RF放大装置

摘要

本发明提供一种RF放大装置，包括：放大元件(Q11、Q12)，对无线通信的无线频率输入信号(Pin_LB)进行放大；以及传输线变压器(TLT 11、12)，与放大元件的输入电极与输出电极中的一个电极连接。传输线变压器包括：主线路(Lout)，配置在输入与输出之间；以及副线路(Lin)，配置在输入与输出中的某一个与交流接地点之间并与主线路(Lout)耦合。通过对交流接地点施加与接地电压电平(GND)不同的动作电压(Vdd)，从交流接地点经由副线路(Lin)向放大元件(Q11、Q12)的输出电极供给动作电压(Vdd)。可以在RF放大装置中在实现高性能的负载电路时回避RF模块的模块高度增大，并且回避在半导体芯片或多层布线电路基板中构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大。

权利要求

1.一种RF放大装置，其特征在于，包括：

放大元件，对无线通信的无线频率输入信号进行放大；以及

传输线变压器，与该放大元件的输入电极与输出电极中的至少某一个电极连接，上述传输线变压器包括：主线路，具有输入和输出，并且该主线路被配置在该输入与该输出之间；以及副线路，配置在上述输入与上述输出中的某一个与交流接地点之间，并与上述主线路耦合，上述传输线变压器的上述主线路的上述输入与上述输出中的某一个与上述放大元件的与上述传输线变压器连接的上述输入电极和上述输出电极中的某一个电极连接，在上述传输线变压器的上述主线路与上述副线路之间形成某种特性阻抗，从上述副线路向上述主线路传达能量，通过对上述交流接地点施加与接地电压电平不同的动作电压，从上述交流接地点经由上述副线路，向上述放大元件的与上述传输线变压器连接的上述输入电极和上述输出电极中的某一个电极供给上述动作电压，通过在上述传输线变压器的上述输入与接地电位之间、或上述传输线变压器的上述输出与接地电位之间、或上述传输线变压器的上述副线路的上述交流接地点与接地电位之间连接电容，从而上述传输线变压器的线路长被设定成使用RF频率的波长的1/4的一半或其以下。

2.根据权利要求1所述的RF放大装置，其特征在于：

上述传输线变压器的上述线路长通过被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4的一半或其以下，从而被设定成比上述传输线变压器的上述线路长被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4时的频带特性窄的频带的频率特性。

3.根据权利要求1所述的RF放大装置，其特征在于：

上述传输线变压器的上述主线路与上述副线路由半导体芯片的布线层或布线电路基板的布线层形成。

4.根据权利要求3所述的RF放大装置，其特征在于：

上述传输线变压器的上述主线路、上述副线路、上述电容的一个电极与另一个电极由上述半导体芯片的多层布线层或上述布线电路基板的多层布线层形成。

5.根据权利要求1所述的RF放大装置，其特征在于：

上述放大元件生成从无线通信终端装置的天线发送的RF发送信号，上述RF放大装置是电力放大器。

6.根据权利要求1所述的RF放大装置，其特征在于：

上述放大元件对通过无线通信终端装置的天线接收的RF接收信号进行放大，上述RF放大装置是低噪声放大器。

7.一种RF放大装置，其特征在于，具备：

第一电力放大器，对具有第一频带的第一RF发送输入信号进行放大；以及第二电力放大器，对具有频率比上述第一频带高的第二频带的第二RF发送输入信号进行放大，上述第一电力放大器由至少包括第一输入侧放大器与第一输出侧放大器的第一多级放大器构成，上述第二电力放大器由至少包括第二输入侧放大器与第二输出侧放大器的第二多级放大器构成，上述第一电力放大器的上述第一输入侧放大器包括第一输入侧放大元件、和与该第一输入侧放大元件的输出电极连接的第一输入侧传输线变压器，上述第一电力放大器的上述第一输出侧放大器包括第一输出侧放大元件、和与该第一输出侧放大元件的输出电极连接的第一输出侧传输线变压器，上述第二电力放大器的上述第二输入侧放大器包括第二输入侧放大元件、和与该第二输入侧放大元件的输出电极连接的第二输入侧传输线变压器，上述第二电力放大器的上述第二输出侧放大器包括第二输出侧放大元件、和与该第二输出侧放大元件的输出电极连接的第二输出侧传输线变压器，上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器分别包括：主线路，具有输入和输出，该主线路被配置在该输入与该输出之间；以及副线路，配置在上述输入与上述输出中的某一个与交流接地点之间并与上述主线路耦合，在上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器的各传输线变压器的上述主路线和上述副路线之间，形成某种特性阻抗，从上述副线路向上述主线路传达能量，上述各传输线变压器的上述主线路的上述输入与对应的放大元件的上述输出电极连接，通过对上述交流接地点施加与接地电压电平不同的动作电压，从上述交流接地点经由上述副线路向上述放大元件的上述输出电极供给上述动作电压，通过在上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器的各传输线变压器的上述输入与接地电位之间、或上述各传输线变压器的上述输出与接地电位之间、或上述各传输线变压器的上述副线路的上述交流接地点与接地电位之间连接电容，从而上述各传输线变压器的线路长被设定成使用RF频率的波长的1/4的一半或其以下。

8.根据权利要求7所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器分别是被多级连接的传输线变压器。

9.根据权利要求7所述的RF放大装置，其特征在于：

上述各传输线变压器的上述线路长通过被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4的一半或其以下，从而被设定成比上述各传输线变压器的上述线路长被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4时的频带特性窄的频带的频率特性。

10.根据权利要求7所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器各自的上述主线路与上述副线路由半导体芯片的布线层或布线电路基板的布线层形成。

11.根据权利要求7所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器各自的上述主线路、上述副线路、上述电容的一个电极与另一个电极由上述半导体芯片的多层布线层或上述布线电路基板的多层布线层形成。

12.根据权利要求7所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一电力放大器、上述第二电力放大器的上述第一输入侧放大元件、上述第二输入侧放大元件、上述第一输出侧放大元件、上述第二输出侧放大元件是场效应晶体管。

13.根据权利要求12所述的RF放大装置，其特征在于：

上述场效应晶体管是LDMOS。

14.根据权利要求7所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一电力放大器、上述第二电力放大器的上述第一输入侧放大元件、上述第二输入侧放大元件、上述第一输出侧放大元件、上述第二输出侧放大元件是双极性晶体管。

15.根据权利要求14所述的RF放大装置，其特征在于：

上述双极性晶体管是异质结型。

16.根据权利要求7所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一电力放大器、上述第二电力放大器、对上述第一电力放大器与上述第二电力放大器的发送输出电平进行检测的功率检测器被搭载于RF功率模块的封装内。

17.根据权利要求16所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一RF发送输入信号是GSM 850与GSM 900中的至少某一个频带，上述第二RF发送输入信号是DCS 1800、PCS 1900与WCDMA1900中的至少某一个频带。

18.根据权利要求17所述的RF放大装置，其特征在于：

上述第一电力放大器的上述第一输出侧放大器由并联连接的多个第一放大器构成，上述第二电力放大器的上述第二输出侧放大器由并联连接的多个第二放大器构成。

19.一种RF放大装置，其特征在于，包括：

放大元件，对无线通信的无线频率输入信号进行放大；以及

传输线变压器，与该放大元件的输入电极与输出电极中的至少某一个电极连接，上述传输线变压器具备前级传输线变压器与后级传输线变压器，上述前级传输线变压器包括：第一主线路，具有第一输入与第一输出，该第一主线路被配置在该第一输入与该第一输出之间；以及第一副线路，配置在上述第一输入与上述第一输出中的某一个与第一交流接地点之间并与上述第一主线路耦合，上述后级传输线变压器包括：第二主线路，具有第二输入与第二输出，该第二主线路被配置在该第二输入与该第二输出之间；以及第二副线路，配置在上述第二输入与上述第二输出中的某一个与第二交流接地点之间并与上述第二主线路耦合，在上述传输线变压器的上述前级传输线变压器的上述第一主线路的上述第一输出上，连接了上述后级传输线变压器的上述第二主线路的上述第二输入，上述传输线变压器的上述前级传输线变压器的上述第一主线路的上述第一输入、上述传输线变压器的上述后级传输线变压器的上述第二主线路的上述第二输出中的某一个与上述放大元件的与上述传输线变压器连接的上述输入电极和上述输出电极中的某一个电极连接，在上述前级传输线变压器和上述后级传输线变压器的各传输线变压器的上述主线路和上述副线路之间，形成某种特性阻抗，从上述副线路向上述主线路传达能量，通过对上述第一交流接地点与上述第二交流接地点中的某一个施加与接地电压电平不同的动作电压，向上述放大元件的与上述传输线变压器连接的上述输入电极和上述输出电极中的某一个电极供给上述动作电压，通过在上述传输线变压器的上述前级传输线变压器和上述后级传输线变压器的上述各传输线变压器的上述输入与接地电位之间、或上述各传输线变压器的上述输出与接地电位之间、或上述各传输线变压器的上述副线路的上述交流接地点与接地电位之间连接电容，从而上述各传输线变压器的线路长被设定成使用RF频率的波长的1/4的一半或其以下。

