高周波回路

【課題】平衡型増幅器を用いて構成され、挿入損失の増大を抑え、回路の大型化を防ぎながらアンテナダイバシティが利用可能な電気的特性に優れた高周波回路を提供する。
【解決手段】
平衡型増幅器とスイッチ回路を備えた高周波回路であって、前記平衡型増幅器は複数の入力ポートと異なるアンテナと接続される複数の出力ポートを有し、各入力ポート及び各出力ポートとグランドとの間に、スイッチ素子と抵抗とを備えた終端回路を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の単位増幅器を並列動作させる平衡型増幅器を用いた高周波回路に関し、特には高出力電力で送信ダイバーシチが可能な高周波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信サービスを提供する上で、通信設備の設置や整備のためのコストを削減することは常に課題としてある。その一つの解決手法として、固定局と移動局との通信距離を長くして、一つの固定局が担うエリアを広く構成して基地局数を削減することが提案されている。固定局は例えば基地局であり、移動局は携帯電話等の無線通信装置である。
【０００３】
通信距離を長くする為には各局の送信出力電力を高めることが求められるが、単純に出力を高めると対応可能な周波数帯域を狭めてしまうことや、トランジスタの段数を増加させることが必要であり、小電力で動作し、小型の部品で構成される携帯電話等においては、単純に送信出力電力を高めることは容易では無い。この為、平衡型増幅器を用いて高周波信号の出力電力を高めることが行なわれて来た。
【０００４】
図２２は平衡型増幅器の等価回路である。この平衡型増幅器は、ハイブリッド回路１２１，１２２の間に一対の単位増幅器１２３，１２４が接続されて構成されており、入力ポートＩＮに入力した高周波信号は、第１ハイブリッド回路１２１を経て９０度の位相差を有する高周波信号に２分配されて、それぞれ第１増幅器１２３と第２増幅器１２４に入力する。第１及び第２増幅器で増幅された高周波信号は、第２ハイブリッド回路に入力して同相の高周波信号に合成されて出力ポートＯＵＴより出力される。出力電力は第１増幅器１２３及び第２増幅器１２４から出力される信号のほぼ２倍となる。
【０００５】
第１及び第２ハイブリッド回路１２１、１２２には終端抵抗２２５、２２６が接続される。
第１ハイブリッド回路１２１に接続された終端抵抗２２５によって第１及び第２増幅器１２３、１２４の入力側からの反射波を吸収する。なお理想的には終端抵抗２２５が接続されるポートには電圧は現れない。また、第２ハイブリッド回路１２２に接続された終端抵抗２２６は、出力ポートＯＵＴへ入力する反射波を吸収し、第１及び第２増幅器１２３の位相や出力電力のばらつきによって生じる合成損失を吸収する。理想的には終端抵抗２２６が接続されるポートにもまた電圧は現れない。
【０００６】
前記ハイブリッド回路としてウイルキンソン型ハイブリッド合成分配回路が知られるが、用いられる抵抗は耐圧が求められるので、小型の抵抗器を利用することが出来ない問題がある。そこでハイブリッド回路としては、ブランチライン型ハイブリッド合成分配器や９０度ハイブリッドカップラを用いる場合が多い。
【０００７】
この様な平衡型増幅器を用いた高周波波回路として、特許文献１に図２３に示したアンテナスイッチ回路が開示されている。このアンテナスイッチ回路は、入力ポートが送信器１２５と接続された平衡型増幅器１２０と、平衡型増幅器１２０の出力ポートに接続されたＳＰＤＴスイッチ回路１２７と、ＳＰＤＴスイッチ回路１２７と接続されたアンテナＡＮＴと、受信器１２６に接続された低雑音増幅器１２８を備えている。ＳＰＤＴスイッチ回路１２７によって、一つのアンテナＡＮＴと送信器１２５との間、アンテナＡＮＴと受信器１２６との間を切り換える。
【０００８】
また特許文献１には図２４に示す高周波回路が開示されている。この回路は図２３で示した回路と比較し、平衡型増幅器１２０の入力ポートと接続するＳＰＤＴスイッチ回路１２９と、平衡型増幅器１２０の出力ポートの一方と接続するＳＰＤＴスイッチ回路１３０とを備え、各スイッチ回路１２９、１３０の一つのポートには終端抵抗１３２、１３３が接続されている。
この回路では平衡型増幅器１２０の出力ポートの他方が、スイッチ回路を介さずにアンテナと接続される。送信時においては、送信器１２５と平衡型増幅器１２０との間に配置されたＳＰＤＴスイッチ回路１２９によってアンテナＡＮＴと送信器１２５とが接続される。平衡型増幅器１２０の出力ポートに接続されたＳＰＤＴスイッチ回路１３０によって終端抵抗１３３を介して接地され、高周波信号は送信器１２５からアンテナＡＮＴを経て放射される。
