(57)【要約】【課題】回路規模を増大させることなく、マルチバンドマルチモードに対応した広帯域かつ低雑音の高周波電力増幅装置を提供する。【解決手段】インピーダンス調整部１２は、制御部１３による制御に従って、高周波信号ＲＦの周波数に合った値になるようにインピーダンスを調整する。増幅部１１は、インピーダンス調整部１２から出力される高周波信号ＲＦを所定の利得で増幅する。第１の低インピーダンス化部１４は、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）に対するインピーダンスを小さくするための回路であり、インピーダンス調整部１２の入力側とＧＮＤとの間に接続される。第２の低インピーダンス化部１５は、和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）に対するインピーダンスを小さくするための回路であり、インピーダンス調整部１２の出力側とＧＮＤとの間に接続される。【選択図】図１
2008028635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線システムに対応した周波数が異なる複数の高周波信号を増幅する高周波電力増幅装置であって、
入力する高周波信号を用いる無線システムに対応した値に、インピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、
前記インピーダンス調整部から出力される高周波信号を、所定の利得で増幅する増幅部と、
前記インピーダンス調整部の入力側に並列接続され、無線システムが使用する送信周波数と受信周波数との絶対値差である差周波数のインピーダンスを、前記複数の無線システムの全差周波数にわたって低下させる第１の低インピーダンス化部とを備える、高周波電力増幅装置。
【請求項２】
前記インピーダンス調整部の出力側に並列接続され、無線システムが使用する送信周波数と受信周波数との和である和周波数のインピーダンスを、前記複数の無線システムの全和周波数にわたって低下させる第２の低インピーダンス化部をさらに備える、請求項１に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項３】
前記第１の低インピーダンス化部が、インダクタ素子で構成されている、請求項１又は２に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項４】
前記第１の低インピーダンス化部が、インダクタ素子と抵抗素子との直列回路で構成されている、請求項１又は２に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項５】
前記第１の低インピーダンス化部が、ロー・パス・フィルタで構成されている、請求項１又は２に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項６】
前記第２の低インピーダンス化部が、インダクタ素子と容量素子と抵抗素子との直列回路で構成されている、請求項２に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項７】
前記第２の低インピーダンス化部が、容量素子で構成されている、請求項２に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項８】
前記第２の低インピーダンス化部が、ハイ・パス・フィルタで構成されている、請求項２に記載の高周波電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形動作する増幅器の受信帯域雑音を広帯域に低減する高周波電力増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、携帯電話等の送受信機器では、高周波電力増幅装置の入力端子における信号スペクトラムは、信号強度が強い送信周波数（Ｔｘ）の信号スペクトラムと受信周波数（Ｒｘ）を含む広帯域の雑音スペクトラムとの和である。このような周波数スペクトラムを持つ信号が高周波電力増幅装置に入力されると、次の２つの要因で受信帯域雑音は増大し、高周波電力増幅装置の雑音特性が劣化する。
【０００３】
１つの要因は、高周波電力増幅装置が付加する受信帯域の雑音である。この受信帯域の雑音は、入力負荷に対して依存性を持ち、入力負荷インピーダンスを最適化することによって負荷雑音を最小にすることができる。また、周波数が変化するとこの最適入力負荷インピーダンスも変化する。
【０００４】
もう１つの要因は、強レベルの送信信号が入力されて高周波電力増幅装置が飽和して非線形動作をするとき、送信信号と雑音とがミキシングして他の周波数帯へ発生する雑音である。ここで問題となる雑音は、ある特定周波数の雑音と送信信号の２次歪とによって受信帯域に発生する雑音である。図８は、この受信帯域に発生する雑音の要因を説明する図である。
【０００５】
