(57)【要約】【課題】電気的能率の増大と共に、より良い頑丈さを有する無線周波数電力増幅器回路を提供すること。【解決手段】無線周波数電力増幅器回路は、少なくとも一つの電力用トランジスタ(2)と、電力用トランジスタを破壊的降伏に導く高電圧から電力用トランジスタ(2)を保護する保護回路とを有する。無線周波数電力増幅器回路は、電力用トランジスタ(2)と、電力用トランジスタをバイアスするバイアス回路(6)と、電力用トランジスタの出力電圧を測定しているピーク検出器(8)と、ピーク検出器(8)に接続され、かつピーク検出器(8)によって制御されるときに電力用トランジスタ(2)のベース電流を減少させるために設計されているコンパレーター回路(12)とを含む。【選択図】図１
2005506750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電力用トランジスタと、電力用トランジスタを破壊的降伏に導く高電圧から前記電力用トランジスタを保護する保護回路とを有し、
(a)前記電力用トランジスタをバイアスするバイアス回路と、
(b)前記電力用トランジスタの出力電圧を検出するピーク検出器と、
(c)前記ピーク検出器に接続され、かつ前記ピーク検出器によって制御されるときに前記電力用トランジスタのベース電流を減少させるように設計されているコンパレーター回路とを含む無線周波数電力増幅器回路。
【請求項２】
前記バイアス回路が、電圧／電流変換器とバイアス・トランジスタとを含み、前記バイアス・トランジスタのベースが、前記コンパレーター回路に接続されている請求項1の無線周波数電力増幅器回路。
【請求項３】
前記電力用トランジスタのコレクタが、キャパシタを介して、前記ピーク検出器(8)に接続されている請求項1の無線周波数電力増幅器回路。
【請求項４】
前記ピーク検出器が、前記電力用トランジスタの出力信号を前記ピーク検出器に結合しているキャパシタに接続されているダイオードを含む請求項1又は3の無線周波数電力増幅器回路。
【請求項５】
キャパシタが、前記ダイオードとグランドとの間に配置されている請求項4の無線周波数電力増幅器回路。
【請求項６】
前記ピーク検出器が、キャパシタとグランドとの間で接続されている分圧抵抗器を含む上記請求項のいずれかに無線周波数電力増幅器回路。
【請求項７】
前記分圧抵抗器の1又はいくつかのレジスタが可変である請求項6の無線周波数電力増幅器回路。
【請求項８】
前記分圧抵抗器装置の中間ノードが、ピーク検出器の出力である請求項6又は7の無線周波数電力増幅器回路。
【請求項９】
前記コンパレーター回路が、トランジスタと、直列接続されたL−1のダイオードとを含む請求項1の無線周波数電力増幅器回路。
【請求項１０】
前記コンパレーター回路は、トランジスタを介して前記バイアス回路のバイアス・トランジスタのベースに接続されている上記請求項のいずれかの無線周波数電力増幅器回路。
【請求項１１】
前記コンパレーター回路の入力トランジスタのコレクタが供給電圧に接続され、かつ、前記入力トランジスタのエミッタが直列ダイオードを介してグランド接地されている上記請求項のいずれかの無線周波数電力増幅器回路。
【請求項１２】
バイアス回路に各々接続されている複数の電力用トランジスタを有し、制御回路に含まれている前記ピーク検出器の前記出力が、コンパレーター回路及びカレントミラートランジスタを介して、前記電力用トランジスタのそれぞれの前記バイアス回路に接続されている上記請求項のいずれかの無線周波数電力増幅器回路。
【請求項１３】
供給電圧Vsupplyと前記ピーク検出器との間に接続されているスイッチを備え、前記スイッチのオン状態とオフ状態とが制御電圧Vcontrolによって制御される上記請求項のいずれかの無線周波数電力増幅器回路。
【請求項１４】
複数のレジスタと、前記レジスタ間のノードからグランドまで接続されているキャパシタとを含んでおり、前記スイッチと前記ピーク検出器との間に配置されているフィルタを含む上記請求項のいずれかの無線周波数電力増幅器回路。
【請求項１５】
少なくとも一つの電力用トランジスタと、電力用トランジスタを破壊的降伏に導く高電圧から前記電力用トランジスタを保護する保護回路とを有する無線周波数電力増幅器回路を含んでおり、
前記無線周波数電力増幅器回路は、
(a)前記電力用トランジスタをバイアスするバイアス回路と、
(b)前記電力用トランジスタの出力電圧を検出しているピーク検出器と、
