JP3514720B2 - 電力増幅器および無線通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信装置の
送信回路等に使用され、特に温度補償を必要とする電力
増幅器およびそれを用いた無線通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力増幅器としては、低歪み化を
実現する回路として、図９に示すものがある(特開平９
−２６０９６４号公報)。図９において、１０１は信号
増幅用バイポーラトランジスタ、１０２は入力端子、１
０３は出力端子、１０４はベースバイアス供給端子、１
０５は歪補償用のＰＮ接合素子として使用している歪補
償用ダイオード、１０６は歪補償量調整用キャパシタで
ある。上記歪補償用ダイオード１０５,歪補償量調整用
キャパシタ１０６で歪補償回路を構成している。上記信
号増幅用バイポーラトランジスタ１０１のベース端か
ら、歪補償用ダイオード１０５側をみたインピーダンス
は、歪補償用ダイオード１０５およびキャパシタ１０６
の直列接続値である。上記歪補償用ダイオード１０５の
インピーダンスは、入力電力の増大に伴い変化、その変
化度合いはキャパシタ１０６により調整される。その変
化度合いを最適に調整することで歪補償が行われる。ま
た、歪補償用ダイオード１０５のＤＣ抵抗値も入力電力
の増大に伴い変化する。そうして、入力電力の増大に伴
って、信号増幅用バイポーラトランジスタ１０１のバイ
アス点が変化し、その動作級の変化度合いを最適に調整
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記電力増
幅器では、信号増幅用バイポーラトランジスタ１０１の
ベースエミッタ間ダイオードのＤＣ的な等価抵抗値をＲ
t、歪補償用ダイオード１０５のＤＣ的な等価抵抗値を
Ｒd1とすると、信号増幅用バイポーラトランジスタ１０
１のベース電流Ｉbおよびベース電圧Ｖbeは、次の式
(１)および式(２)で表される。

【数１】

【数２】 ただし、ベースバイアス供給端子１０４の電圧をＶbbと
した。

【０００４】しかしながら、温度変化に伴って、抵抗値
Ｒd1およびＲtは変化する。その変化率をＫ、すなわ
ち、抵抗値Ｒd1がｋ・Ｒd1となり、Ｒtがｋ・Ｒtとなる
場合、式(１)は、次の式(３)となる(式(２)は変化な
し)。

【数３】

【０００５】したがって、温度変化に伴って、ベース電
流Ｉbが１／ｋの率で変化してしまい、バイアス点が変
化してしまう。ところが、上記歪補償回路は、入力電力
変化に伴うバイアス点変化しか想定していないので、温
度変化によるバイアス点変化により、歪補償回路が効果
的に動作しないという問題を有している。

【０００６】そこで、この発明の目的は、温度変化にも
かかわらず、バイアス点を一定に保持でき、安定した高
周波特性を保つことができる電力増幅器および無線通信
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の電力増幅器は、増幅素子としてバイポー
ラトランジスタが用いられた電力増幅器において、上記
バイポーラトランジスタのベースに順方向に一端が接続
された第１のＰＮ接合素子と、上記第１のＰＮ接合素子
の他端に一端が接続され、他端がベースバイアス供給端
子に接続された第１の抵抗と、上記第１のＰＮ接合素子
の他端と接地との間に順方向に接続された第２のＰＮ接
合素子とを備え、上記第２のＰＮ接合素子のオン電圧
が、上記バイポーラトランジスタのベースエミッタ間ダ
イオードのオン電圧と上記第１のＰＮ接合素子のオン電
圧との和にほぼ等しいたことを特徴としている。

【０００８】上記構成の電力増幅器によれば、信号増幅
用の上記バイポーラトランジスタのベース端からみた上
記第１のＰＮ接合素子のインピーダンスは、入力電力の
変化に伴って変化し、その変化の度合いを最適に調整す
ることで歪補償が行われる。一方、温度上昇に伴って上
記バイポーラトランジスタのベース電流が増加すると
き、上記第１のＰＮ接合素子の他端と接地との間に順方
向に接続された第２のＰＮ接合素子に流れる電流が温度
上昇に伴って増加するので、温度上昇に伴う上記バイポ
ーラトランジスタのベース電流が増加する変化率が小さ
くなる。また、温度上昇に伴ってバイポーラトランジス
タのベース電圧も減少し、ベース電流の増加をさらに抑
制する一方、温度が下がる場合は、バイポーラトランジ
スタのベース電圧は増加するので、ベース電流の減少を
さらに抑制することができる。したがって、温度が変化
しても、バイアス点の変化を抑制でき、歪補償や利得な
どの性能劣化を抑制することができる。また、消費電力
の増大の抑制し、低電圧化を達成することが可能とな
る。

