JP5743033B2 - 回路モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の信号を増幅する増幅手段を備える回路モジュールに関する。

近年、携帯電話や携帯情報端末等の携帯通信端末において、使用される周波数帯域や変調方式が異なる複数の通信方式に対応するマルチバンド化、マルチモード化が要求されている。したがって、この種の携帯通信端末の送信部分には、図１１に示すように、周波数帯域が異なる複数の高周波信号に対応した回路モジュールが搭載される（例えば特許文献１）。図１１に示す回路モジュール５００は、複数の周波数帯域（Ｂａｎｄ：バンド）の高周波信号を増幅するものであって、入力信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ０（８００ＭＨｚ帯）、ＲＦｉｎ＿ＢＣ３（９００ＭＨｚ帯）が増幅されて、出力信号ＲＦｏｕｔ＿ＢＣ０（８００ＭＨｚ帯）、ＲＦｏｕｔ＿ＢＣ３（９００ＭＨｚ帯）として出力される送信経路Ｒ１と、入力信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ６（２ＧＨｚ帯）が増幅されて、出力信号ＲＦｏｕｔ＿ＢＣ６（２ＧＨｚ帯）として出力される送信経路Ｒ２とを備えている。

また、送信経路Ｒ１では、ＳＡＷフィルタ５０１に入力された入力信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ０，ＲＦｉｎ＿ＢＣ３がスイッチ５０２により切り換えられて選択的にパワーアンプ５０３の入力端子に入力される。また、パワーアンプ５０３により増幅された入力信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ０，ＲＦｉｎ＿ＢＣ３はカプラ５０４を介して後段の非可逆回路５０５に入力されてスイッチ５０６を介して回路モジュール５００の外部に出力される。したがって、スイッチ５０６側のアンテナ素子（図示省略）等から反射された信号がカプラ５０４（パワーアンプ５０３）側に出力されるのが非可逆回路５０５により防止される。また、パワーアンプ５０３により増幅された送信信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ０，ＲＦｉｎ＿ＢＣ３の一部がカプラ５０４で分離されて出力信号Ｃｏｕｐｌｅｒ ｏｕｔとして回路モジュール５００の外部に出力される。

また、送信経路Ｒ２では、ＳＡＷフィルタ５０７に入力された送信信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ６がパワーアンプ５０８の入力端子に入力される。そして、パワーアンプ５０８により増幅された入力信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ６は後段の非可逆回路５０９に入力されて回路モジュール５００の外部に出力される。したがって、上記した送信経路Ｒ１と同様に、アイソレータ５０９の後段のアンテナ素子（図示省略）等から反射された信号がパワーアンプ５０８側に出力されるのが非可逆回路５０９により防止される。また、その一端がパワーアンプ５０８と非可逆回路５０９との間に接続されたコンデンサ５１０を介して、パワーアンプ５０８により増幅された送信信号ＲＦｉｎ＿ＢＣ６の一部が出力信号Ｃｏｕｐｌｅｒ ｏｕｔとして回路モジュール５００の外部に出力される。

特開２０１１−１９９６０２号公報（段落００１２〜００２３、図１，２など）

ところで、上記した回路モジュール５００では、図示省略されているが、パワーアンプ５０３と非可逆回路５０５との間、および、パワーアンプ５０８と非可逆回路５０９との間に、パワーアンプ５０３，５０８の出力インピーダンスを非可逆回路５０５，５０９の入力インピーダンスに整合させる整合回路が設けられている。したがって、整合回路の挿入損失により回路モジュール５００の効率が低下するので、整合回路の構成を簡素化することによる回路モジュール５００の低消費電流化（高効率化）が要望されているが、これまで十分な検討が為されていない。

また、上記した回路モジュール５００が備える非可逆回路５０５，５０９は、非可逆回路５０５，５０９それぞれが備える永久磁石の直流磁界が外部に漏れるのを遮断するためのヨークが省略されることにより小型化が図られている。そのため、非可逆回路５０５，５０９それぞれが備える永久磁石の直流磁界どうしが互いに影響して、非可逆回路５０５，５０９の特性が変化するのを抑制するために、非可逆回路５０５，５０９が離間して配置されるとともに、互いの直流磁界の方向が直交するように非可逆回路５０５，５０９が配置されている。したがって、上記した回路モジュール５００では、非可逆回路５０５，５０９を近接配置することができず、設計の自由度が低いという問題があった。

