(57)【要約】      （修正有）【課題】電力増幅モジュールにおける線形性を高める。【解決手段】電力増幅モジュール１０３は、入力信号を増幅して出力する増幅回路２１２と、該増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型のバイアス回路２１１とを有する無線周波数増幅回路２０２と、第１の基準電圧から、バイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される第１の定電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される第２の定電圧とを生成する定電圧生成回路２０１と、を備える。【選択図】図２
2014171170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅して出力する増幅回路と、該増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型のバイアス回路とを有する無線周波数増幅回路と、
第１の基準電圧から、前記バイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される第１の定電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される第２の定電圧とを生成する定電圧生成回路と、
を備える電力増幅モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
前記定電圧生成回路は、電源電圧から前記第１の基準電圧を生成するバンドギャップ回路を含む、電力増幅モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力増幅モジュールであって、
前記定電圧生成回路は、
前記第１の基準電圧から、前記バイアス回路の前記トランジスタのベース側に接続されるダイオードの温度特性に応じて変化する第２の基準電圧を生成する温度特性補償回路と、
前記第２の基準電圧に応じたレベルの前記第１及び第２の定電圧を生成する電圧生成回路と、
を含む、電力増幅モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の電力増幅モジュールであって、
前記温度特性補償回路は、
定電流を生成する定電流生成回路と、
温度に応じて変化する調整電流を生成する調整電流生成回路と、
前記定電流及び前記調整電流から得られる出力電流を前記第２の基準電圧に変換する電流電圧変換回路と、
を含む、電力増幅モジュール。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の電力増幅モジュールであって、
前記温度特性補償回路は、前記第２の基準電圧を、二次以上の変化特性で変化させる、電力増幅モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記増幅回路は、前記入力信号を増幅して出力する第１の増幅回路と、前記第１の増幅回路からの出力信号を増幅して出力する第２の増幅回路とを含み、
前記バイアス回路は、前記第１の増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型の第１のバイアス回路と、前記第２の増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型の第２のバイアス回路とを含み、
前記第１の定電圧が、前記第１のバイアス回路を構成するトランジスタのベース側と、前記第２のバイアス回路を構成するトランジスタのベース側とに印加され、
前記第２の定電圧が、前記第１のバイアス回路を構成するトランジスタのコレクタ側と、前記第２のバイアス回路を構成するトランジスタのコレクタ側とに印加される、
電力増幅モジュール。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記増幅回路は、前記入力信号を増幅して出力する第１の増幅回路と、該第１の増幅回路からの出力信号を増幅して出力する第２の増幅回路とを含み、
前記バイアス回路は、前記第１の増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型の第１のバイアス回路と、前記第２の増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型の第２のバイアス回路とを含み、
前記定電圧生成回路は、
前記第１の基準電圧から、前記第１のバイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される第１の定電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される第２の定電圧とを生成する第１の定電圧生成回路と、
前記第１の基準電圧から、前記第２のバイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される第３の定電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される第４の定電圧とを生成する第２の定電圧生成回路と、
を含む、電力増幅モジュール。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記無線周波数増幅回路は、
第１の周波数帯域の入力信号を増幅して出力する第１の増幅回路と、該第１の増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型の第１のバイアス回路とを有する第１の無線周波数増幅回路と、
第２の周波数帯域の入力信号を増幅して出力する第２の増幅回路と、該第２の増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型の第２のバイアス回路とを有する第２の無線周波数増幅回路と、
を含み、
前記定電圧生成回路は、
