JPH0818364A - 増幅器 - Google Patents

増幅器

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Publication number
JPH0818364A
JPH0818364A JP17032294A JP17032294A JPH0818364A JP H0818364 A JPH0818364 A JP H0818364A JP 17032294 A JP17032294 A JP 17032294A JP 17032294 A JP17032294 A JP 17032294A JP H0818364 A JPH0818364 A JP H0818364A
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JP
Japan
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voltage
output
signal
bpf
transistor
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JP17032294A
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Shinobu Izumi
忍 泉
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイアス電流を変化させて、小信号入力時の
小信号増幅時の消費電流を低減し、大信号増幅時の消費
電流より見かけ上、多くならないようにする。 【構成】 入力される入力信号を大にする高出力モード
ではバイアス電流が大きくなるように切り替え、入力信
号を小とする小出力モードではバイアス電流が小さくな
るようにする切替手段を備えており、上記入力信号の切
替手段と、上バイアス電流の切替手段が連動するように
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば移動体通信機な
どにおいて、高周波信号を増幅する場合などに用いる電
力増幅器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の、例えば携帯用電話機などの移動
体通信機においては、使用者の音声を変調し、その変調
信号に所定の周波数の信号を重畳し、増幅して送信する
と共に、いわゆる基地局からの電波を受信し、その受信
信号から音声信号のみを復調して、他の電話機と通信を
行うことができるようになされている。
【0003】また、基地局からの電波を受信した際、そ
の受信電界強度によって前述した携帯電話機などに用い
られている送信電力増幅器は、マイコンの制御により送
信電力を高出力、または低出力に切替えて出力する機能
を有している。この機能は、受信電界強度が強い場合
は、他の携帯用電話機などの妨害とならないように送信
電力を低出力とし、受信電界強度が弱い場合には、その
通信が正確に行えるように送信電力を高出力として送信
するためのものである。また、これら携帯電話機に用い
られる送信電力増幅器は、ある程度の線形動作が必要と
されるものである。
【0004】ここで、図3に示す回路図は、従来のデジ
タル変調方式の携帯電話機に用いられている送信電波用
の増幅器の一例である。この図において、VCCはバッテ
リ等による直流電源電圧、VSWは図示されていないマイ
コンの動作により入力されるレベル切替電圧、A21は反
転器、D21はPINダイオード、T21は高周波増幅用の
NPNトランジスタ、R21〜R25は抵抗、C21、C23
24、C25はカップリング用コンデンサ、C26はバイパ
ス用コンデンサ、L21及びC22はコイル及びコンデンサ
で構成された、いわゆる同調回路である。
【0005】この回路は送信電力の出力レベルを高出
力、または低出力に切り替える機能を有しており、以下
高出力と低出力の場合に分けて、簡単に説明する。まず
送信電力が高出力になる場合は、図示されていないマイ
コンの動作によりレベル切替電圧VSWはHI電圧が入力
される。このHI電圧は抵抗R24を介してPINダイオ
ードD21のアノードに印加されるとともに、反転器A21
でLO電圧(GND)に反転され抵抗R23を介してPI
NダイオードD21のカソードにも印加される。これによ
りPINダイオードD21は、ほぼ導通状態になり高周波
抵抗値が低い値になる。
【0006】このため図示されていない前段回路から入
力される高周波信号は、コンデンサC25、PINダイオ
ードD21、及びコンデンサC23を介してトランジスタT
21のベースに印加される。従って、トランジスタT21
ベースに印加される信号は前段回路から入力された高周
波信号とほぼ同一レベルであり振幅の大きい信号とな
る。
【0007】また、トランジスタT21のベースには、バ
ッテリ電圧VCCを抵抗R21およびR22で分圧したバイア
ス電圧が印加され、これによってベースに電流IB が流
れる。このとき、トランジスタT21のコレクタには、バ
ッテリ電圧VCCがコイルL21及びコンデンサC22で構成
