JP2021166376A - 電力増幅モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】トランジスタの特性に影響されずに線形特性を維持できる電力増幅モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】第１信号を増幅して第２信号を出力する第１増幅器と、第２信号を、第３信号と、第４信号とに分配する分配器と、前記第３信号を増幅して第５信号を出力する第２増幅器と、前記第４信号を増幅して第６信号を出力する第３増幅器と、前記第５信号が入力され、前記第５信号を前記第６信号の位相を変化させる移相器と、前記第６信号及び前記移相器で位相を変化させた前記第５信号を合成し、前記第２信号の増幅信号を出力する合成部と、前記第１信号の振幅レベルに基づいて、前記第３増幅器から出力される前記第６信号の電力レベルを制御する制御信号を出力する制御器と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、電力増幅モジュールに関する。

ドハティアンプは、高効率な電力増幅器（パワーアンプ）である。ドハティアンプは、一般的に、入力信号の電力レベルにかかわらず動作するキャリアアンプと、入力信号の電力レベルが小さい場合はオフとなり、大きい場合にオンとなるピークアンプとが並列に接続されている。そして、入力信号の電力レベルが大きい場合、キャリアアンプが飽和出力電力レベルで飽和を維持しながら動作する。これにより、ドハティアンプは、通常の電力増幅器に比べ効率を向上させることができる。

特開平８−３３０８７３号公報

上述したように、ドハティアンプにおいては、キャリアアンプが飽和に近づくタイミングでピークアンプを動作させる。ピークアンプは、Ｃ級バイアスレベルが最適化されることで、適切なタイミングで動作する。Ｃ級バイアスレベルは、ピークアンプのアイドル電流がゼロの領域で調整される。しかし、ドハティアンプでは、トランジスタの特性や整合回路の素子の特性がばらつくため、詳細なバイアスレベルの設定が必要となる。また、ドハティアンプでは、歪み特性を補償するプリディストーション方式の導入が必要となる。

そこで、本開示は、トランジスタの特性に影響されにくく特性ばらつきを軽減する電力増幅モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、第１信号を増幅して第２信号を出力する第１増幅器と、第２信号を、第３信号と、第４信号とに分配する分配器と、前記第３信号を増幅して第５信号を出力する第２増幅器と、前記第４信号を増幅して第６信号を出力する第３増幅器と、前記第５信号が入力され、前記第５信号の位相を変化させる移相器と、前記第６信号及び前記移相器で位相を変化させた前記第５信号を合成し、前記第２信号の増幅信号を出力する合成部と、前記第１信号の振幅レベルに基づいて、前記第３増幅器から出力される前記第６信号の電力レベルを制御する制御信号を出力する制御器と、を備える。

本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、第１信号を増幅して第２信号を出力する第１増幅器と、第２信号を、第３信号と、第４信号とに分配する分配器と、前記第３信号を増幅して第５信号を出力する第２増幅器と、前記第４信号を増幅して第６信号を出力する第３増幅器と、前記第５信号が入力され、前記第５信号の位相を変化させる移相器と、前記第６信号及び前記移相器で位相を変化させた前記第５信号を合成し、前記第２信号の増幅信号を出力する合成部と、前記分配器と前記第３増幅器との間に設けられ、前記第４信号の通過量を調整する信号調整部と、前記第２増幅器のベース電流に基づいて、前記信号調整部を制御するための第２制御信号を前記信号調整部に出力する出力回路と、を備え、前記信号調整部は、前記第２制御信号に基づいて前記第４信号の通過量を調整する。

本開示によれば、トランジスタの特性に影響されにくく線形特性を維持できる電力増幅モジュールを提供することができる。

本発明の一実施形態である電力増幅回路および制御回路の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態である信号生成回路の構成例を示す図である 信号ＲＦｉｎの振幅レベルと信号Ｄｍｏｄとの関係を示すグラフである。 ゲインと増幅信号Ｐｏｕｔとの関係を示すグラフである。 第１の変形例に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 第１の変形例に係る電力増幅モジュールのドライブ段アンプの構成の一例を示す図である。 第１の変形例の他の例に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 第２の変形例に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 第３の変形例に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 第４の変形例に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 比較例に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 第２実施形態に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 第２実施形態に係る出力回路の構成の一例を示す図である。 第２実施形態に係る信号調整部の構成の一例を示す図である。 第１の変形例に係る信号調整部の構成の一例を示す図である。 第２の変形例に係る信号調整部の構成の一例を示す図である。 第３実施形態に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 第３実施形態に係る出力回路の構成の一例を示す図である。 第１の変形例に係る出力回路の構成の一例を示す図である。 第２の変形例に係る出力回路の構成の一例を示す図である 第４実施形態に係る電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。

以下、各図を参照しながら本開示の各実施形態について説明する。ここで、同一符号の回路素子は、同一の回路素子を示すものとし、重複する説明を省略する。
＝＝＝本実施形態に係る電力増幅モジュール１００の構成＝＝＝

図１、図２は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュール１００に関する各種回路の構成例を示す図である。電力増幅モジュール１００は、例えば、携帯電話機に搭載され、基地局に送信する信号の電力を増幅するために用いられる。電力増幅モジュール１００は、例えば、２Ｇ（第２世代移動通信システム）、３Ｇ（第３世代移動通信システム）、４Ｇ（第４世代移動通信システム）、５Ｇ（第５世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）−ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）、ＬＴＥ−ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏ等の通信規格の信号の電力を増幅することができる。なお、電力増幅モジュール１００が増幅する信号の通信規格はこれらに限られない。

電力増幅モジュール１００は、例えば、電力増幅回路１１０、制御回路１２０、信号生成回路１３０を備える。
＜＜電力増幅回路１１０＞＞

電力増幅回路１１０は、例えば、入力される信号を所定の振幅レベルに増幅した信号を出力する。

図１に示すように、電力増幅回路１１０は、例えば、ドライブ段アンプ１１１、分配器１１２、キャリアアンプ１１３、ピークアンプ１１４、第１移相器１１５、第２移相器１１６、合成部１１７を備える。電力増幅回路１１０が備える各々の構成要素は、同一基板上に形成されてもよいし、複数の基板上に形成されてもよい。本発明の移相器とは、意図して配線の長さを調整した線路であることが望ましい。

ドライブ段アンプ１１１（第１増幅器）は、例えば、入力される無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号（以下、「信号ＲＦｉｎ」という。）を増幅し、増幅信号（以下、「信号ＲＦ１」という。）を出力する。信号ＲＦｉｎの周波数は、例えば数ＧＨｚ程度である。ドライブ段アンプ１１１は、特に限定されないが、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のバイポーラトランジスタ、又は電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタにより構成される。なお、後述するキャリアアンプ１１３およびピークアンプ１１４においても同様である。

分配器１１２、キャリアアンプ１１３、ピークアンプ１１４、第１移相器１１５、第２移相器１１６及び合成部１１７は、ドライブ段アンプ１１１から出力される信号ＲＦ１を増幅する二段目の増幅回路である。

分配器１１２は、例えば、ドライブ段アンプ１１１から出力される信号ＲＦ１を、キャリアアンプ１１３に入力される信号（以下、「信号ＲＦ１１」という。）と、ピークアンプ１１４に入力される信号（以下、「信号ＲＦ１２」という。）とに分配する。ここで、信号ＲＦ１２の位相は、後述する第２移相器１１６を通じて、信号ＲＦ１１の位相に対して略９０度遅れたものとなる。また、分配器１１２は、例えば、結合線路３ｄＢカプラなどの分布定数回路やウィルキンソン型分配器であってもよい。

キャリアアンプ１１３（第２増幅器）は、例えば、入力される信号ＲＦ１１を増幅し、増幅信号（以下、「信号ＲＦ２」という。）を出力する。また、キャリアアンプ１１３の出力側には、負荷（不図示）が接続されており、ピークアンプが動作しない場合はＲの値になり、ピークアンプが動作するとその働きによりＲ／２の値となる。キャリアアンプ１１３は、例えば、Ａ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる。すなわち、キャリアアンプ１１３は、小さい瞬時入力電力など入力信号の電力レベルに係らず、入力される信号を増幅して、増幅信号を出力する。

