(57)【要約】【課題】  バイアス固定入力可変方式の無線通信システムに用いられる高周波電力増幅回路において、温度変化によって増幅素子のｇｍが変化しても、回路全体としての利得が変化しないようなバイアスを与えることができるようにする。【解決手段】  バイアス固定入力可変方式の無線通信システムに用いられる高周波電力増幅回路において、ダイオードの順方向電圧の温度依存性を利用して、初段の増幅素子のバイアス電圧を、温度の変化に対して高周波電力増幅回路全体としての利得を一定に保つように変化させるようにした。【選択図】  図１
2007005995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の増幅素子が従属接続されてなる高周波電力増幅回路の前記複数の増幅素子のそれぞれの制御端子にバイアスを与えるバイアス回路であって、前記複数の増幅素子のうち初段の増幅素子に与えるバイアスには、温度の変化に対して高周波電力増幅回路全体としての利得を一定に保つような温度依存性を持たせ、初段以外の増幅素子に与えるバイアスには温度依存性を持たせないようにしたことを特徴とするバイアス回路。
【請求項２】
請求項１に記載のバイアス回路を備えた高周波電力増幅回路であって、前記バイアス回路は、前記複数の増幅素子の初段の増幅素子に第一のバイアスを供給し前記第一のバイアスには該増幅素子の増幅特性の温度依存性と逆の温度依存性を持たせる第一のバイアス生成部と、初段以外の増幅素子に第二のバイアスを供給し前記第二のバイアスには温度依存性を持たせない第二のバイアス生成部から構成されていることを特徴とする高周波電力増幅回路。
【請求項３】
前記第一のバイアス生成部は、非反転入力端子に所望の固定電圧が入力され、反転入力端子にはＰＮ接合の順方向電圧に応じた電圧が入力された差動増幅回路と、前記差動増幅回路によって駆動され前記第一のバイアスを制御する第一のトランジスタとを有し、前記ＰＮ接合の順方向電圧の温度特性により前記第一のバイアスに温度依存性を持たせることを特徴とする請求項２に記載の高周波電力増幅回路。
【請求項４】
前記第一のバイアス生成部は前記第一のバイアスを制御する第一のトランジスタと制御端子が共通に接続される第二のトランジスタを有し、前記第二のトランジスタには抵抗素子が接続され、前記抵抗素子に流れる電流を前記第一のトランジスタに転写するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の高周波電力増幅回路。
【請求項５】
前記高周波電力増幅回路の出力電力の大きさを検出する出力電力検出回路と、該出力電力検出回路により検出された信号を出力する外部端子とを備えることを特徴とする請求項２に記載の高周波電力増幅回路。
【請求項６】
前記抵抗素子は前記バイアス回路の外部に形成され、前記バイアス回路は、前記抵抗素子を接続するための外部端子を備えることを特徴とする請求項４に記載の高周波電力増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の無線通信システムに使用され高周波信号を増幅して出力する高周波電力増幅回路の増幅素子にバイアスを与えるバイアス回路に適用して有効な技術に関し、特に高周波電力増幅回路のバイアスを固定し入力電力を変化させて出力電力を制御する無線通信システムにおいて温度変化に対して高周波電力増幅回路の利得を一定に保ち出力電力の変動を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機等の無線通信装置（移動体通信装置）の方式の一つに８８０〜９１５ＭＨｚ帯の周波数を使用するＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）と呼ばれる方式がある。このＧＳＭ方式は、変調方式として搬送波の位相を送信データに応じてシフトするＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying ）と呼ばれる位相変調方式が用いられている。また、近年においては、データ伝送レートを高めるために、変調方式に３π／８rotating８−ＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調を用いたＥＤＧＥ（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）モードが実用化されている。８−ＰＳＫ変調は、ＧＭＳＫ変調における搬送波の位相シフトにさらに振幅シフトを加えたような変調方式である。