この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、整合手段の構成を簡素化することにより高効率化が図られると共に、非可逆回路が近接配置されることにより小型化が図られた回路モジュールを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の回路モジュールは、複数種類の信号を増幅する増幅手段と、前記各信号ごとに個別に設けられた複数の非可逆回路を有し、前記増幅手段により増幅された前記各信号それぞれの通過方向を一方向に規制する規制手段と、前記増幅手段と前記規制手段との間に設けられ、前記増幅手段の出力インピーダンスを前記規制手段の入力インピーダンスに整合させる整合手段とを備え、前記各非可逆回路はそれぞれアイソレータを備え、前記複数のアイソレータはそれぞれ、マイクロ波用磁性体と、前記マイクロ波用磁性体に互いに絶縁状態で交差して配置された第１の中心電極および第２の中心電極と、前記第１の中心電極および前記第２の中心電極の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石とを備え、前記複数アイソレータにおいて、少なくとも２つのアイソレータは、一方のアイソレータの永久磁石の前記直流磁界が他方のアイソレータの前記永久磁石の前記直流磁界とが強め合うように、配置されていることを特徴としている。

このように構成された発明では、複数種類の信号を増幅する増幅手段により増幅された各信号それぞれの通過方向を一方向に規制する規制手段が有する複数の非可逆回路がそれぞれ備える各アイソレータは、それぞれ、マイクロ波用磁性体に互いに絶縁状態で交差して配置された第１の中心電極および第２の中心電極の交差部分に直流磁界を印可する永久磁石を備えているが、当該永久磁石の直流磁界が他の永久磁石の直流磁界により強められるように各アイソレータが配置されている。そのため、各マイクロ波用磁性体の透磁率が低下するように、各マイクロ波用磁性体それぞれに印可される直流磁界が強められることで、各マイクロ波用磁性体それぞれに配置された第１、第２の中心電極のインダクタンスが低下する。これにより、アイソレータの入力インピーダンスが低下する。

また、アイソレータの入力インピーダンスが低下することにより各非可逆回路（規制手段）の入力インピーダンスを低下させることができるので、増幅手段の出力インピーダンスと各非可逆回路の入力インピーダンスとのインピーダンスの変換比が相対的に小さくなる。そのため、増幅手段と規制手段との間に設けられて、増幅手段の出力インピーダンスを規制手段（非可逆回路）の入力インピーダンスに整合させる整合手段の構成の簡素化を図ることができる。したがって、整合手段の簡素化を図ることにより、整合手段の挿入損失の低減を図ることができるので、回路モジュールの高効率化を図ることができる。

また、整合手段の簡素化を図ることができるので、回路モジュールの製造コストの低減を図ることができる。また、従来と異なり、各永久磁石の直流磁界が互いに強められるように非可逆回路を近接配置することができ、回路モジュールの設計の自由度が高まるので、回路モジュールの小型化を図ることができる。

また、前記各アイソレータは、前記第１の中心電極の一端が当該アイソレータの入力ポートに接続され他端が当該アイソレータの出力ポートに接続され、前記第２の中心電極の一端が当該アイソレータの前記入力ポートに接続され他端が当該アイソレータの接地ポートに接続され、前記各非可逆回路それぞれは、対応する前記アイソレータの前記第１の中心電極で構成されるインダクタに並列に接続された、キャパシタ回路と、終端抵抗回路とを備えるようにするとよい。

このように構成すると、第２の中心電極のインダクタンスが第１の中心電極のインダクタンスよりも大きく設定されることにより、非可逆回路の入力端からアイソレータの入力ポートに高周波信号が入力されると、第２の中心電極や終端抵抗にはほとんど電流が流れず、第１の中心電極に電流が流れてアイソレータの出力ポートを介して非可逆回路の出力端に出力される。

また、非可逆回路の出力端からアイソレータの出力ポートに高周波信号が入力されると、第１の中心電極およびキャパシタにより形成される並列共振回路と、終端抵抗とによって電流が減衰される。このとき、第２の中心電極のインダクタンスが第１の中心電極のインダクタンスよりも大きく設定されることによって、非可逆回路の入力インピーダンスが低下させることができる。したがって、増幅手段の出力端から非可逆回路（規制手段）の入力端までのインピーダンスの変換比を相対的にさらに小さくすることができるので、整合手段の構成をさらに簡素なものとすることができ、整合手段の挿入損失の低減をさらに図ることができる。

また、増幅手段の出力インピーダンスを、予め設定された非可逆回路（規制手段）の出力インピーダンス（例えば５０Ω）まで変換するのに、整合手段の構成を変更したり、非可逆回路が備える各受動素子の構成を変更したりすることにより、２段階でインピーダンスの変換が行われているので、回路モジュールの設計の自由度を高めることができる。

また、前記増幅手段は、周波数帯域の異なる前記各信号を増幅する１個のパワーアンプを備え、前記整合手段は、前記増幅手段により増幅された前記各信号を、それぞれに対応する前記非可逆回路に対して出力するフィルタ機能を有する整合回路を備えていてもよい。

このように構成すると、周波数帯域の異なる各信号ごとにパワーアンプを用意する必要がなく、増幅手段の構成を簡素なものとすることができるので、簡素で実用的な構成の回路モジュールを提供することができる。