【０００９】
一方、アンテナＡＮＴから入射する高周波信号は、平衡型増幅器１２０、ＳＰＤＴスイッチ回路１３０、低雑音増幅器１２８を経て受信器１２６に至る。ＳＰＤＴスイッチ回路１２９は送信器１２５が終端抵抗１３２を介して接地する様に制御され、ＳＰＤＴスイッチ回路１３０は平衡型増幅器１２０と低雑音増幅器１２８が接続する様に制御される。高周波信号は平衡型増幅器１２０の第２ハイブリッド回路に入力し単位増幅器の出力側に現れるが、単位増幅器が非動作状態に制御されることで反射されて、第２ハイブリッド回路のＳＰＤＴスイッチ回路１３０側の出力ポートに現れる。
【００１０】
ここで例示した高周波回路は、一つのアンテナに送信器と受信器が接続される基本的な構成であるが、最近の高周波回路においては、フェージング等の外乱の影響を考慮してアンテナダイバシティを利用することが求められている。
次に高周波回路におけるアンテナダイバシティの構成例を説明する。特許文献２には図２５、図２６に示す高周波回路が開示されている。この高周波回路１７０は、増幅器１８４の出力側に３つのＳＰＤＴスイッチ回路１８０、１８１、１８２が接続され、２つのアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２と、第１受信回路Ｒｘ１、第２受信回路Ｒｘ２、送信回路Ｔｘとの間の接続を切り換える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２０１０−５１１３５３号
【特許文献２】国際公開第９７／１３３２０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
送信出力電力を高め、かつアンテナダイバシティが可能な高周波回路を得ようとすれば、単純には特許文献２の高周波回路において、特許文献１に記載された平衡型増幅器を用いれば良い。
しかしながら、送信出力電力の高出力化に伴って、ＳＰＤＴスイッチ回路１８０、１８１、１８２へ送信器から＋２６ｄＢｍ（０．４Ｗ）以上の電力が入力される。
図２７にＳＰＤＴスイッチ回路の基本的な構成を示す。第１ポートＰ１と第２ポートＰ２との間にはＦＥＴからなるスイッチング素子１９０と、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３との間にはＦＥＴからなるスイッチング素子１９１とを備える。各スイッチング素子のゲート電極に制御ポートＶから制御電圧が印加されて、各ポート間の電気的な接続状態を各スイッチング素子のＯＮ状態／ＯＦＦ状態にて制御する。
【００１３】
低電圧で動作し、送信出力電力が高くても伝送が可能であるように、スイッチング素子を直列に複数接続して段数を増加させ、またマルチゲート化することが行なわれるが、スイッチング素子の占める面積が大きくなりＳＰＤＴスイッチ回路も大きくなってしまう。３つのＳＰＤＴスイッチ回路を用いるとすれば、ＳＰＤＴスイッチ回路を構成するのに必要な空間も単順には３倍となり、信号経路に配置されるスイッチング素子の増加は、挿入損失の増加を招くといった問題もある。
【００１４】
そこで本発明では、平衡型増幅器を用いて構成され、挿入損失の増大を抑え、回路の大型化を防ぎながらアンテナダイバシティが利用可能な電気的特性に優れた高周波回路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】
本発明は、平衡型増幅器とスイッチ回路を備えた高周波回路であって、前記平衡型増幅器は複数の入力ポートと複数の出力ポートを有し、各入力ポート及び各出力ポートとグランドとの間にスイッチ素子と抵抗とを備えた終端回路を備えたことを特徴とする高周波回路である。
【００１６】
前記平衡型増幅器は２つの入力ポートと２つの出力ポートを備え、一つの入力ポートへ信号を入力し、一つの出力ポートへ増幅後の信号が出力可能であり、他の入力ポートと出力ポートは前記抵抗で終端される様に各終端回路のスイッチ素子が制御される。
【００１７】
本発明においては、前記平衡型増幅器の入力ポート側にＳＰＤＴスイッチ回路が接続され、前記ＳＰＤＴスイッチ回路は各入力ポートに接続された前記終端回路を含むように構成するのも好ましい。
【００１８】
また本発明においては、前記平衡型増幅器の出力ポート側に出力ポートのそれぞれにＳＰＤＴスイッチ回路を接続し、前記各ＳＰＤＴスイッチ回路を出力ポートに接続された前記終端回路を含む構成としても良い。
