電力増幅器および無線機
【課題】電源電圧の上昇に伴う余分な消費電流の増加を抑え、効率を改善した電力増幅器及びそれを備えた無線機を構成する。
【解決手段】電力増幅器１０１は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３１、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４１を備えている。電源電圧（Vcc）が上昇すれば、ベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流(Iba)が増大し、コレクタ電流(Ica)が増大する。これにより、抵抗Ｒ３による電圧降下が大きくなって、A点の電位が下がり、電力増幅用トランジスタＱ１のベース電位(Vb1)が下がる。そのため電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流(Icc)が抑制される方向に作用する。
【解決手段】電力増幅器１０１は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３１、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４１を備えている。電源電圧（Vcc）が上昇すれば、ベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流(Iba)が増大し、コレクタ電流(Ica)が増大する。これにより、抵抗Ｒ３による電圧降下が大きくなって、A点の電位が下がり、電力増幅用トランジスタＱ１のベース電位(Vb1)が下がる。そのため電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流(Icc)が抑制される方向に作用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波信号を電力増幅する電力増幅器およびそれを備えた無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラトランジスタを用いて高周波信号を増幅すると共に、該トランジスタの出力信号を検波し、この検波信号のレベルに応じてトランジスタのベースバイアス電圧を制御する電力増幅器が特許文献１に開示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１の従来例として挙げられている、高周波信号の電力増幅器の基本回路図を図１に示す。
図１において、電力増幅器２０は、トランジスタ２のエミッタＥが接地され、コレクタＣと電源電圧入力端ＣＣｉｎとの間にチョークコイル６が接続され、トランジスタ２のベースＢとバイアス端子Ｂinとの間に抵抗２１および抵抗３が接続されている。ＲＦｉｎ端子と抵抗３との間にはコンデンサ４が接続されている。ＲＦｏｕｔ端子とトランジスタ２のコレクタとの間にはコンデンサ５が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６６１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示される電力増幅器では、トランジスタ２は、コレクタＣに印加される電源電圧(Vcc)の上昇に伴って、消費電流であるコレクタ電流Icがアーリー効果により上昇する。そのため、電力増幅器の電源電圧(Vcc)が必要な電圧以上に上昇すると、余分な消費電流の増加が起こるという問題があった。
【０００６】
本発明は、電源電圧の上昇に伴う余分な消費電流の増加を抑え、効率を改善した電力増幅器及びそれを備えた無線機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本願の請求項１の電力増幅器は、
電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に直接または第１のインピーダンス回路を介して接続され、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）のベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする。
【０００８】
（２）本願の請求項２の電力増幅器は、ベースバイアス回路は、前記制御電圧入力端と基準電位端（接地）との間に接続された分圧回路を備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記分圧回路に第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）と、このベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）のベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
（３）本願の請求項３の電力増幅器は、ベースバイアス回路は、前記電源電圧入力端と前記電力増幅用トランジスタのベースとの間に接続されたベース電流供給用トランジスタ（Ｔｒ２）を備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記ベース電流供給用トランジスタのベースに第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）と、このベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）のベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
（４）本願の請求項４の電力増幅器は、前記ベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）と基準電位端（接地）との間に、前記制御電圧入力端への制御電圧の非入力時に遮断状態になるリーク電流抑制トランジスタ（Ｑｂ）が接続されたことを特徴とする。
【００１１】
（５）本願の請求項５の電力増幅器は、前記第３のインピーダンス回路が、前記電源電圧入力端から前記ベース電圧制御用トランジスタの方向に順方向に接続された定電圧降下素子を含むことを特徴とする。
【００１２】
（６）本願の請求項６の無線機は、送信信号を電力増幅する電力増幅器と、この電力増幅器によって電力増幅された信号を送信するアンテナとを備えた無線機であって、
前記電力増幅器は、電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に接続され、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）のベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源電圧の上昇に伴う余分な消費電流の増加が抑えられるので、広い電源電圧範囲で高効率な電力増幅器及び無線機が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は特許文献１の従来例として挙げられている、高周波信号の電力増幅器の基本回路図である。
【図２】図２は第１の実施形態に係る電力増幅器１０１の回路図である。
【図３】図３はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。
【図４】図４は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図４（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図４（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図５】図５はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図５（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図５（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図６】図６は第２の実施形態に係る電力増幅器１０２の回路図である。
