(57)【要約】【課題】バイパスコンデンサを用いた簡易な構成で基本波より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去し、ノイズ源や不要スプリアスを抑圧し、さらに出力整合回路とバイパスコンデンサとの簡易回路により電源供給線路をまとめ、電源端子を削減する。【解決手段】高周波電力増幅器の電源供給線路５と電源端子６間に接続する、複数のバイパスコンデンサ７１にインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２を直列接続した低周波除去回路７により、基本波より低い周波数の不要な信号を除去する。基本波周波数より低い周波数帯域の受信帯域雑音、発振スプリアス等の不要な信号周波数を除去・抑圧し、無線通信品質を向上する。また、低周波除去回路７により複数の高周波電力増幅器の電源端子を共有して、電源端子を削減する。これにより、回路部の小型化・軽量化・低コスト化を図ることができる。【選択図】図１
2009253785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の高周波信号を増幅する複数段の高周波電力増幅用トランジスタで構成された高周波電力増幅器であって、
Ｋ段目（Ｋは、１〜ｋいずれかの整数）の前記高周波電力増幅用トランジスタの出力端子と接続された電源供給線路と、
前記電源供給線路と電源端子の間に接続された低周波除去回路とを備え、
前記低周波除去回路が、前記電源供給線路と前記電源端子の間に一端が接続され、他端を接地されたＭ個（Ｍは、２〜ｍいずれかの整数）のバイパスコンデンサと、前記Ｍ個のバイパスコンデンサの少なくとも１つに直列に接続されたインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）とを有し、
前記インダクタ（又はマイクロ波伝送線路）の誘導性リアクタンスと前記電源供給線路の誘導性リアクタンスと前記Ｍ個のバイパスコンデンサの容量とによって決定するＭ個の共振周波数が、前記所望の高周波信号より低い周波数帯域にあって、前記低周波除去回路により、前記所望の高周波信号の帯域より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
前記低周波除去回路が、電源供給線路に接続されるＭ個（Ｍは、２〜ｍいずれかの整数）のバイパスコンデンサの一端同士をマイクロ波伝送線路により接続し、前記マイクロ波伝送線路上のいずれかに前記電源供給線路および電源端子を接続した構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の高周波電力増幅器。
【請求項３】
請求項１記載の高周波電力増幅器がＮ個（Ｎは、１〜ｎいずれかの整数）からなり、前記Ｎ個の高周波電力増幅器のそれぞれに周波数の異なる所望の高周波信号を増幅する機能を有するマルチバンド高周波電力増幅器であって、
前記Ｎ個の高周波電力増幅器において、各高周波電力増幅器を構成する複数段の内１つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子に接続された電源供給線路と、
前記Ｎ個の電源供給線路が接続され、１つの電源端子を共有する低周波除去回路とを備え、
前記低周波除去回路によって、複数個の前記高周波電力増幅用トランジスタには前記１つの電源端子から電源が供給され、さらに前記所望の高周波信号の帯域より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を備えたことを特徴とするマルチバンド高周波電力増幅器。
【請求項４】
請求項１記載の高周波電力増幅器がＮ個（Ｎは、１〜ｎいずれかの整数）からなり、前記Ｎ個の高周波電力増幅器のそれぞれに周波数の異なる所望の高周波信号を増幅する機能を有するマルチバンド高周波電力増幅器であって、
前記Ｎ個の高周波電力増幅器において、各高周波電力増幅器を構成する複数段の内１つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子に接続された電源供給線路と、
前記Ｎ個の各電源供給線路との接続点に少なくとも１つのバイパスコンデンサを有し、かつ前記Ｎ個のバイパスコンデンサの一端同士をマイクロ波伝送線路で構成する電源共通化線路によって接続し、前記電源共通化線路上のいずれかに１つの電源端子を接続した低周波除去回路とを備え、
前記低周波除去回路によって、複数個の前記高周波電力増幅用トランジスタには前記１つの電源端子から電源が供給され、さらに前記所望の高周波信号の帯域より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を備えたことを特徴とするマルチバンド高周波電力増幅器。
【請求項５】
前記電源端子に接続された各電源供給線路は、各高周波電力増幅器が増幅する所望の高周波信号に対して電気長をλ／４長とし、特性インピーダンスを２０Ω以上とし、
前記各電源供給線路の他端に接続するバイパスコンデンサにより、前記所望の高周波信号において各高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源供給線路側のインピーダンスを開放とし、前記各高周波電力増幅用トランジスタが前記バイパスコンデンサより外部のインピーダンスの影響を受けない構成を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載のマルチバンド高周波電力増幅器。
【請求項６】
前記電源端子に接続された各電源供給線路は、各高周波電力増幅器が増幅する所望の高周波信号に対して電気長をλ／２８長以上λ／４長以下とし、特性インピーダンス２０Ω以上とし、
前記各電源供給線路と接続する各高周波電力増幅用トランジスタの出力端子に、接地された並列キャパシタを有する出力整合回路を備え、
