JP2009077449A - 高周波電力増幅装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低パワー時の高周波電力増幅装置の高効率化を実現し、また低パワー時の電力増幅器の温度特性を改善する。
【解決手段】高周波電力増幅用トランジスタ2と、高周波電力増幅用トランジスタのベースにバイアス電流を供給するバイアス供給回路51と、前記高周波電力増幅用トランジスタのベースとバイアス供給回路の間に接続されたバイアス制御回路52を備えており、前記バイアス制御回路は高周波電力増幅用トランジスタの電源32に接続されている。
【選択図】図1
【解決手段】高周波電力増幅用トランジスタ2と、高周波電力増幅用トランジスタのベースにバイアス電流を供給するバイアス供給回路51と、前記高周波電力増幅用トランジスタのベースとバイアス供給回路の間に接続されたバイアス制御回路52を備えており、前記バイアス制御回路は高周波電力増幅用トランジスタの電源32に接続されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、移動体通信機器等に用いられる電力増幅器に関するものである。特に、低出力時の消費電流の低減に関するものである。
近年、携帯電話に代表される移動体通信機器は、小型化、長通話時間化へと急速に進んでいる。このため、通話時消費電力の大半を占める、送信用電力増幅器においては、より一層の高効率化が強く求められている。
特に、CDMA(Code Division Multiple Access)に代表される近年の通信方式では、パワーコントロール機能というものがある。これは、基地局に近い距離に端末がある場合、その端末は送信出力を下げて、基地局への通信を行う機能(Low Power Mode)である。
この時、送信用電力増幅器は、高パワー出力(約27.0dBm)から低パワー出力(約13dBm)に動作が切り替わることになる。この低パワー時において、送信用電力増幅器は、十分に線形性が得られる範囲で動作している。このため、線形性を維持しながら、バイアス点を下げること(動作電流を低減すること)が可能である。そこで、移動体通信端末において高効率化を図るため、図9に示すように構成したものがある。
図9において、1はバイアス供給用トランジスタ、2は高周波電力増幅用のトランジスタ、11,12,13,16は抵抗、14,15は温度補償用のショットキーダイオード、31はバイアス供給用トランジスタ1のベース電位を決定するVctrl電圧、32は電力増幅用トランジスタ2のコレクタに電位を与えるVcc電圧である。電力増幅用トランジスタ2のコレクタのアイドル電流値は、Vctrl電圧31、バイアス供給用トランジスタ1、抵抗11,12,13,16、ショットキーダイオード14,15により生成されるベース電流により決定され、Vctrl電圧31を可変して高周波電力増幅用のトランジスタ2のバイアス点を制御している。
図10は(特許文献1)に示されているもので、図9の制御性を改善するために、バイアス供給用トランジスタ1のエミッタに電力制御用トランジスタ3,抵抗21,22を新たに追加し、電力制御用トランジスタ3のベースに抵抗21を介して電力制御電圧33を加えるようにしている。この構成により、電力制御電圧33を印加することにより低パワー時の電力増幅用トランジスタ2のコレクタのアイドル電流値の低減を可能としている。
特開2003−51720号公報
しかし、図9に示した電力増幅器用バイアス回路では、低パワー時にVctrl電圧31を制御することで高周波電力増幅用トランジスタ2の動作電流を制御(制限)する場合、百mV単位でVctrl電圧31を制御(例えば2.8Vから2.7Vに制御)する必要があり、制御が困難で、特殊な回路や外部に精度の高いレギュレータを必要とするという問題がある。また図9に示す回路では、ダイオード14,15により高周波電力増幅用トランジスタ2の温度特性を補償するように動作しているが、低パワー時にVctrl電圧31で高周波電力増幅用トランジスタ2の動作電流を制御(制限)した場合、ダイオード14,15に流れる電流が減少するため、温度補償効果が低減するという問題がある。
図10に示す例では、上記課題を解決するための提案がなされているが、Vctrl電源31、高周波電力増幅器用トランジスタ2の電源32の他に、バイアス制御用の電源33が必要であり、制御が複雑な構成となっている。また、効率改善効果もバイアス制御のみによるものである。
本発明の目的は、上記課題を解決するものであり、さらに低パワー時の電力増幅装置の大幅な高効率化を実現し、電流制御(制限)の制御性に優れかつ簡素な構成の高周波電力増幅装置を提供することである。
本発明の請求項1記載の高周波電力増幅装置は、高周波電力増幅用トランジスタと、高周波電力増幅用トランジスタのベースにバイアス電流を供給するバイアス供給回路と、前記高周波電力増幅用トランジスタのベースとバイアス供給回路の間に接続されたバイアス制御回路からなり、前記バイアス制御回路を、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧に対応して高周波電力増幅用トランジスタのバイアス電流を制御するよう構成したことを特徴とする。
