(57)【要約】      （修正有）【課題】最大出力電力の低下を抑制することの可能な電力増幅回路を提供する。【解決手段】電力増幅回路１００Ａは、ベース又はゲートに無線周波数信号が入力される第１トランジスタ１１０と、エミッタが第１トランジスタのコレクタ又はドレインに接続され、コレクタに第１電圧Ｖｃ１が供給され、コレクタから無線周波数信号を増幅した第１増幅信号ＲＦｏｕｔ１を出力する第２トランジスタ１１１と、第２トランジスタのベースにバイアス電圧Ｖｏｕｔ１を供給する第３トランジスタ３０４と、を備える。第３トランジスタのコレクタ又はドレインに第２電圧Ｖｃｃ１が供給され、第３トランジスタのベース又はゲートに第１電圧に応じた第３電圧が供給され、第３トランジスタのエミッタ又はソースから第３電圧に応じたバイアス電圧が供給される。【選択図】図２
2020065224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース又はゲートに無線周波数信号が入力される第１トランジスタと、
エミッタが前記第１トランジスタのコレクタ又はドレインに接続され、コレクタに第１電圧が供給され、コレクタから前記無線周波数信号を増幅した第１増幅信号を出力する第２トランジスタと、
前記第２トランジスタのベースにバイアス電圧を供給する第３トランジスタと、
を備え、
前記第３トランジスタのコレクタ又はドレインに第２電圧が供給され、
前記第３トランジスタのベース又はゲートに前記第１電圧に応じた第３電圧が供給され、
前記第３トランジスタのエミッタ又はソースから前記第３電圧に応じた前記バイアス電圧が供給される、電力増幅回路。
【請求項２】
前記第２トランジスタのベースと、前記第３トランジスタのエミッタ又はソースとの間に接続された第１抵抗素子を更に備える、請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項３】
一端が前記第２トランジスタのベースと前記第３トランジスタのエミッタ又はソースとの間の結線に接続され、他端が接地されるキャパシタを更に備える、請求項２に記載の電力増幅回路。
【請求項４】
前記第１電圧を分圧して前記第３電圧を生成する分圧回路を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力増幅回路。
【請求項５】
前記分圧回路は、直列に接続された少なくとも一の第２抵抗素子又はダイオードを含む、請求項４に記載の電力増幅回路。
【請求項６】
前記分圧回路は、直列に接続された２個のダイオードを含む、請求項５に記載の電力増幅回路。
【請求項７】
前記バイアス電圧の低下を抑制する電圧低下抑制回路を更に備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載の電力増幅回路。
【請求項８】
前記電圧低下抑制回路は、第４トランジスタを含み、
前記第４トランジスタのコレクタ又はドレインに前記第２電圧が供給され、
前記第４トランジスタのベース又はゲートに前記第２電圧に応じた第４電圧が供給され、
前記第４トランジスタのエミッタ又はソースは前記分圧回路に接続される、請求項７に記載の電力増幅回路。
【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】
携帯電話等の移動体通信機においては、基地局へ送信する無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）信号の電力を増幅するために電力増幅回路が用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、カスコード接続されたベース接地段トランジスタ及びエミッタ接地段トランジスタを備える電力増幅回路が記載されている。当該電力増幅回路では、直列に接続された２つの抵抗素子及び１つのダイオードにより電源電圧が分圧され、１つのダイオード及び１つの抵抗素子の分の電圧が、ベース接地段のベース電圧として供給される。