(57)【要約】送受信信号増幅用の高周波増幅器において、集積回路面積を低減し、製造コストを下げる。  高周波増幅器（１０１）は、受信信号増幅部（１０２）と、送信信号増幅部（１０３）と、スパイラルインダクタ（１０４）とを含む。受信信号増幅部（１０２）の出力は、送信信号増幅部（１０３）の出力と接続され、高周波増幅器（１０１）の出力端子ＯＵＴとなる。この出力端子ＯＵＴに、１つのスパイラルインダクタ（１０４）が接続される。このスパイラルインダクタ（１０４）を、受信信号増幅部（１０２）と、送信信号増幅部（１０３）との共通の負荷として用いる。これにより、集積回路の面積を低減させ、製造コストを低減することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、インダクタとを備え、
前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが接続された共通の出力端子を有し、
受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、
送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力され、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、
前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷として前記インダクタが直流電源端子と、前記出力端子との間に接続されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項２】
受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、インダクタと、トランジスタとを備え、
前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが前記トランジスタに接続され、
受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、
送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、
前記インダクタは、直流電源端子と、前記トランジスタとの間に接続されて前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷となり、
前記インダクタと、前記トランジスタとの接続点に出力端子を有する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
スイッチと、送信信号出力端子とを、さらに備え、
前記スイッチは、前記出力端子と、前記送信信号出力端子との間に接続され、
受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、
送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記送信信号出力端子に送る、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項５】
請求項４記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、雑音整合を可能とするように最適化されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項６】
請求項４に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、利得の整合をもたらすように最適化されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記インダクタは、集積回路中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部および送信信号増幅部と前記インダクタとは同一の集積回路上に搭載されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記インダクタは、モジュール中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を２つ備えてなり、
差動の受信信号と、差動の送信信号を増幅する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、
ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、またはヘテロ接合トランジスタのいずれか１つ、または複数の組み合わせからなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１３】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、
シリコン、シリコン−ゲルマニウム、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかからなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１４】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第１の可変電圧源を有し、
前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第２の可変電圧源を有し、
前記第１の送受信切り替え制御端子は前記第１の可変電圧源に接続されるとともに、
前記第２の送受信切り替え制御端子は前記第２の可変電圧源に接続され、
受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がほぼオフになり、
前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を低雑音で増幅する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１５】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記出力端子と前記受信信号入力端子との間にスイッチを有し、
該スイッチは前記受信信号が大振幅の時にオンする、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１６】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記出力端子とグランドとの間に、該高周波増幅器が必要とする容量が、該出力端子に寄生する寄生容量により不足する場合、該不足分に相当する容量値を有する容量を接続した、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１７】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号入力端子または送信信号入力端子とグランドとの間にスイッチを有し、
該スイッチは、前記受信信号増幅部または送信信号増幅部のオフとなる側のスイッチがオンされる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１８】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
スイッチと、入出力端子と、第１，第２の容量を、さらに備え、
該スイッチおよび第１の容量からなる直列接続体は、前記出力端子が接続されたノードと、前記入出力端子との間に接続され、
前記入出力端子は前記第２の容量を介して前記送信信号入力端子が接続されるべきノードに接続され、
受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記入出力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、
送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記入出力端子に送る、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１９】
高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を含み、時分割複信方式で動作するものである、
ことを特徴とする送受信システム。
【請求項２０】
高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を複数含み、
該複数の高周波増幅器を一斉に送信モードと受信モードとの間で切り替えるか、一部が送信モード、残りが受信モードとなるように切り替えるかを設定可能である、
ことを特徴とする送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、受信信号と送信信号を増幅するための高周波増幅器に関わり、低面積かつ低コストの高周波増幅器、およびこれを組み込んだ携帯電話機等の送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  移動体通信システムにおいて、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）などのような、無線信号の受信と送信の時間を区分して行う時分割複信（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ；ＴＤＤ）方式向けの、高周波信号処理集積回路の需要が高まっている。
上記移動体通信システムは、移動体通信装置の小型化と低コスト化が、通信システムの普及と利便性を向上させるため、集積回路の低面積化と低コスト化が要求されている。【０００３】  現在、ＲＦ周波数からベースバンド周波数までの通信信号を処理するフロントエンド用ワンチップ集積回路が実現されている。図１１に、従来の集積回路中の、送受信信号を増幅するための高周波増幅器の構成を示す。【０００４】  図１１において、高周波増幅器１１０１は低雑音増幅器１１０２および電力増幅器１１０３を有する。低雑音増幅器１１０２は受信信号を増幅する。電力増幅器１１０３は送信信号を増幅する。トランジスタ１１０４，１１０５は低雑音増幅器１１０２，電力増幅器１１０３内に設けられている。スパイラルインダクタ１１０６，１１０７は低雑音増幅器１１０２，電力増幅器１１０３内に設けられている。
トランジスタ１１０４，１１０５には、スパイラルインダクタ１１０６，１１０７を介して直流電源ＶＤＤが供給される。
トランジスタ１１０４のゲートは、受信信号入力端子ＩＮＲＸと、抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ１の他端は、送受信切り替えスイッチＳＷ１の共通端子に接続される。スイッチＳＷ１の２つの端子の一方は図中の“▽”で示すグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子に接続される。【０００５】  トランジスタ１１０５のゲートは、送信信号入力端子ＩＮＴＸと、抵抗Ｒ２の一端に接続される。抵抗Ｒ２の他端は、送受信切り替えスイッチＳＷ２の共通端子に接続される。スイッチＳＷ２の２つの端子の一方は図中の“▽”で示すグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子に接続される。
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２の負側電源端子はグランドに接続される。また、トランジスタ１１０４，１１０５のソースも、グランドに接続される。【０００６】  次に、受信モードと、送信モードでの高周波増幅器１１０１の基本動作について説明する。
受信モードの時、送受信切り替え信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力される。この時、送受信切り替えスイッチＳＷ１は、直流電源Ｖｂｉａｓ１側の端子に接続され、低雑音増幅器１１０２がオンする。一方、送受信切り替えスイッチＳＷ２は、グランド側の端子に接続され、電力増幅器１１０３がオフする。オンとなった低雑音増幅器１１０２は、受信信号入力端子ＩＮＲＸに入力された受信信号を増幅し、出力端子ＯＵＴＲＸに出力する。【０００７】  また、送信モードの時、送受信切り替え信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力される。この時、送受信切り替えスイッチＳＷ１は、グランド端子に接続され、低雑音増幅器１１０２がオフする。一方、送受信切り替えスイッチＳＷ２は、直流電源Ｖｂｉａｓ２に接続され、電力増幅器１１０３がオンする。
オンとなった電力増幅器１１０３は、送信信号入力端子ＩＮＴＸに入力された送信信号を増幅し、出力端子ＯＵＴＴＸに出力する。【０００８】  このように、従来例の高周波増幅器では、低雑音増幅器と、電力増幅器の負荷として、集積回路中に作製されたスパイラルインダクタをそれぞれ用いている（例えば、特許文献１、２参照。）。
その理由は、インダクタを集積回路外部に設けた場合、ボンディングワイヤやボード配線のインダクタンスが寄生し、ＥＳＤ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；静電気放電）保護素子やパッドの容量が寄生するために、増幅器の負荷を所望の周波数で共振させることが困難なためである。
【特許文献１】特開平１０−１２６１７４号公報（第２０頁、第１４図）
【特許文献２】特表２００４−５１６７３７号公報（第１０頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  ところで、集積回路中のスパイラルインダクタは、所望のインダクタンスと、可能な限り大きなＱ値を得るために、他の素子と比較して大きな面積を占有する。図１１に示した従来の高周波増幅器において、２つの増幅器は、負荷として少なくとも２つのスパイラルインダクタ１１０６および１１０７を用いる。【００１０】  図１１の高周波増幅器を、通常のＣＭＯＳプロセスで作製した際の概略レイアウトを図１２（ａ）に示す。図１２（ａ）において、図１１と同一符号は同一のものを示す。このスパイラルインダクタは３層配線プロセスで構成される。【００１１】  このスパイラルインダクタ１１０７の領域Ａの部分は、図１２（ｂ）に示すように第１の層間絶縁膜ｉｓｏ１表面に形成された最上配線層の導体パターン１１０７ａ，１１０７ｃが、バイアホールｖｈ１，ｖｈ２内に充填された導体により第２の層間絶縁膜ｉｓｏ２表面に形成された中間配線層の導体パターン１１０７ｄに接続され、第１の層間絶縁膜ｉｓｏ１表面に形成された導体パターン１１０７ｂと立体的に交差するようになっている。【００１２】  また、この図１２（ａ）において、その上半分の電力増幅器１１０３と下半分の低雑音増幅器１１０２とに挟まれた部分はトランジスタ１１０５および１１０４のソース、即ちグランドＧＮＤとなっている。
該レイアウトにおいて、インダクタンスが６ｎＨのスパイラルインダクタ２つが占有する面積は０．３２ｍｍ２で、高周波増幅器１１０１のレイアウト全体の占有面積は０．６０ｍｍ２である。したがって、２つのスパイラルインダクタは、レイアウト面積全体の５３％を占める。【００１３】  一般的に、上記した増幅器は、高い利得を得るために多段接続される。この多段接続における、低雑音増幅器の段数をｍ、電力増幅器の段数をｎ（ｍ，ｎは正の整数）とすると、スパイラルインダクタ数は、ｍ＋ｎとなってしまう。また、低雑音増幅器および電力増幅器を差動型で構成した場合は、スパイラルインダクタ数は、２（ｍ＋ｎ）となってしまう。
その結果、集積回路の面積が増大し、コストも高くなることが問題である。【００１４】  一般に、集積回路の小面積化は、半導体チップの製造コストを削減し、また、半導体チップ実装面積の低減効果をもたらすことが知られている。
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、増幅器を搭載する集積回路の面積が小さくて済み、製造コストも低く抑えることが可能な送受信信号増幅用の高周波増幅器、および送受信システム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】
【００１５】  本発明の請求項１にかかる高周波増幅器は、受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、インダクタとを備え、前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが接続された共通の出力端子を有し、受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力され、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷として前記インダクタが直流電源端子と、前記出力端子との間に接続されている、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１にかかる高周波増幅器によれば、受信モード時には受信信号増幅部がオンになり、送信モード時には送信信号増幅部がオンになるようにしたので、１つのインダクタを受信信号増幅部と送信信号増幅部の共通の負荷とすることが可能となる。【００１６】  本発明の請求項２にかかる高周波増幅器は、受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、インダクタと、トランジスタとを備え、前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが前記トランジスタに接続され、受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、前記インダクタは、直流電源端子と、前記トランジスタとの間に接続されて前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷となり、前記インダクタと、前記トランジスタとの接続点に出力端子を有する、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項２にかかる高周波増幅器によれば、受信信号増幅部と送信信号増幅部の出力とインダクタとの間にカスコードトランジスタを設け、受信モード時には受信信号増幅部がオンになり、送信モード時には送信信号増幅部がオンになるようにしたので、１つのインダクタを受信信号増幅部と送信信号増幅部の共通の負荷とすることが可能となり、出力端子の寄生容量を低減できる。【００１７】  本発明の請求項３にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、スイッチと、送信信号出力端子とを、さらに備え、前記出力端子と、前記送信信号出力端子との間に前記スイッチが接続され、受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記送信信号出力端子に送る、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項３にかかる高周波増幅器によれば、送信モード時と受信モード時とで専用の出力端子を設けるようにしたので、受信モード時に増幅された受信信号が、アンテナにリークすることを防げる。【００１８】  本発明の請求項４にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有する、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項４にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有するように構成してもよい。【００１９】  本発明の請求項５にかかる高周波増幅器は、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、雑音整合を可能とするように最適化されている、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項５にかかる高周波増幅器によれば、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、雑音整合を可能とするように最適化されるものであってもよい。【００２０】  本発明の請求項６にかかる高周波増幅器は、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、利得の整合をもたらすように最適化されている、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項６にかかる高周波増幅器によれば、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、利得の整合をもたらすように最適化されるものであってもよい。【００２１】  本発明の請求項７にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有する、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項７にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有するものであってもよい。【００２２】  本発明の請求項８にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記インダクタは、集積回路中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項８にかかる高周波増幅器によれば、集積回路に占めるインダクタの面積を低減できる。【００２３】  本発明の請求項９にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部と前記インダクタとは同一の集積回路上に搭載されている、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項９にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の共通の負荷となる一つのインダクタとを備え、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部と前記インダクタとは同一の集積回路上に搭載されているようにしたので、集積回路に占めるインダクタの面積を低減でき、集積回路の小型化が可能となる。【００２４】  本発明の請求項１０にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記インダクタは、モジュール中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１０にかかる高周波増幅器によれば、モジュール中に占めるインダクタの面積を低減できる。