(57)【要約】【課題】高周波電力増幅器をより小型化する。【解決手段】高周波電力増幅器１は、ベースバンド信号をローカル信号によりアップコンバートするＲＦ−ＩＣ５と、ＲＦ−ＩＣ５によりアップコンバートされた信号からローカル信号を除去する入力フィルタ２と、入力フィルタ２によりローカル信号を除去された基本波信号を増幅するパワーアンプ３と、ＲＦ−ＩＣ５の出力インピーダンスと、この出力インピーダンスよりも低いパワーアンプ３の入力インピーダンスとを整合させる入力整合回路４とを備え、入力フィルタ２は、入力整合回路４とパワーアンプ３との間に配置され、入力フィルタ２は、パワーアンプ３の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号をローカル信号に基づいてアップコンバート回路によりアップコンバートした信号から前記ローカル信号を除去する入力フィルタと、
前記入力フィルタにより前記ローカル信号を除去された基本波信号を増幅する増幅回路と、
前記アップコンバート回路の出力インピーダンスと、前記出力インピーダンスよりも低い前記増幅回路の入力インピーダンスとを整合させる入力整合回路とを備え、
前記入力フィルタは、前記入力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、
前記入力フィルタは、前記増幅回路の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有していることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
前記入力フィルタは、チェビシェフフィルタによって構成されている請求項１記載の高周波電力増幅器。
【請求項３】
前記入力フィルタは、スパイラルインダクタとキャパシタとを有している請求項１記載の高周波電力増幅器。
【請求項４】
前記入力整合回路と前記入力フィルタとは、半導体基板に形成されている請求項１記載の高周波電力増幅器。
【請求項５】
前記増幅回路による増幅の際に発生した高調波成分を除去する出力フィルタと、
出力側の特性インピーダンスと、前記特性インピーダンスよりも低い前記増幅回路の出力インピーダンスとを整合させる出力整合回路とをさらに備え、
前記出力フィルタは、前記出力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、
前記出力フィルタは、前記増幅回路の出力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有している請求項１記載の高周波電力増幅器。
【請求項６】
前記入力整合回路と前記入力フィルタと前記増幅回路と前記出力フィルタと前記出力整合回路とをモジュール化した請求項５記載の高周波電力増幅器。
【請求項７】
基本波信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路による増幅の際に発生した高調波成分を除去する出力フィルタと、
出力側の特性インピーダンスと、前記特性インピーダンスよりも低い前記増幅回路の出力インピーダンスとを整合させる出力整合回路とを備え、
前記出力フィルタは、前記出力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、
前記出力フィルタは、前記増幅回路の出力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有していることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項８】
ベースバンド信号を生成するベースバンド回路と、
前記ベースバンド信号をローカル信号に基づいてアップコンバートするアップコンバート回路と、
前記アップコンバート回路によりアップコンバートされた信号から前記ローカル信号を除去する入力フィルタと、
前記入力フィルタにより前記ローカル信号を除去された基本波信号を増幅する増幅回路と、
前記アップコンバート回路の出力インピーダンスと、前記出力インピーダンスよりも低い前記増幅回路の入力インピーダンスとを整合させる入力整合回路とを備え、
前記入力フィルタは、前記入力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、
