JP4227248B2 - 高周波電力増幅器 - Google Patents
高周波電力増幅器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4227248B2 JP4227248B2 JP14012999A JP14012999A JP4227248B2 JP 4227248 B2 JP4227248 B2 JP 4227248B2 JP 14012999 A JP14012999 A JP 14012999A JP 14012999 A JP14012999 A JP 14012999A JP 4227248 B2 JP4227248 B2 JP 4227248B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- hbt
- bias
- power amplifier
- switching means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 21
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101100326684 Caenorhabditis elegans tra-3 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100426900 Caenorhabditis elegans trd-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100011750 Mus musculus Hsp90b1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 101150117196 tra-1 gene Proteins 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/24—Accounting or billing
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
- H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/211—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/72—Gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Accounting & Taxation (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Transmitters (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等に使用されるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器に関し、特に、バイアス回路の切り換えを行って電力増幅器の選択を行うバイアススイッチ回路を有した、ＨＢＴ(heterojunction bipolar transistor)で構成される高周波電力増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、移動体通信用の電力増幅器には、ＧaＡsＭＥＳＦＥＴ、ＧaＡsＨＥＭＴ、ＧaＡs‐basedＨＢＴを使用したＭＭＩＣやモジュール（ハイブリッドＩＣやマルチチップモジュール等）が広く使用されている。その中で、ＧaＡs‐basedＨＢＴは、従来のＦＥＴと比較して、負のゲートバイアス電圧を必要とせず、単一電源動作が可能であり、Ｓi-ＭＯＳＦＥＴと同様にドレイン側にアナログスイッチがなくともＯＮ／ＯＦＦ動作を行うことが可能であり、更に、出力電力密度が高く、規定の出力電力を得る場合、ＦＥＴ電力増幅器よりも小型化することができるという利点を有している。このため、今後の移動体通信用のパワー素子として期待されている。
【０００３】
また、最近では、携帯電話機の急激な需要の増加に伴って、１つの携帯電話機で２つのシステムを利用する電話機の開発やサービスが開始されている。例えば、１つの携帯電話で、欧州では、現在最も広く使用されている９００ＭＨｚ帯の携帯電話システムである欧州のＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）９００と欧州の１８００ＭＨｚ帯の携帯電話システムであるＤＣＳ１８００、国内では、９００ＭＨｚ帯の携帯電話方式であるＰＤＣ（Personal Digital Cellular）と１９００ＭＨｚ帯のディジタルコードレス電話システムであるＰＨＳ（Personal Handyphone System）といった２つのシステムを利用するといったものである。
【０００４】
図１０は、従来におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の回路構成例を示した図である。図１０において、ＧＳＭ９００用、すなわち９００ＭＨｚ帯増幅用のＨＢＴであるトランジスタＴrＡ1〜ＴrＡ3は、第１バイアス回路２０１によってバイアスが供給されている。また、ＧＳＭ１８００(ＤＣＳ１８００)用、すなわち１８００ＭＨｚ帯増幅用のＨＢＴであるトランジスタＴrＢ1〜ＴrＢ3は、第２バイアス回路２０２によってバイアスが供給されている。
【０００５】
バイアススイッチ回路２０３は、Ｖmod端子に入力される信号Ｖmodの２値の信号レベルに応じて、第１バイアス回路２０１又は第２バイアス回路２０２のいずれかを排他的に選択して動作させる。また、バイアススイッチ回路２０３は、Ｖpc端子に入力される信号Ｖpcの信号レベルに応じた出力制御信号を第１バイアス回路２０１又は第２バイアス回路２０２に出力し、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から出力される出力信号のレベル調整を行う。信号Ｖpcが０Ｖのときには、バイアススイッチ回路２０３は、信号Ｖmodに関係なくＧＳＭ９００用電力増幅器及びＧＳＭ１８００用電力増幅器の動作は共に停止させる。
【０００６】
図１１は、図１０のバイアススイッチ回路２０３の従来例を示した概略の回路図である。図１１において、バイアススイッチ回路２０３は、ＣＭＯＳ等のシリコン素子を使用したロジック回路２１０、及びシリコンを使用して形成されたｎｐｎトランジスタＴrＣ1〜ＴrＣ4からなる出力バッファ回路２１１で形成されている。ロジック回路２１０は、ＤＡコンバータ（図示せず）から入力された信号Ｖpcを信号Ｖmodの信号レベルに応じて変換し、出力バッファ回路２１１を介して信号Ｖ900又はＶ1800のいずれかを出力する。更に、バイアススイッチ回路２０３は、信号Ｖ900又はＶ1800のいずれかを出力することによって選択された電力増幅器における出力信号の信号レベルを信号Ｖpcに応じて制御し、他方の電力増幅器の動作を信号Ｖpcに関係なく停止させる。
【０００７】
一方、図１０では第１バイアス回路２０１及び第２バイアス回路２０２をシリコン素子で形成した場合を示しているが、図１２は、図１０の第１バイアス回路２０１及び第２バイアス回路２０２をＨＢＴで構成した場合の従来例を示した回路図である。図１２において、トランジスタＴrＤ1〜ＴrＤ3はＨＢＴであり、図１２(ａ)ではトランジスタＴrＤ2によって、図１２(ｂ)ではトランジスタＴrＤ2及びＴrＤ3により、図１０の電力増幅用のＨＢＴの温度係数に応じてベース−エミッタ間電圧Ｖbeの変化を補償することができる。なお、図１２(ａ)及び図１２(ｂ)において、Ｖin端子はバイアス回路の入力端子であり、図１１の信号Ｖ900又はＶ1800のいずれかが入力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＨＢＴは、ＦＥＴと異なりベース電流を増幅して動作するため、ＧＳＭのように、２Ｗ〜４Ｗの高出力を得るためには数１０〜１００ｍＡ程度のベース電流を供給する必要がある。しかし、標準ＣＭＯＳの特定の出力電圧を保証する出力電流値は数ｍＡ以下であることから、このような大きなベース電流を標準のＳi−ＣＭＯＳＬＳＩから直接得ることは困難であった。このため、シリコン素子を使用したバイアススイッチ回路を使用すると、ロジック回路構成の汎用性から信号Ｖpc及び信号Ｖmodによる２つの電力増幅器の制御は容易であるが、ＨＢＴ電力増幅器以外にシリコン素子を使用した専用の制御回路が必要であった。
【０００９】
更に、バイアススイッチ回路及び各バイアス回路、又はバイアススイッチ回路をシリコン素子で形成した場合、これらの回路をＨＢＴで構成されたＭＭＩＣ上に集積化することができず、別途シリコンチップで形成する必要があり、量産時の歩留まりが低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ＨＢＴで構成されたデュアルバンドシステム用の各高周波電力増幅器のバイアス回路と共にバイアススイッチ回路をＨＢＴで形成することによって、ＨＢＴで構成されたＭＭＩＣで集積化を行うことができるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波電力増幅器は、少なくとも１つの電力増幅用ＨＢＴで構成された２つの電力増幅器と、ＨＢＴで構成され該各電力増幅器に対応して設けられた各バイアス回路と、外部からの信号に応じて該各バイアス回路に対する動作の切り換えを排他的に行うバイアススイッチ回路とを備えた、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器において、バイアススイッチ回路は、各バイアス回路の動作制御を行う外部からの信号Ｖpcにおける一方のバイアス回路への出力制御を行う、ＨＢＴで構成された第１スイッチング手段と、外部からの信号Ｖpcの他方のバイアス回路への出力制御を行う、ＨＢＴで構成された第２スイッチング手段と、外部から入力される第１スイッチング手段の動作制御を行うための制御信号Ｖmodに応じて第２スイッチング手段の動作制御を行い、第１及び第２スイッチング手段を排他的に選択して動作させる、ＨＢＴで構成された第３スイッチング手段とを備えるものである。
【００１２】
また、この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項１において、上記第１及び第２スイッチング手段は、信号Ｖpcの電圧を分圧するための複数の抵抗を直列に接続した抵抗直列回路と、該抵抗直列回路と接地との接続制御を行う接地接続用ＨＢＴとでそれぞれ形成され、該抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部から、対応するバイアス回路への制御信号を出力するものである。
【００１３】
また、この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項２において、上記第１及び第２スイッチング手段は、各電力増幅器が複数の電力増幅用ＨＢＴで増幅を行う多段電力増幅器を形成し、対応する各バイアス回路が各電力増幅用ＨＢＴごとにバイアスを供給する回路を有する場合、信号Ｖpcによる電流が、初段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路から最終段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路へ順に大きくなるように、対応するバイアス回路への制御信号を出力するものである。
【００１４】
また、この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項２又は請求項３のいずれかにおいて、上記第１及び第２スイッチング手段は、抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部、及び該抵抗直列回路と接地接続用ＨＢＴとの接続部の間に、対応するバイアス回路への制御信号の大きさを調整する調整用抵抗がそれぞれ並列に設けられるものである。
【００１５】
この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項２から請求項４のいずれかにおいて、上記第３スイッチング手段におけるＨＢＴは、２値の信号Ｖmodに応じて、第２スイッチング手段におけるＨＢＴのベースに対するバイアスの供給制御を行うものである。
【００１６】
この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項１から請求項５のいずれかにおいて、上記第１及び第２スイッチング手段は、信号Ｖpcが入力される入力端子に印加された過電圧から各バイアス回路を保護する保護回路がそれぞれ設けられるものである。
【００１７】
この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項６において、上記保護回路は、ＨＢＴで構成されたＶbeマルチプライヤをなすものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるデュアルバンド用の高周波電力増幅器の例を示した概略の回路図である。なお、図１では、ＧＳＭ９００用及びＧＳＭ１８００用の２つの１段電力増幅器を備えたデュアルバンド用の高周波電力増幅器を例にして説明する。
【００１９】
図１において、高周波電力増幅器１は、ＧＳＭ９００用の電力増幅器である第１電力増幅器２と、該第１電力増幅器２にバイアスを供給する第１バイアス回路３と、ＧＳＭ１８００用の電力増幅器である第２電力増幅器４と、該第２電力増幅器４にバイアスを供給する第２バイアス回路５と、第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５のいずれかを排他的に選択して動作させるバイアススイッチ回路６と、出力整合回路７，８と、コレクタバイアス回路９，１０とで構成されている。
【００２０】
第１電力増幅器２は、電力増幅用のＨＢＴ１１及び入力整合回路１２で形成されている。ＨＢＴ１１は、入力端子ＩＮ１から入力整合回路１２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、該増幅した高周波信号を出力整合回路７を介して出力端子ＯＵＴ１から出力する。この際、ＨＢＴ１１のコレクタには、コレクタバイアス回路９からバイアスが供給され、ＨＢＴ１１のベースには第１バイアス回路３からバイアスが供給されている。
【００２１】
同様に、第２電力増幅器４は、電力増幅用のＨＢＴ２１及び入力整合回路２２で形成されている。ＨＢＴ２１は、入力端子ＩＮ２から入力整合回路２２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、該増幅した高周波信号を出力整合回路８を介して出力端子ＯＵＴ２から出力する。この際、ＨＢＴ２１コレクタには、出力整合回路８を介してバイアスが供給され、ＨＢＴ２１のベースには第２バイアス回路５からバイアスが供給されている。
