(57)【要約】【課題】エンベロープトラッキング制御を行って無線周波数信号を増幅する場合に、効率よく電力を増幅する電力増幅回路を提供する。【解決手段】電力増幅回路１０は、ベースに入力される無線周波数信号の振幅の包絡線に応じて変動する電源電圧Ｖｃｃがコレクタに供給され、無線周波数信号が増幅された増幅信号をコレクタから出力するトランジスタ１１と、トランジスタ１１の後段に設けられ、増幅信号の高調波成分を減衰させる第１終端回路２１と、前記トランジスタの後段に設けられ、増幅信号の高調波成分を減衰させる第２終端回路３１と、を備える。第１終端回路２１及び第２終端回路３１は、二倍波成分の周波数と三倍波成分の周波数との間の周波数を有する無線周波数信号に対して共振する特性を有する。【選択図】図１
2020202550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅回路であって、
ベースに入力される無線周波数信号の振幅の包絡線に応じて変動する電源電圧がコレクタに供給され、前記無線周波数信号が増幅された増幅信号をコレクタから出力するトランジスタと、
前記トランジスタの後段に設けられ、前記増幅信号の高調波成分を減衰させる第１終端回路と、
前記トランジスタの後段に設けられ、前記増幅信号の高調波成分を減衰させる第２終端回路と、を備え、
前記第１終端回路及び前記第２終端回路は、二倍波成分の周波数と三倍波成分の周波数との間の周波数を有する無線周波数信号に対して共振する特性を有する、電力増幅回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅回路であって、
一端が前記第１終端回路及び前記第２終端回路に接続され、他端が接地に接続される減衰インダクタンス素子を、さらに備える、電力増幅回路。
【請求項３】
請求項１に記載の電力増幅回路であって、
前記第１終端回路及び前記第２終端回路と接地との間に設けられる可変インダクタ部、をさらに備え、
前記可変インダクタ部は、
一端が接地に接続される複数の減衰インダクタンス素子と、
前記無線周波数信号の周波数に基づいて、前記第１終端回路及び前記第２終端回路を、前記複数の減衰インダクタンス素子のいずれかの他端に接続するスイッチング素子と、を備える、電力増幅回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電力増幅回路であって、
前記第１終端回路は、
一端が前記トランジスタのコレクタに接続される第１インダクタンス素子と、
一端が前記第１インダクタンス素子の他端に接続される第１キャパシタンス素子と、一端が前記第１キャパシタンス素子の他端に接続され、接地との間に配置される第２インダクタンス素子と、を有し、
前記第２終端回路は、
一端が前記第１インダクタンス素子の他端に接続される第２キャパシタンス素子と、
一端が前記第２キャパシタンス素子の他端に接続され、接地との間に配置される第３インダクタンス素子と、を有する、電力増幅回路。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電力増幅回路であって、
前記トランジスタの後段に設けられ、前記増幅信号の四倍波成分を減衰させる第３終端回路を、さらに備える、電力増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの移動体の無線周波数（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）信号を用いた通信において、ＲＦ信号を増幅するために電力増幅回路が用いられる。ＲＦ信号を効率よく増幅するための制御方法として、エンベロープトラッキング（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ：ＥＴ）制御が知られている。ＥＴ制御は、無線周波数信号の振幅の包絡線に応じて変動する電源電圧を用いて電力を増幅する制御である。
【０００３】
