高频功率放大器、高频前端电路及无线通信装置技术领域
本发明涉及对高频信号进行放大的高频功率放大器、包括该高频功率放大
器的高频前端电路、以及将放大后的高频信号用作发送信号的无线通信装置。
背景技术
伴随通信频段的多样化，例如如专利文献1所示那样设计出各种使用了能
对多个频带的发送信号进行放大的多模式/多频带功率放大器的高频前端电路
及无线通信装置。多模式/多频段功率放大器能在多个频段的频带中分别获得
所希望的增益，设计为能在宽频带(较宽的频带)下获得所希望的增益。
在这样的高频前端电路及无线通信装置中，具备包含对接收信号进行放大
的LNA(LowNoiseAmplifier：低噪声放大器)等的接收侧电路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011－182271号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在这样的高频前端电路中，发送信号折回接收侧电路的情况会成为问题。
即，从功率放大器输出的发送信号有时会折回接收侧电路，由于该发送信号的
折回，存在接收信号的S/N比发生劣化的问题。
尤其，若伴随着通信频段的增加，构成通信频段的发送信号的规定频带和
接收信号的规定频带相接近，则发送信号所包含的接收信号的规定频率分量
(接收频率分量)易于折回接收侧电路。
此外，多模式/多频段功率放大器可在宽频带中获得增益，在所希望的频
带以外也能获得一定程度的增益。
因此，发送信号所包含的接收频率分量被功率放大器所放大，然后折回接
收侧电路，由此，存在接收信号的S/N比进一步劣化的问题。
由此，本发明的目的在于提供一种能抑制发送信号的接收频率分量的输出
电平的支持多模式/多频段的高频功率放大器、具备该高频功率放大器的高频
前端电路及无线通信装置。
解决技术问题所采用的技术手段
本发明的高频功率放大器包括：能在宽频带下获得增益的第1高频放大器；
连接在该第1高频放大器的后级的、能在宽频带下获得增益的末级高频放大器；
以及可调滤波器。可调滤波器连接在第1高频放大器和末级高频放大器之间。
可调滤波器在应放大的频带外的特定频带中能获得规定的衰减量。
该结构中，即使利用支持宽频带的高频放大器，通过可调滤波器能抑制输
出不需要的频带的特定频率分量。
本发明的高频功率放大器中，应放大的频带是在规定通信频段的发送频带
内选择的发送调制频带。
该结构中，即使发送频带的一部分利用于发送，也能获得上述作用。通过
使可调滤波器的通频带宽度变窄，能提高通过特性。
此外，在本发明的高频功率放大器优选为具有如下结构。包括至少连接在
以下两处中的其中一处的隔离器：即，连接在第1高频放大器和可调滤波器之
间的隔离器、或连接在可调滤波器和末级高频放大器之间的隔离器。
此外，在本发明的高频功率放大器优选为具有如下结构。高频功率放大器
包括连接在第1高频放大器和可调滤波器之间的第1隔离器。高频功率放大器包
括连接在可调滤波器和末级高频放大器之间的第2隔离器。
该结构中，能抑制因第1高频放大器和末级高频放大器之间的阻抗不匹配
而产生的损耗，该阻抗不匹配是由于插入了可调滤波器而产生的。
本发明的高频功率放大器可以是如下结构。高频功率放大器的第1高频放
大器由多个单位放大器构成。在末级高频放大器、和与该末级高频放大器的输
入端相连的单位放大器之间连接有可调滤波器。
该结构中，即使是构成第1高频放大器的单位放大器为两级以上、且具备
末级高频放大器的结构、即放大器为三级以上，也能抑制输出不需要的频带的
特定频率分量。
本发明的高频前端电路的特征在于，具有如下结构。高频前端电路包括：
上述任一个所述的高频功率放大器；分波器，该分波器构成为将由该分波器的
第1独立端子输入的高频信号输出到公共端子，将由公共端子输入的高频信号
输出至第2独立端子，高频功率放大器与第1独立端子相连接；以及高频放大电
路，该高频放大电路与第2独立端子相连接，对来自分波器的高频信号进行放
大。该高频前端电路中，应放大的频带包含利用高频功率放大器放大的发送信
号的频带。特定频带包含利用高频放大电路进行放大的接收信号的频带，该高
频放大电路对来自分波器的高频信号进行放大。
该结构中，能抑制从高频功率放大器输出的发送信号所包含的接收信号频
率分量的电平。由此，能抑制发送信号的接收信号频率分量输入至对来自分波
器的高频信号进行放大的高频放大电路，能提高接收的S/N。
本发明的无线通信装置的特征在于，具有如下结构。无线通信装置包括：
