(57)【要約】【課題】動作モードに応じて電力増幅器の特性を制御可能な電力増幅モジュールを提供する。【解決手段】電力増幅モジュールは、入力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、増幅信号の高調波が入力される高調波終端回路であって、高調波の周波数に応じてインピーダンスを制御する高調波終端回路と、を備え、所定の時間における増幅信号の電圧の平均値に応じて電源電圧が変化する第１モード、又は入力信号の包絡線の波形に応じて電源電圧が変化する第２モードにおいて動作可能であり、第１モードで動作する場合は、高調波のうち少なくとも１つの偶数次高調波を短絡するように高調波終端回路のインピーダンスを制御し、第２モードで動作する場合は、高調波のうち３次以上の少なくとも１つの奇数次高調波を短絡するように高調波終端回路のインピーダンスを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、
前記増幅信号の高調波が入力される高調波終端回路であって、前記高調波の周波数に応じてインピーダンスを制御する高調波終端回路と、
を備え、
所定の時間における前記増幅信号の電圧の平均値に応じて電源電圧が変化する第１モード、又は前記入力信号の包絡線の波形に応じて前記電源電圧が変化する第２モードにおいて動作可能であり、
前記第１モードで動作する場合は、前記高調波のうち少なくとも１つの偶数次高調波を短絡するように前記高調波終端回路のインピーダンスを制御し、前記第２モードで動作する場合は、前記高調波のうち３次以上の少なくとも１つの奇数次高調波を短絡するように前記高調波終端回路のインピーダンスを制御する、
電力増幅モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
前記高調波終端回路は、
前記増幅器の出力端子と基準電位との間に直列接続された第１キャパシタ及び第１インダクタを備えるＬＣ直列共振回路であり、
前記ＬＣ直列共振回路は、
前記第１又は第２モードに応じて、前記第１キャパシタのキャパシタンス又は前記第１インダクタのインダクタンスのうち少なくとも一方を調整することにより、前記ＬＣ直列共振回路の共振周波数が前記偶数次高調波又は前記奇数次高調波の周波数と略同等となるように制御する、
電力増幅モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の電力増幅モジュールであって、
前記ＬＣ直列共振回路は、
前記第１キャパシタと並列接続された第２キャパシタと、
前記第１又は第２キャパシタと直列接続される第１スイッチ回路であって、前記第１又は第２モードに応じて供給される第１制御信号によりオン及びオフを切り替える第１スイッチ回路と、をさらに備え、
前記電力増幅モジュールは、
前記第１モードで動作する場合は、前記第１スイッチ回路をオンとし、前記ＬＣ直列共振回路のキャパシタンスを第１値に制御し、前記第２モードで動作する場合は、前記第１スイッチ回路をオフとし、前記ＬＣ直列共振回路のキャパシタンスを前記第１値より小さい第２値に制御する、
電力増幅モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の電力増幅モジュールであって、
前記電力増幅モジュールは、
前記第１モードで動作する場合は、前記電源電圧を前記第１制御信号とし、前記第２モードで動作する場合は、前記基準電位を前記第１制御信号とする、
電力増幅モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記電力増幅モジュールは、
前記増幅器と、前記増幅器の後段の回路との間に設けられた整合回路をさらに備え、
前記整合回路は、
一端に前記増幅信号が供給される第２インダクタと、
一端が前記第２インダクタの他端に接続され、他端が接地される第３キャパシタと、を備える、
電力増幅モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の電力増幅モジュールであって、
前記整合回路は、
前記第３キャパシタと並列接続された第４キャパシタと、
