JP2005509320A - 独立した電力制御と振幅変調を持つ通信信号増幅器 - Google Patents

Abstract

本発明は、振幅変調した通信信号を作り出すための方法と装置を提供し、そこでは、一定エンビロープのキャリア信号が、変更済み一定エンビロープのキャリア信号を作り出す電力制御信号に応答して変更される。この変更済み一定エンビロープのキャリア信号は、振幅変調を持ち、また、変更済み一定エンビロープのキャリア信号の信号レベルに比例する平均出力電力を持った通信信号を作り出す振幅変調信号に応答して増幅される。この動作によって、広いダイナミックレンジの平均出力電力が達成できる。振幅変調は、変更済み一定エンビロープのキャリア信号を作るのに使用される、振幅変更回路の後に与えられるので、振幅変調は、そのような回路の起こり得る非線形性には影響されない。

Description

本発明は、通信信号増幅器及び電力制御と振幅変調制御に関する。

正確な線形性とエネルギーの高効率とは、従来の通信信号増幅器の設計の２つの重要な（そして普通、矛盾する）目的である。正確な線形性には、障害を最小にし、高品質のサービスを提供する“純粋な”通信信号が必要とされる。エネルギーの高効率は、特に携帯型や電池駆動型の機器にとって、構造基盤の原価を減らす目的と同様に望ましいものである。

携帯通信システムにおいて、無線基地局と通信するハンドセット及び他の機器は、特定の機器が基地局にどのくらい近いかによって、たくさんの電力レベルの内の一つで送信することが求められる。この平均出力制御機能は、いくつかの標準に対して、８０ｄＢのダイナミックレンジを必要とする。この広いダイナミックレンジに渡って線形性を得ることは、難しいと言うことが分かった。

図１を見ると、従来技術による、通信信号送信器の簡略化した図が示されている。信号生成器１０１は、振幅と位相の変調の両方を持つ信号を生成する。この信号は、電力レベル信号１０４に従って制御される可変利得増幅器（ＶＧＡ）あるいは、可変減衰器のような振幅可変回路１０３に与えられる。結果として伸縮した信号は、次に、最終的な増幅を得るための線形増幅器１０５に与えられる。この装置において、振幅変調された信号が振幅変更回路１０３を通過するので、振幅変更回路は、非常に線形な性能を持っていなくてはならない。

別の方法には、極性変調があり、これは、別の振幅と位相経路が与えられる。極性変調のアーキテクチャ（および別の振幅と位相が与えられる、似たアーキテクチャ）は、例えば、特許文献１，２，３，４，５，６，７，８に、特許文献９と同様に記載されており、これら全ては、ここに参考のために組み入れられる。

米国特許第６１９１６５３号公報 米国特許第６１９４９６３号公報 米国特許第６０７８６２８号公報 米国特許第５７０５９５９号公報 米国特許第６１０１２２４号公報 米国特許第５８４７６０２号公報 米国特許第６０４３７０７号公報 米国特許第３９００８２３号公報 仏国特許第２７６８５７４号公報

特に、特許文献１を見ると、ＲＦ電力増幅器のアーキテクチャが記載されており、そこでは、別の位相と振幅経路が与えられる。増幅器には、多数の段がある。比較的高い平均電力レベルを持った信号にとって、振幅変調が、非線形モードで動作する最終増幅段で得られる。例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）能動素子の場合、出力信号上に希望する振幅変調を印加するために、ドレイン変調がＦＥＴに与えられる。低い平均電力レベルを持つ信号にとって、振幅変調が前段の増幅段で（再びドレイン変調を用いて）振幅変調が実行され、最終増幅段は、線形モードで動作する（６欄を参照）。このやり方で、最終段のドレイン変調によってのみ支援することができるよりも大きな振幅変調が与えられる。しかし、この装置を用いて平均出力電力が８０ｄＢのダイナミックレンジを達成することは、依然として難しい問題である。さらに、駆動段で実行される、振幅変調の際の非線形性は、最終段で大きくなる。

本発明は、正確な線形性を必要としない、平均出力電力の広いダイナミックレンジに対する要求を扱う。スイッチモード増幅技術と共に使うと、全体に渡って高効率が得られる。

一般的に、本発明は、振幅変調された通信信号を作り出すための方法と装置を提供し、ここでは、変更された一定エンベロープ（constant envelope）のキャリア信号を作り出す電力制御信号に答えて、一定エンベロープのキャリア信号が変更される。変更された一定エンビロープのキャリア信号は、振幅変調を持ち、かつ、変調された一定エンビロープのキャリア信号の信号レベルに比例する平均出力電力を持った通信信号を作り出すために、振幅変調信号に応じて、増幅される。この動作のやり方によって、得ようとする平均出力電力のダイナミックレンジが可能になる。変更された一定エンビロープのキャリア信号を作るのに使用される振幅変更回路の後に、振幅変調が与えられるので、振幅変調は、そのような回路の予測される非線形性によって影響される。本発明の別の側面に従って、先述したやり方による、比較的低い平均出力電力レベルにおける動作は、比較的高い平均出力電力レベルにおけるスイッチモードの動作と組み合わされて、全体的に高効率を得ることが可能になる。従って、ここに開示する変調器と増幅器の組合せは、また、非常に低出力の信号を支援するのに加えて、高出力の信号を支援する。

本発明は、添付した図面と共に以下の説明によってより良く理解できるであろう。

次に、図２を見ると、本発明の原理による、通信信号増幅器の簡略化した図が示されている。信号生成器２０１は、典型的には（必ずしもでは無いが）、位相情報を持っている信号を生成する。この信号は、電力レベル信号２０４によって制御される可変利得増幅器（ＶＧＡ）あるいは減衰器のような、振幅偏向回路２０３に与えられる。結果としての伸縮した信号は、その後、増幅チェーン２０５に与えられる。増幅チェーンは、振幅変調情報（あるいは電力レベル信号２０４のそれに加えて電力レベル情報も）を生み出す制御信号２０７に応答して、希望する振幅変調と希望する電力レベルを持った、増幅済み通信信号（例えば、ＲＦ出力信号）を作り出す。