【０００３】
ところで、携帯電話機等の無線通信装置における送信出力部には、変調後の信号を増幅する高周波電力増幅回路（以下、パワーアンプと称する）が組み込まれている。従来の無線通信装置においては、ベースバンド回路等の制御回路からの送信要求レベルに応じてパワーアンプの増幅率を制御するため、パワーアンプの出力レベルを検知して帰還をかけ、パワーアンプのバイアス電圧もしくはバイアス電流を変化させて利得を制御することが行なわれている。
【０００４】
ＧＭＳＫ変調モードのみで動作する通信装置では、上記のようなパワーアンプの利得制御が一般的である。一方、上記ＥＤＧＥモードを有する通信装置には、パワーアンプのバイアスを固定し入力電力Ｐｉｎを変化させて所望の出力電力が得られるように制御する方式（以下、バイアス固定入力可変方式と称する）や位相成分と振幅成分とに分離して別々に制御する方式（ポーラーループ方式）がある。
【０００５】
このうちバイアス固定入力可変方式においては、温度変化によってＦＥＴやバイポーラトランジスタからなる増幅素子のｇｍ（相互コンダクタンス）が変化し、それによってパワーアンプの利得が変化して、出力偏差がＧＳＭ等の規格で規定されている仕様を満たすことができなくなるおそれがある。そのため、温度変化に対してパワーアンプの利得を一定に保つための温度補償回路が必要とされる。なお、バイアス固定入力可変方式のシステムに用いられるパワーアンプにおいて、増幅素子に与えられるバイアスを温度に応じて変化させて利得を一定にさせる温度補償回路を設けるようにした発明として、例えば特許文献１に開示されているものがある。
【特許文献１】特開２００４−１５９１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記先願発明においては、パワーアンプの複数の増幅段に温度補正したバイアスを与えることで、利得を一定に保つように構成されている。しかしながら、各増幅段にそれぞれ温度特性の異なるバイアスを与えるようにしているため、温度補償回路の規模が大きく占有面積の増大を招くという不具合がある。
【０００７】
この発明の目的は、バイアス固定入力可変方式の無線通信システムに用いられる高周波電力増幅回路において、温度変化によって増幅素子のｇｍが変化しても、回路全体としての利得が変化しないようなバイアスを与えることができるようにすることにある。
【０００８】
この発明の他の目的は、バイアス固定入力可変方式の無線通信システムに用いられる高周波電力増幅回路において、信号に歪みを生じさせることなくしかも比較的簡単な回路で、温度変化に対して回路全体としての利得が変化しないようなバイアスを与えることができるようにすることにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、バイアス固定入力可変方式の無線通信システムに用いられる高周波電力増幅回路において、ダイオードの順方向電圧の温度依存性を利用して、増幅素子のバイアス電圧を、温度の変化に対して高周波電力増幅回路全体としての利得を一定に保つように変化させるようにしたものである。具体的には、増幅用トランジスタのｇｍは温度上昇に伴い減少するので、温度が上昇したときは高いバイアス電圧を生成するようにバイアス回路を構成する。これにより、周囲温度が変化しても高周波電力増幅回路の利得が一定に保たれて、出力偏差が規格外になるのを防止することができる。
【００１０】
ここで、温度の変化に応じて変化させるバイアス電圧は、最終段の増幅素子のバイアス電圧ではなく、前段の増幅素子のバイアス電圧とする。これにより、バイアス電圧の変位により信号に生じる歪みを抑制することができる。
【００１１】
また、一般に、最終段の増幅素子には前段の増幅素子に比べて数倍の電流が流される。そのため、最終段の増幅素子のバイアス電圧に温度依存性を持たせると、アイドル電流が周囲温度に応じて変化してトータルの電流の変動が大きくなるが、前段特に初段の増幅素子のバイアス電圧のみに温度依存性を持たせることにより、トータルの電流の変動を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、本発明に従うと、バイアス固定入力可変方式の無線通信システムに用いられる高周波電力増幅回路において、温度変化によって増幅素子のｇｍが変化しても、回路全体としての利得が変化しないようなバイアスを与えることができる。また、バイアスを変位させることで、信号に歪みを生じさせたり、回路全体の消費電流が大きく変化しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用して有効な高周波電力増幅回路の一構成例を示す。