ピークアンプ１１４（第３増幅器）は、例えば、スイッチ１２２を通じて入力される信号ＲＦ１２を増幅し、増幅信号（以下、「信号ＲＦ３」という。）を出力する。ピークアンプ１１４は、例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級またはＣ級にバイアスされる。すなわち、ピークアンプ１１４は、信号生成回路１３０から出力される信号Ｄｍｏｄ（後述）に基づきスイッチ１２２のＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替わることで、入力信号の電力レベルに係らず、入力される信号を増幅して、増幅信号を出力する。

第１移相器１１５（移相器）は、例えば、キャリアアンプ１１３の出力側に接続される例えば１／４波長線路である。これにより、キャリアアンプ１１３の出力端で見た負荷インピーダンスを変化させて、キャリアアンプ１１３の高効率化を実現できる。

第２移相器１１６は、例えば、ピークアンプ１１４の入力側に接続される。第２移相器１１６は、例えば１／４波長線路である。

合成部１１７は、例えば、キャリアアンプ１１３から出力され、第１移相器１１５を通る信号ＲＦ２と、ピークアンプ１１４から出力される信号ＲＦ３とを合成して、信号ＲＦｉｎの増幅信号Ｐｏｕｔを出力する。
＜＜制御回路１２０＞＞

制御回路１２０は、例えば、信号生成回路１３０から入力される制御信号（後述する信号Ｄｍｏｄ）に基づいて、スイッチ１２２、第１〜第３バイアス回路１２３〜１２５、ドライブ段アンプ１１１、キャリアアンプ１１３、ピークアンプ１１４のうち少なくともいずれかの動作の状態を切り換える。なお、本実施例では、スイッチ１２２は、制御回路１２０に内蔵されているように説明するが、電力増幅回路１１０に内蔵されていても良い。もしくは、スイッチ１２２は、各種回路から独立して構成されていても良い。

図１に示すように、制御回路１２０は、例えば、制御部１２１、スイッチ１２２、第１バイアス回路１２３、第２バイアス回路１２４、第３バイアス回路１２５を備える。

制御部１２１は、例えば、後述する信号生成回路１３０から入力される制御信号（後述する信号Ｄｍｏｄ）に基づいて、スイッチ１２２、第１バイアス回路１２３、第２バイアス回路１２４、第３バイアス回路１２５、ドライブ段アンプ１１１、キャリアアンプ１１３、ピークアンプ１１４のうち少なくともいずれかを制御するための制御信号（以下、「信号Ｄｃｏｎｔ」という。）を出力する。本実施形態においては、制御部１２１は、スイッチ１２２を制御するものとする。

スイッチ１２２は、例えば、ピークアンプ１１４から信号ＲＦ３が出力されるか否かを切り替える。スイッチ１２２は、制御部１２１から信号Ｄｃｏｎｔが入力されるとオンする。スイッチ１２２は、例えばピークアンプ１１４のベースに直列接続されていている。この場合、スイッチ１２２は、例えば、オンの状態で信号ＲＦ１２がピークアンプ１１４に入力され、オフの状態で信号ＲＦ１２がピークアンプ１１４に入力されないよう遮断する。なお、スイッチ１２２は、例えば、オフの状態においてピークアンプ１１４から信号ＲＦ３が出力されないように、ピークアンプ１１４のコレクタに直列接続されていてもよい。

第１バイアス回路１２３は、例えば、ピークアンプ１１４にバイアス電流または電圧を供給する回路である。

第２バイアス回路１２４は、例えば、ドライブ段アンプ１１１にバイアス電流または電圧を供給する回路である。

第３バイアス回路１２５は、例えば、キャリアアンプ１１３にバイアス電流または電圧を供給する回路である。
＜＜信号生成回路１３０＞＞

信号生成回路１３０は、例えば、ＩＱ信号から、信号ＲＦｉｎを生成するとともに、制御回路１２０に出力する制御信号（以下、「信号Ｄｍｏｄ」という。）を生成する回路である。ここで、ＩＱ信号とは、ＨＳＵＰＡ（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の変調方式に基づいて、音声やデータなどの入力信号を変調した変調信号である。ＩＱ信号は、例えば数ＭＨｚから数１００ＭＨｚ程度の周波数の信号である。

図２に示すように、信号生成回路１３０は、例えば、遅延回路１３１，１３２、ＲＦ変調部１３３、振幅レベル検出部１３４、調整部１３５、量子化器１３６、比較部１３７を備える。

遅延回路１３１，１３２は、例えば、信号ＲＦｉｎが電力増幅回路１１０に入力されるタイミングと、信号ＲＦｉｎの振幅レベルに応じた電源電圧Ｖｃｃが電力増幅回路１１０に供給されるタイミングと、を合わせるために、所定時間、ＩＱ信号を遅延させる回路である。

ＲＦ変調部１３３は、例えば、ＩＱ信号から信号ＲＦｉｎを生成して出力する。具体的には、ＲＦ変調部１３３は、例えば、Ｉ信号と搬送波信号とを乗算器で合成し、Ｑ信号と、当該Ｑ信号と位相が９０度ずれた搬送波信号とを乗算器で合成する。そして、ＲＦ変調部１３３は、合成した信号それぞれを減算器で合成して、信号ＲＦｉｎを生成する。

振幅レベル検出部１３４は、例えば、ＩＱ信号の振幅レベルを検出する。すなわち、振幅レベル検出部１３４は、ＲＦ変調部１３３から出力される信号ＲＦｉｎの振幅レベルに対応する、ＩＱ信号の振幅レベルを検出する。

調整部１３５は、例えば、トランジスタのゲイン特性に基づく、ＩＱ信号の振幅レベルと電源電圧Ｖｃｃのレベルとの対応関係を記憶するテーブルを有する。そして、調整部１３５は、当該テーブルに基づいて、ＩＱ信号の振幅レベルに応じて電源電圧Ｖｃｃの電圧レベルを調整するための信号（以下、「ダイナミック制御信号」という。）を出力する。

量子化器１３６は、例えば、調整部１３５から出力される精度の高いデジタルのダイナミック制御信号を精度の低い(ビット数の少ない)デジタル信号に変換して、電源電圧Ｖｃｃを離散的に調整する制御信号（以下、「信号Ｄｃｔｒｌ」という。）を電源回路（不図示）に出力する。これにより、電力増幅回路１１０は、デジタル信号によるエンベローブトラッキングが可能となる。

電源回路（不図示）は、信号Ｄｃｔｒｌに応じたレベルの電源電圧Ｖｃｃを生成し、電力増幅回路１１０に供給する。電源回路（不図示）は、例えば、信号Ｄｃｔｒｌに応じたレベルの電源電圧Ｖｃｃを入力電圧（例えばバッテリ電圧等）から生成するＤＣ−ＤＣコンバータを含んでいてもよい。

比較部１３７は、例えば、調整部１３５から出力されるダイナミック制御信号が所定の閾値以上である場合、制御回路１２０に信号Ｄｍｏｄを出力する比較回路である。

このように、電力増幅モジュール１００においては、信号Ｄｍｏｄに基づき制御回路１２０を制御することで、トランジスタなどの特性に影響されず、ピークアンプ１１４を適切なタイピングで動作させることができるため、製造ばらつきの抑圧を実現しながら高効率化が図れる。

なお、上述したように、電力増幅モジュール１００は、デジタル信号によるエンベローブトラッキングが実行されるものに限定されず、例えば平均電力トラッキング（ＡＰＴ）が実行されてもよく、その方式は限定されない。
＜＜比較例に係る電力増幅モジュール２００＞＞

以下、図１１を参照しつつ、比較例に係る電力増幅モジュール２００について説明する。図１１は、比較例に係る電力増幅モジュール２００の構成の一例を示す図である。比較例に係る電力増幅モジュール２００は、本実施形態に係る電力増幅モジュール１００の理解を助けるために示すものである。

図１１に示すように、比較例に係る電力増幅モジュール２００は、例えば、電力増幅モジュール１００と比較して、スイッチ１２２、および当該スイッチ１２２を制御する制御部１２１を有さない。また、電力増幅モジュール２００は、例えば、信号生成回路（不図示）に歪み補償部（不図示）を備える。

比較例に係る電力増幅モジュール２００は、キャリアアンプ２１３がＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされ、ピークアンプ２１４がＣ級にバイアスされている。すなわち、電力増幅モジュール２００は、所定の振幅レベルの信号ＲＦｉｎが入力されるまでは、キャリアアンプ２１３のみが動作し、所定の振幅レベルを超える信号ＲＦｉｎが入力されると、ピークアンプ２１４が動作する。