【００２２】
第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５は、バイアススイッチ回路６によって動作制御が行われる。すなわち、バイアススイッチ回路６は、Ｖmod端子に外部から入力される信号Ｖmodの２値の信号レベル（例えば、３ＶをＨｉｇｈレベルとし、０ＶをＬｏｗレベルとする）に応じて、第１バイアス回路３に対する制御信号である信号Ｖ900又は第２バイアス回路５に対する制御信号である信号Ｖ1800を出力し、第１バイアス回路３又は第２バイアス回路５のいずれかを選択的に動作させる。
【００２３】
また、バイアススイッチ回路６は、Ｖpc端子に外部から入力される信号Ｖpcの信号レベルに応じた信号Ｖ900又はＶ1800を出力し、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から出力される信号のレベル調整を行う。例えば、信号Ｖpcの信号レベルを０〜３Ｖの範囲で可変することによって、出力端子ＯＵＴ１又はＯＵＴ２から出力される信号レベルを−数十ｄＢｍ〜３４ｄＢｍ前後の範囲で可変することができる。また、バイアススイッチ回路６は、信号Ｖpcが０Ｖのときには、信号Ｖmodに関係なく第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５に対してバイアスの供給を停止させ、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４の動作は共に停止する。
【００２４】
図２は、図１の第１バイアス回路３、第２バイアス回路５及びバイアススイッチ回路６の例を示した回路図である。
図２において、第１バイアス回路３は、ＨＢＴ３１，３２及び抵抗３３，３４で形成されており、抵抗３３はＨＢＴ３１のベース抵抗を、抵抗３４はＨＢＴ３２のベース抵抗をそれぞれなしている。
【００２５】
ＨＢＴ３１において、コレクタは、所定の直流電源電圧が印加される電源端子Ｖccに、エミッタはＨＢＴ３２のコレクタにそれぞれ接続され、該接続部は、第１バイアス回路３の出力をなし、第１電力増幅器２のＨＢＴ１１のベースに接続されている。更に、ＨＢＴ３１のベースは、抵抗３３を介してバイアススイッチ回路６の出力端子であるＶ900端子に接続されて信号Ｖ900が入力される。また、ＨＢＴ３２において、ベースは抵抗３４を介してコレクタに接続され、エミッタは接地されている。ＨＢＴ３２によって、第１電力増幅器２におけるＨＢＴ１１の温度係数に応じてベース−エミッタ間電圧Ｖbeの変化を補償することができる。
【００２６】
同様に、第２バイアス回路５は、ＨＢＴ３５，３６及び抵抗３７，３８で形成されており、抵抗３７はＨＢＴ３５のベース抵抗を、抵抗３８はＨＢＴ３６のベース抵抗をそれぞれなしている。ＨＢＴ３５において、コレクタは、電源端子Ｖccに、エミッタはＨＢＴ３６のコレクタにそれぞれ接続され、該接続部は、第２バイアス回路５の出力をなし、第２電力増幅器４のＨＢＴ２１のベースに接続されている。更に、ＨＢＴ３５のベースは、抵抗３７を介してバイアススイッチ回路６の出力端子であるＶ1800端子に接続されて信号Ｖ1800が入力される。また、ＨＢＴ３６において、ベースは抵抗３８を介してコレクタに接続され、エミッタは接地されている。ＨＢＴ３６によって、第２電力増幅器４におけるＨＢＴ２１の温度係数に応じてベース−エミッタ間電圧Ｖbeの変化を補償することができる。
【００２７】
一方、バイアススイッチ回路６は、ＨＢＴ４１〜４３及び抵抗４５〜５４で形成されている。Ｖpc端子は、抵抗４５及び４６の直列回路を介してＨＢＴ４１のコレクタに接続され、抵抗４５及び４６の接続部は、バイアススイッチ回路６のＶ900端子に接続され、第１バイアス回路３の抵抗３３を介してＨＢＴ３１のベースに接続されている。ＨＢＴ４１において、ベースは抵抗４７を介してＨＢＴ４３のコレクタに接続され、エミッタは接地されている。
【００２８】
同様に、Ｖpc端子は、抵抗４８及び４９の直列回路を介してＨＢＴ４２のコレクタに接続され、抵抗４８及び４９の接続部は、バイアススイッチ回路６のＶ1800端子に接続され、第２バイアス回路５の抵抗３７を介してＨＢＴ３５のベースに接続されている。ＨＢＴ４２において、ベースは抵抗５０と抵抗５１の直列回路を介してＶmod端子に接続され、エミッタは接地されている。Ｖmod端子は、抵抗５３を介してＨＢＴ４３のベースに接続され、抵抗５４を介して接地されている。ＨＢＴ４３において、コレクタは抵抗５２を介してＶpc端子に接続され、エミッタは接地されている。
【００２９】
このような構成において、例えばＶpc端子に２.７Ｖの電圧が印加され、Ｖmod端子が３Ｖの電圧が印加されてＨｉｇｈレベルになると、ＨＢＴ４３がＯＮ状態になることから、ＨＢＴ４１はＯＦＦ状態になり、ＨＢＴ４２はＯＮ状態になる。ＨＢＴ４２がＯＮ状態になることによって、Ｖpc端子の電圧Ｖpcは、抵抗４８及び４９で分圧され、抵抗４８の抵抗値をＲ48とし抵抗４９の抵抗値をＲ49とすると、Ｖ1800端子の電圧は{Ｖpc×Ｒ49／(Ｒ48＋Ｒ49)}に低下する。このことから、第２バイアス回路５のＨＢＴ３５及び３６はＯＦＦ状態となる。
【００３０】
一方、ＨＢＴ４１がＯＦＦ状態であるため、第１バイアス回路３のＨＢＴ３１のベースには、抵抗４５及び抵抗３３を介して電流が流れる。このことから、第１バイアス回路３の出力からは、電圧Ｖpcに応じたバイアスが第１電力増幅器２のＨＢＴ１１のベースに供給され、第１電力増幅器２の出力ＯＵＴ１から電圧Ｖpcに応じた出力電力を得ることができる。
【００３１】
次に、例えばＶpc端子に２.７Ｖの電圧が印加され、Ｖmod端子が０Ｖの電圧が印加されてＬｏｗレベルになると、ＨＢＴ４３がＯＦＦ状態になることから、ＨＢＴ４１はＯＮ状態になり、ＨＢＴ４２はＯＦＦ状態になる。ＨＢＴ４１がＯＮ状態になることによって、Ｖpc端子の電圧Ｖpcは、抵抗４５及び４６で分圧され、抵抗４５の抵抗値をＲ45とし抵抗４６の抵抗値をＲ46とすると、Ｖ900端子の電圧は{Ｖpc×Ｒ46／(Ｒ45＋Ｒ46)}に低下する。このことから、第１バイアス回路３のＨＢＴ３１及び３２はＯＦＦ状態となる。
【００３２】
また、ＨＢＴ４１がＯＮ状態であるため、第２バイアス回路５のＨＢＴ３５のベースには、抵抗４８及び抵抗３７を介して電流が流れる。このことから、第２バイアス回路５の出力からは、電圧Ｖpcに応じたバイアスが第２電力増幅器４のＨＢＴ２１のベースに供給され、第２電力増幅器４の出力ＯＵＴ２から電圧Ｖpcに応じた出力電力を得ることができる。
【００３３】
一方、電圧Ｖpcが０Ｖになると、Ｖmod端子の電圧に関係なく、すなわちＨＢＴ４１及び４２の動作状態に関係なく、第１バイアス回路３のＨＢＴ３１及び第２バイアス回路５のＨＢＴ３５はＯＦＦ状態になることから、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４は共に動作を停止する。このように、バイアススイッチ回路６をＨＢＴで形成したことから、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器１を第１電力増幅器２と第１バイアス回路３からなるＧＳＭ９００用と第２電力増幅器４と第２バイアス回路５からなるＧＳＭ１８００用といった２つのチップで形成し、該２つのチップのいずれか一方にバイアススイッチ回路６を形成することができる。
【００３４】
ここで、バイアススイッチ回路６のスイッチ動作に要する回路電流は、Ｖpc端子より供給されることから、Ｖpc端子から供給される電流が、従来におけるシリコン素子で形成したバイアススイッチ回路と比較して増加する。しかし、該増加分は、Ｒ45＝Ｒ48＝Ｒaとし、Ｒ46＝Ｒ49＝Ｒbとすると、(Ｒa＋Ｒb)とＲaを最適化することによって抑制することができる。例えば、第１バイアス回路３が動作し、第２バイアス回路５が動作を停止している場合、抵抗４５における電圧降下は抵抗４５に流れる電流をＩ1とすると(Ｉ1×Ｒa)となり、抵抗４８における電圧降下は{Ｖpc×Ｒa／(Ｒa＋Ｒb)}となる。このことから、Ｒa及びＲbを最適な値に選択することによって、Ｖpc端子から供給される電流を実用上問題のない範囲で最小化することができる。
【００３５】
図３は、図２で示したバイアススイッチ回路６の動作例を示した特性図である。図３(ａ)はＶmod＝３Ｖのとき、図３(ｂ)はＶmod＝０Ｖのときにおける、電圧Ｖpcに対するＶ900端子及びＶ1800端子の各電圧Ｖ900，Ｖ1800並びにＶpc端子から供給される電流Ｉpcの関係を示した図であり、図３(ｃ)は、Ｖpc＝２.７Ｖのときの、電圧Ｖmodに対するＶ900端子及びＶ1800端子の各電圧Ｖ900，Ｖ1800、Ｖ900端子から出力される電流Ｉ900並びにＶ1800端子から出力される電流Ｉ1800の関係を示した図である。図３(ａ)〜図３(ｃ)から、Ｖpcが２.７Ｖのとき、約３.５ｍＡの電流Ｉpcで、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４への電流の切り換えが行われていることが分かる。
【００３６】
図１及び図２では、１段電力増幅器の場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、多段電力増幅器においても適用することができる。図４は、本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の他の例を示した概略の回路図である。なお、図４では、３段電力増幅器を備えたデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器を例にして示しており、図１と同じものは同じ符号で示すと共に図１との相違点のみ説明する。
【００３７】
図４における図１との相違点は、図１の第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４をそれぞれ３段電力増幅器にし、これに伴って、図１の第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５の回路構成を変えたことにあり、このことから、図１の第１電力増幅器２を第１電力増幅器２Ａに、第１バイアス回路３を第１バイアス回路３Ａに、第２電力増幅器４を第２電力増幅器４Ａに、第２バイアス回路５を第２バイアス回路５Ａにし、これに伴って図１の高周波電力増幅器１を高周波電力増幅器１Ａにしたことにある。
【００３８】
図４において、第１電力増幅器２Ａは、電力増幅用のＨＢＴ１１ａ〜１１ｃ、入力整合回路１２及び段間整合回路６１，６２で形成されている。ＨＢＴ１１ａは、入力端子ＩＮ１から入力整合回路１２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、ＨＢＴ１１ｂは、ＨＢＴ１１ａで増幅され段間整合回路６１を介して入力された高周波信号の増幅を行う。また、ＨＢＴ１１ｃは、ＨＢＴ１１ｂで増幅され段間整合回路６２を介して入力された高周波信号の増幅を行い、該増幅された高周波信号は、出力整合回路７を介して出力端子ＯＵＴ１から出力される。
【００３９】
この際、ＨＢＴ１１ａ〜１１ｃの各コレクタには、対応する各コレクタバイアス回路９ａ〜９ｃからそれぞれバイアスが供給される。また、ＨＢＴ１１ａ〜１１ｃの各ベースには第１バイアス回路３Ａからそれぞれバイアスが供給されている。
【００４０】
同様に、第２電力増幅器４Ａは、電力増幅用のＨＢＴ２１ａ〜２１ｃ、入力整合回路２２及び段間整合回路６５，６６で形成されている。ＨＢＴ２１ａは、入力端子ＩＮ１から入力整合回路２２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、ＨＢＴ２１ｂは、ＨＢＴ２１ａで増幅され段間整合回路６５を介して入力された高周波信号の増幅を行う。また、ＨＢＴ２１ｃは、ＨＢＴ２１ｂで増幅され段間整合回路６６を介して入力された高周波信号の増幅を行い、該増幅された高周波信号は、出力整合回路８を介して出力端子ＯＵＴ２から出力される。
【００４１】
この際、ＨＢＴ２１ａ〜２１ｃのコレクタには、対応する各コレクタバイアス回路１０ａ〜１０ｃからそれぞれバイアスが供給される。また、ＨＢＴ２１ａ〜２１ｃの各ベースには第２バイアス回路５Ａからそれぞれバイアスが供給されている。
【００４２】
図１及び図２と同様に、第１バイアス回路３Ａ及び第２バイアス回路５Ａは、バイアススイッチ回路６によって動作制御が行われる。すなわち、バイアススイッチ回路６は、信号Ｖmodの２値の信号レベルに応じて、第１バイアス回路３Ａに対する制御信号である信号Ｖ900又は第２バイアス回路５Ａに対する制御信号である信号Ｖ1800を出力し、第１バイアス回路３Ａ又は第２バイアス回路５Ａのいずれかを排他的に選択して動作させる。また、バイアススイッチ回路６は、図１及び図２と同様に、Ｖpc端子に外部から入力される信号Ｖpcの信号レベルに応じた信号Ｖ900又はＶ1800を出力し、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から出力される出力信号のレベル調整を行う。
【００４３】
図５は、図４の第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の例を示した回路図である。なお、図５では、図２と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図２との相違点のみ説明する。
図５における図２との相違点は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ａ〜１１ｃごとに図２の第１バイアス回路３と同じ回路構成のバイアス回路を設け、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ａ〜２１ｃごとに図２の第２バイアス回路５と同じ回路構成のバイアス回路を設けたことにある。
【００４４】
図５において、第１バイアス回路３Ａは、ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃ，３２ａ〜３２ｃ及び抵抗３３ａ〜３３ｃ，３４ａ〜３４ｃで形成されており、抵抗３３ａ〜３３ｃは対応するＨＢＴ３１ａ〜３１ｃのベース抵抗を、抵抗３４ａ〜３４ｃは対応するＨＢＴ３２ａ〜３２ｃのベース抵抗をそれぞれなしている。なお、ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃは図２のＨＢＴ３１に、ＨＢＴ３２ａ〜３２ｃは図２のＨＢＴ３２に、抵抗３３ａ〜３３ｃは図２の抵抗３３に、抵抗３４ａ〜３４ｃは図２の抵抗３４にそれぞれ対応しており、その接続は図２の第１バイアス回路３と同じであるのでその説明を省略する。
【００４５】
