WO2023223793A1 - 無線周波数増幅回路 - Google Patents

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WO2023223793A1
WO2023223793A1 PCT/JP2023/016501 JP2023016501W WO2023223793A1 WO 2023223793 A1 WO2023223793 A1 WO 2023223793A1 JP 2023016501 W JP2023016501 W JP 2023016501W WO 2023223793 A1 WO2023223793 A1 WO 2023223793A1
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transistor
radio frequency
base
bias
amplification
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PCT/JP2023/016501
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Inventor
孝幸 筒井
新之助 ▲高▼橋
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages

Definitions

  • the present invention relates to a radio frequency amplification circuit.
  • a radio frequency amplification circuit (RF amplification circuit) is installed, for example, in a mobile communication device such as a mobile terminal.
  • Lithium ion batteries are generally used in mobile communication devices, but in recent years there has been a demand for lower minimum power supply voltages in order to extend the discharge characteristics of batteries.
  • RF amplifier circuits are required to have even higher output and support higher frequencies.
  • Transistors made of compound semiconductors are often used in mobile communication devices because they can achieve higher output in high frequency bands than transistors made of single semiconductors.
  • a high-output amplifier equipped with for example, Patent Document 1.
  • the high-output amplifier described in Patent Document 1 is provided with an emitter follower circuit as a circuit that supplies a bias to the amplification element, and a switch circuit that applies a power supply voltage to the amplification element via a switch.
  • the emitter follower circuit supplies a bias voltage to the amplification element.
  • the switch circuit is connected to the amplifier element in parallel to the emitter follower circuit. Then, when the voltage applied across the switch exceeds a threshold value, a bias current is supplied to the amplification element not only from the emitter follower circuit but also from the switch circuit.
  • the threshold voltage of a transistor made of a compound semiconductor is higher than that of a transistor made of a single semiconductor. Therefore, there has been a problem that transistors made of compound semiconductors do not operate when the power supply voltage supplied from the battery is low (hereinafter sometimes referred to as low voltage).
  • Patent Document 1 describes graphs showing changes in base current (Ib), base voltage (Vb), and output power with respect to input power. Considering the characteristics in these graphs when the input power is small, it is considered that the transistor described in Patent Document 1 is formed of a single semiconductor.
  • Patent Document 1 does not mention bias supply at low voltage to a transistor made of a compound semiconductor.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a radio frequency amplification including transistors made of compound semiconductors, which can improve the gain when the power of the input signal is low at low voltage.
  • the purpose is to provide circuits.
  • a radio frequency amplification circuit is an amplification transistor having a base to which a radio frequency signal is supplied and a collector that outputs the amplified radio frequency signal, the amplifier transistor being formed of a compound semiconductor.
  • a first transistor including an amplification transistor, a base to which a first bias is supplied, and an emitter electrically connected to the base of the amplification transistor and supplies a second bias to the base of the amplification transistor.
  • the first transistor formed of the compound semiconductor; an anode electrically connected to the base of the first transistor; and a cathode electrically connected to the emitter of the first transistor.
  • a Schottky barrier diode is an amplification transistor having a base to which a radio frequency signal is supplied and a collector that outputs the amplified radio frequency signal, the amplifier transistor being formed of a compound semiconductor.
  • a radio frequency amplification circuit includes an amplification transistor having a base to which a radio frequency signal is supplied, a collector that outputs the amplified radio frequency signal, and a first bias.
  • a first transistor having a base; and an emitter electrically connected to the base of the amplification transistor and supplying a second bias to the base of the amplification transistor; a Schottky barrier diode having a connected anode and a cathode electrically connected to the emitter of the first transistor, the threshold voltage of the Schottky barrier diode being equal to the threshold voltage of the first transistor. lower than the voltage.
  • a radio frequency amplifier circuit including a transistor made of a compound semiconductor, which can improve the gain when the power of the input signal is low at low voltage.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of the RF amplifier circuit 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a temperature change in the VI characteristic of the Schottky barrier diode 327.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a temperature change in the VI characteristic of an EB diode between an emitter and a base in a diode-connected transistor.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of an RF amplifier circuit 91 that is a first reference example of the RF amplifier circuit 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of AM-AM characteristics.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of AM-PM characteristics.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of an RF amplifier circuit 11 described in Patent Document 2, which is a second reference example of the RF amplifier circuit 1.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of the RF amplifier circuit 2.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of the RF amplifier circuit 1.
  • the RF amplifier circuit 1 (power amplifier circuit) includes an amplifier 201, a capacitor 206, an inductor 207, a bias supply circuit 301, and a temperature compensation circuit 323.
  • the amplifier 201 includes an input terminal 201a, an output terminal 201b, an amplification transistor 202, a capacitor 203, and a resistance element 204.
  • the bias supply circuit 301 includes a bias transistor 322 (first transistor), transistors 324 and 325, a capacitor 326, a Schottky barrier diode 327, and resistance elements 328 and 329.
  • the amplification transistor 202, the bias transistor 322, and the transistors 324 and 325 will be described as being constituted by bipolar transistors such as, for example, a heterojunction bipolar transistor (HBT).
  • the transistor is formed of a compound semiconductor.
  • a compound semiconductor is a semiconductor containing gallium arsenide (GaAs) as a main component, for example. Note that the above transistor may be formed of other semiconductor materials.
  • the above transistor may be configured by another transistor such as a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET).
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
  • the base, collector, and emitter may be read as gate, drain, and source, respectively.
  • An input signal RFin which is an RF signal, is input to the input terminal 31.
  • Battery voltage supply terminals 171 and 172 supply battery voltage Vbat.
  • Power supply voltage supply terminal 173 supplies power supply voltage VCC1 for operating amplification transistor 202 in amplifier 201.
  • the input terminal 201a of the amplifier 201 is connected to the input terminal 31 through the capacitor 206.
  • the output terminal 201b of the amplifier 201 is connected to the power supply voltage supply terminal 173 through the inductor 207, and is also connected to the output terminal 32.
  • the amplifier 201 amplifies the input signal RFin input from the input terminal 201a, and outputs the amplified output signal RFout to the output terminal 32.
  • capacitor 203 in amplifier 201 has a first end connected to input terminal 201a and a second end.
  • Resistance element 204 has a first end connected to bias supply circuit 301 and a second end connected to a second end of capacitor 203.
  • the amplifying transistor 202 has a base connected to the second end of the capacitor 203 and supplied with the input signal RFin, a collector connected to the output terminal 201b and outputting the output signal RFout, and an emitter connected to ground.
  • the bias supply circuit 301 supplies a bias voltage Vb2 to the base of the amplification transistor 202.
  • Bias voltage Vb2 is a specific example of the "second bias" in the present invention. Note that the second bias may be a bias current.
  • the bias transistor 322 in the bias supply circuit 301 has a base connected to the node N1 through the resistance element 328, a collector connected to the battery voltage supply terminal 172, and a base of the amplification transistor 202 through the resistance element 204. and an electrically connected emitter.
  • Resistance element 328 is provided, for example, for current adjustment.
  • a battery voltage Vbat and a bias voltage Vb1 are supplied to the collector and base of the bias transistor 322, respectively.
  • the emitter of the bias transistor 322 supplies a bias voltage Vb2 to the base of the amplification transistor 202.
  • Bias voltage Vb1 is a specific example of the "first bias" in the present invention. Note that the first bias may be a bias current.
  • the Schottky barrier diode 327 has an anode connected to the node N1 and a cathode connected to the emitter of the bias transistor 322 through the resistance element 329.
  • Resistance element 329 is provided, for example, for current adjustment.
  • the threshold voltage Vths of the Schottky barrier diode 327 is lower than the threshold voltage Vtht between the base and emitter of the bias transistor 322. Specifically, the threshold voltage Vths of the Schottky barrier diode 327 is 0.6 to 0.7V. The threshold voltage Vtht of the bias transistor 322 is about 1.35V. Note that the threshold voltage Vtht between the base and emitter of the amplification transistor 202 and the transistors 324 and 325 is also about 1.35V.