ＥＴ制御を行うにあたり、ＲＦ信号の二倍波成分などの高調波成分を電力増幅回路において適切に取り扱う必要がある。特許文献１には、基本波の二倍波成分の電力漏洩を抑制する高調波電力増幅器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８７９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＴ制御を行う電力増幅回路では、トランジスタの飽和領域を使用するように電源電圧が制御される。ある電源電圧において、飽和領域でトランジスタを動作させる場合、その電源電圧におけるトランジスタの出力電力は大きい。出力電力が大きい場合、ＲＦ信号の基本波成分に加えて高調波成分も増加する。特許文献１に記載のように、二倍波成分のみに対するインピーダンスを調整するような高調波電力増幅器を用いた場合、三倍波成分以上の高調波成分は調整されない。この場合の電力増幅回路は、三倍波成分以上の高調波成分の影響を受けるため、ＥＴ制御される各電源電圧についてトランジスタの効率が最大となる領域を使用できていない。効率が最大となる領域を使用できていないため、ＥＴ制御を行う電力増幅回路としての最適化ができていなかった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、エンベロープトラッキング制御を行って無線周波数信号を増幅する場合に、効率よく電力を増幅する電力増幅回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る電力増幅回路は、ベースに入力される無線周波数信号の振幅の包絡線に応じて変動する電源電圧がコレクタに供給され、無線周波数信号が増幅された増幅信号をコレクタから出力するトランジスタと、トランジスタの後段に設けられ、増幅信号の高調波成分を減衰させる第１終端回路と、トランジスタの後段に設けられ、増幅信号の高調波成分を減衰させる第２終端回路と、を備え、第１終端回路及び第２終端回路は、二倍波成分の周波数と三倍波成分の周波数との間の周波数を有する無線周波数信号に対して共振する特性を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンベロープトラッキング制御を行って無線周波数信号を増幅する場合に、効率よく電力を増幅する電力増幅回路を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る電力増幅回路の回路図である。
【図２】第１実施形態に係る電力増幅回路のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図３】第１実施形態に係る電力増幅回路における挿入損失を示すグラフである。
【図４】第１実施形態に係る電力増幅回路における効率を示すグラフである。
【図５】第１実施形態に係る電力増幅回路における利得を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に係る電力増幅回路の回路図である。
【図７】第２実施形態に係る電力増幅回路のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図８】第２実施形態に係る電力増幅回路における挿入損失を示すグラフである。
【図９】第３実施形態に係る電力増幅回路の回路図である。
【図１０】比較例に係る電力増幅回路の回路図である。
【図１１】比較例に係る電力増幅回路のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１２】比較例に係る電力増幅回路における挿入損失を示すグラフである。
【図１３】比較例に係る電力増幅回路における効率を示すグラフである。
【図１４】比較例に係る電力増幅回路における利得を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
第１実施形態に係る電力増幅回路１０について説明する。図１に電力増幅回路１０の回路図を示す。電力増幅回路１０は、トランジスタ１１、キャパシタンス素子１２、１３、パッド１４、１５、第１終端回路２１、第２終端回路３１、及び第３終端回路４１を備える。
【００１２】
