(57)【要約】【課題】高電力出力モード又は低電力出力モードで動作する電力増幅モジュールにおいて、低電力出力モード時のゲイン低減量を大きくし、かつ、特性の劣化を抑制可能とする。【解決手段】電力増幅モジュールは、第１の信号を増幅して、第２の信号として出力する第１の増幅回路と、第２の信号を増幅して、第３の信号として出力する第２の増幅回路と、第１の増幅回路から出力された第２の信号を第１の信号として第１の増幅回路に再入力/帰還される帰還回路と、を備え、低電力出力モード時は、第１の増幅回路の動作が停止され、第１の信号が帰還回路を通じて第２の信号として出力される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号を増幅して、第２の信号として出力する第１の増幅回路と、
前記第２の信号を増幅して、第３の信号として出力する第２の増幅回路と、
前記第１の増幅回路から出力された前記第２の信号を前記第１の信号として前記第１の増幅回路に再入力/帰還される帰還回路と、
を備え、
低電力出力モード時は、前記第１の増幅回路の動作が停止され、前記第１の信号が前記帰還回路を通じて前記第２の信号として出力される、
電力増幅モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
前記帰還回路は、直列に接続された抵抗器及びキャパシタで構成される、
電力増幅モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第３の信号を増幅して、第４の信号として出力する第３の増幅回路をさらに備える、
電力増幅モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第３の増幅回路は、並列に接続された複数のトランジスタを含み、
前記低電力出力モード時は、前記第３の増幅回路の前記複数のトランジスタの一部の動作が停止される、
電力増幅モジュール。
【請求項５】
第１の信号を増幅して、第２の信号として出力する第１の増幅回路と、
前記第２の信号を増幅して、第３の信号として出力する第２の増幅回路と、
前記第３の信号を増幅して、第４の信号として出力する第３の増幅回路と、
前記第２の増幅回路の出力から前記第２の増幅回路の入力への帰還回路と、
を備え、
低電力出力モード時は、前記第２の増幅回路の動作が停止され、前記第２の信号が前記帰還回路を通じて前記第３の信号として出力される、
電力増幅モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の電力増幅モジュールであって、
前記帰還回路は、抵抗器で構成される、
電力増幅モジュール。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第３の増幅回路は、並列に接続された複数のトランジスタを含み、
前記低電力出力モード時は、前記第３の増幅回路の前記複数のトランジスタの一部の動作が停止される、
電力増幅モジュール。
【請求項８】
第１の周波数帯域の第１の信号を増幅して、第２の信号として出力する第１の増幅回路と、
前記第２の信号を増幅して、第３の信号として出力する第２の増幅回路と、
前記第３の信号を増幅して、第４の信号として出力する第３の増幅回路と、
前記第１の増幅回路の出力から前記第１の増幅回路の入力への第１の帰還回路と、
前記第１の周波数帯域より低い第２の周波数帯域の第５の信号を増幅して、第６の信号として出力する第４の増幅回路と、
前記第６の信号を増幅して、第７の信号として出力する第５の増幅回路と、
前記第７の信号を増幅して、第８の信号として出力する第６の増幅回路と、
前記第５の増幅回路の出力から前記第５の増幅回路の入力への第２の帰還回路と、
を備え、
前記第１の信号が入力される場合における第１の低電力出力モード時は、前記第１の増幅回路の動作が停止され、前記第１の信号が前記第１の帰還回路を通じて前記第２の信号として出力され、
前記第５の信号が入力される場合における第２の低電力出力モード時は、前記第５の増幅回路の動作が停止され、前記第６の信号が前記第２の帰還回路を通じて前記第７の信号として出力される、
電力増幅モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第１の帰還回路は、直列に接続された抵抗器及びキャパシタであり、
前記第２の帰還回路は、抵抗器である、
電力増幅モジュール。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第３の増幅回路は、並列に接続された複数のトランジスタを含み、
前記第１の低電力出力モード時は、前記第３の増幅回路の前記複数のトランジスタの一部の動作が停止される、
電力増幅モジュール。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第６の増幅回路は、並列に接続された複数のトランジスタを含み、
前記第２の低電力出力モード時は、前記第６の増幅回路の前記複数のトランジスタの一部の動作が停止される、
