CN110034737A - 功率放大电路 - Google Patents

Abstract

提供一种功率放大电路，提高增益的线性度。功率放大电路具备：将第1信号放大的第1晶体管；将与第1晶体管的输出信号相应的第2信号放大的第2晶体管；向第2晶体管的基极或栅极供给偏置电流或电压的偏置电路；以及根据从偏置电路供给的控制电压而使第1信号或第2信号衰减的衰减器，衰减器包括：阳极被供给控制电压的第1二极管；集电极与第1信号或第2信号的供给路径连接、发射极与接地侧连接、且基极被从第1二极管的阴极供给控制电压的第3晶体管；以及与第1二极管并联连接的电容器，第2信号的功率电平越大，则控制电压越为低电压，第3晶体管根据向基极供给的控制电压，使第1或第2信号的一部分从第3晶体管的集电极流向发射极。

Description

功率放大电路

技术领域

本发明涉及功率放大电路。

背景技术

在将无线频率(RF：Radio Frequency)信号放大的功率放大电路中，有时为了在低功率模式时降低功率放大电路的增益而设置衰减器。例如，在专利文献1中公开了与RF信号向放大晶体管的输入路径分流连接的衰减器。该衰减器包含晶体管，通过控制向该晶体管的基极施加的电压，切换该晶体管的导通及截止，从而控制衰减量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国发明专利第6842072号说明书

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所公开的衰减器中，根据动作模式进行控制，使得衰减器所包含的晶体管在低功率模式时成为导通，在高功率模式时成为截止。然而，功率放大电路的增益通常伴随着输出功率的增大而连续地降低。因此，如上所述，在根据动作模式来切换衰减器的结构中，难以高精度地提高增益的线性度。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种高精度地提高增益的线性度的功率放大电路。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的一个方案的功率放大电路具备：第1晶体管，其放大第1信号；第2晶体管，其放大与第1晶体管的输出信号相应的第2信号；偏置电路，其向第2晶体管的基极或栅极供给偏置电流或偏置电压；以及衰减器，其根据从偏置电路供给的控制电压而使第1信号或第2信号衰减，衰减器包括：第1二极管，该第1二极管的阳极被供给控制电压；第3晶体管，该第3晶体管的集电极与向第1晶体管供给第1信号的供给路径或者向第2晶体管供给第2信号的供给路径连接，该第3晶体管的发射极与接地侧连接，从第1二极管的阴极向该第3晶体管的基极供给控制电压；以及电容器，其与第1二极管并联连接，第2信号的功率电平越大，则控制电压越为低电压，第3晶体管根据向第3晶体管的基极供给的控制电压，使第1信号的一部分或第2信号的一部分从第3晶体管的集电极流向发射极。

发明效果

根据本发明，能够提供高精度地提高增益的线性度的功率放大电路。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的功率放大电路的结构的概要的图。

图2是示出本发明的第1实施方式的功率放大电路的结构例的图。

图3A是示出功率放大电路的输出功率与控制电压Vctrl的关系的图。

图3B是示出功率放大电路的输出功率与晶体管Q6的集电极/发射极间电阻的关系的图。

图3C是示出晶体管Q6的集电极/发射极间电阻与RF信号的衰减量的关系的图。

图3D是示出功率放大电路的输出功率与RF信号的衰减量的关系的图。

图3E是示出功率放大电路的输出功率与增益的关系的图。

图4是示出本发明的第2实施方式的功率放大电路的结构例的图。

图5是示出本发明的第2实施方式的功率放大电路的其他的结构例的图。

图6是示出本发明的第3实施方式的功率放大电路的结构的概要的图。

图7是示出本发明的第3实施方式的功率放大电路的结构例的图。

图8A是示出功率放大电路的输出功率与控制电压Vctrl的关系的图。

图8B是示出功率放大电路的输出功率与晶体管Q12的集电极/发射极间电阻的关系的图。

图8C是示出功率放大电路的输出功率与RF信号的衰减量的关系的图。

图9是示出本发明的第4实施方式的功率放大电路的结构例的图。

图10是示出使功率放大电路的增益整体上升了的情况下的输出功率与增益的关系的图。

图11是示出本发明的第5实施方式的功率放大电路的结构的概要的图。

图12是示出本发明的第6实施方式的功率放大电路的结构的概要的图。

附图标记说明：

100(100A～100G)...功率放大电路；110、111、112...放大器；120(120A)、121(121A、121B)、122...偏置电路；130、131...匹配电路；140(140A～140E)、141...衰减器；C1～C6...电容器；Q1～Q12...晶体管；R1～R7...电阻元件；L1～L4...电感器。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。需要说明的是，针对相同的要素标注相同的标记，省略重复的说明。

图1是示出本发明的第1实施方式的功率放大电路的结构的概要的图。图1所示的功率放大电路100是例如搭载于便携电话等移动体通信机、且将无线频率(RF：RadioFrequency)信号的功率放大至为了向基站发送而需要的电平的电路。功率放大电路100例如用于放大2G(第2代移动通信系统)、3G(第3代移动通信系统)、4G(第4代移动通信系统)、5G(第5代移动通信系统)、LTE(Long Term Evolution，长期演进)-FDD(FrequencyDivision Duplex，频分双工)、LTE-TDD(Time Division Duplex，时分双工)、LTE-Advanced或LTE-Advanced Pro等通信标准的发送信号。RF信号的频率例如为几百MHz～几十GHz左右。需要说明的是，功率放大电路100所放大的信号的通信标准及频率不局限于此。

