(57)【要約】      （修正有）【課題】エンベロープトラッキング方式と平均電力トラッキング方式の両方の動作モードに対応して、出力インピーダンスを切り替えることのできる電力増幅モジュールを提供する。【解決手段】電力増幅モジュール１１３は、第１〜第４の差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４の出力を合成するトランスフォーマＴＲ３を備える。トランスフォーマＴＲ３は第１〜第４の出力側巻線Ｌ６１〜Ｌ６４が直列接続され、各電磁界結合における入力側巻線Ｌ５１〜Ｌ５４と出力側巻線との巻線比は２：１であり、バイアス回路３１０は、動作モードが、エンベロープトラッキング方式の場合、第１〜第３の差動増幅器にバイアス電圧を供給し、第４の差動増幅器へのバイアス電圧の供給を停止する。動作モードが、平均電力トラッキング方式の場合、第１〜第４の差動増幅器にバイアス電圧を供給する。【選択図】図３
2017005641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数信号が差動入力され、前記無線周波数信号を増幅した増幅信号を差動出力する第１〜第４の差動増幅器と、
前記第１の差動増幅器の差動出力と接続される第１の入力側巻線と、
前記第２の差動増幅器の差動出力と接続される第２の入力側巻線と、
前記第３の差動増幅器の差動出力と接続される第３の入力側巻線と、
前記第４の差動増幅器の差動出力と接続される第４の入力側巻線と、
前記第１の入力側巻線と電磁界結合された第１の出力側巻線と、
前記第２の入力側巻線と電磁界結合された第２の出力側巻線と、
前記第３の入力側巻線と電磁界結合された第３の出力側巻線と、
前記第４の入力側巻線と電磁界結合された第４の出力側巻線と、
動作モードを示すモード信号に基づいて、前記第１〜第４の差動増幅器へのバイアス電圧の供給を制御するバイアス回路と、
を備え、
前記第１〜第４の出力側巻線は直列接続され、
前記第１の入力側巻線と前記第１の出力側巻線との巻線比は２：１であり、
前記第２の入力側巻線と前記第２の出力側巻線との巻線比は２：１であり、
前記第３の入力側巻線と前記第３の出力側巻線との巻線比は２：１であり、
前記第４の入力側巻線と前記第４の出力側巻線との巻線比は２：１であり、
前記バイアス回路は、
前記動作モードが、前記無線周波数信号の振幅レベルに応じて電源電圧を制御する第１の方式の場合、前記第１〜第３の差動増幅器に前記バイアス電圧を供給し、前記第４の差動増幅器への前記バイアス電圧の供給を停止し、
前記動作モードが、平均出力電力に応じて前記電源電圧を制御する第２の方式の場合、前記第１〜第４の差動増幅器に前記バイアス電圧を供給する、
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と、
前記第１〜第４の差動増幅器に前記電源電圧を供給する電源回路と、
を備え、
前記電源回路は、
ＤＣＤＣコンバータ及びリニアアンプを備え、
前記第１の方式の場合、前記ＤＣＤＣコンバータ及び前記リニアアンプを用いて、前記無線周波数信号の振幅レベルに応じた前記電源電圧を生成し、
前記第２の方式の場合、前記ＤＣＤＣコンバータを用いて、平均出力電力に応じた前記電源電圧を生成する、
送信ユニット。
【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】
携帯電話の通信網を利用する携帯端末においては、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。近年、携帯端末においては、高速なデータ通信の規格である、ＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）やＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄなどの変調方式が採用されてきている。このような通信規格では、通信速度を向上させるために、位相や振幅のずれを小さくすることが重要となる。すなわち、電力増幅モジュールに高い線形性が求められる。また、このような通信規格では、通信速度を向上させるために、信号の振幅が変化する範囲（ダイナミックレンジ）が広くなることが多い。そして、ダイナミックレンジが大きい場合においても線形性を高くするためには、高い電源電圧が必要となり、電力増幅モジュールにおける消費電力が大きくなる傾向にある。
