JP4957095B2 - マルチバンド高周波増幅器 - Google Patents
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Description
上述した高周波増幅器410は、図6に示すように、可変増幅器VA1および電力増幅器PA1からなる入力信号を増幅する増幅機能部分と、この電力増幅器PA1の出力信号に基づいて、可変増幅器VA1の利得を制御する制御機能部分とを備えている。この増幅機能部分と電力検出部PDおよび差動増幅器EAMPとからなる制御機能部分とは、方向性結合器411によって結合されており、また、この方向性結合器411を介して出力信号が分波器404に送出されている。
これらの方向性結合器411,421,431は、図7に示すように、2本のマイクロストリップをそれぞれに適合する波長の四分の1の長さに渡って近接して配置することによって構成される分布定数回路である。
このような方向性結合器は、2本のマイクロストリップを適切な長さだけ近接させる構成であるので、高周波増幅器を実装するプリント基板上に配線パターンとして形成することも可能である(特許文献1参照)。
ところで、図6に示した高周波増幅器の詳細構成から分かるように、増幅機能部分は明らかに周波数依存性を有する素子から構成されるのに対して、制御機能部分を構成する電力検出器および誤差増幅器は、それぞれショットキーバリアダイオードおよび差動増幅器のように周波数依存性のない汎用の回路素子である。また一方、各周波数帯に対応する高周波増幅器において、増幅機能部分と制御機能部分とを結び付けているそれぞれの方向性結合器は、主線路と副線路とが近接して配置されている長さ、すなわち、結合長のみが異なっている。
本発明は、複数の可変増幅器の利得制御を一つの制御機能部分によって実現するマルチバンド高周波増幅器を提供することを目的とする。
本発明にかかわる第1のマルチバンド高周波増幅器の原理は、以下の通りである。
複数の可変増幅器は、それぞれ異なる周波数帯で変調された入力信号を負帰還制御入力に応じた利得で増幅する。1対のマイクロストリップは、複数の可変増幅器が実装されたプリント基板上の配線パターンとして形成され、これらの可変増幅器が適合する周波数帯の中で最も低い周波数帯における信号の4分の1波長の延長を持ち、互いに電磁界結合可能な距離を持って近接して配置される。結合長変更手段は、複数の可変増幅器に対応する周波数帯のいずれかを示す切替制御入力に応じて、1対のマイクロストリップにおいて電磁界結合が発生している区間の長さを切替制御入力で示される周波数帯の信号の4分の1波長に変更する。選択手段は、切替制御入力で示される周波数帯に対応する可変増幅器の出力を、1対のマイクロストリップの一方である主線路に選択的に入力する。検波手段は、1対のマイクロストリップの他方である副線路によって取り出される結合出力を検波する。誤差検出手段は、検波手段によって得られる検波出力と所定の基準値との差分を負帰還制御入力として可変増幅器に入力する。
切替制御入力に応じて、結合長変更手段により、プリント基板上に形成された1対のマイクロストリップにおける結合長が切替制御入力で示された周波数帯に適合する長さに変更されるので、選択手段によって、上述した切替制御入力に対応する可変増幅器の出力が主線路に入力されると、副線路にこの可変増幅器の出力に対応する結合出力が選択的に現れ、検波手段および誤差検出手段による負帰還制御処理に供される。
本発明にかかわる第2のマルチバンド高周波増幅器は、上述した第1のマルチバンド高周波増幅器において、副線路に複数の接点を設け、結合長変更手段に、終端抵抗と切替スイッチとを備えて構成される。
上述した第1のマルチバンド高周波増幅器に備えられる1対のマイクロストリップの一方である副線路において、複数の接点は、主線路の入力端に対応する一端から複数の可変増幅器がそれぞれ適合する周波数帯の信号の4分の1波長に対応する延長の個所にそれぞれ設けられる。結合長変更手段において、終端抵抗は、副線路の特性インピーダンスに適合する。切替スイッチは、切替制御入力で示される周波数帯に対応して副線路に設けられた接点と終端抵抗とを短絡する。
例えば、周波数帯800MHzの信号の4分の1波長に相当する長さを持つ1対のマイクロストリップを形成し、副線路に相当するマイクロストリップの入力端から、周波数帯5GHzおよび2GHzの信号の4分の1波長に対応する位置に接点を設けておく。そして、これらの周波数帯のいずれかを示す切替制御入力に応じて、切替スイッチにより、対応する接点(例えば、周波数帯2GHzに対応する接点)と終端抵抗とを短絡することにより、1対のマイクロストリップにおける結合長を選択された周波数帯に対応する長さに変更することができる。
本発明にかかわる第3のマルチバンド高周波増幅器の原理は、以下の通りである。
上述した第2のマルチバンド高周波増幅器に備えられる切替スイッチにおいて、終端端子は、終端抵抗が接続される。少なくとも一つの接続端子は、互いに適切な間隔を持って配置された副線路に設けられた各接点に対応する。スイッチ素子は、終端端子と複数の接続端子とを切替制御入力に応じて短絡する経路切替回路とを集積している。また、1対のマイクロストリップは、複数の可変増幅器に対応して副線路に設けられた接点が、スイッチ素子における接続端子の配置に対応して並ぶようなパターンで配置されている。