また、前記複数の非可逆回路を構成するアイソレータが互いに隣接して配置された２個の前記非可逆回路であって、一方の前記非可逆回路を構成するアイソレータの前記永久磁石の少なくとも一の磁極に対し、他方の前記非可逆回路を構成するアイソレータの前記永久磁石の極性が反対の磁極が隣り合うように配置されているとよい。

このように構成すれば、一方の非可逆回路の永久磁石の少なくとも一の磁極に対し、他方の非可逆回路の永久磁石の極性が反対の磁極が隣り合うように配置されているので、両永久磁石の直流磁界を効率よく強め合うことができる。

このとき、２個の前記永久磁石の各磁極が一つの直線上に配置されたり、一方の前記永久磁石の両磁極それぞれに対し、他方の前記永久磁石の極性が反対の磁極が互いに隣り合うように配置されたり、一方の前記永久磁石の両磁極を垂直に貫く直線と、他方の前記永久磁石の両磁極を垂直に貫く直線とが交差するように前記両アイソレータが配置されたりするとよい。

このように両アイソレータが配置されることにより、両永久磁石の直流磁界どうしを確実に強め合うことができる。

本発明によれば、各永久磁石の直流磁界が互いに強め合うように各アイソレータが配置されるため、各非可逆回路（規制手段）の入力インピーダンスが低下する。そのため、増幅手段の出力インピーダンスと各非可逆回路の入力インピーダンスとのインピーダンスの変換比が相対的に小さくなる。したがって、増幅手段と規制手段との間に設けられる整合手段の構成を簡素化することにより整合手段の挿入損失の低減を図ることができる。このため、回路モジュールの高効率化を図ることができる。また、各永久磁石の直流磁界が互いに強められるように非可逆回路を近接配置するので、回路モジュールの設計の自由度が高まり、回路モジュールの小型化を図ることができる。

本発明の回路モジュールの第１実施形態を示すブロック図である。 図１の回路モジュールが備える送信経路の構成を示す回路ブロック図である。 非可逆回路を形成するアイソレータを構成するフェライト・磁石素子を示す分解斜視図である。 アイソレータの配置状態を示す図である。 図４の配置状態におけるインピーダンス特性を示す図である。 アイソレータの配置状態の第１変形例を示す図である。 図６の配置状態におけるインピーダンス特性を示す図である。 アイソレータの配置状態の第２変形例を示す図である。 図８の配置状態におけるインピーダンス特性を示す図である。 本発明の回路モジュールの第２実施形態を示すブロック図である。 従来の回路モジュールを示す図である。

＜第１実施形態＞
本発明の回路モジュールの第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１は本発明の回路モジュールの第１実施形態を示すブロック図、図２は図１の回路モジュールが備える送信経路の構成を示す回路ブロック図、図３は非可逆回路を構成するアイソレータを構成するフェライト・磁石素子を示す分解斜視図である。図４はアイソレータの配置状態を示す図、図５は図４の配置状態におけるインピーダンス特性を示す図である。

図１に示す回路モジュール１は、樹脂やセラミックなどにより形成された基板に、入力端子ＰＩａ，ＰＩｂに入力された周波数帯域の異なる送信信号（高周波信号）をそれぞれ増幅するパワーアンプ２ａ，２ｂを有する増幅手段２と、送信信号ごとに個別に設けられた複数の非可逆回路３ａ，３ｂを有し、増幅手段２により増幅された送信信号それぞれの通過方向を一方向に規制する規制手段３と、増幅手段２と規制手段３との間に設けられ、増幅手段２の出力インピーダンスを規制手段３の入力インピーダンスに整合させる整合回路４ａ，４ｂを有する整合手段４などが設けられて形成される電力増幅モジュールであって、携帯電話や携帯情報端末等の携帯通信端末（通信システム）の送信回路部において使用される。また、入力端子ＰＩａ，ＰＩｂに入力されて回路モジュール１において増幅されて出力端子ＰＯａ，ＰＯｂから出力された送信信号は、図示省略されたデュプレクサ等の分波回路を経由してアンテナ素子に出力される。

具体的には、回路モジュール１は、マルチバンド化、マルチモード化された通信端末装置であり、例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式のバンド１の送信周波数帯域（１９２０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚ）、バンド２の送信周波数帯域（１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ）、バンド３の送信周波数帯域（１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚ）と、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）（登録商標）１８００方式の送信周波数帯域（１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚ）、ＧＳＭ１９００方式の送信周波数帯域（１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ）、あるいは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式とＷ−ＣＤＭＡ方式のバンド１の送信周波数帯域（１９２０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚ）、バンド２の送信周波数帯域（１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚ）、バンド３の送信周波数帯域（１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚ）による第１の送信周波数帯域を用いた通信に共通して使用される第１の送信経路Ｒａと、例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンド５の送信周波数帯域（８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ）、バンド８の送信周波数帯域（８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）と、ＧＳＭ８００方式の送信周波数帯域（８０６ＭＨｚ〜８２１ＭＨｚ、８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ）と、ＧＳＭ９００方式（８７０．４ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）、あるいは、ＬＴＥ方式とＷ−ＣＤＭＡ方式のバンド５（８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ）、バンド８（８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）による第２の送信周波数帯域を用いた通信に共通して使用される第２の送信経路Ｒｂとを備えている。

