(57)【要約】【課題】電力増幅器への印加電圧に起因するスプリアスの影響を受けることなく入力信号を増幅可能であることに加え、低消費電力の電力増幅回路を提供すること。【解決手段】電力を増幅する電力増幅器１と、電力増幅器１から出力された信号を検出する方向性結合器４と、方向性結合器４の出力を整流する整流器６と、整流器６の出力を平滑化するローパスフィルタ７と、電力増幅器１に供給するバイアス電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、ローパスフィルタ７の出力電圧（検波電圧）とＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力されたバイアス電圧とを比較して結果を出力する電圧比較器９と、電圧比較器９の出力に応じて電力増幅器１に印加する電圧を検波電圧またはバイアス電圧に切替えるスイッチ８とを備えて構成されている。【選択図】　　図１
2004120538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加されたバイアス電圧値に応じて入力された信号を増幅して出力する電力増幅手段と、
前記電力増幅手段から出力された信号を検出した後、当該検出された信号を整流および平滑化する検波手段と、
前記電力増幅手段に所定のバイアス電圧を供給可能なバイアス電圧供給手段と、
前記検波手段から出力された電圧と前記バイアス電圧供給手段から出力されたバイアス電圧の電圧レベルの大小を比較する電圧比較手段と、
前記電圧比較手段の比較結果に応じて、前記電力増幅手段に印加する電圧を、前記検波手段から出力された電圧または前記バイアス電圧供給手段から出力されたバイアス電圧に切替える電圧切替手段と、
を備えたことを特徴とする電力増幅回路。
【請求項２】
前記電圧比較手段は、前記比較結果を示す信号を前記電圧切替手段および前記バイアス電圧供給手段に対して出力し、
前記電圧切替手段が、前記電圧比較手段から出力された信号によって、前記電力増幅手段に印加する電圧を前記検波手段から出力された電圧に切替えた場合、前記バイアス電圧供給手段は、当該信号を受け取ると動作を停止することを特徴とする請求項１記載の電力増幅回路。
【請求項３】
前記検波手段から出力された信号を、所望の電圧に変換して出力する電圧変換手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の電力増幅回路。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の電力増幅回路を備えることを特徴とする移動無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力増幅器へ印加するバイアス電圧に起因するスプリアスの影響を受けることなく入力信号を増幅可能であることに加え、低消費電力の電力増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力増幅回路としては、例えば特開２００１−２５７５４０号公報に記載されているものがある。図３に示すように、当該公報に記載の例では、検出装置２４が、電力増幅器であるトランジスタ２１の出力した電力を検出すると共に当該検出結果に応じたＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号を出力する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ制御信号に応じて制御された電圧を出力する事によって、トランジスタ２１のベースに印加するバイアス電圧を変化させ、電力利得を可変としていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５７５４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電力増幅回路にあっては、トランジスタ２１に印加するバイアス電圧の元となる電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧であるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５のノイズが、ベースバイアス回路、ＲＦチョークコイル２７を介してトランジスタ２１のベースに入力信号と共に加えられ、トランジスタ２１の出力にスプリアスとして現れてしまうという問題があった。また、当該電力増幅回路の動作中はＤＣ／ＤＣコンバータ２５に電流が流れ続けるため、余分に電力を消費し、その分消費電力が高くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、電力増幅器へ印加するバイアス電圧に起因するスプリアスの影響を受けることなく入力信号を増幅可能な電力増幅回路及び移動無線機を提供することを目的としている。また、当該目的に加えて、低消費電力の電力増幅回路及び移動無線機を提供することも目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電力増幅回路は、印加されたバイアス電圧値に応じて入力された信号を増幅して出力する電力増幅手段と、前記電力増幅手段から出力された信号を検出した後、当該検出された信号を整流および平滑化する検波手段と、前記電力増幅手段に所定のバイアス電圧を供給可能なバイアス電圧供給手段と、前記検波手段から出力された電圧と前記バイアス電圧供給手段から出力されたバイアス電圧の電圧レベルの大小を比較する電圧比較手段と、前記電圧比較手段の比較結果に応じて、前記電力増幅手段に印加する電圧を、前記検波手段から出力された電圧または前記バイアス電圧供給手段から出力されたバイアス電圧に切替える電圧切替手段と、を備えたことを特徴とするものである。したがって、電圧比較手段の比較結果に応じて電圧切替手段が電圧を切替えることによって、検波手段から出力された電圧を電力増幅手段に印加することができる。結果として、バイアス電圧供給手段に起因するスプリアスの影響を受けることなく入力信号を増幅可能な電力増幅回路を提供することができる。
【０００７】
