(57)【要約】      （修正有）【課題】アップリンクキャリアアグリゲーション動作をする移動通信端末に関し、回路規模縮小及びコスト低減が可能な電力増幅モジュールを提供する。【解決手段】電力増幅モジュール４０は、複数の電力増幅器１１１，１２１と、複数の電力増幅器のそれぞれに、包絡線追跡方式による電源電圧又は平均電力追跡方式による電源電圧の何れか一方が供給されるように電源供給元を切り替える、少なくとも１つのスイッチ１１２，１２２と、を備える。【選択図】図１
2018182720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力増幅器と、
前記複数の電力増幅器のそれぞれに、包絡線追跡方式による電源電圧又は平均電力追跡方式による電源電圧の何れか一方が供給されるように電源供給元を切り替える、少なくとも１つのスイッチと、
を備える電力増幅モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
前記少なくとも１つのスイッチは、前記複数の電力増幅器の中から選択される何れか１つの電力増幅器に包絡線追跡方式による電源電圧が供給され、前記複数の電力増幅器のうち前記選択された電力増幅器以外の電力増幅器に平均電力追跡方式による電源電圧が供給されるように電源供給元を切り替える、電力増幅モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力増幅モジュールであって、
前記複数の電力増幅器は、キャリアアグリゲーションにより周波数帯域の異なる複数のＲＦ信号を同時に出力する、電力増幅モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記包絡線追跡方式による電源電圧の供給を受ける前記電力増幅器の出力電力は、前記平均電力追跡方式による電源電圧の供給を受ける前記電力増幅器の出力電力より高い、電力増幅モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の電力増幅モジュールと、
複数のフィルタ回路と、を備え、
前記複数のフィルタ回路のそれぞれは、
複数のデュプレクサと、
前記複数の電力増幅器の何れか１つから出力されるＲＦ信号の周波数帯域に対応するデュプレクサを前記複数のデュプレクサの中から選択し、選択されたデュプレクサに前記ＲＦ信号を通過させるように前記ＲＦ信号の経路を選択的に切り替える一対のＲＦスイッチと、を備える、高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力増幅モジュール及び高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの移動通信端末においては、高速なデータ通信の規格である、ＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、或いはＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄなどの変調方式が採用されてきている。このような通信規格では、ＲＦ（Radio Frequency）信号を増幅する電力増幅モジュールに高い線形性が求められる。また、このような通信規格では、通信速度を向上させるために、ＲＦ信号の振幅が変化する範囲（ダイナミックレンジ）が広くなることが多い。そして、ダイナミックレンジが大きい場合においても線形性を高くするためには、高い電源電圧が必要となり、電力増幅モジュールにおける消費電力が大きくなる傾向にある。このような事情を背景に、米国特許出願公開第２０１４／０１１１１７８号明細書には、増幅器の動作モードを包絡線追跡モード、平均電力追跡モード、及び遷移モードの何れかに切り替え可能な電力増幅モジュールが提案されている。一方、移動通信端末における通信速度の向上を図る技術として、周波数帯域の異なる複数のコンポーネントキャリアを束ねてこれを１つの通信回線としてＲＦ信号を同時に送受信するキャリアアグリゲーションが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１１１１７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、米国特許出願公開第２０１４／０１１１１７８号明細書に記載の電力増幅モジュールは、キャリアアグリゲーションに対応していない。このため、複数のコンポーネントキャリアを束ねてアップリンクキャリアアグリゲーション動作をするには、コンポーネントキャリアを増幅する増幅器毎に電源電圧を供給する包絡線追跡電源回路が必要となる。例えば、３つのコンポーネントキャリアを束ねてアップリンクキャリアアグリゲーション動作をするには、３つの包絡線追跡電源回路が必要となり、電力増幅モジュールの回路規模の拡大及びコスト増大は避けられない。