前記入力フィルタは、前記増幅回路の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有していることを特徴とする移動体通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体通信、例えば携帯電話や無線ＬＡＮに用いられる高周波電力増幅器及び移動体通信端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や無線ＬＡＮが急速に普及しているが、それに伴い端末機器の小型化も進んでいる。端末機器の中でもフロントエンド部（送信側）は大きな実装面積を占めており、更なる小型化が求められている。
【０００３】
図１０は、従来の移動体通信端末システム９１の構成を示すブロック図である。移動体通信端末システム９１は、ベースバンドＩＣ８０を備えている。ベースバンドＩＣ８０は、ベースバンド信号を生成して、高周波（ＲＦ）ＩＣ９５に出力する。高周波ＩＣ９５は、ベースバンドＩＣ８０により生成されたベースバンド信号を、ローカル（ＬＯ）信号に基づいて、規定の周波数にアップコンバートする。例えば２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮの端末機器においては、周波数８００〜９００ＭＨｚのベースバンド信号は、高周波ＩＣ９５内部のＬＯ信号（周波数ｆＬｏ＝３２００ＭＨｚ）によりアップコンバートされ、規定の周波数ｆｏ＝２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの信号が出力される。
【０００４】
出力された信号には、基本波（ｆｏ）の信号だけでなく、アップコンバートするために使用されたＬＯ信号（スプリアス）も漏れ電力として存在している。このため次段の入力フィルタ９２によりこのＬＯ信号は除去され、基本波（ｆｏ）のみパワーアンプ（ＰＡ）９３に入力される。この時、パワーアンプ９３の入力インピーダンスと入力フィルタ９２の出力インピーダンスとの整合を取るために、入力フィルタ９２とパワーアンプ９３との間に入力整合回路９４が設けられる。これにより基本波信号は反射されることなくパワーアンプ９３に入力される。
【０００５】
パワーアンプ９３に入力された基本波信号は送信に必要なレベルまで増幅され、後段の出力フィルタ９７により、パワーアンプ９３が増幅した際に発生した高調波成分が除去される。この時、前記と同じ理由によりパワーアンプ９３と出力フィルタ９７との間に出力整合回路９８が設けられる。その後、基本波信号は送受信切替えスイッチ８１を介してアンテナより出力される。
【０００６】
アンテナを介して受信されたデータ信号は、送受信切替えスイッチ８１を介してバンドパスフィルタ８２に入力される。バンドパスフィルタ８２により不要な信号を除去されたデータ信号は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）８３に供給される。低雑音増幅器８３は、バンドパスフィルタ８２から供給されたデータ信号を増幅して高周波ＩＣ９５に出力する。高周波ＩＣ９５は、低雑音増幅器８３から出力されたデータ信号をベースバンド信号にダウンコンバートしてベースバンドＩＣ８０に供給する。ベースバンドＩＣ８０は、高周波ＩＣ９５によってダウンコンバートされたベースバンド信号を復調する。
【０００７】
フロントエンド部を小型化するためには、パワーアンプ９３の前後に接続されている入出力整合回路９４・９８及び入出力フィルタ９２・９７の実装面積をより小さくして、モジュール化していく必要がある。従来、実装面積を小さくするために、外付けのチップ部品で構成していた整合回路を半導体基板上にスパイラルインダクタ、容量で構成している電力増幅器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図１１は、移動体通信端末システム９１に設けられた入力整合回路９４及び入力フィルタ９２の入出力インピーダンスを説明するための図である。一般的に入力フィルタと電力増幅部（図１のブロック図にある入力整合回路９４とパワーアンプ９３）は、それぞれ入出力インピーダンスが５０Ωになるように構成される。例えば図１１にあるように、パワーアンプ９３の初段トランジスタ９６の入力インピーダンスが１８Ωである場合、入力整合回路９４、いわゆるインピーダンス変換回路を接続する。この入力整合回路９４の入力インピーダンスは、その前段の入力フィルタ９２の出力インピーダンス（５０Ω）と同じになるように構成される。入力整合回路９４の出力インピーダンスは、初段トランジスタ９６の入力インピーダンス（１８Ω）と同じになるように構成される。
【０００９】
