JP2006013566A - 高周波電力増幅用電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部の温度が所定の温度以上になった場合には異常を知らせる信号を外部へ出力して、温度を下げるような処置をとることができるようにした高周波電力増幅用電子部品（ＲＦパワーモジュール）を提供する。
【解決手段】 振幅情報に基づく制御信号によって動作電圧が制御されるＲＦパワーモジュールにおいて、増幅用トランジスタ（１１３）が形成されている半導体チップもしくは電源回路（１４０）が形成されている半導体チップに温度検出用の素子（Ｄ１）を設け、該素子が設けられた半導体チップと同一もしくは別個の半導体チップにヒステリシス特性を有する検出回路（１３０）を設けて、該検出回路から上記温度検出用素子にバイアスを与えて素子の状態を２つの参照レベルと比較して、当該温度検出用素子が形成されている半導体チップの温度が所定温度以上になったと判定した場合に異常を示す信号（ＡＬＭ）を外部へ出力させ、半導体チップの温度が上記所定温度よりも低い第２の所定温度以下になったと判定した場合に正常を示す信号を外部へ出力させるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機等の無線通信システムに使用され高周波の送信信号を増幅して出力する高周波電力増幅回路と動作電圧を与える電源回路とを組み込んだ電子部品に適用して有効な技術に関し、特に送信信号の位相変調と振幅変調を別々に行ないこのうち振幅変調のための制御を高周波電力増幅回路で行なう無線通信システムを構成する高周波電力増幅用電子部品に適用して有効な技術に関する。

一般に、携帯電話機等の無線通信装置（移動体通信装置）における送信側出力部には、変調後の信号を増幅する高周波電力増幅回路が組み込まれており、ベースバンド回路もしくはマイクロプロセッサ等の制御回路から要求される送信レベルに応じて高周波電力増幅回路のゲインを制御するため、高周波電力増幅回路もしくはアンテナの出力レベルを検出する出力電力検出回路を設け、出力レベル指示信号Ｖrampと出力電力検出回路からの検出出力とに基づいて電力増幅回路のゲインを制御することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。

近年の携帯電話機における通信方式の一つに送信信号の変調をＧＭＳＫ変調で行なうＧＳＭ方式の携帯電話機がある。また、ＧＭＳＫ変調モードの他に、搬送波の位相成分と振幅成分を変調する３π／８rotating８−ＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調モードを有し、モードを切り替えて通信を行なえるようにしたＥＤＧＥ（Enhanced Data Rates for GMS Evolution）と呼ばれる方式の携帯電話機が実用化されつつある。

そして、このＥＤＧＥ方式の３π／８rotating８−ＰＳＫ変調（以下、ＰＳＫ変調と称する）を実現する技術として、位相変調を電力増幅器の前段で行ない振幅変調を電力増幅器で行なう方式（ポーラーループ方式）と、位相変調と振幅変調を電力増幅器の前段で行なう方式（Ｐｉｎ制御方式）とがある。ポーラーループ方式の携帯電話機に関する発明としては、例えば特許文献２に記載されているものがある。
特開２０００−１５１３１０号公報 特開２００４−００７４４３号公報

携帯電話機の分野においては、本体の小型化を図るためシステムを構成する電子部品に対する小型化の要求が高く、送信信号を増幅して出力する高周波電力増幅回路と動作電圧を与える電源回路等を組み込んだ高周波電力増幅用電子部品（以下、ＲＦパワーモジュールと称する）も例外ではない。モジュールの小型化を達成するには、モジュールを構成するＩＣ（半導体集積回路）や素子などの部品の小型化が重要であることはもちろん、各部品間のスペースを少なくすることも大切である。ところが、部品間のスペースを少なくすればするほど各部品で発生する熱によってモジュール内部の温度が高くなるという問題がある。

特に、本発明者らが開発しようとしたポーラーループ方式の携帯電話機を構成するＲＦパワーモジュールにおいては、モジュール内に発熱量が比較的多い電源用ＩＣが実装されるため、この電源用ＩＣで発生した熱が高周波電力増幅回路を構成する増幅用トランジスタチップに伝わってチップ温度が上昇し、特に最終段の増幅用トランジスタでは自己が発生するに熱に電源用ＩＣから伝達してくる熱が加わって、目標とするモジュールサイズから当初決定したチップ間隔ではチップ温度がＰＮジャンクションに許容されている値を超えてしまうおそれがあることが明らかになった。