前記出力整合回路のキャパシタと前記電源供給線路の他端に接続するバイパスコンデンサにより、前記所望の高周波信号において前記各高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源供給線路側のインピーダンスを開放とし、前記各高周波電力増幅用トランジスタが前記バイパスコンデンサより外部のインピーダンスの影響を受けない構成を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載のマルチバンド高周波電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信分野で利用されるマルチバンド高周波電力増幅器に関し、特に複数の高周波電力増幅器に含まれる高周波電力増幅用トランジスタにおいて、その複数の高周波電力増幅用トランジスタの各電源供給線路を１つにまとめる電源共通化線路と誘導性リアクタンス成分と直列接続する複数のバイパスコンデンサにより構成する低周波除去回路によって、高周波電力増幅器の低周波帯域に発生する雑音、スプリアスを除去するとともに、複数の高周波電力増幅器への電源供給用の電源端子を削減することを可能とする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話端末には、海外での使用が可能な国際ローミングに対応するためのマルチモード化、通信容量拡大の中においてより安定した通信品質確保のためのマルチバンド化といった要求が、強くなってきている。マルチモード・マルチバンド化においては、国内ではＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)方式やＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System)方式といった第３世代（３Ｇ）方式が８００ＭＨｚ帯，１．７ＧＨｚ帯，２ＧＨｚ帯を使用しており、海外では世界的に普及しているＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)方式の８５０ＭＨｚ帯，９００ＭＨｚ帯，１．８ＧＨｚ帯，１．９ＧＨｚ帯が各地域で使用されている。
【０００３】
このようなマルチモード・マルチバンド化に対応するため、携帯電話端末は複数個の高周波電力増幅器を搭載する必要があり、ＲＦ回路部の小型化における課題となっている。
【０００４】
また、携帯電話端末へのデジタルＴＶ：４７０〜７７０ＭＨｚやＧＰＳ(Global Positioning System)：１．５７ＧＨｚといった機能の追加やマルチモード・マルチバンド化に伴う携帯電話利用周波数帯域を含め、これらの高周波受信帯域への雑音や不要スプリアスの落ち込みは受信性能の劣化をもたらすため、より一層広い周波数範囲に対してノイズや不要スプリアスのレベルを抑圧した高周波電力増幅器が求められる。
【０００５】
そこで、電源供給線路に２つのバイパスコンデンサを並列接続させることで、広帯域にノイズを除去する技術が特許文献１により提案されている。また、電源供給線路にチョークコイル（コイルフィルタ）を用いた帯域阻止フィルタ回路により、広範囲にノイズを除去する技術が特許文献２に提案されている。
【０００６】
特許文献１では、電源端子に互いに自己共振周波数の異なる２つのバイパスコンデンサを並列接続することにより、１つのバイパスコンデンサの自己共振周波数を利用した際に比べ、広い範囲で得られる交流接地効果により、広帯域にノイズを除去する技術である。
【０００７】
特許文献２では、電源供給線路に対して直列にチョークコイルを接続し、このチョークコイルの端部にキャパシタを接地する構成の組合せでＴ型フィルタ，π型フィルタの広帯域阻止フィルタにより、広帯域にノイズを除去する技術である。
【０００８】
特許文献２で示されているＴ型フィルタの回路例を図１０（ａ）に、π型フィルタの回路を図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）に示すＴ型フィルタでは、電源供給線路に直列にインダクタ値の異なるインダクタＬ１，Ｌ２が接続されており、このインダクタの間にキャパシタＣ１を接続し接地しており、インダクタＬ１，Ｌ２の少なくとも１つにはチョークコイル（コイルフィルタ）を用いることでインダクタ相互の電磁的結合が少ない高密度実装を考慮している。図１０（ｂ）に示すπ形フィルタ回路では、チョークコイル（コイルフィルタ）のＬ３とキャパシタＣ２，Ｃ３により、構成しており、用途に応じてＴ型とπ型の組合せで所望の特性に応えることを提唱している。
【０００９】
さらに、マルチバンドの小型化を目的として、特許文献３では、複数の高周波電力増幅器において、互いの電源供給回路における構成要素の一部を複数の増幅素子に対して共有することで、電源端子を共通化することで電源端子の削減による小型化技術を提唱している。
【特許文献１】特開２００６−０８０８０６号公報
【特許文献２】特開２００３−１９８３０５号公報
【特許文献３】特許第３８９２８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これら高周波電力増幅器の各特許文献では、次に示す課題がある。
【００１１】
特許文献１では、実施例として、電圧制御発振器の各電源端子に自己共振周波数の異なるバイパスコンデンサを２つずつ接地し、０．５ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数範囲でノイズ等を除去する交流接地効果を謳っている。
【００１２】
しかし、図１１に示す一般的な高周波電力増幅器の回路構成で示すように、高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４に接続する電源供給線路５は、高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４から電源側を見たインピーダンスを充分に大きく、望ましくは開放に設計するために、電源供給線路５の電気長を基本波のλ／４長に設定している。λ／４長を確保できない場合は、出力整合回路８に使用する並列キャパシタにより、高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４から電源側を見たインピーダンスを開放に見えるように調整する。
【００１３】
