KR20170073459A - 전력증폭장치 및 무선통신장치 - Google Patents

전력증폭장치 및 무선통신장치 Download PDF

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조호윤
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삼성전기주식회사
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Abstract

[과제] 간단한 회로구성으로 높은 선형성과 저소비전력을 실현하는 것이 가능한 전력증폭장치를 제공한다.
[해결 수단] 베이스 단자에 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 출력측에 마련되는 정합회로에 인가되는 전원전압과, 적어도 2 이상의 동작모드에 따라 상기 증폭용 트랜지스터의 베이스 단자에 인가되는 바이어스에 따라 변화하는 상기 증폭 트랜지스터의 출력의 비선형성을 보상하는 바이어스회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력증폭장치가 제공된다.

Description

전력증폭장치 및 무선통신장치{POWER AMPLIFIER AND WIRELESS COMMUNICATION APPARATUS}
[0001] 본 발명은, 전력증폭장치 및 무선통신장치에 관한 것이다.
[0002] 휴대전화나 스마트폰(Smartphone), 태블릿(Tablet) 단말기 등으로 대표되는 휴대형 통신장치는, 통신장치간에 무선통신을 실행할 때에, 중계장치가 되는 기지국과의 사이에서 정상적으로 통신을 실행한다. 통상, 통신장치는, 기지국과의 거리에 따라 고주파신호의 송신전력 및 수신감도를 조정하면서 통신을 행한다.
[0003] 그리고, 휴대형 통신장치의 비약적인 보급에 수반하여, 마이크로파(microwave)대의 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아지고 있다. 이러한 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아짐에 따라, 고주파전력 증폭기에 대한 저전압 동작화, 고효율화, 소형·경량화의 요망이 더욱 강해지고 있다. 저전압 동작화, 고효율화, 소형·경량화의 실현을 목적으로 한 기술로는, 예를 들어 특허문헌 1~3이 있다.
[0004] 또한, 휴대형 통신장치에 탑재되는 전력증폭기는, 내장되는 전지의 계속 사용시간을 보다 길게 하기 위하여, 소비전력을 억제하는 것이 요구됨과 동시에, 인접채널 누설 전력비(Adjacent Channel Leakage Ratio; ACLR)를 억제하기 위하여 높은 선형 동작도 요구된다. 또한 전력증폭기는, 기지국과 통신장치의 거리에 의존하여 출력신호의 전력을 변동시키는데, 출력신호의 전력이 작은 경우에는, 저전원 전압동작이나 부가회로를 연구하는 등, 높은 선형성을 유지하면서, 보다 낮은 소비전력으로 동작하는 기술도 있다(예를 들어 비특허문헌 1 참조).
[0005] 일본특허공개 H08-037433호 공보 일본특허공개 2007-306543호 공보 일본특허공개 2000-209038호 공보
[0006] [비특허문헌 1] Bernd Schleicher et. al., "Current Consumption Benefit of Adjustable Bias in Low-Power Mode of WCDMA Power Amplifiers" Proceedings of the 43 rd European Microwave Conference, 2013, pp545-548
[0007] 비특허문헌 1에서 개시된 구성에서는, 출력신호전력이 높을 때의 동작모드(하이파워모드: HPM)와 출력신호전력이 낮을 때의 동작모드(로우파워모드; LPM)에 대하여, 각각의 신호증폭경로를 마련하여 소비전력의 고효율화를 도모하고 있다. 그러나, 비특허문헌 1에서 개시된 구성에서는, 각각의 신호증폭경로를 마련함으로써 IC의 사이즈가 커지는 것과, 스위치가 필요하게 되는 것으로 인해, 통상, 휴대전화용 증폭회로에서 이용되는 GaAs HBT 프로세스가 아니라, 보다 제조가격이 높은 BiHEMT 프로세스로 IC를 제조할 필요가 있어, 비용이 크게 상승한다는 문제가 있었다.
[0008] 이에, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 간단한 회로구성으로 높은 선형성과 저소비전력을 실현하는 것이 가능한, 신규하고 개량된 전력증폭장치 및 무선통신장치를 제공하는 것에 있다.