なお、チップの温度上昇を抑える技術としては、例えばモジュールのパッケージに冷却用のフィンを設けるなどの対策が考えられるが、そのようなフィンを設けるとモジュールのサイズが大きくなってしまい、これを搭載した携帯電話機などの小型化を阻害してしまうため、せっかくモジュール内の部品の実装密度を高くした意味がなくなってしまう。

この発明の目的は、内部の温度が所定の温度以上になった場合には異常を知らせる信号を外部へ出力して、温度を下げるような処置をとることができるようにした高周波電力増幅用電子部品（ＲＦパワーモジュール）を提供することにある。

この発明の他の目的は、内部の温度が所定の温度以上になったことをいち早く検出できるとともに、温度上昇で検出回路が異常を起こす前に温度異常を検出して外部へ知らせることができる高周波電力増幅用電子部品（ＲＦパワーモジュール）を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、増幅用トランジスタを含み送信信号を増幅して出力する半導体集積回路化された高周波電力増幅回路と該高周波電力増幅回路に動作電圧を供給する電源回路等を組み込んだ高周波電力増幅用電子部品（ＲＦパワーモジュール）であって、振幅情報に基づく制御信号によって高周波電力増幅回路の動作電圧が制御されるものにおいて、増幅用トランジスタが形成されている半導体チップもしくは電源回路が形成されている半導体チップに温度検出用の素子を設け、該温度検出用素子が設けられた半導体チップと同一もしくは別個の半導体チップにヒステリシス特性を有する温度検出回路を設けて、該温度検出回路から上記温度検出用素子にバイアスを与えて素子の状態を２つの参照レベルと比較して、当該温度検出用素子が形成されている半導体チップの温度が所定温度以上になったと判定した場合に異常を示す信号を外部へ出力させ、半導体チップの温度が上記所定温度よりも低い第２の所定温度以下になったと判定した場合に正常を示す信号を外部へ出力させるように構成したものである。

上記した手段によれば、最も発熱量の多い半導体チップの内部の温度が所定の温度以上になった場合に異常を知らせる信号が外部へ出力されるため、外部の制御装置は当該モジュールの温度を下げるような処置をとることができる。これとともに、第２の所定温度よりも低い温度になった場合には正常を示す信号がモジュールの外部へ出力されるため、外部の制御装置はモジュールを正常動作へ復帰させるような処置をとることができる。

また、上記温度検出回路はヒステリシス特性を有するため、温度ゆらぎによって異常／正常を示す信号が誤って出力されないようにすることができる。さらに、温度検出用素子が設けられた半導体チップと別個の半導体チップに温度検出回路を形成した場合には、温度検出用素子が異常な温度になったことを示す場合にも温度検出回路の半導体チップはそれよりも低い温度であるため、温度検出回路は正常に動作することができるようになる。

ここで、本発明を適用すると好適なＲＦパワーモジュールは、位相変調を高周波電力増幅回路の前段で行ない振幅変調を高周波電力増幅回路で行なうポーラーループ方式の無線通信システムを構成し、上記振幅情報に基づく制御信号は振幅変調のための制御信号とされるＲＦパワーモジュールである。また、本発明は、高周波電力増幅回路に動作電圧を与える電源回路が組み込まれ、振幅情報に基づく制御信号によって該電源回路の出力電圧が制御されて高周波電力増幅回路の動作電圧が変化されるように構成されるＲＦパワーモジュールに適用すると、より望ましい効果が得られる。

さらに、望ましくは、高周波電力増幅回路が複数の増幅用トランジスタを直列形態に接続した構成を有する場合、上記温度検出用素子は最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップに設ける。最終段の増幅用トランジスタに最も大きな電流が流されるので、そのチップが最初に異常な温度に達することになるため、速やかにモジュールの内部温度が所定温度以上になったことを示す信号を外部へ出力させることができる。

また、温度検出回路は、最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと異なる半導体チップであって、他の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと同一の半導体チップに形成する。これにより、ＲＦパワーモジュールを構成する部品点数を減らしモジュールの小型化が可能となる。ただし、この場合においても電源回路は、さらに別個の半導体チップに形成するのが望ましい。電源回路は、最終段の増幅用トランジスタの次あるいは同程度に発熱量が多いからである。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、本発明に従うと、内部の温度が所定の温度以上になった場合には異常を知らせる信号を外部へ出力して、温度を下げるような処置をとることが可能な高周波電力増幅用電子部品（ＲＦパワーモジュール）を実現することができる。

