(57)【要約】【課題】  移動通信用端末機において、送信電力が低い時の消費電力をさらに削減するため、高周波増幅トランジスタの動作電流をより細かく削減するアイドル電流制御回路を含む高周波電力増幅器を提供する。【解決手段】  高周波増幅用トランジスタ用のバイアス回路１０１の出力端に接続されるアイドル電流制御回路１０２において、高周波増幅用トランジスタ１２に流すバイアス電流を切り替えるためのバイパス電流を３段階以上に切り替えるように構成し、低出力時のバイアス電流制御をより細かく行うことにより、高周波増幅用トランジスタの動作電流をより効果的に削減する。【選択図】        図１
2006067379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力を増幅する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのベース端子に接続されたバイアス回路と、
前記第１のトランジスタのベース端子に接続されて前記第１のトランジスタのアイドル電流を制御するアイドル電流制御回路とから構成され、
前記アイドル電流制御回路は、第２のトランジスタと第３のトランジスタと第４のトランジスタと電圧入力端子とからなり、
前記第３のトランジスタのエミッタが前記第４のトランジスタのベースに接続された状態に前記第３および第４のトランジスタがカスコード接続され、
前記第２および第３のトランジスタのベースに前記電圧入力端子が接続され、
前記第２および第４のトランジスタのコレクタが前記第１のトランジスタのベースに電気的に接続されている高周波電力増幅器。
【請求項２】
前記アイドル電流制御回路は、前記電圧入力端子と前記第２のトランジスタのベースとの間が第１の抵抗を介して接続されていて、
前記電圧入力端子と前記第３のトランジスタのベースとの間が第２の抵抗を介して接続されていて、
前記第２のトランジスタのコレクタと前記第１のトランジスタのベースとの間が第３の抵抗を介して接続されていて、
前記第４のトランジスタのコレクタと前記第１のトランジスタのベースとの間が第４の抵抗を介して接続されている請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項３】
前記アイドル電流制御回路は、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との間に、前記第１の抵抗が前記第２の抵抗よりも抵抗値が大きいという関係が成立する、請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項４】
高周波電力を増幅する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのベース端子に接続されたバイアス回路と、
前記第１のトランジスタのベース端子に接続されて前記第１のトランジスタのアイドル電流を制御するアイドル電流制御回路とから構成され、
前記アイドル電流制御回路は、第２のトランジスタと第３のトランジスタと第４のトランジスタと電圧入力端子と電圧入力端子とからなり、
前記第３のトランジスタのコレクタが前記第３のトランジスタのベースに接続され、前記第３のトランジスタのエミッタが前記第４のトランジスタのベースに接続された状態に前記第３および第４のトランジスタがカスコード接続され、
前記第２および第３のトランジスタのベースに前記電圧入力端子が接続され、
前記第２および第４のトランジスタのコレクタが前記第１のトランジスタのベースに電気的に接続されている高周波電力増幅器。
【請求項５】
前記アイドル電流制御回路は、前記電圧入力端子と前記第２のトランジスタのベースとの間が第１の抵抗を介して接続されていて、
前記電圧入力端子と前記第３のトランジスタのベースとの間が第２の抵抗を介して接続されていて、
前記第２のトランジスタのコレクタと前記第１のトランジスタのベースとの間が第３の抵抗を介して接続されていて、
前記第４のトランジスタのコレクタと前記第１のトランジスタのベースとの間が第４の抵抗を介して接続されている請求項４に記載の高周波電力増幅器。
【請求項６】
前記アイドル電流制御回路は、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との間に、前記第１の抵抗が前記第２の抵抗よりも抵抗値が大きいという関係が成立する、請求項４に記載の高周波電力増幅器。
【請求項７】
