(57)【要約】【課題】高周波電力増幅用トランジスタのバイアス供給用トランジスタの電力低下を防ぐことにより、高出力時の線形性を改善することのできる高周波電力増幅器を提供する。【解決手段】多段に接続された複数の高周波電力増幅用トランジスタ３１及び３２と、複数の高周波電力増幅用トランジスタ３１及び３２のベースにそれぞれ接続され、バイアス電力を供給する複数のバイアス供給用トランジスタ４１及び４４を備える高周波電力増幅器であって、複数のバイアス供給用トランジスタ４１及び４４は共通電源端子２２に接続され、共通電源端子２２はさらに複数の高周波電力増幅用トランジスタ３１及び３２のうちの初段トランジスタ３１のコレクタに接続され、高周波電力増幅器はさらに、共通電源端子２２と初段トランジスタ３１に接続されたバイアス供給用トランジスタ４１のコレクタとの間に接続された受動素子を備える。【選択図】図１
2009253918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段に接続された複数の高周波電力増幅用トランジスタと、前記複数の高周波電力増幅用トランジスタのベースにそれぞれ接続され、バイアス電力を供給する複数のバイアス供給用トランジスタを備える高周波電力増幅器であって、
前記複数のバイアス供給用トランジスタは共通電源端子に接続され、前記共通電源端子はさらに前記複数の高周波電力増幅用トランジスタのうちの初段トランジスタのコレクタに接続され、
前記高周波電力増幅器はさらに、前記共通電源端子と前記初段トランジスタに接続された前記バイアス供給用トランジスタのコレクタとの間に接続された受動素子を備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
請求項１記載の高周波電力増幅器であって、さらに、
前記バイアス供給用トランジスタのベースと接地との間に接続されたダイオードを備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項３】
請求項１記載の高周波電力増幅器であって、さらに、
コレクタが前記バイアス供給用トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが第１の抵抗を介して接地され、ベースが前記バイアス供給用トランジスタのベースに接続される第１の温度補償用トランジスタと、
コレクタが前記バイアス供給用トランジスタのベースに接続され、ベースが前記第１の温度補償用トランジスタのエミッタに接続され、エミッタが接地される第２の温度補償用トランジスタとを備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波電力増幅器であって、さらに、
各高周波電力増幅用トランジスタのベースにバイアスを供給するバイアス供給用トランジスタに接続された共通電源端子と、前記共通電源端子は各段トランジスタのコレクタに接続され、前記共通電源端子と各段トランジスタのバイアス供給用トランジスタのコレクタ間に受動素子を備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高周波電力増幅器であって、
前記受動素子が抵抗で構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項６】
請求項５記載の高周波電力増幅器であって、
前記抵抗の抵抗値が数百オームから数千オームであることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高周波電力増幅器であって、
前記受動素子がインダクタで構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項８】
請求項７記載の高周波電力増幅器であって、
前記インダクタのインダクタンス値が数ナノ・ヘンリーであることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の高周波電力増幅器であって、
前記受動素子が抵抗とインダクタの直列接続で構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項１０】
請求項９記載の高周波電力増幅器であって、
前記受動素子の抵抗の抵抗値が数百オームから数千オームで、かつ、インダクタのインダクタンスが数ナノ・ヘンリーであることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の高周波電力増幅器を含むことを特徴とする通信装置。
【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および通信装置に関し、特に無線ＬＡＮ端末や、移動携帯端末における高周波電力増幅器および通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波特性に優れるデバイスとして、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴと略す）などが高周波電力増幅器に用いられる。近年、無線ＬＡＮ用端末や移動携帯端末においては、小型化の観点から、上記ＨＢＴなどを用いた高周波電力増幅器を、ＭＭＩＣ（Microwave Monolithic IC）等に代表されるように集積化し、高周波電力増幅用トランジスタ、バイアス回路等を１チップに内蔵する技術が求められている。バイアス回路を含めた高周波電力増幅器の特性の改善を考案している例としては、特許文献１に記載される高周波電力増幅器があり、図１６にその構造を示す。
【０００３】
図１６の回路は、２段の高周波電力増幅用トランジスタから成り、前段はトランジスタ３１のベースに、バイアス供給用トランジスタ４１が接続され、さらにバイアス供給用トランジスタ４１のベースには、抵抗５２から成るバイアス電圧を供給するためのバイアス回路が接続されている。さらに、このバイアス供給用トランジスタ４１とバイアス回路の接続点と基準電位との間には、ベースとコレクタが接続されたダイオード７１、７２が接続されている。後段はトランジスタ３２のベースに、バイアス供給用トランジスタ４４が接続され、さらにバイアス供給用トランジスタ４４のベースには、抵抗５７から成るバイアス電圧を供給するためのバイアス回路が接続されている。さらに、このバイアス供給用トランジスタ４４とバイアス回路の接続点と基準電位との間には、ベースとコレクタが接続されたダイオード７３、７４が接続されている。また、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間、及び前段の高周波電力増幅用トランジスタと後段の高周波電力増幅用トランジスタとの間、及び出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２の間には、整合回路１１、１２、１３がそれぞれ挿入されている。
