功率放大电路的制作方法

本实用新型涉及功率放大电路。

背景技术：

在便携式电话等移动通信终端中，使用将向基站发送的rf(radiofrequency，射频)信号放大的功率放大电路。在功率放大电路中，为了从晶体管等放大元件高效地输出高频信号，有时在放大元件的输出侧设置输出匹配电路。

例如，在专利文献1中记载了一种高频放大装置，该高频放大装置包含：放大元件；以及输出匹配电路，连接在放大元件的输出侧。该输出匹配电路包含：电容器，相对于放大元件输出的放大信号的信号路径并联地连接；以及开关，将该电容器开路或与接地连接。在放大元件的功率电平低时，该开关将电容器开路来提高负载阻抗，在放大元件的功率电平高时，该开关使电容器与接地连接来降低负载阻抗。像这样，可基于放大元件的功率电平对放大元件的输出端的阻抗进行调整。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-118624号公报

然而，如上所述，虽然专利文献1的结构中的上述电容器在放大元件的功率电平高时与信号路径并联地连接，具有降低阻抗的功能，但是在放大元件的功率电平低时变成开路，不发挥任何功能。因此，在专利文献1的高频放大装置中，变得需要仅在放大元件的功率电平高时这样的限定的条件下发挥功能的部件，从电路设计的观点考虑，是非效率的。

技术实现要素：

实用新型要解决的课题

因此，本实用新型的目的在于，实现能够对多个动作模式分别调整阻抗匹配的阻抗变换比的功率放大电路，并兼顾高功率模式时的输出确保和低功率模式时的消耗电流降低。

用于解决课题的技术方案

本实用新型的一个方式涉及的功率放大电路具备：功率放大器，将输入信号放大并输出放大信号；以及输出匹配电路，与功率放大器的输出端电连接，在该功率放大电路中，输出匹配电路包含第1电容器和开关部，第1电容器的一端与功率放大器的输出端电连接，开关部包含：第1输入端子，与第1电容器的另一端电连接；第2输入端子，与功率放大器的输出端电连接；第1输出端子，与接地电连接；以及第2输出端子，与输出匹配电路的输出端电连接，在功率放大器的第1动作模式下，开关部将第1输入端子连接于第1输出端子，并将第2输入端子连接于第2输出端子，在功率放大器的第2动作模式下，开关部将第1输入端子连接于第2输出端子，并将第2输入端子开路或连接于第1输出端子。

实用新型效果

根据本实用新型，能够实现能够对多个动作模式分别调整阻抗匹配的阻抗比的功率放大电路，并兼顾高功率模式时的输出确保和低功率模式时的消耗电流降低。

附图说明

图1是第1实施方式涉及的功率放大电路100a的概略结构图。

图2是在史密斯圆图上示出了第1实施方式涉及的输出匹配电路20的阻抗轨迹的图。

图3是示出第1实施方式涉及的功率放大电路100a的增益的仿真结果的图。

图4是示出第1实施方式涉及的功率放大电路100a的消耗电流的仿真结果的图。

图5是第1实施方式的第1变形例涉及的功率放大电路100b的概略结构图。

图6是第2实施方式涉及的功率放大电路200的概略结构图。

图7是第3实施方式涉及的功率放大电路300的概略结构图。

图8是第4实施方式涉及的功率放大电路400的概略结构图。

附图标记说明

100a、100b、200、300、400：功率放大电路；

10：功率放大器；

20：输出匹配电路；

30：控制ic；

c1～c5：电容器；

l1、l2：电感器；

os：开路短截线(openstub)；

sw1：开关。

具体实施方式

参照附图对本实用新型的适当的实施方式进行说明。(另外，在各图中，标注了相同附图标记的部位具有相同或同样的结构。)

[第1实施方式]

图1是第1实施方式涉及的功率放大电路100a的概略结构图。如图1所示，功率放大电路100a例如包含功率放大器10和输出匹配电路20。功率放大电路100a也可以由一个芯片构成为功率放大模块。另外，虽然未图示，但是也可以在功率放大电路100a内置有输入匹配电路。

功率放大器10在便携式电话等移动通信终端中将输入信号rfin的功率放大至发送到基站所需的电平，并将其作为放大信号rfout而输出。功率放大器10例如构成为包含如下的晶体管(放大器)，该晶体管(放大器)从输入端子接受输入信号rfin的供给并将其放大，并输出放大信号rfout。晶体管可以是双极晶体管，也可以是场效应晶体管(fet)。功率放大器10例如在集电极端或漏极端经由未图示的扼流电感器而与电源端子vcc连接。