図３は、図２の通信信号増幅器のさらに細部、特に、増幅チェーンを示している。図示した例において、増幅チェーンは、振幅変調と、最終増幅あるいは場合によって低出力レベルでは最終減衰との両方を得るために、増倍（multiplicative）モードで動作する最終増幅段３０７を一つ持つものとして示される。最終増幅段には、信号入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴと電源入力端子ＰＳの３端子の（ＦＥＴのような）能動素子Ｑが含まれる。振幅変調信号３０７が、電源入力端子に与えられる。この装置において、振幅変調された信号は振幅変更回路３０３を通過しないので、振幅変更回路は、非線形の性能で良い。振幅変更回路３０３の非線形な特性が確かである範囲で、振幅変更回路に与えられる電力レベル信号３０４を設定する際に、特性を補うことができる。

任意に、電力レベル制御は、信号入力経路ＩＮを通って単独で最終増幅器段に与える代わりに、信号入力経路と電源経路ＰＳの両方を通って結合して与えることができる。

振幅変更回路３０３は、電力レベル信号に応じて制御される、可変利得増幅器（ＶＧＡ）あるいは可変減衰器で良い。ＶＧＡあるいは可変減衰器は、受動素子、能動素子、これらの組合せを使用して、一つの段あるいはいくつかの段で実現することができ、その際、能動素子（がもしあれば）は、“三極管モード”あるいはスイッチモードのいずれかで動作する。

図４を見ると、本発明を使用することのできる通信送信器のブロック図が示されている。データ信号４０１がＤＳＰ，ＡＳＩＣ，ＡＳＳＰ等の制御ブロック４０３に与えられる。一般的な場合、制御ブロックは、たくさんの制御信号を作り出し、その内の一つあるいは二つ以上は、ＤＤＳ／位相制御ブロック４０５（ＤＤＳは、direct digital synthesis：直接ディジタル合成、の意）と振幅／電力制御ブロック４０７の各々に与えられる。以下に説明するように、特定の実施形態において、制御ブロック４０３は、一つの位相制御信号と多数の振幅制御信号とを作る。

ＤＤＳ／位相制御ブロック４０５の出力信号は、振幅／電力制御ブロック４０７に与えられる。ＤＤＳ／位相制御ブロック４０５の出力信号と制御ブロック４０３からの制御信号とに応答して、振幅／電力制御ブロック４０７は、増幅チェーン４１３（簡略化した形で示してある）の信号入力４０９と電源入力４１１とにそれぞれ与えられる、信号出力と電源出力とを作り出す。増幅チェーン４１３は、点線で示したように、少なくとも一つの増幅段４１３ａと、典型的には２つあるいは３つ以上の増幅段とを持って、ＲＦ出力信号であるＲＦ ＯＵＴのような増幅された通信信号を作り出す。

図４の増幅チェーンは、いくつかの実施形態において、“三極管モード”あるいはスイッチモードの反対の“増倍モード”（以下により詳細に説明する）で、全体の出力信号のダイナミックレンジに渡って、排他的に動作することができる。三極管モードにおいて、三極管領域で動作する能動素子と共に、平均出力電力は、信号入力レベルの増加につれて、また電源入力レベルの増加につれて増加する。従って、最大平均出力電力に対しては、信号入力レベルと電源入力のレベルは、増倍モード内で増幅器を動作させる必要条件に制約される最大レベルに設定される。同様に、最小平均出力電力に対しては、信号入力レベルと電源入力のレベルは、増倍モード内で増幅器を動作させる必要条件に制約される最小レベルに設定される。

このやり方で動作する時、電力効率は、特に高く無い限り、増幅器への電源入力が固定される、それ以前の増幅器に比して改善される。しかし、増幅器の性能は、製造上の影響と環境の影響にいささか敏感である。電力効率を上げ、製造上の影響と環境の影響に対する感度を著しく下げることは、少なくとも一部の時間の間、スイッチモードで増幅チェーンが動作することで得られる。

図５を見ると、一例の実施形態による、図４の電力増幅器の増幅チェーンの、より詳細な図が示されている。増幅チェーンは、３つの段を持つものとして示されており、各段は、能動電力素子を含んでいる。能動素子はここでは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３として示されるが、何らかの３端子利得素子であっても良い。図示した実施形態において、ＦＥＴのドレイン端子は、各々の誘導チョーク（inductive choke）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を通って、各々の電源入力Ｖ_ＤＤ１，Ｖ_ＤＤ２，Ｖ_ＤＤ３にそれぞれ接続される。従って、能動素子のソース端子は、基準電位、例えば接地電位に結合される。

信号入力が、そのドレイン端子において出力信号を作り出す第１能動素子Ｑ１のゲート端子に与えられる。この出力信号は、第２能動素子Ｑ２のゲート端子に与えられる信号入力を作り出す、結合ネットワークＣＮ１に与えられる。同様に、第２能動素子Ｑ２のドレインにおいて作られる出力信号は、第３能動素子Ｑ３への信号入力を作り出す結合ネットワークＣＮ２に与えられる。寄生容量Ｃ_ＧＤが、能動素子の各々のゲートとドレイン間に存在することに注意したい。この容量は、これまで、難しい増幅チェーンの出力信号上に非常に広大なダイナミックレンジを達成した信号漏洩現象を引き起こす。

第３能動素子Ｑ３によって作られる出力信号は、コンデンサを通して、負荷ネットワークにＡＣ結合される。ＲＦ出力信号は、負荷ネットワークを横切って作られ、例えばアンテナによって送信される。

図５の増幅チェーンの動作時に、少なくとも最終増幅段で、好ましくは全増幅段で深い圧縮モードあるいはスイッチモードへと駆動するために信号入力をハイレベルに駆動している間に、振幅変調信号を、一つあるいは二つ以上のドレイン供給電圧（Ｖ_ＤＤ１，Ｖ_ＤＤ２，Ｖ_ＤＤ３）に与えることによって、ドレイン変調が実行される。最終増幅段がこのやり方で過度に駆動されている間、負荷ネットワークを横切って作られるＲＦ出力信号の電力は、端子Ｖ_ＤＤ３の供給電圧の二乗に比例する。

動作の正常なモード（例えば、既述したように、その第１実施形態に関連した特許文献１にあり）は、最終段の電源入力を変調し、固定した電圧で前段の電源入力を操作するものである。この動作のモードでは、電源入力Ｖ_ＤＤ３は、ＥＤＧＥシステムで使用したように、信号に対して、８：１の電圧の振れ率を必要とするかも知れない。

