(57)【要約】  【課題】高調波特性を劣化させることなく、増幅回路とカップラとスイッチ回路を一体化した高周波モジュールを提供する。  【解決手段】高周波送信信号を増幅する電力増幅器ＡＭＰと該電力増幅器ＡＭＰの出力をモニタするためのカップラＣＯＰと、送信系と受信系を切り替えるスイッチ回路ＳＷとを有し、電力増幅器ＡＭＰとカップラＣＯＰの接合部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂにおいて、電力増幅器側及びカップラ側の基本周波数のｎ倍高調波のインピーダンスの関係が非共役整合となっており、カップラＣＯＰとスイッチ回路ＳＷとの接合部Ｐ１ａ，Ｐ２ａにおいて、カップラ側とスイッチ回路側の基本周波数のｎ倍高調波のインピーダンスの関係が非共役整合となっている。【選択図】図１
2005109888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波送信用信号を増幅する送信用電力増幅器と、
前記送信用電力増幅器の出力側に接続され、前記送信用電力増幅器の出力をモニタするための分岐を備えたカップラと、
前記カップラから出力される高周波送信用信号をアンテナ又はアンテナ分波回路に供給し、アンテナ又はアンテナ分波回路からの高周波受信信号を受信系に供給するためのスイッチ回路とを備え、
前記送信用電力増幅器とスイッチ回路との間いずれかの位置において、基本周波数のｎ倍高調波（ｎは２以上の整数）における、送信用電力増幅器側を見たインピーダンスと、カップラ側を見たインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされていることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記送信用電力増幅器とカップラとの接合部において、送信用電力増幅器からカップラを見た基本周波数のｎ倍高調波のインピーダンスと、カップラから送信用電力増幅器を見た基本周波数のｎ倍高調波のインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされている請求項１記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記カップラとスイッチ回路との接合部において、カップラからスイッチ回路を見た基本周波数のｎ倍高調波（ｎは２以上の整数）のインピーダンスと、スイッチ回路からカップラを見た基本周波数のｎ倍高調波のインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされている請求項１記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記非共役整合とするための回路素子が、当該位置において一端が接続され、先端開放された分布定数回路である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記非共役整合とするための回路素子が、当該位置において一端が接続された分布定数回路と、当該分布定数回路の先端に直列接続されたコンデンサとからなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記非共役整合とするための回路素子が、当該位置において一端が接続されたインダクタと、当該インダクタの先端に直列接続されたコンデンサとからなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項７】
高周波送信用信号を増幅する送信用電力増幅器と、
前記送信用電力増幅器の出力側に接続され、前記送信用電力増幅器の出力をモニタするための分岐を備えたカップラと、
前記カップラから出力される高周波送信用信号をアンテナ又はアンテナ分波回路に供給し、アンテナ又はアンテナ分波回路からの高周波受信信号を受信系に供給するためのスイッチ回路とを備え、
前記送信用電力増幅器には、増幅回路と、増幅回路の出力側とカップラの入力側とのインピーダンス整合をとるための整合回路とが設けられ、
基本周波数のｎ倍高調波（ｎは２以上の整数）における、前記増幅回路から整合回路を見たインピーダンスと、前記整合回路から増幅回路を見たインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされるようされていることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項８】
