JPH05152978A

JPH05152978A - 高周波電力増幅回路

Info

Publication number: JPH05152978A
Application number: JP3204897A
Authority: JP
Inventors: Akira Masuda; 章増田; Shinji Yamada; 伸治山田; Mamoru Ito; 護伊藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1993-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】準ＳＨＦクラスの超高周波帯でも、良好な増
幅特性および電力効率を確保しつつ、高周波出力電力を
簡単に実現可能な方式で広範囲に可変制御させられるよ
うにする。【構成】高周波電力増幅回路を終段回路と駆動回路の
多段で構成するとともに、終段回路の増幅素子をＧａＡ
ｓＦＥＴで構成し、駆動回路の増幅素子をエンハンスメ
ント型のシリコンＭＯＳトランジスタで構成する。【効果】動作電源電圧と逆極性のバイアス電圧を制御
することを行なわなくても、高周波電力増幅回路全体の
電力利得を広範囲に変化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

【０００１】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
であって、たとえばＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ・Ｈｉｇｈ・Ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ）あるいはＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ・Ｈｉ
ｇｈ・Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）以上の超高周波帯の電波を
使用する自動車電話、コードレス電話等の移動無線通信
機に利用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、無線通信機の送信部に使用され
る高周波電力増幅回路は、低電力変調された高周波入力
信号を必要な電力レベルまで増幅するために、前段駆動
回路と、前記前段駆動回路によって駆動される終段回路
との多段構成となっている。前記前段駆動回路及び前記
終段回路の夫々は、例えば、半絶縁性ガリウム・ヒ素
（ＧａＡｓ）基板上に形成されたＧａＡｓＦＥＴ（ガリ
ウム・ヒ素電界効果型トランジスタ）により構成され、
独立した半導体チップとして構成される。前記独立した
半導体チップの夫々は、例えば、予め所定の配線が形成
されたセラミック基板等のモジュール基板上に搭載さ
れ、高周波電力増幅モジュール（以下、パワーモジュー
ルと称する）を構成する。前記ＧａＡｓＦＥＴチップを
複数搭載したパワーモジュールは、例えば、１９９０年
８月号の「ナショナル・テクニカル・レポートＶｏ
ｌ．３６Ｎｏ．４」の第４１４頁から第４１８頁（Na
tional Technical Report Vol.36No.4 Aug.1990,pp414
〜418）に記載されている。また、近年、上記無線通信
機分野、特に携帯用電話分野では、それに内蔵される前
記パワーモジュールの送信出力を自動制御する（Automa
tic PowerControl：以下、ＡＰＣと称す）技術が注目さ
れている。前記ＡＰＣとは、例えば、通話距離の長短
や、通信環境（状態）によって、必要とされる送信パワ
ーが異なることに着目して、例えば通話距離が大きいと
きには送信パワーを大きくし、短いときには小さくし
て、最適の送信パワーになるように自動的に調整し、省
電力化を図る機構である。すなわち、通話の相手側から
発振された信号の電界強度を検出し、その電界強度の大
小で通話者間の距離（あるいは通話状態）を判定し、そ
の検出信号を今度は、送信部（パワーモジュール）のパ
ワーコントロール回路へ制御信号としてフィードバック
させることによって、パワーモジュールのゲイン調整を
行い送信パワーを最適化するものである。上述したよう
なＡＰＣ機構によって制御されるパワーモジュールを有
する無線通信機については、例えば、「平成２年電気・
情報関連学会連合大会（平成２年８月２８日〜３０日開
催）」の「Ｓ２２．携帯電話小形回路技術の現状と動
向、（株）富士通、平野裕氏」に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らが上述した
パワーモジュール及び前記パワーモジュールを有する無
線通信機のさらなる省電力化及び小型化について検討し
た結果、以下の問題点を明かにした。上述した従来技術
では、省電力化を図るべくＡＰＣ技術を採用し、パワー
モジュールの電源電圧を変動させることによって出力パ
ワーを制御している。つまりパワーモジュールを構成す
るＧａＡｓＦＥＴのドレインに供給されるドレイン電圧
を変化させることによって、出力パワーを制御してい
る。このため、電源電圧を変化させる可変抵抗が必要と
なり、前記可変抵抗部での電力損失が大きいため、十分
な省電力化が図れない問題がある。上記可変抵抗を使用
せずに、スイッチング電源を用いて対策してもよいが、
この場合、スイッチング素子として別途パワートランジ
スタが必要となりパワーモジュールの小型化を阻害する
問題がある。さらに、前記スイッチング素子の動作周波
数が、無線通信機で使用する周波数に近い場合には、前
記電源のスイッチングに起因して妨害波が発生する可能
性があり、通信状態の劣化を招く恐れがある。

