(57)【要約】【課題】電力増幅器の利得の温度依存性および制御入力電圧依存性を抑制することを可能とする。【解決手段】電力増幅器１のバイアス回路２２には、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０とナガタ・カレントミラー回路２１とが備えられている。このナガタ・カレントミラー回路２１は、エミッタ端子が接地されていると共に、抵抗Ｒ３を介して制御入力端子１７に接続されているベース端子が、抵抗Ｒ４を介してコレクタ端子と接続されているトランジスタＴｒ５と、エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子がトランジスタＴｒ５のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子がトランジスタＴｒ３のベース端子に接続されているトランジスタＴｒ６とを備えている。これにより、電力増幅器の利得の温度特性と、電力増幅器の利得の制御入力電圧特性との両方を補償することができる。【選択図】図１
2008193264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅する第１増幅トランジスタと、上記第１増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第１バイアス回路を備えている電力増幅器であって、
上記第１バイアス回路は、
上記第１増幅トランジスタのベース端子にバイアス電流を供給する第１バイアス用トランジスタと、
上記第１増幅トランジスタの増幅動作を制御する制御信号として制御入力電圧が入力される制御入力端子と、
ＶＢＥ依存型電圧源回路とカレントミラー回路とを備え、
上記ＶＢＥ依存型電圧源回路は、
上記制御入力端子と上記第１バイアス用トランジスタのベース端子との間に接続されている第１の抵抗と、
ベース端子が上記第１の抵抗と上記第１バイアス用トランジスタのベース端子とに接続されている第１トランジスタと、
エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第１トランジスタのエミッタ端子に接続され、コレクタ端子が上記第１トランジスタのベース端子に接続されている第２トランジスタとを備え、
上記カレントミラー回路は、
エミッタ端子が接地されていると共に、第２の抵抗を介して上記制御入力端子に接続されているベース端子が、第３の抵抗を介してコレクタ端子と接続されている第３トランジスタと、
エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第３トランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が上記第２トランジスタのベース端子に接続されている第４トランジスタとを備えていることを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
上記第１トランジスタのエミッタ端子と上記第２トランジスタのベース端子との間に接続されている第４の抵抗を備え、
上記第４トランジスタのコレクタ端子は、上記第２トランジスタのベース端子に接続されていると共に、上記第４の抵抗を介して、上記第１トランジスタのエミッタ端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項３】
上記第１バイアス用トランジスタのベース端子と上記第１トランジスタのベース端子との間に接続されている第５の抵抗を備え、
上記第２トランジスタのコレクタ端子は、上記第１トランジスタのベース端子に接続されていると共に、上記第５の抵抗を介して、上記第１バイアス用トランジスタのベース端子と上記第１の抵抗とに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力増幅器。
【請求項４】
上記第１トランジスタのベース端子と上記第２トランジスタのコレクタ端子との間に接続されている第５トランジスタを備え、
上記第５トランジスタのコレクタ端子は、上記第５トランジスタのベース端子に接続されていると共に上記第１トランジスタのベース端子に接続され、
上記第５トランジスタのエミッタ端子は、上記第２トランジスタのコレクタ端子に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電力増幅器。
【請求項５】
上記制御入力端子は、第１制御入力端子と第２制御入力端子とからなり、
上記第１制御入力端子は、上記第１の抵抗を介して、上記第１バイアス用トランジスタのベース端子に接続され、
上記第２制御入力端子は、上記第２の抵抗を介して、上記第３トランジスタのベース端子に接続されており、
上記第１および第２制御入力端子は、同じ電圧変化を有する電源端子であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電力増幅器。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の電力増幅器を備えると共に、複数の増幅トランジスタによって構成される多段増幅回路において、
上記多段増幅回路は、上記複数の増幅トランジスタとして、上記第１増幅トランジスタと第２増幅トランジスタとを有し、
上記第２増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第２バイアス回路をさらに備え、
上記第２バイアス回路は、
上記第２増幅トランジスタのベース端子にバイアス電流を供給する第２バイアス用トランジスタと、
上記制御入力端子と上記第２バイアス用トランジスタのベース端子との間に接続されている第６の抵抗と、
エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第２トランジスタのベース端子に接続され、コレクタ端子が上記第２バイアス用トランジスタのベース端子と上記第６の抵抗とに接続されている第６トランジスタとを備えていることを特徴とする多段増幅回路。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか１項に記載の電力増幅器を備えると共に、複数の増幅トランジスタによって構成される多段増幅回路において、
上記多段増幅回路は、上記複数の増幅トランジスタとして、上記第１増幅トランジスタと第３増幅トランジスタとを有し、
上記第３増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第３バイアス回路をさらに備え、
上記第３バイアス回路は、
上記第３増幅トランジスタのベース端子にバイアス電流を供給する第３バイアス用トランジスタと、
上記制御入力端子と上記第３バイアス用トランジスタのベース端子との間に接続されている第７の抵抗と、
ベース端子が上記第７の抵抗と上記第３バイアス用トランジスタのベース端子とに接続されている第７トランジスタと、
エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第７トランジスタのエミッタ端子に接続され、コレクタ端子が上記第７トランジスタのベース端子に接続されている第８トランジスタと、
エミッタ端子が接地されていると共に、コレクタ端子が上記第８トランジスタのベース端子に接続されている第９トランジスタとを備え、
上記第９トランジスタのベース端子は、上記第３トランジスタのコレクタ端子に接続されていることを特徴とする多段増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅器の温度特性を補償するバイアス回路を備えた電力増幅器、およびそれを備えた多段増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、信号などを増幅するための電力増幅器の増幅素子として、主としてバイポーラトランジスタが用いられている。例えば、この増幅素子として用いられるバイポーラトランジスタは、周囲温度が上昇すると、ベース−エミッタ間のオン電圧（ＶＢＥ電圧）が低下する。このため、このバイポーラトランジスタは、周囲温度が増加すると、ベース端子に入力されるバイアス電圧が一定である場合にはコレクタ電流が増加するという温度特性を有する。
【０００３】
このような温度特性を補償し、電力増幅器の安定化を図るために、従来の電力増幅器では、電力増幅器の増幅素子へバイアス電圧を与えるバイアス回路に、温度補償回路として「ＶＢＥ依存型電圧源回路」を用いている。なお、ＶＢＥ依存型電圧源回路とは、この回路に備えられたトランジスタのＶＢＥ電圧に基づいて、出力電圧を発生させているものである。このＶＢＥ依存型電圧源回路を備えた電力増幅器は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
図２４は、特許文献１に示される電力増幅器の概略構成を示す回路図である。電力増幅器１００は、図２４に示すように、増幅トランジスタＴｒ１０１、入力整合回路１０２、出力整合回路１０３、抵抗Ｒ１０１およびバイアス回路１１０を備えている。増幅トランジスタＴｒ１０１のベース端子は、入力整合回路１０２を介して、電力増幅器１００の入力信号端子１０１に接続されており、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ端子は、出力整合回路１０３を介して、電力増幅器１００の出力信号端子１０４に接続されている。この構成により、電力増幅器１００では、入力信号端子１０１から入力された高周波信号が入力整合回路１０２を経て増幅トランジスタＴｒ１０１で増幅され、出力整合回路１０３を経て出力信号端子１０４から出力される。また、増幅トランジスタＴｒ１０１のベース端子は、抵抗Ｒ１０１を介して、バイアス回路１１０に接続されており、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ端子には、増幅トランジスタＴｒ１０１にバイアス電圧を供給する電源端子１０５に接続されている。
【０００５】
バイアス回路１１０は、トランジスタＴｒ１０２、Ｔｒ１０３、Ｔｒ１０４、Ｔｒ１０５と、抵抗Ｒ１０２、Ｒ１０３と、電源端子１０６、１０８と、制御入力端子１０７とを備えている。なお、トランジスタＴｒ１０３、Ｔｒ１０４と抵抗Ｒ１０２、Ｒ１０３と制御入力端子１０７と電源端子１０８とによって、ＶＢＥ依存型電圧源回路１０９が実現されている。
【０００６】
トランジスタＴｒ１０２は、バイアス回路１１０に制御信号として入力される制御入力電圧に応じたバイアス電流を、増幅トランジスタＴｒ１０１に供給する機能を有する。トランジスタＴｒ１０２のエミッタ端子は、抵抗Ｒ１０１を介して、増幅トランジスタＴｒ１０１のベース端子に接続されている。なお、抵抗Ｒ１０１は、増幅トランジスタＴｒ１０１の熱暴走防止のための安定化抵抗（バラスト抵抗）である。また、トランジスタＴｒ１０２のコレクタ端子は、電源端子１０６に接続されている。
【０００７】
トランジスタＴｒ１０５は、上記バイアス電流の電流量を制御する機能を有する。これにより、電力増幅器１００は、制御入力電圧の変動に対してコレクタ電流を安定させることが可能な場合がある。トランジスタＴｒ１０５のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ１０２のエミッタ端子に接続されている。また、トランジスタＴｒ１０５のエミッタ端子は接地されている。なお、トランジスタＴｒ１０５は、バイアス回路１１０の構成によっては省かれることもある。
【０００８】
