JPH08274557A - Ｒｆ電力増幅器用のバイアス制御回路 - Google Patents

Ｒｆ電力増幅器用のバイアス制御回路

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JPH08274557A
JPH08274557A JP8063182A JP6318296A JPH08274557A JP H08274557 A JPH08274557 A JP H08274557A JP 8063182 A JP8063182 A JP 8063182A JP 6318296 A JP6318296 A JP 6318296A JP H08274557 A JPH08274557 A JP H08274557A
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bias control
resistor
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JP8063182A
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Simo Murtojarvi
ムルトヤルビ シモ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力増幅器の線形動作をうるためのバイアス
機能を提供する。 【解決手段】 ＲＦ電力増幅器の線形動作をうるための
能動的バイアス回路であって、電流発生回路はＲＦ電力
増幅器５０の段に電流を供給する。最終の電力増幅段に
おいて、前記電流はダイオードとして接続されたトラン
ジスタ４６を含むバイアス制御増幅器に印加される。前
記トランジスタは抵抗器を通してバイアス制御用トラン
ジスタ４８のエミッタに接続され、かつ、最大ＲＦ電力
をうるために必要な最大電流レベルであるバイアス電流
で前記ＲＦ電力増幅器の最終電流増幅段のトランジスタ
電力増幅器のゲートに接続されてそのトランジスタを制
御する。前記トランジスタ４６および前記電流発生回路
は前記ＲＦ電力増幅器の他の段のバイアス制御トランジ
スタにも接続され、前記他の段も同じく前記電流発生器
からの電流で制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動電話通信シス
テム用のＲＦ（radio frequency 、無線）増幅器に関
し、とくにＲＦ移動電話における電力増幅器の線形動作
を提供するためのバイアス回路に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】無線
電話装置の増幅器にバイアスをかける、あるいはそれを
制御することに一般的に関する参考文献はつぎのとおり
である。
【０００３】１９９１年１０月２２日シュウェントらに
対して出された「無線電話用の二重モード電力増幅器」
という題名の米国特許第４，０６０，２９４号には伝送
システムが開示されている。該伝送システムでは無線通
信信号は、ともに、周波数変調されるアナログモード
と、振幅変調および位相変調の組合わせとして複合変調
されるディスクリートモードとである。シュウェントら
の特許においては、増幅器を教示しており、その増幅器
は、複合変調のための線形モードと周波数変調のための
飽和モードとで交互に動作させることのできるものであ
る。前記増幅器を線形モードまたは飽和モードで動作さ
せるために、スイッチが前記増幅器に接続されている。
【０００４】１９９０年５月８日にアーブらに対して出
された「デジタル式バイアス制御装置を有する増幅器」
という題名の米国特許第４，９２４，１９１号には増幅
器が開示されている。前記増幅器は、該増幅器における
複数の増幅素子の動作点を動的に制御する機能を与える
デジタル式バイアス制御装置を含んでいる。各増幅素子
の動作点を該増幅素子の特性の関数として最適化するた
めにプロセッサが設けられている。
【０００５】１９８１年３月１７日にヨーカニスらに対
して出された「差動増幅器用の禁止回路」という題名の
米国特許第４，２４７，００９号は、１対の非加算的コ
ンバイナ（ミクサ）を含むシステムを開示しており、前
記非加算的コンバイナのそれぞれの出力は差動増幅器の
反転入力および非反転入力に接続されている。制御信号
を受けとるための入力を有するバイアスコントローラ
