(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部と、該少なくとも２個の電力増幅部の出力側のそれぞれに接続した個別の前段整合回路と、該前段整合回路の出力側を並列に接続した接続点と出力端子の間に接続した後段整合回路とを備え、該少なくとも２個のどの電力増幅部に対しても、該少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他の電力増幅部が停止しているときに、該動作している電力増幅部の出力インピーダンスと該出力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように、該前段整合回路及び該後段整合回路が構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部と、該少なくとも２個の電力増幅部の出力側のそれぞれに接続した個別の第１の前段整合回路と、該第１の前段整合回路の出力側を並列に接続した接続点と出力端子の間に接続した第１の後段整合回路と、該少なくとも２個の電力増幅部の入力側のそれぞれに接続した個別の第２の後段整合回路と、該第２の後段整合回路の入力側を並列に接続した接続点と入力端子の間に接続した第２の前段整合回路とを備え、該少なくとも２個のどの電力増幅部に対しても、該少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他の電力増幅部が停止しているときに、該動作している電力増幅部の出力インピーダンスと該出力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように該第１の前段整合回路及び該第１の後段整合回路が構成され、かつ、該動作している電力増幅部の入力インピーダンスと該入力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように該第２の前段整合回路及び該第２の後段整合回路が構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項３】
動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部と、該少なくとも２個の電力増幅部の入力側のそれぞれに接続した個別の後段整合回路と、該後段整合回路の入力側を並列に接続した接続点と入力端子の間に接続した前段整合回路とを備え、該少なくとも２個のどの電力増幅部に対しても、該少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他の電力増幅部が停止しているときに、該動作している電力増幅部の入力インピーダンスと該入力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように、該前段整合回路及び該後段整合回路が構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項４】
動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部と、該少なくとも２個の電力増幅部の出力側のそれぞれに接続した個別の第１の前段整合回路と、該第１の前段整合回路の出力側を並列に接続した接続点と出力端子の間に接続した第１の後段整合回路と、該少なくとも２個の電力増幅部の入力側のそれぞれに接続した個別の第２の後段整合回路と、入力端子に第３の前段整合回路を介して接続した別の電力増幅部と、該第２の後段整合回路の入力側を並列に接続した接続点と該別の電力増幅部の出力側との間に接続した第２の前段整合回路とを備え、該少なくとも２個のどの電力増幅部に対しても、該少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他の電力増幅部が停止しているときに、該動作している電力増幅部の出力インピーダンスと出力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように該第１の前段整合回路及び該第１の後段整合回路が構成され、かつ、該動作している電力増幅部の入力インピーダンスと該別の電力増幅部の出力インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように該第２の前段整合回路及び該第２の後段整合回路が構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項５】
