专利名称：匹配电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用在放大器等中的匹配电路。更详细地说，涉及能够在多 阻抗之间的匹配的匹配电路。
背景技术：
伴随着由无线通信所提供的服务的多样化，在无线机中要求能够对多个
频带的信号进行处理(multiband operation )。作为无线机包含的不可缺少的装 置，有功率放大器。为了进行高效率的放大，需要用于在各频带中确立具有 频率特性的放大元件的输入输出阻抗和外围电路的输入输出阻抗Zo (系统阻
抗Z。)之间的匹配的匹配电路，即需要多频带匹配电路。
图1表示设测定频率的上限为fmax,下限为f函时的放大元件的输入输出 的散射参数(S参数)的例子。图中，Sll是输出阻抗为50Q时的放大元件的 输入反射系数，S22是输入阻抗为50D时的放大元件的输出反射系数。放大 元件的输入输出阻抗根据S参数和系统阻抗Zo求得。因此，由图l可知，放 大元件的输入输出阻抗具有频率特性。因此，将放大元件的输入输出阻抗作 为依赖于频率f的输入输出阻抗，以Zl(O的函数形式表现。多频带匹配电 路是使放大元件那样表示频率特性的电路元件的阻抗在多个期望的频带中与 系统阻抗Zo匹配的电路。以下，对于阻抗表示频率依赖特性的电路元件，也 以放大元件为代表进行说明。
一般的匹配电路由电容器或电感器所代表的电路元件的组合所构成的较 多。但是，电路元件也具有分别不同的频率特性，所以使用电路元件来构成 多频带匹配电路是不容易的。因此，构成在不同的频带中动作的放大器时，
频带使用开关Z选择要动:的放大器的方法f[2]着眼于放大元件的宽频带的 信号放大特性，具备一个放大元件和可变更电路常数的匹配电路，根据动作 频带来变更匹配电路的电路常数的方法等。在[2]的方法中，近年来开发了低损耗的开关或可变电容元件等，提出了使用这些元件来变更匹配电路的电路 常数的方法等。
作为[l]的例子，可例示非专利文献1 (千葉耕司他、"移動機"、NTT DoCoMo X夕二力^、2亇一于/K Vol.4，No.l,pp.l4-19.)所示的功率it大器。 图2是可放大两个频带的各信号的功率放大器(双频带功率放大器900)的 电路结构。设两个动作频带的中心频率为f,=1.5GHz、 f2=0.8GHz。匹配电路 一般能够对于包含某个中心频率的程度的带宽的信号实现匹配。如图2所示， 双频带功率放大器900包括专用于中心频率f,的频带而预先设计的放大器 921以及专用于中心频率f2的频带而预先设计的放大器922。并且，双频带功 率放大器900根据中心频率f，或中心频率f2,切换连接到输入端子931的1 输入2输出(single-pole double-throw; SPDT )开关911以及连接到输出端子 932的SPDT开关912,从而选择放大器921、 922中的一个。
但是，在[l]的构思中，需要具备与使用的频带相对应的数量的放大器。 使用的频带多时，部件个数增加而导致电路大型化。部件个数增加不仅关系 到电路的大型化，还关系到各部件中的消耗功率导致电路整体的消耗功率的 增力口。
另一方面，作为[2]的例子，可例示非专利文献2 (福田他、"MEMS7^ 、乂于^用V、/i7》于/0 K'電力增幅器"、2004年電子情報通信学会総合 大会C-2-4,p.39.)所示的匹配电路950 (参照图3 )。匹配电路950包括主 匹配块951; —端连接到主匹配块951的延迟电路952;以及经由开关元件 954连接到延迟电路952的另 一端的副匹配块953。
图3所示的匹配电路950是使依赖于连接到端口 P2的负载(电路元件) 955的頻率的阻抗Zl (f)与连接到端口 P、的负载(系统电路)956的定阻抗 Zo相匹配的匹配电路，例如，作为对于中心频率为f,、 f2的两个频带的信号 的匹配电路来动作。说明该动作机制。
首先，在中心频率f,的频带下的阻抗匹配中，设开关元件954为OFF状 态(非导通状态)。这里，设主匹配块951为对于中心频率f,的频带的信号， 将负载955的阻抗ZL ( & )变换为负载956的阻抗Z0的电路。这时，将延迟 电路952例如设为特性阻抗Zo的传输线路，从端口 P,看向图3所示的A点 侧的阻抗成为Z。，因此成为作为匹配电路950整体对于中心频率f,的频带取 得了匹配。此外，在中心频率f2的频带下的阻抗匹配中，"&开关元件954为ON状
态(导通状态)。这里，如上所述设计的主匹配块951对中心频率f2的频带的 信号作为阻抗变换器进行动作，从A点看向端口 P2侧的阻抗成为负载955的 阻抗Zl ( f2)被阻抗变换后的Z ( f2 )。这时，无论阻抗Z ( f2)是何值，通过 适当地设定由传输线路构成的延迟电路952的线路长度、和分岔连接到传输 线路的副匹配块953的电抗值，基于单短截线匹配(single stub matching )的
原理，能够将从端口 Pi看向端口 P2侧的阻抗变换为Z0。即，作为匹配电路
950整体，对于中心频率f2的频带也取得了匹配。
通过如此地将匹配电路950的结构设为可通过特性阻抗Z。的延迟电路 952以及开关元件954连接的副匹配块953附加到作为对于中心频率f,的频 带的匹配电路的主匹配块951,从而实现用于双频带的匹配电路，即在开关 元件954为OFF状态时作为对于中心频率f,的频带的信号的匹配电路动作， 而在开关元件954为ON状态时作为对于中心频率f2的频带的信号的匹配电 路动作。即，匹配电路950通过切换一个开关元件954的状态(ON/OFF )， 从而作为对于两个频带的信号的每一个的匹配电路动作。
在匹配电路950，由于放大元件的输入输出阻抗的频率特性，需要加大 延迟电路952的延迟量。在由传输线路构成了该延迟电路952时，其线路长 度与延迟量成比例，因此匹配电路950变得大型化。而且，在动作频率为3 以上的情况下，由于准备了多个延迟电路952和副匹配块"3,因此大型化 的可能性变得更高。另一方面，还考虑将与延迟电路952等价的电路用小型 的集中常数元件组构成。但是，在多个频带的每一个中保证阻抗Z0的条件下， 设计可调整延迟量的延迟电路非常困难。根据这样的原因，在图3所示的匹 配电路中，相当于延迟电路的部分的小型化成为用于实现多频带匹配电路的 小型化的课题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够在N个(N为2以上的规定的整 数)频带的每一个中进行阻抗匹配的匹配电路且能够设计成小型结构的匹配 电路。
本发明的匹配电路为如下结构。即，包括 一端连接到阻抗具有频率特 性的电路元件的第1匹配单元； 一端连接到第1匹配单元的另一端的第2匹配单元;以及一端连接到第2匹配单元的另一端，而另一端连接到具有预先
决定的阻抗的电路(系统电路)的第3匹配单元，第1匹配单元包括至少一
个开关和多个电抗电路，具有与各频带对应的、通过由各开关的导通状态/非
导通状态决定的一个或多个电抗电路所得到的电抗值，第2匹配单元是在各 频带中动作的阻抗变换器，第3匹配单元包括在第3匹配单元的一端和第3 匹配单元的另一端之间串联连接的一个或多个电抗电路(串联电抗电路)，和 在相邻的串联电抗电路的连接部分或者在串联电抗电路中的一个和第3匹配 单元的另一端的连接部分通过开关连接的一个或多个电抗电路(并联电抗电 路)，第3匹配单元具有与各频带对应的、通过由第3匹配单元的各开关的导 通状态/非导通状态决定的串联电抗电路或者串联电抗电路及并联电抗电路 所得到的电抗值，第3匹配单元的各串联电抗电路至少基于与各频带对应的、 第1匹配单元的电抗电路及第3匹配单元的并联电抗电路的结构的相互依存 关系而构成。