そして、ＲＦ信号がエミッタ接地段トランジスタのベースに供給されると、ベース接地段トランジスタのコレクタから増幅信号が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２２５１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記電力増幅回路では、ＲＦ信号が増加すると、ベース接地段トランジスタのベース電流が増加し、ベース電圧が低下する。ベース電圧が低下すると、エミッタ接地段トランジスタの最大出力電流が低下し、電力増幅回路全体の最大出力電力が低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、最大出力電力の低下を抑制することの可能な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】
本発明の一態様に係る電力増幅回路は、ベース又はゲートに無線周波数信号が入力される第１トランジスタと、エミッタが第１トランジスタのコレクタ又はドレインに接続され、コレクタに第１電圧が供給され、コレクタから無線周波数信号を増幅した第１増幅信号を出力する第２トランジスタと、第２トランジスタのベースにバイアス電圧を供給する第３トランジスタと、を備え、前記第３トランジスタのコレクタ又はドレインに第２電圧が供給され、第３トランジスタのベース又はゲートに第１電圧に応じた第３電圧が供給され、第３トランジスタのエミッタ又はソースから第３電圧に応じたバイアス電圧が供給される。
【０００８】
この態様によれば、ベース接地段である第２トランジスタのベースに、第３トランジスタのエミッタ又はソースを介してバイアス電圧を供給することができる。これにより、ＲＦ信号が増加して、ベース接地段トランジスタのベース電流が増加した場合であっても、エミッタフォロワトランジスタまたはソースフォロワトランジスタである第３トランジスタによってバイアス電圧が供給されるため、第２トランジスタのベース電圧が低下しない。その結果、電力増幅回路の最大出力電力の低下が抑制される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、最大出力電力の低下を抑制することの可能な電力増幅回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力増幅回路１００の構成例を示す図である。
【図２】電力増幅回路１００の一例である電力増幅回路１００Ａにおける電圧出力回路１２０の構成例（電圧出力回路１２０Ａ）を示す図である。
【図３】電力増幅回路１００Ａの出力電力Ｐｄｏｕｔ（ｄＢｍ）と利得（ｄＢ）との関係を示す図である。
【図４】比較対象としての電力増幅回路１０００の電圧出力回路１２００の構成例を示す図である。
【図５】電力増幅回路１００の一例である電力増幅回路１００Ｂにおける電圧出力回路１２０の構成例（電圧出力回路１２０Ｂ）を示す図である。
【図６】電力増幅回路１００Ａ及び１００Ｂの電源電圧Ｖｃｃ（Ｖ）と、バイポーラトランジスタ１１１のベースに供給されるバイアス電圧Ｖｏｕｔ１（Ｖ）との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電力増幅回路１００を適用したフロントエンドモジュール１のブロック図の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、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、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力増幅回路１００の構成例を示す図である。電力増幅回路１００は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、入力される無線周波数（ＲＦ：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号ＲＦｉｎを増幅し、増幅信号ＲＦｏｕｔ２を出力する。ＲＦ信号ＲＦｉｎの周波数は、例えば数ＧＨｚ程度である。
【００１３】
