電力増幅器
【課題】異なる周波数、出力電力または変調方式において動作可能な電力増幅器および通信機器を提供できる。
【解決手段】入力端子および出力端子を有する第１増幅器ＰＡ２と、入力端子および出力端子を有する受動回路ＰＣ３と、単極端子と、２つの多投端子とを有する第１スイッチＳＷ２と、を備えた電力増幅器であって、該第１スイッチＳＷ２の該多投端子の一方は、該第１増幅器ＰＡ２０１の該入力端子に接続されており、該第１スイッチＳＷ２の該多投端子の他方は、該受動回路ＰＣ３の該入力端子に接続されている。
【解決手段】入力端子および出力端子を有する第１増幅器ＰＡ２と、入力端子および出力端子を有する受動回路ＰＣ３と、単極端子と、２つの多投端子とを有する第１スイッチＳＷ２と、を備えた電力増幅器であって、該第１スイッチＳＷ２の該多投端子の一方は、該第１増幅器ＰＡ２０１の該入力端子に接続されており、該第１スイッチＳＷ２の該多投端子の他方は、該受動回路ＰＣ３の該入力端子に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数、出力電力および変調方式のうちの少なくとも１つが異なる信号を扱う電力増幅器および通信機器に関しており、特に少なくとも１つのスイッチを備えた電力増幅器および通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界各国で携帯電話や携帯情報端末のように、様々な情報通信機器が実用化され、立上がろうとしている。これら情報通信機器は固有のシステムに基づいて動作し、システムにより周波数帯、出力電力、変調方式が異なっている。従って、それぞれのシステムに対応した送信用電力増幅器が開発され、端末に搭載されることになる。
【０００３】
日本の自動車電話・携帯電話には、通信方法ではアナログ方式・ＦＭ(Frequency Modulation)変調方式とデジタル方式・π／４シフトＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）変調方式があり、周波数帯８００ＭＨｚ帯には上記アナログ方式、デジタル方式の２方式、１．５ＧＨｚ帯にはデジタル方式が割り当てられている。さらに簡易型携帯電話ＰＨＳ(PersonalHandy-phone System)はデジタル方式・π／４シ
フトＤＱＰＳＫ方式、１．９ＧＨｚ帯である。出力電力は自動車電話・携帯電話では約１Ｗ、簡易型携帯電話で１０ｍＷであり、前者はセル半径が数キロで、ハンドオーバ機能があるため自動車等での移動時でも通信が可能であるのに対して、後者はセル半径が数百メートルで、これまでの屋内コードレス電話を屋外で使用する位置づけである。また、世界的に工業、科学技術、医療用として割り当てられているＩＳＭ(IndustrialScientificMedical)バンドの２．４ＧＨｚ帯は、オフィス、工場、構内の無線ＬＡＮ(Local Area Network)として、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式で出力電力１０ｍＷ／ＭＨｚ（周波数帯域２６ＭＨｚ）の規格で使うことが検討されている。このように、いつでも、どこでも使える情報通信機器が日常生活の中に浸透するであろう。
【０００４】
従来、これらの方式ごとに所望の周波数帯、出力電力を満たす送信用電力増幅器が端末に搭載されるため、国内でのサービスエリア、用途に応じて上記端末を別々に揃えるか、１つの端末で異種の方式を扱える場合でも、高価で、大型の端末を必要とした。
【０００５】
図３５は、従来例のブロック図である。従来例は、周波数帯および出力電力が異なる２種類の高周波信号を送信する多段電力増幅器であり、各周波数帯に対応した２系統の電力増幅器群を用いる。
【０００６】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１の入力整合回路ＰＡ１０４、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０５、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、第２の段間整合回路ＰＡ１０６、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３、第１の出力整合回路ＰＡ１０７で構成される。
【０００７】
第２の電力増幅器ＰＡ２は、第２の入力整合回路ＰＡ２０４、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３の段間整合回路ＰＡ２０５、第５のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０２、第４の段間整合回路ＰＡ２０６、第６のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０３、第２の出力整合回路ＰＡ２０７で構成されている。
【０００８】
この従来例の電力増幅器は、異なる出力電力、変調方式、周波数帯には対応できるが、電力増幅器を構成する際に部品が増えて端末の小型化と逆行するとともに、コストの増大を招くという問題点を有している。
【０００９】
図３６は、本願の優先日よりも後に公開された特開平８−８８５２４号公報（公開日：１９９６年４月２日）に記載されている高周波集積回路の回路図を簡略化した図である。上記公報は、アナログ方式およびデジタル方式で動作を行う増幅器を備えた高周波集積回路に関する。図３６に示すように、増幅器の最終段のＦＥＴ３６０１のドレイン３６０４は、スイッチＳＷ１を介してアナログ方式用出力整合回路ＰＣ１の入力端子と、デジタル方式用出力整合回路ＰＣ２の入力端子とに接続される。アナログ方式用出力整合回路ＰＣ１の出力端子と、デジタル方式用出力整合回路ＰＣ２の出力端子とは、スイッチＳＷ２を介して出力端子３６０５に接続される。出力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２をスイッチで切り替えて選択することにより、それぞれの方式に対応した動作が可能である。
【００１０】
図３７は、図３６の回路における、入力電力Ｐｉｎに対する歪みＤおよび電力付加効率η（増幅器の直流投入電力に対する入出力の高周波電力の差分の比率）の変化を示すグラフ（ａ）および入力電力Ｐｉｎに対する出力電力Ｐｏｕｔの変化を示すグラフ（ｂ）である。
【００１１】
図３８は、出力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２の入力電力依存性を示すグラフである。横軸は、入力電力Ｐｉｎを示し、縦軸は、出力電力Ｐｏｕｔを示す。またＰｎは、定格出力電力を示す。出力電力が入力電力に対して線形領域では歪、電力付加効率は低く、入力電力が大きくなり非線形領域となると歪、電力付加効率は高くなる。このような特性を考慮して上記の電力増幅器のアナログ方式用であるＰＣ１と、デジタル方式用であるＰＣ２とを図３８に示すような高周波電力の入出力特性となるように構成する。すなわちアナログ方式用であるＰＣ１は、動作時において出力電力が入力電力に対して線形性を必要とせず、電力付加効率が高くなるように構成(つまり効率整合)される。デジタル方式用であるＰＣ２は、動作時において増幅器を通過する高周波信号に歪みが生じないように出力電力が入力電力に対して線形性が確保されるように構成（つまり歪整合）される。このときアナログ方式用と比べて電力付加効率は低くなる。
【００１２】
上述の特開平８−８８５２４号公報に記載された集積回路は、その記載内容から、同一周波数帯(９００ＭＨｚ帯)、かつ同じ出力電力でアナログ／デジタル方式の信号に対応すると考えられる。したがって上述の集積回路では、その出力整合回路ＰＣ１，ＰＣ２は同一の周波数帯に対して伝達信号のロスを最小限になるようにインピーダンス整合がとられているため、異なる周波数帯の高周波信号を伝達する場合にはインピーダンスの不整合によるロスが大きくなり、所望の出力電力、歪を得ることができない問題がある。さらに、出力電力が異なる場合、例えば、１Ｗ級および１００ｍＷ級の電力をそれぞれＰＣ１およびＰＣ２で扱う場合に、１Ｗ級の電力が出力できる能動素子を用いて１００ｍＷ級の電力を出力させるためには、ＦＥＴの入力電力を制御する機構が必須である。仮にこのような制御機構のもとで入力電力を下げて１００ｍＷ級の動作をさせた場合には電力付加効率が１Ｗ級動作に比べて極端に低下するので、消費電力の増大を招く。その結果、情報通信機器が電池駆動の場合には電池寿命が短くなるという問題がある。また、このような電力増幅器では周波数および出力電力のいずれもが異なる高周波信号を扱うことができない。さらに、この電力増幅器を送受信機能を備えた情報通信機器に搭載して使用する場合には、電力増幅器の送信信号とアンテナからの受信信号を切り替える選択手段が必要となる。しかし上述の公報においては、この点が言及されていない。すなわち、アナログ方式とデジタル方式に対して出力整合回路を切り替えるという電力増幅器の送信機能と情報通信機器の送受信機能との関連性は上述の公報には述べられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−８８５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記課題を鑑み、様々な情報通信機器で用いられる異種の方式、すなわち周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用でき、小型化と低コスト化が可能な電力増幅器、およびこれを用いることによる高付加価値な通信機器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】
本発明の電力増幅器は、単極端と２以上の多投端とを有し、第１周波数の信号と該第１周波数とは異なる第２周波数の信号を切り替えるスイッチと、前記スイッチの多投端の一つに接続された整合回路と、前記スイッチの多投端のうち前記整合回路が接続されたものとは異なる一つに接続された、第１のトランジスタを備えた第１増幅器と、前記スイッチの単極端に出力側が接続され、前記第１周波数の信号と前記第２周波数の信号とを通す、入力電流が前記第１のトランジスタよりも小さい第２の電界効果トランジスタを備えた第２増幅器と、前記スイッチの多投端が前記整合回路に接続されるのに連動して、前記整合回路から出力される前記第１周波数の信号が所定の出力となるよう前記第２増幅器の入力端子および出力端子に印加される電圧を制御するとともに前記第１増幅器が動作しないように前記第１増幅器の入力端子または出力端子に印加される電圧を制御し、前記スイッチの多投端が前記第１増幅器に接続されるのに連動して、前記第１増幅器から出力される前記第２周波数の信号が所定の出力となるよう前記第２増幅器の入力端子および出力端子に印加される電圧を制御し、かつ前記第１増幅器の入力端子または出力端子に印加される電圧を、前記第１増幅器がＡＢ級動作をするように制御する電源制御回路と、を備え、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
ある実施形態では、前記第１および前記第２のトランジスタは、電界効果トランジスタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上記構成によって、異種の方式、すなわち周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用でき、小型化と低コスト化が可能な電力増幅器、およびこれを用いることによる高付加価値な通信機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】図２は、整合回路のインピーダンスを説明するための図である。
【図３】図３は、入力整合回路ＰＣ１またはＰＣ２と第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１との等価回路を示す図である。
【図４】図４は、上記本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的な構成例を示す図である。
【図５】図５は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の構成例を示す図である。
【図６】図６は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の他の構成例を示す図である。
【図７】図７は、一般的な情報通信機器のブロック図である。
【図８】図８は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた情報通信機器の構成図である。
【図９】図９は、図８の第１の単極２投スイッチ１３９および第２の単極２投スイッチ１４０をまとめた第１のＤＰＤＴスイッチ１５２の構成図である。
【図１０】図１０は、図８のモード２のアンテナ２本およびフィルタ２個を用いてダイバーシティ送受信を行う場合の送受信切り替えスイッチの構成図である。
【図１１】図１１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた通信機器の構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の電力増幅器のなかでＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９をＭＭＩＣとハイブリッドＩＣとによって実現した構成図である。
【図１４】図１４は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第２の実施例の構成図である。
【図１５】図１５は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２の回路図である。
【図１６】図１６は、スイッチ３およびＳＷ４の回路図である。
【図１７】図１７は、第２の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図１８】図１８は、本実施例のＭＭＩＣ化の部分の範囲を示す図である。
【図１９】図１９は、３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。
【図２０】図２０は、２つのピークを有する増幅器の３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。
【図２１】図２１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第３の実施例の構成図である。
【図２２】図２２は、電力増幅器の広帯域化を説明するための図である。
【図２３】図２３は、第３の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図２４】図２４は、第３の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第４の実施例の構成図である。
【図２６】図２６は、第４の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図２７】図２７は、第４の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明の第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図２９】図２９は、第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図３０】図３０は、第５の実施例のＭＭＩＣ化された部分を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第６の実施例の構成図である。
【図３２】図３２は、第６の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図３３】図３３は、第６の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図３４】図３４は、図３１の電力増幅器において、第１の単極２投スイッチＳＷ１の２投端子に接続された第１の受動回路ＰＣ１と第２の受動回路ＰＣ２のそれぞれの出力端子に、第２の単極２投スイッチＳＷ２を接続した構成図である。
【図３５】図３５は、従来例のブロック図である。
【図３６】図３６は、特開平第８−８８５２４号公報に記載されている高周波集積回路の回路図を簡略化した図である。
【図３７】図３７は、図３６の回路における、入力電力に対する歪みおよび電力付加効率の変化を示すグラフおよび入力電力に対する出力電力の変化を示すグラフである。
【図３８】図３８は、出力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２の入力電力依存性を示すグラフである。
【図３９】図３９は、本発明による電力増幅器および通信機器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。同じ参照符号は、同じ構成要素を表す。
【００２０】
本明細書において、単に「スイッチ」と言及する場合は、特に断らない限り、「単極多投スイッチ」を意味する。本明細書におけるスイッチは、単極端子と、２つの多投端子とを有する。また本明細書における「電力増幅器」および「通信機器」は、それぞれ、後述するスイッチ付きの電力増幅器および情報通信機器を含む。
【実施例１】
【００２１】
本発明によるスイッチ付き電力増幅器は、２つのスイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。
【００２２】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器は、下表に示すモード１およびモード２の高周波信号を出力することができる。モード１においては、送信周波数ｆ＝ｆ１、出力電力Ｐｏｕｔ＝Ｐｏｕｔ１であり、モード２においては、送信周波数ｆ＝ｆ２、出力電力Ｐｏｕｔ＝Ｐｏｕｔ２である。モード１およびモード２における通信方式および変調方式は、表に示すとおりである。
【００２３】
【表１】
図１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器の第１の実施例を示す構成図である。
【００２４】
第１の電力増幅器ＰＡ１の入力側には第１の単極２投スイッチＳＷ１とモード１用の第１の入力整合回路ＰＣ１とモード２用の第２の入力整合回路ＰＣ２が接続され、第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には第２の単極２投スイッチＳＷ２とモード１用の第２の電力増幅器ＰＡ２とモード２用の第３の電力増幅器ＰＡ３が接続されている。
【００２５】
モード１においては、スイッチＳＷ１は、入力整合回路ＰＣ１の出力端子を電力増幅器ＰＡ１の入力端子に接続し、スイッチＳＷ２は、電力増幅器ＰＡ１の出力端子を電力増幅器ＰＡ２の入力端子に接続する。またモード２においては、スイッチＳＷ１は、入力整合回路ＰＣ２の出力端子を電力増幅器ＰＡ１の入力端子に接続し、スイッチＳＷ２は、電力増幅器ＰＡ１の出力端子を電力増幅器ＰＡ３の入力端子に接続する。その結果、モード１の高周波信号は、入力端子Ｐｉｎ１で受け取られ、出力端子Ｐｏｕｔ１から出力され、またモード２の高周波信号は、入力端子Ｐｉｎ２で受け取られ、出力端子Ｐｏｕｔ２から出力される。
【００２６】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ（ＧａＡｓ Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）ＰＡ１０１を有する。第２の電力増幅器ＰＡ２は、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第１の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とを有する。第３の電力増幅器ＰＡ３は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１と、第２の段間整合回路ＰＡ３０２と、第２の出力整合回路ＰＡ３０３とを有する。
【００２７】
第１の電力増幅器ＰＡ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２と、第３の電力増幅器ＰＡ３とをそれぞれ構成する第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１はデプレッション型であり、ゲート幅（Ｗｇ）がそれぞれ１ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍである。
【００２８】
Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍの第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１は、樹脂モールドパッケージに実装する。Ｗｇが８ｍｍの第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１は、セラミックパッケージに実装する(つまりセラミックキャリア上に実装され樹脂封止される)。
【００２９】
第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＰＩＮダイオードを用いた回路（樹脂モールドされたＰＩＮダイオード、ＰＩＮダイオードの周辺回路として用いられるＤＣカット用のキャパシタ、抵抗成分およびインダクタンス成分をもつチョークコイルなどを含む回路）によって実現してもよく、あるいはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとその周辺素子を一体化し、樹脂モールドした回路）によって実現してもよい。
【００３０】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の動作電源電圧はドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧（約−２．０Ｖ〜約−３．０Ｖ）である。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級で動作（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流で動作）させている。ここで「Ｉｄｓｓ」とは、ゲート−ソース間がショートされた状態（つまりゼロ・バイアス時）のドレイン−ソース電流のことをいう。第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＩｄｓｓはそれぞれ約２５０ｍＡ、９００ｍＡ、１．７Ａである。
【００３１】
本実施例においては、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御電圧としては、ＰＩＮダイオードを用いた回路の場合、０Ｖ／１２Ｖの２つのレベルを、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路の場合、０Ｖ／−４．７Ｖの２つのレベルを用いる。
【００３２】
上記の第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２およびＰＡ３を構成する入力整合回路、段間整合回路および出力整合回路は、周波数、出力電力および変調方式に応じて、所望の特性を満たすような機能や構成を有する。
【００３３】
図２は、整合回路のインピーダンスを説明するための図である。周波数ｆ１およびｆ２におけるＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入力インピーダンスは、互いに異なる。したがって第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２は、それぞれ周波数ｆ１(１．９ＧＨｚ)、周波数ｆ２（２．４ＧＨｚ）において、信号源インピーダンス（ここでは外部に接続された送信ミキサ部等の送信ＲＦ部を、スイッチ付き電力増幅器からみたインピーダンスとする）Ｚｓと、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の入力インピーダンスＺI1 とが等しくなるようにする(つまりインピーダンス整合をとる)。これにより、入力リターンロスが最適になる。リターンロスは、６ｄＢ以上であることが好ましい。
【００３４】
第１の段間整合回路ＰＡ２０２は、周波数ｆ１において第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の出力インピーダンスＺ O1 と第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の入力インピーダンスＺI2とが等しくなるように整合をとる。第１の出力整合回路ＰＡ２０３は、周波数ｆ１において第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の出力インピーダンスＺ O2 と、アンテナ側の負荷インピーダンスＺ Lとが等しくなるように整合をとる。
【００３５】
第２の段間整合回路ＰＡ３０２および第２の出力整合回路ＰＡ３０３も、周波数ｆ２において上記と同様の整合をとる。第１の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とは、それぞれ周波数ｆ１において第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１の負荷である。また、第２の段間整合回路ＰＡ３０２、第２の出力整合回路ＰＡ３０３は、それぞれ周波数ｆ２において第１、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ３０１の負荷である。これらの負荷は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１の出力特性、つまり出力電力、飽和出力電力、１ｄＢ圧縮点出力電力、線形利得、電力付加効率、動作電流、歪（具体的には相互変調歪および隣接チャンネル漏洩電力）を決定する重要なパラメータである。
【００３６】
本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式およびスペクトラム拡散(ＳＳ)・ＱＰＳＫ変調方式においては、歪特性が良好であることが重要であるので、電力増幅器としては、線形増幅器を使うことが必要となる。この観点からモード１（１．９ＧＨｚ、２２ｄＢｍ、π／４シフトＤＱＰＳＫ変調信号)では、段間整合回路ＰＡ２０２は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１がＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１を駆動するのに十分な出力電力（つまり利得）を確保できるように整合をとる。また出力整合回路ＰＡ２０３は、出力電力Ｐｏｕｔ１＝２２ｄＢｍにおいて、搬送波出力に対する隣接チャンネル漏洩電力の比（搬送波周波数における出力電力に対する、隣接するチャンネル周波数において漏洩する電力の比）を抑制した上で、高い電力付加効率（消費された高周波電力に対する入力された直流電力の比）が得られるように整合をとる。
【００３７】
モード２（２．４ＧＨｚ、２６ｄＢｍ、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式のＱＰＳＫ変調信号）では、段間整合回路ＰＡ３０２は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１がＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１を駆動するのに十分な出力電力（つまり利得）を確保できるように整合をとる。また出力整合回路ＰＡ３０３は、出力電力Ｐｏｕｔ２＝２６ｄＢｍにおいて、隣接チャンネル漏洩電力および相互変調歪（ＩＭＤ：異なる複数の信号を増幅する場合に生じるmfa±nfb［ｍ、nは整数］の周波数成分）を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合をとる。
【００３８】
このように本発明の電力増幅器の段間整合回路および出力整合回路は、高周波信号の周波数、出力電力および変調方式に応じて、所望の特性を満たすように構成可能である。
【００３９】
図３は、入力整合回路ＰＣ１またはＰＣ２と第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１との等価回路を示す図である。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１は、ドレイン１０１、ソース１０２およびゲート１０３を有する。ドレイン１０１は、チョークインダクタ１０４を介して電源端子１０１１に接続される。ソース１０２は、ソースインダクタ１０５を介してグラウンドに接続される。高周波信号は、端子１０３１に入力され、端子１０１２において出力される。入力整合回路ＰＣ１は、集中定数素子成分である、直列インダクタンス１０６、直列キャパシタンス１０７および並列キャパシタンス１０８によって表現できる。なお、段間整合回路および出力整合回路の等価回路も、同様に集中定数素子成分で表すことができる。したがって入力整合回路、段間整合回路および出力整合回路は、図３に例示した回路に限らず、集中定数素子の組合わせにより構成できる。例えば本実施例では、上述の整合回路を構成する集中定数素子は、チップ部品であるチップインダクタ、チップコンデンサおよびチップ抵抗を用いて実現する。
【００４０】
図４は、上記本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的な構成例を示す図である。スイッチ付き電力増幅器１０９の構成要素は、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０、１１１、１１２と、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御電圧供給部１１３、１１４と共にプリント基板１１５上に実装される。Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、それぞれ第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧である。Ｖｃ１およびＶｃ２は、それぞれ第１および第２の単極２投スイッチＳＷ１およびＳＷ２へ供給される制御電圧である。
【００４１】
ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１のドレイン電圧およびゲート電圧のうちの少なくとも１つを制御することによって、ＰＡ１０１の動作が不要なときに、ＰＡ１０１の消費電力を低減する。これと同様に、ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１および１１２も、それぞれ第２および第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１およびＰＡ３０１のドレイン電圧およびゲート電圧のうちの少なくとも１つを制御することによって、消費電力を低減する。
【００４２】
ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの消費電力を低減する方法には、ドレイン電圧またはゲート電圧を制御することで、ＦＥＴのドレイン電流Ｉｄを減少させる方法がある。例えば、デプレッション型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの場合、ドレイン電圧を通常動作時の約３．５Ｖから、非動作時の約０．０Ｖに下げることで、ドレイン電流Ｉｄを減少させる。あるいはゲート電圧を通常動作時の約−２．５Ｖから約−５．０Ｖに下げることで、ドレイン電流Ｉｄを減少させる。ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０は、通常動作時のためのドレイン電圧Ｖｄｄ１（例えば３．５Ｖ）および通常動作時のためのゲート電圧Ｖｇｇ１（例えば−２．５Ｖ）のうちの少なくとも１つを外部の電源から受け取り、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の動作・非動作に応じて、Ｖｄｄ１またはＶｇｇ１の電圧を変化させてＰＡ１０１に出力する。ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１および１１２も、ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０と同様に機能する。
【００４３】
ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０、１１１および１１２と、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御電圧供給部１１３、１１４の電源制御は連動しておこなわれる。具体的には、モード１のとき、つまり高周波信号を入力端子Ｐｉｎ１で受け取り、出力端子Ｐｏｕｔ１で出力するモードのとき、制御電圧供給部１１３および１１４は、それぞれ制御電圧Ｖｃ１およびＶｃ２を受け取り、ＳＷ１はＰｉｎ１を、ＳＷ２はＰｏｕｔ１を選択するように、ＳＷ１およびＳＷ２を制御する。またこのモード１では、ＰＡ３０１は動作する必要がないので、ドレイン電流Ｉｄを低減させることによって低消費電力化を実現する。
【００４４】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【００４５】
なお、本実施例のようにモード１とモード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ：Auto Gain ControlまたはＡＬＣ：Auto LevelControl）機能を有する電力増幅器などを組み込み、モニタされた出力電力をフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。
【００４６】
図５は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の構成例を示す図である。図５に示すように本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１の入力側に第１のアッテネータ１１７、あるいは本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９の外部入力側に第２のアッテネータ１１８を設け、これらの制御は出力電力をモニタして制御信号を出すフィードバック制御部１１６が行う。
【００４７】