【０００３】
一方、携帯端末においては、通話や通信の可能時間を長くするために、消費電力を低減させることが求められる。例えば、特許文献１には、入力される変調信号の振幅レベルに応じて電力増幅モジュールの電源電圧を制御することによって電力効率の向上を図る、エンベロープトラッキング（ＥＴ：Envelope Tracking）方式が開示されている。また例えば、特許文献２には、平均出力電力に応じて電力増幅モジュールの電源電圧を制御することによって電力効率の向上を図る、平均電力トラッキング（ＡＰＴ：Average Power Tracking）方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１３９４３号公報
【特許文献２】特表２０１５−５１２１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＴ方式においては、ＥＴモジュレータと呼ばれる昇圧可能な電源ＩＣにより電源電圧が与えられる。他方、ＡＰＴ方式においては、降圧ＤＣＤＣコンバータにより電源電圧が与えられる。そのため、リチウムイオン電池を用いる携帯端末における電力増幅モジュールに供給される電源電圧の最大値は、例えば、ＥＴ方式の場合は４．５Ｖ程度、ＡＰＴ方式の場合は３．４Ｖ程度となる。
【０００６】
電力増幅モジュールの飽和出力電力ＰOUTは、電源電圧をＶCC、ロードインピーダンスをＲLとすると、ＰOUT＝（１／２）×（ＶCC2／ＲL）となる。上述のように、ＥＴ方式とＡＰＴ方式では、電源電圧ＶCCの最大値が異なる。そのため、ＥＴ方式及びＡＰＴ方式において同一の最大出力電力を得るためには、ＥＴ方式及びＡＰＴ方式で、ロードインピーダンスＲLを変えなければならない。従って、ＥＴ方式の電力増幅モジュールとＡＰＴ方式の電力モジュールを別々に設計する必要がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ＥＴ方式及びＡＰＴ方式の両方に対応した電力増幅モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、無線周波数信号が差動入力され、無線周波数信号を増幅した増幅信号を差動出力する第１〜第４の差動増幅器と、第１の差動増幅器の差動出力と接続される第１の入力側巻線と、第２の差動増幅器の差動出力と接続される第２の入力側巻線と、第３の差動増幅器の差動出力と接続される第３の入力側巻線と、第４の差動増幅器の差動出力と接続される第４の入力側巻線と、第１の入力側巻線と電磁界結合された第１の出力側巻線と、第２の入力側巻線と電磁界結合された第２の出力側巻線と、第３の入力側巻線と電磁界結合された第３の出力側巻線と、第４の入力側巻線と電磁界結合された第４の出力側巻線と、動作モードを示すモード信号に基づいて、第１〜第４の差動増幅器へのバイアス電圧の供給を制御するバイアス回路と、を備え、第１〜第４の出力側巻線は直列接続され、各電磁界結合における入力側巻線と出力側巻線との巻線比は２：１であり、バイアス回路は、動作モードが、エンベロープトラッキング方式の場合、第１〜第３の差動増幅器にバイアス電圧を供給し、第４の差動増幅器へのバイアス電圧の供給を停止する。動作モードが、平均電力トラッキング方式の場合、第１〜第４の差動増幅器にバイアス電圧を供給する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、差動増幅器の出力インピーダンスを制御することで、ＥＴ方式及びＡＰＴ方式の両方に対応した電力増幅モジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】電源回路の構成例を示す図である。
【図３】電力増幅モジュールの構成例を示す図である。
【図４Ａ】ＥＴ方式の場合における出力整合の状態を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した構成を、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路を用いて表した構成における出力整合の状態を示す図である。