図１に示されるように、電力増幅回路１００は、バイポーラトランジスタ１１０，１１１，１１２，１１３、電圧出力回路１２０，１２１、バイアス回路１３０，１３１、キャパシタ１４０，１４１、インダクタ１４２，１４３、及び整合回路１５０，１５１，１５２を備える。
【００１４】
電力増幅回路１００は二段の増幅器を含む。初段（ドライブ段）の増幅器はバイポーラトランジスタ１１０，１１１を含み、後段（パワー段）の増幅器はバイポーラトランジスタ１１２，１１３を含む。なお、以下の説明において、２つのバイポーラトランジスタ１１０，１１１又はバイポーラトランジスタ１１２，１１３をまとめて増幅器とも呼ぶ。ドライブ段は、整合回路１５０を通じて入力されるＲＦ信号ＲＦｉｎを増幅して、増幅信号ＲＦｏｕｔ１（第１増幅信号）を出力する。増幅信号ＲＦｏｕｔ１は、整合回路１５１を通じてパワー段に入力される。パワー段は、増幅信号ＲＦｏｕｔ１を増幅して、整合回路１５２を通じて増幅信号ＲＦｏｕｔ２を出力する。
【００１５】
バイポーラトランジスタ１１０（第１トランジスタ）は、エミッタ接地段であり、バイポーラトランジスタ１１１（第２トランジスタ）と共にカスコード接続を構成する。バイポーラトランジスタ１１０は、コレクタがバイポーラトランジスタ１１１のエミッタに接続され、ベースがキャパシタ１４０の一端に接続され、エミッタが接地される。バイポーラトランジスタ１１０のベースには、ＲＦ信号ＲＦｉｎ、及び、バイアス回路１３０から出力されるバイアス電流が供給される。
【００１６】
同様に、バイポーラトランジスタ１１２（第１トランジスタ）は、エミッタ接地段であり、バイポーラトランジスタ１１３（第２トランジスタ）と共にカスコード接続を構成する。バイポーラトランジスタ１１２は、コレクタがバイポーラトランジスタ１１３のエミッタに接続され、ベースがキャパシタ１４１の一端に接続され、エミッタが接地される。バイポーラトランジスタ１１２のベースには、増幅信号ＲＦｏｕｔ１、及び、バイアス回路１３１から出力されるバイアス電流が供給される。なお、バイポーラトランジスタ１１０，１１２はそれぞれ、バイアス回路１３０，１３１から供給されるバイアス電流に従ってゲイン特性が制御されてもよい。
【００１７】
バイポーラトランジスタ１１１，１１３はそれぞれ、ベース接地段であり、バイポーラトランジスタ１１０，１１２とカスコード接続される。具体的には、バイポーラトランジスタ１１１は、コレクタにインダクタ１４２を通して電源電圧Ｖｃｃ１（第１電圧）が供給され、ベースが電圧出力回路１２０に接続され、エミッタがバイポーラトランジスタ１１０のコレクタに接続される。これにより、バイポーラトランジスタ１１１のコレクタから、バイポーラトランジスタ１１０および１１１によって増幅された増幅信号ＲＦｏｕｔ１が出力される。同様に、バイポーラトランジスタ１１３は、コレクタにインダクタ１４３を通して電源電圧Ｖｃｃ２が供給され、ベースが電圧出力回路１２１に接続され、エミッタがバイポーラトランジスタ１１２のコレクタに接続される。これにより、バイポーラトランジスタ１１３のコレクタから、バイポーラトランジスタ１１２および１１３によって増幅された増幅信号が出力される。
【００１８】
バイポーラトランジスタ１１０及びバイポーラトランジスタ１１１がカスコード接続されることにより、各バイポーラトランジスタ１１０，１１１のコレクタ・エミッタ間に印加される電圧は、電源電圧Ｖｃｃ１が分圧された電圧となる。従って、バイポーラトランジスタ１１０にバイポーラトランジスタ１１１を接続しない構成に比べ、電源電圧Ｖｃｃ１の電圧値を略２倍の高さとすることができる。具体的には、例えば、バイポーラトランジスタ１１０，１１１のコレクタ・エミッタ間の耐電圧が各々６Ｖ程度である場合、電源電圧Ｖｃｃ１を１２Ｖ程度とすることができる。なお、パワー段のバイポーラトランジスタ１１２，１１３については、ドライブ段のバイポーラトランジスタ１１０，１１１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００１９】