また、ＶＢＥ依存型電圧源回路１０９は、制御入力電圧の変動に対する電力増幅器１００のバイアス電流の感度を下げると共に、温度変化による増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の変動を小さくする機能を有する。
【０００９】
具体的には、トランジスタＴｒ１０３およびＴｒ１０４は、２段積みにした構成となっており、電力増幅器１００の温度特性を補償する機能を有している。トランジスタＴｒ１０３のコレクタ端子とトランジスタＴｒ１０４のベース端子とが接続されており、これら端子は、抵抗Ｒ１０２を介して制御入力端子１０７に接続されている。なお、電力増幅器１００には、制御入力端子１０７を介して、外部回路（図示しない）からの制御信号として制御入力電圧が入力される。また、トランジスタＴｒ１０３のベース端子とトランジスタＴｒ１０４のエミッタ端子とが接続されており、これら端子は、トランジスタＴｒ１０５のベース端子に接続されると共に、抵抗Ｒ１０３を介して接地されている。なお、トランジスタＴｒ１０４のコレクタ端子は、電源端子１０８に接続されている。また、特許文献１では、電源端子１０６、１０８は、それぞれ同じ外部電源に接続されている。
【００１０】
この構成では、トランジスタＴｒ１０３のＶＢＥ電圧とトランジスタＴｒ１０４のＶＢＥ電圧との和、すなわちＶＢＥ電圧の約２倍となっている。そして、このトランジスタＴｒ１０４のベース端子の電圧が、トランジスタＴｒ１０２のベース端子の電圧として供給されている。増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流が一定であるためには、トランジスタＴｒ１０２のベース端子に必要なバイアス電圧を温度上昇と共に減少させる必要がある。一方、ＶＢＥ依存型電圧源回路１０９の出力電圧（上記ＶＢＥ電圧の２倍）は、温度上昇と共に減少する傾向にある。このため、電力増幅器１００は、温度によるコレクタ電流変動を抑制することができる。
【００１１】
また、特許文献２には、基準電流が増加するに従いミラー電流も増加するが、ある基準電流の時にピーク値を取り、それ以降はミラー電流が減少するという特性をもつナガタ・カレントミラー回路と呼ばれるカレントミラー回路を用いた基準電流回路が開示されている。特許文献２では、上述のナガタ・カレントミラー回路が基準電流回路に適用されることにより、回路規模を大きくすることなく、基準電圧回路への変更あるいは基準電圧回路との併用化を行うことを可能としている。
【特許文献１】特開２００２−００９５５８号公報（２００２年１月１１日公開）
【特許文献２】特開平７−２０００８６号公報（１９９５年８月４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
最近の携帯型電話機、または無線ネットワーク装置として使用される通信装置においては、無線送信性能として、より温度依存性の少ない電力増幅器が要求されている。特に、温度による利得変動が極めて小さな電力増幅器が要求されている。しかしながら、図２４に示す特許文献１の電力増幅器１００では、温度変化に対する増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の変化は小さいものの、電力増幅器１００の利得に関しては、高温時において減少する虞がある。
【００１３】
また、特許文献１では、別の構成として、制御入力端子１０７とは異なる第２の制御入力端子と、抵抗と、２つの電流微調整用トランジスタとを備えたバイアス回路を、バイアス回路１１０に追加する構成が開示されている。一方の電流微調整用トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子とは、バイアス回路１１０に接続されている。また、この電流微調整トランジスタのベース端子と、もう一方の電流微調整用トランジスタのコレクタ端子およびベース端子とが接続されている。なお、２つの電流微調整用トランジスタのエミッタ端子は共通接続されている。
【００１４】
この構成により、制御入力端子１０７から入力される入力信号に基づいてバイアス電流をオン・オフさせながら、オン状態のときに第２の制御入力端子の制御入力電圧を調整することによってバイアス電流の微調整を行うことができる。
【００１５】
しかしながら、バイアス回路１１０に追加されたバイアス回路の２つの電流微調整用トランジスタは、単なるカレントミラー回路を構成しているだけである。このため、この構成であっても、電力増幅器の利得変動を抑制することは困難である。
【００１６】
さらに、特許文献２では、ＶＢＥ依存型電圧源回路中の電流源をナガタ・カレントミラー回路で構成することによって、基準電流回路の温度依存性および制御入力電圧依存性を調整することについては開示されていない。また、ＶＢＥ依存型電圧源回路とナガタ・カレントミラー回路との構成を、電力増幅器１００の利得補償に用いることについても開示されていない。
【００１７】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、電力増幅器の利得の温度依存性および制御入力電圧依存性を抑制することが可能な電力増幅器、およびそれを備えた多段増幅回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る電力増幅器は、上記課題を解決するため、入力信号を増幅する第１増幅トランジスタと、上記第１増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第１バイアス回路を備えている電力増幅器であって、上記第１バイアス回路は、上記第１増幅トランジスタのベース端子にバイアス電流を供給する第１バイアス用トランジスタと、上記第１増幅トランジスタの増幅動作を制御する制御信号として制御入力電圧が入力される制御入力端子と、ＶＢＥ依存型電圧源回路とカレントミラー回路とを備え、上記ＶＢＥ依存型電圧源回路は、上記制御入力端子と上記第１バイアス用トランジスタのベース端子との間に接続されている第１の抵抗と、ベース端子が上記第１の抵抗と上記第１バイアス用トランジスタのベース端子とに接続されている第１トランジスタと、エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第１トランジスタのエミッタ端子に接続され、コレクタ端子が上記第１トランジスタのベース端子に接続されている第２トランジスタとを備え、上記カレントミラー回路は、エミッタ端子が接地されていると共に、第２の抵抗を介して上記制御入力端子に接続されているベース端子が、第３の抵抗を介してコレクタ端子と接続されている第３トランジスタと、エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第３トランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が上記第２トランジスタのベース端子に接続されている第４トランジスタとを備えていることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、電力増幅器は、第１増幅トランジスタのベース端子にバイアス電流を供給する第１バイアス用トランジスタを備えた第１バイアス回路を備えている。そして、この第１バイアス回路は、ＶＢＥ依存型電圧源回路とカレントミラー回路とを備えている。
【００２０】
ＶＢＥ依存型電圧源回路は、制御入力端子と第１バイアス用トランジスタのベース端子との間に接続されている第１の抵抗と、ベース端子が第１の抵抗と第１バイアス用トランジスタのベース端子とに接続されている第１トランジスタと、エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が第１トランジスタのエミッタ端子に接続され、コレクタ端子が第１トランジスタのベース端子に接続されている第２トランジスタとを備えている。
【００２１】
また、カレントミラー回路は、エミッタ端子が接地されていると共に、第２の抵抗を介して制御入力端子に接続されているベース端子が、第３の抵抗を介してコレクタ端子と接続されている第３トランジスタと、エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が第３トランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が第２トランジスタのベース端子に接続されている第４トランジスタとを備えている。そして、この第４トランジスタが、ＶＢＥ依存型電圧源回路の電流源として機能する。
【００２２】
さらに、本発明に係る電力増幅器は、上記第１トランジスタのエミッタ端子と上記第２トランジスタのベース端子との間に接続されている第４の抵抗を備え、上記第４トランジスタのコレクタ端子は、上記第２トランジスタのベース端子に接続されていると共に、上記第４の抵抗を介して、上記第１トランジスタのエミッタ端子に接続されていてもよい。
【００２３】
さらに、本発明に係る電力増幅器は、上記第１バイアス用トランジスタのベース端子と上記第１トランジスタのベース端子との間に接続されている第５の抵抗を備え、上記第２トランジスタのコレクタ端子は、上記第１トランジスタのベース端子に接続されていると共に、上記第５の抵抗を介して、上記第１バイアス用トランジスタのベース端子と上記第１の抵抗とに接続されていてもよい。
【００２４】
さらに、本発明に係る電力増幅器は、上記第１トランジスタのベース端子と上記第２トランジスタのコレクタ端子との間に接続されている第５トランジスタを備え、上記第５トランジスタのコレクタ端子は、上記第５トランジスタのベース端子に接続されていると共に上記第１トランジスタのベース端子に接続され、上記第５トランジスタのエミッタ端子は、上記第２トランジスタのコレクタ端子に接続されていてもよい。
【００２５】
さらに、本発明に係る電力増幅器は、上記制御入力端子は、第１制御入力端子と第２制御入力端子とからなり、上記第１制御入力端子は、上記第１の抵抗を介して、上記第１バイアス用トランジスタのベース端子に接続され、上記第２制御入力端子は、上記第２の抵抗を介して、上記第３トランジスタのベース端子に接続されており、上記第１および第２制御入力端子は、同じ電圧変化を有する電源端子であってもよい。
【００２６】
さらに、本発明に係る多段増幅回路は、上記記載の電力増幅器を備えると共に、複数の増幅トランジスタによって構成される多段増幅回路において、上記多段増幅回路は、上記複数の増幅トランジスタとして、上記第１増幅トランジスタと第２増幅トランジスタとを有し、上記第２増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第２バイアス回路をさらに備え、上記第２バイアス回路は、上記第２増幅トランジスタのベース端子にバイアス電流を供給する第２バイアス用トランジスタと、上記制御入力端子と上記第２バイアス用トランジスタのベース端子との間に接続されている第６の抵抗と、エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第２トランジスタのベース端子に接続され、コレクタ端子が上記第２バイアス用トランジスタのベース端子と上記第６の抵抗とに接続されている第６トランジスタとを備えていてもよい。
【００２７】
