(57)【要約】【課題】電源電圧の変更によるドライブ増幅器および終段増幅器の入出力特性の相違を簡単な構成で補償することができる電力増幅器を提供する。【解決手段】ドライブ増幅器１とドライブ増幅器１の出力を増幅する終段増幅器２とを備え、両増幅器に供給される電源電圧は選択的に切り換えられる同一電圧値である電力増幅器において、選択された電源電圧値に基づいてドライブ増幅器１のＦＥＴ１５のバイアス電圧から独立して終段増幅器２のＦＥＴ２２のバイアス電圧をバイアス電圧制御回路３９よって制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブ増幅器とドライブ増幅器の出力を増幅する終段増幅器とを備え、両増幅器に供給される電源電圧は選択的に切り換えられる同一電圧値である電力増幅器において、選択された電源電圧値に基づいてドライブ増幅器の増幅素子のバイアス電圧と終段増幅器の増幅素子のバイアス電圧との少なくともいずれか一方を独立して制御するバイアス電圧制御手段を備えたことを特徴とする電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はドライブ増幅器とドライブ増幅器の出力を増幅する終段増幅器とを備え、両増幅器に供給される電源電圧は選択的に切り換えられる同一電圧値である電力増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池を電源とする携帯用電話機などの無線送受信機に用いられる電力増幅器において、該電力増幅器は前段増幅器と後段増幅器とを備え、前段増幅器から出力される信号の振幅を前段増幅器の電源電圧で調節し、前段の増幅出力を増幅する後段増幅器の動作点を後段増幅器のゲートに与えるバイアス電圧によって調整する場合、前段増幅器の電源電圧が前段増幅器の出力の振幅を増大させるときは、後段増幅器のゲートに与えるバイアスを浅く制御し、前段増幅器の電源電圧が前段増幅器の出力の振幅を減少させるときは、後段増幅器のゲートに与えるバイアスを深く制御することが知られている（たとえば、特許文献参照）。
【０００３】
【特許文献】
特開平５−１４５３４９号（第２−第３頁、図１−２）。
【０００４】
しかしながら上記した特許文献に示されている電力増幅器は、前段増幅器の電源と後段増幅器の電源とは共通ではなく、それぞれの増幅器に対して独立して設けられている。
【０００５】
一方、電池を電源とする携帯型無線通信機における電力増幅器、例えば送信電力増幅器６０は、図３に示すように、前段増幅器に対応するドライブ増幅器１とドライブ増幅器１の出力を増幅する後段増幅器に対応する終段増幅器２とから構成され、電源として外部電源が使用される。たとえば外部電源として７．５Ｖと１３．８Ｖの電源電圧に選択的に切り換えて使用するものがある。
【０００６】
送信電力増幅器６０のドライブ増幅器１は、カップリングコンデンサ１１を介して供給される入力電圧をマイクロストリップ線路１２とマイクロストリップ線路１３による分圧回路１４で分圧し、その分圧出力をドライブ増幅器１の増幅素子であるＦＥＴ１５のゲートに印加して、分圧された入力電圧をＦＥＴ１５で増幅し、マッチング回路を形成するマイクロストリップ線路１６を介してＦＥＴ１５の増幅出力を取り出す。
【０００７】
送信電力増幅器６０の終段増幅器２は、マイクロストリップ線路１６およびカップリングコンデンサ２１を介して供給される入力電圧、すなわちドライブ増幅器１の出力電圧を終段増幅器２の増幅素子であるＦＥＴ２２のゲートに印加してＦＥＴ２２で増幅し、マッチング回路を形成するマイクロストリップ線路２３を介してＦＥＴ２２の増幅出力を取り出し、カップリングコンデンサ２４を介してアンテナへ出力する。
【０００８】
この場合に、送信電力増幅器６０の電源ＶＤＤの出力電圧はチョークコイル１７を介してＦＥＴ１のドレインに印加すると共に、チョークコイル２５を介してＦＥＴ２２のドレインに印加している。電源ＶＤＤの出力電圧としては、７．５Ｖか、または１３．８Ｖの電圧が選択的に使用される。
【０００９】
一方、ＦＥＴ１５にはバイアス電源ＶＡＰＣからの電圧を抵抗３１と３２とで分圧し、この分圧電圧をバイアス電圧として、抵抗３３を介してＦＥＴ１５のゲートに印加し、バイアス電源ＶＡＰＣからの電圧を抵抗３４と３５とで分圧し、この分圧電圧をバイアス電圧として、抵抗３６を介してＦＥＴ２２のゲートに印加する。ここで、抵抗３１と抵抗３２による分圧比を固定とすると共に、抵抗３４と抵抗３５とによる分圧比を固定として、ＦＥＴ１５のバイアス電圧およびＦＥＴ２２のバイアス電圧は共にバイアス電源ＶＡＰＣの電圧値により制御し、電源ＶＡＰＣの変更によって共に変更するように構成されていて、一方のみを独立して変更することはできない。
【００１０】
