(57)【要約】  本発明は増幅器モジュールに関し、この増幅器モジュールは、少なくとも１つの増幅器（ＰＡ）、１つのアンテナポート（ＡＮＴ）、１つの送信ポート（ＴＸ）、１つの受信ポート（ＲＸ）、および少なくとも３つの９０°ハイブリッドを（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）有する１つの回路装置を備え、これら９０°ハイブリッドのそれぞれは入力信号を２つの出力信号に分割し、この２つの出力信号は、互いに９０°の相対的位相シフトを有し、アンテナポート、送信ポート、および受信ポート（ＡＮＴ，ＴＸ，ＲＸ）は、それぞれ少なくとも１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＢＹ３）に接続されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの増幅器（ＰＡ)と、
１つのアンテナポート（ＡＮＴ）と、
１つの送信ポート（ＴＸ）と、
１つの受信ポート（ＲＸ）と、
少なくとも３つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）を備え、前記９０°ハイブリッドのそれぞれが入力信号を２つの出力信号に分割し、当該２つの出力信号は、互いに９０°の相対的位相シフトを有するようになっている回路装置と、
を備える増幅器モジュールであって、
前記アンテナポート，前記送信ポート，および前記受信ポート（ＡＮＴ，ＴＸ，ＲＸ）は、それぞれ少なくとも１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）に接続されており、
前記増幅器（ＰＡ）の少なくとも１つは、前記送信ポート（ＴＸ）と前記９０°ハイブリッドの１つ（ＨＹＢ１）との間に直列に接続されている増幅器モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記回路装置は、さらに少なくとも２つのデュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）を備え、
当該デュプレクサは、前記送信ポート（ＴＸ）に接続された９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１）が出力する前記２つの出力信号が前記アンテナポート（ＡＮＴ）で強め合い干渉するように接続されている、増幅器モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記２つのデュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）のそれぞれの３つの端子は、それぞれ前記３つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）の１つと接続されている増幅器モジュール。
【請求項４】
請求項２または３に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記２つのデュプレクサの１つ（ＤＰＸ１）は、前記受信ポート（ＲＸ）に接続されている９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１）および前記送信ポート（ＴＸ）に接続されている９０°ハイブリッド（ＨＹＢ２）に接続され、当該９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２）はそれぞれ入力信号に対し角度Φ1位相シフトされた出力信号を前記デュプレクサ（ＤＰＸ１）に出力し、
前記２つのデュプレクサの他の１つ（ＤＰＸ２）は、前記受信ポート（ＲＸ）に接続されている９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１）および前記送信ポート（ＴＸ）に接続されている９０°ハイブリッド（ＨＹＢ２）に接続され、当該９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２）はそれぞれ入力信号に対し角度Φ2位相シフトされた出力信号を前記デュプレクサ（ＤＰＸ２）に出力し、
前記角度Φ1とΦ2の差の大きさは、ほぼ９０°であり、
前記２つのデュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）はそれぞれ、アンテナポート（ＡＮＴ）と接続された９０°ハイブリッド（ＨＹＢ３）の出力の１つと接続されている、増幅器モジュール。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記デュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）は、ディスクリート素子から構成されるか、または、
前記デュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）は、音響デバイスを含む、増幅器モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記デュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）は、ＳＡＷデュプレクサ，ＢＡＷデュプレクサあるいはＳＡＷ変換器およびＢＡＷ変換器を有するハイブリッドデュプレクサを備える増幅器モジュール。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記デュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）は、ハイパスおよびローパスを備える増幅器モジュール。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記デュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）は、同調可能な素子を備える増幅器モジュール。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記デュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）および／または前記９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）は、モジュール基板に組み込まれている増幅器モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記デュプレクサ（ＤＰＸ１，ＤＰＸ２）および／または前記９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）は、Ｌ，Ｃ，およびＲのグループの形態で多層のモジュール基板に組み込まれている増幅器モジュール。
【請求項１１】
請求項２乃至１０のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
２つの増幅器（ＰＡ１，ＰＡ２）を備え、