また、本発明に係る電力増幅回路は、前記電圧比較手段は、前記比較結果を示す信号を前記電圧切替手段および前記バイアス電圧供給手段に対して出力し、前記電圧切替手段が、前記電圧比較手段から出力された信号によって、前記電力増幅手段に印加する電圧を前記検波手段から出力された電圧に切替えた場合、前記バイアス電圧供給手段は、当該信号を受け取ると動作を停止するものである。したがって、バイアス電圧供給手段から出力された電圧を電力増幅手段に印加する必要がないときは、バイアス電圧供給手段で電力が消費されないため、結果として、低消費電力の電力増幅回路を提供することができる。
【０００８】
また、本発明に係る電力増幅回路は、前記検波手段から出力された信号を、所望の電圧に変換して出力する電圧変換手段を備えたものである。したがって、検波手段から出力された信号を所望の電圧にして電力増幅手段に印加することにより、電力増幅手段の出力を制御することができる。
【０００９】
さらに、本発明に係る移動無線機は、本発明に係る電力増幅回路を備えるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電力増幅回路の実施の形態について、図１を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の電力増幅回路は、主に携帯電話や移動無線機等の送信機で使用されるものである。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力増幅回路の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の電力増幅回路は、特許請求の範囲の電力増幅手段に該当する電力増幅器１と、検波手段に該当する方向性結合器４、整流器６およびローパスフィルタ７と、終端器５と、バイアス電圧供給手段に該当するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、電圧比較手段に該当する電圧比較器９と、電圧切替手段に該当するスイッチ８とを備えて構成されている。なお、電力増幅回路の動作開始時において、スイッチ８はＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧をバイアス電圧として電力増幅器１に印加するように切替えられているものとする。
【００１２】
以下、本実施形態の電力増幅回路が有する各構成要素について説明する。
電力増幅器１は、バイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタという。）２とＲＦチョークコイル３とを有して構成されており、印加された電圧値に応じて、入力された信号を増幅して出力するものである。なお、ＲＦチョークコイル３は、高周波数の信号成分を取り除くものであり、安定した電圧をトランジスタ２に印加するためのものである。
【００１３】
方向性結合器４は、電力増幅器１で増幅された出力信号を検出するものである。但し、方向性結合器４は、電力増幅器１の出力信号と同方向の進行波を検出して整流器６へと入力するが、当該出力信号と反対方向の反射波は終端器５へと入力する。終端器５は、回路の末端に接続された抵抗器であり、反射波の影響を防止して、回路を流れる電流を安定化するものである。したがって、方向性結合器４によって検出され整流器６に入力される検出信号は、反射波の影響を受けていない安定した信号である。
【００１４】
整流器６は、方向性結合器４によって検出された信号を整流するものである。ローパスフィルタ７は、整流器６によって整流された信号の高周波成分を除去し、低周波成分のみを通過させることによって、整流波を平滑化するものである。ローパスフィルタ７によって平滑化された信号は、電圧比較器９の一方の入力端子へ入力される。また、当該信号は、後述するスイッチ８の切替えによってローパスフィルタ７と電力増幅器１とが電気的に接続されている状態のとき、電力増幅器１にも入力される。
【００１５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電力増幅器１に供給するためのバイアス電圧を出力するものである。但し、当該バイアス電圧は、後述するスイッチ８の切替えによってＤＣ／ＤＣコンバータ１０と電力増幅器１とが電気的に接続されている状態のとき、電力増幅器１に供給される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力されたバイアス電圧は、電圧比較器９のもう一方の入力端子にも入力される。
【００１６】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電圧比較器９からの出力電圧レベルに応じて動作するものであり、特に、スイッチ８によってローパスフィルタ７と電力増幅器１とが電気的に接続されている状態のときには、電圧比較器９から出力される信号によって動作が停止される。
【００１７】
電圧比較器９は、２つの入力端子に入力された電圧を比較して、その大小によってＨレベルまたはＬレベルの信号を出力するものであり、当該出力はスイッチ８およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０に供給される。上述したように、電圧比較器９の２つの入力端子には、ローパスフィルタ７によって平滑化された信号と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力されたバイアス電圧とがそれぞれ供給されるため、電圧比較器９は、ローパスフィルタ７によって平滑化された信号の電圧（以下「検波電圧」という。）とバイアス電圧を比較する。比較の結果、検波電圧がバイアス電圧以上のとき、電圧比較器９はＬレベルの信号を出力する。一方、検波電圧がバイアス電圧未満のとき、電圧比較器９はＨレベルの信号を出力する。
【００１８】
電圧比較器９から出力された信号は、スイッチ８およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御する信号としてスイッチ８およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０のそれぞれに入力される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電圧比較器９からＬレベル（検波電圧がバイアス電圧以上）の信号を受け取ると動作を停止し、Ｈレベル（検波電圧がバイアス電圧未満）の信号を受け取ると動作を開始する。
