(57)【要約】セルラー電話機等に組み込まれる高周波回路モジュールであり、高周波回路モジュールの出力信号を検出する方向性結合器にカップリング機能の他にインピーダンス変換機能を持たせたものである。高周波送信信号を増幅する少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系を複数有し、上記各増幅系の最終段の出力を検出する相互に独立した方向性結合器を有する高周波回路モジュールであって、上記方向性結合器は上記各増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられ、上記方向性結合器の主線路の線路幅と、上記制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっている。
2003065498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、
出力端子と、
パワー制御信号を受ける制御端子と、
上記入力端子と上記出力端子との間に接続された少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系と、
上記増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられる上記増幅系の出力を検出する方向性結合器とを有し、
上記増幅系は、上記パワー制御信号が供給される上記制御端子に供給される制御信号によってパワーが制御され、
上記方向性結合器の主線路の線路幅と、上記制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっていることを特徴とする高周波回路モジュール。
【請求項２】
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値は上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内であり、
上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項３】
上記方向性結合器の主線路の線路幅は、上記副線路の線路幅よりも広いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項４】
上記方向性結合器の主線路の線路幅は、上記副線路の線路幅よりも狭いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項５】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項６】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の表面と中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項７】
入力端子と、
出力端子と、
パワーコントロール信号を受けるパワーコントロール端子と、
上記入力端子と上記出力端子との間に接続された少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系と、
上記増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられる上記増幅系の出力を検出する方向性結合器と、
上記パワーコントロール信号と上記方向性結合器のパワー検出信号を受け、上記増幅系へパワー制御信号を供給する出力制御回路とを有し、
上記増幅系は、上記パワー制御信号が供給される上記制御端子に供給される制御信号によってパワーが制御され、
上記方向性結合器の主線路の線路幅と、上記制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっていることを特徴とする高周波回路モジュール。
【請求項８】
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値は上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内であり、
上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項９】
上記方向性結合器の主線路の線路幅は、上記副線路の線路幅よりも広いことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１０】
上記方向性結合器の主線路の線路幅は、上記副線路の線路幅よりも狭いことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１１】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１２】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の表面と中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１３】
高周波送信信号を増幅する少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系を複数有し、
上記各増幅系の最終段の出力を検出する相互に独立した方向性結合器を有する高周波回路モジュールであって、
上記方向性結合器は上記各増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられ、
上記方向性結合器の主線路の線路幅と、上記制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっていることを特徴とする高周波回路モジュール。
【請求項１４】
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値は上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内であり、
上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１５】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１６】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の表面と中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１７】
高周波送信信号を増幅する少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系を複数有し、
上記各増幅系の最終段の出力を検出する相互に独立した方向性結合器を有し、
上記各方向性結合器のパワー検出信号とパワーコントロール信号を受け、上記各増幅系の各増幅段にパワー制御信号を供給する出力制御回路とを有する高周波回路モジュールであって、
上記方向性結合器は上記各増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられ、
