(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを送信側または受信側に切り替えるアンテナ切り替えスイッチ、
送信用電力増幅器とその電源端子、
受信用低雑音増幅器とその電源端子、
上記送信用電力増幅器の電流制御に必要な負電圧を与える負電圧発生回路とその電源端子、
上記送信用電力増幅器の電源を検出し、上記アンテナ切り替えスイッチを切り替えるスイッチ制御回路を備えたことを特徴とするＧａＡｓ集積回路。
【請求項２】
アンテナを送信側または受信側に切り替えるアンテナ切り替えスイッチ、
送信用電力増幅器とその電源端子、
受信用低雑音増幅器とその電源端子、
上記送信用電力増幅器の電流制御に必要な負電圧を与える負電圧発生回路とその電源端子、
上記送信用電力増幅器および受信用低雑音増幅器の電源を検出し、上記アンテナ切り替えスイッチを切り替えるスイッチ制御回路を備えたことを特徴とするＧａＡｓ集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線機の送信部等に使用するヒ素ガリウム（ＧａＡｓ）集積回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次世代のコードレス電話（簡易型携帯電話：以下ＰＨＳという）は、アナログ伝送方式からデジタル伝送方式へ変更され、使用する周波数が０.４GHzから１.９GHzに高められている。このデジタル方式への変更により、電話機を構成する部品のうち、音声の制御などの部分がデジタル回路で構成できるために小型化が可能となる。一方、無線の使用周波数が１.９GHzと高いために、無線信号を送受信する回路には高周波動作が可能なＧａＡｓ素子による電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）が使用される。このＧａＡｓＦＥＴの場合には、ゲートの順方向電圧が約０.７Ｖと低いために、ゲート電圧でＦＥＴの電流（ドレイン電流）をオフする電圧を０Ｖ以下（約−２Ｖ）と低く設定している。このため、このＧａＡｓＦＥＴの電流をオフするためにはドレイン電圧を０Ｖとするか、ゲート電圧を０Ｖ以下に設定する必要がある。この０Ｖ以下の電圧を得るため、ＧａＡｓＦＥＴで構成した高周波集積回路以外に、負電圧を発生する回路が必要である。また、送信用電力増幅器（以下ＨＰＡという）に電源（ドレイン電流）を与える場合には、ＨＰＡのゲート電圧にはＨＰＡの電流を制御する所望の負の電圧を事前に与えておく必要がある。
【０００３】
図９は、従来の送受信部の回路の構成を示した回路図である。従来の回路構成は、各機能が個別の素子で構成されていた。図において、１はＧａＡｓＩＣで構成された送信用電力増幅器（ＨＰＡ）、２は負電圧発生回路、３はアンテナ切り替えスイッチ（以下ＳＷという）、４は受信用低雑音増幅器（以下ＬＮＡという）、５はＨＰＡ１の電源用スイッチ、６はＬＮＡ４の電源用スイッチ、７はＳｉＩＣで構成された制御ＬＳＩ、８はアンテナである。
ＰＨＳでは、送信と受信が時間毎に異なるために、信号を送信する時間には、ＨＰＡ１の電源スイッチ５をオンすると共にＳＷ３を送信側に切り替える。送信する信号は、ＨＰＡ１で増幅されＳＷ３を通過してアンテナ８より送信される。信号を受信する場合には、ＳＷ３を受信側に切り替える。アンテナ８からの受信信号は、ＳＷ３で受信回路側へ流れ、ＬＮＡ４で増幅され、受信信号として受信される。この信号は復調された後、音声信号へ変換され、スピーカを通して聞くことができる。
【０００４】
コードレス電話では、持ち運びに便利なように小型で軽量なことが望まれており、これに対応するために部品点数を削減することが望まれている。すなわち、機能の集積化が進められ、ＨＰＡ１やＳＷ３、ＬＮＡ４等の高周波回路の一体化ＩＣの開発が進められている。さらに、機能の集積化のために、負電圧発生回路２の高周波回路との一体化も検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように回路構成された従来のコードレス電話（ＰＨＳ）では、さらなる小型化、軽量化のために部品点数の削減あるいは機能の高集積化が求められている。また、高周波回路部と同様に、ＧａＡｓ素子上に負電圧発生回路２を構成すると、ＳｉのＣＭＯＳＩＣに比較して消費電流が大きくなるという問題があった。
【０００６】
