(57)【要約】【課題】増幅用トランジスタのアイドル電流の温度依存性を従来よりも低減させ、十分な温度補償を行うことが可能なバイアス回路を有する高周波電力増幅器を提供する。【解決手段】本発明の高周波電力増幅器は、高周波信号を電力増幅する第１トランジスタと第１トランジスタにバイアス電流を供給するバイアス回路とを備え、バイアス回路は、コレクタ端子が第１電源と接続された第２トランジスタと、一方端が第２トランジスタのエミッタ端子と接続され他方端が第１トランジスタのベース端子と接続された第１抵抗素子と、一方端が第２トランジスタのエミッタ端子と接続され他方端が接地電位と接続された第２抵抗素子と、第２トランジスタのベース端子と第２電源の間に設けられた１以上の第３抵抗素子と、第２トランジスタのベース端子と接続され、温度が上昇するにつれて電位が降下するように第２トランジスタのベース電位を制御する複数の温度補償回路とを有する。【選択図】図１
2009253728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を電力増幅する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタにバイアス電流を供給するバイアス回路とを備え、
前記バイアス回路は、
コレクタ端子が第１電源と接続された第２トランジスタと、
一方端が前記第２トランジスタのエミッタ端子と接続され、他方端が前記第１トランジスタのベース端子と接続された第１抵抗素子と、
一方端が前記第２トランジスタのエミッタ端子と接続され、他方端が接地電位と接続された第２抵抗素子と、
前記第２トランジスタのベース端子と第２電源との間に設けられた１つ以上の第３抵抗素子と、
前記第２トランジスタのベース端子と接続され、温度が上昇するにつれて電位が降下するように前記第２トランジスタのベース電位を制御する複数の温度補償回路とを有する、高周波電力増幅器。
【請求項２】
前記バイアス回路は、第１温度補償回路および第２温度補償回路を有し、
前記第１温度補償回路は、
ベース端子と短絡されたコレクタ端子が前記第２トランジスタのベース端子と接続された第３トランジスタと、
ベース端子と短絡されたコレクタ端子が前記第３トランジスタのエミッタ端子と接続され、エミッタ端子が接地電位と接続された第４トランジスタとを有し、
前記第２温度補償回路は、
直列接続される複数の直列抵抗素子を含む第１分圧回路と、
コレクタ端子が前記第２トランジスタのベース端子と接続され、エミッタ端子が接地電位と接続された第５トランジスタと、
一方端が前記第１分圧回路の直列抵抗素子間のうちのいずれかの接続点と接続され、他方端が前記第５トランジスタのベース端子と接続された第４抵抗素子とを有する、請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項３】
前記バイアス回路は、前記第３抵抗素子と前記第５トランジスタのコレクタ端子の間の接続点と、前記第２トランジスタのベース端子との間に設けられた１つ以上の第６抵抗素子をさらに有する、請求項２に記載の高周波電力増幅器。
【請求項４】
前記バイアス回路は、第３温度補償回路をさらに有し、
前記第３温度補償回路は、
直列接続される複数の直列抵抗素子を含む第２分圧回路と、
コレクタ端子が前記第２トランジスタのベース端子と接続され、エミッタ端子が接地電位と接続された第６トランジスタと、
一方端が前記第２分圧回路の直列抵抗素子間のうちのいずれかの接続点と接続され、他方端が前記第６トランジスタのベース端子と接続された第５抵抗素子とを有し、
前記第１分圧回路の直列抵抗素子、前記第２分圧回路の直列抵抗素子、前記第４抵抗素子、および前記第５抵抗素子の各々は、所定温度以上において温度が上昇するにつれて前記第１トランジスタのアイドル電流が減少するように、抵抗値が設定されることを特徴とする、請求項２に記載の高周波電力増幅器。
【請求項５】
各前記直列抵抗素子は、基板上において同一方向に形成されていることを特徴とする、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の高周波電力増幅器。
【請求項６】
前記第２トランジスタのベース端子と接続され、前記第２トランジスタに供給するバイアス電流を所定値に切り替えるモード切替回路をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高周波電力増幅器。
【請求項７】
前記モード切替回路は、
所定電圧の出力の開始または停止を制御する電源回路と、
エミッタ端子が接地電位に接続された第７トランジスタと、
一方端が前記電源回路の出力と接続され、他方端が前記第７トランジスタのベース端子と接続された第７抵抗素子と、
一方端が前記第７トランジスタのコレクタ端子と接続され、他方端が前記第２トランジスタのベース端子と接続された第８抵抗素子とを有する、請求項６に記載の高周波電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電力増幅器に関し、より特定的には、増幅用トランジスタにバイアス電流を供給するバイアス回路が複数の温度補償回路を有する高周波電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの移動体通信器では、様々なアプリケーション機能が搭載されることで、これらを制御するために必要な部品の数だけ携帯電話機の構成部品数が増加する傾向にある。その一方で、携帯電話機は小型化しているため、構成部品を小型化し各構成部品の集積度を高める必要がある。しかしながら、構成部品には発熱する部品もあり、構成部品を小型化し各構成部品の集積度を高くするほど、携帯電話機内部の温度を一定に保つことが困難であった。このため、携帯電話機の構成部品には、温度依存に対して安定な部品を用いる必要があった。
【０００３】