また、本発明に従うと、内部の温度が所定の温度以上になったことをいち早く検出できるとともに、温度上昇で温度検出回路が異常を起こす前に温度異常を検出して外部へ知らせることが可能な高周波電力増幅用電子部品（ＲＦパワーモジュール）を実現することができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る温度検出回路を備えたＲＦパワーモジュールの実施例を示す。なお、本明細書においては、表面や内部にプリント配線が施されたセラミック基板のような絶縁基板に複数の半導体チップとディスクリート部品が実装されて上記プリント配線やボンディングワイヤで各部品が所定の役割を果たすように結合されることであたかも一つの電子部品として扱えるように構成されたものをモジュールと称する。

特に制限されるものでないが、本実施例のＲＦパワーモジュール１００は、例えばＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）とＤＣＳ（Digital Cellular System）のような２つの通信方式の周波数帯の送信信号を増幅できるつまりデュアルバンドに対応したモジュールとして構成されている。また、ＧＳＭとＤＣＳの各増幅系は、それぞれ増幅用トランジスタなどを含む３個の増幅段１１１，１１２，１１３が直列形態に接続されている。そして、外部より供給される出力制御信号Ｖrampに基づいてこれらの増幅段１１１，１１２，１１３のトランジスタのゲイン（増幅率）を制御する制御回路１２０と、温度検出回路１３０と、上記増幅段１１１，１１２，１１３の動作電圧Ｖｄｄを生成する動作電圧制御用の電源回路１４０とが設けられている。

さらに、本実施例では、上記２系統３個の増幅段１１１，１１２，１１３のうち前段側の４個の増幅段１１１，１１２と、上記制御回路１２０と、上記温度検出回路１３０が単結晶シリコンのような１つの半導体チップに半導体集積回路ＩＣ１として形成され、上記電源回路１４０はこれとは別個の半導体チップに半導体集積回路ＩＣ２として形成されているとともに、最終段の増幅段１１３を構成する増幅用トランジスタも各々別個の半導体チップに半導体集積回路ＩＣ３，ＩＣ４として形成されている。

また、図１には示されていないが、ＲＦパワーモジュール１００内の送信信号の入力端子ＩＮ１，ＩＮ２と初段増幅段１１１との間や各増幅段間には増幅される高周波送信信号の直流成分を遮断するためのディスクリート部品からなる容量素子やインピーダンスの整合をとるための容量素子、インダクタンス素子が外付け部品として接続される。また、最終増幅段１１３と出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２との間には、モジュールの絶縁基板に形成されたマイクロストリップラインを利用したインピーダンス整合回路が設けられる。

図２には、本実施例のＲＦパワーモジュール１００における制御回路１２０と電源回路１４０の概略構成を示す。
この実施例では、電源回路１４０は比較的大きな電流を流すことができるＰＮＰバイポーラ・トランジスタＱｐにより構成されている。また、制御回路１２０は反転入力端子に出力制御信号（出力レベル指示信号）Ｖrampが入力され、非反転入力端子には出力電圧を抵抗Ｒ１とＲ２の抵抗比で分割した電圧がフィードバックされたオペアンプＯＰ１により構成されており、このオペアンプＯＰ１の出力によって電源用トランジスタＱｐに流れる電流が制御されることで、高周波電力増幅回路１１０の各増幅段１１１，１１２，１１３に供給される動作電圧Ｖｄｄが出力制御信号Ｖrampに応じて制御されるようになっている。

図３には、本実施例のＲＦパワーモジュール１００における温度検出回路１３０の構成例を示す。
図３に示されている温度検出回路１３０は、温度依存性および電源電圧依存性の低い基準電圧を発生するバンドギャップリファランス回路のような定電圧回路１３１と、定電圧回路１３１で生成された基準電圧Ｖrefを電流に変換する電圧−電流変換回路１３２と、該定電圧回路１３１で生成された基準電圧Ｖrefをインピーダンス変換するボルテージフォロワからなるバッファアンプ１３３と、バッファアンプ１３３の出力を抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗比で分割した電圧を比較電圧Ｖ１，Ｖ２として非反転入力端子に受ける１組のコンパレータ１３４ａ，１３４ｂと、コンパレータ１３４ａの出力をリセット端子／Ｒに受けコンパレータ１３４ｂの出力をセット端子Ｓに受けて動作するＲＳフリップフロップ１３５とから構成されている。