この実施例の高周波電力増幅回路２１０は、増幅素子としてＬＤＭＯＳ（Laterally Diffused MOSFET）のような増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１，Ｑａ２を含む２個の増幅段２１１，２１２が直列に接続されてなる増幅部と、Ｑａ１，Ｑａ２の制御端子としてのゲート端子にバイアスを与えるバイアス回路２２０などにより構成されている。ＬＤＭＯＳは、半導体チップ上で横方向に電極を拡散させた比較的高いソース・ドレイン間耐圧（約２０Ｖ）を有するＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）である。
【００１４】
前段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１のゲート端子は、インピーダンス整合回路ＩＭ１を介して高周波信号Ｐｉｎが入力される入力端子ＩＮに接続され、Ｑａ１のドレイン端子はインダクタＬ１を介して電源電圧Ｖｄｄが印加される電源端子に接続されている。また、Ｑａ１のドレイン端子には、インピーダンス整合回路ＩＭ２を介して後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲート端子が接続され、Ｑａ２のドレイン端子はインダクタＬ２を介して電源端子に接続されている。また、後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のドレイン端子はインピーダンス整合回路ＩＭ３を介して出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００１５】
さらに、増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１，Ｑａ２のゲート端子には、抵抗Ｒｂ1，Ｒｂ２を介してバイアス回路２２０からのバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が印加されている。このバイアス回路２２０は、外部端子Ｐ１に印加される制御電圧Ｖctrlと外部端子Ｐ２に接続される調整用抵抗Ｒｔの抵抗値に応じてバイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２を生成する。また、後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のドレイン端子と出力端子ＯＵＴとの間の出力線の途中に設けられたカプラＣＰＬにより抽出された信号を増幅するパワー検出回路２３０が設けられている。
【００１６】
この実施例の高周波電力増幅回路２１０は、所定のレベルの制御電圧Ｖctrlが印加されＱａ１，Ｑａ２の利得が固定された状態で、入力端子ＩＮに入力される高周波信号Ｐｉｎの振幅が変化されることで、電力増幅した信号を出力する。上記制御電圧Ｖctrlおよび高周波信号Ｐｉｎは、図示しないベースバンド回路から供給される。
【００１７】
また、上記パワー検出回路２３０の検出出力Ｖdetが外部端子Ｐ３より外部へ出力されるように構成されており、出力された検出出力Ｖdetはベースバンド回路へ供給される。ベースバンド回路は、基地局からの出力要求レベルと検出出力Ｖdetとを比較して、出力が所望のレベルになるように、高周波信号Ｐｉｎの振幅を制御して高周波電力増幅回路２１０へ送ってくる。
【００１８】
特に制限されるものでないが、本実施例では、増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１、Ｑａ２とバイアス回路２２０と出力検出回路２３０等が１つの半導体チップ２００上に半導体集積回路として形成されている。そして、この半導体チップ２００の外部端子Ｐ４〜Ｐ７に接続されるカプラＣＰＬやインダクタＬ１，Ｌ２、インピーダンス整合回路ＩＭ２，ＩＭ３を構成する容量などの外付け素子と共にセラミックなどの絶縁基板上に実装されてモジュール（以下、ＲＦパワーモジュールと称する）として構成されている。
【００１９】
本明細書においては、表面や内部にプリント配線が施されたセラミック基板のような絶縁基板に複数の半導体チップとディスクリート部品が実装されて上記プリント配線やボンディングワイヤで各部品が所定の役割を果たすように結合されることであたかも一つの電子部品として扱えるように構成されたものをモジュールと称する。
