JP2006262240A - Power amplification device and mobile phone terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力増幅装置、特に携帯電話端末に使用できる高周波電力増幅装置に関する。 The present invention relates to a power amplifying device, and more particularly to a high frequency power amplifying device that can be used in a mobile phone terminal.
第3世代と呼ばれる携帯電話サービスがほぼ普及しつつある現在、電波周波数が逼迫し、新たな周波数の割り当て、再編が行われつつあり、これにより、1台の端末で複数の周波数帯域の信号を送信する必要が生じている。一方、携帯電話端末はますます小型化が進み、複数の周波数に対応した無線部を実装することが困難になっている。特に、電力増幅装置は他の回路との一体集積化が難しく、スペースを圧迫する要因となっており、この小型化が重要な課題である。
小型化を目指した電力増幅装置は内外で多く実用化されており、例えば非特許文献に見られるように、高性能なFETを用いて実装技術を駆使して小型化を行う方法が主流と言える。 Many power amplifying devices aiming at miniaturization have been put into practical use both inside and outside. For example, as seen in non-patent literature, it can be said that the mainstream is a method of miniaturizing by using packaging technology using high-performance FETs. .
しかしながら、この方法で複数の周波数に対応する場合、周波数分の電力増幅装置を用意する必要があり、スペースメリットを出せないと言う課題がある。 However, when dealing with a plurality of frequencies by this method, it is necessary to prepare power amplifying devices for the frequencies, and there is a problem that space merit cannot be obtained.
本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、複数の周波数に対応しつつ、必要な部品点数を低減し、装置構成を小型化することができる電力増幅装置およびこれを用いた携帯電話端末を提供することにある。 The present invention has been made in such a background, and an object of the present invention is to provide a power amplifying device capable of reducing the number of necessary components and downsizing the device configuration while supporting a plurality of frequencies, and the use thereof. Is to provide a mobile phone terminal.
本発明によれば、第1および第2の周波数の信号に対応した第1および第2の入力端子と、これらの入力端子のいずれかを選択する第1のスイッチ回路と、この第1のスイッチ回路の出力端子に接続された増幅素子を含む増幅器と、この増幅器の出力端子に接続された第1および第2の負荷回路と、前記第1の周波数および第2の周波数にそれぞれ対応した前記第1のスイッチ回路の切り替えに連動して、前記第1および第2の負荷回路の少なくとも一方を利用する第1の状態および少なくとも他方を利用する第2の状態を切り替える第2のスイッチ回路とを備えたことを特徴とする。 According to the present invention, the first and second input terminals corresponding to the signals of the first and second frequencies, the first switch circuit for selecting one of these input terminals, and the first switch An amplifier including an amplifying element connected to an output terminal of the circuit; first and second load circuits connected to the output terminal of the amplifier; and the first and second frequencies respectively corresponding to the first frequency and the second frequency And a second switch circuit that switches between a first state using at least one of the first and second load circuits and a second state using at least the other in conjunction with switching of one switch circuit. It is characterized by that.
増幅器の出力端に接続される負荷は、電力増幅装置の効率、歪み、出力を一意に満足するために第1および第2の状態の切替により、第1および第2の周波数の信号に対してそれぞれ適正な負荷インピーダンスを設定する一方、増幅器については両周波数に共用することにより、回路規模が低減される。 The load connected to the output terminal of the amplifier is connected to the first and second frequency signals by switching between the first and second states in order to uniquely satisfy the efficiency, distortion and output of the power amplifying device. While setting an appropriate load impedance for each, the circuit scale is reduced by sharing the amplifier for both frequencies.
前記増幅器は、第1および第2のソース接地FETにより構成することができる。さらに、第1および第2のスイッチ回路もFETを用いて構成することにより、スイッチ回路を含めて増幅装置全体をモノリシック集積回路として構成することができる。 The amplifier can be composed of first and second common-source FETs. Further, by configuring the first and second switch circuits using FETs, the entire amplifying device including the switch circuit can be configured as a monolithic integrated circuit.
本発明による携帯電話端末は、上述した構成の電力増幅装置を備えたものである。 A cellular phone terminal according to the present invention includes the power amplifying apparatus having the above-described configuration.
