(57)【要約】  【課題】  動作していないときの消費電力が小さく、且つ構成が単純で実用に耐える増幅回路ならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供する。  【解決手段】  増幅器11と、電源端子12と、増幅器11の電源用端子11ｃおよび電源端子12の間に直列に接続された第１のスイッチ14ａ，インダクタ13，第２のスイッチ14ｂと、電源用端子11ｃとアースとを接続する第１のキャパシタ15ａと、インダクタ13の第２のスイッチ14ｂ側とアースとを接続する第２のキャパシタ15ｂと、インダクタ13の第１のスイッチ14ａ側とアースとを接続する第３のキャパシタ15ｃと、第１，第２のスイッチ14ａ，14ｂを制御する制御回路16とを備え、増幅器11が動作するときは第１，第２のスイッチ14ａ，14ｂがオンになり、増幅器11が動作しないときは第１，第２のスイッチ14ａ，14ｂがオフになる増幅回路とする。【選択図】  図１
2010232776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力用端子，出力用端子および電源用端子を備える増幅器と、電源回路に接続される電源端子と、前記増幅器の前記電源用端子および前記電源端子の間に直列に接続されたインダクタと、前記増幅器の前記電源用端子および前記インダクタの間に直列に接続された第１のスイッチと、前記インダクタおよび前記電源端子の間に直列に接続された第２のスイッチと、前記増幅器の前記電源用端子およびアースの間に直列に接続された第１のキャパシタと、前記インダクタの前記第２のスイッチ側およびアースの間に直列に接続された第２のキャパシタと、前記インダクタの前記第１のスイッチ側およびアースの間に直列に接続された第３のキャパシタと、前記第１および第２のスイッチにそれぞれ接続されて該第１および第２のスイッチのオン−オフを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記増幅器が動作するときは前記第１および第２のスイッチが共にオンになり、前記増幅器が動作しないときは前記第１および第２のスイッチが共にオフになるように前記第１および第２のスイッチを制御することを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記第２のキャパシタの静電容量は前記第１のキャパシタの静電容量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の増幅回路と、送信端子，受信端子およびアンテナ端子を備えるとともに前記送信端子が前記増幅器の前記出力用端子に接続されたアンテナ共用器と、該アンテナ共用器の受信端子に接続された受信回路と、前記増幅器の前記入力用端子に接続された送信回路とを備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信モジュールと、前記アンテナ共用器の前記アンテナ端子に接続されたアンテナと、前記電源端子に接続された電源回路とを備えることを特徴とする無線通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅回路ならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものであり、特に、動作していないときの消費電力が小さい増幅回路ならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の無線通信機器は電源として電池を使用しているため、使用時間を長くするためには消費電力が小さいことが必要となる。よって、このような無線通信機器で電気信号を増幅するために使用される増幅回路にも低消費電力化が求められており、特に、増幅回路が動作していないときの消費電力を低減する手段として、増幅回路が動作していないときに増幅回路と電源との接続を遮断する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１で提案された増幅回路は、電源が接続される増幅器の電源用端子と電源との間にスイッチを備えており、増幅器が動作しないときにはスイッチをオフにしておき、通信信号を増幅器で増幅するときのみスイッチをオンにするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005−130442号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にて提案された増幅回路は問題点を有しており、そのままでは実用に耐えないものであった。すなわち、増幅器の電源用端子は、電源用端子を高周波的に接地するために、キャパシタ（バイパスキャパシタと呼ばれる）を介して接地する必要がある。