(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を差動入力するバランス型受信回路及び送信信号を差動出力するバランス型送信回路を同一の半導体チップに搭載する半導体集積回路装置と、アンバランス回路であるアンテナと、バルンとを備え、前記バランス型受信回路と前記バランス型送信回路との接続ノードを前記半導体チップ内に設けて共通の端子に接続し、
前記バルンが、前記接続ノードにボンディングワイヤを介して接続される前記半導体集積回路装置のパッケージフレーム及び前記ボンディングワイヤによるインダクタ要素と、前記半導体チップに形成される前記接続ノードと前記ボンディングワイヤとの間の回路パターンによるキャパシタ要素と、を少なくとも構成要素として具備し、前記接続ノードと前記アンテナとの間に形成されることを特徴とする送受信装置。
【請求項２】
前記バランス型受信回路内に設けられ、前記バルンから受信信号を差動入力するローノイズアンプが、カスコードアンプである請求項１に記載の送受信装置。
【請求項３】
前記バランス型送信回路に設けられ、前記バルンに送信信号を差動出力するパワーアンプが、インダクタ及びダイオードを給電素子とするアンプである請求項１又は請求項２に記載の送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送受信装置に関するものである。特に、送受信信号を処理する送信回路部及び受信回路部がバランス回路である送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
送受信装置では送受信回路部をバランス回路とする構成がよく用いられる。このような構成とすることにより、送受信信号に重畳した内部ディジタルノイズ等を差動で打ち消し、送受信動作の精度向上を図ることができる。
【０００３】
送受信回路部をバランス回路とする従来の高周波信号送受信装置の代表的な構成を図３に示す。従来の高周波信号送受信装置は、ディジタル変調された高周波信号を送受信するアンテナ１と、アンテナ１の送受信信号を所定周波数帯域に制限するバンドパスフィルタ２と、アンテナ１を送受信系各々で共有するためのスイッチ回路３と、スイッチ回路３に接続された受信回路部４及び送信回路部５と、両回路部４、５での周波数変換処理に必要なローカル信号を生成する局部発振器６を備えている。
【０００４】
受信回路部４、送信回路部５、及び局部発振器６は半導体集積回路装置９内の同一半導体チップ（図示せず）に搭載されている。また、半導体集積回路装置９は、パッケージ外部に一部が突出したパッケージフレーム（端子９１〜９４）を備えている。パッケージフレーム（端子９１〜９４）はパッケージ内部において、ボンディングワイヤ（図示せず）を介して受信回路部４又は送信回路部５に接続されている。端子９１及び９２は受信回路部４を外付け部品（スイッチ回路３）に接続するための端子であり、端子９３及び９４は送信回路部５を外付け部品（スイッチ回路３）に接続するための端子である。
【０００５】
スイッチ回路３は、受信回路部４、送信回路部５のいずれか一方を選択し、その選択された回路とバンドパスフィルタ２とを接続状態にする。
【０００６】
受信回路部４は、スイッチ回路３の出力信号を増幅するローノイズアンプ４１と、ローノイズアンプ４１の出力信号と局部発振器６のローカル信号を混合して中間周波数信号を生成するとともに、該中間周波数信号からイメージ信号を除去するイメージリジェクションミキサ４２と、イメージリジェクションミキサ４２の出力信号を所定周波数帯域に制限するバンドパスフィルタ４３と、バンドパスフィルタ４３の出力信号を増幅するリミッタアンプ４４と、リミッタアンプ４４の出力信号に復調処理を施す復調器４５と、復調器４５の出力信号を波形整形して内部回路（図示せず）に送出するスライサ４６を備えている。
【０００７】
一方、送信回路部５は、内部回路（図示せず）から入力されたＩ信号、バーＩ信号、Ｑ信号、及びバーＱ信号に基づいて局部発振器６のローカル信号を直交変調するＩ／Ｑ直交変調器５１と、Ｉ／Ｑ直交変調器５１の出力信号を増幅してスイッチ回路３に送出する可変利得パワーアンプ５２を備えている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図３から明らかように、アンテナ１及びバンドパスフィルタ２はアンバランス回路であり、受信回路部４及び送信回路部５はバランス回路である。アンバランス回路とバランス回路との間には、変換回路（以下、バルンをいう）を設ける必要がある。このため、図３に示す従来の高周波信号送受信装置では、スイッチ回路３にバルンとしての機能も付加している。
【０００９】
バルンはインダクタンス値の大きいインダクタを備えなければならないので、バルンを半導体集積回路装置に内蔵することは困難である。このため、バルンの機能を有するスイッチ回路３は、半導体集積回路装置９に内蔵されずに外付け部品となっている。従来の送受信装置では、送受信回路部をバランス回路とした場合、このようにバルンを外付け部品にしていたため、小型化を図ることができなかった。
