JP2003087063A - 高周波電力増幅器および高周波電力増幅装置と通信端末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低ドレイン電圧あるいは低コレクタ電圧時の
利得低下を抑制でき、かつ、効率低下のない高周波電力
増幅器を提供する。 【解決手段】 この高周波電力増幅器１００では、負帰
還量制御手段４は電圧供給手段２から入力される電圧に
応じて、負帰還回路３の負帰還量を制御する。これによ
り、電圧供給手段２が増幅素子１に供給する電圧の増減
に応じて、負帰還量制御手段４が負帰還回路３の負帰還
量を増減させることができる。これにより、低ドレイン
電圧あるいは低コレクタ電圧時の利得低下を抑制でき、
かつ、効率低下のない高周波電力増幅器となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば、近年
の携帯端末に用いられ、高い線形性と高い効率が要求さ
れる高周波電力増幅器および高周波電力増幅装置およ
び、それを用いた通信端末に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話に代表される小型通信端
末が爆発的に普及しており、その有用性がますます高く
なっている。新しい携帯電話のシステムではＣＤＭＡ
(ＣodeＤivision Ｍultiple Ａccess，符号分割多元接
続)方式が用いられるようになり、この通信システムで
は、出力電力制御が行われる。

【０００３】このＣＤＭＡでは、電力制御精度がシステ
ムの性能に大きく影響するので、高精度な出力制御が必
要になる。

【０００４】一方で、送信用電力増幅器は、通信端末内
で最大の信号電力を処理するので、送信時の端末電力消
費量に占める割合が大きく、携帯電話の通話時間を延ば
すためには、出力電力制御時の、各出力電力における送
信用電力増幅器の高効率化がきわめて重要な課題となっ
ている。

【０００５】送信用電力増幅器は、シリコン半導体やガ
リウム砒素等の化合物半導体を用いたバイポーラトラン
ジスタあるいは電界効果トランジスタで構成される。

【０００６】従来、出力電力の制御方法として、特開２
０００−１９６３８７に開示されているように、増幅素
子のドレインバイアス電圧を制御する方法がある。

【０００７】この方法では、出力電力はドレイン端の信
号電圧振幅と電流振幅の積に比例するが、一方で、増幅
器の効率はドレインバイアス電圧に反比例する。したが
って、出力電力が小さい(ドレイン端電圧振幅が小さい)
ときには、ドレインバイアス電圧を低くするように制御
することによって、各出力電力での増幅器の効率は向上
する。

【０００８】ただし、増幅素子として用いられる現実の
電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタでは、
ドレイン電圧あるいはコレクタ電圧が低下すると、ドレ
インあるいはコレクタのバイアス電流が低下し、利得低
下や歪みの増大を招いてしまう。また、出力電力に依存
して増幅器の利得が変動すると、出力電力の制御誤差が
大きくなってしまうという問題も生じる。

【０００９】一方、出力電力の制御誤差を小さくしよう
とすると、端末の制御回路が複雑化するという問題があ
る。

【００１０】前記特開２０００−１９６３８７号公報で
は、低ドレインバイアス電圧でのドレインバイアス電流
の低下を防ぐため、図８に示すように、主増幅器３１１
のドレインバイアス電圧を比較器３６１で検出して、主
増幅器３１１のゲートバイアス電圧ヘフィードバックし
ている。これによって、ドレインバイアス電圧が低いと
きにはゲートバイアス電圧を上げることによって、ドレ
インバイアス電流を一定とし、歪みの増大を抑制してい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例では、前記特開２０００−１９６３８７号公報中の
図４に記載されているように、ドレインバイアス電流を
一定に保っても、ドレインバイアス電圧が低下するに従
い、増幅器の利得は低下している。このため、制御誤差
の増大、あるいは端末制御回路の複雑化の課題が残る。

【００１２】この利得低下は、ドレイン電圧が低下する
と、一定のドレインバイアス電流を保っても増幅用電界
効果トランジスタ自体の利得が低下してしまうというデ
バイスの根源的な動作特性に起因するものであり、前記
従来例では不可避である。

【００１３】前記従来例において、低ドレインバイアス
電圧時にも、利得を一定に保つか、もしくは利得低下を
更に抑制しようとすると、低ドレインバイアス電圧時に
はバイアス電流を前記一定値よりも大きくする必要があ
る。

【００１４】しかしながら、増幅器の効率はＡ級動作よ
りもＡＢ級あるいはＢ級の方が高いように、一般にバイ
アス電流を大きくすると直流消費電流が増加し、効率が
低下してしまうという新たな課題が生じる。なお、前記
従来例では、増幅素子として電界効果トランジスタが用
いられているが、バイポーラトランジスタであっても同
様の課題が生じる。