ＨＢＴ３１ａのエミッタとＨＢＴ３２ａのコレクタとの接続部は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ａのベースに接続され、ＨＢＴ３１ｂのエミッタとＨＢＴ３２ｂのコレクタとの接続部は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ｂのベースに接続されている。同様に、ＨＢＴ３１ｃのエミッタとＨＢＴ３２ｃのコレクタとの接続部は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ｃのベースに接続されている。
【００４６】
同様に、第２バイアス回路５Ａは、ＨＢＴ３５ａ〜３５ｃ，３６ａ〜３６ｃ及び抵抗３７ａ〜３７ｃ，３８ａ〜３８ｃで形成されており、抵抗３７ａ〜３７ｃは対応するＨＢＴ３５ａ〜３５ｃのベース抵抗を、抵抗３８ａ〜３８ｃは対応するＨＢＴ３６ａ〜３６ｃのベース抵抗をそれぞれなしている。なお、ＨＢＴ３５ａ〜３５ｃは図２のＨＢＴ３５に、ＨＢＴ３６ａ〜３６ｃは図２のＨＢＴ３６に、抵抗３７ａ〜３７ｃは図２の抵抗３７に、抵抗３８ａ〜３８ｃは図２の抵抗３８にそれぞれ対応しており、その接続は図２の第２バイアス回路５と同じであるのでその説明を省略する。
【００４７】
ＨＢＴ３５ａのエミッタとＨＢＴ３６ａのコレクタとの接続部は、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ａのベースに接続され、ＨＢＴ３５ｂのエミッタとＨＢＴ３６ｂのコレクタとの接続部は、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ｂのベースに接続されている。同様に、ＨＢＴ３５ｃのエミッタとＨＢＴ３６ｃのコレクタとの接続部は、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ｃのベースに接続されている。ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃの各ベースは、対応する抵抗３３ａ〜３３ｃを介してバイアススイッチ回路６のＶ900端子にそれぞれ接続され、ＨＢＴ３５ａ〜３５ｃの各ベースは、対応する抵抗３７ａ〜３７ｃを介してバイアススイッチ回路６のＶ1800端子にそれぞれ接続されている。
【００４８】
このような構成において、第１バイアス回路３Ａの動作は図２の第１バイアス回路３と、第２バイアス回路５Ａの動作は図２の第２バイアス回路５と同様であり、バイアススイッチ回路６における第１バイアス回路３Ａ及び第２バイアス回路５Ａに対する動作は図２と同様であるのでその説明を省略する。このように、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器１Ａを第１電力増幅器２Ａと第１バイアス回路３ＡからなるＧＳＭ９００用と第２電力増幅器４Ａと第２バイアス回路５ＡからなるＧＳＭ１８００用といった２つのチップで形成し、該２つのチップのいずれか一方にバイアススイッチ回路６を形成することができる。
【００４９】
図６は、図４で示した第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の他の例を示した回路図である。なお、図６では、図５と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に、図５との相違点のみ説明する。
【００５０】
図６における図５との相違点は、図５の第１バイアス回路３Ａにおけるベース抵抗３３ａ〜３３ｃ、及び図５の第２バイアス回路５Ａにおけるベース抵抗３７ａ〜３７ｃをなくし、図５のバイアススイッチ回路６の抵抗４５と４６との間に抵抗７１ａ〜７１ｃの直列回路を挿入し、抵抗４８と４９との間に抵抗７２ａ〜７２ｃの直列回路を挿入したことにある。これらのことから、図５の抵抗４５，４６，４８，４９を抵抗４５Ｂ，４６Ｂ，４８Ｂ，４９Ｂとし、図５の第１バイアス回路３Ａを第１バイアス回路３Ｂとし、図５の第２バイアス回路５Ａを第２バイアス回路５Ｂとし、図５のバイアススイッチ回路６をバイアススイッチ回路６Ｂとした。
【００５１】
図６において、バイアススイッチ回路６Ｂの抵抗４５Ｂと抵抗４６Ｂとの間に抵抗７１ａ〜７１ｃの直列回路が接続され、抵抗４６Ｂと抵抗７１ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ900a端子を介してＨＢＴ３１ａのベースに接続されている。また、抵抗７１ａと抵抗７１ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ900b端子を介してＨＢＴ３１ｂのベースに、抵抗７１ｂと抵抗７１ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ900c端子を介してＨＢＴ３１ｃのベースにそれぞれ接続されている。
【００５２】
同様に、バイアススイッチ回路６Ｂの抵抗４８Ｂと抵抗４９Ｂとの間に抵抗７２ａ〜７２ｃの直列回路が接続され、抵抗４９Ｂと抵抗７２ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ1800a端子を介してＨＢＴ３５ａのベースに、抵抗７２ａと抵抗７２ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ1800b端子を介してＨＢＴ３５ｂのベースに、抵抗７２ｂと抵抗７２ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ1800c端子を介してＨＢＴ３５ｃのベースにそれぞれ接続されている。
【００５３】
このようにすることによって、第１バイアス回路３Ｂが動作する際に最もベース電流が流れるＨＢＴ３１ｃ、及び第２バイアス回路５Ｂが動作する際に最も大きなベース電流が流れるＨＢＴ３５ｃによるＶpc端子からのベースバイアス電圧の電圧降下を最小にすることができる。このため、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の各回路を同一チップ上で構成する場合に有効である。
【００５４】
図７は、図４で示した第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の他の例を示した回路図である。なお、図７では、図５又は図６と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に、図６との相違点のみ説明する。
【００５５】
図７における図６との相違点は、図６のバイアススイッチ回路６Ｂにおいて、抵抗４５Ｂ，４６Ｂ，７１ａ〜７１ｃの代わりに抵抗７４，７５ａ〜７５ｃ，７６ａ〜７６ｃを設け、抵抗４８Ｂ，４９Ｂ，７２ａ〜７２ｃの代わりに抵抗７７，７８ａ〜７８ｃ，７９ａ〜７９ｃを設けたことにある。これらのことから、図６のバイアススイッチ回路６Ｂをバイアススイッチ回路６Ｃとした。
【００５６】
図７において、バイアススイッチ回路６ＣのＶpc端子とＨＢＴ４１のコレクタとの間に抵抗７４，７５ａ〜７５ｃ，７６ａの直列回路が接続されている。抵抗７５ａと抵抗７６ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ900a端子を介してＨＢＴ３１ａのベースに、抵抗７５ａと抵抗７５ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ900b端子を介してＨＢＴ３１ｂのベースに、抵抗７５ｂと抵抗７５ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ900c端子を介してＨＢＴ３１ｃのベースにそれぞれ接続されている。更に、Ｖ900b端子とＨＢＴ４１のコレクタとの間には抵抗７６ｂが、Ｖ900c端子とＨＢＴ４１のコレクタとの間には抵抗７６ｃがそれぞれ接続されている。
【００５７】
同様に、バイアススイッチ回路６ＣのＶpc端子とＨＢＴ４２のコレクタとの間に抵抗７７，７８ａ〜７８ｃ，７９ａの直列回路が接続されている。抵抗７８ａと抵抗７９ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ1800a端子を介してＨＢＴ３５ａのベースに接続されている。また、抵抗７８ａと抵抗７８ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ1800b端子を介してＨＢＴ３５ｂのベースに、抵抗７８ｂと抵抗７８ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ1800c端子を介してＨＢＴ３５ｃのベースにそれぞれ接続されている。更に、Ｖ1800b端子とＨＢＴ４２のコレクタとの間には抵抗７９ｂが、Ｖ1800c端子とＨＢＴ４２のコレクタの間には抵抗７９ｃがそれぞれ接続されている。
【００５８】
このようにすることにより、第１バイアス回路３Ｃが動作する際に最もベース電流が流れるＨＢＴ３１ｃ、及び第２バイアス回路５Ｃが動作する際に最もベース電流が流れるＨＢＴ３５ｃによるＶpc端子からのベースバイアス電圧の電圧降下を最小にすることができる。このため、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の各回路を同一チップ上で構成する場合に有効である。また、各ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃ及びＨＢＴ３５ａ〜３５ｃのそれぞれのベースに供給する電流を抵抗の分割比で最適化することができ、電流Ｉpcの値を最小化することができる。
【００５９】
このように、本実施の形態１における高周波電力増幅器は、ＨＢＴで構成された第１バイアス回路及び第２バイアス回路の切り換えを行うバイアススイッチ回路を、従来から広く使用されているＡlＧaＡs又はＧaＡs系ＨＢＴで形成すると共に、該ＨＢＴを３つ以上直列に接続して各ベース−エミッタ間電圧Ｖbeの合計が３Ｖを超えないように形成した。このことから、ベース−エミッタ間電圧ＶbeのＯＮ電圧が例えば１.３５Ｖと高いＨＢＴを使用してデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器を形成することができるため、３Ｖ系の低電源電圧においても確実に動作させることができる、ＨＢＴで構成されたＭＭＩＣに集積化することができ、製造工程を簡素化できる。
【００６０】
実施の形態２．
上記実施の形態１における各バイアススイッチ回路は、Ｖpc端子に過電圧が印加されると、第１及び第２バイアス回路においても過電圧が印加されるが、バイアススイッチ回路に保護回路を設け、Ｖpc端子に過電圧が印加されても第１及び第２バイアス回路に過電圧が印加されないようにしてもよく、このようにしたものを本発明の実施の形態２とする。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態２におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の例を示した回路図である。なお、本発明の実施の形態２における高周波電力増幅器の例を示した概略の回路図は、図１のバイアススイッチ回路の符号を変える以外は図１と同じであるので省略する。また、図８では、図２と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に、図２との相違点のみ説明する。
図８における図２との相違点は、図２のバイアススイッチ回路６に保護回路８１及び８２を設けたことにある。これに伴って、図２のバイアススイッチ回路６をバイアススイッチ回路８４としたことにある。
【００６２】
図８において、バイアススイッチ回路８４は、ＨＢＴ４１〜４３、抵抗４５〜５４及び保護回路８１，８２で形成されている。保護回路８１は、ＨＢＴ９１及び抵抗９２，９３で形成されており、Ｖbeマルチプライヤを形成している。抵抗９２及び９３は直列に接続され、該直列回路はＶpc端子と接地との間に接続されている。ＨＢＴ９１において、コレクタは抵抗４５と抵抗４６との接続部、すなわちＶ900端子に接続され、ベースは抵抗９２と抵抗９３との接続部に接続され、エミッタは接地されている。
【００６３】
同様に、保護回路８２は、ＨＢＴ９５及び抵抗９６，９７で形成されており、Ｖbeマルチプライヤを形成している。抵抗９６及び９７は直列に接続され、該直列回路はＶpc端子と接地との間に接続されている。ＨＢＴ９５において、コレクタは抵抗４８と抵抗４９との接続部、すなわちＶ1800端子に接続され、ベースは抵抗９６と抵抗９７との接続部に接続され、エミッタは接地されている。
【００６４】
このような構成において、抵抗９２及び９３の抵抗値をそれぞれＲ９２及びＲ９３とすると、保護回路８１におけるＨＢＴ９１のＯＮ電圧は、{(Ｒ９２＋Ｒ９３)／Ｒ９３}倍される。例えば、ＨＢＴ９１のＯＮ電圧が約１.３Ｖであり、{(Ｒ９２＋Ｒ９３)／Ｒ９３}が２.３になるように抵抗値Ｒ９２及びＲ９３を設定すると、電圧Ｖpcが３ＶになるとＨＢＴ９１はＯＮ状態となってＨＢＴ９１にＩ４のコレクタ電流が流れる。このことから、抵抗４５による電圧降下が発生するため、Ｖ900端子の電圧は３Ｖ以下に抑制され、Ｖpc端子に過電圧が印加された場合、該過電圧が直接第１バイアス回路３に印加されることを防止し、すなわち第１電力増幅器２に印加されることを防止する。
【００６５】
同様に、抵抗９６及び９７の抵抗値をそれぞれＲ９６及びＲ９７とすると、保護回路８２におけるＨＢＴ９５のＯＮ電圧は、{(Ｒ９６＋Ｒ９７)／Ｒ９７}倍される。例えば、ＨＢＴ９５のＯＮ電圧が約１.３Ｖであり、{(Ｒ９６＋Ｒ９７)／Ｒ９７}が２.３になるように抵抗値Ｒ９６及びＲ９７を設定すると、電圧Ｖpcが３ＶになるとＨＢＴ９５はＯＮ状態となってＨＢＴ９５にＩ５のコレクタ電流が流れる。このことから、抵抗４８による電圧降下が発生するため、Ｖ1800端子の電圧は３Ｖ以下に抑制され、Ｖpc端子に過電圧が印加された場合、該過電圧が直接第２バイアス回路５に印加されることを防止し、すなわち第２電力増幅器４に印加されることを防止する。
【００６６】
図９は、図８で示したバイアススイッチ回路８４の動作特性例を示した図である。図９から分かるように、Ｖ900端子の電圧は、電圧Ｖpc＜３Ｖでは、電圧Ｖpcに比例して増大するが、電圧Ｖpc≧３Ｖでは３Ｖ以下に抑制されていることが分かる。
【００６７】
なお、図８では、図２で示したバイアススイッチ回路６に保護回路８１，８２を設けた場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、図５、図６及び図７で示した各バイアススイッチ回路に適用してもよい。図５のバイアススイッチ回路の場合は図８と同じであるが、図６のバイアススイッチ回路６Ｂの場合、保護回路８１を構成するＨＢＴ９１のコレクタは抵抗４５Ｂと抵抗７１ｃとの接続部に接続され、保護回路８２を構成するＨＢＴ９５のコレクタは抵抗４８Ｂと抵抗７２ｃとの接続部に接続される。また、図７のバイアススイッチ回路６Ｃの場合、保護回路８１を構成するＨＢＴ９１のコレクタは抵抗７４と抵抗７５ｃとの接続部に接続され、保護回路８２を構成するＨＢＴ９５のコレクタは抵抗７７と抵抗７８ｃとの接続部に接続される。
【００６８】