このような状況の中、携帯電話機の構成部品である、高周波の送信信号を電力増幅する高周波電力増幅器に、温度依存に対して安定なＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用していたが、ゲート電圧を制御するための負電源発生回路が別途必要となるため、携帯電話機の小型化、低コスト化の妨げになっていた。このようなことから、従来では、高周波電力増幅器に、単一電源で使用することが可能なＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用することが主流となっている。ＨＢＴを使用した高周波電力増幅器のバイアス回路には、ベース−エミッタ間の拡散電位が有する温度特性を補償するための温度補償回路が含まれている。
【０００４】
図８は、特許文献１に開示された、ＨＢＴを使用した高周波電力増幅器の回路構成を示した図である。図８の高周波電力増幅器は、増幅用トランジスタＴｒ１、およびバイアス回路により構成される。
【０００５】
増幅用トランジスタＴｒ１は、入力端子Ｐｉｎから入力した高周波信号を電力増幅し、電力増幅した高周波信号を出力端子Ｐｏｕｔから出力する。増幅用トランジスタＴｒ１のコレクタ端子は、電源Ｖｃｃと接続され、エミッタ端子は、接地電位に接続される。
【０００６】
バイアス回路は、増幅用トランジスタＴｒ１のベース端子にバイアス電流を供給しており、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２、トランジスタＴｒ８、抵抗素子Ｒ１、抵抗素子Ｒ１３、抵抗素子Ｒ１４、コンデンサＣ１、温度補償回路１４により構成される。エミッタフォロワからなるエミッタフォロアトランジスタＴｒ２のコレクタ端子は、電源Ｖｄｃと接続され、ベース端子は、破線で囲んだ温度補償回路１４、抵抗素子Ｒ１３の一方端、およびコンデンサＣ１の一方端に接続される。抵抗素子Ｒ１３の他方端は基準電源Ｖｒｅｆと接続され、コンデンサＣ１の他方端は接地電位に接続される。エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のエミッタ端子は、抵抗素子Ｒ１を介して増幅用トランジスタＴｒ１のベース端子と接続され、トランジスタＴｒ８のコレクタ端子とも接続される。トランジスタＴｒ８のコレクタ端子とベース端子は、抵抗素子Ｒ１４を介して接続される。トランジスタＴｒ８のエミッタ端子は接地電位に接続される。
【０００７】
温度補償回路１４は、トランジスタＴｒ９、トランジスタＴｒ１０、および抵抗素子Ｒ１５により構成される。トランジスタＴｒ９のコレクタ端子は電源Ｖｄｃと接続され、ベース端子はエミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子とトランジスタＴｒ１０のコレクタ端子に接続される。トランジスタＴｒ９のエミッタ端子は、トランジスタＴｒ１０のベース端子に接続され、抵抗素子Ｒ１５を介して接地電位に接続される。トランジスタＴｒ１０のエミッタ端子は接地電位に接続される。
【０００８】
温度補償回路１４の動作原理を説明する。低温時には、トランジスタＴｒ９のベース−エミッタ間の拡散電位が上昇する。拡散電位が上昇すると、トランジスタＴｒ９のコレクタ−エミッタ間の電流（以下、コレクタ電流と称す）が減少するので、トランジスタＴｒ９のエミッタ端子と接続された抵抗素子Ｒ１５の端子の電位が降下し、トランジスタＴｒ１０のベース電位も降下する。トランジスタＴｒ１０のベース電位が降下すると、トランジスタＴｒ１０のコレクタ電流が減少するので、抵抗素子Ｒ１３に流れる電流が減少する。抵抗素子Ｒ１３に流れる電流が減少すると、抵抗素子Ｒ１３で生じる電位差、つまり電圧が小さくなるので、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位が上昇する。ベース電位が上昇すると、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のコレクタ電流が増加し、増幅用トランジスタＴｒ１のベース電位が上昇する。これにより、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流は、値が大きくなるように補償される。一方、高温時には、低温時の動作とは逆の動作が行われ、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位が降下し、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流は、値が小さくなるように補償される。
【０００９】
ここで、増幅用トランジスタＴｒ１の送信信号の一部の電力がエミッタフォロアトランジスタＴｒ２を介してバイアス回路に漏洩する場合があり、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位が不安定となり、安定したバイアス電流の供給を行うことができないという問題がある。
【００１０】
この問題を解決すべく、図８の構成では、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子にコンデンサＣ１が接続されている。しかしながら、送信信号が大きいＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）のようなシステムにおいては、かなり大きな容量をもつコンデンサＣ１を用いる必要があり、コンデンサＣ１のサイズがかなり大きくなってしまう。一方で、携帯電話機の小型化の観点から、コンデンサＣ１のサイズを大きくすることには限界がある。このため、図８の構成では、安定したバイアス電流の供給を行うことが困難であった。
【００１１】
そこで、特許文献２に開示された高周波電力増幅器が提案されている。図９は、特許文献２に開示された高周波電力増幅器の回路構成を示した図である。図９の高周波電力増幅器は、増幅用トランジスタＴｒ１、およびバイアス回路により構成される。なお、図９において、図８に示した構成部品と同様の構成部品については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００１２】