受信帯域に発生する雑音の要因となる雑音周波数は、和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）と差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）との２つの周波数である。和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）の信号は、Ｔｘ信号とのミキシングによってダウンコンバートされて、その差となる受信周波数Ｒｘの雑音を発生させる。また、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）の信号は、Ｔｘ信号とのミキシングによってアップコンバートされて、その和となる受信周波数Ｒｘの雑音を発生させる。よって、受信帯域雑音を低減するためには、和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）の雑音と差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）の雑音をそれぞれ低減する必要がある。
【０００６】
携帯電話等の送受信機器においては、その送信信号が他の携帯電話の微弱な受信信号を妨害することを防ぐために、送信信号の受信帯域における雑音強度の最大値が規定されている。そして、この規定を満足するため、受信帯域での減衰量が大きなフィルタ素子を高周波電力増幅装置に外付けすることがある。しかし、この場合には、送信信号にも損失が発生するため、携帯電話の使用時間が短くなる。また、外付け部品追加により、コストと実装面積が増大する。
【０００７】
このような課題を解決するために、外付けフィルタ素子を用いることなく受信帯域雑音を低減できる方法が提案されている。例えば、特許文献１を参照。
この従来の方法は、受信帯域に発生する雑音が、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）の雑音が送信信号でアップコンバートされた雑音であることに着目している。具体的には、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）の雑音を低減するため、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）でインピーダンスが小さい共振回路を挿入している。
【０００８】
図９は、特許文献１に開示されている従来の高周波電力増幅装置に、一般的なインピーダンス調整機能を加えた構成を示す図である。この従来の高周波電力増幅装置は、増幅部１０１と、インピーダンス調整部１０２と、制御部１０３と、共振回路１０４と、複数のインダクタ素子Ｌ３〜Ｌ４、コンデンサＣ３〜Ｃ６、及び抵抗素子Ｒ３〜Ｒ４によって構成されている。共振回路１０４は、インダクタ素子Ｌ５、コンデンサＣ７〜Ｃ８、及び抵抗素子Ｒ５で構成され、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）でインピーダンスが小さくなるように各定数が設計されている。
【特許文献１】特開２００３−２９８３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の高周波電力増幅装置に用いられている共振回路１０４は、減衰できる帯域幅が狭い。このため、どれだけ上手く回路設計しても、特定のシステムに対応した差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）の雑音（又は、和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）の雑音）だけしか減衰させることができない。図１０を参照。
【００１０】
さらに、近年の無線通信機器の分野では、異なる複数の無線システムを１つの機器で使用できるようにする、マルチバンドマルチモード化への期待が高まってきている。この異なる複数の無線システムが、例えばＷ−ＣＤＭＡ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、及びＧＳＭ８５０である場合、それぞれの無線システムは、図２で示す送信周波数Ｔｘ、和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）、及び差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）を持っている。
【００１１】
このため、和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）だけ、又は差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）だけに着目しても、複数の無線システムを全てカバーすることができる広帯域の減衰性能が、高周波電力増幅装置に要求されることになる。この要求を実現するためには、単純に、図９に示した従来の高周波電力増幅装置を、無線システムの数だけ複数並列に接続する構成が考えられる。しかし、高周波電力増幅装置の規模が膨大になり、現実的ではない。
【００１２】