トランジスタ１１のベースにはキャパシタンス素子１２が接続される。トランジスタ１１のコレクタはパッド１４に接続される。トランジスタ１１のエミッタは接地に接続される。トランジスタ１１には、入力信号ＲＦｉｎの振幅に応じて制御回路（不図示）により制御された電源電圧Ｖｃｃがパッド１４を通じて供給される。
【００１３】
キャパシタンス素子１２には、一端から入力信号ＲＦｉｎが供給される。キャパシタンス素子１３は、一端がパッド１５に接続され、他端は第３終端回路４１に接続される。キャパシタンス素子１２及びキャパシタンス素子１３は、ＲＦ信号から交流成分を取り出すために設けられる。
【００１４】
パッド１４及びパッド１５は、電力増幅回路１０と外部とを接続するために設けられる部材である。
【００１５】
第１終端回路２１はトランジスタ１１の後段に設けられる。第２終端回路３１はトランジスタ１１の後段に設けられる。第３終端回路４１はトランジスタ１１の後段に設けられる。
【００１６】
第１終端回路２１は、インダクタンス素子２１１、キャパシタンス素子２１２、及びインダクタンス素子２１３を有する。インダクタンス素子２１１の一端は、トランジスタ１１のコレクタに接続される。キャパシタンス素子２１２の一端はインダクタンス素子２１１の他端に接続される。インダクタンス素子２１３の一端はキャパシタンス素子２１２の他端に接続される。インダクタンス素子２１３の他端は接地に接続される。なお、キャパシタンス素子とインダクタンス素子の接続関係は逆転してもよい。
【００１７】
第１終端回路２１は、一例として、トランジスタ１１のコレクタから出力されたＲＦ信号に含まれる高調波成分の内、二倍波成分に対するインピーダンスを不整合とさせる。インピーダンスを不整合とさせることにより、二倍波成分をＲＦｏｕｔに出力させない。
【００１８】
なお、電力増幅回路１０が増幅するＲＦ信号の周波数である送信周波数の一番低い周波数と一番高い周波数の間の周波数の２倍を「二倍波成分」とする。送信周波数の一番低い周波数と一番高い周波数の間の周波数の３倍を「三倍波成分」とする。四倍波成分以降の高調波成分についても同様に定義される。
【００１９】
より具体的には、第１終端回路２１は、二倍波成分を反射させるように機能する。第１終端回路２１が反射した二倍波成分は、トランジスタ１１から出力される二倍波成分と合成されて定在波を発生させる。これにより、二倍波成分がパッド１５から出力されないようにする。二倍波成分がパッド１５から出力されないようにすることで、出力信号ＲＦｏｕｔの二倍波成分を減衰させることができる。
【００２０】
第２終端回路３１は、キャパシタンス素子３１２及びインダクタンス素子３１３を有する。キャパシタンス素子３１２の一端は、インダクタンス素子２１１の他端に接続される。インダクタンス素子３１３の一端は、キャパシタンス素子３１２の他端に接続される。インダクタンス素子３１３の他端は接地に接続される。なお、キャパシタンス素子とインダクタンス素子の接続関係は逆転してもよい。
【００２１】
第２終端回路３１は、第１終端回路２１と同様に、一例として、ＲＦ信号に含まれる高調波成分の内、三倍波成分を反射させるように機能する。これにより、三倍波成分がパッド１５から出力されないようにする。よって、出力信号ＲＦｏｕｔの三倍波成分を減衰させることができる。
【００２２】
第３終端回路４１は、インダクタンス素子４１１、キャパシタンス素子４１２、及びインダクタンス素子４１３を有する。インダクタンス素子４１１の一端は、インダクタンス素子２１１の他端に接続される。インダクタンス素子４１１の他端は、キャパシタンス素子１３の一端に接続される。キャパシタンス素子４１２の一端は、インダクタンス素子４１１の他端に接続される。インダクタンス素子４１３の一端はキャパシタンス素子４１２の他端に接続される。インダクタンス素子４１３の他端は、接地に接続される。
なお、キャパシタンス素子とインダクタンス素子の接続関係は逆転してもよい。
【００２３】
第３終端回路４１は、第１終端回路２１と同様に、一例として、ＲＦ信号に含まれる高調波成分の内、四倍波成分を反射させるように機能する。これにより、四倍波成分がパッド１５から出力されないようにする。よって、出力信号ＲＦｏｕｔの四倍波成分を減衰させることができる。