さらに、本発明に係る多段増幅回路は、上記記載の電力増幅器を備えると共に、複数の増幅トランジスタによって構成される多段増幅回路において、上記多段増幅回路は、上記複数の増幅トランジスタとして、上記第１増幅トランジスタと第３増幅トランジスタとを有し、上記第３増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第３バイアス回路をさらに備え、上記第３バイアス回路は、上記第３増幅トランジスタのベース端子にバイアス電流を供給する第３バイアス用トランジスタと、上記制御入力端子と上記第３バイアス用トランジスタのベース端子との間に接続されている第７の抵抗と、ベース端子が上記第７の抵抗と上記第３バイアス用トランジスタのベース端子とに接続されている第７トランジスタと、エミッタ端子が接地されていると共に、ベース端子が上記第７トランジスタのエミッタ端子に接続され、コレクタ端子が上記第７トランジスタのベース端子に接続されている第８トランジスタと、エミッタ端子が接地されていると共に、コレクタ端子が上記第８トランジスタのベース端子に接続されている第９トランジスタとを備え、上記第９トランジスタのベース端子は、上記第３トランジスタのコレクタ端子に接続されていてもよい。
【００２８】
上記構成によれば、さらに、多段増幅回路は、第１バイアス回路と共に第３バイアス回路を備えている。第３バイアス回路は、第７の抵抗、第７トランジスタおよび第８トランジスタを備えており、この構成がＶＢＥ依存型電圧源回路と同様の機能を有している。また、第３バイアス回路は、第９トランジスタを備えており、第４トランジスタと同様、ＶＢＥ依存型電圧源回路の電流源として機能する。そして、第９トランジスタのベース端子は、第３トランジスタのコレクタ端子に接続されている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の構成によれば、電力増幅器の利得の温度特性と、電力増幅器の利得の制御入力電圧特性との両方を補償することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図１７に基づいて説明すると以下の通りである。図１は、本実施形態に係る電力増幅器の概略的な構成を示す回路図である。
【００３１】
本実施形態に係る電力増幅器１は、図１に示すように、増幅トランジスタ（第１増幅トランジスタ）Ｔｒ１、入力整合回路１２、出力整合回路１３、抵抗Ｒ１およびバイアス回路（第１バイアス回路）２２を備えている。増幅トランジスタＴｒ１のベース端子は、入力整合回路１２を介して、電力増幅器１の入力信号端子１１に接続されており、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ端子は、出力整合回路１３を介して、電力増幅器１の出力信号端子１４に接続されている。この構成により、電力増幅器１では、入力信号端子１１から入力された高周波信号が入力整合回路１２を経て増幅トランジスタＴｒ１で増幅され、出力整合回路１３を経て出力信号端子１４から出力される。
【００３２】
また、増幅トランジスタＴｒ１のベース端子は、抵抗Ｒ１を介して、バイアス回路２２に接続されている。なお、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ端子は、増幅トランジスタＴｒ１にバイアス電圧を供給する電源端子１５に接続されており、増幅トランジスタＴｒ１のエミッタ端子は接地されている。
【００３３】
バイアス回路２２は、バイアス回路２２に制御信号として入力される制御入力電圧に応じたバイアス電流を、増幅トランジスタＴｒ１０１に供給する機能を有する。加えて、バイアス回路２２は、制御入力電圧の変動に対する電力増幅器１のバイアス電流の感度を下げると共に、温度変化による増幅トランジスタＴｒ１の利得の変動を小さくする機能を有する。バイアス回路２２は、線形補償回路１９、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０、ナガタ・カレントミラー回路（カレントミラー回路）２１、制御入力端子１７および抵抗（第２の抵抗）Ｒ３を備えている。
【００３４】
制御入力端子１７は、外部回路（図示しない）から制御信号として制御入力電圧が入力される端子であり、この制御入力電圧により、電力増幅器１の増幅動作をオン／オフすることができる。このため、電力増幅器１の制御入力電圧依存性が抑制されている場合には、制御入力電圧の電圧精度が低くてもよいため、外部回路の設計が容易になる。
【００３５】
線形補償回路１９は、入力信号端子１１から入力される高周波信号に応じて、増幅トランジスタＴｒ１のベース端子に供給されるバイアス電流を増加させる機能を有している。線形補償回路１９は、トランジスタ（第１バイアス用トランジスタ）Ｔｒ２、コンデンサＣ１および電源端子１６を備えている。
【００３６】
トランジスタＴｒ２は、増幅トランジスタＴｒ１にバイアス電流を供給するものである。トランジスタＴｒ２のエミッタ端子は、抵抗Ｒ１を介して、増幅トランジスタＴｒ１のベース端子に接続されている。なお、抵抗Ｒ１は、増幅トランジスタＴｒ１の熱暴走防止のための安定化抵抗（バラスト抵抗）である。また、トランジスタＴｒ２のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ２にバイアス電圧を供給するための電源端子１６に接続されている。この構成により、トランジスタＴｒ２のベース端子の電圧は、抵抗Ｒ１における電圧降下を無視すれば、おおよそ、増幅トランジスタＴｒ１のＶＢＥ電圧とトランジスタＴｒ２のＶＢＥ電圧との和、すなわちＶＢＥ電圧の約２倍となる。
【００３７】
また、トランジスタＴｒ２のベース端子は、コンデンサＣ１を介して接地されていると共に、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０に接続されている。なお、コンデンサＣ１は、トランジスタＴｒ２のベース端子を高周波的に接地し（接地の条件に近づけ）、入力された高周波信号の一部をトランジスタＴｒ２のエミッタ−ベース間に効果的に印加させるために接続されている。この高周波信号の一部がトランジスタＴｒ２のエミッタ−ベース間に印加することで、高周波信号の強度に応じた直流電流をトランジスタＴｒ２のエミッタ端子から増幅トランジスタＴｒ１のベース端子に供給することができる。また、この高周波信号がＶＢＥ依存型電圧源回路２０とナガタ・カレントミラー回路２１とに印加されると、それら回路の機能が損なわれる場合があるが、コンデンサＣ１は、これら機能が損なわれることを防止する機能も有している。
【００３８】
ＶＢＥ依存型電圧源回路２０は、トランジスタＴｒ２のべース端子に電圧を供給するものであり、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４と抵抗Ｒ２、Ｒ５とを備えている。なお、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０にはトランジスタ（第４トランジスタ）Ｔｒ６も含まれる。このトランジスタＴｒ６は、後述するナガタ・カレントミラー回路２１の構成要素であり、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０の電流源として機能している。トランジスタＴｒ６については、後に詳述する。
【００３９】
トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４は、２段積みにした構成となっており、トランジスタ（第２トランジスタ）Ｔｒ３のコレクタ端子とトランジスタ（第１トランジスタ）Ｔｒ４のベース端子とが接続されている。これら端子は、抵抗（第１の抵抗）Ｒ２を介して制御入力端子１７に接続され、制御入力端子１７には、外部回路からの制御信号として制御入力電圧が入力される。また、トランジスタＴｒ３のベース端子とトランジスタＴｒ４のエミッタ端子とが、抵抗（第４の抵抗）Ｒ５を介して接続されている。さらに、トランジスタＴｒ４のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ４にバイアス電圧を供給するための電源端子１８に接続されている。
【００４０】
この構成により、トランジスタＴｒ３のコレクタ端子の電圧は、抵抗Ｒ５における電圧降下分を無視すれば、おおよそ、トランジスタＴｒ３のＶＢＥ電圧とトランジスタＴｒ４のＶＢＥ電圧との和、すなわちＶＢＥ電圧の約２倍となっている。このトランジスタＴｒ３のコレクタ端子の電圧が、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０の出力電圧として、トランジスタＴｒ２のベース端子に供給される。つまり、トランジスタＴｒ２のベース端子にバイアス電圧として必要な電圧は、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０からの出力電圧として供給されている。なお、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０に抵抗Ｒ２を備えていることにより、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０は、上述のように、ＶＢＥ電圧の約２倍を発生させることができるのである。また、抵抗Ｒ５は、後述のトランジスタＴｒ６のコレクタ電流の増加分を、より大きな電圧の増加として、電力増幅器１の利得の増加に作用させるという機能を有している。
【００４１】
また、ナガタ・カレントミラー回路２１は、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６と抵抗（第３の抵抗）Ｒ４とを備えている。
【００４２】
トランジスタＴｒ６のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ３のベース端子と、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＴｒ４のエミッタ端子とに接続されており、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０の電流源として機能している。また、トランジスタＴｒ６のエミッタ端子は接地されている。
【００４３】
トランジスタ（第３トランジスタ）Ｔｒ５のコレクタ端子とベース端子とは、抵抗Ｒ４を介して接続されており、トランジスタＴｒ５のコレクタ端子と抵抗Ｒ４との間に、トランジスタＴｒ６のベース端子が接続されている。また、トランジスタＴｒ５のエミッタ端子は接地されている。さらに、トランジスタＴｒ５のベース端子は、抵抗Ｒ３を介して制御入力端子１７に接続されているため、外部回路から制御入力電圧が入力される。なお、抵抗Ｒ３は、トランジスタＴｒ５と共に、制御入力端子１７から入力される制御入力電圧に応じた基準電流を発生させている。
【００４４】
また、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とは、同じ制御入力端子１７に接続されている。これは、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とを「同じ電圧変化を有する電源端子」に接続することにより、その電源端子に起因する電圧依存性（制御入力端子１７においては、制御入力電圧依存性）を電力増幅器１の回路構成によって補償するためである。なお、抵抗Ｒ２とＲ３とは制御入力端子１７に接続されているが、これに限られたものではなく、「同じ電圧変化を有する電源端子」に接続されていればよい。すなわち、制御入力端子１７が抵抗Ｒ２とＲ３とにそれぞれ接続され、各制御入力端子１７に、同じ電圧を供給する外部回路がそれぞれ接続されていてもよい。
【００４５】
ここで、ナガタ・カレントミラー回路２１は、通常のカレントミラー回路とは異なり、制御入力電圧が増加してトランジスタＴｒ５のコレクタ電流が増加すると、抵抗Ｒ４の電圧降下分だけ、トランジスタＴｒ５のベース電圧よりトランジスタＴｒ６のベース電圧が低くなる。これにより、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、トランジスタＴｒ５のコレクタ電流よりも小さく複製される（すなわち、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、微小カレントミラー電流となる）。