前記第１の基準電圧から、前記第１のバイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される第１の定電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される第２の定電圧とを生成する第１の定電圧生成回路と、
前記第１の基準電圧から、前記第２のバイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される第３の定電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される第４の定電圧とを生成する第２の定電圧生成回路と、
を含む、電力増幅モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第１の定電圧生成回路は、周波数帯域を選択するための選択信号が前記第１の周波数帯域の選択を示している場合に、前記第１及び第２の定電圧を生成し、
前記第２の定電圧生成回路は、前記選択信号が前記第２の周波数帯域の選択を示している場合に、前記第３及び第４の定電圧を生成する、
電力増幅モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記無線周波数増幅回路と前記定電圧生成回路とが、異なる基板に形成されている、
電力増幅モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅モジュールに関する。
【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モジュールが用いられる。このような電力増幅モジュールには、ＲＦ信号を増幅する増幅回路の他に、該増幅回路を構成するトランジスタを動作点にバイアスするためのバイアス回路が含まれている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図２５は、増幅回路及びバイアス回路の一般的な構成を示す図である。増幅回路２５０１は、ベースに入力されるＲＦ信号（ＲＦIN）を増幅し、増幅されたＲＦ信号（ＲＦOUT）を出力する。バイアス回路２５０２は、増幅回路２５０１を構成するトランジスタ２５０３を動作点にバイアスするためのものであり、エミッタフォロワ型の構成となっている。図２５に示すように、一般的に、バイアス回路２５０２を構成するトランジスタ２５０４のベース側には、所定レベルに制御された定電圧ＶREFが印加される一方、該トランジスタ２５０４のコレクタ側には、バッテリ電圧ＶBAT等の電源電圧が直接印加されることが多い。
【０００５】
ところで、携帯電話機等の移動体通信機においては、通信速度を向上させるために、電力増幅モジュールには高い線形性が求められる。しかしながら、移動体通信機におけるバッテリ電圧ＶBATは、例えば、３Ｖ弱から５Ｖ程度の範囲で大きく変動することがある。このようなバッテリ電圧ＶBATがトランジスタ２５０４のコレクタ側に印加されると、バッテリ電圧ＶBATの変動によってバイアス回路２５０２のバイアス出力が変動する。そして、バイアス出力の変動に伴って増幅回路２５０１のゲインが変動し、線形性の低下を招くこととなる。
【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、電力増幅モジュールにおける線形性を高め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モジュールは、入力信号を増幅して出力する増幅回路と、該増幅回路を動作点にバイアスするためのエミッタフォロワ型のバイアス回路とを有する無線周波数増幅回路と、第１の基準電圧から、バイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される第１の定電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される第２の定電圧とを生成する定電圧生成回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力増幅モジュールにおける線形性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。
【図２】電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。
【図３】定電圧生成回路の構成の一例を示す図である。
【図４】ＲＦ増幅回路の構成の一例を示す図である。
【図５】定電圧生成回路の構成の他の一例を示す図である。
【図６】温度Ｔと電圧ＶTとの関係の一例を示す図である。
【図７】温度特性補償回路の構成の一例を示す図である。
【図８】電流ＩTの変化の一例を示す図である。
【図９】基準電圧ＶTを二次の変化特性で変化させる場合の、温度特性補償回路の構成の一例を示す図である。
【図１０】電流Ｉt3と電流Ｉ3との関係の一例を示す図である。
【図１１】電流Ｉht0の変化の一例を示す図である。
【図１２】電流Ｉht1と電流ＩTとの関係の一例を示す図である。
【図１３】二次の変化特性で変化する電圧ＶTの一例を示す図である。
【図１４】基準電圧ＶTを二次の変化特性で変化させる場合の、温度特性補償回路の構成の他の一例を示す図である。
【図１５】電流Ｉht2の変化の一例を示す図である。
【図１６】電流Ｉht2と電流ＩTとの関係の一例を示す図である。
【図１７】温度特性補償回路の構成の他の一例を示す図である。
【図１８】正の温度特性及び負の温度特性を説明するための図である。
【図１９】二次補正回路における温度特性の一例を示す図である。
【図２０】ｎ次の変化特性で変化する電圧ＶTの一例を示す図である。
【図２１】増幅段が二段で構成された電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。
【図２２】増幅段が二段で構成された電力増幅モジュールにおいて、各段に供給される定電圧が個別に制御される構成の一例を示す図である。
【図２３】各段に供給される定電圧を個別に制御する場合における、定電圧生成回路の構成の一例を示す図である。
【図２４】マルチバンドに対応した電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。
