(57)【要約】  【課題】  本発明は、大きく離れた複数の周波数帯を処理することが可能な電力合成器及びパワーアンプを提供するとともに、このパワーアンプを備えることで部品数を削減したマルチバンド高周波通信装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  電力合成器３０２において、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０２の接続ノードＰ１と高周波線路Ｔ１０３，Ｔ１０４の接続ノードＰ２との間に、スイッチＳＷを設けるとともに入力信号の周波数に応じてスイッチＳＷをＯＮ／ＯＦＦすることで、高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４によるインピーダンスを複数の周波数帯によって異なるものとすることができる。【選択図】      図２
2006203638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号である第１信号が入力される第１入力端子と、高周波信号である第２信号が入力される第２入力端子と、前記第１信号と前記第２信号とを合成して得られた信号を出力する出力端子と、を備える電力合成器において、
前記第１入力端子と一端が接続される第１高周波線路と、
該第１高周波線路の他端と一端が接続される第２高周波線路と、
前記第２入力端子と一端が接続される第３高周波線路と、
該第３高周波線路の他端と一端が接続される第４高周波線路と、
前記第１及び第２高周波線路の接続部に一端が接続されるとともに、前記第３及び第４高周波線路の接続部に他端が接続されるスイッチと、
を備え、
前記第１及び第２信号の周波数が第１周波数のときに前記スイッチをＯＦＦとするとともに、前記第１及び第２信号の周波数が前記第１周波数よりも高い第２周波数のときに前記スイッチをＯＮとすることを特徴とする電力合成器。
【請求項２】
前記第１及び第３高周波線路それぞれの長さを、前記第２周波数に対する波長の略１／４に等しい長さとするとともに、
前記第１及び第２高周波線路による合計の長さと、前記第３及び第４高周波線路による合計の長さとのそれぞれを、前記第１周波数に対する波長の略１／４に等しい長さとすることを特徴とする請求項１に記載の電力合成器。
【請求項３】
前記第１〜第４高周波線路がそれぞれ、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したインダクタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力合成器。
【請求項４】
前記第１〜第４高周波線路がそれぞれ、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したキャパシタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力合成器。
【請求項５】
前記第１及び第２入力端子の間に接続される抵抗成分を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電力合成器。
【請求項６】
入力された信号を振幅が等しく位相が異なる２つの信号にベクトル分解する信号分配器と、
前記信号分配器で分配された２信号の内の一方を増幅する第１増幅器と、
前記信号分配器で分配された２信号の内の他方を増幅する第２増幅器と、
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電力合成器と、
を備えるとともに、
前記第１及び第２増幅器で増幅された信号がそれぞれ、前記第１及び第２信号として前記電力合成器に入力されることを特徴とするパワーアンプ。
【請求項７】
第１及び第２周波数の２つの周波数帯の信号を処理する高周波通信装置において、
請求項６に記載のパワーアンプを備えるとともに、前記第１及び第２周波数の信号それぞれが前記パワーアンプで共通に増幅されることを特徴とする高周波通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数帯域で使用可能な電力合成器、及び、当該電力合成器を備えるパワーアンプ、及び、当該パワーアンプを備える高周波通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮのような高周波通信装置が、急激な普及を続けている。そして、これら高周波通信装置において、利用者数の急増に伴って、周波数資源の逼迫が問題となっている。そのため、当初は８００ＭＨｚ帯だけ用いていた携帯電話では１．５ＧＨｚ帯や２ＧＨｚ帯が、また当初は２．４ＧＨｚ帯だけ用いていた無線ＬＡＮでは５ＧＨｚ帯が、新たな周波数帯として割り当てられている。
【０００３】
この携帯電話や無線ＬＡＮのように複数の周波数帯が割り当てられた高周波通信装置に対して、割り当てられた複数の周波数帯に対応することが求められている。即ち、一台の携帯電話において、８００ＭＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯のいずれにおいても通信できることが求められ、又、一台の無線ＬＡＮにおいて、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯のいずれにおいても通信できることが求められている。
