JPH04154321A - 高周波電力増幅回路 - Google Patents

高周波電力増幅回路

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JPH04154321A
JPH04154321A JP28072290A JP28072290A JPH04154321A JP H04154321 A JPH04154321 A JP H04154321A JP 28072290 A JP28072290 A JP 28072290A JP 28072290 A JP28072290 A JP 28072290A JP H04154321 A JPH04154321 A JP H04154321A
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JP
Japan
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circuit
bias
power
variable
stage
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JP28072290A
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English (en)
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Yoshitomi Toba
鳥羽 喜富
Tetsuaki Adachi
徹朗 安達
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、高周波電力増幅回路さらには低電力変調され
た高周波信号を電力増幅してアンテナへ出力する無線送
信機に適用して有効な技術に関するもので、例えばUH
FあるいはSHF以上の超高周波帯の電波を使用する移
動無線機の高周波パワーモジュールに利用して有効な技
術に関するものである。
[従来の技術] 一般に、無線機の送信電力は、周波数資源の有効利用な
どの見地から、伝播条件などに応じて過不足のない適性
な大きさにすることが望ましい。
しかしながら、適性な送信電力は必ずしも一定しない。
例えば、地区ごとに設置された固定局を介して一般に加
入電話網にリンクされる移動無線機では、固定局からの
距離および周辺状況などによって伝播条件が著しく変化
し、これにともなって適正な送信電力も大きく変化する
。そこで、例えば移動無線機などにおいて常に適正な送
信電力を与えられるようにするために、高周波出力電力
の可変制御を行なわせることができる高周波電力増幅回
路が必要になる。
この種の高周波電力増幅回路としては、例えば第5図に
示すようなものが提供されている。
同図に示す高周波電力増幅回路は、電力増幅素子として
GaAsFETを用いた終段回路1と、この終段回路l
を励振する終段駆動回路2と、この終段駆動回路2を駆
動する予備駆動回路3とを有し、無線信号発生部100
にて振幅または位相変調された低電力の高周波信号Pi
nを2つの駆動回路2と3で多段増幅した後、終段回路
1に与えることによって、所定の電力利得で増幅された
高周波出力Poutを得る。
この場合、予備駆動回路3は固定バイアス回路5に接続
されていて、一定のバイアス電圧VB3の下で動作させ
られる。一方、終段回路1および終段駆動回路2は、可
変バイアス回路4に接続されていて、外部からの制御信
号(APC信号)によって変化させられるバイアス電圧
VBI、VB2を変化させることで電力利得を可変制御
し、これによって送信電力を可変制御することが行なわ
れていた(例えば、米国特許筒4,636,741号公
報などを参照)。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあ
ることが本発明者らによってあきらかとされた。
すなわち、無線機に用いられる高周波電力増幅回路では
、例えば4相差動PSKあるいはSSBやAMなとの変
調方式で低電力変調された高周波信号を歪なく電力増幅
するために、所定のリニアー特性が要求される。さらに
、電池を電源とする移動無線機では、電力消費を少なく
するために、高い電力効率が要求される。
上述したリニアー特性および電力効率は終段回路1の動
作特性に依存する。さらに、この終段回路1の動作特性
は主にバイアス条件および電源電圧によって決定される
。そこで、この種の高周波電力増幅回路では、上述した
リニアー特性と電力効率を両立させるために、終段回路
1をAB級で動作させることが一般に行なわれている。
ところが、上述したリニアー特性と電力効率を両立させ
ることができるAB級の動作範囲は狭く、バイアス条件
を僅かに変化させただけでも、リニアー特性が著しく悪
化するか、あるいは電力効率が大幅に低下してしまう。
このため、終段回路lのバイアス電圧VBiを変化させ
ることで高周波出力電力を可変制御する従来の高周波電
力増幅回路では、その出力電力の可変制御にともなって
、リニアー特性が著しく悪化するか、あるいは電力効率
が大幅に低下してしまうという問題が生じていた。
また、別の手段として、高周波電力増幅回路の高周波出
力電力を可変制御するために、終段回路1側の電源電圧
Vddlと予備駆動回路3側の電源電圧Vdd2を別々
にし、終段回路1側の電源電圧Vddlを変化させるこ
とも行なわれていた。
しかし、この場合も、終段回路1の動作特性は大きく変
化して、リニアー特性の悪化または電力効率の低下を招
く。この傾向は、特に電力増幅素子としてGaAsFE
TやMOS F ETを用いた場合に顕著になる(例え
ば、CQ出版社rHAMJournal  1990年
7・8月号」第30頁〜第32頁などを参照)。
本発明の目的は、良好なリニアー特性および電力効率を
安定に確保しつつ、高周波出力を広範囲に可変制御でき
るようにする送信制御技術を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、電力増幅素子としてMOS F ETまたは
GaAsFETを用いた終段回路と、低電力変調された
高周波信号をリニアー増幅して上記終段回路を駆動する
駆動回路とを有する多段構成の高周波電力増幅回路にお
いて、上記終段回路のバイアス条件を一定に保ちながら