前記増幅回路と整合回路との接合部において、先端開放された分布定数回路が接続されている請求項７記載の高周波モジュール。
【請求項９】
前記増幅回路と整合回路との接合部において、分布定数回路と、当該分布定数回路の先端に直列接続されたコンデンサとが接続されている請求項７記載の高周波モジュール。
【請求項１０】
前記増幅回路と整合回路との接合部において、インダクタと、当該インダクタの先端に直列接続されたコンデンサとが接続されている請求項７記載の高周波モジュール。
【請求項１１】
前記増幅回路から整合回路を見たインピーダンスと、前記整合回路から増幅回路を見たインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされるように、前記増幅回路終段の高周波半導体増幅素子への電圧供給線路となる分布定数線路の線路長が設定されている請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項１２】
前記分布定数線路の線路長が基本周波数の波長の１／４より短い長さに設定されている請求項１１記載の高周波モジュール。
【請求項１３】
ｎが２以上１４以下である請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項１４】
前記請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の高周波モジュールを搭載する無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波モジュール及び無線通信装置に関し、特にデュアルバンド用移動無線端末に好適に使用される、送信用電力増幅器、スイッチ回路、カップラ（方向性結合器）、分波回路などから構成される高周波モジュール及びそれを搭載した無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話の普及が進みつつあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られている。この新たな携帯電話として、マルチバンド携帯電話の提案がなされている。マルチバンド携帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り扱うのに対し、複数の送受信系を取り扱うものである。これにより、利用者は都合の良い送受信系を選択して利用することができる。
【０００３】
近年の欧州においては、通過帯域の異なる２つの送受信系を有するＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンド方式の携帯電話が検討されている。
図６に、従来のＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンド方式の回路ブロック図を示す。図６に示したＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンド方式では、送信時においては、ＧＳＭ方式又はＤＣＳ方式に応じて、送信信号を送信用電力増幅器ＡＭＰ１００またはＡＭＰ２００で増幅した後、カップラＣＯＰ１００又はＣＯＰ２００を通し、高周波スイッチ、分波回路から成る高周波スイッチモジュールＡＳＭ１を経由してアンテナＡＮＴから電波を送信する。
【０００４】
一方、受信時においては、電波がアンテナＡＮＴから受信され、受信信号は、高周波スイッチモジュールＡＳＭ１を介して取り出され、受信回路（Ｒｘ）側の送信用電力増幅器ＡＭＰ３００又はＡＭＰ４００へ送出される。
以下、この明細書では、バンドを示す添え字１，２を省略して表記することがある。
上述したＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンド方式の携帯電話器では、高周波スイッチモジュール、カップラおよび送信用電力増幅器の各部品をプリント配線基板に実装するので、それぞれ単独で設計され、製品化がされていた。
【０００５】
また、高調波対策として、一般には最も高調波レベルが大きい基本周波数の２倍高調波を低減するため、送信用電力増幅器ＡＭＰの中の増幅回路の高周波増幅用半導体素子に電源電圧を印加するための電圧供給線路の線路長を、高周波入力信号における基本周波数のλ／４に設定していた（λは波長）。