【図２５】増幅回路及びバイアス回路の一般的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。送信ユニット１００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へ送信するために用いられる。なお、移動体通信機は基地局から信号を受信するための受信ユニットも備えるが、ここでは説明を省略する。
【００１１】
図１に示すように、送信ユニット１００は、変調部１０１、送信電力制御部１０２、電力増幅モジュール１０３、フロントエンド部１０４、及びアンテナ１０５を含んで構成される。
【００１２】
変調部１０１は、ＨＳＵＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｐｅｄ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の変調方式に基づいて入力信号を変調し、無線送信を行うための高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を生成する。ＲＦ信号は、例えば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。
【００１３】
送信電力制御部１０２は、送信電力制御信号に基づいて、ＲＦ信号の電力を調整して出力する。送信電力制御信号は、例えば、基地局から送信される適応電力制御（ＡＰＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号に基づいて生成される。例えば、基地局は、移動体通信機からの受信信号を測定することにより、移動体通信機における送信電力を適切なレベルに調整するためのコマンドとして、ＡＰＣ信号を移動体通信機に送信することができる。
【００１４】
電力増幅モジュール１０３は、送信電力制御部１０２から出力されるＲＦ信号（ＲＦIN）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、増幅信号（ＲＦOUT）を出力する。
【００１５】
フロントエンド部１０４は、増幅信号に対するフィルタリングや、基地局から受信する受信信号とのスイッチングなどを行う。フロントエンド部１０４から出力される増幅信号は、アンテナ１０５を介して基地局に送信される。
【００１６】
図２は、電力増幅モジュール１０３の構成の一例を示す図である。図２に示すように、電力増幅モジュール１０３は、定電圧生成回路２０１、ＲＦ増幅回路２０２、及び整合回路（ＭＮ：Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）２０３を含んでいる。また、ＲＦ増幅回路２０２は、バイアス回路２１１、増幅回路２１２、及び整合回路２１３を含んでいる。
【００１７】
図２に示す構成では、定電圧生成回路２０１及びＲＦ増幅回路２０２は、異なる基板に形成されている。例えば、定電圧生成回路２０１は、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて構成され、ＲＦ増幅回路２０２は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）等のバイポーラトランジスタを用いて構成することができる。ＲＦ増幅回路２０２にＨＢＴを用いる場合、ＨＢＴを構成する基板の材料には、例えば、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等を用いることができる。なお、定電圧生成回路２０１及びＲＦ増幅回路２０２が同一の基板に形成されていてもよい。
【００１８】
定電圧生成回路２０１は、バッテリ電圧ＶBATから、バイアス回路２１１に供給される定電圧ＶREFB，ＶREFCを生成する。
【００１９】
バイアス回路２１１は、定電圧生成回路２０１から供給される定電圧ＶREFB，ＶREFCを用いて、増幅回路２１２を構成するトランジスタを動作点にバイアスする。
【００２０】
増幅回路２１２は、入力されるＲＦ信号（ＲＦIN）を増幅し、増幅信号ＲＦOUTを出力する。なお、増幅回路２１２の前後に設けられた整合回路２１３，２０３は、入出力のインピーダンスを整合させるためのものであり、例えば、キャパシタやインダクタを用いて構成される。
【００２１】
電力増幅モジュール１０３を構成する、定電圧生成回路２０１及びＲＦ増幅回路２０２の構成例について説明する。
【００２２】
図３は、定電圧生成回路２０１の構成の一例を示す図である。図３に示すように、定電圧生成回路２０１は、バンドギャップ回路３０１、オペアンプ３０２，３０３、抵抗３０４〜３０７、及びキャパシタ３０８を用いて構成することができる。
【００２３】
バンドギャップ回路３０１は、バッテリ電圧ＶBAT等の電源電圧から、温度や電源電圧の変動に依存しないバンドギャップ基準電圧ＶBGを生成する。基準電圧ＶBGは、例えば、１．２Ｖ程度である。
【００２４】
オペアンプ３０２及び抵抗３０４，３０５は、非反転増幅回路を構成しており、基準電圧ＶBGを抵抗３０４，３０５の抵抗値に応じたゲインで増幅し、定電圧ＶREFBを生成する。同様に、オペアンプ３０３及び抵抗３０６，３０７は、非反転増幅回路を構成しており、基準電圧ＶBGを抵抗３０６，３０７の抵抗値に応じたゲインで増幅し、定電圧ＶREFCを生成する。
【００２５】
ここで、オペアンプ３０２，３０３を構成するトランジスタは、例えば、ＭＯＳＦＥＴとすることができる。なお、オペアンプ３０２，３０３を構成するトランジスタを、バイポーラトランジスタとすることもできる。
【００２６】
キャパシタ３０８は、ＲＦ増幅回路２０２から戻ってくる電流の影響を抑制するためのデカップリング容量である。
【００２７】
図４は、ＲＦ増幅回路２０２の構成の一例を示す図である。前述したように、ＲＦ増幅回路２０２は、バイアス回路２１１、増幅回路２１２、及び整合回路２１３を含んでいる。
【００２８】
バイアス回路２１１は、トランジスタ４０１、抵抗４０２〜４０４、及びダイオード４０５，４０６を含んで構成することができる。ここで、トランジスタ４０１は、例えば、ＨＢＴ等のバイポーラトランジスタである。図４に示すように、定電圧生成回路２０１から供給される定電圧ＶREFB及び定電圧ＶREFCは、それぞれ、トランジスタ４０１のベース側及びコレクタ側に印加される。
