CN1081850C - 功率放大器和通信单元 - Google Patents

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Abstract

一种功率放大器包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一放大器PA2；一个具有一个输入端和一个输出端的无源电路PC3；以及一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关SW2，第一开关SW2的一个多掷端被连接在第一放大器PA2的输入端上，第一开关SW2的另一个多掷端被连接在无源电路PC3的输入端上。这使得有可能提供一种功率放大器和一种通信单元，它们能够以不同频率、输出功率、或调制类型工作。

Description

功率放大器和通信单元
本发明涉及一种功率放大器和一种处理一些信号的通信单元；这些信号的频率、输出功率和调制类型中至少有一种是互相不同的；较具体地说，涉及至少含有一个开关的一种功率放大器和一种通信单元。
近年来，在全球范围内已经开发了或者刚开始商品化了各种类型的信息通信单元，例如移动电话单元和便携式信息终端。每一个这种信息通信单元都基于其特定的系统工作。于是，在这些系统中其频带、输出功率和调制类型是互不相同的，从而，分别适用于各种系统的发射功率放大器已被开发并集成在终端中。
在日本，对于汽车无线电话和移动电话单元采用了两种类型的通信方法，即模拟型的FM(调频)类型和数字型的π/4相移DQPSK(差分正交相移键控)类型。模拟型和数字型两者都被指定为800MHz的频带、而只有数字型被指定为1.5GHz的频带。此外，一种叫做“PHS”(个人手持电话系统)的移动电话被指定为数字型π/4相移DQPSK类型和1.9GHz的频带。汽车无线电话单元和移动电话单元的输出功率为1W的量级，而移动电话的输出功率为10mW的量级。由于前一种电话单元的作用半往为数公里，并具有中继功能，所以前一种类型的电话单元甚至在汽车旅行中或类似情况中也可以用来通信。另一方面，后一类型的电话单元的作用距离为数百米，并且是利用了例如把通常的室内无绳电话单元用于室个的方法来开发的。此外，虽然在全世界把2.4GHz频带，即ISM(工业、科学、医药)频带，指定给了工业、科学、和医药应用，但也正在考虑把ISM频带按照分散谱(SS)类型应用到办公室、工厂、或各种现场内的无线LAN(局域网)上，以符合输出功率为10mW/MHz(频带：26MHz)的标准。从这些发展趋势可以看出，能够在任何地点任何时间使用的信息通信单元在不久的将来肯定将在日常生活中普及。
通常，满足所需频带和所需输出功率的发射功率放大器根据终端所基于的是上述哪种类型而被集成在相应的终端中。因此，要求用刻或者拥有多个对应于当地服务区域和应用的各种类型的终端，或者购买一个其身自可以兼容几种不同类型的昂贵而笨大的终端。
图35是一个普通例子的方柜图。这个普通例子是一个多级功率放大器，它用来发射具有不同频带和输出功率的两种不同的射频(RF)信号，其中使用了分别对应于两个频带的两个放大器组。
第一功率放大器PA1包括：一个第一输入匹配电路PA104；一个第一GaAs MESFET(砷化镓金属半导体场效应管)PA101；一个第一级间匹配电路PA105；一个第二GaAs MESFET PA102；一个第二级间匹配电路PA106；一个第三GaAs MESFET PA103；以及一个第一输出匹配电路PA107。
第二功率放大器PA2包括：一个第二输入匹配电路PA204；一个第四GaAs MESFET PA204；一个第三级间匹配电路PA205；一个第五GaAs MESFET PA202；一个第四级间匹配电路PA206；一个第六GaAs MESFET PA203；以及一个第二输出匹配电路PA207。
该普通例子的功率放大器肯定能够兼容不同的输出功率、调制类型和频带，但它需要大量的元部件来形成单一的结构。所以，这样的功率放大器是与减小终端尺寸这一现代要求背道而驰的，并且不利地增加了成本。
图36是在日本公开专利出版物No.8-88524中所说明的一种射频(RF)集成电路的简化电路图，该公开专利公开(公开的公布日期为1996年4月2日)于本申请的优先权日期之后。该专利公开涉及一种RF集成电路，它含有一个工作于模拟和数字两种类型的放大器。如图36所示，放大器末级的FET3601的漏极3604通过一个开关SW1连接到一个模拟型输出匹配电路PC1的输入端和一个数字型输出匹配电路PC2的输入端上。模拟型输出匹配电路PC1的输出端和数字型输出匹配电路PC2的输出端通过一个开关SW2连接到一个输出端3605上。通过用开关转换(切换)输出匹配电路PC1和PC2而从中选出一个，就能实现对应于任一种类型的操作。
图37(a)示出一个表示失真D和功率增益效率η(即输入RF功率和输出RF功率之差与供应给放大器的直流功率之比)随输入功率Pin变化的图，图37(b)示出一个表示输出功率Pout随输入功率Pin变化的图。
图38是一个表示输出匹配电路PC1和PC2对输入功率的依赖关系的图。横轴代表输入功率Pin，纵轴代表输出功率Pout。再有，Pn代表名义输出功率。在输出功率随输入功率线性变化的区域内，失真和功率增益效率是低的。另一方面，在输出功率随较高的输入功率非线性变化的区域内，失真和功率增益效率变大。根据这些特性，关于功率放大器的模拟型的PC1和关开功率放大器的数字型的PC2设计得具有如图38所示的RF功率输入/输出特性，较具体地说，在工作时，关于模拟型的PC1不需要输出功率与输入功率之间的线性性，所以设计得具有高的功率增益效率(即实现效率匹配)。另一方面，关于数字型的PC2设计得保证输出功率与输入功率之间的线性性(即实现失真匹配)，使得在工作时当一个RF信号通过放大器时不产生失真。这样，放大器的功率增益效率变得低于模拟型的情形。
考察日本公开专利出版物NO.8-88524的公开内容，那里所描述的集成电路可以认为是兼容于同样频带(900MHz)和同样输出功率的模拟信号和数字信号的。这样，在上述的集成电路中，其输出匹配电路PC1和PC2实现了这样的阻抗匹配，它使得被发射信号对同样的频带的损耗最小。因此，对于发射不同频带RF信号的情形，阻抗就不能互相匹配，从而增加了损耗。其结果是，该集成电路存在这样的问题：在该情形中不能够获得所希望的输出功率和所希望的失真。再有，假定两种输出功率互不相同(例如，PC1和PC2所处理的分别是1W量级和100mW量级的功率)。这时，为了用一个能够输出1W量级功率的有源元部件去输出100mW量级的功率，就不可避免地需要一个控制FET(场效应晶体管)输入功率的机构。如果在这个控制机构的控制之下通过减小输入功率来使用源元部件工作于100mW量级上，则与工作于1W量级的情形相比，功率增益效率将极度下降，由此不利地增加了功耗。其结果是，如果信息通信单元由电池供电，则电池的寿命将不利地缩短。此外，这种功率放大器对于频率和输出功率两者均不相同的RF信号来说是不兼容的。还有，对于功率放大器被用作为一个兼有发射和接收功能的信息通信单元的一个组成部分的情形，需要设置某种选择手段，以转换准备由功率放大器发射的信号和通过天线所接收到的信号。然而在上面所引用的专利公开中并没有提到这一点。型和数字型来转换输出匹配电路的功率放大器的发射功能和信息通信单元的发射/接收功能之间的相互关系。
考虑到这些问题，本发明的目的是：提供一种功率放大器，它能通用于各种不同类型的信息通信单元所使用的各种不同的系统(即具有不同频带，要发射的输出功率、和调制类型的各种系统)，并能以较低的成本和较小的尺寸制作；以及通过利用这种功率放大器提供一种高附加值的通信单元。
根据本发明提供了一种功率放大器。该功率放大器包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一放大器；一个具有一个输入端和一个输出端的无源电路；以及一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关。在该功率放大器中，第一开关的一个多掷端连接在第一放大器的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在无源电路的输入端上。
在一个实施例中，功率放大器还包括一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关。第二开关的一个多掷端连接在第一放大器的输出端上，第二开关的另一个多掷端连接在无源电路的输出端上。
在另一个实施例中，第一放大器含有一些分立(离散)元部件。
在再一个实施例中，功率放大器还包括一个具有一个输入端和一个输出端的第二放大器。第一开关的单极端连接在第二放大器的输出端上。
在再一个实施例中，第二放大器的3dB带宽为从约800MHz至约2.5GHz的一个范围。
在再一个实施例中，第二放大器的增益特性至少含有两个峰。
在再一个实施例中，第一频带包含1.5GHz，该频带是对应于从第二放大器的增益特性的第一个峰处的第一增益至第一增益的-3dB这一范围的频率范围；以及，第二频带包含1.9GHz，该频带是对应于从第二放大器的增益特性的第二个峰处的第二增益至第二增益的-3dB这一范围的频率范围。
在再一个实施例中，第一频带包含900MHz，该频带之对应于从第二放大器的增益特性的第一个峰处的第一增益至第一增益的-3dB这一范围的频率范围；以及，第二频带包含1.9GHz，该频带是对应于从第二放大器的增益特性的第二个峰处的第二增益至第二增益的-3bB这一范围的频率范围。
在再一个实施例中，第一开关和第二放大器制作在同一个半导体基底上。
在再一个实施例中，无源电路制作在该半导体基底上。
在再一个实施例中，功率放大器还含有一个电源控制器，用来在响应于第一开关的转换时控制准备提供给第一放大器的功率。
在再一个实施例中，第一放大器接收、放大、然后输出模拟信号，无源电路接收和输出数字信号。
在再一个实施例中，第一放大器接收和输出第一数字信号，无源电路接收和输出第二数字信号。
在再一个实施例中，第一放大器接收和输出具有第一频率的信号，无源电路接收和输出具有第二频率的信号，第一频率和第二频率互不相同。
在再一个实施例中，第一放大器输出具有第一输出功率的信号，无源电路输出具有第二输出功率的信号，第一输出功率和第二输出功率之比等于或大于5。
根据本发明的另一个方面提供了一种通信单元。该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出的第一放大器；一个具有一个输入端和一个输出端的无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第三开关；一个前端电路；以及一个天线。在该通信单元中，第一开关的一个多掷端连接在第一放大器的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在无源电路的输入端上。第二开关的一个多掷端连接在第一放大器的输出端上，第二开关的另一个多掷端连接在无源电路的输出端上。第三开关的一个多掷端连接在第二开关的单极端，第三开关的另一个多掷端连接在前端电路上，以及第三开关的单极端连接在天线上。
根据本发明的再一个方面提供了一种通信单元。该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出端的和第一放大器；一个具有一个输入端和一个输出端的无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个第一天线；以及一个第二天线。第一开关的一个多掷端连接在第一放大器的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在无源电路的输入端上。第一放大器的输出端连接在第一天线上，第二放大器的输出端连接在第二天线上。
根据本发明的再一个方面提供了一种功率放大器，该功率放大器包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一放大器；一个具有一个输入端和一个输出端的第二放大器；以及一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关。第一开关的一个多掷端连接在第一放大器的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二放大器的输入端上。
在一个实施例中，该功率放大器还含有一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关。第二开关的一个多掷端连接在第一放大器的输出端上，第二开关的另一个多掷端连接在第二放大器的输出端上。
在另一个实施例中，第一放大器和第二放大器含有一些分立元部件。
在再一个实施例中，第一开关的单极端连接在一个第三放大器的输出端上。
在再一个实施例中，第三放大器的3dB带宽包含从约800MHz至2.5GHz的一个范围。
在再一个实施例中，第三放大器的增益特性至少含有两个峰。
在再一个实施例中，第一频带包含1.5GHz，该频带是对应于从第三放大器的增益特性的第一个峰值处的第一增益至第一增益的-3dB这一范围的频率范围；以及，第二频带包含1.9GHz，该频带是对应于从第三放大器的增益特性的第二个峰处的第二增益至第二增益的-3dB这一范围的频率范围。
在再一个实施例中，第一频带包含900MHz，该频带是对应于从第三放大器的增益特性的第一个峰值处的第一增益至第一增益的-3dB这一范围的频率范围；以及，第二频带包含1.9GHz，该频带是对应于从第三放大器的增益特性的第二个峰值处的第二增益至第二增益的-3dB这一范围的频率范围。
在再一个实施例中，第一开关、第二开关、第一放大器、第二放大器、和第三放大器中的至少两个是制作在同一个半导体基底上的。
在再一个实施例中，第二放大器制作在该半导体基底上。
在再一个实施例中，该功率放大器还包括一个电源控制器，用来在响应于第一开关的转换时去控制准备提供给第一放大器和第二放大器中至少一个放大器的功率。
在再一个实施例中，第一放大器接收、放大、然后输出模拟信号，第二放大器接收、放大、然后输出数字信号。
在再一个实施例中，第一放大器接收和输出第一数字信号，第二放大器接收和输出第二数字信号。
在再一个实施例中，第一放大器接收和输出具有第一频率的信号，第二放大器接收和输出具有第二频率的信号，第一频率和第二频率互不相同。
在再一个实施例中，第一放大器输出具有第一输出功率的信号，第二放大器输出具有第二输出功率的信号，第一输出功率与第二输出功率之比等于大于5。
根据本发明的再一个方面提供了一种通信单元。该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一放大器；一个具有一个输入端和一个输出端的第二放大器；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第三开关；一个前端电路；以及一个天线。第一开关的一个多掷端连接在第一放大器的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二放大器的输入端上。第二开关的一个多掷端连接在第一放大器的输出端上，第二开关的另一个多掷端连接在第二放大器的输出端上。第三开关的一个多掷端连接在第二开关的单极端上，第三开关的另一个多掷端连接在前端电路上，以及第三开关的单极端连接在天线上。
根据本发明的再一个方面提供了一种通信单元。该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一放大器；一个具有一个输入端和一个输出端的第二放大器；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个第一天线；以及一个第二天线。第一开关的一个多掷端连接在第一放大器的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二放大器的输入端上。以及第一放大器的输出端连接在第一天线上，第二放大器的输出端连接在第二天线上。
根据本发明的再一个方面提供了一种功率放大器。该功率放大器包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第二无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；以及一个具有一个输入端和一个输出端的放大器。第一开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输入端上，以及放大器的输出端连接在第一开关的单极端上。
在一个实施例中，该功率放大器还含有一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关。第二开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输出端上，第二开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输出端上。
在另一个实施例中，该放大器含有一些分立元部件。
在再一个实施例中，放大器的3dB带宽包含从约800MHz至约2.5GHz的一个范围。
