JP2002271146A - High-frequency power amplifier and high-frequency power output method - Google Patents

High-frequency power amplifier and high-frequency power output method

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JP2002271146A
JP2002271146A JP2001062276A JP2001062276A JP2002271146A JP 2002271146 A JP2002271146 A JP 2002271146A JP 2001062276 A JP2001062276 A JP 2001062276A JP 2001062276 A JP2001062276 A JP 2001062276A JP 2002271146 A JP2002271146 A JP 2002271146A
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Japan
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output
power
input
voltage
active element
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JP2001062276A
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Tomotoshi Inoue
智利 井上
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency power amplifier and a method for outputting high-frequency power, by which individual power efficiency can be improved, when the magnitude of the powder which should be outputted is varied. SOLUTION: Active devices are divided and are connected, in parallel in such a way that the power can be amplified as a general structure of the high- frequency power amplifier. An impedance matching circuit is provided at the output of each of the active devices which are divided and are provided in parallel. Accordingly, proper impedance matching can be performed for each active device. Also, the amplifier can be designed such that power efficiency is maximal or nearly maximal, when the output of each active device is maximal. An input side bias voltage from a DC voltage output circuit can be applied to the input of each active device and a control circuit controls as to whether the input side bias voltage is applied to each active device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波において電
力増幅を行う高周波電力増幅器、高周波電力出力方法に
係り、特に、出力すべき電力の大きさを変化させかつそ
の場合の電力効率を向上するのに適する高周波電力増幅
器、高周波電力出力方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency power amplifier for performing power amplification at a high frequency and a high frequency power output method, and more particularly to a method for changing the magnitude of power to be output and improving the power efficiency in that case. The present invention relates to a high-frequency power amplifier and a high-frequency power output method suitable for an electronic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動体端末のような容量の限られた電源
を用いるシステムでは、電力増幅器の効率は電池寿命を
決定する第一義的な要素である。電力増幅器の電力効率
は(高周波電力値/直流消費電力値)で定義され、同一
高周波電力出力であれば、直流消費電力は、電力効率が
大きいほど小さくなるからである。したがって、電力効
率の向上は常に望まれる事項である。
2. Description of the Related Art In a system using a limited capacity power supply such as a mobile terminal, the efficiency of a power amplifier is a primary factor in determining battery life. This is because the power efficiency of the power amplifier is defined by (high-frequency power value / DC power consumption value), and for the same high-frequency power output, the DC power consumption decreases as the power efficiency increases. Therefore, improvement of power efficiency is always desired.

【0003】このような電力増幅器は、通常、1段また
は複数段の能動素子の増幅回路からなっているが、これ
らの能動素子のうち特に最終段は、必要とする所定電力
を出力するため素子サイズが大きい。例えば、能動素子
がバイポーラトランジスタであればエミッタ面積を他の
素子より大きくし、能動素子がFET(field effect
transistor)であればゲート幅を他の素子より大きく
している。
[0003] Such a power amplifier usually comprises an amplifier circuit of one or more stages of active elements. Of these active elements, especially the last stage is an element for outputting a required predetermined power. Large in size. For example, if the active element is a bipolar transistor, the emitter area is made larger than other elements, and the active element is a FET (field effect).
transistor), the gate width is made larger than other elements.

【0004】したがって、このような素子サイズが大き
い能動素子の増幅器を設計する場合でも、一般的に、そ
の大きな所定電力を出力するときに電力効率が最大また
は最大近くになるようにする。このような設計による増
幅器は、所定電力を出力している場合には電力効率が適
切に確保され、逆に出力をしぼると電力効率がかなりの
度合いで落ちてしまうものである。しかしながら、これ
は、常に大きな所定電力を出力する端末を擁するような
システムにおいては当然ながら問題とはならない。
Therefore, even when designing such an active element amplifier having a large element size, generally, the power efficiency is maximized or nearly maximized when the large predetermined power is output. In the amplifier having such a design, when a predetermined power is output, the power efficiency is appropriately secured, and when the output is squeezed, the power efficiency is reduced to a considerable degree. However, this is of course not a problem in a system having a terminal that always outputs a large predetermined power.

【0005】ここで、電力増幅器の従来例について図
4、図5を参照して説明する。図4は、従来例としての
電力増幅器の構成を示す回路図であり、図5は、図4に
示す電力増幅器の出力電力と電力効率の関係を示す図で
ある。
Here, a conventional example of a power amplifier will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a power amplifier as a conventional example, and FIG. 5 is a diagram showing a relationship between output power and power efficiency of the power amplifier shown in FIG.

【0006】図4に示すように、この電力増幅器は、入
力端子Pinから入力信号が入力され、カップリングコ
ンデンサC41、C42を介して電力増幅機能を果たす
能動素子(例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
(HBT))Q41、Q42に導かれる構成である。な
お、2系統の能動素子Q41、Q42で同一信号の増幅
を行うのは、インピーダンス整合回路41、42の構成
を容易にするためである。すなわち、1系統にまとめる
とインピーダンス整合回路に入力側から見込んで低イン
ピーダンスが要求され、半導体チップ上に作り込むのに
適さなくなるからである。
As shown in FIG. 4, this power amplifier receives an input signal from an input terminal Pin and performs an active element (for example, a heterojunction bipolar transistor (HBT) which performs a power amplifying function via coupling capacitors C41 and C42. )) The structure is guided to Q41 and Q42. The reason that the same signal is amplified by the two active elements Q41 and Q42 is to facilitate the configuration of the impedance matching circuits 41 and 42. That is, if they are combined into one system, low impedance is required in view of the input side of the impedance matching circuit, which is not suitable for fabrication on a semiconductor chip.

【0007】2系統の能動素子Q41、Q42の入力側
には、適切な直流動作点に能動素子Q41、Q42を設
定するため、バイアス回路43により同一の入力バイア
ス電圧が加えられる。また、出力側には電源Vccと接
続されるチョークインダクタL41、L42が設けられ
る。インピーダンス整合回路41、42は、能動素子Q
41、Q42の出力電力を適切に取り出すためインピー
ダンスを整合する。
The same input bias voltage is applied to the input sides of the two active elements Q41 and Q42 by the bias circuit 43 in order to set the active elements Q41 and Q42 at appropriate DC operating points. Further, choke inductors L41 and L42 connected to the power supply Vcc are provided on the output side. The impedance matching circuits 41 and 42 include an active element Q
The impedance is matched in order to properly extract the output powers of the output terminals 41 and Q42.

