JP2001102881A - 高周波電力増幅モジュールおよび無線通信装置 - Google Patents

高周波電力増幅モジュールおよび無線通信装置

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    • H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力の制御性に優れた高周波電力増幅モジュ
ールの提供。 【解決手段】 複数のＭＯＳＦＥＴを従属接続した多段
構成の高周波電力増幅モジュールを組み込んだ無線通信
装置において、無線通信装置本体のパワーコントロール
信号をもとに生成されるコントロール電圧Ｖapc に応じ
たゲート電圧が、増幅用各段ＭＯＳＦＥＴのしきい値電
圧Ｖth付近の領域で、コントロール電圧Ｖapc に対する
出力パワー変動が小さくなるバイアス手段を備える構成
にすることによって、出力パワーの制御性（コントロー
ル性）を向上する。例えば、Ｖapc に対する制御端子に
供給されるゲート電圧Ｖg の変化を、ゲート電圧Ｖg が
各ＭＯＳＦＥＴのしきい値電圧Ｖthより低い領域では大
きく、Ｖth近傍では小さく、更にＶth近傍からＶapc 電
圧の高い領域では、所望の特性が得られるゲート電圧に
なるように設定するゲートバイアス回路が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の半導体増幅素
子を従属接続した多段構成の高周波電力増幅モジュール
（可変電力増幅器）と、この高周波電力増幅モジュール
を組み込んだ無線通信装置に係わり、特に、コントロー
ル電圧による出力パワーの制御性を向上させる技術に適
用して有効な技術に関する。
【０００２】すなわち、高周波電力増幅モジュールの出
力パワーを可変とする際に電力消費の大幅な増加なし
に、ゲートバイアスにより相互コンダクタンスを変化さ
せる方式の高周波電力増幅モジュールにおいて、出力パ
ワーのコントロール電圧による制御性を向上させるため
に用いられる、ゲートバイアスすなわちドレイン電流の
制御をするゲートバイアス制御回路を具備する高周波電
力増幅モジュールに関する。
【０００３】
【従来の技術】自動車電話，携帯電話機等の移動体通信
機（無線通信装置）においては、その送信側出力段に高
周波電力増幅モジュール（高周波電力増幅回路）が組み
込まれている。この高周波電力増幅モジュールの出力
（送信パワー）はＡＰＣ（Automatic Power Control）
回路によって自動制御される構成になっている。
【０００４】例えば、半導体増幅素子としてＭＯＳＦＥ
Ｔ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transis
tor ）を複数従属接続させた高周波電力増幅モジュール
においては、ゲートにバイアスされる正電圧（ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴの場合）によって出力コントロールが容
易に行えるため、取り扱い上便利であり、従来から広く
使われている。
【０００５】特開平７−９４９７５号公報には、ＭＯＳ
ＦＥＴを初段，中段，終段と従属接続させた３段構成の
高周波ＨＩＣモジュール（高周波電力増幅モジュール）
が開示されている。
【０００６】この高周波ＨＩＣモジュールは、「第１の
バイアス回路は、複数段のＭＯＳＦＥＴのうちの所定の
ＭＯＳＦＥＴのゲートを出力コントロール電圧に基づい
てバイアスする構成にし、前記所定のＭＯＳＦＥＴ以外
の残りのＭＯＳＦＥＴのゲートを固定電源に基づいてバ
イアスする第２のバイアス回路と、前記固定電源と前記
第２のバイアス回路との経路を前記出力コントロール電
圧に応じてスイッチングするスイッチ手段とを設けたも
の」である。これにより、出力の制御性を高め、かつ効
率の向上を図っている。また、各バイアス回路はいずれ
も３個の抵抗と一つのキャパシタで構成されている。
【０００７】しかしながら、上記文献には、コントロー
ル電圧Ｖapcに基づいて変化するゲートバイアスを、出
力パワーに応じて制御する技術については記載されてい
ない。
【０００８】また、通常、コントロール電圧Ｖapcに応
じて変化するゲートバイアスの設定は、例えば出力パワ
ーが大きい時に所望の高効率となるように、バイアス回
路を構成する抵抗の値で決定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の高周波ＨＩ
Ｃモジュールは、各段のＭＯＳＦＥＴのゲートに適当な
電圧を印加することで、相互コンダクタンスを変化させ
ており、出力パワーを可変とする際、出力パワーや効率
に悪影響を及ぼすことなく小さな回路構成を可能とし、
有効なものである。
【００１０】一方、ゲートバイアスはコントロール電圧
に対して一定の割合で変化するため、高周波電力増幅モ
ジュールの出力パワーの変動に応じて、コントロール電
圧に対する各段のバイアスを制御できず、出力パワーの
コントロール性が悪く、利用上不便であった。つまり、
モジュールとして良好な特性の得られるバイアスとする
だけで、コントロール電圧Ｖapcに対して出力パワーが
急峻に変化するのを防げていなかった。
【００１１】上記文献には、出力コントロール電圧Ｖap
cと出力Ｐoとの相関を示す図が開示されている。図１６
は、本発明者によって追試験して得た上記同様のコント
ロール電圧Ｖapcに対する出力パワーＰoutの特性図であ
る。
【００１２】この特性図で分かるように、コントロール
電圧の一部分（１．１Ｖ〜１．５Ｖ）で出力パワーの立
ち上がりが急峻となっており、出力をコントロールする
には利用上問題があることがわかる。
【００１３】この立ち上がりが急峻な領域は、最後に動
作（オン）する増幅用ＭＯＳＦＥＴに印加されるゲート
電圧がしきい値電圧Ｖthの近くのときであり、このゲー
ト電圧の領域では、ＭＯＳＦＥＴの利得が大きく変化
し、同時に、インピーダンスの変化も大きく、整合回路
の不整合損失も大きく変化するためである。
【００１４】更に、近年のデバイス性能向上により相互
コンダクタンスｇmが向上するに伴い、ゲートバイアス
に対する各段に使用されるＭＯＳＦＥＴの利得変動は大
きくなり、出力パワー変動はより急峻となる傾向にあ
り、一層出力の制御性が悪くなる。
【００１５】尚、上記出力の低制御性の問題は、ＭＯＳ
ＦＥＴに限定されるものでなく、制御端子に印加する制
御バイアスによって利得が可変となる他の半導体増幅素
子においても共通の問題である。
【００１６】本発明の目的は、出力の制御性に優れた高
周波電力増幅モジュールを提供することにある。本発明
の他の目的は、出力の制御性に優れた無線通信装置を提
供することにある。本発明の上記ならびにそのほかの目
的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から
あきらかになるであろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【００１８】半導体増幅素子としてＭＯＳＦＥＴを用い
る高周波電力増幅モジュール（パワーモジュール）にお
いて、無線通信装置本体のパワーコントロール信号をも
とに生成されるコントロール電圧Ｖapc に応じたゲート
電圧が、増幅用各段ＭＯＳＦＥＴのしきい値電圧Ｖth付
近の領域で、コントロール電圧Ｖapc に対する出力パワ
ー変動が小さくなるバイアス手段を備える構成にするこ
とによって、出力パワーの制御性（コントロール性）を
考慮した取り扱いが便利なパワーモジュールとした。
【００１９】すなわち、出力端子から出力される出力パ
ワーＰout のコントロールを、バイアス供給端子に供給