高周波電力を増幅する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのベース端子に接続されたバイアス回路と、
前記第１のトランジスタのベース端子に接続されて第１のトランジスタのアイドル電流を制御するアイドル電流制御回路とから構成され、
前記アイドル電流制御回路は、第２のトランジスタと第３のトランジスタと第１のダイオードと第２のダイオードと電圧入力端子とからなり、
前記第１のダイオードのカソードが前記第２のダイオードのアノードに接続され、前記第２のダイオードのカソードが前記第３のトランジスタのベースに接続された状態に、前記第１および第２のダイオードと前記第３のトランジスタとがカスコード接続され、
前記第２のトランジスタのベースと前記第１のダイオードのアノードとに前記電圧入力端子が接続され、
前記第２および第３のトランジスタのコレクタが前記第１のトランジスタのベースに電気的に接続されている高周波電力増幅器。
【請求項８】
前記アイドル電流制御回路は、前記電圧入力端子と前記第２のトランジスタのベースとの間が第１の抵抗を介して接続されていて、
前記電圧入力端子と前記第１のダイオードのアノードとの間が第２の抵抗を介して接続されていて、
前記第２のトランジスタのコレクタと前記第１のトランジスタのベースとの間が第３の抵抗を介して接続されていて、
前記第３のトランジスタのコレクタと前記第１のトランジスタのベースとの間が第４の抵抗を介して接続されている請求項７に記載の高周波電力増幅器。
【請求項９】
前記アイドル電流制御回路は、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との間に、前記第１の抵抗が前記第２の抵抗よりも抵抗値が大きいという関係が成立する、請求項７に記載の高周波電力増幅器。
【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、特に携帯電話端末機に用いられる高周波増幅器の動作電流を出力電力レベルに応じて減少させることにより、余分な消費電力を削減させることのできるアイドル電流制御回路を含む高周波電力増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル変調方式を採用した携帯電話において、高周波電力増幅器は使用される全ての出力電力の範囲で線形性を確保する必要があり、高出力時の線形性を確保するために、低電力出力時の動作電流が必要以上に大きくなる。しかしながら、ＣＤＭＡ携帯電話端末機においては、最大出力電力で動作する時間の割合が少なく、低出力レベルで動作する時間が大半を占めることから、低出力レベル動作の省電力化・高効率化を実現することが、長時間通話の鍵となっている。
【０００３】
図６は従来の高周波電力増幅器の等価回路図である。この高周波電力増幅器は、高周波電力を増幅する高周波増幅用トランジスタ１２のベース端子に入力用カップリングコンデンサ１１が接続されており、入力用カップリングコンデンサ１１の他端に入力側ＲＦ端子１０が接続されている。また、高周波増幅用トランジスタ１２のベース端子に、バイアス回路用チョークインダクタ９を介してバイアス回路１０１の出力点Ａとアイドル電流制御回路１０５の出力点Ｂとが接続されている。
【０００４】
高周波増幅用トランジスタ１２において、エミッタは接地されており、コレクタはチョークインダクタ１６を介してＶｃｃ端子１５に接続されている。また、高周波増幅用トランジスタ１２のコレクタは、出力用カップリングコンデンサ１３を介して出力側ＲＦ端子１４に接続されている。
【０００５】
バイアス回路１０１は、第１の電流ミラー用トランジスタ４、第２の電流ミラー用トランジスタ５、補助用トランジスタ６、第１の抵抗７、第２の抵抗８、およびＶｒｅｆ端子用抵抗１の、３個のトランジスタと３個の抵抗とから成り、第１の電流ミラー用トランジスタ４と第２の電流ミラー用トランジスタ５とによる電流ミラー構造を有している。
【０００６】
第１の電流ミラー用トランジスタ４のベースと第２の電流ミラー用トランジスタ５のベースとが接続されており、両ベース間のノードにＶｒｅｆ端子用抵抗２を介してＶｒｅｆ端子１が接続され、制御電圧Ｖｒｅｆが供給されている。
【０００７】