【００２０】
インダクタＬ１，Ｌ２は、半導体チップのパッド間に接続されたボンディングワイヤあるいはモジュール基板上に形成されたマイクロストリップラインなどにより形成することができる。インピーダンス整合回路ＩＭ２，ＩＭ３は、外付けの容量素子もしくは積層構造を有するようにされた絶縁基板の導電層間に形成される内挿容量と、絶縁基板の表面に形成されたマイクロストリップラインなどにより構成することができる。
【００２１】
図２および図３には、温度補償機能を有するバイアス回路２２０の実施例が示されている。この実施例のバイアス回路２２０は、前段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１のゲートバイアス電圧Ｖｂ１を温度に応じて変化させるように構成され、後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲートバイアス電圧Ｖｂ２は温度が変化しても一定に保たれるように構成されている。
【００２２】
図２には、バイアス回路２２０のうち、前段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１のゲートバイアス電圧Ｖｂ１を生成する部分のみが示されている。後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲートバイアス電圧Ｖｂ２を生成する部分は、別途図３に示されている。まず、図２の回路を説明する。
【００２３】
図２のバイアス回路は、外部端子Ｐ１に印加される制御電圧Ｖctrlを分圧する抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４と定電流源ＣＣ１とからなる差動アンプＡＭＰ１と、差動アンプＡＭＰ１の出力ノードの電位をゲート端子に受ける出力ＭＯＳトランジスタＱ５を備える。差動アンプＡＭＰ１と出力ＭＯＳトランジスタＱ５とにより、電圧−電流変換回路が構成される。また、Ｑ５のゲート電圧と同一の電圧をゲート端子に受けるトランジスタＱ６と、Ｑ６と直列に接続されたバイアス用トランジスタＱｂ１を有する。
【００２４】
このトランジスタＱｂ１と前記増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１とがカレントミラー回路を構成するように接続されることにより、Ｑｂ１は電流−電圧変換素子として働き、変換した電圧によりＱａ１のゲート端子にバイアスが与えられる。Ｑ５とＱ６は１：１、Ｑｂ1とＱａ１は１：Ｍ（Ｍ＞１）のようなサイズ比に設定されることにより、Ｑａ１には，Ｑ５〜Ｑｂ1のドレイン電流のＭ倍のアイドル電流Ｉidleが流れるようにされる。バイアス用トランジスタＱｂ１には増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１と同じＬＤＭＯＳが使用されている。
【００２５】
さらに、上記出力トランジスタＱ５のドレイン端子は、調整用抵抗Ｒt1が接続された外部端子Ｐ２に接続され、Ｑ５とＲt1との接続ノードＮ１の電位が抵抗Ｒ３を介して、上記差動アンプＡＭＰ１の差動入力トランジスタＱ２のゲート端子にフィードバックされている。また、抵抗Ｒ３と接地点との間には、抵抗Ｒ４とダイオードＤ１とが直列に接続されているとともに、Ｒ４とＤ１の接続ノードＮ２には、ダイオードＤ１に順方向電流を流す定電流源ＣＣ２が接続されている。
【００２６】
差動アンプＡＭＰ１は、Ｑ５とＲt1との接続ノードＮ１の電位を、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続ノードＮ０の電位に一致させるようにトランジスタＱ５を駆動し、これによりＱ５には、制御電圧Ｖctrlに比例した電流Ｉctrlが流される。調整用抵抗Ｒt1は、Ｑ５に流れる電流Ｉctrlの精度を向上させるための素子であり、オンチップの抵抗に比べて精度の高い外付け抵抗を接続することで、制御電圧Ｖctrlに精度よく比例した電流Ｉctrlを流すようにすることができる。
【００２７】
これに対し、上記抵抗Ｒ１〜Ｒ４はオンチップの抵抗とされる。これらの抵抗もすべて外付け抵抗を用いた方が精度はよくなるが、そのようにすると、外部端子数が増加してチップサイズの増大、コストアップを招くためである。ただし、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、調整用抵抗Ｒt1の５倍以上の抵抗値が選択される。オンチップの抵抗はばらつきが大きいため、例えばらついたとしても接続ノードＮ１に発生する電圧の誤差を小さくするためである。