次に、回路モジュール１の各送信経路Ｒａ，Ｒｂの構成についてさらに詳細に説明する。なお、各送信経路Ｒａ，Ｒｂの構成はほぼ同一であるため、第１の送信経路Ｒａの構成を説明することにより第２の送信経路Ｒｂの構成の説明は省略する。

パワーアンプ２ａは、例えばエミッタ接地回路を構成するＨＢＴ（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）により形成された増幅素子２０を有し、当該増幅素子２０はパワーアンプ２ａの出力段に配置され、入力端子ＰＩａに入力された送信信号を増幅して出力端子Ｐ１から出力する。なお、図２においては、パワーアンプ２ａの出力段の増幅素子２０のみが図示されており、パワーアンプ２ａを構成する他の増幅素子や、増幅素子間に配置される段間整合回路などは、説明を簡易なものとするため図示省略されている。また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのかわりにソースが接地された電界効果トランジスタを増幅素子に用いてもよい。

なお、図２に示すように、この実施形態では、パワーアンプ２の出力インピーダンスは約５Ωに設定されている。

非可逆回路３ａは、アイソレータ３０ａと、アイソレータ３０ａの特性を決定するために基板に実装されるチップコンデンサやチップコイル、チップ抵抗などのチップ部品とにより形成される。アイソレータ３０ａは、一対の対向する主面を有するマイクロ波用のフェライト３１（本発明の「磁性体」に相当）と、一対の永久磁石３２とを備え、一方の永久磁石３２の一の磁極と他方の永久磁石３２の極性が反対の磁極との間にフェライト３１が配置されて形成されている。具体的には、フェライト３１および永久磁石３２は直方体状に形成されており、永久磁石３２の直流磁界Ｈが、フェライト３１の主面に対してほぼ垂直方向に印加されるように、フェライト３１および一対の永久磁石３２が、例えばエポキシ系の接着剤３８を介して接合される。

また、フェライト３１には、一端が入力ポート３５に接続され、他端が出力ポート３６に接続された第１の中心電極３３（インダクタＬ１）と、両主面上で第１の中心電極３３と絶縁された状態で、一端が入力ポート３５に接続され、他端が接地ポート３７に接続された第２の中心電極３４（インダクタＬ２）とが設けられている。入力ポート３５、出力ポート３６および接地ポート３７は、フェライト３１の両主面に直交する側面のうちの一つに設けられている。また、第１の中心電極３３および第２の中心電極３４の交差部分に永久磁石３２により直流磁界Ｈが印加される。

第１の中心電極３３は、フェライト３１に導体膜により形成されており、フェライト３１の一方の主面の右下から立ち上がり、２本に分岐した状態で左上方に比較的小さな角度で傾斜して延伸されている。そして、第１の中心電極３３は、左上方に立ち上がり、上端面に設けられた中継用電極を介して他方の主面に回り込んでいる。さらに、第１の中心電極３３は、他方の主面において、２つの主面を垂直に貫く方向から見て、一方の主面に形成された第１の中心電極３３とほぼ重なるように左上方から右下方に向かって形成されて入力ポート３５と接続される。

また、第２の中心電極３４は、フェライト３１の両主面上で第１の中心電極３３と絶縁された状態で導体膜によりフェライト３１に形成されており、フェライト３１の一方の主面の右下から、フェライト３１の長辺に対して比較的大きな角度で傾斜した状態で第１の中心電極３３と交差しつつフェライト３１を巻回するように形成されて接地ポート３７と接続される。

また、フェライト３１は、例えばＹＩＧフェライトにより形成することができ、第１、第２の中心電極３３，３４および各ポート３５〜３７は、銀や銀合金の厚膜または薄膜として印刷、転写、フォトリソグラフィなどの工法により形成することができる。また、第１、第２の中心電極３３，３４を絶縁する絶縁膜は、ガラスやアルミナなどの誘電体厚膜、ポリイミドなどの樹脂膜などを用いて、印刷、転写、フォトリソグラフィなどの工法で形成することができる。

なお、フェライト３１は、絶縁膜および各種電極を含めて磁性体材料にて一体的に焼成することができ、この場合、各種電極を高温焼成に耐えるＰｄ、Ａｇまたはこれらの合金により形成するとよい。