【００１９】
スイッチ８は、電圧比較器９から出力された信号の電圧レベルに応じて、電力増幅器１へ印加する電圧を検波電圧またはバイアス電圧のいずれかに切替えるものである。スイッチ８は、電圧比較器９から出力された信号がＬレベル（検波電圧がバイアス電圧以上）であれば、電力増幅器１とローパスフィルタ７を電気的に接続して、電力増幅器１に検波電圧を供給する。また、電圧比較器９から出力された信号がＨレベル（検波電圧がバイアス電圧未満）であれば、電力増幅器１とＤＣ／ＤＣコンバータ１０を電気的に接続して、電力増幅器１にバイアス電圧を供給する。
【００２０】
次に、本実施形態の電力増幅回路の動作について説明する。本実施形態の電力増幅回路の動作開始時、スイッチ８はＤＣ／ＤＣコンバータ１０側に切替えられているため、電力増幅器１にはＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力されたバイアス電圧が印加されている。まず、電力増幅器１で増幅された信号が方向性結合器４によって検出される。次に、当該検出した信号を整流器６で整流した後、ローパスフィルタ７で平滑化する。ローパスフィルタ７で平滑化された信号は電圧比較器９に入力され、その電圧（検波電圧）がＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力されたバイアス電圧と比較される。
【００２１】
電圧比較器９は、検波電圧がバイアス電圧未満の間はＨレベルの信号を出力するが、検波電圧がバイアス電圧以上になるとＬレベルの信号を出力する。このとき、スイッチ８は電力増幅器１との接続をローパスフィルタ７側に切替えて、ローパスフィルタ７からの電圧（検波電圧）を電力増幅器１に印加し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は動作を停止する。
【００２２】
また、電圧比較器９は、検波電圧がバイアス電圧以上の間はＬレベルの信号を出力するが、検波電圧がバイアス電圧未満になるとＨレベルの信号を出力する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は動作を再開し、スイッチ８は電力増幅器１との接続をＤＣ／ＤＣコンバータ１０側に切替えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からのバイアス電圧を電力増幅器１に印加する。このように、スイッチ８を介して電力増幅器１に印加された電圧は、ＲＦチョークコイル３によって、高周波数の信号の影響を受けることなくトランジスタ２のベースに印加される。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の電力増幅回路によれば、電力増幅器１から出力された信号は、電力増幅回路の動作開始から短時間で、電力増幅器１を駆動するバイアス電圧に適し、かつ、安定した電圧値に達することができる。結果として、スイッチ８は、電力増幅器１に印加する電圧を、速やかに、スプリアスの発生しない安定した電圧に切替えることができる。また、電力増幅器９に検波電圧を印加している間、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作は停止されるため、消費電力を低減することができる。
【００２４】
他の実施形態として、上述の実施形態の電力増幅回路が有する構成要素に加えて、図２に示すように、ローパスフィルタ７とスイッチ８および電圧比較器９との間に特許請求の範囲の電圧変換手段に該当するアッテネータ１１を備えても良い。アッテネータ１１は、入力信号に対して歪なく所望の電圧に変換することができるものである。つまり、アッテネータ１１は、ローパスフィルタ７によって平滑化された信号が入力されると、所望の電圧に変換された信号を出力する。
【００２５】
したがって、アッテネータ１１を設けることにより、スイッチ８および電圧比較器９に供給される検波電圧を所望の電圧とすることができる。この結果、電力増幅器１から所望の電圧の信号が出力されることとなる。アッテネータ１１から出力された信号は、電力増幅回路の動作開始から短時間で、電力増幅器１を駆動するバイアス電圧に適し、かつ、安定した電圧値に達することができる。結果として、スイッチ８は、電力増幅器１に印加する電圧を、速やかに、スプリアスの発生しない安定した電圧に切替えることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、トランジスタ２をバイポーラトランジスタとして説明したが、ＭＥＳ　ＦＥＴやＭＯＳ　ＦＥＴ等であっても良い。なお、ＭＥＳ　ＦＥＴを使用する場合は、トランジスタ２のベースに印加される電圧が負となるように、整流器６の入力と出力の方向を変えて接続し、極性を反転させても、同様の効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電力増幅回路及び移動無線機によれば、電力増幅器へ印加するバイアス電圧に起因するスプリアスの影響を受けることなく入力信号を増幅可能な電力増幅回路及び移動無線機を提供することができる。また、低消費電力の電力増幅回路及び移動無線機を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る電力増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図３】従来の電力増幅回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　　　電力増幅器
２　　　トランジスタ
３　　　ＲＦチョークコイル
４　　　方向性結合器
５　　　終端器
６　　　整流器
７　　　ローパスフィルタ
８　　　スイッチ
９　　　電圧比較器
１０　　ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１　　アッテネータ
【図１】
2004120538.tif 000003
【図２】
2004120538.tif 000004
【図３】
2004120538.tif 000005