[0009] 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 하나의 관점에 따르면, 베이스 단자에 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터의 출력측에 마련되는 정합회로에 인가되는 전원전압과, 적어도 2 이상의 동작모드에 따라 상기 증폭용 트랜지스터의 베이스 단자에 인가되는 바이어스에 따라 변화하는 상기 증폭 트랜지스터의 출력의 비선형성을 보상하는 바이어스회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력증폭장치가 제공된다.
[0010] 상기 바이어스회로는, 상기 증폭 트랜지스터의 베이스 단자에 에미터가 각각 접속되는, 에미터 사이즈가 상이한 복수의 바이어스 트랜지스터를 구비할 수도 있다.
[0011] 상기 전원전압이 제1 모드에 따른 제1 전압값의 경우는 상기 복수의 바이어스 트랜지스터의 한 쪽만이 에미터 전류를 출력하고, 상기 전원전압이 제2 모드에 따른 상기 제1 전압값과는 상이한 제2 전압값의 경우는 상기 복수의 바이어스 트랜지스터의 다른 쪽만이 에미터 전류를 출력할 수도 있다.
[0012] 또한 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 전력증폭장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 무선통신장치가 제공된다.
[0013] 이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 간단한 회로구성으로 높은 선형성과 저소비전력을 실현하는 것이 가능한, 신규하고 개량된 전력증폭장치 및 무선통신장치를 제공할 수 있다.
[0014]
[도 1] 비특허문헌 1에서 개시된 전력증폭기를 나타낸 설명도이다.
[도 2] 본 발명의 실시의 형태에 따른 전력증폭기(100)의 구성 예를 나타낸 설명도이다.
[도 3] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전력증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치(1000)의 구성 예를 나타낸 설명도이다.
[도 4] 출력과 전류 Icc의 관계를 나타낸 설명도이다.
[도 5] 출력과 ACLR의 관계를 나타낸 설명도이다.
[0015] 이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
[0016] <1. 본 발명의 일 실시 형태>
[배경]
우선, 본 발명의 실시의 형태에 이른 배경에 대하여 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 휴대전화나 스마트폰, 태블릿 단말기 등으로 대표되는 휴대형 통신장치는, 통신장치간에 무선통신을 실행할 때에, 중계장치가 되는 기지국과의 사이에서 정상적으로 통신을 실행한다. 통상, 통신장치는, 기지국과의 거리에 따라 고주파신호의 송신전력 및 수신감도를 조정하면서 통신을 행한다.
[0017] 그리고, 휴대형 통신장치의 비약적인 보급에 수반하여, 마이크로파대역의 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아지고 있다. 이러한 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아짐에 따라, 고주파전력 증폭기에 대한 저전압 동작화, 고효율화, 소형·경량화의 요망이 더욱 강해지고 있다(예를 들어 특허문헌 1~3 등 참조).
[0018] 또한, 휴대형 통신장치에 탑재되는 전력증폭기는, 내장되는 전지의 계속 사용시간을 보다 길게 하기 위하여, 소비전력을 억제하는 것이 요구됨과 동시에, 인접채널 누설전력비(ACLR)를 억제하기 위하여 높은 선형 동작도 요구된다. 또한 전력증폭기는, 기지국과 통신장치의 거리에 의존하여 출력신호의 전력을 변동시키는데, 출력신호의 전력이 작은 경우에는, 저전원 전압동작이나 부가회로를 연구하는 등, 높은 선형성을 유지하면서, 보다 낮은 소비전력으로 동작하는 기술도 있다(예를 들어 비특허문헌 1 참조).
[0019] 비특허문헌 1에서 개시된 구성에서는, 출력신호전력이 높을 때의 동작모드(하이파워모드: HPM)와 출력신호전력이 낮을 때의 동작모드(로우파워모드: LPM)에 대하여, 각각의 신호증폭경로를 마련하여 소비전력의 고효율화를 도모하고 있다.
[0020] 도 1은, 비특허문헌 1에서 개시된 전력증폭기를 나타낸 설명도이다. 비특허문헌 1에서 개시된 전력증폭기는, 도 1에 나타낸 바와 같이 하이파워모드용 바이어스와 로우파워모드용 바이어스를 구비하고, 하이파워모드와 로우파워모드로 입력단측과 출력단측에 마련된 스위치를 전환함으로써, 하이파워모드시에는 하이파워모드용 트랜지스터로 증폭시키고, 로우파워모드시에는 로우파워모드용 트랜지스터로 증폭시키고 있다.