図１２は、上記入力整合回路９４及び入力フィルタ９２の構成を示す回路図である。入力フィルタ９２は、２４００〜２５００ＭＨｚの基本波を通過させ、３２００ＭＨｚのＬＯ信号は低減するような５次のチェビシェフ型ローパスフィルタによる回路構成を有している。チェビシェフ型は、バタワース型ローパスフィルタよりも遮断特性が良好である。入力フィルタ９２は、直列に接続された２個のスパイラルインダクタＬ９１・Ｌ９２を有している。スパイラルインダクタＬ９１のスパイラルインダクタＬ９２と反対側の一端には、コンデンサＣ９１の一端が接続されている。スパイラルインダクタＬ９２のスパイラルインダクタＬ９１と反対側の一端には、コンデンサＣ９３の一端が接続されている。スパイラルインダクタＬ９１・Ｌ９２の間には、コンデンサＣ９２の一端が接続されている。コンデンサＣ９１・Ｃ９２・Ｃ９３の他端は、接地されている。
【００１０】
入力整合回路９４は、２次のハイパス型整合回路である。入力整合回路９４は、コンデンサＣ９４とスパイラルインダクタＬ９３とを有している。スパイラルインダクタＬ９３の一端は、コンデンサＣ９４の前段側に接続されており、他端は、接地されている。入力フィルタ９２と入力整合回路９４とは、同じＧａＡｓ基板（基板厚１００μｍ）上に形成されている。
【００１１】
図１３は、上記入力整合回路９４及び入力フィルタ９２のパターンを示すレイアウト図である。スパイラルインダクタＬ９１・Ｌ９２・Ｌ９３は、メタル厚１０μｍ、線幅１５μｍ、線間５μｍのスパイラルインダクタで形成し、コンデンサＣ９１・Ｃ９２・Ｃ９３・Ｃ９４は、誘電体厚１００ｎｍ（１０００Å）、誘電率６．８の誘電体をメタルで挟んだ形態のＭＩＭキャパシタで形成する。設計の結果、入力フィルタ（ローパスフィルタ）９２の各素子の値は以下の通りになった。ＭＩＭキャパシタの容量値はＣ９１＝Ｃ９３＝１．５ｐＦ、Ｃ９２＝２．５ｐＦ、スパイラルインダクタの長さはＬ９１＝Ｌ９２＝３３００μｍである。入力整合回路９４は、Ｃ９４＝２．７ｐＦ、Ｌ９３＝２４７５μｍである。
【００１２】
図１４は、上記移動体通信端末システム９１に設けられた出力整合回路９８及び出力フィルタ９７の入出力インピーダンスを説明するための図である。一般的に出力フィルタと電力増幅部（図１のブロック図にある出力整合回路９８とパワーアンプ９３）は、それぞれ入出力インピーダンスが５０Ωになるように構成される。例えば図１４にあるように、パワーアンプ９３の最終段トランジスタ９６ａの出力インピーダンスが２３Ωである場合、出力整合回路９８、いわゆるインピーダンス変換回路を接続する。この出力整合回路９８の出力インピーダンスは、その後段の出力フィルタ９７の入力インピーダンス（５０Ω）と同じになるように構成される。出力整合回路９８の入力インピーダンスは、最終段トランジスタ９６ａの出力インピーダンス（２３Ω）と同じになるように構成される。
【００１３】
図１５は、上記入力整合回路９４及び他の入力フィルタ９２ａの構成を示す回路図である。図１２では入力フィルタは、５次のチェビシェフ型ローパスフィルタである例を示したが、フィルタは、何次のフィルタで構成してもよい。例えば、図１５に示すように、９次のチェビシェフ型ローパスフィルタで構成してもよい。
【特許文献１】特開平８−８８５２３号公報（平成８年４月２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のようにフロントエンド部に設けられたパワーアンプ９３の前段と後段には、入出力整合回路９４・９８と、入出力のスプリアスを除去するために外付けの入力フィルタ９２及び出力フィルタ９７が必要となる。これら入出力フィルタ９２・９７に必要とされる遮断特性は、遮断するスプリアスのレベルにもよるが、場合によっては急峻な遮断特性が必要となる。
【００１５】
入出力フィルタ９２・９７のサイズは、その遮断特性と大きな関係があり、急峻な遮断特性にするほどフィルタの段数を増やさなければならないので、その分入出力フィルタ９２・９７のサイズが大きくなり、小型化の妨げになってしまう。上記した従来例のようにＧａＡｓ基板上で入出力フィルタ９２・９７を形成する場合、その段数によっては、構成するインダクタやキャパシタの素子数が増え、より大きなチップ面積が必要となる。特にインダクタを形成するスパイラルインダクタの面積は、挿入損を低減するために線路幅を太くしてあることもあり、チップ内では非常に大きな面積を占めている。