本発明の請求項2記載の高周波電力増幅装置は、請求項1において、バイアス制御回路は、コレクタが前記バイアス供給回路の出力と高周波電力増幅用トランジスタのベースの間に接続されたバイアス制御用トランジスタと、コレクタが前記バイアス制御用トランジスタのベースに接続されたインバータ用トランジスタとを備え、前記インバータ用トランジスタのベースを高周波電力増幅用トランジスタの電源に接続したことを特徴とする。
本発明の請求項3記載の高周波電力増幅装置は、請求項1において、バイアス制御回路は、コレクタが前記バイアス供給回路の出力と高周波電力増幅用トランジスタのベースの間に接続されたバイアス制御用トランジスタと、コレクタが前記バイアス制御用トランジスタのベースに接続されたインバータ用トランジスタとエミッタが前記インバータ用トランジスタのベースに接続されたトランジスタとを備え、前記トランジスタのコレクタを高周波電力増幅用トランジスタの電源に接続し前記トランジスタのベースに電力制御信号を印加したことを特徴とする。
本発明の請求項4記載の高周波電力増幅装置は、請求項2または請求項3において、前記バイアス制御用トランジスタのベースとコレクタを抵抗を介して接続したことを特徴とする。
本発明の請求項5記載の高周波電力増幅装置は、請求項2または請求項3において、前記バイアス制御用トランジスタのベースとエミッタを抵抗を介して接続したことを特徴とする。
本発明の請求項6記載の高周波電力増幅装置は、請求項2または請求項3において、前記バイアス制御用トランジスタのベースとコレクタを抵抗を介して接続し、前記バイアス制御用トランジスタのベースとエミッタを抵抗を介して接続したことを特徴とする。
本発明の請求項7記載の高周波電力増幅装置は、請求項2〜請求項6の何れかにおいて、前記バイアス制御用トランジスタのエミッタにショットキーダイオードまたはPN接合ダイオードを直列に接続したことを特徴とする。
本発明の請求項8記載の多段高周波電力増幅器は、少なくとも2段以上で構成される多段高周波電力増幅器において、請求項1〜請求項7の何れかに記載の高周波電力増幅装置を少なくとも1つ以上設けたことを特徴とする。
本発明の高周波電力増幅装置によれば、低パワー時の効率を大きく改善することが可能である。またバイアス制御回路の工夫により、低パワー時の所望の効率特性の実現が可能である。さらにバイアス制御回路の工夫により、低パワー時の温度補償機能を付加することが可能であり、低パワー時の電力増幅器の温度特性を大幅に改善することができる。
本発明の請求項1の構成では、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧と動作電流が同時に制御されるため、高周波電力増幅装置の大幅な効率向上が可能となる。
また、本発明の請求項2の構成では、低パワー時に高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧を低下させることで、バイアス制御用トランジスタが働き、高周波電力増幅トランジスタの動作電流を低減することが可能である。
また、本発明の請求項2の構成では、低パワー時に高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧を低下させることで、バイアス制御用トランジスタが働き、高周波電力増幅トランジスタの動作電流を低減することが可能である。
また、本発明の請求項3の構成では、動作的には請求項2記載のバイアス制御回路と同様の動作を示し、低パワー時に高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧を低下させることで、バイアス制御用トランジスタが働き、高周波電力増幅トランジスタの動作電流を低減することが可能である。さらに、消費電流低減用のトランジスタの追加により、バイアス制御回路の低消費電流低減が可能となる。
また、本発明の請求項4の構成では、バイアス制御用トランジスタのベース端子電圧に対する動作電流の変化を、抵抗の値を変えることによって任意の電流依存性を得ることが可能である。
また、本発明の請求項5の構成では、バイアス制御用トランジスタのベース端子電圧に対する動作電流の変化を、抵抗の値を変えることによって任意の電流依存性を得ることが可能である。
また、本発明の請求項6の構成では、バイアス制御用トランジスタのベース端子電圧に対する動作電流の変化を、抵抗の値を変えることによって任意の電流依存性を得ることが可能である。
また、本発明の請求項7の構成では、バイアス制御用トランジスタのベースに電圧が印加されて高周波電力増幅用トランジスタの電流低減を図った場合、PN接合ダイオードが電力増幅用トランジスタの温度特性変動を補償する温度補償機能を発揮するという作用が得られる。また、PN接合ダイオードに代わってショットキーダイオードを使用した場合には、さらに強い温度補償機能を発揮するという作用が得られる。
以下、発明の各実施の形態を図1〜図8に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1,図2(a)(b)は本発明の(実施の形態1)を示している。