【００２９】
具体的には、抵抗４０２の一端に定電圧ＶREFBが印加される。抵抗４０２の他端は、直列に接続されたダイオード４０５，４０６に接続されるとともに、抵抗４０３の一端に接続されている。そして、抵抗４０３の他端が、トランジスタ４０１のベースに接続されている。また、トランジスタ４０１のコレクタには定電圧ＶREFCが印加されている。そして、トランジスタ４０１のエミッタが抵抗４０４の一端に接続され、抵抗４０４の他端が増幅回路２１２へのバイアス出力として増幅回路２１２に接続されている。
【００３０】
増幅回路２１２は、トランジスタ４１１、抵抗４１２、及びインダクタ４１３を含んで構成することができる。ここで、トランジスタ４１１は、例えば、ＨＢＴ等のバイポーラトランジスタである。
【００３１】
図４に示すように、抵抗４１２の一端には、ＲＦ信号（ＲＦIN）が整合回路２１３及び抵抗４１２を介して入力されるとともに、バイアス回路２１１のバイアス出力が接続されている。そして、抵抗４１２の他端が、トランジスタ４１１のベースに接続されている。また、インダクタ４１３の一端にはバッテリ電圧ＶBATが印加され、インダクタ４１３の他端が、トランジスタ４１１のコレクタに接続されている。そして、トランジスタ４１１のコレクタから、増幅信号ＲＦOUTが整合回路２０３を介して出力される。なお、インダクタ４１３の一端に印加される電圧は、バッテリ電圧ＶBATではなく、例えばＤＣＤＣコンバータによって生成された所定レベルの電源電圧ＶCCであってもよい。
【００３２】
図４に示したように、バイアス回路２１１においては、トランジスタ４０１のベース側に定電圧ＶREFBが印加され、トランジスタ４０１のコレクタ側に定電圧ＶREFCが印加されている。定電圧ＶREFCは、バッテリ電圧ＶBATが変動しても変化しないため、トランジスタ４０１のコレクタ側にバッテリ電圧ＶBATが印加される場合と比較して、バイアス回路２１１のバイアス出力の変動を抑制することができる。これにより、増幅回路２１２のゲインの変動を抑制し、電力増幅モジュール１０３の線形性を高めることができる。
【００３３】
また、図４に示す構成では、バッテリ電圧ＶBATがトランジスタ４０１のコレクタ側に印加されていない。そのため、増幅回路２１２の出力レベルが大きく、トランジスタ４０１のコレクタに大電流が流れる際に、該電流が定電圧生成回路２０１に戻ることがない。従って、定電圧生成回路２０１とＲＦ増幅回路２０２との間のデカップリング容量を小さくすることが可能となる。従って、図３に示したように、デカップリング容量であるキャパシタ３０８を定電圧生成回路２０１のチップに内蔵させることができる。
【００３４】
図５は、定電圧生成回路２０１の構成の他の一例を示す図である。なお、図３に示した構成と同等の要素には同一の番号を付して説明を省略する。図５に示すように、定電圧生成回路２０１Ａは、図３に示した構成に加えて、温度特性補償回路５０１を含むことができる。
【００３５】
温度特性補償回路５０１は、バイアス回路２１１のバイアス出力の温度による変化を抑制するための回路である。バイアス回路２１１を図４に示した構成とする場合、バイアス出力は、ダイオード４０５，４０６の順方向電圧の温度特性の影響を受けることがある。具体的には、低温時に、ダイオード４０５，４０６の順方向電圧が上昇すると、ＶREFBが固定である場合、トランジスタ４０１のベース電流が減少し、結果的に、バイアス回路２１１から出力されるバイアス電流も減少してしまう。
【００３６】
そこで、温度特性補償回路５０１は、ダイオード４０５，４０６の順方向電圧の温度特性に応じて変化する基準電圧ＶTを生成する。図６は、温度Ｔと基準電圧ＶTとの関係の一例を示す図である。なお、図６では、温度Ｔと基準電圧ＶTとの関係が直線で示されているが、温度Ｔと基準電圧ＶTとの関係はこれに限られず、例えば曲線であってもよい。
【００３７】
図７は、温度特性補償回路５０１の構成の一例を示す図である。図７に示すように、温度特性補償回路５０１は、定電流生成回路７０１、調整電流生成回路７０２、及び電流電圧変換回路７０３を含んで構成することができる。定電流生成回路７０１は、温度によらず一定の電流を生成する回路である。調整電流生成回路７０２は、温度に応じて変化する調整電流を生成する回路である。そして、電流電圧生成回路７０３は、定電流生成回路７０１によって生成される定電流と、調整電流生成回路７０２によって生成される調整電流とに応じて変化する電流ＩTを電圧ＶTに変換する回路である。
【００３８】
図７に示すように、定電流生成回路７０１は、オペアンプ７１１、トランジスタ（Ｐ型ＭＯＳトランジスタ）７１２，７１３、及び抵抗７１４を含んでいる。オペアンプ７１１は、非反転入力端子にバンドギャップ基準電圧ＶBGが印加され、反転入力端子がトランジスタ７１２と抵抗７１４との接続点に接続され、出力端子がトランジスタ７１２，７１３のゲートに接続されている。
【００３９】
また、調整電流生成回路７０２は、オペアンプ７２１、トランジスタ（Ｐ型ＭＯＳトランジスタ）７２２，７２３、トランジスタ（Ｎ型ＭＯＳトランジスタ）７２４，７２５、抵抗７２６、及びダイオード７２６を含んでいる。オペアンプ７２１は、非反転入力端子にバンドギャップ基準電圧ＶBGが印加され、反転入力端子がトランジスタ７２２と抵抗７２６との接続点に接続され、出力端子がトランジスタ７２２，７２３のゲートに接続されている。トランジスタ７２４は、トランジスタ７２３と直列にダイオード接続されるとともに、トランジスタ７２５と電流ミラー接続されている。トランジスタ７２５のドレインは、定電流生成回路７０１のトランジスタ７１３のドレインと接続されている。抵抗７２６は、一端が、トランジスタ７２２のドレインと接続され、他端が、ダイオード７２７を介して接地されている。なお、ダイオード７２７の温度特性は、ダイオード４０５，４０６の温度特性と同等である。
【００４０】
電流電圧生成回路７０３は、抵抗７３１を含んでいる。抵抗７３１は、一端が、定電流生成回路７０１のトランジスタ７１３のドレインと、調整電流生成回路７０２のトランジスタ７２５のドレインとに接続され、他端が接地されている。
【００４１】
