JP2003338712A - 高周波電力増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力低減を図り、かつ増幅開始後の特性
変化を低減または解消する。 【解決手段】 制御部９は、バイアス制御回路１０を制
御し、電力増幅回路１１で変調波を増幅する事前に、半
導体増幅素子の内部温度を上昇させるようなバイアス電
圧を供給させる。変調波の増幅が開始されても、すでに
内部温度が上昇しているので、特性変化がなくリニアな
増幅を行わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体電力増幅素
子を用いてデジタル通信やＳＳＢ通信などを行うため
に、リニアな増幅特性が要求される高周波電力増幅回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、無線通信装置などの高周波電
力増幅回路には、電界効果トランジスタ（以下、Field
Effect Transistorから「ＦＥＴ」と略称する。）など
の半導体電力増幅素子が使用されている。無線通信装置
がデジタル通信やＳＳＢ（Single Side Band：単側波
帯）変調方式による通信などのときは、半導体電力増幅
素子にリニアな増幅特性が要求される。リニアな増幅特
性を得るためには、電力増幅用の半導体電力増幅素子を
Ａ級やＡＢ級で動作させなければならない。ただし、Ａ
級やＡＢ級の動作は、バイアス電流を多く流す必要があ
り、特に無信号時の電力消費が大きくなる。無線通信装
置では、一般に通信相手と交互に送信し合うので、送信
のための高周波電力増幅は、断続的に行われる。

【０００３】高周波電力増幅を間欠的に行うことに関し
ては、特開平６−１７７６５８号公報および特開平６−
１７７６８４号公報を先行技術として挙げることができ
る。特開平６−１７７６５８号公報では、デジタル携帯
電話機で、送信を行うタイムスロットの初期部分など、
高周波信号が半導体電力増幅素子に実質的に供給されて
いないとみなせる期間に、所定のバイアス電圧を印加し
てサンプリングし、以降はホールドした電圧をバイアス
電圧として電力増幅素子に印加し、アイドル電流の温度
補償を行うとともに、送信時以外では半導体電力増幅素
子に供給する電流を遮断するようにしている。半導体電
力増幅素子に電流を供給する経路には抵抗が挿入され、
アイドル電流の変化がフィードバックされて、バイアス
電圧に反映される。特開平６−１７７６８４号公報で
は、ソナー装置等の送信出力用の電力増幅器を、出力レ
ベルが低いときはＡ級動作させて歪みを低減させ、出力
レベルが高いあるいは送信停止状態ではＣ級動作させて
バイアス電流を低減するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＦＥＴなどの半導体電
力増幅素子を用いて断続的に電力増幅を行う高周波電力
増幅回路では、送信停止状態では電流を流さないように
バイアス電圧を変化させ、消費電力の低減を図ってい
る。特に、電池を電源として動作する無線通信装置で
は、電源容量を有効に使用するため、無駄な電力消費を
避ける必要がある。このような高周波電力増幅回路での
増幅動作は、通常バイアス電圧の印加と同時に増幅対象
信号が入力され、増幅が開始される。しかし、半導体電
力増幅素子内部のジャンクション温度が増幅開始後に急
激に上昇するために、バイアス電圧が一定でもアイドリ
ング電流が次第に変化し、増幅特性も変化する問題があ
る。

【０００５】前述の特開平６−１７７６５８号公報の先
行技術では、バイアス電圧は送信期間の初期で高周波電
力の入力が開始されるまでの間にサンプリングされ、ホ
ールドされたバイアス電圧が信号増幅時や送信停止時に
半導体電力増幅素子に印加される。信号増幅時には、電
力増幅素子への電流供給が行われるので、半導体電力増
幅素子内部のジャンクション温度は急激に上昇する。こ
の先行技術では、バイアス電圧のサンプリング時には半
導体電力増幅素子をＡ級で動作させ、信号増幅時にはＡ
Ｂ級で動作させると記載されているけれども、ジャンク
ション温度の変化による増幅特性の変化も生じるはずで
ある。特開平６−１７７６８４号公報の先行技術では、
バイアス電流の温度補償については何も記載されていな
い。

【０００６】半導体電力増幅素子内部のジャンクション
温度上昇によって増幅特性が変化すると、電力増幅され
た高周波信号中に歪みによるスプリアス成分などが多く
なり、送信周波数帯は広がってしまう。電波の利用が過
密化し、使用を割当てられるチャネルの帯域が狭くなる
と、ジャンクション温度の急激な上昇に伴って発生する
スプリアス成分などが隣接チャネルに妨害を与えるおそ
れがある。

