JP5708190B2 - High frequency amplifier circuit, wireless device - Google Patents
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Description
この発明は、高周波信号を増幅する高周波増幅回路に関する。 The present invention relates to a high frequency amplifier circuit that amplifies a high frequency signal.
従来、携帯電話等の無線通信端末には、高周波数の送信信号を増幅するパワーアンプが備えられている。このような携帯無線通信端末では、パワーアンプすなわち高周波増幅回路を省電力化するために、低消費電流で動作させることが求められている。しかしながら、低消費電流での動作は歪みを生じ易い。 Conventionally, a wireless communication terminal such as a mobile phone is provided with a power amplifier that amplifies a high-frequency transmission signal. Such portable wireless communication terminals are required to operate with low current consumption in order to save power in a power amplifier, that is, a high-frequency amplifier circuit. However, operation with low current consumption tends to cause distortion.
このため、低出力モード(低消費電流モード)と高出力モード(通常の消費電流モード)とを高周波増幅回路に備え、状況に応じて切り替えるものが考案されている。 For this reason, a low-output mode (low-current-consumption mode) and a high-output mode (normal current-consumption mode) are provided in a high-frequency amplifier circuit and are switched depending on the situation.
その一つとして、非特許文献1には、図1に示すような高周波増幅回路が記載されている。図1は従来の高周波増幅回路100Pの回路図である。
As one of them, Non-Patent Document 1 describes a high-frequency amplifier circuit as shown in FIG. FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional high-
従来の高周波増幅回路100Pは、増幅用トランジスタ10を備える。増幅用トランジスタ10のベースは、入力整合回路30を介して高周波信号入力端子101へ接続している。増幅用トランジスタ10のコレクタは、出力整合回路40を介して高周波信号出力端子102へ接続している。
The conventional high
増幅用トランジスタ10のコレクタには、チョークコイル60を介して駆動電圧Vccが印加される。
A drive voltage Vcc is applied to the collector of the amplifying
増幅用トランジスタ10のベースは、熱抵抗防止用のバラスト抵抗素子52を介して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のエミッタに接続している。エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、増幅用トランジスタ10のコレクタと同じ駆動電圧Vccが印加され、エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースには、抵抗素子51を介してモード制御電圧Vmodeが印加される。このモード制御電圧Vmodeを変化させることで、増幅用トランジスタ10のコレクタ電流Iccを制御し、低出力モードと高出力モードとを切り替える。
The base of the amplifying
無線通信で利用する高周波増幅回路で増幅されたキャリア信号には、当該キャリア信号の通信品質を保つための指標として、Error Vector Magnitude(EVM)等がある。通信品質を良好に保つために、高周波増幅回路において、当該高周波増幅回路によって増幅されたキャリア信号は、EVM特性の一定の基準を満たすことが要求されている。 The carrier signal amplified by the high-frequency amplifier circuit used for wireless communication includes Error Vector Magnitude (EVM) as an index for maintaining the communication quality of the carrier signal. In order to keep the communication quality good, in the high frequency amplifier circuit, the carrier signal amplified by the high frequency amplifier circuit is required to satisfy a certain standard of EVM characteristics.
一方で、無線通信で利用する高周波増幅回路では、回路の消費電力を低減させ、当該高周波増幅回路が搭載される無線通信機の駆動時間を長くすることが要求されている。しかし、高出力モードと低出力モードとを切り替える高周波増幅回路において消費電流を抑えると、低出力時のゲインが低下し、出力電力の増加にともなって(高出力になるにしたがって)ゲインが増加する所謂ゲインエクスパンションが起こりやすく、EVM特性が劣化しやすい。一般的に、良好なEVM特性を実現するためには、出力電力を変化させた時のゲイン変化量、すなわち、AM−AM特性の歪みを小さくすることが必要であると知られている。 On the other hand, in a high-frequency amplifier circuit used in wireless communication, it is required to reduce the power consumption of the circuit and lengthen the driving time of the wireless communication device on which the high-frequency amplifier circuit is mounted. However, if the current consumption is suppressed in the high-frequency amplifier circuit that switches between the high output mode and the low output mode, the gain at the time of low output decreases and the gain increases as the output power increases (as the output increases). So-called gain expansion is likely to occur, and the EVM characteristics are likely to deteriorate. In general, it is known that in order to realize a good EVM characteristic, it is necessary to reduce the gain change amount when the output power is changed, that is, the distortion of the AM-AM characteristic.
図2は従来の高周波増幅回路100Pの出力特性を示すグラフであり、図2(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutと関係を示し、図2(B)が高周波増幅回路100Pのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
2 is a graph showing the output characteristics of the conventional high-
図2(B)に示すように、高出力モードにおいては出力電力Poutが変化してもゲインが殆ど変化しない出力電力範囲であっても、低出力モードでは、トランジスタの静特性における非線形な領域を利用することになるため、出力電力Poutの増加にともなってゲインが上昇する、所謂ゲインエクスパンジョンが発生する。具体的に、図2(B)の例であれば、10[dBm]から25[dBm]の間で0.9[dB]程度のゲインの差が生じる。このようなゲインの差が生じると、通信品質が低下してしまう。 As shown in FIG. 2B, even in the output power range where the gain hardly changes even if the output power Pout changes in the high output mode, in the low output mode, a nonlinear region in the static characteristics of the transistor is obtained. Since this is used, so-called gain expansion occurs in which the gain increases as the output power Pout increases. Specifically, in the example of FIG. 2B, a gain difference of about 0.9 [dB] occurs between 10 [dBm] and 25 [dBm]. When such a gain difference occurs, communication quality deteriorates.
この発明の目的は、低出力モードで出力電力を変化させても、ゲインの差が殆ど生じない高周波増幅回路を実現することにある。 An object of the present invention is to realize a high-frequency amplifier circuit that hardly causes a gain difference even when the output power is changed in the low output mode.
この発明は、高周波信号を増幅する高周波増幅回路に関する。この高周波増幅回路は、増幅用トランジスタと、エミッタフォロワ用トランジスタと、コレクタ電圧可変手段とを備える。増幅用トランジスタは、ベースから入力された高周波信号を増幅してコレクタから出力する。エミッタフォロワ用トランジスタは、増幅用トランジスタのベースにエミッタが接続されており、エミッタフォロワ回路を構成する。コレクタ電圧可変手段は、低出力モードと高出力モードとの間で、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタ電圧を変化させる。
コレクタ電圧可変手段は、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタにそれぞれ異なる電圧を与える複数の電圧印加回路を備える。
複数の電圧印加回路は次の構成である。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに、第1ダイオードを介して接続される電圧可変型のモード制御電源を備える。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに、第2ダイオードを介して接続され、電圧可変型のモード制御電源の高出力モードでの電圧より低く、電圧可変型のモード制御電源の低出力モードでの電圧よりも高い直流電圧を出力するリファレンス電源を備える。
The present invention relates to a high frequency amplifier circuit that amplifies a high frequency signal. This high-frequency amplifier circuit includes an amplifying transistor, an emitter-follower transistor, and collector voltage varying means. The amplifying transistor amplifies the high-frequency signal input from the base and outputs it from the collector. The emitter follower transistor has an emitter connected to the base of the amplifying transistor, and constitutes an emitter follower circuit. The collector voltage varying means changes the collector voltage of the emitter follower transistor between the low output mode and the high output mode.