また、永久磁石３２の材質としては、残留磁束密度、保磁力といった磁気特性に優れ、高周波帯における絶縁性（低損失性）にも優れているストロンチウム系フェライトマグネットや、残留磁束密度、保磁力といった磁気特性に優れており、小型化に適し、高周波帯における絶縁性を考慮しても使用可能なランタン・コバルト系フェライトマグネットなど、どのような材質のものを採用してもよい。

また、アイソレータ３０ａの入力ポート３５と出力ポート３６との間に、キャパシタＣ１が、インダクタＬ１（第１の中心電極３３）に並列に接続されることにより、インダクタＬ１およびキャパシタＣ１により共振回路が形成されている。また、アイソレータ３０ａの入力ポート３５と出力ポート３６との間に、終端抵抗Ｒに直列接続されたＬＣ直列共振回路５が、インダクタＬ１およびキャパシタＣ１により形成された共振回路（第１の中心電極３３）に並列に接続されている。なお、この実施形態では、ＬＣ直列共振回路５は、直列接続されたインダクタＬ３およびキャパシタＣ２により構成されているが、インダクタＬ３を２つのキャパシタにより挟んだり、キャパシタＣ２を２つのインダクタにより挟んだりしてＬＣ直列共振回路５を構成してもよい。

また、アイソレータ３０ａの入力ポート３５および出力ポート３６には、それぞれインピーダンス調整用のキャパシタＣＳ１，ＣＳ２が接続されている。

このように構成された非可逆回路３ａでは、インダクタＬ２（第２の中心電極３４）のインダクタンスがインダクタＬ１（第１の中心電極３３）のインダクタンスよりも大きく設定されることにより、非可逆回路３ａの入力端子Ｐ２から高周波信号が入力されると、インダクタＬ２や終端抵抗Ｒにはほとんど電流が流れず、インダクタＬ１に電流が流れて非可逆回路３の出力端子Ｐ３から高周波信号が出力される。また、非可逆回路３の出力端子Ｐ３から高周波信号が逆方向に入力されると、インダクタＬ１およびキャパシタＣ１により形成される並列共振回路と終端抵抗Ｒとによって、逆向きの電流は減衰される。

このとき、インダクタＬ２のインダクタンスがインダクタＬ１のインダクタンスよりも相対的に大きく設定されることによって、非可逆回路３ａの入力インピーダンスが低下し、入出力インピーダンスが共に５０Ωに設定されている従来の非可逆回路の構成と比較すると、入力インピーダンスの大きさを従来の半分程度に低くすることができる。なお、この実施形態では、後述するように非可逆回路３ａ，３ｂそれぞれが備える永久磁石３２の直流磁界Ｈが互いに強められるように各アイソレータ３０ａが配置されることにより、インダクタＬ１，Ｌ２のインピーダンスが低減されて非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスが約１５Ωに設定されている。

なお、第１、第２の中心電極３３，３４の交差角など、第１、第２の中心電極３３，３４のフェライト３１に対する巻回状態が適宜調整されることで、非可逆回路３の入力インピーダンスや挿入損失などの電気的特性が調整される。すなわち、インダクタンス比（Ｌ２／Ｌ１：第１、第２の中心電極３３，３４のフェライト３１への巻数比）の増大に伴い、非可逆回路３の入力インピーダンスは実部、虚部共に増大し、第１、第２の中心電極３３，３４の巻数を適切に設定することにより入力インピーダンス（１５Ω）から出力インピーダンス（約５０Ω）へのインピーダンス変換比を調整することができる。なお、インピーダンスの虚部に関しては、インピーダンス調整用のキャパシタＣＳ１，ＣＳ２により任意の値から０に調整されるように構成されている。

また、非可逆回路３ａの入力ポート３５と出力ポート３６との間に、終端抵抗Ｒに直列接続されたＬＣ直列共振回路５がインダクタＬ１（第１の中心電極３３）およびキャパシタＣ１により形成された共振回路に並列に接続されている。したがって、非可逆回路３ａの出力端子Ｐ３に高周波信号が逆方向に入力されると、終端抵抗ＲおよびＬＣ直列共振回路５のインピーダンス特性によって広帯域に整合される。このため、広い周波数帯域に渡って、非可逆回路３ａのアイソレーション特性が向上すると共に、送信モジュールの非可逆回路３の挿入損失を低減することができる。

整合回路４ａは、図２に示すように、インダクタＬ１１およびキャパシタＣ１１から成る１段のローパスフィルタ型に形成されている。この実施形態では、図２に示すように、整合回路４ａにより、パワーアンプ２ａの出力インピーダンス５Ωから非可逆回路３ａの入力インピーダンス１５Ωにインピーダンスが変換されている。

