(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得を変化させることが可能な可変増幅回路と、
互いに並列接続された複数の差動増幅回路を有すると共に、前記複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流を合成し、その合成した制御電流に基づいて、前記可変増幅回路の利得を制御する制御回路とを備え、
前記複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として前記利得制御電圧に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れるようになされている
ことを特徴とする利得可変増幅回路。
【請求項２】
更に、前記複数の差動増幅回路には、それぞれの電流を合成した場合に、結果として前記利得制御電圧に対する直線性が改善されるような、互いに異なる値の制御電流が流れるようになされていることを特徴とする請求項１に記載の利得可変増幅回路。
【請求項３】
前記複数の差動増幅回路は、それぞれ一対のトランジスタを含み、
前記複数の差動増幅回路には、前記一対のトランジスタのうちの第１のトランジスタのベース端子を介して、前記利得制御電圧が共通に印加されることを特徴とする請求項１または２に記載の利得可変増幅回路。
【請求項４】
更に、前記複数の差動増幅回路には、それぞれ異なる電流を供給する電流源が接続されていると共に、前記一対のトランジスタのうちの第２のトランジスタのベース端子を介して、それぞれ異なる値の電圧が印加されることを特徴とする請求項３に記載の利得可変増幅回路。
【請求項５】
前記複数の差動増幅回路のそれぞれの第２のトランジスタのベース端子に印加される電圧値をＶ1，Ｖ2，Ｖ3，…Ｖn（ｎは整数）とすると、
Ｖ1−Ｖ2＝Ｖ2−Ｖ3＝…＝Ｖn-1−Ｖn
の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の利得可変増幅回路。
【請求項６】
前記条件式における「Ｖ1−Ｖ2，Ｖ2−Ｖ3，…Ｖn-1−Ｖn」の値が部分的に異なっていることを特徴とする請求項５に記載の利得可変増幅回路。
【請求項７】
前記複数の差動増幅回路において、連続配置された少なくとも４つの差動増幅回路のそれぞれの第１のトランジスタのコレクタ端子に流れる前記制御電流としてのコレクタ電流をＩ1，Ｉ2，…Ｉn（ｎは整数）とすると、
（Ｉn-3＋Ｉn-2）＜（Ｉn-1＋Ｉn）
の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の利得可変増幅回路。
【請求項８】
前記電流源は、前記複数の差動増幅回路に供給する電流を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の利得可変増幅回路。
【請求項９】
利得を変化させることが可能な可変増幅回路を制御するための利得制御回路であって、
互いに並列接続された複数の差動増幅回路を有すると共に、前記複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流を合成し、その合成した制御電流に基づいて、前記可変増幅回路の利得を制御する制御回路を備え、
前記複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として前記利得制御電圧に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れるようになされている
ことを特徴とする利得制御回路。
【請求項１０】
送信信号に対する信号処理を行う送信装置と、受信信号に対する信号処理を行う受信装置と、前記送信装置または前記受信装置の少なくとも一方に設けられ、前記送信信号または前記受信信号を可変的に増幅する利得可変増幅回路とを備えた通信機器であって、
前記利得可変増幅回路は、
利得を変化させることが可能な可変増幅回路と、
互いに並列接続された複数の差動増幅回路を有すると共に、前記複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流を合成し、その合成した制御電流に基づいて、前記可変増幅回路の利得を制御する制御回路とを備え、
前記複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として前記利得制御電圧に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れるようになされている
ことを特徴とする通信機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利得の制御機能を備えた利得可変増幅回路および利得の可変的な制御を行う利得制御回路並びに利得可変増幅回路を用いて信号の送受信に関する処理を行う携帯電話機等の通信機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
利得制御回路は、入力信号等に応じて増幅回路の利得を可変的に制御することにより、増幅回路の出力信号を所望のレベルに制御するものである。このような利得制御を入力信号等に応じて自動的に行う回路は、「ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路」と呼ばれている。このＡＧＣ回路によるＡＧＣ機能を利用して利得を可変的に増幅する利得可変増幅回路（以下、「ＡＧＣ増幅回路」という。）は、例えば、携帯電話機等の信号処理回路において利用されている。
【０００３】
例えば、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ：符号分割多元接続）方式の携帯電話機においては、受信信号の強度と基地局における到達信号の強度とを均一に維持するために、受信信号のレベルを基準として、送信電力の制御を行っている。より具体的には、例えば、移動局（携帯電話機）と基地局との距離が大きくなるに従って、移動局の信号出力のレベルを大きくするような制御を行う。このような制御を行うために、ＣＤＭＡ方式の携帯電話機では、受信回路および送信回路に、利得を直線的に８０ｄＢ以上可変できるようなＡＧＣ増幅回路が必要とされる。ＣＤＭＡ方式の携帯電話機では、このように受信信号の信号レベルを送信電力に反映させることで、１つの周波数帯に割り当てられた４０以上のユーザの通信の維持を行う。
【０００４】
なお、受信信号の信号レベルを送信電力に反映させるためには、送信側のＡＧＣ増幅回路と受信側のＡＧＣ増幅回路とを連動して動作させる必要があるが、このためには、８０ｄＢ以上の広範囲のダイナミックレンジにわたって、各ＡＧＣ増幅回路に入力されるＡＧＣ電圧の値と、各ＡＧＣ増幅回路における利得との間に優れた直線性の関係があることが必要とされる。
【０００５】
図８は、ＣＤＭＡ方式の携帯電話機等に利用される一般的なＡＧＣ増幅回路の構成例を示すものである。この図に示したＡＧＣ増幅回路は、入力信号ＩＮを可変的に増幅可能な可変増幅回路１０１と、この可変増幅回路１０１における利得の制御を行うコントロール回路１０２とを備えている。この図に示したＡＧＣ増幅回路には、可変増幅回路１０１の入力端子１１４，１１５を介して入力信号ＩＮが入力され、コントロール回路１０２の入力端子１１３を介してＡＧＣ電圧（利得制御電圧）ＶAGC が入力されるようになっている。また、この図に示したＡＧＣ増幅回路においては、出力端子１１７，１１８を介して可変増幅回路１０１によって増幅された出力信号ＯＵＴが出力されるようになっている。
【０００６】
可変増幅回路１０１は、負荷抵抗として設けられた抵抗Ｒ１１１，Ｒ１１２と、増幅用に設けられた一対のトランジスタＴ１０７，Ｔ１０８と、可変増幅回路１０１における電流源となるトランジスタＴ１０４とを有している。この可変増幅回路１０１には、入力端子１１６を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されるようになっている。
【０００７】
この可変増幅回路１０１において、抵抗Ｒ１１１，Ｒ１１２の一端は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子１１６に共通接続されている。抵抗Ｒ１１１の他端は、トランジスタＴ１０７のコレクタ端子に接続されている。抵抗Ｒ１１２の他端は、トランジスタＴ１０８のコレクタ端子に接続されている。抵抗Ｒ１１１とトランジスタＴ１０７のコレクタ端子との間には、出力信号ＯＵＴを出力するための出力端子１１７が接続されている。抵抗Ｒ１１２とトランジスタＴ１０８のコレクタ端子との間には、出力信号ＯＵＴを出力するための出力端子１１８接続されている。トランジスタＴ１０７、Ｔ１０８のベース端子は、それぞれ入力信号ＩＮが入力される入力端子１１４，１１５に接続されている。トランジスタＴ１０７、Ｔ１０８のエミッタ端子は、トランジスタＴ１０４のコレクタ端子に共通接続されている。トランジスタＴ１０４のエミッタ端子は、接地されている。トランジスタＴ１０４のベース端子は、コントロール回路１０２に接続されている。
【０００８】