【0008】すなわち、能動素子Q41、Q42の出力
電力を適切に取り出すには、その素子の出力インピーダ
ンスに応じたインピーダンス値に整合回路41、42側
が見えるようにしなければならない。一方、出力端子P
outから整合回路41、42側を見たインピーダンス
は、出力端子Poutに接続される外部要素の入力イン
ピーダンスに応じていなければならない。これらの要求
を満足するためインピーダンス変換を行うのが整合回路
41、42の機能である。なお、このようなインピーダ
ンス整合回路のはたらきは、段間に用いられるものと同
様に周知のものである。
That is, in order to properly extract the output power of the active elements Q41 and Q42, the matching circuits 41 and 42 must be made visible at an impedance value corresponding to the output impedance of the element. On the other hand, the output terminal P
The impedance when the matching circuits 41 and 42 are viewed from the out must be in accordance with the input impedance of an external element connected to the output terminal Pout. It is the function of the matching circuits 41 and 42 to perform impedance conversion in order to satisfy these requirements. The function of such an impedance matching circuit is well-known as well as that used between stages.

【0009】このような電力増幅器の出力電力と電力効
率の関係は、一般的に、図5に示すようになる。図5
は、横軸が入力電力であり、縦軸は出力電力または電力
効率である。図5に示すように、入力電力Pinの増加
により出力電力Poutも増加するが、最大電力出力と
して例えば27dBmWが必要である場合、電力効率は
図示のη1であって、これは電力効率として最大に近い
値である。これが、上記で述べた、大きな所定電力を出
力するときに電力効率が最大または最大近くになるよう
にした設計を示している。このような設計においては、
例えば、15dBmWのような中間的電力をもし出力さ
せるとすると、図示のように電力効率がη2となり効率
が低下する。
The relationship between output power and power efficiency of such a power amplifier is generally as shown in FIG. FIG.
In the graph, the horizontal axis represents input power, and the vertical axis represents output power or power efficiency. As shown in FIG. 5, the output power Pout also increases with an increase in the input power Pin. However, when, for example, 27 dBmW is required as the maximum power output, the power efficiency is η1 shown in FIG. It is a close value. This indicates the above-described design in which the power efficiency is maximized or nearly maximized when a large predetermined power is output. In such a design,
For example, if an intermediate power such as 15 dBmW is output, the power efficiency becomes η2 as shown in FIG.

【0010】なお、補足するに、このような電力増幅器
は周波数として数百MHzないし数GHzの信号を電力
増幅するものであり、その出力電力(高周波出力電力)
は、例えばパワーメータを用いて測定することができ
る。単位dBmWは、1mWを0dBmWとするdB表
示(すなわち、3dBmW異なるごとにパワーとして半
分または2倍になる。)である。
It should be noted that such a power amplifier amplifies a signal having a frequency of several hundred MHz to several GHz, and its output power (high-frequency output power).
Can be measured using, for example, a power meter. The unit dBmW is a dB display in which 1 mW is set to 0 dBmW (that is, power is halved or doubled for every 3 dBmW difference).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時の移動
体通信システムでは、CDMA(code division mult
iple access)変調方式が採用され、端末機は、基地局
との距離に応じてその電力出力値を変化させることがで
きるようになっている。最大出力は基地局がカバーする
領域のうち周縁部においても通信に支障がないように設
定されるものであるが、端末機がカバー領域の周縁でな
い位置に存在する場合にはそこまでの出力がなくても通
信可能だからである。
By the way, in recent mobile communication systems, CDMA (code division mult) is used.
An iple access) modulation scheme is adopted, and a terminal can change its power output value according to a distance from a base station. The maximum output is set so as not to hinder communication even in the peripheral portion of the area covered by the base station, but if the terminal is located at a position other than the peripheral portion of the cover area, the output up to that point This is because communication is possible without it.

【0012】このような、基地局との距離に応じて電力
出力値を変化させる端末機における電力増幅器の設計の
考え方として、現状では、最大出力時において電力効率
を最大もしくは最大近くにするようにしている。これ
は、消費電力の削減のためには、最大電力出力時の電流
を抑えることが最も妥当と考えられているからである。
すなわち、中間電力出力時の電力効率が最大電力出力時
のそれより低くはなるが、中間電力出力時は消費電流が
もともと小さいのでトータルとして低消費電力になると
いう考えである。
As a concept of designing a power amplifier in a terminal that changes the power output value according to the distance from the base station, at present, the power efficiency is maximized or maximized at the time of maximum output. ing. This is because suppressing the current at the time of maximum power output is considered to be most appropriate for reducing power consumption.
That is, although the power efficiency at the time of the intermediate power output is lower than that at the time of the maximum power output, the current consumption is originally small at the time of the intermediate power output, so that the total power consumption is low.

【0013】しかしながら、基地局数が増加し通信イン
フラが整備されるにつれ端末機が最大出力状態である確
率よりも中間電力出力状態である確率の方が高くなると
いう事実がある。すなわち、最大電力出力状態は、実際
に端末機が基地局のカバー領域の周縁部に存在するとき
や、接続時に基地局を探すときなどに限られ、このよう
な場合はトータル時間に占める割合として小さいという
ことである。
However, as the number of base stations increases and the communication infrastructure is improved, there is a fact that the probability that the terminal is in the intermediate power output state is higher than the probability that the terminal is in the maximum output state. That is, the maximum power output state is limited only when the terminal is actually present at the periphery of the coverage area of the base station, or when searching for the base station at the time of connection, and in such a case, as a percentage of the total time. It is small.

【0014】したがって、上述した従来の電力増幅器で
は平均的な電力効率の低下を招く結果となりやすい。つ
まり、最大電力出力時の効率が高くとも、使用頻度の高
い中間電力出力時の効率が低く、トータルでみた電池の
消費はかえって多くなり電池動作の使用時間が延びない
という問題をもたらしている。
Therefore, in the above-described conventional power amplifier, the average power efficiency tends to be reduced. That is, even if the efficiency at the time of maximum power output is high, the efficiency at the time of intermediate power output, which is frequently used, is low, and the battery consumption as a whole is rather increased, resulting in a problem that the operation time of the battery operation is not extended.