されるコントロール電圧Ｖapc の分割により生成される
ゲート電圧の制御により行うパワーモジュールであっ
て、Ｖapc に対する制御端子に供給されるゲート電圧Ｖ
gの変化を、ゲート電圧Ｖgが各ＭＯＳＦＥＴのしきい値
電圧Ｖthより低い領域では大きく、Ｖth近傍では小さ
く、更にＶth近傍からＶapc 電圧の高い領域では、所望
の特性が得られるゲート電圧になるように設定する手段
を、ゲートバイアス回路に設けてパワーモジュールを構
成する。
【００２０】上記バイアス回路を多段のパワーモジュー
ルに適用する場合、コントロール電圧が上記ゲートバイ
アス回路を介して各ＭＯＳＦＥＴの最適なゲートバイア
スとなり、Ｖapc に対する各段ＭＯＳＦＥＴがオンとな
るタイミングも、各段のゲートバイアスのＶapc に対す
る変動に応じて設定される。
【００２１】次に、多段パワーモジュールのバイアス手
段として、特に、各段のＭＯＳＦＥＴがオンとなるタイ
ミングに関して、コントロール電圧に対する各段のゲー
ト電圧の変化を示した図１２を用いて説明する。
【００２２】図１２は、３個のＭＯＳＦＥＴを順次従属
接続した３段パワーモジュールに適用した場合の初段ゲ
ート電圧Ｖｇ１，中段ゲート電圧Ｖｇ２，終段ゲート電
圧Ｖｇ３のコントロール電圧Ｖapc に対する変化状態を
示したグラフである。このグラフで示すような特性のバ
イアス回路を有するパワーモジュールでは、コントロー
ル電圧Ｖapc の上昇に対し、ゲート電圧の増加が小さい
初段ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）を最後にオフからオンとす
る。その時、コントロール電圧は、最後にオンとなる初
段ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧の変動が小さい領域とし、
他のＭＯＳＦＥＴは、Ｖapc に対して利得変動が小さい
ゲートバイアスに設定する。また、最後にオンとなる初
段ＭＯＳＦＥＴより先に、他のＭＯＳＦＥＴをオンにし
て安定動作状態にしておくことで、パワーモジュールの
出力パワーが、オフ状態から徐々に増加するようにす
る。
【００２３】以上の手段の有るバイアス回路を備えたパ
ワーモジュールでは、Ｖthより低い領域ではＶapc に対
するゲート電圧の変化が大きく、パワーモジュールの出
力パワーをＶapc 電圧の低い領域からコントロールでき
るため、Ｖapc による出力パワーの可変範囲を広くでき
る。
【００２４】また、Ｖth近傍の領域では、ゲート電圧の
変化を少なく設定しているため、Ｖapc に対する出力パ
ワーの変動を小さくできる。
【００２５】また、Ｖth近傍より高い電圧の領域では、
所望の高周波特性に基づいて、バイアスが設定できるた
め、上記出力パワーの制御性向上によりパワーモジュー
ルの性能が低下するようなことはない。
【００２６】また、各段のＭＯＳＦＥＴがオンとなるタ
イミングを設定できるため、図１２に例示されるよう
に、最後にオンとなる初段ＭＯＳＦＥＴより先に他のＭ
ＯＳＦＥＴをオンとし、モジュールのオフ状態から徐々
に出力パワーが上昇するために、非常に低い出力パワー
でのコントロール性が向上する。
【００２７】更に、最後のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）がオン
となる時に、他のＭＯＳＦＥＴは利得変動の少ない領域
に設定し、出力パワーの変動は、最後にオンとなる初段
のＭＯＳＦＥＴのゲート電圧で主に調整するため、出力
パワーの急峻な立ち上がりが緩和される。
【００２８】以上、本発明によれば、ゲート電圧に対し
て利得、インピーダンスが大きく変化するＶth近傍の領
域で、ゲート電圧の変動を少なくしているため、出力パ
ワーの急峻な立ち上がりを抑え、コントロール性を向上
することがきる。また、本構成にしたところで、高出
力、高効率が同時に実現できるゲート電圧は設定できる
ため、特性が劣化するようなことはない。また、ゲート
電圧の制御により、出力をコントロールしているため、
パワーモジュールの出力パワー、効率が低下するような
ことはない。このように、パワーモジュールの高出力パ
ワー、高効率を維持しながら、出力パワーのコントロー
ル性が良好となり、取り扱いが便利となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００３０】（実施形態１）図１乃至図４は本発明の一
実施形態（実施形態１）である高周波電力増幅モジュー
ルおよびその高周波電力増幅モジュールを組み込んだ無
線通信装置に係わる図である。
【００３１】図２は無線通信装置の一部の機能構成を示
すブロック図である。高周波電力増幅モジュール（パワ
ーモジュール）１３は、図２に示すように、外部端子と
して、入力端子１，出力端子２，コントロール端子（バ
イアス供給端子）３，第１電圧端子４，第２電圧端子５
を有している。高周波電力増幅モジュール１３を構成す
る高周波電力増幅器（ＨＰＡ）１４には入力端子１から
入力電力Ｐinが入力され、高周波電力増幅器１４の出力
電力Ｐout は出力端子２に出力される。
【００３２】コントロール端子３に供給されるコントロ
ール電圧Ｖapc はゲートバイアス回路（ＧＢＣ）２２を
介して高周波電力増幅器１４に供給されて出力電力Ｐou
t がコントロールされる。第１電圧端子４の電源電圧Ｖ
ddはドレインバイアス回路（ＤＢＣ）２３を介して高周
波電力増幅器１４に供給される。上記ゲートバイアス回
路２２およびドレインバイアス回路２３は抵抗とトラン
ジスタとで構成されている。また、高周波電力増幅器１
４を構成する半導体増幅素子としてはシリコン半導体に
よるＭＯＳＦＥＴを用いており、コントロール用端子３
はゲートバイアス回路２２を介して、各ＭＯＳＦＥＴの
ゲートに接続されている。
【００３３】また、パワーモジュール１３の入力端子１
には、高周波信号源（ＲＦＳ）２１から高周波信号が供
給される。パワーモジュール１３の出力端子２から出力
される出力電力Ｐout はフィルタ（ＦＩＬ）１６を通っ
てアンテナ（ＡＮＴ）１７から電波として空中に放射さ
れる。
【００３４】出力端子２から出力される出力電力Ｐout
はカプラ（ＣＰ）１５によって検出される。カプラ１５
で検出された出力信号は検波器１８を通して送信電力制
御回路１９に送り込まれる。送信電力制御回路１９では
基準電圧Ｖref と比較され、ＡＰＣ（Automatic Power
Contorol）が働いてコントロール端子（バイアス供給端
子）３にコントロール電圧Ｖapc が印加される。
【００３５】このような構成において、高周波電力増幅
器１４の出力端子２から出た信号（Ｐout ）はカプラ１
５，フィルタ１６を通ってアンテナ１７から発信され
る。また、カプラ１５で検出された出力信号は検波器１
８を通して送信電力制御回路１９に送り込まれ、基準電
圧Ｖref と比較され、ＡＰＣが働いてコントロール端子
３にコントロール電圧Ｖapc が印加される。
【００３６】本実施形態ではこのコントロール電圧Ｖap
c を非線形に変化できるように調整されたゲートバイア
ス回路２２を介してゲートにバイアスすることで、出力
パワーをコントロールする。
【００３７】すなわち、コントロール端子３にコントロ
ール電圧Ｖapc が印加されると、ゲートバイアス回路２
２を構成する抵抗やトランジスタにより、上記出力コン
トロール電圧に応じてコントロール電圧が分圧され、高
周波電力増幅器１４を構成するＭＯＳＦＥＴのゲートに
印加される。このゲート電圧は、ゲートバイアス回路を
構成する抵抗やトランジスタにより調整でき、コントロ
ール電圧に対する出力パワーの変動が大きいＭＯＳＦＥ
ＴのＶth近傍において、コントロール電圧に対して変動