【特許文献１】特開２００２−１７１１３７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、最近ではデュアルバンド対応高周波スイッチモジュールに代表されるような一部のモジュール化は行われているものの、高周波スイッチモジュール、カップラおよび送信用電力増幅器の各部品を、それぞれプリント配線基板に実装しているため、さらなる小型化、軽量化は困難という問題があった。
それぞれの送受信系にそれぞれ専用の部品を用いて回路を構成すれば、機器の大型化、高コスト化を招く。共通可能な部分はできるだけ共通部品を用いることが、機器の小型軽量化、低コスト化に有利となる。
【０００７】
また、送信用電力増幅器、高周波スイッチモジュールおよびカップラのそれぞれの特性インピーダンスを整合させる必要があるため、送信用電力増幅器、高周波スイッチモジュールおよびカップラにそれぞれ整合回路が必要となるという設計時の制約があり、また、その整合回路の分だけ大型化するという問題もあった。
送信用電力増幅器とカップラ、もしくは送信用電力増幅器とカップラと高周波スイッチを一体化し、モジュール化する場合には、送信用電力増幅器において、上記したような電圧供給線路で高調波低減が行われたとしても、カップラ・送信用電力増幅器・スイッチ回路の各結合点から前後を見たインピーダンスが、図４に示すように互いに共役整合となる場合があり（詳しくは後に説明する）、カップラ、送信用電力増幅器、スイッチ回路を一体化した高周波モジュールを作成した場合に、基本周波数のｎ倍の任意の高調波周波数の低減が十分でなく、高調波特性が著しく劣化するという問題があった。高調波周波数の範囲は基本周波数の２倍から１４倍に及ぶ。
【０００８】
本発明は、高調波特性を劣化させることなく、送信用電力増幅器、この送信用電力増幅器の出力電力を分岐するカップラ、高周波信号の送受信信号を分波する高周波スイッチを一体化した高周波モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の高周波モジュールは、高周波送信用信号を増幅する送信用電力増幅器と、前記送信用電力増幅器の出力側に接続され、前記送信用電力増幅器の出力をモニタするための分岐を備えたカップラと、前記カップラから出力される高周波送信用信号をアンテナ又はアンテナ分波回路に供給し、アンテナ又はアンテナ分波回路からの高周波受信信号を受信系に供給するためのスイッチ回路とを備え、前記送信用電力増幅器とスイッチ回路との間いずれかの位置において、基本周波数のｎ倍高調波（ｎは２以上の整数）における、送信用電力増幅器側を見たインピーダンスと、カップラ側を見たインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされていることを特徴とする。
【００１０】
このようなインピーダンスの設定により、送信用電力増幅器とカップラとスイッチ回路を一体化しモジュール化した場合、高周波入力信号における基本周波数のｎ倍波の高調波成分を有効に抑制でき、カップラ、送信用電力増幅器、スイッチ回路を単独で設計した場合と同等の高調波特性を有する高周波モジュールとすることができる。
「前記送信用電力増幅器とスイッチ回路との間いずれかの位置」とは、前記送信用電力増幅器とカップラとの接合部でもよく、前記カップラとスイッチ回路との接合部でもよい。
【００１１】
また、前記非共役整合とするための回路素子は、当該「いずれかの位置」において一端が接続され、先端開放された分布定数回路であってもよく、当該位置において一端が接続された分布定数回路と当該分布定数回路の先端に直列接続されたコンデンサとからなる回路であってもよく、当該位置において一端が接続されたインダクタと、当該インダクタの先端に直列接続されたコンデンサとからなる回路であってもよい。これらの回路素子を採用することにより、ｎ倍波の高調波特性を改善するための微調整が高周波モジュール試作後でも可能となるため、調整の自由度が増すために、より最適な高調波特性を満足することができる。
【００１２】
また、本発明の高周波モジュールは、前記送信用電力増幅器とカップラとスイッチ回路とを備え、前記送信用電力増幅器には、増幅回路と、増幅回路の出力側とカップラの入力側とのインピーダンス整合をとるための整合回路とが設けられ、基本周波数のｎ倍高調波（ｎは２以上の整数）における、前記増幅回路から整合回路を見たインピーダンスと、前記整合回路から増幅回路を見たインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされるようされていることを特徴とする。
【００１３】