20.根据权利要求19所述的RF放大装置，其特征在于：

上述各传输线变压器的上述线路长通过被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4的一半或其以下，从而被设定成比上述各传输线变压器的上述线路长被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4时的频带特性窄的频带的频率特性。

21.根据权利要求19所述的RF放大装置，其特征在于：

上述各传输线变压器的上述主线路与上述副线路由半导体芯片的布线层或布线电路基板的布线层形成。

22.根据权利要求21所述的RF放大装置，其特征在于：

上述各传输线变压器的上述主线路、上述副线路、上述电容的一个电极与另一个电极由上述半导体芯片的多层布线层或上述布线电路基板的多层布线层形成。

23.根据权利要求19所述的RF放大装置，其特征在于：

上述放大元件生成从无线通信终端装置的天线发送的RF发送信号，上述RF放大装置是电力放大器。

24.根据权利要求19所述的RF放大装置，其特征在于：

上述放大元件对通过无线通信终端装置的天线接收的RF接收信号进行放大，上述RF放大装置是低噪声放大器。

说明书

RF放大装置

技术领域

[0001] 本发明涉及RF(无线频率)放大装置，特别涉及对回避RF模块的模块高度增大并且回避在半导体芯片或多层布线电路基板中被构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大有益的技术。

背景技术

[0002] 在以便携电话为代表的移动体通信中存在多个通信方式。例如在欧洲，除了作为第二代无线通信方式而普及的GSM以及提高了GSM的数据通信速度的EDGE以外，还有近年来开始服务的作为第三代无线通信方式的W-CDMA。另外，在北美除了作为第二代无线通信方式的DCS、PCS以外，作为第三代无线通信方式的cdma1x正在普及。另外，GSM是Global System for Mobile Communication的简写。EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution的简写。W-CDMA是Wide-band Code Division Multiple Access的简写。DCS是Digital CellarSystem的简写。PCS是Personal Communication System的简写。
cmda1x是Code Division Multiple Access 1x的简写。

[0003] 在下述非专利文献1中，记载了将基于传输线变压器(TLT，Transmission Line Transformer)的匹配技术用于RF频率与低端微波中的多倍频程阻抗变换的内容。传统地，在电力放大器中，为了实现从超低阻抗向50Ω以倍频程或其以上的频带变换的变压器，在梯形电路中一般使用多个电感、电容、传输线或它们的组合。在使用了这些结构部件的传统技术中，伴随具有被限制的频带，而变成大的电路尺寸。使用耦合的传输线的直线或线圈段的传输线变压器(TLT)具有宽频带，并且电路尺寸小。在下述非专利文献1中，还记载了如下内容：该类型的变压器例如还可以设计成使用布线电路基板、低温共烧陶瓷(LTCC)、高温共烧陶瓷(HTCC)、单片硅(Si)或砷化镓(GaAs)IC中的某一个多层布线制造技术。

[0004] 在下述非专利文献2中，介绍了Guanella型和Ruthroff型的传输线变压器(TLT)，并且记载了通过在GaAs基板上使用三层布线来形成非平衡Guanella型传输线变压器(TLT)。

[0005] 在下述非专利文献3中，记载了如下内容：相对于传统的变压器基于磁通耦合，传输线变压器(TLT)在以传输线模式向输出电路传达能量的这一点上是不同的。由于浮地电感与寄生电容一般被传输线的特性阻抗吸收，所以其结果传输线变压器(TLT)呈现与传统的变压器相比更宽的频带宽度与更高的效率。片外的传输线变压器(TLT)在2.4GHz蓝牙应用的低噪声放大器(LNA)中被用于从单端信号向差动信号的变换及其逆变换中。

[0006] 在下述非专利文献4中，记载了如下内容：在阻抗匹配中变压器是有益的结构要素，但在2～30MHz的频带中必需考虑内部布线电容，相对于此，基于Guanella和Ruthroff的传输线变压器(TLT)在特别大的电力电平下也是有益的，且结构简单、廉价、轻便，能够对宽的频带宽度进行处理。在SSB与AM通信中使用的2～30MHz频带的宽频带高输出高频线性放大器中，卷绕在铁氧体环状磁心上而成的传输线变压器(TLT)被用于多级放大器的级间与输出的匹配电路中。

[0007] 在下述非专利文献5中，记载了如下内容：作为要求高效的RF通信用的电力放大器的负载，使用扼流圈电感。在下述非专利文献5中还记载了如下内容：扼流圈电感抑制从DC电源向放大器供给的电流的高次谐波。

[0008] 非专利文献1：Inder J.Bahl，“Broadband and CopmactImpedance Transformers for Microwave Circuits”，IEEEMICROWAVE magazine PP.56-62、August 2006.[0009] 非专利文献2：J.Horn et al，“Integrated Transmission LineTransformer，2004 IEEE MTT-S Digest，PP.201-204.

[0010] 非专利文献3：Bill Toole et al，“A Low Voltage，LowPower RF CMOS LNA for Bluetooth Applications usingTransmission Line Transformers”，Proceedings of the27thEuropean Solid-State Circuits Conference，2001，ESSCIRC，18-20 Sept，2001，PP.433-436.

[0011] 非 专 利 文 献 4：OCTAVIUS PITZALIS et al，“Broadband60-W HF Lenear Amplifier”，IEEE JOURNAL OFSOLID-STATE CIRCUITS，VOL.SC-6，NO.3，JUNE1971，PP.93-103.

[0012] 非专利文献5：Brett E.Klehn et al，“AN EXACTANALYSIS OF CLASS-E POWER AMPLIFIERS FORRF COMMUNICATIONS”，Proceedings of the 2004International Symposium on Circuits and Systems，PP.277-280.

[0013] 如上述非专利文献5所述，作为RF电力放大器的负载，使用了扼流圈电感。本发明者等在本发明之前，从事着内置了RF电力放大器的RF模块的开发。

[0014] 图1是示出内置了在本发明之前由本发明者等开发的RF电力放大器的RF模块的电路图。如该图所示，RF电力放大装置构成为组入一个封装中的RF功率模块RF_PAM。

[0015] 来自在便携电话终端那样的通信终端设备中所搭载的RF发送接收模拟信号处理集成电路(以下称为RF IC)的具有GSM 850与GSM900的大致0.8GHz～1.0GHz的第一频带的第一RF发送输入信号Pin_LB、与具有DCS 1800、PCS 1900、WCDMA 1900的大致1.7GHz～2.0GHz的第二频带的第二RF发送输入信号Pin_HB被分别供给到RF功率模块RF_PAM的第一RF电力放大器HPA1与第二RF电力放大器HPA2中。

[0016] GSM 850的频段的RF发送信号与GSM 900的频段的RF发送信号作为具有第一频带的第一RF发送输入信号Pin_LB，被供给到第一RF电力放大器HPA1的输入中。另外，GSM850的频段的RF发送信号的频带是824MHz～849MHz，GSM 900的频段的RF发送信号的频带是880MHz～915MHz。

