專利名稱：高頻功率放大器及使用該高頻功率放大器的無線通信裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在便攜電話等無線通信裝置的發(fā)送單元中使用的高頻功率放大器，尤其涉及可通過偏置控制切換大輸出放大器和小輸出放大器的高頻功率放大模塊。
背景技術：
作為高頻功率放大器的適于進行高效率動作的結構，專利文獻1記載了以下方法預先準備多個輸出級放大器，并按照輸出電平用開關切換使用各輸出級放大器。即，公開了以下那樣的功率放大器并聯(lián)連接通過高效率動作進行高功率電平的放大的第1放大電路、和通過高效率動作進行低功率電平的放大的第2放大電路，并將FET開關插入第2放大電路的輸出側。
另一方面，作為提高效率的方法，在專利文獻2、專利文獻3以及非專利文獻1中，提出了不在輸出級放大器中使用開關地切換使用放大器的構造。
首先，專利文獻2公開了以下這樣的高頻功率放大器在飽和輸出不同的2個功率放大單元的輸出側連接匹配電路，在高輸出時和低輸出時切換使用功率放大單元。另外，在專利文獻2的圖9和圖10中公開了以下這樣的高頻功率放大器2個功率放大單元分別連接有由電感線圈(inductor)構成的輸入匹配電路。
另外，專利文獻3公開了以下這樣的高頻功率放大器對放大器采用發(fā)射極尺寸不同的多個場效應晶體管，具有分別控制提供給各晶體管的基極的偏置的偏置供給裝置，并按照輸出功率的大小進行導通/截止控制。
進而，非專利文獻1公開了以下這樣的高頻功率放大器通過控制提供給構成多個放大器的半導體元件的偏置，使放大器的一部分的工作停止，以提高低輸出時的效率。
專利文獻1日本特開平7-336168號公報專利文獻2日本特開2003-046340號公報專利文獻3日本特開2004-134823號公報非專利文獻1School of Engineering Information andCommunications University(ICU)，A power Efficient W-CDMA SmartPower Amplifier With Emitter Area Adjusted For Output Power Leveles，2004 IEEE 2004 IEEE MTT-S Digest.

發(fā)明內(nèi)容
近年來，在移動通信領域，不僅要求便攜終端小型化、輕量化，還要求基站也小型化、輕量化。與此同時，對小型化、輕量化具有重大影響的功率放大器單元的高效化變得越來越重要。其中，在便攜終端設備中將普通電池作為電源來使用，可連續(xù)工作的時間受到限制。由此，為了使該便攜終端設備可長時間工作，降低在電路中功率消耗最大的功率放大器單元的消耗功率(高效化)成為重要課題。另外，即便在基站中，由于從減少電纜損耗等目的出發(fā)要向天線附近設置，因而也要求高頻功率放大單元的小型化、輕量化，必須提高高頻功率放大器單元的效率。
一般來說，在使用了半導體元件的高頻功率放大器中，輸出電平越高效率就越高，在飽和輸出附近為最高。另外，其能得到的最大輸出(飽和輸出)電平取決于所使用的半導體元件的大小。因此，當將為使低輸出時的效率良好而使用的半導體元件做成小元件，來制造飽和電平低的放大器時，無法得到高輸出時所需要的輸出。另外，如果采用高輸出時為高效率的放大器，則低輸出時效率顯著降低。這樣，用1個放大器實現(xiàn)高輸出時和低輸出時的高效率是極其困難的。
例如，在上述現(xiàn)有方法中，在如專利文獻1所述的用開關切換使用輸出級放大器的方式中，并聯(lián)連接的放大器之間的增益差，可在設計各放大器時任意確定，因而可以取為最小，但會因使用了開關而導致效率降低。
另一方面，在如專利文獻2、專利文獻3所述的、不在輸出級放大器中使用開關地切換使用的方式中，雖然不存在由開關帶來的損失導致的效率降低，但大放大器和小放大器均為總是高頻連接，必須滿足大、小放大器的大輸出側放大器工作而小輸出側放大器不工作時、以及大輸出側放大器不工作而小輸出側放大器工作時這兩個匹配條件，從而存在實現(xiàn)使放大器間的增益差為最小的電路結構較為困難這樣的課題。
另外，在非專利文獻1所述的、小輸出時停止部分放大器工作的方式中，可以考慮消除由大、小放大器均為總是高頻連接帶來的不匹配。但是，在非專利文獻1的方式中，包含輸入匹配電路的各放大器的輸入線部分，變成僅由收斂常數(shù)(C)構成的次數(shù)低的匹配電路單元。由此，僅成為匹配已被限定的范圍，切換大輸出工作時和小輸出工作時的增益差變大。