在再一个实施例中，放大器的增益特性至少含有两个峰。
在再一个实施例中，第一频带包含1.5GHz，该频带是对应于从放大器的增益特性的第一个峰处的第一增益至第一增益的-3dB这一范围的频率范围，第二频带包含1.9GHz，该频带是对应于从放大器的增益特性的第二个峰处的第二增益至第二增益的-3dB这一范围的频率范围。
在再一个实施例中，第一频带包含900MHz，该频带是对应于从放大器的增益特性的第一个峰处的第一增益至第一增益的-3dB这一范围的频率范围，第二频带包含1.9GHz，该频带是对应于从放大器的增益特性的第二个峰处的第二增益至第二增益的-3dB这一范围的频率范围。
在再一个实施例中，第一开关和放大器是制作在同一个半导体基底上的。
在再一个实施例中，第一无源电路和第二无源电路中至少一个电路是制作在该半导体基底上的。
在再一个实施例中，第一无源电路接收和输出模拟信号，第二无源电路接收和输出数字信号。
在再一个实施例中，第一无源电路接收和输出第一数字信号，第二无源电路接收和输出第二数字信号。
在再一个实施例中，第一无源电路接收和输出具有第一频率的信号，第二无源电路接收和输出具有第二频率的信号，第一频率和第二频率是互不相同的。
在再一个实施例中，第一频率高于第二频率。
根据本发明的再一个方面提供了一种通信单元。该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第二无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第三开关；一个前端电路；以及一个天线。第一开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输入端上。第二开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输出端上，第二开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输出端上。第三开关的一个多掷端连接在第二开关的单极端上，第三开关的另一个多掷端连接在前端电路上，以及，第三开关的单极端连接在天线上。
根据本发明的再一个方面提供了一种通信单元。该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第二无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个第一天线；以及一个第二天线。第一开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输入端上。第一无源电路的输出端连接在第一天线上，第二无源电路的输出端连接在第二天线上。
在一个实施例中，该功率放大器还包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第三无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第四无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关；以及一个具有一个单极端和两个多掷端的第三开关。第二开关的一个多掷端连接在第三无源电路的输入端上，第二开关的另一个多掷端连接在第四无源电路的输入端上。第三开关的一个多掷端连接在第三无源电路的输出端上，第三开关的另一个多掷端连接在第四无源电路的输出端上。
在另一个实施例中，该功率放大器还含有一个具有一个单极端和两个多掷端的第四开关。第四开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输出端上，第四开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输出端上。
根据本发明的再一个方面提供了一种通信单元。该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第二无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第三无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第四无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第三开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第四开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第五开关；一个具有一个输入端和一个输出端的放大器；一个前端电路；以及一个天线。第一开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输入端上，以及放大器的输出端连接在第一开关的单极端上。第二开关的一个多掷端连接在第三无源电路的输入端上，第二开关的另一个多掷端连接在第四无源电路的输入端上。第三开关的一个多掷端连接在第三无源电路的输出端上，第三开关的另一个多掷端连接在第四无源电路的输出端上。第四开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输出端上，第四开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输出端上。第五开关的一个多掷端连接在第四开关的单极端上，第五开关的另一个多掷端连接在前端电路上，以及第五开关的单极端连接在天线上。
根据本发明的再一个方面提供了一种通信单元，该通信单元包括：一个具有一个输入端和一个输出端的第一无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第二无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第三无源电路；一个具有一个输入端和一个输出端的第四无源电路；一个具有一个单极端和两个多掷端的第一开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第二开关；一个具有一个单极端和两个多掷端的第三开关；一个具有一个输入端和一个输出端的放大器；一个第一天线；以及一个第二天线。第一开关的一个多掷端连接在第一无源电路的输入端上，第一开关的另一个多掷端连接在第二无源电路的输入端上，以及放大器的输出端连接在第一开关的单极端上。第二开关的一个多掷端连接在第三无源电路的输入端上，第二开关的另一个多掷端连在第四无源电路的输入端上。第三开关的一个多掷端连接在第三无源电路的输出端上，第三开关的另一个多掷端连在第四无源电路的输出端上。第一无源电路的输出端连接在第一天线上，第二无源电路的输出端连接在第二天线上。
这样，这里所描述的本发明使得有可能给出这样的优点：提供一种能够通用于各种不同系统(即，具有不同频带、不同的要发射的功率、和不同的调制类型的系统)并能够以较低的成本和较小的尺寸制作的功率放大器，以及通过利用这种功率放大器提供一种高附加值的通信单元。
通过参考下列的附图，对于熟悉本技术领域的人们来说可以更好地理解本发明，并且本发明的各种目的和优点将变得清楚明的。
图1是说明根据本发明的可转换功率放大器的第1例的结构图。
图2是说明匹配电路的阻抗的图。
图3是示出输入匹配电路PC1或PC2和第-GaAs MESFETPA101的等效电路的图。
图4是示出该例子中可转换功率放大器的一个特定实现的图。
图5是示出一个具有反馈控制部分的可转换功率放大器的一种典型结构的图。
图6是示出一个具有反馈控制部分的可转换功率放大器的另一种典型结构的图。
图7是一种通常使用的信息通信单元的方框图。
图8是一种采用根据本发明的可转换功率放大器的信息通信单元的结构图。
图9是第一DPDT(双极双掷)开关152的结构图，其中结合了图8中的第一单极双掷开关139和第二单极双掷开关140。
图10是发射/接收选择开关的结构图，该开关用于利用图8中模式2下的两个天线和两个滤波器的各种发射/接收情况。
图11是利用根据本发明的可转换率放大器的一种通信单元的结构图。
图12是示出本发明功率放大器中准备用MMIC(单块微波集成电路)实现的一些元部件的图。
图13是当该例子的可转换功率放大器109用一些MMIC和混合集成电路实现时的结构图。
图14是根据本发明的可转换功率放大器的第2例的结构图。
图15是开关SW1和SW2的电路图。
图16是开关SW3和SW4的电路图。
图17是第2例中的可转换功率放大器的结构图。
图18是示出该例子中用MMIC实现的各种范围的图。
图19是说明3dB带宽的图。
图20是说明具有两个峰的放大器的3dB带宽的图。
图21是根据本发明的可转换功率放大器的第3例的结构图。
图22是说明功率放大器的宽频带工作的图。
图23是第3例中的可转换功率放大器的结构图。
图24是示出第3例中用MMIC实现的各个部分的图。
图25是根据本发明的可转换功率放大器的第4例的结构图。
图26是第4例中的可转换功率放大器的结构图。
图27是示出第4例中用MMIC实现的各个部分的图。
图28是根据本发明的可转换功率放大器的第5例的结构图。
图29是第5例中的可转换功率放大器的结构图。
图30是示出第5例中用MMIC实现的各个部分的图。
图31是根据本发明的可转换功率放大器的第6例的结构图。
图32是第6例中的可转换功率放大器的结构图。
图33是示出第6例中用MMIC实现的一个部分的图。
图34是一个结构图，其中第二单极双掷开关SW2分别连接在第一无源电路PC1的输出端上和被连接在图31的功率放大器中的第一单极双掷开关SW2的双掷端上的第二无源电路PC2的输出端上。
图35是一个普通例子的方框图。
图36是日本公开专利出版物NO.8-88524中说明的一种射频(RF)集成电路的简化电路图。
图37示出关于图36中的电路的两个图，一个图示出失真和功率增益效率随输入功率的变化，另一个图示出输出功率随输入功率的变化。
图38是示出输出匹配电路PC1和PC2对输入功率的依赖关系的图。
图39是根据本发明的一种功率放大器和一种通信单元的方框图。
下面将参考各附图说明本发明的一些例子，其中同样的代号代表同样的元部件。
在本说明书中，除非有专门的说明，不加任何修饰的“开关”一词表示“单极多掷开关”。本说明书中的开关包含一个单极端和两个多掷端。另一方面，本说明书中的“功率放大器”和“通信单元”分别包含一个要转换功率放大器和一个可转换信息通信单元，如下面将说明的。例1
根据本发明的可转换功率放大器具有这样的功能：通过在时间上同步地转换两个开关，能发射具有两种不同频率和两种不同输出功率的RF信号。
本例中的可转换功率放大器能够输出如下表所示的模式1和2的RF信号。在模式1下，发射频率f＝f1，输出功率Pout＝Pout1。另一方面，在模式2下，发射频率f＝f2，输出功率Pout＝Pout2。模式1和2下的通信类型和调制类型如下表所示。
       f           Pout1 通信类型
模式1模式2  f1f2  1.9GHz2.4GHz  Pout1Pout2  22dBm26dBm 数字调制数字调制
模式1：π/4相移DQPSK  调制类型
模式2：分散谱(SS)QPSK  调制类型
图1是示出根据本发明的可转换功率放大器的第1例的结构图。
在第一功率放大器PA1的输入方连接了一个第一单极双掷开关SW1、一个用于模式1的第一输入匹配电路PC1和一个用于模式2的第二输入匹配电路PC2。另一方面，在第一功率放大器PA1的输出方连接了一个第二单极双掷开关SW2、一个用于模式1的第二功率放大器PA2、和一个用于模式2的第三功率放大器PA3。
在模式1下，开关SW1把输入匹配电路PC1的输出端连接到功率放大器PA1的输入端上，开关2把功率放大器PA1的输出端连接到功率放大器PA2的输入端上。另一方面，在模式2下，开关SW1把输入匹配电路PC2的输出端连接到功率放大器PA1的输入端上，开关2把功率放大器PA1的输出端连接到功率放大器PA3的输入端上。其结果是，在模式1下一个RF信号在输入端Pin1处被接收，并通过输出端Pout1输出。另一方面，在模式2下一个RF信号在输入端Pin2之处被接收，并通过输出端Pout2输出。
第一功率放大器PA1含有一个第一GaAs MESFET(砷化镓金属半导体场效应管)PA101。第二功率放大器PA2包括：一个第二GaAsMESFET PA201；一个第一级间匹配电路PA202；以及一个第一输出匹配电路PA203。第三功率放大器PA3包括：一个第三GaAsMESFET PA301；一个第二级间匹配电路PA3·02；以及一个第二输出匹配电路PA303。
含在第一、第二、第三功率放大器PA1、PA2和PA3中的第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA201、PA301都是耗尽型的，它们的门极宽度(Wg)分别为1mm、4mm、和8mm。
分别具有1mm和4mm的Wg的第一和第二GaAs MESFET PA101和PA201是安装在树脂模铸块中的，而具有8mm的Wg的第三GaAs MESFET PA301是安装在陶瓷块中的(即，安装在陶瓷载体上然后用树脂密封)。
第一和第二单极双掷开关SW1和SW2都可以或者用一个利用PIN二极管的电路(即一个含有一个树脂模铸PIN二极管以及该PIN二极管的诸如用来隔离直流成分的电容和带有电阻元部件和电感元部件的扼流线图的这样一些周边电路的电路)一实现，或者用一个利用GaAs MESFET的集成电路(即一个通过把一个GaAs MESFET与其周边电路集成在一起并用树脂把它们模铸成形而制成的电路)来实现。
第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA201、PA301的工作电源电压如下所述。具体地说，它们的漏极电压约为3.5V，它们的门极电压是从约-2.0V至约-3.0V的范围内的负电压。第一GaAsMESFET PA101的工作注重于它的增益，第二和第三GaAsMESFET PA201和PA301工作于AB类放大(其静态电流约为Idss(短路漏源电流)的10％)，注重于它们的输入/输出特性的线性性和数字失真特性。这里的Idss指门极和源极短路状态下(即零偏置时)的漏源电流。第一、第二、第三GaAs MESFET的Idss分别为约250mA、900mA、和1.7A。
在本例中，第一和第二单极双掷开关SW1和SW2的控制电压对于利用PIN二极管的电路的情况设定为0V/12V两个电平，对于利用GaAs MESFET的集成电路的情况设定为0V/-4.7V两个电平。
第一、第二、第三功率放大器PA1、PA2、PA3中所含的输入匹配电路、级间匹配电路、和输出匹配电路所具有的功能和结构能根据频率、输出功率、和调制类型来满足所希望的特性。
图2是说明各匹配电路的阻抗的图。GaAs MESFET的输入阻抗在频率f1和f2上是互不相同的。所以，第一和第二输入匹配电路PC1和PC2分别在频率f1(1.9GHz)和频率f2(2.4GHz)下使信号源的阻抗Zs(在此情形中，连接在一个外部电路上的发射RF部分，例如一个发射混频部分，被假定为从可转换功率放大器所看到的阻抗)与第一GaAs MESFET PA101的输入阻抗ZI1相平衡。其结果是，输入反射损耗被优化。反射损耗最好为6dB或以上。
第一级间匹配电路PA202实现的匹配使得在频率f1下第一GaAsMESFET PA101的输出阻抗ZO1等于第二GaAs MESFETPA201的输入阻抗ZI2。第一输出匹配电路PA203实现的匹配使得在频率f1下第二GaAs MESFET PA201的输出阻抗ZO2等于天线方的负载阻抗ZU。
第二级间匹配电路PA302和第二输出匹配电路PA303对频率f2也实现类似的匹配。第一级间匹配电路PA202和第一输出匹配电路PA203分别是第一和第二GaAs MESFET PA101和PA201在频率f1上的负载。另一方面，第二级间匹配电路PA302和第二输出匹配电路PA303分别是第一和第三GaAs MESFET PA101和PA301在频率f2上的负载。这些负载是确定第一、第二、第三三GaAs MESFET PA101、
PA201、PA301的输出特性(即输出功率，饱和输出功率、1dB压缩点输出功率、线性增益、功率增益效率、工作电流、和失真(具体地说，互调制失真和邻近频道泄漏功率))的重要参数。
在本例子的π/4相移DQPSK调制类型和分散谱(SS)QPSK调制类型中，重要的是要满足失真特性。这样，需要把一个线性放大器用作为功率放大器。从这个观点来说，在模式1(1.9GHz、22dBm、π/4相移DQPSK调制信号)中，级间匹配电路PA202实现的匹配要使得GaAs MESFET PA101能够得到高到足以驱动GaAs MESFET PA201的输出功率(即增益)。当输出功率Pout1等于22dBm时，输出匹配电路PA203把邻近频道泄漏功率与载波输出的比值(即邻近频道频率上的泄漏功率对载波频率上的输出的功率之比)抑制到最小程度，然后实现匹配以得到高的功率增益效率(即输入直流功率对所消耗的RF功率之比)。
