7および図8に示された部品配置構成と同様の構成を有してもよい。
 例えば、変形例1に係る高周波回路は、基板60をさらに有し、基板60の表面上には、半導体IC90、キャパシタ41、42、311および321、ならびにインダクタ312、322および323が配置され、基板60の表面または内部には、トランス22および23が形成されている。
 ここで、インダクタ322および323は表面実装部品であり、インダクタ322の磁束方向とインダクタ323の磁束方向とは、直交していてもよい。
 また、インダクタ322は基板60の内部に形成された導体コイルで構成されており、インダクタ323は表面実装部品であり、インダクタ322の磁束方向とインダクタ323の磁束方向とは、直交していてもよい。
 これらによれば、変形例1に係る高周波回路を小型化しつつ、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 また、例えば、変形例2に係る高周波回路は、基板60をさらに有し、基板60の表面上には、キャリアアンプ13、14、ピークアンプ15および16を含む半導体IC、キャパシタ43~46、331、341、351および361、ならびにインダクタ332、342、352、353、362および363が配置され、基板60の表面または内部には、トランス22および23が形成されている。
 ここで、インダクタ352、353、362および363は表面実装部品であり、インダクタ352の磁束方向とインダクタ353の磁束方向とは直交しており、インダクタ362の磁束方向とインダクタ363の磁束方向とは直交していてもよい。
 また、インダクタ352および362は基板60の内部に形成された導体コイルで構成されており、インダクタ353および363は表面実装部品であり、インダクタ352の磁束方向とインダクタ353の磁束方向とは直交しており、インダクタ362の磁束方向とインダクタ363の磁束方向とは直交していてもよい。
 これらによれば、変形例2に係る高周波回路を小型化しつつ、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 [2.効果など]
 以上のように、本実施の形態に係る高周波回路1は、キャリアアンプ11およびピークアンプ12と、入力側コイル211および出力側コイル212を有するトランス21と、出力側コイル212の一端が接続された信号出力端子200と、高調波抑制回路31および32と、移相線路52と、を備える。入力側コイル211の一端はキャリアアンプ11の出力端子に接続され、入力側コイル211の他端はピークアンプ12の出力端子に接続され、出力側コイル212の他端はグランドに接続されている。移相線路52は、キャリアアンプ11の出力端子と入力側コイル211の一端との間、または、ピークアンプ12の出力端子と入力側コイル211の他端との間に接続されている。高調波抑制回路31は、互いに直列接続されたインダクタ312およびキャパシタ311を有し、インダクタ312およびキャパシタ311は、キャリアアンプ11の出力端子および入力側コイル211の一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、高調波抑制回路32は、互いに直列接続されたインダクタ322およびキャパシタ321と、キャパシタ321に並列接続されたインダクタ323と、を有し、インダクタ322およびキャパシタ321は、ピークアンプ12の出力端子および入力側コイル211の他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。
 これによれば、高調波抑制回路32のキャパシタ321にインダクタ323が並列接続されているので、インダクタ323が並列接続されていない高調波抑制回路532を有する高周波回路と比較して、基本波周波数における高調波抑制回路32のインピーダンスを大きく(オープン)でき、LC直列共振周波数を2倍高調波側へとシフトさせることが可能となる。つまり、キャリアアンプ11が動作しピークアンプ12が非動作である場合(小信号入力時)に、高調波抑制回路32により規定されるLC直列共振周波数が、各アンプから出力される信号の基本波周波数と一致してしまうことを回避できる。よって、大信号入力時および小信号入力時の双方において、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能となる。
 また、変形例1に係る高周波回路は、キャリアアンプ11およびピークアンプ12と、入力側コイル221および出力側コイル222を有するトランス22と、入力側コイル231および出力側コイル232を有するトランス23と、出力側コイル222の一端が接続された信号出力端子200と、高調波抑制回路31および32と、移相線路52と、を備える。入力側コイル221の一端はキャリアアンプ11の出力端子に接続され、入力側コイル221の他端はグランドに接続され、入力側コイル231の一端はピークアンプ12の出力端子に接続され、入力側コイル231の他端はグランドに接続され、出力側コイル222の他端は出力側コイル232の一端に接続され、出力側コイル232の他端はグランドに接続されている。移相線路52は、キャリアアンプ11の出力端子と入力側コイル221の一端との間、または、ピークアンプ12の出力端子と入力側コイル231の一端との間に接続されている。高調波抑制回路31は、互いに直列接続されたインダクタ312およびキャパシタ311を有し、インダクタ312およびキャパシタ311は、キャリアアンプ11の出力端子および入力側コイル221の一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、高調波抑制回路32は、互いに直列接続されたインダクタ322およびキャパシタ321と、キャパシタ321に並列接続されたインダクタ323と、を有し、インダクタ322およびキャパシタ321は、ピークアンプ12の出力端子および入力側コイル231の一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。
