(57)【要約】  小型であり、且つ増幅器の起動直後の利得変動に対する設計自由度が高い高周波電力増幅器を提供する。高周波電力増幅器は、基準電圧を、制御電圧の立ち上がり時に過渡的に増加させることにより、バイアス回路から増幅トランジスタへのバイアスの供給量を増加させるスピードアップ回路（１２２）を備える。スピードアップ回路（１２２）は、コンデンサ（１２１）と、オーバーシュート制御回路（２０１）とを備える。オーバーシュート制御回路（２０１）は、基準電圧を、コンデンサ（１２１）に充電された電荷量に応じて過渡的に増加させる際の増加量を決定するとともに、コンデンサ（１２１）の充放電時の時定数を決定する。
2012111274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の電力増幅を行なう第１のトランジスタと、
基準電圧に応じて前記第１のトランジスタにバイアスを供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路から前記第１のトランジスタへのバイアスの供給量を制御する前記基準電圧を前記バイアス回路に印加する電源回路と、
前記バイアス回路の起動及び停止を制御する制御信号が印加される制御電圧端子と、
前記電源回路から出力される前記基準電圧を、前記制御電圧の立ち上がり時に過渡的に増加させることにより、前記バイアス回路から前記第１のトランジスタへのバイアスの供給量を増加させるスピードアップ回路とを備え、
前記スピードアップ回路は、
一端が前記制御電圧端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサのもう一端に接続された時定数制御回路と、
前記コンデンサと並列に接続された放電回路と、
前記時定数制御回路及び前記電源回路に接続されたオーバーシュート制御回路と
を備え、
前記オーバーシュート制御回路は、前記電源回路から出力される基準電圧を、前記コンデンサに充電された電荷量に応じて過渡的に増加させる際の増加量を決定し、前記時定数制御回路は、前記時定数制御回路および前記オーバーシュート制御回路を経由する前記コンデンサの充放電時の時定数を決定する
高周波電力増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波電力増幅器であって、
前記バイアス回路は前記第１のトランジスタにバイアスを供給する第２のトランジスタを備え、
前記オーバーシュート制御回路は一端が接地された第１の抵抗を備え、
前記時定数制御回路は、
エミッタが前記第１の抵抗を介して接地される第３のトランジスタと、
一端が前記第３のトランジスタのベースに接続された第２の抵抗と、
エミッタが前記第２の抵抗を介して前記第３のトランジスタのベースに接続され、コレクタが前記第３のトランジスタのコレクタと前記第２のトランジスタのコレクタに接続された第４のトランジスタとを備え、
前記コンデンサの一端は前記第４のトランジスタのベースに接続され、他端は前記制御電圧端子に接続され、
前記放電回路は、ゲートが接地され、ソースが前記第４のトランジスタのベースに接続され、ドレインが前記制御電圧端子に接続されるＦＥＴを備え、
前記電源回路は、一端が前記制御電圧端子に接続され、他端が前記第２のトランジスタのベースに接続された第３の抵抗を備え、
前記バイアス回路の前記第２のトランジスタのエミッタは前記第１のトランジスタのベースに接続され、
前記第２のトランジスタのベースは前記第１の抵抗を介して接地されている
高周波電力増幅器。
【請求項３】
請求項１に記載の高周波電力増幅器であって、
前記バイアス回路は前記第１のトランジスタにバイアスを供給する第１のＦＥＴを備え、
前記オーバーシュート制御回路は一端が接地された第１の抵抗を備え、
前記時定数制御回路はエミッタが前記第１の抵抗を介して接地される第３のトランジスタと、
一端が前記第３のトランジスタのベースに接続された第２の抵抗と、
エミッタが前記第２の抵抗を介して前記第３のトランジスタのベースに接続され、コレクタが前記第３のトランジスタのコレクタと前記第１のＦＥＴのドレインに接続された第４のトランジスタとを備え、
前記コンデンサの一端は前記第４のトランジスタのベースに接続され、他端は前記制御電圧端子に接続され、
前記放電回路はゲートが接地され、ソースが前記第４のトランジスタのベースに接続され、ドレインが前記制御電圧端子に接続される第２のＦＥＴを備え、
前記電源回路は、一端が前記制御電圧端子に接続され、他端が前記第１のＦＥＴに接続された第３の抵抗を備え、
前記バイアス回路の前記第１のＦＥＴのソースは前記第１のトランジスタのベースに接続され、
前記第１のＦＥＴのゲートは前記第１の抵抗を介して接地されている