【００２４】
電力増幅回路１０に入力された入力信号ＲＦｉｎは、トランジスタ１１によって増幅される。増幅された信号の内、基本波の二倍波成分は第１終端回路２１によって減衰させられる。基本波の三倍波成分は第２終端回路３１によって減衰させられる。基本波の四倍波成分は第３終端回路４１によって減衰させられる。
【００２５】
図２は、電力増幅回路１０において、トランジスタ１１のコレクタから見たインピーダンスを示すスミスチャートである。このスミスチャートは特定のインピーダンスで規格化されている。このスミスチャートは以下に述べるパラメータに基づいて描画された。
【００２６】
一例として、インダクタンス素子２１１のインダクタンスは０．４ｎＨ、キャパシタンス素子２１２のキャパシタンスは８ｐＦ、インダクタンス素子２１３のインダクタンスは１．５ｎＨとした。キャパシタンス素子３１２のキャパシタンスは８ｐＦ、インダクタンス素子３１３のインダクタンスは０．９ｎＨとした。
【００２７】
一例として、インダクタンス素子４１１のインダクタンスは４．３ｎＨ、キャパシタンス素子４１２のキャパシタンスは８．６ｐＦ、インダクタンス素子４１３のインダクタンスは０．４ｎＨとした。キャパシタンス素子１３のキャパシタンスは２７ｐＦとした。
【００２８】
この電力増幅回路１０について、周波数を１００ＭＨｚから５ＧＨｚまで変化させることによって、図２に示されるスミスチャートが描画される。図２において、一例として、６６３ＭＨｚから７４８ＭＨｚまでの基本波周波数帯域ｆ０、１．３２６ＧＨｚから１．４９６ＧＨｚまでの二倍波周波数帯域２ｆ０、及び１．９８９ＧＨｚから２．２４４ＧＨｚまでの三倍波周波数帯域３ｆ０がそれぞれ太い線で表示されている。
【００２９】
図２において、基本波周波数帯域ｆ０では、インピーダンスはスミスチャートの中心近傍に位置しており、規格化インピーダンスで整合していることがわかる。
【００３０】
また、二倍波周波数帯域２ｆ０及び三倍波周波数帯域３ｆ０はスミスチャートの中心から離れた位置にあり、それぞれの帯域において規格化インピーダンスで整合されていないことがわかる。スミスチャートの外周側に近いほど、その周波数における反射係数が大きくなる。ここでの反射係数は、図１に示されるように、トランジスタ１１のコレクタから見た反射係数Ｓ１１である。
【００３１】
図２のスミスチャートにおいては、二倍波周波数帯域２ｆ０から三倍波周波数帯域３ｆ０にかけて、インピーダンスがスミスチャートの中心側へと変化し、ループＬを一周描いて三倍波周波数帯域３ｆ０に至っている。
【００３２】
インピーダンスが二倍波周波数帯域２ｆ０から三倍波周波数帯域３ｆ０にかけて、整合するように移動し、ある周波数を越えると再び整合しないように変化することによって、ループＬが描かれる。このようにインピーダンスが変化することを、本実施形態では、「
共振」と呼ぶ。すなわち、第１終端回路２１及び第２終端回路３１は、二倍波成分の周波数と三倍波成分の周波数との間の周波数を有する無線周波数信号に対して共振する特性を有する。
【００３３】
共振を発生させることによって、スミスチャート上における二倍波周波数帯域２ｆ０と三倍波周波数帯域３ｆ０とのお互いの位置を調整することができる。スミスチャート上でのお互いのインピーダンスの位置が近づくようにインピーダンスが調整されるということは、二倍波周波数帯域２ｆ０におけるインピーダンスと三倍波周波数帯域３ｆ０におけるインピーダンスの位相差を小さくすることを意味する。
【００３４】
図２のスミスチャートにおいて、二倍波周波数帯域２ｆ０の中央値の周波数に対する位相Φ２は約１４０度である。三倍波周波数帯域３ｆ０の中央値の周波数に対する位相Φ３は約９０度である。
【００３５】
電力増幅回路１０の周波数特性について、図１０に示される比較例としての電力増幅回路１０Ｚと比較する。
【００３６】
電力増幅回路１０Ｚは、トランジスタ１１、キャパシタンス素子１２、１３、パッド１４、１５、第１終端回路２１Ｚ、及び第２終端回路３１Ｚを備える。
【００３７】
