(57)【要約】      （修正有）【課題】ゲインの線形性を精度よく向上させる電力増幅回路を提供する。【解決手段】電力増幅回路１００Ａは、第１信号を増幅する第１トランジスタＱ１と、第１トランジスタの出力信号に応じた第２信号を増幅する第２トランジスタＱ２と、第２トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又は電圧を供給するバイアス回路１２１Ａと、バイアス回路から供給される制御電圧に応じて第１又は第２信号を減衰させる減衰器１４０Ａとを備える。減衰器は、第１ダイオードＱ７と、ベースに第１ダイオードのカソードから制御電圧が供給される第３トランジスタＱ６と、第１ダイオードと並列接続されたキャパシタＣ４とを含む。制御電圧は、第２信号の電力レベルが大きいほど低い電圧である。第３トランジスタは、ベースに供給される制御電圧に応じて、第１又は第２信号の一部を第３トランジスタのコレクタからエミッタに流す。【選択図】図２
2019115033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１信号を増幅する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタの出力信号に応じた第２信号を増幅する第２トランジスタと、
前記第２トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路から供給される制御電圧に応じて前記第１信号又は前記第２信号を減衰させる減衰器と、
を備え、
前記減衰器は、
アノードに前記制御電圧が供給される第１ダイオードと、
コレクタが前記第１信号の前記第１トランジスタへの供給経路又は前記第２信号の前記第２トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに前記第１ダイオードのカソードから前記制御電圧が供給される第３トランジスタと、
前記第１ダイオードと並列接続されたキャパシタと、
を含み、
前記制御電圧は、前記第２信号の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、
前記第３トランジスタは、前記第３トランジスタのベースに供給される前記制御電圧に応じて、前記第１信号又は前記第２信号の一部を前記第３トランジスタのコレクタからエミッタに流す、電力増幅回路。
【請求項２】
第１信号を増幅する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタの出力信号に応じた第２信号を増幅する第２トランジスタと、
前記第２トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路から供給される制御電圧に応じて前記第１信号又は前記第２信号を減衰させる減衰器と、
を備え、
前記減衰器は、
アノードに前記制御電圧が供給される第１ダイオードと、
コレクタがベースに接続されるとともに前記第１信号の前記第１トランジスタへの供給経路又は前記第２信号の前記第２トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに前記第１ダイオードのカソードから前記制御電圧が供給される第３トランジスタと、
を含み、
前記制御電圧は、前記第２信号の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、
前記第３トランジスタは、前記第３トランジスタのベースに供給される前記制御電圧に応じて、前記第１信号又は前記第２信号の一部を前記第３トランジスタのコレクタからエミッタに流す、電力増幅回路。
【請求項３】
前記バイアス回路は、
ベースに所定レベルの電圧が供給され、エミッタから前記バイアス電流又はバイアス電圧を出力する第４トランジスタを含み、
前記第４トランジスタのベース電圧を前記制御電圧として出力する、
請求項１又は２に記載の電力増幅回路。
【請求項４】
第１信号を増幅する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタの出力信号に応じた第２信号を増幅する第２トランジスタと、
前記第２トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路から供給される制御電圧に応じて前記第１信号又は前記第２信号を減衰させる減衰器と、
を備え、
前記減衰器は、
コレクタが前記第１信号の前記第１トランジスタへの供給経路又は前記第２信号の前記第２トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続された第３トランジスタを含み、
前記バイアス回路は、
直列接続された第２及び第３ダイオードであって、前記第２ダイオードのアノードにバイアス制御電圧が供給され、前記第３ダイオードのカソードが接地側に接続された第２及び第３ダイオードと、
ベースが前記第２ダイオードのアノードに接続され、エミッタから前記バイアス電流又はバイアス電圧を出力する第４トランジスタと、
を含み、
前記第３トランジスタは、前記第３ダイオードのアノードから前記第３トランジスタのベースに供給される前記制御電圧に応じて、前記第１信号又は前記第２信号の一部を前記第３トランジスタのコレクタからエミッタに流す、電力増幅回路。
【請求項５】
前記減衰器は、
前記第３トランジスタが設けられた側の供給経路に直列接続された第４ダイオードと、
前記第４ダイオードのカソードと接地との間に接続されたインダクタと、
をさらに含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載の電力増幅回路。
【請求項６】
前記第１トランジスタのエミッタ又はソース及び前記第２トランジスタのエミッタ又はソースは、バンプを経由して接地に接続される、
請求項１から５のいずれか一項に記載の電力増幅回路。
【請求項７】
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの少なくとも一方は、ＦＥＴにより構成される、
請求項１から６のいずれか一項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】
無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を増幅する電力増幅回路では、低電力モード時に電力増幅回路のゲインを低減させるために、減衰器が設けられることがある。例えば、特許文献１には、ＲＦ信号の増幅トランジスタへの入力経路にシャント接続された減衰器が開示されている。当該減衰器はトランジスタを含んでおり、当該トランジスタのベースに印加される電圧が制御され、当該トランジスタのオン及びオフが切り替えられることにより、減衰量が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６８４２０７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される減衰器では、減衰器に含まれるトランジスタが低電力モード時にはオンとなり、高電力モード時にはオフとなるように、動作モードに応じて制御される。しかしながら、電力増幅回路のゲインは一般的に、出力電力の増大に伴って連続的に低減する。従って、上述のように、動作モードに応じて減衰器が切り替えられる構成によっては、ゲインの線形性を精度よく向上させることが困難である。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ゲインの線形性を精度よく向上させる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】
