(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化によるゲインの変動を抑制するとともに、回路規模の増大を抑制可能な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は、無線周波数信号を増幅する第１のバイポーラトランジスタ３００と、第１のバイポーラトランジスタ３００と熱結合され、無線周波数信号が入力され、第１のバイポーラトランジスタ３００の動作を模擬する第２のバイポーラトランジスタ３１０と、ベースに第１の制御電圧が供給され、エミッタから第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに第１のバイアス電流を出力する第３のバイポーラトランジスタ３１１と、第２のバイポーラトランジスタ３１０のコレクタ電流を検出する第１の抵抗器３３２により生成した第３の制御電圧がベースに供給され、エミッタから第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに第２のバイアス電流を出力する第４のバイポーラトランジスタ３１２と、を備える。【選択図】図３
2017028342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数信号がベースに入力され、前記無線周波数信号を増幅した増幅信号をコレクタから出力する第１のバイポーラトランジスタと、
前記第１のバイポーラトランジスタと熱結合され、前記無線周波数信号がベースに入力され、前記第１のバイポーラトランジスタの動作を模擬する第２のバイポーラトランジスタと、
コレクタに電源電圧が供給され、ベースに第１の制御電圧が供給され、エミッタから、前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに第１のバイアス電流を出力する第３のバイポーラトランジスタと、
第１の端子に第２の制御電圧が供給され、第２の端子が前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、前記第２の端子に、前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタ電流に応じた第３の制御電圧を生成する第１の抵抗器と、
コレクタに前記電源電圧が供給され、ベースに前記第３の制御電圧が供給され、エミッタから、前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに第２のバイアス電流を出力する第４のバイポーラトランジスタと、
を備え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、
前記第２のバイポーラトランジスタのエミッタ面積は、前記第１のバイポーラトランジスタのエミッタ面積より小さい、
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、
第１の端子が前記第３及び第４のバイポーラトランジスタのエミッタと接続され、第２の端子が前記第１のバイポーラトランジスタのベースと接続される第２の抵抗器と、
第１の端子が前記第３及び第４のバイポーラトランジスタのエミッタと接続され、第２の端子が前記第２のバイポーラトランジスタのベースと接続される第３の抵抗器と、
をさらに備え、
前記無線周波数信号が、前記第２の抵抗器の前記第２の端子と前記第１のバイポーラトランジスタのベースとの間、及び、前記第３の抵抗器の前記第２の端子と前記第２のバイポーラトランジスタのベースとの間に供給される、
電力増幅モジュール。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電力増幅モジュールであって、
第１の端子が前記第３及び第４のバイポーラトランジスタのエミッタと接続され、第２の端子が前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースと接続される第４の抵抗器をさらに備え、
前記無線周波数信号が、前記第４の抵抗器の前記第２の端子と前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースとの間に供給される、
電力増幅モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
第５の抵抗器、第５のバイポーラトランジスタ、及び第６のバイポーラトランジスタをさらに備え、
前記第５の抵抗器は、第１の端子に第４の制御電圧が供給され、第２の端子が前記第５のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、
前記第５のバイポーラトランジスタは、ベースとコレクタとが接続され、エミッタが前記第６のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、
