JP2006237866A - 高周波電力増幅器及びその出力電力調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】出力電圧が非常に低い領域での線形性を改善する高周波電力増幅器を提供する。
また、制御信号Ｖｒａｍｐに対してのオフセット成分Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔをキャンセルする調整方法を提供するる。
【解決手段】高周波出力電力レベルが一定以下になった場合、第Ｎ段目高周波増幅トランジスタの動作をオフにする制御を有する高周波電力増幅器を用いることで、高周波出力電力レベルが非常に低い場合の線形性を改善することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体通信機器等に用いられる高周波電力増幅器に関するものである。

次世代移動体通信の世界標準として、ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）等の携帯電話システムが注目されている。ＥＤＧＥやＵＭＴＳのシステムでは、出力電力制御が広い範囲で要求され、なおかつそれぞれの採用している変調方式の特徴から、高い線形性が要求される。一方、最近では携帯電話のアプリケーションとして、モバイルカメラやゲーム、テレビチューナーなどが標準で搭載されつつあり、年々携帯電話の消費電力が急激に向上してきている。このような状況の下で、高周波送信回路を構成する高周波電力増幅器には、高い線形性と高効率特性の両立が強く求められている。

従来、携帯電話システムの変調制御は、直交変調方式で行なわれており、この方式で高い線形性を実現しようとすると、高周波電力増幅器はＡ級増幅器で動作しなければならない。しかし、Ａ級動作の場合、高周波電力増幅器には絶えず直流電流を消費してしまっている為、効率向上には繋がらない。

図８は、特許文献１で開示された電源制御レギュレータから電源供給される高周波電力増幅器である。１は電圧制御レギュレータ部であり、制御信号入力端子１０によって入力される制御信号Ｖｒａｍｐにて制御された電圧が出力される。２は高周波電力増幅器ブロックであり、１段目増幅トランジスタ６と２段目増幅トランジスタ７と３段目増幅トランジスタ８とからなる３段の増幅トランジスタで構成されており、１段目増幅トランジスタ６の電源電圧Ｖｃｃ１、高周波電力増幅器ブロック２のバイアス回路９に入力されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓには適切な固定の電圧が供給され、２段目増幅トランジスタ７の電源電圧Ｖｃｃ２と３段目増幅トランジスタ８の電源電圧Ｖｃｃ３には、電圧制御レギュレータブロック１から同じ電源電圧が供給される。電源電圧Ｖｃｃ２、Ｖｃｃ３と制御信号Ｖｒａｍｐとの関係は以下のような特性を持つ。

Ｖｃｃ２＝Ｖｃｃ３＝α×Ｖｒａｍｐ+β（式１）

αは電圧制御レギュレータでの利得で、βはオフセット量である。

前記の高周波増幅器の特徴として、全ての出力電力レベルに対して、３段目増幅トランジスタ８が常にＥ級動作のようなスイッチング動作をおこなうことで、高い線形性と高効率特性の両立を可能にした。