コントロール回路１０２は、可変増幅回路１０１に対するいわゆるＡＧＣ機能を実現するための回路である。このコントロール回路１０２は、電圧／電流変換作用を有する一対のトランジスタＴ１０１，Ｔ１０２と、可変増幅回路１０１のトランジスタＴ１０４とでカレントミラー回路１０４を形成するトランジスタＴ１０３と、カレントミラー回路１０３を形成する一対のトランジスタＴ１０９，Ｔ１１０とを有している。このコントロール回路１０２には、入力端子１１１，１１２を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されるようになっている。
【０００９】
このコントロール回路１０２において、トランジスタＴ１０１のベース端子には、ＡＧＣ電圧ＶAGC が入力される入力端子１１３が接続されている。トランジスタＴ１０１のコレクタ端子は、カレントミラー回路１０３に接続されている。トランジスタＴ１０１，Ｔ１０２のエミッタ端子は、電流値Ｉ０の電流を供給する電流源Ｉａに共通接続されている。トランジスタＴ１０２のベース端子には、固定電圧ＶＢが印加されている。トランジスタＴ１０２のコレクタ端子には、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子１１２が接続されている。
【００１０】
カレントミラー回路１０３を形成している一対のトランジスタＴ１０９，Ｔ１１０のベース端子は、互いのベース端子に共通接続されている。また、トランジスタＴ１０９，Ｔ１１０のベース端子は、トランジスタＴ１０９のコレクタ端子にダイオード接続されている。トランジスタＴ１０９，Ｔ１１０のエミッタ端子は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子１１１に共通接続されている。トランジスタＴ１０９のコレクタ端子は、トランジスタＴ１０１のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＴ１１０のコレクタ端子は、トランジスタＴ１０３のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＴ１０３のベース端子は、可変増幅回路１０１におけるトランジスタＴ１０４のベース端子に接続され、トランジスタＴ１０４とでカレントミラー回路１０４を形成している。また、トランジスタＴ１０３のベース端子は、自身のコレクタ端子にダイオード接続されている。トランジスタＴ１０３のエミッタ端子は、接地されている。
【００１１】
なお、同図では、可変増幅回路１０１を１段のみの構成としているが、１段の可変増幅回路１０１によって得られる利得の可変量は、３０〜４０ｄＢ程度である。従って、通常のＣＤＭＡ方式の携帯電話機に必要とされる８０ｄＢ以上の利得の可変量を実現するためには、実際には、可変増幅回路１０１と同等の回路を３段以上従属接続する必要がある。この接続は、同図に示したように、トランジスタＴ１０４に相当するトランジスタＴ１０５，Ｔ１０６，…のベース端子を、トランジスタＴ１０４のベース端子に共通接続すると共に、コントロール回路１０２におけるトランジスタＴ１０３のベース端子に接続し、トランジスタＴ１０４によって形成されるカレントミラー回路１０４と同様に、トランジスタＴ１０３とトランジスタＴ１０５，Ｔ１０６，…とでそれぞれカレントミラー回路が形成されるようにして行う。
【００１２】
以上のような構成のＡＧＣ増幅回路では、ＡＧＣ電圧ＶAGC が入力されると、コントロール回路１０２における一対のトランジスタＴ１０１，Ｔ１０２の電圧／電流変換作用により、トランジスタＴ１０１にＡＧＣ電圧ＶAGC の大きさに応じたコレクタ電流Ｉ１０１が流れる。また、トランジスタＴ１０３には、カレントミラー回路１０３の作用により、トランジスタＴ１０１におけるコレクタ電流Ｉ１０１に連動してコレクタ電流Ｉ１０２が流れる。更に、可変増幅回路１０１のトランジスタＴ１０４には、カレントミラー回路１０４の作用により、トランジスタＴ１０３におけるコレクタ電流Ｉ１０２に連動してコレクタ電流ＩAGC1が流れる。可変増幅回路１０１を複数従属接続した場合には、従属接続された他の可変増幅回路のトランジスタＴ１０５，Ｔ１０６，…に、可変増幅回路１０１のトランジスタＴ１０４と同様に、トランジスタＴ１０３におけるコレクタ電流Ｉ１０２に連動してコレクタ電流ＩAGC2，ＩAGC3，…が流れる。
【００１３】
ここで、可変増幅回路１０１においては、理論的に、コレクタ電流ＩAGC1が指数関数的にコントロールされると、トランジスタＴ１０７，Ｔ１０８の利得が直線的に変化する。従って、コントロール回路１０２において、ＡＧＣ電圧ＶAGC に応じて流れるトランジスタＴ１０１のコレクタ電流Ｉ１０１が指数関数的に制御されれば、可変増幅回路１０１におけるコレクタ電流ＩAGC1が指数関数的にコントロールされることになり、トランジスタＴ１０７，Ｔ１０８の利得を直線的に制御することが可能となる。これは、可変増幅回路１０１を複数従属接続した場合の他の可変増幅回路についても同様である。
【００１４】
次に、以上のようなＡＧＣ増幅回路によって得られる利得ＰＧ［ｄＢ］について説明する。
【００１５】
一般に、上述したＡＧＣ増幅回路においては、以下の式（Ａ）で表される関係がある。なお、式（Ａ）において、ｑは電子の単位電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。式（Ａ）は、可変増幅回路１０１において、定電流源に相当するトランジスタＴ１０４のコレクタ電流ＩAGC1が指数関数的に制御されると、トランジスタＴ１０７，Ｔ１０８の電力利得ＰＧ〔ｄＢ〕が直線的に変化することを示している。
【００１６】
ＰＧ∝２０log （ＩAGC1＊ｑ／ｋＴ）…（Ａ）
【００１７】
また、上述したＡＧＣ増幅回路においては、以下の式（Ｂ）で表される関係がある。なお、式（Ｂ）において、ＩｓはトランジスタＴ１０４の逆方向飽和電流である。式（Ｂ）は、直線的に変化するＡＧＣ電圧ＶAGC に対して可変増幅回路１０１のコレクタ電流ＩAGC1が、指数関数的に変化することを示している。以上の式（Ａ），式（Ｂ）から分かるように、図８に示したＡＧＣ増幅回路の電力利得ＰＧは、ＡＧＣ電圧ＶAGC の直線的な変化に応じて、同様に直線的に変化する。
【００１８】
ＩAGC1∝Ｉｓ＊exp （ＶAGC ＊ｑ／ｋＴ）…（Ｂ）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述のように、ＡＧＣ増幅回路では、理論的に、可変増幅回路１０１においてコレクタ電流ＩAGC1が指数関数的にコントロールされると、トランジスタＴ１０７，Ｔ１０８の利得が直線的に変化する。このとき、電流ＩAGC1は、コントロール回路１０２のトランジスタＴ１０１，１０２によって指数関数的にコントロールされるので、ＡＧＣ増幅回路の電力利得ＰＧは、ＡＧＣ電圧ＶAGC の直線的な変化に応じて、直線的に変化する。ここで、ＡＧＣ電圧ＶAGC と可変増幅回路１０１の利得との関係は、例えば、温度等の外部環境に変化があった場合においても、一定に保たれていることが望ましい。しかしながら、従来のＡＧＣ増幅回路では、以下で説明するように、例えば、温度によって、ＡＧＣ電圧ＶAGC と可変増幅回路１０１の利得との関係が崩れてしまうという問題があった。
【００２１】
図９は、ＡＧＣ電圧ＶAGC とトランジスタＴ１０１のコレクタ電流Ｉ１０１とにおける温度依存性の関係について示す図であり、横軸がＡＧＣ電圧ＶAGC を示し、縦軸が、コレクタ電流Ｉ１０１を示している。また、図１０は、ＡＧＣ電圧ＶAGC と可変増幅回路１０１の利得ＰＧとにおける温度依存性の関係について示す図であり、横軸がＡＧＣ電圧ＶAGC を示し、縦軸が、利得ＰＧを示している。これらの図では、それぞれ温度が７５°Ｃ（符号１０４，１０７），２５°Ｃ（符号１０３，１０６），−２５°Ｃ（符号１０５，１０８）の３つの場合の関係について示している。
【００２２】
図９に示したように、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対するトランジスタＴ１０１のコレクタ電流Ｉ１０１の関係は、温度が７５°Ｃの場合、２５°Ｃの場合、−２５°Ｃの場合でそれぞれ異なっている。このとき、ＡＧＣ電圧ＶAGC の値が、トランジスタＴ１０２のベース端子に印加される固定電圧ＶＢとほぼ同値である点を境にして、温度特性がほぼ対称となるような関係となっている。例えば、温度が７５°Ｃの場合には、ＡＧＣ電圧ＶAGC の値がＶＢより小さいときには温度特性が２５°Ｃの場合に対してマイナスであり、コレクタ電流Ｉ１０１が減少する。逆に、ＡＧＣ電圧ＶAGC の値がＶＢより大きいときには温度特性が２５°Ｃの場合に対してプラスであり、コレクタ電流Ｉ１０１が増加する。また、温度が−２５°Ｃの場合には、温度が７５°Ｃの場合における温度特性とは反対の傾向となっている。なお、ＡＧＣ電圧ＶAGC の値がＶＢのときには、トランジスタＴ１０１のコレクタ電流Ｉ１０１の値は、トランジスタＴ１０１，Ｔ１０２に接続された電流源Ｉａから供給される電流値Ｉ０の１／２となっている。なお、コレクタ電流Ｉ１０１が温度依存性をもつ原因は、トランジスタＴ１０１のベース・エミッタ間の電圧Ｖｂｅの温度特性に起因している。
【００２３】
このようにＡＧＣ電圧ＶAGC に対するトランジスタＴ１０１のコレクタ電流Ｉ１０１が温度依存性を持っているため、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対するトランジスタＴ１０７、１０８の利得ＰＧは、図１０に示すように、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対するコレクタ電流Ｉ１０１と同様の温度依存性を持ってしまう。