【図５Ａ】ＡＰＴ方式の場合における出力整合の状態を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した構成を、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路を用いて表した構成における出力整合の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。本実施形態の送信ユニット１００は、無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）における複数の周波数帯域（マルチバンド）に対応している。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。
【００１２】
図１に示すように、送信ユニット１００は、ベースバンド部１１０、ＲＦ部１１１、電源回路１１２、電力増幅モジュール１１３、フロントエンド部１１４、及びアンテナ１１５を備える。
【００１３】
ベースバンド部１１０は、ＨＳＵＰＡやＬＴＥ等の変調方式に基づいて、音声やデータなどの入力信号を変調し、変調信号を出力する。本実施形態では、ベースバンド部１１０から出力される変調信号は、振幅および位相をＩＱ平面上で表したＩＱ信号（Ｉ信号及びＱ信号）として出力される。ＩＱ信号の周波数は、例えば、数ＭＨｚから数１０ＭＨｚ程度である。
【００１４】
また、ベースバンド部１１０は、電力増幅モジュール１１３の動作モードを指示するモード信号ＭＯＤＥを出力する。本実施形態では、電力増幅モジュール１１３は、ＥＴ方式（第１の方式）及びＡＰＴ方式（第２の方式）により動作可能である。例えば、ベースバンド部１１０は、電力増幅モジュール１１３の出力が所定レベル以上である場合はＥＴ方式を指示するモード信号ＭＯＤＥを出力し、電力増幅モジュール１１３の出力が所定レベル未満である場合はＡＰＴ方式を指示するモード信号ＭＯＤＥを出力することができる。また例えば、ベースバンド部１１０は、ＥＴ方式の動作時における電源回路１１２からのノイズの影響が比較的小さい周波数帯域の場合はＥＴ方式を指示するモード信号ＭＯＤＥを出力し、当該ノイズの影響が比較的大きい周波数帯域の場合はＡＰＴ方式を指示するモード信号ＭＯＤＥを出力することができる。
【００１５】
さらに、ベースバンド部１１０は、電力増幅モジュールの動作方式に応じて電源電圧を制御するための制御信号を出力する。具体的には、例えば、ＥＴ方式の場合、ベースバンド部１１０は、ＩＱ信号に基づいて変調信号の振幅レベルを検出し、電力増幅モジュール１１３に供給される電源電圧ＶCCがＲＦ信号のエンベロープ（振幅レベル）に応じたレベルとなるように、電源回路１１２に対して電源制御信号ＣＴＲＬETを出力する。また、例えば、ＡＰＴ方式の場合、ベースバンド部１１０は、電力増幅モジュール１１３に供給される電源電圧ＶCCが電力増幅モジュール１１３の平均出力電力に応じたレベルとなるように、電源回路１１２に対して電源制御信号ＣＴＲＬAPTを出力する。
【００１６】
ＲＦ部１１１は、ベースバンド部１１０から出力されるＩＱ信号から、無線送信を行うためのＲＦ信号（ＲＦIN）を生成する。ＲＦ信号は、例えば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。なお、ＲＦ部１１１において、ＩＱ信号からＲＦ信号へのダイレクトコンバージョンが行われるのではなく、ＩＱ信号が中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency）信号に変換され、ＩＦ信号からＲＦ信号が生成されることとしてもよい。
【００１７】
電源回路１１２は、モード信号ＭＯＤＥ及び電源制御信号ＣＴＲＬET又はＣＴＲＬAPTに基づいて、バッテリ電圧ＶBATから、動作方式に応じたレベルの電源電圧ＶCCを生成し、電力増幅モジュール１１３に供給する。具体的には、電源回路１１２は、ＥＴ方式の場合、電源制御信号ＣＴＲＬETに応じた電源電圧ＶCCを生成する。また、電源回路１１２は、ＡＰＴ方式の場合、電源制御信号ＣＴＲＬAPTに応じた電源電圧ＶCCを生成する。電源回路１１２の詳細については後述する。
【００１８】
電力増幅モジュール１１３は、電源回路１１２から供給される電源電圧ＶCCに基づいて、ＲＦ部１１１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１１３の詳細については後述する。
【００１９】
フロントエンド部１１４は、増幅信号（ＲＦOUT）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１１４から出力される増幅信号は、アンテナ１１５を介して基地局に送信される。