上記方向性結合器の主線路の線路幅と、上記制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっていることを特徴とする高周波回路モジュール。
【請求項１８】
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値は上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内であり、
上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項１９】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項２０】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の表面と中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の高周波回路モジュール。
【請求項２１】
高周波送信信号を増幅する少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系と、
上記増幅系の最終段の出力を検出する方向性結合器と、
上記方向性結合器のパワー検出信号とパワーコントロール信号を受け、上記増幅系の各増幅段にパワー制御信号を供給する出力制御回路とを含む高周波回路モジュールを有する無線通信機であって、
上記方向性結合器は上記増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられ、
上記方向性結合器の主線路の線路幅と、上記制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっていることを特徴とする無線通信機。
【請求項２２】
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値は上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内であり、
上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の無線通信機。
【請求項２３】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の無線通信機。
【請求項２４】
上記方向性結合器は上記増幅系等が設けられる誘電体基板の表面と中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の無線通信機。
【請求項２５】
上記方向性結合器による検出情報を比較回路で比較し、上記比較回路の出力である比較情報を入力信号とする自動利得制御回路によって上記高周波回路モジュールの入力電力を制御することを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の無線通信機。
【請求項２６】
上記高周波回路モジュールを飽和型増幅器とし、上記方向性結合器による検出情報を比較回路で比較し、上記比較回路の出力である比較情報を制御信号として上記飽和型高周波回路モジュールの電源電圧を制御することを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の無線通信機。
【請求項２７】
高周波送信信号を増幅する少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系を複数有し、
上記各増幅系の最終段の出力を検出する相互に独立した方向性結合器を有し、
上記各方向性結合器のパワー検出信号とパワーコントロール信号を受け、上記各増幅系の各増幅段にパワー制御信号を供給する出力制御回路とを含む高周波回路モジュールを有する無線通信機であって、
上記各方向性結合器は上記各増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられ、
上記各方向性結合器の主線路の線路幅と、上記各制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記各方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっていることを特徴とする無線通信機。
【請求項２８】
上記各方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値は上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内であり、
上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の無線通信機。
【請求項２９】
上記各方向性結合器は上記各増幅系等が設けられる誘電体基板の中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の無線通信機。
【請求項３０】
上記各方向性結合器は上記各増幅系等が設けられる誘電体基板の表面と中層に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、
上記主線路と副線路のうち、細い線路はその両側縁が太い線路の両側縁の内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の無線通信機。
【請求項３１】
上記方向性結合器による検出情報を比較回路で比較し、上記比較回路の出力である比較情報を入力信号とする自動利得制御回路によって上記高周波回路モジュールの入力電力を制御することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の無線通信機。
【請求項３２】
上記高周波回路モジュールを飽和型増幅器とし、上記方向性結合器による検出情報を比較回路で比較し、上記比較回路の出力である比較情報を制御信号として上記飽和型高周波回路モジュールの電源電圧を制御することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の無線通信機。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は高周波回路モジュール及びその高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機に関し、特に高周波電力増幅器（パワーアンプ）の出力を高精度に制御して安定した出力で通信する無線通信技術に適用して有効な技術に関する。
背景技術
自動車電話，携帯電話機等の無線通信機（移動通信機）の送信機の送信側出力段には、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＧａＡｓ−ＭＥＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴ等を多段に組み込んだ増幅器が組み込まれている。
一般に、携帯電話機では使用環境に合わせて基地局からのパワーコントロール信号によって周囲環境に適応するように出力を変えて通話を行い、他の携帯電話機との間で混信を生じさせないようなシステムが構築されている。