[0021] 그러나, 비특허문헌 1에서 개시된 구성에서는, 각각의 신호증폭경로를 마련함으로써 IC의 사이즈가 커지는 것과, 스위치가 필요해지는 것으로 인해, 통상, 휴대전화용 증폭회로에서 이용되는 GaAs HBT 프로세스가 아니라, 보다 제조 가격이 높은 BiHEMT 프로세스로 IC를 제조할 필요가 있어, 비용이 크게 상승한다는 문제가 있었다.
[0022] 이에 본건 발명자는, 상기 서술한 바와 같은 배경을 감안하여, 간단한 회로구성으로 높은 선형성과 저소비전력을 실현하는 것이 가능한 전력증폭기에 관한 기술에 대하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 본건 발명자는, 이하에 설명하는 바와 같이, 신호를 증폭하는 트랜지스터의 베이스에 대하여, 특성이 상이한 복수의 바이어스회로를 통하여 바이어스를 인가함으로써, 간단한 회로구성으로 높은 선형성과 저소비전력을 실현하는 것이 가능한 전력증폭기를 고안하기에 이르렀다.
[0023] 이상, 본 발명의 실시의 형태의 배경에 대하여 설명하였다. 계속해서, 본 발명의 실시의 형태에 따른 전력증폭기의 구성 예에 대하여 설명한다.
[0024] [구성 예]
도 2는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 전력증폭기(100)의 구성 예를 나타낸 설명도이다. 도 2에 나타낸 전력증폭기(100)는, 휴대형 통신장치에 탑재되는 것이며, 출력신호전력이 높을 때의 동작모드(하이파워모드: HPM)와 출력신호전력이 낮을 때의 동작모드(로우파워모드: LPM)의 2가지 동작모드에 대응하여, 입력되는 RF신호를 증폭하는 증폭기이다. 이하, 도 2를 이용하여 본 발명의 실시의 형태에 따른 전력증폭기(100)의 구성 예에 대하여 설명한다.
[0025] 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태에 따른 전력증폭기(100)는, 증폭용 트랜지스터(Tr1), RF신호의 입력단과 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자의 사이에 마련되어 직류 성분을 차단하는 커패시터(C1)와, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 바이어스를 인가하는, HPM용 바이어스회로인 HPM 바이어스회로(110)와, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 바이어스를 인가하는, LPM용 바이어스회로인 LPM 바이어스회로(120)와, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 출력단자에 접속되는 출력정합회로(130)를 포함하여 구성된다.
[0026] 증폭용 트랜지스터(Tr1)는, 예를 들어 바이폴라 트랜지스터, MOS(Metal Oxide Semiconductor) 전계효과 트랜지스터(field effect transistor) 등으로 구성될 수 있다.
[0027] HPM 바이어스회로(110)는, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 바이어스를 인가하는 회로이며, 바이어스 트랜지스터(Tr11)와 커패시터(C11)를 포함하여 구성된다. HPM 바이어스회로(110)의 기타 다른 구성은 선택사항이며, 인가하는 바이어스에 따라 구성이 적당히 결정된다.
[0028] 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 단자는, 도시하지 않은 안정화용 저항을 개재하여 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자와 접속된다. 또한 커패시터(C11)는, RF 출력신호의 선형성을 향상시키기 위하여 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 베이스 단자에 접속되어 있다.
[0029] LPM 바이어스회로(120)는, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 바이어스를 인가하는 회로이며, 바이어스 트랜지스터(Tr21)와 커패시터(C21)를 포함하여 구성된다. LPM 바이어스회로(120)의 기타 다른 구성은 선택사항이며, 인가하는 바이어스에 따라 구성이 적당히 결정된다.
[0030] 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 단자는, 도시하지 않은 안정화용 저항을 개재하여 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자와 접속된다. 또한 커패시터(C21)는, RF 출력신호의 선형성을 향상시키기 위하여 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 베이스 단자에 접속되어 있다.
[0031] 출력정합회로(130)는, 임피던스 정합을 위한 회로이며, 예를 들어, 코일(coil) 등의 인덕터(inductor)와 커패시터(capacitor)의 조합에 의해 임피던스(electrical impedance)를 정합시키는 회로나, 저항을 이용하여 임피던스를 정합시키는 회로 등, 임피던스 정합을 수행할 수 있는 임의의 구성의 회로를 들 수 있다.