上記のようなスイッチング動作を行なっている高周波電力増幅器では、高周波電力増幅器の高周波出力電力Ｐｏｕｔには、以下のような特性が成り立つ。

Ｐｏｕｔ（Ｗ）＝（２×Ｖｃｃ−Ｖｓａｔ）^２／（８×Ｒｌｏａｄ） （式２）

ここで、Ｖｃｃ＝Ｖｃｃ２＝Ｖｃｃ３と定義し、Ｒｌｏａｄは高周波電力増幅器の負荷抵抗とする。

さらに、高周波電力増幅器の高周波出力電圧Ｖｏｕｔは、式２より、

Ｖｏｕｔ（Ｖ）＝２×Ｖｃｃ−Ｖｓａｔ （式３）

が求まり、式１と式３より、制御信号Ｖｒａｍｐと高周波出力電圧Ｖｏｕｔの関係は以下のように表すことができる。

Ｖｏｕｔ（Ｖ）＝２×α×Ｖｒａｍｐ＋２×β＋Ｖｓａｔ
＝Ｇ×Ｖｒａｍｐ＋Ｖｒａｍｐ_ｏｆｆｓｅｔ （式４）

ただし、Ｇ、Ｖｒａｍｐ_ｏｆｆｓｅｔは定数で表される。

上記の式４から、高周波出力電圧Ｖｏｕｔは、制御信号Ｖｒａｍｐに対して比例関係が成り立つ。

さらに、上記の高周波電力増幅器は、特許文献２で開示されたポーラー変調技術として、ＥＥＲ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）技術に適応する事ができる。ＥＥＲ技術についての詳細は特許文献２に述べられているため、ここでは簡単に説明を行なうと、携帯電話等の変調信号を振幅成分と位相成分に分割し、位相成分は高周波電力増幅器の高周波入力端子１１に高周波信号として入力し、振幅成分は、高周波電力増幅器の電源電圧端子に入力する。この事で、高周波電力増幅器の出力端子１２には、振幅成分と位相成分が合成された信号が出力される。これは、高周波電力増幅器がＥ級のようなスイッチング動作を行なっているため、高周波入力端子１１と高周波出力端子１２では、振幅成分についての関連性は非常に弱いものでしかないが、位相成分についての関連性は非常に強く、高周波電力増幅器の電源端子と高周波電力増幅器の高周波出力端子１２では、振幅成分についての関連性が非常に強いためである。

このようにＥＥＲ技術を用いる事で、携帯電話等の高周波送信回路の変調制御において、高い線形性と高効率を実現してきた。
しかし、ＥＥＲ技術においては、変調信号の振幅成分を制御信号Ｖｒａｍｐから入力し、高周波電力増幅器の高周波出力電圧Ｖｏｕｔに再現させるため、制御信号Ｖｒａｍｐと高周波出力電圧Ｖｏｕｔとの間には、比例関係が成り立たなければならず、かつ、オフセットを持たない事が要求される。この２つの条件が崩れてしまった場合、変調精度の著しい劣化を招き、通信品質を損なうという問題がある。

米国特許第６７０１１３８号公報 特表２００４−５０１５２７号公報

しかしながら、図８に示す高周波増幅器の線形性は図９のように高周波出力電圧Ｖｏｕｔが非常に低い領域では、線形性を保つ事ができない。このような非線形領域では、制御信号Ｖｒａｍｐと高周波出力電圧Ｖｏｕｔとの間には、比例関係が成り立たない。さらに、制御信号Ｖｒａｍｐと高周波出力電圧Ｖｏｕｔの関係は、式４に表されるように、高周波出力電圧Ｖｏｕｔは、制御信号Ｖｒａｍｐに対してＶｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔだけオフセットを持っている。このように高周波出力電圧Ｖｏｕｔが非常に低い領域での非線形性や、制御信号Ｖｒａｍｐに対してのオフセット成分Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔはＥＥＲ技術において変調精度の著しい劣化を招き、通信品質を損なうという問題がある。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、出力電圧が非常に低い領域での線形性を改善する高周波電力増幅器を提供することを目的とする。
また、制御信号Ｖｒａｍｐに対してのオフセット成分Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔをキャンセルする調整方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の高周波電力増幅器は、順次直列にＮ個の増幅器を接続し、入力信号を入力する増幅器を第１の増幅段とし、第Ｎの増幅段が出力信号を出力するようにした、いわゆるＮ段構成の高周波電力増幅器において、第（Ｎ−１）の増幅段の電源電圧Ｖｃｃ（Ｎ−１）が、外部から与えられる制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）に応じて前記電源電圧Ｖｃｃ（Ｎ−１）を可変する機能を有する電源電圧制御レギュレータＲｅｇ（Ｎ−１）を介して供給され、第Ｎの増幅段の電源電圧ＶｃｃＮが制御信号ＶｒａｍｐＮに応じて前記電源電圧ＶｃｃＮを可変にする機能を有する電源電圧制御レギュレータＲｅｇＮを介して供給され、第Ｎの増幅段の増幅器を構成する前記電源電圧ＶｃｃＮが、前記出力信号が一定値以下になった場合に固定電圧となるように構成される。

また本発明の高周波電力増幅器は、前記第１の増幅段の電源電圧Ｖｃｃ１に固定電圧が供給されるものを含む。

また本発明の高周波電力増幅器は、前記制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）と前記制御信号ＶｒａｍｐＮの信号レベルが前記一定値より低い場合は、前記制御信号ＶｒａｍｐＮが前記制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）より低いレベルの固定電位が与えられるようにしたものを含む。