本發(fā)明的目的在于，提供一種在放大器切換方式的高頻功率放大器中，減小切換大輸出工作時和小輸出工作時的增益差的高頻功率放大器及使用該高頻功率放大器的無線通信裝置。
本發(fā)明的有代表性的裝置的一個例子如下所述。
一種高頻功率放大器，包括并聯(lián)配置的多個功率放大器；電感元件，串聯(lián)插入在上述各功率放大器的輸入信號線上；輸入匹配電路，在將被串聯(lián)連接的上述各功率放大器與上述電感元件并聯(lián)連接后進行輸入匹配；輸出匹配電路，在將上述各功率放大器的輸出并聯(lián)連接后進行輸出匹配；以及控制單元，使上述功率放大器中的1個總是處于工作狀態(tài)，并控制其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，通過在大輸出時使所有放大器工作、在小輸出工作時使其中的一部分停止的高頻功率放大器中，在各放大器的信號輸入單元串聯(lián)地插入電感，從而具有大輸出工作時和小輸出工作時的增益差為最小的效果。


圖1是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的一個實施例的框圖。
圖2是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖3是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖4是表示使用了本發(fā)明的高頻功率放大器的無線通信裝置發(fā)送單元的實施例的框圖。
圖5A是表示在本發(fā)明的高頻功率放大器的放大器單元中，可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例為50％時的放大級的結構例的框圖。
圖5B是表示在本發(fā)明的高頻功率放大器的放大器單元中，可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例為50％時的輸出功率與增益特性、功率附加效率的圖。
圖6A是本發(fā)明的實施例的等效電路圖。
圖6B是現(xiàn)有例的等效電路。
圖6C是表示對應于圖6A的電路的本發(fā)明的實施例的特性的圖。
圖6D是表示對應于圖6B的電路的現(xiàn)有例的特性的圖。
圖7是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖8是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖9是表示在本發(fā)明的高頻功率放大器的放大器單元中，可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例為50％時的放大級的構成例的框圖。
圖10是是表示在本發(fā)明的高頻功率放大器的放大器單元中，可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例為30％時的輸出功率與增益特性、功率附加效率的圖。
圖11是表示在本發(fā)明的高頻功率放大器的放大器單元中，可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例為70％時的輸出功率與增益特性、功率附加效率的圖。
圖12是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖13是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖14是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖15是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖16是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖17是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖18是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
圖19是表示在圖18的放大器單元中，改變可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例時的輸出功率與增益特性、功率附加效率的圖。