ＲＦ出力電力が広範囲の電力レベル（例えば、８０ｄＢのダイナミックレンジ）に渡って変化するよう要求される場合、このダイナミックレンジのいくらかは、与えられた振幅変調信号を縮小することで、すなわちダイナミックレンジを大きくすることで達成することができる。しかし、この方法は、Ｑ３入力信号がコンデンサＣ_ＧＤ３を通して出力へ貫通することによって制限される。出力信号へ入力信号が漏洩することで、低レベルの電源入力Ｖ_ＤＤ３において、ＡＭからＡＭへ、そしてＡＭからＰＭへの非線形性が起きる。

POWER CONTROL AND MODULATION OF SWITCH MODE POWER AMPLIFIERS WITH ONE OR MORE STAGESという発明の名称を持ち、ここに参考のために組み入れられる、２０００年１０月６日出願の同時係属出願の０９／６８４，４９７号に記載されるように、先述の問題は、電源入力レベルＶ_ＤＤ２および／またはＶ_ＤＤ１を低くして、コンデンサＣ_ＧＤによる貫通を最小にすることで緩和することができる。この手法は、いくつかの携帯電話のアプリケーションに必要な８０ｄＢに大きく足りない、４０ｄＢあるいはそれ以上のダイナミックレンジの出力電力を達成するために示された。この拡大されたダイナミックレンジを達成するには、別の方法が必要である。そのような方法は、以下の観察に基づいている。

１Ｖより小さい供給電圧（例えば、十分の数ボルト）に対応する低い電力レベルで動作する時、増幅段は、もはや非線形モードでは動作できず、もし、ある段へのＲＦ入力駆動電圧が十分に減らされると、もはや、その段のＤＣバイアスがオフするのに打ち勝つだけの十分な振幅ではなくなる。（例えば、もし、ＤＣバイアスが−２Ｖに設定され、ＦＥＴ閾値が−２.５Ｖであるとすると、０.５Ｖあるいはそれ以下の振幅のＲＦ信号は、ＦＥＴをオフするのに必要な−２.５Ｖを達成しないであろう。）図６は、拡大されたダイナミックレンジを達成を得ることのできる変調方法と同様に、典型的な能動素子の特性を示してある。（図６に示される曲線は、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴのものであるが、他のＦＥＴ素子に対しても似たものである。）ここで示した変調方法は、最終段などの、増幅チェーンの一つの段において適用される。さらに好ましくは、ドレイン変調が、最終段で実行され、駆動変調が、初段で実行されるが、これは現在説明している通りである。

再び図３を見ると、最終段の場合、動作点は、前段から与えられる電源入力Ｖ_ＤＤ３とゲート電圧Ｖ_Ｇによって設定される。所定のＶ_Ｇ（すなわち、所定の駆動電圧）にとって、電源入力Ｖ_ＤＤ３が変化するので、素子の動作点は、Ｖ_Ｇ曲線を上がったり下がったりし、出力振幅は、変化するドレイン曲線Ｉ_ＤＤの一機能として、それに従って変調する。この種の変調は、図６で“ドレイン変調”として示されている。

希望する広いダイナミックレンジを達成するのに、図６に“ドレイン変調”として示されている、別種の変調も必要となる。特に、三極管領域内の段の動作で、出力振幅は、該当段への入力駆動電圧を変化させることによって変化させることもできる。全ての段が低い供給電圧で動作するとき、全ての段は、三極管動作にあり、出力電力レベルは、増幅初段への入力駆動電圧を低くすることによって、さらに低く（ドレイン変調のみで達成可能なレベルを超えて）することができる。ドレイン変調は、依然として電源入力Ｖ_ＤＤ３を通して、同じ縮尺で最終段に適用される。このやり方の動作によって、出力電力をさらに低くすることができ、最大電力から８０％あるいはそれ以上低いレベルになり、こうして希望するダイナミックレンジを達成する。

図７を参照すると、図４の通信送信器の一実施形態の、より詳細なブロック図が示される。増幅チェーン７１３には、既述したように３つの増幅器段が含まれる。ＤＤＳ／位相制御ブロック７０５には、位相変調器／ＶＣＯ・７０６が含まれる。振幅制御ブロック７０７には、図６のやり方で、ドレイン変調と駆動変調の両方を達成するための回路が含まれる。特に、図示された実施形態において、３つの別々の電力制御信号が、制御ブロック１０３（図示されず）によって与えられる。これらの信号の一つである電力制御２は、最終段の前段の電源入力に共通に与えられる。これらの信号の他の一つである電力制御３は、乗算器７０８を用いて、制御ブロックからの振幅変調信号７１１と結合されて、最終段のための電源入力７１５を作り出す。この装置を用いて、振幅変調信号７１５は、電力制御信号から独立しているので、電力制御信号内の非線形性は、変調の線形性には影響しない。最後に、電力制御１の信号は、本実施形態では、可変減衰器７１０の減衰量を制御することによって、増幅器内へ信号７０９の電力を設定する。

動作時に、比較的高い平均出力電力が望まれる時には、電力制御２の信号と電力制御３の信号とが、図６で示されるよりはるかに広い範囲に設定され、信号入力は、最小限に減衰されるか利得に制約され、増幅器段が全て深い圧縮あるいはスイッチモードで動作するという結果になる。この領域では、信号入力レベルは、出力電力上にごくわずかな影響しか与えない。出力電力制御の目的に対して、電力制御１の信号は、減衰ゼロに設定することができる。しかし、増幅チェーンと移動変調器／ＶＣＯの間に、十分な逆隔離（reverse isolation）を与えるのが望ましい（例えば、ＶＣＯの引っ張りを避ける）。もし、減衰器が、減衰ゼロに設定されると、逆隔離は達成されないであろう。代わりに、電力制御１の信号を少なくともいくつかの最小減衰量を維持するように設定することにより、逆隔離を達成することができる。最小減衰量は、スイッチモードの動作が達成されないようにするほどには大きくない。振幅変調は、振幅変調信号を通して単独に適用される。