このように、本実施の形態２における高周波電力増幅器は、バイアススイッチ回路８４にＶbeマルチプライヤを形成する保護回路８１及び８２を設け、Ｖpc端子に過電圧が印加された場合にＶ900端子及びＶ1800端子に該過電圧が印加されないようにした。このことから、実施の形態１と同様の効果に加えて、ＧＳＭ電話機のように電力増幅器の電源が直接バッテリの電源に接続して使用するようなシステムにおいて、何らかの原因でＶpc端子がバッテリに直接接続されてしまうような故障が発生した場合においても、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４を熱暴走から保護することができ、高周波電力増幅器及び該高周波電力増幅器を使用した電話機本体の焼損を防止することができる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１に係る高周波電力増幅器は、ＨＢＴで構成された各バイアス回路の動作の切り換えを行うバイアススイッチ回路を、一方のバイアス回路への出力制御を行う第１スイッチング手段と、他方のバイアス回路への出力制御を行う第２スイッチング手段と、第１及び第２スイッチング手段を排他的に選択して動作させる第３スイッチング手段とを備え、第１〜第３スイッチング手段を従来から広く使用されているＡlＧaＡs又はＧaＡs系ＨＢＴで構成すると共に、該ＨＢＴを３つ以上直列に接続して各ベース−エミッタ間電圧Ｖbeの合計が３Ｖを超えないように形成した。このことから、３Ｖ系の低電源電圧においても確実に動作させることができるため、ＨＢＴで構成されたＭＭＩＣに集積化することができ、製造工程を簡素化できる。
【００７０】
請求項２に係る高周波電力増幅器は、請求項１において、具体的には、上記第１及び第２スイッチング手段は、信号Ｖpcの電圧を分圧するための抵抗直列回路と、該抵抗直列回路と接地との接続制御を行う接地接続用ＨＢＴとでそれぞれ形成され、該抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部から、対応するバイアス回路への制御信号を出力するようにした。このことから、バイアススイッチ回路を少数のＨＢＴと抵抗によって形成することができ、ＭＭＩＣに集積化した際のチップサイズの増大を最小限にすることができる。
【００７１】
請求項３に係る高周波電力増幅器は、請求項２において、具体的には、上記第１及び第２スイッチング手段は、多段電力増幅器における初段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路から最終段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路へ、信号Ｖpcによる電流が順に大きくなるように、対応するバイアス回路への制御信号を出力するようにした。このことから、信号Ｖpcによる最も大きな電流が流れる、各バイアス回路における最終段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路に対する信号Ｖpcの電圧降下を最小にすることができる。
【００７２】
請求項４に係る高周波電力増幅器は、請求項２又は請求項３のいずれかにおいて、具体的には、第１及び第２スイッチング手段における、抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部、及び該抵抗直列回路と接地接続用ＨＢＴとの接続部の間に、対応するバイアス回路への制御信号の大きさを調整する調整用抵抗をそれぞれ設けた。このことから、各バイアス回路に対する信号Ｖpcの電圧降下を最小にすることができ、信号Ｖpcによって各バイアス回路に流れる電流値を最小にすることができる。
【００７３】
請求項５に係る高周波電力増幅器は、請求項２から請求項４のいずれかにおいて、具体的には、第３スイッチング手段におけるＨＢＴは、２値の信号Ｖmodに応じて、第２スイッチング手段におけるＨＢＴのベースに対するバイアスの供給制御を行うようにした。このことから、３Ｖ系電源においても動作可能なＨＢＴで構成されたバイアススイッチ回路を形成することができ、ＨＢＴで構成されるＭＭＩＣに集積化することができる。
【００７４】
請求項６に係る高周波電力増幅器は、請求項１から請求項５のいずれかにおいて、第１及び第２スイッチング手段に、外部から印加される過電圧から各バイアス回路を保護する保護回路をそれぞれ設けた。このことから、外部からの過電圧による電力増幅器の熱暴走を防止して電力増幅器の焼損を防止することができる。
【００７５】
請求項７に係る高周波電力増幅器は、請求項６において、具体的には、上記保護回路は、ＨＢＴで構成されたＶbeマルチプライヤをなすものである。このことから、簡単な回路構成で外部からの過電圧による電力増幅器の熱暴走を防止して電力増幅器の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の例を示した概略の回路図である。
【図２】 図１の第１バイアス回路３、第２バイアス回路５及びバイアススイッチ回路６の回路例を示した図である。
【図３】 図２で示したバイアススイッチ回路６の動作例を示した特性図である。
【図４】 本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の他の例を示した概略の回路図である。
【図５】 図４の第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の回路例を示した図である。
【図６】 第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の他の回路例を示した図である。
【図７】 第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の他の回路例を示した図である。
【図８】 本発明の実施の形態２における第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の回路例を示した図である。
【図９】 図８で示したバイアススイッチ回路８４の動作特性例を示した図である。
【図１０】 従来におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の回路構成例を示した図である。
【図１１】 図１０のバイアススイッチ回路２０３の従来例を示した概略の回路図である。
【図１２】 図１０の各バイアス回路をＨＢＴで構成した場合の従来例を示した回路図である。
【符号の説明】
１，１Ａ 高周波電力増幅器、 ２，２Ａ 第１電力増幅器、 ３，３Ａ，３Ｂ 第１バイアス回路、 ４，４Ａ 第２電力増幅器、 ５，５Ａ，５Ｂ 第２バイアス回路、 ６，６Ｂ，６Ｃ，８４ バイアススイッチ回路、 ８１，８２保護回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等に使用されるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器に関し、特に、バイアス回路の切り換えを行って電力増幅器の選択を行うバイアススイッチ回路を有した、ＨＢＴ(heterojunction bipolar transistor)で構成される高周波電力増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、移動体通信用の電力増幅器には、ＧaＡsＭＥＳＦＥＴ、ＧaＡsＨＥＭＴ、ＧaＡs‐basedＨＢＴを使用したＭＭＩＣやモジュール（ハイブリッドＩＣやマルチチップモジュール等）が広く使用されている。その中で、ＧaＡs‐basedＨＢＴは、従来のＦＥＴと比較して、負のゲートバイアス電圧を必要とせず、単一電源動作が可能であり、Ｓi-ＭＯＳＦＥＴと同様にドレイン側にアナログスイッチがなくともＯＮ／ＯＦＦ動作を行うことが可能であり、更に、出力電力密度が高く、規定の出力電力を得る場合、ＦＥＴ電力増幅器よりも小型化することができるという利点を有している。このため、今後の移動体通信用のパワー素子として期待されている。
【０００３】
また、最近では、携帯電話機の急激な需要の増加に伴って、１つの携帯電話機で２つのシステムを利用する電話機の開発やサービスが開始されている。例えば、１つの携帯電話で、欧州では、現在最も広く使用されている９００ＭＨｚ帯の携帯電話システムである欧州のＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）９００と欧州の１８００ＭＨｚ帯の携帯電話システムであるＤＣＳ１８００、国内では、９００ＭＨｚ帯の携帯電話方式であるＰＤＣ（Personal Digital Cellular）と１９００ＭＨｚ帯のディジタルコードレス電話システムであるＰＨＳ（Personal Handyphone System）といった２つのシステムを利用するといったものである。
【０００４】
図１０は、従来におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の回路構成例を示した図である。図１０において、ＧＳＭ９００用、すなわち９００ＭＨｚ帯増幅用のＨＢＴであるトランジスタＴrＡ1〜ＴrＡ3は、第１バイアス回路２０１によってバイアスが供給されている。また、ＧＳＭ１８００(ＤＣＳ１８００)用、すなわち１８００ＭＨｚ帯増幅用のＨＢＴであるトランジスタＴrＢ1〜ＴrＢ3は、第２バイアス回路２０２によってバイアスが供給されている。
【０００５】
バイアススイッチ回路２０３は、Ｖmod端子に入力される信号Ｖmodの２値の信号レベルに応じて、第１バイアス回路２０１又は第２バイアス回路２０２のいずれかを排他的に選択して動作させる。また、バイアススイッチ回路２０３は、Ｖpc端子に入力される信号Ｖpcの信号レベルに応じた出力制御信号を第１バイアス回路２０１又は第２バイアス回路２０２に出力し、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から出力される出力信号のレベル調整を行う。信号Ｖpcが０Ｖのときには、バイアススイッチ回路２０３は、信号Ｖmodに関係なくＧＳＭ９００用電力増幅器及びＧＳＭ１８００用電力増幅器の動作は共に停止させる。
【０００６】
図１１は、図１０のバイアススイッチ回路２０３の従来例を示した概略の回路図である。図１１において、バイアススイッチ回路２０３は、ＣＭＯＳ等のシリコン素子を使用したロジック回路２１０、及びシリコンを使用して形成されたｎｐｎトランジスタＴrＣ1〜ＴrＣ4からなる出力バッファ回路２１１で形成されている。ロジック回路２１０は、ＤＡコンバータ（図示せず）から入力された信号Ｖpcを信号Ｖmodの信号レベルに応じて変換し、出力バッファ回路２１１を介して信号Ｖ900又はＶ1800のいずれかを出力する。更に、バイアススイッチ回路２０３は、信号Ｖ900又はＶ1800のいずれかを出力することによって選択された電力増幅器における出力信号の信号レベルを信号Ｖpcに応じて制御し、他方の電力増幅器の動作を信号Ｖpcに関係なく停止させる。
【０００７】
一方、図１０では第１バイアス回路２０１及び第２バイアス回路２０２をシリコン素子で形成した場合を示しているが、図１２は、図１０の第１バイアス回路２０１及び第２バイアス回路２０２をＨＢＴで構成した場合の従来例を示した回路図である。図１２において、トランジスタＴrＤ1〜ＴrＤ3はＨＢＴであり、図１２(ａ)ではトランジスタＴrＤ2によって、図１２(ｂ)ではトランジスタＴrＤ2及びＴrＤ3により、図１０の電力増幅用のＨＢＴの温度係数に応じてベース−エミッタ間電圧Ｖbeの変化を補償することができる。なお、図１２(ａ)及び図１２(ｂ)において、Ｖin端子はバイアス回路の入力端子であり、図１１の信号Ｖ900又はＶ1800のいずれかが入力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＨＢＴは、ＦＥＴと異なりベース電流を増幅して動作するため、ＧＳＭのように、２Ｗ〜４Ｗの高出力を得るためには数１０〜１００ｍＡ程度のベース電流を供給する必要がある。しかし、標準ＣＭＯＳの特定の出力電圧を保証する出力電流値は数ｍＡ以下であることから、このような大きなベース電流を標準のＳi−ＣＭＯＳＬＳＩから直接得ることは困難であった。このため、シリコン素子を使用したバイアススイッチ回路を使用すると、ロジック回路構成の汎用性から信号Ｖpc及び信号Ｖmodによる２つの電力増幅器の制御は容易であるが、ＨＢＴ電力増幅器以外にシリコン素子を使用した専用の制御回路が必要であった。
【０００９】
更に、バイアススイッチ回路及び各バイアス回路、又はバイアススイッチ回路をシリコン素子で形成した場合、これらの回路をＨＢＴで構成されたＭＭＩＣ上に集積化することができず、別途シリコンチップで形成する必要があり、量産時の歩留まりが低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ＨＢＴで構成されたデュアルバンドシステム用の各高周波電力増幅器のバイアス回路と共にバイアススイッチ回路をＨＢＴで形成することによって、ＨＢＴで構成されたＭＭＩＣで集積化を行うことができるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波電力増幅器は、少なくとも１つの電力増幅用ＨＢＴで構成された２つの電力増幅器と、ＨＢＴで構成され該各電力増幅器に対応して設けられた各バイアス回路と、外部からの信号に応じて該各バイアス回路に対する動作の切り換えを排他的に行うバイアススイッチ回路とを備えた、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器において、バイアススイッチ回路は、各バイアス回路の動作制御を行う外部からの信号Ｖpcにおける一方のバイアス回路への出力制御を行う、ＨＢＴで構成された第１スイッチング手段と、外部からの信号Ｖpcの他方のバイアス回路への出力制御を行う、ＨＢＴで構成された第２スイッチング手段と、外部から入力される第１スイッチング手段の動作制御を行うための制御信号Ｖmodに応じて第２スイッチング手段の動作制御を行い、第１及び第２スイッチング手段を排他的に選択して動作させる、ＨＢＴで構成された第３スイッチング手段とを備えるものである。
【００１２】
また、この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項１において、上記第１及び第２スイッチング手段は、信号Ｖpcの電圧を分圧するための複数の抵抗を直列に接続した抵抗直列回路と、該抵抗直列回路と接地との接続制御を行う接地接続用ＨＢＴとでそれぞれ形成され、該抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部から、対応するバイアス回路への制御信号を出力するものである。
【００１３】