上述高频前端电路；与公共端子相连接的天线；以及RFIC，该RFIC具有与高频
功率放大器相连接的发送电路及与高频放大电路相连接的接收电路，该高频放
大电路对来自分波器的高频信号进行放大。
该结构中，通过利用具有上述结构的高频前端电路，能实现接收的S/N优
异的无线通信装置。
发明效果
根据本发明，能实现能将应放大的发送信号放大至所希望的电平，且能抑
制发送信号的接收频率分量的输出电平的支持多模式/多频段的高频功率放大
器。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的无线通信装置的电路框图。
图2是表示本实施方式所涉及的可调滤波器的传输频率特性的曲线图。
图3是表示本发明实施方式1所涉及的高频功率放大器的输出特性的曲线
图。
图4是本发明的实施方式2所涉及的高频功率放大器的电路框图。
图5是本发明的实施方式3所涉及的高频功率放大器的电路框图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的分波器的各种电路结构例的电路框
图。
图7是本发明的实施方式4所涉及的无线通信装置的电路框图。
图8是表示本实施方式所涉及的可调滤波器的其他方式的传输频率特性的
曲线图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式1所涉及的高频功率放大器、具备该高频功
率放大器的高频前端电路及无线通信装置进行说明。图1是本发明的实施方式1
所涉及的无线通信装置的电路框图。
无线通信装置1包括高频前端电路40、RFIC50、及天线60。
RFIC50包括发送电路51和接收电路52。发送电路51生成执行无线通信的通
信频段的发送信号。接收电路52对该通信频段的接收信号进行解调。RFIC50由
能支持多模式/多频段的通信的电路结构构成，独立生成使用频带分别不同的
多个通信频段的发送信号，能对各接收信号进行解调。
高频前端电路40包括高频功率放大器10、LNA20、及分波器30。
高频功率放大器10的输入端与发送电路51的输出端相连接。高频功率放大
器10的输出端与分波器30的第1独立端子相连接。高频功率放大器10以所希望
的放大率对由发送电路51输入的发送信号进行放大，并输出到分波器30的第1
独立端子。高频功率放大器10是所谓的多模式/多频段功率放大器，能将宽频
带的发送信号放大至所希望的电平。
分波器30由如下电路结构构成，该电路结构将由第1独立端子输入的高频
信号输出至公共端子，将由公共端子输入的高频信号输出至第2独立端子。分
波器30的公共端子连接有天线60。分波器30的第2独立端子连接有LNA20。因此，
分波器30将高频功率放大器10输出的发送信号传输至天线60，将由天线60接收
到的接收信号传输至LNA20。
LNA20是所谓的低噪声放大器，对接收信号进行放大并输出至接收电路52。
在具有上述电路结构的无线通信装置1及高频前端电路40中，高频功率放
大器10具体具备如下结构。
高频功率放大器10包括第1高频放大器11、末级高频放大器12、及可调滤
波器13。第1高频放大器11的输入端与发送电路51的输出端相连接。第1高频放
大器11的输出端经由可调滤波器13与末级高频放大器12的输入端相连接。末级
高频放大器12的输出端与分波器30的第1独立端子相连接。
第1高频放大器11及末级高频放大器12是可在宽频带下获得所希望的增益
的高频放大器。
可调滤波器13是能调整通频带和衰减频带的滤波器。可调滤波器13可以是
陷波滤波器、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)、低通滤波器(LPF)、
及高通滤波器(HPF)的某一种。本实施方式中，使用陷波滤波器来作为可调
滤波器13。图2是表示本实施方式所涉及的可调滤波器的传输频率特性的曲线
图。图2中，横轴是频率，纵轴是通过量。
如图2的实线CT1所示，可调滤波器13中，将构成可调滤波器13的电路元件
值设定如下：即，在第1控制方式下，构成第1通信频段的第1发送信号的频带
Btx1成为通频带内，第1接收信号的频带Brx1成为衰减频带内。此外，如图2的
虚线CT2所示，将可调滤波器13设定如下：即，在第2控制方式(与第1控制方
式不同的方式)下，构成第2通信频段的第2发送信号的频带Btx2成为通频带内，
第2接收信号的频带Brx2成为衰减频带内。由此，本实施方式中，发送信号所