この発明は、以上のような問題を解消するためになされたもので、ＰＨＳの部品点数を削減し、機能を高集積化すると共に、消費電流を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるＧａＡｓ集積回路は、アンテナを送信側または受信側に切り替えるアンテナ切り替えスイッチ、送信用電力増幅器（ＨＰＡ）とその電源端子、受信用低雑音増幅器（ＬＮＡ）とその電源端子、ＨＰＡの電流制御に必要な負電圧を与える負電圧発生回路とその電源端子、ＨＰＡの電源を検出しアンテナ切り替えスイッチを切り替えるスイッチ制御回路を備えたものである。
【０００８】
さらに、アンテナを送信側または受信側に切り替えるアンテナ切り替えスイッチ、送信用電力増幅器（ＨＰＡ）とその電源端子、受信用低雑音増幅器（ＬＮＡ）とその電源端子、ＨＰＡの電流制御に必要な負電圧を与える負電圧発生回路とその電源端子、ＨＰＡおよびＬＮＡの電源を検出しアンテナ切り替えスイッチを切り替えるスイッチ制御回路を備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
参考例１．
図１は、本発明の参考例１であるＰＨＳ送受信部のＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。図１に示された全ての回路はＧａＡｓ基板上の集積回路で構成されている高周波一体化ＩＣである。図において、１は送信用電力増幅器（ＨＰＡ）、２は負電圧発生回路、４は受信用低雑音増幅器（ＬＮＡ）、９は負電圧発生回路用の電源用スイッチである。なお、図１に示す集積回路が従来例である図９に示す回路と同様の機能を果たすためには、さらにアンテナ切り替えスイッチ（ＳＷ）３、ＨＰＡの電源用スイッチ５、ＬＮＡの電源用スイッチ６、制御ＬＳＩ７、アンテナ８が必要である。
【００１０】
以上のように構成されたＧａＡｓ集積回路を備えたＰＨＳでは、信号の送信時には、ＨＰＡの電源用スイッチ（図示せず）をオンすると共に負電圧発生回路用の電源用スイッチ９がオンされる。送信する信号は、ＨＰＡ１で増幅されアンテナ８（図示せず）より送信される。信号を受信する場合には、アンテナ８（図示せず）からの受信信号は、ＬＮＡ４で増幅され、受信信号として受信される。この信号は復調された後、音声信号へ変換され、スピーカを通して聞くことができる。また、信号の受信時には、負電圧発生回路２はオフされている。このように、本参考例では負電圧発生回路２の電源端子および電源用スイッチ回路を独立して設けることにより、ＨＰＡ１の動作時のみ負電圧発生回路２が動作するよう制御することが可能となった。
【００１１】
本参考例１によれば、ＨＰＡ１および負電圧発生回路２等を１つの基板上に集積することにより部品点数を削減することができ、さらに負電圧発生回路２をＧａＡｓ基板上に構成しているために高速で動作させることが可能となる。また、ＨＰＡ１の動作時間のみオンすることで負電圧発生回路２自体の消費電流の低減を図ることができる。さらに、信号の受信時にはデジタル回路である負電圧発生回路２をオフしておくことで、負電圧発生回路２の発生する雑音を防ぐことができる。
【００１２】
参考例２．
図２は、本発明の参考例２であるＰＨＳ送受信部のＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。図において、１０はアンテナ切り替えスイッチ（ＳＷ）３を切り替える信号から負電圧発生回路用の電源用スイッチ９を制御する信号を生成する制御回路である。なお、図中同一および相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００１３】
以上のように構成されたＧａＡｓ集積回路を備えたＰＨＳでは、信号の送信時には、ＨＰＡの電源をオンすると共にＳＷ３を送信側に切り替え、この切り替え信号を利用して負電圧発生回路用の電源用スイッチ９を制御する。すなわちＳＷ３を送信側に切り替え時には負電圧発生回路２をオンする。送信する信号は、ＨＰＡ１で増幅されＳＷ３を通過してアンテナより送信される。信号を受信する場合には、ＳＷ３を受信側に切り替え、この切り替え信号を利用して負電圧発生回路用の電源用スイッチ９を制御する。すなわち、ＳＷ３を受信側に切り替え時には負電圧発生回路２をオフする。アンテナからの受信信号は、ＳＷ３で受信回路側へ流れ、ＬＮＡ４で増幅され、受信信号として受信される。この信号は復調された後、音声信号へ変換され、スピーカを通して聞くことができる。
【００１４】