高周波電力増幅器。
【請求項４】
請求項２に記載の高周波電力増幅器であって、
前記電源回路は、
コレクタが前記第２のトランジスタのベースに接続され、エミッタが前記第１の抵抗を介して接地される第５のトランジスタと、
一端が前記第５トランジスタのベースに接続され、他端が接地された第４の抵抗と、
コレクタが前記第２のトランジスタのコレクタに接続され、ベースが前記第２のトランジスタのベースに接続され、エミッタが前記第４の抵抗を介して接地された第６のトランジスタとを備える
高周波電力増幅器。
【請求項５】
請求項２に記載の高周波電力増幅器であって、
前記電源回路は、さらに、
コレクタが前記第２のトランジスタのベースに接続され、ベースがコレクタに接続された第５のトランジスタと、
コレクタが前記第５のトランジスタのエミッタに接続され、ベースがコレクタに接続され、エミッタが前記第１の抵抗の他端に接続された第６のトランジスタとを備え、
前記第３の抵抗、前記第５のトランジスタおよび前記第６のトランジスタは、前記基準電圧を温度補償する温度補償回路を構成する
高周波電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波電力増幅器に関し、より特定的には携帯電話を初めとする移動体通信機器に用いられる高周波電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の移動体通信機器は通話のみならず、メールやコンテンツなど各種データを送受信する情報伝達手段となっている。これに伴い、携帯電話にも無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等が搭載されるようになった。【０００３】
無線ＬＡＮにおいて高速データ通信を行なう際の変調波はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が用いられる。ＯＦＤＭを用いたシステムでは高い変調精度が必要とされるため、高周波電力増幅器では高い線形性が求められる。これに対応するため、高周波電力増幅器は使用する出力において十分な線形性を得るべく、使用する出力に対して十分に高い最大出力を有するように設計される。一方、高周波電力増幅器の最大出力を高くするためには、トランジスタの個数を増やす、またはサイズを大きくする必要があるが、これは増幅器の熱応答を遅くさせる。このため、増幅器の起動直後に増幅用トランジスタの発熱によって、増幅器の温度が上昇し始めてから安定するまで時間を要する。そして、この温度上昇中には増幅器の利得や位相が変化するが、ＯＦＤＭにおいてはこのような変化もＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の致命的な劣化の原因となる。【０００４】
このような、高周波電力増幅器自身の発熱による影響を補正する回路として、特許文献１（特開２００９−２００７７０号公報）には、次のような開示がある。すなわち、電力増幅器の電力開始時に過渡的に増幅用トランジスタへのバイアスを増加させて増幅器の利得を一時的に上げる。それにより、増幅用トランジスタの発熱による温度変動が回路全体で平衡状態に達するまでの時間を短縮させる回路が示されている。【０００５】
図６は特許文献１に示されている回路図である。図６の電力増幅器は増幅トランジスタ５０３、バイアス回路５１１、電源回路５１２、スピードアップ回路５２２を備えている。スピードアップ回路５２２はコンデンサ５２１、トランジスタ５１９、トランジスタ５２０を備える。この電力増幅器では電力増幅のオンオフを制御する制御電圧立ち上がり時にコンデンサ５２１に電荷が流れ込む。それにより、トランジスタ５１９のコレクタとトランジスタ５２０のコレクタに電流が一時的に流れ、トランジスタ５１９のコレクタの電位が一時的に低下する。そして、電源回路５１２の出力電圧が一時的上昇し、バイアス回路５１１から増幅トランジスタ５０３へのバイアスが一時的に増加する。これによって、増幅器の利得が一時的に増加することにより、増幅用トランジスタの発熱による温度変動が回路全体で平衡状態に達するまでの時間を短縮させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２００７７０号公報
【発明の概要】
【０００７】
一方、図６に示されている構成では、一旦、コンデンサ５２１に電荷が充電されると、制御電圧が立ちさがっても、すぐには電荷が放電されない。そのため、無線ＬＡＮなどの短時間でオンオフを繰り返すバースト動作時にはコンデンサ５２１に電荷が残ってしまう状態が生じる。そして、コンデンサ５２１に電荷が残っている状態で、再度制御電圧立ち上がり時に、所望のバイアス増加のために、十分なコンデンサ５２１の充電電流を得ようとする。そのため、コンデンサ５２１の容量値を大きくするか、制御電圧立ち上がり時の電圧値を高くしなければならない。これは、各構成部品の小型化、システムの動作電圧の低電圧化が進む携帯電話などの移動体通信機器への適用を考える場合には大きな課題となる。