[0032] HPM 바이어스회로(110) 및 LPM 바이어스회로(120)는, 출력정합회로(130)에 인가되는 전원전압과, 각각의 동작모드에 따라 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 인가되는 바이어스에 따라 변화하는 비선형성을 보상하는 회로이다. 이와 같이 변화하는 비선형성을 보상하기 위하여, 예를 들어, 바이어스 트랜지스터(Tr11)와 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈는 상이하다.
[0033] 바이어스 트랜지스터(Tr11)와 바이어스 트랜지스터(Tr21)로는, 예를 들어, PNP형 바이폴라 트랜지스터를 들 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 바이어스 트랜지스터(Tr11)와 바이어스 트랜지스터(Tr21)는, PNP형 바이폴라 트랜지스터에 한정되지 않고, 예를 들어, NPN형 바이폴라 트랜지스터나, 헤테로접합 바이폴라 트랜지스터일 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 바이어스 트랜지스터(Tr11)와 바이어스 트랜지스터(Tr21)는, 예를 들어, 전계효과 트랜지스터일 수도 있다.
[0034] 이상, 도 2를 이용하여 본 발명의 실시의 형태에 따른 전력증폭기(100)의 구성 예에 대하여 설명하였다. 계속해서, 본 발명의 실시의 형태에 따른 전력증폭기(100)의 동작 예에 대하여 설명한다.
[0035] [동작 예］전력증폭기(100)는, HPM 바이어스 단자와 LPM 바이어스 단자에 대하여, 외부로부터 각각 적절한 DC 전압 혹은 DC 전류를 부여함으로써, 바이어스 트랜지스터(Tr11) 및 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 전류를 조정한다. 바이어스 트랜지스터(Tr11) 및 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 전류를 조정함으로써, HPM 및 LPM에 있어서의 적절한 바이어스전압을, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 부여할 수 있다.
[0036] 또한, 전력증폭기(100)를 구비한 통신기기가 HPM과 LPM의 어느 쪽에서 동작할지는, 예를 들어 기지국으로부터 수신한 전파의 강도에 기초하여 결정할 수 있다. 즉, 기지국으로부터 수신한 전파의 강도를 산출하여, 통신기기가 기지국에서 가까우면 LPM으로, 기지국에서 멀면 HPM으로, 각각 동작할 수 있다.
[0037] 전력증폭기(100)를 구비한 통신기기는, 전력증폭기(100)를 동작시킬 때의 바이어스의 일례로서, HPM에 있어서는 바이어스 트랜지스터(Tr11)만 에미터 전류를 흘리고, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 전류는 흘리지 않도록 하고, 반대로, LPM에 있어서는 바이어스 트랜지스터(Tr21)만 에미터 전류를 흘리고, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 전류는 흘리지 않는다는 설정으로 동작시키는 것이 가능하다.
[0038] 물론, 바이어스 트랜지스터(Tr11, Tr21) 중 어느 한쪽으로만 에미터 전류를 흘리는 것이 아니라, 예를 들어 HPM에 있어서는 바이어스 트랜지스터(Tr11, Tr21)의 양쪽에 에미터 전류를 흘리고, LPM에 있어서는 바이어스 트랜지스터(Tr21)로만 에미터 전류를 흘리는 것과 같은 동작이 행해질 수도 있다.
[0039] 도 2의 HPM 바이어스회로(110) 및 LPM 바이어스회로(120)를 증폭용 트랜지스터(Tr1)에 접속함으로써, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자의 전압은 RF 입력신호의 강도가 커져도 거의 일정하다. 따라서, 도 2에 나타낸 전력증폭기(100)는, 높은 선형 동작이 가능해진다.
[0040] 나아가, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자의 전압이 거의 일정한 경우, RF 입력신호가 커지면 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스-에미터간의 컨덕턴스가 변동되어 비선형 동작을 일으키려고 한다. 이에, 상기 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스-에미터간의 컨덕턴스의 변동분을, 바이어스 트랜지스터(Tr11, Tr21)가 보상한다. 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스-에미터간의 컨덕턴스의 변동분을, 바이어스 트랜지스터(Tr11, Tr21)가 보상함으로써, 도 2에 나타낸 전력증폭기(100)는 높은 선형성이 유지된다. 또한, 상기 보상의 정도는, 각각의 바이어스 트랜지스터(Tr11, Tr21)의 사이즈나 바이어스 조건에 따라 상이하다.