【０００４】
このように複数の周波数帯における通信装置として、図７のような送信系回路構造を備えるマルチバンド高周波通信装置が構成される。この図７のマルチバンド高周波通信装置の送信系回路には、マルチバンド化される周波数帯の数（例えば２つ）に応じて、複数の送信系回路４０８，４０９が並列に構成される。そして、この各送信系回路４０８，４０９それぞれにおいて、周波数帯ｆａ，ｆｂそれぞれで変調された信号を生成する変調波信号源４０２，４０３と、この変調波信号源４０２，４０３で生成された信号をそれぞれ増幅するパワーアンプ４０４，４０５と、パワーアンプ４０４，４０５で増幅された信号を空中に放射するアンテナ４０６，４０７とを備える。
【０００５】
即ち、周波数帯ｆａで通信を行う場合、送信系回路４０８によって、変調波信号源４０２において符号化された信号を周波数帯ｆａで変調して得られた信号を、パワーアンプ４０４で増幅した後、アンテナ４０６より送信する。又、周波数帯ｆｂで通信を行う場合、送信系回路４０９によって、変調波信号源４０３において符号化された信号を周波数帯ｆｂで変調して得られた信号を、パワーアンプ４０５で増幅した後、アンテナ４０７より送信する。
【０００６】
このようなマルチバンド高周波通信装置に用いられるパワーアンプ４０４，４０５は、例えば携帯電話に使用される場合など、変調波信号源４０２，４０３が生成した数ｍＷオーダの小電力の電気信号を、Ｗオーダに近い大電力の信号に増幅してアンテナ４０６，４０７へ送り出す回路部品である。又、近年の高周波通信装置においては、消費電力のほとんどを占める送信系回路におけるパワーアンプにおける低消費電力化、即ち電力効率の向上が強く求められている。
【０００７】
更に、最近では、信号の変復調方式として、周波数利用効率の高いＱＰＳＫ変調等を用いたデジタル変復調方式が採用されている。このデジタル変復調方式では、信号の振幅および位相の両方で情報が搬送されるため、電力増幅器は入力信号を線形増幅することが要求される。これらのことより、図７のパワーアンプ４０４，４０５のように高周波通信装置に使用されるパワーアンプは、高効率であるとともに且つその増幅特性における高い線形性が要求されている。
【０００８】
このように増幅特性における高い線形性を備えるとともに高効率となるパワーアンプとして、Outphasing法を使用したパワーアンプが提供されている。このOutphasing法とは、ＬＩＮＣ（LInear Amplification with Nonlinear Components）と呼ばれる非線形要素を用いて線形増幅を行う増幅方法である（非特許文献１参照）。このOutphasing法では、まず、入力信号を位相差の異なる２つの信号に分解した後、この位相差の異なる２つの信号それぞれを非線形増幅器で増幅する。そして、増幅された位相差の異なる２つの信号を再び合成することによって、元の入力信号を線形的に増幅した出力信号を得ることができる。
【０００９】
このようなOutphasing法を用いたパワーアンプに用いられる電力合成器の構成として、図８に示すような、代表的な電力合成器であるウィルキンソン型の電力合成器と同等の構成が使用される。このウィルキンソン型となる図８に示す電力合成器２０６は、２つの非線形な増幅器２０４，２０５それぞれから出力される信号が入力される入力端子２０１，２０２と、この入力端子２０１，２０２それぞれと一端が接続される高周波線路Ｔ２０１，Ｔ２０２と、高周波線路Ｔ２０１，Ｔ２０２それぞれの他端に接続される出力端子２０３と、入力端子２０１，２０２の間に接続される抵抗成分Ｒ２０１と、を備える（非特許文献２参照）。
【００１０】
この電力合成器２０６を構成する高周波線路Ｔ２０１，Ｔ２０２の長さは、増幅器２０４，２０５で増幅される信号の周波数において略１／４波長に見える長さに設計される。即ち、２本の略１／４波長の高周波線路Ｔ２０１，Ｔ２０２がＶ字型に接続された単純な構造である。このように構成された図８の構成の電力合成器２０６は、Outphasing法による動作を行うため、増幅器２０４，２０５で増幅された位相の異なる２つの信号が与えられる。このとき、増幅器２０４で増幅された一方の信号が入力端子２０１から入力されるとともに、増幅器２０５で増幅された他方の信号が入力端子２０２から入力される。そして、この入力端子２０１から入力された高周波電力と、入力端子２０２から入力された高周波電力は、合成されて出力端子２０３から出力される。
【００１１】