【０００８】
また、図６に示されている構成では、制御電圧立ち上がり時のバイアス増加量を調整するためには、コンデンサ５２１の容量値を調整する必要がある。しかし、コンデンサ５２１の容量値を調整すると、バイアス増加量だけでなく、コンデンサ５２１の充電が完了するまでの時定数も同時に変化してしまう。このため、バイアス増加量とコンデンサ５２１の充電完了までの時定数を調整するための設計自由度が低い。これは増幅器の起動直後の利得変動を調整する際の設計自由度が低くなることにつながる。
【０００９】
そこで、小型であり、且つ増幅器の起動直後の利得変動に対する設計自由度が高い構成で、増幅器の起動直後における温度変動による変調精度の劣化を抑えることができる高周波電力増幅器が求められている。
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の一形態における高周波電力増幅器は、高周波信号の電力増幅を行なう第１のトランジスタと、基準電圧に応じて第１のトランジスタにバイアスを供給するバイアス回路を備える。さらに、バイアス回路から第１のトランジスタへのバイアスの供給量を制御する基準電圧をバイアス回路に印加する電源回路を備える。さらに、バイアス回路の起動及び停止を制御する制御信号が印加される制御電圧端子と、電源回路から出力される基準電圧を、制御電圧の立ち上がり時に過渡的に増加させることにより、バイアス回路から第１のトランジスタへのバイアスの供給量を増加させるスピードアップ回路を備える。さらに、スピードアップ回路は、一端が制御電圧端子に接続されたコンデンサと、コンデンサのもう一端に接続された時定数制御回路と、コンデンサと並列に接続された放電回路と、時定数制御回路及び電源回路に接続されたオーバーシュート制御回路とを備える。さらに、オーバーシュート制御回路は、電源回路から出力される基準電圧を、コンデンサに充電された電荷量に応じて過渡的に増加させる際に増加量を決定する。さらに、時定数制御回路は、時定数制御回路およびオーバーシュート制御回路を経由するコンデンサの充放電時の時定数を決定する。
【００１１】
この構成によれば、制御電圧立ち上がり時に上記コンデンサが充電され、その充電電荷による充電電流がオーバーシュート制御回路に流れる。これにより、上記電源回路から出力される基準電圧が過渡的に増加して、第１のトランジスタへのバイアスを過渡的に増加させることができる。これによって、増幅器の利得が一時的の増加することにより、増幅用トランジスタの発熱による温度変動が回路全体で平衡状態に達するまでの時間を短縮させる。そして、増幅器の起動直後における増幅用トランジスタの発熱による温度変動に起因するＥＶＭの劣化を抑えることができる。
【００１２】
また、この構成では、オーバーシュート制御回路の調整により、制御電圧の立ち上がり時の過渡的なバイアス増加の増加量を容易に調整することができる。そして、コンデンサの時定数を上記時定数制御回路で調整できるため、制御電圧の立ち上がり時の過渡的なバイアス増加の増加量と、コンデンサの充電完了までの時定数を互い独立した状態で調整することができる。これは増幅器の起動直後の利得変動を調整する際の設計自由度が高くなることにつながる。
【００１３】
そして、制御電圧の立ち下がり時には、コンデンサに残っていた電荷が上記放電回路によって放電されるため、コンデンサの容量値が小さくても、次の制御電圧立ち上がり時に十分なコンデンサの充電電流を得ることができる。これは高周波電力増幅器の小型化につながる。
【００１４】
ここで、バイアス回路は第１のトランジスタにバイアスを供給する第２のトランジスタを備え、オーバーシュート制御回路は一端が接地された第１の抵抗を備える。さらに、時定数制御回路は、エミッタが第１の抵抗を介して接地される第３のトランジスタと、一端が第３のトランジスタのベースに接続された第２の抵抗を備える。さらに、時定数制御回路は、エミッタが第２の抵抗を介して第３のトランジスタのベースに接続され、コレクタが第３のトランジスタのコレクタと第２のトランジスタのコレクタに接続された第４のトランジスタとを備える。さらに、コンデンサの一端は第４のトランジスタのベースに接続され、他端は制御電圧端子に接続される。さらに、放電回路は、ゲートが接地され、ソースが第４のトランジスタのベースに接続され、ドレインが制御電圧端子に接続されるＦＥＴを備える。さらに、電源回路は、一端が制御電圧端子に接続され、他端が第２のトランジスタのベースに接続された第３の抵抗を備える。さらに、バイアス回路の第２のトランジスタのエミッタは第１のトランジスタのベースに接続され、第２のトランジスタのベースは第１の抵抗を介して接地されていてもよい。