また本発明の高周波電力増幅器は、前記制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）と前記制御信号ＶｒａｍｐＮを前記一定値の信号レベルで前記制御信号を切換え制御するに際し、前記一定値の信号レベルより低い信号レベルから高い信号レベルへ上昇して切換わる場合の閾値１と、前記一定値の信号レベルより高い信号レベルから低い信号レベルへ下降して切換わる場合の閾値２が異なることによりヒステリシス特性を有するものを含む。

また本発明の高周波電力増幅器は、前記増幅段がトランジスタ増幅素子から構成されたものを含む。

また本発明の高周波電力増幅器は、前記電源電圧制御レギュレータが、前記制御信号を入力する第１の入力端子と出力電圧を供給する電圧レギュレータと接続された第２の入力端子を備えた誤差増幅器と、前記電圧レギュレータの出力端子と前記誤差増幅器の第２の入力端子間を結合する帰還回路網から構成されたものを含む。

また本発明の方法は、上記高周波電力増幅器を用い、前記第Ｎ段増幅器の出力信号が所定の値以下となったとき、前記制御信号ＶｒａｍｐＮを固定電位にするように出力電力を調整する。

携帯電話の変調信号や電力制御情報は、ベースバンド部と制御システム部で処理され、振幅成分と位相成分に分割されて出力される。位相成分はアップコンバーターで高周波信号に変換した後、高周波電力増幅器の高周波入力端子に入力される。振幅成分は、電圧制御レギュレータの制御信号入力端子に入力され、高周波電力増幅器の電源電圧は、制御信号に応じた電圧として供給される。ＥＥＲ技術を用いると、高周波電力増幅器の高周波出力端子では、変調波の振幅成分と位相成分が合成され、変調信号を再生することができる。

本発明の電源制御レギュレータから電源供給される高周波電力増幅器の構成として、２段以上で構成された電圧制御レギュレータブロックと、３段以上Ｎ段の増幅トランジスタで構成される。１段目増幅トランジスタの電源電圧Ｖｃｃ１は、固定の電圧が与えられ、高周波電力増幅器のバイアス電圧Ｖｂａｉｓは、適切な固定の電圧が供給される。一方、制御信号ＶｒａｍｐＮによって制御された電圧レギュレータＲｅｇＮの出力電圧は、Ｎ段目増幅トランジスタの電源電圧ＶｃｃＮに供給される。同様に、制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）によって制御された電源電圧レギュレータＲｅｇ（Ｎ−１）の出力電圧は、（Ｎ−１）段目増幅トランジスタの電源電圧Ｖｃｃ（Ｎ−１）に供給される。

ここで、制御信号ＶｒａｍｐＮについて、Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）と共通の制御信号を入力する場合、Ｎ段目増幅トランジスタがスイッチング動作を行なうことで、式（４）が成り立ち制御信号ＶｒａｍｐＮに対して高周波電力増幅の高周波出力電圧Ｖｏｕｔは比例の関係になる。しかし、従来の技術と同じように出力電圧が非常に低い領域では、線形性を保つ事ができない。

そこで、本発明の回路構成及び制御方法では、高周波出力電圧Ｖｏｕｔが非常に低い領域に限り、Ｎ段目増幅トランジスタの電源電圧ＶｃｃＮは、電圧制御レギュレータＲｅｇＮの制御信号ＶｒａｍｐＮを調整し、Ｎ段目増幅トランジスタの動作がオフになるように設定する。この場合、（Ｎ−１）段目増幅トランジスタがスイッチング動作を行なうことで、（Ｎ−１）段目トランジスタの高周波出力電圧において式（４）が成り立ち制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）に対して比例の関係になる。さらに、Ｎ段目増幅トランジスタは動作がオフしている為、高周波出力電圧が非常に低い領域では、Ｎ段目増幅トランジスタが減衰器の役割を果たし、線形性を拡大する事ができる。
上記のように制御信号ＶｒａｍｐＮは、高周波出力電圧Ｖｏｕｔに応じて２通りの制御を行う事を特徴とする。

