JP2002171196A - 高周波モジュール - Google Patents
高周波モジュールInfo
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- JP2002171196A JP2002171196A JP2000364764A JP2000364764A JP2002171196A JP 2002171196 A JP2002171196 A JP 2002171196A JP 2000364764 A JP2000364764 A JP 2000364764A JP 2000364764 A JP2000364764 A JP 2000364764A JP 2002171196 A JP2002171196 A JP 2002171196A
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- coupler
- power amplifier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電力増幅部とカップラを一体化しても、電力増
幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性を最大限に
引き出すことができ、高効率化できる高周波モジュール
を提供する。 【解決手段】高周波入力信号を増幅する電力増幅部AM
Pと、該電力増幅部AMPからの出力をモニタするため
のカップラCOPとを有するとともに、電力増幅部AM
PとカップラCOPとが、50Ωよりも低いインピーダ
ンスで整合されていることを特徴とする。
幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性を最大限に
引き出すことができ、高効率化できる高周波モジュール
を提供する。 【解決手段】高周波入力信号を増幅する電力増幅部AM
Pと、該電力増幅部AMPからの出力をモニタするため
のカップラCOPとを有するとともに、電力増幅部AM
PとカップラCOPとが、50Ωよりも低いインピーダ
ンスで整合されていることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波モジュール
に関し、特に、高周波入力信号を増幅する電力増幅部
と、該電力増幅部からの出力をモニタするためのカップ
ラとを有する高周波モジュールに関するものである。
に関し、特に、高周波入力信号を増幅する電力増幅部
と、該電力増幅部からの出力をモニタするためのカップ
ラとを有する高周波モジュールに関するものである。
【0002】
【従来技術】近年の携帯電話の普及には、目を見張るも
のがあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られて
いる。そして、新たな携帯電話として、デュアルバンド
携帯電話の提案がなされている。このデュアルバンド携
帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り
扱うのに対し、2つの送受信系を取り扱うものである。
これにより、利用者は都合の良い送受信系を選択して利
用することができるものである。
のがあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られて
いる。そして、新たな携帯電話として、デュアルバンド
携帯電話の提案がなされている。このデュアルバンド携
帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り
扱うのに対し、2つの送受信系を取り扱うものである。
これにより、利用者は都合の良い送受信系を選択して利
用することができるものである。
【0003】近年の欧州においては、通過帯域の異なる
複数の送受信系を有するGSM/DCSのデュアルバン
ド方式の携帯電話が検討されている。
複数の送受信系を有するGSM/DCSのデュアルバン
ド方式の携帯電話が検討されている。
【0004】図7に、GSM/DCSデュアルバンド方
式の回路ブロック図を示す。図7に示したGSM/DC
Sデュアルバンド方式の場合には、送信時においては、
Tx側の電力増幅器AMP100またはAMP200で
増幅した後、カップラCOP100またはCOP200
を通し、高周波スイッチ、分波回路から成る高周波スイ
ッチモジュールASM1を経由してアンテナANTから
電波を送信する。
式の回路ブロック図を示す。図7に示したGSM/DC
Sデュアルバンド方式の場合には、送信時においては、
Tx側の電力増幅器AMP100またはAMP200で
増幅した後、カップラCOP100またはCOP200
を通し、高周波スイッチ、分波回路から成る高周波スイ
ッチモジュールASM1を経由してアンテナANTから
電波を送信する。
【0005】一方、受信時においては、電波がアンテナ
ANTから受信され、高周波スイッチモジュールASM
1を介して取り出し、受信回路(Rx)側の電力増幅器
AMP300、またはAMP400へ送出される。
ANTから受信され、高周波スイッチモジュールASM
1を介して取り出し、受信回路(Rx)側の電力増幅器
AMP300、またはAMP400へ送出される。
【0006】上記デュアルバンド方式の携帯電話におい
て、従来、それぞれの送受信系にそれぞれ専用の部品、
即ち、カップラCOP100、COP200、電力増幅
器AMP100、AMP200を用いて回路が構成され
ており、これらの部品は、それぞれ50Ωのインピーダ
ンスで整合がとれていたため、それぞれの専用の部品を
単に接続するだけで回路を構成できていた。
て、従来、それぞれの送受信系にそれぞれ専用の部品、
即ち、カップラCOP100、COP200、電力増幅