该匹配电路的各匹配单元连接在电路元件和系统电路之间，第1匹配单 元及第3匹配单元作为具有与各频带对应的、由各开关的导通状态/非导通状 态决定的电抗值的电抗元件来动作，从而在N个频带的每一个中进行阻抗匹 配。此外，第3匹配单元的各串联电抗电路的结构至少和与各频带对应的、 第1匹配单元的电抗电路及第3匹配单元的并联电抗电路的结构存在相互依 存关系，因此第3匹配单元的各串联电抗电路的结构中允许设计者的裁量。
根据本发明的匹配电路，第1匹配单元及第3匹配单元作为具有与各频 带对应的电抗值的电抗元件来动作，所以能够在N个频带的每一个中进行阻 抗匹配。而且，由于第3匹配单元的各串联电抗电路的结构中允许设计者的 裁量，所以不受具有频率特性的电路元件的输入输出阻抗的制约。因此，通 过设计使得第3匹配单元的各串联电抗电路小型，从而能够将匹配电路设计 为小型。
图1是表示了放大元件的输入输出阻抗的频率特性的图。
器)的电路结构的一例的图。
图3是表示以往的匹配电路的电路结构的 一例的图。图4是本发明的第1实施方式的匹配电路100的电路图。
图5是表示设中心频率为f,、 &的两个频带的图像(image)的图。 图6是表示第2匹配单元120的结构例的电路图。
图7是表示中心频率f,的频带的情况下的匹配电路100的动作状态的电 路图。
图8是表示中心频率&的频带的情况下的匹配电路100的动作状态的电 路图。
图9是本发明的第2实施方式的匹配电路200的电路图。 图IO是本发明的第3实施方式的匹配电路300的电路图。 图11是本发明的第4实施方式的匹配电路400的电路图。
图12是表示设中心频率为f,..... fn的n个频带的图像的图。
图13是本发明的第4实施方式的的变形例的匹配电^各400'的电路图。 图14是本发明的第5实施方式的匹配电路500的电路图。 图15是将第2实施方式的匹配电路200用作对于放大元件600的输出侧 匹配电路的多频带放大器700的电路图。
图16是表示多频带放大器700的增益的频率特性的图。
的多频带放大器800的电路图。
图18是表示多频带放大器800的增益的频率特性的图。
具体实施例方式
参照
本发明的实施方式。在各附图对于相对应的部分附加相同 的参照标号并省略重复说明。 [第1实施方式]
图4表示第1实施方式的匹配电路100。图4所示的匹配电路100作为 对于图5所示的设中心频率为f,、 f2(f>f2)的两个频带的信号的匹配电路来 动作。匹配电路IOO被设置为串联连接在端口 P「端口 P3之间。匹配电路100 包括第1匹配单元110、第2匹配单元120、第3匹配单元130,它们按照该 顺序串联连接。即，第1匹配单元110的一端与连接了第1阻抗电路105的 端口 P3连接，其另一端连接到第2匹配单元120的一端。第2匹配单元120 的另一端连接到第3匹配单元130的一端。第3匹配单元130的另一端连接到端口 P,。
这里，第1阻抗电路105是在进行阻抗匹配时，在端口 P2和端口 P3之间 使阻抗(包含电阻分量)变化的电路。根据匹配电路100的设计，决定其需 要或者不需要。在需要第1阻抗电路105时，其由集中常数元件(包含电阻)
等所构成，以实现所要求的阻抗变换。根据该含义，可以将第1阻抗电路105 设为匹配电路100的结构要素。但是，即使不作为结构要素也不会对本发明
的宗旨带来影响，因此为了说:明的方面，以第i阻抗电路105不作为匹配电
路100的结构要素的情况进行说明。
串联连接到端口 P2的阻抗具有频率特性的负载(电路元件)199可用放 大元件来例示。将负载199的输入输出阻抗用函数ZL (f)表现。这里，f表 示交流信号的频率。
在端口 Pi上连接了系统电路198。这里，将不依赖频率的系统电路198 的输入输出阻抗(系统阻抗)用Zo表示。另外， 一般使系统电路198的输入 输出阻抗与某一固定值Zo，例如50Q或75Q等一致。为方便起见，在各图中， 负载199、系统电路198都用电阻的图标来图示。
第1匹配单元110包括第2电抗电路112、第3电抗电路113、第4电抗 电路114、第5电抗电路115、第6电抗电路116、第1开关118、第2开关 119。
具体来说，在第2匹配单元120和第1阻抗电路105的连接部分A连接 了第2电抗电路112的一端。第2电抗电路112的另一端连接到第3电抗电 路113的一端，在第2电抗电路112和第3电抗电路113的连接部分B2，经 由第2开关119连接了第5电抗电路115。此外，第3电抗电路113的另一端 连接到第4电抗电路114的一端，在第3电抗电路113和第4电抗电路114 的连接部分Bl,经由第1开关118连接了第6电抗电路116。
另外，这里说明的第1匹配单元IIO的结构与"串联连接第1匹配单元 110"的前述的说明并不矛盾。因为在现实的设计中， 一般用传输线路来构成 端口 P3、和第2匹配单元120与第1匹配单元110的连接部分R。
作为具有(与频率对应的)电抗值的电抗电路的具体例子，可举出电容
器、电感器、传输线路等单一元件、组合了多个这些单一元件的同类元件的 电路、组合了多个这些单一元件的不同种类元件的电路等。
此外，不仅是第1开关118等，在本说明书中的开关不限于触点型的开关，也可以设为例如使用了二极管或晶体管等的、在电路网不设置触点而具
有电路的开关功能的所谓的开关元件(switching element )。作为具体例子， 可举出MEMS ( Micro-Electro Mechanical Systems )开关、开关二极管等。
在第1匹配单元110,例如在中心频率&的频带中，第1开关118被设 为ON状态，第2开关119被设为OFF状态。在中心频率f2的频带中，第l 开关118被设为OFF状态，第2开关119被设为ON状态。
第2电抗电路112通过各频带的阻抗匹配，具有由构成第2电抗电路112 的单一元件或电路所得到的电抗值。即使任意构成第2电抗电路112，由于 ,第2电抗电路112的电抗值的影响在中心频率f,的频带中被考虑到后述的第 6电抗电路116及第10电抗电路122的设计中，而在中心频率f2的频带中被 考虑到后述的第5电抗电路115及第8电抗电路132的设计中，所以不会产 生问题。
第4电抗电路114构成为，在中心频率f,的频带中从第4电抗电路114 和第3电抗电路113的连接部分B1看向第4电抗电路114侧的阻抗充分大(导 纳几乎为0)。例如，将第4电抗电if各114设为在中心频率f,下的电长度为90 度的顶端短路线路。这里，"阻抗充分大(导纳几乎为O)"可评价为能够将 特定的电路(这里为第4电抗电路)在阻抗匹配的频率中从交流电路交流地 分离来考虑的程度。
此外，以如上构成第4电抗电路114作为前提，第3电抗电路113构成 为，在将第1开关118设为OFF状态的中心频率f2的频带中，从第3电抗电 路113和第2电抗电路112的连接部分B2看向第3电抗电路113侧的阻抗充 分大(导纳几乎为0)。例如，在中心频率f2中，用传输线路构成第3电抗电 路113即可，以使第3电抗电路113及第4电抗电路114的合计的电长度成 为卯度。