【００１５】
ここで、バイアス回路は第１のトランジスタにバイアスを供給する第１のＦＥＴを備え、オーバーシュート制御回路は一端が接地された第１の抵抗を備える。さらに、時定数制御回路はエミッタが第１の抵抗を介して接地される第３のトランジスタと、一端が第３のトランジスタのベースに接続された第２の抵抗とを備える。さらに、時定数制御回路は、エミッタが第２の抵抗を介して第３のトランジスタのベースに接続され、コレクタが第３のトランジスタのコレクタと第１のＦＥＴのドレインに接続された第４のトランジスタとを備える。さらに、コンデンサの一端は第４のトランジスタのベースに接続され、他端は制御電圧端子に接続される。さらに、放電回路はゲートが接地され、ソースが第４のトランジスタのベースに接続され、ドレインが制御電圧端子に接続される第２のＦＥＴを備える。さらに、電源回路は、一端が制御電圧端子に接続され、他端が第１のＦＥＴに接続された第３の抵抗を備える。さらに、バイアス回路の第１のＦＥＴのソースは第１のトランジスタのベースに接続される。そして、第１のＦＥＴのゲートは第１の抵抗を介して接地されていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、オーバーシュート制御回路は抵抗により構成され、その抵抗値を最適化することにより、基準電圧を上記の増加量を容易に設定することができ、設計の自由度が高い。
【００１７】
ここで、電源回路は、コレクタが第２のトランジスタのベースに接続され、エミッタが第１の抵抗を介して接地される第５のトランジスタと、一端が第５のトランジスタのベースに接続され、他端が接地された第４の抵抗とを備える。さらに、電源回路は、コレクタが第２のトランジスタのコレクタに接続され、ベースが第２のトランジスタのベースに接続され、エミッタが第４の抵抗を介して接地された第６のトランジスタを備えてもよい。
【００１８】
ここで、電源回路は、さらに、コレクタが第２のトランジスタのベースに接続され、ベースがコレクタに接続された第５のトランジスタを備える。さらに、電源回路は、コレクタが第５のトランジスタのエミッタに接続され、ベースがコレクタに接続され、エミッタが第１の抵抗の他端に接続された第６のトランジスタを備える。そして、第３の抵抗、第５のトランジスタおよび第６のトランジスタは、基準電圧を温度補償する温度補償回路を構成するとしてもよい。
【００１９】
この構成によれば、第３の抵抗、第５のトランジスタ及び第６のトランジスタは温度補償回路であり、温度変化に対してバイアスを安定させる。
【００２０】
本発明によれば、増幅用トランジスタの発熱による温度変動が回路全体で平衡状態に達するまでの時間を短縮させ、増幅器の起動直後における増幅用トランジスタの発熱による温度変動に起因するＥＶＭの劣化を抑えることができる。
【００２１】
また、この構成では、オーバーシュート制御回路の調整により、制御電圧の立ち上がり時の過渡的なバイアス増加の増加量を容易に調整することができる。そして、コンデンサの時定数を上記時定数制御回路で調整できるため、制御電圧の立ち上がり時の過渡的なバイアス増加の増加量と、コンデンサの充電完了までの時定数を互い独立した状態で調整することができる。これは増幅器の起動直後の利得変動を調整する際の設計自由度が高くなることにつながる。
【００２２】
そして、制御電圧の立ち下がり時には、コンデンサに残っていた電荷が上記放電回路によって放電されるため、コンデンサの容量値が小さくても、次の制御電圧立ち上がり時に十分なコンデンサの充電電流を得ることができる。これは高周波電力増幅器の小型化につながる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態の比較例の過渡応答特性の一例を示す特性図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態の過渡応答特性の一例を示す特性図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路図である。
【図６】図６は、特許文献１に記載の電力増幅器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る高周波電力増幅器の回路図である。本実施形態に係る高周波電力増幅器は、主に、オーバーシュート制御回路２０１を設けることにより、バイアスを出力するための基準電圧Ｖｒｅｆを、制御電圧端子１４３の制御電圧の立ち上がり直後に過渡的に増加させる際の増加量を決定または設定することを容易にする。