しかるに、送信電力増幅器６０では、電源電圧値はドライブ増幅器と終段増幅器とでは同一値であるが、電源電圧が７．５Ｖの場合と１３．８Ｖの場合とでは、ドライブ増幅器１および終段増幅器２の入出力特性に違いがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
所望の送信電力（例えば５Ｗの送信電力）を得るために、終段増幅器の入力とドライブ増幅器の出力とを、電源ＶＤＤの出力電圧７．５Ｖの場合で最適に合わせたバイアス電圧の場合において、電源ＶＤＤの出力電圧を電圧１３．８Ｖに変更すると、終段増幅器の入力とドライブ増幅器の出力とのバランスが崩れて、ドライブ増幅器および終段増幅器の効率が悪くなるという問題点があった。
【００１２】
このように、終段増幅器の入力とドライブ増幅器の出力とのバランスが崩れて、ドライブ増幅器および終段増幅器の効率が悪くなると、それぞれのＦＥＴから発生する熱量が増大し、ＦＥＴが破壊されるチャンネル温度に達するまでの時間が短くなる。こに対応して送信電力を低下させる制御を行うが、この送信電力を低下させるまでの期間が短くなるという問題が生ずる。
【００１３】
本発明は、電源電圧の変更によるドライブ増幅器および終段増幅器の入出力特性の相違を簡単な構成で補償することができる電力増幅器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力増幅器は、ドライブ増幅器とドライブ増幅器の出力を増幅する終段増幅器とを備え、両増幅器に供給される電源電圧は選択的に切り換えられる同一電圧値である電力増幅器において、選択された電源電圧値に基づいてドライブ増幅器の増幅素子のバイアス電圧と終段増幅器の増幅素子のバイアス電圧との少なくともいずれか一方を独立して制御するバイアス電圧制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の電力増幅器によれば、選択された電源電圧値に基づいてドライブ増幅器の増幅素子のバイアス電圧と終段増幅器の増幅素子のバイアス電圧との少なくともいずれか一方が独立してバイアス電圧制御手段によって制御されて、電源電圧の変更によるドライブ増幅器および終段増幅器の入出力特性の相違が補償されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電力増幅器を実施の一形態によって説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の一形態にかかる電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【００１８】
本発明の実施の一形態にかかる電力増幅器、例えば送信電力増幅器４０において、送信電力増幅器６０と同一構成要素には同一の符号を付して示してある。
【００１９】
送信電力増幅器４０は、送信電力増幅器６０と同様に、ドライブ増幅器１とドライブ増幅器１の出力を増幅する終段増幅器２とから構成され、電源として外部電源が使用されて、たとえば電圧７．５Ｖと電圧１３．８Ｖの電源電圧が選択的に使用される。
【００２０】
送信電力増幅器４０のドライブ増幅器１は、カップリングコンデンサ１１を介して供給される入力電圧をマイクロストリップ線路１２とマイクロストリップ線路１３による分圧回路１４で分圧し、その分圧出力をドライブ増幅器１の増幅素子であるＦＥＴ１５のゲートに印加して、分圧された入力電圧をＦＥＴ１５で増幅し、マッチング回路を形成するマイクロストリップ線路１６を介してＦＥＴ１５の増幅出力を取り出す。
【００２１】
送信電力増幅器４０の終段増幅器２は、マイクロストリップ線路１６およびカップリングコンデンサ２１を介して供給される入力電圧、すなわちドライブ増幅器１の出力電圧をＦＥＴ２２のゲートに印加して終段増幅器２の増幅素子であるＦＥＴ２２で増幅し、マッチング回路を形成するマイクロストリップ線路２３を介してＦＥＴ２２の増幅出力を取り出し、カップリングコンデンサ２４を介してアンテナへ出力する。
【００２２】
この場合に、送信電力増幅器４０の電源ＶＤＤの出力電圧はチョークコイル１７を介してＦＥＴ１のドレインに印加すると共に、チョークコイル２５を介してＦＥＴ２のドレインに印加している。電源ＶＤＤの出力電圧としては、電圧７．５Ｖか、または電圧１３．８Ｖが選択的に使用される。
【００２３】
一方、ＦＥＴ１５にはバイアス電源ＶＡＰＣからの電圧を抵抗３１と３２とで分圧し、この分圧電圧をバイアス電圧として、抵抗３３を介してＦＥＴ１５のゲートに印加する。ＦＥＴ２２にはバイアス電源ＶＡＰＣからの電圧を抵抗３４と３５とで分圧すると共に、抵抗３５にスイッチ手段３８を介して選択的に並列接続される抵抗３７が接続してあって、抵抗３４と抵抗３５との共通接続点の分圧電圧をバイアス電圧として、抵抗３６を介してＦＥＴ２２のゲートに印加する。