圖20是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的框圖。
具體實施例方式
以下，參照如圖所示的發(fā)明的實施方式更詳細地說明本發(fā)明的高頻功率放大器。
圖1是表示本發(fā)明的1個實施例的高頻功率放大模塊(高頻功率放大器)100的圖。放大器切換方式的高頻功率放大模塊100，具有高頻輸入端子101、輸入匹配電路(IMCT)103、放大單元、輸出匹配電路(OMCT)104以及輸出端子102，它們被集成在1個芯片上。放大單元，具有用于調節(jié)增益的第1輸入電感(ind1)105和與之相連接的第1放大器(amp1)107、用于調節(jié)增益的第2輸入電感(ind2)106和與之相連接的第2放大器(amp2)108?？刂菩盘柖俗?10直接與第1放大器107連接，控制信號端子(Vcont)110經(jīng)由控制單元的開關109與第2放大器108連接。控制信號端子110連接于通過控制信號控制各放大器的偏置等的偏置控制單元(圖略)。開關109，通過與由控制信號端子110施加的上述控制信號不同的控制信號(輸出切換控制信號)進行接通/斷開動作，切換高頻功率放大器100，使其為大輸出工作時和小輸出工作時的2種狀態(tài)。輸出切換控制信號由輸出控制電路(圖略)提供。
上述高頻功率放大器、控制單元、偏置控制單元及輸出控制單元，作為整體實現(xiàn)無線通信裝置的高頻功率放大單元的功能。因此，不會妨礙圖1所示的各端子在實際裝置上構成為連續(xù)的線上的位置。另外，偏置控制單元和輸出控制電路與開關109一起，生成并賦予關于高頻功率放大器的輸出控制功能的信號。以下，在不必特別區(qū)別時簡稱為控制單元。
另外，偏置控制單元和輸出控制單元，也可以設置在無線通信裝置內(nèi)且在高頻功率放大模塊100內(nèi)，或者也可以構成為設置于其外部的基帶(base band)控制單元的一部分。
高頻功率從高頻功率放大模塊100的高頻輸入端子101輸入，經(jīng)過輸入匹配電路103由放大單元放大后，經(jīng)過輸出匹配電路104從輸出端子102輸出。此時的放大單元的動作，隨大輸出工作時和小輸出工作時的2種狀態(tài)而變化。在大輸出工作時，經(jīng)過輸入匹配電路103后的信號分路，經(jīng)過第1輸入電感105、第2輸入電感106，由第1放大器107、第2放大器108兩者放大后進行合成，并經(jīng)過輸出匹配電路104從輸出端子102輸出。
另外，在小輸出工作時，輸入信號經(jīng)過第1輸入電感105，由第1放大器107進行放大，經(jīng)過輸出匹配電路104從輸出端子102輸出。
通過該大輸出工作時和小輸出工作時的放大器切換，可以用各自的模式實現(xiàn)高效化。此時的放大單元的控制，通過根據(jù)輸出控制單元的輸出切換控制信號動作的開關109來進行。即，在大輸出工作時，開關109變?yōu)榻油?，從而?放大器107、第2放大器108兩者都變成工作狀態(tài)。另外，在小輸出工作時，開關109變?yōu)閿嚅_，從而第2放大器108變成非工作狀態(tài)。
根據(jù)本實施例，在大輸出時使所有放大器工作、小輸出工作時使其中的一部分停止的高頻功率放大器中，通過在各放大器的信號輸入單元和輸入匹配電路之間串聯(lián)插入用于調節(jié)增益的電感，取得大輸出工作時、小輸出工作時的增益差變小這樣的效果。
通過上述控制信號切換上述其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)的控制單元不限于上述結構。例如，也可以在第2放大器108的輸入端和第2輸入電感106之間、或第2輸入電感106和輸入匹配電路103之間，追加配置與根據(jù)輸出控制單元的輸出切換控制信號動作的開關109連動接通/斷開的開關。
圖2是表示本發(fā)明的高頻功率放大模塊(高頻功率放大器)的其他實施例的圖。高頻功率放大器200，在圖1中的用于調節(jié)增益的第1輸入電感105與第1放大器107之間的線上和地線之間，以及第2輸入電感106與第2放大器108之間的線上和地線之間，分別追加插入了分流電容器211、212。
通過插入該第1分路電容器211和第2分路電容器212，當?shù)?放大器107、第2放大器108的輸出功率不同時，也可以使增益差減至極小。另外，第1分路電容器211和第2分路電容器212的值不同也沒有關系。其他的結構、動作及效果與圖1的實施例相同。