このような構成の電力合成器２０６を備えるパワーアンプは、入力された信号を位相の異なる２つの信号に分解する信号分配器２００と、信号分配器２００から出力される２信号それぞれを増幅する増幅器２０４，２０５と、を備える。このような構成のパワーアンプでは、信号分配器２００において、まず、入力された信号が２信号に分配されるとともに、各信号が移相されることによって、異なる位相の２信号が増幅器２０４，２０５それぞれに出力される。そして、位相の異なる２信号が増幅器２０４，２０５で増幅された後に電力合成器２０６で合成される。このように動作することにより、パワーアンプを高効率とするとともに且つその増幅特性における線形性を高めることができる。しかしながら、一般的に、Outphasing法を用いたパワーアンプにおいては、その効率と増幅特性における線形性とがトレードオフの関係にあることが知られている。
【００１２】
即ち、パワーアンプに用いる電力合成器の構成を図８に示すように、損失要因である抵抗成分Ｒ２０１を備えたウィルキンソン型電力合成器と同様の構成とするとき、増幅特性における線形性が良好となるが、その効率が低くなってしまう。それに対して、その効率を高めるために、図９に示すように、ウィルキンソン型電力合成器と同様の構成の電力合成器２０６からその損失要因となる抵抗成分Ｒ２０１を省いた構成とする。この図９のように抵抗成分Ｒ２０１を除いた構成の電力合成器２０６ａを備えるパワーアンプによるOutphasing法は、Chireix法と呼ばれるもので、図８に示すパワーアンプに比べると、増幅特性における線形性を低下するが、その電力効率を高くすることができる（特許文献１及び非特許文献３参照）。
【特許文献１】特公表２００２−５１０９２７号公報
【非特許文献１】X.Zhang et al, "Design of Linear RF Outphasing Power Amplifiers", Arctech House, 2003
【非特許文献２】電子情報通信学会編「モノリシックマイクロ波集積回路(ＭＭＩＣ)」初版、５５〜５６頁
【非特許文献３】J.Grundlingh et al, "A High Efficiency Chireix Out-phasing Power Amplifier for 5GHz WLAN Applications", 2004 IEEE MTT-S Digest, pp.1535-1538
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図８又は図９のような構成のパワーアンプの場合、上述したように高効率で且つ増幅特性における線形性が良好とすることができるが、その使用周波数帯域が狭帯域であるため、マルチバンド化された周波数帯に対して動作させることができない。即ち、図８又は図９のような構成のパワーアンプの備える電力合成器２０６，２０６ａにおいて、高周波線路Ｔ２０１，Ｔ２０２の長さが、予め想定された周波数に対して略１／４波長となるように設定される。そのため、この電力合成器２０６，２０６ａを備えるパワーアンプは、予め想定された周波数を含む狭い帯域でのみ良好な状態で動作することとなる。
【００１４】
又、非特許文献３のFigure.4のように、高周波線路Ｔ２０１，Ｔ２０２の代わりに、図１０に示す３つのインダクタンスＬ５０１〜Ｌ５０３で構成される回路と等価となるような回路を構成することで、広帯域化することができる。しかしながら、その広帯域化の程度は限られたものに過ぎず、図７のような送信系回路構造を備えるマルチバンド高周波通信装置が必要とするような、大きく離れた複数の周波数帯（例えば2.4GHzと5GHz）を使用可能周波数帯域とすることができるほどではない。よって、マルチバンド高周波通信装置においては、上述したように、マルチバンド化される周波数帯の数に応じた複数の送信系回路が必要となり、その部品数が増えてしまい、コスト・サイズ・重量が増加する。
【００１５】
このような問題を鑑みて、本発明は、大きく離れた複数の周波数帯を処理することが可能な電力合成器及びパワーアンプを提供するとともに、このパワーアンプを備えることで部品数を削減したマルチバンド高周波通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明の電力合成器は、高周波信号である第１信号が入力される第１入力端子と、高周波信号である第２信号が入力される第２入力端子と、前記第１信号と前記第２信号とを合成して得られた信号を出力する出力端子と、を備える電力合成器において、前記第１入力端子と一端が接続される第１高周波線路と、該第１高周波線路の他端と一端が接続される第２高周波線路と、前記第２入力端子と一端が接続される第３高周波線路と、該第３高周波線路の他端と一端が接続される第４高周波線路と、前記第１及び第２高周波線路の接続部に一端が接続されるとともに、前記第３及び第４高周波線路の接続部に他端が接続されるスイッチと、を備え、前記第１及び第２信号の周波数が第１周波数のときに前記スイッチをＯＦＦとするとともに、前記第１及び第２信号の周波数が前記第１周波数よりも高い第２周波数のときに前記スイッチをＯＮとすることを特徴とする。
【００１７】
このとき、前記第１及び第３高周波線路それぞれの長さを、前記第２周波数に対する波長の略１／４に等しい長さとするとともに、前記第１及び第２高周波線路による合計の長さと、前記第３及び第４高周波線路による合計の長さとのそれぞれを、前記第１周波数に対する波長の略１／４に等しい長さとものとする。
【００１８】