また、本実施例においては、ＧＳＭの増幅系の最終増幅段１１３のトランジスタが形成されている半導体チップＩＣ３と同一のチップにＰＮ接合を利用したダイオードＤ１が温度検出素子として形成され、上記電圧−電流変換回路１３２で生成された電流がこのダイオードＤ１に流され、ダイオードＤ１のアノード側の電圧Ｖａが上記コンパレータ１３４ａ，１３４ｂの反転入力端子に入力されるように構成されている。

ダイオードＤ１は、３段目の増幅用トランジスタがＭＯＳトランジスタの場合、公知のＭＯＳプロセスでＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる拡散層やウェル領域と同時に形成されるＰ型領域およびＮ型領域とＰ型もしくはＮ型の基板との間に寄生するＰＮＰバイポーラ・トランジスタのＰＮ接合を利用したものが使用される。

ＲＳフリップフロップ１３５は、セット端子Ｓに入力されている信号がロウレベルからハイレベルに変換するとセット状態つまり出力Ｑがハイレベルに変化し、リセット端子／Ｒに入力されている信号がハイレベルからロウレベルに変換するとリセット状態つまり出力Ｑがロウレベルに変化するように動作する。

ＰＮ接合ダイオードＤ１は、順方向に一定の電流（例えば１００μＡ）が流されているとき順方向電圧Ｖｆが負の温度特性（-1.675mV／deg）を示す。本実施例の温度検出回路１３０は、かかるＰＮ接合ダイオードＤ１の温度特性を利用して最終増幅段１１３のトランジスタが形成されている半導体チップＩＣ３のチップ温度が所定のレベル以上になったか否かを判定するように構成されており、ダイオードＤ１のカソード端子が接地点に接続されることによりアノード端子は順方向電圧Ｖｆだけ高い電圧となり、これが入力電圧Ｖａとして上記コンパレータ１３４ａ，１３４ｂの反転入力端子に入力されるように構成されている。

そして、第１の所定温度Ｔ１（例えば１３０℃）でのダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆ（＝Ｖａ）に比較電圧Ｖｃ２が一致し、第１の所定温度よりも高い第２の所定温度Ｔ２（例えば１４０℃）でのダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆに比較電圧Ｖｃ１が一致するように、基準電圧Ｖrefを分圧してＶ１，Ｖ２を生成する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３の抵抗比が設定されている。

次に、本実施例の温度検出回路１３０の動作を、図４を用いて説明する。図４（Ａ）には、ダイオードＤ１のアノード側の電圧Ｖａの温度に対する変化特性が、実線Ａで示されている。半導体チップＩＣ３の温度が１３０℃よりも低い場合、ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆは大きくそのアノード側の電圧すなわちコンパレータ１３４ａ，１３４ｂの入力電圧Ｖａは比較電圧Ｖ１，Ｖ２よりも十分に高いため、フリップフロップ１３５の出力Ｑはロウレベルである。

半導体チップＩＣ３の温度がだんだん高くなると、ダイオードＤ１のアノード側の電圧Ｖａは次第に低くなり、約１３０℃に達するとコンパレータ１３４ａの比較電圧Ｖｃ１よりも低くなってコンパレータ１３４ａの出力がハイレベルに変化するが、コンパレータ１３４ａの出力はフリップフロップ１３５のリセット端子に入力されているためこの時点ではフリップフロップ１３５の出力Ｑはロウレベルのままである。その後、半導体チップＩＣ３の温度が約１４０℃に達すると、ダイオードＤ１のアノード側の電圧Ｖａがコンパレータ１３４ｂの比較電圧Ｖｃ２よりも低くなってコンパレータ１３４ｂの出力がハイレベルに変化する。

これにより、フリップフロップ１３５がセット状態にされ、その出力Ｑがハイレベルに変化される。本実施例では、このフリップフロップ１３５の出力Ｑが温度異常を知らせる信号ＡＬＭとしてモジュールの外部へ出力される。このアラーム信号ＡＬＭを受けたベースバンド回路などが例えば出力制御信号Ｖrampを下げるなどすることにより、電源用トランジスタＱｐから電力増幅回路に供給される動作電圧Ｖｄｄを低下させ、発熱量を減少させてチップ温度を低下させることができる。