さらに、Ｖｒｅｆ端子用抵抗２は補助用トランジスタ６のコレクタと接続されている。第１の電流ミラー用トランジスタ４のエミッタ端子は第１の抵抗７の一端および補助用トランジスタ６のベースと接続されており、第１の抵抗７の他端は接地されている。第１および第２の電流ミラー用トランジスタ４，５のコレクタにはＶｄｃ端子３が接続され、Ｖｄｃ電圧が供給されている。補助用トランジスタ６のエミッタは接地されている。第２の電流ミラー用トランジスタ５のエミッタは第２の抵抗８の一端に接続されており、第２の抵抗８の他端は接地されている。バイアス回路の出力点Ａは、第２の電流ミラー用トランジスタ５のエミッタと第２の抵抗８との間のノードとなる。
【０００８】
アイドル電流制御回路１０５は、回路の出力端子を点Ｂとして、点Ｂにバイパス調整用抵抗４４を介して電流制御スイッチ用トランジスタ４５のコレクタが接続されている。電流制御スイッチ用トランジスタ４５のエミッタは接地されている。電流制御スイッチ用トランジスタ４５のベースはＶｍｏｄｅ端子用抵抗４３を介してＶｍｏｄｅ端子（電圧入力端子）４２に接続され、Ｖｍｏｄｅ電圧が供給される。Ｖｍｏｄｅ電圧を制御することにより、高周波増幅用トランジスタ１２のベースに供給されるバイアス電流を制御する機能を有する。それによって、高周波増幅用トランジスタ１２のアイドル電流が制御される。
【０００９】
Ｖｍｏｄｅ電圧を電流制御スイッチ用トランジスタ４５のしきい値電圧以上に設定してバイパス回路（バイパス調整用抵抗４４および電流制御スイッチ用トランジスタ４５よりなる）を導通させると、第２の電流ミラー用トランジスタ５のコレクタ電流が増加して、第２の電流ミラー用トランジスタ５のベース電流が増加する。このとき、Ｖｒｅｆ端子用抵抗２を流れる電流が増加することにより、Ｖｒｅｆ端子用抵抗２による電圧降下が大きくなり、第２の電流ミラー用トランジスタ５のベース電圧、エミッタ電圧がそれぞれ下がり、結果的に高周波増幅用トランジスタ１２のバイアス電圧が降下して高周波増幅用トランジスタ１２のバイアス電流が減少し、その結果、高周波増幅用トランジスタ１２のアイドル電流も減少する。
【００１０】
図７は、図６の高周波電力増幅器のアイドル電流とＶｍｏｄｅ電圧の関係を示すグラフである。図８は、図６の高周波電力増幅器において、高出力動作時（Ｈｉｇｈ）および低出力動作時（Ｌｏｗ）の動作電流Ｉｃｃと出力電力Ｐｏｕｔの関係を示すグラフである。
【００１１】
高周波電力増幅器を高出力レベル、例として１６ｄＢｍ以上で動作させるときは、Ｖｍｏｄｅ電圧を０Ｖ付近に設定してバイパス回路を遮断し、高周波増幅用トランジスタ１２のアイドル電流は削減させずに６４ｍＡとなる。一方、低出力レベル、例として１６ｄＢｍ未満で動作させるときは、Ｖｍｏｄｅ電圧を２．８５Ｖ付近に設定してバイパス回路を導通させ、高周波増幅用トランジスタ１２のアイドル電流を４０ｍＡに削減する。
【００１２】
高出力レベル動作時は、高出力かつ低歪みな特性が必要なのでアイドル電流を多くする必要があるが、低出力動作時は、アイドル電流を４０ｍＡにまで削減しても十分な低歪み特性を得ることができる。結果として、低電力出力時の動作電流および消費電力を削減し、電力効率を高める働きを有する。
【特許文献１】特開２００４−４０７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のバイアス回路には、出力電力によらず常に一定のバイアス電流を供給するものおよび、出力電力に応じてバイアス電流を２段階に切り替える回路は存在したが、極低出力時（例えば０ｄＢｍ未満）において電力効率を十分に改善させることができるとはいえず、低電力時により細かいバイアス電流の制御を行うことにより電力効率を改善させる必要がある。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、電力効率をいっそう改善することができる高周波電力増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の高周波電力増幅器、例えば携帯端末機用電力増幅器においては、アイドル電流制御回路に複数のバイパス経路を設け、出力電力レベルを基にした多段階の制御信号に応じてそれぞれのバイパス経路を個別に遮断・導通させて、上記アイドル電流制御回路を流れる電流量を多段階に制御することにより、低出力電力時において、高周波増幅用トランジスタのバイアス電流をより細かく制御する。それによって、高周波増幅用トランジスタのアイドル電流をより細かく制御する。
【００１６】
以下、具体的に説明する。
【００１７】