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、増幅回路の入出力フィルタの占有面積を小さくすることができ、より小型の電力増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る高周波電力増幅器は、上記課題を解決するために、ベースバンド信号をローカル信号に基づいてアップコンバート回路によりアップコンバートした信号から前記ローカル信号を除去する入力フィルタと、前記入力フィルタにより前記ローカル信号を除去された基本波信号を増幅する増幅回路と、前記アップコンバート回路の出力インピーダンスと、前記出力インピーダンスよりも低い前記増幅回路の入力インピーダンスとを整合させる入力整合回路とを備え、前記入力フィルタは、前記入力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、前記入力フィルタは、前記増幅回路の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有していることを特徴としている。
【００１８】
この特徴により、入力フィルタの入出力インピーダンスを、入力整合回路の前段に入力フィルタを設けた従来の構成よりも低くすることができる。このため、入力フィルタのインダクタンスを従来よりも小さくすることができ、入力フィルタの占有面積を削減することができる。この結果、高周波電力増幅器をより小型化することができる。
【００１９】
本発明に係る高周波電力増幅器では、前記入力フィルタは、チェビシェフフィルタによって構成されていることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、急峻な遮断特性を得ることができ、増幅回路の入出力のスプリアスを除去することができる。
【００２１】
本発明に係る高周波電力増幅器では、前記入力フィルタは、スパイラルインダクタとキャパシタとを有していることが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、入力フィルタの入出力インピーダンスが従来の構成よりも小さくなるので、入力フィルタのインダクタンスも入出力インピーダンスに比例して小さくなり、スパイラルインダクタの長さも短くなる。その結果、入力フィルタの占有面積を削減することができる。
【００２３】
本発明に係る高周波電力増幅器では、前記入力整合回路と前記入力フィルタとは、半導体基板に形成されていることが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、高周波電力増幅器をより一層小型化することができる。
【００２５】
本発明に係る高周波電力増幅器では、前記増幅回路による増幅の際に発生した高調波成分を除去する出力フィルタと、出力側の特性インピーダンスと、前記特性インピーダンスよりも低い前記増幅回路の出力インピーダンスとを整合させる出力整合回路とをさらに備え、前記出力フィルタは、前記出力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、前記出力フィルタは、前記増幅回路の出力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有していることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、出力フィルタの入出力インピーダンスを、出力整合回路の後段に出力フィルタを設けた従来の構成よりも低くすることができる。このため、出力フィルタのインダクタンスを従来よりも小さくすることができ、出力フィルタの占有面積を削減することができる。この結果、高周波電力増幅器をより一層小型化することができる。
【００２７】
本発明に係る他の高周波電力増幅器は、上記課題を解決するために、基本波信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路による増幅の際に発生した高調波成分を除去する出力フィルタと、出力側の特性インピーダンスと、前記特性インピーダンスよりも低い前記増幅回路の出力インピーダンスとを整合させる出力整合回路とを備え、前記出力フィルタは、前記出力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、前記出力フィルタは、前記増幅回路の出力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有していることを特徴とする。
【００２８】