【0015】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、高周波において電力増幅を行う高周波電力増
幅器において、出力すべき電力の大きさを変化させた場
合個々の電力効率を向上することが可能な高周波電力増
幅器、高周波電力出力方法を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-frequency power amplifier for amplifying power at a high frequency, in which individual power efficiency is improved when the magnitude of power to be output is changed. It is an object of the present invention to provide a high-frequency power amplifier and a high-frequency power output method capable of performing the following.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る高周波電力増幅器は、入力側バイアス
電圧が印加されることにより入力信号を電力増幅可能と
なる能動素子と、前記能動素子の出力側に、前記能動素
子の出力電力を取り出すべく設けられたインピーダンス
整合回路と、前記入力側バイアス電圧を発生する直流電
圧出力回路と、前記直流電圧出力回路が前記バイアス電
圧を出力するか否かを制御する制御回路とを具備し、前
記能動素子は、並列に複数設けられて同一の入力信号を
電力増幅可能であり、前記インピーダンス整合回路は、
前記複数の能動素子ごとに複数設けられかつ前記複数の
インピーダンス整合回路の出力側が実質的に加算される
よう接続され、前記直流電圧出力回路は、前記複数の能
動素子ごとに複数設けられることを特徴とする(請求項
1)。
In order to solve the above-mentioned problems, a high-frequency power amplifier according to the present invention comprises: an active element capable of power-amplifying an input signal when an input-side bias voltage is applied; On the output side of the element, an impedance matching circuit provided to extract the output power of the active element, a DC voltage output circuit for generating the input side bias voltage, and whether the DC voltage output circuit outputs the bias voltage. A control circuit for controlling whether or not the active element is provided in parallel, a plurality of active elements can be provided in parallel and can amplify the same input signal, and the impedance matching circuit,
A plurality of DC voltage output circuits are provided for each of the plurality of active elements and connected so that outputs of the plurality of impedance matching circuits are substantially added to each other, and a plurality of the DC voltage output circuits are provided for each of the plurality of active elements. (Claim 1).

【0017】すなわち、高周波電力増幅器の全体構成と
して、能動素子は分割されて並列に電力増幅可能に設け
られる。並列に分割され設けられた能動素子の出力に
は、能動素子ごとにインピーダンス整合回路が設けられ
る。これにより各能動素子ごとに適切にインピーダンス
整合ができる。また、各能動素子ごとの最大出力時にお
いて電力効率を最大もしくは最大近くにするように設計
することができる。
That is, as an overall configuration of the high-frequency power amplifier, the active elements are divided and provided so as to be able to amplify power in parallel. An impedance matching circuit is provided for each active element at the output of the active element divided and provided in parallel. Thereby, impedance matching can be appropriately performed for each active element. In addition, the power efficiency can be designed to be maximum or close to maximum at the time of maximum output of each active element.

【0018】能動素子の入力側には直流電圧出力回路か
ら入力側バイアス電圧が印加可能に設けられ、さらに、
各能動素子に入力側バイアス電圧が印加されるか否かは
制御回路により制御される。能動素子のうち入力側バイ
アス電圧が印加されるものは電力増幅動作を行い、印加
されないものは電力増幅動作をなさず出力を生成しな
い。各能動素子の出力に接続されるインピーダンス整合
回路同士はその出力側で実質的に増幅信号の加算がなさ
れる。
An input side of the active element is provided so that an input side bias voltage can be applied from a DC voltage output circuit.
Whether or not an input-side bias voltage is applied to each active element is controlled by a control circuit. Among the active elements, those to which the input side bias voltage is applied perform the power amplification operation, and those to which the input side bias voltage is not applied do not perform the power amplification operation and generate no output. The impedance matching circuits connected to the outputs of the active elements substantially add amplified signals at their output sides.

【0019】したがって、能動素子のうち動作させるも
の個々について最大出力時において電力効率を最大もし
くは最大近くにするように設計され得るので、動作状態
である能動素子の任意の組み合わせとしての全体として
も、常に、電力効率を高い状態にすることが可能にな
る。
Therefore, each of the active elements to be operated can be designed so that the power efficiency is maximized or nearly maximized at the time of the maximum output. It is always possible to make the power efficiency high.

【0020】また、本発明に係る高周波電力出力方法
は、高周波電力増幅器であって、入力側バイアス電圧が
印加されることにより入力信号を電力増幅可能となる能
動素子と、前記能動素子の出力側に、前記能動素子の出
力電力を取り出すべく設けられたインピーダンス整合回
路と、前記入力側バイアス電圧を発生する直流電圧出力
回路と、前記直流電圧出力回路が前記バイアス電圧を出
力するか否かを制御する制御回路とを具備し、前記能動
素子は、並列に複数設けられて同一の入力信号を電力増
幅可能であり、前記インピーダンス整合回路は、前記複
数の能動素子ごとに複数設けられかつ前記複数のインピ
ーダンス整合回路の出力側が実質的に加算されるよう接
続され、前記直流電圧出力回路は、前記複数の能動素子
ごとに複数設けられるような高周波電力増幅器における
高周波電力出力方法である。この方法は、必要とする電
力出力値に応じて動作すべき能動素子を決定するステッ
プと、前記決定された動作すべき能動素子に入力側バイ
アス電圧を与えるステップと、前記入力側バイアス電圧
が与えられた能動素子により入力信号を電力増幅するス
テップとを有することを特徴とする(請求項6)。
A high-frequency power output method according to the present invention is a high-frequency power amplifier, comprising: an active element capable of amplifying an input signal by applying an input-side bias voltage; and an output side of the active element. An impedance matching circuit provided to extract the output power of the active element; a DC voltage output circuit for generating the input-side bias voltage; and controlling whether the DC voltage output circuit outputs the bias voltage. A plurality of active elements are provided in parallel to amplify the same input signal by power, and the impedance matching circuit is provided for each of the plurality of active elements and the plurality of active elements are provided. The output side of the impedance matching circuit is connected so as to be substantially added, and a plurality of the DC voltage output circuits are provided for each of the plurality of active elements. Is a high-frequency power output method in such a high-frequency power amplifier. The method comprises the steps of: determining an active element to be operated according to a required power output value; applying an input-side bias voltage to the determined active element to be operated; Power amplifying an input signal by the active element provided (claim 6).

【0021】すなわち、上記説明のような構成を有する
高周波電力増幅器において、動作能動素子を決定し、そ
の能動素子に入力側バイアス電圧を与え、その電圧が加
えられた能動素子により入力信号を電力増幅するという
各ステップを有するものである。したがって、能動素子
のうち動作させるもの個々について最大出力時において
電力効率を最大もしくは最大近くにするように設計され
得るので、動作状態である能動素子の任意の組み合わせ
としての全体としても、常に、電力効率を高い状態にし
て高周波電力を出力することが可能になる。
That is, in the high-frequency power amplifier having the configuration as described above, an active element is determined, an input-side bias voltage is applied to the active element, and an input signal is amplified by the active element to which the voltage is applied. In each case. Therefore, each of the active elements to be operated can be designed so that the power efficiency is maximized or near the maximum at the time of maximum output. It becomes possible to output high frequency power with high efficiency.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態とし
て、前記複数の能動素子は、素子サイズが互いに異な
る。素子サイズを異ならしめることにより、最大電力出
力時に対する中間電力出力時の電力の設定を融通性をも
って行うことができるようになる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of active elements have different element sizes. By making the element sizes different, it is possible to flexibly set the power at the time of the intermediate power output with respect to the time of the maximum power output.