また、この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項２において、上記第１及び第２スイッチング手段は、各電力増幅器が複数の電力増幅用ＨＢＴで増幅を行う多段電力増幅器を形成し、対応する各バイアス回路が各電力増幅用ＨＢＴごとにバイアスを供給する回路を有する場合、信号Ｖpcによる電流が、初段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路から最終段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路へ順に大きくなるように、対応するバイアス回路への制御信号を出力するものである。
【００１４】
また、この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項２又は請求項３のいずれかにおいて、上記第１及び第２スイッチング手段は、抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部、及び該抵抗直列回路と接地接続用ＨＢＴとの接続部の間に、対応するバイアス回路への制御信号の大きさを調整する調整用抵抗がそれぞれ並列に設けられるものである。
【００１５】
この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項２から請求項４のいずれかにおいて、上記第３スイッチング手段におけるＨＢＴは、２値の信号Ｖmodに応じて、第２スイッチング手段におけるＨＢＴのベースに対するバイアスの供給制御を行うものである。
【００１６】
この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項１から請求項５のいずれかにおいて、上記第１及び第２スイッチング手段は、信号Ｖpcが入力される入力端子に印加された過電圧から各バイアス回路を保護する保護回路がそれぞれ設けられるものである。
【００１７】
この発明に係る高周波電力増幅器は、請求項６において、上記保護回路は、ＨＢＴで構成されたＶbeマルチプライヤをなすものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるデュアルバンド用の高周波電力増幅器の例を示した概略の回路図である。なお、図１では、ＧＳＭ９００用及びＧＳＭ１８００用の２つの１段電力増幅器を備えたデュアルバンド用の高周波電力増幅器を例にして説明する。
【００１９】
図１において、高周波電力増幅器１は、ＧＳＭ９００用の電力増幅器である第１電力増幅器２と、該第１電力増幅器２にバイアスを供給する第１バイアス回路３と、ＧＳＭ１８００用の電力増幅器である第２電力増幅器４と、該第２電力増幅器４にバイアスを供給する第２バイアス回路５と、第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５のいずれかを排他的に選択して動作させるバイアススイッチ回路６と、出力整合回路７，８と、コレクタバイアス回路９，１０とで構成されている。
【００２０】
第１電力増幅器２は、電力増幅用のＨＢＴ１１及び入力整合回路１２で形成されている。ＨＢＴ１１は、入力端子ＩＮ１から入力整合回路１２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、該増幅した高周波信号を出力整合回路７を介して出力端子ＯＵＴ１から出力する。この際、ＨＢＴ１１のコレクタには、コレクタバイアス回路９からバイアスが供給され、ＨＢＴ１１のベースには第１バイアス回路３からバイアスが供給されている。
【００２１】
同様に、第２電力増幅器４は、電力増幅用のＨＢＴ２１及び入力整合回路２２で形成されている。ＨＢＴ２１は、入力端子ＩＮ２から入力整合回路２２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、該増幅した高周波信号を出力整合回路８を介して出力端子ＯＵＴ２から出力する。この際、ＨＢＴ２１コレクタには、出力整合回路８を介してバイアスが供給され、ＨＢＴ２１のベースには第２バイアス回路５からバイアスが供給されている。
【００２２】
第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５は、バイアススイッチ回路６によって動作制御が行われる。すなわち、バイアススイッチ回路６は、Ｖmod端子に外部から入力される信号Ｖmodの２値の信号レベル（例えば、３ＶをＨｉｇｈレベルとし、０ＶをＬｏｗレベルとする）に応じて、第１バイアス回路３に対する制御信号である信号Ｖ900又は第２バイアス回路５に対する制御信号である信号Ｖ1800を出力し、第１バイアス回路３又は第２バイアス回路５のいずれかを選択的に動作させる。
【００２３】
また、バイアススイッチ回路６は、Ｖpc端子に外部から入力される信号Ｖpcの信号レベルに応じた信号Ｖ900又はＶ1800を出力し、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から出力される信号のレベル調整を行う。例えば、信号Ｖpcの信号レベルを０〜３Ｖの範囲で可変することによって、出力端子ＯＵＴ１又はＯＵＴ２から出力される信号レベルを−数十ｄＢｍ〜３４ｄＢｍ前後の範囲で可変することができる。また、バイアススイッチ回路６は、信号Ｖpcが０Ｖのときには、信号Ｖmodに関係なく第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５に対してバイアスの供給を停止させ、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４の動作は共に停止する。
【００２４】
図２は、図１の第１バイアス回路３、第２バイアス回路５及びバイアススイッチ回路６の例を示した回路図である。
図２において、第１バイアス回路３は、ＨＢＴ３１，３２及び抵抗３３，３４で形成されており、抵抗３３はＨＢＴ３１のベース抵抗を、抵抗３４はＨＢＴ３２のベース抵抗をそれぞれなしている。
【００２５】
ＨＢＴ３１において、コレクタは、所定の直流電源電圧が印加される電源端子Ｖccに、エミッタはＨＢＴ３２のコレクタにそれぞれ接続され、該接続部は、第１バイアス回路３の出力をなし、第１電力増幅器２のＨＢＴ１１のベースに接続されている。更に、ＨＢＴ３１のベースは、抵抗３３を介してバイアススイッチ回路６の出力端子であるＶ900端子に接続されて信号Ｖ900が入力される。また、ＨＢＴ３２において、ベースは抵抗３４を介してコレクタに接続され、エミッタは接地されている。ＨＢＴ３２によって、第１電力増幅器２におけるＨＢＴ１１の温度係数に応じてベース−エミッタ間電圧Ｖbeの変化を補償することができる。
【００２６】
同様に、第２バイアス回路５は、ＨＢＴ３５，３６及び抵抗３７，３８で形成されており、抵抗３７はＨＢＴ３５のベース抵抗を、抵抗３８はＨＢＴ３６のベース抵抗をそれぞれなしている。ＨＢＴ３５において、コレクタは、電源端子Ｖccに、エミッタはＨＢＴ３６のコレクタにそれぞれ接続され、該接続部は、第２バイアス回路５の出力をなし、第２電力増幅器４のＨＢＴ２１のベースに接続されている。更に、ＨＢＴ３５のベースは、抵抗３７を介してバイアススイッチ回路６の出力端子であるＶ1800端子に接続されて信号Ｖ1800が入力される。また、ＨＢＴ３６において、ベースは抵抗３８を介してコレクタに接続され、エミッタは接地されている。ＨＢＴ３６によって、第２電力増幅器４におけるＨＢＴ２１の温度係数に応じてベース−エミッタ間電圧Ｖbeの変化を補償することができる。
【００２７】
一方、バイアススイッチ回路６は、ＨＢＴ４１〜４３及び抵抗４５〜５４で形成されている。Ｖpc端子は、抵抗４５及び４６の直列回路を介してＨＢＴ４１のコレクタに接続され、抵抗４５及び４６の接続部は、バイアススイッチ回路６のＶ900端子に接続され、第１バイアス回路３の抵抗３３を介してＨＢＴ３１のベースに接続されている。ＨＢＴ４１において、ベースは抵抗４７を介してＨＢＴ４３のコレクタに接続され、エミッタは接地されている。
【００２８】
同様に、Ｖpc端子は、抵抗４８及び４９の直列回路を介してＨＢＴ４２のコレクタに接続され、抵抗４８及び４９の接続部は、バイアススイッチ回路６のＶ1800端子に接続され、第２バイアス回路５の抵抗３７を介してＨＢＴ３５のベースに接続されている。ＨＢＴ４２において、ベースは抵抗５０と抵抗５１の直列回路を介してＶmod端子に接続され、エミッタは接地されている。Ｖmod端子は、抵抗５３を介してＨＢＴ４３のベースに接続され、抵抗５４を介して接地されている。ＨＢＴ４３において、コレクタは抵抗５２を介してＶpc端子に接続され、エミッタは接地されている。
【００２９】
このような構成において、例えばＶpc端子に２.７Ｖの電圧が印加され、Ｖmod端子が３Ｖの電圧が印加されてＨｉｇｈレベルになると、ＨＢＴ４３がＯＮ状態になることから、ＨＢＴ４１はＯＦＦ状態になり、ＨＢＴ４２はＯＮ状態になる。ＨＢＴ４２がＯＮ状態になることによって、Ｖpc端子の電圧Ｖpcは、抵抗４８及び４９で分圧され、抵抗４８の抵抗値をＲ48とし抵抗４９の抵抗値をＲ49とすると、Ｖ1800端子の電圧は{Ｖpc×Ｒ49／(Ｒ48＋Ｒ49)}に低下する。このことから、第２バイアス回路５のＨＢＴ３５及び３６はＯＦＦ状態となる。
【００３０】
一方、ＨＢＴ４１がＯＦＦ状態であるため、第１バイアス回路３のＨＢＴ３１のベースには、抵抗４５及び抵抗３３を介して電流が流れる。このことから、第１バイアス回路３の出力からは、電圧Ｖpcに応じたバイアスが第１電力増幅器２のＨＢＴ１１のベースに供給され、第１電力増幅器２の出力ＯＵＴ１から電圧Ｖpcに応じた出力電力を得ることができる。
【００３１】
次に、例えばＶpc端子に２.７Ｖの電圧が印加され、Ｖmod端子が０Ｖの電圧が印加されてＬｏｗレベルになると、ＨＢＴ４３がＯＦＦ状態になることから、ＨＢＴ４１はＯＮ状態になり、ＨＢＴ４２はＯＦＦ状態になる。ＨＢＴ４１がＯＮ状態になることによって、Ｖpc端子の電圧Ｖpcは、抵抗４５及び４６で分圧され、抵抗４５の抵抗値をＲ45とし抵抗４６の抵抗値をＲ46とすると、Ｖ900端子の電圧は{Ｖpc×Ｒ46／(Ｒ45＋Ｒ46)}に低下する。このことから、第１バイアス回路３のＨＢＴ３１及び３２はＯＦＦ状態となる。
【００３２】
また、ＨＢＴ４１がＯＮ状態であるため、第２バイアス回路５のＨＢＴ３５のベースには、抵抗４８及び抵抗３７を介して電流が流れる。このことから、第２バイアス回路５の出力からは、電圧Ｖpcに応じたバイアスが第２電力増幅器４のＨＢＴ２１のベースに供給され、第２電力増幅器４の出力ＯＵＴ２から電圧Ｖpcに応じた出力電力を得ることができる。
【００３３】
一方、電圧Ｖpcが０Ｖになると、Ｖmod端子の電圧に関係なく、すなわちＨＢＴ４１及び４２の動作状態に関係なく、第１バイアス回路３のＨＢＴ３１及び第２バイアス回路５のＨＢＴ３５はＯＦＦ状態になることから、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４は共に動作を停止する。このように、バイアススイッチ回路６をＨＢＴで形成したことから、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器１を第１電力増幅器２と第１バイアス回路３からなるＧＳＭ９００用と第２電力増幅器４と第２バイアス回路５からなるＧＳＭ１８００用といった２つのチップで形成し、該２つのチップのいずれか一方にバイアススイッチ回路６を形成することができる。
【００３４】
ここで、バイアススイッチ回路６のスイッチ動作に要する回路電流は、Ｖpc端子より供給されることから、Ｖpc端子から供給される電流が、従来におけるシリコン素子で形成したバイアススイッチ回路と比較して増加する。しかし、該増加分は、Ｒ45＝Ｒ48＝Ｒaとし、Ｒ46＝Ｒ49＝Ｒbとすると、(Ｒa＋Ｒb)とＲaを最適化することによって抑制することができる。例えば、第１バイアス回路３が動作し、第２バイアス回路５が動作を停止している場合、抵抗４５における電圧降下は抵抗４５に流れる電流をＩ1とすると(Ｉ1×Ｒa)となり、抵抗４８における電圧降下は{Ｖpc×Ｒa／(Ｒa＋Ｒb)}となる。このことから、Ｒa及びＲbを最適な値に選択することによって、Ｖpc端子から供給される電流を実用上問題のない範囲で最小化することができる。
【００３５】
図３は、図２で示したバイアススイッチ回路６の動作例を示した特性図である。図３(ａ)はＶmod＝３Ｖのとき、図３(ｂ)はＶmod＝０Ｖのときにおける、電圧Ｖpcに対するＶ900端子及びＶ1800端子の各電圧Ｖ900，Ｖ1800並びにＶpc端子から供給される電流Ｉpcの関係を示した図であり、図３(ｃ)は、Ｖpc＝２.７Ｖのときの、電圧Ｖmodに対するＶ900端子及びＶ1800端子の各電圧Ｖ900，Ｖ1800、Ｖ900端子から出力される電流Ｉ900並びにＶ1800端子から出力される電流Ｉ1800の関係を示した図である。図３(ａ)〜図３(ｃ)から、Ｖpcが２.７Ｖのとき、約３.５ｍＡの電流Ｉpcで、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４への電流の切り換えが行われていることが分かる。
【００３６】
図１及び図２では、１段電力増幅器の場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、多段電力増幅器においても適用することができる。図４は、本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の他の例を示した概略の回路図である。なお、図４では、３段電力増幅器を備えたデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器を例にして示しており、図１と同じものは同じ符号で示すと共に図１との相違点のみ説明する。
【００３７】
図４における図１との相違点は、図１の第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４をそれぞれ３段電力増幅器にし、これに伴って、図１の第１バイアス回路３及び第２バイアス回路５の回路構成を変えたことにあり、このことから、図１の第１電力増幅器２を第１電力増幅器２Ａに、第１バイアス回路３を第１バイアス回路３Ａに、第２電力増幅器４を第２電力増幅器４Ａに、第２バイアス回路５を第２バイアス回路５Ａにし、これに伴って図１の高周波電力増幅器１を高周波電力増幅器１Ａにしたことにある。
【００３８】
図４において、第１電力増幅器２Ａは、電力増幅用のＨＢＴ１１ａ〜１１ｃ、入力整合回路１２及び段間整合回路６１，６２で形成されている。ＨＢＴ１１ａは、入力端子ＩＮ１から入力整合回路１２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、ＨＢＴ１１ｂは、ＨＢＴ１１ａで増幅され段間整合回路６１を介して入力された高周波信号の増幅を行う。また、ＨＢＴ１１ｃは、ＨＢＴ１１ｂで増幅され段間整合回路６２を介して入力された高周波信号の増幅を行い、該増幅された高周波信号は、出力整合回路７を介して出力端子ＯＵＴ１から出力される。
【００３９】
この際、ＨＢＴ１１ａ〜１１ｃの各コレクタには、対応する各コレクタバイアス回路９ａ〜９ｃからそれぞれバイアスが供給される。また、ＨＢＴ１１ａ〜１１ｃの各ベースには第１バイアス回路３Ａからそれぞれバイアスが供給されている。