【０００４】また、パワーモジュールの出力パワーを制
御する別の方法として、パワーモジュールを構成するＧ
ａＡｓＦＥＴのゲートに印加する電圧（ゲートバイア
ス）を可変制御することが考えられる。しかしながら、
ＧａＡｓＦＥＴはディプレッション型、つまりゲートバ
イアスが０［Ｖ］の状態で、ノーマリー・オン（normal
ly-ON）のデバイスなので、出力がパワーを制御するた
めには、負のゲートバイアスが必要となる。一定（固
定）の負バイアスだけならば、例えばダイオードとコン
デンサを使うことによって、正のパルス電源から比較的
簡単に発生させることが可能であるが、正と負の両極性
のバイアスを円滑に可変制御しようとすると、バイアス
制御回路が複雑（例えば、バイアス制御回路の構成素子
数が増大）化し、パワーモジュールの小型化が阻害され
る。

【０００５】今後、携帯用電話等の無線通信機分野で
は、上記パワーモジュールを含む装置の小型化、省電力
化はもちろんのこと、多機能化に伴うパワーモジュール
内、あるいは、前記パワーモジュールを含む装置内での
信号処理の高速化（高周波動作化）の要求が益々強くな
ると考えられる。従って、本発明の目的は、上記パワー
モジュール及び上記パワーモジュールを含む無線通信機
の小型化、省電力化、高周波動作化を図ることが可能な
技術を提供することにある。本発明の前記目的と新規な
特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかに
なるであろう。

【０００６】

【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簡単に説明すれば、
下記のとおりである。すなわち、高周波電力増幅回路を
終段回路と前記終段回路を駆動する前段駆動回路の多段
で構成するとともに、前記終段回路の増幅素子をＧａＡ
ｓＦＥＴで構成し、前記前段駆動回路の増幅素子をエン
ハンスメント型のシリコンＭＯＳトランジスタで構成す
る、というものである。

【０００７】

【作用】上述した手段によれば、前記前段駆動回路のエ
ンハンスメント型シリコンＭＯＳＦＥＴがその動作電源
電圧と同極性の正バイアス電圧によって動作することに
より、この正バイアス電圧を可変操作して前記前段駆動
回路の出力を可変制御することで、前記終段回路のＧａ
ＡｓＦＥＴの動作電源電圧および負バイアス電圧を可変
制御することを行なわなくても、高周波電力増幅回路全
体の電力利得を広範囲に変化させることができる。さら
に、シリコンＭＯＳＦＥＴを増幅素子とする前段駆動回
路は、ＧａＡｓＦＥＴの終段回路に比べて、高周波数帯
での電力効率が低くなるが、前段駆動回路で扱う電力レ
ベルが相対的に低いことにより、この前段駆動回路の電
力効率が回路全体の電力効率に与える影響はわずかです
む。これにより、前記動作電源電圧および負バイアスを
可変制御するための新たな素子を必要としないので、高
周波電力増幅回路（パワーモジュール）の小型化を図
り、かつ、高周波帯でも、良好な増幅特性および電力効
率を確保しつつ、高周波出力電力を広範囲に可変制御す
ることが可能である。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
ながら説明する。なお、図において、同一符号は同一あ
るいは相当部分を示すものとする。

【０００９】図１は本発明の第１の実施例による高周波
電力増幅回路（パワーモジュール）の概略構成を示す。
同図に示す高周波電力増幅回路は、低電力変調された高
周波信号を必要な電力までリニアー増幅してアンテナへ
出力するためのものであって、１００は高周波電力増幅
回路、２００は直流電源ユニット、３００は固定バイア
ス回路、４００は可変バイアス回路、Ｒｉｎは増幅入
力、Ｒｏｕｔは増幅出力である。高周波電力増幅回路１
００は、増幅素子としてＧａＡｓＦＥＴを用いた終段回
路１０１と、増幅素子としてエンハンスメント型シリコ
ンＭＯＳＦＥＴを用いた駆動回路１０２，１０３の多段
で構成されている。終段回路１０１は、最大効率でリニ
アー動作するように、その動作条件を定める動作電源電
圧＋Ｖｄｄおよび負バイアス電圧−ＶＧがそれぞれに一
定に固定されている。駆動回路１０２，１０３は、予備
駆動回路１０２と終段駆動回路１０３の２段構成となっ
ていて、低電力変調された高周波信号をリニアー増幅す
る。その増幅出力は正バイアス電圧＋ＶＧによって可変
制御される。