【００４６】
また、ナガタ・カレントミラー回路２１は、トランジスタＴｒ５のコレクタ電流がさらに増加すると、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流が、一度ピーク値に達した後、減少に転ずるという性質をもつ回路である。このようなピーク特性は、他の微小カレントミラー電流を発生する、例えばワイドラー型カレントミラー回路には見られない。
【００４７】
つまり、制御入力電圧が増加すると、抵抗Ｒ３とトランジスタＴｒ５によって発生する基準電流は増加する。しかしながら、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０の電流源であるトランジスタＴｒ６は、このトランジスタＴｒ６のコレクタ電流を減少させる。
【００４８】
なお、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、通常のカレントミラー回路のように、温度上昇と共に増加する。
【００４９】
本実施形態に係る電力増幅器１では、ナガタ・カレントミラー回路２１において、変動する制御入力電圧に応じて抵抗Ｒ３およびトランジスタＴｒ５で作成された基準電流によって、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０に同期させたミラー電流をトランジスタＴｒ６で発生させている。また、上記電力増幅器１では、ナガタ・カレントミラー回路２１における、上記減少に転じた後の特性を利用している。これにより、トランジスタＴｒ６は、トランジスタＴｒ４に流れるエミッタ電流を制御することができる。
このため、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０が温度上昇と共に出力電圧を減少させすぎてしまうことを抑制することができる。従って、電力増幅器１の利得の温度特性を補償することができ、電力増幅器１の利得の温度依存性を抑制することができる。
【００５０】
また、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０が制御入力端子１７から入力される制御入力電圧に応じてバイアス用トランジスタに出力電圧を供給しているのと同様に、ナガタ・カレントミラー回路２１もまた、この制御入力電圧を用いることによって出力電流を発生させている。すなわち、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０とナガタ・カレントミラー回路２１とには、同じ制御入力端子１７から制御入力電圧が入力されている。このため、電力増幅器１の利得の制御入力電圧特性を補償することができ、電力増幅器１の制御入力電圧依存性を抑制することができる。
【００５１】
従って、電力増幅器１では、電力増幅器の利得の温度特性と、電力増幅器の利得の制御入力電圧特性との両方を補償することができる。
【００５２】
本実施形態に係る電力増幅器１の回路構成は、図２４に示す電力増幅器１００の抵抗Ｒ１０３が、ナガタ・カレントミラー回路２１による電流源回路に置き換わり、制御入力端子１７と接続されている点に関し、電力増幅器１００の回路構成と異なっている。また、電力増幅器１の回路構成は、トランジスタＴｒ４のエミッタ端子に抵抗Ｒ５が接続されている点に関しても、電力増幅器１００の回路構成と異なっている。
【００５３】
ここで、電力増幅器１における増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性と、電力増幅器１の利得の制御入力電圧依存性とを示す。図２は、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示しており、図３は、電力増幅器１の利得の制御入力電圧依存性とを示している。
【００５４】
また、図２および図３に示す電力増幅器１の特性と従来技術との特性を比較するため、図４は、電力増幅器１００における増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示しており、図５は、電力増幅器１００の利得の制御入力電圧依存性を示している。
【００５５】
なお、図２ないし図５に関し、各制御入力電圧依存性は、−５℃、２５℃、８５℃の各温度でシミュレーション計算されたものである。また、図３に関し、電力増幅器１の利得は、電力増幅器１の動作周波数が２ＧＨｚであるときの利得であり、入力整合回路１２と出力整合回路１３との影響を除くため、最大安定化利得（ｄＢ）で示されている。また、図５に関しても、図３と同様に、電力増幅器１００の利得は、電力増幅器１００の動作周波数が２ＧＨｚであるときの利得であり、入力整合回路１２と出力整合回路１３との影響を除くため、最大安定化利得（ｄＢ）で示されている。
【００５６】
また、図２および図３のシミュレーション計算に関し、図１に示す電力増幅器１の各素子値は、抵抗Ｒ１（１００Ω）、抵抗Ｒ２（１ＫΩ）、抵抗Ｒ３（４ＫΩ）、抵抗Ｒ４（１２０Ω）および抵抗Ｒ５（４００Ω）とした。さらに、トランジスタサイズ（エミッタサイズ）に関し、トランジスタＴｒ３を基準にして、トランジスタＴｒ２（１．５倍）、トランジスタＴｒ４（１倍）、トランジスタＴｒ５（０．５倍）およびトランジスタＴｒ６（１倍）とした。また、図４および図５の測定に関し、図２４に示す電力増幅器１００の各素子値は、図１に示す電力増幅器１と対応する素子値を同じ、すなわち、抵抗Ｒ１０１（１００Ω）および抵抗Ｒ１０２（１ＫΩ）とした。また、抵抗Ｒ１０３は５００Ωとした。さらに、トランジスタＴｒ１０３は、トランジスタＴｒ３と同じ構成のものを用い、トランジスタＴｒ１０５は、トランジスタＴｒ３の１倍のエミッタサイズとした。
【００５７】
電力増幅器１００では、図４に示すように、温度が上昇しても増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流はほとんど変化しない。むしろ、制御入力電圧が増加すると、温度上昇によって、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流は減少していることがわかる。また、図４に示すように、温度一定の場合には、制御入力電圧の増加に伴って、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が増加していることがわかる。一方、図１に示す電力増幅器１では、図２に示すように、温度が上昇するに従って、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が大きく増加していることがわかる。また、図２に示すように、温度一定の場合に制御入力電圧が増加しても、電力増幅器１００の場合と比較して、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流の増加が抑制されていることがわかる。
【００５８】
また、電力増幅器１００の利得は、図５に示すように、制御入力電圧が増加するに従って大きくなると共に、温度上昇に伴って小さくなっていることがわかる。一方、電力増幅器１の利得変動は、図３に示すように、温度が上昇しても抑制されていることがわかる。これは、図２と図４との比較からわかるように、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が温度上昇と共に増加していることに起因している。さらに、電力増幅器１の利得変動は、電力増幅器１００の場合と比較して、制御入力電圧が増加しても抑制されていることがわかる。これは、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流の変動が、制御入力電圧が増加しても抑制されていることに起因している。
【００５９】
従って、本実施形態に係る電力増幅器１は、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０に加え、ナガタ・カレントミラー回路２１を備えているため、上述したように、温度変化および制御入力電圧変化に対する利得変動を抑制することができる。また、電力増幅器１では、制御入力電圧変化に対する利得変動を抑制できるため、外部回路によって生成される制御入力電圧の電圧精度が低くてもよい。このため、電力増幅器１の制御入力端子１７に接続されている外部回路の設計を容易にすることができる。
【００６０】
上述のように、電力増幅器１の利得は、図３にも示されるように、温度変化に依存しないことがわかった。この理由について、以下に詳しく説明する。図６のグラフ６０１は、図２４に示す電力増幅器１００の抵抗Ｒ１０３に流れる電流の温度依存性を示している。また、図７のグラフ７０１は、電力増幅器の抵抗Ｒ１０３に流れる電流の制御入力電圧依存性を示している。
【００６１】
抵抗Ｒ１０３に流れる電流は、図６のグラフ６０１に示すように、温度が上昇するに従って低下していることがわかる。また、抵抗Ｒ１０３に流れる電流は、図７のグラフ７０１に示すように、制御入力電圧に対する依存性は小さいものの、制御入力電圧が上昇するに従って増加する傾向にあることがわかる。
【００６２】
ここで、抵抗Ｒ１０３に流れる電流は、トランジスタＴｒ１０４のエミッタ電流とほぼ等しいため、トランジスタＴｒ１０４のＶＢＥ電圧を、温度上昇と共に小さく、また、制御入力電圧の上昇と共に大きくする作用がある。上述したように、電力増幅器１００では、トランジスタＴｒ１０２のベース端子の電圧として、トランジスタＴｒ１０３のＶＢＥ電圧とトランジスタＴｒ１０４のＶＢＥ電圧の和による電圧が供給される。従って、電力増幅器１００では、トランジスタＴｒ１０２のベース端子の電圧が増加すると、増幅トランジスタＴｒ１０１のベース電流が増加するため、電力増幅器１００の利得も増加するという関係にあることがわかる。結果として、図５に示すように、抵抗Ｒ１０３に流れる電流の温度変化は、電力増幅器１００の利得を、温度上昇と共に小さくする作用がある。また、抵抗Ｒ１０３に流れる電流の制御入力電圧に対する変化は、電力増幅器１００の利得を、制御入力電圧の上昇と共に大きくする作用がある。
【００６３】
トランジスタの周囲温度が上昇してもコレクタ電流を変化させない場合には、温度上昇によるトランジスタの増幅特性の低下のため、増幅回路（例えば、電力増幅器１００）の利得が低下してしまうことになる。電力増幅器１００では、図４に示すように、コレクタ電流の温度依存性が比較的小さい。このため、電力増幅器１００の利得は、図５に示すように、温度が上昇するに従って小さくなってしまう。電力増幅器１００においても、温度上昇に伴い、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流を増加させるように構成することも可能であるが、温度上昇に伴う増幅トランジスタＴｒ１０１の増幅特性の低下を補うことができるように構成することは困難である。
【００６４】
従って、一般的に、温度上昇に伴うトランジスタの増幅特性の低下を抑制するためには、このトランジスタのコレクタ電流を大きく増加させることが必要である。本実施形態に係る電力増幅器１では、図２に示すように、温度上昇に伴って、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が大きく増加している。このため、電力増幅器１では、図３に示すように、温度上昇に伴う利得変動を抑制することができる。
【００６５】