前記第３又は第４キャパシタと直列接続される第２スイッチ回路であって、前記第１又は第２モードに応じて供給される第２制御信号によりオン及びオフを切り替える第２スイッチ回路と、をさらに備える、
電力増幅モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の電力増幅モジュールであって、
前記電力増幅モジュールは、
前記第１モードで動作する場合は、前記電源電圧を前記第２制御信号とし、前記第２モードで動作する場合は、基準電位を前記第２制御信号とする、
電力増幅モジュール。
【請求項８】
請求項３又は４に記載の電力増幅モジュールであって、
前記電力増幅モジュールが、前記増幅器が実装された集積回路をさらに備え、
前記集積回路が、
前記電源電圧が供給される第１端子と、
前記第１端子に隣接して配置され、前記第１制御信号が供給される第２端子と、をさらに備える、
電力増幅モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の移動体通信機においては、基地局へ送信する無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号の電力を増幅するために電力増幅モジュール（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）が用いられる。当該電力増幅モジュールにおいては、電力付加効率の向上が求められる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電力増幅器の出力電力等に応じて、電力増幅器の出力側に設けられた整合回路の特性を調整することで、電力増幅器の電力付加効率を向上させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０３０８９３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力増幅モジュールを高効率化する動作モードには、平均パワートラッキング（ＡＰＴ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式や、エンベロープ・トラッキング（ＥＴ：Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式等の様々な動作モードが存在し、当該動作モードに応じて電力増幅器の要求仕様が異なる。例えば、ＡＰＴ方式では、所定の時間における出力電圧の平均値に応じて電源電圧が制御される。従って、当該所定の時間内においては電源電圧が変動しないため、電力増幅器が所定レベル以上の線形性を有することが求められる。一方、ＥＴ方式では、入力信号の包絡線に応じて電源電圧が制御される。従って、ＡＰＴ方式より入力信号に対する電源電圧の追随性能がよく、ＡＰＴ方式と同等レベルの線形性を有する必要はない。
【０００６】
当該電力増幅器の特性について、特許文献１に開示されている構成では、基本波に対するインピーダンスは制御されるものの、高調波に対するインピーダンスは制御されず、電力増幅器の動作モードまでは制御されない。他方、各々の動作モードに特化した電力増幅器を設計するとなると、設計コストが増大し、製品数や費用が増加するという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、動作モードに応じて電力増幅器の特性を制御可能な電力増幅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】
【０００８】