次に、各非可逆回路３ａ，３ｂがそれぞれ備えるアイソレータ３０ａ，３０ｂの配置状態について説明する。

各非可逆回路３ａ，３ｂは、一方の非可逆回路３ａ（アイソレータ３０ａ）の永久磁石３２の少なくとも一の磁極Ｎに対し、他方の非可逆回路３ｂ（アイソレータ３０ｂ）の極性が反対の磁極Ｓが隣り合うように配置されている。すなわち、一方の永久磁石３２の直流磁界Ｈと他方の永久磁石２の直流磁界Ｈがより強められるように各アイソレータ３０ａ，３０ｂが配置されている。具体的には、この実施形態では、図４に示すように、一方の永久磁石３２の両磁極Ｎ，Ｓそれぞれに対し、他方の永久磁石３２の極性が反対の磁極Ｓ，Ｎが互いに隣り合うように配置されている。

このように構成すると、図５に示すように、各アイソレータ３０ａ，３０ｂ間の距離ｘが近づくにつれて直流磁界Ｈが互いに強められて各非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスが低下する。なお、図５は横軸に各アイソレータ３０ａ，３０ｂ間の距離ｘを示し、縦軸に各非可逆回路の入力インピーダンスの変動量を示す。また、後述する変形例の説明において参照する図７および図９においても同様に記載されているためその説明は省略する。

（第１変形例）
次にアイソレータの配置状態の第１変形例について図６および図７を参照して説明する。図６はアイソレータの配置状態の第１変形例を示す図、図７は図６の配置状態におけるインピーダンス特性を示す図である。

図６に示すように、この第１変形例では、磁極Ｎから磁極Ｓの向きが同一となるように、各アイソレータ３０ａ，３０ｂそれぞれの永久磁石３２の各磁極Ｎ，Ｓが直線上に配置されている。このように各アイソレータ３０ａ，３０ｂが配置されても、図７に示すように、各アイソレータ３０ａ，３０ｂ間の距離ｘが近づくにつれて直流磁界Ｈが互いに強められて各非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスが低下する。

（第２変形例）
次にアイソレータの配置状態の第２変形例について図８および図９を参照して説明する。図８はアイソレータの配置状態の第２変形例を示す図、図９は図８の配置状態におけるインピーダンス特性を示す図である。

図８に示すように、この第２変形例では、一方のアイソレータ３０ａの永久磁石３２の両磁極を垂直に貫く直線と、他方の永久磁石３２の両磁極を垂直に貫く直線とが交差するように両アイソレータ３０ａ，３０ｂが配置されている。このように各アイソレータ３０ａ，３０ｂが配置されても、図９に示すように、各アイソレータ３０ａ，３０ｂ間の距離ｘが近づくにつれて直流磁界Ｈが互いに強められて各非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスが低下する。

以上のように、上記した実施形態によれば、周波数帯域の異なる複数種類の信号を増幅する増幅手段２により増幅された各信号それぞれの通過方向を一方向に規制する規制手段３が有する複数の非可逆回路３ａ，３ｂがそれぞれ備える各アイソレータ３０ａ，３０ｂは、それぞれ、マイクロ波用フェライト３１に互いに絶縁状態で交差して配置された第１の中心電極３３（インダクタＬ１）および第２の中心電極３４（インダクタＬ２）の交差部分に直流磁界Ｈを印可する永久磁石３２を備えているが、当該永久磁石３２の直流磁界Ｈが他の永久磁石３２の直流磁界Ｈにより強められるように各アイソレータ３０ａ，３０ｂが配置されている。各フェライト３１の透磁率が低下するよう、各フェライト３１それぞれに印可される直流磁界Ｈが強められることで、各フェライト３１それぞれに配置された第１、第２の中心電極３３，３４のインダクタンスが低下する。これにより、アイソレータ３０ａ，３０ｂの入力インピーダンスが低下する。

また、アイソレータ３０ａ，３０ｂの入力インピーダンスが低下することにより各非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスを低下させることができるので、増幅手段２の出力インピーダンスと各非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスとのインピーダンスの変換比が小さくなる。そのため、増幅手段２と規制手段３（非可逆回路３ａ，３ｂ）との間に設けられて、増幅手段２の出力インピーダンスを各非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスに整合させる整合手段４（整合回路４ａ，４ｂ）の構成の簡素化を図ることができる。これにより、整合手段４の挿入損失の低減を図ることができるので、回路モジュール１の電力効率を高めることができる。

また、整合手段４の簡素化を図ることができるので、インダクタＬ１１およびキャパシタＣ１１から成る簡素で実用的な構成の１段のローパスフィルタ型の整合回路４ａ，４ｂにより整合手段４を構成することができ、回路モジュール１の製造コストの低減を図ることができる。また、従来と異なり、各永久磁石３２の直流磁界Ｈが互いに強められるように各非可逆回路３ａ，３ｂを近接配置することができ、回路モジュール１の設計の自由度が高まるので、回路モジュール１の小型化を図ることができる。