【0023】また、本発明の好ましい実施の形態とし
て、前記直流電圧出力回路は、単一の負側電圧と単一の
正側電圧とを電源としてを与えられて、前記制御回路の
制御によりバイアス電圧を出力するか否かの動作を行
う。単一の負側電圧と単一の正側電圧とを電源として与
えられるのみで動作できるので、回路を動作させるため
の電源システムを簡素化することが可能になる。
In a preferred embodiment of the present invention, the DC voltage output circuit is supplied with a single negative voltage and a single positive voltage as power supplies, and is biased by the control circuit. An operation for outputting a voltage is performed. Since operation can be performed only by supplying a single negative voltage and a single positive voltage as power supplies, a power supply system for operating the circuit can be simplified.

【0024】また、本発明の好ましい実施の形態とし
て、前記制御回路は、必要とする電力出力値に応じて、
前記複数の能動素子のうち動作させるべき能動素子に入
力バイアス電圧を印加すべく前記直流電圧出力回路に制
御信号を出力する。必要とする電力出力値に応じること
が可能であれば、端末機に用いて好適に電力設定がなさ
れるようになる。
[0024] In a preferred embodiment of the present invention, the control circuit includes:
A control signal is output to the DC voltage output circuit to apply an input bias voltage to an active element to be operated among the plurality of active elements. If the required power output value can be met, the power setting can be suitably performed using the terminal.

【0025】また、本発明の好ましい実施の形態とし
て、前記能動素子は、MESFET(metal semiconduc
tor FET)、MOSFET(metal oxide semiconductor
FET)、バイポーラトランジスタ、JFET(junction
FET)、HEMT(high electron mobility transisto
r)のいずれかである。これらの能動素子によれば、端
末機に必要な高い周波数において電力増幅ができる。な
お、MESFET、バイポーラトランジスタ、JFE
T、HEMTには、化合物半導体(例えばGaAs)に
よるものを用いることもできる。また、バイポーラトラ
ンジスタには、高周波に向くヘテロ接合型の他、ホモ接
合型(例えばシリコンゲルマニウムのような半導体材料
を用いたもの)も場合によっては用い得る。
In a preferred embodiment of the present invention, the active element is a MESFET (metal semiconducer).
tor FET), MOSFET (metal oxide semiconductor)
FET), bipolar transistor, JFET (junction)
FET), HEMT (high electron mobility transisto)
r). According to these active elements, power amplification can be performed at a high frequency required for a terminal. In addition, MESFET, bipolar transistor, JFE
For T and HEMT, a compound semiconductor (for example, GaAs) may be used. In addition, a homojunction type (for example, one using a semiconductor material such as silicon germanium) may be used as the bipolar transistor in addition to a heterojunction type suitable for high frequency.

【0026】以下では本発明の実施形態を図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明の実施形態たる高周波
電力増幅器の構成を示す回路図である。同図に示すよう
に、この高周波電力増幅器は、入力端子Pin、カップ
リングコンデンサC1、C2、C3、HBT(ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ)Q1、Q2、Q3、チョー
クインダクタL1、L2、L3、インピーダンス整合回
路11、12、13、バイアス回路14、15、16、
制御回路17、出力端子Poutを有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a high-frequency power amplifier according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, this high-frequency power amplifier has an input terminal Pin, coupling capacitors C1, C2, C3, HBTs (heterojunction bipolar transistors) Q1, Q2, Q3, choke inductors L1, L2, L3, an impedance matching circuit. 11, 12, 13, bias circuits 14, 15, 16,
The control circuit 17 has an output terminal Pout.

【0027】入力端子Pinには、入力信号が供給され
る。なお、ここでは、この高周波電力増幅器を最終段の
ものとして説明する。したがって、実際上は、入力端子
Pinの前には前段の電力増幅器が接続され、かつ、そ
れらの間にはインピーダンス整合回路が介されるのが普
通である。段間のインピーダンス整合回路の機能につい
ては、すでに従来の技術の項で述べたので説明省略す
る。
An input signal is supplied to the input terminal Pin. Here, the high-frequency power amplifier will be described as a last stage. Therefore, in practice, the power amplifier of the preceding stage is connected before the input terminal Pin, and an impedance matching circuit is usually interposed between them. The function of the inter-stage impedance matching circuit has already been described in the section of the prior art, and will not be described.

【0028】カップリングコンデンサC1、C2、C3
は、直流分をカットして信号成分をQ1、Q2、Q3の
ベースに伝達するものである。Q1、Q2、Q3の各ベ
ースには、直流電圧出力回路としてのバイアス回路1
4、15、16がそれぞれ接続される。
Coupling capacitors C1, C2, C3
Is for cutting the DC component and transmitting the signal components to the bases of Q1, Q2 and Q3. A bias circuit 1 as a DC voltage output circuit is provided on each base of Q1, Q2, and Q3.
4, 15, and 16 are respectively connected.

【0029】バイアス回路14、15、16はそれぞれ
独立に動作し、Q1、Q2、Q3の各ベースに入力側バ
イアス電圧を供給することが可能である。Q1、Q2、
Q3の各ベースに入力側バイアス電圧を供給するか否か
は、制御回路17により制御される。
The bias circuits 14, 15, and 16 operate independently of each other, and can supply an input-side bias voltage to each base of Q1, Q2, and Q3. Q1, Q2,
Whether the input side bias voltage is supplied to each base of Q3 is controlled by the control circuit 17.

【0030】Q1、Q2、Q3は、ベースに入力側バイ
アス電圧が供給されるとベース入力信号を電力増幅可能
となる。ここで、Q1、Q2、Q3のエミッタサイズ
は、それぞれ異なる。例えば、基本トランジスタのエミ
ッタ面積を4μm×30μmとして、Q1は、これを2
2個分用いて一つの能動素子としてみたてたもの、Q2
は、これを8個分用いてひとつの能動素子としてみたて
たもの、Q3は、これを2個分用いてひとつの能動素子
としてみたてたものである。
When an input-side bias voltage is supplied to the bases of Q1, Q2, and Q3, the base input signal can be amplified. Here, the emitter sizes of Q1, Q2, and Q3 are different from each other. For example, assuming that the emitter area of the basic transistor is 4 μm × 30 μm, Q1
What was made as one active element by using two elements, Q2
Is used as one active element using eight of them, and Q3 is used as one active element using two of them.

【0031】Q1、Q2、Q3の各エミッタは接地さ
れ、各コレクタ出力にはチョークインダクタ11、1
2、13が電源Vccとの間に接続され、エミッタ接地
型増幅回路を構成する。
The emitters of Q1, Q2 and Q3 are grounded, and the collector outputs are connected to choke inductors 11, 1 and 1, respectively.
2 and 13 are connected between the power supply Vcc and constitute a common emitter type amplifier circuit.