具体而言，功率放大电路100例如具备：放大器110、111；偏置电路120、121；匹配电路130、131；衰减器140；及电容器C1、C2。

放大器110、111分别将所输入的RF信号放大并输出。即，功率放大电路100在两个阶段对功率进行放大。具体而言，初级(驱动级)的放大器110将从输入端子经由匹配电路130输入的RF信号RF1(第1信号)放大，输出RF信号RF2。后级(功率级)的放大器111将从放大器110供给的RF信号RF2(第2信号)放大，输出RF信号RF3。放大器110、111分别例如通过由GaAs等构成的化合物半导体的异质结双极晶体管(HBT：Heterojunction BipolarTransistor)等双极晶体管而构成。需要说明的是，也可以代替HBT，由场效应晶体管(MOSFET：Metal-oxide-semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)构成放大器110、111。在该情况下，将集电极、基极、发射极分别读成漏极、栅极、源极即可。需要说明的是，以下，只要没有特别记载，则以晶体管由HBT构成的情况为例进行说明。

偏置电路120、121分别向放大器110、111供给偏置电流或偏置电压。需要说明的是，偏置电路120、121通过调整偏置电流或偏置电压来控制放大器110、111的增益。

匹配电路(MN：Matching Network，匹配网络)130使设置于前级的电路(未图示)与放大器110的阻抗匹配。匹配电路131使放大器111与设置于后级的电路(未图示)的阻抗匹配。需要说明的是，虽然在图1中省略，但在功率放大电路100中，也可以在放大器110与放大器111之间设置级间匹配电路。

衰减器140用于在功率放大电路100的输出功率比较小的情况下降低功率放大电路100的增益。即，功率放大电路通常根据晶体管的性能，当输出功率超过某一电平时，增益开始降低，线性度可能发生劣化。为了应对该问题，在功率放大电路100中，基于从偏置电路121输出的控制电压Vctrl，衰减器140使向放大器110供给的RF信号RF1衰减，由此调整增益。之后详述基于衰减器140实现的衰减。

电容器C1、C2分别设置于放大器110、111的输入端。电容器C1、C2是将RF信号所含的直流分量切断而使交流分量通过的耦合电容器。

接着，参照图2，对基于衰减器140实现的RF信号的衰减详细进行说明。

图2是示出本发明的第1实施方式的功率放大电路的结构例的图。图2所示的功率放大电路100A示出图1所示的功率放大电路100中的、尤其是偏置电路121及衰减器140的具体结构。

放大器110、111分别包含晶体管Q1、Q2。经由电感器L1向晶体管Q1(第1晶体管)的集电极供给电源电压Vcc，向晶体管Q1的基极供给RF信号RF1及偏置电流或偏置电压，晶体管Q1的发射极与接地连接。由此，晶体管Q1从集电极输出将RF信号RF1放大后的RF信号RF2。经由电感器L2向晶体管Q2(第2晶体管)的集电极供给电源电压Vcc，向晶体管Q2的基极供给RF信号RF2及偏置电流或偏置电压，晶体管Q2的发射极与接地连接。由此，晶体管Q2从集电极输出将RF信号RF2放大后的RF信号RF3。

电感器L1、L2各自的一端被供给电源电压Vcc，电感器L1、L2各自的另一端与晶体管Q1、Q2的集电极连接。电感器L1、L2分别是用于抑制交流分量向电源电压Vcc侧漏出的扼流电感器。

偏置电路121A例如包含晶体管Q3～Q5及电阻元件R1～R3。需要说明的是，初级的偏置电路120的结构可以与后级的偏置电路121A的结构相同，因此，省略详细的说明。

晶体管Q3(第4晶体管)的集电极被供给蓄电池电压Vbatt，晶体管Q3的基极与晶体管Q4的基极连接，晶体管Q3的发射极经由电阻元件R1而与晶体管Q2的基极连接。

晶体管Q4的集电极与基极被连接(以后也称为“二极管连接”)，经由电阻元件R2向晶体管Q4的集电极供给偏置控制电压VB，晶体管Q4的发射极与晶体管Q5的集电极连接。晶体管Q5被二极管连接，晶体管Q5的集电极与晶体管Q4的发射极连接，晶体管Q5的发射极经由电阻元件R3而与接地连接。被二极管连接的双极晶体管作为与二极管等效的双极元件而动作。被二极管连接的双极晶体管的两个端子中的正向偏置时电位高的一方相当于阳极，电位低的一方相当于阴极。即，晶体管Q4及晶体管Q5分别构成第2二极管及第3二极管。由此，在晶体管Q4的集电极生成规定电平的电压(例如2.6V左右)。需要说明的是，也可以代替晶体管Q4、Q5，由二极管构成第2二极管及第3二极管。在该情况下，将集电极(或基极)及发射极分别读成阳极及阴极即可。在以下说明的被二极管连接的晶体管中也是同样的。

电阻元件R1的一端与晶体管Q3的发射极连接，电阻元件R1的另一端与晶体管Q2的基极连接。电阻元件R1用于抑制与晶体管的温度上升相伴的偏置电流的增加。电阻元件R2的一端被供给偏置控制电压VB，电阻元件R2的另一端与晶体管Q4的集电极连接。电阻元件R3的一端与晶体管Q5的发射极连接，电阻元件R3的另一端与接地连接。