アッテネータとしては、チップ抵抗を用いた固定型アッテネータ(π型、Ｔ型アッテネータ)、電子アッテネータでは、アナログ式のＰＩＮダイオード、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴなどを用いたＩＣ、デジタル式の単位アッテネータ（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴなどを用いたＩＣ）を直列に接続しそれぞれを電子的に制御するＩＣなどを用いる。「単位アッテネータ」は、１つのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのドレイン・ソース間のインピーダンスを信号の減衰に用いる素子である。単位アッテネータのゲート電圧を制御すると、減衰量も変化する。単位アッテネータは、例えば約０．５ｄＢ〜約５．０ｄＢの減衰量をもつので、さらに減衰するときは、複数の単位アッテネータを直列に接続すればよい。
【００４８】
図６は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の他の構成例を示す図である。図６に示すように出力電力モニタに応じて、本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、あるいは本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９の外部入力側に設けられる自動利得制御電力増幅器１１９の電源電圧を変更する（例えばドレイン電圧を下げたり、ゲート電圧を絞る）ことにより、利得、出力電力を調整する。
【００４９】
図７は、一般的な情報通信機器のブロック図である。高周波信号の送受信と信号処理に関わる部分は、高周波（ＲＦ）部１２０、中間周波数（ＩＦ）信号処理部１２１、ベースバンド部１２２に分かれる。
【００５０】
高周波部１２０は、送受信に用いられるアンテナ１２３、アンテナ共用器（デュプレクサ）あるいはスイッチ１２４、そしてフロントエンド部１２５から有しており、フロントエンド部１２５は、さらに送信部１２６、受信部１２７を有する。「フロントエンド部」といえば受信部をさす場合もあるが、本明細書では送信部も含める。
【００５１】
送信部１２６は、変調器から送られてくる中間周波数（ＩＦ）信号を高周波信号に変換する送信ミキサ（アップコンバータ）とその電圧制御発振器(ＶＣＯ)、そして高周波信号を増幅する電力増幅器（ここでは小信号の高周波増幅器も含める）で主に構成する。この部分に本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９が属する。
【００５２】
受信部１２７は、アンテナ１２３から送られてくる高周波信号の増幅を行う低雑音増幅器（ＬＮＡ）とＩＣでの信号処理が行えるように高周波信号を低い周波数のＩＦ信号に変換する受信ミキサ（ダウンコンバータ）で主に構成される。
【００５３】
ＩＦ信号処理部１２１は、送信部のベースバンド信号の変調部、受信部のフロントエンド部からＩＦ信号をさらに変換、増幅する部分（ミキサ、ＩＦ増幅器）で主に構成される。
【００５４】
ベースバンド部は、デジタル方式では音声、データ、映像信号の符号・復号処理を行うコーデック、伝送の多重化方式（時分割、周波数分割、符号分割）に対するチャネルの選局などを行うためのコーデック、ベースバンド信号(音声、データ、映像信号)の変調部(送信側のＩＦ信号への変調)とＩＦ信号の復調部(受信側のベースバンド信号への復調)で主に構成され、アナログ方式では復調部(周波数弁別器：ディスクリミネータ)、変調部、音声、データ信号処理部で主に構成する。ベースバンド部では通信方式によりアナログ信号、デジタル信号のいずれかを扱うことになり、それぞれに応じてアナログ専用処理ＩＣとデジタル専用処理ＩＣを別々に用いるか、アナログ／デジタル信号処理の両方を行う一体型ＩＣを用いる。
【００５５】
この他に、上記各部を制御するためのＣＰＵ、メモリ部１２８と、電源部１２９がある。ＣＰＵ、メモリ部１２８は所望の通信方式に応じて上記の高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２の制御などを行う。電源部は電池、商用電源などからＤＣ−ＤＣコンバータ、レギュレータなどを用いて、各部の回路の動作電圧に応じて正電源あるいは負電源を発生させる。
【００５６】
上記の高周波部１２０、中間周波数（ＩＦ）信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が、少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体にまとめて実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能であり、周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信機器端末が得られる。
【００５７】
図８は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた情報通信機器の構成図である。図８に示す情報通信機器は、モード１、モード２のそれぞれに対する送信・受信の切り替え用スイッチを備えている。本発明のスイッチ付き電力増幅器１３８の出力側にモード１およびモード２にそれぞれ対応する第２の単極２投スイッチ１４０および第３の単極２投スイッチ１４１が接続される。スイッチ１４０およびスイッチ１４１は、送信および受信を切り替える役割（モード１；ＴX1 およびＲX1の切り替え、モード２；ＴX2およびＲX2の切り替え）を果たす。
【００５８】
第２の単極２投スイッチ１４０の単極側には第１のアンテナ（モード１用）１４２と第１のフィルタ１４４が、第３の単極２投スイッチ１４１の単極側には第２のアンテナ（モード２用）１４３と第２のフィルタ１４５１が接続される。モード１用受信端ＲX1側には第１のローノイズアンプ１４６、第１のローカルアンプ１４７、第１のミキサ１４８が、モード２用受信端ＲX2側には第２のローノイズアンプ１４９、第２のローカルアンプ１５０、第２のミキサ１５１が接続される。
【００５９】
図９の(a)および(b)は、図８において第１の単極２投スイッチ１３９および第２の単極２投スイッチ１４０の２つの単極２投スイッチをまとめた第１のＤＰＤＴ(Ｄｕａｌ-ｐｏｌｅ-ｄｕａｌ-ｔｈｒｏｗ)スイッチ１５２の具体的構成例を示す図である。第１の単極２投スイッチ１３９の単極端Ｐ１、第２の単極２投スイッチ１４０の単極端Ｐ２、第１の単極２投スイッチ１３９の投端（モード２送信側）Ｔ１、第２の単極２投スイッチ１４０の投端（モード１受信側）Ｔ２が第１のＤＰＤＴスイッチ１５２の各ポートの相当し、各ポート間に第１〜４のスイッチング用トランジスタ（ＴSW1〜ＴSW4）と各ポート端子に並列に第５〜８のスイッチング用トランジスタ（ＴSW5〜ＴSW8）が接続されている(ＴSW5〜ＴSW8はポート間の所望のアイソーレーションに応じて接続する場合と、接続しない場合がある)。各ポート間はＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ-ｐｏｌｅ-ｓｉｎｇｌｅ-ｔｈｒｏｗ）スイッチにより接続されていることになる。これによりＰ１からの信号をＰ２とＴ１に切り替える役割と、Ｐ２において受信時にＴ２に切り替える役割とを果たすことができる。
【００６０】
図１０の(a)および(b)は、図８においてモード２のアンテナとして２本(第２のアンテナ１４３、第３のアンテナ１５４)、フィルタとして２個（第２のフィルタ１４５１、第３のフィルタ１４５２）を用いてダイバーシティ送受信を行う場合の送受信切り替えスイッチの具体的構成例を示す図である。このダイバーシティ方式は電波の反射、散乱により送受信の状況が変わる中で、送受信が良好なアンテナに切り替えるものである。送受信切り替えスイッチは第２のＤＰＤＴスイッチ１５３で構成でき、第２のＤＰＤＴスイッチ１５３のＰ１’(第２のアンテナ側：モード２用)、Ｐ２’(第３のアンテナ側：モード２用)、Ｔ１’(モード２送信側)、Ｔ２’(モード２受信側)が第２のＤＰＤＴスイッチ１５３の各ポートの相当し、各ポート間に第９〜１２のスイッチング用トランジスタ（ＴSW9〜ＴSW12）と各ポート端子に並列に第１３〜１６のスイッチング用トランジスタ（ＴSW13〜ＴSW16）が接続されている(ＴSW13〜ＴSW16はポート間の所望のアイソーレーションに応じて接続する場合と、接続しない場合がある)。各ポート間はＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ-ｐｏｌｅ-ｓｉｎｇｌｅ-ｔｈｒｏｗ）スイッチにより接続されていることになる。これにより、アンテナ側のポート、すなわちＰ１'、Ｐ２’を選択して、送信、受信側のポート、すなわちＴ１'、Ｔ２’の切り替えを行うことができる。
【００６１】
図１１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた通信機器の構成図である。図８と異なりアンテナ部をモード１およびモード２で共用する。スイッチ付き電力増幅器のモード１およびモード２の出力の切り替え用スイッチ１５５と、送信および受信の切り替え用スイッチ１５６とを用いる。
【００６２】
発明のスイッチ付き電力増幅器１３８の出力側にモード１、モード２を切り替えるための第１の単極２投スイッチ１５５が接続され、その後に送信と受信を切り替える役割（モード１；ＴX1とＲX1の切り替え、モード２；ＴX2とＲX2の切り替え）を果たす第２の単極２投スイッチ１５６が接続される。第２の単極２投スイッチ１５６の単極側にはフィルタ１５７(モード１、モード２共用)、アンテナ１５８（モード１、モード２共用）が接続される。
【００６３】
なお、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、単極２投スイッチ、入力、段間、出力整合回路を実現するには、上記で示した方法以外のハイブリッドＩＣやＭＭＩＣを用いた構成であってもよい。以下では、上記で説明した方法も含めて（１）ハイブリッドＩＣ、および（２）ＭＭＩＣの構成および実装を説明する。
【００６４】
なお、本明細書において「ディスクリート部品」とは、以下の（１）に述べるハイブリッドＩＣを構成する部品を意味する。ディスクリート部品には、具体的には、チップキャパシタ、チップインダクタ、チップ抵抗、チップＦＥＴなどのチップ部品やＭＭＩＣにパッケージされた部品などがある。このことは、以下の実施例についてもあてはまる。
【００６５】
（１）ハイブリッドＩＣ（ＨＩＣ）
上記の部品を個別にプリント基板に実装する。ここで「プリント基板」は、高周波部、中間周波数信号処理部、またはベースバンド部が実装される基板（「マザーボード基板」ともいう）を意味する。以下にハイブリッド化を、(１．１)ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、(１．２)単極２投スイッチ、(１．３)受動回路、および（１．４）１．１〜１．３の組み合わせに分けて説明する。
【００６６】
（１．１）ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
（ａ）樹脂モールドパッケージ、あるいはセラミックパッケージに実装する（セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【００６７】
（ｂ）ベアチップを用い、プリント基板にBack to face、つまりプリント基板の主面にチップの能動素子が形成されていない面を向けて銀ペーストなどを用いて実装する、あるいはface to face、つまりプリント基板の主面に、能動素子とパッドにマイクロバンプなどが形成されているチップの主面を向けて実装する。
【００６８】
（１．２）単極２投スイッチ
（ａ）ＰＩＮダイオードを用いた回路（樹脂モールドされたＰＩＮダイオードとそれの周辺回路）を使う。
【００６９】
（ｂ）ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとその周辺素子を一体化し、樹脂モールドされた回路）を使う。
【００７０】
（１．３）受動回路（入力、段間、出力整合回路を含めた受動回路）
（ａ）チップ部品（チップインダクタ、チップキャパシタ、チップ抵抗など）を用いる。
【００７１】
（ｂ）半導体基板を用いる。(狭義の意味でのＭＭＩＣ化）通常、半導体基板（Ｓｉ、ＧａＡｓなどの化合物半導体）上に、集中定数素子のうち、インダクタンス成分はマイクロストリップライン(高インピーダンスラインなど)、スパイラルインダクタなど、キャパシタンス成分はＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタなど、抵抗成分は薄膜抵抗(ＮｉＣｒなど)、イオン注入抵抗、能動素子を用いた抵抗などを形成して用いる。
【００７２】
分布定数素子ではインダクタンス成分、容量成分を実現するために先端開放スタブ、先端短絡スタブなどをパターン形成して用いる。
【００７３】
これらの素子は、ベアチップで実装する他に、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴチップを含めたマルチチップでパッケージに封止するなどして、プリント基板に実装する。
【００７４】
（ｃ）誘電体基板を用いる。プリント基板(ガラスエポキシ：ε r=4.9、ガラスフッ素・テフロン（登録商標）：εr=2.6、ガラス熱硬化ＰＰＯ樹脂εr=3.5、10.5など)、セラミック基板（アルミナなど）などの上に、ストリップライン、ＭＩＭキャパシタ、薄膜抵抗を形成する。
【００７５】
上記のプリント基板のうちガラスエポキシ製基板は高周波部、中間周波数信号処理部、ベースバンド部が実装されるマザーボード基板として使う。ガラス熱硬化ＰＰＯ樹脂製基板は多層基板として各層間にストリップライン、薄膜抵抗を作製して使うことも可能である。セラミック基板に関してはセラミックパッケージのキャリア部にパターン化して、他の部品とマルチチップで実装することも可能である。
【００７６】
（１．４）上記（１．１）〜（１．３）の組合せ
例えば、整合回路を含めた受動回路において、半導体基板上に作製する部分、チップ部品を使う部分、プリント基板上でパターン化して使う部分に分けて構成する。上記の半導体基板上に作製された受動回路はＧａＡｓＭＥＳＦＥＴチップなど他の部品とのマルチチップ化、あるいは後で述べるＭＭＩＣとして一体化も行える。
【００７７】
（２）ＭＭＩＣ
上記の個別部品をＭＭＩＣ(Monolithic Microwave IC)化する。以下に、本実施例の構成に対応させて、ＭＭＩＣの構成を説明する。図１２は、本発明の電力増幅器のなかでＭＭＩＣ化する部分を示す図である。以下の説明は、図１２に付された記号（Ａ）、（Ｂ）−１〜（Ｂ）−９に対応する。図１２において、点線で囲まれた部分がＭＭＩＣ化される部分である。
【００７８】
（Ａ）本実施例のスイッチ付き電力増幅器全体をＭＭＩＣ化する。本実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成部品である第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２、第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０３をすべてＭＭＩＣ化する。
【００７９】
（Ｂ）本実施例のスイッチ付き電力増幅器において選択的にＭＭＩＣ化する。第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第２の単極多投スイッチＳＷ２の単極端子に接続された電力増幅器ＰＡ１と、第２の単極多投スイッチＳＷ２の多投端子に接続された第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３の中からＭＭＩＣ化する部品を選択し、同一半導体基板上で組み合わせる。以下には、主要な組み合わせを示したが、これに限定されるものではない。
【００８０】
（Ｂ）−１：第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第１の電力増幅器ＰＡ１を組み合わせる。
【００８１】
（Ｂ）−２：（Ｂ）−１の構成要素と、これを除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８２】
（Ｂ）−３：第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第１の電力増幅器ＰＡ１を除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つを組み合わせる。
【００８３】
（Ｂ）−４：第１の単極多投スイッチＳＷ１と、第１の電力増幅器ＰＡ１を組み合わせる。
【００８４】
（Ｂ）−５：Ｂ−（４）の構成要素と、これを除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８５】
（Ｂ）−６：第１の単極多投スイッチＳＷ１と、第１の電力増幅器ＰＡ１を除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つを組み合わせる((Ｂ)−３との重複部は除く)。
【００８６】
（Ｂ）−７：第１の単極多投スイッチＳＷ１と、第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第１の電力増幅器ＰＡ１とを組み合わせる。
【００８７】
（Ｂ）−８：（Ｂ）−７の構成要素と、これ以外の構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８８】
（Ｂ）−９：第１の電力増幅器ＰＡ１と、第１、第２の単極多投スイッチＳＷ１、ＳＷ２を除いた構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８９】
なお、ＭＭＩＣ化には第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３それぞれのＭＭＩＣ化、さらに、第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子 (能動素子、受動回路など)を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。上記（Ｂ）−１〜（Ｂ）−９においてＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとる。
【００９０】
ここで、（Ａ）および（Ｂ）においてＭＭＩＣ化されない部品は（１）で述べたように個別に部品をプリント基板に実装する。ＭＭＩＣとハイブリッドＩＣを並用することが実用上の低コスト、高性能化の観点から行われる。つまり、ＭＭＩＣ、ハイブリッドＩＣのメリット、デメリットは逆関係にあり、相互補間されるためである。ＭＭＩＣ化では、各々機能する部品を一体化・集積化してさらなる高性能化、小型化、低コスト化が図られ、高付加価値が得られるメリットがある。いっぽうでデメリットとしては、前工程、後工程での歩留の低下によるコスト高、個別部品による調整が不可であることによる性能の低下、さらに扱う出力電力が１Ｗ以上に高くなると半導体基板の熱放散の限界から特性劣化(利得低下など)、信頼性上の問題（素子の熱暴走、素子破壊など）が生じることなどがある。これらの点の逆がハイブリッドＩＣのメリットおよびデメリットとなる。
【００９１】
図１３は、本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９をＭＭＩＣとハイブリッドＩＣとによって実現した構成を示す図である。このスイッチ付き電力増幅器１０９は、上記の（Ｂ）−１、すなわち第２の単極多投スイッチＳＷ２と第１の電力増幅器ＰＡ１とを同一半導体基板上に形成したスイッチ一体型電力増幅器１３１と、ＭＭＩＣ化した第２、第３の電力増幅器１３４、１３５と、第１の単極多投スイッチＳＷ１と、ハイブリッドＩＣ化した第１、第２の入力整合回路１３６、１３７で構成される。電源電圧および制御電圧は図４の説明に準ずる。
【００９２】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【００９３】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【００９４】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【００９５】
本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第１の電力増幅器の入力側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
【００９６】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【００９７】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【００９８】
本実施例の電力増幅器の機能をまとめると、所望の送信周波数ｆ１、ｆ２に応じて第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２を同期して切り替えること、すなわち各周波数に対応して、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２および第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３を切り替えることにより、ｆ１、ｆ２、Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２がそれぞれ異なる高周波信号を送信できることである。
【００９９】
この他に送信可能な方式として、周波数ｆ１、ｆ２がほぼ同一帯域で、ｆ１、ｆ２の出力電力Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２が異なる高周波信号もある。一例を以下に表で示す。
【０１００】
【表２】
上表において、モード２のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、第２の出力整合回路ＰＡ３０３に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第１の出力整合回路ＰＡ２０３に対しては、規定の出力電力２６ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力、相互変調歪（ＩＭＤ：異なる複数の信号を増幅する場合に生じるmfa±nfb[m、nは整数]の周波数成分）を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【０１０１】
また、Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２がほぼ同じで、ｆ１、ｆ２が異なる高周波信号を送信することもできる。一例を下表に示す。
【０１０２】
【表３】
【実施例２】
【０１０３】
図１４〜１８は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第２の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は４つのスイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。本実施例によれば、一例として下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信することができる。
【０１０４】
【表４】
図１４は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第２の実施例の構成図である。
【０１０５】
第１の電力増幅器ＰＡ１の入力側には第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第１の入力整合回路ＰＣ１と、モード２用の第２の入力整合回路ＰＣ２とが接続され、第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には第２の単極２投スイッチＳＷ２と、モード１用の第１の出力整合回路ＰＣ３と、モード２用の第２の電力増幅器ＰＡ２とが接続されている。
【０１０６】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２と、第１、第２の段間整合回路ＰＣ４、ＰＣ５、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ３、ＳＷ４を有する。第２の電力増幅器ＰＡ２は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、第２の出力整合回路ＰＡ２０３を有する。
【０１０７】
第１の電力増幅器ＰＡ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２をそれぞれ構成する第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１は、デプレッション型であり、ゲート幅（Ｗｇ）がそれぞれ１ｍｍ、４ｍｍ、３０ｍｍである。Ｗｇが１ｍｍである第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、Ｗｇが４ｍｍである第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と第２の単極２投スイッチＳＷ２とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）し、それぞれ樹脂モールドパッケージに封止する。Ｗｇが３０ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１は、セラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【０１０８】
第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる。図１５は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２の回路図である。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路は、第１の並列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１６、第１の直列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１７、第２の並列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１８、第２の直列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１９、第１の抵抗１５２０、第２の抵抗１５２１、第３の抵抗１５２２、第４の抵抗１５２３を有しており、制御電圧ＶＣ１、ＶＣ２を印加することにより、第３の端子１５０３と、第１の端子１５０１、第２の端子１５０２とを切り換える。上記ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＷｇは１．２ｍｍである。
【０１０９】
第３、第４の単極２投スイッチＳＷ３、ＳＷ４はＰＩＮダイオードを用いた回路(樹脂モールドされたＰＩＮダイオードとその周辺回路ＤＣカットのＣ、チョークのＲまたはＬ)、あるいはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとその周辺素子を一体化し、樹脂モールドされた回路）を用いる。
【０１１０】
図１６は、スイッチ３およびＳＷ４の回路図である。ＰＩＮダイオードを用いた回路は、第１の並列ＰＩＮダイオード１６０４、第１の直列ＰＩＮダイオード１６０５、第２の並列ＰＩＮダイオード１６０６、第２の直列ＰＩＮダイオード１６０７、第１のチョークインダクタ１６０８、第２のチョークインダクタ１６０９、第３のチョークインダクタ１６１０、第１の直流阻止コンデンサ１６１１、第２の直流阻止コンデンサ１６１２、第３の直流阻止コンデンサ１６１３、第１のバイパスコンデンサ１６１４、第２のバイパスコンデンサ１６１５を有しており、制御電圧ＶＣ１、ＶＣ２を印加することにより、第３の端子１６０３と、第１の端子１６０１、第２の端子１６０２とを切り換える。
【０１１１】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１の動作電源電圧はドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧（約−２．０Ｖ〜−約３．０Ｖ）である。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ２０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＩｄｓｓは、それぞれ約２５０ｍＡ、９００ｍＡ、７．０Ａである。
【０１１２】
第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、０．０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ３、ＳＷ４は、ＰＩＮダイオードを用いた回路では０Ｖ／１２Ｖの制御電圧、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路では０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０１１３】
実施例１で説明した整合回路の実現手法に準じて、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２と、第１、第２、第３の段間整合回路ＰＣ４、ＰＣ５、ＰＡ２０２と、第１、第２の出力整合回路ＰＣ３、ＰＡ２０３とのパラメータを決める。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。各段のレベルダイヤは、入力電力が約０ｄＢｍに対して第１の電力増幅器ＰＡ１の出力電力は約２２．５ｄＢｍ、モード１では第１の出力整合回路ＰＣ３で約０．５ｄＢロスし最終的に２２ｄＢｍ出力、モード２では第２の電力増幅器ＰＡ２により最終的に３１ｄＢｍ出力となる。
【０１１４】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２と、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、第１、第２の出力整合回路ＰＣ３、ＰＡ２０３は、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて実現する。
【０１１５】
図１７は、第２の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１２４の構成要素と、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１２５、１２６、１２７と、第１、第２、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の制御電圧供給部１２８、１２９、１３０、１３１とをプリント基板１３２上に実装している。
【０１１６】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４は第１、第２、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４へ供給される制御電圧である。
【０１１７】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１２５、１２６、１２７（電源制御回路）と、第１、第２、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の制御電圧供給部１２８、１２９、１３０、１３１（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｉｎ１、ＳＷ３、ＳＷ４はＰＣ４、ＳＷ２はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ２０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供給部１２７を制御する。
【０１１８】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいは、スイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０１１９】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０１２０】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１２４を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信機器端末が得られる。
【０１２１】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１２２】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１２３】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器は、以下の構成であっても実現できる。図１８は、本実施例のＭＭＩＣ化の部分の範囲を示す図である。以下の説明の（１８２）〜（１８５）は、図１８の点線部分に付された参照符号と対応する。下記（１８２）以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。
【０１２４】
（１８１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、単極２投スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１２５】
（１８２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第３の単極２投スイッチＳＷ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２、第１、第２の段間整合回路ＰＣ４、ＰＣ５の少なくとも１つを組み込み、樹脂モールドする。
【０１２６】
（１８３）：第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２に、第４の単極２投スイッチＳＷ４、第１の出力整合回路ＰＣ３、第３の段間整合回路ＰＡ２０２のうち少なくとも１つを組み込み、樹脂モールドする。
【０１２７】
（１８４）：第２の単極２投スイッチＳＷ２と、第２の電力増幅器ＰＡ２をＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０１２８】