[0017] DCS 1800的频段的RF发送信号与PCS 1900的频段的RF发送信号作为具有第二频带的第二RF发送输入信号Pin_HB，被供给到第二RF电力放大器HPA2的输入中。另外，WCDMA 1900的频段的RF发送信号也能够作为第二RF发送输入信号Pin_HB，被供给到第二RF电力放大器HPA2的输入中。另外，DCS 1800的频段的RF发送信号的频带是1710MHz～1785MHz，PCS 1900的频段的RF发送信号的频带是1850MHz～1910MHz，WCDMA 1900的频段的RF发送信号的频带是1920MHz～1980MHz。

[0018] 在第一RF电力放大器HPA1中，第一RF发送输入信号Pin_LB经由耦合电容C11通过多级放大器的输入侧放大器1st_Stg的RF放大元件Q11被放大。输入侧放大器1st_Stg_LB的RF放大信号经由高次谐波陷波电路HTC与由耦合电容C12构成的级间匹配电路通过多级放大器的输出侧放大器2nd_Stg_LB的RF放大元件Q12被放大，从RF放大元件Q12的输出得到第一RF发送输出信号Pout_LB。向输入侧放大器1st_Stg_LB的RF放大元件Q11的输出电极经由成为负载电路的一部分的电感L11，向输出侧放大器2nd_Stg_LB的放大元件Q12的输出电极经由成为负载电路的一部分的电L12感供给动作电源电压Vdd。对输入侧放大器1st_Stg的RF放大元件Q11的输入电极，供给由输入侧偏置电路1st_BC_LB形成的偏置电压。对输出侧放大器2nd_Stg_LB的RF放大元件Q12的输入电极，供给由输出侧偏置电路形2nd_BC_LB形成的偏置电压。

[0019] 另外，在图1的RF电力放大装置RF_PAM中，在用于GSM 850与GSM 900的第一RF电力放大器HPA1的输入侧放大器1st_Stg_LB的源极接地的N-MOS Q11的漏极上，连接了由电感L101、电容C101构成的高次谐波陷波电路HTC。另外，高次谐波陷波电路HTC还作为级间匹配电路发挥功能。高次谐波陷波电路HTC的电感L101、电容C101的串联谐振频率被设定成在GSM 850、GSM 900的RF发送输入信号RF Pin_LB的频率的两倍高次谐波的频率(1700MHz～1800MHz)大致谐振。其结果，第一RF电力放大器HPA1的源极接地的N-MOS Q11的漏极的两倍高次谐波经由高次谐波陷波电路HTC的电感L101、电容C101的极低的串联谐振阻抗而被旁路到接地电位点。与第一RF电力放大器HPA1的源极接地的N-MOS Q11的漏极连接的高次谐波陷波电路HTC降低GSM 850、GSM 900的RF发送输入信号RFPin_LB的频率的两倍高次谐波成为干扰信号、从而影响对DCS 1800、PCS 1900的RF发送输入信号RFPin_HB进行放大的第二RF电力放大器HPA2的N-MOS Q21、Q22的现象。

[0020] 在第二RF电力放大器HPA2中，第二RF发送输入信号Pin_HB经由耦合电容C21通过多级放大器的输入侧放大器1st_Stg_HB的放大元件Q21被放大。输入侧放大器1st_Stg_HB的RF放大信号经由由耦合电容C22构成的级间匹配电路通过多级放大器的输出侧放大器2nd_Stg_HB的RF放大元件Q22被放大，从RF放大元件Q22的输出得到第二RF发送输出信号Pout_HB。向输入侧放大器1st_Stg_HB的RF放大元件Q21的输出电极经由成为负载电路的一部分的电感L21，向输出侧放大器2nd_Stg_HB的RF放大元件Q22的输出电极经由成为负载电路的一部分的电感L21供给动作电源电压Vdd。对输入侧放大器1st_Stg_HB的RF放大元件Q21的输入电极，供给由输入侧偏置电路1st_BC_HB形成的偏置电压。对输出侧放大器2nd_Stg_HB的RF放大元件Q22的输入电极，供给由输出侧偏置电路2nd_BC_HB形成的偏置电压。

[0021] 虽然还可以由高性能的分立部件的空芯线圈来构成成为负载电路的一部分且成为偏置供给部件的电感L11、L12、L21、L22与高次谐波陷波电路HTC的电感L101，但具有由于空芯线圈的部件高度而导致RF模块的模块高度增大这样的问题。还可以将这些电感L11、L12、L21、L21、L22、L101通过在单片硅(Si)或砷化镓(GaAs)IC上通过半导体制造工艺的布线工序形成的螺旋线圈、或在多层布线电路基板上由多层布线形成的螺旋线圈来实现。在成为RF电力放大器的最终级的负载电路的一部分的扼流圈电感L12、L22中，要求大的电流容量与高的Q因子。但是，为了实现大的电流容量与高的Q因子，具有半导体芯片或多层布线电路基板上的螺旋线圈的占有面积变得极其大这样的问题。

发明内容

[0022] 本发明的目的在于，在RF放大装置中在实现高性能的负载时回避RF模块的模块高度增大，并且回避在半导体芯片或多层布线电路基板中构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大。

[0023] 本发明的上述以及其他目的与新的特征通过本说明书的记述以及附图将更加明确。

[0024] 如果简单说明本申请公开的发明中的代表性的发明的概要，则如下所述。

[0025] 即，本发明的代表性的RF放大装置包括：放大元件，对无线通信的无线频率输入信号进行放大；以及传输线变压器，与该放大元件的输入电极与输出电极中的至少某一个电极连接。上述传输线变压器包括：主线路，配置在输入与输出之间；以及副线路，配置在上述输入与上述输出中的某一个与交流接地点之间。上述传输线变压器的上述主线路的上述输入与上述输出中的某一个与上述放大元件的上述一个电极连接。通过对上述交流接地点施加与接地电压电平不同的动作电压，从上述交流接地点经由上述副线路向上述放大元件的上述一个电极供给上述动作电压。

[0026] 其结果，可以在RF放大装置中在实现高性能的负载时回避RF模块的模块高度增大，并且回避在半导体芯片或多层布线电路基板中构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大。

[0027] 本发明者等达到了如下本发明的基本的技术思想：通过向对无线通信的无线频率输入信号进行放大的放大元件的输入电极与输出电极中的至少某一个电极连接传输线变压器，并向传输线变压器的交流接地点施加与接地电压电平不同的动作电压，可以从交流接地点经由副线路向放大元件的一个电极供给上述动作电压。该本发明的前半技术思想已记载于上述非专利文献4中。但是，在上述非专利文献4中，在作为放大元件的输出电极的负载电路使用了与传输线变压器不同的电感的这一点上与本发明不同。另外，在上述非专利文献4中，由于对传输线变压器未施加与接地电压电平不同的动作电压，所以欠缺本发明的基本的技术思想的后半部分。

[0028] 如果简单说明通过本申请公开的发明中的代表性的发明而得到的效果，则如下所述。

[0029] 即，根据本发明，可以在RF放大装置中在实现高性能的负载电路时回避RF模块的模块高度增大，并且回避在半导体芯片或多层布线电路基板中构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大。

附图说明

[0030] 图1是示出内置了在本发明之前由本发明者等开发的RF电力放大器的RF模块的电路图。

[0031] 图2是示出内置了本发明的一个实施方式的RF电力放大器的RF模块的电路图。

[0032] 图3是示出在半导体芯片或布线基板中由多层布线形成了具有在图2的右下示出的主线路与副线路的传输线变压器的情况的图。

[0033] 图4是示出在半导体芯片或布线基板中由1层布线形成了具有在图2的右下示出的主线路与副线路的传输线变压器的情况的图。

[0034] 图5是示出图2所示的本发明的一个实施方式的RF电力放大器的RF放大元件的负载电路的其他结构例子的图。

[0035] 图6是示出作为图2的RF放大元件的输出电极的负载元件的传输线变压器能够使用的传输线变压器的各种类型的图。

[0036] 图7是示出图3所示的传输线变压器的线路长Lx与电容Cin、Cout的关系的图。

[0037] 图8是图2所示的第一RF电力放大器HAP1的传输线变压器的窄频带频率特性L_LNB与第二RF电力放大器HPA2的传输线变压器的窄频带频率特性L_HNB的图。