【０００９】また、上記第１のＰＮ接合素子のオン電圧
と上記バイポーラトランジスタのベースエミッタ間ダイ
オードのオン電圧との和にほぼ等しいオン電圧の上記第
２のＰＮ接合素子を使用することによって、上記第２の
ＰＮ接合素子に大きな電流が流れたり、第２のＰＮ接合
素子がオンしなくなったりすることがない。したがっ
て、温度補償効果を十分発揮でき、消費電流の増大を招
かない。

【００１０】また、一実施形態の電力増幅器は、上記ベ
ースバイアス供給端子に一端が接続され、他端が上記バ
イポーラトランジスタのベースに接続された第２の抵抗
を備えたことを特徴としている。

【００１１】上記実施形態の電力増幅器によれば、上記
ベースバイアス供給端子から印加された電圧が、上記第
１のＰＮ接合素子を介さずに上記第２の抵抗を経てバイ
ポーラトランジスタのベースに直接印加されるので、ベ
ースバイアス供給端子に印加される電圧が低電圧でもバ
イポーラトランジスタをオンさせることができ、低電圧
化を図ることができる。

【００１２】また、一実施形態の電力増幅器は、上記バ
イポーラトランジスタのベースと接地との間に順方向に
接続された第３のＰＮ接合素子を備えたことを特徴とし
ている。

【００１３】上記実施形態の電力増幅器によれば、例え
ば温度が上昇した場合、第１のＰＮ接合素子からバイポ
ーラトランジスタのベースに流入する電流は増大する
が、増加した電流の一部が上記第３のＰＮ接合素子によ
り接地に導かれ、バイポーラトランジスタのベース電流
の増大を抑制でき、さらなる温度補償効果が得られる。

【００１４】また、一実施形態の電力増幅器は、上記バ
イポーラトランジスタのベースと上記第３のＰＮ接合素
子との間または上記第３のＰＮ接合素子と接地との間に
接続された第３の抵抗を備えたことを特徴としている。

【００１５】上記実施形態の電力増幅器によれば、上記
バイポーラトランジスタのベースと上記第３のＰＮ接合
素子のＰ側端子との間または上記第３のＰＮ接合素子の
Ｎ側端子と接地との間に接続された第３の抵抗によっ
て、上記バイポーラトランジスタのベースの電位を調整
できるので、上記ベースバイアス供給端子に印加する電
圧を調整することができる。

【００１６】また、一実施形態の電力増幅器は、上記第
２のＰＮ接合素子が、順方向に直列接続された２つのＰ
Ｎ接合素子であることを特徴としている。

【００１７】上記実施形態の電力増幅器によれば、上記
第１の抵抗と上記第１のＰＮ接合素子との接続点からみ
て、上記第１のＰＮ接合素子と上記バイポーラトランジ
スタのオン電圧の和と、上記第２のＰＮ接合素子である
２つのＰＮ接合素子のオン電圧の和とを同一にすること
が容易にでき、上記第２のＰＮ接合素子に大きな電流が
流れたり、第２のＰＮ接合素子がオンしなくなったりす
ることがない。したがって、コスト増大や消費電流増大
を招くことなく、温度補償を行うことができる。

【００１８】また、一実施形態の電力増幅器は、上記バ
イポーラトランジスタのベースエミッタ間ダイオードの
オン電圧と、上記第１のＰＮ接合素子のオン電圧と、上
記第２のＰＮ接合素子である２つのＰＮ接合素子の夫々
のオン電圧が略等しいことを特徴としている。

【００１９】上記実施形態の電力増幅器によれば、上記
バイポーラトランジスタのベースエミッタ間ダイオード
のオン電圧と、上記第１のＰＮ接合素子のオン電圧と、
上記第２のＰＮ接合素子である２つのＰＮ接合素子の夫
々のオン電圧が略等しくすることによって、コスト増大
や消費電流増大を招くことなく、温度補償を効果的に行
うことができる。

【００２０】また、一実施形態の電力増幅器は、上記Ｐ
Ｎ接合素子として、ダイオードと、バイポーラトランジ
スタのベースエミッタ間ダイオードと、バイポーラトラ
ンジスタのベースコレクタ間ダイオードのうちの少なく
とも１つを用いたことを特徴としている。

【００２１】上記実施形態の電力増幅器によれば、上記
ＰＮ接合素子としてダイオードを用いることによって、
簡単な構成で低コストにできる。また、上記バイポーラ
トランジスタのベースエミッタ間ダイオードまたはベー
スコレクタ間ダイオードのいずれか１種類あるいは組み
合わせて上記ＰＮ接合素子として用いることによって、
信号増幅用のバイポーラトランジスタと能動素子(ＰＮ
接合素子)の性能がほぼ等しくなり、より効果的に温度
補償を行うことができる。