（１８５）：第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と、第２の電力増幅器ＰＡ２をＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０１２９】
上述の（１８２）〜（１８５）において、ＭＭＩＣ化された整合回路は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて有しており、ＭＭＩＣ化されない部品については個別に部品をプリント基板に実装する。
【０１３０】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、第２の電力増幅器ＰＡ２においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０１３１】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０１３２】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０１３３】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０１３４】
本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第１の電力増幅器の入力側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
【０１３５】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０１３６】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０１３７】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０１３８】
【表５】
【０１３９】
【表６】
後者の仕様においてモード２のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、第２の出力整合回路ＰＡ２０３に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第１の出力整合回路ＰＣ３に対しては、規定の出力電力２２ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【実施例３】
【０１４０】
図２１〜２４は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器の第３の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器（ドライバアンプ）として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。
【０１４１】
上記の広帯域電力増幅器は、一般的には所望の２種類以上の周波数帯を覆う周波数範囲で平坦な特性で、所望特性を満たすものを指し、図１９は、３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。図１９に示すように利得の３ｄＢ帯域幅（△ｆ）が所望の周波数範囲（周波数ｆ１〜ｆ２）を含むとして定義する。以降、利得の３ｄＢ帯域幅Δｆは、約８００ＭＨｚから約２．５ＧＨｚの周波数を含む。図１９の周波数特性の平坦部に変動がある場合は、平坦部における平均値（通常、「Ｔｙｐ．値」とよばれる）を求めて、その値から−３ｄＢの範囲をΔｆとする。
【０１４２】
また、広帯域電力増幅器に準ずる電力増幅器として、利得特性で少なくとも所望の２種類以上の周波数帯でピークを含む電力増幅器も使用できる(いわゆる「多周波整合電力増幅器」)。図２０は、２つのピークを有する増幅器の３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。図２０に示すように２周波整合電力増幅器の場合には利得特性で２つのピーク（第１ピークＰ１および第２ピークＰ２）における利得に対する３ｄＢ帯域（△ｆ１および△ｆ２）が所望の２つの周波数（ｆ１およびｆ２）を含むとして定義する。
【０１４３】
上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１と実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０１４４】
下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する場合を考える。
【０１４５】
【表７】
図２１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第３の実施例の構成図である。
【０１４６】
第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第２の電力増幅器ＰＡ２と、モード２用の第３の電力増幅器ＰＡ３とが接続される。
【０１４７】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１を有し、第２の電力増幅器ＰＡ２は、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第１の段間整合回路ＰＡ２０２、および第１の出力整合回路ＰＡ２０３を有し、第３の電力増幅器ＰＡ３は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１、第２の段間整合回路ＰＡ３０２、第２の出力整合回路ＰＡ３０３を有する。
【０１４８】
第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３をそれぞれ構成する第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１は、デプレッション型であり、それぞれゲート幅（Ｗｇ）は、１ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍである。
【０１４９】
Ｗｇが１ｍｍである第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、Ｗｇが４ｍｍである第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第１の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とをＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）し、Ｗｇが８ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１と、第２の段間整合回路ＰＡ３０２と、第２の出力整合回路ＰＡ３０３をＧａＡｓ基板上に一体化（第２の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ２）し、それぞれ樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１５０】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は、実施例２の図１５を参照)。
【０１５１】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の動作電源電圧は、ドレイン電圧が３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の約−２．０〜約−３．０Ｖである。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。第１、第２および第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＩｄｓｓは、それぞれ約２５０ｍＡ、約９００ｍＡおよび約１．７Ａである。また第１の単極２投スイッチＳＷ１は、０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０１５２】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１の電力増幅器ＰＡ１として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１および実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、主に以下に示す方法を用いる。図２２の(a)〜(d)は、電力増幅器の広帯域化を説明するための図である。図２２において、２２０１は、能動素子ＭＥＳＦＥＴを、２２０２は、出力端子を、２２０３は、入力端子をそれぞれ示す。
【０１５３】
（１）能動素子ＦＥＴ２２０１の出力端子（ドレイン端子）２２０２と入力端子（ゲート端子）２２０３との間に、抵抗２２０４およびキャパシタ２２０５の直列回路を負帰還回路βとして挿入する(図２２の(a))。
【０１５４】
（２）能動素子２２０１の入力側に、π型、あるいはＴ型（第１、第２、第３の抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3）などのアッテネータ２２０６を挿入する(図２２の(b))。
【０１５５】
（３）能動素子２２０１の入力側に並列に抵抗２２０７（５０Ω）を挿入する (図２２の(c))。
【０１５６】
（４）能動素子の入力側および出力側に広帯域で整合が可能な第１および第２のインピーダンス変換回路２２０８および２２０９を挿入する。定抵抗回路であってもよい。
【０１５７】
本実施例では上記図２２の(a)に示す広帯域電力増幅器を用いる。第１の電力増幅器ＰＡ１の負帰還回路の抵抗２２０４およびキャパシタ２２０５は、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１５８】
整合回路のパラメータを決めるときには、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２は、周波数ｆ１、ｆ２における第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の出力インピーダンスと、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の入力インピーダンスとの整合を考慮する。第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３のパラメータの最適化は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式、スペクトラム拡散／ＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０１５９】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２、第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて用いる。
【０１６０】
図２３は、第３の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１１０の構成要素と、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１、１１２、１１３と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１１４とをプリント基板１１５上に実装している。
【０１６１】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｃ１は第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０１６２】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１、１１２、１１３（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供絵部１１４（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ３０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供絵部１１３を制御する。
【０１６３】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０１６４】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０１６５】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１１０を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信機器端末が得られる。
【０１６６】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１６７】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１６８】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成であっても実現できる。図２４の(a)〜(d)は、第３の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。以下の説明の２４２〜２４５は、図２４の点線に付された２４２〜２４５の参照符号と対応する。(２４２)以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。
【０１６９】
（２４１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、単極２投スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが８ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
【０１７０】
（２４２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ１、あるいは第２の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ２の少なくとも１つを組み込む。
【０１７１】
（２４３）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第２の電力増幅器ＰＡ２の第１の出力整合回路ＰＡ２０３を除いた部分、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の第２の出力整合回路ＰＡ３０３を除いた部分の少なくとも１つを組み込む。
【０１７２】
（２４４）：第１の単極２投スイッチＳＷ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０１７３】
（２４５）：第１の電力増幅器ＰＡ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０１７４】
（２４２）〜（２４５）において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとり、また、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを有しており、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０１７５】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０１７６】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０１７７】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０１７８】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０１７９】
本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第１の電力増幅器の入力側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
【０１８０】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０１８１】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【実施例４】
【０１８２】
図２５および図２６は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第４の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅器（前述の多周波整合電力増幅器を含む）は、実施例３の図１９および図２０において定義したものを用いる。広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１および実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０１８３】
本実施例の電力増幅器は、下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する。
【０１８４】
【表８】
図２５は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第４の実施例の構成図である。第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１を介してモード１用の第２の電力増幅器ＰＡ２と、モード２用の第３の電力増幅器ＰＡ３とが接続されている。
【０１８５】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０３、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２を有しており、第２の電力増幅器ＰＡ２は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、第１の出力整合回路ＰＡ２０３を有しており、第３の電力増幅器ＰＡ３は、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１、第３の段間整合回路ＰＡ３０２、第２の出力整合回路ＰＡ３０３を有している。
【０１８６】
第１の電力増幅器ＰＡ１の第１および第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１およびＰＡ１０２と、第２の電力増幅器ＰＡ２の第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴＰＡ２０１と、第３の電力増幅器ＰＡ３の第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１とは、デプレッション型であり、それぞれゲート幅（Ｗｇ）が０．６ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、および８ｍｍである。
【０１８７】
第１の電力増幅器ＰＡ１と、第１の単極２投スイッチＳＷ１とは、ＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）され、第２の電力増幅器ＰＡ２を構成する素子である第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第２の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とは、ＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）され、第３の電力増幅器ＰＡ３を構成する素子である第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１と、第３の段間整合回路ＰＡ３０２と、第２の出力整合回路ＰＡ３０３とは、ＧａＡｓ基板上に一体化（第２の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ２）され、それぞれ樹脂モールドパッケージに封止される。
【０１８８】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は、実施例２の図１５参照)。
【０１８９】
第１、第２、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の動作電源電圧は、ドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の−２．０Ｖ〜−３．０Ｖである。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１およびＰＡ１０２では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１およびＰＡ３０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、１０２、２０１および３０１のＩｄｓｓは、それぞれ約１６０ｍＡ、約５５０ｍＡ、約９００ｍＡ、約１．７Ａである。
【０１９０】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０１９１】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１と実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
【０１９２】
一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、実施例の図２２の(a)〜(d)に示す４種類の方法を用いる。本実施例では、上記図２２の(a)に示すＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方法を用いる。
【０１９３】
第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２の負帰還回路の抵抗とキャパシタは第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１９４】
整合回路のパラメータの決定するときには、第２、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２は、周波数ｆ１、ｆ２における第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２の出力インピーダンスと、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の入力インピーダンスとの整合がとれるようにする。また、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１の中の第１の段間整合回路ＰＡ１０３は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的な結合を行う(直流成分を阻止する)。第１の段間整合回路ＰＡ１０３は集中定数素子で構成される受動回路でもよい。第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３のパラメータの決定は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式、スペクトラム拡散／ＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０１９５】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２、第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて構成する。
【０１９６】
図２６は、第４の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０１の構成要素と、第１および第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０２と、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０３、１０４と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０５とをプリント基板１０６上に実装している。
【０１９７】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１は、第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、ＶＣ１は、第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０１９８】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０２、１０３、１０４（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０５（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ３０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４を制御する。
【０１９９】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０２００】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０２０１】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０１を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器が得られる。
【０２０２】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２０３】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２０４】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成であっても実現できる。以下の説明の（２７２）以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。図２７の(a)〜(d)は、第４の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。以下の説明の（２７２）〜（２７６）は、図２７の点線に付された参照符号と対応する。
【０２０５】
（２７１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが８ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され、樹脂封止されている)。整合回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
【０２０６】
（２７２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ１、あるいは第２の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ２の少なくとも１つを組み込む。
【０２０７】
（２７３）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第２の電力増幅器ＰＡ２の第１の出力整合回路ＰＡ２０３を除いた部分、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の第２の出力整合回路ＰＡ３０３を除いた部分の少なくとも１つを組み込む。
【０２０８】
（２７４）：第１の単極２投スイッチＳＷ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つとをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０２０９】
（２７５）：第１の電力増幅器ＰＡ１に、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０２１０】
（２７６）：第１の単極２投スイッチＳＷ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化したチップと、第１の電力増幅器ＰＡ１をＧａＡｓ基板上に一体化したチップと、をマルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベアチップで接続することなどを行う。
【０２１１】
上記（２７４）〜（２７６）において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成が可能であり、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを含み、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０２１２】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０２１３】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０２１４】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０２１５】
本実施例の第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、第１の電力増幅器ＰＡ１のように多段増幅器を用いてもよい。
【０２１６】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０２１７】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０２１８】
本実施例の電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０２１９】
【表９】
また、Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２がほぼ同じで、ｆ１、ｆ２が異なる高周波信号、例えば、以下の高周波信号を送信できる。
【０２２０】
【表１０】
【実施例５】
【０２２１】
図２８〜図３０は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第５の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)、初段前置駆動電力増幅器として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅器（多周波整合電力増幅器を含む）は、実施例３の図１９および図２０において定義したものを用いる。上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１と実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０２２２】
本実施例は、下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する。
【０２２３】
【表１１】
図２８は、本発明の第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第１の出力整合回路ＰＣ１と、モード２用の第２の電力増幅器ＰＡ２とが接続されている。第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と、第１の段間整合回路ＰＡ１０４と、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と、第２の段間整合回路ＰＡ１０５と、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３とを有しており、第２の電力増幅器ＰＡ２は、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、第２の出力整合回路ＰＡ２０３を有している。
【０２２４】
第１の電力増幅器ＰＡ１の第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３と、第２の電力増幅器ＰＡ２のＰＡ２０１とは、デプレッション型であり、ゲート幅（Ｗｇ）は、それぞれ０．６ｍｍ、２．０ｍｍ、６．０ｍｍ、３０ｍｍである。
【０２２５】
第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子の中で、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０４、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、第２の段間整合回路ＰＡ１０５と、第１の単極２投スイッチＳＷ１をＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、第２の電力増幅器ＰＡ２を構成する素子である第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第３の段間整合回路ＰＡ２０２と、第２の出力整合回路ＰＡ２０３をＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）し、樹脂モールドパッケージに封止する。Ｗｇが３０ｍｍである第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１はセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【０２２６】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は、実施例２の図１５を参照)。
【０２２７】