【００１０】直流電源ユニット２００は、たとえばＮｉ
Ｃｄ（ニッケル・カドニウム）電池などによって正の動
作電源電圧＋Ｖｄｄを全体に供給する。固定バイアス回
路３００は、詳細な図示を省略するが、たとえばダイオ
ードとコンデンサによって正のパルス電源から一定の負
バイアス電圧−ＶＧを発生し、これを終段回路１００の
ＧａＡｓＦＥＴＧ１のゲートに与える。正のパルス電源
は、図示しない制御回路のクロックなどから得る。可変
バイアス回路４００は、パワーモジュールの外部から与
えられるＡＰＣ信号（自動パワー制御信号）によって可
変設定される正のバイアス電圧＋ＶＧを駆動回路１０
２，１０３のＭＯＳＦＥＴのゲートに与える。

【００１１】次に、前記パワーモジュールの具体的な動
作について説明する。上述した高周波電力増幅回路１０
０では、駆動回路１０２，１０３のエンハンスメント型
シリコンＭＯＳＦＥＴが、その動作電源電圧＋Ｖｄｄと
同極性の正バイアス電圧＋ＶＧによってリニアー増幅動
作する。この駆動回路１０２，１０３の出力（電力利
得）は、シリコンＭＯＳＦＥＴＭ１，Ｍ２の夫々のゲー
トに印加される正バイアス電圧＋ＶＧによって可変制御
することができる。この駆動回路１０２，１０３での出
力制御によって、終電回路１０１の動作条件を最適状態
に保ったまま、高周波電力増幅回路１００全体の電力利
得を可変制御することができる。これにより、終段回路
１０１のＧａＡｓＦＥＴＧ１の動作電源電圧＋Ｖｄｄお
よび負バイアス電圧−ＶＧを制御するという複雑かつ大
掛かりな操作を行なわなくても、電源電圧＋Ｖｄｄと同
極性の正バイアス電圧＋ＶＧを可変するという単純な操
作でもって、高周波出力電力Ｒｏｕｔを広範囲に変化さ
せることができる。

【００１２】一方、駆動回路１０２，１０３はシリコン
ＭＯＳＦＥＴであるために、ＧａＡｓＦＥＴの終段回路
１０１に比べて、例えば、１ＧＨｚ以上の周波数帯での
電力効率が低くなる。しかし、駆動回路１０２，１０３
で扱う電力レベルが相対的に低いことにより、この駆動
回路１０２，１０３の電力効率が回路全体の電力効率に
与える影響はわずかですむ。以上のようにして、動作電
源として正の１電源（＋Ｖｄｄ）だけを供給する簡単な
電源および回路の構成でもって、１ＧＨｚ以上の超高周
波帯でも、良好なリニアー特性および電力効率を確保し
つつ、高周波出力電力を広範囲に可変制御させることが
できる。