圖3是表示本發(fā)明的高頻功率放大模塊的具體結構的實施例的圖。高頻功率放大模塊300，用單級的場效應晶體管307、308構成相當于圖1中的第1放大器107、第2放大器108的部分。另外，用電容311、電容312阻斷(cut)場效應晶體管307、308的基極偏置。
該實施例的高頻功率放大模塊的大輸出工作時和小輸出工作時的切換如下所述。即，在大輸出工作時，開關109變?yōu)榻油ǎ瑥亩鴪鲂w管307、308工作；在小輸出工作時，雖然場效應晶體管307工作，但動作開關109變?yōu)閿嚅_，從而不施加基極偏置，場效應晶體管308就變成非工作狀態(tài)。其他的結構、動作及效果與圖1的圖4是表示將本發(fā)明的高頻功率放大模塊(高頻功率放大器)用于各種方式的無線通信裝置的發(fā)送單元時的有代表性的實施例的圖。
無線通信裝置的發(fā)送單元，包括例如實施例3所示的結構的高頻功率放大模塊(PA)1000、具有可變增益(AGC)放大器1006的高頻IC(RE.IC)1004、以及偏置控制單元(BCT)1005。高頻功率放大模塊1000，將放大高頻信號的高頻功率放大電路、A/D轉換器、偏置控制電路等作為MMIC(Microwave Monolithic IC微波單片集成電路)，安裝在1個陶瓷襯底上。具有輸出控制單元(CNTCT)1008的基帶控制電路(BB)1007的一部分也構成發(fā)送單元。高頻功率放大模塊1000的高頻輸出端子1002與天線(圖略)連接。
基帶控制電路1007，將可進行W-CDMA信號的調制、解調的調制解調電路，或者根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)(基帶信號)生成I、Q信號或對從接收信號所抽取出的I、Q信號進行處理的基帶電路，以及從發(fā)送信號中去除高次諧波成分的帶通濾波器(BPF1)、從接收信號中去除無用波的帶通濾波器(BPF2)等，安裝在1個組件(package)中。進而，放大調制后的發(fā)送信號的發(fā)送可變增益放大器(GCA)、對放大后的發(fā)送信號進行增頻(up convert)的變頻器(Tx-MIX)、放大接收信號的低噪聲放大器(LNA)、對放大后的接收信號進行降頻(down convert)的變頻器(Rx-MIX)等，形成在1個半導體芯片上。
另外，無線通信裝置還具有調諧器模塊。該調諧器模塊包括收發(fā)信號的切換開關，檢測由高頻功率放大模塊輸出的發(fā)送信號的輸出電平的輸出檢測電路，去除發(fā)送信號所含有的高次諧波等噪聲的濾波器，根據(jù)檢測電路的輸出檢測信號或來自基帶電路的功率控制信號、生成對可變增益(AGC)放大器的控制信號的自動功率控制電路等。
由基帶控制電路1007，生成根據(jù)要發(fā)送的信息而對載波進行了相位調制后的高頻的發(fā)送信號(輸入信號)。該輸入信號通過高頻輸入端子1001、用于進行增益控制等的高頻IC1004，到達高頻功率放大模塊1000。即，輸入信號被輸入到可變增益(AGC)放大器1000，在此進行功率放大后，進一步由高頻功率放大模塊1000放大，通過從高頻輸出端子1002輸出的輸出信號驅動天線并進行發(fā)送。
檢測來自高頻放大器單元1000的輸出功率的一部分，反饋給偏置控制單元1005，以進行輸出功率等的控制。另外，不僅將所檢測到的輸出功率值反饋給偏置控制單元1005，還反饋給高頻IC1004，對高頻IC1004所含有的AGC放大器進行調諧(control)，控制輸出功率等。
通過將本發(fā)明用于高頻放大器單元1000，可以減小AGC放大器的可變放大范圍，而且，可以使AGC放大器成為小型的結構。
例如，當將由總是工作的第1放大器和僅在大輸出時工作的第2放大器構成的本發(fā)明的高頻功率放大模塊，用于W-CDMA方式的無線通信裝置的發(fā)送單元時，對于總是工作的放大器部分和與之對應的高頻IC部分，可以縮減大小(面積)。由此，具有可使發(fā)送單元整體小型化的效果。
若要舉出一個例子，則根據(jù)本發(fā)明，與以往的作為適于在高輸出時和低輸出時進行高效率動作的結構，預先準備多個輸出級放大器，按照輸出電平用開關切換使用各輸出級放大器的方式相比，能夠將MMIC芯片的大小約縮減為1/2。
其次，說明了通過本發(fā)明的各實施例而取得的主要效果，即，在切換高頻功率放大器使其大輸出工作和小輸出工作的過程中，使大輸出工作時、小輸出工作時的增益差為最小的效果。