本発明による電力増幅装置は、複数の周波数の帯域に対して増幅器を共用するとともに、負荷回路を切り替えることにより、複数の周波数に対応することができ、これにより電力増幅装置を小型化し、ひいてはこれを利用する例えば携帯電話端末の小型化を図ることができる。 The power amplifying device according to the present invention can deal with a plurality of frequencies by sharing an amplifier for a plurality of frequency bands and switching a load circuit. For example, it is possible to reduce the size of a mobile phone terminal.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態における電力増幅装置100の構成を示す。この電力増幅装置100は、第1および第2の周波数の信号S1,S2にそれぞれ対応した第1および第2の入力端子101,102と、両端子にそれぞれ接続される2入力端子103b,103cのいずれかに選択的に接続される出力端子103aを有する第1の2入力1出力のスイッチ回路103とを有する。このスイッチ回路103の出力端子は第1の整合回路104を介して第1のソース接地FET105のゲート端子に接続される。この第1のソース接地FET105のドレイン端子は第2の整合回路108を介して第2のソース接地FET109のゲート端子に接続される。このFET109のドレイン端子は第1の負荷回路(ML)111の一端に接続され、その他端は2分岐され、その2分岐の第1の分岐先に第2の負荷回路(ML)112を接続し、第2の分岐先に、第2のスイッチ回路113の第1の入力端子113bを接続する。スイッチ回路113の第2の入力端子には第2の負荷回路112の他端を接続する。スイッチ回路113の出力端は、第1および第2の入力端子113b,113cのいずれかに選択的に接続され、この電力増幅装置100の出力端子を構成する。第1および第2のFET105,109のそれぞれのドレイン端子は、コイル106,107(または所定の長さの伝送線路)を各々介して直流電源119(Vdd)に接続される。
FIG. 1 shows a configuration of a power amplifying
スイッチ回路103,113は各々、制御部120からの切り替え信号121により連動して切り替え制御される。すなわち、スイッチ回路103により信号S1が選択されるとき、負荷回路111(負荷インピーダンスをML11とする)と負荷回路112(負荷インピーダンスをML12とする)とが直列接続されたものが選択される。このときの負荷インピーダンスはML11+ML12となる。スイッチ回路103により信号S2が選択されるとき、単独で負荷回路111が選択される。このときの負荷インピーダンスはML11となる。これらの2通りの負荷について、次の2つの状態が定義される。
The
状態A:入力信号S1、負荷ML11+ML12、
状態B:入力信号S2、負荷ML11
State A: input signal S1, load ML11 + ML12,
State B: input signal S2, load ML11
これらの2つの状態は、入力信号が第1の周波数の場合、すなわち信号S1が選択された場合と、第2の周波数の場合、すなわち信号S2が選択された場合とで、電力増幅装置の動作状態を切り替えている。例えばここでは、第1の周波数として815MHz、第2の周波数として900MHzなどを想定している。第1および第2の整合回路104,108はこれらの帯域にわたり広帯域な特性を有する。すなわち、第1および第2の周波数に対して回路を共用することができる。
These two states are the operation of the power amplifying device when the input signal is the first frequency, that is, when the signal S1 is selected, and when the input signal is the second frequency, that is, when the signal S2 is selected. The state is switched. For example, here, it is assumed that the first frequency is 815 MHz and the second frequency is 900 MHz. The first and second
これに対して、FET109のドレイン端子に接続される負荷は、電力増幅装置の効率、歪み、出力を一意に満足する必要があるので、各周波数に対して別個に設定する。そのために、上述したような負荷インピーダンスの切替を行っている。 On the other hand, the load connected to the drain terminal of the FET 109 needs to uniquely satisfy the efficiency, distortion, and output of the power amplifying device, and is set separately for each frequency. For this purpose, the load impedance is switched as described above.