【００１９】
前記平衡型増幅器の入力ポートは高周波半導体回路（ＲＦＩＣ）の送信回路と接続され、前記アンテナはＲＦＩＣの受信回路とも接続されるのが好ましい。
また本発明の高周波回路を並列に設けて、それぞれの平衡型増幅器の出力ポート側にアンテナを接続してデータ送受信の帯域を広げる無線通信技術であるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）を実現可能な構成としても良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の平衡型増幅器を用いて構成された高周波回路によれば、平衡型増幅器の複数の入力ポートと複数の出力ポートとグランドとの間に、スイッチ素子と抵抗とを備えた終端回路が接続される。各出力ポートには異なるアンテナが接続されているので、前記スイッチ素子のＯＮ状態／ＯＦＦ状態を制御することで、高周波信号の入力ポートと出力ポートが選択されて、入力ポートとアンテナとが接続される。
この様な簡単な構成でありながらアンテナダイバシティが利用可能であり、必要なスイッチ素子も低減できる為、挿入損失の増大を抑え、回路の大型化を防ぎながら電気的特性に優れた高周波回路をえることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例による高周波回路の等価回路を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による高周波回路に用いる終端回路を説明する為の図である。
【図３】（ａ）本発明の一実施例による高周波回路に用いる終端回路の等価回路を示す図である。（ｂ）本発明の一実施例による高周波回路に用いる終端回路の他の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による高周波回路であって、終端回路の接続を説明する為の図である。
【図５】本発明の一実施例による高周波回路における入力ポートと出力ポートとの接続を説明する為の図である。
【図６】本発明の他の実施例による高周波回路の回路ブロックを示す図である。
【図７】本発明の他の実施例による高周波回路の等価回路を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例による高周波回路の回路ブロックを示す図である。
【図９】本発明の他の実施例による高周波回路の回路ブロックを示す図である。
【図１０】本発明の高周波回路に用いるＳＰＤＴスイッチ回路の構成を説明する為の図である。
【図１１】本発明の高周波回路に用いる他のＳＰＤＴスイッチ回路の構成を説明する為の図である。
【図１２】本発明の高周波回路に用いる他のＳＰＤＴスイッチ回路の構成を説明する為の図である。
【図１３】本発明の高周波回路を用いて構成された無線通信装置のフロントエンド回路部を説明する為の回路ブロック図である。
【図１４】本発明の高周波回路を用いて構成された無線通信装置の他のフロントエンド回路部を説明する為の回路ブロック図である。
【図１５】（ａ）本発明の高周波回路を構成するハイブリッド回路の構成例を示す図である。（ｂ）本発明の高周波回路を構成するハイブリッド回路の他の構成例を示す図である。
【図１６】（ａ）本発明の高周波回路を構成するハイブリッド回路の他の構成例を示す図である。（ｂ）本発明の高周波回路を構成するハイブリッド回路の他の構成例を示す図である。
【図１７】本発明の他の実施例による高周波回路の回路ブロックを示す図である。
【図１８】本発明の一実施例による高周波回路における入力ポートと出力ポートとの接続を説明する為の図である。
【図１９】本発明の他の実施例による高周波回路の回路ブロックを示す図である。
【図２０】本発明の一実施例による高周波回路に用いる高調波減衰手段を説明する為の図である。
【図２１】本発明の一実施例による高周波回路に用いる高調波減衰手段を説明する為の図である。
【図２２】従来の平衡型増幅器の回路ブロックを説明するための図である。
【図２３】従来の平衡型増幅器を用いて構成された無線通信装置の高周波回路部を示す回路ブロック図である。
【図２４】従来の平衡型増幅器を用いて構成された無線通信装置の他の高周波回路部を説明する為の回路ブロック図である。
【図２５】アンテナダイバシティを説明する為の図である。
【図２６】アンテナダイバシティが可能な無線通信装置の高周波回路部を示す回路ブロック図である。