[0041] 통상, LPM에 있어서는 HPM보다도 소비전력의 대폭적인 삭감이 요구되고, 증폭용 트랜지스터에 걸리는 전원전압과 바이어스전류는 HPM보다도 크게 변화시켜, 즉 낮춰서 동작시킨다. 이 때문에, 예를 들어 상기 서술한 바이어스의 일례의 조건으로 동작시킨 경우, 높은 선형성을 유지하기 위하여 바이어스 트랜지스터가 충분히 보상하기 위한 최적의 바이어스 트랜지스터의 사이즈는 크게 상이하다.
[0042] 본 실시의 형태에 따른 전력증폭기(100)는, HPM용, LPM용으로 각각 HPM 바이어스회로(110) 및 LPM 바이어스회로(120)를 마련하여, 비선형의 보상이 충분히 행해지도록 바이어스 트랜지스터의 사이즈를 각각 최적화할 수 있도록 한 것이다. 결과적으로, 도 2에 나타낸 바와 같은 간단한 회로 추가만으로 LPM에 있어서의 높은 선형성과 저소비전력의 실현이 가능해진다.
[0043] 계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전력증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치의 구성 예에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전력증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치(1000)의 구성 예를 나타낸 설명도이다.
[0044] 도 3에 나타낸 무선통신장치(1000)는, 신시사이저(1010)와 변조회로(1020)와 고주파증폭기(1030, 1070)와 필터(1040, 1080)와 아이솔레이터(1050)와 듀플렉서(1060)와 복조회로(1090)와 안테나(1100)를 포함하여 구성된다.
[0045] 신시사이저(1010)는, 변조회로(1020)에서의 송신신호의 변조나, 복조회로(1090)에서의 수신신호의 복조에 이용되는 신호를 출력한다. 변조회로는, 공급되는 송신신호를 소정의 송신주파수의 송신신호로 변환한다. 고주파증폭기(1030)는, 변조회로(1020)의 출력신호를 증폭한다. 필터(1040)는, 예를 들어 밴드패스필터로 구성되고, 고주파증폭기(1030)로 증폭된 고주파신호로부터, 송신파대역의 신호를 추출한다. 아이솔레이터(1050)는, 필터(1040)의 출력신호를 듀플렉서(1060)로 한 방향으로 공급한다.
[0046] 듀플렉서(1060)는, 아이솔레이터(1050)의 출력단자에 접속되는 단자, 고주파증폭기(1070)의 입력단자에 접속되는 단자, 안테나(1100)에 접속되는 단자의 3단자를 가진다.
[0047] 고주파증폭기(1070)는, 안테나(1100)로 수신되고, 듀플렉서(1060)로부터 출력되는 신호를 증폭한다. 필터(1080)는, 예를 들어 밴드패스필터로 구성되고, 고주파증폭기(1070)의 출력신호로부터 송신파대역의 신호를 추출한다. 복조회로(1090)는, 필터(1080)로 추출된 신호와, 신시사이저(1010)로부터 공급되는 국부발진신호를 혼합함으로써 신호를 복조한다.
[0048] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전력증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치는 이러한 예로 한정되는 것은 아니다. 마이크로파대역의 신호를 증폭하는 고주파전력 증폭기가 이용되는 것이면 도 3에 나타낸 것 이외에도 적용이 가능하다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전력증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치는, 저전압 동작화, 고효율화, 소형·경량화를 도모하는 것이 가능해진다.
[0049] 계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전력증폭기(100)의 효과를 설명한다. 예를 들어, 2GHz대의 주파수의 신호를 송신할 때에, 전력증폭기(100)의 효과를 설명한다.
[0050] 예를 들어, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈를, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈의 배로 하고, HPM으로 동작시킬 때는 HPM 바이어스 단자 및 LPM 바이어스 단자의 양쪽으로부터 전류를 공급하고, LPM으로 동작시킬 때는 LPM 바이어스 단자만으로부터 전류를 공급한다.