【００２４】
さらに一方、電源ＶＤＤの出力電圧を受けて選択された電源電圧値を検出し、検出された電源電圧値に対応してスイッチ手段３８のオン／オフを制御するコンピュータからなるバイアス電圧制御回路３９が設けてあって、バイアス電圧制御回路３９の制御の下にＦＥＴ２２に印加するバイアス電圧を選択された電源ＶＤＤの出力電圧に対応して変更するように構成して、バイアス電圧をドライブ増幅器１と終段増幅器２とで独立して変更する。
【００２５】
この結果、電源ＶＤＤの出力電圧を切り換えたとき、ＦＥＴ２２のバイアス電圧が独立して変更されて、電源ＶＤＤの出力電圧の変更によるドライブ増幅器１および終段増幅器２の入出力特性の相違をバイアス電圧の変更で補償することができる。したがって、所望送信電力による送信のときに、終段増幅器２の入力とドライブ増幅器１の出力とのバランスの崩れが少なくてすみ、ドライブ増幅器１および終段増幅器２の効率の悪化が少なくなって、それぞれのＦＥＴ１５およびＦＥＴ２２から発生する熱量の増大が抑えられて、送信電力増幅器６０により生じた問題が解消される。このため、ＦＥＴ１５および２２のドレイン電流が減少し、電源ＶＤＤである２次電池の寿命も長くなって、省エネルギーとなる。
【００２６】
なお、上記した送信電力増幅器４０において、ＦＥＴ２２のバイアス電圧制御を、電源ＶＤＤの出力電圧の切り換えに基づいて切り換える場合を例示したが、電源ＶＤＤの出力電圧を３以上の複数段の切り換えとし、電源ＶＤＤの出力電圧の切り換え段数に応じてＦＥＴ２２のバイアス電圧の切り換えを可能に構成し、切り換えられた電源ＶＤＤの出力電圧に基づいてバイアス電圧をそれぞれ切り換えるようにしてもよい。また送信電力切換機能を有する無線通信機の送信電力増幅器の場合に、切り換えられた送信電力に応じて終段増幅器２のバイアス電圧を切り換え制御するようにしてもよい。
【００２７】
また、ＦＥＴ２２のバイアス電圧制御を、電源ＶＤＤの出力電圧の切り換えに基づいて切り換える場合を例示したが、ＦＥＴ２２のバイアス電圧制御に代わって、ＦＥＴ１５のバイアス電圧を電源ＶＤＤの出力電圧の切り換えに基づいて切り換えるようにしてもよい。
【００２８】
次に、本発明の電力増幅器の変形例を説明する。図２は本発明の電力増幅器の変形例である送信電力増幅器５０の構成を示すブロック図である。
【００２９】
送信電力増幅器５０は、図２に示すように、制御回路３９に代わって、電源ＶＤＤの出力電圧を検出し、検出した出力電圧に基づいて、ＦＥＴ１５のバイアス電圧とＦＥＴ２２のバイアス電圧を設定するバイアス電圧制御回路４３を備え、検出した電源ＶＤＤの出力電圧に基づいて、抵抗４１、４２を介してＦＥＴ１５のバイアス電圧とＦＥＴ２２のバイアス電圧を独立して制御するようにしたものである。なお、送信電力に基づいて制御回路４３の制御の下に抵抗４１、４２を介してＦＥＴ１５のバイアス電圧とＦＥＴ２２のバイアス電圧を独立して制御するようにしてもよい。
【００３０】
上記において電力増幅器が送信電力増幅器の場合を例示したが、無線通信機の受信電力増幅器の場合であっても同様に構成することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる電力増幅器によれば、電源ＶＤＤの出力電圧を変更したとき、ドライブ増幅器の増幅素子のバイアス電圧と終段増幅器の増幅素子のバイアス電圧との少なくともいずれか一方を独立して変更するようにしたため、電源電圧値の変更によるドライブ増幅器および終段増幅器の入出力特性の相違をバイアス電圧の変更で補償することができる。この結果、終段増幅器の入力とドライブ増幅器の出力とのバランスの崩れが少なくてすみ、ドライブ増幅器および終段増幅器の効率の悪化が少なくなって、それぞれの増幅器から発生する熱量の増大が抑えられて、増幅素子に流れる電流が減少し、電源である２次電池の寿命も長くなって、省エネルギーとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態にかかる電力増幅器の変形例の構成を示すブロック図である。
【図３】従来の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ドライブ増幅器
２  終段増幅器
１２、１３、１６および２３  マイクロストリップ線路
１４  分圧回路
１５および２２  ＦＥＴ
ＶＤＤ  電源
ＶＡＰＣ  バイアス電源
３９および４３  バイアス電圧制御回路
４０および５０  送信電力増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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