(57)【要約】【課題】複数の周波数に対応しつつ、必要な部品点数を低減し、装置構成を小型化する。【解決手段】  第１および第２の周波数の信号に対応した第１および第２の入力端子のいずれかを選択するスイッチ回路１０３と、スイッチ回路１０３の出力端子に接続された増幅素子（ＦＥＴ１０５，１０９）を含む増幅器と、この増幅器の出力端子に接続された第１および第２の負荷回路１１１，１１２と、第１の周波数および第２の周波数にそれぞれ対応したスイッチ回路１０３の切り替えに連動して、第１および第２の負荷回路の少なくとも一方を利用する第１の状態および少なくとも他方を利用する第２の状態を切り替える第２のスイッチ回路１１３とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2006262240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の周波数の信号に対応した第１および第２の入力端子と、
これらの入力端子のいずれかを選択する第１のスイッチ回路と、
この第１のスイッチ回路の出力端子に接続された増幅素子を含む増幅器と、
この増幅器の出力端子に接続された、前記第１の周波数および第２の周波数にそれぞれ対応した第１および第２の負荷回路と、
前記第１のスイッチ回路の切り替えに連動して、前記第１および第２の負荷回路の少なくとも一方を利用する第１の状態および少なくとも他方を利用する第２の状態を切り替える第２のスイッチ回路と
を備えたことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
前記第１の状態は、前記第１の負荷回路を単独で利用し、前記第２の状態は前記第１および第２の負荷回路を組み合わせた回路を利用することを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項３】
前記第２のスイッチ回路は２入力１出力のスイッチ回路であり、前記増幅器の出力信号を前記第１の負荷回路と前記第２の負荷回路とを直列接続した回路で受けて、両負荷回路の接続点と前記第２の負荷回路の出力端とをそれぞれ前記第２のスイッチ回路の両入力端に接続し、前記第２のスイッチ回路の出力端を電力増幅装置の出力端子としたことを特徴とする請求項２記載の電力増幅装置。
【請求項４】
前記第１の状態は、前記第１の負荷回路を単独で利用し、前記第２の状態は前記第２の負荷回路を単独で利用することを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項５】
前記第２のスイッチ回路として、前記第１および第２の負荷回路の前段に前記増幅器の出力信号を受ける１入力２出力のスイッチ回路を設け、このスイッチ回路により前記第１および第２の負荷回路に選択的に前記出力信号を供給し、前記第１および第２の負荷回路のそれぞれの出力端を電力増幅装置の出力端子としたことを特徴とする請求項４記載の電力増幅装置。
【請求項６】
前記増幅器は、第１および第２のソース接地ＦＥＴにより構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力増幅装置。
【請求項７】
前記増幅器は、前記第１のスイッチ回路と前記第１のソース接地ＦＥＴのゲート端子との間に接続された第１の整合回路と、前記第１のソース接地ＦＥＴのドレイン端子と前記第２のソース接地ＦＥＴのゲート端子との間に接続された第２の整合回路と、前記第１および第２のＦＥＴのドレイン端子と電源との間に接続したコイルまたは伝送線路とを有し、前記第１および第２の整合回路は前記第１および第２の周波数の両方に対応する広帯域の特性を有することを特徴とする請求項６記載の電力増幅装置。
【請求項８】
前記第１および第２のスイッチ回路は、ＦＥＴを用いて構成されたことを特徴とする請求項６記載の電力増幅装置。
【請求項９】
電力増幅装置を備えた携帯電話端末であって、
前記電力増幅装置は、
第１および第２の周波数の信号に対応した第１および第２の入力端子と、
これらの入力端子のいずれかを選択する第１のスイッチ回路と、
この第１のスイッチ回路の出力端子に接続された増幅素子を含む増幅器と、
この増幅器の出力端子に接続された第１および第２の負荷回路と、
前記第１の周波数および第２の周波数にそれぞれ対応した前記第１のスイッチ回路の切り替えに連動して、前記第１および第２の負荷回路の少なくとも一方を利用する第１の状態および少なくとも他方を利用する第２の状態を切り替える第２のスイッチ回路と