された同調回路を介して印加されており、コレクタに電
流IC が流れる。これによってベースに供給されている
高周波信号が増幅されて、コンデンサC21を介して高出
力の高周波信号が出力される。
【0008】一方、送信電力を低出力にする場合、図示
されていないマイコンの動作により、レベル切替電圧V
SWはLO電圧(GND)が入力される。このLO電圧は
抵抗R24を介してPINダイオードD21のアノードに印
加されるとともに、反転器A21でHI電圧に反転され抵
抗R23を介してPINダイオードD21のカソードにも印
加される。これにより、PINダイオードD21は逆バイ
アス状態となりPINダイオードの高周波抵抗値は非常
に高い値になる。
【0009】このため図示されていない前段回路から入
力される高周波信号は、コンデンサC25、抵抗R25、コ
ンデンサC24、及びC23を介してトランジスタT21のベ
ースに印加される。この時、トランジスタT21のベース
に入力される高周波信号は、抵抗R25、R22でレベル調
整され振幅電圧が小さい信号となる。また、前述したが
トランジスタT21のベースには電源電圧VCCを抵抗R21
およびR22で分圧したいわゆるバイアス電圧が印加さ
れ、ベースに電流IB が流れる。
【0010】このとき、トランジスタT21のコレクタに
は電源電圧VCCがコイルL21及びコンデンサC22で構成
された同調回路を介して印加されており、コレクタに電
流IC が流れる。これによってベースに供給されている
高周波信号が増幅されて、コンデンサC21を介して出力
される。このとき出力される高周波信号は、前述した高
出力時(レベル切替電圧VSWはHI電圧)に比較して小
さい高周波信号が出力される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば携帯
用電話機などの移動体通信機は、通常、電池やバッテリ
等を内蔵して、これを電源電圧VCCとして動作するよう
になされている。しかし、電池及びバッテリ等は移動体
通信機器の小型化、低コスト化の面から制限されるた
め、その電源電圧VCCは低電圧を供給するものとせざる
得ない。
【0012】このため、図3に示す増幅用トランジスタ
21は、低電圧で高出力時の振幅の大きい高周波信号が
入力された場合でもダイナミックレンジが広くなるよう
に、すなわち歪みが少なくなるようにエミッタを直接ア
ース(GND)に接続するようにしている。従って、ト
ランジスタT21のベースにかかる電圧はそのベース・エ
ミッタ間電圧(以下、VBEという)とほぼ等しくなるよ
うに励振されることになる。
【0013】しかし、トランジスタT21のベースに入力
される信号の振幅電圧が大きくなる高出力時には、その
振幅電圧がトランジスタT21のVBEの電圧値(例えば
0.7V)以上になった場合、例えば負の入力信号部分
でベース電流が0となり、これによってトランジスタT
21がオフになる区間が発生する。このため、トランジス
タT21のベースに入力される信号の振幅電圧がVBE以上
の時は、入力された振幅電圧がVBE以下の時と比較し
て、トランジスタT21がオンとなっている時間が短くな
り消費電流が少なくなる。すなわち、低出力時の消費電
流が、高出力時の消費電流に比べて見かけ上、増加する
といった問題が生じる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するためになされたもので、入力される入力信
号を大にする高出力モードではバイアス電流が大きくな
るように切り替え、入力信号を小とする小出力モードで
はバイアス電流を小さくする切替手段を備えるように構
成する。また、入力信号の切替手段と、バイアス電流の
切替手段は連動するよう構成し、増幅手段はエミッタ接
地型の携帯電話機の出力アンプとされているものであ
る。また、入力信号の切替は受信電界強度によって自動
的に行われる。
【0015】
【作用】上記のように構成することにより、入力信号の
レベルが小さい場合における消費電流が低減され、入力
信号のレベルが大の場合の消費電流より見かけ上、多く
なるという矛盾をなくすことができる。
【0016】
【実施例】図1に本発明の増幅器を適用したデジタル方
式の携帯電話機の実施例のブロック図を示す。この図に
おいて、1はデジタル方式の携帯電話機の周波数帯に用
いられるアンテナ、2、5、8、11は所定の周波数帯
域を通過帯域とするバンドパスフィルタ(以下、BPF
という)、3は後述する電力増幅器10からの送信信号
をBPF2に出力するとともに、BPF2からの受信信
号を後述する受信電力増幅器4に供給することが可能な
アンテナ共同器、4は受信信号を増幅する受信電力増幅
器、7及び13は所定の周波数で発振する局部発振器、
6は受信信号をダウンコンバートするミキサ、12は変
調信号をアップコンバートするミキサ、9はアナログ/
デジタル変換可能な復調器、10は送信信号を増幅する
送信電力増幅器、14はアナログ/デジタル変換可能な
変調器である。
【0017】また、この図は、送信時に電源が供給され
る送信電力増幅器10、BPF11、ミキサ12、局部
