(57)【要約】【課題】高周波出力電力の広いダイナミックレンジを確保しつつ、高効率を得ることのできる高周波電力増幅回路を提供する。【解決手段】入力された高周波信号を所定のレベルに増幅する前置増幅回路と、この前置増幅回路の出力信号をアンテナに出力する第１の出力回路と、前記前置増幅回路の出力信号を所定のレベルに増幅して前記アンテナに出力する第２の出力回路と、前記アンテナから出力する高周波出力レベルに応じて前記第１の出力回路および前記第２の出力回路の一方を選択的に用いるスイッチ回路と、前記第２の出力回路の前段に介挿されて前記第２の出力回路に入力される信号の位相を補正する位相補正回路とを備える。【選択図】      図２
2004159102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された高周波信号を所定のレベルに増幅する前置増幅回路と、
この前置増幅回路の出力信号をアンテナに出力する第１の出力回路と、
前記前置増幅回路の出力信号を所定のレベルに増幅して前記アンテナに出力する第２の出力回路と、
前記アンテナから出力する高周波出力レベルに応じて前記第１の出力回路および前記第２の出力回路の一方を選択的に用いるスイッチ回路と、
前記第２の出力回路の前段に介挿されて前記第２の出力回路に入力される信号の位相を補正する位相補正回路と
を備えることを特徴とする高周波電力増幅回路。
【請求項２】
前記位相補正回路は、インダクタとコンデンサとで構成した集中定数回路および／または線状の導体を基板に形成した分布定数回路からなるものである請求項１に記載の高周波電力増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯通信端末機等の移動体通信機器に組み込まれて使用するに最適な高周波電力増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯通信端末機等に組み込まれる高周波電力増幅回路は、前置増幅回路および終段増幅回路とからなる２段回路構成が一般的となっており、専らその入出力回路および前置増幅回路と終段増幅回路間の段間回路には、所望の特性が得られるような段間整合回路が設けられている。そして、段間結合回路のインピーダンス制御を行ない効率の最適化を図っている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、前置増幅回路には、直流電流を供給する前段バイアス回路が設けられている。そして、この前段バイアス回路のバイアス電流またはバイアス電圧を可変制御することによって、高周波電力増幅回路から出力される高周波電力を可変することが知られている。
【０００４】
【特許文献】
特開２００１−１６０５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述した高周波電力増幅回路にあっては、アンテナから出力される出力電力を制御する場合、前段バイアス回路の調整による前置増幅回路の増幅度調整のみによるため、高周波電力増幅回路から出力される高周波電力を広範囲に可変することができないという問題があった。
【０００６】
このため、例えば基地局との距離が近く、アンテナから出力する高周波電力が小さくて済む場合であっても前述した２段回路構成の高周波電力増幅回路にあっては、終段増幅回路を小出力で動作させるため効率が悪く、無駄な電力を消費するという問題があった。したがって、このような高周波電力増幅回路を携帯通信端末機等に適用した場合、長時間運用可能とするため搭載する電池を大きくする必要があり、携帯通信端末の小型化の大きな弊害となっていた。
【０００７】
そこで、発明者は、図１に示すようにアンテナ２から出力する高周波電力が小さい場合、終段増幅回路６を介さず前置増幅回路５の出力をアンテナから直接出力する一方、アンテナ２から出力する高周波電力が大きい場合、終段増幅回路６を介してアンテナ２から出力するＲＦスイッチ切換え方式の高周波電力増幅回路１を考案した。
【０００８】
しかしながら、このような回路方式を適用する場合、前置増幅回路５の出力回路と終段増幅回路６の出力回路とが互いに干渉しないようディレイライン８ａ，８ｂを介挿してそれぞれの出力回路を高周波的に分離する必要がある。また、終段増幅回路６の入力側および出力側には、整合回路７ｃ，７ｄを介挿してインピーダンスの整合をする必要がある。
【０００９】