第１の発明の高周波電力増幅器は、高周波電力を増幅する第１のトランジスタと、第１のトランジスタのベース端子に接続されたバイアス回路と、第１のトランジスタのベース端子に接続されて第１のトランジスタのアイドル電流を制御するアイドル電流制御回路とから構成され、アイドル電流制御回路は、第２のトランジスタと第３のトランジスタと第４のトランジスタと電圧入力端子とからなり、第３のトランジスタのエミッタが第４のトランジスタのベースに接続された状態に第３および第４のトランジスタがカスコード接続され、第２および第３のトランジスタのベースに電圧入力端子が接続され、第２および第４のトランジスタのコレクタが第１のトランジスタのベースに電気的に接続されている。
【００１８】
この構成によれば、電圧入力端子に加える電圧を切り替えることによって、第１のトランジスタのバイアス電流を３段階に切り替えることができ、したがって、第１のトランジスタのアイドル電流を３段階に切り替えることができる。
【００１９】
上記構成において、アイドル電流制御回路は、例えば電圧入力端子と第２のトランジスタのベースとの間が第１の抵抗を介して接続されていて、電圧入力端子と第３のトランジスタのベースとの間が第２の抵抗を介して接続されていて、第２のトランジスタのコレクタと第１のトランジスタのベースとの間が第３の抵抗を介して接続されていて、第４のトランジスタのコレクタと第１のトランジスタのベースとの間が第４の抵抗を介して接続されている。
【００２０】
また、アイドル電流制御回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との間に、第１の抵抗が第２の抵抗よりも抵抗値が大きいという関係が成立する。
【００２１】
第２の発明の高周波電力増幅器は、高周波電力を増幅する第１のトランジスタと、第１のトランジスタのベース端子に接続されたバイアス回路と、第１のトランジスタのベース端子に接続されて第１のトランジスタのアイドル電流を制御するアイドル電流制御回路とから構成され、アイドル電流制御回路は、第２のトランジスタと第３のトランジスタと第４のトランジスタと電圧入力端子と電圧入力端子とからなり、第３のトランジスタのコレクタが第３のトランジスタのベースに接続され、第３のトランジスタのエミッタが第４のトランジスタのベースに接続された状態に第３および第４のトランジスタがカスコード接続され、第２および第３のトランジスタのベースに電圧入力端子が接続され、第２および第４のトランジスタのコレクタが第１のトランジスタのベースに電気的に接続されている。
【００２２】
この構成によれば、電圧入力端子に加える電圧を切り替えることによって、第１のトランジスタのバイアス電流を３段階に切り替えることができ、したがって、第１のトランジスタのアイドル電流を３段階に切り替えることができる。
【００２３】
上記構成において、アイドル電流制御回路は、例えば電圧入力端子と第２のトランジスタのベースとの間が第１の抵抗を介して接続されていて、電圧入力端子と第３のトランジスタのベースとの間が第２の抵抗を介して接続されていて、第２のトランジスタのコレクタと第１のトランジスタのベースとの間が第３の抵抗を介して接続されていて、第４のトランジスタのコレクタと第１のトランジスタのベースとの間が第４の抵抗を介して接続されている。
【００２４】
また、アイドル電流制御回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との間に、第１の抵抗が第２の抵抗よりも抵抗値が大きいという関係が成立する。
【００２５】
第３の発明の高周波電力増幅器は、高周波電力を増幅する第１のトランジスタと、第１のトランジスタのベース端子に接続されたバイアス回路と、第１のトランジスタのベース端子に接続されて第１のトランジスタのアイドル電流を制御するアイドル電流制御回路とから構成され、アイドル電流制御回路は、第２のトランジスタと第３のトランジスタと第１のダイオードと第２のダイオードと電圧入力端子とからなり、第１のダイオードのカソードが第２のダイオードのアノードに接続され、第２のダイオードのカソードが第３のトランジスタのベースに接続された状態に、第１および第２のダイオードと第３のトランジスタとがカスコード接続され、第２のトランジスタのベースと第１のダイオードのアノードとに電圧入力端子が接続され、第２および第３のトランジスタのコレクタが第１のトランジスタのベースに電気的に接続されている。
【００２６】
この構成によれば、電圧入力端子に加える電圧を切り替えることによって、第１のトランジスタのバイアス電流を３段階に切り替えることができ、したがって、第１のトランジスタのアイドル電流を３段階に切り替えることができる。