比較的低い平均出力電力が望まれる時、電力制御１の信号と電力制御２の信号は、図６に示される範囲内に設定され（例えば、十分の数ボルト）、結果として、図示されているゲートバイアス値でもって、増幅段は全て三極管モードで動作する。この領域において、信号入力レベルは、出力電力上に十分な影響を持つ。電力制御１の信号は、図６のやり方の後で、駆動変調を適用するのに使用される。これによって、全ての振幅変調から独立して、平均出力電力上にさらに制御をもたらし、これは、依然として振幅変調信号を通して適用される。

非常に低電力の信号に対して、駆動信号は大きく減衰され、希望する信号電力が増えるにつれて減衰の度合いは少なくされ、いくつかの最小減衰レベルに出会うまで続く。希望する信号電力がさらに大きくなるにつれて、電力制御２の信号と電力制御３の信号は、スイッチモードの動作を再開するために増やされる。

図８を参照すると、図７のそれに似た、通信送信器の他の実施形態が示される。この実施形態において、増幅チェーン８００には、非常に低い出力電力は別にして、スイッチモードのままである最終スイッチモード電力増幅器段（ＳＭＰＡ）８０９の続く、多数の従属接続されたＶＧＡ段（８０３，８０５，８０７）が含まれる。変調生成器８１１は、正の利得と負の利得（すなわち、減衰）のいずれかを持つように動作することができるＶＧＡ段と、ＳＭＰＡ段とを含む各段に対して電力制御信号を作り出す。乗算器８１３は、変調生成器からＳＭＰＡ段に対して、エンビロープ信号と電力制御信号とを受信し、積を作り、結果としての信号を電源信号としてＳＭＰＡへ適用するべく用意される。ＶＧＡ段のための電力制御信号は、特に、非常に低い電力レベルにおいて出力電力を制御するのに使用される。中程度あるいは高い電力レベルにあるスイッチモード電力制御にとって、全ての電力制御信号は、より特別に非常に低い電力制御に使われる、初段用の電力制御信号を除いて、能動的な役割を果たす。

ＰＭ信号生成器８１５は、変調生成器からの変調情報とキャリア信号を受信し、増幅チェーンのＲＦ入力に与えられる位相変調された出力信号を生成する。

本発明の技術的基盤は、図１０から図１６を参照して、以下の説明を読むとさらに理解されよう。

先述したように、以下の方法は、大きなあるいは中程度の出力電力においてスイッチモード動作を必要とし、小さな出力電力において“増倍モード”へ変化する。

図１０を参照すると、ＭＥＳＦＥＴトランジスタの特性曲線が示されている。（他のＦＥＴ素子は似た特性を示す。）ある駆動電圧を超えると、トランジスタは、飽和し、最大量の電流Ｉ_ＤＤを既存の負荷環境に対して供給する。比較的低い値のＶＤＳにおいて、電流Ｉ_ＤＳＳは、比例定数Ｒ_{ＤＳ，ｏｎ}に従って、ＶＤＳに比例する。ますます大きくなる値のＶＤＳにおいて、電流Ｉ_ＤＳＳは、増加量だけ下がる。

動作空間は、２つの領域に分けることができ、それは、駆動電圧の変化が、比例する変化を電流に起こす飽和領域と、この比例関係がもはや持続しない“三極管領域”とである。

高出力動作の間、スイッチングトランジスタは常にスイッチモードにおいて過酷に駆動される。従って、トランジスタは、ＲＤＳの近くのＩＤＳＳにおけるオン動作点と、閾値電圧ＶＴを超えた、トランジスタをカットオフに入らせるオフ動作点との間を“スナップ（snap）”する。これら２つの点を結ぶ一つの線は、従来からの負荷線に似ているが、高出力時には、トランジスタは、感知できる時間のあらゆる部分に対して端点以外では、どこでも動作しないと言うことに注意したい。既述したように、ドレイン変調の仕組みを通して、電圧ＶＤＳは、制御することができる。結果として、負荷線は、スイッチモードで依然としてトランジスタを動作させたまま、移動することができる。

このやり方の動作は、従来の増幅器の動作と対比を成す。従来の増幅器では、図１１に示したように、トランジスタは、負荷線に沿って、バイアス曲線で定義されるバイアス点の周囲で動作する。駆動信号が与えられないと、増幅器は、負荷線とバイアス曲線の交点で動作する。正の駆動で、動作点は負荷線を昇り、負の駆動で、動作点は負荷線に沿って下る。図１０のように、２つの動作点の間にスナップするところは無い。平均出力電力が下がると電源電圧が下がる電力追跡法を用いて、効率は改良することができる。しかし、もし、電源電圧が、素子が三極管領域に入るところまで下がると、重大な信号の歪みが起こる結果となりかねない。

図１２と図１３は、図１０の曲線の、より原点に近づいた拡大図を示している。図１２を参照すると、やや低い電力では、図１０に似た動作が起こる。貫通効果を減らすために、駆動信号が少なくなり、好ましくは、スイッチモードを維持するのにちょうど一杯のレベルまで少なくなるのが良い。しかし、貫通効果は、達成可能な平均出力電力に、依然として低い制限を設けている。この低い制限より小さい達成平均出力電力には、別の動作機構が必要である。

そのような動作機構が図１３に示されている。入力駆動電圧を上記カットオフに留まるように下げることにより、今までの図面においてカットオフに対応する動作点は、次に負荷線に沿って“三極管の奥”の領域に押し出される。素子の動作は、もはや端点に制限されない。むしろ、素子の動作点は、負荷線に沿って駆動信号の変調（すなわち、ＶＧＳの変調）によって移動する。さらに、負荷線は、ドレイン変調を使って（すなわち、変化するＶＤＳ）原点に向かって、あるいは原点から離れる方向に移動する。このモードの動作は、ここでは、素子の出力が駆動電圧とドレイン電圧の積に比例することから、“増倍モード”と呼ばれる。変化するＶＤＳは、振幅変調に影響する、というのは、負荷線が原点に向かって、あるいは原点から離れる方向に移動するので、曲線は、互いに、遠く離れるか近づくかして行くからである。変化するＶＤＳは、ドレイン電流ＩＤを増加させたり減少させたりことにより、電力制御に影響する。

バイアスレベルを変化させることにより、素子は、Ｒ_{ＤＳ，ｏｎ}の近くあるいは離れたところで、曲線の別の部分を横切って動作させることができる。素子の増倍の作用は、素子がＲ_{ＤＳ，ｏｎ}の近くで動作するときに、より優れた線形性とより低い利得を示す。例えば、図１４は、素子の増倍の作用が５％以内の線形性を示すような５％の線形領域を示している。素子を通る電流ＩＤは、バイアスの変化に若干影響されるだけで、良好な温度安定特性を示す。