前記第６のバイポーラトランジスタは、ベースとコレクタとが接続され、エミッタが接地され、
前記第１及び第６のバイポーラトランジスタが熱結合され、
前記第５のバイポーラトランジスタのベースから、前記第１の制御電圧が出力される、
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、
コレクタが前記第３及び第４のバイポーラトランジスタのエミッタと接続され、ベースが前記第６のバイポーラトランジスタのベースと接続され、エミッタが接地される第７のバイポーラトランジスタをさらに備える、
電力増幅モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第６のバイポーラトランジスタのベースと、前記第７のバイポーラトランジスタのベースとの間に設けられた第６の抵抗器をさらに備える、
電力増幅モジュール。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第１及び第７のバイポーラトランジスタが熱結合されている、
電力増幅モジュール。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
ドレインに前記電源電圧が供給され、ゲートに前記第１の制御電圧が供給され、ソースから、前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに前記第１のバイアス電流を出力する第１の電界効果トランジスタを、前記第３のバイポーラトランジスタの代わりに備え、
ドレインに前記電源電圧が供給され、ゲートに前記第３の制御電圧が供給され、ソースから、前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに前記第２のバイアス電流を出力する第２の電界効果トランジスタを、前記第４のバイポーラトランジスタの代わりに備える、
電力増幅モジュール。
【請求項１０】
請求項５〜８の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
ドレインに前記電源電圧が供給され、ゲートに前記第１の制御電圧が供給され、ソースから、前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに前記第１のバイアス電流を出力する第１の電界効果トランジスタを、前記第３のバイポーラトランジスタの代わりに備え、
ドレインに前記電源電圧が供給され、ゲートに前記第３の制御電圧が供給され、ソースから、前記第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに前記第２のバイアス電流を出力する第２の電界効果トランジスタを、前記第４のバイポーラトランジスタの代わりに備え、
ドレインが前記第５の抵抗器の前記第２の端子と接続され、ゲートとドレインとが接続され、ソースが前記第６のバイポーラトランジスタのコレクタと接続される第３の電界効果トランジスタを、前記第５のバイポーラトランジスタの代わりに備える、
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】
携帯端末における無線通信方式には、第２世代移動通信システム（２Ｇ）や第３／４世代移動通信システム（３Ｇ／４Ｇ）がある。２Ｇでは、携帯端末から連続的にデータを送出するバースト動作時に、規格で定められた波形特性に従って、無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）信号の電力を変化させることが求められる。また、携帯端末では、ＲＦ信号を基地局に送信するために、ＲＦ信号の電力を増幅するための電力増幅モジュールが用いられる。従って、規格で定められた波形特性に従ってＲＦ信号を出力するためには、電力増幅モジュールにおけるゲイン変動を抑制することが求められる。
【０００３】
例えば、特許文献１の図３には、温度変化よるゲイン変動を抑制することを目的とした無線周波数増幅器が開示されている。この無線周波数増幅器は、パワートランジスタＱ１と、パワートランジスタＱ１の１／ｍのサイズの制御トランジスタＱｃとを備えている。パワートランジスタＱ１のベースに入力されるＲＦ信号は、抵抗器Ｒｂ／ｍ及び抵抗器Ｒｂを介して、制御トランジスタＱｃのベースに入力される。温度変化等によるパワートランジスタＱ１のコレクタ電流の変化は、制御トランジスタＱｃのコレクタ電流に反映される。そして、制御トランジスタＱｃのコレクタ電流の変化に応じて差動増幅器を制御することにより、パワートランジスタＱ１のベースに供給されるバイアス電流を制御し、ゲイン変動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、特許文献１に開示された構成では、温度変化によるゲイン変動を抑制するために、差動増幅器を用いてバイアス電流を制御している。そのため、回路規模が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回路規模の増大を伴わずに温度変化によるゲイン変動を抑制することができる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】