【００２２】また、この発明の電力増幅器は、増幅素子
として第１のバイポーラトランジスタが用いられた電力
増幅器において、上記第１のバイポーラトランジスタの
ベースにエミッタが接続された第２のバイポーラトラン
ジスタと、上記第２のバイポーラトランジスタのコレク
タに、エミッタおよびベースが接続された第３のバイポ
ーラトランジスタと、上記第３のバイポーラトランジス
タのコレクタにエミッタおよびベースが接続され、コレ
クタが接地された第４のバイポーラトランジスタと、上
記第２のバイポーラトランジスタのコレクタに一端が接
続され、他端がベースバイアス供給端子に接続された第
１の抵抗と、上記ベースバイアス供給端子に一端が接続
され、他端が上記第１のバイポーラトランジスタのベー
スに接続された第２の抵抗と、上記第１のバイポーラト
ランジスタのベースにエミッタおよびベースが接続さ
れ、コレクタが接地に接続された第５のバイポーラトラ
ンジスタと、上記第１のバイポーラトランジスタのベー
スと上記第５のバイポーラトランジスタのエミッタとの
間または上記第３のバイポーラトランジスタのコレクタ
と接地との間に接続された第３の抵抗と、上記第２のバ
イポーラトランジスタのベースとコレクタとの間に接続
された第４の抵抗とを備え、上記第３ , 第４のバイポー
ラトランジスタのオン電圧の和が、上記第２のバイポー
ラトランジスタのベースエミッタ間のオン電圧と上記第
１のバイポーラトランジスタのベースエミッタ間ダイオ
ードのオン電圧との和にほぼ等しいたことを特徴として
いる。

【００２３】上記構成の電力増幅器によれば、信号増幅
用の上記第１のバイポーラトランジスタのベース端から
みた上記第２のバイポーラトランジスタのインピーダン
スは、入力電力の変化に伴って変化し、その変化の度合
いを最適に調整することで歪補償が行われる。一方、温
度上昇に伴って上記第１のバイポーラトランジスタのベ
ース電流が増加するとき、上記第２のバイポーラトラン
ジスタのコネクタと接地との間に接続された第３,第４
のバイポーラトランジスタに流れる電流が温度上昇に伴
って増加するので、温度上昇に伴う上記第１のバイポー
ラトランジスタのベース電流が増加する変化率が小さく
なる。また、温度上昇に伴って第１のバイポーラトラン
ジスタのベース電圧も減少し、ベース電流の増加をさら
に抑制する一方、温度が下がる場合は、第１のバイポー
ラトランジスタのベース電圧は増加するので、ベース電
流の減少をさらに抑制することができる。したがって、
温度が変化しても、バイアス点の変化を抑制でき、歪補
償や利得などの性能劣化を抑制することができる。ま
た、消費電力の増大の抑制し、低電圧化を達成すること
が可能となる。

【００２４】また、上記第２のバイポーラトランジスタ
のベースエミッタ間のオン電圧と信号増幅用の上記第１
のバイポーラトランジスタのベースエミッタ間ダイオー
ドのオン電圧との和にほぼ等しいオン電圧の上記第３,
第４のバイポーラトランジスタを使用することによっ
て、温度補償効果を十分発揮でき、消費電流の増大を招
かない。

【００２５】また、上記ベースバイアス供給端子から印
加された電圧が、上記第２のバイポーラトランジスタを
介さずに上記第２の抵抗を経て信号増幅用の第１のバイ
ポーラトランジスタのベースに直接印加されるので、ベ
ースバイアス供給端子に印加される電圧がより低電圧で
上記第１のバイポーラトランジスタをオンさせることが
でき、低電圧化を図ることができる。

【００２６】また、例えば温度が上昇した場合、上記第
２のバイポーラトランジスタから信号増幅用の上記第１
のバイポーラトランジスタのベースに流入する電流は増
大するが、増加した電流の一部が上記第５のバイポーラ
トランジスタを介して接地に導かれ、上記第１のバイポ
ーラトランジスタのベース電流の増大を抑制でき、さら
なる温度補償効果が得られる。さらに、上記第３の抵抗
によって、第１のバイポーラトランジスタのベースの電
位を調整できるので、上記ベースバイアス供給端子に印
加する電圧を調整することができる。

【００２７】また、上記第４の抵抗により第２のバイポ
ーラトランジスタのベースコレクタ間にも電圧が印加さ
れ、その電圧を第４の抵抗の抵抗値を調整することによ
って、第１のバイポーラトランジスタのベース端からみ
た第２のバイポーラトランジスタのインピーダンスを調
整できる。