【００２７】
上記構成において、アイドル電流制御回路は、例えば電圧入力端子と第２のトランジスタのベースとの間が第１の抵抗を介して接続されていて、電圧入力端子と第１のダイオードのアノードとの間が第２の抵抗を介して接続されていて、第２のトランジスタのコレクタと第１のトランジスタのベースとの間が第３の抵抗を介して接続されていて、第３のトランジスタのコレクタと第１のトランジスタのベースとの間が第４の抵抗を介して接続されている。
【００２８】
また、アイドル電流制御回路は、第１の抵抗と第２の抵抗との間に、第１の抵抗が第２の抵抗よりも抵抗値が大きいという関係が成立する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明による高周波電力増幅器を例えば携帯電話端末機に用いることにより、上記携帯電話端末機など、高周波電力増幅器を組み込んだ電子機器全体の消費電力を一層削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の構成について、図面を参照しながら説明する。背景技術で述べた回路と同じ構成の部分については、同じ図番を付し説明を省略する。
【００３２】
図１には本発明の実施の形態１による高周波電力増幅器の等価回路図が示されている。図６で示した従来の高周波電力増幅器との違いは、アイドル電流制御回路として、アイドル電流制御回路１０５に代えて、アイドル電流制御回路１０２を具備している点である。
【００３３】
アイドル電流制御回路１０２は、３個のトランジスタと４個の抵抗で構成され、点Ｂに第１のバイパス調整用抵抗２３の一端が接続され、他端に第２のバイパス調整用抵抗２４と第３の電流制御スイッチ用トランジスタ２２のコレクタが接続されている。第２のバイパス調整用抵抗２４の他端には、第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０のコレクタが接続され、第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０のエミッタは接地されている。第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０のベースには、第１のＶｍｏｄｅ端子用抵抗１８を介してＶｍｏｄｅ端子（電圧入力端子）１７が接続され、Ｖｍｏｄｅ電圧が供給される。第３の電流制御スイッチ用トランジスタ２２のエミッタは接地され、第３の電流制御スイッチ用トランジスタ２２のベースは第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２１のエミッタに接続されている。第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２１のコレクタにはＶｄｃ端子３が接続され、第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２１のベースには第２のＶｍｏｄｅ端子用抵抗１９を介してＶｍｏｄｅ端子１７が接続され、Ｖｍｏｄｅ電圧が供給される。抵抗１９の値は抵抗１８の値より小さく、例えば抵抗１８が４ｋΩの時、抵抗１９は２．５ｋΩ程度である。
【００３４】
もし、抵抗１８、１９が同じ値の場合、Ｖｍｏｄｅ端子１７の電圧がＧａＡｓ ＨＢＴの閾値電圧の２倍である２．４Ｖ以上であっても、第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２１のベースは、並列接続されている第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０のベースと比較して（カスコード接続されているため）電流が流れにくいため、第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０のベースにしか電流が流れず、第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０がオンにならない。このため、アイドル電流制御回路１０２のＢ点を流れる電流量が、３段階（Ｖｍｏｄｅ電圧が１.２Ｖ未満、１.２Ｖ以上２.４Ｖ未満、２.４Ｖ以上の場合）に変化せず、アイドル電流の制御を３段階に制御することができない。抵抗値の大小関係が上記と逆の場合も同様である。
【００３５】