【０００７】
本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、無線周波数信号がベースに入力され、無線周波数信号を増幅した増幅信号をコレクタから出力する第１のバイポーラトランジスタと、第１のバイポーラトランジスタと熱結合され、無線周波数信号がベースに入力され、、前記第１のバイポーラトランジスタの動作を模擬する第２のバイポーラトランジスタと、コレクタに電源電圧が供給され、ベースに第１の制御電圧が供給され、エミッタから、第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに第１のバイアス電流を出力する第３のバイポーラトランジスタと、第１の端子に第２の制御電圧が供給され、第２の端子が第２のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、第２の端子に、第２のバイポーラトランジスタのコレクタ電流に応じた第３の制御電圧を生成する第１の抵抗器と、コレクタに電源電圧が供給され、ベースに第３の制御電圧が供給され、エミッタから、第１及び第２のバイポーラトランジスタのベースに第２のバイアス電流を出力する第４のバイポーラトランジスタと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、温度変化によるゲイン変動を抑制するとともに、回路規模の増大を抑制可能な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】
【０００９】
【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１１２の構成例を示す図である。
【図３】増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａの構成を示す図である。
【図４】本実施形態と比較するための比較例の構成を示す図である。
【図５】図４に示す比較例におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本実施形態の増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａにおけるシミュレーション結果を示す図である。
【図７】増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ｂ及びバイアス回路２３０Ｂの構成を示す図である。
【図８】増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ｃの構成を示す図である。
【図９】増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ｄの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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、電力増幅モジュール１１２、フロントエンド部１１３、及びアンテナ１１４を備える。
【００１２】
ベースバンド部１１０は、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。また、ベースバンド部１１０は、電力増幅モジュール１１２におけるゲインを制御するためのモード信号ＭＯＤＥを出力する。
【００１３】
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。
【００１４】
電力増幅モジュール１１２は、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１１２では、ベースバンド部１１０から供給されるモード信号ＭＯＤＥに基づいてバイアス電流の電流量が決定され、ゲインが制御される。
【００１５】
フロントエンド部１１３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１１３から出力される増幅信号は、アンテナ１１４を介して基地局に送信される。
【００１６】
図２は、電力増幅モジュール１１２の構成例を示す図である。図２に示すように、電力増幅モジュール１１２は、増幅回路２００、インダクタ２１０、バイアス制御回路２２０、及びバイアス回路２３０を備える。
【００１７】
増幅回路２００は、ＲＦ信号（ＲＦIN）を増幅して、増幅信号（ＲＦOUT）を出力する。なお、増幅回路の段数は一段に限られず、二段以上であってもよい。
【００１８】
インダクタ２１０は、ＲＦ信号のアイソレーション用に設けられている。増幅回路２００には、インダクタ２１０を介して、電源電圧ＶCCが供給される。
【００１９】