例えば、デジタル携帯電話システムでは他との混信を避けるため、携帯端末（携帯電話機）に発信パワーを交信に必要な最小限の出力となるように基地局からパワーコントロール信号が送られている。ＭＯＳＦＥＴ等のＦＥＴを用いた高周波パワーアンプを使用している端末内部では基地局からのパワーコントロール信号によりベースバンド部のマイクロコンピュータ（マイコン）から高周波パワーアンプの出力をモニターして、高周波パワーアンプの制御端子に印加するパワー制御信号（Ｖａｐｃ）を変化させて出力（パワー）を調整している。
高周波電力増幅器（高周波パワーアンプ）については、日経ＢＰ社発行「日経エレクトロニクス」１９９７年１月２７日号、Ｐ１１５〜Ｐ１２６に記載されている。この文献には、北米の９００ＭＨｚ帯のセルラー方式携帯電話の標準方式や欧州のＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式について記載されている。
また、日立評論社発行「日立評論」Ｖｏｌ．７９，Ｎｏ．１１（１９９７）、Ｐ６３〜Ｐ６８には「ディジタルセルラ規格“ＧＳＭ／ＥＧＳＭ”用高周波部アナログ信号処理ＩＣ」について記載されている。この文献には方向性結合器によるパワー検出信号によってパワーアンプモジュールを制御するブロック図が開示されている。
方向性結合器（カプラー）については、例えば、総合電子出版社、「マイクロ波回路の基礎とその応用」、１９９７年７月１０日、Ｐ１９１〜Ｐ１９３に記載されている。この文献には分布結合形方向性結合器（カプラー）について記載されている。
一方、工業調査会発行「電子材料」１９９９年４月号、Ｐ９１〜Ｐ９５には、１６０８型移動体通信用セラミック積層ローパスフィルタおよび方向性結合器について記載されている。これらローパスフィルタおよび方向性結合器は単体部品となっている。
他方、特表平８−５０５７５１号公報には、セルラー電話における増幅器の最終段の出力整合部にカプラーを組み込んだ技術が開示されている。この文献に記載されている技術は以下のとおりである。即ち、送信機出力信号が流れる伝送ライン（順方向経路伝送ライン）に一部の箇所に沿って延在する伝送ライン（結合経路伝送ライン）には、複数のダイオード，インダクタ，抵抗，容量で構成される電力検出回路が組み込まれ、結合経路伝送ラインに発生する送信機出力信号の反射信号を消滅させるとともに、電力検出信号が温度の変化と共に変化しないようにする構成となっている。この電力検出回路には、２個のホットキャリアダイオード、３個のインダクタ、７個の抵抗及び３個の容量が使用されている。また、カプラーは２０ｄＢでの結合で、挿入損失はほぼ０．１ｄＢ低減する構成になっている。
また、特願２０００−３２５７６７号には、誘電体基板の中段または表面と中段に誘電体層を介して一部が所定の長さで重なるように配置される第１線路及び第２線路を有する方向性結合器が開示されている。この方向性結合器は、重なって配置される第１線路の線路幅と第２線路の線路幅は異なる構造となり、パワー検出が高精度に行える構成になっている。
セルラー電話システムでは、他との混信を避けるため、基地局から携帯端末（携帯電話機）に発信パワーを交信に必要な最小限の出力となるようにコントロール信号（パワーコントロール信号）が送られる。このコントロール信号に基づいて動作するＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路によって、送信側出力段の高周波パワーアンプは、その出力が制御され、通話に必要な出力となるようにゲート電圧が制御される。このため、パワーアンプ部のパワーを検出する回路を必要としている。
高周波電力増幅器の出力を検出するために方向性結合器が使用されるが、単体の方向性結合器を外付け部品として組み込む方法はコストが高くなる。
また、方向性結合器として、高周波パワーアンプを形成する誘電体基板にλ／４線路を形成するマイクロストリップライン構成やストリップライン構成が採用されている。この構造は、前記各文献からも分かるように、▲１▼送信経路となる主線路に沿って、検出用線路となる副線路を所定の長さ並列に配置される構造または重なる構造、▲２▼主線路に副線路を蛇行させるように重ね合わせる構造等が知られている。
しかし、従来のこの種の方向性結合器では、特性インピーダンスが所定ｄＢでの結合（例えば、２０ｄＢ）であったり、５０Ω整合を取った後段での結合である。この結果、整合回路部分と方向性結合器をそれぞれ独立した領域として形成されるため、高周波回路モジュールが大型化してしまう。
一方、前記特表平８−５０５７５１号公報に記載の技術は、順方向経路伝送ラインは直線であったり、Ｕ字状である。また、この順方向経路伝送ラインに重なる結合経路伝送ラインは、曲がりくねった形状（蛇行）であったり、二股に分岐し再び結合するパターンとなる。従って、これらの組み合わせによるカプラーは、その面積が大きくなる。また、カプラーによるインピーダンス変化で生じる反射を、副線路のインダクタ，容量，抵抗による整合回路（電力検出回路）で打ち消す構成になっている。しかし、この電力検出回路は多数の電子部品で構成するため製造コストが高くなる。
そこで、本発明者は、特性インピーダンスの整合部分にカプラーを設け、このカプラーにカップリング機能（検波機能）とインピーダンス変換機能（整合機能）を共に有する構成とすることによって高周波回路モジュールの小型化が達成できることに気がつき本発明をなした。
本発明の目的は、出力検出を行う方向性結合器を有する高周波回路モジュールの小型化を達成することにある。
本発明の他の目的は、出力を高精度に検出できる方向性結合器を有する高周波回路モジュールを提供することにある。
本発明の他の目的は、マイクロストリップラインやストリップラインに副線路を配置して方向性結合器を構成する配線基板における配線基板の小型化を図ることにある。
本発明の他の目的は、出力を高精度にモニターして安定した通信を行うことができる無線通信機を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
発明の開示
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）高周波送信信号を増幅する少なくとも初段及び最終段を含む複数個の増幅段による増幅系を複数有し、上記各増幅系の最終段の出力を検出する相互に独立した方向性結合器を有し、上記各方向性結合器のパワー検出信号とパワーコントロール信号を受け、上記各増幅系の各増幅段にパワー制御信号を供給する出力制御回路とを有する高周波回路モジュールであって、上記方向性結合器は上記各増幅系の最終段のインピーダンス整合回路部分に設けられ、上記方向性結合器の主線路の線路幅と、上記制御端子へ供給されるべき制御信号を形成する信号を出力するところの上記方向性結合器の副線路の線路幅は、相互に異なる幅になっていることを特徴とする。
上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値は上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、上記方向性結合器の上記主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内であり、上記主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっている。