電力増幅モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の移動体通信機においては、基地局へ送信する信号の電力を増幅するために電力増幅モジュールが用いられる。このような電力増幅モジュールでは、電力付加効率を改善するために、出力レベルに応じてゲインを切り替えることがある。例えば、特許文献１に開示されている電力増幅回路では、出力レベルに応じてバイアスを制御することにより、電力増幅回路のゲインを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５１９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイアスの制御によってゲインを調整することは可能であるものの、その調整幅は限られている。近年、高電力出力モード又は低電力出力モードで動作する電力増幅モジュールにおいて、低電力出力モード時のゲインをより低減させることが求められており、バイアスの制御のみでこれを実現することは難しい。また、低電力出力モード用の増幅回路と高電力出力モード用の増幅経路とを別個に設け、電力出力モードに応じて信号経路をスイッチで切り替える構成も考えられるが、信号経路上のスイッチにより特性が劣化してしまう。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高電力出力モード又は低電力出力モードで動作する電力増幅モジュールにおいて、低出力モード時のゲインを低減し、特性の悪化を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、第１の信号を増幅して、第２の信号として出力する第１の増幅回路と、第２の信号を増幅して、第３の信号として出力する第２の増幅回路と、第１の増幅回路から出力された第２の信号を第１の信号として第１の増幅回路に再入力/帰還される帰還回路と、を備え、低電力出力モード時は、第１の増幅回路の動作が停止され、第１の信号が帰還回路を通じて第２の信号として出力される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高電力出力モード又は低電力出力モードで動作する電力増幅モジュールにおいて、低電力出力モード時のゲイン低減量を大きくし、かつ、特性の劣化を抑制可能とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。
【図２】電力増幅モジュール１２０の構成の一例を示す図である。
【図３】帰還回路２００の一例を示す図である。
【図４】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図５】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図６】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図７】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図８】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図９】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図１０】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図１１】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【図１２】帰還回路１０００の一例を示す図である。
【図１３】電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。送信ユニット１００は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、音声やデータなどの各種信号を基地局へ送信するために用いられる。なお、移動体通信機は基地局から信号を受信するための受信ユニットも備えるが、ここでは説明を省略する。
【００１０】
図１に示すように、送信ユニット１００は、変調部１１０、電力増幅モジュール１２０、フロントエンド部１３０、及びアンテナ１４０を含んで構成される。
【００１１】
変調部１１０は、ＨＳＵＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｐｅｄ  Ｕｐｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の変調方式に基づいて入力信号を変調し、無線送信を行うための無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を生成する。ＲＦ信号は、例えば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。
【００１２】
電力増幅モジュール１２０は、変調部１１０から出力されるＲＦ信号（ＲＦIN）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し、増幅信号（ＲＦOUT）を出力する。電力増幅モジュール１２０は、電力出力モード制御電圧ＶMODEに応じた電力出力モードで動作する。電力出力モードには、例えば、低電力出力モード（ＬＰＭ：Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｅ）及び高電力出力モード（ＨＰＭ：Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｅ）が含まれる。
【００１３】
フロントエンド部１３０は、増幅信号に対するフィルタリングや、基地局から受信する受信信号とのスイッチングなどを行う。フロントエンド部１３０から出力される増幅信号は、アンテナ１４０を介して基地局に送信される。
【００１４】
