JP5578053B2

JP5578053B2 - 電力増幅器

Info

Publication number: JP5578053B2
Application number: JP2010270484A
Authority: JP
Inventors: 和弘上田; 和也山本; 隆之松塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: JP2012120104A

Description

本発明は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式携帯端末の電力増幅器に関し、特にチップサイズを増加させることなく、使用する経路に応じてフィードバック経路の接続・未接続を切替えることができる電力増幅器に関する。

ＣＤＭＡ方式携帯端末では、基地局での受信電力を一定にするため、基地局までの距離に応じて携帯端末の送信出力電力を制御する必要がある。携帯端末の電力増幅器では、最大出力時に顕著となる熱の発生を抑制するために、増幅段トランジスタのサイズや回路構成の最適化などにより低消費電力化が行われている。また、最大出力時だけでなく、基地局が多い市街地で使用頻度の高い低出力時での低消費電力化が求められている。これに対して、高出力時と低出力時において増幅器内の経路を切替える電力増幅器が提案されている。

また、増幅器の外部（入力側や出力側）のインピーダンスが変動した場合に、増幅段トランジスタの動作状態が変化して発振する場合がある。これを防ぐために、増幅段にフィードバック経路を接続した電力増幅器も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２８３４０７号公報

従来は、増幅段にフィードバック経路が常に接続されており、使用する経路に応じてフィードバック経路の接続・未接続を切替えることができなかった。また、フィードバック経路中に新たにスイッチを設ければ、フィードバック経路の接続・未接続を切替えることができるが、チップサイズが増加してしまう。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はチップサイズを増加させることなく、使用する経路に応じてフィードバック経路の接続・未接続を切替えることができる電力増幅器を得るものである。

本発明に係る電力増幅器は、入力端子と出力端子とを持つ増幅段と、前記増幅段の前記出力端子に接続された１つの入力端子と、複数の出力端子とを持ち、制御信号に従って前記入力端子を前記複数の出力端子の何れかに接続する１入力多出力のスイッチと、前記スイッチの前記複数の出力端子の１つを前記増幅段の前記入力端子に接続させるフィードバック経路とを備えることを特徴とする。

本発明により、チップサイズを増加させることなく、使用する経路に応じてフィードバック経路の接続・未接続を切替えることができる。

実施の形態１に係る電力増幅器を示す図である。比較例１に係る電力増幅器を示す図である。比較例２に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態２に係る電力増幅器を示す図である。

本発明の実施の形態に係る電力増幅器について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電力増幅器を示す図である。トランジスタＴｒ１のベースは、入力整合回路１０を介して入力端子ＩＮに接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタは接地されている。スイッチＳＷ１は、２つのスイッチＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂと、１つの入力端子Ｔｉｎ１と、２つの出力端子Ｔｏｕｔ１，Ｔｏｕｔ２とを持つ。スイッチＳＷ１は、制御信号に従って入力端子Ｔｉｎ１を出力端子Ｔｏｕｔ１と出力端子Ｔｏｕｔ２の何れかに接続する１入力多出力のスイッチである。スイッチＳＷ１の入力端子Ｔｉｎ１は、トランジスタＴｒ１のコレクタ（出力端子）に接続されている。フィードバック経路１２は、容量Ｃｆと抵抗Ｒｆを持ち、スイッチＳＷ１の出力端子Ｔｏｕｒ１をトランジスタＴｒ１のベース（入力端子）に接続させる。

トランジスタＴｒ２のベースは、段間整合回路１４を介してスイッチＳＷ１の出力端子Ｔｏｕｔ１に接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは接地されている。スイッチＳＷ２は、２つのスイッチＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂと、２つの入力端子Ｔｉｎ２，Ｔｉｎ３と、１つの出力端子Ｔｏｕｔ３とを持つ。スイッチＳＷ２は、制御信号に従って入力端子Ｔｉｎ２と入力端子Ｔｉｎ３の何れかを出力端子Ｔｏｕｔ３に接続する多入力１出力のスイッチである。スイッチＳＷ２の入力端子Ｔｉｎ２は、出力整合回路１６を介してトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。スイッチＳＷ２の入力端子Ｔｉｎ３は、出力整合回路１８を介してスイッチＳＷ１の出力端子Ｔｏｕｔ２に接続されている。スイッチＳＷ２の出力端子Ｔｏｕｔ３は出力端子ＯＵＴに接続されている。

続いて実施の形態１に係る電力増幅器の動作を説明する。電力増幅器が高出力で動作する高出力モード（High Power Mode）では、スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ２ａがオン、スイッチＳＷ１ｂ，ＳＷ２ｂがオフする。従って、入力端子ＩＮから入力されたＲＦ信号は、経路１を通り２つのトランジスタＴｒ１,Ｔｒ２で増幅されて、出力端子ＯＵＴから出力される。

一方、電力増幅器が低出力で動作する低出力モード（Low Power Mode）では、スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ２ａがオフ、スイッチＳＷ１ｂ，ＳＷ２ｂがオンする。従って、入力端子ＩＮから入力されたＲＦ信号は、経路２を通り１つのトランジスタＴｒ１のみで増幅されて、出力端子ＯＵＴから出力される。

続いて本実施の形態の効果について比較例１，２と比較して説明する。図２は、比較例１に係る電力増幅器を示す図である。トランジスタＴｒ１に常にフィードバック経路１２が接続されている。従って、高出力モードの経路１と低出力モードの経路２に対してフィードバック経路１２の接続・未接続を切替えることができない。