The collector voltage varying means includes a plurality of voltage application circuits that apply different voltages to the collectors of the emitter follower transistors.
The plurality of voltage application circuits have the following configuration. A collector of the emitter follower transistor is provided with a voltage variable type mode control power source connected via a first diode. Connected to the collector of the emitter follower transistor via a second diode, lower than the voltage in the high output mode of the voltage variable mode control power supply, and lower than the voltage in the low output mode of the voltage variable mode control power supply A reference power supply that outputs high DC voltage is provided.
この構成では、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタ電圧をモード別で制御することにより、高出力モードでの出力特性を殆ど変化させることなく、低出力モードでのゲインエクスパンジョンの発生が抑制される。例えば、後述の図4等に示すように、低出力モードでのゲインのフラットネスが向上する。
この構成では、コレクタ電圧可変手段を複数の電圧印加回路で実現しており、これにより、所望な値にコレクタ電圧を制御することが可能になる。
この構成では、コレクタ電圧可変手段における複数の電圧印加回路の具体例を示している。このような構成とすることで、第1ダイオード側の電圧供給回路と、第2ダイオード側の電圧供給回路とが個別に形成されるので、それぞれに高出力モード時の電圧印加、低出力モード時の電圧印加を割り当てる場合、個別に回路設計することができる。これにより、モード別のエミッタフォロワ用トランジスタへの電圧供給回路の設計自由度が向上する。これにより、それぞれのモードに対して、より所望な値にコレクタ電圧を制御することが可能になる。
In this configuration, by controlling the collector voltage of the emitter follower transistor for each mode, the occurrence of gain expansion in the low output mode is suppressed without substantially changing the output characteristics in the high output mode. For example, as shown in FIG. 4 and the like described later, the gain flatness in the low output mode is improved.
In this configuration, the collector voltage varying means is realized by a plurality of voltage application circuits, which makes it possible to control the collector voltage to a desired value.
This configuration shows a specific example of a plurality of voltage application circuits in the collector voltage varying means. By adopting such a configuration, the voltage supply circuit on the first diode side and the voltage supply circuit on the second diode side are formed separately, so that the voltage application in the high output mode and the voltage supply circuit in the low output mode respectively. In the case of assigning the voltage application, it is possible to design the circuit individually. As a result, the degree of freedom in designing the voltage supply circuit to the mode-specific emitter follower transistor is improved. This makes it possible to control the collector voltage to a more desired value for each mode.
この発明の高周波増幅回路では、コレクタ電圧可変手段は、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに定抵抗素子を介して接続された電圧可変型のモード制御電源であることが一例として好ましい。 In the high frequency amplifier circuit of the present invention, the collector voltage varying means is preferably a voltage variable mode control power supply connected to the collector of the emitter follower transistor via a constant resistance element.
この構成では、コレクタ電圧可変手段が、電圧可変型のモード制御電源と定抵抗素子のみから構成される。この構成により、コレクタ電圧可変手段を簡素に構成することができる。 In this configuration, the collector voltage varying means is composed only of a voltage variable mode control power supply and a constant resistance element. With this configuration, the collector voltage varying means can be configured simply.
また、この発明の高周波増幅回路では、コレクタ電圧可変手段は、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに可変抵抗素子を介して接続された電圧固定型のモード制御電源もしくは電圧可変型のモード制御電源であることが一例として好ましい。 In the high-frequency amplifier circuit according to the present invention, the collector voltage varying means is a fixed voltage mode control power source or a variable voltage mode control power source connected to the collector of the emitter follower transistor via a variable resistance element. Is preferable as an example.
この構成では、コレクタ電圧可変手段が、可変抵抗素子と電圧固定型のモード制御電源もしくは、可変抵抗素子と電圧可変型のモード制御電源の組で構成される。この構成でも、コレクタ電圧可変手段を簡素に構成することができる。 In this configuration, the collector voltage varying means is composed of a variable resistance element and a fixed voltage mode control power supply or a combination of a variable resistance element and a voltage variable mode control power supply. Even in this configuration, the collector voltage varying means can be configured simply.
また、この発明の高周波増幅回路では、コレクタ電圧可変手段は、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタにそれぞれ異なる電圧を与える複数の電圧印加回路を備えることが一例として好ましい。 In the high-frequency amplifier circuit of the present invention, the collector voltage varying means preferably includes a plurality of voltage application circuits that apply different voltages to the collectors of the emitter follower transistors.
この構成では、コレクタ電圧可変手段を複数の電圧印加回路で実現しており、これにより、所望な値にコレクタ電圧を制御することが可能になる。 In this configuration, the collector voltage varying means is realized by a plurality of voltage application circuits, which makes it possible to control the collector voltage to a desired value.
また、この発明の高周波増幅回路では、複数の電圧印加回路は次の構成であることが一例として好ましい。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに、第1ダイオードを介して接続される電圧可変型のモード制御電源を備える。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに、第2ダイオードを介して接続され、電圧可変型のモード制御電源の高出力モードでの電圧より低く、電圧可変型のモード制御電源の低出力モードでの電圧よりも高い直流電圧を出力するリファレンス電源を備える。 Moreover, in the high frequency amplifier circuit of this invention, it is preferable as an example that the plurality of voltage application circuits have the following configuration. A collector of the emitter follower transistor is provided with a voltage variable type mode control power source connected via a first diode. Connected to the collector of the emitter follower transistor via a second diode, lower than the voltage in the high output mode of the voltage variable mode control power supply, and lower than the voltage in the low output mode of the voltage variable mode control power supply A reference power supply that outputs high DC voltage is provided.
この構成では、コレクタ電圧可変手段における複数の電圧印加回路の具体例を示している。このような構成とすることで、第1ダイオード側の電圧供給回路と、第2ダイオード側の電圧供給回路とが個別に形成されるので、それぞれに高出力モード時の電圧印加、低出力モード時の電圧印加を割り当てる場合、個別に回路設計することができる。これにより、モード別のエミッタフォロワ用トランジスタへの電圧供給回路の設計自由度が向上する。これにより、それぞれのモードに対して、より所望な値にコレクタ電圧を制御することが可能になる。 This configuration shows a specific example of a plurality of voltage application circuits in the collector voltage varying means. By adopting such a configuration, the voltage supply circuit on the first diode side and the voltage supply circuit on the second diode side are formed separately, so that the voltage application in the high output mode and the voltage supply circuit in the low output mode respectively. In the case of assigning the voltage application, it is possible to design the circuit individually. As a result, the degree of freedom in designing the voltage supply circuit to the mode-specific emitter follower transistor is improved. This makes it possible to control the collector voltage to a more desired value for each mode.