【０００４】
この回路構成において、チップレイアウトの小型化、周辺外付け部品の削減を図るには端子数の共通化が必須となってくる。そこで端子２２、２３を共通化した回路構成において、高出力動作時には特に後段のバイアス供給用トランジスタに供給される電力が低下するため、バイアス供給用トランジスタ４４のベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３２への電流供給が減少する傾向になる。さらには、バイアス供給用トランジスタ４１と４４の間のアイソレーションが確保出来なくなり、発振等の動作が不安定となる傾向にある。これは端子２２、２３を共通化にしなくても同じ現象が見られる。
【０００５】
さらに、温度補償を備えたバイアス回路としては、特許文献２に記載される高周波電力増幅器があり、図１７にその構造を示す。図１７では、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２と、前記高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２にバイアス電圧供給端子への印加電圧に応じた電流を流す第１の温度補償用トランジスタ４２、４５と、第１の温度補償用トランジスタ４２、４５に流れる電流に応じてバイアス供給用トランジスタ４１、４４から高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２に供給されるバイアス電流を補正する第２の温度補償用トランジスタ４３、４６を備えている。抵抗５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０はバイアス電流調整用、０１は高周波増幅器の入力端子、０２は高周波電力増幅器の出力端子、１１、１２、１３は整合回路、２２、２３、２４は電源端子、２１は外部から制御信号が供給される制御入力端子である。
【０００６】
この回路構成においては、図１６の抵抗５１、５２、５６、５７により構成されるバイアス回路の代わりに、温度補償用トランジスタの４２、４３、４４、４５、加えてバイアス調整用の抵抗５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０により構成されたバイアス回路が接続されており、入力電圧の変動に対する増幅器のバイアス電流の変動を抑えることが出来る。
【特許文献１】特開２００４−４０５００号公報（第７頁、第３図）
【特許文献２】特開２００２−９５５８号公報（第１０頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電源に供給される電圧は通常、レギュレータにより安定化された電圧が与えられるので、電圧の変化幅としては比較的小さい。例えば、２．８Ｖの電圧が供給され、レギュレータの電圧変動が５％であるならば、２．６６Ｖから２．９４Ｖと約０．３Ｖの電圧幅である。
【０００８】
しかしながら、何らかの理由によりレギュレータにより安定化された電圧が与えられない場合、あるいは、機器内にレギュレートされた電圧が供給されない場合は、電源である電池から直結することとなる。そのため、電圧の変化幅は大きくなってしまう。従来の図１６の回路においては、電源電圧の変動に対する安定性が確保されていないため、高出力動作時には電流低下による線形性の劣化という問題が顕著に起きる。
【０００９】
また、従来の図１７の回路においては、高出力動作時は特に後段のバイアス供給用トランジスタに供給される電力が低下するため、バイアス供給用トランジスタ４４のベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３２への電流供給が減少するため、線形性の劣化という問題が起きる。
【００１０】
さらにいえば、高周波電力増幅用トランジスタが多段で構成される場合、図１８に示すように、バイアス供給用トランジスタ４１と同様のバイアス供給用トランジスタが、温度補償用トランジスタ４２、及び４３により決定されるバイアス電圧を基準に、多段に設置される構成となる。
【００１１】
図１８において高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎで、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎの各々に対応してバイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎが設置されており、バイアス供給用トランジスタは全てバイアス回路のバイアス電圧を基準としている。
【００１２】
こうした構成において、高出力時にバイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎに供給される電力が低下することにより、全バイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎ、及び全高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎのベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波トランジスタへの電流供給が減少するため、線形性の劣化という問題が起きる。多段で構成された高周波電力増幅器であればあるほど、線形性の劣化が顕著に見られる。