三極管の奥の領域における、素子の増倍的な性質は、うまく作られた素子モデルから得られる。これらの選ばれたモデルが、ある種の素子に特定のものであるなら、多くの異なる種類の素子が似た動作を示し、本発明と共に使用することができるということが理解されよう。三極管素子は、例えば、三極管領域のみを持ち、飽和領域を持たないものを使用できる。従って、以下の数学的な記載は、単に説明のためだけである。

ＦＥＴにとって、飽和領域と三極管領域における素子の動作は、それぞれ以下の式で説明される：
Ｉ_Ｄ＝Ｋ（Ｖ_ＧＳ−Ｖ_Ｔ）^２；
Ｉ_Ｄ＝Ｋ（２（Ｖ_ＧＳ−Ｖ_Ｔ）Ｖ_ＤＳ−Ｖ^２ _ＤＳ），
ここで、Ｋ＝Ｉ_ＤＳＳ／Ｖ^２ _Ｔである。

飽和領域と三極管領域との境界は、同時に起こる式によって定義される
Ｖ_ＤＳ＝Ｖ_ＧＳ−Ｖ_Ｔ
Ｉ_Ｄ＝ＫＶ^２ _ＤＳ

三極管領域の奥Ｖ_ＤＳ《Ｖ_ＧＳ−Ｖ_Ｔにおいて、結果として次の様になる。
Ｉ_Ｄ＝２Ｋ（Ｖ_ＧＳ−Ｖ_Ｔ）Ｖ_ＤＳ
＝２Ｋ（Ｖ_ＧＳＶ_ＤＳ−Ｖ_ＴＶ_ＤＳ）
従って、
Ｉ_Ｄ＝２Ｋ（Ｖ_ＧＳ（ｔ）Ｖ_ＤＳ（ｔ）−Ｖ_ＴＶ_ＤＳ（ｔ））

拡張の最後の項は、バイアス項Ｖ_ｂ（ｔ）であると考えることができる、すなわち、エンビロープ周波数において変化する（典型的には、ＲＦ周波数の１〜２ＧＨｚに比すると、１０ＭＨｚよりかなり低い）。２ＫＶ_ＤＳ（ｔ）＝Ｇ（ｔ）とすると、後者の式は次の様に書き換えることができる。
Ｉ_Ｄ＝Ｇ（ｔ）Ｖ_ＧＳ（ｔ）＋Ｖ_ｂ（ｔ）
バイアス項は、例えば、エンビロープ変調信号Ｇ（ｔ）と駆動変調（電力制御）信号Ｖ_ＧＳ（ｔ）との積を残す出力結合コンデンサを用いて、素早く除去することができる。

様々なモードが、三極管モードとスイッチモードの間の遷移を、滑らかにグリッチの無いやり方で制御するのに使用される。

一実施形態において、特別な平均電力閾値の、例えば−５ｄＢが特定される（例えば、実験的に決定される）。この閾値より大きな平均電力レベルに対して、増幅器は、通常の“スイッチモード”で動作する。この閾値より小さな平均電力レベルに対して、電力増幅器の様々な段は、閾値電力出力を達成するために適した条件で動作し；閾値レベルより小さな平均電力を減らすにはＲＦ信号入力レベルを減らすだけでよい（例えば、移動変調器と電力増幅器の初段の間の減衰を増やすことによって）。このようにして、減衰が滑らかに制御されるので、完全にグリッチは無いが、非線形な電力の階段がある可能性があり、そこでは、閾値近くで動作する時に、例えば、減衰が５ｄＢ増加しても、平均出力電力が５ｄＢ減少する結果にはならない。閾値からかなり離れると、出力電力と減衰曲線の関係は、いくらか圧縮される。この圧縮には、減衰を選択するのに、特定の電力レベルに到達するように適用されるべく予め修正される必要がある。そのような調整は、容易に達成できる。

他の実施形態により、以下のように、そのような調整の必要が避けられる。閾値以下で動作する時、電力増幅器の様々な段は、閾値条件では動作しないが、その代わりに、より高い電力レベルに適した条件で動作する（例えば、もし閾値が−５ｄＢならば、電力増幅器段は、あたかも希望した電力レベルが、例えば０ｄＢｍであるかのように動作する）。電力増幅器の初段以前の減衰は、このやり方よりも大きいに違いないが、より大きな減衰は、出力電力が閾値に近い時に、出力電力における減衰の階段と結果としての階段との間の非線形な関係を回避する。減衰の設定を、閾値のすぐ下の電力レベルに対して使用するように決定することは、ＲＦ測定の当業者ならば容易に達成することができる。一旦この値が設定されると、より低い電力レベルは、減衰器の線形ｄＢ段階（steps）を通して、線形ｄＢ段階で達成することができる。

他の様々な実施形態を効果的に使用することができる。例えば、全ての増幅器段が三極管モードで動作するような低出力電力モードにおいて、既述したように最終段で何らかの振幅変調を適用する代わりに、振幅変調は、既述したように乗算器のような適切な振幅変調器を用いて、増幅器チェーン内のいずれの段でも適用することができ、この中には、最終段の前のいかなる段も含まれる。

希望する振幅変調特性は、単一の信号あるいは単一の段を通して、適用する必要はない。むしろ、希望する振幅変調特性は、もし望むなら、その積が、希望する振幅変調特性を生み出すような、多数の振幅変調信号に分けることができる。これら多数の振幅変調信号は、増幅器段と振幅可変回路の全ての組合せに適用することができる。さらに、先述した変調の方法は、続いて起こる全ての段が線形に動作する限り、いかなる段に適用することもできる。

さらに、もし望むなら、同じ振幅変調信号を多数の制御ポートに適用することができる。変調を２つのポートに適用することは、方形信号変調（squared signal modulation）に影響し、変調を３つのポートに適用することは、立方信号変調（cubic signal modulation）に影響し、その他も同様である。増幅器がこの方法で動作する時、各段は、独立した増幅器として効果的に働く。