第１終端回路２１Ｚは、インダクタンス素子２１１Ｚ、キャパシタンス素子２１２Ｚ、インダクタンス素子２１３Ｚ、キャパシタンス素子２１４Ｚ、及びインダクタンス素子２１５Ｚを有する。第１終端回路２１Ｚは、第１終端回路２１と同様に、ＲＦ信号に含まれる高調波成分の内、二倍波成分を減衰させる。
【００３８】
第２終端回路３１Ｚは、インダクタンス素子３１１Ｚ、キャパシタンス素子３１２Ｚ、及びインダクタンス素子３１３Ｚを有する。第２終端回路３１Ｚは、第２終端回路３１と同様に、ＲＦ信号に含まれる高調波成分の内、三倍波成分を減衰させる。
【００３９】
図１１は、電力増幅回路１０Ｚにおいて、トランジスタ１１のコレクタから見たインピーダンスを示すスミスチャートである。このスミスチャートは特定のインピーダンスで規格化されている。このスミスチャートは以下に述べるパラメータに基づいて描画された。
【００４０】
一例として、インダクタンス素子２１１Ｚのインダクタンスは０．４ｎＨ、キャパシタンス素子２１２Ｚのキャパシタンスは８ｐＦ、インダクタンス素子２１３Ｚのインダクタンスは１．７ｎＨとしている。キャパシタンス素子２１４Ｚのキャパシタンスは１．７ｎＨ、インダクタンス素子２１５Ｚのインダクタンスは１．７ｎＨとしている。
【００４１】
一例として、インダクタンス素子３１１Ｚのインダクタンスは４．３ｎＨ、キャパシタンス素子３１２Ｚのキャパシタンスは８．６ｐＦ、インダクタンス素子３１３Ｚのインダクタンスは０．６２ｎＨとしている。キャパシタンス素子１３のキャパシタンスは２７ｐＦとしている。
【００４２】
電力増幅回路１０Ｚにおいて、周波数を１００ＭＨｚから５ＧＨｚまで変化させることによって、図１１に示されるスミスチャートが描画される。図１１のスミスチャートにおいても、基本波周波数帯域ｆ０、二倍波周波数帯域２ｆ０、及び三倍波周波数帯域３ｆ０がそれぞれ太い線で表示されている。
【００４３】
図１１のスミスチャートでは、二倍波周波数帯域２ｆ０から三倍波周波数帯域３ｆ０にかけて、インピーダンスの周波数特性を示す線がループを描いていない。よって、共振が発生していないことがわかる。
【００４４】
図２で示されるようなインピーダンス特性を有する電力増幅回路１０における高調波成分の減衰について、図３を参照して説明する。図３には、電力増幅回路１０における挿入損失と周波数の関係が示される。基本波周波数帯域ｆ０、二倍波周波数帯域２ｆ０、三倍波周波数帯域３ｆ０、及び２．６５２ＧＨｚから２．９９２ＧＨｚまでの四倍波周波数帯域４ｆ０が太い線で表示されている。
【００４５】
基本波周波数帯域ｆ０における挿入損失は小さい。これは図２に示されるように、基本波周波数帯域ｆ０におけるインピーダンスで整合していることによる。
【００４６】
二倍波周波数帯域２ｆ０及び三倍波周波数帯域３ｆ０については、挿入損失は大きい。つまり、二倍波周波数帯域２ｆ０及び三倍波周波数帯域３ｆ０にある信号は減衰されている。これは、図２に示されるように、二倍波周波数帯域２ｆ０及び三倍波周波数帯域３ｆ０においてインピーダンスが不整合となっていることによる。したがって、第１終端回路２１と第２終端回路３１によって、二倍波成分、三倍波成分を反射させることで生じた減衰である。
【００４７】
四倍波周波数帯域４ｆ０においても挿入損失は大きい。つまり、四倍波周波数帯域４ｆ０にある信号は減衰されている。これは、第３終端回路４１によって、四倍波成分を反射させることによって生じた減衰である。
【００４８】
図１２には、電力増幅回路１０Ｚにおける挿入損失と周波数の関係が示される。基本波周波数帯域ｆ０、二倍波周波数帯域２ｆ０、三倍波周波数帯域３ｆ０においては、電力増幅回路１０と同様である。四倍波周波数帯域４ｆ０においては、電力増幅回路１０Ｚは第３終端回路４１を有していないため、図３のような減衰は生じていない。
【００４９】
次に、電力増幅回路１０における効率について図４及び図５を参照して説明する。図４には、電力増幅回路１０のコレクタの出力電力と電力増幅回路１０の効率の関係が示される。図４の曲線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、及びＥ４は、それぞれ異なる電源電圧におけるトランジスタ１１の効率を示す曲線である。電力増幅回路１０はＥＴ制御が行われるため、トランジスタ１１に供給される電源電圧のそれぞれにおける効率のピーク値を利用することができる。図４の曲線ＥＴｅが、電力増幅回路１０の効率を示す。