動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部と、該少なくとも２個の電力増幅部の入力側のそれぞれに接続した個別の後段整合回路と、入力端子に第２の前段整合回路を介して接続した別の電力増幅部と、該後段整合回路の入力側を並列に接続した接続点と該別の電力増幅部の出力側との間に接続した第１の前段整合回路とを備え、該少なくとも２個のどの電力増幅部に対しても、該少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他の電力増幅部が停止しているときに、該動作している電力増幅部の入力インピーダンスと該別の電力増幅部の出力インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように該第１の前段整合回路及び該後段整合回路が構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項６】
前記少なくとも２個の電力増幅部の内の飽和出力の大きい電力増幅器に接続した前記前段整合回路に用いられる信号線路の長さが飽和出力の小さい電力増幅器に接続した前記前段整合回路に用いられる信号線路の長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項７】
前記少なくとも２個の電力増幅部の内の飽和出力の大きい電力増幅器に接続した前記第１の前段整合回路に用いられる信号線路の長さが飽和出力の小さい電力増幅器に接続した前記第１の前段整合回路に用いられる信号線路の長さより短いことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の高周波電力増幅器。
【請求項８】
異なる周波数帯域毎に電力増幅ユニットを備え、各電力増幅ユニットは、動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部と、該少なくとも２個の電力増幅部の出力側のそれぞれに接続した個別の前段整合回路とを有し、全ての電力増幅ユニットの該前段整合回路の出力側は並列に接続され、その接続点と出力端子の間に後段整合回路が接続され、全ての電力増幅ユニットの該少なくとも２個のどの電力増幅部に対しても、全ての電力増幅ユニットの該少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他の電力増幅部が停止しているときに、該動作している電力増幅部の出力インピーダンスと該出力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように、該前段整合回路及び該後段整合回路が構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項９】
移動端末機と共に移動通信システムを構成する基地局であって、局間インターフェースを介して入力した送信信号に信号処理及び変調を施して高周波信号を出力するベースバンド回路と、該高周波信号を増幅する請求項１又は請求項２の高周波電力増幅器と、該高周波電力増幅器の出力信号を空間に放射するアンテナとを備えていることを特徴とする基地局。
【請求項１０】
基地局と共に移動通信システムを構成する移動端末機であって、伝送する送信信号に信号処理及び変調を施して高周波信号を出力するベースバンド回路と、該高周波信号を増幅する請求項１又は請求項２の高周波電力増幅器と、該高周波電力増幅器の出力信号を空間に放射するアンテナとを備えていることを特徴とする移動端末機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムを構成する携帯電話端末、基地局等に用いられる高周波電力増幅器の高効率化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信分野では、小型化、軽量化が携帯端末のみならず基地局においても求められており、それに伴い全体の消費電力に大きく影響する電力増幅器の高効率化が要求されている。携帯端末では、電池が電源として用いられるため、回路中で最も電力消費の大きい電力増幅器部の消費電力を下げて高効率化することが携帯端末を長時間動作させるための大きな課題となっている。また、基地局においても、ケーブル損失の低減などの目的から高周波電力増幅器をアンテナ近傍に設置されるようになってきており、そのため高周波電力増幅器の小型化と高効率化が強く求められている。
【０００３】
一般に半導体素子を用いた高周波電力増幅器の効率は、出力が大きくなるほど高くなり、その取り出し得る最大出力即ち飽和出力の近傍で最も高くなる。また、飽和出力のレベルは、使う半導体素子の大きさに依存する。
【０００４】
このため、低出力時の効率を良くしようとして、小さい半導体素子を用いて飽和出力レベルの低い増幅器を作ると、高出力時に必要とする出力が得られない。逆に、大きい半導体素子を用いて高出力時で高効率となる増幅器を作ると、低出力時に効率が低下する。
【０００５】
このように、一個の増幅器を高出力時と低出力時の両方で高効率となるように動作させることは極めて難しい。そこで、飽和出力の異なる複数の出力段電力増幅部を用意しておき、出力レベルに応じてそれぞれの出力段電力増幅部をスイッチで切り替えることにより、高出力時と低出力時の両方において高効率を得るようにした回路構成が提案されており、そのような回路の例が特開平７−３３６１６８号公報等に記載されている。