【００４０】
同様に、第２電力増幅器４Ａは、電力増幅用のＨＢＴ２１ａ〜２１ｃ、入力整合回路２２及び段間整合回路６５，６６で形成されている。ＨＢＴ２１ａは、入力端子ＩＮ１から入力整合回路２２を介して入力される高周波信号の電力増幅を行い、ＨＢＴ２１ｂは、ＨＢＴ２１ａで増幅され段間整合回路６５を介して入力された高周波信号の増幅を行う。また、ＨＢＴ２１ｃは、ＨＢＴ２１ｂで増幅され段間整合回路６６を介して入力された高周波信号の増幅を行い、該増幅された高周波信号は、出力整合回路８を介して出力端子ＯＵＴ２から出力される。
【００４１】
この際、ＨＢＴ２１ａ〜２１ｃのコレクタには、対応する各コレクタバイアス回路１０ａ〜１０ｃからそれぞれバイアスが供給される。また、ＨＢＴ２１ａ〜２１ｃの各ベースには第２バイアス回路５Ａからそれぞれバイアスが供給されている。
【００４２】
図１及び図２と同様に、第１バイアス回路３Ａ及び第２バイアス回路５Ａは、バイアススイッチ回路６によって動作制御が行われる。すなわち、バイアススイッチ回路６は、信号Ｖmodの２値の信号レベルに応じて、第１バイアス回路３Ａに対する制御信号である信号Ｖ900又は第２バイアス回路５Ａに対する制御信号である信号Ｖ1800を出力し、第１バイアス回路３Ａ又は第２バイアス回路５Ａのいずれかを排他的に選択して動作させる。また、バイアススイッチ回路６は、図１及び図２と同様に、Ｖpc端子に外部から入力される信号Ｖpcの信号レベルに応じた信号Ｖ900又はＶ1800を出力し、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２から出力される出力信号のレベル調整を行う。
【００４３】
図５は、図４の第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の例を示した回路図である。なお、図５では、図２と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図２との相違点のみ説明する。
図５における図２との相違点は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ａ〜１１ｃごとに図２の第１バイアス回路３と同じ回路構成のバイアス回路を設け、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ａ〜２１ｃごとに図２の第２バイアス回路５と同じ回路構成のバイアス回路を設けたことにある。
【００４４】
図５において、第１バイアス回路３Ａは、ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃ，３２ａ〜３２ｃ及び抵抗３３ａ〜３３ｃ，３４ａ〜３４ｃで形成されており、抵抗３３ａ〜３３ｃは対応するＨＢＴ３１ａ〜３１ｃのベース抵抗を、抵抗３４ａ〜３４ｃは対応するＨＢＴ３２ａ〜３２ｃのベース抵抗をそれぞれなしている。なお、ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃは図２のＨＢＴ３１に、ＨＢＴ３２ａ〜３２ｃは図２のＨＢＴ３２に、抵抗３３ａ〜３３ｃは図２の抵抗３３に、抵抗３４ａ〜３４ｃは図２の抵抗３４にそれぞれ対応しており、その接続は図２の第１バイアス回路３と同じであるのでその説明を省略する。
【００４５】
ＨＢＴ３１ａのエミッタとＨＢＴ３２ａのコレクタとの接続部は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ａのベースに接続され、ＨＢＴ３１ｂのエミッタとＨＢＴ３２ｂのコレクタとの接続部は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ｂのベースに接続されている。同様に、ＨＢＴ３１ｃのエミッタとＨＢＴ３２ｃのコレクタとの接続部は、第１電力増幅器２ＡのＨＢＴ１１ｃのベースに接続されている。
【００４６】
同様に、第２バイアス回路５Ａは、ＨＢＴ３５ａ〜３５ｃ，３６ａ〜３６ｃ及び抵抗３７ａ〜３７ｃ，３８ａ〜３８ｃで形成されており、抵抗３７ａ〜３７ｃは対応するＨＢＴ３５ａ〜３５ｃのベース抵抗を、抵抗３８ａ〜３８ｃは対応するＨＢＴ３６ａ〜３６ｃのベース抵抗をそれぞれなしている。なお、ＨＢＴ３５ａ〜３５ｃは図２のＨＢＴ３５に、ＨＢＴ３６ａ〜３６ｃは図２のＨＢＴ３６に、抵抗３７ａ〜３７ｃは図２の抵抗３７に、抵抗３８ａ〜３８ｃは図２の抵抗３８にそれぞれ対応しており、その接続は図２の第２バイアス回路５と同じであるのでその説明を省略する。
【００４７】
ＨＢＴ３５ａのエミッタとＨＢＴ３６ａのコレクタとの接続部は、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ａのベースに接続され、ＨＢＴ３５ｂのエミッタとＨＢＴ３６ｂのコレクタとの接続部は、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ｂのベースに接続されている。同様に、ＨＢＴ３５ｃのエミッタとＨＢＴ３６ｃのコレクタとの接続部は、第２電力増幅器４ＡのＨＢＴ２１ｃのベースに接続されている。ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃの各ベースは、対応する抵抗３３ａ〜３３ｃを介してバイアススイッチ回路６のＶ900端子にそれぞれ接続され、ＨＢＴ３５ａ〜３５ｃの各ベースは、対応する抵抗３７ａ〜３７ｃを介してバイアススイッチ回路６のＶ1800端子にそれぞれ接続されている。
【００４８】
このような構成において、第１バイアス回路３Ａの動作は図２の第１バイアス回路３と、第２バイアス回路５Ａの動作は図２の第２バイアス回路５と同様であり、バイアススイッチ回路６における第１バイアス回路３Ａ及び第２バイアス回路５Ａに対する動作は図２と同様であるのでその説明を省略する。このように、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器１Ａを第１電力増幅器２Ａと第１バイアス回路３ＡからなるＧＳＭ９００用と第２電力増幅器４Ａと第２バイアス回路５ＡからなるＧＳＭ１８００用といった２つのチップで形成し、該２つのチップのいずれか一方にバイアススイッチ回路６を形成することができる。
【００４９】
図６は、図４で示した第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の他の例を示した回路図である。なお、図６では、図５と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に、図５との相違点のみ説明する。
【００５０】
図６における図５との相違点は、図５の第１バイアス回路３Ａにおけるベース抵抗３３ａ〜３３ｃ、及び図５の第２バイアス回路５Ａにおけるベース抵抗３７ａ〜３７ｃをなくし、図５のバイアススイッチ回路６の抵抗４５と４６との間に抵抗７１ａ〜７１ｃの直列回路を挿入し、抵抗４８と４９との間に抵抗７２ａ〜７２ｃの直列回路を挿入したことにある。これらのことから、図５の抵抗４５，４６，４８，４９を抵抗４５Ｂ，４６Ｂ，４８Ｂ，４９Ｂとし、図５の第１バイアス回路３Ａを第１バイアス回路３Ｂとし、図５の第２バイアス回路５Ａを第２バイアス回路５Ｂとし、図５のバイアススイッチ回路６をバイアススイッチ回路６Ｂとした。
【００５１】
図６において、バイアススイッチ回路６Ｂの抵抗４５Ｂと抵抗４６Ｂとの間に抵抗７１ａ〜７１ｃの直列回路が接続され、抵抗４６Ｂと抵抗７１ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ900a端子を介してＨＢＴ３１ａのベースに接続されている。また、抵抗７１ａと抵抗７１ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ900b端子を介してＨＢＴ３１ｂのベースに、抵抗７１ｂと抵抗７１ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ900c端子を介してＨＢＴ３１ｃのベースにそれぞれ接続されている。
【００５２】
同様に、バイアススイッチ回路６Ｂの抵抗４８Ｂと抵抗４９Ｂとの間に抵抗７２ａ〜７２ｃの直列回路が接続され、抵抗４９Ｂと抵抗７２ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ1800a端子を介してＨＢＴ３５ａのベースに、抵抗７２ａと抵抗７２ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ1800b端子を介してＨＢＴ３５ｂのベースに、抵抗７２ｂと抵抗７２ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｂの出力端子であるＶ1800c端子を介してＨＢＴ３５ｃのベースにそれぞれ接続されている。
【００５３】
このようにすることによって、第１バイアス回路３Ｂが動作する際に最もベース電流が流れるＨＢＴ３１ｃ、及び第２バイアス回路５Ｂが動作する際に最も大きなベース電流が流れるＨＢＴ３５ｃによるＶpc端子からのベースバイアス電圧の電圧降下を最小にすることができる。このため、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の各回路を同一チップ上で構成する場合に有効である。
【００５４】
図７は、図４で示した第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の他の例を示した回路図である。なお、図７では、図５又は図６と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に、図６との相違点のみ説明する。
【００５５】
図７における図６との相違点は、図６のバイアススイッチ回路６Ｂにおいて、抵抗４５Ｂ，４６Ｂ，７１ａ〜７１ｃの代わりに抵抗７４，７５ａ〜７５ｃ，７６ａ〜７６ｃを設け、抵抗４８Ｂ，４９Ｂ，７２ａ〜７２ｃの代わりに抵抗７７，７８ａ〜７８ｃ，７９ａ〜７９ｃを設けたことにある。これらのことから、図６のバイアススイッチ回路６Ｂをバイアススイッチ回路６Ｃとした。
【００５６】
図７において、バイアススイッチ回路６ＣのＶpc端子とＨＢＴ４１のコレクタとの間に抵抗７４，７５ａ〜７５ｃ，７６ａの直列回路が接続されている。抵抗７５ａと抵抗７６ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ900a端子を介してＨＢＴ３１ａのベースに、抵抗７５ａと抵抗７５ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ900b端子を介してＨＢＴ３１ｂのベースに、抵抗７５ｂと抵抗７５ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ900c端子を介してＨＢＴ３１ｃのベースにそれぞれ接続されている。更に、Ｖ900b端子とＨＢＴ４１のコレクタとの間には抵抗７６ｂが、Ｖ900c端子とＨＢＴ４１のコレクタとの間には抵抗７６ｃがそれぞれ接続されている。
【００５７】
同様に、バイアススイッチ回路６ＣのＶpc端子とＨＢＴ４２のコレクタとの間に抵抗７７，７８ａ〜７８ｃ，７９ａの直列回路が接続されている。抵抗７８ａと抵抗７９ａとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ1800a端子を介してＨＢＴ３５ａのベースに接続されている。また、抵抗７８ａと抵抗７８ｂとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ1800b端子を介してＨＢＴ３５ｂのベースに、抵抗７８ｂと抵抗７８ｃとの接続部は、バイアススイッチ回路６Ｃの出力端子であるＶ1800c端子を介してＨＢＴ３５ｃのベースにそれぞれ接続されている。更に、Ｖ1800b端子とＨＢＴ４２のコレクタとの間には抵抗７９ｂが、Ｖ1800c端子とＨＢＴ４２のコレクタの間には抵抗７９ｃがそれぞれ接続されている。
【００５８】
このようにすることにより、第１バイアス回路３Ｃが動作する際に最もベース電流が流れるＨＢＴ３１ｃ、及び第２バイアス回路５Ｃが動作する際に最もベース電流が流れるＨＢＴ３５ｃによるＶpc端子からのベースバイアス電圧の電圧降下を最小にすることができる。このため、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の各回路を同一チップ上で構成する場合に有効である。また、各ＨＢＴ３１ａ〜３１ｃ及びＨＢＴ３５ａ〜３５ｃのそれぞれのベースに供給する電流を抵抗の分割比で最適化することができ、電流Ｉpcの値を最小化することができる。
【００５９】
このように、本実施の形態１における高周波電力増幅器は、ＨＢＴで構成された第１バイアス回路及び第２バイアス回路の切り換えを行うバイアススイッチ回路を、従来から広く使用されているＡlＧaＡs又はＧaＡs系ＨＢＴで形成すると共に、該ＨＢＴを３つ以上直列に接続して各ベース−エミッタ間電圧Ｖbeの合計が３Ｖを超えないように形成した。このことから、ベース−エミッタ間電圧ＶbeのＯＮ電圧が例えば１.３５Ｖと高いＨＢＴを使用してデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器を形成することができるため、３Ｖ系の低電源電圧においても確実に動作させることができる、ＨＢＴで構成されたＭＭＩＣに集積化することができ、製造工程を簡素化できる。
【００６０】
実施の形態２．
上記実施の形態１における各バイアススイッチ回路は、Ｖpc端子に過電圧が印加されると、第１及び第２バイアス回路においても過電圧が印加されるが、バイアススイッチ回路に保護回路を設け、Ｖpc端子に過電圧が印加されても第１及び第２バイアス回路に過電圧が印加されないようにしてもよく、このようにしたものを本発明の実施の形態２とする。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態２におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の例を示した回路図である。なお、本発明の実施の形態２における高周波電力増幅器の例を示した概略の回路図は、図１のバイアススイッチ回路の符号を変える以外は図１と同じであるので省略する。また、図８では、図２と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に、図２との相違点のみ説明する。
図８における図２との相違点は、図２のバイアススイッチ回路６に保護回路８１及び８２を設けたことにある。これに伴って、図２のバイアススイッチ回路６をバイアススイッチ回路８４としたことにある。
【００６２】