これらの電力合成器において、前記第１〜第４高周波線路をそれぞれ、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したインダクタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えるものとしても構わないし、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したキャパシタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えるものとしても構わない。
【００１９】
又、本発明のパワーアンプは、入力された信号を振幅が等しく位相が異なる２つの信号にベクトル分解する信号分配器と、前記信号分配器で分配された２信号の内の一方を増幅する第１増幅器と、前記信号分配器で分配された２信号の内の他方を増幅する第２増幅器と、上述のいずれかの電力合成器と、を備えるとともに、前記第１及び第２増幅器で増幅された信号がそれぞれ、前記第１及び第２信号として前記電力合成器に入力されることを特徴とする。
【００２０】
即ち、本発明のパワーアンプにおいて、前記信号分配器で分配された２つの信号を互いに略等振幅で且つ異なる位相とするOutphasing法を採用する。
【００２１】
又、本発明の高周波通信装置は、第１及び第２周波数の２つの周波数帯の信号を処理する高周波通信装置において、上述のいずれかのパワーアンプを備えるとともに、前記第１及び第２周波数の信号それぞれが前記パワーアンプで共通に増幅されることを特徴とする。又、この高周波通信装置は、第１及び第２周波数で変調する変調波信号源と、該変調波信号源の動作を制御する制御回路と、を備えるとともに、前記制御回路によって前記変調波信号源で変調する周波数に応じて前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、第１及び第２高周波線路の接続部と第３及び第４の高周波線路の接続部との間にスイッチを設けることによって、異なる複数の周波数の信号に対してスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることで、第１〜第４高周波線路によるインピーダンスを切り換えることができる。よって、複数の周波数で駆動可能なマルチバンドの電力合成器を構成することができる。更に、この電力合成器において、第１及び第２入力端子の間に抵抗成分を与えることによって、ウィルキンソン型電力合成器と同じ回路構造とし、ウィルキンソン型電力合成器が備える良好なアイソレーション特性などを与えることができる。
【００２３】
又、本発明によると、上述の電力合成器を備えたパワーアンプとすることによって、複数の周波数で駆動可能なマルチバンドのパワーアンプを構成することができる。更に、このパワーアンプを備えた高周波通信装置とすることによって、１つのパワーアンプで複数の周波数の信号それぞれを増幅することができるため、マルチバンドの高周波通信装置として構成したとき、その内部の部品数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態におけるマルチバンド高周波通信装置の内部構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１のマルチバンド高周波通信装置は、周波数帯ｆａ，ｆｂ（ｆａ＜ｆｂ）のいずれかで変調された信号を生成する変調波信号源３０１と、変調波信号源３０１で生成された信号を増幅するOutphasing法を使用したパワーアンプ３０２と、パワーアンプ３０２で増幅された信号を送信するアンテナ３０３と、変調波信号源３０１及びパワーアンプ３０２の動作を制御するとともに変調波信号源３０１における変調周波数を切り換える制御回路３０４と、を備える。
【００２６】
即ち、周波数帯ｆａで通信を行う場合、変調波信号源３０１において、符号化された信号が周波数ｆａで変調されるとともに、パワーアンプ３０２で増幅された後、アンテナ３０３より送信される。又、周波数帯ｆｂで通信を行う場合、同様に、変調波信号源３０１において、符号化された信号が周波数ｆｂで変調されるとともに、パワーアンプ３０２で増幅された後、アンテナ３０３より送信される。このように動作する際、変調波信号源３０１における変調に使用される周波数ｆａ，ｆｂそれぞれに応じて、パワーアンプ３０２におけるインピーダンスが制御回路３０４によって切り換えられる。
【００２７】
又、例えば、このような構成のマルチバンド高周波通信装置が、８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯の２つの周波数帯で通信が可能なデュアルバンド携帯電話端末である場合、制御回路３０４が端末全体を統括するコントローラとして働く。そして、この制御回路３０４が８００ＭＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯のいずれの周波数帯で通信を行うかを決定し、ＲＦ（高周波）回路である変調波信号源３０１及びパワーアンプ３０２に対して指示する。例えば、８００ＭＨｚ帯が混雑して空きチャネルが見付からない場合は、制御回路３０４が２ＧＨｚ帯を選択し、この２ＧＨｚ帯で信号を変調するように、変調波信号源３０１及びパワーアンプ３０２に対して指示する。