前記非共役整合とするための回路素子が、増幅回路と整合回路との接合点において一端が接続され、先端開放された分布定数回路であってもよく、当該点において一端が接続された分布定数回路と当該分布定数回路の先端に直列接続されたコンデンサとからなる回路であってもよく、当該位置において一端が接続されたインダクタと、当該インダクタの先端に直列接続されたコンデンサとからなる回路であってもよい。
【００１４】
また、前記増幅回路から整合回路を見たインピーダンスと、前記整合回路から増幅回路を見たインピーダンスとの関係が、互いに非共役整合とされるように、前記増幅回路終段の高周波半導体増幅素子の電圧供給線路となる分布定数線路の線路長を設定することも有力な手段である。
このように、電圧供給線路の線路長を、増幅回路と整合回路とが非共役整合となるように設定できるため、高周波入力信号における基本周波数のｎ倍波の高調波成分をさらに有効に抑制できる。
【００１５】
さらに前記電圧供給線路となる分布定数線路の線路長を、基本周波数の波長の１／４より短い長さに設定することが好ましい。基本波のλ／４（λは波長）の長さより短く設定することにより、より小型の高周波モジュールとすることが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、高周波送信用信号の伝送経路にわたって、基本波周波数のｎ倍波の高調波周波数において非共役整合が実現できるため、送信用電力増幅器、カップラ、スイッチ回路を一体化し、モジュール化したとしても、高調波成分を有効に抑制でき、カップラと送信用電力増幅器とスイッチ回路を単独で設計したときと同等の高調波特性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールのブロック図である。
本発明の高周波モジュールはＤＣＳ方式（基本周波数１８００ＭＨｚ帯）の送受信系とＧＳＭ方式（基本周波数９００ＭＨｚ帯）の送受信系とから構成される。両周波数帯の信号は分波回路ＤＩＰ１０で回路的に分離される。すなわち、アンテナＡＮＴから受信されたＤＣＳ方式の受信信号は分波回路ＤＩＰ１０を経てＤＣＳ側の送受信系へ導かれ、ＧＳＭ方式の受信信号は分波回路ＤＩＰ１０を経てＧＳＭ側の送受信系に導かれる。
【００１８】
分波回路ＤＩＰ１０には、各送受信系ＤＣＳ、ＧＳＭを送信系ＴＸと受信系ＲＸとにそれぞれ切りかえるスイッチ回路ＳＷ１０、ＳＷ２０が接続されている。
スイッチ回路ＳＷ１０の送信系ＴＸ側には、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０の出力をモニタするカップラＣＯＰ１０と、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０とが接続されている。送信用電力増幅器ＡＭＰ１０は、整合回路ＭＡＴ１０と、増幅回路ＭＭＩＣ１０とから構成されている。
【００１９】
スイッチ回路ＳＷ１０とカップラＣＯＰ１０との接続点をＰ１ａ、カップラＣＯＰ１０と整合回路ＭＡＴ１０との接続点をＰ１ｂ、整合回路ＭＡＴ１０と増幅回路ＭＭＩＣ１０との接続点をＰ１ｃで示す。
スイッチ回路ＳＷ２０の送信系ＴＸ側には、送信用電力増幅器ＡＭＰ２０の出力をモニタするカップラＣＯＰ２０と、送信用電力増幅器ＡＭＰ２０とが接続されている。送信用電力増幅器ＡＭＰ２０は、整合回路ＭＡＴ２０と、増幅回路ＭＭＩＣ２０とから構成されている。
【００２０】
スイッチ回路ＳＷ２０とカップラＣＯＰ２０との接続点をＰ２ａ、カップラＣＯＰ１０と整合回路ＭＡＴ１０との接続点をＰ２ｂ、整合回路ＭＡＴ１０と増幅回路ＭＭＩＣ１０との接続点をＰ２ｃで示す。
増幅回路ＭＭＩＣ１０、ＭＭＩＣ２０は、入力信号を増幅する機能を持ち、小型化、高効率化を図るためにＧａＡｓＨＢＴ（ガリウム砒素ヘテロジャンクションバイポーラトランジスタ）構造を有した半導体素子で形成されている。なお、本実施例ではＧａＡｓＨＢＴ半導体素子を増幅回路ＭＭＩＣ１０、ＭＭＩＣ２０に用いているが、Ｐ−ＨＥＭＴ構造のＧａＡｓ半導体素子やシリコントランジスタで形成された半導体素子を用いてもよい。
【００２１】
整合回路ＭＡＴ１０、ＭＡＴ２０は、それぞれ増幅回路ＭＭＩＣ１０、ＭＭＩＣ２０の出力インピーダンスである０．５〜２Ωを、３０〜５０Ωのインピーダンスに変換して増幅回路ＭＭＩＣ１０、ＭＭＩＣ２０の増幅性能を最大限まで引き出す機能、及びカップラＣＯＰ１０、ＣＯＰ２０と送信用電力増幅器ＡＭＰ１０、ＡＭＰ２０間のインピーダンスを調整する機能を持っている。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示す高周波モジュールの要部回路図である。