上記方向性結合器は、上記増幅系等が設けられる誘電体基板の表面（主線路）と中層（副線路）に誘電体を介して重なるように配置される主線路と副線路で形成され、上記主線路と副線路のうち、細い線路（副線路）はその両側縁が太い線路（主線路）の両側縁の内側に位置している。
前記（１）の手段によれば、（ａ）高周波回路モジュールの出力端子の特性インピーダンスを、例えば、５０Ωとする場合、このインピーダンス値に揃えるための整合回路部分（例えば、マイクロストリップライン）に方向性結合器（カプラー）を組み込んだ構成になり、従来のようにインピーダンス整合部分の後に方向性結合器を配置する構成に比較してマイクロストリップラインを形成する配線基板の面積を小さくすることができる。この結果、高周波回路モジュールの小型化が達成できる。
（ｂ）高周波回路モジュール内への方向性結合器の一体化と、一体化した高周波回路モジュールの小型化によって、この高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機の組み立て部品数の低減から無線通信機の小型化及びコスト低減が達成できる。
（ｃ）上記（ａ）により、整合回路及びカプラーでの伝送損失量を小さくできることから、高周波回路モジュールの高出力・高効率化が達成できるとともに、この高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機の高出力・高効率化及び安定した通信が達成できる。
（ｄ）カプラーの主線路の信号入力部分のインピーダンス値は、主線路の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、カプラーの主線路の信号入力部分のインピーダンス値と、主線路の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内と小さくなり、かつ主線路の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることから、インピーダンス変換に伴う高周波信号の伝送損失量の抑制並びにパワー検出の高精度化が図られ、主線路を伝送する高周波出力信号と、カプラー副線路を伝送するパワー検出信号の安定化が達成できる。
（ｅ）副線路の両側縁は主線路の両側縁から外側にはみだすことなく内側に位置していることから、副線路の線路幅全域は確実に主線路に対面できることになり、高精度なパワー検出が行えるようになる。従って、この高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機では安定した通信が行える。
（ｆ）従来の高周波回路モジュールの整合回路部分を殆ど変更することなく、主線路及び副線路のインピーダンスを最適設計することにより、所望のカプラー特性を有する小型・低損失カプラーを提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（実施形態１）
図１乃至図１１は本発明の一実施形態（実施形態１）である高周波回路モジュール（高周波電力増幅器）に係わる図である。高周波回路モジュールとは、本明細書では少なくとも高周波電力増幅器（高周波パワーアンプ：ＰＡ）を含むモジュールである。本実施形態１では高周波回路モジュールに方向性結合器（カプラー）が組み込まれている。
図１（ａ）は高周波回路モジュールにおける一部のインピーダンス整合部分及び方向性結合器を含む一部の回路図である。図１（ａ）は高周波回路モジュール（高周波電力増幅器：ＰＡ）の出力端子であるドレイン端子（ＰＡｄｒａｉｎ）から出力端子（ＰＡｏｕｔ）に至る整合回路を含む回路を示す。ＰＡｄｒａｉｎはインダクタＬ及び容量Ｃを介して電源電圧Ｖｄｄに接続されるとともに、伝送線路Ｌ３，Ｌ２，Ｌ１、容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、抵抗Ｒを介してＰＡｏｕｔに接続されている。
また、ＰＡｏｕｔに最も近い伝送線路Ｌ１には方向性結合器（カプラー）５が設けられている。即ちＬ１が主線路３となり、この主線路３に誘電体を介して重なる副線路４によってカプラー５が形成されている。即ち、本実施形態１では、整合回路の一部がカプラー５を構成することになる。この構成は後述する他の実施形態でも同様である。
カプラー５は、図３（ａ）乃至（ｄ）のいずれかの構成によって構成されている。図３は本発明において採用可能なカプラー構造例を模式的に示すものである。
高周波回路モジュールの本体部分を構成する配線基板は、複数の誘電体板（例えば、セラミック板）を積層して焼結して一体とした構造になっている。各誘電体板は、その表面または表裏面にパターニングした導体層が設けられるとともに、導体が充填された孔（スルーホール）を有している。従って、上下の導体層は所定箇所のスルーホールを介して電気的に接続され、配線基板の表面や内部にはそれぞれ配線が形成される構造になっている。
図３（ａ）〜（ｄ）は表面に所定パターンの導体層２を有する３枚の誘電体板１を重ね合わせて形成された配線基板１０を模式的に示した一部の断面図である。
図３（ａ），（ｂ）は配線基板１０の下面にグランド（ＧＮＤ）を有するマイクロストリップライン構成のカプラー５である。図３（ａ）は配線基板１０の表面の主線路３の幅に対して配線基板１０内に設けられる副線路４の幅が狭くなった例であり、図３（ｂ）は配線基板１０の表面の主線路３の幅に対して配線基板１０内に設けられる副線路４の幅が広くなった例である。細い線路は太い線路の縁から外側に外れることがないように、例えば、両線路の中心線が一致して重なるような設計となっている。これにより、カップリングが確実・高精度になり、カップリング特性が向上する。
図３（ｃ），（ｄ）は配線基板１０の上下面にグランド（ＧＮＤ）を有するストリップライン構成のカプラー５である。図３（ｃ）は配線基板１０内の上層の主線路３の幅に対して配線基板１０内の下層の副線路４の幅が狭くなった例であり、図３（ｄ）は配線基板１０内の上層の主線路３の幅に対して配線基板１０内の下層の副線路４の幅が広くなった例である。細い線路は太い線路の縁から外側に外れることがないように、例えば、両線路の中心線が一致して重なるような設計となっている。これにより、カップリングが確実・高精度になり、カップリング特性が向上する。
本発明は、図３（ａ）乃至（ｄ）に示すいずれの構成のカプラー５に対しても適用可能である。本実施形態１ではストリップライン構成において、送信経路となる主線路に副線路を誘電体層を介して重ねるように配置してカプラーを構成した例（ストリップライン構成カプラー）について説明する。
図１（ａ）は高周波回路モジュールにおける一部のインピーダンス整合部分及び方向性結合器を含む一部の回路図であり、図１（ｂ）はＰＡｏｕｔからＰＡｄｒａｉｎに至るインピーダンス軌跡を示す模式図である。高周波回路モジュールの出力端子のインピーダンス値は５０Ωであり、伝送線路Ｌ１、即ちカプラー５を構成する主線路３の入力側の位置（Ｚｂ）から出力端子を見たインピーダンス値は４０Ω程度となり、主線路３の出力側の位置（Ｚａ）から出力端子を見たインピーダンス値は５０Ω弱となる。
