JP2001102873A - 線形増幅器及びこれを用いた無線通信装置 - Google Patents

線形増幅器及びこれを用いた無線通信装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の回路に比べて、回路や消費電流を増や
すことなく、高効率時の線形動作と低出力時の低消費電
流化をはかり、また、コントロール電圧に対する線形な
利得可変を実現すること。 【解決手段】 エミッタ接地トランジスタを増幅器とし
た２段以上の線形増幅器であって、その各段の増幅トラ
ンジスタの直流バイアス用ベース電圧を供給するバイア
ス回路は、ベースとコレクタ間が短絡されてダイオード
接続された第１のトランジスタＱ１で前記ベース電圧を
決める出力インピーダンスの高い第１のカレントミラー
回路と、ベースとコレクタ間がエミッタフォロワートラ
ンジスタＱ３を介して接続された第２のトランジスタＱ
２で前記ベース電圧を決める出力インピーダンスの低い
第２のカレントミラー回路とが並列接続されてなること
を特徴とする線形増幅器。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、線形増幅器及びこ
れを用いた無線通信装置に係り、特にバイポーラトラン
ジスタ等を用いた利得可変機能を有する線形増幅器及び
これを用いた無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の増幅器は、振幅変動の大きい変調
波信号を扱う時、利得圧縮による振幅のリミッティング
を防ぐことが必要なため、飽和出力より大きくバックオ
フした値までの領域で使用している。このため、増幅器
の効率が高い領域で使用することができない。
【０００３】このような増幅器を飽和出力点付近まで線
形増幅器として使用する方法として、その非線形をキャ
ンセルするためのリニアライザー（図２２に示す。）が
各種考案されている。代表的なものとしては、予め入力
する信号に逆の歪み成分を形成する方法と、入力信号の
振幅変動に応じ増幅器の利得を可変して、利得圧縮領域
と線形領域とでの利得を同じにする方法等がある。
【０００４】しかし、このようなリニアライザーは、そ
の付加した回路部分が複雑で電力消費も大きいため、大
電力を増幅するような無線基地局の最終段の増幅器では
使用できても、携帯電話のような１Ｗ程度の出力用増幅
器では、総合効率はほとんど向上せず、また部品の大き
さが大きくなってしまう等のデメリットが多いため実用
化されていない。
【０００５】一方、幅広い出力ダイナミックレンジの範
囲で線形な高効率増幅器は、バイアス条件をＢ級にして
アイドル電流を絞ることで実現する。しかしながら、実
際には素子の相互コンダクタンスの非線型性により歪み
が大きくなるので、アイドル電流を極端に絞るような深
いＢ級にはできない。したがって、歪みの低い出力レベ
ルの小さい領域では、バイアス電流をより極端に絞るよ
うにして、バイアスを可変して使用することが望まし
い。
【０００６】バイポーラトランジスタを用いたＢ級増幅
器は、平均コレクタ電流が出力レベルに応じて増加する
ので、バイアス回路もそれに応じて平均ベース電流の増
加分を十分供給しなければならない。このため、エミッ
タフォロワー等を介してベース電流を供給するカレント
ミラー回路において、出力インピーダンスを下げて電圧
を供給する図２０、或いは図２１に示すバイアス回路が
一般的である。
【０００７】図２０に示すバイアス回路では、抵抗Ｒ
２′の一端にトランジスタＱ２′のコレクタが端子１′
を介して接続されており、他端（端子２′側）にはＶｃ
ｏｎｔの制御電圧が印加される。トランジスタＱ２′の
ベースはトランジスタＱ３′のエミッタに対して接続さ
れている。このトランジスタＱ３′のベースは端子１′
と接続されており、コレクタは電源電圧Ｖｃｃが印加さ
れるようになっている。トランジスタＱ２′のエミッタ
は接地され、Ｑ３′のエミッタは抵抗Ｒ３′を介して接
地されている。端子４′は増幅用トランジスタのベース
に接続される。
【０００８】また、図２１に示すバイアス回路では、ト
ランジスタＱ２′の代わりとしてトランジスタＱ４′及
びＱ５′が用いられている。即ち、トランジスタＱ４′
のエミッタはトランジスタＱ５′のコレクタに接続さ
れ、Ｑ４′のコレクタは抵抗Ｒ２′に接続され、トラン
ジスタＱ５′のエミッタは接地されている。トランジス
タＱ４′及びＱ５′はそれぞれベースとコレクタが短絡
され、これらのトランジスタはダイオードとして機能す
るようになっている。
【０００９】しかし、このような回路で、電圧に比例し
て電流を絞って行こうとすると、そのコントロール電圧
Vcontをかなり高くしなければ、温度変化に対するバイ
アス電流の変動の補償を十分に維持できない。ここで、
コントロール電圧を高くすると、携帯電話のような制御
電圧の低いシステムでは大きな問題となる。特に、ＣＤ
ＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ
Ａｃｃｅｓｓ）のような広いダイナミックレンジの出
力レベルで線形に動作しなければならないシステムで
は、高出力レベル時に歪み特性を満たすバイアス点で
は、低出力レベル下では電流、利得ともに大きすぎる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の線形増幅器は、高効率動作時に線形動作を実現し
ようとすると、図２２に示したようなリニアライザーが
必要である。しかし、リニアライザーを用いる方式は、
携帯電話等の１Ｗクラスの増幅器では、小型化や総合効
率という点であまり意味がなく、線形領域で動作させる
場合、結果として２０〜３０％程度の低い効率で使用し
ていた。
【００１１】また、低出力時の電流を絞るためにバイア
ス電流を幅広くコントロールしようとすると、コントロ
ール電圧を大きくしたり、温度補償を犠牲にする必要が
あり、ＣＤＭＡ等の広いダイナミックレンジの出力レベ
ルで線形に動作しなければならないシステムでは、低電
圧化や低消費電力化が難しかった。
【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、従来の回路に比べて回路や消費電流
を増やすことなく、高出力時には線形動作を維持しつつ
高効率動作を実現し、また低出力時には低いコントロー
ル電圧でバイアス電流を絞ることが可能で、かつ温度補
償も可能なバイアス回路を有する線形増幅器及びこれを
用いた無線通信装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明の第１は、ベースとコレクタ間が短絡さ
れダイオード接続されるとともに、コレクタが第１の抵
抗を介して電源端子に接続され、エミッタが接地された
第１のトランジスタを備えた第１のカレントミラー回路
と、コレクタ及びベースがそれぞれ電源端子に接続され
た第２のトランジスタを備えた第２のカレントミラー回
路と、エミッタが接地された増幅トランジスタとを備
え、前記第１のトランジスタのベース及び前記第２のト
ランジスタのエミッタが前記増幅トランジスタのベース
に対して接続されていることを特徴とする線形増幅器を
提供する。
【００１４】また、本発明の第２は、エミッタが接地さ
れた増幅トランジスタを２段以上有する線形増幅器であ
って、ベースとコレクタ間が短絡されダイオード接続さ
れるとともに、コレクタが第１の抵抗を介して電源端子
に接続され、エミッタが接地された第１のトランジスタ
を備えた第１のカレントミラー回路と、コレクタ及びベ
ースがそれぞれ電源端子に接続された第２のトランジス
タを備えた第２のカレントミラー回路とを備え、前記第
１のトランジスタのベース及び前記第２のトランジスタ
のエミッタが、前記増幅トランジスタのうち最終段より
前段の増幅トランジスタのベースに対して接続されてい
ることを特徴とする線形増幅器を提供する。
【００１５】かかる本発明の第１及び第２において、以
下の構成要件を備えることが望ましい。
【００１６】（１）前記第１のトランジスタのコレクタ
と前記第２のトランジスタのベースとは共通の電源に接
続されていること。
【００１７】（２）前記第２のトランジスタのベースは
第２の抵抗を介して電源端子に接続されていること。