  • the temperature compensation circuit 323 and the transistors 324 and 325 supply bias voltages Vb1 and Vb3 to the base of the bias transistor 322 and the anode of the Schottky barrier diode 327, respectively, based on the battery voltage Vbat supplied from the battery voltage supply terminal 171. .
  • the transistor 324 has a collector connected to the node N1, a base connected to the collector, and an emitter.
  • the connection between the collector of a transistor and the base of the transistor may be referred to as a diode connection.
  • Transistor 325 is diode-connected and has a collector connected to the emitter of transistor 324 and an emitter connected to ground. Since each of transistors 324 and 325 functions as a diode, a voltage drop equivalent to two diodes occurs in the path between the collector and emitter of transistor 324 and the path between the collector and emitter of transistor 325.
  • the voltage at the collector and base of the transistor 324 with respect to ground is at a level corresponding to a voltage drop of two diodes.
  • the bias voltage Vb3 is higher than the bias voltage Vb1 by the voltage drop across the resistance element 328 due to the base current of the bias transistor 322, since the base current is small, the bias voltage Vb3 is not significantly different from the bias voltage Vb1.
  • the temperature compensation circuit 323 Based on the battery voltage Vbat supplied from the battery voltage supply terminal 171, the temperature compensation circuit 323 applies bias voltages Vb1 and Vb3 that vary according to the temperature characteristics of the Schottky barrier diode 327 to the base of the bias transistor 322 through the node N1. and the anode of the Schottky barrier diode 327, respectively.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a temperature change in the VI characteristic of the Schottky barrier diode 327.
  • the horizontal axis indicates the voltage between the anode and the cathode in "V”
  • the vertical axis indicates the forward current in "A” on the logarithmic axis.
  • curves C1, C2, and C3 show the VI characteristics of the Schottky barrier diode 327 at 85° C., 25° C., and ⁇ 30° C., respectively.
  • the voltage between the anode and cathode when a forward current of 1 mA flows decreases with increasing temperature.
  • the threshold voltage Vths of the Schottky barrier diode 327 decreases as the temperature rises.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a temperature change in the VI characteristic of an EB diode between an emitter and a base in a diode-connected transistor. Note that the view of FIG. 3 is the same as that of FIG. 2.
  • curves C6, C7 and C8 show the VI characteristics of the EB diode at 85°C, 25°C and -30°C, respectively. Comparing the curves C6, C7, and C8 with the curves C1, C2, and C3 shown in FIG. 2, respectively, it can be seen that the threshold voltage of the EB diode is higher than the threshold voltage Vths of the Schottky barrier diode 327. That is, by using the Schottky barrier diode 327, the Schottky barrier diode 327 can be operated with a lower bias voltage Vb3.
  • the temperature compensation circuit 323 adjusts the voltage or current output to the bias supply circuit 301 so that, for example, when the temperature of the Schottky barrier diode 327 decreases, the bias voltages Vb1 and Vb3 increase.
  • the temperature compensation circuit 323 adjusts the voltage or current output to the bias supply circuit 301 so that the bias voltages Vb1 and Vb3 decrease when the temperature of the Schottky barrier diode 327 increases.
  • Capacitor 326 has a first end connected to the cathode of Schottky barrier diode 327 and a second end connected to ground.
  • the capacitor 326 is provided, for example, to stabilize the voltage at the cathode of the Schottky barrier diode 327.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of an RF amplifier circuit 91 that is a first reference example of the RF amplifier circuit 1.
  • the RF amplifier circuit 91 includes a bias supply circuit 901 instead of the bias supply circuit 301, unlike the RF amplifier circuit 1 shown in FIG.
  • Bias supply circuit 901 does not include capacitor 326, Schottky barrier diode 327, and resistance element 329, unlike bias supply circuit 301 shown in FIG. That is, in the RF amplification circuit 91, bias is supplied to the amplification transistor 202 only by the emitter follower circuit.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of AM-AM characteristics.
  • the horizontal axis represents the power of the output signal RFout in "dBm”
  • the vertical axis represents the gain in "dB”.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of AM-PM characteristics.
  • the horizontal axis indicates the power of the output signal RFout in "dBm”
  • the vertical axis indicates the phase in "°”.
  • curves C11 and C21 indicate AM- AM characteristics and AM-PM characteristics are shown respectively.
  • Curves Cr12 and Cr22 show AM-AM characteristics and AM-PM characteristics, respectively, when bias voltage Vb2 is supplied to the base of amplification transistor 202 by bias supply circuit 901 (see FIG. 4) when battery voltage Vbat is low. .
  • the curve Cr12 has a small gain when the power of the output signal RFout is small, that is, when the power of the input signal RFin is small. It has become. In this case, the DC collector current becomes almost zero, and it is difficult to supply bias to the amplification transistor 202 using only the emitter follower circuit.
  • the threshold voltage Vths of the Schottky barrier diode 327 is 0.6 to 0.7V, which is lower than the threshold voltage Vtht between the base and emitter of the bias transistor 322, that is, about 1.35V. Therefore, when the battery voltage Vbat is as low as, for example, 2.7 V, the bias transistor 322 does not operate, but the Schottky barrier diode 327 can operate. As a result, a bias can be supplied to the amplification transistor 202.
  • the gain shown by the curve C11 when the power of the output signal RFout is small can be made larger than the gain shown by the curve Cr12.
  • the bias transistor 322 also operates when the power of the output signal RFout is large, the gain shown by the curve C11 when the power of the output signal RFout is large can be made to be approximately the same as the gain shown by the curve Cr12.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of an RF amplifier circuit 11 described in Patent Document 2, which is a second reference example of the RF amplifier circuit 1.
  • a bias circuit 301 hereinafter sometimes referred to as a reference bias circuit
  • curves Cr13 and Cr23 represent the AM-AM characteristics and AM-PM characteristics when the reference bias circuit supplies bias to the base of the amplification transistor 202 when the battery voltage Vbat is low. Each is shown below.
  • the curve Cr13 has an inflection point at approximately 5 dBm, and has a concave shape in the direction in which the gain decreases (see FIG. 5). In other words, the sign of the slope of the curve Cr13 differs at about 5 dBm.
  • the curve Cr23 has an inflection point at about 8 dBm, and has a shape that rises in the direction of increasing the gain (see FIG. 6). That is, the sign of the slope of the curve Cr23 differs at about 8 dBm.
  • the curve C11 monotonically increases in the range from -20 dBm to 20 dBm and has no inflection point.
  • the curve C21 monotonically decreases in the range from -20 dBm to 20 dBm, and there is no inflection point. This indicates that in the RF amplifier circuit 1, the distortion of the output signal RFout output from the amplification transistor 202 is reduced.
  • the temperature compensation circuit 323 increases the bias voltages Vb1 and Vb3 when the temperature of the Schottky barrier diode 327 decreases, and decreases the bias voltages Vb1 and Vb3 when the temperature of the Schottky barrier diode 327 increases.
  • the Schottky barrier diode 327 can supply the bias voltage Vb2 to the base of the amplification transistor 202 even when the threshold voltage Vtht is high at low temperatures and the bias transistor 322 does not operate. Can be done. Therefore, since the bias voltage Vb2 is appropriately supplied to the base of the amplification transistor 202 even at low temperatures, it is possible to suppress a decrease in gain due to insufficient bias.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of the RF amplifier circuit 2. As shown in FIG. 8, the RF amplifier circuit 2 according to the second embodiment is connected to the emitter of the bias transistor 322 from between the first stage (driver stage) amplifier 101 and the output stage (power stage) amplifier 201. This differs from the RF amplifier circuit 11 according to the first embodiment in that a capacitor 331 is provided. An RF signal is picked up from between amplifier 101 and amplifier 201 and added to the emitter of bias transistor 322 .