ここで、電力増幅モジュール２００においては、構成される各種素子の特性に応じて、その動作タイミングが変動する。

そこで、歪み補償部（不図示）は、例えば、図２に例を示したように信号生成回路１３０に入力されるＩＱ信号に、事前に電力増幅モジュール２００の非線形な入出力特性を打ち消すような逆歪を加える。これにより電力増幅モジュール２００の出力では歪を打ち消した送信信号を得ることができる。

一方、本実施形態に係る電力増幅モジュール１００では、上述した通り、ピークアンプ１１４がＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされ、ＩＱ信号の振幅レベルに基づきピークアンプ１１４を制御するスイッチ１２２を備える。これにより、電力増幅モジュール１００は、それを構成する各種素子の特性の影響を受けず、ＩＱ信号に応じて適切なタイミングでピークアンプ１１４を動作させるため、電力増幅モジュールの製造ばらつきによるアナログ特性のばらつきの影響を受けにくくなり、高効率の信号増幅を実現できる。
＝＝＝電力増幅モジュール１００の動作＝＝＝

以下、図１〜図４を参照しつつ、電力増幅モジュール１００における、信号Ｄｍｏｄに基づく動作について説明する。図３は、信号ＲＦｉｎの振幅レベルと信号Ｄｍｏｄとの関係を示すグラフである。図４は、ゲインと増幅信号Ｐｏｕｔとの関係を示すグラフである。

図３（ａ）において、横軸は経過時間ｔを示し、縦軸は信号ＲＦｉｎの振幅レベルＶｏｕｔを示す。図３（ａ）の符号１０００は信号ＲＦｉｎの振幅レベルＶｏｕｔを示し、符号１００１は閾値を示す。

図３（ｂ）において、横軸は経過時間ｔを示し、縦軸は信号Ｄｍｏｄのバイナリの値を示す。図３（ｂ）において、信号Ｄｍｏｄのバイナリの値は、例えば、図３（ａ）の信号ＲＦｉｎの振幅レベルが閾値を超えたときに「１」を示す。

図４において、横軸は増幅信号Ｐｏｕｔを示し、縦軸はゲインを示す。符号１１００は本実施例に係る電力増幅モジュール１００のゲインの特性を示す。符号１１０１はキャリアアンプ１１３のみが動作した場合のゲインを示す。符号１１０２はピークアンプ１１４とキャリアアンプ１１３が同時に動作した場合のゲインを示す。符号１１０３は比較例に係る電力増幅モジュール２００の動作で、キャリアアンプの単独動作からキャリアアンプとピークアンプの並列動作に移行する過程を示す。

図２に示すように、ＩＱ信号が信号生成回路１３０に入力される。ＩＱ信号は、遅延回路１３２、振幅レベル検出部１３４、及び調整部１３５を通じて、ダイナミック制御信号として比較部１３７に入力される。

比較部１３７は、図２に示す信号ＲＦｉｎに対応するダイナミック制御信号が入力されると、図３（ａ）に示す「閾値」以上の振幅レベルが検出された場合に信号Ｄｍｏｄを出力する。すなわち、図３（ｂ）に示すように、信号生成回路１３０は、所定の大きさの振幅レベルのＩＱ信号が入力された場合に、信号Ｄｍｏｄを出力する。

図１に示すように、比較部１３７から出力された信号Ｄｍｏｄは、制御回路１２０の制御部１２１に入力される。制御部１２１は、信号Ｄｍｏｄに基づいて、スイッチ１２２をオンするための信号Ｄｃｏｎｔを出力する。

そして、信号Ｄｃｏｎｔによってスイッチ１２２がオンされると、分配器１１２から出力される信号ＲＦ１２が、第２移相器１１６を通じてＡ級、ＡＢ級、Ｂ級またはＣ級にバイアスされるピークアンプ１１４に入力される。ピークアンプ１１４は、信号ＲＦ１２を増幅して信号ＲＦ３を出力する。これにより、キャリアアンプ１１３は、その出力端から見た負荷インピーダンスが下がるため、飽和出力電力を増加させて、電力増幅回路１１０の効率を向上できる。

また、電力増幅回路１１０は、ピークアンプ１１４に対して安定したオンオフの切替制御を実現できるため、各種素子の特性に影響されず、適切なタイミングで信号ＲＦ３を出力できる。これにより、電力増幅モジュールの製造ばらつきによるアナログ特性のばらつきの影響を受けにくくなる。

合成部１１７は、信号ＲＦ３と、キャリアアンプ１１３から出力される信号ＲＦ２とを合成して、信号ＲＦｉｎの増幅信号（Ｐｏｕｔ）を出力する。

これにより、図４に示すように、本実施形態の電力増幅モジュール１００においては、スイッチ１２２によりピークアンプ１１４を切り替えていることから、符号１１００に示すように線形特性を維持できる（非線形特性を抑制できる）。一方、比較例の電力増幅モジュール２００においては、Ｃ級にバイアスされたピークアンプ１１４を動作させているため、符号１１０３に示すように非線形を示す。
＝＝＝変形例に係る電力増幅モジュール＝＝＝

図５〜図１０を参照しつつ、変形例に係る電力増幅モジュールについて説明する。本変形例では、上述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。
＜＜第１の変形例＞＞

図５を参照しつつ、第１の変形例に係る電力増幅モジュール１００ａの構成について説明する。図５は、第１の変形例に係る電力増幅モジュール１００ａの構成の一例を示す図である。図５に示すように、電力増幅モジュール１００ａは、電力増幅モジュール１００と比較して、制御回路１２０ａの制御部１２１ａによってドライブ段アンプ１１１ａを制御する。

電力増幅モジュール１００ａは、信号Ｄｍｏｄが制御部１２１ａに入力されて、制御部１２１ａがスイッチ１２２をオンする。これにより、電力増幅モジュール１００ａは、ピークアンプ１１４をキャリアアンプ１１３と並列して動作させる。

このとき、キャリアアンプ１１３のみで電力増幅回路１１０ａが動作している状態と、キャリアアンプ１１３およびピークアンプ１１４で電力増幅回路１１０ａが動作している状態とのそれぞれで、電力増幅モジュール１００ａのゲインが異なる。すなわち、スイッチ１２２のオンとオフの切り替えに伴い、電力増幅モジュール１００ａの非線形特性が発生する。

そこで、電力増幅モジュール１００ａは、スイッチ１２２をオンしたタイミングで、制御部１２１ａがドライブ段アンプ１１１ａのゲインを制御して、非線形特性を抑制する。

具体的に、図５、図６を参照しつつ、第１の変形例に係る電力増幅モジュール１００ａの動作について説明する。図６は、第１の変形例に係る電力増幅モジュール１００ａのドライブ段アンプ１１１ａの構成の一例を示す図である。

図５に示すように、制御部１２１ａは、信号Ｄｍｏｄが入力されるとスイッチ１２２をオンする。スイッチ１２２がオンされると、ピークアンプ１１４がキャリアアンプ１１３と並列に動作する。これにより、電力増幅モジュール１００ａにおいては、キャリアアンプ１１３の出力端から見た負荷インピーダンスが低下するため、ゲインが低下する。これにより、電力増幅モジュール１００ａの非線形特性が大きくなる。

そこで、制御部１２１ａは、非線形特性を抑制するために、信号Ｄｍｏｄが入力されるとドライブ段アンプ１１１ａのゲインを補償する。以下、ドライブ段アンプ１１１ａのゲインを補償する原理について説明する。

図６は、第１の変形例に係る電力増幅モジュール１００ａのドライブ段アンプ１１１ａの構成の一例を示す図である。

図６に示すように、ドライブ段アンプ１１１ａは、例えば、トランジスタＱ１ａとトランジスタＱ１ｂとが並列接続されており、２段で信号が増幅される。トランジスタＱ２ａは、そのベースに、抵抗器Ｒ２を通じてトランジスタＱ２ｂのエミッタが接続される。トランジスタＱ２ｂのベースに切替スイッチＳＷが直列接続されている。切替スイッチＳＷは、信号Ｄｍｏｄが入力されるとオンする。これにより、トランジスタＱ２ｂからトランジスタＱ２ａのベースに供給されるバイアス電流を制御するバイアス制御電流Ｉｂｉａｓが、トランジスタＱ２ｂのベースに供給される。すなわち、電力増幅モジュール１００ａにおいては、信号Ｄｍｏｄによりスイッチ１２２がオンすることと同時に、トランジスタＱ２ａを動作させて、ドライブ段の総バイアス電流を増やすことでドライブ段アンプ１１１ａのゲインを増大させる。