なお、バイポーラトランジスタ１１１のサイズは、バイポーラトランジスタ１１０に比べて小さいものを用いてもよい。また、カスコード接続されるバイポーラトランジスタの個数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。その場合、各バイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間には、バイポーラトランジスタの個数分に分圧された電圧が印加されるため、電源電圧として許容される電圧値の上限がさらに上昇する。
【００２０】
電圧出力回路１２０，１２１はそれぞれ、電源電圧Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２に応じたバイアス電圧Ｖｏｕｔ１，出力電圧Ｖｏｕｔ２を生成し、バイポーラトランジスタ１１１，１１３のベースに供給する。これにより、バイポーラトランジスタ１１１，１１３のベース電圧は、電源電圧Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２の値に応じて適応的に変動することとなる。従って、上段のバイポーラトランジスタのベース電圧が固定される構成に比べ、カスコード接続される複数のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧が略等しく分圧されることとなる。これにより、上段のバイポーラトランジスタのベース電圧が固定される構成に比べ、電源電圧Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２をさらに高くすることができる。電圧出力回路１２０，１２１の構成の詳細については後述する。
【００２１】
バイアス回路１３０，１３１はそれぞれ、バイアス電流又は電圧を生成し、バイポーラトランジスタ１１０，１１２のベースにバイアス電流又は電圧を供給する。
【００２２】
図２は、電力増幅回路１００の一例である電力増幅回路１００Ａにおける電圧出力回路１２０の構成例（電圧出力回路１２０Ａ）を示す図である。図２においては説明のため、電力増幅回路１００Ａが備える構成のうち、電圧出力回路１２０Ａ、バイポーラトランジスタ１１０，１１１、インダクタ１４２、及び整合回路１５１のみを示す。また、電力増幅回路１００と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
電圧出力回路１２０Ａは、抵抗素子２０１、３００，３０１、ダイオード３０２、３０３、バイポーラトランジスタ３０４、及びキャパシタ２０２を備える。
【００２４】
バイポーラトランジスタ３０４（第３トランジスタ）は、エミッタフォロワトランジスタであって、コレクタに電源電圧Ｖｂａｔ（第２電圧）が供給され、エミッタが抵抗素子２０１を経由してバイポーラトランジスタ１１１に接続される。バイポーラトランジスタ３０４は、電源電圧Ｖｂａｔからコレクタに電流Ｉｂが流入し、当該電流Ｉｂがエミッタから流出する。
【００２５】
抵抗素子３００，３０１（第２抵抗素子）、ダイオード３０２、３０３は直列接続され、抵抗素子３００の一端が電源側（インダクタ１４２の一端）に接続され、ダイオード３０３のカソードが接地される。また、抵抗素子３００と抵抗素子３０１の接続点がバイポーラトランジスタ３０４のベースに接続される。すなわち、バイポーラトランジスタ３０４のベースには、電源電圧Ｖｃｃ１（第１電圧）に応じた電圧（第３電圧）が供給される。なお、ダイオード３０２、３０３は、バイポーラトランジスタのベースとコレクタを接続して構成されるダイオード接続したバイポーラトランジスタであっても良い。
【００２６】
抵抗素子Ｒ２０１は、バラスト抵抗であって、一端がバイポーラトランジスタ３０４のエミッタに接続され、他端がバイポーラトランジスタ１１１のベースに接続されている。エミッタフォロワトランジスタは、低出力インピーダンスであるため、ベース接地段のバイポーラトランジスタ１１１が熱暴走しやすくなるという弊害がある。しかしながら、バラスト抵抗である抵抗素子Ｒ２０１によって熱暴走を抑制することが可能となる。
【００２７】