【０００６】
従来の出力レベルに応じて出力段を切り替える増幅器の一例を図１６に示す。図１６において、入力端子IN1から入った高周波信号は、高出力時用となる大出力増幅素子A161で増幅された後、整合回路M161を経て通路切り替え用の高周波スイッチSW1に入る。また、入力端子IN2から入った高周波信号は、低出力時用となる小出力増幅素子A162で増幅された後、整合回路M162を経て高周波スイッチSW1に入る。高周波スイッチSW1は、高出力時に大出力増幅素子A161側に切り替えられ（その場合、増幅素子A162は停止状態になる）、低出力時に小出力増幅素子A162側に切り替えられ（その場合、増幅素子A161は停止状態になる）、一方の増幅素子の出力信号が出力端子OUTから取り出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、上述したように高出力時に使用する高出力増幅素子A161と低出力時に使用する小出力増幅素子A162の出力信号を高周波スイッチSW1によって切り替えることにより、高出力時及び低出力時の両方で効率向上を実現していた。しかし、増幅素子A161，A161の後に高周波スイッチSW1を用いるため、この部分で発生する損失が効率を低下させることになり、効率向上の効果が不十分となることが避けられなかった。更に、高周波スイッチSW1を動作させるためにも電力が必要となり、それよる効率の低下が避けられない。
【０００８】
また、入力端子IN1及び入力端子IN2への信号の切り替えのために、通常、高周波スイッチ（図示せず）が用いられるが、そのスイッチ挿入により、出力側と同様に効率の低下が発生する。
【０００９】
本発明の目的は、高出力時と低出力時で電力増幅部（増幅素子）を切り替える際に高周波損失が発生しない高周波電力増幅器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部の出力側のそれぞれに個別の前段整合回路を接続し、該前段整合回路の出力側を並列に接続し、その接続点と出力端子の間に後段整合回路を接続し、前記複数のどの電力増幅部に対しても、前記少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他が停止しているときに、動作している電力増幅部の出力インピーダンスと出力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように、各前段整合回路及び後段整合回路を構成することによって効果的に解決することが可能である。このような手段を採用すれば、高周波スイッチを設けることなく、どの電力増幅部もインピーダンス整合の条件を満たしながら出力端子に出力信号を取り出すことができるからである。
【００１１】
また、本発明の上記課題は、動作を切り替えて使用する飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部の上記出力側の他、それぞれの入力側にも個別の後段整合回路を接続し、該後段整合回路の入力側を並列に接続し、その接続点と高周波電力増幅器の入力端子の間に前段整合回路を接続し、前記少なくとも２個のどの電力増幅部に対しても、前記少なくとも２個の電力増幅部の内のいずれか１個が動作し他が停止しているときに、動作している電力増幅部の入力インピーダンスと入力端子における特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合が行なわれるように各後段整合回路及び前段整合回路を構成することによって効果的に解決することが可能である。このような手段を採用すれば、高周波スイッチを設けることなく、どの電力増幅部も、動作時に出力信号をインピーダンス整合の条件を満たしながら出力端子に取り出すことができると同時に、入力信号をインピーダンス整合の条件を満たしながら入力することできるからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波電力増幅器を図面に示した幾つかの発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。
＜発明の実施の形態１＞
図１において、A11は大出力電力増幅部、A12は小出力電力増幅部、M12，M13は、それぞれ電力増幅部A11及び電力増幅部A12の出力側に接続した前段整合回路、M11は、整合回路M12，M13の出力側を相互に接続した接続点と出力端子OUTとの間に接続した後段整合回路である。電力増幅部A11及び電力増幅部A12はそれぞれ１個の増幅素子で構成した。入力信号は、電力増幅部A11には入力端子IN1から、電力増幅部A12には入力端子IN2から入力される。また、電力増幅部A11は、ベース電圧端子Vb11及びコレクタ電圧端子Vc11を備え、電力増幅部A12は、ベース電圧端子Vb12及びコレクタ電圧端子Vc12を備えている。
【００１３】