第１の前記増幅器（ＰＡ１）は、前記送信ポート（ＴＸ）に接続された９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１）と前記第１のデュプレクサ（ＤＰＸ１）との間に直列に接続されており、第２の前記増幅器（ＰＡ２）は、前記送信ポート（ＴＸ）に接続された９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１）と前記第２のデュプレクサ（ＤＰＸ２）との間に直列に接続されている増幅器モジュール。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）は、ディスクリート素子から構成されるか、または
前記９０°ハイブリッド（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３）は、マイクロストリップ導線を備える、増幅器モジュール。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
ＬＴＥ周波数帯域ＸＩまたはＬＴＥ周波数帯域ＶＩＩをカバーする増幅器モジュール。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記ポートの１つはバランス構成となっており、２つの互いに対称な端子を備え、当該２つの対称な端子はそれぞれ１つの９０°ハイブリッドと接続されている増幅器モジュール。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
前記増幅器モジュールの増幅器（ＰＡ）および／または少なくとも１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ）は、１つの低抵抗出力ステージを備える増幅器モジュール。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
１つの増幅器（ＰＡ）および／または１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ）の後に、インピーダンス変換ネットワーク（ＭＮ）を備える増幅器モジュール。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
２つの増幅器ユニットおよび２つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ）を有するＩ／Ｑ増幅器（ＰＡ）を備える増幅器モジュール。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ）の１つの第１の出力と接続された第１のインピーダンス変換ネットワーク（ＭＮ）と、
１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ）の１つの第２の出力と接続された第２のインピーダンス変換ネットワーク（ＭＮ）とを備える、増幅器モジュール。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ）の１つの第１の出力と１つの第１のインピーダンス変換ネットワーク（ＭＮ）との間に接続された１つの第１の増幅器ユニットと、
１つの９０°ハイブリッド（ＨＹＢ）の１つの第２の出力と１つの第２のインピーダンス変換ネットワークとの間に接続された１つの第２の増幅器ユニットを備える、増幅器モジュール。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
１つの増幅器（ＰＡ）または１つの増幅器ユニットに対し１つの電圧変調器（ＶＭＣ）を備える増幅器モジュール。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
１つの増幅器（ＰＡ）または１つの増幅器ユニットの電源電圧の変調のための制御信号をデカップリングするカプラ（Ｃ）を備える増幅器モジュール。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
１つの増幅器（ＰＡ）または１つの増幅器ユニットに必要な電源電圧の検出のための１つの検出器を備える増幅器モジュール。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
信号路（ＳＰ）において増幅器（ＰＡ）あるいは増幅器ユニットの前に、遅延素子（ＤＣ）を備える増幅器モジュール。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の増幅器モジュールにおいて、
電源電圧変調および、電源電圧変調のための回路部品（ＶＭＣ）と、当該電源電圧変調のための回路部品（ＶＭＣ）を動作停止するスイッチ（ＳＷ）と、を備える増幅器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのアンテナポート、１つの送信ポート、１つの受信ポート、および少なくとも１つの増幅器を備える増幅器モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術で知られた増幅器モジュールを示す。このモジュールは、２つの増幅器、２つの９０度ハイブリッドＨＹＢ１、ＨＹＢ２、および１つのデュプレクサＤＰＸ１を備える。さらに、この増幅器モジュールは、１つのアンテナポートＡＮＴ、１つの送信ポートＴＸおよび１つの受信ポートＲＸを備える。送信ポートＴＸは、９０°ハイブリッドＨＹＢ１の１つと直接接続されている。この９０°ハイブリッドＨＹＢ１は、送信ポートＴＸでの信号を２つの出力信号に分割し、この２つの出力信号は互いに相対的に９０°の位相シフトを有している。
【０００３】
第１の９０°ハイブリッドＨＹＢ１の両出力信号は、それぞれ出力路ＡＰ１，ＡＰ２に出力され、この両出力路ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれに増幅器ＰＡ１，ＰＡ２が配設されている。第１の出力信号経路ＡＰ１における信号は、第２の出力信号路ＡＰ２における信号に対し、約９０°位相シフトされている。両増幅器ＰＡ１，ＰＡ２はそれぞれの信号を増幅する。両増幅器ＰＡ１，ＰＡ２のそれぞれは、第２の９０°ハイブリッドＨＹＢ２の端子１，２に接続されている。この第２の９０°ハイブリッドＨＹＢ２は、上記の２つの出力信号を加算し、この際第１の出力路ＡＰ１における出力信号は、第２の出力路ＡＰ２における出力信号に対して−９０°位相シフトされる。したがって、ここでは両出力信号は同相であり、相互に強め合い干渉を行う（interferieren konstruktiv）。
【０００４】
第２の９０°ハイブリッドＨＹＢ２の端子３は、デュプレクサＤＰＸ１の入力に接続されている。デュプレクサＤＰＸ１の他の２つの入力は、アンテナポートＡＮＴあるいは受信ポートＲＸに接続されている。
【０００５】
図１に示すモジュールでは、いわゆるＩ／Ｑ回路（Ｉ＝in-phase，Ｑ＝Quadr
atur）が行われる。送信ポートＴＸの出力信号は、まず２つの分岐に分割され、この際両分岐間では９０°の位相シフトとなっている。続いて、それぞれの分岐において、信号が増幅され、増幅された信号はここで、位相シフトが再び解消され、両信号が強め合って重ね合わされるように加算される。
【０００６】
これらの回路は、９０°ハイブリッドのない回路に対して、増幅がその動作全体において安定しているという利点がある。信号を２つの部分信号に分割することによって、９０°ハイブリッドのない回路の場合よりも増幅後の歪が少ない信号が生成される。
【０００７】