バイアス制御回路２２０は、モード信号ＭＯＤＥに基づいて、バイアス電流ＩBIASを制御するための制御電圧Ｖ1，Ｖ2を出力する。
【００２０】
バイアス回路２３０は、増幅回路２００に対してバイアス電流ＩBIASを供給する。なお、バイアス回路２３０から出力されるバイアス電流の電流量は、制御電圧Ｖ1，Ｖ2により制御される。
【００２１】
図３は、図２に示す増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａの構成を示す図である。
【００２２】
増幅回路２００Ａは、バイポーラトランジスタ３００、キャパシタ３０１、及び抵抗器３０２を備える。バイポーラトランジスタ３００（第１のバイポーラトランジスタ）は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）である。バイポーラトランジスタ３００のベースには、キャパシタ３０１を介して、ＲＦ信号（ＲＦIN）が入力される。バイポーラトランジスタ３００のコレクタには、インダクタ２１０を介して、電源電圧ＶCCが供給される。バイポーラトランジスタ３００のエミッタは接地される。また、バイポーラトランジスタ３００のベースには、抵抗器３０２（第２の抵抗器）を介して、バイアス電流が供給される。そして、バイポーラトランジスタ３００のコレクタから、増幅信号（ＲＦOUT）が出力される。
【００２３】
バイアス回路２３０Ａは、バイポーラトランジスタ３１０，３１１，３１２，３１３，３１４、キャパシタ３２０，３２１、及び抵抗器３３０，３３１，３３２，３３３を備える。バイポーラトランジスタ３１０〜３１４は、それぞれ、例えばＨＢＴである。
【００２４】
バイポーラトランジスタ３１０（第２のバイポーラトランジスタ）は、バイポーラトランジスタ３００の動作を模擬するトランジスタである。バイポーラトランジスタ３１０のベースには、キャパシタ３２０を介して、ＲＦ信号（ＲＦIN）が入力される。バイポーラトランジスタ３１０のコレクタは、抵抗器３３２と接続される。バイポーラトランジスタ３１０のエミッタは接地される。また、バイポーラトランジスタ３１０のベースには、抵抗器３３０（第３の抵抗器）を介して、バイアス電流が供給される。そして、バイポーラトランジスタ３１０のコレクタには、ＲＦ信号（ＲＦIN）を増幅した増幅信号が出力される。即ち、バイポーラトランジスタ３１０のコレクタ電流は、ＲＦ信号（ＲＦIN）に応じたレベルとなる。
【００２５】
なお、バイポーラトランジスタ３１０のエミッタ面積は、バイポーラトランジスタ３００のエミッタ面積より小さくてもよい。バイポーラトランジスタ３１０のエミッタ面積を小さくすることにより、バイアス回路２３０Ａにおける消費電流を低減させることが可能である。
【００２６】
抵抗器３３２（第１の抵抗器）は、第１の端子に制御電圧Ｖ2（第２の制御電圧）が供給され、第２の端子がバイポーラトランジスタ３１０のコレクタと接続される。抵抗器３３２には、バイポーラトランジスタ３１０のコレクタ電流が流れる。これにより、抵抗器３３２の第２の端子には、バイポーラトランジスタ３１０のコレクタ電流に応じた制御電圧Ｖ3（第３の制御電圧）が生成される。
【００２７】
バイポーラトランジスタ３１１（第３のバイポーラトランジスタ）は、バイポーラトランジスタ３００，３１０に供給されるバイアス電流（第１のバイアス電流）を生成するためのトランジスタである。バイポーラトランジスタ３１１のコレクタには、電源電圧（例えば、バッテリ電圧ＶBAT）が供給される。バイポーラトランジスタ３１１のベースは、バイポーラトランジスタ３１３のベースと接続される。バイポーラトランジスタ３１１のベースには、バイアス電流を制御するための制御電圧Ｖ4（第１の制御電圧）が供給される。バイポーラトランジスタ３１１のエミッタは、抵抗器３０２，３３０と接続される。バイポーラトランジスタ３１１のエミッタからは、制御電圧Ｖ4に応じたバイアス電流（第１のバイアス電流）が出力される。
【００２８】
バイポーラトランジスタ３１２（第４のバイポーラトランジスタ）は、バイポーラトランジスタ３００，３１０に供給されるバイアス電流（第２のバイアス電流）を生成するためのトランジスタである。バイポーラトランジスタ３１２のコレクタには、電源電圧（例えば、バッテリ電圧ＶBAT）が供給される。バイポーラトランジスタ３１２のベースは、抵抗器３３３の第１の端子と接続される。抵抗器３３３の第２の端子は、抵抗器３３２の第２の端子と接続される。従って、バイポーラトランジスタ３１２のベースには、抵抗器３３３を介して、制御電圧Ｖ3（第３の制御電圧）（実際には、制御電圧Ｖ3から、バイポーラトランジスタ３１２のベース電流に応じて降下した電圧）が供給される。バイポーラトランジスタ３１２のエミッタは、抵抗器３０２，３３０と接続される。バイポーラトランジスタ３１２のエミッタからは、制御電圧Ｖ3に応じたバイアス電流（第２のバイアス電流）が出力される。
【００２９】
抵抗器３３１（第５の抵抗器）は、第１の端子に制御電圧Ｖ1（第４の制御電圧）が供給され、第２の端子がバイポーラトランジスタ３１３のコレクタと接続される。