は、その第１出力に所定のバイアス電圧を生じさせる。
第２出力の可変バイアス電圧を非加算的コンバイナの第
１入力に印加するために導体が接続されている。前記バ
イアスコントローラの前記第１出力に所定のバイアス電
圧を前記コンバイナの第２入力に印加するために抵抗器
が接続されている。
【０００６】１９９０年２月１３日にコミアックに対し
て出された米国特許第４，９０１，０３２号は、デジタ
ル的に制御される可変電力増幅器に関する。該可変電力
増幅器は、サイドローブ制御のためには、個々のアンテ
ナ素子に供給される電力に精密な勾配をつけることが望
まれているフェイズドアレーレーダシステムの個々の素
子を駆動するための高周波信号用である。前記電力増幅
器は、安定した位相転移応答を維持しなければならず、
それぞれの低減された電力設定値において高い電力転移
効率（power transter efficiency）を維持しなければ
ならない。分割二重ゲートデザインのパワートランジス
タを用いることによってこの動作が達成される。第２ゲ
ート電極のセグメントは、デジタル的に一定の比率を与
えられた（scaled）幅をもっている。また、前記第２ゲ
ート電極のセグメントは、前記パワートランジスタの、
デジタル的に一定の比率を与えられた領域を作動させる
ために個別に付勢される。これらの領域は、所望の安定
した位相転移応答と高電力付加効率とを達成するため
に、すべての電力設定値で飽和「Ａ」級モードで作動さ
せられる。
【０００７】１９７７年７月５日にワーマスらに対して
出された「制御可能な透過率と切換可能な制御特性とを
有する増幅器」という題名の米国特許第４，０３４，３
０８号は、利得が制御電圧に対して所望の関係となる増
幅回路であって、差動増幅器を含む増幅器回路と、前記
差動増幅器の端子のあいだに接続された複数のインピー
ダンスと、該インピーダンスに接続されたスイッチとを
開示しており、該スイッチは、相補的な利得対制御電圧
の制御特性を前記回路に与える二つのインピーダンス配
置を作り出す二つの状態のあいだで切り替え可能であ
る。
【０００８】１９９２年６月９日にホリに対して出され
た「出力波形制御回路」という題名の米国特許第４，１
２１，０８１号は、比較回路から出力された信号にした
がって電力増幅器に制御信号を送る駆動回路を含む時分
割多重接続システム用の出力波形制御回路を開示してい
る。前記電力増幅器の動作電圧を制御すると同時に入力
レベル制御回路からのレベル入力信号を制御することに
よって、非線形入出力特性を有するＣ級増幅器などの増
幅器を含む前記電力増幅器の出力特性の急激な変化が防
止され、前記電力増幅器の出力波形は、緩やかな勾配を
もつ前端および後端を有することとなるように制御され
る。
【０００９】ヒカリ・ホンドによる１９７９年８月１７
日付の「低電力消費型の増幅器」という題名の特公昭５
４−１０４７６０号公報には低電力消費型の増幅器が開
示されており、この増幅器は、規定の広帯域信号を増幅
する増幅回路と、該増幅回路の信号レベルを検出する信
号レベル検出回路と、該信号レベル検出回路の出力によ
ってインピーダンスを変化させ、かつ制御する可変イン
ピーダンス回路とを備えている。前記可変インピーダン
ス回路は、前記インピーダンスを経由して、規定の電圧
の電力を前記増幅回路に供給することにより、前記信号
レベルが高いときには前記インピーダンスが小さくな
り、前記信号レベルが低いときには前記インピーダンス
が大きくなるように前記可変インピーダンス回路を制御
する。
【００１０】本発明の目的は、電力増幅器用バイアス制
御回路を提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、電力増幅器の線形動
作をうるためのバイアス機能を提供することである。
【００１２】本発明の他の目的は、増幅器の電流制御の
ために電力レベルを制御する信号を用いるＲＦ電力増幅
器の線形のバイアス回路を提供することである。
【００１３】本発明の他の特徴および利益は、つぎの説
明を添付図面と関連させて考察することから明らかとな
ろう。如上の一般的説明とつぎの詳しい説明とは、模範
（exemplary）を示す説明的なものであって、発明を限
定するものではないことが理解されなければならない。
添付図面は、この発明に組み込まれてその一部をなして