バイアス回路は、増幅用トランジスタＴｒ１のベース端子にバイアス電流を供給しており、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３、温度補償回路１１により構成される。エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子は、破線で囲んだ温度補償回路１１、抵抗素子Ｒ２の一方端に接続される。抵抗素子Ｒ２の他方端は、基準電源Ｖｒｅｆと接続される。エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のエミッタ端子は、抵抗素子Ｒ１を介して増幅用トランジスタＴｒ１のベース端子と接続され、抵抗素子Ｒ３の一方端とも接続される。抵抗素子Ｒ３の他方端は接地電位に接続される。
【００１３】
温度補償回路１１は、ベース端子とコレクタ端子が短絡されたダイオードトランジスタＴｒ３と、ベース端子とコレクタ端子が短絡されたダイオードトランジスタＴｒ４により構成される。ダイオードトランジスタＴｒ３とダイオードトランジスタＴｒ４は、縦積みに２段に接続される。下段のダイオードトランジスタＴｒ４のエミッタ端子は、接地電位に接続され、上段のダイオードトランジスタＴｒ４のコレクタ端子は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子に接続されるとともに、抵抗素子Ｒ２を介して基準電源Ｖｒｅｆに接続される。
【００１４】
温度補償回路１１の動作原理を説明する。ダイオードトランジスタＴｒ３およびダイオードトランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間の拡散電位が温度変化とともに変化することで、ダイオードトランジスタＴｒ３のコレクタ電位（つまりエミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位）も、温度変化とともに変化する。具体的には、低温時、ダイオードトランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間の拡散電位が上昇する。拡散電位が上昇すると、ダイオードトランジスタＴｒ３のコレクタ電流が減少するので、抵抗素子Ｒ２に流れる電流が減少する。抵抗素子Ｒ２に流れる電流が減少すると、抵抗素子Ｒ２で生じる電圧が小さくなるので、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位が上昇する。ベース電位が上昇すると、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のコレクタ電流が増加し、増幅用トランジスタＴｒ１のベース電位が上昇する。これにより、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流は、値が大きくなるように補償される。一方、高温時には、低温時の動作とは逆の動作が行われ、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位が降下し、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流は、値が小さくなるように補償される。
【００１５】
このような温度補償回路１１を用いた場合、増幅用トランジスタＴｒ１の送信信号の漏洩電力は、ダイオードトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４のベース−エミッタ間の寄生容量により抑制される。このため、図９の構成では、図８の構成のように温度補償回路以外に大型のコンデンサＣ１を用いることなく、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位を平滑化することができ、安定したバイアス電流の供給を行うことができる。
【特許文献１】特開２００５−１０１７３３号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、図９の高周波電力増幅器では、温度補償回路１１の回路構成上、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流の温度依存性を十分低減させることができず、十分な温度補償を行うことができなかった。
【００１７】
図９の高周波電力増幅器で十分な温度補償を行うためには、基準電源Ｖｒｅｆの電圧値を、トランジスタＴｒ３とＴｒ４のベース−エミッタ間の拡散電位の２倍よりも遙かに大きくする必要がある。さらに、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が大幅に増加するのを防ぐため、抵抗素子Ｒ２の抵抗値も大きくする必要がある。しかしながら、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を大きくすると、増幅用トランジスタＴｒ１の動作電流が増加する大信号時において抵抗素子Ｒ２で生じる電圧が大きくなり、電力利得が低下し、高効率化の妨げとなる。このため、図９の高周波電力増幅器では、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を大きくすることに限界があり、十分な温度補償を行うことが困難であった。
【００１８】
それ故、本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、増幅用トランジスタのアイドル電流の温度依存性を従来よりも低減させ、十分な温度補償を行うことが可能なバイアス回路を有する高周波電力増幅器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】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、本発明に係る高周波電力増幅器は、高周波信号を電力増幅する第１トランジスタと、第１トランジスタにバイアス電流を供給するバイアス回路とを備え、バイアス回路は、コレクタ端子が第１電源と接続された第２トランジスタと、一方端が第２トランジスタのエミッタ端子と接続され、他方端が第１トランジスタのベース端子と接続された第１抵抗素子と、一方端が第２トランジスタのエミッタ端子と接続され、他方端が接地電位と接続された第２抵抗素子と、第２トランジスタのベース端子と第２電源との間に設けられた１つ以上の第３抵抗素子と、第２トランジスタのベース端子と接続され、温度が上昇するにつれて電位が降下するように第２トランジスタのベース電位を制御する複数の温度補償回路とを有する。