功率放大器10通过一根或多根控制线而与控制ic30连接，从控制ic30被供给控制信号ctrl1。在此，控制ic30可以与功率放大电路100a一体地设置在一个芯片内，也可以设置在与设置功率放大电路100a的芯片不同的芯片内。控制信号ctrl1例如可以是用于对功率放大器10的动作模式进行控制的信号。动作模式可以根据输出的功率电平来规定，例如，可以包含输出的功率电平高的高功率模式(第1动作模式)和输出的功率电平低的低功率模式(第2动作模式)。

输出匹配电路20与功率放大器10的输出端电连接，对功率放大器10的输出阻抗进行调整，在与后级的电路之间对阻抗进行匹配。输出匹配电路20例如包含电容器c1、c2、c5、电感器l2和开关sw1。

电感器l2的一端与功率放大器10的输出端电连接。电容器c5的一端电连接在功率放大器10的输出端与电感器l2的一端之间，电容器c5的另一端与接地电连接。电容器c1是第1电容器的一个例子。电容器c1的一端与功率放大器10的输出端电连接。具体地，电容器c1的一端与电感器l2的另一端电连接。此外，电容器c1的另一端与开关sw1的第1输入端子tin1电连接。电容器c2是第2电容器的一个例子。电容器c2的一端与功率放大器10的输出端电连接。具体地，电容器c2的一端与电感器l2的另一端电连接。此外，电容器c2的另一端与开关sw1的第2输入端子tin2电连接。另外，该电路结构是一个例子，也可以通过其它电路结构的匹配电路来实现。

此外，开关sw1(开关部)包含第1输入端子tin1、第2输入端子tin2、第1输出端子toutl以及第2输出端子tout2。第1输入端子tinl以及第2输入端子tin2与功率放大器10的输出端电连接。第1输出端子tout1与接地电连接。第2输出端子tout2与输出匹配电路20的输出端电连接。开关sw1通过一根或多根控制线而与控制ic30连接，从控制ic30被供给对开关sw1的开关进行控制的控制信号ctrl2。控制信号ctrl2例如也可以与功率放大器10的动作模式对应。开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1以及第2输入端子tin2分别开路或选择性地连接于第1输出端子tout1或第2输出端子tout2。

例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以高功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第1输出端子toutl，并将第2输入端子tin2连接于第2输出端子tout2。由此，在高功率模式时，电容器c1相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。此外，在高功率模式时，电容器c2相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。

例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以低功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第2输出端子tout2，并将第2输入端子tin2连接于第1输出端子tout1。由此，在低功率模式时，电容器c1相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。此外，在低功率模式时，电容器c2相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。

图2是在史密斯圆图上示出了第1实施方式涉及的输出匹配电路20的阻抗的轨迹的图。实线i1是在低功率模式时的输出匹配电路20的阻抗的轨迹，点线i2是在高功率模式时的输出匹配电路20的阻抗的轨迹。对于任一轨迹，作为一个例子，频率均设为约1.4ghz至约1.5ghz的范围。由此，在低功率模式时，实现了比高功率模式时高的阻抗。由此，在取出相同的功率的情况下，高阻抗的情况下能够以更少的电流来实现。

如上所述，在高功率模式时，电容器c1作为用于从放大信号将特定的频率漏到接地的电容器而发挥功能，电容器c2作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。此外，在低功率模式时，电容器c1作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能，电容器c2作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。因此，在功率放大电路100a中，对于高功率模式时以及低功率模式时，能够分别设定电容器c1的电容值以及电容器c2的电容值，使得阻抗变得最合适。特别是，电容器c1的电容值可以比电容器c2的电容值大。例如，电容器c1的电容值可以设定为几十pf(例如，约20pf)。此外，电容器c2的电容值可以设定为几pf(例如，约3～5pf)。像这样，在功率放大电路100a中，能够设定电容器c1以及c2各自的电容值，使得输出匹配电路20的阻抗变得最合适。

另外，例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以低功率模式进行动作的情况下，开关sw1可以基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第2输出端子tout2，并将第2输入端子tin2开路。

图3是示出第1实施方式涉及的功率放大电路100a的增益的仿真结果的图。在图3中，横轴是rf信号的输出电平(dbm)，纵轴是增益(db)。在图3中，实线示出高功率模式时的仿真结果，虚线示出低功率模式时的仿真结果。如图3所示，在输出电平为约35dbm以下的范围内，大体上，高功率模式时的增益比低功率模式时的增益高。