【００２４】
以上のように、従来のＡＧＣ増幅回路では、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対して電圧／電流変換作用を有するトランジスタＴ１０１、Ｔ１０２に温度依存性があるため、温度によってＡＧＣ増幅回路の利得が変動し、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する利得ＰＧの傾斜が変化するという問題があった。このような温度依存性は、特に、可変増幅回路１０１を複数従属接続した場合には、更に大きな問題となる。また、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する利得ＰＧに温度依存性が大きいと、例えば、ＣＤＭＡ方式の携帯電話機においては、送信電力をＡＧＣ電圧ＶAGC に基づいてコントロールしているため、温度変化によって送信電力に誤差が生じ、通信に支障をきたす虞があるという問題がある。このように、従来では、必ずしも所望とする利得性能を得ることができていないという問題があった。
【００２５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、例えば温度依存性等が小さくなるような所望の利得性能を得ることが可能となる利得可変増幅回路および利得制御回路並びに通信機器を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の利得可変増幅回路は、利得を変化させることが可能な可変増幅回路と、互いに並列接続された複数の差動増幅回路を有すると共に、複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流を合成し、その合成した制御電流に基づいて、可変増幅回路の利得を制御する制御回路とを備えたものである。そして、複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れるようにしたものである。
【００２７】
この利得可変増幅回路では、制御回路によって、複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流が合成され、その合成された電流に基づいて、可変増幅回路の利得が制御される。
【００２９】
また、この利得可変増幅回路では、複数の差動増幅回路に、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れ、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する温度依存性が減少させられる。
【００３０】
請求項２記載の利得可変増幅回路は、請求項１に記載の利得可変増幅回路において、複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する直線性が改善されるような、互いに異なる値の制御電流が流れるようにしたものである。
【００３１】
この利得可変増幅回路では、複数の差動増幅回路に、互いに異なる値の制御電流が流れ、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する直線性が改善される。
【００３２】
請求項３記載の利得可変増幅回路は、請求項１または２に記載の利得可変増幅回路において、複数の差動増幅回路が、それぞれ一対のトランジスタを含み、複数の差動増幅回路に、一対のトランジスタのうちの第１のトランジスタのベース端子を介して、利得制御電圧が共通に印加されるようにしたものである。
【００３３】
この利得可変増幅回路では、それぞれ一対のトランジスタを含んだ複数の差動増幅回路において、一対のトランジスタのうちの第１のトランジスタのベース端子を介して、利得制御電圧が共通に印加される。
【００３４】
請求項４記載の利得可変増幅回路は、請求項３に記載の利得可変増幅回路において、更に、複数の差動増幅回路に、それぞれ異なる電流を供給する電流源が接続されていると共に、一対のトランジスタのうちの第２のトランジスタのベース端子を介して、それぞれ異なる値の電圧が印加されるようにしたものである。
【００３５】
この利得可変増幅回路では、複数の差動増幅回路に、それぞれ異なる電流が供給されると共に、複数の差動増幅回路における一対のトランジスタのうちの第２のトランジスタのベース端子に、それぞれ異なる値の電圧が印加されるので、利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の差動増幅回路における制御電流を、それぞれ異ならせることが可能とされる。可変増幅回路の利得は、複数の差動増幅回路における制御電流を合成した電流に基づいて制御されるので、複数の差動増幅回路における制御電流を適宜異ならせることにより、所望の性能で利得の制御が可能とされる。
【００３６】
請求項５記載の利得可変増幅回路は、請求項４に記載の利得可変増幅回路において、複数の差動増幅回路のそれぞれの第２のトランジスタのベース端子に印加される電圧値をＶ1，Ｖ2，Ｖ3，…Ｖn（ｎは整数）とすると、「Ｖ1−Ｖ2＝Ｖ2−Ｖ3＝…＝Ｖn-1−Ｖn」の条件式を満足するようにしたものである。
【００３７】
この利得可変増幅回路では、複数の差動増幅回路のそれぞれの第２のトランジスタのベース端子に印加される電圧値が、「Ｖ1 −Ｖ2 ＝Ｖ2 −Ｖ3 ＝…＝Ｖn-1 −Ｖn 」の条件式を満足することにより、主として利得制御電圧に対する温度依存性が改善される。
【００３８】
請求項６記載の利得可変増幅回路は、請求項５に記載の利得可変増幅回路における条件式の「Ｖ1−Ｖ2，Ｖ2−Ｖ3，…Ｖn-1−Ｖn」の値が部分的に異なるようにしたものである。
【００３９】
この利得可変増幅回路では、条件式の「Ｖ1 −Ｖ2 ，Ｖ2 −Ｖ3 ，…Ｖn-1 −Ｖn 」の値を部分的に異ならせることで、例えば、利得制御電圧に対する直線性を部分的に改善させることが可能とされる。
【００４０】
請求項７記載の利得可変増幅回路は、請求項４に記載の利得可変増幅回路において、複数の差動増幅回路において、連続配置された少なくとも４つの差動増幅回路のそれぞれの第１のトランジスタのコレクタ端子に流れる制御電流としてのコレクタ電流をＩ1，Ｉ2，…Ｉn（ｎは整数）とすると、「（Ｉn-3＋Ｉn-2）＜（Ｉn-1＋Ｉn）」の条件を満足するようにしたものである。
【００４１】
この利得可変増幅回路では、複数の差動増幅回路において、連続配置された少なくとも４つの差動増幅回路のそれぞれの第１のトランジスタのコレクタ端子に流れる制御電流としてのコレクタ電流が、「（Ｉn-3 ＋Ｉn-2 ）＜（Ｉn-1 ＋Ｉn ）」の条件を満足することにより、主として利得制御電圧に対する直線性が改善される。
【００４２】
請求項８記載の利得可変増幅回路は、請求項４記載の利得可変増幅回路において、電流源が、複数の差動増幅回路に供給する電流を変更可能に構成されているものである。
【００４３】
この利得可変増幅回路では、電流源から供給される電流が、適宜変更可能となり、例えば、利得制御電圧に対する利得の関係が適宜変更可能とされる。
【００４４】
請求項９記載の利得制御回路は、利得を変化させることが可能な可変増幅回路を制御するための利得制御回路であって、互いに並列接続された複数の差動増幅回路を有すると共に、複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流を合成し、その合成した制御電流に基づいて、可変増幅回路の利得を制御する制御回路を備えたものである。そして、複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れるようにしたものである。
【００４５】
この利得制御回路では、制御回路によって、複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流が合成され、その合成された電流に基づいて、可変増幅回路の利得が制御される。
【００４６】
請求項１０記載の通信機器は、送信信号に対する信号処理を行う送信装置と、受信信号に対する信号処理を行う受信装置と、送信装置または受信装置の少なくとも一方に設けられ、送信信号または受信信号を可変的に増幅する利得可変増幅回路とを備えた通信機器であって、利得可変増幅回路が、利得を変化させることが可能な可変増幅回路と、互いに並列接続された複数の差動増幅回路を有すると共に、複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流を合成し、その合成した制御電流に基づいて、可変増幅回路の利得を制御する制御回路とを備えたものである。そして、複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れるようにしたものである。
【００４７】