【００１３】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、電源電圧の変動に対する安定性を確保しつつ、バイアス供給用トランジスタの電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善することができる高周波電力増幅器および通信装置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】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる高周波電力増幅器は、多段に接続された複数の高周波電力増幅用トランジスタと、前記複数の高周波電力増幅用トランジスタのベースにそれぞれ接続され、バイアス電力を供給する複数のバイアス供給用トランジスタを備える高周波電力増幅器であって、前記複数のバイアス供給用トランジスタは共通電源端子に接続され、前記共通電源端子はさらに前記複数の高周波電力増幅用トランジスタの初段トランジスタのコレクタに接続され、前記共通電源端子と前記初段トランジスタに接続された前記バイアス供給用トランジスタのコレクタとの間に接続された受動素子を備えることにより、電源電圧が変動しても、高周波電力増幅用トランジスタのコレクタ電流をほぼ一定に保つように、バイアス供給用トランジスタのバイアス電流が制御されている。
【００１５】
つまり、高出力時においては、バイアス供給用トランジスタに供給される電力が低下するが、バイアス供給用トランジスタのコレクタに受動素子を追加することにより、高出力時の線形性を改善することが出来る。多段で構成された電力増幅器であれば前段側に受動素子を追加すると顕著に線形性の改善が見られる。
【００１６】
さらに、各高周波電力増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。
【００１７】
本受動素子は抵抗の直列接続、およびインダクタの直列接続、および抵抗とインダクタの直列接続でも同等の効果が得られる。
【００１８】
なお、本発明は、このような高周波電力増幅器を含む無線ＬＡＮ用端末や移動携帯端末等の通信装置として実現することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明にかかる高周波電力増幅器および通信装置によれば、バイアス回路のバイアス供給用トランジスタの電力の低下を防ぐことができ、特に高出力時における高周波電力増幅器および通信装置の線形性を大幅に改善することができる。
【００２０】
特に、複数のバイアス供給用トランジスタが共通電源端子に接続された小型電子機器の高周波電力増幅器を安定して動作させることができ、無線ＬＡＮ用端末や移動携帯端末等の小型の携帯通信機器が普及してきた今日における本発明の実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における高周波電力増幅器の回路を示すものである。０１は高周波電力増幅器の入力端子、０２は出力端子である。３１、３２は高周波電力増幅用トランジスタであり、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間、及び前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２との間、及び出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２の間には、整合回路１１、１２、１３がそれぞれ挿入されている。
【００２３】
４１、４４はバイアス供給用トランジスタであり、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のベースに抵抗５１、５６を介して接続されている。抵抗５１、５６は熱暴走抑制用で、抵抗６１、６２はアイドル電流低減用である。バイアス回路は、バイアス回路１およびバイアス回路２、及び抵抗５２、５７から構成される。
【００２４】
２１は制御入力端子、２２、２３は電源端子である。
このバイアス回路において、入力端子０１から入力された信号が高周波電力増幅用トランジスタ３１で信号増幅され、整合回路１２を介して、高周波電力増幅用トランジスタ３２でさらに信号増幅され、整合回路１３を介して出力端子０２へ出力される。しかし、高出力動作時においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下が大きくなる。それにより、何の手当てもしなければ、バイアス供給用トランジスタ４１、４４のベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２への電流供給が減少することにより、高出力時の線形性が劣化する。
【００２５】
そこで、本実施の形態における高周波電力増幅器では、複数のバイアス供給用トランジスタ４１、４４は、共通電源端子２２に接続され、共通電源端子２２は、さらに複数の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のうちの初段トランジスタ３１のコレクタに接続され、共通電源端子２２と初段トランジスタ３１に接続されたバイアス供給用トランジスタ４１のコレクタ間に受動素子８１が接続されている。
【００２６】
この第１の実施の形態に示す受動素子８１は、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善する。特に、バイアス供給用トランジスタ４４においては高出力時の電力低下が線形性に大きな影響を与えるため、受動素子８１を追加することにより後段へ供給する電力を確保することができる。
【００２７】
その結果、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２の動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。図２に、第１の実施の形態における入出力特性（実線で示す）を示したが、従来例（破線で示す）と比べて高出力時の線形性が大幅に改善している。本グラフは受動素子が抵抗であるが、受動素子８１としては、インダクタおよび、抵抗とインダクタの直列接続でも同等の効果が得られる。さらに、各高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２に設けられたバイアス供給用トランジスタ４１、４４間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定も改善出来る。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態における高周波電力増幅器の回路を示すものである。０１は高周波電力増幅器の入力端子、０２は出力端子である。３１、３２は高周波電力増幅用トランジスタであり、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間、及び前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２との間、及び出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２の間には、整合回路１１、１２、１３がそれぞれ挿入されている。