(c)前記ピーク検出器に接続され、かつ前記ピーク検出器によって制御されるときに前記電力用トランジスタのベース電流を減少させるように設計されているコンパレーター回路とを含むワイヤレス通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの電力用トランジスタと、電力用トランジスタを破壊的降伏に導く高電圧から前記電力用トランジスタを保護する保護回路とを有する無線周波数電力増幅器回路に関する。このような無線周波数電力増幅器回路は、移動通信技術に用いられ、かつ例えば、携帯電話機のアンテナに接続されている。
【０００２】
本発明は、更に、無線周波数電力増幅器を含んでいるワイヤレス通信装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献1には、電力増幅器の電源電圧の検出を受けて、電力増幅器回路調整素子のバイアス電圧を制御する高周波電力増幅器が開示されている。電源電圧の測定からは、電力増幅器の半導体素子の電圧についての間接的な情報しか得られない。したがって、電力増幅器の半導体素子を保護することは重大である。さらに、この既知の事実は、全消費電力に悪影響を及ぼす。これに対処するために結局、ツェナーダイオードが用いられているが、現状のIC工程の範囲内で、ICにツェナーダイオードを集積化することは困難であるし、高価でもあるので、ツェナーダイオードの使用は、機器の処理コストを上昇させる。
【０００４】
特許文献2には、アンテナが未接続又は壊れているときに生じる場合がある、過大な反射電力によるダメージから、通信伝送器の電力用トランジスタを保護するミスマッチ保護回路が開示されている。この回路では、順電力及び反射電力を示すパラメータ、又は、VSWR（電圧定在波比）がモニタされている。過剰なミスマッチがあれば、電力用トランジスタに供給されるDC電力を、即座に安全な低レベルまで減少させるようにしている。フィードバック制御ループが、供給電圧の調整に対してしか用いられていないので、電力用トランジスタの保護は、間接的でしかなく、これを、方向性結合器を用いて解決しようとするとコストアップが生じる。
【０００５】
特許文献3には、順電力に対する反射電力の比率の関数として、電力レベリングを提供し、かつ伝送器出力電力を制御する伝送器増幅器用の保護回路が開示されている。この回路は、順電力レベルを検出し、かつ伝送器増幅器によって発生される電力を制御する制御電圧を供給するために、基準電圧と比較される第1の電圧を発生させる。反射電力が検出され、第1の電圧の一部と比較される第2の電圧が発生し、順電力に対する反射電力の比率が所定レベルを超えると、反射電力が減少する。さらに、方向性結合器が、独立した順電力の検出と逆電力の検出とのために用いられる。この保護装置の場合、過剰に順電力又は逆電力を検出し、かつ電力駆動供給電圧を低下させることは、相対的にコストアップにつながることになる。
【０００６】
従来技術が対処すべき技術的な課題は、負荷がミスマッチの場合に、電力用トランジスタを保護することである。アンテナのインピーダンスが変化する場合、電力増幅器の電力用トランジスタの出力コレクタのインピーダンスも変化する。インピーダンス（ミスマッチ）の差分によって、電力用トランジスタの出力コレクタで高電圧を生じさせる、高いVSWRが生じる。これにより、電力用トランジスタの破壊的降伏が生じることがある。
【０００７】
電力増幅器が、高電力動作の下で高いVSWRに耐えることができる場合、それは「頑丈（rugged）」と称される。次世代の電力増幅器は、電気的効率をより高くしなければならないが、これは出力損失を低下させることによって達成できるであろう。しかしながら、このことは、電力用トランジスタの出力コレクタで一層高いVSWRが必要となり、結局、これは、電力増幅器が頑丈でなくなることを意味することになろう。したがって、頑丈さに対する解決法がなければ、高い電気的効率を得ることはできない。
【０００８】
このような電力増幅器は、1〜2GHzの周波数で作動するか、又は方向性結合器に基づくので、従来技術においては、これらの回路は両方とも、データ通信用途としての電力増幅器には適していない。このような方向性結合器は、電気的効率の損失を生じさせるので、いくつかの深刻な不都合がある。さらに、二つの方向性結合器は、入射電力と反射電力とをモニタするので、特定のミスマッチ条件の下では、結合器からの信号を、電力増幅器の電力用トランジスタの出力端子の電圧を決定するために用いることができない。
【０００９】