【0032】インピーダンス整合回路11、12、13
は、各トランジスタQ1、Q2、Q3の出力電力が最も
効率よく発生するようにその入力インピーダンスが決定
される。すなわち、そのとるべき入力インピーダンス値
は、トランジスタQ1、Q2、Q3の素子としてのパラ
メータから決まる性質のものである。
The impedance matching circuits 11, 12, 13
Has its input impedance determined so that the output power of each transistor Q1, Q2, Q3 is generated most efficiently. That is, the input impedance value to be taken has a property determined by the parameters of the transistors Q1, Q2, and Q3 as elements.

【0033】例えば、この実施形態では、最大電力出力
として27dBmWを得るため、各トランジスタQ1、
Q2、Q3をすべて効率よく電力増幅動作状態とするよ
うに調整された整合回路11、12、13の入力インピ
ーダンスを測定し、これらを並列にしてみた値(測定
値)として(6.2+2.4j)Ωというように測定結
果を得ることができる。この値は、基本トランジスタの
22+8+2(=32)倍のエミッタ面積をもつ素子の
出力に接続されるべきインピーダンス整合回路の入力イ
ンピーダンスであるので、基本トランジスタ一つ分に相
当する整合回路の適切な入力インピーダンスは、上記値
の32倍であるということである。
For example, in this embodiment, in order to obtain a maximum power output of 27 dBmW, each transistor Q1,
The input impedances of the matching circuits 11, 12, and 13 adjusted so that Q2 and Q3 are all set to the power amplification operation state efficiently are measured, and the values obtained by paralleling these (measured values) are (6.2 + 2.4j). ) The measurement result can be obtained as Ω. Since this value is the input impedance of the impedance matching circuit to be connected to the output of the element having an emitter area 22 + 8 + 2 (= 32) times that of the basic transistor, an appropriate input of the matching circuit corresponding to one basic transistor The impedance is 32 times the above value.

【0034】また、これは、整合回路11についてみる
と、適切な入力インピーダンスが上記値の(32/2
2)倍、整合回路12についてみると、適切な入力イン
ピーダンスが上記値の(32/8)倍、整合回路13に
ついてみると、適切な入力インピーダンスが上記値の
(32/2)倍ということでもある。
In the matching circuit 11, the appropriate input impedance is (32/2) of the above value.
2) When looking at the matching circuit 12, the appropriate input impedance is (32/8) times the above value, and when looking at the matching circuit 13, the appropriate input impedance is (32/2) times the above value. is there.

【0035】なお、この実施の形態では、繰り返しにな
るが、基本トランジスタのエミッタ面積を4μm×30
μmとしてこれを合計32個用いて電力増幅器の能動素
子とし、最大電力出力として27dBmWを得るように
している。これらを決めるには実際上はもうひとつ重要
な要素があり、それは最大電力出力時の歪特性である。
例えば、CDMA方式においては、隣接チャネルへの漏
洩電力比は−49dBc以下と決められているが、この
仕様を守るためには素子への負担が過大とならないよう
に電力の効率化をする必要がある。上記の結果はこれを
満足するようにして得られたものである。(なお、単位
dBcは、所望周波数の電力に対する比を示すdB表示
であり、3dBc異なるごとに電力が半分または2倍に
なる。)
It should be noted that, in this embodiment, the emitter area of the basic transistor is 4 μm × 30.
A total of 32 μm are used as active elements of the power amplifier, and a maximum power output of 27 dBmW is obtained. There is actually another important factor in determining these, which is the distortion characteristic at the time of maximum power output.
For example, in the CDMA system, the leakage power ratio to adjacent channels is determined to be -49 dBc or less, but in order to keep this specification, it is necessary to increase the power efficiency so that the load on the elements is not excessive. is there. The above results have been obtained to satisfy this. (Note that the unit dBc is a dB display indicating the ratio to the power of the desired frequency, and the power is halved or doubled for each 3 dBc difference.)

【0036】構成の説明の続けるに、整合回路11、1
2、13の出力側は実質的にこれらの出力が加算される
ように接続され、その合計出力が出力端子Poutに導
かれる。
To continue the description of the structure, the matching circuits 11, 1
The outputs of 2 and 13 are connected so that these outputs are added substantially, and the total output is led to an output terminal Pout.

【0037】次に、この高周波電力増幅器の最大電力出
力時と中間電力出力時の動作を対比しながら図2をも参
照して説明する。図2は、この高周波電力増幅器の最大
電力出力時と中間電力出力時における出力電力と電力効
率の関係を示す図である。
Next, the operation of the high-frequency power amplifier at the time of maximum power output and at the time of intermediate power output will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the output power and the power efficiency of the high-frequency power amplifier at the time of maximum power output and at the time of intermediate power output.

【0038】図2(a)は、バイアス回路14、15、
16によってQ1、Q2、Q3ともに動作状態とされた
場合の出力電力と電力効率の関係を示す図である。横軸
が入力電力であり、縦軸は出力電力または電力効率であ
る。この場合の入出力電力特性は、図2(a)の「Po
ut」に示すようになっており、すでに述べたように、
最大電力出力27dBmWを出力するようにされている
とき電力効率がηaと最大に近くなっている。
FIG. 2A shows bias circuits 14, 15,
FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship between output power and power efficiency when Q1, Q2, and Q3 are all set to an operation state according to FIG. The horizontal axis is input power, and the vertical axis is output power or power efficiency. The input / output power characteristic in this case is represented by “Po” in FIG.
ut ", and as already mentioned,
When the maximum power output is set to 27 dBmW, the power efficiency is close to the maximum ηa.

【0039】次に、図2(b)は、バイアス回路15に
よってQ2のみ動作状態とし、Q1およびQ3について
は、バイアス回路14、16の動作を止めて非動作状態
としている場合の出力電力と電力効率の関係を示す図で
ある。この場合は、Q2のみ動作させているため、図2
(a)に示す状態に比べて8/32(=1/4)倍すな
わち6dBmW減の出力となる。これが、同図(b)に
示す「Pout」の特性である。
Next, FIG. 2B shows the output power and power when the bias circuit 15 puts only Q2 into operation and Q1 and Q3 stop the operation of the bias circuits 14 and 16 to make them inactive. It is a figure which shows the relationship of efficiency. In this case, since only Q2 is operated, FIG.
The output is 8/32 (= 1/4) times, that is, 6 dBmW less than the state shown in FIG. This is the characteristic of “Pout” shown in FIG.