【００１５】そこで、この発明の目的は、前記従来の課
題を解決し、低ドレイン電圧あるいは低コレクタ電圧時
の利得低下を抑制でき、かつ、効率低下のない高周波電
力増幅器および高周波電力増幅装置と通信端末を提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明の高周波電力増幅器は、増幅素子と、前記
増幅素子の出力を入力側に帰還する負帰還回路と、この
負帰還回路の負帰還量を制御する負帰還量制御手段と、
前記増幅素子にコレクタ電圧あるいはドレイン電圧を供
給する電圧供給手段とを備える電力増幅器であって、前
記負帰還量制御手段は、前記電圧供給手段から入力さ
れ、前記電圧供給手段が前記増幅素子に供給する電圧の
増減に応じて前記負帰還回路の負帰還量を制御すること
を特徴としている。

【００１７】この発明では、前記負帰還量制御手段は、
前記電圧供給手段から入力される電圧に応じて、前記負
帰還回路の負帰還量を制御する。これにより、電圧供給
手段が増幅素子に供給する電圧(コレクタ電圧あるいは
ドレイン電圧)の増減に応じて、負帰還量制御手段が負
帰還回路の負帰還量を増減させることができる。これに
より、低ドレイン電圧あるいは低コレクタ電圧時の利得
低下を抑制でき、かつ、効率低下のない高周波電力増幅
器となる。

【００１８】また、一実施形態の高周波電力増幅装置
は、複数の増幅段で構成される高周波電力増幅装置であ
って、少なくとも１つの増幅段が、前記負帰還制御手段
を具備した高周波電力増幅器を含んでいる。

【００１９】この実施形態の高周波電力増幅装置では、
少なくとも１つの増幅段が、前記高周波電力増幅器を含
んでいる。したがって、低ドレイン電圧あるいは低コレ
クタ電圧時の増幅素子の利得低下を、負帰還量を低減す
ることによって補償でき、複数段の増幅装置全体として
の利得を一定に保持できる。

【００２０】また、一実施形態の高周波電力増幅装置
は、増幅素子と、前記増幅素子の出力を入力側に帰還す
る負帰還回路と、この負帰還回路の負帰還量を制御する
負帰還量制御手段と、前記増幅素子にコレクタ電圧ある
いはドレイン電圧を供給する電圧供給手段とを備えた負
帰還増幅段を含む複数の増幅段で構成される高周波電力
増幅装置であって、前記負帰還増幅段以外の増幅段が、
コレクタ電圧あるいはドレイン電圧を供給する電圧供給
手段を有し、前記負帰還増幅段の負帰還量制御手段は、
前記負帰還増幅段以外の増幅段が有する電圧供給手段か
ら信号を受けて、前記電圧供給手段が前記増幅素子に供
給する電圧の増減に応じて前記負帰還増幅段の負帰還量
を制御する。

【００２１】この実施形態では、前記負帰還増幅段の負
帰還量制御手段は、前記負帰還増幅段以外の増幅段が有
する電圧供給手段から入力される電圧によって、前記負
帰還増幅段の負帰還量を制御する。これにより、増幅素
子に供給する電圧を増減することにより高い効率を得ら
れる高効率増幅段を、負帰還増幅段の前段もしくは後段
に設置できる。たとえば、前記高効率増幅段を、負帰還
増幅段の後段に設置した場合には、負帰還増幅段よりも
消費電力が大きな増幅器の出力電力を制御できるから、
消費電力の低減を図れる。

【００２２】また、一実施形態の高周波電力増幅器は、
前記高周波電力増幅器において、この高周波電力増幅器
の出力電力に応じて、前記電圧供給手段から前記増幅素
子への出力電圧が制御される。

【００２３】この実施形態では、高周波電力増幅器の出
力電力に応じて、電圧供給手段が増幅素子へ出力する電
圧を制御して、この出力電圧を増幅素子の歪が許容され
る最低の電圧に設定できる。このような出力電圧の制御
によって、前記出力電力が小さい場合にも、高周波電力
増幅器の高い効率を得ることができる。

【００２４】また、一実施形態の高周波電力増幅装置
は、前記高効率増幅段を含む複数の増幅素子により構成
される高周波増幅装置において、その高周波電力増幅装
置の出力電力に応じて、前記電圧供給手段から前記増幅
素子への出力電圧が制御される。

【００２５】この実施形態では、高周波電力増幅装置の
出力電力に応じて、電圧供給手段が増幅素子へ出力する
電圧を制御して、この出力電圧を増幅素子の歪が許容さ
れる最低の電圧に設定できる。このような出力電圧の制
御によって、前記出力電力が小さい場合にも、高周波電
力増幅装置の高い効率を得ることができる。