このように、インピーダンス値が高周波回路モジュールの出力端子の５０Ωに近いインピーダンス領域にカプラー５を配置することによって、インピーダンス変換に伴う高周波信号の伝送損失量が抑制でき、主線路を伝送する高周波出力信号と、カプラー副線路を伝送するパワー検出信号の安定化を図ることができる。
整合回路の一部を利用してカプラー５を形成する構造となることから、整合回路とカプラーを別々に形成する場合に比較して面積が小さくなり、配線基板１０の小型化が達成できる。
また、後に詳述するが、整合回路の一部を利用してカプラー５を形成する構造となることから、損失が低減される。
図２は整合回路のラインインピーダンスの違いによる図１のインピーダンス軌跡との違いを示すための模式図である。この軌跡から整合回路に用いる伝送線路のインピーダンスは、１０Ω程度の低いものより３０Ω程度のものが整合を取り易く、より適したインピーダンスであることが分かる。
つぎに、図４乃至図６を参照しながら、より具体的な例について説明する。この例では、高周波回路モジュール２０として、図４に示すように高周波電力増幅器（ＰＡ）と、方向性結合器（カプラー）５を一体化した例について説明する。図４は無線通信機の一部を示すブロック図であり、高周波信号処理ＩＣ（ＲＦｌｉｎｅａｒ）２６からアンテナ（Ａｎｔｅｎｎａ）３１までの部分を示す。
アンテナ３１は送信受信切換スイッチ３０に接続され、この送信受信切換スイッチ３０と高周波信号処理ＩＣ２６との間には送信系回路と受信系回路が設けられている。
送信系回路は、高周波信号処理ＩＣ２６に接続される高周波回路モジュール２０、高周波回路モジュール２０に接続され送信受信切換スイッチ３０のａ端子３０ａに接続されるフィルター（Ｆｉｌｔｅｒ）２９、高周波信号処理ＩＣ２６に接続されるＣＰＵ２７、ＣＰＵ２７及び高周波回路モジュール２０に接続されるＡＰＣ回路２８とを有する。
受信系回路は、送信受信切換スイッチ３０のｂ端子３０ｂに接続されるコンデンサＣ、このコンデンサに接続される受信端子、この受信端子に接続されるフィルター（Ｆｉｌｔｅｒ）３２、このフィルター３２に接続され高周波信号処理ＩＣ２６に接続される低雑音アンプ（ＬＮＡ）３３を有する。
送信受信切換スイッチ３０は、切換端子ｃｏｎｔｒｏｌに入力される信号によってａ端子３０ａまたはｂ端子３０ｂがオン・オフ状態に切り替わる。
高周波回路モジュール２０は、その外観は図示しないが、配線基板１０（図６参照）の上面にキャップが重ねられ、外観的には偏平な矩形体構造になっている。また、配線基板の下面から側面に亘って外部電極端子がそれぞれ設けられ、表面実装型となっている。
外部電極端子は、図４〜図６に示すように、入力端子Ｐｉｎ，出力端子Ｐｏｕｔ，制御端子Ｖａｐｃ，パワー検出端子ＶｄｅｔＯＵＴ，参照電位端子Ｖｒｅｆ，電源電位端子Ｖｄｄ，基準電位端子ＧＮＤを有する。
高周波電力増幅器（ＰＡ）２５には、入力端子Ｐｉｎから信号が供給され、出力が出力端子Ｐｏｕｔに出力される。ＰＡ２５の出力側の整合回路（ＭＮ：Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）３４にはカプラー５が組み込まれている。即ち、前述のように、ＰＡ２５の最終段のドレイン端子に接続される整合回路を構成する主線路３に対して、副線路４が誘電体を介して重なるように配置されてカプラー５が形成される。この副線路４の一端はパワー検出端子ＶｄｅｔＯＵＴに接続され、他端は抵抗Ｒを介して基準電位端子ＧＮＤに接続されている。
高周波信号処理ＩＣ２６から高周波送信信号と制御信号が送り出され、高周波送信信号は高周波回路モジュール２０の入力端子Ｐｉｎに供給され、制御信号はＣＰＵ２７に供給される。ＣＰＵ２７から出力されるパワーコントロール信号はＡＰＣ回路（ＡＰＣ）２８に供給される。
ＡＰＣ回路２８は上記パワーコントロール信号とパワー検出端子からのパワー検出信号を受け、制御端子Ｖａｐｃに制御信号を供給する。この制御信号はＰＡ２５の各増幅段に供給され、信号の増幅がなされる。
送信時には切換端子ｃｏｎｔｒｏｌからの切換信号によって送信受信切換スイッチ３０のａ端子３０ａがオンの状態になり、アンテナ３１から電波が放射される。受信時には送信受信切換スイッチ３０のｂ端子３０ｂがオンの状態になり、アンテナ３１で受信した受信信号が高周波信号処理ＩＣ２６に運ばれる。
図５は高周波回路モジュール２０の等価回路図である。図５の等価回路で示すように、入力端子Ｐｉｎと出力端子Ｐｏｕｔ間には、複数のトランジスタ（たとえば電界効果トランジスタ）が順次従属接続されて多段構成の増幅系（増幅段）を構成している。本例では、従属接続されるトランジスタは、特に限定はされないが、初段トランジスタ（初段増幅段）Ｑ１と、最終段トランジスタ（最終段増幅段）Ｑ２とする２段構成になっている。最終段増幅段の出力線路部分には主線路（カプラー主線路）３及び副線路（カプラー副線路）４によって方向性結合器５が形成されている。
制御端子Ｖａｐｃは各トランジスタＱ１，Ｑ２のゲート電極（第１の端子）に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を介して接続されている。電源電位端子Ｖｄｄは、バイアスコンデンサＣ９によって電位を確保される状態で各トランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン電極（第２の端子）にそれぞれ接続されている。
方向性結合器５の副線路４の一端は抵抗Ｒ５を介して参照電位端子Ｖｒｅｆに接続されるとともに、ダイオードＤ１を介してパワー検出端子ＶｄｅｔＯＵＴに接続されている。回路中、整合回路や電位確保のため、各所にコンデンサＣ１〜Ｃ９や抵抗Ｒ４が組み込まれている。また、図５において示す長方形部分は伝送線路を示すものである。
図６（ａ）は配線基板１０の平面図であり、配線を構成する導体層２や、上下の導体層２を電気的に接続するスルーホールに充填された導体６（図中黒丸部分）のレイアウトパターンや各電子部品の搭載状態を示す図である。トランジスタＱ１，Ｑ２の各電極はワイヤ７を介して所定の導体層２に電気的に接続されている。図中点々を施した部分はＧＮＤ配線である。
送信経路となる主線路３の幅は、検出用線路となる副線路４よりも広くなっている。また、副線路４の両側縁は主線路３の両側縁から外側にはみだすことなく内側に位置している。これにより、確実に出力電圧の検出が可能になる。なお、細い線路が主線路であり、太い線路が副線路であるカプラー構成であってもよい。
また、図６（ａ）では、カプラー部分はマイクロストリップライン構成になっているが、図６（ｂ）に示すようにストリップライン構成のものであっても良い。
つぎに、カップリングについて説明する。先ず、図７及び図８を参照しながらストリップライン（Ｓｔｒｉｐ  ｌｉｎｅ）とカップリングストリップライン（Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｓｔｒｉｐ  ｌｉｎｅ）について説明する。
図７（ａ）は送信経路となる主線路３のみを有するストリップライン構造（ａ）であり、カップリング構造とはなっていない構造である。即ち、複数枚の誘電体板を重ねて形成された誘電体１ａの表裏面にグランド（ＧＮＤ）を有し、中層に主線路３を有する構造である。