その後、半導体チップＩＣ３の温度がだんだん低くなると、ダイオードＤ１のアノード側の電圧Ｖａは次第に高くなり、約１４０℃に達するとコンパレータ１３４ｂの比較電圧Ｖ２よりも高くなってコンパレータ１３４ｂの出力がロウレベルに変化するが、コンパレータ１３４ｂの出力はフリップフロップ１３５のセット端子に入力されているためこの時点ではフリップフロップ１３５の出力Ｑはハイレベルのままである。そして、半導体チップＩＣ３の温度が約１３０℃まで下がると、ダイオードＤ１のアノード側の電圧Ｖａがコンパレータ１３４ａの比較電圧Ｖ１よりも低くなってコンパレータ１３４ａの出力がロウレベルに変化する。

すると、フリップフロップ１３５がリセット状態にされ、その出力Ｑがロウレベルに変化され、モジュールの外部へ出力されるアラーム信号ＡＬＭがロウレベルになる。そのため、このアラーム信号ＡＬＭを受けるベースバンド回路は、出力制御信号Ｖrampを上げるなどすることにより、電源用トランジスタＱｐから電力増幅回路に供給される動作電圧Ｖｄｄを増加させ、出力電力を所望のレベルに復帰させることができる。しかも、本実施例では、フリップフロップ１３５がセットされる温度とリセットされる温度が異なるため、検出回路の出力であるアラーム信号ＡＬＭは、図４（Ｂ）に示すように、ヒステリシス特性を持つようにされる。これにより、温度揺らぎによる誤ったアラーム信号ＡＬＭの出力が回避される。

図５は、本発明に係る温度検出回路を備えたＲＦパワーモジュールを、ＰＳＫ変調を行なうＥＤＧＥモードを有する無線通信システムに適用する場合の好適な構成例を示す。図５において、図１に示されている素子および回路には同一の符号を付して重複した説明は省略する。また、図５においては、ＧＳＭの信号を増幅する系とＣＤＳの信号を増幅する系のうち一方のみ示され、他方は図示が省略されている。

図５には、高周波電力増幅回路１１０を構成する３段の増幅段１１１、１１２、１１３の各増幅段にそれぞれ最適なバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３を印加するバイアス回路１２１が示されている。これらの回路は、図１においては、制御回路１２０内に設けられる。

この実施例では、ＰＳＫ変調を行なうモード（以下、ＥＤＧＥモード）のときは誤差アンプ４３１の出力ＬＤ０を、またＧＭＳＫ変調を行なうモード（以下、ＧＳＭモード）のときはベースバンド回路から供給される出力レベル指示信号ＶPLを選択して前述の出力制御信号Ｖrampとして電源回路１４０に供給する切替えスイッチＳＷ１が設けられている。この切替えスイッチＳＷ１はベースバンド回路から供給されるモード信号MODEにより切替え制御される。このスイッチＳＷ１は、送信信号を変調し受信信号を復調する機能を有する変復調回路（変復調用ＩＣ）に設けられていても良い。ベースバンド回路は、例えば基地局との間の距離すなわち電波の強さに応じて決定される出力レベルに基づいて出力レベル指示信号ＶPLを生成する。

上記誤差アンプ４３１は、送信信号ＩＮを位相情報信号Ｐｉｎと振幅情報信号Ｖｉｎとに分離する位相振幅分離回路４３２からの振幅情報信号Ｖｉｎと、高周波電力増幅回路１１０の出力側に設けられた出力レベル検出用のカップラ１５０からの検出信号Ｖｄｔとを比較して電位差に応じた信号を出力するように構成される。これによって、高周波電力増幅回路１１０の出力レベルを振幅情報信号Ｖｉｎのレベルに一致させるようなフィードバック制御が行なわれる。

なお、カップラ１５０の出力は、ミキサＭＩＸにより周波数変換（ダウンコンバート）され、フィルタＦＬＴとアンプＡＭＰを介して、上記検出信号Ｖdtとして誤差アンプ４３１に供給されている。カップラ１５０はＲＦパワーモジュール１００の基板上に実装したり、基板に形成されているマイクロストリップラインによって構成したりすることができる。上記位相振幅分離回路４３２は、送信信号を変調し受信信号を復調する機能を有する変復調用ＩＣに設けられている。