  • the RF amplifier circuit 2 is different from the RF amplifier circuit 1 shown in FIG. 1 in that it further includes an amplifier 101 and a capacitor 331.
  • Amplifiers 101 and 201 are first stage (driver stage) and output stage (power stage) amplifiers, respectively. Note that the amplifier 101 has the same configuration as the amplifier 201.
  • the input terminal 101a of the amplifier 101 is connected to the input terminal 31.
  • Output terminal 101b of amplifier 101 is connected to node N2 through capacitor 206.
  • Input terminal 201a of amplifier 201 is connected to node N2.
  • the amplifier 101 amplifies the input signal RFin input from the input terminal 31 and outputs the amplified signal RF1 after the amplification to the base of the amplification transistor 202.
  • the capacitor 331 has a first end connected to the node N2 and a second end connected to the emitter of the bias transistor 322.
  • the amplified signal RF1 added by the capacitor 331 can be supplied to the base of the amplification transistor 202. Therefore, the forward current in the Schottky barrier diode 327 can be reduced. As a result, the current flowing through the temperature compensation circuit 323 can be reduced, so the circuit scale of the temperature compensation circuit 323 can be reduced.
  • the RF amplifier circuit 2 has been described with a configuration in which two stages of amplifiers, that is, the amplifier 101 and the amplification transistor 202, are provided, the present invention is not limited to this.
  • the RF amplifier circuit 2 may have a configuration in which the amplifier 101 is not provided. In other words, even in a one-stage amplifier circuit, by providing the capacitor 331 between the input terminal 201a of the amplification transistor 202 and the emitter of the bias transistor 322, the input signal RFin added by the capacitor 331 is transferred to the amplification transistor 202. can be supplied to the base of
  • the configuration in which the Schottky barrier diode 327 is provided has been described, but the configuration is not limited to this.
  • the Schottky barrier diode 327 another type of diode having a threshold voltage lower than that of an EB diode or a BC diode may be provided.
  • the transistors such as the amplification transistor 202 and the bias transistor 322 are formed of a compound semiconductor containing gallium arsenide as a main component has been described, but the invention is not limited to this. .
  • the amplification transistor 202 has a base to which the input signal RFin is supplied, and a collector that outputs the amplified input signal RFin.
  • Amplification transistor 202 is formed of a compound semiconductor.
  • the bias transistor 322 has a base to which the bias voltage Vb1 is supplied, and an emitter that is electrically connected to the base of the amplification transistor 202 and supplies the bias voltage Vb2 to the base of the amplification transistor 202.
  • the bias transistor 322 is formed of the above compound semiconductor.
  • the Schottky barrier diode 327 has an anode electrically connected to the base of the bias transistor 322 and a cathode electrically connected to the emitter of the bias transistor 322.
  • the threshold voltage of the transistor may be high, so when a low battery voltage Vbat is supplied to the RF amplifier circuit and the power of the input signal RFin is small, the base of the bias transistor 322 has a The bias voltage Vb1 that can be operated may not be supplied.
  • the Schottky barrier diode 327 can be operated, so that the forward current flowing through the Schottky barrier diode 327 can supply the bias voltage Vb2 to the base of the amplification transistor 202. Therefore, it is possible to provide an RF amplifier circuit including a transistor made of a compound semiconductor, which can improve the gain when the power of the input signal is low at low voltage.
  • the bias transistor 322 When the power of the input signal RFin is large, the bias transistor 322 can be operated, so that the bias voltage Vb2 can be sufficiently supplied to the base of the amplification transistor 202 by the bias transistor 322. As a result, the forward current in the Schottky barrier diode 327 can be reduced, so the circuit scale of the temperature compensation circuit 323 that supplies the bias voltages Vb1 and Vb3 can be reduced.
  • the compound semiconductor is a semiconductor containing gallium arsenide as a main component.
  • the threshold voltage Vtht of the amplification transistor 202 and the bias transistor 322 becomes as high as about 1.35V, but the battery voltage Vbat exceeding twice 1.35V is not required, and the Schottky barrier diode 327
  • the battery voltage Vbat can be lowered to a level that allows operation. That is, the battery voltage Vbat can be effectively lowered.
  • the amplification transistor 202 has a base to which the input signal RFin is supplied, and a collector that outputs the amplified input signal RFin.
  • the bias transistor 322 has a base to which Vb1 is supplied, and an emitter that is electrically connected to the base of the amplification transistor 202 and supplies the bias voltage Vb2 to the base of the amplification transistor 202.
  • Schottky barrier diode 327 has an anode electrically connected to the base of bias transistor 322 and a cathode electrically connected to the emitter of bias transistor 322. The threshold voltage of the Schottky barrier diode 327 is lower than the threshold voltage Vtht of the bias transistor 322.
  • the base of the bias transistor 322 may not be supplied with an enough bias voltage Vb1 to operate.
  • the threshold voltage of the Schottky barrier diode 327 is lower than the threshold voltage Vtht of the bias transistor 322
  • the Schottky barrier diode 327 can be operated even at the bias voltage Vb1 at which the bias transistor 322 does not operate. Therefore, the bias voltage Vb2 can be supplied to the base of the amplification transistor 202 by the forward current flowing through the Schottky barrier diode 327.
  • an RF amplifier circuit including a transistor made of a compound semiconductor, which can improve the gain when the power of the input signal is low at low voltage.
  • the bias transistor 322 can be operated, so that the bias voltage Vb2 can be sufficiently supplied to the base of the amplification transistor 202 by the bias transistor 322.
  • the forward current in the Schottky barrier diode 327 can be reduced, so the circuit scale of the temperature compensation circuit 323 that supplies the bias voltages Vb1 and Vb3 can be reduced.
  • the threshold voltage of the Schottky barrier diode 327 is lower than the threshold voltage Vtht of the bias transistor 322.
  • the Schottky barrier diode 327 can be operated even at the bias voltage Vb1 at which the bias transistor 322 does not operate.
  • the bias voltage Vb2 can be supplied to the base of the amplification transistor 202 by the forward current flowing through the Schottky barrier diode 327.
  • the temperature compensation circuit 323 supplies the base of the bias transistor 322 with a bias voltage Vb1 that changes according to the temperature characteristics of the Schottky barrier diode 327.
  • the bias voltage Vb1 supplied by the temperature compensation circuit 323 allows the Schottky barrier diode 327 to be adjusted appropriately. can be operated. Thereby, the bias voltage Vb2 can be appropriately supplied to the base of the amplification transistor 202 regardless of the temperature of the Schottky barrier diode 327.
  • the battery voltage Vbat is supplied to the collector of the bias transistor 322.
  • the emitter of the bias transistor 322 is electrically connected to the base of the amplification transistor 202 through the resistance element 204.
  • the bias transistor 322 does not operate and the Schottky barrier diode 327 operates.
  • the bias voltage Vb2 can be supplied to the base of the amplification transistor 202 by the forward current flowing through the Schottky barrier diode 327.
  • the capacitor 331 has a first end electrically connected to the base of the amplification transistor 202, and a second end electrically connected to the emitter of the bias transistor 322.
  • a part of the amplified signal RF1 can be supplied to the emitter of the bias transistor 322 through the capacitor 331, so that the phase of the bias voltage Vb2 and the phase of the current supplied to the base of the amplified transistor 202 are different. can be matched. Thereby, it is possible to suppress a change in the output phase of the output signal RFout with respect to the power of the output signal RFout. That is, good AM/PM characteristics can be achieved. Therefore, it is possible to provide an RF amplifier circuit that suppresses fluctuations in the output phase of the output signal RFout regardless of the power of the output signal RFout.
  • the amplifier 101 amplifies the input signal RFin and outputs it to the base of the amplification transistor 202.
  • the amplified input signal RFin detected by the capacitor 331 can be supplied to the base of the amplification transistor 202, so the forward current in the Schottky barrier diode 327 can be reduced. Thereby, the circuit scale of the temperature compensation circuit 323 that supplies the bias voltages Vb1 and Vb3 can be further reduced.
