(57)【要約】【課題】  出力合成回路の損失が低減されたマルチバンド増幅器を提供すること。また、出力回路の部品点数の削減により低コスト化されたマルチバンド増幅器を提供すること。【解決手段】  制御手段が入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択し、対応する増幅器が設けられた信号経路に送出する選択手段及びＮ個の対応する増幅器のバイアス手段を制御して、信号を増幅する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、信号を増幅しないその他の（Ｎ−１）個の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定するので、前記信号を増幅しないその他の（Ｎ−１）個の増幅器側を見たインピーダンスをほぼ無限大と見なせるような（開放に見える）高インピーダンスにでき、ダイプレクサを不要としたものである。【選択図】  図１
2009010484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端から入力される周波数の異なるＮ個（Ｎ≧２の整数）の信号のそれぞれを増幅するＮ個の対応する増幅器がそれぞれに設けられたＮ個の信号経路の一端が前記入力端に切り替え手段を介して並列に接続され、かつ、前記Ｎ個の信号経路の他端が結束されて出力端に接続され、前記切り替え手段と前記Ｎ個の増幅器のバイアスを制御して前記入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、前記対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、その他の（Ｎ−１）個の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられたマルチバンド増幅器。
【請求項２】
前記切り替え手段を１対Ｎ（Ｎ≧２の整数）の切り替えスイッチを有して構成したことを特徴とする請求項１記載のマルチバンド増幅器。
【請求項３】
前記切り替え手段をＮ分配回路（Ｎ≧２の整数）と前記Ｎ分配回路の各出力端にそれぞれ接続したＯＮ／ＯＦＦスイッチを有して構成したことを特徴とする請求項１記載のマルチバンド増幅器。
【請求項４】
入力端から入力される異なる周波数ｆ1とｆ2の信号のそれぞれに対応して増幅する増幅器がそれぞれに設けられた２つの信号経路の一端が前記入力端に切り替え手段を介して並列に接続され、かつ、前記２つの信号経路の他端が結束されて出力端に接続され、前記切り替え手段と前記２つの増幅器のバイアスを制御して前記入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、前記対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、他の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられ、前記周波数ｆ1の信号に対応して増幅する増幅器と前記結束の間の前記信号経路に、所定の（約５０オームの）特性インピーダンスを有し、かつ、前記周波数ｆ2に対して前記結束部位から前記周波数ｆ1の信号に対応して増幅する増幅器が設けられた信号経路側が開放に見える電気長の第１の線路が設けられ、前記周波数ｆ2の信号に対応して増幅する増幅器と前記結束の間の前記信号経路に、所定の特性インピーダンスを有し、かつ、前記周波数ｆ1に対して前記結束部位から前記周波数ｆ2の信号に対応して増幅する増幅器が設けられた信号経路側が開放に見える電気長の第２の線路が設けられたマルチバンド増幅器。
【請求項５】
入力端から入力される異なる周波数ｆ1とｆ2の信号のそれぞれに対応して増幅する増幅器がそれぞれに設けられた２つの信号経路の一端が前記入力端に切り替え手段を介して並列に接続され、かつ、前記２つの信号経路の他端が結束されて出力端に接続され、前記切り替え手段と前記２つの増幅器のバイアスを制御して前記入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、前記対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、他の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられ、前記周波数ｆ1の信号に対応して増幅する増幅器と前記結束の間の前記信号経路に電気長が前記周波数ｆ2に対して９０度の第３の線路を接続すると共に、前記周波数ｆ1の信号に対応して増幅する増幅器と前記第３の線路の間の前記信号経路に電気長が前記周波数ｆ2に対して９０度の第１の先端開放スタブを接続し、前記周波数ｆ2の信号に対応して増幅する増幅器と前記結束の間の前記信号経路に電気長が前記周波数ｆ1に対して９０度の第４の線路を接続すると共に、前記周波数ｆ2の信号に対応して増幅する増幅器と前記第４の線路の間の前記信号経路に電気長が前記周波数ｆ1に対して９０度の第２の先端開放スタブを接続したマルチバンド増幅器。
【請求項６】
入力端から入力される異なる周波数ｆ1とｆ2の信号のそれぞれに対応して増幅する増幅器がそれぞれに設けられた２つの信号経路の一端が前記入力端に切り替え手段を介して並列に接続され、かつ、前記２つの信号経路の他端が結束されて出力端に接続され、前記切り替え手段と前記２つの増幅器のバイアスを制御して前記入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、前記対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、他の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられ、前記周波数ｆ1の信号に対応して増幅する増幅器と前記結束の間の前記信号経路に電気長が前記周波数ｆ2に対して９０度の第３の線路を接続すると共に、前記周波数ｆ1の信号に対応して増幅する増幅器と前記第３の線路の間の前記信号経路にインダクタとキャパシタで成り前記周波数ｆ2で共振する直列共振回路を接続し、前記周波数ｆ2の信号に対応して増幅する増幅器と前記結束の間の前記信号経路に電気長が前記周波数ｆ1に対して９０度の第４の線路を接続すると共に、前記周波数ｆ2の信号に対応して増幅する増幅器と前記第４の線路の間の前記信号経路にインダクタとキャパシタで成り前記周波数ｆ1で共振する直列共振回路を接続したマルチバンド増幅器。
【請求項７】
前記切り替え手段を１対２の切り替えスイッチを有して構成したことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のマルチバンド増幅器。
【請求項８】