【００２６】
同図の高周波増幅器は、入力端子１０１、出力端子１０５、入力整合回路１０２、出力整合回路１０４、増幅トランジスタ１０３、安定化抵抗１０９、バイアス回路１１１、電源回路１１２、スピードアップ回路１２２、コレクタ電源端子１４１、バイアス電源端子１４２、制御電圧端子１４３、チョークコイル１４４を備える。
【００２７】
第１のトランジスタとしての増幅トランジスタ１０３は、高周波信号の電力増幅を行なう。
【００２８】
バイアス回路１１１は、電源回路１１２から印加される基準電圧Ｖｒｅｆに応じて増幅トランジスタ１０３にバイアスを供給する。具体的は構成例として、バイアス回路１１１は、増幅トランジスタ１０３にバイアスを供給する第２のトランジスタとしてのバイアストランジスタ１０７を備える。バイアストランジスタ１０７は、基準電圧Ｖｒｅｆに応じたバイアスを増幅トランジスタ１０３に供給する。バイアス回路１１１のバイアストランジスタ１０７のエミッタは増幅トランジスタ１０３のベースに接続され、バイアストランジスタ１０７のベースはオーバーシュート制御回路２０１（抵抗１６１）を介して接地されている。
【００２９】
電源回路１１２は、バイアス回路１１１から増幅トランジスタ１０３へのバイアスの供給量を制御する基準電圧Ｖｒｅｆをバイアス回路１１１に印加する。この電源回路１１２は、一端が制御電圧端子１４３に接続され、他端が第２のトランジスタであるバイアストランジスタ１０７のベースに接続された第３の抵抗としての抵抗１３１を備える。さらに、電源回路１１２は、ダイオード接続（つまりコレクタとベースとが短絡）されたトランジスタ１５１と、ダイオード接続されたトランジスタ１５２とを備える。トランジスタ１５１とトランジスタ１５２は、抵抗１３１とオーバーシュート制御回路２０１との間に挿入されるように直列に接続されている。制御電圧端子１４３には、バイアス回路１１１の起動及び停止を制御する制御信号が印加される。
【００３０】
スピードアップ回路１２２は、電源回路１１２から出力される基準電圧Ｖｒｅｆを、制御電圧の立ち上がり時に過渡的に増加させることにより、バイアス回路１１１から増幅トランジスタ１０３へのバイアスの供給量を増加させる。このスピードアップ回路１２２は、コンデンサ１２１と、時定数制御回路２０２と、放電回路２０３と、オーバーシュート制御回路２０１とを備える。コンデンサ１２１は、一端が制御電圧端子１４３に接続され、他端が時定数制御回路２０２に接続される。放電回路２０３は、コンデンサ１２１と並列に接続される。
【００３１】
オーバーシュート制御回路２０１は、電源回路１１２から出力される基準電圧を、コンデンサ１２１に充電された電荷量に応じて過渡的に増加させる際の増加量を決定する。例えば、オーバーシュート制御回路２０１は、一端が接地され、他端が電源回路１１２に接続された第１の抵抗としての抵抗１６１を備えるという簡単は回路構成でよい。
【００３２】
時定数制御回路２０２は、第３のトランジスタとしてのトランジスタ１１９と、第２の抵抗としての抵抗１６２と、第４のトランジスタとしてのトランジスタ１２０とを備える。そして、トランジスタ１１９は、エミッタが第１の抵抗を介して接地される。そして、抵抗１６２は一端がトランジスタ１１９のベースに接続される。そして、トランジスタ１２０は、エミッタが抵抗１６２を介してトランジスタ１１９のベースに接続され、コレクタがトランジスタ１１９のコレクタとバイアストランジスタ１０７のコレクタに接続される。さらに、時定数制御回路２０２は、時定数制御回路２０２およびオーバーシュート制御回路２０１を経由するコンデンサ１２１の充放電時の時定数を決定する。
【００３３】
コンデンサ１２１の一端はトランジスタ１２０のベースに接続され、他端は制御電圧端子１４３に接続されている。
【００３４】
放電回路２０３は、ゲートが接地され、ソースがトランジスタ１２０のベースに接続され、ドレインが制御電圧端子１４３に接続されるＦＥＴ１６３を備える。
【００３５】