【０００６】
かかる目的を達成するため、本発明の一側面に係る電力増幅回路は、第１信号を増幅する第１トランジスタと、第１トランジスタの出力信号に応じた第２信号を増幅する第２トランジスタと、第２トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、バイアス回路から供給される制御電圧に応じて第１信号又は第２信号を減衰させる減衰器と、を備え、減衰器は、アノードに制御電圧が供給される第１ダイオードと、コレクタが第１信号の第１トランジスタへの供給経路又は第２信号の第２トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに第１ダイオードのカソードから制御電圧が供給される第３トランジスタと、第１ダイオードと並列接続されたキャパシタと、を含み、制御電圧は、第２信号の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、第３トランジスタは、第３トランジスタのベースに供給される制御電圧に応じて、第１信号又は第２信号の一部を第３トランジスタのコレクタからエミッタに流す。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ゲインの線形性を精度よく向上させる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】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。
【図３Ａ】電力増幅回路の出力電力と制御電圧Ｖｃｔｒｌの関係を示す図である。
【図３Ｂ】電力増幅回路の出力電力とトランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗の関係を示す図である。
【図３Ｃ】トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗とＲＦ信号の減衰量の関係を示す図である。
【図３Ｄ】電力増幅回路の出力電力とＲＦ信号の減衰量の関係を示す図である。
【図３Ｅ】電力増幅回路の出力電力とゲインの関係を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電力増幅回路の他の構成例を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。
【図８Ａ】電力増幅回路の出力電力と制御電圧Ｖｃｔｒｌの関係を示す図である。
【図８Ｂ】電力増幅回路の出力電力とトランジスタＱ１２のコレクタ・エミッタ間抵抗の関係を示す図である。
【図８Ｃ】電力増幅回路の出力電力とＲＦ信号の減衰量の関係を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。
【図１０】電力増幅回路のゲインを全体的に上昇させた場合における出力電力とゲインの関係を示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、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。
【００１０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。図１に示される電力増幅回路１００は、例えば、携帯電話等の移動体通信機に搭載され、無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）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する回路である。電力増幅回路１００は、例えば、２Ｇ（第２世代移動通信システム）、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）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）−ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）、ＬＴＥ−ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、又はＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｒｏ等の通信規格の送信信号を増幅する。ＲＦ信号の周波数は、例えば数百ＭＨｚ〜数十ＧＨｚ程度である。なお、電力増幅回路１００が増幅する信号の通信規格及び周波数はこれらに限られない。
【００１１】
具体的に、電力増幅回路１００は、例えば、増幅器１１０，１１１、バイアス回路１２０，１２１、整合回路１３０，１３１、減衰器１４０及びキャパシタＣ１，Ｃ２を備える。
【００１２】
増幅器１１０，１１１は、それぞれ、入力されるＲＦ信号を増幅して出力する。すなわち、電力増幅回路１００は２段階にわたって電力を増幅する。具体的には、初段（ドライバ段）の増幅器１１０は、入力端子から整合回路１３０を経由して入力されるＲＦ信号ＲＦ１（第１信号）を増幅して、ＲＦ信号ＲＦ２を出力する。後段（パワー段）の増幅器１１１は、増幅器１１０から供給されるＲＦ信号ＲＦ２（第２信号）を増幅して、ＲＦ信号ＲＦ３を出力する。増幅器１１０，１１１は、それぞれ、例えば、ＧａＡｓ等により構成される化合物半導体のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のバイポーラトランジスタにより構成される。なお、増幅器１１０，１１１は、ＨＢＴに替えて電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成されてもよい。この場合、コレクタ、ベース、エミッタを、それぞれ、ドレイン、ゲート、ソースに読み替えればよい。なお、以下では、特に記載のない限り、トランジスタがＨＢＴにより構成される場合を例として説明する。
【００１３】
バイアス回路１２０，１２１は、それぞれ、増幅器１１０，１１１にバイアス電流又はバイアス電圧を供給する。なお、バイアス回路１２０，１２１は、バイアス電流又はバイアス電圧を調整することにより、増幅器１１０，１１１のゲインを制御する。
【００１４】
