JP2022122807A - 電力増幅回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能な電力増幅回路を提供すること。【解決手段】電力増幅回路１０は、増幅器１０２，１０３と、バイアス回路１０２３，１０３３と、バイアス回路１０２３，１０３３を制御する制御回路１０６と、を備え、制御回路１０６は、電力増幅回路１０が低電力モードで動作する場合、バイアス電流又は電圧が増幅器１０２に供給され、バイアス電流又は電圧が増幅器１０３に供給されないように、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３を制御し、電力増幅回路１０が低電力モードより出力電力が大きい高電力モードで動作する場合、バイアス電流又は電圧が増幅器１０２に供給され、バイアス電流又は電圧が増幅器１０３に供給されるように、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力増幅回路に関する。

携帯電話等の移動体通信においては、送信信号の電力増幅のために電力増幅回路が用いられる。電力増幅回路は、送信信号の電力レベルを切り替えることにより、送信信号を適切な電力レベルで送信する。特許文献１には、電力レベルの切り替えが可能であり、ゲイン特性の劣化を抑制しつつ、消費電流を低減する電力増幅回路が示される。

特開２０１７－１０３６４３号公報

特許文献１に記載の電力増幅回路では、制御回路が、電力レベルが高レベルの時は、バイアス電流を必要量確保してゲイン特性の劣化を抑制する一方、電力レベルが低レベルの時は、ゲイン特性への影響を抑制しつつ余分な電流消費を回避するように、バイアス回路の制御が行われる。

電力増幅回路が、高電力レベルでの増幅を行う高電力モードと、低電力レベルでの増幅を行う低電力モードとを切り替えて電力増幅を行う場合、高電力モードと低電力モードとの切り替え時に、電力増幅回路のゲインが低下することがある。具体的には、高電力モードから低電力モードに切り替わる際に、電力増幅回路のゲインが低電力モードの所定のゲインより一時的に低くなることがある。切り替わり時のゲインの低下により、例えば、送信信号の劣化が生じる。これにより、送信信号が適切に増幅されないことがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能な電力増幅回路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回路は、第１入力端を有し、第１入力端を通じて入力される第１信号を増幅する第１増幅器と、第１増幅器の第１入力端と並列に接続された第２入力端を有し、第２入力端を通じて入力される第２信号を増幅する第２増幅器と、第１増幅器に第１バイアス電流又は電圧を供給する第１バイアス回路と、第２増幅器に第２バイアス電流又は電圧を供給する第２バイアス回路と、第１バイアス回路及び第２バイアス回路を制御する制御回路と、を備える。制御回路は、電力増幅回路が第１電力モードで動作する場合、第１バイアス電流又は電圧が第１増幅器に供給され、第２バイアス電流又は電圧が第２増幅器に供給されないように、第１バイアス回路及び第２バイアス回路を制御し、電力増幅回路が第１電力モードより出力電力が大きい第２電力モードで動作する場合、第１バイアス電流又は電圧が第１増幅器に供給され、第２バイアス電流又は電圧が第２増幅器に供給されるように、第１バイアス回路及び第２バイアス回路を制御する。

本発明によれば、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能な電力増幅回路を提供することが可能となる。

第１実施形態に係る電力増幅回路のブロック図である。 第１実施形態に係る電力増幅回路の回路図である。 第１実施形態に係る電力増幅回路の動作を説明するグラフである。 第２実施形態に係る電力増幅回路のブロック図である。 第３実施形態に係る電力増幅回路のブロック図である。 第４実施形態に係る電力増幅回路のブロック図である。 比較例に係る電力増幅回路の一例を示すブロック図である。 比較例に係る電力増幅回路の動作を説明するグラフである。 他の比較例に係る電力増幅回路の一例を示すブロック図である。 比較例に係る電力増幅回路の動作を説明するグラフである。

第１実施形態について説明する。図１には、第１実施形態に係る電力増幅回路１０のブロック図が示される。電力増幅回路１０は、増幅器１０１，１０２，１０３、バイアス回路１０１３，１０２３，１０３３、整合回路１０４，１０５、及び制御回路１０６を有する。また、電力増幅回路１０は、端子１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５，１０７６，１０７７を有する。増幅器１０１，１０２，１０３、バイアス回路１０１３，１０２３，１０３３及び整合回路１０４，１０５は、半導体チップＣ上に設けられる。

電力増幅回路１０における電力増幅は、増幅器１０２及び増幅器１０３に供給されるバイアス電流又は電圧に応じて、増幅器１０２が電力増幅を行う低電力モード（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｅ：ＬＰＭ）（第１電力モード）、又は増幅器１０２及び増幅器１０３のいずれもが電力増幅を行う高電力モード（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｅ：ＨＰＭ）（第２電力モード）にて行われる。高電力モードは、電力増幅回路１０の出力信号ＲＦｏｕｔの電力が、低電力モードにおける出力信号ＲＦｏｕｔの電力よりも大きくなる動作状態である。

増幅器（第３増幅器）１０１は、入力端１０１１及び出力端１０１２を有する。入力端１０１１は、整合回路１０４を通じて端子１０７１に接続される。出力端１０１２は、整合回路１０５を通じて増幅器１０２及び増幅器１０３に接続される。増幅器１０１には、端子１０７３を通じて電源電圧Ｖｃｃ１が供給される。

増幅器１０１は、端子１０７１を通じて入力される入力信号（第３信号）ＲＦｉｎを増幅して、信号ＲＦ１を出力する。

増幅器（第１増幅器）１０２は、入力端（第１入力端）１０２１及び出力端１０２２を有する。入力端１０２１は、整合回路１０５を通じて、出力端１０１２と接続される。出力端１０２２は、端子１０７２を通じて電力増幅回路１０の外部と接続される。増幅器１０２には、端子１０７４を通じて電源電圧Ｖｃｃ２が供給される。