すると前置増幅回路５から出力される信号の位相と、終段増幅回路６から出力される信号の位相とがアンテナ端９で互いに異なるという問題が生じる。例えば、図１に示すように整合回路７ｃ，７ｄを含む終段増幅回路６で位相が２２５度遅れ、更にディレイライン８ａで位相が８４度遅れる。
一方、前置増幅回路５の出力は、ＲＦスイッチ３とアンテナ２との間に介挿したディレイライン８ｂにより位相が６９度遅れてアンテナ２から出力される。このため、アンテナ端９における位相差は、［−２２５−８４−（−６４）＝−２４５度］、すなわち１１５度になる。したがって、ＲＦスイッチ３を切換えたとき、アンテナから出力される高周波信号の位相が大きく変化することになる。このため、基地局側のチャネル推定に利用するキャリア同期に好ましくない影響を与えるという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、上述した問題点を考慮してなされたもので、その目的は、高周波出力電力の広いダイナミックレンジを確保しつつ、高効率を得ることのできる高周波電力増幅回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る高周波電力増幅回路によれば、入力された高周波信号を所定のレベルに増幅する前置増幅回路と、この前置増幅回路の出力信号をアンテナに出力する第１の出力回路と、前記前置増幅回路の出力信号を所定のレベルに増幅して前記アンテナに出力する第２の出力回路と、前記アンテナから出力する高周波出力レベルに応じて前記第１の出力回路および前記第２の出力回路の一方を選択的に用いるスイッチ回路と、前記第２の出力回路の前段に介挿されて前記第２の出力回路に入力される信号の位相を補正する位相補正回路とを備えることを特徴としている。
【００１２】
好ましくは、前記位相補正回路は、インダクタとコンデンサとで構成した集中定数回路および／または線状の導体を基板に形成した分布定数回路からなるものとして構成される。
したがって、本発明によれば、高周波出力電力の広いダイナミックレンジを確保しつつ、高効率が得られる高周波電力増幅回路を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る高周波電力増幅回路について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る高周波電力増幅回路の概略構成を示す図である。この高周波電力増幅回路１は、前置増幅回路５の出力信号を更に増幅してアンテナ２に出力する終段増幅回路６と、アンテナ２から出力する高周波電力のレベルに応じて、終段増幅回路６の出力信号または前置増幅回路５の出力信号のいずれか一方をアンテナ２から出力する出力側ＲＦスイッチ３ｂが設けられたものとして構成されている。
【００１４】
また、前置増幅回路５の出力側には、出力信号をアンテナ２へ送り込むバイパス回路（第１の回路）１０または終段増幅回路（第２の回路）６のいずれかに送り込むかを選択する入力側ＲＦスイッチ３ａが設けられている。
これらのＲＦスイッチ３ａ，３ｂは、それぞれ対になって切換えられるものであってアンテナ２から大きな出力レベルの信号が要求されるとき、ＲＦスイッチ３ａ，３ｂを終段増幅回路６側に切換える一方、アンテナ２から小さな出力レベルの信号が要求されるとき、ＲＦスイッチ３ａ，３ｂをバイパス回路１０へ切換えて前置増幅回路５の出力を終段増幅回路６を介すことなくアンテナ２から直接出力するよう構成される。
【００１５】
このように構成された高周波電力増幅回路１において、本発明が特徴とする点は、終段増幅回路６の前段に位相補正回路１１を介挿し、前置増幅回路５の出力電力を更に増幅した終段増幅回路６の出力信号の位相と、前置増幅回路５の出力をアンテナ２から直接出力した出力信号の位相との差を生じることなく、高効率を維持するよう構成した点ある。
【００１６】
尚、この位相補正回路１１は、特に図示しないがインダクタおよびコンデンサを組み合わせた集中定数回路または基板に設けたストリップラインからなる分布定数回路、或いはこの分布定数回路と前記集中定数回路を組み合わせる等して構成される。ちなみに、図２に示すように分布定数回路と集中定数回路を組み合わせて構成した位相補正回路１１は、その占有面積を小さくすることができるので望ましい。
【００１７】