ここで、主線路３の幅をＷとし、主線路３と上層のＧＮＤとの距離をｂ１とし、主線路３と下層のＧＮＤとの距離をｂ２とする。一例として、Ｗ＝０．４ｍｍ、ｂ１＝ｂ２＝０．１５ｍｍ、線路長Ｌは３ｍｍとし、誘電体１ａの誘電率εは９．１である。また、主線路３や副線路４を構成する導体層は銅をベースとした低抵抗導体材で形成され、その厚さは１０μｍ程度である。
図７（ｂ）は送信経路となる主線路３と、検波機能を構成する副線路４を誘電体１ａの中層に所定距離離して重ねるようにしたカプラー５を構成するカップリングストリップライン構造（ｂ）であり、本発明に係わる構造である。
ここで、主線路３の幅をＷ１とし、副線路４の幅をＷ２とし、主線路３と上層のＧＮＤとの距離をｔ１とし、副線路４と下層のＧＮＤとの距離をｔ３とし、主線路３と副線路４との間隔をｔ２とする。一例として、Ｗ１＝０．４ｍｍ、Ｗ２＝０．２ｍｍ、ｔ１＝ｔ２＝ｔ３＝０．１５ｍｍ、線路長Ｌは３ｍｍとし、誘電体１ａの誘電率εは９．１である。
このような条件のもとにシミュレーション解析した結果を、図８（ａ）〜（ｃ）に示す。
図８（ａ），（ｂ）は、ストリップライン構造（ａ）とカップリングストリップライン構造（ｂ）の反射特性の実数部（Ｍａｇ）と虚数部（Ｐｈａｓｅ）とを比較した図であり、図８（ｃ）は伝送特性の比較（Ｓ２１）である。横軸は周波数（ＧＨｚ）である。ここで、Ｓ２１は５０Ω系で見た場合の線路損失量である。
主線路３下に副線路４を付加してカプラー５を構成し、副線路４のインピーダンスを最適調整（Ｗ２，ｔ２，ｔ３を変化）することにより、周波数が４ＧＨｚ程度以下で従来のストリップライン部を変えることなく、所望のカップラー特性を持った低損失カプラーを実現できる。
即ち、図７（ａ）に示す従来のストリップライン構造（ａ）において、Ｗ＝０．４ｍｍ、ｂ１＝ｂ２＝０．１５ｍｍ、線路長Ｌは３ｍｍとした構造に対応させて、図７（ｂ）に示す本発明によるカップリングストリップライン構造（ｂ）において、Ｗ２＝０．２ｍｍ、ｔ２＝ｔ３＝０．１５ｍｍとすると、反射特性の実数部（Ｍａｇ）と虚数部（Ｐｈａｓｅ）は、図８（ａ），（ｂ）に示すような特性を示し、伝送特性は図８（ｃ）に示すような特性を示す。そして、使用態様によっても異なるが、例えば、周波数が４ＧＨｚ以下ではストリップライン構造（ａ）と遜色なく使用できる。
つぎに、ストリップライン構成のカプラー特性について説明する。図９（ａ）は図７（ｂ）と略同じ図であるが、便宜上副線路４の幅を主線路３の幅と同じ幅で描いてある。ここでは、ｔ１，ｔ２，ｔ３を固定し、いずれも０．１５ｍｍとし、周波数９００ＭＨｚで−２０ｄＢのカップリング量を持った状態において、主線路３の幅Ｗ１を０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍと変化させた場合での副線路４の幅Ｗ２の違いによる特性をそれぞれシミュレーション解析した。
図９（ｂ）は副線路４の幅Ｗ２に違いによる主線路インピーダンスＺ１（Ω）の変化を示す。図１０は前記の条件のもと副線路幅Ｗ２と線路長Ｌ（ｍｍ）との相関を示す特性図である。図１１は前記の条件のもと副線路幅Ｗ２と主線路損失量Ｓ２１（ｄＢ）との相関を示す特性図である。
主線路の幅（インピーダンス）に対し、ある副線路の幅（インピーダンス）にて線路長、線路損失量が最小となる最適値が存在する。また線路長が最小となる主線路３の幅Ｗ１のものが線路損失量も最小とはならず、線路長と線路損失量にはトレードオフの関係が見られる。図９（ｂ），図１０，図１１における矢印で示す領域ｕが、図９（ａ）に示す条件において、実用に値する数値域である。
これらのグラフから、主線路３の幅Ｗ１を０．２ｍｍとした場合、副線路４の幅Ｗ２は０．２〜０．５ｍｍ程度に最適値があると考えられ、使用態様によって副線路４の幅Ｗ２は０．２〜０．５ｍｍ程度が使用できる。
本実施形態１の高周波回路モジュール及びその高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機においては、以下の効果を有する。
（１）高周波回路モジュール２０の出力端子の特性インピーダンスを、例えば、５０Ωとする場合、このインピーダンス値に揃えるための整合回路部分（例えば、ストリップライン）に方向性結合器（カプラー）５を組み込んだ構成になり、従来のようにインピーダンス整合部分の後に方向性結合器を配置する構成に比較してストリップラインを形成する配線基板１０の面積を小さくすることができる。この結果、高周波回路モジュール２０の小型化が達成できる。
（２）高周波回路モジュール２０内へのカプラー５の一体化と、カプラー５を一体化した高周波回路モジュール２０の小型化によって、この高周波回路モジュール２０を組み込んだ無線通信機の組み立て部品数の低減から無線通信機の小型化及びコスト低減が達成できる。
（３）上記（１）により、整合回路及びカプラーでの伝送損失量を小さくできることから、高周波回路モジュール２０の高出力・高効率化が達成できるとともに、この高周波回路モジュール２０を組み込んだ無線通信機の高出力・高効率化及び安定した通信が達成できる。
（４）カプラー５の主線路３の信号入力部分のインピーダンス値は、主線路３の信号出力部分のインピーダンス値よりも小さく、カプラー５の主線路３の信号入力部分のインピーダンス値と、主線路３の信号出力部分のインピーダンス値の差は１０Ω前後以内と小さくなり、かつ主線路３の信号出力部分のインピーダンス値は５０Ωよりも１Ωに満たない僅かに小さな値になっていることから、インピーダンス変換に伴う高周波信号の伝送損失量の抑制並びにパワー検出の高精度化が図られ、主線路を伝送する高周波出力信号と、カプラー副線路を伝送するパワー検出信号の安定化が達成できる。
（５）副線路４の両側縁は主線路３の両側縁から外側にはみだすことなく内側に位置していることから、副線路４の線路幅全域は確実に主線路３に対面できることになり、高精度なパワー検出が行えるようになる。従って、この高周波回路モジュール２０を組み込んだ無線通信機では安定した通信が行える。
（６）従来の高周波回路モジュールの整合回路部分を殆ど変更することなく、主線路３及び副線路４のインピーダンスを最適設計することにより、所望のカプラー特性を有する小型・低損失カプラー５を提供することができる。
（７）無線通信機に組み込む高周波回路モジュールとしては、主線路をモジュールの整合素子の一部として組み込むことができる故に部品削減，損失低減なる効果が得られる。
（実施形態２）
図１２乃至図１７は本発明の他の実施形態（実施形態２）の高周波回路モジュールに係わる図である。
本実施形態２では、配線基板の表層に主線路を形成するとともに、この主線路の真下に誘電体層を介して重なるように副線路を配置してカプラーを構成した構造、即ちマイクロストリップライン構成となっている。
ここで、マイクロストリップライン構成のカプラーの特性について、図１２乃至図１４を参照しながら説明する。図１２乃至図１４は実施形態１の図９乃至図１１に対応するものである。
図１２（ａ）は図３（ａ）と略同じ図であるが、便宜上副線路４の幅を主線路３の幅と同じ幅で描いてある。複数の誘電体板で構成した誘電体１ａの表面には幅Ｗ１の主線路３を設け、主線路３の真下には誘電体層を介して幅Ｗ２の副線路４が重なるように設けてある。また、誘電体１ａの下面にはＧＮＤが形成され、マイクロストリップライン構成の主線路３と副線路４によるカプラー５が形成されている。