器AMP100、AMP200を用いて回路が構成され
ており、これらの部品は、それぞれ50Ωのインピーダ
ンスで整合がとれていたため、それぞれの専用の部品を
単に接続するだけで回路を構成できていた。
【0007】ところで、従来、それぞれの専用の部品を
用いていたため、機器の大型化、高コスト化を招いてい
た。共通可能な部分はできるだけ共通部品を用いること
が、機器の小型化、低コスト化に有利となる。そのた
め、今後とも、より機能を高めつつ一層の小型化、軽量
化が進展するものと期待される。
用いていたため、機器の大型化、高コスト化を招いてい
た。共通可能な部分はできるだけ共通部品を用いること
が、機器の小型化、低コスト化に有利となる。そのた
め、今後とも、より機能を高めつつ一層の小型化、軽量
化が進展するものと期待される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
においては、例えばデュアルバンド対応高周波スイッチ
モジュールに代表されるような一部のモジュール化は行
なわれているが、高周波スイッチモジュール、カップラ
および電力増幅器の各部品をプリント配線基板に実装し
ているため、さらなる小型化、軽量化は困難であるとい
う問題があった。
においては、例えばデュアルバンド対応高周波スイッチ
モジュールに代表されるような一部のモジュール化は行
なわれているが、高周波スイッチモジュール、カップラ
および電力増幅器の各部品をプリント配線基板に実装し
ているため、さらなる小型化、軽量化は困難であるとい
う問題があった。
【0009】そこで、近年においては、電力増幅器、こ
の電力増幅器の出力電力を分配するカプラ、高周波信号
の送受信信号を分波する高周波スイッチなどをモジュー
ル化することが提案されている。
の電力増幅器の出力電力を分配するカプラ、高周波信号
の送受信信号を分波する高周波スイッチなどをモジュー
ル化することが提案されている。
【0010】上記した高周波スイッチモジュール、カッ
プラおよび電力増幅器の各部品をプリント配線基板に実
装する従来の場合には、それぞれ単独で設計ならびに製
品化がされているため、おのおのの特性を満足するよう
に設計を行うために通常はそれぞれを50Ωのインピー
ダンスで設計し、カップラおよび電力増幅器の各部品は
50Ωで整合がとれており、電力増幅器、カプラ、高周
波スイッチなどをモジュール化する場合にも、50Ωで
整合をとることが考えられる。
プラおよび電力増幅器の各部品をプリント配線基板に実
装する従来の場合には、それぞれ単独で設計ならびに製
品化がされているため、おのおのの特性を満足するよう
に設計を行うために通常はそれぞれを50Ωのインピー
ダンスで設計し、カップラおよび電力増幅器の各部品は
50Ωで整合がとれており、電力増幅器、カプラ、高周
波スイッチなどをモジュール化する場合にも、50Ωで
整合をとることが考えられる。
【0011】ここで、従来の高周波スイッチモジュー
ル、カップラおよび電力増幅器のインピーダンス整合に
ついて、図8に記載する。この図8からも理解されるよ
うに、電力増幅器AMPの両端ではインピーダンスが5
0Ωであり、高周波スイッチモジュールASM1、カッ
プラCOPの両端でも50Ωとされていた。
ル、カップラおよび電力増幅器のインピーダンス整合に
ついて、図8に記載する。この図8からも理解されるよ
うに、電力増幅器AMPの両端ではインピーダンスが5
0Ωであり、高周波スイッチモジュールASM1、カッ
プラCOPの両端でも50Ωとされていた。
【0012】即ち、カップラCOPと電力増幅器AMP
との整合は50Ω設計で行い、カップラCOP、電力増
幅器AMP、それぞれの特性、例えば出力電力、消費電
流、挿入損失等を満足するように、接続後にカップラと
電力増幅器間に整合回路を付加して整合回路のライン長
ならびにチップコンデンサやチップインダクタの定数調
整を行っていた。
との整合は50Ω設計で行い、カップラCOP、電力増
幅器AMP、それぞれの特性、例えば出力電力、消費電
流、挿入損失等を満足するように、接続後にカップラと
電力増幅器間に整合回路を付加して整合回路のライン長
ならびにチップコンデンサやチップインダクタの定数調
整を行っていた。
【0013】電力増幅器AMPについて詳細にみると、
図9に示すように、電力増幅器AMPは、入力整合回
路、高周波用半導体素子MMIC、出力整合回路から構
成されており、通常は、高周波用半導体素子MMICと
出力整合回路との間のa3から出力整合回路側を見たイ
ンピーダンス、即ち高周波用半導体素子MMICの負荷
は数Ωであり、b3から出力側をみたインピーダンスは
電力増幅器AMPが50Ω設計であるため50Ωになっ
ている。
図9に示すように、電力増幅器AMPは、入力整合回
路、高周波用半導体素子MMIC、出力整合回路から構
成されており、通常は、高周波用半導体素子MMICと
出力整合回路との間のa3から出力整合回路側を見たイ
ンピーダンス、即ち高周波用半導体素子MMICの負荷
は数Ωであり、b3から出力側をみたインピーダンスは
電力増幅器AMPが50Ω設計であるため50Ωになっ
ている。
【0014】しかしながら、a3からみたインピーダン
スが数Ωであるにもかかわらず、電力増幅器AMP単体
で50Ω設計を行うために、b3にて50Ωにしなけれ
ばならず、電力増幅器AMPの出力整合回路における負
荷変動が大きいため狭帯域設計となり、出力整合回路に
おける挿入損失が大きくなり、電力増幅器AMPに用い
られる高周波用半導体素子MMICの特性を最大限に引
き出すことができず、さらなる高効率化ができないとい
う問題があった。
スが数Ωであるにもかかわらず、電力増幅器AMP単体
で50Ω設計を行うために、b3にて50Ωにしなけれ
ばならず、電力増幅器AMPの出力整合回路における負