【００２８】また、一実施形態の電力増幅器は、上記第
３のバイポーラトランジスタのベースと接地との間に接
続されたキャパシタを備えたことを特徴としている。

【００２９】上記実施形態の電力増幅器によれば、上記
第３のバイポーラトランジスタのベースエミッタ間ダイ
オードのインピーダンスは、入力電力の増大に伴い変化
し、そのインピーダンスの変化度合いは上記キャパシタ
の容量値により調整される。したがって、上記キャパシ
タにより、上記第３のバイポーラトランジスタのベース
エミッタ間ダイオードのインピーダンスの変化度合いを
最適に調整することで歪補償を行うことができる。

【００３０】また、この発明の無線通信装置は、上記電
力増幅器を送信アンテナヘの信号を供給する機能ブロッ
クに用いたことを特徴としている。

【００３１】上記構成の無線通信装置によれば、上記電
力増幅器を使用することによって、無線通信装置の送信
時の特性を高効率かつ低歪にすることができ、小型化を
図ることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の電力増幅器およ
び無線通信装置を図示の実施の形態により詳細に説明す
る。

【００３３】（第１実施形態） 図１はこの発明の第１実施形態の電力増幅器の構成を示
す回路図である。

【００３４】図１において、１０１はエミッタが接地に
接続されたＮＰＮ型の信号増幅用バイポーラトランジス
タ、１０２は上記信号増幅用バイポーラトランジスタ１
０１のベースに接続された入力端子、１０３は上記信号
増幅用バイポーラトランジスタ１０１のコレクタに接続
された出力端子、１０４は上記信号増幅用バイポーラト
ランジスタ１０１のベースにベースバイアス電圧を供給
するベースバイアス供給端子、１０５は上記信号増幅用
バイポーラトランジスタ１０１のベースにＮ側端子(カ
ソード)が接続された第１のＰＮ接合素子としての歪補
償用ダイオードである。また、２は上記歪補償用ダイオ
ード１０５のＰ側端子(アノード)にＰ側端子(アノード)
が接続され、Ｎ側端子(カソード)が接地に接続された第
２のＰＮ接合素子としての温度補償用ダイオード、３は
上記歪補償用ダイオード１０５のＰ側端子(アノード)と
ベースバイアス供給端子１０４との間に接続された第１
の抵抗である。

【００３５】上記歪補償用ダイオード１０５,温度補償
用ダイオード２および信号増幅用バイポーラトランジス
タ１０１のベースエミッタ間ダイオードの等価的なＤＣ
抵抗値を各々Ｒd1,Ｒd2およびＲtとする。さらに、上記
温度補償用ダイオード２と第１の抵抗３との接続点の電
位をＶ２、ベース電圧供給端子１０４の電圧をＶbb、第
１の抵抗３の抵抗値をＲ1とすると、信号増幅用バイポ
ーラトランジスタ１０１のベース電流Ｉb,ベース電圧Ｖ
beは、次の式(４)および式(５)で表される。

【数４】

【数５】 上記抵抗値Ｒd1,Ｒd2およびＲtは、ダイオード両端の電
位差の増加または温度上昇に伴って減少していく。

【００３６】そして、温度変化した場合に、変化率をｋ
とすると、抵抗値Ｒd1,Ｒd2およびＲtは、各々ｋ・Ｒd
1、ｋ・Ｒd2およびｋ・Ｒtとなり、式(４)および式(５)
は、次の式(６)および式(７)となる。

【数６】

【数７】 上記抵抗値Ｒd1およびＲ1がない場合は、式(３)で示し
たように、ベース電流Ｉbは温度変化に伴い１／ｋで変
化するが、この第１実施形態の電力増幅器では、式(６)
からわかるように、次の式(８)の率で変化する。

【数８】

【００３７】したがって、温度補償がない場合に比べ
て、温度変化に伴うベース電流Ｉbの変化率が小さくな
る。また、ベース電圧Ｖbeも式(７)に従って変化するの
で、温度増加の場合は、ｋ＜１なのでベース電圧Ｖbeは
減少し、ベース電流Ｉbの増加をさらに抑制することが
でき、温度減少の場合は、ｋ＞１なのでベース電圧Ｖbe
は増加し、ベース電流Ｉbの減少をさらに抑制すること
ができる。

【００３８】図１に示す電力増幅器では、信号増幅用バ
イポーラトランジスタ１０１をオンさせるためには、信
号増幅用バイポーラトランジスタ１０１のベースのオン
電圧、歪補償用ダイオード１０５のオン電圧および第１
の抵抗３での電位降下分を加えた電圧以上の電圧をベー
スバイアス供給端子１０４に加える必要がある。この場
合、もし温度補償用ダイオード２のオン電圧が歪補償用
ダイオード１０５と同じであれば、温度補償用ダイオー
ド２には、信号増幅用バイポーラトランジスタ１０１の
ベースエミッタ間電圧の分だけ余分に電圧が印加され、
温度補償用ダイオード２には大きな電流が流れ、消費電
流の増大を招く。また、もし温度補償用ダイオード２の
オン電圧が大きすぎれば、温度補償用ダイオード２がオ
ンしなくなり、温度補償効果が得られなくなる。