発振器13、及び変調器14で構成される送信部と、受
信時に電源が供給される受信電力増幅器4、BPF5、
ミキサ6、局部発振器7、BPF8、及び復調器9で構
成される受信部と、アンテナ1、BPF2、及びアンテ
ナ共同部3で構成される送・受信共通部とで構成されて
いる。
【0018】以下、送信系と受信系に分けてデジタル方
式の携帯電話機の動作を簡単に説明する。送信系は、ま
ず図示されていないハンドセットの送話器に入力された
アナログの音声信号を変調器14でデジタル信号に変換
する。その結果、音声信号は所定の方式でデジタル信号
に変換され、所定のデジタル変調を施してミキサ12に
出力される。この変調信号はミキサ12で局部発振器1
3から供給される送信用搬送波と乗算され、これによっ
て変調信号はアップコンバートされて送信信号として、
BPF11に出力される。
【0019】また、BPF11は、この携帯電話機で使
用することが許可されている送信信号の周波数帯域を通
過帯域とするフィルタ(SAWフィルタ)であり、送信
信号はフィルタリングされて送信電力増幅器10に出力
される。そして、送信電力増幅器10で増幅されてアン
テナ共同器3を介してBPF2に出力される。また、B
PF2も所定の通過帯域を有するフィルタであり、送信
信号はフィルタリングされてアンテナ1に供給される。
そして、アンテナ1から電波として放射され図示せぬ基
地局に送信される。
【0020】一方、受信系は、基地局から飛来してきた
電波をアンテナ1で受信する。アンテナ1で受信された
受信信号は、BPF2に出力され、所定の周波数帯域を
有するBPF2でフィルタリングされて、アンテナ共同
器3を介して受信電力増幅器4に出力される。そしてそ
の受信信号は、受信電力増幅器4で増幅されBPF5に
出力される。BPF5に出力された受信信号は所定の周
波数帯域にBPF5でフィルタリングされてミキサ6に
出力される。
【0021】また、ミキサ6は、BPF5から出力され
る受信信号と、局部発振器7から出力される受信用搬送
波とを乗算する機能を有しており、これによって受信信
号はダウンコンバートされてBPF8に出力される。そ
して、この受信信号は、所定の周波数帯域を有するフィ
ルタBPF8でさらに通話チャンネル等が選択されて復
調器9に出力される。そして、復調器9でデジタル復調
され、その結果得られる復調信号はデジタル/アナログ
変換されてハンドセットのスピーカーより音声出力とし
て出力される。なお、中間周波の信号に変換された時の
信号レベルによって受信電界強度が検出され、図示しな
い制御部に記憶され後述する送信電力器10の送信パワ
ーをコントロールしてもよい。
【0022】図2は本発明の増幅器の実施例の回路図を
示しており、前述した図1のブロック図における送信電
力増幅器10の一部の構成例を示している。この図にお
いて、VCCはバッテリ等による直流電源電圧、VSWは図
示されていないマイコンの動作によって入力されるレベ
ル切替電圧、A1 は反転器、D1 はPINダイオード、
1 は高周波増幅用のNPNトランジスタ、R1 〜R6
は抵抗、C1 、C3 、C4 、C5 はカップリング用コン
デンサ、C6 はバイパス用コンデンサ、L1 及びC2
コイル及びコンデンサで構成されたいわゆる同調回路で
ある。
【0023】本発明の増幅器の実施例の動作を送信電力
が高出力の場合と、低出力の場合とに分けて説明する。
まず送信電力を高出力にする場合、図示されていないマ
イコンの動作により、レベル切替電圧VSWはHI電圧が
入力される。このHI電圧は抵抗R4 を介してPINダ
イオードD1 のアノードに印加されるとともに、反転器
1 でLO電圧に反転され抵抗R3 を介してPINダイ
オードD1 のカソードに印加される。これにより、PI
NダイオードD1 は、ほぼ導通状態になり高周波抵抗値
は低い値になる。
【0024】このため図示されていない前段回路から入
力される高周波信号は、コンデンサC5 、PINダイオ
ードD1 、及びコンデンサC3 を介してトランジスタT
1 のベースに印加される。この信号は前段回路から入力
された高周波信号とほぼ同じでレベルの振幅電圧の大き
いものとなる。このとき、トランジスタT1 のベースに
流れるバイアス電流は、バッテリ電圧VCCを抵抗R1
よびR2 で分圧することにより流れる電流に、レベル切
替電圧VSW(HI電圧)を抵抗R6 、及びR2 で分圧す
ることによって流れる(図2に示す実線矢印の向き)電
流Iαが加算された電流となる。したがってトランジス
タてT1 に流れるベース電流IB は、前述したIαが加
算されたバイアス電流によって決定される。
【0025】なお、前述したバイアス電流は、高出力時
に本発明を用いる例えば携帯電話器などで要求される増
幅器の線形動作をほぼ満足するように抵抗R1 、R2
6の値で決定されたものであり、これによって抵抗R6
に流れる電流Iαの値も決定される。
【0026】また、トランジスタT1 のコレクタには電
源電圧VCCがコイルL1 及びコンデンサC2 で構成され
た同調回路を介して印加されて、コレクタに電流IC
流れる。これによってベースに供給されている高周波信