このため、通信信号が増幅器に入力されるタイミングで増幅器の電源用端子と電源とを接続しても、バイパスキャパシタによって電源電圧の立ち上がりが遅くなり、通信信号の先頭部分を増幅できないという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、動作していないときの消費電力が小さく、且つ構成が単純で実用に耐える増幅回路ならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の増幅回路は、入力用端子，出力用端子および電源用端子を備える増幅器と、電源回路に接続される電源端子と、前記増幅器の前記電源用端子および前記電源端子の間に直列に接続されたインダクタと、前記増幅器の前記電源用端子および前記インダクタの間に直列に接続された第１のスイッチと、前記インダクタおよび前記電源端子の間に直列に接続された第２のスイッチと、前記増幅器の前記電源用端子およびアースの間に直列に接続された第１のキャパシタと、前記インダクタの前記第２のスイッチ側およびアースの間に直列に接続された第２のキャパシタと、前記インダクタの前記第１のスイッチ側およびアースの間に直列に接続された第３のキャパシタと、前記第１および第２のスイッチにそれぞれ接続されて該第１および第２のスイッチのオン−オフを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記増幅器が動作するときは前記第１および第２のスイッチが共にオンになり、前記増幅器が動作しないときは前記第１および第２のスイッチが共にオフになるように前記第１および第２のスイッチを制御することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の増幅回路は、上記構成において、前記第２のキャパシタの静電容量は前記第１のキャパシタの静電容量よりも大きいことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の無線通信モジュールは、上記各構成のいずれかの本発明の増幅回路と、送信端子，受信端子およびアンテナ端子を備えるとともに前記送信端子が前記増幅器の前記出力用端子に接続されたアンテナ共用器と、該アンテナ共用器の受信端子に接続された受信回路と、前記増幅器の前記入力用端子に接続された送信回路とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の無線通信機器は、上記構成の無線通信モジュールと、前記アンテナ共用器の前記アンテナ端子に接続されたアンテナと、前記電源端子に接続された電源回路とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の増幅回路によれば、増幅器の電源用端子およびアースの間に直列に接続された第１のキャパシタを備えることから、増幅器の電源用端子を高周波的に接地することができるので、電源端子に漏洩した高周波信号が電源回路に流入するのを防止することができる。
【００１１】
また、本発明の増幅回路によれば、増幅器の電源用端子および電源端子の間に直列に接続された第１のスイッチおよび第２のスイッチと、第１および第２のスイッチ間とアースとの間に直列に接続された第２のキャパシタとを備え、増幅器が動作するときは第１および第２のスイッチが共にオンになり、増幅器が動作しないときは第１および第２のスイッチが共にオフになることから、第１および第２のスイッチが共にオンになった瞬間に第２のキャパシタに蓄えられていた電荷が放電されるので、通信信号が増幅器に入力されるタイミングで増幅器の電源用端子と電源回路とを接続しても、バイパスキャパシタによって電源電圧の立ち上がりが遅くなり、通信信号の先頭部分を増幅できないという問題を改善することができる。
【００１２】
さらに、本発明の増幅回路によれば、第２のキャパシタと増幅器の電源用端子との間に直列に接続されたインダクタと、インダクタの第１のスイッチ側およびアースの間に直列に接続された第３のキャパシタとを備えることから、増幅器の電源用端子の電圧の耐電圧を超える上昇や急激な変動を防止することができる。
【００１３】
またさらに、第２のキャパシタの静電容量が第１のキャパシタの静電容量よりも大きいときには、第２のキャパシタに充分な電荷を蓄えることができるので、通信信号の先頭部分を増幅できないという問題をさらに改善することができる。
【００１４】
本発明の無線通信モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、動作していないときの消費電力が非常に小さい本発明の増幅回路を用いることから、通信していないときの消費電力が特に小さくなるので、長時間に渡って使用可能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例の増幅回路ならびに無線通信モジュールおよび無線通信機器を模式的に示す回路図である。
【図２】第１の比較例の増幅回路における増幅器の電源用端子電圧のシミュレーション結果を示す図である。
【図３】第２の比較例の増幅回路における増幅器の電源用端子電圧のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】第３の比較例の増幅回路における増幅器の電源用端子電圧のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】図１に示す増幅回路における増幅器の電源用端子電圧のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の増幅回路を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例の増幅回路10ならびに無線通信モジュール30および無線通信機器50を模式的に示す回路図である。
【００１８】