高出力動作時の場合、入力端子IN1から入力された高周波信号は、飽和出力の大きい電力増幅部A11で増幅され整合回路M12及び整合回路M11を通り出力端子OUTから出力される。このとき電力増幅部A12は、端子Vb12へのベース電圧又は端子Vc12へのコレクタ電圧を下げることによって停止状態になっている。なお、端子Vb12へのベース電圧及び端子Vc12へのコレクタ電圧は同時に下げるようにしてもよい。
【００１４】
また、低出力動作時の場合は、入力端子IN2から入力された高周波信号は、飽和出力の小さい電力増幅部A12で増幅され整合回路M13及び整合回路M11を通り出力端子OUTから出力される。このとき電力増幅部A11は、端子Vb11へのベース電圧又は端子Vc11へのコレクタ電圧を下げることによって停止状態になっている。なお、端子Vb11へのベース電圧及び端子Vc11へのコレクタ電圧は同時に下げるようにしてもよい。
【００１５】
動作時の電力増幅部A11と電力増幅部A12は、図２に示すような特性を示す。電力増幅部A11の出力は大出力増幅部高出力ポイントPOL1であり、そのときの効率は大出力増幅部高出力時効率EL1である。一方、電力増幅部A12の出力は小出力増幅部低出力ポイントPOS1であり、そのときの効率は小出力増幅部低出力時効率ES1となる。高出力時と低出力時で電力増幅部A11と電力増幅部A12の動作を切り替えることによってほぼ同じ高い値の高出力時効率EL1と低出力時効率ES1を得ることができる。
【００１６】
ところで、仮に、大出力電力増幅部A11の入力電力を下げて低出力とすると、
電力増幅部A11の出力及び効率は、大出力増幅部低出力ポイントPOL2及び大出力増幅部低出力時効率EL2となって著しく効率が低下することになる。
【００１７】
なお、本実施形態では、電力増幅部A11と電力増幅部A12は、上述のようにそれぞれ１個の増幅素子で構成したが、これを複数の増幅素子によって構成することが可能である。
【００１８】
ここで、本発明の切り替え動作を実現するためのインピーダンス整合について説明する。図３に大出力増幅部動作時出力インピーダンスIMPL1及び大出力増幅部停止時出力インピーダンスIMPL2をスミスチャート上に示す。また、図４に小出力増幅部動作時出力インピーダンスIMPS1及び小出力増幅部停止時出力インピーダンスIMPS2をスミスチャート上に示す。
【００１９】
前段整合回路M12、前段整合回路M13及び後段整合回路M11による構成では、大出力電力増幅部A11が動作し小出力電力増幅部A12が停止しているときには、大出力増幅部動作時出力インピーダンスIMPL1が出力端子OUTにおける特性インピーダンスとなるように、また、大出力電力増幅部A11が停止し小出力電力増幅部A12が動作しているときには、小出力増幅部動作時出力インピーダンスIMPS1が出力端子OUTにおける特性インピーダンスとなるように、電力増幅部A11及び電力増幅部A12の双方の整合条件を満たすインピーダンス変換が行なわれる。
【００２０】
本実施形態の整合回路M12，M13，M11の構成を図５に示す。整合回路M12は、マイクロストリップ線路MSL1によって構成される。整合回路M13は、直列接続したマイクロストリップ線路MSL2及びマイクロストリップ線路MSL3と、その接続点に接続したキャパシタC1とからなる。整合回路M11は、マイクロストリップ線路MSL4と、その出力端子OUT側に接続したキャパシタC2とからなる。
【００２１】
ZL1で表す大出力増幅部出力インピーダンスが大出力増幅部動作時出力インピーダンスIMPL1であり、ZL2で表す小出力増幅部出力インピーダンスが小出力増幅部停止時出力インピーダンスIMPS2であるとき、図６に示すように、出力インピーダンスIMPL1である大出力増幅部出力インピーダンスZL1のスミスチャート上のA1ポイントは、これに整合回路M12を構成するマイクロストリップ線路MSL1が接続されることによりB1ポイントに変換され、続いて小出力増幅部出力インピーダンスZL2を接続した整合回路M13が並列に接続されることでC1ポイントに変換され、更にマイクロストリップ線路MSL4が接続されることでD1ポイントに変換され、最後にキャパシタC2が並列に接続されることでE1ポイントに変換される。E1ポイントは出力端子OUTにおける特性インピーダンスであり、大出力増幅部出力インピーダンスZL1がその特性インピーダンスに整合することとなる。
【００２２】
また、大出力増幅部出力インピーダンスZL1が大出力増幅部停止時出力インピーダンスIMPL2であり、小出力増幅部出力インピーダンスZL2が小出力増幅部動作時出力インピーダンスIMPS1であるとき、図７に示すように、出力インピーダンスIMPS1である小出力増幅部出力インピーダンスZL2のスミスチャート上のA2ポイントは、これにマイクロストリップ線路MSL2が接続されることによりB2ポイントに変換され、続いてキャパシタC1が並列に接続されることによりC2ポイントに変換され、更にマイクロストリップ線路MSL3が接続されることによりD2ポイントに変換され、続いて大出力増幅部出力インピーダンスZL1を接続した整合回路M12が並列に接続されることでE2ポイントに変換され、更にマイクロストリップ線路MSL4が接続されることでF2ポイントに変換され、最後にキャパシタC2が並列に接続されることでG2ポイントに変換される。G2ポイントは出力端子OUTにおける特性インピーダンスであり、小出力増幅部出力インピーダンスZL2がその特性インピーダンスに整合することとなる。