荷変動が大きいため狭帯域設計となり、出力整合回路に
おける挿入損失が大きくなり、電力増幅器AMPに用い
られる高周波用半導体素子MMICの特性を最大限に引
き出すことができず、さらなる高効率化ができないとい
う問題があった。
【0015】しかも、カップラCOP、電力増幅器AM
Pをモジュール化する場合には、モジュール全体で50
Ω設計すればよく、単体で50Ω設計する必要もなかっ
た。
Pをモジュール化する場合には、モジュール全体で50
Ω設計すればよく、単体で50Ω設計する必要もなかっ
た。
【0016】本発明は、電力増幅部とカップラを一体化
しても、電力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の
特性を最大限に引き出すことができ、高効率化できる高
周波モジュールを提供することを目的とする。
しても、電力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の
特性を最大限に引き出すことができ、高効率化できる高
周波モジュールを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波モジュー
ルは、高周波用半導体素子を有し、高周波入力信号を増
幅する電力増幅部と、該電力増幅部からの出力をモニタ
するためのカップラとを有するとともに、前記電力増幅
部と前記カップラとが、50Ωよりも低いインピーダン
スで整合されていることを特徴とする。
ルは、高周波用半導体素子を有し、高周波入力信号を増
幅する電力増幅部と、該電力増幅部からの出力をモニタ
するためのカップラとを有するとともに、前記電力増幅
部と前記カップラとが、50Ωよりも低いインピーダン
スで整合されていることを特徴とする。
【0018】本発明の高周波モジュールによれば、カッ
プラと電力増幅部とのインピーダンス整合をそれぞれ5
0Ω設計とせずに、50Ωよりも低いインピーダンスで
整合されているために、電力増幅部の出力整合回路にお
いて負荷変動が小さくなり、その結果広帯域設計が可能
となり、かつ出力整合回路の挿入損失が小さくなるた
め、電力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性
を最大限に引き出すことができ、カップラ、電力増幅器
をそれぞれ単体で組み合わせた従来の場合、さらにはカ
ップラ、電力増幅部をそれぞれ50Ω設計で一体化した
高周波モジュールと比較してさらなる小型化、高効率化
を達成できる。
プラと電力増幅部とのインピーダンス整合をそれぞれ5
0Ω設計とせずに、50Ωよりも低いインピーダンスで
整合されているために、電力増幅部の出力整合回路にお
いて負荷変動が小さくなり、その結果広帯域設計が可能
となり、かつ出力整合回路の挿入損失が小さくなるた
め、電力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性
を最大限に引き出すことができ、カップラ、電力増幅器
をそれぞれ単体で組み合わせた従来の場合、さらにはカ
ップラ、電力増幅部をそれぞれ50Ω設計で一体化した
高周波モジュールと比較してさらなる小型化、高効率化
を達成できる。
【0019】また、本発明の高周波モジュールは、通過
帯域の異なる複数の送受信系を各送受信系に分離すると
ともに、送信系と受信系を切り替える高周波スイッチを
有することが望ましい。
帯域の異なる複数の送受信系を各送受信系に分離すると
ともに、送信系と受信系を切り替える高周波スイッチを
有することが望ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に係る高周波モジ
ュールのブロック図を示す。本発明の高周波モジュール
は、通過帯域の異なる複数の送受信系を各送受信系に分
ける分波回路DIP1、および高調波信号を取り除くた
めのローパスフィルタLPF2、および前記各送受信系
に送信系と受信系を切り替えるダイオードスイッチ回路
SW1、SW2を有するマルチバンド用高周波スイッチ
SWと、増幅部AMP1、AMP2と、この増幅部AM
P1、AMP2の出力をモニタするために、ダイオード
スイッチ回路SW1、SW2のTx端子側に接続され、
各々の通過周波数に対応したカップラCOP1、COP
2とで構成されている。
ュールのブロック図を示す。本発明の高周波モジュール
は、通過帯域の異なる複数の送受信系を各送受信系に分
ける分波回路DIP1、および高調波信号を取り除くた
めのローパスフィルタLPF2、および前記各送受信系
に送信系と受信系を切り替えるダイオードスイッチ回路
SW1、SW2を有するマルチバンド用高周波スイッチ
SWと、増幅部AMP1、AMP2と、この増幅部AM
P1、AMP2の出力をモニタするために、ダイオード
スイッチ回路SW1、SW2のTx端子側に接続され、
各々の通過周波数に対応したカップラCOP1、COP
2とで構成されている。
【0021】なお、高周波スイッチSWは、GSM/D
CSデュアルバンド方式の携帯電話機において、それぞ
れのシステムに対応する送信回路Txと共通回路である
分波回路DIP1との接続、および受信回路Rxと共通
回路である分波回路DIP1との接続を切り換えるため
に用いられる。
CSデュアルバンド方式の携帯電話機において、それぞ
れのシステムに対応する送信回路Txと共通回路である
分波回路DIP1との接続、および受信回路Rxと共通
回路である分波回路DIP1との接続を切り換えるため
に用いられる。
【0022】また、Tx側のカップラCOP1、COP
2は、各々の増幅部AMP1、AMP2により増幅され
た送信信号の一部を取り出し、APC回路にフィードバ
ック信号を送る役割を果たす。
2は、各々の増幅部AMP1、AMP2により増幅され