換言すると、電力増幅モジュール１００ａは、スイッチ１２２がオンしてキャリアアンプ１１３の出力端から見た負荷インピーダンスの低下に伴うゲインの低下を補償するために、信号Ｄｍｏｄに基づきトランジスタＱ２ａを動作させて、ドライブ段アンプ１１１ａのゲインを増大させる。

また、図７は、第１の変形例の他の例に係る電力増幅モジュール１００ｂの構成の一例を示す図である。図７に示すように、電力増幅モジュール１００ｂは、スイッチ１２２をオンしたタイミングで、制御部１２１ｂがキャリアアンプ１１３ｂのゲインを制御してもよい。

これにより、電力増幅モジュール１００ａにおいては、キャリアアンプ１１３ｂの負荷インピーダンスの低下による抑圧を、キャリアアンプ１１３ｂを構成するトランジスタの電流を増加させ、相互コンダクタンスを増加することで打ち消して、ゲインの低下を抑制できるため、非線形特性を抑制できる。
＜＜第２の変形例＞＞

図８を参照しつつ、第２の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｃの構成について説明する。図８は、第２の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｃの構成の一例を示す図である。図８に示すように、電力増幅モジュール１００ｃは、電力増幅モジュール１００と比較して、制御回路１２０ｃの制御部１２１ｃによってピークアンプ１１４の第１バイアス回路１２３ｃを制御する。

ピークアンプ１１４が第１バイアス回路１２３ｃによってＡ級、ＡＢ級またはＢ級でバイアスされている場合、スイッチ１２２がオフしても、電流がピークアンプ１１４に流れ続ける。そのため、ピークアンプ１１４がＡ級、ＡＢ級またはＢ級でバイアスされている場合、消費電力を縮減するという観点から、第１バイアス回路１２３ｃからのバイアス電流を遮断することが望ましい。

そこで、第２の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｃは、制御部１２１ｃにおいて、スイッチ１２２のオンオフに応じて第１バイアス回路１２３ｃをオンオフさせることによって、消費電力を縮減する。

具体的に、図８を参照しつつ、第２の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｃの動作について説明する。

図８に示すように、制御部１２１ｃは、信号Ｄｍｏｄが入力されると、スイッチ１２２をオンするとともに、第１バイアス回路１２３ｃをオンする。すなわち、制御部１２１ｃは、スイッチ１２２をオンしてピークアンプ１１４に信号ＲＦ１２を入力させるとともに、第１バイアス回路１２３ｃをオンしてピークアンプ１１４にＡ級、ＡＢ級またはＢ級のバイアスをかける。

そして、制御部１２１ｃは、信号Ｄｍｏｄの入力がなくなると、スイッチ１２２をオフするとともに、第１バイアス回路１２３ｃをオフする。すなわち、制御部１２１ｃは、スイッチ１２２がオフしてピークアンプ１１４に信号ＲＦ１２が入力されないよう遮断するとともに、第１バイアス回路１２３ｃをオフしてピークアンプ１１４にバイアスがかからないよう遮断する。

これにより、電力増幅モジュール１００ｃは、ピークアンプ１１４が動作していないときの消費電力を縮減できる。
＜＜第３の変形例＞＞

図９を参照しつつ、第３の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｄの構成について説明する。図９に示すように、電力増幅モジュール１００ｄは、電力増幅モジュール１００と比較して、スイッチ１２２を備えず、制御回路１２０ｄの制御部１２１ｄによりピークアンプ１１４の第１バイアス回路１２３ｄが制御される。

電力増幅モジュール１００ｄは、スイッチ１２２によりピークアンプ１１４をオンオフすると、そのたびに、ドライブ段アンプ１１１の出力端から見た負荷インピーダンスが変動する。すなわち、電力増幅モジュール１００ｄでは、スイッチ１２２のオンオフによりゲインの変化が大きくなる。

そこで、第３の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｄは、スイッチ１２２を備えず、制御部１２１ｄが第１バイアス回路１２３ｄをオンオフすることにより、ピークアンプ１１４の動作を切り替える。ここで、ピークアンプ１１４は、第１バイアス回路１２３ｄがオフのとき深いＣ級バイアスとなり、第１バイアス回路１２３ｄがオンのとき浅いＣ級バイアス、Ａ級、ＡＢ級またはＢ級となる。

具体的に、図９を参照しつつ、第３の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｄの動作について説明する。

図９に示すように、制御部１２１ｄは、信号Ｄｍｏｄが入力されると、第１バイアス回路１２３ｄをオンする。すなわち、電力増幅モジュール１００ｄにおいては、第１バイアス回路１２３ｄをオンしてピークアンプ１１４にバイアスをかける。そして、制御部１２１ｄは、信号Ｄｍｏｄの入力がなくなると、第１バイアス回路１２３ｄをオフする。すなわち、電力増幅モジュール１００ｄにおいては、第１バイアス回路１２３ｄをオフしてピークアンプ１１４にバイアスがかからないよう遮断する。これにより、電力増幅モジュール１００ｄでは、ピークアンプ１１４が動作していないときの消費電力を縮減できるとともに、スイッチ１２２のオンオフに起因した非線形特性を抑制できる。
＜＜第４の変形例＞＞

図１０を参照しつつ、第４の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｅの構成について説明する。図１０に示すように、電力増幅モジュール１００ｅは、電力増幅モジュール１００と比較して、制御回路１２０ｅの制御部１２１ｅによってドライブ段アンプ１１１の第２バイアス回路１２４ｅを制御する。

電力増幅モジュール１００ｅは、信号Ｄｍｏｄが制御部１２１ｅに入力されると、制御部１２１ｅがスイッチ１２２をオンする。これにより、電力増幅モジュール１００ｅは、ピークアンプ１１４をキャリアアンプ１１３と並列して動作させる。

このとき、キャリアアンプ１１３のみで電力増幅回路１１０ｅが動作している状態と、キャリアアンプ１１３およびピークアンプ１１４で電力増幅回路１１０ｅが動作している状態とのそれぞれで、電力増幅モジュール１００ｅのゲインが異なる。すなわち、スイッチ１２２のオンとオフの切り替えに伴い、電力増幅モジュール１００ｅの非線形特性が大きくなる。

そこで、電力増幅モジュール１００ｅは、スイッチ１２２をオンしたタイミングで、制御部１２１ｅがドライブ段アンプ１１１のゲインを制御するように第２バイアス回路１２４ｅのバイアス電流または電圧の大きさを調整して、非線形特性を抑制する。

具体的に、図１０を参照しつつ、第４の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｅの動作について説明する。

図１０に示すように、制御部１２１ｅは、信号Ｄｍｏｄが入力されるとスイッチ１２２をオンする。スイッチ１２２がオンされると、ピークアンプ１１４がキャリアアンプ１１３と並列に動作する。これにより、電力増幅モジュール１００ｅにおいては、キャリアアンプ１１３の負荷インピーダンスが低下するため、ゲインが低下する。これにより、電力増幅モジュール１００ｅの非線形特性が大きくなる。

そこで、制御部１２１ｅは、非線形特性を抑制するために、信号Ｄｍｏｄが入力されるとドライブ段アンプ１１１のゲインを補償するように、第２バイアス回路１２４ｅのバイアス電流または電圧の大きさを調整する。

これにより、制御部１２１ｅは、ドライブ段アンプ１１１のゲインを補償して、非線形特性を抑制できる。

＝＝＝第２実施形態に係る電力増幅モジュール３００＝＝＝
図１２〜図１４を参照しつつ、第２実施形態に係る電力増幅モジュール３００について説明する。図１２は、第２実施形態に係る電力増幅モジュール３００の構成の一例を示す図である。図１３は、出力回路３２４の構成の一例を示す図である。図１４は、信号調整部３１８の構成の一例を示す図である。なお、本実施形態では、上述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。