【００２５】  本発明の請求項１１にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を２つ備えてなり、差動の受信信号と、差動の送信信号を増幅する、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１１にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を２つ備えてなり、差動の受信信号と、差動の送信信号を増幅するように構成してもよい。【００２６】  本発明の請求項１２にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、またはヘテロ接合トランジスタのいずれか一つまたは複数の組み合わせよりなる、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１２にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、またはヘテロ接合トランジスタのいずれか一つまたは複数の組み合わせよりなるものであってもよい。【００２７】  本発明の請求項１３にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかよりなる、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１３にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかよりなるものであってもよい。【００２８】  本発明の請求項１４にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第１の可変電圧源を有し、前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第２の可変電圧源を有し、前記第１の送受信切り替え制御端子は前記第１の可変電圧源に接続されるとともに、前記第２の送受信切り替え制御端子は前記第２の可変電圧源に接続され、受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がほぼオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を低雑音で増幅する、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１４にかかる高周波増幅器によれば、受信モード時に受信信号増幅部をオンにするのみならず、送信信号増幅部をほぼオフに近いオン状態とすることで、受信信号を低雑音で増幅することを可能にする。【００２９】  本発明の請求項１５にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記出力端子と前記受信信号入力端子との間にスイッチを有し、該スイッチは前記受信信号が大振幅の時にオンする、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１５にかかる高周波増幅器によれば、大振幅の受信信号が入力された時は、前記スイッチがオンして高周波増幅器内で増幅されることなくスルーで通過するので、その飽和を抑えることが可能となる。【００３０】  本発明の請求項１６にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記出力端子とグランドとの間に、該高周波増幅器が必要とする容量が、該出力端子に寄生する寄生容量により不足する場合、該不足分に相当する容量値を有する容量を接続した、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１６にかかる高周波増幅器によれば、該高周波増幅器が必要とする容量が寄生容量により不足する場合、その不足分に相当する容量を追加するようにしたので、高周波増幅器が所定の容量を有することが可能となる。【００３１】  本発明の請求項１７にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号入力端子または送信信号入力端子とグランドとの間にスイッチを有し、該スイッチは、前記受信信号増幅部または送信信号増幅部のオフとなる側のスイッチがオンされる、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１７にかかる高周波増幅器によれば、受信信号増幅部または送信信号増幅部のいずれかオフしたい側の信号入力端子が接地されるので、受信信号増幅部または送信信号増幅部による受信信号または送信信号の増幅を確実にオフできる。【００３２】  本発明の請求項１８にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、スイッチと、入出力端子と、第１，第２の容量を、さらに備え、該スイッチおよび第１の容量からなる直列接続体は、前記出力端子が接続されたノードと、前記入出力端子との間に接続され、前記入出力端子は前記第２の容量を介して前記送信信号入力端子が接続されるべきノードに接続され、受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記入出力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記入出力端子に送る、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１８にかかる高周波増幅器によれば、増幅された送信信号の出力端子と受信信号の入力端子とを１つの入出力端子に集約できる。【００３３】  本発明の請求項１９にかかる送受信システムは、高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を含み、時分割複信方式で動作するものである、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１９にかかる送受信システムによれば、高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を含み、時分割複信方式で動作するものとしたので、送受信部で同一のインダクタを共有できる。【００３４】  本発明の請求項２０にかかる送受信システムは、高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を複数含み、該複数の高周波増幅器を一斉に送信モードと受信モードとの間で切り替えるか、一部が送信モード、残りが受信モードとなるように切り替えるかを設定可能である、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項２０にかかる送受信システムによれば、同一の送受信システムを、設定を変更することにより、ＭＩＭＯ送受信機あるいはＦＤＤ送受信機のいずれかとして使用することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】  本発明によれば、受信信号と送信信号を増幅する高周波増幅器において、その負荷に用いるスパイラルインダクタを１つにすることで、低面積で、低コストの、高周波増幅器を実現することができる。
また、高周波増幅器において、受信モードの時に受信信号増幅部をオンにするとともに、送信信号増幅部を殆どオフに近いオンにするようにしたので、受信信号の低雑音増幅が実現可能となる。【００３６】  さらに、送受信システムにおいて、受信信号と送信信号を増幅する高周波増幅器の、負荷に用いるスパイラルインダクタを１つにした高周波増幅器を含むように構成することにより、低面積で、低コストの、送受信システムを得ることができる。
また、送受信システムにおいて、受信信号と送信信号を増幅する高周波増幅器の、負荷に用いるスパイラルインダクタを１つにした高周波増幅器を複数含み、これら複数の高周波増幅器を一斉に受信モードと送信モードとの間で切り替えるか、一部が送信モード、残りが受信モードとなるように切り替えるかを設定可能としたので、１台の送受信システムを、ＭＩＭＯ送受信機あるいはＦＤＤ送受信機のいずれかとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１の第１の具体例の高周波増幅器１０１ａの構成を示す図である。
【図３（ａ）】図３（ａ）は、本発明の実施の形態１の第２の具体例の高周波増幅器１０１ｂの全体の回路構成を示す図である。
【図３（ｂ）】図３（ｂ）は、本発明の実施の形態１の第２の具体例の高周波増幅器１０１ｂの直流電源に設ける短絡用のスイッチを示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１の第３の具体例の高周波増幅器１０１ｃの構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２の第１の具体例の高周波増幅器５０１ａの構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２の第１の具体例の高周波増幅器５０１ａの概略を示すレイアウト図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｂの構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３による送受信システム９０１の構成を示す。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３の第２の例である送受信システム９０１ａの構成を示す。
【図１１】図１１は、従来の高周波増幅器１１０１の構成を示す図である。
【図１２（ａ）】図１２（ａ）は、従来の高周波増幅器１１０１の概略を示すレイアウトの平面図である。
【図１２（ｂ）】図１２（ｂ）は、従来の高周波増幅器１１０１の概略を示すレイアウトのＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１３（ａ）】図１３（ａ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器１３０１の構成を示す図である。
【図１３（ｂ）】図１３（ｂ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器１３０１の詳細な構成を示す図である。
【図１４（ａ）】図１４（ａ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器をＭＩＭＯ送受信機として動作させた場合を示す図である。
【図１４（ｂ）】図１４（ｂ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器をＦＤＤ送受信機として動作させた場合を示す図である。
【図１５（ａ）】図１５（ａ）は、本発明の実施の形態５の第１の具体例の高周波増幅器５０１ｃの構成を示す図である。
【図１５（ｂ）】図１５（ｂ）は、本発明の実施の形態５の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｄの構成を示す図である。
【図１５（ｃ）】図１５（ｃ）は、本発明の実施の形態５の第３の具体例の高周波増幅器５０１ｅの構成を示す図である。
【図１６（ａ）】図１６（ａ）は、本発明の実施の形態６の第１の具体例の高周波増幅器５０１ｆの構成を示す図である。
【図１６（ｂ）】図１６（ｂ）は、本発明の実施の形態６の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｇの構成を示す図である。
【図１６（ｃ）】図１６（ｃ）は、本発明の実施の形態６の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｇと次段の増幅器５０１ｇ１を示す図である。
【図１７（ａ）】図１７（ａ）は、本発明の実施の形態７による第１の具体例の高周波増幅器１０１ｃを示す図である。
【図１７（ｂ）】図１７（ｂ）は、本発明の実施の形態７による第２の具体例の高周波増幅器１０１ｃを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】  ５０  制御部
７０  受信信号振幅検出部
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、５０１、５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ、５０１ｆ、５０１ｇ、５０１ｇ１、１１０１、１３０１、１３０１ａ、１３０１ｂ  高周波増幅器
１０２、１３０２ａ、１３０２ｂ  受信信号増幅部
１０３、１３０３ａ、１３０３ｂ  送信信号増幅部
１０４、１１０６、１１０７、１３０４ａ、１３０４ｂ  スパイラルインダクタ
２０１、２０２、３０１、３０２、３０３、３０４、５０２、５０２ａ、５０２ｂ、６０１、６０２、８０１、８０１ａ、８０１ｂ、８０２、８０２ａ、８０２ｂ、１１０４、１１０５  トランジスタ
９０１、９０１ａ、９０１ｂ、１４０１ａ、１４０１ｂ  送受信システム
９０１ｄ  パッケージ
９０２、９０２ａ、９０２ｂ、１００１  通信用送受信集積回路
９０３、９０３ａ、９０３ｂ  アンテナ
９０４、９０４ａ、９０４ｂ  ＲＦフィルタ
９０５、９０５ａ、９０５ｂ、１００２、１００３  送受信切り替えスイッチ
９０６、９０６ａ、９０６ｂ  入力マッチング回路
９０７、９０７ａ、９０７ｂ  出力マッチング回路
９０８、９０８ａ、９０８ｂ  受信用ミキサ
９０９、９０９ａ、９０９ｂ  送信用ミキサ
９１０、９１０ａ、９１０ｂ  周波数シンセサイザ
９１１、９１１ａ、９１１ｂ  受信用フィルタ
９１２、９１２ａ、９１２ｂ  送信用フィルタ
９１３、９１３ａ、９１３ｂ  Ａ／Ｄ変換器
９１４、９１４ａ、９１４ｂ  Ｄ／Ａ変換器
９１５、９１５ａ、９１５ｂ、９１５ｄ  デジタル信号処理プロセッサ
１１０２  低雑音増幅器
１１０３  電力増幅器  ＩＮＲＸ、ＩＮＲＸａ、ＩＮＲＸｂ  受信信号入力端子
ＩＮＴＸ、ＩＮＴＸａ、ＩＮＴＸｂ  送信信号入力端子
Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ  送受信切り替え制御端子
ＯＵＴ、ＯＵＴａ、ＯＵＴｂ、ＯＵＴＲＸ、ＯＵＴＲＸａ、ＯＵＴＲＸｂ出力端子
ＶＤＤ  直流電源
Ｓｗ１、Ｓｗ１ａ、Ｓｗ１ｂ、ＳＷ２、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ５ａ、ＳＷ５ｂ、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８  スイッチ
ＯＵＴＴＸ、ＯＵＴＴＸａ、ＯＵＴＴＸｂ  送信信号出力端子
ＣＦ  寄生容量
Ｖｃ  可変容量素子
Ｖｖｒ１、Ｖｖｒ２  可変電圧源
ＣＡ、ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３  容量
ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３  スイッチ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２  直流電源
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１において、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の構成を示す。
図１において、高周波増幅器１０１は、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３と、１つのスパイラルインダクタ１０４と、出力端子ＯＵＴとを有する。
受信信号増幅部１０２は、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、受信信号入力端子ＩＮＲＸとを有する。送信信号増幅部１０３は、送受信切り替え制御端子Ｓ２と、送信信号入力端子ＩＮＴＸとを有する。受信信号増幅部１０２および送信信号増幅部１０３には、同一のスパイラルインダクタ１０４を介して直流電源ＶＤＤが供給される。
また、スパイラルインダクタ１０４の直流電源ＶＤＤとは反対側のノードには出力端子ＯＵＴが接続されている。【００４０】  受信モードの時、制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２とに入力され、受信信号増幅部１０２はオンし、送信信号増幅部１０３はオフする。
受信信号は、受信信号入力端子ＩＮＲＸより入力され、受信信号増幅部１０２が、スパイラルインダクタ１０４を負荷として受信信号を増幅し、送，受信モードで共通の出力端子ＯＵＴに出力する。【００４１】  逆に、送信モードの時、送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２とに入力され、受信信号増幅部１０２はオフし、送信信号増幅部１０３はオンする。送信信号は、送信信号入力端子ＩＮＴＸより入力され、送信信号増幅部１０３が、スパイラルインダクタ１０４を負荷として送信信号を増幅し、送，受信モードで共通の出力端子ＯＵＴに出力する。
受信モードと、送信モードが交互に入れ替わることで、時分割複信が可能になる。それぞれのモードにおいて、スパイラルインダクタ１０４は、受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の共通の負荷として機能する。【００４２】  このため、本実施の形態１においては、図１１に示した従来の高周波増幅器１１０１では２つ必要であったスパイラルインダクタが１つになる。これにより、集積回路の面積を低減でき、かつその製造コストも低くすることができる。【００４３】  高周波増幅器１０１の負荷の共振周波数は、出力端子ＯＵＴにおける容量ＣＰＯＵＴと、スパイラルインダクタ１０４のインダクタンスＬの値で決まる。
出力端子ＯＵＴにおける容量ＣＰＯＵＴは、受信信号増幅部１０２の出力における寄生容量ＣＰＲＸと、送信信号増幅部１０３の出力における寄生容量ＣＰＴＸと、出力端子ＯＵＴに接続された高周波増幅器１０１の外部負荷容量ＣＰＬと、スパイラルインダクタ１０４の寄生容量ＣＰＩＮＤとの和で表される。すなわち、
ＣＰＯＵＴ＝ＣＰＲＸ＋ＣＰＴＸ＋ＣＰＬ＋ＣＰＩＮＤ
である。
したがって、高周波増幅器１０１の負荷の共振周波数ｆ０は、ｆ０＝１／（２π（ＬＣＰＯＵＴ）０．５）によって表される。【００４４】  図２は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の第１の具体例である、高周波増幅器１０１ａの構成を示す。
図２において、高周波増幅器１０１ａは、図１に示される高周波増幅器１０１の受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の構成を、トランジスタ２０１、２０２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、および、直流電源Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２により実現しているものである。【００４５】  以後、トランジスタは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（以下、ＮＭＯＳＦＥＴと称す）を使用するものとして説明する。トランジスタ２０１のドレインは、スパイラルインダクタ１０４の一端、出力端子ＯＵＴ、およびトランジスタ２０２のドレインに接続されている。トランジスタ２０１、２０２のソースは、グランドに接続されている。スパイラルインダクタ１０４の他端は直流電源ＶＤＤに接続されている。
トランジスタ２０１のゲートは、高周波増幅器１０１ａの受信信号入力端子ＩＮＲＸに接続されている。トランジスタ２０１のゲートは、抵抗Ｒ１を介して送受信切り替えスイッチＳＷ１の共通端子にも接続されている。スイッチＳＷ１の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子に接続されている。【００４６】  トランジスタ２０２のゲートは、高周波増幅器１０１ａの送信信号入力端子ＩＮＴＸに接続されている。トランジスタ２０２のゲートは、抵抗Ｒ２を介して送受信切り替えスイッチＳＷ２の共通端子にも接続されている。スイッチＳＷ２の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子に接続されている。
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２の負側電源端子はグランドに接続される。【００４７】  受信モードの場合、図１の制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力され、スイッチＳＷ１がバイアス用の直流電源Ｖｂｉａｓ１側の端子に接続され、トランジスタ２０１がオンになり、スイッチＳＷ２がグランド側の端子に接続され、トランジスタ２０２がオフになる。これにより、受信信号増幅部（低雑音増幅器）１０２のみがオンとなる。【００４８】  送信モードの場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、トランジスタ２０１、２０２の状態が入れ替わる。これにより、送信信号増幅部（電力増幅器）１０３のみがオンとなる。なお、送受信切り替えスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、トランジスタ２０１、２０２をオン、オフ出来る構成であれば、上記以外の構成でもよい。【００４９】  図３は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の第２の具体例である、高周波増幅器１０１ｂの構成を示す。
図３（ａ）において、高周波増幅器１０１ｂは、図１に示される高周波増幅器１０１の受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の構成を、ＮＭＯＳトランジスタ３０１、３０２、３０３、３０４、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、および、直流電源Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３、Ｖｂｉａｓ４により実現しているものである。【００５０】  トランジスタ３０１のドレインは、トランジスタ３０２のソースに接続されている。トランジスタ３０１のゲートは、高周波増幅器１０１ｂの受信信号入力端子ＩＮＲＸに接続されている。トランジスタ３０１のゲートは、抵抗Ｒ１を介して直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子にも接続されている。トランジスタ３０１のソースは、グランドに接続されている。
トランジスタ３０２のドレインは、スパイラルインダクタ１０４の一端、出力端子ＯＵＴ、およびトランジスタ３０４のドレインに接続されている。トランジスタ３０２のゲートは、送受信切り替えスイッチＳＷ３の共通端子に接続されている。このスイッチＳＷ３の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ３の正側電源端子に接続されている。スパイラルインダクタ１０４の他端は直流電源ＶＤＤに接続されている。【００５１】  同様に、トランジスタ３０３のドレインは、トランジスタ３０４のソースに接続されている。トランジスタ３０３のゲートは、高周波増幅器１０１ｂの送信信号入力端子ＩＮＴＸに接続されている。トランジスタ３０３のゲートは、抵抗Ｒ２を介して直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子にも接続されている。トランジスタ３０３のソースは、グランドに接続されている。
