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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024151638
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】高周波モジュール
(51)【国際特許分類】
   H03F 1/02 20060101AFI20241018BHJP
   H03F 1/32 20060101ALI20241018BHJP
   H03F 3/21 20060101ALI20241018BHJP
   H03F 3/68 20060101ALI20241018BHJP
【FI】
H03F1/02 188
H03F1/32
H03F3/21
H03F3/68 220
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023065149
(22)【出願日】2023-04-12
(71)【出願人】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100189430
【弁理士】
【氏名又は名称】吉川 修一
(74)【代理人】
【識別番号】100190805
【弁理士】
【氏名又は名称】傍島 正朗
(72)【発明者】
【氏名】小田 倫也
(72)【発明者】
【氏名】芦田 哲郎
(72)【発明者】
【氏名】地頭所 浩平
(72)【発明者】
【氏名】今井 翔平
【テーマコード(参考)】
5J500
【Fターム(参考)】
5J500AA01
5J500AA21
5J500AA41
5J500AC21
5J500AC81
5J500AF10
5J500AK68
5J500NG01
5J500RG09
(57)【要約】
【課題】高周波出力信号の品質劣化が抑制されたドハティ増幅回路を含む高周波モジュールを提供する。
【解決手段】高周波モジュール1は、キャリアアンプおよびピークアンプと、キャリアアンプの入力端およびピークアンプの入力端に接続された90°ハイブリッド回路11と、キャリアアンプの出力端およびピークアンプの出力端に接続された結合器20と、90°ハイブリッド回路11またはキャリアアンプに入力される高周波信号、および、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号S1に基づいて、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変するように構成された制御回路と、を備え、キャリアアンプおよびピークアンプは集積回路71に含まれ、制御回路は集積回路72に含まれ、集積回路71と集積回路72とは、積層されている。
【選択図】図7C
【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャリアアンプおよびピークアンプと、
前記キャリアアンプの入力端および前記ピークアンプの入力端に接続された分波回路と、
前記キャリアアンプの出力端および前記ピークアンプの出力端に接続された合成回路と、
前記分波回路または前記キャリアアンプに入力される高周波信号、および、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号に基づいて、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変にするように構成された制御回路と、を備え、
前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプは、第1集積回路に含まれ、
前記制御回路は、第2集積回路に含まれ、
前記第1集積回路と前記第2集積回路とは、積層されている、
高周波モジュール。
【請求項2】
さらに、モジュール基板を備え、
前記第1集積回路は、前記モジュール基板と前記第2集積回路との間に設けられている、
請求項1に記載の高周波モジュール。
【請求項3】
さらに、モジュール基板を備え、
前記第2集積回路は、前記モジュール基板と前記第1集積回路との間に設けられている、
請求項1に記載の高周波モジュール。
【請求項4】
前記制御回路は、
前記キャリアアンプの出力端に接続され、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を出力するよう構成されたドライブレベル検出回路と、
前記分波回路の入力端または前記キャリアアンプの入力端と前記ドライブレベル検出回路とに接続され、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を前記ピークアンプのバイアス回路に出力するよう構成されたピークバイアス制御回路と、を備える、
請求項2または3に記載の高周波モジュール。
【請求項5】
前記キャリアアンプは、
前記分波回路に接続された入力端を有する第1増幅器と、
前記第1増幅器の出力端に接続された入力端を有する第2増幅器と、を含み、
前記第2増幅器の出力端は、前記合成回路に接続されている、
請求項4に記載の高周波モジュール。
【請求項6】
前記ドライブレベル検出回路は、前記モジュール基板の平面視において、前記第2増幅器に重なる、
請求項5に記載の高周波モジュール。
【請求項7】
前記キャリアアンプは、2つの前記第2増幅器を含み、
2つの前記第2増幅器は、前記第1増幅器と前記合成回路との間で並列接続されている、
請求項5に記載の高周波モジュール。
【請求項8】
前記ドライブレベル検出回路は、前記モジュール基板の平面視において、2つの前記第2増幅器の各々に重なる、
請求項7に記載の高周波モジュール。
【請求項9】
前記第1集積回路は、前記キャリアアンプの出力端に接続される第1出力端子を含み、
前記第2集積回路は、前記ドライブレベル検出回路の入力端に接続される第1入力端子を含み、
前記第1出力端子と前記第1入力端子とは、前記モジュール基板の平面視において重なっている、
請求項4に記載の高周波モジュール。
【請求項10】
さらに、
前記キャリアアンプの出力端に接続され、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を出力するよう構成されたドライブレベル検出回路を備え、
前記制御回路は、
前記分波回路の入力端または前記キャリアアンプの入力端と前記ドライブレベル検出回路とに接続され、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を前記ピークアンプのバイアス回路に出力するよう構成されたピークバイアス制御回路を備える、
請求項2または3に記載の高周波モジュール。
【請求項11】
前記ドライブレベル検出回路は、前記第1集積回路に含まれる、
請求項10に記載の高周波モジュール。
【請求項12】
前記キャリアアンプは、
前記分波回路に接続された入力端を有する第1増幅器と、
前記第1増幅器の出力端に接続された入力端を有する第2増幅器と、を含み、
前記第2増幅器の出力端は、前記合成回路に接続されている、
請求項11に記載の高周波モジュール。
【請求項13】
前記キャリアアンプは、2つの前記第2増幅器を含み、
2つの前記第2増幅器は、前記第1増幅器と前記合成回路との間で並列接続されている、
請求項12に記載の高周波モジュール。
【請求項14】
前記ドライブレベル検出回路は、前記モジュール基板の平面視において、2つの前記第2増幅器の間に配置される、
請求項13に記載の高周波モジュール。
【請求項15】
前記第1集積回路は、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を出力する第2出力端子を含み、
前記第2集積回路は、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を受ける第2入力端子を含み、
前記第2出力端子と前記第2入力端子とは、前記モジュール基板の平面視において重なっている、
請求項11に記載の高周波モジュール。
【請求項16】
前記第1集積回路は、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を出力する第3出力端子を含み、
前記第2集積回路は、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を受ける第3入力端子を含み、
前記第3出力端子と前記第3入力端子とは、前記モジュール基板の平面視において重なっている、
請求項2または3に記載の高周波モジュール。
【請求項17】
前記ピークアンプは、
前記分波回路に接続された入力端を有する第3増幅器と、
前記第3増幅器の出力端に接続された入力端を有する第4増幅器と、を含み、
前記第4増幅器の出力端は、前記合成回路に接続されている、
請求項1~3のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
【請求項18】
前記制御回路は、平面視において、前記第3増幅器に重なる、
請求項17に記載の高周波モジュール。
【請求項19】
キャリアアンプおよびピークアンプと、
前記キャリアアンプの入力端および前記ピークアンプの入力端に接続された分波回路と、
前記キャリアアンプの出力端および前記ピークアンプの出力端に接続された合成回路と、
前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変するように構成された制御回路と、を備え、
前記制御回路の第1入力端は、前記キャリアアンプの入力端に接続され、
前記制御回路の第2入力端は、前記キャリアアンプのバイアス回路に接続され、
前記制御回路の出力端は、前記ピークアンプのバイアス回路に接続され、
前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプは、第1集積回路に含まれ、
前記制御回路は、第2集積回路に含まれ、
前記第1集積回路と前記第2集積回路とは、積層されている、
高周波モジュール。
【請求項20】
キャリアアンプおよびピークアンプと、
前記キャリアアンプの入力端および前記ピークアンプの入力端に接続された分波回路と、
前記キャリアアンプの出力端および前記ピークアンプの出力端に接続された合成回路と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路の第1入力端は、前記分波回路の入力端または前記キャリアアンプの入力端に接続され、
前記制御回路の第2入力端は、前記キャリアアンプの出力端に接続され、
前記制御回路の出力端は、前記ピークアンプに接続され、
前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプは、第1集積回路に含まれ、
前記制御回路は、第2集積回路に含まれ、
前記第1集積回路と前記第2集積回路とは、積層されている、
高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
高効率な電力増幅回路として、ドハティ(Doherty)増幅回路が知られている。ドハティ増幅回路は、一般的に、入力信号の電力レベルにかかわらず動作するキャリアアンプと、高周波入力信号の電力レベルが小さい場合はオフとなり、大きい場合にオンとなるピークアンプとが並列に接続された構成である。上記構成では、高周波入力信号の電力レベルが大きい場合、キャリアアンプが飽和出力電力レベルで飽和を維持しながら動作する。これにより、ドハティ増幅回路は、通常の電力増幅回路に比べて効率を向上させることができる。
【0003】
特許文献1に記載の技術は、キャリアアンプの飽和をキャリアアンプのバイアス回路を介して検出し、検出信号に応じてピークアンプのバイアス回路を制御するものである。特許文献2に記載の技術は、キャリアアンプの飽和をキャリアアンプの出力信号によって検出し、検出信号に応じてピークアンプのバイアス回路を制御するものである。特許文献3に記載の技術は、ドハティ増幅回路に入力される高周波入力信号レベルまたはキャリアアンプに入力される高周波入力信号レベルに応じて、ピークアンプのバイアス回路を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許出願公開第2016/0241209号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第2020/0028472号明細書
【特許文献3】特開2019-41277号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1および2に記載の技術では、負荷変動に応じてピークアンプのバイアス回路を制御できるが、バイアス信号に応じてピークアンプをオンオフさせるタイミングがずれ、ドハティ増幅回路の高周波出力信号の品質が劣化する場合がある。また、特許文献3に記載の技術は、負荷変動に応じたピークアンプのバイアス回路の制御は困難であり、ドハティ増幅回路から出力される高周波出力信号の品質が劣化する場合がある。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、高周波出力信号の品質劣化が抑制されたドハティ増幅回路を含む高周波モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る高周波モジュールは、キャリアアンプおよびピークアンプと、キャリアアンプの入力端およびピークアンプの入力端に接続された分波回路と、キャリアアンプの出力端およびピークアンプの出力端に接続された合成回路と、分波回路またはキャリアアンプに入力される高周波信号、および、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号に基づいて、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変にするように構成された制御回路と、を備え、キャリアアンプおよびピークアンプは、第1集積回路に含まれ、制御回路は、第2集積回路に含まれ、第1集積回路と第2集積回路とは、積層されている。
【0008】
本発明の別の一態様に係る高周波モジュールは、キャリアアンプおよびピークアンプと、キャリアアンプの入力端およびピークアンプの入力端に接続された分波回路と、キャリアアンプの出力端およびピークアンプの出力端に接続された合成回路と、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変するように構成された制御回路と、を備え、制御回路の第1入力端は、キャリアアンプの入力端に接続され、制御回路の第2入力端は、キャリアアンプのバイアス回路に接続され、制御回路の出力端は、ピークアンプのバイアス回路に接続され、キャリアアンプおよびピークアンプは、第1集積回路に含まれ、制御回路は、第2集積回路に含まれ、第1集積回路と第2集積回路とは、積層されている。
【0009】
本発明の別の一態様に係る高周波モジュールは、キャリアアンプおよびピークアンプと、キャリアアンプの入力端およびピークアンプの入力端に接続された分波回路と、キャリアアンプの出力端およびピークアンプの出力端に接続された合成回路と、制御回路と、を備え、制御回路の第1入力端は、分波回路の入力端またはキャリアアンプの入力端に接続され、制御回路の第2入力端は、キャリアアンプの出力端に接続され、制御回路の出力端は、ピークアンプに接続され、キャリアアンプおよびピークアンプは、第1集積回路に含まれ、制御回路は、第2集積回路に含まれ、第1集積回路と第2集積回路とは、積層されている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、高周波出力信号の品質劣化が抑制されたドハティ増幅回路を含む高周波モジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1は、実施の形態に係る高周波モジュールの回路構成図である。
図2図2は、実施の形態に係る高周波モジュールの高周波入力信号とピークバイアス制御回路が出力する制御信号との関係の一例を示す模式図である。
図3図3は、実施の形態に係るピークバイアス制御回路、ドライブレベル検出回路およびバイアス回路の回路構成図である。
図4図4は、実施の形態の変形例1に係る高周波モジュールの回路構成図である。
図5図5は、実施の形態の変形例2に係る高周波モジュールの回路構成図である。
図6図6は、実施の形態の変形例3に係る高周波モジュールの回路構成図である。
図7A図7Aは、実施例1に係る高周波モジュールの平面図である。
図7B図7Bは、実施例1に係る高周波モジュールの平面図である。
図7C図7Cは、実施例1に係る高周波モジュールの断面図である。
図8A図8Aは、実施例2に係る高周波モジュールの平面図である。
図8B図8Bは、実施例2に係る高周波モジュールの平面図である。
図8C図8Cは、実施例2に係る高周波モジュールの断面図である。
図9A図9Aは、実施例3に係る高周波モジュールの平面図である。
図9B図9Bは、実施例3に係る高周波モジュールの平面図である。
図9C図9Cは、実施例3に係る高周波モジュールの断面図である。
図10A図10Aは、実施例4に係る高周波モジュールの平面図である。
図10B図10Bは、実施例4に係る高周波モジュールの平面図である。
図10C図10Cは、実施例4に係る高周波モジュールの断面図である。
図11A図11Aは、実施例5に係る高周波モジュールの平面図である。
図11B図11Bは、実施例5に係る高周波モジュールの断面図である。
図12A図12Aは、実施例6に係る高周波モジュールの平面図である。
図12B図12Bは、実施例6に係る高周波モジュールの断面図である。
図13A図13Aは、実施例7に係る高周波モジュールの平面図である。
図13B図13Bは、実施例7に係る高周波モジュールの断面図である。
図14A図14Aは、実施例8に係る高周波モジュールの平面図である。
図14B図14Bは、実施例8に係る高周波モジュールの断面図である。
図15A図15Aは、実施例9に係る高周波モジュールの平面図である。
図15B図15Bは、実施例9に係る高周波モジュールの断面図である。
図16A図16Aは、実施例10に係る高周波モジュールの平面図である。
図16B図16Bは、実施例10に係る高周波モジュールの断面図である。
図17A図17Aは、実施例11に係る高周波モジュールの平面図である。
図17B図17Bは、実施例11に係る高周波モジュールの断面図である。
図18A図18Aは、実施例12に係る高周波モジュールの平面図である。
図18B図18Bは、実施例12に係る高周波モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。
【0013】
なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡素化される場合がある。
【0014】
以下の各図において、x軸およびy軸は、基板の主面と平行な平面上で互いに直交する軸である。具体的には、平面視において基板が矩形状を有する場合、x軸は、基板の第1辺に平行であり、y軸は、基板の第1辺と直交する第2辺に平行である。また、z軸は、基板の主面に垂直な軸であり、その正方向は上方向を示し、その負方向は下方向を示す。
【0015】
本発明の部品配置において、「基板の平面視」とは、z軸正側からxy平面に物体を正投影して見ることを意味する。「Aは平面視においてBと重なる」とは、xy平面に正投影されたAの領域の少なくとも一部が、xy平面に正投影されたBの領域の少なくとも一部と重なることを意味する。また、「AがBおよびCの間に配置される」とは、B内の任意の点とC内の任意の点とを結ぶ複数の線分のうちの少なくとも1つがAを通ることを意味する。
【0016】
本発明の部品配置において、「部品が基板に配置される」とは、部品が基板の主面上に配置されること、および、部品が基板内に配置されることを含む。「部品が基板の主面上に配置される」とは、部品が基板の主面に接触して配置されることに加えて、部品が主面と接触せずに当該主面の上方に配置されること(例えば、部品が主面と接触して配置された他の部品上に積層されること)を含む。また、「部品が基板の主面上に配置される」は、主面に形成された凹部に部品が配置されることを含んでもよい。「部品が基板内に配置される」とは、部品がモジュール基板内にカプセル化されることに加えて、部品の全部が基板の両主面の間に配置されているが部品の一部が基板に覆われていないこと、および、部品の一部のみが基板内に配置されていることを含む。
【0017】
本開示の回路構成において、「接続される」とは、接続端子および/または配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含む。「AおよびBの間に接続される」とは、AおよびBの間でAおよびBの両方に接続されることを意味する。
【0018】
また、本開示において、「部品(素子)Aが経路Bに直列配置される」とは、部品(素子)Aの信号入力端および信号出力端の双方が、経路Bを構成する配線、電極、または端子に接続されていることを意味する。
【0019】
また、本発明の部品配置において、「AがBに隣接配置される」とは、AとBとが近接配置されていることを表し、具体的にはAがBと対面する空間に他の回路部品が存在しないことを意味する。言い換えると、「AがBに隣接配置される」とは、AのBに対面する表面上の任意の点から当該表面の法線方向に沿ってBに到達する複数の線分のいずれもが、AおよびB以外の回路部品を通らないことを意味する。ここで、回路部品とは、能動素子および/または受動素子を含む部品を意味する。つまり、回路部品には、トランジスタまたはダイオード等を含む能動部品、および、インダクタ、トランスフォーマ、キャパシタまたは抵抗等を含む受動部品が含まれ、端子、コネクタまたは配線等を含む電気機械部品が含まれない。
【0020】
本発明において、「端子」とは、要素内の導体が終了するポイントを意味する。なお、要素間の導体のインピーダンスが十分に低い場合には、端子は、単一のポイントだけでなく、要素間の導体上の任意のポイントまたは導体全体と解釈される。
【0021】