入力端子１０１は入力整合回路１０２を介して増幅トランジスタ１０３のベースに接続されている。そして、増幅トランジスタ１０３のエミッタは接地される。そして、増幅トランジスタ１０３のコレクタは、チョークコイル１４４を介してコレクタ電源端子１４１に接続され、且つ出力整合回路１０４を介して出力端子１０５に接続されている。バイアス回路１１１は増幅トランジスタ１０３にバイアスを行なうバイアストランジスタ１０７を備える。そして、バイアストランジスタ１０７のコレクタはバイアス電源端子１４２に接続され、エミッタは安定化抵抗１０９を介して増幅トランジスタ１０３のベースに接続されている。電源回路１１２は抵抗１３１、第５のトランジスタとしてのトランジスタ１５１、第６のトランジスタとしてのトランジスタ１５２を備える。そして、抵抗１３１の一端は制御電圧端子１４３に接続され、他端はバイアストランジスタ１０７のベースとトランジスタ１５１のコレクタとベースに接続される。そして、トランジスタ１５１のエミッタはトランジスタ１５２のコレクタとベースに接続される。この電源回路において抵抗１３１、トランジスタ１５１、トランジスタ１５２は温度補償の役割を果たし、温度変化に対してバイアスを安定させる。スピードアップ回路１２２はオーバーシュート制御回路２０１、時定数制御回路２０２、放電回路２０３、コンデンサ１２１を備える。そして、オーバーシュート制御回路２０１は抵抗１６１を備え、時定数制御回路２０２はトランジスタ１１９、抵抗１６２、トランジスタ１２０を備え、放電回路２０３はＦＥＴ１６３を備える。そして、抵抗１６１の一端は接地され、他端はトランジスタ１５２のエミッタとトランジスタ１１９のエミッタに接続され、トランジスタ１１９のベースは抵抗１６２を介してトランジスタ１２０のエミッタに接続される。そして、トランジスタ１２０のコレクタはトランジスタ１１９のコレクタとバイアストランジスタ１０７のコレクタに接続される。コンデンサ１２１は一端が制御電圧端子１４３に接続され、他端はトランジスタ１２０のベースに接続される。ＦＥＴ１６３のゲートは接地され、ドレインは制御電圧端子１４３に接続され、ソースはトランジスタ１２０のベースに接続される。
【００３６】
図１に示す高周波電力増幅器においては、入力端子１０１から入力された高周波信号は入力整合回路１０２を介して増幅トランジスタ１０３に入力され、増幅トランジスタ１０３で電力増幅される。この増幅された高周波信号は出力整合回路１０４を介して、出力端子１０５に出力される。
【００３７】
一方、制御電圧端子１４３に印加される制御電圧の立ち上がり時には、コンデンサ１２１の充電が完了するまで充電電流が流れる。それにより、トランジスタ１１９とトランジスタ１２０についてもコレクタからエミッタに電流が流れ、その電流が抵抗１６１に流れ込む。それによって、バイアストランジスタ１０７のベース電位が過渡的に上昇することにより、増幅トランジスタ１０３へのバイアスが過渡的に増加し、増幅器の利得が一時的に増加する。それによって、増幅用トランジスタの発熱による温度変動が回路全体で平衡状態に達するまでの時間を短縮させ、増幅器の起動直後における増幅用トランジスタの発熱による温度変動に起因するＥＶＭの劣化を抑えることができる。このとき、抵抗１６１の抵抗値は、コンデンサ１２１の充電完了までの時定数に影響を与えない程度まで、抵抗１６２の抵抗値に対して十分に小さな値であるように設計されている。
【００３８】
また、図１に示す高周波電力増幅器においては、抵抗１６１の抵抗値によって、制御電圧立ち上がり直後のバイアストランジスタ１０７のベース電位の上昇量を調整できる。そのため、コンデンサ１２１の充電完了までの時定数と独立して、バイアスの増加量を調整できる。このため、制御電圧立ち上がり直後の増幅器の過渡的な利得の変化を調整する際の設計自由度が高い。さらに、制御電圧立ち下り時には、コンデンサ１２１に充電されていた電荷がＦＥＴ１６３によって放電されるため、コンデンサ１２１の容量値が小さくても、次の制御電圧立下り時に十分なコンデンサ１２１の充電電流を得ることができる。
【００３９】
ここで、図２に比較例として、図１の高周波電力増幅器のスピードアップ回路１２２を取り去った構成について、高周波信号を入力しない状態での増幅トランジスタ１０３のアイドル電流（コレクタ電流Ｉｃ）の過渡応答特性のシミュレーション結果の一例を示す。このスピードアップ回路１２２を取り去った構成では、増幅トランジスタ１０３の熱応答の遅さが原因となり、アイドル電流が立ち上がり直後（図２の０μｓ〜５０μｓ）には変化している。これは増幅器の立ち上がり直後の利得や位相の変化の原因となり、歪やＥＶＭ劣化の原因となる。
【００４０】
次に図３に図１に示す高周波電力増幅器について、高周波信号を入力しない状態での増幅トランジスタのアイドル電流（コレクタ電流Ｉｃ）の過渡応答特性のシミュレーション結果の一例を示す。この実施形態ではバイアス立ち上がり時にバイアストランジスタ１０７から増幅トランジスタ１０３に供給する電流を強制的に増加させている。このとき、コンデンサ１２１の容量値と抵抗１６１と抵抗１６２の抵抗値は増幅器の立ち上がり直後の温度変化による利得の過渡変化をキャンセルするように設計されている。また、バイアス立ち下り時にはＦＥＴ１６３によって、コンデンサ１２１の電荷を放電しているため、図３において１０００ｕｓのＩｃの立ち上がりが０ｕｓのＩｃの立ち上がり時と同等のバイアス増加量を実現している。これにより、短時間でオンオフを繰り返すバースト動作時にも増幅器の立ち上がり時の利得変動によるＥＶＭの劣化を抑制することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図４に第２の実施形態の高周波電力増幅器の回路図を示す。この第２の実施形態の高周波電力増幅器は、電源回路を除いて第１の実施形態の高周波電力増幅器と同一の構成をしており、同一の構成部は同一符号を用いて説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４２】