増幅器（第２増幅器）１０３は、入力端（第２入力端）１０３１及び出力端１０３２を有する。入力端１０３１は、整合回路１０５を通じて出力端１０１２と接続される。入力端１０３１は、入力端１０２１と並列に接続される。増幅器１０３には、端子１０７４を通じて、電源電圧Ｖｃｃ２が供給される。

バイアス回路（第１バイアス回路）１０１３は、端子１０７５から供給される信号に応じて、増幅器１０１にバイアス電流又は電圧を供給する。バイアス回路１０２３は、端子１０７６から供給される信号に応じて、増幅器１０２にバイアス電流又は電圧（第１バイアス電流又は電圧）を供給する。バイアス回路（第１バイアス回路）１０３３は、端子１０７７から供給される信号に応じて、増幅器１０３にバイアス電流又は電圧（第２バイアス電流又は電圧）を生成する。

増幅器１０２は、電力増幅回路１０が低電力モードにて電力増幅を行う場合に、入力端１０２１を通じて入力される信号（第１信号）ＲＦ２を増幅して、信号ＲＦ４を出力する。増幅器１０３は、電力増幅回路１０が低電力モードにて電力増幅を行う場合、電力増幅を行わない。言い換えると、増幅器１０３からは電力がゼロであることを示す信号が出力される。また、信号ＲＦ２は信号ＲＦ１の全部となる。

低電力モードにおいては、電力増幅回路１０は、増幅器１０２からの信号ＲＦ４を出力信号ＲＦｏｕｔとして出力する。

増幅器１０２は、電力増幅回路１０が高電力モードにて電力増幅を行う場合に、増幅器１０１からの信号ＲＦ１の一部であり、入力端１０２１を通じて入力される信号ＲＦ２を増幅して、信号ＲＦ４を出力する。増幅器１０３は、電力増幅回路１０が高電力モードにて電力増幅を行う場合に、増幅器１０１からの信号ＲＦ１の他の一部であり入力端１０３１を通じて入力される信号（第２信号）ＲＦ３を増幅して、信号ＲＦ５を出力する。

高電力モードにおいては、電力増幅回路１０は、信号ＲＦ４と信号ＲＦ５とが重ね合わされた信号として、出力信号ＲＦｏｕｔを出力する。

整合回路１０４は、端子１０７１と入力端１０１１との間のインピーダンスを整合させる回路である。整合回路１０５は、出力端１０１２と入力端１０２１及び入力端１０３１との間のインピーダンスを整合させる回路である。

制御回路１０６は、電力増幅回路１０の電力モードを切り替えるための制御を行う回路である。制御回路１０６は、端子１０７５，１０７６，１０７７を通じて、バイアス回路１０１３，１０２３，１０３３とそれぞれ接続される。

制御回路１０６は、電力増幅回路１０の状態が低電力モード又は高電力モードのいずれの場合であっても、バイアス回路１０１３が増幅器１０１にバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号をバイアス回路１０１３に出力する。制御信号は、例えば、電流又は電圧が所定の電流値又は電圧値となるような信号であってよい。また、制御信号は、電流値又は電圧値がゼロであるような信号であってもよい。

制御回路１０６は、電力増幅回路が低電力モードで動作する場合、増幅器１０２にバイアス電流又は電圧が供給され、増幅器１０３にバイアス電流又は電圧が供給されないように、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３に制御信号を出力する。

制御回路１０６は、電力増幅回路が高電力モードで動作する場合、増幅器１０２及び増幅器１０３にバイアス電流又は電圧が供給されるように、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３に制御信号を出力する。

すなわち、増幅器１０２は、低電力モード又は高電力モードのいずれの動作状態でも電力増幅を行う。また、増幅器１０３は、高電力モードの動作状態においてのみ電力増幅を行う。これにより、電力増幅回路１０の動作状態が高電力モードから低電力モードに切り替わる時であっても、増幅器１０２を継続的に動作させることが可能となる。

図２を参照して、電力増幅回路１０の回路の詳細について説明する。電力増幅回路１０は、増幅器１０１としてトランジスタ２０１，増幅器１０２としてトランジスタ２０２，増幅器１０３としてトランジスタ２０３を有する。なお、増幅器１０１，１０２，１０３は、図２で示すような一つのトランジスタであってもよく、あるいは複数のトランジスタであってもよい。

トランジスタ２０１は、ベースがキャパシタ２０８を通じて端子１０７１に接続され、コレクタがインダクタ２０７１を通じて端子１０７３に接続され、エミッタが接地に接続される。

トランジスタ２０２は、ベースがキャパシタ２１０１を通じてトランジスタ２０１のコレクタと接続され、コレクタがインダクタ２０７２を通じて端子１０７４に接続され、エミッタが接地に接続される。

トランジスタ２０３は、ベースがキャパシタ２１０２を通じてトランジスタ２０１のコレクタと接続され、コレクタがインダクタ２０７２を通じて端子１０７４に接続され、エミッタが接地に接続される。

トランジスタ２０１，２０２，２０３は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタである。

トランジスタ２０１，２０２，２０３は、複数の単位トランジスタを有するマルチフィンガートランジスタである。ここで、低電力モード及び高電力モードで動作するトランジスタ２０２のフィンガー数は、高電力モードのみで動作するトランジスタ２０３のフィンガー数より多くすることができる。例えば、トランジスタ２０２のフィンガー数を１４、トランジスタ２０３のフィンガー数を６とすることができる。