本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、入力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、増幅信号の高調波が入力される高調波終端回路であって、高調波の周波数に応じてインピーダンスを制御する高調波終端回路と、を備え、所定の時間における増幅信号の電圧の平均値に応じて電源電圧が変化する第１モード、又は入力信号の包絡線の波形に応じて電源電圧が変化する第２モードにおいて動作可能であり、第１モードで動作する場合は、高調波のうち少なくとも１つの偶数次高調波を短絡するように高調波終端回路のインピーダンスを制御し、第２モードで動作する場合は、高調波のうち３次以上の少なくとも１つの奇数次高調波を短絡するように高調波終端回路のインピーダンスを制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、動作モードに応じて電力増幅器の特性の制御が可能となる。これにより、動作モードに適した特性となる電力増幅モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態である電力増幅モジュール１００の構成を示す図である。
【図２Ａ】増幅器１３０をＦ級動作で動作させた場合における増幅器１３０の電圧及び電流の波形を示す図である。
【図２Ｂ】増幅器１３０を逆Ｆ級動作で動作させた場合における増幅器１３０の電圧及び電流の波形を示す図である。
【図３】増幅器１３０をＦ級動作又は逆Ｆ級動作で動作させた場合における隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＬＲ）及び電力付加効率（ＰＡＥ）のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】電力増幅モジュール１００の構成の一例を示す図である。
【図５Ａ】電力増幅モジュール１００をＡＰＴ方式で動作させた場合における電力増幅モジュール１００の構成の一例を示す図である。
【図５Ｂ】電力増幅モジュール１００をＥＴ方式で動作させた場合における電力増幅モジュール１００の構成の一例を示す図である。
【図６】電力増幅モジュール１００における端子配置の一例の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュール１００の構成を示す図である。電力増幅モジュール１００は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、入力される入力信号ＲＦｉｎを増幅して増幅信号ＲＦｏｕｔを出力する。入力信号ＲＦｉｎの周波数は、例えば数ＧＨｚ程度である。
【００１２】
図１に示すように、電力増幅モジュール１００は、電圧生成回路１１０、インダクタ１２０、増幅器１３０、高調波終端回路１４０、及び整合回路１５０を備える。
【００１３】
電圧生成回路１１０は、所定レベルの電源電圧Ｖｃｃを生成し、インダクタ１２０を通じて、電源電圧Ｖｃｃを増幅器１３０に供給する。電力増幅モジュール１００の電力付加効率の向上のために、電圧生成回路１１０は、電力増幅モジュール１００の動作モードに応じて電源電圧Ｖｃｃの電圧値を変動させて出力する。動作モードには、例えば、所定の時間における増幅信号ＲＦｏｕｔの電圧の平均値に応じて電源電圧Ｖｃｃを制御する平均パワートラッキング（ＡＰＴ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式（第１モード）、又は入力信号ＲＦｉｎの包絡線に応じて電源電圧Ｖｃｃを制御するエンベロープ・トラッキング（ＥＴ：Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式（第２モード）がある。電力増幅モジュール１００は、これらのいずれの動作モードにも適用可能である。
【００１４】
増幅器１３０は、入力信号ＲＦｉｎの増幅を行うための回路であり、増幅用のトランジスタにより構成される。増幅用のトランジスタは、例えば、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。増幅用のトランジスタとして、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００１５】
高調波終端回路１４０は、増幅器１３０の出力端子に接続されており、増幅器１３０から出力される増幅信号ＲＦｏｕｔに含まれる高調波を処理する。高調波終端回路１４０は、外部から供給される制御信号Ｓｃｏｎｔ（第１制御信号）に応じて、例えば、当該高調波のうち所定の高調波が短絡され、他の高調波が開放されるように入力インピーダンスを調整する。具体的には、高調波終端回路１４０は、偶数次高調波が短絡され、奇数次高調波が開放されるか、又は、偶数次高調波が開放され、奇数次高調波が短絡されるよう入力インピーダンスを調整する。