【0040】同図(b)に示す21dBmW出力時にお
いては、しかしながら、電力効率ηbは、上記のηaと
ほとんど変化しない。これは、すでに述べたように、基
本トランジスタについて効率が最大近くになるようにイ
ンピーダンス整合回路それぞれの入力インピーダンスが
設定されているからである。(これは、逆に、Q1、Q
2、Q3それぞれについて電力効率が最大近くになるよ
う整合回路それぞれの入力インピーダンスが設定されて
いるので、そのすべてを動作状態とした場合である図2
(a)に示す場合において電力効率が最大近くになって
いるとも言える。)
At the time of the 21 dBmW output shown in FIG. 4B, however, the power efficiency ηb hardly changes from the above ηa. This is because, as described above, the input impedance of each impedance matching circuit is set so that the efficiency of the basic transistor becomes close to the maximum. (This, on the contrary, Q1, Q
Since the input impedance of each matching circuit is set so that the power efficiency becomes close to the maximum for each of Q2 and Q3, FIG.
In the case shown in (a), it can be said that the power efficiency is close to the maximum. )

【0041】同様に、図2(c)は、バイアス回路14
によってQ3のみ動作状態とし、Q1およびQ2につい
ては、バイアス回路15、16の動作を止めて非動作状
態としている場合の出力電力と電力効率の関係を示す図
である。この場合は、Q3のみ動作させているため、図
2(a)に示す状態に比べて2/32(=1/16)倍
すなわち12dBmW減の出力となる。これが、同図
(c)に示す「Pout」の特性である。
Similarly, FIG. 2C shows the bias circuit 14.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between output power and power efficiency when only Q3 is in the operating state and the bias circuits 15 and 16 are stopped and inactive for Q1 and Q2. In this case, since only Q3 is operated, the output is reduced by 2/32 (= 1/16), that is, reduced by 12 dBmW as compared with the state shown in FIG. This is the characteristic of “Pout” shown in FIG.

【0042】同図(c)に示す15dBmW出力時にお
いては、図2(b)における説明と同様に、電力効率η
cは、上記のηaとほとんど変化しない。これも、すで
に述べたように、基本トランジスタについて効率が最大
近くになるようにインピーダンス整合回路それぞれの入
力インピーダンスが設定されているからである。
At the time of the 15 dBmW output shown in FIG. 2C, the power efficiency η is similar to that described with reference to FIG.
c hardly changes from the above-mentioned ηa. This is also because, as described above, the input impedance of each impedance matching circuit is set so that the efficiency of the basic transistor is close to the maximum.

【0043】以上説明のように、この実施の形態では、
最大電力出力27dBmWに対して中間電力出力21d
BmWおよび15dBmWを出力する場合においても、
電力効率を最大近くにして動作することが可能である。
また、当然ながら、Q1、Q2、Q3の任意の組み合わ
せによりこれら以外の出力においても、電力効率を最大
近くにして動作することが可能である。さらに、任意組
み合わせ以外の中間電力出力にする場合には、出力すべ
き電力を出すのに必要なトランジスタより大きなサイズ
になるようにQ1、Q2、Q3のうちから選択すること
ができる。この場合には、余分なサイズのトランジスタ
を動作させるため、若干の効率劣化はあるもののなお高
水準の電力効率を得ることができる。
As described above, in this embodiment,
Intermediate power output 21d for maximum power output 27dBmW
Even when outputting BmW and 15 dBmW,
It is possible to operate with near maximum power efficiency.
Naturally, it is possible to operate with an output other than these with the power efficiency close to the maximum by an arbitrary combination of Q1, Q2, and Q3. Further, when an intermediate power output other than an arbitrary combination is to be output, the output power can be selected from Q1, Q2, and Q3 so as to be larger in size than a transistor required to output power to be output. In this case, a transistor of an extra size is operated, so that a high level of power efficiency can be obtained although the efficiency is slightly degraded.

【0044】なお、素子サイズの設定については、電力
効率を考慮すべき中間電力出力値が与えられることによ
り上記とは異なるサイズ比に変えることができる。ま
た、実用上は上記ほど有用とは言えないが、Q1、Q
2、Q3すべて同一の素子サイズとしても、3つ動作さ
せる場合に対し1つ動作させることにより5dBmW減
の中間電力出力の状態を効率よく実現することができ
る。
The element size can be set to a different size ratio by providing an intermediate power output value for which power efficiency is to be considered. Also, although not practically as useful as above, Q1, Q
Even if all of the elements Q2 and Q3 have the same element size, by operating one of them when three are operated, it is possible to efficiently realize the state of the intermediate power output of 5 dBmW reduction.

【0045】また、制御回路17については、この高周
波電力増幅器が端末機に用いられる場合に必要とされる
電力出力値に応じてバイアス回路14、15、16の動
作させるよう制御信号を出力する。このため、例えば、
端末機側から必要とされる電力出力値に関する入力を受
ける端子を設け、その情報に応じてバイアス回路14、
15、16のうち動作させるべきものを決定する論理回
路として構成することができる。このような構成によ
り、必要とされる電力出力値に応じてQ1、Q2、Q3
のうち適切なものを動作させることができる。
The control circuit 17 outputs a control signal to operate the bias circuits 14, 15, 16 according to the power output value required when the high-frequency power amplifier is used in a terminal. Thus, for example,
A terminal for receiving an input relating to a required power output value from a terminal is provided, and a bias circuit 14 is provided in accordance with the information.
It can be configured as a logic circuit that determines which one of 15, 15 should be operated. With such a configuration, Q1, Q2, Q3 can be selected according to the required power output value.
Of the above can be operated.

【0046】実際にこの高周波電力増幅器を作り、その
前段にドライバとしてもう1段の電力増幅器を加えて電
力効率を測定したところ、最大電力出力時(27dBm
W出力時)で約40%の電力効率が得られたが、中間電
力出力時(22dBmW出力時および15dBmW出力
時)においても、約40%と同程度の電力効率を得るこ
とができた。この電力効率は、従来例で述べた図4に示
した電力増幅器における中間電力出力時(15dBmW
出力時)の電力効率が約8%(測定値)であるのと比較
して大きな改善である。また、従来例で述べた図4に示
した電力増幅器では、中間電力出力時に、バイアス回路
43によるバイアス点を多少調整することによりわずか
に電力効率を改善できる(例えば2、3%改善)という
事実もあるが、到底、本発明の実施形態の効果に及ばな
い。
When this high-frequency power amplifier was actually made, and another power amplifier was added as a driver in the preceding stage, and the power efficiency was measured, the maximum power output (27 dBm) was obtained.
At the time of W output), a power efficiency of about 40% was obtained, but at the time of intermediate power output (at the time of 22 dBmW output and at the time of 15 dBmW output), a power efficiency of about 40% was obtained. This power efficiency is at the time of intermediate power output (15 dBmW) in the power amplifier shown in FIG.
This is a great improvement compared to the power efficiency (at the time of output) of about 8% (measured value). Further, in the power amplifier shown in FIG. 4 described in the conventional example, the power efficiency can be slightly improved (for example, a 2-3% improvement) by slightly adjusting the bias point by the bias circuit 43 at the time of intermediate power output. However, it does not reach the effect of the embodiment of the present invention at all.