また、この発明の高周波増幅回路では、複数の電圧印加回路は、次の構成であることが一例として好ましい。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタと増幅用トランジスタの駆動電圧印加端子との間に並列に接続された第1スイッチ素子および第2スイッチ素子を備える。第1スイッチ素子の制御端子に接続する電圧可変型のモード制御電源を備える。第2スイッチ素子の制御端子に接続し、電圧可変型のモード制御電源の高出力モードでの電圧より低く、電圧可変型のモード制御電源の低出力モードでの電圧よりも高い直流電圧を出力するリファレンス電源を備える。 Moreover, in the high frequency amplifier circuit of this invention, it is preferable as an example that the plurality of voltage application circuits have the following configuration. A first switch element and a second switch element are connected in parallel between the collector of the emitter follower transistor and the drive voltage application terminal of the amplifying transistor. A voltage variable mode control power supply connected to the control terminal of the first switch element is provided. Connected to the control terminal of the second switch element, and outputs a DC voltage lower than the voltage in the high output mode of the voltage variable mode control power supply and higher than the voltage in the low output mode of the voltage variable mode control power supply. A reference power supply is provided.
この構成では、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタへの供給電圧源を、両方のモードで共通し、増幅用トランジスタの駆動電圧で兼用する場合の回路構成を示している。この場合、第1、第2のスイッチを用いて、駆動電圧源とエミッタフォロワ用トランジスタのコレクタとの間の回路構成を、高出力モードと低出力モードとで切り替えている。この構成のように、エミッタフォロワ用トランジスタと増幅用トランジスタとの駆動電源を共通化しても、それぞれのモードに対して、所望な値にコレクタ電圧を制御することができる。 In this configuration, a circuit configuration is shown in the case where the supply voltage source to the collector of the emitter follower transistor is common to both modes and is also used as the drive voltage of the amplifying transistor. In this case, the circuit configuration between the drive voltage source and the collector of the emitter follower transistor is switched between the high output mode and the low output mode using the first and second switches. Even if the drive power supply for the emitter follower transistor and the amplifying transistor is shared as in this configuration, the collector voltage can be controlled to a desired value for each mode.
また、この発明の高周波増幅回路では、次の構成であることがより好ましい。エミッタフォロワ用トランジスタのベースに接続し、当該エミッタフォロワ用トランジスタのベースバイアスを決定するバイアス制御回路を備える。電圧可変型のモード制御電源は、バイアス制御回路にも接続されている。バイアス制御回路は、定電圧であるバイアス電源の電圧と電圧可変型のモード制御電源の電圧とからエミッタフォロワ用トランジスタのベースに印加する電圧を決定する。 In the high frequency amplifier circuit of the present invention, the following configuration is more preferable. A bias control circuit is connected to the base of the emitter follower transistor and determines the base bias of the emitter follower transistor. The variable voltage mode control power supply is also connected to the bias control circuit. The bias control circuit determines a voltage to be applied to the base of the emitter follower transistor from the voltage of the bias power source, which is a constant voltage, and the voltage of the voltage control mode control power source.
この構成では、さらに、エミッタフォロワ用トランジスタのバイアス電圧をモード毎に可変にすることができる。これにより、各モードでの消費電流量も含む、より詳細な特性設定が可能になり、所望の特性を実現しやすくなる。 In this configuration, the bias voltage of the emitter follower transistor can be made variable for each mode. This makes it possible to set more detailed characteristics including the amount of current consumption in each mode, making it easier to realize desired characteristics.
また、この発明の高周波増幅回路では、複数の電圧印加回路は、次の構成であることが一例として好ましい。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタと増幅用トランジスタの駆動電圧印加端子との間に接続された第1抵抗素子を備える。該第1抵抗素子に並列接続されたスイッチ素子を備える。該スイッチ素子の制御端子に接続する電圧可変型のモード制御電源を備える。 Moreover, in the high frequency amplifier circuit of this invention, it is preferable as an example that the plurality of voltage application circuits have the following configuration. A first resistance element connected between the collector of the emitter follower transistor and the drive voltage application terminal of the amplifying transistor; A switch element connected in parallel to the first resistance element is provided. A voltage variable mode control power supply connected to the control terminal of the switch element is provided.
この構成では、エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタへの供給電圧源を、両方のモードで共通し、増幅用トランジスタの駆動電圧で兼用する場合の回路構成を示している。そして、第1のスイッチを用いて、駆動電圧源とエミッタフォロワ用トランジスタのコレクタとの間の回路構成を、高出力モードと低出力モードとで切り替えている。この構成では、出力電力の上昇に伴ってゲインが低下するゲインコンプレッションが生じる。したがって、従来のようなゲインエクスパンジョンを防止できる。 In this configuration, a circuit configuration is shown in the case where the supply voltage source to the collector of the emitter follower transistor is common to both modes and is also used as the drive voltage of the amplifying transistor. The first switch is used to switch the circuit configuration between the drive voltage source and the collector of the emitter follower transistor between the high output mode and the low output mode. In this configuration, gain compression occurs in which the gain decreases as the output power increases. Therefore, conventional gain expansion can be prevented.
また、この発明の高周波増幅回路では、複数の電圧印加回路は、次の構成であることが一例として好ましい。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタと増幅用トランジスタの駆動電圧印加端子との間に接続された第1抵抗素子を備える。エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに第1ダイオードを介して接続される電圧可変型のモード制御電源を備える。 Moreover, in the high frequency amplifier circuit of this invention, it is preferable as an example that the plurality of voltage application circuits have the following configuration. A first resistance element connected between the collector of the emitter follower transistor and the drive voltage application terminal of the amplifying transistor; A voltage variable mode control power supply connected to the collector of the emitter follower transistor via a first diode is provided.
この構成では、エミッタフォロワ用トランジスタの一方のモードの駆動電圧を、増幅用トランジスタの駆動電圧源から供給し、他方のモードの駆動電圧を別回路で構成する。この構成でも、ゲインコンプレッションが生じる。したがって、従来のようなゲインエクスパンジョンを防止できる。 In this configuration, the driving voltage of one mode of the emitter follower transistor is supplied from the driving voltage source of the amplifying transistor, and the driving voltage of the other mode is configured by another circuit. Even in this configuration, gain compression occurs. Therefore, conventional gain expansion can be prevented.
また、この発明の高周波増幅回路は、次の構成であることが一例として好ましい。上述のゲインコンプレッション型の高周波増幅回路で構成される第1高周波増幅素子を備える。ベースから入力された高周波信号を増幅してコレクタから出力する第2増幅用トランジスタと、該増幅用トランジスタのベースにエミッタが接続された第2エミッタフォロワ用トランジスタと該第2エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタと第2増幅用トランジスタのコレクタに接続する駆動電圧印加端子とを備えた第2高周波増幅回路を備える。第1高周波増幅回路と第2高周波増幅回路とを直列接続した構成を備える。 The high frequency amplifier circuit of the present invention preferably has the following configuration as an example. A first high-frequency amplification element including the above-described gain compression type high-frequency amplification circuit is provided. A second amplifying transistor for amplifying a high-frequency signal input from the base and outputting from the collector; a second emitter-follower transistor having an emitter connected to the base of the amplifying transistor; and a collector of the second emitter-follower transistor And a drive voltage application terminal connected to the collector of the second amplification transistor. A first high frequency amplifier circuit and a second high frequency amplifier circuit are connected in series.