トランジスタ３０４のゲートは、送受信切り替えスイッチＳＷ４の共通端子に接続されている。このスイッチＳＷ４の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ４の正側電源端子に接続されている。
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２，Ｖｂｉａｓ３，Ｖｂｉａｓ４の負側電源端子はグランドに接続されている。【００５２】  受信モードの場合、図１の制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力され、スイッチＳＷ３がバイアス用の直流電源Ｖｂｉａｓ３側の端子に接続され、トランジスタ３０２がオンになり、スイッチＳＷ４がグランド側の端子に接続され、トランジスタ３０４がオフになる。【００５３】  送信モードの場合、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、トランジスタ３０２、３０４の状態が入れ替わる。
図３の高周波増幅器１０１ｂと図２の高周波増幅器１０１ａとの違いは、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のトランジスタが、カスコード型になっていることと、送受信切り替えスイッチＳＷ３、ＳＷ４がカスコード段トランジスタのゲートに接続されていることである。【００５４】  なお、上述した高周波増幅器１０１ｂの、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のトランジスタは、どちらか一方の増幅部のみがカスコード型であってもよい。
また、図３（ｂ）に示すように、トランジスタ３０１のゲートをバイアスする直流電源Ｖｂｉａｓ１と、抵抗Ｒ１との間にスイッチＳＷ５を備え、オフの時にバイアス電圧がゼロになるようにしてもよい。なお、このスイッチＳＷ５と同様のスイッチをトランジスタ３０３側に設けてもよい。【００５５】  図４は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の第３の具体例である、高周波増幅器１０１ｃの構成を示す。
図４において、高周波増幅器１０１ｃは、上述した図３の高周波増幅器１０１ｂの出力端子を送，受信モード別に用意したものである。
図３の高周波増幅器１０１ｂにおいて、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力は、共通の出力端子ＯＵＴを用いる。増幅された受信信号は、次段の増幅器、ミキサ、フィルタといった回路に接続されるが、通常これらの入力インピーダンスは大きい。
これに対し、増幅された送信信号は、アンテナに伝送されるが、アンテナのインピーダンスは通常５０Ωと低い。また、高周波増幅器１０１ｂとアンテナの間に出力マッチング回路が接続される場合においても、出力マッチング回路の入力インピーダンスは低い。【００５６】  図４の高周波増幅器１０１ｃは、アンテナまたは出力マッチング回路と、高周波増幅器１０１ｂとを接続するための送信信号出力端子ＯＵＴＴＸを、新たに追加し、送信信号出力端子ＯＵＴＴＸと出力端子ＯＵＴＲＸ（図３におけるＯＵＴに相当）との間にスイッチＳＷ６を接続する。【００５７】  受信モードの時、スイッチＳＷ６は開放され、増幅された受信信号は、出力端子ＯＵＴＲＸから出力される。
送信モードの時、スイッチＳＷ６は短絡され、増幅された送信信号は、送信信号出力端子ＯＵＴＴＸから出力される。
これにより、受信モード時に増幅された受信信号が、アンテナにリークすることを防げる。【００５８】  このように、実施の形態１によれば、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめるようにしたので、高周波増幅器を集積回路化する場合にその基板面積に占めるスパイラルインダクタの割合を低減でき、集積回路を小面積化でき、低コストでの製造が可能な高周波増幅器が得られる。
なお、この実施の形態１では、高周波増幅器１０１は、送受信切り替え制御端子を２つ備えたものを示したが、送受信切り替え制御端子が１つ以上であって、受信信号増幅部１０２と送信信号増幅部１０３の動作切り替えが出来るものであればよい。【００５９】  また、スイッチＳＷ６は送受信切り替え制御端子が１つ（Ｓ１またはＳ２）のものを示したが、２つ（Ｓ１およびＳ２）のものであってもよい。
また、この実施の形態１では、抵抗Ｒ１、Ｒ２に代えて、インダクタを用いてもよい。【００６０】  また、この実施の形態１では、高周波増幅器１０１は、単相の送信信号と受信信号を増幅するものについて説明したが、高周波増幅器１０１を２つ備え、差動の送信信号と受信信号を増幅するようにしてもよい。
また、受信信号増幅部は、雑音と利得のいずれか、または両方の整合をもたらすために、ＮＭＯＳトランジスタのゲートまたはソースのいずれか、または両方に、インダクタ、抵抗、または容量を接続してもよい。【００６１】  また、この実施の形態１では、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＮＭＯＳトランジスタのみを有する構成としたが、当業者において容易に理解できるように、回路の極性を反転させることで、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＰＭＯＳトランジスタのみを有する高周波増幅器の構成としてもよい。【００６２】  また、上述した実施の形態１におけるトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴを使用するものとしたが、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、または、ヘテロ接合トランジスタのいずれか１つ、またはその複数の組み合わせで実現してもよい。
また、上述した実施の形態１におけるトランジスタは、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかで実現してもよい。【００６３】  また、上述した実施の形態１におけるスパイラルインダクタ１０４は、集積回路中や、集積回路を含むパッケージ、モジュール中のインダクタを含むものである。要は、１つのインダクタを、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３が共通の負荷として用い、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のオン、オフを交互に切り替えるスイッチを有する高周波増幅器１０１として構成すればよいものである。【００６４】（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の構成を示す。
図５において、高周波増幅器５０１は、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３と、スパイラルインダクタ１０４と、出力端子ＯＵＴと、トランジスタ５０２と、直流電源Ｖｂｉａｓ５とを有する。受信信号増幅部１０２は、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、受信信号入力端子ＩＮＲＸとを有する。送信信号増幅部１０３は、送受信切り替え制御端子Ｓ２と、送信信号入力端子ＩＮＴＸとを有する。【００６５】  トランジスタ５０２のドレインは、出力端子ＯＵＴに接続されるとともに、スパイラルインダクタ１０４を介して直流電源ＶＤＤに接続されている。トランジスタ５０２のソースは、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力に接続されている。トランジスタ５０２のゲートは、直流電源Ｖｂｉａｓ５の正側電源端子に接続されている。
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ５の負側電源端子はグランドに接続されている。【００６６】  受信と、送信のそれぞれのモードにおいて、受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の動作は、実施の形態１における図１に示した高周波増幅器１０１におけるそれらの動作と同じである。高周波増幅器１０１と、高周波増幅器５０１との違いは、トランジスタ５０２が、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力に接続されていることである。【００６７】  高周波増幅器５０１の負荷の共振周波数は、出力端子ＯＵＴにおける容量ＣＰＯＵＴと、スパイラルインダクタ１０４のインダクタンスＬで決まる。出力端子ＯＵＴにおける容量ＣＰＯＵＴは、トランジスタ５０２のドレインの寄生容量ＣＰＣＡＳと、出力端子ＯＵＴに接続された高周波増幅器１０１の外部負荷容量ＣＰＬと、スパイラルインダクタ１０４の寄生容量ＣＰＩＮＤと、の和で表される。すなわち、
ＣＰＯＵＴ＝ＣＰＣＡＳ＋ＣＰＬ＋ＣＰＩＮＤである。
したがって、高周波増幅器５０１の負荷の共振周波数ｆ０は、
ｆ０＝１／（２π（ＬＣＰＯＵＴ）０．５）
によって表される。【００６８】  トランジスタ５０２は、カスコード段トランジスタとして機能する。したがって、実施の形態１における高周波増幅器１０１と、この実施の形態２における高周波増幅器５０１とにおいて、それぞれの受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力における寄生容量が同じ大きさである場合、高周波増幅器５０１の出力端子ＯＵＴにおける寄生容量のほうが、高周波増幅器１０１よりも小さくなる。
この高周波増幅器５０１と、実施の形態１の高周波増幅器１０１とを、同じ共振周波数で動作させる場合、スパイラルインダクタ１０４のインダクタンスＬを大きくすることが出来る。さらに、出力端子ＯＵＴにおける寄生容量を介したリークによる損失も減少する。したがって、高周波増幅器の利得を増大する効果をもたらす。【００６９】  図６は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の第１の具体例である、高周波増幅器５０１ａの構成を示す。
図６において、高周波増幅器５０１ａは、図５に示される高周波増幅器５０１の受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の構成を、ＮＭＯＳトランジスタ６０１、６０２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、および、直流電源Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２により実現しているものである。【００７０】  トランジスタ６０１のドレインは、トランジスタ５０２のソースと、トランジスタ６０２のドレインに接続されている。トランジスタ６０１、６０２のソースは、グランドに接続されている。トランジスタ６０１のゲートは、高周波増幅器５０１ａの受信信号入力端子ＩＮＲＸに接続されている。トランジスタ６０１のゲートは、抵抗Ｒ１を介して送受信切り替えスイッチＳＷ１の共通端子にも接続されている。このスイッチＳＷ１の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子に接続されている。
トランジスタ６０２のゲートは、高周波増幅器５０１ａの送信信号入力端子ＩＮＴＸに接続されている。トランジスタ６０２のゲートは、抵抗Ｒ２を介して送受信切り替えスイッチＳＷ２の共通端子にも接続されている。このスイッチＳＷ２の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子に接続されている。
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２の負側電源端子はグランドに接続されている。また、出力ノードＯＵＴ２は本来の出力端子ＯＵＴとは別に、半導体集積回路内部に向けて出力されるものである。【００７１】  受信モードの場合、図５の制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力され、スイッチＳＷ１がバイアス用の直流電源Ｖｂｉａｓ１側の端子に接続され、トランジスタ６０１がオンになり、スイッチＳＷ２がグランド側の端子に接続され、トランジスタ６０２がオフになる。
送信モードの場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、トランジスタ６０１、６０２の状態が受信モードの場合と逆に入れ替わる。なお、送受信切り替えスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、トランジスタ６０１、６０２をオン、オフ出来る構成であれば、上記とは別の構成でもよい。【００７２】  図７は、図６に示した高周波増幅器５０１ａを、通常のＣＭＯＳプロセスで作製した際の概略レイアウト図である。図７において、ＧＮＤはトランジスタ６０２のソースである。これ以外の図番は図６と同一または相当するものを示す。
図７のレイアウトにおいて、インダクタンスが６ｎＨのスパイラルインダクタが占有する面積は０．１６ｍｍ２で、高周波増幅器のレイアウトの占有面積は０．３５ｍｍ２である。スパイラルインダクタは、レイアウト面積全体の４６％を占めるが、図１２に示した従来例と比較して、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１ａは、その占有面積を５８％に縮小できることがわかる。この面積縮小効果は、本発明の実施の形態１と、本発明の実施の形態２の全ての高周波増幅器において得ることができる。【００７３】  図８は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の第２の具体例である、高周波増幅器５０１ｂの構成を示す。
図８において、高周波増幅器５０１ｂは、上述した図６の高周波増幅器５０１ａに、新たに送信信号出力端子ＯＵＴＴＸと、スイッチＳＷ６とを追加したものである。スイッチＳＷ６は、送信信号出力端子ＯＵＴＴＸと、出力端子ＯＵＴＲＸ（図６におけるＯＵＴ２に相当）との間に接続する。
受信モードの時、スイッチＳＷ６は開放され、増幅された受信信号は、出力端子ＯＵＴＲＸから出力される。送信モードの時、スイッチＳＷ６は短絡され、増幅された送信信号は、送信信号出力端子ＯＵＴＴＸから出力される。【００７４】  このように、実施の形態２によれば、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめるとともに、カスコード段トランジスタを設けるようにしたので、高周波増幅器を集積回路化する場合にその基板面積に占めるスパイラルインダクタの割合を低減でき、集積回路を小面積化でき、低コストでの製造が可能であり、しかも出力端子における寄生容量が小さい高周波増幅器が得られる。【００７５】  なお、上述した実施の形態２では、高周波増幅器５０１は、送受信切り替え制御端子を２つ備えているが、送受信切り替え制御端子が１つ以上であって、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の動作切り替えが出来るものであればよい。【００７６】  また、スイッチＳＷ６は送受信切り替え制御端子が１つ（Ｓ１またはＳ２）のものを示したが、２つ（Ｓ１およびＳ２）のものであってもよい。
また、上述した実施の形態２で、抵抗Ｒ１、Ｒ２はインダクタを用いてもよい。【００７７】  また、上述した実施の形態２では、高周波増幅器５０１は、単相の送信信号と受信信号の増幅について説明したが、高周波増幅器５０１を２つ備え、差動の送信信号と、受信信号を増幅するようにしてもよい。
また、受信信号増幅部は、雑音と利得のいずれか、または両方の整合をもたらすために、ＮＭＯＳトランジスタのゲートまたはソースのいずれか、または両方に、インダクタ、抵抗、または容量を接続してもよい。【００７８】  また、上述した実施の形態２では、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＮＭＯＳトランジスタのみを有する構成としたが、回路の極性を反転させる構成としてもよい。即ち、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＰＭＯＳトランジスタのみを有する高周波増幅器の構成としてもよい。【００７９】  また、上述した実施の形態２におけるトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、または、ヘテロ接合トランジスタのいずれか１つ、またはその複数の組み合わせで実現してもよい。
また、上述した実施の形態２におけるトランジスタは、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかで実現してもよい。【００８０】  また、上述した実施の形態２におけるスパイラルインダクタ１０４は、集積回路中や、集積回路を含むパッケージ、モジュール中のインダクタを含む。要は、１つのインダクタを、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３が共通の負荷として用い、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のオン、オフを交互に切り替えるスイッチを有し、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力と、インダクタの間にカスコードトランジスタが接続された高周波増幅器５０１として構成すればよいものである。【００８１】（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３による送受信システム９０１の構成を示す。
この図９の送受信システム９０１は、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ｂを有する送受信システムを示すものである。【００８２】  図９において、送受信システム９０１は、通信用送受信集積回路９０２と、アンテナ９０３と、ＲＦフィルタ９０４と、送受信切り替えスイッチ９０５と、入力マッチング回路９０６と、出力マッチング回路９０７とを有する。
通信用送受信集積回路９０２は、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ｂと、受信用ミキサ９０８と、送信用ミキサ９０９と、周波数シンセサイザ９１０と、受信用フィルタ９１１と、送信用フィルタ９１２と、Ａ／Ｄ変換器（以下、ＡＤＣと称す）９１３と、Ｄ／Ａ変換器（以下、ＤＡＣと称す）９１４と、デジタル信号処理プロセッサ（以下、ＤＳＰと称す）９１５とを有する。【００８３】  次に、動作について説明する。
時分割複信方式において、信号の送受信切り替えのタイミングに応答して、送受信切り替えスイッチ９０５および高周波増幅器５０１ｂがＤＳＰ９１５からの送受信切り替え信号により切り替わる。なお、この送受信切り替え信号は、図１等に示すような、ＤＳＰとは別の制御回路が発生するようにしてもよい。【００８４】  受信時において、アンテナ９０３から受信した信号は、ＲＦフィルタ９０４と、送受信切り替えスイッチ９０５と、入力マッチング回路９０６を介して、高周波増幅器５０１ｂに入力される。高周波増幅器５０１ｂで増幅された受信信号は、受信用ミキサ９０８に入力される。
受信用ミキサ９０８は、高周波増幅器５０１ｂから出力される受信信号と、周波数シンセサイザ９１０から出力される発振信号とを混合する。受信用ミキサ９０８の出力は、受信用フィルタ９１１を介してＡＤＣ９１３に供給される。ＡＤＣ９１３は、受信用フィルタ９１１から出力されるアナログ受信信号を、デジタル受信信号に変換する。ＤＳＰ９１５は、そのデジタル受信信号を処理する。【００８５】  次に、送信時において、ＤＳＰ９１５によって処理されたデジタル送信信号は、ＤＡＣ９１４によってアナログ送信信号に変換される。そのアナログ送信信号は、送信用フィルタ９１２を介して送信用ミキサ９０９に入力される。送信用ミキサ９０９は、送信用ミキサ９０９から出力される送信信号と、周波数シンセサイザ９１０から出力される発振信号とを混合する。【００８６】  高周波増幅器５０１ｂは、送信用ミキサ９０９の出力を増幅する。増幅された送信信号は、出力マッチング回路９０７と、送受信切り替えスイッチ９０５と、ＲＦフィルタ９０４とを介してアンテナ９０３から送信される。【００８７】  このように、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ｂを、送受信信号増幅器として使用することにより、高周波増幅器５０１ｂと、通信用送受信集積回路９０２の面積が低減されて低コストになり、製造コストが低い送受信システム９０１を得ることができる。なお、高周波増幅器５０１ｂの代わりに、実施の形態１と同様の高周波増幅器１０１ｃを用いてもよい。【００８８】  図１０は、本発明の実施の形態３による送受信システム９０１の第２の例である、送受信システム９０１ａの構成を示す。
この図１０の送受信システム９０１ａは、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ａを有する送受信システムを示すものである。【００８９】  図１０において、送受信システム９０１ａと、図９に示す送受信システム９０１とは、通信用送受信集積回路９０２と、通信用送受信集積回路１００１の構成が異なっている。
通信用送受信集積回路１００１は、高周波増幅器５０１ａと、送受信切り替えスイッチ１００２、１００３と、実施の形態２における高周波増幅器５０１ａと、受信用ミキサ９０８と、送信用ミキサ９０９と、周波数シンセサイザ９１０と、受信用フィルタ９１１と、送信用フィルタ９１２と、ＡＤＣ９１３と、ＤＡＣ９１４と、ＤＳＰ９１５とを有する。【００９０】  送受信切り替えスイッチ１００２は、受信モードの時にオンし、送信モードの時にオフする。送受信切り替えスイッチ１００３は、送受信切り替えスイッチ１００２とは逆の動作をする。これ以外の動作は図９と同様である。【００９１】  このように、実施の形態３によれば、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめるとともに、カスコード段トランジスタを設けた高周波増幅器を使用して送受信システムを構成するようにしたので、集積回路化する場合にその基板面積に占めるスパイラルインダクタの割合を低減でき、集積回路を小面積化でき、低コストでの製造が可能であり、しかも高周波増幅器の出力端子における寄生容量が小さい送受信システムが得られる。【００９２】  なお、高周波増幅器５０１ｂ、５０１ａの代わりに、実施の形態１における高周波増幅器１０１ａ、１０１ｂを用いてもよい。要は、実施の形態１、および実施の形態２で説明した高周波増幅器を用い、時分割複信方式で用いられる送受信システムを構成するものであれば良い。【００９３】（実施の形態４）