図２は、電力増幅モジュール１２０の構成の一例を示す図である。電力増幅モジュール１２０Ａは、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３、帰還回路２００、バイアス回路２０１，２０２，２０３、インダクタ２１１，２１２，２１３、整合回路（ＭＮ：Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）２２１，２２２，２２３、及びバイアス制御回路２３０を含む。
【００１５】
電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３は、ＲＦ信号を増幅する回路であり、増幅用のトランジスタにより構成される。増幅用のトランジスタは、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ等のバイポーラトランジスタである。電力増幅モジュール１２０では、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３は、三段の増幅回路を構成している。電力増幅回路ＰＡ１（第１の増幅回路）は、入力される信号（第１の信号）を増幅した信号（第２の信号）を出力する。電力増幅回路ＰＡ２（第２の増幅回路）は、電力増幅回路ＰＡ１からの信号（第２の信号）を増幅した信号（第３の信号）を出力する。電力増幅回路ＰＡ３（第３の増幅回路）は、電力増幅回路ＰＡ２からの信号（第３の信号）を増幅した信号（第４の信号）を出力する。
【００１６】
帰還回路２００は、電力増幅回路ＰＡ１の出力（コレクタ）から入力（ベース）への帰還経路を形成する。帰還回路２００は、電力増幅回路ＰＡ１のゲインを調整する（低減させる）ために設けられている。
【００１７】
図３は、帰還回路２００の一例を示す図である。図３に示すように、帰還回路２００は、電力増幅回路ＰＡ１の出力と入力との間で直列に接続された抵抗器３００及びキャパシタ３０１（ＣＲ帰還回路）とすることができる。
【００１８】
なお、図３に示した帰還回路２００の構成は一例にすぎず、帰還回路２００の構成はこれに限られない。例えば、帰還回路２００を、図１２において後述するように、抵抗器（ＤＣ帰還回路）とすることも可能である。ただし、帰還回路２００を抵抗器とする場合、ＤＣ帰還となるため、帰還点の前後（図３におけるＸ点の前後）に、比較的サイズの大きいキャパシタを設ける必要がある。従って、帰還回路２００を図３に示した構成とすることにより、電力増幅モジュール１２０Ａのサイズ増大を抑制することが可能となる。
【００１９】
バイアス回路２０１，２０２，２０３は、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３に対してバイアス電流を供給する回路であり、バイアス回路用のトランジスタを含む。具体的には、バイアス回路２０１（第１のバイアス回路）では、バイアス回路用のトランジスタのベースにバイアス制御電圧ＶBIAS1が供給され、バイアス制御電圧ＶBIAS1に応じたバイアス電流（第１のバイアス電流）が、当該トランジスタのエミッタから出力される。バイアス回路２０１から出力されるバイアス電流は、電力増幅回路ＰＡ１を構成するトランジスタのベースに供給される。同様に、バイアス回路２０２（第２のバイアス回路）は、バイアス制御電圧ＶBIAS2に応じたバイアス電流（第２のバイアス電流）を出力する。また、バイアス回路２０３（第３のバイアス回路）は、バイアス制御電圧ＶBIAS3に応じたバイアス電流（第３のバイアス電流）を出力する。
【００２０】
整合回路２２１，２２２，２２３は、回路間のインピーダンスを整合させるための回路である。整合回路２２１，２２２，２２３は、例えば、キャパシタやインダクタを用いて構成される。
【００２１】
バイアス制御回路２３０は、バイアス電流を制御するためのバイアス制御電圧ＶBIAS1，ＶBIAS2，ＶBIAS3を出力する。バイアス制御電圧ＶBIAS1，ＶBIAS2，ＶBIAS3は、それぞれ、バイアス回路２０１，２０２，２０３に供給される。バイアス制御回路２３０は、電力出力モード制御電圧ＶMODEに基づいて、バイアス制御電圧ＶBIAS1，ＶBIAS2，ＶBIAS3を制御する。
【００２２】
具体的には、以下の設定を行う。バイアス回路を構成するトランジスタがオンとなる電圧をハイレベルとし、それよりも低い電圧をローレベルと定義する。
バイアス制御回路２３０は、高電力出力モード時は、バイアス制御電圧ＶBIAS1，ＶBIAS2，ＶBIAS3を、いずれもハイレベルとする。また、バイアス制御回路２３０は、低電力出力モード時は、バイアス制御電圧ＶBIAS2，ＶBIAS3をハイレベルとし、バイアス制御電圧ＶBIAS1をローレベルとする。
【００２３】
電力増幅モジュール１２０Ａの動作の一例について説明する。
【００２４】
高電力出力モードの場合、バイアス制御回路２３０は、バイアス制御電圧ＶBIAS1，ＶBIAS2，ＶBIAS3を、いずれもハイレベルとする。即ち、バイアス制御回路２３０は、バイアス回路２０１，２０２，２０３により生成されるバイアス電流を、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３に供給する。これにより、電力増幅モジュール１２０Ａでは、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３の全てが動作する。そして、ＲＦ信号（ＲＦIN）は、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３の三段の増幅回路により増幅される。