  • amplification transistor formed of a compound semiconductor, the amplification transistor having a base supplied with a radio frequency signal and a collector outputting the amplified radio frequency signal; a first transistor having a base supplied with a first bias; and an emitter electrically connected to the base of the amplification transistor and supplying a second bias to the base of the amplification transistor, the first transistor comprising: the first transistor formed of a semiconductor; a Schottky barrier diode having an anode electrically connected to the base of the first transistor and a cathode electrically connected to the emitter of the first transistor; Radio frequency amplifier circuit.
  • the radio frequency amplification circuit according to ⁇ 1> is a semiconductor containing gallium arsenide as a main component, Radio frequency amplifier circuit.
  • amplification transistor having a base supplied with a radio frequency signal and a collector outputting the amplified radio frequency signal; a first transistor having a base supplied with a first bias; and an emitter electrically connected to the base of the amplification transistor and supplying a second bias to the base of the amplification transistor; a Schottky barrier diode having an anode electrically connected to the base of the first transistor and a cathode electrically connected to the emitter of the first transistor; a threshold voltage of the Schottky barrier diode is lower than a threshold voltage of the first transistor; Radio frequency amplifier circuit.
  • a threshold voltage of the Schottky barrier diode is lower than a threshold voltage of the first transistor; Radio frequency amplifier circuit.
  • the radio frequency amplification circuit includes: further comprising a temperature compensation circuit that supplies the first bias that changes depending on the temperature characteristics of the Schottky barrier diode to the base of the first transistor; Radio frequency amplifier circuit.
  • the radio frequency amplification circuit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>,
  • the collector of the first transistor is supplied with battery voltage; the emitter of the first transistor is electrically connected to the base of the amplification transistor through a resistance element; When the battery voltage is low, the first transistor does not operate and the Schottky barrier diode operates.
  • Radio frequency amplifier circuit When the battery voltage is low, the first transistor does not operate and the Schottky barrier diode operates.
  • the radio frequency amplification circuit includes: further comprising a capacitor having a first end electrically connected to the base of the amplification transistor and a second end electrically connected to the emitter of the first transistor; Radio frequency amplifier circuit.
  • the radio frequency amplification circuit includes: further comprising an amplifier that amplifies the input radio frequency signal and outputs it to the base of the amplification transistor; Radio frequency amplifier circuit.

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Abstract

無線周波数増幅回路は、無線周波数信号が供給されるベースと、増幅した前記無線周波数信号を出力するコレクタと、を有する増幅トランジスタであって、化合物半導体によって形成された前記増幅トランジスタと、第１バイアスが供給されるベースと、前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、前記増幅トランジスタの前記ベースに第２バイアスを供給するエミッタと、を有する第１トランジスタであって、前記化合物半導体によって形成された前記第１トランジスタと、前記第１トランジスタの前記ベースに電気的に接続されたアノードと、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続されたカソードと、を有するショットキーバリアダイオードと、を備える。

Description

無線周波数増幅回路
　本発明は、無線周波数増幅回路に関する。
　無線周波数増幅回路（ＲＦ増幅回路）は、例えば、携帯端末などの移動体通信機器に搭載される。一般に、移動通信機器ではリチウムイオンバッテリーが用いられるが、近年、バッテリーの放電特性を延ばすために最小電源電圧のさらなる低電圧化が求められている。
　また、ＲＦ増幅回路には、さらなる高出力化や高周波対応が求められている。化合物半導体から構成されるトランジスタは、単体半導体から構成されるトランジスタと比較して高周波数帯域において高出力化が可能であるため、移動体通信機器において多く用いられている。
　大信号時において増幅素子のベース電圧が降下することを抑え、出力電力が低下することを防止することを目的とした、入力信号を増幅する増幅素子と、当該増幅素子にバイアスを供給する回路と、を備えた高出力増幅器がある（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の高出力増幅器には、増幅素子にバイアスを供給する回路として、エミッタフォロワ回路と、スイッチを介して電源電圧を増幅素子に印加するスイッチ回路とが設けられる。エミッタフォロワ回路は、増幅素子にバイアス電圧を供給する。スイッチ回路は、エミッタフォロワ回路に対して並列に増幅素子に接続される。そして、スイッチの両端間にかかる電圧が閾値を超えたとき、エミッタフォロワ回路だけでなく、当該スイッチ回路からも増幅素子にバイアス電流が供給される。
特開２０１６－１１６０２２号公報 特開２０２２－３６６８７号公報
　化合物半導体から構成されるトランジスタの閾値電圧は、単体半導体から構成されるトランジスタの閾値電圧よりも高い。そのため、化合物半導体から構成されるトランジスタは、バッテリーから供給される電源電圧が低いとき（以下、低電圧時と称することがある。）に動作しないという問題があった。