如上那样构成时，在中心频率f,的频带中不需要考虑第4电抗电路114， 而在中心频率f2的频带中不需要考虑第3电抗电路113及第4电抗电路114。
此外，第5电抗电路115在中心频率f2的频带中可以适当地使用集中常 数元件、传输线路等来自由地构成，而不受特别的限制等。同样地，第6电 抗电路116在中心频率f,的频带中可以适当地使用集中常数元件、传输线路 等来自由地构成，而不受特别的限制等。
其结果，第1匹配单元110通过第'1开关118及第2开关119的ON/OFF状态的切换这一单纯的操作，在各频带中可以作为专用的电抗元件来动作。
另外，从第1匹配单元110在多个频带的每一个中作为专用的电抗元件 来动作的观点出发，例如还考虑将第1匹配单元110设为经由S-l个开关单 纯地纵连连接了 S个传输线路的结构，通过变更设为ON状态的开关个数来
变更所连接的传输线路的线路总长度。但是，在这样的结构的情况下，ON状
态的开关存在多个，从而开关的插入损失导致的匹配电路的损失变得显著。
相对于此，在第1匹配电路110的结构中，在任何一个频率下，ON状态的开 关都只有一个，所以具有能够减少开关的插入损失导致的匹配电路100的损 失的特征。
第2匹配单元120是在各频带中具有阻抗变换功能的阻抗变换器即可。 在该实施方式中，设第2匹配单元120为在中心频率为f,、 f2的频带的任意 一个中，进行从第2匹配单元120和第1匹配单元110的连接部分R看向第 1匹配单元110侧的阻抗和系统阻抗Z0的阻抗匹配的电路。为了说明的便利， 在这里说明将第2匹配单元120作为中心频率f,的频带中的匹配电路来构成 的情况。
第2匹配单元120相当于图3的主匹配模块951，与第1匹配单元110 同样地，可以采用传输线路或集中常数元件来构成。作为一例，图6表示由 第9电抗电^各121、第10电抗电路122、第4开关123构成的第2匹配单元 120。具体来说，第9电抗电路121串联连接在第1匹配单元110和第3匹配 单元130之间，在第9电抗电路121和第3匹配单元130的连接部分，经由 第4开关123连接了第10电抗电路122。
这里，第4开关123在中心频率f,的频带中被设为ON状态，在中心频 率f"2的频带中被设为OFF状态。
此外，第3匹配单元130与第1匹配单元110同样地，可以采用传输线 路或集中常数元件来构成。作为一例，图4表示由第7电抗电路131、第8 电抗电路132、第3开关133构成的第3匹配单元130。具体来说，第7电抗 电路131串联连接在第2匹配单元120和端口 P,之间，在第7电抗电路131 和端口 P,的连接部分C经由第3开关133连接了第8电抗电路132。
这里，第3开关133在中心频率f,的频带中4皮-没为OFF状态，在中心频 率f2的频带中被设为ON状态。
首先，在中心频率&的频带中，将第3匹配单元130的第3开关133设为OFF状态，将第2匹配单元120的第4开关123设为ON状态。这时，在 第1匹配单元10中，第1开关118被设为ON状态，第2开关119被设为 OFF状态。然后，用第1匹配单元110中第5电抗电路115以外的电路部分 (即，第2电抗电路112、第3电抗电路113、第4电抗电路114以及第6电 抗电路116)和第2匹配单元120，进行从端口 P3看向第1阻抗电路105侧 的阻抗Z ( f,)和系统阻抗Zo的阻抗匹配。阻抗Z ( & )是第1阻抗电105 对于负载199的输入输出阻抗Z^ (fj用作阻抗变换器的结果的阻抗。
这时，至少图7所示的第6电抗电路116、第9电抗电路121、第10电 抗电路122可以仅用于中心频率f,的频带下的阻抗匹配而构成。这里，第6 电抗电路116、第9电抗电路121、第10电抗电路122、第2电抗电路112 和第3电抗电路113组成的兀型电路构成双短截线匹配电路(double stub matching),在两根短截线(在图7中为第6电抗电路116和第10电抗电路 122)的结构中可以允许设计者的裁量。因此，可以放宽设计者关于第9电抗 电路121的结构的裁量。即，在图3所示的单短截线匹配电路中，延迟电路 (图7中相当于第9电抗电路121 )的延迟量由负载ZL (f,)唯一地决定，而 在第1实施方式中，通过实质性地附加第6电抗电路116，在中心频率f,的 频带中可以放宽设计者关于第9电抗电路121的结构的裁量。
由此，例如由传输线路来构成第9电抗电路121的情况下，通过适当地 构成第6电抗电路116和第10电抗电路122，与以往结构相比，能够构成为 使第9电抗电路121的线路长度变得更短。
另外，在该情况下，即在中心频率f,的频带的情况下，第3匹配单元130 的第3开关133为OFF状态。因此，通过将第7电抗电路131设为在中心频 率f,的频带中与系统阻抗Zo相等的特性阻抗的电路、例如特性阻抗Z。的传 输线路，可以确立在中心频率f，的频带中的阻抗匹配。
接着，在中心频率f2的频带中，将第3匹配单元130的第3开关133设 为ON状态，将第2匹配单元120的第4开关123设为OFF状态。这时，在 第1匹配单元110中，第1开关118被设为OFF状态，第2开关119被设为 ON状态。然后，用第6电抗电^各116以外的电^^部分(即，第1匹配单元 110的第2电抗电路112、第3电抗电路113、第4电抗电路114以及第5电 抗电路115)、第2匹配单元120、第3匹配单元130,进行从端口 P3看向第 1阻抗电路105侧的阻抗Z ( f2)和系统阻抗Zo的阻抗匹配。阻抗Z ( f2)是第1阻抗电路105对于负载199的输入输出阻抗Zt (f2)用作阻抗变换器的 结果的阻抗。
这时，至少图8所示的第5电抗电路115、第7电抗电路131、第8电抗 电路132可以仅用于中心频率f2的频带下的阻抗匹配而构成。严^f各地说，第 7电抗电路131在中心频率f,的频带时如上述例子那样设为特性阻抗Z。的传 输线路，则其线路长度等可以仅用于中心频率f2的频带下的阻抗匹配而构成。 这里，对于第5电抗电路115、第7电抗电路131、第8电抗电路132、第2 电抗电路112和第9电抗电路121组成的兀型电路，在两根短截线(在图8中 为第5电抗电路115和第8电抗电路132)的结构中允许设计者的裁量。因 此，可以放宽设计者关于第7电抗电路131的结构的裁量。即，在第1实施 方式的结构中，通过实质性地附加第5电抗电路115，在中心频率f2的频带 中可以放宽设计者关于第7电抗电路131的结构的裁量。
由此，例如由传输线路来构成第7电抗电路131的情况下，通过适当地 构成第5电抗电路115和第8电抗电路132,与以往结构相比，能够构成为 使第7电抗电路131的线路长度变得更短。
如到此说明的那样，第3匹配单元130的第7电抗电路131基于与各频 带相对应的、与第1匹配单元110的电路结构及第3匹配单元130的第8电 抗电路132的结构的相互依存关系而构成。
这里，图4所示的匹配电路100基本上为在图3所示的以往结构的匹配 电路950附加了第1匹配单元110的结构。因此，第1匹配单元110的附加 所带来的匹配电路的大型化成为担心事项。但是，串联连接到端口 P「端口 P2之间的第7电抗电路131或第9电抗电路121在多个频带的每一个中保证 阻抗Z。的条件下，需要延迟量在各频带下被适当地设计，而相对于此，第l 匹配单元110在所选择的动作频带中具有特定的电抗值即可。由于包含在第 1匹配单元110的各电抗电路的设计自由度较高，因此例如为了小型化而采 用集中常数元件来构成，从而对匹配电路的大型化的影响较少。