【００１０】
さらに、図３に示す従来の高周波信号送受信装置では、受信回路部４を外付け部品に接続するための端子と、送信回路部５を外付け部品に接続するための端子と、が共有されていない構成であるので、半導体集積回路装置９に設けられる端子数が多くなり、小型化を図ることができなかった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑み、アンテナがアンバランス回路であり、送信回路部及び受信回路部がバランス回路であっても小型化を図ることができる送受信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る送受信装置においては、受信信号を差動入力するバランス型受信回路及び送信信号を差動出力するバランス型送信回路を同一の半導体チップに搭載する半導体集積回路装置と、アンバランス回路であるアンテナと、バルンとを備え、前記バランス型受信回路と前記バランス型送信回路との接続ノードを前記半導体チップ内に設けて共通の端子に接続し、前記バルンが、前記接続ノードにボンディングワイヤを介して接続される前記半導体集積回路装置のパッケージフレーム及び前記ボンディングワイヤによるインダクタ要素と、前記半導体チップに形成される前記接続ノードと前記ボンディングワイヤとの間の回路パターンによるキャパシタ要素と、を少なくとも構成要素として具備し、前記接続ノードと前記アンテナとの間に形成される構成とする。
【００１４】
また、送信時のインピーダンス整合を容易にする観点から、前記バランス型受信回路内に設けられ、前記バルンから受信信号を差動入力するローノイズアンプをカスコードアンプにすることが望ましい。
【００１５】
また、受信時のインピーダンス整合を容易にする観点から、前記バランス型送信回路に設けられ、前記バルンに送信信号を差動出力するパワーアンプをインダクタ及びダイオードを給電素子とするアンプにすることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る高周波信号送受信装置の一実施形態の構成を図１に示す。なお、図３と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１７】
受信回路部４、送信回路部５、及び局部発振器６は半導体集積回路装置７内の同一半導体チップ（図示せず）に搭載されている。また、半導体集積回路装置７は、パッケージ外部に一部が突出したパッケージフレーム（端子７１、７２）を備えている。パッケージフレーム（端子７１、７２）はパッケージ内部において、ボンディングワイヤ（図示せず）を介して受信回路部４及び送信回路部５に接続される。端子７１及び７２は、受信回路部４及び送信回路部５を外付け部品（本実施形態ではバンドパスフィルタ２及び容量Ｃ１）に接続するための端子である。
【００１８】
本実施形態の高周波信号送受信装置が、図３に示す従来の高周波信号送受信装置と異なる主要な点は、半導体集積回路装置７内部に受信回路部４と送信回路部５との接続ノードが設けられていること及びスイッチ回路を介することなく受信回路部４と送信回路部５とがバンドパスフィルタ２に接続されることである。
【００１９】
ローノイズアンプ４１は、バンドパスフィルタ２及び容量Ｃ１の出力信号を増幅する。また、可変利得パワーアンプ５２は、Ｉ／Ｑ直交変調器５１の出力信号を増幅してバンドパスフィルタ２及び容量Ｃ１に送出する。
【００２０】
そして、本実施形態の高周波信号送受信装置は、パッケージフレーム（端子７１、７２）、パッケージフレーム（端子７１、７２）と送受信回路部４、５が搭載されている半導体チップとを接続するボンディングワイヤ（図示せず）、送受信回路部４、５の接続ノードとボンディングワイヤとの間の回路パターンによるパターン容量、及び送受信回路部４、５の接続ノードとボンディングワイヤとの間に設けられる容量によってバルンを形成している。
【００２１】
本実施形態の高周波信号送受信装置において、ボンディングワイヤのインダクタンス値は略２．２ｎＨであり、パッケージフレームのインダクタンス値は略１ｎＨである。なお、ボンディングワイヤのインダクタンス値について製造バラツキによる誤差はほとんどない。
【００２２】
本実施形態の送受信装置におけるバルンの構成並びにローノイズアンプ４１及び可変利得パワーアンプ５２の構成を図２に示す。なお、図１と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２３】
まず、バルン８の構成について説明する。バルン８は、容量Ｃ１〜Ｃ５及びインダクタＬ１〜Ｌ５を備えている。容量Ｃ２及びＣ３は、パッケージフレーム（端子７１、７２）のパッケージ外部部分の配置によるキャパシタ要素である。容量Ｃ４は、ローノイズアンプ４１と可変利得パワーアンプ５２との接続ノードと、ボンディングワイヤと、の間の回路パターンによるキャパシタ要素である。容量Ｃ５は、ローノイズアンプ４１と可変利得パワーアンプ５２との接続ノードと、ボンディングワイヤと、の間の回路内に設けられた容量である。