【0047】なお、上記の実施の形態では、能動素子し
てHBTを用いた場合を説明したが、これ以外の高周波
対応の能動素子(さきに述べたもの)を用いる増幅器に
本発明を適用することもできる。また、本発明の骨子を
変更しない範囲で変形・改良などを行っても同様の効果
を得ることができる。
In the above embodiment, the case where the HBT is used as the active element has been described. However, the present invention is applied to an amplifier using an active element (the one described above) corresponding to a high frequency. You can also. Further, similar effects can be obtained even if modifications and improvements are made within a range that does not change the gist of the present invention.

【0048】次に、図1に示した高周波電力増幅器に示
したバイアス回路14、15、16の構成例について図
3を参照して説明する。同図は、バイアス回路14、1
5、16の構成例を示す回路図である。
Next, a configuration example of the bias circuits 14, 15, 16 shown in the high-frequency power amplifier shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The figure shows the bias circuits 14, 1
It is a circuit diagram which shows the example of a structure of 5 and 16.

【0049】このバイアス回路は、この回路構成自体と
して周知の構成から大きく異なるものではないが、一
応、構成を説明する。抵抗R31、ダイオードQ31、
Q32により電流ポールが構成されその正側は制御入力
端子である。
Although this bias circuit is not much different from a known configuration as the circuit configuration itself, the configuration will be described first. A resistor R31, a diode Q31,
A current pole is formed by Q32, and its positive side is a control input terminal.

【0050】制御入力端子には、制御回路17(図1)
から制御入力が供給される。すなわち、制御回路17か
ら所定の電圧または電流が供給されると、抵抗R31、
ダイオードQ31、Q32に電流が流れ、これに応じて
R32を介してトランジスタQ33のベースに電圧が加
わり、Q33がオンする。Q33がオンすると電源Vc
cからQ33、ダイオードQ34の電流ポールに電流が
流れる。これにより、Q33のエミッタに電圧が発生
し、この電圧がR33、L31を介してバイアス出力に
なる。バイアス出力は、図1に示したようにトランジス
タQ1、Q2、Q3の各ベースに接続される。なお、L
31は、Q1、Q2、Q3側からの信号を遮断するため
のチョークインダクタである。
The control input terminal is connected to a control circuit 17 (FIG. 1).
Supplies a control input. That is, when a predetermined voltage or current is supplied from the control circuit 17, the resistance R31,
A current flows through the diodes Q31 and Q32, and accordingly, a voltage is applied to the base of the transistor Q33 via R32, and Q33 is turned on. When Q33 turns on, power supply Vc
A current flows from c to the current pole of Q33 and diode Q34. As a result, a voltage is generated at the emitter of Q33, and this voltage becomes a bias output via R33 and L31. The bias output is connected to each base of the transistors Q1, Q2, Q3 as shown in FIG. Note that L
31 is a choke inductor for cutting off signals from the Q1, Q2, and Q3 sides.

【0051】制御入力端子に制御回路17から所定の電
圧または電流が供給されない状態になるとQ31、Q3
2、Q33、Q34はすべてオフし、この結果バイアス
電圧は出力されない。この場合、このバイアス回路の接
続されたQ1、Q2、Q3は電力増幅動作をしない。
When a predetermined voltage or current is not supplied from the control circuit 17 to the control input terminal, Q31, Q3
2, Q33 and Q34 are all turned off, and as a result no bias voltage is output. In this case, Q1, Q2, and Q3 connected to the bias circuit do not perform the power amplification operation.

【0052】なお、トランジスタQ1、Q2、Q3に対
するバイアス回路14、15、16の電流供給能力は、
駆動先であるトランジスタQ1、Q2、Q3のサイズに
応じて変えるのが好ましい。すなわち、上記説明の実施
の形態ではQ1のサイズが一番大きくて基本トランジス
タの22倍であり、Q2のサイズは基本トランジスタの
8倍であり、Q3のサイズは基本トランジスタの2倍で
ある。したがって、これらの倍数に応じて(好ましくは
ほぼ比例して)バイアス回路14、15、16の電流駆
動能力を異ならせる。より具体的には、例えば、電源V
ccからQ33、ダイオードQ34を介して接地に至る
電流ポールの電流値を上記の倍数に比例して変えるよう
に設計する。
The current supply capabilities of the bias circuits 14, 15, 16 for the transistors Q1, Q2, Q3 are as follows:
It is preferable to change according to the size of the transistors Q1, Q2, Q3 that are the driving destinations. That is, in the embodiment described above, the size of Q1 is the largest and 22 times the size of the basic transistor, the size of Q2 is 8 times the size of the basic transistor, and the size of Q3 is twice the size of the basic transistor. Therefore, the current driving capabilities of the bias circuits 14, 15, 16 are made different according to (preferably almost in proportion to) these multiples. More specifically, for example, the power supply V
It is designed to change the current value of the current pole from cc to ground via Q33 and diode Q34 in proportion to the above multiple.

【0053】このようなバイアス回路は、単一の負側電
圧と単一の正側電圧とを電源として与えられるのみで動
作できるので、回路を動作させるための電源システムを
簡素化することが可能になる。
Since such a bias circuit can be operated only by supplying a single negative voltage and a single positive voltage as power supplies, it is possible to simplify a power supply system for operating the circuit. become.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高周波電力増幅器の全体構成として、能動素子は分割さ
れて並列に電力増幅可能に設けられ、能動素子ごとに、
インピーダンス整合回路および入力側バイアス電圧を供
給する直流電圧出力回路が設けられる。また、各能動素
子に入力側バイアス電圧が印加されるか否かは制御回路
により制御される。したがって、能動素子のうち動作さ
せるもの個々について最大出力時において電力効率を最
大もしくは最大近くにするように設計され得るので、動
作状態である能動素子の任意の組み合わせとしての全体
としても、常に、電力効率を高い状態にすることが可能
になる。
As described in detail above, according to the present invention,
As an overall configuration of a high-frequency power amplifier, active elements are divided and provided so as to be capable of power amplification in parallel.
An impedance matching circuit and a DC voltage output circuit for supplying an input side bias voltage are provided. Whether or not the input-side bias voltage is applied to each active element is controlled by a control circuit. Therefore, each of the active elements to be operated can be designed so that the power efficiency is maximized or near the maximum at the time of maximum output. High efficiency can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態たる高周波電力増幅器の構成
を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a high-frequency power amplifier according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す高周波電力増幅器の最大電力出力時
と中間電力出力時における出力電力と電力効率の関係を
示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between output power and power efficiency of the high-frequency power amplifier shown in FIG. 1 at the time of maximum power output and at the time of intermediate power output.

【図3】図1におけるバイアス回路14、15、16の
構成例を示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of bias circuits 14, 15, and 16 in FIG.

【図4】従来例としての電力増幅器の構成を示す回路
図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a power amplifier as a conventional example.