【００２０】
図２は、電源回路１１２の構成例を示す図である。図２に示すように、電源回路１１２は、リニアアンプ（ＬＡ）２００、ＤＣＤＣコンバータ２１０、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２２０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３０、バイアス回路２４０、及びキャパシタ２５０を備える。
【００２１】
リニアアンプ２００は、バッテリ電圧ＶBATを電源として、入力信号を線形増幅して得られる出力電圧を出力する。
【００２２】
ＤＣＤＣコンバータ２１０は、バッテリ電圧ＶBATを入力電圧として、当該入力電圧を、降圧した電圧を出力する。具体的には、ＥＴ方式の場合、ＤＣＤＣコンバータ２１０は、電源制御信号ＣＴＲＬETに応じた電圧を出力する。また、ＡＰＴ方式の場合、ＤＣＤＣコンバータ２１０は、電源制御信号ＣＴＲＬAPTに応じた電圧を出力する。
【００２３】
ハイパスフィルタ２２０は、電源制御信号ＣＴＲＬETの高周波成分を通過させるフィルタである。また、ローパスフィルタ２３０は、電源制御信号ＣＴＲＬETの低周波成分を通過させるフィルタである。なお、電源制御信号ＣＴＲＬETは、ＲＦ信号（ＲＦIN）のエンベロープに応じた信号である。
【００２４】
バイアス回路２４０は、リニアアンプ２００にバイアス電圧を供給する。バイアス回路２４０は、ＥＴ方式の場合はバイアス電圧を供給し、ＡＰＴ方式の場合はバイアス電圧の供給を停止する。
【００２５】
キャパシタ２５０は、リニアアンプ２００から出力される電圧と、ＤＣＤＣコンバータ２１０から出力される電圧とを合成する合成回路である。
【００２６】
電源回路１１２の動作の一例について説明する。
【００２７】
ＥＴ方式の場合、バイアス回路２４０は、リニアアンプ２００にバイアス電圧を供給する。従って、リニアアンプ２００及びＤＣＤＣコンバータ２１０の両方が動作する。リニアアンプ２００は、ハイパスフィルタ２２０を介して入力される電源制御信号ＣＴＲＬETに応じた電圧を出力する。また、ＤＣＤＣコンバータ２１０は、ローパスフィルタ２３０を介して入力される電源制御信号ＣＴＲＬETに応じた電圧を出力する。そして、リニアアンプ２００から出力される電圧と、ＤＣＤＣコンバータ２１０から出力される電圧が、キャパシタ２５０によって合成され、ＲＦ信号（ＲＦIN）のエンベロープに応じた電源電圧ＶCCとして出力される。ＥＴ方式の場合に出力される電源電圧ＶCCの範囲は、０．５Ｖ〜４．５Ｖ程度である。
【００２８】
ＡＰＴ方式の場合、バイアス回路２４０は、リニアアンプ２００へのバイアス電圧の供給を停止する。従って、リニアアンプ２００は動作せず、ＤＣＤＣコンバータ２１０のみが動作する。ＤＣＤＣコンバータ２１０は、電源制御信号ＣＴＲＬAPTに応じた電圧を出力する。そして、ＤＣＤＣコンバータ２１０から出力される電圧が、平均出力電力に応じた電源電圧ＶCCとして出力される。ＡＰＴ方式の場合に出力される電源電圧ＶCCの範囲は、０．５Ｖ〜３．４Ｖ程度である。
【００２９】
図３は、電力増幅モジュール１１３の構成例を示す図である。図３に示すように、電力増幅モジュール１１３は、差動増幅器Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１〜Ａ２４、トランスフォーマＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３、及びバイアス回路３００，３１０を備える。
【００３０】
差動増幅器Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１〜Ａ２４のそれぞれは、トランジスタの差動対を含み、差動対に差動入力される信号を増幅した増幅信号を差動出力する。トランジスタは、ＦＥＴであってもよいし、バイポーラトランジスタ（例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ））であってもよい。
【００３１】