另外，用于连接第5电抗电^各115的第2开关119的插入损失以及用于 连接第6电抗电路116的第1开关118的插入损失，因流入开关的插入位置 的交流电流而增减。通常，在电路上分布有驻波(standing wave )，例如若第 2开关119的插入位置是在中心频率f2中成为交流电流的波节(node, zero displacement:零点位移)的位置，则第2开关119的插入损失变小，相反若是成为交流电流的波腹(anti-node, maximum displacement: 最大4立移)的^(立 置，则第2开关119的插入损失变大。同样地，若第1开关118的插入位置 是在中心频率f,中成为交流电流的波节的位置，则第1开关118的插入损失 变小，相反若是成为交流电流的波腹的位置，则第1开关118的插入损失变 大。
因此，为了将开关导致的插入损失抑制得较小，在中心频率f,中成为交 流电流的波节的位置连接第1开关118,在中心频率f2中成为交流电流的波 节的位置连接第2开关119即可。
但是，如上所述，第4电抗电路114构成为，在中心频率f,的频带中从 连接部分B1看向第4电抗电路114侧的阻抗充分大(导纳几乎为0)。这时， 从中心频率f的频带的信号的立场出发，在阻抗的观点上，与没有连接第4 电抗电路114的状态等价，因此在连接了第6电抗电路116的情况下，设计 为使连接部分B1在中心频率f，中成为与交流电流的波节接近的状态即可。
同样地，第3电抗电路113构成为，在中心频率f2的频带中，从连接部 分B2看向第3电抗电路113侧的阻抗充分大(导纳几乎为0)。这时，即开 关118为0FF状态时，从中心频率f2的频带的信号的立场出发，在阻抗的观 点上，与没有连接第3电抗电路113、第4电抗电路114的状态等价，因此在 连接了第5电抗电路115的情况下，设计为使连接部分B2在中心频率f2中成 为与交流电流的波节接近的状态即可。
根据上述的情况，优选第2电抗电路112构成为，在设计各频带中的第 5电抗电路115、第6电抗电路116时，具有使第1开关118、第2开关119 的插入损失变小的电抗值。
图9表示第2实施方式的匹配电路200。图9所示的匹配电路200与第1 实施方式的匹配电路100同样地，对于设中心频率为f,、 f2 (f,>f2)的两个频 带作为匹配电路来动作。
在第1实施方式中，在第1匹配单元110中设置第5电抗电路115及第6 电抗电路116作为与各频带对应的电抗电路，因此尽管第2电抗电路112在 各频带中具有由构成第2电抗电路112的单一元件或电路所得到的电抗值， 也可以构成期望的匹配电路100。
相对于此，将第2电抗电路112设为在某特定的频带中具有固定的电抗值的电路，从而减少了第1匹配单元110的结构要素的数量的匹配电路为第 2实施方式的匹配电^各200。
为了说明的便利，设第2电抗电路112为在中心频率f2的频带中具有特 定的电抗值的电路。这时，可以实现不需要作为第1实施方式的匹配单元100 的结构要素的第5电抗电路115、第3电抗电路113以及第2开关119的结构。 具体来说，匹配电路200的第1匹配单元210的结构如下所述。即，在第2 匹配单元120和第1阻抗电路105的连接部分A连接第2电抗电路112的一 端。第2电抗电路112的另一端连接到第4电抗电路114的一端，在第2电 抗电路112和第4电抗电路114的连接部分B1，经由第1开关118连接了第 6电抗电3各116。
在该结构中，在中心频率f,的频带中，将第1开关118、第4开关123 设为ON状态，将第3开关133设为OFF状态，而在中心频率f2的频带中， 将第1开关118、第4开关123设为OFF状态，将第3开关133设为ON状 态。这时，第4电抗电路114构成为，在中心频率^的频带中，从第4电抗 电路114和第2电抗电路112的连接部分B1看向第4电抗电路114侧的阻抗 充分大(导纳几乎为0)。例如，设为在中心频率f,下的电长度为90度的顶 端短路线路。
若以上述情况为前提，则在中心频率f,的频带的情况下，决定作为第2 匹配单元120的结构要素的第10电抗电路122以及作为第1匹配单元210的 结构要素的第6电抗电路116的设计条件，使得第2匹配单元120和第1匹 配单元210在实质上完成阻抗匹配的功能。此外，在中心频率f2的频带的情 况下，决定作为第3匹配单元130的结构要素的第8电抗电路132以及作为 第1匹配单元210的结构要素的第2电抗电路112的设计条件，使得第3匹 配单元130和第1匹配单元210在实质上完成阻抗匹配的功能。因此，按照 这些设计条件构成第10电抗电路122、第8电抗电路132、第2电抗电路112 以及第6电抗电路116即可。通过这样构成，即使是第2实施方式的匹配电 路200的结构，也能够与第1实施方式的匹配电路100同样地，在中心频率
f,、 f"2的各频带中实现阻抗匹配。
此外，在第6电抗电路116的设计条件中，将第9电抗电路121设为传 输线路时，选择使第9电抗电路121的线路长度尽可能变短的结构。而且， 在第2电抗电路112的设计条件中，将第7电抗电路131设为传输线路时，选择使第7电抗电路131的线路长度尽可能变短的结构。根据这些结构，可
使第9电抗电路121及第7电抗电路131的合计的线路长度变短，从而实现 小型的匹配电路。 [第3实施方式]
在第1实施方式及第2实施方式中表示了以两个频带为对象实现阻抗匹 配的匹配电路，但在第3实施方式中，表示以更多的频带为对象实现阻抗匹 配的匹配电路。图IO表示第3实施方式的匹配电路300。第3实施方式的匹 配电路300是与第1实施方式的匹配电路IOO类似的结构，所以通过与匹配 电路100的比较来说明匹配电路300。
匹配电路300的第1匹配单元310的结构为，首先，匹配电路100的第 5电抗电路115及第6电抗电路116被置换成、可变更为q种类(q是2以上 的整数)的电抗值的可变电抗电路的第5电抗电路315及第6电抗电路316。 这里，作为可变电抗电路，例如有可变更静电电容的可变电容器或可变更电 感的可变电感器等。此外，匹配电路300的第2匹配单元320设为可变更为 q种类的阻抗的结构。作为这样的第2匹配单元320的结构，例如在将第2 匹配单元设为第1实施方式中说明的结构的情况下，则考虑将第10电抗电路 122设为可变电抗电路的第10电抗电路322的结构。另外，该可变电抗电路 也可以设为可变电容器或可变电感器等。并且，匹配电路300的第3匹配单 元330的结构设为将匹配电路100的第8电抗电路132置换成可变更为q种 类的电抗值的可变电抗电路的第8电抗电路332。
在设为这样的结构的匹配电路300中，各电抗电路或第2匹配单元可实 现q种类的电抗值或阻抗值，并且与第1实施方式同样地，可通过各开关的 切换来完成两种电路结构的切换。结果，最大以2xq个数量的频带为对象来 实现阻抗匹配。
这里，第5电抗电路315、第6电抗电路316以及第8电抗电路332设 为可变电抗电路，第2匹配单元320设为可进行阻抗变换的结构，因此，第 7电抗电路131可以不受负载Z^ (f)的限制而构成。因此，在将第7电抗电 路131设为传输线路时，可以构成为使第7电抗电路131的线路长度尽量变 短。例如，以第1开关118被设为ON状态时的q个频带中的适当的频带， 构成为使第7电抗电路131的线路长度最短即可。 -第4实施方式表示，采用与第3实施方式不同的结构，以更多的频带为