前記切り替え手段を２分配回路と前記２分配回路の各出力端にそれぞれ接続したＯＮ／ＯＦＦスイッチを有して構成したことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のマルチバンド増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なる複数の周波数の信号を切り替えて送信するマルチバンド増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年移動体通信では、通過帯域の異なる複数の送信信号を増幅するマルチバンド増幅器が実用化されつつある。通常、マルチバンド増幅器では、複数の送信周波数を分離するためのダイプレクサが増幅器の出力側に接続される。例えば、図７は２つの送信周波数f1及びf2を切り替えて送信する従来のマルチバンド増幅器の構成図である。
送信中心周波数f1及びf2を有するＲＦ入力信号は、それぞれ周波数f1及びf2に対して個別に整合がとられた増幅器５及び増幅器６に入力され、ダイプレクサ２３を介してＲＦの出力端子２へと出力される。ダイプレクサ２３は低域通過フィルタと高域通過フィルタの組み合わせで構成され、２つの送信信号の周波数分離を行っている。(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００２−１７１１３７（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のマルチバンド増幅器では、増幅器の出力側に複数の送信周波数を分離するためのダイプレクサが接続される。このため、ダイプレクサの回路損失により増幅器全体としての効率が低下する問題があった。また、ダイプレクサ使用により部品点数が増加するという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、出力合成回路の損失が低減されたマルチバンド増幅器を提供することを課題とする。
また、この発明は、出力回路の部品点数の削減により低コスト化されたマルチバンド増幅器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係わるマルチバンド増幅器は、制御手段が入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択し、対応する増幅器が設けられた信号経路に送出する選択手段及びＮ個の対応する増幅器のバイアス手段を制御して、信号を増幅する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、信号を増幅しないその他の（Ｎ−１）個の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定するので、前記信号を増幅しないその他の（Ｎ−１）個の増幅器側を見たインピーダンスをほぼ無限大と見なせるような（開放に見える）高インピーダンスにでき、ダイプレクサを不要としたものである。また、ダイプレクサを不要とすることで出力合成回路の損失低減、部品点数の削減を実現したものである。
すなわち、この発明に係わるマルチバンド増幅器は、入力端から入力される周波数の異なるＮ個（Ｎ≧２の整数）の信号のそれぞれを増幅するＮ個の対応する増幅器がそれぞれに設けられたＮ個の信号経路の一端が前記入力端に切り替え手段を介して並列に接続され、かつ、前記Ｎ個の信号経路の他端が結束されて出力端に接続され、前記切り替え手段と前記Ｎ個の増幅器のバイアスを制御して前記入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、前記対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、その他の（Ｎ−１）個の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明は、前記のように、切り替え手段とＮ個の増幅器のバイアスを制御して入力端から入力された信号から１つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、その他の（Ｎ−１）個の増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられたので、ダイプレクサを不要にでき、出力合成回路の損失が低減されたマルチバンド増幅器を得られる効果がある。また、この発明は、出力回路の部品点数の削減により低コスト化されたマルチバンド増幅器を得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は、この発明に係わる実施の形態１を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる２つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、１は入力端子、２は出力端子、３は入力信号を所望の増幅器に振り分けるためのスイッチ、４は異なる２つの通過帯域の周波数f1及びf2の信号をそれぞれ増幅する増幅器５及び増幅器６の出力端が結線される出力合成点、７は増幅器５と増幅器６のバイアス級及びスイッチ３を連携させて切り替えるための制御回路である。
【０００８】
次に動作について説明する。
まず最初に、図１左上に示す周波数f1の信号を送信する場合について説明する。制御回路７により増幅器５はA級またはAB級、増幅器６はC級にバイアス設定され、スイッチ３は信号が入力端子１から増幅器５への経路が通過、入力端子１から増幅器６への経路が遮断となるように設定される。
このとき、出力端子２のインピーダンスを50ohmとすると、図１下に示すように、C級バイアスされた増幅器６の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器５から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
マルチバンド増幅器では、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器５のみに信号が入力し、増幅器５は負荷インピーダンス50ohmで動作するため増幅器は高効率、低歪み等の所望の特性で動作する。
また、もう一方の増幅器６の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【０００９】
次に、図１右上に示す周波数f2の信号を送信する場合について説明する。この場合、周波数f1送信時とは逆に、制御回路７により増幅器６はA級またはAB級、増幅器５はC級にバイアス設定され、スイッチ３は信号が入力端子１から増幅器６への経路が通過、入力端子１から増幅器５への経路が遮断となるように設定される。