【００１６】
整合回路１５０は、制御信号Ｓｃｏｎｔ（第２制御信号）に応じて、増幅信号ＲＦｏｕｔの基本波に対する前段の増幅器１３０の出力インピーダンス（例えば、数Ω程度）と、後段の入力インピーダンス（例えば、５０Ω程度）を整合させる。
【００１７】
高調波終端回路１４０及び整合回路１５０は、制御信号Ｓｃｏｎｔに応じて、増幅器１３０の出力端子から見た入力インピーダンスＺを制御する。入力インピーダンスＺの具体的な制御方法については後述する。なお、高調波終端回路１４０及び整合回路１５０の順序はこれに限られず、整合回路の後段に高調波終端回路が備えられていてもよい。もしくは、整合回路１５０に高調波終端回路１４０が備えられていてもよい。
【００１８】
次に、電力増幅モジュール１００の動作について説明する。電力増幅モジュール１００における増幅器１３０は、ＡＰＴ方式又はＥＴ方式等の動作モードに応じた要求仕様を満たす動作となるように構成される。具体的には、増幅器１３０の動作は、Ｆ級動作又は逆Ｆ級動作とすることができる。Ｆ級動作及び逆Ｆ級動作について、図２Ａ〜図３を参照しつつ説明する。
【００１９】
図２Ａ及び図２Ｂは、各々、増幅器１３０をＦ級動作又は逆Ｆ級動作で動作させた場合における増幅器１３０の電圧（実線）及び電流（点線）の波形を示す図である。例えば、増幅器１３０がＭＯＳＦＥＴによって構成された場合、Ｆ級動作及び逆Ｆ級動作はいずれも、ＭＯＳＦＥＴのドレインを流れる電流Ｉｄと、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓとの波形が重ならない（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。これにより、増幅器１３０の消費電力（＝電流Ｉｄ×電圧Ｖｄｓ）が理想的には０Ｗとなる。従って、Ｆ級動作及び逆Ｆ級動作はいずれも、電力増幅モジュールの電力付加効率を向上させる。
【００２０】
また、図２Ａに示すように、Ｆ級動作においては、電流Ｉｄが半波整流波であり、電圧Ｖｄｓが方形波である。反対に、図２Ｂに示すように、逆Ｆ級動作においては、電流Ｉｄが方形波であり、電圧Ｖｄｓが半波整流波である。従って、増幅器１３０が出力する高調波について、偶数次高調波を短絡し、３次以上の奇数次高調波を開放するように入力インピーダンスを制御することにより、増幅器１３０はＦ級動作となる。一方、奇数次高調波を短絡し、偶数次高調波を開放するように入力インピーダンスを制御することにより、増幅器１３０は逆Ｆ級動作となる。
【００２１】
図３は、増幅器１３０をＦ級動作又は逆Ｆ級動作で動作させた場合における隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＬＲ：Ａｄｊａｃｅｎｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｌｅａｋａｇｅ  Ｒａｔｉｏ）及び電力付加効率（ＰＡＥ：Ｐｏｗｅｒ  Ａｄｄｅｄ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）のシミュレーション結果を示すグラフである。いずれの動作においても基本波に対するインピーダンスは同一とし、Ｆ級動作においては２次高調波を短絡とし、逆Ｆ級動作においては３次高調波を短絡としている。また、当該グラフにおける縦軸はＡＣＬＲ（ｄＢｃ）及びＰＡＥ（％）を表し、横軸は増幅器１３０の出力電力（ｄＢｍ）を表している。図３に示されるように、ＡＣＬＲに関しては、高出力電力時（例えば、２５ｄＢｍ〜３０ｄＢｍ）において、Ｆ級動作の方が逆Ｆ級動作に比べてＡＣＬＲが低く、出力信号の歪み特性がよいことがわかる。一方、ＰＡＥに関しては、逆Ｆ級動作の方がＦ級動作に比べて飽和効率が高いことがわかる。
【００２２】