図９を参照すると、通信信号のより一般化されたブロック図が示されており、これは、今までの様々な変形物を包含している。キャリア信号Ｃが、電力制御信号Ｐｏｕｔ_１に応答して振幅変更回路８０３に加えられて、キャリア信号Ｃ’が作られる。キャリア信号Ｃ’は、その後、一つあるいは多数の段を持つ線形増幅器チェーン８１３によって増幅される。少なくとも一つのそのような段における電源は、希望する振幅変調特性に応じて変化する。ここの段の各々の電源は、固定する（ＰＳ）か、あるいは、希望する出力電力レベル（Ｐｏｕｔ）にのみ合わせて、または、希望する振幅変調特性（ＡＭ）にのみ合わせて変化するか、あるいは、希望する出力電力レベルと希望する振幅変調特性の両方（Ｐｏｕｔ／ＡＭ）に合わせて、変化することができる。いくつかの例では、多数の段の電源入力は、同じＡＭ構成部品を持っていて良い。

《例》
今までの方法は、最大出力電力３９ｄＢｍから極小出力電力−５０ｄＢｍのＥＤＧＥ規格に準拠した基板で生成された信号の平均出力電力を制御する、実演用基板に適用された。高出力と低出力の両方における、出力信号のスペクトルと誤りベクトルの大きさ（ＥＶＭ）が測定された。その結果が、図１５と図１６に、それぞれ示される。スペクトルの劣化やＥＶＭの低下は、ほとんど見られない。

以上のように、特有の精度を持った極めて広ダイナミックレンジの電力制御とダイナミックレンジ全体に渡る顕著な信号忠実度を達成するための、電力制御の方法と装置を説明してきた。低出力電力信号を達成するために、増幅器段の電源入力は、非常に低い（なろうことなら負の）利得において、三極管動作用に設定される。最終段の電源入力は振幅変調され（ドレイン変調を用いる）、駆動信号の振幅は、駆動トランジスタの可変電源電圧の設定を通し、また入力減衰を通して（駆動変調）、一連の段階において調整される。結果として、広範囲のどこにおいても平均電力を持った出力信号を作り出すか、あるいは、全域で振幅変調が所定の平均電力レベルを作り出すダイナミックレンジを大幅に増加させるか、もしくはその両方が可能になる。

最終増幅器段で与えられるエンビロープ変調によって、変調器と増幅器の雑音は、圧縮され、その結果、信号雑音レベルは周波数決定成分の雑音特性、即ちＶＣＯによって制限される。エンビロープ電力と平均出力電力の独立した制御が可能となり、必要な訳ではないが、それによって、出力レベルから独立した、固定した拡大縮小率を持ったエンビロープ挿入手続きが可能となる。いずれにせよ、出力ネットワーク（負荷線）の変形物は必要ない。さらに、三極管歪みは、既知の電力追跡法では、発生しない。

本発明は、その趣旨と必須の特徴とから離れることなく、他の形式で具現化できることは、当業者には、明らかであろう。従って、ここに開示した実施形態は、あらゆる点で、説明のためであり、制限するものではない。本発明の範囲は、これまでの説明よりむしろ添付の特許請求の範囲によって示され、その等化物の意味と範囲内での変更は、その中に包含されるものである。

従来の通信信号増幅器の簡略化した図である。 本発明の原理による、通信信号増幅器の簡略化した図である。 特定の増幅チェーンを示す、図２に似た通信信号増幅器の図である。 本発明を使用することのできる通信送信器のブロック図である。 一実施形態による、図４の電力増幅器の増幅チェーンのより詳細な図である。 図５の増幅器部分の機器特性のプロット図である。 図４の通信送信器の一実施形態の一部のより詳細なブロック図である。 通信送信器の他の実施形態のブロック図である。 本通信信号送信器のより一般的なブロック図である。 高出力スイッチモード動作を示すプロット図である。 従来の増幅器の動作を示すプロット図である。 低出力スイッチモード動作を示すプロット図である。 非常に低出力の増倍モード動作を示すプロット図である。 ５％の線形性領域の教会を示す、図１３に似たプロット図である。 ３０ｄＢｍにおけるＥＤＧＥ信号のスペクトルプロット図である。 −５０ｄＢｍにおけるＥＤＧＥ信号のスペクトルプロット図である。

符号の説明

１０３…ＶＧＡあるいは減衰器（非常に線形）
１０４…電力レベル
１０５…線形ＰＡ
１１３…増幅チェーン
２０３…振幅変更回路（線形性は必要ない）
２０４…電力レベル
２０５…増幅チェーン
２０７…振幅（選択的に電力レベルも）
３０３…振幅変更回路（Ｅ.Ｇ. あるいはＶＧＡあるいは減衰器）
３０４…電力レベル
４０１…データ
４０３…制御（Ｅ.Ｇ.，ＤＳＰ，ＡＳＩＣ，ＡＳＳＰ等）
４０５…ＤＤＳ／位相制御
４０７…振幅／電力制御
７０６…位相変調器／ＶＣＯ
７１０…減衰器
７１１…振幅変調信号
８１１…変調生成器
８１５…ＰＭ信号生成器
９０３…振幅変更回路
ＣＮ１，ＣＮ２…結合ネットワーク

Claims (47)