【００２５】
低電力出力モードの場合、バイアス制御回路２３０は、バイアス制御電圧ＶBIAS2，ＶBIAS3をハイレベルとし、バイアス制御電圧ＶBIAS1をローレベルとする。即ち、バイアス制御回路２３０は、バイアス回路２０２，２０３により生成されるバイアス電流を、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ２，ＰＡ３に供給し、電力増幅回路ＰＡ１へのバイアス電流の供給を停止する。これにより、電力増幅モジュール１２０Ａでは、電力増幅回路ＰＡ２，ＰＡ３が動作し、電力増幅回路ＰＡ１は停止する。電力増幅回路ＰＡ１が停止しているため、電力増幅回路ＰＡ１に入力されるＲＦ信号は、帰還回路２００を経由して、電力増幅回路ＰＡ２に出力される。従って、ＲＦ信号は、電力増幅回路ＰＡ２，ＰＡ３の二段の増幅回路により増幅される。
【００２６】
このように、電力増幅モジュール１２０Ａでは、低電力出力モードの場合には、電力増幅回路ＰＡ１を停止することにより、高電力出力モードの場合よりもゲインを低減させることができる。なお、電力増幅回路ＰＡ１を停止することにより、バイアス電流量を制御する場合よりも、低電力出力モード時のゲイン低減量を大きくすることができる。また、電力増幅モジュール１２０Ａでは、ＲＦ信号の経路上にスイッチが存在しないため、特性劣化を抑制することができる。
【００２７】
なお、電力増幅モジュール１２０Ａでは、低電力出力モードの場合、電力増幅回路ＰＡ３を構成する並列に接続された複数のトランジスタ（フィンガー）の一部へのバイアス電流の供給を停止することにより、ゲインの低減量をさらに大きくすることも可能である。以下に示す他の実施形態においても同様である。
【００２８】
また、電力増幅モジュール１２０Ａでは、二段目及び三段目においても、帰還回路が設けられていてもよい。
【００２９】
また、電力増幅モジュール１２０Ａでは、三段の増幅回路としたが、増幅回路の段数はこれに限られず、二段（電力増幅回路ＰＡ３の無い構成）であってもよいし、四段以上であってもよい。
【００３０】
図４は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図２に示した電力増幅モジュール１２０Ａと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。図４に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｂは、電力増幅モジュール１２０Ａのバイアス制御回路２３０の代わりに、バイアス制御電圧生成回路４００及びスイッチ４０１を備える。
【００３１】
バイアス制御電圧生成回路４００は、バイアス電流を制御するためのバイアス制御電圧ＶBIASを生成する。バイアス制御電圧ＶBIASは、バイアス回路２０１，２０２，２０３へ供給される。バイアス回路２０１，２０２，２０３は、それぞれ、バイアス制御電圧ＶBIASに応じたバイアス電流を電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３に供給する。
【００３２】
スイッチ４０１（バイアス制御回路）は、電力出力モード制御電圧ＶMODEに基づいて、バイアス制御電圧ＶBIASのバイアス回路２０１への供給を制御する。
【００３３】
具体的には、高電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオンとなり、バイアス制御電圧ＶBIASがバイアス回路２０１に供給される。また、低電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオフとなり、バイアス制御電圧ＶBIASのバイアス回路２０１への供給が停止される。スイッチ４０１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴにより構成することができる。後述する他のスイッチについても同様に、例えば、ＭＯＳＦＥＴにより構成することができる。
【００３４】
電力増幅モジュール１２０Ｂの動作の詳細は、電力増幅モジュール１２０Ａと同様であるため説明を省略する。
【００３５】
図５は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図４に示した電力増幅モジュール１２０Ｂと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。図５に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｃは、電力増幅モジュール１２０Ｂの構成に加えて、スイッチ４０２，４０３をさらに備える。
【００３６】
スイッチ４０１，４０２，４０３（バイアス制御回路）は、電力出力モード制御電圧ＶMODE1，ＶMODE2に基づいて、それぞれ、バイアス制御電圧ＶBIASのバイアス回路２０１，２０２，２０３への供給を制御する。
【００３７】
具体的には、高電力出力モードの場合、スイッチ４０１，４０２，４０３は全てオンとなる。この場合、バイアス制御電圧ＶBIASがバイアス回路２０１，２０２，２０３に供給される。また、低電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオフとなり、スイッチ４０２，４０３はオンとなる。この場合、バイアス制御電圧ＶBIASのバイアス回路２０１への供給が停止される。