第１、第２、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３、ＰＡ２０１の動作電源電圧は、ドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の約−２．０Ｖ〜約−３．０Ｖ）である。第１および第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１およびＰＡ１０２では利得を重視する。第３および第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３およびＰＡ２０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３およびＰＡ２０１のＩｄｓｓは、それぞれ約１６０ｍＡ、５５０ｍＡ、１．３Ａ、７．０Ａである。
【０２２８】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０２２９】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１と実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
【０２３０】
一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、実施例３の図２２の(a)〜(d)に示す４種類の方法を用いる。本実施例では、上記図２２の(a)のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方法を用いる。
【０２３１】
第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２の負帰還回路の抵抗とキャパシタとは、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の負帰還回路１０１の抵抗とキャパシタとは、チップ部品を使って外付け回路とする。
【０２３２】
整合回路のパラメータの決定に関して、第３の段間整合回路ＰＡ２０２は、周波数ｆ２において第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の出力インピーダンスと、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の入力インピーダンスとの整合をとるように決める。
【０２３３】
また、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１の中の第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的な結合を行う(直流成分を阻止する)。第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５は集中定数素子で構成される受動回路でもよい。
【０２３４】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１、ＰＡ２０３のパラメータの決定は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０２３５】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて構成する。
【０２３６】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１、ＰＡ２０３と、第３の段間整合回路ＰＡ２０２は、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて構成する。
【０２３７】
図２９は、第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０２の構成要素と、第１と第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０３と、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３、ＰＡ２０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４、１０５と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６とをプリント基板１０７上に実装している。
【０２３８】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１は、第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、それぞれ第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３、ＰＡ２０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、ＶＣ１は第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０２３９】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０３、１０４、１０５（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ２０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０５を制御する。
【０２４０】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０２４１】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０２４２】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０２を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器が得られる。
【０２４３】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２４４】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２４５】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成であっても実現できる。以下の（３０２）以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。図３０は、第５の実施例のＭＭＩＣ化された部分を示す図である。説明の３０２〜３０５は、図３０の点線に付された参照符号と対応する。
【０２４６】
（３０１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが０．６ｍｍ、２ｍｍ、６ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが３０ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路、負帰還回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
【０２４７】
（３０２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の出力整合回路ＰＣ１、あるいは第２の出力整合回路ＰＡ２０３を組み込み、樹脂モールドする。
【０２４８】
（３０３）：第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）し、これに第１の出力整合回路ＰＣ１、あるいは第２の出力整合回路ＰＡ２０２を組み込み、樹脂モールドする。ただし、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の負帰還回路１０１は一体化、外付けのどちらでもよい。
【０２４９】
（３０４）：第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子と、第１の出力整合回路ＰＣ１、あるいは第２の出力整合回路ＰＡ２０３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０２５０】
（３０５）：第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）したチップと、第１、２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、１０２と第１、２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５をＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）したチップを、マルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベアチップで接続することなどを行う。
【０２５１】
上記説明(３０２)、(３０３)、(３０４)および（３０５）において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成が可能であり、また、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Meta l）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを有しており、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０２５２】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第２の電力増幅器ＰＡ２において出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０２５３】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０２５４】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０２５５】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０２５６】
本実施例の第２の電力増幅器ＰＡ２は１段増幅器であるが、第１の電力増幅器ＰＡ１のように多段増幅器を用いてもよい。
【０２５７】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０２５８】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０２５９】
本実施例の電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０２６０】
【表１２】
【０２６１】
【表１３】
後者の仕様においてモード２のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、第２の出力整合回路ＰＡ２０３に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第１の出力整合回路ＰＣ１に対しては、規定の出力電力２２ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【０２６２】
（実施例６）図３１〜図３４は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第６の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)、初段前置駆動電力増幅器として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅器（多周波整合電力増幅器を含む）は、実施例３の図１９および図２０において定義したものを用いる。上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１と実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０２６３】
第６の実施例は、下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する。
【０２６４】
【表１４】
図３１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第６の実施例の構成図である。第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第１の受動回路ＰＣ１と、モード２用の第２の受動回路ＰＣ２が接続されている。第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と、第１の段間整合回路ＰＡ１０４と、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と、第２の段間整合回路ＰＡ１０５と、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と有しており、第１の受動回路ＰＣ１は、第１の出力整合回路ＰＣ１０１と、第１のフィルタＰＣ１０２とを有しており、第２の受動回路ＰＣ２は、第２の出力整合回路ＰＣ２０１と、第２のフィルタＰＣ２０２とを有している。
【０２６５】
第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３は、デプレッション型であり、ゲート幅(Ｗｇ)は、それぞれ１ｍｍ、６ｍｍ、３０ｍｍである。
【０２６６】
第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子の中で、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０４と、第１の単極２投スイッチＳＷ１をＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、樹脂モールドパッケージに封止する。Ｗｇが６ｍｍである第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２は樹脂モールドパッケージに、Ｗｇが３０ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３はセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【０２６７】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は実施例２の図１５を参照)。
【０２６８】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３の動作電源電圧はドレイン電圧が３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の−２．０Ｖ〜−３．０Ｖである。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視する。第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ１０３では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２およびＰＡ１０３のＩｄｓｓはそれぞれ約２５０ｍＡ、約１．３Ａ、約７．０Ａである。
【０２６９】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１と実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
【０２７０】
一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、実施例３の図２２の(a)〜(d)に示す４種類の方法を用いる。本実施例では、上記図２２の(a)のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方法を用いる。
【０２７１】
第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の負帰還回路の抵抗とキャパシタは第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２の第１の負帰還回路１０１の抵抗とキャパシタはチップ部品を使って外付け回路とする。第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３に関しては、第２の負帰還回路１０２を一体化するか、負帰還回路１０２を外付け回路とするか、第２の段間整合回路ＰＡ１０５として広帯域整合（周波数ｆ１とｆ２、あるいはｆ１とｆ２を含む周波数帯域において、第２の電力増幅器ＰＡ１０２の出力インピーダンスと第３の電力増幅器ＰＡ１０３の入力インピーダンスとの整合をとること）が可能なインピーダンス変換回路を用いることなどを行う。
【０２７２】
整合回路のパラメータの決定に関して、第３の段間整合回路ＰＡ２０２は、周波数ｆ２において第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の出力インピーダンスと、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の入力インピーダンスと整合をとる。
【０２７３】
また、第１の段間整合回路ＰＡ１０４は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的な結合を行う(直流成分を阻止する)。第１の段間整合回路ＰＡ１０４および第２の段間整合回路ＰＡ１０５は、集中定数素子で構成される受動回路でもよい。
【０２７４】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１０１、ＰＣ２０１のパラメータの決定は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０２７５】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５、第１、２の出力整合回路ＰＣ１０１、ＰＣ２０１をＧａＡｓ基板上などに一体化する場合にはＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて構成する。
【０２７６】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１０１、ＰＣ２０１と、第２の段間整合回路ＰＡ１０５とは、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて構成する。
【０２７７】
第１、第２のフィルタＰＣ１０２、ＰＣ２０２は、周波数ｆ１、ｆ２に対して所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタ、あるいは上記バンドパスフィルタとｆ１、ｆ２を通過帯域にもつローパス、ハイパスフィルタの組合せで構成する。一般的に、フィルタはチップ部品の誘電体フィルタ、あるいは表面弾性波フィルタ(ＳＡＷフィルタ)などを用いる。
【０２７８】
図３２は、第６の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０３の構成要素と、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４と、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ１０３へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０５と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６とをプリント基板１０７上に実装している。
【０２７９】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２は、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ１０３へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、ＶＣ１は第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０２８０】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４、１０５（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御する。
【０２８１】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０２８２】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０３を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器が得られる。
【０２８３】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２８４】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２８５】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成が考えられる。(１)、(２)はコスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的である。(３)、(４)、(５)に関して、Ｗｇが３０ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３は、実動作時の熱的環境からセラミックパッケージに実装することが望ましく、他チップとの一体化には馴染まないけれども、以下に構成例として示しておく。また、実施例１で示したハイブリッドＩＣの構成、実装でもよい。図３３は、第６の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図であり、以下の(２)の説明に対応する。図３３の点線はＭＭＩＣ化する部分を示す。
【０２８６】
（１）ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、６ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが３０ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路、負帰還回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用い、フィルタはチップ部品の誘電体フィルタ、あるいは表面弾性波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）などを用いる。
【０２８７】
（２）第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の出力整合回路ＰＣ１０１、あるいは第２の出力整合回路ＰＣ２０１を組み込み、樹脂モールドする。
【０２８８】
（３）第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）し、これに第１の出力整合回路ＰＣ２０１、あるいは第２の出力整合回路ＰＣ２０２を組み込み、樹脂モールドする。ただし、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の負帰還回路１０１は一体化、外付けのどちらでもよい。
【０２８９】
（４）第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子と、第１の出力整合回路ＰＣ１０１、あるいは第２の出力整合回路ＰＣ２０１の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０２９０】
（５）第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）したチップと、第１、２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、１０２と第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５をＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）したチップを、マルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベアチップで接続することなどをおこなう。
【０２９１】
上記（２）〜（５）の説明において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとり、また、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを有しており、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０２９２】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第２の電力増幅器ＰＡ２において出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０２９３】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０２９４】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０２９５】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０２９６】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０２９７】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０２９８】
本実施例の電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０２９９】
【表１５】
モード１のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、出力整合回路に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第２の出力整合回路ＰＣ２０１に対しては、規定の出力電力２２ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【０３００】
また、本実施例では出力電力が同じ仕様であるが、実施例１の図５および図６に示すような利得制御機能を付けることにより、下表のモード１、モード２のように、規定の出力電力が異なる場合でも有効である。
【０３０１】
【表１６】
図３４は、図３１の電力増幅器において、第１の単極２投スイッチＳＷ１の２投端子に接続された第１の受動回路ＰＣ１と第２の受動回路ＰＣ２のそれぞれの出力端子に、第２の単極２投スイッチＳＷ２を接続した構成図である。この第２の単極２投スイッチＳＷ２が、第１の単極２投スイッチＳＷ１と同期して切り換わることにより２種類の高周波信号を送信することができる。すなわち、アンテナへの接続方法としては、図２１の構成で、第１の単極２投スイッチの２投端子に接続された第１の受動回路ＰＣ１と第２の受動回路ＰＣ２の出力が、アンテナ共用器あるいはスイッチなどを経て、それぞれのアンテナに至る場合と、図３４の構成でアンテナ共用器あるいはスイッチなどを経て、アンテナに至る場合などがある。上記の例ではアンテナへ至る経路に、フィルタ等の部品が入ってもよい。
【０３０２】
なお、上記の図３４の構成は、第１の実施例〜第５の実施例においても同様に適用できる。
【０３０３】
上述の第１の実施例〜第６の実施例における構成を組み合わせることもできる。図３９は、本発明による電力増幅器および通信機器のブロック図である。入力端子Ｉｎから入力された高周波信号は、スイッチＳＷ１を介して、入力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２のうちのいずれかに選択的に入力される。ＰＣ１およびＰＣ２の出力は、スイッチＳＷ２によって選択されて、増幅器ＰＡ１に入力される。増幅器ＰＡ１の出力は、スイッチＳＷ３を介して、出力整合回路ＰＣ３およびＰＣ４のうちのいずれかに選択的に入力される。ＰＣ３およびＰＣ４の出力は、スイッチＳＷ４によって選択されてスイッチＳＷ５の端子ＴＸに与えられる。スイッチＳＷ５は、送信時には、端子ＴＸをアンテナＡＮＴに接続し、受信時には、端子ＲＸをアンテナＡＮＴに接続する。受信時には、アンテナＡＮＴからの入力信号は、スイッチＳＷ５を介してフロントエンド回路ＦＥに与えられる。
【０３０４】
図３９に示す通信機器において、例えばスイッチＳＷ５、アンテナＡＮＴおよびフロントエンド回路ＦＥを省略することによって、スイッチ付き電力増幅器を実現することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０３０５】
以上のように本発明によれば、単極多投スイッチによって、異なる周波数帯の信号を増幅する２つの増幅器を切り替える。その結果、異なる周波数帯の高周波信号を増幅できる電力増幅器および通信機器を提供することができる。
【０３０６】
また本発明によれば、単極多投スイッチによって、異なる出力電力の信号を増幅する２つの増幅器を切り替える。その結果、異なる出力電力の高周波信号を増幅できる電力増幅器および通信機器を提供することができる。
【０３０７】
さらに本発明によれば、上記２つの増幅器の代わりに、受動回路および増幅器を切り替える。あるいは、上述の構成を組み合わせることによって、異なる周波数および／または出力電力の高周波信号を増幅できる電力増幅器および通信機器を提供することができる。
【０３０８】
さらに本発明によれば、電力増幅器の出力端子に、送受信の切り替え用のスイッチを設けることによって、異なる周波数の高周波信号の受信ができる通信機器を提供することができる。
【符号の説明】
【０３０９】
ＰＡ１ 第１の電力増幅器
ＰＡ２ 第２の電力増幅器
ＳＷ１ 第１の単極２投スイッチ
ＳＷ２ 第２の単極２投スイッチ
ＰＣ１ 第１の電力増幅器
ＰＣ２ 第２の電力増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数、出力電力および変調方式のうちの少なくとも１つが異なる信号を扱う電力増幅器および通信機器に関しており、特に少なくとも１つのスイッチを備えた電力増幅器および通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界各国で携帯電話や携帯情報端末のように、様々な情報通信機器が実用化され、立上がろうとしている。これら情報通信機器は固有のシステムに基づいて動作し、システムにより周波数帯、出力電力、変調方式が異なっている。従って、それぞれのシステムに対応した送信用電力増幅器が開発され、端末に搭載されることになる。
【０００３】
日本の自動車電話・携帯電話には、通信方法ではアナログ方式・ＦＭ(Frequency Modulation)変調方式とデジタル方式・π／４シフトＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）変調方式があり、周波数帯８００ＭＨｚ帯には上記アナログ方式、デジタル方式の２方式、１．５ＧＨｚ帯にはデジタル方式が割り当てられている。さらに簡易型携帯電話ＰＨＳ(PersonalHandy-phone System)はデジタル方式・π／４シ
フトＤＱＰＳＫ方式、１．９ＧＨｚ帯である。出力電力は自動車電話・携帯電話では約１Ｗ、簡易型携帯電話で１０ｍＷであり、前者はセル半径が数キロで、ハンドオーバ機能があるため自動車等での移動時でも通信が可能であるのに対して、後者はセル半径が数百メートルで、これまでの屋内コードレス電話を屋外で使用する位置づけである。また、世界的に工業、科学技術、医療用として割り当てられているＩＳＭ(IndustrialScientificMedical)バンドの２．４ＧＨｚ帯は、オフィス、工場、構内の無線ＬＡＮ(Local Area Network)として、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式で出力電力１０ｍＷ／ＭＨｚ（周波数帯域２６ＭＨｚ）の規格で使うことが検討されている。このように、いつでも、どこでも使える情報通信機器が日常生活の中に浸透するであろう。
【０００４】
従来、これらの方式ごとに所望の周波数帯、出力電力を満たす送信用電力増幅器が端末に搭載されるため、国内でのサービスエリア、用途に応じて上記端末を別々に揃えるか、１つの端末で異種の方式を扱える場合でも、高価で、大型の端末を必要とした。
【０００５】
図３５は、従来例のブロック図である。従来例は、周波数帯および出力電力が異なる２種類の高周波信号を送信する多段電力増幅器であり、各周波数帯に対応した２系統の電力増幅器群を用いる。
【０００６】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１の入力整合回路ＰＡ１０４、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０５、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、第２の段間整合回路ＰＡ１０６、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３、第１の出力整合回路ＰＡ１０７で構成される。
【０００７】
第２の電力増幅器ＰＡ２は、第２の入力整合回路ＰＡ２０４、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３の段間整合回路ＰＡ２０５、第５のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０２、第４の段間整合回路ＰＡ２０６、第６のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０３、第２の出力整合回路ＰＡ２０７で構成されている。
【０００８】
この従来例の電力増幅器は、異なる出力電力、変調方式、周波数帯には対応できるが、電力増幅器を構成する際に部品が増えて端末の小型化と逆行するとともに、コストの増大を招くという問題点を有している。
【０００９】