この特徴によれば、出力フィルタの入出力インピーダンスを、出力整合回路の後段に出力フィルタを設けた従来の構成よりも低くすることができる。このため、出力フィルタのインダクタンスを従来よりも小さくすることができ、出力フィルタの占有面積を削減することができる。この結果、高周波電力増幅器をより小型化することができる。
【００２９】
本発明に係る移動体通信端末は、上記課題を解決するために、ベースバンド信号を生成するベースバンド回路と、前記ベースバンド信号をローカル信号に基づいてアップコンバートするアップコンバート回路と、前記アップコンバート回路によりアップコンバートされた信号から前記ローカル信号を除去する入力フィルタと、前記入力フィルタにより前記ローカル信号を除去された基本波信号を増幅する増幅回路と、前記アップコンバート回路の出力インピーダンスと、前記出力インピーダンスよりも低い前記増幅回路の入力インピーダンスとを整合させる入力整合回路とを備え、前記入力フィルタは、前記入力整合回路と前記増幅回路との間に配置され、前記入力フィルタは、前記増幅回路の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有していることを特徴とする。
【００３０】
この特徴により、入力フィルタの入出力インピーダンスを、入力整合回路の前段に入力フィルタを設けた従来の構成よりも低くすることができる。このため、入力フィルタのインダクタンスを従来よりも小さくすることができ、入力フィルタの占有面積を削減することができる。この結果、移動体通信端末をより小型化することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る高周波電力増幅器は、以上のように、入力フィルタは、入力整合回路と増幅回路との間に配置され、増幅回路の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有しているので、入力フィルタの占有面積を削減することができ、高周波電力増幅器をより小型化することができるという効果を奏する。
【００３２】
本発明に係る他の高周波電力増幅器は、以上のように、出力フィルタは、出力整合回路と増幅回路との間に配置され、増幅回路の出力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有しているので、出力フィルタの占有面積を削減することができ、高周波電力増幅器をより小型化することができるという効果を奏する。
【００３３】
本発明に係る移動体通信端末は、以上のように、入力フィルタは、入力整合回路と増幅回路との間に配置され、増幅回路の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有しているので、入力フィルタの占有面積を削減することができ、移動体通信端末をより小型化することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の一実施形態について図１ないし図９に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る移動体通信端末システム１の構成を示すブロック図である。移動体通信端末システム１は、ベースバンドＩＣ１０を備えている。ベースバンドＩＣ１０は、ベースバンド信号を生成して、高周波（ＲＦ）ＩＣ５に出力する。高周波ＩＣ５は、ベースバンドＩＣ１０により生成されたベースバンド信号を、ローカル（ＬＯ）信号に基づいて、規定の周波数にアップコンバートする。例えば２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮの端末機器においては、周波数８００〜９００ＭＨｚのベースバンド信号は、高周波ＩＣ５内部のＬＯ信号（周波数ｆＬｏ＝３２００ＭＨｚ）によりアップコンバートされ、規定の周波数ｆｏ＝２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの信号が出力される。
【００３６】
出力された信号には、基本波（ｆｏ）の信号だけでなく、アップコンバートするために使用されたＬＯ信号（スプリアス）も漏れ電力として存在している。このため後段の入力フィルタ２によりこのＬＯ信号は除去され、基本波（ｆｏ）のみパワーアンプ（ＰＡ）３に入力される。この時、パワーアンプ３の入力インピーダンスと高周波ＩＣ５の出力インピーダンスとの整合を取るために、入力フィルタ２と高周波ＩＣ５との間に入力整合回路４が設けられる。これにより基本波信号は反射されることなくパワーアンプ３に入力される。
【００３７】