在模式2(2.4GHz、26dBm、分散谱(SS)QPSK调制信号)中，级间匹配电路PA302实现的匹配使得GaAs MESFET PA101能够得到高到足以驱动GaAs MESFET PA301的输出功率(即增益)。当输出功率Pout2等于26dBm时，输出匹配电路PA303把邻近频道泄漏功率和互调制失真(IMD：当放大多个不同信号时引起的由“mfa±nfb[其中n和m为整数]所表示的频率成分)抑制到最低程度，然后实现匹配以得到高的功率增益效率。
用这种方法，根据本发明的功率放大器的级间匹配电路和输出匹配电路可以设计得能够根据频率、输出功率、和调制类型来满足所希望的特性。
图3是示出输入匹配电路PC1或PC2中的一个电路和第一GaAs MESFET PA101的等效电路的图。第一GaAs MESFET PA101具有一个漏极101、一个源极102、和一个门极103。漏极101通过一个扼流电感104连接到电源端1011上。源极102通过一个源极电感105连接到地上。RF信号输入给端点1031，并通过端点1012输出。输入匹配电路PC1可以由集总在一起的一些恒定元部件：一个串接的电感106、一个串接的电容107和一个并联的电容108所代表。需要指出，各个级间匹配电路和输出匹配电路的等效电路也可以由以类似方式集总在一起的一些元部件来代表。因此，输入匹配电路、级间匹配电路、或输出匹配电路可以设计成不同于图3所示的集总恒定元部件组合。例如，在本例子中，构成匹配电路的集总恒定元部件是用各种芯片元部件，例如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻，来实现的。
图4是示出本例子中可转换功率放大器的一个具体实现的图。可转换功率放大器109的各个元部件以及漏极电压/门极电压供应部分110、111、112(分别用于第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA201、PA301)和控制电压供应部分113、114(分别用于第一和第二单极双掷开关SW1和SW2)的各个元部件都安装在一个印刷电路板115上。vdd1/vgg1、vdd2/vgg2和vdd3/vgg3分别表示准备施加给第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA201、PA301的漏极电压/门极电压。VC1和VC2分别表示准备施加给第一和第二单极双掷开关SW1和SW2的控制电压。
漏极电压/门极电压供应部分110控制第一GaAs MESFET PA101的漏极电压和门极电压中的至少一个电压，由此来减少当不需要PA101工作时PA101的功耗。以同样的方式，漏极电压/门极电压供应部分111和112分别控制第二和第三GaAs MESFET PA201和PA301漏极电压和门极电压中的至少一个电压，由此来减少它们的功耗。
作为减少GaAs MESFET的功耗的一种方法，可以采用通过控制漏极电压或门极电压来减少FET的漏极电流Id的方法。例如，对于耗尽型GaAs MESFET的情况，可以通过把漏极电压从正常工作时的约3.5V降低到不工作时的约0.0V来减少漏极电流Id。或者，也可以通过把门极电压从正常工作时的约-2.5V降低到不工作时的约-5.0V来减少漏极电流Id。漏极电压/门极电压供应部分110从一个外部电源接收正常工作时的漏极电压Vdd1(例如3.5V)和正常工作时的门极电压Vgg1(例如-2.5V)中的至少一个电压，并根据第一GaAs MESFET PA101是否被激活来改变Vdd1和Vgg1，然后把改变了的Vdd1或Vgg1输出给PA101。漏极电压/门极电压供应部分111和112也起着类似于漏极电压/门极电压供应部分110的作用。
漏极电压/门极电压供应部分110、111和112的电源控制是与第一和第二单极双掷开关SW1和SW2的控制电压供应部分113和114的电源控制相关联地执行的。较具体地说，在模式1中，也即在RF信号是通过输入端Pin1接收并通过输出端Pout1输出的模式中，控制电压供应部分113和114分别接收控制电压VC1和VC2，由此来控制SW1和SW2使它们分别选取Pin1和pout1。此外，在该模式1中，由于不需要PA301工作，所以漏极电流Id被减少，由此实现了低功耗。
漏极电压/门极电压供应部分或者可由一个作为扼流圈的芯片电感和一个旁路电容来实现，或者可由一个用来把可转换功率放大器安装到印刷电路板上的微条带线和一个旁路电容来实现。
需要指出，当模式1和2中所规定的输出功率象本例中那样为不相同时，或者当RF信号的发射/接收条件是可变的时，有必要改变或稳定输出功率。这样，由于用于稳定输出功率和保持恒定功率的增益控制功能是发射功率放大器所不可缺少的功能，因此在功率放大器中集成了一个衰减器或一个含有自动增益控制(AGC)或自动电平控制(ALC)的功率放大器，由此来反馈和控制被监视的输出功率。输出功率可以利用电容耦合或定向耦合器来监视。
图5是示出带有反馈控制部分的可转换功率放大器的一种典型实现的图。如图5所示，在本例中的第一功率放大器PA1的输入方设置了一个第一衰减器117，以及/或者在本例中的可转换功率放大器109的外部输入方设置了一个第二衰减器118。这两个衰减器被一个用来监视输出功率和提供控制信号的反馈控制部分116所控制。
作为衰减器，可以采用利用芯片电阻的固定型衰减器(π型、T型衰减器)或者电子衰减器，例如使用模拟型PIN二极管、GaAs MESFET之类的集成电路和由一些分别受到电子控制的数字型单元衰减器相串联组成的集成电路(利用GaAs MESFET等的集成电路)。“单元衰减器”是一种利用单个GaAs MESFET的漏极和源极之间的阻抗的一种元部件，用来衰减信号。当单元衰减器的门极电压受到控制时，衰减量也将随着改变。由于单元衰减器的衰减量例如约为0.5dB至5.0dB，所以如果希望有更大的衰减，需要把多个单元衰减器串联起来。
图6是示出带有反馈控制部分的可转换功率放大器的另一种典型实现的图。如图6所示，通过根据被监视的输出功率来改变设置在本例的第一功率放大器PA1或本例的可转换功率放大器109的外部输入方的自动增益控制功率放大器的电源电压(例如降低漏极电压或降低门极电压)，就可以调整增益和输出功率。
图7是一种通常使用的信息通信单元的方框图。关于RF信号的发射/接收和信号处理的各个部分可分成射频(RF)部分120、中频(IF)信号处理部分121和基频带部分122。
RF部分120包括：一个用来发射和接收的天线123，一个天线复用器或一个开关124，以及一个前端部分125。前端部分125进一步包括一个发射部分126和一个接收部分127。虽然通常来说“前端部分、有时仅指接收部分，但这里假定前端部分也包括发射部分。
发射部分126的主要组成是：一个发射混频器(向上转换器)，用来把由调制器所提供的中频(IF)信号转换成RF信号；它的一个压控振荡器(VCO)；以及一个功率放大器，用来放大RF信号(这里是一个小信号的RF放大器)。本例的可转换功率放大器109属于这一部分。
接收部分12F的主要组成是：一个低噪声放大器(LNA)，用来放大自天线123发送来的RF信号；以及一个接收混频器(向下转换器)，用来把RF信号转换成低频IF信号，使该信号能被集成电路处理。
IF信号处理部分主要由一个部分(一个混频器和一个IF放大器)组成，它用来进一步转换和放大来自基频带信号调制部分的准备提供给发射部分的IF信号和来自接收部分的前端部分的IF信号。
在数字系统中，基频带部分主要包括：一个CODEC(编码解码器)，用于执行对声频、数据、或视频信号的编码和解码处理；一个CODEC，用于根据发射的复用类型(时间分割、频率分割、或代码分割)来执行频道选择等处理；一个基频带信号(声频、数据、或视频信号)调制部分，用于把基频带信号调制成发射方的IF信号；以及一个IF信号解调部分，用来把IF信号解调成接收方的基频带信号。在模拟系统中，基频带部分122的主要组成部分是：一个解调部分(鉴频器)；一个调制部分；以及一个声频/数据信号处理部分。根据通信的类型，基频带部分或者处理模拟信号，或者处理数字信号。因此，对这两种类型分别使用了一个专用于处理模拟信号的集成电路和一个专用于处理数字信号的集成电路。或者，也可以使用一个能共用于处理模拟信号和数字信号的集成电路。
此外，还设置了一个CPU(中央处理单元)/存储器部分128和一个电源部分129，以控制各个部分。CPU/存储器部分128根据所希望的通信类型来控制RF部分120、IF信号处理部分121、以及基频带部分122。电源部分129利用直流/直流变换器、稳压器等等根据各个电路的工作电压来从电池或市电产生正电源成负电原。
通过把RF部分120、IF信号处理部分121、和基频带部分122集成在至少一个印刷电路板(例如电介质基底或类似基底)上，并把它们整体安装到一个信息通信单元的外壳内，就能够得到与普通例子相比来说是小尺寸和低成本的单元。其结果是，能够得到一种普适于各种具有不同频带、不同发射输出功率和不同调制类型的系统的高附加值的信息通信终端单元。
图8是利用根据本发明的可转换功率放大器的一种结构图。图8所示的信息通信单元包括一些用来分别转换对应于模式1和2的发射和接收的开关。分别对应于模式1和2的第二单极双掷开关140和第三单极双掷开关141连接在本发明的可转换功率放大器138的输出方。开关140和141起着发射和接收之间的转换作用(模式1：在TX1和RX1之间转换，模式2：在TX2和RX2之间转换)。
一个第一天线142(用于模式1)和一个第一滤波器144连接在第二单极双掷开关140的单极端上，而一个第二天线(用于模式2)和一个第二滤波器1451则连接在第三单极双掷开关141的单极端上。一个第一低噪声放大器146，一个第一本地放大器147和一个第一混频器148连接在用于模式1的接收端RX1上，而一个第二低噪声放大器149、一个第二本地放大器150、和一个第二混频器151则连接在用于模式2的接收端RX2上。
图9(a)和(b)是示出第一DPDT(双极双掷)开关152的一个典型实施例的图，其中图8中的两个单极双掷开关，即第一单极双掷开关139和第二单极双掷开关140，已结合在一起。第一单极双掷开关139的单极端P1、第二单极双掷开关140的单极端P2、第一单极双掷开关139的一个双掷端T1(位在用于模式2的发射方)、和第二单极双掷开关140的一个双掷端T2(位在用于模式1的接收方)分别对应于第一DPDT开关152的各个接口。第一、第二、第三、第四开关晶体管TSW1、TSW2、TSW3、TSW4分别连接在相连接在相邻接口P1和P2、P2和T2、T2和T1、以及T1和P1之间。第五、第六、第七、第八开关晶体管TSW5、TSW6、TSW7、TSW8分别并联在接口P1、P2、T2、和T1上。应该指出，TSW5至一个TSW8根据相邻接口之间所希望的绝缘情况，有时被连接上，有时被断开。这样，各相邻的接口通过一个SPST(单极单掷)开关互相连接。其结果是，第一DPDT152能够起到把P1处接收到的信号转换到P2处或T1处，把在P2处所接收到的信号转换到T2处。
图10(a)和10(b)是示出发射/接收选择开关的一个具体的典型实施例的图，该开关通过以两个用于模式2的天线(第二天线143和第三天线154)和两个滤波器(第二滤波器1451和第三滤波器1452)来代替图8中的用于模式2的天线和滤波器，来实现各种发射/接收情况的分集。在该分集型系统中，根据受无线电波的反射和散射所影响的各种发射/接收条件，选出一个具有满意的发射/接收特性的天线。发射/接收选择开关由第二DPDT开关153实现。P1′(在第二天线一方；用于模式2)、P2′(在第三天线一方；用于模式2)、T1′(在用于模式2的发射方)、以及T2′(在用于模式2的接收方)分别对应于第二DPDT开关153的各个接口。第九、第十、第十一、第十二开关晶体管TSW9、TSW10、TSW11、TSW12分别连接在相邻接口P2′和T1′、T1′和P1′、P1′和T2′、以及T2′和P2′之间。第十三、第十四、第十五、第十六开关晶体管TSW13、TSW14、TSW15、TSW16分别并联在接口P2′、T1′、P1′、和T2′上。需要指出，TSW13至TSW16根据各相邻接口之间所希望的绝缘情况有时接通，有时断开。这样，各相邻的接口通过一个SPST(单极单掷)开关互相连接。其结果是，通过选择天线方的接口P1′和P2′中的任一个，发射方的接口T1′和接收方的接口T2′便能被转换。
图11是一种利用根据本发明的可转换功率放大器的通信单元的结构图。与图8中的不同，在模式1和模式2中共用了单一的一个天线部分。使用了一个开关155来转换模式1和2的输出，使用了一个天关156来转换该可转换功率放大器的发射和接收。
用来转换模式1和2的第一单极双掷开关155连接在本发明可转换功率放大器138的输出方，起着转换发射和接收的作用的第二单极双掷开关156(模式1：在TX1和RX1之间转换，模式2：在TX2和RX2之间转换)连接在第一开关155的后面。滤波器157(共用于模式1和模式2)和天线158(共用于模式1和模式2)连接在第二单极双掷开关156的单极端上。
需要指出，可以用不同于上述的方法，通过利用混合集成电路或MMIC的结构来实现GaAs MESFET、单极双掷开关、输入匹配电路、级间匹配电路、或输出匹配电路。以下，将说明L1)混合集成电路和(2)MMIC的结构和安装方法，以包括上述的方法。
需要指出，在本说明书中，“分立元部件”是指混合集成电路的元部件，如下面第(1)项中将说明的。较具体地说，分立元部件包括各种芯片元部件，例如芯片电容、芯片电感、芯片电阻、芯片FET、以及封装在一个MMIC内的各种元部件。这个定义也适用于后面将说明的各个例子。
(1)混合集成电路(HIC)
上述各元部件单个地安装在一个印刷电路板上。这里：“印刷电路”是指这样一个基底，在其上安装了一个RF部分、一个IF信号处理部分、或者一个基频带部分(以下，这样的基底也叫做：“母基底”)。以下将分别说明混合集成电路对下述各种电路的典型实施例，其中，(1.1)为GaAs MESFET，(1.2)为单极双掷开关，(1.3)为无源电路，(1.4)为(1.1)至(1.3)的组合。
(1.1)GaAs MESFET
(a)把一个GaAs MESFET安装在一个树脂模铸块或一个陶瓷块(安装在陶瓷载体上的然后用树脂密封)中。
(b)采用裸芯片并把GaAs MESFET用银胶或类似物以“背对面”的方式(即，使芯片上没有制作有源元部件等的那个表面面对着印刷电路的主表面)，或者以“面对面”的方式(即，使芯片的主表面，也就是其上在有源元部件和衬垫上制作了一些微突起的那个表面，面对印刷电路板的主表面)把GaAsMESFET安装在印刷电路板上。
(1.2)单极双掷开关
(a)利用一个含有PIN二极管的电路(一个树脂模铸的PIN二极管及其周边电路)。
(b)利用一个含有GaAs MESFET的电路(即这样一个电路，其中集成并用树脂模铸了GaAs MESFET及其周边电路)。
(1.3)无源电路(无源电路包括输入匹配电路、级间匹配电路和输出匹配电路)
(a)利用芯片元部件(例如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻)。
(b)利用半导体基底(在严格的意义上制作一个MMIC)。
总之，各种集总的恒定元部件是制作在一个半导体基底(由复合半导体，例如Si、GaAs等做成)上的。在集总的恒定元部件中，电感元部件是通过制作一些微条带线(例如高阻抗线)、螺圈电感等来实现的。电客元部件是通过制作MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容等来实现的。电阻元部件是通过制作薄膜电阻(例如NiCr(镍铬))、离子植入电阻、利用有源元部件的电阻等来实现的。
对于分布式恒定元部件来说，为了实现电感元部件、电容元部件和电阻元部件，可以通过形成图案的方法来制作端部开路短线、端部短路短线等。
这此元部件可以用裸芯片的方式来安装。或者，这些元部件也可以通过把包括GaAs MESFET芯片在内的多个芯片密封在一个单一的封装块中而安装在印刷电路板上。
(c)利用电介质基底，这时条带线、MIM电容、和薄膜电阻被制作在一个印刷电路板(用玻璃环氧树脂：εr＝4.9；氟化玻璃或塔夫纶(teflon)：εr＝2.6；玻璃热定形PPO树脂：εr＝3.5、10.5；等做成)或一个陶瓷基底(用矾土等做成)等上。
在这些印刷电路板中，用玻璃环氧树脂做成的基底被用作母基底底，其上安装RF部分、IF信号处理部分、和基频带部分。用玻璃热定形PPO树脂做成的基底也可以做成为一个多层基底。在各相邻层之间制作了条带线、薄膜电阻等等。陶瓷基底也可以通过把基底做成为陶瓷块的载体部分中的一个图形，来作为含有其他元部件的多种芯片中的一个种而加以安装。
(1.4)(1.1)至(1.3)的组合
例如，作为一个包括各种匹配电路的无源电路，分别地形成一个准备制作在一个半导体基底上的部分、一个利用芯片元部件的部分、以及一个准备通过在印刷电路板上形成图形来制作的部分。制作在半导体基底上的无源电路可以是含有其他元部件的多种芯片中的一种(例如一个GaAS芯片)，或者可以集成为一个MMIC，如下所述。
(2)MMIC
上述的各种元部件以MMIC(单块微波集成电路)来实现。下面，关于MMIC实现将对应于本例子中所采用的结构。图12是示出本发明的功率放大器中要用MMIC实现的一些部分的图。下面的说明对应于图12中所使用的编号英文字母(A)和(B)-1至(B)-9。在图12中，被虚线所框住的部分是准备用MHIC实现的部分。