ＤＣＳ側の回路構成について説明すると、スイッチ回路ＳＷ１０は受信系ＲＸと送信系ＴＸとを切りかえるものである。送受信の切替えは例えば時分割方式が採用されている。スイッチ回路ＳＷ１０の送信系ＴＸ側は、カップラＣＯＰ１０を介して、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０に接続されている。送信用電力増幅器ＡＭＰ１０は、３段アンプで構成された増幅回路ＭＭＩＣ１０と整合回路ＭＡＴ１０とから構成される。
【００２３】
整合回路ＭＡＴ１０は、分布定数線路ＳＴＬＤ４、ＳＴＬＤ５、ＳＴＬＤ６、ＳＴＬＤ７、ＳＴＬＤ８、チップ型のインダクタＬＤ３、チップ型のコンデンサＣＤ６、ＣＤ７、ＣＤ８、ＣＤ９、ＣＤ１０、ＣＤ１１、ＣＤ１２、ＣＤ１３、ＣＤ１４、チップ型の抵抗ＲＤ３を備えている。
これらの素子のうち、分布定数線路ＳＴＬＤ４、ＳＴＬＤ５、インダクタＬＤ３、コンデンサＣＤ６、ＣＤ７によりローパスフィルタを構成している。このローパスフィルタは、増幅回路ＭＭＩＣ１０の出力インピーダンス（０．５〜２Ω程度）とカップラＣＯＰ１０の入力インピーダンス（３０〜５０Ω程度）とのインピーダンス整合を行うとともに、前記増幅回路ＭＭＩＣ１０から発生する不要信号を低減するという機能を有する。
【００２４】
また、前記分布定数線路ＳＴＬＤ６は、コンデンサＣＤ１０とによりショートスタブを構成し、高調波成分の抑制、および増幅回路ＭＭＩＣ１０の増幅性能を最大限まで引き出す役割を担っている。
さらに、分布定数線路ＳＴＬＤ７、ＳＴＬＤ８は、増幅回路ＭＭＩＣ１０の中段アンプと最終段アンプ、および初段アンプと中段アンプとの間のインピーダンス整合を行なう役割を担っている。
【００２５】
コンデンサＣＤ８は、増幅回路ＭＭＩＣ１０の出力端子から増幅回路ＭＭＩＣ１０へのフィードバック回路を形成しており、増幅回路ＭＭＩＣ１０の発振防止の役割を持つ。コンデンサＣＤ１１、１２、１３、１４はバイパスコンデンサとして機能する。また、コンデンサＣＤ９は増幅回路ＭＭＩＣ１０の入力側にＤＣ成分が流れ込むことを防ぐ役割を持つ。
【００２６】
なお、増幅回路ＭＭＩＣ１０には、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０、２０の出力を制御するためのＶａｐｃ回路、およびＧＳＭ側とＤＣＳ側の出力を切りかえるための回路も含まれている。なお、本機能は、増幅回路ＭＭＩＣ２０に含まれていてもかまわない。
カップラＣＯＰ１０と送信用電力増幅器ＡＭＰ１０とは直流成分カット用コンデンサＣＤ５を介して接続されている。
【００２７】
カップラＣＯＰ１０は、分布定数線路ＳＴＬＤ２およびコンデンサＣＤ１５からなるローパスフィルタを構成している。このローパスフィルタにより、前記送信用電力増幅器ＡＭＰ１０から発生する不要信号を低減することができる。なお、カップラＣＯＰ１０は、ローパスフィルタの機能を必ずしも持たせる必要はなく、コンデンサＣＤ１５を設けずＤＣＳ帯域の周波数を通過させるための分布定数線路ＳＴＬＤ２だけで構成しても良い。
【００２８】
また、分布定数線路ＳＴＬＤ２に結合線路ＳＴＬＤ２０を近接させて、容量結合、及び磁気結合を形成している。結合線路ＳＴＬＤ２０のスイッチ回路ＳＷ１０側の端には、終端抵抗ＲＤ２が接続されている。この結合により、送信回路ＴＸ側の増幅回路ＭＭＩＣ１０からの出力の一部を取り出してモニタレベルとしてＤＣＳMonitor端子に帰還させている。
【００２９】
スイッチ回路ＳＷ１０は、ＰＩＮダイオードＤＤ１、インダクタＬＤ２を備えている。
カップラＣＯＰ１０の出力端は、ＰＩＮダイオードＤＤ１のカソードに接続されている。さらに、ＰＩＮダイオードＤＤ１のカソードは、高周波領域での通過特性を劣化させず且つＰＩＮダイオードＤＤ１を駆動する直流電流を流すためのインダクタＬＤ２を介して接地されている。
【００３０】
また、ＰＩＮダイオードＤＤ１のアノードは、分波回路ＤＩＰ１０のローパスフィルタＬＰＦ１０に接続されると共に、スイッチ回路ＳＷ１０のＬＣ回路ＬＣＤおよび直流成分カット用のコンデンサＣＤ４を介してＤＣＳ側のＲＸ端子に接続されている。このＬＣ回路ＬＣＤは、インダクタとコンデンサから構成されており、インダクタが誘電体基板にチップ部品として搭載され、コンデンサは誘電体基板内に内蔵されている。なおＬＣ回路ＬＣＤは分布定数線路で構成しても良い。
【００３１】
ＬＣ回路ＬＣＤとコンデンサＣＤ４との接続点はＰＩＮダイオードＤＤ２のカソードに接続され、ＰＩＮダイオードＤＤ２のアノードはコンデンサＣＤ３を介して接地され、ＰＩＮダイオードＤＤ２のアノードとコンデンサＣＤ３との接続点は、ＰＩＮダイオードＤＤ２に流れる電流を制御するための制御抵抗ＲＤ１を介してＤＣＳ側の制御端子Ｖｃに接続されている。