パワーアンプ３に入力された基本波信号は送信に必要なレベルまで増幅され、後段の出力フィルタ７により、パワーアンプ３が増幅した際に発生した高調波成分が除去される。パワーアンプ３と出力フィルタ７との間に出力整合回路８が設けられる。その後、基本波信号は送受信切替えスイッチ１１を介してアンテナより出力される。
【００３８】
アンテナを介して入力されたデータ信号は、送受信切替えスイッチ１１を介してバンドパスフィルタ１２に入力される。バンドパスフィルタ１２は、送受信切替えスイッチ１１を介して入力されたデータ信号の所定の周波数帯域を透過して、低雑音増幅器１３に供給する。低雑音増幅器１３は、バンドパスフィルタ１２から供給されたデータ信号を増幅して高周波ＩＣ５に出力する。高周波ＩＣ５は、低雑音増幅器１３から出力されたデータ信号をベースバンド信号にダウンコンバートしてベースバンドＩＣ１０に供給する。ベースバンドＩＣ１０は、高周波ＩＣ５によってダウンコンバートされたベースバンド信号を復調する。
【００３９】
図２は、入力整合回路４及び入力フィルタ２の入出力インピーダンスを説明するための図である。実施の形態１の電力増幅器１では、パワーアンプ３の前段に、パワーアンプ３に設けられた初段トランジスタ６の入力インピーダンス（１８Ω）と同じ入出力インピーダンスを有する入力フィルタ２が接続されている。その入力フィルタ２の入力段には、入力フィルタ２の入力インピーダンス（１８Ω）と外部の特性インピーダンス（高周波ＩＣ５の出力インピーダンス（５０Ω））との整合を取るための入力整合回路４が接続されている。
【００４０】
このように、入力フィルタ２は、入力整合回路４とパワーアンプ３との間に配置され、入力フィルタ２は、パワーアンプ３の入力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有している。
【００４１】
図３（ａ）は、上記入力整合回路４及び入力フィルタ２の構成を示す回路図である。入力フィルタ２は、２４００〜２５００ＭＨｚの基本波を通過させ、高周波ＩＣ５から漏れてくる３２００ＭＨｚのＬＯ信号を低減するような５次のチェビシェフ型ローパスフィルタによる回路構成を有している。チェビシェフ型は、バタワース型ローパスフィルタよりも遮断特性が良好である。入力フィルタ２は、直列に接続された２個のスパイラルインダクタＬ１・Ｌ２を有している。スパイラルインダクタＬ１のスパイラルインダクタＬ２と反対側の一端には、コンデンサＣ１の一端が接続されている。スパイラルインダクタＬ２のスパイラルインダクタＬ１と反対側の一端には、コンデンサＣ３の一端が接続されている。スパイラルインダクタＬ１・Ｌ２の間には、コンデンサＣ２の一端が接続されている。コンデンサＣ１・Ｃ２・Ｃ３の他端は、接地されている。
【００４２】
入力整合回路４は、２次のハイパス型整合回路である。入力整合回路４は、コンデンサＣ４とスパイラルインダクタＬ３とを有している。スパイラルインダクタＬ３の一端は、コンデンサＣ４の前段側に接続されており、他端は、接地されている。入力フィルタ２と入力整合回路４とは、同じＧａＡｓ基板（基板厚１００μｍ）上に形成されている。
【００４３】
図３（ｂ）は、フィルタのインダクタンスと特性インピーダンスとの関係を説明するための図である。チェビシェフ型、バタワース型等のフィルタは、その構成と次数が決まると、規格化（特性インピーダンスが１Ω、遮断周波数が１／２π［Ｈｚ］）された定数が決まる。最終の定数は、その規格値と所望の遮断周波数（ｆｃ）、特性インピーダンス（Ｚａ）とから、下記の計算式により決まる（５次チェビシェフ型フィルタの例）。
（規格値）Ｌｏ１、Ｃｏ１、Ｃｏ２、
（最終の定数）Ｌｘ１、Ｃｘ１、Ｃｘ２、
とすると、
Ｌｘ１＝（Ｌｏ１・Ｚａ）／（２π・ｆｃ）（Ｈ）、
Ｃｘ１＝Ｃｏ１／（２π・ｆｃ・Ｚａ）（Ｆ）、
Ｃｘ２＝Ｃｏ２／（２π・ｆｃ・Ｚａ）（Ｆ）、
となる。
【００４４】
上記の式の通り、インダクタンス（Ｌｘ１）は特性インピーダンス（Ｚａ）に比例して大きくなる。逆にキャパシタンス（Ｃｘ１，Ｃｘ２）は、特性インピーダンス（Ｚａ）に逆比例して小さくなります。よって、本実施の形態にように入力フィルタの特性インピーダンスが５０Ω（従来の構成）から１８Ωに小さくなると、インダクタンスは１８／５０倍に小さくなり、従って、スパイラルインダクタの長さも短くなる。このため、入力フィルタの占有面積を小さくすることができ、その結果、高周波電力増幅器を小型化することができる。
【００４５】