さて上述したように構成された高周波電力増幅回路１において、アンテナ２から出力される高周波出力レベルが、予め定めた基準レベルよりも小さく前置増幅回路５の出力をアンテナ２から直接出力する場合、前述したように切換制御部４はＲＦスイッチ３ａ，３ｂをそれぞれバイパス回路１０側に切換える。
すると、高周波電力増幅回路１に入力された高周波信号は、整合回路７ａで前置増幅回路５の入力インピーダンスと適合するよう変換されて前置増幅回路５に与えられる。そして、前置増幅回路５により増幅された高周波信号は、整合回路７ｂで前置増幅回路５の出力インピーダンス整合が行なわれて入力側ＲＦスイッチ３ａに与えられる。
【００１８】
この入力側ＲＦスイッチ３ａと出力側ＲＦスイッチ３ｂは、前述したように切換制御部４により前置増幅回路５の出力をアンテナ２から直接出力するようにバイパス回路１０側に切換えられている。そうしてアンテナ２から、前置増幅回路５の出力信号が放射される。
一方、アンテナ２から出力する高周波出力レベルが、予め定めた基準レベルよりも大きく前置増幅回路５の出力信号を更に終段増幅回路６で増幅する必要がある場合、前述したように切換制御部４は、ＲＦスイッチ３ａ，３ｂを終段増幅回路６側に切換える。
【００１９】
すると、高周波電力増幅回路１に入力された高周波信号は、整合回路７ａ前置増幅回路５、整合回路７ｂおよび入力側ＲＦスイッチ３ａを介して、終段増幅回路６に与えられる。ちなみに、この終段増幅回路６の入力側および出力側には整合回路７ｃ，７ｄがそれぞれ設けられて、終段増幅回路６の効率が最適になるように調整される。
【００２０】
そして、この終段増幅回路６で増幅された信号は、前述したように出力側に設けられた整合回路７ｄで、アンテナ側のインピーダンスと整合が取られて、出力ＲＦスイッチ３ｂを介してアンテナ２から放射される。
このように構成された高周波電力増幅回路１について、この増幅回路１が扱う信号の位相関係についてより詳細に図２に示す高周波電力増幅回路の概略構成を用いて説明する。この図は、高周波電力増幅回路１に入力される信号の位相を基準位相０度にとったものである。
【００２１】
先ず、ＲＦスイッチ３ｂ，３ａがバイパス回路１０側に切換えられている場合、入力信号が、整合回路７ａ、前置増幅回路５、整合回路７ｂおよび入力側ＲＦスイッチ３ａを通過すると、その信号の位相は入力信号に対して９０度進み位相になる。そして、この信号が出力側ＲＦスイッチ３ｂを介してアンテナ２に与えられる。即ち高周波電力増幅回路１に入力された信号は位相が９０度進んでアンテナ２から放射される。
【００２２】
一方、入力側ＲＦスイッチ３ａを終段増幅回路６側に切換えて作動させた場合、整合回路７ａ，７ｂ、前置増幅回路５および入力側ＲＦスイッチ３ａを介して出力される信号は、前述したように入力信号に対して９０度進み位相の信号である。そして、この信号は、終段増幅回路６の前段にある位相補正回路１１により１３５度遅延される。したがって、位相補正回路１１から出力された高周波信号の位相は、入力信号の位相に対して［＋９０−１３５＝−４５度］、即ち４５度の遅れ位相となる（進み位相を正、遅れ位相を負にとっている）。
【００２３】
そして、この信号は、整合回路７ｃ、終段増幅回路６、整合回路７ｄを介して出力されることにより位相が２２５度遅れる。したがって、入力信号に対して［−４５−２２５＝−２７０度］の遅れ、すなわち９０度進みの信号が生成される。この信号は、出力側ＲＦスイッチ３ｂを介して、アンテナ２から放射される。このように終段増幅回路６を介して出力した場合であっても、高周波電力増幅回路１に入力された入力信号の位相に対して９０度進み位相の高周波信号がアンテナ２を介して放射される。
【００２４】
つまり、前置増幅回路５の出力信号をアンテナ２から直接出力しても、終段増幅回路６で前置増幅回路５の出力信号を増幅した後にアンテナ２から出力しても、それぞれの信号間に位相差を生じることがない。
かくしてこのように構成された高周波電力増幅回路にあっては、前置増幅回路５の出力信号をアンテナ２から直接出力しても、前置増幅回路５の出力信号を終段増幅回路６により増幅してアンテナ２から出力しても、終段増幅回路６と前置増幅回路５との間に位相補正回路１１を設けているので、アンテナ２から出力される高周波信号に位相差を生じることがない。
【００２５】
また、位相補正回路１１を終段増幅回路６の前段に配置しているので効率低下を招くことなく高効率を維持することが可能となる。このため、高周波電力増幅回路の高周波出力レベルに応じた増幅回路の切換えをＲＦスイッチ３を適用して行う回路方式を適用した場合であっても、出力信号の位相の跳躍をきたすことなく、高周波出力電力の広いダイナミックレンジを確保しつつ高効率な高周波電力増幅回路を構成することができる。