【００２８】
このようなマルチバンド高周波通信装置におけるパワーアンプ３０２の構成を、図２に示す。図２に示すパワーアンプ３０２は、変調波信号源３０１より出力される信号が入力される入力端子１０１と、入力端子より入力された信号を位相の異なる２つの信号に分解する信号分配器１０２と、信号分配器１０２で得られた位相の異なる２信号それぞれを増幅する増幅器１０４，１０５と、増幅器１０４，１０５で増幅された２信号を合成する電力合成器１０６と、電力合成器１０６で合成された信号を出力するとともにアンテナ３０３に接続された出力端子１０３と、を備える。又、増幅器１０４，１０５は、同じ設計の増幅器であるとともに、信号分配器１０２より等振幅の信号が入力される。
【００２９】
このようにパワーアンプ３０２が構成されるとき、更に、電力合成器１０６が、増幅器１０４，１０５それぞれの出力端子と一端が接続される高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０３と、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０３それぞれの他端と一端が接続される高周波線路Ｔ１０２，Ｔ１０４と、増幅器１０４，１０５それぞれの出力端子の間に接続される抵抗Ｒ１０１と、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０２の接続ノードＰ３と高周波線路Ｔ１０３，Ｔ１０４の接続ノードＰ４との間に接続されるスイッチＳＷと、を備える。尚、増幅器１０４の出力端子と高周波線路Ｔ１０１との接続ノードをＰ１とするとともに、増幅器１０５の出力端子と高周波線路Ｔ１０３との接続ノードをＰ２とする。又、高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４は、例えば、ガラスエポキシ基板上にマイクロストリップ線路を設置することによって構成することができる。
【００３０】
更に、この電力合成器１０６に設置されたスイッチＳＷは、制御回路３０４によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。即ち、制御回路３０４によって変調波信号源３０１が周波数ｆａで変調動作を行うように指示されるとき、スイッチＳＷがＯＦＦとされ、又、制御回路３０４によって変調波信号源３０１が周波数ｆｂで変調動作を行うように指示されるとき、スイッチＳＷがＯＮとされる。尚、スイッチＳＷは、例えば、１入力１出力型のＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）によって構成されるものとしても構わないし、２入力２出力型のＤＰＤＴ（Double Pole Double Throw）によって構成されるものとしても構わない。よって、周波数帯ｆａでの送信動作が行われるとき、制御回路３０４によってスイッチＳＷがＯＦＦとされることで、図３（ａ）の等価回路のように、ノードＰ３，Ｐ４間が開放状態となる。又、周波数帯ｆｂでの送信動作が行われるとき、制御回路３０４によってスイッチＳＷがＯＮとされることで、図３（ｂ）の等価回路のように、ノードＰ３，Ｐ４間が短絡状態となる。
【００３１】
又、周波数ｆａ，ｆｂの信号の波長がそれぞれ、λａ，λｂであるとき、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０３それぞれの長さを略λｂ／４とするとともに、高周波線路Ｔ１０２，Ｔ１０４それぞれの長さを略（λａ−λｂ）／４とする。即ち、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０２の合計の長さ、及び高周波線路Ｔ１０３，Ｔ１０４の合計の長さそれぞれが略λａ／４となるとともに、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０３それぞれの長さが略λｂ／４となる。
【００３２】
このように構成される電力合成器１０６は、制御回路３０４によって指示されることで、周波数ｆａで変調された信号が変調波信号源３０１からパワーアンプ３０２に与えられたとき、増幅器１０４，１０５から周波数ｆａの信号が入力される。このとき、スイッチＳＷがＯＦＦとされてノードＰ３，Ｐ４間が開放状態とされるため、図３（ａ）の等価回路のように、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０２が直列に接続されるとともに、高周波線路Ｔ１０３，Ｔ１０４が直列に接続され、出力端子１０３で高周波線路Ｔ１０２，Ｔ１０４が接続された状態となる。即ち、電力合成器１０６が、長さが略λａ／４となる２つの高周波線路が出力端子１０３で接続された状態と等価となり、周波数ｆａの信号を合成するための電力合成器として動作する。
【００３３】