図１２のグラフＡ（実線）に２種類の容量の異なるバイパスコンデンサ７Ａ，７Ｂを電源端子６に接続した回路のみの通過特性を示す。例では、バイパスコンデンサ７Ａに自己共振周波数が約３０ＭＨｚの１０００００ｐＦと、バイパスコンデンサ７Ｂに自己共振周波数が約５５０ＭＨｚの２２０ｐＦの容量を使用している。
【００１４】
図１２のグラフＢ（破線）は、図１２のグラフＡの回路に基本波のλ／４長に設定した電源供給線路５を付加した際の高周波電力増幅用トランジスタ３から出力整合回路８への通過特性Ｓ２１（ｄＢ）を示す。この回路では、基本波を８００ＭＨｚとしている。
【００１５】
図１２のグラフＢには、基本波のλ／４長に設定した電源供給線路長により２２０ｐＦの自己共振周波数は低周波数側に移動し４００ＭＨｚ付近に共振によるノッチが確認できない。これは、基本波インピーダンスを開放に見せる基本波のλ／４長に設定した電源供給線路長の影響が、基本波近辺の周波数帯域にまで見えており、電源端子に設置したバイパスコンデンサの自己共振周波数のみを利用した交流接地効果は基本波周波数に近い帯域ほど弱まり、効果が現れない。特に基本波周波数の１／５の周波数付近から基本波周波数に掛けて発生するノイズやスプリアスを効果的に除去することは困難である。
【００１６】
特許文献２では、電源供給線路に対して直列接続した図１０（ａ），（ｂ）に示すインダクタＬにチョークコイル（コイルフィルタ）を利用したＴ型フィルタやπ型フィルタの広帯域阻止フィルタにより、広帯域にノイズを除去しているが、電源供給線路に直列に接続されるコイルには、高周波電力増幅器の効率に影響する電圧降下によるロスを避けるため、低抵抗が求められる。このため、一般的にチョークコイル（コイルフィルタ）は巻き線構造を採用しており、このような高価でサイズの小型化が難しいチョークコイル（コイルフィルタ）を使用した該広帯域阻止フィルタをマルチバンド高周波電力増幅器の個々の電源端子に用いることはサイズと価格の点で制限がある。
【００１７】
特許文献３では、複数の高周波電力増幅器において、１つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源側の基本波インピーダンスは、自身の電源供給線路とバイパスコンデンサに加えて、電源端子を共有する他の高周波電力増幅用トランジスタおよびその出力端子に接続する電源供給線路、バイパスコンデンサと出力整合回路の全てのインピーダンスを合成して整合設計することで、自身の出力整合回路のインピーダンスの実数部より大きくなるように設定されている。この方法では、１つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源側の基本波インピーダンスが、相手側のトランジスタ、出力整合回路、電源供給線路、バイパスコンデンサを含む様々なパラメータに依存するため、開発設計の難度が高くなる上に、特性ばらつきの悪化といった生産課題が発生する。
【００１８】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、バイパスコンデンサを用いた簡易な回路構成によって基本波周波数より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去することで、外部や内部からのからのノイズ源や内部で発生する不要スプリアスの抑圧といった効果を得ることができ、さらに個々のトランジスタの出力整合回路とバイパスコンデンサを用いた簡易な回路構成によってマルチバンド高周波電力増幅器の電源供給線路を１つにまとめ、電源端子の削減による小型化を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の目的を達成するために、本発明のマルチバンド高周波電力増幅器は、異なる高周波信号を増幅するＮ個の高周波電力増幅器よりなり、
さらに各々の高周波電力増幅器は、複数段（Ｋ段）の高周波電力増幅用トランジスタと、この前後に存在する高周波電力増幅用トランジスタもしくは外部機器との基本波インピーダンス整合のための入力側に入力整合回路と、出力側に出力整合回路と、により構成され、
さらにまた高周波電力増幅用トランジスタの出力端子と電源端子の間に電源電圧を供給する電源供給線路と、この電源供給線路の高周波電力増幅用トランジスタ出力端子から見たインピーダンスが開放に近くなるように電源供給線路の電気長もしくは出力整合回路により調整し、電源供給線路の電源端子側に基本波より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を有したインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）と直列接続されたＭ個のバイパスコンデンサを含む低周波除去回路と、を具備するものであり、
前記Ｎ個の高周波電力増幅器の各電源供給線路は、低周波除去回路に含まれるＭ個のバイパスコンデンサの各々に対応して接続し、Ｎ個の高周波電力増幅器は１つの低周波除去回路と１つの電源端子を共有するものである。
【００２０】
前記構成によれば、バイパスコンデンサを用いた簡易な回路構成によって基本波周波数より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去して、外部や内部からのからのノイズ源や内部で発生する不要スプリアスの抑圧ができ、さらに個々のトランジスタの出力整合回路とバイパスコンデンサの簡易な構成でマルチバンド高周波電力増幅器の電源供給線路を１つにまとめて、電源端子を削減できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マルチバンド高周波電力増幅器の各高周波電力増幅器が複数段の高周波電力増幅用トランジスタで構成され、この各高周波電力増幅器におけるＫ段目の高周波電力増幅用トランジスタの電源供給線路の全てに接続された低周波除去回路において、この低周波除去回路が各高周波電力増幅器の増幅する各基本波周波数の中で最も低い周波数以下の低周波数帯域を除去することで、電源端子から侵入する低周波ノイズの除去、自身が発生する基本波周波数に近い受信帯域ノイズの抑圧、さらに自身が発生する１／２発振といった不要スプリアスの抑圧により、各高周波電力増幅器がより安定でかつノイズ性能を改善させ、さらに、各高周波電力増幅器におけるＫ段目の高周波電力増幅用トランジスタの全ての電源供給線路をまとめて低周波除去回路に接続することにより、電源端子を削減することができ、マルチバンド高周波電力増幅器の課題となる、安定した通信品質確保と、ＲＦ回路部の小型化・軽量化・低コスト化を解決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】