【００１３】本発明の上記パワーモジュールを構成する
シリコンＭＯＳＦＥＴＭ１，Ｍ２及びＧａＡｓＦＥＴＧ
１のデバイス構造を図５及び図６を用いて簡単に説明す
る。前記シリコンＭＯＳＦＥＴＭ１，Ｍ２の夫々は、図
５に示すように、Ｐ+型単結晶シリコン基板１及びその
上に設けられたＰ型単結晶エピタキシャル層２からなる
シリコンチップの主面に設けられる。ここでは、ＭＯＳ
ＦＥＴＭ１のみを示すがＭＯＳＦＥＴＭ２も同様な構造
となっている。ＭＯＳＦＥＴＭ１は、主に、前記エピタ
キシャル層２の主面上にゲート絶縁膜６を介して配設さ
れたゲート電極８と、ゲート電極８の一方側に設けられ
たｎ+型半導体領域からなるソース領域３と、ゲート電
極８の他方側に設けられたｎ-型半導体領域及びｎ+型半
導体領域からなる低濃度ドレイン領域５及び高濃度ドレ
イン領域４ａ，４ｂとから構成されている。また、前記
ソース領域３及びドレイン領域４ａには、ソース電極９
及びドレイン電極１０が夫々、電気的に接続されてい
る。つまり、ＭＯＳＦＥＴＭ１は、エンハンスメント型
のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。本実施例において
は、図１に示したように、前記ＭＯＳＦＥＴＭ１，Ｍ２
の夫々のソース領域３には、回路の接地電位ＧＮＤ（０
Ｖ）が供給され、ドレイン領域には、電源電圧＋Ｖｄｄ
が供給され、ゲート電極８に印加される正の可変バイア
ス＋ＶＧによって、そのドレイン出力が可変制御できる
ように構成されている。尚、これに限定されないが、ゲ
ート電極８は、例えばモリブデン（Ｍｏ）から構成さ
れ、ソース及びドレイン電極９，１０はアルミニウムで
構成され、ゲート絶縁膜６及び絶縁膜７は、酸化シリコ
ン膜から構成される。また、ソース及びドレイン領域
３，４ａ，４ｂ，５の夫々は、通常のイオン注入技術あ
るいは拡散技術によって、ｎ型不純物（ヒ素あるいリ
ン）を前記シリコンチップの主面に導入することによっ
て形成されたものである。さらに、シリコン基板１の裏
面には、金属電極１１が配設され、ソース電極９と電気
的に接続されている。

【００１４】前記ＧａＡｓＦＥＴＧ１は、図６に示すよ
うに、半絶縁性ＧａＡｓ基板１２の主面に設けられてい
る。前記ＧａＡｓＦＥＴは、主に、モリブデンまたはア
ルミニウムからなるゲート電極１６と、ｎ+型半導体領
域からなるソース・ドレイン領域１３，１４と、ｎ型半
導体領域からなるチャネル領域１５とから構成されてい
る。前記ソース・ドレイン領域１３，１４の夫々には、
例えば、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金で形成さ
れたソース・ドレイン電極１７，１８がオーミック接続
されている。前記ゲート電極１６は、チャネル領域１５
上に直接接触し、ショットキー接合を形成している。つ
まり、ＧａＡｓＦＥＴＧ１は、ディプレッション型ＭＥ
ＳＦＥＴである。このようなＧａＡｓＦＥＴＧ１は、Ｇ
ａＡｓ基板中の電子の移動度がシリコン基板中に比べて
数倍速いので、前記シリコンＭＯＳＦＥＴＭ１，Ｍ２よ
り高速性（高周波動作）に優れる一方、デバイス構造
上、ディプレッション型なので、オン・オフ制御あるい
は出力電力の広範囲な可変制御のためには、正と負の両
極性の可変ゲートバイアスが必要となる。本発明におい
ては、前記ＧａＡｓＦＥＴＧ１のゲート１６に固定の負
バイアスを印加する一方、前段回路のシリコンＭＯＳＦ
ＥＴＭ１，Ｍ２のゲートバイアス＋ＶＧを可変制御する
ことで、終段回路のＧａＡｓＦＥＴＧ１の出力電力を可
変制御する方式をとっている。このため、負バイアスを
可変制御するための特別な電源回路を必要としないの
で、パワーモジュールの小型化が容易に達成可能であ
る。

【００１５】図２は、上述した高周波電力増幅回路を用
いた移動無線通信機の一実施例を示す。同図において、
１００は上述した高周波電力増幅回路、２００はＮｉＣ
ｄ電池などの二次電池を用いた直流電源ユニット、３０
０は固定バイアス回路、４００は可変バイアス回路、５
００はマイクロホン５０１からの音声信号などによって
低電力変調された高周波信号（Ｒｉｎ）を発生するベー
スバンド・ユニット（無線信号発生ユニット）、６００
はマイクロ・コンピュータを用いた論理制御ユニット、
７００はキースイッチや表示器などを備えた操作ユニッ
ト、８００は無線受信ユニット、８０１は音声および各
種の信号音を再生するためのスピーカ、９００は送受信
兼用のアンテナ、９０１はデュプレクサーあるいは同軸
リレーなどを用いたアンテナ接続ユニットである。