本例の増幅回路10は、図１に示すように、増幅器11と、電源端子12と、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂと、インダクタ13と、第１乃至第３のキャパシタ15ａ，15ｂ，15ｃと、制御回路16とを備えている。増幅器11は、入力用端子11ａ，出力用端子11ｂおよび電源用端子11ｃを備えており、入力用端子11ａに入力された電気信号を増幅して出力用端子11ｂから出力する機能を有する。電源端子12は、電源回路20に接続されており、電源回路20からの電源電圧が供給される。インダクタ13は、増幅器11の電源用端子11ｃと電源端子12との間に直列に接続されている。第１のスイッチ14ａは、増幅器11の電源用端子11ｃとインダクタ13との間に直列に接続されており、オン−オフすることによって、増幅器11の電源用端子11ｃとインダクタ13との接続−非接続を切り替える機能を有する。第２のスイッチ14ｂは、インダクタ13と電源端子12との間に直列に接続されており、オン−オフすることによって、インダクタ13と電源端子12との接続−非接続を切り替える機能を有する。第１のキャパシタ15ａは、増幅器11の電源用端子11ｃとアースとの間に直列に接続されており、増幅器11の電源用端子11ｃを高周波的に接地するバイパスキャパシタとして機能する。第２のキャパシタ15ｂは、インダクタ13の第２のスイッチ14ｂ側とアースとの間に直列に接続されている。第３のキャパシタ15ｃは、インダクタ13の第１のスイッチ14ａ側とアースとの間に直列に接続されている。制御回路16は、第１のスイッチ14ａの制御端子（図示せず）および第２のスイッチ14ｂの制御端子（図示せず）に接続されており、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂの制御端子に制御信号を入力することにより、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂのオン−オフを制御する。
【００１９】
この様な構成を備える本例の増幅回路10によれば、増幅器11が動作しないときは第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂが共にオフになり、増幅器11が動作するときのみ第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂが共にオンになるように、制御回路16が第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂを制御することから、増幅器11が動作しないときには電源回路20からの電源電圧が増幅器11に供給されないので、増幅器11が動作しないときの増幅回路10における消費電力を非常に小さくすることができる。
【００２０】
また、本例の増幅回路10によれば、増幅器11の電源用端子11ｃとアースとの間に直列に接続された第１のキャパシタ15ａを有することから、電源用端子11ｃを高周波的に接地することができるので、電源用端子11ｃに漏洩した高周波信号が電源回路20に流入するのを防止することができる。
【００２１】
さらに、本例の増幅回路10によれば、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂ間に直列に接続されたインダクタ13の第２のスイッチ14ｂ側とアースとの間に直列に接続された第２のキャパシタ15ｂを備えることから、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂが共にオンになった瞬間に第２のキャパシタ15ｂに蓄えられていた電荷が放電されるので、増幅すべき電気信号が増幅器11に入力されるタイミングで、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂを共にオンにして増幅器11の電源用端子11ｃと電源回路20とを接続しても、第１のキャパシタ15ａによって電源電圧の立ち上がりが遅くなり、通信信号の先頭部分を増幅できないという問題が発生するのを防止できる。
【００２２】
なお、本例の増幅回路10においては、第２のキャパシタ15ｂの静電容量が第１のキャパシタ15ａの静電容量よりも大きいことが望ましい。これにより、第１のキャパシタ15ａによる増幅器11の電源用端子11ｃの電圧上昇速度の鈍化を補うのに充分な量の電荷を第２のキャパシタ15ｂに蓄えることができる。
【００２３】
またさらに、本例の増幅回路10によれば、第２のキャパシタ15ｂと増幅器11の電源用端子11ｃとの間に直列に接続されたインダクタ13を備えるとともに、インダクタ13の第１のスイッチ14ａ側とアースとの間に直列に接続された第３のキャパシタ15ｃを備えることから、増幅器11の電源用端子11ｃの電圧の瞬間的な耐電圧を超える上昇や急激な変動を防止することができる。この効果について、シミュレーション結果を示すグラフを用いて説明する。
【００２４】
図２は、図１に示す増幅回路10から第２のスイッチ14ｂ，インダクタ13，第２のキャパシタ15ｂおよび第３のキャパシタ15ｃを取り除き、増幅器11の電源用端子11ｃが第１のスイッチ14ａを介して電源端子12に接続されるようにした、第１の比較例の増幅回路における、増幅器11の電源用端子11ｃの電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。図３は、図１に示す増幅回路10からインダクタ13および第３のキャパシタ15ｃを取り除き、増幅器11の電源用端子11ｃが第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂを介して電源端子12に接続されるようにした、第２の比較例の増幅回路における、増幅器11の電源用端子11ｃの電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。図４は、図１に示す増幅回路10から第３のキャパシタ15ｃを取り除いた第３の比較例の増幅回路における、増幅器11の電源用端子11ｃの電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。図５は図１に示す本例の増幅回路10の増幅器11の電源用端子11ｃにおける電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００２５】