図３６は、本願の優先日よりも後に公開された特開平８−８８５２４号公報（公開日：１９９６年４月２日）に記載されている高周波集積回路の回路図を簡略化した図である。上記公報は、アナログ方式およびデジタル方式で動作を行う増幅器を備えた高周波集積回路に関する。図３６に示すように、増幅器の最終段のＦＥＴ３６０１のドレイン３６０４は、スイッチＳＷ１を介してアナログ方式用出力整合回路ＰＣ１の入力端子と、デジタル方式用出力整合回路ＰＣ２の入力端子とに接続される。アナログ方式用出力整合回路ＰＣ１の出力端子と、デジタル方式用出力整合回路ＰＣ２の出力端子とは、スイッチＳＷ２を介して出力端子３６０５に接続される。出力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２をスイッチで切り替えて選択することにより、それぞれの方式に対応した動作が可能である。
【００１０】
図３７は、図３６の回路における、入力電力Ｐｉｎに対する歪みＤおよび電力付加効率η（増幅器の直流投入電力に対する入出力の高周波電力の差分の比率）の変化を示すグラフ（ａ）および入力電力Ｐｉｎに対する出力電力Ｐｏｕｔの変化を示すグラフ（ｂ）である。
【００１１】
図３８は、出力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２の入力電力依存性を示すグラフである。横軸は、入力電力Ｐｉｎを示し、縦軸は、出力電力Ｐｏｕｔを示す。またＰｎは、定格出力電力を示す。出力電力が入力電力に対して線形領域では歪、電力付加効率は低く、入力電力が大きくなり非線形領域となると歪、電力付加効率は高くなる。このような特性を考慮して上記の電力増幅器のアナログ方式用であるＰＣ１と、デジタル方式用であるＰＣ２とを図３８に示すような高周波電力の入出力特性となるように構成する。すなわちアナログ方式用であるＰＣ１は、動作時において出力電力が入力電力に対して線形性を必要とせず、電力付加効率が高くなるように構成(つまり効率整合)される。デジタル方式用であるＰＣ２は、動作時において増幅器を通過する高周波信号に歪みが生じないように出力電力が入力電力に対して線形性が確保されるように構成（つまり歪整合）される。このときアナログ方式用と比べて電力付加効率は低くなる。
【００１２】
上述の特開平８−８８５２４号公報に記載された集積回路は、その記載内容から、同一周波数帯(９００ＭＨｚ帯)、かつ同じ出力電力でアナログ／デジタル方式の信号に対応すると考えられる。したがって上述の集積回路では、その出力整合回路ＰＣ１，ＰＣ２は同一の周波数帯に対して伝達信号のロスを最小限になるようにインピーダンス整合がとられているため、異なる周波数帯の高周波信号を伝達する場合にはインピーダンスの不整合によるロスが大きくなり、所望の出力電力、歪を得ることができない問題がある。さらに、出力電力が異なる場合、例えば、１Ｗ級および１００ｍＷ級の電力をそれぞれＰＣ１およびＰＣ２で扱う場合に、１Ｗ級の電力が出力できる能動素子を用いて１００ｍＷ級の電力を出力させるためには、ＦＥＴの入力電力を制御する機構が必須である。仮にこのような制御機構のもとで入力電力を下げて１００ｍＷ級の動作をさせた場合には電力付加効率が１Ｗ級動作に比べて極端に低下するので、消費電力の増大を招く。その結果、情報通信機器が電池駆動の場合には電池寿命が短くなるという問題がある。また、このような電力増幅器では周波数および出力電力のいずれもが異なる高周波信号を扱うことができない。さらに、この電力増幅器を送受信機能を備えた情報通信機器に搭載して使用する場合には、電力増幅器の送信信号とアンテナからの受信信号を切り替える選択手段が必要となる。しかし上述の公報においては、この点が言及されていない。すなわち、アナログ方式とデジタル方式に対して出力整合回路を切り替えるという電力増幅器の送信機能と情報通信機器の送受信機能との関連性は上述の公報には述べられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−８８５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記課題を鑑み、様々な情報通信機器で用いられる異種の方式、すなわち周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用でき、小型化と低コスト化が可能な電力増幅器、およびこれを用いることによる高付加価値な通信機器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】
本発明の電力増幅器は、単極端と２以上の多投端とを有し、第１周波数の信号と該第１周波数とは異なる第２周波数の信号を切り替えるスイッチと、前記スイッチの多投端の一つに接続された整合回路と、前記スイッチの多投端のうち前記整合回路が接続されたものとは異なる一つに接続された、第１のトランジスタを備えた第１増幅器と、前記スイッチの単極端に出力側が接続され、前記第１周波数の信号と前記第２周波数の信号とを通す、入力電流が前記第１のトランジスタよりも小さい第２の電界効果トランジスタを備えた第２増幅器と、前記スイッチの多投端が前記整合回路に接続されるのに連動して、前記整合回路から出力される前記第１周波数の信号が所定の出力となるよう前記第２増幅器の入力端子および出力端子に印加される電圧を制御するとともに前記第１増幅器が動作しないように前記第１増幅器の入力端子または出力端子に印加される電圧を制御し、前記スイッチの多投端が前記第１増幅器に接続されるのに連動して、前記第１増幅器から出力される前記第２周波数の信号が所定の出力となるよう前記第２増幅器の入力端子および出力端子に印加される電圧を制御し、かつ前記第１増幅器の入力端子または出力端子に印加される電圧を、前記第１増幅器がＡＢ級動作をするように制御する電源制御回路と、を備え、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
ある実施形態では、前記第１および前記第２のトランジスタは、電界効果トランジスタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上記構成によって、異種の方式、すなわち周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用でき、小型化と低コスト化が可能な電力増幅器、およびこれを用いることによる高付加価値な通信機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】図２は、整合回路のインピーダンスを説明するための図である。
【図３】図３は、入力整合回路ＰＣ１またはＰＣ２と第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１との等価回路を示す図である。
【図４】図４は、上記本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的な構成例を示す図である。
【図５】図５は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の構成例を示す図である。
【図６】図６は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の他の構成例を示す図である。
【図７】図７は、一般的な情報通信機器のブロック図である。
【図８】図８は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた情報通信機器の構成図である。
【図９】図９は、図８の第１の単極２投スイッチ１３９および第２の単極２投スイッチ１４０をまとめた第１のＤＰＤＴスイッチ１５２の構成図である。
【図１０】図１０は、図８のモード２のアンテナ２本およびフィルタ２個を用いてダイバーシティ送受信を行う場合の送受信切り替えスイッチの構成図である。
【図１１】図１１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた通信機器の構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の電力増幅器のなかでＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９をＭＭＩＣとハイブリッドＩＣとによって実現した構成図である。
【図１４】図１４は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第２の実施例の構成図である。
【図１５】図１５は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２の回路図である。
【図１６】図１６は、スイッチ３およびＳＷ４の回路図である。
【図１７】図１７は、第２の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図１８】図１８は、本実施例のＭＭＩＣ化の部分の範囲を示す図である。
【図１９】図１９は、３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。
【図２０】図２０は、２つのピークを有する増幅器の３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。
【図２１】図２１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第３の実施例の構成図である。
【図２２】図２２は、電力増幅器の広帯域化を説明するための図である。
【図２３】図２３は、第３の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図２４】図２４は、第３の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第４の実施例の構成図である。
【図２６】図２６は、第４の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図２７】図２７は、第４の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明の第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図２９】図２９は、第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図３０】図３０は、第５の実施例のＭＭＩＣ化された部分を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第６の実施例の構成図である。
【図３２】図３２は、第６の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。
【図３３】図３３は、第６の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。
【図３４】図３４は、図３１の電力増幅器において、第１の単極２投スイッチＳＷ１の２投端子に接続された第１の受動回路ＰＣ１と第２の受動回路ＰＣ２のそれぞれの出力端子に、第２の単極２投スイッチＳＷ２を接続した構成図である。
【図３５】図３５は、従来例のブロック図である。
【図３６】図３６は、特開平第８−８８５２４号公報に記載されている高周波集積回路の回路図を簡略化した図である。
【図３７】図３７は、図３６の回路における、入力電力に対する歪みおよび電力付加効率の変化を示すグラフおよび入力電力に対する出力電力の変化を示すグラフである。
【図３８】図３８は、出力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２の入力電力依存性を示すグラフである。
【図３９】図３９は、本発明による電力増幅器および通信機器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。同じ参照符号は、同じ構成要素を表す。
【００２０】
本明細書において、単に「スイッチ」と言及する場合は、特に断らない限り、「単極多投スイッチ」を意味する。本明細書におけるスイッチは、単極端子と、２つの多投端子とを有する。また本明細書における「電力増幅器」および「通信機器」は、それぞれ、後述するスイッチ付きの電力増幅器および情報通信機器を含む。
【実施例１】
【００２１】
本発明によるスイッチ付き電力増幅器は、２つのスイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。
【００２２】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器は、下表に示すモード１およびモード２の高周波信号を出力することができる。モード１においては、送信周波数ｆ＝ｆ１、出力電力Ｐｏｕｔ＝Ｐｏｕｔ１であり、モード２においては、送信周波数ｆ＝ｆ２、出力電力Ｐｏｕｔ＝Ｐｏｕｔ２である。モード１およびモード２における通信方式および変調方式は、表に示すとおりである。
【００２３】
【表１】
図１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器の第１の実施例を示す構成図である。
【００２４】
第１の電力増幅器ＰＡ１の入力側には第１の単極２投スイッチＳＷ１とモード１用の第１の入力整合回路ＰＣ１とモード２用の第２の入力整合回路ＰＣ２が接続され、第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には第２の単極２投スイッチＳＷ２とモード１用の第２の電力増幅器ＰＡ２とモード２用の第３の電力増幅器ＰＡ３が接続されている。
【００２５】
モード１においては、スイッチＳＷ１は、入力整合回路ＰＣ１の出力端子を電力増幅器ＰＡ１の入力端子に接続し、スイッチＳＷ２は、電力増幅器ＰＡ１の出力端子を電力増幅器ＰＡ２の入力端子に接続する。またモード２においては、スイッチＳＷ１は、入力整合回路ＰＣ２の出力端子を電力増幅器ＰＡ１の入力端子に接続し、スイッチＳＷ２は、電力増幅器ＰＡ１の出力端子を電力増幅器ＰＡ３の入力端子に接続する。その結果、モード１の高周波信号は、入力端子Ｐｉｎ１で受け取られ、出力端子Ｐｏｕｔ１から出力され、またモード２の高周波信号は、入力端子Ｐｉｎ２で受け取られ、出力端子Ｐｏｕｔ２から出力される。
【００２６】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ（ＧａＡｓ Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ）ＰＡ１０１を有する。第２の電力増幅器ＰＡ２は、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第１の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とを有する。第３の電力増幅器ＰＡ３は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１と、第２の段間整合回路ＰＡ３０２と、第２の出力整合回路ＰＡ３０３とを有する。
【００２７】
第１の電力増幅器ＰＡ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２と、第３の電力増幅器ＰＡ３とをそれぞれ構成する第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１はデプレッション型であり、ゲート幅（Ｗｇ）がそれぞれ１ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍである。
【００２８】
Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍの第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１は、樹脂モールドパッケージに実装する。Ｗｇが８ｍｍの第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１は、セラミックパッケージに実装する(つまりセラミックキャリア上に実装され樹脂封止される)。
【００２９】
第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＰＩＮダイオードを用いた回路（樹脂モールドされたＰＩＮダイオード、ＰＩＮダイオードの周辺回路として用いられるＤＣカット用のキャパシタ、抵抗成分およびインダクタンス成分をもつチョークコイルなどを含む回路）によって実現してもよく、あるいはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとその周辺素子を一体化し、樹脂モールドした回路）によって実現してもよい。
【００３０】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の動作電源電圧はドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧（約−２．０Ｖ〜約−３．０Ｖ）である。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級で動作（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流で動作）させている。ここで「Ｉｄｓｓ」とは、ゲート−ソース間がショートされた状態（つまりゼロ・バイアス時）のドレイン−ソース電流のことをいう。第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＩｄｓｓはそれぞれ約２５０ｍＡ、９００ｍＡ、１．７Ａである。
【００３１】
本実施例においては、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御電圧としては、ＰＩＮダイオードを用いた回路の場合、０Ｖ／１２Ｖの２つのレベルを、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路の場合、０Ｖ／−４．７Ｖの２つのレベルを用いる。
【００３２】
上記の第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２およびＰＡ３を構成する入力整合回路、段間整合回路および出力整合回路は、周波数、出力電力および変調方式に応じて、所望の特性を満たすような機能や構成を有する。
【００３３】
図２は、整合回路のインピーダンスを説明するための図である。周波数ｆ１およびｆ２におけるＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入力インピーダンスは、互いに異なる。したがって第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２は、それぞれ周波数ｆ１(１．９ＧＨｚ)、周波数ｆ２（２．４ＧＨｚ）において、信号源インピーダンス（ここでは外部に接続された送信ミキサ部等の送信ＲＦ部を、スイッチ付き電力増幅器からみたインピーダンスとする）Ｚｓと、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の入力インピーダンスＺI1 とが等しくなるようにする(つまりインピーダンス整合をとる)。これにより、入力リターンロスが最適になる。リターンロスは、６ｄＢ以上であることが好ましい。
【００３４】
第１の段間整合回路ＰＡ２０２は、周波数ｆ１において第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の出力インピーダンスＺ O1 と第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の入力インピーダンスＺI2とが等しくなるように整合をとる。第１の出力整合回路ＰＡ２０３は、周波数ｆ１において第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の出力インピーダンスＺ O2 と、アンテナ側の負荷インピーダンスＺ Lとが等しくなるように整合をとる。
【００３５】
第２の段間整合回路ＰＡ３０２および第２の出力整合回路ＰＡ３０３も、周波数ｆ２において上記と同様の整合をとる。第１の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とは、それぞれ周波数ｆ１において第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１の負荷である。また、第２の段間整合回路ＰＡ３０２、第２の出力整合回路ＰＡ３０３は、それぞれ周波数ｆ２において第１、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ３０１の負荷である。これらの負荷は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１の出力特性、つまり出力電力、飽和出力電力、１ｄＢ圧縮点出力電力、線形利得、電力付加効率、動作電流、歪（具体的には相互変調歪および隣接チャンネル漏洩電力）を決定する重要なパラメータである。
【００３６】
本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式およびスペクトラム拡散(ＳＳ)・ＱＰＳＫ変調方式においては、歪特性が良好であることが重要であるので、電力増幅器としては、線形増幅器を使うことが必要となる。この観点からモード１（１．９ＧＨｚ、２２ｄＢｍ、π／４シフトＤＱＰＳＫ変調信号)では、段間整合回路ＰＡ２０２は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１がＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１を駆動するのに十分な出力電力（つまり利得）を確保できるように整合をとる。また出力整合回路ＰＡ２０３は、出力電力Ｐｏｕｔ１＝２２ｄＢｍにおいて、搬送波出力に対する隣接チャンネル漏洩電力の比（搬送波周波数における出力電力に対する、隣接するチャンネル周波数において漏洩する電力の比）を抑制した上で、高い電力付加効率（消費された高周波電力に対する入力された直流電力の比）が得られるように整合をとる。
【００３７】
モード２（２．４ＧＨｚ、２６ｄＢｍ、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式のＱＰＳＫ変調信号）では、段間整合回路ＰＡ３０２は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１がＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１を駆動するのに十分な出力電力（つまり利得）を確保できるように整合をとる。また出力整合回路ＰＡ３０３は、出力電力Ｐｏｕｔ２＝２６ｄＢｍにおいて、隣接チャンネル漏洩電力および相互変調歪（ＩＭＤ：異なる複数の信号を増幅する場合に生じるmfa±nfb［ｍ、nは整数］の周波数成分）を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合をとる。
【００３８】
このように本発明の電力増幅器の段間整合回路および出力整合回路は、高周波信号の周波数、出力電力および変調方式に応じて、所望の特性を満たすように構成可能である。
【００３９】
図３は、入力整合回路ＰＣ１またはＰＣ２と第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１との等価回路を示す図である。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１は、ドレイン１０１、ソース１０２およびゲート１０３を有する。ドレイン１０１は、チョークインダクタ１０４を介して電源端子１０１１に接続される。ソース１０２は、ソースインダクタ１０５を介してグラウンドに接続される。高周波信号は、端子１０３１に入力され、端子１０１２において出力される。入力整合回路ＰＣ１は、集中定数素子成分である、直列インダクタンス１０６、直列キャパシタンス１０７および並列キャパシタンス１０８によって表現できる。なお、段間整合回路および出力整合回路の等価回路も、同様に集中定数素子成分で表すことができる。したがって入力整合回路、段間整合回路および出力整合回路は、図３に例示した回路に限らず、集中定数素子の組合わせにより構成できる。例えば本実施例では、上述の整合回路を構成する集中定数素子は、チップ部品であるチップインダクタ、チップコンデンサおよびチップ抵抗を用いて実現する。
【００４０】
図４は、上記本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的な構成例を示す図である。スイッチ付き電力増幅器１０９の構成要素は、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０、１１１、１１２と、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御電圧供給部１１３、１１４と共にプリント基板１１５上に実装される。Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、それぞれ第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧である。Ｖｃ１およびＶｃ２は、それぞれ第１および第２の単極２投スイッチＳＷ１およびＳＷ２へ供給される制御電圧である。
【００４１】
ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１のドレイン電圧およびゲート電圧のうちの少なくとも１つを制御することによって、ＰＡ１０１の動作が不要なときに、ＰＡ１０１の消費電力を低減する。これと同様に、ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１および１１２も、それぞれ第２および第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１およびＰＡ３０１のドレイン電圧およびゲート電圧のうちの少なくとも１つを制御することによって、消費電力を低減する。
【００４２】
ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの消費電力を低減する方法には、ドレイン電圧またはゲート電圧を制御することで、ＦＥＴのドレイン電流Ｉｄを減少させる方法がある。例えば、デプレッション型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの場合、ドレイン電圧を通常動作時の約３．５Ｖから、非動作時の約０．０Ｖに下げることで、ドレイン電流Ｉｄを減少させる。あるいはゲート電圧を通常動作時の約−２．５Ｖから約−５．０Ｖに下げることで、ドレイン電流Ｉｄを減少させる。ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０は、通常動作時のためのドレイン電圧Ｖｄｄ１（例えば３．５Ｖ）および通常動作時のためのゲート電圧Ｖｇｇ１（例えば−２．５Ｖ）のうちの少なくとも１つを外部の電源から受け取り、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の動作・非動作に応じて、Ｖｄｄ１またはＶｇｇ１の電圧を変化させてＰＡ１０１に出力する。ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１および１１２も、ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０と同様に機能する。
【００４３】
ドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１０、１１１および１１２と、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２の制御電圧供給部１１３、１１４の電源制御は連動しておこなわれる。具体的には、モード１のとき、つまり高周波信号を入力端子Ｐｉｎ１で受け取り、出力端子Ｐｏｕｔ１で出力するモードのとき、制御電圧供給部１１３および１１４は、それぞれ制御電圧Ｖｃ１およびＶｃ２を受け取り、ＳＷ１はＰｉｎ１を、ＳＷ２はＰｏｕｔ１を選択するように、ＳＷ１およびＳＷ２を制御する。またこのモード１では、ＰＡ３０１は動作する必要がないので、ドレイン電流Ｉｄを低減させることによって低消費電力化を実現する。
【００４４】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【００４５】
なお、本実施例のようにモード１とモード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ：Auto Gain ControlまたはＡＬＣ：Auto LevelControl）機能を有する電力増幅器などを組み込み、モニタされた出力電力をフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。
【００４６】
図５は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の構成例を示す図である。図５に示すように本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１の入力側に第１のアッテネータ１１７、あるいは本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９の外部入力側に第２のアッテネータ１１８を設け、これらの制御は出力電力をモニタして制御信号を出すフィードバック制御部１１６が行う。
【００４７】
アッテネータとしては、チップ抵抗を用いた固定型アッテネータ(π型、Ｔ型アッテネータ)、電子アッテネータでは、アナログ式のＰＩＮダイオード、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴなどを用いたＩＣ、デジタル式の単位アッテネータ（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴなどを用いたＩＣ）を直列に接続しそれぞれを電子的に制御するＩＣなどを用いる。「単位アッテネータ」は、１つのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのドレイン・ソース間のインピーダンスを信号の減衰に用いる素子である。単位アッテネータのゲート電圧を制御すると、減衰量も変化する。単位アッテネータは、例えば約０．５ｄＢ〜約５．０ｄＢの減衰量をもつので、さらに減衰するときは、複数の単位アッテネータを直列に接続すればよい。
【００４８】
図６は、フィードバック制御部を有するスイッチ付き電力増幅器の他の構成例を示す図である。図６に示すように出力電力モニタに応じて、本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、あるいは本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９の外部入力側に設けられる自動利得制御電力増幅器１１９の電源電圧を変更する（例えばドレイン電圧を下げたり、ゲート電圧を絞る）ことにより、利得、出力電力を調整する。
【００４９】
図７は、一般的な情報通信機器のブロック図である。高周波信号の送受信と信号処理に関わる部分は、高周波（ＲＦ）部１２０、中間周波数（ＩＦ）信号処理部１２１、ベースバンド部１２２に分かれる。
【００５０】
高周波部１２０は、送受信に用いられるアンテナ１２３、アンテナ共用器（デュプレクサ）あるいはスイッチ１２４、そしてフロントエンド部１２５から有しており、フロントエンド部１２５は、さらに送信部１２６、受信部１２７を有する。「フロントエンド部」といえば受信部をさす場合もあるが、本明細書では送信部も含める。
【００５１】
送信部１２６は、変調器から送られてくる中間周波数（ＩＦ）信号を高周波信号に変換する送信ミキサ（アップコンバータ）とその電圧制御発振器(ＶＣＯ)、そして高周波信号を増幅する電力増幅器（ここでは小信号の高周波増幅器も含める）で主に構成する。この部分に本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９が属する。
【００５２】
受信部１２７は、アンテナ１２３から送られてくる高周波信号の増幅を行う低雑音増幅器（ＬＮＡ）とＩＣでの信号処理が行えるように高周波信号を低い周波数のＩＦ信号に変換する受信ミキサ（ダウンコンバータ）で主に構成される。
【００５３】
ＩＦ信号処理部１２１は、送信部のベースバンド信号の変調部、受信部のフロントエンド部からＩＦ信号をさらに変換、増幅する部分（ミキサ、ＩＦ増幅器）で主に構成される。
【００５４】
ベースバンド部は、デジタル方式では音声、データ、映像信号の符号・復号処理を行うコーデック、伝送の多重化方式（時分割、周波数分割、符号分割）に対するチャネルの選局などを行うためのコーデック、ベースバンド信号(音声、データ、映像信号)の変調部(送信側のＩＦ信号への変調)とＩＦ信号の復調部(受信側のベースバンド信号への復調)で主に構成され、アナログ方式では復調部(周波数弁別器：ディスクリミネータ)、変調部、音声、データ信号処理部で主に構成する。ベースバンド部では通信方式によりアナログ信号、デジタル信号のいずれかを扱うことになり、それぞれに応じてアナログ専用処理ＩＣとデジタル専用処理ＩＣを別々に用いるか、アナログ／デジタル信号処理の両方を行う一体型ＩＣを用いる。
【００５５】
この他に、上記各部を制御するためのＣＰＵ、メモリ部１２８と、電源部１２９がある。ＣＰＵ、メモリ部１２８は所望の通信方式に応じて上記の高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２の制御などを行う。電源部は電池、商用電源などからＤＣ−ＤＣコンバータ、レギュレータなどを用いて、各部の回路の動作電圧に応じて正電源あるいは負電源を発生させる。
【００５６】
上記の高周波部１２０、中間周波数（ＩＦ）信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が、少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体にまとめて実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能であり、周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信機器端末が得られる。
【００５７】
図８は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた情報通信機器の構成図である。図８に示す情報通信機器は、モード１、モード２のそれぞれに対する送信・受信の切り替え用スイッチを備えている。本発明のスイッチ付き電力増幅器１３８の出力側にモード１およびモード２にそれぞれ対応する第２の単極２投スイッチ１４０および第３の単極２投スイッチ１４１が接続される。スイッチ１４０およびスイッチ１４１は、送信および受信を切り替える役割（モード１；ＴX1 およびＲX1の切り替え、モード２；ＴX2およびＲX2の切り替え）を果たす。
【００５８】