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、電力増幅モジュールの回路規模の縮小及びコスト低減を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明に関わる電力増幅モジュールは、複数の電力増幅器と、複数の電力増幅器のそれぞれに、包絡線追跡方式による電源電圧又は平均電力追跡方式による電源電圧の何れか一方が供給されるように電源供給元を切り替える、少なくとも１つのスイッチと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に関わる電力増幅モジュールによれば、回路規模の縮小及びコスト低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に関わる高周波モジュールの回路構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態２に関わる高周波モジュールの回路構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態３に関わる高周波モジュールの回路構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態１の変形例に関わる高周波モジュールの回路構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態１の他の変形例に関わる高周波モジュールの回路構成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態１に関わる高周波モジュールの各構成要素が搭載されるモジュール基板を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態４に関わる高周波モジュールの回路構成を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態１がキャリアアグリゲーション動作をする場合の電源電圧の決定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各図を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。ここで、同一符号の回路素子は、同一の回路素子を示すものとし、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態１に関わる高周波モジュール１０Ａの回路構成を示す説明図である。高周波モジュール１０Ａは、携帯電話などの移動通信端末において、基地局との間で周波数帯域の異なる複数のＲＦ信号を送受信する処理を行うためのモジュールであり、送受信モジュールと呼ばれることもある。
【００１１】
高周波モジュール１０Ａは、周波数帯域が互いに異なる２つのコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２を用いて、キャリアアグリゲーション動作可能に構成されている。ここで、コンポーネントキャリアＣＣ１の上り回線のＲＦ信号を送信信号Ｔｘ１と呼び、下り回線のＲＦ信号を受信信号Ｒｘ１と呼ぶ。また、コンポーネントキャリアＣＣ２の上り回線のＲＦ信号を送信信号Ｔｘ２と呼び、下り回線のＲＦ信号を受信信号Ｒｘ２と呼ぶ。
【００１２】
なお、２つのコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２は、同じ通信規格における異なる周波数帯域の組み合わせであってもよく、或いは、ＬＴＥと５Ｇ（第５世代移動通信システム）、Ｗｉ−Ｆｉと「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」（登録商標）、又はＬＴＥとＬＡＡ（License-Assisted Access using LTE）等の異なる通信規格の組み合わせであってもよい。下記表１に、２つのコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２となり得るＬＴＥの２つの周波数帯域の組み合わせを例示する。また、下記表２に、２つのコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２となり得る通信規格の組み合わせを例示する。
【表１】
2018182720.tif 000003
【表２】
2018182720.tif 000004
【００１３】
高周波モジュール１０Ａは、ベースバンドＩＣ（Integrated Circuit）２０と、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）３０と、電力増幅モジュール４０と、フロントエンドモジュール５０と、電源回路７０，８０とを備える。
【００１４】
ベースバンドＩＣ２０は、所定の変調方式に基づいて音声やデータなどの入力信号を変調し、変調信号を出力する。また、ベースバンドＩＣ２０は、所定の変調方式に基づいて変調信号を復調する。変調信号の周波数は、例えば、数ＭＨｚから数百ＭＨｚ程度である。
【００１５】
ＲＦＩＣ３０は、ベースバンドＩＣ２０から出力される変調信号から、無線送信を行うための送信信号Ｔｘ１，Ｔｘ２を生成する。送信信号の周波数は、例えば、数百ＭＨｚから数十ＧＨｚ程度であり、通信規格や周波数帯域によって異なる帯域幅を有する。また、ＲＦＩＣ３０は、電力増幅モジュール４０から出力される受信信号Ｒｘ１，Ｒｘ２を変調信号に復調する。さらに、ＲＦＩＣ３０は、電力増幅モジュール４０に電源電圧を供給する電源回路７０，８０を制御する。なお、電源回路７０，８０は、ＲＦＩＣ３０に替えてベースバンドＩＣ２０によって制御されてもよい。
【００１６】
電力増幅モジュール４０は、送信信号Ｔｘ１を電力増幅する電力増幅回路１１０と、送信信号Ｔｘ２を電力増幅する電力増幅回路１２０と、受信信号Ｒｘ１を電力増幅する低雑音増幅器１４０と、受信信号Ｒｘ２を電力増幅する低雑音増幅器１５０とを備える。フロントエンドモジュール５０は、デュプレクサ２１０，２２０と、ダイプレクサ４００とを備える。デュプレクサ２１０は、コンポーネントキャリアＣＣ１の送信信号Ｔｘ１と受信信号Ｒｘ１とを分波する。デュプレクサ２２０は、コンポーネントキャリアＣＣ２の送信信号Ｔｘ２と受信信号Ｒｘ２とを分波する。ダイプレクサ４００は、コンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２を分波する。