(A)本例中可转换功率放大器的全部都用MMIC实现。这就是说，本例中可转换功率放大器的全部元部件，包括：第一、第二、第三功率放大器PA1、PA2、PA2；第一和第二单极双掷开关SW1、SW2；第一和第二输入匹配电路PC1、PC2；第一和第二级间匹配电路PA202、PA302；以及第一和第二输出匹配电路PA203、PA303，全都以MMIC实现。
(B)本例中可转换功率放大器的一个任意部分被选择以MMIC实现。较具体地说，准备以MMIC实现的元部件是从下面这些元部件中选出的：第二单极双掷开关SW2；连接在第二单极双掷开关SW2的单极端上的功率放大器PA1；以及连接在第二单极双掷开关SW2的多掷端上的PA2和PA3，然后选出的元部件被结合在同一个半导体基底上。它们的主要组合方式如下。不过，组合方式并不局限于这些。
(B)-1：把第二单极双掷开关SW2与第一功率放大器PA1相结合。
(B)-2：把(B)-1的各元部件与其他元部件(第二和第三功率放大器PA2、PA3；第一和第二输入匹配电路PC1、PC2；等等)中的至少一个元部件相结合。
(B)-3：把第二单极双掷开关SW2与除了第一功率放大器PA1之外的其他元部件(第二和第三功率放大器PA2、PA3；第一和第二输入匹配电路PC1、PC2；等等)中的至少一个元部件相结合。
(B)-4：把第一单极双掷开关SW1与第一功率放大器PA1相结合。
(B)-5：把(B)-4的各元部件与其他元部件(第二和第三功率放大器PA2、PA3；第一和第二输入匹配电路PC1、PC2等等)中的至少一个元部件相结合。
(B)-6：除非出现(B)-3的情形，把第一单极双掷开关SW1与除了第一功率放大器PA1之外的其他元部件(第二和第三功率放大器PA2、PA3；第一和第二输入匹配放大器PC1、PC2，等等)中的至少一个元部件相结合。
(B)-7：把第一单极双掷开关SW1、第二单极双掷开关SW2、和第一功率放大器PA1相结合。
(B)-8：把(B)-7的各个元部件与其他元部件(第二和第三功率放大器PA2、PA3；第一和第二输入匹配电路PC1、PC2等等)中的至少一个元部件相结合。
(B)-9：把第一功率放大器PA1与除了第一和第二单极双掷开关SW1、SW2之外的其他元部件(第二和第三功率放大器PA2、PA3；第一和第二输入匹配电路PC1、PC2等等)中的至少一个元部件相结合。
需要指出，MMIC实现包括把第二或第三功率放大器PA2或PA3作为一个MMIC实现，以及有选择地把每个功率放大器的元部件(有源元部件、无源元部件等)作为一个MMIC实现(例如，除了第二或第三功率放大器PA2或PA3的输出匹配电路之外，其他所有的元部件都作为MMIC实现)。以(B)-1至(B)-9中的任何一种组合来作为一个MMIC实现的芯片被密封在一个树脂模铸块中，或者以裸芯片的形式安装。
在该情形中，对于(A)和(B)组合，不作为MMIC的集成部分来实现的元部件被分别安装在一个印刷电路板上，如项(1)所述。为了减少成本和改进实际使用时的性能，同时使用了MMIC和混合集成电路，换言之，MMIC和混合集成电路的相反的优点和缺点可得到互相补偿。一方面，MMIC实现的优点是，通过用集成各个功能元部件来实现以进一步改进性能和减少尺寸和成本，可以获得高的附加值。另一方面，MMIC实现有一些缺点，它们包括：由于在前处理(层处理)和后处理(组装处理)步骤中产额的降低而增加了成本；由于各元部件不能各自调试而降低了性能；以及当要处理的输出功率达到1W或更高时由于半导体热消散的限制而降低了特性(例如增益降低)或可靠性(元部件的热漂移或损坏)。混合集成电路的优缺点正好与MMIC相反。
图13是示出当本例的可转换功率放大器109由MMIC和混合集成电路实现时的结构的图。该可转换功率放大器109包括：一个开关集成的功率放大器131，它具有上述的(B)-1实现(也即，包括制作在同一半导体基底上的第二单极多掷开关SW2和第一功率放大器PA1的实现)；作为MMIC实现的第二和第三功率放大器134、135；第一单极多掷开关SW1；以及作为混合集成电路实现的第一和第二输入匹配电路136、137。其电源电压和控制电压与对图4所作的说明相一致。
需要指出，不仅可以使用GaAS MESFET来作为上述功率放大器的有源元部件，而且也可以使用制作在另一个半导体基底上的其他有源元部件，如增强型GaAS MESFET和晶体管(例如MOSFET、HBT、HEMT等)。
再有，近来认为一种便携式单元可以满足工作要求，其3.0V至3.4V的工作电压对应于三个镍镉电池或一个锂离子电池。虽然本例的GaAS MESFET的工作电源电压为3.5V，但也可以采用任何其他逻辑集成电路的工作电压。或者，根据所考虑的信息通信单元的类型，本例的GaAS MESFET的电源电压也可以设定为其他值。如果使用了工作在规定电压范围内的最优有源元部件，则本例也可以采用除了3.5V之外的其他工作电压来实现。
再有，在本例中采用了由直流-直流变换器所产生的负电压来作为GaASMESFET的门极电压。但本例也可以通过选择以单一正电源来工作的有源元部件来实现，从而可以免去负电源。
本例中的第一、第二、第三功率放大器PA1、PA2、PA2都是单级放大器。或者，也可以采用多级放大器来代替。例如，可以在第一功率放大器的输入方另外设置一个驱动功率放大器。
在本例中，具体地说明了用作功率放大器的无源电路部件的匹配电路。但可使用的匹配电路并不局限于具有匹配功能的无源部件，而可以包括各种类型的无源电路，例如电源线上的扼流电感、旁路电容、用来提供偏压的分压电阻、滤波器、谐波捕捉电路、和衰减器。例如，电源线上的扼流电感、旁路电容、和用来提供偏压的分压电阻可以被包含在用MMIC实现的功率放大器中。至于滤波器，如果RF信号的发射频率和接收频率互不相同，则可以在输出匹配电路的后面插入一个具有预定通频带宽的带通滤波器，或在可以把一个谐波捕捉电路插入到输出匹配的电路中。
在本例中，利用单极双掷开关来发射对应于两种类型的RF信号。然而，甚至可以使用具有多个(三个或更多)多掷端的单极多掷开关、具有多个(两个或更多)极的多极双掷开关、或者多极多掷开关集合成选择开关，来制作所希望的功率放大器和所希望的信息通信单元。
总结本例功率放大器的功能，通过根据所希望的发射频率f1、f2来同步地转换第一、第二单极双掷开关SW1、SW2，或者通过根据各个频率来转换第一、第二输入匹配电路PC1、PC2和第二、第三功率放大器PA2、PA3，可以发射具有不同f1、f2和Pout1、Pout2的RF信号。
存在有一些其他类型的发射系统，其中RF信号的频率f1、f2基本上位在同一频带内，而分别对应于频率f1和f2的Pout1和Pout2却互不相同。下表示出了一个这样的例子。
        f               Pout 通信类型
模式1  f1  800MHz     Pout1  26dBm 数字调制
模式2  f2  800MHz     Pout2  31dBm 模拟调制
模式1：分散谱(SS)QPSK调制类型
模式2：FM(调频)调频类型
在该表中，在模式2的模拟FM调制类型中，也可以用一个非线性饱和功率放大器来作为功率放大器，并且匹配是由第二输出匹配电路PA303执行的，使得在规定的31dBm输出功率下能获得高的功率增益效率和高的谐波抑制比。另一方面，匹配是由第一输出匹配电路PA203执行的，使得能够把邻近频道泄漏功率和互调制失真(IMD：在放大多个不同的信号时引起的由“mfa±nfb”(其中n和m为整数)所表示的频率成分)抑制到最低程度，并能在规定的26dBm输出功率下获得高的功率增益效率。
或者，也可以发射具有基本相同的Pout1和Pout2和不同f1、f2的RF信号。下表示出了一个这样的例子。
         f              Pout 通信类型
模式1  f1  900MHz     Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  1.5GHz     Pout2  31dBm 模拟调制
模式1：π/4相移DQPSK调制类型
模式2：π/4相移DQPSK调制类型例2
图14至18是说明根据本发明的可转换功率放大器的第2例的图。该可转换功率放大器的功能是通过在时间上同步地转换4个开关来发射具有两个不同频率和两个不同输出功率的RF信号。在本例中，可以发射具有下述典型频率f和下述典型输出功率Pout的RF信号，见下表
        f               Pout 通信类型
模式1  f1  1.5GHz     Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  1.9GHz     Pout2  22dBm 模拟调制
模式1：π/4相移DQPSK  调制类型
模式2：π/4相移DQPSK  调制类型
图14是根据本发明的可转换功率放大器的第2例的结构图。
一个第一单极双掷开关SW1、一个用于模式1的第一输入匹配电路PC1、以及一个用于模式2的第二输入匹配电路PC2连接在一个第一功率放大器PA1的输入方。另一个方面，一个第二单极双掷开关SW2、一个用于模式1的第一输出匹配电路PC3、以及一个用于模式2的第二功率放大器PA2连接在第一功率放大器PA1的输出方。
第一功率放大器PA1包括：一个第一和一个第二GaAs MESFETPA101和PA102；一个第一和一个第二级间匹配电路PC4和PC5；以及一个第三和一个第四单极双掷开关SW3和SW4。第二功率放大器PA2包括：一个第三GaAS MESFET PA201；一个第三级间还配电路PA202；以及一个第二输出匹配电路PA203。
含在第一和第二功率放大器PA1和PA2中的第一、第二、和第三GaAsMESFET PA101、PA102，和PA20.1都是耗尽型的型它们的门极宽度(w/g)分别为1mm、4mm、和30mm。具有1mm的Wg的第一GaAs MESFET PA101和第一单极双掷开关SW1集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第一开关集成的功率放大器SWPA1)，而具有4mm的Wg的第二GaAs MESFET PA102和第二单极双掷开关SW2集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第二开关集成的功率放大器SWPA2)。然后，第一和第二开关集成的功率放大器SWPA1和SWPA2分别被密封在树脂模铸块中。另一方面，具有30mm的Wg的第三GaAs MESFET PA201安装在一个陶瓷块中(安装在一个陶瓷载体上，然后用树脂密封。)
含有GaAs MESFET的集成电路分别用作第一和第二单极双掷开关SW1和SW2。图15是开关SW1和SW2的电路图。使用GaAs MESFET的这种集成电路包括：一个第一并联GaAs MESFET1516；一个第一串联GaAs MESFET1517；一个第二并联GaAs MESFET 1518；一个第二串联GaAs MESFET1519；一个第一电阻1520；一个第二电阻1521；一个第三电阻1522；以及一个第四电阻1523。通过施加控制电压VC1和VC2，便可以在第三端1503与第一和第二端1501和1502之间实现转换。其中各GaAs MESFET的Wg均为1.2mm。
第三和第四单极双掷开关SW3和SW4都可以用一个利用PIN二极管的电路(即，一个含有树脂模铸PIN二级管及其包括用来切断直流成分的C(电容)和含有R(电阻元部件)或I(电感元部件)的扼流圈的周边电路的电路)来实现，或者用一个利用GaAs MESFET的集成电路(即，一个通过把GaAs MESFET与其周边电路集成在一起然后用树脂模铸它们而形成的电路)来实现。
图16是开关SW3和SW4的电路图。该含有PIN二极管的电路包括：一个第一并联PIN二极管1604；一个第一串联PIN二极管1605；一个第二并联PIN二极管1606；一个第二串联PIN二极管1607；一个第一扼流电感1608；一个第二扼流电感1609；一个第三扼流电感1610；一个第一阻直流电容1611；一个第二阻直流电容1612；一个第三阻直流电容1613；一个第一旁路电容1614；以及一个第二旁路电容1615。通过施加控制电压VC1和VC2，便可在第三端1603与第一和第二端1601和1602之间实现转换。
第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA102、PA201的工作电源电压如下。具体地说，它们的漏极电压为约3.5V，它们的门极电压为从-2.0V至-3.0的范围内的负电压。第一GaAs MESFET PA101的工作注重于其增益，第二，第三GaAs MESFETPA102、PA201工作于AB类(其静态电流对应于Idss的约10％)注重其输入/输出特性的线性性和数字失真特性。第一、第二、第三GaAsMESFET PA101、PA102、PA201的Idss分别约为：250mA、900mA、和7.0A。
当对第一和第二单极双掷开关SW1和SW2施加0.0V/-4.7V的控制电压时它们就工作。当第三和第四开关SW3和SW4是利用PIN二极管的电路时，则当对它们施加0V/12V的控制电压时它们就工作。另一方面，当这两个开关是利用GaAs MESFET的电路时，则当对它们施加0V/-4.7V的控制电压时它们就工作。
第一、第二输入匹配电路PC1、PC2，第一、第二、第三级间匹配电路PC4、PC5、PS202，以及第一、第二输出匹配电路PC3、PA203的参数的确定是与第一例中所说明的实施例相一致的。其结果是，本例中π/4相移DQPSK调制类型所需要的失真特性得到了满足。各个级的增益和损耗大小如下：第一功率放大器PA1对于约0dBm的输入功率的输出功率约为22.5dBm；由于被第一输出匹配电路PC3所损耗的功率约为0.5dBm，所以在模式1下的最后输出功率为22dBm；由于第二功率放大器PA2的作用而使模式2下的最后输出功率为31dBm。
在上述各种匹配电路中，各自的等效电路都可以用一些集点恒定元部件的组合来代表。第一、第二输入匹配电路PC1、PC2，第三级间匹配电路PA202以及第一、第二输出匹配电路PC3、PA203都是利用象芯片电感、芯片电容、和芯片电阻这样的各种芯片元部件来实现的。
图17是第2例中的可转换功率的放大器的结构图。上述本例中可转换功率放大器124的各个元部件、用于和第一、第二、第三GaAs MESFETPA101、PA102、PA201的漏极电压/门极电压供应部分125/126/127；以及用于第一、第二、第三、第四单极双掷开关SW1、SW2、SW3、SW4的控制电压供应部分128、129、130、131全都安装在一个印刷电路板132上。
Vdd1/Vgg1、Vdd2/Vgg2、和Vdd3/Vgg3分别表示准备施加给第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA102、PA201的漏极电压/门极电压。VC1、VC2、VC3、和VC4分别表示准备施加给第一、第二、第三和第四单极双掷开关SW1、SW2、SW3、和SW4的控制电压。
漏极电压/门极电压供应部分(或电源控制器)125、126、127的电源控制是与用于第一、第二、第三、第四单极双掷开关SW1、SW2、SW3、SW4的控制电压供应部分(或馈送器)128、129、130、131的电源控制相关联地进行的。例如若Pout1选择为输出，则对馈送器的控制使得SW1去选择Pin1，SW3和SW4去选择PC4，以及SW2去选择Pout1。对漏极电压/门极电压供应部分127的控制使得不使用的PA201不被激话，以减少功耗。
漏极电压/门极电压供应部分是通过利用一个作为扼流器的芯片电感和一个旁路电容来实现的，或者是通过利用用来把可转换功率放大器安装到印刷电路板上的微条带线和一个旁路电容来实现的。
需要指出，当模式1和2中所定义的输出功率不同于本例的定义时，或者当RF信号的发射/接收条件是变化的时，便有必要改变或稳定输出功率。于是，由于用来稳定输出功纺和保持恒定的输出功率的增益控制功能是发射功率放大器的一个不可缺少的功能，所以在功率放大器中还集成了一个衰减器或者一个具有自动增益控制(AGC)功能或自动电平控制(ALC)功能的功率放大器，由此来反馈和控制被监视的输出功率。输出功率可以用电容耦合或定向耦合器来监视(其典型的结构见第1例中的图5和6)。
通过把RF部分120、IF信号处理部分121、以及基频带部分122(它们示于第1例的图7中的信息通信单元的方框图中)集成到至少一个印刷电路板(例如电介质基底等)上。以包含本例的可转换功率放大器124，并把它们整体安装到一个信息通信单元的外壳内，则该单元与普通的例子相比就可以是小尺寸和低成本的。其结果是，能够得到一种可以普适于各种具有不同频带、发射功率、和调制类型的系统的高附加值信息通信终端单元。
作为该信息通信单元的具体典型具体实施例，可以用第1例中如图8至10所示的各个实现(即，其中用于转换模式1和2的发射/接收的开关连接在可转换功率放大器上的实现，以及其中用于执行各种发射/接收情况的开关连接在其上的实现)。通过利用这些实现，就可以对模式1和2进行发射和接收。