本発明のワイヤレス通信装置は、少なくとも一つの出力電力用トランジスタを有する無線周波数電力増幅器回路と、電力用トランジスタを破壊的降伏に導く高電圧から前記電力用トランジスタを保護する保護回路とを含む。そして、前記保護回路は、前記電力用トランジスタをバイアスしているバイアス回路と、前記電力用トランジスタの出力電圧を検出しているピーク検出器と、前記ピーク検出器に接続され、かつ前記ピーク検出器によって制御されるときに前記電力用トランジスタのベース電流を低下させるように設計されたコンパレーター回路とを含む。
【００１０】
例えば、携帯電話機といったワイヤレス通信装置は、主にバッテリ電源に依存している。しがたって、電気的能率の高低は極めて重要である。さらに、高い動作の信頼性が必要な場合には、無線周波数電力増幅器において、負荷のミスマッチを処理することが要求される。このことは、本発明のワイヤレス通信装置によって達成できる。
【００１１】
とりわけ、本発明の目的は、電気的能率の高めると共に、より良い頑丈さを有する無線周波数電力増幅器回路を提供することである。
【００１２】
【特許文献１】
特許3228409号
【特許文献２】
米国特許3,852,669号
【特許文献３】
米国特許4,353,037号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、無線周波数電力増幅器回路は、電力増幅器の電力を提供している出力段と、出力段の電力用トランジスタをバイアスしているバイアス回路と、電力用トランジスタの出力電圧を検出しているピーク検出器と、ピーク検出器に接続され、かつピーク検出器によって制御されるときに電力用トランジスタのベース電流を減少させるように設計されたコンパレーター回路とを含む。
【００１４】
本発明の回路は、方向性結合器を用いる必要が無いという効果と、電力用トランジスタの出力端子のピーク電圧を直接検出できるという効果と、電力用トランジスタのベース電流が電力用トランジスタの出力電圧の測定結果に従って制御できるという効果とを有している。
【００１５】
本発明の好ましい実施例によれば、バイアス回路が、電圧／電流変換器と、バイアス・トランジスタとを含み、バイアス・トランジスタのベースがコンパレーター回路に接続されている無線周波数電力増幅器回路が提供される。この回路装置によって、電力用トランジスタのベースにおけるベース電流が、検出器の出力に対して直接制御されるので、電力用トランジスタの出力端子でピーク電圧を、許容可能なレベルに制限することができる。
【００１６】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、電力用トランジスタのコレクタが、ピーク検出器に接続されている無線周波数電力増幅器回路が提供される。これは、電力用トランジスタの出力電圧を、保護すべき回路の非常に危険地点であるコレクタ端子で、直接検出できるようになることを意味する。
【００１７】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、ピーク検出器が、キャパシタを介して電力用トランジスタの出力コレクタに接続されている無線周波数電力増幅器回路が提供される。このキャパシタによって、完璧な無線周波数出力信号が、ピーク検出器に結合できる。
【００１８】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、ピーク検出器が、電力用トランジスタの出力信号をピーク検出器に結合しているキャパシタに接続されているダイオードを含む無線周波数電力増幅器回路が提供される。これにより、直流電圧のような、ピーク検出器の電力用トランジスタの出力レベルの測定が可能になる。
【００１９】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、キャパシタが、ピーク検出器の直流電圧を平滑化するために、ダイオードとグランドとの間に配置されている無線周波数電力増幅器回路が提供される。
【００２０】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、ピーク検出器が、キャパシタとグランドとの間に接続されている分圧抵抗器を含む無線周波数電力増幅器回路が提供される。分圧抵抗器装置のレジスタ値を設計することによって、出力増幅器の出力電力レベルを、制限すべきレベルに規定することができる。
【００２１】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、分圧抵抗器の1又はいくつかのレジスタが可変である無線周波数電力増幅器回路が提供される。これにより、電力用トランジスタの出力の電圧制限が、必要に応じて調整できる。