【００２０】
なお、第１トランジスタは、例えば後述する実施形態における増幅用トランジスタＴｒ１に相当し、第１電源は、電源Ｖｄｃに相当し、第２トランジスタは、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２に相当し、第１抵抗素子は、抵抗素子Ｒ１に相当し、第２抵抗素子は、抵抗素子Ｒ３に相当し、第２電源は、基準電源Ｖｒｅｆに相当し、第３抵抗素子は、抵抗素子Ｒ２に相当する。
【００２１】
上記構成によれば、バイアス回路が複数の温度補償回路を備えている。これにより、第１トランジスタのアイドル電流の温度依存性を従来よりも低減させることができる。その結果、本実施形態によれば、十分な温度補償を行うことが可能なバイアス回路を有する高周波電力増幅器を提供することができる。
【００２２】
好ましくは、バイアス回路は、第１温度補償回路および第２温度補償回路を有し、第１温度補償回路は、ベース端子と短絡されたコレクタ端子が第２トランジスタのベース端子と接続された第３トランジスタと、ベース端子と短絡されたコレクタ端子が第３トランジスタのエミッタ端子と接続され、エミッタ端子が接地電位と接続された第４トランジスタとを有し、第２温度補償回路は、直列接続される複数の直列抵抗素子を含む第１分圧回路と、コレクタ端子が第２トランジスタのベース端子と接続され、エミッタ端子が接地電位と接続された第５トランジスタと、一方端が第１分圧回路の直列抵抗素子間のうちのいずれかの接続点と接続され、他方端が第５トランジスタのベース端子と接続された第４抵抗素子とを有するとよい。
【００２３】
なお、第１温度補償回路は、例えば後述する実施形態における温度補償回路１１に相当し、第２温度補償回路は、温度補償回路１２に相当し、第３トランジスタは、ダイオードトランジスタＴｒ３に相当し、第４トランジスタは、ダイオードトランジスタＴｒ４に相当し、直列抵抗素子は、抵抗素子Ｒ４または抵抗素子Ｒ５に相当し、第５トランジスタは、トランジスタＴｒ５に相当し、第４抵抗素子は、抵抗素子Ｒ６に相当する。
【００２４】
この場合においてさらに、バイアス回路は、第３抵抗素子と第５トランジスタのコレクタ端子の間の接続点と、第２トランジスタのベース端子との間に設けられた１つ以上の第６抵抗素子をさらに有するとよい。なお、第６抵抗素子は、例えば後述する実施形態における抵抗素子Ｒ１２に相当する。
【００２５】
または、バイアス回路は、第３温度補償回路をさらに有し、第３温度補償回路は、直列接続される複数の直列抵抗素子を含む第２分圧回路と、コレクタ端子が第２トランジスタのベース端子と接続され、エミッタ端子が接地電位と接続された第６トランジスタと、一方端が第２分圧回路の直列抵抗素子間のうちのいずれかの接続点と接続され、他方端が第６トランジスタのベース端子と接続された第５抵抗素子とを有し、第１分圧回路の直列抵抗素子、第２分圧回路の直列抵抗素子、第４抵抗素子、および第５抵抗素子の各々は、所定温度以上において温度が上昇するにつれて第１トランジスタのアイドル電流が減少するように、抵抗値が設定されるとよい。
【００２６】
なお、第３温度補償回路は、例えば後述する実施形態における温度補償回路１４に相当し、直列抵抗素子は、抵抗素子Ｒ９または抵抗素子Ｒ１０に相当し、第６トランジスタは、トランジスタＴｒ７に相当し、第５抵抗素子は、抵抗素子Ｒ１１に相当する。
【００２７】
また好ましくは、各直列抵抗素子は、基板上において同一方向に形成されているとよい。
【００２８】
また好ましくは、第２トランジスタのベース端子と接続され、第２トランジスタに供給するバイアス電流を所定値に切り替えるモード切替回路をさらに備えるとよい。この場合においてさらに、モード切替回路は、所定電圧の出力の開始または停止を制御する電源回路と、エミッタ端子が接地電位に接続された第７トランジスタと、一方端が電源回路の出力と接続され、他方端が第７トランジスタのベース端子と接続された第７抵抗素子と、一方端が第７トランジスタのコレクタ端子と接続され、他方端が第２トランジスタのベース端子と接続された第８抵抗素子とを有するとよい。
【００２９】
なお、第７トランジスタは、例えば後述する実施形態におけるトランジスタＴｒ６に相当し、第７抵抗素子は、抵抗素子Ｒ７に相当し、第８抵抗素子は、抵抗素子Ｒ８に相当する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、増幅用トランジスタのアイドル電流の温度依存性を従来よりも低減させ、十分な温度補償を行うことが可能なバイアス回路を有する高周波電力増幅器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の高周波電力増幅器の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図である。図１の高周波電力増幅器は、増幅用トランジスタＴｒ１、およびバイアス回路により構成される。なお、図１において、図９に示した構成部品と同様の構成部品については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３３】
バイアス回路は、増幅用トランジスタＴｒ１のベース端子にバイアス電流を供給しており、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３、温度補償回路１１、温度補償回路１２により構成される。
【００３４】
温度補償回路１１は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子に接続されており、温度が上昇するにつれて電位が降下するようにエミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位を制御することで、温度変化に対し、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を補償する。