１つのハイブリッドとこれに続く２つの増幅器路に分割された部分信号を用いる、Ｔｘ信号のための他の増幅モジュールは、たとえば米国特許ＵＳ３３７１２８４ＡおよびＵＳ４６５６４３４Ａで知られている。
【０００８】
図１のような回路での重要な問題は、アンテナでのいかなるミスマッチ（Fehlanpassung）も直ちに後段の回路に伝えられることである。
【０００９】
増幅器をアンテナにマッチングすることは難しく、９０°ハイブリッドまたは２つの並列に動作される増幅器によりさらに大きな問題となり得る。アンテナのミスマッチは、さらに増幅器自体に対し好ましくない作用をもたらすこのため、両増幅器はアンテナインピーダンスのミスマッチに関して極めて堅固に設計されていなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題はしたがって、アンテナインピーダンスのミスマッチによる影響を大きく受けない増幅器モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は請求項１に記載の増幅器モジュールによって解決される。本発明の有利な実施形態はその他の請求項に示されている。
【００１２】
少なくとも１つの増幅器、１つのアンテナポート、１つの送信ポート、１つの受信ポート、および１つの回路装置を備えた増幅器モジュールが提示され、ここで回路装置は、少なくとも３つの９０°ハイブリッドを備え、これら９０°ハイブリッドのそれぞれが入力信号を２つの出力信号に分割し、この２つの出力信号は、互いに９０°の相対的位相シフトを有し、さらにアンテナポート、送信ポート、受信ポートは、それぞれ少なくとも１つの９０°ハイブリッドに接続されている。少なくとも増幅器の１つは、送信ポートと９０°ハイブリッドの１つとの間に直列に接続されている。
【００１３】
本発明によるモジュールによって、アンテナへのミスマッチの作用を大幅に低減することができる。これに対応して、受信路での受信感度を著しく高めることができる。さらに、本発明による回路装置は、送信ポートと受信ポートの間の絶縁を改善する。
【００１４】
１つの実施形態では、回路装置はさらに少なくとも２つのデュプレクサを備える。これらのデュプレクサは、送信ポートに接続された９０°ハイブリッドに出力される、上記の２つの出力信号がアンテナポートで強め合い干渉するように接続されてよい。このため、送信信号は、まず２つの部分信号路に分割される。これに対応して、図１に示されているようなただ１つのデュプレクサを有する回路に対し、２つのデュプレクサのそれぞれには、半分のみの信号強度が印加される。このため、３ｄＢ低減された電力耐性（Leistungsvertraglichkeit）を備えてよい。この結果、モジュールに必要なスペースは直ちに低減されたものとなる。さらに、送信ポートと受信ポートの絶縁およびデュプレクサの定在波比ＶＳＷＲが改善できるように、デュプレクサにおける共振器のカスケードは少なくとも部分的に省かれてよい。さらに、デュプレクサのリニアリティも改善される。
【００１５】
１つの実施形態では、前述の２つのデュプレクサのそれぞれの３つの端子は、それぞれ３つの９０°ハイブリッドの１つと接続されている。この際これらの端子は、直接それぞれの９０°ハイブリッドと結合している。代替として、９０°ハイブリッドとそれぞれのデュプレクサの端子との間に、回路装置の１つまたは複数の素子が配置されてもよい。例えば、１つの９０°ハイブリッドと１つのデュプレクサの間に増幅器が配置されてよい。さらに各々のステージでのマッチングのための素子が含まれてよい。
【００１６】
１つの実施形態では、前述の２つのデュプレクサの１つは、受信ポートに接続されている９０°ハイブリッドおよび送信ポートに接続されている９０°ハイブリッドに接続され、これらの２つの９０°ハイブリッドはそれぞれ入力信号に対し角度Φ1位相シフトされた出力信号をデュプレクサに出力する。さらに、前述の２つのデュプレクサの他の１つは、受信ポートに接続されている９０°ハイブリッドおよび送信ポートに接続されている９０°ハイブリッドに接続され、これらの２つの９０°ハイブリッドはそれぞれ入力信号に対し角度Φ2位相シフトされた出力信号をデュプレクサに出力してよい。この２つの角度Φ1とΦ2の差の大きさは、ほぼ９０°となってよく、これら２つのデュプレクサはそれぞれアンテナポートと接続された９０°ハイブリッドの出力の１つと接続されてよい。
【００１７】
このような接続は、送信ポートにカップリングされた信号がアンテナポートで強め合い干渉し、受信ポートで弱め合い干渉（destruktiv interferieren）することを保証する。送信信号のかなりの部分は、常に寄生信号として受信ポートに到達する。寄生信号の弱め合い干渉によって、受信感度および送信ポートと受信ポートの絶縁を高めることができる。
【００１８】
デュプレクサはディスクリート素子で構成されてよく、また音響デバイスを含んでよい。デュプレクサは音響デバイスであってよく、とりわけＳＡＷデュプレクサ（Surface Acoustic Wave）またはＢＡＷデュプレクサ（Bulk Acoustic Wave）であってよい。さらに、ＳＡＷ変換器およびＢＡＷ変換器を備えるハイブリッドデュプレクサが用いられてよい。代替として、ディスクリートな部品からなるデュプレクサも可能であり、送信フィルタおよび受信フィルタに異なる技術が用いられた、いわゆるハイブリッドデュプレクサも可能である。さらに、デュプレクサはハイパスとローパスの組み合わせを備えてよい。
【００１９】
さらに、これらのデュプレクサは、その周波数が同調可能であるように構成されてよい。このようないわゆる「チューナブルデュプレクサ」は、デュプレクサの通過帯域を同調範囲内でシフトすることを可能とし、こうして必要な送信チャネルおよび受信チャネルにそれぞれマッチングすることを可能とする。このようなデュプレクサは同調可能な素子を備える。
【００２０】
本発明によるモジュールは、同調可能なデュプレクサを用いなくとも、異なる周波数帯域をカバーできる。これには、回路装置は、周波数帯域当たり２つのデュプレクサを有し、異なるデュプレクサおよび周波数帯域の間で切り替える手段を備える。ここで、回路装置が各々の周波数帯域に個別の受信ポートと専用の９０°ハイブリッドを有し、上記の切り替え手段が、異なる周波数帯域に割り当てられたデュプレクサと適宜接続するようにすることも可能である。
【００２１】
これらのデュプレクサおよび／または９０°ハイブリッドは、ディスクリートなデバイスとしてモジュール基板の上に搭載されてよく、または金属パターン（strukturierten Metallisierungen）の形態で少なくとも部分的にモジュール基板に組み込まれてもよい。更に、モジュール基板には、デュプレクサを異なる周波数に割り当てることができるようなデバイスが組み込まれてよい。このようなデバイスにはたとえば回路または同調可能な素子がある。デュプレクサと９０°ハイブリッドは、特にＬ，Ｃ，およびＲのグループの形態で多層のモジュール基板に組み込まれていてよい。
【００２２】