【００１８】（３）前記第１のトランジスタのコレクタ
は前記第２のトランジスタのベースに前記第１の抵抗を
介して接続され、この第２のトランジスタのベースが前
記第１のトランジスタの電源端子に接続されているこ
と。
【００１９】（４）前記第１のカレントミラー回路は前
記第２のカレントミラー回路よりも前記増幅トランジス
タ側から見て高インピーダンスであること。
【００２０】（５）前記第２のトランジスタのベース
は、直列に接続された複数のダイオードを介して接地さ
れていること。
【００２１】（６）前記複数のダイオードのそれぞれ
は、ベースとコレクタ間が短絡されダイオード接続され
たトランジスタであること。
【００２２】（７）前記第２のカレントミラー回路は第
３のトランジスタを備え、この第３のトランジスタのエ
ミッタは接地され、ベースは前記第１のトランジスタの
ベースに接続され、かつコレクタは前記第２のトランジ
スタのベースに接続されていること。
【００２３】（８）前記増幅トランジスタの出力レベル
が小さい時には、前記第１のカレントミラー回路により
前記増幅トランジスタのベースに対してバイアスが供給
され、前記増幅トランジスタの出力レベルが大きい時に
は、前記第２のカレントミラー回路により前記増幅トラ
ンジスタのベースに対してバイアスが供給されること。
【００２４】（９）最終段より前段の前記増幅トランジ
スタの増幅特性における変調歪みが、最終段の前記増幅
トランジスタの増幅特性における変調歪みを打ち消すよ
うに、前記第１及び第２のカレントミラー回路が設定さ
れていることを特徴とする請求項２乃至１０記載の線形
増幅器。
【００２５】また、本発明の第３は、ベースとコレクタ
間が短絡されダイオード接続されるとともに、コレクタ
が第１の抵抗を介して可変電源端子に接続され、エミッ
タが接地された第１のトランジスタを備えた第１のカレ
ントミラー回路と、コレクタが電源端子に接続され、か
つベースが可変電源端子に接続された第２のトランジス
タを備えた第２のカレントミラー回路と、エミッタが接
地された増幅トランジスタとを備え、前記第１のトラン
ジスタのベース及び前記第２のトランジスタのエミッタ
が前記増幅トランジスタのベースに対して接続されてい
ることを特徴とする線形増幅器を提供する。
【００２６】また、本発明の第４は、エミッタが接地さ
れた増幅トランジスタを２段以上有する線形増幅器であ
って、ベースとコレクタ間が短絡されダイオード接続さ
れるとともに、コレクタが第１の抵抗を介して可変電源
端子に接続され、エミッタが接地された第１のトランジ
スタを備えた第１のカレントミラー回路と、コレクタが
電源端子に接続され、かつベースが可変電源端子に接続
された第２のトランジスタを備えた第２のカレントミラ
ー回路とを備え、前記第１のカレントミラー回路及び前
記第２のカレントミラー回路は、前記２段以上の増幅ト
ランジスタ毎に設けられており、前記第１のトランジス
タのベース及び前記第２のトランジスタのエミッタが、
対応する前記増幅トランジスタのベースに対して接続さ
れていることを特徴とする線形増幅器を提供する。
【００２７】かかる本発明の第３及び第４において、以
下の構成要件を備えることが望ましい。
【００２８】（１）前記第１のトランジスタのコレクタ
と前記第２のトランジスタのベースとは共通の可変電源
に接続されていること。
【００２９】（２）前記２段以上の増幅トランジスタ毎
に設けられている前記第１のカレントミラー回路及び前
記第２のカレントミラー回路におけるすべての可変電源
端子は、共通の可変電源の端子であることを特徴とする
請求項１３又は１４記載の線形増幅器。
【００３０】（３）前記第２のトランジスタのベースは
第２の抵抗を介して可変電源端子に接続されていること
を特徴とする請求項１２乃至１５記載の線形増幅器。
【００３１】（４）前記第１のトランジスタのコレクタ
は前記第２のトランジスタのベースに前記第１の抵抗を
介して接続され、この第２のトランジスタのベースが前
記第１のトランジスタの可変電源端子に接続されている
ことを特徴とする請求項１２乃至１６記載の線形増幅
器。
【００３２】（５）前記第１のカレントミラー回路は前
記第２のカレントミラー回路よりも前記増幅トランジス
タ側から見て高インピーダンスであることを特徴とする
請求項１２乃至１７記載の線形増幅器。
【００３３】（６）前記第２のトランジスタのベース
は、直列に接続された複数のダイオードを介して接地さ
れていることを特徴とする請求項１２乃至１８記載の線
形増幅器。
【００３４】（７）前記複数のダイオードのそれぞれ
は、ベースとコレクタ間が短絡されダイオード接続され
たトランジスタであることを特徴とする請求項１９記載
の線形増幅器。
【００３５】（８）前記第２のカレントミラー回路は第
３のトランジスタを備え、この第３のトランジスタのエ
ミッタは接地され、ベースは前記第１のトランジスタの
ベースに接続され、かつコレクタは前記第２のトランジ
スタのベースに接続されていることを特徴とする請求項
１２乃至１８記載の線形増幅器。
【００３６】（９）前記第２のカレントミラー回路のコ
レクタが接続される電源端子は固定電位の電源端子であ
ることを特徴とする請求項１２乃至２１記載の線形増幅
器。
【００３７】（１０）前記可変電源端子の電源電圧が制
御されることにより前記増幅トランジスタの利得可変が
行われることを特徴とする請求項１２乃至２２記載の線
形増幅器。
【００３８】また、本発明の第５は、エミッタ接地トラ
ンジスタを増幅器とした２段以上の線形増幅器であっ
て、その各段の増幅トランジスタの直流バイアス用ベー
ス電圧を供給するバイアス回路は、ベースとコレクタ間
が短絡されてダイオード接続された第１のトランジスタ
で前記ベース電圧を決める出力インピーダンスの高い第
１のカレントミラー回路と、ベースとコレクタ間がエミ
ッタフォロワートランジスタを介して接続された第２の
トランジスタで前記ベース電圧を決める出力インピーダ
ンスの低い第２のカレントミラー回路とが並列接続され
てなることを特徴とする線形増幅器を提供する。
【００３９】また、本発明の第６は、アノードが第１の
抵抗を介して電源端子に接続され、カソードが接地され
たダイオード素子を備えた第１のカレントミラー回路
と、コレクタ及びベースがそれぞれ電源端子に接続され
たトランジスタ素子を備えた第２のカレントミラー回路
と、エミッタが接地された増幅トランジスタとを備え、
前記ダイオード素子のアノード及び前記トランジスタ素
子のエミッタが前記増幅トランジスタのベースに対して
接続されていることを特徴とする線形増幅器を提供す
る。
【００４０】さらにまた、本発明の第７は、エミッタが
接地された増幅トランジスタを２段以上有する線形増幅
器であって、アノードが第１の抵抗を介して電源端子に
接続され、カソードが接地されたダイオード素子を備え
た第１のカレントミラー回路と、コレクタ及びベースが
それぞれ電源端子に接続されたトランジスタ素子を備え
た第２のカレントミラー回路とを備え、前記ダイオード
素子のアノード及び前記トランジスタ素子のエミッタ
が、前記増幅トランジスタのうち最終段より前段の増幅
トランジスタのベースに対して接続されていることを特
徴とする線形増幅器を提供する。
【００４１】また、本発明の第８は、アノードが第１の
抵抗を介して可変電源端子に接続され、カソードが接地
されたダイオード素子を備えた第１のカレントミラー回
路と、コレクタが電源端子に接続され、かつベースが可
変電源端子に接続されたトランジスタ素子を備えた第２
のカレントミラー回路と、エミッタが接地された増幅ト
ランジスタとを備え、前記ダイオード素子のアノード及
び前記トランジスタ素子のエミッタが、前記増幅トラン
ジスタのベースに対して接続されていることを特徴とす
る線形増幅器を提供する。
【００４２】さらにまた、本発明の第９は、エミッタが
接地された増幅トランジスタを２段以上有する線形増幅
器であって、アノードが第１の抵抗を介して可変電源端
子に接続され、カソードが接地されたダイオード素子を
備えた第１のカレントミラー回路と、コレクタが電源端
子に接続され、かつベースが可変電源端子に接続された
トランジスタ素子を備えた第２のカレントミラー回路と
を備え、前記第１のカレントミラー回路及び前記第２の