【００３９】したがって、温度補償用ダイオード２に
は、歪補償用ダイオード１０５のオン電圧と信号増幅用
バイポーラトランジスタ１０１のベースエミッタ間ダイ
オードのオン電圧を加えた値にほぼ等しいオン電圧のも
のを使用すれば、温度補償効果を十分発揮でき、消費電
流の増大を招かない。

【００４０】（第２実施形態） 図２はこの発明の第２実施形態の電力増幅器の構成を示
す回路図である。この第２実施形態の電力増幅器は、第
２の抵抗６を除いて第１実施形態の図１に示す電力増幅
器と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号
を付して説明を省略する。

【００４１】図２に示すように、一端をベースバイアス
供給端子１０４に接続し、他端を信号増幅用バイポーラ
トランジスタ１０１のベースに接続された第２の抵抗６
を接続している。

【００４２】上記構成の電力増幅器では、ベースバイア
ス供給端子１０４から印加された電圧が、歪補償用ダイ
オード１０５を介さずに第２の抵抗６を経て信号増幅用
バイポーラトランジスタ１０１のベースに直接印加され
るので、第１実施形態に比べてベースバイアス供給端子
１０４に印加する電圧がより低電圧で、信号増幅用バイ
ポーラトランジスタ１０１をオンさせることができ、低
電圧化を図ることができる。

【００４３】（第３実施形態） 図３はこの発明の第３実施形態の電力増幅器の構成を示
す回路図である。この第３実施形態の電力増幅器は、温
度補償用ダイオード７を除いて第１実施形態の図１に示
す電力増幅器と同一の構成をしており、同一構成部は同
一参照番号を付して省略する。

【００４４】図３に示すように、信号増幅用バイポーラ
トランジスタ１０１のベースと接地との間に第３のＰＮ
接合素子としての温度補償用ダイオード７を挿入してい
る。

【００４５】上記構成の電力増幅器において、例えば温
度が上昇した場合、歪補償用ダイオード１０５から信号
増幅用バイポーラトランジスタ１０１のベースに流入す
る電流は増大するが、増加した電流の一部が温度補償用
ダイオード７により接地に導かれ、信号増幅用バイポー
ラトランジスタ１０１のベース電流の増大を抑制でき、
さらなる温度補償効果が得られる。

【００４６】（第４実施形態） 図４はこの発明の第４実施形態の電力増幅器の構成を示
す回路図である。この第４実施形態の電力増幅器は、第
３の抵抗８,温度補償用ダイオード９を除いて第１実施
形態の図１に示す電力増幅器と同一の構成をしており、
同一構成部は同一参照番号を付して省略する。

【００４７】図４に示すように、信号増幅用バイポーラ
トランジスタ１０１のベースに第３の抵抗８の一端を接
続すると共に、その第３の抵抗８の他端に第３のＰＮ接
合素子としての温度補償用ダイオード９のＰ側端子(ア
ノード)を接続し、温度補償用ダイオード９のＮ側端子
(カソード)を接地に接続している。

【００４８】上記構成の電力増幅器では、第３の抵抗８
の抵抗値を調整することによって、信号増幅用バイポー
ラトランジスタ１０１のベースの電位を調整できるの
で、ベースバイアス供給端子１０４に印加する電圧を調
整することができる。

【００４９】（第５実施形態） 図５はこの発明の第５実施形態の電力増幅器の構成を示
す回路図である。この第５実施形態の電力増幅器は、温
度補償用の第２のＰＮ接合素子１２を除いて第１実施形
態の図１に示す電力増幅器と同一の構成をしており、同
一構成部は同一参照番号を付して省略する。

【００５０】図５に示すように、ＰＮ接合素子としての
温度補償用ダイオード１４および１５を順方向に直列接
続したものを第２のＰＮ接合素子１２として用いる。

【００５１】第１〜第４実施形態においては、消費電流
の増大を招かないためには、第２のＰＮ接合素子１２に
はオン電圧の異なるものを用いる必要があるため、製造
工程の複雑さを招き、コスト増大につながる。この第５
実施形態においては、信号増幅用バイポーラトランジス
タ１０１のベースエミッタ間ダイオード,歪補償用ダイ
オード１０５および温度補償用ダイオード１４,１５に
全て同一のオン電圧のものを用いている。すなわち、第
１の抵抗３と歪補償用ダイオード１０５との接続点をＸ
とすると、接続点Ｘ〜歪補償用ダイオード１０５〜信号
増幅用バイポーラトランジスタ１０１のベースエミッタ
間ダイオード〜接地のルートＡに直列に挿入されている
ダイオードの数と、接続点Ｘ〜温度補償用ダイオード２
〜接地のルートＢに直列に挿入されているダイオードの
数を等しくすることで、ルートＡおよびＢのオン電圧を
等しくすることが可能となる。