図７に示す構成において、抵抗７１４の抵抗値をＲ0とすると、トランジスタ７１２に流れる電流Ｉ0はＶBG／Ｒ0（定電流）となる。そして、トランジスタ７１３に流れる電流Ｉ1は、ｋ1×Ｉ0（定電流）となる。なお、ｋ1は、トランジスタ７１２，７１３のサイズ比に応じた係数である。
【００４２】
また、抵抗７２６の抵抗値をＲ1、ダイオード７２７の順方向電圧をＶFとすると、トランジスタ７２２に流れる電流Ｉt0は、（ＶBG−ＶF）／Ｒ1となる。そして、トランジスタ７２３に流れる電流It1は、ｋ2×Ｉt0となる。なお、ｋ2は、トランジスタ７２２，７２３のサイズ比に応じた係数である。さらに、トランジスタ７２５に流れる電流は、Ｉt2＝ｋ3×Ｉt1となる。なお、ｋ3は、トランジスタ７２４，７２５のサイズ比に応じた係数である。ここで、ＶFは温度に応じて変化するから、電流Ｉt0〜Ｉt2も温度に応じて変化することとなる。
【００４３】
図８は、電流ＩTの変化の一例を示す図である。ダイオード７２７の順方向電圧ＶFが、温度の上昇に応じて低くなることとすると、電流Ｉt2は、温度の上昇に応じて増加することとなる。なお、電流Ｉt2は、抵抗７３１に流れる電流ＩTとは向きが逆であるため、図８において、電流Ｉt2は負の温度特性で示されている。そして、抵抗Ｒ２に流れる電流ＩTは、電流Ｉ1から電流Ｉt2を引いたものであるため、図８に示すように、温度の上昇に応じて減少することとなる。このような電流ＩTが抵抗７３１によって電圧に変換されることにより、図６に示したように、温度の上昇に応じて低くなる基準電圧ＶTを生成することができる。すなわち、ダイオード４０５，４０６の順方向電圧の温度特性に応じて変化する基準電圧ＶTを生成することができる。
【００４４】
図５に戻り、定電圧生成回路２０１Ａでは、このように生成される基準電圧ＶTに基づいて定電圧ＶREFB，ＶREFCが生成される。従って、定電圧ＶREFB，ＶREFCは、ダイオード４０５，４０６の順方向電圧の温度特性に応じて変化することとなる。これにより、温度変化によってダイオード４０５，４０６の順方向電圧が変動しても、定電圧ＶREFBも連動して変化するため、トランジスタ４０１のベース電流の変化が抑制され、バイアス出力の変動を抑制することができる。
【００４５】
図７には、基準電圧ＶTを一次（直線）の変化特性で変化させるための構成の一例を示したが、基準電圧ＶTの変化特性は二次以上であってもよい。図９は、基準電圧ＶTを二次の変化特性で変化させる場合の、温度特性補償回路５０１の構成の一例を示す図である。なお、図７に示した構成と同等の要素には同一の番号を付して説明を省略する。図９に示すように、温度特性補償回路５０１Ａは、図７に示した構成に加えて、二次補正回路９０１を含んでいる。
【００４６】
二次補正回路９０１は、トランジスタ（Ｐ型ＭＯＳトランジスタ）９１１〜９１３及びトランジスタ９１４（Ｎ型ＭＯＳトランジスタ）を含んでいる。トランジスタ９１１は、ゲートがオペアンプ７１１の出力端子に接続され、ドレインがトランジスタ９１４のドレインに接続されている。トランジスタ９１２は、ダイオード接続されるとともに、トランジスタ９１３と電流ミラー接続されている。また、トランジスタ９１２は、ドレインが、トランジスタ９１１のドレインと接続されている。トランジスタ９１３は、ドレインが抵抗７３１の一端に接続されている。トランジスタ９１４は、トランジスタ７２４と電流ミラー接続されている。
【００４７】
温度特性補償回路５０１Ａにおいて、トランジスタ９１４に流れる電流は、Ｉt3＝ｋ4×Ｉt1となる。なお、ｋ4は、トランジスタ７２４，９１４のサイズ比に応じた係数である。また、トランジスタ９１１に流れる電流は、Ｉ3＝ｋ5×Ｉ0となる。なお、ｋ5は、トランジスタ７１２，９１１のサイズ比に応じた係数である。そして、トランジスタ９１２に流れる電流は、Ｉht0＝Ｉt3−Ｉ3となる（ただし、Ｉht0≧０）。また、トランジスタ９１３に流れる電流は、Ｉht1＝ｋ6×Ｉht0となる。なお、ｋ6は、トランジスタ９１２，９１３のサイズ比に応じた係数である。
【００４８】
図１０は、電流Ｉt3と電流Ｉ3との関係の一例を示す図である。また、図１１は、電流Ｉht0の変化の一例を示す図である。図１０に示す例では、定電流Ｉ3は、２５℃における電流Ｉt3の値に設定されている。温度が２５℃より低い場合、定電流Ｉ3が電流Ｉt3より大きいため、トランジスタ９１１は飽和動作となり、トランジスタ９１２には電流が流れない（Ｉht0＝０）。一方、温度が２５℃より高い場合、定電流Ｉ3が電流Ｉt3より小さいため、トランジスタ９１２には差分の電流Ｉht0が流れる。したがって、図１１に示すように、電流Ｉht0（＝Ｉt3−Ｉ3）は、２５℃までゼロであり、２５℃以上では温度の上昇に伴って増加することとなる。
【００４９】
図１２は、電流Ｉht1と電流ＩTとの関係の一例を示す図である。電流Ｉht0が図１１に示すように変化する場合、電流Ｉht1も同様に変化する。したがって、図１２に示すように、電流ＩT（＝（Ｉ1−Ｉt2）＋Ｉht1）は、ある温度（例えば２５℃）において傾きが変化することとなる。すなわち、電流ＩTは、二次の変化特性で変化することとなる。したがって、電流ＩTに応じた電圧ＶTも、図１３に示すように、二次の変化特性で変化することとなる。これにより、ダイオード４０５，４０６の順方向電圧の温度特性に応じた基準電圧ＶREFBの調整を、より高精度に行うことが可能となる。
【００５０】
なお、図１３には、電圧ＶTの変化の傾きが、ある温度を境にして小さくなる例を示したが、電圧ＶTの変化の傾きが、ある温度を境にして大きくなることとしてもよい。図１４は、基準電圧ＶTを二次の変化特性で変化させる場合の、温度特性補償回路５０１の構成の他の一例を示す図である。なお、図９に示した構成と同等の要素には同一の番号を付して説明を省略する。図１４に示すように、温度特性補償回路５０１Ｂは、図９に示した二次補正回路９０１の代わりに、二次補正回路１４０１を含んでいる。
【００５１】
二次補正回路１４０１は、二次補正回路９０１の構成に加えて、トランジスタ（Ｎ型ＭＯＳトランジスタ）１４１１，１４１２を含んでいる。トランジスタ１４１１は、ダイオード接続されるとともに、トランジスタ１４１２と電流ミラー接続されている。そして、トランジスタ１４１１は、ドレインがトランジスタ９１３のドレインと接続されている。また、トランジスタ１４１２は、ドレインが、抵抗７３１の一端と接続されている。