差動増幅器Ａ１１〜Ａ１４の差動入力は、トランスフォーマＴＲ１の出力側巻線Ｌ２１〜Ｌ２４と接続されている。また、差動増幅器Ａ１１〜Ａ１４の差動出力は、トランスフォーマＴＲ２の入力側巻線Ｌ３１〜Ｌ３４と接続されている。同様に、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４（第１〜第４の差動増幅器）の差動入力は、トランスフォーマＴＲ２の出力側巻線Ｌ４１〜Ｌ４４と接続されている。また、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４の差動出力は、トランスフォーマＴＲ３の入力側巻線Ｌ５１〜Ｌ５４と接続されている。
【００３２】
トランスフォーマＴＲ１は、入力側巻線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４及び出力側巻線Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４を含む。入力側巻線Ｌ１１〜Ｌ１４は、直列接続され、入力側巻線Ｌ１１の一端にＲＦ信号（ＲＦIN）が入力され、入力側巻線Ｌ１４の一端が接地される。入力側巻線Ｌ１１及び出力側巻線Ｌ２１は、電磁界結合されている。同様に、入力側巻線Ｌ１２〜Ｌ１４及び出力側巻線Ｌ２２〜Ｌ２４も電磁界結合されている。従って、トランスフォーマＴＲ１では、入力側巻線Ｌ１１〜Ｌ１４に入力されたＲＦ信号（ＲＦIN）に応じたＲＦ信号が、出力側巻線Ｌ２１〜Ｌ２４に出力される。
【００３３】
トランスフォーマＴＲ２は、入力側巻線Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４及び出力側巻線Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４を含む。入力側巻線Ｌ３１及び出力側巻線Ｌ４１は、電磁界結合されている。同様に、入力側巻線Ｌ３２〜Ｌ３４及び出力側巻線Ｌ４２〜Ｌ４４も電磁界結合されている。従って、トランスフォーマＴＲ２では、入力側巻線Ｌ３１〜Ｌ３４に入力されたＲＦ信号に応じたＲＦ信号が、出力側巻線Ｌ４１〜Ｌ４４に出力される。なお、入力側巻線Ｌ３１〜Ｌ３４の中点には、差動増幅器Ａ１１〜Ａ１４に供給される電源電圧ＶCCが印加される。
【００３４】
トランスフォーマＴＲ３は、入力側巻線Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４（第１〜第４の入力側巻線）及び出力側巻線Ｌ６１，Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４（第１〜第４の出力側巻線）を含む。出力側巻線Ｌ６１〜Ｌ６４は、直列接続され、出力側巻線Ｌ６４の一端が接地される。入力側巻線Ｌ５１及び出力側巻線Ｌ６１は、電磁界結合されている。同様に、入力側巻線Ｌ５２〜Ｌ５４及び出力側巻線Ｌ６２〜Ｌ６４も電磁界結合されている。従って、トランスフォーマＴＲ３では、入力側巻線Ｌ５１〜Ｌ５４に入力されたＲＦ信号に応じたＲＦ信号（ＲＦOUT）が、出力側巻線Ｌ６１の一端から出力される。なお、入力側巻線Ｌ５１〜Ｌ５４の中点には、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４に供給される電源電圧ＶCCが印加される。また、入力側巻線Ｌ５１〜Ｌ５４及び出力側巻線Ｌ６１〜Ｌ６４の巻線比は、それぞれ２：１である。
【００３５】
バイアス回路３００は、差動増幅器Ａ１１〜Ａ１４にバイアス電圧を供給する。具体的には、差動増幅器を構成するトランジスタがＦＥＴの場合、バイアス回路３００は、ＦＥＴのゲートにバイアス電圧を供給する。また例えば、差動増幅器を構成するトランジスタがバイポーラトランジスタの場合、バイアス回路３００は、バイポーラトランジスタのベースにバイアス電圧を供給する。
【００３６】
バイアス回路３１０は、バイアス回路３００と同様に、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４にバイアス電圧を供給する。ただし、バイアス回路３１０は、モード信号ＭＯＤＥに基づいて、バイアス電圧の供給を制御する。具体的には、ＥＴ方式の場合、バイアス回路３１０は、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２３にバイアス電圧を供給し、差動増幅器Ａ２４へのバイアス電圧の供給を停止する。また、ＡＰＴ方式の場合、バイアス回路３１０は、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４にバイアス電圧を供給する。
【００３７】