この構成では、ゲインコンプレッションを生じる高周波増幅回路と、ゲインエクスパンジョンを生じる高周波増幅回路とを直列接続することで、全体の高周波増幅回路としては、出力電圧の変化に関係なく、ゲインが略一定になる。 In this configuration, a high-frequency amplifier circuit that generates gain compression and a high-frequency amplifier circuit that generates gain expansion are connected in series, so that the overall high-frequency amplifier circuit has a substantially constant gain regardless of changes in output voltage. become.
また、この発明では、無線装置をとして次の構成を備えることが好ましい。上述のゲイン変化が殆ど無い高周波増幅回路を備える。当該高周波増幅回路を高周波送信信号用のパワーアンプに用いる。 Moreover, in this invention, it is preferable to provide the following structure as a radio | wireless apparatus. A high-frequency amplifier circuit having almost no gain change is provided. The high frequency amplifier circuit is used as a power amplifier for a high frequency transmission signal.
この構成では、上述のような出力電圧に影響されることなくゲインが略一定な高周波増幅回路を用いることで、通信特性に優れる無線装置を実現することができる。 In this configuration, a radio apparatus having excellent communication characteristics can be realized by using a high-frequency amplifier circuit having a substantially constant gain without being affected by the output voltage as described above.
この発明によれば、高出力モードと低出力モードとを有する高周波増幅回路において、低出力モードで出力電力を変化させても、ゲインの差が殆ど生じず、優れた増幅特性を実現できる。これにより、優れた通信品質の無線通信装置を実現することができる。 According to the present invention, in a high-frequency amplifier circuit having a high output mode and a low output mode, even when the output power is changed in the low output mode, a difference in gain hardly occurs and an excellent amplification characteristic can be realized. As a result, a wireless communication device with excellent communication quality can be realized.
本発明の第1の実施形態に係る高周波増幅回路について、図を参照して説明する。図3は本実施形態に係る高周波増幅回路100Aの回路図である。図4は高周波増幅回路100Aの出力特性を示すグラフであり、図4(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutと関係を示し、図4(B)が高周波増幅回路100Aのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
A high-frequency amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a circuit diagram of the high-
(回路構成)
高周波増幅回路100Aは、npn型からなる増幅用トランジスタ10を備える。増幅用トランジスタ10のベースは、入力整合回路30を介して高周波信号入力端子101へ接続している。増幅用トランジスタ10のコレクタは、出力整合回路40を介して高周波信号出力端子102へ接続している。増幅用トランジスタ10のコレクタには、チョークコイル60を介して駆動電源に接続され、駆動電圧Vccが印加される。この駆動電源とチョークコイル60との接続点が、本発明の「駆動電圧印加端子」となる。
(Circuit configuration)
The high
増幅用トランジスタ10のベースは、熱抵抗防止用のバラスト抵抗素子52を介して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のエミッタに接続している。エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースは、抵抗素子51を介してバイアス電源が接続されている。この構成により、エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースには、バイアス電圧Vctrが印加されている。バイアス電圧Vctrは例えば2.610[V]である。
The base of the amplifying
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、抵抗素子53を介してモード制御電源が接続されている。抵抗素子53は固定抵抗値の抵抗素子であり、例えば50Ω程度の抵抗値を有する。モード制御電源は、可変電圧型で直流電圧のモード制御電圧Vmodeを発生する。モード制御電源は、低出力モード時には相対的に低い電圧(例えば、1.3[V])を発生し、高出力モード時には相対的に高い電圧(例えば、3.3[V])を発生する。
A mode control power supply is connected to the collector of the
(動作)
高出力モードでは、モード制御電源から高電圧のモード制御電圧Vmode(H)が、抵抗素子53を介して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。これにより、高出力モードでは、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が高くなる。
(Operation)
In the high output mode, a high mode control voltage Vmode (H) is applied from the mode control power supply to the collector of the
低出力モードでは、モード制御電源から低電圧のモード制御電圧Vmode(L)が、抵抗素子53を介して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。これにより、低出力モードでは、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が低くなる。
In the low output mode, a mode control voltage Vmode (L), which is a low voltage, is applied from the mode control power supply to the collector of the
このようなモード制御電圧Vmodeの電圧値制御を行うことで、図4に示すように、高出力モード時のゲインのフラットネス(平坦度)を損なうことなく、低出力モード時のゲインエクスパンジョンを抑制し、ゲインのフラットネスを改善することができる。具体的に、図4の場合であれば、10[dBm]から25[dBm]の間で0.4[dB]程度のゲインの差に抑圧することができる。 By performing such voltage control of the mode control voltage Vmode, as shown in FIG. 4, the gain expansion in the low output mode without impairing the gain flatness (flatness) in the high output mode. Can be suppressed and the flatness of the gain can be improved. Specifically, in the case of FIG. 4, it can be suppressed to a gain difference of about 0.4 [dB] between 10 [dBm] and 25 [dBm].
これは、本実施形態の回路では、低出力モード時にエミッタフォロワのコレクタ電圧が低く抑えられるため、増幅用トランジスタの低出力モード内での高出力時におけるベースバイアスが抑制され、当該高出力時の増幅用トランジスタのコレクタ電流の増加が抑制されるからである。 This is because, in the circuit of this embodiment, the collector voltage of the emitter follower is kept low in the low output mode, so the base bias at the time of high output in the low output mode of the amplifying transistor is suppressed, and at the time of the high output This is because an increase in the collector current of the amplifying transistor is suppressed.
このように、本実施形態の構成を用いることで、高出力モードと同様に、低出力モードであってもAM−AM歪みを抑制することができ、無線通信用の高周波信号に対して優れた増幅特性を有する高周波増幅回路を実現することができる。 As described above, by using the configuration of the present embodiment, AM-AM distortion can be suppressed even in the low output mode similarly to the high output mode, and excellent for high frequency signals for wireless communication. A high-frequency amplifier circuit having amplification characteristics can be realized.
そして、この高周波増幅回路を送信信号のパワーアンプに用いることで、優れた通信特性の無線装置を実現することができる。 By using this high-frequency amplifier circuit as a power amplifier for transmission signals, a wireless device having excellent communication characteristics can be realized.