ここで、ＡＰＴ方式においては、所定の時間における増幅信号ＲＦｏｕｔの電圧の平均値に応じて電源電圧Ｖｃｃが制御されるため、当該所定の時間内は電源電圧Ｖｃｃが変動しない。従って、ＡＰＴ方式においては、増幅器が所定レベル以上の線形性を有することが求められる。そのため、ＡＰＴ方式においては、例えば、高出力電力時の線形性が逆Ｆ級動作より優れたＦ級動作によって増幅器１３０を動作させることが好ましい。一方、ＥＴ方式においては、入力信号ＲＦｉｎの包絡線に応じて電源電圧Ｖｃｃが逐次変動するため、入力信号ＲＦｉｎの高電力時には、瞬時に電源電圧Ｖｃｃが上昇し、線形性が維持される。従って、ＥＴ方式においては、例えば、飽和効率が高い逆Ｆ級動作によって増幅器１３０を動作させることが好ましい。すなわち、増幅器１３０が、ＡＰＴ方式においてはＦ級動作となり、ＥＴ方式においては逆Ｆ級動作となるように増幅信号ＲＦｏｕｔの高調波を処理することが好ましい。
【００２３】
本実施形態においては、上述の通り、高調波終端回路１４０が、偶数次高調波を短絡し、奇数次高調波を開放するか、又は、偶数次高調波を開放し、奇数次高調波を短絡するように高調波を処理することができる。従って、ＡＰＴ方式においては、偶数次高調波を短絡し奇数次高調波を開放とすることにより、増幅器１３０をＦ級動作に制御することができる。一方、ＥＴ方式においては、偶数次高調波を開放し奇数次高調波を短絡することにより、増幅器１３０を逆Ｆ級動作に制御することができる。次に、図４を参照しつつ、高調波終端回路１４０及び整合回路１５０の具体的な構成の一例について説明する。
【００２４】
図４は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュール１００の構成の一例（電力増幅モジュール１００Ａ）を示す図である。電力増幅モジュール１００Ａは、図１に示す高調波終端回路１４０及び整合回路１５０の具体的な構成例を示した図である。
【００２５】
高調波終端回路１４０Ａは、キャパシタ２００及びインダクタ２１０を備え、ＬＣ直列共振回路を構成する。具体的には、キャパシタ２００（第１キャパシタ）は、一端が増幅器１３０の出力端子に接続され、他端がインダクタ２１０の一端に接続される。インダクタ２１０（第１インダクタ）は、一端がキャパシタ２００の他端に接続され、他端が接地される。キャパシタ２００は、制御信号Ｓｃｏｎｔに応じてキャパシタンスが可変となる構成である。なお、キャパシタ２００及びインダクタ２１０の接続順序はこれに限らず、インダクタが増幅器１３０の出力端子に接続され、キャパシタが接地されていてもよい。
【００２６】
キャパシタ２００のキャパシタンスをＣ、インダクタ２１０のインダクタンスをＬとすると、高調波終端回路１４０Ａ（ＬＣ直列共振回路）は、共振周波数ｆ＝１／２π√ＬＣに対するインピーダンスが最も低くなる。従って、増幅信号ＲＦｏｕｔの所定の高調波の周波数に対して低いインピーダンス（例えば、実質的に０）となるように、キャパシタンスＣ又はインダクタンスＬを調整することで、当該高調波を短絡の状態に制御することができる。
【００２７】
具体的には、例えば、電力増幅モジュール１００ＡをＡＰＴ方式により動作させる場合、キャパシタ２００のキャパシタンスＣを大きい値（第１値）とする。これにより、高調波終端回路１４０Ａの共振周波数ｆが低くなる。従って、共振周波数ｆが増幅信号ＲＦｏｕｔの偶数次高調波（例えば、２倍波）の周波数と略同等となるように調整し、当該偶数次高調波を短絡することにより、増幅器１３０をＦ級動作に制御することができる。一方、電力増幅モジュール１００ＡをＥＴ方式により動作させる場合、キャパシタ２００のキャパシタンスＣを小さい値（第２値）とする。これにより、高調波終端回路１４０Ａの共振周波数ｆが高くなる。従って、共振周波数ｆが増幅信号ＲＦｏｕｔの奇数次高調波（例えば、３倍波）の周波数と略同等となるように調整し、当該奇数次高調波を短絡することにより、増幅器１３０を逆Ｆ級動作に制御することができる。
【００２８】
なお、短絡する高調波は２倍波又は３倍波に限られず、ＡＰＴ方式の場合は２次以上の偶数次高調波を短絡し、ＥＴ方式の場合は３次以上の奇数次高調波を短絡する構成であればよい。
【００２９】