【００３５】
温度補償回路１２は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子に接続され、かつ基準電源Ｖｒｅｆに接続されており、温度が上昇するにつれて電位が降下するようにエミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位を制御することで、温度変化に対し、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を補償する。
【００３６】
次に、温度補償回路１１および温度補償回路１２の具体的な回路構成について説明する。図２は、温度補償回路１１および温度補償回路１２の具体的な回路構成の一例を示した図である。温度補償回路１１は、図９に示した温度補償回路１１と同様の構成であり、ベース端子とコレクタ端子が短絡されたダイオードトランジスタＴｒ３と、ベース端子とコレクタ端子が短絡されたダイオードトランジスタＴｒ４により構成される。ダイオードトランジスタＴｒ３とダイオードトランジスタＴｒ４は、縦積みに２段に接続される。下段のダイオードトランジスタＴｒ４のエミッタ端子は、接地電位に接続され、上段のダイオードトランジスタＴｒ４のコレクタ端子は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子に接続されるとともに、抵抗素子Ｒ２を介して基準電源Ｖｒｅｆに接続される。
【００３７】
温度補償回路１２は、トランジスタＴｒ５、抵抗素子Ｒ４〜Ｒ６により構成される。抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５は、縦積みに２段に接続されており、抵抗素子Ｒ５と接続されていない抵抗素子Ｒ４の端子は基準電源Ｖｒｅｆと接続され、抵抗素子Ｒ４と接続されていない抵抗素子Ｒ５の端子は接地電位に接続される。このように、抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５は、分圧回路を構成している。抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５の接続点は、抵抗素子Ｒ６を介してトランジスタＴｒ５のベース端子に接続される。トランジスタＴｒ５のエミッタ端子は、接地電位に接続され、トランジスタＴｒ５のコレクタ端子は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子と接続されるとともに、抵抗素子Ｒ２を介して基準電源Ｖｒｅｆと接続される。
【００３８】
温度補償回路１１の動作原理は、図９に示した温度補償回路１１の動作原理と同様であり、説明を省略する。以下、温度補償回路１２の動作原理を説明する。図３は、温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ電流の温度特性を示した図である。抵抗素子Ｒ４および抵抗素子Ｒ５の抵抗値は、高周波電力増幅器が使用される温度条件の最も低い温度でトランジスタＴｒ５にコレクタ電流が流れるように設定されている。また抵抗素子Ｒ６の値は、トランジスタＴｒ５のコレクタ電流の温度特性の傾きが任意の傾きとなるように設定されている。このように抵抗素子Ｒ４〜Ｒ６が設定されることで、トランジスタＴｒ５のコレクタ電流は、図３に示すように、低温から高温になるに従って増加する。ここで、トランジスタＴｒ５のコレクタ端子は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子と接続されるとともに、抵抗素子Ｒ２を介して基準電源Ｖｒｅｆと接続される。高温時には、図３に示したようにトランジスタＴｒ５のコレクタ電流が増加するので、抵抗素子Ｒ２で生じる電圧がより大きくなり、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位がより降下する。これにより、高温時、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流は、値が小さくなるように補償される。
【００３９】
図４Ａは、図９に示した従来の高周波電力増幅器の増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が有する温度特性を示した図である。図４Ａの温度特性は、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が環境温度２５℃において１００ｍＡとなるようにバイアス回路の各構成部品の値が設定され、かつ基準電源Ｖｒｅｆの電圧値が一般的な携帯電話機に使用される制御電圧である２．８Ｖに設定されているときの特性を示している。図４Ａにおいて、ｍ１１は環境温度−２５℃における増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を、ｍ１２は環境温度２５℃における増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を、ｍ１３は環境温度７５℃における増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を、それぞれ表している。図４Ａに示すように、ｍ１１は６６ｍＡに、ｍ１３は１２６ｍＡになっており、１００℃の温度差において約２倍程度の電流変化が発生していることがわかる。これは、基準電源Ｖｒｅｆの電圧値を２．８Ｖとした場合において、図９の温度補償回路１１で消費される電流が、低温から高温にかけて十分に増加していないためである。
【００４０】