整合回路（ＭＮ：Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１３０は、前段に設けられる回路（不図示）と増幅器１１０のインピーダンスを整合させる。整合回路１３１は、増幅器１１１と後段に設けられる回路（不図示）とのインピーダンスを整合させる。なお、図１においては省略されているが、電力増幅回路１００には、増幅器１１０と増幅器１１１の間に段間整合回路が設けられていてもよい。
【００１５】
減衰器１４０は、電力増幅回路１００の出力電力が比較的小さい場合に、電力増幅回路１００のゲインを低減させるためのものである。すなわち、電力増幅回路は一般的に、トランジスタの性能により、出力電力があるレベルを超えるとゲインが低減し始め、線形性が劣化し得る。この問題に対処するため、電力増幅回路１００では、バイアス回路１２１から出力される制御電圧Ｖｃｔｒｌに基づいて、減衰器１４０が増幅器１１０に供給されるＲＦ信号ＲＦ１を減衰させることによりゲインが調整される。減衰器１４０による減衰の詳細については後述する。
【００１６】
キャパシタＣ１，Ｃ２は、それぞれ、増幅器１１０，１１１の入力に設けられる。キャパシタＣ１，Ｃ２は、ＲＦ信号に含まれる直流成分を遮断し、交流成分を通過させるカップリングコンデンサである。
【００１７】
次に、図２を参照しつつ、減衰器１４０によるＲＦ信号の減衰の詳細について説明する。
【００１８】
図２は、本発明の第１実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。図２に示される電力増幅回路１００Ａは、図１に示される電力増幅回路１００のうち、特にバイアス回路１２１及び減衰器１４０の具体的な構成を示している。
【００１９】
増幅器１１０，１１１は、それぞれ、トランジスタＱ１，Ｑ２を含む。トランジスタＱ１（第１トランジスタ）は、コレクタにインダクタＬ１を経由して電源電圧Ｖｃｃが供給され、ベースにＲＦ信号ＲＦ１及びバイアス電流又はバイアス電圧が供給され、エミッタが接地に接続される。これにより、トランジスタＱ１は、ＲＦ信号ＲＦ１を増幅したＲＦ信号ＲＦ２をコレクタから出力する。トランジスタＱ２（第２トランジスタ）は、コレクタにインダクタＬ２を経由して電源電圧Ｖｃｃが供給され、ベースにＲＦ信号ＲＦ２及びバイアス電流又はバイアス電圧が供給され、エミッタが接地に接続される。これにより、トランジスタＱ２は、ＲＦ信号ＲＦ２を増幅したＲＦ信号ＲＦ３をコレクタから出力する。
【００２０】
インダクタＬ１，Ｌ２は、それぞれ、一端に電源電圧Ｖｃｃが供給され、他端がトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタに接続される。インダクタＬ１，Ｌ２は、それぞれ、交流成分が電源電圧Ｖｃｃ側に漏出することを抑制するためのチョークインダクタである。
【００２１】
バイアス回路１２１Ａは、例えば、トランジスタＱ３〜Ｑ５及び抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３を含む。なお、初段のバイアス回路１２０の構成は、後段のバイアス回路１２１Ａの構成と同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。
【００２２】
トランジスタＱ３（第４トランジスタ）は、コレクタにバッテリ電圧Ｖｂａｔｔが供給され、ベースがトランジスタＱ４のベースに接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ１を経由してトランジスタＱ２のベースに接続される。
【００２３】
トランジスタＱ４は、コレクタとベースが接続され（以後、「ダイオード接続」とも呼ぶ。）、コレクタに抵抗素子Ｒ２を経由してバイアス制御電圧ＶＢが供給され、エミッタがトランジスタＱ５のコレクタに接続される。トランジスタＱ５は、ダイオード接続され、コレクタがトランジスタＱ４のエミッタに接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ３を経由して接地に接続される。ダイオード接続されたバイポーラトランジスタは、ダイオードと等価な二極素子として振る舞う。ダイオード接続されたバイポーラトランジスタの二つの端子のうち、順方向バイアス時に電位の高い方がアノードに相当し、電位の低い方がカソードに相当する。すなわち、トランジスタＱ４及びトランジスタＱ５は、それぞれ、第２ダイオード及び第３ダイオードを構成する。これにより、トランジスタＱ４のコレクタに所定レベルの電圧（例えば、２．６Ｖ程度）が生成される。なお、第２ダイオード及び第３ダイオードは、トランジスタＱ４，Ｑ５に替えてダイオードにより構成されてもよい。この場合、コレクタ（又はベース）及びエミッタを、それぞれ、アノード及びカソードに読み替えればよい。以下に説明するダイオード接続されたトランジスタにおいても同様である。
【００２４】
抵抗素子Ｒ１は、一端がトランジスタＱ３のエミッタに接続され、他端がトランジスタＱ２のベースに接続される。抵抗素子Ｒ１は、トランジスタの温度上昇に伴うバイアス電流の増加を抑制する。抵抗素子Ｒ２は、一端にバイアス制御電圧ＶＢが供給され、他端がトランジスタＱ４のコレクタに接続される。抵抗素子Ｒ３は、一端がトランジスタＱ５のエミッタに接続され、他端が接地に接続される。
【００２５】
上述の構成により、トランジスタＱ３は、エミッタからトランジスタＱ２のベースにバイアス電流を供給する。なお、トランジスタＱ４のコレクタに供給されるバイアス制御電圧ＶＢ又はバイアス制御電流により、バイアス電流の電流量が制御される。また、バイアス回路１２１Ａは、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３を備えていなくてもよい。
【００２６】
減衰器１４０Ａは、トランジスタＱ６，Ｑ７、抵抗素子Ｒ４及びキャパシタＣ３，Ｃ４を含む。
【００２７】
トランジスタＱ６（第３トランジスタ）は、コレクタがキャパシタＣ３を経由してＲＦ信号ＲＦ１のトランジスタＱ１への供給経路に接続され、ベースが抵抗素子Ｒ４を経由してトランジスタＱ７のエミッタに接続され、エミッタが接地側に接続される。なお、本明細書において「供給経路に接続される」とは、供給経路に直接接続される態様に限られず、他の素子等の構成要素を経由して接続される態様も含まれるものとする。トランジスタＱ６の動作状態は、バイアス回路１２１ＡからトランジスタＱ６のベースに供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて制御される。具体的には、トランジスタＱ６は、制御電圧Ｖｃｔｒｌの電圧が高い場合にオンとなり、低い場合にオフとなる。そして、トランジスタＱ６は、オンの場合にＲＦ信号ＲＦ１の一部をコレクタからエミッタに流すことにより、トランジスタＱ１への供給経路を通るＲＦ信号ＲＦ１を減衰させる。
【００２８】
キャパシタＣ３は、ＲＦ信号ＲＦ１の供給経路とトランジスタＱ６のコレクタとの間に接続される。キャパシタＣ３は、ＲＦ信号ＲＦ１の供給経路にトランジスタＱ６のコレクタの直流成分が供給されることを防ぐ。
【００２９】