主線路３と副線路４との距離をｔ１とし、副線路４と下層のＧＮＤとの距離をｔ２とする。ここでは、ｔ１，ｔ２を固定し、いずれも０．１５ｍｍとし、周波数９００ＭＨｚで−２０ｄＢのカップリング量を持った状態において、主線路３の幅Ｗ１を０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍと変化させた場合での副線路４の幅Ｗ２の違いによる特性をそれぞれシミュレーション解析した。また、主線路３や副線路４を構成する導体層は銅をベースとした低抵抗導体材で形成され、その厚さは１０μｍ程度である。
図１２（ｂ）は副線路４の幅Ｗ２の違いによる主線路インピーダンスＺ１（Ω）の変化を示す。図１３は前記の条件のもと副線路幅Ｗ２と線路長Ｌ（ｍｍ）との相関を示す特性図である。図１４は前記の条件のもと副線路幅Ｗ２と主線路損失量Ｓ２１（ｄＢ）との相関を示す特性図である。
前記ストリップライン構成と同様であるが、主線路の幅（インピーダンス）に対し、ある副線路の幅（インピーダンス）にて線路長、線路損失量が最小となる最適値が存在する。また線路長が最小となる主線路３の幅Ｗ１のものが線路損失量も最小とはならず、線路長と線路損失量にはトレードオフの関係が見られる。図１２（ｂ），図１３，図１４における矢印で示す領域ｕが、図１２（ａ）に示す条件において、実用に値する数値域である。
これらのグラフから、主線路３の幅Ｗ１を０．４ｍｍとした場合、副線路４の幅Ｗ２は０．３〜０．７ｍｍ程度に最適値があると考えられ、使用態様によって副線路４の幅Ｗ２は０．３〜０．７ｍｍ程度が使用できる。
図１５乃至図１７はマイクロストリップライン構成のカプラーを組み込んだ配線基板１０の各層を示す一部の模式図である。図１５は配線基板１０の主線路３が設けられる第１層（表面：上面）を示す模式図、図１６は副線路４が設けられる第２層の透視図、図１７はＧＮＤが設けられる透視図である。ここでは搭載部品の説明は省略する。
このようにマイクロストリップライン構成のカプラー５においても前記実施形態１と同様の効果を得ることができる。即ち、マイクロストリップラインを形成する配線基板１０の面積を小さくすることができ、高周波回路モジュール２０の小型化が達成できる。また、この高周波回路モジュール２０を組み込んだ無線通信機の組み立て部品数の低減から無線通信機の小型化及びコスト低減が達成できる。さらに、整合回路及びカプラーでの伝送損失量を小さくできることから、高周波回路モジュール２０の高出力・高効率化が達成できるとともに、この高周波回路モジュール２０を組み込んだ無線通信機の高出力・高効率化及び安定した通信が達成できる。
なお、本実施形態では主線路３を太くし、副線路４を細くしたが、細い線路が主線路であり、太い線路が副線路４である構成としてもよい。
（実施形態３）
図１８は本発明の他の実施形態（実施形態３）である無線通信機の一部を示す回路図である。本実施形態３ではＧＳＭ通信方式の発展型であるＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ｒａｔｅｓ  ｆｏｒ  ＧＳＭ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式に本発明を適用したものである。
一般にＥＤＧＥ通信方式ではバイアスは一定で入力信号をコントロールする方式が提案されている。従って、ＰＡ２５の出力をカプラー５によって検出した検出信号（カップリング情報）をＰＡ２５の入力にフィードバックする際、電力増幅器への入力信号をコントロールするＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプ４１が必要となる。また、カプラー５からの検出信号とベースバンドのＤＡＣ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  ａｎａｌｏｇｕｅ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）／Ｒａｍｐ  ｄａｔａは比較回路４２で比較されるとともに、その出力信号は抵抗Ｒと容量Ｃとからなる時間遅延を生じさせる切換えスイッチ４３を介してＡＧＣアンプ４１に入力される。ＡＧＣアンプ４１にはＥＤＧＥシステムからの変調信号がＶＣＯ（電圧制御発振器）を介して入力される。
本発明によるカプラー５はこのような通信方式においても、ＰＡ２５とカプラー５を一体化した高周波回路モジュール２０として適用できる。
比較回路部は基本的には、現状のＧＳＭ方式（ＧＭＳＫ変調方式：Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）と略同じであるが、ＥＤＧＥ方式の場合、高速データ通信のため、パルスに乗った振幅変調成分を矩形状のパルスにして入力部へフィードバックする必要がある。
そのパルスを矩形状にする一つの例として、時定数をもたせた回路（波形を鈍らせる）があり、この例では時間遅延を生じさせる切換えスイッチ４３がそれに相当する。
従って、この時間遅延を生じさせる切換えスイッチ４３は、ＥＤＧＥ通信方式の場合ではＲ，Ｃが機能するように、またＧＭＳＫ（現状のＧＳＭ）通信方式ではＲ，Ｃが機能しないような切換えになっている。
本実施形態３においても、実施形態１及び実施形態２と同様な効果を得ることができる。即ち、マイクロストリップラインを形成する配線基板１０の面積を小さくすることができ、高周波回路モジュール２０の小型化が達成できる。また、この高周波回路モジュール２０を組み込んだ無線通信機の組み立て部品数の低減から無線通信機の小型化及びコスト低減が達成できる。さらに、整合回路及びカプラーでの伝送損失量を小さくできることから、高周波回路モジュール２０の高出力・高効率化が達成できるとともに、この高周波回路モジュール２０を組み込んだ無線通信機の高出力・高効率化及び安定した通信が達成できる。
（実施形態４）
図１９は本発明の他の実施形態（実施形態４）である無線通信機の一部を示す回路図である。本実施形態４ではＥＤＧＥ通信方式等の次世代の高速データ通信に本発明を適用したものである。
一般に電力増幅器を電源電圧Ｖｄｄでコントロールする方式は、出力電力に線形性（リニアリティ）を持たせることができるため、Ｖａｐｃコントロール方式に比べカプラーが不要になる等、回路の小型化が可能になる。しかし、ＥＤＧＥ通信方式等次世代の高速データ通信では、出力信号のフィードバック（具体的には出力信号の位相情報）が必要になり、本発明によるカプラーを用いたコントロール方式が必須になる。
図１９は本実施形態４による回路構成の概略を示す。この回路では、カプラー５からの出力検出信号とＰＡ２５に入力する信号の一部とを比較する比較回路４２に入力した後、そこからの出力信号が電源電圧（Ｖｄｄ）コントロール回路４６に入力され、ＰＡ２５の出力信号をコントロールする。
本実施形態４においても、実施形態３と同様な効果を得ることができる。
（実施形態５）
図２０は本発明の他の実施形態（実施形態５）であるデュアルバンド通信方式の高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機の一部を示すブロック図である。図２０は実施形態１と同様に無線通信機の一部を示すブロック図であり、高周波信号処理ＩＣ（ＲＦｌｉｎｅａｒ）２６からアンテナ（Ａｎｔｅｎｎａ）３１までの部分を示す。