【０００７】従来技術では、ジャンクション温度の急激
な上昇に伴う増幅特性の変化の問題を解決するために、
増幅時以外の状態でもアイドリング電流を流しておくよ
うにバイアスをかける手法が試みられている。代表的な
手法としては、信号増幅よりも早めにバイアスを手法
や、低いバイアスを常時かけておく手法がある。

【０００８】の手法は、動作時と同じバイアスを単純
に早めにかけるだけの動作であり、消費電力が増大する
問題がある。また、事前に印加するバイアス電圧値が適
切とは限らないため、逆に半導体電力増幅素子のジャン
クション温度を充分に上げることができない場合もあ
り、目的とする増幅開始後の特性変化を充分に抑えるこ
とができない場合もある。また、の手法では、通常よ
りは低いアイドル電流が流れるようなバイアス電圧であ
っても、常時アイドル電流が流れる状態のため、総合的
な消費電流は大きく、消費電力低減を図ることが困難で
ある。

【０００９】本発明の目的は、消費電力低減を図り、か
つ増幅開始後の特性変化を低減または解消することがで
きる高周波電力増幅回路を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体電力増
幅素子を用いる高周波電力増幅回路において、高周波電
力の増幅を行うか否かを判断する判断手段と、判断手段
による判断結果に応答する制御手段であって、判断手段
が高周波電力の増幅を行わないと判断するときには、半
導体電力増幅素子の動作状態を、予め定める省電力状態
となるように制御し、判断手段が高周波電力の増幅を行
うと判断するときには、半導体電力増幅素子の温度的な
動作状態を、高周波電力の増幅を開始する前に、予め定
める電力増幅状態となるように制御する、そのような制
御手段とを含むことを特徴とする高周波電力増幅回路で
ある。

【００１１】本発明に従えば、高周波電力増幅回路は、
半導体電力増幅素子を用い、判断手段と制御手段とを含
む。制御手段は、高周波電力の増幅を行うか否かを判断
する判断手段の判断結果に応答し、高周波電力の増幅を
行わないと判断するときには、半導体電力増幅素子の動
作状態を、予め定める省電力状態となるように制御する
ので、消費電力の低減を図ることができる。制御手段
は、判断手段が高周波電力の増幅を行うと判断するとき
には、半導体電力増幅素子の温度的な動作状態を、高周
波電力の増幅を開始する前に、予め定める電力増幅状態
となるように制御するので、高周波電力の増幅を開始す
る前にジャンクション温度が上昇するように温度的な動
作状態を制御することなどで、増幅開始後の特性変化を
低減または解消させることができる。

【００１２】また本発明は、前記半導体電力増幅素子
は、電界効果トランジスタであり、前記制御手段は、電
界効果トランジスタのバイアス電圧を変化させて、前記
制御を行うことを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、電界効果トランジスタを
半導体電力増幅素子として高周波電力増幅を行う際に、
高周波電力の増幅を行わないときの消費電力の低減と、
高周波電力の増幅を行うときに、電気的な増幅動作の開
始前に温度的な動作状態を準備しておき、増幅時の特性
変化を低減または解消させる制御を、バイアス電圧の変
化で電気的にかつ容易に行うことができる。

【００１４】また本発明で、前記制御手段は、前記省電
力状態として、前記半導体電力増幅素子の動作を停止状
態とする制御を行い、前記高周波電力の増幅を開始する
前に、前記予め定める電力増幅状態での電気的な動作状
態よりも消費電力が少ないアイドリング動作状態で、前
記温度的な動作状態を、該予め定める電力増幅状態での
温度的な動作状態に近づける制御を行うことを特徴とす
る。

【００１５】本発明に従えば、高周波電力の増幅を行わ
ないときは、半導体電力増幅素子の動作を停止状態とす
る制御を行うので、消費電力の低減を図ることができ
る。高周波電力の増幅を行うときは、高周波電力増幅時
の予め定める動作状態よりは消費電力が少ないアイドリ
ング動作状態で半導体電力増幅素子の温度的な動作状態
を予め定める動作状態に近づけるので、消費電力の増大
を抑えながら、事前に高周波電力増幅時の温度的な動作
状態を実現し、増幅開始後の特性変化を低減または解消
させることができる。