キャパシタ２０２は、バイパス容量であって、一端が抵抗素子Ｒ２０１及びバイポーラトランジスタ１１１のベースの間に接続され、他端が接地されている。バラスト抵抗である抵抗素子Ｒ２０１によってベース接地段のバイポーラトランジスタ１１１の熱暴走を抑止できるが、その弊害としてRF周波数における電圧出力回路１２０Ａの出力インピーダンスが増加するため、ベース接地段の利得が低下し得る。しかしながら、キャパシタ２０２を追加することによって、RF周波数における電圧出力回路１２０Ａの出力インピーダンスを下げることができ、ベース接地段の利得低下を抑制することが可能となる。
【００２８】
上述の構成により、抵抗素子３００，３０１、ダイオード３０２、３０３によって電源電圧Ｖｃｃ１（第１電圧）が分圧された電圧（第３電圧）が、バイポーラトランジスタ３０４のベースに供給される。そして、バイポーラトランジスタ３０４のエミッタは、抵抗素子２０１を経由して、バイポーラトランジスタ１１１のベースに第３電圧に応じたバイアス電圧Ｖｏｕｔ１を供給する。以上より、電圧出力回路１２０Ａから、バイポーラトランジスタ１１１のベースにバイアス電圧Ｖｏｕｔ１が供給される。
【００２９】
図３を用いて、電力増幅回路１００Ａの効果を説明する。図３は、電力増幅回路１００Ａの出力電力Ｐｄｏｕｔ（ｄＢｍ）と利得（ｄＢ）との関係を示す図である。図３において、符号１００Ａは電力増幅回路１００Ａを示し、符号１０００は比較対象としての電力増幅回路１０００を示す。
【００３０】
なお、比較対象としての電力増幅回路１０００の電圧出力回路１２００は、図４に示す構成を有するものとする。すなわち、電圧出力回路１２００は、第１実施形態に係る電力増幅回路１００が備えるバイポーラトランジスタ３０４と、抵抗素子２０１と、キャパシタ２０２と、ダイオード３０３とを備えていない。電圧出力回路１２００を除いた電力増幅回路１０００のその他の構成は、電力増幅回路１００Ａと同様であるものとする。
【００３１】
図３に示すとおり、出力電力が小さい領域においては、電力増幅回路１００Ａ及び比較例としての電力増幅回路１０００の利得にあまり差は見られない。しかしながら、出力電力が大きい領域では、比較対象としての電力増幅回路１０００の利得は徐々に低下しているのに対して、電力増幅回路１００Ａの利得は変動が小さい。すなわち、電力増幅回路１００Ａでは、最大出力電力の低下が抑制されているといえる。
【００３２】
これは以下のような理由による。すなわち、比較結果としての電力増幅回路１０００においては、ＲＦ信号の電力が増加すると、電源電圧Ｖｃｃ１からバイポーラトランジスタ１１１に流れる電流Ｉｃｅが増加する。すると、電源電圧Ｖｃｃ１から抵抗素子３００を経由してバイポーラトランジスタ１１１のベースに流れる電流も増加するため、抵抗素子３００における電圧降下が増大し、バイポーラトランジスタ１１１のベース電圧も低下する。バイポーラトランジスタ１１１のベース電圧が低下すると、エミッタ接地段であるバイポーラトランジスタ１１０の最大出力電流が低下する。以上より、電力増幅回路１０００の最大出力電力も低下する。
【００３３】
一方、電力増幅回路１００Ａでは、ベース接地段であるバイポーラトランジスタ１１１のベースに流れる電流Ｉｂは、エミッタフォロワトランジスタであるバイポーラトランジスタ３０４を経由して電源電圧Ｖｂａｔから供給される。よって、ＲＦ信号の電力が増加しても、電源電圧Ｖｃｃ１から抵抗素子３００，３０１及びダイオード３０２、３０３に流れる電流が大きく増加することはない。そのため、バイポーラトランジスタ１１１のベース電圧の低下が抑制される。以上より、電力増幅回路１００の最大出力電力の低下も抑制される。
【００３４】
図５は、電力増幅回路１００の一例である電力増幅回路１００Ｂにおける電圧出力回路１２０の構成例（電圧出力回路１２０Ｂ）を示す図である。図５においては説明のため、電力増幅回路１００Ｂが備える構成のうち、電圧出力回路１２０Ｂ、バイポーラトランジスタ１１０，１１１、インダクタ１４２、及び整合回路１５１のみを示す。また、電力増幅回路１００と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
電圧出力回路１２０Ｂは、電圧出力回路１２０Ａが備える要素に加えて、更に、電圧出力回路１２０Ａがバイポーラトランジスタ１１１のベースに供給する電圧が低下することを防止する電圧低下抑制回路４００を備える。電圧低下抑制回路４００は、抵抗素子３０６、ダイオード３０７、３０８、３０９、及びバイポーラトランジスタ３０５を含む。