いると共に、明細書と共に本発明の原理を一般的用語で
説明するのに役立つものである。開示内容全体を通じて
同じ数字は同じ部分を示す。
【００１４】（たとえば、位相変調（phase-shift keyi
ng）などにより）デジタル的に変調された信号では、線
形の電力増幅器が必要である。普通、アナログ移動電話
ではＲＦ電力増幅器はＣ級でバイアスをかける。このこ
とは、その増幅器内のトランジスタを導通させるため
に、到来するＲＦ信号が必要であるということを意味す
る。この方法は、単純ではあるが、振幅変調を含む信号
では顕著な歪みが生じる。歪みを小さくしておくために
は、小さな歪みで所要のＲＦ電力をうるのに充分な電流
レベルまでＲＦ段にバイアスをかけなければならない。
バイポーラトランジスタのＤＣ電流利得（ｈｆｅ）の変
動は極めて大きい。ＤＣフィードバック回路（コレクタ
抵抗器）においての過大な電圧降下を伴うことなく、所
望の電流で増幅段にバイアスをかけるためには、能動的
なバイアス回路が必要である。典型的には、前記増幅段
のフィードバック回路にはＰＮＰトランジスタが使用さ
れる。前記ＰＮＰトランジスタは、ＲＦトランジスタの
コレクタ抵抗器での電圧降下が電圧（Ｖbat −Ｖbpnp）
−Ｖbepnp に等しくなるようにＲＦトランジスタのベー
ス電流を制御する。ここでＶbpnpはＰＮＰトランジスタ
のベース電圧、Ｖbepnp はＰＮＰトランジスタのベース
・エミッタ間電圧である。小さな電圧降下が必要なら
ば、Ｖbepnp の温度依存性のために、バイアス回路は温
度に依存することになる。バイアス回路が温度に依存す
ることを避けるためには、温度補償が必要である。ダイ
オードとして機能するように接続されたＰＮＰトランジ
スタで温度補償を行うことができる。これらの回路技術
で、ＲＦ電力増幅器にバイアスをかけて線形動作を行わ
せることができる。セルラー電話は数個の電力レベルを
用いるが、最高の電力レベルにあわせて電力増幅器にバ
イアスをかけると、それより低い電力レベルでの効率は
極めて低くなる。
【００１５】公知の一般的なＲＦ電力増幅器バイアス制
御技術が図２、３および４に示されている。
【００１６】図２には、電圧調整器電源（voltage regu
lator supply）Ｖreg とＤＣ電圧電源Ｖbat とを含むバ
イポーラ技術を用いるバイアス制御段が示されている。
トリマ抵抗器１０は、トランジスタ１２が所望の動作に
最適である電流に達するまで調整される。トランジスタ
１２の温度依存性を補償するためにダイオード１４が用
いられる。回路の実際の動作に使用されることのある幾
つかの異なる電力レベルにあわせて図２の回路を調整す
るために、たとえばデジタルアナログ変換器から種々の
レベルのＶreg を供給することができ、回路の製造時に
回路は各電力レベルにあわせて調整される。種々のレベ
ルのＶreg により発生されたトランジスタ１２のベース
電流値は、読み出し専用メモリーに記憶される。のちに
トランジスタ１２を交換しなければならなくなったばあ
いには、もう一度調整を行わなければならない。
【００１７】図３の回路は、図２の回路に似ているけれ
ども、バイポーラ素子１２の代わりにＧａＡｓＦＥＴ素
子１６を使用する。図３の回路は、図２のばあいと同じ
同調（調整）手順を使用し、同じ温度補償手段を含んで
いる。
【００１８】図２および３の技術の欠点は、バイアスを
かけるためには回路製造時に同調をとらなければなら
ず、のちにパワートランジスタを交換するばあいに同調
を取り直さなければならないという点にある。また、温
度補償は、特にバイポーラ段については困難である。
【００１９】低信号ＲＦ増幅器には、能動的なバイアス
回路がしばしば使用される。典型的な能動的なバイアス
回路が図４に示されている。
【００２０】図４において、抵抗器２０および２２から
なる抵抗分圧器は、ノード２４においてベース電圧Ｖb
をトランジスタ２６に供給する。トランジスタ２６のエ
ミッタ２８は、抵抗器３０の低電圧端に接続されてい
る。トランジスタ２６のエミッタ２８における電圧が、
ベース電圧Ｖb よりベース・エミッタ間電圧（Ｖbe）だ
け高く（すなわちエミッタ２８における電圧がＶb ＋Ｖ
beとなる）なるように、したがって、抵抗器３０での電
圧降下が｛Ｖreg −（Ｖb ＋Ｖbe）｝であり、かつ抵抗
器３０およびトランジスタ３１を流れる電流が｛Ｖreg