或者，如例1和图11所示，通过在模式1和2中使用一个共用的天线部分以及把用于转换模式1和2的可转换功率放大器的输出功率的开关连接到用于转换发射和接收的开关上，也可以对模式1和2进行发射和接收。
需要指出，本例中的可转换功率放大器也可以用下述的结构来实现。图18是示出本例中用MMIC来实现的各种情况。下面的说明(182)至(185)对应于图18中各个虚线框部分所注的代号。下述(182)至(185)的MMIC实现是在芯片的成本、产额等方面的一些有代表性的实际实现。不过，可能的实现并不局限于这些，而是如在例1中所说明的那样，各种实现还可以包括混合集成电路和MMIC的各种典型结构和安装方法。
(181)：用混合集成电路实现GaAs MESFET、单极双掷开关、匹配电路、和其他周边电路。把Wg为1mm和4mm的GaAs MESFET密封在树脂模铸块中。
(182)：把第三单极双掷开关SW3、第一和第二输入匹配电路PC1和PC2、以及第一和第二级间匹配电路PC4和PC5中的至少一个集成到第一开关集成的功率放大器SWPA1中，并用树脂模铸它们。
(183)：把第四单极双掷开关SW4、第一输出匹配电路PC3、以及第三级间匹配电路PA202中的至少一个集成到第二开关集成的功率放大器SWPA2中，并用树脂模铸它们。
(184)：把第二单极双掷开关SW2和第二功率放大器PA2集成在一个GaAs基底上，并用树脂模铸它们。
(185)：把第二GaAs MESFET PA102和第二功率放大器PA2集成在一个GaAs基底上，并用树脂模铸它们。
在(182)至(185)这些实现中，实现为一个MMIC的匹配电路含有在一个GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、落膜电阻(如NiCr)等等的组合。另一方面，不在MMIC中实现的元部件则分别安装在一个印刷电路板上。
需要指出，MMIC实现包括用MMIC实现第一或第二功率放大器PA1或PA2，以及有选择地把各个功率放大器的一些元部件(有源元部件、无源电路等)实现为MMIC(例如，用MMIC实现第二功率放大器PA2中除了输出匹配电路之外的所有元部件)。
还需要指出，上述功率放大器的有源元部件不仅可以使用GaAs MESFET，而且也可以使用制作在另一个半导体基底上的象增强型GaAs MESFET和晶体管(如MOSFET、HBT、HEMT等)这样的其他有源元部件。
此外，近来认为一种使用对应于三个镍镉电池或一个锂离子电池的3.0V至3.4V为工作电压的便携型单元能够满足工作要求。虽然本例中GaAsMESFET的工作电源电压为3.5V，但也可以采用任何其他逻辑集成电路的工作电压。或者，根据所考虑的信息通信单元的类型，电源电压也可以设定在其他值上。如果使用工作于规定电压范围内的最优有源元部件，则本例也可以用不是3.5V的工作电压实现。
再有，在本例中，使用了由直流-直流变换器所产生的负电压作为GaAsMESFET的门极电压。但本例也可以通过选择单用正电源工作的有源元件来实现，以免去负电源。
本例中的第一和第二功率放大器PA1和PA2都是单级放大器。或者，也可以用多级放大器来代替。例如，可以在第一功率放大器的输入方另补设置一个驱动功率放大器。
在本例中具体说明了用作功率放大器的无源电路部件的匹配电路。但可使用的匹配电路并不局限于具有匹配功能的无源部件，而是也可以包括各种类型的无源电路，例如电源线上的扼流电感、旁路电容、用来提供偏压的分压电阻、滤波器、谐波捕捉器、和衰减器。例如，电源线上的扼流电感、旁路电容、和用来提供偏压的分压电阻可以包含在以MMIC实现的功率放大器中。至于滤波器，如果RF信号的发射频率和接收频率互不相同，则可以在输出匹配电路在后面插入一个具有预定通带宽度的带通滤波器，或在输出匹配电路内插入一个谐滤捕捉电路。
在本例中，通过使单极双掷开关来发射对应于两种类型的RF信号。然而，甚至可以用具有多个(三个或更多)多掷端的单极多掷开关、具有多个(两个或更多)极的多极双掷开关、或者多极多掷开关集合成选择开关来形成所需要的功率放大器和所需要的信息通信单元。
可转换功率放大器不仅可以按上述的规范来实现，而且也右以按照下述的规范来实现。
         f              Pout 通信类型
模式1  f1  900MHz     Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  1.9GHz     Pout2  22dBm 模拟调制
模式1：π/4相移DQPSK  调制类型
模式2：π/4相移DQPSK  调制类型
        f               Pout 通信类型
模式1  f1  1.9GHz     Pout1  22dBm 数字调制
模式2  f2  900GHz     Pout2  31dBm 模拟调制
模式1：π/4相移DQPSK  调制类型
模式2：FM  调制类型
在后面的规范中，在模式2的模拟FM调制类型中，也可以使用非线性饱和功率放大器来作为功率放大器，并且匹配由第二输出匹配电路PA203来实现，使得能够在规定的31dBm输出功率下得到高的功率增益效率和高的谐波抑制比。另一方面，匹配是由第一输出匹配电路PC3实现的，使得能够把邻近频道泄漏功率抑制到最小程度，并在规定的22dBm输出功率下能够获得高的功率增益效率。例3
图21至24是说明根据本发明的可转换功率放大器的第3例的图。该可转换功率放大器通过利用一个宽带功率放大器作为最后输出级的功率放大器的驱动功率放大器(或驱动Amp)，并且在时间上同步地转换开关，而具有发射有两个不同频率和两个不同输出功率的RF信号的功能。
这种“宽带功率放大器”一般是在覆盖两个或更多个所希望频带的频率范围内呈现出平坦的特性并满足所希望特性的功率放大器。图19是说明3dB带宽的一个图。如图19所示，增益的3dB带宽(Δf)规定得包含了所希望频率范围(从频率f1至频率f2)。以下将假定，增益的3dB带宽(Δf)包括了从约800MHz至约2.5GHz的范围。对于圈19中频率特性的平坦部分出现某些起伏的情形，应取得该平坦部分的平均值(这个值通常叫做“典型值”)然后假定该值与该值的-3dB之间所确定的范围为Δf。
此外，一个其增益特性具有位在至少两个所希望的频带中的峰的功率放大器(即，一个所谓的“多频率匹配功率放大器”)能够用作为一个基本上等效于宽带功率放大器的功率放大器。图20是说明具有两个峰的放大器的3dB带宽的图。如图20所示，在双频率匹配功率放大器的情况下，对应于其增益特性的两个峰(即第一峰P1和第二峰P2)处的增益的两个3dB频带(Δf1和Δf2)分别被规定得包含两个所希望的频率f1和f2。
通过利用这样和路宽带功率放大器，就可以免除掉第1例和第2例中所需要的输入匹配电路和多余的开关，由此来获得更小尺寸和更高性能的可转换功率放大器。
考虑发射具有下表所到的频率f和输出功率Pout的情形。
        f               Pout 通信类型
模式1  f1  1.9GHz     Pout1  22dBm 数字调制
模式2  f2  2.4GHz     Pout2  26dBm 数字调制
模式1：π/4相移DQPSK   调制类型
模式2：分散谱(SS)QPSK  调制类型
图21是说明根据本发明的可转换功率放大器的第3例的结构图。
一个第一单极双掷开关SW1、一个用于模式1的第二功率放大器PA2、以及一个用于模式2的第三功率放大器PA3连接在第一功率放大器PA1的输出方。
第一功率放大器PA1包括一个第一GaAs MESFET PA101。第二功率放大器PA2包括：一个第二GaAs MESFET PA201；一个第一级间匹配电路PA202；以及一个第一输出匹配电路PA203。第三功率放大器PA3包括：一个第三GaAs MESFET PA301；一个第二级间匹配电路PA302；以及一个第二输出匹配电路PA303。
含在第一、第二、第三功率放大器PA1、PA2、PA3中的第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA201、PA301都是耗尽型的，各自的门极宽度(Wg)分别为1mm、4mm、8mm。
具有1mm的Wg的第一GaAs MESFET PA101和第一单极双掷开关SW1被集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第一开关集成的功率放大器SWP A1)。具有4mm的Wg的第二GaAs MESFET PA201、第一级间匹配电路PA202、和第一输出匹配电路PA203被集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第一集成功率放大器MMPA1)。具有8mm的Wg的第三GaAs MESFET PA301、第二级间匹配电路PA302、和第二输出匹配电路PA303被集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第二集成功率放大器MMPA2)。然后，第一、第二、第三功率放大器SWPQ1、MMPA1、MMPA2分别被密封在树脂模铸块中。
一个含有GaAs MESFET的集成电路被用作为第一单极双掷开关SW1(其典型电路结构见例2中的图15)。
第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA201、PA301的工作电源电压如下。具体地说，它们的漏极电压为3.5V，它们的门极电压为从约-2.0V至约-3.0V的范围内的负电压。第一GaAs MESFET PA101的工作注重于其增益，而第二和第三GaAs MESFET PA201和PA301工作于AB类(其静态电流对应于Idss的约10％)，注重于输入/输出特性的线性性和其数字失真特性。第一、第二、第三GaAs MESFET的Idss分别约为250mA、900mA、1.7A。另一方面，当给第一单极双掷开关SW1施加0V和-4.7V的控制电压时它就工作。
在本例的可转换功率放大器中，通过把一个宽带功率放大器用作第一功率放大器PA1，就能够免除掉第1和第2例中所需要的输入匹配电路和用来转换输入匹配电路的开关。一般地说，主要利用下述的方法来实现这种功率放大器的宽带工作。图22(a)至22(d)是说明功率放大器的宽带工作的图。在图22中，代号2201表示有源元部件(MESFET)，2202表示输出端，2203表示输入端。
(1)在有源元部件FET2201的输出端(漏极端)2202和输入端(门极端)2203之间插入一个包括一个电阻2204和一个电容2205的串联电路，作为负反馈电路β(图22(a))。
(2)在有源元部件2201的输入方插入一个π型的或T型的衰减器2206(由一个第一、一个第二、一个第三电阻R1、R2、R3组成)(图22(b))。
(3)在有源元部件2201的输入方插入一个并联的电阻2207(50Ω)(图22(c))。
(4)分别在有源元部件的输入方和输出方插入一个能造成在宽频带上匹配的第一和第二阻抗变换器2208和2209(或者恒定电阻电路)。
本例利用了图22(a)所示的宽带功率放大器。第一功率放大器PA1的负反馈电路的电阻2204和电容2205被与第一开关集成的功率放大器SWPA1集成在一起，然后密封在一个树脂模铸块中。
在确定各匹配电路参数时，第一和第二级间匹配电路PA202和PA302的参数是根据第一GaAs MESFET PA101的输出阻抗和第二、第三GaAs MESFET PA201、PA301的输入阻抗之间在频率f1和f2上的匹配来确定的。第一和第二输出匹配电路PA203和PA303的参数优化与第1例中所说明的匹配电路实现相同。其结果是，本例中π/4相移DQPSK调制类型和分散谱(SS)QPSK调制类型所需要的失真特性得到了满足。
在每个匹配电路中，其等效电路由集总恒定元部件的组合来表示。第一、第二级间匹配电路PA202、PA302和第一、第二输出匹配电路PA203、PA303中的每一个电路都由一个GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(例如NiCr)等的组合表示。
图23是第3例中的可切换的功率放大器的结构图。本例的上述可切换功率放大器110的各个元部件，用于第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA201、PA301的漏极电压/门极电压供应部分111、112、113，以及用于第一单极双掷开关SW1的控制电压部分114都安装在一个印刷电路板115上。
vdd1/vgg1、vdd2/vgg2、和vdd3/vgg3分别表示准备施加给第一、第二、和第三GaAs MESFET PA101、PA201、和PA301的漏极电压/门极电压。VC1表示准备施加给第一单极双掷开关SW1的控制电压。
漏极电压/门极电压供应部分(或电源控制器)111、112、113的电源控制是与用于第一单极双掷开关SW1的控制电压供应部分(或馈送器)114的电源控制相关联地进行的。例如，当选择Pout1作为输出时，对馈送器的控制使得SW1去选择Pout1。对漏极电压/门极电压供应部分113的控制使得不使用的PA301不被激发，以减少功耗。
漏极电压/门极电压供应部分是利用一个作为扼流器的芯片电感和一个旁路电容实现的，或者是利用把可转换功率放大器安装到印刷电路板上的微条带线和一个旁路电容实现的。
需要指出，当模式1和2中所定义的输出功率与本例中的不同时，或者当RF信号的发射/接收条件是变化的，则有必要改变或稳定输出功率。于是，由于关于稳定输出功率和保持恒定功率的增益控制功能是发射功率放大器的一个不可缺少的功能，所以在功率放大器中还集成了一个衰减器或一个具有自动增益控制(AGC)功能或自动电平控制(ALC)功能的功率放大器，由此来反馈和控制被监视的输出功率。输出功率可以由电容耦合或定向耦合器来监视(其典型结构，见第1例的图5和6)。
通过把第1例的图7中的信息通信单元的方框图中所示的RF部分120、IF信号处理部分121和基频带部分122集成到至少一个印刷电路板(例如电介质基底等)上以包含本例的可转换功率放大器110和把它们集体地安装到信息通信单元的外壳内，该单元与普通的例子相比就可以减小尺寸降低成本。其结果是，可以获得一种可普适于各种具有不同频带、发射输出功率、和调制类型的系统的高附加值信息通信终端单元。
作为这种信息通信单元具体典型实施例，可以用第1例中图8至10所示来实现(也即，其中用于转换模式1和2的发射/接收开关被连接在可切换的功率放大器上的实现，以及其中用来执行各种发射/接收的开关被连接在其上的实现)。通过利用这些实现，便可以执行模式1和2的发射和接收。
或者，如第1例中的图11所示，通过在模式1和2中使用一个共用的天线部分，并把用于切换模式1和2的可转换功率放大器的输出功率的开关连接到用于切换发射和接收的开关上，也可以对模式1和2进行发射和接收。
需要指出，本例的可转换功率放大器也可以按下述的具体结构来实现。图24(a)至24(b)是示出第3例中用MMIC实现的各个部分的图。下面的(242)至(245)对应于图24中虚线框部分所注的代号242至245。下面在(242)至(245)中所说明的各种MMIC实现是关于芯片成本和产量等方面的代表性实际实现。然而，可能的实现并不局限于这些，而是包括如第1例中所说明的那些混合集成电路和MMIC的各种典型结构和安装方法。
(241)：用混合集成电路实现GaAs MESFET、单极双掷开关、匹配电路和其他周边电路。具有1mm和4mm的Wg的GaAs MESFET被密封在树脂模铸块中，而具有8mm的Wg的GaAs MESFET被安装在陶瓷块中(即，安装在陶瓷载体上然后用树脂密封)。各种芯片元部件，例如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻被用作匹配电路。
(242)：把第一集成功率放大器MMPA1和第二集成功率放大器MMPA2中的至少一个放大器集成到第一开关集成的功率放大器SWPA1中。
(243)：把第二功率放大器PA2中除了第一输出匹配电路PA203之外的部分和第三功率放大器PA3中除了第二输出匹配电路PA303之外的部分中的至少一个部分集成到第一开关集成的功率放大器SWPA1中。
(244)：把第一单极双掷开关SW1与第二功率放大器PA2和第三功率放大器PA3中的至少一个放大器集成在一个GaAs基底上。
(245)：把第一功率放大器PA1与第二功率放大器PA2和第三功率放大器PA3中的至少一个放大器集成在一个GaAs基底上。
在(242)至(245)中，以MMIC实现的芯片已被密封在一个树脂模铸块中或已被以裸芯片的形式安装，以MMIC实现的匹配电路包括在GaAs基底上的微条带线螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(如NiCr)等的组合。另一方面，没有在MMIC中实现的各元部件被分别安装在一个印刷电路板上。
需要指出，MMIC实现包括用MMIC实现第一、第二、或第三功率放大器PA1、PA2或PA3，以及有选择地用MMIC实现各个功率放大器的元部件(有源元部件，无源电路等)(例如用MMIC实现第二或第一功率放大器PA1或PA2的除了其输出匹配电路之外的所有元部件)。