【００５２】したがって、この第５実施形態の電力増幅
器によれば、コスト増大や消費電流増大を招くことな
く、温度補償を効果的に行うことができる。

【００５３】上記第１〜第５実施形態においては、ＰＮ
接合素子としてダイオードを用いたが、バイポーラトラ
ンジスタのベースエミッタ間ダイオードまたはベースコ
レクタ間ダイオードのいずれか１種類あるいは組み合わ
せて用いれば、信号増幅用バイポーラトランジスタ１０
１と能動素子の性能がほぼ等しくなり、より効果的に温
度補償を行うことができる。

【００５４】（第６実施形態） 図６はこの発明の第６実施形態の電力増幅器の構成を示
す回路図である。

【００５５】この電力増幅器は、図６に示すように、１
０１はエミッタが接地に接続された第１のバイポーラト
ランジスタとしてのＮＰＮ型の信号増幅用バイポーラト
ランジスタ、１０２は上記信号増幅用バイポーラトラン
ジスタ１０１のベースに接続された入力端子、１０３は
上記信号増幅用バイポーラトランジスタ１０１のコレク
タに接続された出力端子である。

【００５６】上記信号増幅用バイポーラトランジスタ１
０１のベースに、ベースとコレクタとの間に第４の抵抗
２４が接続された第２のバイポーラトランジスタとして
のヘテロバイポーラトランジスタ２３のエミッタを接続
している。このヘテロバイポーラトランジスタ２３のベ
ースエミッタ間ダイオードを歪補償用の第１のＰＮ接合
素子２５として用いている。上記ヘテロバイポーラトラ
ンジスタ２３ののベースと接地との間に歪補償量調整用
キャパシタ１０６を接続している。

【００５７】また、上記ヘテロバイポーラトランジスタ
２３のコレクタとベースバイアス供給端子１０４との間
に第１の抵抗３を接続すると共に、ベースバイアス供給
端子１０４に第２の抵抗６の一端を接続し、その第２の
抵抗６の他端を信号増幅用バイポーラトランジスタ１０
１のベースに接続している。

【００５８】また、上記ヘテロバイポーラトランジスタ
２３のコレクタと接地との間に、第３,第４のバイポー
ラトランジスタとしてのベースとエミッタが接続された
ヘテロバイポーラトランジスタ２０,２１のベースコレ
クタ間ダイオードを、順方向に２段直列接続している。
このヘテロバイポーラトランジスタ２０,２１のベース
コレクタ間ダイオーを温度補償用の第２のＰＮ接合素子
２２として用いている。

【００５９】また、上記信号増幅用バイポーラトランジ
スタ１０１のベースに第３の抵抗の一端を接続し、その
抵抗の他端にベースエミッタが接続された第５のバイポ
ーラトランジスタとしてのヘテロバイポーラトランジス
タ２６のエミッタを接続し、コレクタを接地に接続して
いる。このヘテロバイポーラトランジスタ２６を第３の
ＰＮ接合素子２７として用いている。

【００６０】なお、上記ヘテロバイポーラトランジスタ
２０,２１,２３,２６はすべてＮＰＮ型である。

【００６１】図７は上記信号増幅用バイポーラトランジ
スタ１０１のベース電流Ｉbおよびコレクタ電流Ｉcの温
度依存を市販のハーモニックバランスシミュレータを使
用して解析した結果を示している。ここで、バイポーラ
トランジスタは、ＡlＧaＡs／ＧaＡsＨＢＴ(Heterojunc
tion Bipolar Transistor:ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ)をＥｂｅｒｓ−Ｍｏｌｌモデルでモデル化した
ものを使用した。

【００６２】この第６実施形態の電力増幅器は、図７か
らわかるように、ベース電流Ｉbおよびコレクタ電流Ｉc
は、温度に対してほぼ一定となっている。

【００６３】したがって、上記電力増幅器では、温度が
変化しても、バイアス点の変化を抑制でき、歪補償や利
得などの性能劣化を抑制することができると共に、消費
電力の増大の抑制し、低電圧化を図ることができる。。