【００２９】
４１、４４はバイアス供給用トランジスタであり、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のベースに抵抗５１、５６を介して接続されている。抵抗５１、５６は熱暴走抑制用で、抵抗６１、６２はアイドル電流低減用である。バイアス回路は、バイアス供給用トランジスタのベースと接地間に直列に接続されたダイオード７１、７２、７３、７４で構成されており、バイアス供給用トランジスタから出力される設定バイアスにより定電圧動作をし、効率を改善する回路となっている。
【００３０】
このバイアス回路において、入力端子０１から入力された信号が高周波電力増幅用トランジスタ３１で信号増幅され、整合回路１２を介して、高周波電力増幅用トランジスタ３２でさらに信号増幅され、整合回路１３を介して出力端子０２へ出力される。しかし、高出力動作時においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下が大きくなる。それにより、何の手当てもしなければ、バイアス供給用トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２への電流供給が減少することにより、高出力時の線形性が劣化する。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、受動素子８１が設けられている。さらに、本実施の形態では、第１の実施の形態におけるバイアス回路１及びバイアス回路２は、ダイオードで実現されている。つまり、バイアス供給用トランジスタ４１、４４のベースと接地間にダイオードが接続されている。
【００３２】
この第２の実施の形態に示す受動素子８１は、第１の実施の形態と同様に、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善する。特に、バイアス供給用トランジスタ４４においては高出力時の電力低下が線形性に大きな影響を与えるため、受動素子８１を追加することにより後段へ供給する電力を確保することができる。
【００３３】
その結果、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２の動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。さらに、各増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。本回路においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４用のバイアス回路は、ダイオード７１、７２、７３、７４で構成されたバイアス回路であり、定電圧動作に加えて高出力時の線形性を改善することができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態における高周波電力増幅器の回路を示すものである。０１は高周波電力増幅器の入力端子、０２は出力端子である。３１、３２は高周波電力増幅用トランジスタであり、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間、及び前段の高周波電力増幅用トランジスタと後段の高周波電力増幅用トランジスタとの間、及び出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２の間には、整合回路１１、１２、１３がそれぞれ挿入されている。
【００３５】
４１、４４はバイアス供給用トランジスタであり、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のベースに抵抗５１、５６を介して接続されている。抵抗５１、５６は熱暴走抑制用である。バイアス回路は、温度補償用トランジスタ４２、４３、４５、４６、及び抵抗５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０から構成される。
【００３６】
第１の温度補償用トランジスタ４２、４５は、制御入力端子２１への供給電圧に応じた電流を流す。第２の温度補償用トランジスタ４３、４６は、第１の温度補償用トランジスタ４２、４５に流れる電流に応じてバイアス供給用トランジスタ４１、４４から高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２に供給されるバイアス電流を補正することにより、バイアス供給用トランジスタ４１、４４のベース電圧の温度特性を補償する。
【００３７】
このバイアス回路において、入力端子０１から入力された信号が高周波電力増幅用トランジスタ３１で信号増幅され、整合回路１２を介して、高周波電力増幅用トランジスタ３２でさらに信号増幅され、整合回路１３を介して出力端子０２へ出力される。しかし、高出力動作時においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下が大きくなる。それにより、何の手当てもしなければ、バイアス供給用トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２への電流供給が減少することにより、高出力時の線形性が劣化する。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、受動素子８１が設けられている。さらに、本実施の形態では、第１の温度補償用トランジスタ４２、４５と、第２の温度補償用トランジスタ４３、４６が設けられている。つまり、コレクタがバイアス供給用トランジスタ４１、４４のコレクタに接続され、エミッタが第１の抵抗（抵抗５４及び５５、抵抗５９及び６０）を介して接地され、ベースがバイアス供給用トランジスタ４１、４４のベースに接続される第１の温度補償用トランジスタ４２、４５と、コレクタが抵抗５３、５８を介してバイアス供給用トランジスタ４１、４４のベースに接続され、ベースが抵抗５４、５９を介して第１の温度補償用トランジスタ４２、４５のエミッタに接続され、エミッタが接地される第２の温度補償用トランジスタ４３、４６が設けられている。