[0038] 图9是示出图2所示的第一RF电力放大器HAP1的传输线变压器的窄频带频率特性L_LNB针对从GSM 850的RF发送信号的最低频率824MHz到GSM 900的RF发送信号的最高频率915MHz为止，覆盖低频段频率f_LB，抑制两倍的频率2f_LB的高次谐波的图。

[0039] 图10是示出本发明的又一实施方式的RF功率模块RF_PAM的具体结构的图。

[0040] 图11是示出由GMSK的规格规定的便携电话终端设备的RF发送信号的频谱的图。

[0041] 图12是示出本发明的又一实施方式的RF IC的结构的图。

[0042] 标号说明

[0043] Pin_LB第一RF发送输入信号

[0044] Pin_HB第二RF发送输入信号

[0045] HPA1第一RF电力放大器

[0046] HPA2第二RF电力放大器

[0047] Q11、Q12、Q21、Q22RF放大元件

[0048] TLT 11、TLT 12、TLT 21、TLT 22传输线变压器

[0049] Cin、Cout、Cpass电容

[0050] Pout_LB第一RF发送输出信号

[0051] Pout_HB第二RF发送输出信号

[0052] CPL_LB、CPL_HB连接器

[0053] MODE模式信号

[0054] 1st_Stg_LB第一输入侧放大器

[0055] 2nd_Stg_LB第一输出侧放大器

[0056] 1st_BC_LB第一输入侧偏置电路

[0057] 2nd_BC_LB第一输出侧偏置电路

[0058] 1st_Stg_HB第二输入侧放大器

[0059] 2nd_Stg_HB第二输出侧放大器

[0060] 1st_BC_HB第二输入侧偏置电路

[0061] 2nd_BC_HB第二输出侧偏置电路

具体实施方式

[0062] 1.(代表性的实施方式)

[0063] 首先，对本申请公开的发明的代表性的实施方式进行概要说明。在关于代表性的实施方式的概要说明中附加括号而参照的附图的参照标号只不过例示出附加了该标号的结构要素的概念中包含的部分。

[0064] (1)本发明的代表性的实施方式的RF放大装置包括：放大元件(Q12)，对无线通信的无线频率输入信号进行放大；以及传输线变压器(传输线变压器：TLT 12)，与该放大元件的输入电极与输出电极中的至少一个电极连接。上述传输线变压器包括：主线路(Lout)，配置在输入与输出之间；以及副线路(Lin)，配置在上述输入与上述输出中的某一个与交流接地点之间并与上述主线路耦合。上述传输线变压器的上述主线路的上述输入与上述输出中的某一个与上述放大元件的上述一个电极连接。通过对上述交流接地点施加与接地电压电平不同的动作电压(Vdd)，从上述交流接地点经由上述副线路向上述放大元件的上述一个电极供给上述动作电压(参照图1)。

[0065] 根据上述实施方式，在传输线变压器的副线路与主线路之间，形成具有某特性的阻抗的传送线路。因此，从传输线变压器的副线路以传送线路模式向主线路传达能量。因此，通过由传输线变压器的副线路与主线路构成的电路中的阻抗变换，作为成为负载电路的一部分且成为偏置供给部件的电感，无需使用空芯线圈，无需使用大的电流容量与高的Q因子的螺旋线圈或扼流圈电感，可以取出来自放大元件的输出电极的RF放大电压信号。其结果，可以回避在RF放大装置中实现高性能的负载时RF模块的模块高度增大，并且回避在半导体芯片或多层布线电路基板中构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大。

[0066] 作为优选的实施方式，在上述RF放大装置中，在上述传输线变压器的上述输入与接地电位之间、或上述传输线变压器的上述输出与接地电位之间、或上述传输线变压器的上述副线路的上述交流接地点与接地电位之间连接电容(Cin、Cout、Cpass)。由此，上述传输线变压器的线路长(Lx)被设定成使用RF频率的波长(λ)的1/4的一半或其以下(参照图7)。

[0067] 因此，根据上述优选的实施方式，可以回避半导体芯片或多层布线电路基板的高性能的负载的占有面积增大。

[0068] 作为更优选的实施方式，上述传输线变压器的上述线路长被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4的一半或其以下，从而被设定成比上述传输线变压器的上述线路长被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4时的频带特性窄的频带的频率特性(参照图7)。

[0069] 因此，根据上述更优选的实施方式，可以抑制来自上述RF放大装置的高次谐波信号的发生。

[0070] 作为更优选的实施方式，上述传输线变压器的上述主线路与上述副线路由半导体芯片或布线电路基板上的布线层形成(参照图3、图4)。

[0071] 作为具体的实施方式，上述传输线变压器的上述主线路、上述副线路、上述电容的一个电极与另一个电极由上述半导体芯片或上述布线电路基板上的多层布线层形成(参照图3)。

[0072] 作为另一具体的实施方式，上述放大元件生成从无线通信终端装置的天线发送的RF发送信号，上述RF放大装置是电力放大器(参照图2)。

[0073] 作为又一具体的实施方式，上述放大元件对通过无线通信终端装置的天线接收的RF接收信号进行放大，上述RF放大装置是低噪声放大器(LNA)(参照图12)。

[0074] (2)本发明的另一实施方式的RF放大装置(RF_PAM)具备：第一电力放大器(HPA1)，对具有第一频带的第一RF发送输入信号(Pin_LB)进行放大；以及第二电力放大器(HPA2)，对具有频率比上述第一频带高的第二频带的第二RF发送输入信号(Pin_HB)进行放大。

[0075] 上述第一电力放大器由至少包括第一输入侧放大器(1st_Stg_LB)与第一输出侧放大器(2nd_Stg_LB)的第一多级放大器构成。

[0076] 上述第二电力放大器由至少包括第二输入侧放大器(1st_Stg_HB)与第二输出侧放大器(2nd_Stg_HB)的第二多级放大器构成。

[0077] 上述第一电力放大器的上述第一输入侧放大器包括第一输入侧放大元件(Q11)、和与该第一输入侧放大元件的输出电极连接的第一输入侧传输线变压器(TLT 11)。上述第一电力放大器的上述第一输出侧放大器包括第一输出侧放大元件(Q12)、和与该第一输出侧放大元件的输出电极连接的第一输出侧传输线变压器(TLT 12)。上述第二电力放大器的上述第二输入侧放大器包括第二输入侧放大元件(Q21)、和与该第二输入侧放大元件的输出电极连接的第二输入侧传输线变压器(TLT 21)。上述第二电力放大器的上述第二输出侧放大器包括第二输出侧放大元件(Q22)、和与该第二输出侧放大元件的输出电极连接的第二输出侧传输线变压器(TLT 22)。

[0078] 上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器分别包括：主线路(Lout)，配置在输入(Pin)与输出(Pout)之间；以及副线路(Lin)，配置在上述输入与上述输出中的某一个与交流接地点之间。上述各传输线变压器的上述主线路的上述输入与对应的放大元件的上述输出电极连接。通过对上述交流接地点施加与接地电压电平不同的动作电压(Vdd)，从上述交流接地点经由上述副线路向上述放大元件的上述输出电极供给上述动作电压(参照图2)。

[0079] 其结果，可以在RF放大装置(RF_PAM)中实现高性能的负载时回避RF模块的模块高度增大，并且回避在半导体芯片或多层布线电路基板中构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大。

[0080] 作为优选的实施方式，上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器分别是多级连接的传输线变压器(Lout 1、Lin 1、Lout2、Lin 2)(参照图5)。