が少なくなるように設計する。
【００３８】このようにコントロール電圧に対して、ゲ
ート電圧を任意に設定することで、従来のように、出力
コントロール電圧の上昇に伴って、出力パワーが急激に
増加するようなゲートバイアスの印加を避けられるた
め、制御性が向上する。
【００３９】つまり、本実施形態に係る電力増幅モジュ
ールにおいては、ゲートバイアス回路２２でコントロー
ル電圧に対するゲート電圧を出力パワーに応じて調整で
きるため、出力コントロール電圧の狭い範囲で、出力パ
ワーをコントロールする必要は無くすことができる。
【００４０】以上の効果は、上述のフィードバックを利
用した構成に限定されるものでなく、コントロール電圧
を外部制御回路CNT_Oより送る構成においても同様な効
果が得られる。
【００４１】以下、コントロール電圧に応じてゲート電
圧を調整して分圧するゲートバイアス回路、すなわちゲ
ートバイアス回路について説明する。
【００４２】図３は本実施形態１におけるバイアス回路
を示し、図１は同バイアス回路とその特性を示す図であ
る。特性図は、コントロール電圧Ｖapcとドレイン電圧
Ｖdとの相関を示すグラフと、コントロール電圧Ｖapcと
ゲート電圧Ｖgとの相関を示すグラフである。
【００４３】本実施形態１のゲートバイアス回路は、２
段階変化の非線形特性を示すバイアス回路であり、コン
トロール端子３にその一端が接続された第１の抵抗２５
と、第１の抵抗２５の他端に接続された第２の抵抗２６
と、第２の抵抗２６に対してダイオード接続され他端が
接地されたトランジスタ２４と、第１の抵抗２５と第２
の抵抗２６との接続部分と半導体増幅素子の制御端子２
７との間に接続された高周波信号カット用の抵抗２８と
によって構成されている。
【００４４】トランジスタ２４のしきい値電圧Ｖthは高
周波電力増幅器１４に使われている半導体増幅素子のし
きい値電圧Ｖthと同じかまたは近接した低い値になって
いる。これは、ゲートバイアス回路に用いるＭＯＳＦＥ
Ｔが、小さいゲート幅Ｗｇで実現できる効果がある。
【００４５】本実施形態１では、コントロール電圧Ｖap
cに対するゲート電圧Ｖgの変化を、非線形に調整するの
にＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ２４を使用している。Ｍ
ＯＳＦＥＴ２４のソースは接地されており、ドレイン端
には第１の抵抗２５の一端が接続されており、第１の抵
抗２５の他端にはＭＯＳＦＥＴ２４のゲートと、一端を
コントロール用端子３に接続した第２の抵抗２６と、一
端を増幅用ＭＯＳＦＥＴのゲートバイアス印加用端子２
７に接続した抵抗２８が接続されている。
【００４６】ここで第１の抵抗２５および第２の抵抗２
６はコントロール電圧を分割するために使用され、抵抗
２８は高周波信号成分のカットのためであり、増幅用Ｍ
ＯＳＦＥＴから高周波信号成分がＭＯＳＦＥＴ２４を介
して漏洩し、高周波特性が劣化するのを防ぐために使用
されている。また、コントロール用端子３には外部制御
回路より正電圧が供給される。各抵抗はチップもしくは
半導体製造技術によるプリント抵抗で構成され、プリン
ト抵抗では、ＭＯＳＦＥＴ２４と１チップ化、更に、増
幅用ＭＯＳＦＥＴと同じ半導体プロセス技術が適用で
き、MMIC（Microwave Monolithic IC）化が可能であ
る。
【００４７】次に、本実施形態１のバイアス回路の動作
について説明する。ここで、ＭＯＳＦＥＴ２４のドレイ
ン−ソース間抵抗は、上記ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電
圧により制御され、コントロール電圧の上昇に伴うゲー
ト電圧の増加において、Ｖth近傍より近似的に開放の状
態から短絡の状態に変化する。
【００４８】図１は、本実施形態のバイアス回路の一例
として、コントロール電圧に対するゲートバイアス印加
用端子電圧（ゲート電圧）Ｖg と上記ＭＯＳＦＥＴ２４
のドレイン端の電圧Vdについて略して示した図である。
【００４９】図１のように、コントロール電圧の上昇に
伴いＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン端の電圧Ｖd は、ＭＯ
ＳＦＥＴ２４のゲート電圧がＶth近傍まではＭＯＳＦＥ
Ｔ２４がオフのため上昇し、それ以降は下降し、再びほ
ぼ０電位まで低下する。そのため、ゲートバイアス印加
用端子電圧Ｖg は、Ｖth近傍まではコントロール電圧と
ほぼ同じ電圧が出力され、Ｖth近傍の領域では、ドレイ
ン端電圧Ｖd の低下を利用することで、Ｖth近傍での変
化が少ない電圧が出力され、更に高いゲートバイアス印
加用端子電圧Ｖg の領域では、ＭＯＳＦＥＴ２４がオン
状態なため、主に抵抗２５，２６の分圧比で決定される
電圧が出力される。
【００５０】以上のように、コントロール電圧に対する
ゲートバイアス印加用端子電圧の変化が、コントロール
電圧の値により異なり、その変化量から、動作領域が３
つの領域に大きく分けられ、上記各領域は、コントロー
ル電圧に対するゲートバイアス印加用端子電圧の変化
が、ゲートバイアス印加用端子電圧がＭＯＳＦＥＴ２４
のＶth近傍までは急峻であり、Ｖth近傍の領域は変化が
少なく、更に高いゲートバイアス印加用端子電圧の領域
では高く、２段階変化の非線形制御となっている。その
各領域のコントロール電圧に対するゲートバイアス印加
用端子電圧の変化量の設定は、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲー
ト幅、ゲート長、Ｖth等のパラメータと抵抗２５，２６
を調整することにより可能である。
【００５１】例えば、本バイアス回路が適用されるパワ
ーモジュールに使用される増幅用ＭＯＳＦＥＴのＶthが
０．８Ｖで、このパワーモジュールのＲＦ特性として、
効率と出力パワーのバランスがとれた所望の性能を得る
には、バイアス電圧を１．２Ｖとする必要がある場合、
所望の性能を損なわず、コントロール電圧による制御性
を向上させるには、図４のような特性を示すゲートバイ
アス回路となる。図４は、コントロール電圧Ｖapcに対
するゲート電圧Ｖgを示した図である。図のように、ゲ
ートバイアス印加用端子電圧の変動を０．８Ｖ近傍で少
なくして、出力パワーの急峻な変化を防ぎ、所望の特性
が得られるゲートバイアス印加用端子電圧１．２Ｖを、
コントロール電圧の制御範囲内で設定する。ここで、使
用するＭＯＳＦＥＴ２４のＶthは、増幅用ＭＯＳＦＥＴ
と同じ０．８Ｖにできるため、同一半導体プロセス技術
を用いることが可能である。これにより、抵抗２５，２
６，２８を含めて同一チップにでき、歩留まり向上、チ
ップ取得数向上に役立ち、製造コスト低減に効果があ
る。
【００５２】尚、半導体増幅素子としてＭＯＳＦＥＴの
代わりにＧａＡｓとＡｌＧａＡｓのような異なる材質の
接合を利用したヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）を用いるとき、バイアス回路にも同様にＭＯＳＦＥ
Ｔ２４の代わりにＨＢＴを利用でき、抵抗についても上
記ＭＯＳＦＥＴを用いる場合と同様な部材が適用でき
る。
【００５３】以上のように、上記実施形態のバイアス回
路では、コントロール電圧に対するゲート電圧の変化
を、出力パワーの変動に応じて制御しているため、出力
パワーの急峻な変化が緩和され、出力パワーの制御性が
向上する。
【００５４】また、高出力，高効率といった所望の特性
が得られる最適なバイアスを設定可能なため、その特性
を劣化させることはない。
【００５５】従って、本実施形態１の高周波電力増幅モ
ジュールを組み込んだ無線通信装置は、出力パワーの制