包含的接收信号的频带相当于本发明的“特定的频带”。此时，并不限于接收
信号的整个频带相当于特定的频带，也可以是接收信号的一部分频带相当于特
定的频带。
可调滤波器13中，在利用第1通信频段进行无线通信时选择第1控制方式，
在利用第2通信频段进行无线通信时选择第2控制方式。
由上述结构构成的高频功率放大器10如下所示那样进行工作。图3是表示
本发明实施方式1所涉及的高频功率放大器的输出特性的曲线图。图3中，横轴
表示频率，纵轴表示输出电平。图3中，实线表示本申请发明的结构的情况，
虚线表示现有结构的情况。
(利用第1通信频段进行收发时)
发送电路51生成第1发送信号，并输出至高频功率放大器10。第1高频放大
器11对第1发送信号进行放大并输出。第1高频放大器11是至少支持两个以上通
信频段的宽频带的高频放大器，因此不仅对第1发送信号的规定频带Btx1(发
送频带)的频率分量进行放大，也对第1发送信号的规定频带Brx1(接收频带)
的频率分量进行放大。对于在该整个频带上信号电平经放大后的第1发送信号，
其被输入至可调滤波器13。
如上所述，可调滤波器13设定为在第1控制方式下，在频带Btx1(发送频
带)中基本不衰减，在频带Brx1(接收频带)中大幅衰减。因此，由可调滤波
器13输出的第1发送信号的频带Btx1(发送频带)的频率分量几乎不衰减，频
带Brx1(接收频带)的频率分量大幅衰减。
从可调滤波器13输出的第1发送信号被末级高频放大器12所放大并输出。
此时，输入至末级高频放大器12的第1发送信号被控制为：在频带Btx1(发送
频带)的频率分量的信号电平较高，在频带Brx1(接收频带)的频率分量的信
号电平较低。
因此，即使利用末级高频放大器12来进行放大，从高频功率放大器10输出
的第1发送信号如图3的上段曲线所示那样成为如下的高频信号：即，在频带
Btx1(发送频带)的频率分量的信号电平被控制得较高，在频带Brx1(接收频
带)的频率分量的信号电平被控制得较低。
由此，即使第1发送信号从分波器30的第1独立端子泄漏到第2独立端子，
由于将频带Brx1(接收频带)的频率分量的信号电平控制得较低，因此能抑制
接收信号的S/N劣化。
(利用第2通信频段进行收发时)
发送电路51生成第2发送信号，并输出至高频功率放大器10。第1高频放大
器11对第2发送信号进行放大并输出。第1高频放大器11是支持宽频带的高频放
大器，因此不仅对第2发送信号的频带Btx2(发送频带)的频率分量进行放大，
也对第2发送信号的频带Brx2(接收频带)的频率分量进行放大。对于在该整
个频带上信号电平经放大后的第2发送信号，其被输入至可调滤波器13。
如上所述，可调滤波器13设定如下：即，在第2控制方式下，在频带Btx2
(发送频带)中基本不衰减，在频带Brx2(接收频带)中大幅衰减。因此，由
可调滤波器13输出的第2发送信号在频带Btx2(发送频带)的频率分量几乎不
衰减，在频带Brx2(接收频带)的频率分量大幅衰减。
从可调滤波器13输出的第2发送信号被末级高频放大器12所放大并输出。
此时，输入至末级高频放大器12的第2发送信号被控制为：在频带Btx2(发送
频带)的频率分量的信号电平较高，在频带Brx2(接收频带)的频率分量的信
号电平较低。
因此，即使利用末级高频放大器12来进行放大，从高频功率放大器10输出
的第2发送信号如图3的下段曲线所示那样成为如下的高频信号：即，在频带
Btx2(发送频带)的频率分量的信号电平被控制得较高，在频带Brx2(接收频
带)的频率分量的信号电平被控制得较低。
由此，即使第2发送信号从分波器30的第1独立端子泄漏到第2独立端子，
由于将频带Brx2(接收频带)的频率分量的信号电平控制得较低，因此能抑制
接收信号的S/N劣化。
由此，通过利用本实施方式的结构，即使是能对多个通信频段的发送信号
进行放大的多模式/多频段的高频功率放大器，也能抑制放大的发送信号所包
含的接收信号的规定频率分量。
由此，在具备该高频功率放大器的高频前端电路中，能抑制发送信号所包
含的接收信号的规定频率分量，能抑制接收侧电路中的接收信号S/N的劣化。
此外，通过利用本实施方式的结构，也能抑制RFIC50生成的发送信号所包
含的接收信号的规定频率分量。由此，能更可靠地进行接收信号的解调，能实
现具有优异的通信特性的无线通信装置。
接着，参照附图对本发明的实施方式2所涉及的高频功率放大器进行说明。
图4是本发明的实施方式2所涉及的高频功率放大器的电路框图。