还需指出不仅可以用GaAs MESFET来作为上述功率放大器的有源元部件，而且也可以用制作在另一个半导体基底上的像增强型GaAs MESFET和晶体管(例如MOSFET、HBT、HEMT等)这样的其他有源元部件来作为上述有源元部件。
另外，近来认为一种采用对应于三个镍镉电池或一个离子电池的3.0V至3.4V的工作电压的便携型单元能够满足工作要求。虽然本例中GaAs MESFET的工作电源电压为3.5V，但也可以采用任何其他逻辑集成电路的工作电压。或者，根据所考虑的信息通信单元的类型，电源电压也可以设定在其他值上。如果使用了工作于规定电压范围内的最优有源元部件，则本例可以用不是3.5V的工作电压来实现。
再有，在本例中，使用了由直流-直流变换器所产生的负电压作为GaAsMESFET的门极电压。但本例也可以通过选择单用正电源工作的有源元部件实现，以免除负电源。
本例中的第一、第二、第三功率放大器PA1、PA2、PA3都是单级放大器。或者，也可以用多级放大器来代替。例如，可以在第一功率放大器的输入方另外设置一个驱动功率放大器。
在本例中，具体说明了用作功率放大器的无源电路部件的匹配电路。但可以使用的匹配电路并不局限于那些具有匹配功能的无源部件，而是也可以包括各种类型的无源电路，例如电源线上的扼流电感、旁路电容、用来提供偏压的分压电阻、滤波器、谐波捕捉电路、及衰减器。例如，可以在作为一个MMICA实现的功率放大器内包含一个电源线上的扼流电感、一个旁路电容、和用来提供偏压的分压电阻。至于说滤波器，如果RF信号的发射频率和接收频率互不相同，则可以在输出匹配电路后面插入一个具有预定通频带宽的带通滤波器，或者可以在输出匹配电路中插入一个谐波捕捉电路。
在本例中，通过利用一个单极双掷开关来发射对应于两种类型的RF信号。然而，甚至可以利用具有多个(三个或更多)多掷端的单极多掷开关、具有多个(两个或更多)极的多极双掷开关，或多极多掷开关集体作为选择开关来制作所希望的功率放大器和所希望的信息通信单元。例4
图25和26是说明根据本发明的可转换功率放大器的第4例的图。该可切换功率放大器通过使用一些宽带功率放大器作为最后输出级的功率放大器的驱动功率放大器(或驱动amp)和前置驱动功率放大器(或前置驱amp)，并在时间上同步地切换各个开关，而具有发射两个不同频率和两个不同输出功率的RF信号的功能。按照第3例的图19和20所确定的功率放大器被用作宽带功率放大器(包括上述多频率匹配功率放大器)。通过使用这样的宽带功率放大器，可以免除第1例和第2例中所需要的输入匹配电路和多余的开关，从而获得较小尺寸和较高性能的可转换功率放大器。
本例的功率放大器发射具有下表所示的频率f和输出功率Pout的RF信号。
        f                Pout 通信类型
模式1  f1  1.9GHz     Pout1  22dBm 数字调制
模式2  f2  2.4GHz     Pout2  26dBm 数字调制
模式1：π/4相移DQPSK调制类型
模式2：分散谱(SS)QPSK调制类型
图25是本发明的第4例中的可转换功率放大器的结构图。一个用于模式1的第二功率放大器PA2和一个用于模式2的第3功率放大器PA3通过一个第一单极双掷开关SW1连接在第一功率放大器PA1的输出方。
第一功率放大器PA1包括：一个第一GaAs MESFET PA101；一个第一级间匹配电路PA103；以及一个第二GaAs MESFETPA102。第二功率放大器PA2包括：一个第三GaAs MESFETPA201；一个第二级间匹配电路PA202；以及一个第一输出匹配电路PA203。第三功率放大器PA3包括：一个第四GaAs MESFETPA301；一个第三级间匹配电路PA302；以及一个第二输出匹配电路PA303。
第一功率放大器PA1的第一和第二GaAs MESFET PA101和PA102，第二功率放大器PA2的第三GaAs MESFET PA20 1，以及第三功率放大器PA3的第四GaAs MESFET PA301都是耗尽型的，它们的门极宽度(Wg)分别为0.6mm、2mm、4mm、和8mm。
第一功率放大器PA1和第一单极双掷开关SW1被集成在一个GaAs基底(由此形成一个第一开关集成的功率放大器SWPA1)。第二功率放大器PA2或第三GaAs MESFET PA201，第二级间匹配电路PA202，以及第一输出匹配电路PA203的元部件被集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第一集成功率放大器MMPA1)。第三功率放大器PA3或第四GaAs MESFET PA301，第三级间匹配电路PA302，以及第二输出匹配电路PA303的元部件被集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第二集成功率放大器MMPA2)。然后，第一、第二、第三功率放大器SWPA1、MMPA1、MMPA2分别被密封在树脂模铸块中。
一个包含GaAs MESFET的集成电路被用作第一单极双掷开关SW1(其典型电路结构见例2中的图15)。
第一、第二、第三、第四GaAs MESFET PA101、PA102、PA201、PA301的工作电源电压如下。具体地说，它们的漏极电压为3.5V，它们的门极电压是从-2.0V至-3.0V的范围内的负电压。第一和第二GaAs MESFET PA101和PA10.2的工作注重于它们的增益，而第三和第四GaAs MESFET PA201和PA301工作于AB类(其静态电流对应于Idss的约10％)，注得于它们的输入/输出特性的线性性和失真特性。GaAs MESFET PA101、PA102、PA201、PA301的Idss分别约为160mA、550mA、900mA和1.7A。
另一方面，第一单极双掷开关SW1在向其施加了0V和-4.7V的控制电压时工作。
在本例的可转换功率放大器中，通过用宽带功率放大器作为第一第二功率放大器作为第一和第二功率放大器PA1和PA2，免除了在第1和第2例中所需的输入匹配电路和用来转换输入匹配电路和开关。
一般地说，第3例中图22(a)至22(d)所示的4种类型的方法被用来实现这种功率放大器的宽频带工作。在本例中，使用了图22(a)所示的方法，其中一个负反馈电路或者一个含有电阻和电容的串联电路被插入在GaAsMESFET的输入和输出之间。
第一和第二GaAs MESFET PA102各自的反馈电路的电阻和电容被与第一开关集成的功率放大器SWPA1集成在一起，然后被密封在一个树脂模铸块中。
在确定各匹配电路的参数时，第二和第三级间匹配电路PA202和PA302的参数是根据第二GaAs MESFET PA102的输出阻抗与第三，第四GaAs MESFET PA201、PA301的输入阻抗之间在频率f1和f2下的匹配来确定的。第一开关集成的功率放大器SWPA1中的第一级间匹配电路PA103是用耦合电容实现的，由此实现了多级RF耦合(或者阻挡直流成分)，第一级间匹配电路PA103也可以是一个含有集总恒定元部件的无源电路。与第1例中所说明的匹配电路的实现相一致，来确定第一第二输出匹配电路PA203和PA303的参数。其结果是，本例中π/4相移DQPSK调制类型和分散谱(SS)调制类型所需要的失真特性得到了满足。
在各个匹配电路，其等效电路由集总的恒定元部件的组合来表示。第二、第三级间匹配电路PA202、PA302和第一，第二输出匹配电路PA203、PA303中的每个电路都是由一个GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(如NiCr)、等的组合来形成。
图26是第4例的可转换功率放大器的结构图。上述本例的可切换功率放大器101的各个元部件；用于第一、第二GaAs MESFET PA101、PA102的漏极电压/门极电压供应部分102；用于第三、第四GaAsMESFET PA201、PA301的漏极电压/门极电压供应部分103、104；以及用于第一单极双掷开关SW1的控制电压供应部分105，全部安装在一个印刷电路板106上。
vdd1/vgg1表示准备施加给第一和第二GaAs MESFET PA101和PA102的漏极电压/门极电压。vdd2/vgg2和vdd3/vgg3表示准备分别施加给第三和第四GaAs MESFET PA201和PA301的漏极电压/门极电压。VC1表示准备施加给第一单极双掷开关SW1的控制电压。
漏极电压/门极电压供应部分(或电源控制器)102、103、和104的电源控制是与用于第一单极双掷开关SW1的控制电压供应部分(或馈送器)105的电源控制相关联地进行的。例如，当选择Pout1作为输出时，馈送器被控制得使SW1去选择Pout1。漏极电压/门极电压供应部分104被控制使得不使用的PA301不被激活，以减少功耗。
漏极电压/门极电压供应部分是由一个作为扼流器的芯片电感和一个旁路电容实现的，或者是由用来把可转换功率放大器安装到一个印刷电路板上的微条带线和一个旁路电容实现的。
需要指出，当模式1和2中所规定的输出功率与本例中的不同时，或者当RF信号的发射/接收条件是变化的时，便有必要改变或稳定输出电压。于是，由于用来稳定输出电压和保持恒定的功率的增益控制功能是发射功率放大器不可缺少的功能，所示在功率放大器中集成了一个衰减器或者具有自动增益控制(AGC)或自动电平控制(ALC)功能的功率放大器，以此来反馈和控制被监视的输出功率。输出功率可以由电容耦合或定向耦合器来监视(其典型结构见第1例中的图5和6)。
通过把第1例中的图7所示的信息通信单元的方框图中所示的RF部分120、IF信号处理部分121、和基频带部分122集成在至少一个印刷电路板(例如电介质基底等)上以包含本例的可转换功率放大器101并把它们集体地安装到信息通信单元的外壳中，该单元与普通的例子相比就可以是小尺寸和低成本的。其结果是，能够得到一种能普适于各种具有不同频带、发射功率、和调制类型的系统的高附加值的信息通信终端单元。
作为该信息通信单元的具体的典型实施例，可以使用第1例中的图8至10所示的各种实现(即，其中用于切换模式1和2的发射/接收的开关被连接在可切换功率放大器上的实现，和其中用于执行各种发射/接收情况的开关被连接在其上的实现)。通过使用这些实现，就能够对模式1和2进行发射和接收。
或者，如第1例中的图11所示，通过在模式1和2共用一个天线部分，并把用于切换模式1和2的可转换功率放大器的输出功率的开关连接到用于转换发射和接收的开关上，便也能够对模式1和2进行发射和接收。
需要指出，本例的可转换功率放大器也可以按下述各具体结构来实现。下面(272)至(276)中所说明的各种MMIC实现是在芯片成本、产额等方面的有代表性的实际实现。然而，实现方法并不局限于这些。而是也包括第1例中所说明的混合集成电路和MMIC的各种典型结构和安装方法。图27(a)至27(b)是示出第4例中要用MMIC实现的一些部分。下面的说明(272)至(276)对应于图27所示的虚线框所注明的代号。
(271)：用混合集成电路实现GaAs MESFET、开关、匹配电路、和其他周边电路。具有1mm和4mm的Wg的GaAs MESFET被密封在树脂模铸块中，而具有8mm的Wg的GaAs MESFET被安装在陶瓷块中(即，安装在陶瓷载体上然后用树脂密封)。各种芯片元部件，例如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻，被用作匹配电路。
(272)：把第一集成功率放大器MMPA1和第二集成功率放大器MMPA2中的至少一个放大器集成在第一开关集成的功率放大器SWPA1中。
(273)：把第二功率放大器PA2中除了第一输出匹配电路PA203之外的部分和第三功率放大器PA3中除了第二输出匹配电路PA303之外的部分中的至少一个部分集成到第一开关集成的功率放大器SWPA1中。
(274)：把第一单极双掷开关SW1与第二功率放大器PA2和第三功率放大器PA3的至少一个放大器集成在一个GaAs基底上。
(275)：把第一功率放大器PA1与第二功率放大器PA2和第三功率放大器PA3中的至少一个放大器集成在一个GaAs基底上。
(276)：形成多个芯片，包括通过把第一单极双掷开关SW1与第二功率放大器PA2和第三功率放大器PA3中的至少一个放大器集成在一个GaAs基底上而形成的一个芯片，以及通过把第一功率放大器PA1集成在该GaAs基底上而形成的芯片。安装是通过把该多个芯片装入一个块中而实现的，或者是通过裸芯片的形式把多个芯片连接在一个印刷电路板上而实现的。
在(274)至(276)中，用MMIC实现的芯片已被密封在一个树脂模铸块中或以裸芯片的形式安装，在MMIC中实现的各个匹配电路都含有在GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(例如NiCr)等的组合。另一方面，没有在MMIC中实现的各元部件被分别安装在一个印刷电路板上。
需要指出，MMIC实现包括用MMIC实现第一、第二、或第三功率放大器PA1、PA2、或PA3，以及有选择地用MMIC实现各个功率放大器的一些元部件(有源元部件、无元源电路等)  (例如，用MMIC实现第二或第三功率放大器PA2或PA3的除了其输出匹配电路之外的所有元部件)。还需指出，不仅可以使用GaAs MESFET作为上述功率放大器的有源元部件，而且也可以使用形成在另一个半导体基底上的其他有源元部件，例如增强型GaAs MESFET和晶体管(如MOSFET、HBT、HEMT等)。
此外，近来认为一种采用对应于三个镍镉电池或一个离子电池的3.0V至3.4V的工作电压的便携型单元也能够满足工作要求。虽然本例中GaAsMESFET的工作电源电压为3.5V，但也可以使用任何其他逻辑集成电路的工作电压。或者，根据所考虑的信息通信单元的类型，电源电压也可以设定在其他值上。如果使用工作于规定电压范围内的最优有源元部件，则本例也可以用不是3.5V的工作电压实现。
再有，在本例中，使用了由直流-直流变换器所产生的负电压作为GaAsMESFET的门极电压。但本例也可以通过选择单用正电工作的有源元部件来实现，从而免除了负电源。
本例中第二和第三功率放大器PA2和PA3都是单级放大器。或者，也可以使用像第一功率放大器PA1这样的多级放大器来代替。
在本例中，具体说明了用作功率放大器的无源电路部件的匹配电路。但可使用的匹配电路并不局限于具有匹配功能的无源部件，而可以包含各种类型的无源电路，例如电源线上的扼流电感、旁路电容、用来提供偏压的分压电阻、滤波器、谐波捕捉电路、和衰减器。例如，可以用MMIC实现的功率放大器中包含电源线上的扼流电感、旁路电容、和用来提供偏压的分压电阻。至于说滤波器，如果RF信号的发射频率和接收频率互不相同，则可以在输出匹配电路后面插入一个具有预定通频带宽的带通滤波器，或者在输出匹配电路中插入一个谐波捕捉电路。
在本例中，通过利用单极双掷开关来发射对应于两种类型的RF信号。然而，甚至使用具有多个(三个或更多)多掷端的单极多掷开关、具有多个(两个或更多)极的多极双掷开关、或多极多掷开关集合地作为选择开关，也可以形成所希望的功率放大器和所希望的信息通信单元。
本例的功率放大器不仅可以按上述的规范来实现，而且也可以按下述的规范来实现。
         f                Pout 通信类型
模式1  f1  900GHz     Pout1  31dBm 模拟调制
模式2  f2  1.5GHz     Pout2  31dBm 数字调制
模式1：FM调制类型
模式2：π/4相移DQPSK调制类型
再有，也可以发射具有基本相同的Pout1、Pout2和不同的f1、f2的RF信号。例如，可以发射下列的RF信号。
        f                Pout 通信类型
模式1  f1  900MHz     Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  1.5GHz     Pout2  31dBm 数字调制
模式1：π/4相移DQPSK调制类型
模式2：π/4相移DQPSK调制类型例5
图28至30是说明根据本发明的可转换功率放大器的第5例的图。该可切换功率放大器通过使用宽带功率放大器作为最后输出级的功率放大器的驱动功率放大器(或驱动Amp)、一个前置驱动功率放大器(或前置驱动Amp)、和一个初始级的前置驱动功率放大器、以及在时间上同步地切换各个开关，而具有发射有两个不同频率和两个不同功率的RF信号的功能。第3例中按照图19和20所规定的功率放大器被用作宽带功率放大器(包括上述的多频率匹配功率放大器)。通过使用这样的宽带功率放大器，第1例和第2例中所需要的输入匹配电路和多余的开关就能被免去，由此得到了较小尺寸和较高性能的可转换功率放大器。
在本例中，被发射的RF信号具有下表所示的频率f和输出功率Pout。
         f                Pout 通信类型
模式1  f1  1.5GHz     Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  1.9GHz     Pout2  22dBm 数字调制
模式1：π/4相移DQPSK调制类型
模式2：π/4相移DQPSK调制类型