カレントミラー回路は、前記２段以上の増幅トランジス
タ毎に設けられており、前記ダイオード素子のアノード
及び前記トランジスタ素子のエミッタが、対応する前記
増幅トランジスタのベースに対して接続されていること
を特徴とする線形増幅器を提供する。
【００４３】さらにまた、本発明の第１０は、エミッタ
接地トランジスタを増幅器とした２段以上の線形増幅器
であって、その各段の増幅トランジスタの直流バイアス
用ベース電圧を供給するバイアス回路は、ダイオード素
子で前記ベース電圧を決める出力インピーダンスの高い
第１のカレントミラー回路と、ベースとコレクタ間がエ
ミッタフォロワートランジスタを介して接続された第２
のトランジスタで前記ベース電圧を決める出力インピー
ダンスの低い第２のカレントミラー回路とが並列接続さ
れてなることを特徴とする線形増幅器を提供する。
【００４４】また、上記した本発明の線形増幅器を増幅
器として用いた無線通信装置を提供する。
【００４５】かかる本発明の無線通信装置において、出
力レベルが小さい時に前記可変電源端子の電源電圧が低
く設定され、最終段の前記増幅トランジスタの利得が減
少することが望ましい上記本発明によれば、高出力動作
時には、最終段の増幅トランジスタ以外の少なくとも１
つの増幅トランジスタ及びそのバイアス回路において、
入力レベルの小さい時に第１のカレントミラー回路でバ
イアスが供給され、入力レベルが大きくなった時に第２
のカレントミラー回路でバイアスが供給されるようにす
ることにより、その増幅トランジスタのＡＭ−ＡＭ特性
が最終段の増幅トランジスタのＡＭ−ＡＭ特性の変化を
キャンセルするようにすることが可能であり、最終段が
高効率動作時であっても相互変調歪みを小さくすること
が可能である。
【００４６】さらに、入力電力レベルやバイアス電流を
決めるコントロール電圧に応じて、第１及び第２のカレ
ントミラー回路を動作させることにより、高効率時の線
形動作と低出力時の低消費電流化を実現することが可能
となる。
【００４７】また、低出力レベルで使用時には、コント
ロール電圧を下げてアイドル電流を絞ることにより、歪
みを犠牲にすることなく低消費電流化を図ることができ
る。
【００４８】さらにまた、上記線形増幅器をＣＤＭＡの
端末の最終段の増幅器として使用することにより、出力
の広いダイナミックレンジにおける低消費電力化とシス
テムの簡素化を行うことが可能となる。
【００４９】例えば、増幅器の第１のカレントミラー回
路の電流源の役割をする抵抗を介して与えるコントロー
ル電圧の端子と、第２のカレントミラー回路の電流源の
役割をする抵抗を介して与えるコントロール電圧の端子
とを接続し、トランジスタのベースエミッタ間電圧Ｖｂ
ｅのオン電圧の２倍以下のコントロール電圧では、第１
のカレントミラーでバイアス電圧を供給し、それ以上で
は第１及び第２のカレントミラー回路でバイアス電圧を
供給する。これにより、広いコントロール電圧範囲で利
得可変とその温度変化に対する補償とを両立することが
できる。また、最終段を含む複数の増幅段のバイアス回
路のコントロール電圧を同時に可変として、低利得・低
出力使用時に低い消費電流動作が可能となる。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５１】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係る線形増幅器のバイアス回路の構成を示
す回路図である。また、図２は、本発明の第１及び第２
の実施形態に係る線形増幅器の回路構成を示す回路図で
ある。
【００５２】図２に示すように、本実施形態の線形増幅
器は２段構成の増幅器からなるものである。ＲＦ１及び
ＲＦ２は増幅用バイポーラトランジスタであり、ＲＦ１
が前段のトランジスタ、ＲＦ２が後段のトランジスタで
ある。これらのトランジスタＲＦ１及びＲＦ２のベース
にはそれぞれバイアス回路Ｂｉａｓ１及びＢｉａｓ２が
接続されている。Ｃ１乃至Ｃ５はキャパシタであり図示
される容量を有するものである。また、Ｌ１乃至Ｌ７は
インダクタであり図示されるインダクタンスを有するも
のである。Ｐｉｎは入力端子、Ｐｏｕｔは出力端子であ
る。
【００５３】ＲＦ１及びＲＦ２のコレクタにはそれぞれ
インダクタＬ２、Ｌ３を介して電源電圧Ｖｃｃ＝３．６
Ｖが印加されている。また。バイアス回路Ｂｉａｓ１及
びＢｉａｓ２はそれぞれ制御端子に接続され、それぞれ
Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の制御電圧が印加されるよ
うになっている。さらに、これらのバイアス回路Ｂｉａ
ｓ１及びＢｉａｓ２には電源電圧Ｖｃｃ＝３．６Ｖがそ
れぞれ印加されている。
【００５４】次に、本実施形態のバイアス回路について
説明する。図１に示すように、抵抗Ｒ１の一端にトラン
ジスタＱ１のコレクタが接続されており、他端（端子３
側）にはＶｃｏｎｔ１、２の制御電圧が印加される。ま
た、抵抗Ｒ２の一端にトランジスタＱ２のコレクタが端
子１を介して接続されており、他端（端子２側）にはＶ
ｃｏｎｔ１、２の制御電圧が印加される。第１及び第２
のカレントミラー回路の端子３と２とは共通に接続さ
れ、Ｖｃｏｎｔ１、２に接続されている。
【００５５】トランジスタＱ１のベースとコレクタは短
絡され、このトランジスタはダイオードとして機能する
ようになっている。また、トランジスタＱ１及びＱ２の
ベースは共通に接続されており、トランジスタＱ３のエ
ミッタに対して接続されている。このトランジスタＱ３
のベースは端子１と接続されており、コレクタは電源電
圧Ｖｃｃが印加されるようになっている。トランジスタ
Ｑ１及びＱ２のエミッタはともに接地されている。な
お、トランジスタＱ３のエミッタ側（端子４）も接地さ
れるが、抵抗Ｒ３を介して接地してもよい。端子４はト
ランジスタＲＦ１及びＲＦ２のベースに接続される。
【００５６】かかる構成のバイアス回路において、第１
のカレントミラー回路は、抵抗Ｒ１及びトランジスタＱ
１から構成され、一方第２のカレントミラー回路は、抵
抗Ｒ２並びにトランジスタＱ２及びＱ３から構成され
る。
【００５７】次に、上述した第１及び第２のカレントミ
ラー回路を増幅用バイポーラトランジスタＲＦ１及びＲ
Ｆ２のバイアス回路に用いた場合の回路の設定及び動作
について説明する。図３及び図４は、それぞれ、図２の
線形増幅器における後段及び前段の増幅器に用いられた
図１のバイアス回路の動作状況を示す回路図である。
【００５８】図２乃至図４においては、トランジスタと
して、ＩｎＧａＰをエミッタとして用いＧａＡｓをベー
スとして用いたＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏ−Ｂｉｐｏｌａｒ
−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用されている。このトラ
ンジスタではベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが約１．３
Vで動作するようになっている。トランジスタのエミッ
タサイズは、Ｑ１が４×２０ｕｍ2、Ｑ２が４×２０ｕ
ｍ2、Ｑ３が４×６０ｕｍ2のエミッタサイズである。ま
た、増幅トランジスタＲＦ１、ＲＦ２はともにエミッタ
サイズが４×３０ｕｍ2であり、それぞれ６本、３２本
のマルチエミッタ構造となっている。
【００５９】図３に示すように、後段のトランジスタＲ
Ｆ２に対しては、高出力時に高効率を実現するために、
後段のバイアス回路（Ｂｉａｓ２）がＡＢ級のバイアス
となるようにする。この場合、図１のバイアス回路で第
２のカレントミラー回路のＱ３が既にＯＮとなるよう
に、即ち端子１の電圧が２倍のＶｂｅ以上となるよう
に、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びコントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２
を設定する。
【００６０】例えば、図３のバイアス回路Ｂｉａｓ２に
おいて、Ｒ１＝１ＫW、Ｒ２＝２００W、コントロール電
圧（Ｖｃｏｎｔ２）を３．０Ｖに設定すると、端子１の
電圧はＶｂｅの２倍の約２．６Ｖ、Ｑ２のコレクタ電流
は約２ｍＡ、Ｑ１のコレクタ電流も２ｍＡである（Ｑ１