９０°ハイブリッドは、４つの端子１０１，１０２，１０３，１０４を有する回路ネットワークである。この動作の様子を、図２に示すように、ディスクリート素子からなる９０°ハイブリッドを用いて説明する。９０°ハイブリッドは、対称的に構成されている。端子１０１には信号が印加される。この端子１０１は端子１０２に接続され、さらに主導線１０５に接続される。この主導線はインダクタンス１０５を備える。これらのインダクタンス１０６は、さらに副導線１０８のもう１つのインダクタンス１０７と磁気的にカップリングされている。このため、主導線１０５の入力信号の一部はデカップリングされ、副導線１０８にカップリングされる。端子１０４にはインピーダンスＺ０が接続され、このインピーダンスを介して終端される。この端子１０２および１０３のインピーダンスが適切にマッチングされると、端子１０１にカップリングされた信号全部が、これらの２つの端子１０２，１０３にデカップリングされる。これにより、端子１０４には信号成分が殆ど出力されず、実質的に絶縁される。
【００２３】
両端子１０２および１０３に出力される信号は、互いに相対的に位相シフトされている。この互いに相対的な位相シフトは９０°＋Δｎとなっている。理想的な９０°ハイブリッドのΔｎは０°である。実際の９０°ハイブリッドのΔｎは、通常３°程度である。
【００２４】
最も一般的には、９０°ハイブリッドは端子１０２に、入力信号に対し角度Φ1位相シフトされ、端子１０３に、入力信号に対し角度Φ2位相シフトされた信号を出力する。理想的な９０°ハイブリッドではさらに、｜Φ2 - Φ1 | =  ９０°である。Φ2とΦ1の角度は、例えば０°と９０°または−４５°と＋４５°の値をとる。
【００２５】
主導線１０５からどの信号部分がデカップリングされて副導線１０８にカップリングされるかが、磁気的または誘導性カップリングのカップリング定数によって設定される。
【００２６】
ディスクリートな部品から構成された９０°ハイブリッドの様々な代替が知られている。９０°ハイブリッドは、マイクロストリップ導線から構成されてよく、例えば、いわゆるランゲカプラあるいは少なくともマイクロストリップ導線を含む。他の可能性として、ブランチラインカプラがある。しかしながら、この動作原理は常に同じである。主導線からかなりの信号部分がデカップリングされ、副導線にカップリングされる。この副導線の接続は、位相シフトされた信号がここで出力されるように、そのインピーダンスにマッチングされる。他の接続は絶縁されている。インピーダンスマッチングが全く行われないと、絶縁された端子においても無視できない信号部分が出力される。
【００２７】
９０°ハイブリッドは、実質的に以下の２つの動作に利用される。９０°ハイブリッドの第１の端子へ入力信号を印加することと、この入力信号を２つの出力信号として再び２つの他の端子に出力することである。これらの出力信号は、それぞれおおよそ半分の信号強度を有し、これにより入力信号の信号強度よりそれぞれおおよそ３ｄＢ小さくなっている。理想的な９０°ハイブリッドでは、両出力信号の信号強度は正確に３ｄＢ小さくなる。しかしながら実際の９０°ハイブリッドでは、損失によってこれらの値は厳密には得られない。その他両出力信号間の相対的位相シフトは、おおよそ９０°となっている。
【００２８】
これにさらに追加として、９０°ハイブリッドは、２つの端子に印加された２つの信号を加算することにも利用される。この際、信号の１つは加算される前に約９０°位相シフトされる。
【００２９】
９０°ハイブリッドは、さらに第４の端子を備える。入力信号が第１の端子に印加されると、第２および第３の端子におおよそ３ｄＢ小さい信号強度を有する出力信号が出力される。第４の端子には、原則としては信号はなんら出力されない。ただしこの際、９０°ハイブリッドの４つの端子全てがインピーダンスマッチングされているとしている。端子のインピーダンスがマッチングされていないと、無視できない信号部分がこの４番目の端子を介して出力される。
【００３０】
これら４つの端子は、しばしばそれらの機能に対応して、「入力」、「出力１」、「出力２」および「絶縁」と呼称される。９０°ハイブリッドは対称的に構成されているので、４つの端子のそれぞれは、「入力」、「出力１」、「出力２」および「絶縁」のいずれの機能も担うことができる。これは単に、どの端子に入力信号が印加されるかに依存する。
【００３１】
本発明の１つの好ましい実施形態では、両デュプレクサのそれぞれの３つの端子はそれぞれ１つの９０°ハイブリッドに接続されている。この際、送信ポート、受信ポートおよびアンテナポートと両デュプレクサとの間には、それぞれ１つの９０°ハイブリッドが配置されている。これに対応して、両デュプレクサにはそれぞれ、この送信ポート、受信ポートおよびアンテナポートが直接１つのデュプレクサに接続されている回路と比較して、おおよそ３ｄＢ小さい信号強度を有する信号が印加される。したがってこれから、小さな最大電力に耐えるデュプレクサを用いることが可能であることが分かる。このようなデュプレクサは一般的に、小さなサイズ、単純な構成、および低い価格あるいは同価格であれば通過帯域でのより良好な挿入損失といった利点を提供する。
【００３２】
この実施形態では、両デュプレクサの１つは受信ポートで９０°ハイブリッドと接続されており、この９０°ハイブリッドはその受信ポートでの入力信号に対して角度Φ1位相シフトした出力信号をデュプレクサに出力するようになっている。この第１のデュプレクサはさらに送信ポートで９０°ハイブリッドと接続されており、この９０°ハイブリッドがその送信ポートでの入力信号に対して角度Φ1位相シフトした出力信号をデュプレクサに出力するようになっている。このようにして、送信ポートから受信ポートまでの第１の信号路が定まり、この信号路上でΦ1の２倍の総位相シフトが生じる。
【００３３】
さらにここでは、両デュプレクサの他の１つは受信ポートに接続された９０°ハイブリッドと接続されており、この９０°ハイブリッドはその受信ポートでの入力信号に対して角度Φ2だけ位相シフトした出力信号をデュプレクサに出力するようになっている。この両デュプレクサの他の１つは、さらに送信ポートに接続された９０°ハイブリッドと接続されており、この９０°ハイブリッドがその送信ポートでの入力信号に対して角度Φ2だけ位相シフトした出力信号をデュプレクサに出力するようになっている。この受信ポートと送信ポートの間の第２の信号路においても、信号の位相シフトが全体としてΦ2の２倍となるように位相シフトが加算される。
【００３４】
このようにして、送信ポートから出力される信号に対し、Φ1の２倍あるいはΦ2の２倍の位相シフトを有する２つの信号路が、送信ポートと受信ポートの間に設けられる。９０°ハイブリッドは、角度Φ1とΦ2の差の大きさが約９０°|Φ1  -  Φ2| ≒  ９０°となるように調整される。この場合、両信号路は互いに１８０°の相対的位相シフトを有する。このため、受信ポートでは弱め合い干渉が生じ、両信号は殆ど消失する。２つの同じ構成のデュプレクサと同じ路長の信号路を有する構成では、理想的には、両信号は１００％消失する。
【００３５】
さらにこの実施形態では、両デュプレクサはそれぞれ、アンテナポートと接続されたハイブリッドの出力の１つと接続されている。
【００３６】