【００５０】
電力増幅回路１０では、出力電力が２０ｄＢｍの時、効率は４８％である。出力電力が３４ｄＢｍの時、効率は６０％である。飽和効率は６２％である。
【００５１】
効率について、電力増幅回路１０と電力増幅回路１０Ｚとを比較する。図１３には、図４と同様の条件でＥＴ制御を行った場合の、電力増幅回路１０Ｚでの効率と出力電力の関係が示される。
【００５２】
電力増幅回路１０Ｚでは、出力電力が２０ｄＢｍの時、効率は４４％である。出力電力が３４ｄＢｍの時、効率は５８％である。飽和効率は６０％である。出力電力が２０ｄＢｍの場合と、３４ｄＢｍの場合のいずれにおいても、本発明を適用した電力増幅回路１０での効率が高くなっていることがわかる。
【００５３】
電力増幅回路１０での効率が高い理由について、図５及び図１４を参照して説明する。図５は、電力増幅回路１０の出力電力と利得の関係を示すグラフである。図５では、図４での曲線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、及びＥ４に対応する電源電圧におけるトランジスタ１１の利得がそれぞれ曲線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、及びＧ４によって示される。
【００５４】
図５では、ＥＴ制御を行う場合の利得がＥＴｇとして示される。ＥＴ制御によって、さまざまな出力電力に対して電力増幅回路１０の利得を所定の値とさせている。
【００５５】
図５では、それぞれの電源電圧におけるトランジスタ１１の利得と出力電力の関係において、効率が最大となる出力電力と利得の組が点としてプロットされている。また、これらの点の近似曲線ＭＥが示される。
【００５６】
図１４には、電力増幅回路１０Ｚの出力電力と利得の関係が示される。図１４では、効率が最大となる点及び近似曲線ＭＥが、出力電力が３０ｄＢｍより高い領域では、曲線ＥＴｇから上方に外れている。この場合、電力増幅回路１０Ｚは、効率が最大となる点にて動作することができない。
【００５７】
電力増幅回路１０では、二倍波周波数帯域２ｆ０のインピーダンスと三倍波周波数帯域３ｆ０のインピーダンスを近づけることによって、効率が最大となる点を、出力電力が高い領域において曲線ＥＴｇの近傍に位置させている。
【００５８】
効率が最大となる点を、曲線ＥＴｇの近傍に位置させることによって、例えば出力電力が３４ｄＢｍの場合などの高い出力電力の場合でも、電力増幅回路１０を効率が最大となる点で動作させることができる。よって、電力増幅回路１０は、ＥＴ制御を行ってＲＦ信号を増幅する場合に効率よく電力を増幅することができる。
【００５９】
なお、第１実施形態においては、トランジスタ１１から、第１終端回路２１、第２終端回路３１、第３終端回路４１の順に接続されているが、第１終端回路２１、第２終端回路３１、第３終端回路４１の順番は入れ替えられてもよい。例えば、トランジスタ１１から、第２終端回路３１、第１終端回路２１、第３終端回路４１の順に接続されてもよい。
【００６０】
第２実施形態に係る電力増幅回路１０Ａ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ごとには逐次言及しない。
【００６１】
第２実施形態に係る電力増幅回路１０Ａは、図６に示されるように、第１実施形態に係る電力増幅回路１０において、減衰インダクタンス素子５１をさらに設けたものである。
【００６２】
減衰インダクタンス素子５１は、一端が第１終端回路２１及び第２終端回路３１に接続され、他端が接地に接続される。より具体的には、減衰インダクタンス素子５１は一端が、インダクタンス素子２１３の他端及びインダクタンス素子３１３の他端に接続される。減衰インダクタンス素子５１の他端は接地に接続される。減衰インダクタンス素子５１は、二倍波成分を減衰させるために設けられる。減衰インダクタンス素子５１は、例えば、マイクロストリップラインによって形成される。