【００２２】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、分圧抵抗器装置の中間ノードが、ピーク検出器の出力である無線周波数電力増幅器回路が提供される。この中間端子では、ピーク検出器に向けて電圧を導くことができ、この電圧を、適切なコンパレーター回路によって処理することができる。
【００２３】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、コンパレーター回路が、トランジスタと、コンパレーターの基準電圧を設定するために直列接続されているL−1個のダイオード58（1）〜58（L−1）とを含む無線周波数電力増幅器回路が提供される。
【００２４】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、コンパレーター回路が、電力用トランジスタのバイアス電圧を直接制御するために、トランジスタを介してバイアス回路のバイアス・トランジスタのベースに接続されている無線周波数電力増幅器回路が提供される。
【００２５】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、コンパレーター回路の入力トランジスタのコレクタが供給電圧に接続され、かつ入力トランジスタのエミッタが直列ダイオードを介してグランド接地されている無線周波数電力増幅器回路が提供される。
【００２６】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、バイアス回路に各々接続されている複数の電力用トランジスタを有し、ピーク検出器の出力が、コンパレーター回路及びカレントミラートランジスタを介して、電力用トランジスタのそれぞれのバイアス回路に接続されている無線周波数電力増幅器が提供される。増幅段が複数の場合には、バイアス回路に接続されているいくつかの電力用トランジスタを含んでいる1つの擬似回線しか必要とならない。これにより、基準電圧を規定するための回路素子のみを備えればよいので、半導体素子の数を少なくすることができる。
【００２７】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、供給電圧Vsupplyとピーク検出器との間に接続されているスイッチを備え、スイッチのオン状態とオフ状態とが制御電圧Vcontrolによって制御されている無線周波数電力増幅器回路が提供される。スイッチ及びキャパシタンスにより、供給電圧Vsup＞0、かつ制御電圧Vcontrol＝0のとき、供給電流Isupplyが、ゼロになることを保証することができる。
【００２８】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、複数のレジスタと、レジスタ間のノードからグランドまで接続されているキャパシタとを含んでおり、電力増幅器の供給ラインへの無線周波数の注入を妨げるためにスイッチとピーク検出器との間に配置されるフィルタを含む無線周波数電力増幅器が提供される。
【００２９】
本発明の更なる好ましい実施例によれば、回路が1〜2 GHzの周波数で動く無線周波数電力増幅器回路が提供される。好ましい実施例によって、所望の周波数範囲において達成される、高い電気的能率レベルでの一層の頑丈さが保証されることが分かっている。
【００３０】
本発明の実施例の本質の更なる理解及び利点は、明細書及び図面の残りの部分によって認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図1の無線周波数電力増幅回路は、電力用トランジスタ2と、電力用トランジスタ2を破壊的降伏に導く高電圧から保護する保護回路4とを有する。電力用トランジスタ2は、電力用トランジスタ2をバイアスしているバイアス回路6によってバイアスされる。保護回路4は、電力用トランジスタ2の出力電圧を測定しているピーク検出器8とスイッチ10とを備える。ピーク検出器8に接続されている制御回路12は、ピーク検出器8によって制御されるときに、電力用トランジスタ2のベース電流を減少させるように設計されている。出力段の出力は、整合回路14を介して負荷16（すなわちアンテナ）に供給される。負荷16は、通常50Ωとしている。保護回路4の目的は、負荷16が変化する場合、及びそれによってミスマッチが生じる場合に、電力用トランジスタ2をダメージから保護することである。この場合、負荷16は、特定の値を越える。
【００３２】