对象实现阻抗匹配的匹配电路。图11表示第4实施方式的匹配电路400。匹 配电路400是第1实施方式的匹配电路100的扩大结构，以图12所示的中心
频率为f" f2.....fn (fpfp..)fn)的n个频带为对象实现阻抗匹配。这里，
设n为3以上的整数。n等于2时相当于第1实施方式。
匹配电路400中的第1匹配单元410为第2电抗电路412以及n个第1 串联电抗电路413, ~413 n串联连接的电路结构。
具体来说，在第2匹配单元420和第1阻抗电路105的连接部分A连接 第2电抗电路412的一端。第2电抗电路412的另一端连接到第1串联电抗 电路413n'。第1串联电抗电路413n的另一端(没有连接第2电抗电路412的 一侧)连接到第1串联电抗电路413^的一端。第1串联电抗电路413,，-,的另 一端(没有连接第1串联电抗电路413n的一侧)连接到第1串联电抗电路413" 的一端。这样的连接重复而成为串联连接，第1串联电抗电路4132的另一端 (没有连接第1串联电抗电路4133的一侧)连接到第1串联电抗电路413, 的一端。
此外，在第2电抗电路412和第1串联电抗电路413,，的连接部分Bn经由
第1开关418。连接了第1并联电抗电路414n。在第1串联电抗电路413 和第 1串联电抗电路413w的连接部分Bn.,经由第I开关418^连接了第1并联电
抗电3各414n.i。以下同样地，在第1串联电抗电路413^和第1串联电抗电路 413x的连接部分Bx经由第l开关418x连接了第l并联电抗电路414x。其中， x=n-2,n-3，...,l。另外，n个第1串联电抗电路413广413。不一定要用分别同种 类的电路而构成。例如，在n个第1串联电抗电路413广413n中，将其一部分 例如用传输线路来构成，其他部分例如用集中常数元件来构成等，可以适当 地构成。对于n个第1并联电抗电路414广414n也是相同。
根据该结构，在第1匹配单元410中，通过将第1开关418, 418,，中的任 意一个设为ON状态，至少可以设定n个电抗值。这里，例如，设m为以 上的整数，在第m中心频率fm的频带中，只将第l开关418m设为ON状态。
另外，第1开关418m的连接部分Bm设为，在第m中心频率fm的频带中，从
该位置看向第1串联电抗电路413, 413m侧的阻抗充分大(导纳几乎为0)的 位置。例如，将第1串联电抗电路413,设为线路长度为入,/4的顶端短路线路， 将第1串联电抗电路413m的线路长度设为使第1串联电抗电路413， 413m的合计的线路长度成为 ^/4即可。波长、是与第m中心频率fm对应的波长。 这里，在连接了第m电抗电路414m的情况下，从减少第1开关418m的插入 损失的观点出发，设计为使连接部分Bm在第m的中心频率fm中成为接近交 流电流的波节的状态即可。
设第2匹配单元420为在第1中心频率f,的频带中进行从第2匹配单元 420和第1匹配单元410的连4妄部分R看向第1匹配单元410侧的阻抗和系 统阻抗Zo之间的匹配的电路。作为这样的第2匹配单元420，可以采用图6 所示的结构。这里，第4开关423在第1中心频率f,的频带中设为ON状态， 在第m中心频率fm的频带(m-l)中设为OFF状态。
在匹配电路400中，第3匹配单元430为n-l个第2串联电抗电路 431, 431n.,串联连接的电路结构。
具体来说，第2匹配单元420的另一端(连接了第1阻抗电路105的一 侧的相反侧)连接第2串联电抗电路431,的一端。第2串联电抗电路43^ 的另一端连接到第2串联电抗电路4312。第2串联电抗电路4312的另一端(没 有连接第2串联电抗电路43^的一侧)连接到第2串联电抗电路4313的一端。 第2串联电抗电路4313的另一端(没有连接第2串联电抗电路4312的一侧) 连接到第2串联电抗电路4314的一端。这样的连接被重复而成为串联连接， 第2串联电抗电路431w的另一端(没有连接第2串联电抗电路431。-3的一侧) 连接到第2串联电抗电路431 ^的一端。第2串联电抗电路431 ,，.,的另一端 连接到端口 P"
此外，在第2串联电抗电路431,和第2串联电抗电路4312的连接部分 C,经由第2开关433,连接了第2并联电抗电路432,。在第2串联电抗电路4312 和第2串联电抗电路4313的连接部分C2经由第2开关4332连接了第2并联 电抗电路4322。以下同样地，在第2串联电抗电路431y和第2串联电抗电路 431 y+1的连接部分Cy经由第2开关433y连接了第2并联电抗电路432y 。其中， y=3,4,...，n-2。并且，在第2串联电抗电路43ln_、和端口 P、的连接部分C^经 由第2开关433w连接了第2并联电抗电路432^。
另外，n-l个第2并联电抗电路432广432,]-,不一定要用分别同种类的电 路而构成。例如，在n-l个第2并联电抗电路432广432,w中，将其一部分例 如用传输线路来构成，其他部分例如用集中常数元件来构成等，可以适当地 构成。对于n-l个第2串联电抗电3各431, 431。.,，为了与系统阻抗Z。匹配，需要多个频带的每一个中特性阻抗为Zo，并在各频带中延迟量被适当地设计， 这些例如可以通过全部采用特性阻抗Zo的传输线路调整延迟量来筒单地实 现。但是，并不是指要防止用与特性阻抗为Z。的传输线路等价的线路来构成n-l个第2串联电抗电路431广431"。在匹配电路400中，根据各频带的情况，如下切换各开关。在第1中心频率f，的频带中，在第1匹配单元410只将第1开关418,设 为ON状态，在第2匹配单元42'0中将第4开关423设为ON状态，在第3 匹配单元430中将所有的第2开关设为OFF状态。在第m中心频率fm的频带(但是，这里设m22)中> 在第1匹配单元 410只将第1开关418m设为ON状态，在第2匹配单元420中将第4开关423 设为OFF状态，在第3匹配单元430中只将第2开关433m.,设为ON状态。在匹配电路400中，第1并联电抗电路4M,、第9电抗电路421、第10 电抗电路422可以仅用于第1中心频率f,的频带下的阻抗匹配而构成。第1 并联电抗电路414,及第10电抗电路422的结构中允许设计者的裁量，因此， 可以放宽设计者关于第9电抗电路421的结构的裁量。这与第1实施方式相 同。此外，在匹配电路400中，设m22，第1并联电抗电路414m-，、第2串 联电抗电路431m、第2并联电抗电路432m—,可以仅用于第m中心频率^的 频带下的阻抗匹配而构成。第1并联电抗电路414m及第2并联电抗电路432m-, 的结构中允许设计者的裁量，因此，可以放宽设计者关于第2串联电抗电路 431n>1的结构的裁量。因此，在将第9电抗电路421、 n-l个第2串联电抗电路431广431^用传 输线路构成的情况下，通过适当地构成第10电抗电路422、第1并联电抗电 路414, 414n、第2并联电抗电路432广432^，可以将第9电抗电路421 、第 2串联电抗电路431广431^构成为其各线路长度变得更短。[第4实施方式的变形例]与第2实施方式相同地，通过将第2电抗电路112设为在某个特定的频 率中取规定的电抗值的电路，在匹配电路400中可以减少第1匹配单元410 的结构要素的数量。