【００３９】
この第３の実施の形態に示す受動素子８１は、第１の実施の形態と同様に、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善する。特に、バイアス供給用トランジスタ４４においては高出力時の電力低下が線形性に大きな影響を与えるため、受動素子８１を追加することにより後段へ供給する電力を確保することができる。
【００４０】
その結果、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２の動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。さらに、各増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。本回路においては、第１の温度補償用トランジスタ４２、４５と第２の温度補償用トランジスタ４３、４６を備えることにより、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２に供給されるバイアス電流を補正し、かつ、高出力時の線形性を改善することができる。
【００４１】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の第４の実施の形態における高周波電力増幅器の回路を示すものである。０１は高周波電力増幅器の入力端子、０２は出力端子である。３１、３２、３１ｎは高周波電力増幅用トランジスタであり、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間には整合回路１１、前段の高周波電力増幅用トランジスタと２段目の高周波電力増幅用トランジスタとの間には整合回路１２、及び１１ｎ段目の高周波電力増幅用トランジスタと１２ｎ段目の高周波電力増幅用トランジスタとの間には整合回路１１ｎ、出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３１ｎの間には、整合回路１２ｎが挿入されている。
【００４２】
４１、４４、４１ｎはバイアス供給用トランジスタであり、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎのベースに抵抗５１、５６、５１ｎを介して接続されている。抵抗５１、５６、５１ｎは熱暴走抑制用である。バイアス回路は、温度補償用トランジスタ４２、４３、４５、４６、４２ｎ、４３ｎ及び抵抗５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、５１ｎ、５２ｎ、５３ｎ、５４ｎ、５５ｎから構成される。
【００４３】
第１の温度補償用トランジスタ４２、４５、４２ｎは、制御入力端子２１への供給電圧に応じた電流を流す。第２の温度補償用トランジスタ４３、４６、４３ｎは、第１の温度補償用トランジスタ４２、４５、４２ｎに流れる電流に応じてバイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎから高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎに供給されるバイアス電流を補正することにより、バイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎのベース電圧の温度特性を補償する。
【００４４】
このバイアス回路において、入力端子０１から入力された信号が高周波電力増幅用トランジスタ３１で信号増幅され、整合回路１２を介して、高周波電力増幅用トランジスタ３２でさらに信号増幅され、整合回路１１ｎを介して、高周波電力増幅用トランジスタ３１ｎでさらに信号増幅され、整合回路１２ｎを介して出力端子０２へ出力される。しかし、高出力動作時においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎの電力低下が大きくなる。それにより、何の手当てもしなければ、バイアス供給用トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎへの電流供給が減少することにより、高出力時の線形性が劣化する。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、受動素子８１、８２、８１ｎが設けられている。さらに、本実施の形態では、第１の温度補償用トランジスタ４２、４５、４２ｎと、第２の温度補償用トランジスタ４３、４６、４３ｎが設けられている。つまり、コレクタがバイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎのコレクタに接続され、エミッタが第１の抵抗（抵抗５４及び５５、抵抗５９及び６０、抵抗５４ｎ及び５５ｎ）を介して接地され、ベースがバイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎのベースに接続される第１の温度補償用トランジスタ４２、４５、４２ｎと、コレクタが抵抗５３、５８、５３ｎを介してバイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎのベースに接続され、ベースが抵抗５４、５９、５４ｎを介して第１の温度補償用トランジスタ４２、４５、４２ｎのエミッタに接続され、エミッタが接地される第２の温度補償用トランジスタ４３、４６、４３ｎが設けられている。
【００４６】
この第４の実施の形態に示す受動素子８１、８２、８１ｎは、バイアス供給用トランジスタ４１、４４、４１ｎの電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善する。特に、バイアス供給用トランジスタ４４、４１ｎにおいては高出力時の電力低下が線形性に大きな影響を与えるため、受動素子８１、８２、８１ｎを追加することにより後段へ供給する電力を確保することができる。