【００３８】
電力増幅モジュール１２０Ｃの動作の詳細は、電力増幅モジュール１２０Ａと同様であるため説明を省略する。
【００３９】
図６は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図４に示した電力増幅モジュール１２０Ｂと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｄでは、スイッチ４０１は、電力出力モード制御電圧ＶMODEに基づいて、バイアス回路２０１から出力されるバイアス電流の電力増幅回路ＰＡ１への供給を制御する。
【００４０】
具体的には、高電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオンとなる。この場合、バイアス回路２０１，２０２，２０３から、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３にバイアス電流が供給される。また、低電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオフとなる。この場合、電力増幅回路ＰＡ１へのバイアス電流の供給が停止される。
【００４１】
電力増幅モジュール１２０Ｄの動作の詳細は、電力増幅モジュール１２０Ａと同様であるため説明を省略する。
【００４２】
図７は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図５に示した電力増幅モジュール１２０Ｃまたは図６に示した電力増幅モジュール１２０Ｄと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図７に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｅでは、スイッチ４０１，４０２，４０３（バイアス制御回路）は、電力出力モード制御電圧ＶMODE1，ＶMODE2に基づいて、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３へのバイアス電流の供給を制御する。
【００４４】
具体的には、高電力出力モードの場合、スイッチ４０１，４０２，４０３は全てオンとなる。この場合、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３の全てにバイアス電流が供給される。また、低電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオフとなり、スイッチ４０２，４０３はオンとなる。この場合、電力増幅回路ＰＡ１へのバイアス電流の供給が停止される。
【００４５】
電力増幅モジュール１２０Ｅの動作の詳細は、電力増幅モジュール１２０Ａと同様であるため説明を省略する。
【００４６】
図８は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図４に示した電力増幅モジュール１２０Ｂと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図８に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｆは、電力増幅モジュール１２０Ｂのバイアス制御電圧生成回路４００の代わりに、バイアス制御電圧生成回路８００，８１０を備える。バイアス制御電圧生成回路８００は、バイアス回路２０１に供給されるバイアス制御電圧ＶBIAS1を生成する。バイアス制御電圧生成回路８１０は、バイアス回路２０２，２０３に供給されるバイアス制御電圧ＶBIAS2を生成する。そして、スイッチ４０１は、電力出力モード制御電圧ＶMODEに基づいて、バイアス制御電圧生成回路８００への電源電圧ＶCCの供給を制御する。
【００４８】
具体的には、高電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオンとなる。この場合、バイアス回路２０１，２０２，２０３から、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３にバイアス電流が供給される。また、低電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオフとなる。この場合、バイアス制御電圧生成回路８００の動作が停止し、電力増幅回路ＰＡ１へのバイアス電流の供給が停止される。
【００４９】
電力増幅モジュール１２０Ｆの動作の詳細は、電力増幅モジュール１２０Ａと同様であるため説明を省略する。
【００５０】
図９は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図８に示した電力増幅モジュール１２０Ｆと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図９に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｇでは、スイッチ４０１は、電力出力モード制御電圧ＶMODEに基づいて、バイアス制御電圧生成回路８００への接地電圧の供給を制御する。
【００５２】
具体的には、高電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオンとなる。この場合、バイアス回路２０１，２０２，２０３から、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３にバイアス電流が供給される。また、低電力出力モードの場合、スイッチ４０１はオフとなる。この場合、バイアス制御電圧生成回路８００の動作が停止し、電力増幅回路ＰＡ１へのバイアス電流の供給が停止される。