根据上述的结构，从晶体管Q3的发射极向晶体管Q2的基极供给偏置电流。需要说明的是，通过向晶体管Q4的集电极供给的偏置控制电压VB或偏置控制电流，来控制偏置电流的电流量。另外，偏置电路121A也可以不具备电阻元件R1～R3。

衰减器140A包含晶体管Q6、Q7、电阻元件R4及电容器C3、C4。

晶体管Q6(第3晶体管)的集电极经由电容器C3而与向晶体管Q1供给RF信号RF1的供给路径连接，晶体管Q6的基极经由电阻元件R4而与晶体管Q7的发射极连接，晶体管Q6的发射极与接地侧连接。需要说明的是，在本说明书中“与供给路径连接”不局限于与供给路径直接连接的方式，也包含经由其他元件等构成要素而连接的方式。根据从偏置电路121A向晶体管Q6的基极供给的控制电压Vctrl来控制晶体管Q6的动作状态。具体而言，晶体管Q6在控制电压Vctrl的电压高的情况下成为导通，在控制电压Vctrl的电压低的情况下成为截止。而且，晶体管Q6在导通的情况下使RF信号RF1的一部分从集电极流向发射极，由此，使通过向晶体管Q1的供给路径的RF信号RF1衰减。

电容器C3连接在RF信号RF1的供给路径与晶体管Q6的集电极之间。电容器C3用于防止向RF信号RF1的供给路径供给晶体管Q6的集电极的直流分量。

需要说明的是，衰减器140A也可以具备电阻元件来代替电容器C3，或者还可以具备与电容器C3串联连接的电阻元件。在衰减器具备该电阻元件的情况下，通过晶体管Q6的集电极/发射极间的电阻值与该电阻元件的电阻值的合成而使RF信号RF1衰减。即，通过调整该电阻元件的电阻值，来调整控制电压Vctrl与RF信号的衰减量的关系，由此能够控制RF信号的衰减量。

晶体管Q7被二极管连接，向晶体管Q7的集电极供给控制电压Vctrl，晶体管Q7的发射极经由电阻元件R4而与晶体管Q6的基极连接。晶体管Q7构成第1二极管。电阻元件R4的一端与晶体管Q7的发射极连接，电阻元件R4的另一端与晶体管Q6的基极连接。设置晶体管Q7的目的在于，通过从控制电压Vctrl降压了晶体管Q7的基极/发射极间电压的量，从而使向晶体管Q6的基极供给的电压值与驱动电平一致。另外，通过电阻元件R4的电阻值的调整，也能够调整向晶体管Q6的基极供给的电压。

电容器C4与晶体管Q7及电阻元件R4并联连接。具体而言，电容器C4的一端与晶体管Q7的集电极连接，电容器C4的另一端与晶体管Q6的基极连接。电容器C4例如具有比晶体管Q7的集电极/发射极间的电容值大的电容值，且具有以下的功能。即，向晶体管Q2供给的RF信号RF2的振幅根据包络频率(几MHz～几十MHz)而变动，因此，与此相应地，控制电压Vctrl也发生变动。因此，为了改善增益的线性度，需要根据该控制电压Vctrl的变动而使RF信号的衰减量变动。然而，在晶体管Q7的电流驱动能力低的情况下，仅在晶体管Q7中可能无法追随基于包络频率的电压变化。关于这一点，在衰减器140A中，通过具备电容器C4，从而控制电压Vctrl的变动经由电容器C4向晶体管Q6的基极传递。由此，在衰减器140A中，衰减量追随于控制电压Vctrl的追随性能进一步提高。

接着，参照图3A至图3E，对功率放大电路100A的动作原理及效果进行说明。这里，图3A是示出功率放大电路的输出功率与控制电压Vctrl的关系的图，图3B是示出功率放大电路的输出功率与晶体管Q6的集电极/发射极间电阻的关系的图，图3C是示出晶体管Q6的集电极/发射极间电阻与RF信号的衰减量的关系的图，图3D是示出功率放大电路的输出功率与RF信号的衰减量的关系的图，图3E是示出功率放大电路的输出功率与增益的关系的图。

在图3A中，横轴示出功率放大电路的输出功率(dBm)，纵轴示出控制电压Vctrl(V)。控制电压Vctrl(即，晶体管Q3的基极电压)根据向晶体管Q2供给的RF信号RF2的功率电平而变动。具体而言，当RF信号RF2的功率电平变大(即，输出功率电平变大)时，晶体管Q2的集电极处的电流振幅变大。这里，集电极电流不向负方向流动。因此，关于晶体管Q2的集电极处的电流振幅，在该振幅变大时，在振幅的负方向上低于空载(idle)电流值的部分被切断。此时，振幅的正方向的增大未受到限制，因此，结果是，晶体管Q2的集电极及基极的平均直流电流增加。为了应对该平均直流电流的增加，晶体管Q3的发射极电压发生变动，晶体管Q3的集电极及基极的直流电流增加(自偏置效应)。另一方面，从偏置控制电压VB的供给电源经由电阻元件R2而供给晶体管Q3的基极电流。在晶体管Q3的基极电流增加的情况下，若假设控制电压Vctrl上升，则向晶体管Q4、Q5的集电极流动的电流也增加，电阻元件R2中的电压下降应该增大，因此产生矛盾。即，当晶体管Q3的基极电流增加时，控制电压Vctrl下降。这样，RF信号RF2的功率电平越大，则控制电压Vctrl越成为低电压(参照图3A)。这里，在输出功率比较低的区域(以下也称为“低功率区域”)，控制电压Vctrl维持使晶体管Q6成为导通这样的电平。另一方面，在输出功率超过某一电平的区域(以下也称为“高功率区域”)，控制电压Vctrl渐渐下降，因此，在晶体管Q6的集电极/发射极间流动的电流也减少，当控制电压Vctrl进一步下降时，晶体管Q6成为截止。