第２実施形態に係る電力増幅モジュール３００は、例えば、キャリアアンプ３１３のベース電流に基づいて、キャリアアンプ３１３の飽和を検知する。電力増幅モジュール３００は、キャリアアンプ３１３の飽和を検知したことに応じて、ピークアンプ３１４を動作させる。これにより、電力増幅モジュール３００は、ピークアンプ３１４の動作遅延による電力増幅回路３１０の破壊を防止できる。図１２に示すように、電力増幅モジュール３００は、出力回路３２４と、信号調整部３１８とを含む。電力増幅モジュール３００は、例えば、電力増幅モジュール１００と比較して、制御部１２１及びスイッチ１２２によってピークアンプ１１４を制御することに替えて、出力回路３２４及び信号調整部３１８によってピークアンプ３１４を制御する。具体的には、電力増幅モジュール３００では、例えば、キャリアアンプ３１３のベース電流に基づいて、出力回路３２４が、キャリアアンプ３１３が飽和したことを示す制御信号（以下、「信号Ｄｃｏｎｔ２」という。）を、信号調整部３１８に出力する。信号調整部３１８は、信号Ｄｃｏｎｔ２に基づいて、信号ＲＦ１２を通過させることにより、ピークアンプ３１４を動作させる。このように、電力増幅モジュール３００は、キャリアアンプ３１３が飽和したことに応じて、適切なタイミングでピークアンプ３１４を動作させることができるため、電力増幅回路３１０の破壊を防止できる。

ここで、図１３を参照して、出力回路３２４について説明する。出力回路３２４は、例えば、キャリアアンプ３１３にバイアス電流を供給するとともに、キャリアアンプ３１３のベース電流を検知する。出力回路３２４は、制御回路３２０に含まれていてもよいしそうでなくてもよい。出力回路３２４は、キャリアアンプ３１３のベース電流に基づいて、信号調整部３１８を制御するための信号Ｄｃｏｎｔ２を出力する。図１３に示すように、出力回路３２４は、例えば、入力端子３２４ａと、出力端子３２３ｂと、トランジスタＱ１１と、トランジスタＱ１２と、抵抗器Ｒ１１と、抵抗器Ｒ１２とを含む。入力端子３２４ａは、バイアス電流を制御するための制御信号が供給される端子である。出力端子３２３ｂは、信号Ｄｃｏｎｔ２を出力するための端子である。トランジスタＱ１１は、キャリアアンプ３１３にバイアス電流を供給するトランジスタである。トランジスタＱ１１は、例えば、コレクタが電源Ｖｃｃ１に接続され、エミッタが抵抗器を通じてキャリアアンプ３１３のベースに接続される。トランジスタＱ１１のベースには、例えば、抵抗器Ｒ１１を通じて、バイアス電流を制御するための制御信号が供給される。トランジスタＱ１２は、コレクタがトランジスタＱ１１のベースに接続され、ベースが抵抗器Ｒ１２を通じてトランジスタＱ１１のエミッタに接続され、エミッタが接地に接続される。出力端子３２３ｂは、トランジスタＱ１２のベースと抵抗器Ｒ１２との間のノードに接続される。

次に、図１４を参照して、信号調整部３１８について説明する。信号調整部３１８は、ピークアンプ３１４のベースに直列に接続されている。信号調整部３１８は、例えば信号Ｄｃｏｎｔ２に基づいて信号ＲＦ１２を通過させるか否かを制御する。信号調整部３１８は、例えば信号Ｄｃｏｎｔ２に基づいて信号ＲＦ１２に対する通過特性を変化させる可変アッテネータである。これにより、信号調整部３１８は、ピークアンプ３１４の動作点を容易に制御できる。図１４に示すように、信号調整部３１８は、例えば、入力端子３１８ａと、出力端子３１８ｂと、制御端子３１８ｃと、トランジスタＱ２１と、抵抗器Ｒ２１と、抵抗器Ｒ２２と、キャパシタＣ２１と、インダクタＬ２１とを含む。入力端子３１８ａは、信号ＲＦ１２が供給される端子である。出力端子３１８ｂは、信号Ｄｃｏｎｔ２に応じてトランジスタＱ２１のエミッタから信号ＲＦ１２を出力する。制御端子３１７ｄは、信号Ｄｃｏｎｔ２が供給される端子である。トランジスタＱ２１は、コレクタがキャパシタＣ２１を通じて入力端子３１８ａに接続され、エミッタが出力端子３１８ｂに接続され、ベースが抵抗器Ｒ２１を通じて制御端子３１７ｄに接続される。また、トランジスタＱ２１のコレクタは、抵抗器Ｒ４２を通じて電源Ｖｃｃ２に接続される。キャパシタＣ２１は、信号ＲＦ１２の直流成分をカットするためのキャパシタである。インダクタＬ２１は、一端がトランジスタＱ２１のエミッタに接続され、他端が接地に接続される。インダクタＬ２は、信号ＲＦ１２の直流成分を接地に流すためのインダクタである。なお、ここでは図１３に示す出力回路３２４の出力３２４ｂを直接図１４に示す制御端子３１８ｃに接続しているが、適宜レベルシフト回路を挿入してもよい。また、図１４に示すトランジスタＱ２１は、バイポーラトランジスタで記載しているがＦＥＴであってもよい。

なお、信号調整部３１８は上述したような可変アッテネータに限定されない。信号調整部３１８は、例えば、ピークアンプ３１４に信号ＲＦ１２を入力させるか否かを切り替えるスイッチであってもよい。当該スイッチは、例えばピークアンプ３１４のベースに直列接続される。当該スイッチは、出力回路３２４から信号Ｄｃｏｎｔ２が入力されるとオンする。すなわち、当該スイッチは、例えば、オンの状態で信号ＲＦ１２をピークアンプ３１４に入力させ、オフの状態で信号ＲＦ１２をピークアンプ３１４に入力させないよう切り替えられる。これにより、信号調整部３１８は、シンプルな構成でピークアンプ３１４の動作点を制御できる。

また、図１２では、電力増幅回路３１０が、キャリアアンプが一つのみで構成され、ピークアンプが一つのみで構成されることとして示したが、これに限定されない。例えば、電力増幅回路３１０は、直列に接続される複数のキャリアアンプと、直列に接続される複数のピークアンプとを含んで構成されていてもよい。この場合、出力回路３２４は、例えば最も出力側のキャリアアンプのベース電流を検知するように設けられることが望ましい。また、信号調整部３１８は、例えば複数のピークアンプのうちいずれかのピークアンプのベースに直列に接続されていればよい。

ここで、図１５を参照しつつ、信号調整部３１８の第１の変形例について説明する。図１５は、第１の変形例に係る信号調整部１３１８の構成の一例を示す図である。上述の実施形態に係る信号調整部３１８と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。図１５に示すように、信号調整部１３１８は、例えば、信号調整部３１８に対して、入力端子１３１８ａと出力端子１３１８ｂとの間に、トランジスタＱ２２と、抵抗器Ｒ２３と、抵抗器Ｒ２４と、キャパシタＣ２２とを加えた回路である。トランジスタＱ２２は、コレクタがキャパシタＣ２２を通じて出力端子１３１８ｂに接続され、エミッタがインダクタＬ４１を通じて接地に接続され、ベースが抵抗器Ｒ４３を通じて制御端子３１８Ｃに接続される。また、トランジスタＱ２２のエミッタは、トランジスタＱ２１のエミッタと接続される。そして、トランジスタＱ２２のコレクタは抵抗器Ｒ２４を通じて電源Ｖｃｃ３に接続される。なお、ここでは図１３に示す出力回路３２４の出力３２４ｂを直接図１５に示す制御端子１３１８ｃに接続しているが、適宜レベルシフト回路を挿入してもよい。また、図１５に示すトランジスタＱ２１，Ｑ２２は、バイポーラトランジスタで記載しているがＦＥＴであってもよい。

また、図１６を参照しつつ、信号調整部３１８の第２の変形例について説明する。図１６は、第２の変形例に係る信号調整部２３１８の構成の一例を示す図である。図１６に示すように、信号調整部２３１８は、例えば、入力端子２３１８ａと、出力端子２３１８ｂと、制御端子２３１８ｃと、ダイオードＤ３１と、ダイオードＤ３２と、インダクタＬ３１と、インダクタＬ３２と、キャパシタＣ３１と、キャパシタＣ３２と、９０度ハイブリッド回路を構成するインダクタＬ３３，Ｌ３４、及びキャパシタＣ３３，Ｃ３４，Ｃ３５，Ｃ３６，Ｃ３７とを含む。入力端子２３１８ａは、信号ＲＦ１２が供給される端子である。出力端子２３１８ｂは、信号Ｄｃｏｎｔ２に応じた信号ＲＦ１２が出力される端子である。制御端子２３１８ｃは、インダクタＬ３１を通じてダイオードＤ３１のアノードに接続され、インダクタＬ３２を通じてダイオードＤ３２のアノードに接続される。ダイオードＤ３１及びダイオードＤ３２のカソードは接地に接続される。キャパシタＣ３１は、直流成分をカットするためのキャパシタであり、一端がダイオードＤ３１のアノードに接続され、他端が９０度ハイブリッド回路に接続される。キャパシタＣ３２は、直流成分をカットするためのキャパシタであり、一端がダイオードＤ３２のアノードに接続され、他端が９０度ハイブリッド回路に接続される。なお、ここでは図１３に示す出力回路３２４の出力３２４ｂを直接図１６に示す制御端子２３１８ｃに接続しているが、適宜レベルシフト回路を挿入してもよい。また、図１６に示すダイオードＤ３１，Ｄ３２の替わりに、ドレインとゲートとを接続したＦＥＴを適用してもよい。