【００１６】高周波電力増幅回路１００は、図２の中に
その等価回路を示すように、ＧａＡｓＦＥＴ（Ｇ１）に
よる終段回路１０１とエンハンスメント型シリコンＭＯ
ＳＦＥＴ（Ｍ１，Ｍ２）による駆動回路１０２，１０３
が混成集積回路としてモジュール化されている。この高
周波電力増幅回路１００の増幅出力Ｒｏｕｔは可変バイ
アス回路４００が出力する正のバイアス電圧＋ＶＧによ
って可変制御され、この可変バイアス回路４００は論理
制御ユニット６００からのパワー制御信号ＡＰＣによっ
て制御される。論理制御ユニット６００は、無線通信機
の送信電力が通信状況に応じた過不足のない適正レベル
になるように可変バイアス回路４００を制御する。

【００１７】図３は上述した無線通信機において、送信
電力を可変する部分の別の実施例を示す。同図に示す実
施例では、予備駆動回路１０２と終段駆動回路１０３の
それぞれに可変バイアス回路４０１，４０２が設けら
れ、各バイアス回路４０１，４０２がそれぞれに出力す
る正のバイアス電圧＋ＶＧ１，＋ＶＧ２を個別に制御す
ることによって、高周波電力増幅回路１００全体の電力
利得を広範囲にわたって円滑に可変することができる。

【００１８】図４は上述した無線通信機のさらに詳細な
実施例を示す。同図において、まず、固定バイアス回路
３００はダイオードとコンデンサからなる負電圧発生回
路によって構成され、この負電圧発生回路の入力電源と
して、論理制御ユニット６００で使用される基準クロッ
クＣＬＫが使用されている。この基準クロックＣＬＫは
一定周期の正のパルス信号であって、一定の負バイアス
電圧−ＶＧを終段回路１０１のＧａＡｓＦＥＴ（Ｇ１）
のゲートに安定して与えることができる。可変バイアス
回路４００はＤＡ変換器によって構成され、論理制御ユ
ニット６００がデジタル・コード・データの形で出力す
るパワー制御信号ＡＰＣをアナログ変換し、これを駆動
回路１０２，１０３にバイアス電圧＋ＶＧとして与える
ようにしてある。

【００１９】無線受信ユニット８００からは受信電波の
強度に応じたＡＧＣ信号（ＡＧＣ）が取り出されるよう
になっているが、このＡＧＣ信号はＡＤ変換器８０２で
デジタル化された後、論理制御ユニット６００に読み込
まれるようになっている。これにより、論理制御ユニッ
ト６００は、受信電波の強度に基づいて上記駆動回路１
０２，１０３のシリコンＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１，Ｍ２）の
ゲート・バイアス電圧＋ＶＧを操作して無線送信電力を
最適化制御することを行なう。