また、第２の中心電極３４のインダクタンスが第１の中心電極３３のインダクタンスよりも相対的に大きく設定されることによって、非可逆回路３ａ，３ｂの入力インピーダンスが低下する。したがって、増幅手段２の出力端子Ｐ１から非可逆回路３ａ，３ｂ（規制手段３）の入力端子Ｐ２までのインピーダンスの変換比を相対的にさらに小さくすることができるので、整合手段４の構成をさらに簡素なものとすることができ、整合手段４の挿入損失の低減をさらに図ることができる。

また、増幅手段２の出力インピーダンスを、予め設定された規制手段３（非可逆回路３ａ，３ｂ）の出力インピーダンス（例えば５０Ω）まで変換するのに、整合手段４の構成を変更したり、非可逆回路３ａ，３ｂが備える各受動素子やアイソレータ３０ａ，３０ｂの構成を変更したりすることにより、２段階でインピーダンスの変換が行われているので、回路モジュール１の設計の自由度を高めることができる。

また、各アイソレータ３０ａ，３０ｂの各永久磁石３２の各磁極Ｎ，Ｓが直線上に配置されたり、一方の永久磁石３２の両磁極Ｎ，Ｓそれぞれに対し、他方の永久磁石３２の極性が反対の磁極Ｓ，Ｎが互いに隣り合うように配置されたり、一方の永久磁石３２の両磁極Ｎ，Ｓの成す直線と、他方の永久磁石の両磁極Ｎ，Ｓの成す直線とが交差するように両アイソレータ３０ａ、３０ｂが配置されることにより、一方の非可逆回路３ａの永久磁石３２の一の磁極Ｎに対し、他方の非可逆回路３ｂの永久磁石３２の極性が反対の磁極Ｓが隣り合うように配置されるので、両アイソレータ３０ａ，３０ｂの永久磁石３２の直流磁界Ｈどうしを効率よく確実に強め合うことができる。

また、回路モジュール１において、複数の周波数帯域、または、異なる通信システムの送信信号を低損失で効率よく増幅することができる。したがって、異なる周波数帯域ごと、または、異なる通信システムごとに送信経路を個別に設けなくともよく、異なる周波数帯域の送信信号を共通の回路モジュール１で増幅して送信することができるので非常に効率がよく、回路モジュール１が搭載される装置の部品構成の簡素化を図ることができる。

具体的には、上記したように、広帯域に優れた通過特性とアイソレーション特性を有する回路モジュール１は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンド１，２，３、ＧＳＭ１８００方式、ＧＳＭ１９００方式それぞれに対応して無線通信を行う通信システムや、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンド５，８、ＧＳＭ８００方式、ＧＳＭ９００方式それぞれに対応して無線通信を行う通信システム、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のバンド１，２，３とＬＴＥ方式のバンド１，２，３それぞれに対応して無線通信を行う通信システムなど、マルチバンド、マルチモードに対応した通信システムへの適用に好適である。

＜第２実施形態＞
本発明の回路モジュールの第２実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は本発明の回路モジュールの第２実施形態を示すブロック図である。

図１０に示す回路モジュール１ａが上記した回路モジュール１と異なるのは、増幅手段２は、入力端子ＰＩｃから入力された周波数帯域の異なる送信信号を増幅する１個のパワーアンプ２ｃを備え、整合手段４は、増幅手段２（パワーアンプ２ｃ）により増幅された各送信信号を、非可逆回路３ａ，３ｂに対して出力するフィルタ機能を有する整合回路４ｃを備えている点である。なお、その他の構成については上記した実施形態と同様であるので同一符号を付すことによりその構成の説明を省略する。また、パワーアンプ２ｃおよび整合回路４ｃの構成については周知のどのような構成であってもよいのでその詳細な説明は省略する。

この実施形態では上記した実施形態と同様の効果を奏することができると共に以下の効果を奏することができる。すなわち、周波数帯域の異なる各送信信号ごとにパワーアンプを用意する必要がなく、増幅手段２の構成を簡素なものとすることができるので、簡素で実用的な構成の回路モジュール１ａを提供することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、上記した回路モジュール１，１ａの特性は全て一例であって、回路モジュール１が使用される無線通信機器や携帯通信端末の構成や使用周波数帯域に応じて、増幅手段２、規制手段３および整合手段４の構成を、上記したように適切に設計すればよい。

また、上記した実施形態では、２個の非可逆回路３ａ，３ｂを規制手段３が備える構成について説明したが、規制手段３が備える非可逆回路の数は２個に限定されず、３個以上の非可逆回路を規制手段３が備えるようにして、さらに多数の送信信号を処理するように回路モジュール１を構成してもよい。また、各非可逆回路が備えるアイソレータの配置状態については上記した例に限定されるものではなく、一の永久磁石の直流磁界Ｈが他の永久磁石の直流磁界により強められるように各アイソレータが配置されれば、各アイソレータをどのように配置してもよい。