【００２２】
以下、本発明における実施の形態として、国内携帯電話で使用される８００ＭＨｚ帯から２ＧＨｚ帯の周波数を基本波周波数として増幅するマルチバンド高周波電力増幅器を例に図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。また、前記従来例を示す図１１において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。
【００２４】
図１に低周波除去回路７を有する高周波電力増幅器１０の基本構成を示すように、１段の高周波電力増幅用トランジスタ３で構成された高周波電力増幅器１０であり、この高周波電力増幅用トランジスタ３の入力側には高周波電力増幅器１０の入力端子１の外部と高周波電力増幅用トランジスタ３との基本波周波数のインピーダンスを整合させるための入力整合回路２を有し、この高周波電力増幅用トランジスタ３の出力側には高周波電力増幅器１０の出力端子９の外部と高周波電力増幅用トランジスタ３との基本波周波数のインピーダンスを整合させるための出力整合回路８を有している。
【００２５】
トランジスタ出力端子４から電源供給線路５を見た基本波周波数のインピーダンスが開放に見えるように電気長が基本波のλ／４長で、かつ特性インピーダンスが２０Ω以上の電源供給線路５を有し、電源供給線路５の他端に電源端子６と基本波周波数より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を有する低周波除去回路７を具備する。
【００２６】
低周波除去回路７は、電源供給線路５と電源端子６の間にＧＮＤ接地された複数個のバイパスコンデンサ７１が接続され、各バイパスコンデンサ７１にはインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２が直列に接続されている。いま、インダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２の誘導性リアクタンスＬと、電源供給線路５の誘導性リアクタンスＬと、Ｍ番目（Ｍは、２〜ｍいずれかの整数）のバイパスコンデンサ７１の容量Ｃにより決定する共振周波数をＦ（ｍ）、基本波周波数をｆ０とした場合、
Ｆ（ｍ）＜ｆ０
を満たす条件において、共振周波数Ｆ（ｍ）を除去したい不要な信号周波数に一致するように、バイパスコンデンサ７１の容量Ｃと直列接続するインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２の誘導性リアクタンスＬを調整した回路構成を有する。
【００２７】
また、バイパスコンデンサ７１と、このバイパスコンデンサ７１に直接接続されるインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２は接続する順番が逆でも、同様の機能を有する。
【００２８】
次に、本第１実施形態における低周波除去回路７による効果を示す。図２では、第１実施形態で示した図１の高周波電力増幅器１０の基本波周波数を８００ＭＨｚとし、低周波除去回路７において従来のバイパスコンデンサのみの回路（図１１参照）と本第１実施形態のバイパスコンデンサ７１にインダクタ７２を直列接続した回路との比較を示す。
【００２９】
図２のグラフＡにはバイパスコンデンサとして一般的な１０００ｐＦのみを、グラフＢにはバイパスコンデンサとして１０００ｐＦ＋３０ｐＦを、グラフＣには１０００ｐＦと６ｎＨのバイパスコンデンサとインダクタの直列接続回路＋３０ｐＦのバイパスコンデンサを接続し接地した場合の、トランジスタ出力端子４から見た出力整合回路８の出力端子９への通過特性Ｓ２１を示す。
【００３０】
図２のグラフＢでは、共振周波数が約４００ＭＨｚ付近となるようにバイパスコンデンサの容量を３０ｐＦに設定しているが、グラフＢには共振周波数による変化は確認できない。これは、基本波のλ／４長に設定された電源供給線路５がトランジスタ出力端子４から見た基本波周波数のインピーダンスを開放にするため、基本波周波数付近のインピーダンスも持ち上げられることにより、バイパスコンデンサの自己共振を利用したくらいでは効果を得ることは難しい。
【００３１】
図２のグラフＣは、１０００ｐＦのバイパスコンデンサに直列に６ｎＨのインダクタを接続することで、１０００ｐＦのバイパスコンデンサの自己共振にインダクタが付加され、共振周波数の低周波への移動、この共振のＱ値の向上と、６ｎＨのインダクタと３０ｐＦのバイパスコンデンサによる並列共振および電源供給線路５との共振効果により、約４００ＭＨｚに約５ｄＢ程度の利得を減衰させるノッチを確認できる。
【００３２】
このように、本第１実施形態に示す図２のグラフＣでは、低周波除去回路７に２つのバイパスコンデンサを接地し、そのうち１つのバイパスコンデンサにインダクタを直列接続し、
Ｆ（ｍ）＜ｆ０
を満たす条件において、１つの共振周波数Ｆ（１）を数十ＭＨｚに合わせこむことで低周波ノイズ除去を行い、さらに他の１つの共振周波数Ｆ（２）を４００ＭＨｚに合わせこむことで基本波の１／２発振スプリアスの抑圧を実現している。
【００３３】
また、図２の説明では、バイパスコンデンサ７１に直接接続されるインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２として、インダクタを示したが、同様の誘導性リアクタンス成分を持つマイクロ波伝送線路でも同じ効果を得られる。
【００３４】
次に図３では、第１実施形態で示した図１の高周波電力増幅器１０の基本波周波数を８００ＭＨｚ、電源供給線路５の電気長をλ／２４長、特性インピーダンスを５３Ωとし、電源供給線路５と出力整合回路８の並列キャパシタにより高周波電力増幅用トランジスタ３から見た電源端子６側のインピーダンスを高インピーダンスに望ましくは開放に調整した回路構成において、図２と同様の比較を示す。