【００２０】次に、上述した高周波電力増幅回路（パワ
ーモジュール）１００を実際にモジュール基板上に集積
化した例を図７を用いて説明する。図７に示すように、
パワーモジュール１００は、セラミック基板３１上に混
成集積化されている。前記セラミック基板３１上には、
印刷により、ストリップ配線２５、抵抗２７及び接地配
線（ＧＮＤ）２８が夫々形成されている。また、前記セ
ラミック基板３１上には、チップコンデンサ２６（Ｃ１
〜Ｃ１３，ＣＡ，ＣＢ）が設けられ、所定のストリップ
配線２５及び接地配線２８に接続されている。また、前
記セラミック基板３１中に設けられたスルーホール部２
９ａ，２９ｂ，２９ｃには、前記スルーホール部２９
ａ，２９ｂ，２９ｃ中に夫々固定された銅製ヒートシン
ク３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられ、その上に、シリ
コンＭＯＳＦＥＴＭ１，Ｍ２及びＧａＡｓＦＥＴＧ１が
形成されたチップが搭載されている。前記シリコンＭＯ
ＳＦＥＴＭ１，Ｍ２及びＧａＡｓＦＥＴＧ１は、図５、
図６に夫々示した構造のものが使用され、各ゲート電
極、ドレイン電極の夫々は、アルミニウムまたは金等の
ワイヤ３２ａ，３２ｂ，３２ｃによって前記ストリップ
配線２５上に設けられたポストタブ３３ａ，３３ｂ，３
３ｃにワイヤボンディング接続されている。前記シリコ
ンＭＯＳＦＥＴＭ１，Ｍ２の各ソース電極は、前記セラ
ミック基板３１の裏面に配設された共通接続導体（図示
せず）に前記ヒートシンク３０ａ，３０ｂを介して夫々
接続されている。また、前記ＧａＡｓＦＥＴＧ１のソー
ス電極は、ＧａＡｓＦＥＴＧ１の基板１２が半絶縁性の
ため、ソース電極から直接にワイヤボンディングによっ
てヒートシンク３０ｃに接続することで、前記共通接地
導体に電気的に接続されている。また、前記接地配線
（ＧＮＤ）２８もスルーホール印刷によって、前記セラ
ミック基板の裏面の共通接地導体に接続されている。前
記共通接地導体は、ＤＣ電源のマイナス端子（ＧＮＤ）
であるヘッダ１９に接続されている。前記ヘッダ１９
は、放熱板及びセットモジュールへのネジ止め用フラン
ジの役目も、持ち合わせている。このように構成された
パワーモジュール１００の動作説明を図７及び図２（回
路図）を用いて簡単に説明する。同図に示すように、先
ず、入力リード２０（Ｒｉｎ）より入力された高周波電
力は、ストリップ配線２５及びチップコンデンサＣ１，
Ｃ２，Ｃ３からなる整合回路を経て、シリコンＭＯＳＦ
ＥＴＭ１のゲートに入力される。前記ゲート入力に応答
して、前記シリコンＭＯＳＦＥＴＭ１のドレインから増
幅電力が出力される。さらに前記増幅出力は、ストリッ
プ配線２５及びチップコンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ
７からなる整合回路を経て、シリコンＭＯＳＦＥＴＭ２
のゲートに入力される。このゲート入力に応答して、前
記シリコンＭＯＳＦＥＴＭ２のドレインから増幅電力が
出力される。さらに前記増幅出力は、ストリップ配線２
５及びチップコンデンサＣ８，Ｃ９，Ｃ１０からなる整
合回路を経て、ＧａＡｓＦＥＴＧ１のゲートに入力され
る。このゲート入力に応答して、前記ＧａＡｓＦＥＴＧ
１のドレインから増幅電力が出力され、最終的にストリ
ップ配線２５及びチップコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ
１３からなる整合回路を経て、前記増幅電力が出力リー
ド２４（Ｒｏｕｔ）に出力される。

【００２１】また、高周波出力Ｒｏｕｔを制御するため
の可変バイアス＋ＶＧは、図２に示した可変バイアス発
生回路４００からＡＰＣリード２１に供給され、前記シ
リコンＭＯＳＦＥＴＭ１のゲートに入力される。ここで
はシリコンＭＯＳＦＥＴＭ１のゲートにのみ可変バイア
ス＋ＶＧが供給される構造を示しているが、ストリップ
ライン２５のパターンを変更するのみで、シリコンＭＯ
ＳＦＥＴＭ２のゲートに可変バイアス＋ＶＧを供給でき
る。また、前記ＧａＡｓＦＥＴＧ１のゲートに供給され
る負の固定ゲートバイアス−ＶＧは、図２に示した固定
バイアス発生回路３００からリード２３に供給されてい
る。また、回路の動作電源電圧であるＤＣプラス電源＋
Ｖｄｄは、図２に示したＤＣパワーユニット２００から
リード２２ａ，２２ｂに供給され、前記シリコンＭＯＳ
ＦＥＴＭ１，Ｍ２及びＧａＡｓＦＥＴＧ１の各ドレイン
に供給されている。このように、本発明のパワーモジュ
ールは、高周波出力の可変制御をシリコンＭＯＳＦＥＴ
を有する前段駆動回路で行い、利得にもっとも影響を及
ぼす終段回路にＧａＡｓＦＥＴを適用したので、複雑な
回路構成（電源可変回路、負電圧可変回路等）を必要と
しないで、高効率化、省電力化及び小型化が同時に図れ
るものである。

【００２２】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもと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。たとえ
ば、終段回路１０１のＧａＡｓＦＥＴ（Ｇ１）の負バイ
アス回路３００は、自己バイアス回路であってもよい。
また、駆動回路１０２，１０３のＭＯＳトランジスタ
は、エンハンスメント・モードで動作するものであれ
ば、ＭＯＳ以外の絶縁ゲート型ＦＥＴであってもよい。
さらに、送信電力の制御は、上述した高周波電力増幅回
路の入力信号の出力レベルを可変することによって行な
うようにしてもよい。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
ある移動無線通信機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く、たとえば固定用の
無線通信機にも適用できる。