【００１７】
電力増幅回路１１０で電力増幅された送信信号Ｔｘ１は、デュプレクサ２１０及びダイプレクサ４００を通過し、アンテナ６０から送信される。また、アンテナ６０から受信された受信信号Ｒｘ１は、ダイプレクサ４００及びデュプレクサ２１０を通過して、低雑音増幅器１４０を経由してＲＦＩＣ３０に入力される。電力増幅回路１２０で電力増幅された送信信号Ｔｘ２は、デュプレクサ２２０及びダイプレクサ４００を通過し、アンテナ６０から送信される。また、アンテナ６０から受信された受信信号Ｒｘ２は、ダイプレクサ４００及びデュプレクサ２２０を通過して、低雑音増幅器１５０を経由してＲＦＩＣ３０に入力される。
【００１８】
電源回路７０は、包絡線追跡方式により、電力増幅回路１１０，１２０に電源電圧を供給する電源供給元である。包絡線追跡方式では、電力増幅回路１１０，１２０に入力されるＲＦ信号の振幅レベルに応じて、電力増幅回路１１０，１２０に供給される電源電圧が制御される。電源回路７０は、例えば、ＲＦＩＣ３０から供給される制御信号に基づいて、バッテリ電圧Ｖｂａｔを昇降圧してこれを電力増幅回路１１０，１２０に供給する、包絡線追跡電源回路である。ここで、バッテリ電圧Ｖｂａｔは、例えば、移動通信端末に搭載されるリチウムイオン電池などのバッテリからの供給電圧である。一方、電源回路８０は、平均電力追跡方式により、電力増幅回路１１０，１２０に電源電圧を供給する電源供給元である。平均電力追跡方式では、平均出力電力に応じて電力増幅回路１１０，１２０に供給される電源電圧が制御される。電源回路８０は、例えば、ＲＦＩＣ３０から供給される制御信号に基づいて、平均出力電力に応じてバッテリ電圧Ｖｂａｔを昇降圧してこれを電力増幅回路に供給する、ＤＣ／ＤＣコンバータ（平均電力追跡電源回路）である。
【００１９】
電力増幅回路１１０は、送信信号Ｔｘ１を電力増幅する増幅器１１１と、電源回路７０，８０の中から選択される何れか一方から電源供給を受けるように電源供給元を切り替えるスイッチ１１２とを備える。増幅器１１１は、スイッチ１１２を通じて電源供給元から電源供給を受ける。一方、電力増幅回路１２０は、送信信号Ｔｘ２を電力増幅する増幅器１２１と、電源回路７０，８０の中から選択される何れか一方から電源供給を受けるように電源供給元を切り替えるスイッチ１２２とを備える。増幅器１２１は、スイッチ１２２を通じて電源供給元から電源供給を受ける。増幅器１１１，１２１は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタなどのトランジスタ素子を含む。トランジスタ素子は、多段接続されていてもよい。スイッチ１１２，１２２は、電界効果トランジスタなどの半導体スイッチを含み、半導体スイッチのオン状態及びオフ状態の切り替えを通じて電源供給元が選択的に切り替えられる。スイッチ１１２，１２２による電源供給元の切り替えは、図１においては制御線の図示が省略されているが、例えば、ベースバンドＩＣ２０又はＲＦＩＣ３０により制御される。
【００２０】
電力増幅回路１１０，１２０は、キャリアアグリゲーションにより周波数帯域の異なる複数のＲＦ信号を同時に出力することができる。このとき、２つの電力増幅回路１１０，１２０の中から選択される何れか１つの電力増幅回路に電源回路７０から包絡線追跡方式により電源電圧が供給され、選択された電力増幅回路以外の電力増幅回路に電源回路８０から平均電力追跡方式により電源電圧が供給される。例えば、電源回路７０から電源供給を受ける電力増幅回路として、電力増幅回路１１０が選択されると、スイッチ１１２は、電源回路７０が電力増幅回路１１０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。このとき、スイッチ１２２は、電源回路８０が電力増幅回路１２０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。また例えば、電源回路７０から電源供給を受ける電力増幅回路として、電力増幅回路１２０が選択されると、スイッチ１２２は、電源回路７０が電力増幅回路１２０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。このとき、スイッチ１１２は、電源回路８０が電力増幅回路１１０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。
【００２１】
このように、キャリアアグリゲーション動作をする電力増幅回路１１０，１２０のうち何れか一方には、電源回路７０から包絡線追跡方式により電源電圧が供給され、他方には、電源回路８０から平均電力追跡方式により電源電圧が供給される。このような回路構成によれば、キャリアアグリゲーション動作をする電力増幅回路１１０，１２０に電源電圧を供給するために、２つの包絡線追跡電源回路を用意する必要がない。２つの包絡線追跡電源回路に替えて、１つの包絡線追跡電源回路と１つの平均電力追跡電源回路を用意すればよいため、電力増幅モジュール４０の回路規模の縮小及びコスト低減を実現できる。
【００２２】