【００２３】
このように、大出力電力増幅部A11が動作し小出力電力増幅部A12が停止しているとき、反対に電力増幅部A11が停止し電力増幅部A12が動作しているときのいずれの場合もインピーダンス整合の条件が満たされ、従って、高出力と低出力の切り替えに高周波スイッチが不要となり、高効率の高周波電力増幅器を実現することができる。
【００２４】
次に、図８にマイクロストリップ線路MSL1，MSL2，MSL3，MSL4をそれぞれインダクタL1，L2，L3，L4に置き換えて構成した整合回路M12，M13，M11を示す。図８の整合回路M12，M13，M11は、図５の整合回路M12，M13，M11と同様に動作することが可能である。
【００２５】
なお、本発明の高周波電力増幅器は上記では、高出力と低出力の２出力に対応して２個の電力増幅部を備えているが、対応を高出力、中出力及び低出力の３出力としてそれぞれに電力増幅部を備え、計３個の電力増幅部を用いて構成することが可能である。その場合、３個の電力増幅部の出力側のそれぞれに前段整合器が接続され、３個の前段整合器の出力側を相互に接続した接続点と出力端子の間に１個の後段整合回路が接続される。３個の電力増幅部のうちの１個のみがその出力に応じて動作し、他は停止する。
【００２６】
上記の３個の前段整合器及び１個の後段整合回路は、３個の電力増幅器のいずれか１個が動作し、他の２個が停止しているとき、動作している１個の電力増幅器の出力インピーダンスが出力端子における特性インピーダンスとなるように構成される。即ち、３個の内のどの１個の電力増幅器に対しても、動作しているときにインピーダンス整合が行なわれる。
＜発明の実施の形態２＞
本発明によるインピーダンス整合を入力側にも適用した高周波電力増幅器の実施形態を図９に示す。大出力電力増幅部A91が動作し小出力電力増幅部A92が停止した場合、入力端子INから入力された高周波信号は、前段整合回路M91及び後段整合回路M92を通過してから電力増幅部A91で増幅された後、前段整合回路M95及び後段整合回路M94を通り出力端子OUTから出力される。
【００２７】
大出力電力増幅部A91が停止し小出力電力増幅部A92が動作した場合、入力端子INから入力された高周波信号は、前段整合回路M91及び後段整合回路M93を通過してから電力増幅部A92で増幅された後、前段整合回路M96及び後段整合回路M94を通り出力端子OUTから出力される。
【００２８】
本実施形態では、大出力電力増幅部A91が動作し小出力電力増幅部A92が停止した場合、反対に電力増幅部A91が停止し電力増幅部A92が動作した場合のいずれの場合も、動作中の電力増幅部A91の入力インピーダンス及び動作中の電力増幅部A92の入力インピーダンスと入力端子INにおける特性インピーダンスとの間でインピーダンス整合の条件が満たされるように、実施形態１と同様の手法によって整合回路M91，M92，M93が構成される。また、整合回路M94，M95，M96には、実施形態１の整合回路M11，M12，M13と同じものが採用される。
【００２９】
整合回路M91，M92，M93の例を図１０に示す。整合回路M91は、入力側に接続したキャパシタC5とマイクロストリップMSL5からなり、整合回路M92はインダクタL5によって構成され、整合回路M93はインダクタL6によって構成される。
【００３０】
以上により、高出力と低出力の切り替えに高周波スイッチが不要となり、高効率の高周波電力増幅器を実現することができる。
【００３１】
なお、本実施形態においても、実施形態１の場合と同様、対応を高出力、中出力及び低出力の３出力とし、それぞれに電力増幅器を備えることが可能である。
その場合には、３個の電力増幅器の入力側のそれぞれに後段整合器が接続され、３個の後段整合器の入力側を相互に接続した接続点と入力端子の間に１個の前段整合回路が接続される。また、３個の電力増幅器の出力側のそれぞれに前段整合器が接続され、３個の前段整合器の出力側を相互に接続した接続点と出力端子の間に１個の後段整合回路が接続される。
【００３２】
更に、本実施形態では、入力側にのみ整合回路を用い、出力側に切り替え用の高周波スイッチを用いるようにすることも可能である。入力側で高周波スイッチを用いずに高低出力で電力増幅部を切り替えることができる。
＜発明の実施の形態３＞
図９に示した高周波電力増幅器の前段に別の小出力電力増幅部を配置して全体を２段構成にした発明の実施の形態を図１１に示す。図１１において、A101は追加した小出力電力増幅部、M101は小出力電力増幅部A101の入力側に配置した入力整合回路である。
【００３３】