また、「平行」および「垂直」などの要素間の関係性を示す用語、および、「矩形」などの要素の形状を示す用語、ならびに、数値範囲は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の誤差をも含むことを意味する。
【0022】
また、「AとBとが積層される」とは、AとBとが平面視で重なっていることを意味する。AとBとは接触していてもよく、AとBとの間に他の部材が介在していてもよい。
【0023】
また、本明細書において、「第1」、「第2」などの序数詞は、特に断りの無い限り、構成要素の数または順序を意味するものではなく、同種の構成要素の混同を避け、区別する目的で用いられている。
【0024】
(実施の形態)
[1 高周波モジュール1の回路構成]
本実施の形態に係る高周波モジュール1の回路構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係る高周波モジュール1の回路構成図である。
【0025】
なお、図1は、例示的な回路構成であり、高周波モジュール1は、多種多様な回路実装および回路技術のいずれかを使用して実装され得る。したがって、以下に提供される高周波モジュール1の説明は、限定的に解釈されるべきではない。
【0026】
図1に示すように、高周波モジュール1は、キャリアアンプ12および13と、ピークアンプ16および17と、90°ハイブリッド回路11と、結合器20と、ピークバイアス制御回路22と、ドライブレベル検出回路23と、バイアス回路14、15、18および19と、高周波入力端子101と、高周波出力端子102と、を備える。上記構成により、高周波モジュール1は、ドハティ増幅回路を構成している。
【0027】
なお、ドハティ増幅回路とは、複数の増幅素子をキャリアアンプおよびピークアンプとして用いることで高効率を実現する増幅回路を意味する。キャリアアンプとは、ドハティ型の増幅回路において、高周波入力信号の電力が低くても高くても動作する増幅素子を意味する。ピークアンプとは、ドハティ型の増幅回路において、高周波入力信号の電力が高い場合に主として動作する増幅素子を意味する。したがって、高周波入力信号の電力が低い場合は、高周波入力信号は主としてキャリアアンプで増幅され、高周波入力信号の電力が高い場合には、高周波入力信号はキャリアアンプおよびピークアンプで増幅され合成される。このような動作により、ドハティ型の増幅回路では、低出力電力においてキャリアアンプからみた負荷インピーダンスが増大し、低出力電力における効率が向上する。
【0028】
キャリアアンプ12は、分波回路に接続された入力端を有する第1増幅器の一例である。具体的には、キャリアアンプ12は、初段(ドライブ段)に配置されたキャリアアンプであり、キャリアアンプ12に入力される高周波入力信号を増幅する。キャリアアンプ13は、第1増幅器の出力端に接続された入力端と、合成回路に接続された出力端と、を有する第2増幅器の一例である。具体的には、キャリアアンプ13は、最終段(パワー段)に配置されたキャリアアンプであり、キャリアアンプ13に入力される高周波入力信号を増幅する。
【0029】
キャリアアンプ12および13は、高周波入力信号の全ての電力レベルに対して増幅動作可能なA級(またはAB級)増幅回路であり、特に、低出力領域および中出力領域において高効率な増幅動作が可能である。
【0030】
ピークアンプ16は、分波回路に接続された入力端を有する第3増幅器の一例である。具体的には、ピークアンプ16は、初段(ドライブ段)に配置されたピークアンプであり、ピークアンプ16に入力される高周波入力信号を増幅する。ピークアンプ17は、第3増幅器の出力端に接続された入力端と、合成回路に接続された出力端と、を有する第4増幅器の一例である。具体的には、ピークアンプ17は、最終段(パワー段)に配置されたピークアンプであり、ピークアンプ17に入力される高周波入力信号を増幅する。
【0031】
ピークアンプ16および17は、高周波入力信号の電力レベルが高い領域で増幅動作可能なC級増幅回路である。本実施の形態では、ピークアンプ16および17には、高周波入力信号の電力レベルが低い領域では、バイアス電圧の供給はされず(オフ状態となり)、高周波入力信号の電力レベルが高い領域では、バイアス電圧が供給される(オン状態となる)。ピークアンプ16および17へのバイアス電圧のオンオフのタイミングは、ピークバイアス制御回路22から出力される制御信号S2により制御される。
【0032】
なお、ピークアンプ16および17が有する増幅トランジスタには、キャリアアンプ12および13が有する増幅トランジスタに印加されるバイアス電流よりも小さいバイアス電圧が印加されていてもよい。これによれば、ピークアンプ16および17に入力される信号の電力レベルが高くなるほど、出力インピーダンスが低くなる。これにより、ピークアンプ16および17は、高出力領域において低歪の増幅動作が可能である。
【0033】
なお、上記ドハティ増幅回路の段数は2段としたが、本開示はこれに限定されない。ドハティ増幅回路の段数は、1段であってもよいし、3段以上であってもよい。
【0034】
90°ハイブリッド回路11は、分波回路の一例であり、キャリアアンプ12の入力端およびピークアンプ16の入力端に接続される。90°ハイブリッド回路11は、高周波信号RF1を、互いに位相が略90°異なる高周波信号RF2およびRF5に分波し、高周波信号RF2をキャリアアンプ12に出力し、高周波信号RF5をピークアンプ16に出力する。なお、「略90°」とは、90°の位相のみではなく、90°±45°の位相をも含むものとする。
【0035】
なお、90°ハイブリッド回路11の入力側に、プリアンプが配置されていてもよい。
【0036】
高周波信号RF5の位相は、例えば高周波信号RF2より90°遅れる。また例えば、高周波信号RF2の電力と高周波信号RF5の電力とは等しい。
【0037】
バイアス回路14は、キャリアアンプ12にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路15は、キャリアアンプ13にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。キャリアアンプ12は、高周波信号RF2を増幅し、増幅された高周波信号RF3をキャリアアンプ13に出力する。キャリアアンプ13は、高周波信号RF3を増幅し、増幅された高周波信号RF4を結合器20に出力する。
【0038】
バイアス回路18は、ピークバイアス制御回路22から出力される制御信号S2に基づいて、ピークアンプ16にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路19は、ピークバイアス制御回路22から出力される制御信号S2に基づいて、ピークアンプ17にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。ピークアンプ16は、高周波信号RF5を増幅し、増幅された高周波信号RF6をピークアンプ17に出力する。ピークアンプ17は、高周波信号RF6を増幅し、増幅された高周波信号RF7を結合器20に出力する。
【0039】
結合器20は、合成回路の一例であり、キャリアアンプ13の出力端およびピークアンプ17の出力端に接続され、高周波信号RF4と高周波信号RF7とを合成する。高周波信号RF4と高周波信号RF7とを電流合成する場合には、結合器20は、例えば、キャリアアンプ13と高周波出力端子102との間に接続された位相シフタを有する。上記位相シフタは、キャリアアンプ13の高周波信号RF4を90°遅らせる。また、高周波信号RF4と高周波信号RF7とを電圧合成する場合には、結合器20は、例えば、ピークアンプ17と高周波出力端子102との間に接続された位相シフタと、当該位相シフタおよびキャリアアンプ13の出力端に接続されたトランスフォーマと、を有する。上記位相シフタは、ピークアンプ17の高周波信号RF7を90°遅らせる。上記トランスフォーマは、例えば、一次側コイルの両端が上記位相シフタおよびキャリアアンプ13の出力端にそれぞれ接続され、二次側コイルの両端が高周波出力端子102およびグランドにそれぞれ接続される。
【0040】
ドライブレベル検出回路23は、キャリアアンプ13の出力端に接続され、キャリアアンプ13が出力する高周波信号RF4に基づいて、キャリアアンプ13のドライブレベルを示す信号S1を、ピークバイアス制御回路22に出力するよう構成される。これにより、ドライブレベル検出回路23は、例えば、高周波信号RF4の電圧振幅(または電流振幅)の瞬時最小値を検出する。瞬時最小値が小さいほど、高周波信号RF4の電力(振幅)は大きいと判断される。
【0041】
なお、ドライブレベル検出回路23は、キャリアアンプ13の出力端に代えてバイアス回路15に接続され、キャリアアンプ13のドライブレベルを示す信号S1を、ピークバイアス制御回路22に出力するよう構成されてもよい。
【0042】
また、信号S1は、キャリアアンプ13のドライブレベルに相補的に変化する信号(反転信号)であってもよい。
【0043】
ピークバイアス制御回路22は、制御回路に含まれ、キャリアアンプ12の入力端とドライブレベル検出回路23とに接続され、キャリアアンプ12に入力される高周波信号RF2、および、キャリアアンプ13のドライブレベルを示す信号S1に基づいて、ピークアンプ16および17のバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をバイアス回路18および19に出力するよう構成される。なお、バイアス電圧の閾値とは、ピークアンプ16および17が増幅動作を開始するときの高周波モジュール1への高周波入力信号RFinの電力値であり、例えば、ピークアンプ16および17へのバイアス電圧の供給を開始する(バイアス電圧を立ち上げる)ときの高周波入力信号RFinの電力値である。
【0044】
なお、ピークバイアス制御回路22は、キャリアアンプ12の入力端に代えて90°ハイブリッド回路11の入力端に接続されてもよい。この場合、ピークバイアス制御回路22は、高周波信号RF1および信号S1に基づいて、ピークアンプ16および17のバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をバイアス回路18および19に出力するよう構成される。
【0045】
また、制御信号S2は、バイアス回路18および19のうちのバイアス回路18のみに供給されてもよい。
【0046】
[2 ピークバイアス制御回路22のバイアス制御]
図2は、実施の形態に係る高周波モジュール1の高周波入力信号RFinとピークバイアス制御回路22が出力する制御信号S2との関係の一例を示す模式図である。同図において、横軸は高周波入力信号RFinの電力を表し、縦軸はピークバイアス制御回路22が出力する制御信号S2の強度(電圧)を表す。
【0047】
ピークバイアス制御回路22は、信号S1に応じて、制御信号S2の立ち上がり点を異ならせる。波形31は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に低い(瞬時最小値が相対的に大きい)場合の、高周波入力信号RFinの電力と制御信号S2の強度との関係を示す。波形32は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に中間の(瞬時最小値が相対的に中間の)場合の、高周波入力信号RFinの電力と制御信号S2の強度との関係を示す。波形33は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に高い(瞬時最小値が相対的に小さい)場合の、高周波入力信号RFinの電力と制御信号S2の強度との関係を示す。
【0048】
なお、本実施の形態では、制御信号S2の強度(電圧)が相対的に低い場合には、バイアス回路18および19から出力されるバイアス電圧は相対的に小さく、制御信号S2の強度(電圧)が相対的に高い場合には、バイアス回路18および19から出力されるバイアス電圧は相対的に大きいことを意味する。
【0049】
ピークバイアス制御回路22は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に低い(瞬時最小値が相対的に大きい)場合、波形31に示すように、高周波入力信号RFinの電力が閾値Aになると、制御信号S2を立ち上げる。これに対応させて、バイアス回路18および19は、例えば、高周波入力信号RFinの電力が閾値A以上の範囲では、高周波入力信号RFinの電力が大きいほどバイアス電圧を大きくする。
【0050】
また、ピークバイアス制御回路22は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に中間の(瞬時最小値が相対的に中間の)場合、波形32に示すように、高周波入力信号RFinの電力が閾値B(B<A)になると、制御信号S2を立ち上げる。これに対応させて、バイアス回路18および19は、例えば、高周波入力信号RFinの電力が閾値B以上の範囲では、高周波入力信号RFinの電力が大きいほどバイアス電圧を大きくする。
【0051】
また、ピークバイアス制御回路22は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に高い(瞬時最小値が相対的に小さい)場合、波形33に示すように、高周波入力信号RFinの電力が閾値C(C<B)になると、制御信号S2を立ち上げる。これに対応させて、バイアス回路18および19は、例えば、高周波入力信号RFinの電力が閾値C以上の範囲では、高周波入力信号RFinが大きいほどバイアス電圧を大きくする。
【0052】
つまり、ピークバイアス制御回路22は、高周波入力信号RFin、および、キャリアアンプ13のドライブレベルを示す信号に基づいて、ピークアンプ16および/またはピークアンプ17のバイアス電圧の閾値を可変するように構成されている。
【0053】
例えば、ピークバイアス制御回路22は、大きな電力の高周波入力信号RFinが入力された場合に、制御信号S2をバイアス回路18および19に出力することにより、バイアス回路18および19から所定のバイアス電圧を出力させることで、ピークアンプ16および17を起動させる。これにより、キャリアアンプ12および13が飽和することを抑制できる。
【0054】
本実施の形態に係るピークバイアス制御回路22は、高周波入力信号RFinを検知することでバイアス電圧をフィードフォワード制御するので、キャリアアンプの飽和を検知する従来の構成と比べて、格段に高速に応答できる。したがって、ピークバイアス制御回路22は、高周波入力信号RFinの電力が短時間で上昇した場合であっても、即座に応答して、バイアス回路18および19からバイアス電圧を供給することでピークアンプ16および17を高速に起動させることができ、また、キャリアアンプ12および13を瞬間的にも飽和させることを抑制できる。
【0055】
ただし、温度およびその他の周辺環境が変化した場合(例えば、負荷インピーダンスの変動、または、極低温でキャリアアンプ12および13の利得が上昇した場合等)では、キャリアアンプ12および13が、高周波入力信号RFinの電力が小さくても飽和してしまう場合があり得る。
【0056】
これに対して、本実施の形態に係るピークバイアス制御回路22は、上記のような場合にも対応できるように、キャリアアンプ12および13のドライブレベルを表す信号S1を検知することでバイアス電圧をフィードバック制御するので、キャリアアンプ12および13が飽和に近い場合には、高周波入力信号RFinの電力が小さくてもピークアンプ16および17を起動させることが可能である。
【0057】
つまり、ピークバイアス制御回路22は、高周波入力信号RFin(または高周波信号RF2)および信号S1に基づいて、ピークアンプ16および17のバイアス電圧の閾値(A、B、C)を可変するように構成される。
【0058】
これによれば、本実施の形態に係るピークバイアス制御回路22は、高周波入力信号RFinを検知するので、キャリアアンプ12および13のドライブレベルを検知するのに時間を要したとしても、キャリアアンプ12および13を飽和させることなく、バイアス回路18および19から所定のバイアス電圧を供給することでピークアンプ16および17を起動させることができる。これにより、上記ドハティ増幅回路を含む高周波モジュール1では、高周波出力信号の品質劣化を抑制することが可能となる。
【0059】
[3 ピークバイアス制御回路、ドライブレベル検出回路およびバイアス回路の回路構成例]
次に、本実施の形態に係るピークバイアス制御回路22、ドライブレベル検出回路23、バイアス回路18および19の回路構成について説明する。図3は、本実施の形態に係るピークバイアス制御回路22、ドライブレベル検出回路23、バイアス回路18および19の回路構成図である。同図には、ピークバイアス制御回路22、ドライブレベル検出回路23、バイアス回路18および19のほか、定電流回路41A、ローパスフィルタ42および43が示されている。なお、定電流回路41A、ローパスフィルタ42および43はなくてもよい。
【0060】
ピークバイアス制御回路22は、トランジスタQDE1およびQDE2と、抵抗RDEE1およびRDEE2と、を含む。
【0061】
なお、本開示では、各トランジスタは、バイポーラトランジスタとするが、各トランジスタはこれに限定されない。バイポーラトランジスタは、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Heterojunction Bipolar Transistor:HBT)が例示されるが、本開示はこれに限定されない。トランジスタは、例えば、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)であってもよい。また、トランジスタは、複数の単位トランジスタを電気的に並列接続した、マルチフィンガートランジスタであってもよい。単位トランジスタとは、トランジスタが構成される最小限の構成を言う。
【0062】
トランジスタQDE1のコレクタは、電源(Vcc)に電気的に接続されている。トランジスタQDE1のエミッタは、抵抗RDEE1の一端に電気的に接続されている。トランジスタQDE1および抵抗RDEE1は、エミッタフォロワ回路22aを構成する。
【0063】
なお、ピークバイアス制御回路22は、エミッタフォロワ回路22aに代えて、ソースフォロワ回路を含んでもよい。
【0064】
トランジスタQDE2のコレクタは、電源(Vcc)に接続されている。トランジスタQDE2のエミッタは、抵抗RDEE2の一端に接続されている。トランジスタQDE2および抵抗RDEE2は、エミッタフォロワ回路22bを構成する。
【0065】
なお、ピークバイアス制御回路22は、エミッタフォロワ回路22bに代えて、ソースフォロワ回路を含んでもよい。
【0066】
抵抗RDEE1の他端と抵抗RDEE2の他端とは接続されている。エミッタフォロワ回路22aの出力電流とエミッタフォロワ回路22bの出力電流との和が、ピークバイアス制御回路22の出力電流I1となる。
【0067】
抵抗RDEBB、RDEB1およびRDEB2、ならびに、トランジスタQDE5、QDE6およびQDE7は、トランジスタQDE1およびQDE2のベースに、バイアス電圧を与える。
【0068】
抵抗RDEBBの一端と抵抗RDEB1の一端と抵抗RDEB2の一端とは接続されている。
【0069】
抵抗RDEBBの他端は、トランジスタQDE7のコレクタおよびベースに接続されている。つまり、トランジスタQDE7はダイオード接続されている。トランジスタQDE7のエミッタはトランジスタQDE6のコレクタおよびベースに接続されている。つまり、トランジスタQDE6はダイオード接続されている。トランジスタQDE6のエミッタはトランジスタQDE5のコレクタおよびベースに接続されている。つまり、トランジスタQDE5はダイオード接続されている。トランジスタQDE5のエミッタは基準電位に接続されている。基準電位は接地電位が例示されるが、本開示はこれに限定されない。
【0070】
抵抗RDEBBの一端、抵抗RDEB1の一端および抵抗RDEB2の一端には、バイアス電流BIASが入力される。抵抗RDEBB、トランジスタQDE7、トランジスタQDE6およびトランジスタQDE5は、一定の電圧を生じる。この電圧が、抵抗RDEB1を介してトランジスタQDE1のベースに入力されると共に、抵抗RDEB2を介してトランジスタQDE2のベースに入力される。
【0071】
トランジスタQDE3およびQDE4の各々は、トランジスタQDE5とカレントミラー接続されている。トランジスタQDE3のコレクタはトランジスタQDE1のベースに接続されている。これにより、トランジスタQDE3は、トランジスタQDE1のベース電流を調整可能である。トランジスタQDE4のコレクタはトランジスタQDE2のベースに接続されている。これにより、トランジスタQDE4は、トランジスタQDE2のベース電流を調整可能である。
【0072】
なお、本回路構成例では、トランジスタQDE1のベースおよびトランジスタQDE2のベースには、高周波信号RF2を差動信号に変換した高周波信号INおよびINが、各々入力される。高周波信号INおよびINは、例えば、高周波信号RF2をバランに入力することにより得ることができる。
【0073】
抵抗RDEE1の他端および抵抗RDEE2の他端は、定電流回路41Aに接続されている。定電流回路41Aは、トランジスタQDE11を含む。定電流回路41Aは、ピークバイアス制御回路22の電流バイアス回路である。
【0074】
ドライブレベル検出回路23は、抵抗RMO4と、定電圧源VMO1、VMO2およびVMO3と、トランジスタQMO1およびQMO2と、コンデンサCMO1と、を含む。
【0075】
本回路構成例では、キャリアアンプ13(図1参照)は、差動増幅器であるものとし、一対の差動信号を構成する高周波信号RF41およびRF42を出力するものとする。
【0076】
トランジスタQMO1のエミッタには高周波信号RF41が入力される。トランジスタQMO1のエミッタは、キャリアアンプ13内の一方の増幅器の出力端子(出力トランジスタのコレクタまたはドレイン)に接続されることが例示される。
【0077】
トランジスタQMO2のエミッタには高周波信号RF42が入力される。トランジスタQMO2のエミッタは、キャリアアンプ13内の他方の増幅器の出力端子(出力トランジスタのコレクタまたはドレイン)に接続されることが例示される。