上記のアイドル電流制御回路１０２において、第１のＶｍｏｄｅ端子用抵抗１８が請求項２における第１の抵抗に相当し、第２のＶｍｏｄｅ端子用抵抗１９が同じく第２の抵抗に相当し、第１のバイパス調整用抵抗２３および第２のバイパス調整用抵抗２４の直列回路が同じく第３の抵抗に相当し、第１のバイパス調整用抵抗２３が同じく第４の抵抗に相当する。また、第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０が同じく第２のトランジスタに相当し、第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２１が同じく第３のトランジスタに相当し、第３の電流制御スイッチ用トランジスタ２２が同じく第４のトランジスタに相当する。
【００３６】
バイアス回路に用いたトランジスタおよび高周波増幅用トランジスタには、ＧａＡｓ ＨＢＴを使用しており、本ＧａＡｓ ＨＢＴにおけるＶbeしきい値電圧はおよそ１．２Ｖである。ここでは出力電力の範囲とＶｍｏｄｅ端子に印加する電圧の値を次のように設定する。
【００３７】
出力モード            出力電力                        Ｖｍｏｄｅ電圧
極低出力              ０ｄＢｍ未満                    ２．８〜３．４Ｖ
低出力                ０ｄＢｍ以上１６ｄＢｍ未満      １．６〜２．２Ｖ
高出力                １６ｄＢｍ以上                  ０〜０．５Ｖ
高周波電力増幅器を高出力で動作させる時、Ｖｍｏｄｅ端子１７には０〜０．５Ｖを印加するので、電流制御スイッチ用トランジスタ２０、２１および２２はオフになり、バイアス電流を減少させるバイパス回路は遮断される。この場合、バイアス回路１０１からアイドル電流制御回路１０２に電流が流れない。
【００３８】
高周波電力増幅器が低出力で動作する時、Ｖｍｏｄｅ端子１７には１．６〜２．２Ｖを印加するので、電流制御スイッチ用トランジスタ２０がオンになり、カスコード接続された電流制御スイッチ用トランジスタ２１および２２はオンにならない。この時のアイドル電流制御回路１０２には、点Ａからアイドル電流制御回路１０２内のバイパス調整用抵抗２３、２４および第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０を通して電流が流れる。この結果、背景技術で述べたのと同様に、高周波増幅用トランジスタ１２のバイアス電流が減少する。
【００３９】
さらに、高周波電力増幅器が極低出力で動作する時、Ｖｍｏｄｅ端子１７には２．８〜３．４Ｖを印加するので、第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０はオンになり、カスコード接続された第２および第３の電流制御スイッチ用トランジスタ２１、２２もオンになる。このとき、アイドル電流制御回路１０２は、第１および第２のパイパス調整用抵抗２３,２４および第１の電流制御スイッチ用トランジスタ２０を通過して電流が流れ、さらに、第１のバイパス調整用抵抗２３および第３の電流制御スイッチ用トランジスタ２２を通して電流が流れる。よって、点Ａからアイドル電流制御回路１０２に流れる電流は、低出力時よりも多くなり、高周波増幅用トランジスタ１２のバイアス電圧もさらに降下する。結果として、高周波増幅用トランジスタ１２のバイアス電流および動作電流は、低出力時よりもさらに削減される。
【００４０】
図２は、図１の高周波電力増幅器のアイドル電流とＶｍｏｄｅ電圧の関係を示すグラフである。図３は、図１の高周波電力増幅器において、高出力動作時（Ｈｉｇｈ）、低出力動作時（Ｌｏｗ）および極低出力動作時（Ｖｅｒｙ  Ｌｏｗ）の動作電流Ｉｃｃと出力電力Ｐｏｕｔの関係を示すグラフである。
【００４１】
図２に示すように、高周波電力増幅器を高出力レベル、例として１６ｄＢｍ以上で動作させるとき、Ｖｍｏｄｅ電圧を０〜０．５Ｖに設定してバイパス回路を遮断し、高周波増幅用トランジスタ１２のアイドル電流は削減させずに６４ｍＡとなる。また、低出力レベル、例として０ｄＢｍ以上１６ｄＢｍ未満で動作させるとき、Ｖｍｏｄｅ電圧を１．６〜２．２Ｖに設定してバイパス回路を導通させ、高周波増幅用トランジスタ１２のアイドル電流を４０ｍＡ程度まで削減する。さらに、極低出力レベル、例として０ｄＢｍ未満で動作させるとき、Ｖｍｏｄｅ電圧を２．８〜３．４Ｖに設定して、バイパス回路の電流をさらに増加させ、高周波増幅用トランジスタ１２のアイドル電流を２０ｍＡ程度まで削減する。
【００４２】
図３において、グラフの一番左端は高周波電力増幅器がほとんど動作していない状態であり、このときの動作電流はアイドル電流にほぼ等しい。高出力時の動作電流は、（トランジスタが飽和状態に近く、）アイドル電流値に関わらず同じような（ほぼ一定の）の値になる。一方、低出力時の高周波増幅用トランジスタ１２の動作電流はアイドル電流の依存性が高く、アイドル電流を削減することによって動作電流を大きく削減することができる。
【００４３】
前述したように、本発明はアイドル電流制御回路を含む高周波電力増幅器を提供し、上記アイドル電流制御回路は、低出力レベルのときには高周波増幅用トランジスタのバイアス電流および動作電流を減少させることにより、結果的に電力効率を向上させ、極低出力時は、高周波増幅用トランジスタのバイアス電流および動作電流をさらに減少させることができる。
【００４４】
アイドル電流制御回路によって制御するバイアス電流の量は、それぞれ、アイドル電流制御回路１０２内の抵抗２３および２４の抵抗値を調整することによって容易に調整することが可能である。抵抗値を大きくすることによってバイパス経路が形成されているときに流れる電流量が小さくなり、高周波増幅トランジスタの動作電流の削減量が減少する。
【００４５】
（実施の形態２）
図４には本発明の実施の形態２による高周波電力増幅器の等価回路図が示されている。この実施の形態２では、図１の高周波電力増幅器にあるアイドル電流制御回路１０２の代わりにアイドル電流制御回路１０３が付加されている。
【００４６】
アイドル電流制御回路１０２内の第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２１のコレクタをＶｄｃ端子３と接続する代わりとして、アイドル電流制御回路１０３では、電流制御スイッチ用トランジスタ２１に相当する第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２９のコレクタを、第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２９自身のベースと接続している。その他の構成は、図１と同様である。
【００４７】
なお、図４において、符号２５はＶｍｏｄｅ電圧端子を示し、符号２６は第１のＶｍｏｄｅ端子用抵抗を示し、符号２７は第２のＶｍｏｄｅ端子用抵抗を示し、符号２８は第１の電流制御スイッチ用トランジスタを示し、符号３０は第３の電流制御スイッチ用トランジスタを示し、符号３１は第１のバイパス調整用抵抗を示し、符号３２は第２のバイパス調整用抵抗を示している。
【００４８】
この回路においては、カスコード接続された電流制御スイッチ用トランジスタ２９，３０のＶｍｏｄｅ電圧に対するオン・オフ条件は実施の形態１と同様であり、出力電力レベルに応じてＶｍｏｄｅ端子２５に制御電圧をかけることにより、実施の形態１と同様に、低出力時の消費電力の削減を図ることができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図５には本発明の実施の形態３による高周波電力増幅器の等価回路図が示されている。この実施の形態では、図４の高周波電力増幅器にあるアイドル電流制御回路１０３の代わりに、アイドル電流制御回路１０４が付加されている。
【００５０】
アイドル電流制御回路１０４では、アイドル電流制御回路１０３内の第２の電流制御スイッチ用トランジスタ２９の代わりとして、ショットキーダイオードなどの２個のダイオード３７，３８を直列接続したものを使用している。具体的には、第１のダイオード３７のアノードを第２のＶｍｏｄｅ端子用抵抗３５に接続し、第２のダイオード３８のカソードを第２の電流制御スイッチ用トランジスタ３９に接続している。
【００５１】
なお、図５において、符号３３はＶｍｏｄｅ電圧端子（電圧入力端子）を示し、符号３４は第１のＶｍｏｄｅ端子用抵抗を示し、符号３６は第１の電流制御スイッチ用トランジスタを示し、符号４０は第１のバイパス調整用抵抗を示し、符号４１は第２のバイパス調整用抵抗を示している。
【００５２】
この回路においても、Ｖｍｏｄｅ電圧に対する第２の電流制御スイッチ用トランジスタ３９のオン・オフ条件は実施の形態１および２とほぼ同様であり、同様の制御方法で、低出力時の消費電力を削減することができる。
【００５３】
なお、上記した実施の形態１〜３では、カレントミラー型のバイアス回路にアイドル電流制御回路を用いた高周波電力増幅器について説明したが、上記アイドル電流制御回路は他の構造を有するバイアス回路にも使用できることは容易に想定できる。
【００５４】
また、本発明は、半導体の材料としてＧａＡｓを使用しているが、Ｓｉ、ＳｉＧｅなど他の材料にも応用することは容易である。
【００５５】
また、上記実施の形態では、バイパス電流を３段階に切り替えることにより、高周波増幅用トランジスタのバイアス電流を３段階に切り替えるようにしたが、バイパス電流を４段階以上に切り替えることにより高周波増幅用トランジスタのバイアス電流を４段階以上に切り替えることは容易に実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上説明したように、本発明は、携帯電話端末機用電力増幅器の消費電力を削減して上記端末機の通話時間を増大させるのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る、バイアス回路１０１とアイドル電流制御回路１０２とを含む高周波電力増幅器を示す等価回路図である。
【図２】図１の高周波電力増幅器において、Ｖｍｏｄｅ電圧と高周波増幅用トランジスタの動作電流との関係を示すグラフである。
【図３】図１の高周波電力増幅器において、動作電流と出力電力の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る、バイアス回路１０１とアイドル電流制御回路１０３とを含む高周波電力増幅器を示す等価回路図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る、バイアス回路１０１とアイドル電流制御回路１０４とを含む高周波電力増幅器を示す等価回路図である。
【図６】バイアス回路１０１とアイドル電流制御回路１０５を含む従来の高周波電力増幅器を示す等価回路図である。
【図７】図６の高周波電力増幅器において、Ｖｍｏｄｅ電圧と高周波増幅用トランジスタの動作電流との関係を示すグラフである。
【図８】図６の高周波電力増幅器において、動作電流と出力電力の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１      Ｖｒｅｆ端子
２      Ｖｒｅｆ端子用抵抗
３      Ｖｄｃ端子
４      第１の電流ミラー用トランジスタ
５      第２の電流ミラー用トランジスタ
６      補助用トランジスタ
７      第１の抵抗
８      第２の抵抗
９      バイアス回路用チョークインダクタ
１０    入力側ＲＦ端子
１１    入力用カップリングコンデンサ
１２    高周波増幅用トランジスタ
１３    出力用カップリングコンデンサ
１４    出力側ＲＦ端子
１５    Ｖｃｃ端子
１６    Ｖｃｃ端子用チョークインダクタ
１７    Ｖｍｏｄｅ端子
１８    第１のＶｍｏｄｅ端子用抵抗
１９    第２のＶｍｏｄｅ端子用抵抗
２０    第１の電流制御スイッチ用トランジスタ
２１    第２の電流制御スイッチ用トランジスタ
２２    第３の電流制御スイッチ用トランジスタ
２３    第１のバイパス調整用抵抗
２４    第２のバイパス調整用抵抗
２５    Ｖｍｏｄｅ端子
２６    第１のＶｍｏｄｅ端子用抵抗
２７    第２のＶｍｏｄｅ端子用抵抗
２８    第１の電流制御スイッチ用トランジスタ
２９    第２の電流制御スイッチ用トランジスタ
３０    第３の電流制御スイッチ用トランジスタ
３１    第１のバイパス調整用抵抗
３２    第２のバイパス調整用抵抗
３３    Ｖｍｏｄｅ端子
３４    第１のＶｍｏｄｅ端子用抵抗
３５    第２のＶｍｏｄｅ端子用抵抗
３６    第１の電流制御スイッチ用トランジスタ
３７    第１のダイオード
３８    第２のダイオード
３９    第２の電流制御スイッチ用トランジスタ
４０    第１のバイパス調整用抵抗
４１    第２のバイパス調整用抵抗
１０１  バイアス回路
１０２  アイドル電流制御回路
１０３  アイドル電流制御回路
１０４  アイドル電流制御回路
１０５  アイドル電流制御回路
【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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