【００１６】また本発明で、前記制御手段は、前記省電
力状態として、前記半導体増幅素子の動作を停止状態と
する制御を行い、前記高周波電力の増幅を開始する前
に、前記予め定める電力増幅状態での電気的な動作状態
よりも消費電力が多い予備動作状態で、前記温度的な動
作状態を、該予め定める電力増幅状態での温度的な動作
状態に近づける制御を行うことを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、高周波電力の増幅を行わ
ないときは、半導体電力増幅素子の動作を停止状態とす
る制御を行うので、消費電力の低減を図ることができ
る。高周波電力の増幅を行うときは、高周波電力増幅時
の予め定める動作状態よりも消費電力が多い予備動作状
態で半導体電力増幅素子の温度的な動作状態を予め定め
る動作状態に近づけるので、ジャンクション温度を短時
間に急激に上昇させて、事前に高周波電力増幅時の温度
的な動作状態を実現し、増幅開始後の特性変化を低減ま
たは解消させることができる。

【００１８】また本発明で、前記制御手段は、前記省電
力状態として、前記半導体電力増幅素子の動作を停止す
る遮断状態と、該半導体電力増幅素子に電力を消費させ
て前記温度的な動作状態を前記予め定める電力増幅状態
に近づける通電状態とを、繰返すように制御することを
特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、半導体電力増幅素子の遮
断状態と通電状態とを繰返して、遮断状態で消費電力の
低減を図り、遮断状態間でバースト状に制御される通電
状態で温度的な動作状態の保持を図り、増幅開始後の特
性変化を抑えることができる。

【００２０】また本発明で、前記制御手段は、前記省電
力状態として、前記半導体電力増幅素子の動作を停止す
る遮断状態から、該半導体電力増幅素子に電力を消費さ
せて前記温度的な動作状態を前記予め定める電力増幅状
態に近づける通電状態に至る範囲を、正弦波状に繰返す
ように制御することを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、半導体電力増幅素子の遮
断状態と通電状態とを繰返して、遮断状態で消費電力の
低減を図り、遮断状態から正弦波状に制御される通電状
態で温度的な動作状態の保持を図り、増幅開始後の特性
変化を抑えることができる。制御を正弦波状に繰返すの
で、遮断状態と通電状態を単に繰返すバースト状の制御
よりも、異常発振等を低減することができる。

【００２２】また本発明は、前記半導体電力増幅素子の
電気的な動作状態に対する温度的な動作状態の変化の関
係を予め記憶しておく記憶手段をさらに含み、前記制御
手段は、前記高周波電力の増幅を開始する前に、記憶手
段に記憶されている温度的な動作状態の変化の関係に基
づいて、電気的な動作状態を変化させ、前記予め定める
電力増幅状態での温度的な動作状態となるように制御す
ることを特徴とする。

【００２３】本発明に従えば、記憶手段に、半導体電力
増幅素子の電気的な動作状態に対する温度的な動作状態
の変化の関係を予め記憶しておき、高周波電力の増幅を
開始する前に、記憶手段に記憶されている温度的な動作
状態の変化の関係に基づいて、半導体電力増幅素子の電
気的な動作状態を変化させ、予め定める電力増幅状態で
の温度的な動作状態となるように制御するので、高周波
電力の増幅時には、温度的な動作状態も含めて特性変化
を抑えて電力増幅を行うことができる。

【００２４】また本発明は、前記半導体電力増幅素子の
温度を検出する検出手段をさらに含み、前記制御手段
は、検出手段によって半導体電力増幅素子の温度を監視
しながら、前記制御を行うことを特徴とする。

【００２５】本発明に従えば、半導体電力増幅素子の温
度を実際に検出手段で検出して監視しながら、温度的な
動作状態を高周波電力増幅の開始前に増幅時の動作状態
に近づけることができ、増幅開始後の特性変化を抑える
ことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の各形態の
高周波電力増幅回路を備える無線機１の概略的な電気的
構成を示す。無線機１は、アンテナ２から電波を送信す
るための送信回路３と、アンテナ２で電波を受信するた
めの受信回路４とを含む。また、アンテナ２を送信回路
３と受信回路４との間で切替えるアンテナ切替器５も含
む。アンテナ切替器５は、高周波リレーやダイオードス
イッチなどによって、アンテナ２の切替を行う。送信回
路３には、マイク６からの音声が入力される。送信と受
信との切替操作などは、各種操作スイッチ７に対して行
われる。受信回路４が受信する音声は、スピーカ８によ
って音響再生される。各種操作スイッチ７の操作が行わ
れると、制御部９が送信回路３および受信回路４を制御
する。本実施形態では、バイアス制御回路１０が設けら
れ、各種操作スイッチ７の操作に従って、送信回路３に
含まれる電力増幅回路１１のバイアス電圧を変化させ
て、動作状態の制御を行う。