を備えたことを特徴とする携帯電話端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅装置、特に携帯電話端末に使用できる高周波電力増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３世代と呼ばれる携帯電話サービスがほぼ普及しつつある現在、電波周波数が逼迫し、新たな周波数の割り当て、再編が行われつつあり、これにより、１台の端末で複数の周波数帯域の信号を送信する必要が生じている。一方、携帯電話端末はますます小型化が進み、複数の周波数に対応した無線部を実装することが困難になっている。特に、電力増幅装置は他の回路との一体集積化が難しく、スペースを圧迫する要因となっており、この小型化が重要な課題である。
【非特許文献１】Y. Hasegawa, Y. Ogata, I. Nagasako, N. Iwata, M. Kanamori, T. Ito, " 3.4V Operation Power Amplifier Multi-chip IC's for Digital Cellular Phone," IEEE GaAs IC Symposium Digest 1995, pp.63-66
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
小型化を目指した電力増幅装置は内外で多く実用化されており、例えば非特許文献に見られるように、高性能なＦＥＴを用いて実装技術を駆使して小型化を行う方法が主流と言える。
【０００４】
しかしながら、この方法で複数の周波数に対応する場合、周波数分の電力増幅装置を用意する必要があり、スペースメリットを出せないと言う課題がある。
【０００５】
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、複数の周波数に対応しつつ、必要な部品点数を低減し、装置構成を小型化することができる電力増幅装置およびこれを用いた携帯電話端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、第１および第２の周波数の信号に対応した第１および第２の入力端子と、これらの入力端子のいずれかを選択する第１のスイッチ回路と、この第１のスイッチ回路の出力端子に接続された増幅素子を含む増幅器と、この増幅器の出力端子に接続された第１および第２の負荷回路と、前記第１の周波数および第２の周波数にそれぞれ対応した前記第１のスイッチ回路の切り替えに連動して、前記第１および第２の負荷回路の少なくとも一方を利用する第１の状態および少なくとも他方を利用する第２の状態を切り替える第２のスイッチ回路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
増幅器の出力端に接続される負荷は、電力増幅装置の効率、歪み、出力を一意に満足するために第１および第２の状態の切替により、第１および第２の周波数の信号に対してそれぞれ適正な負荷インピーダンスを設定する一方、増幅器については両周波数に共用することにより、回路規模が低減される。
【０００８】
前記増幅器は、第１および第２のソース接地ＦＥＴにより構成することができる。さらに、第１および第２のスイッチ回路もＦＥＴを用いて構成することにより、スイッチ回路を含めて増幅装置全体をモノリシック集積回路として構成することができる。
【０００９】
本発明による携帯電話端末は、上述した構成の電力増幅装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による電力増幅装置は、複数の周波数の帯域に対して増幅器を共用するとともに、負荷回路を切り替えることにより、複数の周波数に対応することができ、これにより電力増幅装置を小型化し、ひいてはこれを利用する例えば携帯電話端末の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態における電力増幅装置１００の構成を示す。この電力増幅装置１００は、第１および第２の周波数の信号Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ対応した第１および第２の入力端子１０１，１０２と、両端子にそれぞれ接続される２入力端子１０３ｂ，１０３ｃのいずれかに選択的に接続される出力端子１０３ａを有する第１の２入力１出力のスイッチ回路１０３とを有する。このスイッチ回路１０３の出力端子は第１の整合回路１０４を介して第１のソース接地ＦＥＴ１０５のゲート端子に接続される。