＝＝＝第２実施形態に係る電力増幅モジュール３００の動作＝＝＝
以下、図１２〜図１４を参照しつつ、電力増幅モジュール３００の動作について説明する。まず、電力増幅モジュール３００において、キャリアアンプ３１３が飽和すると、ベース・コレクタ間ダイオードがオン状態に変わる。これにより、キャリアアンプ３１３のベース電流が大きくなり、図１３に示す出力回路３２４のトランジスタＱ１１のエミッタからキャリアアンプ３１３に流れる電流が大きくなる。このとき、トランジスタＱ１１のエミッタから供給される電流が大きくなるにつれて、トランジスタＱ１１のエミッタの電位が下がる。そして、トランジスタＱ１１のエミッタから供給される電流が、抵抗器Ｒ１２を通じてトランジスタＱ１２のベースに供給される。ただし、トランジスタＱ１２には信号ＲＦ１１が入力されていないため、トランジスタＱ１１から供給される電流の全てがトランジスタＱ１２のベースに供給されない。このため、トランジスタＱ１１のエミッタから供給される電流の一部が出力端子３２３ｂに供給される。出力回路３２４では、出力端子３２３ｂに供給される電流を信号Ｄｃｏｎｔ２として出力する。したがって、出力回路３２４は、キャリアアンプ３１３のベース電流に基づいて信号Ｄｃｏｎｔ２を出力することができる。

次に、図１４に示す信号調整部３１８は、制御信号Ｄｃｏｎｔ２が抵抗器Ｒ２１を通じてトランジスタＱ２１のベースに供給される。トランジスタＱ２１は、制御信号Ｄｃｏｎｔ２が所定の電流値を超えている場合、信号ＲＦ１２を出力端子３１８ｂに通過させる。そして、ピークアンプ３１４は、信号ＲＦ１２を増幅して信号ＲＦ３を出力する。これにより、キャリアアンプ３１３が飽和したことを契機に、動作遅延なくピークアンプ３１４を動作させることができるため、電力増幅回路３１０の破壊を防止できる。

＝＝＝第３実施形態に係る電力増幅モジュール４００＝＝＝
図１７、図１８を参照しつつ、第３実施形態に係る電力増幅モジュール４００について説明する。図１７は、第３実施形態に係る電力増幅モジュール４００の構成の一例を示す図である。図１８は、出力回路４２４の構成の一例を示す図である。なお、信号調整部４１８については第２実施形態における信号調整部３１８と同様であるためその説明を省略する。すなわち、本実施形態では、上述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。

第３実施形態に係る電力増幅モジュール４００は、例えば、キャリアアンプ４１３のベース電流に応じて変化するコレクタの電圧振幅に基づき、キャリアアンプ４１３の飽和を検知する。電力増幅モジュール４００は、キャリアアンプ４１３の飽和を検知したことに基づいて、ピークアンプ４１４を動作させる。これにより、電力増幅モジュール４００は、ピークアンプ４１４の動作遅延による電力増幅回路４１０の破壊を防止できる。図１７に示すように、電力増幅モジュール４００は、出力回路４２４と、信号調整部４１８とを含む。すなわち、電力増幅モジュール４００は、例えば、電力増幅モジュール１００と比較して、制御部１２１及びスイッチ１２２によってピークアンプ１１４を制御することに替えて、出力回路４２４及び信号調整部４１８によってピークアンプ４１４を制御する。具体的には、電力増幅モジュール４００は、例えば、キャリアアンプ４１３のコレクタの電圧振幅に基づいて、出力回路４２４からキャリアアンプ４１３が飽和したことを示す信号Ｄｃｏｎｔ２を、信号調整部４１８に出力する。信号調整部４１８は、信号Ｄｃｏｎｔ２に基づいてピークアンプ４１４を動作させる。これにより、電力増幅モジュール４００は、キャリアアンプ４１３が飽和したことに応じて、適切なタイミングでピークアンプ４１４を動作させることができるため、電力増幅回路４１０の破壊を防止できる。

ここで、図１８を参照して、出力回路４２４の構成の一例について説明する。出力回路４２４は、キャリアアンプ３１３のコレクタの電圧振幅を検出する。出力回路４２４は、当該コレクタの電圧振幅に基づいて、信号調整部４１８を制御するための信号Ｄｃｏｎｔ２を出力する。図１８に示すように、出力回路４２４は、例えば、入力端子４２４ａと、出力端子４２４ｂと、トランジスタＱ４１と、トランジスタＱ４２と、抵抗器Ｒ４１と、抵抗器Ｒ４２と、抵抗器Ｒ４３と、抵抗器Ｒ４４と、キャパシタＣ４１とを含む。入力端子４２４ａは、キャリアアンプ４１３のコレクタの電圧が入力される端子である。出力端子４２４ｂは、信号Ｄｃｏｎｔ２を出力するための端子である。トランジスタＱ４１は、コレクタが抵抗器Ｒ４３を通じて電源Ｖｂａｔに接続され、ベースが抵抗器Ｒ４１と抵抗器Ｒ４２との間のノードに接続され、エミッタが接地と接続される。また、トランジスタＱ４１のベースが抵抗器Ｒ４１を通じてトランジスタＱ４２のベースと接続され、トランジスタＱ４１のコレクタがトランジスタＱ４２のベースと接続される。すなわち、トランジスタＱ４１、抵抗器Ｒ４１、及び抵抗器Ｒ４２によって定電圧回路が形成される。よって、トランジスタＱ４２のベース電位は、定電圧回路によって一定となる。トランジスタＱ４２は、ベースが定電圧回路に接続され、コレクタが抵抗器Ｒ４４を通じて電源Ｖｂａｔに接続され、エミッタが入力端子４２４ａに接続される。また、トランジスタＱ４２は、コレクタが出力端子４２４ｂに接続される。キャパシタＣ４１は、信号Ｄｃｏｎｔ２を平滑化するためのキャパシタである。キャパシタＣ４１は、一端がトランジスタＱ４２のコレクタと出力端子４２４ｂとの間のノードに接続され、他端が接地に接続される。

次に、図１９を参照しつつ、出力回路４２４の第１の変形例について説明する。図１９は、第１の変形例に係る出力回路１４２４の構成の一例を示す図である。図１９に示すように、出力回路１４２４は、例えば、入力端子１４２４ａと、出力端子１４２４ｂと、トランジスタＱ５１と、トランジスタＱ５２と、トランジスタＱ５３と、ダイオードＤ５１と、ダイオードＤ５２と、抵抗器Ｒ５１と、抵抗器Ｒ５２と、抵抗器Ｒ５３と、キャパシタＣ５１と、電流源Ｉｓ１を含む。入力端子１４２４ａは、キャリアアンプ４１３のコレクタの電圧が入力される端子である。出力端子１４２４ｂは、信号Ｄｃｏｎｔ２を出力するための端子である。トランジスタＱ５１は、コレクタが入力端子１４２４ａに接続され、エミッタがダイオードＤ５１のアノードに接続され、ベースが所定の基準電位Ｂ１に接続される。ダイオードＤ５１のカソードは、抵抗器Ｒ５１を通じて出力端子１４２４ｂに接続される。トランジスタＱ５２は、コレクタが電流源Ｉｓ１を通じて電源Ｖｃｃ４に接続され、エミッタがダイオードＤ５２のアノードに接続され、ベースが所定の基準電位Ｂ１に接続される。トランジスタＱ５３は、コレクタが抵抗器Ｒ５２を通じてダイオードＤ５２のカソードに接続され、エミッタが接地に接続され、ベースが抵抗器Ｒ５３を通じて電源Ｖｃｃ４に接続される。キャパシタＣ５１は、一端が所定の基準電位Ｂ１に接続され、他端が接地に接続される。

