[发明专利]多频带匹配电路、以及多频带功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及用于放大器等的匹配电路以及功率放大器。更详细地说，涉 及能够在多个频带中同时匹配放大元件等具有频率特性的电路元件的输入输 出阻抗和周边电路的阻抗的多频带匹配电路以及包括该多频带匹配电路的多 频带功率放大器。

背景技术

今年来，随着通过无线通信提供的服务变得多样化，要求在无线机中能 处理多个频带的信号(多频带化)。例如，在无线LAN的标准的 IEEE802.11a/b/g的各个标准中，规定了5.2GHz带以及2.4GHz带的两个频带。

在无线机中搭载了对无线频带的信号进行放大后提供给天线的功率放大 器。由于功率放大器是功耗大的装置，因此被要求进行高效率动作。为了满 足这一要求，需要设置在动作频带中对效率最佳化的匹配电路，当想要在不 同的两个频带的双方中使效率最佳时，通常采用通过开关将对各个频带最佳 设计的电路进行切换等结构。

图13是在非专利文献1等中所公开的可放大两个频带的各个信号的双频 带功率放大器300的结构的一例，其结构为通过两个单输入双输出的SPDT (single-pole double-throw；单刀双掷)开关30根据动作频率来切换为5.2GHz 带专用而设计的5.2GHz带放大器10和为2.4GHz带专用而设计的2.4GHz带 放大器20。

构成图13的双频带功率放大器300的各个频带用放大器10、20分别如 图14所示那样由输入侧匹配电路41、放大元件60、输出侧匹配电路42构成。 放大器的性能由放大元件自身的特性和匹配电路的特性所决定，因此在各个 频带用放大器10、20的放大元件60的两端连接的各个匹配电路41、42被最 佳化，以在各个频带中获得匹配。图13的双频带功率放大器300根据动作频 带，通过SPDT开关30来切换使用这样最佳化了的匹配电路所构成的各个频 带用放大器10、20，因此如果SPDT开关的插入损耗充分小，则各个放大器 将会高输出、高效率地动作。

[非专利文献1]千葉耕司他、「移動機」、NTT DoCoMoテクニカルジヤ 一ナル、2002年、Vol.10、No.1、p.15-20

在以上这样的双频带功率放大器中，由于放大元件有着具有频率特性的 阻抗，因此从与使用频带相对应的匹配电路进行组合的必要出发，需要设置 用于第1频带和用于第2频带的双系统的放大器。因此，存在放大元件和输 入输出匹配电路等部件数目增多，不仅是装置会大型化，还因在各个部件中 的功耗而导致电路整体的功耗增大的问题。此外，因SPDT开关的插入损耗， 还产生输出功率降低且效率下降的问题。进而，在各个频带中同时高效率地 放大两个频带的混合信号时，需要分配器以及合成器，还存在电路规模增大 的问题(例如，参照特表2003-504929号公报)。

发明内容

本发明的目的在于实现能够同时在多个频带中匹配的匹配电路，并由此 实现仅凭一个就能够同时放大多个频带的混合信号而无需对每个频带设置多 个放大器的多频带功率放大器。

本发明的多频带功率放大器包括放大元件和本发明的多频带匹配电路。

本发明的多频带匹配电路包括第1匹配单元和第2匹配单元，多频带匹 配电路被插入到有着具有频率特性的阻抗Z_I(f)的电路元件和具有预先决定的 阻抗Z₀的电路(以下，称为“系统电路”)之间的信号路径上，并且在两个 频带中同时使电路元件的阻抗Z_I(f)与系统电路的阻抗Z₀相匹配。

第1匹配单元，其一端与上述电路元件连接，将第1频带中的阻抗变换 为Z₀。

第2匹配单元包括串联匹配部件和并联匹配部件，该串联匹配部件是其 一端与上述第1匹配单元的另一端连接且其另一端与上述系统电路连接，并 且特性阻抗与系统电路的阻抗Z₀相等的传输线路，或至少是在第1频带中与 上述传输线路等效的电路，该并联匹配部件的一端在上述串联匹配部件的另 一端上与上述信号路径连接，其另一端接地。

此外，上述并联匹配部件构成为，在上述第1频带中与上述信号路径的 连接点成为阻抗开路(open)状态。并且，通过适当设计上述串联匹配部件 以及上述并联匹配部件，从而使第2频带中的阻抗与Z₀匹配。