【0078】
トランジスタQMO1のベースおよびトランジスタQMO2のベースは、ノードN3に接続されている。トランジスタQMO1のコレクタおよびトランジスタQMO2のコレクタは、ノードN4に接続されている。
【0079】
定電圧源VMO1は、ノードN3に電圧を与える。つまり、定電圧源VMO1は、トランジスタQMO1のベースおよびトランジスタQMO2のベースにバイアスを供給する。
【0080】
抵抗RMO4および定電圧源VMO2は、ノードN4に電圧を与える。つまり、抵抗RMO4および定電圧源VMO2は、トランジスタQMO1のコレクタおよびトランジスタQMO2のコレクタにバイアスを供給する。
【0081】
定電圧源VMO3の一端はノードN4に接続され、定電圧源VMO3の他端はコンデンサCMO1の一端に接続されている。コンデンサCMO1の他端は基準電位に接続されている。
【0082】
定電圧源VMO3は、信号S1を他端から出力する。コンデンサCMO1は、信号S1の高周波成分をシャントし、平滑化させる。
【0083】
なお、定電圧源VMO1およびVMO2のそれぞれは、抵抗およびトランジスタで構成され、おおよそ一定の電圧を出力できればよい。また、定電圧源VMO3は、ダイオード接続されたトランジスタで構成され、おおよそ一定の電圧降下を生じればよい。
【0084】
定電流回路41Aは、トランジスタQDE11を含む。
【0085】
ローパスフィルタ43は、抵抗RLPFおよびコンデンサCLPFを含む。抵抗RLPFの一端は定電圧源VMO3の他端に接続されている。抵抗RLPFの他端はコンデンサCLPFの一端およびトランジスタQDE11のベースに接続されている。コンデンサCLPFの他端は基準電位に接続されている。ローパスフィルタ43は、信号S1を低域通過させて、トランジスタQDE11のベースに出力する。
【0086】
ローパスフィルタ42は、コンデンサCenvを含む。コンデンサCenvの一端は、抵抗RDEE1の他端、抵抗RDEE2の他端およびトランジスタQDE11のコレクタに電気的に接続されている。コンデンサCenvの他端は基準電位に接続されている。
【0087】
コンデンサCenvは、ピークバイアス制御回路22の出力電流I1と、トランジスタQDE11のコレクタ電流I2と、の差によって充電または放電される。コンデンサCenvの電圧が、制御信号S2(の電圧)である。コンデンサCenvは、制御信号S2の高周波成分(例えば、キャリア周波数信号成分)を基準電位に終端して除去し、低周波成分だけを通過させる。これにより、コンデンサCenvは、後段のバイアス回路18および19、ならびに、バイアス供給対象トランジスタ(増幅トランジスタ)に適切にバイアスが掛かるようにできる。
【0088】
バイアス回路18は、トランジスタQDE8、QDE9およびQDE10を含む。なお、バイアス回路19(図1参照)の回路構成は、バイアス回路18の回路構成と同様であるので、説明を省略する。
【0089】
トランジスタQDE9はダイオード接続されている。トランジスタQDE9のコレクタおよびベースは、コンデンサCenvの一端に電気的に接続されている。トランジスタQDE9のエミッタはトランジスタQDE8のコレクタおよびベースに接続されている。トランジスタQDE8はダイオード接続されている。トランジスタQDE8のエミッタは基準電位に接続されている。トランジスタQDE9およびQDE8には、コンデンサCenvの電圧に応じた電流が流れる。
【0090】
トランジスタQDE10のコレクタは、電源(Vcc)に接続されている。トランジスタQDE10のベースは、トランジスタQDE9のコレクタおよびベースに接続されている。トランジスタQDE10のエミッタ電圧が、バイアス電圧BIAS16(BIAS17)として、ピークアンプ16(17)に出力される。
【0091】
以下、ドライブレベル検出回路23およびピークバイアス制御回路22の動作について説明する。
【0092】
最終段のキャリアアンプ13の出力端電圧は、バイアス電圧を中心として高周波信号RF4の電圧振幅で振動している。キャリアアンプ13が飽和するとき、高周波信号RF4の電圧振幅が大きくなってバイアス電圧とほぼ同等となる状況が発生する。このとき、高周波信号RF4の瞬時最小値が0Vに近づく瞬間が発生する。この瞬間は、増幅作用が得られていない瞬間であり、増幅器の飽和という現象に結び付く。本回路構成例では、この飽和の原理を利用し、キャリアアンプ13のドライブレベルを検知している。
【0093】
具体的には、高周波信号RF41およびRF42の周期の内で、高周波信号RF41およびRF42の電圧が、定電圧源VMO1の電圧からトランジスタQMO1およびQMO2の閾値電圧分の電圧降下を差し引いた電圧よりも低くなった期間だけ、トランジスタQMO1およびQMO2がオン状態となる。
【0094】
キャリアアンプ13が飽和に対し十分余裕をもって動作しているとき、トランジスタQMO1およびQMO2はオン状態になる期間がないので、コレクタ電流が流れない。そのため、抵抗RMO4には電流が流れないので、電圧降下を生じない。したがって、信号S1は、定電圧源VMO2の電圧から定電圧源VMO3の電圧を差し引いた電圧となる。
【0095】
一方、高周波信号RF41およびRF42の振幅が大きくなると、トランジスタQMO1およびQMO2はオン状態になる期間が発生するので、コレクタ電流が流れる。そのため、抵抗RMO4には電流が流れるので、電圧降下を生じる。
【0096】
高周波信号RF41およびRF42の振幅が更に大きくなると、トランジスタQMO1およびQMO2はオン状態になる期間が長くなるので、より多くのコレクタ電流が流れる。そのため、抵抗RMO4には、より多くの電流が流れるので、より大きな電圧降下を生じる。
【0097】
したがって、信号S1は、キャリアアンプ13のドライブレベルが高くなるにつれて、高周波信号RF41およびRF42が小信号時の電圧から抵抗RMO4での電圧降下分だけ下がった電圧となる。この信号S1は、キャリアアンプ13のドライブレベルに相補的に変化する信号(反転信号)とみなすことができる。
【0098】
一方、ピークバイアス制御回路22において、トランジスタQDE1は、高周波信号INがトランジスタQDE1の閾値電圧以上の場合にオン状態になりエミッタ電流を出力する。トランジスタQDE2は、高周波信号INがトランジスタQDE2の閾値電圧以上の場合にオン状態になりエミッタ電流を出力する。つまり、高周波信号INおよびIN(高周波信号RF2)の振幅が大きいほど、ピークバイアス制御回路22の出力電流は大きくなる。また、高周波信号INおよびIN(高周波信号RF2)の振幅が小さいほど、ピークバイアス制御回路22の出力電流は小さくなる。
【0099】
また、ドライブレベル検出回路23の動作で説明したように、信号S1は、キャリアアンプ13のドライブレベルが高くなるにつれて小さくなり、キャリアアンプ13のドライブレベルが低くなるにつれて大きくなる。
【0100】
つまり、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に高い(飽和に近い)ほど、トランジスタQDE11のコレクタ電流I2が小さくなる。また、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に低い(増幅率が低減している)ほど、トランジスタQDE11のコレクタ電流I2が大きくなる。
【0101】
以上を総合すると、コンデンサCenvの電圧は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に高い(飽和に近い)ほど、高くなりやすくなる。また、コンデンサCenvの電圧は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に低い(増幅率が低減している)ほど、高くなりづらくなる。また、コンデンサCenvの電圧は、高周波信号RF2の電力が大きいほど、高くなりやすくなる。また、コンデンサCenvの電圧は、高周波信号RF2の電力が小さいほど、高くなりづらくなる。
【0102】
また、ピークバイアス制御回路22は、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に高い(瞬時最小値が相対的に小さい)場合、高周波入力信号RFinの電力が閾値Cになると、制御信号S2を立ち上げ、キャリアアンプ13のドライブレベルが相対的に低い(瞬時最小値が相対的に大きい)場合、高周波入力信号RFinの電力が閾値Cよりも大きい閾値Aになると、制御信号S2を立ち上げる。
【0103】
[4 高周波モジュールの回路構成の変形例]
以下では、高周波モジュールの回路構成の変形例について説明する。
【0104】
[4.1 変形例1]
図4は、実施の形態の変形例1に係る高周波モジュール2の回路構成図である。本変形例に係る高周波モジュール2は、キャリアアンプ12、13aおよび13bと、ピークアンプ16、17aおよび17bと、90°ハイブリッド回路11と、結合器20Aと、ピークバイアス制御回路22Aと、ドライブレベル検出回路23Aと、バイアス回路14、15a、15b、18、19aおよび19bと、トランス51および52と、高周波入力端子101と、高周波出力端子102と、を備える。上記構成により、高周波モジュール2は、ドハティ増幅回路を構成している。本変形例に係る高周波モジュール2は、実施の形態に係る高周波モジュール1と比較して、最終段(パワー段)のキャリアアンプおよびピークアンプが、それぞれ差動増幅器となっている点が構成として異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール2について、実施の形態に係る高周波モジュール1と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【0105】
キャリアアンプ12は、分波回路に接続された入力端を有する第1増幅器の一例である。具体的には、キャリアアンプ12は、初段(ドライブ段)に配置されたキャリアアンプであり、キャリアアンプ12に入力される高周波入力信号を増幅する。キャリアアンプ13aおよび13bはそれぞれ、第1増幅器の出力端に接続された入力端と、合成回路に接続された出力端と、を有する第2増幅器の一例である。具体的には、キャリアアンプ13aおよび13bは、最終段(パワー段)に配置されたキャリアアンプである。キャリアアンプ13aおよび13bは、90°ハイブリッド回路11と結合器20Aとの間で並列接続され、差動増幅器を構成している。具体的には、キャリアアンプ13aおよび13bは、キャリアアンプ12と結合器20Aとの間で並列接続されている。
【0106】
トランス51は、一次側コイルおよび二次側コイルを有し、一次側コイルの一端に入力された非平衡信号を平衡信号に変換して二次側コイルの両端から出力する。具体的には、一次側コイルの一端がキャリアアンプ12の出力端に接続され、一次側コイルの他端が基準電位に接続され、二次側コイルの一端がキャリアアンプ13aの入力端に接続され、二次側コイルの他端がキャリアアンプ13bの入力端に接続される。
【0107】
キャリアアンプ13aの出力端およびキャリアアンプ13bの出力端は結合器20Aに接続される。
【0108】
キャリアアンプ12、13aおよび13bは、高周波入力信号の全ての電力レベルに対して増幅動作可能なA級(またはAB級)増幅回路であり、特に、低出力領域および中出力領域において高効率な増幅動作が可能である。
【0109】
ピークアンプ16は、分波回路に接続された入力端を有する第3増幅器の一例である。具体的には、ピークアンプ16は、初段(ドライブ段)に配置されたピークアンプであり、ピークアンプ16に入力される高周波入力信号を増幅する。ピークアンプ17aおよび17bはそれぞれ、第3増幅器の出力端に接続された入力端と、合成回路に接続された出力端と、を有する第4増幅器の一例である。具体的には、ピークアンプ17aおよび17bは、最終段(パワー段)に配置されたピークアンプである。ピークアンプ17aおよび17bは、90°ハイブリッド回路11と結合器20Aとの間で並列接続され、差動増幅器を構成している。具体的には、ピークアンプ17aおよび17bは、ピークアンプ16と結合器20Aとの間で並列接続されている。
【0110】
トランス52は、一次側コイルおよび二次側コイルを有し、一次側コイルの一端に入力された非平衡信号を平衡信号に変換して二次側コイルの両端から出力する。具体的には、一次側コイルの一端がピークアンプ16の出力端に接続され、一次側コイルの他端が基準電位に接続され、二次側コイルの一端がピークアンプ17aの入力端に接続され、二次側コイルの他端がピークアンプ17bの入力端に接続される。
【0111】
ピークアンプ17aの出力端およびピークアンプ17bの出力端は結合器20Aに接続される。
【0112】
ピークアンプ16、17aおよび17bは、高周波入力信号の電力レベルが高い領域で増幅動作可能なC級増幅回路である。本変形例では、ピークアンプ16、17aおよび17bには、高周波入力信号の電力レベルが低い領域では、バイアス電圧の供給はされず(オフ状態となり)、高周波入力信号の電力レベルが高い領域では、バイアス電圧が供給される(オン状態となる)。ピークアンプ16、17aおよび17bへのバイアス電圧のオンオフのタイミングは、ピークバイアス制御回路22Aから出力される制御信号S2により制御される。
【0113】
なお、ピークアンプ16、17aおよび17bが有する増幅トランジスタには、キャリアアンプ12、13aおよび13bが有する増幅トランジスタに印加されるバイアス電流よりも小さいバイアス電圧が印加されていてもよい。これによれば、ピークアンプ16、17aおよび17bに入力される信号の電力レベルが高くなるほど、出力インピーダンスが低くなる。これにより、ピークアンプ16、17aおよび17bは、高出力領域において低歪の増幅動作が可能である。
【0114】
なお、上記ドハティ増幅回路の段数は2段としたが、本開示はこれに限定されない。ドハティ増幅回路の段数は、1段であってもよいし、3段以上であってもよい。
【0115】
バイアス回路14は、キャリアアンプ12にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路15aは、キャリアアンプ13aにバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路15bは、キャリアアンプ13bにバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。
【0116】
キャリアアンプ12は、高周波信号RF2を増幅し、増幅された高周波信号RF3をトランス51に出力する。トランス51は、非平衡型の高周波信号RF3を平衡型の高周波信号に変換する。キャリアアンプ13aは、平衡型の高周波信号の一方を増幅し、増幅された高周波信号RF41を結合器20Aに出力する。キャリアアンプ13bは、平衡型の高周波信号の他方を増幅し、増幅された高周波信号RF42を結合器20Aに出力する。
【0117】
バイアス回路18は、ピークバイアス制御回路22Aから出力される制御信号S2に基づいて、ピークアンプ16にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路19aは、ピークバイアス制御回路22Aから出力される制御信号S2に基づいて、ピークアンプ17aにバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路19bは、ピークバイアス制御回路22Aから出力される制御信号S2に基づいて、ピークアンプ17bにバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。
【0118】
ピークアンプ16は、高周波信号RF5を増幅し、増幅された高周波信号RF6をトランス52に出力する。トランス52は、非平衡型の高周波信号RF6を平衡型の高周波信号に変換する。ピークアンプ17aは、平衡型の高周波信号の一方を増幅し、増幅された高周波信号RF71を結合器20Aに出力する。ピークアンプ17bは、平衡型の高周波信号の他方を増幅し、増幅された高周波信号RF72を結合器20Aに出力する。
【0119】
結合器20Aは、合成回路の一例であり、キャリアアンプ13aの出力端、キャリアアンプ13bの出力端、ピークアンプ17aの出力端、およびピークアンプ17bの出力端に接続され、高周波信号RF41、RF42、RF71およびRF72を合成する。
【0120】
ドライブレベル検出回路23Aは、キャリアアンプ13aおよび13bの出力端に接続され、キャリアアンプ13aが出力する高周波信号RF41およびキャリアアンプ13bが出力する高周波信号RF42に基づいて、キャリアアンプ13aおよび13bのドライブレベルを示す信号S1を、ピークバイアス制御回路22Aに出力するよう構成される。これにより、ドライブレベル検出回路23Aは、例えば、高周波信号RF41およびRF42の電圧振幅(または電流振幅)の瞬時最小値を検出する。瞬時最小値が小さいほど、高周波信号RF41およびRF42の電力(振幅)は大きいと判断される。
【0121】
なお、ドライブレベル検出回路23Aは、キャリアアンプ13aの出力端に代えてバイアス回路15aに接続され、キャリアアンプ13bの出力端に代えてバイアス回路15bに接続され、キャリアアンプ13aおよび13bのドライブレベルを示す信号S1を、ピークバイアス制御回路22Aに出力するよう構成されてもよい。
【0122】
また、信号S1は、キャリアアンプ13aおよび13bのドライブレベルに相補的に変化する信号(反転信号)であってもよい。
【0123】
ピークバイアス制御回路22Aは、制御回路に含まれ、キャリアアンプ12の入力端とドライブレベル検出回路23Aとに接続され、キャリアアンプ12に入力される高周波信号RF2、および、キャリアアンプ13aおよび13bのドライブレベルを示す信号S1に基づいて、ピークアンプ16、17aおよび17bのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をバイアス回路18、19aおよび19bに出力するよう構成される。
【0124】
なお、ピークバイアス制御回路22Aは、キャリアアンプ12の入力端に代えて90°ハイブリッド回路11の入力端に接続されてもよい。この場合、ピークバイアス制御回路22Aは、高周波信号RF1および信号S1に基づいて、ピークアンプ16、17aおよび17bのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をバイアス回路18、19aおよび19bに出力するよう構成される。
【0125】
また、制御信号S2は、バイアス回路18、19aおよび19bのうちのバイアス回路18のみに供給されてもよい。
【0126】
ピークバイアス制御回路22Aは、図2に示された高周波入力信号RFinと制御信号S2との関係を示すグラフと同様に、信号S1に応じて、制御信号S2の立ち上がり点を異ならせる。つまり、ピークバイアス制御回路22Aは、高周波信号RF2(または高周波入力信号RFin)、および、キャリアアンプ13aおよび13bのドライブレベルを示す信号S1に基づいて、ピークアンプ16、ピークアンプ17aおよび17bのバイアス電圧の閾値を可変するように構成されている。
【0127】
本変形例に係るピークバイアス制御回路22Aは、高周波信号RF2(または高周波入力信号RFin)および信号S1に基づいて、ピークアンプ16、17aおよび17bのバイアス電圧の閾値(A、B、C)を可変するように構成される。
【0128】
これによれば、本変形例に係るピークバイアス制御回路22Aは、高周波信号RF2(または高周波入力信号RFin)を検知するので、キャリアアンプ12、13aおよび13bのドライブレベルを検知するのに時間を要したとしても、キャリアアンプ12、13aおよび13bを飽和させることなく、バイアス回路18、19aおよび19bから所定のバイアス電圧を供給することでピークアンプ16、17aおよび17bを起動させることができる。これにより、上記ドハティ増幅回路を含む高周波モジュール2では、高周波出力信号の品質劣化を抑制することが可能となる。
【0129】
[4.2 変形例2]
図5は、実施の形態の変形例2に係る高周波モジュール3の回路構成図である。本変形例に係る高周波モジュール3は、キャリアアンプ12および13と、ピークアンプ16および17と、90°ハイブリッド回路11と、結合器20と、ピークバイアス制御回路22Bと、ドライブレベル検出回路23Bと、バイアス回路14、15、18および19と、高周波入力端子101と、高周波出力端子102と、を備える。上記構成により、高周波モジュール3は、ドハティ増幅回路を構成している。本変形例に係る高周波モジュール3は、実施の形態に係る高周波モジュール1と比較して、高周波信号RF4に代えてバイアス回路15の信号がドライブレベル検出回路23Bに入力される点のみが構成として異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール3について、実施の形態に係る高周波モジュール1と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【0130】
バイアス回路18は、ピークバイアス制御回路22Bから出力される制御信号S2に基づいて、ピークアンプ16にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路19は、ピークバイアス制御回路22Bから出力される制御信号S2に基づいて、ピークアンプ17にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。
【0131】
ドライブレベル検出回路23Bは、バイアス回路15に接続され、キャリアアンプ13のドライブレベルを示す信号S1を、ピークバイアス制御回路22Bに出力するよう構成される。
【0132】