在图3B中，横轴示出功率放大电路的输出功率(dBm)，纵轴示出晶体管Q6的集电极/发射极间电阻(Ω)。如上所述，在低功率区域，晶体管Q6为导通，因此，晶体管Q6的集电极/发射极间电阻维持导通电阻的值。另一方面，在高功率区域，与控制电压Vctrl的下降相伴的晶体管Q6的集电极/发射极间电阻渐渐上升。即，如图3B所示，晶体管Q6的集电极/发射极间电阻伴随着输出功率的增大而上升。

在图3C中，横轴示出晶体管Q6的集电极/发射极间电阻(Ω)，纵轴示出RF信号的衰减量(dB)。如图3C所示，在晶体管Q6的集电极/发射极间电阻低的情况下，从RF信号RF1的供给路径经由电容器C3流向晶体管Q6的RF信号多，因此，RF信号RF1的衰减量大。另一方面，伴随着晶体管Q6的集电极/发射极间电阻的上升，流向晶体管Q6的RF信号减少，因此，RF信号RF1的衰减量变小。

在图3D中，横轴示出功率放大电路的输出功率(dBm)，纵轴示出RF信号的衰减量(dB)。如上所述，在功率放大电路100A中，在低功率区域，晶体管Q6成为导通，RF信号的衰减量大。另一方面，伴随着输出功率的增大，晶体管Q6的电阻值变高，因此，流向晶体管Q6的RF信号减少，RF信号的衰减量连续地变小。例如，如图3D所示，若将输出功率P1时的衰减量设为ΔGain1、将输出功率P2(＞P1)时的衰减量设为ΔGain2，则成为ΔGain1＞ΔGain2。

在图3E中，横轴示出功率放大电路的输出功率(dBm)，纵轴示出功率放大电路的增益(dB)。另外，实线示出不具备衰减器140A的情况下的增益，虚线示出具备衰减器140A的情况下的增益，单点划线示出具备衰减量为固定的衰减器的结构(比较例)的增益。如图3E所示，在不具备衰减器140A的情况下，当输出功率超过某一电平时，增益开始降低，线性度劣化(参照实线)。另一方面，在功率放大电路100A中，在低功率区域，通过衰减器140A而使增益降低了ΔGain1的量。而且，伴随着输出功率电平的增大而衰减量减少，在输出功率P2处，增益的降低被抑制至ΔGain2的量。即，在功率放大电路100A中被控制为，衰减量在低功率区域较大、且衰减量在高功率区域变小，因此，包含低功率区域及高功率区域在内的增益的线性度提高(参照虚线)。需要说明的是，在衰减量与输出功率无关而固定的比较例中，在高功率区域，增益也会降低(参照单点划线)。在功率放大电路100A中，与这样的比较例相比，能够进一步提高线性度。

这样，在功率放大电路100A中，通过使用偏置电路121A中的晶体管Q3的基极电压来作为控制电压Vctrl的供给源，能够根据输出功率连续地改变RF信号的衰减量。因此，与专利文献1所公开的结构相比，能够高精度地提高功率放大电路100A的增益的线性度。

另外，在功率放大电路100A中，无需如专利文献1所公开的结构那样生成向晶体管Q3的基极供给的控制信号，因此，能够简化电路结构。

此外，通过衰减器140A具备电容器C4，从而即便在RF信号的包络频率高的情况下，也能够提高衰减量追随于控制电压Vctrl的变动的追随性能。因此，功率放大电路100A的增益的线性度也由此提高。

图4是示出本发明的第2实施方式的功率放大电路的结构例的图，图5是示出本发明的第2实施方式的功率放大电路的其他的结构例的图。需要说明的是，在第2实施方式以后，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。尤其是，关于由同样的结构带来的同样的作用效果，并不是在每个实施方式中依次提及。另外，在图4及图5中，仅图示出功率放大电路100B、100C所具备的要素中的初级涉及的要素，关于后级涉及的要素而省略图示。

图4所示的功率放大电路100B示出图1所示的功率放大电路100中的偏置电路120及衰减器140的具体结构。

衰减器140B与图2所示的衰减器140A相比，还包含晶体管Q8、Q9、电阻元件R5、R6及电感器L3，且包含电容器C5来代替电容器C3。

晶体管Q8被二极管连接，且与向晶体管Q1供给RF信号RF1的供给路径串联连接，构成第4二极管。具体而言，经由匹配电路130向晶体管Q8的基极供给RF信号RF1，晶体管Q8的发射极经由电容器C1而与晶体管Q1的基极连接。另外，晶体管Q8的基极经由电阻元件R5而与晶体管Q6的集电极连接，晶体管Q8的发射极经由电感器L3而与接地连接。