なお、減衰器１４０Ａは、キャパシタＣ３に替えて抵抗素子を備えていてもよく、あるいは、キャパシタＣ３と直列接続された抵抗素子を備えていてもよい。減衰器が当該抵抗素子を備える場合、トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間の抵抗値と当該抵抗素子の抵抗値の合成によってＲＦ信号ＲＦ１が減衰される。すなわち、当該抵抗素子の抵抗値を調整することにより、制御電圧ＶｃｔｒｌとＲＦ信号の減衰量の関係を調整し、これによってＲＦ信号の減衰量を制御することができる。
【００３０】
トランジスタＱ７は、ダイオード接続され、コレクタに制御電圧Ｖｃｔｒｌが供給され、エミッタが抵抗素子Ｒ４を経由してトランジスタＱ６のベースに接続される。トランジスタＱ７は、第１ダイオードを構成する。抵抗素子Ｒ４は、一端がトランジスタＱ７のエミッタに接続され、他端がトランジスタＱ６のベースに接続される。トランジスタＱ７は、制御電圧ＶｃｔｒｌからトランジスタＱ７のベース・エミッタ間電圧分降圧することにより、トランジスタＱ６のベースに供給される電圧値を駆動レベルに合わせるために設けられている。また、抵抗素子Ｒ４の抵抗値の調整によっても、トランジスタＱ６のベースに供給される電圧を調整することができる。
【００３１】
キャパシタＣ４は、トランジスタＱ７及び抵抗素子Ｒ４と並列接続される。具体的には、キャパシタＣ４は、一端がトランジスタＱ７のコレクタに接続され、他端がトランジスタＱ６のベースに接続される。キャパシタＣ４は、例えばトランジスタＱ７のコレクタ・エミッタ間の容量値より大きい容量値を有し、以下の機能を有する。すなわち、トランジスタＱ２に供給されるＲＦ信号ＲＦ２の振幅はエンベロープ周波数（数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ）で変動するため、これに応じて制御電圧Ｖｃｔｒｌもまた変動する。従って、ゲインの線形性を改善するためには、当該制御電圧Ｖｃｔｒｌの変動に応じてＲＦ信号の減衰量を変動させる必要がある。しかしながら、トランジスタＱ７の電流駆動能力が低い場合、トランジスタＱ７のみではエンベロープ周波数での電圧変化に追随できないおそれがある。この点、減衰器１４０Ａでは、キャパシタＣ４を備えることにより、制御電圧Ｖｃｔｒｌの変動がキャパシタＣ４を経由してトランジスタＱ６のベースに伝えられる。これにより、減衰器１４０Ａでは、制御電圧Ｖｃｔｒｌへの減衰量の追随性能がより高められる。
【００３２】
次に、図３Ａから図３Ｅを参照しつつ、電力増幅回路１００Ａの動作原理及び効果について説明する。ここで、図３Ａは、電力増幅回路の出力電力と制御電圧Ｖｃｔｒｌの関係を示す図であり、図３Ｂは、電力増幅回路の出力電力とトランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗の関係を示す図であり、図３Ｃは、トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗とＲＦ信号の減衰量の関係を示す図であり、図３Ｄは、電力増幅回路の出力電力とＲＦ信号の減衰量の関係を示す図であり、図３Ｅは、電力増幅回路の出力電力とゲインの関係を示す図である。
【００３３】
図３Ａにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力（ｄＢｍ）を示し、縦軸は制御電圧Ｖｃｔｒｌ（Ｖ）を示す。制御電圧Ｖｃｔｒｌ（すなわち、トランジスタＱ３のベース電圧）は、トランジスタＱ２に供給されるＲＦ信号ＲＦ２の電力レベルに応じて変動する。具体的には、ＲＦ信号ＲＦ２の電力レベルが大きくなる（すなわち、出力電力レベルが大きくなる）と、トランジスタＱ２のコレクタにおける電流振幅が大きくなる。ここで、コレクタ電流は負方向には流れない。そのため、トランジスタＱ２のコレクタにおける電流振幅は、当該振幅が大きくなると、振幅の負方向においてアイドル電流値を下回る部分がカットされる。このとき、振幅の正方向の増大は制限されないため、結果としてトランジスタＱ２のコレクタ及びベースの平均直流電流が増加する。この平均直流電流の増加を賄うようにトランジスタＱ３のエミッタ電圧が変動し、トランジスタＱ３のコレクタ及びベースの直流電流が増加する（自己バイアス効果）。他方、トランジスタＱ３のベース電流は、バイアス制御電圧ＶＢの供給電源から、抵抗素子Ｒ２を経由して供給される。トランジスタＱ３のベース電流が増加した場合、仮に制御電圧Ｖｃｔｒｌが上昇すると仮定すると、トランジスタＱ４，Ｑ５のコレクタに流れる電流も増加し、抵抗素子Ｒ２における電圧降下が増大するはずであるため、矛盾が生じる。すなわち、トランジスタＱ３のベース電流が増加すると、制御電圧Ｖｃｔｒｌは低下する。このように、制御電圧Ｖｃｔｒｌは、ＲＦ信号ＲＦ２の電力レベルが大きいほど低い電圧となる（図３Ａ参照）。ここで、出力電力が比較的低い領域（以下、「低電力領域」とも呼ぶ。）では、制御電圧ＶｃｔｒｌはトランジスタＱ６がオンとなるようなレベルを維持する。他方、出力電力があるレベルを超えた領域（以下、「高電力領域」とも呼ぶ。）においては、制御電圧Ｖｃｔｒｌは徐々に低下するため、トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間を流れる電流も減少し、さらに制御電圧Ｖｃｔｒｌが低下するとトランジスタＱ６はオフとなる。
【００３４】
図３Ｂにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力（ｄＢｍ）を示し、縦軸はトランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗（Ω）を示す。上述の通り、低電力領域ではトランジスタＱ６がオンであるため、トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗はオン抵抗の値を維持する。他方、高電力領域では、制御電圧Ｖｃｔｒｌの低下に伴いトランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗が徐々に上昇する。すなわち、図３Ｂに示されるように、トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗は、出力電力の増大に伴って上昇する。
【００３５】
図３Ｃにおいて、横軸はトランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗（Ω）を示し、縦軸はＲＦ信号の減衰量（ｄＢ）を示す。図３Ｃに示されるように、トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗が低い場合は、ＲＦ信号ＲＦ１の供給経路からキャパシタＣ３を経由してトランジスタＱ６に流れるＲＦ信号が多いため、ＲＦ信号ＲＦ１の減衰量が大きい。他方、トランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗の上昇に伴い、トランジスタＱ６に流れるＲＦ信号が減少するため、ＲＦ信号ＲＦ１の減衰量が小さくなる。