(実施の形態1)
図1,図2(a)(b)は本発明の(実施の形態1)を示している。
図1は(実施の形態1)の高周波電力増幅装置61の構成を示し、高周波電力増幅用トランジスタ2とバイアス供給回路51およびバイアス制御回路52を有している。バイアス供給回路51にはVctrl端子62を介してVctrl電圧31が印加されており、高周波電力増幅用トランジスタ2のコレクタには電源電圧端子63を介して電源32から電源電圧が印加されている。また、バイアス制御回路52の制御信号入力にも電源32から電源電圧が印加されている。
図2(a)はその具体的な回路図を示す。
高周波電力増幅用トランジスタ2のコレクタは電源電圧端子63に接続され、高周波電力増幅用トランジスタ2のエミッタは基準電位に接続されている。
高周波電力増幅用トランジスタ2のコレクタは電源電圧端子63に接続され、高周波電力増幅用トランジスタ2のエミッタは基準電位に接続されている。
バイアス供給回路51は、Vctrl端子62と基準電位との間に抵抗16と温度補償用のショットキーダイオード14と抵抗11を直列に接続し、バイアス供給用トランジスタ1のベースを抵抗16とダイオード14との接続点に接続し、バイアス供給用トランジスタ1のエミッタと前記基準電位との間に温度補償用のショットキーダイオード15と抵抗12を直列に接続し、バイアス供給用トランジスタ1のコレクタをVctrl端子62に接続し、バイアス供給用トランジスタ1のエミッタを抵抗13を介して前記高周波電力増幅用トランジスタ2のベースに接続して構成されている。
バイアス制御回路52は、バイアス制御用トランジスタ3とバイアス制御用トランジスタ3の制御信号を反転させるインバータ用トランジスタ4を有しており、バイアス制御用トランジスタ3のコレクタを、バイアス供給回路51の出力と高周波電力増幅用トランジスタ2のベースの間、さらに具体的には、バイアス制御用トランジスタ3のコレクタをバイアス供給用トランジスタ1のエミッタと抵抗13との接続点に接続し、バイアス制御用トランジスタ3のエミッタを抵抗21を介して基準電位に接続し、バイアス制御用トランジスタ3のベースをインバータ用トランジスタ4のコレクタと抵抗23との接続点に接続し、インバータ用トランジスタ4のエミッタを抵抗25を介して基準電位に接続し、抵抗24を介してインバータ用トランジスタ4のベースとエミッタを接続し、インバータ用トランジスタ4のベースを抵抗22を介して電源電圧端子63に接続し、バイアス制御用トランジスタ3のベースとインバータ用トランジスタ4のコレクタとの接続点を抵抗23を介してVctrl端子62に接続して構成されている。
41は高周波電力増幅用トランジスタ2のアイドル電流、42は高周波電力増幅用トランジスタ2のベース電流、43はバイアス制御用トランジスタ3のコレクタ電流を表している。
このバイアス制御回路52のインバータ用トランジスタ4のベースには抵抗22を介して電源32から給電され、バイアス制御用トランジスタ3のベースには抵抗23を介してVctrl電圧31から給電されている。
この(実施の形態1)の高周波電力増幅装置61は、低パワー時に電源電圧32を低下させることで、インバータ用トランジスタ4がオフ状態となる。インバータ用トランジスタ4がオフ状態となると、バイアス制御用トランジスタ3がオン状態となり、バイアス制御用トランジスタ3のコレクタ電流43が流れる。このため、高周波電力増幅用トランジスタ2のベース電流42が減少し、その結果、高周波電力増幅用トランジスタのアイドル電流41が減少する。
図2(b)は高周波電力増幅用トランジスタ2の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を実線A1で示しており、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧32が約3V付近までは高いアイドル電流41を示し、3Vから1V付近にかけて電流が減少し、その後アイドル電流が安定する。
このように、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧32を制御することで、低パワー時の電流制御を可能としており、電源電圧低減による効率向上の効果と、バイアス制御による効率向上の効果を同時に実現でき、高周波電力増幅装置の大幅な高効率化が達成できる優位性がある。
(実施の形態2)
図3(a)(b)は本発明の(実施の形態2)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているインバータ用トランジスタ4のベース回路にバイアス制御回路の消費電流低減のためのトランジスタ5が追加されている点だけが図2(a)とは異なっている。
図3(a)(b)は本発明の(実施の形態2)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているインバータ用トランジスタ4のベース回路にバイアス制御回路の消費電流低減のためのトランジスタ5が追加されている点だけが図2(a)とは異なっている。