晶体管Q9被二极管连接，晶体管Q9的集电极与晶体管Q10的基极连接，晶体管Q9的发射极经由电阻元件R6、R5而与晶体管Q6的集电极连接。

电阻元件R5的一端与晶体管Q8的基极连接，电阻元件R5的另一端与晶体管Q6的集电极连接。电阻元件R6的一端与晶体管Q9的发射极连接，电阻元件R6的另一端与电阻元件R5的一端连接。设置电阻元件R5、R6的目的在于，对电压电平进行调整，使得晶体管Q6、Q9、Q10适当地动作。

电感器L3的一端与晶体管Q8的发射极连接，电感器L3的另一端与接地连接。电感器L3具有使晶体管Q8的发射极的直流分量流向接地的功能。

电容器C5是用于使向晶体管Q6的基极供给的控制电压Vctrl所含的高频分量逃逸至接地的去耦电容器。

偏置电路120A包含晶体管Q10及电阻元件R7。晶体管Q10的基极被供给晶体管Q9的集电极电压，晶体管Q10具有与图2所示的晶体管Q3同样的功能。电阻元件R7具有与图2所示的电阻元件R1同样的功能。

在功率放大电路100B中，与上述的功率放大电路100A同样地，晶体管Q6的集电极/发射极间电阻在高功率区域变高。由此，晶体管Q8的基极电压变高，晶体管Q8的集电极/发射极间电阻下降。因此，RF信号RF1的供给路径中的RF信号的衰减量变小。这样，功率放大电路100B与功率放大电路100A相比，RF信号的衰减量相对于输出功率的增大量的变化量更大。因此，例如在与输出功率的增大相伴的增益的降低的程度更为急剧的情况下，通过应用功率放大电路100B，与功率放大电路100A相比能够进一步提高增益的线性度的精度。

图5所示的功率放大电路100C与图4所示的功率放大电路100B相比，代替衰减器140B而具备衰减器140C。

衰减器140C与衰减器140B相比，代替晶体管Q8而包含晶体管Q11，代替电感器L3而包含电感器L4。

晶体管Q11被二极管连接(第4二极管)，与晶体管Q8反向地与RF信号RF1的供给路径串联连接，构成第4二极管。具体而言，经由匹配电路130向晶体管Q11的发射极供给RF信号RF1，晶体管Q11的基极经由电容器C1而与晶体管Q1的基极连接。晶体管Q11与晶体管Q8同样地，伴随着输出功率的增大，集电极/发射极间电阻下降。由此，伴随着输出功率的增大，RF信号的衰减量变小。因此，即便为这样的结构，也能够与功率放大电路100B同样地进一步提高增益的线性度。

需要说明的是，在衰减器140B、140C中也可以与衰减器140A同样地设置有与晶体管Q7并联连接的电容器C4。另外，衰减器140B、140C也可以不具备电容器C5。

图6是示出本发明的第3实施方式的功率放大电路的结构的概要的图，图7是示出本发明的第3实施方式的功率放大电路的结构例的图。图6及图7所示的功率放大电路100D与图1所示的功率放大电路100相比，代替衰减器140而具备衰减器140D。衰减器140D设置于后级的放大器111的输入端，使向该后级的放大器111供给的RF信号RF2衰减。

衰减器140D与衰减器140A相比，代替晶体管Q6而包含晶体管Q12，还包含电容器C5。

晶体管Q12(第3晶体管)除了被二极管连接这一点之外，是与晶体管Q6同样的连接。

在衰减器140D中，当经由电容器C3向晶体管Q12的集电极供给RF信号RF2时，晶体管Q12的集电极电压发生振动，与该集电极连接的基极电压也发生振动。当RF信号RF2的功率电平增大时，产生晶体管Q12成为截止的状态，因此，晶体管Q12的集电极/发射极间电阻发生变化。另外，晶体管Q7与晶体管Q12的导通及截止的切换交替地反复进行导通及截止。由此，与晶体管Q12未被二极管连接的结构相比，晶体管Q3的基极的电荷被抽出，因此，伴随着输出功率的增大，控制电压Vctrl进一步下降。

图8A是示出功率放大电路的输出功率与控制电压Vctrl的关系的图，图8B是示出功率放大电路的输出功率与晶体管Q12的集电极/发射极间电阻的关系的图，图8C是示出功率放大电路的输出功率与RF信号的衰减量的关系的图。另外，在图8A至图8C中，实线示出衰减器140D，虚线示出衰减器140A。

如图8A所示，当采用衰减器140D时，与衰减器140A相比，与输出功率的增大相伴的控制电压Vctrl的下降程度变大。另外，如上所述，通过晶体管Q12的基极电压振动，从而晶体管Q12的集电极/发射极间电阻发生变化。根据这些效果，如图8B所示，在衰减器140D中，与衰减器140A相比，与输出功率的增大相伴的晶体管Q12的集电极/发射极间电阻的增加的曲线变得缓和。由此，如图8C所示，在衰减器140D中，与衰减器140A相比，与输出功率的增大相伴的衰减器140D的衰减量的变化量变得缓和。因此，例如在与输出功率的增大相伴的增益的降低电平平稳的情况下，通过应用衰减器140D的结构，能够实现增益的线性度的提高。这样，根据增益的降低电平，作为衰减器140能够应用各种结构。

需要说明的是，在衰减器140D中也可以与衰减器140A同样地设置电容器C4。

另外，在图6及图7中，示出了在后级的放大器的输入端设置衰减器140D的例子，但并非意图排除在初级的放大器的输入端设置衰减器140D的结构。在后级的放大器的输入端设置衰减器140D的结构与设置于前级的放大器的结构相比，晶体管Q12的集电极处的电压振幅变大，因此，将晶体管Q12设为二极管连接的效果更为显著。