图28是说明根据本发明的可转换功率放大器的第5例的结构图。一个第一单极双掷开关SW1、一个用于模式1的第一输出匹配电路PC1、以及一个用于模式2的第二功率放大器PA2被连接在第一功率放大器PA1的输出方。第一功率放大器PA1包括：一个第一GaAs MESFET PA101；一个第一级间匹配电路PA104；一个第二GaAs MESFET PA102；一个第二级间匹配电路PA105；以及一个第三GaAs MESFETPA103。第二功率放大器PA2包括：一个第四GaAs MESFETPA201；一个第三级间匹配电路PA202；以及一个第二输出匹配电路PA203。
第一功率放大器PA1的第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA102、PA103和第二功率放大器PA2的第四GaAs MESFET PA201都是耗尽型的，它们的门极宽度(Wg)分别为0.6mm、2.0mm、6.0mm和30mm。
第一功率放大器PA1的各元部件中的第一GaAs MESFET PA101、第一级间匹配电路PA104、第二GaAs MESFET PA102、和第二级间匹配电路PA105、以及第一单极双掷开关SW1被集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第一开关集成的功率放大器SWPA1)。第二功率放大器PA2或第四GaAs MESFET PA201、第三级间匹配电路PA202、以及第二输出匹配电路PA203的元部件，被集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第一集成功率放大器MMPA1)，然后被密封在一个树脂模铸块中。具有Wg为30mm的第四GaAs MESFET安装在一个陶瓷块中(安装在陶瓷载体上然后用树脂密封)。
一个含有GaAs MESFET的集成电路被用作第一单极双掷开关SW1(其典型电路结构见第2例中的图15)。
第一、第二、第三、第四GaAs MESFET PA101、PA102、PA103、PA201的工作电源电压如下。具体地说，它们的漏极电压为约3.5V，它们的门极电压是从约-2.0V至约-3.0V的范围内的负电压。第一和第二GaAs MESFET PA101和PA102的工作注重于其增益，第三和第四GaAs MESFET PA103和PA201工作于AB类(其静态电流对应于Idss的约10％)，注重于其输入/输出特性的线性和数字失真特性。GaAs MESFET PA101、PA102、PA103和PA201的Idss分别约为160mA、550mA、1.3A和7.0A。
另一方面，第一单极双掷开关SW1在向其施加了0V和-4.7V的控制电压时工作。
在本例的可转换功率放大器中，通过使用宽带功率放大器作为第一和第二功率放大器PA1和PA2，第1和第2例中所需要的输入匹配电路和用来切换输入匹配电路的开关能够免去。
一般地说，第3例中图22(a)至22(d)所示的四种类型的方法都可以用来实现这种功率放大器的宽频带工作。在本例中使用了图22(a)所示的方法，其中在GaAs MESFET的输入和输出之间插入了一个负反馈电路或一个包括电阻和电容的串联电路。
第一和第二GaAs MESFET PA101和PA102各自的负反馈电路的电阻和电容被与第一开关集成的功率放大器SWPA1集成在一起，然后用树脂模铸块密封。另一方面，第三GaAs MESFET PA103的负反馈电路的电阻和电容通过使用芯片元部件而作为外部电路来实现。
在确定各匹配电路的参数时，第三级间匹配电路PA202的参数被确定得能使第三GaAs MESFET PA103的输出阻抗与第四GaAs MESFET PA201的输入阻抗在频率f2上相匹配。
第一开关集成的功率放大器SWPA1中的第一和第二级间匹配电路PA104和PA105用耦合电容实现，以对各个级实现RF耦合(或阻断直流成分)。第一和第二级间匹配电路PA104和PA105也可以是含有集总恒定元部件的无源电路。
第一和第二输出匹配电路PC1和PA203的参数的确定与第1例所说明的匹配电路的实现相一致。其结果是，本例中π/4相移DQPSK调制类型所需要的失真特性得到了满足。
在各个匹配电路中，其等效电路可以用集总恒定元部件来表示。第一和第二级间匹配电路PA104和PA105各自都由一个GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(NiCr)等的组合来形成。
第一、第二输出匹配电路PC1、PA203和第三级间匹配电路PA202利用各种芯片元部件，如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻来形成。
图29是第5例中的可转换功率放大器的结构图。本例的上述可切换功率放大器102的各个无件；用于第一、第二GaAs MESFET的漏极电压/门极电压供应部分103；用于第三、第四GaAs MESFET PA103、PA201的漏极电压/门极电压供应部分104、105；以及用于第一单极双掷开关SW1的控制电压供应部分106全都安装在一个印刷电路板107上。
vdd1/vgg1表示准备施加给第一和第二GaAs MESFETPA101和PA102的漏极电压/门极电压。vdd2/vgg2和vdd3/vgg3分别表示准备施加给第三和第四GaAs MESFET PA103和PA201的漏极电压/门极电压。VC1表示准备施加给第一单极双掷开关SW1的控制电压。
漏极电压/门极电压供应部分(或电源控制器)103、104、105的电  源控制是与用于第一单极双掷开关SW1的控制电压供应部分(或馈送器)106的电源控制相关联地进行的。例如，当选择Pout1。作为输出时，馈送器被控制使得SW1选择Pout1。漏极电压/门极电压供应部分105被控制使得不使用的PA201不被激活，以减少功耗。
漏极电压/门极电压供应部分用一个作为扼流器的芯片电感和一个旁路电容来实现，或者用用来将可转换功率放大器安装到印刷电路板上的微条带线和一个旁路电容来实现。
需要指出，当模式1和2中所规定的输出功率不同于本例中的时，或者当RF信号的发射/接收条件变化时，便有必要改变或稳定输出功率。于是，  由于关于稳定输出功率和保持恒定功率的增益控制功能是发射功率放大器的一个不可缺少的功能，所以在功率放大器中集成了一个衰减器或者一个具有自动增益控制(AGC)功能或自动电平控制(ALC)功能的功率放大器，由此来反馈和控制被监视的输出功率。输出功率可以通过电容耦合或定向耦合器来监视(其典型结构见第1例中的图5和6)。
通过把第1例中图7的信息通信单元的方框图中所示的RF部分120、IF信号处理部分121、和基频带部分122集成到至少一个印刷电路板(例如电介质基底等)上以包含本例的可转换功率放大器102并把它们集体地安装到信息通信单元的外壳内，该单元与普通的例子相比便可以是小尺寸和低成本的。其结果是，可以得到一种能通用于具有不同频带、发射功率、和调制类型的各种系统的高附加值的信息通信终端单元。
作为信息通信单元的具体的典型实施例，可以使用第1例中图8至10所示的各种实现(也即，其中用于切换模式1和2的发射/接收的开关被连接在可切换功率放大器上的实现和其中用来执行各种发射/接收情况的开关被连接在其上的实现)。通过利用这些实现，可以对模式1和2进行发射和接收。
或者，如第1例中图11所示，通过对模式1和2共用单个的天线，并把用于切换模式1和2的可转换功率放大器的输出功率的开关连接到用于切换发射和接收的开关上，也可以对模式1和2进行发射和接收。
需要指出，本例的可转换功率放大器也可以按照下述各具体的结构来实现。下面在(302)至(305)中所说明的各种MMIC实现是在成本、芯片产额等方面有代表性的实际实现。然而，可能的实现并不局限于这些而可以包括第1例中所说明的各种混合电路和MMIC的典型结构和安装方法。图30(a)至30(c)是示出第5例中准备用MMIC实现的各种部分的图。下面的说明(302)至(305)对应于图30中各虚线框部分所注的代号。
(301)：用混合集成电路实现GaAs MESFET、开关、匹配电路、和其他周边电路。具有0.6mm、2mm、6mm的Wg的GaAs MESFET被密封在树脂模铸块中，而具有30mm的Wg的GaAs MESFET被安装在陶瓷块中(即，安装在陶瓷载体上然后用树脂密封)。各种芯片元部件，例如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻，用作匹配电路和负反馈电路。
(302)：把第一输出匹配电路PC1或第二输出匹配电路PA203集成在第一开关集成的功率放大器SWPA1中，并用树脂模铸它们。
(303)：把第三GaAs MESFET PA103与第一单极双掷开关SW1集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第二开关集成的功率放大器SWPA2)，把第一输出匹配电路PC1或第二输出匹配电路PA202集成在其上，然后用树脂模铸它们。需要指出，第三GaAs MESFETPA103的负反馈电路可以用一个集成电路件或者一个外部电路元部件来实现。
(304)：把第一功率放大器PA1的元部件与第一输出匹配电路PC1和第二输出匹配电路PA203中至少一个电路集成在一个GaAs基底上，然后用树脂模铸它们。
(305)：形成多个芯片，包括一个通过把第三GaAs MESFETPA103与第一单极双掷开关SW1集成在一个GaAs基底上而形成的芯片(第二开关集成的功率放大器SWPA2)和一个通过把第一、第二GaAsMESFET PA101、PA102与第一、第二级间匹配电路PA104、PA105集成在一个GaAs基底上而形成的芯片(第一集成功率放大器MMPA1)。安装是通过把这多个芯片引入一个封装块或者以裸芯片的形式把多个芯片连接在一个印刷电路板上来实现的。
在(302)、(303)、(304)、(305)这些实现中，用MMIC实现的芯片已被密封在树脂模铸块中，或被以裸芯片的形式安装，含在一个MMIC中的每个匹配电路都含有在一个GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(如NiCr)等。另一方面，没有被包含在MMIC中的各元部件被分别安装在一个印刷电路板上。
需要指出，MMIC实现包括用MMIC实现第一或第二功率放大器PA1或PA2，以及有选择地用MMIC实现各功率放大器的一些元部件(有源元部件，无源电路等)(例如用MMIC实现第二功率放大器PA2的除了其输出匹配电路之外的所有其他元部件)。
还需指出，不仅可以用GaAs MESFET作为上述功率放大器的有源元部件，而且也可以用形成在另一个半导体基底上的其他有源元部件，例如增强型GaAs MESFET和晶体管(例如MOSFET、HBT、HEMT等)。
此外，  近来认为一种采用对应于三个镍镉电池或一个离子电池的3.0V至3.4V的工作电压的便携型单元可以满足工作要求。虽然本例的GaAs MESFET的工作电源电压为3.5V，但也可以采用任何其他逻辑集成电路的工作电压。或者，根据所考虑信息通信单元的类型，电源电压也可以设定在其他值上。如果使用工作于规定电压范围内的最优有源元部件，本例也可以用不是3.5V的工作电压实现。
再有，在本例中，例用了由直流-直流变换器所产生的负电压作为GaAsMESFET的门极电压。但本例也可以通过选择单极正电源电压工作的有源元部件而免除掉负电源。
本例中的第二功率放大器PA2是单级放大器。或者，也可以用像第一功率放大器PA1这样的多级放大器来代替。
在本例中，具体地说明了用作功率放大器的无源电路部件的匹配电路。但可使用的匹配电路并不局限于具有匹配功能的无源部件，而是也可以包括各种类型的无源电路，例如电源线上的扼流电感、旁路电容、用来提供偏压的分压电阻、谐波捕捉电路和衰减器。例如，可以在用MMIC实现的功率放大器中包含进电源线上的扼流电感、旁路电容、和用来提供偏压的分压电阻。至于说滤波器，如果RF信号的发射频率和接收频率互不相同，则可以在输出匹配电路前面插入一个具有预定通带宽的带通滤波器，或者在输出匹配电路中插入一个谐波捕捉电路。
在本例中，通过利用单极双掷开关来发射对应于两种类型的RF信号。然而，甚至可以使用具有多个(三个或更多)多掷端的单极多掷开关、具有多个(两个或更多)极的多极双掷开关、或多极多掷开关集合作为选择开关来形成所希望的功率放大器和所希望的信息通信单元。
本例的功率放大器不仅可以按上述的规范来实现，而且也可以按下述的规范来实现。
        f                Pout 通信类型
模式1  f1  900MHz     Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  1.9GHz     Pout2  31dBm 数字调制
模式1：π/4相移DQPSK  调制类型
模式2：π/4相移DQPSK  调制类型
        f                Pout 通信类型
模式1  f1  1.9GHz     Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  900GHz     Pout2  31dBm 模拟调制
模式1：π/4相移DQPSK  调制类型
模式2：FM调制类型
在后面的规范中，在模式2的模拟FM调制类型中，也可以用非线性饱和功率放大器来作为功率放大器，并且匹配是由第二输出匹配电路PA203来执行的，使得在规定的31dBm输出功率下能够得到高的功率增益效率和高的谐波抑制比。另一方面，匹配是由第一输出匹配电路PC1来执行的，使得能够把邻近频道泄漏功率抑制到最低程度并在规定的22dBm输出功率下能够得到高的功率增益效率。例6
图31至34是说明根据本发明的可转换功率放大器的第6例的图。该可切转换功率放大器通过利用宽带功率放大器作为最后输出级的功率放大器的驱动功率放大器(或驱动Amp)、一个前置驱动功率放大器(或前置Amp)、以及初始级的一个前置驱动功率放大器、并且在时间上同步地切换各个开关，而具有发射有两个不同频率和两个不同输出功率的RF信号的功能。第3例中按照图19和20中规定的功率放大器被用作宽带功率放大器(包括上述多频率匹配功率放大器)。通过使用这样的宽带功率放大器，例1和例2中所需要的输入匹配电路和多余的开关便可以免去，由此得到一种较小尺寸和较高性能的可切换功率放大器。
在第6例中，发射具有下表所示的频率f和输出功率Pout的RF信号。
         f               Pout 通信类型
模式1  f1  900MHz   Pout1  31dBm 数字调制
模式2  f2  1.5GHz   Pout2  31dBm 数字调制
模式1：π/4相移DQPSK  调制类型
模式2：π/4相移DQPSK  调制类型
图31是根据本发明的可转换功率放大器的第6例的结构图。一个第一单极双掷开关SW1、一个用于模式1的第一无源电路PC1、以及一个用于模式2的第二无源电路PC2被连接在第一功率放大器PA1的输出方。第一功率放大器PA1包括：一个第一GaAs MESFET PA101；一个第一级间匹配电路PA104；一个第二GaAs MESFET PA102；一个第二级间匹配电路PA105；以及一个第三GaAs MESFET PA103。第一无源电路PC1包括一个第一输出匹配电路PC101和一个第一滤波器PC102。第二无源电路PC2包括一个第二输出匹配电路PC201和一个第二滤波器PC202。
作为第一功率放大器PA1的元部件的第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA102、PA103都是耗尽型的，它们的门极宽度(Wg)分别为1mm、6mm和30mm。
第一功率放大器PA1的元部件中的第一GaAs MESFET PA101和第一级间匹配电路PA104以及第一单极双掷开关SW1被集成在一个GaAs基底上(由此形成第一开关集成的功率放大器SWPA1)，然后被密封在一个树脂模铸块中。具有6mm的Wg的第二GaAs MESFET PA在一个树脂模铸块中。具有6mm的Wg的第二GaAs MESFET PA102被安装在一个树脂模铸块中，具有30mm的Wg的第三GaAs MESFET PA103被安装在一个陶瓷块中(安装在陶瓷载体上然后用树脂密封)。
含有GaAs MESFET的一个集成电路被用作第一单极双掷开关SW1(其典型电路结构见第2例中的图15)。
第一、第二、第三GaAs MESFET PA101、PA102、PA103的工作电源电压如下。具体地说，它们的漏极电压为3.5V，它们的门极电压为从-2.0V至-3.0V的范围内的负电压。第一GaAs MESFET PA101的工作注重于增益，第二、第三GaAs MESFETPA102、PA103工作于AB类(其静态电流对应于Idss的约10％)，注重于其输入/输出特性的线性和数字失真特性。GaAs MESFET PA101、PA102和PA103的Idss分别约为250mA、1.3A和7.0A。
另一方面，第一单极双掷开关SW1在向其施加了0V和-4.7V的控制电压时工作。在本例的可转换功率放大器中，通过使用宽带功率放大器为第一功率放大器PA1，便可以免除掉第1和第2例中所需要的输入匹配电路和用来切换输入匹配电路的开关。
一般地说，可以用第3倒中图22(a)至22(b)所示的四种类型的方法来实现这种功率放大器的宽频带工作。在本例中，采用了图22(a)所示的方法，其中在GaAs MESFET的输入和输出之间插入了一个用包括电阻和电容的串联电路实现的负反馈电路。