、上記駆動回路のバイアス条件を外部から変化させるこ
とによって高周波出力電力の可変制御を行なわせるとい
うものである。
[作用コ 上記した手段によれば、リニアー特性と電力効率の両方
に大きな影響を及ぼす終段回路の動作条件を一定に保っ
たまま、高周波増幅回路全体の電力利得を変化させるこ
とができる。
これにより、良好なリニアー特性および電力効率を安定
に確保しつつ、高周波出力を広範囲に可変制御できるよ
うにするという上記目的が達成される。
[実施例] 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
なお、各図中、同一符号は同一あるいは相当部分を示す
第1図は本発明の第1の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成を示したものであって、1は電力増幅素子
としてG a A s F E Tを用いた終段u路、
2は上記終段回路1を励振する終段駆動回路、3は上記
終段駆動回路2を駆動する予備駆動回路、4は一定のバ
イアス電圧VBI、VB2を上記終段回路1および終段
駆動回路2にそれぞれ与える固定バイアス回路、5は外
部からの制御信号(APC信号)によって可変制御され
るバイアス電圧VB3を上記予備駆動回路3に与える可
変バイアス回路、Vdclは共通の動作電源電圧、10
0は多相PSKあるいはSSBやAMなどの変調方式で
低電力変調された高周波信号を上記予備駆動回路3に入
力させる無線信号発生部、110は上記終段回路1の高
周波高力Poutが給電されるアンテナである。
この場合、終段回路1および終段駆動回路2に与えられ
るバイアス電圧VBI、VB2は、終段回路1を高リニ
アー特性および高電力効率でAB級動作させるのに最適
な値に予め固定設定されている。
次に、動作について説明する。
無線信号発生部100にて振幅または位相変調された低
電力の高周波信号Pinは、予備駆動回路3と終段増幅
回路2で順次増幅された後、終段回路lにて電力増幅さ
れ、この増幅された高周波出力Poutがアンテナ11
0に給電されて空中へ放射される。
ここで、外部からの制御信号(APC信号)によって予
備駆動回路3のバイアス電圧VB3を変化させると、予
備駆動回路3における増幅特性が変化して、終段駆動回
路2から終段回路lに入力される高周波信号の振幅レベ
ルが変化する。この予備増幅回路3にて振幅レベルが変
化させられた高周波信号は、終段駆動回路2から終段回
路1に入力されて電力増幅される。このとき、終段回路
1は、固定バイアス回路4によって高リニアー特性およ
び高電力効率のAB級動作を行なうように固定設定され
ているため、その電力増幅出力の振幅レベルには、予備
増幅回路3で変化させられた高周波信号の振幅レベルが
忠実に反映される。つまり、予備駆動回路3のバイアス
条件を外部から変化させることによって、終段回路1の
バイアス条件を一定に保ちながら、高周波電力増幅回路
全体の電力利得が可変させられる。
一方、予備駆動回路3では、バイアス条件が変化させら
れることによって電力効率が大きく変化する。しかし、
消費電力の大部分を占める終段回路1とは違って、予備
駆動回路3の電力効率が全体の消費電力に与える影響は
小さい。また、予備駆動回路3では、バイアス条件が変
化させられることによってリニアー特性が悪化する。し
かし、予備駆動回路3が扱う信号は低電力であって、そ
のダイナミックレンジは小さい。このため、予備駆動回
路3では、ダイナミックレンジの大きな信号を扱う終段
回路1とは違って、バイアス条件の変化によるリニアー
特性の悪化の影響が小さい。
これにより、リニアー特性と電力効率の両方に大きな影
響を及ぼす終段回路1の動作条件を最適状態に置いたま
まで、高周波増幅回路全体の電力利得を変化させること
ができる。したがって、良好なリニアー特性および電力
効率を安定に確保しつつ、高周波出力電力を広範囲に可
変制御することができる。
第2図は本発明の第2の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成を示す。
上述した第1の実施例との相違に着目して説明すると、
この第2の実施例では、予備駆動回路3のバイアス条件
を変化させる可変バイアス回路5に加えて、予備駆動回
路3の入力レベルを外部からの制御信号(APC信号)
に応じて減衰させる可変アッテネータ6が設けられてい
る。これにより、外部制御信号(APC信号)による高
周波出力Pinの電力可変範囲をさらに拡大させている
可−変アッテネータ6はPINダイオードD1を用いて
構成される。
第3図は本発明の第3の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成を示す。
この第3の実施例では、上述した第1の実施例の構成に
加えて、終段回路1側の動作電源電圧Vddlを固定電
圧電源回路7によって与えるとともに、予備駆動回路3
側の動作電源電圧Vcld2を、外部からの制御信号(
APC信号)によって可変制御される可変電源電圧回路
8によって与えるという構成が付加されている。これに
より、外部制御信号(APC信号)による高周波出力P
1nの電力可変範囲をさらに拡大させている。
第4図は本発明の第4の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成を示す。
この第4の実施例では、上述した第2の実施例において
、可変バイアス回路5の制御信号(APCl)と可変ア
ッテネータ6の制御信号(APC2)をそれぞれに独立
して与えることによって、高周波出力Pinの電力可変
範囲を第2の実施例の場合よりもさらに拡大させること
ができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
例えば、終段回路1の電力増幅素子にMOSFETを用
いる構成であってもよい。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である移動無線機の高周波
パワーモジュールに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではない。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
すなわち、電力増幅素子としてMOS F ETまたは