【００３６】
抵抗素子３０６、ダイオード３０７、３０８、３０９は直列接続され、抵抗素子３０６の一端が電源電圧Ｖｂａｔに接続され、ダイオード３０９のカソードが接地される。また、抵抗素子３０６とダイオード３０７のアノードとの接続点がバイポーラトランジスタ３０５（第４トランジスタ）のベースに接続されている。バイポーラトランジスタ３０５のベースには、電源電圧Ｖｂａｔ（第２電圧）が抵抗素子３０６、ダイオード３０７、３０８、３０９により分圧された電圧（第４電圧）が供給される。バイポーラトランジスタ３０５は、コレクタに電源電圧Ｖｂａｔが供給され、エミッタが抵抗素子３０１とダイオード３０２との接続点に接続される。
【００３７】
図６は、電力増幅回路１００Ａ及び１００Ｂの電源電圧Ｖｃｃ（Ｖ）と、バイポーラトランジスタ１１１のベースに供給されるバイアス電圧Ｖｏｕｔ１（Ｖ）との関係を示す図である。図６において、符号１００Ａは電力増幅回路１００Ａを示し、符号１００Ｂは電力増幅回路１００Ｂを示す。
【００３８】
図６に示すとおり、電力増幅回路１００Ａでは、電源電圧Ｖｃｃが低くなるにつれてバイポーラトランジスタ１１１のベースに供給されるバイアス電圧Ｖｏｕｔ１は徐々に低下していくが、電源電圧Ｖｃｃが所定の電圧（ダイオード３０２のオン電圧とダイオード３０３のオン電圧の和）より低くなると急激にベースに供給される当該バイアス電圧Ｖｏｕｔ１が低下する。これは次のような理由による。すなわち、電源電圧Ｖｃｃが当該所定の電圧より高い場合、ダイオード３０２、３０３はオン状態にあり、ダイオード３０２のアノード電圧は当該所定の電圧にほぼ等しくなる。電源電圧Ｖｃｃと当該所定の電圧の差が抵抗素子３００、３０１に分配され、抵抗素子３００と３０１の中間ノードの電圧がバイポーラトランジスタ３０４のベースに印加されるため、電源電圧Ｖｃｃの変化に対するバイポーラトランジスタ３０４のベース電圧の変化が小さくなり、エミッタフォロワであるバイポーラトランジスタ３０４および抵抗素子２０１を介して出力されるＶｏｕｔ１の変化も小さくなる。一方、電源電圧Ｖｃｃが当該所定の電圧より低い場合、ダイオード３０２、３０３はオフ状態にあり、電源電圧Ｖｃｃが抵抗素子３００を介してバイポーラトランジスタ３０４のベースに印加されるため、電源電圧Ｖｃｃの変化に対するバイポーラトランジスタ３０４のベース電圧の変化は大きくなり、エミッタフォロワであるバイポーラトランジスタ３０４および抵抗素子２０１を介して出力されるＶｏｕｔ１の変化も大きくなる。
【００３９】
一方、図６に示すとおり、電力増幅回路１００Ｂでは、電源電圧Ｖｃｃが低くなるにつれてバイポーラトランジスタ１１１のベースに供給するバイアス電圧Ｖｏｕｔ１は徐々に低下していく。しかしながら、電力増幅回路１００Ａとは異なり、電源電圧Ｖｃｃが低い領域においてバイアス電圧Ｖｏｕｔ１が急激に減少しない。これは次のような理由による。すなわち、電源電圧Ｖｃｃが当該所定の電圧より高い場合、電力増幅回路１００Ａと同じくダイオード３０２、３０３はオン状態にあり、ダイオード３０２のアノード電圧は当該所定の電圧にほぼ等しくなるため、電源電圧Ｖｃｃの変化に対するＶｏｕｔ１の変化は小さくなる。一方、電源電圧Ｖｃｃが当該所定の電圧より低い場合、電力増幅回路１００Ａと異なり、電圧低下抑制回路４００の作用により、ダイオード３０２のアノード電圧が当該所定の電圧にほぼ等しく維持される。電源電圧Ｖｃｃと当該所定の電圧の差が抵抗素子３００、３０１に分配され、抵抗素子３００と３０１の中間ノードの電圧がバイポーラトランジスタ３０４のベースに印加されるため、電源電圧Ｖｃｃの変化に対するバイポーラトランジスタ３０４のベースに供給するベース電圧の変化が小さくなり、エミッタフォロワであるバイポーラトランジスタ３０４および抵抗素子２０１を介して出力されるバイアス電圧Ｖｏｕｔ１の変化も小さくなる。
【００４０】
上述した、電力増幅回路１００Ｂが有する効果は、電力のレベルに応じて電源電圧Ｖｃｃを制御するＡＰＴ（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式やＥＴ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式の動作において特に有効である。