【００２３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。すなわち、構成を複雑にすることなく、超高周波
帯でも、良好な増幅特性および電力効率を確保しつつ、
高周波出力電力を簡単に実現可能な方式で広範囲に可変
制御させることができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高周波電力増幅回路の一実施例を
示す図

【図２】本発明の高周波電力増幅回路を用いた無線通信
機の第１の実施例を示す図

【図３】本発明の高周波電力増幅回路を用いた無線通信
機の第２の実施例を示す図

【図４】本発明の高周波電力増幅回路を用いた無線通信
機の第３の実施例を示す図

【図５】前記本発明の高周波電力増幅回路を構成するシ
リコンＭＯＳＦＥＴのデバイス断面図を示す図

【図６】前記本発明の高周波電力増幅回路を構成するＧ
ａＡｓＦＥＴのデバイス断面図を示す図

【図７】前記本発明の高周波電力増幅回路を混成集積化
したモジュール平面図を示す図

【符号の説明】

１００高周波電力増幅回路１０１終段回路１０２，１０３駆動回路２００直流電源ユニット３００固定バイアス回路（負バイアス回路）４００可変バイアス回路（正バイアス回路）５００ベースバンド・ユニット（無線信号発生ユニッ
ト）５０１マイクロホン６００制御ユニット７００操作ユニット８００無線受信ユニット８０１スピーカ９００送受信兼用のアンテナ９０１接続ユニットＲｉｎ増幅入力Ｒｏｕｔ増幅出力である。Ｇ１ＧａＡｓＦＥＴＭ１，Ｍ２エンハンスメント型シリコンＭＯＳＦＥＴＡＰＣパワー制御信号ＡＧＣ受信電波強度を示すＡＧＣ信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】終段回路と駆動回路からなる多段構成の
高周波電力増幅回路であって、上記終段回路の増幅素子
がＧａＡｓＦＥＴで、上記駆動回路の増幅素子がエンハ
ンスメント型のシリコンＦＥＴであることを特徴とする
高周波電力増幅回路。
【請求項２】正の動作電源電圧と負のバイアス電圧に
よって増幅動作させられる第１の種類の増幅素子を用い
た終段回路と、正の動作電源電圧と正のバイアス電圧に
よって増幅動作させられる第２の種類の増幅素子を用い
た駆動回路と、上記第１の種類の増幅素子に所定の負バ
イアス電圧を与える負バイアス回路と、上記第２の種類
の増幅素子に外部からの信号に応じて変化する正バイア
ス電圧を与える正バイアス回路とを備えた高周波電力増
幅回路。
【請求項３】負バイアス回路は一定の負バイアス電圧
を終段回路の増幅素子に与える固定バイアス回路である
ことを特徴とする請求項２に記載の高周波電力増幅回
路。
【請求項４】終段回路の増幅素子がＧａＡｓＦＥＴ
で、駆動回路の増幅素子がエンハンスメント型のシリコ
ンＦＥＴで構成された高周波電力増幅回路を有し、上記
駆動回路のシリコンＦＥＴのゲート・バイアス電圧を可
変することにより、無線送信電力を可変制御することを
特徴とする無線通信機。
【請求項５】受信電波の強度に基づいて上記駆動回路
のシリコンＦＥＴのゲート・バイアス電圧を可変するこ
とにより、無線送信電力を最適化制御することを特徴と
する請求項４に記載の無線通信機。
【請求項６】シリコンＦＥＴのゲート・バイアス電圧
をＤＡ変換器によって与えることを特徴とする請求項４
または５に記載の無線通信機。
【請求項７】終段回路の動作条件が一定の動作電源電
圧およびバイアス電圧によって固定されていることを特
徴とする請求項４から６のいずれかに記載の無線通信
機。
【請求項８】終段回路と駆動回路がリニアー動作させ
られることを特徴とする請求項４から７のいずれかに記
載の無線通信機。
【請求項９】ＧａＡｓＦＥＴを増幅素子とする終段回
路とエンハンスメント型シリコンＦＥＴを増幅素子とす
る駆動回路を多段接続することによって低電力変調され
た高周波信号をリニアー増幅する高周波電力増幅回路
と、この高周波電力増幅回路の入力信号の出力レベルを
可変することにより送信電力を制御する手段とを備えた
ことを特徴とする無線通信機。