【００５３】
電力増幅モジュール１２０Ｇの動作の詳細は、電力増幅モジュール１２０Ａと同様であるため説明を省略する。
【００５４】
図１０は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図４に示した電力増幅モジュール１２０Ｂと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１０に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｈでは、スイッチ４０１は、電力出力モード制御電圧ＶMODEに基づいて、電力増幅回路ＰＡ１の動作を制御する。スイッチ４０１は、電力増幅回路ＰＡ１を構成するトランジスタと直列に接続されている。そして、高電力出力モード時は、スイッチ４０１がオンとなることにより、電力増幅回路ＰＡ１が動作する。他方、低電力出力モード時は、スイッチ４０１がオフとなることにより、電力増幅回路ＰＡ１の動作が停止される。このように、バイアス電流の供給制御ではなく、接地電圧や電源電圧の供給制御により、電力増幅回路ＰＡ１の動作を制御してもよい。
【００５６】
電力増幅モジュール１２０Ｈの動作の詳細は、電力増幅モジュール１２０Ａと同様であるため説明を省略する。
【００５７】
図１１は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図２に示した電力増幅モジュール１２０Ａと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図１１に示すように、電力増幅モジュール１２０Ｊは、電力増幅モジュール１２０Ａの帰還回路２００の代わりに、帰還回路１１００を備える。帰還回路１１００は、（第２の帰還回路）は、電力増幅回路ＰＡ２の出力（コレクタ）から入力（ベース）への帰還経路を形成する。帰還回路１１００は、電力増幅回路ＰＡ２のゲインを調整する（低減させる）ために設けられている。
【００５９】
図１２は、帰還回路１１００の一例を示す図である。図１２に示すように、帰還回路１１００は、電力増幅回路ＰＡ２の出力と入力との間に接続された抵抗器１２００（ＤＣ帰還回路）とすることができる。なお、図１２に示すように、電力増幅回路ＰＡ２の入力と抵抗器１２００との間には、キャパシタ１２１０を設けることができる。キャパシタ１２１０は、整合回路２２１の一部であってもよいし、整合回路２２１とは別に設けられてもよい。
【００６０】
なお、図１２に示した帰還回路１１００の構成は一例にすぎず、帰還回路１１００の構成はこれに限られない。例えば、帰還回路１１００を、図３に示したようにＣＲ帰還回路とすることも可能である。ただし、ＣＲ帰還回路と比較して、ＤＣ帰還回路の方が、広い周波数帯域（特に低い周波数帯域）において安定である。そのため、帰還回路１１００を図１２に示した構成とすることにより、電力増幅モジュール１２０Ｊの特性を向上させることが可能となる。
【００６１】
電力増幅モジュール１２０Ｊの動作の一例について説明する。
【００６２】
高電力出力モードの場合、バイアス制御回路２３０は、バイアス制御電圧ＶBIAS1，ＶBIAS2，ＶBIAS3を、いずれもハイレベルとする。即ち、バイアス制御回路２３０は、バイアス回路２０１，２０２，２０３により生成されるバイアス電流を、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３に供給する。これにより、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３の全てが動作する。そして、ＲＦ信号（ＲＦIN）は、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３の三段の増幅回路により増幅される。
【００６３】
低電力出力モードの場合、バイアス制御回路２３０は、バイアス制御電圧ＶBIAS1，ＶBIAS3をハイレベルとし、バイアス制御電圧ＶBIAS2をローレベルとする。即ち、バイアス制御回路２３０は、バイアス回路２０１，２０３により生成されるバイアス電流を、それぞれ、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ３に供給し、電力増幅回路ＰＡ２へのバイアス電流の供給を停止する。これにより、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ３が動作し、電力増幅回路ＰＡ２は停止する。電力増幅回路ＰＡ２が停止しているため、電力増幅回路ＰＡ２に入力されるＲＦ信号は、帰還回路１１００を経由して、電力増幅回路ＰＡ３に出力される。従って、ＲＦ信号は、電力増幅回路ＰＡ１，ＰＡ３の二段の増幅回路により増幅される。
【００６４】
このように、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、低電力出力モードの場合には、電力増幅回路ＰＡ２を停止することにより、高電力出力モードの場合よりもゲインを低減させることができる。なお、電力増幅回路ＰＡ２を停止することにより、バイアス電流量を制御する場合よりも、低電力出力モード時のゲイン低減量を大きくすることができる。また、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、ＲＦ信号の経路上にスイッチが存在しないため、特性劣化を抑制することができる。