又、制御回路３０４によって指示されることで、周波数ｆｂで変調された信号が変調波信号源３０１からパワーアンプ３０２に与えられたとき、増幅器１０４，１０５から周波数ｆｂの信号が電力合成器１０６に入力される。このとき、スイッチＳＷがＯＮとされてノードＰ３，Ｐ４間が短絡状態とされるため、図３（ｂ）の等価回路のように、高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０３の他端が接続された状態となる。そして、この高周波線路Ｔ１０１，Ｔ１０３の接続ノードＰ５と出力端子１０３との間に、高周波線路Ｔ１０２，Ｔ１０４が並列に接続された状態となる。この両端が短絡した状態となる２本の高周波線路Ｔ１０２，Ｔ１０４から成る部分は、周波数ｆｂの信号に対して多少の位相回転やインピーダンス不整合を与える程度の影響しかないため、ほぼ無視できるようになる。即ち、電力合成器１０６が、長さが略λｂ／４となる２つの高周波線路が出力端子１０３で接続された状態と等価となり、周波数ｆｂの信号を合成するための電力合成器として動作する。
【００３４】
このように、電力合成器１０６は、制御回路３０４によって設定される周波数ｆａ，ｆｂに応じてスイッチＳＷがＯＦＦ／ＯＮとされるため、周波数ｆａ，ｆｂのいずれで変調された信号に対しても機能することができる。そして、この電力合成器１０６を備えるパワーアンプ３０２は、周波数ｆａ，ｆｂそれぞれで変調された信号に対して、Outphasing法に基づく増幅動作が可能となる。即ち、パワーアンプ３０２は、周波数ｆａ，ｆｂそれぞれに対して、高い電力効率を有するとともに、その増幅特性において良好な線形性を有することとなる。
【００３５】
そして、このような特性を有するパワーアンプ３０２は、周波数ｆａ，ｆｂのいずれかで変調された信号が変調波信号源３０１で生成されて入力端子１０１に与えられると、まず、信号分配器１０２において、与えられた信号を２信号に分解するとともに位相差を与えることで、位相差を備えた２信号を生成する。そして、この位相の異なる２信号がそれぞれ、増幅器１０４，１０５に与えられて電力増幅されると、電力合成器１０６に与えられ、電力合成器１０６が上述の動作を行うことで、増幅器１０４，１０５で増幅された２信号を合成する。そして、この２信号が合成されて１信号とされると、出力端子１０３を介してアンテナ３０３に出力される。
【００３６】
よって、パワーアンプ３０２において、変調波信号源３０１で周波数ｆａ，ｆｂのいずれかで変調された信号が、Outphasing法に基づいて増幅されて、出力端子１０３よりアンテナ３０３より出力されることとなる。そして、このパワーアンプ３０２で増幅された信号がアンテナ３０３より放射されることによって、周波数帯ｆａ，ｆｂのいずれかで変調された信号が送信される。
【００３７】
尚、このように構成されるマルチバンド高周波通信装置において、アンテナ３０３として、周波数帯ｆａ，ｆｂ双方で使用可能なマルチバンド化されたアンテナが使用される。又、変調波信号源３０２についても、例えば、フィルタが少ないダイレクトコンバージョン方式のアーキテクチャを使用することによって、周波数ｆａ，ｆｂ双方で変調動作を行うことができるマルチバンド化された信号源を構成することができる。
【００３８】
更に、本実施形態において、パワーアンプ３０２内の電力合成器１０６において、ノードＰ１，Ｐ２の間に接続される抵抗Ｒ１０１が設置されるものとしたが、Outphasing法としてChireix法が使用されるとき、図４に示すように、図２における電力合成器１０６から抵抗Ｒ１０１を除いた構成の電力合成器１０６ａが、パワーアンプ３０２内に設けられるものとしても構わない。
【００３９】
又、パワーアンプ３０２内の電力合成器１０６，１０６ａの高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４それぞれを集中定数回路に置き換えて構成されるものとしても構わない。即ち、準マイクロ波帯のような波長が大きい周波数帯の信号に対して、電力合成器１０６，１０６ａの高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４で構成した場合、その高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４の長さが数ｃｍ〜数十ｃｍとなってしまう。それに対して、高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４それぞれを集中定数回路に置き換えて構成することによって、電力合成器１０６，１０６ａ及びパワーアンプ３０２を小型化することができる。
【００４０】
このとき、高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４それぞれの代わりに設置される集中定数回路を、例えば、図５のように、３つの集中定数インダクタンスＬ２０１〜Ｌ２０３をシャント接続・シリーズ接続・シャント接続となるπ型の集中定数回路としても構わない。即ち、一端が接地された集中定数インダクタンスＬ２０１，Ｌ２０３と、この集中定数Ｌ２０１，Ｌ２０３の他端の間に接続された集中定数インダクタンスＬ２０２によって構成するものとしても構わない。又、このπ型の集中定数回路を高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４それぞれの代わりに設置する際において、広帯域化を図る場合は、集中定数回路を構成するシャント接続となる集中定数インダクタンスとシリーズ接続となる集中定数インダクタンスの数を増やして多段化すれば良い。