图4是示出第1实施方式涉及的功率放大电路100a的消耗电流的仿真结果的图。在图4中，横轴是rf信号的输出电平(dbm)，纵轴是消耗电流(a)。在图4中，虚线示出高功率模式时的仿真结果，实线示出低功率模式时的仿真结果。如图4所示可知，高功率模式时(低阻抗)的消耗电流比低功率模式时(高阻抗)的消耗电流大。因此，通过像本实用新型那样对阻抗匹配用的电容进行切换，从而能够调整放大器10的输出阻抗，能够削减低功率模式时的消耗电流。

[第1实施方式的第1变形例]

图5是第1实施方式的第1变形例涉及的功率放大电路100b的概略结构图。功率放大电路100b的输出匹配电路20包含电容器c3。电容器c3构成为第3电容器的一个例子。另外，输出匹配电路20也可以不包含电容器c2。

电容器c3的一端与开关sw1的第2输出端子tout2电连接，电容器c3的另一端与输出匹配电路20的输出端电连接。

例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以高功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第1输出端子tout1，并将第2输入端子tin2连接于第2输出端子tout2。由此，电容器c1在高功率模式时相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。此外，电容器c3在高功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。

此外，例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以低功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第2输出端子tout2，并将第2输入端子tin2开路。由此，电容器c1以及电容器c3在低功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为合成电容而作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。

[第2实施方式]

图6是第2实施方式涉及的功率放大电路200的概略结构图。功率放大电路200的输出匹配电路20的开关sw1还包含第3输出端子tout3。此外，功率放大电路200的输出匹配电路20还包含电感器l1。电感器l1的一端与开关sw1的第3输出端子tout3电连接，电感器l1的另一端与接地电连接。

例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以高功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctr12将第1输入端子tin1连接于第1输出端子toutl，并将第2输入端子tin2连接于第2输出端子tout2。由此，电容器c1在高功率模式时相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。此外，电容器c2在高功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。

此外，例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以低功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第2输出端子tout2，并将第2输入端子tin2连接于第1输出端子tout1或第3输出端子tout3。由此，电容器c1在低功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。此外，在低功率模式时，在第2输入端子tin2连接于第1输出端子tout1的情况下，电容器c2相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。此外，在低功率模式时，在第2输入端子tin2连接于第3输出端子tout3的情况下，包含电容器c2以及电感器l1的串联谐振电路相对于放大信号的路径并联地连接，能够从放大信号使特定的频率(谐振频率)衰减。

[第3实施方式]

图7是第3实施方式涉及的功率放大电路300的概略结构图。功率放大电路300的输出匹配电路20的开关sw1还包含第3输出端子tout3。此外，功率放大电路300的输出匹配电路20还包含电容器c4(第4电容器的一个例子)。电容器c4的一端与开关sw1的第3输出端子tout3电连接，电容器c4的另一端与接地电连接。

例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以高功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第1输出端子tout1，并将第2输入端子tin2连接于第2输出端子tout2。由此，电容器c1在高功率模式时相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。此外，电容器c2在高功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。

此外，例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以低功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第2输出端子tout2，并将第2输入端子tin2连接于第1输出端子tout1或第3输出端子tout3。由此，电容器c1在低功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。此外，在低功率模式时，在第2输入端子tin2连接于第1输出端子tout1的情况下，电容器c2相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。此外，在低功率模式时，在第2输入端子tin2连接于第3输出端子tout3的情况下，包含电容器c2以及电容器c4的合成电容相对于放大信号的路径并联地连接，作为输出匹配电路20的阻抗变换元件而发挥功能。

[第4实施方式]

图8是第4实施方式涉及的功率放大电路400的概略结构图。功率放大电路400的输出匹配电路20的开关sw1还包含第3输出端子tout3。此外，功率放大电路400的输出匹配电路20还包含开路短截线os。开路短截线os的一端与开关sw1的第3输出端子tout3电连接。

例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以高功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tin1连接于第1输出端子tout1，并将第2输入端子tin2连接于第2输出端子tout2。由此，电容器c1在高功率模式时相对于放大信号的路径并联地连接，作为用于从放大信号将特定的频率漏到接地的电容器而发挥功能。此外，电容器c2在高功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。

此外，例如，在功率放大器10基于控制信号ctrl1以低功率模式进行动作的情况下，开关sw1基于控制信号ctrl2将第1输入端子tinl连接于第2输出端子tout2，并将第2输入端子tin2连接于第1输出端子tout1或第3输出端子tout3。由此，电容器c1在低功率模式时相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。此外，在低功率模式时，在第2输入端子tin2连接于第1输出端子tout1的情况下，电容器c2相对于放大信号的路径并联地连接，作为用于从放大信号将特定的频率漏到接地的电容器而发挥功能。此外，在低功率模式时，在第2输入端子tin2连接于第3输出端子tout3的情况下，包含电容器c2以及开路短截线os的串联电路相对于放大信号的路径并联地连接，能够从放大信号使特定的频率(谐振频率)衰减。