1. 信号入力端子と信号出力端子と電源入力端子とを持った３端子能動素子を含む少なくとも１つの段を持つ増幅器を用いた、振幅変調された通信信号を作り出す方法において、
   キャリア信号を前記信号入力端子へ与える段階と、
   電源入力信号を前記電源入力端子へ与える段階と
   を備え、
   前記電源入力信号は、少なくとも一部は、振幅変調信号から引き出し、
   前記１つの段は、前記キャリア信号と前記振幅変調信号とに応答して、前記振幅変調された通信信号を作り出し、所定の瞬間における前記振幅変調された通信信号の信号レベルは、前記キャリア信号の信号レベルと前記電源入力信号の信号レベルとに比例する
   ことを特徴とする方法。
2. 前記キャリア信号は、角度変調されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記振幅変調された通信信号の平均出力電力は、少なくとも一部は、前記キャリア信号の信号レベルによって決定され、前記振幅変調された通信信号の振幅変調は、前記振幅変調信号によって単独に決定されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記電源入力信号は、前記振幅変調信号と電力レベル制御信号とから引き出されることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 振幅変更回路を用いて、前記キャリア信号の信号レベルを制御する段階を備えることを特徴とする請求項２記載の方法。
6. 少なくとも一つの希望する平均出力電力レベルに対して、前記１つの段がスイッチモードで動作するように、前記キャリア信号の信号レベルと前記電源入力信号の信号レベルとを制御する段階を備えることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記増幅器は、前記振幅変更回路に続いて、前記１つの段を含んだ多数の直列結合された段を持ち、また、前記方法は、三極管モードで前記多数の段の各々を動作させる段階を備えることを特徴とする請求項５記載の方法。
8. 前記１つの段の前の他の段は、信号入力端子と信号出力端子と電源入力端子とを持った３端子能動素子を含み、前記方法は、希望する平均出力電力レベルに合わせて前記他の段に対する電源入力信号を作り出す段階と、同じ信号を前記他の段の前記電源入力端子に与える段階とを備えることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記１つの段の前のさらなる段は、信号入力端子と信号出力端子と電源入力端子とを持った３端子能動素子を含み、前記方法は、前記他の段に対する電源入力信号を前記さらなる段の電源入力端子に与える段階を備えることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 少なくとも一つの希望する平均出力電力レベルに対して、前記段の各々がスイッチモードで動作するように、前記キャリア信号の信号レベルと前記電源入力信号の信号レベルとを制御する段階を備えることを特徴とする請求項７記載の方法。
11. 最終増幅器段が、出力ネットワークに結合され、さらに、最低出力と最高出力の動作に渡って、負荷ネットワークの単一構成を維持する段階を備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
12. 振幅変調された通信信号を作り出すための回路において、
    信号入力端子と信号出力端子と電源入力端子とを持った３端子能動素子を含む、少なくとも１つの段を持つ増幅器と、
    キャリア信号を生成するための手段と、
    少なくとも一部は、振幅変調された信号から引き出された電源入力信号を生成するための手段と
    を備え、
    前記キャリア信号は、前記信号入力端子に与えられ、
    前記電源入力信号は、前記電源入力端子に与えられ、
    前記一つの段は、前記キャリア信号と前記電源入力信号とに応答して、前記振幅変調された通信信号を作り出し、所定の瞬間における、前記振幅変調された通信信号の信号レベルは、前記キャリア信号の信号レベルと前記電源入力信号の信号レベルとに比例することを特徴とする回路。
13. 前記キャリア信号は、角度変調されることを特徴とする請求項１２記載の装置
14. 前記振幅変調された通信信号の平均出力電力は、少なくとも一部は、前記キャリア信号の信号レベルによって決定され、前記振幅変調された通信信号の振幅変調は、前記振幅変調信号によって単独に決定されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. 前記電源入力信号は、前記振幅変調信号と電力レベル制御信号の両方から引き出されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
16. 前記キャリア信号の信号レベルを制御するための、電力レベル制御信号に応答する振幅変更回路を備えることを特徴とする請求項１３記載の装置。
17. 前記増幅器は、前記振幅変更回路に続いて、前記１つの段を含んだ多数の段を持ち、また、少なくとも一部の時間の間、前記多数の段の各々が、三極管モードで動作することを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. 前記１つの段の前の、信号入力端子と信号出力端子と電源入力端子とを持った３端子能動素子を含んだ他の段と、
    希望する平均出力電力レベルに合わせて作り出され、また、前記他の段の前記電源入力端子に与えられる、前記他の段に対する電源入力信号と
    を備えることを特徴とする請求項１７記載の装置。
19. 少なくとも一つの希望する平均出力電力レベルに対して、前記キャリア信号の信号レベルと前記電源入力信号の信号レベルとは、前記一つの段がスイッチモードで動作するように制御されることを特徴とする請求項１６記載の装置。
20. 最終増幅器段に結合される負荷ネットワークは、出力ネットワークに結合され、前記負荷ネットワークの単一構成は、最低出力と最高出力の動作に渡って維持されることを特徴とする請求項１２記載の装置。
21. 信号入力端子と信号出力端子と電源入力端子とを持った３端子能動素子を含む少なくとも一つの段を持つ増幅器を用いた、振幅変調された通信信号を作り出すための方法において、
    キャリア信号を作り出す段階と、
    振幅変更ブロックの全ての既知の非線形性を考慮して、前記通信信号の希望する平均電力に関連した信号入力を作り出すために、前記キャリア信号を振幅変更ブロックに通し、前記振幅変更ブロックを制御する段階と、
    前記信号入力を前記信号入力端子に与える段階と、
    少なくとも一部は、振幅変調信号から引き出された電源入力信号を作り出す段階と、
    前記電源入力信号を前記電源入力端子に与える段階と
    を備え、
    前記一つの段は、前記キャリア信号と前記電源入力信号とに応答して、前記振幅変調された通信信号を作り出し、
    振幅変調は、前記振幅変更ブロックとは独立して達成されることを特徴とする方法。
22. 前記電源入力信号は、前記振幅変調信号を電力レベル制御信号の両方から引き出されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 前記増幅器は、前記振幅変更回路に続いて、前記１つの段を含んだ多数の段を持ち、前記方法は、前記多数の段の各々を三極管モードで動作させる段階を備えることを特徴とする請求項２２記載の方法。