即，将第2电抗电路112设为在第n中心频率f;的频带中取规定的电抗 值的电路，则在第4实施方式的匹配电路400中，可以实现不需要作为第1匹配单元410的结构要素的第1串4关电抗电路413,，、第l并联电抗电路41《以及第1开关418n的结构(参照图13)。在该结构中，在第1中心频率f,的频带中，只将第1开关418,以及第4 开关423设为ON状态，将第2开关全部设为OFF状态，在2Sn^n-l的情况 下，在第m中心频率fm的频带中，只将第1开关418m以及第2开关433n>1 设为ON状态，将第4开关423设为OFF状态，在第n中心频率fn的频带中， 只将第2开关433^设为ON状态，将第4开关423以及所有的第1开关设 为OFF状态。若以上述情况作为前提，则在中心频率f,的频带的情况下，规定作为第 2匹配单元420的结构要素的第10电抗电路422以及作为第1匹配单元410 的结构要素的第1并联电抗电路414,的设计条件，以使第2匹配单元420和 第1匹配单元410实质上完成阻抗匹配的功能。设2^r^n-l，在第m中心频 率fm的频带的情况下，规定作为第3匹配单元430的结构要素的第2并联电 抗电路432n，—,以及作为第1匹配单元410的结构要素的第l并联电抗电路41《 的设计条件，以使第3匹配单元430和第1匹配单元410实质上完成阻抗匹 配的功能。在第n中心频率f;的频带的情况下，规定作为第3匹配单元430 的结构要素的第2并联电抗电路432n-,以及作为第1匹配单元410的结构要 素的第2电抗电路412的设计条件，以使第3匹配单元430和第1匹配单元 410实质上完成阻抗匹配的功能。因此，按照这些设计条件来构成第2电抗 电路412以及第1并联电抗电路414广414w即可。通过这样构成，即使是第 4实施方式的变形例的匹配电路400'的结构，也能够与第4实施方式的匹配 电路400同样地在中心频率f广fn的各频带中实现阻抗匹配。[第5实施方式]参照图14说明第5实施方式的匹配电路500。如上述的各实施方式说明的那样，第1匹配单元只要是能够根据进行阻 抗匹配的各频带来提供规定的电抗值的结构即可。因此，对于包括第1匹配 单元510的匹配电路500，以第4实施方式的匹配电路400的结构作为基础， 仅说明不同点，其中，该第1匹配单元510的结构为使用l输入n输出开关 518,从n个电抗电路513, 513n中选择一个电抗电路，从而提供与进行阻抗 匹配的各频带对应的规定的电抗值。匹配电路500的第1匹配单元510的结构为，包括第2电抗电路512、 1输入n输出开关518、 n个电抗电路513广513,，，第2电抗电路512的一端连 接到连接部分A，其另一端连接到1输入n输出开关518的输入端子，1输 入n输出开关518的各输出端子上分别连接了电抗电路513, 513n。另外，n 个电抗电路513, 513n不一定要作为分别同种类的电路来构成，例如，在n 个电抗电路513广513n中，将其一部分例如用传输线路来构成，其他部分例如 用集中常数元件来构成等，可以适当地构成。并且，第1匹配单元510对应于被设为ON状态的第2开关433广433w 至第4开关423，使用1输入n输出开关518从电抗电路513广513n中选择一 个电抗电路。由此，可以用所选择的电抗电路和第2电抗电路512来提供规 定的电抗值。[对于各实施方式的第2匹配单元的补充]在上述的各实施方式中，将第2匹配单元的结构的一例作为图6所示的 结构来进行了说明。作为第2匹配单元的结构，不限于图6所示的结构，例 如，也可以是第9电抗电路串联连接在第1匹配单元和第3匹配单元之间， 在第9电抗电路和第3匹配单元的连接部分不经由第4开关而连接第10电抗 电路的结构。即，可以设为与在图6所示结构中使第4开关始终处于导通状 态的结构相同的结构。这是因为由上述的各实施方式的说明可知，在作为兀 型电路的第1匹配单元的电抗电路及第3匹配单元的电抗电路的结构中，第 2匹配单元只不过是作为具有一定的电抗值的电路而存在，因此，将第4开 关设为OFF状态不是必须的技术事项。无论如何，第2匹配单元可以作为阻 抗变换器而自由地构成。[应用例]将本发明的匹配电路的各实施方式例如作为对于放大元件600的输入输 出侧匹配电路来使用，从而可以构成多频带放大器。图15表示将第2实施方 式的匹配电路200作为对于放大元件600的输出侧匹配电路来使用的多频带 放大器700。图15所示的多频带放大器700是，设计为在f尸5GHz、 f2=3GHz 的各频带中动作，并且，第2、第4、第6、第7、第8、第9、第10的各电 抗电路全部由特性阻抗Zf50Q的传输线路来构成时的例子。此外，设系统阻 抗同样是Z『50a作为放大元件600，可以例示晶体管(Transistor )、 FET、 MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor FET )、 TFT ( Thin Film Transistor)等。 在各图中，作为放大元件，图示了 n沟道接合型FET，但并不是指限定于n沟道结合型FET ，只不过是放大元件的例示。并且，在决定各传输线路的线路长度时，以使用了厚度为0.785mm且介 电常数(relative permittivity ) 2.2的衬底的微波传输带(micro strip )线路的情 况为例进行计算。此外，没有表示输入侧匹配电路701的细节，但例如可以 使用本发明第1实施方式或者第2实施方式中说明的匹配电路，也可以采用可对应于从频率f,到频率f2的频带来进行阻抗匹配的宽频匹配电路来构成，或者也可以采用下述参考文献中所公开的多频带匹配电路来构成。输入侧匹 配电路701的一端连接到FET600，其另一端连接到信号源阻抗为50Q的信号 源702。(参考文献)福田敦司、岡崎浩司、楷橋祥一、"第3世代^超之37"口 一卜、、A乂卜、、化力S可能&電力増幅器(D開発一MEMS 7— 、乂于^用V、力c:移動端 末用7少千/《y K高効率電力増幅器一"、NTT DoCoMo亍夕二力小-亇一 于/K Vol.8,No.3,pp.24-31.0ct.2006.在多频带放大器700中，在中心频率f,的频带中，将第1开关118、第4 开关123设为ON状态。这里，将第1匹配单元210的第4电抗电路114例 如用一端(没有连接第2电抗电路112的一侧的端部)被100pF的电容器707 短路的、物理长度为llmm的传输线路构成。该物理长度是在中心频率f,的 电长度大约成为90度的长度，从第2电抗电路112和第4电抗电路114的连 接部分B1看向第4电抗电路114侧的阻抗充分大(导纳几乎为0)。这时，设第6电抗电路116为3mm的传输线路，第9电抗电路121为 13mm的传输线路，第10电抗电路122为17mm的传输线路时，可以在中心 频率f,的频带中确立阻抗匹配。此外，第7电抗电路131是特性阻抗为Z()的 传输线路，因此不会因其物理长度而在中心频率f,的频带中产生阻抗匹配的 紊乱。这里，在设计第6电抗电路116时，需要考虑第2电抗电路112。因此， 在中心频率f的频带中的设计中，设计第2电抗电路112以及第6电抗电路 116的合计的电抗值，在考虑了通过后述的中心频率&的频带中的阻抗匹配 而求出的第2电抗电路112的物理长度的基础上，决定第6电抗电路116的 物理长度即可。