ここで、大出力電力増幅部A102が動作し小出力電力増幅部A103が停止した場合、入力端子INから入力された高周波信号は、入力整合回路M101を通過して小出力電力増幅部A101で増幅された後、前段整合回路M102及び後段整合回路M103を通過し、続いて大出力電力増幅部A102で増幅された後、前段整合回路M106及び後段整合回路M105を通って出力端子OUTから出力される。
【００３４】
大出力電力増幅部A102が停止し小出力電力増幅部A103が動作した場合、入力端子INから入力された高周波信号は、入力整合回路M101を通過して小出力電力増幅部A101で増幅された後、前段整合回路M102及び後段整合回路M104を通過し、続いて小出力電力増幅部A103で増幅された後、前段整合回路M107及び後段整合回路M105を通って出力端子OUTから出力される。
【００３５】
本実施形態では、大出力電力増幅部A102が動作し小出力電力増幅部A103が停止した場合、反対に電力増幅部A102が停止し電力増幅部A103が動作した場合のいずれの場合も、動作中の電力増幅部A102の入力インピーダンス及び動作中の電力増幅部A103の入力インピーダンスと電力増幅部A101の出力インピーダンスとの間でインピーダンス整合の条件が満たされるように、実施形態２と同様の手法によって整合回路M102，M103，M104が構成される。以上により、高出力と低出力の切り替えに高周波スイッチが不要となり、高効率の高周波電力増幅器を実現することができる。更に、本実施形態は電力増幅部の２段構成であるので、高い増幅度を得ることができる。
＜発明の実施の形態４＞
図１の前段整合回路M12、前段整合回路M13及び後段整合回路M11を繋がりのあるマイクロストリップ線路で構成した発明の実施の形態を図１２に示す。整合回路M12のマイクロストリップ線路MSL1がマイクロストリップ線路MSL111に、整合回路M13のマイクロストリップ線路MSL2及びマイクロストリップ線路MSL3がマイクロストリップ線路MSL112に、整合回路M11のマイクロストリップ線路MSL4がマイクロストリップ線路MSL113にそれぞれ置き換えられる。
【００３６】
また、整合回路M13のキャパシタC1に対応するキャパシタC111がマイクロストリップ線路MSL112の中間に接続され、整合回路M11のキャパシタC2に対応するキャパシタC112がマイクロストリップ線路MSL113の出力端子OUT側に接続される。
【００３７】
本実施形態では、大出力電力増幅部A111側の整合回路に用いるマイクロストリップ線路MSL111の線路長が、小出力電力増幅部A112側の整合回路に用いるマイクロストリップ線路MSL112の線路長と比較して短かく構成されるので、マイクロストリップ線路MSL111の線路損失を低く押さえることができる。それにより、大出力電力増幅部A111の動作時の損失を低減させ、電力増幅部A111の効率を向上させる効果を得ることができる。
＜発明の実施の形態５＞
相異なる周波数帯域Ａと周波数帯域Ｂの信号をそれぞれで高低出力で分け、出力をいずれか１信号とする高周波電力増幅器の発明の実施の形態を図１３に示す。高周波電力増幅器は、周波数帯域Ａ用の電力増幅ユニット13Aと周波数帯域Ｂ用の電力増幅ユニット13Bを有している。
【００３８】
電力増幅ユニット13Aは、大出力電力増幅部A131と小出力電力増幅部A132を備え、出力側にそれぞれ前段整合回路M137，M138が接続され、入力側にそれぞれ後段整合回路M132，133が接続される。
【００３９】
電力増幅ユニット13Bは、大出力電力増幅部A133と小出力電力増幅部A134を備え、出力側にそれぞれ前段整合回路M139，M140が接続され、入力側にそれぞれ後段整合回路M134，135が接続される。
【００４０】
前段整合回路M137〜M140の出力側は相互に接続され、その接続点と出力端子OUTの間に後段整合回路M136が接続され、後段整合回路M132〜M135の入力側は相互に接続され、その接続点と入力端子INとの間に前段整合回路M131が接続される。
【００４１】
ベース電圧の制御によって電力増幅部A131〜A134の内のいずれか１個が動作し、他は停止するが、どの電力増幅部も動作時にその出力インピーダンスと出力端子OUTにおける特性インピーダンスとのインピーダンス整合が行なわれるように整合回路M136〜M140が構成され、更にその入力インピーダンスと入力端子INにおける特性インピーダンスとのインピーダンス整合が行なわれるように整合回路M131〜M135が構成される。
【００４２】
このように周波数帯域の異なる信号を出力する場合でも、高周波スイッチを用いずに高低出力に応じて電力増幅部を切り替えて使用することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、入力側の整合回路M131〜M135を用いずに、信号を高周波スイッチで切り替えて各電力増幅部に入力するように構成することも可能である。出力側で高周波スイッチを用いずに高低出力で電力増幅部を切り替えることができる。