第２の単極２投スイッチ１４０の単極側には第１のアンテナ（モード１用）１４２と第１のフィルタ１４４が、第３の単極２投スイッチ１４１の単極側には第２のアンテナ（モード２用）１４３と第２のフィルタ１４５１が接続される。モード１用受信端ＲX1側には第１のローノイズアンプ１４６、第１のローカルアンプ１４７、第１のミキサ１４８が、モード２用受信端ＲX2側には第２のローノイズアンプ１４９、第２のローカルアンプ１５０、第２のミキサ１５１が接続される。
【００５９】
図９の(a)および(b)は、図８において第１の単極２投スイッチ１３９および第２の単極２投スイッチ１４０の２つの単極２投スイッチをまとめた第１のＤＰＤＴ(Ｄｕａｌ-ｐｏｌｅ-ｄｕａｌ-ｔｈｒｏｗ)スイッチ１５２の具体的構成例を示す図である。第１の単極２投スイッチ１３９の単極端Ｐ１、第２の単極２投スイッチ１４０の単極端Ｐ２、第１の単極２投スイッチ１３９の投端（モード２送信側）Ｔ１、第２の単極２投スイッチ１４０の投端（モード１受信側）Ｔ２が第１のＤＰＤＴスイッチ１５２の各ポートの相当し、各ポート間に第１〜４のスイッチング用トランジスタ（ＴSW1〜ＴSW4）と各ポート端子に並列に第５〜８のスイッチング用トランジスタ（ＴSW5〜ＴSW8）が接続されている(ＴSW5〜ＴSW8はポート間の所望のアイソーレーションに応じて接続する場合と、接続しない場合がある)。各ポート間はＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ-ｐｏｌｅ-ｓｉｎｇｌｅ-ｔｈｒｏｗ）スイッチにより接続されていることになる。これによりＰ１からの信号をＰ２とＴ１に切り替える役割と、Ｐ２において受信時にＴ２に切り替える役割とを果たすことができる。
【００６０】
図１０の(a)および(b)は、図８においてモード２のアンテナとして２本(第２のアンテナ１４３、第３のアンテナ１５４)、フィルタとして２個（第２のフィルタ１４５１、第３のフィルタ１４５２）を用いてダイバーシティ送受信を行う場合の送受信切り替えスイッチの具体的構成例を示す図である。このダイバーシティ方式は電波の反射、散乱により送受信の状況が変わる中で、送受信が良好なアンテナに切り替えるものである。送受信切り替えスイッチは第２のＤＰＤＴスイッチ１５３で構成でき、第２のＤＰＤＴスイッチ１５３のＰ１’(第２のアンテナ側：モード２用)、Ｐ２’(第３のアンテナ側：モード２用)、Ｔ１’(モード２送信側)、Ｔ２’(モード２受信側)が第２のＤＰＤＴスイッチ１５３の各ポートの相当し、各ポート間に第９〜１２のスイッチング用トランジスタ（ＴSW9〜ＴSW12）と各ポート端子に並列に第１３〜１６のスイッチング用トランジスタ（ＴSW13〜ＴSW16）が接続されている(ＴSW13〜ＴSW16はポート間の所望のアイソーレーションに応じて接続する場合と、接続しない場合がある)。各ポート間はＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ-ｐｏｌｅ-ｓｉｎｇｌｅ-ｔｈｒｏｗ）スイッチにより接続されていることになる。これにより、アンテナ側のポート、すなわちＰ１'、Ｐ２’を選択して、送信、受信側のポート、すなわちＴ１'、Ｔ２’の切り替えを行うことができる。
【００６１】
図１１は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器を用いた通信機器の構成図である。図８と異なりアンテナ部をモード１およびモード２で共用する。スイッチ付き電力増幅器のモード１およびモード２の出力の切り替え用スイッチ１５５と、送信および受信の切り替え用スイッチ１５６とを用いる。
【００６２】
発明のスイッチ付き電力増幅器１３８の出力側にモード１、モード２を切り替えるための第１の単極２投スイッチ１５５が接続され、その後に送信と受信を切り替える役割（モード１；ＴX1とＲX1の切り替え、モード２；ＴX2とＲX2の切り替え）を果たす第２の単極２投スイッチ１５６が接続される。第２の単極２投スイッチ１５６の単極側にはフィルタ１５７(モード１、モード２共用)、アンテナ１５８（モード１、モード２共用）が接続される。
【００６３】
なお、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、単極２投スイッチ、入力、段間、出力整合回路を実現するには、上記で示した方法以外のハイブリッドＩＣやＭＭＩＣを用いた構成であってもよい。以下では、上記で説明した方法も含めて（１）ハイブリッドＩＣ、および（２）ＭＭＩＣの構成および実装を説明する。
【００６４】
なお、本明細書において「ディスクリート部品」とは、以下の（１）に述べるハイブリッドＩＣを構成する部品を意味する。ディスクリート部品には、具体的には、チップキャパシタ、チップインダクタ、チップ抵抗、チップＦＥＴなどのチップ部品やＭＭＩＣにパッケージされた部品などがある。このことは、以下の実施例についてもあてはまる。
【００６５】
（１）ハイブリッドＩＣ（ＨＩＣ）
上記の部品を個別にプリント基板に実装する。ここで「プリント基板」は、高周波部、中間周波数信号処理部、またはベースバンド部が実装される基板（「マザーボード基板」ともいう）を意味する。以下にハイブリッド化を、(１．１)ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、(１．２)単極２投スイッチ、(１．３)受動回路、および（１．４）１．１〜１．３の組み合わせに分けて説明する。
【００６６】
（１．１）ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
（ａ）樹脂モールドパッケージ、あるいはセラミックパッケージに実装する（セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【００６７】
（ｂ）ベアチップを用い、プリント基板にBack to face、つまりプリント基板の主面にチップの能動素子が形成されていない面を向けて銀ペーストなどを用いて実装する、あるいはface to face、つまりプリント基板の主面に、能動素子とパッドにマイクロバンプなどが形成されているチップの主面を向けて実装する。
【００６８】
（１．２）単極２投スイッチ
（ａ）ＰＩＮダイオードを用いた回路（樹脂モールドされたＰＩＮダイオードとそれの周辺回路）を使う。
【００６９】
（ｂ）ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとその周辺素子を一体化し、樹脂モールドされた回路）を使う。
【００７０】
（１．３）受動回路（入力、段間、出力整合回路を含めた受動回路）
（ａ）チップ部品（チップインダクタ、チップキャパシタ、チップ抵抗など）を用いる。
【００７１】
（ｂ）半導体基板を用いる。(狭義の意味でのＭＭＩＣ化）通常、半導体基板（Ｓｉ、ＧａＡｓなどの化合物半導体）上に、集中定数素子のうち、インダクタンス成分はマイクロストリップライン(高インピーダンスラインなど)、スパイラルインダクタなど、キャパシタンス成分はＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタなど、抵抗成分は薄膜抵抗(ＮｉＣｒなど)、イオン注入抵抗、能動素子を用いた抵抗などを形成して用いる。
【００７２】
分布定数素子ではインダクタンス成分、容量成分を実現するために先端開放スタブ、先端短絡スタブなどをパターン形成して用いる。
【００７３】
これらの素子は、ベアチップで実装する他に、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴチップを含めたマルチチップでパッケージに封止するなどして、プリント基板に実装する。
【００７４】
（ｃ）誘電体基板を用いる。プリント基板(ガラスエポキシ：ε r=4.9、ガラスフッ素・テフロン（登録商標）：εr=2.6、ガラス熱硬化ＰＰＯ樹脂εr=3.5、10.5など)、セラミック基板（アルミナなど）などの上に、ストリップライン、ＭＩＭキャパシタ、薄膜抵抗を形成する。
【００７５】
上記のプリント基板のうちガラスエポキシ製基板は高周波部、中間周波数信号処理部、ベースバンド部が実装されるマザーボード基板として使う。ガラス熱硬化ＰＰＯ樹脂製基板は多層基板として各層間にストリップライン、薄膜抵抗を作製して使うことも可能である。セラミック基板に関してはセラミックパッケージのキャリア部にパターン化して、他の部品とマルチチップで実装することも可能である。
【００７６】
（１．４）上記（１．１）〜（１．３）の組合せ
例えば、整合回路を含めた受動回路において、半導体基板上に作製する部分、チップ部品を使う部分、プリント基板上でパターン化して使う部分に分けて構成する。上記の半導体基板上に作製された受動回路はＧａＡｓＭＥＳＦＥＴチップなど他の部品とのマルチチップ化、あるいは後で述べるＭＭＩＣとして一体化も行える。
【００７７】
（２）ＭＭＩＣ
上記の個別部品をＭＭＩＣ(Monolithic Microwave IC)化する。以下に、本実施例の構成に対応させて、ＭＭＩＣの構成を説明する。図１２は、本発明の電力増幅器のなかでＭＭＩＣ化する部分を示す図である。以下の説明は、図１２に付された記号（Ａ）、（Ｂ）−１〜（Ｂ）−９に対応する。図１２において、点線で囲まれた部分がＭＭＩＣ化される部分である。
【００７８】
（Ａ）本実施例のスイッチ付き電力増幅器全体をＭＭＩＣ化する。本実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成部品である第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２、第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０３をすべてＭＭＩＣ化する。
【００７９】
（Ｂ）本実施例のスイッチ付き電力増幅器において選択的にＭＭＩＣ化する。第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第２の単極多投スイッチＳＷ２の単極端子に接続された電力増幅器ＰＡ１と、第２の単極多投スイッチＳＷ２の多投端子に接続された第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３の中からＭＭＩＣ化する部品を選択し、同一半導体基板上で組み合わせる。以下には、主要な組み合わせを示したが、これに限定されるものではない。
【００８０】
（Ｂ）−１：第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第１の電力増幅器ＰＡ１を組み合わせる。
【００８１】
（Ｂ）−２：（Ｂ）−１の構成要素と、これを除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８２】
（Ｂ）−３：第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第１の電力増幅器ＰＡ１を除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つを組み合わせる。
【００８３】
（Ｂ）−４：第１の単極多投スイッチＳＷ１と、第１の電力増幅器ＰＡ１を組み合わせる。
【００８４】
（Ｂ）−５：Ｂ−（４）の構成要素と、これを除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８５】
（Ｂ）−６：第１の単極多投スイッチＳＷ１と、第１の電力増幅器ＰＡ１を除く構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つを組み合わせる((Ｂ)−３との重複部は除く)。
【００８６】
（Ｂ）−７：第１の単極多投スイッチＳＷ１と、第２の単極多投スイッチＳＷ２と、第１の電力増幅器ＰＡ１とを組み合わせる。
【００８７】
（Ｂ）−８：（Ｂ）−７の構成要素と、これ以外の構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８８】
（Ｂ）−９：第１の電力増幅器ＰＡ１と、第１、第２の単極多投スイッチＳＷ１、ＳＷ２を除いた構成要素（第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２など）の少なくとも１つとを組み合わせる。
【００８９】
なお、ＭＭＩＣ化には第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３それぞれのＭＭＩＣ化、さらに、第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子 (能動素子、受動回路など)を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。上記（Ｂ）−１〜（Ｂ）−９においてＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとる。
【００９０】
ここで、（Ａ）および（Ｂ）においてＭＭＩＣ化されない部品は（１）で述べたように個別に部品をプリント基板に実装する。ＭＭＩＣとハイブリッドＩＣを並用することが実用上の低コスト、高性能化の観点から行われる。つまり、ＭＭＩＣ、ハイブリッドＩＣのメリット、デメリットは逆関係にあり、相互補間されるためである。ＭＭＩＣ化では、各々機能する部品を一体化・集積化してさらなる高性能化、小型化、低コスト化が図られ、高付加価値が得られるメリットがある。いっぽうでデメリットとしては、前工程、後工程での歩留の低下によるコスト高、個別部品による調整が不可であることによる性能の低下、さらに扱う出力電力が１Ｗ以上に高くなると半導体基板の熱放散の限界から特性劣化(利得低下など)、信頼性上の問題（素子の熱暴走、素子破壊など）が生じることなどがある。これらの点の逆がハイブリッドＩＣのメリットおよびデメリットとなる。
【００９１】
図１３は、本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０９をＭＭＩＣとハイブリッドＩＣとによって実現した構成を示す図である。このスイッチ付き電力増幅器１０９は、上記の（Ｂ）−１、すなわち第２の単極多投スイッチＳＷ２と第１の電力増幅器ＰＡ１とを同一半導体基板上に形成したスイッチ一体型電力増幅器１３１と、ＭＭＩＣ化した第２、第３の電力増幅器１３４、１３５と、第１の単極多投スイッチＳＷ１と、ハイブリッドＩＣ化した第１、第２の入力整合回路１３６、１３７で構成される。電源電圧および制御電圧は図４の説明に準ずる。
【００９２】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【００９３】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【００９４】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【００９５】
本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第１の電力増幅器の入力側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
【００９６】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【００９７】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【００９８】
本実施例の電力増幅器の機能をまとめると、所望の送信周波数ｆ１、ｆ２に応じて第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２を同期して切り替えること、すなわち各周波数に対応して、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２および第２、第３の電力増幅器ＰＡ２、ＰＡ３を切り替えることにより、ｆ１、ｆ２、Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２がそれぞれ異なる高周波信号を送信できることである。
【００９９】
この他に送信可能な方式として、周波数ｆ１、ｆ２がほぼ同一帯域で、ｆ１、ｆ２の出力電力Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２が異なる高周波信号もある。一例を以下に表で示す。
【０１００】
【表２】
上表において、モード２のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、第２の出力整合回路ＰＡ３０３に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第１の出力整合回路ＰＡ２０３に対しては、規定の出力電力２６ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力、相互変調歪（ＩＭＤ：異なる複数の信号を増幅する場合に生じるmfa±nfb[m、nは整数]の周波数成分）を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【０１０１】
また、Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２がほぼ同じで、ｆ１、ｆ２が異なる高周波信号を送信することもできる。一例を下表に示す。
【０１０２】
【表３】
【実施例２】
【０１０３】
図１４〜１８は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第２の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は４つのスイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。本実施例によれば、一例として下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信することができる。
【０１０４】
【表４】
図１４は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第２の実施例の構成図である。
【０１０５】
第１の電力増幅器ＰＡ１の入力側には第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第１の入力整合回路ＰＣ１と、モード２用の第２の入力整合回路ＰＣ２とが接続され、第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には第２の単極２投スイッチＳＷ２と、モード１用の第１の出力整合回路ＰＣ３と、モード２用の第２の電力増幅器ＰＡ２とが接続されている。
【０１０６】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２と、第１、第２の段間整合回路ＰＣ４、ＰＣ５、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ３、ＳＷ４を有する。第２の電力増幅器ＰＡ２は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、第２の出力整合回路ＰＡ２０３を有する。
【０１０７】
第１の電力増幅器ＰＡ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２をそれぞれ構成する第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１は、デプレッション型であり、ゲート幅（Ｗｇ）がそれぞれ１ｍｍ、４ｍｍ、３０ｍｍである。Ｗｇが１ｍｍである第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、Ｗｇが４ｍｍである第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と第２の単極２投スイッチＳＷ２とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）し、それぞれ樹脂モールドパッケージに封止する。Ｗｇが３０ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１は、セラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【０１０８】
第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる。図１５は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２の回路図である。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路は、第１の並列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１６、第１の直列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１７、第２の並列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１８、第２の直列ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ１５１９、第１の抵抗１５２０、第２の抵抗１５２１、第３の抵抗１５２２、第４の抵抗１５２３を有しており、制御電圧ＶＣ１、ＶＣ２を印加することにより、第３の端子１５０３と、第１の端子１５０１、第２の端子１５０２とを切り換える。上記ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＷｇは１．２ｍｍである。
【０１０９】
第３、第４の単極２投スイッチＳＷ３、ＳＷ４はＰＩＮダイオードを用いた回路(樹脂モールドされたＰＩＮダイオードとその周辺回路ＤＣカットのＣ、チョークのＲまたはＬ)、あるいはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路（ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとその周辺素子を一体化し、樹脂モールドされた回路）を用いる。
【０１１０】
図１６は、スイッチ３およびＳＷ４の回路図である。ＰＩＮダイオードを用いた回路は、第１の並列ＰＩＮダイオード１６０４、第１の直列ＰＩＮダイオード１６０５、第２の並列ＰＩＮダイオード１６０６、第２の直列ＰＩＮダイオード１６０７、第１のチョークインダクタ１６０８、第２のチョークインダクタ１６０９、第３のチョークインダクタ１６１０、第１の直流阻止コンデンサ１６１１、第２の直流阻止コンデンサ１６１２、第３の直流阻止コンデンサ１６１３、第１のバイパスコンデンサ１６１４、第２のバイパスコンデンサ１６１５を有しており、制御電圧ＶＣ１、ＶＣ２を印加することにより、第３の端子１６０３と、第１の端子１６０１、第２の端子１６０２とを切り換える。
【０１１１】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１の動作電源電圧はドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧（約−２．０Ｖ〜−約３．０Ｖ）である。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ２０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＩｄｓｓは、それぞれ約２５０ｍＡ、９００ｍＡ、７．０Ａである。
【０１１２】
第１、第２の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、０．０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ３、ＳＷ４は、ＰＩＮダイオードを用いた回路では０Ｖ／１２Ｖの制御電圧、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路では０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０１１３】
実施例１で説明した整合回路の実現手法に準じて、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２と、第１、第２、第３の段間整合回路ＰＣ４、ＰＣ５、ＰＡ２０２と、第１、第２の出力整合回路ＰＣ３、ＰＡ２０３とのパラメータを決める。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。各段のレベルダイヤは、入力電力が約０ｄＢｍに対して第１の電力増幅器ＰＡ１の出力電力は約２２．５ｄＢｍ、モード１では第１の出力整合回路ＰＣ３で約０．５ｄＢロスし最終的に２２ｄＢｍ出力、モード２では第２の電力増幅器ＰＡ２により最終的に３１ｄＢｍ出力となる。
【０１１４】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２と、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、第１、第２の出力整合回路ＰＣ３、ＰＡ２０３は、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて実現する。
【０１１５】
図１７は、第２の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１２４の構成要素と、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１２５、１２６、１２７と、第１、第２、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の制御電圧供給部１２８、１２９、１３０、１３１とをプリント基板１３２上に実装している。
【０１１６】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３、Ｖｃ４は第１、第２、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４へ供給される制御電圧である。
【０１１７】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１２５、１２６、１２７（電源制御回路）と、第１、第２、第３、第４の単極２投スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の制御電圧供給部１２８、１２９、１３０、１３１（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｉｎ１、ＳＷ３、ＳＷ４はＰＣ４、ＳＷ２はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ２０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供給部１２７を制御する。
【０１１８】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいは、スイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０１１９】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０１２０】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１２４を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信機器端末が得られる。
【０１２１】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１２２】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１２３】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器は、以下の構成であっても実現できる。図１８は、本実施例のＭＭＩＣ化の部分の範囲を示す図である。以下の説明の（１８２）〜（１８５）は、図１８の点線部分に付された参照符号と対応する。下記（１８２）以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。
【０１２４】
（１８１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、単極２投スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１２５】
（１８２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第３の単極２投スイッチＳＷ３、第１、第２の入力整合回路ＰＣ１、ＰＣ２、第１、第２の段間整合回路ＰＣ４、ＰＣ５の少なくとも１つを組み込み、樹脂モールドする。
【０１２６】
（１８３）：第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２に、第４の単極２投スイッチＳＷ４、第１の出力整合回路ＰＣ３、第３の段間整合回路ＰＡ２０２のうち少なくとも１つを組み込み、樹脂モールドする。
【０１２７】
（１８４）：第２の単極２投スイッチＳＷ２と、第２の電力増幅器ＰＡ２をＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０１２８】
（１８５）：第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と、第２の電力増幅器ＰＡ２をＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０１２９】
上述の（１８２）〜（１８５）において、ＭＭＩＣ化された整合回路は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて有しており、ＭＭＩＣ化されない部品については個別に部品をプリント基板に実装する。
【０１３０】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、第２の電力増幅器ＰＡ２においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０１３１】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０１３２】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０１３３】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０１３４】
本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第１の電力増幅器の入力側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
【０１３５】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０１３６】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０１３７】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０１３８】
【表５】
【０１３９】
【表６】
後者の仕様においてモード２のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、第２の出力整合回路ＰＡ２０３に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第１の出力整合回路ＰＣ３に対しては、規定の出力電力２２ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【実施例３】
【０１４０】
図２１〜２４は、本発明によるスイッチ付き電力増幅器の第３の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器（ドライバアンプ）として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。
【０１４１】
上記の広帯域電力増幅器は、一般的には所望の２種類以上の周波数帯を覆う周波数範囲で平坦な特性で、所望特性を満たすものを指し、図１９は、３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。図１９に示すように利得の３ｄＢ帯域幅（△ｆ）が所望の周波数範囲（周波数ｆ１〜ｆ２）を含むとして定義する。以降、利得の３ｄＢ帯域幅Δｆは、約８００ＭＨｚから約２．５ＧＨｚの周波数を含む。図１９の周波数特性の平坦部に変動がある場合は、平坦部における平均値（通常、「Ｔｙｐ．値」とよばれる）を求めて、その値から−３ｄＢの範囲をΔｆとする。
【０１４２】
また、広帯域電力増幅器に準ずる電力増幅器として、利得特性で少なくとも所望の２種類以上の周波数帯でピークを含む電力増幅器も使用できる(いわゆる「多周波整合電力増幅器」)。図２０は、２つのピークを有する増幅器の３ｄＢ帯域幅を説明するための図である。図２０に示すように２周波整合電力増幅器の場合には利得特性で２つのピーク（第１ピークＰ１および第２ピークＰ２）における利得に対する３ｄＢ帯域（△ｆ１および△ｆ２）が所望の２つの周波数（ｆ１およびｆ２）を含むとして定義する。
【０１４３】
上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１と実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０１４４】
下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する場合を考える。
【０１４５】
【表７】
図２１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第３の実施例の構成図である。
【０１４６】
第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第２の電力増幅器ＰＡ２と、モード２用の第３の電力増幅器ＰＡ３とが接続される。
【０１４７】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１を有し、第２の電力増幅器ＰＡ２は、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第１の段間整合回路ＰＡ２０２、および第１の出力整合回路ＰＡ２０３を有し、第３の電力増幅器ＰＡ３は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１、第２の段間整合回路ＰＡ３０２、第２の出力整合回路ＰＡ３０３を有する。