とＱ２とは同じトランジスタサイズ）。また、Ｒ１に流
れる電流は１．７ｍＡ、Ｒ２に流れる電流は２ｍＡ、Ｑ
３のコレクタ電流は０．５ｍＡである。この時、後段の
トランジスタＲＦ２がトランジスタＱ１の３０倍のサイ
ズの場合、トランジスタＲＦ２のバイアス電流は約６０
ｍＡにバイアスされる。
【００６１】図５は、図２の線形増幅器における後段の
増幅器のみのＡＭ−ＡＭ特性、効率、歪みを示す特性図
である。図５に示されるように、効率（η）の高い領域
ではＡＭ−ＡＭ特性のずれにより２周波入力のＩＭ３が
大きく劣化している。ここでＩＭ３は歪みに対応する。
この後段の増幅器におけるＡＭ−ＡＭ特性を補正するた
め、前段の増幅器に対するバイアス回路（Ｂｉａｓ１）
において、ＲＦ入力が無いか小さい時のバイアス電圧が
第１のカレントミラー回路のみで決まるようにし、ＲＦ
入力レベルが上がってきた時には第２のカレントミラー
回路でバイアス電圧を決めるようにする。これにより、
前段の増幅器におけるＡＭ−ＡＭ特性の変化が後段の増
幅器におけるＡＭ−ＡＭ特性の変化を相殺するようにな
り、２段構成の増幅器全体のＡＭ−ＡＭ特性を改善する
ことが可能となる。
【００６２】例えば、前段のトランジスタＲＦ１に対し
て、図４に示すように、Ｒ１＝８５０W、Ｒ２＝３００W
とし、コントロール電圧を３．０Ｖとした場合、トラン
ジスタＲＦ１のベースに流れる電流が０．０１ｍＡであ
る時には、端子１の電圧は２．４Ｖ、トランジスタＱ１
及びＱ２のコレクタ電流は２ｍＡ、Ｑ３のコレクタ電流
は約０ｍＡである。この時、前段のトランジスタＲＦ１
がトランジスタＱ１の１２倍のサイズの場合、トランジ
スタＲＦ１のバイアス電流は約２４ｍＡにバイアスされ
る。
【００６３】一方、トランジスタＲＦ１のベースに流れ
る電流が１．２ｍＡとなった時は、上記と同様に、Ｒ１
＝８５０W、Ｒ２＝３００Wとし、コントロール電圧を
３．０Ｖとすると、端子１の電圧は２．４６Ｖ、トラン
ジスタＱ１及びＱ２のコレクタ電流は１．８ｍＡ、Ｑ３
のコレクタ電流は約０．９ｍＡである。トランジスタＱ
１及びＱ２のベース電流はともに０．３ｍＡとなり、ト
ランジスタＲＦ１のベースへは０．３＋０．９＝１．２
ｍＡの電流が流れる。また、この時、前段のトランジス
タＲＦ１がトランジスタＱ１の１２倍のサイズの場合、
トランジスタＲＦ１のバイアス電流は約２１．６ｍＡに
バイアスされる。
【００６４】トランジスタＲＦ１のベース電流ＩＢがゼ
ロか小さい時には、トランジスタＱ１はオンしている
が、トランジスタＱ３はＯＦＦの状態である。ベース電
流ＩＢが増加し始めると、このベース電流ＩＢの増加分
だけＲ１に流れる電流も増加する。これによりトランジ
スタＱ１のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅ１が下がるの
で、第１のカレントミラー回路に基づく利得が低下す
る。また、トランジスタＱ１はＯＦＦするようになる。
【００６５】一方、トランジスタＱ３のエミッタの電圧
はトランジスタＱ１のベース電圧Ｖｂｅ１とともに低下
するので、トランジスタＱ３のベースエミッタ間電圧Ｖ
ｂｅ２は増加しＯＮ状態となり、第２のカレントミラー
回路が動作するようになる。したがって、トランジスタ
ＲＦ１のベース電流ＩＢはＱ３から供給されるようにな
り、ＲＦ１のベース電圧は一定に保たれ、コレクタ電流
の増加に伴うＧｍの上昇により利得が増加する。この場
合の図２の線形増幅器における前段の増幅器のみのＡＭ
−ＡＭ特性等を示すと図６のようになる。
【００６６】図７は、図２の線形増幅器全体のＡＭ−Ａ
Ｍ特性、効率、歪みを示す特性図である。図７に示すよ
うに、後段の増幅器における利得圧縮を前段の増幅器に
おける利得増加で補償しているので、２段構成のアンプ
として動作させた時のＡＭ−ＡＭ特性のずれがほとんど
なく線形に動作させることが可能となり、高い効率でも
ＩＭ３が改善していることがわかる。
【００６７】（第２の実施形態）図８は、本発明の第２
の実施形態に係る線形増幅器のバイアス回路の構成を示
す回路図である。図１と同一部分には同一の符号を付し
て示す。図８に示すように、本実施形態に係る線形増幅
器のバイアス回路が第１の実施形態に係るバイアス回路
と異なるのは、第２のカレントミラー回路として、ベー
スとコレクタが短絡されたトランジスタが直列に接続さ
れたものを用いている点である。
【００６８】即ち、図８に示すように第２のカレントミ
ラー回路において、トランジスタＱ４のエミッタはトラ
ンジスタＱ５のコレクタに接続され、Ｑ４のコレクタは
抵抗Ｒ２に接続され、トランジスタＱ５のエミッタは接
地されている。トランジスタＱ４及びＱ５はそれぞれベ
ースとコレクタが短絡され、これらのトランジスタはダ
イオードとして機能するようになっている。なお、トラ
ンジスタＱ１のベースは端子４を経てトランジスタＲＦ
１、ＲＦ２のベースに接続されている。
【００６９】次に、図８に示した第１及び第２のカレン
トミラー回路を増幅用バイポーラトランジスタＲＦ１及
びＲＦ２のバイアス回路に用いた場合の回路の設定及び
動作について説明する。図９及び図１０は、それぞれ、
図２の線形増幅器における後段及び前段の増幅器に用い
られた図８のバイアス回路の動作状況を示す回路図であ
る。
【００７０】これらの図においても、上記トランジスタ
としては、第１の実施形態と同様にＩｎＧａＰ／ＧａＡ
ｓを用いたＨＢＴが使用されている。このトランジスタ
ではベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが約１．２乃至１．
３Vで動作するようになっている。トランジスタのエミ
ッタサイズは、Ｑ１が４×２０ｕｍ2、Ｑ３が４×６０
ｕｍ2、Ｑ４、Ｑ５が４×２０ｕｍ2のエミッタサイズで
ある。
【００７１】第１の実施形態でも述べたように、後段の
トランジスタＲＦ２に対しては、高出力時に高効率を実
現するために、後段のバイアス回路（Ｂｉａｓ２）がＡ
Ｂ級のバイアスとなるようにする。この場合、図８のバ
イアス回路で第２のカレントミラー回路のＱ３が既にＯ
Ｎとなるように、即ち端子１の電圧が２倍のＶｂｅ以上
となるように、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びコントロール電圧Ｖ
ｃｏｎｔ２を設定する。
【００７２】例えば、図９に示すようにバイアス回路Ｂ
ｉａｓ２において、Ｒ１＝１ＫW、Ｒ２＝４００W、コン
トロール電圧（Ｖｃｏｎｔ２）を３．０Ｖに設定する
と、端子１の電圧はＶｂｅの２倍の約２．６Ｖ、Ｑ４及
びＱ５のコレクタ電流は約１ｍＡ、Ｑ１のコレクタ電流
は２ｍＡである。また、Ｒ１に流れる電流は１．７ｍ
Ａ、Ｒ２に流れる電流は１ｍＡ、Ｑ３のコレクタ電流は
０．５ｍＡである。この時、後段のトランジスタＲＦ２
がトランジスタＱ１の３０倍のサイズの場合、トランジ
スタＲＦ２のバイアス電流は約６０ｍＡにバイアスされ
る。
【００７３】かかる後段の増幅器のみのＡＭ−ＡＭ特
性、効率、歪みを示す特性も、図５に示されるものと同
様に、効率（η）の高い領域ではＡＭ−ＡＭ特性のずれ
により２周波入力のＩＭ３が大きく劣化している。ここ
でＩＭ３は歪みに対応する。この後段の増幅器における
ＡＭ−ＡＭ特性を補正するため、第１の実施形態と同様
に前段の増幅器に対するバイアス回路（Ｂｉａｓ１）に
おいて、ＲＦ入力が無いか小さい時のバイアス電圧が第
１のカレントミラー回路のみで決まるようにし、ＲＦ入
力レベルが上がってきた時には第２のカレントミラー回
路でバイアス電圧を決めるようにする。これにより、前
段の増幅器におけるＡＭ−ＡＭ特性の変化が後段の増幅
器におけるＡＭ−ＡＭ特性の変化を相殺するようにな
り、２段構成の増幅器全体のＡＭ−ＡＭ特性を改善する
ことが可能となる。
【００７４】例えば、図１０に示すように前段のトラン
ジスタＲＦ１に対して、Ｒ１＝５００W、Ｒ２＝３００W
とし、コントロール電圧を２．３Ｖとした場合、トラン
ジスタＲＦ１のベースに流れる電流が０．０１ｍＡであ
る時には、Ｑ４及びＱ５にはコレクタ電流が流れず、端
子１の電圧は２．３Ｖ、トランジスタＱ１のコレクタ電
流は２ｍＡ、Ｑ３のコレクタ電流は約０ｍＡである。こ
の時、前段のトランジスタＲＦ１がトランジスタＱ１の