ピークバイアス制御回路22Bは、制御回路に含まれている。ピークバイアス制御回路22Bの第1入力端は、キャリアアンプ12の入力端に接続されている。ピークバイアス制御回路22Bの第2入力端は、ドライブレベル検出回路23Bを介してバイアス回路15に接続されている。ピークバイアス制御回路22Bの出力端は、バイアス回路18および19に接続されている。つまり、ピークバイアス制御回路22Bは、キャリアアンプ12に入力される高周波信号RF2、および、キャリアアンプ13のドライブレベルを示す信号S1に基づいて、ピークアンプ16および17のバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をバイアス回路18および19に出力するよう構成される。
【0133】
なお、ピークバイアス制御回路22Bは、キャリアアンプ12の入力端に代えて90°ハイブリッド回路11の入力端に接続されてもよい。この場合、ピークバイアス制御回路22Bは、高周波信号RF1および信号S1に基づいて、ピークアンプ16および17のバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をバイアス回路18および19に出力するよう構成される。
【0134】
また、制御信号S2は、バイアス回路18および19のうちのバイアス回路18のみに供給されてもよい。
【0135】
なお、本変形例において、変形例1と同様に、最終段(パワー段)のキャリアアンプおよびピークアンプが、それぞれ差動増幅器となっていてもよい。つまり、高周波モジュール3は、キャリアアンプ12、13aおよび13bと、ピークアンプ16、17aおよび17bと、結合器20Aと、バイアス回路14、15a、15b、18、19aおよび19bと、トランス51および52と、を備えてもよい。この場合に、ドライブレベル検出回路23Bは、バイアス回路15aおよび15bの各々に接続されてもよい。
【0136】
[4.3 変形例3]
図6は、実施の形態の変形例3に係る高周波モジュール4の回路構成図である。本変形例に係る高周波モジュール4は、キャリアアンプ12および13と、ピークアンプ16および17と、90°ハイブリッド回路11と、結合器20と、ピークバイアス制御回路22Cと、ドライブレベル検出回路23と、バイアス回路14、15、18および19と、イネーブル端子161および171と、高周波入力端子101と、高周波出力端子102と、を備える。上記構成により、高周波モジュール4は、ドハティ増幅回路を構成している。本変形例に係る高周波モジュール4は、実施の形態に係る高周波モジュール1と比較して、高周波信号RF2に代えて高周波入力信号RFinがピークバイアス制御回路22Cに入力される点、およびピークバイアス制御回路22Cからの制御信号S2がバイアス回路18および19ではなくイネーブル端子161および171に出力される点が構成として異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール4について、実施の形態に係る高周波モジュール1と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【0137】
イネーブル端子161は、ピークアンプ16およびピークバイアス制御回路22Cに接続される。イネーブル端子171は、ピークアンプ17およびピークバイアス制御回路22Cに接続される。
【0138】
バイアス回路18は、ピークアンプ16にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。バイアス回路19は、ピークアンプ17にバイアス電圧(およびバイアス電流)を供給する。
【0139】
ピークバイアス制御回路22Cは、制御回路に含まれている。ピークバイアス制御回路22Cの第1入力端は、90°ハイブリッド回路11の入力端に接続されている。ピークバイアス制御回路22Cの第2入力端は、ドライブレベル検出回路23を介してキャリアアンプ13の出力端に接続されている。つまり、ピークバイアス制御回路22Cは、90°ハイブリッド回路11に入力される高周波入力信号RFin、および、キャリアアンプ13のドライブレベルを示す信号S1に基づいて、ピークアンプ16および17のバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をイネーブル端子161および171に出力するよう構成される。上記構成より、例えば、ピークバイアス制御回路22Cは、制御信号S2をイネーブル端子161に出力することにより、ピークアンプ16へバイアス電圧を供給する/供給しないを制御し、制御信号S2をイネーブル端子171に出力することにより、ピークアンプ17へバイアス電圧を供給する/供給しないを制御する。
【0140】
なお、ピークバイアス制御回路22Cには、他の変形例と同様に、高周波信号RF2が入力されてもよい。すなわち、ピークバイアス制御回路22Cの第1入力端は、キャリアアンプ12の入力端に接続されていてもよい。
【0141】
また、本変形例において、変形例1と同様に、最終段(パワー段)のキャリアアンプおよびピークアンプが、それぞれ差動増幅器となっていてもよい。つまり、高周波モジュール4は、キャリアアンプ12、13aおよび13bと、ピークアンプ16、17aおよび17bと、結合器20Aと、バイアス回路14、15a、15b、18、19aおよび19bと、トランス51および52と、を備えてもよい。この場合に、ピークアンプ16、17aおよび17bの各々がイネーブル端子を有し、ピークバイアス制御回路22Cは、各イネーブル端子に制御信号S2を出力する。あるいは、ピークバイアス制御回路22Cは、ピークアンプ16のイネーブル端子161のみに制御信号S2を出力してもよい。
【0142】
また、本変形例において、変形例2と同様に、ドライブレベル検出回路23の代わりに、バイアス回路15(または15aおよび15b)に接続されたドライブレベル検出回路23Bが設けられてもよい。
【0143】
[5 実施例]
続いて、上述した高周波モジュール1~4の具体的な複数の実施例について説明する。
【0144】
[5.1 実施例1]
図7Aおよび図7Bはそれぞれ、実施例1に係る高周波モジュール1Aの平面図である。図7Aおよび図7Bのいずれも、z軸の正側からモジュール基板90の主面を見た図を表している。図7Aでは、高周波モジュール1Aの構成から集積回路72を除いた構成、すなわち、モジュール基板90と集積回路71とを示している。図7Aでは、集積回路72の輪郭を破線で表している。
【0145】
図7Cは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの断面図である。具体的には、図7Cは、図7Aおよび図7Bに示したVII-VII線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図7Cには、VII-VII線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0146】
なお、図7Cでは、ビア導体81および82以外の構成要素については、y軸の負側から透視したときのおおよその位置を模式的に表している。また、図面が複雑になるのを避けるため、集積回路71および72に対して断面を表す網掛けも省略している。さらに、集積回路71および72に含まれる構成要素の一部の図示を省略している。具体的には、パワー段のキャリアアンプ13、ドライブ段のピークアンプ16、各々に接続されたバイアス回路15および18、ピークバイアス制御回路22ならびにドライブレベル検出回路23を破線で図示し、他の構成要素の図示を省略している。このような図示の手法は、他の断面図においても適用されている。なお、図示が省略される構成要素は、断面図によって異なる場合がある。
【0147】
また、図7A図7Cにおいて、モジュール基板90に配置された複数の回路部品を接続する配線の一部の図示が省略されている。図7A図7Cにおいて、複数の回路部品を覆う樹脂部材、および当該樹脂部材の表面を覆うシールド電極層の図示が省略されている。なお、樹脂部材およびシールド電極層はなくてもよい。
【0148】
図7A図7Cに示す高周波モジュール1Aは、図1に示した高周波モジュール1と同じ回路構成を有する。図7A図7Cに示すように、高周波モジュール1Aは、モジュール基板90と、集積回路71と、集積回路72と、結合器20と、を備える。また、図7A図7Cには示していないが、高周波モジュール1Aのモジュール基板90には、高周波入力端子101と高周波出力端子102とが設けられている。集積回路71と集積回路72とは、積層されている。本実施例では、図7Cに示すように、集積回路71は、モジュール基板90と集積回路72との間に設けられている。
【0149】
モジュール基板90は、高周波モジュール1Aを構成する回路素子を実装する基板である。モジュール基板90としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)基板、高温同時焼成セラミックス(High Temperature Co-fired Ceramics:HTCC)基板、部品内蔵基板、再配線層(Redistribution Layer:RDL)を有する基板(例えば、RDLを有するLTCC基板)、または、プリント基板などが用いられるが、これらに限定されない。
【0150】
モジュール基板90は、互いに背向する2つの主面を有する。本実施例では、2つの主面の一方の主面(上面)に、集積回路71および72が積層されて配置されている。なお、モジュール基板90内および主面上には、グランド電極層などが形成されている。図7Aおよび図7Bに示すように、モジュール基板90は、平面視において矩形状を有するが、モジュール基板90の形状は、これに限定されない。
【0151】
また、結合器20は、モジュール基板90の表面(主面もしくは側面)に設けられる。結合器20は、モジュール基板90の内部に埋め込まれて設けられていてもよい。結合器20は、平面視で、集積回路71に隣接配置されている。あるいは、結合器20は、平面視で集積回路71に重なっていてもよい。なお、結合器20は、集積回路71または72に含まれていてもよい。
【0152】
集積回路71は、第1集積回路の一例であり、キャリアアンプおよびピークアンプを含んでいる。また、集積回路71は、キャリアアンプおよびピークアンプの各々のバイアス回路を含んでいる。具体的には、図7Aに示すように、集積回路71は、キャリアアンプ12および13と、ピークアンプ16および17と、バイアス回路14、15、18および19と、を含んでいる。また、集積回路71は、90°ハイブリッド回路11を含んでいるが、90°ハイブリッド回路11を含んでいなくてもよい。例えば、90°ハイブリッド回路11は、モジュール基板90に設けられてもよい。
【0153】
本実施例では、平面視において、90°ハイブリッド回路11と結合器20との間に、キャリアアンプ12および13と、ピークアンプ16および17とが配置されている。
【0154】
キャリアアンプ12および13は、90°ハイブリッド回路11と結合器20とが並ぶ方向(y軸方向)に沿って、並んで配置されている。具体的には、90°ハイブリッド回路11から結合器20に向かって、ドライブ段のキャリアアンプ12とパワー段のキャリアアンプ13とがこの順で一直線に並んでいる。これにより、キャリアアンプ12および13を通る高周波信号の配線経路を最短にすることができ、損失を低減することができる。
【0155】
ピークアンプ16および17は、90°ハイブリッド回路11と結合器20とが並ぶ方向(y軸方向)に沿って、並んで配置されている。具体的には、90°ハイブリッド回路11から結合器20に向かって、ドライブ段のピークアンプ16とパワー段のピークアンプ17とがこの順で一直線に並んでいる。これにより、ピークアンプ16および17を通る高周波信号の配線経路を最短にすることができ、損失を低減することができる。
【0156】
バイアス回路14、15、18および19は、各々に対応するアンプに隣接配置されている。具体的には、バイアス回路14は、キャリアアンプ12に隣接配置されており、キャリアアンプ12のバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路15は、キャリアアンプ13に隣接配置されており、キャリアアンプ13のバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路18は、ピークアンプ16に隣接配置されており、ピークアンプ16のバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路19は、ピークアンプ17に隣接配置されており、ピークアンプ17のバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。なお、バイアス回路14、15、18および19の集積回路71内での配置は、これらに限定されない。例えば、バイアス回路14、15、18および19は、集積回路71内で互いに隣接配置されていてもよい。
【0157】
集積回路71の下面には、バンプ電極または平面電極などの電極が設けられており、当該電極を介してモジュール基板90と電気的に接続されている。なお、集積回路71とモジュール基板90との電気的な接続は、特に限定されず、例えばボンディングワイヤが利用されてもよい。
【0158】
例えば、集積回路71の天面には、再配線層(図示せず)が設けられている。再配線層は、絶縁層と、当該絶縁層の表面または内部に銅等の金属を用いて形成された配線と、を含んでいる。再配線層の配線を介して、集積回路71と集積回路72との電気的な接続を確保することができる。
【0159】
再配線層には、一端がモジュール基板90に接続されたボンディングワイヤの他端が接続されていてもよい。例えば、ボンディングワイヤを介して、集積回路71または72に対する信号の入出力または電力の供給が可能になる。
【0160】
集積回路72は、第2集積回路の一例であり、制御回路を含んでいる。具体的には、集積回路72は、ピークバイアス制御回路22と、ドライブレベル検出回路23と、を含んでいる。ピークバイアス制御回路22とドライブレベル検出回路23とは、集積回路72内で隣接配置されている。
【0161】
図7B図7Aとを比較して分かるように、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、キャリアアンプに重なっている。具体的には、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、パワー段のキャリアアンプ13に重なっている。本実施例では、ドライブレベル検出回路23は、さらに、平面視において、ドライブ段のキャリアアンプ12に重なっているが、キャリアアンプ12には重なっていなくてもよい。
【0162】
本実施例では、パワー段のキャリアアンプ13の出力端とドライブレベル検出回路23の入力端とを結ぶ配線距離が短くなるように、集積回路71および72が互いに電気的に接続されている。具体的には、集積回路71は、出力端子83を含んでいる。集積回路72は、入力端子84を含んでいる。出力端子83と入力端子84とがビア導体81を介して接続されている。これにより、ドライブレベル検出回路23は、キャリアアンプ13から出力される高周波信号RF4に基づいてキャリアアンプ13のドライブレベルを検知することができ、バイアス電圧の閾値のフィードバック制御に利用することができる。
【0163】
出力端子83は、第1出力端子の一例であり、キャリアアンプの出力端に接続されている。具体的には、出力端子83は、集積回路71内でキャリアアンプ13の出力端に接続されている。出力端子83は、キャリアアンプ13の出力端と結合器20とを結ぶ配線上に位置している。例えば、出力端子83は、平面視において、キャリアアンプ13の出力端と結合器20とを結ぶ配線と重なっている。
【0164】
入力端子84は、第1入力端子の一例であり、ドライブレベル検出回路23の入力端に接続される。具体的には、入力端子84は、集積回路72内でドライブレベル検出回路23の入力端に接続される。例えば、入力端子84は、平面視において、ドライブレベル検出回路23と重なっている。あるいは、入力端子84は、平面視において、ドライブレベル検出回路23に隣接配置されていてもよい。
【0165】
本実施例では、出力端子83と入力端子84とは、平面視において重なっている。このため、出力端子83と入力端子84とを積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。具体的には、図7Cに示すように、出力端子83と入力端子84とは、ビア導体81によって電気的に接続されている。
【0166】
ビア導体81は、集積回路71の少なくとも一部をz軸方向に貫通している。ビア導体81は、銅、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。ビア導体81の形状は、円柱状であるが、角柱状であってもよく、いわゆる長穴形状であってもよい。
【0167】
このように、出力端子83と入力端子84とが平面視で重なることにより、パワー段のキャリアアンプ13の出力端とドライブレベル検出回路23の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0168】
また、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、入力端子84と重なっている。これにより、集積回路72内の配線経路も短くすることができるので、寄生容量などによる高周波損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0169】
また、本実施例では、図7B図7Aとを比較して分かるように、ピークバイアス制御回路22は、平面視において、ピークアンプに重なっている。具体的には、ピークバイアス制御回路22は、平面視において、ドライブ段のピークアンプ16に重なっている。本実施例では、ピークバイアス制御回路22は、さらに、平面視において、パワー段のピークアンプ17に重なっているが、ピークアンプ17には重なっていなくてもよい。
【0170】
本実施例では、ピークバイアス制御回路22とドライブ段のピークアンプ16のバイアス回路18とを結ぶ配線距離が短くなるように、集積回路71および72が互いに電気的に接続されている。具体的には、集積回路72は、出力端子85を含んでいる。集積回路71は、入力端子86を含んでいる。出力端子85と入力端子86とがビア導体82を介して接続されている。
【0171】
出力端子85は、第3出力端子の一例であり、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2を出力する。出力端子85は、集積回路72内でピークバイアス制御回路22の出力端に接続されている。例えば、出力端子85は、平面視において、ピークバイアス制御回路22と重なっている。あるいは、出力端子85は、平面視において、ピークバイアス制御回路22に隣接配置されている。
【0172】
入力端子86は、第3入力端子の一例であり、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2を受ける。入力端子86は、集積回路71内でバイアス回路18の入力端に接続されている。例えば、入力端子86は、平面視において、バイアス回路18と重なっている。あるいは、入力端子86は、平面視において、バイアス回路18に隣接配置されている。
【0173】
本実施例では、出力端子85と入力端子86とは、平面視において重なっている。このため、出力端子85と入力端子86とを積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。具体的には、図7Cに示すように、出力端子85と入力端子86とは、ビア導体82によって電気的に接続されている。
【0174】
ビア導体82は、集積回路71の少なくとも一部をz軸方向に貫通している。ビア導体82は、銅、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。ビア導体82の形状は、円柱状であるが、角柱状であってもよく、いわゆる長穴形状であってもよい。
【0175】
なお、図1に示したように、制御信号S2は、バイアス回路18だけでなく、バイアス回路19にも出力される。このため、出力端子85、入力端子86およびビア導体82は、平面視において、バイアス回路19と重なっていてもよく、バイアス回路19に隣接配置されていてもよい。例えば、出力端子85、入力端子86およびビア導体82は、平面視において、バイアス回路18とバイアス回路19との間に配置されていてもよい。
【0176】
このように、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22の出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0177】
また、ピークバイアス制御回路22は、平面視において、出力端子85と重なっている。これにより、集積回路72内の配線経路も短くすることができるので、制御信号S2の劣化をさらに抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を高めることができる。
【0178】
集積回路71は、例えば、GaAs、SiGeおよびGaNのうちの少なくとも1つで構成される。なお、集積回路71は、SiまたはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いて構成され、具体的にはSOI(Silicon on Insulator)プロセスにより製造されてもよい。
【0179】
集積回路72は、例えば、SiまたはCMOSを用いて構成され、具体的にはSOIプロセスにより製造されてもよい。また、集積回路72は、集積回路71と同じ材料形で構成されてもよい。なお、集積回路71および72の構成材料は、上記に限定されない。
【0180】
なお、キャリアアンプ12および13ならびにピークアンプ16および17を含む集積回路71をGaAs、SiGeまたはGaNで構成し、ピークバイアス制御回路22およびドライブレベル検出回路23を含む集積回路72をSiまたはCMOSで構成してもよい。これによれば、集積回路71によりドハティ増幅回路の増幅性能を向上させ、集積回路72を低コストかつ汎用的に提供することが可能となる。また、ドライブレベル検出回路23を集積回路72内に設けることにより、集積回路71の小型化が実現される。