【０１４８】
第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３をそれぞれ構成する第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１は、デプレッション型であり、それぞれゲート幅（Ｗｇ）は、１ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍである。
【０１４９】
Ｗｇが１ｍｍである第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、Ｗｇが４ｍｍである第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第１の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とをＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）し、Ｗｇが８ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１と、第２の段間整合回路ＰＡ３０２と、第２の出力整合回路ＰＡ３０３をＧａＡｓ基板上に一体化（第２の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ２）し、それぞれ樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１５０】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は、実施例２の図１５を参照)。
【０１５１】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の動作電源電圧は、ドレイン電圧が３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の約−２．０〜約−３．０Ｖである。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。第１、第２および第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのＩｄｓｓは、それぞれ約２５０ｍＡ、約９００ｍＡおよび約１．７Ａである。また第１の単極２投スイッチＳＷ１は、０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０１５２】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１の電力増幅器ＰＡ１として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１および実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、主に以下に示す方法を用いる。図２２の(a)〜(d)は、電力増幅器の広帯域化を説明するための図である。図２２において、２２０１は、能動素子ＭＥＳＦＥＴを、２２０２は、出力端子を、２２０３は、入力端子をそれぞれ示す。
【０１５３】
（１）能動素子ＦＥＴ２２０１の出力端子（ドレイン端子）２２０２と入力端子（ゲート端子）２２０３との間に、抵抗２２０４およびキャパシタ２２０５の直列回路を負帰還回路βとして挿入する(図２２の(a))。
【０１５４】
（２）能動素子２２０１の入力側に、π型、あるいはＴ型（第１、第２、第３の抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3）などのアッテネータ２２０６を挿入する(図２２の(b))。
【０１５５】
（３）能動素子２２０１の入力側に並列に抵抗２２０７（５０Ω）を挿入する (図２２の(c))。
【０１５６】
（４）能動素子の入力側および出力側に広帯域で整合が可能な第１および第２のインピーダンス変換回路２２０８および２２０９を挿入する。定抵抗回路であってもよい。
【０１５７】
本実施例では上記図２２の(a)に示す広帯域電力増幅器を用いる。第１の電力増幅器ＰＡ１の負帰還回路の抵抗２２０４およびキャパシタ２２０５は、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１５８】
整合回路のパラメータを決めるときには、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２は、周波数ｆ１、ｆ２における第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の出力インピーダンスと、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の入力インピーダンスとの整合を考慮する。第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３のパラメータの最適化は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式、スペクトラム拡散／ＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０１５９】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２、第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて用いる。
【０１６０】
図２３は、第３の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１１０の構成要素と、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１、１１２、１１３と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１１４とをプリント基板１１５上に実装している。
【０１６１】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｃ１は第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０１６２】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１１１、１１２、１１３（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供絵部１１４（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ３０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供絵部１１３を制御する。
【０１６３】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０１６４】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０１６５】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１１０を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な情報通信機器端末が得られる。
【０１６６】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１６７】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０１６８】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成であっても実現できる。図２４の(a)〜(d)は、第３の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。以下の説明の２４２〜２４５は、図２４の点線に付された２４２〜２４５の参照符号と対応する。(２４２)以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。
【０１６９】
（２４１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、単極２投スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが８ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
【０１７０】
（２４２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ１、あるいは第２の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ２の少なくとも１つを組み込む。
【０１７１】
（２４３）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第２の電力増幅器ＰＡ２の第１の出力整合回路ＰＡ２０３を除いた部分、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の第２の出力整合回路ＰＡ３０３を除いた部分の少なくとも１つを組み込む。
【０１７２】
（２４４）：第１の単極２投スイッチＳＷ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０１７３】
（２４５）：第１の電力増幅器ＰＡ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０１７４】
（２４２）〜（２４５）において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとり、また、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを有しており、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０１７５】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０１７６】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０１７７】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０１７８】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０１７９】
本実施例の第１の電力増幅器ＰＡ１、第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、多段増幅器を用いてもよく、例えば、第１の電力増幅器の入力側に駆動用電力増幅器が付加されてもよい。
【０１８０】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０１８１】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【実施例４】
【０１８２】
図２５および図２６は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第４の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅器（前述の多周波整合電力増幅器を含む）は、実施例３の図１９および図２０において定義したものを用いる。広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１および実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０１８３】
本実施例の電力増幅器は、下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する。
【０１８４】
【表８】
図２５は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第４の実施例の構成図である。第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１を介してモード１用の第２の電力増幅器ＰＡ２と、モード２用の第３の電力増幅器ＰＡ３とが接続されている。
【０１８５】
第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０３、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２を有しており、第２の電力増幅器ＰＡ２は、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、第１の出力整合回路ＰＡ２０３を有しており、第３の電力増幅器ＰＡ３は、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１、第３の段間整合回路ＰＡ３０２、第２の出力整合回路ＰＡ３０３を有している。
【０１８６】
第１の電力増幅器ＰＡ１の第１および第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１およびＰＡ１０２と、第２の電力増幅器ＰＡ２の第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴＰＡ２０１と、第３の電力増幅器ＰＡ３の第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１とは、デプレッション型であり、それぞれゲート幅（Ｗｇ）が０．６ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、および８ｍｍである。
【０１８７】
第１の電力増幅器ＰＡ１と、第１の単極２投スイッチＳＷ１とは、ＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）され、第２の電力増幅器ＰＡ２を構成する素子である第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第２の段間整合回路ＰＡ２０２と、第１の出力整合回路ＰＡ２０３とは、ＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）され、第３の電力増幅器ＰＡ３を構成する素子である第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ３０１と、第３の段間整合回路ＰＡ３０２と、第２の出力整合回路ＰＡ３０３とは、ＧａＡｓ基板上に一体化（第２の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ２）され、それぞれ樹脂モールドパッケージに封止される。
【０１８８】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は、実施例２の図１５参照)。
【０１８９】
第１、第２、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の動作電源電圧は、ドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の−２．０Ｖ〜−３．０Ｖである。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１およびＰＡ１０２では利得を重視し、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１およびＰＡ３０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、１０２、２０１および３０１のＩｄｓｓは、それぞれ約１６０ｍＡ、約５５０ｍＡ、約９００ｍＡ、約１．７Ａである。
【０１９０】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０１９１】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１と実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
【０１９２】
一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、実施例の図２２の(a)〜(d)に示す４種類の方法を用いる。本実施例では、上記図２２の(a)に示すＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方法を用いる。
【０１９３】
第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２の負帰還回路の抵抗とキャパシタは第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。
【０１９４】
整合回路のパラメータの決定するときには、第２、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２は、周波数ｆ１、ｆ２における第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２の出力インピーダンスと、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１の入力インピーダンスとの整合がとれるようにする。また、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１の中の第１の段間整合回路ＰＡ１０３は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的な結合を行う(直流成分を阻止する)。第１の段間整合回路ＰＡ１０３は集中定数素子で構成される受動回路でもよい。第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３のパラメータの決定は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式、スペクトラム拡散／ＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０１９５】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の段間整合回路ＰＡ２０２、ＰＡ３０２、第１、第２の出力整合回路ＰＡ２０３、ＰＡ３０３は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて構成する。
【０１９６】
図２６は、第４の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０１の構成要素と、第１および第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０２と、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０３、１０４と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０５とをプリント基板１０６上に実装している。
【０１９７】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１は、第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、ＰＡ３０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、ＶＣ１は、第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０１９８】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０２、１０３、１０４（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０５（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ３０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４を制御する。
【０１９９】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０２００】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０２０１】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０１を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器が得られる。
【０２０２】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２０３】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２０４】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成であっても実現できる。以下の説明の（２７２）以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。図２７の(a)〜(d)は、第４の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図である。以下の説明の（２７２）〜（２７６）は、図２７の点線に付された参照符号と対応する。
【０２０５】
（２７１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、４ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが８ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され、樹脂封止されている)。整合回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
【０２０６】
（２７２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ１、あるいは第２の一体化電力増幅器ＭＭＰＡ２の少なくとも１つを組み込む。
【０２０７】
（２７３）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第２の電力増幅器ＰＡ２の第１の出力整合回路ＰＡ２０３を除いた部分、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の第２の出力整合回路ＰＡ３０３を除いた部分の少なくとも１つを組み込む。
【０２０８】
（２７４）：第１の単極２投スイッチＳＷ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つとをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０２０９】
（２７５）：第１の電力増幅器ＰＡ１に、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化する。
【０２１０】
（２７６）：第１の単極２投スイッチＳＷ１と、第２の電力増幅器ＰＡ２、あるいは第３の電力増幅器ＰＡ３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化したチップと、第１の電力増幅器ＰＡ１をＧａＡｓ基板上に一体化したチップと、をマルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベアチップで接続することなどを行う。
【０２１１】
上記（２７４）〜（２７６）において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成が可能であり、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを含み、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０２１２】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２においてそれぞれの出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０２１３】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０２１４】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０２１５】
本実施例の第２の電力増幅器ＰＡ２、第３の電力増幅器ＰＡ３は１段増幅器であるが、第１の電力増幅器ＰＡ１のように多段増幅器を用いてもよい。
【０２１６】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０２１７】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０２１８】
本実施例の電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０２１９】
【表９】
また、Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２がほぼ同じで、ｆ１、ｆ２が異なる高周波信号、例えば、以下の高周波信号を送信できる。
【０２２０】
【表１０】
【実施例５】
【０２２１】
図２８〜図３０は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第５の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)、初段前置駆動電力増幅器として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅器（多周波整合電力増幅器を含む）は、実施例３の図１９および図２０において定義したものを用いる。上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１と実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０２２２】
本実施例は、下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する。
【０２２３】
【表１１】
図２８は、本発明の第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第１の出力整合回路ＰＣ１と、モード２用の第２の電力増幅器ＰＡ２とが接続されている。第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と、第１の段間整合回路ＰＡ１０４と、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と、第２の段間整合回路ＰＡ１０５と、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３とを有しており、第２の電力増幅器ＰＡ２は、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１、第３の段間整合回路ＰＡ２０２、第２の出力整合回路ＰＡ２０３を有している。
【０２２４】
第１の電力増幅器ＰＡ１の第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３と、第２の電力増幅器ＰＡ２のＰＡ２０１とは、デプレッション型であり、ゲート幅（Ｗｇ）は、それぞれ０．６ｍｍ、２．０ｍｍ、６．０ｍｍ、３０ｍｍである。
【０２２５】
第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子の中で、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０４、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、第２の段間整合回路ＰＡ１０５と、第１の単極２投スイッチＳＷ１をＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、第２の電力増幅器ＰＡ２を構成する素子である第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１と、第３の段間整合回路ＰＡ２０２と、第２の出力整合回路ＰＡ２０３をＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）し、樹脂モールドパッケージに封止する。Ｗｇが３０ｍｍである第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１はセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【０２２６】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は、実施例２の図１５を参照)。
【０２２７】
第１、第２、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３、ＰＡ２０１の動作電源電圧は、ドレイン電圧が約３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の約−２．０Ｖ〜約−３．０Ｖ）である。第１および第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１およびＰＡ１０２では利得を重視する。第３および第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３およびＰＡ２０１では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３およびＰＡ２０１のＩｄｓｓは、それぞれ約１６０ｍＡ、５５０ｍＡ、１．３Ａ、７．０Ａである。
【０２２８】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。
【０２２９】
本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１と実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
【０２３０】
一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、実施例３の図２２の(a)〜(d)に示す４種類の方法を用いる。本実施例では、上記図２２の(a)のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方法を用いる。
【０２３１】
第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２の負帰還回路の抵抗とキャパシタとは、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の負帰還回路１０１の抵抗とキャパシタとは、チップ部品を使って外付け回路とする。
【０２３２】
整合回路のパラメータの決定に関して、第３の段間整合回路ＰＡ２０２は、周波数ｆ２において第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の出力インピーダンスと、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の入力インピーダンスとの整合をとるように決める。
【０２３３】
また、第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１の中の第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的な結合を行う(直流成分を阻止する)。第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５は集中定数素子で構成される受動回路でもよい。
【０２３４】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１、ＰＡ２０３のパラメータの決定は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０２３５】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて構成する。
【０２３６】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１、ＰＡ２０３と、第３の段間整合回路ＰＡ２０２は、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて構成する。
【０２３７】
図２９は、第５の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０２の構成要素と、第１と第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０３と、第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３、ＰＡ２０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４、１０５と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６とをプリント基板１０７上に実装している。
【０２３８】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１は、第１、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２、Ｖｄｄ３／Ｖｇｇ３は、それぞれ第３、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３、ＰＡ２０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、ＶＣ１は第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０２３９】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０３、１０４、１０５（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御し、使用しないＰＡ２０１は低消費電力化のため動作しないようにドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０５を制御する。