この２つの制御の切り替えるための閾値は、それぞれのアプリケーションで採用されている変調方式やパワー制御の規格に基づきあらかじめ決めておくことができ、この閾値をシステム制御部に記憶させておく。この閾値に基づきシステム制御部では、携帯電話等の端末機器でネットワーク側から要求されるパワー設定レベル情報や端末機器自身で判断したパワー設定レベル情報と比較して制御の方法を切り替える。

ここでは、要求された出力電圧が閾値よりも高く、制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）とＶｒａｍｐＮを共通で制御する方法を「通常制御」と定義し、要求された出力電圧が閾値よりも低く、Ｎ段目増幅トランジスタの動作をオフに設定する制御方法を「低出力電圧制御」と定義する。

本発明に係わる回路構成及び制御方法では、高周波出力電圧Ｖｏｕｔが非常に低い領域に限り、Ｎ段目増幅トランジスタの電源電圧ＶｃｃＮは、電圧制御レギュレータＲｅｇＮの制御信号ＶｒａｍｐＮを調整し、Ｎ段目増幅トランジスタの動作がオフになるように設定することが特徴である。これにより、出力電圧が非常に低い領域では、Ｎ段目の高周波増幅トランジスタが減衰器の役割を果たし、線形性を拡大する事ができる。
上記のように制御信号ＶｒａｍｐＮは、高周波出力電圧Ｖｏｕｔに応じて２通りの制御を行う事を特徴とする。

以下、本発明の高周波電力増幅器を各実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器について図面を参照しながら説明する。
図１は、移動体通信機器等の送信部および受信部に係わる部分のブロック図、図２はこの送信回路ブロックの構成図、図３は通常出力電圧制御と低出力電圧制御の差による線形性の比較図である。
本発明では、入力信号を入力する第１の増幅段と第Ｎの増幅段が出力信号を出力する、いわゆるＮ段構成の高周波電力増幅器において、第（Ｎ−１）の増幅段の電源電圧Ｖｃｃ（Ｎ−１）が、外部から与えられる制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）に応じて前記電源電圧Ｖｃｃ（Ｎ−１）を可変する機能を有する電源電圧制御レギュレータＲｅｇ（Ｎ−１）を介して供給され、第Ｎの増幅段の電源電圧ＶｃｃＮが制御信号ＶｒａｍｐＮに応じて前記電源電圧ＶｃｃＮを可変する機能を有する電源電圧制御レギュレータＲｅｇＮを介して供給され、前記電源電圧ＶｃｃＮが、前記出力信号が一定値以下になった場合に固定電圧となるようにしたことを特徴とする。

図２には、電圧制御レギュレータブロック２７とＮ段の増幅トランジスタで構成される高周波電力増幅器ブロック２８を示す。これら電圧制御レギュレータブロック２７と高周波電力増幅器ブロック２８は図１における電圧制御レギュレータ２０と高周波電力増幅器２１に対応する。ここでは、高周波電力増幅器として３段のバイポーラトランジスタでの構成を例に説明を進める。（以下Ｎ＝３として説明する。）

まず、各段の電圧制御レギュレータ４３，４４の電源Ｖｒｅｇ２、Ｖｒｅｇ３、高周波電力増幅器ブロック２８のバイアス電圧Ｖｂａｉｓには適切な固定の電圧が供給される。２段目増幅トランジスタ３６の電源電圧は、制御信号入力端子３９に入力される制御信号Ｖｒａｍｐ２で制御された電圧制御レギュレータＲｅｇ２から供給され、同様に３段目増幅トランジスタ３７の電源電圧は、制御信号入力端子４０に入力される制御信号Ｖｒａｍｐ３で制御された電圧制御レギュレータＲｅｇ３から供給される。

変調波の振幅信号や電力制御情報は、ベースバンド部１７と制御システム部１６で演算され、それぞれの電源制御レギュレータ４３，４４の制御信号Ｖｒａｍｐ２、Ｖｒａｍｐ３として入力される。２段目の誤差増幅器２９の電源電圧には制御電圧Ｖｒａｍｐ２で制御された電圧制御レギュレータＲｅｇ２（３１）から供給され、同様に、３段目の演算増幅器３０の電源電圧には制御電圧Ｖｒａｍｐ３で制御された電圧制御レギュレータＲｅｇ３（３２）から供給される。