上述のように、温度上昇に伴う増幅回路の利得の低下は、増幅回路内の増幅トランジスタのコレクタ電流に起因している。そこで、発明者らは、この増幅トランジスタのコレクタ電流を温度上昇と共に増加させる一方法として、制御入力電圧に対してあまり変化しない電流源的な挙動をしている抵抗Ｒ１０３を、自身に流れる電流を温度上昇と共に増加させる電流源に置き換える方法に着目した。つまり、抵抗Ｒ１０３の代わりに、抵抗Ｒ１０３の有する温度特性とは逆の温度特性を有する電流源を用いることによって、温度上昇に伴う増幅回路の利得の低下を抑制することができると考えたわけである。
【００６６】
ここで、図８は、カレントミラー回路１１１を備えた電力増幅器の概略構成を示す回路図である。電力増幅器１ａは、図８に示すように、抵抗Ｒ１０３の有する温度特性とは逆の温度特性を有するカレントミラー回路１１１を、抵抗Ｒ１０３の代わりに備えている点に加え、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１とを備えている点で、電力増幅器１００と異なっている。なお、電力増幅器１００または電力増幅器１と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明は省略する。
【００６７】
バイアス回路１１０ａのカレントミラー回路１１１は、トランジスタＴｒ１０６、Ｔｒ１０７を備えている。トランジスタＴｒ１０６のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ１０３のベース端子と、トランジスタＴｒ１０４のエミッタ端子とに接続されている。また、トランジスタＴｒ１０６のエミッタ端子は接地されている。さらに、トランジスタＴｒ１０７のコレクタ端子およびベース端子と、トランジスタＴｒ１０６のベース端子とが接続されており、トランジスタＴｒ１０７のエミッタ端子は接地されている。また、トランジスタＴｒ１０７のベース端子は、抵抗Ｒ３を介して制御入力端子１０７に接続されており、外部回路からの制御信号として制御入力電圧が入力されている。
【００６８】
ここで、図６のグラフ６０２は、トランジスタＴｒ１０６のコレクタ電流の温度依存性を示している。また、図７のグラフ７０２は、トランジスタＴｒ１０６のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示している。
【００６９】
トランジスタＴｒ１０６のコレクタ電流は、図６のグラフ６０２に示すように、温度上昇と共に増加している。これは、制御入力端子１０７に入力される制御入力電圧に応じて、抵抗Ｒ３とトランジスタＴｒ１０７とによって発生する基準電流が、温度上昇と共に増加する特性を有しており、トランジスタＴｒ１０６のコレクタ電流は、この基準電流をカレントミラー回路１１１で複製した電流であることに起因している。しかしながら、トランジスタＴｒ１０６のコレクタ電流は、図７のグラフ７０２に示すように、制御入力端子１０７に入力される制御入力電圧の上昇と共に、大きく増加していることがわかる。
【００７０】
ここで、電力増幅器１ａにおける増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性と、電力増幅器１ａの利得の制御入力電圧依存性とを示す。図９は、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示しており、図１０は、電力増幅器１ａの利得の制御入力電圧依存性とを示している。
【００７１】
なお、電力増幅器１ａの各素子値は、電力増幅器１００または電力増幅器１の各素子値と同一であり、トランジスタＴｒ１０６、Ｔｒ１０７は共に、トランジスタＴｒ３の１倍のエミッタサイズとした。また、図９および図１０に関し、各制御入力電圧依存性は、−５℃、２５℃、８５℃の各温度でシミュレーション計算されたものである。さらに、図１０に関し、電力増幅器１ａの利得は、電力増幅器１ａの動作周波数が２ＧＨｚであるときの利得であり、入力整合回路１０２と出力整合回路１０３との影響を除くため、最大安定化利得（ｄＢ）で示されている。
【００７２】
図９では、図４と同様、温度上昇に伴う増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の増加はあまり見られないが、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流は、制御入力電圧に伴って増加している。これにより、電力増幅器１ａの利得は、図１０に示すように、温度上昇に伴って減少すると共に、制御入力電圧の増加に伴って増加することがわかる。
【００７３】
従って、電力増幅器１ａの利得変動は、抵抗Ｒ１０３の代わりにカレントミラー回路１１１を備えているにもかかわらず、電力増幅器１００の場合と同様、温度にも制御入力電圧にも依存してしまうことがわかる。
【００７４】
ここで、図１１は、トランジスタＴｒ１０５が備えられていない場合の電力増幅器１００における増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示す。また、図１２は、電力増幅器１００にトランジスタＴｒ１０５が接続されていない場合の、電力増幅器１００の利得の制御入力電圧依存性を示す。
【００７５】
図４および図１１の比較と、図５および図１２の比較とからわかるように、電力増幅器１００のトランジスタＴｒ１０５は、電力増幅器１００における増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流と、電力増幅器１００の利得との制御入力電圧依存性を抑制する機能を有していることがわかる。つまり、電力増幅器１００では、トランジスタＴｒ１０５を備えていることにより、上記制御入力電圧依存性を抑制している。
【００７６】
しかしながら、電力増幅器１ａにトランジスタＴｒ１０５を備えているにもかかわらず、トランジスタＴｒ１０５は、電力増幅器１ａにおける増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流と電力増幅器１ａの利得との制御入力電圧依存性を抑制するようには機能しない。
【００７７】
電力増幅器１ａにおいても、トランジスタＴｒ１０５が機能し、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流および電力増幅器１ａの利得の制御入力電圧依存性を抑制している。しかしながら、トランジスタＴｒ１０６、Ｔｒ１０７から構成されるカレントミラー回路１１１を用いることによる上記制御入力電圧依存性は、このトランジスタＴｒ１０５の効果を上回るほど大きい。このため、トランジスタＴｒ１０５が上記制御入力電圧依存性を抑制しきれないのである。
【００７８】
一方で、増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流は、温度上昇と共に幾分増加している。つまり、高温での増幅トランジスタＴｒ１０１の利得が増加する方向に変化している。しかしながら、その温度特性に対する効果はわずかなものであり、電力増幅器１ａにおいては、増幅トランジスタＴｒ１０１の利得の補償が見られるほどの効果が出ないうちに、増幅トランジスタＴｒ１０１の利得の制御入力電圧依存性の悪化が顕著に現れてしまうのである。
【００７９】
従って、抵抗Ｒ１０３の代わりに用いられる電流源は、抵抗Ｒ１０３に流れる電流の有する温度特性とは逆の温度特性を有すると共に、制御入力電圧依存性が抑制される必要がある。それによって初めて制御入力電圧依存性を抑制しつつ、電力増幅器の利得に対する温度依存性を抑制することが可能となるのである。これら依存性の抑制を実現するために、本実施形態に係る電力増幅器１は、ナガタ・カレントミラー回路２１を備えている。
【００８０】
ここで、図６のグラフ６０３は、本実施形態に係る電力増幅器１におけるトランジスタＴｒ６のコレクタ電流の温度依存性を示している。また、図７のグラフ７０３は、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示している。
【００８１】
トランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、図６のグラフ６０３に示すように、温度の上昇と共に増加している。これは、ナガタ・カレントミラー回路２１が、抵抗Ｒ１０３の有する温度特性とは逆の温度特性を有していることに起因している。そして、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、図７のグラフ７０３に示すように、電力増幅器１ａの場合とは異なり、制御入力電圧が増加した場合であっても減少していることがわかる。すなわち、電力増幅器１におけるトランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、電力増幅器１００と比較し、温度依存性が逆であるだけでなく、制御入力電圧依存性も逆になっていることがわかる。これにより、電力増幅器１は、図３に示すように、制御入力電圧が増加した場合であっても、電力増幅器１の利得の増加を抑制することができる。
【００８２】
また、電力増幅器１の利得は、図３に示すように、制御入力電圧の増加に伴ってピーク値に達し、その後わずかに減少している。図２４に示す電力増幅器１００のトランジスタＴｒ１０５は、上述のように、電力増幅器１００に入力される制御入力電圧の増加に伴って電力増幅器１００の利得が増加するのを抑制している。従って、電力増幅器１では、制御入力電圧の増加に伴う「過剰な利得の減少」を防ぐために、電力増幅器１００のトランジスタＴｒ１０５の機能を有するトランジスタを備える必要がない。しかしながら、この構成に限られたものではなく、電力増幅器１の調整を行うために、上記トランジスタを備えていてもよい。
【００８３】
また、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、図６のグラフ６０３に示すように、電力増幅器１００の場合と温度特性が逆になっている。すなわち、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流は、温度上昇に伴って増加している。しかしながら、その増加量は小さい。従って、電力増幅器１は、トランジスタＴｒ５のコレクタ電流の増加分を、より大きな電圧の増加として電力増幅器１の利得の増加に作用させるために、図１に示すように、抵抗Ｒ５を備えている。これにより、温度上昇に伴う電力増幅器１の利得の減少をさらに防ぐことができる。
【００８４】
なお、電力増幅器１は、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流の増加を、電力増幅器１の利得の増加に作用させるために抵抗Ｒ５を備えているが、この構成に限られるものではなく、例えば、抵抗Ｒ５がない構成であってもよい。すなわち、電力増幅器１が抵抗Ｒ５を備えていない場合には、トランジスタＴｒ４のエミッタ端子が、トランジスタＴｒ３のベース端子とトランジスタＴｒ６のコレクタ端子とに直結する構成となる。この抵抗Ｒ５を備えていない電力増幅器において、トランジスタＴｒ４のＶＢＥ電圧を変化させ、電力増幅器１（抵抗Ｒ５を備えている場合）と同様の効果を得るためには、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流の電流変化をより大きくすることが必要である。このため、抵抗Ｒ５を備えていない電力増幅器では、トランジスタＴｒ６のサイズを、電力増幅器１のトランジスタＴｒ６の例えば１６倍にするとよい。
【００８５】