ところで、近年、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれる無線通信の高速化伝送技術が開発され、無線ＬＡＮ機器等、一部の分野では既に実用に供されている。ＭＩＭＯは、送信機と受信機の双方で複数のアンテナを使用してデータの送信／受信を行う技術である。【００９４】  ＭＩＭＯでは、送信するデータを分割して、１つの周波数帯域で複数のアンテナを使用して空間上で並列に、即ち、同時に通信を行い、複数のアンテナで受信されたデータの合成と復号を行うことで、通信速度の大幅な高速化が可能であるとともに、屋内などの障害物が多く存在する環境での通信状況を大幅に改善することが可能である。
即ち、ＭＩＭＯの送信機側では、送信信号に空間時間符号化（ＳＴＣ；Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）を行うことで、時間と空間の双方の領域で情報の組換えを行った後、複数のアンテナから電波を送出する。【００９５】  また、ＭＩＭＯの受信機側では、マルチパス伝送路により伝播してきた電波を複数のアンテナで受信し、ＳＴＣとは逆の処理である空間時間復号化（ＳＴＤ；Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ）を行うことにより、複数の信号から互いの干渉を除去して、個々の信号を分離，合成することにより、受信信号を出力する。【００９６】  図１３は、本実施の形態４による高周波増幅器１３０１の構成を示す。
この図１３（ａ）の高周波増幅器は、実施の形態１と同様に構成された各々受信信号増幅部及び送信信号増幅部を有する２つの高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂを有する高周波増幅器１３０１を有するものである。
図１３（ａ）において、高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂは、受信信号増幅部１３０２ａ，１３０２ｂと、送信信号増幅部１３０３ａ，１３０３ｂと、各高周波増幅器に１つ設けたスパイラルインダクタ１３０４ａ，１３０４ｂと、出力端子ＯＵＴａ，ＯＵＴｂとを有する。
受信信号増幅部１３０２ａ，１３０２ｂは、送受信切り替え制御端子Ｓ１ａ，Ｓ１ｂと、受信信号入力端子ＩＮＲＸａ，ＩＮＲＸｂを有する。送信信号増幅部１３０３ａ，１３０３ｂは、送受信切り替え制御端子Ｓ２ａ，Ｓ２ｂと、送信信号入力端子ＩＮＴＸａ，ＩＮＴＸｂとを有する。
受信信号増幅部１３０２ａ，１３０２ｂおよび送信信号増幅部１３０３ａ，１３０３ｂには、同一のスパイラルインダクタ１３０４ａ，１３０４ｂを介して直流電源ＶＤＤａ，ＶＤＤｂが供給される。【００９７】  図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の詳細な構成を示す。高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂは図８の高周波増幅器５０１ｂと同様の構成を有する。図１３（ｂ）において、各高周波増幅器の構成要素に添え字ａ，ｂを付している。
このように構成された、高周波増幅器１３０１において、高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂをともに送信信号増幅器あるいは受信信号増幅器として動作させることにより、本高周波増幅器をＭＩＭＯ方式の送信信号増幅器あるいは受信信号増幅器として動作させることが可能である。【００９８】  また、高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂのいずれか一方を送信信号増幅器、他方を受信信号増幅器として動作させることにより、本高周波増幅器をＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ；周波数分割複信）方式の送受信用高周波増幅器として動作させることが可能である。【００９９】  ＦＤＤ方式の送受信機は、使用する周波数帯域を送信用と受信用に分割することで、送信，受信の同時実行を実現している。ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を除く携帯電話機はＦＤＤ方式を採用している。【０１００】  図１４は、実施の形態４による送受信システムを示す。この図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施の形態４の高周波増幅器をＭＩＭＯ送受信機１４０１ａおよびＦＤＤ送受信機１４０１ｂとしてそれぞれ動作させる場合を示す。
図１４（ａ）に示すＭＩＭＯ送受信機は、図９と同様に構成された２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂを有するものである。図１４（ａ）において、各送受信システムの構成要素に添え字ａ，ｂを付している。
このＭＩＭＯ送受信機において、送受信切り替えスイッチ９０５ａ，９０５ｂは２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂがともに受信または送信となるように切り替わる。また、２つの通信用送受信集積回路９０２ａ，９０２ｂのＤＳＰは共有されている。この共有されたＤＳＰ９１５ｄは、２つの通信用送受信集積回路９０２ａ，９０２ｂにおけるＡＤＣ９１３ａ，９１３ｂから得られた受信デジタル信号に対しＳＴＤ処理を、またＤＡＣ９１４ａ，９１４ｂに入力すべき送信デジタル信号に対しＳＴＣ処理を行う。
なお、２つの通信用送受信集積回路９０２ａ，９０２ｂは１つのパッケージ９０１ｄに収容されている。また、２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂは１つの集積回路であってもよい。【０１０１】  図１４（ｂ）に示すＦＤＤ送受信機は、図９と同様に構成された２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂを有するものである。図１４（ａ）において、各送受信システムの構成要素に添え字ａ，ｂを付している。
このＦＤＤ送受信機において、送受信切り替えスイッチ９０５ａ，９０５ｂは２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂの何れか一方が受信となり、他方が送信となるように切り替わる。
このように、本実施の形態４によれば、１台の送受信装置内に、実施の形態１と同様の構成を有する高周波増幅器を２つ備え、２つの高周波増幅器をともに送信機あるいは受信機として動作させるか、２つの高周波増幅器の一方を送信機とし他方を受信機として動作させることにより、１台の送受信装置を、ＭＩＭＯ方式あるいはＦＤＤ方式の送受信機のいずれかとして動作させることが可能である。【０１０２】  即ち、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめた構成を有する高周波増幅器を１つの送受信装置内に２つ設け、これら２つの高周波増幅器をともに送信機、あるいは受信機として動作させることで通信速度の高速化が可能なＭＩＭＯ方式として動作させることが可能であり、また、２つの高周波増幅器の一方を送信機、他方を受信機として動作させることにより、送，受信の同時実行が可能なＦＤＤ方式として動作させることが可能である。なお、上記実施の形態４では、高周波増幅器を２つ設けたものを示したが、これは３つ以上の複数個設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態４では、高周波増幅器本体の構成は、図８に示すものと同様としたが、これは、図２，図３（ａ），図４，図６に示すものと同様の構成を用いてもよい。【０１０３】（実施の形態５）
この実施の形態５は、実施の形態２の図８と同様に構成された高周波増幅器の出力端子ＯＵＴに不足する容量を追加するようにしたものである。
図１５（ａ）は、本発明の実施の形態５による高周波増幅器５０１の第１の具体例である、高周波増幅器５０１ｃの構成を示す。
図において、ＣＦは出力端子ＯＵＴに寄生する寄生容量、Ｖｃは出力端子ＯＵＴとグランドとの間に設けた可変容量素子である。
この高周波増幅器５０１ｃを例えば無線ＬＡＮの送受信機に使用する場合、その共振周波数を２．４ＧＨｚに設定する必要がある。共振周波数ｆ０は、ｆ０＝１／（２π（ＬＣ）０．５）により求められるので、所望の共振周波数ｆ０を得るのに必要な容量Ｃは、Ｃ＝１／（Ｌ（２πｆ０）２）により求められる。【０１０４】  ところで、出力端子ＯＵＴとスパイラルインダクタ１０４とトランジスタ５０２とスイッチＳＷ５とが互いに接続されるノードＮと、グランドとの間には寄生容量ＣＦが発生するが、上述の共振周波数２．４ＧＨｚを得るのに、この寄生容量の容量値だけでは不足する場合がある。
そこで、ノードＮとグランドとの間に可変容量素子Ｖｃを設け、この可変容量素子の容量値を変化させ、寄生容量で不足する容量分を追加することで、所望の共振周波数を得ることが可能となる。【０１０５】  また、図１５（ｂ）は、本発明の実施の形態５による高周波増幅器５０１の第２の具体例である、高周波増幅器５０１ｄの構成を示す。
この第２の具体例は、第１の具体例における可変容量素子に代えて、固定の容量とスイッチとの直列接続体をノードＮとグランドとの間に接続したものである。
図において、ＣＡ１とＳＡ１，ＣＡ２とＳＡ２，ＣＡ３とＳＡ３は互いに直列に接続された容量およびスイッチであり、これら容量およびスイッチからなる３つの直列接続体はそれぞれノードＮとグランドとの間に接続されている。【０１０６】  例えば、容量ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３の容量値の間に、ＣＡ１＞ＣＡ２＞ＣＡ３の関係が成立しているとする。
この場合、上述の共振周波数を得るのに、寄生容量の他に容量ＣＡ１のみでは不足する場合、スイッチＳＡ２を閉じて、容量ＣＡ２を追加し、この状態でも所望の共振周波数を得られる容量値に達しない場合は、スイッチＳＡ３を閉じて、さらに容量ＣＡ３を追加する。
このように、寄生容量値に追加する容量を、スイッチＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３を適宜切り替えて、段階的に変化させることで、所望の共振周波数を得ることが可能となる。【０１０７】  また、図１５（ｃ）は、本発明の実施の形態５による高周波増幅器５０１の、詳細な第３の具体例である、高周波増幅器５０１ｅの構成を示す。
この第３の具体例は、ノードＮとグランドとの間に所定の容量値を持つ容量ＣＡを接続するようにしたものである。
ノードＮに発生する寄生容量ＣＦの容量値を予め測定する等によりその値が既知であれば、所望の共振周波数を得るのに不足する容量値も算出可能である。
従って、その不足する容量値を、容量ＣＡとして作り込むことにより、追加する容量値の調整が不要な、量産に適した高周波増幅器５０１ｅを得ることができる。【０１０８】  このように、実施の形態５によれば、ノードＮに発生する寄生容量の容量値のみで、所望の共振周波数が得られない場合は、その不足分に相当する容量値を持つ容量素子をノードＮに接続するようにしたので、所望の共振周波数を得るのに不足する容量が充当され、所望の共振周波数を有する高周波増幅器が得られる効果がある。
なお、上記実施の形態５では、高周波増幅器本体の構成は図８に示すものと同様としたが、図２，図３（ａ），図４，図６に示すものと同様の構成を用いてもよい。【０１０９】（実施の形態６）
この実施の形態６は、実施の形態２と同様の高周波増幅器の入力側に、バイアス電圧を調節できる構成を備えたものである。
図１６（ａ）はこの実施の形態６による高周波増幅器の第１の具体例を示す。この図１６（ａ）は、トランジスタ８０１，８０２のゲートとグランドとの間にスイッチＳＷ６，ＳＷ７を設け、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がグランド側に切り替わる時にオンとなり、バイアス電源側に切り替わる時にオフするように構成したものである。
仮にこれらのスイッチＳＷ６，ＳＷ７が存在しないとすると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がグランド側を選択したときに、トランジスタ８０１，８０２のゲート電位は抵抗Ｒ１，Ｒ２が存在することによりグランド電位より持ち上がる。【０１１０】  これに対し、スイッチＳＷ６，ＳＷ７を有する図１６（ａ）の構成では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２と同時にスイッチＳＷ６，ＳＷ７がオンすることで、本高周波増幅器５０１ｆのトランジスタ８０１，８０２のゲートをグランド電位に確実に固定できる。
図１６（ｂ）はこの実施の形態６による高周波増幅器の第２の具体例を示す。この図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の抵抗Ｒ１，Ｒ２のグランド側端子とグランドとの間に電圧を可変できる可変電圧源Ｖｖｒ１，Ｖｖｒ２を設けるとともに、ノードＮとトランジスタ８０２のゲートとの間にスイッチＳＷ８を設けたものである。【０１１１】  トランジスタ８０１のゲートにアンテナで受信した微弱な電波を入力し、これを本高周波増幅器５０１ｇにより増幅する際、可変電圧源Ｖｖｒ１の電圧を上げてトランジスタ８０１に流れる電流を多くし、可変電圧源Ｖｖｒ２の電圧を下げてトランジスタ８０２に流れる電流を小さくするように設定することで、送信信号増幅部１０３を停止状態に近い動作状態にする。
例えば、可変電圧源Ｖｖｒ２を調節して、トランジスタ８０２のゲートソース間電圧を０．４Ｖないし０．５Ｖとし、殆どトランジスタ８０２に電流が流れない状態で動作させることにより、単に受信信号増幅部１０２のみを動作させている場合に比べ、低ノイズで増幅動作を行うことが可能となる。【０１１２】  また、高周波増幅器、特にアンテナに直結した増幅器であるフロントエンドの性能として、微弱な信号をどれだけ増幅可能か、の他にどれだけ大振幅の信号を入力可能か、の性能があるが、受信信号増幅部１０２に大振幅の信号が入力される場合は、スイッチＳＷ８を短絡することで、そのゲインを抑え、大振幅の入力信号を飽和させることなく増幅することが可能である。
例えば、図１６（ｃ）に示すように、受信信号振幅検出部７０により、大振幅の受信信号が入力されたことを検出した時は、スイッチＳＷ８を短絡することで、入力信号をこの高周波増幅器５０１ｇをバイパスさせ、次段の高周波増幅器５０１ｇ１のみで増幅することにより、大振幅の入力信号を飽和させることなく増幅することが可能である。【０１１３】  このように、本実施の形態６によれば、高周波増幅器の入力側のバイアス電圧を調整できるようにしたので、受信時に高周波増幅器を構成する受信信号増幅部を通常の動作状態とし送信信号増幅部をほぼオフ状態に近い動作状態で動作させるようにバイアス電圧を設定することにより、高周波増幅器の低ノイズ化を実現できる。また、大信号入力時に、入力信号を、高周波増幅器の内部をスルーで通過させることにより、飽和を防止して高周波増幅器の性能向上を実現できる。さらに、高周波増幅器の入力をグランドに短絡させるスイッチを設けることにより、入力の確実な接地が可能となる。
なお、上記実施の形態６では、高周波増幅器本体の構成は図８に示すものと同様としたが、これは、図２，図６に示すものと同様の構成を用いてもよい。【０１１４】（実施の形態７）
この実施の形態７は、高周波増幅器の入出力を１つの端子により行えるように構成したものである。
図１７（ａ）は、この実施の形態７による高周波増幅器の第１の具体例を示す。
この図１７（ａ）は、実施の形態１の図４と同様に構成された高周波増幅器１０１ｃを有するものである。
この図１７（ａ）に示す高周波増幅器では、送受信切り替え制御端子Ｓ１，Ｓ２に入力する送受信切り替え信号によりスイッチＳＷ３，ＳＷ４をグランド側，バイアス電源側に切り替えることにより、トランジスタ３０４，３０２がオン，オフとなり、送信信号増幅部１０３により増幅された送信信号がＩＯ端子に出力可能となる。
逆に、スイッチＳＷ３，ＳＷ４をバイアス電源側，グランド側に切り替えることにより、受信信号増幅部１０２に受信された信号が入力可能となる。【０１１５】  このように構成された高周波増幅器のスイッチＳＷ５の出力端子ＯＵＴＴＸが接続されるべきノード、即ちスパイラルインダクタ１０４とは反対側のノード、および増幅用トランジスタ３０１の入力端子ＩＮＲＸが接続されるべきノード、即ちゲートノードとを、それぞれ容量Ｃ１およびＣ２を介してＩＯ端子に接続することで入出力端子を１つにしたものである。
このように構成された高周波増幅器において、送信信号を増幅する場合は、送信信号増幅部１０３のスイッチＳＷ４をバイアス電源側にセットし、スイッチＳＷ５を閉じる。これにより、トランジスタ３０３により増幅された送信信号が、トランジスタ３０４，スイッチＳＷ５および容量Ｃ１を介してＩＯ端子より外部に出力される。
このとき、受信信号増幅部１０２のスイッチＳＷ３はグランド側にセットされる。このため、増幅された送信信号が容量Ｃ２を介して受信信号増幅部１０２に入力されても、トランジスタ３０２がオフしているため、増幅された送信信号との重畳は生じない。【０１１６】  また、受信信号を増幅する場合は、受信信号増幅部１０２のスイッチＳＷ３をバイアス電源側にセットするとともに、スイッチＳＷ５を開く。これにより、ＩＯ端子より容量Ｃ２を介して入力された受信信号がトランジスタ３０１により増幅され、トランジスタ３０２を介して出力端子ＯＵＴより外部に出力される。
このとき、送信信号増幅部１０３のスイッチＳＷ４はグランド側にセットされるので、トランジスタ３０３に送信信号が入力されてもトランジスタ３０４がオフしているため、増幅された受信信号との重畳は生じない。【０１１７】  また、図１７（ｂ）は、この実施の形態７による高周波増幅器の第２の具体例を示す。
この図１７（ｂ）は、実施の形態２の図８に示すものと同様の高周波増幅器５０１ｂを有する。
但し、図１７（ａ）と同様、スイッチＳＷ５の出力端子ＯＵＴＴＸが接続されるべきノードおよびトランジスタ８０１の入力端子ＩＮＲＸが接続されるべきノードはそれぞれ容量Ｃ１およびＣ２を介してＩＯ端子に接続されている。
このように構成することで、装置全体を集積回路化した場合に、端子を１つ減少できるとともに、チップに外付けするスイッチＳＷ５についてもこれをなくすことができる。【０１１８】  このように、本実施の形態７によれば、送信信号増幅部の出力を外部に出力するための出力端子と、受信信号増幅部に入力するための入力端子とを容量を介して接続することで共通の入出力端子として集約するようにしたので、装置全体を集積回路化した場合に、端子を１つ省略でき、コストダウンが可能となる。あるいは不要となった端子を別の信号の入，出力に転用することが可能である
なお、上記実施の形態７では、高周波増幅器本体の構成は、図４，図８に示すものと同様としたが、これは、図１３（ｂ），図１５（ａ），図１５（ｂ），図１５（ｃ），図１６（ａ），図１６（ｂ）に示すものと同様の構成を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】  以上のように、本発明にかかる高周波増幅器、および送受信システムは、これらを集積回路上に搭載する場合にそのインダクタの占める面積を低減することが可能であり、製造コストの低減を図るうえで有効である。
【図１】
2006109731.tif 000002
【図２】
2006109731.tif 000003
【図３（ａ）】
2006109731.tif 000004
【図３（ｂ）】
2006109731.tif 000005
【図４】
2006109731.tif 000006
【図５】
2006109731.tif 000007
【図６】
2006109731.tif 000008
【図７】
2006109731.tif 000009
【図８】
2006109731.tif 000010
【図９】
2006109731.tif 000011
【図１０】
2006109731.tif 000012
【図１１】
2006109731.tif 000013
【図１２（ａ）】
2006109731.tif 000014
【図１２（ｂ）】
2006109731.tif 000015
【図１３（ａ）】
2006109731.tif 000016
【図１３（ｂ）】
2006109731.tif 000017
【図１４（ａ）】
2006109731.tif 000018
【図１４（ｂ）】
2006109731.tif 000019
【図１５（ａ）】
2006109731.tif 000020
【図１５（ｂ）】
2006109731.tif 000021
【図１５（ｃ）】
2006109731.tif 000022
【図１６（ａ）】
2006109731.tif 000023
【図１６（ｂ）】
2006109731.tif 000024
【図１６（ｃ）】
2006109731.tif 000025
【図１７（ａ）】
2006109731.tif 000026
【図１７（ｂ）】
2006109731.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
送信信号増幅部と、送信信号増幅部と、１つのインダクタとを備え、
前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが接続された共通の出力端子を有し、
受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、
送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力され、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、
前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷として前記インダクタが直流電源端子と、前記出力端子との間に接続されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
その結果、集積回路の面積が増大し、コストも高くなることが問題である。
［００１４］
一般に、集積回路の小面積化は、半導体チップの製造コストを削減し、また、半導体チップ実装面積の低減効果をもたらすことが知られている。
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、増幅器を搭載する集積回路の面積が小さくて済み、製造コストも低く抑えることが可能な送受信信号増幅用の高周波増幅器、および送受信システム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
［００１５］
即ち、本発明の請求項１にかかる高周波増幅器は、受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、１つのインダクタとを備え、前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが接続された共通の出力端子を有し、受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力され、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷として前記インダクタが直流電源端子と、前記出力端子との間に接続されている、ことを特徴とするものである。