【００３０】
バイポーラトランジスタ３１３（第５のバイポーラトランジスタ）は、ベースとコレクタとが接続され、ベースがバイポーラトランジスタ３１１のベースと接続され、エミッタがバイポーラトランジスタ３１４（第６のバイポーラトランジスタ）のコレクタと接続される。バイポーラトランジスタ３１４は、ベースとコレクタとが接続され、エミッタが接地される。バイポーラトランジスタ３１３のベースからは、制御電圧Ｖ1に応じた制御電圧Ｖ4が出力される。
【００３１】
キャパシタ３２１は、第１の端子がバイポーラトランジスタ３１３のベースと接続され、第２の端子が接地される。
【００３２】
増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａにおいて、バイポーラトランジスタ３００，３１０，３１４は熱結合されている。即ち、バイポーラトランジスタ３００，３１０，３１４は、１つのトランジスタの温度が変動すると、他のトランジスタの温度も変動するように、集積回路上で近接配置されている。
【００３３】
増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａの動作を説明する。
【００３４】
バイポーラトランジスタ３００の動作により、バイポーラトランジスタ３００の温度が変化すると、増幅回路２００Ａのゲインが変化する。具体的には、温度が変化すると、エミッタ接地電流増幅率（以下、単に「電流増幅率」という。）β及びベース・エミッタ間電圧ＶBEが変化する。電流増幅率β及びベース・エミッタ間電圧ＶBEともに、温度上昇に伴い低下する。バイポーラトランジスタ３００のベース電圧及びコレクタ電圧が一定であるとすると、電流増幅率βの低下はアイドリング電流を減少させる。また、ベース・エミッタ間電圧ＶBEの低下はアイドリング電流を増加させる。ここで、電流増幅率βとベース・エミッタ間電圧ＶBEは、アイドリング電流への寄与率が異なるため、電流増幅率β及びベース・エミッタ間電圧ＶBEの変化により、増幅回路２００Ａのゲインが変動する。
【００３５】
例えば、温度上昇によりバイポーラトランジスタ３００の電流増幅率βが低下した時、バイアス電流ＩBIASが一定であるとすると、増幅回路２００Ａのゲインは低下する。この時、バイポーラトランジスタ３１０は、バイポーラトランジスタ３００の動作を模擬するため、バイポーラトランジスタ３００と同様の温度変化となる。従って、バイポーラトランジスタ３１０の電流増幅率βが低下し、制御電圧Ｖ3が上昇する。制御電圧Ｖ3が上昇すると、バイポーラトランジスタ３１２のエミッタから出力されるバイアス電流が増加する。これにより、バイポーラトランジスタ３００に供給されるバイアス電流ＩBIASが増加し、増幅回路２００Ａのゲインの低下が抑制される。
【００３６】
なお、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａにおいては、バイポーラトランジスタ３００，３１０が熱結合されているため、バイポーラトランジスタ３００，３１０における、温度変化に伴う電流増幅率βの変化をより正確に連動させることが可能である。
【００３７】
また、例えば、温度上昇によりバイポーラトランジスタ３００のベース・エミッタ間電圧ＶBEが低下した時、バイアス電流が一定であるとすると、増幅回路２００Ａのゲインは上昇する。増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａにおいては、バイポーラトランジスタ３００，３１４が熱結合されている。従って、バイポーラトランジスタ３１４は、バイポーラトランジスタ３００と同様の温度変化となる。従って、バイポーラトランジスタ３１４のベース・エミッタ間電圧ＶBEが低下し、制御電圧Ｖ4が低下する。制御電圧Ｖ4が低下すると、バイポーラトランジスタ３１１のエミッタから出力されるバイアス電流が減少する。これにより、バイポーラトランジスタ３００に供給されるバイアス電流ＩBIASが減少し、増幅回路２００Ａのゲインの上昇が抑制される。
【００３８】
このように、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａでは、バイポーラトランジスタ３００の温度変化によるゲインの変動を抑制することができる。また、バイアス回路２３０Ａは、バイアス電流を制御するための構成として、差動増幅器を使う場合を比較して、回路規模の増大が小さくてすむ。
【００３９】
また、増幅回路２００Ａでは、ＲＦ信号（ＲＦIN）が、キャパシタ３０１を介して、抵抗器３０２とバイポーラトランジスタ３００のベースとの間に供給される。同様に、バイアス回路２３０Ａでは、ＲＦ信号（ＲＦIN）が、キャパシタ３２０を介して、抵抗器３３０とバイポーラトランジスタ３１０のベースとの間に供給される。このように、バイポーラトランジスタ３１０へのＲＦ信号（ＲＦIN）の供給経路は、バイポーラトランジスタ３００へのＲＦ信号（ＲＦIN）の供給経路と同等である。例えば、バイポーラトランジスタ３１０へのＲＦ信号（ＲＦIN）の供給経路上に抵抗器が存在すると、ＲＦ信号（ＲＦIN）の交流成分が減衰され、バイポーラトランジスタ３１０における模擬精度が低下する。図３に示す構成では、ＲＦ信号（ＲＦIN）が、バイポーラトランジスタ３００，３１０に同等の経路で供給されるため、バイポーラトランジスタ３１０における模擬精度の低下を防ぐことが可能となる。これにより、温度変化によるゲインの変動の抑制効果が向上する。