電源回路１７１は、第５のトランジスタとしてのトランジスタ１７２と、第４の抵抗としての抵抗１７５と、第６のトランジスタとしてのトランジスタ１７３とを備える。
【００４３】
トランジスタ１７２は、コレクタがバイアストランジスタ１０７のベースに接続され、エミッタが抵抗１６１を介して接地される。
【００４４】
抵抗１７５は、一端がトランジスタ１７２のベースに接続され、他端が接地される。
【００４５】
トランジスタ１７３は、コレクタがバイアストランジスタ１０７のコレクタに接続され、ベースがバイアストランジスタ１０７のベースに接続され、エミッタが抵抗１７５を介して接地される。
【００４６】
このように、図４に示す高周波電力増幅器の電源回路１７１はトランジスタ１７２、トランジスタ１７３、抵抗１７４、抵抗１７５を備える。そして、抵抗１７４の一端は制御電圧端子１４３に接続され、他端はバイアストランジスタ１０７のベースとトランジスタ１７３のベースとトランジスタ１７２のコレクタに接続される。トランジスタ１７３のコレクタは、バイアストランジスタ１０７のコレクタとトランジスタ１１９のコレクタとトランジスタ１２０のコレクタに接続される。また、トランジスタ１７３のエミッタはトランジスタ１７２のベースに接続され、且つ一端が接地された抵抗１７５を介して接地される。トランジスタ１７２のエミッタは抵抗１６１を介して接地される。この電源回路１７１も温度補償の役割を果たし、温度変化に対してバイアスを安定させる。
【００４７】
この図４に示す高周波電力増幅器についても、制御電圧端子に印加される制御電圧の立ち上がり時には、コンデンサ１２１の充電完了まで充電電流が流れ、それにより、トランジスタ１１９とトランジスタ１２０についてもコレクタからエミッタに電流が流れ、その電流が抵抗１６１に流れ込む。これによって、トランジスタ１７２のエミッタ電位が上昇し、トランジスタ１７２のコレクタに流れ込む電流が減少することにより、バイアストランジスタ１０７のベース電位が上昇する。そして、増幅トランジスタ１０３へのバイアスが過渡的に増加し、増幅器の利得が一時的に増加することによって、増幅用トランジスタの発熱による温度変動が回路全体で平衡状態に達するまでの時間を短縮させる。これにより、増幅器の起動直後における増幅用トランジスタの発熱による温度変動に起因するＥＶＭの劣化を抑えることができる。
【００４８】
また、図４に示す高周波電力増幅器も、図１に示す高周波電力増幅器と同様に、抵抗１６１の抵抗値によって、制御電圧立ち上がり直後のバイアストランジスタ１０７のベース電位の上昇量を調整できる。これにより、コンデンサ１２１の充電完了までの時定数と独立して、バイアス増加量を調整できる。
【００４９】
さらに、図４に示す高周波電力増幅器は、制御電圧立ち下り時についても、図１に示す高周波電力増幅器と同様に、コンデンサ１２１に充電されていた電荷がＦＥＴ１６３により放電される。そのため、コンデンサ１２１の容量値が小さくても、次の制御電圧立ち上がり時に十分なコンデンサ１２１の充電電流を得ることができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図５に第３の実施形態の高周波電力増幅器の回路図を示す。この第３の実施形態の高周波電力増幅器は、電源回路とバイアス回路を除いて第１の実施形態の高周波電力増幅器と同一の構成をしており、同一の構成部は同一符号を用いて説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５１】
バイアス回路１８１は、増幅トランジスタ１０３にバイアスを供給する第１のＦＥＴとしてのバイアスＦＥＴ１８２を備える。バイアスＦＥＴ１８２のソースは増幅トランジスタ１０３のベースに接続され、バイアスＦＥＴ１８２のゲートは抵抗１６１を介して接地されている。
【００５２】