【００６４】また、上記第２のバイポーラトランジスタ
２３のベースエミッタ間のオン電圧と信号増幅用バイポ
ーラトランジスタ１０１のベースエミッタ間ダイオード
のオン電圧との和にほぼ等しいオン電圧の第３,第４の
バイポーラトランジスタ２０,２１を使用することによ
って、温度補償効果を十分発揮でき、消費電流の増大を
招かない。

【００６５】また、上記ベースバイアス供給端子１０４
から印加された電圧が、第２のバイポーラトランジスタ
２３を介さずに第２の抵抗６を経て信号増幅用バイポー
ラトランジスタ１０１のベースに直接印加されるので、
ベースバイアス供給端子１０４に印加される電圧がより
低電圧で信号増幅用バイポーラトランジスタ１０１をオ
ンさせることができ、低電圧化を図ることができる。

【００６６】また、例えば温度が上昇した場合、第２の
バイポーラトランジスタ２３から信号増幅用バイポーラ
トランジスタ１０１のベースに流入する電流は増大する
が、増加した電流の一部が第５のバイポーラトランジス
タ２６を介して接地に導かれ、信号増幅用バイポーラト
ランジスタ１０１のベース電流の増大を抑制でき、さら
なる温度補償効果が得られる。さらに、上記第３の抵抗
８によって、信号増幅用バイポーラトランジスタ１０１
のベースの電位を調整できるので、ベースバイアス供給
端子１０４に印加する電圧を調整することができる。

【００６７】また、上記第４の抵抗２４により第２のバ
イポーラトランジスタ２３のベースコレクタ間にも電圧
が印加され、その電圧を第４の抵抗２４の抵抗値を調整
することによって、信号増幅用バイポーラトランジスタ
１０１のベース端からみた第２のバイポーラトランジス
タ２３のインピーダンスを調整できる。

【００６８】（第７実施形態） 図８はこの発明の第７実施形態の電力増幅器を用いた無
線通信装置の構成を示す回路ブロック図である。

【００６９】この無線通信装置は、図８に示すように、
アンテナ３１と、上記アンテナ３１が接続されたアンテ
ナ共用器３２と、上記アンテナ共用器３２の出力端子に
接続された受信回路３３と、上記アンテナ共用器３２の
入力端子に接続された送信回路３４と、上記受信回路３
３からの受信信号を受け、変復調器やベースバンド回路
を有する回路ブロック３５と、上記回路ブロック３５か
らの送信信号を受ける前段回路３７と、上記前段回路３
７からの送信信号を増幅して、アンテナ共用器３２に出
力する電力増幅器３６とを有している。上記電力増幅器
３６と前段回路３７で機能ブロックとしての送信回路３
４を構成している。

【００７０】上記構成の無線通信装置３０において、上
記電力増幅器３６に第１〜第６実施形態の電力増幅器を
使用することによって、無線通信装置３０の送信時の特
性の温度依存を抑制し、かつ低歪にすることができ、さ
らに小型化を図ることができる。

【００７１】上記第１〜第６実施形態では、ＮＰＮ型の
バイポーラトランジスタを用いた電力増幅器について説
明したが、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタを用いた
電力増幅器にこの発明を適用してもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の電
力増幅器によれば、温度が変化しても、バイアス点の変
化を抑制でき、したがって、歪補償や利得などの性能劣
化を抑制することが可能であり、かつ、消費電力の増大
の抑制、低電圧化を達成することが可能となる。

【００７３】また、この発明の無線通信装置によれば、
送信時の特性を高効率かつ低歪にすることができ、小型
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の第１実施形態の電力増幅器
の構成を示す回路図である。

【図２】 図２はこの発明の第２実施形態の電力増幅器
の構成を示す回路図である。

【図３】 図３はこの発明の第３実施形態の電力増幅器
の構成を示す回路図である。

【図４】 図４はこの発明の第４実施形態の電力増幅器
の構成を示す回路図である。

【図５】 図５はこの発明の第５実施形態の電力増幅器
の構成を示す回路図である。

【図６】 図６はこの発明の第６実施形態の電力増幅器
の構成を示す回路図である。

【図７】 図７は上記電力増幅器の信号増幅用トランジ
スタのベース電流およびコレクタ電流の温度依存を示す
図である。

【図８】 図８はこの発明の第７実施形態の電力増幅器
を用いた無線通信装置の回路ブロック図である。

【図９】 図９は従来の電力増幅器の構成を示す回路図
である。

【符号の説明】

２,７,９…温度補償用ダイオード、３…第１の抵抗、６
…第２の抵抗、８…第３の抵抗、１２,２２…第２のＰ
Ｎ接合素子、２０,２１,２３,２６…ヘテロバイポーラ
トランジスタ、２４…第４の抵抗、２５…第１のＰＮ接
合素子、２７…第３のＰＮ接合素子、３０…無線通信装
置、３１…アンテナ、３２…アンテナ共用器、３３…受
信装置、３４…送信装置、３５…回路ブロック、３６…
電力増幅器、３７…前段回路。１０１…信号増幅用バイ
ポーラトランジスタ、１０２…入力端子、１０３…出力
端子、１０４…ベースバイアス供給端子、１０５…歪補
償用ダイオード、１０６…歪補償調整用キャパシタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−175747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−84908（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−260964（ＪＰ，Ａ) 特開2001−237655（ＪＰ，Ａ) 特開2001−94360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 1/30 - 1/32 H03F 3/24