図４は、上記入力整合回路４及び入力フィルタ２のパターンを示すレイアウト図である。スパイラルインダクタＬ１・Ｌ２・Ｌ３は、メタル厚１０μｍ、線幅１５μｍ、線間５μｍのスパイラルインダクタで形成し、コンデンサＣ１・Ｃ２・Ｃ３・Ｃ４は、誘電体厚１００ｎｍ（１０００Å）、誘電率６．８の誘電体をメタルで挟んだ形態のＭＩＭキャパシタで形成する。設計の結果、入力フィルタ（ローパスフィルタ）２の各素子の値は以下の通りになった。ＭＩＭキャパシタの容量値はＣ１＝Ｃ３＝４．１ｐＦ、Ｃ２＝７．０ｐＦ、スパイラルインダクタの長さはＬ１＝Ｌ２＝１９００μｍである。入力整合回路４は、Ｃ４＝２．７ｐＦ、Ｌ３＝２４７５μｍである。
【００４６】
図５に実施の形態１の入力フィルタ２の特性のシミュレーション結果を示す。実施の形態１の入力フィルタ２の遮断特性は、曲線Ｃ１により表されており、ＬＯ周波数３２００ＭＨｚで４．１ｄＢ、挿入損は０．８ｄＢとなっており、曲線Ｃ２により表される従来例の遮断特性と比較して殆ど劣化しておらず、ほぼ同等である。
【００４７】
表１に従来例と実施例の入力フィルタ部のパターン占有面積とそのフィルタ特性の比較表を示す。
【００４８】
【表１】
2007318362.tif 000003
【００４９】
本発明の実施例と従来例とを比較すると遮断特性や挿入損失はほとんど変わることなく、入力フィルタ部の占有面積は、１４８４２５μｍ２から９６９００μｍ２へと約３５％削減されている。
【００５０】
なお、本実施の形態では、チェビシェフ型フィルタによって入力フィルタ２を構成した例を示したが、本発明はこれに限定されない。バタワースフィルタによって入力フィルタ２を構成してもよく、共振型バンドパスフィルタによって入力フィルタ２を構成してもよい。
【００５１】
（実施の形態２）
図６は実施の形態２に係る移動体通信端末システム１ａの構成を示すブロック図であり、図７は上記高周波電力増幅器１ａに設けられた出力整合回路８及び出力フィルタ７の入出力インピーダンスを説明するための図である。実施の形態１で前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００５２】
実施の形態１と異なる点は、出力フィルタ７がパワーアンプ３と出力整合回路８との間に設けられており、入力フィルタ２は、高周波ＩＣ５と入力整合回路４との間に設けられている点である。
【００５３】
実施の形態２の電力増幅器１ａでは、パワーアンプ３の後段に、パワーアンプ３に設けられた最終段トランジスタ６ａの出力インピーダンス（２３Ω）と同じ入出力インピーダンスを有する出力フィルタ７が接続されている。その出力フィルタ７の出力段には、出力フィルタ７の出力インピーダンス（２３Ω）と外部の特性インピーダンス（送受信切替えスイッチ１１の入力インピーダンス（５０Ω））との整合を取るための出力整合回路８が接続されている。出力フィルタ７は、パワーアンプ３の歪特性に起因するスプリアス（２倍波、３倍波等の高調波）を抑圧するために設けられている。
【００５４】
このように、出力フィルタ７は、出力整合回路８とパワーアンプ３との間に配置され、出力フィルタ７は、パワーアンプ３の出力インピーダンスと等しい入出力インピーダンスを有している。
【００５５】
従来は、図１４に示すように、パワーアンプの負荷インピーダンスを２３Ωとした場合、インピーダンスを２３Ωから５０Ωに変換する出力整合回路を付加し、その後段に入出力インピーダンス５０Ωの出力フィルタが付加される。これに対して実施の形態２では、図７に示すように、パワーアンプ３の最終段トランジスタの負荷インピーダンス（２３Ω）と同じ入出力インピーダンスを有する出力フィルタ７が接続されている。その出力フィルタ７の後段に、出力フィルタ７の出力インピーダンスと外部（送受信切替えスイッチ１１）の特性インピーダンス（５０Ω）との整合をとるための出力整合回路８が接続されている。
【００５６】
このように構成することにより、入力側に適用した実施の形態１の場合と同様に、出力フィルタの特性を変えることなく、出力フィルタのパターン面積を小さくすることができる。
【００５７】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係る高周波電力増幅器の構成を示すブロック図である。実施の形態１で前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００５８】
入力フィルタ２は、パワーアンプ３と入力整合回路４との間に配置されている。出力フィルタ７は、出力整合回路８とパワーアンプ３との間に配置されている。入力整合回路４と入力フィルタ２とパワーアンプ３と出力フィルタ７と出力整合回路８とは、モジュール化（１パッケージ化）されている。