−（Ｖb ＋Ｖbe）｝を抵抗器３０の抵抗値で割った値と
なるように、トランジスタ２６はトランジスタ３１のバ
イアス電流（ベース電流）を制御する。ベース電圧Ｖb
の値を調整することによってトランジスタ３１の出力電
流を変化させることができる。また、唯一の温度依存は
ベース・エミッタ間電圧Ｖbeであるが、ベース電圧Ｖb
も温度依存性とすることによってベース・エミッタ間電
圧Ｖbeを容易に補償することができる。
【００２１】図４の回路のような能動的バイアス回路の
問題は、調整されたＶreg の代わりに電池の電圧を使用
するばあい、電流が電池の電圧に依存し、かつ抵抗器３
０での電圧降下が、通常、電力増幅器には大きすぎて、
電力の損失が増大し出力電力が低下するという点にあ
る。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、パワートラン
ジスタを含む電力増幅段を少なくとも含む電力増幅回路
と、少なくとも前記電力増幅段に接続された電圧源Ｖba
t とからなるＲＦ増幅手段の線形動作をうるためのバイ
アス手段において、電流ｉ１を発生させる電流発生回路
を含む前記電力増幅回路のためのバイアス回路が設けら
れており、ベース電極、エミッタ電極およびコレクタ電
極を有するトランジスタダイオードと直列に接続された
第１抵抗器手段が設けられており、前記第１抵抗器手段
および前記トランジスタダイオードは、第１ノードにお
いて前記電圧源Ｖbat および前記電流発生回路に接続さ
れており、ベース電極、エミッタ電極およびコレクタ電
極を有するバイアス制御用トランジスタが設けられてお
り、前記バイアス制御用トランジスタは前記電力増幅段
の前記パワートランジスタに接続されており、前記バイ
アス制御用トランジスタ、前記電圧源Ｖbat および前記
パワートランジスタのあいだに接続された電流電圧変換
手段が設けられており、前記バイアス制御用トランジス
タは第１ノードにおける電圧に応じてバイアス制御用の
電流信号を前記パワートランジスタに供給し、前記トラ
ンジスタダイオードのベース・エミッタ間電圧と前記バ
イアス制御用トランジスタのベース・エミッタ間電圧と
は、実質的に互いに等しくかつ相殺しあうように、前記
発生された電流ｉ１により決定されるバイアス手段に関
する。
【００２３】
【発明の実施の形態】図２、３および４の回路に伴う前
述の問題は、図１に示されている本発明のバイアス制御
回路の実施例により解決される。
【００２４】図１は、抵抗器３０、３２、３４、３６、
３８、４０および４２と、トランジスタ４４、トランジ
スタ（トランジスタダイオード）４６およびバイアス制
御用トランジスタ４８を含むＲＦトランジスタ電力増幅
器であるパワートランジスタ（バイポーラトランジス
タ）５０のためのバイアス回路を示す。
【００２５】図１において、パワートランジスタ５０を
含む電力増幅段を少なくとも含む電力増幅回路と、前記
電力増幅段に接続された電圧源Ｖbat とからなるＲＦ増
幅手段の線形動作をうるためのバイアス手段は、つぎの
構成要素からなる。
【００２６】バイアス手段には、電流ｉ１を発生させる
電流発生回路を含む電力増幅回路のためのバイアス回路
が設けられており、ベース電極、エミッタ電極およびコ
レクタ電極を有するトランジスタダイオード４６と直列
に接続された第１抵抗器手段３４が設けられており、第
１抵抗器手段である抵抗器３４およびトランジスタ４６
は、第１ノードであるノード５２において電圧源Ｖbat
および電流発生回路に接続されている。さらに、バイア
ス手段には、ベース電極、エミッタ電極およびコレクタ
電極を有するバイアス制御用トランジスタ４８が設けら
れており、バイアス制御用トランジスタ４８は電力増幅
段の前記パワートランジスタ５０に接続されており、バ
イアス制御用トランジスタ４８、電圧源Ｖbat およびパ
ワートランジスタ５０のあいだに接続された電流電圧変
換手段３８が設けられており、バイアス制御用トランジ
スタ４８はノード５２における電圧に応じてバイアス制
御用の電流信号をパワートランジスタ５０に供給し、ト
ランジスタダイオード４６のベース・エミッタ間電圧と
バイアス制御用トランジスタ４８のベース・エミッタ間
電圧とは、実質的に互いに等しくかつ相殺しあうよう
に、発生された電流ｉ１により決定される。バイアス制
御用トランジスタ４８とノード５２とのあいだに接続さ