１２倍のサイズの場合、トランジスタＲＦ１のバイアス
電流は約２０ｍＡにバイアスされる。
【００７５】一方、トランジスタＲＦ１のベースに流れ
る電流が１．２ｍＡとなった時は、上記と同様に、Ｒ１
＝５００W、Ｒ２＝３００Wとし、コントロール電圧を
２．３Ｖとすると、端子１の電圧は２．３Ｖ、端子４の
電圧は１．１Ｖ、トランジスタＱ１のコレクタ電流は
２．４ｍＡ、Ｑ３のコレクタ電流は約０．８ｍＡであ
る。トランジスタＱ１のベース電流は０．４ｍＡとな
り、トランジスタＲＦ１のベースへは０．４＋０．８＝
１．２ｍＡの電流が流れる。また、この時、前段のトラ
ンジスタＲＦ１のバイアス電流は約５０ｍＡにバイアス
される。
【００７６】なお、図１０に示すように、本実施形態に
おける線形増幅器の前段の増幅器において、トランジス
タＱ４及びＱ５に流れる電流は、トランジスタＲＦ１の
ベース電流がいかなる値をとっても常にゼロとなる。コ
ントロール電圧（Ｖｃｏｎｔ１）がトランジスタＱ４、
Ｑ５の動作電圧の２倍より小さいからである。
【００７７】本実施形態のバイアス回路においても第１
の実施形態と同様に、トランジスタＲＦ１のベース電流
ＩＢがゼロか小さい時には、トランジスタＱ１はオンし
ているが、トランジスタＱ３はＯＦＦの状態である。ベ
ース電流ＩＢが増加し始めると、このベース電流ＩＢの
増加分だけＲ１に流れる電流も増加する。これによりト
ランジスタＱ１のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅ１が下が
るので、第１のカレントミラー回路に基づく利得が低下
する。また、トランジスタＱ１はＯＦＦするようにな
る。
【００７８】一方、トランジスタＱ３のエミッタの電圧
はトランジスタＱ１のベース電圧Ｖｂｅ１とともに低下
するので、トランジスタＱ３のベースエミッタ間電圧Ｖ
ｂｅ２は増加しＯＮ状態となり、第２のカレントミラー
回路が動作するようになる。したがって、トランジスタ
ＲＦ１のベース電流ＩＢはＱ３から供給されるようにな
り、ＲＦ１のベース電圧は一定に保たれ、コレクタ電流
の増加に伴うＧｍの上昇により利得が増加する。これに
より、図７に示したものと同様に、後段の増幅器におけ
る利得圧縮を前段の増幅器における利得増加で補償して
いるので、２段構成のアンプとして動作させた時のＡＭ
−ＡＭ特性のずれがほとんどなく線形に動作させること
ができ、高い効率でもＩＭ３を改善することが可能とな
る。
【００７９】（第３の実施形態）図１１は本発明の第３
の実施形態に係る線形増幅器の回路構成を示す回路図で
ある。本実施形態では、最終段を含む複数の増幅用トラ
ンジスタのバイアス回路に対するコントロール電圧が同
時に可変となっている。このコントロール電圧を制御す
ることにより、広いコントロール電圧範囲において利得
可変とその温度変化に対する補償を両立できるようにし
ている。特に、低利得、低出力使用時に低い消費電流動
作を可能とするものである。
【００８０】図１１に示すように、本実施形態の線形増
幅器は２段構成の増幅器からなるものである。ＲＦ１及
びＲＦ２は増幅用バイポーラトランジスタであり、ＲＦ
１が前段のトランジスタ、ＲＦ２が後段のトランジスタ
である。これらのトランジスタＲＦ１及びＲＦ２のベー
スにはそれぞれバイアス回路が接続されている。Ｃ１乃
至Ｃ５はキャパシタであり図示される容量を有するもの
である。また、Ｌ１乃至Ｌ３、Ｌ５乃至Ｌ８はインダク
タであり図示されるインダクタンスを有するものであ
る。さらに、Ｒｂは抵抗であり図示される抵抗値を有す
るものである。Ｐｉｎは入力端子、Ｐｏｕｔは出力端子
である。
【００８１】ＲＦ１及びＲＦ２のコレクタにはそれぞれ
インダクタＬ２、Ｌ３を介して電源電圧Ｖｃｃ＝３．６
Ｖが印加されている。また。バイアス回路は制御電圧端
子に接続され、Ｖｃｏｎｔの制御電圧が印加されるよう
になっている。さらに、これらのバイアス回路には電源
電圧Ｖｃｃ＝３．６Ｖがそれぞれ印加されている。
【００８２】次に、本実施形態のバイアス回路について
説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る線
形増幅器のバイアス回路の構成を示す回路図である。
【００８３】図１２に示すように、本実施形態のバイア
ス回路は第１の実施形態のバイアス回路を２つ利用した
ものとなっている。即ち、抵抗Ｒ１の一端にトランジス
タＱ１のコレクタが接続されており、他端にはＶｃｏｎ
ｔの制御電圧が印加される。また、抵抗Ｒ２の一端にト
ランジスタＱ２のコレクタが端子１を介して接続されて
おり、他端にはＶｃｏｎｔの制御電圧が印加される。
【００８４】トランジスタＱ１のベースとコレクタは短
絡され、このトランジスタはダイオードとして機能する
ようになっている。また、トランジスタＱ１及びＱ２の
ベースは共通に接続されており、トランジスタＱ３のエ
ミッタに対して接続されている。このトランジスタＱ３
のベースは端子１と接続されており、コレクタは電源電
圧Ｖｃｃが印加されるようになっている。トランジスタ
Ｑ１及びＱ２のエミッタはともに接地されている。な
お、トランジスタＱ３のエミッタ側（端子４）も抵抗を
介して接地されている。
【００８５】かかる構成のバイアス回路において、第１
のカレントミラー回路は、抵抗Ｒ１及びトランジスタＱ
１から構成され、一方第２のカレントミラー回路は、抵
抗Ｒ２並びにトランジスタＱ２及びＱ３から構成され
る。
【００８６】また、以上の構成と並列してこれと同様
に、抵抗Ｒ４の一端にトランジスタＱ６のコレクタが接
続されており、他端にはＶｃｏｎｔの制御電圧が印加さ
れる。また、抵抗Ｒ５の一端にトランジスタＱ７のコレ
クタが端子５を介して接続されており、他端にはＶｃｏ
ｎｔの制御電圧が印加される。トランジスタＱ６のベー
スとコレクタは短絡され、このトランジスタはダイオー
ドとして機能するようになっている。また、トランジス
タＱ６及びＱ７のベースは共通に接続されており、トラ
ンジスタＱ８のエミッタに対して接続されている。この
トランジスタＱ８のベースは端子５と接続されており、
コレクタは電源電圧Ｖｃｃが印加されるようになってい
る。トランジスタＱ６及びＱ７のエミッタはともに接地
されている。なお、トランジスタＱ３のエミッタ側（端
子４）も抵抗を介して接地されている。
【００８７】かかる構成のバイアス回路において、第１
のカレントミラー回路は、抵抗Ｒ４及びトランジスタＱ
６から構成され、一方第２のカレントミラー回路は、抵
抗Ｒ５並びにトランジスタＱ７及びＱ８から構成され
る。
【００８８】以上の回路構成において、端子４はトラン
ジスタＲＦ１のベースに、端子６はトランジスタＲＦ２
のベースにそれぞれ接続されている。本実施形態では、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５は共通に接続され、Ｖｃｏｎｔ
に接続されているが、Ｒ１はＲ２を介して、Ｒ４はＲ５
を介してそれぞれＶｃｏｎｔに接続されるように構成し
ても良い。なお、図１２ではＲ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５は
それぞれ図示の抵抗値を有し、電源電圧Ｖｃｃは３．６
Ｖに設定されている。
【００８９】さらに、上記トランジスタとしては、Ｉｎ
ＧａＰをエミッタとして用いＧａＡｓをベースとして用
いたＨＢＴが使用されている。このトランジスタではベ
ース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが約１．３Vで動作するよ
うになっている。トランジスタサイズは、Ｑ１、Ｑ２が
４×１０ｕｍ2、Ｑ３、Ｑ８が４×３０ｕｍ2、Ｑ６、Ｑ
７が４×２０ｕｍ2のエミッタサイズである。また、増
幅トランジスタＲＦ１、ＲＦ２はともにエミッタサイズ
が４×３０ｕｍ2であり、それぞれ６本、３２本のマル
チエミッタ構造となっている。
【００９０】図１２において、増幅器の第１のカレント
ミラー回路における電流源の役割としての抵抗Ｒ１、Ｒ
４を介してコントロール電圧Ｖｃｏｎｔが与えられ、か
つ第２のカレントミラー回路における電流源の役割とし
ての抵抗Ｒ２、Ｒ５を介してコントロール電圧Ｖｃｏｎ
ｔが与えられる。これらのコントロール電圧Ｖｃｏｎｔ
の端子は互いに接続されて、トランジスタＱ８のベース