【００３２】
前記直流成分カット用コンデンサＣＤ５をカップラＣＯＰ１０と送信用電力増幅器ＡＭＰ１０との間に配置することで、ＤＣＳ側の制御端子ＶｃからＰＩＮダイオードＤＤ１を介して流れ込む制御電流が、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０に流れ込むことを防ぐ事ができ、さらに送信用電力増幅器ＡＭＰ１０を構成する増幅回路ＭＭＩＣ１０のコレクタ電流が整合回路ＭＡＴ１０、インダクタＬＤ２を介してＧＮＤに流れ込む事を防ぐことができる。
【００３３】
また、前記直流成分カット用コンデンサＣＤ５により、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０と、分波回路ＤＩＰ１０、スイッチ回路ＳＷ１０及びカップラＣＯＰ１０とを分離することができ、モジュールとしての電気的不具合をそれぞれチェックすることが可能となる。
なお、この直流成分カット用コンデンサＣＤ５は、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０とカップラＣＯＰ１０との間でなく、スイッチ回路ＳＷ１０とカップラＣＯＰ１０との間に配置しても良く、この場合でも上述と同様の効果を得ることができる。さらに、カップラＣＯＰ１０と送信用電力増幅器ＡＭＰ１０との間、及びスイッチ回路ＳＷ１０とカップラＣＯＰ１０との間の両方に直流成分カット用コンデンサを配置することもできる。
【００３４】
分波回路ＤＩＰ１０は、ローパスフィルタＬＰＦ１０とコンデンサＣＤ１、ＣＤ２およびインダクタＬＤ１とから形成されている。ローパスフィルタＬＰＦ１０は、分布定数線路ＳＴＬＤ１及び分布定数線路ＳＴＬＤ１に平行に配置されたコンデンサＣＤ１６、その他のコンデンサにより構成されている。このローパスフィルタＬＰＦ１０は、送信用電力増幅器ＡＭＰ１０が発生する高調波成分を低減させるとともに、分波回路ＤＩＰ１０のインピーダンスの微調整を行うという機能を有する。また、インダクタＬＤ１は分波回路機能を持つとともに、ＥＳＤ対策回路としても機能するよう設計されている。
【００３５】
ＧＳＭ側の回路構成も、前述したＤＣＳ側の回路構成とほぼ同様である。
異なるところは、ＧＳＭ側に接続される分波回路ＤＩＰ１０が、ローパスフィルタＬＰＦ２０と、コンデンサＣＧ１およびインダクタＬＧ１、ＬＧ３とから形成されている。このコンデンサＣＧ１およびインダクタＬＧ１、ＬＧ３によりローパスフィルタを形成している。これは、ＧＳＭ方式の周波数が、ＤＣＳ方式の周波数よりも低いからである。インダクタＬＧ３はＥＳＤ対策のための機能を持つように設計されている。
【００３６】
また、ＰＩＮダイオードＤＧ１とローパスフィルタＬＰＦ２０との間に、直流成分カット用コンデンサＣＧ２が配置されている。さらに、整合回路ＭＡＴ２０は、分布定数線路ＳＴＬＧ４、コンデンサＣＧ６、ＣＧ７によりローパスフィルタを構成している。
本発明の送信用高周波モジュールＲＦＭ１０の構造を説明すると、誘電体層を複数積層してなる誘電体基板上に、分波回路ＤＩＰ１０、スイッチ回路ＳＷ１０、ＳＷ２０、カップラＣＯＰ１０、ＣＯＰ２０、整合回路ＭＡＴ１０、ＭＡＴ２０を構成する、コンデンサ、インダクタ、ダイオード等のチップ部品（集中定数素子）を設け、分波回路ＤＩＰ１０、スイッチ回路ＳＷ１０、ＳＷ２０、カップラＣＯＰ１０、ＣＯＰ２０、整合回路ＭＡＴ１０、ＭＡＴ２０の少なくとも一部を誘電体基板内に設けている。
【００３７】
すなわち、分波回路ＤＩＰ１０の一部を構成するローパスフィルタＬＰＦ１０、２０が誘電体層間に内蔵され、カップラＣＯＰ１０、２０を構成する分布定数線路ＳＴＬＤ２、ＳＴＬＧ２及び結合線路ＳＴＬＤ２０、ＳＴＬＧ２０、整合回路ＭＡＴ１０、２０を構成する分布定数線路ＳＴＬＤ７、ＳＴＬＤ８、ＳＴＬＤ９、ＳＴＬＧ５、ＳＴＬＧ６、ＳＴＬＧ７が、誘電体層間に導体パターンとして内蔵されている。そして、さらに整合回路ＭＡＴ１０、２０を構成するＳＴＬＤ４、ＳＴＬＤ５、ＳＴＬＤ６、ＳＴＬＧ４が導体パターンとして誘電体基板の表面に形成されている。
【００３８】
さらに、分波回路ＤＩＰ１０、スイッチ回路ＳＷ１０、２０、カップラＣＯＰ１０、２０、整合回路ＭＡＴ１０、２０のそれぞれ一部を構成する部品、例えばＰＩＮダイオードなどのチップ部品が最上層の誘電体層上（誘電体基板上面）に実装されている。