れた第２抵抗器である抵抗器３６をさらに含む。図１に
おいて、Ａは抵抗器を示す。また、図１において、７６
は抵抗器を示す。抵抗器７６は、トランジスタ７０と調
整電圧源Ｖreg とに接続されている。トランジスタ４４
および抵抗器３０は直列に接続されて電流発生器（電流
発生回路）を形成しており、発生する電流ｉ1 は、電圧
Ｖe44（図１では電圧Ｖe1で示される）を抵抗器３０の
抵抗値Ｒ30で割ってうることができる。この電流は、第
２抵抗器手段である抵抗器３２および第１抵抗器手段で
ある抵抗器３４と、ダイオードとして機能するように接
続されているトランジスタ４６とを流れる。ＤＣ（直
流）電圧電源Ｖbat とノード５２とのあいだの電圧（Ｖ
2 ）は｛Ｖbe46＋（ｉ1 ×Ｒ34）｝である。ここでＶbe
46はトランジスタ４６のベース・エミッタ間電圧であ
り、図１においてはＶbe2 と表示されている。また、Ｒ
34は抵抗器３４の抵抗値である。ここで、トランジスタ
ダイオード４６のエミッタ電極は電圧源Ｖbat に接続さ
れ、ベース電極およびコレクタ電極は第１抵抗器手段で
ある抵抗器３４に接続されており、バイアス制御用トラ
ンジスタ４８のエミッタ電極は電流電圧変換手段３８に
接続され、コレクタ電極は直列抵抗器手段４０、および
４２に接続され、ベース電極はノード５２に接続されて
いる。
【００２７】また、第１トランジスタ増幅段の前記バイ
アス制御用トランジスタ５４はエミッタ電極、コレクタ
電極およびベース電極を含み、第２トランジスタ増幅段
のバイアス制御用トランジスタ５６はエミッタ電極、コ
レクタ電極およびベース電極を含み、電流発生回路はバ
イアス制御用トランジスタ５４およびバイアス制御用ト
ランジスタ５６のベース電極に接続されており、電流発
生回路は第２抵抗器手段である抵抗器３２を介してノー
ド５２に接続されており、抵抗器３２とバイアス制御用
トランジスタ５４とバイアス制御用トランジスタ５６は
第２ノードであるノード７４において電流発生回路に接
続されている。
【００２８】抵抗器３６を電圧源（ＤＣ電圧電源）Ｖba
t に接続し、トランジスタ４６をノード５２に接続して
別の直列接続を構成することも可能である。
【００２９】トランジスタ４８は、ＲＦトランジスタ電
力増幅器（ＲＦ増幅手段）であるパワートランジスタ５
０のためのバイアス制御回路の一部である。
【００３０】前記バイアス手段は、バイアス制御用トラ
ンジスタ４８に接続された直列抵抗器手段４０、４２
と、直列抵抗器手段４０、および直列抵抗器手段４２の
あいだに接続されたパワートランジスタ５０をさらに含
む。
【００３１】バイアス制御用トランジスタ４８のエミッ
タは、抵抗器３８の低電圧端と、バイポーラトランジス
タであるパワートランジスタ（トランジスタ電力増幅
器）５０のドレイン供給回路とに接続されている。抵抗
器３８は、電流電圧変換器（電流電圧変換手段）として
作用する。抵抗器３８での電圧降下が、Ｖbat とＶ2 と
のあいだの電圧より小さい値であるバイアス制御用トラ
ンジスタ４８のＶbe電圧（ベース・エミッタ電圧）とな
り、したがって抵抗器３８での電圧降下が、トランジス
タ４６のＶbe46＋ｉ1 ×Ｒ34（Ｒ34は抵抗器３４の抵抗
値）−Ｖbe48（Ｖbe48はバイアス制御用トランジスタ４
８のベース・エミッタ間電圧）となるように、トランジ
スタ４８のコレクタ電流はバイポーラトランジスタであ
るパワートランジスタ（トランジスタ増幅器）５０のゲ
ート電流を制御する。デュアルトランジスタがトランジ
スタダイオード４６とバイアス制御用トランジスタ４８
のために使用されるので、これらのトランジスタ４６と
バイアス制御用トランジスタ４８は、まったく同一で共
に同じ温度である。抵抗器３６は、生じうるＲＦ周波数
を排除するために使用されており、バイアス制御用トラ
ンジスタ４８のベース電流が流れるだけなので、抵抗器
３６での電圧降下はほとんどゼロである。抵抗器３６
は、あらゆる用途において必要とは限らない。抵抗器４
２は、ゲート電圧Ｖg に接続されており、抵抗器４２の
大きさは、電力増幅器の電流が最大であるときにバイア
ス制御用トランジスタ４８を流れる電流がｉ1 に等しく
なるように設定されている。したがって、（最大のＲＦ
電力をうるために必要な）パワートランジスタ５０の最
大電流レベルではトランジスタ４６およびバイアス制御
用トランジスタ４８のベースエミッタ電圧Ｖbeは互いに