【0181】
また、図7A図7Cには示されていないが、集積回路72は、キャリアアンプの入力端に接続された入力端子を含んでいる。具体的には、集積回路71は、キャリアアンプ12の入力端に接続された端子を有し、当該端子と、集積回路72の入力端子とが平面視で重なっており、ビア導体を介して接続されている。これにより、ピークバイアス制御回路22は、キャリアアンプ12へ入力される高周波信号RF2を検知することができ、バイアス電圧の閾値のフィードフォワード制御に利用することができる。
【0182】
[5.2 実施例2]
以下では、上述した高周波モジュール2の具体的な実施例について説明する。以下では、実施例1との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略または簡略化する。
【0183】
図8Aおよび図8Bは、実施例2に係る高周波モジュール2Aの平面図である。図8Aでは、高周波モジュール2Aの構成から集積回路72Aを除いた構成、すなわち、モジュール基板90と集積回路71Aとを示している。図8Aでは、集積回路72Aの輪郭を破線で表している。
【0184】
図8Cは、実施例2に係る高周波モジュール2Aの断面図である。具体的には、図8Cは、図8Aおよび図8Bに示したVIII-VIII線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図8Cには、VIII-VIII線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0185】
図8A図8Cに示す高周波モジュール2Aは、図4に示した高周波モジュール2と同じ回路構成を有する。図8A図8Cに示すように、高周波モジュール2Aは、モジュール基板90と、集積回路71Aと、集積回路72Aと、を備える。集積回路71Aと集積回路72Aとは、積層されている。本実施例では、図8Cに示すように、集積回路71Aは、モジュール基板90と集積回路72Aとの間に設けられている。
【0186】
集積回路71Aは、第1集積回路の一例であり、キャリアアンプおよびピークアンプを含んでいる。また、集積回路71Aは、キャリアアンプおよびピークアンプの各々のバイアス回路を含んでいる。具体的には、図8Aに示すように、集積回路71Aは、キャリアアンプ12、13aおよび13bと、ピークアンプ16、17aおよび17bと、バイアス回路14、15a、15b、18、19aおよび19bと、を含んでいる。また、集積回路71Aは、90°ハイブリッド回路11を含んでいるが、90°ハイブリッド回路11を含んでいなくてもよい。例えば、90°ハイブリッド回路11は、モジュール基板90に設けられてもよい。
【0187】
本実施例では、平面視において、90°ハイブリッド回路11と結合器20Aとの間に、キャリアアンプ12、13aおよび13bと、ピークアンプ16、17aおよび17bとが配置されている。
【0188】
90°ハイブリッド回路11から結合器20Aに向かって、ドライブ段のキャリアアンプ12とパワー段のキャリアアンプ13aおよび13bとがこの順で配置されている。パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bは、ドライブ段のキャリアアンプ12からの距離が等しくなるように、x軸方向に沿って並んで配置されている。これにより、キャリアアンプ12とキャリアアンプ13aまたは13bとを通る高周波信号の配線経路を最短にすることができ、損失を低減することができる。
【0189】
また、90°ハイブリッド回路11から結合器20Aに向かって、ドライブ段のピークアンプ16とパワー段のピークアンプ17aおよび17bとがこの順で配置されている。パワー段のピークアンプ17aおよび17bは、ドライブ段のピークアンプ16からの距離が等しくなるように、x軸方向に沿って並んで配置されている。これにより、ピークアンプ16とピークアンプ17aおよび17bとを通る高周波信号の配線経路を最短にすることができ、損失を低減することができる。
【0190】
バイアス回路14、15a、15b、18、19aおよび19bは、各々に対応するアンプに隣接配置されている。具体的には、バイアス回路14は、キャリアアンプ12に隣接配置されており、キャリアアンプ12のバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路15aは、キャリアアンプ13aに隣接配置されており、キャリアアンプ13aのバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路15bは、キャリアアンプ13bに隣接配置されており、キャリアアンプ13bのバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路18は、ピークアンプ16に隣接配置されており、ピークアンプ16のバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路19aは、ピークアンプ17aに隣接配置されており、ピークアンプ17aのバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。バイアス回路19bは、ピークアンプ17bに隣接配置されており、ピークアンプ17bのバイアス入力端子(図示せず)に対して接続されている。なお、バイアス回路14、15a、15b、18、19aおよび19bの集積回路71A内での配置は、これらに限定されない。例えば、バイアス回路14、15a、15b、18、19aおよび19bの集積回路71A内で互いに隣接配置されていてもよい。
【0191】
集積回路71Aの下面には、バンプ電極または平面電極などの電極が設けられており、当該電極を介してモジュール基板90と電気的に接続されている。なお、集積回路71Aとモジュール基板90との電気的な接続は、特に限定されず、例えばボンディングワイヤが利用されてもよい。
【0192】
例えば、集積回路71Aの天面には、再配線層(図示せず)が設けられている。再配線層は、絶縁層と、当該絶縁層の表面または内部に銅等の金属を用いて形成された配線と、を含んでいる。再配線層の配線を介して、集積回路71Aと集積回路72Aとの電気的な接続を確保することができる。
【0193】
再配線層には、一端がモジュール基板90に接続されたボンディングワイヤの他端が接続されていてもよい。例えば、ボンディングワイヤを介して、集積回路71Aまたは72Aに対する信号の入出力または電力の供給が可能になる。
【0194】
集積回路72Aは、第2集積回路の一例であり、制御回路を含んでいる。具体的には、集積回路72Aは、ピークバイアス制御回路22Aと、ドライブレベル検出回路23Aと、を含んでいる。ピークバイアス制御回路22Aとドライブレベル検出回路23Aとは、集積回路72A内で隣接配置されている。
【0195】
図8B図8Aとを比較して分かるように、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、キャリアアンプに重なっている。具体的には、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bに重なっている。本実施例では、ドライブレベル検出回路23Aは、さらに、平面視において、ドライブ段のキャリアアンプ12に重なっているが、キャリアアンプ12には重なっていなくてもよい。
【0196】
本実施例では、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bの各々の出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離が短くなるように、集積回路71Aおよび72Aが互いに電気的に接続されている。具体的には、集積回路71Aは、出力端子83aおよび83bを含んでいる。集積回路72Aは、入力端子84aおよび84bを含んでいる。出力端子83aと入力端子84aとがビア導体81aを介して接続されている。出力端子83bと入力端子84bとがビア導体81bを介して接続されている。これにより、ドライブレベル検出回路23Aは、キャリアアンプ13aおよび13bから出力される高周波信号RF41およびRF42に基づいてキャリアアンプ13aおよび13bのドライブレベルを検知することができ、バイアス電圧の閾値のフィードバック制御に利用することができる。
【0197】
出力端子83aは、第1出力端子の一例であり、キャリアアンプの出力端に接続されている。具体的には、出力端子83aは、集積回路71A内でキャリアアンプ13aの出力端に接続されている。出力端子83aは、キャリアアンプ13aの出力端と結合器20Aとを結ぶ配線上に位置している。例えば、出力端子83aは、平面視において、キャリアアンプ13aの出力端と結合器20Aとを結ぶ配線と重なっている。
【0198】
出力端子83bは、第1出力端子の一例であり、キャリアアンプの出力端に接続されている。具体的には、出力端子83bは、集積回路71A内でキャリアアンプ13bの出力端に接続されている。出力端子83bは、キャリアアンプ13bの出力端と結合器20Aとを結ぶ配線上に位置している。例えば、出力端子83bは、平面視において、キャリアアンプ13bの出力端と結合器20Aとを結ぶ配線と重なっている。
【0199】
入力端子84aは、第1入力端子の一例であり、ドライブレベル検出回路23Aの入力端に接続される。具体的には、入力端子84aは、集積回路72A内でドライブレベル検出回路23Aの入力端に接続される。例えば、入力端子84aは、平面視において、ドライブレベル検出回路23Aと重なっている。あるいは、入力端子84aは、平面視において、ドライブレベル検出回路23Aに隣接配置されていてもよい。
【0200】
入力端子84bは、第1入力端子の一例であり、ドライブレベル検出回路23Aの入力端に接続される。具体的には、入力端子84bは、集積回路72A内でドライブレベル検出回路23Aの入力端に接続される。例えば、入力端子84bは、平面視において、ドライブレベル検出回路23Aと重なっている。あるいは、入力端子84bは、平面視において、ドライブレベル検出回路23Aに隣接配置されていてもよい。
【0201】
本実施例では、出力端子83aと入力端子84aとは、平面視において重なっている。このため、出力端子83aと入力端子84aとを積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。具体的には、図8Cに示すように、出力端子83aと入力端子84aとは、ビア導体81aによって電気的に接続されている。
【0202】
また、出力端子83bと入力端子84bとは、平面視において重なっている。このため、出力端子83bと入力端子84bとを積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。具体的には、図8Cに示すように、出力端子83bと入力端子84bとは、ビア導体81bによって電気的に接続されている。
【0203】
ビア導体81aおよび81bは、銅、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。ビア導体81aおよび81bの形状は、円柱状であるが、角柱状であってもよく、いわゆる長穴形状であってもよい。
【0204】
このように、出力端子83aと入力端子84aとが平面視で重なることにより、パワー段のキャリアアンプ13aの出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。また、出力端子83bと入力端子84bとが平面視で重なることにより、パワー段のキャリアアンプ13bの出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0205】
また、本実施例では、出力端子83aとキャリアアンプ13aの出力端とを結ぶ配線距離は、例えば、出力端子83bとキャリアアンプ13bの出力端とを結ぶ配線距離に等しい。本実施例では、キャリアアンプ13aおよび13bがx軸方向に並んで配置されているので、出力端子83aおよび83bもx軸方向に並んで配置されている。入力端子84aおよび84b、ならびに、ビア導体81aおよび81bもそれぞれ同様に、x軸方向に並んで配置されている。これにより、キャリアアンプ13aの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路を、キャリアアンプ13bの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路と等しくすることができる。2つの配線経路の差を十分に小さくすることで、ドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0206】
また、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、入力端子84aおよび84bと重なっている。これにより、集積回路72A内の配線経路も短くすることができるので、寄生容量などによる高周波損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0207】
また、本実施例では、図8B図8Aとを比較して分かるように、ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、ピークアンプに重なっている。具体的には、ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、ドライブ段のピークアンプ16に重なっている。本実施例では、ピークバイアス制御回路22Aは、さらに、平面視において、パワー段のピークアンプ17aおよび17bに重なっているが、ピークアンプ17aおよび17bには重なっていなくてもよい。
【0208】
本実施例では、ピークバイアス制御回路22Aとドライブ段のピークアンプ16のバイアス回路18とを結ぶ配線距離が短くなるように、集積回路71Aおよび72Aが互いに電気的に接続されている。具体的には、集積回路72Aは、出力端子85を含んでいる。集積回路71Aは、入力端子86を含んでいる。出力端子85と入力端子86とがビア導体82を介して接続されている。出力端子85、入力端子86およびビア導体82は、実施例1と同様である。
【0209】
本実施例においても、実施例1と同様に、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22Aの出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0210】
また、ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、出力端子85と重なっている。これにより、集積回路72A内の配線経路も短くすることができるので、制御信号S2の劣化をさらに抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を高めることができる。
【0211】
集積回路71Aは、例えば、GaAs、SiGeおよびGaNのうちの少なくとも1つで構成される。なお、集積回路71Aは、SiまたはCMOSを用いて構成され、具体的にはSOIプロセスにより製造されてもよい。
【0212】
集積回路72Aは、例えば、SiまたはCMOSを用いて構成され、具体的にはSOIプロセスにより製造されてもよい。また、集積回路72Aは、集積回路71Aと同じ材料形で構成されてもよい。なお、集積回路71Aおよび72Aの構成材料は、上記に限定されない。
【0213】
なお、キャリアアンプ12、13aおよび13bならびにピークアンプ16、17aおよび17bを含む集積回路71AをGaAs、SiGeまたはGaNで構成し、ピークバイアス制御回路22Aおよびドライブレベル検出回路23Aを含む集積回路72AをSiまたはCMOSで構成してもよい。これによれば、集積回路71Aによりドハティ増幅回路の増幅性能を向上させ、集積回路72Aを低コストかつ汎用的に提供することが可能となる。また、ドライブレベル検出回路23Aを集積回路72A内に設けることにより、集積回路71Aの小型化が実現される。
【0214】
また、図示されていないが、実施例1と同様に、集積回路72Aは、キャリアアンプの入力端に接続された入力端子を含んでいる。具体的には、集積回路71Aは、キャリアアンプ12の入力端に接続された端子を有し、当該端子と、集積回路72Aの入力端子とが平面視で重なっており、ビア導体を介して接続されている。これにより、ピークバイアス制御回路22Aは、キャリアアンプ12へ入力される高周波信号RF2を検知することができ、バイアス電圧の閾値のフィードフォワード制御に利用することができる。
【0215】
[5.3 実施例3]
図9Aおよび図9Bはそれぞれ、実施例3に係る高周波モジュール1Bの平面図である。図9Aでは、高周波モジュール1Bの構成から集積回路72を除いた構成、すなわち、モジュール基板90と集積回路71とを示している。図9Aでは、集積回路72の輪郭を破線で表している。
【0216】
図9Cは、実施例3に係る高周波モジュール1Bの断面図である。具体的には、図9Cは、図9Aおよび図9Bに示したIX-IX線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図9Cには、IX-IX線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0217】
図9A図9Cに示す高周波モジュール1Bは、図1に示した高周波モジュール1と同じ回路構成を有する。図9A図9Cに示すように、高周波モジュール1Bでは、図7A図7Cに示した高周波モジュール1Aと比較して、ドライブレベル検出回路23が集積回路71に含まれている点が相違する。
【0218】
ドライブレベル検出回路23は、集積回路71内でキャリアアンプに隣接配置されている。具体的には、ドライブレベル検出回路23は、パワー段のキャリアアンプ13に隣接配置されている。本実施例では、ドライブレベル検出回路23は、キャリアアンプ13とピークアンプ17との間に配置されている。また、図9Bに示すように、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、ピークバイアス制御回路22に重なっている。
【0219】
本実施例では、ドライブレベル検出回路23が集積回路71内に含まれているので、パワー段のキャリアアンプ13の出力端とドライブレベル検出回路23の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0220】
また、本実施例では、ドライブレベル検出回路23の出力端とピークバイアス制御回路22の入力端とを結ぶ配線距離が短くなるように、集積回路71および72が互いに電気的に接続されている。具体的には、集積回路71は、出力端子88を含んでいる。集積回路72は、入力端子89を含んでいる。出力端子88と入力端子89とがビア導体87を介して接続されている。
【0221】
出力端子88は、第2出力端子の一例であり、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号S1を出力するための端子である。具体的には、出力端子88は、集積回路71内でドライブレベル検出回路23の出力端に接続されている。出力端子88は、例えば、平面視において、ドライブレベル検出回路23と重なっている。あるいは、出力端子88は、平面視において、ドライブレベル検出回路23に隣接配置されていてもよい。
【0222】
入力端子89は、第2入力端子の一例であり、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号S1を受けるための端子である。具体的には、入力端子89は、集積回路72内でピークバイアス制御回路22の入力端に接続される。例えば、入力端子89は、平面視において、ドライブレベル検出回路23およびピークバイアス制御回路22と重なっている。あるいは、入力端子89は、平面視において、ドライブレベル検出回路23およびピークバイアス制御回路22の少なくとも一方に隣接配置されていてもよい。
【0223】
本実施例では、出力端子88と入力端子89とは、平面視において重なっている。このため、出力端子88と入力端子89とを積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。具体的には、図9Cに示すように、出力端子88と入力端子89とは、ビア導体87によって電気的に接続されている。
【0224】
ビア導体87は、集積回路71の少なくとも一部をz軸方向に貫通している。ビア導体87は、銅、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。ビア導体87の形状は、円柱状であるが、角柱状であってもよく、いわゆる長穴形状であってもよい。
【0225】
このように、出力端子88と入力端子89とが平面視で重なることにより、ドライブレベル検出回路23の出力端とピークバイアス制御回路22の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0226】
また、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、出力端子88と重なっている。これにより、集積回路71内の配線経路も短くすることができるので、寄生容量などによる損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0227】
また、ピークバイアス制御回路22は、平面視において、入力端子89と重なっている。これにより、集積回路72内の配線経路も短くすることができるので、寄生容量などによる損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0228】
また、本実施例においても、実施例1と同様に、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22の出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0229】