【００６５】
さらに、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、低電力出力モード時に、ＲＦ信号の入力端である一段目の電力増幅回路ＰＡ１の動作が停止しないため、ＲＦINから見た入力インピーダンスが変化しない。したがって、定在波比（ＶＳＷＲ）の悪化を抑制することができる。
【００６６】
なお、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、電力増幅モジュール１２０Ａと同様に、低電力出力モードの場合、電力増幅回路ＰＡ３を構成する並列に接続された複数のトランジスタ（フィンガー）の一部へのバイアス電流の供給を停止することにより、ゲインの低減量をさらに大きくすることも可能である。特に、電力増幅モジュール１２０Ｈでは、二段目の電力増幅回路ＰＡ２の動作が停止するとゲインピークが低周波側にずれるが、三段目の電力増幅回路ＰＡ３の一部の動作を停止することにより、三段目の電力増幅回路ＰＡ３の入力容量が小さくなり、ゲインピークを高周波側に戻すことができる。
【００６７】
また、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、一段目及び三段目においても、帰還回路が設けられていてもよい。
【００６８】
また、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、三段の増幅回路としたが、増幅回路の段数はこれに限られず、二段（電力増幅回路ＰＡ３の無い構成）であってもよいし、四段以上であってもよい。また、電力増幅モジュール１２０Ｂ〜１２０Ｇと同様に、スイッチを用いてバイアス電流の供給を制御することも可能である。
【００６９】
図１３は、電力増幅モジュール１２０の構成の他の一例を示す図である。なお、図２に示した電力増幅モジュール１２０Ａまたは図１１に示した電力増幅モジュール１２０Ｊと同等の要素には、同等の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
電力増幅モジュール１２０Ｋは、比較的高い周波数帯域（第１の周波数帯域）のＲＦ信号（ＲＦINH）を増幅するための回路と、比較的低い周波数帯域（第２の周波数帯域）のＲＦ信号（ＲＦINL）を増幅するための回路とを含む。
【００７１】
電力増幅モジュール１２０Ｋでは、高周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦINH）は、図２に示した電力増幅モジュール１２０Ａと同様の構成により増幅される。具体的には、バイアス制御回路２３０Ｈ（第１のバイアス制御回路）は、電力出力モード制御電圧ＶMODEHに基づいて、高電力出力モードの場合は、電力増幅回路ＰＡ１Ｈ（第１の増幅回路）、電力増幅回路ＰＡ２Ｈ（第２の増幅回路）、及び電力増幅回路ＰＡ３Ｈ（第３の増幅回路）が全て動作するように、バイアス制御電圧ＶBIAS1H，ＶBIAS2H，ＶBIAS3Hを制御する。また、バイアス制御回路２３０Ｈは、電力出力モード制御電圧ＶMODEHに基づいて、低電力出力モードの場合は、電力増幅回路ＰＡ１Ｈの動作が停止され、ＲＦ信号ＲＦINHが帰還回路２００（第１の帰還回路）を通じて電力増幅回路ＰＡ２Ｈに出力されるように、バイアス制御電圧ＶBIAS1H，ＶBIAS2H，ＶBIAS3Hを制御する。
【００７２】
電力増幅モジュール１２０Ｋでは、低周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦINL）は、図１１に示した電力増幅モジュール１２０Ｊと同様の構成により増幅される。具体的には、バイアス制御回路２３０Ｌ（第２のバイアス制御回路）は、電力出力モード制御電圧ＶMODELに基づいて、高電力出力モードの場合は、電力増幅回路ＰＡ１Ｌ（第４の増幅回路）、電力増幅回路ＰＡ２Ｌ（第５の増幅回路）、及び電力増幅回路ＰＡ３Ｌ（第６の増幅回路）が全て動作するように、バイアス制御電圧ＶBIAS1L，ＶBIAS2L，ＶBIAS3Lを制御する。また、バイアス制御回路２３０Ｌは、電力出力モード制御電圧ＶMODELに基づいて、低電力出力モードの場合は、電力増幅回路ＰＡ２Ｌの動作が停止され、電力増幅回路ＰＡ１Ｌの出力信号が帰還回路１１００（第２の帰還回路）を通じて電力増幅回路ＰＡ３Ｌに出力されるように、バイアス制御電圧ＶBIAS1L，ＶBIAS2L，ＶBIAS3Lを制御する。
【００７３】
なお、電力増幅モジュール１２０Ｋでは、高周波数帯域のバイアス制御回路２３０Ｈと低周波数帯域のバイアス制御回路２３０Ｌとが設けられているが、バイアス制御回路は、高周波帯域と低周波帯域で共通であってもよい。
【００７４】
また、電力増幅モジュール１２０Ｋでは、電力増幅モジュール１２０Ａ，１２０Ｊと同様に、低電力出力モードの場合、電力増幅回路ＰＡ３Ｈ，ＰＡ３Ｌを構成する並列に接続された複数のトランジスタ（フィンガー）の一部へのバイアス電流の供給を停止することにより、ゲインの低減量をさらに大きくすることも可能である。
【００７５】
電力増幅モジュール１２０Ｋでは、低周波数帯域の回路は、低電力出力モード時に動作を停止する電力増幅回路が、二段目の電力増幅回路ＰＡ２Ｌである。従って、低電力出力モード時に、一段目の電力増幅回路ＰＡ１Ｌが動作を停止しないため、定在波比の悪化を抑制することができる。
【００７６】