【図２７】一般的なＳＰＤＴスイッチ回路の構成例を示す等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜図５を基に本発明の高周波回路を説明する。図１は平衡型増幅器を用いた高周波回路の回路ブロック図である。平衡型増幅器の構成は図２２で示したものと同じであって、ハイブリッド回路２０、２１の間に一対の単位増幅器１５、１６が接続されて構成されている。ハイブリッド回路２０、２１は、それぞれ２端子対回路であって、ハイブリッド回路２０の一方側は第１入力ポートＩＮ１、第２入力ポートＩＮ２と接続し、他方側は第１増幅器１５の入力側、第２増幅器１６の入力側と接続する。ハイブリッド回路２１の一方側は第１出力ポートＯＵＴ１、第２出力ポートＯＵＴ２と接続し、他方側は第１増幅器１５の出力側、第２増幅器１６の出力側と接続する。
【００２３】
第１、第２入力ポートと第１、第２出力ポートのそれぞれには、グランドとの間に終端回路３００、３０１、３０２、３０３が接続される。図２は終端回路の構成を示す図である。各終端回路はスイッチ素子ＳＷと抵抗Ｒとが直列に接続されたポートＰｓ１、Ｐｓ２を備えた直列回路として構成される。なお、ポートＰｓ１、Ｐｓ２間のインピーダンスが、オープンの状態と抵抗Ｒで規定される終端抵抗値とに電気的に切換可能であれば良く、終端回路の構成は図２に示した直列回路に限定されるものでは無い。
図３（ａ）（ｂ）は終端回路の構成を示す等価回路である。スイッチ素子ＳＷとしてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やダイオードを用いることが出来る。スイッチ素子ＳＷは制御ポートＶより制御電圧が与えられＯＮ／ＯＦＦの状態が制御される。なお、ポートＰｓ１、Ｐｓ２のどちらが入力ポートや出力ポートと接続しても良い。またＤＣカットコンデンサは省略し示しているが、終端回路と入力ポートや出力ポートとの間、あるいは入力ポートや出力ポートとハイブリッド回路との間に適宜配置される。
【００２４】
図４は終端回路のスイッチ素子をＦＥＴで構成した場合の高周波回路を示す。平衡型増幅器１０の構成に基づく動作から、第１〜第４終端回路３００，３０１，３０２，３０３の各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４は表１に示す様に制御される。
図５に示す図で、本発明の高周波回路で実現される接続状態を（ａ）条件１、（ｂ）条件２として説明する。本発明では入力ポートの一つのポートと、出力ポートの一つのポートとが接地される。
【００２５】
【表１】

【００２６】
条件１では、入力ポート側の第１終端回路３００のスイッチ素子ＳＷ１がＯＦＦ状態に制御されて第１入力ポートＩＮ１とグランドとの間が高インピーダンスとなり、第２終端回路３０１のスイッチ素子ＳＷ２がＯＮ状態に制御されて低インピーダンスとなり第２入力ポートＩＮ２とグランドとの間が終端抵抗Ｒ２で接続される。
また出力ポート側の第３終端回路３０２のスイッチ素子ＳＷ３がＯＦＦ状態に制御されて第１出力ポートＯＵＴ１とグランドとの間が高インピーダンスとなり、第４終端回路３０３のスイッチ素子ＳＷ４がＯＮ状態に制御されて低インピーダンスとなり第２出力ポートＯＵＴ２とグランドとの間が終端抵抗Ｒ４で接続される。
このようなスイッチ素子の制御によって、高周波回路は図２２で示した回路構成と等価となり、第１入力ポートＩＮ１から入力した高周波信号は第１出力ポートＯＵＴ１より出力される。なお反射波や合成損失は終端抵抗Ｒ２，Ｒ４に吸収される。
【００２７】
条件２では、入力ポート側の第１終端回路３００のスイッチ素子ＳＷ１がＯＮ状態に制御されて低インピーダンスとなり第１入力ポートＩＮ１とグランドとの間が終端抵抗Ｒ１で接続され、第２終端回路３０１のスイッチ素子ＳＷ２がＯＦＦ状態に制御されて第２入力ポートＩＮ２とグランドとの間が高インピーダンスとなる。
また出力ポート側の第３終端回路３０２のスイッチ素子ＳＷ３がＯＮ状態に制御されて低インピーダンスとなり第１出力ポートＯＵＴ１とグランドとの間が終端抵抗Ｒ３で接続され、第４終端回路３０３のスイッチ素子ＳＷ４がＯＦＦ状態に制御されて第２出力ポートＯＵＴ２とグランドとの間が高インピーダンスとなる。
このようなスイッチ素子の制御によって、高周波回路は図２２で示した回路構成とは異なる入出力の関係が実現可能となる。なお平衡型増幅器自体の構成は変わらずその動作も同様であって、第２入力ポートＩＮ２から入力した高周波信号は第２出力ポートＯＵＴ２より出力され、反射波や合成損失は終端抵抗Ｒ１，Ｒ３によって吸収される。