【００３５】
図３のグラフＡにはバイパスコンデンサとして一般的な１０００ｐＦのみを、グラフＢにはバイパスコンデンサとして１０００ｐＦ＋２７０ｐＦを、グラフＣには１０００ｐＦと３ｎＨのバイパスコンデンサとインダクタの直列接続回路＋８２ｐＦのバイパスコンデンサを接続し接地した場合の、トランジスタ出力端子４から見た出力整合回路８の出力端子９への通過特性Ｓ２１を示す。
【００３６】
図３のグラフＢでは、共振周波数が約４００ＭＨｚ付近となるようにバイパスコンデンサの容量を２７０ｐＦに設定しているが、グラフＢには共振周波数による変化は、図２のグラフＢに比べ電源供給線路５の電気長が短い影響から若干ノッチらしき減衰を確認できる。しかし、図２のグラフＢと同様にバイパスコンデンサの自己共振を利用したくらいでは不要な信号を除去、抑圧する効果を得ることは難しい。
【００３７】
図３のグラフＣは、１０００ｐＦのバイパスコンデンサに直列に３ｎＨのインダクタを接続することで、１０００ｐＦのバイパスコンデンサの自己共振にインダクタが付加され、共振周波数の低周波への移動、この共振のＱ値の向上と、３ｎＨのインダクタと８２ｐＦのバイパスコンデンサによる並列共振および電源供給線路５との共振効果により、約４００ＭＨｚに約１８ｄＢ程度の利得を減衰させるノッチを確認できる。
【００３８】
このように、本第１実施形態に示す図３のグラフＣでは、低周波除去回路７に２つのバイパスコンデンサを接地し、そのうち１つのバイパスコンデンサにインダクタを直列接続し、
Ｆ（ｍ）＜ｆ０
を満たす条件において、１つの共振周波数Ｆ（１）を数十ＭＨｚに合わせこむことで低周波ノイズ除去を行い、さらに他の１つの共振周波数Ｆ（２）を４００ＭＨｚに合わせこむことで高周波電力増幅の主な課題の１つである基本波の１／２発振スプリアスを抑圧することが可能である。
【００３９】
さらに、図４では、第１実施形態で示した図１の高周波電力増幅器１０の基本波周波数を８００ＭＨｚ、電源供給線路５の電気長をλ／４長とし、低周波除去回路７による不要な３つの低周波信号を除去する例を示す。
【００４０】
図４のグラフＡにはバイパスコンデンサとして一般的な１０００ｐＦのみを、グラフＢにはバイパスコンデンサとインダクタとして、１０００ｐＦと１０ｎＨ，８２ｐＦと９ｎＨ，３０ｐＦと１ｎＨの３つの直列接続回路を接続し接地した場合の、トランジスタ出力端子４から見た出力整合回路８の出力端子９への通過特性Ｓ２１を示す。
【００４１】
図４のグラフＢは、共振周波数を１０００ｐＦが３０ＭＨｚに、８２ｐＦが２００ＭＨｚに、３０ｐＦが４００ＭＨｚに合わせこむために、各バイパスコンデンサに直列接続するインダクタの値を調整している。この回路構成により、１０００ｐＦの共振によるノッチは、図４に示すグラフＡの１０００ｐＦのバイパスコンデンサを１つのみ搭載した場合に比べて、インダクタの影響により共振周波数の低周波への移動と、Ｑ値の向上によるノッチの狭帯域化が見られ、８２ｐＦの共振によるノッチは２００ＭＨｚで約５ｄＢ程度の利得の減衰を確認でき、３０ｐＦの共振によるノッチは４００ＭＨｚで約２ｄＢ程度の利得の減衰を確認できる。
【００４２】
このように、本第１実施形態に示す図４のグラフＢでは、低周波除去回路７に３つのバイパスコンデンサにインダクタを直列接続して接地し、
Ｆ（ｍ）＜ｆ０
を満たす条件において、１つの共振周波数Ｆ（１）を３０ＭＨｚに合わせこむことで低周波ノイズ除去を行い、さらに他の２つの共振周波数Ｆ（２），Ｆ（３）を２００ＭＨｚ、４００ＭＨｚに合わせこむことで高周波電力増幅１０の主な課題の１つである基本波の１／４，１／２発振スプリアスを抑圧することが可能である。
【００４３】
このように、図１に示したインダクタ７２を直列接続したバイパスコンデンサ７１を複数搭載した低周波除去回路７により、基本波より低い周波数で特に受信帯域雑音周波数や不要な発振スプリアスといった複数の不要な低周波信号を除去することが可能である。
【００４４】
また、図１ではバイパスコンデンサ７１と直列接続する誘導性リアクタンスにインダクタ７２を選択したが、分布定数のマイクロ波伝送線路を用いても同様の効果を得ることが可能である。さらに、複数のバイパスコンデンサ７１とインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２の直列接続回路において、インダクタが大きくなると並列共振のＱが向上し、複数のバイパスコンデンサ７１の共振周波数間において、低周波数帯域の利得が上昇してしまう課題がある。この場合、バイパスコンデンサ７１に直列接続するインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２に対して、抵抗成分を加えることで改善が可能である。
【００４５】
例えば、図５（ａ）に示すように、バイパスコンデンサ７１に直列接続するインダクタ７２に対して抵抗７３を直列に接続する場合、抵抗値を限度以上に大きくすると共振のＱ値が低下して、本発明の低周波数除去の効果が得られなくなってしまうため、望ましくは１０Ω以下が良い。
【００４６】
また、図５（ｂ）に示すように、バイパスコンデンサ７１に直列接続するインダクタ７２に対して並列に抵抗７４を接続する場合、抵抗値を限度以下に小さくすると共振のＱ値が低下して、本発明の低周波数除去の効果が得られなくなってしまうため、望ましくは５Ω以上が良い。
【００４７】
このように、本第１実施形態に示す低周波除去回路７を用いることで、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用される高周波増幅器において、基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態に係る高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。本第２実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図６に示す低周波除去回路７において、複数のインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２とバイパスコンデンサ７１の直列接続回路間をマイクロ波伝送線路７５（複数のマイクロ波伝送線路からなる）で接続した構成である。
