[发明专利]匹配电路、多频带放大器

说明书

技术领域

本发明涉及匹配电路，实现放大元件和其周边电路之间的阻抗匹配，以便进行高效率的放大。此外，涉及使用了匹配电路，可分别或同时放大多个频率的信号的对应多频带的多频带放大器。

背景技术

随着通过无线通信所提供的服务的多样化，要求在无线机中处理多个频带的信号的多频带化。功率放大器是无线机中所包含的不可缺少的装置。为了进行高效率的放大，需要取得信号放大的放大元件和其周边电路之间的阻抗匹配，匹配电路被用于这种用途。再有，在与周边电路连接时，一般进行使周边电路的输入输出阻抗与某个一定的值一致。以下，将周边电路的输入输出阻抗称为‘系统的阻抗Z₀’。

放大器中所使用的放大元件的输入输出的反射系数(S参数)可以如图1那样测定，通过该反射系数和系统的阻抗Z₀，可以测定放大元件的输入输出阻抗。这里，S11是放大元件的输入侧的反射系数，S22是放大元件的输出侧的反射系数。

放大元件的输入输出阻抗具有图1所示的频率特性，在使用放大元件设计放大器时，需要使所使用的各个频带中的输入输出阻抗与系统的阻抗Z₀匹配。

因此，在设计多频带功率放大器时，需要使放大元件所使用的各个频带中的输入输出阻抗和系统的阻抗Z₀分别匹配。

因此，在将多个频带的信号放大时，以往采用以下方法：例如，如“频带公用移动机”内所使用的放大器(例如，参照非专利文献1：千葉耕司他，“移動機”，NTT  Do Co Moテクニカルジヤ一ナル，  Vol.10，No.1)，将放大元件和匹配电路组成的放大器配置所使用的频带的数目，根据所使用的频带而选择一个放大器。此外，有设计匹配电路以使其在所使用的整个频带中成为接近阻抗匹配状态的方法。而且，有变更匹配电路的电路常数的方法等。

以下，说明有关变更匹配电路的电路常数的方法。作为变更匹配电路的电路常数的方法，可考虑使用可变器件的方法等。此外，作为损耗较小的匹配电路之一，提出了匹配电路700，它包括：图2所示的主匹配块701；一端连接到主匹配块701的延迟电路702；副匹配块703；在延迟电路702的另一端和副匹配块703的一端之间所连接的开关元件704(例如，参照非专利文献2：福田敦史他，“MEMSスイツチを用いたマルチバンド電力增幅器”，2004年電子情報通信学会総合大会C-2-4)。

图2例示的匹配电路700是使连接到端口P₂的具有频率特性的阻抗Z_L(f)的电路从端口P₁观察与端口P₁的输入阻抗Z₀匹配的匹配电路，例如，对于将图3所示的频率F₁、F₂分别作为中心频率的两个频带的信号，具有匹配电路的功能。

图2的电路对于将开关元件704为截止状态时的频率F₁为中心频率的频带的信号，具有匹配电路的功能，而对于将开关元件导通时的频率F₂为中心频率的频带的信号，具有匹配电路的功能。这样，通过切换一个开关元件704的状态(导通/截止)，可以构成对于两个频带的信号的匹配电路。这里，如果开关元件704例如使用MEMS技术，则在整个宽频带，可以比较容易地兼顾低插入损耗和较强的电隔离(isolation)，所以可以构成特性优良的多频带功率放大器。

将由放大元件和匹配电路组成的放大器设置所使用的频带的数目，根据所使用的频带切换放大器的方法，需要对所使用的每个频带设置不同的多个放大器，所以存在电路变大的问题。

另一方面，使用宽频带设计的匹配电路的方法和变更匹配电路的电路常数的方法与切换放大器的方法比较，具有可进行电路的小型化等优点。

但是，在使用宽频带设计的匹配电路的情况下，难以对使用匹配电路的各个频带进行最佳设计，特别是在要求高效率动作的功率放大器的设计上有阻碍。

另一方面，参照图2而变更上述说明的匹配电路的电路常数的方法，对于使用匹配电路的各个频率，比较容易最佳地进行设计，在各个工作频率中，可进行高输出、高效率动作。

但是，存在无法同时高效率地放大所使用的各个频带的信号的问题。即，在同时高效率地放大多个频带的信号的情况下，存在与宽频带匹配的部位所论述的情况相同的问题，即，难以对各个工作频率最佳地设计匹配电路，特别是在要求高效率动作的功率放大器的设计上有阻碍。

发明内容