【００２８】
本発明の高周波回路によれば、各出力ポートに対応してアンテナを設け、表１で示した条件で各スイッチ素子を制御して、高周波信号が出力する出力ポートを切り換えることによって、増幅器の出力側に設けられるスイッチ素子が従来よりも少なくても、通信状態の良いアンテナを選択するアンテナダイバシチを実現することが出来る。また、信号経路に配置されるスイッチ素子を少なくできるので、損失の増加を防ぐとともに小型に構成することが出来る。
なお、固定局と移動局が近くにあって大きな送信出力電力が必要で場合には、一方の増幅器を非動作状態としても良い。この場合、第１、第２ハイブリッド回路によって分配損失が発生するものの、増幅器による電力消費を抑えることができる。
【００２９】
図６は高周波回路の他の実施態様を示す回路ブロック図であり、図７に入力ポート側、出力ポート側に接続される回路部の詳細を示す。図１で示した高周波回路と比較すると、信号経路の接続／切断機能を有する第１スイッチ回路３２０、第２スイッチ回路３２１、第３スイッチ回路３２２、第４スイッチ回路３２３を第１ポートＰｏ１、第２ポートＰｏ２、第３ポートＰｏ３、第４ポートＰｏ４との間に有する点が相違する。
各入力ポートにはＲＦＩＣから、各出力ポートにはアンテナから不要な信号が進入する場合がある。例えば、他方のアンテナからの放射波が他方のアンテナに入射する場合等、不要な信号が平衡型増幅器に入力すると損失が増加する。スイッチ回路３２０、３２１、３２２、３２３は、不要な信号が各経路に進入するのを防ぐ様に機能する。なお図中、各経路にスイッチ回路を配置するが、必要に応じて入力ポート側のみ、あるいは出力ポート側のみに設ける場合もある。
【００３０】
スイッチ回路３２０、３２１、３２２、３２３はＦＥＴからなるスイッチ素子ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３で構成することが出来る。なお信号経路に配置される各スイッチ回路は高周波信号の電力によっては、ＦＥＴの多段接続や、デュアルゲート構造などの耐電力を高めた構成を適宜採用し得る。平衡型増幅器１０の構成に基づく動作から、第１〜第４終端回路３００，３０１，３０２，３０３の各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、スイッチ回路３２０、３２１、３２２、３２３の各スイッチ素子ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３は表２に示す様に制御される。
【００３１】
【表２】

【００３２】
図８は高周波回路の他の実施態様を示す回路ブロック図である。入力ポート側の第１スイッチ回路３２０、第２スイッチ回路３２１の一端側（第１ポートＰｏ１、第２ポートＰｏ２）を接続して第５ポートＰｏ５としたものである。
各スイッチ素子の制御は図７で示した高周波回路と同様である。このような構成によれば、入力１ポート、出力２ポートの高周波回路となり、各スイッチ素子の制御によって第５ポートＰｏ５に入力した高周波信号を第３ポートＰｏ３又は第４ポートＰｏ４に出力することが容易に可能となる。
なお、第１スイッチ回路３２０、第２スイッチ回路３２１、第１終端回路３００、第２終端回路３０１を一つのＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ５として見ることも可能である。図１０はＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ５の等価回路である。第１スイッチ回路３２０のスイッチ素子ＳＷ１０と第２終端回路３０１のスイッチ素子ＳＷ２のゲート間を接続して制御ポートＶを共通とし、第２スイッチ回路３２１のスイッチ素子ＳＷ１１と第１終端回路３００のスイッチ素子ＳＷ１のゲート間を接続して制御ポートＶを共通としている。
【００３３】
図９は高周波回路の他の実施態様を示す回路ブロック図である。出力ポート側に接続するアンテナを受信にも利用する場合に、送信信号と受信信号との信号経路を切り換える構成が必要となる。ここで示した高周波回路では、その手段として第３スイッチ回路３２２と並列に接続された第５スイッチ回路３４０、第４スイッチ回路３２３と並列に接続された第６スイッチ回路３４１を用いている。第５スイッチ回路３４０とグランドの間に設けられた第７スイッチ回路３５０、第６スイッチ回路３４１とグランドの間に設けられた第８スイッチ回路３５１はアイソレーション改善を目的とするものであり不要な場合もある。