【００６３】
図７は、電力増幅回路１０Ａにおいて、トランジスタ１１のコレクタから見たインピーダンスを示すスミスチャートである。このスミスチャートは特定のインピーダンスで規格化されている。このスミスチャートは、第１実施形態に係る電力増幅回路１０と同じ部品に対しては同じパラメータを用いて描画された。一例として、減衰インダクタンス素子５１のインダクタンスは０．２ｎＨとしている。
【００６４】
電力増幅回路１０Ａにおいても、二倍波周波数帯域２ｆ０から三倍波周波数帯域３ｆ０にかけて、インピーダンスの周波数特性を示す線にループＬ１が生じている。つまり、電力増幅回路１０Ａにおいても、共振が発生している。
【００６５】
図８は、図７で示されるインピーダンス特性を有する電力増幅回路１０Ａにおける電力増幅回路１０における挿入損失と周波数の関係が示される。基本波周波数帯域ｆ０、二倍波周波数帯域２ｆ０、三倍波周波数帯域３ｆ０、及び２．６５２ＧＨｚから２．９９２ＧＨｚまでの四倍波周波数帯域４ｆ０が太い線で表示されている。
【００６６】
図８では、減衰インダクタンス素子５１によって、二倍波周波数帯域２ｆ０の信号が、図３における電力増幅回路１０の場合よりも減衰していることがわかる。このように、二倍波成分を減少させつつ、インピーダンスの周波数特性を示す線にループＬ１を作ることができる。電力増幅回路１０Ａにおいても、インピーダンスの周波数特性を示す線にループＬ１を作ることができるので、ＥＴ制御を行うときの効率を向上させることができる。
【００６７】
第３実施形態に係る電力増幅回路１０Ｂについて説明する。電力増幅回路１０Ｂでは、図９に示されるように、第１終端回路２１及び第２終端回路３１と接地との間に可変インダクタ部６１が設けられる。
【００６８】
可変インダクタ部６１は、減衰インダクタンス素子６１１，６１２，６１３及びスイッチング素子６１４を有する。
【００６９】
減衰インダクタンス素子６１１，６１２及び６１３は、それぞれの一端が接地に接続される。減衰インダクタンス素子６１１，６１２及び６１３は、それぞれの他端がスイッチング素子６１４に接続される。減衰インダクタンス素子６１２，６１３及び６１４のインダクタンスは互いに異なるものとする。
【００７０】
スイッチング素子６１４は、第１終端回路２１及び第２終端回路３１と減衰インダクタンス素子６１１，６１２及び６１３との間に設けられる。スイッチング素子６１４は、入力信号ＲＦｉｎの周波数に基づいて、第１終端回路２１及び第２終端回路３１を、減衰インダクタンス素子６１１，６１２又は６１３の他端に接続する。スイッチング素子６１１は例えば、入力信号ＲＦｉｎの周波数に基づく制御信号が外部から入力されることで接続先を切り替える。
【００７１】
トランジスタ１１のコレクタから見たインピーダンスは、スイッチング素子６１４によって第１終端回路２１及び第２終端回路３１が、インダクタンスの異なる減衰インダクタンス素子６１１，６１２又は６１３に接続されることで、変更される。入力信号ＲＦｉｎの周波数に基づいて、トランジスタ１１のコレクタから見たインピーダンスを、それぞれの周波数における二倍波成分の減衰に適した値に変更することで、二倍波成分が適切に減衰される。
【００７２】
可変インダクタ部６１は、入力信号ＲＦｉｎの周波数ごとの二倍波成分を減少させつつ、トランジスタ１１のコレクタから見たインピーダンスの周波数特性を示す線にループを作るようにインピーダンスを変更する。これにより、ＥＴ制御を行うときの効率を向上させることができる。図９の構成では、可変インダクタ部を３個の減衰インダクタンス素子で構成している。可変インダクタ部を構成する減衰インダクタンス素子の個数は３個に限られず、２個、４個あるいはｎ個であっても良い。