た送信信号の一部を取り出し、APC回路にフィードバ
ック信号を送る役割を果たす。
【0023】図2に、図1の高周波スイッチSWと、カ
ップラCOP1、COP2の具体的構成について説明す
る。Tx側のカップラCOP1と接続されるダイオード
スイッチ回路SW1の第1ポートP1は、ダイオードD
AG1のアノードに接続されている。また、ダイオード
DAG1のアノードは、インダクタLAG2およびコン
デンサCAG4を介して接地されている。
ップラCOP1、COP2の具体的構成について説明す
る。Tx側のカップラCOP1と接続されるダイオード
スイッチ回路SW1の第1ポートP1は、ダイオードD
AG1のアノードに接続されている。また、ダイオード
DAG1のアノードは、インダクタLAG2およびコン
デンサCAG4を介して接地されている。
【0024】さらに、インダクタンスLAG2とコンデ
ンサCAG4との接続点は、制御抵抗RG1を介して制
御端子VG1に接続されている。また、ダイオードDA
G1のカソードは、分波回路DIP1の第2ポートP2
に接続されている。
ンサCAG4との接続点は、制御抵抗RG1を介して制
御端子VG1に接続されている。また、ダイオードDA
G1のカソードは、分波回路DIP1の第2ポートP2
に接続されている。
【0025】この第2ポートP2には、伝送線路STL
1の一端が接続され、この伝送線路STL1の他端は、
Rx信号出力端子である第3ポートP3に接続されてい
る。また、伝送線路STL1の他端は、ダイオードDA
G2のアノードに接続され、ダイオードDAG2のカソ
ードは、コンデンサCAG2、インダクタLAG1を介
して接地されている。ここでコンデンサCAG2、イン
ダクタLAG1にて形成される並列共振回路は、第1ポ
ートP1と第3ポートP3間のアイソレーションを制御
する役割を担っている。
1の一端が接続され、この伝送線路STL1の他端は、
Rx信号出力端子である第3ポートP3に接続されてい
る。また、伝送線路STL1の他端は、ダイオードDA
G2のアノードに接続され、ダイオードDAG2のカソ
ードは、コンデンサCAG2、インダクタLAG1を介
して接地されている。ここでコンデンサCAG2、イン
ダクタLAG1にて形成される並列共振回路は、第1ポ
ートP1と第3ポートP3間のアイソレーションを制御
する役割を担っている。
【0026】同様にTx側のカップラCOP2は、高調
波信号を取り除くためのローパスフィルタLPF2の第
4ポートP4に接続されている。また、ローパスフィル
タLPF2の他端は、ダイオードスイッチ回路SW2の
ダイオードDAD1のアノードに接続されている。
波信号を取り除くためのローパスフィルタLPF2の第
4ポートP4に接続されている。また、ローパスフィル
タLPF2の他端は、ダイオードスイッチ回路SW2の
ダイオードDAD1のアノードに接続されている。
【0027】また、ダイオードDAD1のアノードは、
インダクタLAD2およびコンデンサCAD4を介して
接地されている。さらに、インダクタLAD2とコンデ
ンサCAD4との接続点は、制御抵抗RD1を介して制
御端子VD1に接続されている。また、ダイオードDA
D1のカソードは、分波回路DIP1の第5ポートP5
に接続されている。
インダクタLAD2およびコンデンサCAD4を介して
接地されている。さらに、インダクタLAD2とコンデ
ンサCAD4との接続点は、制御抵抗RD1を介して制
御端子VD1に接続されている。また、ダイオードDA
D1のカソードは、分波回路DIP1の第5ポートP5
に接続されている。
【0028】さらに、第5ポートP5には、伝送線路S
TL2の一端が接続され、この伝送線路STL2の他端
は、Rx信号出力端子である第6ポートP6に接続され
ている。また、伝送線路STL2の他端は、ダイオード
DAD2のアノードに接続され、ダイオードDAD2の
カソードは、コンデンサCAD2、インダクタLAD1
を介して接地されている。ここでコンデンサCAD2、
インダクタLAD1にて形成される並列共振回路は、ポ
ートP4とポートP6間のアイソレーションを制御する
役割を担っている。
TL2の一端が接続され、この伝送線路STL2の他端
は、Rx信号出力端子である第6ポートP6に接続され
ている。また、伝送線路STL2の他端は、ダイオード
DAD2のアノードに接続され、ダイオードDAD2の
カソードは、コンデンサCAD2、インダクタLAD1
を介して接地されている。ここでコンデンサCAD2、
インダクタLAD1にて形成される並列共振回路は、ポ
ートP4とポートP6間のアイソレーションを制御する
役割を担っている。
【0029】また、アンテナ端子ANTは分波回路DI
P1を介してそれぞれ第2ポートP2、第5ポートP5
に接続されている。この分波回路DIP1は、異なる2
つのシステムの周波数、例えば900MHz帯の送受信
信号と1800MHz帯の送受信信号を分離する役割を
持っている。
P1を介してそれぞれ第2ポートP2、第5ポートP5
に接続されている。この分波回路DIP1は、異なる2
つのシステムの周波数、例えば900MHz帯の送受信
信号と1800MHz帯の送受信信号を分離する役割を
持っている。
【0030】ここで分波回路DIP1は、例えば180
0MHz帯を通過させるハイパスフィルタHPF1と、
コンデンサC2と、インダクタL2と、900MHz帯
を通過させるローパスフィルタLPF1と、コンデンサ
C1と、インダクタL1とにより形成されている。
0MHz帯を通過させるハイパスフィルタHPF1と、
コンデンサC2と、インダクタL2と、900MHz帯
を通過させるローパスフィルタLPF1と、コンデンサ
C1と、インダクタL1とにより形成されている。
【0031】そして、分波回路DIP1、ダイオードス