第一GaAs MEDFET PA101的负反馈电路的电阻和电容被与第一开关集成的功率放大器SWPA1集成在一起，然后密封在一个树脂模铸块中。另一方面，第二GaAs MEDFET PA102.的第一负反馈电路101的电阻和电容则是利用芯片元部件作为外部电路形成的。关于第三GaAsMEDFET PA103，其中使用的第三负反馈电路是被集成在其内的，或者也可以用一个外部电路或一个能执行宽频带匹配的阻抗变换器(即能够在频率f1和f2上或包含了f1和f2的一个频带上使第二GaAs MEDFETPA102的输出阻抗与第三GaAs MEDFET PA103的输入阻抗相匹配的阻抗变换器)。
在确定各匹配电路的参数时，第三级间匹配电路PA202的参数被确定使得第四GaAs MEDFET PA201的输入阻抗在频率f2上相匹配。
第一级间匹配电路PA104用耦合电容实现，以实现各个级之间的RF耦合(或阻断直流成分)。第一和第二级间匹配电路PA104和PA105也可以是含有集总恒定元部件的无源电路。
第一和第二输出匹配电路PC101和PC201的参数确定与第1例中所说明的匹配电路的实现相一致。其结果是，本例中π/4相移DQpsk调制类型所需的失真特性得到了满足。
在各个匹配电路中，其等效电路都由一些集总恒定元部件的组合来表示。当第一、第二级间匹配电路PA104、PA105和第一、第二输出匹配电路PC101、PC201被集成在一个GaAs等的基底上时，各个匹配电路可由一个GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(如NiCr)等的组合来形成。
第一、第二输出匹配电路PC101、PC201和第二级间匹配电路105利用各种芯片元部件，例如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻来形成。
第一和第二滤波器PC102和PC202各自都实现成为一个对于频率f1和f2具有预定通频带宽的带通滤波器，或者实现成为一个包括有这种带通滤波器和一个在其通频带内包含了频率f1和f2的低通或高通滤波器的组合。一般地说，使用芯片部件形成的电介质滤波器、表面声波滤波器(SAW滤波器)等作为滤波器。
图32是第6例中的可转换功率放大器的结构图。上述本例的可切换功率放大器的103的各个元部件，用于第一GaAs MEDFET PA101的漏极电压/门极电压供应部分104、用于第二、第三PA103的漏极电压/门极电压供应部分106全都安装在一个印刷电路板107上。
Vdd1/Vgg1表示准备施加给第一GaAs MEDFET PA101的漏极电压/门极电压。Vdd2/Vgg2表示准备施加给第二、第三GaAs MEDFET PA102、PA103的漏极电压/门极电压。VC1表示准备施加给第一单极双掷开关SW1的控制电压。
漏极电压/门极电压供应部分(或电源控2器)104和105的电源控制是与用于第一单极双掷开关SW1的控制电压供应部分(或馈送器)106的电源控制相关联地进行的。例如，当选择Pout1作为输出时，馈送器就被控制使得SW1选择Pout1。
漏极电压/门极电压供应部分由一个作为扼流器的芯片电感和一个旁路电容实现，或者由用来把可转换功率放大器安装到印刷电路板上去的微条带线和一个旁路电容实现。
通过把例1图7中的信息通信单元的方框图所示的RF部分120、IF信号处理部分121和基频带部分122集成在至少一个印刷电路板(例如电介质基底等)上，以包含本例的可转换功率放大器103，并集体地把它们安装到通信单元的外壳内，则该单元与普通的例子相比就可以是小尺寸和低成本的。其结果是，可以得到一种通用于具有不同频带、发射功率、和调制类型的各种系统的高附加值的信息通信终端单元。
作为信息通信单元的具体典型实施例，可以采用第1例中图8至10所示的实现(即，其中用于转换模式1和2的发射/接收的开关被连按在可切换功率放大器上的实现，和其中用来切换各种发射/接收情况的开关被连接在其上的实现)。通过利用这些实现，便可以对模式1和2进行发射和接收。
或者，如例1中图11所示，通过对模式1和2共用单个的天线，并把用于切换模式1和2的可转换功率放大器的输出功率的开关连接到用于切换发射和接收的开关上，也可以对模式1和2进行发射和接收。
需要指出，本例的可转换功率放大器也可以按照下面规定的结构来实现。(1)和(2)在成本和芯片产频等方面是实际的。至于说(3)、(4)、和(5)考虑到具有30mm的Wg的第三GaAs MEDFET PA103在实际工作时的热环境，它最好被安装在一个陶瓷块中，所以不适合与其他芯片集成在一起。然而，这种情况也将作为一种典型实现给出。此外，也可以使用例1中所说明的混合集成电路的典型结构和安装方法。图33是示出第6例中准备用MMIC实现的部分，它对应于说明(2)。在图33中，虚线框表明准备实现成MMIC的部分。
(1)：用混合集成电路实现GaAs MEDFET、开关、匹配电路、和其他周边电路。具有1mm和6mm的Wg的GaAs MEDFET被密封在树脂模铸块中，而具有30mm的Wg的GaAs MEDFET被安装在一个陶瓷块中(即安装在陶瓷载体上然后用树脂密封)。各种芯片元部件，例如芯片电感、芯片电容、和芯片电阻被用作为匹配电路和负反馈电路。芯片部件形式的电介质滤波器、表面声波波器(SAW滤波器)等被用作为滤波器。
(2)：把第一输出匹配电路PC101或第二输出匹配电路PC201集成到第一开关集成的功率放大器SWPA1中，并用树脂模铸它们。
(3)：把第三GaAs MEDFET PSA103和第一单极双掷开关SW1集成在一个GaAs基底上(由此形成一个第二开关集成的功率放大器SWPA2)，把第一输出匹配电路PC101或第二输出匹配电路PC201集成到它上面，然后用树脂模铸它们。需要指出，第三GaAs MEDFETPA103的负及馈电路101可以作为一个集成电路部件或一个外部电路部件形成。
(4)：把第一功率放大器PA1的各元部件与第一输出匹配电路PC101和第二输出匹配电路PC201中的至少一个电路集成在一个GaAs基底上，然后用树脂模铸它们。
(5)：形成多个芯片，包括一个通过把第三GaAs MEDFET PA103和第一单极双掷开关SW1集成的功率放大器GaAs MEDFETPA103和第一单极双掷开关SW12集成在一个GaAs基底上而形成的芯片(第二开关集成的功率放大器(SWPA2)和一个通过把第一、第二GaAs MEDFET PA101、PA102、与第一、第二级间匹配电路PA104、PA105集成在一个GaAs基底上而形成的芯片(第一集成功率放大器MMPA1)。安装是通过把这多个芯片引入一个块中或者把这多个芯片以裸芯片的形式安装到一个印刷电路板上来实现的。
在说明(2)至(5)中，用MMIC实现的芯片已被密封在树脂模铸块内，或已被以裸芯片的形式安装，含在MMIC内的匹配电路包括GaAs基底上的微条带线、螺圈电感、MIM(金属-绝缘体-金属)电容、梳状电容、薄膜电阻(如NiCr)等的组合。另一方面，没有被包含在MMIC内的那些元部件被分别安装在一个印刷电路板上。
需要指出，MMIC实现包括用MMIC实现第一功率放大器PA1和用MMIC有选择地实现该功率放大器的一些元部件(有源元部件、无源电路等)(例如，用MMIC实现第一功率放大器PA1的除了其输出匹配电路之外的所有元部件)。
还需指出，不仅可以用GaAs MEDFET来作为上述功率放大器的有源元部件，而且也可以用形成在另一个半导体基底上的其他有源元部件，例如增强型GaAs MEDFET和晶体管(例如MOSFET、HBT、HEMT等)。
此外，近来认为一种采用对应于三个镍镉电池或一个锂离子电池的电压的3.0V至3.4V的工作电压的便携型单元能够满足工作要求。虽然本例的GaAs MEDFET的工作电源电压为3.5V，但也可以采用任何其他逻辑集成电路的工作电压。或者，根据所考虑的信息通信单元的类型，电源电压也可以设定在其他值上。如果使用了工作于规定电压范围内的最优有源元部件，则本例也可以用不是3.5V的工作电压实现。
再有，在本例中，使用由直流-直流变换器所产生的负电压作为GaAsMEDFET的门极电压。但本例也可以通过选择单用正电源工作的有源无件来实现，从而免除了负电源。
在本例中，具体地说明了用作功率放大器的无源电路部件的匹配电路。但可使用的匹配电路并不局限于具有匹配功能的无源部件。而是可以包括各种类型的无源电路，例如电源线上的扼流电感、旁路电容、用来提供偏压的分压电阻、滤波器、谐波捕捉电路、和衰减器。例如，可以在用MMIC实现的功率放大器中包含电源线上的扼流电感、旁路电容和用来提供偏压的分压电阻。至于说滤波器，如果RF信号的发射频率和接收频率互不相同，则可以在输出匹配电路后面插入一个具有预定通频带宽的带通滤波器，或者在输出匹配电路中插入一个谐波捕捉电路。
在本例中，通过利用一个单极双掷开关来发射对应于两种类型的RF信号。然而，甚至可以使用具有多个(三个或更多)多掷端的单极多掷开关、具有多个(两个或更多)极的多极双掷开关、或多极多掷开关集合成选择开关，来形成所希望的功率放大器和所希望的信息通信单元。
本例的功率放大器不仅能按照上述的规范来实现，而也可以按照下述的规范来实现。
        f               Pout 通信类型
模式1  f1  900MHz     Pout1  31dBm 模拟调制
模式2  f2  1.5GHz     Pout2  31dBm 数字调制
模式1：FM调制类型
模式2：π/4相移DQPSK调制类型
在模式1的模拟FM调制类型中，也可以使用非线性饱和功率放大器来作为功率放大器，并且匹配是由第一输出匹配电路PC101执行的，使得可以在规定的31dBm输出功率下得到高的功率增益效率和高的谐波抑制比。另一方面，匹配是由第二输匹配电路PC201来执行的，使得能够把邻近频道泄漏功率抑制到最低程度，并在规定的22dBm输出功率下得到高的功率增益效率。
虽然本例采用了各输出功率相同的规范，但是，通过设置像例1中图5和6所示的增益控制电路，本例也可适用于如下表所示在模式1和2上有不同的规定输出功率的情形。
        f                Pout 通信类型
模式1  f1  900MHz     Pout1  31dBm 模拟调制
模式2  f2  2.4GHz     Pout2  26dBm 数字调制
模式1：π/4相移DQPSK   调制类型
模式2：分散谱(SS)QPSK  调制类型
图34是一个结构图，其中第二单极双掷开关SW2的两个双掷端分别连接在第一无源电路PC1和第二无源电路PC2的输出端上，这两个无源电路又分别连接在图31所示功率放大器中的第一单极双掷开关SW1的两个双掷端上。通过使第二单极双掷开关SW2与第一单极双掷开关SW1同步地切换，便能够发射两种类型的RF信号。也就是说，到天线的连接可以用下述两种形式中的任一种形式来实现：在图21所示的结构下，其中分别连接在第一单极双掷开关SW1的两个双掷端上的第一和第二无源电路PC1和PC2的输出通过一个天线复用器或一个开关被连接到各自的天线上，或者，在图34所示的结构下，其中这两个输出通过一个天线复用器或一个开关等被连接到单个天线上。在本例中，在通向天线的路径上可以插入例如滤波器这样的其他元部件。
需要指出，图34中所示的结构也可以类似地应用于第1至第5例。
再有，第1至第6例中所说明的一些结构可以结合起来。图39是根据本发明的功率放大器和通信单元的方框图。一个通过输入端In输入的RF信号通过开关SW1被有选择地输入给输入匹配电路PC1和PC2中的一个电路。开关SW2选择PC1的输出和PC2的输出中的一个输出，并把它输入给放大器PA1。通过开关SW3把PA1的输出有选择地输入给输出匹配电路PC3或PC4。开关SW4从PC3或PC4的输出中选出一个输出，然后提供给开关SW5的TX端。在发射时，开关SW5把TX端连向天线ANT。另一方面，在接收时，开关把RX端连向天线ANT，于是通过天线ANT所接收到的输入信号通过开关SW5被提供给前端电路FE。
例如，如果从图39所示的通信单元中去掉开关SW5、天线ANT和前端电路FE，则也可以实现一个可转换功率放大器。
工业应用性
如从前面的说明中可以清楚看到的，根据本发明，用一个单极双掷开关来切换两个用来放大具有不同频带的信号的放大器。其结果是能够提供可以放大具有不同频带的RF信号的一种功率放大器和一种通信单元。
此外，根据本发明，用一个单极双掷开关来切换两个用来放大具有不同输出功率的信号的放大器。其结果是，能够提供可以放大具有不同输出功率的RF信号的一种功率放大器和一种通信单元。
还有，根据本发明，通过切换一个无源电路和一个放大器来代替切换两个放大器，或者通过结合上述某些结构，便能够提供可以放大具有不同的频率和/或不同输出功率的RF信号的一种功率放大器和一种通信单元。
再有，根据本发明，通过提供一个用来切换一个功率放大器的输出端的发射和接收，便能够提供一种可以接收具有各种频率的RF信号的通信单元。

Claims (18)

1.一种功率放大器，它包括：
一个第一放大器；
一个具有一个单极端和两个或多个多掷端的第一开关，该单极端连接到该第一放大器的一个输出侧；
一个第二放大器，它连接到该第一开关的至少一个多掷端；以及
一个第三放大器，它连接到该第一开关的至少另一个多掷端；
其中该第二放大器接收和输出一具有第一频率的信号且该第三放大器接收和输出具有第二频率的信号，该第一频率和第二频率互不相同。
2.根据权利要求1的功率放大器，它还包括一个具有一个单极端和两个或多个多掷端的第二开关，
其中所述第二放大器的一个输出侧连接到第二开关的一个多掷端，且所述第三放大器的一个输出侧连接到该第二开关的另一个多掷端。
3.根据权利要求1的功率放大器，其中第二放大器和第三放大器由分立元部件组成。
4.根据权利要求1的功率放大器，其中第一放大器的3dB带宽包含从约800MHz至约2.5GHz的范围。
5.根据权利要求1的功率放大器，其中第一放大器的增益特性至少包含两个峰。
6.根据权利要求5的功率放大器，其中第一频带，即对应于从第一放大器的增益特性的第一峰处的第一增益至该第一增益的-3dB这一范围的频率范围，包含有1.5GHz；以及第二频带，即对应于从第一放大器的增益特性的第二峰处的第二增益至该第二增益的-3dB这一范围的频率范围，包含有1.9GHz。
7.根据权利要求5的功率放大器，其中，第一频带，即对应于从第一放大器的增益特性的第一峰处的第一增益至该第一增益的-3dB这一范围的频率范围，包含有900MHz；以及第二频带，即对应于从第一放大器的增益特性的第二峰处的第二增益至该第二增益的-3dB这一范围的频率范围，包含有1.9GHz。
8.根据权利要求1的功率放大器，其中在第一开关、第二开关、第一放大器、第二放大器和第三放大器中至少有两个形成在同一个半导体基底上。
9.根据权利要求8的功率放大器，其中第三放大器形成在所述半导体基底上。
10.根据权利要求1的功率放大器，它还包括一个电源控制器，用于响应于第一开关的切换来控制准备施加给第二放大器和第三放大器中至少一个的功率。
11.根据权利要求1的功率放大器，其中第二放大器接收、放大、然后输出一模拟信号，而第三放大器接收、放大然后输出一数字信号。
12.根据权利要求1的功率放大器，其中第二放大器接收和输出第一数字信号，而第三放大器接收和输出第二数字信号。
13.根据权利要求2的功率放大器，其中第二放大器接收和输出一个具有第一频率的信号而第三放大器接收和输出一个具有第二频率的信号，并且该第一频率和第二频率互不相同。
14.根据权利要求1的功率放大器，其中第一频率高于第二频率。
15.根据权利要求1的功率放大器，其中第二放大器输出一个具有第一输出功率的信号，第三放大器输出一个具有第二输出功率的信号，并且第一输出功率与第二输出功率的比等于或大于5。
16.根据权利要求1的功率放大器，其还包括：
一个具有一个单极端和两个或多个多掷端的第二开关，其中第二放大器的输出侧连接到该第二开关的一个多掷端，且第三放大器的输出侧连接到该第二开关的另一多掷端；和
一个电源控制器，用于响应于第一开关的切换控制要提供给所述第二放大器和第三放大器中的至少一个的功率。
17.一种通信单元，它包括
一个具有一个输入端和一个输出端的第一放大器；
一个具有一个输入端和一个输出端的第二放大器；
一个具有一个输入端和一个输出端的第三放大器；
一个具有一个单极端和两个或多个多掷端的第一开关；
一个第一天线；以及
一个第二天线，
其中所述第一放大器的输出端连接到第一开关的单极端；
其中所述第一开关的至少一个多掷端连接到第二放大器的输入端，该第一开关的至少另一个多掷端连接到第三放大器的输入端，
并且其中所述第二放大器的输出端连接到第一天线，且所述第三放大器的输出端连接到第二天线。
18.根据权利要求17的通信单元，其还包括
一个具有一个输入端和一个输出端的第三无源输出匹配电路；
一个具有一个输入端和一个输出端的第四无源输出匹配电路；
一个具有一个单极端和两个或多个多掷端的第二开关；
并且其中第二开关的至少一个多掷端连接到第三无源输出匹配电路的输入端，第二开关的至少另一个多掷端连接到第四无源输出匹配电路的输入端。
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