また、包絡線追跡方式では、入力電力に対して電力増幅回路１１０，１２０が飽和電力付近の効率の高い状態で動作するように電源電圧を制御しているため、広い入力電力範囲において効率が高い。これに伴い、包絡線追跡方式により電源電圧の供給を受ける電力増幅回路から出力される妨害波も大きくなる弊害がある。このため、キャリアアグリゲーション動作時に、包絡線追跡方式により電源電圧の供給を受ける電力増幅回路の出力電力を抑制し、その抑制された電力を、平均電力追跡方式により電源電圧の供給を受ける電力増幅回路で補うのが望ましい。これにより、妨害波の影響を低減できる。また、包絡線追跡方式により電源電圧の供給を受ける電力増幅回路の抑制された出力電力を補うために、平均電力追跡方式により電源電圧の供給を受ける電力増幅回路を高効率で動作させることにより、アンテナ６０の出力電力が規定の出力になるように調整できる。一例として、アンテナ６０の出力電力が、例えば、２４ｄＢｍになるように、包絡線追跡方式により電源電圧の供給を受ける電力増幅回路の出力電力を、例えば、２３ｄＢｍに設定し、平均電力追跡方式により電源電圧の供給を受ける電力増幅回路の出力電力を、例えば、１７ｄＢｍに設定してもよい。
【００２３】
なお、電源回路７０は、包絡線追跡電源回路に限られるものではなく、例えば、包絡線追跡方式及び平均電力追跡方式の何れの方式でも電源電圧を供給可能な電源回路でもよい。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態２に関わる高周波モジュール１０Ｂの回路構成を示す説明図である。高周波モジュール１０Ｂは、周波数帯域が互いに異なる３つのコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２，ＣＣ３を用いて、キャリアアグリゲーション動作可能に構成されている。ここで、コンポーネントキャリアＣＣ３の上り回線のＲＦ信号を送信信号Ｔｘ３と呼び、下り回線のＲＦ信号を受信信号Ｒｘ３と呼ぶ。高周波モジュール１０Ｂの電力増幅モジュール４０は、電力増幅回路１１０，１２０に加えて、電力増幅回路１３０を更に備え、低雑音増幅器１４０，１５０に加えて低雑音増幅器１６０を更に備えている点で、高周波モジュール１０Ａの電力増幅モジュール４０とは異なる。高周波モジュール１０Ｂのフロントエンドモジュール５０は、デュプレクサ２１０，２２０に加えてデュプレクサ２３０を更に備えている点で、高周波モジュール１０Ａのフロントエンドモジュール５０とは異なる。高周波モジュール１０Ｂのフロントエンドモジュール５０は、ダイプレクサ４００に替えてトリプレクサ５００を備えている点で、高周波モジュール１０Ａのフロントエンドモジュール５０とは異なる。
【００２５】
デュプレクサ２３０は、コンポーネントキャリアＣＣ３の送信信号Ｔｘ３と受信信号Ｒｘ３とを分波する。トリプレクサ５００は、コンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２，ＣＣ３を分波する。電力増幅回路１１０で電力増幅された送信信号Ｔｘ１は、デュプレクサ２１０及びトリプレクサ５００を通過し、アンテナ６０から送信される。また、アンテナ６０から受信された受信信号Ｒｘ１は、トリプレクサ５００及びデュプレクサ２１０を通過して、低雑音増幅器１４０を経由してＲＦＩＣ３０に入力される。電力増幅回路１２０で電力増幅された送信信号Ｔｘ２は、デュプレクサ２２０及びトリプレクサ５００を通過し、アンテナ６０から送信される。また、アンテナ６０から受信された受信信号Ｒｘ２は、トリプレクサ５００及びデュプレクサ２２０を通過して、低雑音増幅器１５０を経由してＲＦＩＣ３０に入力される。電力増幅回路１３０で電力増幅された送信信号Ｔｘ３は、デュプレクサ２３０及びトリプレクサ５００を通過し、アンテナ６０から送信される。また、アンテナ６０から受信された受信信号Ｒｘ３は、トリプレクサ５００及びデュプレクサ２３０を通過して、低雑音増幅器１６０を経由してＲＦＩＣ３０に入力される。
【００２６】
電力増幅回路１３０は、送信信号Ｔｘ３を電力増幅する増幅器１３１と、電源回路７０，８０の中から選択される何れか一方から電源供給を受けるように電源供給元を切り替えるスイッチ１３２とを備える。増幅器１３１は、スイッチ１３２を通じて電源供給元から電源供給を受ける。増幅器１３１は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタなどのトランジスタ素子を含む。トランジスタ素子は、多段接続されていてもよい。スイッチ１３２は、電界効果トランジスタなどの半導体スイッチを含み、半導体スイッチのオン状態及びオフ状態の切り替えを通じて電源供給元が選択的に切り替えられる。スイッチ１３２による電源供給元の切り替えは、例えば、ベースバンドＩＣ２０又はＲＦＩＣ３０により制御される。
【００２７】
電力増幅回路１１０，１２０，１３０は、キャリアアグリゲーションにより周波数帯域の異なる複数のＲＦ信号を同時に出力することができる。このとき、３つの電力増幅回路１１０，１２０，１３０の中から選択される何れか１つの電力増幅回路に電源回路７０から包絡線追跡方式により電源電圧が供給され、選択された電力増幅回路以外の電力増幅回路に電源回路８０から平均電力追跡方式により、同じ電源電圧が供給される。例えば、電源回路７０から電源供給を受ける電力増幅回路として、電力増幅回路１１０が選択されると、スイッチ１１２は、電源回路７０が電力増幅回路１１０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。このとき、スイッチ１２２は、電源回路８０が電力増幅回路１２０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。