 これによれば、高調波抑制回路32のキャパシタ321にインダクタ323が並列接続されているので、インダクタ323が並列接続されていない高調波抑制回路532を有する高周波回路と比較して、基本波周波数における高調波抑制回路32のインピーダンスを大きく(オープン)でき、LC直列共振周波数を2倍高調波側へとシフトさせることが可能となる。つまり、キャリアアンプ11が動作しピークアンプ12が非動作である場合(小信号入力時)に、高調波抑制回路32により規定されるLC直列共振周波数が、各アンプから出力される信号の基本波周波数と一致してしまうことを回避できる。よって、大信号入力時および小信号入力時の双方において、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能となる。
 また例えば、実施の形態に係る高周波回路1および変形例1に係る高周波回路は、さらに、キャリアアンプ11の出力端子と高調波抑制回路31とを結ぶ経路に直列配置されたキャパシタ41と、ピークアンプ12の出力端子と高調波抑制回路32とを結ぶ経路に直列配置されたキャパシタ42と、を備えてもよい。
 これによれば、キャリアアンプ11およびピークアンプ12に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路31および32ならびにトランスに漏洩することを抑制できる。
 また例えば、実施の形態に係る高周波回路1および変形例1に係る高周波回路は、さらに、基板60を備え、インダクタ322および323は基板60の表面に配置された表面実装部品であり、インダクタ322の磁束方向とインダクタ323の磁束方向とは直交していてもよい。
 これによれば、インダクタ322とインダクタ323との磁界結合を抑制できるので、高調波抑制回路32の高調波抑制機能を高精度に実現できる。よって、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 また例えば、実施の形態に係る高周波回路1および変形例1に係る高周波回路は、さらに、基板60を備え、インダクタ322は基板60の内部に形成された導体コイルで構成されており、インダクタ323は基板60の表面に配置された表面実装部品であり、インダクタ322の磁束方向とインダクタ323の磁束方向とは直交していてもよい。
 これによれば、インダクタ322とインダクタ323との磁界結合を抑制できるので、高調波抑制回路32の高調波抑制機能を高精度に実現できる。よって、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 また、変形例2に係る高周波回路は、キャリアアンプ13および14、ピークアンプ15および16と、入力側コイル221および出力側コイル222を有するトランス22と、入力側コイル231および出力側コイル232を有するトランス23と、出力側コイル222の一端が接続された信号出力端子200と、高調波抑制回路33、34、35および36と、移相線路55および56と、を備える。入力側コイル221の一端はキャリアアンプ13の出力端子に接続され、入力側コイル221の他端はキャリアアンプ14の出力端子に接続され、入力側コイル231の一端はピークアンプ15の出力端子に接続され、入力側コイル231の他端はピークアンプ16の出力端子に接続され、出力側コイル222の他端は出力側コイル232の一端に接続され、出力側コイル232の他端はグランドに接続されている。移相線路55はキャリアアンプ13の出力端子と入力側コイル221の一端との間に接続され、かつ、移相線路56はキャリアアンプ14の出力端子と入力側コイル221の他端との間に接続され、または、移相線路55はピークアンプ15の出力端子と入力側コイル231の一端との間に接続され、かつ、移相線路56はピークアンプ16の出力端子と入力側コイル231の他端との間に接続されている。高調波抑制回路33は、互いに直列接続されたインダクタ332およびキャパシタ331を有し、インダクタ332およびキャパシタ331は、キャリアアンプ13の出力端子および入力側コイル221の一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、高調波抑制回路35は、互いに直列接続されたインダクタ352およびキャパシタ351と、キャパシタ351に並列接続されたインダクタ353と、を有し、インダクタ352およびキャパシタ351は、ピークアンプ15の出力端子および入力側コイル231の一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、高調波抑制回路34は、互いに直列接続されたインダクタ342およびキャパシタ341を有し、インダクタ342およびキャパシタ341は、キャリアアンプ14の出力端子および入力側コイル221の他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、高調波抑制回路36は、互いに直列接続されたインダクタ362およびキャパシタ361と、キャパシタ361に並列接続されたインダクタ363と、を有し、インダクタ362およびキャパシタ361は、ピークアンプ16の出力端子および入力側コイル231の他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている。