電位がベースエミッタ間電圧Ｖｂｅのオン電圧の２倍以
下となる時、第１のカレントミラーでバイアス電圧を供
給し、それ以上では第１及び第２のカレントミラー回路
でバイアス電圧を供給する。これにより、広いコントロ
ール電圧範囲で利得可変とその温度変化に対する補償と
を両立することができる。また、増幅トランジスタＲＦ
１、ＲＦ２のバイアス回路のコントロール電圧を同時に
可変として、低利得・低出力使用時に低い消費電流動作
が可能となる。
【００９１】また、図１１のバイアス回路には、第２の
実施形態で述べた回路構成、即ちベースとコレクタが短
絡されたトランジスタが直列に接続されたものを用いる
ことが可能である。図１３は、本発明の第３の実施形態
に係る線形増幅器のバイアス回路の変形例を示す回路図
である。
【００９２】図１３に示すように、第２のカレントミラ
ー回路において、トランジスタＱ２のエミッタはトラン
ジスタＱ２′のコレクタに接続され、Ｑ２のコレクタは
抵抗Ｒ２に接続され、トランジスタＱ２′のエミッタは
接地されている。トランジスタＱ２及びＱ２′はそれぞ
れベースとコレクタが短絡され、これらのトランジスタ
はダイオードとして機能するようになっている。
【００９３】また、かかる構成と並列してこれと同様
に、第２のカレントミラー回路において、トランジスタ
Ｑ５のエミッタはトランジスタＱ５′のコレクタに接続
され、Ｑ５のコレクタは抵抗Ｒ５に接続され、トランジ
スタＱ５′のエミッタは接地されている。トランジスタ
Ｑ５及びＱ５′はそれぞれベースとコレクタが短絡さ
れ、これらのトランジスタはダイオードとして機能する
ようになっている。
【００９４】以上の回路構成において、トランジスタＱ
１のベースは端子４を経てトランジスタＲＦ１に、トラ
ンジスタＱ４のベースは端子６を経てトランジスタＲＦ
２のベースに接続されている。本実施形態では、Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５は共通に接続され、Ｖｃｏｎｔに接続
されているが、Ｒ１はＲ２を介して、Ｒ４はＲ５を介し
てそれぞれＶｃｏｎｔに接続されるように構成しても良
い。なお、図１３ではＲ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５はそれぞ
れ図示の抵抗値を有し、電源電圧Ｖｃｃは３．６Ｖに設
定されている。
【００９５】さらに、上記トランジスタとしては、図１
２と同様にＩｎＧａＰ／ＧａＡｓを用いたＨＢＴが使用
されている。このトランジスタではベース−エミッタ間
電圧Ｖｂｅが約１．３Vで動作するようになっている。
トランジスタのエミッタサイズは、Ｑ１、Ｑ２が４×１
０ｕｍ2、Ｑ３、Ｑ８が４×３０ｕｍ2、Ｑ６が４×２０
ｕｍ2、Ｑ２、Ｑ２′が４×１０ｕｍ2、Ｑ５、Ｑ５′が
４×２０ｕｍ2のエミッタサイズである。
【００９６】図１３において、コントロール電圧Ｖｃｏ
ｎｔは図１２のものと同様に与えられる。トランジスタ
Ｑ８のベース電位がベースエミッタ間電圧Ｖｂｅのオン
電圧の２倍以下となる時、第１のカレントミラーでバイ
アス電圧を供給し、それ以上では第１及び第２のカレン
トミラー回路でバイアス電圧を供給する。これにより、
図１２に示す実施形態と同様に、広いコントロール電圧
範囲で利得可変とその温度変化に対する補償とを両立す
ることができ、また、低利得・低出力使用時に低い消費
電流動作も可能となる。
【００９７】なお、図１３に示すように、ベースとコレ
クタが短絡されたトランジスタ（Ｑ２、Ｑ２′、Ｑ５、
Ｑ５′）が直列に接続されたものを用いることにより、
低出力時のＲ２、Ｒ５に流れる電流を０ｍＡにすること
が可能である。
【００９８】図１４は、本発明の第３の実施形態に係る
線形増幅器のバイアス回路のコントロール電圧に対する
利得とバイアス電流を示す特性図である。測定は１．９
ＧＨｚの周波数で行われている。図１４に示すように、
コントロール電圧が１．６Ｖから２．８Ｖの間で利得可
変が線形に行われている。また、低出力レベルにおい
て、電流を大きく絞ることができることがわかる。
【００９９】図１５は、本発明の第３の実施形態に係る
線形増幅器の入出力特性を示す特性図である。この図か
らわかるように、コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ＝１．６
Ｖ、２．０Ｖ、２．４Ｖ、２．６Ｖ、２．８Ｖにおい
て、入出力特性の線形性が良好に維持されており、優れ
た増幅特性を得ることが可能である。
【０１００】図１６は、本発明の第３の実施形態に係る
線形増幅器の出力レベルと消費電流との関係を示す特性
図である。この図からわかるように、コントロール電圧
Ｖｃｏｎｔが２．８Ｖ、２．６Ｖ、２．４Ｖ、２．０
Ｖ、１．６Ｖと小さくなるにつれて消費電流は小さくな
り、特にＶｃｏｎｔが１．６Ｖ、２．０Ｖでは消費電流
低減の効果が著しい。したがって、出力レベルに応じて
コントロール電圧を調整することにより消費電流の最適
化を図ることが可能である。
【０１０１】また、本発明の第３の実施形態に係る線形
増幅器をＣＤＭＡの最終段の増幅器として使用すること
が可能である。図１７は、この場合の歪み特性を示す特
性図であり、ＩＳ−９５のＣＤＭＡ信号とした場合の９
００ＭＨｚ離調の隣接チャネル漏洩電力比と出力レベル
との関係を示すものである。
【０１０２】この隣接チャネル漏洩電力比は、キャリア
を１．２３ＭＨｚとして、隣接チャネル漏洩電力を３０
ｋＨｚで積分して得たものである。図１７に示すよう
に、出力レベルが０ｄＢｍ以下では、電流を２０ｍＡ
（図１６）まで絞っても歪みレベルが−５０ｄＢｃ以下
と小さく、−２０ｄＢｍ以下では、電流を６ｍＡ（図１
６）と極端に絞っても歪みレベルが小さい。したがっ
て、出力レベルに応じて歪みと消費電流の最適化を図る
ことが可能である。
【０１０３】図１８は、従来のＣＤＭＡの出力レベルの
可変システムの例を示す概略図である。また、図１９
は、本発明の第３の実施形態に係る可変利得の線形増幅
器を利用した場合におけるＣＤＭＡの出力レベル可変シ
ステムの例を示す概略図である。
【０１０４】図１８に示すように、従来、増幅器の前段
の利得可変増幅器や可変減衰器によりすべての可変利得
機能が行われていた。本発明による線形増幅器を用いれ
ば、かかる増幅器の前段の利得可変増幅器や可変減衰器
により行われていた可変利得機能の一部を、最終段の増
幅器に担わせることにより、増幅器前段のシステムの負
荷を下げることができる。また、本発明による線形増幅
器を、例えば１０〜３０ｄＢの利得可変増幅器として用
いることにより、図１９に示すように前段の可変減衰器
等を省略することが可能となる。
【０１０５】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことはない。例えば、ベースとコレクタ間が短絡されダ
イオード接続されたトランジスタを使用したが、この代
わりにダイオードを用いることも可能である。例えば、
第１のカレントミラー回路において、コレクタが第１の
抵抗を介して電源端子に接続され、エミッタが接地され
た第１のトランジスタの代わりに、アノードが第１の抵
抗を介して電源端子に接続され、カソードが接地された
ダイオード素子を用いることが可能である。
【０１０６】また、本発明の線形増幅器は、ＣＤＭＡ以
外の他のデジタル携帯電話システムにも適用することが
可能である。
【０１０７】その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することが可能である。
【０１０８】
【発明の効果】本発明の線形増幅器によれば、最終段が
高効率動作時であっても相互変調歪みを小さくし、高効
率時の線形動作を確保して、低出力時の低消費電流化を
実現することが可能となる。
【０１０９】また、低出力レベルで使用時には、コント
ロール電圧を下げてアイドル電流を絞ることにより、歪
みを犠牲にすることなく低消費電流化を図ることができ
る。
【０１１０】さらにまた、本発明の無線通信装置によれ
ば、出力の広いダイナミックレンジにおける低消費電力
化とシステムの簡素化を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る線形増幅器の