この通信機器では、利得可変増幅回路における制御回路によって、複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流が合成され、その合成された電流に基づいて、可変増幅回路の利得が制御される。送信信号または受信信号は、利得可変増幅回路によって制御された利得に基づいて、可変的に増幅される。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る通信機器としての携帯電話機の構成を示すブロック図である。なお、図では、携帯電話機の一構成例として、ＣＤＭＡ方式とＦＭ方式のデュアルモードを有するものについて、高周波信号を扱う部分を中心に示している。この図に示した携帯電話機は、送信信号に対する信号処理を行う送信（ＴＸ）系回路１と、受信信号に対する信号処理を行う受信（ＲＸ）系回路２と、送信系回路１に対して処理すべき送信信号を変調して出力すると共に、受信系回路２において処理された受信信号が入力されるモデム３と、送信信号および受信信号の分離を行うデュプレクサ４と、送信すべき信号電波の放射を行うと共に、図示しない基地局からの信号電波を受信する共用アンテナ５とを備えている。
【００５０】
ここで、送信系回路１および受信系回路２が、それぞれ本発明における「送信装置」および「受信装置」の一具体例に対応する。
【００５１】
送信系回路１は、モデム３から出力されたベースバンド送信信号をＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying ：４相位相シフト）変調してＩＦ（中間周波）送信信号を出力するＱＰＳＫ変調回路１１と、ＩＦ送信信号を送信側ＡＧＣ電圧（利得制御電圧）ＶTX-AGCに応じて可変的に増幅する送信側ＡＧＣ増幅回路１２と、増幅されたＩＦ送信信号を、局部発振器１６からの局部発振信号と混合してＲＦ（高周波）送信信号に変換して出力するミキサ１３と、ＲＦ送信信号に含まれる不要信号成分を除去するためのバンドパスフィルタ１４と、バンドパスフィルタ１４から出力されたＲＦ送信信号を増幅してデュプレクサ４に出力するパワーアンプ（ＰＡ）１５とを備えている。
【００５２】
受信系回路２は、デュプレクサ４を介して入力されたＲＦ受信信号を増幅するためのローノイズアンプ（ＬＮＡ）２１と、ＲＦ受信信号に含まれる不要信号成分を除去するためのバンドパスフィルタ２２と、ＲＦ受信信号を局部発振器１６からの局部発振信号と混合してＩＦ受信信号に変換するためのミキサ２３と、入力されたＩＦ受信信号をＣＤＭＡ用の信号成分に変換するためのＣＤＭＡ用バンドパスフィルタ２４と、入力されたＩＦ受信信号をＦＭ用の信号成分に変換するためのＦＭ用バンドパスフィルタ２５と、選択的に入力されたＣＤＭＡ用の受信信号およびＦＭ用の受信信号を受信側ＡＧＣ電圧（利得制御電圧）ＶRX-AGCに応じて可変的に増幅する受信側ＡＧＣ増幅回路２６と、増幅された受信信号をＱＰＳＫ復調するためのＱＰＳＫ復調回路２７とを備えている。
【００５３】
ここで、送信側ＡＧＣ増幅回路１２および受信側ＡＧＣ増幅回路２６のそれぞれが、本発明における「利得可変増幅回路」の一具体例に対応する。
【００５４】
モデム３は、入力された受信信号の強度（受信強度）を検出するための受信信号強度検出回路（ＲＳＳＩ）３３と、受信強度と強度基準データＤ１１とを比較し、その差分を示す信号を出力する比較回路３４と、送信側ＡＧＣ増幅回路１２の利得を制御するための送信出力補正回路３５とを備えている。
【００５５】
比較回路３４からの差分を示す信号は、図示しない受信側ＡＧＣ電圧補正回路を介して受信側ＡＧＣ増幅回路２６に出力されるようになっている。また、比較回路３４からの差分を示す信号は、送信出力補正回路３５にも出力される。図示しない受信側ＡＧＣ電圧補正回路は、比較回路３４からの信号によって示される差分が「０」になるように、受信側ＡＧＣ電圧ＶRX-AGCを出力して受信側ＡＧＣ増幅回路２６の利得を制御するようになっている。送信出力補正回路３５は、比較回路３４から入力された差分を示す信号と、別途入力された送信出力補正データＤ１２とに基づいて、送信側ＡＧＣ電圧ＶTX-AGCを出力して送信側ＡＧＣ増幅回路２６の利得を制御するようになっている。
【００５６】
ここで、本実施の形態に係る携帯電話機は、実質的な通信の有無に関わらず、受信信号の信号レベルの検出を行うために常時動作状態にある。なお、ここでいう「実質的な通信」とは、通話を伴う通信のことをいう。また、本実施の形態において、「受信信号」には、着信を伴わない単なる信号レベルのチェック用の信号も含まれるものとする。
【００５７】
図２は、送信側ＡＧＣ増幅回路１２および受信側ＡＧＣ増幅回路２６に適用されるＡＧＣ増幅回路の構成例を示す回路図である。この図に示したＡＧＣ増幅回路は、入力信号ＩＮを可変的に増幅可能な可変増幅回路４１と、この可変増幅回路４１における利得の制御を行うコントロール回路４２とを備えている。この図に示したＡＧＣ増幅回路には、可変増幅回路４１の入力端子５４，５５を介して入力信号ＩＮが入力され、コントロール回路４２の入力端子５３を介して送信側ＡＧＣ電圧ＶTX-AGCまたは受信側ＡＧＣ電圧ＶRX-AGC（以下、これらの電圧を「ＡＧＣ電圧ＶAGC 」と総称する。）が入力されるようになっている。また、この図に示したＡＧＣ増幅回路においては、出力端子５７，５８を介して可変増幅回路４１によって増幅された出力信号ＯＵＴが出力されるようになっている。なお、ここで、コントロール回路４２が、本発明における「利得制御回路」の一具体例に対応する。
【００５８】
可変増幅回路４１は、負荷抵抗として設けられた抵抗Ｒ１１，Ｒ１２と、増幅用に設けられた一対のトランジスタＴ２７，Ｔ２８と、可変増幅回路４１における電流源となるトランジスタＴ２４とを有している。この可変増幅回路４１には、入力端子５６を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されるようになっている。
【００５９】
この可変増幅回路４１において、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の一端は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子５６に共通接続されている。抵抗Ｒ１１の他端は、トランジスタＴ２７のコレクタ端子に接続されている。抵抗Ｒ１２の他端は、トランジスタＴ２８のコレクタ端子に接続されている。抵抗Ｒ１１とトランジスタＴ２７のコレクタ端子との間には、出力信号ＯＵＴを出力するための出力端子５７が接続されている。抵抗Ｒ１２とトランジスタＴ２８のコレクタ端子との間には、出力信号ＯＵＴを出力するための出力端子５８が接続されている。トランジスタＴ２７、Ｔ２８のベース端子は、それぞれ入力信号ＩＮが入力される入力端子５４，５５に接続されている。トランジスタＴ２７、Ｔ２８のエミッタ端子は、トランジスタＴ２４のコレクタ端子に共通接続されている。トランジスタＴ２４のエミッタ端子は、接地されている。トランジスタＴ２４のベース端子は、コントロール回路４２に接続されている。
【００６０】
コントロール回路４２は、可変増幅回路４１に対するいわゆるＡＧＣ機能を実現するための回路である。このコントロール回路４２は、カレントミラー回路４４を形成する一対のトランジスタＴ２１，Ｔ２２と、可変増幅回路４１のトランジスタＴ２４とでカレントミラー回路４６を形成するトランジスタＴ２３と、電圧／電流変換作用を有する複数の差動増幅回路が並列接続された差動増幅部４５と、直列的に接続された複数の抵抗Ｒａ1 ，Ｒａ2 ，…，Ｒａn+1 （ｎは、２以上の整数）とを有している。このコントロール回路４２には、入力端子５１，５２を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されるようになっている。複数の抵抗Ｒａ1 ，Ｒａ2 ，…，Ｒａn+1 は、差動増幅部４５の複数の差動増幅回路に印加する電圧を分割するようになっている。
【００６１】
差動増幅部４５は、複数のトランジスタＴａ1 ，Ｔａ2 ，…，Ｔａ2nを有している。差動増幅部４５においては、２つのトランジスタ（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）をそれぞれ１組として、複数の差動増幅回路が形成され、これら複数の差動増幅回路が並列的に接続されている。これら複数の差動増幅回路の段数は、差動増幅部４５の出力電流Ｉｔのダイナミックレンジに応じて決定される。
【００６２】
差動増幅回路を形成するトランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）における第１，第２のトランジスタのエミッタ端子は、各組毎に、それぞれ異なる電流を供給する電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，…，Ｉａn に共通接続されている。
【００６３】
トランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）における第１のトランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1の各ベース端子は、入力端子５３に接続され、ＡＧＣ電圧ＶAGC が共通に入力されるようになっている。トランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）における第１のトランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1の各コレクタ端子は、カレントミラー回路４４に共通接続されている。