図３は、比較例２に係る電力増幅器を示す図である。フィードバック経路１２中にスイッチＳＷｆが設けられている。このスイッチＳＷｆによりフィードバック経路１２の接続・未接続を切替えることができる。しかし、新たにスイッチＳＷｆを追加する必要があるため、チップサイズが増加してしまう。

これに対して、本実施の形態では、経路切替え用のスイッチＳＷ１の１つの出力端子Ｔｏｕｔ１のみにフィードバック経路１２を接続している。これにより、経路１を使用する高出力モードでは、フィードバック経路１２が接続される。従って、トランジスタＴｒ１の出力信号がスイッチＳＷ１及びフィードバック経路１２を経由してトランジスタＴｒ１の入力側へ帰還する（負帰還）ため、発振を抑制して動作を安定化することができる。また、フィードバック経路１２の容量Ｃｆや抵抗Ｒｆの値を変えることで、トランジスタＴｒ１の利得を調整することができる。

一方、経路２を使用する低出力モードでは、フィードバック経路１２は未接続となるため、トランジスタＴｒ１の増幅能力を抑制しない。従って、利得の低下を防ぎ、消費電流を抑制することができる。

よって、実施の形態１では、経路１を使用する場合にフィードバック経路１２を接続に、経路２を使用する場合にフィードバック経路１２を未接続にそれぞれ切り替えることができる。また、新たにスイッチを追加する必要が無いため、チップサイズを増加させることもない。

なお、経路２に配置された出力整合回路１８を低出力モードに最適化することで、トランジスタＴｒ１の電力消費を抑えることができる。これにより、高出力モードだけでなく低出力モードにおいても高効率化を実現できる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態２では、フィードバック経路１２は、スイッチＳＷ１の出力端子Ｔｏｕｔ２をトランジスタＴｒ１のベースに接続させる。その他の構成は実施の形態１と同様である。

これにより、経路１を使用する高出力モードでは、フィードバック経路１２は未接続となるため、利得の低下を防ぎ、消費電流を抑制することができる。一方、経路２を使用する低出力モードでは、フィードバック経路１２が接続されるため、動作を安定化し、利得を調整することができる。

よって、実施の形態２では、経路１を使用する場合にフィードバック経路１２を未接続に、経路２を使用する場合にフィードバック経路１２を接続にそれぞれ切り替えることができる。また、新たにスイッチを追加する必要が無いため、チップサイズを増加させることもない。

１２フィードバック経路
ＳＷ１スイッチ（第１のスイッチ）
ＳＷ２スイッチ（第２のスイッチ）
Ｔｉｎ１第１のスイッチの入力端子
Ｔｉｎ２第２のスイッチの入力端子（第１の入力端子）
Ｔｉｎ３第２のスイッチの入力端子（第２の入力端子）
Ｔｏｕｔ１第１のスイッチの出力端子（第１の出力端子）
Ｔｏｕｔ２第１のスイッチの出力端子（第２の出力端子）
Ｔｏｕｔ３第２のスイッチの出力端子
Ｔｒ１トランジスタ（増幅段、第１の増幅段）
Ｔｒ２トランジスタ（第２の増幅段）

Claims

入力端子と出力端子とを持つ増幅段と、
前記増幅段の前記出力端子に接続された１つの入力端子と、複数の出力端子とを持ち、制御信号に従って前記入力端子を前記複数の出力端子の何れかに接続する１入力多出力のスイッチと、
前記スイッチの前記複数の出力端子の１つを前記増幅段の前記入力端子に接続させるフィードバック経路とを備えることを特徴とする電力増幅器。
入力端子と出力端子とを持つ第１の増幅段と、
前記第１の増幅段の前記出力端子に接続された入力端子と、第１及び第２の出力端子とを持ち、制御信号に従って前記入力端子を前記第１及び第２の出力端子の何れかに接続する第１のスイッチと、
前記第１のスイッチの前記第１の出力端子に接続された入力端子と、出力端子とを持つ第２の増幅段と、
前記第２の増幅段の前記出力端子に接続された第１の入力端子と、前記第１のスイッチの前記第２の出力端子に接続された第２の入力端子と、出力端子とを持ち、制御信号に従って前記第１及び第２の入力端子の何れかを前記出力端子に接続する第２のスイッチと、
前記第１のスイッチの前記第１の出力端子を前記第１の増幅段の前記入力端子に接続させるフィードバック経路とを備えることを特徴とする電力増幅器。
入力端子と出力端子とを持つ第１の増幅段と、
前記第１の増幅段の前記出力端子に接続された入力端子と、第１及び第２の出力端子とを持ち、制御信号に従って前記入力端子を前記第１及び第２の出力端子の何れかに接続する第１のスイッチと、
前記第１のスイッチの前記第１の出力端子に接続された入力端子と、出力端子とを持つ第２の増幅段と、
前記第２の増幅段の前記出力端子に接続された第１の入力端子と、前記第１のスイッチの前記第２の出力端子に接続された第２の入力端子と、出力端子とを持ち、制御信号に従って前記第１及び第２の入力端子の何れかを前記出力端子に接続する第２のスイッチと、
前記第１のスイッチの前記第２の出力端子を前記第１の増幅段の前記入力端子に接続させるフィードバック経路とを備えることを特徴とする電力増幅器。