各スイッチ回路はＦＥＴからなるスイッチ素子で構成することが出来る。なお信号経路に配置される各スイッチ回路は高周波信号の電力によっては、ＦＥＴの多段接続や、デュアルゲート構造などの耐電力を高めた構成を適宜採用し得る。また第１スイッチ回路３２０と第１終端回路３００を第１スイッチ回路ＳＣ１とし、また第２スイッチ回路３２１と第２終端回路３０１を第２スイッチ回路ＳＣ２として示している。
【００３４】
スイッチ回路３２２、３４０、３５０と終端回路３０２とを一つのＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ６として見ることも可能である。図１１はＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ６の等価回路である。第３スイッチ回路３２２のスイッチ素子ＳＷ１２と第７スイッチ回路３５０のスイッチ素子ＳＷ１４のゲート間を接続して制御ポートＶを共通とし、第３終端回路３０２のスイッチ素子ＳＷ２と第５スイッチ回路３４０のスイッチ素子ＳＷ１５のゲート間を接続して制御ポートＶを共通としている。
【００３５】
スイッチ回路３２３、３４１、３５１と終端回路３０３とを一つのＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ７として見ることも可能である。図１２はＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ７の等価回路である。第４スイッチ回路３２３のスイッチ素子ＳＷ１３と第８スイッチ回路３５１のスイッチ素子ＳＷ１６のゲート間を接続して制御ポートＶを共通とし、第４終端回路３０３のスイッチ素子ＳＷ４と第６スイッチ回路３４１のスイッチ素子ＳＷ１７のゲート間を接続して制御ポートＶを共通としている。
【００３６】
図１３は本発明の高周波回路を含む無線通信装置のフロントエンド回路部を示す。高周波回路は、図９の回路を用いて構成され、平衡型増幅器１０の入力ポート側に第１ポートＰｏ１及び第２ポートＰｏ２と、出力ポート側に第６ポートＰｏ６、第７ポートＰｏ７、第８ポートＰｏ８、第９ポートＰｏ９を備える。第６ポートＰ０６、第８ポートＰｏ８にそれぞれアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２が接続し、第１ポートＰｏ１と第２ポートＰｏ２にはＲＦＩＣからの送信信号が入力し、第７ポートＰ０７、第９ポートＰｏ９より受信信号がＲＦＩＣへ向けて出力する場合の動作を説明する。
なお図中の破線で示した部分は、ＲＦＩＣ内にて送信信号をＴｘ１端子又はＴｘ２端子へ出力するための部分である。スイッチ回路等を含んで構成される場合には、第１終端回路３００を第１スイッチ回路ＳＣ１とし、第２終端回路３０１を第２スイッチ回路ＳＣ２として構成しても良い。
【００３７】
平衡型増幅器１０の構成に基づく動作から、第１〜第４終端回路３００，３０１，３０２，３０３の各スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、スイッチ回路３２０、３２１、３２２、３２３、３４０、３４１、３５０、３５１の各スイッチ素子ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１５、ＳＷ１７、ＳＷ１４、ＳＷ１６は表３に示す様に制御される。
ここでは、第１ポートＰｏ１と第６ポートＰｏ６が接続される条件１（送信モードＴｘ１）、第２ポートＰｏ２と第８ポートＰｏ８が接続される条件２（送信モードＴｘ２）、第８ポートＰｏ８と第９ポートＰｏ９が接続される条件３（受信モードＲｘ１）、第６ポートＰｏ６と第９ポートＰｏ９が接続される条件４（受信モードＲｘ２）で、第１増幅器１５、第２増幅器１６は条件１、２では動作状態であり、条件３、４では非動作状態である場合を説明するが、異なるアンテナを使って送受信を同時に行なう場合は条件１と条件３や条件２と条件４が同時に成立するように、増幅器の動作状態や各スイッチ素子の動作状態が制御されて表３で示した動作と異なる場合がある。また、条件３、４では第１スイッチ回路ＳＣ１、第２スイッチ回路ＳＣ２は動作に寄与しないので、その各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ状態は適宜設定され得る。
【００３８】
【表３】

【００３９】