[0081] 作为优选的实施方式，在上述RF放大装置中，通过在上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器的各传输线变压器的上述输入与接地电位之间、或者上述各传输线变压器的上述输出与接地电位之间、或者上述各传输线变压器的上述副线路的上述交流接地点与接地电位之间连接电容(Cin、Cout、Cpass)，上述各传输线变压器的线路长成为使用RF频率的波长的1/4的一半或其以下。

[0082] 因此，根据上述优选的实施方式，可以回避在半导体芯片或多层布线电路基板中构成的高频放大器的负载电路的占有面积增大。

[0083] 作为更优选的实施方式，上述各传输线变压器的上述线路长被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4的一半或其以下，从而被设定成比上述各传输线变压器的上述线路长被设定成上述使用RF频率的上述波长的1/4时的频带特性窄的频带的频率特性(参照图7)。

[0084] 因此，根据上述更优选的实施方式，可以抑制来自上述RF放大装置的高次谐波信号的发生。

[0085] 作为更优选的实施方式，上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器各自的上述主线路与上述副线路由半导体芯片或布线电路基板上的布线层形成(参照图3、图4)。

[0086] 作为具体的实施方式，上述第一输入侧传输线变压器、上述第一输出侧传输线变压器、上述第二输入侧传输线变压器、上述第二输出侧传输线变压器各自的上述主线路、上述副线路、上述电容的一个电极与另一个电极由上述半导体芯片或上述布线电路基板上的多层布线层形成(参照图3)。

[0087] 在本发明的一个优选的实施方式的RF放大装置中，上述第一电力放大器、上述第二电力放大器的上述第一输入侧放大元件、上述第二输入侧放大元件、上述第一输出侧放大元件、上述第二输出侧放大元件是场效应晶体管。

[0088] 在本发明的一个更优选的实施方式的RF放大装置中，上述场效应晶体管是LDMOS。

[0089] 在本发明的另一个优选的实施方式的RF放大装置中，上述第一电力放大器、上述第二电力放大器的上述第一输入侧放大元件、上述第二输入侧放大元件、上述第一输出侧放大元件、上述第二输出侧放大元件是双极性晶体管。

[0090] 在本发明的另一个更优选的实施方式的RF放大装置中，上述双极性晶体管是异质结型。

[0091] 在本发明的具体方式的RF放大装置(RF_PAM)中，上述第一电力放大器(HPA1)、上述第二电力放大器(HPA2)、对上述第一电力放大器(HPA1)与上述第二电力放大器(HPA2)的发送输出电平进行检测的功率检测器(DET)被搭载于RF功率模块的封装内(参照图10)。

[0092] 在本发明的具体方式的RF放大装置(RF_PAM)中，上述第一RF发送输入信号(Pin_LB)在GSM 850与GSM 900中的至少某一个频带，上述第二RF发送输入信号(Pin_HB)在DCS 1800、PCS 1900、W-CDMA中的至少某一个频带。

[0093] 在本发明的具体方式的RF放大装置(RF_PAM)中，上述第一电力放大器(HPA1)的上述第一输出侧放大器(2nd_Stg_LB)由并联连接的多个第一放大器构成，上述第二电力放大器(HPA2)的上述第二输出侧放大器(2nd_Stg_HB)由并联连接的多个第二放大器构成(参照图10)。

[0094] (3)本发明的又一实施方式的RF放大装置(RF_PAM)包括：放大元件(Q12)，对无线通信的无线频率输入信号进行放大；以及传输线变压器(TLT 12)，与该放大元件的输入电极与输出电极中的至少某一个电极连接。

[0095] 上述传输线变压器具备前级传输线变压器，该前级传输线变压器具备：第一主线路(Lout 1)，配置在第一输入与第一输出之间；以及第一副线路(Lin 1)，配置在上述第一输入和上述第一输出中的某一个与第一交流接地点之间并与上述第一主线路耦合。上述传输线变压器还具备后级传输线变压器，该后级传输线变压器具备：第二主线路(Lout 2)，配置在第二输入与第二输出之间；以及第二副线路(Lin2)，配置在上述第二输入和上述第二输出中的某一个与第二交流接地点之间并与上述第二主线路耦合。

[0096] 向上述传输线变压器的上述前级传输线变压器的上述第一主线路(Lout 1)的上述第一输出，连接了上述后级传输线变压器的上述第二主线路(Lout 2)的上述第二输入。上述传输线变压器的上述前级传输线变压器的上述第一主线路(Lout 1)的上述第一输入和上述传输线变压器的上述后级传输线变压器的上述第二主线路(Lout 2)的上述第二输出中的某一个、与上述放大元件(Q12)的上述一个电极连接。通过对上述第一交流接地点与上述第二交流接地点中的某一个施加与接地电压电平不同的动作电压(Vdd)，向上述放大元件的上述一个电极供给上述动作电压(参照图5)。

[0097] 2.(实施方式的说明)

[0098] 接下来，进一步详述实施方式。以下，根据附图对具体实施方式进行详细说明。另外，在用于说明具体实施方式的所有附图中，对具有同一功能的部件附加同一标号，省略其反复的说明。

[0099] (本发明的一个实施方式的RF模块)

[0100] 图2是示出内置了本发明的一个实施方式的RF电力放大器的RF模块的电路图。如该图所示，RF电力放大装置构成为组入一个封装中的RF功率模块RF_PAM。

[0101] 当与图1所示的在本发明之前由本发明者等开发的RF模块进行比较时，在图2中，在本发明的一个实施方式的RF模块中，省略了图1的高次谐波陷波电路HTC。RF放大元件Q11、Q12、Q21、Q22的输出电极的负载电路并非如图1所示包括扼流圈电感的高次谐波陷波电路HTC，而由传输线变压器TLT 11、TLT 12、TLT 21、TLT 22构成。

[0102] 其结果，在图2中，也不使用部件高度成为问题的空芯线圈，也不使用单片IC、布线基板中的占有面积大的螺旋电感。RF放大元件Q11、Q12、Q21、Q22的输出电极的负载元件的传输线变压器TLT 11、12、21、22可以通过单片IC的半导体芯片、布线基板上的布线容易地形成。

[0103] 如图2的右下所示，作为RF放大元件Q12的输出电极的负载电路的传输线变压器TLT 12包括：主线路Lout，配置在输入与输出Pout之间；以及副线路Lin，配置在输入与输出中的某一个与交流接地点之间并与主线路Lout耦合。传输线变压器TLT 12的主线路Lout的输入与放大元件Q12的输出电极连接。通过对副线路Lin的交流接地点施加与接地电压电平GND不同的动作电压Vdd，从交流接地点经由副线路Lin向放大元件Q12的输出电极供给动作电压Vdd。在主线路Lout的输入与输出上分别连接了输入电容Cin与输出电容Cout，在副线路Lin的交流接地点上连接了旁路电容Cpass。

[0104] 图5是示出图2所示的本发明的一个实施方式的RF电力放大器的RF放大元件Q11、Q12、Q21、Q22的负载电路的其他结构例子的图。

[0105] 如图5所示，作为RF放大元件Q12的负载电路的传输线变压器TLT 12由前级传输线变压器Lout 1、Lin 1与后级传输线变压器Lout2、Lin 2构成。前级传输线变压器包括：主线路Lout 1，配置在输入与输出Pout之间；以及副线路Lin 1，配置在Lout1的输入和输出中的某一个与交流接地点之间并与主线路Lout 1耦合。后级传输线变压器也同样地包括：主线路Lout 2，配置在输入与输出Pout之间；以及副线路Lin 2，配置在Lout 2的输入和输出中的某一个与交流接地点之间并与主线路耦合。

[0106] 在前级传输线变压器的主线路Lout 1的输入与主线路上分别连接了输入电容Cin与级间电容Cint，在后级传输线变压器的主线路Lout 2的输出上连接了输出电容Cout。这些电容Cin、Cint、Cout与前级传输线变压器的主线路Lout 1和后级传输线变压器的主线路Lout 2连接，从而可以将主线路Lout 1、Lout 2的线路长缩短成小于使用RF频率的波长的1/4。其结果，可以设为比线路长被设定成使用RF频率的波长的1/4时的频带特性窄的频带，可以抑制不期望的频带外频率信号的电平。