電力増幅モジュール１１３は、上述の構成により、二段の増幅回路を構成している。即ち、差動増幅器Ａ１１〜Ａ１４が、１段目（ドライバ段）の増幅回路を構成し、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４が、２段目（出力段）の増幅回路を構成している。このような構成により、電力増幅モジュール１１３は、ＲＦ信号（ＲＦIN）を増幅した増幅信号（ＲＦOUT）を出力する。電力増幅モジュール１１３における増幅回路の段数は二段に限られず、一段であってもよいし、三段以上であってもよい。ただし、いずれの段数の場合であっても、最終段の増幅回路については、バイアス回路３１０によるバイアス電圧の供給制御が行われる。
【００３８】
なお、電力増幅モジュール１１３において、トランスフォーマＴＲ１は、電力増幅モジュール１１３の入力と、１段目の増幅回路の入力との間の整合回路を構成している。同様に、トランスフォーマＴＲ２は、１段目の増幅回路の出力と２段目の増幅回路の入力との間の整合回路を構成している。トランスフォーマＴＲ３は、２段目の増幅回路の出力と電力増幅モジュール１１３の出力との間の整合回路（出力整合）を構成している。
【００３９】
ここで、電力増幅モジュール１１３におけるロードインピーダンスについて説明する。
【００４０】
まず、ＥＴ方式の場合のロードインピーダンスについて説明する。
【００４１】
図４Ａは、ＥＴ方式の場合における出力整合の状態を示す図である。なお、ＥＴ方式の場合、差動増幅器Ａ２４にはバイアス電圧が供給されないため、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２３の３つの差動増幅器による動作となっている。ここで、差動増幅器の差動出力の各々の出力電圧をＶOUT、出力電流をＩOUTとすると、各トランスフォーマの１次側に入力される電圧は２×ＶOUT、電流はＩOUTである。トランスフォーマの巻数比（Ｎ1：Ｎ2）、変圧比（Ｖ1：Ｖ2）、及び変流比（Ｉ1：Ｉ2）の関係式：Ｎ2／Ｎ1＝Ｖ2／Ｖ1＝Ｉ1／Ｉ2から、巻線比２：１の各トランスフォーマでの変換により、２次側に出力される電圧がＶOUT、電流が２×ＩOUTとなる。そして、２次側では、３つの巻線が直列に接続されているため、出力電圧が３×ＶOUT、出力電流が２×ＩOUTとなる。従って、当該構成におけるロードインピーダンスＲLDは、ＲLD＝（３×ＶOUT）／（２×ＩOUT）となる。
【００４２】
図４Ｂは、図４Ａに示した構成を、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路を用いて表した構成における出力整合の状態を示す図である。当該構成では、出力電圧がＶOUT、出力電流が６×ＩOUTとなる。従って、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路換算におけるロードインピーダンスＲLSは、ＲLS＝ＶOUT／（６×ＩOUT）＝（１／９）×｛（３×ＶOUT）／（２×ＩOUT）｝＝（１／９）×ＲLDとなる。従って、ＲLDを５０Ωとすると、ＲLSは約５．６Ωとなる。
【００４３】
次に、ＡＰＴ方式の場合のロードインピーダンスについて説明する。
【００４４】
図５Ａは、ＡＰＴ方式の場合における出力整合の状態を示す図である。なお、ＡＰＴ方式の場合、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４の４つの差動増幅器による動作となっている。図４Ａの場合と同様に、差動増幅器の差動出力の各々の出力電圧をＶOUT、出力電流をＩOUTとすると、各トランスフォーマの１次側に入力される電圧は２×ＶOUT、電流はＩOUTである。巻線比２：１のトランスフォーマでの変換により、２次側に出力される電圧がＶOUT、電流が２×ＩOUTとなる。そして、２次側では、４つの巻線が直列に接続されているため、出力電圧が４×ＶOUT、出力電流が２×ＩOUTとなる。従って、当該構成におけるロードインピーダンスＲLDは、ＲLD＝（４×ＶOUT）／（２×ＩOUT）となる。
【００４５】
図５Ｂは、図５Ａに示した構成を、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路を用いて表した構成における出力整合の状態を示す図である。当該構成では、出力電圧がＶOUT、出力電流が８×ＩOUTとなる。従って、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路換算におけるロードインピーダンスＲLSは、ＲLS＝ＶOUT／（８×ＩOUT）＝（１／１６）×｛（４×ＶOUT）／（２×ＩOUT）｝＝（１／１６）×ＲLDとなる。従って、ＲLDを５０Ωとすると、ＲLSは約３．１Ωとなる。