御性が良好であることから、基地局から指示される送信
電力情報に高精度に適用でき、最も望ましい出力によっ
て通話を行うことができる。これにより、内蔵する電池
の長寿命化が達成できる。
【００５６】尚、上記ダイオード接続のトランジスタに
変えてダイオードを使用しても上記実施形態同様の効果
が得られる。
【００５７】（実施形態２）図５は本発明の他の実施形
態（実施形態２）に係わる高周波電力増幅モジュールの
一部を示す図である。本実施形態２は高周波電力増幅モ
ジュールを３段（初段，中段，終段）構成の高周波電力
増幅モジュールとし、この多段構成の高周波電力増幅モ
ジュールに上記実施形態１のバイアス回路を組み込んだ
例である。
【００５８】本実施形態の高周波電力増幅モジュールに
おけるバイアス回路は、上記実施形態１のバイアス回路
において、コントロール用端子３と接続される第２の抵
抗２６の一端と直列に、段数に応じて適当な値の抵抗を
直列接続挿入し、各接続点にゲートバイアス印加用端子
を追加することができる。例えば、３段パワーモジュー
ルに適用する場合、図５に示すように、上記第２の抵抗
２６のコントロール用端子側に抵抗２９，３０を直列に
接続し、その接続点より各バイアスを得る。上記各接続
点はそれぞれ中段または終段のＭＯＳＦＥＴの制御端子
１０，１１に接続される。
【００５９】多段構成の高周波電力増幅モジュールに上
記実施形態１のバイアス回路を適用した場合において
も、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６０】（実施形態３）図６および図７は本発明の
他の実施形態（実施形態３）である高周波電力増幅モジ
ュールにおけるバイアス回路に係わる図である。上記実
施形態１および実施形態２はゲートバイアスを２段階変
化の非線形制御としているが、制御方法は２段階変化の
非線形制御に限定されるものではない。本実施形態３で
は、１段階変化の非線形特性を示すバイアス回路につい
て説明する。
【００６１】本実施形態３のバイアス回路は上記実施形
態１のバイアス回路において、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲー
トを直接ドレインに接続した構成となり、図１における
ＲＦカット用の抵抗２８は設けられていない構成になっ
ている（図６参照）。
【００６２】図７は図６のバイアス回路におけるコント
ロール電圧に対するゲートバイアス印加用端子電圧（ゲ
ート電圧）ＶgとＭＯＳＦＥＴ２４のゲート端の電圧Ｖg
24について略して示す。
【００６３】コントロール電圧の上昇に伴いＭＯＳＦＥ
Ｔ２４のゲート端の電圧Ｖg24は、Ｖth近傍まではＭＯ
ＳＦＥＴ２４がオフのため上昇し、それ以降は、ほぼ飽
和の状態となる。そのため、ゲートバイアス印加用端子
電圧Ｖgは、Ｖth近傍まではコントロール電圧とほぼ同
じ電圧が出力され、Ｖth近傍の領域では、Ｖth近傍での
変化が少ない電圧が出力され、更に高いゲートバイアス
印加用端子電圧Ｖgの領域では、ＭＯＳＦＥＴ２４がオ
ン状態なため、主に抵抗２５,２６の分圧比で決定され
る電圧が出力される。
【００６４】以上のように、コントロール電圧に対する
ゲートバイアス印加用端子電圧の変化が、コントロール
電圧の値により異なり、その変化量から、動作領域が２
つの領域に大きく分けられ、上記各領域は、コントロー
ル電圧に対するゲートバイアス印加用端子電圧の変化
が、ゲートバイアス印加用端子電圧がＭＯＳＦＥＴ２４
のＶth近傍までは急峻であり、Ｖth近傍の領域は変化が
少なく、１段階変化の非線形制御となっている。その各
領域のコントロール電圧に対するゲートバイアス印加用
端子電圧の変化量の設定は、ＭＯＳＦＥＴ２４のゲート
幅、ゲート長、Ｖth等のパラメータと抵抗２５,２６を
調整することにより可能である。
【００６５】本構成においても、コントロール電圧によ
る出力パワーの制御範囲が広くできるため、出力パワー
の急峻な変化を緩和でき、コントロール性を向上でき
る。
【００６６】尚、本構成では、図１における高周波信号
成分カット用の抵抗は必要なく、上記バイアス回路の実
施形態と同様に１チップ化、多段化ができる。また、Ｍ
ＯＳＦＥＴ２４の代わりにダイオード等のダイオード特
性を有する部材を使用することができ、上記２段階変化
のバイアス回路の実施形態と同様にＧａＡｓとＡｌＧａ
Ａｓのような異なる材質の接合を利用したヘテロバイポ
ーラトランジスタ（ＨＢＴ）を用いることもできる。
【００６７】（実施形態４）図８乃至図１０は本発明の
他の実施形態（実施形態４）である３段構成の高周波電
力増幅モジュールに係わる図である。本実施形態４では
初段半導体増幅素子，中段半導体増幅素子，終段半導体
増幅素子と３段増幅構成の高周波電力増幅モジュール
（パワーモジュール）に適用した例について説明する。
【００６８】図８は、本実施形態４の３段増幅のパワー
モジュールの回路ブロック図である。このパワーモジュ
ールは、入力端子１と出力端子２との間に３個の半導体
増幅素子（トランジスタ）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３をそれぞれ
整合回路ＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３，ＭＣ４を介して従属
接続した構成になっている。トランジスタはＮチャネル
型のＭＯＳＦＥＴからなっている。各トランジスタＱ
１，Ｑ２，Ｑ３のドレイン端子はマイクロストリップラ
イン６，７，８を介して第１電圧端子４（電源電圧Ｖd
d）に接続されている。また、トランジスタＱ１，Ｑ２
間のマイクロストリップライン６，７間には容量Ｃ１が
設けられるとともに、トランジスタＱ２，Ｑ３間のマイ
クロストリップライン７，８間には容量Ｃ２が設けられ
ている。また、各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３の制御
端子は外部制御回路よりコントロール電圧Ｖapc が供給
されるコントロール端子３にゲートバイアス回路（ＧＢ
Ｃ）２２を介して接続されている。
【００６９】ここで、通常トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ
３のバイアスは、終段，中段，初段の順に動作（オン）
する形態をとるため、初段がオンとなるときに出力パワ
ーの変動が大きい。
【００７０】したがって、ゲートバイアス回路をパワー
モジュールに適用する場合の実施形態の形態として、初
段ＭＯＳＦＥＴのバイアスを上記実施形態の２段階変化
もしくは１段階変化の非線形バイアスとする。初段ＭＯ
ＳＦＥＴのバイアスを２段階変化もしくは１段階変化の
非線形バイアスとすることで、出力パワーの変動が大き
いＶth近傍のゲート電圧変動を少なくでき、出力パワー
の急峻な変化を抑制できる。特に、２段階変化の非線形
バイアスでは、初段がオンとなるときに、中段，終段は
出力パワー変動の少ないゲート電圧の領域のため、効果
が大きい。バイアス回路のＭＯＳＦＥＴのＶthと、増幅
用ＭＯＳＦＥＴのＶthとの関係は、同じであるか、近接
した値とするため、バイアス用ＭＯＳＦＥＴを増幅用Ｍ
ＯＳＦＥＴと同一半導体プロセス技術で形成できるた
め、ばらつき低減ができ、同一チップ化も可能である。
【００７１】図９には２段階変化の非線形バイアスを適
用した場合を例示する。図において、ＭＯＳＦＥＴＱ
１，２４、抵抗２５，２６，２８を同一チップ３１化す
ることにより、ばらつきを抑制できる。
【００７２】トランジスタＱ２，Ｑ３の制御端子とコン
トロール端子３との間には分圧回路を形成する抵抗３５
〜３８が設けられている。
【００７３】本実施形態４の高周波電力増幅モジュール