图9是示出本发明的第4实施方式的功率放大电路的结构例的图。图9所示的功率放大电路100E与功率放大电路100A相比，代替偏置电路12lA而具备偏置电路121B，代替衰减器140A而具备衰减器140E。

偏置电路121B的构成要素与偏置电路121A的构成要素是同样的，但是在代替晶体管Q3的基极电压而将晶体管Q5的集电极电压(即，晶体管Q5的阳极电压)作为控制电压Vctrl输出这一点不同。晶体管Q5的集电极电压是从晶体管Q3的基极电压减去晶体管Q4的基极/发射极间电压而得到的值。

衰减器140E与衰减器140A相比，构成为不包含晶体管Q7及电容器C4。即，在功率放大电路100E中，与功率放大电路100A相比，控制电压Vctrl低了晶体管Q4的集电极/发射极间电压的量，因此，也可以不设置晶体管Q7。另外，在功率放大电路100E中，由于控制电压Vctrl不经由晶体管Q7而向晶体管Q6的基极供给，因此，也可以不设置电容器C4。

本实施方式中的控制电压Vctrl伴随着输出功率的增大，与图3A所示的晶体管Q3的基极电压同样地发生变化。因此，根据这样的结构，功率放大电路100E也能够得到与功率放大电路100A同样的效果。

另外，在功率放大电路100E中，在晶体管Q5的电流驱动能力高于晶体管Q7的电流驱动能力的情况下，与功率放大电路100A相比，衰减器140E的动作速度变快。因此，能够在不使用电容器C4的状态下提高对RF信号RF1的振幅的变动的追随性能。

需要说明的是，控制电压Vctrl的供给源并非如上述那样局限于晶体管Q3的基极或晶体管Q5的集电极。例如，控制电压Vctrl的供给源也可以为晶体管Q3的发射极电压。

以上，针对利用衰减器140A～140E来调整RF信号的衰减量的例子进行了说明。另一方面，在功率放大电路100中，通过在包含低功率区域及高功率区域的整体范围内使增益上升之后应用衰减器140A～140E，从而能够预料线性度的进一步提高。关于此，参照图10进行说明。

图10是示出使功率放大电路的增益整体上升了的情况下的输出功率与增益的关系的图。在图10中，横轴示出输出功率(dBm)，纵轴示出增益(dB)。另外，实线示出不使增益整体上升且不具备衰减器的情况，单点划线示出使增益整体上升且不具备衰减器的情况，虚线示出使增益整体上升且利用衰减器使RF信号衰减了的情况。

首先，如图10所示，设为使功率放大电路100的增益整体上升(参照图10的单点划线)。另外，衰减器140构成为，与图3E所示的衰减量相比，例如输出功率P1时的衰减量成为ΔGain3(＞ΔGain1)，输出功率P2时的衰减量成为ΔGain4(＜ΔGain2)。此时的衰减量的变化量(ΔGain3-ΔGain4)大于图3E所示的衰减量的变化量(ΔGain1-ΔGain2)。这样，通过使增益整体上升并且使用衰减量的变化量更大的衰减器来使RF信号衰减，能够进一步高精度地提高增益的线性度(参照图10的虚线)。

使功率放大电路100的增益整体上升的方法没有特别限定，但作为例子示出以下三种方法。第一种方法是，代替引线键合构造而将形成功率放大电路100的半导体芯片设为倒装芯片构造。由此，在晶体管Q1、Q2的发射极与接地的连接中，能够代替经由过孔，而经由凸起(bump)，将在发射极与接地之间产生的寄生电感抑制为约一半。因此，通过对半导体芯片应用倒装芯片构造，能够使功率放大电路100的增益上升2dB左右。

第二种方法是，增加功率放大电路100所具备的放大器的级数。例如若为具备三级放大器的结构，则与具备两级放大器的结构相比，能够使功率放大电路100的增益上升3dB左右以上。

同时，例如在功率放大电路100具备三级放大器的情况下，也可以在第1级及第2级的放大器的输入端设置衰减器。由此，与设置一个衰减器的结构相比，能够增大与输出功率的增大相伴的衰减量的变化量。因此，如图10所示，能够进一步高精度地提高线性度。需要说明的是，也可以在所有级的放大器的输入端设置衰减器。另外，衰减器的具体结构可以为上述衰减器140A～140E中的任一结构，也可以将上述衰减器140A～140E组合来应用。

第三种方法是，代替HBT而由FET构成功率放大电路100所具备的晶体管Q1、Q2中的至少任一方。由此，与HBT相比，能够使功率放大电路100的增益增大2dB左右。需要说明的是，置换为FET的晶体管可以仅为初级晶体管、也可以仅为后级晶体管、或者还可以为初级及后级中的任一种晶体管。

图11是示出本发明的第5实施方式的功率放大电路的结构的概要的图。如图11所示，功率放大电路100F与图1所示的功率放大电路100相比还具备衰减器141。衰减器141设置于后级的放大器111的输入端。这样，衰减器也可以分别设置于前级及后级这两方的放大器的输入端。需要说明的是，关于衰减器141的具体结构，例如能够应用上述衰减器140A～140E中的任一结构，因此，省略详细的说明。