【００４０】
本実施形態の増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａにおいて、電流増幅率βの変化に伴うゲインの変動が抑制されることについて、シミュレーション結果を用いて説明する。図４は、本実施形態と比較するための比較例の構成を示す図である。比較例は、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路４００を含む。なお、図３に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図４に示すように、バイアス回路４００は、バイポーラトランジスタ３１１，３１３，３１４、キャパシタ３２１、及び抵抗器３３１を備える。なお、バイアス回路４００は、バイアス回路２３０Ａにおける、バイポーラトランジスタ３１０，３１２、キャパシタ３２０、及び抵抗器３３０，３３２，３３３を備えない。即ち、バイアス回路４００は、バイポーラトランジスタ３００の温度変化に伴う電流増幅率βの変化による増幅回路４００Ａのゲイン変動を抑制する構成を備えない。なお、バイポーラトランジスタ３００，３１４は熱結合されている。
【００４２】
図５は、図４に示す比較例におけるシミュレーション結果を示す図である。図５において、横軸は時間（秒）、縦軸は出力電力（ｄＢｍ）である。なお、縦軸は、出力電力の目標レベルをゼロとして規格化されている。図５には、出力電力の目標レベル、上限、及び下限が示されている。図５は、出力電力が目標レベルとなるようにパルス信号を出力した結果である。図５に示す結果では、特に、動作開始から２００マイクロ秒の期間においてゲインが変動している。
【００４３】
図６は、本実施形態の増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａにおけるシミュレーション結果を示す図である。横軸及び縦軸は図５と同様である。図６は、図５と同様に、出力電力が目標レベルとなるようにパルス信号を出力した結果である。図６に示す結果では、図５に示す結果と比較すると、特に、動作開始から２００マイクロ秒の期間において、ゲインの変動量が低減されていることがわかる。このように、シミュレーション結果からも、本実施形態の増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａでは、電流増幅率βの変化に伴うゲイン変動が抑制されることがわかる。
【００４４】
図７は、増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ｂ及びバイアス回路２３０Ｂの構成を示す図である。なお、図３に示した増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａと同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
増幅回路２００Ｂは、図３に示した増幅回路２００Ａにおけるキャパシタ３０１及び抵抗器３０２を備えない。バイアス回路２３０Ｂは、図３に示したバイアス回路２３０Ａにおけるキャパシタ３２０を備えない。そして、バイポーラトランジスタ３００，３１０のベースには、キャパシタ７００を介して、ＲＦ信号（ＲＦIN）が入力される。また、抵抗器３３０（第４の抵抗器）の第１の端子は、バイポーラトランジスタ３１１，３１２のエミッタに接続され、抵抗器３３０の第２の端子は、バイポーラトランジスタ３００，３１０のベースに接続される。即ち、図７に示す構成では、キャパシタ７００及び抵抗器３３０が、増幅回路２００Ｂ及びバイアス回路２３０Ｂで共用されている。このような構成においても、図３に示す構成と同様の効果を奏することができる。また、キャパシタ７００及び抵抗器３３０が共用されることにより、電力増幅モジュール１１２の回路規模を小さくすることが可能となる。
【００４６】
図８は、増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ｃの構成を示す図である。なお、図３に示した増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａと同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