【００６４】
トランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）における第２のトランジスタＴａ2 ，Ｔａ4 ，…Ｔａ2nの各コレクタ端子は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子５１と、カレントミラー回路４４内のトランジスタＴ２１，Ｔ２２のエミッタ端子とに共通接続されている。また、トランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）における第２のトランジスタＴａ2 ，Ｔａ4 ，…Ｔａ2nの各ベース端子は、それぞれ抵抗Ｒａ1 と抵抗Ｒａ2 の間、抵抗Ｒａ2 と抵抗Ｒａ3 の間、…抵抗Ｒａn と抵抗Ｒａn+1 の間に接続されることにより、それぞれ異なる電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn が印加されるようになっている。なお、電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn の具体的な設定値については後述する。
【００６５】
複数の差動増幅回路に対するそれぞれの電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，Ｉａ3 ，…，Ｉａn の電流値は、例えば、Ｉ０，Ｉ０／２，Ｉ０／４，…，Ｉ０／２n-1 に設定されている。なお、電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，…，Ｉａn の具体的な構成例については、後に図面を参照して説明する。
【００６６】
カレントミラー回路４４を形成している一対のトランジスタＴ２１，Ｔ２２のベース端子は、互いのベース端子に共通接続されている。また、トランジスタＴ２１，Ｔ２２のベース端子は、トランジスタＴ２１のコレクタ端子にダイオード接続されている。トランジスタＴ２１，Ｔ２２のエミッタ端子は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子５１に共通接続されている。トランジスタＴ２１のコレクタ端子は、複数の差動増幅回路を形成するトランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）の第１のトランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1の各コレクタ端子に接続されている。トランジスタＴ２２のコレクタ端子は、トランジスタＴ２３のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＴ２３のベース端子は、可変増幅回路４１におけるトランジスタＴ２４のベース端子に接続され、トランジスタＴ２４とでカレントミラー回路４６を形成している。また、トランジスタＴ２３のベース端子は、自身のコレクタ端子にダイオード接続されている。トランジスタＴ２３のエミッタ端子は、接地されている。
【００６７】
ここで、本実施の形態においては、上述のように差動増幅部４５における複数の差動増幅回路に、それぞれ異なる電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn が印加されると共に、それぞれ異なる電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，Ｉａ3 ，…，Ｉａn から電流が供給されるので、トランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）における第１のトランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1を流れるコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn は、異なる値となる。
【００６８】
差動増幅部４５における複数の差動増幅回路に流れるコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn は、最終的には、加算されて合成されるようになっている。この合成された合成コレクタ電流Ｉｔは、差動増幅回路の作用により、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対して指数関数的に制御される。なお、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn は、それぞれの電流を合成した場合に、結果としてＡＧＣ電圧ＶAGC に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有している。また、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn は、それぞれの電流を合成した場合に、結果としてＡＧＣ電圧ＶAGC に対する直線性が改善されるように、互いに異なる値の電流となっている。このような、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn によって及ぼされる作用については、後に図５等を参照して説明する。なお、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn が、本発明における「複数の制御電流」の一具体例に対応する。
【００６９】
合成コレクタ電流Ｉｔは、カレントミラー回路４４およびカレントミラー回路４６を介して、可変増幅回路４１に入力され、可変増幅回路４１の制御に供される。このように、本実施の形態においては、複数の差動増幅回路に流れるコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn を合成した合成コレクタ電流Ｉｔに基づいて、可変増幅回路４１の増幅用のトランジスタＴ２７、Ｔ２８の電流が制御され、その結果として、トランジスタＴ２７、Ｔ２８の利得が制御されるようになっている。従って、合成コレクタ電流ＩｔのＡＧＣ電圧ＶAGC に対する温度依存性や直線性が改善されれば、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する可変増幅回路４１の利得の温度依存性や直線性が改善される。
【００７０】
なお、図２では、可変増幅回路４１を１段のみの構成としているが、１段の可変増幅回路４１によって得られる利得の可変量は、３０〜４０ｄＢ程度である。従って、通常のＣＤＭＡ方式の携帯電話機に必要とされる８０ｄＢ以上の利得の可変量を実現するためには、実際には、可変増幅回路４１と同等の回路を３段以上従属接続する必要がある。この接続は、同図に示したように、トランジスタＴ２４に相当するトランジスタＴ２５，Ｔ２６のベース端子を、トランジスタＴ２４のベース端子に共通接続すると共に、コントロール回路４２におけるトランジスタＴ２３のベース端子に接続し、トランジスタＴ２４によって形成されるカレントミラー回路４６と同様に、トランジスタＴ２３とトランジスタＴ２５，Ｔ２６とでそれぞれカレントミラー回路が形成されるようにして行う。
【００７１】
図３は、図２に示したＡＧＣ増幅回路における電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，…，Ｉａn に適用される電流回路の一構成例を示す回路図である。この図に示した電流回路は、抵抗Ｒ５１と、トランジスタＴ５１，Ｔ５２と、トランジスタＴｂ1 ，Ｉｂ2 ，…，Ｔｂn とを有している。この図に示した電流回路には、入力端子６１を介して電源電圧Ｖｃｃが印加される。
【００７２】
同図に示した回路において、抵抗Ｒ５１の一端は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子６１に接続されている。抵抗Ｒ５１の他端は、トランジスタＴ５２のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＴ５２のベース端子は、自身のコレクタ端子にダイオード接続されている。トランジスタＴ５２のエミッタ端子は、トランジスタＴ５１のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＴ５１のエミッタ端子は、接地されている。トランジスタＴ５１のベース端子は、自身のコレクタ端子にダイオード接続されている。
【００７３】
トランジスタＴ５１のベース端子は、更に、トランジスタＴｂ1，Ｔｂ2，…，Ｔｂnのベース端子に共通接続されている。トランジスタＴｂ1，Ｔｂ2，…，Ｔｂnのそれぞれのベース端子は、互いに共通接続されている。トランジスタＴｂ1，Ｔｂ2，…，Ｔｂnのそれぞれのエミッタ端子は、接地されている。同図に示した回路において、トランジスタＴｂ1，Ｔｂ2，…，Ｔｂnのそれぞれと、トランジスタＴ５１とで、複数のカレントミラー回路が形成されている。
【００７４】