バイアス回路１０１３は、トランジスタ２０４１，２０４２，２０４３、抵抗素子２０４４、キャパシタ２０４５、及び抵抗素子２０４６を有する。

トランジスタ２０４１は、ベースが抵抗素子２０４４に接続され、コレクタが電源に接続され、エミッタが抵抗素子２０４６に接続される。トランジスタ２０４１のベースはキャパシタ２０４５を通じて接地に接続される。トランジスタ２０４１のコレクタには電圧ＶＢＡＴＴが供給される。

トランジスタ２０４２は、ベースとコレクタがダイオード接続され、コレクタが抵抗素子２０４４に接続され、エミッタがトランジスタ２０４３のコレクタに接続される。トランジスタ２０４３は、ベースとコレクタがダイオード接続され、エミッタが接地に接続される。

抵抗素子２０４４，２０４６は、それぞれを流れる電流による所定の電圧降下を生じさせるために設けられる。キャパシタ２０４５は、トランジスタ２０４１のベースに供給される電流の交流成分を接地へと流すように機能する。

バイアス回路１０１３は、抵抗素子２０４４に、制御回路１０６から制御信号（例えば制御電流）が供給されると、制御電流に応じて、バイアス電流又は電圧をトランジスタ２０４１のエミッタからトランジスタ２０１のベースに供給する。

バイアス回路１０２３は、トランジスタ２０５１，２０５２，２０５３、抵抗素子２０５４、キャパシタ２０５５、及び抵抗素子２０５６を有する。バイアス回路１０３３は、トランジスタ２０６１，２０６２，２０６３、抵抗素子２０６４、キャパシタ２０６５、及び抵抗素子２０６６を有する。

バイアス回路１０２３，１０３３の各素子は、バイアス回路１０１３と同様に接続され、それぞれ同様の機能を有する。

バイアス回路１０２３は、抵抗素子２０５４に、制御回路１０６から制御電流が供給されると、制御電流に応じて、バイアス電流又は電圧をトランジスタ２０５１のエミッタからトランジスタ２０２のベースに供給する。

バイアス回路１０３３は、抵抗素子２０６４に、制御回路１０６から制御電流が供給されると、制御電流に応じて、バイアス電流又は電圧をトランジスタ２０６１のエミッタからトランジスタ２０３のベースに供給する。

制御回路１０６は、低電力モードの時は、抵抗素子２０５４に制御電流を供給し、抵抗素子２０６４に制御電流を供給しない。これにより、低電力モード時には、トランジスタ２０２のみにより、信号ＲＦ２の増幅を行う。

制御回路１０６は、高電力モードの時は、抵抗素子２０５４に制御電流を供給し、さらに、抵抗素子２０６４に制御電流を供給する。これにより、高電力モード時には、トランジスタ２０２，２０３の両方により、信号ＲＦ２，ＲＦ３の増幅を行う。

トランジスタ２０１とトランジスタ２０２及びトランジスタ２０３との間に、インダクタ２０９１，２０９２、キャパシタ２０９３が設けられる。インダクタ２０９１，２０９２、キャパシタ２０９３は、トランジスタ２０１の出力インピーダンスと、トランジスタ２０２の入力インピーダンス及びトランジスタ２０３の入力インピーダンスとを整合する機能を有する。

電力増幅回路１０では、トランジスタ２０１のコレクタとベースとを接続するように、抵抗素子２１１１とキャパシタ２１１２とが直列に設けられる。抵抗素子２１１１及びキャパシタ２１１２は、トランジスタ２０１による増幅の安定化のために設けられる。

保護回路２１２１，２１２２，２１２３，２１２４が、端子１０７１から端子１０７２までの増幅経路と接地との間にそれぞれ設けられる。保護回路２１２１，２１２２，２１２３，２１２４は、例えばダイオード等の回路素子を有する。なお、保護回路２１２１，２１２２，２１２３，２１２４に設けられるダイオードの段数は、所望の電圧に合わせて適宜調整される。

インダクタ２１３１及びキャパシタ２１３２が、トランジスタ２０２，２０３のコレクタと接地との間に直列に設けられる。インダクタ２１３１及びキャパシタ２１３２は、トランジスタ２０２，２０３のコレクタから端子１０７２を見たインピーダンスを調整する機能を有する。

電力増幅回路１０では、トランジスタ２０２，２０３のそれぞれにバイアス回路１０２３，１０３３が接続されている。したがって、例えば、トランジスタ２０３がオフになっている低電力モードの場合において、バイアス回路１０２３からの信号が、トランジスタ２０３に回り込むことがない。これによって、電力増幅回路１０の動作を安定させることができる。

電力増幅回路１０の動作について、図３及び図７から図１０の参考例を参照して説明する。

図３には、電力増幅回路１０の動作状態が高電力モード（ＨＰＭ）から、低電力モード（ＬＰＭ）に切り替わった場合の出力信号ＲＦｏｕｔの電力である出力電力Ｐの時間変化が示される。

時刻ｔ０からｔ１までの時間領域Ｔ１において、電力増幅回路１０は高電力モードで動作する。時刻ｔ１において、電力増幅回路１０の動作モードが低電力モードに切り替わる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間領域Ｔ２において、電力増幅回路１０の動作状態は、高電力モードから低電力モードへの遷移状態となる。

時刻ｔ２以降の時間領域Ｔ３において、電力増幅回路１０は低電力モードで動作する。

時間領域Ｔ１においては、制御回路１０６は、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３がそれぞれバイアス電流又は電圧を供給させるような制御信号を出力する。増幅器１０２，増幅器１０３がそれぞれ電力増幅を行い、高電力モードが実現される。