他方、高周波数帯域の回路は、低電力出力モード時に動作を停止する電力増幅回路が、一段目の電力増幅回路ＰＡ１Ｈである。低周波数帯域の回路と同様に、低電力出力モード時に動作を停止する電力増幅回路を、二段目の電力増幅回路ＰＡ２Ｈとすることも可能であるが、この場合、電力増幅回路ＰＡ２の動作が停止すると、ゲインピークが低周波側にずれてしまう。そして、ゲインピークの変化量は、キャパシタのインピーダンス（Ｚ＝１／ωＣ）やインダクタのインピーダンス（Ｚ＝ωＬ）の影響により、周波数が高くなるにつれて大きくなる。そのため、高周波数帯域の回路では、低電力出力モード時に動作を停止する電力増幅回路を、二段目の電力増幅回路ＰＡ２Ｈではなく、一段目の電力増幅回路ＰＡ１Ｈとすることにより、特性の劣化を抑制することが可能となる。
【００７７】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。電力増幅モジュール１２０Ａでは、低電力出力モード時に、一段目の電力増幅回路ＰＡ１の動作を停止し、帰還回路２００によりＲＦ信号をバイパスすることにより、ゲインを大きく低下させることができる。また、ＲＦ信号の経路にスイッチが存在しないため、特性の劣化を抑制することができる。電力増幅モジュール１２０Ｂ〜１２０Ｇにおいても同様である。
【００７８】
また、電力増幅モジュール１２０Ａでは、帰還回路２００をＣＲ帰還とすることにより、ＤＣ帰還とする場合と比較して、電力増幅モジュール１２０Ａのサイズ増大を抑制することができる。この理由として、ＤＣ帰還の場合、ＲＦinへのＤＣ電圧の流出の防止と一段目の電力増幅回路ＰＡ１へのＤＣ電圧の流出の防止のため、２つのコンデンサが必要となり、２つのコンデンサはＲＦ信号を通す必要があるため、容量を大きくしなくてはならない。そのため、ＣＲ帰還に比べると、容量の大きい（サイズが大きい）コンデンサを２つ構成しなければならなくなり、サイズ増大が発生する。一方、ＣＲ帰還にすることにより、帰還回路から戻るＤＣ電圧がＲＦｉｎに流出しないので、直接ＲＦinに戻すことができる。そして、ＣＲ帰還にＲＦinの信号が入力されるのを防ぐため、ＣＲ帰還に使用するコンデンサの容量を小さくしなくてはならない。その結果、ＤＣ帰還とＣＲ帰還の両者を比較すると、両者共に２つのコンデンサが必要ではあるが、ＣＲ帰還のコンデンサのサイズを小さくできる分、小型化することができる。
【００７９】
また、電力増幅モジュール１２０Ａでは、低電力出力モード時に、三段目の電力増幅回路ＰＡ３を構成するトランジスタ（フィンガー）の一部を停止させることにより、ゲインの低減量を大きくすることができる。
【００８０】
また、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、低電力出力モード時に、二段目の電力増幅回路ＰＡ２の動作を停止し、帰還回路１１００によりＲＦ信号をバイパスすることにより、ゲインを大きく低下させることができる。また、ＲＦ信号の経路にスイッチが存在しないため、特性の劣化を抑制することができる。さらに、低電力出力モード時に停止される電力増幅回路が、一段目の電力増幅回路ＰＡ１ではなく、二段目の電力増幅回路ＰＡ２であるため、定在波比の悪化を抑制することができる。
【００８１】
また、電力増幅モジュール１２０Ｊでは、帰還回路１１００をＤＣ帰還とすることにより、ＣＲ帰還とする場合よりも広い周波数帯域において、特性の劣化を抑制することができる。
【００８２】
また、電力増幅モジュール１２０Ａでは、低電力出力モード時に、三段目の電力増幅回路ＰＡ３を構成するトランジスタ（フィンガー）の一部を停止させることにより、ゲインの低減量を大きくすることができる。
【００８３】
また、電力増幅モジュール１２０Ｋでは、高周波数帯域の回路では、低電力出力モード時に、一段目の電力増幅回路ＰＡ１Ｈの動作を停止し、帰還回路２００によりＲＦ信号をバイパスすることにより、電力増幅モジュール１２０Ａと同様の効果を得ることができる。また、電力増幅モジュール１２０Ｋでは、低周波数帯域の回路では、低電力出力モード時に、二段目の電力増幅回路ＰＡ２Ｌの動作を停止し、帰還回路１１００によりＲＦ信号をバイパスすることにより、電力増幅モジュール１２０Ｈと同様の効果を得ることができる。
【００８４】
特に、電力増幅モジュール１２０Ｋでは、高周波数帯域の回路において、低電力出力モード時に動作を停止する電力増幅回路を、二段目の電力増幅回路ＰＡ２Ｈではなく、一段目の電力増幅回路ＰＡ１Ｈとすることにより、特性の劣化を抑制することが可能となる。
【００８５】
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／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】
【００８６】
１００  送信ユニット
１１０  変調部
１２０  電力増幅モジュール
１３０  フロントエンド部
１４０  アンテナ
２００，１１００  帰還回路
２０１，２０２，２０３  バイアス回路
２１１，２１２，２１３  インダクタ
２２１，２２２，２２３  整合回路
２３０  バイアス制御回路
３００，１１００  抵抗器
３０１，１１１０  キャパシタ
４００，８００，８１０  バイアス制御電圧生成回路
４０１，４０２，４０３  スイッチ
【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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