【００３６】
図３Ｄにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力（ｄＢｍ）を示し、縦軸はＲＦ信号の減衰量（ｄＢ）を示す。上記の通り、電力増幅回路１００Ａでは、低電力領域ではトランジスタＱ６がオンとなり、ＲＦ信号の減衰量が大きい。他方、出力電力の増大に伴ってトランジスタＱ６の抵抗値が高くなるため、トランジスタＱ６に流れるＲＦ信号が減少し、ＲＦ信号の減衰量が連続的に小さくなる。例えば、図３Ｄに示されるように、出力電力Ｐ１のときの減衰量をΔＧａｉｎ１とし、出力電力Ｐ２（＞Ｐ１）の時の減衰量をΔＧａｉｎ２とすると、ΔＧａｉｎ１＞ΔＧａｉｎ２となる。
【００３７】
図３Ｅにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力（ｄＢｍ）を示し、縦軸は電力増幅回路のゲイン（ｄＢ）を示す。また、実線は減衰器１４０Ａを備えない場合のゲインを示し、破線は減衰器１４０Ａを備える場合のゲインを示し、一点鎖線は減衰量が固定である減衰器を備える構成（比較例）のゲインを示している。図３Ｅに示されるように、減衰器１４０Ａを備えない場合、出力電力があるレベルを超えるとゲインが低減し始め、線形性が劣化する（実線参照）。他方、電力増幅回路１００Ａでは、低電力領域においては減衰器１４０ＡによってΔＧａｉｎ１分ゲインが低減する。そして、出力電力レベルの増大に伴って減衰量が減少し、出力電力Ｐ２においてはゲインの低減はΔＧａｉｎ２分まで抑制される。すなわち、電力増幅回路１００Ａでは、低電力領域では減衰量が大きく、高電力領域では減衰量が小さくなるように制御されるため、低電力領域及び高電力領域も含めたゲインの線形性が向上する（破線参照）。なお、減衰量が出力電力によらず固定である比較例では、高電力領域においてもゲインが低減されてしまう（一点鎖線参照）。電力増幅回路１００Ａでは、このような比較例に比べて、より線形性を向上させることができる。
【００３８】
このように、電力増幅回路１００Ａでは、制御電圧Ｖｃｔｒｌの供給源としてバイアス回路１２１ＡにおけるトランジスタＱ３のベース電圧を用いることにより、ＲＦ信号の減衰量を出力電力に応じて連続的に変えることができる。従って、特許文献１に開示される構成に比べて、電力増幅回路１００Ａのゲインの線形性を精度よく向上させることができる。
【００３９】
また、電力増幅回路１００Ａでは、特許文献１に開示される構成のように、トランジスタＱ３のベースに供給される制御信号を生成する必要がないため、回路構成を簡素化することができる。
【００４０】
さらに、減衰器１４０Ａは、キャパシタＣ４を備えることにより、ＲＦ信号のエンベロープ周波数が高い場合であっても、制御電圧Ｖｃｔｒｌの変動への減衰量の追随性能を高めることができる。従って、これによっても電力増幅回路１００Ａのゲインの線形性が向上する。
【００４１】
図４は、本発明の第２実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図であり、図５は、本発明の第２実施形態に係る電力増幅回路の他の構成例を示す図である。なお、第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。また、図４及び図５では、電力増幅回路１００Ｂ，１００Ｃが備える要素のうち、初段に係る要素のみが図示され、後段に係る要素については図示が省略されている。
【００４２】
図４に示される電力増幅回路１００Ｂは、図１に示される電力増幅回路１００のうち、バイアス回路１２０及び減衰器１４０の具体的な構成を示している。
【００４３】
減衰器１４０Ｂは、図２に示される減衰器１４０Ａに比べて、トランジスタＱ８，Ｑ９、抵抗素子Ｒ５，Ｒ６及びインダクタＬ３をさらに含み、キャパシタＣ３に代えてキャパシタＣ５を含む。
【００４４】
トランジスタＱ８は、ダイオード接続され、ＲＦ信号ＲＦ１のトランジスタＱ１への供給経路に直列に接続され、第４ダイオードを構成する。具体的には、トランジスタＱ８は、ベースに整合回路１３０を経由してＲＦ信号ＲＦ１が供給され、エミッタがキャパシタＣ１を経由してトランジスタＱ１のベースに接続される。また、トランジスタＱ８は、ベースが抵抗素子Ｒ５を経由してトランジスタＱ６のコレクタに接続され、エミッタがインダクタＬ３を経由して接地に接続される。
【００４５】
トランジスタＱ９は、ダイオード接続され、コレクタがトランジスタＱ１０のベースに接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ６，Ｒ５を経由してトランジスタＱ６のコレクタに接続される。
【００４６】
抵抗素子Ｒ５は、一端がトランジスタＱ８のベースに接続され、他端がトランジスタＱ６のコレクタに接続される。抵抗素子Ｒ６は、一端がトランジスタＱ９のエミッタに接続され、他端が抵抗素子Ｒ５の一端に接続される。抵抗素子Ｒ５，Ｒ６は、トランジスタＱ６，Ｑ９，Ｑ１０が適切に動作するように電圧レベルを調整するために設けられている。
【００４７】
インダクタＬ３は、一端がトランジスタＱ８のエミッタに接続され、他端が接地に接続される。インダクタＬ３は、トランジスタＱ８のエミッタの直流成分を接地に流す機能を有する。
【００４８】
キャパシタＣ５は、トランジスタＱ６のベースに供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに含まれる高周波成分を接地に逃がすためのデカップリングコンデンサである。
【００４９】
バイアス回路１２０Ａは、トランジスタＱ１０及び抵抗素子Ｒ７を含む。トランジスタＱ１０は、ベースにトランジスタＱ９のコレクタ電圧が供給され、図２に示されるトランジスタＱ３と同様の機能を有する。抵抗素子Ｒ７は、図２に示される抵抗素子Ｒ１と同様の機能を有する。
【００５０】
電力増幅回路１００Ｂでは、上述の電力増幅回路１００Ａと同様に、高電力領域においてトランジスタＱ６のコレクタ・エミッタ間抵抗が高くなる。これにより、トランジスタＱ８のベース電圧が高くなり、トランジスタＱ８のコレクタ・エミッタ間抵抗が低下する。従って、ＲＦ信号ＲＦ１の供給経路におけるＲＦ信号の減衰量が小さくなる。このように、電力増幅回路１００Ｂは、電力増幅回路１００Ａに比べて、出力電力の増大量に対するＲＦ信号の減衰量の変化量がより大きくなる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減の程度がより急峻である場合に、電力増幅回路１００Ｂを適用することにより、電力増幅回路１００Ａに比べてゲインの線形性の精度をさらに向上させることができる。
【００５１】
図５に示される電力増幅回路１００Ｃは、図４に示される電力増幅回路１００Ｂに比べて、減衰器１４０Ｂに替えて減衰器１４０Ｃを備える。
【００５２】
減衰器１４０Ｃは、減衰器１４０Ｂに比べて、トランジスタＱ８に替えてトランジスタＱ１１を含み、インダクタＬ３に替えてインダクタＬ４を含む。
【００５３】