デュアルバンド通信方式は、二つの通信系（送信系ｄと受信系ｇ、送信系ｅと受信系ｈ）を有する。各送信系ｄ，ｅ及び各受信系ｇ，ｈは実施形態１と略同じであるが、二つの通信系の送信受信切換スイッチ３０，３０’はデュプレクサ３５に接続されるとともに、このデュプレクサ３５にアンテナ３１が接続されている。また、二つの送信系ｄ，ｅにおいては一つのＡＰＣ回路２８を共用する構造になっている。一方の通信系（送信系ｄと受信系ｇ）は実施形態１の図４と同じ符号で示し、他方の通信系（送信系ｅと受信系ｈ）は符号にダッシュ記号（’）を付してある。
このような無線通信機において、高周波回路モジュールは、前記実施形態１乃至実施形態４のいずれかの構成を採用することができる。そして、各構成の高周波回路モジュールにおける二つの送信系ｄ，ｅの部分には、それぞれ実施形態１で説明した構成のカプラー５が組み込まれている。
即ち、二つの送信系ｄ，ｅにおけるそれぞれのカプラー５，５’は、高周波電力増幅器（ＰＡ）２５，２５’の出力を検出する。そして、各カプラー５，５’の主線路３，３’と副線路４，４’は誘電体を介して重なり合う構造となっている。また、副線路４，４’は、その線路幅が主線路３，３’の線路幅よりも狭くなり、副線路４，４’の両側縁が主線路３，３’の両側縁から外側にはみだすことなく内側に位置する構造になっている。
従って、副線路４，４’はその線路幅全域が確実に主線路３，３’に対面することから、確実かつ高精度に主線路３，３’を流れる電流の出力を検出することができる。
このようなカプラー５，５’を内蔵して高周波回路モジュールの出力を制御する無線通信機では、安定した通信が可能になる。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
即ち、前記実施形態ではカプラー（方向性結合器）として重ね型について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、並列型にも適用できる。即ち、裏面にＧＮＤを有する誘電体基板の表面に主線路と副線路を並べて配置する構造に対しても適用できる。例えば、マイクロストリップライン構成の場合、主線路の線路幅と副線路の線路幅は相互に異なっている。例えば、主線路の線路幅は副線路の線路幅よりも広くなっている。この構造によれば、主線路の線路幅を自由に選択して所定のインピーダンスを得るようにした後、副線路の線路幅及び主線路と副線路との線路間隔並びにその両者がカップリングする線路長を最適設計することにより、所望のカプラー特性を有する小型・低損失カプラーを得ることができる。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である携帯電話機等無線通信機について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、自動車電話等他の移動通信機などにも適用できる。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）出力検出を行う方向性結合器を有する高周波回路モジュールの小型化が達成できる。
（２）出力を高精度に検出できる方向性結合器を有する高周波回路モジュールを提供することができる。
（３）マイクロストリップラインやストリップラインに副線路を配置して方向性結合器を構成する配線基板における配線基板の小型化を図ることができる。
（４）出力を高精度にモニターして安定した通信を行うことができる無線通信機を提供することができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる高周波回路モジュールは、セルラー電話機を始めとする無線通信機において、出力を高精度に検出するものとして利用できる。特に、出力を検出するカプラーにおいてはカップリング機能の他にインピーダンス整合機能を有する構成になっていて、カプラーの小型が図れる。この結果、高周波回路モジュールが小型になり、この高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機の小型・軽量化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の一実施形態（実施形態１）である高周波回路モジュールにおける一部のインピーダンス整合部分及び方向性結合器を含む一部の回路図と、インピーダンス軌跡を示す模式図である。
図２は整合回路のラインインピーダンスの違いによる図１のインピーダンス軌跡との違いを示すための模式図である。
図３は本発明において採用可能な複数のカプラー構造例を示す模式的断面図である。
図４は本実施形態１の高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機の一部を示すブロック図である。
図５は本実施形態１の高周波回路モジュールの等価回路図である。
図６は本実施形態１の高周波回路モジュールの配線基板（誘電体基板）の表面上の電子部品のレイアウトの概略を示す平面図及びカプラー部分の別の実施形態断面を示す模式図である。
図７は整合回路に用いる従来の線路とカプラー線路を示す模式的断面図である。
図８は上記従来の線路とカプラー線路の特性を示すグラフである。
図９はストリップライン構成のカプラーの模式的断面図と、カプラーを構成する主線路や副線路等の寸法変化に伴う主線路インピーダンスの変化を示すグラフである。
図１０は図９のカプラーにおいて、カプラーを構成する主線路や副線路等の寸法変化に伴う線路長の変化を示すグラフである。
図１１は図９のカプラーにおいて、カプラーを構成する主線路や副線路等の寸法変化に伴う主線路損失量の変化を示すグラフである。
図１２は本発明の他の実施形態（実施形態２）である高周波回路モジュールにおけるマイクロストリップライン構成のカプラーの模式的断面図と、カプラーを構成する主線路や副線路等の寸法変化に伴う主線路インピーダンスの変化を示すグラフである。
図１３は図１２のカプラーにおいて、カプラーを構成する主線路や副線路等の寸法変化に伴う線路長の変化を示すグラフである。
図１４は図１２のカプラーにおいて、カプラーを構成する主線路や副線路等の寸法変化に伴う主線路損失量の変化を示すグラフである。
図１５はマイクロストリップライン構成の配線基板における第１層の一部を示す模式図である。
図１６はマイクロストリップライン構成の配線基板における第２層の一部を示す模式的透視図である。
図１７はマイクロストリップライン構成の配線基板における第３層の一部を示す模式的透視図である。
図１８は本発明の他の実施形態（実施形態３）である無線通信機の一部を示す回路図である。
図１９は本発明の他の実施形態（実施形態４）である無線通信機の一部を示す回路図である。
図２０は本発明の他の実施形態（実施形態５）であるデュアルバンド通信方式の高周波回路モジュールを組み込んだ無線通信機の一部を示すブロック図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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