では、図１０に示すような特性を示す。同図はコントロ
ール電圧Ｖapc に対するゲート電圧Ｖg の変化を示すグ
ラフであり、例えば０．８ＶがトランジスタＱ１，Ｑ
２，Ｑ３のしきい値電圧Ｖthである。
【００７４】トランジスタＱ２，Ｑ３は線形特性を示す
が、トランジスタＱ１は非線形特性を示し、かつ２段階
変化をする。しきい値電圧Ｖthおよびそれ以下の領域で
はゲート電圧Ｖgの変化率が小さいため、ゲート電圧Ｖg
の制御性、すなわち、出力パワーＰout の制御性が良く
なる。また、初段トランジスタが最後に動作するととも
に、この動作時には他のトランジスタＱ２，Ｑ３の動作
は安定していることから、安定した増幅が行えるように
なる。
【００７５】（実施形態５）図１１および図１２は本発
明の他の実施形態（実施形態５）である３段構成の高周
波電力増幅モジュールに係わる図である。本実施形態５
は、初段ＭＯＳＦＥＴのバイアスを２段階変化の非線形
バイアスとし、中段ＭＯＳＦＥＴのバイアスを１段階変
化の非線形バイアスとし、終段のＭＯＳＦＥＴのバイア
スを２段階変化の非線形バイアスとするものである。
【００７６】図１１に示すように、本実施形態５の回路
構成は上記実施形態４の回路構成において、ゲートバイ
アス回路（ＧＢＣ）２２の構成が異なる以外は他は同じ
である。
【００７７】本実施形態５においては、トランジスタＱ
１の制御端子にはバイアス回路としてＭＯＳＦＥＴ２４
ａ，第１の抵抗２５ａ，第２の抵抗２６ａ，高周波信号
成分カット用の抵抗２８を接続して非線形特性が２段階
変化する構成としてある。なお、第２の抵抗２６ａの一
端は抵抗２９を介してコントロール端子３が接続される
構造になっている。
【００７８】また、トランジスタＱ２の制御端子にはバ
イアス回路としてＭＯＳＦＥＴ２４ｂ，第１の抵抗２５
ｂ，第２の抵抗２６ｂを接続し、高周波信号成分カット
用の抵抗を設けない非線形特性が１段階変化する構成と
してある。
【００７９】また、トランジスタＱ３の制御端子は上記
トランジスタＱ１のバイアス回路において、第２の抵抗
２６ａと抵抗２９との接続部分に接続する構造となり、
非線形特性が２段階変化する構成となっている。
【００８０】本実施形態５の高周波電力増幅モジュール
の特性、すなわち、コントロール電圧Ｖapcとゲート電
圧Ｖgとの相関は図１２に示すグラフのようになる。
【００８１】各ＭＯＳＦＥＴがオンとなるタイミングと
しては、終段、中段を初段より先にオンとなるように設
定し、出力段用バイアスは、コントロール電圧の上昇に
出力パワーが追従するように２段階変化に設計される。
バイアス回路各段ＭＯＳＦＥＴのＶthと、増幅用各段Ｍ
ＯＳＦＥＴのＶthとの関係は、少なくとも初段は同じで
あるか近接した低い値とする。
【００８２】本実施形態５のパワーモジュールでは、初
段ＭＯＳＦＥＴがオンとなる前に、終段、中段ＭＯＳＦ
ＥＴがオンとなり、終段，中段には利得の得られるバイ
アスが印加されるため、初段がオンする前の低コントロ
ール電圧領域で、出力パワーが急峻に変化するのを緩和
できる。
【００８３】また、初段ＭＯＳＦＥＴがオンとなるコン
トロール電圧の領域では、初段のゲートバイアスはＶth
近傍で変動を小さく、その時の中段，終段のゲートバイ
アスは、利得変動の少ない領域にバイアスされるため、
この領域の出力パワーの変動も少なくできる。
【００８４】更に、高出力時に所望の特性が得られるバ
イアスが、各段のＭＯＳＦＥＴに対して印加できるた
め、コントロール性の向上で特性が損なわれることはな
い。
【００８５】更にまた、大きな出力パワーを必要とする
コントロール電圧の高い領域では、終段ＭＯＳＦＥＴ用
のバイアス回路を２段階変化の非線形バイアスにしてい
るため、コントロール電圧の増加に対して、出力パワー
が飽和するのを防ぐことができる。
【００８６】尚、バイアス回路に用いるＭＯＳＦＥＴを
増幅用ＭＯＳＦＥＴと同一半導体プロセス技術で形成で
きるため、ばらつき低減が図れ、上記実施形態と同様に
同一チップ化もできる。
【００８７】（実施形態６）図１３および図１４は本発
明の他の実施形態（実施形態６）である３段構成の高周
波電力増幅モジュールに係わる図であり、図１３は回路
図、図１４はコントロール電圧とゲート電圧の相関を示
すグラフである。
【００８８】本実施形態６は、図１３に示すように、全
てのＭＯＳＦＥＴ（トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３）の
バイアスを２段階変化の非線形バイアスとした構成であ
る。初段ＭＯＳＦＥＴＱ１，ＭＯＳＦＥＴ２４および抵
抗２５，２６，２８，２９，３０を同一チップ３１で形
成してある。また、各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３）がオンとなるタイミングとしては、終段，中段を初
段より先にオンとなるように設定し、出力段用バイアス
は、コントロール電圧の上昇に出力パワーが追従するよ
うに２段階変化に設計される。バイアス回路に用いるＭ
ＯＳＦＥＴは各段共通にでき、そのＶthを増幅用各段Ｍ
ＯＳＦＥＴのＶthと同じであるか近接した低い値とす
る。
【００８９】本実施形態６のバイアスされたパワーモジ
ュールは、図１４のグラフで示すように、初段ＭＯＳＦ
ＥＴがオンとなる前に、終段，中段ＭＯＳＦＥＴがオン
となっており、初段ＭＯＳＦＥＴがオンとなるコントロ
ール電圧の領域では、初段のゲートバイアスはＶth近傍
で変動を小さく、その時の中段，終段のゲートバイアス
は、利得変動の少ない領域にバイアスされるため、この
領域の出力パワーの変動も少なくできる。
【００９０】更に、高出力時に所望の特性が得られるバ
イアスが、各段のＭＯＳＦＥＴに対して印加できるた
め、コントロール性の向上で特性が損なわれることはな
い。
【００９１】更にまた、大きな出力パワーを必要とする
コントロール電圧の高い領域では、終段ＭＯＳＦＥＴ用
のバイアス回路を２段階変化の非線形バイアスにしてい
るため、コントロール電圧の増加に対して、出力パワー
が飽和するのを防ぐことができる。
【００９２】尚、バイアス回路に用いるＭＯＳＦＥＴを
増幅用ＭＯＳＦＥＴと同一半導体プロセス技術で形成で
きるため、ばらつき低減が図れ、同一チップ化ができ
る。
【００９３】（実施形態７）図１５は本発明の他の実施
形態（実施形態７）である３段構成の高周波電力増幅モ
ジュールのバイアス回路によるコントロール電圧に対す
るゲート電圧の相関を示すグラフである。本実施形態７
の高周波電力増幅モジュールにおけるバイアス回路は、
上記実施形態２で示す図５のバイアス回路において、抵
抗２５を設けないバイアス回路構成にしたものである。
この場合、図１５に示すように全てのトランジスタＱ
１，Ｑ２，Ｑ３は１段階変化の非線形特性を示すように
なる。そこで、終段，中段を初段より先にオンとなるよ
うに設定しておけば、上記各実施形態の場合のバイアス
回路と同様に出力パワーＰout の制御性を高めることが
できる。
【００９４】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない、たとえ
ば、上記実施形態ではシリコンによって形成されたＭＯ
ＳＦＥＴやＧａＡｓとＡｌＧａＡｓのような異なる材質
の接合を利用したヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）による高周波電力増幅モジュールについて本発明を
適用した例について説明したが、他のトランジスタを用
いた高周波電力増幅モジュールにも同様に適用でき同様
の効果を得ることができる。例えばシリコンによって形
成された他の構造からなるＭＩＳＦＥＴ(Metal-Insulat