図６は、上記高周波電力増幅回路１１０の具体的な回路構成例を示す。本実施例の高周波電力増幅回路１１０は、増幅素子として複数の電界効果トランジスタを直列形態に接続した多段構成になっている。すなわち、初段増幅用トランジスタＱ１のドレイン端子に中段増幅用トランジスタＱ２のゲート端子を接続し、この中段トランジスタＱ２のドレイン端子に最終段増幅用トランジスタＱ３のゲート端子を接続した３段構成になっている。

図６の高周波電力増幅回路１１０は、初段増幅用トランジスタＱ１のゲート端子に容量素子Ｃ１を介して高周波信号Ｐｉｎが入力され、最終段増幅用トランジスタＱ３のドレイン端子が容量素子Ｃ４を介して出力端子Ｐｏｕｔに接続されており、高周波入力信号Ｐｉｎの直流成分をカットし交流成分を増幅して出力する。そして、このときの出力レベルがバイアス回路１２１と前記電源回路１４０からの動作電圧Ｖｄｄによって制御される。この動作電圧Ｖｄｄは前記増幅段１１１，１１２，１１３に含まれる電力増幅用トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のドレイン端子にマイクロストリップラインＭＳ７〜ＭＳ９を介して印加される。

上記バイアス回路１２１は、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３により構成されており、ベースバンドから供給されるＶbiasが抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３を介して増幅用トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のゲートに供給され、バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３として印加される。バイアス回路１２１は抵抗分圧回路で構成して、互いに異なる最適なゲートバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３を生成して印加するように構成してもよいし、あるいは増幅用トランジスタのＶｔｈ変動を相殺する為に、Ｖbiasを電圧-電流変換しＭＯＳダイオードで電圧に変換しＶｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３としてもよい。

なお、図６において、符号ＭＳ１〜ＭＳ６はそれぞれ各段間のインピーダンスの整合をとるためのインダクタンス素子として働くマイクロストリップ線路、ＭＳ７〜ＭＳ９は電源回路１４０との間のインピーダンスを整合させるマイクロストリップ線路である。マイクロストリップ線路ＭＳ１〜ＭＳ６と直列に接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は直流電圧を遮断する働きがある。

図７は、上記実施例のＲＦパワーモジュールを使用しＥＤＧＥモードによる送受信が可能なＧＳＭとＤＣＳのデュアルバンド方式の携帯電話機システムの全体の構成例を示す。

図７において、ＡＮＴは信号電波の送受信用アンテナ、１００は上記実施例のＲＦパワーモジュール、２００はフロントエンド・モジュール、３００は送信データ（ベースバンド信号）に基づいてＩ，Ｑ信号を生成したりＲＦパワーモジュール１００内の電力増幅回路１１０に対するバイアス電圧Ｖbiasやバンド切替え信号BANDを生成してＲＦパワーモジュール１００を制御したりするベースバンド回路（ベースバンドＬＳＩ）、４００は送信信号（Ｉ，Ｑ信号）を変調しアップコンバートしたり受信信号をダウンコンバートして復調しＩ，Ｑ信号を生成したりする変復調回路、ＦＬＴ１，ＦＬＴ２は受信信号からノイズや妨害波を除去するフィルタである。

なお、これらのうち例えばフィルタＦＬＴ１は９００ＭＨｚ帯のＧＳＭ系信号のフィルタ、フィルタＦＬＴ２は１．８ＧＨｚ帯のＤＣＳ系信号のフィルタとされる。ベースバンド回路３００は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やマイクロプロセッサ、半導体メモリなど複数のＬＳＩやＩＣで構成することができる。

フロントエンド・モジュール２００は、ＲＦパワーモジュール１００の送信出力端子に接続されてインピーダンスの整合を行なうインピーダンス整合回路２２１，２２２、高調波を減衰させるロウパスフィルタ２３１，２３２、送受信切替え用のスイッチ回路２４１，２４２、受信信号から直流成分をカットする容量２５１，２５２、ＧＳＭの信号とＤＣＳの信号の分波を行なう分波器２６０などから構成され、これらの回路および素子は１つのセラミック基板上に実装されてモジュールとして構成されている。送受信切替え用のスイッチ回路２４１，２４２の切替え信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２はベースバンド回路３００から供給される。