例えば、切替スイッチを構成するスイッチ素子において、各接続端子が一直線上に配列されている場合に、これに対応して、副線路に設けられた接点が対応する接続端子と同じ間隔で並ぶようにプリント基板上でミアンダパターンを描いて配置される。このようなマイクロストリップが配置されたプリント基板にスイッチ素子を実装すれば、スイッチ素子に集積された経路切替回路によって短絡経路の開閉が操作される各接続端子と副線路上の対応する接点とが直接あるいは極めて簡易な配線パターンによって接続することができる。
これにより、複数の可変増幅器の利得制御を一つの制御機能部分によって実現することが可能となり、マルチバンド高周波増幅器を構成する部品点数を大幅に削減して、小型化とともに低価格化を推進することができる。
図1に、本発明にかかわるマルチバンド高周波増幅器の第1の実施形態を示す。
なお、図1に示す構成要素のうち、図6に示した各部と同等のものについては、図6に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図1に示したマルチバンド高周波増幅器において、各周波数帯(例えば、800MHz、2GHz、5GHz)に対応する可変増幅器VA1、VA2、VA3および電力増幅器PA1、PA2、PA3からなる高周波増幅機能部分によって得られた高周波信号は、マルチプレクサ(MUX)211を介して方向性結合器212の入力端子P1に入力される。そして、この方向性結合器212を通過した高周波信号は、端子P3から取り出され、マルチバンド高周波増幅器の出力信号として分波器DISに送出される。
このようにして、単一の方向性結合器212を、異なる周波数帯にそれぞれ適合する3つの方向性結合器を選択的に動作させた場合と同様に動作させ、入力された高周波信号の電力を示す結合出力をこの方向性結合器212の端子P2から取り出して、電力検出器214に送出することができる。
例えば、図3に示した端子T1、T2をそれぞれ図2に示した接点C1、C3に接続し、また、図3に示した端子COMを図2に示した接点C2に接続し、また、図3に示した制御端子VCTL1、VCTL2に、選択された周波数帯を2ビットのコードで示す切替制御信号の各ビットをそれぞれ入力することにより、図3に示したFET1、FET2をそれぞれスイッチ1、スイッチ2として動作させることができる。
(第2の実施形態)
図4に、本発明にかかわる方向性結合器の実装形態を示す。
これにより、携帯電話に代表される移動通信端末や無線LAN通信端末などの分野で、マルチバンド対応のための機能追加とこれらの無線通信機器に対する小型化および低価格化の要求とを両立することが可能であるので、無線通信機器分野において極めて有用である。
212、411,421,431 方向性結合器
213 終端器
214 電力検出器
215 誤差増幅器(EAMP)
410、420,430 高周波増幅器
401 変調器
402 周波数合成器
404 分波器
405 アンテナ
Claims (3)
- それぞれ異なる周波数帯で変調された入力信号を負帰還制御入力に応じた利得で増幅する複数の可変増幅器と、
前記複数の可変増幅器が実装されたプリント基板上の配線パターンとして形成され、これらの可変増幅器が適合する周波数帯の中で最も低い周波数帯における信号の4分の1波長の延長を持ち、互いに電磁界結合可能な距離を持って近接して配置された1対のマイクロストリップと、
前記複数の可変増幅器に対応する周波数帯のいずれかを示す切替制御入力に応じて、前記1対のマイクロストリップにおいて電磁界結合が発生している区間の長さを前記切替制御入力で示される周波数帯の信号の4分の1波長に変更する結合長変更手段と、
前記切替制御入力で示される周波数帯に対応する前記可変増幅器の出力を、前記1対のマイクロストリップの一方である主線路に選択的に入力する選択手段と、
前記1対のマイクロストリップの他方である副線路によって取り出される結合出力を検波する検波手段と、
前記検波手段によって得られる検波出力と所定の基準値との差分を前記負帰還制御入力として前記可変増幅器に入力する誤差検出手段と
を備えたことを特徴とするマルチバンド高周波増幅器。 - 請求項1に記載のマルチバンド高周波増幅器において、
前記1対のマイクロストリップの一方である副線路は、前記主線路の入力端に対応する一端から前記複数の可変増幅器がそれぞれ適合する周波数帯の信号の4分の1波長に対応する延長の個所にそれぞれ設けられた接点を備え、
前記結合長変更手段は、
前記副線路の特性インピーダンスに適合する終端抵抗と、
前記切替制御入力で示される周波数帯に対応して前記副線路に設けられた接点と前記終端抵抗とを短絡する切替スイッチとを備えた
ことを特徴とするマルチバンド高周波増幅器。 - 請求項2に記載のマルチバンド高周波増幅器において、
前記切替スイッチは、
前記終端抵抗が接続された終端端子と、
互いに適切な間隔を持って配置された前記副線路に設けられた各接点に対応する接続端子と、
前記終端端子と前記複数の接続端子とを前記切替制御入力に応じて短絡する経路切替回路とを集積したスイッチ素子であり、
前記1対のマイクロストリップは、前記複数の可変増幅器に対応して前記副線路に設けられた接点が、前記スイッチ素子における接続端子の配置に対応して並ぶようなパターンで配置されている
ことを特徴とするマルチバンド高周波増幅器。
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