号は線形増幅されて、コンデンサC1 を介して出力され
る。
【0027】一方、送信電力を低出力にする場合、図示
されていないマイコンの動作により、レベル切替電圧V
SWはLO電圧が入力される。このLO電圧は抵抗R4
介してPINダイオードD1 のアノードに印加されると
ともに、反転器A1 でHI電圧に反転され抵抗R3 を介
してPINダイオードD1 のカソードにも印加される。
これにより、PINダイオードD1 は逆バイアス状態と
なりPINダイオードD1 の高周波抵抗値は非常に高い
値になる。
【0028】このため図示されていない前段回路から入
力される高周波信号は、コンデンサC5 、抵抗R5 、コ
ンデンサC4 、及びC3 を介してトランジスタT1 のベ
ースに印加される。この時、トランジスタT1 のベース
に入力される高周波信号は、抵抗R5 、R2 でレベル調
整され振幅電圧が小さい信号となる。このとき、トラン
ジスタT1 のベースに流れるバイアス電流は、バッテリ
電圧VCCを抵抗R1 およびR2 で分圧することによって
流れる電流から、レベル切換電圧VSWがLO電圧である
ため抵抗R6 に流れる(図2に示す鎖線矢印の向き)電
流Iα分減算した電流となる。よってトランジスタT1
のバイアス電流は減少して、ベース電流IB も前述した
送信電力が高出力時の場合と比較して少ない電流とな
る。
【0029】また、トランジスタT1 のコレクタには電
源電圧VCCがコイルL1 及びコンデンサC2 で構成され
た同調回路を介して印加されており、これによってベー
スに供給されている高周波信号が線形増幅されて、コン
デンサC1 を介して低出力の高周波信号が出力される。
なお、出力される高周波信号は、前述したようにバイア
ス電流がIα分減算されているが、トランジスタT1
ベースに入力される高周波信号の振幅電圧が前述したよ
うに小さくなっているため、出力される高周波信号の波
形は要求される線形性をほぼ満足することができる。従
って、送信電力が低出力時の場合の消費電流は低減さ
れ、高出力時の消費電流より多くなるという矛盾は発生
しなくなる。
【0030】なお、本発明の実施例は、デジタル方式の
携帯電話機としたが、アナログ方式の携帯電話機等の移
動体通信機にも適用することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の増幅器に
より低出力時の消費電流を低減することが可能となり携
帯電話機などの移動体通信機に用いられるバッテリ電源
の消耗を防ぐことができる。また、低出力時の消費電流
が高出力時の消費電流に比べて見かけ上増加するという
問題点も解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したデジタル方式の携帯電話機の
実施例のブロック図を示した図である。
【図2】本発明の増幅器の実施例を示した回路図であ
る。
【図3】従来のデジタル変調方式の電話機に用いられる
増幅器の回路図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 BPF(バンドパスフィルタ) 3 アンテナ共同器(SW) 4 受信電力増幅器 5 BPF 6 ミキサ 7 局部発振器 8 BPF 9 復調器 10 送信電力増幅器 11 BPF 12 ミキサ 13 局部発振器 14 変調器 A1 、A21 反転器 C1 〜C6 、C21〜C26 コンデンサ D1 、D21 ダイオード L1 、L21 コイル R1 〜R6 、R21〜R25 抵抗 T1 、T21 トランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年9月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】このため図示されていない前段回路から入
力される高周波信号は、コンデンサC25、抵抗R25、コ
ンデンサC24、及びC23を介してトランジスタT21のベ
ースに印加される。この時、トランジスタT21のベース
に入力される高周波信号は、抵抗R25でレベル調整され
振幅電圧が小さい信号となる。また、前述したがトラン
ジスタT21のベースには電源電圧VCCを抵抗R21および
22で分圧したいわゆるバイアス電圧が印加され、ベー
スに電流IB が流れる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【実施例】図1に本発明の増幅器を適用したデジタル方
式の携帯電話機の実施例のブロック図を示す。この図に
おいて、1はデジタル方式の携帯電話機の周波数帯に用
いられるアンテナ、2、5、8、11は所定の周波数帯
域を通過帯域とするバンドパスフィルタ(以下、BPF
という)、3は後述する電力増幅器10からの送信信号
をBPF2に出力するとともに、BPF2からの受信信
号を後述する受信増幅器4に供給することが可能なアン
テナ共同器、4は受信信号を増幅する受信増幅器、7及
び13は所定の周波数で発振する局部発振器、6は受信
信号をダウンコンバートするミキサ、12は変調信号を
アップコンバートするミキサ、9はアナログ/デジタル