なお、上述の説明では、固定抵抗値からなる抵抗素子と、可変電圧型のモード制御電源とを組み合わせた例を示したが、可変抵抗素子と固定電圧型のモード制御電源を組み合わせて用いたり、可変抵抗素子と可変電圧型のモード制御電源を組み合わせて用いてもよい。 In the above description, an example in which a resistance element having a fixed resistance value and a variable voltage type mode control power supply are combined has been shown, but a combination of a variable resistance element and a fixed voltage type mode control power supply may be used, A variable resistance element and a variable voltage type mode control power supply may be used in combination.
次に、第2の実施形態に係る高周波増幅回路について、図を参照して説明する。図5は本実施形態に係る高周波増幅回路100Bの回路図である。図6は高周波増幅回路100Bの出力特性を示すグラフであり、図6(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutと関係を示し、図6(B)が高周波増幅回路100Bのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
Next, a high frequency amplifier circuit according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a circuit diagram of the high-
(回路構成)
本実施形態の高周波増幅回路100Bは、第1の実施形態に示した高周波増幅回路100Aに対して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに電圧供給する回路構成が異なり、他の構成は第1の実施形態の高周波増幅回路100Aと同じである。したがって、異なる箇所のみを説明する。
(Circuit configuration)
The high-
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタは、バイパスコンデンサ70を介して接地されている。
The collector of the
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、第1ダイオード21Aのカソードが接続されている。第1ダイオード21Aのアノードは、モード制御電源に接続されている。第1ダイオード21Aは、ダイオード素子を用いてもよいが、図5に示すように、npn型トランジスタのコレクタとベースを短絡したものを用いてもよい。この場合、ベースがアノードに対応し、エミッタがカソードに対応する。
The collector of the
モード制御電源は、可変電圧型で直流電圧のモード制御電圧Vmodeを発生する。モード電圧Vmodeは、低出力モード時には相対的に低い電圧(例えば、0.0[V])であり(電圧印加無し)、高出力モード時には相対的に高い電圧(例えば、3.3[V])である。 The mode control power source is a variable voltage type and generates a DC mode control voltage Vmode. The mode voltage Vmode is a relatively low voltage (for example, 0.0 [V]) in the low output mode (no voltage applied), and a relatively high voltage (for example, 3.3 [V] in the high output mode). ).
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、抵抗素子54を介して第2ダイオード21Bのカソードが接続されている。この抵抗素子54は省略することも可能である。第2ダイオード21Bのアノードは、リファレンス電源に接続されている。なお、第2ダイオード21Bも第1ダイオード21Aと同様に、npn型トランジスタで形成してもよい。
The cathode of the second diode 21 </ b> B is connected to the collector of the
リファレンス電源は、一定値のリファレンス電圧Vrefを発生する。リファレンス電圧Vrefは例えば2.7[V]である。 The reference power supply generates a reference voltage Vref having a constant value. The reference voltage Vref is, for example, 2.7 [V].
(動作)
高出力モードでは、高電圧のモード制御電圧Vmode(H)が、リファレンス電圧Vrefよりも高くなる。したがって、モード制御電圧Vmode(H)から第1ダイオード21Aを構成するトランジスタのベース−エミッタ間電圧だけ低下した電圧が、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。これにより、高出力モードでは、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が高くなり、抵抗素子54が接続されていない分、コレクタ側が低インピーダンスになる。
(Operation)
In the high output mode, the high voltage mode control voltage Vmode (H) is higher than the reference voltage Vref. Therefore, based transistors comprising configuring the
低出力モードでは、低電圧のモード制御電圧Vmode(L)が、リファレンス電圧Vrefよりも低くなる。したがって、高出力モードでのモード制御電圧Vmode(H)よりも低電圧のリファレンス電圧Vrefから第2ダイオード21Bを構成するトランジスタのベース−エミッタ間電圧だけ低下した電圧が抵抗素子54を介して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。これにより、低出力モードでは、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が低くなり、抵抗素子54の抵抗値分、コレクタ側が高インピーダンスになる。
In the low output mode, the low-voltage mode control voltage Vmode (L) is lower than the reference voltage Vref. Thus, mode control voltage Vmode (H) based transistors comprising configuring the
このような構成とすることで、図6に示すような特性が得られる。すなわち、低出力モード時のゲインのフラットネスをより向上させることができる。例えば、具体的に、図6(B)に示すように、10[dBm]から20[dBm]の間で0.3[dB]程度のゲインの差に抑圧することができる。 With such a configuration, characteristics as shown in FIG. 6 can be obtained. That is, the gain flatness in the low output mode can be further improved. For example, specifically, as shown in FIG. 6B, it can be suppressed to a gain difference of about 0.3 [dB] between 10 [dBm] and 20 [dBm].
これは、本実施形態の回路では、低出力モード時にエミッタフォロワのコレクタ電圧を低く抑えるだけでなく、エミッタフォロワのコレクタ端子の電流を供給する経路の抵抗値を大きくすることで、低出力モードにおける高出力時の電流増加をより抑制できるからである。 This is because the circuit of this embodiment not only suppresses the collector voltage of the emitter follower in the low output mode, but also increases the resistance value of the path for supplying the current at the collector terminal of the emitter follower, thereby reducing the voltage in the low output mode. This is because an increase in current at high output can be further suppressed.
さらに、本実施形態では、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタへの電圧供給回路が、低出力モードと高出力モードとで個別の回路になる。したがって、各モード時の供給電圧を個別に設定でき、エミッタフォロワ用トランジスタ20に所望のコレクタ電圧を印加するための設計を容易にすることができる。これにより、AM−AM歪みを、より容易に抑圧することができる。
Furthermore, in this embodiment, the voltage supply circuit to the collector of the
次に、第3の実施形態に係る高周波増幅回路について、図を参照して説明する。図7は本実施形態に係る高周波増幅回路100Cの回路図である。図8は高周波増幅回路100Cの出力特性を示すグラフであり、図8(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutと関係を示し、図8(B)が高周波増幅回路100Cのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
Next, a high frequency amplifier circuit according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram of the high-
(回路構成)
本実施形態の高周波増幅回路100Cは、第1の実施形態に示した高周波増幅回路100Aに対して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに電圧供給する回路構成が異なり、他の構成は第1の実施形態の高周波増幅回路100Aと同じである。したがって、異なる箇所のみを説明する。
(Circuit configuration)
The high-
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタは、バイパスコンデンサ70を介して接地されている。
The collector of the
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、第1スイッチ素子であるnpn型のトランジスタ22Aのエミッタが接続されている。
The emitter of the emitter-
トランジスタ22Aのコレクタには、駆動電源に接続され、駆動電圧Vccが印加される。トランジスタ22Aのベースには、抵抗素子55Aを介してモード制御電源に接続されている。
The collector of the
モード制御電源は、可変電圧型で直流電圧のモード制御電圧Vmodeを発生する。モード電圧Vmodeは、低出力モード時には相対的に低い電圧(例えば、0.0[V])であり(電圧印加無し)、高出力モード時には相対的に高い電圧(例えば、3.3[V])である。 The mode control power source is a variable voltage type and generates a DC mode control voltage Vmode. The mode voltage Vmode is a relatively low voltage (for example, 0.0 [V]) in the low output mode (no voltage applied), and a relatively high voltage (for example, 3.3 [V] in the high output mode). ).