電力用トランジスタ2のコレクタは、インダクタ18を介して供給電圧Vsupplyに接続されている。電力用トランジスタ2のベースは、インダクタ20を介してバイアス回路6に接続されている。電力用トランジスタ2のエミッタは、グランド接地されている。電力用トランジスタ2への入力信号は、入力Pinからキャパシタ22を介してベースに供給されている。
【００３３】
バイアス回路6は、一対のpnpトランジスタ26、28を含んでいる電圧／電流変換器（VCC）24を含む。pnpトランジスタ26、28のエミッタは、相互接続されており、レジスタ30を介してグランド接地されている。トランジスタ26、28は、概略的にしか示していない（詳細な回路は、明確化のために省略している。）。制御電圧Vcontrolは、トランジスタ26のベースに供給されている。これに対して、基準電圧Vrefは、他のトランジスタ28のベースに供給されている。制御電圧Vcontrolは、スイッチ10のオン／オフ状態を制御する信号である。この信号は、例えば、携帯電話機に用いた場合には、電力用トランジスタ2から必要な出力があるか否かを表し、この必要な出力があるならば、どの程度の電力が電力用トランジスタ2から必要とされているかを表すものである。
【００３４】
電圧／電流変換器24の本質的な出力（すなわち電流J1）は、トランジスタ32、34を含むカレントミラー回路に供給される。トランジスタ32は、電圧／電流変換器24と供給電圧Vsupplyとの間に、ダイオードとして接続されている。トランジスタ32のベースは、トランジスタ34のベースに接続されている。トランジスタ34のエミッタは、供給電圧Vsupplyに接続されている。トランジスタ34のコレクタは、更なるトランジスタ36を介してグランド接地されている。トランジスタ36のベースは、インダクタンス20を介して電力用トランジスタ2のベースに接続されている。更なるトランジスタ38は、後述する大きな比率Mに対して均一のベータ補償をするために、供給電圧Vsupplyとトランジスタ36のベースとの間に接続されている。コンパレーター回路12からの信号（すなわち電流Jf）は、トランジスタ36のコレクタ及びトランジスタ38のベースに供給される。
【００３５】
スイッチ10は、供給電圧Vsupplyとピーク検出器8との間に接続されている。そして、スイッチ10のオン／オフ状態は、制御電圧Vcontrolによって制御されている。フィルタ回路は、レジスタ40、42と、レジスタ40、42間のノードからグランドまで接続されているキャパシタ44とを含んでおり、電力増幅器の供給ラインへの無線周波数の注入を妨げるために、スイッチ10とピーク検出器8との間に配置されている。
【００３６】
電力用トランジスタ2のコレクタは、キャパシタ46を介してピーク検出器8に接続されている。ピーク検出器8は、キャパシタ46とグランドとの間に接続されている、レジスタ48、50を含む分圧抵抗器装置を含む。分圧抵抗器装置は、ダイオード52を介してキャパシタ46に接続され、かつキャパシタ53を介してグランドに接続されている。分圧抵抗器装置の中間ノード54は、コンパレーター回路12へのピーク検出器8の出力である。
【００３７】
コンパレーター回路12は、ピーク検出器8の出力と基準電圧とを比較する。図1の実施例では、基準電圧Vrefが、電力用トランジスタ2のベース・エミッタ電圧のL倍になるように選択されている。コンパレーター回路12は、トランジスタ56を含む。トランジスタ56のベースは、ピーク検出器8の出力に接続されている。トランジスタ56のエミッタは、供給電圧Vsupplyに接続されている。さらに、コンパレーター回路12は、直列接続されている、L-1個のダイオード58（1）〜58(L-1)を含む。直列の最後のダイオード58(L-1)は、トランジスタ60と共にカレントミラー回路を形成する。ここで、トランジスタ60のベースは、ダイオード58(L-1)を形成しているトランジスタのベースに接続されている。トランジスタ60のエミッタは、バイアス回路6のバイアス・トランジスタ38のベースに接続されている。トランジスタ60のエミッタは、キャパシタンス62を介してグランド接地されている。これにより、後述する、電力用トランジスタ2のコレクタでの電圧制限中に生じるであろう、フィードバックループでの不減衰振動を回避している。
【００３８】
図1の回路のダイオード58（1）〜58（L-1）は、バイポーラトランジスタにより実現されている。これらのベースとコレクタとは、チップ上に回路を集積化するときに有利なように短絡している。
【００３９】