変換可能な復調器、10は送信信号を増幅する送信電力
増幅器、14はデジタル方式の変調器である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】また、この図は、送信時に電源が供給され
る送信電力増幅器10、BPF11、ミキサ12、局部
発振器13、及び変調器14で構成される送信部と、受
信時に電源が供給される受信増幅器4、BPF5、ミキ
サ6、局部発振器7、BPF8、及び復調器9で構成さ
れる受信部と、アンテナ1、BPF2、及びアンテナ共
同部3で構成される送・受信共通部とで構成されてい
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】以下、送信系と受信系に分けてデジタル方
式の携帯電話機の動作を簡単に説明する。送信系は、ま
ず図示されていないハンドセットの送話器に入力された
アナログの音声信号は所定の方式でデジタル信号に変換
され、変調器14で所定のデジタル変調を施してミキサ
12に出力される。この変調信号はミキサ12で局部発
振器13から供給される送信用搬送波と乗算され、これ
によって変調信号はアップコンバートされて送信信号と
して、BPF11に出力される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】また、BPF11は、この携帯電話機で使
用することが許可されている送信信号の周波数帯域を通
過帯域とするフィルタであり、送信信号はフィルタリン
グされて送信電力増幅器10に出力される。そして、送
信電力増幅器10で増幅されてアンテナ共同器3を介し
てBPF2に出力される。また、BPF2も所定の通過
帯域を有するフィルタであり、送信信号はフィルタリン
グされてアンテナ1に供給される。そして、アンテナ1
から電波として放射され図示せぬ基地局に送信される。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】一方、受信系は、基地局から飛来してきた
電波をアンテナ1で受信する。アンテナ1で受信された
受信信号は、BPF2に出力され、所定の周波数帯域を
有するBPF2でフィルタリングされて、アンテナ共同
器3を介して受信増幅器4に出力される。そしてその受
信信号は、受信増幅器4で増幅されBPF5に出力され
る。BPF5に出力された受信信号は所定の周波数帯域
にBPF5でフィルタリングされてミキサ6に出力され
る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】このため図示されていない前段回路から入
力される高周波信号は、コンデンサC5 、抵抗R5 、コ
ンデンサC4 、及びC3 を介してトランジスタT1 のベ
ースに印加される。この時、トランジスタT1 のベース
に入力される高周波信号は、抵抗R5 でレベル調整され
振幅電圧が小さい信号となる。このとき、トランジスタ
1 のベースに流れるバイアス電流は、バッテリ電圧V
CCを抵抗R1 およびR2 で分圧することによって流れる
電流から、レベル切換電圧VSWがLO電圧であるため抵
抗R6 に流れる(図2に示す鎖線矢印の向き)電流Iα
分減算した電流となる。よってトランジスタT1 のバイ
アス電流は減少して、ベース電流IB も前述した送信電
力が高出力時の場合と比較して少ない電流となる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 1 アンテナ 2 BPF(バンドパスフィルタ) 3 アンテナ共同器(SW) 4 受信増幅器 5 BPF 6 ミキサ 7 局部発振器 8 BPF 9 復調器 10 送信電力増幅器 11 BPF 12 ミキサ 13 局部発振器 14 変調器 A1 、A21 反転器 C1 〜C6 、C21〜C26 コンデンサ D1 、D21 ダイオード L1 、L21 コイル R1 〜R6 、R21〜R25 抵抗 T1 、T21 トランジスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力される入力信号を大にする高出力モ
    ードではバイアス電流が大きくなるように切替え、 前記入力信号を小とする小出力モードではバイアス電流
    を小さくする切替手段を備えていることを特徴とする増
    幅器。
  2. 【請求項2】 前記入力信号の切替手段と、 前記バイアス電流の切替手段は連動していることを特徴
    とする請求項1に記載の増幅器。
  3. 【請求項3】 増幅手段はエミッタ接地型の携帯電話機
    の出力アンプとされていることを特徴とする請求項1又
    は2に記載の増幅器。
  4. 【請求項4】 前記入力信号の切替は受信電界強度によ
    って自動的に行われることを特徴とする請求項1、2又
    は3に記載の増幅器
JP17032294A 1994-06-30 1994-06-30 増幅器 Withdrawn JPH0818364A (ja)

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