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、抵抗素子54を介して、第2スイッチ素子であるnpn型のトランジスタ22Bのエミッタが接続されている。
The emitter of the
トランジスタ22Bのコレクタには、駆動電源に接続され、駆動電圧Vccが印加される。トランジスタ22Bのベースには、抵抗素子55Bを介しリファレンス電源に接続されている。
The collector of the
リファレンス電源は、一定値のリファレンス電圧Vrefを発生する。リファレンス電圧Vrefは例えば2.7[V]である。 The reference power supply generates a reference voltage Vref having a constant value. The reference voltage Vref is, for example, 2.7 [V].
(動作)
高出力モードでは、高電圧のモード制御電圧Vmode(H)によりトランジスタ22Aがオン状態になる。したがって、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、トランジスタ22Aを介して駆動電圧Vccが印加される。これにより、高出力モードでは、低出力モードよりも、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が相対的に高くなり、抵抗素子54が接続されていない分、コレクタ側が低インピーダンスになる。
(Operation)
In the high output mode, the
低出力モードでは、低電圧のモード制御電圧Vmode(L)によりトランジスタ22Aがオフ状態になる。したがって、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、トランジスタ22Bおよび抵抗素子54を介して駆動電圧Vccが印加される。
In the low output mode, the
ここで、低出力モードでは、トランジスタ22Aのベース電圧となるリファレンス電圧Vrefが高出力モードのモード制御電圧Vmode(H)よりも低く、抵抗素子54を介した状態で、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに駆動電圧Vccが印加される。このため、低出力モードでは、高出力モードよりも、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧は相対的に低くなり、抵抗素子54の抵抗値分、コレクタ側が高インピーダンスになる。
Here, in the low output mode, the reference voltage Vref serving as the base voltage of the
このような構成とすることで、図8に示すように、上述の第2の実施形態の図6と同様の特性が得られる。すなわち、上述の第2の実施形態と同様に、優れた増幅特性の高周波増幅回路を実現できる。 By adopting such a configuration, as shown in FIG. 8, the same characteristics as in FIG. 6 of the second embodiment described above can be obtained. That is, as in the second embodiment described above, a high-frequency amplifier circuit with excellent amplification characteristics can be realized.
次に、第4の実施形態に係る高周波増幅回路について、図を参照して説明する。図9は本実施形態に係る高周波増幅回路100Dの回路図である。図10は高周波増幅回路100Dの出力特性を示すグラフであり、図10(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutとの関係を示し、図10(B)が高周波増幅回路100Cのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
Next, a high frequency amplifier circuit according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a circuit diagram of the high-
(回路構成)
本実施形態の高周波増幅回路100Dは、第3の実施形態に示した高周波増幅回路100Cに対して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースバイアスを供給する回路構成が異なり、他の構成は第3の実施形態の高周波増幅回路100Cと同じである。したがって、異なる箇所のみを説明する。
(Circuit configuration)
The high-
エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースは、抵抗素子51を介してバイアス制御回路200へ接続されている。バイアス制御回路200には、モード制御電源およびバイアス電源が接続されている。
The base of the
バイアス制御回路200は、モード制御電源からのモード制御電圧Vmodeとバイアス電源からのバイアス電圧Vctrとを用いて、モード可変バイアス電圧Vaを出力し、抵抗素子51を介して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースに印加する。
The
例えば、具体的には、バイアス制御回路200は、高出力モードでは、3.3[V]のモード制御電圧Vmode(H)と2.610[V]のバイアス電圧とから2.610[V]のモード可変バイアス電圧Va(H)を生成して出力する。バイアス制御回路200は、低出力モードでは、0.0[V]のモード制御電圧Vmode(L)と2.610[V]のバイアス電圧とから2.525[V]のモード可変バイアス電圧Va(L)を生成して出力する。
For example, specifically, in the high output mode, the
これにより、エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースには、高出力モードでは相対的に高い電圧値のバイアス電圧Va(H)が印加され、低出力モードでは相対的に低い電圧値のバイアス電圧Va(L)が印加される。
Thus, a bias voltage Va (H) having a relatively high voltage value is applied to the base of the
(動作)
高出力モードでは、高電圧のモード制御電圧Vmode(H)によりトランジスタ22Aがオン状態になる。したがって、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、トランジスタ22Aを介して駆動電圧Vccが印加される。これにより、高出力モードでは、低出力モードよりも、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が相対的に高くなり、抵抗素子54が接続されていない分、コレクタ側が低インピーダンスになる。
(Operation)
In the high output mode, the
さらに、エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースバイアスが高くなり、より多くのベース電流がエミッタフォロワ用トランジスタ20にながれる。このため、増幅用トランジスタ10のベースバイアスを上昇させる効果がより高くなる。
Further, the base bias of the
低出力モードでは、低電圧のモード制御電圧Vmode(L)によりトランジスタ22Aがオフ状態になる。したがって、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタには、トランジスタ22Bおよび抵抗素子54を介して駆動電圧Vccが印加される。
In the low output mode, the
ここで、低出力モードでは、トランジスタ22Bのベース電圧となるリファレンス電圧Vrefが高出力モードのモード制御電圧Vmode(H)よりも低く、抵抗素子54を介した状態で、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに駆動電圧Vccが印加される。このため、低出力モードでは、高出力モードよりも、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧は相対的に低くなり、抵抗素子54の抵抗値分、コレクタ側が高インピーダンスになる。
Here, in the low output mode, the reference voltage Vref serving as the base voltage of the
さらに、エミッタフォロワ用トランジスタ20のベースバイアスが低くなり、その分、増幅用トランジスタ10のベースバイアスも低下する。このため、増幅用トランジスタ10のコレクタ電流Iccを低減できる。
Further, the base bias of the
すなわち、図10に示すように、低出力モードでの消費電流を抑制し、且つ低出力モードでのゲインのフラットネスを向上させることができる。これにより、上述の各実施形態よりもさらに消費電力が少なく優れた増幅特性の高周波増幅回路を実現できる。 That is, as shown in FIG. 10, it is possible to suppress current consumption in the low output mode and improve gain flatness in the low output mode. As a result, it is possible to realize a high-frequency amplifier circuit having an amplification characteristic that consumes less power than the above-described embodiments and has excellent characteristics.