図４Ｂは、図２に示した本発明の高周波電力増幅器の増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が有する温度特性を示した図である。図４Ｂの温度特性は、図４Ａと同様、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が環境温度２５℃において１００ｍＡとなるようにバイアス回路の各構成部品の値が設定され、かつ基準電源Ｖｒｅｆの電圧値が一般的な携帯電話機に使用される制御電圧である２．８Ｖに設定されているときの特性を示している。図４Ｂにおいて、ｍ２１は環境温度−２５℃における増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を、ｍ２２は環境温度２５℃における増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を、ｍ２３は環境温度７５℃における増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を、それぞれ表している。図４Ｂに示すように、ｍ２１は１００ｍＡに、ｍ２３は１０２ｍＡになっており、１００℃の温度差において約２ｍＡの変化に抑制できていることがわかる。
【００４１】
以上のように本実施形態では、バイアス回路が２つの温度補償回路（温度補償回路１１と温度補償回路１２）を備えている。これにより、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流の温度依存性を従来よりも低減させることができる。その結果、本実施形態によれば、十分な温度補償を行うことが可能なバイアス回路を有する高周波電力増幅器を提供することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、図９と同様の温度補償回路１１を備えている。このため、図８の構成のように温度補償回路以外に大型のコンデンサＣ１を用いることなく、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース電位を平滑化することができ、安定したバイアス電流の供給を行うことができる。
【００４３】
また、図８に示した従来の温度補償回路１４では、トランジスタＴｒ９およびトランジスタＴｒ１０によって電流ループが形成されていたため、ノイズの悪化や、バイアス回路内での発振が懸念される。しかしながら、本実施形態では、図２に示したように、温度補償回路１１および温度補償回路１２では、電流ループが形成されない。このため、本実施形態では、電流ループによるノイズの悪化や、バイアス回路内での発振の心配はない。
【００４４】
なお、上述した温度補償回路１１および温度補償回路１２は、図２に示した回路構成に限定されず、他の回路構成を有していてもよい。
【００４５】
なお、上述では、温度補償回路１２の抵抗素子Ｒ４の基板上での形成方向、抵抗素子Ｒ５の基板上での形成方向については、特に説明していなかったが、好ましくは、抵抗素子Ｒ４の形成方向と抵抗素子Ｒ５の形成方向とを同一の方向にするとよい。形成方向は、抵抗素子の端子間を結ぶ方向である。形成方向を同一にするこことで、抵抗素子Ｒ４および抵抗素子Ｒ５の抵抗値の製造バラツキを抑制することができ、抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５の接続点の電位を精度よく所望の電位にすることができる。また、温度補償回路１２では、２つの抵抗素子（抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５）を用いて分圧回路を構成していたが、３つ以上の抵抗素子を直列接続することによって分圧回路を構成するようにしてもよい。
【００４６】
（第２の実施形態）
図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成について説明する。図５は、第２の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図である。図５の高周波電力増幅器は、図２に示した高周波電力増幅器に対して、モード切替回路１３をさらに備える点で異なる。それ以外の回路構成については、図２に示した回路構成と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４７】
モード切替回路１３は、電源回路１３１、抵抗素子Ｒ７、抵抗素子Ｒ８、およびトランジスタＴｒ６により構成される。トランジスタＴｒ６のベース端子は、抵抗素子Ｒ７を介して電源回路１３１の出力に接続される。トランジスタＴｒ６のコレクタ端子は、抵抗素子Ｒ８を介してエミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子に接続されるとともに、抵抗素子Ｒ８およびＲ２を介して基準電源Ｖｒｅｆに接続される。トランジスタＴｒ６のエミッタ端子は、接地電位に接続される。電源回路１３１は、予め設定されたルールに従って、モード切替電圧Ｖｍｏｄの出力開始（つまり出力がＯＮ）または出力停止（つまり出力がＯＦＦ）を制御する。
【００４８】
モード切替回路１３の動作原理を説明する。電源回路１３１に予め設定されたルールに従ってモード切替電圧Ｖｍｏｄの出力がＯＮまたはＯＦＦすることで、トランジスタＴｒ６がスイッチ（ＳＷ）として動作する。モード切替電圧Ｖｍｏｄの出力がＯＮした場合、トランジスタＴｒ６がＯＮし、トランジスタＴｒ６のコレクタ電流が流れる。トランジスタＴｒ６のコレクタ電流が流れると、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位が降下し、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のコレクタ電流が減少する。コレクタ電流が減少すると、増幅用トランジスタＴｒ１のベース電位が降下するので、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流は、値が小さくなるように抑制される。
【００４９】
以上のように本実施形態では、バイアス回路がモード切替回路１３を備えている。ここで例えば、高周波電力増幅器の出力電力のダイナミックレンジが大きい場合において、低出力時にモード切替電圧Ｖｍｏｄの出力をＯＮするルールを、電源回路１３１に設定したとする。この場合、低出力時に増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流を抑制することができ、高周波電力増幅器の電力付加効率を改善させることができる。