時間領域Ｔ２においては、時刻ｔ１にて、制御回路１０６は、バイアス回路１０３３がバイアス電流又は電圧を供給しないような制御信号を出力する。このとき、制御回路１０６は、バイアス回路１０２３がバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号を出力し続ける。

バイアス回路１０３３がバイアス電流又は電圧を増幅器１０３に供給しないことによって、出力電力Ｐは低下する。このとき、増幅器１０３及び制御回路１０６の過渡現象により、瞬時に出力電力Ｐは変化しない。

時間領域Ｔ３において、出力電力Ｐが、低電力モードにおける所定の電力値で安定する。

電力増幅回路１０では、動作状態の切り替え時に増幅器１０２が動作し続けることで、時間領域Ｔ２における出力電力Ｐの変動すなわち、電力増幅回路１０のゲインの変動を抑制することができる。

例えば、図７には、参考例としての電力増幅回路１０Ｘのブロック図が示される。電力増幅回路１０Ｘは、高電力モードと低電力モードの切り替えを、増幅器１０１Ｘと増幅器１０２Ｘとのオンオフの状態を切り替えることによって行う。

図８には、電力増幅回路１０Ｘの動作状態が、高電力モードから低電力モードへと切り替わる場合の出力電力の時間変動が示される。

図８に示されるように、時間領域Ｔ２Ｘにおいて、出力電力Ｐは、低電力モードにおける電力と最大で約２５ｄＢ乖離する。これは、増幅器１０１Ｘがオフになり、増幅器１０２Ｘがオンになる場合に、増幅器１０１Ｘと増幅器１０２Ｘの両方がオフになることにより、一時的に電力増幅が行われないことによる。

また、図９には、別の参考例として、電力増幅回路１０Ｙのブロック図が示される。電力増幅回路１０Ｙでは、高電力モードでは、増幅器１０１Ｙ及び増幅器１０３Ｙにより電力が行われ、低電力モードでは、増幅器１０２Ｙ及び増幅器１０４Ｙにより電力が行われる。

図１０には、電力増幅回路１０Ｙの動作状態が、高電力モードから低電力モードへと切り替わる場合の出力電力の時間変動が示される。図１０でも、図８と同様に、出力電力Ｐは、低電力モードにおける電力と最大で約３０ｄＢ乖離する。これは、増幅器１０１Ｙ及び増幅器１０３Ｙがオフになり、増幅器１０２Ｙ及び増幅器１０４Ｙがオンになる場合に、増幅器１０１Ｙと増幅器１０３Ｙの両方がオフになることにより、一時的に電力増幅が行われないことによる。

これらの参考例における出力電力Ｐの変動量と、図３に示される電力増幅回路１０での出力電力Ｐの変動量とを比較すると、電力増幅回路１０では、変動が大きく抑えられていることがわかる。電力増幅回路１０での変動量は、約０．８ｄＢである。

したがって、電力増幅回路１０は、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能な電力増幅回路である。

第２実施形態について説明する。第２の実施形態以降では第１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実施形態毎には逐次言及しない。

図４には、第２実施形態に係る電力増幅回路１０Ａのブロック図が示される。電力増幅回路１０Ａは、増幅器４０１，４０２，４０３、整合回路４０４，４０５及び制御回路１０６Ａを有する。

電力増幅回路１０Ａは、端子１０７１側すなわち初段の増幅器４０１，４０２の動作の切り替えを行うことで、電力増幅回路１０Ａの動作を高電力モードと低電力モードとで切り替える。この点が、端子１０７２側すなわち最終段の増幅器１０２，１０３の動作の切り替えを行うことで、動作状態を切り替えていた電力増幅回路１０と異なる。

増幅器（第１増幅器）４０１は、入力端４０１１及び出力端（第１出力端）４０１２を有する。増幅器４０１は、整合回路４０４を通じて、端子１０７１に接続される。増幅器４０１は、入力端４０１１を通じて入力される信号（第１信号）ＲＦ６を増幅して、出力端４０１２から、信号（第４信号）ＲＦ８を出力する。

増幅器（第２増幅器）４０２は、入力端４０２１及び出力端（第２出力端）４０２２を有する。増幅器４０２は、整合回路４０４を通じて、端子１０７１に接続される。増幅器４０１は、端子１０７１を通じて入力される信号（第２信号）ＲＦ７を増幅して、出力端４０２２から、信号（第５信号）ＲＦ９を出力する。

増幅器（第４増幅器）４０３は、入力端４０３１及び出力端４０３２を有する。入力端４０３１は、出力端４０１２及び出力端４０２２に接続される。増幅器４０３は、信号ＲＦ８及び信号ＲＦ９に基づいて出力信号（第６信号）ＲＦｏｕｔを出力する。

バイアス回路（第１バイアス回路）４０１３は、端子１０７５から供給される信号に応じて、増幅器４０１にバイアス電流又は電圧（第１バイアス電流又は電圧）を供給する。バイアス回路（第２バイアス回路）４０２３は、端子１０７６から供給される信号に応じて、増幅器４０２にバイアス電流又は電圧（第２バイアス電流又は電圧）を供給する。バイアス回路４０３３は、端子１０７７から供給される信号に応じて、増幅器４０３にバイアス電流又は電圧を生成する。

制御回路１０６Ａは、端子１０７５，１０７６，１０７７を通じて、バイアス回路４０１３，４０２３，４０３３とそれぞれ接続される。

制御回路１０６Ａは、電力増幅回路が低電力モードで動作する場合、増幅器４０１にバイアス電流又は電圧が供給され、増幅器４０２にバイアス電流又は電圧が供給されないように、バイアス回路４０１３及びバイアス回路４０２３に制御信号を出力する。