ここでは、スイッチ回路３２２、３４０、３５０と終端回路３０２とを一つのＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ６とし、イッチ回路３２３、３４１、３５１と終端回路３０３とを一つのＳＰＤＴスイッチ回路ＳＣ７として複数のスイッチ回路で制御ポートＶを共通とした場合の一例を示したが、各スイッチ回路で制御ポートを共通させずに、独立して制御することも可能である。例えば一方のアンテナを使って受信モードで動作させる場合に、他方のアンテナと平衡型増幅器１０との接続を切断するように制御してもよい。
【００４０】
図１４に発明の高周波回路を含む無線通信装置の他のフロントエンド回路部を示す。図１３のフロントエンド回路部とは、平衡型増幅器１０の入力ポート側にスイッチ回路ＳＣ５が設けられる点で相違する。図９で示したＳＰＤＴスイッチ回路でスイッチ回路ＳＣ５が構成される。スイッチ回路ＳＣ５は、図１３で示したフロントエンド回路部の、ＲＦＩＣ内にて送信信号をＴｘ１端子又はＴｘ２端子へ出力するための部分として機能する。この為、ＲＦＩＣで必要であった回路を削減出来る。
【００４１】
図１５（ａ）（ｂ）に本発明に用いるハイブリッド回路の構成例を示す。ここで示したハイブリッド回路は４つのポートＰ１〜Ｐ４を備えた９０度ハイブリッドカップラであり、１／４波長に相当する長さに構成された２つの結合線路Ｌｃ１、Ｌｃ２を対向配置して構成される（ａ）。結合線路Ｌｃ１、Ｌｃ２は所定の特性インピーダンス（例えば５０Ω）の分布定数線路として形成される。また各結合線路Ｌｃ１、Ｌｃ２の両端にキャパシタンス素子Ｃｃ１、Ｃｃ２、Ｃｃ３、Ｃｃ４を接続してローパスフィルタの構成とする場合（ｂ）や分布定数線路に代えてインダクタンス素子で構成する場合もある。ここで１／４波長に相当する長さとは、ポート間の実長さが１／４波長である場合のほかに、波長短縮されて等価的に１／４波長である場合も含み、ハイブリッドカップラとして機能する長さを言う。
【００４２】
図１の高周波回路を例に９０度ハイブリッドカップラの接続関係を説明する。
第１ハイブリッド回路２０として９０度ハイブリッドカップラを用いる場合、そのポートＰ１を第１入力ポートＩＮ１と接続すると、ポートＰ２は第２増幅器１６の入力側と接続され、ポートＰ３が第２入力ポートＩＮ２と接続され、ポートＰ４が第１増幅器１５の入力側と接続される。ポートＰ２に入力した信号は２分配され、ポートＰ２とポートＰ４に現れる信号は、ポートＰ１−Ｐ２間での位相遅れのため９０度の位相差となる。
【００４３】
第２ハイブリッド回路２として９０度ハイブリッドカップラを用いる場合、そのポートＰ１を第１増幅器１５の出力側と接続すると、ポートＰ２は第１出力ポートＯＵＴ１と接続され、ポートＰ３が第２増幅器１６の出力側と接続され、ポートＰ４が第２出力ポートＯＵＴ２と接続される。第１増幅器１５、第２増幅器１６により増幅された出力信号は９０度の位相差のままポートＰ２とポートＰ３に入力する。ポートＰ３−Ｐ４間での位相遅れのため第１出力ポートＯＵＴ１で同相となり合成されて約２倍に増幅された高周波信号が出力される。
【００４４】
図１６（ａ）（ｂ）に本発明に用いるハイブリッド回路の他の構成例を示す。ここで示したハイブリッド回路は４つのポートＰ１〜Ｐ４を備えたブランチライン型ハイブリッド合成分配器である。１／４波長に相当する長さに構成された４つの分布定数線路Ｌｈ１〜Ｌｈ４とで構成される。前記分布定数線路Ｌｈ３、Ｌｈ４の特性インピーダンスがａΩであるとすると、分布定数線路Ｌｈ１、Ｌｈ２の特性インピーダンスはｂΩ（ｂは２の平方根でａを除した値）となる（ａ）。またインダクタンス素子Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３とキャパシタンス素子Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の集中定数素子で構成しても良い（ｂ）。
【００４５】
図１の高周波回路を例にとれば、第１ハイブリッド回路２０とする場合は、ポートＰ１を第１入力ポートＩＮ１と接続すると、ポートＰ２は第１増幅器１５の入力側と接続され、ポートＰ３が第２入力ポートＩＮ２と接続され、ポートＰ４が第２増幅器１６の入力側と接続される。第２ハイブリッド回路２１とする場合は、ポートＰ１を第１増幅器１５の出力側に接続すると、ポートＰ２は第２出力ポートＯＵＴ２と接続され、ポートＰ３が第２増幅器１６の出力側に接続され、ポートＰ４が第１出力ポートＯＵＴ１接続される。
【００４６】