【００５０】
なお、上記に説明したモード切替回路１３は、図５に示した回路構成に限定されず、他の回路構成を有していてもよい。
【００５１】
（第３の実施形態）
図６を参照して、本発明の第３の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成について説明する。図６は、第３の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図である。図６の高周波電力増幅器は、図２に示した高周波電力増幅器に対して、温度補償回路１４をさらに備える点で異なる。それ以外の回路構成については、図２に示した回路構成と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５２】
温度補償回路１４は、温度補償回路１２と同様の構成を有しており、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース端子に接続され、温度補償回路１１および温度補償回路１２に加えてさらなる温度補償を行う。より具体的には、温度補償回路１４は、トランジスタＴｒ７、抵抗素子Ｒ９〜Ｒ１１により構成される。抵抗素子Ｒ９と抵抗素子Ｒ１０は、縦積みに２段に接続されており、抵抗素子Ｒ１０と接続されていない抵抗素子Ｒ９の端子は基準電源Ｖｒｅｆと接続され、抵抗素子Ｒ１０と接続されていない抵抗素子Ｒ９の端子は接地電位に接続される。このように、抵抗素子Ｒ９と抵抗素子Ｒ１０は、分圧回路を構成している。抵抗素子Ｒ９と抵抗素子Ｒ１０の接続点は、抵抗素子Ｒ１１を介してトランジスタＴｒ７のベース端子に接続される。トランジスタＴｒ７のエミッタ端子は、接地電位に接続され、トランジスタＴｒ７のコレクタ端子は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子と接続されるとともに、抵抗素子Ｒ２を介して基準電源Ｖｒｅｆと接続される。なお、温度補償回路１４の動作原理は、第２温度補償回路と同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
ここで、温度補償回路１２の抵抗素子Ｒ４〜Ｒ６と、温度補償回路１４の抵抗素子Ｒ９〜Ｒ１１とを互いに異なる抵抗値に調整することにより、増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流の温度特性に変局点を持たせることができる。したがって、例えば、ある所望の温度以上において温度が上昇するにつれて増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が減少するように、当該アイドル電流の温度特性に変局点を持たせることもできる。このような変局点により、低温時に増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が高い場合であっても、高温時にアイドル電流が減少するので、高温時における増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流による熱暴走を抑制することができる。
【００５４】
なお、上述では、温度補償回路１４の回路構成が、温度補償回路１２と同様であるとしたが、これに限定されるものではなく、その他の回路構成であってもよい。また、本実施形態において、第２の実施形態に示されたモード切替回路１３をさらに備えるようにしてもよい。
【００５５】
（第４の実施形態）
図７を参照して、本発明の第４の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成について説明する。図７は、第４の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図である。図７の高周波電力増幅器は、図２に示した高周波電力増幅器に対して、抵抗素子Ｒ１２をさらに備える点で異なる。それ以外の回路構成については、図２に示した回路構成と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
抵抗素子Ｒ１２は、エミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子およびダイオードトランジスタＴｒ３のコレクタ端子の接続点と、抵抗素子Ｒ２との間に設けられる。
【００５７】
ここで、エミッタ面積が小さい増幅用トランジスタＴｒ１を用いた場合、エミッタ面積が大きい増幅用トランジスタＴｒ１を用いた場合と比べて、増幅用トランジスタＴｒ１のベース−エミッタ間を流れるバイアス電流が減少するので、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間の電流が減少する。
【００５８】
図２に示した構成では、基準電源ＶｒｅｆとエミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース端子との間に、抵抗素子Ｒ２のみが設けられている。このため、エミッタ面積が小さい増幅用トランジスタＴｒ１を用いた場合、抵抗素子Ｒ２で生じる電圧が減少し、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位が上昇する。この上昇を抑えるには、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を大きくする必要がある。しかしながら、温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ電流が高温時に大きく増加するので、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を大きくすると、高温時にエミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位が大きく降下し、増幅用トランジスタＴｒ１が高温時にＯＦＦする可能性がある。これを阻止するために、温度補償回路１２の抵抗素子Ｒ６の値を大きくして、トランジスタＴｒ５のコレクタ電流を減少させることが考えられるが、抵抗素子Ｒ６の面積が増大する。