図１３は、抵抗Ｒ５を備えず、トランジスタＴｒ６のサイズを図１に示す電力増幅器１のトランジスタＴｒ６の１６倍の大きさにした、上記電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性を示している。この電力増幅器の利得変動は、図１３に示すように、図１に示す電力増幅器１と同様、温度変化にも制御入力電圧変化にも依存しないことがわかる。なお、この電力増幅器では、温度特性を調整するために、抵抗Ｒ４を１６０Ωとしたが、それ以外の素子値については、図２および図３の測定のときの電力増幅器１の素子値と同じ値とした。
【００８６】
また、電源端子１６、１８は、それぞれ別の電源端子としているが、まとめて同じ電源端子としてもよく、制御入力端子１７と同じ電源端子としてもよい。これは、電源端子１６、１８が、どちらもトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４のコレクタ端子にバイアス電圧を供給するための端子であり、このバイアス電圧が変動しても特性に与える影響が少ないためである。
【００８７】
以上のように、本実施形態１に係る電力増幅器１が、ＶＢＥ依存型電圧源回路に加え、ナガタ・カレントミラー回路２１を備えることにより、電力増幅器１の利得の温度依存性および制御入力電圧依存性を抑制することができる。
【００８８】
また、電力増幅器１は、消費電力を低減させることもできる。例えば、電力増幅器１では、上述のように、電力増幅器１００のトランジスタＴｒ１０５の機能を有するトランジスタを備える必要がない。つまり、電力増幅器１では、トランジスタＴｒ１０５の機能を示すトランジスタを取り除くことができることにより、このトランジスタに流れる電流を削減することができる。また、電力増幅器１は、抵抗Ｒ５を備えることにより、トランジスタＴｒ６の小さな電流変化を大きな電圧変化に変換している。従って、抵抗Ｒ５における電圧降下の絶対値が大きくなりすぎないよう、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流を小さくすることができる。これによっても、電力増幅器１における消費電力を低減させることができる。
【００８９】
さらに、電力増幅器１では、電力増幅器１の利得の制御入力電圧依存性を抑制することができるため、外部回路から入力される制御入力電圧の電圧精度が低くてもよく、これにより、外部回路の設計を容易にすることができる。
【００９０】
次に、本実施形態に係る電力増幅器１に備えられたバイアス回路２２の各素子の調整について説明する。図２および図３に示す電力増幅器１の各特性は、温度特性と制御入力電圧特性とにおいて、増幅トランジスタＴｒ１の各特性（温度特性および制御入力電圧特性）を相殺するように、電力増幅器１の各素子値を調整した結果である。
【００９１】
図１４は、電力増幅器１の素子値の調整例であり、例えば、抵抗Ｒ５の抵抗値を変化させた場合の電力増幅器１の温度特性を示している。抵抗Ｒ５は、０Ω、４００Ω、８００Ω、１２００Ωと変化させているが、それ以外の素子値については、図２および図３の測定のときの電力増幅器１の素子値と同じ値とした。
【００９２】
図１４に示すように、抵抗Ｒ５の抵抗値を大きくするに従って、電力増幅器１の利得が増加していることがわかる。これは、抵抗Ｒ５の抵抗値を大きくするに従い、抵抗Ｒ５における電圧降下が大きくなり、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が増加することに起因する。また、電力増幅器１の利得は、抵抗Ｒ５の抵抗値を大きくするに従って、温度上昇と共に増加する傾向が強くなっていることもわかる。なお、図１４には示されていないが、抵抗Ｒ５の抵抗値を大きくするに従って、制御入力電圧の増加と共に増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流の増加を抑制する傾向を強くする。
【００９３】
このように、ある素子の値のパラメータは、一般的に、複数の特性を変化させてしまう。このため、複数の素子の値を相互に関連して調整した結果、求める特性が得られることになる。そして、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流、または電力増幅器１の利得の温度依存性および制御入力電圧依存性が抑制されると共に、希望の特性（温度特性および制御入力電圧特性）が得られた場合には、比較的その特性を崩すことなく、上記コレクタ電流、または上記利得を調整する方法が経験的に得られている。
【００９４】
その一例として、抵抗Ｒ２の抵抗値が挙げられる。図１５は、抵抗Ｒ２の各抵抗値における電力増幅器１の利得の温度依存性を示す。また、図１６は、抵抗Ｒ２の各抵抗値における電力増幅器１の利得の制御入力電圧依存性を示す。なお、図１５および図１６において、抵抗Ｒ２の抵抗値は、５００Ωから４０００Ωまで、５００Ω毎に変化させている。図１５および図１６に示すように、抵抗Ｒ２の抵抗値を変化させても、その変化が両依存性を大きく変化させることなく、電力増幅器１の利得を変化させることができることがわかる。同様に、トランジスタＴｒ５のサイズ、またはトランジスタＴｒ２のサイズを変えることによっても、電力増幅器１の利得の温度依存性および制御入力電圧依存性をあまり変化させることなく、電力増幅器１の利得を調整することができる。
【００９５】
次に、図１７は、本実施形態に係る電力増幅器１の構成を変更した電力増幅器２の概略的な回路構成を示している。電力増幅器２は、バイアス回路（第１バイアス回路）２２ａのＶＢＥ依存型電圧源回路２０ａにトランジスタ（第５トランジスタ）Ｔｒ７を備えている点で、電力増幅器１の構成と異なっている。なお、電力増幅器１と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明は省略する。
【００９６】
電力増幅器２のバイアス回路２２ａは、線形補償回路１９、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ａ、ナガタ・カレントミラー回路２１、制御入力端子１７および抵抗Ｒ３を備えている。また、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ａは、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ６、Ｔｒ７と、抵抗Ｒ２、Ｒ５とを備えている。なお、バイアス回路２２ａの機能は、上述したバイアス回路２２と同様の機能を示し、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ａの機能は、上述したＶＢＥ依存型電圧源回路２０と同様の機能を示す。
【００９７】
ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ａに備えられたトランジスタＴｒ７は、ベース端子とコレクタ端子とが接続されている。また、トランジスタＴｒ７のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ４のベース端子（抵抗Ｒ２と接続された端子）と接続されており、トランジスタＴｒ７のエミッタ端子は、トランジスタＴｒ３のコレクタ端子に接続されている。すなわち、トランジスタＴｒ７は、トランジスタＴｒ３のコレクタ端子と、トランジスタＴｒ４のベース端子との間に配置されている。
【００９８】
電力増幅器２におけるトランジスタＴｒ３のベース−コレクタ間電圧は、トランジスタＴｒ４のオン電圧（ＶＢＥ電圧）だけあるので、トランジスタＴｒ７を挿入することによって、トランジスタＴｒ３のベース−コレクタ間電圧を調整することが可能となる。なお、トランジスタＴｒ７の代わりに、ダイオード、抵抗等を挿入しても、トランジスタＴｒ３のベース−コレクタ間電圧を調整することが可能となる。また、トランジスタＴｒ７がアーリー効果の大きなトランジスタ、または発熱による温度変化で特性を変化させるトランジスタの場合には、回路の動作条件を調整することが可能となる場合もある。
【００９９】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図１８ないし図２１に基づいて説明すると以下の通りである。なお、実施形態１と同一の機能を有する部材については同一の符号を付記し、その説明は省略する。
【０１００】
図１８は、本実施形態に係る電力増幅器の概略的な構成を示す回路図である。本実施形態に係る電力増幅器３は、バイアス回路（第１バイアス回路）２２ｂのＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｂに抵抗（第５の抵抗）Ｒ６を備えている点で、実施形態１に係る電力増幅器１と異なる。
【０１０１】
電力増幅器３のバイアス回路２２ｂは、線形補償回路１９、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｂ、ナガタ・カレントミラー回路２１、制御入力端子１７および抵抗Ｒ３を備えている。また、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｂは、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ６と、抵抗Ｒ２、Ｒ５、Ｒ６とを備えている。なお、バイアス回路２２ｂの機能は、上述したバイアス回路２２と同様の機能を示し、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｂの機能は、上述したＶＢＥ依存型電圧源回路２０と同様の機能を示す。
【０１０２】
ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｂに備えられた抵抗Ｒ６は、電力増幅器３の利得、または電力増幅器３における増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流を、制御入力電圧に対して緩やかに変化させる機能を有する。抵抗Ｒ６は、図１８に示すように、抵抗Ｒ２とトランジスタＴｒ４のベース端子との間に接続されている。また、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ６との間に、線形補償回路１９のトランジスタＴｒ２のベース端子が接続されている。
【０１０３】
制御入力電圧を調整することによって、電力増幅器３の利得、または電力増幅器３における増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流を調整する場合、この電力増幅器３の利得、または増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が、制御入力電圧に対して緩やかに変化することが好ましい。しかしながら、電力増幅器１の構成では、電力増幅器１の利得、または電力増幅器１における増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流は、制御入力電圧の増加に伴って減少する場合がある。このため、制御入力電圧を調整することによって、電力増幅器１の利得、または電力増幅器１における増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流を調整することが困難となる可能性がある。
【０１０４】
電力増幅器３では、抵抗Ｒ６に流れる電流は、制御入力電圧の増加に伴って増加する傾向にあるため、抵抗Ｒ６における電圧降下の増加分だけトランジスタＴｒ２のベース電圧を増加させる。これにより、電力増幅器３では、電力増幅器１の制御入力電圧依存性に対する補償作用が強く利きすぎて、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流が低下し始めるという現象を防ぐことができる。さらに、抵抗Ｒ６に流れる電流は、温度上昇、または電源端子１６または電源端子１８から入力されるバイアス電圧の増加に伴って増加するため、電力増幅器１００の利得変動を抑制しながら、利得を増加させることができる。