本発明による回路装置は、送信および受信チャネルの絶縁を改善することができる。加えて、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）、ＶＳＷＲ  ＴＸおよびＶＳＷＲ  ＲＸ、アンテナでの負荷変更による抑圧安定性（遠端選択、Fernabselektion）、および通過帯域におけるリップルが改善され、群遅延時間（Gruppenlaufzeit）が安定化される。したがってこれに対応して、それ自体だけでは充分な絶縁を両チャネルに提供できないデュプレクサの使用が可能となる。このようなデュプレクサにはとりわけ、周波数同調が可能なように構成されたものがある。このようないわゆるチューナブルデュプレクサは、このデュプレクサの通過帯域を同調範囲（Tuningbereich）内でシフトすることを可能とし、こうして必要な送信チャネルおよび受信チャネルにそれぞれマッチングすることを可能とする。本発明による回路装置を用いて、チューナブルデュプレクサにおいても送信ポートと受信ポートの間の絶縁を最大にすることができる。
【００３７】
９０°ハイブリッドは、ディスクリート素子またはマイクロストリップ導線で構成されてよい。マイクロストリップ導線で形成された９０°ハイブリッドは、ランゲカプラとも呼称される。
【００３８】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは２つの増幅器を備える。ここで第１の増幅器は、送信ポートに接続された９０°ハイブリッドと第１のデュプレクサの間に直列に接続されており、第２の増幅器は、送信ポートに接続された９０°ハイブリッドと第２のデュプレクサの間に直列に接続されている。
【００３９】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは単に１つの増幅器を有し、この増幅器は送信ポートと９０°ハイブリッドの１つとの間に直列に接続されている。
【００４０】
１つの実施形態では、ポートの１つはバランス構成となっており、２つの互いに対称な端子を備え、これら両端子はそれぞれ１つの９０°ハイブリッドと接続されている。これは送信ポートであっても受信ポートであってもよい。両ポートがバランス構成され、これに対応した互いに対称な端子がそれぞれ９０°ハイブリッドと接続されることも可能である。
【００４１】
一般的に、増幅器モジュールの増幅器回路には、他の複数のポートが設けられ、それぞれ１つのハイブリッドと接続されてよい。ポートの１つがさらにもう１つの端子を備える場合、このもう１つの端子は１つのハイブリッドと接続されてよい。一般的な実施形態として、Ｎ個の端子に対しＮ個のハイブリッドが設けられており、このＮは３以上の整数である。
【００４２】
９０°ハイブリッドの原理から外れるが、他方の位相回転が  |Φ1  -  Φ2|  ≠  ９０°となるような非対称のハイブリッドを使用することが可能である。これらの非対称のハイブリッドは互いに接続され、絶縁に必要な位相回転約１８０°がこの接続によって得られるようにすることもできる。このような場合にも絶縁が改善される。
【００４３】
本発明による回路は、たとえばＬＴＥ周波数帯域ＸＩおよびＶＩＩに用いられてよい。ＬＴＥ周波数帯域ＸＩは１４２７．９から１４５２．９ＭＨｚの送信帯域と１４７５．９から１５００．９ＭＨｚの受信帯域を有する。ＬＴＥ周波数帯域ＶＩＩの送信帯域は２５００から２５７０ＭＨｚであり、これに属する受信帯域は２６２０から２６９０ＭＨｚである。さらに、この回路は、送信帯域が７７７から７８７ＭＨｚで、受信帯域が７４６から７５６ＭＨｚである帯域ＸＩＩＩに用いられるように提供される。しかしながら、本回路は原理的に他のＬＴＥ帯域にも適合している。
【００４４】
モバイルフォンはしばしば複数の増幅器回路を備え、これらは１ＧＨｚ付近の周波数帯域かまたは２ＧＨｚ付近の周波数帯域に同調されている。このような増幅器回路は、ＬＴＥ周波数帯域ＸＩおよびＶＩＩをカバーすることができない。したがって、本発明による増幅器モジュールは正にこの周波数帯域の周波数をカバーしており、上記のような増幅器回路を理想的に補完することができる。
【００４５】
９０°ハイブリッドあるいは増幅器のような回路素子全てが、特定のインピーダンス、たとえば５０Ω、に調整した入力あるいは出力を備えるようにすることが可能である。
【００４６】
１つの実施形態では、増幅器モジュールの少なくとも１つの増幅器および／または少なくとも１つの９０°ハイブリッドは、１つの低抵抗出力ステージを備える。
【００４７】
とりわけ電力増幅器は、一般的に５０Ωより小さい出力インピーダンスを有する。増幅器あるいはその出力ステージは、おおよそ２Ω〜１０Ωの範囲の出力インピーダンスを有する。Ｉ／Ｑ増幅器は、高い出力インピーダンスを有してよいが、これはしかしながら５０Ωより小さくともよい。Ｉ／Ｑ増幅器は、たとえば２０Ωより小さい出力インピーダンス、たとえば１０〜２０Ωのインピーダンスを有してよい。
【００４８】
したがって、５０Ωと異なる出力インピーダンスを有する増幅器が用いられた場合、改善された性能、およびとりわけ改善された効率を有する増幅器モジュールを得ることが可能である。
【００４９】
増幅器の低抵抗出力にインピーダンスネットワークを接続し、このインピーダンスを、他の回路に設定された５０Ωインピーダンスにマッチングすることが可能である。しかしながら、当該増幅器に続く回路の入力インピーダンスが増幅器の低出力インピーダンスと合致するように、この回路を調整することも可能である。
【００５０】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、１つの増幅器および／または１つの９０°ハイブリッドの後に、インピーダンス変換ネットワークを備える。
【００５１】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、２つの並列に接続された増幅器ユニットを有するＩ／Ｑ増幅器と２つの９０°ハイブリッドとを備える。Ｉ／Ｑ増幅器はここでは、並列に接続された２つの増幅器ユニット、および２つの９０°ハイブリッドを含む増幅器である。ここで、この２つの増幅器ユニットは、通常２つの９０°ハイブリッドの間に並列に接続された信号路に接続されている。
【００５２】
ここでこの増幅器の増幅器ユニットと９０°ハイブリッドは、５０Ωより小さい入力インピーダンスおよび出力インピーダンスを有してよく、これによって改善された性能およにとりわけ改善された効率を得ることができる。
【００５３】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、１つの９０°ハイブリッドの１つの第１の出力と接続された第１のインピーダンス変換ネットワークと、１つの９０°ハイブリッドの１つの第２の出力と接続された第２のインピーダンス変換ネットワークとを備える。この際インピーダンス変換ネットワークは、出力側で増幅器モジュールの両デュプレクサと接続され、増幅器および／または増幅器に接続された９０°ハイブリッドの動作インピーダンスをデュプレクサの動作周波数に変換することができる。この解決手段では、しかしながら２つの異なるインピーダンス変換ネットワークを設けることが必要である。効率が良いという長所は、概して、さらに追加のコストがかかるという短所とキャンセルする。
【００５４】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、１つの９０°ハイブリッドの１つの第１の出力と１つの第１のインピーダンス変換ネットワークとの間に接続された１つの第１の増幅器ユニット、および１つの９０°ハイブリッドの１つの第２の出力と１つの第２のインピーダンス変換ネットワークとの間に接続された１つの第２の増幅器ユニットを備える。
【００５５】