【００２６】また、一実施形態の高周波電力増幅器は、
前記高周波電力増幅器において、前記負帰還量制御手段
は、前記負帰還回路の負帰還量を、前記電圧供給手段か
ら入力される電圧の減少に伴なって低減させる。

【００２７】この実施形態では、前記負帰還量制御手段
は、前記負帰還回路の負帰還量を、前記電圧供給手段か
ら入力される電圧の減少に伴なって低減させるから、低
ドレイン電圧あるいは低コレクタ電圧時の利得低下を抑
制でき、かつ、効率低下のない高周波電力増幅器とな
る。

【００２８】また、一実施形態の高周波電力増幅装置
は、前記高周波電力増幅装置において、前記負帰還量制
御手段は、前記負帰還回路の負帰還量を、前記電圧供給
手段から入力される電圧の減少に伴なって低減させる。

【００２９】この実施形態では、前記負帰還量制御手段
は、前記負帰還回路の負帰還量を、前記電圧供給手段か
ら入力される電圧の減少に伴なって低減させるから、低
ドレイン電圧あるいは低コレクタ電圧時の利得低下を抑
制でき、かつ、効率低下のない高周波電力増幅装置とな
る。

【００３０】また、一実施形態の通信端末は、前記高周
波増幅器または前記高周波増幅装置を備えている。

【００３１】この実施形態では、高周波電力増幅器また
は高周波電力増幅装置における低ドレイン電圧あるいは
低コレクタ電圧時の利得低下を制御できるため、単純な
制御回路で高精度な出力電力調整が可能となる。また、
電力消費量の最も大きな高周波電力増幅器が高効率とな
るため、長時間の通話や、端末の軽量化が可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について詳細に説明する。

【００３３】(第１の実施の形態)図１に、この発明の第
１の実施形態の高周波電力増幅器１００を示すものであ
る。図１に示すように、この高周波電力増幅器１００
は、信号増幅用の増幅素子１を備えている。この増幅素
子１は電界効果トランジスタからなる。なお、電界効果
トランジスタに替えて、バイポーラトランジスタとして
もよい。

【００３４】また、この高周波電力増幅器１００は、ド
レイン電圧供給手段２を有し、このドレイン電圧供給手
段２で前記増幅素子１にドレイン電圧を供給する。この
ドレイン電圧供給手段２は、通信端末に内蔵された電
池、あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ等の電池の出力電圧
変換手段を含んでいる。

【００３５】また、この高周波電力増幅器１００は、負
帰還回路３を有し、この負帰還回路３は、増幅素子１の
負帰還を行う。また、負帰還量制御手段４は、電圧供給
手段２から入力され、電圧供給手段２が増幅素子１に供
給する電圧に応じて増減する電圧に応じて、前記負帰還
回路３の負帰還量を制御する。

【００３６】ここで、電界効果トランジスタからなる前
記増幅素子１の利得をＧａとし、負帰還回路３の負帰還
量をβとすると、前記高周波電力増幅器１００の利得Ｇ
は、次式(１)で算出される。

【００３７】 Ｇ＝Ｇａ／(１＋βＧａ) … (１) 式(１)において、負帰還回路３の負帰還量βが―定であ
れば、ドレイン電圧供給手段２が増幅素子１に供給する
出力電圧(ドレイン電圧)Ｖｄの低下にともなって、増幅
素子１の利得Ｇａが低下することによって、増幅器１０
０の利得Ｇも低下する。

【００３８】しかし、この実施形態では、ドレイン電圧
供給手段２の出力電圧Ｖｄが低下するのに伴なって、電
圧供給手段２から負帰還量制御手段４に入力される信号
が変化する。これにより、負帰還量制御手段４が負帰還
回路３の負帰還量βを制御して、負帰還量βを低減す
る。したがって、ドレイン電圧供給手段２の出力電圧Ｖ
ｄが低下したときに、増幅器１００の利得Ｇを表す式
(１)の右辺の分母である、(１＋βＧａ)の低減量が、β
が一定の場合に比べて大きくなる。これによって、利得
Ｇの低下を抑制できる。

【００３９】より望ましくは、ドレイン電圧供給手段２
の出力電圧Ｖｄの変化量に対する利得Ｇの変化量が、次
式(２)で表されるように、負帰還量制御手段４を設定す
れば、次式(３)が成立する。

【００４０】 ｄＧ／ｄＶｄ＝Ｇａ^２(ｄβ／ｄＶｄ) … (２) ｄＧａ／ｄＶｄ＝０ … (３) これによって、ドレイン電圧供給手段２の出力電圧Ｖｄ
が低いときでも、前記従来例のようにドレインバイアス
電流を増加させることなく、増幅器１００の利得Ｇを一
定にすることができる。したがって、増幅器１００の効
率向上と、出力電力の制御誤差抑制が可能となる。