[0051] 일례로서, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈를 540um2, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈를 1080um2로 한다. 커패시터(C11, C21)의 용량은, 각각 10pF, 4.5pF로 한다. 또한, HPM으로 동작시킬 때는 HPM 바이어스 단자 및 LPM 바이어스 단자의 양쪽으로부터 0.3mA의 전류를 공급하고, LPM으로 동작시킬 때는 LPM 바이어스 단자만으로부터 0.26mA의 전류를 공급한다. 또한, 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 에미터 사이즈를 4000um2 정도로 한다.
[0052] 도 4는, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈를, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈와 동일하게 한 경우와, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈의 배로 한 경우에 있어서의, 출력과 전류 Icc의 관계를 나타낸 설명도이다. 또한 도 5는, 마찬가지로, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈를, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈와 동일하게 한 경우와, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈의 배로 한 경우에 있어서의, 상기 서술한 조건에 있어서의 출력과 ACLR의 관계를 나타낸 설명도이다.
[0053] 또한, 도 4, 5 모두, 파선이 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈를, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈와 동일하게 한 경우의 특성이며, 실선이, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈를, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈의 배로 한 경우에 있어서의 특성이다.
[0054] 도 4에 나타낸 바와 같이, 전류 Icc는, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈의 차이에 의한 변화는 보이지 않는다. 한편 도 5에 나타낸 바와 같이, ACLR은, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈의 차이에 의한 변화가 현저하게 나타난다. 즉, 바이어스 트랜지스터(Tr21)의 에미터 사이즈를, 바이어스 트랜지스터(Tr11)의 에미터 사이즈의 배로 하면, 동일한 출력에 있어서의 ACLR을 억제할 수 있다. ACLR을 억제함으로써, 상기 서술한 조건으로 구성된 전력증폭기(100)는, 높은 선형성과 저소비전력을 실현하는 것이 가능해진다.
[0055] <2. 정리>
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시의 형태에 의하면, 출력정합회로(130)에 인가되는 전원전압과, 각각의 동작모드에 따라 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 인가되는 바이어스에 따라 변화하는 비선형성을 보상하는 바이어스회로를 복수 구비한, 전력증폭기(100)가 제공된다. 이러한 전력증폭기(100)의 바이어스회로는, 각각, 에미터 사이즈가 상이한 바이어스 트랜지스터를 구비한다.
[0056] 이와 같이, 출력정합회로(130)에 인가되는 전원전압과, 각각의 동작모드에 따라 증폭용 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 인가되는 바이어스에 따라 변화하는 비선형성을 보상하는 바이어스회로를 복수 구비함으로써, 이러한 전력증폭기(100)는, 간단한 회로구성으로 높은 선형성과 저소비전력을 실현하는 것이 가능해진다.
[0057] 이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 가지는 자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경 예 또는 수정 예에 상도(想到)할 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
[0058]
100: 전력증폭기
110: HPM 바이어스회로
120: LPM 바이어스회로
130: 출력정합회로
C1: 커패시터
C11: 커패시터
C21: 커패시터
Tr1: 증폭용 트랜지스터
Tr11: 바이어스 트랜지스터
Tr21: 바이어스 트랜지스터

Claims (4)

  1. 베이스 단자에 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭 트랜지스터와,
    상기 증폭 트랜지스터의 출력측에 마련되는 정합회로에 인가되는 전원전압과, 적어도 2 이상의 동작모드에 따라 상기 증폭용 트랜지스터의 베이스 단자에 인가되는 바이어스에 따라 변화하는 상기 증폭 트랜지스터의 출력의 비선형성을 보상하는 바이어스회로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력증폭장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스회로는, 상기 증폭 트랜지스터의 베이스 단자에 에미터가 각각 접속되는, 에미터 사이즈가 상이한 복수의 바이어스 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전력증폭장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전원전압이 제1 모드에 따른 제1 전압값의 경우는 상기 복수의 바이어스 트랜지스터의 한 쪽만이 에미터 전류를 출력하고, 상기 전원전압이 제2 모드에 따른 상기 제1 전압값과는 상이한 제2 전압값의 경우는 상기 복수의 바이어스 트랜지스터의 다른 쪽만이 에미터 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는, 전력증폭장치.
  4. 제1항에 기재된 전력증폭장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 무선통신장치.
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