また、図２０を参照しつつ、出力回路４２４の第２の変形例について説明する。図２０は、第２の変形例に係る出力回路２４２４の構成の一例を示す図である。上述の第１の変形例に係る出力回路１４２４と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。図２０に示すように、出力回路２４２４は、第１の変形例に係る出力回路１４２４に対して、入力端子２４２４ｃと、トランジスタＱ５４と、ダイオードＤ５３と、抵抗器Ｒ５４とを加えた回路である。入力端子２４２４ａは、例えば、ピークアンプ４１４のコレクタの電圧が入力される端子である。トランジスタＱ５４は、コレクタが入力端子２４２４ｃに接続され、エミッタがダイオードＤ５３のアノードに接続され、ベースが所定の基準電位Ｂ１に接続される。ダイオードＤ５３のカソードは、抵抗器Ｒ３４を通じて出力端子２４２４ｂに接続される。

＝＝＝第３実施形態に係る電力増幅モジュール４００の動作＝＝＝
以下、図１７、図１８を参照しつつ、電力増幅モジュール４００の動作について説明する。まず、電力増幅モジュール４００において、キャリアアンプ４１３が飽和すると、キャリアアンプ４１３のコレクタ電圧の振幅が大きくなる。図１８に示す出力回路４２４のトランジスタＱ４２は、キャリアアンプ４１３のコレクタ電圧の振幅に応じて、エミッタ電圧の振幅が大きくなる。トランジスタＱ４２のエミッタ電圧の振幅によって、エミッタの電位がベースの電位よりも低くなる。このとき、トランジスタＱ４２のエミッタに電流が流れる。これにより、トランジスタＱ４２のコレクタに電流が流れる。すなわち、トランジスタＱ４２のエミッタの電位が低くなったときに、トランジスタＱ４２のコレクタに電流が流れる。トランジスタＱ４２のコレクタの電流は、電源Ｖｂａｔから抵抗器Ｒ４４を通じて流れる。これにより、トランジスタＱ４２のコレクタの電流と抵抗器Ｒ４４との積に等しい電圧がドロップするため、抵抗器Ｒ４４と出力端子４２４ｂとの間のノードの電位が低くなる。すなわち、出力端子４２４ｂの電位が低くなる。出力回路４２４は、出力端子４２４ｂの電圧ドロップを信号Ｄｃｏｎｔ２として出力する。

なお、信号調整部４１８が第２実施形態の信号調整部３１８と同様であるため、例えば出力回路３２４の出力側に反転増幅回路（不図示）やデジタル回路を設けることで信号Ｄｃｏｎｔ２を反転させることが望ましい。信号調整部４１８は、信号Ｄｃｏｎｔ２に応じて信号ＲＦ１２を通過させる。これにより、キャリアアンプ４１３が飽和したことを契機に、動作遅延なくピークアンプ４１４を動作させることができるため、電力増幅回路４１０の破壊を防止できる。

＝＝＝第４実施形態に係る電力増幅モジュール５００＝＝＝
図２１を参照しつつ、第４実施形態に係る電力増幅モジュール５００について説明する。図２１は、第４実施形態に係る電力増幅モジュール５００の構成の一例を示す図である。なお、本実施形態では、上述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。

第４実施形態に係る電力増幅モジュール５００は、例えば、キャリアアンプ５１３のベース電流に基づいて、キャリアアンプ５１３の飽和を検知する。電力増幅モジュール５００は、キャリアアンプ５１３の飽和したことを示す信号Ｄｃｏｎｔ２を、制御部５２４に出力する。制御部５２４は、信号Ｄｃｏｎｔ２に基づいて信号調整部５１８を動作させるための制御信号（以下、信号Ｄｃｏｎｔ３）を出力する。制御部５２４は、第１実施形態の電力増幅モジュール１００における信号Ｄｍｏｄと、信号Ｄｃｏｎｔ２とに基づいて信号Ｄｃｏｎｔ３を出力してもよい。信号調整部５１８は、信号Ｄｃｏｎｔ３に基づいて、信号ＲＦ１２を通過させることにより、ピークアンプ５１４を動作させる。このように、電力増幅モジュール５００は、キャリアアンプ５１３が飽和したことに応じて、適切なタイミングでピークアンプ５１４を動作させることができるため、電力増幅回路５１０の破壊を防止できる。
＝＝＝まとめ＝＝＝

本開示の例示的な実施形態に係る電力増幅モジュール１００は、信号ＲＦｉｎ（第１信号）を増幅して信号ＲＦ１（第２信号）を出力するドライブ段アンプ１１１（第１増幅器）と、信号ＲＦ１（第２信号）を、信号ＲＦ１２（第３信号）と、信号ＲＦ１２（第４信号）とに分配する分配器１１２と、信号ＲＦ１１（第３信号）を増幅して信号ＲＦ２（第５信号）を出力するキャリアアンプ１１３（第２増幅器）と、信号ＲＦ１２（第４信号）を増幅して信号ＲＦ３（第６信号）を出力するピークアンプ１１４（第３増幅器）と、信号ＲＦ２（第５信号）が入力され、信号ＲＦ２（第５信号）の位相を変化させる第１移相器１１５（移相器）と、信号ＲＦ３（第６信号）及び当該第１移相器１１５で位相を変化した信号ＲＦ２を合成し、信号ＲＦ１（第２信号）の増幅信号Ｐｏｕｔを出力する合成部１１７と、信号ＲＦｉｎ（第１信号）の振幅レベルに基づいて、ピークアンプ１１４（第３増幅器）から出力される信号ＲＦ３（第６信号）の電力レベルを制御する信号Ｄｃｏｎｔ（第１制御信号）を出力する制御部１２１（制御器）と、を備える。これにより、トランジスタの特性に影響されにくく特性のばらつきを軽減する電力増幅モジュール１００を提供することができる。

また、電力増幅モジュール１００の制御部１２１（制御器）は、ピークアンプ１１４（第３増幅器）から信号ＲＦ３（第６信号）が出力されるか否かを切り替えるスイッチ１２２を備え、当該スイッチ１２２は、信号Ｄｃｏｎｔ（第１制御信号）に基づいて、オンオフが制御される。これにより、安定したピークアンプ１１４の制御が可能となり、各種の素子の特性に影響されにくい、高効率の電力増幅モジュール１００が実現できる。

また、電力増幅モジュール１００ａのドライブ段アンプ１１１ａのゲインは、信号Ｄｃｏｎｔ（第１制御信号）に基づいて制御される。これにより、ピークアンプ１１４が動作したときの非線形特性を抑制できる。

また、電力増幅モジュール１００ｃは、第３増幅器にバイアス電流または電圧を供給する第１バイアス回路１２３ｃをさらに備え、第１バイアス回路１２３ｃは、信号Ｄｃｏｎｔ（第１制御信号）に基づいて、ピークアンプ１１４（第３増幅器）へのバイアス電流または電圧が制御される。これにより、ピークアンプ１１４が停止しているときに、ピークアンプ１１４にバイアス電流が流れないため、電力増幅モジュール１００ｃは低消費電力を実現できる。

また、電力増幅モジュール１００ｅは、ドライブ段アンプ１１１（第１増幅器）にバイアス電流または電圧を供給する第２バイアス回路１２４ｅをさらに備え、第２バイアス回路１２４ｅは、信号Ｄｃｏｎｔ（第１制御信号）に基づいて、ドライブ段アンプ１１１（第１増幅器）へのバイアス電流または電圧が制御される。これにより、ピークアンプ１１４が動作したときの非線形特性を抑制できる。

また、電力増幅モジュール１００ｄのキャリアアンプ１１３（第２増幅器）は、信号ＲＦ１（第２信号）の電力レベルが第１レベル以上の領域において、信号ＲＦ１１（第３信号）を増幅して信号ＲＦ２（第５信号）を出力し、ピークアンプ１１４（第３増幅器）は、信号ＲＦ１（第２信号）の電力レベルが第１レベルよりも大きい第２レベル以上の領域において、信号ＲＦ１２（第４信号）を増幅して信号ＲＦ３（第６信号）を出力する。これにより、電力増幅モジュール１００ｄにおいて、ピークアンプ１１４が動作していないときの消費電力を縮減できる。