整合回路１５０Ａは、インダクタ２１１及びキャパシタ２０１を備え、Ｌ型整合回路を構成する。具体的には、インダクタ２１１（第２インダクタ）は、一端が増幅器１３０の出力端子に接続され、他端がキャパシタ２０１の一端に接続される。キャパシタ２０１（第３キャパシタ）は、一端がインダクタ２１１の他端に接続され、他端は接地される。
【００３０】
整合回路１５０Ａにおいても、高調波終端回路１４０Ａと同様に、制御信号Ｓｃｏｎｔに応じてキャパシタ２０１のキャパシタンスを可変とする。これは、増幅器１３０の動作の切り替えに応じて、基本波に対する出力インピーダンスも変化するため、整合回路１５０Ａのインピーダンスもまた、当該動作に応じて制御することが好ましいためである。なお、電力増幅モジュール１００Ａにおいては、高調波終端回路１４０Ａと同様に、整合回路１５０Ａについてもインピーダンスが制御可能である構成例を示しているが、インピーダンスを制御可能とするのは高調波終端回路１４０Ａのみであってもよい。
【００３１】
また、高調波終端回路１４０Ａにおいて、インピーダンスを制御するために、キャパシタンスの代わりにインダクタンスを可変としてもよく、またキャパシタンス及びインダクタンスの両方を可変としてもよい。ただし、以下の理由から、インダクタンスは極力小さくし、キャパシタンスを可変とする方が好ましい。
【００３２】
第一に、高調波を短絡するためには、高調波終端回路１４０Ａの入力インピーダンスを増幅器１３０の出力インピーダンスより低くする必要があるところ、一般的に、移動体通信機における増幅器１３０の出力インピーダンスは比較的低い値（例えば、数Ω程度）である。そのため、共振周波数の近傍の帯域における入力インピーダンスを出力インピーダンスより低く保つためには、インダクタンスが小さい方がよい。
【００３３】
第二に、ＬＣ直列共振回路においては、キャパシタに起因する電力損失に比べ、インダクタに起因する電力損失の方が大きい。そのため、高調波終端回路１４０Ａにおける電力損失を抑制するためには、インダクタンスが小さい方がよい。
【００３４】
上述の通り、図４に示す電力増幅モジュール１００Ａは、電力増幅モジュールの動作モードに応じて高調波終端回路１４０Ａの入力インピーダンスを制御することにより、増幅器１３０の動作を切り替えることができる。これにより、電力増幅モジュールの動作モードに応じて増幅器１３０の特性が制御され、異なる要求仕様を満たすように増幅器１３０が動作する。従って、動作モードに応じて電力増幅器の特性を制御可能な電力増幅モジュールを提供することができる。また、電力増幅モジュール１００Ａは、整合回路１５０Ａの入力インピーダンスを制御することにより、増幅信号ＲＦｏｕｔの基本波に対して、増幅器１３０の出力インピーダンスと後段の回路の入力インピーダンスとを整合させることができる。従って、電力増幅モジュール１００Ａの電力付加効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照しつつ、高調波終端回路１４０Ａ及び整合回路１５０Ａのキャパシタンスの制御方法の一例について説明する。
【００３６】
図５Ａは、本発明の一実施形態である電力増幅モジュール１００をＡＰＴ方式で動作させた場合における、電力増幅モジュール１００の構成例（電力増幅モジュール１００Ｂ）を示す図である。図５Ａに示すように、電力増幅モジュール１００Ｂは、図４に示す高調波終端回路１４０Ａ及び整合回路１５０Ａの代わりに、高調波終端回路１４０Ｂ及び整合回路１５０Ｂを備える。
【００３７】
高調波終端回路１４０Ｂは、キャパシタ３００，３０１、及びＦＥＴ３１０によって、図４に示すキャパシタ２００を構成する。具体的には、キャパシタ３００（第１キャパシタ），３０１（第２キャパシタ）は並列接続され、増幅器１３０の出力端子とインダクタ２１０（第１インダクタ）の間に接続される。
【００３８】