この第１のソース接地ＦＥＴ１０５のドレイン端子は第２の整合回路１０８を介して第２のソース接地ＦＥＴ１０９のゲート端子に接続される。このＦＥＴ１０９のドレイン端子は第１の負荷回路（ＭＬ）１１１の一端に接続され、その他端は２分岐され、その２分岐の第１の分岐先に第２の負荷回路（ＭＬ）１１２を接続し、第２の分岐先に、第２のスイッチ回路１１３の第１の入力端子１１３ｂを接続する。スイッチ回路１１３の第２の入力端子には第２の負荷回路１１２の他端を接続する。スイッチ回路１１３の出力端は、第１および第２の入力端子１１３ｂ，１１３ｃのいずれかに選択的に接続され、この電力増幅装置１００の出力端子を構成する。第１および第２のＦＥＴ１０５，１０９のそれぞれのドレイン端子は、コイル１０６，１０７（または所定の長さの伝送線路）を各々介して直流電源１１９（Ｖｄｄ）に接続される。
【００１３】
スイッチ回路１０３，１１３は各々、制御部１２０からの切り替え信号１２１により連動して切り替え制御される。すなわち、スイッチ回路１０３により信号Ｓ１が選択されるとき、負荷回路１１１（負荷インピーダンスをＭＬ１１とする）と負荷回路１１２（負荷インピーダンスをＭＬ１２とする）とが直列接続されたものが選択される。このときの負荷インピーダンスはＭＬ１１＋ＭＬ１２となる。スイッチ回路１０３により信号Ｓ２が選択されるとき、単独で負荷回路１１１が選択される。このときの負荷インピーダンスはＭＬ１１となる。これらの２通りの負荷について、次の２つの状態が定義される。
【００１４】
状態Ａ：入力信号Ｓ１、負荷ＭＬ１１＋ＭＬ１２、
状態Ｂ：入力信号Ｓ２、負荷ＭＬ１１
【００１５】
これらの２つの状態は、入力信号が第１の周波数の場合、すなわち信号Ｓ１が選択された場合と、第２の周波数の場合、すなわち信号Ｓ２が選択された場合とで、電力増幅装置の動作状態を切り替えている。例えばここでは、第１の周波数として８１５ＭＨｚ、第２の周波数として９００ＭＨｚなどを想定している。第１および第２の整合回路１０４，１０８はこれらの帯域にわたり広帯域な特性を有する。すなわち、第１および第２の周波数に対して回路を共用することができる。
【００１６】
これに対して、ＦＥＴ１０９のドレイン端子に接続される負荷は、電力増幅装置の効率、歪み、出力を一意に満足する必要があるので、各周波数に対して別個に設定する。そのために、上述したような負荷インピーダンスの切替を行っている。
【００１７】
なお、制御部１２０によるスイッチ回路１０３，１１３の切替制御は、（１）基地局からの指示、（２）ユーザによる指示、（３）この電力増幅装置を用いた端末装置による指示、等に応じて行うことができる。
【００１８】
図２に、図１内の負荷回路１１１，１１２の具体的な回路構成例を示す。この例では、負荷回路１１１は、直列接続したコイル１１１ａ，１１１ｂと、その接続点とグランドとの間に接続されたキャパシタ１１１ｃとにより構成される。他方、負荷回路１１２は、直列接続したキャパシタ１１２ａ，１１２ｂと、その接続点とグランドとの間に接続されたコイル１１２ｃとにより構成される。但し、これらの負荷回路はあくまで例示であり、本発明はこの具体例に限定されるものではない。負荷回路１１１，１１２の具体的な構成は、使用する第１および第２の周波数や要求される仕様によって異なりうる。
【００１９】
図３は、本発明の第２の実施の形態における電力増幅装置１１０の構成を示している。この図において、第１の実施の形態（図１）に示した構成要素と同様のものには同じ参照符号を付し、重複した説明は省略する。この第２の実施の形態が第１の実施の形態と構成において異なる点は、負荷の構成にある。すなわち、第２のＦＥＴ１０９のドレイン端子は、１入力２出力のスイッチ回路１３１の入力端子１３１ａに接続される。スイッチ回路１３１の一方の出力端子１３１ｃは第１の負荷回路（ＭＬ）１３２に接続され、他方の出力端子１３１ｂは第２の負荷回路（ＭＬ）１３３に接続される。第１の負荷回路（ＭＬ）１３２の出力が電力増幅装置１１０の出力端１３４に接続され、第２の負荷回路（ＭＬ）１３３が電力増幅装置１１０の出力端１３５に接続される。スイッチ回路１３１は、制御部１２０の切り替え信号１２１により、スイッチ回路１０３と連動して切り替えられる。すなわち、スイッチ回路１０３により信号Ｓ１が選択されるとき、負荷回路１３２（負荷インピーダンスをＭＬ２１とする）が選択される。スイッチ回路１０３により信号Ｓ２が選択されるとき、負荷回路１３３（負荷インピーダンスをＭＬ２２とする）が選択される。これらの２通りの負荷について、次の２つの状態が定義される。
【００２０】
状態Ａ：入力信号Ｓ１、負荷ＭＬ２１、
状態Ｂ：入力信号Ｓ２、負荷ＭＬ２２