在此，如圖5A所示，高頻功率放大器的第1放大器107和第2放大器108的輸出相等，可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例為50％。換句話說，高頻功率放大器，由將M個單位元件并聯(lián)連接的、總是工作的第1放大器107，和將N個單位元件并聯(lián)連接的、僅在大輸出工作時工作的第2放大器108(M＝N)構成。
這時，高頻功率放大器，具有圖5B所示的特性曲線(pattern)的特性，大輸出工作時和小輸出工作時的增益差小。因此，切換大輸出工作和小輸出工作時的增益差小。另一方面，關于效率，在小輸出區(qū)域內(nèi)，小輸出工作特性曲線的效率比大輸出工作特性曲線的效率高，在大輸出區(qū)域內(nèi)這種關系相反。因此可以清楚，通過使用本發(fā)明，可以在抑制增益差的同時改變小輸出放大時的效率峰值點(peak point)。
對于上述本發(fā)明的作用、效果，用圖6來說明與現(xiàn)有例的不同點。圖6A是圖1所示的本發(fā)明的實施例的等效電路，(a)對應于僅有第1放大器工作的小輸出時，(b)對應于第1放大器和第2放大器工作的大輸出時。另外，圖6B是非專利文獻1所公開的現(xiàn)有例的等效電路，(a)對應于僅有第1放大器工作的小輸出時，(b)對應于第1放大器及第2放大器工作的大輸出時。
在現(xiàn)有例中，如圖6B所示，大輸出工作時、小輸出工作時兩者的輸入等效電路是由串聯(lián)CAP1、并聯(lián)IND1、串聯(lián)CAP2構成的3次匹配電路。由此，僅為匹配已被限定的范圍，如圖6D所示，切換大輸出工作時和小輸出工作時的增益差必然變大。
而在本發(fā)明中，大輸出工作時、小輸出工作時兩者的輸入等效電路是由串聯(lián)CAP1、分路IND1、用于調節(jié)增益的串聯(lián)IND2(IND2-1或IND2-2)、分路CAP2(CAP2-1或CAP2-2)構成的4次匹配電路。由于含有用于調節(jié)增益的串聯(lián)IND2因而匹配變?yōu)榇蠓秶鐖D6C所示，可以使切換大輸出工作時和小輸出工作時的增益差變?yōu)闃O小。
圖7是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。該實施例的高頻功率放大器400，用單級的場效應晶體管407、408構成圖1中的第1放大器107、第2放大器108。用電容411、電容412阻斷場效應晶體管407、408的基極偏置，用電容413、電容414阻斷場效應晶體管407、408的集電極偏置。另外，大輸出工作時和小輸出工作時的切換，在大輸出工作時，通過將開關409接通來使場效應晶體管407、408工作，在小輸出工作時，通過將開關409斷開，從而不施加集電極偏置就使場效應晶體管408變成非工作狀態(tài)。其他的結構、動作及效果與圖1相同。
圖8是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。該實施例的高頻功率放大器500，用單級的場效應晶體管507、508構成圖1中的第1放大器107、第2放大器108，并且，設置了偏置阻斷(bias cut)電路515。用第1輸入電容511、第2輸入電容512阻斷場效應晶體管507、508的基極偏置。另外，用構成偏置阻斷電路515的一部分的第1輸出電容513、第2輸出電容514，阻斷場效應晶體管507、508的集電極偏置。另外，大輸出工作時和小輸出工作時的切換，在大輸出工作時，通過將輸出控制單元的一部分、且兼有偏置控制單元的偏置阻斷電路515的一部分的開關509接通，使場效應晶體管507、508工作，在小輸出工作時，通過將開關509斷開，從而不施加基極偏置和集電極偏置就使場效應晶體管508變成非工作狀態(tài)。
這樣，通過將輸出控制單元和偏置控制單元一體地構成為控制單元，可以進行更高級的控制。其他的結構、動作及效果與圖1相同。
另外，在以上所述的各實施例的高頻功率放大器中，各功率放大器的輸出功率可以相同，但各功率放大器的輸出功率也可以不同。即，作為本發(fā)明的其他實施例，也可以改變高頻功率放大器的放大器單元中、可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例。