【００２７】送信回路３には、電力増幅回路１１ととも
に、電力増幅回路１１に入力信号を与えるため、信号の
増幅と周波数変換とを行う増幅，周波数変換回路１２
と、マイク６からの音声信号を増幅して、変調し、増
幅，周波数変換回路１２に与える変調回路１３とが含ま
れる。受信回路４には、アンテナ２からの入力信号を増
幅して周波数変換を行う増幅，周波数変換回路１４と、
増幅された入力信号中から音声信号などを復調する復調
回路１５と、復調された音声信号を増幅してスピーカ８
を駆動する音声増幅回路１６とが含まれる。

【００２８】無線機１は、たとえば移動体に搭載され、
ＧＰＳ（Global PositioningSystem）などで計測する現
在位置を、移動体の運行管理を行う管理センタに、４０
０ＭＨｚ程度の高周波の電波で定期的に送信するために
使用される。データ送信に要する時間は数１０ｍ秒であ
る。本発明の各実施形態では、データ送信に先行して、
電力増幅回路１１にバイアス制御回路１０から事前用の
バイアス電圧を印加し、データ送信時には規定のバイア
ス電圧を印加する。

【００２９】図２は、本発明の実施の第１形態として、
図１の電力増幅回路１１およびバイアス制御回路１０と
それらの周辺部分の概略的な構成を示す。電力増幅回路
１１は、半導体電力増幅素子として、ＦＥＴ２０を使用
する。バイアス制御回路１０には、Ｄ／Ａコンバータ２
１およびバッファ２２が含まれる。バッファ２２には、
オペアンプやトランジスタを使用する。図１の各種操作
スイッチ７のうちの所定のスイッチを操作すると、制御
部９に含まれるマイコン２５が予め設定されているプロ
グラムに従って、Ｄ／Ａコンバータ２１を制御して、送
信時よりも低い、すなわちドレイン電極とソース電極と
の間を流れる電流が少ない動作状態となるように、バイ
アス電圧を設定してＦＥＴ２０のゲート電極に印加させ
る。

【００３０】図３は、本実施形態での制御部９の概略的
な制御手順を示す。ステップａ０で無線機１の使用者が
送信操作を開始すると制御部９の制御手順が開始する。
ステップａ１では、送信時よりも低いバイアス電圧を事
前に印加する。次にステップａ２で送信時の規定のバイ
アス電圧を印加し、ステップａ３で、使用者がマイク６
に音声を入力すると、電力増幅回路１１には送信すべき
変調波が入力され、アンテナ２からの送信が開始され
る。送信が終了すると、ステップａ４で手順も終了す
る。バイアス制御回路１０は、ＦＥＴ２０のバイアス電
圧を下げ、動作停止状態として電力消費を低減する。

【００３１】図４は、本実施形態でのバイアス電圧の変
化を示す。図３のステップａ０で送信操作が開始され、
ステップａ１で事前のバイアス電圧Ｖ０として、規定の
バイアス電圧Ｖ１よりも低く、流れる電流が規定の増幅
時よりも小さいアイドリング動作状態となる電圧を印加
する。アイドリング動作状態でも、ＦＥＴ２０に流れる
電流は、ジャンクション温度を上昇させ、チャネルなど
の特性も規定の動作状態に近づけられる。時刻ｔ１にな
ると、図３のステップａ２で規定のバイアス電圧Ｖ１が
印加され、ステップａ３で変調波の送信が開始される。
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間ｔｐ１でＦＥＴ２０の
温度的な動作状態が規定の動作状態に近づけられてか
ら、規定の動作となるようなバイアス電圧Ｖ１が印加さ
れるので、動作中の特性変化を避けることができる。ア
イドリング動作を行う時間ｔｐ１は、前述のような移動
体が管理センタに現在位置の報告を定期的に行うような
場合、たとえば１秒程度とすることができる。