　特許文献１には、入力電力に対するベース電流（Ｉｂ）、ベース電圧（Ｖｂ）及び出力電力の変化を示す各グラフが記載されている。これらのグラフにおける入力電力が小さいときの特性を考慮すると、特許文献１に記載のトランジスタは、単体半導体によって形成されていると考えられる。
　単体半導体から構成されるトランジスタの閾値電圧は低いため、当該トランジスタは、低電圧時でも動作している。また、特許文献１では、化合物半導体から構成されるトランジスタにおける、低電圧時のバイアス供給については言及されていない。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低電圧時において、入力信号の電力が小さいときのゲインを向上させることが可能な、化合物半導体から構成されるトランジスタを含む無線周波数増幅回路を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係る無線周波数増幅回路は、無線周波数信号が供給されるベースと、増幅した前記無線周波数信号を出力するコレクタと、を有する増幅トランジスタであって、化合物半導体によって形成された前記増幅トランジスタと、第１バイアスが供給されるベースと、前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、前記増幅トランジスタの前記ベースに第２バイアスを供給するエミッタと、を有する第１トランジスタであって、前記化合物半導体によって形成された前記第１トランジスタと、前記第１トランジスタの前記ベースに電気的に接続されたアノードと、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続されたカソードと、を有するショットキーバリアダイオードと、を備える。
　本発明の他の一側面に係る無線周波数増幅回路は、無線周波数信号が供給されるベースと、増幅した前記無線周波数信号を出力するコレクタと、を有する増幅トランジスタと、第１バイアスが供給されるベースと、前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、前記増幅トランジスタの前記ベースに第２バイアスを供給するエミッタと、を有する第１トランジスタと、前記第１トランジスタの前記ベースに電気的に接続されたアノードと、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続されたカソードと、を有するショットキーバリアダイオードと、を備え、前記ショットキーバリアダイオードの閾値電圧は、前記第１トランジスタの閾値電圧より低い。
　本発明によれば、低電圧時において、入力信号の電力が小さいときのゲインを向上させることが可能な、化合物半導体から構成されるトランジスタを含む無線周波数増幅回路を提供することが可能となる。
図１は、ＲＦ増幅回路１の回路図である。 図２は、ショットキーバリアダイオード３２７のＶ－Ｉ特性の温度変化の一例を示す図である。 図３は、ダイオード接続されたトランジスタにおけるエミッタ及びベース間のＥＢダイオードのＶ－Ｉ特性の温度変化の一例を示す図である。 図４は、ＲＦ増幅回路１の第１参考例であるＲＦ増幅回路９１の回路図である。 図５は、ＡＭ－ＡＭ特性の一例を示す図である。 図６は、ＡＭ－ＰＭ特性の一例を示す図である。 図７は、ＲＦ増幅回路１の第２参考例である、特許文献２に記載のＲＦ増幅回路１１の回路図である。 図８は、ＲＦ増幅回路２の回路図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を極力省略する。
　［第１実施形態］
　第１実施形態に係る無線周波数（以下、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と称することがある。）増幅回路について説明する。図１は、ＲＦ増幅回路１の回路図である。図１に示すように、ＲＦ増幅回路１（電力増幅回路）は、増幅器２０１と、キャパシタ２０６と、インダクタ２０７と、バイアス供給回路３０１と、温度補償回路３２３と、を備える。
　増幅器２０１は、入力端子２０１ａと、出力端子２０１ｂと、増幅トランジスタ２０２と、キャパシタ２０３と、抵抗素子２０４と、を含む。バイアス供給回路３０１は、バイアス用トランジスタ３２２（第１トランジスタ）と、トランジスタ３２４及び３２５と、キャパシタ３２６と、ショットキーバリアダイオード３２７と、抵抗素子３２８及び３２９と、を含む。
　実施形態においては、増幅トランジスタ２０２、バイアス用トランジスタ３２２並びにトランジスタ３２４及び３２５は、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのバイポーラトランジスタによって構成されるものとして説明する。上記トランジスタは、化合物半導体によって形成される。化合物半導体は、例えばヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）を主成分として含む半導体である。なお、上記トランジスタは、他の半導体素材によって形成される構成であってもよい。
　また、上記トランジスタは、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ　：　Ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の他のトランジスタによって構成されていてもよい。その場合、ベース、コレクタ、及びエミッタを、それぞれ、ゲート、ドレイン、及びソースに読み替えればよい。
　入力端子３１には、ＲＦ信号である入力信号ＲＦｉｎが入力される。バッテリー電圧供給端子１７１及び１７２は、バッテリー電圧Ｖｂａｔを供給する。電源電圧供給端子１７３は、増幅器２０１における増幅トランジスタ２０２を動作させるための電源電圧ＶＣＣ１を供給する。
　増幅器２０１における入力端子２０１ａは、キャパシタ２０６を通じて入力端子３１に接続される。増幅器２０１の出力端子２０１ｂは、インダクタ２０７を通じて電源電圧供給端子１７３に接続され、かつ、出力端子３２に接続される。
　増幅器２０１は、入力端子２０１ａから入力される入力信号ＲＦｉｎを増幅し、増幅後の出力信号ＲＦｏｕｔを出力端子３２へ出力する。
　詳細には、増幅器２０１におけるキャパシタ２０３は、入力端子２０１ａに接続された第１端と、第２端と、を有する。抵抗素子２０４は、バイアス供給回路３０１に接続された第１端と、キャパシタ２０３の第２端に接続された第２端と、を有する。
　増幅トランジスタ２０２は、キャパシタ２０３の第２端に接続され、入力信号ＲＦｉｎが供給されるベースと、出力端子２０１ｂに接続され、出力信号ＲＦｏｕｔを出力するコレクタと、接地に接続されたエミッタと、を有する。
　バイアス供給回路３０１は、増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給する。バイアス電圧Ｖｂ２は、本発明でいう「第２バイアス」の一具体例である。なお、第２バイアスは、バイアス電流であってもよい。
　詳細には、バイアス供給回路３０１におけるバイアス用トランジスタ３２２は、抵抗素子３２８を通じてノードＮ１に接続されたベースと、バッテリー電圧供給端子１７２に接続されたコレクタと、抵抗素子２０４を通じて増幅トランジスタ２０２のベースに電気的に接続されたエミッタと、を有する。抵抗素子３２８は、例えば、電流調整のために設けられる。
　バイアス用トランジスタ３２２のコレクタ及びベースには、バッテリー電圧Ｖｂａｔ及びバイアス電圧Ｖｂ１がそれぞれ供給される。バイアス用トランジスタ３２２のエミッタは、増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給する。バイアス電圧Ｖｂ１は、本発明でいう「第１バイアス」の一具体例である。なお、第１バイアスは、バイアス電流であってもよい。
　ショットキーバリアダイオード３２７は、ノードＮ１に接続されたアノードと、抵抗素子３２９を通じてバイアス用トランジスタ３２２のエミッタに接続されたカソードと、を有する。抵抗素子３２９は、例えば、電流調整のために設けられる。
　ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧Ｖｔｈｓは、バイアス用トランジスタ３２２のベース及びエミッタ間の閾値電圧Ｖｔｈｔより低い。具体的には、ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧Ｖｔｈｓは、０．６～０．７Ｖである。バイアス用トランジスタ３２２の閾値電圧Ｖｔｈｔは、１．３５Ｖ程度である。なお、増幅トランジスタ２０２並びにトランジスタ３２４及び３２５のベース及びエミッタ間の閾値電圧Ｖｔｈｔも、１．３５Ｖ程度である。
　温度補償回路３２３並びにトランジスタ３２４及び３２５は、バッテリー電圧供給端子１７１から供給されるバッテリー電圧Ｖｂａｔに基づき、バイアス用トランジスタ３２２のベース及びショットキーバリアダイオード３２７のアノードにそれぞれバイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３を供給する。
　詳細には、トランジスタ３２４は、ノードＮ１に接続されたコレクタと、当該コレクタに接続されたベースと、エミッタと、を有する。以下、トランジスタのコレクタと当該トランジスタのベースとの接続を、ダイオード接続と称することがある。
　トランジスタ３２５は、ダイオード接続されており、トランジスタ３２４のエミッタに接続されたコレクタと、接地に接続されたエミッタと、を有する。トランジスタ３２４及び３２５の各々がダイオードとして機能するので、トランジスタ３２４のコレクタ及びエミッタ間の経路、ならびにトランジスタ３２５のコレクタ及びエミッタ間の経路において、ダイオード２つ分の電圧降下が発生する。