【００４１】ここで、図２に、図１に示す増幅器１００
の回路におけるＡ,Ｂ間に接続されている負帰還回路３
の具体的構成を示す。この負帰還回路３は、負帰還量制
御手段４の制御によって、抵抗値が変化する可変抵抗素
子５と、コンデンサ６との直列接続回路で実現できる。
このコンデンサ６は、増幅素子１のゲートとドレインの
バイアス回路の直流的な結合を阻止するために配置され
ている。前記直流的な結合が許容できる場合には、コン
デンサ６は無くてもよい。

【００４２】なお、図３に示すように、図２の負帰還回
路３の可変抵抗５を電界効果トランジスタ７で構成して
もよい。この可変抵抗５は、負帰還量制御手段４が出力
する制御電圧によって、電界効果トランジスタ７のゲー
ト電圧を制御する。これによって、前記電界効果トラン
ジスタ７のドレイン−ソース間のチャネル抵抗を制御す
ることで、電界効果トランジスタ７を可変抵抗素子とす
ることができる。

【００４３】この場合、図１に示すドレイン電圧供給手
段２から増幅素子１への出力電圧が低くなったときは、
このドレイン電圧供給手段２から負帰還量制御手段４へ
入力される電圧が低下する。これにより、負帰還量制御
手段４から電界効果トランジスタ７へ出力される制御電
圧を低くし、可変抵抗素子としての電界効果トランジス
タ７のゲート電位を下げることによって、チャネル抵抗
を増大させ、負帰還量を低減させる。このことによっ
て、電界効果トランジスタからなる増幅素子１の利得低
下を補償し、増幅器１００の全体としての利得を一定に
保つことができる。

【００４４】なお、図２に示す可変抵抗素子５として
は、バイポーラトランジスタのベース−エミッタ接合等
のダイオード特性素子を採用してもよい。さらには、バ
イポーラトランジスタのベースで制御されたコレクタ−
エミッタを可変抵抗として採用してもよい。

【００４５】さらには、図２における負帰還回路３にお
いて可変抵抗５に換えて可変容量を用いて負帰還量を調
整することも可能である。この可変容量としては、逆方
向にバイアスしたダイオードなどの接合容量を採用でき
る。

【００４６】また、負帰還量制御手段４としては、電圧
供給手段２から入力された電圧を、単に、抵抗で分割し
たものや、オペアンプなどを用いて増幅／電圧シフトな
どを行ったものを採用することもできる。さらには、負
帰還量制御手段４としてマイクロコンピュータを採用し
て、電圧供給手段２の出力電圧を検知し、その電圧値か
ら、計算によって適切な制御信号を発生させるものなど
を採用してもよい。

【００４７】また、電圧供給手段２としては、通信端末
に内蔵された電池とＤＣ/ＤＣコンバータや可変抵抗と
を用いて、制御信号によって、増幅素子１をなす電界効
果トランジスタのドレイン電圧を可変できるようにした
もの採用できる。また、電圧供給手段２としては、複数
の電池を直列に接続し、出力点を各電池の各接続点に切
り替えて、電圧を可変するようにしたものを採用でき
る。この実施形態では、電圧供給手段２は、増幅素子１
に供給する電圧の増減に応じて、負帰還量制御手段４に
入力する電圧を増減させるものとした。

【００４８】次に、図４に、この高周波電力増幅器１０
０でのドレイン電圧を横軸に示し、入力電力を特性４３
で示し、出力電力を特性４２で示し、負帰還量制御電圧
を曲線４５で示し、増幅器１００の利得を特性４１で示
す。図４に示すように、この高周波電力増幅器１００
は、ドレイン電圧の高低によらず、増幅器の利得が略一
定であり、ドレイン電圧が低い時にも、利得低下を抑制
できた。

【００４９】なお、この実施形態では、高周波電力増幅
器１００の出力電力に応じて、電圧供給手段２が電界効
果トランジスタからなる増幅素子１のドレイン電圧を制
御している。

【００５０】仮に、ドレイン電圧を一定にした場合に
は、前記出力電力が小さくなるに従って、増幅器１００
の効率が低下していく。

【００５１】しかし、この実施形態では、電圧供給手段
２が、高周波電力増幅器１００の出力電力に応じて、増
幅素子１のドレイン電圧を制御して、このドレイン電圧
を増幅器１００の歪が許容される最低の電圧に設定す
る。このような出力電圧に応じたドレイン電圧の制御に
よって、前記出力電力が小さい場合にも、高い効率を得
ることができる。