在圖9所示的實施例中，高頻功率放大器300的第1放大器和第2放大器的輸出不同，換句話說，由將M個單位元件并聯(lián)連接的總是工作的第1放大器107、和將N個單位元件并聯(lián)連接的僅在大輸出工作時工作的第2放大器108(M≠N)構成。
作為一個例子，當可在小輸出工作時進行放大動作的第1放大器(總是已導通的放大元件)的比例為30％時，高頻功率放大器具有如圖10所示的特性曲線的特性，大輸出工作時和小輸出工作時的增益差小。另一方面，關于效率，在小輸出區(qū)域內(nèi)，小輸出工作特性曲線的效率比大輸出工作特性曲線的效率更高。在大輸出區(qū)域內(nèi)這種關系相反。因此，通過使用本發(fā)明，可以在抑制增益差的同時，在小輸出放大時也取得高效率。
相反，當可在小輸出工作時進行放大動作的第1放大器(總是已導通的放大元件)的比例為70％時，高頻功率放大器具有如圖11所示的特性曲線的特性，大輸出工作時和小輸出工作時的增益差小。另一方面，關于效率，在小輸出區(qū)域內(nèi)，小輸出工作特性曲線的效率比大輸出工作特性曲線效率更高。在大輸出區(qū)域內(nèi)這種關系相反。因此，通過使用本發(fā)明，可以在抑制增益差的同時取得穩(wěn)定的高效率的大輸出，并且，在小輸出放大時也可以取得較高的效率。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，在大輸出時使所有放大器工作、小輸出工作時使其中的一部分停止的放大器中，通過在各放大器的信號輸入單元與輸入匹配電路之間串聯(lián)插入電感，取得大輸出工作時和小輸出工作時的增益差變?yōu)樽钚〉男Ч?。另外，在高頻功率放大器的放大器單元中，當改變可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的比例時，具有能夠使低輸出時的效率的峰值點發(fā)生改變，可用于各種方式的高頻放大器的效果。根據(jù)本發(fā)明，可以在抑制增益差的同時改變小輸出放大時的效率峰值點。進而，當被用于無線通信裝置發(fā)送單元時，可以減小位于高頻功率放大器單元前端的AGC放大器的可放大范圍，取得能夠使發(fā)送單元整體小型化的效果。
在本發(fā)明的高頻功率放大器中，作為構成放大級的放大元件，當然也可以使用實施例所示的場效應晶體管以外的元件、例如FET。
另外，在本發(fā)明的高頻功率放大器中，串聯(lián)插入到輸入信號線的用于調節(jié)增益的電感元件，可以由具有電感特性的各種部件構成。
圖12是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器600，用第1分布常數(shù)線路605、第2分布常數(shù)線路606構成圖2中的用于調節(jié)增益的第1輸入電感105、第2輸入電感106。其他的結構、動作及效果與圖2的實施例相同。
圖13是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器700，用第1螺旋(spiral)電感705、第2螺旋電感706構成圖2中的第1輸入電感105、第2輸入電感106。其他的結構、動作及效果和圖2的實施例相同。
圖14是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器800，用第1接合線(bonding wire)805、第2接合線806構成圖2中的第1輸入電感105、第2輸入電感106。其他的結構、動作及效果與圖2的實施例相同。
圖15是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器900，用第1曲折(meander)狀電感905、第2曲折狀電感906構成圖2中的第1輸入電感105、第2輸入電感106。其他的結構、動作及效果與圖2的實施例相同。
在本發(fā)明的各實施例的高頻功率放大器中，當然也可以用多級放大器分別構成第1放大器和第2放大器。
作為其中的一個例子，圖16是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器1400，用第1多級放大器1407、第2多級放大器1408構成圖1中的第1放大器107、第2放大器108。其他的結構、動作及效果與圖1的實施例相同。
在本發(fā)明的各實施例的高頻功率放大器中，輸出匹配電路也可以用多級匹配電路構成。