図1の回路は、次のように作動する。制御電圧Vcontrolは、電圧／電流変換器24に供給され、電流I1＝（制御電圧Vcontrol−基準電圧Vref）／R1に変換される。これは、pnpカレントミラートランジスタ32、34によって、電流I2・uml;×電流I1に鏡像化される。この電流は、npnカレントミラートランジスタ36及び2によって、以下のように再び鏡像化される。
Ibias＝M×I2＝N×M×I1    ・・・（1）
【００４０】
ここで、N及びMは、スケール比率である。電力用トランジスタ2は、バイアス電流Ibiasによってバイアスされる。このようなスケーリングによって、スケール比率N及びMにより決定される電力加算効率は増大する。無線周波数の動作下で、ダイオード52を形成しているトランジスタのコレクタ電圧が、ピーク検出器8によって検出される。制御電圧Vcontrol＞0の場合、ピーク検出器8の入力電圧は、電力用トランジスタ2のコレクタ電圧と同様となり、以下のように表される。
Vdiode_int＝Vc＝Vsupply＋Vrf    ・・・（2）
【００４１】
ここで、基準電圧Vrfは、トランジスタ2のコレクタでの無線周波数電圧であり、供給電圧Vsupplyは、供給電圧である。
【００４２】
スイッチ10及びキャパシタンス46は、あらゆる電力増幅器にとって重要な条件を満たすように機能する。すなわち、供給電圧Vsup＞0、かつ制御電圧Vcontrol＝0のとき、供給電流Isupplyは、ゼロとならなければならない。図1の回路において、制御電圧Vcontrol＞0のときには、スイッチ10は、ピーク検出器8の入力に供給電圧Vsupplyを供給し、キャパシタンス46は、ピーク検出器8の入力に無線周波数信号を供給し、かつ供給電圧Vsupplyを供給しないようにする。制御電圧Vcontrol＝0のときには、スイッチ10が、オフするので、ピーク検出器8には電流が流れない。
【００４３】
ピーク検出器8の出力は、低周波信号であり、以下のように表せる。
Vdet1＝k×Vdiod_int＝k×Vc    ・・・（3）
【００４４】
ここで、kは0.9〜1の間の整流係数である。この信号は、レジスタ48、50を含んでいる抵抗分割器によって分けられる。これにより、ピーク検出器8からVdet1が出力され、それから、出力Vdet1はコンパレーター回路12において基準電圧と比較される。基準電圧は、l×ベース・エミッタ電圧Vbeに等しい。ここで、l=1・・・Lは、コンパレーター回路12の直列のトランジスタ58の接続数である。
Vdet1＝k×Vc×R5/(R4＋R5)    ・・・（4）
【００４５】
特定のコレクタ電圧（Vc_max）で、特定の出力Vdet1_maxが、l×ベース・エミッタ電圧Vbeを越える場合、電力用トランジスタ2と、ピーク検出器8と、コンパレーター12と、バイアス回路6の一部とを含むフィードバックループは、電流I2から減算された電流Ifを生成する。これにより、バイアス電流Ibiasが減少し、かつピーク検出器8の出力Vdet1は、
Vdet1_max＝l×Vbe    ・・・（5）
となる。
【００４６】
数式（5）に数式（4）を代入すると、
Vc_max＝l×Vbe×(1＋R4/R5)/k    ・・・（6）
という結果なる。
【００４７】
コンパレーター回路12において、トランジスタの適正な数（l）を選択し、かつレジスタ50に対するレジスタ48の適正な比率を選択することによって、電力用トランジスタ2のコレクタ電圧を、事実上制限することができ、かつ電力用トランジスタ2のコレクタでの高電圧降伏を妨げるため、電力増幅器を、安全な運転領域に保つことができる。このような電力用トランジスタ2のコレクタ電圧の制限は、ベース・エミッタ電圧Vbeと相まって、ベース・エミッタ電圧Vbeを、降伏電圧BVcb0と同じ温度傾向にするという効果がある。
【００４８】
図2は、移動通信に用いられる無線周波数電力増幅器回路の実施例を示す。この無線周波数電力増幅器回路は、各々が電力用トランジスタ70、72、74のそれぞれを含んでいる3つの電力増幅段を有している。電力用トランジスタ70、72、74のベース電極は、各々インダクタ76、78、80を介してバイアス回路82、84、86の出力に接続されている。電力用トランジスタ70、72、74のコレクタは、各々更なるインダクタ88、90、92を介してバイアス回路82、84、86毎に供給電圧Vsupplyの出力に接続されている。バイアス回路82、84、86は、図1のバイアス回路6と同様に設計されている。
【００４９】