また、電力増幅モジュール１００ｂのキャリアアンプ１１３ｂ（第２増幅器）のゲインは、信号Ｄｃｏｎｔ（第１制御信号）に基づいて制御される。これにより、電力増幅モジュール１００ｂにおいて、キャリアアンプ１１３ｂの負荷インピーダンスの低下を抑制して、ゲインの低下を抑制できるため、非線形特性を抑制できる。

また、電力増幅モジュール３００，４００，５００は、信号ＲＦｉｎ（第１信号）を増幅して信号ＲＦ１（第２信号）を出力するドライブ段アンプ３１１（第１増幅器）と、信号ＲＦ１（第２信号）を、信号ＲＦ１２（第３信号）と、信号ＲＦ１２（第４信号）とに分配する分配器３１２と、信号ＲＦ１２（第３信号）を増幅して信号ＲＦ２（第５信号）を出力するキャリアアンプ３１３（第２増幅器）と、信号ＲＦ１２（第４信号）を増幅して信号ＲＦ３（第６信号）を出力するピークアンプ３１４（第３増幅器）と、信号ＲＦ２（第５信号）が入力され、信号ＲＦ２（第５信号）の位相を変化させる第１移相器３１５（移相器）と、信号ＲＦ３（第６信号）及び移相器で位相を変化させた信号ＲＦ２（第５信号）を合成し、信号ＲＦ１（第２信号）の増幅信号Ｐｏｕｔを出力する合成部３１７と、分配器３１２とピークアンプ３１４（第３増幅器）との間に設けられ、信号ＲＦ１２（第４信号）の通過量を調整する信号調整部３１８と、キャリアアンプ３１３（第２増幅器）のベース電流に基づいて、信号調整部３１８を制御するための信号Ｄｃｏｎｔ２（第２制御信号）を信号調整部３１８に出力する出力回路３２４と、を備え、信号調整部３１８は、信号Ｄｃｏｎｔ２（第２制御信号）に基づいて信号ＲＦ１２（第４信号）の通過量を調整する。これにより、電力増幅モジュール３００，４００，５００において、ピークアンプ３１４，４１４，５１４が動作していないときの消費電力を縮減できるとともに、キャリアアンプ３１３，４１３，５１３が飽和したことに応じて、適切なタイミングでピークアンプ３１４，４１４，５１４を動作させることができるため、電力増幅回路３１０，４１０，５１０の破壊を防止できる。

また、電力増幅モジュール３００の出力回路３２４は、キャリアアンプ３１３（第２増幅器）のベースに供給されるバイアス電流に基づいて、信号Ｄｃｏｎｔ２（第２制御信号）を出力する。これにより、電力増幅モジュール３００において、ピークアンプ３１４が動作していないときの消費電力を縮減できるとともに、キャリアアンプ３１３が飽和したことに応じて、適切なタイミングでピークアンプ３１４を動作させることができるため、電力増幅回路３１０の破壊を防止できる。

また、電力増幅モジュール４００の出力回路４２４は、キャリアアンプ４１３（第２増幅器）のベース電流に応じて変化する信号ＲＦ２（第５信号）に基づいて、信号Ｄｃｏｎｔ２（第２制御信号）を出力する。これにより、電力増幅モジュール４００において、ピークアンプ４１４が動作していないときの消費電力を縮減できるとともに、キャリアアンプ４１３が飽和したことに応じて、適切なタイミングでピークアンプ４１４を動作させることができるため、電力増幅回路４１０の破壊を防止できる。

また、電力増幅モジュール３００，４００，５００の信号調整部３１８，４１８，５１８は、信号Ｄｃｏｎｔ２（第２制御信号）に応じて電流が通過する特性を変化させる可変アッテネータである。これにより、可変アッテネータは、ピークアンプ３１４，４１４，５１４の動作点の制御が容易であるため、容易に電力増幅回路３１０，４１０，５１０の破壊を防止できる。

また、電力増幅モジュール３００，４００，５００の信号調整部３１８，４１８，５１８は、信号Ｄｃｏｎｔ２（第２制御信号）に応じて第４信号を第３増幅器に供給するか否かを切り替えるスイッチである。これにより、シンプルな構成でピークアンプ３１４，４１４，５１４の動作点を容易に制御できる。

以上説明した実施形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。本開示は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るとともに、本開示にはその等価物も含まれる。すなわち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。実施形態が備える素子及びその配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１００…電力増幅モジュール、１１０…電力増幅回路、１１１…ドライブ段アンプ、１１２…分配器、１１３…キャリアアンプ、１１４…ピークアンプ、１１５…第１移相器、１１６…第２移相器、１１７…合成部、１２０…制御回路、１２１…制御部、１２２…スイッチ、１２３…第１バイアス回路、１２４…第２バイアス回路、１２５…第３バイアス回路。

Claims (12)

1. 第１信号を増幅して第２信号を出力する第１増幅器と、
   第２信号を、第３信号と、第４信号とに分配する分配器と、
   前記第３信号を増幅して第５信号を出力する第２増幅器と、
   前記第４信号を増幅して第６信号を出力する第３増幅器と、
   前記第５信号が入力され、前記第５信号の位相を変化させる移相器と、
   前記第６信号及び前記移相器で位相を変化させた前記第５信号を合成し、前記第２信号の増幅信号を出力する合成部と、
   前記第１信号の振幅レベルに基づいて、前記第３増幅器から出力される前記第６信号の電力レベルを制御する第１制御信号を出力する制御器と、
   を備える電力増幅モジュール。
2. 前記制御器は、前記第３増幅器から前記第６信号が出力されるか否かを切り替えるスイッチを備え、
   前記スイッチは、前記第１制御信号に基づいて、オンオフが制御される、
   請求項１に記載の電力増幅モジュール。
3. 前記第１増幅器のゲインは、前記第１制御信号に基づいて制御される、
   請求項２に記載の電力増幅モジュール。
4. 前記第３増幅器にバイアス電流または電圧を供給する第１バイアス回路をさらに備え、
   前記第１バイアス回路は、前記第１制御信号に基づいて、前記第３増幅器への前記バイアス電流または電圧が制御される、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力増幅モジュール。
5. 前記第１増幅器にバイアス電流または電圧を供給する第２バイアス回路をさらに備え、
   前記第２バイアス回路は、前記第１制御信号に基づいて、前記第１増幅器への前記バイアス電流または電圧が制御される、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力増幅モジュール。
6. 第２増幅器は、前記第２信号の電力レベルが第１レベル以上の領域において、前記第３信号を増幅して前記第５信号を出力し、
   前記第３増幅器は、前記第２信号の電力レベルが前記第１レベルよりも大きい第２レベル以上の領域において、前記第４信号を増幅して前記第６信号を出力する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力増幅モジュール。
7. 前記第２増幅器のゲインは、前記第１制御信号に基づいて制御される、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力増幅モジュール。
8. 第１信号を増幅して第２信号を出力する第１増幅器と、
   第２信号を、第３信号と、第４信号とに分配する分配器と、
   前記第３信号を増幅して第５信号を出力する第２増幅器と、
   前記第４信号を増幅して第６信号を出力する第３増幅器と、
   前記第５信号が入力され、前記第５信号の位相を変化させる移相器と、
   前記第６信号及び前記移相器で位相を変化させた前記第５信号を合成し、前記第２信号の増幅信号を出力する合成部と、
   前記分配器と前記第３増幅器との間に設けられ、前記第４信号の通過量を調整する信号調整部と、
   前記第２増幅器のベース電流に基づいて、前記信号調整部を制御するための第２制御信号を前記信号調整部に出力する出力回路と、
   を備え、
   前記信号調整部は、前記第２制御信号に基づいて前記第４信号の通過量を調整する、
   電力増幅モジュール。
9. 前記出力回路は、前記第２増幅器のベースに供給されるバイアス電流に基づいて、前記第２制御信号を出力する、
   請求項８に記載の電力増幅モジュール。
10. 前記出力回路は、前記第２増幅器のベース電流に応じて変化する前記第５信号に基づいて、前記第２制御信号を出力する、
    請求項８に記載の電力増幅モジュール。
11. 前記信号調整部は、前記第２制御信号に応じて電流が通過する特性を変化させる可変アッテネータである、
    請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の電力増幅モジュール。
12. 前記信号調整部は、前記第２制御信号に応じて前記第４信号を前記第３増幅器に供給するか否かを切り替えるスイッチである、
    請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の電力増幅モジュール。

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