以上のような構造により、分波回路ＤＩＰ１０は、誘電体層間に形成されたコンデンサ用導体パターンと分布定数線路、チップ部品を有する。スイッチ回路ＳＷ１０、２０は、誘電体基板表面に搭載されたダイオード、抵抗、コンデンサ、インダクタのチップ部品と、誘電体層間に形成されたコンデンサ用導体パターンとを有する。カップラＣＯＰ１０、２０は、誘電体層間に形成された分布定数線路と、誘電体基板表面に搭載されたコンデンサ、抵抗のチップ部品とを有する。送信用電力増幅器ＡＭＰ１０、ＡＭＰ２０は、誘電体基板表面のキャビティ内に設けられた高周波増幅用半導体素子と、誘電体層間に形成された分布定数線路と、誘電体基板表面に搭載されたコンデンサ、抵抗のチップ部品、分布定数線路とを有する。
【００３９】
前記誘電体基板は、複数層積層してなる誘電体層と、その表面や内部に導体からなる導体パターンが形成されてなるものである。例えば、ガラスエポキシ樹脂などの有機系誘電体基板に対して、銅箔などの導体によって導体パターンを形成し、同時に焼成したもの、又は、セラミック材料などの無機系誘電体基板に種々の導体パターンを形成し、誘電体基板と同時に焼成したものが用いられる。とりわけ、ガラスセラミックスなどの低温で焼成が可能な材料を用いると、導体パターンを低抵抗の銅、銀などによって形成することができるので望ましい。
【００４０】
図３に、本発明の高周波モジュールにおける、電力増幅器の出力整合回路ＭＡＴ１０，２０、カップラＣＯＰ１０，２０、スイッチ回路ＳＷ１０，２０の相互接続図を示す。以下、"１０""２０"という番号の表記は省略する。
図３に示すように整合回路ＭＡＴからカップラＣＯＰを見たときの、ｎ倍高調波のインピーダンスをＺＣ４ａ、カップラＣＯＰから整合回路ＭＡＴを見たときの、ｎ倍高調波のインピーダンスをＺＭ４ａ、またカップラＣＯＰ、スイッチ回路間ＳＷ間でカップラＣＯＰ側を見たときのインピーダンスをＺＣ４ａ'、スイッチ回路ＳＷ側を見たときのインピーダンスをＺＳ４ａと書く。
【００４１】
本発明では、これらのインピーダンスがそれぞれ共役整合とならないように、次のような回路上の工夫を加える。
尚、ここで、共役整合でないとは、図３における電力増幅器側とカップラ側のインピーダンスＺＭ４ａとＺＣ４ａ、並びにカップラ側とスイッチ回路側のインピーダンスＺＣ４ａ'、ＺＳ４ａがスミス図表（図４）に示すように、実数部・虚数部の絶対値が同じで、虚数部の符号のみが異なるような共役な整合状態ではないことを意味する。
【００４２】
具体的には、いずれかのインピーダンスの位相をシフトさせて、虚数部の絶対値が同じでないようにする。これにより高調波信号の伝送を抑制する。その方法として、次の（１），（２）を説明する。
（１）電力増幅器,カプラ間においては、電力増幅器の出力整合回路ＭＡＴにおいて、高周波増幅用半導体素子に電圧を印加するための電圧供給線路（図２Ｂの分布定数線路ＳＴＬＤ６，ＳＴＬＧ５に相当する）の線路長の、任意のｎ倍高調波における位相をずらしてやればよい。具体的には、電圧供給線路の線路長を、高周波入力信号における基本波の波長の１／４以下とすることが望ましい。
【００４３】
電圧供給線路の線路長を、高周波入力信号における基本波の波長の１／４以下としたのは、基本波の１／４波長にした場合、ハーモニクス特性に寄与する２倍波のインピーダンスが短絡状態となり、位相が固定されてしまい調整できないからである。そこで、線路長が基本波の１／４波長に固定でなく１／４波長より短くする。このために、高調波の位相を調整することが出来、カップラＣＯＰと増幅回路間の任意の高調波周波数において非共役整合とすることが可能となる。電圧供給線路の線路長を基本波の１／４波長よりも短くしても電圧供給線路の負荷が、基本波に対して十分大きな値であれば、これらの線路は基本波に対して、無限大の負荷に見える場合に準ずると考えられる。
【００４４】
（２）図５(a)に示すように、先端開放した分布定数線路Ｌ３ｂを図１のＰ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃの少なくともいずれかに付加する。その際に先端開放した分布定数線路Ｌ３ｂの線路長を非共役整合となるように設定し、任意のｎ倍高調波の位相をずらしてやればよい。
また、先端開放分布定数線路の代わりに図５(b)に示すように、分布定数線路Ｌ３ｃおよびチップ型のコンデンサＣ３ｃからなるＬＣ直列共振回路を図１のＰ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃの少なくともいずれかに付加する。その際に分布定数線路Ｌ３ｃの線路長並びにコンデンサＣ３ｃの容量値を非共役整合となるように設定し、任意のｎ倍高調波の位相をずらしてやればよい。この図５(b)のＬＣ直列共振回路の場合、コンデンサＣ３ｃの付け替えにより、ｎ倍波の高調波特性を改善するための微調整が後からでも可能であるため、より最適な高調波特性を満足することができる。