また、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧とベース電圧を調整できることで、エミッタフォロワによる増幅用トランジスタ10に対する効果を、より詳細に設定することができる。これにより、より所望な特性の高周波増幅回路を実現することができる。
Further, since the collector voltage and the base voltage of the
次に、第5の実施形態に係る高周波増幅回路について、図を参照して説明する。図11は本実施形態に係る高周波増幅回路100Eの回路図である。図12は高周波増幅回路100Eの出力特性を示すグラフであり、図12(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutと関係を示し、図12(B)が高周波増幅回路100Eのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
Next, a high frequency amplifier circuit according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a circuit diagram of a high-
(回路構成)
本実施形態の高周波増幅回路100Eは、第1の実施形態に示した高周波増幅回路100Aに対して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに電圧供給する回路構成が異なり、他の構成は第1の実施形態の高周波増幅回路100Aと同じである。したがって、異なる箇所のみを説明する。
(Circuit configuration)
The high-
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタは、バイパスコンデンサ70を介して接地されている。
The collector of the
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタは、抵抗素子56Aを介して駆動電源に接続されている。抵抗素子56Aには、スイッチ素子であるFET80と抵抗素子56Bとの直列回路が、並列に接続されている。抵抗素子56Aの抵抗値は抵抗素子56Bの抵抗値よりも大きく設定されている。例えば、抵抗素子56Aを10k[Ω]とし、抵抗素子56Bを10[Ω]としている。
The collector of the
FET80のゲートは抵抗素子56Cを介してモード制御電源に接続されている。モード制御電源は、可変電圧型で直流電圧のモード制御電圧Vmodeを発生する。モード電圧Vmodeは、低出力モード時には相対的に低い電圧(例えば、0.0[V])であり(電圧印加無し)、高出力モード時には相対的に高い電圧(例えば、2.0[V])である。
The gate of the
(動作)
高出力モードでは、高電圧のモード制御電圧Vmode(H)が、FET80のゲートに印加され、FET80がオン状態になる。ここで、FET80に直列接続される抵抗素子56Bの抵抗値は、抵抗素子56Aよりも十分に抵抗値が小さい。したがって、高出力モードでは、抵抗素子56BおよびFET80のソース−ドレイン間を介して、駆動電圧Vccが、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。そして、抵抗素子56Bの抵抗値が小さく、FET80のソース−ドレイン間の抵抗値も低いため、コレクタ電圧は駆動電圧Vccに近い高い電圧値となる。これにより、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が高くなり、抵抗素子56Bの抵抗値が抵抗素子56Aの抵抗値よりも小さい分、コレクタ側が低インピーダンスになる。
(Operation)
In the high output mode, a high voltage mode control voltage Vmode (H) is applied to the gate of the
低出力モードでは、低電圧のモード制御電圧Vmode(L)が、FET80のゲートに印加され、FET80がオフ状態になる。このため、FET80と抵抗素子56Bとの直列回路は、駆動電源とエミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタとを接続する回路から切り離された状態(インピーダンス無限大の状態)となる。
In the low output mode, a low voltage mode control voltage Vmode (L) is applied to the gate of the
したがって、抵抗素子56Aを介して、駆動電圧Vccが、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。そして、抵抗素子56Aの抵抗値はキロオーダーと高いので、コレクタ電圧は、駆動電圧Vccに対して大幅に低い電圧値となる。これにより、低出力モードでは、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が低くなり、抵抗素子56Aの抵抗値が抵抗素子56Bの抵抗値よりも大きい分、コレクタ側が高インピーダンスになる。
Therefore, the drive voltage Vcc is applied to the collector of the
このような構成とすることで、図12に示すような出力特性が得られる。すなわち、低出力モード時のゲインエクスパンジョンが無くなり、出力電力の増加に伴ってゲインが低下するゲインコンプレッションが生じる。 With such a configuration, output characteristics as shown in FIG. 12 are obtained. That is, there is no gain expansion in the low output mode, and gain compression occurs in which the gain decreases as the output power increases.
したがって、このようなゲインコンプレッション型の高周波増幅回路100Eと、従来のゲインエクスパンジョン型の高周波増幅回路とを組み合わせることで、ゲインのフラットネスを向上させることができる。
Therefore, the gain flatness can be improved by combining such a gain compression type high
図13は本実施形態のパワーアンプ110の回路図である。パワーアンプ110は、従来と同様の構造からなるゲインエクスパンジョン型の高周波増幅回路100Pと、本実施形態のゲインコンプレッション型の高周波増幅回路100Eとを直列接続している。すなわち、ゲインエクスパンジョン型の高周波増幅回路100Pの入力端子に、高周波信号入力端子101を接続し、ゲインエクスパンジョン型の高周波増幅回路100Pの出力端子に、本実施形態のゲインコンプレッション型の高周波増幅回路100Eの入力端子を接続し、ゲインコンプレッション型の高周波増幅回路100Eの出力端子に、高周波信号出力端子102を接続する。
FIG. 13 is a circuit diagram of the
このような構成とすれば、図2(B)のゲイン−出力電力Pout特性と図12(B)のゲイン−出力電力Pout特性とを加算した特性になり、低出力モードにおいて出力電力の上昇に伴って高周波増幅回路100Pで上昇したゲインを、高周波増幅回路100Eで低下させ、ゲインのフラットネスを得ることができる。
With such a configuration, the gain-output power Pout characteristic of FIG. 2B and the gain-output power Pout characteristic of FIG. 12B are added, and the output power increases in the low output mode. Accordingly, the gain increased by the high-
次に、第6の実施形態に係る高周波増幅回路について、図を参照して説明する。図14は本実施形態に係る高周波増幅回路100Fの回路図である。図15は高周波増幅回路100Fの出力特性を示すグラフであり、図15(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutと関係を示し、図15(B)が高周波増幅回路100Fのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
Next, a high frequency amplifier circuit according to a sixth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a circuit diagram of the high-
(回路構成)
本実施形態の高周波増幅回路100Fは、第1の実施形態に示した高周波増幅回路100Aに対して、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに電圧供給する回路構成が異なり、他の構成は第1の実施形態の高周波増幅回路100Aと同じである。したがって、異なる箇所のみを説明する。
(Circuit configuration)
The high-
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタは、バイパスコンデンサ70を介して接地されている。
The collector of the
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタは、抵抗素子57を介して駆動電源に接続されている。抵抗素子57は10k[Ω]程度の高い抵抗値を有する。
The collector of the
エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタは、第3ダイオード23のカソードが接続されている。第3ダイオード23のアノードは、モード制御電源に接続されている。第3ダイオード23は、ダイオード素子を用いてもよいが、図14に示すように、npn型トランジスタのコレクタとベースを短絡したものを用いてもよい。この場合、ベースがアノードに対応し、エミッタがカソードに対応する。
The collector of the
モード制御電源は、可変電圧型で直流電圧のモード制御電圧Vmodeを発生する。モード電圧Vmodeは、低出力モード時には相対的に低い電圧(例えば、0.0[V])であり(電圧印加無し)、高出力モード時には相対的に高い電圧(例えば、3.3[V])である。 The mode control power source is a variable voltage type and generates a DC mode control voltage Vmode. The mode voltage Vmode is a relatively low voltage (for example, 0.0 [V]) in the low output mode (no voltage applied), and a relatively high voltage (for example, 3.3 [V] in the high output mode). ).