作為其中的一個例子，圖17是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器1500，由輸入匹配電路1503；串聯(lián)插入到各功率放大器的輸入信號線的、用于調節(jié)增益的電感元件105、106；并聯(lián)配置的第1放大器107、第2放大器108；進行上述各功率放大器輸出的輸出匹配的第3輸出匹配電路1505、第4輸出匹配電路1506；將各功率放大器輸出匹配電路1505、1506的輸出并聯(lián)連接后進行輸出匹配的第2輸出匹配電路1504；使第2放大器108不工作的開關109；以及控制該開關109的控制單元(圖略)。其他的結構、動作及效果與圖1的實施例相同。
本發(fā)明的高頻功率放大器，也可以并聯(lián)配置3個以上的功率放大器。
圖18是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器1600，具有輸入匹配電路103、串聯(lián)插入到各功率放大器的輸入信號線的用于調節(jié)增益的電感元件1605、1606、1609；并聯(lián)配置的第1放大器1607、第2放大器1608的放大器及第3放大器1610。另外，設置有使第2放大器1608的放大器及第3放大器1610不工作的開關1611、1612，以及控制這些開關的控制單元(圖略)。其他的結構、動作及效果與圖1的實施例相同。
在該高頻功率放大器1600中，例如，作為可在小輸出工作時進行放大動作的放大器元件(已導通的放大元件)的第1放大器1607的比例為40％，設第2放大器1608、第3放大器1610的輸出相等，各自的比例為30％?？刂茊卧M行控制，使得除了使第1放大器1607工作，還在中輸出放大時使第2放大器1608也工作，進而在大輸出時使第3放大器1610也工作。
此時可以清楚，高頻功率放大器具有圖19所示的特性曲線的特性，能夠在抑制增益差的同時改變小輸出放大時、中輸出放大時的效率峰值點。
本發(fā)明的高頻功率放大器，在不需要進行輸出匹配等的情況下，也可以省略輸出側的輸出匹配電路。圖20是表示本發(fā)明的高頻功率放大器的其他實施例的圖。高頻功率放大器1700，是除掉圖1中的輸出匹配電路104后構成的。將各功率放大器107、108的輸出側并聯(lián)連接后，直接與輸出端子102連接。其他的結構、動作及效果與圖1的實施例相同。
另外，本發(fā)明當然也可以用于采用GSM方式、TDMA方式等其他方式的數(shù)據(jù)傳送技術時的高頻功率放大器。
權利要求
1.一種高頻功率放大器，其特征在于，包括并聯(lián)配置的多個功率放大器；電感元件，串聯(lián)插入在上述各功率放大器的輸入信號線上；輸入匹配電路，在將串聯(lián)連接的上述各功率放大器與上述電感元件并聯(lián)連接后進行輸入匹配；輸出匹配電路，在將上述各功率放大器的輸出并聯(lián)連接后進行輸出匹配；以及控制單元，使上述功率放大器中的1個總是處于工作狀態(tài)，并控制其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述控制單元，具有根據(jù)上述控制信號切換上述其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)的開關。
3.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，包括對上述各功率放大器的輸出進行匹配的第1輸出匹配電路，以及在將上述各第1輸出匹配電路的輸出并聯(lián)連接后進行輸出匹配的第2輸出匹配電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述各功率放大器的輸出功率不同。
5.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，在上述各功率放大器的輸入信號線上，在串聯(lián)插入在上述各功率放大器的輸入級的上述電感元件和各功率放大器的輸入端子間與地線之間，具有并聯(lián)連接的電容器。
6.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述并聯(lián)連接的多個功率放大器，是從屬連接成2級以上的多級放大器。
7.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述電感元件以微帶線路構成。