なお、制御部120によるスイッチ回路103,113の切替制御は、(1)基地局からの指示、(2)ユーザによる指示、(3)この電力増幅装置を用いた端末装置による指示、等に応じて行うことができる。
Note that switching control of the
図2に、図1内の負荷回路111,112の具体的な回路構成例を示す。この例では、負荷回路111は、直列接続したコイル111a,111bと、その接続点とグランドとの間に接続されたキャパシタ111cとにより構成される。他方、負荷回路112は、直列接続したキャパシタ112a,112bと、その接続点とグランドとの間に接続されたコイル112cとにより構成される。但し、これらの負荷回路はあくまで例示であり、本発明はこの具体例に限定されるものではない。負荷回路111,112の具体的な構成は、使用する第1および第2の周波数や要求される仕様によって異なりうる。
FIG. 2 shows a specific circuit configuration example of the
図3は、本発明の第2の実施の形態における電力増幅装置110の構成を示している。この図において、第1の実施の形態(図1)に示した構成要素と同様のものには同じ参照符号を付し、重複した説明は省略する。この第2の実施の形態が第1の実施の形態と構成において異なる点は、負荷の構成にある。すなわち、第2のFET109のドレイン端子は、1入力2出力のスイッチ回路131の入力端子131aに接続される。スイッチ回路131の一方の出力端子131cは第1の負荷回路(ML)132に接続され、他方の出力端子131bは第2の負荷回路(ML)133に接続される。第1の負荷回路(ML)132の出力が電力増幅装置110の出力端134に接続され、第2の負荷回路(ML)133が電力増幅装置110の出力端135に接続される。スイッチ回路131は、制御部120の切り替え信号121により、スイッチ回路103と連動して切り替えられる。すなわち、スイッチ回路103により信号S1が選択されるとき、負荷回路132(負荷インピーダンスをML21とする)が選択される。スイッチ回路103により信号S2が選択されるとき、負荷回路133(負荷インピーダンスをML22とする)が選択される。これらの2通りの負荷について、次の2つの状態が定義される。
FIG. 3 shows a configuration of the power amplifying
状態A:入力信号S1、負荷ML21、
状態B:入力信号S2、負荷ML22
State A: input signal S1, load ML21,
State B: input signal S2, load ML22
第1の実施の形態と同様、これらの2つの状態は、入力信号が第1の周波数の場合、すなわち信号S1が選択された場合と、第2の周波数の場合、すなわち信号S2が選択された場合とで、電力増幅装置の動作状態を切り替えている。 Similar to the first embodiment, these two states are the case where the input signal is the first frequency, that is, the signal S1 is selected, and the case where the input signal is the second frequency, that is, the signal S2 is selected. Depending on the case, the operating state of the power amplifier is switched.
図4に、負荷回路131,133の具体的な回路構成例を示す。この例では、いずれの負荷回路も、直列接続したコイル131a,131bと、両者の接続点とグランドとの間に接続されたキャパシタ131cと、出力端134に接続されたキャパシタ131dとにより構成される。但し、負荷回路111,112の具体的な構成は、使用する第1および第2の周波数や要求される仕様によって異なりうる。これらの負荷回路はあくまで例示であり、本発明はこの具体例に限定されるものではない。
FIG. 4 shows a specific circuit configuration example of the
図3の構成と図1の構成では、出力端子の数が異なる。出力端子は、電力増幅装置の出力側に接続されるアンテナ共用器の特性で決まる。すなわち、アンテナ共用器が、第1および第1の周波数に対応できるような広帯域を有する場合には、出力端子を1つ節約できる図1の構成が適正であるが、アンテナ共用器を2つ用意する場合には、図3の構成が適正となる。 The number of output terminals differs between the configuration of FIG. 3 and the configuration of FIG. The output terminal is determined by the characteristics of the antenna duplexer connected to the output side of the power amplifier. That is, when the antenna duplexer has a wide band that can handle the first and first frequencies, the configuration of FIG. 1 that can save one output terminal is appropriate, but two antenna duplexers are prepared. If so, the configuration of FIG. 3 is appropriate.