本参考例２によれば、参考例１と同様の効果が得られると共に、さらにＳＷ３の切り替え信号を利用して負電圧発生回路２の電源を制御しているので、負電圧発生回路用の電源用スイッチ９を制御する専用の信号を不要とすることができる。これによりＩＣのピン数を低減でき、また、このＩＣを使用する場合の電話機の基板上の配線を削減することができる。
【００１５】
参考例３．
図３は、本発明の参考例３であるＰＨＳ送信部のＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。図において、１１はＧａＡｓ基板上に集積化されたＨＰＡの電源用スイッチ、１２はＨＰＡのゲート電圧を検出してＨＰＡの電源用スイッチ１１を制御する信号を生成する電圧検出制御回路である。本参考例は、ＨＰＡの電源制御信号で負電圧発生回路２の電源を制御し、負電圧発生回路２の出力が所定の値になったことを検出してＨＰＡの電源スイッチ回路１１を動作させるものである。なお、図中図１、２、９と同一および相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００１６】
図４は、図３の電圧検出制御回路１２の構成例を示したものである。図において１３は電圧検出用インバータ回路、１４はアンド回路である。Ｎ１からＮ４はそれぞれ各端子のノードを示している。ＨＰＡ１の電源制御信号Ｎ１がＬの場合にはＮ４はＮ２に関係なくＬとなり、図３のＨＰＡの電源用スイッチ１１はオフとなり、ＨＰＡ１にドレイン電圧は与えられない。Ｎ１がＨの場合には、負電圧発生回路２の出力Ｎ２が所定の電圧より低くなりＬとなった時にＮ３はＨとなり、電源用スイッチ１１はオンとなり、ＨＰＡ１にドレイン電圧が与えられる。したがって、信号の送信時にＨＰＡ１の電源制御信号がＨ（オン）になるとまず負電圧発生回路２が動作してＨＰＡ１のゲート電圧に与えられる負電圧が発生し、これが所定の電圧まで下がったことを検出したのちＨＰＡの電源用スイッチ１１がオンしてＨＰＡ１に電源が加えられる。
【００１７】
図５は、図４の電圧検出用インバータ回路１３の構成例を示したものであり、１５と１６はデプレション型ＦＥＴである。Ｗｇ１とＷｇ２はそれぞれデプレション型ＦＥＴ１５、１６のゲート幅を表している。Ｗｇ１とＷｇ２は電圧検出用インバータ回路１３が検出する電圧により決定され、その電圧が
０Ｖの時には            Ｗｇ１＝Ｗｇ２であり、
０Ｖ以上の場合には      Ｗｇ１＜Ｗｇ２
０Ｖ以下の場合には      Ｗｇ１＞Ｗｇ２とする。
本参考例３によれば、負電圧発生回路２とＨＰＡ１の電源を制御する信号を共通化することができシステムを構成するのが容易になる。
【００１８】
参考例４．
本発明の参考例１において、ＬＮＡ４を構成するＦＥＴのしきい値電圧（Ｖｔｈ）を−０.５Ｖ以上とし、またＨＰＡ１では出力電力密度の向上を図るためにＨＰＡ１を構成するＦＥＴのしきい値電圧（Ｖｔｈ）を−１Ｖ以下とする。
これによりＬＮＡ４の電流はゲート電圧を０Ｖ以下にする必要がなく、負電圧発生回路２をＬＮＡ４に関係なく動作させることができる。
【００１９】
実施の形態１．
図６は、本発明の実施の形態１であるＰＨＳ送受信部のＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。図において、１は送信用電力増幅器（ＨＰＡ）、２は負電圧発生回路、４は受信用低雑音増幅器（ＬＮＡ）、１７はアンテナスイッチ（ＳＷ）３の制御を行う回路である。この回路は、ＨＰＡ１の電源を検出してＳＷを切り替えるよう構成されている。なお、図中同一および相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
以上のように構成されたＧａＡｓ集積回路を備えたＰＨＳでは、ＨＰＡ１の電源がオフの場合はＳＷ３は全て受信側に切り替わっており、いつでも受信することが可能である。ＨＰＡ１の電源がオンの場合のみＳＷ３をＨＰＡ側に切り替え、送信することができる。
本実施の形態によれば、ＳＷ３切り替え用の専用信号が不要となり、ＩＣの端子の低減とシステム基板の配線の低減が可能となる。さらに、回路電流および消費電力低減の効果もある。
【００２０】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２であるＰＨＳ送受信部のＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。本実施の形態では、アンテナスイッチ（ＳＷ）制御回路１７は、ＨＰＡ１の電源とＬＮＡ４の電源を検出してＳＷを切り替えるよう構成されている。