なお、ドライブレベル検出回路23の配置位置は、図9Aに示した例には限定されない。例えば、ドライブレベル検出回路23はバイアス回路15に隣接配置されていてもよい。また、例えば、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、ピークバイアス制御回路22とは重なっていなくてもよい。
【0230】
[5.4 実施例4]
図10Aおよび図10Bはそれぞれ、実施例4に係る高周波モジュール2Bの平面図である。図10Aでは、高周波モジュール2Bの構成から集積回路72Aを除いた構成、すなわち、モジュール基板90と集積回路71Aとを示している。図10Aでは、集積回路72Aの輪郭を破線で表している。
【0231】
図10Cは、実施例4に係る高周波モジュール2Bの断面図である。具体的には、図10Cは、図10Aおよび図10Bに示したX-X線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図10Cには、X-X線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0232】
図10A図10Cに示す高周波モジュール2Bは、図4に示した高周波モジュール2と同じ回路構成を有する。図10A図10Cに示すように、高周波モジュール2Bでは、図8A図8Cに示した高周波モジュール2Aと比較して、ドライブレベル検出回路23Aが集積回路71Aに含まれている点が相違する。
【0233】
ドライブレベル検出回路23Aは、集積回路71A内でキャリアアンプに隣接配置されている。具体的には、ドライブレベル検出回路23Aは、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bの少なくとも一方に隣接配置されている。本実施例では、ドライブレベル検出回路23Aは、キャリアアンプ13aとキャリアアンプ13bとの間に配置されている。
【0234】
本実施例では、ドライブレベル検出回路23Aが集積回路71A内に含まれているので、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bの各々の出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0235】
また、ドライブレベル検出回路23Aがキャリアアンプ13aおよび13bの間に配置されているので、キャリアアンプ13aの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路を、キャリアアンプ13bの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路と容易に等しくすることができる。2つの配線経路の差を十分に小さくすることで、ドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0236】
また、本実施例では、ドライブレベル検出回路23Aの出力端とピークバイアス制御回路22Aの入力端とを結ぶ配線距離が短くなるように、集積回路71Aおよび72Aが互いに電気的に接続されている。具体的には、集積回路71Aは、出力端子88を含んでいる。集積回路72Aは、入力端子89を含んでいる。出力端子88と入力端子89とがビア導体87を介して接続されている。
【0237】
図10Bに示すように、平面視において、ドライブレベル検出回路23Aとピークバイアス制御回路22Aとは重なっていない。具体的には、ビア導体87、出力端子88および入力端子89は、平面視において、ドライブレベル検出回路23Aに重なるが、ピークバイアス制御回路22Aには重なっていない。このため、集積回路72A内では、入力端子89とピークバイアス制御回路22Aとを接続する配線が設けられている。
【0238】
なお、入力端子89は、ピークバイアス制御回路22Aに重なる位置に設けられていてもよい。この場合、ビア導体87の上端と入力端子89とを接続する配線が設けられる。当該配線は、例えば、集積回路71Aの天面に設けられた配線層に形成される。なお、本実施例においても、ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、ビア導体87に重なっていてもよい。
【0239】
また、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、出力端子88と重なっている。これにより、集積回路71A内の配線経路も短くすることができるので、寄生容量などによる高周波損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0240】
また、ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、入力端子89と重なっている。これにより、集積回路72A内の配線経路も短くすることができるので、寄生容量などによる損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0241】
また、本実施例においても、実施例2と同様に、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22Aの出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0242】
なお、ドライブレベル検出回路23Aの配置位置は、図10Aに示した例には限定されない。例えば、ドライブレベル検出回路23Aはバイアス回路15aまたは15bに隣接配置されていてもよい。
【0243】
[5.5 実施例5]
図11Aは、実施例5に係る高周波モジュール1Cの平面図である。図11Bは、実施例5に係る高周波モジュール1Cの断面図である。具体的には、図11Bは、図11Aに示したXI-XI線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図11Bには、XI-XI線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0244】
図11Aおよび図11Bに示す高周波モジュール1Cは、図1に示した高周波モジュール1と同じ回路構成を有する。図11Aおよび図11Bに示すように、高周波モジュール1Cでは、図7A図7Cに示した高周波モジュール1Aと比較して、集積回路71と集積回路72との位置関係が異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72が、モジュール基板90と集積回路71との間に設けられている。
【0245】
集積回路71とモジュール基板90とは、例えば、集積回路72の天面に設けられた再配線層(図示せず)およびボンディングワイヤ91および92を介して電気的に接続される。再配線層は、絶縁層と、当該絶縁層の表面または内部に銅等の金属を用いて形成された配線と、を含んでいる。再配線層の配線は、集積回路72とモジュール基板90との電気的な接続に利用されてもよい。
【0246】
例えば、ボンディングワイヤ91および92は、モジュール基板90に設けられた結合器20とキャリアアンプ13の出力端との接続、結合器20とピークアンプ17の出力端との接続、あるいは、90°ハイブリッド回路11と高周波入力端子101との接続などに利用される。ボンディングワイヤ91および92は、例えば、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成された金属線である。
【0247】
図11Aでは、ドライブレベル検出回路23およびピークバイアス制御回路22の配置を示していないが、本実施例に係る高周波モジュール1Cが備える各構成要素の平面視における配置は、図7Aおよび図7Bに示した実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、ビア導体81、出力端子83および入力端子84に重なっている。ピークバイアス制御回路22は、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール1Aに適用可能な変形は、高周波モジュール1Cにも適用可能である。
【0248】
本実施例に係る高周波モジュール1Cでは、ビア導体81および82がそれぞれ、集積回路72に設けられている点が高周波モジュール1Aと相違する。本実施例においても、実施例1と同様に、出力端子83と入力端子84とが平面視で重なるので、パワー段のキャリアアンプ13の出力端とドライブレベル検出回路23の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0249】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22の出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0250】
[5.6 実施例6]
図12Aは、実施例6に係る高周波モジュール2Cの平面図である。図12Bは、実施例6に係る高周波モジュール2Cの断面図である。具体的には、図12Bは、図12Aに示したXII-XII線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図12Bには、XII-XII線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0251】
図12Aおよび図12Bに示す高周波モジュール2Cは、図4に示した高周波モジュール2と同じ回路構成を有する。図12Aおよび図12Bに示すように、高周波モジュール2Cでは、図8A図8Cに示した高周波モジュール2Aと比較して、集積回路71Aと集積回路72Aとの位置関係が異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72Aが、モジュール基板90と集積回路71Aとの間に設けられている。
【0252】
集積回路71Aとモジュール基板90とは、例えば、集積回路72Aの天面に設けられた再配線層(図示せず)およびボンディングワイヤ91および92を介して電気的に接続される。再配線層は、絶縁層と、当該絶縁層の表面または内部に銅等の金属を用いて形成された配線と、を含んでいる。再配線層の配線は、集積回路72Aとモジュール基板90との電気的な接続に利用されてもよい。
【0253】
例えば、ボンディングワイヤ91および92は、モジュール基板90に設けられた結合器20Aとキャリアアンプ13aの出力端との接続、結合器20Aとキャリアアンプ13bの出力端との接続、結合器20Aとピークアンプ17aの出力端との接続、結合器20Aとピークアンプ17bの出力端との接続、あるいは、90°ハイブリッド回路11と高周波入力端子101との接続などに利用される。ボンディングワイヤ91および92は、例えば、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成された金属線である。
【0254】
図12Aでは、ドライブレベル検出回路23Aおよびピークバイアス制御回路22Aの配置を示していないが、本実施例に係る高周波モジュール2Cが備える各構成要素の平面視における配置は、図8Aおよび図8Bに示した実施例2に係る高周波モジュール2Aと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、ビア導体81aおよび81b、出力端子83aおよび83b、ならびに入力端子84aおよび84bに重なっている。ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール2Aに適用可能な変形は、高周波モジュール2Cにも適用可能である。
【0255】
本実施例に係る高周波モジュール2Cでは、ビア導体81a、81bおよび82がそれぞれ、集積回路72Aに設けられている点が高周波モジュール2Aと相違する。本実施例においても、実施例2と同様に、出力端子83aと入力端子84aとが平面視で重なり、かつ、出力端子83bと入力端子84bとが平面視で重なるので、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bの各々の出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0256】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22Aの出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0257】
[5.7 実施例7]
図13Aは、実施例7に係る高周波モジュール1Dの平面図である。図13Bは、実施例7に係る高周波モジュール1Dの断面図である。具体的には、図13Bは、図13Aに示したXIII-XIII線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図13Bには、XIII-XIII線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0258】
図13Aおよび図13Bに示す高周波モジュール1Dは、図1に示した高周波モジュール1と同じ回路構成を有する。図13Aおよび図13Bに示すように、高周波モジュール1Dでは、図9A図9Cに示した高周波モジュール1Bと比較して、集積回路71と集積回路72との位置関係が異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72が、モジュール基板90と集積回路71との間に設けられている。また、実施例5と同様に、集積回路72の天面には、再配線層(図示せず)が設けられ、ボンディングワイヤ91および92が接続されている。ボンディングワイヤ91および92は、実施例5と同様であるので説明を省略する。
【0259】
図13Aでは、ドライブレベル検出回路23およびピークバイアス制御回路22の配置を示していないが、本実施例に係る高周波モジュール1Dが備える各構成要素の平面視における配置は、図9Aおよび図9Bに示した実施例3に係る高周波モジュール1Bと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23は、集積回路71に含まれている。これにより、パワー段のキャリアアンプ13の出力端とドライブレベル検出回路23の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0260】
また、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、ビア導体87、出力端子88および入力端子89に重なっている。ピークバイアス制御回路22は、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール1Bに適用可能な変形は、高周波モジュール1Dにも適用可能である。
【0261】
本実施例に係る高周波モジュール1Dでは、ビア導体87および82がそれぞれ、集積回路72に設けられている点が高周波モジュール1Bと相違する。本実施例においても、実施例3と同様に、出力端子88と入力端子89とが平面視で重なるので、ドライブレベル検出回路23の出力端とピークバイアス制御回路22の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0262】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22の出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0263】
[5.8 実施例8]
図14Aは、実施例8に係る高周波モジュール2Dの平面図である。図14Bは、実施例8に係る高周波モジュール2Dの断面図である。具体的には、図14Bは、図14Aに示したXIV-XIV線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図14Bには、XIV-XIV線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0264】
図14Aおよび図14Bに示す高周波モジュール2Dは、図4に示した高周波モジュール2と同じ回路構成を有する。図14Aおよび図14Bに示すように、高周波モジュール2Dでは、図10A図10Cに示した高周波モジュール2Bと比較して、集積回路71Aと集積回路72Aとの位置関係が異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72Aが、モジュール基板90と集積回路71Aとの間に設けられている。また、実施例6と同様に、集積回路72Aの天面には、再配線層(図示せず)が設けられ、ボンディングワイヤ91および92が接続されている。ボンディングワイヤ91および92は、実施例6と同様であるので説明を省略する。
【0265】
図14Aでは、ドライブレベル検出回路23Aおよびピークバイアス制御回路22Aの配置を示していないが、本実施例に係る高周波モジュール2Dが備える各構成要素の平面視における配置は、図10Aおよび図10Bに示した実施例4に係る高周波モジュール2Bと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23Aは、集積回路71Aに含まれている。これにより、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bの各々の出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0266】
また、ドライブレベル検出回路23Aがキャリアアンプ13aおよび13bの間に配置されているので、キャリアアンプ13aの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路を、キャリアアンプ13bの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路と容易に等しくすることができる。2つの配線経路の差を十分に小さくすることで、ドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0267】
また、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、ビア導体87、出力端子88および入力端子89に重なっている。ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール2Bに適用可能な変形は、高周波モジュール2Dにも適用可能である。
【0268】
本実施例に係る高周波モジュール2Dでは、ビア導体87および82がそれぞれ、集積回路72Aに設けられている点が高周波モジュール2Bと相違する。本実施例においても、実施例4と同様に、ドライブレベル検出回路23Aが、平面視において、出力端子88と重なるので、集積回路71A内の配線経路も短くすることができる。よって、寄生容量などによる損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0269】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22Aの出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0270】
[5.9 実施例9]
図15Aは、実施例9に係る高周波モジュール1Eの平面図である。図15Bは、実施例9に係る高周波モジュール1Eの断面図である。具体的には、図15Bは、図15Aに示したXV-XV線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図15Bには、XV-XV線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0271】
図15Aおよび図15Bに示す高周波モジュール1Eは、図1に示した高周波モジュール1と同じ回路構成を有する。図15Aおよび図15Bに示すように、高周波モジュール1Eでは、図7A図7Cに示した高周波モジュール1Aと比較して、集積回路71と集積回路72との大きさが異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72が、平面視において、集積回路71より小さい。より具体的には、図15Aに示すように、集積回路72の全体が、平面視において、集積回路71の内側に配置されている。
【0272】
本実施例では、集積回路71が集積回路72とモジュール基板90との間に配置されている。集積回路71の天面には、再配線層(図示せず)が設けられ、ボンディングワイヤ91および92が接続されている。ボンディングワイヤ91および92は、実施例5と同様であるので説明を省略する。
【0273】
集積回路72が集積回路71より小さいので、集積回路71の天面にはボンディングワイヤ91および92を接続可能な領域を広く確保することができる。このため、ボンディングワイヤ91および92の接続の自由度が高まるので、配線距離を簡単に短くすることができる。
【0274】
また、本実施例に係る高周波モジュール1Eが備える各構成要素の平面視における配置は、図7Aおよび図7Bに示した実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、ビア導体81、出力端子83および入力端子84に重なっている。ピークバイアス制御回路22は、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール1Aに適用可能な変形は、高周波モジュール1Eにも適用可能である。
【0275】
本実施例においても、実施例1と同様に、出力端子83と入力端子84とが平面視で重なるので、パワー段のキャリアアンプ13の出力端とドライブレベル検出回路23の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0276】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22の出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0277】