【００３２】図５は、本発明の実施の第２形態でのバイ
アス電圧の変化を示す。本実施形態は、図２および図３
に示す実施の第１形態とほぼ同様な制御手順でＦＥＴ２
０のバイアス電圧を制御する。ただし、時刻ｔ１０で
は、バイアス電圧Ｖ１０として、規定の動作状態でのバ
イアス電圧Ｖ１１よりも高い電圧を印加する。この結
果、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１で規定のバイアス電圧Ｖ
１１を印加するまでの時間ｐ２では、規定の動作状態よ
りも電流が多くＦＥＴ２０内部の発熱も大きい予備動作
状態となる。高いバイアス電圧Ｖ１０が印加されて内部
の発熱も大きくなるので、ＦＥＴ２０の温度的な動作状
態は急激に規定の動作状態に近づき、時間ｔｐ２は、ア
イドリング動作状態とする実施の第１形態よりも短くす
ることができる。時間が短くなるので、電流が多くても
消費電力の増大を避けることができる。

【００３３】図６および図７は、本発明の実施の第３形
態について示す。また図６および図８は、本発明の実施
の第４形態について示す。すなわち、図６は実施の第３
形態と第４形態とに共通な制御手順を概略的に示し、図
７は実施の第３形態でのバイアス電圧の変化を示し、図
８は実施の第４形態でのバイアス電圧の変化を示す。各
実施形態は、図１および図２に示すような構成で、制御
部９による制御で実現することができる。

【００３４】図６では、ステップｂ０から手順を開始
し、ステップｂ１では事前のバイアス電圧を図７または
図８に示すように、停止状態と導通状態とを繰返すよう
に印加する。ステップｂ２では、送信操作が開始されて
いるか否かを判断する。送信操作が開始されていないと
きは、ステップｂ１に戻る。ステップｂ２で送信操作が
開始されていると判断されるときは、ステップｂ３で送
信時の規定のバイアス電圧を印加し、ステップｂ４で変
調波を入力して送信を開始する。ステップｂ５では、送
信操作が終了しているか否かを判断する。終了していな
いと判断するときは、終了と判断するまで判断を繰返
す。送信操作終了と判断されるときは、ステップｂ６で
変調波を停止して送信を終了させ、ステップｂ１に戻
る。

【００３５】図７に示すように、実施の第３形態では、
送信時以外でも、バイアス電圧を印加する状態と、バイ
アス電圧印加を停止する状態とをバースト状に繰返すア
イドリングを行う。バイアス電圧の印加を断続させるの
で、規定のバイアス電圧の印加を連続的に続ける場合よ
りも消費電力を低減することができる。バースト状に印
加するバイアス電圧のデューティ比を変えることによっ
て、ＦＥＴ２０の発熱状態を制御することができる。バ
ースト状に印加するバイアス電圧は、規定の動作時のバ
イアス電圧と等しくてもよく、バイアス電圧を等しくす
れば回路の簡素化を図ることができる。

【００３６】図８に示すように、実施の第４形態では、
送信時以外でも、バイアス電圧を正弦波状に変化させて
アイドリングを行う。バイアス電圧の印加を正弦波状に
変化させるので、規定のバイアス電圧の印加を連続的に
続ける場合よりも消費電力を低減することができる。バ
イアス電圧の変化が正弦波状に行われるので、ＦＥＴ２
０の動作状態の変化は円滑に行われ、異常発信などが生
じないようにすることができる。

【００３７】図９は、本発明の実施の第５形態として、
バイアス制御回路１０と、マイコン２８を含む制御部２
９とが、制御部２９内のメモリ３０に記憶しておく動作
特性に基づいて電力増幅回路３１のバイアス制御を行う
概略的な電気的構成を示す。本実施形態で、先行して説
明している実施形態と対応する部分には同一の参照符を
付し、重複する説明を省略する。電力増幅回路３１は、
図１の無線機１に電力増幅回路１１に代えて使用する。
メモリ３０にはＦＥＴの温度上昇カーブに適したバイア
ス電圧値が記憶される。バイアス電圧値は、マイコン２
８によって読み出されて、Ｄ／Ａコンバータ２１でバイ
アス電圧に変換されて、バッファ２２を介してＦＥＴ２
０に印加される。

【００３８】図１０は、本実施形態でのマイコン２８の
概略的な制御手順を示す。ステップｃ０で送信操作が開
始されると制御手順も開始され、ステップｃ１では、メ
モリ３０に記憶されている電圧変化カーブに応じたバイ
アス電圧値が読み出され、バイアス電圧に変換されてＦ
ＥＴ２０に印加される。以下、電圧変化カーブに応じた
バイアス電圧の印加が行われ、ＦＥＴ２０の内部温度が
充分に上昇してからステップｃ２で送信時の規定のバイ
アス電圧が印加され、ステップｃ３で変調波を入力して
送信を開始し、送信が終了すれば、ステップｃ４でバイ
アス電圧の印加停止を含む動作終了となる。