GaAsFETを用いる高周波電力増幅回路において、
良好なリニアー特性および電力効率を安定に確保しつつ
、高周波出力電力を広範囲に可変制御することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成図、 第2図は本発明の第2の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成図、 第3図は本発明の第3の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成図、 第4図は本発明の第4の実施例による高周波電力増幅回
路の概略構成図、 第5図は従来の高周波電力増幅回路の概略構成図である
。 1・・・・終段回路、2・・・・終段駆動回路、3・・
・・予備駆動回路、4・・・・固定バイアス回路、5.
。 、・可変バイアス回路、6・・・・可変アッテネータ、
7・・・・固定電源電圧回路、8・・・・可変電源電圧
回路、100・・・・無線信号発生部、110・・・・
アンテナ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電力増幅素子としてMOSFETまたはGaAsF
    ETを用いた終段回路と、低電力変換された高周波信号
    をリニアー増幅して上記終段回路を駆動する駆動回路と
    を有する多段構成の高周波電力増幅回路であって、上記
    終段回路のバイアス条件を一定に保ちながら、上記駆動
    回路のバイアス条件を外部から変化させることによって
    高周波出力電力の可変制御を行なわせることを特徴とす
    る高周波電力増幅回路。 2、電力増幅素子としてMOSFETまたはGaAsF
    ETを用いた終段回路と、低電力変調された高周波信号
    をリニアー増幅して上記終段回路を駆動する駆動回路と
    を有する多段構成の高周波電力増幅回路であって、上記
    終段回路に一定のバイアス条件を与える固定バイアス回
    路と、上記駆動回路に与えられるバイアス条件を外部か
    らの制御信号によって変化させる可変バイアス回路と、
    上記駆動回路の入力レベルを外部からの制御信号によっ
    て増減させる可変アッテネータとを有し、上記可変バイ
    アス回路と上記可変アッテネータとによって高周波出力
    電力の可変制御を行なわせることを特徴とする高周波電
    力増幅回路。 3、電力増幅素子としてMOSFETまたはGaAsF
    ETを用いた終段回路と、低電力変調された高周波信号
    をリニアー増幅して上記終段回路を駆動する駆動回路と
    を有する多段構成の高周波電力増幅回路であって、上記
    終段回路に一定のバイアス条件を与える固定バイアス回
    路と、上記駆動回路に与えられるバイアス条件を外部か
    らの制御信号によって変化させる可変バイアス回路と、
    上記駆動回路の動作電源電圧を外部からの制御信号に応
    じて減衰させる可変電圧電源回路とを有し、上記可変バ
    イアス回路と上記可変電源電圧回路とによつて高周波出
    力電力の可変制御を行なわせることを特徴とする高周波
    電力増幅回路。 4、電力増幅素子としてMOSFETまたはGaAsF
    ETを用いた終段回路と、低電力変調された高周波信号
    をリニアー増幅して上記終段回路を駆動する駆動回路と
    を有する多段構成の高周波電力増幅回路であって、上記
    終段回路に一定のバイアス条件を与える固定バイアス回
    路と、上記駆動回路に与えられるバイアス条件を外部か
    らの制御信号によって変化させる可変バイアス回路と、
    上記駆動回路の入力レベルを外部からの制御信号に応じ
    て減衰させる可変アッテネータとを有し、上記可変バイ
    アス回路の制御信号と上記可変アッテネータの制御信号
    をそれぞれに独立して与えることによって高周波出力電
    力の可変制御を行なわせることを特徴とする高周波電力
    増幅回路。 5、電力増幅素子としてMOSFETまたはGaAsF
    ETを用いた終段回路と、低電力変調された高周波信号
    を多段増幅して上記終段回路を駆動する複数段の駆動回
    路とを有する多段構成の高周波電力増幅回路であって、
    上記終段回路に一定のバイアス条件を与える固定バイア
    ス回路と、上記駆動回路およびこの終段回路の直前に置
    かれた終段駆動回路の各バイアス条件をそれぞれ一定に
    保ちながら、上記終段駆動回路よりも前に置かれた予備
    駆動回路のバイアス条件を外部から変化させることによ
    って高周波出力電力の可変制御を行なわせることを特徴
    とする高周波電力増幅回路。
JP28072290A 1990-07-19 1990-10-18 高周波電力増幅回路 Pending JPH04154321A (ja)

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KR1019910017596A KR920009100A (ko) 1990-07-19 1991-10-08 고주파전력 증폭회로 및 그것을 이용한 이동체 무선통신장치
EP19910309507 EP0481741A3 (en) 1990-10-18 1991-10-10 High frequency power amplifier circuit and mobile radio communication apparatus using the same

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6433639B1 (en) 1999-12-13 2002-08-13 Hitachi, Ltd. High frequency power amplifier module and wireless communication system
JP2005244950A (ja) * 2004-01-26 2005-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 送信回路

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