【００５９】
一方、図７に示した本実施形態の構成では、基準電源ＶｒｅｆとエミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース端子との間に、抵抗素子Ｒ２および抵抗素子Ｒ１２が設けられている。また、抵抗素子Ｒ１２には、温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ電流が流れない。つまり、本実施形態の構成では、温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ電流に関与しない抵抗素子Ｒ１２を用いて、基準電源ＶｒｅｆとエミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース端子との間の抵抗値を大きくしている。このため、本実施形態の構成では、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を大きくすることなく、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位の上昇を抑えることができる。また、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を大きくしないので、温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ電流が高温時に大きく増加しても、高温時にエミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位は大きくは降下せず、増幅用トランジスタＴｒ１が高温時にＯＦＦすることを阻止することができる。
【００６０】
以上のように本実施形態では、基準電源ＶｒｅｆとエミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース端子との間に、抵抗素子Ｒ２および抵抗素子Ｒ１２が設けられている。これにより、本実施形態の構成では、エミッタ面積が小さい増幅用トランジスタＴｒ１を用いた場合、抵抗素子Ｒ２を大きくすることなく、エミッタフォロワトランジスタＴｒ２のベース電位の上昇を抑えることができ、また抵抗素子Ｒ６の面積を増大させることなく、増幅用トランジスタＴｒ１が高温時にＯＦＦすることを阻止できる。
【００６１】
なお、図７では、基準電源Ｖｒｅｆは、直列接続された抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ１２に接続されていたが、直列接続された３つ以上の直列抵抗素子と接続されていてもよい。この場合、温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ端子は、１つ以上の直列抵抗素子を介して基準電源Ｖｒｅｆと接続されるとともに、１つ以上の直列抵抗素子を介してエミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子と接続されればよい。また、温度補償回路１２が複数存在する場合には、各温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ端子は、直列抵抗素子間の同一の接続点、もしくは別の接続点に接続されていてもよい。
【００６２】
なお、本実施形態において、第２の実施形態に示されたモード切替回路１３をさらに備えるようにしてもよい。この場合、モード切替回路１３のトランジスタＴｒ６のコレクタ端子は、抵抗素子Ｒ８および１つ以上の上記直列抵抗素子を介して基準電源Ｖｒｅｆと接続されるとともに、抵抗素子Ｒ８および１つ以上の上記直列抵抗素子を介してエミッタフォロアトランジスタＴｒ２のベース端子と接続されればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る高周波電力増幅器は、増幅用トランジスタのアイドル電流の温度依存性を従来よりも低減させ、十分な温度補償を行うことが可能なバイアス回路を有しており、携帯電話機等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図
【図２】温度補償回路１１および温度補償回路１２の具体的な回路構成の一例を示した図
【図３】温度補償回路１２のトランジスタＴｒ５のコレクタ電流の温度特性を示した図
【図４Ａ】図９に示した従来の高周波電力増幅器の増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が有する温度特性を示した図
【図４Ｂ】図２に示した本発明の高周波電力増幅器の増幅用トランジスタＴｒ１のアイドル電流が有する温度特性を示した図
【図５】第２の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図
【図６】第３の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図
【図７】第４の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成を示す図
【図８】特許文献１に開示された高周波電力増幅器の回路構成を示した図
【図９】特許文献２に開示された高周波電力増幅器の回路構成を示した図
【符号の説明】
【００６５】
Ｒ１〜Ｒ１５    抵抗素子
Ｔｒ１    増幅用トランジスタ
Ｔｒ２    エミッタフォロアトランジスタ
Ｔｒ３、Ｔｒ４    ダイオードトランジスタ
Ｔｒ５〜Ｔｒ１０    トランジスタ
Ｃ１    コンデンサ
１１〜１６    温度補償回路
１３１    モード切替電源出力回路
【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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