本発明の請求項１にかかる高周波増幅器によれば、受信モード時には受信信号増幅部がオンになり、送信モード時には送信信号増幅部がオンになるようにしたので、１つのインダクタを受信信号増幅部と送信信号増幅部の共通の負荷とすることが可能となる。
［００１６］
本発明の請求項２にかかる高周波増幅器は、受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、インダクタと、トランジスタとを備え、前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、前記送信信号増幅部は、送信信号入
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月3日(2007.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、１つのインダクタとを備え、
前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが接続された共通の出力端子を有し、
受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、
送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力され、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、
前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷として前記インダクタが直流電源端子と、前記出力端子との間に接続されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項２】
受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、インダクタと、トランジスタとを備え、
前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、
前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが前記トランジスタに接続され、
受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、
送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、
前記インダクタは、直流電源端子と、前記トランジスタとの間に接続されて前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷となり、
前記インダクタと、前記トランジスタとの接続点に出力端子を有する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
スイッチと、送信信号出力端子とを、さらに備え、
前記スイッチは、前記出力端子と、前記送信信号出力端子との間に接続され、
受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、
送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記送信信号出力端子に送る、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項５】
請求項４記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、雑音整合を可能とするように最適化されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項６】
請求項４に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、利得の整合をもたらすように最適化されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記インダクタは、集積回路中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部および送信信号増幅部と前記インダクタとは同一の集積回路上に搭載されている、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
前記インダクタは、モジュール中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を２つ備えてなり、
差動の受信信号と、差動の送信信号を増幅する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、
ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、またはヘテロ接合トランジスタのいずれか１つ、または複数の組み合わせからなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１３】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、
シリコン、シリコン−ゲルマニウム、またはIII−Ｖ族化合物半導体のいずれかからなる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１４】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第１の可変電圧源を有し、
前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第２の可変電圧源を有し、
前記第１の送受信切り替え制御端子は前記第１の可変電圧源に接続されるとともに、
前記第２の送受信切り替え制御端子は前記第２の可変電圧源に接続され、
受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がほぼオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を低雑音で増幅する、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１５】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記出力端子と前記受信信号入力端子との間にスイッチを有し、
該スイッチは前記受信信号が大振幅の時にオンする、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１６】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記出力端子とグランドとの間に、該高周波増幅器が必要とする容量が、該出力端子に寄生する寄生容量により不足する場合、該不足分に相当する容量値を有する容量を接続した、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１７】
請求項１または２に記載の高周波増幅器において、
前記受信信号入力端子または送信信号入力端子とグランドとの間にスイッチを有し、
該スイッチは、前記受信信号増幅部または送信信号増幅部のオフとなる側のスイッチがオンされる、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１８】
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、
スイッチと、入出力端子と、第１，第２の容量を、さらに備え、
該スイッチおよび第１の容量からなる直列接続体は、前記出力端子が接続されたノードと、前記入出力端子との間に接続され、
前記入出力端子は前記第２の容量を介して前記送信信号入力端子が接続されるべきノードに接続され、
受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記入出力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、
送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記入出力端子に送る、
ことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項１９】
高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を含み、時分割複信方式で動作するものである、
ことを特徴とする送受信システム。
【請求項２０】
高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、
請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を複数含み、
該複数の高周波増幅器を一斉に送信モードと受信モードとの間で切り替えるか、一部が送信モード、残りが受信モードとなるように切り替えるかを設定可能である、
ことを特徴とする送受信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号と送信信号を増幅するための高周波増幅器に関わり、低面積かつ低コストの高周波増幅器、およびこれを組み込んだ携帯電話機等の送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムにおいて、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）などのような、無線信号の受信と送信の時間を区分して行う時分割複信（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ；ＴＤＤ）方式向けの、高周波信号処理集積回路の需要が高まっている。
【０００３】
上記移動体通信システムは、移動体通信装置の小型化と低コスト化が、通信システムの普及と利便性を向上させるため、集積回路の低面積化と低コスト化が要求されている。
【０００４】
現在、ＲＦ周波数からベースバンド周波数までの通信信号を処理するフロントエンド用ワンチップ集積回路が実現されている。図１１に、従来の集積回路中の、送受信信号を増幅するための高周波増幅器の構成を示す。
【０００５】
図１１において、高周波増幅器１１０１は低雑音増幅器１１０２および電力増幅器１１０３を有する。低雑音増幅器１１０２は受信信号を増幅する。電力増幅器１１０３は送信信号を増幅する。トランジスタ１１０４，１１０５は低雑音増幅器１１０２，電力増幅器１１０３内に設けられている。スパイラルインダクタ１１０６，１１０７は低雑音増幅器１１０２，電力増幅器１１０３内に設けられている。
【０００６】
トランジスタ１１０４，１１０５には、スパイラルインダクタ１１０６，１１０７を介して直流電源ＶＤＤが供給される。
【０００７】
トランジスタ１１０４のゲートは、受信信号入力端子ＩＮRXと、抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ１の他端は、送受信切り替えスイッチＳＷ１の共通端子に接続される。スイッチＳＷ１の２つの端子の一方は図中の“▽”で示すグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子に接続される。
【０００８】
トランジスタ１１０５のゲートは、送信信号入力端子ＩＮTXと、抵抗Ｒ２の一端に接続される。抵抗Ｒ２の他端は、送受信切り替えスイッチＳＷ２の共通端子に接続される。スイッチＳＷ２の２つの端子の一方は図中の“▽”で示すグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子に接続される。
【０００９】
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２の負側電源端子はグランドに接続される。また、トランジスタ１１０４，１１０５のソースも、グランドに接続される。
【００１０】
次に、受信モードと、送信モードでの高周波増幅器１１０１の基本動作について説明する。
【００１１】
受信モードの時、送受信切り替え信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力される。この時、送受信切り替えスイッチＳＷ１は、直流電源Ｖｂｉａｓ１側の端子に接続され、低雑音増幅器１１０２がオンする。一方、送受信切り替えスイッチＳＷ２は、グランド側の端子に接続され、電力増幅器１１０３がオフする。
【００１２】
オンとなった低雑音増幅器１１０２は、受信信号入力端子ＩＮRXに入力された受信信号を増幅し、出力端子ＯＵＴRXに出力する。
【００１３】
また、送信モードの時、送受信切り替え信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力される。この時、送受信切り替えスイッチＳＷ１は、グランド端子に接続され、低雑音増幅器１１０２がオフする。一方、送受信切り替えスイッチＳＷ２は、直流電源Ｖｂｉａｓ２に接続され、電力増幅器１１０３がオンする。
【００１４】
オンとなった電力増幅器１１０３は、送信信号入力端子ＩＮTXに入力された送信信号を増幅し、出力端子ＯＵＴTXに出力する。
【００１５】
このように、従来例の高周波増幅器では、低雑音増幅器と、電力増幅器の負荷として、集積回路中に作製されたスパイラルインダクタをそれぞれ用いている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【００１６】
その理由は、インダクタを集積回路外部に設けた場合、ボンディングワイヤやボード配線のインダクタンスが寄生し、ＥＳＤ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；静電気放電）保護素子やパッドの容量が寄生するために、増幅器の負荷を所望の周波数で共振させることが困難なためである。
【特許文献１】特開平１０−１２６１７４号公報（第２０頁、第１４図）
【特許文献２】特表２００４−５１６７３７号公報（第１０頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、集積回路中のスパイラルインダクタは、所望のインダクタンスと、可能な限り大きなＱ値を得るために、他の素子と比較して大きな面積を占有する。図１１に示した従来の高周波増幅器において、２つの増幅器は、負荷として少なくとも２つのスパイラルインダクタ１１０６および１１０７を用いる。
【００１８】
図１１の高周波増幅器を、通常のＣＭＯＳプロセスで作製した際の概略レイアウトを図１２（ａ）に示す。図１２（ａ）において、図１１と同一符号は同一のものを示す。このスパイラルインダクタは３層配線プロセスで構成される。
【００１９】
このスパイラルインダクタ１１０７の領域Ａの部分は、図１２（ｂ）に示すように第１の層間絶縁膜ｉｓｏ１表面に形成された最上配線層の導体パターン１１０７ａ，１１０７ｃが、バイアホールｖｈ１，ｖｈ２内に充填された導体により第２の層間絶縁膜ｉｓｏ２表面に形成された中間配線層の導体パターン１１０７ｄに接続され、第１の層間絶縁膜ｉｓｏ１表面に形成された導体パターン１１０７ｂと立体的に交差するようになっている。
【００２０】
また、この図１２（ａ）において、その上半分の電力増幅器１１０３と下半分の低雑音増幅器１１０２とに挟まれた部分はトランジスタ１１０５および１１０４のソース、即ちグランドＧＮＤとなっている。
【００２１】
該レイアウトにおいて、インダクタンスが６ｎＨのスパイラルインダクタ２つが占有する面積は０．３２ｍｍ2で、高周波増幅器１１０１のレイアウト全体の占有面積は０．６０ｍｍ2である。したがって、２つのスパイラルインダクタは、レイアウト面積全体の５３％を占める。
【００２２】
一般的に、上記した増幅器は、高い利得を得るために多段接続される。この多段接続における、低雑音増幅器の段数をｍ、電力増幅器の段数をｎ（ｍ，ｎは正の整数）とすると、スパイラルインダクタ数は、ｍ＋ｎとなってしまう。また、低雑音増幅器および電力増幅器を差動型で構成した場合は、スパイラルインダクタ数は、２（ｍ＋ｎ）となってしまう。
【００２３】
その結果、集積回路の面積が増大し、コストも高くなることが問題である。
【００２４】
一般に、集積回路の小面積化は、半導体チップの製造コストを削減し、また、半導体チップ実装面積の低減効果をもたらすことが知られている。
【００２５】
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、増幅器を搭載する集積回路の面積が小さくて済み、製造コストも低く抑えることが可能な送受信信号増幅用の高周波増幅器、および送受信システム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】
【００２６】
即ち、本発明の請求項１にかかる高周波増幅器は、受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、１つのインダクタとを備え、前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが接続された共通の出力端子を有し、受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力され、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷として前記インダクタが直流電源端子と、前記出力端子との間に接続されている、ことを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の請求項１にかかる高周波増幅器によれば、受信モード時には受信信号増幅部がオンになり、送信モード時には送信信号増幅部がオンになるようにしたので、１つのインダクタを受信信号増幅部と送信信号増幅部の共通の負荷とすることが可能となる。
【００２８】
本発明の請求項２にかかる高周波増幅器は、受信信号増幅部と、送信信号増幅部と、インダクタと、トランジスタとを備え、前記受信信号増幅部は、受信信号入力端子と、第１の送受信切り替え制御端子とを有し、前記送信信号増幅部は、送信信号入力端子と、第２の送受信切り替え制御端子とを有し、前記受信信号増幅部の出力と、前記送信信号増幅部の出力とが前記トランジスタに接続され、受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅し、送信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記受信信号増幅部がオフになり、前記送信信号増幅部がオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅するように、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の動作の切り替えが行われ、前記インダクタは、直流電源端子と、前記トランジスタとの間に接続されて前記受信信号増幅部と、前記送信信号増幅部の共通の負荷となり、前記インダクタと、前記トランジスタとの接続点に出力端子を有する、ことを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の請求項２にかかる高周波増幅器によれば、受信信号増幅部と送信信号増幅部の出力とインダクタとの間にカスコードトランジスタを設け、受信モード時には受信信号増幅部がオンになり、送信モード時には送信信号増幅部がオンになるようにしたので、１つのインダクタを受信信号増幅部と送信信号増幅部の共通の負荷とすることが可能となり、出力端子の寄生容量を低減できる。
【００３０】
本発明の請求項３にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、スイッチと、送信信号出力端子とを、さらに備え、前記出力端子と、前記送信信号出力端子との間に前記スイッチが接続され、受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記送信信号出力端子に送る、ことを特徴とするものである。
【００３１】
本発明の請求項３にかかる高周波増幅器によれば、送信モード時と受信モード時とで専用の出力端子を設けるようにしたので、受信モード時に増幅された受信信号が、アンテナにリークすることを防げる。
【００３２】
本発明の請求項４にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有する、ことを特徴とするものである。
【００３３】
本発明の請求項４にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有するように構成してもよい。
【００３４】
本発明の請求項５にかかる高周波増幅器は、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、雑音整合を可能とするように最適化されている、ことを特徴とするものである。
【００３５】
本発明の請求項５にかかる高周波増幅器によれば、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、雑音整合を可能とするように最適化されるものであってもよい。
【００３６】
本発明の請求項６にかかる高周波増幅器は、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、利得の整合をもたらすように最適化されている、ことを特徴とするものである。
【００３７】
本発明の請求項６にかかる高周波増幅器によれば、請求項４記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部の前記トランジスタは、利得の整合をもたらすように最適化されるものであってもよい。
【００３８】
本発明の請求項７にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有する、ことを特徴とするものである。
【００３９】
本発明の請求項７にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有するものであってもよい。
【００４０】
本発明の請求項８にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記インダクタは、集積回路中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、ことを特徴とするものである。
【００４１】
本発明の請求項８にかかる高周波増幅器によれば、集積回路に占めるインダクタの面積を低減できる。
【００４２】
本発明の請求項９にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部と前記インダクタとは同一の集積回路上に搭載されている、ことを特徴とするものである。
【００４３】