【０１０５】
ここで、図１９は、電力増幅器３における増幅トランジスタＴｒ１０１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示しており、図２０は、電力増幅器３の利得の制御入力電圧依存性を示している。
【０１０６】
なお、図１９および図２０に関し、各制御入力電圧依存性は、−５℃、２５℃、８５℃の各温度でシミュレーション計算されたものである。さらに、図２０に関し、電力増幅器３の利得は、電力増幅器３の動作周波数が２ＧＨｚであるときの利得であり、入力整合回路１２と出力整合回路１３との影響を除くため、最大安定化利得（ｄＢ）で示されている。
【０１０７】
また、図１９では、抵抗Ｒ６の抵抗値が１０Ωの場合を示しており、図２０では、抵抗Ｒ６の抵抗値が１０Ω（グラフ２０１）、３０Ω（グラフ２０２）および５０Ω（グラフ２０３）と変化させた場合を示している。抵抗Ｒ６以外の素子値については、図２および図３の測定のときの電力増幅器１の素子値と同じ値とした。
【０１０８】
図１９および図２０に示すように、電力増幅器３では、電力増幅器３の温度特性が比較的良好なまま、制御入力電圧の増加に対して、増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流、および電力増幅器３の利得が緩やかに増加するように調整できていることがわかる。
【０１０９】
なお、図２０のシミュレーション計算では、抵抗Ｒ６の抵抗値のみを変化させることによって、電力増幅器３の利得、または電力増幅器３における増幅トランジスタＴｒ１のコレクタ電流の制御入力電圧依存性を調整しているが、これに限られたものではなく、他の素子の値を変化させて調整してもよい。例えば、抵抗Ｒ４、Ｒ５等の抵抗は、抵抗値を大きくした場合、電力増幅器３の利得を、温度上昇に伴って増加させる機能を有する。また、制御入力端子１７から入力される制御入力電圧の上昇により、電力増幅器３の利得を減少させる機能を有する。そのため、これら素子の値を共に調整することにより、電力増幅器３の温度依存性を小さく保つことと、電力増幅器３の利得の制御入力電圧依存性を小さく保つこととを両立させることができる。
【０１１０】
図２１は、本実施形態に係る電力増幅器３の構成を変更した電力増幅器４の概略的な回路構成を示している。電力増幅器４は、バイアス回路（第１バイアス回路）２２ｃのＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｃにトランジスタ（第５トランジスタ）Ｔｒ８を備えている点で、電力増幅器３の構成と異なっている。なお、電力増幅器３と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明は省略する。
【０１１１】
電力増幅器４のバイアス回路２２ｃは、線形補償回路１９、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｃ、ナガタ・カレントミラー回路２１、制御入力端子１７および抵抗Ｒ３を備えている。また、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｃは、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ６、Ｔｒ８と、抵抗Ｒ２、Ｒ５とを備えている。なお、バイアス回路２２ｃの機能は、上述したバイアス回路２２と同様の機能を示し、ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｃの機能は、上述したＶＢＥ依存型電圧源回路２０と同様の機能を示す。
【０１１２】
ＶＢＥ依存型電圧源回路２０ｃに備えられたトランジスタＴｒ８は、ベース端子とコレクタ端子とが接続されている。また、トランジスタＴｒ８のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ４のベース端子と接続されており、トランジスタＴｒ８のエミッタ端子は、トランジスタＴｒ３のコレクタ端子に接続されている。すなわち、トランジスタＴｒ８は、トランジスタＴｒ３のコレクタ端子と、トランジスタＴｒ４のベース端子との間に配置されている。
【０１１３】
電力増幅器４におけるトランジスタＴｒ３のベース−コレクタ間電圧は、トランジスタＴｒ４のオン電圧（ＶＢＥ電圧）だけあるので、トランジスタＴｒ８を挿入することによって、トランジスタＴｒ３のベース−コレクタ間電圧を調整することが可能となる。なお、トランジスタＴｒ８の代わりに、ダイオード、抵抗等を挿入しても、トランジスタＴｒ３のベース−コレクタ間電圧を調整することが可能となる。また、トランジスタＴｒ８がアーリー効果の大きなトランジスタ、または発熱による温度変化で特性を変化させるトランジスタの場合には、回路の動作条件を調整することが可能となる場合もある。
【０１１４】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について図２２に基づいて説明すると以下の通りである。なお、実施形態１、２と同一の機能を有する部材については同一の符号を付記し、その説明は省略する。
【０１１５】
図２２は、本実施形態に係る電力増幅器の概略的な構成を示す回路図である。本実施形態に係る電力増幅器（多段増幅回路）５は、増幅トランジスタが２段にわたり接続されており、各段のバイアス回路においてミラー電流が生じるように構成されている点で、実施形態１、２に係る電力増幅器１ないし４と異なる。
【０１１６】
電力増幅器５は、図２２に示すように、入力整合回路１２、増幅トランジスタ（第１増幅トランジスタ）Ｔｒ１ａ、段間整合回路２３、増幅トランジスタ（第３増幅トランジスタ）Ｔｒ１ｂ、出力整合回路１３およびバイアス回路２２ｄを備えている。増幅トランジスタＴｒ１ａのベース端子は、入力整合回路１２を介して、電力増幅器５の入力信号端子１１に接続されている。また、増幅トランジスタＴｒ１ａのコレクタ端子は、段間整合回路２３を介して、増幅トランジスタＴｒ１ｂのベース端子に接続されている。増幅トランジスタＴｒ１ｂのコレクタ端子は、出力整合回路１３を介して、電力増幅器５の出力信号端子１４に接続されている。この構成により、電力増幅器５では、入力信号端子１１から入力された高周波信号は、増幅トランジスタＴｒ１ａと増幅トランジスタＴｒ１ｂとによって増幅され、出力信号端子１４から出力される。
【０１１７】
また、増幅トランジスタＴｒ１ａのベース端子は、抵抗Ｒ１ａを介して、後述の第１バイアス回路２５におけるトランジスタ（第１バイアス用トランジスタ）Ｔｒ２ａのエミッタ端子に接続されている。同様に、増幅トランジスタＴｒ１ｂのベース端子は、抵抗Ｒ１ｂを介して、後述の第２バイアス回路（第３バイアス回路）２６のおけるトランジスタ（第３バイアス用トランジスタ）Ｔｒ２ｂのエミッタ端子に接続されている。なお、増幅トランジスタＴｒ１ｂのコレクタ端子には、増幅トランジスタＴｒ１ｂにバイアス電圧を供給する電源端子１５に接続されており、増幅トランジスタＴｒ１ａと増幅トランジスタＴｒ１ｂとのエミッタ端子は、それぞれ接地されている。また、抵抗Ｒ１ｂの機能は、抵抗Ｒ１ａの機能と同じである。
【０１１８】
バイアス回路２２ｄは、バイアス回路２２と同じ機能を有しており、制御入力端子１７、基準電流発生回路（第１バイアス回路）２４、第１バイアス回路２５および第２バイアス回路２６を備えている。基準電流発生回路２４は、トランジスタＴｒ５と、抵抗Ｒ３、Ｒ４とを備えている。また、第１バイアス回路２５は、トランジスタＴｒ２ａ、Ｔｒ３ａ、Ｔｒ４ａ、Ｔｒ６ａと、抵抗Ｒ２ａ、Ｒ５ａ、Ｒ６ａと、コンデンサＣ１ａと、電源端子１６ａ、１８ａとを備えている。さらに、第２バイアス回路２６は、トランジスタＴｒ２ｂ、Ｔｒ３ｂ、Ｔｒ４ｂ、Ｔｒ６ｂと、抵抗Ｒ２ｂ、Ｒ５ｂ、Ｒ６ｂと、コンデンサＣ１ｂと、電源端子１６ｂ、１８ｂとを備えている。
【０１１９】
なお、トランジスタＴｒ２ａ、Ｔｒ２ｂの機能は、トランジスタＴｒ２の機能と同じである。同様に、トランジスタ（第２トランジスタ）Ｔｒ３ａおよびトランジスタ（第８トランジスタ）Ｔｒ３ｂの機能はトランジスタＴｒ３の機能と、トランジスタ（第１トランジスタ）Ｔｒ４ａおよびトランジスタ（第７トランジスタ）Ｔｒ４ｂの機能はトランジスタＴｒ４の機能と、トランジスタ（第４トランジスタ）Ｔｒ６ａおよびトランジスタ（第９トランジスタ）Ｔｒ６ｂの機能はトランジスタＴｒ６の機能とそれぞれ同じである。また、抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの機能は抵抗Ｒ２の機能と、抵抗Ｒ５ａ、Ｒ５ｂの機能は抵抗Ｒ５の機能と、抵抗Ｒ６ａ、Ｒ６ｂの機能は抵抗Ｒ６の機能とそれぞれ同じである。さらに、コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂの機能はコンデンサＣ１の機能と、電源端子１６ａ、１６ｂは電源端子１６の機能と、電源端子１８ａ、１８ｂは電源端子１８の機能とそれぞれ同じである。
【０１２０】
上記構成では、制御入力端子１７は、基準電流発生回路２４の抵抗Ｒ３、第１バイアス回路２５の抵抗Ｒ２ａおよび第２バイアス回路２６の抵抗（第７の抵抗）Ｒ２ｂに共通に接続されている。また、第１バイアス回路２５のトランジスタＴｒ６ａと、第２バイアス回路２６のトランジスタＴｒ６ｂとのベース端子は、基準電流発生回路２４のトランジスタＴｒ５のコレクタ端子に共通に接続されている。
【０１２１】
従って、電力増幅器５において、実施形態１、２に係る電力増幅器１ないし４のナガタ・カレントミラー回路２１に相当する構成は、基準電流発生回路２４と、第１バイアス回路２５のトランジスタＴｒ６ａおよび第２バイアス回路２６のトランジスタＴｒ６ｂとによって実現されている。つまり、電力増幅器５の構成であっても、トランジスタＴｒ６ａ、Ｔｒ６ｂそれぞれにおいてミラー電流を生じさせることができるため、実施形態１、２と同様、各増幅トランジスタの利得変動を抑制することができる。
【０１２２】
さらに、電力増幅器５は、基準電流発生回路２４を各増幅トランジスタに対して共通化でき、それぞれに対して用意する必要がないため、バイアス回路２２ｄの消費電流を低減させることができる。加えて、多段の増幅トランジスタを有する電力増幅器の回路面積を縮小させることができ、電力増幅器の小型化および低コスト化を図ることができる。
【０１２３】
また、電力増幅器５では、抵抗Ｒ５ａ、Ｒ５ｂを別々に調整することによって、温度補償の程度を調整することができる。
【０１２４】
なお、電力増幅器５は、実施形態２に係る電力増幅器３の構成要素を、第１バイアス回路２５と第２バイアス回路２６とに適用しているが、これに限られたものではなく、実施形態１に係る電力増幅器１、２の構成要素、または実施形態２に係る電力増幅器４の構成要素を適用してもよい。また、電力増幅器５は、入力整合回路１２、増幅トランジスタＴｒ１ａ、段間整合回路２３、増幅トランジスタＴｒ１ｂおよび出力整合回路１３を備えた２段の増幅トランジスタを有する電力増幅器であるが、これに限られたものではなく、３段以上の増幅トランジスタを有する電力増幅器に適用されてもよい。
【０１２５】
さらに、電力増幅器５では、増幅トランジスタＴｒ１ａを初段の増幅トランジスタ、増幅トランジスタＴｒ１ｂを後段の増幅トランジスタとしているが、これに限られたものではなく、初段と後段とを逆となるように構成してもよい。なお、このとき、バイアス回路２２ｄの構成も適宜変更される。