or Semiconductor-FET）、ＧａＡｓによって形成された
ＭＥＳＦＥＴ（Metal-Semiconductor-FET）、化合物半
導体によって形成されたＨＥＭＴ（High Electron Mobi
lity Transistor)、ＳｉとＧｅによって形成されるトラ
ンジスタ等を用いた高周波電力増幅モジュールやその高
周波電力増幅モジュールを組み込んだ無線通信装置にも
適用できる。
【００９５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である移動体
通信機（携帯電話機）に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではない。本発明は少なくと
も無線通信装置には適用できる。
【００９６】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【００９７】（１）本発明によれば、パワーモジュール
の出力パワーを、外部制御回路から出るコントロール電
圧に基づいてバイアスされる、消費電力の少ないゲート
電圧による制御を行う場合において、高出力，高効率と
いった所望の特性となるバイアスをバイアス回路により
発生するとともに、コントロール電圧に対するゲート電
圧の変化を、パワーモジュールに用いるＭＯＳＦＥＴの
Ｖthより低いゲート電圧の領域では多くし、上記Ｖth近
傍では少なくし、更に、高出力が必要な場合には、高い
ゲート電圧の領域で多くする。このように、コントロー
ル電圧に対するゲート電圧の変化が、非線形性を有する
バイアス回路を、パワーモジュールに設けることで、パ
ワーモジュールの所望の特性を損なうことなく、コント
ロール電圧に対して出力パワーが急峻に変化するのを防
ぎ、出力パワーのコントロール性が向上できる。従っ
て、パワーモジュールが利用上便利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である高周
波電力増幅モジュールにおけるバイアス回路とその特性
を示すグラフである。
【図２】本実施形態１の無線通信装置の一部の構成を示
すブロック図である。
【図３】本実施形態１の高周波電力増幅モジュールにお
けるバイアス回路図である。
【図４】本実施形態１の高周波電力増幅モジュールにお
ける具体的なバイアス回路における特性を示すグラフ等
である。
【図５】本発明の他の実施形態（実施形態２）である３
段構成の高周波電力増幅モジュールに組み込まれるバイ
アス回路図である。
【図６】本発明の他の実施形態（実施形態３）である高
周波電力増幅モジュールにおけるバイアス回路図であ
る。
【図７】本実施形態３のバイアス回路とその特性を示す
グラフである。
【図８】本発明の他の実施形態（実施形態４）である３
段構成の高周波電力増幅モジュールを示すブロック図で
ある。
【図９】本実施形態４の高周波電力増幅モジュールを示
す回路図である。
【図１０】本実施形態４の高周波電力増幅モジュールの
バイアス回路によるコントロール電圧に対するゲート電
圧の相関を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態（実施形態５）である
３段構成の高周波電力増幅モジュールを示す回路図であ
る。
【図１２】本実施形態５の高周波電力増幅モジュールの
バイアス回路によるコントロール電圧に対するゲート電
圧の相関を示すグラフである。
【図１３】本発明の他の実施形態（実施形態６）である
３段構成の高周波電力増幅モジュールを示す回路図であ
る。
【図１４】本実施形態６の高周波電力増幅モジュールの
バイアス回路によるコントロール電圧に対するゲート電
圧の相関を示すグラフである。
【図１５】本発明の他の実施形態（実施形態７）である
３段構成の高周波電力増幅モジュールのバイアス回路に
よるコントロール電圧に対するゲート電圧の相関を示す
グラフである。
【図１６】本発明者の追試験によって得られたコントロ
ール電圧に対する出力電力の相関を示すグラフである。
【符号の説明】
１…入力端子、２…出力端子、３…コントロール端子
（バイアス供給端子）、４…第１電圧端子、５…第２電
圧端子、６，７，８…マイクロストリップライン、１３
…高周波電力増幅モジュール（パワーモジュール）、１
４…高周波電力増幅器（ＨＰＡ）、１５…カプラ（Ｃ
Ｐ）、１６…フィルタ（ＦＩＬ）、１７…アンテナ（Ａ
ＮＴ）、１８…検波器（ＤＥＴ）、１９…送信電力制御
回路（ＣＮＴ）、２１…高周波信号源（ＲＦＳ）、２２
…ゲートバイアス回路（ＧＢＣ）、２３…ドレインバイ
アス回路（ＤＢＣ）、２４，２４ａ，２４ｂ…トランジ
スタ（Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）、２５，２５ａ，２
５ｂ…第１の抵抗、２６，２６ａ，２６ｂ…第２の抵
抗、２７…制御端子、２８〜３０…抵抗、３１…チップ
３１、３５〜３８…抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 良国 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 吉田 功 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 森川 正敏 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 堀田 正生 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 安達 徹朗 群馬県高崎市西横手町１番地１ 日立東部 セミコンダクタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5J100 AA01 BA01 BC02 BC06 CA02 CA05 DA06 EA02 FA01 JA01 KA05 LA00 LA09 QA01 SA01 5K060 CC04 DD04 HH06 JJ06 JJ08 LL13

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力端子と、出力端子と、コントロール端
    子と、上記入力端子からの信号を受ける制御端子と、上
    記入力端子からの信号に応じた信号を出力する第１端子
    とを有する第１の半導体増幅素子と、上記第１の半導体
    増幅素子の第１端子から出力された信号に応じた信号を
    受ける制御端子と、上記出力端子に接続され、上記信号
    に従った信号を出力する第１端子とを有する第２の半導
    体増幅素子と、上記コントロール端子に接続され、上記
    コントロール端子に供給されるコントロール電圧に対し
    て非線形特性を示すバイアスを上記第１の半導体増幅素
    子の制御端子に供給するバイアス回路を有する高周波電
    力増幅モジュール。
  2. 【請求項２】上記バイアス回路は１段階変化または２段
    階変化の非線形特性を示すことを特徴とする請求項１に
    記載の高周波電力増幅モジュール。
  3. 【請求項３】入力端子と、出力端子と、コントロール端
    子と、上記入力端子に接続された制御端子と、上記入力
    端子に供給された信号に応じた出力信号を出力する第１
    端子とを有する第１の半導体増幅素子と、制御端子と、
    第１端子と、第２端子とを有し、上記第１の半導体増幅
    素子の第１端子と上記出力端子との間に設けられ、上記
    出力信号に応じた信号を出力する第２の半導体増幅素子
    と、上記コントロール端子に接続され、上記コントロー
    ル端子に供給されるコントロール電圧に対して非線形特