同様に、スイッチ１３２は、電源回路８０が電力増幅回路１３０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。電源回路８０は、電力増幅回路１２０，１３０に同じ電源電圧を供給する。電源回路８０は、例えば、電力増幅回路１２０，１３０のうち出力電力の高い方の平均電力に追従して電源電圧を供給してもよい。また例えば、電源回路７０から電源供給を受ける電力増幅回路として、電力増幅回路１２０が選択されると、スイッチ１２２は、電源回路７０が電力増幅回路１２０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。このとき、スイッチ１１２は、電源回路８０が電力増幅回路１１０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。同様に、スイッチ１３２は、電源回路８０が電力増幅回路１３０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。電源回路８０は、電力増幅回路１１０，１３０に同じ電源電圧を供給する。電源回路８０は、例えば、電力増幅回路１１０，１３０のうち出力電力の高い方の平均電力に追従して電源電圧を供給してもよい。また例えば、電源回路７０から電源供給を受ける電力増幅回路として、電力増幅回路１３０が選択されると、スイッチ１３２は、電源回路７０が電力増幅回路１３０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。このとき、スイッチ１１２は、電源回路８０が電力増幅回路１１０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。同様に、スイッチ１２２は、電源回路８０が電力増幅回路１２０の電源供給元となるように電源供給元を切り替える。電源回路８０は、電力増幅回路１１０，１２０に同じ電源電圧を供給する。電源回路８０は、例えば、電力増幅回路１１０，１２０のうち出力電力の高い方の平均電力に追従して電源電圧を供給してもよい。
【００２８】
このように、キャリアアグリゲーション動作をする電力増幅回路１１０，１２０，１３０のうち何れか１つには、電源回路７０から包絡線追跡方式により電源電圧が供給され、残りの電力増幅回路には、電源回路８０から平均電力追跡方式により電源電圧が供給される。このような回路構成によれば、キャリアアグリゲーション動作をする電力増幅回路１１０，１２０，１３０に電源電圧を供給するために、３つの包絡線追跡電源回路を用意する必要がない。３つの包絡線追跡電源回路に替えて、１つの包絡線追跡電源回路と１つの平均電力追跡電源回路を用意すればよいため、電力増幅モジュール４０の回路規模の縮小及びコスト低減を実現できる。
【００２９】
なお、電源回路８０の個数は、必ずしも１つである必要はなく、例えば、平均電力追跡方式により電源電圧が供給される電力増幅回路の個数と同数でもよい。これにより、効率を一層高めることができる。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態３に関わる高周波モジュール１０Ｃの回路構成を示す説明図である。高周波モジュール１０Ｃのフロントエンドモジュール５０は、複数のフィルタ回路６１０，６２０を備えている点で、高周波モジュール１０Ａのフロントエンドモジュール５０とは異なる。実施形態１，３の相違点を中心に説明し、共通する点については詳細な説明を省略する。
【００３１】
フィルタ回路６１０は、コンポーネントキャリアＣＣ１のＲＦ信号（送信信号Ｔｘ１及び受信信号Ｒｘ１）をフィルタリングする。フィルタ回路６１０は、複数のデュプレクサ２１０−１，２１０−２，…，２１０−Ｎと、一対のＲＦスイッチ３１０，３２０を備える。一対のＲＦスイッチ３１０，３２０のうち一方は、複数のデュプレクサ２１０−１，２１０−２，…，２１０−ＮへＲＦ信号が入力する側に配置され、他方は、複数のデュプレクサ２１０−１，２１０−２，…，２１０−ＮからＲＦ信号が出力される側に配置されている。コンポーネントキャリアＣＣ１のＲＦ信号の周波数帯域は、Ｎ個の周波数帯域の中から選択されることにより変更可能である。一対のＲＦスイッチ３１０，３２０は、コンポーネントキャリアＣＣ１のＲＦ信号の選択された周波数帯域に対応するデュプレクサを複数のデュプレクサ２１０−１，２１０−２，…，２１０−Ｎの中から選択して、選択されたデュプレクサにＲＦ信号を通過させるようにＲＦ信号の経路を選択的に切り替える。これにより、電力増幅回路１１０で電力増幅された送信信号Ｔｘ１は、ＲＦスイッチ３２０、複数のデュプレクサ２１０−１，２１０−２，…，２１０−Ｎの中から選択されたデュプレクサ、ＲＦスイッチ３１０、及びダイプレクサ４００を通過し、アンテナ６０から送信される。また、アンテナ６０から受信された受信信号Ｒｘ１は、ダイプレクサ４００、ＲＦスイッチ３１０、複数のデュプレクサ２１０−１，２１０−２，…，２１０−Ｎの中から選択されたデュプレクサ、及びＲＦスイッチ３２０を通過して、低雑音増幅器１４０を経由してＲＦＩＣ３０に入力される。ここで、Ｎは２以上の整数である。
【００３２】