【００５０】
前述の第１実施形態で示した図１では、低周波除去回路７に含まれる複数のインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２とバイパスコンデンサ７１の直列接続回路は、電源供給線路５と電源端子６の接続点で全ての回路が高周波的に短絡接続されているが、図６に示す低周波除去回路７では、バイパスコンデンサ７１の直列接続回路間をマイクロ波伝送線路７５で接続しているため、電源供給線路５と電源端子６は低周波除去回路７のマイクロ伝送線路７５上（複数のマイクロ波伝送線路間）であればどこへ接続しても問題なく、回路設計におけるレイアウト上の自由度を上げることが可能となる。また、低周波除去回路７としての効果は、第１実施形態と同じであり、各バイパスコンデンサの共振周波数のパラメータにマイクロ波伝送線路７５の分が追加されるだけである。
【００５１】
さらに、図６のバイパスコンデンサ７１Ａに示すように、直列接続していたインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２とマイクロ波伝送線路７５Ａの誘導性リアクタンスＬ成分が等価である場合には、インダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２を搭載せず、マイクロ波伝送線路７５Ａでのみで、低周波除去回路として変わらない効果を得ることが可能である。
【００５２】
このように、本第２実施形態に示す低周波除去回路７を用いることで、回路設計上の自由度を上げつつ、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用される高周波増幅器において、基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
【００５３】
（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態に係るマルチバンド高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。本第３実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図７は低周波除去回路７および電源端子６を共有する前記第１実施形態における複数の高周波電力増幅器を搭載したマルチバンド高周波電力増幅器の基本構成を示す図である。図７に示す複数の高周波電力増幅器１０（１０Ａ，１０Ｂ，…，１０Ｎ）は、内部に含む高周波電力増幅用トランジスタ３の各出力端子４（４Ａ，４Ｂ，…，４Ｎ）に、各機器が増幅する基本波周波数のλ／４長で、かつ特性インピーダンスが２０Ω以上の電源供給線路５（５Ａ，５Ｂ，…，５Ｎ）を有しており、各電源供給線路５は１つの電源端子６を共有する構造である。この電源端子６には前記第１実施形態で示したものと同様の機能を有する低周波除去回路７を具備する。低周波除去回路７は、１つの電源供給線路５に対して少なくとも１つのＧＮＤ接地されたバイパスコンデンサ７１が設置され、バイパスコンデンサ７１は必要に応じてインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２を直列接続した構成となる。
【００５５】
ただし、インダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２の誘導性リアクタンスＬと、電源供給線路５の誘導性リアクタンスＬと、複数のバイパスコンデンサ７１の容量Ｃにより決定する共振周波数をＦ（ｍ）、複数の高周波電力増幅器が各々増幅する各基本波周波数の中で最も低い周波数をｆ０とした場合、
Ｆ（ｍ）＜ｆ０
を満たす条件において、共振周波数Ｆ（ｍ）を除去したい不要な信号周波数に一致するようにバイパスコンデンサ７１の容量Ｃと直列接続するインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２の誘導性リアクタンスＬを調整した回路構成をとる。
【００５６】
図７に示すマルチバンド高周波電力増幅器は、このような構成により複数の高周波電力増幅器１０自身が増幅する基本波周波数において、各高周波電力増幅用トランジスタ３から見た電源端子６側のインピーダンスが開放になるため、共通接続する低周波除去回路７を通してお互いのインピーダンスが影響を及ぼしあうことはなく電源端子６を共有し、搭載する複数の高周波電力増幅器１０が増幅する基本波周波数の中で最も低い周波数よりさらに低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を有する。
【００５７】
また、共通接続した際のインピーダンスの影響を互いに及ぼしあうことはないため、低周波除去回路７および電源端子６を共有する複数の高周波電力増幅用トランジスタ３は、各高周波電力増幅器の異なる段のトランジスタであっても、同じ段のものであっても良い。
【００５８】
本第３実施形態においては、第１実施形態で示した図２のグラフＣ，図３のグラフＣ，図４のグラフＢと同等の効果を得ることができる。これは、図７で示す各電源供給線路５を各高周波電力増幅器１０が増幅する各基本波周波数のλ／４長に設計していることにより、電源側のインピーダンスが各基本波周波数で高インピーダンスに見えるため、各高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４から見た信号線路の通過特性Ｓ２１は、各基本波周波数でピークを取るよう設計されている。
【００５９】
また、各電源供給線路５に対応して接続されるバイパスコンデンサ７１は、各バイパスコンデンサ７１と直列接続するインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）７２と電源供給線路５の誘導性リアクタンス成分との共振周波数は、
Ｆ（ｍ）＜ｆ０