トランジスタＱ１１は、ダイオード接続され（第４ダイオード）、トランジスタＱ８とは逆向きにＲＦ信号ＲＦ１の供給経路に直列に接続され、第４ダイオードを構成する。具体的には、トランジスタＱ１１は、エミッタに整合回路１３０を経由してＲＦ信号ＲＦ１が供給され、ベースがキャパシタＣ１を経由してトランジスタＱ１のベースに接続される。トランジスタＱ１１は、トランジスタＱ８と同様に、出力電力の増大に伴ってコレクタ・エミッタ間抵抗が低下する。これにより、出力電力の増大に伴ってＲＦ信号の減衰量が小さくなる。従って、このような構成であっても、電力増幅回路１００Ｂと同様に、ゲインの線形性をさらに向上させることができる。
【００５４】
なお、減衰器１４０Ｂ，１４０Ｃにおいても、減衰器１４０Ａと同様に、トランジスタＱ７と並列接続されたキャパシタＣ４が設けられていてもよい。また、減衰器１４０Ｂ，１４０Ｃは、キャパシタＣ５を備えていなくてもよい。
【００５５】
図６は、本発明の第３実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図であり、図７は、本発明の第３実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。図６及び図７に示される電力増幅回路１００Ｄは、図１に示される電力増幅回路１００に比べて、減衰器１４０の代わりに減衰器１４０Ｄを備える。減衰器１４０Ｄは、後段の増幅器１１１の入力に設けられ、当該後段の増幅器１１１に供給されるＲＦ信号ＲＦ２を減衰させる。
【００５６】
減衰器１４０Ｄは、減衰器１４０Ａに比べて、トランジスタＱ６に替えてトランジスタＱ１２を含み、さらにキャパシタＣ５を含む。
【００５７】
トランジスタＱ１２（第３トランジスタ）は、ダイオード接続されている点を除き、トランジスタＱ６と同様の接続である。
【００５８】
減衰器１４０Ｄでは、ＲＦ信号ＲＦ２がキャパシタＣ３を経由してトランジスタＱ１２のコレクタに供給されると、トランジスタＱ１２のコレクタ電圧が振動し、当該コレクタに接続されたベース電圧も振動する。ＲＦ信号ＲＦ２の電力レベルが増大すると、トランジスタＱ１２がオフとなる状態が発生するため、トランジスタＱ１２のコレクタ・エミッタ間抵抗に変化が生じる。また、トランジスタＱ７は、トランジスタＱ１２のオン及びオフの切り換えと交互にオン及びオフを繰り返す。これにより、トランジスタＱ１２がダイオード接続されない構成に比べて、トランジスタＱ３のベースの電荷が引き抜かれるため、出力電力の増大に伴って制御電圧Ｖｃｔｒｌがより低下する。
【００５９】
図８Ａは、電力増幅回路の出力電力と制御電圧Ｖｃｔｒｌの関係を示す図であり、図８Ｂは、電力増幅回路の出力電力とトランジスタＱ１２のコレクタ・エミッタ間抵抗の関係を示す図であり、図８Ｃは、電力増幅回路の出力電力とＲＦ信号の減衰量の関係を示す図である。また、図８Ａから図８Ｃにおいて、実線は減衰器１４０Ｄを示し、破線は減衰器１４０Ａを示す。
【００６０】
図８Ａに示されるように、減衰器１４０Ｄによると、減衰器１４０Ａに比べて、出力電力の増大に伴う制御電圧Ｖｃｔｒｌの低下の度合が大きくなる。また、上述の通りトランジスタＱ１２のベース電圧が振動することにより、トランジスタＱ１２のコレクタ・エミッタ間抵抗に変化が生じる。これらの効果により、図８Ｂに示されるように、減衰器１４０Ｄでは、減衰器１４０Ａに比べて、出力電力の増大に伴うトランジスタＱ１２のコレクタ・エミッタ間抵抗の増加の曲線が緩やかになる。これにより、図８Ｃに示されるように、減衰器１４０Ｄでは、減衰器１４０Ａに比べて、出力電力の増大に伴う減衰器１４０Ｄの減衰量の変化量が緩やかになる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減レベルが穏やかな場合は、減衰器１４０Ｄの構成を適用することにより、ゲインの線形性の向上を図ることができる。このように、ゲインの低減レベルに応じて、減衰器１４０として様々な構成を適用することができる。
【００６１】
なお、減衰器１４０Ｄにおいても、減衰器１４０Ａと同様にキャパシタＣ４が設けられていてもよい。
【００６２】
また、図６及び図７においては、後段の増幅器の入力に減衰器１４０Ｄが設けられる例が示されているが、初段の増幅器の入力に減衰器１４０Ｄが設けられる構成を除外する意図ではない。後段の増幅器の入力に減衰器１４０Ｄが設けられる方が、前段の増幅器に設けられる構成に比べて、トランジスタＱ１２のコレクタにおける電圧振幅が大きくなるため、トランジスタＱ１２をダイオード接続とする効果がより顕著となる。
【００６３】
図９は、本発明の第４実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。図９に示される電力増幅回路１００Ｅは、電力増幅回路１００Ａに比べて、バイアス回路１２１Ａに替えてバイアス回路１２１Ｂを備え、減衰器１４０Ａに替えて減衰器１４０Ｅを備える。
【００６４】
バイアス回路１２１Ｂは、バイアス回路１２１Ａと構成要素は同様であるが、トランジスタＱ３のベース電圧の代わりに、トランジスタＱ５のコレクタ電圧（すなわち、トランジスタＱ５のアノード電圧）を制御電圧Ｖｃｔｒｌとして出力する点において相違する。トランジスタＱ５のコレクタ電圧は、トランジスタＱ３のベース電圧からトランジスタＱ４のベース・エミッタ間電圧分差し引いた値である。
【００６５】
減衰器１４０Ｅは、減衰器１４０Ａに比べて、トランジスタＱ７及びキャパシタＣ４を含まずに構成される。すなわち、電力増幅回路１００Ｅでは、電力増幅回路１００Ａに比べて、制御電圧ＶｃｔｒｌがトランジスタＱ４のコレクタ・エミッタ間電圧分低いため、トランジスタＱ７を設けなくてもよい。また、電力増幅回路１００Ｅでは、制御電圧ＶｃｔｒｌがトランジスタＱ７を経由せずにトランジスタＱ６のベースに供給されるため、キャパシタＣ４を設けなくてもよい。
【００６６】
本実施形態における制御電圧Ｖｃｔｒｌは、出力電力の増大に伴って、図３Ａに示されるトランジスタＱ３のベース電圧と同様に変化する。従って、このような構成によっても、電力増幅回路１００Ｅは、電力増幅回路１００Ａと同様の効果を得ることができる。
【００６７】
また、電力増幅回路１００Ｅでは、トランジスタＱ５の電流駆動能力がトランジスタＱ７の電流駆動能力より高い場合、電力増幅回路１００Ａに比べて減衰器１４０Ｅの動作速度が速くなる。従って、キャパシタＣ４を用いることなく、ＲＦ信号ＲＦ１の振幅の変動への追随性能を高めることができる。
【００６８】
なお、制御電圧Ｖｃｔｒｌの供給源は、上述のようにトランジスタＱ３のベース又はトランジスタＱ５のコレクタに限られない。例えば、制御電圧Ｖｃｔｒｌの供給源は、トランジスタＱ３のエミッタ電圧であってもよい。
【００６９】
以上、減衰器１４０Ａ〜１４０Ｅにより、ＲＦ信号の減衰量を調整する例について説明した。他方、電力増幅回路１００においては、低電力領域及び高電力領域を含む全体にわたってゲインを上昇させた上で減衰器１４０Ａ〜１４０Ｅを適用することにより、さらなる線形性の向上が見込まれる。このことについて、図１０を参照しつつ説明する。
【００７０】