バイアス回路２３０Ｃは、図３に示したバイアス回路２３０Ａが備える要素に加えて、バイポーラトランジスタ８００及び抵抗器８１０を備える。バイポーラトランジスタ８００は、例えば、ＨＢＴである。バイポーラトランジスタ８００（第７のバイポーラトランジスタ）は、コレクタがバイポーラトランジスタ３１１，３１２のエミッタと接続され、ベースが抵抗器８１０（第６の抵抗器）を介してバイポーラトランジスタ３１４のベースと接続され、エミッタが接地される。バイポーラトランジスタ８００は、バイポーラトランジスタ３００と熱結合されている。
【００４８】
図８に示す構成では、バイアス回路２３０Ｃにバイポーラトランジスタ８００が設けられていることにより、電力増幅モジュール１１２の線形性劣化を抑制することができる。この点について、説明する。
【００４９】
バイアス回路２３０Ｃでは、バイポーラトランジスタ３１１，３１２のエミッタからバイアス電流が出力される。ここで、バイアス電流は、ＲＦ信号（ＲＦIN）の影響により振幅変動する。ＲＦ信号（ＲＦIN）のレベルが大きくなると、バイアス電流の振幅も大きくなる。そして、バイアス電流の振幅が大きくなると、負の電流（抵抗器３０２，３３０からバイポーラトランジスタ３１１，３１２のエミッタ方向の電流）が発生する。
【００５０】
バイポーラトランジスタ８００が無い構成（即ち、図３に示すバイアス回路２３０Ａ）の場合、負の電流は、バイポーラトランジスタ３１１，３１２のベース・エミッタＰＮ接合の整流作用によりカットされることがある。負の電流がカットされると、平均バイアス電流が上昇し、増幅回路２００Ａのゲインが大きくなる。そして、増幅回路２００Ａのゲインの増大は、電力増幅モジュール１１２の線形性低下に繋がる。
【００５１】
バイアス回路２３０Ｃでは、負の電流は、バイポーラトランジスタ８００を介して接地に流れ込む。従って、バイアス回路２３０Ｃでは、バイアス電流の負の部分がカットされることがないため、ＲＦ信号（ＲＦIN）のレベルが大きくなった場合に平均バイアス電流が上昇することを抑制することができる。これにより、電力増幅モジュール１１２におけるゲインの線形性劣化を抑制することができる。
【００５２】
このように、図８に示す構成では、図３に示す構成と同様の効果に加えて、電力増幅モジュール１１２におけるゲインの線形性劣化を抑制することができる。
【００５３】
また、図８に示す構成では、バイポーラトランジスタ３１４のベースと、バイポーラトランジスタ８００のベースとの間に抵抗器８１０が設けられている。これにより、バイポーラトランジスタ８００に流れる電流量を調整することができる。
【００５４】
また、図８に示す構成では、バイポーラトランジスタ８００がバイポーラトランジスタ３００と熱結合されている。これにより、バイポーラトランジスタ８００に流れる電流量が、バイポーラトランジスタ８００の温度変化に伴って調整される。
【００５５】
なお、図７に示す構成においても、図８と同様の構成を採用することができる。
【００５６】
図９は、増幅回路２００及びバイアス回路２３０の構成例である、増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ｄの構成を示す図である。なお、図３に示した増幅回路２００Ａ及びバイアス回路２３０Ａと同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
バイアス回路２３０Ｄは、バイアス回路２３０Ａのバイポーラトランジスタ３１１，３１２，３１３の代わりに、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９００，９０１，９０２を備える。
【００５８】
ＦＥＴ９００（第１の電界効果トランジスタ）のドレインには、バッテリ電圧ＶBATが供給される。ＦＥＴ９００のゲートは、ＦＥＴ９０２のゲートと接続される。ＦＥＴ９００のゲートには、制御電圧Ｖ4が供給される。ＦＥＴ９００のソースは、抵抗器３０２，３３０と接続される。
【００５９】
ＦＥＴ９０１（第２の電界効果トランジスタ）のドレインには、バッテリ電圧ＶBATが供給される。ＦＥＴ９０１のゲートは、抵抗器３３３の第１の端子と接続される。抵抗器３３３の第２の端子は、抵抗器３３２の第２の端子と接続される。従って、ＦＥＴ９０１のゲートには、抵抗器３３３を介して、制御電圧Ｖ3（実際には、制御電圧Ｖ3から、ＦＥＴ９０１のゲート電流に応じて降下した電圧）が供給される。ＦＥＴ９０１のソースは、抵抗器３０２，３３０と接続される。
【００６０】
ＦＥＴ９０２（第３の電界効果トランジスタ）のドレインは、抵抗器３３１の第２の端子と接続される。ＦＥＴ９０２は、ゲートとドレインとが接続され、ゲートがＦＥＴ９００のゲートと接続され、ソースがバイポーラトランジスタ３１４のコレクタと接続される。ＦＥＴ９０２のゲートからは、制御電圧Ｖ1に応じた制御電圧Ｖ4が出力される。
【００６１】
バイアス回路２３０Ｄでは、バイアス回路２３０Ａのバイポーラトランジスタ３１１，３１２，３１３と同様に、ＦＥＴ９００，９０１，９０２が動作する。これにより、バイアス回路２３０Ｄでは、バイアス回路２３０Ａと同様の効果を奏することができる。また、バイアス回路２３０Ｄでは、ＦＥＴ９００，９０１，９０２が用いられることにより、バイポーラトランジスタ３１１，３１２，３１３が用いられる場合よりも、低電圧動作が可能となる。