変復調回路４００は、送信信号（Ｉ，Ｑ信号）を変調する直交変調器（ミキサ）、変調された信号から位相成分と振幅成分を分離する位相検出器や振幅検出器、送信信号をアップコンバートする送信用発振器、受信信号をダウンコンバートし復調するミキサ、復調された信号を所定の振幅の信号に増幅する可変利得増幅器などにより構成される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施例では、温度検出素子としてダイオードを使用しているが、抵抗素子など温度依存性を有するものであればどのような素子であっても良い。望ましくは、半導体チップ内に形成可能であって、温度依存性が顕著な素子が良い。

また、前記実施例では、温度検出素子としてのダイオードをＧＳＭの増幅系の最終増幅段１１３のトランジスタが形成されている半導体チップＩＣ３と同一のチップに形成した場合を説明したが、モジュール内のチップの配置やスペースの取り方によっては電源用トランジスタＱｐが形成されている半導体チップＩＣ２の方が高温になる場合も考えられるので、電源用トランジスタＱｐが形成されている半導体チップＩＣ２と同一のチップに温度検出素子を形成しても良い。ＧＳＭの増幅系の最終増幅段１１３のトランジスタが形成されている半導体チップＩＣ３とＤＣＳの増幅系の最終増幅段１１３のトランジスタが形成されている半導体チップＩＣ４の両方のチップに温度検出素子を形成しても良い。

また、温度検出回路１３０が動作する温度は１４０℃と１３０℃に限定されず、使用するＩＣの特性に応じて決定すれば良い。温度検出回路１３０のヒステリシスの温度差も１０℃に限定されず、１５℃あるいは２０℃等であっても良い。

さらに、前記実施例では、増幅用トランジスタを３段接続して電力増幅回路１１０を構成しているが、２段構成あるいは４段以上であっても良い。また、前記実施例では、最終段の出力用トランジスタＱ３が他の増幅用トランジスタＱ１，Ｑ２とは別個の半導体チップで構成されていると説明したが、Ｑ１，Ｑ２と同一のチップ上にＱ３が形成されていても良い。逆に、前記実施例では、制御回路１２０や温度検出回路１３０は増幅用トランジスタＱ１，Ｑ２と同一のチップ上に形成されていると説明したが、Ｑ１，Ｑ２と別個のチップ上に形成されていても良い。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＰＳＫ変調モードを有するＥＤＧＥ方式による送受信が可能な無線通信システムを構成するパワーモジュールに適用した場合を説明したが、本発明はそれに限定されるものでなく、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）など高周波電力増幅回路の動作電圧を制御して送信信号の振幅を制御する通信方式の携帯電話機や移動電話機などの無線通信システムを構成するＲＦパワーモジュールに利用することができる。

本発明に係る温度検出回路を備えたＲＦパワーモジュールの実施例を示すブロック図である。 本実施例のＲＦパワーモジュールにおける制御回路と電源回路の概略構成を示すブロック図である。 本実施例のＲＦパワーモジュールにおける温度検出回路の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）は実施例の温度検出回路における温度Ｔと検出電圧Ｖａとの関係を示すグラフ、（Ｂ）は実施例の温度検出回路から出力されるアラーム信号と温度Ｔの関係を示すグラフである。 本発明に係る温度検出回路を備えたＲＦパワーモジュールを、ＥＤＧＥ方式の無線通信システムに適用する場合の好適な構成例を示すブロック図である。 実施例のＲＦパワーモジュールの高周波電力増幅回路の具体的な回路構成例を示す回路図である。 実施例のＲＦパワーモジュールを使用したＧＳＭとＤＣＳのデュアルバンド方式の携帯電話機システムの全体の構成例を示す。

符号の説明

１００ ＲＦパワーモジュール
１１０ 高周波電力増幅回路
１１１，１１２，１１３ 増幅段
１２０ 制御回路
１３０ 温度検出回路
１４０ 電源回路
２００ フロントエンド・モジュール
３００ ベースバンド回路（ベースバンドＬＳＩ）
４００ 変復調回路（変復調用ＩＣ）

Claims (11)