以上のように構成されたＧａＡｓ集積回路を備えたＰＨＳでは、ＨＰＡ１とＬＮＡ４の電源が共にオフの場合はＳＷ３は送信側、受信側のどちらにも接続されておらず、ＨＰＡ１の電源がオンの場合にはＳＷ３をＨＰＡ側に切り替え、送信が可能となる。また、ＬＮＡ４の電源がオンの場合にはＳＷ３をＬＮＡ４側に切り替え、受信可能となる。ＨＰＡ１、ＬＮＡ４共にオンの場合はシステム上生じないが、回路構成上はどちら側もオン状態となる。
本実施の形態によれば、ＳＷ３切り替え用の専用信号が不要となり、ＩＣの端子の低減とシステム基板の配線の低減が可能となる。さらに、回路電流および消費電力低減の効果もある。
【００２１】
参考例５．
図８は、本発明の参考例５であるＰＨＳ送受信部のＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。本参考例は、複数チップのパッケージ構成の一例を示したものである。図において、２０は本参考例のマルチチップＩＣであり、２１はＧａＡｓ基板で構成した回路、２２はＳｉ基板で構成した回路である。３１〜３３は、回路２１と回路２２を接続するワイヤである。
本参考例の構成では、負電圧発生回路２、ＨＰＡの電源用スイッチ１１およびアンテナスイッチ（ＳＷ）制御回路１７をＳｉ基板２２上に配置し、ＨＰＡ１、ＳＷ３およびＬＮＡ４をＧａＡｓ基板２１上に配置している。
【００２２】
以上のように、負電圧発生回路２をＬＮＡ４やＨＰＡ１と別チップにすることで、負電圧発生回路２が発生する雑音が基板を介して伝わるのを防ぐことができる。また、ＨＰＡの電源用スイッチ１１をＳｉ素子で構成できるために、スイッチでの電圧低下の損失を抑えることができる。さらに、１つのパッケージに封止しているために部品点数としては最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の参考例１であるＰＨＳの送受信部を構成するＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。
【図２】  この発明の参考例２であるＰＨＳの送受信部を構成するＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。
【図３】  この発明の参考例３であるＰＨＳの送信部を構成するＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。
【図４】  この発明の参考例３であるＧａＡｓ集積回路を構成する電圧検出制御回路を示す回路図である。
【図５】  電圧検出制御回路を構成する電圧検出用インバータの例を示す回路図である。
【図６】  この発明の実施の形態１であるＰＨＳの送受信部を構成するＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。
【図７】  この発明の実施の形態２であるＰＨＳの送受信部を構成するＧａＡｓ集積回路を示す回路図である。
【図８】  この発明の参考例５であるＰＨＳの送受信部を構成するマルチチップＩＣを示す回路図である。
【図９】  従来のＧａＡｓ集積回路を用いてＰＨＳの送受信部を構成した回路図である。
【符号の説明】
１  ＧａＡｓＩＣで構成された送信用電力増幅器（ＨＰＡ）、
２  負電圧発生回路、３  アンテナ切り替えスイッチ（ＳＷ）、
４  受信用低雑音増幅器（ＬＮＡ）、５ ＨＰＡの電源用スイッチ、
６  ＬＮＡの電源用スイッチ、７  ＳｉＩＣで構成された制御ＬＳＩ、
８  アンテナ、９  負電圧発生回路の電源用スイッチ、
１０  負電圧発生回路の電源用スイッチの制御回路、
１１  ＨＰＡの電源用スイッチ、
１２  ＨＰＡの電源用スイッチの制御回路（電圧検出制御回路）、
１３  電圧検出用インバータ、１４  アンド回路、
１５、１６  デプレッション型のＧａＡｓ電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）、
１７  スイッチ（ＳＷ）制御回路、２０  マルチチップＩＣ、
２１  ＧａＡｓ基板上に構成された回路、
２２  Ｓｉ基板上に構成された回路、３１、３２、３３ ワイヤ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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