【０１２６】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について図２３に基づいて説明すると以下の通りである。なお、実施形態１ないし３と同一の機能を有する部材については同一の符号を付記し、その説明は省略する。
【０１２７】
図２３は、本実施形態に係る電力増幅器の概略的な構成を示す回路図である。本実施形態に係る電力増幅器（多段増幅回路）６は、バイアス回路２２ｅに第２バイアス回路２６ａを備えている点で、実施形態３に係る電力増幅器５と異なる。なお、バイアス回路２２ｅは、バイアス回路２２と同様の機能を有する。なお、増幅トランジスタ（第２増幅トランジスタ）Ｔｒ１ｃおよび抵抗Ｒ１ｃの機能は、増幅トランジスタＴｒ１ｂおよび抵抗Ｒ１ｂの機能と同じである。
【０１２８】
第２バイアス回路２６ａは、トランジスタ（第２バイアス用トランジスタ）Ｔｒ２ｃ、Ｔｒ９と、抵抗Ｒ７、Ｒ８と、コンデンサＣ１ｃと、電源端子１６ｃとを備えている。トランジスタＴｒ２ｃの機能は、トランジスタＴｒ２の機能と同じであり、コンデンサＣ１ｃの機能は、コンデンサＣ１の機能と同じである。また、電源端子１６ｃの機能は、電源端子１６の機能と同じである。
【０１２９】
トランジスタ（第６トランジスタ）Ｔｒ９のベース端子は、トランジスタＴｒ３ａのベース端子に接続されている。また、トランジスタＴｒ９のコレクタ端子は、抵抗Ｒ８、Ｒ７を介して、制御入力端子１７に接続されている。具体的には、トランジスタＴｒ９のコレクタ端子は、抵抗Ｒ８の一端子に接続されており、制御入力端子１７は、抵抗（第６の抵抗）Ｒ７の一端子に接続されている。そして、抵抗Ｒ７のもう一方の端子と、抵抗Ｒ８のもう一方の端子とが接続されており、この接続点は、トランジスタＴｒ２ｃのベース端子に接続されている。
【０１３０】
つまり、トランジスタＴｒ３ａとトランジスタＴｒ９とによってカレントミラー回路が構成されており、トランジスタＴｒ３ａのコレクタ電流を基準電流として、トランジスタＴｒ９のコレクタ電流をミラー電流として発生させている。そして、抵抗Ｒ２ａと抵抗Ｒ７とは、それぞれ同じ抵抗値となっているため、抵抗Ｒ２ａと同じ電流が抵抗Ｒ７に流れ、制御入力電圧に対して同じだけ電圧降下が生じている。
【０１３１】
従って、電力増幅器６では、トランジスタＴｒ２ａのベース端子の電圧とトランジスタＴｒ３ａのベース端子の電圧とが、制御入力電圧が変化する場合であっても、同じ電圧値となるように制御される。これにより、電力増幅器６は、実施形態３と同様、各増幅トランジスタの利得変動を抑制することができる。
【０１３２】
さらに、電力増幅器６の第２バイアス回路２６ａは、図２３に示すように、電力増幅器５の第２バイアス回路２６と比較して、素子数が少なくなっている。すなわち、電力増幅器６では、トランジスタＴｒ３ａのベース端子とトランジスタＴｒ９のベース端子とを接続しているため、トランジスタＴｒ６ｂを必要としない。
【０１３３】
これにより、電力増幅器６のバイアス回路２２ｅにおいては、消費電力をさらに低減させることができる。加えて、電力増幅器６では、多段の増幅トランジスタを有する電力増幅器の回路面積をさらに縮小させることができ、更なる電力増幅器の小型化および低コスト化を図ることができる。
【０１３４】
なお、電力増幅器６の第１バイアス回路２５は、電力増幅器５と同様、実施形態２に係る電力増幅器３の構成要素によって実現されているが、これに限られたものではなく、実施形態１に係る電力増幅器１、２の構成要素、または実施形態２に係る電力増幅器４の構成要素によって実現されてもよい。
【０１３５】
ここで、電力増幅器６において、カレントミラー回路を構成しているトランジスタＴｒ３ａのコレクタ端子は、抵抗Ｒ６ａを介して抵抗Ｒ２ａに接続されている。このため、このカレントミラー回路をより正確に機能させるために、トランジスタＴｒ９のコレクタ端子と抵抗Ｒ７との間に、抵抗Ｒ６ａの抵抗値と同じ値である抵抗Ｒ８が挿入されていてもよい。
【０１３６】
なお、電力増幅器６の第１バイアス回路２５が、実施形態１に係る電力増幅器１の構成要素によって実現される場合には、第１バイアス回路２５には抵抗Ｒ６ａが備えられておらず、トランジスタＴｒ３ａのコレクタ端子と抵抗Ｒ２ａとが直結されている。従って、この場合には、トランジスタＴｒ３ａとトランジスタＴｒ９とから構成されるカレントミラー回路を正確に機能させるために、第２バイアス回路２６ａから抵抗Ｒ８を取り除き、トランジスタＴｒ９のコレクタ端子と抵抗Ｒ７とが直結されているとよい。
【０１３７】
また、電力増幅器６は、入力整合回路１２、増幅トランジスタＴｒ１ａ、段間整合回路２３、増幅トランジスタＴｒ１ｃおよび出力整合回路１３を備えた２段の増幅トランジスタを有する電力増幅器であるが、これに限られたものではなく、３段以上の増幅トランジスタを有する電力増幅器に適用されてもよい。
【０１３８】
さらに、電力増幅器６では、増幅トランジスタＴｒ１ａを初段の増幅トランジスタ、増幅トランジスタＴｒ１ｃを後段の増幅トランジスタとしているが、これに限られたものではなく、初段と後段とを逆となるように構成してもよい。なお、このとき、バイアス回路２２ｄの構成も適宜変更される。
【０１３９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る電力増幅器は、温度依存性および制御入力電圧依存性が抑制されていることが要求される、携帯型電話機、または無線ネットワーク装置として使用される通信装置等に備えられているとよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力増幅器の概略構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す電力増幅器における増幅トランジスタのコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図３】図１に示す電力増幅器における電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図４】図２４に示す従来の電力増幅器における増幅トランジスタのコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図５】図２４に示す従来の電力増幅器における電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図６】図２４に示す従来の電力増幅器の抵抗Ｒ１０３に流れる電流と、図８に示す電力増幅器のトランジスタＴｒ１０６のコレクタ電流と、図１に示す電力増幅器のトランジスタＴｒ６のコレクタ電流との温度依存性を示す図である。
【図７】図２４に示す電力増幅器の抵抗Ｒ１０３に流れる電流と、図８に示す電力増幅器のトランジスタＴｒ１０６のコレクタ電流と、図１に示す電力増幅器のトランジスタＴｒ６のコレクタ電流との制御入力電圧依存性を示す図である。
【図８】カレントミラー回路を備えた電力増幅器の概略構成を示す回路図である。
【図９】図８に示す電力増幅器における増幅トランジスタのコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図１０】図８に示す電力増幅器における電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図１１】トランジスタＴｒ１０５が備えられていない場合の図２４に示す従来の電力増幅器における増幅トランジスタのコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図１２】トランジスタＴｒ１０５が備えられていない場合の図２４に示す従来の電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図１３】抵抗Ｒ５を備えていない場合の図１に示す電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図１４】図１に示す電力増幅器における素子値を調整した場合の、各素子値に対応した電力増幅器の利得の温度依存性の一例を示す図である。
【図１５】図１に示す電力増幅器における別の素子値を調整した場合の、各素子値に対応した電力増幅器の利得の温度依存性の一例を示す図である。
【図１６】図１に示す電力増幅器における別の素子値を調整した場合の、各素子値に対応した電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性の一例を示す図である。
【図１７】図１に示す電力増幅器の構成を変更した場合の概略構成を示す回路図である。
【図１８】本発明の他の一実施形態に係る電力増幅器の概略構成を示す回路図である。
【図１９】図１８に示す電力増幅器における増幅トランジスタのコレクタ電流の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図２０】図１８に示す電力増幅器における電力増幅器の利得の制御入力電圧依存性を示す図である。
【図２１】図１８に示す電力増幅器の構成を変更した場合の概略構成を示す回路図である。
【図２２】本発明の、さらに他の一実施形態に係る電力増幅器の概略構成を示す回路図である。
【図２３】本発明の、さらに他の一実施形態に係る電力増幅器の概略構成を示す回路図である。
【図２４】従来の電力増幅器の概略構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１、２、３、４  電力増幅器
５、６  電力増幅器（多段増幅回路）
１７    制御入力端子
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  ＶＢＥ依存型電圧源回路
２１    ナガタ・カレントミラー回路（カレントミラー回路）
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  バイアス回路（第１バイアス回路）
２４    基準電流発生回路（第１バイアス回路）
２５    第１バイアス回路
２６    第２バイアス回路（第３バイアス回路）
２６ａ  第２バイアス回路
Ｔｒ１、Ｔｒ１ａ    増幅トランジスタ（第１増幅トランジスタ）
Ｔｒ１ｂ  増幅トランジスタ（第３増幅トランジスタ）
Ｔｒ１ｃ  増幅トランジスタ（第２増幅トランジスタ）
Ｔｒ２、Ｔｒ２ａ  トランジスタ（第１バイアス用トランジスタ）
Ｔｒ２ｂ  トランジスタ（第３バイアス用トランジスタ）
Ｔｒ２ｃ  トランジスタ（第２バイアス用トランジスタ）
Ｔｒ３、Ｔｒ３ａ  トランジスタ（第２トランジスタ）
Ｔｒ３ｂ  トランジスタ（第８トランジスタ）
Ｔｒ４、Ｔｒ４ａ  トランジスタ（第１トランジスタ）
Ｔｒ４ｂ  トランジスタ（第７トランジスタ）
Ｔｒ５  トランジスタ（第３トランジスタ）
Ｔｒ６、Ｔｒ６ａ  トランジスタ（第４トランジスタ）
Ｔｒ６ｂ  トランジスタ（第９トランジスタ）
Ｔｒ７、８  トランジスタ（第５トランジスタ）
Ｔｒ９  トランジスタ（第６トランジスタ）
Ｒ２    抵抗（第１の抵抗）
Ｒ２ｂ  抵抗（第７の抵抗）
Ｒ３    抵抗（第２の抵抗）
Ｒ４    抵抗（第３の抵抗）
Ｒ５    抵抗（第４の抵抗）
Ｒ６    抵抗（第５の抵抗）
Ｒ７    抵抗（第６の抵抗）
【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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【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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