【００３９】図１１は、本実施形態でのバイアス電圧変
化の例を示す。図１１（ａ）は、送信開始までの事前に
印加するバイアス電圧の変化カーブを示す。このような
変化カーブは、試験や実験で、安定かつ迅速にＦＥＴ２
０の動作状態を規定の動作状態に近づけることができる
ように、予め求めておく。図１１（ｂ）は、図１１
（ａ）のバイアス電圧に対応するＦＥＴ２０の内部温度
の変化を示す。事前のバイアス印加で、送信開始時には
規定の温度に達していることが判る。

【００４０】図１２は、本発明の実施の第６形態とし
て、バイアス制御回路１０と、メモリ３０およびマイコ
ン３８を含む制御部３９とが、ＦＥＴ温度センサ４０に
よって検出されるＦＥＴ２０の温度を監視しながら電力
増幅回路４１のバイアス電圧を制御する概略的な電気的
構成を示す。本実施形態で、先行して説明している実施
形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する
説明を省略する。電力増幅回路４１は、図１の無線機１
に電力増幅回路１１に代えて使用する。ＦＥＴ温度セン
サ４０は、たとえばサーミスタやダイオードなどを使用
し、ＦＥＴ２０の表面に接触しながら温度検出を行う。
ＦＥＴ２０の表面温度は、ＦＥＴ２０の内部温度に対応
して変化する。マイコン３８は、検出手段であるＦＥＴ
温度センサ４０が検出する温度に基づいてＦＥＴ２０に
事前に印加するバイアス電圧を変化させ、より厳密にＦ
ＥＴ２０の温度制御を行い、増幅開始後の特性変化を抑
えることができる。

【００４１】図１３は、本実施形態でマイコン３８によ
って行う概略的な制御手順を示す。ステップｄ０で送信
操作が開始されると、制御手順も開始される。ステップ
ｄ１では、ＦＥＴ温度センサ４０によって検出される温
度がメモり３０に記憶されている規定動作時の温度に達
しているか否かを判断する。規定の温度に達していない
と判断されるときは、ステップｄ２でＦＥＴ温度センサ
４０からの情報に応じた予備バイアス電圧を印加し、ス
テップｄ１に戻る。ステップｄ１で規定動作時の温度に
達していると判断するときには、ステップｄ３で送信時
の規定のバイアス電圧を印加し、ステップｄ４で変調波
を入力して送信を開始し、送信が終了すればステップｄ
５でバイアス電圧の印加を停止して制御を終了する。

【００４２】以上で説明している各実施の形態では、Ｎ
チャネルＭＯＳ型のＦＥＴ２０を半導体電力増幅素子と
して用いて高周波電力増幅回路を構成しているけれど
も、ＰチャネルＭＯＳ型やバイポーラトランジスタを用
いても、事前に内部温度を上昇させるようにバイアスを
与えるようにして、同様に動作時の特性変化を低減ない
し解消させることができる。すなわち、制御部９，２
９，３９は高周波電力の増幅を行うか否かを判断する判
断手段として機能し、バイアス制御回路１０が判断手段
による判断結果に応答する制御手段であって、判断手段
が高周波電力の増幅を行わないと判断するときには、半
導体電力増幅素子の動作状態を、予め定める省電力状態
となるように制御し、判断手段が高周波電力の増幅を行
うと判断するときには、半導体電力増幅素子の温度的な
動作状態を、高周波電力の増幅を開始する前に、予め定
める電力増幅状態となるように制御する制御手段として
機能する。

【００４３】図１４は、無線通信を行う周波数帯を、一
定の周波数Δｆだけ離れた中心周波数がｆ１，ｆ２，ｆ
３，…のチャネルに分けて利用する状態を示す。たとえ
ば４００ＭＨｚなどの周波数帯は、利用が過密化し、チ
ャネル間の周波数間隔Δｆを小さくする必要が生じてき
ている。チャネル間が過密化すると、高周波電力増幅回
路から過度的に発生するスプリアス信号が隣接チャネル
の通信に妨害を与えてしまう。本発明の各実施形態で制
御手段は、判断手段が高周波電力の増幅を行うと判断す
るときには、半導体電力増幅素子の温度的な動作状態
を、高周波電力の増幅を開始する前に、予め定める電力
増幅状態となるように制御するので、高周波電力の増幅
を開始する前にジャンクション温度が上昇するように温
度的な動作状態を制御することなどで、増幅開始後の特
性変化を低減または解消させることができ、過度的なス
プリアス信号の発生を防止することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体電
力増幅素子で、高周波電力の増幅を行わないときは消費
電力の低減を図り、高周波電力の増幅を開始する前に、
予め定める温度的な電力増幅状態となるように制御する
ので、増幅開始後の特性変化を低減または解消させるこ
とができる。