等しくて相殺しあう。抵抗器３８での電圧降下はｉ1 ×
Ｒ34であり、ＲＦ電力増幅器の電流はｉl ×Ｒ34／Ｒ38
である。トランジスタ４６およびバイアス制御用トラン
ジスタ４８のベース・エミッタ間電圧Ｖbeは相殺しあう
ので、電力増幅器であるパワートランジスタ５０の電流
（ｉ50）には温度依存性はない。抵抗器３８の値は非常
に小さくてもよく、それでもなお電流ｉ1 で電力増幅器
の電流（ｉ50）は正確に制御される。もちろん（前述と
同様に）、電力増幅器トランジスタであるパワートラン
ジスタ５０も、図１に示されているＦＥＴ（field effe
ct transistor 、電界効果トランジスタ）ではなくバイ
ポーラ素子であってもよい。
【００３２】第１トランジスタ増幅段である段１と第２
トランジスタ増幅段である段２もまた、同じ電流ｉ1 で
制御される。
【００３３】前記バイアス手段は、電力増幅段（図１に
おいては、ＰＡ段と示されている）に接続された少なく
とも第１トランジスタ増幅段および第２トランジスタ増
幅段をさらに含んでおり、第１トランジスタ増幅段はト
ランジスタ６４を含んでおり、かつ第２トランジスタ増
幅段はトランジスタ６８を含んでおり、電力増幅回路の
ための前記バイアス回路は、第１トランジスタ増幅段の
トランジスタ６４と電流発生回路とのあいだに接続され
たバイアス制御用トランジスタ５４と、第２トランジス
タ増幅段の前記トランジスタ６８と電流発生回路とのあ
いだに接続されたバイアス制御用トランジスタ５６とを
含む。
【００３４】また、電圧源Ｖbat は、第２バイアス制御
抵抗器手段６２および第３バイアス制御抵抗器手段であ
る抵抗器６６によって第１トランジスタ増幅段のバイア
ス制御用トランジスタ５４および第２トランジスタ増幅
段のバイアス制御用トランジスタ５６にそれぞれ接続さ
れている。
【００３５】バイアス制御用トランジスタは５４および
５６である。段１および段２の電力レベルは比較的小さ
いので、そのコレクタ抵抗器での電圧は比較的大きくて
もよい。付加的な電圧降下が抵抗器３２で影響をうける
（抵抗器３２での電圧降下はｉ1 ×Ｒ32である）。電圧
源Ｖbat と第２のノードであるノード７４とのあいだの
電圧はＶbe2 ＋ｉ1 ×Ｒ34＋ｉ1 ×Ｒ32である。抵抗器
５８および６０は、ＲＦ信号を排除するために使用され
ており、バイアス制御用トランジスタ５４およびバイア
ス制御用５６のベースにおけるＤＣレベルに影響を及ぼ
さない。抵抗器６２およびトランジスタ６４を流れる電
流は｛Ｖbe2 ＋ｉ1 ×（Ｒ34＋Ｒ32）−Ｖbe62｝／Ｒ54
であり、段２の抵抗器６６およびトランジスタ６８を流
れる電流は｛Ｖbe2 ＋ｉ1 ×（Ｒ34＋Ｒ32）−Ｖbe56｝
／Ｒ66である。バイアス制御用トランジスタ５４および
５６を流れる電流はトランジスタ４６を流れる電流と同
じではなく、また、それらはトランジスタ４６と同じチ
ップ上にはないので、それらの温度もまた異なる。抵抗
器６２および６６での電圧降下は比較的大きいので、Ｖ
be54およびＶbe3 が少し異なるか、またはＶbe2 および
Ｖbe54が少し異なっていても、トランジスタ６４および
６８の電流に大した影響を与えない。よって、これらの
電流もｉ1 で非常に精密に制御される。
【００３６】図１の回路では、グランドを基準とする制
御電圧はＶbat を基準とする換算電圧に反映されるの
で、電圧Ｖbat はバイアス電流に対して何の効果も与え
ない。この電圧の反映はつぎのように行われる、すなわ
ち、第１に制御電圧がｉ１に変換され、この電流（ｉ1
）が抵抗器３４および３２でまた電圧に変換される
が、この新しい電圧（ｉ1 ×（Ｒ34＋Ｒ32））について
の基準はＶbat であり、制御用のトランジスタのベース
・エミッタ間電圧の温度依存性を補償するためにＶbe2
はこの反映電圧（mirrored voltage）、すなわち電圧Ｖ
bat に加算される。
【００３７】極めて小さい温度依存性を伴う、電圧を電
流に変換する単純な方法は、ＰＮＰトランジスタ７０を
エミッタフォロワとして使用し、トランジスタ４４のた
めのベース電圧をトランジスタ６８のエミッタからとる
ことである。この接続では、ノード７２における電圧
（Ｖe1）は、電力レベル（power level ）電圧に等し
く、電流ｉ1 ＝Ｖe1／Ｒ30＝Ｖpowerlevel／Ｒ30であ