図１０は、電力増幅回路のゲインを全体的に上昇させた場合における出力電力とゲインの関係を示す図である。図１０において、横軸は出力電力（ｄＢｍ）を示し、縦軸はゲイン（ｄＢ）を示す。また、実線は、ゲインを全体的に上昇させず、減衰器を備えない場合を示し、一点鎖線は、ゲインを全体的に上昇させ、減衰器を備えない場合を示し、破線は、ゲインを全体的に上昇させ、かつ減衰器によりＲＦ信号を減衰させた場合を示す。
【００７１】
まず、図１０に示されるように、電力増幅回路１００のゲインを全体的に上昇させられるものとする（図１０一点鎖線参照）。また、減衰器１４０は、図３Ｅに示される減衰量に比べて、例えば出力電力Ｐ１のときの減衰量がΔＧａｉｎ３（＞ΔＧａｉｎ１）となり、出力電力Ｐ２の時の減衰量がΔＧａｉｎ４（＜ΔＧａｉｎ２）となるように構成されているとする。このときの減衰量の変化量（ΔＧａｉｎ３−ΔＧａｉｎ４）は、図３Ｅに示される減衰量の変化量（ΔＧａｉｎ１−ΔＧａｉｎ２）より大きい。このように、ゲインを全体的に上昇させ、さらに減衰量の変化量がより大きい減衰器を用いてＲＦ信号を減衰させることにより、ゲインの線形性をさらに精度よく向上させることができる（図１０破線参照）。
【００７２】
電力増幅回路１００のゲインを全体的に上昇させる方法は、特に限定されないが、例として以下に３つの方法を示す。１つ目は、電力増幅回路１００が形成される半導体チップを、ワイヤ・ボンディング構造に替えてフリップチップ構造とする方法である。これにより、トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタと接地との接続において、ビアを経由する代わりにバンプを経由し、エミッタと接地との間に生じる寄生インダクタンスを約半分に抑制することができる。従って、半導体チップにフリップチップ構造を適用することにより、電力増幅回路１００のゲインを２ｄＢ程度上昇させることができる。
【００７３】
２つ目は、電力増幅回路１００が備える増幅器の段数を増やす方法である。例えば３段の増幅器を備える構成であれば、２段の増幅器を備える構成に比べて、電力増幅回路１００のゲインを３ｄＢ程度以上上昇させることができる。
【００７４】
併せて、例えば電力増幅回路１００が３段の増幅器を備える場合、減衰器が１段目及び２段目の増幅器の入力に設けられてもよい。これにより、１つの減衰器が設けられる構成に比べて、出力電力の増大に伴う減衰量の変化量を大きくすることができる。従って、図１０に示されるように、線形性をさらに精度よく向上させることができる。なお、全ての段の増幅器の入力に減衰器が設けられてもよい。また、減衰器の具体的な構成は、上述の減衰器１４０Ａ〜１４０Ｅのいずれであってもよく、これらが組み合わされて適用されてもよい。
【００７５】
３つ目は、電力増幅回路１００が備えるトランジスタＱ１，Ｑ２のうち少なくともいずれか一方を、ＨＢＴの代わりにＦＥＴにより構成する方法である。これにより、ＨＢＴに比べて、電力増幅回路１００のゲインを２ｄＢ程度大きくすることができる。なお、ＦＥＴに置き換えられるトランジスタは、初段のみ、後段のみ、又は初段及び後段のいずれのトランジスタであってもよい。
【００７６】
図１１は、本発明の第５実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。図１１に示されるように、電力増幅回路１００Ｆは、図１に示される電力増幅回路１００に比べて減衰器１４１をさらに備える。減衰器１４１は、後段の増幅器１１１の入力に設けられている。このように、減衰器は、前段及び後段の両方の増幅器の入力にそれぞれ設けられていてもよい。なお、減衰器１４１の具体的な構成については、例えば上述の減衰器１４０Ａ〜１４０Ｅのいずれかの構成を適用することができるため、詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１２は、本発明の第６実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。図１２に示されるように、電力増幅回路１００Ｇは３段の増幅器を備え、３段階にわたって電力を増幅する。具体的に、電力増幅器１００Ｇは、電力増幅回路１００Ｆに比べて、３段目の減衰器１１２と、バイアス回路１２２と、キャパシタＣ６と、をさらに備える。
【００７８】
３段目の増幅器１１２は、２段目の増幅器１１１から供給されるＲＦ信号ＲＦ３を増幅して、ＲＦ信号ＲＦ４を出力する。本実施形態では、１段目の増幅器１１０及び２段目の増幅器１１１の入力に、それぞれ減衰器１４０，１４１が設けられている。なお、バイアス回路１２２及びキャパシタＣ６は、それぞれ、バイアス回路１２１及びキャパシタＣ２に対応する構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００７９】
このように、電力増幅回路１００Ｇが３段の増幅器を備える場合であっても、上述の各実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、減衰器は１段目の増幅器のみに設けられてもよく、１段目から３段目の全ての増幅器の入力に設けられてもよい。これらの場合であっても、制御電圧Ｖｃｔｒｌは、最終段の増幅器に接続されたバイアス回路から供給される構成とすることが好ましい。
【００８０】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。電力増幅回路１００Ａは、ＲＦ信号ＲＦ１を増幅するトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１の出力信号に応じたＲＦ信号ＲＦ２を増幅するトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路１２１Ａと、バイアス回路１２１Ａから供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じてＲＦ信号ＲＦ１を減衰させる減衰器１４０Ａと、を備え、減衰器１４０Ａは、アノードに制御電圧Ｖｃｔｒｌが供給される第１ダイオードと、コレクタがＲＦ信号ＲＦ１のトランジスタＱ１への供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに第１ダイオードのカソードから制御電圧Ｖｃｔｒｌが供給されるトランジスタＱ６と、第１ダイオードと並列接続されたキャパシタと、を含み、制御電圧Ｖｃｔｒｌは、ＲＦ信号ＲＦ２の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、トランジスタＱ６は、トランジスタＱ６のベースに供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて、ＲＦ信号ＲＦ１の一部をトランジスタＱ６のコレクタからエミッタに流す。これにより、ＲＦ信号の減衰量を出力電力に応じて連続的に変えることができるため、特許文献１に開示される構成に比べて、電力増幅回路１００Ａのゲインの線形性を精度よく向上させることができる。また、電力増幅回路１００Ａは、キャパシタＣ４を備えることにより、ＲＦ信号のエンベロープ周波数が高い場合であっても、制御電圧Ｖｃｔｒｌの変動への減衰量の追随性能を高めることができる。