【００４６】
上述のように、電力増幅モジュール１１３において、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路換算におけるロードインピーダンスは、ＥＴ方式では約５．６Ω、ＡＰＴ方式では約３．１Ωとなる。電源電圧ＶCCの最大値を、ＥＴ方式では４．５Ｖ、ＡＰＴ方式では３．４Ｖとすると、飽和出力電力ＰOUTの最大値は、ＥＴ方式では約３２．７ｄＢｍ、ＡＰＴ方式では約３２．６ｄＢｍとなる。即ち、電力増幅モジュール１１３では、最大出力電力を、ＥＴ方式とＡＰＴ方式でほぼ同一にすることができる。
【００４７】
なお、この最大出力電力において、変調信号によるピーク電力の伸びを４．５ｄＢ、出力整合による損失を１ｄＢとすると、平均出力電力は２７ｄＢｍ程度となる。従って、アンテナまでの損失が４ｄＢ許容されることとなり、セルラー向けとして適切な設計である。
【００４８】
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１１３によれば、ＥＴ方式の場合、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２３にバイアス電圧が供給され、差動増幅器Ａ２４へのバイアス電圧の供給が停止される。また、ＡＰＴ方式の場合、差動増幅器Ａ２１〜Ａ２４にバイアス電圧が供給される。このように、バイアス電圧の供給制御により、同一の電力増幅モジュール１１３により、エミッタ接地（又はソース接地）増幅回路換算におけるロードインピーダンスを調整し、最大出力電力を、ＥＴ方式とＡＰＴ方式でほぼ同一にすることができる。
【００４９】
このように、電力増幅モジュール１１３によれば、モード信号ＭＯＤＥによりＥＴ方式とＡＰＴ方式を切り替えることが可能となる。従って、例えば、受信帯域と送信帯域が近接している周波数帯域において、ＥＴ方式によるノイズの影響が懸念される場合には、当該周波数帯域についてはＡＰＴ方式とし、他の周波数帯域についてはＥＴ方式とするという動作が可能となる。
【００５０】
また、本実施形態の送信ユニット１００においては、電源回路１１２は、ＥＴ方式及びＡＰＴ方式で兼用である。従って、電源回路を個別に設ける必要がなく、回路規模の増大を抑制することができる。また、ＡＰＴ方式の場合には、リニアアンプ２００の動作が停止されるため、消費電力の増大を抑制することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
１００  送信ユニット
１１０  ベースバンド部
１１１  ＲＦ部
１１２  電源回路
１１３  電力増幅モジュール
１１４  フロントエンド部
１１５  アンテナ
２００  リニアアンプ
２１０  ＤＣＤＣコンバータ
２２０  ハイパスフィルタ
２３０  ローパスフィルタ
２４０，３００，３１０  バイアス回路
２５０  キャパシタ
Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４，Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４  差動増幅器
ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３  トランスフォーマ
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４，Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４  入力側巻線
Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４，Ｌ６１，Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４  出力側巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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