イッチ回路SW1、SW2、ローパスフィルタLPF
2、およびカップラCOP1、COP2の少なくとも一
部が基板に内蔵されている。例えば、分波回路DIP1
を構成するハイパスフィルタHPF1、ローパスフィル
タLPF1、高調波を取り除くためのローパスフィルタ
LPF2、およびダイオードスイッチ回路を構成する伝
送線路STL1、STL2、およびカップラCOP1、
COP2が、電極パターンと誘電体層とを積層してなる
基板に内蔵されている。また、分波回路DIP1、ダイ
オードスイッチ回路SW1、SW2、ローパスフィルタ
LPF2、およびカップラCOP1、COP2の一部を
構成する、ダイオード等のチップ素子が基板上に実装さ
れている。
イッチ回路SW1、SW2、ローパスフィルタLPF
2、およびカップラCOP1、COP2の少なくとも一
部が基板に内蔵されている。例えば、分波回路DIP1
を構成するハイパスフィルタHPF1、ローパスフィル
タLPF1、高調波を取り除くためのローパスフィルタ
LPF2、およびダイオードスイッチ回路を構成する伝
送線路STL1、STL2、およびカップラCOP1、
COP2が、電極パターンと誘電体層とを積層してなる
基板に内蔵されている。また、分波回路DIP1、ダイ
オードスイッチ回路SW1、SW2、ローパスフィルタ
LPF2、およびカップラCOP1、COP2の一部を
構成する、ダイオード等のチップ素子が基板上に実装さ
れている。
【0032】図3に、図1の増幅部AMP1、AMP2
の回路図を、図4に図3の具体的構成を示す。
の回路図を、図4に図3の具体的構成を示す。
【0033】例えば、欧州の携帯電話システムであるG
SM/DCSのデュアル方式において、一方がGSM用
高周波電力増幅部AMP1で、もう一方がDCS用高周
波電力増幅部AMP2であり、これらが複合されて増幅
部AMPが構成されている。
SM/DCSのデュアル方式において、一方がGSM用
高周波電力増幅部AMP1で、もう一方がDCS用高周
波電力増幅部AMP2であり、これらが複合されて増幅
部AMPが構成されている。
【0034】増幅部AMPは、高周波用半導体素子(以
下、高周波用MMICということもある)3a、3b
と、これらの高周波用MMIC3a、3bに接続され
た、高周波入力信号の入力インピーダンス整合をとるた
めの入力整合回路2a、2bと、高周波用MMIC3
a、3bに電圧を供給する電圧供給線路6a、6bに接
続された、所望の出力特性に整合をとるための出力整合
回路5a、5bとを具備している。
下、高周波用MMICということもある)3a、3b
と、これらの高周波用MMIC3a、3bに接続され
た、高周波入力信号の入力インピーダンス整合をとるた
めの入力整合回路2a、2bと、高周波用MMIC3
a、3bに電圧を供給する電圧供給線路6a、6bに接
続された、所望の出力特性に整合をとるための出力整合
回路5a、5bとを具備している。
【0035】入力整合回路2a、2bは、コンデンサや
インダクタ等を有している。
インダクタ等を有している。
【0036】一方、出力整合回路5a、5bは、異なる
信号を送出する出力側マイクロストリップライン線路
7、10を有しており、この出力側マイクロストリップ
ライン線路7、10と出力端子12、15との間には出
力側直流阻止コンデンサCが接続されている。出力端子
12、15が、図1、図2のTx端子に接続されること
になる。
信号を送出する出力側マイクロストリップライン線路
7、10を有しており、この出力側マイクロストリップ
ライン線路7、10と出力端子12、15との間には出
力側直流阻止コンデンサCが接続されている。出力端子
12、15が、図1、図2のTx端子に接続されること
になる。
【0037】出力側マイクロストリップライン線路7、
10は、出力端子12、15に接続される外部回路との
インピーダンス整合を最適なものとして所望の出力特
性、例えば出力電力・消費電流等を単独であるいは同時
に満足するように整合をとるためのものであり、この出
力側マイクロストリップライン線路7、10は出力整合
用コンデンサC21a、C31aを介して接地されてい
る。
10は、出力端子12、15に接続される外部回路との
インピーダンス整合を最適なものとして所望の出力特
性、例えば出力電力・消費電流等を単独であるいは同時
に満足するように整合をとるためのものであり、この出
力側マイクロストリップライン線路7、10は出力整合
用コンデンサC21a、C31aを介して接地されてい
る。
【0038】さらに、出力側マイクロストリップライン
線路7、10には、高周波用MMIC3a、3bに電圧
を印加するための電圧供給線路6a、6bが接続されて
おり、また、先端開放分布定数線路(オープンスタブ)
17a、17bが電圧供給線路6a、6bと並列に接続
されている。
線路7、10には、高周波用MMIC3a、3bに電圧
を印加するための電圧供給線路6a、6bが接続されて
おり、また、先端開放分布定数線路(オープンスタブ)
17a、17bが電圧供給線路6a、6bと並列に接続
されている。
【0039】本発明の増幅部AMPは、具体的には図4
に示すように、2つの増幅部AMP1、AMP2として
所定の値の比誘電率を有する誘電体基板に形成されてい
る。具体的には欧州の携帯電話システムであるGSM/
DCSのデュアル方式において、A−B間下部がGSM
用の高周波電力増幅部AMP1で、A−B間上部がDC
S用高周波電力増幅部AMP2である。
に示すように、2つの増幅部AMP1、AMP2として
所定の値の比誘電率を有する誘電体基板に形成されてい
る。具体的には欧州の携帯電話システムであるGSM/
DCSのデュアル方式において、A−B間下部がGSM
用の高周波電力増幅部AMP1で、A−B間上部がDC
S用高周波電力増幅部AMP2である。