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅素子としてバイポーラトランジスタ
   が用いられた電力増幅器において、 上記バイポーラトランジスタのベースに順方向に一端が
   接続された第１のＰＮ接合素子と、 上記第１のＰＮ接合素子の他端に一端が接続され、他端
   がベースバイアス供給端子に接続された第１の抵抗と、 上記第１のＰＮ接合素子の他端と接地との間に順方向に
   接続された第２のＰＮ接合素子とを備え、 上記第２のＰＮ接合素子のオン電圧が、上記バイポーラ
   トランジスタのベースエミッタ間ダイオードのオン電圧
   と上記第１のＰＮ接合素子のオン電圧との和にほぼ等し
   い ことを特徴とする電力増幅器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電力増幅器において、 上記ベースバイアス供給端子に一端が接続され、他端が
   上記バイポーラトランジスタのベースに接続された第２
   の抵抗を備えたことを特徴とする電力増幅器。
3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれか１つに記載
   の電力増幅器において、 上記バイポーラトランジスタのベースと接地との間に順
   方向に接続された第３のＰＮ接合素子を備えたことを特
   徴とする電力増幅器。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の電力増幅器において、 上記バイポーラトランジスタのベースと上記第３のＰＮ
   接合素子との間または上記第３のＰＮ接合素子と接地と
   の間に接続された第３の抵抗を備えたことを特徴とする
   電力増幅器。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
   電力増幅器において、 上記第２のＰＮ接合素子が、順方向に直列接続された２
   つのＰＮ接合素子であることを特徴とする電力増幅器。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の電力増幅器において、 上記バイポーラトランジスタのベースエミッタ間ダイオ
   ードのオン電圧と、上記第１のＰＮ接合素子のオン電圧
   と、上記第２のＰＮ接合素子である２つのＰＮ接合素子
   の夫々のオン電圧が略等しいことを特徴とする電力増幅
   器。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の
   電力増幅器において、 上記ＰＮ接合素子として、ダイオードと、バイポーラト
   ランジスタのベースエミッタ間ダイオードと、バイポー
   ラトランジスタのベースコレクタ間ダイオードのうちの
   少なくとも１つを用いたことを特徴とする電力増幅器。
8. 【請求項８】 増幅素子として第１のバイポーラトラン
   ジスタが用いられた電力増幅器において、 上記第１のバイポーラトランジスタのベースにエミッタ
   が接続された第２のバイポーラトランジスタと、 上記第２のバイポーラトランジスタのコレクタに、エミ
   ッタおよびベースが接続された第３のバイポーラトラン
   ジスタと、 上記第３のバイポーラトランジスタのコレクタにエミッ
   タおよびベースが接続され、コレクタが接地された第４
   のバイポーラトランジスタと、 上記第２のバイポーラトランジスタのコレクタに一端が
   接続され、他端がベースバイアス供給端子に接続された
   第１の抵抗と、 上記ベースバイアス供給端子に一端が接続され、他端が
   上記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され
   た第２の抵抗と、 上記第１のバイポーラトランジスタのベースにエミッタ
   およびベースが接続され、コレクタが接地に接続された
   第５のバイポーラトランジスタと、 上記第１のバイポーラトランジスタのベースと上記第５
   のバイポーラトランジスタのエミッタとの間または上記
   第３のバイポーラトランジスタのコレクタと接地との間
   に接続された第３の抵抗と、 上記第２のバイポーラトランジスタのベースとコレクタ
   との間に接続された第４の抵抗とを備え、 上記第３ , 第４のバイポーラトランジスタのオン電圧の
   和が、上記第２のバイポーラトランジスタのベースエミ
   ッタ間のオン電圧と上記第１のバイポーラトランジスタ
   のベースエミッタ間ダイオードのオン電圧との和にほぼ
   等しい ことを特徴とする電力増幅器。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の電力増幅器において、 上記第３のバイポーラトランジスタのベースと接地との
   間に接続されたキャパシタを備えたことを特徴とする電
   力増幅器。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか１つに記載
    の電力増幅器を送信アンテナヘの信号を供給する機能ブ
    ロックに用いたことを特徴とする無線通信装置。