の条件より各高周波電力増幅器１０が増幅する各基本波周波数より低く設定しているため、前述の通過特性Ｓ２１の基本波周波数帯域に各バイパスコンデンサ７１の共振周波数の影響が見えることはなく、第１実施形態と同様に基本波周波数より低い周波数帯域でのみバイパスコンデンサ７１の共振による効果を得ることができる。
【００６０】
ただし、各電源供給線路５の特性インピーダンスが２０Ωより小さくなると、電気長として所望の基本波周波数のλ／４長としても、基本波インピーダンスを高インピーダンスに持っていくことが困難となり、各高周波電力増幅器同士のインピーダンスが相互に影響しあい、電源端子を共通化した本第３実施形態の安定したマルチバンド高周波電力増幅器の提供は困難となる。従って、各電源供給線路５の特性インピーダンスは望ましくは２０Ω以上を確保して設計する。
【００６１】
また、各電源供給線路５の電気長が所望の基本波周波数のλ／４長を確保できない場合は、各高周波電力用トランジスタ３の出力整合回路８の中に並列接続されているキャパシタを利用して、高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４から見た電源側の基本波インピーダンスを高インピーダンスに望ましくは開放に設計することが可能である。しかし、各電源供給線路５の電気長が所望の基本波周波数のλ／２８長より短くなると、トランジスタ出力端子４から見た電源側の基本波インピーダンスを５０Ω以上に上げることが困難となり、各高周波電力増幅器同士のインピーダンスが相互に影響しあい、電源端子を共通化した本第３実施形態の安定したマルチバンド高周波電力増幅器の提供は困難となる。従って、各電源供給線路５の電気長は望ましくはλ／２８長以上を確保して設計する。
【００６２】
また、低周波除去回路７のバイパスコンデンサおよび誘導性リアクタンスの直列接続回路が多数含まれる場合、並列共振による利得の上昇が起きる場合があるが、第１実施形態で示すように誘導性リアクタンスに抵抗成分を直列又は並列に接続することで改善できる。
【００６３】
さらに、図７に示すマルチバンド高周波電力増幅器の低周波除去回路７の構成例では、１つの電源供給線路５に対して少なくとも１つのＧＮＤ接地されたバイパスコンデンサ７１が設置された構成としているが、バイパスコンデンサ７１が高周波的にＧＮＤに強く接地できている場合は２つ以上の電源供給線路５に対して１つのバイパスコンデンサ７１を共有しても、互いの高周波電力増幅用トランジスタ３の負荷インピーダンスへの影響や不用な高周波信号の回り込みといった影響はないため、低周波除去回路７には所望の低周波信号を除去するために必要な最低数量のバイパスコンデンサ７１を設置するだけで良い。
【００６４】
このように、本第３実施形態に示す高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４から見た電源側のインピーダンスを５０Ω以上の高インピーダンス、望ましくは開放に電源供給線路５の設計と、バイパスコンデンサと誘導性リアクタンス成分との共振周波数を基本波周波数以下にした低周波除去回路７を用いることで、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用されるマルチバンド高周波増幅器において、各高周波電力増幅器１０の高周波電力増幅用トランジスタ３の電源端子６を共有させることで、マルチバンド高周波増幅器の電源端子の削減を実現することが可能であり、さらに基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
【００６５】
（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態に係るマルチバンド高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。本第４実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図８は低周波除去回路７および電源端子６を共有する前記第３実施形態における複数の高周波電力増幅器を搭載したマルチバンド高周波電力増幅器に、前記第２実施形態における低周波除去回路７の複数のバイパスコンデンサ７１間をマイクロ波伝送線路７５で接続した構成であり、異なる２つの周波数を増幅するデュアル型のマルチバンド高周波電力増幅器の構成を示す図である。
【００６７】
図８に示すように、高周波電力増幅用トランジスタ３が基本波周波数を８００ＭＨｚ、高周波電力増幅用トランジスタ１３が基本波周波数を２ＧＨｚとして、第１実施形態で構造説明した高周波増幅器と同様に入力整合回路２および１２、電源供給線路５および１５、出力整合回路８および１８を各々設計した構造を有している。
【００６８】
電源供給線路５は高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４から見た基本波インピーダンスを５０Ω以上の高インピーダンスに、望ましくは開放に設計し、同様に電源供給線路１５は高周波電力増幅用トランジスタ１３の出力端子１４から見た基本波インピーダンスを５０Ω以上の高インピーダンスに、望ましくは開放に設計し、２つの電源供給線路５，１５は低周波除去回路７の電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）を介して接続し、この接続点に共通の電源端子６を共有接続する構造を有している。
【００６９】
電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）と電源供給線路５の接続点には高周波電力増幅用トランジスタ３のバイパスコンデンサ７１Ｂを有し、電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）と電源供給線路１５の接続点には高周波電力増幅用トランジスタ１３のバイパスコンデンサ７１Ｃを有しており、異なる２つの周波数を増幅するデュアル型のマルチバンド高周波電力増幅器である。
【００７０】
図８の低周波除去回路７のバイパスコンデンサ７１Ｂおよび７１Ｃを、第２実施形態の図６で示した構成に当てはめると、バイパスコンデンサ７１の１つがバイパスコンデンサ７１Ｂであり、電源端子６側に接地したバイパスコンデンサ７１Ａがバイパスコンデンサ７１Ｃとなる。