通常出力電圧制御では、ベースバンド部１７からは２つの制御信号Ｖｒａｍｐ２およびＶｒａｍｐ３が供給され、電圧制御レギュレータＲｅｇ２、Ｒｅｇ３の制御信号入力端子に入力される。通常出力電圧制御の場合、制御信号Ｖｒａｍｐ２と制御信号Ｖｒａｍｐ３には同じ制御信号が与えられ、Ｖｒａｍｐ＝Ｖｒａｍｐ２＝Ｖｒａｍｐ３が成立する。２段目増幅トランジスタ３６には２段目電圧制御レギュレータＲｅｇ２（４３）から出力された電圧が供給され、同様に３段目増幅トランジスタには３段目電圧制御レギュレータＲｅｇ３（４４）から出力された電圧が供給される。この場合、３段目増幅トランジスタ３７はスイッチング動作を行なうため、制御信号Ｖｒａｍｐに対して高周波電力増幅器ブロックの高周波出力端子４２にあらわれる高周波電圧出力Ｖｏｕｔは式４と同様にＶｏｕｔ（Ｖ）＝Ｇ_１×Ｖｒａｍｐ３＋Ｖｒａｍｐ_ｏｆｆｓｅｔとなる。

このように、高周波電力増幅器ブロックの高周波出力端子４２では、制御信号Ｖｒａｍｐに対して高周波出力電圧Ｖｏｕｔは比例関係にある。

一方、低出力電圧制御の場合、３段目増幅トランジスタ３７の電源電圧Ｖｃｃ３は、電圧制御レギュレータＲｅｇ３（４４）の制御信号Ｖｒａｍｐ３を調整し、３段目増幅トランジスタ３７の動作がオフになるように設定する。この場合、２段目増幅トランジスタ３６がスイッチング動作を行なうことで、２段目増幅トランジスタ３６の出力端子において、高周波出力電圧Ｖｏｕｔは以下のような関係式が成り立つ。

Ｖｏｕｔ＝Ｇ_２×Ｖｒａｍｐ２＋Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔ２ （式６）

さらに、３段目増幅トランジスタ３７は動作がオフしている為、高周波出力電圧が非常に低い領域では、３段目増幅トランジスタ３７が減衰器の役割を果たすため、結局、３段目増幅トランジスタ３７の高周波出力電圧においてもＶｒａｍｐ２に対して比例した結果となり、なおかつ同時に線形性を拡大する事ができる。

この、通常出力電圧制御と低出力電圧制御の特性を比較した結果を図３に示す。通常出力電圧制御時の線形領域下限４５と低出力電圧制御時の線形領域下限４６を比較してみると、明らかに高周波出力電圧が低い領域で線形性が改善している事が分かる。
この２つの制御の切り替えるための閾値は、システム制御部にあらかじめ設定することで、高周波出力電圧のレベルによって切り替えることが可能になる。
本実施の形態では、一般的なバイポーラトランジスタで説明を行なったが、電界効果トランジスタを用いても同様である。

（実施の形態２）
図４に本発明の実施の形態２を示す。
上記実施の形態１で説明した電圧制御レギュレータから電源供給される高周波電力増幅器において、低出力電圧制御では、３段目の増幅トランジスタ３７をオフにするため、制御信号Ｖｒａｍｐ３の設定値を最適に調整する必要がある。

調整方法として、制御信号Ｖｒａｍｐ２はベースバンド部１７より固定の電圧を供給し、電圧制御レギュレータ４３の制御信号として入力する。この状態で、制御信号Ｖｒａｍｐ３の電圧値を変化させていき、高周波出力電圧Ｖｏｕｔが最小になる点４７を検索する。この高周波出力電圧Ｖｏｕｔが最小になるときの制御信号Ｖｒａｍｐ３の電圧値を求める。このときの制御信号Ｖｒａｍｐ３の設定値をＶｒａｍｐ３_ｏｆｆとすると、このＶｒａｍｐ３_ｏｆｆの値は、制御システム部１６にて設定され、低出力電圧制御では制御信号Ｖｒａｍｐ３の設定値として用いることで、精度良く３段目増幅トランジスタ３７をオフにすることが可能になる。