具体的には、トランジスタ5のエミッタはインバータ用トランジスタ4のベースに接続され、コレクタは高周波電力増幅用トランジスタ2の電源に接続し、ここではトランジスタ5のコレクタは抵抗22を介して電源電圧端子63に接続されている。トランジスタ5のベースは、電力制御信号としてのVctrl電圧31が印加されるVctrl端子62に抵抗26を介して接続されている。
この構成によると、本発明の(実施の形態1)と同様に、低パワー時に高周波電力増幅用トランジスタ2の電源電圧32を低下させることで、インバータ用トランジスタ4がオフ状態となる。インバータ用トランジスタ4がオフ状態となると、バイアス制御用トランジスタ3がオン状態となり、バイアス制御用トランジスタ3のコレクタ電流43が流れる。このため、高周波電力増幅用トランジスタ2のベース電流42が減少し、その結果、高周波電力増幅用トランジスタのアイドル電流41が減少する。
図3(b)に実施の形態2の高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧32に対する高周波電力増幅用トランジスタのアイドル電流41の依存性を示す。図2(b)と同様の依存性を示し、この(実施の形態2)においても、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧を制御することで、低パワー時の電流制御を可能としており、電源電圧低減による効率向上の効果と、バイアス制御による効率向上の効果を同時に実現でき、高周波電力増幅装置の大幅な高効率化が達成できる。
さらに、トランジスタ5と抵抗26を付加した効果を(実施の形態1)の構成と対比して説明する。
高周波電力増幅装置のオフ時には、バイアス供給用トランジスタ1のベース電位を決定するVctrl電圧31を0Vにすることで、高周波電力増幅装置をオフ状態にするが、(実施の形態1)においては、Vctrl電圧31を0Vとした場合にも、高周波電力増幅用トランジスタ32から抵抗22,24,25を介してグランドに接続する経路があり、この経路に電流が流れることでオフ時にバイアス制御回路での待機電流が流れる。一方、トランジスタ5と抵抗26を付加した(実施の形態2)においては、トランジスタ5を追加したことで、Vctrlが0V時には、トランジスタ5がオフ状態となり、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧32からグランドへの経路が遮断され、オフ時にバイアス制御回路の待機電流を無くしてバイアス制御回路52の消費電流低減が可能である。
高周波電力増幅装置のオフ時には、バイアス供給用トランジスタ1のベース電位を決定するVctrl電圧31を0Vにすることで、高周波電力増幅装置をオフ状態にするが、(実施の形態1)においては、Vctrl電圧31を0Vとした場合にも、高周波電力増幅用トランジスタ32から抵抗22,24,25を介してグランドに接続する経路があり、この経路に電流が流れることでオフ時にバイアス制御回路での待機電流が流れる。一方、トランジスタ5と抵抗26を付加した(実施の形態2)においては、トランジスタ5を追加したことで、Vctrlが0V時には、トランジスタ5がオフ状態となり、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧32からグランドへの経路が遮断され、オフ時にバイアス制御回路の待機電流を無くしてバイアス制御回路52の消費電流低減が可能である。
(実施の形態3)
図4(a)(b)は本発明の(実施の形態3)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のベースとコレクタの間に抵抗27を接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
図4(a)(b)は本発明の(実施の形態3)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のベースとコレクタの間に抵抗27を接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
この構成によると、バイアス制御用トランジスタ3のベース端子電圧に対する高周波電力増幅用トランジスタ2のアイドル電流41の変化を、抵抗27の値を変えることによってコントロールすることが可能で、結果として、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性をコントロールすることが可能である。よって、抵抗27の値を変えることにより所望のアイドル電流依存性を得ることが可能となる。
さらに、抵抗27を付加した効果を(実施の形態2)の構成の場合と対比して具体的に説明する。
図4(b)では、(実施の形態2)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を実線Aで示し、図4(a)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を破線Bで示している。