バイアス回路の構成を示す回路図。
【図２】 本発明の第１及び第２の実施形態に係る線形
増幅器の回路構成を示す回路図。
【図３】 図２の線形増幅器における後段の増幅器に用
いられた図１のバイアス回路の動作状況を示す回路図。
【図４】 図２の線形増幅器における前段の増幅器に用
いられた図１のバイアス回路の動作状況を示す回路図。
【図５】 図２の線形増幅器における後段の増幅器のみ
のＡＭ−ＡＭ特性、効率、歪みを示す特性図。
【図６】 図２の線形増幅器における前段の増幅器のみ
のＡＭ−ＡＭ特性等を示す特性図。
【図７】 図２の線形増幅器全体のＡＭ−ＡＭ特性、効
率、歪みを示す特性図。
【図８】 本発明の第２の実施形態に係る線形増幅器の
バイアス回路の構成を示す回路図。
【図９】 図２の線形増幅器における後段の増幅器に用
いられた図８のバイアス回路の動作状況を示す回路図。
【図１０】 図２の線形増幅器における前段の増幅器に
用いられた図８のバイアス回路の動作状況を示す回路
図。
【図１１】 本発明の第３の実施形態に係る線形増幅器
の回路構成を示す回路図。
【図１２】 本発明の第３の実施形態に係る線形増幅器
のバイアス回路の構成を示す回路図。
【図１３】 本発明の第３の実施形態に係る線形増幅器
のバイアス回路の変形例を示す回路図。
【図１４】 本発明の第３の実施形態に係る線形増幅器
のバイアス回路のコントロール電圧に対する利得とバイ
アス電流を示す特性図。
【図１５】 本発明の第３の実施形態に係る線形増幅器
の入出力特性を示す特性図。
【図１６】 本発明の第３の実施形態に係る線形増幅器
の出力レベルと消費電流との関係を示す特性図。
【図１７】 ＩＳ−９５のＣＤＭＡ信号とした場合の９
００ＭＨｚ離調の隣接チャネル漏洩電力比と出力レベル
との関係を示す特性図。
【図１８】 従来のＣＤＭＡの出力レベルの可変システ
ムの例を示す概略図。
【図１９】 本発明の第３の実施形態に係る可変利得の
線形増幅器を利用した場合におけるＣＤＭＡの出力レベ
ル可変システムの例を示す概略図。
【図２０】 出力インピーダンスの低いエミッタフォロ
ワーでベース電流を供給する従来のバイアス回路を示す
図。
【図２１】 出力インピーダンスの低いエミッタフォロ
ワーでベース電流を供給する従来の他のバイアス回路を
示す図。
【図２２】 従来のリニアライザーを利用して増幅器の
線形動作を実現するシステムを示す概略図。
【符号の説明】
ＲＦ１…前段の増幅用バイポーラトランジスタ ＲＦ２…後段の増幅用バイポーラトランジスタ Ｂｉａｓ１…トランジスタＲＦ１のバイアス回路 Ｂｉａｓ２…トランジスタＲＦ２のバイアス回路 Ｃ１〜Ｃ５…キャパシタ Ｌ１〜Ｌ７…インダクタ Ｐｉｎ…入力端子 Ｐｏｕｔ…出力端子 Ｒ１〜Ｒ３…抵抗 Ｑ１〜Ｑ３…トランジスタ Ｖｃｏｎｔ１、２…制御電圧 Ｖｃｃ…電源電圧
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA03 AA43 AA59 CA02 CA21 CA36 FA10 FN01 HA01 HA19 HA25 HA29 KA09 KA12 MA01 TA01 TA02 5J092 AA03 AA43 CA02 CA21 CA36 FA10 HA01 HA19 HA25 KA09 KA12 MA01 TA01 TA02 5J100 AA14 AA18 AA26 BA02 BB01 BB07 BB11 BB22 BC03 CA01 CA05 CA07 CA19

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ベースとコレクタ間が短絡されダイオー
    ド接続されるとともに、コレクタが第１の抵抗を介して
    電源端子に接続され、エミッタが接地された第１のトラ
    ンジスタを備えた第１のカレントミラー回路と、コレク
    タ及びベースがそれぞれ電源端子に接続された第２のト
    ランジスタを備えた第２のカレントミラー回路と、エミ
    ッタが接地された増幅トランジスタとを備え、前記第１
    のトランジスタのベース及び前記第２のトランジスタの
    エミッタが前記増幅トランジスタのベースに対して接続
    されていることを特徴とする線形増幅器。
  2. 【請求項２】 エミッタが接地された増幅トランジスタ
    を２段以上有する線形増幅器であって、ベースとコレク
    タ間が短絡されダイオード接続されるとともに、コレク
    タが第１の抵抗を介して電源端子に接続され、エミッタ
    が接地された第１のトランジスタを備えた第１のカレン
    トミラー回路と、コレクタ及びベースがそれぞれ電源端
    子に接続された第２のトランジスタを備えた第２のカレ
    ントミラー回路とを備え、前記第１のトランジスタのベ
    ース及び前記第２のトランジスタのエミッタが、前記増
    幅トランジスタのうち最終段より前段の増幅トランジス
    タのベースに対して接続されていることを特徴とする線
    形増幅器。
  3. 【請求項３】 前記第１のトランジスタのコレクタと前
    記第２のトランジスタのベースとは共通の電源に接続さ
    れていることを特徴とする請求項１又は２記載の線形増
    幅器。
  4. 【請求項４】 前記第２のトランジスタのベースは第２
    の抵抗を介して電源端子に接続されていることを特徴と
    する請求項１乃至３記載の線形増幅器。
  5. 【請求項５】 前記第１のトランジスタのコレクタは前
    記第２のトランジスタのベースに前記第１の抵抗を介し
    て接続され、この第２のトランジスタのベースが前記第
    １のトランジスタの電源端子に接続されていることを特
    徴とする請求項１乃至４記載の線形増幅器。
  6. 【請求項６】 前記第１のカレントミラー回路は前記第
    ２のカレントミラー回路よりも前記増幅トランジスタ側
    から見て高インピーダンスであることを特徴とする請求
    項１乃至５記載の線形増幅器。
  7. 【請求項７】 前記第２のトランジスタのベースは、直
    列に接続された複数のダイオードを介して接地されてい
    ることを特徴とする請求項１乃至６記載の線形増幅器。
  8. 【請求項８】 前記複数のダイオードのそれぞれは、ベ
    ースとコレクタ間が短絡されダイオード接続されたトラ
    ンジスタであることを特徴とする請求項７記載の線形増
    幅器。
  9. 【請求項９】 前記第２のカレントミラー回路は第３の
    トランジスタを備え、この第３のトランジスタのエミッ
    タは接地され、ベースは前記第１のトランジスタのベー
    スに接続され、かつコレクタは前記第２のトランジスタ
    のベースに接続されていることを特徴とする請求項１乃
    至６記載の線形増幅器。
  10. 【請求項１０】 前記増幅トランジスタの出力レベルが
    小さい時には、前記第１のカレントミラー回路により前
    記増幅トランジスタのベースに対してバイアスが供給さ
    れ、前記増幅トランジスタの出力レベルが大きい時に
    は、前記第２のカレントミラー回路により前記増幅トラ
    ンジスタのベースに対してバイアスが供給されることを
    特徴とする請求項１乃至９記載の線形増幅器。
  11. 【請求項１１】 最終段より前段の前記増幅トランジス
    タの増幅特性における変調歪みが、最終段の前記増幅ト
    ランジスタの増幅特性における変調歪みを打ち消すよう
    に、前記第１及び第２のカレントミラー回路が設定され
    ていることを特徴とする請求項２乃至１０記載の線形増
    幅器。
  12. 【請求項１２】 ベースとコレクタ間が短絡されダイオ
    ード接続されるとともに、コレクタが第１の抵抗を介し
    て可変電源端子に接続され、エミッタが接地された第１
    のトランジスタを備えた第１のカレントミラー回路と、
    コレクタが電源端子に接続され、かつベースが可変電源
    端子に接続された第２のトランジスタを備えた第２のカ
    レントミラー回路と、エミッタが接地された増幅トラン
    ジスタとを備え、前記第１のトランジスタのベース及び
    前記第２のトランジスタのエミッタが前記増幅トランジ