このように、９０°ハイブリッドは、増幅器の増幅器ユニット（複数）の入力インピーダンスと合致する１つの出力インピーダンスを備えることが可能であり、ここでこれらのインピーダンス（複数）は５０Ωより小さくてよい。いずれの場合でも、増幅器ユニットの出力インピーダンスは、インピーダンス変換ネットワークによって、このインピーダンス変換ネットワークに接続可能なデュプレクサの動作インピーダンスに変換される。
【００５６】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、１つの増幅器または１つの増幅器ユニットに対し１つの電圧変調器を備える。
【００５７】
上述した増幅器モジュールの実施形態は、増幅器の電源電圧が各々の電力状態に調整された場合、さらに良い電力効率で動作することができることが見出された。この電源電圧変調（envelope tracking）によって、ＨＦ増幅器の電源電圧が時々刻々の出力電力に適合される。出力電力が小さければ、電源電圧が低減される。これに対し出力電力が大きいと、対応して電源電圧は大きくされる。これによって、理想的な場合に、電力増幅器は常に最大の出力電力付近で動作し、したがって非常に効率よく動作する。ここで電源電圧変調のキーコンポーネントは電圧変調器であり、これは高効率でありかつそれ自身が電力増幅器であることが好ましく、この電力増幅器はＨＦ増幅器とは異なりローパス信号を増幅する。電源電圧変調の際には、出力電力が周波数に伴って変化する。この周波数は伝送される音響信号の音調から得られる。このため、電圧変調の周波数は、通常は可聴周波数である。低周波数では、効率の良い電力増幅器を構成することはさらに簡単であり、容易に高効率の電圧変調器を得ることができる。
【００５８】
電圧変調器に、ＤＣ／ＤＣコンバータの技術あるいは自動車技術で知られた増幅器原理技術を利用することが可能である。
電源電圧変調は、たとえばAlireza Kheirkhahi, Peter M. Asbeck und Laurence E. Larsonの論文、"Enhanced Class-A/AB Mobile Terminal Power Amplifier Efficiency by Input Envelope Injection And ？Self' Envelope Tracking"（C2011 IEEE）、で知られている。従来問題であったのは、しかしながらアンテナで反射されたＴＸ信号によるフィードバックであり、この反射信号は本来直接増幅器から供給されるＴＸ信号に重畳する。この重畳からミスマッチが生じ、増幅器がもたらすべき適切な出力を示すエンベロープを改変してしまう。このように電源電圧変調の動作は非常に制限されたものとなる。
【００５９】
原理的に、信号路とアンテナのインピーダンスをインピーダンスマッチング回路を用いてマッチングすることにより、エンベロープの改変が小さくなるようにすることができる。このようなインピーダンスマッチング回路は、しかしながら高い製造コストとなる。さらに微細化の流れの中にあるモバイル通信機器においては、しばしば単に場所がないことになる。
【００６０】
電源電圧変調を上述の増幅器モジュールの１つと共に用いることで、インピーダンスマッチング回路が不必要となる。これは、ハイブリッドとデュプレクサからなる回路それ自体が、電源電圧変調の要件を満たすインピーダンスマッチングの効果をもたらすからである。換言すれば、ハイブリッド/９０°ハイブリッドおよびデュプレクサからなる回路を有する、上述の増幅器モジュールの１つを設けることで、増幅器の終端抵抗は全く変化せず、これにより増幅器の負荷が最適にされ、アンテナでの反射によるＴＸ信号の改変が生じなくなる。この際、たとえば抵抗のようなインピーダンス素子を介して、ハイブリッドの接地された端子により、反射された信号を回避することができる。
【００６１】
電源電圧変調のための追加の回路部品が設けられねばならず、これらが所定の電力消費を有するが、全体として消費電力を最適化した増幅器モジュールが得られ、とりわけＬＴＥ伝送システムでの使用において、電流源の使用時間に関し有利に作用する。
【００６２】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、１つの増幅器または１つの増幅器ユニットの電源電圧の変調のための制御信号をデカップリングするカプラを備える。
【００６３】
ここで、ＲＦ信号の電力は所定の割合で信号路からデカップリングされ、増幅器の電力レベルの決定に用いられる。この信号は自動的に増幅され、増幅器、または増幅器の増幅器ユニットに電源電圧として提供される。これにより、増幅器の電源電圧は電力依存となり、増幅器自身が常に最適な動作点で動作するようになる。
【００６４】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、１つの増幅器または１つの増幅器ユニットに必要な電源電圧の検出のための１つの検出器を備える。
【００６５】
ここで、この検出器はダイオードおよび/または半導体スイッチからなる回路を備えてよい。
【００６６】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、信号路において増幅器あるいは増幅器電圧の前に、遅延素子を備えてよい。
【００６７】
実際の電源電圧の検出は、信号路においてＲＦ信号が遅延されなければならない所定の時間幅Δｔを必要とする。これにより適切に電源電圧および、電力増幅器が接続されている信号路のＲＦ信号が同期して増幅器に印加される。
【００６８】
１つの実施形態では、増幅器モジュールは、電源電圧変調のための回路素子および、この電源電圧変調のための回路素子を動作停止するスイッチを備える。
【００６９】
電源電圧変調が必要でないことが予想されると、だいたい増幅器のどの電力レベルが必要とされるか事前に分かっているので、さらにエネルギーを節約することができ、ここで対象となる電源電圧変調の回路素子が動作停止される。電源電圧変調のために回路素子を再度動作させることは、もしこれがエネルギー節約に寄与するのであれば、当然行われてよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
以下では、実施形態例とこれに付随する図を参照して、本発明を説明する。これらの図は、概略的かつ寸法が正確でない表示で、本発明の様々な実施形態例を示すものである。
【図１】従来技術で公知の増幅器モジュールを示す図である。
【図２】ディスクリートな素子からなる公知の９０°ハイブリッドを示す図          である。
【図３】本発明によよる増幅器モジュールの第１の実施形態を示す図である          。
【図４】図３に示された回路の通過特性および絶縁を示す図である。
【図５】図４から一部を取り出して示す図である。
【図６】図３に基づく回路の反射を示す図である。
【図７】本発明による増幅器モジュールの第２の実施形態を示す図である。
【図８】図７に基づく増幅器モジュールの通過特性および絶縁を示す図であ          る。
【図９】図９から一部を取り出して示す図である。
【図１０】図９に基づく増幅器モジュールの反射を示す図である。
【図１１】２つの９０°ハイブリッドの間に２つの増幅器ユニットを備える増幅器モジュールのブロック回路図である。
【図１２】１つの９０°ハイブリッドと２つのデュプレクサとの間に２つのインピーダンス変換ネットワークを備えた増幅器モジュールのブロック回路図である。