1. 増幅用トランジスタを備え送信信号を増幅して出力する半導体集積回路化された高周波電力増幅回路と、該高周波電力増幅回路に動作電圧を供給する電源回路とを内蔵し、振幅情報に基づく制御信号によって前記電源回路が発生する動作電圧が制御可能にされた高周波電力増幅用電子部品であって、
   前記増幅用トランジスタが形成されている半導体チップに温度検出用素子が設けられ、該温度検出用素子が設けられた半導体チップと同一もしくは別個の半導体チップに、前記温度検出用素子の状態に基づいて異なる２つの比較レベルにて当該温度検出用素子が形成されている半導体チップの温度が所定温度以上になったか否かを判定し、第１の比較レベル以上になったときに異常を示し、前記第１の比較レベルに対応する温度よりも低い温度に対応する第２の比較レベル以下になったときに正常を示す信号を外部へ出力する温度検出回路が設けられていることを特徴とする高周波電力増幅用電子部品。
2. 前記高周波電力増幅回路は複数の増幅用トランジスタが直列形態に接続されてなり、最終段の増幅用トランジスタは他の増幅用トランジスタと異なる半導体チップに形成されているとともに、前記温度検出用素子は前記最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと同一の半導体チップに形成され、前記温度検出回路は前記最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップとは別個の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅用電子部品。
3. 前記温度検出回路は、前記最終段の増幅用トランジスタよりも前段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと同一の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の高周波電力増幅用電子部品。
4. 前記電源回路は、前記最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップおよび最終段の増幅用トランジスタよりも前段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと異なる第３の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の高周波電力増幅用電子部品。
5. 増幅用トランジスタを備え送信信号を増幅して出力する半導体集積回路化された高周波電力増幅回路を内蔵した高周波電力増幅用電子部品であって、
   前記増幅用トランジスタが形成されている半導体チップに温度検出用素子が設けられ、該温度検出用素子が設けられた半導体チップと同一もしくは別個の半導体チップに、前記温度検出用素子の状態に基づいて異なる２つの比較レベルにて当該温度検出用素子が形成されている半導体チップの温度が所定温度以上になったか否かを判定し、第１の比較レベル以上になったときに異常を示し、前記第１の比較レベルに対応する温度よりも低い温度に対応する第２の比較レベル以下になったときに正常を示す信号を外部へ出力する温度検出回路が設けられていることを特徴とする高周波電力増幅用電子部品。
6. 前記高周波電力増幅回路は複数の増幅用トランジスタが直列形態に接続されてなり、最終段の増幅用トランジスタは他の増幅用トランジスタと異なる半導体チップに形成されているとともに、前記温度検出用素子は前記最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと同一の半導体チップに形成され、前記温度検出回路は前記最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップとは別個の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項５に記載の高周波電力増幅用電子部品。
7. 前記温度検出回路は、前記最終段の増幅用トランジスタよりも前段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと同一の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項６に記載の高周波電力増幅用電子部品。
8. 増幅用トランジスタを備え送信信号を増幅して出力する半導体集積回路化された高周波電力増幅回路と、該高周波電力増幅回路に動作電圧を供給する電源回路とを内蔵し、振幅情報に基づく制御信号によって前記電源回路が発生する動作電圧が制御可能にされた高周波電力増幅用電子部品であって、
   前記増幅用トランジスタが形成されている半導体チップに温度検出用素子が設けられ、前記電源回路が形成された半導体チップと同一もしくは別個の半導体チップに、前記温度検出用素子の状態に基づいて異なる２つの比較レベルにて当該温度検出用素子が形成されている半導体チップの温度が所定温度以上になったか否かを判定し、第１の比較レベル以上になったときに異常を示し、前記第１の比較レベルに対応する温度よりも低い温度に対応する第２の比較レベル以下になったときに正常を示す信号を外部へ出力する温度検出回路が設けられていることを特徴とする高周波電力増幅用電子部品。
9. 前記高周波電力増幅回路は複数の増幅用トランジスタが直列形態に接続されてなり、最終段の増幅用トランジスタは他の増幅用トランジスタと異なる半導体チップに形成され、前記電源回路および温度検出用素子は前記最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップとは別個の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項８に記載の高周波電力増幅用電子部品。
10. 前記温度検出回路は、前記最終段の増幅用トランジスタよりも前段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと同一の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項９に記載の高周波電力増幅用電子部品。
11. 前記電源回路は、前記最終段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップおよび前記最終段の増幅用トランジスタよりも前段の増幅用トランジスタが形成されている半導体チップと異なる第３の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の高周波電力増幅用電子部品。

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