このとき、出力端子２のインピーダンスを50ohmとすると、図１下に示すように、C級バイアスされた増幅器５の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器６から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
マルチバンド増幅器では、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器６のみに信号が入力し、増幅器６は負荷インピーダンス50ohmで動作するため増幅器は高効率、低歪み等の所望の特性で動作する。
また、もう一方の増幅器５の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【００１０】
以上のことから、実施の形態１では、信号を増幅しない側の増幅器をC級にバイアス設定し、信号を増幅しない側の増幅器の出力インピーダンスをほぼ無限大とすることで、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器から出力側を見込んだインピーダンスを負荷インピーダンスにほぼ等しくでき、高効率で低歪みな特性のマルチバンド増幅器を得られる。
また、信号を増幅しない側の増幅器の出力インピーダンスをほぼ無限大とすることで、出力合成点における損失の発生を低減でき、出力合成回路を低損失化できる効果がある。
更に、ダイプレクサを使用せずに出力回路を構成することができ、出力回路の部品点数の削減によりマルチバンド増幅器の低コスト化を図ることができる効果がある。
【００１１】
なお、以上の説明では、信号を増幅しない側の増幅器をC級にバイアス設定した増幅器としたが、C級にバイアス設定する代わりにバイアスを切った零バイアス状態の増幅器を使用しても同様の効果が得られる。
【００１２】
実施の形態２．
図２は、この発明に係わる実施の形態２を示すマルチバンド増幅器の構成図説明である。ここでは、異なる２つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。実施の形態１と異なる構成は、入力信号を所望の増幅器に振り分けるための分配回路８、スイッチ９及びスイッチ１０を備えたことである。
【００１３】
次に動作について説明する。
周波数f1の信号を送信する場合には、スイッチ９をオン（通過）、スイッチ１０をオフ（遮断）に設定して、信号が入力端子１から増幅器５のみに入力されるように設定される。
一方、周波数f2の信号を送信する場合には、スイッチ１０をオン（通過）、スイッチ９をオフ（遮断）に設定して、信号が入力端子１から増幅器６のみに入力されるように設定される。
なお、その他の動作及び効果については実施の形態１と同様である。
【００１４】
実施の形態３．
図３は、この発明に係わる実施の形態３を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる３つの通過帯域の周波数f1、f2及びf3を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、１１は周波数f3の信号を増幅する増幅器である。
【００１５】
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する。制御回路７により増幅器５はA級またはAB級、増幅器６及び増幅器１１はC級にバイアス設定され、スイッチは信号が入力端子１から増幅器５への経路が通過、入力端子１から増幅器６及び増幅器１１への経路が遮断となるように設定される。
このとき、出力端子２のインピーダンスを50ohmとすると、C級バイアスされた増幅器６及び増幅器１１の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器５から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
マルチバンド増幅器では、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器５のみに信号が入力し、増幅器５は負荷インピーダンス50ohmで動作するため増幅器は高効率、低歪み等の所望の特性で動作する。
また、もう一方の増幅器６及び増幅器１１の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【００１６】
次に、周波数f2の信号または周波数f3の信号を送信する場合については、増幅器５と増幅器６と増幅器１１それぞれのバイアス設定を、制御回路７によりA級またはAB級、C級にに切り替えることにより、上記周波数f1の信号を送信する場合と同様に動作する。
【００１７】
つまり、この実施の形態３では、信号を増幅しない側の増幅器をC級にバイアス設定し、C級にバイアス設定された増幅器側の出力インピーダンスがほぼ無限大となる効果を利用することで、マルチバンド増幅器出力合成回路の低損失化を図ることが可能となる。
更に、ダイプレクサ未使用による部品点数の削減により低コスト化を図ることができる。
なお、C級にバイアス設定する代わりにバイアスを切った状態の増幅器を使用しても同様の効果が得られる。
【００１８】
実施の形態４．
図４は、この発明に係わる実施の形態４を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる２つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、２１及び２２はそれぞれ増幅器５及び増幅器６と出力合成点４との間に直列に挿入された位相調整に供する線路である。なお、線路２１の特性インピーダンスは50ohmとし、電気長は周波数f2において出力合成点４から増幅器５を見たインピーダンスがほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるように設定する。また、線路２２の特性インピーダンスは50ohmとし、電気長は周波数f1において出力合成点４から増幅器６を見たインピーダンスがほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるように設定する。なお、その他の構成は、実施の形態１で示した図１と同様である。
【００１９】
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する（図４左上）。出力端子２のインピーダンスを50ohmとすると、線路２２の効果により、出力合成点４からC級バイアスされた増幅器６を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなり、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器５から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる（図４下）。