【００５２】
このような温度特性補償回路５０１Ｂにおいて、トランジスタ１４１２に流れる電流は、Ｉht2＝ｋ7×Ｉht1となる。なお、ｋ7は、トランジスタ１４１１，１４１２のサイズ比に応じた係数である。図１２に示したように、電流Ｉht1は、ある温度（例えば２５℃）までゼロであり、ある温度（例えば２５℃）以上では温度の上昇に伴って増加する。したがって、図１５に示すように、電流Ｉht2も電流Ｉht1と同様に変化する。なお、電流Ｉht2は、抵抗７３１に流れる電流ＩTとは向きが逆であるため、図１５において、電流Ｉht2は負の温度特性で示されている。したがって、図１６に示すように、電流ＩT（＝（Ｉ1−Ｉt2）−Ｉht2）は、ある温度（例えば２５℃）において傾きが大きくなることとなる。そして、電圧ＶTも電流ＩTと同様に変化することとなる。
【００５３】
さらに、複数の二次補正回路を組み合わせることにより、基準電圧ＶTを三次以上の変化特性で変化させることも可能である。図１７は、温度特性補償回路５０１の構成の他の一例を示す図である。なお、図７に示した構成と同等の要素には同一の番号を付して説明を省略する。図１７に示すように、温度特性補償回路５０１Ｃは、図７に示した構成に加えて、ｎ個の二次補正回路１７０１−ｍ（ｍ＝１・・・ｎ）を含んでいる。各二次補正回路１７０１−ｍ（ｍ＝１・・・ｎ）は、図９に示した二次補正回路９０１または図１４に示した二次補正回路１４０１と同等の構成となっている。
【００５４】
なお、図１８に示すように、ある温度（ＴO）を境に、電流ＩTの向きを基準として、電流が増加する特性を正の温度特性、電流が減少する特性を負の温度特性という。すなわち、図９に示した二次補正回路９０１は、正の温度特性を有する調整電流を生成する回路であり、図１４に示した二次補正回路１４０１は、正の温度特性を有する調整電流を生成する回路である。
【００５５】
図１９は、二次補正回路１７０１−ｍ（ｍ＝１・・・ｎ）における温度特性の一例を示す図である。図１９に示すように、各二次補正回路１７０１−ｍ（ｍ＝１・・・ｎ）では、電流変化が生じる温度ＴOm（ｍ＝１・・・ｎ）並びに温度特性の向き（正／負）及び傾きが、それぞれ設定されている。このような二次補正回路１７０１−ｍ（ｍ＝１・・・ｎ）を組み合わせることにより、図２０に示すように、基準電圧ＶTをｎ次の変化特性で変化させることができる。これにより、ダイオード４０５，４０６の順方向電圧の温度特性に応じた基準電圧ＶREFBの調整を、より高精度に行うことが可能となる。
【００５６】
図２１は、電力増幅モジュール１０３の構成の他の一例を示す図である。なお、図２に示した構成と同等の要素には同一の番号を付して説明を省略する。図２１に示すように、電力増幅モジュール１０３Ａは、図２におけるＲＦ増幅回路２０２の代わりに、ＲＦ増幅回路２１０１を含んでいる。
【００５７】
ＲＦ増幅回路２１０１は、２段の増幅回路２１０２，２１０３を含んでいる。増幅回路２１０２，２１０３のそれぞれの構成は、図４に示した増幅回路２１２と同等である。また、ＲＦ増幅回路２１０１は、増幅回路２１０２，２１０３用のバイアス回路２１０４，２１０５を含んでいる。バイアス回路２１０４，２１０５のそれぞれの構成は、図４に示したバイアス回路２１１と同等である。そして、バイアス回路２１０４，２１０５には、図４に示したバイアス回路２１１と同様に、定電圧ＶREFB，ＶREFCが供給されている。また、ＲＦ増幅回路２１０１は、入出力のインピーダンスを整合させるための整合回路２１０６，２１０７を含んでいる。
【００５８】
図２１に示すように、増幅回路を２段の構成とすることにより、ＲＦ増幅回路のゲインを大きくすることができる。ＲＦ増幅回路のゲインを大きくすると、バイアス出力の変動の影響も大きくなるが、図２１に示す構成では、バイアス回路２１０４，２１０５に供給される電圧が定電圧ＶREFB，ＶREFCであるため、バイアス出力の変動が抑制される。これにより、増幅回路２１０２，２１０３のゲインの変動を抑制し、電力増幅モジュール１０３Ａの線形性を高めることができる。
【００５９】
図２２は、電力増幅モジュール１０３の構成の他の一例を示す図である。なお、図２１に示した構成と同等の要素には同一の番号を付して説明を省略する。図２２に示すように、電力増幅回路１０３Ｂは、図２１における定電圧生成回路２０１及びＲＦ増幅回路２１０１の代わりに、定電圧生成回路２２０１及びＲＦ増幅回路２２０２を含んでいる。
【００６０】
ＲＦ増幅回路２２０２の内部構成は、バイアス回路２１０４，２１０５に供給される定電圧が異なる点を除き、図２１に示したＲＦ増幅回路２１０１と同等である。具体的には、バイアス回路２１０４を構成するトランジスタのベース側には定電圧ＶREFB1が印加され、該トランジスタのコレクタ側には定電圧ＶREFC1が印加される。また、バイアス回路２１０５を構成するトランジスタのベース側には定電圧ＶREFB2が印加され、該トランジスタのコレクタ側には定電圧ＶREFC2が印加される。
【００６１】
定電圧生成回路２２０１は、バイアス回路２１０４，２１０５に供給するための定電圧ＶREFB1，ＶREFC1，ＶREFB2，ＶREFC2を生成する。図２３は、定電圧生成回路２２０１の構成の一例を示す図である。図２３に示すように、定電圧生成回路２２０１は、バンドギャップ回路３０１、オペアンプ２３００１〜２３０４、抵抗２３０５〜２３１２、及びキャパシタ２３１３，２３１４を含んで構成されている。なお、バンドギャップ回路３０１は、図３に示したバンドキャップ回路３０１と同等である。
【００６２】
図２３に示す構成において、オペアンプ２３０１，２３０２、抵抗２３０５〜２３０８、及びキャパシタ２３１３は、定電圧ＶREFB1，ＶREFC1を生成する定電圧生成回路を構成している。また、図２３に示す構成において、オペアンプ２３０３，２３０４、抵抗２３０９〜２３１２、及びキャパシタ２３１４は、定電圧ＶREFB2，ＶREFC2を生成する定電圧生成回路を構成している。定電圧ＶREFB1，ＶREFC1，ＶREFB2，ＶREFC2の生成動作は、図３に示した定電圧生成回路２０１と同等であるため説明を省略する。