图12是示出本发明的第6实施方式的功率放大电路的结构的概要的图。如图12所示，功率放大电路100G具备三级放大器，在三个阶段对功率进行放大。具体而言，功率放大器100G与功率放大电路100F相比，还具备第3级的衰减器112、偏置电路122以及电容器C6。

第3级的放大器112将从第2级的放大器111供给的RF信号RF3放大，输出RF信号RF4。在本实施方式中，在第1级的放大器110及第2级的放大器111的输入端分别设置有衰减器140、141。需要说明的是，偏置电路122及电容器C6分别是与偏置电路121及电容器C2对应的结构，因此省略详细的说明。

这样，即便在功率放大电路100G具备三级放大器的情况下，也能够得到与上述的各实施方式同样的效果。需要说明的是，衰减器可以仅设置于第1级的放大器，也可以设置于第1级至第3级的全部的放大器的输入端。即便在这些情况下，也优选构成为从与最终级的放大器连接的偏置电路供给控制电压Vctrl。

以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。功率放大电路100A具备：晶体管Q1，其放大RF信号RF1；晶体管Q2，其放大与晶体管Q1的输出信号相应的RF信号RF2；偏置电路121A，其向晶体管Q2的基极或栅极供给偏置电流或偏置电压；以及衰减器140A，其根据从偏置电路121A供给的控制电压Vctrl而使RF信号RF1衰减，衰减器140A包括：第1二极管，该第1二极管的阳极被供给控制电压Vctrl；晶体管Q6，该晶体管Q6的集电极与向晶体管Q1供给RF信号RF1的供给路径连接，该晶体管Q6的发射极与接地侧连接，并且从第1二极管的阴极向该晶体管Q6的基极供给控制电压Vctrl；以及电容器，其与第1二极管并联连接，RF信号RF2的功率电平越大，则控制电压Vctrl越为低电压，晶体管Q6根据向晶体管Q6的基极供给的控制电压Vctrl，使RF信号RF1的一部分从晶体管Q6的集电极流向发射极。由此，能够根据输出功率连续地改变RF信号的衰减量，因此，与专利文献1所公开的结构相比，能够高精度地提高功率放大电路100A的增益的线性度。另外，通过功率放大电路100A具备电容器C4，从而即便在RF信号的包络频率较高的情况下，也能够提高衰减量追随于控制电压Vctrl的变动的追随性能。

另外，功率放大电路100D具备：晶体管Q1，其放大RF信号RF1；晶体管Q2，其放大与晶体管Q1的输出信号相应的RF信号RF2；偏置电路121A，其向晶体管Q2的基极或栅极供给偏置电流或偏置电压；以及衰减器140D，其根据从偏置电路121A供给的控制电压Vctrl而使RF信号RF2衰减，衰减器140D包括：第1二极管，该第1二极管的阳极被供给控制电压Vctrl；以及晶体管Q12，该晶体管Q12的集电极与该晶体管Q12的基极连接且与向晶体管Q2供给RF信号RF2的供给路径连接，该晶体管Q12的发射极与接地侧连接，从第1二极管的阴极向该晶体管Q12的基极供给控制电压Vctrl，RF信号RF2的功率电平越大，则控制电压Vctrl越为低电压，晶体管Q12根据向晶体管Q12的基极供给的控制电压Vctrl，使RF信号RF2的一部分从晶体管Q12的集电极流向发射极。由此，功率放大电路100D与功率放大电路100A相比，与输出功率的增大相伴的控制电压Vctrl的下降程度变大，因此，与输出功率的增大相伴的衰减器140D的衰减量的变化量变得缓和。因此，例如在与输出功率的增大相伴的增益的降低电平平稳的情况下，能够实现增益的线性度的提高。

另外，在功率放大电路100A～100D中，偏置电路121A包括晶体管Q3，该晶体管Q3的基极被供给规定电平的电压，从该晶体管Q3的发射极输出偏置电流或偏置电压，将晶体管Q3的基极电压作为控制电压Vctrl而输出。由此，RF信号RF2的功率电平越大，则控制电压Vctrl越为低电压。

另外，功率放大电路100E具备：晶体管Q1，其放大RF信号RF1；晶体管Q3，其放大与晶体管Q1的输出信号相应的RF信号RF2；偏置电路121B，其向晶体管Q2的基极或栅极供给偏置电流或偏置电压；以及衰减器140E，其根据从偏置电路121B供给的控制电压Vctrl而使RF信号RF1衰减，衰减器140E包括晶体管Q6，该晶体管Q6的集电极与向晶体管Q1供给RF信号RF1的供给路径连接，该晶体管Q6的发射极与接地侧连接，偏置电路121B包括：串联连接的第2二极管及第3二极管，第2二极管的阳极被供给偏置控制电压VB，第3二极管的阴极与接地侧连接；以及晶体管Q3，该晶体管Q3的基极与第2二极管的阳极连接，从该晶体管Q3的发射极输出偏置电流或偏置电压，晶体管Q6根据从第3二极管的阳极向晶体管Q6的基极供给的控制电压Vctrl，使RF信号RF1的一部分从晶体管Q6的集电极流向发射极。由此，与功率放大电路100A相比，衰减器140E的动作速度变快，因此，能够在不使用电容器C4的状态下提高对RF信号RF1的振幅的变动的追随性能。