【0040】増幅部AMPは、高周波用MMIC3(3
a、3b)に接続された、高周波入力信号の入力インピ
ーダンス整合をとるための入力整合回路2と、バイアス
回路4と、所望の出力特性に整合をとるために出力整合
回路5とを具備している。入力整合回路2は、コンデン
サやインダクタ等が接続されている。
a、3b)に接続された、高周波入力信号の入力インピ
ーダンス整合をとるための入力整合回路2と、バイアス
回路4と、所望の出力特性に整合をとるために出力整合
回路5とを具備している。入力整合回路2は、コンデン
サやインダクタ等が接続されている。
【0041】出力整合回路5においては、高周波用MM
IC3には、所望の出力特性、例えば出力電力・消費電
流等を単独であるいは同時に満足するように整合をとる
ために、分布定数線路である出力側マイクロストリップ
ライン線路7、10が接続されており、これらの出力側
マイクロストリップライン線路7、10は出力整合用コ
ンデンサC21a、C31aを介して接地されている。
IC3には、所望の出力特性、例えば出力電力・消費電
流等を単独であるいは同時に満足するように整合をとる
ために、分布定数線路である出力側マイクロストリップ
ライン線路7、10が接続されており、これらの出力側
マイクロストリップライン線路7、10は出力整合用コ
ンデンサC21a、C31aを介して接地されている。
【0042】さらに、出力側マイクロストリップ線路
7、10には、先端開放分布定数線路17a、17bが
接続されている。
7、10には、先端開放分布定数線路17a、17bが
接続されている。
【0043】A−B間の上部のDCS用高周波電力増幅
回路AMP2の周波数が1800MHzで、GSM用高
周波電力増幅回路AMP1の900MHzの2倍の周波
数にあたる。GSM側の高調波、特に2倍波が、DCS
側の基本波である1800MHzの高調波信号に干渉に
よって影響を与える恐れがあるが、本発明では、出力側
マイクロストリップライン線路7、10に先端開放分布
定数線路17a、17bを設けることで高調波を低減す
ることが可能となる。
回路AMP2の周波数が1800MHzで、GSM用高
周波電力増幅回路AMP1の900MHzの2倍の周波
数にあたる。GSM側の高調波、特に2倍波が、DCS
側の基本波である1800MHzの高調波信号に干渉に
よって影響を与える恐れがあるが、本発明では、出力側
マイクロストリップライン線路7、10に先端開放分布
定数線路17a、17bを設けることで高調波を低減す
ることが可能となる。
【0044】そして、出力整合回路5a、5bにおい
て、DCS側の出力側マイクロストリップライン線路7
とGSM側の出力側マイクロストリップライン線路10
の間には、GND線路9及びGND線路18が配置さ
れ、DCS側とGSM側の出力マイクロストリップ線路
7、10間の干渉を低減する配置となっている。このG
ND線路9、18は平行に形成されており、複数のビア
ホール導体によりGNDに接続されている。
て、DCS側の出力側マイクロストリップライン線路7
とGSM側の出力側マイクロストリップライン線路10
の間には、GND線路9及びGND線路18が配置さ
れ、DCS側とGSM側の出力マイクロストリップ線路
7、10間の干渉を低減する配置となっている。このG
ND線路9、18は平行に形成されており、複数のビア
ホール導体によりGNDに接続されている。
【0045】電圧供給線路6a、6b、先端開放分布定
数線路17a、17bの線路長は、高周波入力信号にお
ける基本波の波長の1/4よりも短くされている。線路
長が基本波の1/4波長に固定でなく1/4波長より短
いために高調波の位相を調整することができ、カップラ
と増幅部間の任意のスプリアス周波数において非共役整
合とすることができるとともに、小型の高周波モジュー
ルを得ることができる。
数線路17a、17bの線路長は、高周波入力信号にお
ける基本波の波長の1/4よりも短くされている。線路
長が基本波の1/4波長に固定でなく1/4波長より短
いために高調波の位相を調整することができ、カップラ
と増幅部間の任意のスプリアス周波数において非共役整
合とすることができるとともに、小型の高周波モジュー
ルを得ることができる。
【0046】そして、本発明では、図5に示すように、
電力増幅部AMPと、カップラCOPとは、50Ωより
低いインピーダンスで整合するように設計が行われてお
り、図5では、20Ω設計を行った場合が記載されてい
る。
電力増幅部AMPと、カップラCOPとは、50Ωより
低いインピーダンスで整合するように設計が行われてお
り、図5では、20Ω設計を行った場合が記載されてい
る。
【0047】電力増幅部AMPと、カップラCOP1と
は、電力増幅部における高周波用半導体素子MMIC端
での負荷である数Ωを負荷変動が少なくカップラと整合
させるという点から、20〜30Ωでインピーダンス整
合させることが望ましい。このような50Ωよりも低い
インピーダンスで整合させるためには、電力増幅部AM
Pの出力側マイクロストリップ線路7,10の線路長を
短くして整合をとれば良い。
は、電力増幅部における高周波用半導体素子MMIC端
での負荷である数Ωを負荷変動が少なくカップラと整合
させるという点から、20〜30Ωでインピーダンス整
合させることが望ましい。このような50Ωよりも低い
インピーダンスで整合させるためには、電力増幅部AM
Pの出力側マイクロストリップ線路7,10の線路長を
短くして整合をとれば良い。
【0048】以上のような高周波モジュールでは、電力
増幅部AMPと、カップラCOPとの整合を20Ωで設
計することにより、図9のa3からみたインピーダンス
が数Ωのものを、b3にて50Ωではなく50Ωより低
い20Ωとでき、電力増幅部の出力整合回路における負