[0107] 在前级传输线变压器的副线路Lin 1的交流接地点与后级传输线变压器的副线路Lin 2的交流接地点上分别连接了旁路电容Cpass 1、Cpass 2。通过对前级传输线变压器的副线路Lin 1的交流接地点施加与接地电压电平GND不同的动作电压Vdd，从交流接地点经由副线路Lin 1向放大元件Q12的输出电极供给动作电压Vdd。传输线变压器TLT 12的主线路Lout 1的输入与放大元件Q12的输出电极连接。进而，从传输线变压器TLT 12的主线路Lout 2的输出，得到放大元件Q12的放大输出Pout。

[0108] 另外，图5所示的作为RF放大元件Q12的负载电路的传输线变压器TLT 12通过采用两级的从属连接，与一级结构相比可以大幅提高频带外频率信号电平的抑制效果。另外，通过使电感变换比在前级传输线变压器与后级传输线变压器中不同，与一级结构相比可以抑制频带外频率信号电平，并且可以得到宽频带通过特性。

[0109] 图3是示出在半导体芯片或布线基板中由多层布线形成了具有在图2的右下示出的主线路Lout与副线路Lin的传输线变压器TLT12的情况的图。传输线变压器TLT 12的副线路Lin由多层布线的下层布线形成，传输线变压器TLT 12的主线路Lout由多层布线的上层布线形成。由多层布线的下层布线形成的副线路Lin与由多层布线的上层布线形成的主线路Lout通过层间绝缘膜被电绝缘。可以对由多层布线的下层布线形成的副线路Lin的一端Lin(B)供给动作电压Vdd，可以对副线路Lin的另一端Lin(A)供给来自放大元件Q12的输出电极的输入信号Pin。副线路Lin的另一端Lin(A)经由形成在层间绝缘膜中的通孔与传输线变压器TLT 12的主线路Lout的一端In(A)连接，通过从传输线变压器TLT12的副线路Lin向主线路Lout的阻抗变换，可以从主线路Lout的另一端Out(B)生成放大元件Q12的输出电力Pout。即，在传输线变压器TLT 12的副线路Lin与主线路Lout之间，通过层间绝缘膜形成特性阻抗。因此，从传输线变压器TLT 12的副线路Lin以传送线路模式向主线路Lout传达能量。因此，作为负载电路，无需使用空芯线圈，无需使用大的电流容量与高的Q因子的螺旋线圈或扼流圈电感，可以取出来自放大元件的输出电极的RF放大电压信号。

[0110] 另外，如图2的右下与图3所示，在传输线变压器TLT 12的输出电力Pout与接地电位GND之间连接了电容Cout，在传输线变压器TLT 12的输入电力Pin与接地电位GND之间连接了电容Cin，在副线路Lin的交流接地点(动作电压Vdd的供给点)与接地电位之间连接了旁路电容Cpass。通过这些电容，可以将传输线变压器TLT 12的线路长Lx设定成使用的RF频率的波长λ的1/4的一半或其以下。

[0111] 图7是示出图3所示的传输线变压器TLT 12的线路长Lx与电容Cin、Cout的关系的图。如该图所示，未连接电容Cin、Cout时的传输线变压器的线路长Lx如所熟知的那样成为所使用的RF频率的波长λ的1/4的长度。在使用的RF频率是1GHz的情况下，波2
长λ的1/4的线路长Lx大致成为30mm。另一方面，RF功率模块的面积小至大致5×5mm，将大致30mm的线路长Lx的传输线变压器形成在RF功率变压器内部是非常困难的。在使用具有所使用的RF频率的波长λ的1/4的长度的线路长Lx的传输线变压器时，频带宽度BW成为宽频带。在传输线变压器的线路长Lx的两端连接了电容Cin、Cout时，可以与电容Cin、Cout的电容值成反比例地，将传输线变压器的线路长Lx的长度缩短成小于所使用的RF频率的波长λ的1/4。在传输线变压器的线路长Lx的长度比所使用的RF频率的波长λ的1/4短时，此时的频带宽度BW成为比使用了具有使用RF频率的波长λ的1/4的长度的线路长Lx的传输线变压器时的频带宽度窄的频带。

[0112] 另外，在图3中，电容Cin、Cout、Cpass的下层电极与上层电极分别由形成传输线变压器TLT 12的副线路Lin的多层布线的下层布线与形成主线路Lout的多层布线的上层布线形成。另外，电容Cin、Cout、Cpass还可以由芯片电容器形成。

[0113] 在图2所示的本发明的一个实施方式的RF模块中，与传输线变压器TLT 12同样地，其他传输线变压器TLT 11、21、22的线路长Lx被设定成使用的RF频率的波长λ的1/4的一半或其以下。因此，RF放大元件Q11、Q12、Q21、Q22的输出电极的负载电路的传输线变压器TLT 11、12、21、22可以在半导体芯片或布线基板中以小的占有面积形成。进而，通过使用具有被设定成使用RF频率的波长λ的1/4的一半以下的线路长Lx的传输线变压器TLT 11、12、21、22，可以覆盖便携电话那样的多频段RF通信中所需的频带，且抑制不需要的干扰发送信号。

[0114] 即，在RF功率模块RF_PAM的第一RF电力放大器HAP1对具有GSM 850与GSM 900的大致0.8GHz～1.0GHz的第一频带的第一RF发送输入信号Pin_LB进行放大时，第一RF电力放大器HPA1的传输线变压器TLT 11、12的窄频带频率特性是有益的。另外，在RF功率模块RF_PAM的第二RF电力放大器HAP2对具有DCS1800、PCS 1900、WCDMA 1900的大致1.7GHz～2.0GHz的第二频带的第二RF发送输入信号Pin_HB进行放大时，第二RF电力放大器HPA2的传输线变压器TLT 21、22的窄频带频率特性是有益的。

[0115] 图8是图2所示的第一RF电力放大器HAP1的传输线变压器TLT 11、12的窄频带频率特性L_LNB与第二RF电力放大器HPA2的传输线变压器TLT 21、TLT 22的窄频带频率特性L_HNB的图。第一RF电力放大器HAP1的传输线变压器TLT 11、12的窄频带频率特性L_LNB可以覆盖GSM 850的RF发送信号的最低频率824MHz至GSM 900的RF发送信号的最高频率915MHz，并抑制其以外的不需要的干扰发送信号。第RF电力放大器HAP2的传输线变压器TLT 21、22的窄频带频率特性L_HNB可以覆盖DCS 1800的RF发送信号的最低频率1710MHz至WCDAM 1900的RF发送信号的最高频率1980MHz，并抑制其以外的不需要的干扰发送信号。另外，在图8中，特性L0_WB示出作为RF电力放大器的放大元件的负载使用了具有使用RF频率的波长λ的1/4的长度的线路长Lx的传输线变压器时的宽频带特性。可以理解图8的宽频带特性L0_WB无法抑制不需要的干扰发送信号。

[0116] 图9是示出图2所示的第一RF电力放大器HAP1的传输线变压器TLT 11、12的窄频带频率特性L_LNB针对从GSM 850的RF发送信号的最低频率824MHz到GSM 900的RF发送信号的最高频率915MHz为止，覆盖低频段频率f_LB，抑制两倍的频率2f_LB的高次谐波(1648MHz至1830MHz)的图。通过第一RF电力放大器HPA1的传输线变压器TLT 11、12的窄频带频率特性L_LNB，无需使用图1所示的由电感L101、电容C101构成的高次谐波陷波电路HTC，就可以抑制两倍的频率2f_LB的高次谐波。

[0117] 在图2中，GSM 850的频段的RF发送信号与GSM 900的频段的RF发送信号作为具有第一频带的第一RF发送输入信号Pin_LB，被供给到第一RF电力放大器HPA1的输入中。另外，GSM 850的频段的RF发送信号的频带是824MHz～849MHz，GSM 900的频段的RF发送信号的频带是880MHz～915MHz。