図８において、バイアススイッチ回路８４は、ＨＢＴ４１〜４３、抵抗４５〜５４及び保護回路８１，８２で形成されている。保護回路８１は、ＨＢＴ９１及び抵抗９２，９３で形成されており、Ｖbeマルチプライヤを形成している。抵抗９２及び９３は直列に接続され、該直列回路はＶpc端子と接地との間に接続されている。ＨＢＴ９１において、コレクタは抵抗４５と抵抗４６との接続部、すなわちＶ900端子に接続され、ベースは抵抗９２と抵抗９３との接続部に接続され、エミッタは接地されている。
【００６３】
同様に、保護回路８２は、ＨＢＴ９５及び抵抗９６，９７で形成されており、Ｖbeマルチプライヤを形成している。抵抗９６及び９７は直列に接続され、該直列回路はＶpc端子と接地との間に接続されている。ＨＢＴ９５において、コレクタは抵抗４８と抵抗４９との接続部、すなわちＶ1800端子に接続され、ベースは抵抗９６と抵抗９７との接続部に接続され、エミッタは接地されている。
【００６４】
このような構成において、抵抗９２及び９３の抵抗値をそれぞれＲ９２及びＲ９３とすると、保護回路８１におけるＨＢＴ９１のＯＮ電圧は、{(Ｒ９２＋Ｒ９３)／Ｒ９３}倍される。例えば、ＨＢＴ９１のＯＮ電圧が約１.３Ｖであり、{(Ｒ９２＋Ｒ９３)／Ｒ９３}が２.３になるように抵抗値Ｒ９２及びＲ９３を設定すると、電圧Ｖpcが３ＶになるとＨＢＴ９１はＯＮ状態となってＨＢＴ９１にＩ４のコレクタ電流が流れる。このことから、抵抗４５による電圧降下が発生するため、Ｖ900端子の電圧は３Ｖ以下に抑制され、Ｖpc端子に過電圧が印加された場合、該過電圧が直接第１バイアス回路３に印加されることを防止し、すなわち第１電力増幅器２に印加されることを防止する。
【００６５】
同様に、抵抗９６及び９７の抵抗値をそれぞれＲ９６及びＲ９７とすると、保護回路８２におけるＨＢＴ９５のＯＮ電圧は、{(Ｒ９６＋Ｒ９７)／Ｒ９７}倍される。例えば、ＨＢＴ９５のＯＮ電圧が約１.３Ｖであり、{(Ｒ９６＋Ｒ９７)／Ｒ９７}が２.３になるように抵抗値Ｒ９６及びＲ９７を設定すると、電圧Ｖpcが３ＶになるとＨＢＴ９５はＯＮ状態となってＨＢＴ９５にＩ５のコレクタ電流が流れる。このことから、抵抗４８による電圧降下が発生するため、Ｖ1800端子の電圧は３Ｖ以下に抑制され、Ｖpc端子に過電圧が印加された場合、該過電圧が直接第２バイアス回路５に印加されることを防止し、すなわち第２電力増幅器４に印加されることを防止する。
【００６６】
図９は、図８で示したバイアススイッチ回路８４の動作特性例を示した図である。図９から分かるように、Ｖ900端子の電圧は、電圧Ｖpc＜３Ｖでは、電圧Ｖpcに比例して増大するが、電圧Ｖpc≧３Ｖでは３Ｖ以下に抑制されていることが分かる。
【００６７】
なお、図８では、図２で示したバイアススイッチ回路６に保護回路８１，８２を設けた場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、図５、図６及び図７で示した各バイアススイッチ回路に適用してもよい。図５のバイアススイッチ回路の場合は図８と同じであるが、図６のバイアススイッチ回路６Ｂの場合、保護回路８１を構成するＨＢＴ９１のコレクタは抵抗４５Ｂと抵抗７１ｃとの接続部に接続され、保護回路８２を構成するＨＢＴ９５のコレクタは抵抗４８Ｂと抵抗７２ｃとの接続部に接続される。また、図７のバイアススイッチ回路６Ｃの場合、保護回路８１を構成するＨＢＴ９１のコレクタは抵抗７４と抵抗７５ｃとの接続部に接続され、保護回路８２を構成するＨＢＴ９５のコレクタは抵抗７７と抵抗７８ｃとの接続部に接続される。
【００６８】
このように、本実施の形態２における高周波電力増幅器は、バイアススイッチ回路８４にＶbeマルチプライヤを形成する保護回路８１及び８２を設け、Ｖpc端子に過電圧が印加された場合にＶ900端子及びＶ1800端子に該過電圧が印加されないようにした。このことから、実施の形態１と同様の効果に加えて、ＧＳＭ電話機のように電力増幅器の電源が直接バッテリの電源に接続して使用するようなシステムにおいて、何らかの原因でＶpc端子がバッテリに直接接続されてしまうような故障が発生した場合においても、第１電力増幅器２及び第２電力増幅器４を熱暴走から保護することができ、高周波電力増幅器及び該高周波電力増幅器を使用した電話機本体の焼損を防止することができる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１に係る高周波電力増幅器は、ＨＢＴで構成された各バイアス回路の動作の切り換えを行うバイアススイッチ回路を、一方のバイアス回路への出力制御を行う第１スイッチング手段と、他方のバイアス回路への出力制御を行う第２スイッチング手段と、第１及び第２スイッチング手段を排他的に選択して動作させる第３スイッチング手段とを備え、第１〜第３スイッチング手段を従来から広く使用されているＡlＧaＡs又はＧaＡs系ＨＢＴで構成すると共に、該ＨＢＴを３つ以上直列に接続して各ベース−エミッタ間電圧Ｖbeの合計が３Ｖを超えないように形成した。このことから、３Ｖ系の低電源電圧においても確実に動作させることができるため、ＨＢＴで構成されたＭＭＩＣに集積化することができ、製造工程を簡素化できる。
【００７０】
請求項２に係る高周波電力増幅器は、請求項１において、具体的には、上記第１及び第２スイッチング手段は、信号Ｖpcの電圧を分圧するための抵抗直列回路と、該抵抗直列回路と接地との接続制御を行う接地接続用ＨＢＴとでそれぞれ形成され、該抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部から、対応するバイアス回路への制御信号を出力するようにした。このことから、バイアススイッチ回路を少数のＨＢＴと抵抗によって形成することができ、ＭＭＩＣに集積化した際のチップサイズの増大を最小限にすることができる。
【００７１】
請求項３に係る高周波電力増幅器は、請求項２において、具体的には、上記第１及び第２スイッチング手段は、多段電力増幅器における初段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路から最終段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路へ、信号Ｖpcによる電流が順に大きくなるように、対応するバイアス回路への制御信号を出力するようにした。このことから、信号Ｖpcによる最も大きな電流が流れる、各バイアス回路における最終段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路に対する信号Ｖpcの電圧降下を最小にすることができる。
【００７２】
請求項４に係る高周波電力増幅器は、請求項２又は請求項３のいずれかにおいて、具体的には、第１及び第２スイッチング手段における、抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部、及び該抵抗直列回路と接地接続用ＨＢＴとの接続部の間に、対応するバイアス回路への制御信号の大きさを調整する調整用抵抗をそれぞれ設けた。このことから、各バイアス回路に対する信号Ｖpcの電圧降下を最小にすることができ、信号Ｖpcによって各バイアス回路に流れる電流値を最小にすることができる。
【００７３】
請求項５に係る高周波電力増幅器は、請求項２から請求項４のいずれかにおいて、具体的には、第３スイッチング手段におけるＨＢＴは、２値の信号Ｖmodに応じて、第２スイッチング手段におけるＨＢＴのベースに対するバイアスの供給制御を行うようにした。このことから、３Ｖ系電源においても動作可能なＨＢＴで構成されたバイアススイッチ回路を形成することができ、ＨＢＴで構成されるＭＭＩＣに集積化することができる。
【００７４】
請求項６に係る高周波電力増幅器は、請求項１から請求項５のいずれかにおいて、第１及び第２スイッチング手段に、外部から印加される過電圧から各バイアス回路を保護する保護回路をそれぞれ設けた。このことから、外部からの過電圧による電力増幅器の熱暴走を防止して電力増幅器の焼損を防止することができる。
【００７５】
請求項７に係る高周波電力増幅器は、請求項６において、具体的には、上記保護回路は、ＨＢＴで構成されたＶbeマルチプライヤをなすものである。このことから、簡単な回路構成で外部からの過電圧による電力増幅器の熱暴走を防止して電力増幅器の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の例を示した概略の回路図である。
【図２】 図１の第１バイアス回路３、第２バイアス回路５及びバイアススイッチ回路６の回路例を示した図である。
【図３】 図２で示したバイアススイッチ回路６の動作例を示した特性図である。
【図４】 本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の他の例を示した概略の回路図である。
【図５】 図４の第１バイアス回路３Ａ、第２バイアス回路５Ａ及びバイアススイッチ回路６の回路例を示した図である。
【図６】 第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の他の回路例を示した図である。
【図７】 第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の他の回路例を示した図である。
【図８】 本発明の実施の形態２における第１バイアス回路、第２バイアス回路及びバイアススイッチ回路の回路例を示した図である。
【図９】 図８で示したバイアススイッチ回路８４の動作特性例を示した図である。
【図１０】 従来におけるデュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器の回路構成例を示した図である。
【図１１】 図１０のバイアススイッチ回路２０３の従来例を示した概略の回路図である。
【図１２】 図１０の各バイアス回路をＨＢＴで構成した場合の従来例を示した回路図である。
【符号の説明】
１，１Ａ 高周波電力増幅器、 ２，２Ａ 第１電力増幅器、 ３，３Ａ，３Ｂ 第１バイアス回路、 ４，４Ａ 第２電力増幅器、 ５，５Ａ，５Ｂ 第２バイアス回路、 ６，６Ｂ，６Ｃ，８４ バイアススイッチ回路、 ８１，８２保護回路。
Claims (7)
- 少なくとも１つの電力増幅用ＨＢＴで構成された２つの電力増幅器と、ＨＢＴで構成され該各電力増幅器に対応して設けられた各バイアス回路と、外部からの信号に応じて該各バイアス回路に対する動作の切り換えを排他的に行うバイアススイッチ回路とを備えた、デュアルバンドシステム用の高周波電力増幅器において、
上記バイアススイッチ回路は、
上記各バイアス回路の動作制御を行う外部からの信号Ｖpcにおける一方のバイアス回路への出力制御を行う、ＨＢＴで構成された第１スイッチング手段と、
上記外部からの信号Ｖpcの他方のバイアス回路への出力制御を行う、ＨＢＴで構成された第２スイッチング手段と、
外部から入力される第１スイッチング手段の動作制御を行うための制御信号Ｖmodに応じて第２スイッチング手段の動作制御を行い、上記第１及び第２スイッチング手段を排他的に選択して動作させる、ＨＢＴで構成された第３スイッチング手段と、
を備えることを特徴とする高周波電力増幅器。 - 上記第１及び第２スイッチング手段は、上記信号Ｖpcの電圧を分圧するための複数の抵抗を直列に接続した抵抗直列回路と、該抵抗直列回路と接地との接続制御を行う接地接続用ＨＢＴとでそれぞれ形成され、該抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部から、対応するバイアス回路への制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
- 上記第１及び第２スイッチング手段は、上記各電力増幅器が複数の電力増幅用ＨＢＴで増幅を行う多段電力増幅器を形成し、対応する各バイアス回路が各電力増幅用ＨＢＴごとにバイアスを供給する回路を有する場合、信号Ｖpcによる電流が、初段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路から最終段の電力増幅用ＨＢＴにバイアスを供給する回路へ順に大きくなるように、対応するバイアス回路への制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の高周波電力増幅器。
- 上記第１及び第２スイッチング手段は、上記抵抗直列回路における所定の抵抗間の接続部、及び該抵抗直列回路と接地接続用ＨＢＴとの接続部の間に、対応するバイアス回路への制御信号の大きさを調整する調整用抵抗がそれぞれ並列に設けられることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の高周波電力増幅器。
- 上記第３スイッチング手段におけるＨＢＴは、上記２値の信号Ｖmodに応じて、上記第２スイッチング手段におけるＨＢＴのベースに対するバイアスの供給制御を行うことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の高周波電力増幅器。
- 上記第１及び第２スイッチング手段は、上記信号Ｖpcが入力される入力端子に印加された過電圧から上記各バイアス回路を保護する保護回路がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の高周波電力増幅器。
- 上記保護回路は、ＨＢＴで構成されたＶbeマルチプライヤをなすことを特徴とする請求項６に記載の高周波電力増幅器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14012999A JP4227248B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 高周波電力増幅器 |
| US09/448,519 US6297694B1 (en) | 1999-05-20 | 1999-11-24 | High frequency power amplifier |
| FR9915103A FR2793968B1 (fr) | 1999-05-20 | 1999-11-30 | Amplificateur de puissance haute frequence pour un systeme double bande |
| DE10000319A DE10000319B4 (de) | 1999-05-20 | 2000-01-08 | Hochfrequenz-Leistungsverstärker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14012999A JP4227248B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 高周波電力増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332551A JP2000332551A (ja) | 2000-11-30 |
| JP4227248B2 true JP4227248B2 (ja) | 2009-02-18 |
Family