【００５９】
（実施の形態４）
図９は、実施の形態４に係る入力整合回路４及び入力フィルタ２ａの構成を示す回路図である。前述した実施の形態１及び２では、５次のバタワースフィルタにより入力フィルタを構成したが、本発明はこれに限定されない。３次のフィルタでもよく、７次のフィルタでもよい。図９では、９次のバタワースフィルタの例を示している。何次のフィルタであっても、パターンサイズを小さくすることができ、遮断特性を改善することができる。一般的には、フィルタの次数を増やすことにより、遮断特性が向上するが、挿入損失は増大するというトレードオフの関係がある。必要な遮断特性は、スプリアス（高周波ＩＣから漏れてくるローカル信号、パワーアンプから出力される高調波）のレベルに基づいて決定する。
【００６０】
前述した実施の形態１〜４では、半導体基板上に、入力フィルタ２、出力フィルタ７、入力整合回路４及び出力整合回路８を形成した例を示したが、本発明はこれに限定されない。セラミック基板（ＬＴＣＣ等）、ＰＣＢ（ガラスエポキシ多層基板等）に、入力フィルタ２、出力フィルタ７、入力整合回路４及び出力整合回路８を形成してもよい。
【００６１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は移動体通信、例えば携帯電話や無線ＬＡＮに用いられる高周波電力増幅器及び移動体通信端末に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態１に係る移動体通信端末システムの構成を示すブロック図である。
【図２】上記移動体通信端末システムに設けられた入力整合回路及び入力フィルタの入出力インピーダンスを説明するための図である。
【図３】（ａ）は上記入力整合回路及び入力フィルタの構成を示す回路図であり、（ｂ）はフィルタのインダクタンスと特性インピーダンスとの関係を説明するための図である。
【図４】上記入力整合回路及び入力フィルタのパターンを示すレイアウト図である。
【図５】上記入力フィルタのフィルタ特性を説明するためのグラフである。
【図６】実施の形態２に係る移動体通信端末システムの構成を示すブロック図である。
【図７】上記移動体通信端末システムの高周波電力増幅器に設けられた出力整合回路及び出力フィルタの入出力インピーダンスを説明するための図である。
【図８】実施の形態３に係る移動体通信端末システムの構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態４に係る入力整合回路及び入力フィルタの構成を示す回路図である。
【図１０】従来の移動体通信端末システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】上記移動体通信端末システムの高周波電力増幅器に設けられた入力整合回路及び入力フィルタの入出力インピーダンスを説明するための図である。
【図１２】上記入力整合回路及び入力フィルタの構成を示す回路図である。
【図１３】上記入力整合回路及び入力フィルタのパターンを示すレイアウト図である。
【図１４】上記移動体通信端末システムの高周波電力増幅器に設けられた出力整合回路及び出力フィルタの入出力インピーダンスを説明するための図である。
【図１５】上記入力整合回路及び入力フィルタの他の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    移動体通信端末システム
２    入力フィルタ
３    パワーアンプ（増幅回路）
４    入力整合回路
５    高周波ＩＣ（アップコンバート回路）
６    初段トランジスタ
６ａ  最終段トランジスタ
７    出力フィルタ
８    出力整合回路
９    ＧａＡｓ基板（半導体基板）
１０  ベースバンドＩＣ（ベースバンド回路）
１１  送受信切替えスイッチ
１２  バンドパスフィルタ
１３  低雑音増幅器（ＬＮＡ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１４】
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【図１５】
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【図４】
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【図１３】
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