【図5】図4に示す電力増幅器の出力電力と電力効率の
関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between output power and power efficiency of the power amplifier shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12、13…インピーダンス整合回路 14、1
5、16…バイアス回路 17…制御回路
11, 12, 13 ... impedance matching circuit 14, 1
5, 16: bias circuit 17: control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J069 AA01 AA41 CA36 FA10 HA02 HA09 HA10 HA11 HA12 HA19 HA25 HA29 HA33 KA12 KA29 MA19 MA21 SA13 TA02 5J091 AA01 AA41 CA36 FA10 HA02 HA09 HA10 HA11 HA12 HA19 HA25 HA29 HA33 KA12 KA29 MA19 MA21 SA13 TA02 UW08 5J092 AA01 AA41 CA36 FA10 GR09 HA02 HA09 HA10 HA11 HA12 HA19 HA25 HA29 HA33 KA12 KA29 MA19 MA21 SA13 TA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5J069 AA01 AA41 CA36 FA10 HA02 HA09 HA10 HA11 HA12 HA19 HA25 HA29 HA33 KA12 KA29 MA19 MA21 SA13 TA02 5J091 AA01 AA41 CA36 FA10 HA02 HA09 HA10 HA11 HA12 HA19 HA25 HA29 HA19 SA13 TA02 UW08 5J092 AA01 AA41 CA36 FA10 GR09 HA02 HA09 HA10 HA11 HA12 HA19 HA25 HA29 HA33 KA12 KA29 MA19 MA21 SA13 TA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力側バイアス電圧が印加されることに
より入力信号を電力増幅可能となる能動素子と、 前記能動素子の出力側に、前記能動素子の出力電力を取
り出すべく設けられたインピーダンス整合回路と、 前記入力側バイアス電圧を発生する直流電圧出力回路
と、 前記直流電圧出力回路が前記バイアス電圧を出力するか
否かを制御する制御回路とを具備し、 前記能動素子は、並列に複数設けられて同一の入力信号
を電力増幅可能であり、 前記インピーダンス整合回路は、前記複数の能動素子ご
とに複数設けられかつ前記複数のインピーダンス整合回
路の出力側が実質的に加算されるよう接続され、 前記直流電圧出力回路は、前記複数の能動素子ごとに複
数設けられることを特徴とする高周波電力増幅器。
1. An active element capable of power-amplifying an input signal when an input-side bias voltage is applied thereto, and an impedance matching circuit provided at an output side of the active element for extracting output power of the active element. A DC voltage output circuit that generates the input-side bias voltage; and a control circuit that controls whether the DC voltage output circuit outputs the bias voltage. A plurality of the active elements are provided in parallel. A plurality of impedance matching circuits are provided for each of the plurality of active elements, and connected so that outputs of the plurality of impedance matching circuits are substantially added; A high-frequency power amplifier, wherein a plurality of DC voltage output circuits are provided for each of the plurality of active elements.
【請求項2】 前記複数の能動素子は、素子サイズが互
いに異なることを特徴とする請求項1記載の高周波電力
増幅器。
2. The high-frequency power amplifier according to claim 1, wherein the plurality of active elements have different element sizes.
【請求項3】 前記直流電圧出力回路は、単一の負側電
圧と単一の正側電圧とを電源としてを与えられて、前記
制御回路の制御によりバイアス電圧を出力するか否かの
動作を行うことを特徴とする請求項1記載の高周波電力
増幅器。
3. An operation as to whether the DC voltage output circuit is supplied with a single negative voltage and a single positive voltage as power supplies and outputs a bias voltage under the control of the control circuit. 2. The high-frequency power amplifier according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記制御回路は、必要とする電力出力値
に応じて、前記複数の能動素子のうち動作させるべき能
動素子に入力バイアス電圧を印加すべく前記直流電圧出
力回路に制御信号を出力することを特徴とする請求項1
記載の高周波電力増幅器。
4. The control circuit outputs a control signal to the DC voltage output circuit to apply an input bias voltage to an active element to be operated among the plurality of active elements according to a required power output value. 2. The method according to claim 1, wherein
The high-frequency power amplifier according to any one of the preceding claims.
【請求項5】 前記能動素子は、MESFET、MOS
FET、バイポーラトランジスタ、JFET、HEMT
のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の高周
波電力増幅器。
5. The active element includes a MESFET, a MOS,
FET, bipolar transistor, JFET, HEMT
2. The high-frequency power amplifier according to claim 1, wherein:
【請求項6】 入力側バイアス電圧が印加されることに
より入力信号を電力増幅可能となる能動素子と、前記能
動素子の出力側に、前記能動素子の出力電力を取り出す
べく設けられたインピーダンス整合回路と、前記入力側
バイアス電圧を発生する直流電圧出力回路と、前記直流
電圧出力回路が前記バイアス電圧を出力するか否かを制
御する制御回路とを具備し、前記能動素子は、並列に複
数設けられて同一の入力信号を電力増幅可能であり、前
記インピーダンス整合回路は、前記複数の能動素子ごと
に複数設けられかつ前記複数のインピーダンス整合回路
の出力側が実質的に加算されるよう接続され、前記直流
電圧出力回路は、前記複数の能動素子ごとに複数設けら
れる高周波電力増幅器における高周波電力出力方法であ
って、 必要とする電力出力値に応じて動作すべき能動素子を決
定するステップと、 前記決定された動作すべき能動素子に入力側バイアス電
圧を与えるステップと、 前記入力側バイアス電圧が与えられた能動素子により入
力信号を電力増幅するステップとを有することを特徴と
する高周波電力出力方法。
6. An active element capable of power-amplifying an input signal when an input-side bias voltage is applied thereto, and an impedance matching circuit provided on an output side of the active element for extracting output power of the active element. A DC voltage output circuit that generates the input-side bias voltage, and a control circuit that controls whether the DC voltage output circuit outputs the bias voltage, and a plurality of the active elements are provided in parallel. The same input signal can be power amplified and the impedance matching circuit is provided in plurality for each of the plurality of active elements and connected so that the output sides of the plurality of impedance matching circuits are substantially added, The DC voltage output circuit is a high-frequency power output method in a high-frequency power amplifier provided for each of the plurality of active elements. Determining an active element to be operated according to the force output value; applying an input-side bias voltage to the determined active element to be operated; and inputting an input signal by the active element to which the input-side bias voltage is applied. And amplifying the power.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040045147A (en) * 2002-11-22 2004-06-01 한국과학기술원 High Efficiency Power Amplifier
JP2006093773A (en) * 2004-09-21 2006-04-06 Renesas Technology Corp High frequency power amplification module
KR100835057B1 (en) 2007-05-09 2008-06-03 삼성전기주식회사 Power amplifier
JP2012015798A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Panasonic Corp High-frequency power amplifier
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