フィルタ回路６２０は、コンポーネントキャリアＣＣ２のＲＦ信号（送信信号Ｔｘ２及び受信信号Ｒｘ２）をフィルタリングする。フィルタ回路６２０は、複数のデュプレクサ２２０−１，２２０−２，…，２２０−Ｎと、一対のＲＦスイッチ３３０，３４０を備える。一対のＲＦスイッチ３３０，３４０のうち一方は、複数のデュプレクサ２２０−１，２２０−２，…，２２０−ＮへＲＦ信号が入力する側に配置され、他方は、複数のデュプレクサ２２０−１，２２０−２，…，２２０−ＮからＲＦ信号が出力される側に配置されている。コンポーネントキャリアＣＣ２のＲＦ信号の周波数帯域は、Ｎ個の周波数帯域の中から選択されることにより変更可能である。一対のＲＦスイッチ３３０，３４０は、コンポーネントキャリアＣＣ２のＲＦ信号の選択された周波数帯域に対応するデュプレクサを複数のデュプレクサ２２０−１，２２０−２，…，２２０−Ｎの中から選択し、選択されたデュプレクサにＲＦ信号を通過させるようにＲＦ信号の経路を選択的に切り替える。これにより、電力増幅回路１２０で電力増幅された送信信号Ｔｘ２は、ＲＦスイッチ３４０、複数のデュプレクサ２２０−１，２２０−２，…，２２０−Ｎの中から選択されたデュプレクサ、ＲＦスイッチ３３０、及びダイプレクサ４００を通過し、アンテナ６０から送信される。また、アンテナ６０から受信された受信信号Ｒｘ２は、ダイプレクサ４００、ＲＦスイッチ３３０、複数のデュプレクサ２２０−１，２２０−２，…，２２０−Ｎの中から選択されたデュプレクサ、及びＲＦスイッチ３４０を通過して、低雑音増幅器１５０を経由してＲＦＩＣ３０に入力される。
【００３３】
電力増幅回路１１０，１２０は、キャリアアグリゲーションにより周波数帯域の異なる複数のＲＦ信号を同時に出力することができる。また、複数のコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２のそれぞれのＲＦ信号の周波数帯域は、変更可能であるため、複数の周波数帯域についてキャリアアグリゲーションが可能となる。
【００３４】
説明の便宜上、実施形態３では、電力増幅回路の個数が２である場合を例示したが、電力増幅回路の個数は３以上でもよい。この場合、フィルタ回路の個数は、電力増幅回路の個数と同じである。各フィルタ回路は、複数のデュプレクサと、一対のＲＦスイッチとを備える。一対のＲＦスイッチは、複数の電力増幅回路の何れか１つから出力されるＲＦ信号の周波数帯域に対応するデュプレクサを複数のデュプレクサの中から選択し、選択されたデュプレクサにＲＦ信号を通過させるようにＲＦ信号の経路を選択的に切り替える。
【００３５】
図４は、本発明の実施形態１の変形例に関わる高周波モジュール１０Ｄの回路構成を示す説明図である。高周波モジュール１０Ｄは、ベースバンドＩＣ２０及びＲＦＩＣ３０に替えて信号処理ＩＣ９０を備えている点で、高周波モジュール１０Ａとは異なる。すなわち、高周波モジュール１０Ａでは、ベースバンドＩＣ２０及びＲＦＩＣ３０が異なるチップにより構成されていたが、高周波モジュール１０Ｄでは、これらの機能が１つのチップにより構成されている。
【００３６】
図５は、本発明の実施形態１の他の変形例に関わる高周波モジュール１０Ｅの回路構成を示す説明図である。高周波モジュール１０Ｅは、信号処理ＩＣ９０に替えて信号処理ＩＣ９１，９２を備えている点で、高周波モジュール１０Ｄとは異なる。すなわち、高周波モジュール１０Ｄでは、信号処理ＩＣが１つのチップにより構成されていたが、高周波モジュール１０Ｅでは、信号処理ＩＣがコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２ごとに異なるチップにより構成されている。これにより、例えばコンポーネントキャリアＣＣ１，ＣＣ２の通信規格が異なる場合に、信号処理ＩＣ９１，９２を各通信規格に適した構成とすることができる。
【００３７】
なお、図１から図５に示される高周波モジュール１０Ａ〜１０Ｅでは、電源回路７０、８０が電力増幅モジュール４０に内蔵されない例が示されているが、これに替えて、電源回路７０、８０は電力増幅モジュール４０に内蔵されていてもよい。
【００３８】
図６は、本発明の実施形態１に関わる高周波モジュール１０Ａの各構成要素が搭載されるモジュール基板を示す説明図である。具体的に、図６は、電力増幅回路１１０、低雑音増幅器１４０、及びデュプレクサ２１０が１つのモジュール基板１００に搭載され、電力増幅回路１２０、低雑音増幅器１５０、及びデュプレクサ２２０が１つのモジュール基板１０１に搭載される様子を示している。なお、図６に示されるモジュール基板の構成は例示であり、高周波モジュール１０Ａの各構成要素がいずれのモジュール基板に搭載されるかは特に限定されない。例えば、モジュール基板１００を例とすると、低雑音増幅器１４０又はデュプレクサ２１０はモジュール基板１００と異なる基板に搭載されていてもよい。また、電力増幅回路１１０，１２０、低雑音増幅器１４０，１５０、及びデュプレクサ２１０，２２０が１つのモジュール基板に搭載されていてもよい。
【００３９】
図７は、本発明の実施形態４に関わる高周波モジュール１０Ｆの回路構成を示す説明図である。上述の高周波モジュール１０Ａ〜１０Ｅは、送信信号と受信信号の周波数帯域が異なり、周波数帯域に応じて送信信号と受信信号に分けられるＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式に従う場合の構成であった。他方、高周波モジュール１０Ｆは、送信信号と受信信号の周波数帯域が等しく、時間によって送信信号と受信信号が区切られるＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式に従う場合の構成である。
【００４０】
具体的に、高周波モジュール１０Ｆは、スイッチ７１０，７２０を備え、デュプレクサ２１０，２２０に替えてバンドパスフィルタ回路８１０，８２０を備えている点で、高周波モジュール１０Ａとは異なる。