【００８１】
また、電力増幅回路１００Ｄは、ＲＦ信号ＲＦ１を増幅するトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１の出力信号に応じたＲＦ信号ＲＦ２を増幅するトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路１２１Ａと、バイアス回路１２１Ａから供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じてＲＦ信号ＲＦ２を減衰させる減衰器１４０Ｄと、を備え、減衰器１４０Ｄは、アノードに制御電圧Ｖｃｔｒｌが供給される第１ダイオードと、コレクタがベースに接続されるとともにＲＦ信号ＲＦ２のトランジスタＱ２への供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに第１ダイオードのカソードから制御電圧Ｖｃｔｒｌが供給されるトランジスタＱ１２と、を含み、制御電圧Ｖｃｔｒｌは、ＲＦ信号ＲＦ２の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、トランジスタＱ１２は、トランジスタＱ１２のベースに供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて、ＲＦ信号ＲＦ２の一部をトランジスタＱ１２のコレクタからエミッタに流す。これにより、電力増幅回路１００Ｄは、電力増幅回路１００Ａに比べて、出力電力の増大に伴う制御電圧Ｖｃｔｒｌの低下の度合が大きくなるため、出力電力の増大に伴う減衰器１４０Ｄの減衰量の変化量が緩やかになる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減レベルが穏やかな場合に、ゲインの線形性の向上を図ることができる。
【００８２】
また、電力増幅回路１００Ａ〜１００Ｄにおいて、バイアス回路１２１Ａは、ベースに所定レベルの電圧が供給され、エミッタからバイアス電流又はバイアス電圧を出力するトランジスタＱ３を含み、トランジスタＱ３のベース電圧を制御電圧Ｖｃｔｒｌとして出力する。これにより、制御電圧Ｖｃｔｒｌは、ＲＦ信号ＲＦ２の電力レベルが大きいほど低い電圧となる。
【００８３】
また、電力増幅回路１００Ｅは、ＲＦ信号ＲＦ１を増幅するトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１の出力信号に応じたＲＦ信号ＲＦ２を増幅するトランジスタＱ３と、トランジスタＱ２のベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路１２１Ｂと、バイアス回路１２１Ｂから供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じてＲＦ信号ＲＦ１を減衰させる減衰器１４０Ｅと、を備え、減衰器１４０Ｅは、コレクタがＲＦ信号ＲＦ１のトランジスタＱ１への供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続されたトランジスタＱ６を含み、バイアス回路１２１Ｂは、直列接続された第２及び第３ダイオードであって、第２ダイオードのアノードにバイアス制御電圧ＶＢが供給され、第３ダイオードのカソードが接地側に接続された第２及び第３ダイオードと、ベースが第２ダイオードのアノードに接続され、エミッタからバイアス電流又はバイアス電圧を出力するトランジスタＱ３と、を含み、トランジスタＱ６は、第３ダイオードのアノードからトランジスタＱ６のベースに供給される制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて、ＲＦ信号ＲＦ１の一部をトランジスタＱ６のコレクタからエミッタに流す。これにより、電力増幅回路１００Ａに比べて減衰器１４０Ｅの動作速度が速くなるため、キャパシタＣ４を用いることなく、ＲＦ信号ＲＦ１の振幅の変動への追随性能を高めることができる。
【００８４】
また、電力増幅回路１００Ｂ，１００Ｃにおいて、減衰器１４０Ｂ，１４０Ｃは、トランジスタＱ６が設けられた側の供給経路に直列接続された第４ダイオードと、当該第４ダイオードのカソードと接地との間に接続されたインダクタＬ３，Ｌ４と、を含む。これにより、電力増幅回路１００Ｂ，１００Ｃは、電力増幅回路１００Ａに比べて、出力電力の増大量に対するＲＦ信号の減衰量の変化量がより大きくなる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減の程度がより急峻である場合に、ゲインの線形性の精度を向上させることができる。
【００８５】
また、電力増幅回路１００Ａ〜１００Ｅにおいて、トランジスタＱ１のエミッタ又はソース及びトランジスタＱ２のエミッタ又はソースは、バンプを経由して接地に接続されていてもよい。これにより、エミッタと接地との間に生じる寄生インダクタンスを抑制することができる。従って、電力増幅回路のゲインが全体的に上昇するため、減衰量の変化量がより大きい減衰器を用いることにより、ゲインの線形性をさらに精度よく向上させることができる。
【００８６】
また、電力増幅回路１００Ａ〜１００Ｅにおいて、トランジスタＱ１，Ｑ２の少なくとも一方は、ＦＥＴにより構成されていてもよい。これによっても、電力増幅回路のゲインが上昇するため、減衰量の変化量がより大きい減衰器を用いることにより、ゲインの線形性をさらに精度よく向上させることができる。
【００８７】
以上説明した各実施形態は、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、変更又は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。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、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、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８８】
１００（１００Ａ〜１００Ｇ）…電力増幅回路、１１０，１１１，１１２…増幅器、１２０（１２０Ａ），１２１（１２１Ａ，１２１Ｂ），１２２…バイアス回路、１３０，１３１…整合回路、１４０（１４０Ａ〜１４０Ｅ），１４１…減衰器、Ｃ１〜Ｃ６…キャパシタ、Ｑ１〜Ｑ１２…トランジスタ、Ｒ１〜Ｒ７…抵抗素子、Ｌ１〜Ｌ４…インダクタ
【図１】
2019115033.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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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