荷変動が50Ω設計の従来の場合に比べて小さく、その
ために出力整合回路における挿入損失が小さくなり、電
力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性を最大
限に引き出すことができる。
増幅部AMPと、カップラCOPとの整合を20Ωで設
計することにより、図9のa3からみたインピーダンス
が数Ωのものを、b3にて50Ωではなく50Ωより低
い20Ωとでき、電力増幅部の出力整合回路における負
荷変動が50Ω設計の従来の場合に比べて小さく、その
ために出力整合回路における挿入損失が小さくなり、電
力増幅部に用いられる高周波用半導体素子の特性を最大
限に引き出すことができる。
【0049】従って、カップラ、電力増幅部をそれぞれ
単体で組み合わせた従来の場合や、カップラ、電力増幅
部をそれぞれ50Ω設計で一体化したモジュール品に比
べて、さらなる小型化、高効率化を実現できる。
単体で組み合わせた従来の場合や、カップラ、電力増幅
部をそれぞれ50Ω設計で一体化したモジュール品に比
べて、さらなる小型化、高効率化を実現できる。
【0050】なお、本発明の高周波モジュールはこれら
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲であれば種々の変更は可能である。
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲であれば種々の変更は可能である。
【0051】本発明者は、上記、図3に示す電力増幅部
AMPと、図2に示すようにカップラCOPと高周波ス
イッチSWとを一体化し、モジュール化するとともに、
図5、図8に示すように、電力増幅部とカップラとの整
合を50Ωと、20Ωでとった場合について、電力増幅
部の出力整合回路におけるS11、S21特性を回路シ
ミュレーションにより検討し、その結果を図6に示し
た。尚、20Ω整合する場合には、50Ω整合の場合よ
りも出力側マイクロストリップ線路の線路長を短くし、
コンデンサC21a、C31aの微調整を行って整合を
とった。
AMPと、図2に示すようにカップラCOPと高周波ス
イッチSWとを一体化し、モジュール化するとともに、
図5、図8に示すように、電力増幅部とカップラとの整
合を50Ωと、20Ωでとった場合について、電力増幅
部の出力整合回路におけるS11、S21特性を回路シ
ミュレーションにより検討し、その結果を図6に示し
た。尚、20Ω整合する場合には、50Ω整合の場合よ
りも出力側マイクロストリップ線路の線路長を短くし、
コンデンサC21a、C31aの微調整を行って整合を
とった。
【0052】この結果、電力増幅部とカップラとの整合
を20Ωでとった場合には、カップラ、電力増幅部を5
0Ωで整合させた比較例の場合に比較して、リターンロ
スが約10dB改善し、また、1GHz付近での低損失
部分が広く、広帯域化がなされることが確認された。さ
らに出力整合回路における挿入損失も小さくなってお
り、さらなる小型化、高効率化を実現できることが確認
された。
を20Ωでとった場合には、カップラ、電力増幅部を5
0Ωで整合させた比較例の場合に比較して、リターンロ
スが約10dB改善し、また、1GHz付近での低損失
部分が広く、広帯域化がなされることが確認された。さ
らに出力整合回路における挿入損失も小さくなってお
り、さらなる小型化、高効率化を実現できることが確認
された。
【0053】
【発明の効果】本発明の高周波モジュールによれば、カ
ップラと電力増幅部とのインピーダンス整合をそれぞれ
50Ω設計とせずに、50Ωよりも低いインピーダンス
で整合させたために、電力増幅部の出力整合回路におい
て、負荷変動が小さくなり、その結果出力整合回路の挿
入損失が小さくなり、電力増幅部に用いられる高周波用
半導体素子の特性を最大限に引き出すことができ、さら
なる小型化、高効率化を達成できる。
ップラと電力増幅部とのインピーダンス整合をそれぞれ
50Ω設計とせずに、50Ωよりも低いインピーダンス
で整合させたために、電力増幅部の出力整合回路におい
て、負荷変動が小さくなり、その結果出力整合回路の挿
入損失が小さくなり、電力増幅部に用いられる高周波用
半導体素子の特性を最大限に引き出すことができ、さら
なる小型化、高効率化を達成できる。
【図1】本発明の高周波モジュールの概念を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図2】図1の高周波モジュールにおける高周波スイッ
チとカップラの回路図である。
チとカップラの回路図である。
【図3】本発明の高周波モジュールの増幅部の回路図で
ある。
ある。
【図4】図3のパターン配置図である。
【図5】カップラと電力増幅部とのインピーダンス整合
を20Ωとした場合の通信機器における送受信部のブロ
ック図である。
を20Ωとした場合の通信機器における送受信部のブロ
ック図である。
【図6】カップラと電力増幅部とのインピーダンス整合
を50Ω、20Ωとした場合のS11、S21特性を示
すグラフである。
を50Ω、20Ωとした場合のS11、S21特性を示
すグラフである。
【図7】従来の高周波スイッチ、カップラ、電力増幅器
を有する送受信系のブロック図である。
を有する送受信系のブロック図である。
【図8】カップラと電力増幅部とのインピーダンス整合
を50Ωとした場合の通信機器における送受信部のブロ
ック図である。
を50Ωとした場合の通信機器における送受信部のブロ
ック図である。
【図9】電力増幅部のブロック図である。