また、非可逆回路３ａ，３ｂの構成は、上記したアイソレータ３０を備えるものに限られるものではなく、その他の構成を有する周知のアイソレータを適宜、非可逆回路３ａ，３ｂとして採用してもよい。また、サーキュレータにより非可逆回路３を形成してもよい。

また、回路モジュール１が備える基板上に配設される電子部品としては上記した例に限られるものではなく、回路モジュール１の使用目的や設計に応じて、適宜、最適な電子部品を選択して基板に実装すればよい。例えば、回路モジュール１に、段間フィルタ（ＳＡＷフィルタ）や電力検出器がさらに搭載されていてもよいし、スイッチ、ダイプレクサなどのマルチプレクサ、カプラなどがさらに搭載されていてもよい。また、上記した各インダクタＬ３，Ｌ１１やキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ１１、終端抵抗Ｒなどの受動素子は、基板上に実装されるチップ部品に代えて、基板内に内蔵されるものや、基板内の配線パターンにより形成されたものであってもよい。また、増幅素子２０のトランジスタを、上記したＨＢＴに代えて、ＦＥＴ等の周知の増幅素子により構成してもよい。

また、上記した実施形態では、整合手段４（整合回路４ａ，４ｂが）１段のローパスフィルタ型に形成されているが、整合手段４の構成としては、２段もしくは３段以上のローパスフィルタ型や、ハイパスフィルタ型など、どのような構成であってもよく、必要に応じて、整合手段４を周知の回路構成により形成すればよい。

本発明は、複数種類の信号を増幅する増幅手段を備える回路モジュールに広く適用することができる。

１，１ａ 回路モジュール
２ 増幅手段
２ｃ パワーアンプ
３ 規制手段
３ａ，３ｂ 非可逆回路
３０ａ，３０ｂ アイソレータ
３１ フェライト（磁性体）
３２ 永久磁石
３３ 第１の中心電極
３４ 第２の中心電極
３５ 入力ポート
３６ 出力ポート
３７ 接地ポート
４ 整合手段
Ｈ 直流磁界
Ｎ 一の磁極
Ｓ 反対の磁極

Claims (7)

1. 複数種類の信号を増幅する増幅手段と、
   前記各信号ごとに個別に設けられた複数の非可逆回路を有し、前記増幅手段により増幅された前記各信号それぞれの通過方向を一方向に規制する規制手段と、
   前記増幅手段と前記規制手段との間に設けられ、前記増幅手段の出力インピーダンスを前記規制手段の入力インピーダンスに整合させる整合手段とを備え、
   前記各非可逆回路はそれぞれアイソレータを備え、
   前記複数のアイソレータはそれぞれ、
   マイクロ波用磁性体と、
   前記マイクロ波用磁性体に互いに絶縁状態で交差して配置された第１の中心電極および第２の中心電極と、
   前記第１の中心電極および前記第２の中心電極の交差部分に直流磁界を印加する永久磁石とを備え、
   前記複数アイソレータにおいて、少なくとも２つのアイソレータは、
   一方のアイソレータの永久磁石の前記直流磁界が他方のアイソレータの前記永久磁石の前記直流磁界とが強め合うように、配置されている
   ことを特徴とする回路モジュール。
2. 前記各アイソレータは、
   前記第１の中心電極の一端が当該アイソレータの入力ポートに接続され、他端が当該アイソレータの出力ポートに接続され、
   前記第２の中心電極の一端が当該アイソレータの前記入力ポートに接続され他端が当該アイソレータの接地ポートに接続され、
   前記各非可逆回路それぞれは、
   対応する前記アイソレータの前記第１の中心電極で構成されるインダクタに並列に接続された、キャパシタ回路と、終端抵抗回路とを備える
   ことを特徴する請求項１に記載の回路モジュール。
3. 前記増幅手段は、周波数帯域の異なる前記各信号を増幅する１個のパワーアンプを備え、
   前記整合手段は、前記増幅手段により増幅された前記各信号を、対応する前記非可逆回路に対して出力するフィルタ機能を有する整合回路を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の回路モジュール。
4. 前記複数の非可逆回路を構成するアイソレータが互いに隣接して配置された２個の前記非可逆回路であって、一方の前記非可逆回路を構成するアイソレータの前記永久磁石の少なくとも一の磁極に対し、他方の前記非可逆回路を構成するアイソレータの前記永久磁石の極性が反対の磁極が隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回路モジュール。
5. ２個の前記永久磁石の各磁極が直線上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回路モジュール。
6. 一方の前記永久磁石の両磁極それぞれに対し、他方の前記永久磁石の極性が反対の磁極が互いに隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回路モジュール。
7. 一方の前記永久磁石の両磁極の成す直線と、他方の前記永久磁石の両磁極の成す直線とが交差するように前記両アイソレータが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回路モジュール。

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