【００４１】
スイッチ７１０，７２０は、それぞれ１入力２出力のスイッチである。スイッチ７１０は、送信信号Ｔｘ１の送信時には電力増幅器１１１の出力とバンドパスフィルタ回路８１０との間を接続し、受信信号Ｒｘ１の受信時にはバンドパスフィルタ回路８１０と低雑音増幅器１４０の入力との間を接続する。このように、スイッチ７１０は時間に応じて送信信号Ｔｘ１と受信信号Ｒｘ１の経路を切り替える。スイッチ７２０は、送信信号Ｔｘ２の送信時には電力増幅器１２１の出力とバンドパスフィルタ回路８２０との間を接続し、受信信号Ｒｘ２の受信時にはバンドパスフィルタ回路８２０と低雑音増幅器１５０の入力との間を接続する。このように、スイッチ７２０は時間に応じて送信信号Ｔｘ２と受信信号Ｒｘ２の経路を切り替える。
【００４２】
バンドパスフィルタ回路８１０は、送信信号Ｔｘ１及び受信信号Ｒｘ１を通過させる周波数特性を有する。バンドパスフィルタ回路８１０には、時間に応じて送信信号Ｔｘ１又は受信信号Ｒｘ１のいずれか一方が供給される。バンドパスフィルタ回路８２０は、送信信号Ｔｘ２及び受信信号Ｒｘ２を通過させる周波数特性を有する。バンドパスフィルタ回路８２０には、時間に応じて送信信号Ｔｘ２又は受信信号Ｒｘ２のいずれか一方が供給される。このように、高周波モジュール１０Ｆは、ＴＤＤ方式に従う場合であっても、電力増幅モジュール４０の回路規模の縮小及びコスト低減を実現できる。
【００４３】
なお、図７ではスイッチ７１０，７２０及びバンドパスフィルタ回路８１０，８２０がフロントエンドモジュール５０に含まれているが、スイッチ７１０，７２０及びバンドパスフィルタ回路８１０，８２０は、フロントエンドモジュール５０のモジュール基板に搭載されていてもよく、電力増幅モジュール４０のモジュール基板に搭載されていてもよく、あるいはこれらの基板とは異なる基板に搭載されていてもよい。また、バンドパスフィルタ回路８１０，８２０は、送信信号及び受信信号を通過させる周波数帯域を有していればよく、バンドパスフィルタ回路に替えてローパスフィルタ回路等の他のフィルタ回路により構成されていてもよい。
【００４４】
次に、図８を参照して、各電力増幅器に供給される電源電圧の方式を切り替える方法の一例について説明する。図８は、本発明の実施形態１がキャリアアグリゲーション動作をする場合の電源電圧の決定方法を示すフローチャートである。なお、以下に説明する電源電圧の制御は、例えばベースバンドＩＣ２０又はＲＦＩＣ３０によって行われてもよく、或いは信号処理ＩＣ９０〜９２によって行われてもよい。
【００４５】
まず、高周波モジュール１０Ａと第１の基地局（ＢＳ１）との通信が開始されると、第１の基地局が、電力増幅器１１１に要求する出力電力のレベルＰ１を指示する（ステップＳ１００）。このレベルＰ１が、所定の閾値Ｘ（例えば、十数ｄＢｍ程度）より大きい場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、電力増幅器１１１には包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１０２）、通信が確立される（ステップＳ１０３）。
【００４６】
次に、第１の基地局がアップリンクキャリアアグリゲーション動作を指示すると（ステップＳ１０４）、電力増幅器１２１は新たな基地局を検出する（ステップＳ１０５）。検出された第２の基地局（ＢＳ２）は、電力増幅器１２１に要求する出力電力のレベルＰ２を指示する（ステップＳ１０６）。このレベルＰ２が所定の閾値Ｘより大きい場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、レベルＰ１とレベルＰ２の大きさを比較する。レベルＰ１がレベルＰ２より大きい場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、電力増幅器１１１には包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給され、電力増幅器１２１には平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１０９）、通信が確立される（ステップＳ１１０）。他方、レベルＰ１がレベルＰ２より小さい場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、電力増幅器１１１には平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給され、電力増幅器１２１には包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１１１）、通信が確立される（ステップＳ１１０）。また、レベルＰ２が所定の閾値Ｘより小さい場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、レベルＰ１とレベルＰ２の大きさを比較する必要がなく、電力増幅器１２１には平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１１２）、通信が確立される（ステップＳ１１０）。
【００４７】
一方、レベルＰ１が所定の閾値Ｘより小さい場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、電力増幅器１１１には平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１１３）、通信が確立される（ステップＳ１１４）。
【００４８】