本实施方式的高频功率放大器10A相对于实施方式1所涉及的高频功率放
大器10，追加了第1、第2隔离器14、15，其他结构与实施方式1所涉及的高频
功率放大器10相同。此外，除了高频功率放大器10A以外，高频前端电路及无
线通信装置的结构也与实施方式1所涉及的高频前端电路及无线通信装置相
同。因此，仅对与第1高频功率放大器10不同的部位进行具体的说明。
高频功率放大器10A包括第1高频放大器11、末级高频放大器12、可调滤波
器13、及第1、第2隔离器14、15。
第1隔离器14连接在第1高频放大器11和可调滤波器13之间。第2隔离器15
连接在可调滤波器13和末级高频放大器12之间。
通过上述结构，即使对可调滤波器13进行控制且滤波特性发生变化，从第
1高频放大器11的输出端观察后级而得到的阻抗不变化，从末级高频放大器12
的输入端观察前级而得到的阻抗不变化。因此，不会产生因改变可调滤波器13
的滤波特性而导致的阻抗不匹配，能抑制因该理由而产生的传输损耗。
另外，通过追加第1、第2隔离器14、15，会产生损耗而与通信频段无关，
但不会产生每个通信频段各不相同的阻抗不匹配。因此，通过提高第1高频放
大器11的放大率或提高末级高频放大器12的放大率，能作为高频功率放大器
10A输出所希望的信号电平的发送信号。此时，通过具备可调滤波器13，如上
所述，能抑制发送信号所包含的接收信号的频率分量。
另外，本实施方式中，在可调滤波器13的前级和后级分别配置有隔离器14、
15，但也可以使用如下方式：即、根据需要仅在可调滤波器13的前级和后级的
任一方配置隔离器。
接着，参照附图对本发明的实施方式3所涉及的高频功率放大器进行说明。
图5是本发明的实施方式3所涉及的高频功率放大器的电路框图。
本实施方式的高频功率放大器10B相对于实施方式1所涉及的高频功率放
大器10而言，第1高频放大器11B的结构不同，其他结构与实施方式1所涉及的
高频功率放大器10相同。此外，除了高频功率放大器10A以外，高频前端电路
及无线通信装置的结构也与实施方式1所涉及的高频前端电路及无线通信装置
相同。因此，仅对与第1高频功率放大器10不同的部位进行具体的说明。
第1高频放大器11B由如下结构构成：多个单位放大器111、112连接成两级。
即，单位放大器111的输入端是第1高频放大器11B及高频功率放大器10B的输入
端，单位放大器111的输出端与单位放大器112的输入端相连接。单位放大器111
的输出端是第1高频放大器11B的输出端，与可调滤波器13相连接。
即使是上述结构，也能获得与上述实施方式1相同的作用效果。另外，能
利用使构成第1高频放大器11B的多个单位放大器111、112与可调滤波器13相连
接的方式。然而，优选为第1高频放大器11B和末级高频放大器12之间连接有可
调滤波器13的方式。即，优选为可调滤波器13尽可能靠近高频放大器11B的输
出端，且位于末级高频放大器12的前级侧。
本实施方式中，示出了串联连接多个单位放大器的方式，但也可以采用如
下方式：即、分别准备设定于每个通信频段的单位放大器，并联连接上述多个
单位放大器，并利用开关等进行切换来与可调滤波器13相连接。
在上述各实施方式中，示出了分波器30的具体的电路结构，但分波器30也
可以例如使用如下所示的多个电路结构中的某一个。图6是表示本发明的实施
方式所涉及的分波器的各种电路结构例的电路框图。
图6(A)所示的分波器30由频率可变的双工器310构成。双工器310包括频
率可变滤波器311、312。频率可变滤波器311是位于第1独立端子和公共端子之
间，将发送信号的频带作为通频带、将除此以外的频带作为衰减频带的滤波器。
频率可变滤波器312是位于公共端子和第2独立端子之间，将接收信号的频带作
为通频带、将除此以外的频带作为衰减频带的滤波器。频率可变滤波器311、
312能调整通频带及衰减频带。
图6(B)所示的分波器30由循环器320构成。循环器320包括第1端子、第2
端子、第3端子。循环器320构成为将由第1端子输入的高频信号输出至第3端子，
将由第3端子输入的高频信号输出至第2端子，将由第2端子输入的高频信号输
出至第1端子。第1端子相当于本申请发明的第1独立端子，第2端子相当于本申
请发明的第2独立端子，第3端子相当于本申请发明的公共端子。
从高频功率放大器10输出的发送信号输入至循环器320的第1端子，并从公
共端子输出。由循环器320的公共端子输入的接收信号输出至第2独立端子
(LNA10)。