【００７３】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本実施形態に係る電力増幅回路１０は、ベースに入力される無線周波数信号の振幅の包絡線に応じて変動する電源電圧Ｖｃｃがコレクタに供給され、無線周波数信号が増幅された増幅信号をコレクタから出力するトランジスタ１１と、トランジスタ１１の後段に設けられ、増幅信号の二倍波成分を減衰させる第１終端回路２１と、トランジスタ１１の後段に設けられ、増幅信号の三倍波成分を減衰させる第２終端回路３１と、を備える。第１終端回路２１及び第２終端回路３１は、二倍波成分の周波数と三倍波成分の周波数との間の周波数を有する無線周波数信号に対して共振する特性を有する。
【００７４】
第１終端回路２１及び第２終端回路３１が、二倍波成分の周波数と三倍波成分の周波数との間の周波数を有する無線周波数信号に対して共振する特性を有するので、二倍波成分及び三倍波成分に対するインピーダンスを調整することができる。
【００７５】
二倍波成分と三倍波成分に対するインピーダンスを調整することによって、各電源電圧Ｖｃｃに対して効率が最大となる動作点でトランジスタ１１を動作させることができる。したがって、電力増幅回路１０は、エンベロープトラッキング制御を行って無線周波数信号を増幅する場合に、効率よく電力を増幅することができる。
【００７６】
電力増幅回路１０Ａは、一端が第１終端回路２１及び第２終端回路３１に接続され、他端が接地に接続される減衰インダクタンス素子５１を、さらに備える。
【００７７】
これにより、二倍波成分の減衰を確保しつつ、二倍波成分及び三倍波成分に対するインピーダンスを調整することができる。電力増幅回路１０Ａによっても、ＥＴ制御において効率よく電力を増幅することができる。
【００７８】
電力増幅回路１０Ｂは、第１終端回路２１及び第２終端回路３１と接地との間に設けられる可変インダクタ部６１、をさらに備え、可変インダクタ部６１は、一端が接地に接続される減衰インダクタンス素子６１１，６１２及び６１３と、無線周波数信号の周波数に基づいて、第１終端回路２１及び第２終端回路３１を、減衰インダクタンス素子６１１，６１２及び６１３のいずれかの他端に接続するスイッチング素子６１４と、を備える。
【００７９】
これにより、周波数が異なる無線周波数信号に対しても、それぞれの周波数において、二倍波成分の減衰を確保しつつ、二倍波成分及び三倍波成分に対するインピーダンスを調整することができる。電力増幅回路１０Ｂによっても、ＥＴ制御において効率よく電力を増幅することができる。
【００８０】
電力増幅回路１０では、第１終端回路２１は、一端がトランジスタ１１のコレクタに接続されるインダクタンス素子２１１と、一端がインダクタンス素子２１１の他端に接続されるキャパシタンス素子２１２と、一端がキャパシタンス素子２１２の他端に接続され、接地との間に配置されるインダクタンス素子２１３と、を有する。第２終端回路３１は、一端がインダクタンス素子２１１の他端に接続されるキャパシタンス素子３１２と、一端がキャパシタンス素子３１２の他端に接続され、接地との間に配置されるインダクタンス素子３１３と、を有する。
【００８１】
インダクタンス素子２１３及びインダクタンス素子３１３のインダクタンスを調整することによって、二倍波成分及び三倍波成分に対するインピーダンスを調整することができる。つまり、インダクタンス素子２１３及びインダクタンス素子３１３のインダクタンスを適切に変更することによって、効率よく電力を増幅することができる。
【００８２】
電力増幅回路１０は、トランジスタ１１の後段に設けられ、増幅信号の四倍波成分を減衰させる第３終端回路４１を、さらに備える。これにより、四倍波成分が出力信号ＲＦｏｕｔに含まれることを抑制することができる。
【００８３】
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。
【符号の説明】
【００８４】
１０、１０Ａ、１０Ｚ…電力増幅回路、１１…トランジスタ、２１、２１Ｚ…第１終端回路、３１、３１Ｚ…第２終端回路、４１…第３終端回路、５１，６１１，６１２，６１３…減衰インダクタンス素子、６１…可変インダクタ部、Ｌ、Ｌ１…ループ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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