AMP1、AMP2・・・電力増幅部 COP1、COP2・・・カップラ SW・・・高周波スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J067 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 KS01 KS11 LS12 QS04 SA13 TA01 5J091 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 SA13 TA01 5J092 AA01 AA04 AA41 CA36 CA75 CA92 FA00 HA19 HA25 HA29 HA33 HA39 KA00 KA12 KA13 KA29 KA42 KA68 SA13 TA01 5K011 BA03 BA04 DA21 DA23 JA01 KA00
Claims (2)
- 【請求項1】高周波用半導体素子を有し、高周波入力信
号を増幅する電力増幅部と、該電力増幅部からの出力を
モニタするためのカップラとを有するとともに、前記電
力増幅部と前記カップラとが、50Ωよりも低いインピ
ーダンスで整合されていることを特徴とする高周波モジ
ュール。 - 【請求項2】通過帯域の異なる複数の送受信系を各送受
信系に分離するとともに、送信系と受信系を切り替える
高周波スイッチを有することを特徴とする請求項1記載
の高周波モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000364764A JP2002171196A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 高周波モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000364764A JP2002171196A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 高周波モジュール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002171196A true JP2002171196A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=18835648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000364764A Pending JP2002171196A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 高周波モジュール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002171196A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004112160A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Hitachi Metals Ltd | 高周波回路 |
US7149496B2 (en) | 2003-03-27 | 2006-12-12 | Kyocera Corporation | High-frequency module and radio communication apparatus |
US8130055B2 (en) | 2006-08-09 | 2012-03-06 | Hitachi Metals, Ltd. | High-frequency device and high-frequency circuit used therein |
WO2012098863A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | パナソニック株式会社 | 高周波電力増幅器 |
WO2023276063A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 三菱電機株式会社 | 電力増幅器および高周波モジュール |
-
2000
- 2000-11-30 JP JP2000364764A patent/JP2002171196A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004112160A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Hitachi Metals Ltd | 高周波回路 |
US7149496B2 (en) | 2003-03-27 | 2006-12-12 | Kyocera Corporation | High-frequency module and radio communication apparatus |
US8130055B2 (en) | 2006-08-09 | 2012-03-06 | Hitachi Metals, Ltd. | High-frequency device and high-frequency circuit used therein |
WO2012098863A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | パナソニック株式会社 | 高周波電力増幅器 |
US8710927B2 (en) | 2011-01-20 | 2014-04-29 | Panasonic Corporation | High-frequency power amplifier |
WO2023276063A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 三菱電機株式会社 | 電力増幅器および高周波モジュール |
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