ＦＥＴ３１０（第１スイッチ回路）は、キャパシタ３００，３０１のいずれか一方のキャパシタ（図３Ａにおいては、キャパシタ３０１）と直列接続される。ＦＥＴ３１０は、ゲートに制御信号Ｓｃｏｎｔが供給され、制御信号Ｓｃｏｎｔに応じてオン及びオフを切り替える。これにより、ＦＥＴ３１０がオンの場合は、キャパシタ３０１に電荷が蓄積され、キャパシタ３００，３０１の合成キャパシタンスが大きくなる。一方、ＦＥＴ３１０がオフの場合は、キャパシタ３０１に電荷が蓄積されず、キャパシタ３００，３０１の合成キャパシタンスは小さくなる。従って、高調波終端回路１４０Ｂは、制御信号Ｓｃｏｎｔに応じて合成キャパシタンスを可変とすることができる。
【００３９】
なお、本実施形態において、キャパシタンスを可変とするためにＦＥＴ３１０を用いるのは、半導体内への集積化を考慮した場合にスイッチ素子を用いる構成が好ましいためである。ＦＥＴ３１０はスイッチ素子の一例であり、ＦＥＴ３１０の代わりにスイッチ機能を有する他の素子を用いてもよい。
【００４０】
整合回路１５０Ｂは、キャパシタ３０２（第３キャパシタ），３０３（第４キャパシタ）、及びＦＥＴ３１１（第２スイッチ回路）によって、図４に示すキャパシタ２０１を構成する。整合回路１５０Ｂの合成キャパシタンスを可変とする構成については、高調波終端回路１４０Ｂと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４１】
高調波終端回路１４０Ｂ及び整合回路１５０Ｂに供給される制御信号Ｓｃｏｎｔとしては、ＦＥＴ３１０，３１１がオンとなる電圧が適用される。ここで、電力増幅モジュール１００Ｂは、ＡＰＴ方式によって電源電圧Ｖｃｃが制御されるため、電源電圧Ｖｃｃの変動はＥＴ方式と比較して緩やかである。そのため、例えば、電源電圧端子と制御信号端子を接続し、電源電圧Ｖｃｃを制御信号Ｓｃｏｎｔとして使用することができる。これにより、簡易な構成により高調波終端回路１４０Ｂ及び整合回路１５０Ｂのキャパシタンスを制御し、上述の通り２次高調波を短絡することにより、増幅器１３０をＦ級動作とすることができる。また、増幅器１３０の動作に応じて、整合回路１５０Ａの入力インピーダンスを調整することができる。
【００４２】
図５Ｂは、本発明の一実施形態である電力増幅モジュール１００をＥＴ方式で動作させた場合における電力増幅モジュール１００の構成の一例（電力増幅モジュール１００Ｃ）を示す図である。
【００４３】
図５Ｂに示すように、電力増幅モジュール１００Ｃは、図５Ａに示す電力増幅モジュール１００Ｂと比較して、高調波終端回路１４０Ｂ及び整合回路１５０Ｂに供給される制御信号Ｓｃｏｎｔとして、ＦＥＴ３１０，３１１がオフとなる電圧（例えば、基準電位）が適用される。
【００４４】
これにより、キャパシタ３０１，３０３には電荷が蓄積されず、高調波終端回路１４０Ｂ及び整合回路１５０Ｂの各々の合成キャパシタンスが小さくなる。従って、上述の通り３次高調波を短絡することにより、増幅器１３０を逆Ｆ級動作に制御することができる。また、増幅器１３０の動作に応じて、整合回路１５０Ａの入力インピーダンスを調整することができる。
【００４５】
なお、電力増幅モジュール１００Ｂ，１００Ｃにおいては、高調波終端回路１４０Ｂ及び整合回路１５０Ｂともに制御信号Ｓｃｏｎｔが供給される例を示しているが、高調波終端回路１４０Ｂと整合回路１５０Ｂに供給される制御信号は異なっていてもよい。また、図５Ａに示す動作と図５Ｂに示す動作の切り替えを実現するために切り替え回路を電力増幅モジュールに内蔵してもよい。
【００４６】
図６は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュール１００における端子配置の一例の概略を示す図である。
【００４７】
集積回路１０は、増幅器１３０が実装された集積回路である。集積回路１０は、片側面の周縁領域に、電源電圧端子Ｔ＿Ｖｃｃ及び制御信号端子Ｔ＿Ｓｃｏｎｔを含む複数の端子Ｔを備える。
【００４８】
電源電圧端子Ｔ＿Ｖｃｃ（第１端子）は、電力増幅モジュール１００に電源電圧Ｖｃｃが供給される端子である。制御信号端子Ｔ＿Ｓｃｏｎｔ（第２端子）は、電力増幅モジュール１００に制御信号Ｓｃｏｎｔが供給される端子である。電源電圧端子Ｔ＿Ｖｃｃと制御信号端子Ｔ＿Ｓｃｏｎｔは、比較的近くに（例えば、隣接して）配置されている。これにより、電源電圧端子Ｔ＿Ｖｃｃと制御信号端子Ｔ＿Ｓｃｏｎｔを接続し、電源電圧Ｖｃｃを制御信号Ｓｃｏｎｔとして適用する場合に、接続作業が容易となる。