ID=15261580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14012999A Expired - Lifetime JP4227248B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 高周波電力増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6297694B1 (ja) |
| JP (1) | JP4227248B2 (ja) |
| DE (1) | DE10000319B4 (ja) |
| FR (1) | FR2793968B1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002111415A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Hitachi Ltd | 高周波電力増幅装置及び無線通信機 |
| JP2002171141A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2002280911A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Nec Corp | 送信回路及びそれを搭載した通信端末 |
| JP3877558B2 (ja) * | 2001-09-11 | 2007-02-07 | 株式会社ルネサステクノロジ | 高周波電力増幅器、高周波電力増幅器モジュール及び携帯電話機 |
| JP2003258653A (ja) * | 2002-02-26 | 2003-09-12 | Toshiba Corp | 移動無線端末 |
| JP2003338711A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Alps Electric Co Ltd | 動作点の調整が可能な電力増幅器 |
| JP2003347870A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-12-05 | Mitsubishi Electric Corp | 電力増幅器 |
| EP1367720B1 (en) * | 2002-05-27 | 2007-06-13 | Fujitsu Limited | A/D converter bias current circuit |
| US7039377B2 (en) * | 2002-06-14 | 2006-05-02 | Skyworks Solutions, Inc. | Switchable gain amplifier |
| US6806767B2 (en) * | 2002-07-09 | 2004-10-19 | Anadigics, Inc. | Power amplifier with load switching circuit |
| US7187231B2 (en) * | 2002-12-02 | 2007-03-06 | M/A-Com, Inc. | Apparatus, methods and articles of manufacture for multiband signal processing |
| US7026876B1 (en) * | 2003-02-21 | 2006-04-11 | Dynalinear Technologies, Inc. | High linearity smart HBT power amplifiers for CDMA/WCDMA application |
| US6967531B1 (en) * | 2003-02-28 | 2005-11-22 | Sirenza Microdevices, Inc. | Multi-output amplifier with isolation between outputs |
| KR100545262B1 (ko) * | 2003-08-01 | 2006-01-24 | (주)에프씨아이 | 지능형 전력증폭기의 바이어스 회로 |
| TW200518345A (en) | 2003-08-08 | 2005-06-01 | Renesas Tech Corp | Semiconductor device |
| US7343138B2 (en) * | 2003-12-08 | 2008-03-11 | M/A-Com, Inc. | Compensating for load pull in electromagentic signal propagation using adaptive impedance matching |
| JP4750463B2 (ja) * | 2005-05-11 | 2011-08-17 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 高周波電力増幅器およびそれを用いた送信器および移動体通信端末 |
| KR100778116B1 (ko) * | 2006-10-02 | 2007-11-21 | 삼성전자주식회사 | 움직임벡터 보정장치 및 보정방법 |
| US7486135B2 (en) * | 2007-05-29 | 2009-02-03 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Configurable, variable gain LNA for multi-band RF receiver |
| CN101656515B (zh) * | 2009-09-04 | 2011-10-19 | 惠州市正源微电子有限公司 | 一种射频功率放大器高低功率合成电路 |
| JP2011176755A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Tdk Corp | 電力増幅器 |
| US7990223B1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-08-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High frequency module and operating method of the same |
| CN103825561B (zh) * | 2014-01-24 | 2017-01-25 | 浙江纺织服装职业技术学院 | 一种频率和带宽可调的射频放大器 |
| US9712125B2 (en) * | 2015-02-15 | 2017-07-18 | Skyworks Solutions, Inc. | Power amplification system with shared common base biasing |
| CN113595518B (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-07 | 成都明夷电子科技有限公司 | 一种自适应高可靠性hbt线性功率放大器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5182527A (en) * | 1990-03-30 | 1993-01-26 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Power amplifying apparatus for wireless transmitter |
| FR2728742B1 (fr) * | 1994-12-23 | 1997-01-24 | Thomcast | Amplificateur classe a en radiofrequences et emetteur equipe d'au moins un tel amplificateur |
| US5896062A (en) * | 1997-03-21 | 1999-04-20 | Northern Telecom Limited | Amplifier with switched DC bias voltage feedback |
| FI107658B (fi) * | 1997-06-02 | 2001-09-14 | Nokia Mobile Phones Ltd | Biasjänniteohjattuja rinnakkaisia aktiivikomponentteja |
| JP4166318B2 (ja) * | 1998-03-25 | 2008-10-15 | 松下電器産業株式会社 | 電力増幅器 |
| US6128479A (en) * | 1998-06-04 | 2000-10-03 | Motorola, Inc. | Radio frequency amplifier structure |
| US6130579A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-10 | Rf Micro Devices, Inc. | Feed-forward biasing for RF amplifiers |
| US6118343A (en) * | 1999-05-10 | 2000-09-12 | Tyco Electronics Logistics Ag | Power Amplifier incorporating single drain switch and single negative voltage generator |
-
1999
- 1999-05-20 JP JP14012999A patent/JP4227248B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-24 US US09/448,519 patent/US6297694B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-30 FR FR9915103A patent/FR2793968B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-01-08 DE DE10000319A patent/DE10000319B4/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000332551A (ja) | 2000-11-30 |
| US6297694B1 (en) | 2001-10-02 |
| FR2793968B1 (fr) | 2008-02-01 |
| FR2793968A1 (fr) | 2000-11-24 |
| DE10000319A1 (de) | 2000-12-07 |
| DE10000319B4 (de) | 2005-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4227248B2 (ja) | 高周波電力増幅器 | |
| US9762192B2 (en) | CMOS RF switch device and method for biasing the same | |
| US6566954B2 (en) | High frequency amplifier bias circuit, high frequency power amplifier, and communication device | |
| US9899960B2 (en) | Cascode switch for amplifier | |
| JP3641184B2 (ja) | バイポーラトランジスタを用いた高周波電力増幅器 | |
| US8564366B2 (en) | High-frequency power amplifier device | |
| US6236266B1 (en) | Bias circuit and bias supply method for a multistage power amplifier | |
| JP3103712B2 (ja) | 電力増幅器及び増幅方法 | |
| JP3877558B2 (ja) | 高周波電力増幅器、高周波電力増幅器モジュール及び携帯電話機 | |
| US7715812B2 (en) | RF power amplifier | |
| US7944306B2 (en) | Dual bias control circuit | |
| US20190273470A1 (en) | Current control using power cell isolation | |
| US8497736B1 (en) | Direct DC coupled push-pull BJT driver for power amplifier with built-in gain and bias current signal dependent expansion | |
| US10355653B2 (en) | Power amplifier circuit | |
| US9344044B2 (en) | High-frequency power amplifier | |
| KR20040022454A (ko) | 선형 전력 증폭기용 바이어스 회로 및 바이어싱 방법 | |
| JP2000151310A (ja) | 半導体増幅回路および無線通信装置 | |
| US20220166388A1 (en) | Power amplifier circuit | |
| US20020113656A1 (en) | Amplifier | |
| CN110752830A (zh) | 具有电源控制的功率放大器模块 | |
| US6750718B2 (en) | Radio-frequency amplifier | |
| EP1515434A1 (en) | High-frequency amplifier | |
| US11652451B2 (en) | Power amplifier device | |
| JP2005526439A (ja) | Ｒｆ電力増幅器 | |
| JP2001007657A (ja) | 高周波電力増幅装置および無線通信機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060512 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081028 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081118 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081128 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131205 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |