(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で、トランジスタに生ずる歪を低減することができる電力増幅回路装置を提供する。【解決手段】入力端子１から入力された高周波信号を増幅して出力端子２に出力するトランジスタＱ１と、入力端子１に入力された高周波信号を漏洩させる高周波漏洩回路６と、この高周波漏洩回路６で漏洩した高周波信号に基づき、トランジスタＱ１に生ずる歪を補正するための低周波信号からなる歪補正信号を発生する非線形回路４ａと、この非線形回路４ａで発生した歪補正信号をトランジスタＱ１に印加する低周波信号印加回路５ａとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子から入力された高周波信号を増幅して出力端子に出力するトランジスタと、
前記入力端子に入力された前記高周波信号を漏洩させる高周波漏洩回路と、
この高周波漏洩回路で漏洩した高周波信号に基づき、前記トランジスタに生ずる歪を補正するための低周波信号からなる歪補正信号を発生する歪補正信号発生回路と、
この歪補正信号発生回路で発生した前記歪補正信号を前記トランジスタに印加する歪補正信号印加回路と、
を備えることを特徴とする電力増幅回路装置。
【請求項２】
前記歪補正信号印加回路は、前記歪補正信号を前記トランジスタに印加するとともに前記トランジスタにバイアス電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の電力増幅回路装置。
【請求項３】
前記歪補正信号印加回路は、前記トランジスタにバイアス電圧を印加するバイアス回路と別回路として設けられ、前記歪補正信号発生回路との間に第１キャパシタが設けられることを特徴とする請求項１記載の電力増幅回路装置。
【請求項４】
前記歪補正信号印加回路は、前記トランジスタに印加するバイアス電圧の基準電圧を発生する基準電圧発生回路を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電力増幅回路装置。
【請求項５】
前記高周波漏洩回路は、第２キャパシタを有し、前記歪補正信号印加回路は、インダクタを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電力増幅回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅回路装置に関し、特に増幅用のトランジスタに生じる歪を補正する回路の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波電力増幅回路装置は通常トランジスタなどの半導体素子を用い、多段形にして構成される。図６は、従来の電力増幅回路装置の最終段の回路を示す図である。
【０００３】
図６に示すように、従来の電力増幅回路装置は、高周波信号を入力する入力端子１、この入力端子１から入力された高周波信号を増幅する高周波信号増幅用のヘテロ接合型バイポーラトランジスタであるトランジスタＱ１と、増幅された高周波信号を出力する出力端子２、トランジスタＱ１にバイアス電流を供給するバイアス回路３で構成されている。バイアス回路３は、トランジスタＱ２及びＱ３で構成される非線形回路４、トランジスタＱ４及び抵抗Ｒ１を備えている。
【０００４】
トランジスタＱ１のベースは入力端子１及び抵抗Ｒ１の一端に接続され、トランジスタＱ１のエミッタは接地され、トランジスタＱ１のコレクタは出力端子２及びインダクタＬ１の一端に接続されている。インダクタＬ１の他端は図示しない直流電源及びキャパシタＣ１の一端に接続され、キャパシタＣ１の他端は接地されている。抵抗Ｒ１の他端はトランジスタＱ４のエミッタに接続され、トランジスタＱ４のベースは抵抗Ｒ２の一端、トランジスタＱ２のコレクタ及びベースに接続され、トランジスタＱ２のエミッタはトランジスタＱ３のコレクタ及びベースに接続され、トランジスタＱ３のエミッタは接地されている。トランジスタＱ４のコレクタ及び抵抗Ｒ２の他端は図示しない直流電源に接続されている。キャパシタＣ１はバイパスコンデンサである。インダクタＬ１は電源供給用であり、出力側回路損失を下げるためにマイクロストリップ線路等で構成されている。
【０００５】
次に、このように構成された高周波電力増幅回路装置の動作を説明する。入力端子１に入力された高周波信号はトランジスタＱ１で増幅されて出力端子２に出力される。また、トランジスタＱ１のバイアス電流は、バイアス回路３から抵抗Ｒ１あるいはインダクタ（図示しない）等を介して供給される。このバイアス電流は、非線形回路４、トランジスタＱ４及びＱ１で構成されたカレントミラー回路により、一定電流にコントロールされている。しかし、高周波信号の振幅が大きいときは、トランジスタＱ１に歪が生ずる。この歪は高周波信号の波高値の最大値及び最小値近傍で顕著に見られる。
【０００６】
このため、従来の高周波増幅回路装置は、入力端子１に入力された高周波信号の一部を抵抗Ｒ１及びトランジスタＱ４を介して漏洩させ、漏洩した高周波信号に基づき発生するベースバンド帯域の信号をトランジスタＱ１に印加させ、トランジスタＱ１に生ずる歪を補正していた。これは、入力された高周波信号の一部を非線形回路４に漏洩させ、非線形回路４の非線形作用により発生するベースバンドなどの変調波成分の電圧を歪補正信号としてトランジスタＱ１に印加することで、トランジスタＱ１に生ずる歪を補正するものである。
【０００７】
また、同種の電力増幅回路装置として、ベースバイアス電圧供給端子とトランジスタのベースとの間に、抵抗と並列に接続され、交流成分に対して導通であるバイパス回路を設けた電力増幅器が開示されている（例えば特許文献１）。この電力増幅回路装置によれば、コレクタ電流の振幅が大きくなり、これに伴なってベース電流が増大した場合、ベース電流の高周波成分の一部をバイパス回路へ割り振ることで、前記抵抗による電圧降下の増大を抑制し、歪を補正させる。
【特許文献１】特開２００３−３２４３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図６に示した従来の電力増幅回路装置は、高周波信号をトランジスタＱ１にバイアス電流を供給するための抵抗Ｒ１を介して漏洩させていたため、高周波漏洩レベルを制御するためには、抵抗Ｒ１の抵抗値を変更しなければならなかった。しかし、抵抗Ｒ１の抵抗値を変えると、トランジスタＱ１に供給されるバイアス電流が変わってしまうなどの問題があり、トランジスタＱ１に印加される歪補正信号を最適値にできず、発生する歪が大きくなっていた。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解消するためになされたものであり、その課題は、簡単な回路構成で、トランジスタに生ずる歪を低減することができる電力増幅回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記課題を解決するために以下の手段を採用した。請求項１の発明は、入力端子から入力された高周波信号を増幅して出力端子に出力するトランジスタと、前記入力端子に入力された前記高周波信号を漏洩させる高周波漏洩回路と、この高周波漏洩回路で漏洩した高周波信号に基づき、前記トランジスタに生ずる歪を補正するための低周波信号からなる歪補正信号を発生する歪補正信号発生回路と、この歪補正信号発生回路で発生した前記歪補正信号を前記トランジスタに印加する歪補正信号印加回路とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の電力増幅回路装置において、前記歪補正信号印加回路は、前記歪補正信号を前記トランジスタに印加するとともに前記トランジスタにバイアス電圧を印加することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１記載の電力増幅回路装置において、前記歪補正信号印加回路は、前記トランジスタにバイアス電圧を印加するバイアス回路と別回路として設けられ、前記歪補正信号発生回路との間に第１キャパシタが設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電力増幅回路装置において、前記歪補正信号印加回路は、前記トランジスタに印加するバイアス電圧の基準電圧を発生する基準電圧発生回路を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電力増幅回路装置において、前記高周波漏洩回路は、第２キャパシタを有し、前記歪補正信号印加回路は、インダクタを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、入力端子から入力された高周波信号を高周波漏洩回路を介して漏洩させ、歪補正信号発生回路は、漏洩した高周波信号に基づき、トランジスタに生ずる歪を補正するための低周波信号からなる歪補正信号を発生し、この歪補正信号を歪補正信号印加回路を介してトランジスタに印加するので、高周波漏洩回路の回路定数を変えることで、漏洩される高周波信号のレベルを制御でき、最適な歪補正信号をトランジスタに印加し、トランジスタに生ずる歪を補正することができる。このため、簡単な回路構成でトランジスタに生ずる歪を低減できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、歪補正信号印加回路は、歪補正信号をトランジスタに印加するとともにトランジスタにバイアス電圧を印加するので、簡単な回路構成とすることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、歪補正信号印加回路は、トランジスタにバイアス電圧を印加するバイアス回路と別回路として設けられ、歪補正信号発生回路との間に第１キャパシタを設けられるので、バイアス電圧をトランジスタに印加する経路と歪補正信号をトランジスタに印加する経路とを別経路とすることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、歪補正信号印加回路は、トランジスタに印加するバイアス電圧の基準電圧を発生する基準電圧発生回路を備えるので、歪補正信号発生回路と基準電圧発生回路とを別回路とすることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、高周波漏洩回路は、第２キャパシタを有し、歪補正信号印加回路は、インダクタを有するので、第２キャパシタにより高周波信号を通過させ、インダクタにより低周波信号からなる歪補正信号を通過させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例に係る電力増幅回路装置を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、背景技術の欄で説明した電力増幅回路装置の構成部分と同一又は相当部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例１に係る電力増幅回路装置の最終段の回路（以下、電力増幅回路装置の回路という）を示す図である。図１に示すように、実施例１に係る電力増幅回路装置は、図６に示した従来の電力増幅回路装置に対して、高周波漏洩回路６と低周波信号印加回路５ａ（本発明の歪補正信号印加回路）とを設けたことを特徴とする。
【００２２】
高周波漏洩回路６は、キャパシタＣ２と抵抗Ｒ３との直列回路で構成され、入力端子１と本発明の歪補正信号発生回路である非線形回路４との間に接続されている。この高周波漏洩回路６は、高周波信号を通過させ、直流及び低周波信号を遮断する。また、キャパシタＣ２や抵抗Ｒ３の値は、例えば９００ＭＨｚ帯で使用する場合、キャパシタＣ２≒３．３ｐＦ、抵抗Ｒ３≒５０Ω程度である。
【００２３】
低周波信号印加回路５ａは、トランジスタＱ４、抵抗Ｒ１及びインダクタＬ２で構成され、インダクタＬ２と抵抗Ｒ１は直列に接続され、インダクタＬ２、抵抗Ｒ１のどちらか一方の端子はトランジスタＱ１のベースに接続されている。このインダクタＬ２は、高周波信号を遮断するために設けられている。また、インダクタＬ２や抵抗Ｒ１の値は、例えば９００ＭＨｚ帯で使用する場合、インダクタＬ２≒５ｎＨ、抵抗Ｒ１≒５Ω程度である。その他の構成は、図６に示す従来の電力増幅回路装置の構成と同一構成であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００２４】
次にこのように構成された実施例１の電力増幅回路装置の動作を説明する。入力端子１に入力された高周波信号は、トランジスタＱ１で増幅されて出力端子２に出力される。トランジスタＱ１のバイアス電流は、バイアス回路３から抵抗Ｒ１、インダクタＬ２を介して供給される。このバイアス電流は、従来の電力増幅回路と同様に構成されたカレントミラー回路により、一定電流にコントロールされている。
【００２５】
また、入力端子１に入力された高周波信号の一部は高周波漏洩回路６を介して漏洩し、非線形回路４に印加される。漏洩する高周波信号のレベルは、高周波漏洩回路６を構成するキャパシタＣ２や抵抗Ｒ３の値を変えることにより、自由に制御することができる。高周波漏洩回路６は、トランジスタＱ１にバイアス電流を供給する回路と別回路であるので、キャパシタＣ２や抵抗Ｒ３の値を変えてもトランジスタＱ１に供給されるバイアス電流が変わってしまうことがない。
【００２６】
非線形回路４に印加される高周波信号の電圧が大きくなると、非線形回路４に流れる電流が増加して、トランジスタＱ４のベース電位が低下する。逆に非線形回路４に印加された高周波信号の電圧が小さくなると、非線形回路４に流れる電流が減少して、トランジスタＱ４のベース電位は上昇する。このトランジスタＱ４のベース電位の変動は、歪補正信号としてトランジスタＱ１のベースに印加される。この歪補正信号はベースバンドなどの変調波成分の電圧であり、この歪補正信号をトランジスタＱ１に印加することで、トランジスタＱ１の動作点が最適化され、トランジスタＱ１に発生した歪を補正できる。
【００２７】
次に、図１の回路を含む本発明の電力増幅回路装置をＩＣ（集積回路）化したときの一例を図２に示す。図２は本発明の電力増幅回路装置をＩＣ上面から見た模式図であり、図２に示すように、図１に示した回路の前段に、前段増幅器８及び前段バイアス回路９等を備えたものである。前段増幅器８の一端は、入力端子１に接続され、前段増幅器８の他端は前段バイアス回路９の一端に接続され、前段バイアス回路９の他端は非線形回路４及びトランジスタＱ４に接続されている。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る電力増幅回路装置は、入力端子１と非線形回路４との間に高周波漏洩回路６を接続し、入力端子１に入力された高周波信号を高周波漏洩回路６を介して漏洩させた。即ち、高周波信号を漏洩させる経路と歪補正信号及びバイアス電圧をトランジスタに印加する経路とを別経路としたので、高周波漏洩回路６の回路定数を変えることで、自由に高周波漏洩レベルが制御でき、このとき、トランジスタＱ１に供給されるバイアス電流が変わってしまうことがない。このため、最適な歪補正信号をトランジスタＱ１に印加し、トランジスタＱ１に生ずる歪を補正することができるので、歪を低減できる。また、簡単な回路構成で実現することができる。
【００２９】
なお、上述の説明で、高周波漏洩回路６は、キャパシタＣ２と抵抗Ｒ３との直列回路で構成されるものとしたが、キャパシタとインダクタの直列回路や高周波フィルタや移相回路などの他の回路としても良い。また、非線形回路４は、ダイオード２つの直列回路としても良い。
【００３０】
また、図２に示す例では、高周波漏洩回路６をＩＣ内に内蔵しているが、高周波漏洩回路６とＩＣをつなぐための端子をＩＣに設け、高周波漏洩回路６を別の基板上に構成しても良い。
【実施例２】
【００３１】
図３は本発明の実施例２に係る電力増幅回路装置の回路を示す図である。図３に示すように、実施例２の電力増幅回路装置は、図１に示した実施例１の電力増幅回路装置のバイアス回路３と低周波信号印加回路５ａとを別回路としたものである。
【００３２】
実施例２の低周波信号印加回路５ｂは、キャパシタＣ３、Ｃ４、トランジスタＱ５、抵抗Ｒ４及びＲ５で構成されている。トランジスタＱ５のベースは、キャパシタＣ３を介して、抵抗Ｒ２と非線形回路４との接続点に接続されている。トランジスタＱ５のコレクタは、トランジスタＱ４のコレクタと接続されている。トランジスタＱ５のエミッタは、抵抗Ｒ４を介して接地されるとともに、キャパシタＣ４及び抵抗Ｒ５を介して、トランジスタＱ１のベースに接続されている。キャパシタＣ３及びＣ４は直流成分を遮断するために設けられたものである。また、トランジスタＱ４のエミッタと接地との間にバイパスコンデンサであるキャパシタＣ５を追加接続した。その他の構成は、図１に示す実施例１の電力増幅回路装置の構成と同一構成であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００３３】
このように構成された実施例２の電力増幅回路装置は、実施例１の電力増幅回路装置と同様に動作する。非線形回路４で発生した歪補正信号は、低周波信号印加回路５ｂのキャパシタＣ３を介してトランジスタＱ５のベースに入力され、トランジスタＱ５のエミッタからキャパシタＣ４、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ１に印加される。即ち、非線形回路４で発生した歪補正信号は低周波信号印加回路５ｂを介してトランジスタＱ１に印加され、トランジスタＱ１のバイアス電圧はバイアス回路３ａを介してトランジスタＱ１に印加される。
【００３４】
以上説明したように、実施例２に係る電力増幅回路装置は、実施例１に係る電力増幅回路装置の効果と同様の効果が得られる。さらに、歪補正信号をトランジスタＱ１に印加する経路とバイアス電圧をトランジスタＱ１に印加する経路とを別経路とすることができる。
【実施例３】
【００３５】
図４は、本発明の実施例３に係る電力増幅回路装置の回路を示す図である。図４に示すように、実施例３の電力増幅回路装置は、図３に示した実施例２の電力増幅回路装置の低周波印加回路５ｂの抵抗Ｒ５を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１とキャパシタＣ６とに置き換えたものである。
【００３６】
図４において、トランジスタＱ５のエミッタは、キャパシタＣ４を介して、ＦＥＴ１のゲートに接続され、ＦＥＴ１のソースはキャパシタＣ６を介してトランジスタＱ１のベースに接続され、ドレインはトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。インダクタＬ１とキャパシタＣ１との接続点とＦＥＴ１のゲートとの間には抵抗Ｒ１１が接続されている。その他の構成は、図３に示す実施例２の電力増幅回路装置の構成と同一構成であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００３７】
このように構成された実施例３の電力増幅回路装置は、実施例２の電力増幅回路装置と同様に動作する。非線形回路４で発生した歪補正信号は低周波信号印加回路５ｃのキャパシタＣ４を介して、ＦＥＴ１のゲートに入力される。即ち、トランジスタＱ１の負帰還抵抗としてＦＥＴ１のドレイン−ソース間の抵抗を用い、このドレイン−ソース間の抵抗がゲートに加えられた歪補正信号により変化することを利用して利得を変化させている。歪補正信号に対応して利得が変化することによりトランジスタＱ１に発生した歪を補正できる。
【００３８】
以上説明したように、実施例３に係る電力増幅回路装置は、実施例２に係る電力増幅回路装置の効果と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００３９】
図５は、本発明の実施例４に係る電力増幅回路装置の回路を示す図である。図５に示すように、実施例４の電力増幅回路装置は、図１に示した実施例１の電力増幅回路装置にトランジスタＱ１に印加するバイアス電圧の基準電圧を発生させる基準電圧発生回路を設けたものである。
【００４０】
図５において、基準電圧発生回路１０は、トランジスタＱ７及び抵抗Ｒ１０で構成され、低周波信号印加回路５ｄ内に設けられている。高周波漏洩回路６の一端は入力端子１に接続され、他端は非線形回路４ａのトランジスタＱ６のベース及び抵抗Ｒ７の一端に接続されている。トランジスタＱ６のエミッタは接地され、トランジスタＱ６のコレクタは抵抗Ｒ６の一端及びインダクタＬ３の一端に接続されている。抵抗Ｒ６の他端及び抵抗Ｒ７の他端はトランジスタＱ４のコレクタに接続されている。インダクタＬ３の他端は抵抗Ｒ８を介して、トランジスタＱ４のベース及び抵抗Ｒ９の一端に接続されている。抵抗Ｒ９の他端は抵抗Ｒ２を介して図示しない電源に接続されるとともにトランジスタＱ７のコレクタに接続されている。トランジスタＱ７のエミッタは接地され、トランジスタＱ７のベースは、抵抗Ｒ１０を介して、トランジスタＱ４のエミッタと抵抗Ｒ１との接続点に接続されている。その他の構成は、図１に示す実施例１の電力増幅回路装置の構成と同一構成であり、同一部分には同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００４１】
このように構成された実施例４の電力増幅回路装置は、実施例１の電力増幅回路装置と同様に動作する。トランジスタＱ１に印加されるバイアス電圧の基準電圧は、基準電圧発生回路１０で発生され、供給されるバイアス電流はトランジスタＱ４及びＱ７で構成されたカレントミラー回路により、一定電流にコントロールされている。入力端子１に高周波信号が入力されると、高周波信号の一部が高周波漏洩回路６を介してトランジスタＱ６のベースに入力され、トランジスタＱ６により歪補正信号が生成される。そして歪補正信号がインダクタＬ３、抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ４に入力され、トランジスタＱ４のエミッタから抵抗Ｒ１及びインダクタＬ２を介してトランジスタＱ１に入力される。
【００４２】
以上説明したように、実施例４に係る電力増幅回路装置は、実施例１に係る電力増幅回路装置の効果と同様の効果が得られる。さらに、低周波信号印加回路内に基準電圧発生回路１０を設けたので、非線形回路４と基準電圧発生回路１０とを別回路とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅回路装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１に係る電力増幅回路装置の回路図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電力増幅回路装置をＩＣ化したときのＩＣ上面から見た模式図である。
【図３】本発明の実施例２に係る電力増幅回路装置の回路図である。
【図４】本発明の実施例３に係る電力増幅回路装置の回路図である。
【図５】本発明の実施例４に係る電力増幅回路装置の回路図である。
【図６】従来の電力増幅回路装置の回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…入力端子、２…出力端子、３、３ａ…バイアス回路、４、４ａ…非線形回路、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…低周波信号印加回路、６…高周波漏洩回路、７…電極、８…前段増幅器、９…前段バイアス回路、１０…基準電圧発生回路、Ｃ１〜Ｃ６…キャパシタ、ＦＥＴ１…電界効果トランジスタ、Ｌ１〜Ｌ３…インダクタ、Ｑ１〜Ｑ７…トランジスタ、Ｒ１〜Ｒ１１…抵抗。
【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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