【００４７】
その結果、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎの動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。さらに、各増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。本回路においては、第１の温度補償用トランジスタ４２、４５、４２ｎと第２の温度補償用トランジスタ４３、４６、４３ｎを備えることにより、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎに供給されるバイアス電流を補正し、かつ、高出力時の線形性を改善することができる。
【００４８】
（第５の実施の形態）
図６は、本発明の第５の実施の形態における高周波電力増幅器の回路を示すものである。０１は高周波電力増幅器の入力端子、０２は出力端子である。３１、３２は高周波電力増幅用トランジスタであり、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間、及び前段の高周波電力増幅用トランジスタと後段の高周波電力増幅用トランジスタとの間、及び出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２の間には、整合回路１１、１２、１３がそれぞれ挿入されている。
【００４９】
４１、４４はバイアス供給用トランジスタであり、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のベースに抵抗５１、５６を介して接続されている。抵抗５１、５６は熱暴走抑制用で、抵抗６１、６２はアイドル電流低減用である。バイアス回路は、バイアス回路１およびバイアス回路２、及び抵抗５２、５７から構成される。
【００５０】
このバイアス回路において、入力端子０１から入力された信号が高周波電力増幅用トランジスタ３１で信号増幅され、整合回路１２を介して、高周波電力増幅用トランジスタ３２でさらに信号増幅され、整合回路１３を介して出力端子０２へ出力される。しかし、高出力動作時においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下が大きくなる。それにより、何の手当てもしなければ、バイアス供給用トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２への電流供給が減少することにより、高出力時の線形性が劣化する。
【００５１】
そこで、本実施の形態における高周波電力増幅器では、複数のバイアス供給用トランジスタ４１、４４は、共通電源端子２２に接続され、共通電源端子２２は、さらに複数の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のうちの初段トランジスタ３１のコレクタに接続され、共通電源端子２２と初段トランジスタ３１に接続されたバイアス供給用トランジスタ４１のコレクタ間に受動素子としての抵抗６３が接続されている。
【００５２】
この第５の実施の形態に示す抵抗６３は、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善する。特に、バイアス供給用トランジスタ４４においては高出力時の電力低下が線形性に大きな影響を与えるため、抵抗６３を追加することにより後段へ供給する電力を確保することができる。その時の抵抗値は数百オームから数千オームであることが望ましい。
【００５３】
その結果、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２の動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。さらに、各増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。
【００５４】
なお、本実施の形態は、第１の実施の形態における受動素子８１が抵抗であるケースに相当する。よって、図３、図４に示される第２の実施の形態、第３の実施の形態における受動素子８１を抵抗６３に置き換えた回路である図７、図８に示される変形例にかかる高周波電力増幅器についても同様の効果が得られる。
【００５５】
（第６の実施の形態）
図９は、本発明の第６の実施の形態における高周波電力増幅器の回路を示すものである。０１は高周波電力増幅器の入力端子、０２は出力端子である。３１、３２は高周波電力増幅用トランジスタであり、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間、及び前段の高周波電力増幅用トランジスタと後段の高周波電力増幅用トランジスタとの間、及び出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２の間には、整合回路１１、１２、１３がそれぞれ挿入されている。
【００５６】
４１、４４はバイアス供給用トランジスタであり、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のベースに抵抗５１、５６を介して接続されている。抵抗５１、５６は熱暴走抑制用で、抵抗６１、６２はアイドル電流低減用である。バイアス回路は、バイアス回路１およびバイアス回路２、及び抵抗５２、５７から構成される。
【００５７】
このバイアス回路において、入力端子０１から入力された信号が高周波電力増幅用トランジスタ３１で信号増幅され、整合回路１２を介して、高周波電力増幅用トランジスタ３２でさらに信号増幅され、整合回路１３を介して出力端子０２へ出力される。しかし、高出力動作時においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下が大きくなる。それにより、何の手当てもしなければ、バイアス供給用トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２への電流供給が減少することにより、高出力時の線形性が劣化する。
【００５８】