【０２４０】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０２４１】
なお、本実施例のようにモード１、モード２で規定される出力電力が異なる場合や、高周波信号の送受信状況が変化している場合には、出力電力を変えたり、一定に保つ必要がある。このため、送信用の電力増幅器の機能として、一定の出力電力を保持し、安定化させるための利得制御機能は必須であり、アッテネータ、自動利得制御（ＡＧＣ、ＡＬＣ）機能を有する電力増幅器などを組み込み、出力電力モニタをフィードバックして制御する。出力電力のモニタは、コンデンサ結合、あるいは方向性結合器により行う。(構成例は実施例１の図５および図６を参照)。
【０２４２】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０２を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器が得られる。
【０２４３】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２４４】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２４５】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成であっても実現できる。以下の（３０２）以降で示すＭＭＩＣ化については、コスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的なものだけを示した。しかし、これに限定されたものではなく、実施例１で示したハイブリッドＩＣ、ＭＭＩＣの構成、実装でもよい。図３０は、第５の実施例のＭＭＩＣ化された部分を示す図である。説明の３０２〜３０５は、図３０の点線に付された参照符号と対応する。
【０２４６】
（３０１）：ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが０．６ｍｍ、２ｍｍ、６ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが３０ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路、負帰還回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いる。
【０２４７】
（３０２）：第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の出力整合回路ＰＣ１、あるいは第２の出力整合回路ＰＡ２０３を組み込み、樹脂モールドする。
【０２４８】
（３０３）：第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）し、これに第１の出力整合回路ＰＣ１、あるいは第２の出力整合回路ＰＡ２０２を組み込み、樹脂モールドする。ただし、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の負帰還回路１０１は一体化、外付けのどちらでもよい。
【０２４９】
（３０４）：第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子と、第１の出力整合回路ＰＣ１、あるいは第２の出力整合回路ＰＡ２０３の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０２５０】
（３０５）：第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）したチップと、第１、２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、１０２と第１、２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５をＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）したチップを、マルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベアチップで接続することなどを行う。
【０２５１】
上記説明(３０２)、(３０３)、(３０４)および（３０５）において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成が可能であり、また、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Meta l）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを有しており、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０２５２】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第２の電力増幅器ＰＡ２において出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０２５３】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０２５４】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０２５５】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０２５６】
本実施例の第２の電力増幅器ＰＡ２は１段増幅器であるが、第１の電力増幅器ＰＡ１のように多段増幅器を用いてもよい。
【０２５７】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０２５８】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０２５９】
本実施例の電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０２６０】
【表１２】
【０２６１】
【表１３】
後者の仕様においてモード２のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、第２の出力整合回路ＰＡ２０３に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第１の出力整合回路ＰＣ１に対しては、規定の出力電力２２ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【０２６２】
（実施例６）図３１〜図３４は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第６の実施例を説明するための図である。このスイッチ付き電力増幅器は、最終出力段電力増幅器の駆動電力増幅器(ドライバアンプ)、前置駆動電力増幅器(プリドライバアンプ)、初段前置駆動電力増幅器として、広帯域電力増幅器を用い、スイッチが時間的に同期して切り替わることにより、２種類の周波数、２種類の出力電力の高周波信号を送信する機能を有する。広帯域電力増幅器（多周波整合電力増幅器を含む）は、実施例３の図１９および図２０において定義したものを用いる。上記の広帯域電力増幅器を用いることにより、実施例１と実施例２において必要であった入力整合回路と不要なスイッチが除去され、さらに小型化、高性能化されたスイッチ付き電力増幅器が得られる。
【０２６３】
第６の実施例は、下表に示すような周波数ｆ、出力電力Ｐｏｕｔの高周波信号を送信する。
【０２６４】
【表１４】
図３１は、本発明のスイッチ付き電力増幅器の第６の実施例の構成図である。第１の電力増幅器ＰＡ１の出力側には、第１の単極２投スイッチＳＷ１と、モード１用の第１の受動回路ＰＣ１と、モード２用の第２の受動回路ＰＣ２が接続されている。第１の電力増幅器ＰＡ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１と、第１の段間整合回路ＰＡ１０４と、第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２と、第２の段間整合回路ＰＡ１０５と、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と有しており、第１の受動回路ＰＣ１は、第１の出力整合回路ＰＣ１０１と、第１のフィルタＰＣ１０２とを有しており、第２の受動回路ＰＣ２は、第２の出力整合回路ＰＣ２０１と、第２のフィルタＰＣ２０２とを有している。
【０２６５】
第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３は、デプレッション型であり、ゲート幅(Ｗｇ)は、それぞれ１ｍｍ、６ｍｍ、３０ｍｍである。
【０２６６】
第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子の中で、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴＰＡ１０１、第１の段間整合回路ＰＡ１０４と、第１の単極２投スイッチＳＷ１をＧａＡｓ基板上に一体化（第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１）し、樹脂モールドパッケージに封止する。Ｗｇが６ｍｍである第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２は樹脂モールドパッケージに、Ｗｇが３０ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３はセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。
【０２６７】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを用いた集積回路を用いる(回路例は実施例２の図１５を参照)。
【０２６８】
第１、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２、ＰＡ１０３の動作電源電圧はドレイン電圧が３．５Ｖ、ゲート電圧は負電圧の−２．０Ｖ〜−３．０Ｖである。第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１では利得を重視する。第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ１０３では入出力特性の線形性、デジタル歪特性を重視してＡＢ級（Ｉｄｓｓの約１０％のアイドル電流）で動作させている。ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、ＰＡ１０２およびＰＡ１０３のＩｄｓｓはそれぞれ約２５０ｍＡ、約１．３Ａ、約７．０Ａである。
【０２６９】
第１の単極２投スイッチＳＷ１は０Ｖ／−４．７Ｖの制御電圧で使用する。本実施例のスイッチ付き電力増幅器では、第１、第２、第３の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３として広帯域電力増幅器を用いることにより、入力整合回路と、実施例１と実施例２で必要であった入力整合回路を切り換えるスイッチが不要になる。
【０２７０】
一般的に、このような電力増幅器の広帯域動作化を実現するために、実施例３の図２２の(a)〜(d)に示す４種類の方法を用いる。本実施例では、上記図２２の(a)のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの入出力間に、抵抗とキャパシタの直列回路からなる負帰還回路を挿入する方法を用いる。
【０２７１】
第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１の負帰還回路の抵抗とキャパシタは第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１とともに一体化され、樹脂モールドパッケージに封止する。第２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２の第１の負帰還回路１０１の抵抗とキャパシタはチップ部品を使って外付け回路とする。第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３に関しては、第２の負帰還回路１０２を一体化するか、負帰還回路１０２を外付け回路とするか、第２の段間整合回路ＰＡ１０５として広帯域整合（周波数ｆ１とｆ２、あるいはｆ１とｆ２を含む周波数帯域において、第２の電力増幅器ＰＡ１０２の出力インピーダンスと第３の電力増幅器ＰＡ１０３の入力インピーダンスとの整合をとること）が可能なインピーダンス変換回路を用いることなどを行う。
【０２７２】
整合回路のパラメータの決定に関して、第３の段間整合回路ＰＡ２０２は、周波数ｆ２において第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の出力インピーダンスと、第４のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ２０１の入力インピーダンスと整合をとる。
【０２７３】
また、第１の段間整合回路ＰＡ１０４は結合キャパシタで構成し、各段の高周波的な結合を行う(直流成分を阻止する)。第１の段間整合回路ＰＡ１０４および第２の段間整合回路ＰＡ１０５は、集中定数素子で構成される受動回路でもよい。
【０２７４】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１０１、ＰＣ２０１のパラメータの決定は、実施例１で説明した整合回路の手法に準じて行う。これにより、本実施例のπ／４シフトＤＱＰＳＫ変調方式で必要とされる歪特性が満たされる。
【０２７５】
上記の各整合回路において、その等価回路は集中定数素子成分の組合せにより表され、第１、２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５、第１、２の出力整合回路ＰＣ１０１、ＰＣ２０１をＧａＡｓ基板上などに一体化する場合にはＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などを組み合わせて構成する。
【０２７６】
第１、第２の出力整合回路ＰＣ１０１、ＰＣ２０１と、第２の段間整合回路ＰＡ１０５とは、チップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用いて構成する。
【０２７７】
第１、第２のフィルタＰＣ１０２、ＰＣ２０２は、周波数ｆ１、ｆ２に対して所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタ、あるいは上記バンドパスフィルタとｆ１、ｆ２を通過帯域にもつローパス、ハイパスフィルタの組合せで構成する。一般的に、フィルタはチップ部品の誘電体フィルタ、あるいは表面弾性波フィルタ(ＳＡＷフィルタ)などを用いる。
【０２７８】
図３２は、第６の実施例のスイッチ付き電力増幅器の構成図である。上記で説明した本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０３の構成要素と、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４と、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ１０３へのドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０５と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６とをプリント基板１０７上に実装している。
【０２７９】
Ｖｄｄ１／Ｖｇｇ１は、第１のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、Ｖｄｄ２／Ｖｇｇ２は、第２、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０２、ＰＡ１０３へ供給されるドレイン電圧／ゲート電圧であり、ＶＣ１は第１の単極２投スイッチＳＷ１へ供給される制御電圧である。
【０２８０】
これらドレイン電圧／ゲート電圧供給部１０４、１０５（電源制御回路）と、第１の単極２投スイッチＳＷ１の制御電圧供給部１０６（給電回路）の電源制御は連動するよう構成する。例えば出力選択がＰｏｕｔ１の場合には、ＳＷ１はＰｏｕｔ１を選択するように給電回路を制御する。
【０２８１】
上記ドレイン電圧／ゲート電圧供給部は、チョークとしてのチップインダクタとバイパスコンデンサ、あるいはスイッチ付き電力増幅器を実装するためのプリント基板上のマイクロストリップラインとバイパスコンデンサを用いて構成する。
【０２８２】
上記の本実施例のスイッチ付き電力増幅器１０３を含めて、実施例１の図７の情報通信機器のブロック図で示した高周波部１２０、中間周波数信号処理部１２１、ベースバンド部１２２が少なくとも１つ以上のプリント基板（誘電体基板など）に集積化され、これらを情報通信機器きょう体に実装することにより、従来例に比べて小型化と低コスト化が可能で周波数帯、送信出力電力、変調方式の異なる方式を共用できる高付加価値な通信機器が得られる。
【０２８３】
具体的な情報通信機器の構成として、実施例１の図８〜図１０に示した構成が考えられる。スイッチ付き電力増幅器に、モード１、モード２に対して送信・受信の切り替え用スイッチを接続した場合と、ダイバーシティ送受信を行うためのスイッチを接続した場合であり、これらを用いることにより、モード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２８４】
さらに実施例１の図１１のようにアンテナ部をモード１とモード２で共用し、スイッチ付き電力増幅器のモード１とモード２の出力の切り替え用スイッチと送信と受信の切り替え用スイッチを接続することによりモード１、モード２に対する送受信を行うことができる。
【０２８５】
なお、本実施例のスイッチ付き電力増幅器の具体的構成例としては、以下の構成が考えられる。(１)、(２)はコスト、チップ製造歩留りなどの観点から実用的である。(３)、(４)、(５)に関して、Ｗｇが３０ｍｍである第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３は、実動作時の熱的環境からセラミックパッケージに実装することが望ましく、他チップとの一体化には馴染まないけれども、以下に構成例として示しておく。また、実施例１で示したハイブリッドＩＣの構成、実装でもよい。図３３は、第６の実施例のＭＭＩＣ化する部分を示す図であり、以下の(２)の説明に対応する。図３３の点線はＭＭＩＣ化する部分を示す。
【０２８６】
（１）ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ、スイッチ、整合回路、その他の周辺回路をハイブリッドＩＣで構成する。Ｗｇが１ｍｍ、６ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴは樹脂モールドパッケージに封止し、Ｗｇが３０ｍｍのＧａＡｓＭＥＳＦＥＴはセラミックパッケージに実装する(セラミックキャリア上に実装され樹脂封止されている)。整合回路、負帰還回路はチップ部品のチップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗を用い、フィルタはチップ部品の誘電体フィルタ、あるいは表面弾性波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）などを用いる。
【０２８７】
（２）第１のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ１に、第１の出力整合回路ＰＣ１０１、あるいは第２の出力整合回路ＰＣ２０１を組み込み、樹脂モールドする。
【０２８８】
（３）第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）し、これに第１の出力整合回路ＰＣ２０１、あるいは第２の出力整合回路ＰＣ２０２を組み込み、樹脂モールドする。ただし、第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３の負帰還回路１０１は一体化、外付けのどちらでもよい。
【０２８９】
（４）第１の電力増幅器ＰＡ１を構成する素子と、第１の出力整合回路ＰＣ１０１、あるいは第２の出力整合回路ＰＣ２０１の少なくとも１つをＧａＡｓ基板上に一体化し、樹脂モールドする。
【０２９０】
（５）第３のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０３と第１の単極２投スイッチＳＷ１とをＧａＡｓ基板上に一体化（第２のスイッチ付き電力増幅器ＳＷＰＡ２）したチップと、第１、２のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ ＰＡ１０１、１０２と第１、第２の段間整合回路ＰＡ１０４、ＰＡ１０５をＧａＡｓ基板上に一体化（第１の一体型電力増幅器ＭＭＰＡ１）したチップを、マルチチップで構成する。実装はパッケージに入れるか、プリント基板上にベアチップで接続することなどをおこなう。
【０２９１】
上記（２）〜（５）の説明において、ＭＭＩＣ化されたチップは、樹脂モールドパッケージに封止するか、ベアチップ実装などの構成をとり、また、ＭＭＩＣ化された整合回路はＧａＡｓ基板上のマイクロストリップライン、スパイラルインダクタ、ＭＩＭ（MetalInsulator Metal）キャパシタ、くし形キャパシタ、薄膜抵抗（ＮｉＣｒなど、）などの組み合わせを有しており、ＭＭＩＣ化されない部品は個別に部品をプリント基板に実装する。
【０２９２】
なお、ＭＭＩＣ化には第１、第２の電力増幅器ＰＡ１、ＰＡ２それぞれのＭＭＩＣ化に加えて、例えば第２の電力増幅器ＰＡ２において出力整合回路以外をＭＭＩＣ化する場合のように、上記の各電力増幅器の構成素子（能動素子、受動回路など）を選択してＭＭＩＣ化することも含まれる。
【０２９３】
なお、上記で電力増幅器の能動素子として用いたＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外にも、エンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴや他の半導体基板上に形成されたトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴなど）などの能動素子でもよい。
【０２９４】
また、現状、携帯機器の動作要求はＮｉＣｄ電池３本、あるいはＬｉイオン電池１本に相当する３．０〜３．４Ｖの電圧を前提にしているため、本実施例のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの動作電源電圧は３．５Ｖであるが、他のロジック用ＩＣの動作電圧、あるいは情報通信機器の種類によってはこれ以外の電源電圧の設定も可能である。規定電圧で動作する最適な能動素子を使用すれば、３．５Ｖ以外の動作電圧でも本実施例は実現できる。
【０２９５】
さらに、本実施例ではＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲート電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより発生した負電圧を用いているが、単一正電源で動作する能動素子を選択すれば負電源が除去され、本実施例は実現できる。
【０２９６】
本実施例では受動回路として電力増幅器を構成する整合回路を取り上げて説明したが、整合の役割を果たす受動素子に限らず、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗、フィルタ、高調波トラップ回路、アッテネータなどの受動回路も含まれる。例えば、電源供給ラインのチョークインダクタ、バイパスコンデンサ、バイアス印加用分割抵抗がＭＭＩＣ化した電力増幅器に含まれてもよく、フィルタに関して高周波信号の送受信の周波数が異なる場合には出力整合回路の後に、所定の通過帯域幅のバンドパスフィルタを挿入してもよく、出力整合回路に高調波トラップ回路を挿入してもよい。
【０２９７】
本実施例では、単極２投スイッチを用いて、２種類の方式に対応した高周波信号を送信するが、上記の切り換え用のスイッチとしては、３投以上の多投端子を有する単極多投スイッチ、あるいは２極以上の多極端子を有する多極２投スイッチ、まとめると多極多投スイッチであっても、所望の電力増幅器、および情報通信機器は構成できる。
【０２９８】
本実施例の電力増幅器の仕様の他に、以下の仕様のものでも実現できる。
【０２９９】
【表１５】
モード１のアナログのＦＭ変調方式では、電力増幅器としては非線形、飽和電力増幅器でも使用可能であり、出力整合回路に対しては、規定の出力電力３１ｄＢｍにおいて高い電力付加効率と、高い高調波成分抑圧比が得られるように整合がとられる。第２の出力整合回路ＰＣ２０１に対しては、規定の出力電力２２ｄＢｍにおいて隣接チャンネル漏洩電力を抑制した上で、高い電力付加効率が得られるように整合がとられる。
【０３００】
また、本実施例では出力電力が同じ仕様であるが、実施例１の図５および図６に示すような利得制御機能を付けることにより、下表のモード１、モード２のように、規定の出力電力が異なる場合でも有効である。
【０３０１】
【表１６】
図３４は、図３１の電力増幅器において、第１の単極２投スイッチＳＷ１の２投端子に接続された第１の受動回路ＰＣ１と第２の受動回路ＰＣ２のそれぞれの出力端子に、第２の単極２投スイッチＳＷ２を接続した構成図である。この第２の単極２投スイッチＳＷ２が、第１の単極２投スイッチＳＷ１と同期して切り換わることにより２種類の高周波信号を送信することができる。すなわち、アンテナへの接続方法としては、図２１の構成で、第１の単極２投スイッチの２投端子に接続された第１の受動回路ＰＣ１と第２の受動回路ＰＣ２の出力が、アンテナ共用器あるいはスイッチなどを経て、それぞれのアンテナに至る場合と、図３４の構成でアンテナ共用器あるいはスイッチなどを経て、アンテナに至る場合などがある。上記の例ではアンテナへ至る経路に、フィルタ等の部品が入ってもよい。
【０３０２】
なお、上記の図３４の構成は、第１の実施例〜第５の実施例においても同様に適用できる。
【０３０３】
上述の第１の実施例〜第６の実施例における構成を組み合わせることもできる。図３９は、本発明による電力増幅器および通信機器のブロック図である。入力端子Ｉｎから入力された高周波信号は、スイッチＳＷ１を介して、入力整合回路ＰＣ１およびＰＣ２のうちのいずれかに選択的に入力される。ＰＣ１およびＰＣ２の出力は、スイッチＳＷ２によって選択されて、増幅器ＰＡ１に入力される。増幅器ＰＡ１の出力は、スイッチＳＷ３を介して、出力整合回路ＰＣ３およびＰＣ４のうちのいずれかに選択的に入力される。ＰＣ３およびＰＣ４の出力は、スイッチＳＷ４によって選択されてスイッチＳＷ５の端子ＴＸに与えられる。スイッチＳＷ５は、送信時には、端子ＴＸをアンテナＡＮＴに接続し、受信時には、端子ＲＸをアンテナＡＮＴに接続する。受信時には、アンテナＡＮＴからの入力信号は、スイッチＳＷ５を介してフロントエンド回路ＦＥに与えられる。
【０３０４】
図３９に示す通信機器において、例えばスイッチＳＷ５、アンテナＡＮＴおよびフロントエンド回路ＦＥを省略することによって、スイッチ付き電力増幅器を実現することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０３０５】
以上のように本発明によれば、単極多投スイッチによって、異なる周波数帯の信号を増幅する２つの増幅器を切り替える。その結果、異なる周波数帯の高周波信号を増幅できる電力増幅器および通信機器を提供することができる。
【０３０６】
また本発明によれば、単極多投スイッチによって、異なる出力電力の信号を増幅する２つの増幅器を切り替える。その結果、異なる出力電力の高周波信号を増幅できる電力増幅器および通信機器を提供することができる。
【０３０７】
さらに本発明によれば、上記２つの増幅器の代わりに、受動回路および増幅器を切り替える。あるいは、上述の構成を組み合わせることによって、異なる周波数および／または出力電力の高周波信号を増幅できる電力増幅器および通信機器を提供することができる。
【０３０８】
さらに本発明によれば、電力増幅器の出力端子に、送受信の切り替え用のスイッチを設けることによって、異なる周波数の高周波信号の受信ができる通信機器を提供することができる。
【符号の説明】
【０３０９】
ＰＡ１ 第１の電力増幅器
ＰＡ２ 第２の電力増幅器
ＳＷ１ 第１の単極２投スイッチ
ＳＷ２ 第２の単極２投スイッチ
ＰＣ１ 第１の電力増幅器
ＰＣ２ 第２の電力増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単極端と２以上の多投端とを有し、第１周波数の信号と該第１周波数とは異なる第２周波数の信号を切り替えるスイッチと、
前記スイッチの単極端に出力側が接続され、前記第１周波数の信号と前記第２周波数の信号とを通す第１の電界効果トランジスタを備えた第１増幅器と、
前記スイッチの多投端の一つに接続された、前記第１周波数の信号を通しかつドレイン・ソース間電流が前記第１のトランジスタよりも大きい第２のトランジスタを備えた第２増幅器と、
前記スイッチの多投端のうち前記第２増幅器が接続されたものとは異なる一つに接続された、前記第２周波数の信号を通しかつドレイン・ソース間電流が前記第２のトランジスタよりも大きい第３のトランジスタを備えた第３増幅器と、電源制御回路とを有し、
前記第１の周波数の信号、および前記第２の周波数の信号はともにデジタル変調方式の信号であり、
前記第１の周波数の信号に応じ前記スイッチは前記第２増幅器に接続され、
前記第２の周波数の信号に応じ前記スイッチは前記第３増幅器に接続され、
前記電源制御回路は、前記整合回路から出力される前記第１周波数および第２周波数の信号が所定の出力となるよう前記第１増幅器の入力端子および出力端子に印加される電圧を制御するとともに、前記第２増幅器または前記第３増幅器がＡＢ級動作をするように前記第２増幅器または前記第３増幅器の入力端子または出力端子に印加される電圧を制御することを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
前記第１の周波数の信号と前記第２の周波数の信号とは互いに異なるデジタル変調方式の信号であることを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記第２周波数の信号は、前記第１周波数の信号よりも周波数が大きいことを特徴とする請求項２記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記第２周波数の信号は、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式の信号であることを特徴とする請求項３記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記第２周波数の信号は、ＱＰＳＫ変調信号であることを特徴とする請求項３記載の電力増幅器。
【請求項１】
単極端と２以上の多投端とを有し、第１周波数の信号と該第１周波数とは異なる第２周波数の信号を切り替えるスイッチと、
前記スイッチの単極端に出力側が接続され、前記第１周波数の信号と前記第２周波数の信号とを通す第１の電界効果トランジスタを備えた第１増幅器と、
前記スイッチの多投端の一つに接続された、前記第１周波数の信号を通しかつドレイン・ソース間電流が前記第１のトランジスタよりも大きい第２のトランジスタを備えた第２増幅器と、
前記スイッチの多投端のうち前記第２増幅器が接続されたものとは異なる一つに接続された、前記第２周波数の信号を通しかつドレイン・ソース間電流が前記第２のトランジスタよりも大きい第３のトランジスタを備えた第３増幅器と、電源制御回路とを有し、
前記第１の周波数の信号、および前記第２の周波数の信号はともにデジタル変調方式の信号であり、
前記第１の周波数の信号に応じ前記スイッチは前記第２増幅器に接続され、
前記第２の周波数の信号に応じ前記スイッチは前記第３増幅器に接続され、
前記電源制御回路は、前記整合回路から出力される前記第１周波数および第２周波数の信号が所定の出力となるよう前記第１増幅器の入力端子および出力端子に印加される電圧を制御するとともに、前記第２増幅器または前記第３増幅器がＡＢ級動作をするように前記第２増幅器または前記第３増幅器の入力端子または出力端子に印加される電圧を制御することを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
前記第１の周波数の信号と前記第２の周波数の信号とは互いに異なるデジタル変調方式の信号であることを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記第２周波数の信号は、前記第１周波数の信号よりも周波数が大きいことを特徴とする請求項２記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記第２周波数の信号は、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式の信号であることを特徴とする請求項３記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記第２周波数の信号は、ＱＰＳＫ変調信号であることを特徴とする請求項３記載の電力増幅器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【公開番号】特開２０１１−１４２６９２（Ｐ２０１１−１４２６９２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２５１９（Ｐ２０１１−９２５１９）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【分割の表示】特願２００８−１９５５２７（Ｐ２００８−１９５５２７）の分割
【原出願日】平成８年９月２５日（１９９６．９．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【分割の表示】特願２００８−１９５５２７（Ｐ２００８−１９５５２７）の分割
【原出願日】平成８年９月２５日（１９９６．９．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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