これらのグラフは、１μ秒周期（オン時間およびオフ時間がともに0.5μ秒）で第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂを同時にオン−オフしたときの、増幅器11の電源用端子11ｃにおける電圧の変化を示しており、横軸は時間で縦軸は増幅器11の電源用端子11ｃにおける電圧を示している。
【００２６】
なお、本シミュレーションにおいて、インダクタ13は0.005ｎＨとし、第１乃至第３のキャパシタ15ａ，15ｂ，15ｃは、それぞれ１μＦ，６μＦ，0.5μＦとした。また、増幅器11は抵抗でモデル化しており、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂをオフしたときの電圧の降下を早めるために、動作時は１Ωで非動作時は0.05Ωとした。
【００２７】
図２に示すグラフによれば、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂをオンしたときの電源用端子11ｃの電圧上昇が遅く、増幅器11の動作に必要な３Ｖになるまでに0.1μ秒程度を要していることがわかる。図３に示すグラフによれば、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂをオンしたときの電源用端子11ｃの電圧上昇は早くなっているが、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂをオンしたときに瞬間的に４Ｖを超える電圧になっており、増幅器11の耐電圧との関係で問題になる。これは、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂをオンしたときに、第２のキャパシタ15ｂに蓄えられた電荷が瞬間的に放電されるためであると考えられる。図４に示すグラフによれば、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂをオンしたときに、やはり瞬間的に４Ｖを超える電圧になっており、さらに、電圧が周期的に変動する問題も発生している。
【００２８】
これに対し、図５に示すグラフによれば、本例の増幅回路10の増幅器11の電源用端子11ｃにおける電圧は、第１および第２のスイッチ14ａ，14ｂをオンしたときに非常に短時間で３Ｖ迄上昇し、しかも瞬間的な電圧上昇も3.5Ｖ以下に抑えられており、さらに周期的な電圧変動も非常に小さいレベルに抑制されていることがわかる。これは、インダクタ13および第３のキャパシタ15ｃがローパスフィルタとして機能し、電源用端子11ｃの電圧の高周波成分を抑制できるためではないかと考えられる。これにより本発明の効果が確認できた。
【００２９】
本例のモジュールは、図１に示すように、増幅回路10と、送信端子31ａ，受信端子31ｂおよびアンテナ端子31ｃを備えるとともに送信端子31ａが増幅器11の出力用端子11ｂに接続されたアンテナ共用器31と、アンテナ共用器31の受信端子31ｂに接続された受信回路32と、増幅器11の入力用端子11ａに接続された送信回路33と、アンテナ共用器制御回路34とを備えている。
【００３０】
増幅回路10は、送信回路33およびアンテナ共用器31に接続されており、送信回路33から入力された送信信号を増幅してアンテナ共用器31に出力する機能を有する。アンテナ共用器31は、アンテナ共用器制御回路34からの制御信号に応じて、アンテナ40と送信回路33および受信回路32との接続を切り替える機能を有する。アンテナ共用器制御回路34は、アンテナ共用器31の制御端子に接続されており、アンテナ共用器31の制御端子に供給する制御信号によってアンテナ共用器31を制御する。
【００３１】
また、本例の無線通信機器50は、図１に示すように、無線通信モジュール30と、アンテナ共用器31のアンテナ端子31ｃに接続されたアンテナ40と、電源端子12に接続された電源回路20とを備えている。
【００３２】
この様な構成を備える本例の無線通信モジュール30および無線通信機器50によれば、動作していないときの消費電力が非常に小さい増幅回路10を用いることから、通信していないときの消費電力が特に小さくなるので、長時間に渡って使用可能な無線通信モジュール30および無線通信機器50を得ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
10：増幅回路
11：増幅器
11ａ：入力用端子
11ｂ：出力用端子
11ｃ：電源用端子
12：電源端子
13：インダクタ
14ａ：第１のスイッチ
14ｂ：第２のスイッチ
15ａ：第１のキャパシタ
15ｂ：第２のキャパシタ
15ｃ：第３のキャパシタ
16：制御回路
20：電源回路
30：無線通信モジュール
31：アンテナ共用器
31ａ：送信端子
31ｂ：受信端子
31ｃ：アンテナ端子
32：受信回路
33：送信回路
40：アンテナ
50：無線通信機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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