【００４１】
図７は、本発明の実施形態に係る電力増幅回路１００を適用したフロントエンドモジュール１のブロック図の概要を示す図である。
【００４２】
フロントエンドモジュール１は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、音声やデータなどの各種信号を基地局との間で送受信するために用いられる。フロントエンドモジュール１は、無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の複数の周波数帯域（マルチバンド）に対応している。また、フロントエンドモジュール１は、３Ｇ（第３世代移動通信システム）、４Ｇ（第４世代移動通信システム）、５Ｇ（第５世代移動通信システム）等の複数の通信方式（マルチモード）に対応している。なお、フロントエンドモジュール１が対応する通信方式はこれに限られない。また、フロントエンドモジュール１は、キャリアアグリゲーションに対応していてもよい。
【００４３】
フロントエンドモジュール１は、送信信号を入力するための端子ＴｘＩＮと、受信信号を出力するための端子ＲｘＯＵＴと、アンテナに接続するための端子ＡＮＴとを有する。端子ＴｘＩＮと端子ＡＮＴとを結ぶ経路が送信信号経路を構成し、端子ＡＮＴと端子ＲｘＯＵＴとを結ぶ経路が受信信号経路を構成する。
【００４４】
フロントエンドモジュール１は、例えば、電力増幅器１０と、スイッチ１１と、送信フィルタ１２と、低雑音増幅器２０と、スイッチ２１と、受信フィルタ２２と、デュプレクサ３０と、スイッチ４０とを備える。電力増幅器１０は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０から電力が供給される。
【００４５】
端子ＴｘＩＮから供給された送信信号は、電力増幅器１０に供給される。電力増幅器１０は、本発明の実施形態に係る電力増幅回路１００を備える。電力増幅器１０は、電力増幅回路１００によって、端子ＴｘＩＮから供給された送信信号の電力を基地局に送信するために必要なレベルまで増幅し、スイッチ１１へ増幅した送信信号を出力する。
【００４６】
スイッチ１１は、電力増幅器１０から供給された送信信号を選択的に送信フィルタ１２又はデュプレクサ３０に供給する。送信フィルタ１２は、送信信号からスプリアスや帯域外妨害波を除去することにより、所定の帯域の周波数を通過させる。送信フィルタ１２を通過した送信信号は、スイッチ４０を経由して端子ＡＮＴからアンテナへ供給される。アンテナは供給された送信信号を基地局等に送信する。
【００４７】
また、アンテナは、基地局等から受信信号を受信し、当該受信信号を端子ＡＮＴに供給する。端子ＡＮＴから供給された受信信号は、スイッチ４０に供給される。スイッチ４０は、端子ＡＮＴから供給された重心信号を選択的に受信フィルタ２２又はデュプレクサ３０に供給する。受信フィルタ２２は、受信信号からスプリアスや帯域外妨害波を除去することにより、所定の帯域の周波数を通過させる。受信フィルタ２２を通過した受信信号は、スイッチ２１を経由して低雑音増幅器２０に供給される。スイッチ２１は、低雑音増幅器２０を、受信フィルタ２２又はデュプレクサ３０に選択的に接続させる。低雑音増幅器２０は、受信信号を増幅し、端子ＲｘＯＵＴから不図示のＲＦＩＣ等に出力する。
【００４８】
以上、本発明の実施形態に係る電力増幅回路について説明した。本発明の実施形態に係る電力増幅回路は、ベース又はゲートに無線周波数信号が入力される第１トランジスタと、エミッタが第１トランジスタのコレクタ又はドレインに接続され、コレクタに第１電圧が供給され、コレクタから無線周波数信号を増幅した第１増幅信号を出力する第２トランジスタと、第２トランジスタのベースにバイアス電圧を供給する第３トランジスタと、を備え、第３トランジスタのコレクタ又はドレインに第２電圧が供給され、第３トランジスタのベース又はゲートに第１電圧に応じた第３電圧が供給され、第３トランジスタのエミッタ又はソースから第３電圧に応じたバイアス電圧が供給される。