図4(b)では、(実施の形態2)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を実線Aで示し、図4(a)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を破線Bで示している。
この図4(b)より、抵抗27を付加することで電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性が緩やかになるが、この理由は、抵抗27を付加した場合、バイアス制御用トランジスタ3がオン状態の時、バイアス制御用トランジスタ3のベースには、抵抗23と抵抗27との分配比で決まる電圧がかかることになる。このため、バイアス制御用トランジスタ3のベース電圧は、抵抗27を付加しない場合と比べて緩やかに変化することとなる。またこのとき、抵抗27が接続されている高周波電力増幅用トランジスタ2のベース電圧は、トランジスタのしきい値以上の電圧がかかるため、しきい値電圧は変わらない。このため、図4(b)のアイドル電流の依存性は破線Bのように、実線Aに比べて緩やかになる。
なお、この(実施の形態3)では図3(a)の構成に抵抗27を追加した場合を例に挙げて説明したが、同様に図2(a)の構成におけるバイアス制御用トランジスタ3のベースとコレクタ間を抵抗27で接続しても同様の効果が得られる。
(実施の形態4)
図5(a)(b)は本発明の(実施の形態4)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のベースとエミッタの間に抵抗28を接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
図5(a)(b)は本発明の(実施の形態4)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のベースとエミッタの間に抵抗28を接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
この構成によると、バイアス制御用トランジスタ3のベース端子電圧に対する高周波電力増幅用トランジスタ2のアイドル電流41の変化を、抵抗28の値を変えることによってコントロールすることが可能で、結果として、高周波電力増幅用トランジスタ2の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性をコントロールすることが可能である。よって、抵抗28の値を変えることにより所望のアイドル電流依存性を得ることが可能となる。
さらに、抵抗28を付加した効果を(実施の形態2)の構成の場合と対比して具体的に説明する。
図5(b)では、(実施の形態2)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を実線Aで示し、図5(a)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を一点鎖線Cで示している。
図5(b)では、(実施の形態2)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を実線Aで示し、図5(a)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を一点鎖線Cで示している。
図4(b)より、抵抗28を付加することで電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性が緩やかになるが、この理由は、抵抗28を付加した場合、バイアス制御用トランジスタ3がオン状態の時、バイアス制御用トランジスタ3のベースには、抵抗23,28,21の分圧比で決まる電圧がかかることになる。このため、バイアス制御用トランジスタ3のベース電圧が、抵抗28を付加しない時と比べて低くなるため、図4(b)に示すようにアイドル電流41の電源電圧32依存性は、(実施の形態2)の依存性Aに対して低電圧側へ平行にシフトした形となる。
なお、この(実施の形態4)では図3(a)の構成に抵抗28を追加した場合を例に挙げて説明したが、同様に図2(a)の構成におけるバイアス制御用トランジスタ3のベースとエミッタ間を抵抗28で接続しても同様の効果が得られる。
(実施の形態5)
図6(a)(b)は本発明の(実施の形態5)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のベースとコレクタの間に抵抗27を接続し、さらに、バイアス制御用トランジスタ3のベースとエミッタの間に抵抗28を接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
図6(a)(b)は本発明の(実施の形態5)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のベースとコレクタの間に抵抗27を接続し、さらに、バイアス制御用トランジスタ3のベースとエミッタの間に抵抗28を接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