【００５２】この実施形態では、電圧供給手段２が増幅
素子１に出力するドレイン電圧が低くなると、負帰還量
制御手段４が負帰還回路３に出力する負帰還量制御電圧
が低下し、負帰還量が低減することによって、増幅器１
００の利得が一定に保持される。したがって、入力電力
が変化しないなら、電池の消耗などにより、ドレイン電
圧が変化しても出力電力は変化しない。このため、出力
電力に対する最適なドレイン電圧を容易に設定できる。
また、出力電力と入力電力とが１対１の関係を持つの
で、簡単な制御でもって、出力電力を正確に制御でき
る。

【００５３】一方、この実施形態と異なり、ドレイン電
圧の変化によって、増幅器の利得が変化する場合には、
増幅器の出力電力に応じた最適なドレイン電圧を設定す
るために、ドレイン電圧を変更すると、出力電力が変化
することとなるので、再度、ドレイン電圧を設定し直す
という繰り返し調整が必要となる。

【００５４】したがって、この実施形態の高周波電力増
幅器は、増幅器に低歪みが要求され、かつ送信電力の制
御が行われるＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡ等の通信端末用高
周波電力増幅器に用いると、端末規格を満たしつつ、端
末消費電力を低減することが可能となる。

【００５５】また、制御方法として、ドレイン電圧に応
じて出力電力を制御する制御方法を採用することも可能
である。この制御方法は、ドレイン電圧によって、高周
波電力増幅器１００の入力電力と負帰還量を制御するこ
とによって実現できる。

【００５６】(第２の実施形態)次に、図５に、この発明
の第２実施形態としての高周波電力増幅装置を示す。こ
の第２実施形態の増幅装置は、初段増幅器８と前述の高
周波増幅器１００と最終段増幅器９の３段の増幅器で構
成されている。

【００５７】この第２実施形態は、たとえば、送信用電
力増幅装置を構成する。送信用電力増幅装置は、その前
段のドライバ増幅器の利得との兼ね合いによって、通常
複数段で構成されることが一般的であるが、この第２実
施形態では、３段増幅器の例としている。

【００５８】高周波電力増幅器１００は、初段増幅器８
と最終段増幅器９の間に配置されている。電圧供給手段
は、増幅器８または９、あるいは増幅器８と９の両者に
接続することも可能である。この第２実施形態において
も、低ドレイン電圧時の増幅素子１の利得低下を、負帰
還量を低減することによって補償することで、３段増幅
器全体としての利得を一定に保持できる。

【００５９】なお、各増幅段での信号増幅によって、後
段ほど扱う信号電力が大きくなるので、増幅段の後段ほ
ど大きなサイズの電界効果トランジスタが用いられるの
が一般的であるが、寄生成分の増大によって、トランジ
スタの利得は低下する。一方、負帰還量の変化による利
得の変化量は、トランジスタの利得が高いほど大きくな
る。したがって、低ドレイン電圧時のトランジスタの利
得低下を負帰還量の変化で補償する観点から見ると、電
力増幅器１００は、最終段よりも前段の増幅段に用いた
方が、利得補償の範囲を広くできる。

【００６０】また、この実施形態での増幅器１００の利
得のドレイン電圧依存性は、図４に示すような一定の特
性ではなく、電力増幅器８および９の利得低下分を補償
できるように、ドレイン電圧が下がるに従い利得が高く
なる特性となる。

【００６１】さらに、図５に示す高周波電力増幅器１０
０の利得のドレイン電圧依存性は一定である必要は無
く、電力増幅器１００の前段に設置される利得可変アン
プやミキサなどが電源電圧の変化によって特性変動する
量を補正するように設定することも可能である。

【００６２】なお、この第２実施形態を構成する増幅器
の段数は２段であってもよいし、３段以上であってもよ
い。

【００６３】(第３の実施形態)次に、図６に、この発明
の第３の実施形態としての高周波電力増幅装置を示す。
この第３実施形態は、前述の第２実施形態と同様、３段
の電力増幅器からなる。この第３実施形態が、第２実施
形態と異なる点は、ドレイン電圧供給手段２が最終段増
幅器９のドレインバイアス電圧を制御することであり、
２段目の負帰還増幅器１０１の負帰還量は、負帰還量制
御手段４が制御する。この負帰還量制御手段４は、前記
電圧供給手段２から入力される電圧に応じて、負帰還量
を制御する。

【００６４】この第３実施形態のような多段増幅器の出
力電力を制御する場合には、後段の増幅器ほど消費電力
が大きくなる。したがって、３段増幅器全体としての低
消費電力化を達成するには、この第３実施形態のよう
に、少なくとも最終段の増幅器９のドレイン電圧を制御
することが効果的である。