　つまり、接地を基準としたときのトランジスタ３２４のコレクタ及びベースの電圧、すなわちバイアス電圧Ｖｂ３は、ダイオード２つ分の電圧降下に相当するレベルの電圧となる。
　なお、バイアス電圧Ｖｂ３は、バイアス用トランジスタ３２２のベース電流による抵抗素子３２８の電圧降下分だけバイアス電圧Ｖｂ１より高いものの、当該ベース電流が小さいので、バイアス電圧Ｖｂ３は、バイアス電圧Ｖｂ１と大きく異ならない。
　温度補償回路３２３は、バッテリー電圧供給端子１７１から供給されるバッテリー電圧Ｖｂａｔに基づき、ショットキーバリアダイオード３２７の温度特性に応じて変化するバイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３を、ノードＮ１を通じてバイアス用トランジスタ３２２のベース及びショットキーバリアダイオード３２７のアノードにそれぞれ供給する。
　図２は、ショットキーバリアダイオード３２７のＶ－Ｉ特性の温度変化の一例を示す図である。なお、図２おいて、横軸は単位を「Ｖ」とするアノード及びカソード間の電圧を示し、縦軸は単位を「Ａ」とする順方向電流を対数軸で示す。
　図２に示すように、曲線Ｃ１、Ｃ２及びＣ３は、それぞれ８５℃、２５℃及び－３０℃のときのショットキーバリアダイオード３２７のＶ－Ｉ特性を示す。例えば、１ｍＡの順方向電流が流れるときのアノード及びカソード間の電圧は、温度の上昇とともに下がる。
　つまり、ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧Ｖｔｈｓは、温度上昇とともに下がる。
　図３は、ダイオード接続されたトランジスタにおけるエミッタ及びベース間のＥＢダイオードのＶ－Ｉ特性の温度変化の一例を示す図である。なお、図３の見方は、図２と同様である。
　図３に示すように、曲線Ｃ６、Ｃ７及びＣ８は、それぞれ８５℃、２５℃及び－３０℃のときのＥＢダイオードのＶ－Ｉ特性を示す。曲線Ｃ６、Ｃ７及びＣ８と、図２に示す曲線Ｃ１、Ｃ２及びＣ３とをそれぞれ比較して、ＥＢダイオードの閾値電圧がショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧Ｖｔｈｓより高くなっていることが分かる。つまり、ショットキーバリアダイオード３２７を用いることで、より低いバイアス電圧Ｖｂ３でショットキーバリアダイオード３２７を動作させることができる。
　図１に示すように、温度補償回路３２３は、例えば、ショットキーバリアダイオード３２７の温度が下がると、バイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３が上がるようにバイアス供給回路３０１へ出力する電圧又は電流を調整する。一方、温度補償回路３２３は、ショットキーバリアダイオード３２７の温度が上がると、バイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３が下がるようにバイアス供給回路３０１へ出力する電圧又は電流を調整する。
　キャパシタ３２６は、ショットキーバリアダイオード３２７のカソードに接続された第１端と、接地に接続された第２端と、を有する。キャパシタ３２６は、例えば、ショットキーバリアダイオード３２７のカソードの電圧を安定させるために設けられる。
　図４は、ＲＦ増幅回路１の第１参考例であるＲＦ増幅回路９１の回路図である。ＲＦ増幅回路９１は、図１に示すＲＦ増幅回路１と比べて、バイアス供給回路３０１の代わりに、バイアス供給回路９０１を備える。バイアス供給回路９０１は、図１に示すバイアス供給回路３０１と比べて、キャパシタ３２６、ショットキーバリアダイオード３２７及び抵抗素子３２９を含まない。つまり、ＲＦ増幅回路９１では、エミッタフォロワ回路のみによって増幅トランジスタ２０２にバイアスが供給される。
　図５は、ＡＭ－ＡＭ特性の一例を示す図である。なお、図５おいて、横軸は単位を「ｄＢｍ」とする出力信号ＲＦｏｕｔの電力を示し、縦軸は単位を「ｄＢ」とするゲインを示す。
　図６は、ＡＭ－ＰＭ特性の一例を示す図である。なお、図６おいて、横軸は単位を「ｄＢｍ」とする出力信号ＲＦｏｕｔの電力を示し、縦軸は単位を「°」とする位相を示す。
　図５及び図６に示すように、曲線Ｃ１１及びＣ２１は、バッテリー電圧Ｖｂａｔが低い場合において、バイアス供給回路３０１（図１参照）によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給するときのＡＭ－ＡＭ特性及びＡＭ－ＰＭ特性をそれぞれ示す。
　曲線Ｃｒ１２及びＣｒ２２は、バッテリー電圧Ｖｂａｔが低い場合において、バイアス供給回路９０１（図４参照）によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給するときのＡＭ－ＡＭ特性及びＡＭ－ＰＭ特性をそれぞれ示す。
　まず、ゲインの改善について説明する。図５に示すように、バッテリー電圧が一般的なリチウムイオンバッテリーのバッテリー電圧よりも低い場合、曲線Ｃｒ１２は、出力信号ＲＦｏｕｔの電力が小さいとき、すなわち入力信号ＲＦｉｎの電力が小さいとき、ゲインが小さくなっている。この場合、ＤＣコレクタ電流はほぼゼロになってしまい、エミッタフォロワ回路だけでは、増幅トランジスタ２０２にバイアスを供給することが困難である。
　ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧Ｖｔｈｓは、バイアス用トランジスタ３２２のベース及びエミッタ間の閾値電圧Ｖｔｈｔすなわち１．３５Ｖ程度より低い０．６～０．７Ｖである。このため、バッテリー電圧Ｖｂａｔが例えば２．７Ｖ程度と低い場合、バイアス用トランジスタ３２２が動作しないが、ショットキーバリアダイオード３２７を動作させることができる。その結果、バイアスを増幅トランジスタ２０２に供給することができる。
　したがって、出力信号ＲＦｏｕｔの電力が小さいときの曲線Ｃ１１の示すゲインを、曲線Ｃｒ１２の示すゲインより大きくすることができる。
　また、出力信号ＲＦｏｕｔの電力が大きいときには、バイアス用トランジスタ３２２も動作するので、出力信号ＲＦｏｕｔの電力が大きいときの曲線Ｃ１１の示すゲインを曲線Ｃｒ１２の示すゲインと同程度にすることができる。
　次に、歪特性の改善について説明する。図７は、ＲＦ増幅回路１の第２参考例である、特許文献２に記載のＲＦ増幅回路１１の回路図である。出力信号ＲＦｏｕｔの電力が小さいときのゲインを改善する方法として、特許文献２に記載のバイアス回路３０１（以下、参考バイアス回路と称することがある。）によって増幅トランジスタ２０２にバイアスを供給する方法がある。
　図５～図７に示すように、曲線Ｃｒ１３及びＣｒ２３は、バッテリー電圧Ｖｂａｔが低い場合において、参考バイアス回路によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアスを供給するときのＡＭ－ＡＭ特性及びＡＭ－ＰＭ特性をそれぞれ示す。
　曲線Ｃｒ１３は、約５ｄＢｍにおいて変曲点を有し、ゲインが下がる方向に凹んだ形状を有する（図５参照）。つまり、約５ｄＢｍを境にして曲線Ｃｒ１３の傾きの符号が異なる。
　また、曲線Ｃｒ２３は、約８ｄＢｍにおいて変曲点を有し、ゲインが上がる方向に盛り上がった形状を有する（図６参照）。つまり、約８ｄＢｍを境にして曲線Ｃｒ２３の傾きの符号が異なる。
　曲線Ｃｒ１３及びＣｒ２３のように、出力信号ＲＦｏｕｔの電力変化に対して変曲点がある、平らではない場合、増幅トランジスタ２０２から出力される増幅信号の歪が大きくなる。
　これに対して、曲線Ｃ１１（図５参照）は、－２０ｄＢｍから２０ｄＢｍまでの範囲において単調増加しており、変曲点がない。また、曲線Ｃ２１（図６参照）は、－２０ｄＢｍから２０ｄＢｍまでの範囲において単調減少しており、変曲点がない。これは、ＲＦ増幅回路１では、増幅トランジスタ２０２から出力される出力信号ＲＦｏｕｔの歪が小さくなっていることを示す。
　次に、低温時におけるバイアス不足の改善について説明する。上述したように、温度補償回路３２３は、ショットキーバリアダイオード３２７の温度が下がると、バイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３を上げ、ショットキーバリアダイオード３２７の温度が上がると、バイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３を下げる。
　これにより、ショットキーバリアダイオード３２７の温度が変化した場合においても、ショットキーバリアダイオード３２７において適量の順方向電流を流すことができる。つまり、バッテリー電圧Ｖｂａｔが低い場合において、低温時において閾値電圧Ｖｔｈｔが高くなり、バイアス用トランジスタ３２２が動作しないときにおいても、ショットキーバリアダイオード３２７によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給することができる。したがって、低温時においても増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２が適切に供給されるので、バイアス不足によるゲインの低下を抑制することができる。
　［第２実施形態］
　第２実施形態に係る電力増幅回路について説明する。第２実施形態以降では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
　図８は、ＲＦ増幅回路２の回路図である。第２実施形態に係るＲＦ増幅回路２は、図８に示されるように、初段（ドライバ段）の増幅器１０１と出力段（パワー段）の増幅器２０１との間からバイアス用トランジスタ３２２のエミッタに接続するキャパシタ３３１が設けられる点で第１実施形態に係るＲＦ増幅回路１１と異なる。増幅器１０１と増幅器２０１との間からＲＦ信号をピックアップしてバイアス用トランジスタ３２２のエミッタへ加算する。