そこで、本実施の形態における高周波電力増幅器では、複数のバイアス供給用トランジスタ４１、４４は、共通電源端子２２に接続され、共通電源端子２２は、さらに複数の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のうちの初段トランジスタ３１のコレクタに接続され、共通電源端子２２と初段トランジスタ３１に接続されたバイアス供給用トランジスタ４１のコレクタ間に受動素子としてのインダクタ７５が接続されている。
【００５９】
この第６の実施の形態に示すインダクタ７５は、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善する。特に、バイアス供給用トランジスタ４４においては高出力時の電力低下が線形性に大きな影響を与えるため、インダクタ７５を追加することにより後段へ供給する電力を確保することができる。その時のインダクタンス値は数ナノ・ヘンリー程度であることが望ましい。
【００６０】
その結果、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２の動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。さらに、各増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。
【００６１】
なお、本実施の形態は、第１の実施の形態における受動素子８１がインダクタであるケースに相当する。よって、図３、図４に示される第２の実施の形態、第３の実施の形態における受動素子８１をインダクタ７５に置き換えた回路である図１０、図１１に示される変形例にかかる高周波電力増幅器についても同様の効果が得られる。
【００６２】
（第７の実施の形態）
図１２は、本発明の第７の実施の形態における高周波電力増幅器の回路を示すものである。０１は高周波電力増幅器の入力端子、０２は出力端子である。３１、３２は高周波電力増幅用トランジスタであり、高周波電力増幅器の入力端子０１と前段の高周波電力増幅用トランジスタ３１との間、及び前段の高周波電力増幅用トランジスタと後段の高周波電力増幅用トランジスタとの間、及び出力端子０２と後段の高周波電力増幅用トランジスタ３２の間には、整合回路１１、１２、１３がそれぞれ挿入されている。
【００６３】
４１、４４はバイアス供給用トランジスタであり、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のベースに抵抗５１、５６を介して接続されている。抵抗５１、５６は熱暴走抑制用で、抵抗６１、６２はアイドル電流低減用である。バイアス回路は、バイアス回路１およびバイアス回路２、及び抵抗５２、５７から構成される。
【００６４】
このバイアス回路において、入力端子０１から入力された信号が高周波電力増幅用トランジスタ３１で信号増幅され、整合回路１２を介して、高周波電力増幅用トランジスタ３２でさらに信号増幅され、整合回路１３を介して出力端子０２へ出力される。しかし、高出力動作時においては、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下が大きくなる。それにより、何の手当てもしなければ、バイアス供給用トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が低下し、高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２への電流供給が減少することにより、高出力時の線形性が劣化する。
【００６５】
そこで、本実施の形態における高周波電力増幅器では、複数のバイアス供給用トランジスタ４１、４４は、共通電源端子２２に接続され、共通電源端子２２は、さらに複数の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２のうちの初段トランジスタ３１のコレクタに接続され、共通電源端子２２と初段トランジスタ３１に接続されたバイアス供給用トランジスタ４１のコレクタ間に受動素子としての直列接続された抵抗６３とインダクタ７５が接続されている。
【００６６】
この第７の実施の形態に示す抵抗６３とインダクタ７５は、バイアス供給用トランジスタ４１、４４の電力低下を防ぐことにより高出力時の線形性を改善する。特に、バイアス供給用トランジスタ４４においては高出力時の電力低下が線形性に大きな影響を与えるため、抵抗６３とインダクタ７５を追加することにより後段へ供給する電力を確保することができる。その時の抵抗値は数百オームから数千オームで、インダクタンス値は数ナノ・ヘンリー程度であることが望ましい。
【００６７】
その結果、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２の動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。さらに、各増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。
【００６８】
なお、本実施の形態は、第１の実施の形態における受動素子８１が、直列接続された抵抗とインダクタであるケースに相当する。よって、図３、図４に示される第２の実施の形態、第３の実施の形態における受動素子８１を、直列接続された抵抗６３とインダクタ７５に置き換えた回路である図１３、図１４においても同様の効果が得られる。
【００６９】
（第８の実施の形態）
図１５に、本発明の第８の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図を示す。この通信装置は、無線ＬＡＮ用端末や移動携帯端末等であり、高周波電力増幅器９１を備える。この高周波電力増幅器９１は、上記第１〜第７の実施の形態における高周波電力増幅器のいずれか、例えば第４の実施の形態の高周波電力増幅用トランジスタ３１および高周波電力増幅用トランジスタ３２および高周波電力増幅用トランジスタ３１ｎを用いた多段構成の高周波電力増幅器で構成される。
【００７０】
図１５において、９１は高周波電力増幅器、９２は高周波電力増幅器９１の出力に接続されるアイソレータ、９３はアイソレータ９２、アンテナ９４およびフロントエンドＩＣ９５に接続したデュープレクサである。また、９６は送信・受信部に備えられたバンドパスフィルタ、９７はＶＣＯ、９８はＰＬＬ、９９はＴＣＸＯ、１００はアップコンバータ、１０１は中間周波数信号を処理するＩＦ回路である。