図１７に他の態様の高周波回路を示す。図１の高周波回路とは第１ハイブリッド回路２０と第２ハイブリッド回路２１の間の第１増幅器１５又は第２増幅器１６の前段か後段のどちらかにλ／２移相器４０を備える点で相違する。図１７ではλ／２移相器４０を第１増幅器１５と第２ハイブリッド回路２１の間に設けている。
この高周波回路では図１８に示す様に、第１入力ポートＩＮ１に高周波信号を入力すると第２出力ポートＯＵＴ２に現れ、第２入力ポートＩＮ２に高周波信号を入力すると第１出力ポートＯＵＴ１に現れる。出力ポート側に現れる高周波信号の電圧は増幅器の他に第１、第２ハイブリッド回路２０、２１の移相差や特性インピーダンスのばらつきのよる結合差等に影響されるが、この高周波回路によればハイブリッド回路の移相差の影響を減じることが出来て、合成損失を低減することが出来る。
【００４７】
図１９に他の態様の高周波回路を示す。図１の高周波回路とは第２ハイブリッド回路２１と第１増幅器１５又は第２増幅器１６との間に高調波減衰手段３０、３１を備える点で相違する。
第１、第２増幅器１５、１６を領域で動作させると非線形動作となり、基本周波数成分の他に、偶数次高調波成分（２ｎ倍波；ｎは１以上の自然数）、奇数次高調波成分（３ｎ倍波）といった高調波成分が生じてしまう。偶数次高調波成分に対して第２ハイブリッド回路２１は所定のインピーダンス負荷とはならず反射して第１、第２増幅器１５、１６へ入力し、基本波と混合されて、基本波と同じ周波数で移相のずれた周波数成分となる。これによって出力ポートから出力される高周波信号にリップルが生じる場合がある。また、高周波回路１０に入力される高周波信号にも高調波成分が含まれ第１、第２増幅器１５、１６で増幅されてしまう場合もある。
【００４８】
本発明の高調波回路においては、第１、第２増幅器１５、１６の出力側のそれぞれに高調波減衰手段３０、３１を設けることで高調波を減衰させてリップルや損失を低減する。高調波減衰手段３０、３１はフィルタで構成するのが望ましく、ローパスフィルタやノッチフィルタを用いることが出来る。図２０はその構成一例であって、分布定数線路Ｌｆ１、キャパシタＣｆ１，Ｃｆ２で構成されたローパスフィルタである。ローパスフィルタによれば偶数次高調波成分、奇数次高調波成分の両方を減衰させることが出来る。偶数次高調波成分のみを選択的に減衰させる場合は、図２１に示したスタブＬｓｆ１で構成しても良い。高調波減衰手段３０、３１を設ける場合には、合成損失を低減する観点から各経路で同じ特性（移相や損失）のものを用いる。
【符号の説明】
【００４９】
１０高周波回路
１５第１増幅器
１６第２増幅器
３０、３１高調波減衰手段
２０第１ハイブリッド回路
２１第２ハイブリッド回路
３００第１終端回路
３０１第２終端回路
３１０第３終端回路
３１１第４終端回路
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４終端抵抗
ＩＮ１第１入力ポート
ＩＮ２第２入力ポート
ＯＵＴ１第１出力ポート
ＯＵＴ２第２入力ポート

【特許請求の範囲】
【請求項１】
平衡型増幅器とスイッチ回路を備えた高周波回路であって、
前記平衡型増幅器は複数の入力ポートと異なるアンテナと接続される複数の出力ポートを有し、各入力ポート及び各出力ポートとグランドとの間にスイッチ素子と抵抗とを備えた終端回路を備えたことを特徴とする高周波回路。
【請求項２】
前記平衡型増幅器は２つの入力ポートと２つの出力ポートを備え、一つの入力ポートへ信号を入力し、一つの出力ポートへ増幅後の信号が出力可能であり、他の入力ポートと出力ポートは前記抵抗で終端される様に各終端回路のスイッチ素子が制御されることを特徴とする請求項１に記載の高周波回路。
【請求項３】
前記平衡型増幅器の入力ポート側にＳＰＤＴスイッチ回路が接続され、
前記ＳＰＤＴスイッチ回路は各入力ポートに接続された前記終端回路を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波回路。
【請求項４】
前記平衡型増幅器の出力ポートのそれぞれにＳＰＤＴスイッチ回路が接続され、
前記各ＳＰＤＴスイッチ回路は出力ポートに接続された前記終端回路を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波回路。
【請求項５】
前記平衡型増幅器の入力ポートは高周波半導体回路の送信回路と接続され、前記アンテナは高周波半導体回路の受信回路とも接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波回路。

【図１】