（実施の形態３）
図５に本発明の実施の形態３を示す。
上記実施の形態１で説明した電圧制御レギュレータ４３から電源供給される高周波電力増幅器の構成において、通常出力電圧制御の時を例に説明を行うと、制御信号Ｖｒａｍｐに対して、高周波出力電圧Ｖｏｕｔは式４のように表され、高周波出力電圧Ｖｏｕｔは制御信号Ｖｒａｍｐに対し比例関係であることが言えるが、Ｖｒａｍｐに対してＶｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔ分だけオフセットを持っている。このオフセット成分は、ＥＥＲ技術を用いた変調信号に対しては変調精度の劣化を招き、通信品質の劣化につながってしまう。

以下に図５を用いて、オフセットをキャンセルする調整方法について説明する。あらかじめ制御信号Ｖｒａｍｐに対して高周波出力電圧Ｖｏｕｔが線形である領域で、制御信号Ｖｒａｍｐについてお互いが離れた２点を設定しておく必要があり、制御システム部１６に設定電圧値を記憶しておく。

次に調整工程において、この記憶されている制御信号Ｖｒａｍｐを図１に示した制御システム部１６とベースバンド部１７により設定し、２点４８，４９の高周波出力電圧Ｖｏｕｔを測定する。この高周波出力電圧Ｖｏｕｔをもとに制御システム部１６で演算を行い、この２点を通過する直線の演算を行う。

さらに、この直線の特性がＶｏｕｔ＝０Ｖを通過するときのＶｒａｍｐの電圧値を演算で求める。このときのＶｒａｍｐの値がオフセット量Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔとなる。

このオフセットをキャンセルする為には、制御信号Ｖｒａｍｐからオフセット量Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔを減算すればよく、これを行うことで調整を行うことができる。したがって調整後の制御信号をＶｒａｍｐ‘とすると、

Ｖｒａｍｐ‘＝Ｖｒａｍｐ−Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔ （式６）

となり、式４と式６を用いて調整後の出力電圧Ｖｏｕｔ‘を求めると、

Ｖｏｕｔ‘＝Ｖｒａｍｐ‘＋Ｖｒａｍｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＝Ｖｒａｍｐ（式７）

となり、調整後の出力電圧Ｖｏｕｔ‘には、オフセット成分を持たない制御信号Ｖｒａｍｐ が再現される。

この調整は通常出力電圧制御のみならず、低出力電圧制御でも同様に調整することができる。

（実施の形態４）
図６乃至図７に本発明の実施の形態４の調整方法を示す。
上記実施の形態１で説明した電圧制御レギュレータ及び高周波電力増幅器において、通常出力電圧制御と低出力電圧制御の切り替えの閾値については、それぞれのアプリケーションで採用されている変調方式やパワー制御の規格に基づきあらかじめ決めておくことができ、図６のように閾値５１の前後で最適な制御を切り替えることができるが、使用するアプリケーションによっては、頻繁な切り替わりを避けなければならない場合がある。この場合は、図７に示すように通常出力電圧制御から低出力電圧制御に突入する閾値２（５３）と、低出力電圧制御から通常出力電圧制御に復帰する閾値１（５２）とをそれぞれ設定し、これらの２つの値に幅を持たせることでヒステリシス制御が実現できる。
これにより円滑な制御が可能となる。

以上に説明したように、本発明は、ＥＤＧＥやＵＭＴＳのように、高精度な変調方式が採用されている携帯電話等の無線装置に有効である。

移動体通信機器等の送信部および受信部に係わる部分のブロック図 本発明の電圧制御レギュレータから電源供給される高周波電力増幅器の構成図 通常出力電圧制御と低出力電圧制御の差による線形性の比較 低出力電圧制御における制御信号Ｖｒａｍｐ３の調整方法 Ｖｒａｍｐ軸オフセットキャンセル調整方法 閾値設定による制御方法の切り替え ヒステリシス特性を持った閾値設定による制御方法の切り替え 従来の電圧制御レギュレータから電源供給される高周波電力増幅器の構成図 従来の回路構成での制御信号Ｖｒａｍｐ対高周波出力電圧Ｖｏｕｔ特性