【００２４】
インダクタＬ１は、パッケージフレーム（端子７１、７２）のパッケージ外部部分によるインダクタ要素である。インダクタＬ２及びＬ３は、パッケージフレーム（端子７１、７２）のパッケージ内部部分によるインダクタ要素である。インダクタＬ４及びＬ５は、パッケージフレーム（端子７１〜７２）とローノイズアンプ４１及び可変利得パワーアンプ５２とを接続するボンディングワイヤによるインダクタ要素である。
【００２５】
バンドパスフィルタ２は、容量Ｃ２とインダクタＬ１との接続ノードに接続される。そして、バンドパスフィルタ２は、容量Ｃ２、インダクタＬ２、及びインダクタＬ４を介して、ローノイズアンプ４１内の容量Ｃ６と可変利得パワーアンプ５２内の容量Ｃ８との接続ノードに接続される。また、バンドパスフィルタ２は、インダクタＬ１、容量Ｃ３、インダクタＬ３、及びインダクタＬ５を介してローノイズアンプ４１内の容量Ｃ７と可変利得パワーアンプ５２内の容量Ｃ９との接続ノードに接続される。
【００２６】
インダクタＬ１と容量Ｃ３との接続ノードが容量Ｃ１を介して接地される。また、インダクタＬ２とインダクタＬ４との接続ノードが、容量Ｃ４を介してインダクタＬ３とインダクタＬ５との接続ノードに接続される。さらに、インダクタＬ４とローノイズアンプ４１及び可変利得パワーアンプ５２との接続ノードが、容量Ｃ５を介してインダクタＬ５とローノイズアンプ４１及び可変利得パワーアンプ５２との接続ノードに接続される。
【００２７】
バルン８は、アンバランス回路（アンテナ１及びバンドパスフィルタ２）とバランス回路（ローノイズアンプ４１及び可変パワーアンプ５２）との変換回路として機能し、ローノイズアンプ４１の入力インピーダンス及び可変利得パワーアンプ５２の出力インピーダンスを調整する。
【００２８】
次に、ローノイズアンプ４１の構成について説明する。ローノイズアンプ４１はバランス型カスコードアンプである。インダクタＬ４と容量Ｃ５との接続ノードが容量Ｃ６を介してＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに接続され、インダクタＬ５と容量Ｃ５との接続ノードが容量Ｃ７を介してＮＰＮ型トランジスタＱ２のベースに接続される。なお、トランジスタＱ１及びＱ２のベースには所定のバイアス電圧ＶB2が印加される。
【００２９】
トランジスタＱ１のコレクタは、トランジスタＱ１にカスコード接続されるＮＰＮ型トランジスタＱ３及び抵抗Ｒ１を介して、定電圧ＶCCが供給される端子に接続される。トランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ２にカスコード接続されるＮＰＮ型トランジスタＱ４及び抵抗Ｒ２を介して、定電圧ＶCCが供給される端子に接続される。なお、トランジスタＱ３及びＱ４のベースには所定のバイアス電圧ＶB1が印加される。
【００３０】
また、トランジスタＱ１のエミッタはインピーダンス素子Ｚ１を介して接地され、トランジスタＱ２のエミッタはインピーダンス素子Ｚ２を介して接地される。さらに、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ１との接続ノード及びトランジスタＱ４と抵抗Ｒ２との接続ノードが、イメージリジェクションミキサ４２（図１参照）に接続される。
【００３１】
本実施形態の高周波信号送受信装置は、送信時に受信回路部４（図１参照）への給電を停止し、受信回路部４を不動作状態にする。ローノイズアンプ４１をカスコードアンプにしているので、送信時にアンテナ１からトランジスタＱ１のベース−コレクタ間容量を介して抵抗Ｒ１がみえる（影響する）ことはない。これにより、送信時に受信回路部４を不動作にしてアンテナ１からみた可変利得パワーアンプ５２の出力インピーダンスの実部を５０Ωにすることが容易になる。したがって、入力インピーダンスの実部が５０Ωであるアンテナ１とのインピーダンス整合（実部のみ）が容易になる。
【００３２】
次に、可変利得パワーアンプ５２について説明する。可変利得パワーアンプ５２はダイオードとインダクタを給電素子として備える構成のバランス型アンプである。Ｉ／Ｑ直交変調器５１（図１参照）がＮＰＮ型トランジスタＱ５及びＱ６のベースに接続される。なお、トランジスタＱ５のベースは容量Ｃ１０を介して交流電圧源Ｐ１に接続され、トランジスタＱ６のベースは容量Ｃ１１を介して交流電圧源Ｐ２に接続される。
【００３３】
トランジスタＱ５のコレクタはダイオードＤ１のカソードに接続され、トランジスタＱ６のコレクタはダイオードＤ２のカソードに接続される。ダイオードＤ１のアノードは、インダクタＬ６を介して制御電圧Ｖctrが供給される端子に接続される。ダイオードＤ２のアノードは、インダクタＬ７を介して制御電圧Ｖctrが供給される端子に接続される。
【００３４】
そして、ダイオードＤ１とトランジスタＱ５との接続ノードが容量Ｃ８を介してインダクタＬ４と容量Ｃ５との接続ノードに接続され、ダイオードＤ２とトランジスタＱ６との接続ノードが容量Ｃ９を介してインダクタＬ５と容量Ｃ５との接続ノードに接続される。