制御回路１０６Ａは、電力増幅回路が高電力モードで動作する場合、増幅器４０１及び増幅器４０２にバイアス電流又は電圧が供給されるように、バイアス回路４０１３及びバイアス回路４０２３に制御信号を出力する。

制御回路１０６Ａは、電力増幅回路１０の状態が低電力モード又は高電力モードのいずれの場合であっても、バイアス回路４０３３が増幅器４０３にバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号をバイアス回路４０３３に出力する。

電力増幅回路１０Ａでは、増幅器４０１は、低電力モード又は高電力モードのいずれの動作状態でも電力増幅を行う。また、増幅器４０２は、高電力モードの動作状態においてのみ電力増幅を行う。これにより、電力増幅回路１０Ａの動作状態が高電力モードから低電力モードに切り替わる時であっても、増幅器４０１を継続的に動作させることが可能となる。

電力増幅回路１０Ａによっても、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能となる。

第３実施形態について説明する。図５には、第３実施形態に係る電力増幅回路１０Ｂのブロック図が示される。電力増幅回路１０Ｂは、第１実施形態に係る電力増幅回路１０の増幅器１０２，増幅器１０３の組を二つ設けることにより差動構成とした回路である。

電力増幅回路１０Ｂでは、入力信号ＲＦｉｎが増幅器１０１によって増幅され、整合回路５０５を通じて、信号ＲＦ１０（第１信号），ＲＦ１１（第２信号），ＲＦ１２（第３信号），ＲＦ１３（第４信号）が増幅器５０１，５０２，５０３，５０４のそれぞれに供給される。信号ＲＦ６から信号ＲＦ９は、信号ＲＦ１０及び信号ＲＦ１１の位相と信号ＲＦ１２及び信号ＲＦ１３の位相とが約１８０度異なるように、整合回路５０５の後段に設けられる分配器（不図示）によって分配されて供給される。

電力増幅回路１０Ｂは、増幅器５０１，５０２，５０３，５０４及びバイアス回路５０１３，５０２３，５０３３，５０４３を有する。増幅器５０１，５０２，５０３，５０４は、それぞれ入力端５０１１、５０２１，５０３１（第３入力端），５０４１（第４入力端）及び出力端５０１２，５０２２，５０３２，５０４２を有する。制御回路１０６Ｂは、端子５０６１，５０６２，５０６３，５０６４を通じてバイアス回路５０１３，５０２３，５０３３，５０４３とそれぞれ接続される。

制御回路１０６Ｂは、電力増幅回路１０Ｂが低電力モードで動作する場合には、バイアス回路５０１３及びバイアス回路５０３３がバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号を出力する。この場合、制御回路１０６Ｂは、バイアス回路５０２３及びバイアス回路５０４３がバイアス電流又は電圧を供給しないように制御信号を出力する。

制御回路１０６Ｂは、電力増幅回路１０Ｂが高電力モードで動作する場合には、バイアス回路５０１３及びバイアス回路５０３３がバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号を出力する。さらに、制御回路１０６Ｂは、バイアス回路５０２３及びバイアス回路５０４３がバイアス電流又は電圧を供給するように制御信号を出力する。

電力増幅回路１０Ｂでは、増幅器５０１，５０３は、低電力モード又は高電力モードのいずれの動作状態でも電力増幅を行う。また、増幅器５０２，５０４は、高電力モードの動作状態においてのみ電力増幅を行う。これにより、電力増幅回路１０Ｂの動作状態が高電力モードから低電力モードに切り替わる時であっても、増幅器５０１，５０３を継続的に動作させることが可能となる。

電力増幅回路１０Ｂによっても、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能となる。

第４実施形態について説明する。図６には、第４実施形態に係る電力増幅回路１０Ｃのブロック図が示される。電力増幅回路１０Ｃは、第３実施形態に係る電力増幅回路１０Ｂにおいて、バイアス回路５０１３，５０３３がバイアス回路６０１３に置き換えられ、バイアス回路５０２３，５０４３がバイアス回路６０２３に置き換えられた回路である。

バイアス回路６０１３は、図２のバイアス回路１０２３と同様の回路構成を有する回路である。バイアス回路６０１３では、図２のバイアス回路１０２３におけるトランジスタ２０５１に相当するトランジスタのエミッタが、増幅器５０１，５０３に接続される。

バイアス回路６０２３は、図２のバイアス回路１０３３と同様の回路構成を有する回路である。バイアス回路６０２３では、図２のバイアス回路１０３３におけるトランジスタ２０６１に相当するトランジスタのエミッタが、増幅器５０２，５０４に接続される。

制御回路１０６Ｃは、端子６０６１，６０６２を通じて、バイアス回路６０１３，６０２３とそれぞれ接続される。

制御回路１０６Ｃは、電力増幅回路１０Ｃが低電力モードで動作する場合には、バイアス回路６０１３がバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号を出力する。この場合、制御回路１０６Ｃは、バイアス回路６０２３がバイアス電流又は電圧を供給しないように制御信号を出力する。

制御回路１０６Ｃは、電力増幅回路１０Ｃが高電力モードで動作する場合には、バイアス回路６０１３がバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号を出力する。この場合、制御回路１０６Ｃは、バイアス回路６０２３がバイアス電流又は電圧を供給するように制御信号を出力する。