符号の説明

１５：送信回路ブロック
１６：制御システム部
１７：ベースバンド部
２０：電圧制御レギュレータ
２１：高周波電力増幅器
２７：電圧制御レギュレータブロック
２８：高周波電力増幅器ブロック
２９：誤差増幅器（Ｎ−１段目）
３０：誤差増幅器（Ｎ段目）
３１：電圧レギュレータ（Ｎ−１段目）
３２：電圧レギュレータ（Ｎ段目）
３３：帰還回路網（Ｎ−１段目）
３４：帰還回路網（Ｎ段目）
３５：１段目増幅トランジスタ
３６：Ｎ-1段目増幅トランジスタ
３７：Ｎ段目増幅トランジスタ
３８：バイアス回路
３９：制御信号入力端子（Ｎ−１段目）
４０：制御信号入力端子（Ｎ段目制御信号）
４１：高周波入力端子
４２：高周波出力端子
４３：電圧制御レギュレータ（Ｎ−１段目）
４４：電圧制御レギュレータ（Ｎ段目）

Claims (7)

1. 順次直列にＮ個の増幅器を接続し、入力信号を入力する増幅器を第１の増幅段とし、第Ｎの増幅段が出力信号を出力するようにした、いわゆるＮ段構成の高周波電力増幅器において、
   第（Ｎ−１）の増幅段の電源電圧Ｖｃｃ（Ｎ−１）が、外部から与えられる制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）に応じて前記電源電圧Ｖｃｃ（Ｎ−１）を可変する機能を有する電源電圧制御レギュレータＲｅｇ（Ｎ−１）を介して供給され、
   第Ｎの増幅段の電源電圧ＶｃｃＮが制御信号ＶｒａｍｐＮに応じて前記電源電圧ＶｃｃＮを可変にする機能を有する電源電圧制御レギュレータＲｅｇＮを介して供給され、
   第Ｎの増幅段の増幅器を構成する前記電源電圧ＶｃｃＮが、前記出力信号が一定値以上の場合はＶｒａｍｐ（Ｎ−１）とＶｒａｍｐＮは共通に制御され、一定値以下になった場合に固定電圧となるように構成される高周波電力増幅器。
2. 請求項１に記載の高周波電力増幅器であって、
   前記第１の増幅段の電源電圧Ｖｃｃ１に固定電圧が供給される高周波電力増幅器。
3. 請求項１に記載の高周波電力増幅器であって、
   前記制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）と前記制御信号ＶｒａｍｐＮの信号レベルが前記一定値より低い場合は、前記制御信号ＶｒａｍｐＮが前記制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）より低いレベルの固定電位が与えられるようにした高周波電力増幅器。
4. 請求項１に記載の高周波電力増幅器であって、
   前記制御信号Ｖｒａｍｐ（Ｎ−１）と前記制御信号ＶｒａｍｐＮを前記一定値の信号レベルで前記制御信号を切換え制御するに際し、前記一定値の信号レベルより低い信号レベルから高い信号レベルへ上昇して切換わる場合の閾値１と、前記一定値の信号レベルより高い信号レベルから低い信号レベルへ下降して切換わる場合の閾値２が異なることによりヒステリシス特性を有する高周波電力増幅器。
5. 請求項１に記載の高周波電力増幅器であって、
   前記増幅段がトランジスタ増幅素子から構成された高周波電力増幅器。
6. 請求項１に記載の高周波電力増幅器であって、
   前記電源電圧制御レギュレータが、前記制御信号を入力する第１の入力端子と出力電圧を供給する電圧レギュレータと接続された第２の入力端子を備えた誤差増幅器と、前記電圧レギュレータの出力端子と前記誤差増幅器の第２の入力端子間を結合する帰還回路網から構成された高周波電力増幅器。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の高周波電力増幅器を用い、前記第Ｎ段増幅器の出力信号が所定の値以下となったとき、前記制御信号ＶｒａｍｐＮを固定電位にするようにした出力電力調整方法。

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