【００６５】さらに、この実施形態のように、最終段で
はなく、その前段を負帰還回路構成とし、その負帰還量
を制御することは、低ドレイン電圧時のトランジスタの
利得低下を負帰還量を制御することによって補償する観
点から見ると利得補償の範囲が広い。また、この場合に
は、最終段以外の増幅器のドレイン電圧は一定値であっ
てもよい。

【００６６】なお、この第３実施形態では、増幅素子１
を電界効果トランジスタとしたが、バイポーラトランジ
スタとしてもよい。増幅素子１がバイポーラトランジス
タからなる場合であっても、低コレクタ電圧時に利得低
下が起こるので、これを補償するために、この発明が有
効となる。

【００６７】また、この第３実施形態では、電圧供給手
段２の出力電圧が可変である場合について説明したが、
電圧供給手段２が通信端末に内蔵された電池のみからな
り電圧可変手段を含んでいない場合であっても、この発
明を適用できる。

【００６８】すなわち、電池の出力電圧は電池の消費と
ともに低下するから、従来の高周波増幅器では利得が変
化し、出力電力が設定値からずれるという現象が発生す
る。この場合に、この発明を適用することによって、電
池の出力電圧によって負帰還増幅器あるいは多段増幅器
に含まれる負帰還増幅段の負帰還量を、この電池の出力
電圧によって制御することができ、出力電力が設定値か
らずれることを防止できる。

【００６９】(第４の実施の形態)次に、図７に、この発
明の第４の実施形態としての通信端末１００１を示す。
この通信端末１００１は、この発明における高周波電力
増幅器１００２と電圧供給手段１００３を有している。
また、この通信端末１００１は、主電源としてのバッテ
リ１００４を備え、このバッテリ１００４が電圧供給手
段１００３に電力を供給する。また、このバッテリ１０
０４は、通信装置内の各回路部を駆動するがこの点は図
示してない。

【００７０】また、この通信端末１００１は、アンテナ
１０１１と、デュプレクサ１０１０と、低雑音増幅器や
フィルタ等で構成される受信用ＲＦ部１００８と、ＲＦ
(高周波)信号をＩＦ(中間周波)信号に変換する周波数変
換部１００７を有している。この周波数変換部１００７
は、交流発振器と２つのミキサを有している。

【００７１】また、この通信端末１００１は、ＩＦ/ベ
ースバンド部１００９と、フィルタ１００５とドライバ
増幅器１００６等からなる送信部ＲＦ回路を備える。

【００７２】この通信端末１００１において、高周波電
力増幅器１００２は、所定のアンテナ出力を得るための
利得に応じた段数Ｎの電力増幅器１００２１,１００２
２,…１００２Ｎで構成されている。

【００７３】この通信端末１００１では、ドライバ増幅
器１００６，電力増幅器１００２１〜１００２Ｎのうち
の少なくともいずれか１つを、前述の第１〜第３実施形
態のいずれか１つとしている。

【００７４】また、この通信端末１００１では、電圧供
給手段１００３が電力増幅器１００２に、電力増幅器１
００２を動作させるためのバイアス電圧Ｖ１〜ＶＭを供
給する。この電力増幅器１００２がバイポーラトランジ
スタで構成される場合は、これらバイアス電圧Ｖ１,Ｖ
２,…ＶＭによって、そのバイポーラトランジスタのベ
ースあるいはコレクタがバイアスされる。

【００７５】前記ドライバ増幅器１００６や、電力増幅
器１００２が構成する送信部は、通信端末１００１内で
最大の信号電力を扱うので、増幅器の消費電力が大き
く、かつ、出力電力制御時の歪も生じやすい。

【００７６】ところが、この第４実施形態では、送信部
の電力増幅器１００２やドライバ増幅器１００６を、前
述の第１〜第３実施形態のうちのいずれか１つの高周波
電力増幅器で構成しているので、低歪みで出力電力の制
御精度を高くできる。

【００７７】したがって、この第４実施形態の通信装置
によれば、低歪み、かつ、低消費電力でもって、所定の
アンテナ出力まで送信信号を増幅でき、低消費電力化を
達成できる。

【００７８】また、この第４実施形態のごとく、通信端
末１００１がバッテリ駆動型である場合、バッテリ切れ
までの通信時間を伸ばすことが可能となる。また、従来
と同一の通信時間であれば、より小型のバッテリを使用
することが可能となり、通信端末の小型化あるいは軽量
化が可能となる。

【００７９】また、ＣＤＭＡ，Ｗ−ＣＤＭＡ，ＰＤＣ
(パーソナルデジタルセルラー)，ＰＨＳ，ＩＭＴ(イン
ターナショナルモバイルテレコミュニケーション)−２
０００等の通信システムでは、送信用電力増幅器とし
て、隣接チャネル漏洩電力規格に代表される厳しい低歪
み特性が要求される。したがって、このような通信シス
テムに、この第４実施形態の通信端末を使用することに
よって、送信用電力増幅器の低歪みと高効率の両立が可
能となる。