この構成によると、バイアス制御用トランジスタ3のベース端子電圧に対する高周波電力増幅用トランジスタ2のアイドル電流41の変化を、抵抗27,28の値を変えることによってコントロールすることが可能で、結果として、高周波電力増幅用トランジスタ2の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性をコントロールすることが可能である。よって、抵抗27,28の値を変えることにより所望のアイドル電流依存性を得ることが可能となる。
さらに、抵抗27,28を付加した効果を(実施の形態2)(実施の形態3)の構成の場合と対比して具体的に説明する。
図6(b)では、(実施の形態2)〜(実施の形態4)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性をそれぞれ実線A,破線B,一点鎖線Cで示し、図6(a)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を点線Dで示している。
図6(b)では、(実施の形態2)〜(実施の形態4)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性をそれぞれ実線A,破線B,一点鎖線Cで示し、図6(a)の場合の電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を点線Dで示している。
図6(b)より、抵抗27,28を付加することで、(実施の形態2)に対して(実施の形態3)における効果と(実施の形態4)における効果の組み合わせた効果が得られることがわかる。よって、この(実施の形態5)では、より自由度の高い電源電圧32に対するアイドル電流41の依存性を実現することが可能となる。
なお、この(実施の形態5)では図3(a)の構成に抵抗27,28を追加した場合を例に挙げて説明したが、同様に図2(a)の構成におけるバイアス制御用トランジスタ3のベースとコレクタ間,ベースとエミッタ間を、それぞれ抵抗27,28で接続しても同様の効果が得られる。
(実施の形態6)
図7(a)(b)は本発明の(実施の形態6)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のエミッタにショットキーダイオード29を直列に接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
図7(a)(b)は本発明の(実施の形態6)を示し、バイアス制御回路52の一部を構成しているバイアス制御用トランジスタ3のエミッタにショットキーダイオード29を直列に接続した点だけが図3(a)とは異なっている。
この構成によると、高周波電力増幅用トランジスタ2の電源電圧32を制御してアイドル電流41の低減を図る場合、ショットキーダイオード29が高周波電力増幅用トランジスタ2の温度特性を打ち消すように働き、アイドル電流41の温度変化を低減するという作用が得られる。
(実施の形態6)の特徴を説明するため、図7(b)にアイドル電流の温度依存性を示す。ここで、破線E1は(実施の形態2)における電源電圧32が高い高パワー時の温度依存性、一点鎖線E2は(実施の形態2)における低パワー時の温度依存性、実線E3は(実施の形態6)における低パワー時の温度依存性を示す。
破線E1に示す高パワー時の温度依存性は、バイアス供給回路51内のショットキーダイオード14,15と高周波電力増幅用トランジスタ2の温度補償効果でアイドル電流41の温度変化が低減されている。しかし、点線E2に示す低パワー時には、その温度補償のバランスが崩れ、高温時にアイドル電流41が増加する傾向となる。
一方、実線E3に示す(実施の形態6)によれば、ショットキーダイオード29が、低パワー時における高周波電力増幅用トランジスタ2の温度特性を打ち消すように働くため、アイドル電流41の温度変化を大幅に改善することが可能である。その他の効果は(実施の形態2)と同様である。
ここではショットキーダイオード29を使用した場合を例に挙げて説明したが、バイアス制御用トランジスタ3のエミッタにPN接合ダイオードを直列に接続しても、同様の温度補償効果が得られる。
なお、ここでは(実施の形態2)の構成にショットキーダイオード29を追加した場合を例に挙げて説明したが、図2(a)または図4(a)または図5(a)または図6(a)におけるバイアス制御用トランジスタ3のエミッタにショットキーダイオード29またはPN接合ダイオードを直列に接続しても、同様の温度補償効果が得られる。
(実施の形態7)
図8は(実施の形態2)の高周波電力増幅装置を2段構成にした多段高周波電力増幅器を示す。
図8は(実施の形態2)の高周波電力増幅装置を2段構成にした多段高周波電力増幅器を示す。
高周波入力端子74に入力された高周波信号は、入力整合回路71を介して初段の高周波電力増幅装置61aの高周波電力増幅用トランジスタ2のベースに供給され、増幅して高周波電力増幅用トランジスタ2のコレクタに発生した高周波信号は、段間整合回路72を介して次段の高周波電力増幅装置61bの高周波電力増幅用トランジスタ2のベースに供給され、増幅して高周波電力増幅用トランジスタ2のコレクタに発生する。この高周波信号は、出力整合回路73を介して高周波出力端子75から出力される。