    スタのベースに対して接続されていることを特徴とする
    線形増幅器。
  13. 【請求項１３】 エミッタが接地された増幅トランジス
    タを２段以上有する線形増幅器であって、ベースとコレ
    クタ間が短絡されダイオード接続されるとともに、コレ
    クタが第１の抵抗を介して可変電源端子に接続され、エ
    ミッタが接地された第１のトランジスタを備えた第１の
    カレントミラー回路と、コレクタが電源端子に接続さ
    れ、かつベースが可変電源端子に接続された第２のトラ
    ンジスタを備えた第２のカレントミラー回路とを備え、
    前記第１のカレントミラー回路及び前記第２のカレント
    ミラー回路は、前記２段以上の増幅トランジスタ毎に設
    けられており、前記第１のトランジスタのベース及び前
    記第２のトランジスタのエミッタが、対応する前記増幅
    トランジスタのベースに対して接続されていることを特
    徴とする線形増幅器。
  14. 【請求項１４】 前記第１のトランジスタのコレクタと
    前記第２のトランジスタのベースとは共通の可変電源に
    接続されていることを特徴とする請求項１２又は１３記
    載の線形増幅器。
  15. 【請求項１５】 前記２段以上の増幅トランジスタ毎に
    設けられている前記第１のカレントミラー回路及び前記
    第２のカレントミラー回路におけるすべての可変電源端
    子は、共通の可変電源の端子であることを特徴とする請
    求項１３又は１４記載の線形増幅器。
  16. 【請求項１６】 前記第２のトランジスタのベースは第
    ２の抵抗を介して可変電源端子に接続されていることを
    特徴とする請求項１２乃至１５記載の線形増幅器。
  17. 【請求項１７】 前記第１のトランジスタのコレクタは
    前記第２のトランジスタのベースに前記第１の抵抗を介
    して接続され、この第２のトランジスタのベースが前記
    第１のトランジスタの可変電源端子に接続されているこ
    とを特徴とする請求項１２乃至１６記載の線形増幅器。
  18. 【請求項１８】 前記第１のカレントミラー回路は前記
    第２のカレントミラー回路よりも前記増幅トランジスタ
    側から見て高インピーダンスであることを特徴とする請
    求項１２乃至１７記載の線形増幅器。
  19. 【請求項１９】 前記第２のトランジスタのベースは、
    直列に接続された複数のダイオードを介して接地されて
    いることを特徴とする請求項１２乃至１８記載の線形増
    幅器。
  20. 【請求項２０】 前記複数のダイオードのそれぞれは、
    ベースとコレクタ間が短絡されダイオード接続されたト
    ランジスタであることを特徴とする請求項１９記載の線
    形増幅器。
  21. 【請求項２１】 前記第２のカレントミラー回路は第３
    のトランジスタを備え、この第３のトランジスタのエミ
    ッタは接地され、ベースは前記第１のトランジスタのベ
    ースに接続され、かつコレクタは前記第２のトランジス
    タのベースに接続されていることを特徴とする請求項１
    ２乃至１８記載の線形増幅器。
  22. 【請求項２２】 前記第２のカレントミラー回路のコレ
    クタが接続される電源端子は固定電位の電源端子である
    ことを特徴とする請求項１２乃至２１記載の線形増幅
    器。
  23. 【請求項２３】 前記可変電源端子の電源電圧が制御さ
    れることにより前記増幅トランジスタの利得可変が行わ
    れることを特徴とする請求項１２乃至２２記載の線形増
    幅器。
  24. 【請求項２４】 エミッタ接地トランジスタを増幅器と
    した２段以上の線形増幅器であって、その各段の増幅ト
    ランジスタの直流バイアス用ベース電圧を供給するバイ
    アス回路は、ベースとコレクタ間が短絡されてダイオー
    ド接続された第１のトランジスタで前記ベース電圧を決
    める出力インピーダンスの高い第１のカレントミラー回
    路と、ベースとコレクタ間がエミッタフォロワートラン
    ジスタを介して接続された第２のトランジスタで前記ベ
    ース電圧を決める出力インピーダンスの低い第２のカレ
    ントミラー回路とが並列接続されてなることを特徴とす
    る線形増幅器。
  25. 【請求項２５】 アノードが第１の抵抗を介して電源端
    子に接続され、カソードが接地されたダイオード素子を
    備えた第１のカレントミラー回路と、コレクタ及びベー
    スがそれぞれ電源端子に接続されたトランジスタ素子を
    備えた第２のカレントミラー回路と、エミッタが接地さ
    れた増幅トランジスタとを備え、前記ダイオード素子の
    アノード及び前記トランジスタ素子のエミッタが前記増
    幅トランジスタのベースに対して接続されていることを
    特徴とする線形増幅器。
  26. 【請求項２６】 エミッタが接地された増幅トランジス
    タを２段以上有する線形増幅器であって、アノードが第
    １の抵抗を介して電源端子に接続され、カソードが接地
    されたダイオード素子を備えた第１のカレントミラー回
    路と、コレクタ及びベースがそれぞれ電源端子に接続さ
    れたトランジスタ素子を備えた第２のカレントミラー回
    路とを備え、前記ダイオード素子のアノード及び前記ト
    ランジスタ素子のエミッタが、前記増幅トランジスタの
    うち最終段より前段の増幅トランジスタのベースに対し
    て接続されていることを特徴とする線形増幅器。
  27. 【請求項２７】 アノードが第１の抵抗を介して可変電
    源端子に接続され、カソードが接地されたダイオード素
    子を備えた第１のカレントミラー回路と、コレクタが電
    源端子に接続され、かつベースが可変電源端子に接続さ
    れたトランジスタ素子を備えた第２のカレントミラー回
    路と、エミッタが接地された増幅トランジスタとを備
    え、前記ダイオード素子のアノード及び前記トランジス
    タ素子のエミッタが、前記増幅トランジスタのベースに
    対して接続されていることを特徴とする線形増幅器。
  28. 【請求項２８】 エミッタが接地された増幅トランジス
    タを２段以上有する線形増幅器であって、アノードが第
    １の抵抗を介して可変電源端子に接続され、カソードが
    接地されたダイオード素子を備えた第１のカレントミラ
    ー回路と、コレクタが電源端子に接続され、かつベース
    が可変電源端子に接続されたトランジスタ素子を備えた
    第２のカレントミラー回路とを備え、前記第１のカレン
    トミラー回路及び前記第２のカレントミラー回路は、前
    記２段以上の増幅トランジスタ毎に設けられており、前
    記ダイオード素子のアノード及び前記トランジスタ素子
    のエミッタが、対応する前記増幅トランジスタのベース
    に対して接続されていることを特徴とする線形増幅器。
  29. 【請求項２９】 エミッタ接地トランジスタを増幅器と
    した２段以上の線形増幅器であって、その各段の増幅ト
    ランジスタの直流バイアス用ベース電圧を供給するバイ
    アス回路は、ダイオード素子で前記ベース電圧を決める
    出力インピーダンスの高い第１のカレントミラー回路
    と、ベースとコレクタ間がエミッタフォロワートランジ
    スタを介して接続された第２のトランジスタで前記ベー
    ス電圧を決める出力インピーダンスの低い第２のカレン
    トミラー回路とが並列接続されてなることを特徴とする
    線形増幅器。
  30. 【請求項３０】 請求項１乃至２９記載の線形増幅器が
    増幅器として用いられたことを特徴とする無線通信装
    置。
  31. 【請求項３１】 出力レベルが小さい時に前記可変電源
    端子の電源電圧が低く設定され、最終段の前記増幅トラ
    ンジスタの利得が減少することを特徴とする請求項３０
    記載の無線通信装置。
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