　ＲＦ増幅回路２は、図１に示すＲＦ増幅回路１と比べて、増幅器１０１と、キャパシタ３３１と、をさらに備える。増幅器１０１及び２０１は、それぞれ初段（ドライバ段）及び出力段（パワー段）の増幅器である。なお、増幅器１０１は、増幅器２０１と同様の構成を有する。
　増幅器１０１の入力端子１０１ａは、入力端子３１に接続される。増幅器１０１の出力端子１０１ｂは、キャパシタ２０６を通じてノードＮ２に接続される。増幅器２０１の入力端子２０１ａは、ノードＮ２に接続される。
　増幅器１０１は、入力端子３１から入力される入力信号ＲＦｉｎを増幅して、増幅後の増幅信号ＲＦ１を増幅トランジスタ２０２のベースへ出力する。
　キャパシタ３３１は、ノードＮ２に接続された第１端と、バイアス用トランジスタ３２２のエミッタに接続された第２端と、を有する。
　このような構成により、キャパシタ３３１によって加算された増幅信号ＲＦ１を増幅トランジスタ２０２のベースに供給することができる。そのため、ショットキーバリアダイオード３２７における順方向電流を低減することができる。その結果、温度補償回路３２３が流す電流を小さくすることができるので、温度補償回路３２３の回路規模を小さくすることができる。
　なお、ＲＦ増幅回路２では、増幅器１０１及び増幅トランジスタ２０２の２段の増幅器が設けられる構成について説明したが、これに限定するものではない。ＲＦ増幅回路２では、増幅器１０１が設けられない構成であってもよい。つまり、１段の増幅回路であっても、増幅トランジスタ２０２の入力端子２０１ａとバイアス用トランジスタ３２２のエミッタとの間にキャパシタ３３１を設けることによって、キャパシタ３３１によって加算された入力信号ＲＦｉｎを増幅トランジスタ２０２のベースに供給することができる。
　また、ＲＦ増幅回路１及び２では、ショットキーバリアダイオード３２７が設けられる構成について説明したが、これに限定するものではない。ショットキーバリアダイオード３２７の代わりに、閾値電圧がＥＢダイオードやＢＣダイオードの閾値電圧よりも低い他の種類のダイオードが設けられる構成であってもよい。
　また、ＲＦ増幅回路１及び２では、増幅トランジスタ２０２及びバイアス用トランジスタ３２２などのトランジスタが、ヒ化ガリウムを主成分とする化合物半導体よって形成される構成について説明したが、これに限定するものではない。
　以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。ＲＦ増幅回路１及び２では、増幅トランジスタ２０２は、入力信号ＲＦｉｎが供給されるベースと、増幅した入力信号ＲＦｉｎを出力するコレクタと、を有する。増幅トランジスタ２０２は、化合物半導体によって形成される。バイアス用トランジスタ３２２は、バイアス電圧Ｖｂ１が供給されるベースと、増幅トランジスタ２０２のベースに電気的に接続され、増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給するエミッタと、を有する。バイアス用トランジスタ３２２は、上記化合物半導体によって形成される。そして、ショットキーバリアダイオード３２７は、バイアス用トランジスタ３２２のベースに電気的に接続されたアノードと、バイアス用トランジスタ３２２のエミッタに電気的に接続されたカソードと、を有する。
　化合物半導体の場合は、トランジスタの閾値電圧が高くなることがあるので、低いバッテリー電圧ＶｂａｔをＲＦ増幅回路に供給する場合において、入力信号ＲＦｉｎの電力が小さいとき、バイアス用トランジスタ３２２のベースには、動作可能な程度のバイアス電圧Ｖｂ１が供給されないことがある。これに対して、上記の構成により、ショットキーバリアダイオード３２７を動作させることができるので、ショットキーバリアダイオード３２７に流れる順方向電流によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給することができる。したがって、低電圧時において、入力信号の電力が小さいときのゲインを向上させることが可能な、化合物半導体から構成されるトランジスタを含むＲＦ増幅回路を提供することができる。そして、入力信号ＲＦｉｎの電力が大きい場合には、バイアス用トランジスタ３２２を動作させることができるので、バイアス用トランジスタ３２２によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を十分に供給することができる。これにより、ショットキーバリアダイオード３２７における順方向電流を低減することができるので、バイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３を供給する温度補償回路３２３の回路規模を小さくすることができる。
　また、ＲＦ増幅回路１及び２では、上記化合物半導体は、ヒ化ガリウムを主成分として含む半導体である。
　このような構成により、増幅トランジスタ２０２及びバイアス用トランジスタ３２２の閾値電圧Ｖｔｈｔが１．３５Ｖ程度と高くなるものの、１．３５Ｖの２倍を超えるバッテリー電圧Ｖｂａｔは必要でなく、ショットキーバリアダイオード３２７が動作する程度までバッテリー電圧Ｖｂａｔを下げることができる。すなわち、バッテリー電圧Ｖｂａｔを効果的に低電圧化することができる。
　また、ＲＦ増幅回路１及び２では、増幅トランジスタ２０２は、入力信号ＲＦｉｎが供給されるベースと、増幅した入力信号ＲＦｉｎを出力するコレクタと、を有する。バイアス用トランジスタ３２２は、Ｖｂ１が供給されるベースと、増幅トランジスタ２０２のベースに電気的に接続され、増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給するエミッタと、を有する。ショットキーバリアダイオード３２７は、バイアス用トランジスタ３２２のベースに電気的に接続されたアノードと、バイアス用トランジスタ３２２のエミッタに電気的に接続されたカソードと、を有する。そして、ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧は、バイアス用トランジスタ３２２の閾値電圧Ｖｔｈｔより低い。
　低いバッテリー電圧ＶｂａｔをＲＦ増幅回路に供給する場合において、入力信号ＲＦｉｎの電力が小さいとき、バイアス用トランジスタ３２２のベースには、動作可能な程度のバイアス電圧Ｖｂ１が供給されないことがある。これに対して、上記のように、ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧がバイアス用トランジスタ３２２の閾値電圧Ｖｔｈｔより低い構成により、バイアス用トランジスタ３２２が動作しないバイアス電圧Ｖｂ１でもショットキーバリアダイオード３２７を動作させることができるので、ショットキーバリアダイオード３２７に流れる順方向電流によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給することができる。したがって、低電圧時において、入力信号の電力が小さいときのゲインを向上させることが可能な、化合物半導体から構成されるトランジスタを含むＲＦ増幅回路を提供することができる。そして、入力信号ＲＦｉｎの電力が大きい場合には、バイアス用トランジスタ３２２を動作させることができるので、バイアス用トランジスタ３２２によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を十分に供給することができる。これにより、ショットキーバリアダイオード３２７における順方向電流を低減することができるので、バイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３を供給する温度補償回路３２３の回路規模を小さくすることができる。
　また、ＲＦ増幅回路１及び２では、ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧は、バイアス用トランジスタ３２２の閾値電圧Ｖｔｈｔより低い。
　このように、ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧がバイアス用トランジスタ３２２の閾値電圧Ｖｔｈｔより低い構成により、バイアス用トランジスタ３２２が動作しないバイアス電圧Ｖｂ１でもショットキーバリアダイオード３２７を動作させることができるので、ショットキーバリアダイオード３２７に流れる順方向電流によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給することができる。
　また、ＲＦ増幅回路１及び２では、温度補償回路３２３は、ショットキーバリアダイオード３２７の温度特性に応じて変化するバイアス電圧Ｖｂ１をバイアス用トランジスタ３２２のベースに供給する。
　このような構成により、ショットキーバリアダイオード３２７が温度変化し、ショットキーバリアダイオード３２７の閾値電圧が変化した場合においても、温度補償回路３２３によって供給されるバイアス電圧Ｖｂ１によってショットキーバリアダイオード３２７を適切に動作させることができる。これにより、ショットキーバリアダイオード３２７の温度に関わらず、増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を適切に供給することができる。
　また、ＲＦ増幅回路１及び２では、バイアス用トランジスタ３２２のコレクタには、バッテリー電圧Ｖｂａｔが供給される。バイアス用トランジスタ３２２のエミッタは、抵抗素子２０４を通じて増幅トランジスタ２０２のベースに電気的に接続される。そして、バッテリー電圧Ｖｂａｔが低いとき、バイアス用トランジスタ３２２が動作せず、ショットキーバリアダイオード３２７が動作する。