る。もちろん、この電圧電流変換を実行するための他の
方法も多数存在する。
【００３８】各ＲＦ段（すなわち段１、段２、および電
力増幅段（ＰＡ段））において電力レベル電圧と電流と
のあいだに、正確で単純な数学的関係があるので、製造
時、またはＲＦトランジスタが変更されたばあいに電流
を調整する必要はない。その代わりに、電力レベルに一
定値が用いられうる。これらの電力レベルは、種々の電
力レベルのために電力制御ループで使用される同じ値で
あってもよく、あるいはそれらの値を独立のＤＡ変換器
から取り出してもよい。
【００３９】本発明の好ましい実施例を詳しく開示した
けれども、当該技術分野の専門家にとっては、明細書に
記載され、かつ請求の範囲の欄において定義されている
発明の範囲から逸脱することなく図示の実施例を種々に
変更しうることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理によるバイアス制御回路を有する
ＲＦ電力増幅器の構造の略回路図である。
【図２】ＲＦ電力増幅器バイアス制御のための公知の回
路の略図である。
【図３】ＲＦ電力増幅器バイアス制御のための公知の回
路の略図である。
【図４】ＲＦ電力増幅器バイアス制御のための公知の回
路の略図である。
【符号の説明】
３４ 抵抗器 ３８ 電流電圧変換手段 ４６ トランジスタダイオード ４８ バイアス制御用トランジスタ ５０ パワートランジスタ（ＲＦ電力増幅器） ５２ ノード ７４ ノード Ｖbat 電圧源

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パワートランジスタ（５０）を含む電力
    増幅段を少なくとも含む電力増幅回路と、少なくとも前
    記電力増幅段に接続された電圧源（Ｖbat ）とからなる
    ＲＦ増幅手段の線形動作をうるためのバイアス手段にお
    いて、電流（ｉ１）を発生させる電流発生回路を含む前
    記電力増幅回路のためのバイアス回路が設けられてお
    り、ベース電極、エミッタ電極およびコレクタ電極を有
    するトランジスタダイオード（４６）と直列に接続され
    た第１抵抗器手段（３４）が設けられており、前記第１
    抵抗器手段（３４）および前記トランジスタダイオード
    （４６）は、第１ノード（５２）において前記電圧源
    （Ｖbat ）および前記電流発生回路に接続されており、
    ベース電極、エミッタ電極およびコレクタ電極を有する
    バイアス制御用トランジスタ（４８）が設けられてお
    り、前記バイアス制御用トランジスタ（４８）は前記電
    力増幅段の前記パワートランジスタ（５０）に接続され
    ており、前記バイアス制御用トランジスタ（４８）、前
    記電圧源（Ｖbat ）および前記パワートランジスタ（５
    ０）のあいだに接続された電流電圧変換手段（３８）が
    設けられており、前記バイアス制御用トランジスタ（４
    ８）は第１ノード（５２）における電圧に応じてバイア
    ス制御用の電流信号を前記パワートランジスタ（５０）
    に供給し、前記トランジスタダイオード（４６）のベー
    ス・エミッタ間電圧と前記バイアス制御用トランジスタ
    （４８）のベース・エミッタ間電圧とは、実質的に互い
    に等しくかつ相殺しあうように、前記発生された電流
    （ｉ１）により決定されるバイアス手段。
  2. 【請求項２】 前記バイアス制御用トランジスタ（４
    ８）と前記第１ノード（５２）とのあいだに接続された
    第２抵抗器（３６）をさらに含む請求項１記載のバイア
    ス手段。
  3. 【請求項３】 前記電流電圧変換手段（３８）は抵抗器
    手段である請求項１記載のバイアス手段。
  4. 【請求項４】 前記バイアス制御用トランジスタ（４
    ８）に接続された直列抵抗器手段（４０、４２）と、直
    列抵抗器手段（４０）と直列抵抗器手段（４２）とのあ
    いだに接続された前記パワートランジスタ（５０）をさ
    らに含む請求項１記載のバイアス手段。
  5. 【請求項５】 前記電力増幅段に接続された少なくとも
    第１トランジスタ増幅段および第２トランジスタ増幅段
    をさらに含み、前記第１トランジスタ増幅段はトランジ