【００７１】
本実施の形態によれば、上記第１〜第７の実施の形態で説明した効果、例えば、前記第４の実施の形態で説明した効果により、高周波電力増幅用トランジスタ３１および３２、３１ｎの動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができる。これにより、図１５に示す高周波電力増幅器９１の線形性が改善し、通信装置の性能が改善する。
【００７２】
本発明の実施形態にかかる高周波電力増幅器および通信装置によれば、高出力時の高周波電力増幅用トランジスタ３１、３２、３１ｎの動作点低下を抑制し、利得圧縮による線形性の劣化を改善することができ、各増幅用トランジスタに設けられたバイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションも確保することができ、発振等の動作不安定を改善出来る。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明にかかる高周波電力増幅器は、高周波電力増幅用トランジスタの電圧低下を抑えることにより、高出力時の線形性を改善するという効果を有し、さらには各バイアス供給用トランジスタ間のアイソレーションを確保することにより安定した動作をさせるという効果を有し、無線ＬＡＮ端末や、移動携帯端末における高周波電力増幅器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図２】本発明の第１の実施の形態における電力増幅器の入出力特性依存性を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図４】本発明の第３の実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図５】本発明の第４の実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図６】本発明の第５の実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図７】本発明の第５の実施の形態の変形例における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図８】本発明の第５の実施の形態の変形例における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図９】本発明の第６の実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１０】本発明の第６の実施の形態の変形例における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１１】本発明の第６の実施の形態の変形例における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１２】本発明の第７の実施の形態における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１３】本発明の第７の実施の形態の変形例における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１４】本発明の第７の実施の形態の変形例における高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１５】本発明の第８の実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図
【図１６】従来の高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１７】従来の高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【図１８】従来の高周波電力増幅器の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００７５】
０１  高周波電力増幅器の入力端子
０２  高周波電力増幅器の出力端子
１１  入力整合回路
１２  段間整合回路
１３  出力整合回路
１１ｎ  段間整合回路
１２ｎ  出力整合回路
２２，２３，２４，２１ｎ  電源端子
２１  制御入力端子
３１，３２，３１ｎ  高周波電力増幅用トランジスタ
４１，４４，４１ｎ  バイアス供給用トランジスタ
４２，４５，４２ｎ  第１の温度補償用トランジスタ
４３，４６，４３ｎ  第２の温度補償用トランジスタ
５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，５１ｎ，５２ｎ，５３ｎ，５４ｎ，５５ｎ，６０，６１，６２，６３  抵抗
６４，６５，６４ｎ  コンデンサ
７１，７２，７３，７４  ダイオード
７５  インダクタ
８１，８２，８１ｎ  受動素子
９１  高周波電力増幅器
９２  アイソレータ
９３  デュープレクサ
９４  アンテナ
９５  フロントエンドＩＣ
９６  バンドパスフィルタ
９７  ＶＣＯ
９８  ＰＬＬ
９９  ＴＣＸＯ
１００  アップコンバータ
１０１  ＩＦ回路
【図１】
2009253918.tif 000003
【図２】
2009253918.tif 000004
【図３】
2009253918.tif 000005
【図４】
2009253918.tif 000006
【図５】
2009253918.tif 000007
【図６】
2009253918.tif 000008
【図７】
2009253918.tif 000009
【図８】
2009253918.tif 000010
【図９】
2009253918.tif 000011
【図１０】
2009253918.tif 000012
【図１１】
2009253918.tif 000013
【図１２】
2009253918.tif 000014
【図１３】
2009253918.tif 000015
【図１４】
2009253918.tif 000016
【図１５】
2009253918.tif 000017
【図１６】
2009253918.tif 000018
【図１７】
2009253918.tif 000019
【図１８】
2009253918.tif 000020