それ故に、本発明の目的は、回路規模を増大させることなく、マルチバンドマルチモードに対応した広帯域かつ低雑音の高周波電力増幅装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数の無線システムに対応した周波数が異なる複数の高周波信号を増幅する高周波電力増幅装置に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の高周波電力増幅装置は、入力する高周波信号を用いる無線システムとそのチャネル周波数に対応した値に、インピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、インピーダンス調整部から出力される高周波信号を、所定の利得で増幅する増幅部と、インピーダンス調整部の入力側に並列接続され、無線システムが使用する送信周波数と受信周波数との絶対値差である差周波数のインピーダンスを、複数の無線システムの全差周波数にわたって低下させる第１の低インピーダンス化部とを備える。
【００１４】
好ましくは、無線システムが使用する送信周波数と受信周波数との和である和周波数のインピーダンスを、複数の無線システムの全和周波数にわたって低下させる第２の低インピーダンス化部を、インピーダンス調整部の出力側にさらに並列接続するのがよい。
【００１５】
典型的には、第１の低インピーダンス化部は、インダクタ素子か、インダクタ素子と抵抗素子との直列回路か、ロー・パス・フィルタで構成されている。
また、第２の低インピーダンス化部は、インダクタ素子と容量素子と抵抗素子との直列回路か、容量素子か、ハイ・パス・フィルタで構成されている。
【発明の効果】
【００１６】
上記本発明によれば、複数の無線システムに合わせて複数の共振回路を持つことなく、非常に簡単な構造で、広帯域の和周波数雑音及び差周波数雑音をそれぞれ低減して受信帯域雑音の増大を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波電力増幅装置の構成を示す図である。本発明の高周波電力増幅装置は、増幅部１１と、インピーダンス調整部１２と、制御部１３と、第１の低インピーダンス化部１４と、第２の低インピーダンス化部１５と、複数のインダクタ素子Ｌ３〜Ｌ４、コンデンサＣ３〜Ｃ６、及び抵抗素子Ｒ３〜Ｒ４とを備える。
【００１８】
なお、複数のインダクタ素子Ｌ３〜Ｌ４、コンデンサＣ３〜Ｃ６、及び抵抗素子Ｒ３〜Ｒ４による構成は、従来の高周波電力増幅装置（図９）と対比させ易いために用いた一例である。よって、図１に示した構成以外にも、増幅部１１の出力で得たい高周波信号ＲＦの状態や後段装置とのマッチング等に応じて、自由に設計することが可能である。
【００１９】
制御部１３は、高周波電力増幅装置に入力される高周波信号ＲＦの周波数に応じて、すなわち入力される高周波信号ＲＦを用いる無線システムとそのチャネル周波数に応じて、インピーダンス調整部１２を制御する。インピーダンス調整部１２は、制御部１３による制御に従って、高周波信号ＲＦの周波数に合った値にインピーダンスを調整する。増幅部１１は、インピーダンス調整部１２から出力される高周波信号ＲＦを所定の利得で増幅する。第１の低インピーダンス化部１４は、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）に対するインピーダンスを小さくするための回路であり、インピーダンス調整部１２の入力側とグラウンド（ＧＮＤ）との間に接続される。図１は、第１の低インピーダンス化部１４が、インダクタ素子Ｌ１である例を示している。第２の低インピーダンス化部１５は、和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）に対するインピーダンスを小さくするための回路であり、インピーダンス調整部１２の出力側とグラウンドとの間に接続される。図１は、第２の低インピーダンス化部１５が、インダクタ素子Ｌ２、容量素子Ｃ２、及び抵抗素子Ｒ２の直列回路である例を示している。
【００２０】
図２は、携帯電話等で用いられる複数の無線システムの一例について、これらの無線システムにおける送信周波数Ｔｘ、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）、及び和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）の値を、それぞれ示している。
【００２１】
図２で分かるように、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＤＣＳ、及びＰＣＳの３つの無線システムの差周波数を合わせると、２０ＭＨｚ〜１９０ＭＨｚの周波数範囲となる。従って、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＤＣＳ、及びＰＣＳの３つの無線システムに対応した広帯域な高周波電力増幅装置を設計する場合には、第１の低インピーダンス化部１４に、周波数１９０ＭＨｚ以下でインピーダンスが所定値まで小さくなる素子、例えばインダクタ素子を用いる。これにより、第１の低インピーダンス化部１４だけで、３つの無線システムの差周波数雑音をまとめて低減することができる。
【００２２】