【００６２】
なお、図７に示したバイアス回路２３０Ｂ、及び、図８に示したバイアス回路２３０Ｃにおいても、バイポーラトランジスタ３１１，３１２，３１３の代わりに、ＦＥＴ９００，９０１，９０２を備えてもよい。
【００６３】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。図３に示した構成では、バイポーラトランジスタ３１２から出力されるバイアス電流が、バイポーラトランジスタ３００の動作を模擬するバイポーラトランジスタ３１０のコレクタ電流に応じて制御される。これにより、バイポーラトランジスタ３００の温度変化によるゲインの変動を抑制することができる。また、バイアス回路２３０Ａは、バイアス電流を制御するための構成として、差動増幅器が不要であるため、回路規模の増大を抑制することができる。図７〜図９に示した構成においても同様である。
【００６４】
また、図３に示した構成では、バイポーラトランジスタ３００，３１０が熱結合されているため、バイポーラトランジスタ３１０による模擬精度が向上され、バイポーラトランジスタ３００の温度変化によるゲインの変動を抑制する効果が向上する。図７〜図９に示した構成においても同様である。
【００６５】
さらに、図３に示した構成では、バイポーラトランジスタ３００の動作を模擬するバイポーラトランジスタ３１０のエミッタ面積は、バイポーラトランジスタ３００のエミッタ面積より小さい。これにより、消費電流を低減させることが可能である。図７〜図９に示した構成においても同様である。
【００６６】
また、図３に示した構成では、バイポーラトランジスタ３１０へのＲＦ信号（ＲＦIN）の供給経路が、バイポーラトランジスタ３００へのＲＦ信号（ＲＦIN）の供給経路と同等である。これにより、バイポーラトランジスタ３１０における模擬精度の低下が防止され、温度変化によるゲインの変動の抑制効果が向上する。図７〜図９に示した構成においても同様である。
【００６７】
また、図３に示した構成では、バイポーラトランジスタ３１４はバイポーラトランジスタ３００と熱結合されている。従って、バイポーラトランジスタ３１４のベース・エミッタ間電圧ＶBEは、バイポーラトランジスタ３００のベース・エミッタ間電圧ＶBEに伴って変化する。そして、バイポーラトランジスタ３１４のベース・エミッタ間電圧ＶBEが変化に伴って、バイポーラトランジスタ３１１のベースに供給される制御電圧Ｖ4が変化することにより、バイポーラトランジスタ３１１から出力されるバイアス電流が変化する。これにより、バイポーラトランジスタ３００の温度変化によるゲインの変動を抑制することができる。図７〜図９に示した構成においても同様である。
【００６８】
また、図８に示した構成では、ＲＦ信号（ＲＦIN）のレベルが大きくなった場合に発生する負の電流（抵抗器３０２，３３０からバイポーラトランジスタ３１１１，３１２のエミッタ方向の電流）は、バイポーラトランジスタ８００を介して接地に流れ込む。これにより、平均バイアス電流の上昇が抑制され、電力増幅モジュール１１２におけるゲインの線形性劣化を抑制することができる。
【００６９】
また、図８に示した構成では、バイポーラトランジスタ３１４のベースと、バイポーラトランジスタ８００のベースとの間に抵抗器８１０が設けられている。これにより、バイポーラトランジスタ８００に流れる電流量を調整することができる。
【００７０】
さらに、図８に示した構成では、バイポーラトランジスタ８００がバイポーラトランジスタ３００と熱結合されている。これにより、バイポーラトランジスタ８００に流れる電流量が、バイポーラトランジスタ８００の温度変化に伴って調整される。
【００７１】
また、図９に示した構成は、図３に示した構成におけるバイポーラトランジスタ３１１，３１２，３１３の代わりに、ＦＥＴ９００，９０１，９０２を備える。これにより、バイポーラトランジスタ３１１，３１２，３１３が用いられる場合よりも、低電圧動作が可能となる。
【００７２】
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】
【００７３】
１００  送信ユニット
１１０  ベースバンド部
１１１  ＲＦ部
１１２  電力増幅モジュール
１１３  フロントエンド部
１１４  アンテナ
２００，２００Ａ  増幅回路
２１０  インダクタ
２２０  バイアス制御回路
２３０，２３０Ａ，４００  バイアス回路
３００，３１０，３１１，３１２，３１３，３１４，８００  バイポーラトランジスタ
３０１，３２０，３２１，７００  キャパシタ
３０２，３３０，３３１，３３２，３３３，８１０  抵抗器
９００，９０１，９０２  電界効果トランジスタ
【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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