【００２８】
図２のバイアス回路においては、ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆが負の温度特性を有しているため、制御電圧Ｖctrlが一定であっても、温度が高くなると順方向電圧Ｖｆが小さくなって、トランジスタＱ５の電流Ｉctrlを増加させるように差動アンプＡＭＰ１が働く。これによって、増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１のアイドル電流Ｉidleは、図４に示すように、温度が低いほど少なく、温度が高いほど多くなるように制御される。その結果、周囲温度が変化しても高周波電力増幅回路の利得が一定に保たれて、出力偏差が規格外になるのを防止することができる。
【００２９】
また、この実施例では、定電流源ＣＣ２を設けて常時ダイオードＤ１に順方向電流を流すことにより、制御電圧Ｖctrlの変化に対して電流Ｉctrlにオフセットを持たせることができる。これにより、制御電圧ＶctrlがＶｆを越えると電流ＩctrlがＶctrlに比例して増加するように動作する。制御電圧Ｖctrlや回路のばらつきにより、電流Ｉctrlが完全に０にならない状態が生じないようにするためである。
【００３０】
次に、バイアス回路２２０のうち、図３に示されている後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲートバイアス電圧Ｖｂ２を生成する部分の回路について説明する。
図３において、一点鎖線Ａ’で囲まれている部分は、図２において一点鎖線Ａで囲まれている部分と類似の構成を有する回路である。類似の構成と称したのは、図３の回路には、図２における抵抗Ｒ３とＲ４とダイオードＤ１が設けられておらず、トランジスタＱ５’と外付け抵抗Ｒt2の接続ノードＮ1’の電位が直接差動アンプＡＭＰ１’の非反転入力端子にフィードバックされているためである。つまり、図３の回路は、図２の回路と異なり、温度依存性の少ないバイアス電圧Ｖｂ２を生成して増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲート端子に与えるようにされている。
【００３１】
このように、後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲート端子に与えるバイアス電圧Ｖｂ２を温度に対してほぼ一定にしているのは、増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲートバイアス点がずれると信号の歪みが大きくなるためである。つまり、後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のゲート端子に入力される高周波信号は、前段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１で既に増幅された信号でありＱａ１のゲート端子に入力される信号よりも振幅が大きい。そのため、前段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ１の信号は直線性の良好なダイナミックレンジのほぼ中心近傍で変動するのに対し、後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２の信号はダイナミックレンジの外側近くまで変動するため、もともと歪みが生じやすく、ゲートバイアス点がずれると信号の歪みがさらに大きくなるためである。
【００３２】
なお、図３の回路においては、バイアス用のトランジスタＱｂ２と後段の増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２は１：Ｎ（Ｎ＞１）のように、前段のＱｂ1とＱａ１とのサイズ比１：Ｍと異なるサイズ比に設定されることにより、Ｑａ２にはＱｂ２のドレイン電流のＮ倍のアイドル電流Ｉidle2が流れるようにされる。
【００３３】
また、図３において一点鎖線Ｂで囲まれている部分は、増幅用ＦＥＴ  Ｑａ２のアイドル電流Ｉidle2にオフセットを与える、つまり制御電圧Ｖctrlがある所定の電圧Ｖoff以上になった時点からアイドル電流Ｉidle2が流れるようにするためである。このオフセット回路は、バンドギャップリファランス回路のような電源電圧依存性および温度依存性のない電圧を発生する定電圧回路からの定電圧ＶBGが反転入力端子に印加された差動アンプＡＭＰ２と、該アンプの出力電圧をゲート端子に受ける出力ＭＯＳトランジスタＱ８，Ｑ９を備える。