電力増幅回路１０Ｃでは、増幅器５０１，５０３は、低電力モード又は高電力モードのいずれの動作状態でも電力増幅を行う。また、増幅器５０２，５０４は、高電力モードの動作状態においてのみ電力増幅を行う。これにより、電力増幅回路１０Ｃの動作状態が高電力モードから低電力モードに切り替わる時であっても、増幅器５０１，５０３を継続的に動作させることが可能となる。

電力増幅回路１０Ｃによっても、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能となる。

制御回路１０６Ｃは、電力増幅回路１０Ｃが低電力モードで動作する場合に、バイアス回路６０１３が、高電力モードにおけるバイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値より小さい電流値又は電圧値を有するバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号を出力してもよい。

増幅器５０１，５０３に供給されるバイアス電流値又は電圧値を調整することで、低電力モードにおける、増幅器５０１，５０３が出力する信号の電流値を、高電力モードにおける当該電流値よりも小さくすることができる。これにより、増幅器５０１，５０３の電力付加効率を高くすることが可能になる。

この場合に、例えば、バイアス回路６０１３は、高電力モードにおけるバイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値の２０％から８０％の電流値又は電圧値を有するバイアス電流又は電圧を、増幅器５０１，５０３に供給してもよい。

制御回路１０６Ｃは、電力増幅回路１０Ｃが低電力モードで動作する場合に、バイアス回路６０２３が、高電力モードにおけるバイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値より小さい電流値又は電圧値を有するバイアス電流又は電圧を供給するような制御信号を出力してもよい。

増幅器５０２，５０４は、高電力モードにおいてのみ増幅動作を行う。増幅器５０２，５０４にバイアス電流又は電圧が供給されない完全なオフ状態になると、整合回路５０５の出力側から、増幅器５０１，５０２，５０３，５０４を見た場合のインピーダンスは大きく変化する。特に、電力増幅回路１０Ｃは差動増幅を行う構成であるため、インピーダンスの変化が、差動でない構成の場合よりも大きくなる。当該インピーダンスの変化によって、増幅器５０１，５０２，５０３，５０４の入力における定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：ＶＳＷＲ）が悪化する場合がある。

制御回路１０６Ｃの制御により、電力増幅回路１０Ｃが低電力モードで動作する場合に、バイアス回路６０２３は、増幅器５０２，５０４が増幅動作を行わない電流値又は電圧値を有する所定のバイアス電流又は電圧を供給する。これにより、増幅器５０２，５０４が完全なオフ状態とならず、当該インピーダンスの変化を抑制することができる。当該インピーダンスの変化が抑制されることにより、ＶＳＷＲの悪化を抑制することができる。

この場合に、例えば、バイアス回路６０２３は、高電力モードにおけるバイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値の２０％から８０％の電流値又は電圧値を有するバイアス電流又は電圧を、増幅器５０２，５０４に供給してもよい。

バイアス回路６０１３において増幅器５０１，５０３に接続されるトランジスタと、バイアス回路６０２３において増幅器５０２，５０４に接続されるトランジスタとは、エミッタサイズが同じであってもよい。この場合、制御回路１０６Ｃがバイアス回路６０１３に供給する制御信号の値に応じて、増幅器５０１，５０３に接続されるトランジスタのベースに供給される電流又は電圧が調整される。当該トランジスタのベースに供給される電流又は電圧が調整されることで、バイアス回路６０１３が、増幅器５０１，５０３に供給するバイアス電流又は電圧が調整される。バイアス回路６０２３においても同様である。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。電力増幅回路１０は、入力端１０２１を有し、入力端１０２１を通じて入力される信号ＲＦ２を増幅する増幅器１０２と、増幅器１０２の入力端１０２１と並列に接続された入力端１０３１を有し、入力端１０３１を通じて入力される信号ＲＦ３を増幅する増幅器１０３と、増幅器１０２にバイアス電流又は電圧を供給するバイアス回路１０２３と、増幅器１０３にバイアス電流又は電圧を供給するバイアス回路１０３３と、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３を制御する制御回路１０６と、を備える。

制御回路１０６は、電力増幅回路１０が低電力モードで動作する場合、バイアス電流又は電圧が増幅器１０２に供給され、バイアス電流又は電圧が増幅器１０３に供給されないように、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３を制御する。また、制御回路１０６は、電力増幅回路１０が低電力モードより出力電力が大きい高電力モードで動作する場合、バイアス電流又は電圧が増幅器１０２に供給され、バイアス電流又は電圧が増幅器１０３に供給されるように、バイアス回路１０２３及びバイアス回路１０３３を制御する。

これにより、電力増幅回路１０の動作状態が高電力モードから低電力モードに切り替わる時であっても、増幅器１０２を継続的に動作させることができる。したがって、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能となる。

また、電力増幅回路１０では、増幅器１０２，１０３のそれぞれにバイアス回路１０２３，１０３３を接続している。したがって、例えば、増幅器１０３がオフになる低電力モードにおいて、バイアス回路１０２３からの信号が、増幅器１０３に回り込むことがない。これによって、電力増幅回路１０の動作を安定させることができる。

また、制御回路１０６によって、増幅器１０２及び増幅器１０３のバイアス電流又は電圧の供給状態を切り替えることにより、例えば、バイアス回路１０２３，バイアス回路１０３３にＦＥＴ等を用いたスイッチを設ける必要がなくなる。これによって、電力増幅回路１０の部材を、例えば、増幅器１０１，１０２，１０３をバイポーラトランジスタとすることに適した部材とすることができる。

また、電力増幅回路１０は、入力端１０２１と入力端１０３１とに接続される出力端１０１２を有し、入力信号ＲＦｉｎに基づいて、出力端１０１２を通じて信号ＲＦ２及び信号ＲＦ３を出力する増幅器１０１、をさらに備える。これにより、電力増幅回路１０の最終段の増幅器１０２，１０３の増幅器の動作を切り替えることができる。