　このような構成により、バッテリー電圧Ｖｂａｔが低いときに、ショットキーバリアダイオード３２７に流れる順方向電流によって増幅トランジスタ２０２のベースにバイアス電圧Ｖｂ２を供給することができる。
　また、ＲＦ増幅回路２では、キャパシタ３３１は、増幅トランジスタ２０２のベースに電気的に接続された第１端と、バイアス用トランジスタ３２２のエミッタに電気的に接続された第２端と、を有する。
　このような構成により、増幅信号ＲＦ１の一部を、キャパシタ３３１を通じてバイアス用トランジスタ３２２のエミッタに供給することができるので、増幅トランジスタ２０２のベースに供給されるバイアス電圧Ｖｂ２の位相と電流の位相とを合わせることができる。これにより、出力信号ＲＦｏｕｔの電力に対する出力信号ＲＦｏｕｔの出力位相の変化を抑制することができる。すなわち、良好なＡＭ／ＰＭ特性を実現することができる。したがって、出力信号ＲＦｏｕｔの電力に関わらず、出力信号ＲＦｏｕｔの出力位相の変動を抑制するＲＦ増幅回路を提供することができる。
　また、ＲＦ増幅回路２では、増幅器１０１は、入力される入力信号ＲＦｉｎを増幅して増幅トランジスタ２０２のベースへ出力する。
　このような構成により、キャパシタ３３１によって検波された、増幅された入力信号ＲＦｉｎを増幅トランジスタ２０２のベースに供給することができるので、ショットキーバリアダイオード３２７における順方向電流を低減することができる。これにより、バイアス電圧Ｖｂ１及びＶｂ３を供給する温度補償回路３２３の回路規模をより小さくすることができる。
　なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
＜１＞
　無線周波数信号が供給されるベースと、増幅した前記無線周波数信号を出力するコレクタと、を有する増幅トランジスタであって、化合物半導体によって形成された前記増幅トランジスタと、
　第１バイアスが供給されるベースと、前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、前記増幅トランジスタの前記ベースに第２バイアスを供給するエミッタと、を有する第１トランジスタであって、前記化合物半導体によって形成された前記第１トランジスタと、
　前記第１トランジスタの前記ベースに電気的に接続されたアノードと、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続されたカソードと、を有するショットキーバリアダイオードと、を備える、
　無線周波数増幅回路。
＜２＞
　＜１＞に記載の無線周波数増幅回路であって、
　前記化合物半導体は、ヒ化ガリウムを主成分として含む半導体である、
　無線周波数増幅回路。
＜３＞
　無線周波数信号が供給されるベースと、増幅した前記無線周波数信号を出力するコレクタと、を有する増幅トランジスタと、
　第１バイアスが供給されるベースと、前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、前記増幅トランジスタの前記ベースに第２バイアスを供給するエミッタと、を有する第１トランジスタと、
　前記第１トランジスタの前記ベースに電気的に接続されたアノードと、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続されたカソードと、を有するショットキーバリアダイオードと、を備え、
　前記ショットキーバリアダイオードの閾値電圧は、前記第１トランジスタの閾値電圧より低い、
　無線周波数増幅回路。
＜４＞
　＜１＞又は＜２＞に記載の無線周波数増幅回路であって、
　前記ショットキーバリアダイオードの閾値電圧は、前記第１トランジスタの閾値電圧より低い、
　無線周波数増幅回路。
＜５＞
　＜１＞から＜４＞のいずれか１つに記載の無線周波数増幅回路であって、
　前記無線周波数増幅回路は、
　前記ショットキーバリアダイオードの温度特性に応じて変化する前記第１バイアスを前記第１トランジスタの前記ベースに供給する温度補償回路をさらに備える、
　無線周波数増幅回路。
＜６＞
　＜１＞から＜５＞のいずれか１つに記載の無線周波数増幅回路であって、
　前記第１トランジスタの前記コレクタには、バッテリー電圧が供給され、
　前記第１トランジスタの前記エミッタは、抵抗素子を通じて前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、
　前記バッテリー電圧が低いとき、前記第１トランジスタが動作せず、前記ショットキーバリアダイオードが動作する、
　無線周波数増幅回路。
＜７＞
　＜１＞から＜６＞のいずれか１つに記載の無線周波数増幅回路であって、
　前記無線周波数増幅回路は、
　前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続された第１端と、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続された第２端と、を有するキャパシタをさらに備える、
　無線周波数増幅回路。
＜８＞
　＜７＞に記載の無線周波数増幅回路であって、
　前記無線周波数増幅回路は、
　入力される前記無線周波数信号を増幅して前記増幅トランジスタの前記ベースへ出力する増幅器をさらに備える、
　無線周波数増幅回路。
１、２…ＲＦ増幅回路
３１…入力端子
３２…出力端子
９１…ＲＦ増幅回路
１０１…増幅器
１７１、１７２…バッテリー電圧供給端子
１７３…電源電圧供給端子
２０１…増幅器
２０２…増幅トランジスタ
２０３…キャパシタ
２０４…抵抗素子
２０６…キャパシタ
２０７…インダクタ
３０１…バイアス供給回路
３２２…バイアス用トランジスタ
３２３…温度補償回路
３２４、３２５…トランジスタ
３２６…キャパシタ
３２７…ショットキーバリアダイオード
３２８、３２９…抵抗素子
３３１…キャパシタ
９０１…バイアス供給回路

Claims (8)

  1. 　無線周波数信号が供給されるベースと、増幅した前記無線周波数信号を出力するコレクタと、を有する増幅トランジスタであって、化合物半導体によって形成された前記増幅トランジスタと、
    　第１バイアスが供給されるベースと、前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、前記増幅トランジスタの前記ベースに第２バイアスを供給するエミッタと、を有する第１トランジスタであって、前記化合物半導体によって形成された前記第１トランジスタと、
    　前記第１トランジスタの前記ベースに電気的に接続されたアノードと、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続されたカソードと、を有するショットキーバリアダイオードと、を備える、
    　無線周波数増幅回路。
  2. 　請求項１に記載の無線周波数増幅回路であって、
    　前記化合物半導体は、ヒ化ガリウムを主成分として含む半導体である、
    　無線周波数増幅回路。
  3. 　無線周波数信号が供給されるベースと、増幅した前記無線周波数信号を出力するコレクタと、を有する増幅トランジスタと、
    　第１バイアスが供給されるベースと、前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、前記増幅トランジスタの前記ベースに第２バイアスを供給するエミッタと、を有する第１トランジスタと、
    　前記第１トランジスタの前記ベースに電気的に接続されたアノードと、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続されたカソードと、を有するショットキーバリアダイオードと、を備え、
    　前記ショットキーバリアダイオードの閾値電圧は、前記第１トランジスタの閾値電圧より低い、
    　無線周波数増幅回路。
  4. 　請求項１又は２に記載の無線周波数増幅回路であって、
    　前記ショットキーバリアダイオードの閾値電圧は、前記第１トランジスタの閾値電圧より低い、
    　無線周波数増幅回路。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の無線周波数増幅回路であって、
    　前記無線周波数増幅回路は、
    　前記ショットキーバリアダイオードの温度特性に応じて変化する前記第１バイアスを前記第１トランジスタの前記ベースに供給する温度補償回路をさらに備える、
    　無線周波数増幅回路。
  6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の無線周波数増幅回路であって、
    　前記第１トランジスタの前記コレクタには、バッテリー電圧が供給され、
    　前記第１トランジスタの前記エミッタは、抵抗素子を通じて前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続され、
    　前記バッテリー電圧が低いとき、前記第１トランジスタが動作せず、前記ショットキーバリアダイオードが動作する、
    　無線周波数増幅回路。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載の無線周波数増幅回路であって、
    　前記無線周波数増幅回路は、
    　前記増幅トランジスタの前記ベースに電気的に接続された第１端と、前記第１トランジスタの前記エミッタに電気的に接続された第２端と、を有するキャパシタをさらに備える、
    　無線周波数増幅回路。
  8. 　請求項７に記載の無線周波数増幅回路であって、
    　前記無線周波数増幅回路は、
    　入力される前記無線周波数信号を増幅して前記増幅トランジスタの前記ベースへ出力する増幅器をさらに備える、
    　無線周波数増幅回路。
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