【００２１】
第１の実施の形態と同様、これらの２つの状態は、入力信号が第１の周波数の場合、すなわち信号Ｓ１が選択された場合と、第２の周波数の場合、すなわち信号Ｓ２が選択された場合とで、電力増幅装置の動作状態を切り替えている。
【００２２】
図４に、負荷回路１３１，１３３の具体的な回路構成例を示す。この例では、いずれの負荷回路も、直列接続したコイル１３１ａ，１３１ｂと、両者の接続点とグランドとの間に接続されたキャパシタ１３１ｃと、出力端１３４に接続されたキャパシタ１３１ｄとにより構成される。但し、負荷回路１１１，１１２の具体的な構成は、使用する第１および第２の周波数や要求される仕様によって異なりうる。これらの負荷回路はあくまで例示であり、本発明はこの具体例に限定されるものではない。
【００２３】
図３の構成と図１の構成では、出力端子の数が異なる。出力端子は、電力増幅装置の出力側に接続されるアンテナ共用器の特性で決まる。すなわち、アンテナ共用器が、第１および第１の周波数に対応できるような広帯域を有する場合には、出力端子を１つ節約できる図１の構成が適正であるが、アンテナ共用器を２つ用意する場合には、図３の構成が適正となる。
【００２４】
図５に、図１のスイッチ回路１１３の概略の回路構成例を示す。この例では、ＦＥＴ１１３ｆとＦＥＴ１１３ｇのソース・ドレイン端子間のチャネルを、それぞれ制御端子１１３ｄ，１１３ｅからの制御信号（例えば切替信号１２１とその反転信号）を抵抗を介してゲート端子に印加することにより選択的に導通させる制御を行う。他のスイッチ回路についても同様である。このようにスイッチ回路をＦＥＴを用いて構成することにより、スイッチ回路も含めて本発明の増幅装置全体をモノリシック集積回路化することが可能となる。これは、部品点数の低減と相俟って、装置の小型化に寄与する。
【００２５】
図６は、本発明の電力増幅装置を用いることができる携帯電話端末５００のハードウェア構成の概略を示すブロック図である。この携帯電話端末５００は、携帯電話機に特有の要素として、アンテナ５０１、アンテナ共用器５０２、送受信処理部５０３、変復調処理部５０５、データ処理部５０７、音声入出力処理部５０９、スピーカ５１０、およびマイク５１２を備える。携帯電話端末５００は、また、これらの各要素を制御するＣＰＵ，ＲＯＭ等を含む制御部５２５、この制御部５２５により作業領域やデータの一時記憶領域として利用されるメモリ５２７、ユーザインタフェースとして機能する表示部５２０、上記各種操作キーに対応する操作部５２３を備える。本発明の電力増幅装置は送受信処理部５０３内に位置する。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば負荷回路の切替について、図１と図３の例の限るものではなく、第１および第２の負荷回路の少なくとも一方を利用する第１の状態および少なくとも他方を利用する第２の状態を切り替えるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における電力増幅装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１内に示した負荷回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における電力増幅装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図３内に示した負荷回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図５】図１のスイッチ回路１１３の概略の回路構成例を示す回路図である。
【図６】本発明の電力増幅装置を用いることができる携帯電話端末のハードウェア構成の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００…電力増幅装置、１０１，１０２…入力端子、１０３…スイッチ回路、１０４…整合回路、１０５…ソース接地ＦＥＴ、１０６，１０７…コイル、１０８…整合回路、１０９…ソース接地ＦＥＴ、１１０…電力増幅装置、１１１，１１２…負荷回路、１１３…スイッチ回路、１１９…直流電源、１２０…制御部、１２１…切替信号、１３１…スイッチ回路、１３２，１３３…負荷回路、１３４，１３５…出力端、５００…携帯電話端末
【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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