【００３４】
そして、Ｑ８のドレイン電圧が差動アンプＡＭＰ２の反転入力端子にフィードバックされることにより、Ｑ８のドレイン電圧が定電圧ＶBGと同一の電圧となるように差動アンプＡＭＰ２がトランジスタＱ８を駆動する。このとき、トランジスタＱ８およびＱ９には、所定の電流Ｉoff（＝Ｖoff／Ｒt3）が流れるように、外付け抵抗Ｒｔ3の抵抗値が設定される。また、トランジスタＱ９のドレイン端子がトランジスタＱ５’のドレイン端子に接続されることにより、Ｑ５’のドレイン電流Ｉctrl2は、制御電圧ＶctrlがＩctrl2＝Ｉoffに相当するレベルになるまで流れない、つまりオフセットを有するように制御されることとなる。
【００３５】
以上、増幅素子Ｑａ１，Ｑａ２がＬＤＭＯＳである場合について説明したが、本発明は増幅素子としてＨＢＴ（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）を用いた場合にも適用することができる。
【００３６】
ＬＤＭＯＳのｇｍは、次式
ｇｍ＝√(２×Iidle×μn×Ｃox×Ｗg／Ｌg)
で表わされる。この式で、μnは電子の移動度であり、負の温度依存性を有しているが、前記実施例では増幅用ＦＥＴのアイドル電流Ｉidleに正の温度依存性を持たせているため、μnの負の温度依存性と相殺させ、ｇｍの温度依存性を低減することができる。なお、上記式でＣoxはゲート容量、Ｗg／Ｌgはゲート幅とゲート長の比である。
【００３７】
一方、増幅素子としてＨＢＴを用いた場合には、ＨＢＴのｇｍは、次式
ｇｍ＝（Iidle×ｑ）／（ｋ×Ｔ)
で表わされる。この式で、Ｔは周囲温度、ｑは電子の電荷量、ｋはボルツマン定数であり、この式より、ＨＢＴのｇｍは温度に反比例することが分かる。したがって、増幅素子のアイドル電流Ｉidleを温度の上昇に伴って増加させることで、ｇｍの温度依存性を低減することができる。
【００３８】
なお、増幅素子としてＨＢＴを用いた場合には、バイアス用トランジスタＱｂ１，Ｑｂ２もＨＢＴを用いるのが望ましい。そして、ＭＯＳトランジスタなどからなるバイアス回路は、これらのＨＢＴとは別個の半導体チップにＣＭＯＳ−ＩＣとして形成し、ＨＢＴや外付け抵抗Ｒt1〜Ｒt3と共に絶縁基板に実装してパワーモジュールとして構成する。増幅素子としてＬＤＭＯＳを使用する場合にも、バイアス回路を増幅素子と別個の半導体チップに形成するようにしても良い。別チップとすることで部品点数は増加するが、それぞれの素子を最適な定数に設計することで、高性能のパワーモジュールを実現することができる。また、バイアス用トランジスタＱｂ１，Ｑｂ２がバイアス回路と別個のチップとして形成される場合、バイアス回路は、電流でＱｂ１，Ｑｂ２にバイアスを与えるバイアス電流生成回路と見ることができる。
【００３９】
図５は、本発明を適用して有効な無線通信システムの一例として、ＥＧＤＥモードを有するＧＳＭとＤＣＳの２つの通信方式の無線通信が可能なシステムの概略の構成を示す。
図５において、１１０はＧＭＳＫ変復調やＥＤＧＥモードのＰＳＫ変復調を行なうことができる変復調回路や送信データ（ベースバンド信号）に基づいてＩ，Ｑ信号を生成したり受信信号から抽出されたＩ，Ｑ信号を処理する回路を有する半導体集積回路化された高周波信号処理回路（以下、ベースバンドＩＣ）である。
【００４０】
ベースバンドＩＣ１１０は、受信信号を増幅するロウノイズアンプＬＮＡ１，ＬＮＡ２、送信信号から高調波成分を除去するバンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２、受信信号から不要波を除去するバンドパスフィルタＢＰＦ３，ＢＰＦ４などと共に１つのパッケージに実装されて電子デバイス（ＲＦデバイス）１００として構成されている。ロウノイズアンプＬＮＡ１，ＬＮＡ２は、ベースバンドＩＣ１１０に内蔵させることも可能である。
【００４１】
ベースバンドＩＣ１１０には、ＧＳＭとＤＣＳの送信信号をそれぞれアップンコンバートするミキサTx‐MIX1，Tx-MIX2、ＧＳＭとＤＣＳの受信信号をそれぞれダウンコンバートするミキサRx‐MIX1，Rx-MIX2、これらのミキサで送信信号や受信信号とミキシングされる発振信号を発生する発振器ＶＣＯ１〜ＶＣＯ４が設けられている。さらに、ベースバンドＩＣ１１０には、ＧＳＭとＤＣＳの送信信号をそれぞれ増幅する可変利得アンプＧＣＡ１，ＧＡＣ２、これらのアンプの利得を制御して所望の振幅の信号を出力させる利得制御回路１１１が設けられている。