24. 前記最終段の前の他の段は、信号入力端子と信号出力端子と電源入力端子とを持った３端子能動素子を含み、前記方法は、希望する平均出力電力レベルに合わせて前記他の段に対する電源入力信号を作り出す段階と、同じ信号を前記他の段の前記電源入力端子に与える段階とを備えることを特徴とする請求項２３記載の方法。
25. 少なくとも一つの希望する平均出力電力レベルに対して、前記一つの段がスイッチモードで動作するように、前記キャリア信号の信号レベルと前記電源入力信号の信号レベルとを制御する段階を備えることを特徴とする請求項２３記載の方法。
26. 一定エンビロープのキャリア信号を受信し、電力制御信号に応答して、変更された一定エンビロープのキャリア信号を作り出す振幅変更回路と、
    少なくとも一つの段を含んだ増幅チェーンと
    を備え、
    前記増幅チェーンは、前記変更済み一定エンビロープのキャリア信号と振幅変調信号とを受信し、また、前記変更済み一定エンビロープのキャリア信号を増幅して、振幅変調を持ち、かつ前記変更済み一定エンビロープのキャリア信号の信号レベルに比例する平均出力電力を持った通信信号を作り出すことを特徴とする通信装置。
27. 電力制御信号に応答して、一定エンビロープのキャリア信号を変更し、変更済み一定エンビロープのキャリア信号を作り出す段階と、
    振幅変調信号に応答して、前記変更済み一定エンビロープのキャリア信号を増幅し、振幅変調を持ち、かつ前記変更済み一定エンビロープのキャリア信号の信号レベルに比例する平均出力電力を持った通信信号を作り出す段階と
    を備えることを特徴とする通信信号を作り出すための方法。
28. 複合変調を持つ通信出力信号を作り出すための回路において、
    電源入力と信号入力とを含む最終段を少なくとも持った増幅チェーンと、
    前記電源入力が制御され、前記信号入力が制御される制御パスと、
    前記制御パスを通して、広範囲の平均出力電力レベルに渡って、前記通信出力信号を制御するための制御回路と
    を備え、
    第１期間の時間の間、前記電源入力のレベルと前記信号入力のレベルとを比較的高くなるように制御し、前記最終段は、スイッチモードで動作し、それによって、前記通信出力信号に比較的高い平均電力レベルを持たせ、
    第２期間の時間の間、前記電源入力レベルを変調し、かつ、前記電源入力レベルと前記信号入力レベルとを比較的低くなるように制御し、前記最終段は、三極管モードで動作し、それによって、前記通信出力信号に比較的低い平均電力レベルを持たせることを特徴とする回路。
29. 前記増幅チェーンは、各々が電源入力と信号入力とを含んだ少なくとも２つの段を持ち、前記制御回路は、前記第２期間の時間の間、両方の段の前記電源入力のレベルと前記信号入力のレベルとを比較的低くなるように制御し、両方の段は、三極管モードで動作することを特徴とする請求項２８記載の装置。
30. 前記制御パスは、位相変調器を備えた位相制御パスを含むことを特徴とする請求項２８記載の装置。
31. 前記位相変調器は、電圧制御発振器を備えることを特徴とする請求項３０記載の装置。
32. 前記制御パスは、前記電圧制御発振器の出力信号を減衰させるための可変減衰器を備えた、振幅制御パスを含むことを特徴とする請求項３１記載の装置。
33. 前記制御パスは、前記電圧制御発振器の出力信号を増幅させるための可変利得増幅器を備えた、振幅制御パスを含むことを特徴とする請求項３１記載の装置。
34. 前記制御回路は、振幅変調信号と電力制御信号とを作り出し、前記振幅制御パスは、前記振幅変調信号と前記電源制御信号とを乗算するための乗算器回路を備えることを特徴とする請求項２８記載の装置。
35. 前記増幅チェーンは、各々が電源入力と信号入力とを含んだ少なくとも３つの段を持ち、前記制御回路は、前記第２期間の時間の間、３つ全ての段の前記電源入力のレベルと前記信号入力のレベルとを比較的低くなるように制御し、３つ全ての段は、三極管モードで動作することを特徴とする請求項２８記載の装置。
36. 電源入力と信号入力とを含む少なくとも最終段を持った増幅チェーンを用いて、複雑な変調を持った通信出力信号を作り出す方法において、
    第１期間の時間の間、前記電源入力のレベルと前記信号入力のレベルとを比較的高くなるように制御する段階を備え、前記最終段は、スイッチモードで動作し、それによって、前記通信出力信号に比較的高い平均電力レベルを持たせ、また、
    第２期間の時間の間、電源入力レベルを変調し、かつ、電源入力レベルと前記信号入力レベルを比較的低くなるように制御する段階を備え、前記最終段は、三極管モードで動作し、それによって、前記通信出力信号に比較的低い平均電力レベルを持たせ、
    前記通信出力信号は、広範囲の平均出力電力レベルに渡って制御されることを特徴とする方法。
37. 前記増幅チェーンは、各々が電源入力と信号入力とを含んだ少なくとも２つの段を持ち、さらに、前記第２の期間の間、両方の段の前記電源入力のレベルと前記信号入力のレベルとを比較的低くなるように制御し、両方の段は、三極管モードで動作することを特徴とする請求項３６記載の方法。
38. 前記増幅チェーンは、各々が電源入力と信号入力とを含んだ少なくとも３つの段を持ち、さらに、前記第２の期間の間、３つ全ての段の前記電源入力のレベルと前記信号入力のレベルとを比較的低くなるように制御し、３つ全ての段は、三極管モードで動作することを特徴とする請求項３６記載の方法。
39. 前記信号入力レベルを制御する段階は、可変減衰要素を前記増幅チェーンの入力信号に与える段階を備えることを特徴とする請求項３６記載の方法。
40. 前記増幅チェーンの入力信号を位相変調する段階をさらに備えることを特徴とする請求項３６の方法。
41. 振幅変調信号と電力制御信号とを作り出す段階と、
    前記振幅変調信号と前記電力制御信号とを乗算して、前記電源入力を作り出す段階と
    をさらに備えることを特徴とする請求項３６記載の方法。
42. 電源入力と駆動信号入力とを含む少なくとも一つの最終段を持った増幅チェーンを用いて、広範囲の平均電力レベルに渡って通信出力信号を作り出す方法において、
    第１の高い範囲の電力レベルに対して、前記駆動信号入力の強度を一定に保ち、前記電源入力を変調する段階と、
    第２の低い範囲の電力レベルに対して、前記駆動信号入力の強度を変化させ、前記電源入力を変調する段階と
    を備えることを特徴とする方法。
43. 前記高い範囲の電力レベルに対して、前記最終段は、スイッチモードで動作することを特徴とする請求項４２記載の方法。
44. 前記低い範囲の電力レベルに対して、前記最終段は、三極管モードで動作することを特徴とする請求項４２記載の方法。
45. 前記駆動信号入力の強度を変化させる段階は、位相変調器の出力信号を減衰させる段階を備えることを特徴とする請求項４２記載の方法。
46. 前記電源入力を変調する段階は、電力制御信号に振幅変調信号を乗算する段階をそなえるを特徴とする請求項４２記載の方法。
47. 前記増幅チェーンは、多数の段を持ち、前記低い範囲の電力レベルに対して、前記最終段と前記最終段の前の段は、三極管モードで動作することを特徴とする請求項４２記載の方法。

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