【００４１】
又、高周波線路Ｔ１０１〜Ｔ１０４それぞれの代わりに設置される集中定数回路を、例えば、図６のように、整数個のシャント接続された集中定数キャパシタンスＣ６−１〜Ｃ６−ｎと整数個のシリーズ接続された集中定数インダクタンスＬ６−１〜Ｌ６−（ｎ−１）を、交互に多段接続した回路としても構わない。即ち、集中定数インダクタンスＬ６−１〜Ｌ６−（ｎ−１）が直列に接続されるとともに、一端が接地された集中定数キャパシタンスＣ６−ｋ（ｋは、１≦ｋ≦ｎの整数）の他端に集中定数インダクタンスＬ６−（ｋ−１），Ｌ６−ｋの接続ノードが接続された構成としても構わない。尚、この集中定数キャパシタンスＣ６−１〜Ｃ６−ｎ及び集中定数インダクタンスＬ６−１〜Ｌ６−（ｎ−１）それぞれについては、例えば、積層セラミック製チップ部品によって構成されるものとしても構わない。
【００４２】
更に、本実施形態のマルチバンド高周波通信装置において、パワーアンプから出力される信号がアナログ信号であれば、変調は信号源からパワーアンプに与えられる信号がデジタル信号であっても構わないし、アナログ信号であっても構わない。又、パワーアンプにデジタル信号が入力されるとき、パワーアンプにおける信号分配器では、１つの信号を２信号に分配（ベクトル分解）するが、この信号分配処理はデジタル回路内の演算処理として仮想的に行われる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明における電力合成器、パワーアンプ、及び高周波通信装置は、複数の周波数帯を使用するマルチバンドの通信システムに利用することができ、例えば、８００ＭＨｚ帯及び１．５ＧＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯を使用する携帯電話や、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮなどで利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】は、本発明の実施形態におけるマルチバンド高周波通信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】は、図１のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの内部構成を示す概略図である。
【図３】は、図２のパワーアンプにおける電力合成回路の入力信号に基づく等価回路図である。
【図４】は、図１のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの別の構成を示す概略図である。
【図５】は、図１のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプ内の電力合成回路に使用される集中定数回路の一構成例を示す回路図である。
【図６】は、図１のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプ内の電力合成回路に使用される集中定数回路の別の構成例を示す回路図である。
【図７】は、従来のマルチバンド高周波通信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図８】は、図７のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの内部構成を示す概略図である。
【図９】は、図７のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの別の構成を示す概略図である。
【図１０】は、図７のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプ内の電力合成回路に使用される集中定数回路の一構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１    入力端子
１０２    信号分配器
１０３    出力端子
１０４，１０５    増幅器
１０６    電力合成器
ＳＷ    スイッチ
Ｔ１０１〜Ｔ１０４    高周波線路
Ｒ１０１    抵抗
３０１    変調波信号源
３０２    パワーアンプ
３０３    アンテナ
３０４    制御回路
【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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【図１０】
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