图6(C)所示的分波器30包括循环器330和频率可变滤波器331、332。
循环器330包括第1端子、第2端子、第3端子。循环器330构成为将由第1端
子输入的高频信号输出至第3端子，将由第3端子输入的高频信号输出至第2端
子，将由第2端子输入的高频信号输出至第1端子。循环器330的第1端子经由频
率可变滤波器331与高频功率放大器10相连接。循环器330的第2端子经由频率
可变滤波器332与LNA20相连接。
频率可变滤波器331是将发送信号的频带作为通频带，将除此以外的频带
作为衰减频带的滤波器。频率可变滤波器332是将接收信号的频带作为通频带，
将除此以外的频带作为衰减频带的滤波器。频率可变滤波器331、332能调整通
频带及衰减频带。
接着，参照附图对本发明的实施方式4所涉及的高频前端电路及无线通信
装置进行说明。
上述各实施方式中，示出了使用分波器30的方式，但本实施方式是不使用
分波器30，而独立地使用发送用天线和接收用天线的方式。图7是本发明的实
施方式4所涉及的无线通信装置的电路框图。
如图7所示，无线通信装置IC包括高频前端电路40C、RFIC50、发送用天线
61、及接收用天线62。
高频前端电路40C包括高频功率放大器10和LNA20。高频功率放大器10的输
入端与RFIC50的发送电路51相连接，高频功率放大器10的输出端与发送用天线
61相连接。LNA20的输入端与接收用天线62相连接，LNA20的输出端与RFIC50的
接收电路52相连接。
即使是上述结构，若无线通信装置IC变小型，则发送用天线61和接收用天
线62会产生干扰，发生不少电磁耦合。由此，由发送用天线61辐射出的发送信
号的接收信号频率分量会被接收用天线62所接收。然而，通过使用高频功率放
大器10，如上述各实施方式所示那样，抑制了发送信号所包含的接收信号频率
分量，因此相比现有结构能提高接收信号的S/N。
另外，连接在上述各实施方式所示的高频功率放大器之间的可调滤波器构
成为具有如下特性。图8是表示本实施方式所涉及的可调滤波器的其他方式的
传输频率特性的曲线图。
实际的高频信号的发送并不限于利用分配给通信频段的发送频带的整个
频率宽度来进行发送的情况。例如，根据3GPP(ThirdGenerationPartnership
Project：第三代合作伙伴计划)的标准，能从相当于发送调制频带的频带宽
度的信道频带宽度(频带宽度)即1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz及20MHz
中选择信道频带宽度(频带宽度)来进行发送。该情况下，所选择的发送调制
频带相当于使用频带。例如，如图8所示，能将发送频带Btx1设定为包含4个使
用频带Btx11、Btx12、Btx13、Btx14。无线通信装置选择该使用频带Btx11、
Btx12、Btx13、Btx14中的某一个，生成并发送与选择的使用频带Btx11、Btx12、
Btx13、Btx14相对应的频率的发送信号。
如图8所示，可调滤波器具备能实现与使用频带Btx11、Btx12、Btx13、Btx14
相对应的滤波特性的结构。具体而言，在选择使用频带Btx11的方式下，可调
滤波器构成如图8的实线CT11所示那样的将使用频带Btx11作为通频带内，将其
他频带作为衰减频带内的带通滤波器。在选择使用频带Btx12的方式下，可调
滤波器构成如图8的点划线CT12所示那样的将使用频带Btx12作为通频带内，将
其他频带作为衰减频带内的带通滤波器。在选择使用频带Btx13的方式下，可
调滤波器构成如图8的虚线CT13所示那样的将使用频带Btx13作为通频带内，将
其他频带作为衰减频带内的带通滤波器。在选择使用频带Btx14的方式下，可
调滤波器构成如图8的虚线CT14所示那样的将使用频带Btx14作为通频带内，将
其他频带作为衰减频带内的带通滤波器。
由此，通过将通频带的频带宽度变窄，能提高可调滤波器的通过特性，能
提高接收频率分量的衰减效果。
标号说明
1、1C：无线通信装置
10、10A、10B：高功率放大器
11、11B：第1高频放大器
12：末级高频放大器
13：可调滤波器
14：第1隔离器
15：第2隔离器
20：LNA
30：分波器
40、40C：高频前端电路
50：RFIC
51：发送电路
52：接收电路
60：天线
111、112：单位放大器
310：双工器
311、312、331、332：频率可变滤波器
320、330：循环器