【００４９】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。電力増幅モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、ＡＰＴ方式及びＥＴ方式の両方式において使用可能な電力増幅器と、インピーダンスを制御可能な高調波終端回路１４０と、を備える。これにより、偶数次高調波又は３次以上の奇数次高調波のいずれか一方の高調波を短絡することができる。従って、電力増幅モジュールの動作モードに応じて、増幅器１３０の動作を切り替えることができ、動作モードに応じて電力増幅器の特性を制御可能な電力増幅モジュールを提供することができる。
【００５０】
また、電力増幅モジュール１００Ａは、キャパシタ２００とインダクタ２１０とを備えるＬＣ直列共振回路により、高調波終端回路１４０Ａが構成される。これにより、ＬＣ直列共振回路の共振周波数が増幅信号ＲＦｏｕｔの高調波の周波数となるように高調波終端回路１４０Ａのインピーダンスを制御することにより、短絡する高調波の周波数を調整することができる。
【００５１】
また、電力増幅モジュール１００Ｂ，１００Ｃは、高調波終端回路１４０Ｂとして、並列接続されたキャパシタ３００，３０１及びスイッチ回路（ＦＥＴ３１０）を備える。これにより、ＦＥＴ３１０を用いて高調波終端回路１４０Ｂの合成キャパシタンスを制御することができる。
【００５２】
また、電力増幅モジュール１００Ｂ，１００Ｃは、高調波終端回路１４０Ｂのキャパシタンスの制御のための制御信号Ｓｃｏｎｔとして、電源電圧Ｖｃｃ又は基準電位を用いる。これにより、増幅器１３０の動作を簡易な構成によって切り替えることができる。
【００５３】
また、電力増幅モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、インピーダンスを制御可能な整合回路１５０を備える。また、整合回路１５０は、キャパシタ２０１及びインダクタ２１１を備えるＬ型整合回路により構成することができる。これにより、増幅器１３０の動作に応じて、増幅信号ＲＦｏｕｔの基本波に対する増幅器１３０の出力インピーダンスと後段の入力インピーダンスを整合させることができ、電力付加効率をさらに向上させることができる。
【００５４】
また、電力増幅モジュール１００Ｂ，１００Ｃは、整合回路１５０Ｂとして、並列接続されたキャパシタ３０２，３０３及びスイッチ回路（ＦＥＴ３１１）を備える。これにより、ＦＥＴ３１１を用いて整合回路１５０Ｂの合成キャパシタンスを制御することができる。
【００５５】
また、電力増幅モジュール１００Ｂ，１００Ｃは、整合回路１５０Ｂのキャパシタンスの制御のための制御信号Ｓｃｏｎｔとして、電源電圧Ｖｃｃ又は基準電位を用いる。これにより、整合回路１５０Ｂのインピーダンスを簡易な構成によって制御することができる。
【００５６】
また、集積回路１０は、電源電圧端子Ｔ＿Ｖｃｃ及び制御信号端子Ｔ＿Ｓｃｏｎｔが比較的近くに（例えば、隣接して）配置されている。これにより、容易な接続作業により、電源電圧Ｖｃｃを制御信号Ｓｃｏｎｔとして適用することができる。
【００５７】
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５８】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  電力増幅モジュール
１１０  電圧生成回路
１２０，２１０，２１１  インダクタ
１３０  増幅器
１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ  高調波終端回路
１５０，１５０Ａ，１５０Ｂ  整合回路
２００，２０１，３００，３０１，３０２，３０３  キャパシタ
３１０，３１１  ＦＥＴ
１０  集積回路
Ｔ，Ｔ＿Ｖｃｃ，Ｔ＿Ｓｃｏｎｔ  端子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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