本発明の請求項９にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部の共通の負荷となる一つのインダクタとを備え、前記受信信号増幅部および送信信号増幅部と前記インダクタとは同一の集積回路上に搭載されているようにしたので、集積回路に占めるインダクタの面積を低減でき、集積回路の小型化が可能となる。
【００４４】
本発明の請求項１０にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記インダクタは、モジュール中に搭載されたスパイラルインダクタよりなる、ことを特徴とするものである。
【００４５】
本発明の請求項１０にかかる高周波増幅器によれば、モジュール中に占めるインダクタの面積を低減できる。
【００４６】
本発明の請求項１１にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を２つ備えてなり、差動の受信信号と、差動の送信信号を増幅する、ことを特徴とするものである。
【００４７】
本発明の請求項１１にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を２つ備えてなり、差動の受信信号と、差動の送信信号を増幅するように構成してもよい。
【００４８】
本発明の請求項１２にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、またはヘテロ接合トランジスタのいずれか一つまたは複数の組み合わせよりなる、ことを特徴とするものである。
【００４９】
本発明の請求項１２にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、またはヘテロ接合トランジスタのいずれか一つまたは複数の組み合わせよりなるものであってもよい。
【００５０】
本発明の請求項１３にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかよりなる、ことを特徴とするものである。
【００５１】
本発明の請求項１３にかかる高周波増幅器によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を構成するトランジスタの各々は、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかよりなるものであってもよい。
【００５２】
本発明の請求項１４にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号増幅部は、受信信号を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第１の可変電圧源を有し、前記送信信号増幅部は、電力を増幅するためのトランジスタを有するとともに、そのゲートとグランドとの間に印加する電圧を可変可能な第２の可変電圧源を有し、前記第１の送受信切り替え制御端子は前記第１の可変電圧源に接続されるとともに、前記第２の送受信切り替え制御端子は前記第２の可変電圧源に接続され、受信モードの時に、前記第１の送受信切り替え制御端子と、前記第２の送受信切り替え制御端子とに制御信号が入力されて、前記送信信号増幅部がほぼオフになり、前記受信信号増幅部がオンになって、前記受信信号入力端子から入力された受信信号を低雑音で増幅する、ことを特徴とするものである。
【００５３】
本発明の請求項１４にかかる高周波増幅器によれば、受信モード時に受信信号増幅部をオンにするのみならず、送信信号増幅部をほぼオフに近いオン状態とすることで、受信信号を低雑音で増幅することを可能にする。
【００５４】
本発明の請求項１５にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記出力端子と前記受信信号入力端子との間にスイッチを有し、該スイッチは前記受信信号が大振幅の時にオンする、ことを特徴とするものである。
【００５５】
本発明の請求項１５にかかる高周波増幅器によれば、大振幅の受信信号が入力された時は、前記スイッチがオンして高周波増幅器内で増幅されることなくスルーで通過するので、その飽和を抑えることが可能となる。
【００５６】
本発明の請求項１６にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記出力端子とグランドとの間に、該高周波増幅器が必要とする容量が、該出力端子に寄生する寄生容量により不足する場合、該不足分に相当する容量値を有する容量を接続した、ことを特徴とするものである。
【００５７】
本発明の請求項１６にかかる高周波増幅器によれば、該高周波増幅器が必要とする容量が寄生容量により不足する場合、その不足分に相当する容量を追加するようにしたので、高周波増幅器が所定の容量を有することが可能となる。
【００５８】
本発明の請求項１７にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、前記受信信号入力端子または送信信号入力端子とグランドとの間にスイッチを有し、該スイッチは、前記受信信号増幅部または送信信号増幅部のオフとなる側のスイッチがオンされる、ことを特徴とするものである。
【００５９】
本発明の請求項１７にかかる高周波増幅器によれば、受信信号増幅部または送信信号増幅部のいずれかオフしたい側の信号入力端子が接地されるので、受信信号増幅部または送信信号増幅部による受信信号または送信信号の増幅を確実にオフできる。
【００６０】
本発明の請求項１８にかかる高周波増幅器は、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器において、スイッチと、入出力端子と、第１，第２の容量を、さらに備え、該スイッチおよび第１の容量からなる直列接続体は、前記出力端子が接続されたノードと、前記入出力端子との間に接続され、前記入出力端子は前記第２の容量を介して前記送信信号入力端子が接続されるべきノードに接続され、受信モードの時に、前記スイッチがオフになって、前記入出力端子から入力された受信信号を増幅して前記出力端子に送り、送信モードの時に、前記スイッチがオンになって、前記送信信号入力端子から入力された送信信号を増幅して前記入出力端子に送る、ことを特徴とするものである。
【００６１】
本発明の請求項１８にかかる高周波増幅器によれば、増幅された送信信号の出力端子と受信信号の入力端子とを１つの入出力端子に集約できる。
【００６２】
本発明の請求項１９にかかる送受信システムは、高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を含み、時分割複信方式で動作するものである、ことを特徴とするものである。
【００６３】
本発明の請求項１９にかかる送受信システムによれば、高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を含み、時分割複信方式で動作するものとしたので、送受信部で同一のインダクタを共有できる。
【００６４】
本発明の請求項２０にかかる送受信システムは、高周波信号を送受信する送受信部を備えたシステムであって、請求項１または請求項２に記載の高周波増幅器を複数含み、該複数の高周波増幅器を一斉に送信モードと受信モードとの間で切り替えるか、一部が送信モード、残りが受信モードとなるように切り替えるかを設定可能である、ことを特徴とするものである。
【００６５】
本発明の請求項２０にかかる送受信システムによれば、同一の送受信システムを、設定を変更することにより、ＭＩＭＯ送受信機あるいはＦＤＤ送受信機のいずれかとして使用することが可能となる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明によれば、受信信号と送信信号を増幅する高周波増幅器において、その負荷に用いるスパイラルインダクタを１つにすることで、低面積で、低コストの、高周波増幅器を実現することができる。
【００６７】
また、高周波増幅器において、受信モードの時に受信信号増幅部をオンにするとともに、送信信号増幅部を殆どオフに近いオンにするようにしたので、受信信号の低雑音増幅が実現可能となる。
【００６８】
さらに、送受信システムにおいて、受信信号と送信信号を増幅する高周波増幅器の、負荷に用いるスパイラルインダクタを１つにした高周波増幅器を含むように構成することにより、低面積で、低コストの、送受信システムを得ることができる。
【００６９】
また、送受信システムにおいて、受信信号と送信信号を増幅する高周波増幅器の、負荷に用いるスパイラルインダクタを１つにした高周波増幅器を複数含み、これら複数の高周波増幅器を一斉に受信モードと送信モードとの間で切り替えるか、一部が送信モード、残りが受信モードとなるように切り替えるかを設定可能としたので、１台の送受信システムを、ＭＩＭＯ送受信機あるいはＦＤＤ送受信機のいずれかとして使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００７１】
（実施の形態１）
図１において、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の構成を示す。
【００７２】
図１において、高周波増幅器１０１は、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３と、１つのスパイラルインダクタ１０４と、出力端子ＯＵＴとを有する。
【００７３】
受信信号増幅部１０２は、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、受信信号入力端子ＩＮRXとを有する。送信信号増幅部１０３は、送受信切り替え制御端子Ｓ２と、送信信号入力端子ＩＮTXとを有する。受信信号増幅部１０２および送信信号増幅部１０３には、同一のスパイラルインダクタ１０４を介して直流電源ＶＤＤが供給される。
【００７４】
また、スパイラルインダクタ１０４の直流電源ＶＤＤとは反対側のノードには出力端子ＯＵＴが接続されている。
【００７５】
受信モードの時、制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２とに入力され、受信信号増幅部１０２はオンし、送信信号増幅部１０３はオフする。
【００７６】
受信信号は、受信信号入力端子ＩＮRXより入力され、受信信号増幅部１０２が、スパイラルインダクタ１０４を負荷として受信信号を増幅し、送，受信モードで共通の出力端子ＯＵＴに出力する。
【００７７】
逆に、送信モードの時、送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２とに入力され、受信信号増幅部１０２はオフし、送信信号増幅部１０３はオンする。送信信号は、送信信号入力端子ＩＮTXより入力され、送信信号増幅部１０３が、スパイラルインダクタ１０４を負荷として送信信号を増幅し、送，受信モードで共通の出力端子ＯＵＴに出力する。
【００７８】
受信モードと、送信モードが交互に入れ替わることで、時分割複信が可能になる。それぞれのモードにおいて、スパイラルインダクタ１０４は、受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の共通の負荷として機能する。
【００７９】
このため、本実施の形態１においては、図１１に示した従来の高周波増幅器１１０１では２つ必要であったスパイラルインダクタが１つになる。これにより、集積回路の面積を低減でき、かつその製造コストも低くすることができる。
【００８０】
高周波増幅器１０１の負荷の共振周波数は、出力端子ＯＵＴにおける容量ＣPOUTと、スパイラルインダクタ１０４のインダクタンスＬの値で決まる。
【００８１】
出力端子ＯＵＴにおける容量ＣPOUTは、受信信号増幅部１０２の出力における寄生容量ＣPRXと、送信信号増幅部１０３の出力における寄生容量ＣPTXと、出力端子ＯＵＴに接続された高周波増幅器１０１の外部負荷容量ＣPLと、スパイラルインダクタ１０４の寄生容量ＣPINDとの和で表される。すなわち、
ＣPOUT＝ＣPRX＋ＣPTX＋ＣPL＋ＣPINDである。
【００８２】
したがって、高周波増幅器１０１の負荷の共振周波数ｆ0は、
ｆ0＝１／（２π（ＬＣPOUT）0.5）
によって表される。
【００８３】
図２は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の第１の具体例である、高周波増幅器１０１ａの構成を示す。
【００８４】
図２において、高周波増幅器１０１ａは、図１に示される高周波増幅器１０１の受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の構成を、トランジスタ２０１、２０２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、および、直流電源Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２により実現しているものである。
【００８５】
以後、トランジスタは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（以下、ＮＭＯＳＦＥＴと称す）を使用するものとして説明する。トランジスタ２０１のドレインは、スパイラルインダクタ１０４の一端、出力端子ＯＵＴ、およびトランジスタ２０２のドレインに接続されている。トランジスタ２０１、２０２のソースは、グランドに接続されている。スパイラルインダクタ１０４の他端は直流電源ＶＤＤに接続されている。
【００８６】
トランジスタ２０１のゲートは、高周波増幅器１０１ａの受信信号入力端子ＩＮRXに接続されている。トランジスタ２０１のゲートは、抵抗Ｒ１を介して送受信切り替えスイッチＳＷ１の共通端子にも接続されている。スイッチＳＷ１の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子に接続されている。
【００８７】
トランジスタ２０２のゲートは、高周波増幅器１０１ａの送信信号入力端子ＩＮTXに接続されている。トランジスタ２０２のゲートは、抵抗Ｒ２を介して送受信切り替えスイッチＳＷ２の共通端子にも接続されている。スイッチＳＷ２の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子に接続されている。
【００８８】
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２の負側電源端子はグランドに接続される。
【００８９】
受信モードの場合、図１の制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力され、スイッチＳＷ１がバイアス用の直流電源Ｖｂｉａｓ１側の端子に接続され、トランジスタ２０１がオンになり、スイッチＳＷ２がグランド側の端子に接続され、トランジスタ２０２がオフになる。これにより、受信信号増幅部（低雑音増幅器）１０２のみがオンとなる。
【００９０】
送信モードの場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、トランジスタ２０１、２０２の状態が入れ替わる。これにより、送信信号増幅部（電力増幅器）１０３のみがオンとなる。なお、送受信切り替えスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、トランジスタ２０１、２０２をオン、オフ出来る構成であれば、上記以外の構成でもよい。
【００９１】
図３は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の第２の具体例である、高周波増幅器１０１ｂの構成を示す。
【００９２】
図３（ａ）において、高周波増幅器１０１ｂは、図１に示される高周波増幅器１０１の受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の構成を、ＮＭＯＳトランジスタ３０１、３０２、３０３、３０４、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、および、直流電源Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２、Ｖｂｉａｓ３、Ｖｂｉａｓ４により実現しているものである。
【００９３】
トランジスタ３０１のドレインは、トランジスタ３０２のソースに接続されている。トランジスタ３０１のゲートは、高周波増幅器１０１ｂの受信信号入力端子ＩＮRXに接続されている。トランジスタ３０１のゲートは、抵抗Ｒ１を介して直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子にも接続されている。トランジスタ３０１のソースは、グランドに接続されている。
【００９４】
トランジスタ３０２のドレインは、スパイラルインダクタ１０４の一端、出力端子ＯＵＴ、およびトランジスタ３０４のドレインに接続されている。トランジスタ３０２のゲートは、送受信切り替えスイッチＳＷ３の共通端子に接続されている。このスイッチＳＷ３の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ３の正側電源端子に接続されている。スパイラルインダクタ１０４の他端は直流電源ＶＤＤに接続されている。
【００９５】
同様に、トランジスタ３０３のドレインは、トランジスタ３０４のソースに接続されている。トランジスタ３０３のゲートは、高周波増幅器１０１ｂの送信信号入力端子ＩＮTXに接続されている。トランジスタ３０３のゲートは、抵抗Ｒ２を介して直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子にも接続されている。トランジスタ３０３のソースは、グランドに接続されている。
【００９６】
トランジスタ３０４のゲートは、送受信切り替えスイッチＳＷ４の共通端子に接続されている。このスイッチＳＷ４の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ４の正側電源端子に接続されている。
【００９７】
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２，Ｖｂｉａｓ３，Ｖｂｉａｓ４の負側電源端子はグランドに接続されている。
【００９８】
受信モードの場合、図１の制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力され、スイッチＳＷ３がバイアス用の直流電源Ｖｂｉａｓ３側の端子に接続され、トランジスタ３０２がオンになり、スイッチＳＷ４がグランド側の端子に接続され、トランジスタ３０４がオフになる。
【００９９】
送信モードの場合、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、トランジスタ３０２、３０４の状態が入れ替わる。
【０１００】
図３の高周波増幅器１０１ｂと図２の高周波増幅器１０１ａとの違いは、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のトランジスタが、カスコード型になっていることと、送受信切り替えスイッチＳＷ３、ＳＷ４がカスコード段トランジスタのゲートに接続されていることである。
【０１０１】
なお、上述した高周波増幅器１０１ｂの、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のトランジスタは、どちらか一方の増幅部のみがカスコード型であってもよい。
【０１０２】
また、図３（ｂ）に示すように、トランジスタ３０１のゲートをバイアスする直流電源Ｖｂｉａｓ１と、抵抗Ｒ１との間にスイッチＳＷ５を備え、オフの時にバイアス電圧がゼロになるようにしてもよい。なお、このスイッチＳＷ５と同様のスイッチをトランジスタ３０３側に設けてもよい。
【０１０３】
図４は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の第３の具体例である、高周波増幅器１０１ｃの構成を示す。
【０１０４】
図４において、高周波増幅器１０１ｃは、上述した図３の高周波増幅器１０１ｂの出力端子を送，受信モード別に用意したものである。
【０１０５】
図３の高周波増幅器１０１ｂにおいて、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力は、共通の出力端子ＯＵＴを用いる。増幅された受信信号は、次段の増幅器、ミキサ、フィルタといった回路に接続されるが、通常これらの入力インピーダンスは大きい。
【０１０６】
これに対し、増幅された送信信号は、アンテナに伝送されるが、アンテナのインピーダンスは通常５０Ωと低い。また、高周波増幅器１０１ｂとアンテナの間に出力マッチング回路が接続される場合においても、出力マッチング回路の入力インピーダンスは低い。
【０１０７】
図４の高周波増幅器１０１ｃは、アンテナまたは出力マッチング回路と、高周波増幅器１０１ｂとを接続するための送信信号出力端子ＯＵＴTXを、新たに追加し、送信信号出力端子ＯＵＴTXと出力端子ＯＵＴRX（図３におけるＯＵＴに相当）との間にスイッチＳＷ６を接続する。
【０１０８】
受信モードの時、スイッチＳＷ６は開放され、増幅された受信信号は、出力端子ＯＵＴRXから出力される。
【０１０９】
送信モードの時、スイッチＳＷ６は短絡され、増幅された送信信号は、送信信号出力端子ＯＵＴTXから出力される。
【０１１０】
これにより、受信モード時に増幅された受信信号が、アンテナにリークすることを防げる。
【０１１１】
このように、実施の形態１によれば、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめるようにしたので、高周波増幅器を集積回路化する場合にその基板面積に占めるスパイラルインダクタの割合を低減でき、集積回路を小面積化でき、低コストでの製造が可能な高周波増幅器が得られる。
【０１１２】
なお、この実施の形態１では、高周波増幅器１０１は、送受信切り替え制御端子を２つ備えたものを示したが、送受信切り替え制御端子が１つ以上であって、受信信号増幅部１０２と送信信号増幅部１０３の動作切り替えが出来るものであればよい。
【０１１３】
また、スイッチＳＷ６は送受信切り替え制御端子が１つ（Ｓ１またはＳ２）のものを示したが、２つ（Ｓ１およびＳ２）のものであってもよい。
【０１１４】
また、この実施の形態１では、抵抗Ｒ１、Ｒ２に代えて、インダクタを用いてもよい。
【０１１５】
また、この実施の形態１では、高周波増幅器１０１は、単相の送信信号と受信信号を増幅するものについて説明したが、高周波増幅器１０１を２つ備え、差動の送信信号と受信信号を増幅するようにしてもよい。
【０１１６】
また、受信信号増幅部は、雑音と利得のいずれか、または両方の整合をもたらすために、ＮＭＯＳトランジスタのゲートまたはソースのいずれか、または両方に、インダクタ、抵抗、または容量を接続してもよい。
【０１１７】
また、この実施の形態１では、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＮＭＯＳトランジスタのみを有する構成としたが、当業者において容易に理解できるように、回路の極性を反転させることで、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＰＭＯＳトランジスタのみを有する高周波増幅器の構成としてもよい。
【０１１８】