【００４５】また本発明によれば、電界効果トランジス
タのバイアス電圧を変化させて、高周波電力の増幅を行
わないときの消費電力の低減と、高周波電力の増幅を行
うときに、電気的な増幅動作の開始前に温度的な動作状
態を準備しておき、増幅時の特性変化を低減または解消
させる制御を、電気的にかつ容易に行うことができる。

【００４６】また本発明によれば、高周波電力の増幅を
行わないときは消費電力の低減を図ることができ、高周
波電力の増幅を行うときはアイドリング動作状態で半導
体電力増幅素子の温度的な動作状態を予め定める動作状
態に近づけて、消費電力の増大を抑えながら事前に温度
的な動作状態を実現し、増幅開始後の特性変化を低減ま
たは解消させることができる。

【００４７】また本発明によれば、高周波電力の増幅を
行わないときは半導体電力増幅素子の動作を停止状態と
して消費電力の低減を図り、高周波電力の増幅を行うと
きは消費電力が多い予備動作状態で、半導体電力増幅素
子の温度的な動作状態を短時間で高周波電力増幅時の動
作状態に近づけ、増幅開始後の特性変化を低減または解
消させることができる。

【００４８】また本発明によれば、半導体電力増幅素子
の遮断状態と通電状態とをバースト状に繰返して、消費
電力の低減と温度的な動作状態の保持とを図り、増幅開
始後の特性変化を抑えることができる。

【００４９】また本発明によれば、半導体電力増幅素子
の遮断状態と通電状態とを正弦波状に繰返して、遮断状
態で消費電力の低減を図り、通電状態で温度的な動作状
態の保持を図り、増幅開始後の特性変化を抑えることが
できる。制御を正弦波状に繰返すので、バースト状の制
御よりも、異常発振等を低減することができる。

【００５０】また本発明によれば、高周波電力の増幅を
開始する前に、記憶手段に記憶されている温度的な動作
状態の変化の関係に基づいて半導体電力増幅素子の電気
的な動作状態を変化させ、温度的な動作状態も含めて、
特性変化を抑えて電力増幅を行うことができる。

【００５１】また本発明によれば、半導体電力増幅素子
の温度を実際に監視しながら、温度的な動作状態を高周
波電力増幅の開始前に増幅時の動作状態に近づけること
ができ、増幅開始後の特性変化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の各形態に共通な無線機１の概略
的な電気的構成を示すブロック図である。

【図２】図１の制御部９、バイアス制御回路１０および
電力増幅回路１１に関連する部分的な電気的構成を示す
ブロック図である。

【図３】本発明の実施の第１形態として、図２のマイコ
ン２５による概略的な制御手順を示すフローチャートで
ある。

【図４】図３の実施形態でのバイアス電圧の変化を示す
グラフである。

【図５】本発明の実施の第２形態でのバイアス電圧変化
を示すグラフである。

【図６】本発明の実施の第３形態と第４形態とに共通な
制御手順を概略的に示すフローチャートである。

【図７】本発明の実施の第３形態でのバイアス電圧変化
を示すグラフである。

【図８】本発明の実施の第４形態でのバイアス電圧変化
を示すグラフである。

【図９】本発明の実施の第５形態として、バイアス制御
回路１０と、マイコン２８を含む制御部２９とが、制御
部２９内のメモリ３０に記憶しておく動作特性に基づい
て電力増幅回路３１のバイアス制御を行う概略的な電気
的構成を示すブロック図である。

【図１０】図９の実施形態でのマイコン２８の概略的な
制御手順を示すフローチャートである。

【図１１】図９の実施形態でのバイアス電圧変化の例を
示すグラフである。

【図１２】本発明の実施の第６形態として、バイアス制
御回路１０と、メモリ３０およびマイコン３８を含む制
御部３９とが、ＦＥＴ温度センサ４０によって検出され
るＦＥＴ２０の温度を監視しながら電力増幅回路４１の
バイアス電圧を制御する概略的な電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図１３】図１２の実施形態でマイコン３８によって行
う概略的な制御手順を示すフローチャートである。