【００２６】
次に本発明の別の実施形態に係る高周波電力増幅回路を図３に示す概略構成を用いて説明する。この別の実施形態が前述した実施形態と異なるのは、出力側ＲＦスイッチ３ｂの代わりに、この高周波電力増幅回路が増幅する高周波信号の［１／４］波長の伝送線路１２ａ，１２ｂを介してアンテナ２に出力するものである。
【００２７】
この［１／４］波長の伝送線路を設けて、その伝送線路の入力側を接地したとき、伝送線路１２ａまたは伝送線路１２ｂをアンテナ端９から見た場合のインピーダンスを無限大にすることができる。
このようなことから終段増幅回路６を用いない場合、切換制御部４が終段増幅回路６を非活性にすると共に、入力側ＲＦスイッチ３ａとバイパス用ＲＦスイッチ３ｃを切換えて前置増幅回路５の出力信号をアンテナ２から出力されるようにすればよい。このとき、終段増幅回路６は、非活性となっているので、その出力は等価的に接地されたものと見なすことができる。このため、アンテナ端９側から終段増幅回路６側の伝送線路１２ａ側を見たとき、そのインピーダンスは無限大になるため、終段増幅回路６の影響を受けることがない。
【００２８】
一方、前置増幅回路５の出力信号を終段増幅回路６で増幅する場合、切換制御部４は、入力側ＲＦスイッチ３ａの出力信号を位相補正回路１１を介して終段増幅回路６に与えるよう入力側ＲＦスイッチ３ａを切換える。また、切換制御部４は、終段増幅回路６を活性化すると共に、バイパス用ＲＦスイッチ３ｃを接地側に切換える。
【００２９】
すると、アンテナ端９側からバイパス回路１０に接続されている伝送線路１２ｂを見たとき、そのインピーダンスが無限大となりバイパス回路１０の影響を受けることがない。
かくして、このように構成された高周波電力増幅回路１によれば、前置増幅回路５の出力信号をアンテナ２から直接出力しても、或いは前置増幅回路５の出力信号を終段増幅回路６により増幅してアンテナ２から出力しても、終段増幅回路６に前段に位相補正回路１１を設けているので、アンテナ２から出力される高周波信号に位相差を生じることがない。
【００３０】
また、位相補正回路１１を終段増幅回路６の前段に配置しているので、効率低下を招くことなく高効率を維持することが可能となる。このため、高周波出力レベルに応じた増幅回路の切換えをＲＦスイッチを適用して行う回路方式を適用した場合であっても、高周波電力増幅回路から出力される信号の位相の跳躍をきたすことなく、高周波出力電力の広いダイナミックレンジを確保しつつ高効率な高周波電力増幅回路を構成することができる。
【００３１】
更に終段増幅回路６の出力に出力側ＲＦスイッチ３ｂを設けていないので大電力を通過させるＲＦスイッチが不要となり、回路規模を小さく構成することが可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態にとらわれることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る高周波電力増幅回路によれば、位相補正回路を終段増幅回路の前段に配置して、この終段増幅回路による位相の変化を補正しているので、前置増幅回路の出力信号をアンテナから直接出力する場合であっても、終段増幅回路を介してアンテナから出力するいずれの場合であっても、それぞれの出力信号に位相差を生じないので、基地局のチャネル推定に利用するキャリア同期に影響を与えることがなく高効率を維持することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高周波電力増幅回路の概略構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る高周波電力増幅回路の概略構成を示す図。
【図３】本発明の別の実施形態に係る高周波電力増幅回路の概略構成を示す図。
【符号の説明】
２      アンテナ
３      ＲＦスイッチ
４      切換制御部
５      前置増幅回路
６      終段増幅回路
７      整合回路
１０      バイパス回路
１１      位相補正回路
【図１】
2004159102.tif 000003
【図２】
2004159102.tif 000004
【図３】
2004159102.tif 000005