また、第２実施形態に係る電力増幅回路１０Ａでは、増幅器４０１は、出力端４０１２を有し、出力端４０１２を通じて信号ＲＦ６が増幅された信号ＲＦ８を出力する。また、増幅器４０２は、出力端４０２２を有し、出力端４０２２を通じて信号ＲＦ７が増幅された信号ＲＦ９を出力する。さらに、電力増幅回路１０Ａは、出力端４０１２と出力端４０２２とに接続される入力端４０３１を有し、入力端４０３１を通じて入力される信号ＲＦ８及び信号ＲＦ９に基づいて、出力信号ＲＦｏｕｔを出力する増幅器４０３を備える。

これにより、電力増幅回路１０の初段の増幅を、電力増幅回路１０の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制しつつ行うことが可能となる。

また、電力増幅回路１０Ｃは、入力端５０１１を有し、入力端５０１１を通じて入力される信号ＲＦ１０を増幅する増幅器５０１と、増幅器５０１の入力端５０１１と並列に接続された入力端５０２１を有し、入力端５０２１を通じて入力される信号ＲＦ１１を増幅する増幅器５０２と、入力端５０３１を有し、入力端５０３１を通じて入力される信号ＲＦ１２を増幅する増幅器５０３と、増幅器５０３の入力端５０３１と並列に接続された入力端５０４１を有し、入力端５０４１を通じて入力される信号ＲＦ１３を増幅する増幅器５０４と、を備える。

電力増幅回路１０Ｃは、増幅器５０１及び増幅器５０３にバイアス電流又は電圧を供給するバイアス回路６０１３と、増幅器５０２及び増幅器５０４にバイアス電流又は電圧を供給するバイアス回路６０２３と、バイアス回路６０１３及びバイアス回路６０２３を制御する制御回路１０６Ｃと、を備える。

電力増幅回路１０Ｃでは、制御回路１０６Ｃは、電力増幅回路が低電力モードで動作する場合、第１バイアス電流又は電圧が増幅器５０１及び増幅器５０３に供給され、第２バイアス電流又は電圧が増幅器５０２及び増幅器５０４に供給されないように、バイアス回路６０１３及びバイアス回路６０２３を制御し、電力増幅回路が低電力モードより出力電力が大きい高電力モードで動作する場合、第１バイアス電流又は電圧が増幅器５０１及び増幅器５０３に供給され、第２バイアス電流又は電圧が増幅器５０２及び増幅器５０４に供給されるように、バイアス回路６０１３及びバイアス回路６０２３を制御する。

電力増幅回路１０Ｃにおいても、電力増幅回路１０Ｃの動作状態が高電力モードから低電力モードに切り替わる時であっても、増幅器５０１，５０３を継続的に動作させることができる。したがって、電力増幅回路の動作状態の切り替え時におけるゲイン低下を抑制することが可能となる。

また、制御回路１０６Ｃは、電力増幅回路１０Ｃが低電力モードで動作する場合、高電力モードにおけるバイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値よりも小さくかつゼロではない電流値又は電圧値を有するバイアス電流又は電圧を、増幅器５０１及び増幅器５０３に供給してもよい。また、低電力モードにおける第１バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値は、高電力モードにおける第１バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値の２０％から８０％の間の値であってもよい。

これにより、増幅器５０１，５０３が出力する信号の電流値を、高電力モードにおける当該電流値よりも小さくすることができる。したがって、増幅器５０１，５０３の電力付加効率を高くすることが可能になる。

また、制御回路１０６Ｃは、電力増幅回路１０Ｃが低電力モードで動作する場合、高電力モードにおけるバイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値よりも小さくかつゼロではない電流値又は電圧値を有するバイアス電流又は電圧を、増幅器５０２及び増幅器５０４に供給してもよい。また、低電力モードにおける第２バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値は、高電力モードにおける第２バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値の２０％から８０％の間の値であってもよい。

これにより、増幅器５０２，５０４が完全なオフ状態とならない。よって、整合回路５０５の出力側から、増幅器５０１，５０２，５０３，５０４を見た場合のインピーダンスの変化を抑制することができる。当該インピーダンスの変化が抑制されることにより、ＶＳＷＲの悪化を抑制することができる。

また、電力増幅回路１０Ｃでは、バイアス回路６０１３は、増幅器５０１及び増幅器５０３に接続されるエミッタを通じてバイアス電流又は電圧を供給する第１トランジスタを有し、バイアス回路６０２３は、増幅器５０２及び増幅器５０３に接続されるエミッタを通じてバイアス電流又は電圧を供給し、エミッタのエミッタサイズは、第１トランジスタのエミッタサイズと同じサイズである第２トランジスタを有してもよい。

制御回路１０６Ｃは、第１トランジスタのベースに供給されるベース電流又は電圧を制御して、第１バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値を制御し、第２トランジスタのベースに供給されるベース電流又は電圧を制御して、第２バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値を制御してもよい。これにより、増幅器５０１，５０２，５０３，５０４に供給されるバイアス電流又は電圧の調整が可能となる。

なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、条件、材料、形状、サイズなどは、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。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…電力増幅回路、１０１，１０２，１０３，４０１，４０２，４０３，５０１，５０２，５０３，５０４…増幅器、１０１１，１０１２，１０１３…入力端、１０１２，１０２２，１０３２…出力端、１０１３，１０２３，１０３３…バイアス回路、１０６，１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ…制御回路

Claims (9)