【００４２】
また、図５において、２００はベースバンドＩＣ１１０から供給される高周波の送信信号を増幅する前記実施例のパワーモジュールである。また、３００は送信信号に含まれる高調波などのノイズを除去するフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２、ＧＳＭの信号とＤＣＳの信号を合成したり分離したりする分波器ＤＰＸ１，ＤＰＸ２、送受信の切替えスイッチＴ／Ｒ−ＳＷなどを含むフロントエンド・モジュールである。パワーモジュール２００には、ＧＳＭ用の高周波電力増幅回路２１０ａとＤＣＳ用の高周波電力増幅回路２１０ｂとが設けられている。
【００４３】
図５に示されているように、この実施例では、ベースバンドＩＣ１１０から高周波電力増幅回路（以下、パワーアンプ）２１０ａ，２１０ｂのバイアス回路２２０に対してＧＳＭかＤＣＳかを示すモード信号ＶBANDと、制御電圧Ｖctrlが供給される。バイアス回路２２０はこのモード信号ＶBANDと制御電圧Ｖctrlに基づいて、増幅素子に対するバイアス電圧もしくはバイアス電流を生成し、パワーアンプ２１０ａと２１０ｂのいずれかに供給する。図５におけるバイアス回路２２０は、図２および図３のアンプＡＭＰ１, ＡＭＰ１’, ＡＭＰ２,トランジスタＱ１〜Ｑ９とバイアス用トランジスタＱｂ１，Ｑｂ２からなる回路を、ＧＳＭ用とＤＣＳ用にそれぞれ備えるとともに、選択回路などを付加した回路である。
【００４４】
また、この実施例では、パワーモジュール２００内の出力電力検出回路２３０により出力された検出電圧ＶdetがベースバンドＩＣ１１０の利得制御回路１１１に供給される。利得制御回路１１１は、検出電圧Ｖdetと内部の出力レベル指示信号Ｖrampとを比較して可変利得アンプＧＣＡ１，ＧＣＡ２に対するパワー制御信号ＰＣＳを生成してそれらのゲインを制御し、これに応じてパワーアンプ２１０ａ，２１０ｂに入力される高周波信号の振幅が制御されるようになっている。
【００４５】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施例では、アイドル電流に温度依存性を与えるためのダイオードを、抵抗Ｒ４と直列に設けた例を説明したが、ダイオードの位置はこの箇所に限定されるものでなく、入力側の抵抗Ｒ１と直列に設けても良い。また、温度特性を利用する素子はダイオードに限定されず、他の素子であってもよい。
【００４６】
さらに、前記実施例では、高周波電力増幅回路が２段の増幅段で構成されている場合を説明したが、３段であっても良い。その場合、アイドル電流に温度依存性を積極的に持たせるのは初段の増幅素子とする。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＥＤＧＥモードを有するＧＳＭ方式の無線通信システムを構成する高周波電力増幅回路に適用した場合を説明した。ただし、本発明はそれに限定されるものでなく、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式やＧＭＳ方式とＣＤＭＡ方式など２以上の通信方式による送受信が可能な携帯電話機や移動電話機などの無線通信システムを構成する高周波電力増幅回路に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用して有効な高周波電力増幅回路の一構成例を示す回路図である。
【図２】バイアス回路のうち、前段の増幅用ＦＥＴのゲートバイアス電圧を生成する部分を示す回路図である。
【図３】バイアス回路のうち、後段の増幅用ＦＥＴのゲートバイアス電圧を生成する部分を示す回路図である。
【図４】実施例のバイアス回路を適用した高周波電力増幅回路における制御電圧Ｖctrlと前段の増幅用ＦＥＴのアイドル電流Ｉidleとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明を適用して有効な無線通信システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  ＲＦデバイス
１１０  ベースバンド回路（ＩＣ）
２００  パワーモジュール
２１０  高周波電力増幅回路
２２０  バイアス回路
２３０  出力電力検出回路
３００  フロントエンド・モジュール
【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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