8.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述電感元件以螺旋構造構成。
9.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述電感元件以接合線構成。
10.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述電感元件以曲折構造構成。
11.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，構成上述功率放大器的元件是場效應晶體管。
12.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，構成上述功率放大器的元件是FET。
13.根據(jù)權利要求1所述的高頻功率放大器，其特征在于，上述功率放大器構成在單片襯底上。
14.一種高頻功率放大器，其特征在于，包括并聯(lián)配置的多個功率放大器；用于調節(jié)增益的電感元件，串聯(lián)插入在上述各功率放大器的輸入信號線上；輸入匹配電路，在將被串聯(lián)連接的上述各功率放大器和上述電感元件并聯(lián)連接后進行輸入匹配；輸出端子，連接在上述各功率放大器的輸出的并聯(lián)連接處；以及控制信號端子，被輸入使上述功率放大器中的1個總是處于工作狀態(tài)，并控制其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)的控制信號。
15.根據(jù)權利要求14所述的高頻功率放大器，其特征在于，包括在將上述各功率放大器的輸出并聯(lián)連接后進行輸出匹配的輸出匹配電路。
16.根據(jù)權利要求14所述的高頻功率放大器，其特征在于，具有使上述功率放大器中的1個總是處于工作狀態(tài)，并控制其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)的控制單元。
17.一種無線通信裝置，具有包括高頻功率放大器和控制單元的發(fā)送單元，其特征在于，上述高頻功率放大器包括并聯(lián)配置的多個功率放大器；用于調節(jié)增益的電感元件，串聯(lián)插入在上述各功率放大器的輸入信號線上；輸入匹配電路，在將被串聯(lián)連接的上述各功率放大器和上述電感元件并聯(lián)連接后進行輸入匹配；以及輸出匹配電路，在將上述各功率放大器的輸出并聯(lián)連接后進行輸出匹配，上述控制單元，使上述功率放大器中的1個總是處于工作狀態(tài)，并控制其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)。
18.根據(jù)權利要求17所述的無線通信裝置，其特征在于，上述發(fā)送單元，具有檢測上述高頻功率放大器的輸出功率值，并控制該高頻功率放大器的輸出的偏置控制單元。
19.根據(jù)權利要求17所述的無線通信裝置，其特征在于，上述發(fā)送單元具有可變增益放大器，上述控制單元，具有根據(jù)上述高頻功率放大器的輸出功率值來控制上述可變增益放大器的功能。
20.根據(jù)權利要求17所述的無線通信裝置，其特征在于，上述控制單元，具有通過偏置控制來切換大輸出放大器和小輸出放大器的功能。
全文摘要
在為構成高效率高頻放大器而采用放大器切換方式時，必須滿足大、小放大器的大輸出側放大器工作而小輸出側放大器不工作時、和大輸出側放大器不工作而小輸出側放大器工作時這兩者的匹配條件，實現(xiàn)使放大器間的增益差為最小的電路結構較為困難。本發(fā)明提供一種高頻功率放大器，包括并聯(lián)配置的多個功率放大器；電感元件，串聯(lián)插入在上述各功率放大器的輸入信號線上；輸入匹配電路，在將被串聯(lián)連接的上述各功率放大器和上述電感元件并聯(lián)連接后進行輸入匹配；輸出匹配電路，在將上述各功率放大器的輸出并聯(lián)連接后進行輸出匹配；以及控制單元，使上述功率放大器中的1個總是處于工作狀態(tài)，并控制其他功率放大器使其處于工作、非工作狀態(tài)。
文檔編號H03F3/72GK1870422SQ20061008018
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權日2005年5月26日
發(fā)明者大西正巳, 田上知紀, 松本秀俊 申請人:株式會社瑞薩科技