[5.10 実施例10]
図16Aは、実施例10に係る高周波モジュール2Eの平面図である。図16Bは、実施例10に係る高周波モジュール2Eの断面図である。具体的には、図16Bは、図16Aに示したXVI-XVI線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図16Bには、XVI-XVI線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0278】
図16Aおよび図16Bに示す高周波モジュール2Eは、図4に示した高周波モジュール2と同じ回路構成を有する。図16Aおよび図16Bに示すように、高周波モジュール2Eでは、図8A図8Cに示した高周波モジュール2Aと比較して、集積回路71Aと集積回路72Aとの大きさが異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72Aが、平面視において、集積回路71Aより小さい。より具体的には、図16Aに示すように、集積回路72Aの全体が、平面視において、集積回路71Aの内側に配置されている。
【0279】
本実施例では、集積回路71Aが集積回路72Aとモジュール基板90との間に配置されている。集積回路71Aの天面には、再配線層(図示せず)が設けられ、ボンディングワイヤ91および92が接続されている。ボンディングワイヤ91および92は、実施例5と同様であるので説明を省略する。
【0280】
集積回路72Aが集積回路71Aより小さいので、集積回路71Aの天面にはボンディングワイヤ91および92を接続可能な領域を広く確保することができる。このため、ボンディングワイヤ91および92の接続の自由度が高まるので、配線距離を簡単に短くすることができる。
【0281】
また、本実施例に係る高周波モジュール2Eが備える各構成要素の平面視における配置は、図8Aおよび図8Bに示した実施例2に係る高周波モジュール2Aと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、平面視において、ビア導体81aおよび81b、出力端子83aおよび83b、ならびに入力端子84aおよび84bに重なっている。ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール2Aに適用可能な変形は、高周波モジュール2Eにも適用可能である。
【0282】
本実施例においても、実施例2と同様に、出力端子83aと入力端子84aとが平面視で重なり、かつ、出力端子83bと入力端子84bとが平面視で重なるので、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bの各々の出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0283】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22Aの出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0284】
[5.11 実施例11]
図17Aは、実施例11に係る高周波モジュール1Fの平面図である。図17Bは、実施例11に係る高周波モジュール1Fの断面図である。具体的には、図17Bは、図17Aに示したXVII-XVII線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図17Bには、XVII-XVII線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0285】
図17Aおよび図17Bに示す高周波モジュール1Fは、図1に示した高周波モジュール1と同じ回路構成を有する。図17Aおよび図17Bに示すように、高周波モジュール1Fでは、図7A図7Cに示した高周波モジュール1Aと比較して、集積回路71と集積回路72との大きさが異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72が、平面視において、集積回路71より小さい。より具体的には、図17Aに示すように、集積回路72の全体が、平面視において、集積回路71の内側に配置されている。
【0286】
本実施例では、集積回路71が集積回路72とモジュール基板90との間に配置されている。集積回路71の天面には、再配線層(図示せず)が設けられ、ボンディングワイヤ91および92が接続されている。ボンディングワイヤ91および92は、実施例5と同様であるので説明を省略する。
【0287】
集積回路72が集積回路71より小さいので、集積回路71の天面にはボンディングワイヤ91および92を接続可能な領域を広く確保することができる。このため、ボンディングワイヤ91および92の接続の自由度が高まるので、配線距離を簡単に短くすることができる。
【0288】
また、本実施例に係る高周波モジュール1Fが備える各構成要素の平面視における配置は、図9Aおよび図9Bに示した実施例3に係る高周波モジュール1Bと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23は、集積回路71に含まれている。これにより、パワー段のキャリアアンプ13の出力端とドライブレベル検出回路23の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0289】
また、ドライブレベル検出回路23は、平面視において、ビア導体87、出力端子88および入力端子89に重なっている。ピークバイアス制御回路22は、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール1Bに適用可能な変形は、高周波モジュール1Fにも適用可能である。
【0290】
本実施例においても、実施例3と同様に、出力端子88と入力端子89とが平面視で重なるので、ドライブレベル検出回路23の出力端とピークバイアス制御回路22の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0291】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22の出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0292】
[5.12 実施例12]
図18Aは、実施例12に係る高周波モジュール2Fの平面図である。図18Bは、実施例12に係る高周波モジュール2Fの断面図である。具体的には、図18Bは、図18Aに示したXVIII-XVIII線のうちx軸に平行な2つの部分における断面を合成した合成断面図である。つまり、図18Bには、XVIII-XVIII線のうちy軸方向に平行な部分の断面(yz断面)は図示されておらず、2ヶ所のxz断面が1つの図として表されている。
【0293】
図18Aおよび図18Bに示す高周波モジュール2Fは、図4に示した高周波モジュール2と同じ回路構成を有する。図18Aおよび図18Bに示すように、高周波モジュール2Fでは、図8A図8Cに示した高周波モジュール2Aと比較して、集積回路71Aと集積回路72Aとの大きさが異なっている。具体的には、本実施例では、集積回路72Aが、平面視において、集積回路71Aより小さい。より具体的には、図18Aに示すように、集積回路72Aの全体が、平面視において、集積回路71Aの内側に配置されている。
【0294】
本実施例では、集積回路71Aが集積回路72Aとモジュール基板90との間に配置されている。集積回路71Aの天面には、再配線層(図示せず)が設けられ、ボンディングワイヤ91および92が接続されている。ボンディングワイヤ91および92は、実施例5と同様であるので説明を省略する。
【0295】
集積回路72Aが集積回路71Aより小さいので、集積回路71Aの天面にはボンディングワイヤ91および92を接続可能な領域を広く確保することができる。このため、ボンディングワイヤ91および92の接続の自由度が高まるので、配線距離を簡単に短くすることができる。
【0296】
また、本実施例に係る高周波モジュール2Fが備える各構成要素の平面視における配置は、図8Aおよび図8Bに示した実施例2に係る高周波モジュール2Aと同じである。すなわち、ドライブレベル検出回路23Aは、集積回路71Aに含まれている。これにより、パワー段のキャリアアンプ13aおよび13bの各々の出力端とドライブレベル検出回路23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0297】
また、ドライブレベル検出回路23Aがキャリアアンプ13aおよび13bの間に配置されているので、キャリアアンプ13aの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路を、キャリアアンプ13bの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路と容易に等しくすることができる。2つの配線経路の差を十分に小さくすることで、ドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0298】
また、ドライブレベル検出回路23Aは、平面視において、ビア導体87および出力端子88に重なっている。ピークバイアス制御回路22Aは、平面視において、ビア導体82、出力端子85および入力端子86に重なっている。なお、高周波モジュール2Bに適用可能な変形は、高周波モジュール2Fにも適用可能である。
【0299】
本実施例においても、実施例4と同様に、ドライブレベル検出回路23Aが、平面視において、出力端子88と重なるので、集積回路71A内の配線経路も短くすることができる。よって、寄生容量などによる損失をさらに抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0300】
また、出力端子85と入力端子86とが平面視で重なることにより、ピークバイアス制御回路22Aの出力端とバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0301】
[5.13 その他の実施例]
上述した実施例1~12は、具体的な実装例を示したものであり、上述した例に限定されない。また、変形例3または4に係る高周波モジュール3または4が有する回路構成への適用も可能である。
【0302】
例えば、変形例3に示したピークバイアス制御回路22Cのように、ピークバイアス制御回路22または22Aが高周波信号RF1(高周波入力信号RFin)を検出する場合には、集積回路72または72Aは、90°ハイブリッド回路11の入力端に接続された入力端子を含んでいる。具体的には、集積回路71または71Aは、90°ハイブリッド回路11の入力端に接続された端子を有し、当該端子と、集積回路72または72Aの入力端子とが平面視で重なっており、ビア導体を介して接続されている。これにより、90°ハイブリッド回路11へ入力される高周波信号RF1をピークバイアス制御回路22または22Aへ入力させることができる。
【0303】
あるいは、集積回路72または72Aは、モジュール基板90に設けられた高周波入力端子101と、または、高周波入力端子101に接続された配線と、ボンディングワイヤを介して接続されていてもよい。例えば、ボンディングワイヤの一端は、高周波入力端子101に接続され、または、高周波入力端子101に接続された配線に接続され、ボンディングワイヤの他端は、集積回路71または71Aの天面に設けられた再配線層の配線に接続される。集積回路72または72Aは、再配線層内の当該配線に接続された入力端子を有する。これにより、集積回路71または71Aにビアを設けることなく、集積回路72または72A内のピークバイアス制御回路22または22Aは、高周波信号RF1を検知することができる。
【0304】
また、変形例2で示したピークバイアス制御回路22Bおよびドライブレベル検出回路23Bが、ピークバイアス制御回路22または22Aおよびドライブレベル検出回路23または23Aの代わりに集積回路72または72Aに含まれてもよい。この場合、ドライブレベル検出回路23Bは、バイアス回路15(または15aおよび15b)と接続されているので、平面視において、バイアス回路15(または15aおよび15b)に重なり、キャリアアンプ13には重なっていなくてもよい。例えば、ビア導体81、出力端子83および入力端子84はそれぞれ、平面視において、バイアス回路15(または15aおよび15b)に重なり、または、バイアス回路15(または15aおよび15b)に隣接配置されている。これにより、バイアス回路15(または15aおよび15b)の出力端とドライブレベル検出回路23Bとを接続する配線距離を短くすることができる。よって、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Bによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0305】
また、変形例3に示したピークバイアス制御回路22Cが、ピークバイアス制御回路22または22Aの代わりに集積回路72または72Aに含まれてもよい。この場合、ピークバイアス制御回路22Cは、ピークアンプ16および17のイネーブル端子161および171に接続されているので、例えば、平面視において、イネーブル端子161に重なっており、バイアス回路18および19または19aおよび19bには重なっていなくてもよい。例えば、ビア導体82、出力端子85および入力端子86はそれぞれ、平面視において、イネーブル端子161に重なり、または、イネーブル端子161に隣接配置されている。これにより、ピークバイアス制御回路22Cの出力端とイネーブル端子161とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。なお、例えば、ビア導体82、出力端子85および入力端子86はそれぞれ、平面視において、イネーブル端子171に重なってもよく、または、イネーブル端子171に隣接配置されていてもよい。
【0306】
[6.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール1(および1A、1B、1C、1D、1E、1F、2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、3、4)は、キャリアアンプおよびピークアンプと、キャリアアンプの入力端およびピークアンプの入力端に接続された90°ハイブリッド回路11と、キャリアアンプの出力端およびピークアンプの出力端に接続された結合器20または20Aと、90°ハイブリッド回路11またはキャリアアンプに入力される高周波信号RF1またはRF2、および、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号S1に基づいて、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変にするように構成された制御回路と、を備え、キャリアアンプおよびピークアンプは、集積回路71または71Aに含まれ、制御回路は、集積回路72または72Aに含まれ、集積回路71または71Aと集積回路72または72Aとは、積層されている。
【0307】
これにより、高周波信号RF1またはRF2に基づいたフィードフォワード制御と、キャリアアンプのドライブレベルに基づいたフィードバック制御とを利用するので、ピークバイアス制御の精度を高めることができる。この場合において、例えば、キャリアアンプと制御回路とを積層方向に並べて配置できるので、キャリアアンプのドライブレベルの検出に関わる配線経路を短くできる。このため、キャリアアンプのドライブレベルを制御回路にて高速かつ低損失で検出できるので、高周波信号RF4(またはRF41およびRF42)の瞬時変動を高精度に検出できる。また、制御回路とピークアンプまたはそのバイアス回路とを結ぶ配線距離を短くすることができるので、制御信号S2の劣化を抑制することができ、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。よって、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制できる。
【0308】
また、例えば、高周波モジュール1(および1A、1B、1C、1D、1E、1F、2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、3、4)は、さらに、モジュール基板90を備え、集積回路71または71Aは、モジュール基板90と集積回路72または72Aとの間に設けられていてもよい。
【0309】
これにより、例えば、キャリアンプおよびピークアンプを含む集積回路71または71Aをモジュール基板90の主面に配置させることができる。例えば、モジュール基板90に設けられた高周波入力端子101および高周波出力端子102と、集積回路71または71Aに含まれるキャリアンプおよびピークアンプとの配線経路を短くすることができるので、高周波信号の損失を低減することができ、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制できる。また、集積回路71または71Aで発生する熱を、モジュール基板90を介して効率良く放散させることができるので、増幅効率の向上および高周波出力信号RFoutの品質劣化の抑制に寄与することができる。
【0310】
また、例えば、高周波モジュール1(および1A、1B、1C、1D、1E、1F、2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、3、4)は、モジュール基板90を備え、集積回路72または72Aは、モジュール基板90と集積回路71または71Aとの間に設けられていてもよい。
【0311】
これにより、例えば、制御回路を含む集積回路72または72Aをモジュール基板90の主面に配置させることができる。例えば、高周波信号RF1を制御回路へ入力するための配線経路を短くすることができるので、高周波信号RF1またはRF2を高速かつ低損失で検出できる。フィードフォワード制御の精度が高まることにより、ピークバイアス制御の精度も高まり、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制することができる。また、例えば、キャリアンプおよびピークアンプを含む集積回路71または71Aを、集積回路71または71Aおよび72または72Aとモジュール基板90とを覆うように設けられる金属製のシールド電極層に天面で接触するように配置することができる。集積回路71または71Aで発生する熱を、シールド電極層を介して効率良く放散させることができるので、増幅効率の向上および高周波出力信号RFoutの品質劣化の抑制に寄与することができる。
【0312】
また、例えば、制御回路は、キャリアアンプの出力端に接続され、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を出力するよう構成されたドライブレベル検出回路23または23Aと、90°ハイブリッド回路11の入力端またはキャリアアンプの入力端とドライブレベル検出回路23または23Aとに接続され、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をピークアンプのバイアス回路18および19(または19aおよび19b)に出力するよう構成されたピークバイアス制御回路22、22Aまたは22Bと、を備えてもよい。
【0313】
これにより、キャリアアンプとドライブレベル検出回路23または23Aとを積層方向に並べて配置できるので、キャリアアンプの出力端とドライブレベル検出回路23または23Aとを接続する配線経路を短くできる。これにより、キャリアアンプからの高周波信号RF4(またはRF41およびRF42)をドライブレベル検出回路23または23Aにて高速かつ低損失で検出できるので、高周波信号RF4(またはRF41およびRF42)の瞬時変動を高精度に検出できる。また、制御回路とピークアンプのバイアス回路とを結ぶ配線距離を短くすることができるので、制御信号S2の劣化を抑制することができ、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。よって、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制できる。
【0314】
また、例えば、キャリアアンプは、90°ハイブリッド回路11に接続された入力端を有するキャリアアンプ12と、キャリアアンプ12の出力端に接続された入力端を有するキャリアアンプ13(または13aおよび13b)と、を含み、キャリアアンプ13(または13aおよび13b)の出力端は、結合器20に接続されていてもよい。
【0315】
これにより、キャリアアンプが増幅器の多段構成で実現されるので、低歪で高効率な増幅が可能になる。
【0316】
また、例えば、ドライブレベル検出回路23または23Aは、モジュール基板90の平面視において、キャリアアンプ13(または13aおよび13b)に重なってもよい。
【0317】
これにより、ドライブレベル検出回路23または23Aとキャリアアンプ13(または13aおよび13b)とを、集積回路の積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。よって、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23または23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0318】
また、例えば、キャリアアンプは、2つのキャリアアンプ13aおよび13bを含み、2つのキャリアアンプ13aおよび13bは、キャリアアンプ12と結合器20Aとの間で並列接続されていてもよい。
【0319】