    性を示すバイアスを上記第１の半導体増幅素子の制御端
    子に供給するバイアス回路を有し、上記第２の半導体増
    幅素子が動作した後上記第１の半導体増幅素子が動作す
    るようにされていることを特徴とする高周波電力増幅モ
    ジュール。
  4. 【請求項４】上記コントロール端子に接続され、上記コ
    ントロール端子に供給されるコントロール電圧に対して
    非線形特性を示すバイアスを上記第２の半導体増幅素子
    の制御端子に供給するバイアス回路を有することを特徴
    とする請求項３に記載の高周波電力増幅モジュール。
  5. 【請求項５】上記第１の半導体増幅素子の制御端子に供
    給されるバイアスは、上記コントロール電圧の変化に対
    して２段階に変化する非線形特性を示し、上記第２の半
    導体増幅素子の制御端子に供給されるバイアスは、上記
    コントロール電圧の変化に対して１段階に変化または２
    段階に変化する非線形特性を示すことを特徴とする請求
    項４に記載の高周波電力増幅モジュール。
  6. 【請求項６】上記第１の半導体増幅素子と上記第２の半
    導体増幅素子との間に従属接続される１乃至複数の第３
    の半導体増幅素子を有し、上記第３の半導体増幅素子は
    前段の半導体増幅素子の第１端子に接続された制御端子
    と、後段の半導体増幅素子の制御端子に接続された第１
    端子とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５
    のいずれか１項に記載の高周波電力増幅モジュール。
  7. 【請求項７】上記コントロール端子に接続され、上記コ
    ントロール電圧の変化に対して上記第３の半導体増幅素
    子の制御端子の電圧の特性が１段階に変化または２段階
    に変化する非線形特性を示すバイアスを供給するバイア
    ス回路を有することを特徴とする請求項６に記載の高周
    波電力増幅モジュール。
  8. 【請求項８】上記半導体増幅素子によって初段半導体増
    幅素子，中段半導体増幅素子，終段半導体増幅素子の３
    段構成の増幅回路を構成し、上記初段半導体増幅素子お
    よび終段半導体増幅素子に接続されるバイアス回路によ
    り供給されるバイアスは、上記コントロール電圧の変化
    に対して２段階に変化する非線形特性を示し、上記中段
    半導体増幅素子に接続されるバイアス回路によるバイア
    スは、上記コントロール電圧の変化に対して１段階に変
    化する非線形特性を示すようにされていることを特徴と
    する請求項６または請求項７に記載の高周波電力増幅モ
    ジュール。
  9. 【請求項９】上記半導体増幅素子によって初段半導体増
    幅素子，中段半導体増幅素子，終段半導体増幅素子の３
    段構成の増幅回路を構成し、上記各段の半導体増幅素子
    に接続されるバイアス回路は、上記コントロール電圧の
    変化に対して２段階に変化する非線形特性を示すバイア
    スを発生することを特徴とする請求項６または請求項７
    に記載の高周波電力増幅モジュール。
  10. 【請求項１０】上記非線形特性を示すバイアス回路は複
    数の抵抗とダイオード接続されたトランジスタまたはダ
    イオードとによって構成されていることを特徴とする請
    求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の高周波電力
    増幅モジュール。
  11. 【請求項１１】上記１段階変化の非線形特性を示すバイ
    アス回路は、上記コントロール端子に一端が接続された
    第１の抵抗と、上記第１の抵抗の他端に接続された第２
    の抵抗と、上記第２の抵抗に対してダイオード接続され
    他端が所定の電圧点に接続されたトランジスタまたは上
    記第２の抵抗と上記電圧点との間に接続されたダイオー
    ドとによって構成され、上記第１の抵抗と上記第２の抵
    抗との接続部分が上記半導体増幅素子の制御端子に接続
    された構成になっていることを特徴とする請求項２また
    は請求項５乃至請求項８もしくは請求項１０のいずれか
    １項記載の高周波電力増幅モジュール。
  12. 【請求項１２】上記２段階変化の非線形特性を示すバイ
    アス回路は、上記コントロール端子に一端が接続された
    第１の抵抗と、上記第１の抵抗の他端に接続された第２
    の抵抗と、上記第２の抵抗に対してダイオード接続され
    他端が所定の電圧点に接続されたトランジスタとを有
    し、上記第１の抵抗と上記第２の抵抗との接続部分が上
    記半導体増幅素子の制御端子に接続されていることを特
    徴とする請求項２または請求項５乃至請求項１０のいず
    れか１項記載の高周波電力増幅モジュール。
  13. 【請求項１３】上記ダイオードまたはダイオード接続さ
    れたトランジスタのしきい値電圧と上記各半導体増幅素
    子のしきい値電圧は相互に近似していることを特徴とす
    る請求項１０に記載の高周波電力増幅モジュール。
  14. 【請求項１４】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタはシリコン半導体による
    電界効果トランジスタからなっていることを特徴とする
    請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の高周波
    電力増幅モジュール。
  15. 【請求項１５】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタは化合物半導体によるＭ
    ＥＳＦＥＴからなっていることを特徴とする請求項１乃
    至請求項１３のいずれか１項に記載の高周波電力増幅モ
    ジュール。
  16. 【請求項１６】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタは化合物半導体による高
    電子移動度トランジスタからなっていることを特徴とす
    る請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の高周
    波電力増幅モジュール。
  17. 【請求項１７】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタは化合物半導体によるヘ
    テロ接合バイポーラトランジスタからなっていることを
    特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記
    載の高周波電力増幅モジュール。
  18. 【請求項１８】送信側出力段に高周波電力増幅モジュー
    ルを有する無線通信装置であって、上記高周波電力増幅
    モジュールは、入力端子と、出力端子と、コントロール
    端子と、上記入力端子からの信号を受ける制御端子と、
    上記入力端子からの信号に応じた信号を出力する第１端
    子とを有する第１の半導体増幅素子と、上記第１の半導
    体増幅素子の第１端子から出力された信号に応じた信号
    を受ける制御端子と、上記出力端子に接続され、上記信
    号に従った信号を出力する第１端子とを有する第２の半
    導体増幅素子と、上記コントロール端子に接続され、上
    記コントロール端子に供給されるコントロール電圧に対
    して非線形特性を示すバイアスを上記第１の半導体増幅
    素子の制御端子に供給するバイアス回路を有する高周波