入力信号は、入力端子Pinからキャパシタ94を介してトランジスタ70のベースに、トランジスタ70のコレクタからキャパシタ96を介してトランジスタ72のベースに、トランジスタ72のコレクタからキャパシタ98を介してトランジスタ74のベースに入力されることにより、電力用トランジスタ70、72、74に入力されている。出力電力用トランジスタ74の出力は、制御回路100を介して、コンパレーター回路102に接続されている。制御回路100のピーク検出器は、電力用トランジスタ74のコレクタに接続されている。電力用トランジスタ74のコレクタは、整合回路104を介して負荷（アンテナ）106にも接続されている。
【００５０】
基準電圧Vref1、Vref2、Vref3は、制御電圧Vconrolの機能と同様に、各々の段の開始を決定する。電力用トランジスタ74のコレクタ電圧は、制御回路（図1）によって検出される。そして、ミスマッチの間、検出かつ分配した電圧が、コンパレーター回路102の基準電圧（l×Vbe）を越える場合、コンパレーター回路102の出力によって制御されるトランジスタ112、114及び116は、バイアス回路82、84、86のそれぞれの電流を調整する。この調整は、電力用トランジスタ74のコレクタ電圧が、上記数式（6）に従って制限されるような方法で行われる。
【００５１】
図3は、保護電圧Vc_protとしたときの本発明の保護回路を有する図1の電力用トランジスタ2のコレクタ電圧VCと、Vcを公称条件としたとき、すなわち負荷が50Ωで供給電圧Vsupply＝3.5Vのときの本発明の保護回路を有していない図1の電力用トランジスタ2のコレクタ電圧VCを示す。2つの曲線は、差分をこのグラフ表示に示すことができないほど一致している。これは、保護回路が、公称条件の下で、無線周波数電力増幅器の動作に影響しないことを意味する。
【００５２】
図4は、保護電圧Vcol_protのときの本発明の保護回路を有する電力用トランジスタ2のコレクタ電圧と、Vcol対信号の位相が1：12のミスマッチ状態のときの本発明の保護回路を有していない電力用トランジスタ2のコレクタ電圧を示す。公称条件は、ここでは、負荷が50Ωであり、ミスマッチが1：12というのは、50対12で4.17Ω、又は50×12で600Ωとなることを意味する。
【００５３】
図5は、保護電圧Vc_protとしたときの本発明の保護回路10を有する電力用トランジスタ2のコレクタ電圧と、異なる供給電圧に対するVcolを、1：12のミスマッチ状態としたときの本発明の保護回路を有していない電力用トランジスタ2のコレクタ電圧を示す。
【００５４】
図4及び5のグラフを作るために用いられる特定の回路では、図4及び5から、電力用トランジスタ2のコレクタ電圧が約13Vに限られていたことがわかる。このレベルより上のいかなる電圧も、保護回路10によってカットオフされる。
【００５５】
上記の説明は、例示的であり限定的でないことを意図していると理解されたい。多くの実施例は、上記説明を見れば、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲は、上記説明の参照によらず、それに代えて添付の請求の範囲の参照と共に各請求項の権利範囲が完全に同等な範囲で決定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】1つの電力用トランジスタ及び保護回路を有する無線周波数電力増幅器回路を示す。
【図２】3つの段及び保護回路を有する無線周波数電力増幅器回路を示す。
【図３】電力増幅器トランジスタのコレクタ電圧対時間のグラフ表示である。
【図４】電力増幅器トランジスタのコレクタ電圧対信号の位相のグラフ表示である。
【図５】電力増幅器トランジスタのコレクタ電圧対トランジスタの供給電圧のグラフ表示である。
【符号の説明】
【００５７】
2  電力用トランジスタ
4  保護回路
6  バイアス回路
8  ピーク検出器
10  スイッチ
12  制御回路（コンパレーター回路）
14  整合回路
16  負荷
18、20  インダクタ
22、44、46  キャパシタ
24  電圧／電流変換器（VCC）
26、28、32、34、36、38、56、60  トランジスタ
30、40、42、48、50  レジスタ
52、58  ダイオード
54  中間ノード
62  キャパシタンス
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2005506750.tif 000026
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