これにより、キャリアアンプ13aおよび13bが差動増幅器を構成するので、ノイズを抑えることができ、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制することができる。
【0320】
また、例えば、ドライブレベル検出回路23Aは、モジュール基板90の平面視において、2つのキャリアアンプ13aおよび13bの各々に重なってもよい。
【0321】
これにより、ドライブレベル検出回路23Aとキャリアアンプ13aおよび13bとを、集積回路の積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。よって、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0322】
また、例えば、集積回路71または71Aは、キャリアアンプの出力端に接続される出力端子83(または83aおよび83b)を含み、集積回路72は、ドライブレベル検出回路23または23Aの入力端に接続される入力端子84(または84aおよび84b)を含み、出力端子83(または83aおよび83b)と入力端子84(または84aおよび84b)とは、モジュール基板90の平面視において重なっていてもよい。
【0323】
これにより、ドライブレベル検出回路23または23Aとキャリアアンプ13(または13aおよび13b)とを、集積回路の積層方向(z軸方向)において最短距離で接続することができる。よって、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23または23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0324】
また、例えば、高周波モジュール1(および1B、1D、1F、2、2B、2D、2F、3、4)は、さらに、キャリアアンプの出力端に接続され、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号S1を出力するよう構成されたドライブレベル検出回路23または23Aを備え、制御回路は、90°ハイブリッド回路11の入力端またはキャリアアンプの入力端とドライブレベル検出回路23または23Aとに接続され、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2をピークアンプのバイアス回路18および19(または19aおよび19b)に出力するよう構成されたピークバイアス制御回路22、22Aまたは22Bを備えてもよい。
【0325】
これにより、制御回路とピークアンプのバイアス回路とを結ぶ配線距離を短くすることができるので、制御信号S2の劣化を抑制することができ、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。よって、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制できる。
【0326】
また、例えば、ドライブレベル検出回路23または23Aは、集積回路71または71Aに含まれてもよい。
【0327】
これにより、ドライブレベル検出回路23または23Aが集積回路71または71A内に含まれているので、パワー段のキャリアアンプ13(または13aおよび13b)の出力端とドライブレベル検出回路23または23Aの入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23または23Aによってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0328】
また、例えば、キャリアアンプは、90°ハイブリッド回路11に接続された入力端を有するキャリアアンプ12と、キャリアアンプ12の出力端に接続された入力端を有するキャリアアンプ13(または13aおよび13b)と、を含み、キャリアアンプ13(または13aおよび13b)の出力端は、結合器20に接続されていてもよい。
【0329】
これにより、キャリアアンプが増幅器の多段構成で実現されるので、低歪で高効率な増幅が可能になる。
【0330】
また、例えば、キャリアアンプは、2つのキャリアアンプ13aおよび13bを含み、2つのキャリアアンプ13aおよび13bは、キャリアアンプ12と結合器20Aとの間で並列接続されていてもよい。
【0331】
これにより、キャリアアンプ13aおよび13bが差動増幅器を構成するので、ノイズを抑えることができ、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制することができる。
【0332】
また、例えば、ドライブレベル検出回路23Aは、モジュール基板90の平面視において、2つのキャリアアンプ13aおよび13bの間に配置されてもよい。
【0333】
これにより、キャリアアンプ13aの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路を、キャリアアンプ13bの出力端からドライブレベル検出回路23Aまでの配線経路と容易に等しくすることができる。2つの配線経路の差を十分に小さくすることで、ドライブレベルの瞬時変動の検出精度を高めることができる。
【0334】
また、例えば、集積回路71または71Aは、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号S1を出力する出力端子88を含み、集積回路72または72Aは、キャリアアンプのドライブレベルを示す信号S1を受ける入力端子89を含み、出力端子88と入力端子89とは、モジュール基板90の平面視において重なっていてもよい。
【0335】
これにより、出力端子88と入力端子89とが平面視で重なることにより、ドライブレベル検出回路23の出力端とピークバイアス制御回路22の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、寄生容量などによる高周波損失を抑制することができ、ドライブレベル検出回路23によってドライブレベルの瞬時変動の検出を可能にする。
【0336】
また、例えば、集積回路71または71Aは、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2を出力する出力端子85を含み、集積回路72または72Aは、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号S2を受ける入力端子86を含み、出力端子85と入力端子86とは、モジュール基板90の平面視において重なっていてもよい。
【0337】
これにより、ピークバイアス制御回路22、22Aまたは22Bの出力端とバイアス回路18および19(または19aおよび19b)の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0338】
また、例えば、ピークアンプは、90°ハイブリッド回路11に接続された入力端を有するピークアンプ16と、ピークアンプ16の出力端に接続された入力端を有するピークアンプ17(または17aおよび17b)と、を含み、ピークアンプ17(または17aおよび17b)の出力端は、結合器20に接続されている。
【0339】
これにより、ピークアンプが増幅器の多段構成で実現されるので、低歪で高効率な増幅が可能になる。
【0340】
また、例えば、ピークバイアス制御回路22、22A、22Bまたは22Cは、平面視において、ピークアンプ16に重なる。
【0341】
これにより、ピークバイアス制御回路22、22A、22Bまたは22Cの出力端とピークアンプ16またはバイアス回路18の入力端とを結ぶ配線距離を短くすることができる。これにより、制御信号S2の劣化を抑制することができるので、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。
【0342】
また、本実施の形態に係る高周波モジュール3は、キャリアアンプおよびピークアンプと、キャリアアンプの入力端およびピークアンプの入力端に接続された90°ハイブリッド回路11と、キャリアアンプの出力端およびピークアンプの出力端に接続された結合器20と、ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変するように構成された制御回路と、を備え、制御回路の第1入力端は、キャリアアンプの入力端に接続され、制御回路の第2入力端は、キャリアアンプのバイアス回路に接続され、制御回路の出力端は、ピークアンプのバイアス回路に接続され、キャリアアンプおよびピークアンプは、集積回路71または71Aに含まれ、制御回路は、集積回路72または72Aに含まれ、集積回路71または71Aと集積回路72または72Aとは、積層されている。
【0343】
これにより、高周波信号RF2に基づいたフィードフォワード制御と、キャリアアンプのドライブレベルに基づいたフィードバック制御とを利用するので、ピークバイアス制御の精度を高めることができる。この場合において、例えば、キャリアアンプのバイアス回路と制御回路とを積層方向に並べて配置できるので、キャリアアンプのドライブレベルの検出に関わる配線経路を短くできる。このため、キャリアアンプのドライブレベルを制御回路にて高速かつ低損失で検出できるので、高周波信号RF4(またはRF41およびRF42)の瞬時変動を高精度に検出できる。また、制御回路とピークアンプまたはそのバイアス回路とを結ぶ配線距離を短くすることができるので、制御信号S2の劣化を抑制することができ、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。よって、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制できる。
【0344】
また、本実施の形態に係る高周波モジュール4は、キャリアアンプおよびピークアンプと、キャリアアンプの入力端およびピークアンプの入力端に接続された90°ハイブリッド回路11と、キャリアアンプの出力端およびピークアンプの出力端に接続された結合器20と、制御回路と、を備え、制御回路の第1入力端は、90°ハイブリッド回路11の入力端またはキャリアアンプの入力端に接続され、制御回路の第2入力端は、キャリアアンプの出力端に接続され、制御回路の出力端は、ピークアンプに接続され、キャリアアンプおよびピークアンプは、集積回路71または71Aに含まれ、制御回路は、集積回路72または72Aに含まれ、集積回路71または71Aと集積回路72または72Aとは、積層されている。
【0345】
これにより、高周波信号RF1またはRF2に基づいたフィードフォワード制御と、キャリアアンプのドライブレベルに基づいてフィードバック制御とを利用するので、ピークバイアス制御の精度を高めることができる。この場合において、例えば、キャリアアンプと制御回路とを積層方向に並べて配置できるので、キャリアアンプのドライブレベルの検出に関わる配線経路を短くできる。このため、キャリアアンプのドライブレベルを制御回路にて高速かつ低損失で検出できるので、高周波信号RF4(またはRF41およびRF42)の瞬時変動を高精度に検出できる。また、制御回路とピークアンプのバイアス回路とを結ぶ配線距離を短くすることができるので、制御信号S2の劣化を抑制することができ、ピークバイアス制御の精度を担保することができる。よって、高周波出力信号RFoutの品質劣化を抑制できる。
【0346】
(他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールについて、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールは、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態および変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュールを内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【0347】
例えば、上記実施の形態および変形例に係る高周波モジュールにおいて、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
【0348】
また、例えば、高周波信号RF1、RF2およびRF4を制御回路に入力させる場合の経路の分岐部分には、カプラが設けられてもよい。
【0349】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【0350】
以下に、上記実施の形態に基づいて説明した高周波モジュールの特徴を示す。
【0351】
<1>
キャリアアンプおよびピークアンプと、
前記キャリアアンプの入力端および前記ピークアンプの入力端に接続された分波回路と、
前記キャリアアンプの出力端および前記ピークアンプの出力端に接続された合成回路と、
前記分波回路または前記キャリアアンプに入力される高周波信号、および、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号に基づいて、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変にするように構成された制御回路と、を備え、
前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプは、第1集積回路に含まれ、
前記制御回路は、第2集積回路に含まれ、
前記第1集積回路と前記第2集積回路とは、積層されている、
高周波モジュール。
【0352】
<2>
さらに、モジュール基板を備え、
前記第1集積回路は、前記モジュール基板と前記第2集積回路との間に設けられている、<1>に記載の高周波モジュール。
【0353】
<3>
さらに、モジュール基板を備え、
前記第2集積回路は、前記モジュール基板と前記第1集積回路との間に設けられている、<1>に記載の高周波モジュール。
【0354】
<4>
前記制御回路は、
前記キャリアアンプの出力端に接続され、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を出力するよう構成されたドライブレベル検出回路と、
前記分波回路の入力端または前記キャリアアンプの入力端と前記ドライブレベル検出回路とに接続され、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を前記ピークアンプのバイアス回路に出力するよう構成されたピークバイアス制御回路と、を備える、<2>または<3>に記載の高周波モジュール。
【0355】
<5>
前記キャリアアンプは、
前記分波回路に接続された入力端を有する第1増幅器と、
前記第1増幅器の出力端に接続された入力端を有する第2増幅器と、を含み、
前記第2増幅器の出力端は、前記合成回路に接続されている、<4>に記載の高周波モジュール。
【0356】
<6>
前記ドライブレベル検出回路は、前記モジュール基板の平面視において、前記第2増幅器に重なる、<5>に記載の高周波モジュール。
【0357】
<7>
前記キャリアアンプは、2つの前記第2増幅器を含み、
2つの前記第2増幅器は、前記第1増幅器と前記合成回路との間で並列接続されている、<5>または<6>に記載の高周波モジュール。
【0358】
<8>
前記ドライブレベル検出回路は、前記モジュール基板の平面視において、2つの前記第2増幅器の各々に重なる、<7>に記載の高周波モジュール。
【0359】
<9>
前記第1集積回路は、前記キャリアアンプの出力端に接続される第1出力端子を含み、
前記第2集積回路は、前記ドライブレベル検出回路の入力端に接続される第1入力端子を含み、
前記第1出力端子と前記第1入力端子とは、前記モジュール基板の平面視において重なっている、<4>~<8>のいずれか1つに記載の高周波モジュール。
【0360】
<10>
さらに、
前記キャリアアンプの出力端に接続され、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を出力するよう構成されたドライブレベル検出回路を備え、
前記制御回路は、
前記分波回路の入力端または前記キャリアアンプの入力端と前記ドライブレベル検出回路とに接続され、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を前記ピークアンプのバイアス回路に出力するよう構成されたピークバイアス制御回路を備える、<2>または<3>に記載の高周波モジュール。
【0361】
<11>
前記ドライブレベル検出回路は、前記第1集積回路に含まれる、<10>に記載の高周波モジュール。
【0362】
<12>
前記キャリアアンプは、
前記分波回路に接続された入力端を有する第1増幅器と、
前記第1増幅器の出力端に接続された入力端を有する第2増幅器と、を含み、
前記第2増幅器の出力端は、前記合成回路に接続されている、<11>に記載の高周波モジュール。
【0363】
<13>
前記キャリアアンプは、2つの前記第2増幅器を含み、
2つの前記第2増幅器は、前記第1増幅器と前記合成回路との間で並列接続されている、<12>に記載の高周波モジュール。
【0364】
<14>
前記ドライブレベル検出回路は、前記モジュール基板の平面視において、2つの前記第2増幅器の間に配置される、<13>に記載の高周波モジュール。
【0365】
<15>
前記第1集積回路は、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を出力する第2出力端子を含み、
前記第2集積回路は、前記キャリアアンプのドライブレベルを示す信号を受ける第2入力端子を含み、
前記第2出力端子と前記第2入力端子とは、前記モジュール基板の平面視において重なっている、<11>~<14>のいずれか1つに記載の高周波モジュール。
【0366】
<16>
前記第1集積回路は、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を出力する第3出力端子を含み、
前記第2集積回路は、前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変する制御信号を受ける第3入力端子を含み、
前記第3出力端子と前記第3入力端子とは、前記モジュール基板の平面視において重なっている、<2>~<15>のいずれか1つに記載の高周波モジュール。
【0367】
<17>
前記ピークアンプは、
前記分波回路に接続された入力端を有する第3増幅器と、
前記第3増幅器の出力端に接続された入力端を有する第4増幅器と、を含み、
前記第4増幅器の出力端は、前記合成回路に接続されている、<1>~<16>のいずれか1つに記載の高周波モジュール。
【0368】
<18>
前記制御回路は、平面視において、前記第3増幅器に重なる、<17>に記載の高周波モジュール。
【0369】
<19>
キャリアアンプおよびピークアンプと、
前記キャリアアンプの入力端および前記ピークアンプの入力端に接続された分波回路と、
前記キャリアアンプの出力端および前記ピークアンプの出力端に接続された合成回路と、
前記ピークアンプのバイアス電圧の閾値を可変するように構成された制御回路と、を備え、
前記制御回路の第1入力端は、前記キャリアアンプの入力端に接続され、
前記制御回路の第2入力端は、前記キャリアアンプのバイアス回路に接続され、
前記制御回路の出力端は、前記ピークアンプのバイアス回路に接続され、
前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプは、第1集積回路に含まれ、
前記制御回路は、第2集積回路に含まれ、
前記第1集積回路と前記第2集積回路とは、積層されている、
高周波モジュール。
【0370】
<20>
キャリアアンプおよびピークアンプと、
前記キャリアアンプの入力端および前記ピークアンプの入力端に接続された分波回路と、
前記キャリアアンプの出力端および前記ピークアンプの出力端に接続された合成回路と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路の第1入力端は、前記分波回路の入力端または前記キャリアアンプの入力端に接続され、
前記制御回路の第2入力端は、前記キャリアアンプの出力端に接続され、
前記制御回路の出力端は、前記ピークアンプに接続され、
前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプは、第1集積回路に含まれ、
前記制御回路は、第2集積回路に含まれ、
前記第1集積回路と前記第2集積回路とは、積層されている、
高周波モジュール。
【産業上の利用可能性】
【0371】
本発明は、マルチバンド対応のフロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
【符号の説明】
【0372】
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、3、4 高周波モジュール
11 90°ハイブリッド回路
12、13、13a、13b キャリアアンプ
14、15、15a、15b、18、19、19a、19b バイアス回路
16、17、17a、17b ピークアンプ
20、20A 結合器
22、22A、22B、22C ピークバイアス制御回路
22a、22b エミッタフォロワ回路
23、23A、23B ドライブレベル検出回路
31、32、33 波形
41A 定電流回路
42、43 ローパスフィルタ
51、52 トランス
71、71A、72、72A 集積回路
81、81a、81b、82、87 ビア導体
83、83a、83b、85、88 出力端子
84、84a、84b、86、89 入力端子
90 モジュール基板
91、92 ボンディングワイヤ
101 高周波入力端子
102 高周波出力端子
161、171 イネーブル端子
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7A
図7B
図7C
図8A
図8B
図8C
図9A
図9B
図9C
図10A
図10B
図10C
図11A
図11B
図12A
図12B
図13A
図13B
図14A
図14B
図15A
図15B
図16A
図16B
図17A
図17B
図18A
図18B