 これによれば、高調波抑制回路35のキャパシタ351にインダクタ353が並列接続され、高調波抑制回路36のキャパシタ361にインダクタ363が並列接続されているので、基本波周波数における高調波抑制回路35および36のインピーダンスを大きく(オープン)でき、LC直列共振周波数を2倍高調波側へとシフトさせることが可能となる。つまり、キャリアアンプ13および14が動作しピークアンプ15および16が非動作である場合(小信号入力時)に、高調波抑制回路35および36により規定されるLC直列共振周波数が、各アンプから出力される信号の基本波周波数と一致してしまうことを回避できる。よって、大信号入力時および小信号入力時の双方において、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を抑制することが可能となる。
 また例えば、変形例2に係る高周波回路において、キャリアアンプ13および14は一対の差動増幅器を構成し、ピークアンプ15および16は一対の差動増幅器を構成していてもよい。
 また例えば、変形例2に係る高周波回路は、さらに、キャリアアンプ13の出力端子と高調波抑制回路33とを結ぶ経路に直列配置されたキャパシタ43と、ピークアンプ15の出力端子と高調波抑制回路35とを結ぶ経路に直列配置されたキャパシタ45と、キャリアアンプ14の出力端子と高調波抑制回路34とを結ぶ経路に直列配置されたキャパシタ44と、ピークアンプ16の出力端子と高調波抑制回路36とを結ぶ経路に直列配置されたキャパシタ46と、を備えてもよい。
 これによれば、キャリアアンプ13および14、ピークアンプ15および16に供給される直流電源電圧(電流)が、高調波抑制回路33~36ならびにトランスに漏洩することを抑制できる。
 また例えば、変形例2に係る高周波回路は、さらに、基板60を備え、インダクタ352、353、362および363は基板60の表面に配置された表面実装部品であり、インダクタ352の磁束方向とインダクタ353の磁束方向とは直交し、インダクタ362の磁束方向とインダクタ363の磁束方向とは直交していてもよい。
 これによれば、インダクタ352とインダクタ353との磁界結合、および、インダクタ362とインダクタ363との磁界結合を抑制できるので、高調波抑制回路35および36の高調波抑制機能を高精度に実現できる。よって、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 また例えば、変形例2に係る高周波回路は、さらに、基板60を備え、インダクタ352および362は基板60の内部に形成された導体コイルで構成されており、インダクタ353および363は基板60の表面に配置された表面実装部品であり、インダクタ352の磁束方向とインダクタ353の磁束方向とは直交し、インダクタ362の磁束方向とインダクタ363の磁束方向とは直交していてもよい。
 これによれば、インダクタ352とインダクタ353との磁界結合、および、インダクタ362とインダクタ363との磁界結合を抑制できるので、高調波抑制回路35および36の高調波抑制機能を高精度に実現できる。よって、基本波の伝送特性を劣化させずに高調波を高精度に抑制することが可能となる。
 また、本実施の形態に係る通信装置8は、高周波信号を処理するRFIC7と、RFIC7とアンテナ6との間で高周波信号を伝送する高周波回路1と、を備える。
 これによれば、高周波回路1の効果を通信装置8で実現することができる。
 (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高周波回路および通信装置について、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波回路および通信装置は、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、上記高周波回路および通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
 例えば、上記実施の形態および変形例に係る高周波回路において、高調波抑制回路は、互いに直列接続されたインダクタおよびキャパシタが各アンプの出力端子とグランドとの間に接続された構成を有しているが、これに限定されない。高調波抑制回路は、互いに直列接続されたインダクタおよびキャパシタのほかに回路素子を有していてもよい。
 また例えば、上記実施の形態および変形例に係る高周波回路および通信装置において、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、別の回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
 本発明は、マルチバンド対応のフロントエンド部に配置される高周波回路として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
 1  高周波回路
 6  アンテナ
 7  RF信号処理回路(RFIC)