【図１４】各実施形態で、動作特性変化を低減する必要
性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 無線機 ２ アンテナ ３ 送信回路 ６ マイク ７ 各種操作スイッチ ９，２９，３９ 制御部 １０ バイアス制御回路 １１，３１，４１ 電力増幅回路 ２０ ＦＥＴ ２１ Ｄ／Ａコンバータ ２２ バッファ ２５，２８，３８ マイコン ３０ メモリ ４０ ＦＥＴ温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J091 AA01 AA41 CA21 CA36 FA10 HA09 HA33 HA43 KA03 KA12 KA33 KA34 KA53 KA55 KA62 KA64 MA21 SA14 TA01 TA03 TA06 TA07 UW08 5J092 AA01 AA41 CA21 CA36 FA10 HA09 HA33 HA43 KA03 KA12 KA33 KA34 KA53 KA55 KA62 KA64 MA21 SA14 TA01 TA03 TA06 TA07 5J500 AA01 AA41 AC21 AC36 AF10 AH09 AH33 AH43 AK03 AK12 AK33 AK34 AK53 AK55 AK62 AK64 AM21 AS14 AT01 AT03 AT06 AT07 WU08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体電力増幅素子を用いる高周波電力
   増幅回路において、 高周波電力の増幅を行うか否かを判断する判断手段と、 判断手段による判断結果に応答する制御手段であって、 判断手段が高周波電力の増幅を行わないと判断するとき
   には、半導体電力増幅素子の動作状態を、予め定める省
   電力状態となるように制御し、 判断手段が高周波電力の増幅を行うと判断するときに
   は、半導体電力増幅素子の温度的な動作状態を、高周波
   電力の増幅を開始する前に、予め定める電力増幅状態と
   なるように制御する、そのような制御手段とを含むこと
   を特徴とする高周波電力増幅回路。
2. 【請求項２】 前記半導体電力増幅素子は、電界効果ト
   ランジスタであり、 前記制御手段は、電界効果トランジスタのバイアス電圧
   を変化させて、前記制御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回路。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、 前記省電力状態として、前記半導体電力増幅素子の動作
   を停止状態とする制御を行い、 前記高周波電力の増幅を開始する前に、前記予め定める
   電力増幅状態での電気的な動作状態よりも消費電力が少
   ないアイドリング動作状態で、前記温度的な動作状態
   を、該予め定める電力増幅状態での温度的な動作状態に
   近づける制御を行うことを特徴とする請求項１または２
   記載の高周波電力増幅回路。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、 前記省電力状態として、前記半導体電力増幅素子の動作
   を停止状態とする制御を行い、 前記高周波電力の増幅を開始する前に、前記予め定める
   電力増幅状態での電気的な動作状態よりも消費電力が多
   い予備動作状態で、前記温度的な動作状態を、該予め定
   める電力増幅状態での温度的な動作状態に近づける制御
   を行うことを特徴とする請求項１または２記載の高周波
   電力増幅回路。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記省電力状態とし
   て、前記半導体電力増幅素子の動作を停止する遮断状態
   と、該半導体電力増幅素子に電力を消費させて前記温度
   的な動作状態を前記予め定める電力増幅状態に近づける
   通電状態とを、繰返すように制御することを特徴とする
   請求項１または２記載の高周波電力増幅回路。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記省電力状態とし
   て、前記半導体電力増幅素子の動作を停止する遮断状態
   から、該半導体電力増幅素子に電力を消費させて前記温
   度的な動作状態を前記予め定める電力増幅状態に近づけ
   る通電状態に至る範囲を、正弦波状に繰返すように制御
   することを特徴とする請求項１または２記載の高周波電
   力増幅回路。
7. 【請求項７】 前記半導体電力増幅素子の電気的な動作
   状態に対する温度的な動作状態の変化の関係を予め記憶
   しておく記憶手段をさらに含み、 前記制御手段は、前記高周波電力の増幅を開始する前
   に、記憶手段に記憶されている温度的な動作状態の変化
   の関係に基づいて、電気的な動作状態を変化させ、前記
   予め定める電力増幅状態での温度的な動作状態となるよ
   うに制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   に記載の高周波電力増幅回路。
8. 【請求項８】 前記半導体電力増幅素子の温度を検出す
   る検出手段をさらに含み、 前記制御手段は、検出手段によって半導体電力増幅素子
   の温度を監視しながら、前記制御を行うことを特徴とす
   る請求項１〜７のいずれかに記載の高周波電力増幅回
   路。