【００６３】
このような定電圧生成回路２２０１では、抵抗２３０５〜２３１２の抵抗値を調整することにより、バイアス回路２１０４の動作に適した定電圧ＶREFB1，ＶREFC1と、バイアス回路２１０５の動作に適した定電圧ＶREFB2，ＶREFC2を個別に生成することができる。つまり、増幅回路２１０２，２１０３のそれぞれに適したバイアス出力を供給するために、定電圧ＶREFB1，ＶREFC1，ＶREFB2，ＶREFC2を個別に制御することができる。これにより、ＲＦ増幅回路の設計自由度を向上させることができる。そして、バイアス回路２１０４，２１０５に供給される電圧が定電圧であるため、増幅回路２１０２，２１０３のゲインの変動を抑制し、電力増幅モジュール１０３Ｂの線形性を高めることができる。
【００６４】
図２４は、電力増幅モジュール１０３の構成の他の一例を示す図である。電力増幅モジュール１０３Ｃは、マルチバンドに対応した構成となっている。具体的には、電力増幅モジュール１０３Ｃは、高周波数帯域（Ｈｉｇｈ  Ｂａｎｄ）及び低周波数帯域（（Ｌｏｗ  Ｂａｎｄ）の２つのバンドに対応した構成となっている。なお、ここで述べた高周波数帯域は、例えば、１．４ＧＨｚ以上の周波数帯域であり、低周波数帯域は、例えば、７００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ未満の周波数帯域である。
【００６５】
図２４に示すように、電力増幅モジュール１０３Ｃは、定電圧生成回路２４０１、高周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０２、及び低周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０３を含んで構成されている。
【００６６】
定電圧生成回路２４０１は、高周波数帯域用定電圧生成回路２４１１及び低周波数帯域用定電圧生成回路２４１２を含んで構成される。高周波数帯域用定電圧生成回路２４１１は、高周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０２用の定電圧ＶREFBH，ＶVREFCHを生成する。また、低周波数帯域用定電圧生成回路２４１２は、低周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０３用の定電圧ＶREFBL，ＶVREFCLを生成する。
【００６７】
高周波数帯域用定電圧生成回路２４１１及び低周波数帯域用定電圧生成回路２４１２には、周波数帯域を選択するための選択信号ＶSELが入力されている。そして、選択信号ＶSELが、高周波数帯域の選択を示している場合（例えば、ハイレベルである場合）、高周波数帯域用定電圧生成回路２４１１は、図３に示した定電圧生成回路２０１と同様に、定電圧ＶREFBH，ＶVREFCHを生成する。この場合、低周波数帯域用定電圧生成回路２４１２は、定電圧ＶREFBL，ＶVREFCLを例えば接地電位とする。
【００６８】
一方、選択信号ＶSELが、低周波数帯域の選択を示している場合（例えば、ローレベルである場合）、低周波数帯域用定電圧生成回路２４１２は、図３に示した定電圧生成回路２０１と同様に、定電圧ＶREFBL，ＶVREFCLを生成する。この場合、高周波数帯域用用定電圧生成回路２４１１は、定電圧ＶREFBH，ＶVREFCHを例えば接地電位とする。
【００６９】
なお、高周波数帯域用定電圧生成回路２４１１及び低周波数帯域用定電圧生成回路２４１２の構成は、選択信号ＶSELに応じて動作する点を除いて定電圧生成回路２０１と同等であるため説明を省略する。
【００７０】
高周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０２は、高周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦINH）を増幅する。その結果、増幅されたＲＦ信号（ＲＦOUTH）は、整合回路２４２１を介して出力する。高周波数帯域ＲＦ増幅回路２４０２の内部構成は、図４に示したＲＦ増幅回路２０２と同等であり、バイアス回路２４３１及び増幅回路２４３２を含んでいる。バイアス回路２４３１及び増幅回路２４３２の構成は、図４に示したバイアス回路２１１及び増幅回路２１２と同等であるため説明を省略する。高周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０２では、バイアス回路２４３１を構成するトランジスタのベース側に定電圧ＶREFBHが印加され、該トランジスタのコレクタ側に定電圧ＶREFCHが印加される。
【００７１】
低周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０３は、低周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦINL）を増幅し、増幅されたＲＦ信号（ＲＦOUTL）を整合回路２４４１を介して出力する。低周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０３の内部構成は、図４に示したＲＦ増幅回路２０２と同等であり、バイアス回路２４５１及び増幅回路２４５２を含んでいる。バイアス回路２４５１及び増幅回路２４５２の構成は、図４に示したバイアス回路２１１及び増幅回路２１２と同等であるため説明を省略する。低周波数帯域用ＲＦ増幅回路２４０３では、バイアス回路２４５１を構成するトランジスタのベース側に定電圧ＶREFBLが印加され、該トランジスタのコレクタ側に定電圧ＶREFCLが印加される。
【００７２】
このように、マルチバンドに対応した電力増幅モジュール１０３Ｃであっても、ＲＦ増幅回路のバイアス回路２４０２，２４０３に供給される電圧が定電圧であるため、ＲＦ増幅回路のゲイン変動を抑制し、電力増幅モジュール１０３Ｃの線形性を高めることができる。
【００７３】
なお、バイアス回路を構成するトランジスタのコレクタ側にバッテリ電圧ＶBATが印加される一般的な構成においては、選択されていない周波数帯域のＲＦ増幅回路においても、バイアス回路においてリーク電流が発生して増幅回路が動作し、選択されている周波数帯域のＲＦ増幅回路に影響を及ぼすおそれがある。