    電力増幅モジュールとする無線通信装置。
  19. 【請求項１９】上記バイアス回路によるバイアスは、上
    記コントロール電圧の変化に対して１段階に変化または
    ２段階に変化する非線形特性を示すことを特徴とする請
    求項１８に記載の無線通信装置。
  20. 【請求項２０】送信側出力段に高周波電力増幅モジュー
    ルを有する無線通信装置であって、入力端子と、出力端
    子と、コントロール端子と、上記入力端子に接続された
    制御端子と、上記入力端子に供給された信号に応じた出
    力信号を出力する第１端子とを有する第１の半導体増幅
    素子と、制御端子と、第１端子と、第２端子とを有し、
    上記第１の半導体増幅素子の第１端子と上記出力端子と
    の間に設けられ、上記出力信号に応じた信号を出力する
    第２の半導体増幅素子と、上記コントロール端子に接続
    され、上記コントロール端子に供給されるコントロール
    電圧に対して非線形特性を示すバイアスを上記第１の半
    導体増幅素子の制御端子に供給するバイアス回路を有
    し、上記第２の半導体増幅素子が動作した後上記第１の
    半導体増幅素子が動作するようにされていることを特徴
    とする高周波電力増幅モジュールとする無線通信装置。
  21. 【請求項２１】上記コントロール端子に接続され、上記
    コントロール端子に供給されるコントロール電圧に対し
    て非線形特性を示すバイアスを上記第２の半導体増幅素
    子の制御端子に供給するバイアス回路を有することを特
    徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
  22. 【請求項２２】上記第１の半導体増幅素子の制御端子に
    供給されるバイアスは、上記コントロール電圧の変化に
    対して２段階に変化する非線形特性を示し、上記第２の
    半導体増幅素子の制御端子に供給されるバイアスは、上
    記コントロール電圧の変化に対して１段階に変化または
    ２段階に変化する非線形特性を示すことを特徴とする請
    求項２１に記載の無線通信装置。
  23. 【請求項２３】上記第１の半導体増幅素子と上記第２の
    半導体増幅素子との間に従属接続される１乃至複数の第
    ３の半導体増幅素子を有し、上記第３の半導体増幅素子
    は前段の半導体増幅素子の第１端子に接続された制御端
    子と、後段の半導体増幅素子の制御端子に接続された第
    １端子とを有することを特徴とする請求項１８乃至請求
    項２２のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  24. 【請求項２４】上記コントロール端子に接続され、上記
    コントロール電圧の変化に対して上記第３の半導体増幅
    素子の制御端子の電圧の特性が１段階に変化または２段
    階に変化する非線形特性を示すバイアスを供給するバイ
    アス回路を有することを特徴とする請求項２３に記載の
    無線通信装置。
  25. 【請求項２５】上記半導体増幅素子によって初段半導体
    増幅素子，中段半導体増幅素子，終段半導体増幅素子の
    ３段構成の増幅回路を構成し、上記初段半導体増幅素子
    および終段半導体増幅素子に接続されるバイアス回路に
    より供給されるバイアスは、上記コントロール電圧の変
    化に対して２段階に変化する非線形特性を示し、上記中
    段半導体増幅素子に接続されるバイアス回路によるバイ
    アスは、上記コントロール電圧の変化に対して１段階に
    変化する非線形特性を示すようにされていることを特徴
    とする請求項２３または請求項２４に記載の無線通信装
    置。
  26. 【請求項２６】上記半導体増幅素子によって初段半導体
    増幅素子，中段半導体増幅素子，終段半導体増幅素子の
    ３段構成の増幅回路を構成し、上記各段の半導体増幅素
    子に接続されるバイアス回路は、上記コントロール電圧
    の変化に対して２段階に変化する非線形特性を示すバイ
    アスを発生することを特徴とする請求項２３または請求
    項２４に記載の無線通信装置。
  27. 【請求項２７】上記非線形特性を示すバイアス回路は複
    数の抵抗とダイオード接続されたトランジスタまたはダ
    イオードとによって構成されていることを特徴とする請
    求項１８乃至請求項２６のいずれか１項に記載の無線通
    信装置。
  28. 【請求項２８】上記１段階変化の非線形特性を示すバイ
    アス回路は、上記コントロール端子に一端が接続された
    第１の抵抗と、上記第１の抵抗の他端に接続された第２
    の抵抗と、上記第２の抵抗に対してダイオード接続され
    他端が所定の電圧点に接続されたトランジスタまたは上
    記第２の抵抗と上記電圧点との間に接続されたダイオー
    ドとによって構成され、上記第１の抵抗と上記第２の抵
    抗との接続部分が上記半導体増幅素子の制御端子に接続
    された構成になっていることを特徴とする請求項１９ま
    たは請求項２２乃至請求項２５もしくは請求項２７のい
    ずれか１項記載の無線通信装置。
  29. 【請求項２９】上記２段階変化の非線形特性を示すバイ
    アス回路は、上記コントロール端子に一端が接続された
    第１の抵抗と、上記第１の抵抗の他端に接続された第２
    の抵抗と、上記第２の抵抗に対してダイオード接続され
    他端が所定の電圧点に接続されたトランジスタとを有
    し、上記第１の抵抗と上記第２の抵抗との接続部分が上
    記半導体増幅素子の制御端子に接続されていることを特
    徴とする請求項１９または請求項２２乃至請求項２７の
    いずれか１項記載の無線通信装置。
  30. 【請求項３０】上記ダイオードまたはダイオード接続さ
    れたトランジスタのしきい値電圧と上記各半導体増幅素
    子のしきい値電圧は相互に近似していることを特徴とす
    る請求項２７に記載の無線通信装置。
  31. 【請求項３１】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタはシリコン半導体による
    電界効果トランジスタからなっていることを特徴とする
    請求項１８乃至請求項３０のいずれか１項に記載の無線
    通信装置。
  32. 【請求項３２】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタは化合物半導体によるＭ
    ＥＳＦＥＴからなっていることを特徴とする請求項１８
    乃至請求項３０のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  33. 【請求項３３】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタは化合物半導体による高
    電子移動度トランジスタからなっていることを特徴とす
    る請求項１８乃至請求項３０のいずれか１項に記載の無
    線通信装置。
  34. 【請求項３４】上記半導体増幅素子または上記半導体増
    幅素子および上記トランジスタは化合物半導体によるヘ
    テロ接合バイポーラトランジスタからなっていることを
    特徴とする請求項１８乃至請求項３０のいずれか１項に
    記載の無線通信装置。
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