【００８０】さらに、上述のごとく、この第４実施形態
によれば、出力電力の制御精度が高く、低歪みで、低消
費電力な通信端末１００１を実現できる。したがって、
通話時間の延長や、通信端末の制御回路の簡素化などが
行える。したがって、この発明は、低歪みな出力電力制
御が要求されるＣＤＭＡやＷ−ＣＤＭＡ等の方式を採用
した通信端末に摘要すると特に効果を発揮する。

【００８１】

【発明の効果】以上のように、この発明の高周波電力増
幅器では、負帰還量制御手段は、電圧供給手段の出力電
圧に応じて、負帰還回路の負帰還量を制御する。これに
より、電圧供給手段が増幅素子に供給する電圧(コレク
タ電圧あるいはドレイン電圧)の増減に応じて、負帰還
量制御手段が負帰還回路の負帰還量を増減させることが
できる。これにより、低ドレイン電圧あるいは低コレク
タ電圧時の利得低下を抑制でき、かつ、効率低下のない
高周波電力増幅器となる。

【００８２】また、一実施形態の高周波電力増幅装置
は、少なくとも１つの増幅段が、前記高周波電力増幅器
を含んでいる。したがって、低ドレイン電圧あるいは低
コレクタ電圧時の増幅素子の利得低下を、負帰還量を低
減することによって補償でき、複数段の増幅装置全体と
しての利得を一定に保持できる。

【００８３】また、一実施形態の高周波電力増幅装置
は、負帰還増幅段の負帰還量制御手段は、負帰還増幅段
以外の増幅段が有する電圧供給手段が出力する出力電圧
によって、負帰還増幅段の負帰還量を制御する。これに
より、増幅素子に供給する電圧を増減することにより高
い効率を得られる高効率増幅段を、負帰還増幅段の前段
もしくは後段に設置できる。たとえば、前記高効率増幅
段を、負帰還増幅段の後段に設置した場合には、負帰還
増幅段よりも消費電力が大きな増幅器の出力電力を制御
できるから、消費電力の低減を図れる。

【００８４】また、一実施形態の高周波電力増幅器は、
この高周波電力増幅器の出力電力によって、前記電圧供
給手段の出力電圧が制御される。

【００８５】この実施形態では、高周波電力増幅器の出
力電力に応じて、電圧供給手段が増幅素子へ出力する電
圧を制御して、この出力電圧を増幅素子の歪が許容され
る最低の電圧に設定できる。このような出力電圧の制御
によって、前記出力電力が小さい場合にも、高周波電力
増幅器の高い効率を得ることができる。

【００８６】また、一実施形態の高周波電力増幅装置
は、その高周波電力増幅装置の出力電力によって、前記
電圧供給手段の出力電圧が制御される。

【００８７】この実施形態では、高周波電力増幅装置の
出力電力に応じて、電圧供給手段が増幅素子へ出力する
電圧を制御して、この出力電圧を増幅素子の歪が許容さ
れる最低の電圧に設定できる。このような出力電圧の制
御によって、前記出力電力が小さい場合にも、高周波電
力増幅装置の高い効率を得ることができる。

【００８８】また、一実施形態の高周波電力増幅器は、
負帰還量制御手段が負帰還回路の負帰還量を電圧供給手
段の出力電圧の減少に伴なって低減させるから、低ドレ
イン電圧あるいは低コレクタ電圧時の利得低下を抑制で
き、かつ、効率低下のない高周波電力増幅器となる。

【００８９】また、一実施形態の高周波電力増幅装置で
は、負帰還量制御手段が負帰還回路の負帰還量を電圧供
給手段の出力電圧の減少に伴なって低減させるから、低
ドレイン電圧あるいは低コレクタ電圧時の利得低下を抑
制でき、かつ、効率低下のない高周波電力増幅装置とな
る。

【００９０】また、一実施形態の通信端末は、前記高周
波増幅器または前記高周波増幅装置を備えていること
で、高周波電力増幅器または高周波電力増幅装置におけ
る低ドレイン電圧あるいは低コレクタ電圧時の利得低下
を制御できるため、単純な制御回路で高精度な出力電力
調整が可能となる。また、電力消費量の最も大きな高周
波電力増幅器が高効率となるため、長時間の通話や、端
末の軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施形態としての高周波増幅
器の構成を示す図である。