また、上述した実施の形態１におけるトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴを使用するものとしたが、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、または、ヘテロ接合トランジスタのいずれか１つ、またはその複数の組み合わせで実現してもよい。
【０１１９】
また、上述した実施の形態１におけるトランジスタは、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかで実現してもよい。
【０１２０】
また、上述した実施の形態１におけるスパイラルインダクタ１０４は、集積回路中や、集積回路を含むパッケージ、モジュール中のインダクタを含むものである。要は、１つのインダクタを、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３が共通の負荷として用い、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のオン、オフを交互に切り替えるスイッチを有する高周波増幅器１０１として構成すればよいものである。
【０１２１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の構成を示す。
【０１２２】
図５において、高周波増幅器５０１は、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３と、スパイラルインダクタ１０４と、出力端子ＯＵＴと、トランジスタ５０２と、直流電源Ｖｂｉａｓ５とを有する。受信信号増幅部１０２は、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、受信信号入力端子ＩＮRXとを有する。送信信号増幅部１０３は、送受信切り替え制御端子Ｓ２と、送信信号入力端子ＩＮTXとを有する。
【０１２３】
トランジスタ５０２のドレインは、出力端子ＯＵＴに接続されるとともに、スパイラルインダクタ１０４を介して直流電源ＶＤＤに接続されている。トランジスタ５０２のソースは、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力に接続されている。トランジスタ５０２のゲートは、直流電源Ｖｂｉａｓ５の正側電源端子に接続されている。
【０１２４】
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ５の負側電源端子はグランドに接続されている。
【０１２５】
受信と、送信のそれぞれのモードにおいて、受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の動作は、実施の形態１における図１に示した高周波増幅器１０１におけるそれらの動作と同じである。高周波増幅器１０１と、高周波増幅器５０１との違いは、トランジスタ５０２が、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力に接続されていることである。
【０１２６】
高周波増幅器５０１の負荷の共振周波数は、出力端子ＯＵＴにおける容量ＣPOUTと、スパイラルインダクタ１０４のインダクタンスＬで決まる。出力端子ＯＵＴにおける容量ＣPOUTは、トランジスタ５０２のドレインの寄生容量ＣPCASと、出力端子ＯＵＴに接続された高周波増幅器１０１の外部負荷容量ＣPLと、スパイラルインダクタ１０４の寄生容量ＣPINDと、の和で表される。すなわち、
ＣPOUT＝ＣPCAS＋ＣPL＋ＣPINDである。
【０１２７】
したがって、高周波増幅器５０１の負荷の共振周波数ｆ0は、
ｆ0＝１／（２π（ＬＣPOUT）0.5）
によって表される。
【０１２８】
トランジスタ５０２は、カスコード段トランジスタとして機能する。したがって、実施の形態１における高周波増幅器１０１と、この実施の形態２における高周波増幅器５０１とにおいて、それぞれの受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力における寄生容量が同じ大きさである場合、高周波増幅器５０１の出力端子ＯＵＴにおける寄生容量のほうが、高周波増幅器１０１よりも小さくなる。
【０１２９】
この高周波増幅器５０１と、実施の形態１の高周波増幅器１０１とを、同じ共振周波数で動作させる場合、スパイラルインダクタ１０４のインダクタンスＬを大きくすることが出来る。さらに、出力端子ＯＵＴにおける寄生容量を介したリークによる損失も減少する。したがって、高周波増幅器の利得を増大する効果をもたらす。
【０１３０】
図６は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の第１の具体例である、高周波増幅器５０１ａの構成を示す。
【０１３１】
図６において、高周波増幅器５０１ａは、図５に示される高周波増幅器５０１の受信信号増幅部１０２、送信信号増幅部１０３の構成を、ＮＭＯＳトランジスタ６０１、６０２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、および、直流電源Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２により実現しているものである。
【０１３２】
トランジスタ６０１のドレインは、トランジスタ５０２のソースと、トランジスタ６０２のドレインに接続されている。トランジスタ６０１、６０２のソースは、グランドに接続されている。トランジスタ６０１のゲートは、高周波増幅器５０１ａの受信信号入力端子ＩＮRXに接続されている。トランジスタ６０１のゲートは、抵抗Ｒ１を介して送受信切り替えスイッチＳＷ１の共通端子にも接続されている。このスイッチＳＷ１の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ１の正側電源端子に接続されている。
【０１３３】
トランジスタ６０２のゲートは、高周波増幅器５０１ａの送信信号入力端子ＩＮTXに接続されている。トランジスタ６０２のゲートは、抵抗Ｒ２を介して送受信切り替えスイッチＳＷ２の共通端子にも接続されている。このスイッチＳＷ２の２つの端子の一方はグランドに、他方は直流電源Ｖｂｉａｓ２の正側電源端子に接続されている。
【０１３４】
なお、直流電源Ｖｂｉａｓ１，Ｖｂｉａｓ２の負側電源端子はグランドに接続されている。また、出力ノードＯＵＴ２は本来の出力端子ＯＵＴとは別に、半導体集積回路内部に向けて出力されるものである。
【０１３５】
受信モードの場合、図５の制御部５０からの送受信切り替え制御信号が、送受信切り替え制御端子Ｓ１と、送受信切り替え制御端子Ｓ２に入力され、スイッチＳＷ１がバイアス用の直流電源Ｖｂｉａｓ１側の端子に接続され、トランジスタ６０１がオンになり、スイッチＳＷ２がグランド側の端子に接続され、トランジスタ６０２がオフになる。
【０１３６】
送信モードの場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、トランジスタ６０１、６０２の状態が受信モードの場合と逆に入れ替わる。なお、送受信切り替えスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、トランジスタ６０１、６０２をオン、オフ出来る構成であれば、上記とは別の構成でもよい。
【０１３７】
図７は、図６に示した高周波増幅器５０１ａを、通常のＣＭＯＳプロセスで作製した際の概略レイアウト図である。図７において、ＧＮＤはトランジスタ６０２のソースである。これ以外の図番は図６と同一または相当するものを示す。
【０１３８】
図７のレイアウトにおいて、インダクタンスが６ｎＨのスパイラルインダクタが占有する面積は０．１６ｍｍ2で、高周波増幅器のレイアウトの占有面積は０．３５ｍｍ2である。スパイラルインダクタは、レイアウト面積全体の４６％を占めるが、図１２に示した従来例と比較して、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１ａは、その占有面積を５８％に縮小できることがわかる。この面積縮小効果は、本発明の実施の形態１と、本発明の実施の形態２の全ての高周波増幅器において得ることができる。
【０１３９】
図８は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の第２の具体例である、高周波増幅器５０１ｂの構成を示す。
【０１４０】
図８において、高周波増幅器５０１ｂは、上述した図６の高周波増幅器５０１ａに、新たに送信信号出力端子ＯＵＴTXと、スイッチＳＷ６とを追加したものである。スイッチＳＷ６は、送信信号出力端子ＯＵＴTXと、出力端子ＯＵＴRX（図６におけるＯＵＴ２に相当）との間に接続する。
【０１４１】
受信モードの時、スイッチＳＷ６は開放され、増幅された受信信号は、出力端子ＯＵＴRXから出力される。送信モードの時、スイッチＳＷ６は短絡され、増幅された送信信号は、送信信号出力端子ＯＵＴTXから出力される。
【０１４２】
このように、実施の形態２によれば、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめるとともに、カスコード段トランジスタを設けるようにしたので、高周波増幅器を集積回路化する場合にその基板面積に占めるスパイラルインダクタの割合を低減でき、集積回路を小面積化でき、低コストでの製造が可能であり、しかも出力端子における寄生容量が小さい高周波増幅器が得られる。
【０１４３】
なお、上述した実施の形態２では、高周波増幅器５０１は、送受信切り替え制御端子を２つ備えているが、送受信切り替え制御端子が１つ以上であって、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の動作切り替えが出来るものであればよい。
【０１４４】
また、スイッチＳＷ６は送受信切り替え制御端子が１つ（Ｓ１またはＳ２）のものを示したが、２つ（Ｓ１およびＳ２）のものであってもよい。
【０１４５】
また、上述した実施の形態２で、抵抗Ｒ１、Ｒ２はインダクタを用いてもよい。
【０１４６】
また、上述した実施の形態２では、高周波増幅器５０１は、単相の送信信号と受信信号の増幅について説明したが、高周波増幅器５０１を２つ備え、差動の送信信号と、受信信号を増幅するようにしてもよい。
【０１４７】
また、受信信号増幅部は、雑音と利得のいずれか、または両方の整合をもたらすために、ＮＭＯＳトランジスタのゲートまたはソースのいずれか、または両方に、インダクタ、抵抗、または容量を接続してもよい。
【０１４８】
また、上述した実施の形態２では、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＮＭＯＳトランジスタのみを有する構成としたが、回路の極性を反転させる構成としてもよい。即ち、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３は、ＰＭＯＳトランジスタのみを有する高周波増幅器の構成としてもよい。
【０１４９】
また、上述した実施の形態２におけるトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴ、バイポーラ接合トランジスタ、または、ヘテロ接合トランジスタのいずれか１つ、またはその複数の組み合わせで実現してもよい。
【０１５０】
また、上述した実施の形態２におけるトランジスタは、シリコン、シリコン−ゲルマニウム、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のいずれかで実現してもよい。
【０１５１】
また、上述した実施の形態２におけるスパイラルインダクタ１０４は、集積回路中や、集積回路を含むパッケージ、モジュール中のインダクタを含む。要は、１つのインダクタを、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３が共通の負荷として用い、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３のオン、オフを交互に切り替えるスイッチを有し、受信信号増幅部１０２と、送信信号増幅部１０３の出力と、インダクタの間にカスコードトランジスタが接続された高周波増幅器５０１として構成すればよいものである。
【０１５２】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３による送受信システム９０１の構成を示す。
【０１５３】
この図９の送受信システム９０１は、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ｂを有する送受信システムを示すものである。
【０１５４】
図９において、送受信システム９０１は、通信用送受信集積回路９０２と、アンテナ９０３と、ＲＦフィルタ９０４と、送受信切り替えスイッチ９０５と、入力マッチング回路９０６と、出力マッチング回路９０７とを有する。
【０１５５】
通信用送受信集積回路９０２は、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ｂと、受信用ミキサ９０８と、送信用ミキサ９０９と、周波数シンセサイザ９１０と、受信用フィルタ９１１と、送信用フィルタ９１２と、Ａ／Ｄ変換器（以下、ＡＤＣと称す）９１３と、Ｄ／Ａ変換器（以下、ＤＡＣと称す）９１４と、デジタル信号処理プロセッサ（以下、ＤＳＰと称す）９１５とを有する。
【０１５６】
次に、動作について説明する。
時分割複信方式において、信号の送受信切り替えのタイミングに応答して、送受信切り替えスイッチ９０５および高周波増幅器５０１ｂがＤＳＰ９１５からの送受信切り替え信号により切り替わる。なお、この送受信切り替え信号は、図１等に示すような、ＤＳＰとは別の制御回路が発生するようにしてもよい。
【０１５７】
受信時において、アンテナ９０３から受信した信号は、ＲＦフィルタ９０４と、送受信切り替えスイッチ９０５と、入力マッチング回路９０６を介して、高周波増幅器５０１ｂに入力される。高周波増幅器５０１ｂで増幅された受信信号は、受信用ミキサ９０８に入力される。
【０１５８】
受信用ミキサ９０８は、高周波増幅器５０１ｂから出力される受信信号と、周波数シンセサイザ９１０から出力される発振信号とを混合する。受信用ミキサ９０８の出力は、受信用フィルタ９１１を介してＡＤＣ９１３に供給される。ＡＤＣ９１３は、受信用フィルタ９１１から出力されるアナログ受信信号を、デジタル受信信号に変換する。ＤＳＰ９１５は、そのデジタル受信信号を処理する。
【０１５９】
次に、送信時において、ＤＳＰ９１５によって処理されたデジタル送信信号は、ＤＡＣ９１４によってアナログ送信信号に変換される。そのアナログ送信信号は、送信用フィルタ９１２を介して送信用ミキサ９０９に入力される。送信用ミキサ９０９は、送信用ミキサ９０９から出力される送信信号と、周波数シンセサイザ９１０から出力される発振信号とを混合する。
【０１６０】
高周波増幅器５０１ｂは、送信用ミキサ９０９の出力を増幅する。増幅された送信信号は、出力マッチング回路９０７と、送受信切り替えスイッチ９０５と、ＲＦフィルタ９０４とを介してアンテナ９０３から送信される。
【０１６１】
このように、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ｂを、送受信信号増幅器として使用することにより、高周波増幅器５０１ｂと、通信用送受信集積回路９０２の面積が低減されて低コストになり、製造コストが低い送受信システム９０１を得ることができる。なお、高周波増幅器５０１ｂの代わりに、実施の形態１と同様の高周波増幅器１０１ｃを用いてもよい。
【０１６２】
図１０は、本発明の実施の形態３による送受信システム９０１の第２の例である、送受信システム９０１ａの構成を示す。
【０１６３】
この図１０の送受信システム９０１ａは、実施の形態２と同様の高周波増幅器５０１ａを有する送受信システムを示すものである。
【０１６４】
図１０において、送受信システム９０１ａと、図９に示す送受信システム９０１とは、通信用送受信集積回路９０２と、通信用送受信集積回路１００１の構成が異なっている。
【０１６５】
通信用送受信集積回路１００１は、高周波増幅器５０１ａと、送受信切り替えスイッチ１００２、１００３と、実施の形態２における高周波増幅器５０１ａと、受信用ミキサ９０８と、送信用ミキサ９０９と、周波数シンセサイザ９１０と、受信用フィルタ９１１と、送信用フィルタ９１２と、ＡＤＣ９１３と、ＤＡＣ９１４と、ＤＳＰ９１５とを有する。
【０１６６】
送受信切り替えスイッチ１００２は、受信モードの時にオンし、送信モードの時にオフする。送受信切り替えスイッチ１００３は、送受信切り替えスイッチ１００２とは逆の動作をする。これ以外の動作は図９と同様である。
【０１６７】
このように、実施の形態３によれば、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめるとともに、カスコード段トランジスタを設けた高周波増幅器を使用して送受信システムを構成するようにしたので、集積回路化する場合にその基板面積に占めるスパイラルインダクタの割合を低減でき、集積回路を小面積化でき、低コストでの製造が可能であり、しかも高周波増幅器の出力端子における寄生容量が小さい送受信システムが得られる。
【０１６８】
なお、高周波増幅器５０１ｂ、５０１ａの代わりに、実施の形態１における高周波増幅器１０１ａ、１０１ｂを用いてもよい。要は、実施の形態１、および実施の形態２で説明した高周波増幅器を用い、時分割複信方式で用いられる送受信システムを構成するものであれば良い。
【０１６９】
（実施の形態４）
ところで、近年、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれる無線通信の高速化伝送技術が開発され、無線ＬＡＮ機器等、一部の分野では既に実用に供されている。ＭＩＭＯは、送信機と受信機の双方で複数のアンテナを使用してデータの送信／受信を行う技術である。
【０１７０】
ＭＩＭＯでは、送信するデータを分割して、１つの周波数帯域で複数のアンテナを使用して空間上で並列に、即ち、同時に通信を行い、複数のアンテナで受信されたデータの合成と復号を行うことで、通信速度の大幅な高速化が可能であるとともに、屋内などの障害物が多く存在する環境での通信状況を大幅に改善することが可能である。
【０１７１】
即ち、ＭＩＭＯの送信機側では、送信信号に空間時間符号化（ＳＴＣ；Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）を行うことで、時間と空間の双方の領域で情報の組換えを行った後、複数のアンテナから電波を送出する。
【０１７２】
また、ＭＩＭＯの受信機側では、マルチパス伝送路により伝播してきた電波を複数のアンテナで受信し、ＳＴＣとは逆の処理である空間時間復号化（ＳＴＤ；Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ）を行うことにより、複数の信号から互いの干渉を除去して、個々の信号を分離，合成することにより、受信信号を出力する。
【０１７３】
図１３は、本実施の形態４による高周波増幅器１３０１の構成を示す。
【０１７４】
この図１３（ａ）の高周波増幅器は、実施の形態１と同様に構成された各々受信信号増幅部及び送信信号増幅部を有する２つの高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂを有する高周波増幅器１３０１を有するものである。
【０１７５】
図１３（ａ）において、高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂは、受信信号増幅部１３０２ａ，１３０２ｂと、送信信号増幅部１３０３ａ，１３０３ｂと、各高周波増幅器に１つ設けたスパイラルインダクタ１３０４ａ，１３０４ｂと、出力端子ＯＵＴａ，ＯＵＴｂとを有する。
【０１７６】
受信信号増幅部１３０２ａ，１３０２ｂは、送受信切り替え制御端子Ｓ１ａ，Ｓ１ｂと、受信信号入力端子ＩＮRXａ，ＩＮRXｂを有する。送信信号増幅部１３０３ａ，１３０３ｂは、送受信切り替え制御端子Ｓ２ａ，Ｓ２ｂと、送信信号入力端子ＩＮTXａ，ＩＮTXｂとを有する。
【０１７７】
受信信号増幅部１３０２ａ，１３０２ｂおよび送信信号増幅部１３０３ａ，１３０３ｂには、同一のスパイラルインダクタ１３０４ａ，１３０４ｂを介して直流電源ＶＤＤａ，ＶＤＤｂが供給される。
【０１７８】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の詳細な構成を示す。高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂは図８の高周波増幅器５０１ｂと同様の構成を有する。図１３（ｂ）において、各高周波増幅器の構成要素に添え字ａ，ｂを付している。
【０１７９】
このように構成された、高周波増幅器１３０１において、高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂをともに送信信号増幅器あるいは受信信号増幅器として動作させることにより、本高周波増幅器をＭＩＭＯ方式の送信信号増幅器あるいは受信信号増幅器として動作させることが可能である。
【０１８０】
また、高周波増幅器１３０１ａ，１３０１ｂのいずれか一方を送信信号増幅器、他方を受信信号増幅器として動作させることにより、本高周波増幅器をＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ；周波数分割複信）方式の送受信用高周波増幅器として動作させることが可能である。
【０１８１】
ＦＤＤ方式の送受信機は、使用する周波数帯域を送信用と受信用に分割することで、送信，受信の同時実行を実現している。ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を除く携帯電話機はＦＤＤ方式を採用している。
【０１８２】
図１４は、実施の形態４による送受信システムを示す。この図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施の形態４の高周波増幅器をＭＩＭＯ送受信機１４０１ａおよびＦＤＤ送受信機１４０１ｂとしてそれぞれ動作させる場合を示す。
【０１８３】
図１４（ａ）に示すＭＩＭＯ送受信機は、図９と同様に構成された２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂを有するものである。図１４（ａ）において、各送受信システムの構成要素に添え字ａ，ｂを付している。
【０１８４】
このＭＩＭＯ送受信機において、送受信切り替えスイッチ９０５ａ，９０５ｂは２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂがともに受信または送信となるように切り替わる。また、２つの通信用送受信集積回路９０２ａ，９０２ｂのＤＳＰは共有されている。この共有されたＤＳＰ９１５ｄは、２つの通信用送受信集積回路９０２ａ，９０２ｂにおけるＡＤＣ９１３ａ，９１３ｂから得られた受信デジタル信号に対しＳＴＤ処理を、またＤＡＣ９１４ａ，９１４ｂに入力すべき送信デジタル信号に対しＳＴＣ処理を行う。
【０１８５】
なお、２つの通信用送受信集積回路９０２ａ，９０２ｂは１つのパッケージ９０１ｄに収容されている。また、２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂは１つの集積回路であってもよい。