＜発明の実施の形態６＞
本発明の高周波電力増幅器を移動通信システムの基地局に用いた発明の実施の形態を図１４に示す。基地局は、携帯電話機（移動端末機）と共に移動通信システムを構成する。局間インターフェースINFを介してネットワークから入力した送信信号St1は、ベースバンド回路BB1で信号処理を施されてから変調され、高周波信号になる。該高周波信号は、高周波電力増幅器HAMP1で増幅され、アンテナANT1から空間に放射される。高周波電力増幅器HAMP1は本発明によるものであり、高い効率が得られることから、高周波電力増幅器HAMP1をアンテナANT1の近傍に配置することが容易になる。
【００４４】
なお、アンテナANT1で受信した受信高周波信号は、低雑音増幅器LNAMP1で増幅され、ベースバンド回路BB1で復調されてから信号処理を施され、受信信号Sr1となる。
＜発明の実施の形態７＞
本発明の高周波電力増幅器を移動通信システムの携帯電話機{移動端末機）に用いた発明の実施の形態を図１５に示す。伝送する送信信号St2は、ベースバンド回路BB2で信号処理を施されてから変調され、高周波信号になる。該高周波信号は、高周波電力増幅器HAMP2で増幅され、アンテナANT2から空間に放射される。高周波電力増幅器HAMP2は本発明によるものであり、高い効率が得られることから、消費電力の低い小型の携帯電話機を実現することができる。
【００４５】
なお、アンテナANT2受信した受信高周波信号は、低雑音増幅器LNAMP2で増幅され、ベースバンド回路BB2で復調されてから信号処理を施され、受信信号Sr2となる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、飽和出力の異なる少なくとも２個の電力増幅部を配置し、いずれか１個の電力増幅部を動作させ、他の電力増幅部を停止させた場合、動作するどの電力増幅部も整合状態を満足する整合回路を実現することができるので、高周波スイッチを用いずに電力増幅部を切り替えることができ、電力増幅時の出力損失を低減させることができる。それにより、携帯端末機、基地局装置の小型化に適した高周波電力増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波電力増幅器の第１の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図２】図１に示した大出力電力増幅部と小出力電力増幅部の入力電力と出力電力の関係及び入力電力と効率の関係を説明するための曲線図。
【図３】図１に示した大出力電力増幅部の動作時及び停止時の出力インピーダンスを説明するための図。
【図４】図１に示した小出力電力増幅部の動作時及び停止時の出力インピーダンスを説明するための図。
【図５】図１に示した整合回路の一例を説明するための回路図。
【図６】大出力電力増幅部が動作し小出力電力増幅部が停止した場合の整合回路の整合状態を説明するための図。
【図７】小出力電力増幅部が停止し小出力電力増幅部が動作した場合の整合回路の整合状態を説明するための図。
【図８】図１に示した整合回路の別の例を説明するための回路図。
【図９】本発明の高周波電力増幅器の第２の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図１０】図９に示した入力側の整合回路の一例を説明するための回路図。
【図１１】本発明の高周波電力増幅器の第３の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図１２】本発明の高周波電力増幅器の第４の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図１３】本発明の高周波電力増幅器の第５の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図１４】本発明の高周波電力増幅器を用いた携帯電話基地局による第６の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図１５】本発明の高周波電力増幅器を用いた携帯電話基地局による第７の発明の実施の形態を説明するためのブロック図。
【図１６】従来の高周波電力増幅器を説明するための構成図。
【符号の説明】
IN，IN1，IN2 …入力端子、OUT…出力端子、A11，A91…大出力電力増幅部、A12，A92…小出力電力増幅部、M11，M92，M93，M94…後段整合回路、M12，M13，M91…前段整合回路、MSL1，MSL2，MSL3，MSL4…マイクロストリップ線路、C1，C2…キャパシタ、ZL1…大出力電力増幅部の出力インピーダンス、ZL2…小出力電力増幅部の出力インピーダンス。
【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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