同図に示した回路において、トランジスタＴｂ1，Ｔｂ2，…，Ｔｂnのコレクタ電流は、図２に示した電流源Ｉａ1，Ｉａ2，Ｉａ3，…，Ｉａnの電流に相当している。従って、トランジスタＴｂ1，Ｔｂ2，Ｔｂ3，…，Ｔｂnのコレクタ電流の値は、例えば、Ｉ０，Ｉ０／２，Ｉ０／４，…，Ｉ０／２n-1に設定されている。このような電流値の設定は、トランジスタＴｂ2，Ｔｂ3，…，Ｔｂnの素子サイズを、トランジスタＴｂ1の素子サイズに対して、それぞれ１／２，１／４，…，１／２n-1にすることで実現される。
【００７５】
ここで、抵抗Ｒ５１、トランジスタＴ５２、Ｔ５１で決まる電流Ｉ５１を温度特性を有するようにすると、後述の図６に示す合成コレクタ電流Ｉｔの特性曲線が、上下に平行移動したように動くため、ＡＧＣ増幅回路に、任意の温度特性を持たせることができる。
【００７６】
図４は、図２に示したＡＧＣ増幅回路における電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，…，Ｉａn に適用される電流回路の他の構成例を示す回路図である。この図に示した電流源回路は、図３に示した回路における抵抗Ｒ５１に相当する部分を、スイッチ部ＳＷ１と抵抗Ｒ５７〜Ｒ６０とで置き換えた構成となっている。他の構成要素については、図３に示した回路と同様である。
【００７７】
同図に示した電流回路において、スイッチ部ＳＷ１は、複数のスイッチＳ１〜Ｓ４を有している。スイッチＳ１〜Ｓ４は、例えば、ＣＭＯＳ（Metal-Oxide Semiconductor ）トランジスタ等のスイッチング素子によって構成される。スイッチＳ１〜Ｓ４は、それぞれ並列的に配置されている。スイッチＳ１〜Ｓ４の一端は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子６２に共通接続されている。抵抗Ｒ５７〜Ｒ６０は、それぞれ並列的に配置されると共に、一端がスイッチＳ１〜Ｓ４に接続されている。抵抗Ｒ５７〜Ｒ６０の他端は、トランジスタＴ５２のコレクタ端子に接続されている。
【００７８】
同図に示した電流源回路では、スイッチＳ１〜Ｓ４を選択的にオン／オフ制御することにより、電流Ｉ５１を変更可能になっている。電流Ｉ５１を変更可能にすることにより、電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，Ｉａ3 ，…，Ｉａn の電流に相当するトランジスタＴｂ1 ，Ｔｂ2 ，…，Ｔｂn のコレクタ電流が変更されるので、図２に示した差動増幅部４５におけるコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn が変更され、後述する図５で示されるような「ＡＧＣ電圧ＶAGC 対合成コレクタ電流Ｉｔ」の関係に相当する「ＡＧＣ電圧ＶAGC 対利得ＰＧ」の傾斜を保った状態で、図２に示した可変増幅回路４１の利得ＰＧを変更できる。例えば、スイッチＳ１〜Ｓ４を選択的にオン／オフ制御することにより、電流Ｉ５１を少なめにすることで、「ＡＧＣ電圧ＶAGC 対利得ＰＧ」の傾斜を保った状態で、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する利得ＰＧを全体的に小さくすることができる。すなわち、後述する図５で示されるような「ＡＧＣ電圧ＶAGC 対合成コレクタ電流Ｉｔ」の関係を全体的に上下にシフトさせることができる。
【００７９】
次に、上記のような構成の携帯電話機の動作について説明する。
【００８０】
まず、送信時の動作について説明する。モデム３により変調されたベースバンド送信信号は、まず、送信系回路１のＱＰＳＫ変調回路１１に入力される。ＱＰＳＫ変調回路１１は、ベースバンド送信信号をＱＰＳＫ変調して、例えば、１３０ＭＨｚのＩＦ送信信号に変換し、送信側ＡＧＣ増幅回路１２に出力する。次に、送信側ＡＧＣ増幅回路１２は、ＩＦ送信信号を増幅し、ミキサ１３に出力する。ミキサ１３は、増幅されたＩＦ送信信号を局部発振器１６からの局部発振信号と混合し、例えば、８００ＭＨｚのＲＦ送信信号に変換して、バンドパスフィルタ１４に出力する。バンドパスフィルタ１４は、ＲＦ送信信号に含まれる不要信号成分を除去した後、パワーアンプ１５に出力する。パワーアンプ１５は、不要信号成分が除去されたＲＦ送信信号を増幅して、デュプレクサ４に出力する。デュプレクサ４に出力されたＲＦ送信信号は、共用アンテナ５から空間中に放射される。
【００８１】
次に、受信時の動作について説明する。共用アンテナ５によって捕捉された信号電波は、デュプレクサ４を介して、電気的なＲＦ受信信号に変換され、受信系回路２のローノイズアンプ２１に出力される。ローノイズアンプ２１は、入力されたＲＦ受信信号を増幅し、バンドパスフィルタ２２に出力する。バンドパスフィルタ２２は、ＲＦ受信信号に含まれる不要信号成分を除去した後、ミキサ２３ａに出力する。ミキサ２３は、ＲＦ受信信号を局部発振器１６からの局部発振信号と混合し、例えば、８５ＭＨｚのＩＦ受信信号に変換して、ＣＤＭＡ用バンドパスフィルタ２４とＦＭ用バンドパスフィルタ２５とに出力する。ＣＤＭＡ用バンドパスフィルタ２４およびＦＭ用バンドパスフィルタ２５は、それぞれ入力されたＩＦ受信信号を、ＣＤＭＡ用の信号成分、ＦＭ用の信号成分に変換する。ＣＤＭＡ用バンドパスフィルタ２４およびＦＭ用バンドパスフィルタ２５によって変換されたＣＤＭＡ用の受信信号およびＦＭ用の受信信号は、設定モードに応じて、いずれか一方の信号成分のみが、次段の受信側ＡＧＣ増幅回路２６に選択的に出力される。受信側ＡＧＣ増幅回路２６は、選択的に入力されたＣＤＭＡ用の受信信号またはＦＭ用の受信信号を増幅し、ＱＰＳＫ復調回路２７に出力する。ＱＰＳＫ復調回路２７は、増幅された受信信号をＱＰＳＫ復調してモデム３に出力する。
【００８２】
モデム３内に入力された受信信号は、受信信号強度検出回路３３によってその受信強度（信号レベル）が検出される。受信信号強度検出回路３３によって検出された受信強度を示す信号は、比較回路３４に出力される。比較回路３４は、受信強度と、別途入力された強度基準データＤ１１とを比較し、その差分を示す信号を図示しない受信側ＡＧＣ電圧補正回路を介して受信側ＡＧＣ増幅回路２６に出力する。また、比較回路３４からの差分を示す信号は、送信出力補正回路３５にも出力される。図示しない受信側ＡＧＣ電圧補正回路は、比較回路３４からの信号によって示された差分が「０」になるように、すなわち受信信号強度検出回路３３の出力が強度基準データＤ１１と一致するように受信側ＡＧＣ電圧ＶRX-AGCを出力して受信側ＡＧＣ増幅回路２６の利得を制御する。
【００８３】
送信出力補正回路３５は、比較回路３４から入力された差分を示す信号と、別途入力された送信出力補正データＤ１２とに基づいて、送信側ＡＧＣ増幅回路１２の利得を制御する。なお、送信出力補正データＤ１２は、携帯電話機と図示しない基地局との間の回線状況に応じたデータである。また、送信出力補正回路３５による利得の制御は、被変調信号が受信信号のレベルに逆比例するように、且つ、送信出力補正データＤ１２に応じた制御がなされるように送信側ＡＧＣ増幅回路１２に送信側ＡＧＣ電圧ＶTX-AGCを出力することにより行われる。
【００８４】
次に、本発明の特徴部分である送信側ＡＧＣ増幅回路１２および受信側ＡＧＣ増幅回路２６に適用されるＡＧＣ増幅回路の動作について説明する。
【００８５】
図２に示したＡＧＣ増幅回路では、ＡＧＣ電圧ＶAGC は、入力端子５３を介して、コントロール回路４２の差動増幅部４５に入力される。より具体的には、ＡＧＣ電圧ＶAGC は、差動増幅部４５において、複数の差動増幅回路を形成するトランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）の第１のトランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1の各ベース端子に入力される。差動増幅部４５にＡＧＣ電圧ＶAGC が入力されると、トランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）の電圧／電流変換作用により、各トランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1に、ＡＧＣ電圧ＶAGC の大きさに応じたコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn が流れる。
【００８６】
ここで、差動増幅部４５における複数の差動増幅回路には、それぞれ異なる電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，…，Ｖn が印加されると共に、それぞれ異なる電流源Ｉａ1 ，Ｉａ2 ，Ｉａ3 ，…，Ｉａn から電流が供給されているので、トランジスタ対（Ｔａ1 ，Ｔａ2 ），（Ｔａ3 ，Ｔａ4 ），…（Ｔａ2n-1，Ｔａ2n）における第１のトランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1には、異なる値のコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn が流れる。コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn は、互いに異なる温度依存性を有しており、それぞれの電流を合成した合成コレクタ電流Ｉｔは、結果としてＡＧＣ電圧ＶAGC に対する温度依存性が減少する。また、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn は、それぞれの電流を合成した場合に、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する直線性が改善されるような値の電流となっており、合成コレクタ電流ＩｔのＡＧＣ電圧ＶAGC に対する直線性が改善される。