接着，在多频带放大器700中，在中心频率&的频带中，将第1开关118 设为OFF状态，将第3开关133设为ON状态，将第4开关123设为OFF状 态。这时，设第2电抗电路112为3mm的传输线路，第7电抗电路131为12mm的传输线路，第8电抗电路132为28mm的传输线路，从而可以在中 心频率f2的频带中确立阻抗匹配。在上述例子中，采用了将第2电抗电路112、第4电抗电路114、第6电 抗电路116、第8电抗电路132、第10电抗电路122设为传输线路的结构， 但也可以设计为在中心频率f,或中心频率f2的固定的一个频带中满足设计要 求，所以若如前所述那样使用集中常数元件来构成，则能够将这些小型地构 成。相对于此，根据已说明的理由，第7电抗电路131、第9电抗电路121 用传输线路构成比较简便。在上述的例子中，第7电抗电路131及第9电抗 电路121的合计的线路长度为25mm。图16表示图15所示的多频带放大器700的增益的频率特性。在该模拟 中，假设第1、第2、第3的各开关为在ON状态时的损耗为0、 OFF状态时 的分离度(isolation)为无限大的理想开关来计算。以下，对于各开关，说明 采用了理想开关的情况，但在实际的设计中，开关的振幅和相位的频率特性 等也要与其他结构要素同样地考虑。下面，作为比较例，图17表示由图15所示的多频带放大器700中使用 的输入侧匹配电^各701、和不附加第1匹配单元210的以往结构的输出侧匹 配电路850构成的多频带放大器800。图17所示的多频带放大器800与图15 所示的多频带放大器700同样地设计为在f广5GHz、 f尸3GHz的各频带中动 作，并且，第7电抗电路831、第8电抗电路832、第9电抗电路821、第10 电抗电路822全部由特性阻抗Z『50Q的传输线路来构成。在图17所示的多频带放大器800中，在中心频率f,的频带中，设第4开 关823为ON状态，第3开关833为OFF状态。这时，为了确立在中心频率 f,的频带下的阻抗匹配，将第9电抗电路821设为22mm的传输线路，将第 10电抗电路822设为7mm的传输线路即可。另一方面，在中心频率&的频 带中，设第4开关823为OFF状态，第3开关833为ON状态。为了确立在 中心频率f2的频带下的阻抗匹配，不得不将第7电抗电路831设为19mm的 传输线路，将第8电抗电路832设为9mm的传输线路。这时，第7电抗电路 831及第9电抗电路821的合计的线路长度为41mm,与图15所示的多频带 放大器700相比，需要延长构成第9电抗电路821及第7电抗电路831的传 输线路的物理长度。换言之，可知通过设为本发明的匹配电路，可实现串联 连接的电抗电路的小型化。 '此外，图18表示图17所示的多频带放大器800的增益的频率特性。图 15所示的多频带放大器700的各频带中的增益与图17所示的多频带放大器 800的增益为相同程度，由此可知，根据本发明的结构，可以保持良好的特 性的同时实现匹配电路的小型化。本发明的匹配电路可以用于交流电路，对作为对象的交流频率没有特殊 的限定，例如用于在准微波带 微波带，即lOOMHz以上30GHz以下的高频 率下动作的交流电路的情况下有用。根据上述说明、附图、实施方式，只要是本领域的技术人员就可以想到 在不超过权利要求及其等价物所示的本发明的范围的情况下，对上述的实施 方式施加了变更及修正的实施方式。各种变形以及组合只要由权利要求所囊 括，就属于本发明的范围。
权利要求
1. 一种匹配电路，在阻抗具有频率特性的电路元件和具有预先决定的阻抗的电路(以下，称为系统电路)之间，设N为2以上的整数，在N个频带分别进行阻抗匹配，其中，该匹配电路包括一端连接到上述电路元件的第1匹配单元；一端连接到上述第1匹配单元的另一端的第2匹配单元；以及一端连接到上述第2匹配单元的另一端，而另一端连接到上述系统电路的第3匹配单元，上述第1匹配单元包括至少一个开关和多个电抗电路，具有与各上述频带对应的、通过由上述各开关的导通状态/非导通状态决定的一个或多个上述电抗电路所得到的电抗值，上述第2匹配单元是在各上述频带中动作的阻抗变换器，上述第3匹配单元包括在上述第3匹配单元的一端和上述第3匹配单元的另一端之间串联连接的一个或多个电抗电路(以下，称为串联电抗电路)，和在相邻的上述串联电抗电路的连接部分或者在上述串联电抗电路中的一个和上述第3匹配单元的另一端的连接部分通过开关连接的一个或多个电抗电路(以下，称为并联电抗电路)，上述第3匹配单元具有与各上述频带对应的、通过由上述第3匹配单元的各上述开关的导通状态/非导通状态决定的上述串联电抗电路或者上述串联电抗电路及上述并联电抗电路所得到的电抗值，上述第3匹配单元的各上述串联电抗电路至少基于与各上述频带对应的、上述第1匹配单元的上述电抗电路及上述第3匹配单元的上述并联电抗电路的结构的相互依存关系而构成。
2、 如权利要求1所述的匹配电路，其中，设i取1以上N以下的各整数，k取1以上N-1以下的各整数， 上述第1匹配单元中，包括电抗电路B,、电抗电路Ci、开关Di、 一端连接到上述第2匹配单元 的电^元电^各A,上述电抗电路BN的一端连接到上述电抗电路A的另 一端， 上述电抗电路Bk的一端连接到上述电抗电路Bk+,的另一端，在上述电抗 电路Bk和上述电抗电路Bk+1的连接部分ak通过上述开关Dk连接了上述电抗电路Ck，在上述电抗电路BN和上述电抗电路A的连接部分OtN通过上述开关DN连接了上述电抗电路CN而构成，上述第2匹配单元在各上述频带中的一个频带(以下，称为基准频带)，在从上迷第2匹配单元和上述第1匹配单元的连接部分看向上述第1匹配单元侧的阻抗和上述系统电路的阻抗之间进行阻抗匹配，上迷第3匹配单元中，包括作为上迷串联电抗电路的电抗电路Ek、开关Gk、作为上述并联电抗 电^各的电抗电^各Fk，上述电抗电路E,的一端连接到上述第2匹配单元，N为3以上的情况下，设j为取1以上N-2以下的各整数，上述电抗电 路Ej的另 一端连接到上述电抗电路Ei+1的一端，在上述电抗电路Ej和上述电 抗电路Ei+I的连接部分通过上述开关Gi连接了上述电抗电路Fj,在连接到上 述系统电路的上述电抗电路En的另一端通过上述开关G^连接了上述电抗 电路F^，各上述电抗电路Ek构成为，在上述基准频带中从上述第3匹配电 路的另一端看向上述第3匹配单元侧的阻抗成为上述系统电路的阻抗，N为2的情况下，上述电抗电路E,的另一端通过上述开关G,连接了上 述电抗电路F,,上述电抗电路E,构成为，在上述基准频带中从上述第3匹配 电路的另一端看向上述第3匹配单元侧的阻抗成为上述系统电路的阻抗，在上述基准频带中，只将上述第1匹配单元的上述开关Di中的一个设为 导通状态，将上述第3匹配单元的上述开关Gk全部设为非导通状态，在上述基准频带以外的频带中，只将上述第1匹配单元的上述开关Di中 的一个设为导通状态，只将上述第3匹配单元的上述开关Gk中的一个设为导 通状态。
3、如权利要求2所述的匹配电路，其中，对于中心频率为f,、 f2.....^的N个频带b,、 b2.....bN,其中设1>&>...>fN,设上述基准频带为频带bp在上述频带b,中，只将上述第1匹配单元的上述开关D,设为导通状态， 将上述第3匹配单元的上述开关Gk全部设为非导通状态，设g为2以上N以下的各整数，在频带bg的阻抗匹配中，只将上述第1 匹配单元的上述开关Dg设为导通状态，只将上迷第3匹配单元的上述开关 Gg一设为导通状态，频带bi的情况下，各电抗电路Bi构成为，从上述连接部分ai看向电抗电 路B,侧的导纳几乎为0。