(動作)
高出力モードでは、モード制御電圧Vmode(H)が高電圧となるため、第3ダイオード23に順方向バイアスがかかり、モード制御電圧Vmode(H)がエミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。抵抗素子57による電圧降下もないため、高出力モードでは、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が高くなり、抵抗素子57の抵抗値分、コレクタ側が低インピーダンスになる。
(Operation)
In the high output mode, since the mode control voltage Vmode (H) becomes a high voltage, the
低出力モードでは、モード制御電圧Vmode(L)が低電圧となるため、第3ダイオード23に逆方向バイアスがかかり、第3ダイオード23とモード制御電源とが、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタから切り離された状態となる。
In the low output mode, since the mode control voltage Vmode (L) is low, the
したがって、抵抗素子57を介して、駆動電圧Vccが、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに印加される。そして、抵抗素子57の抵抗値はキロオーダーと高いので、コレクタ電圧は、駆動電圧Vccに対して大幅に低い電圧値となる。これにより、低出力モードでは、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタ電圧が低くなり、抵抗素子57の抵抗値分、コレクタ側が高インピーダンスになる。
Therefore, the drive voltage Vcc is applied to the collector of the
これにより、上述の第5の実施形態と同様に、ゲインコンプレッション型の高周波増幅回路を実現することができる。したがって、図13に示したように、ゲインエクスパンジョン型の高周波増幅回路と直列接続することで、ゲインのフラットネスを向上させることができる。また、本実施形態の高周波増幅回路100Fの構成を用いることで、低出力モードに第3ダイオード23側に流れる電流が無く、不要な電流が流れない。これにより、より、消費電流の少ない高周波増幅回路を実現することができる。
As a result, a gain compression type high frequency amplifier circuit can be realized as in the fifth embodiment. Therefore, as shown in FIG. 13, gain flatness can be improved by connecting in series with a gain expansion type high frequency amplifier circuit. Further, by using the configuration of the high-
次に、第7の実施形態に係る高周波増幅回路について、図を参照して説明する。図16は本実施形態に係る高周波増幅回路100Gの回路図である。図17は高周波増幅回路100Gの出力特性を示すグラフであり、図17(A)が増幅用トランジスタのコレクタ電流Iccと出力電力Poutと関係を示し、図17(B)が高周波増幅回路100Gのゲインと出力電力Poutと関係を示す。
Next, a high frequency amplifier circuit according to a seventh embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a circuit diagram of the high-
(回路構成)
本実施形態の高周波増幅回路100Gは、第5の実施形態に示した高周波増幅回路100EのFET80を、npn型のトランジスタ24に置き換えたものである。このように、エミッタフォロワ用トランジスタ20のコレクタに接続するスイッチ素子をFETでなく、トランジスタにしても、図17に示すように、上述の第5の実施形態と同様のゲインコンプレッション型の高周波増幅回路を実現できる。したがって、図13に示したように、ゲインエクスパンジョン型の高周波増幅回路と直列接続することで、ゲインのフラットネスを向上させることができる。
(Circuit configuration)
The high
なお、上述の各実施形態に記載した電圧や素子値は一例であって、所望とする仕様に応じて、適宜、別の値に設定することができる。 Note that the voltages and element values described in each of the above-described embodiments are examples, and can be appropriately set to different values according to desired specifications.
また、上述の各実施形態は、本願の作用効果を得られる一部の例であり、増幅用トランジスタのベースにエミッタフォロワ回路を接続し、当該エミッタフォロワ回路のトランジスタに対して、低出力モードでのコレクタ電圧が高出力モードのコレクタ電圧よりも低くなるように設定する構造であれば、回路素子の構成が異なっていても、同様の作用効果を得ることができる。 In addition, each of the above-described embodiments is a part of examples in which the effects of the present application can be obtained. An emitter follower circuit is connected to the base of the amplifying transistor, and the transistor of the emitter follower circuit is operated in a low output mode. As long as the collector voltage is set to be lower than the collector voltage in the high output mode, the same effect can be obtained even if the circuit elements have different configurations.
100A,100B,100C,100D,100E,100F,100G,100P:高周波増幅回路、101:高周波信号入力端子、102:高周波信号出力端子、110:パワーアンプ、10:増幅用トランジスタ、20:エミッタフォロワ用トランジスタ、21A:第1ダイオード、21B:第2ダイオード、22A,22B,24:トランジスタ、23:第3ダイオード、
30:入力整合回路、40:出力整合回路、51,53,54,55A,55B,56A,56B,56C,57:抵抗素子、52:バラスト抵抗素子、60:チョークコイル、70:バイパスコンデンサ、80:FET
200:バイアス制御回路
100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, 100P: high frequency amplifier circuit, 101: high frequency signal input terminal, 102: high frequency signal output terminal, 110: power amplifier, 10: amplifying transistor, 20: emitter follower Transistor, 21A: first diode, 21B: second diode, 22A, 22B, 24: transistor, 23: third diode,
30: input matching circuit, 40: output matching circuit, 51, 53, 54, 55A, 55B, 56A, 56B, 56C, 57: resistance element, 52: ballast resistance element, 60: choke coil, 70: bypass capacitor, 80 : FET
200: Bias control circuit
Claims (2)
該増幅用トランジスタのベースにエミッタが接続されたエミッタフォロワ用トランジスタと、
低出力モードと高出力モードとの間で、前記エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタ電圧を変化させるコレクタ電圧可変手段と、
を備え、
前記コレクタ電圧可変手段は、
前記エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに、それぞれ異なる電圧を与える複数の電圧印加回路を備え、
前記複数の電圧印加回路は、
前記エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに、第1ダイオードを介して接続される電圧可変型のモード制御電源と、
前記エミッタフォロワ用トランジスタのコレクタに、第2ダイオードを介して接続され、前記電圧可変型のモード制御電源の前記高出力モードでの電圧より低く、前記電圧可変型のモード制御電源の前記低出力モードでの電圧よりも高い直流電圧を出力するリファレンス電源と、
を備える高周波増幅回路。 An amplifying transistor that amplifies a high-frequency signal input from the base and outputs the amplified signal from the collector;
An emitter follower transistor having an emitter connected to the base of the amplifying transistor;
Collector voltage variable means for changing the collector voltage of the emitter follower transistor between the low output mode and the high output mode;
Equipped with a,
The collector voltage varying means is
A plurality of voltage application circuits for applying different voltages to the collector of the emitter follower transistor,
The plurality of voltage application circuits include:
A variable-voltage mode control power supply connected to the collector of the emitter-follower transistor via a first diode;
Connected to the collector of the emitter-follower transistor via a second diode, lower than the voltage in the high-output mode of the voltage-variable mode control power supply, and in the low-output mode of the voltage-variable mode control power supply A reference power supply that outputs a DC voltage higher than the voltage at
A high frequency amplifier circuit comprising:
該高周波増幅回路を高周波送信信号用のパワーアンプに用いる無線装置。 A high-frequency amplifier circuit according to claim 1 ,
A radio apparatus using the high-frequency amplifier circuit for a power amplifier for a high-frequency transmission signal.
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