【００８７】
コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn が合成された合成コレクタ電流Ｉｔは、カレントミラー回路４４の作用により、トランジスタＴ２３のコレクタ電流として与えられる。可変増幅回路４１のトランジスタＴ２４には、カレントミラー回路４６の作用により、トランジスタＴ２３に流れる合成コレクタ電流Ｉｔに連動してコレクタ電流ＩAGC1が流れる。可変増幅回路４１を複数従属接続した場合には、従属接続された他の可変増幅回路のトランジスタＴ２５，Ｔ２６，…に、可変増幅回路４１のトランジスタＴ２４と同様に、トランジスタＴ２３に流れる合成コレクタ電流Ｉｔに連動してコレクタ電流ＩAGC2，ＩAGC3，…が流れる。
【００８８】
ここで、可変増幅回路４１においては、理論的に、コレクタ電流ＩAGC1が指数関数的にコントロールされると、トランジスタＴ２７，Ｔ２８の利得が直線的に変化する。従って、コントロール回路４２において、ＡＧＣ電圧ＶAGC に応じて流れる差動増幅部４５の各トランジスタＴａ1 ，Ｔａ3 ，…Ｔａ2n-1の合成コレクタ電流Ｉｔが指数関数的に制御されれば、可変増幅回路４１におけるコレクタ電流ＩAGC1が指数関数的にコントロールされることになり、トランジスタＴ２７，Ｔ２８の利得を直線的に制御することが可能となる。これは、可変増幅回路４１を複数従属接続した場合の他の可変増幅回路についても同様である。
【００８９】
このように、本実施の形態においては、複数の差動増幅回路に流れるコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn を合成した合成コレクタ電流Ｉｔに基づいて、可変増幅回路４１の増幅用のトランジスタＴ２７、Ｔ２８の電流が制御され、その結果として、トランジスタＴ２７、Ｔ２８の利得が制御される。このとき、合成コレクタ電流ＩｔのＡＧＣ電圧ＶAGC に対する温度依存性や直線性は、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn のそれぞれの温度特性や電流値を最適化することにより改善されているので、最終的に、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する可変増幅回路４１の利得の温度依存性や直線性が改善される。
【００９０】
次に、図５〜図７を参照して、複数のコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn によって及ぼされる作用について説明する。なお、図５〜図７において、横軸は、ＡＧＣ電圧ＶAGC ［Ｖ］を示し、縦軸は電流［μＡ］を示している。これらの図に示したように、例えば、合成コレクタ電流Ｉｔの１０［μＡ］〜１００［μＡ］の変化量は、可変増幅回路４１の１段当たりの利得変化量ΔＰＧの２０［ｄＢ］に相当する。
【００９１】
図５は、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する各コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn および合成コレクタ電流Ｉｔの関係を示したものである。同図に示した関係は、図２に示したコントロール回路２において、以下の条件式（１），（２）を満足することにより得られたものである。条件式（１）において、Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，…Ｖn は、図２に示したように、差動増幅部４５の第２のトランジスタＴａ2 ，Ｔａ4 ，…Ｔａ2nの各ベース端子に印加される電圧である。
【００９２】
Ｖ1 −Ｖ2 ＝Ｖ2 −Ｖ3 ＝…＝Ｖn-1 −Ｖn   …（１）
（Ｉn-3 ＋Ｉn-2 ）＜（Ｉn-1 ＋Ｉn ）  …（２）
【００９３】
ここで、条件式（１）は、主としてＡＧＣ電圧ＶAGC に対する合成コレクタ電流Ｉｔの温度依存性の改善に寄与する。条件式（１）においては、例えば、Ｖn-1 −Ｖn ＝５０ｍＶに設定される。また、条件式（２）は、主としてＡＧＣ電圧ＶAGC に対する合成コレクタ電流Ｉｔの直線性の改善に寄与する。図５に示したように、各コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn は、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対して直線的ではないが、条件式（２）により、各コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn を合成した合成コレクタ電流Ｉｔは、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対して直線的になる。
【００９４】
次に、合成コレクタ電流Ｉｔの温度依存性が改善される原理について、図５および図６を参照して説明する。図６は、合成コレクタ電流Ｉｔの温度特性を、差動増幅部４５の１段目の差動増幅器におけるコレクタ電流Ｉ1 の温度特性と共に示している。以下では、図５および図６におけるＶAGC ＝１．９Ｖの点に関して説明する。
【００９５】
図５に示したように、ＶAGC ＝１．９Ｖにおける合成コレクタ電流Ｉｔは、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，Ｉ4 の合成電流となっている。ここで、コレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 は、ＶAGC ＝１．９Ｖの点においては、負の温度係数を有している。逆に、コレクタ電流Ｉ3 ，Ｉ4 は、ＶAGC ＝１．９Ｖの点においては、正の温度係数を有している。なお、負の温度係数とは、例えば、温度が上昇した場合に、同一のＡＧＣ電圧ＶAGC に対して出力される電流が減少するような特性をもたらす係数である。また、正の温度係数とは、負の温度係数の特性とは、逆の特性をもたらす係数である。例えば、図６に示したように、コレクタ電流Ｉ1 は、ＶAGC ＝１．９Ｖの点において、温度が２５°Ｃの場合における電流Ｉ1Aよりも、温度が７５°Ｃの場合における電流Ｉ1Bの方が減少しており、負の温度係数を有していることが分かる。なお、同じコレクタ電流Ｉ1 であっても、ＡＧＣ電圧ＶAGC が異なる位置においては、逆の温度係数を有している。例えば、図６に示したように、コレクタ電流Ｉ1 は、ＶAGC ＝２．０Ｖの点において、温度が２５°Ｃの場合における電流Ｉ1Aよりも、温度が７５°Ｃの場合における電流Ｉ1Bの方が増加しており、正の温度係数を有していることが分かる。
【００９６】
このように、正と負の逆の特性の温度係数を有するコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，Ｉ4 を合成することにより、温度変化にによって生ずるコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 の変化量（ΔＩ1 ＋ΔＩ2 ）と、コレクタ電流Ｉ3 ，Ｉ4 の変化量（ΔＩ3 ＋ΔＩ4 ）とが互いに相殺するように作用し、結果的に合成コレクタ電流Ｉｔの温度依存性が小さくなる。このことは、図６に示した温度特性からも明らかである。すなわち、コレクタ電流Ｉ1 単独では、温度が２５°Ｃの場合（電流Ｉ1A）と、温度が７５°Ｃの場合（電流Ｉ1B）とで大きく異なり、温度依存性が大きくなっているのに対し、合成コレクタ電流Ｉｔの温度特性は、温度が２５°Ｃの場合（電流ＩｔＡ）と、温度が７５°Ｃの場合（電流ＩｔＢ）とで変化量が小さく、温度依存性が小さくなっている。
【００９７】
本実施の形態では、図６に示したような温度依存性の小さい合成コレクタ電流Ｉｔに基づいて、可変増幅回路４１におけるトランジスタＴ２７，Ｔ２８が制御されるため、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対して、優れた利得可変傾斜と優れた温度特性を有することになる。
【００９８】
なお、上述の条件式（１）で示した「Ｖ1 −Ｖ2 ，Ｖ2 −Ｖ3 ，…Ｖn-1 −Ｖn 」の条件を、差動増幅部４５のそれぞれの差動増幅回路に対して個別に設定することで、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する合成コレクタ電流Ｉｔの傾斜を任意に変えることが可能である。
【００９９】
図７は、Ｖ1 −Ｖ2 ＝４０ｍＶとし、他の部分、すなわち、Ｖ2 −Ｖ3 ＝…＝Ｖn-1 −Ｖn については、５０ｍＶとすることにより得られた、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する合成コレクタ電流Ｉｔの関係を示したものである。同図において、符号Ｉｔ１で示した部分が図５に示した合成コレクタ電流Ｉｔの特性に相当し、符号Ｉｔ２で示した部分が、Ｖ1 −Ｖ2 のみ４０ｍＶとしたことにより得られた特性を示している。また、同図において、符号Ｉ1 ′で示した部分が、Ｖ1 −Ｖ2 ＝４０ｍＶとすることにより、変化したコレクタ電流Ｉ1 の特性を示している。このように、Ｖ1 −Ｖ2 のみ４０ｍＶとした場合には、ＡＧＣ電圧ＶAGC ＝２Ｖ付近における、合成コレクタ電流ＩｔのＡＧＣ電圧ＶAGC 対する直線性が改善されている。