【図２】 前記第１実施形態の高周波増幅器が有する負
帰還回路の構成を示す図である。

【図３】 前記負帰還回路の別の構成を示す図である。

【図４】 前記第１実施形態の特性を示す特性図であ
る。

【図５】 この発明の第２実施形態としての高周波増幅
装置の構成を示す図である。

【図６】 この発明の第３実施形態としての高周波増幅
装置の構成を示す図である。

【図７】 この発明の第４実施形態としての通信端末の
構成を示す図である。

【図８】 従来例を示す図である。

【符号の説明】

１…増幅素子、２…電圧供給手段、３…負帰還回路、４
…負帰還量制御手段、５…可変抵抗、６…コンデンサ、
７…電界効果トランジスタ、８,９…高周波増幅器、１
００…高周波増幅器、２００,３００…高周波増幅装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA05 CA35 CA36 CA92 CN04 DN02 FA00 FA17 FN10 HA02 HA09 HA19 HA25 HA26 HA27 HA29 HA33 HN14 KA32 KA44 KA47 MA08 MA13 MA21 MN02 SA14 TA01 TA02 5J091 AA01 AA41 CA05 CA35 CA36 CA92 FA00 FA17 HA02 HA09 HA19 HA25 HA26 HA27 HA29 HA33 KA32 KA44 KA47 MA08 MA13 MA21 SA14 TA01 TA02 5J100 JA01 JA10 LA00 QA03 SA01 5J500 AA01 AA41 AC05 AC35 AC36 AC92 AF00 AF17 AH02 AH09 AH19 AH25 AH26 AH27 AH29 AH33 AK32 AK44 AK47 AM08 AM13 AM21 AS14 AT01 AT02 NC04 ND02 NF10 NH14 NM02 5K060 CC04 CC12 HH05 HH06 JJ08 LL11 LL24

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅素子と、前記増幅素子の出力を入力
   側に帰還する負帰還回路と、この負帰還回路の負帰還量
   を制御する負帰還量制御手段と、前記増幅素子にコレク
   タ電圧あるいはドレイン電圧を供給する電圧供給手段と
   を備える電力増幅器であって、 前記負帰還量制御手段は、 前記電圧供給手段から信号を受けて、前記電圧供給手段
   が前記増幅素子に供給する電圧の増減に応じて前記負帰
   還回路の負帰還量を制御することを特徴とする高周波電
   力増幅器。
2. 【請求項２】 複数の増幅段で構成される高周波電力増
   幅装置であって、少なくとも１つの増幅段が、請求項１
   に記載の高周波電力増幅器を含んでいることを特徴とす
   る高周波電力増幅装置。
3. 【請求項３】 増幅素子と、前記増幅素子の出力を入力
   側に帰還する負帰還回路と、この負帰還回路の負帰還量
   を制御する負帰還量制御手段と、前記増幅素子にコレク
   タ電圧あるいはドレイン電圧を供給する電圧供給手段と
   を備えた負帰還増幅段を含む複数の増幅段で構成される
   高周波電力増幅装置であって、 前記負帰還増幅段以外の増幅段が、コレクタ電圧あるい
   はドレイン電圧を供給する電圧供給手段を有し、 前記負帰還増幅段の負帰還量制御手段は、 前記負帰還増幅段以外の増幅段が有する電圧供給手段か
   ら信号を受けて、前記電圧供給手段が前記増幅素子に供
   給する電圧の増減に応じて前記負帰還増幅段の負帰還量
   を制御することを特徴とする高周波電力増幅装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の高周波電力増幅器にお
   いて、 この高周波電力増幅器の出力電力に応じて、前記電圧供
   給手段から前記増幅素子へ供給する出力電圧が制御され
   ることを特徴とする高周波電力増幅器。
5. 【請求項５】 請求項２または３に記載の高周波電力増
   幅装置において、 その高周波電力増幅装置の出力電力に応じて、前記電圧
   供給手段から前記増幅素子へ供給する出力電圧が制御さ
   れることを特徴とする高周波電力増幅装置。
6. 【請求項６】 請求項１または４に記載の高周波電力増
   幅器において、 前記負帰還量制御手段は、前記負帰還回路の負帰還量
   を、前記電圧供給手段から入力される電圧の減少に伴な
   って低減させることを特徴とする高周波電力増幅器。
7. 【請求項７】 請求項２,３,５のいずれか１つに記載の
   高周波電力増幅装置において、 前記負帰還量制御手段は、前記負帰還回路の負帰還量
   を、前記電圧供給手段から入力される電圧の減少に伴な
   って低減させることを特徴とする高周波電力増幅装置。
8. 【請求項８】 請求項１,４,６のいずれか１つに記載の
   高周波電力増幅器または請求項２,３,５,７のいずれか
   １つに記載の高周波電力増幅装置を備えた通信端末。