[0118] DCS 1800的频段的RF发送信号与PCS 1900的频段的RF发送信号作为具有第二频带的第二RF发送输入信号Pin_HB，被供给到第二RF电力放大器HPA2的输入中。另外，WCDMA 1900的频段的RF发送信号也可以作为第二RF发送输入信号Pin_HB，被供给到第二RF电力放大器HPA2的输入中。另外，DCS 1800的频段的RF发送信号的频带是1710MHz～1785MHz，PCS 1900的频段的RF发送信号的频带是1850MHz～1910MHz，WCDMA 1900的频段的RF发送信号的频带是1920MHz～1980MHz。

[0119] 在第一RF电力放大器HPA1中，第一RF发送输入信号Pin_LB经由耦合电容C11通过多级放大器的输入侧放大器1st_Stg_LB的RF放大元件Q11被放大。输入侧放大器1st_Stg_LB的RF放大信号经由传输线变压器TLT 11与耦合电容C12通过多级放大器的输出侧放大器2nd_Stg_LB的RF放大元件Q12被放大，从RF放大元件Q12的输出得到第一RF发送输出信号Pout_LB。经由作为输入侧放大器1st_Stg_LB的RF放大元件Q11的输出电极的负载电路的传输线变压器TLT 11，经由作为输出侧放大器2nd_Stg_LB的RF放大元件Q12的负载电路的传输线变压器TLT 12供给动作电源电压Vdd。对输入侧放大器1st_Stg的RF放大元件Q11的输入电极，供给由输入侧偏置电路1st_BC_LB形成的偏置电压。对输出侧放大器2nd_Stg_LB的RF放大元件Q12的输入电极，供给由输出侧偏置电路2nd_BC_LB形成的偏置电压。

[0120] 在第二RF电力放大器HPA2中，第二RF发送输入信号Pin_HB经由耦合电容C21通过多级放大器的输入侧放大器1st_Stg_HB的放大元件21被放大。输入侧放大器1st_Stg_HB的RF放大信号经由传输线变压器TLT 21与耦合电容C22通过多级放大器的输出侧放大器2nd_Stg_HB的RF放大元件Q22被放大，从RF放大元件Q22的输出得到第二RF发送输出信号Pout_HB。经由作为输入侧放大器1st_Stg_HB的RF放大元件Q21的输出电极的负载电路的传输线变压器TLT 21，经由作为输出侧放大器2nd_Stg_HB的RF放大元件Q22的负载电路的传输线变压器TLT 22供给动作电源电压Vdd。对输入侧放大器1st_Stg_HB的RF放大元件Q21的输入电极，供给由输入侧偏置电路1st_BC_HB形成的偏置电压。对输出侧放大器2nd_Stg_HB的RF放大元件Q22的输入电极，供给由输出侧偏置电路2nd_BC_HB形成的偏置电压。

[0121] 第一RF电力放大器HPA1的多级放大器的输入侧放大器1st_Stg_LB的N-MOS Q11与输出侧放大器2nd_Stg_LB的N-MOS Q12、第二RF电力放大器HPA2的多级放大器的输入侧放大器1st_Stg_HB的N-MOS Q21与输出侧放大器2nd_Stg_HB的N-MOS Q22全部是被称为LDMOS(Lateral Diffused MOS)的适用于RF放大的N沟道功率MOS晶体管，但还可以通过HBT(异质结双极晶体管)等其他RF功率放大元件来置换。

[0122] (其他传输线变压器)

[0123] 图4是示出在半导体芯片或布线基板中由1层布线形成了具有在图2的右下示出的主线路Lout与副线路Lin的传输线变压器TLT 12的情况的图。传输线变压器TLT 12的副线路Lin由1层布线形成，传输线变压器TLT 12的主线路Lout也由1层布线形成。由1层布线形成的副线路Lin与由1层布线形成的主线路Lout通过其之间的间隙被电绝缘。可以例如由第二层的布线对由1层布线形成的副线路Lin的一端Lin(B)供给动作电压Vdd，可以对副线路Lin的另一端Lin(A)供给来自放大元件Q12的输出电极的输入电力Pin。副线路Lin的另一端Lin(A)与传输线变压器TLT 12的主线路Lout的一端In(A)连接，可以通过传输线变压器TLT 12的从副线路Lin向主线路Lout的阻抗变换，从主线路Lout的另一端Out(B)生成放大元件Q12的输出电力Pout。因此，作为负载电路，无需使用空芯线圈，无需使用大的电流容量与高的Q因子的螺旋线圈或扼流圈电感，可以取出来自放大元件的输出电极的RF放大电压信号。

[0124] 图6是示出作为图2的RF放大元件Q11、Q12、Q21、Q22的输出电极的负载元件的传输线变压器TLT 11、12、21、22能够使用的传输线变压器的各种类型的图。

[0125] 图6(A)所示的传输线变压器是图2、图3、图4中说明的类型的传输线变压器，与非平衡Ruthroff型的传输线变压器类似。图6(B)所示的传输线变压器与非平衡Guanella型的传输线变压器类似。任一型的传输线变压器都可以在半导体芯片或布线基板中由多层布线形成。因此，作为负载电路，无需使用空芯线圈，无需使用大的电流容量与高的Q因子的螺旋线圈或扼流圈电感，可以取出来自放大元件的输出电极的RF放大电压信号。

[0126] (RF功率模块的具体结构)

[0127] 图10是示出本发明的又一实施方式的RF功率模块RF_PAM的具体结构的图。

[0128] 如该图所示，本发明的又一实施方式的RF功率模块RF_PAM组入一个封装中。作为RF放大元件的N沟道的LDMOS与用于功率控制或偏置控制等的内部电路形成在一个硅半导体集成电路Si IC的芯片上。在硅半导体集成电路Si IC的芯片内部的下方，配置有用于发送GSM 850与GSM 900的第一RF电力放大器HPA1。在芯片内部的上方，配置有用于发送DCS 1800、PCS 1900、WCDMA 1900的第二RF电力放大器HPA 2。在芯片内部的中央，配置有功率检测器DET、电压调节器Vreg、被供给模式信号MODE的模式开关控制电路Md_Sw。该硅半导体集成电路SiIC配置在RF功率模块RF_PAM的布线基板上，并且在该布线基板上还配置有作为负载元件的传输线变压器TLT 11、12、21、22、多个电容元件C12、C22...的无源元件、两个功率连接器PCPL_LB、PCPL_HB、两个输出用的带状线OUT_SL_LB、OUT_SL_HB等。传输线变压器TLT 11、12、21、22是如上所述利用布线基板上的多层布线形成的。连接器PCPL_LB对第一RF电力放大器HPA1的发送输出电平进行检测，连接器PCPL_HB对第二RF电力放大器HPA2的发送输出电平进行检测。通过利用多层布线的下层布线形成的Y字型的输出合成用带状线OUT_SL_LB与利用多层布线的上层布线形成的连接器PCPL_LB被电磁耦合，连接器PCPL_LB对第一RF电力放大器HPA1的发送输出电平进行检测。连接器PCPL_LB的一端经由终端电阻R34与接地电压GND连接，连接器PCPL_LB的另一端的发送输出电平被供给给功率检测器DET。发送输出电平的变化成为功率检测器DET与电压调节器Vreg的输出变化，通过输入侧偏置电路1st_BC_LB与输出侧偏置电路2nd_BC_LB的偏置电压变化，进行第一RF电力放大器HPA1的APC控制。通过利用多层布线的下层布线形成的Y字型的输出合成用带状线OUT_SL_HB与利用多层布线的上层布线形成的连接器PCPL_HB被电磁耦合，连接器PCPL_HB对第二RF电力放大器HPA2的发送输出电平进行检测。连接器PCPL_HB的一端经由终端电阻R35与接地电压GND连接，连接器PCPL_HB的另一端的发送输出电平被供给给功率检测器DET。发送输出电平的变化成为功率检测器DET与电压调节器Vreg的输出变化，通过输入侧偏置电路1st_BC_HB与输出侧偏置电路2nd_BC_HB的偏置电压变化，进行第二RF电力放大器HPA2的APC控制。