【００４９】
これにより、ベース接地段である第２トランジスタのベースに、第３トランジスタのエミッタ又はソースを介してバイアス電圧を供給することができる。これにより、ＲＦ信号が増加して、ベース接地段トランジスタのベース電流が増加した場合であっても、エミッタフォロワトランジスタまたはソースフォロワトランジスタである第３トランジスタによってバイアス電圧が供給されるため、第２トランジスタのベース電圧が低下しない。その結果、電力増幅回路の最大出力電力の低下が抑制される。
【００５０】
また、上記電力増幅回路は、第２トランジスタのベースと、第３トランジスタのエミッタ又はソースとの間に接続された第１抵抗素子を更に備えてもよい。
【００５１】
これにより、第１抵抗素子がバラスト抵抗として機能するため、電力増幅回路の熱暴走が抑制される。
【００５２】
また、上記電力増幅回路は、一端が第２トランジスタのベースと第３トランジスタのエミッタ又はソースとの間に接続され、他端が接地されるキャパシタを更に備えてもよい。
【００５３】
これにより、バラスト抵抗によって第２トランジスタの利得が低下することを抑制することができる。
【００５４】
また、上記電力増幅回路は、第１電圧を分圧して第３電圧を生成する分圧回路を更に備えてもよい。
【００５５】
これにより、第２トランジスタのバイアス電圧の制御が容易になる。
【００５６】
また、上記電力増幅回路では、分圧回路は、直列に接続された少なくとも一の第２抵抗素子又はダイオードを含んでもよい。
【００５７】
これにより、簡易な構成によって第２トランジスタのバイアス電圧の制御が容易になる。
【００５８】
また、上記電力増幅回路では、分圧回路は、直列に接続された２個のダイオードを含んでもよい。
【００５９】
これにより、簡易な構成によって第２トランジスタのバイアス電圧の制御が容易になる。
【００６０】
また、上記電力増幅回路は、バイアス電圧の低下を抑制する電圧低下抑制回路を更に備えてもよい。
【００６１】
これにより、第２トランジスタのバイアス電圧の低下を抑制することができる。
【００６２】
また、上記電力増幅回路では、電圧低下抑制回路は、第４トランジスタを含み、第４トランジスタのコレクタ又はドレインに第２電圧が供給され、第４トランジスタのベース又はゲートに第２電圧に応じた第４電圧が供給され、第４トランジスタのエミッタ又はソースは分圧回路に接続されてもよい。
【００６３】
これにより、簡易な構成により第２トランジスタのバイアス電圧の低下を抑制することができる。
【００６４】
以上説明した実施形態は、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。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、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、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１…フロントエンドモジュール、１０…電力増幅器、１１…スイッチ、１２…送信フィルタ、２０…低雑音増幅器、２１…スイッチ、２２…受信フィルタ、３０…デュプレクサ、４０…スイッチ、５０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１００、１００Ａ、１００Ｂ…電力増幅回路、１１０、１１１、１１２、１１３、３０４、３０５…バイポーラトランジスタ、１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２１…電圧出力回路、１３０、１３１…バイアス回路、１４０、１４１、２０２…キャパシタ、１４２、１４３…インダクタ、１５０、１５１、１５２…整合回路、２０１、３００、３０１、３０６…抵抗素子、３０２、３０３、３０７、３０８、３０９…ダイオード、４００…電圧低下抑制回路
【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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