 8  通信装置
 10、10A、10B、500  増幅回路
 11、13、14  キャリアアンプ
 12、15、16  ピークアンプ
 19  プリアンプ
 21、22、23  トランス
 31、32、33、34、35、36、532  高調波抑制回路
 41、42、43、44、45、46、311、321、331、341、351、361  キャパシタ
 52、55、56  移相線路
 60  基板
 60a、60b  主面
 61v、62v  ビア導体
 70  移相回路
 81、84  スイッチ
 82、83  フィルタ
 90  半導体IC
 101  入力端子
 102  アンテナ接続端子
 110、120、130、140、150、160  端子
 200  信号出力端子
 211、221、231  入力側コイル
 212、222、232  出力側コイル
 312、322、323、332、342、352、353、362、363  インダクタ

Claims (13)

  1.  第1増幅素子および第2増幅素子と、
     入力側コイルおよび出力側コイルを有するトランスと、
     前記出力側コイルの一端が接続された信号出力端子と、
     第1回路および第2回路と、
     移相線路と、を備え、
     前記入力側コイルの一端は、前記第1増幅素子の出力端子に接続され、前記入力側コイルの他端は、前記第2増幅素子の出力端子に接続され、
     前記出力側コイルの他端はグランドに接続され、
     前記移相線路は、前記第1増幅素子の出力端子と前記入力側コイルの一端との間、または、前記第2増幅素子の出力端子と前記入力側コイルの他端との間に接続され、
     前記第1回路は、互いに直列接続された第1インダクタおよび第1キャパシタを有し、
     前記第1インダクタおよび前記第1キャパシタは、前記第1増幅素子の出力端子および前記入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、
     前記第2回路は、互いに直列接続された第2インダクタおよび第2キャパシタと、前記第2キャパシタに並列接続された第3インダクタと、を有し、
     前記第2インダクタおよび前記第2キャパシタは、前記第2増幅素子の出力端子および前記入力側コイルの他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている、
     高周波回路。
  2.  第1増幅素子および第2増幅素子と、
     第1入力側コイルおよび第1出力側コイルを有する第1トランスと、
     第2入力側コイルおよび第2出力側コイルを有する第2トランスと、
     前記第1出力側コイルの一端が接続された信号出力端子と、
     第1回路および第2回路と、
     移相線路と、を備え、
     前記第1入力側コイルの一端は、前記第1増幅素子の出力端子に接続され、前記第1入力側コイルの他端は、グランドに接続され、前記第2入力側コイルの一端は、前記第2増幅素子の出力端子に接続され、前記第2入力側コイルの他端はグランドに接続され、
     前記第1出力側コイルの他端は前記第2出力側コイルの一端に接続され、前記第2出力側コイルの他端はグランドに接続され、
     前記移相線路は、前記第1増幅素子の出力端子と前記第1入力側コイルの一端との間、または、前記第2増幅素子の出力端子と前記第2入力側コイルの一端との間に接続され、
     前記第1回路は、互いに直列接続された第1インダクタおよび第1キャパシタを有し、
     前記第1インダクタおよび前記第1キャパシタは、前記第1増幅素子の出力端子および前記第1入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、
     前記第2回路は、互いに直列接続された第2インダクタおよび第2キャパシタと、前記第2キャパシタに並列接続された第3インダクタと、を有し、
     前記第2インダクタおよび前記第2キャパシタは、前記第2増幅素子の出力端子および前記第2入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている、
     高周波回路。
  3.  前記第1増幅素子は、キャリアアンプであり、
     前記第2増幅素子は、ピークアンプである、
     請求項1または2に記載の高周波回路。
  4.  さらに、
     前記第1増幅素子の出力端子と前記第1回路とを結ぶ経路に直列配置された第1カットオフキャパシタと、
     前記第2増幅素子の出力端子と前記第2回路とを結ぶ経路に直列配置された第2カットオフキャパシタと、を備える、
     請求項1~3のいずれか1項に記載の高周波回路。
  5.  さらに、基板を備え、
     前記第2インダクタおよび前記第3インダクタは、前記基板の表面に配置された表面実装部品であり、
     前記第2インダクタの磁束方向と、前記第3インダクタの磁束方向とは、直交している、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の高周波回路。
  6.  さらに、基板を備え、
     前記第2インダクタは、前記基板の内部に形成された導体コイルで構成されており、
     前記第3インダクタは、前記基板の表面に配置された表面実装部品であり、