另外，在功率放大电路100B、100C中，衰减器140B、140C包括：第4二极管，其与设置有晶体管Q6的一侧的供给路径串联连接；以及电感器L3、L4，其连接在该第4二极管的阴极与接地之间。由此，功率放大电路100B、100C与功率放大电路100A相比，RF信号的衰减量相对于输出功率的增大量的变化量更大。因此，例如在与输出功率的增大相伴的增益的降低的程度更为急剧的情况下，能够提高增益的线性度的精度。

另外，在功率放大电路100A～100E中，晶体管Q1的发射极或源极及晶体管Q2的发射极或源极也可以经由凸起而与接地连接。由此，能够抑制在发射极与接地之间产生的寄生电感。因此，功率放大电路的增益整体上升，因此，通过使用衰减量的变化量更大的衰减器，能够进一步高精度地提高增益的线性度。

另外，在功率放大电路100A～100E中，晶体管Q1、Q2中的至少一方也可以由FET构成。由此，功率放大电路的增益也上升，因此，通过使用衰减量的变化量更大的衰减器，能够进一步高精度地提高增益的线性度。

以上说明的各实施方式用于使本发明的理解变得容易，而非用于限定地解释本发明。本发明在不脱离其宗旨的范围内能够进行变更或改良，并且在本发明中也包含其等效物。即，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员对各实施方式适当加以设计变更后的技术也包含在本发明的范围内。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不局限于例示的内容，能够适当变更。另外，各实施方式所具备的各要素能够在技术上可能的范围内进行组合，将它们组合而得到的要素只要包含本发明的特征，就也包含在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种功率放大电路，具备：

第1晶体管，其放大第1信号；

第2晶体管，其放大与所述第1晶体管的输出信号相应的第2信号；

偏置电路，其向所述第2晶体管的基极或栅极供给偏置电流或偏置电压；以及

衰减器，其根据从所述偏置电路供给的控制电压而使所述第1信号或所述第2信号衰减，

所述衰减器包括：

第1二极管，该第1二极管的阳极被供给所述控制电压；

第3晶体管，该第3晶体管的集电极与向所述第1晶体管供给所述第1信号的供给路径或者向所述第2晶体管供给所述第2信号的供给路径连接，该第3晶体管的发射极与接地侧连接，从所述第1二极管的阴极向该第3晶体管的基极供给所述控制电压；以及

电容器，其与所述第1二极管并联连接，

所述第2信号的功率电平越大，则所述控制电压越为低电压，

所述第3晶体管根据向所述第3晶体管的基极供给的所述控制电压，使所述第1信号的一部分或所述第2信号的一部分从所述第3晶体管的集电极流向发射极。

2.一种功率放大电路，具备：

第1晶体管，其放大第1信号；

第2晶体管，其放大与所述第1晶体管的输出信号相应的第2信号；

偏置电路，其向所述第2晶体管的基极或栅极供给偏置电流或偏置电压；以及

衰减器，其根据从所述偏置电路供给的控制电压而使所述第1信号或所述第2信号衰减，

所述衰减器包括：

第1二极管，该第1二极管的阳极被供给所述控制电压；以及

第3晶体管，该第3晶体管的集电极与该第3晶体管的基极连接且与向所述第1晶体管供给所述第1信号的供给路径或者向所述第2晶体管供给所述第2信号的供给路径连接，该第3晶体管的发射极与接地侧连接，从所述第1二极管的阴极向该第3晶体管的基极供给所述控制电压，

所述第2信号的功率电平越大，则所述控制电压越为低电压，

所述第3晶体管根据向所述第3晶体管的基极供给的所述控制电压，使所述第1信号的一部分或所述第2信号的一部分从所述第3晶体管的集电极流向发射极。

3.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其中，

所述偏置电路包括第4晶体管，该第4晶体管的基极被供给规定电平的电压，从第4晶体管的发射极输出所述偏置电流或偏置电压，

将所述第4晶体管的基极电压作为所述控制电压而输出。

4.一种功率放大电路，具备：

第1晶体管，其放大第1信号；

第2晶体管，其放大与所述第1晶体管的输出信号相应的第2信号；

偏置电路，其向所述第2晶体管的基极或栅极供给偏置电流或偏置电压；以及

衰减器，其根据从所述偏置电路供给的控制电压而使所述第1信号或所述第2信号衰减，

所述衰减器包括第3晶体管，该第3晶体管的集电极与向所述第1晶体管供给所述第1信号的供给路径或者向所述第2晶体管供给所述第2信号的供给路径连接，该第3晶体管的发射极与接地侧连接，

所述偏置电路包括：

串联连接的第2二极管及第3二极管，所述第2二极管的阳极被供给偏置控制电压，所述第3二极管的阴极与接地侧连接；以及

第4晶体管，该第4晶体管的基极与所述第2二极管的阳极连接，从该第4晶体管的发射极输出所述偏置电流或偏置电压，

所述第3晶体管根据从所述第3二极管的阳极向所述第3晶体管的基极供给的所述控制电压，使所述第1信号的一部分或所述第2信号的一部分从所述第3晶体管的集电极流向发射极。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述衰减器还包括：

第4二极管，其与设置有所述第3晶体管的一侧的供给路径串联连接；以及

电感器，其连接在所述第4二极管的阴极与接地之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述第1晶体管的发射极或源极及所述第2晶体管的发射极或源极经由凸起而与接地连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的功率放大电路，其中，

所述第1晶体管及所述第2晶体管中的至少一方由FET构成。