【０１８６】
図１４（ｂ）に示すＦＤＤ送受信機は、図９と同様に構成された２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂを有するものである。図１４（ａ）において、各送受信システムの構成要素に添え字ａ，ｂを付している。
【０１８７】
このＦＤＤ送受信機において、送受信切り替えスイッチ９０５ａ，９０５ｂは２つの送受信システム９０１ａ，９０１ｂの何れか一方が受信となり、他方が送信となるように切り替わる。
【０１８８】
このように、本実施の形態４によれば、１台の送受信装置内に、実施の形態１と同様の構成を有する高周波増幅器を２つ備え、２つの高周波増幅器をともに送信機あるいは受信機として動作させるか、２つの高周波増幅器の一方を送信機とし他方を受信機として動作させることにより、１台の送受信装置を、ＭＩＭＯ方式あるいはＦＤＤ方式の送受信機のいずれかとして動作させることが可能である。
【０１８９】
即ち、時分割複信方式で通信を行う際の受信信号を増幅する低雑音増幅器の出力端子および送信信号を増幅する電力増幅器の出力端子と電源端子との間にそれぞれ負荷として接続する２つのスパイラルインダクタを１つにまとめた構成を有する高周波増幅器を１つの送受信装置内に２つ設け、これら２つの高周波増幅器をともに送信機、あるいは受信機として動作させることで通信速度の高速化が可能なＭＩＭＯ方式として動作させることが可能であり、また、２つの高周波増幅器の一方を送信機、他方を受信機として動作させることにより、送，受信の同時実行が可能なＦＤＤ方式として動作させることが可能である。なお、上記実施の形態４では、高周波増幅器を２つ設けたものを示したが、これは３つ以上の複数個設けるようにしてもよい。
【０１９０】
また、上記実施の形態４では、高周波増幅器本体の構成は、図８に示すものと同様としたが、これは、図２，図３（ａ），図４，図６に示すものと同様の構成を用いてもよい。
【０１９１】
（実施の形態５）
この実施の形態５は、実施の形態２の図８と同様に構成された高周波増幅器の出力端子ＯＵＴに不足する容量を追加するようにしたものである。
【０１９２】
図１５（ａ）は、本発明の実施の形態５による高周波増幅器５０１の第１の具体例である、高周波増幅器５０１ｃの構成を示す。
【０１９３】
図において、ＣＦは出力端子ＯＵＴに寄生する寄生容量、Ｖｃは出力端子ＯＵＴとグランドとの間に設けた可変容量素子である。
【０１９４】
この高周波増幅器５０１ｃを例えば無線ＬＡＮの送受信機に使用する場合、その共振周波数を２．４ＧＨｚに設定する必要がある。共振周波数ｆ０は、ｆ０＝１／（２π（ＬＣ）0.5）により求められるので、所望の共振周波数ｆ０を得るのに必要な容量Ｃは、Ｃ＝１／（Ｌ（２πｆ０）2）により求められる。
【０１９５】
ところで、出力端子ＯＵＴとスパイラルインダクタ１０４とトランジスタ５０２とスイッチＳＷ５とが互いに接続されるノードＮと、グランドとの間には寄生容量ＣＦが発生するが、上述の共振周波数２．４ＧＨｚを得るのに、この寄生容量の容量値だけでは不足する場合がある。
【０１９６】
そこで、ノードＮとグランドとの間に可変容量素子Ｖｃを設け、この可変容量素子の容量値を変化させ、寄生容量で不足する容量分を追加することで、所望の共振周波数を得ることが可能となる。
【０１９７】
また、図１５（ｂ）は、本発明の実施の形態５による高周波増幅器５０１の第２の具体例である、高周波増幅器５０１ｄの構成を示す。
【０１９８】
この第２の具体例は、第１の具体例における可変容量素子に代えて、固定の容量とスイッチとの直列接続体をノードＮとグランドとの間に接続したものである。
【０１９９】
図において、ＣＡ１とＳＡ１，ＣＡ２とＳＡ２，ＣＡ３とＳＡ３は互いに直列に接続された容量およびスイッチであり、これら容量およびスイッチからなる３つの直列接続体はそれぞれノードＮとグランドとの間に接続されている。
【０２００】
例えば、容量ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３の容量値の間に、ＣＡ１＞ＣＡ２＞ＣＡ３の関係が成立しているとする。
【０２０１】
この場合、上述の共振周波数を得るのに、寄生容量の他に容量ＣＡ１のみでは不足する場合、スイッチＳＡ２を閉じて、容量ＣＡ２を追加し、この状態でも所望の共振周波数を得られる容量値に達しない場合は、スイッチＳＡ３を閉じて、さらに容量ＣＡ３を追加する。
【０２０２】
このように、寄生容量値に追加する容量を、スイッチＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３を適宜切り替えて、段階的に変化させることで、所望の共振周波数を得ることが可能となる。
【０２０３】
また、図１５（ｃ）は、本発明の実施の形態５による高周波増幅器５０１の、詳細な第３の具体例である、高周波増幅器５０１ｅの構成を示す。
【０２０４】
この第３の具体例は、ノードＮとグランドとの間に所定の容量値を持つ容量ＣＡを接続するようにしたものである。
【０２０５】
ノードＮに発生する寄生容量ＣＦの容量値を予め測定する等によりその値が既知であれば、所望の共振周波数を得るのに不足する容量値も算出可能である。
【０２０６】
従って、その不足する容量値を、容量ＣＡとして作り込むことにより、追加する容量値の調整が不要な、量産に適した高周波増幅器５０１ｅを得ることができる。
【０２０７】
このように、実施の形態５によれば、ノードＮに発生する寄生容量の容量値のみで、所望の共振周波数が得られない場合は、その不足分に相当する容量値を持つ容量素子をノードＮに接続するようにしたので、所望の共振周波数を得るのに不足する容量が充当され、所望の共振周波数を有する高周波増幅器が得られる効果がある。
【０２０８】
なお、上記実施の形態５では、高周波増幅器本体の構成は図８に示すものと同様としたが、図２，図３（ａ），図４，図６に示すものと同様の構成を用いてもよい。
【０２０９】
（実施の形態６）
この実施の形態６は、実施の形態２と同様の高周波増幅器の入力側に、バイアス電圧を調節できる構成を備えたものである。
【０２１０】
図１６（ａ）はこの実施の形態６による高周波増幅器の第１の具体例を示す。この図１６（ａ）は、トランジスタ８０１，８０２のゲートとグランドとの間にスイッチＳＷ６，ＳＷ７を設け、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がグランド側に切り替わる時にオンとなり、バイアス電源側に切り替わる時にオフするように構成したものである。
【０２１１】
仮にこれらのスイッチＳＷ６，ＳＷ７が存在しないとすると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がグランド側を選択したときに、トランジスタ８０１，８０２のゲート電位は抵抗Ｒ１，Ｒ２が存在することによりグランド電位より持ち上がる。
【０２１２】
これに対し、スイッチＳＷ６，ＳＷ７を有する図１６（ａ）の構成では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２と同時にスイッチＳＷ６，ＳＷ７がオンすることで、本高周波増幅器５０１ｆのトランジスタ８０１，８０２のゲートをグランド電位に確実に固定できる。
【０２１３】
図１６（ｂ）はこの実施の形態６による高周波増幅器の第２の具体例を示す。この図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の抵抗Ｒ１，Ｒ２のグランド側端子とグランドとの間に電圧を可変できる可変電圧源Ｖｖｒ１，Ｖｖｒ２を設けるとともに、ノードＮとトランジスタ８０２のゲートとの間にスイッチＳＷ８を設けたものである。
【０２１４】
トランジスタ８０１のゲートにアンテナで受信した微弱な電波を入力し、これを本高周波増幅器５０１ｇにより増幅する際、可変電圧源Ｖｖｒ１の電圧を上げてトランジスタ８０１に流れる電流を多くし、可変電圧源Ｖｖｒ２の電圧を下げてトランジスタ８０２に流れる電流を小さくするように設定することで、送信信号増幅部１０３を停止状態に近い動作状態にする。
【０２１５】
例えば、可変電圧源Ｖｖｒ２を調節して、トランジスタ８０２のゲートソース間電圧を０．４Ｖないし０．５Ｖとし、殆どトランジスタ８０２に電流が流れない状態で動作させることにより、単に受信信号増幅部１０２のみを動作させている場合に比べ、低ノイズで増幅動作を行うことが可能となる。
【０２１６】
また、高周波増幅器、特にアンテナに直結した増幅器であるフロントエンドの性能として、微弱な信号をどれだけ増幅可能か、の他にどれだけ大振幅の信号を入力可能か、の性能があるが、受信信号増幅部１０２に大振幅の信号が入力される場合は、スイッチＳＷ８を短絡することで、そのゲインを抑え、大振幅の入力信号を飽和させることなく増幅することが可能である。
【０２１７】
例えば、図１６（ｃ）に示すように、受信信号振幅検出部７０により、大振幅の受信信号が入力されたことを検出した時は、スイッチＳＷ８を短絡することで、入力信号をこの高周波増幅器５０１ｇをバイパスさせ、次段の高周波増幅器５０１ｇ１のみで増幅することにより、大振幅の入力信号を飽和させることなく増幅することが可能である。
【０２１８】
このように、本実施の形態６によれば、高周波増幅器の入力側のバイアス電圧を調整できるようにしたので、受信時に高周波増幅器を構成する受信信号増幅部を通常の動作状態とし送信信号増幅部をほぼオフ状態に近い動作状態で動作させるようにバイアス電圧を設定することにより、高周波増幅器の低ノイズ化を実現できる。また、大信号入力時に、入力信号を、高周波増幅器の内部をスルーで通過させることにより、飽和を防止して高周波増幅器の性能向上を実現できる。さらに、高周波増幅器の入力をグランドに短絡させるスイッチを設けることにより、入力の確実な接地が可能となる。
【０２１９】
なお、上記実施の形態６では、高周波増幅器本体の構成は図８に示すものと同様としたが、これは、図２，図６に示すものと同様の構成を用いてもよい。
【０２２０】
（実施の形態７）
この実施の形態７は、高周波増幅器の入出力を１つの端子により行えるように構成したものである。
【０２２１】
図１７（ａ）は、この実施の形態７による高周波増幅器の第１の具体例を示す。
【０２２２】
この図１７（ａ）は、実施の形態１の図４と同様に構成された高周波増幅器１０１ｃを有するものである。
【０２２３】
この図１７（ａ）に示す高周波増幅器では、送受信切り替え制御端子Ｓ１，Ｓ２に入力する送受信切り替え信号によりスイッチＳＷ３，ＳＷ４をグランド側，バイアス電源側に切り替えることにより、トランジスタ３０４，３０２がオン，オフとなり、送信信号増幅部１０３により増幅された送信信号がＩＯ端子に出力可能となる。
【０２２４】
逆に、スイッチＳＷ３，ＳＷ４をバイアス電源側，グランド側に切り替えることにより、受信信号増幅部１０２に受信された信号が入力可能となる。
【０２２５】
このように構成された高周波増幅器のスイッチＳＷ５の出力端子ＯＵＴTXが接続されるべきノード、即ちスパイラルインダクタ１０４とは反対側のノード、および増幅用トランジスタ３０１の入力端子ＩＮRXが接続されるべきノード、即ちゲートノードとを、それぞれ容量Ｃ１およびＣ２を介してＩＯ端子に接続することで入出力端子を１つにしたものである。
【０２２６】
このように構成された高周波増幅器において、送信信号を増幅する場合は、送信信号増幅部１０３のスイッチＳＷ４をバイアス電源側にセットし、スイッチＳＷ５を閉じる。これにより、トランジスタ３０３により増幅された送信信号が、トランジスタ３０４，スイッチＳＷ５および容量Ｃ１を介してＩＯ端子より外部に出力される。
【０２２７】
このとき、受信信号増幅部１０２のスイッチＳＷ３はグランド側にセットされる。このため、増幅された送信信号が容量Ｃ２を介して受信信号増幅部１０２に入力されても、トランジスタ３０２がオフしているため、増幅された送信信号との重畳は生じない。
【０２２８】
また、受信信号を増幅する場合は、受信信号増幅部１０２のスイッチＳＷ３をバイアス電源側にセットするとともに、スイッチＳＷ５を開く。これにより、ＩＯ端子より容量Ｃ２を介して入力された受信信号がトランジスタ３０１により増幅され、トランジスタ３０２を介して出力端子ＯＵＴより外部に出力される。
【０２２９】
このとき、送信信号増幅部１０３のスイッチＳＷ４はグランド側にセットされるので、トランジスタ３０３に送信信号が入力されてもトランジスタ３０４がオフしているため、増幅された受信信号との重畳は生じない。
【０２３０】
また、図１７（ｂ）は、この実施の形態７による高周波増幅器の第２の具体例を示す。
【０２３１】
この図１７（ｂ）は、実施の形態２の図８に示すものと同様の高周波増幅器５０１ｂを有する。
【０２３２】
但し、図１７（ａ）と同様、スイッチＳＷ５の出力端子ＯＵＴTXが接続されるべきノードおよびトランジスタ８０１の入力端子ＩＮRXが接続されるべきノードはそれぞれ容量Ｃ１およびＣ２を介してＩＯ端子に接続されている。
【０２３３】
このように構成することで、装置全体を集積回路化した場合に、端子を１つ減少できるとともに、チップに外付けするスイッチＳＷ５についてもこれをなくすことができる。
【０２３４】
このように、本実施の形態７によれば、送信信号増幅部の出力を外部に出力するための出力端子と、受信信号増幅部に入力するための入力端子とを容量を介して接続することで共通の入出力端子として集約するようにしたので、装置全体を集積回路化した場合に、端子を１つ省略でき、コストダウンが可能となる。あるいは不要となった端子を別の信号の入，出力に転用することが可能である
【０２３５】
なお、上記実施の形態７では、高周波増幅器本体の構成は、図４，図８に示すものと同様としたが、これは、図１３（ｂ），図１５（ａ），図１５（ｂ），図１５（ｃ），図１６（ａ），図１６（ｂ）に示すものと同様の構成を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２３６】
以上のように、本発明にかかる高周波増幅器、および送受信システムは、これらを集積回路上に搭載する場合にそのインダクタの占める面積を低減することが可能であり、製造コストの低減を図るうえで有効である。
【図面の簡単な説明】
【０２３７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による高周波増幅器１０１の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１の第１の具体例の高周波増幅器１０１ａの構成を示す図である。
【図３（ａ）】図３（ａ）は、本発明の実施の形態１の第２の具体例の高周波増幅器１０１ｂの全体の回路構成を示す図である。
【図３（ｂ）】図３（ｂ）は、本発明の実施の形態１の第２の具体例の高周波増幅器１０１ｂの直流電源に設ける短絡用のスイッチを示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１の第３の具体例の高周波増幅器１０１ｃの構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２による高周波増幅器５０１の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２の第１の具体例の高周波増幅器５０１ａの構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２の第１の具体例の高周波増幅器５０１ａの概略を示すレイアウト図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｂの構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３による送受信システム９０１の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３の第２の例である送受信システム９０１ａの構成を示す図である。
【図１１】図１１は、従来の高周波増幅器１１０１の構成を示す図である。
【図１２（ａ）】図１２（ａ）は、従来の高周波増幅器１１０１の概略を示すレイアウトの平面図である。
【図１２（ｂ）】図１２（ｂ）は、従来の高周波増幅器１１０１の概略を示すレイアウトのＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１３（ａ）】図１３（ａ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器１３０１の構成を示す図である。
【図１３（ｂ）】図１３（ｂ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器１３０１の詳細な構成を示す図である。
【図１４（ａ）】図１４（ａ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器をＭＩＭＯ送受信機として動作させた場合を示す図である。
【図１４（ｂ）】図１４（ｂ）は、本発明の実施の形態４による高周波増幅器をＦＤＤ送受信機として動作させた場合を示す図である。
【図１５（ａ）】図１５（ａ）は、本発明の実施の形態５の第１の具体例の高周波増幅器５０１ｃの構成を示す図である。
【図１５（ｂ）】図１５（ｂ）は、本発明の実施の形態５の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｄの構成を示す図である。
【図１５（ｃ）】図１５（ｃ）は、本発明の実施の形態５の第３の具体例の高周波増幅器５０１ｅの構成を示す図である。
【図１６（ａ）】図１６（ａ）は、本発明の実施の形態６の第１の具体例の高周波増幅器５０１ｆの構成を示す図である。
【図１６（ｂ）】図１６（ｂ）は、本発明の実施の形態６の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｇの構成を示す図である。
【図１６（ｃ）】図１６（ｃ）は、本発明の実施の形態６の第２の具体例の高周波増幅器５０１ｇと次段の増幅器５０１ｇ１を示す図である。
【図１７（ａ）】図１７（ａ）は、本発明の実施の形態７による第１の具体例の高周波増幅器１０１ｃを示す図である。
【図１７（ｂ）】図１７（ｂ）は、本発明の実施の形態７による第２の具体例の高周波増幅器１０１ｃを示す図である。
【符号の説明】
【０２３８】
５０  制御部
７０  受信信号振幅検出部
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、５０１、５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ、５０１ｆ、５０１ｇ、５０１ｇ１、１１０１、１３０１、１３０１ａ、１３０１ｂ  高周波増幅器
１０２、１３０２ａ、１３０２ｂ  受信信号増幅部
１０３、１３０３ａ、１３０３ｂ  送信信号増幅部
１０４、１１０６、１１０７、１３０４ａ、１３０４ｂ  スパイラルインダクタ
２０１、２０２、３０１、３０２、３０３、３０４、５０２、５０２ａ、５０２ｂ、６０１、６０２、８０１、８０１ａ、８０１ｂ、８０２、８０２ａ、８０２ｂ、１１０４、１１０５  トランジスタ
９０１、９０１ａ、９０１ｂ、１４０１ａ、１４０１ｂ  送受信システム
９０１ｄ  パッケージ
９０２、９０２ａ、９０２ｂ、１００１  通信用送受信集積回路
９０３、９０３ａ、９０３ｂ  アンテナ
９０４、９０４ａ、９０４ｂ  ＲＦフィルタ
９０５、９０５ａ、９０５ｂ、１００２、１００３  送受信切り替えスイッチ
９０６、９０６ａ、９０６ｂ  入力マッチング回路
９０７、９０７ａ、９０７ｂ  出力マッチング回路
９０８、９０８ａ、９０８ｂ  受信用ミキサ
９０９、９０９ａ、９０９ｂ  送信用ミキサ
９１０、９１０ａ、９１０ｂ  周波数シンセサイザ
９１１、９１１ａ、９１１ｂ  受信用フィルタ
９１２、９１２ａ、９１２ｂ  送信用フィルタ
９１３、９１３ａ、９１３ｂ  Ａ／Ｄ変換器
９１４、９１４ａ、９１４ｂ  Ｄ／Ａ変換器
９１５、９１５ａ、９１５ｂ、９１５ｄ  デジタル信号処理プロセッサ
１１０２  低雑音増幅器
１１０３  電力増幅器  ＩＮRX、ＩＮRXa、ＩＮRXb  受信信号入力端子
ＩＮTX、ＩＮTXa、ＩＮTXb  送信信号入力端子
Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ  送受信切り替え制御端子
ＯＵＴ、ＯＵＴａ、ＯＵＴｂ、ＯＵＴRX、ＯＵＴRXa、ＯＵＴRXb  出力端子
ＶＤＤ  直流電源
Ｓｗ１、Ｓｗ１ａ、Ｓｗ１ｂ、ＳＷ２、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ５ａ、ＳＷ５ｂ、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８  スイッチ
ＯＵＴTX、ＯＵＴTXa、ＯＵＴTXb  送信信号出力端子
ＣＦ  寄生容量
Ｖｃ  可変容量素子
Ｖｖｒ１、Ｖｖｒ２  可変電圧源
ＣＡ、ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３  容量
ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３  スイッチ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２  直流電源
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006109731.tif 000028
【図２】
2006109731.tif 000029
【図３（ａ）】
2006109731.tif 000030
【図３（ｂ）】
2006109731.tif 000031
【図４】
2006109731.tif 000032
【図５】
2006109731.tif 000033
【図６】
2006109731.tif 000034
【図７】
2006109731.tif 000035
【図８】
2006109731.tif 000036
【図９】
2006109731.tif 000037
【図１０】
2006109731.tif 000038
【図１１】
2006109731.tif 000039
【図１２（ａ）】
2006109731.tif 000040
【図１２（ｂ）】
2006109731.tif 000041
【図１３（ａ）】
2006109731.tif 000042
【図１３（ｂ）】
2006109731.tif 000043
【図１４（ａ）】
2006109731.tif 000044
【図１４（ｂ）】
2006109731.tif 000045
【図１５（ａ）】
2006109731.tif 000046
【図１５（ｂ）】
2006109731.tif 000047
【図１５（ｃ）】
2006109731.tif 000048
【図１６（ａ）】
2006109731.tif 000049
【図１６（ｂ）】
2006109731.tif 000050
【図１６（ｃ）】
2006109731.tif 000051
【図１７（ａ）】
2006109731.tif 000052
【図１７（ｂ）】
2006109731.tif 000053
【国際調査報告】
2006109731.tif 000054
2006109731.tif 000055
2006109731.tif 000056
2006109731.tif 000057