【００７１】
図９にバイパスコンデンサ７１Ｂに１２０ｐＦ、バイパスコンデンサ７１Ｃに１０００ｐＦを設置し、電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）を特性インピーダンス６６Ωのマイクロ波伝送線路で線幅１００μｍ、線長４０００μｍとした際の、８００ＭＨｚの高周波電力増幅用トランジスタ３の出力端子４から高周波電力増幅器の出力端子への通過特性Ｓ２１を図９のグラフＡに、２ＧＨｚの高周波電力増幅用トランジスタ１３の出力端子１４から高周波電力増幅器の出力端子への通過特性Ｓ２１を図９のグラフＢに示す。
【００７２】
高周波電力増幅用トランジスタ３側から低周波除去回路７を見ると、バイパスコンデンサ７１Ｂと電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）との並列共振と電源供給線路５との直列共振により４００ＭＨｚにノッチを作成し８００ＭＨｚの１／２発振スプリアス除去に効果を現し、バイパスコンデンサ７１Ｃは電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）と電源供給線路５との直列共振によりバイパスコンデンサ７１Ｃの１０００ｐＦの自己共振周波数が低周波に移動しているため、より低周波のノイズを除去することができる。
【００７３】
また、高周波電力増幅用トランジスタ１３側から低周波除去回路７を見ると、バイパスコンデンサ７１Ｃと電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）およびバイパスコンデンサ７１Ｂとの共振回路と電源供給線路１５との直列共振により１００ＭＨｚにノッチを作成し、バイパスコンデンサ７１Ｂは電源共通化線路（マイクロ波伝送線路７５）と電源供給線路１５と直列共振による共振となるが、通過特性のノッチを作成する程ではない。
【００７４】
図８で示す回路例では、８００ＭＨｚに対して低周波の不要スプリアスを除去する効果を得られているが、２ＧＨｚに対して効果を示すには、さらに電源供給線路１５とバイパスコンデンサ７１Ｃの間に電源共通化線路を追加し、その線路と電源供給線路１５との接点にバイパスコンデンサを追加する構成で可能となる。
【００７５】
このように、本第４実施形態に示す低周波除去回路７の複数のバイパスコンデンサを接続する電源共通化線路により、基板設計レイアウトの自由度を上げることが可能であり、さらに電源共通化線路を含む誘導性リアクタンス成分とバイパスコンデンサとの共振を低周波除去回路として機能させることで、共振を作成するのに必要なインダクタを削減することも可能としつつ、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用される高周波増幅器において、基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明したように、本発明は、高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から電源側を見た基本波インピーダンスを５０Ω以上の高インピーダンスに設計する出力整合回路と電源供給線路に加え、電源端子に２つ以上のバイパスコンデンサを有する低周波除去回路を有する１段以上からなる高周波電力増幅器において適用され、さらに複数の高周波電力増幅器が低周波除去回路および電源端子を共有することで、無線通信分野で利用されるマルチバンド高周波電力増幅器、特に送信部の安定した高品質な通信を行う技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図
【図２】本第１実施形態における低周波除去回路（電気長がλ／４長）の効果、グラフＡ，Ｂ，Ｃを示す図
【図３】本第１実施形態における低周波除去回路（電気長がλ／２４長）の効果、グラフＡ，Ｂ，Ｃを示す図
【図４】本第１実施形態における低周波除去回路（電気長がλ／４長）の効果（３種類のノッチ）、グラフＡ，Ｂを示す図
【図５】本第１実施形態における低周波除去回路誘の導性リアクタンスへ付加する（ａ）は直列、（ｂ）は並列の抵抗接続例
【図６】本発明の第２実施形態に係る高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図
【図７】本発明の第３実施形態に係るマルチバンド高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図
【図８】本発明の第４実施形態に係るマルチバンド高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図
【図９】本第４実施形態における低周波除去回路（電気長がλ／２４長）の効果、グラフＡ，Ｂを示す図
【図１０】従来の（ａ）はＴ型フィルタ、（ｂ）はπ型フィルタの回路例を示す図
【図１１】従来の高周波電力増幅器の回路構成で示す図
【図１２】従来のバイパスコンデンサの通過特性、グラフＡ，Ｂを示す図
【符号の説明】
【００７８】
１，１１  高周波電力増幅器の入力端子
２，１２  入力整合回路
３，１３  高周波電力増幅用トランジスタ
４，１４  トランジスタ出力端子
５，１５  電源供給線路
６  電源端子
７  低周波除去回路
８，１８  出力整合回路
９，１９  高周波電力増幅器の出力端子
１０  高周波電力増幅器
７１  低周波除去回路のバイパスコンデンサ
７２  低周波除去回路のインダクタ（又はマイクロ波伝送線路）
７３  直列抵抗
７４  並列抵抗
７５  マイクロ波電送線路（電源共通化線路）
【図１】
2009253785.tif 000003
【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】
2009253785.tif 000011
【図１０】
2009253785.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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