4. 如权利要求2或3所述的匹配电路，其中，上述连接部分oti是作为在第i频带中的交流电流的波节的部位。
5、 如权利要求1所述的匹配电路，其中， 设k取1以上N-1以下的各整数， 上述第1匹配单元中，包括电抗电路Bk、电抗电路Ck、开关Dk、 一端连接到上述第2匹配单 元的电抗电3各A,上述电抗电路B^,的一端连接到上述电抗电路A的另一端， N为3以上的情况下，设r取1以上N-2以下的各整数，上述电抗电路 B,.的一端连接到上述电抗电路Bw的另一端，在上述电抗电路B,.和上述电抗 电路B^的连接部分ar通过开关Dr连接了上述电抗电路C,"在上述电抗电路 B^和上述电抗电路A的连接部分a ^通过上述开关D^连接了上述电抗 屯路Cn—pN为2的情况下，在上述电抗电路B,和上述电抗电路A的连接部分a, 通过上述开关D,连接了上述电抗电路C ,而构成，上述第2匹配单元在各上述频带中的一个频带(以下称为基准频带)，在 从上述第2匹配单元和上述第1匹配单元的连接部分看向上述第1匹配单元 侧的阻抗和上述系统电路的阻抗之间进行阻抗匹配，上述第3匹配单元中，包括作为上述串联电抗电路的电抗电路Ek、开关Gk、作为上述并联电抗 电路的电抗电路Fk,上述电抗电路E,的一端连接到上述第2匹配单元，N为3以上的情况下，设r为取1以上N-2以下的各整数，上述电抗电 路E,.的另 一端连接到上述电抗电路E,.+1的一端，在上述电抗电路E,.和上述电 抗电路E,.+,的连接部分通过上述开关Gr连接了上述电抗电路Fr ，在连接到上述系统电路的上述电抗电路en—,的另一端通过上述开关gn一连接了上述电抗电路F^p各上述电抗电路Ek构成为，在上述基准频带中从上述第3匹配电 路的另一端看向上述第3匹配单元侧的阻抗成为上述系统电路的阻抗，N为2的情况下，在上述电抗电路E,的另一端通过上述开关G,连接了上述电抗电路Fp上述电抗电路E,构成为，在上述基准频带中从上述第3匹 配电路的另一端看向上述第3匹配单元侧的阻抗成为上述系统电路的阻抗，在上述基准频带中，只将上述第1匹配单元的上述开关Dk中的一个设为 导通状态，将上述第3匹配单元的上述开关Gk全部设为非导通状态，在上述频带中除上述基准频带的一个频带(以下称为第2基准频带)中， 将上述第1匹配单元的上述开关Dk全部设为非导通状态，只将上述第3匹配 单元的上述开关Gk中的一个设为导通状态，在除上述基准频带及上述第2基准频带的频带中，只将上述第1匹配单 元的上述开关Dk中的一个设为导通状态，只将上述第3匹配单元的上述开关 Gk中的一个设为导通状态。
6、 如权利要求5所述的匹配电路，其中，对于中心频率为f,、 f2.....fN的N个频带b,、 b2.....bN,其中设1>&〉. >fN，设上述基准频带为频带b,， 设上述第2基准频带为频带bN，在上述频带^中，只将上述第1匹配单元的上述开关D,设为导通状态， 将上述第3'匹配单元的上述开关Gk全部设为非导通状态，在上述频带bN中，将上述第1匹配单元的上述开关Dk全部设为非导通状态，只将上述第3匹配单元的上述开关Gn设为导通状态，设g为2以上N-1以下的各整数，在频带bg的阻抗匹配中，只将上述第1匹配单元的上述开关Dg设为导通状态，只将上述第3匹配单元的上述开关Gg—,设为导通状态，频带bk的情况下，各电抗电^各Bk构成为，从上述连接部分otk看向电抗电路B,侧的导纳几乎为0。
7、 如权利要求5或6所述的匹配电路，其中，上述连接部分ak是作为在第k频带中的交流电流的波节的部位。
8、 如权利要求2、 3、 5、 6的任一项所述的匹配电路，其中， 上述第2匹配单元中，包括 一端连接到上述电抗电路A而另一端连接到上述电抗电路n,的电 抗电路H;以及通过开关J连接到上迷电抗电路H和上述电抗电路E,的连接 部分的电抗电路I，在上述基准频带中，设上述开关J为导通状态，在上述基准频带以外的 频带中，设上述开关J为非导通状态。
9、 如权利要求4所述的匹配电路，其中， 上述第2匹配单元中，包括 一端连接到上述电抗电路A而另一端连接到上述电抗电路E,的电 抗电路H;以及通过开关J连接到上述电抗电路H和上述电抗电路E,的连接 部分的电抗电路I，在上述基准频带中，设上述开关J为导通状态，在上迷基准频带以外的 频带中，设上述开关J为非导通状态。
10、 如权利要求1所述的匹配电路，其中， 设N为4以上的规定的偶数，上述第1匹配单元中，包括电抗电路B,、电抗电^各B2、可变电抗电路d、可变电抗电路(32、 开关D,、开关02、 一端连接到上述第2匹配单元的电抗电路A，上述电抗电路B2的一端连接到上述电抗电路A的另 一端，上述电抗电路B,的一端连接到上述电抗电路132的另一端，在上述电抗 电路B,和上述电抗电路B2的连接部分通过上述开关D,连接了上述可变电抗 电路C,，在上述电抗电路B2和上述电抗电路八的连接部分通过上述开关1)2 连接了上述可变电抗电路C2而构成，上述第2匹配单元在各上述频带中的N/2个频带(以下，称为基准频带 组)，在从上述第2匹配单元和上述第1匹配单元的连接部分看向上述第1匹 配单元侧的阻抗和上述系统电路的阻抗之间进行阻抗匹配，上述第3匹配单元中，包括作为上述串联电抗电路的电抗电路E、开关G、作为上述并联电抗 电路的可变电抗电路F，上述电抗电路E的一端连接到上述第2匹配单元，在连接到上述系统电路的上述电抗电路E的另一端通过上述开关G连接 了上述可变电抗电路F，上述电抗电路E构成为，在上述基准频带组中从上 述第3匹配电路的另一端看向上述第3匹配单元侧的阻抗成为上述系统电路 的阻抗，在上述基准频带组中，将上述第1匹配单元的上述开关D,或上述开关D2中的一个设为导通状态，将上述第3匹配单元的上述开关G设为非导通状态，在上述基准频带组以外的频带中，将上述第1匹配单元的上述开关、 或上述开关D2中的另一个设为导通状态，将上述第3匹配单元的上述开关G 设为导通状态。
11、如权利要求IO所述的匹配电路，其中，上述第2匹配单元中，包括 一端连接到上述电抗电路A而另 一端连接到上述电抗电路E的电 抗电路H;以及通过开关J连接到上述电抗电路H和上述电抗电路E的连接 部分的可变电抗电路I,在上述基准频带组中，设上述开关J为导通状态，在上述基准频带组以外的频带中，设上述开关J为非导通状态。
全文摘要
一种匹配电路，在阻抗具有频率特性的电路元件(199)和具有固定阻抗的电路(198)之间串联连接了第1匹配单元(110)、第2匹配单元(120)、第3匹配单元(130)。第2匹配单元(120)具有阻抗变换功能。第1匹配单元(110)在开关(118)、(119)的导通、截止的排他切换中作为具有与各频带对应的电抗值的元件来动作，第3匹配单元(130)在开关(133)的导通、截止切换中作为具有与各频带对应的电抗值的元件来动作，从而在各频带中取得匹配。此外，第7电抗电路(131)基于与第5电抗电路(115)及第8电抗电路(132)的结构的相互依存关系而构成。
文档编号H03F1/56GK101304244SQ20081009705
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月12日 优先权日2007年5月10日
发明者冈崎浩司, 楢桥祥一, 福田敦史 申请人:株式会社Ntt都科摩