【０１００】
ところで、一般の高周波回路用のデバイスでは、浮遊容量や残留インダクタンスの影響で、高い周波数域において、電流の大きいところで利得の変化が小さくなると共に、電流の小さいところで利得の変化が大きくなるという傾向がある。従って、図２に示したＡＧＣ増幅回路において、例えば、可変増幅回路４１のトランジスタＴ２７，Ｔ２８の利得は、ＡＧＣ電圧ＶAGC ＝２Ｖ付近における合成コレクタ電流Ｉｔに対して指数関数的には変化しなくなる。このような領域において、上述の「Ｖ1 −Ｖ2 ，Ｖ2 −Ｖ3 ，…Ｖn-1 −Ｖn 」の条件を、他の領域とは異ならせることで、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する利得の傾斜が直線的になるように改善することが可能となる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施の形態に係るＡＧＣ増幅回路または携帯電話機によれば、コントロール回路４２において、差動増幅部４５における複数の差動増幅回路に入力されたＡＧＣ電圧ＶAGC に対応して流れる複数のコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn を合成し、その合成した合成コレクタ電流Ｉｔに基づいて、可変増幅回路４１の利得を制御するようにしたので、例えば、複数のコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn を適宜調整することで、例えば温度依存性等が小さくなるような所望の利得性能を得ることが可能となる。
【０１０２】
例えば、本実施の形態によれば、複数のコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn が、互いに異なる温度依存性を有し、それぞれの電流を合成した場合に、結果としてＡＧＣ電圧ＶAGC に対する温度依存性が減少するように設定されているので、可変増幅回路４１の利得を制御するための合成コレクタ電流Ｉｔの温度依存性を改善することができ、これにより、可変増幅回路４１の利得の温度依存性を改善することができる。また、本実施の形態によれば、例えば、複数のコレクタ電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 ，…，Ｉn が、互いに異なる電流となっており、それぞれの電流を合成した場合に、結果としてＡＧＣ電圧ＶAGC に対する直線性が改善されるように設定されているので、可変増幅回路４１の利得を制御するための合成コレクタ電流ＩｔのＡＧＣ電圧ＶAGC に対する直線性を改善することができ、これにより、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する可変増幅回路４１の利得の直線性を改善することができる。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態に係る携帯電話機によれば、ＡＧＣ電圧ＶAGC に対する直線性や温度依存性が改善されるので、例えば、温度変化によって送信電力に誤差が生じ、通信に支障をきたすような事態を防止することができ、良好な通信状態を維持することが可能となる。
【０１０４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、ＣＤＭＡ方式およびＦＭ方式のデュアルモードで動作する場合について説明したが、本発明は、ＣＤＭＡ方式およびＦＭ方式のうちのいずれか一方の方式のみで動作する場合にも適用することが可能である。また、ＣＤＭＡ方式やＦＭ方式に限らず、例えば、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ：時間分割多元接続）方式やＦＤＭＡ(Frequency Division Multiple Access ：周波数分割多重）方式等の他の方式の通信機器にも適用することが可能である。更に、本発明の利得可変増幅回路および利得制御回路は、通信機器に限らず、内部に利得を制御するための回路を必要とするその他の機器全般に適用可能である。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の利得可変増幅回路もしくは請求項９記載の利得制御回路または請求項１０記載の通信機器によれば、制御回路において、複数の差動増幅回路に入力された利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の制御電流を合成し、その合成した制御電流に基づいて、可変増幅回路の利得を制御するようにしたので、例えば、複数の差動増幅回路に流れる制御電流を適宜調整することで、例えば温度依存性等が小さくなるような所望の利得性能を得ることが可能となるという効果を奏する。
【０１０６】
特に、複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する温度依存性が減少するような、互いに異なる温度依存性を有する制御電流が流れるようにしたので、可変増幅回路の利得を制御するための合成の制御電流の温度依存性を改善することができ、これにより、可変増幅回路の利得の温度依存性を改善することができるいう効果を奏する。
【０１０７】
また特に、請求項２記載の利得可変増幅回路によれば、請求項１に記載の利得可変増幅回路において、複数の差動増幅回路に、それぞれの電流を合成した場合に、結果として利得制御電圧に対する直線性が改善されるような、互いに異なる値の制御電流が流れるようにしたので、可変増幅回路の利得を制御するための合成の制御電流の利得制御電圧に対する直線性を改善することができ、これにより、利得制御電圧に対する可変増幅回路の利得の直線性を改善することができるという効果を奏する。
【０１０８】
特に、請求項４記載の利得可変増幅回路によれば、請求項３に記載の利得可変増幅回路において、複数の差動増幅回路に、それぞれ異なる電流を供給する電流源が接続されていると共に、一対のトランジスタのうちの第２のトランジスタのベース端子を介して、それぞれ異なる値の電圧が印加されるようにしたので、利得制御用の利得制御電圧に対応して流れる複数の差動増幅回路における制御電流を、それぞれ異ならせることが可能となる。可変増幅回路の利得は、複数の差動増幅回路における制御電流を合成した電流に基づいて制御されるので、複数の差動増幅回路における制御電流を適宜異ならせることにより、所望の性能で利得の制御を行うことが可能となる。
【０１０９】
また特に、請求項６記載の利得可変増幅回路によれば、請求項５に記載の利得可変増幅回路において、「Ｖ1−Ｖ2＝Ｖ2−Ｖ3＝…＝Ｖn-1−Ｖn」の条件式における「Ｖ1−Ｖ2，Ｖ2−Ｖ3，…Ｖn-1−Ｖn」の値を部分的に異ならせるようにしたので、例えば、利得制御電圧に対する直線性を部分的に改善させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る通信機器としての携帯電話機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した携帯電話機におけるＡＧＣ増幅回路の詳細な構成例を示す回路図である。
【図３】図２に示したＡＧＣ増幅回路における電流源に適用される電流回路の一構成例を示す回路図である。
【図４】図２に示したＡＧＣ増幅回路における電流源に適用される電流回路の他の構成例を示す回路図である。
【図５】図２に示したＡＧＣ増幅回路の各部を流れる制御電流について示す説明図である。
【図６】図２に示したＡＧＣ増幅回路の各部を流れる制御電流の温度特性について説明するための特性図である。
【図７】図２に示したＡＧＣ増幅回路の各部を流れる制御電流に対する設定方法の変形例について示す説明図である。
【図８】従来の一般的なＡＧＣ増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示したＡＧＣ増幅回路におけるコントロール回路に流れる制御電流の温度依存性について説明するための特性図である。
【図１０】図８に示したＡＧＣ増幅回路における利得の温度依存性について説明するための特性図である。
【符号の説明】
１  送信系回路
２  受信系回路
３  モデム
４  デュプレクサ
５  共用アンテナ
１１  ＱＰＳＫ変調回路
１２  送信側ＡＧＣ増幅回路
１５  パワーアンプ（ＰＡ）
１６  局部発振器
２１  ローノイズアンプ（ＬＮＡ）
２４  ＣＤＭＡ用バンドパスフィルタ
２５  ＦＭ用バンドパスフィルタ
２６  受信側ＡＧＣ増幅回路
２７  ＱＰＳＫ復調回路
３３  受信信号強度検出回路（ＲＳＳＩ）
３４  比較回路
４１  可変増幅回路
４２  コントロール回路
４４，４６  カレントミラー回路
４５  差動増幅部
【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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