1. 電力増幅回路であって、
   第１入力端を有し、前記第１入力端を通じて入力される第１信号を増幅する第１増幅器と、
   前記第１増幅器の前記第１入力端と並列に接続された第２入力端を有し、前記第２入力端を通じて入力される第２信号を増幅する第２増幅器と、
   前記第１増幅器に第１バイアス電流又は電圧を供給する第１バイアス回路と、
   前記第２増幅器に第２バイアス電流又は電圧を供給する第２バイアス回路と、
   前記第１バイアス回路及び前記第２バイアス回路を制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   前記電力増幅回路が第１電力モードで動作する場合、前記第１バイアス電流又は電圧が前記第１増幅器に供給され、前記第２バイアス電流又は電圧が前記第２増幅器に供給されないように、前記第１バイアス回路及び前記第２バイアス回路を制御し、
   前記電力増幅回路が前記第１電力モードより出力電力が大きい第２電力モードで動作する場合、前記第１バイアス電流又は電圧が前記第１増幅器に供給され、前記第２バイアス電流又は電圧が前記第２増幅器に供給されるように、前記第１バイアス回路及び前記第２バイアス回路を制御する、電力増幅回路。
2. 請求項１に記載の電力増幅回路であって、
   前記第１入力端と前記第２入力端とに接続される出力端を有し、第３信号に基づいて、前記出力端を通じて前記第１信号及び前記第２信号を出力する第３増幅器、をさらに備える、電力増幅回路。
3. 請求項１に記載の電力増幅回路であって、
   前記第１増幅器は、第１出力端を有し、前記第１出力端を通じて前記第１信号が増幅された第４信号を出力し、
   前記第２増幅器は、第２出力端を有し、前記第２出力端を通じて前記第２信号が増幅された第５信号を出力し、
   前記第１出力端と前記第２出力端とに接続される入力端を有し、前記入力端を通じて入力される前記第４信号及び前記第５信号に基づいて、第６信号を出力する第４増幅器、をさらに備える、電力増幅回路。
4. 電力増幅回路であって、
   第１入力端を有し、前記第１入力端を通じて入力される第１信号を増幅する第１増幅器と、
   前記第１増幅器の前記第１入力端と並列に接続された第２入力端を有し、前記第２入力端を通じて入力される第２信号を増幅する第２増幅器と、
   第３入力端を有し、前記第３入力端を通じて入力される第３信号を増幅する第３増幅器と、
   前記第３増幅器の前記第３入力端と並列に接続された第４入力端を有し、前記第４入力端を通じて入力される第４信号を増幅する第４増幅器と、
   前記第１増幅器及び前記第３増幅器に第１バイアス電流又は電圧を供給する第１バイアス回路と、
   前記第２増幅器及び前記第４増幅器に第２バイアス電流又は電圧を供給する第２バイアス回路と、
   前記第１バイアス回路及び前記第２バイアス回路を制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   前記電力増幅回路が第１電力モードで動作する場合、前記第１バイアス電流又は電圧が前記第１増幅器及び前記第３増幅器に供給され、前記第２バイアス電流又は電圧が前記第２増幅器及び前記第４増幅器に供給されないように、前記第１バイアス回路及び前記第２バイアス回路を制御し、
   前記電力増幅回路が前記第１電力モードより出力電力が大きい第２電力モードで動作する場合、前記第１バイアス電流又は電圧が前記第１増幅器及び前記第３増幅器に供給され、前記第２バイアス電流又は電圧が前記第２増幅器及び前記第４増幅器に供給されるように、前記第１バイアス回路及び前記第２バイアス回路を制御する、電力増幅回路。
5. 請求項４に記載の電力増幅回路であって、
   前記制御回路は、
   前記電力増幅回路が前記第１電力モードで動作する場合、前記第２電力モードにおける前記第１バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値よりも小さくかつゼロではない電流値又は電圧値を有する前記第１バイアス電流又は電圧を、前記第１増幅器及び前記第３増幅器に供給する、電力増幅回路。
6. 請求項５に記載の電力増幅回路であって、
   前記第１電力モードにおける前記第１バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値は、前記第２電力モードにおける前記第１バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値の２０％から８０％の間の値である、電力増幅回路。
7. 請求項４から６のいずれか一項に記載の電力増幅回路であって、
   前記制御回路は、
   前記電力増幅回路が前記第１電力モードで動作する場合、前記第２電力モードにおける前記第２バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値よりも小さくかつゼロではない電流値又は電圧値を有する前記第２バイアス電流又は電圧を、前記第２増幅器及び前記第４増幅器に供給する、電力増幅回路。
8. 請求項７に記載の電力増幅回路であって、
   前記第１電力モードにおける前記第２バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値は、前記第２電力モードにおける前記第２バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値の２０％から８０％の間の値である、電力増幅回路。
9. 請求項４から８のいずれか一項に記載の電力増幅回路であって、
   前記第１バイアス回路は、前記第１増幅器及び前記第３増幅器に接続されるエミッタを通じて前記第１バイアス電流又は電圧を供給する第１トランジスタを有し、
   前記第２バイアス回路は、前記第２増幅器及び前記第３増幅器に接続されるエミッタを通じて前記第２バイアス電流又は電圧を供給し、前記エミッタのエミッタサイズは、前記第１トランジスタのエミッタサイズと同じサイズである第２トランジスタを有し、
   前記制御回路は、
   前記第１トランジスタのベースに供給されるベース電流又は電圧を制御して、前記第１バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値を制御し、
   前記第２トランジスタのベースに供給されるベース電流又は電圧を制御して、前記第２バイアス電流又は電圧の電流値又は電圧値を制御する、電力増幅回路。

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