【００７４】
一方、電力増幅モジュール１０３Ｃにおいては、定電圧生成回路２４０１は、選択されていない周波数帯域のＲＦ増幅回路に供給される定電圧を例えば接地電位にすることができる。これにより、選択されていない周波数帯域のＲＦ増幅回路において、バイアス回路の動作を完全に停止せることが可能となる。
【００７５】
以上、本実施の形態について説明した。本実施形態によれば、例えば、図３及び図４に示したように、バイアス回路を構成するトランジスタのベース側に印加される電圧と、該トランジスタのコレクタ側に印加される電圧とが、ともに定電圧であるため、バイアス出力の変動を抑制することができる。これにより、増幅回路のゲインの変動が抑制され、電力増幅モジュールの線形性を高めることができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、バイアス回路に供給される定電圧を、バンドギャップ基準電圧から生成することができる。これにより、バイアス回路に供給される定電圧の変動を抑制することができる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、例えば、図５〜図７に示したように、バイアス回路を構成するトランジスタのベース側に接続されたダイオードの温度特性に応じて、バイアス回路に供給される定電圧のレベルを変化させることができる。これにより、温度変化によるバイアス出力の変動を抑制することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態によれば、バイアス回路に供給される定電圧を、二次以上の変化特性で変化させることが可能である。これにより、温度変化によるバイアス出力の変動の抑制をより高精度に行うことができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、増幅回路を多段の構成とする場合においても、各段の増幅回路用のバイアス回路に供給される電圧を定電圧とすることができる。これにより、増幅回路を多段としてＲＦ増幅回路のゲインを大きくした場合であっても、ＲＦ増幅回路のゲインの変動が抑制され、電力増幅モジュールの線形性を高めることができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、増幅回路を多段の構成とする場合において、各段の増幅回路用のバイアス回路に供給される定電圧を個別に生成することができる。これにより、ＲＦ増幅回路の設計自由度を向上させることができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、電力増幅モジュールをマルチバンドに対応した構成とする場合においても、各周波数帯域のＲＦ増幅回路のバイアス回路に供給される電圧が定電圧であるため、ＲＦ増幅回路のゲイン変動を抑制し、電力増幅モジュールの線形性を高めることができる。
【００８２】
さらに、本実施形態によれば、選択されていない周波数帯域のＲＦ増幅回路に供給される定電圧を例えば接地電位にすることができる。これにより、選択されていない周波数帯域のＲＦ増幅回路において、バイアス回路の動作を完全に停止せ、選択されている周波数帯域のＲＦ増幅回路への影響を抑制することができる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、定電圧生成回路とＲＦ増幅回路とを別の基板上に形成することができる。これにより、ＲＦ増幅回路を、例えばＨＢＴを用いて構成する場合において、定電圧生成回路を、例えばＨＢＴよりも安いＭＯＳＦＥＴを用いて構成することが可能となる。従って、電力増幅モジュールの製造コストを低減させることが可能となる。
【００８４】
なお、本実施形態は、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／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００８５】
例えば、本実施形態では、１段又は２段の増幅回路を含むＲＦ増幅回路を示したが、増幅回路の段数は１段又は２段に限られず、３段以上であってもよい。
【００８６】
また例えば、本実施形態では、マルチバンドに対応した電力増幅モジュールとして、高周波数帯域及び低周波数帯域の２つの周波数帯域を選択可能な電力増幅モジュールを示したが、選択可能な周波数帯域は３つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１００  送信ユニット
１０１  変調部
１０２  送信電力制御部
１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ  電力増幅回路
１０４  フロントエンド部
１０５  アンテナ
２０１，２２０１，２４０１  定電圧生成回路
２０２，２１０１，２２０２  ＲＦ増幅回路
２０３，２１３，２１０６，２１０７，２４２１，２４４１  整合回路
２１１，２１０４，２１０５，２４３１，２４５１，１２０２  バイアス回路
２１２，２１０２，２１０３，２４３２，２４５２，１２０１  増幅回路
３０１  バンドギャップ回路
３０２，３０３，７１１，７２１，２３０１〜２３０４  オペアンプ
３０４〜３０７，４０２〜４０４，４１２，７１４，７２６，７３１，２３０５〜２３１２  抵抗
３０８，２３１３，２３１４  キャパシタ
４０１，４１１，７１２，７１３，７２２〜７２５，９１１〜９１４，１４１１，１４１２，１２０３，１２０４  トランジスタ
４０５，４０６，  ダイオード
４１３  インダクタ
５０１  温度特性補償回路
７０１  定電流生成回路
７０２  調整電流生成回路
７０３  電流電圧変換回路
９０１，１４０１，１７０１−ｍ（ｍ＝１・・・ｎ）  二次補正回路
２４０２  高周波数帯域用ＲＦ増幅回路
２４０３  低周波数帯域用ＲＦ増幅回路
２４１１  高周波数帯域用定電圧生成回路
２４１２  低周波数帯域用定電圧生成回路
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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