以上，对各种各样的实施方式进行了说明。实施方式涉及的功率放大电路具备：功率放大器，将输入信号放大并输出放大信号；以及输出匹配电路，与功率放大器的输出端连接，在该功率放大电路中，输出匹配电路包含第1电容器和开关部，第1电容器的一端与功率放大器的输出端电连接，开关部包含：第1输入端子，与第1电容器的另一端电连接；第2输入端子，与功率放大器的输出端电连接；第1输出端子，与接地电连接；以及第2输出端子，与输出匹配电路的输出端电连接，在功率放大器的第1动作模式下，开关部将第1输入端子连接于第1输出端子，并将第2输入端子连接于第2输出端子，在功率放大器的第2动作模式下，开关部将第1输入端子连接于第2输出端子，并将第2输入端子开路或连接于第1输出端子。由此，第1电容器在功率放大器的第1动作模式下相对于功率放大器的放大信号的路径并联地连接，作为用于从放大信号将特定的频率漏到接地的电容器而发挥功能。此外，第1电容器在功率放大器的第2动作模式下相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。因此，可实现能够对多个动作模式分别调整阻抗匹配的阻抗变换比的功率放大电路，并可兼顾高功率模式时的输出确保和低功率模式时的消耗电流降低。

此外，也可以是，在上述的功率放大电路中，输出匹配电路还包含第2电容器，第2电容器的一端与功率放大器的输出端电连接，第2电容器的另一端与开关部的第2输入端子电连接。由此，第2电容器在功率放大器的第1动作模式下相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。此外，在功率放大器的第2动作模式下，在第2输入端子连接于第1输出端子的情况下，第2电容器相对于功率放大器的放大信号的路径并联地连接，作为用于从放大信号将特定的频率漏到接地的电容器而发挥功能。因此，第2电容器在第1动作模式以及第2动作模式中的任一模式下均能够发挥作为电容器的功能，因此能够相对于多个动作模式调整为合适的阻抗。

此外，也可以是，在上述的功率放大电路中，输出匹配电路还包含第3电容器，第3电容器的一端与开关部的第2输出端子电连接，第3电容器的另一端与输出匹配电路的输出端电连接。由此，第3电容器在功率放大器的第1动作模式下相对于放大信号的路径串联地连接，作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。此外，第3电容器在功率放大器的第2动作模式下相对于第1电容器串联地连接，作为第1电容器以及第3电容器的合成电容而作为用于从放大信号阻隔直流分量的电容器而发挥功能。因此，第3电容器在第1动作模式以及第2动作模式中的任一模式下均发挥作为电容器的功能，因此能够相对于多个动作模式调整为合适的阻抗。

此外，也可以是，在上述的功率放大电路中，输出匹配电路还包含电感器，开关部还包含与接地电连接的第3输出端子，电感器的一端与第3输出端子电连接，电感器的另一端与接地电连接，在功率放大器的第2动作模式下，开关部将第1输入端子连接于第2输出端子，并将第2输入端子开路或连接于第1输出端子或第3输出端子。由此，能够相对于功率放大电路的多个动作模式调整为合适的阻抗。阻抗的调整变得容易。

此外，也可以是，上述的功率放大电路中，输出匹配电路还包含第4电容器，开关部还包含与接地电连接的第3输出端子，第4电容器的一端与第3输出端子电连接，第4电容器的另一端与接地电连接，在功率放大器的第2动作模式下，开关部将第1输入端子连接于第2输出端子，并将第2输入端子开路或连接于第1输出端子或第3输出端子。由此，功率放大电路的阻抗的调整变得容易。

此外，也可以是，上述的功率放大电路中，输出匹配电路还包含开路短截线，开关部还包含与开路短截线电连接的第3输出端子，开路短截线的一端与第3输出端子电连接，在功率放大器的第2动作模式下，开关部将第1输入端子连接于第2输出端子，并将第2输入端子开路或连接于第1输出端子或第3输出端子。由此，功率放大电路的阻抗的调整变得容易。

以上说明的实施方式用于使本实用新型容易理解，并不是用于对本实用新型进行限定解释。实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状以及尺寸等并非限定于例示的内容，能够适当地进行变更。此外，能够将在不同的实施方式中示出的结构彼此部分地进行置换或组合。