従って、仮にC級バイアスされた増幅器６の出力インピーダンスがリアクタンス成分を有するために無限大とならなくとも、線路２２の効果により出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【００２０】
また、周波数f2の信号を送信する場合について説明する（図４右上）。周波数f2の信号を送信する場合においても、スイッチ３及び増幅器５、６のバイアス設定が切り替わるだけで、基本的動作は周波数f1の信号を送信するときと同様であり、出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
なお、その他の動作及び効果については実施の形態１と同様である。
【００２１】
実施の形態５．
図５は、この発明に係わる実施の形態５を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる２つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、３１及び３２は位相調整に供する線路、３３及び３４はそれぞれ増幅器５と線路３１、増幅器６と線路３２との間に並列接続された先端開放スタブである。先端開放スタブ３３及び位相線路３１は周波数f2において90degとなる電気長を有し、先端開放スタブ３４及び位相線路３２は周波数f1において90degとなる電気長を有する。なお、その他の構成は、実施の形態４で示した図４と同様である。
【００２２】
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する。
出力端子２のインピーダンスを50ohmとすると、周波数f1で90degの電気長を有する先端開放スタブ３４の効果により増幅器６の出力端のインピーダンスが短絡されるため、周波数f1で90degの電気長を有する位相線路３２を介して出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなり、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器５から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
【００２３】
以上のことから、C級バイアスされた増幅器６の出力インピーダンスにかかわらず、先端開放スタブ３４及び位相線路３２の効果により出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【００２４】
なお、周波数f2の信号を送信する場合においても、スイッチ３及び増幅器５、６のバイアス設定が切り替わるだけで、基本的動作は周波数f1の信号を送信するときと同様であり、先端開放スタブ３３及び位相線路３１の効果により出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【００２５】
実施の形態６．
図６は、この発明に係わる実施の形態６を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる２つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、４１、４４はインダクタ、４２、４５はキャパシタ、４３、４６はグラウンドである。直列接続されたインダクタ４１とキャパシタ４２の共振周波数は周波数f2、直列接続されたインダクタ４４とキャパシタ４５の共振周波数は周波数f1であり、それぞれ増幅器５と線路３１、増幅器６と線路３２との間に並列接続された直列共振回路である。なお、その他の構成は、実施の形態４で示した図４と同様である。
【００２６】
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する。出力端子２のインピーダンスを50ohmとすると、周波数f1でインダクタ４４とキャパシタ４５が共振するため、増幅器６の出力端のインピーダンスが短絡される。これにより、周波数f1で90degの電気長を有する位相線路３２を介して出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器６側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器５から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
【００２７】
以上のことから、C級バイアスされた増幅器６の出力インピーダンスにかかわらず、インダクタ４４とキャパシタ４５でなる直列共振回路の効果により出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【００２８】
なお、周波数f2の信号を送信する場合においても、スイッチ３及び増幅器５、６のバイアス設定が切り替わるだけで、基本的動作は周波数f1の信号を送信するときと同様であり、インダクタ４１とキャパシタ４２でなる直列共振回路の効果により出力合成点４からC級にバイアス設定された増幅器５側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点４において損失はほとんど発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明に係わる実施の形態１を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。
【図２】この発明に係わる実施の形態２を示すマルチバンド増幅器の構成図説明である。
【図３】この発明に係わる実施の形態３を示すマルチバンド増幅器の構成図説明である。
【図４】この発明に係わる実施の形態４を示すマルチバンド増幅器の構成図説明である。
【図５】この発明に係わる実施の形態５を示すマルチバンド増幅器の構成図説明である。
【図６】この発明に係わる実施の形態６を示すマルチバンド増幅器の構成図説明である。
【図７】従来のマルチバンド増幅器の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  入力端子、２  出力端子、３  スイッチ、４  出力合成点、５、６  増幅器、７  制御回路、８  分配回路、９、１０  スイッチ、１１  増幅器、２１、２２  線路、２３  ダイプレクサ、３１、３２  線路、３３、３４  先端開放スタブ、４１、４４  インダクタ、４２、４５  キャパシタ、４３、４６  グラウンド
【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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