    スタ（６４）を含んでおり、かつ前記第２トランジスタ
    増幅段はトランジスタ（６８）を含み、前記電力増幅回
    路のための前記バイアス回路は、前記第１トランジスタ
    増幅段の前記トランジスタ（６４）および前記電流発生
    回路のあいだに接続されたバイアス制御用トランジスタ
    （５４）と、前記第２トランジスタ増幅段の前記トラン
    ジスタ（６８）および前記電流発生回路のあいだに接続
    されたバイアス制御用トランジスタ（５６）とを含む請
    求項１記載のバイアス手段。
  6. 【請求項６】 前記電流発生回路は、抵抗器（３０）と
    直接接続されたトランジスタ（４４）、および、前記発
    生された電流（ｉ１）を供給するために前記トランジス
    タ（４４）に接続される電力入力信号を含む請求項１記
    載のバイアス手段。
  7. 【請求項７】 前記トランジスタダイオード（４６）の
    前記エミッタ電極は前記電圧源（Ｖbat ）に接続され、
    前記ベース電極およびコレクタ電極は前記第１抵抗器手
    段（３４）に接続されており、前記バイアス制御用トラ
    ンジスタ（４８）の前記エミッタ電極は前記電流電圧変
    換手段（３８）に接続され、前記コレクタ電極は前記直
    列抵抗器手段（４０、４２）に接続され、前記ベース電
    極は前記第２ノード（５２）に接続されてなる請求項１
    記載のバイアス手段。
  8. 【請求項８】 前記第１トランジスタ増幅段の前記バイ
    アス制御用トランジスタ（５４）はエミッタ電極、コレ
    クタ電極およびベース電極を含んでおり、前記第２トラ
    ンジスタ増幅段の前記バイアス制御用トランジスタ（５
    ６）はエミッタ電極、コレクタ電極およびベース電極を
    含んでおり、前記電流発生回路は前記バイアス制御用ト
    ランジスタ（５４）および前記バイアス制御用トランジ
    スタ（５６）の前記ベース電極に接続されており、前記
    電流発生回路は第２抵抗器手段（３２）を介して前記第
    １ノード（５２）に接続されており、前記第２抵抗器手
    段（３２）と前記バイアス制御用トランジスタ（５４）
    と前記バイアス制御用トランジスタ（５６）は第２ノー
    ド（７４）において前記電流発生回路に接続されてなる
    請求項５記載のバイアス手段。
  9. 【請求項９】 前記電流発生回路の前記トランジスタ
    （４４）は、ベース電極、エミッタ電極およびコレクタ
    電極を有し、前記エミッタ電極は前記抵抗器（３０）に
    接続されており、前記電流発生回路はさらにＰＮＰトラ
    ンジスタ（７０）を含んでおり、このトランジスタは、
    電力レベルの入力信号に接続されたベース電極と、前記
    トランジスタ（４４）の前記ベース電極に接続されると
    ともに、抵抗器（７６）を介して調整電圧源（Ｖreg ）
    に接続されたエミッタ電極とを有する請求項６記載のバ
    イアス手段。
  10. 【請求項１０】 前記ＰＮＰトランジスタ（７０）の前
    記コレクタ電極および前記抵抗器（３０）はグランド電
    圧源に接続され、前記直列抵抗器手段（４０、４２）は
    負の電圧源に接続されてなる請求項９記載のバイアス回
    路。
  11. 【請求項１１】 前記電圧源（Ｖbat ）は、第２バイア
    ス制御抵抗器手段（６２）と第３バイアス制御抵抗器手
    段（６６）によって、それぞれ前記第１トランジスタ増
    幅段の前記バイアス制御用トランジスタ（５４）および
    前記第２トランジスタ増幅段の前記バイアス制御トラン
    ジスタ（５６）に接続されてなる請求項５記載のバイア
    ス回路。
  12. 【請求項１２】 前記電流電圧変換器（３８）における
    電圧降下は、前記トランジスタダイオード（４６）の前
    記ベース・エミッタ間電圧に前記電流発生回路からの電
    流と第１抵抗器手段（３４）の抵抗値との積を加算し、
    さらに前記バイアス制御用トランジスタ（４８）の前記
    ベース・エミッタ間電圧を減算してもとめられる値に実
    質的に等しい請求項１記載のバイアス回路。
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