時定数制御回路２０２は、第３のトランジスタとしてのトランジスタ１１９と、第２の抵抗としての抵抗１６２と、第４のトランジスタとしてのトランジスタ１２０とを備える。そして、トランジスタ１１９は、エミッタが抵抗１６１を介して接地される。また、抵抗１６２は、一端がトランジスタ１１９のベースに接続される。また、トランジスタ１２０は、エミッタが抵抗１６２を介してトランジスタ１１９のベースに接続され、コレクタがトランジスタ１１９のコレクタとバイアスＦＥＴ１８２のドレインに接続される。
【００５３】
電源回路１９１は、一端が制御電圧端子１４３に接続され、他端がバイアスＦＥＴ１８２に接続された第３の抵抗としての抵抗１９２を備える。
【００５４】
このように、図５に示す高周波電力増幅器の電源回路１９１は一端が制御電圧端子１４３に接続された抵抗１９２を備える。また、バイアス回路１８１はバイアスＦＥＴ１８２を備える。バイアスＦＥＴ１８２は、ソースが安定化抵抗１０９を介して増幅トランジスタ１０３のベースに接続され、ドレインがバイアス電源端子１４２に接続される。また、バイアスＦＥＴ１８２は、ゲートが抵抗１９２を介して制御電圧端子１４３に接続され、且つゲートが抵抗１６１を介して接地されている。
【００５５】
図５の実施形態においても、制御電圧立ち上がり時に過渡的に抵抗１６１に電流が流れ込むことにより、バイアスＦＥＴ１８２のゲートの電位が上昇する。これによって、過渡的に増幅トランジスタ１０３へのバイアスを増加させることができる。これによって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
なお、抵抗１６１は、高周波増幅器の使用条件、例えばコレクタ電源電圧Ｖｃｃ、バイアス電圧Ｖｂｉａｓ、バイアストランジスタ１０７のベース電流（バイアス）等に応じて決定された固定抵抗値を有していてもよいし、可変抵抗であってもよい。
【００５７】
また、抵抗１６１は、製造工程でトリミング等により定める半固定の抵抗であってもよい。
【００５８】
以上、本発明の一形態における高周波増幅器を、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上に述べたように、本発明の一形態における高周波電力増幅器は小型であると同時に、増幅器の起動直後の温度変動に起因する歪や変調精度の劣化を抑えることができるため、携帯電話をはじめとする移動体通信機器等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０１  入力端子
１０２  入力整合回路
１０３，５０３  増幅トランジスタ
１０４  出力整合回路
１０５  出力端子
１０７  バイアストランジスタ
１０９  安定化抵抗
１１１，５１１  バイアス回路
１１２，５１２  電源回路
１１９，１２０，５１９，５２０  トランジスタ
１２１，５２１  コンデンサ
１２２，５２２  スピードアップ回路
１３１  抵抗
１４１  コレクタ電源端子
１４２  バイアス電源端子
１４３  制御電圧端子
１４４  チョークコイル
１５１，１５２  トランジスタ
１６１，１６２  抵抗
１６３  ＦＥＴ
１７１  電源回路
１７２，１７３  トランジスタ
１７４，１７５  抵抗
１８１  バイアス回路
１８２  バイアスＦＥＴ
１９１  電源回路
１９２  抵抗
２０１  オーバーシュート制御回路
２０２  時定数制御回路
２０３  放電回路
【図１】
2012111274.tif 000003
【図２】
2012111274.tif 000004
【図３】
2012111274.tif 000005
【図４】
2012111274.tif 000006
【図５】
2012111274.tif 000007
【図６】
2012111274.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月26日(2013.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
バイアス回路１１１は、電源回路１１２から印加される基準電圧Ｖｒｅｆに応じて増幅トランジスタ１０３にバイアスを供給する。具体的な構成例として、バイアス回路１１１は、増幅トランジスタ１０３にバイアスを供給する第２のトランジスタとしてのバイアストランジスタ１０７を備える。バイアストランジスタ１０７は、基準電圧Ｖｒｅｆに応じたバイアスを増幅トランジスタ１０３に供給する。バイアス回路１１１のバイアストランジスタ１０７のエミッタは増幅トランジスタ１０３のベースに接続され、バイアストランジスタ１０７のベースはオーバーシュート制御回路２０１（抵抗１６１）を介して接地されている。
【国際調査報告】
2012111274.tif 000009
2012111274.tif 000010
2012111274.tif 000011
2012111274.tif 000012