【００４５】
また、図５(c)に示すように、チップ型のインダクタＬ３ｄおよびチップ型のコンデンサＣ３ｄからなるＬＣ直列共振回路を図１のＰ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃの少なくともいずれかに付加する。その際にインダクタの誘導値並びにコンデンサの容量値を非共役整合となるように設定し、任意のｎ倍高調波の位相をずらしてやればよい。この図５(c)のＬＣ直列共振回路の場合、インダクタＬ３ｄやチップ型のコンデンサＣ３ｄの付け替えにより、ｎ倍波の高調波特性を改善するための微調整が後からでも可能であるため、より最適な高調波特性を満足することができる。（２）以上
以上のように構成された高周波モジュールでは、電圧供給線路の線路長、先端開放した分布定数線路の線路長、コンデンサの容量値、インダクタの誘導値を、増幅回路とカップラ間、カップラとスイッチ回路間との整合が非共役整合となるように設定した。このため、増幅回路とカップラとスイッチ回路を一体化し、モジュール化したとしても、基本周波数のｎ倍の任意の高調波周波数における高調波特性が劣化することなくモジュール化が出来ることとなり、高周波入力信号における基本波周波数のｎ倍の高調波成分を有効に抑制できる。
【００４６】
なお、本発明の高周波モジュールはこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、高周波スイッチを一体化することなく、カップラと増幅回路のみを一体化した場合でも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る高周波モジュールのブロック図である。
【図２Ａ】図１に示す高周波モジュールの要部回路図である（図２Ｂに連結）。
【図２Ｂ】図１に示す高周波モジュールの要部回路図である（図２Ａに連結）。
【図３】本発明の高周波モジュールにおける、電力増幅器の出力整合回路、カップラ、スイッチ回路の相互接続図である。
【図４】従来の増幅回路とカップラとの整合時並びにカップラとスイッチ回路との整合時に起こる位相共役関係を示すスミスチャートである。
【図５】図１の各接合点に接続する先端開放分布定数線路(a)、分布定数線路とコンデンサによるＬＣ直列共振回路(b)、インダクタとコンデンサによるＬＣ直列共振回路(c)を示した回路図である。
【図６】従来の、ＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンド方式の回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
ＡＮＴ・・・アンテナ
ＡＳＭ１・・・アンテナスイッチモジュール
ＡＭＰ１０、２０・・・送信用電力増幅器
ＣＯＰ１０、２０・・・カップラ
ＤＩＰ１０・・・分波回路
ＳＷ１０、２０・・・ダイオードスイッチ回路
ＭＡＴ１０、２０・・・出力整合回路
ＭＭＩＣ１０、ＭＭＩＣ２０・・・電力増幅用ＭＭＩＣ
ＬＰＦ１０、２０・・・ローパスフィルタ
ＬＣＤ，ＬＣＧ・・・ＬＣ回路
ＣＤ１〜ＣＤ１５、ＣＧ１〜ＣＧ１３、Ｃ３ｃ、Ｃ３ｄ・・・コンデンサ
ＬＤ１、２、３、ＬＧ１、２、３、Ｌ３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・インダクタ
ＲＤ１、２、３、ＲＧ１、２、３・・・抵抗
ＤＤ１、２、ＤＧ１、２・・・ダイオード
ＳＴＬＤ１、２、４〜８、ＳＴＬＧ１、２、４〜７、ＳＴＬＤ２０、ＳＴＬＧ２０・・・分布定数線路
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ；Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ・・・接続点
ＺＭ４ａ、ＺＣ４ａ、ＺＣ４ａ'、ＺＳ４ａ・・・インピーダンス
【図１】
2005109888.tif 000003
【図２Ａ】
2005109888.tif 000004
【図２Ｂ】
2005109888.tif 000005
【図３】
2005109888.tif 000006
【図４】
2005109888.tif 000007
【図５】
2005109888.tif 000008
【図６】
2005109888.tif 000009