[0129] 第一RF电力放大器HPA1的输出侧放大器2nd_Stg_LB由并联连接的两个放大器构成，同样地第二RF电力放大器HPA2的输出侧放大器2nd_Stg_HB也由并联连接的两个放大器构成。第一RF电力放大器HPA1的并联连接的两个输出侧放大器2nd_Stg_LB的两个输入是通过输入侧放大器1st_Stg_LB的输出并联地驱动的，同样地第二RF电力放大器HPA2的并联连接的两个输出侧放大器2nd_Stg_HB的两个输入也是通过输入侧放大器1st_Stg_HB的输出并联地驱动的。第一RF电力放大器HPA1的并联连接的两个输出侧放大器2nd_Stg_LB的两个输出被供给到Y字型的输出合成用带状线OUT_SL_LB的两个输入中，从Y字型的输出合成用带状线OUT_SL_LB的输出，输出GSM 850与GSM 900中的某一个第一RF发送输出信号Pout_LB。同样地，第二RF电力放大器HPA2的并联连接的两个输出侧放大器2nd_Stg_HB的两个输出也被供给到Y字型的输出合成用带状线OUT_SL_HB的两个输入，从Y字型的输出合成用带状线OUT_SL_HB的输出，输出DCS 1800、PCS 1900、WCDMA 1900中的某一个第二RF发送输出信号Pout_HB。另外，从RF功率模块RF_PAM的右侧，输出功率检测器DET的功率检测信号VDET。从RF功率模块RF_PAM的左侧，供给GSM 850与GSM900中的某一个第一RF发送输入信号Pin_LB、和DCS 1800、PCS1900、WCDMA 1900中的某一个第二RF发送输入信号Pin_HB、和模式信号MODE。另外，并联连接的两个输出侧放大器2nd_Stg与并联连接的两个输出侧放大器2nd_Stg_HB由被称为DD-CIMA型的放大器构成。另外，DD-CIMA是Divided-Device andCollectively Impedance-Matched Amplifier的简写。

[0130] 传输线变压器TLT 11、12、21、22如上所述通过使用主线路的输入电容与输出电容中的某一个，传输线变压器的线路长Lx被设定成使用RF频率的波长λ的1/4的一半或其以下。因此，输出GSM 850与GSM 900中某一个的第一RF发送输出信号Pout_LB的第一RF电力放大器HPA1成为窄频带频率特性，输出DCS 1800、PCS 1900、WCDMA 1900中某一个的第二RF发送输出信号Pout_HB的第二RF电力放大器HPA2成为窄频带频率特性。图11示出由GMSK的规格规定的便携电话终端设备的RF发送信号的频谱，粗的实线PSD是由GMSK的规格规定的电平。GMSK(Gaussian Minimum-shiftKeying)的规格是在通信中使用相位调制的GSM 850、GSM 900、DCS 1800、PCS 1900中必需满足的邻接信道干扰信号电平的规格。即，中心频率(RF发送频率)的附近±200KHz中的衰减量被设为-30dBm以下，中心频率(RF发送频率)的附近±400KHz中的衰减量被设为-60dBm以下。如用细的实线所示，上述第一RF电力放大器HPA1与第二RF电力放大器HPA2的窄频带频率特性表示对满足GMSK的规格是有益的。

[0131] (RF IC的低噪声放大器)

[0132] 图12是示出本发明的又一实施方式的RF收发模拟信号处理集成电路(RF IC)的结构的图。

[0133] 如该图所示，本发明的又一实施方式的RF IC在例如硅的半导体芯片的内部包括低噪声放大器LNA、接收混频器MIX、接收用RF压控振荡器RxVCO。低噪声放大器LNA包括对通过无线通信终端装置的天线接收的RF接收信号进行放大的放大元件Q1，并包括与放大元件Q1的输出电极连接的传输线变压器TLT。传输线变压器TLT包括：主线路Lout，配置在输入Pin与输出Pout之间；以及副线路Lin，配置在输入Pin与输出Pout中的某一个与交流接地点之间并与主线路Lout耦合。传输线变压器TLT的主线路Lout的输入Pin经由其他放大元件Q2与放大元件Q1的输出电极连接。通过对交流接地点施加与接地电压电平GND不同的动作电压Vdd，从交流接地点经由副线路Lin向放大元件Q1的输出电极供给动作电压Vdd。

[0134] 图12的RF IC的低噪声放大器LNA的放大元件Q1的输出电极上连接的传输线变压器TLT可以在图3所示的结构中由半导体芯片上的多层布线形成。在传输线变压器TLT的副线路Lin与主线路Lout之间，形成有某特性阻抗的传送线路，从传输线变压器TLT的副线路Lin以传送线路模式向主线路Lout传达能量。因此，作为负载电路，无需使用空芯线圈，无需使用大的电流容量与高的Q因子的螺旋线圈或扼流圈电感，可以取出来自放大元件的输出电极的RF放大电压信号。另外，在传输线变压器TLT的输出Pout与接地电位GND之间连接了电容Cout，在传输线变压器TLT的输入Pin与接地电位GND之间连接了电容Cin，在副线路Lin的交流接地点(动作电压Vdd的供给点)与接地电位之间连接了电容Cpass。由此，可以将传输线变压器TLT的线路长Lx设定成所使用的RF频率的波长λ的1/4的一半或其以下。其结果，可以以半导体芯片上的小的占有面积来形成传输线变压器TLT。

[0135] 另外，在图12的RF IC中，通过无线通信终端装置的天线接收的GSM 850、GSM900、DCS 1800、PCS 1900、WCDMA 1900中的某一个RF接收信号VIN经由耦合电容CIN被供给到源极接地的N沟道MOS晶体管Q1的栅极。偏置用N沟道MOS晶体管Q0经由电阻R0、R1与N沟道MOS晶体管Q1的栅极连接，在偏置用N沟道MOS晶体管Q0与动作电压Vdd之间连接了偏置电流源Io。源极接地的N沟道MOS晶体管Q1的漏极经由栅极被供给偏置电压Vb的栅极接地的N沟道的级联连接MOS晶体管Q2的源极/漏极路径，与传输线变压器TLT连接。

[0136] 由低噪声放大器LNA的传输线变压器TLT生成的RF接收放大信号被供给到接收混频器MIX的两个混频器I_MIX、Q_MIX的一个输入端子。从接收用RF压控振荡器RxVCO形成接收用RF本地信号，接收用RF本地信号被供给到混频器I_MIX的另一个输入端子，来自90度移相器(90°)的90度移相RF本地信号被供给到混频器Q_MIX的另一个输入端子。从两个混频器I_MIX、Q_MIX的输出，生成正交基带解调信号I、Q，被供给到基带LSI那样的基带信号处理块。

[0137] 以上根据实施方式对由本发明者完成的发明进行了具体说明，但本发明不限于此，当然可以在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。

[0138] 例如，在图10中，除了用于检测对RF电力放大器的发送功率进行检测的发送输出电力电平的功率连接器PCPL_LB、PCPL_HB以外，还可以采用电流检测型检测器。在该电流检测型检测器中，与RF电力放大器的最终级功率放大元件并联地连接检测放大元件，使与最终级功率放大元件的DC/AC动作电流成比例的小的检测DC/AC动作电流流入检测放大元件。

[0139] 另外，作为RF电力放大器的功率器件，除了采用基于硅的LD(Lateral Diffused)结构的功率MOSFET以外，还可以采用GaAs、InGaAs、SiGe等HBT(Hetero Bipolar Transistor)、GaAs类FET。

[0140] 进而，在图3与图4中，传输线变压器TLT的主线路Lout与副线路Lin的形状不限于圆形，而例如还可以设为四边形等多边形。

[0141] (产业上的可利用性)

[0142] 虽然主要针对便携电话终端叙述了本发明，但本发明不限于便携电话终端，而可以广泛用于便携电话基站、车载设备、家电产品、使用其他无线通信的设备、装置。