【００３５】
本実施形態の高周波信号送受信装置は、受信時に送信回路部５への給電を停止し、送信回路部５を不動作状態にする。本実施形態では、可変利得パワーアンプ５２をダイオードとインダクタを給電素子として備える構成のバランス型アンプにしているので、受信時にアンテナ１から可変利得パワーアンプ５２をみると抵抗成分がみえないことになる。これにより、受信時に送信回路部５を不動作にしてアンテナ１からみたローノイズアンプ４１の入力インピーダンスの実部を５０Ωにすることが容易になる。したがって、出力インピーダンスの実部が５０Ωであるアンテナ１とのインピーダンス整合（実部のみ）が容易になる。
【００３６】
なお、受信回路部４及び送信回路部５をバランス回路とした構成とすることにより、送受信信号に重畳した内部ディジタルノイズ等を差動で打ち消すことができる。これにより、送受信動作の精度向上を図ることが可能となる。
【００３７】
また、送受信信号の周波数が低いほど、バルンを形成する各部分のサイズを大きくする必要があり、送受信装置の小型化が困難になる。したがって、本発明に係る高周波送受信信号装置が送受信する高周波信号はＧＨｚ帯以上であることが望ましい。尚、以上の説明ではインダクタＬ４及びＬ５をボンディングワイヤのインダクタ要素としてのみ説明したが、バンプやその他の接続法によるインダクタ要素でも、適切なインダクタ値を得られるように配線することで同様なバルンを形成することができる。
【００３８】
また、本発明に係る高周波信号送受信装置は、例えば携帯電話機やパソコン、ＡＶ機器等のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ応用装置に適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によると、受信信号を差動入力するバランス型受信回路及び送信信号を差動出力するバランス型送信回路を同一の半導体チップに搭載する半導体集積回路装置と、アンバランス回路であるアンテナと、バルンとを備え、前記バランス型受信回路と前記バランス型送信回路との接続ノードを前記半導体チップ内に設けて共通の端子に接続し、前記バルンが、前記接続ノードにボンディングワイヤを介して接続される前記半導体集積回路装置のパッケージフレーム及び前記ボンディングワイヤによるインダクタ要素と、前記半導体チップに形成される前記接続ノードと前記ボンディングワイヤとの間の回路パターンによるキャパシタ要素と、を少なくとも構成要素として具備し、前記接続ノードと前記アンテナとの間に形成されるので、外付け部品のバルンを設ける必要がなくなる。また、半導体集積回路装置の端子数を少なくすることもできる。これにより、送受信装置の小型化を図ることができる。
【００４１】
また、本発明によると、前記バランス型受信回路内に設けられ、前記バルンから受信信号を差動入力するローノイズアンプをカスコードアンプとするので、送信時に前記アンテナから前記ローノイズアンプ内の抵抗成分がみえなくなる。これにより、送信時に前記バランス型受信回路を不動作にして前記アンテナからみた前記バランス型送信回路に設けられるパワーアンプの出力インピーダンスの実部を５０Ωにすることが容易になる。したがって、入力インピーダンスの実部が５０Ωである前記アンテナとのインピーダンス整合（実部のみ）が容易になる。
【００４２】
また、本発明によると、前記バランス型送信回路に設けられ、前記バルンに送信信号を差動出力するパワーアンプをインダクタ及びダイオードを給電素子とするアンプとするので、受信時に前記アンテナから前記パワーアンプをみると抵抗成分がないことになる。これにより、受信時に前記バランス型送信回路を不動作にして前記アンテナからみた前記バランス型に設けられるローノイズアンプの入力インピーダンスの実部を５０Ωにすることが容易になる。したがって、出力インピーダンスの実部が５０Ωである前記アンテナとのインピーダンス整合（実部のみ）が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】      本発明に係る高周波信号送受信装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】      図１の高周波信号送受信装置のバルン、ローノイズアンプ、及び可変利得パワーアンプの構成を示す図である。
【図３】      従来の高周波信号送受信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    アンテナ
４    受信回路部
５    送信回路部
７    半導体集積回路装置
８    バルン
４１    ノーノイズアンプ
５２    可変利得パワーアンプ
Ｃ１〜Ｃ５    容量
Ｄ１、Ｄ２    ダイオード
Ｌ１〜Ｌ７    インダクタ
【図１】
0003813083.tif 000002
【図２】
0003813083.tif 000003
【図３】
0003813083.tif 000004