【図１３】１つの９０°ハイブリッドと２つのインピーダンス変換ネットワークとの間に２つの増幅器ユニットを備えた増幅器モジュールのブロック回路図である。
【図１４】電源電圧変調における増幅の大きさの時間依存性を示す図である          。
【図１５】電源電圧変調の簡単な実施例のブロック回路図を示す図である。
【図１６】電源電圧変調の回路素子の１つの構成を示す図である。
【図１７】電源電圧変調の回路素子のもう１つの構成を示す図である。
【図１８】カプラを有する電源電圧変調の回路素子を示す図である。
【図１９】対称なＲｘポートを有する増幅器モジュールのブロック図である          。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
図３は本発明による増幅器モジュールの第１の実施形態例を示す。
増幅器モジュールは、送信ポートＴＸ，アンテナポートＡＮＴ，および受信ポートＲＸを備える。このような回路装置はたとえばモバイル通信に使用することができる。ここで、送信ポートおよび受信ポートＴＸ，ＲＸは、同じアンテナポートＡＮＴに異なる信号路を介して接続されている。このような回路の最も重要なパラメータは、選択と絶縁である。絶縁は、送信ポートＴＸからの送信信号のどれ位の部分が受信ポートＲＸに到達するかの評価基準である。このような信号は通常は好ましくないものである。受信ポートで受信された信号は、モバイル通信においては非常に小さな信号強度を有するにすぎない。このため、これらの信号が送信ポートからの寄生信号によってさらに妨害されないようにすることが極めて重要である。
【００７２】
選択は、通過帯域での放射電力と通過帯域外での減衰との比である。モバイル通信における非常に小さな受信電力のために、受信信号および送信信号の高い選択が重要である。
【００７３】
もう１つの重要な要素は、アンテナインピーダンスのミスマッチの影響である。ユーザの相互作用によって、アンテナのインピーダンスが変化される。増幅器モジュールは、アンテナインピーダンスの変動にできる限り依存しないように構成されなければならない。
【００７４】
本発明による増幅器モジュールは、さらに２つのデュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２および３つの９０°ハイブリッドＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３を備える。送信ポートＴＸは、１つの９０°ハイブリッドの１つの端子４に接続されている。この端子４に印加される入力信号は、９０°ハイブリッドから端子５および６に出力される。この際、出力されるこれらの信号は互いに９０°位相シフトされており、入力信号に対しておよそ約３ｄＢ小さな信号強度を有する。
【００７５】
端子５は、９０°ハイブリッドの入力信号に対しΦ2だけ位相シフトされた信号を出力する。端子６に出力される信号は、入力信号に対し角度Φ1だけ位相シフトされている。さらに、９０°ハイブリッドの第４の端子７には、負荷インピーダンスが配設されており、たとえば５０Ωの負荷抵抗である。この負荷インピーダンスは、Ｒ，ＬおよびＣのグループから選択された他の素子を備えてもよい。この負荷インピーダンスは、インピーダンスマッチングを行うものである。９０°ハイブリッドＨＹＢ１の端子５および６は、それぞれ１つの増幅器ＰＡ１，ＰＡ２と接続されている。増幅器ＰＡ１，ＰＡ２の出力は、またそれぞれ両デュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２と接続されている。
【００７６】
受信ポートＲＸも同様に、１つの９０°ハイブリッドＨＹＢ２と接続されており、ただしこの９０°ハイブリッドＨＹＢ２の端子８と接続されている。この９０°ハイブリッドの端子９，１０は、同様にそれぞれ両デュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２の１つと接続されている。９０°ハイブリッドＨＹＢ２の第４の端子１１は、負荷インピーダンスを介して接地されている。
アンテナポートＡＮＴは、１つの９０°ハイブリッドＨＹＢ３と接続されており、ただしこの９０°ハイブリッドの端子１２と接続されている。この９０°ハイブリッドＨＹＢ３の他の２つの端子１３，１４は、それぞれ１つのデュプレクサと接続されている。９０°ハイブリッドＨＹＢ３の第4の端子１５は、負荷インピーダンスを介して接地されている。
【００７７】
９０°ハイブリッドＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３およびデュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２は、デュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２の終端絶縁のため、送信信号が受信ポートＲＸに到達し、理想的な場合相互にキャンセルするように、互いに接続されている。同時に、異なる信号路でアンテナポートＡＮＴに到達する送信信号は強め合い干渉する。
【００７８】
図４は、第１の実施形態による増幅器モジュールの通過特性を示す。増幅器モジュールは、アンテナでの定在波比が３：１であるとしている。位相角は０°から３６０°まで、図４に示されるような曲線群を生成するように、少しづつ大きくされる。
【００７９】
曲線Ｓ21は、ＴＸフィルタの挿入損失、すなわち送信ポートＴＸからアンテナポートＡＮＴまでの、信号通過の周波数依存を表す。曲線Ｓ32は、ＲＸフィルタの挿入損失、すなわちアンテナポートＡＮＴから受信ポートＲＸまでの、信号通過の周波数依存を表す。  曲線Ｓ31は、デュプレクサの絶縁、すなわち送信ポートＴＸから受信ポートＲＸまでの、信号通過の周波数依存を表す。
【００８０】
図５は、図４に示す通過特性からの一部を拡大して示す。図５には、ＴＸフィルタの通過帯域およびＲＸフィルタの通過帯域が示されている。
【００８１】
図６は、図３に示された増幅器モジュールの曲線Ｓ11およびＳ33を示す。ここでもアンテナでの定在波比３：１が仮定されている。位相角は０°から３６０°まで、図６に示されるような曲線群を生成するように、少しづつ大きくされる。
【００８２】
曲線Ｓ11は、送信ポートＴＸで反射される信号部分を表す。曲線Ｓ33は、受信ポートＲＸで反射される信号部分を表す。
【００８３】
図７は、本発明の第２の実施形態例を示す。第１の実施形態例に対して、両増幅器ＰＡ１，ＰＡ２は取り除かれ、ただ１つの増幅器ＰＡと入れ替えられている。この増幅器ＰＡは送信ポートＴＸと、送信ポートＴＸに接続された９０°ハイブリッドＨＹＢ１との間に配設されている。
【００８４】
この回路装置は、送信ポートと受信ポートＴＸ，ＲＸの絶縁を著しく改善する。図８は、図７に示された増幅器モジュールの通過特性および絶縁を示し、ここでアンテナでの３：１の定在波比が仮定され、位相角が２０°のステップで０°から３６０°まで増加されている。図９は、図８に示された通過特性の部分を示し、図１０は図７に示された回路装置の曲線Ｓ33とＳ11を示す。ここでもまた、アンテナでの３：１の定在波比が仮定され、位相角が２０°のステップで０°から３６０°まで増加されている。
【００８５】