次に、上述の工程と同様に、第１の基地局がアップリンクキャリアアグリゲーション動作を指示すると（ステップＳ１１５）、電力増幅器１２１は新たな基地局を検出する（ステップＳ１１６）。検出された第２の基地局は、電力増幅器１２１に要求する出力電力のレベルＰ２を指示する（ステップＳ１１７）。このレベルＰ２が所定の閾値Ｘより大きい場合（ステップＳ１１８：Ｙｅｓ）、レベルＰ１とレベルＰ２の大きさを比較する必要がなく、電力増幅器１２１には包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１１９）、通信が確立される（ステップＳ１１０）。他方、レベルＰ２が所定の閾値Ｘより小さい場合（ステップＳ１１８：Ｎｏ）、レベルＰ１とレベルＰ２の大きさを比較する。レベルＰ１がレベルＰ２より大きい場合（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、電力増幅器１１１には包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給され、電力増幅器１２１には平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１２１）、通信が確立される（ステップＳ１１０）。他方、レベルＰ１がレベルＰ２より小さい場合（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、電力増幅器１１１には平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給され、電力増幅器１２１には包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給され（ステップＳ１２２）、通信が確立される（ステップＳ１１０）。
【００４９】
上述の工程により、基地局から要求される出力電力レベルが小さい方の電力増幅器には、平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給され、当該出力電力レベルが大きい電力増幅器には、包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給される。なお、これらの電源電圧の方式の切り替えは、上述の通り、例えばベースバンドＩＣ２０、ＲＦＩＣ３０又は信号処理ＩＣ９０〜９２がスイッチ１１２，１２２の切り替えを制御することにより行われる。
【００５０】
なお、基地局から電力増幅器１１１，１２１に要求された出力電力のレベルＰ１，Ｐ２がほぼ等しい場合は、例えばいずれか一方の電力増幅器に包絡線追跡方式に従った電源電圧が供給され、他方の電力増幅器に平均電力追跡方式に従った電源電圧が供給されるように初期設定を行ってもよい。
【００５１】
また、上述の工程では、電力増幅器１２１が第１の基地局とは異なる第２の基地局を検出する例を説明したが、電力増幅器１２１は電力増幅器１１１と同じ第１の基地局と通信してもよい。この場合、第１の基地局が電力増幅器１２１に要求する出力電力のレベルＰ２を指示する。
【００５２】
また、上述の実施形態１，２，３，４では、それぞれ、電力増幅回路の個数が２，３の場合を例示したが、電力増幅回路の個数は４以上でもよい。複数の電力増幅回路の個数をＭとしたとき、電源回路７０は、Ｍ個の電力増幅回路の中から選択される何れか１つの電力増幅回路に包絡線追跡方式により電源電圧を供給する。電源回路８０は、Ｍ個の電力増幅回路のうち選択された電力増幅回路以外の（Ｍ−１）個の電力増幅回路に平均電力追跡方式により電源電圧を供給する。ここで、Ｍは２以上の整数である。Ｍ個の電力増幅回路のそれぞれは、電源回路７０，８０の中から選択される何れか一方から電源供給を受けるように電源供給元を切り替えるスイッチを備える。また、Ｍ個の電力増幅回路は、キャリアアグリゲーションにより周波数帯域の異なる複数のＲＦ信号を同時に出力することも可能である。
【００５３】
なお、説明の便宜上、図１から図７では、前段の回路と後段の回路との間のインピーダンスを整合させる整合回路の図示を省略している点に留意されたい。また、上述の各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。実施形態が備える各回路素子及びその配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。各実施形態が備える回路素子は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５４】
１０Ａ〜１０Ｆ…高周波モジュール  ２０…ベースバンドＩＣ  ３０…ＲＦＩＣ  ４０…電力増幅モジュール  ５０…フロントエンドモジュール  ６０…アンテナ  ７０，８０…電源回路  ９０〜９２…信号処理ＩＣ  １００，１０１…モジュール基板  １１０，１２０，１３０…電力増幅回路  １１１，１２１，１３１…増幅器  １１２，１２２，１３２…スイッチ  １４０，１５０，１６０…低雑音増幅器  ２１０，２２０，２３０…デュプレクサ  ３１０，３２０，３３０，３４０…ＲＦスイッチ  ４００…ダイプレクサ  ５００…トリプレクサ  ６１０，６２０…フィルタ回路  ７１０，７２０…スイッチ  ８１０，８２０…バンドパスフィルタ回路
【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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