     前記第2インダクタの磁束方向と、前記第3インダクタの磁束方向とは、直交している、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の高周波回路。
  7.  第1増幅素子、第2増幅素子、第3増幅素子および第4増幅素子と、
     第1入力側コイルおよび第1出力側コイルを有する第1トランスと、
     第2入力側コイルおよび第2出力側コイルを有する第2トランスと、
     前記第1出力側コイルの一端が接続された信号出力端子と、
     第1回路、第2回路、第3回路および第4回路と、
     第1移相線路および第2移相線路と、を備え、
     前記第1入力側コイルの一端は、前記第1増幅素子の出力端子に接続され、前記第1入力側コイルの他端は、前記第3増幅素子の出力端子に接続され、前記第2入力側コイルの一端は、前記第2増幅素子の出力端子に接続され、前記第2入力側コイルの他端は、前記第4増幅素子の出力端子に接続され、
     前記第1出力側コイルの他端は前記第2出力側コイルの一端に接続され、前記第2出力側コイルの他端はグランドに接続され、
     前記第1移相線路は、前記第1増幅素子の出力端子と前記第1入力側コイルの一端との間に接続され、かつ、前記第2移相線路は、前記第3増幅素子の出力端子と前記第1入力側コイルの他端との間に接続され、
     または、前記第1移相線路は、前記第2増幅素子の出力端子と前記第2入力側コイルの一端との間に接続され、かつ、前記第2移相線路は、前記第4増幅素子の出力端子と前記第2入力側コイルの他端との間に接続され、
     前記第1回路は、互いに直列接続された第1インダクタおよび第1キャパシタを有し、
     前記第1インダクタおよび前記第1キャパシタは、前記第1増幅素子の出力端子および前記第1入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、
     前記第2回路は、互いに直列接続された第2インダクタおよび第2キャパシタと、前記第2キャパシタに並列接続された第3インダクタと、を有し、
     前記第2インダクタおよび前記第2キャパシタは、前記第2増幅素子の出力端子および前記第2入力側コイルの一端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、
     前記第3回路は、互いに直列接続された第4インダクタおよび第3キャパシタを有し、
     前記第4インダクタおよび前記第3キャパシタは、前記第3増幅素子の出力端子および前記第1入力側コイルの他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されており、
     前記第4回路は、互いに直列接続された第5インダクタおよび第4キャパシタと、前記第4キャパシタに並列接続された第6インダクタと、を有し、
     前記第5インダクタおよび前記第4キャパシタは、前記第4増幅素子の出力端子および前記第2入力側コイルの他端を結ぶ経路上の一点とグランドとを結ぶ経路に直列配置されている、
     高周波回路。
  8.  前記第1増幅素子および前記第3増幅素子は、キャリアアンプであり、
     前記第2増幅素子および前記第4増幅素子は、ピークアンプである、
     請求項7に記載の高周波回路。
  9.  前記第1増幅素子および前記第3増幅素子は、一対の差動増幅器を構成し、
     前記第2増幅素子および前記第4増幅素子は、一対の差動増幅器を構成している、
     請求項7または8に記載の高周波回路。
  10.  さらに、
     前記第1増幅素子の出力端子と前記第1回路とを結ぶ経路に直列配置された第1カットオフキャパシタと、
     前記第2増幅素子の出力端子と前記第2回路とを結ぶ経路に直列配置された第2カットオフキャパシタと、
     前記第3増幅素子の出力端子と前記第3回路とを結ぶ経路に直列配置された第3カットオフキャパシタと、
     前記第4増幅素子の出力端子と前記第4回路とを結ぶ経路に直列配置された第4カットオフキャパシタと、を備える、
     請求項7~9のいずれか1項に記載の高周波回路。
  11.  さらに、基板を備え、
     前記第2インダクタ、前記第3インダクタ、前記第5インダクタおよび前記第6インダクタは、前記基板の表面に配置された表面実装部品であり、
     前記第2インダクタの磁束方向と、前記第3インダクタの磁束方向とは、直交しており、
     前記第5インダクタの磁束方向と、前記第6インダクタの磁束方向とは、直交している、
     請求項7~10のいずれか1項に記載の高周波回路。
  12.  さらに、基板を備え、
     前記第2インダクタおよび前記第5インダクタは、前記基板の内部に形成された導体コイルで構成されており、
     前記第3インダクタおよび前記第6インダクタは、前記基板の表面に配置された表面実装部品であり、
     前記第2インダクタの磁束方向と、前記第3インダクタの磁束方向とは、直交しており、
     前記第5インダクタの磁束方向と、前記第6インダクタの磁束方向とは、直交している、
     請求項7~10のいずれか1項に記載の高周波回路。
  13.  高周波信号を処理する信号処理回路と、
     前記信号処理回路とアンテナとの間で前記高周波信号を伝送する、請求項1~12のいずれか1項に記載の高周波回路と、を備える、
     通信装置。
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