図４と図８の比較で、第２の実施形態例による回路装置は送信ポートと受信ポートの間の絶縁を１０ｄＢ以上改善することが示されている。図１０は、さらにアンテナのミスマッチングの際に定在波比の変動が改善されることを示す。これに対応して、挿入損失の変動も非常に小さい。
【００８６】
図５と図９との比較は、それぞれの通過帯域での振幅リップルの低減を示すが、これはとりわけＬＴＥ信号の重要な前提条件である。
【００８７】
図１１は、増幅器モジュールのブロック回路図（等価回路図）を示す。ここで、送信ポートＴＸと、ＴＸ側の両デュプレクサに接続された９０°ハイブリッドＨＹＢの間に、Ｉ／Ｑ増幅器が接続されている。このＩ／Ｑ増幅器は、１つのＴＸ側のハイブリッドＨＹＢおよび１つのアンテナ側のハイブリッドＨＹＢを含む。ＴＸ側のハイブリッドＨＹＢの出力端子と、アンテナ側のハイブリッドＨＹＢの入力端子との間で、増幅器の２つの増幅器ユニットＰＡが並列な信号路に接続されている。これらの増幅器ユニットは、低抵抗の入力端子あるいは出力端子を備えてよい。上述のように接続された９０°ハイブリッドＨＹＢは適宜調整されて、増幅器ユニットに直接接続されたインピーダンス変換ネットワークを設けなくともよいようにすることができる。このようにして、特に５０Ωの出力インピーダンスに調整される必要がなく、かつこれによりエネルギー効率の良い動作が可能な増幅器が得られる。
【００８８】
図１２は、増幅器モジュールのブロック回路図を示す。ここでは、一方の側のＴＸポートＴＸに接続された増幅器ＰＡと、他方の側のデュプレクサ（複数）との間に、９０°ハイブリッドおよびこれに直列にインピーダンス変換ネットワークＭＮ（複数）が接続されている。インピーダンス変換回路ＭＮの各々は、９０°ハイブリッドの１つの出力と両デュプレクサの１つとの間に接続されている。
【００８９】
図１３は、増幅器モジュールのブロック回路図を示す。ここでは、送信ポートＴＸと両デュプレクサとの間に、１つの９０°ハイブリッドと、増幅器ＰＡの２つの増幅器ユニットおよび２つのインピーダンス変換ネットワークＭＮが接続されている。この際、９０°ハイブリッドＨＹＢは送信ポートＴＸと直接接続されている。インピーダンス変換ネットワークＭＮの各々は、それぞれ両デュプレクサの１つと接続されている。２つの増幅器ユニットは、並列の信号路に、９０°ハイブリッドＨＹＢとインピーダンス変換ネットワークＭＮとの間に接続されている。
【００９０】
図１４は、増幅器の電力信号のエンベロープの振幅の時間依存性を例示し、これにより電源電圧変調ＶＭを図示する。電源電圧変調では、増幅器モジュールの増幅器の電源電圧は、異なる振幅Ａ１およびＡ２の間で、実際に伝送される電力に対応して設定されてよい。この際、短時間であれば、大きいほうの振幅Ａ２を超えることも可能である。以上まとめると、増幅器に、上述のように伝送されるＲＦ信号に合わせて選択された電圧が供給され、この増幅器は常に最適な動作領域で動作し、またこの結果非常にエネルギー効率良く動作する。図１４に示された曲線は、以上のように伝送されるＲＦ信号のエンベロープを示し、増幅器の電源電圧を決定する。
【００９１】
図１５は、電源電圧変調で動作する増幅器モジュールの構成を簡単に示す。この増幅器モジュールは、回路部品ＶＭＣとして、信号路ＳＰで接続された１つの増幅器ＰＡ、およびエンベロープトラッカー（envelope tracker）を備える。
【００９２】
図１６は、信号路ＳＰに遅延部品ＤＣを備える増幅器モジュールの構成を示す。さらに信号路ＳＰには、ドライバ回路ＤＲＶが接続されている。増幅器の出力ＰＡには、インピーダンス変換ネットワークＭＮが接続されている。
【００９３】
図１７は、増幅器モジュールのブロック回路図を示し、ここで電源電圧変調のための部品ＶＭＣは、１つのスイッチＳＷを備え、このスイッチによってエンベロープトラッカーＥＴが信号路ＳＰにカップリングあるいは信号路ＳＰから分離されることができる。他にもう１つのスイッチＳＷがあり、電源電圧変調が行われない場合には、このスイッチによって、電源電圧をエンベロープトラッカーＥＴから得る増幅器ＰＡを迂回することができる。
【００９４】
増幅器ＰＡの出力端子で、すなわちジャンパスイッチＳＷと、インピーダンス変換ネットワークＭＮが接続されており、その出力はデュプレクサＤＰＸのＴＸフィルタと接続されている。
【００９５】
１つの増幅モジュールの全ての信号路はバランスで、すなわち対称的な接地で構成されてよく、あるいはアンバランス、すなわち非対称な接地で構成されてよい。図１７の例示では、ＴＸ信号路はアンバランスに構成されており、これに対しデュプレクサＤＰＸのＲＸフィルタのＲＸ出力はバランスに構成されている。
【００９６】
図１８は電源電圧変調ＶＭＣの回路部品の構成を示し、ここで信号路ＳＰにはカプラＣが接続されており、ＴＸ信号の電力の所定の割合がデカップリングされ、エンベロープトラッカＥＴを介して電源電圧として電力増幅器ＰＡに供給される。
【００９７】
図１９は、対称なＲｘポートを有する増幅器モジュールのブロック図を示す。たとえば図７を参照して説明したように、非対称なポートのみを有する実施形態に対して、ここでは追加のハイブリッドが必要となる。
【００９８】
この増幅器モジュールは、２つのデュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２および４つの９０°ハイブリッドＨＹＢ１，ＨＹＢ２，ＨＹＢ３，ＨＹＢ４を備える。送信ポートＴＸは、９０°ハイブリッドＨＹＢ４の１つの第１の端子に接続されている。この端子に印加される入力信号は、９０°ハイブリッドＨＹＢ４から他の２つの端子に再び出力される。この際、出力されるこれらの信号は互いに９０°位相シフトされており、入力信号に対しておよそ約３ｄＢ小さな信号強度を有する。これら両出力は、それぞれデュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２と接続されている。他のハイブリッドも同様あるいは同一に構成されてよく、ぞれぞれ１つの入力信号を２つの互いに位相シフトされた出力として再び出力する。
【００９９】
両デュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸ２のアンテナ側の出力は、もう１つの他のハイブリッドＨＹＢ１によってアンテナＡＮＴで混合される。
【０１００】
デュプレクサＤＰＸ１，ＤＰＸはそれぞれ、（対称な信号経路のための）２つの端子を有する１つの対称出力Ｒｘを備える。両デュプレクサのＲｘ出力のそれぞれの端子は、ＨＹＢ２，ＨＹＢ３のそれぞれの入力に接続されている。ここで両信号は位相を合わせて加算されて、１つの出力に出力され、Ｒｘポートのそれぞれの端子ＲＸに供給される。
【０１０１】
ＴｘポートＴＸと第１のハイブリッドＨＹＢ４の間には増幅器PAが配置されている。その他、上述の実施形態例で説明したように、ここでも同様に有効な作用原理と利点がある。ここで明らかなように、対称なＲｘポートを有する増幅器モジュールは、（１つの非対称のＲｘポートを有する増幅器モジュールに対して）ただ１つの追加のハイブリッドのみで実現することができる。
【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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【国際調査報告】
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