また、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＤＣＳ、及びＰＣＳの３つの無線システムの和周波数を合わせると、３．５１５ＧＨｚ〜４．１５ＧＨｚの周波数範囲となる。従って、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＤＣＳ、及びＰＣＳの３つの無線システムに対応した広帯域な高周波電力増幅装置を設計する場合には、第２の低インピーダンス化部１５に、周波数３．５ＧＨｚ以上でインピーダンスが所定値まで小さくなる素子、例えばコンデンサ素子を含んだ回路を用いる。これにより、第２の低インピーダンス化部１５だけで、３つの無線システムの和周波数雑音をまとめて低減することができる。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態に係る高周波電力増幅装置における周波数特性を示す図である。図３に示すように、本発明の高周波電力増幅装置は、上記従来の高周波電力増幅装置（図１０を参照）よりも、差周波数（｜Ｒｘ−Ｔｘ｜）及び和周波数（Ｒｘ＋Ｔｘ）の両方において減衰量が大きくなっている。送信周波数Ｔｘで減衰が見られるが、この程度であれば実使用での影響は全くない。
【００２４】
なお、第１の低インピーダンス化部１４及び第２の低インピーダンス化部１５は、図１に示した構成以外にも、例えば図４〜図６に示す構成が考えられる。
図４は、第１の低インピーダンス化部１４が、インダクタ素子Ｌ１であり、第２の低インピーダンス化部１５が、容量素子Ｃ２だけである例を示している。
【００２５】
図５は、第１の低インピーダンス化部１４が、インダクタ素子Ｌ１及び抵抗素子Ｒ１の直列回路であり、第２の低インピーダンス化部１５が、容量素子Ｃ２及び抵抗素子Ｒ２の直列回路である例を示している。この場合の抵抗素子Ｒ１及びＲ２は、少なくとも一方が１０Ω以下の抵抗値であることが好ましい。このように抵抗素子を挿入した構成にすると、高周波電力増幅装置の安定性が増大する。
【００２６】
図６は、第１の低インピーダンス化部１４が、ロー・パス・フィルタＬＰＦであり、第２の低インピーダンス化部１５が、ハイ・パス・フィルタＨＰＦである例を示している。このように帯域フィルタの構成にすると、急峻な減衰特性が得られるので、差周波数雑音及び和周波数雑音をより大きく減衰させると同時に、送信信号の損失を改善することができる。
【００２７】
また、図７は、インピーダンス調整部１２の典型的な構成例を示す図である。図７において、インピーダンス調整部１２は、３つのインピーダンス素子１２１〜１２３と、切り替えスイッチ１２４及び１２５とを含む。この切り替えスイッチ１２４及び１２５を、無線システムの変更に応じて適宜切り替えることで、無線システムの送信周波数Ｔｘに合った最適なインピーダンス値を決定することができる。
【００２８】
以上のように、本発明の一実施形態に係る高周波電力増幅装置によれば、複数の無線システムに合わせて複数の共振回路を持つことなく、非常に簡単な構造で、広帯域の和周波数雑音及び差周波数雑音をそれぞれ低減して受信帯域雑音の増大を防ぐことができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、第１の低インピーダンス化部１４及び第２の低インピーダンス化部１５の両方を含めた高周波電力増幅装置を説明したが、第１の低インピーダンス化部１４又は第２の低インピーダンス化部１５のどちらか一方だけであっても、受信帯域雑音の低減効果を得ることができる。
例えば、第１の低インピーダンス化部１４だけを備えた場合、２ＧＨｚ帯システムと８００ＭＨｚ帯のシステム（例えば、ＧＳＭ８５０）とを１つの高周波電力増幅装置で実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、複数の無線システムに対応した高周波電力増幅装置等に利用が可能であり、特に、非常に簡単な構造で、広帯域の和周波数雑音及び差周波数雑音をそれぞれ低減して受信帯域雑音の増大を防ぎたい場合等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波電力増幅装置の構成を示す図
【図２】無線システムにおける各周波数値の例を示す図
【図３】本発明の一実施形態に係る高周波電力増幅装置における周波数特性を示す図
【図４】第１及び第２の低インピーダンス化部１４及び１５の他の構成例を示す図
【図５】第１及び第２の低インピーダンス化部１４及び１５の他の構成例を示す図
【図６】第１及び第２の低インピーダンス化部１４及び１５の他の構成例を示す図
【図７】インピーダンス調整部１２の典型的な構成例を示す図
【図８】受信帯域に発生する雑音の要因を説明する図
【図９】従来の高周波電力増幅装置の構成を示す図
【図１０】従来の高周波電力増幅装置における周波数特性を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１１、１０１  増幅部
１２、１０２  インピーダンス調整部
１３、１０３  制御部
１４、１５  低インピーダンス化部
１０４  共振回路
１２１〜１２３  インピーダンス素子
１２４、１２５  切り替えスイッチ
Ｌ１〜Ｌ５  インダクタ素子
Ｃ１〜Ｃ８  コンデンサ
Ｒ１〜Ｒ５  抵抗素子
【図１】
2008028635.tif 000003
【図２】
2008028635.tif 000004
【図３】
2008028635.tif 000005
【図４】
2008028635.tif 000006
【図５】
2008028635.tif 000007
【図６】
2008028635.tif 000008
【図７】
2008028635.tif 000009
【図８】
2008028635.tif 000010
【図９】
2008028635.tif 000011
【図１０】
2008028635.tif 000012