図5に、図1のスイッチ回路113の概略の回路構成例を示す。この例では、FET113fとFET113gのソース・ドレイン端子間のチャネルを、それぞれ制御端子113d,113eからの制御信号(例えば切替信号121とその反転信号)を抵抗を介してゲート端子に印加することにより選択的に導通させる制御を行う。他のスイッチ回路についても同様である。このようにスイッチ回路をFETを用いて構成することにより、スイッチ回路も含めて本発明の増幅装置全体をモノリシック集積回路化することが可能となる。これは、部品点数の低減と相俟って、装置の小型化に寄与する。
FIG. 5 shows a schematic circuit configuration example of the
図6は、本発明の電力増幅装置を用いることができる携帯電話端末500のハードウェア構成の概略を示すブロック図である。この携帯電話端末500は、携帯電話機に特有の要素として、アンテナ501、アンテナ共用器502、送受信処理部503、変復調処理部505、データ処理部507、音声入出力処理部509、スピーカ510、およびマイク512を備える。携帯電話端末500は、また、これらの各要素を制御するCPU,ROM等を含む制御部525、この制御部525により作業領域やデータの一時記憶領域として利用されるメモリ527、ユーザインタフェースとして機能する表示部520、上記各種操作キーに対応する操作部523を備える。本発明の電力増幅装置は送受信処理部503内に位置する。
FIG. 6 is a block diagram showing an outline of the hardware configuration of the mobile phone terminal 500 that can use the power amplifier of the present invention. The cellular phone terminal 500 includes an
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば負荷回路の切替について、図1と図3の例の限るものではなく、第1および第2の負荷回路の少なくとも一方を利用する第1の状態および少なくとも他方を利用する第2の状態を切り替えるものであればよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but various modifications and changes other than those mentioned above can be made. For example, the switching of the load circuit is not limited to the example of FIGS. 1 and 3, and the first state using at least one of the first and second load circuits and the second state using at least the other are switched. Anything is acceptable.
100…電力増幅装置、101,102…入力端子、103…スイッチ回路、104…整合回路、105…ソース接地FET、106,107…コイル、108…整合回路、109…ソース接地FET、110…電力増幅装置、111,112…負荷回路、113…スイッチ回路、119…直流電源、120…制御部、121…切替信号、131…スイッチ回路、132,133…負荷回路、134,135…出力端、500…携帯電話端末
DESCRIPTION OF
Claims (9)
これらの入力端子のいずれかを選択する第1のスイッチ回路と、
この第1のスイッチ回路の出力端子に接続された増幅素子を含む増幅器と、
この増幅器の出力端子に接続された、前記第1の周波数および第2の周波数にそれぞれ対応した第1および第2の負荷回路と、
前記第1のスイッチ回路の切り替えに連動して、前記第1および第2の負荷回路の少なくとも一方を利用する第1の状態および少なくとも他方を利用する第2の状態を切り替える第2のスイッチ回路と
を備えたことを特徴とする電力増幅装置。 First and second input terminals corresponding to signals of first and second frequencies;
A first switch circuit for selecting one of these input terminals;
An amplifier including an amplifying element connected to the output terminal of the first switch circuit;
First and second load circuits respectively connected to the output terminal of the amplifier and corresponding to the first frequency and the second frequency;
A second switch circuit that switches between a first state using at least one of the first and second load circuits and a second state using at least the other in conjunction with switching of the first switch circuit; A power amplifying device comprising:
前記電力増幅装置は、
第1および第2の周波数の信号に対応した第1および第2の入力端子と、
これらの入力端子のいずれかを選択する第1のスイッチ回路と、
この第1のスイッチ回路の出力端子に接続された増幅素子を含む増幅器と、
この増幅器の出力端子に接続された第1および第2の負荷回路と、
前記第1の周波数および第2の周波数にそれぞれ対応した前記第1のスイッチ回路の切り替えに連動して、前記第1および第2の負荷回路の少なくとも一方を利用する第1の状態および少なくとも他方を利用する第2の状態を切り替える第2のスイッチ回路と
を備えたことを特徴とする携帯電話端末。 A mobile phone terminal equipped with a power amplification device,
The power amplification device includes:
First and second input terminals corresponding to signals of first and second frequencies;
A first switch circuit for selecting one of these input terminals;
An amplifier including an amplifying element connected to the output terminal of the first switch circuit;
First and second load circuits connected to the output terminal of the amplifier;
In conjunction with switching of the first switch circuit corresponding to the first frequency and the second frequency, respectively, the first state and at least the other using at least one of the first and second load circuits are A mobile phone terminal comprising: a second switch circuit that switches a second state to be used.
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