ここでは、初段と次段の両方の高周波電力増幅装置61a,61bのバイアス制御回路52として図3(a)に示した回路を使用したので、低パワー時における大幅な効率改善が可能である。
また、このような多段高周波電力増幅器は、(実施の形態1)(実施の形態3)〜(実施の形態5)にも適用することができ、その場合にも同様の効果が得られる。
さらに、ここでは初段、次段ともに図3(a)に示した回路を使用したが、次段のみに本発明の高周波電力増幅装置を使用したり、前段と後段で異なる回路構成の高周波電力増幅装置を使用することで、高周波電力増幅器の特性最適化が可能となる。
さらに、ここでは初段、次段ともに図3(a)に示した回路を使用したが、次段のみに本発明の高周波電力増幅装置を使用したり、前段と後段で異なる回路構成の高周波電力増幅装置を使用することで、高周波電力増幅器の特性最適化が可能となる。
本発明は移動体通信機器やこの移動体通信機器を通信手段として搭載した各種機器の消費電流の低減を実現し、電源がバッテリであっても長期間にわたって安定した通信を実現できる。
1 バイアス供給用トランジスタ
2 高周波電力増幅用トランジスタ
3 バイアス制御用トランジスタ
4 インバータ用トランジスタ
5 バイアス制御回路の消費電流低減のためのトランジスタ5
31 Vctrl電圧
32 高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧
41 高周波電力増幅用トランジスタのアイドル電流
42 高周波電力増幅用トランジスタのベース電流
43 バイアス制御用トランジスタのコレクタ電流
51 バイアス供給回路
52 バイアス制御回路
61 高周波電力増幅装置
61a 初段の高周波電力増幅装置
61b 次段の高周波電力増幅装置
2 高周波電力増幅用トランジスタ
3 バイアス制御用トランジスタ
4 インバータ用トランジスタ
5 バイアス制御回路の消費電流低減のためのトランジスタ5
31 Vctrl電圧
32 高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧
41 高周波電力増幅用トランジスタのアイドル電流
42 高周波電力増幅用トランジスタのベース電流
43 バイアス制御用トランジスタのコレクタ電流
51 バイアス供給回路
52 バイアス制御回路
61 高周波電力増幅装置
61a 初段の高周波電力増幅装置
61b 次段の高周波電力増幅装置
Claims (8)
- 高周波電力増幅用トランジスタと、高周波電力増幅用トランジスタのベースにバイアス電流を供給するバイアス供給回路と、前記高周波電力増幅用トランジスタのベースとバイアス供給回路の間に接続されたバイアス制御回路からなり、前記バイアス制御回路を、高周波電力増幅用トランジスタの電源電圧に対応して高周波電力増幅用トランジスタのバイアス電流を制御するよう構成した
高周波電力増幅装置。 - バイアス制御回路は、
コレクタが前記バイアス供給回路の出力と高周波電力増幅用トランジスタのベースの間に接続されたバイアス制御用トランジスタと、
コレクタが前記バイアス制御用トランジスタのベースに接続されたインバータ用トランジスタとを備え、前記インバータ用トランジスタのベースを高周波電力増幅用トランジスタの電源に接続した
請求項1記載の高周波電力増幅装置。 - バイアス制御回路は、
コレクタが前記バイアス供給回路の出力と高周波電力増幅用トランジスタのベースの間に接続されたバイアス制御用トランジスタと、
コレクタが前記バイアス制御用トランジスタのベースに接続されたインバータ用トランジスタと
エミッタが前記インバータ用トランジスタのベースに接続されたトランジスタと
を備え、前記トランジスタのコレクタを高周波電力増幅用トランジスタの電源に接続し前記トランジスタのベースに電力制御信号を印加した
請求項1記載の高周波電力増幅装置。 - 前記バイアス制御用トランジスタのベースとコレクタを抵抗を介して接続した
請求項2または請求項3に記載の高周波電力増幅装置。 - 前記バイアス制御用トランジスタのベースとエミッタを抵抗を介して接続した
請求項2または請求項3に記載の高周波電力増幅装置。 - 前記バイアス制御用トランジスタのベースとコレクタを抵抗を介して接続し、前記バイアス制御用トランジスタのベースとエミッタを抵抗を介して接続した
請求項2または請求項3に記載の高周波電力増幅装置。 - 前記バイアス制御用トランジスタのエミッタにショットキーダイオードまたはPN接合ダイオードを直列に接続した
請求項2〜請求項6の何れかに記載の高周波電力増幅装置。 - 少なくとも2段以上で構成される多段高周波電力増幅器において、請求項1〜請求項7の何れかに記載の高周波電力増幅装置を少なくとも1つ以上設けた
多段高周波電力増幅器。
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-
2009
- 2009-01-09 JP JP2009003013A patent/JP2009077449A/ja active Pending
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