【図７】図７はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。
【図８】図８は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図８（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図８（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図９】図９はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図９（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図９（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図１０】図１０は第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の回路図である。
【図１１】図１１（Ａ）はＲＦ入力電力に対する消費電流(Icc)の関係を示す図である。図１１（Ｂ）はＲＦ入力電力に対するAM-PM歪の関係を示す図である。
【図１２】図１２は第４の実施形態に係る無線機２０１の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
図２は第１の実施形態に係る電力増幅器１０１の回路図である。この電力増幅器１０１は例えば5.5GHz帯で動作するように設計されている。電力増幅器１０１は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３１、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４１を備えている。前記インダクタＬ５はＲＦ信号を遮断するチョークコイルとして機能している。このインダクタＬ５は特許請求の範囲に記載の「第１のインピーダンス回路」に相当する。
【００１６】
なお、電力増幅器１０１が電子機器に組み込まれるモジュールである場合などでは、モジュールの電源電圧入力端に電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタが直接接続されることもある。この場合は、モジュールの電源電圧入力端と組み込み先電子機器の電源ラインとの間に、配線ライン等によって第１のインピーダンス回路が設けられることになる。
【００１７】
電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタとベースとの間には、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ４の直列回路による負帰還回路が設けられている。この負帰還回路によって発振が防止されて安定化される。また、高利得を得るため、高周波信号入力端RFinと電力増幅用トランジスタＱ１のベースとの間に、インダクタＬ６，Ｌ７およびコンデンサＣ１による整合回路が設けられている。同様に、高周波信号出力端RFoutと電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタとの間に、インダクタＬ８，Ｌ９およびコンデンサＣ３，Ｃ５による整合回路が設けられている。
【００１８】
ベースバイアス回路３１は制御電圧入力端Vctlと基準電位端（接地）との間に接続された抵抗分圧回路Ｒ３，Ｒ４およびこの抵抗分圧回路の出力電圧を電力増幅用トランジスタＱ１のベースへ供給する抵抗Ｒ２を備えている。
【００１９】
ベース電圧調整回路４１は、ベース電圧制御用トランジスタＱａとダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのエミッタ端子は接地されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタは抵抗Ｒ７を介して、ベースバイアス回路３１の「A」点に接続されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのベースはダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ６を介して電源電圧入力端Vccに接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２はそれぞれトランジスタのベースコレクタ間が直接接続された回路で構成されている。前記抵抗Ｒ７は、特許請求の範囲に記載の「第２のインピーダンス回路」に相当する。また、前記ダイオードＤ１，Ｄ２および抵抗Ｒ６は、特許請求の範囲に記載の「第３のインピーダンス回路」に相当する。さらに、前記ダイオードＤ１，Ｄ２は、特許請求の範囲に記載の「定電圧降下素子」に相当する。
【００２０】
図２に示した電力増幅器１０１は次に述べるように作用する。
電源電圧（Vcc）が上昇すれば、先ずベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流(Iba)が増加する。
このベース電流Ibaの増加に応じてベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタ電流(Ica)が増加する。
これにより、抵抗Ｒ３による電圧降下が大きくなって、A点の電位が下がる。
したがって電力増幅用トランジスタＱ１のベース電位(Vb1)が下がる（ベース電圧の絶対値が減少する）。
そのため電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流(Icc)が減少する。
このように、電源電圧（Vcc）が上昇したときに、電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流（Icc）が抑制される方向に作用する。
【００２１】
図３はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。ここで曲線Ａは第１の実施形態に係る電力増幅器１０１の特性、曲線Ｂは、図２に示したベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性をそれぞれ示している。
【００２２】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が大きくなるが、第１の実施形態に係る電力増幅器１０１では「Vcc=3.3V」付近にある変化点を境にして、電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が減少する。なお、この変化点は、ベース電圧調整回路４１のダイオード（Ｄ１，Ｄ２）の段数により調整できる。この例では、電力増幅器の使用電源電圧範囲「Vcc=3〜5V」に最適化されている。
【００２３】
図４は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図４（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図４（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。また、図５はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図５（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図５（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。図５（Ａ）（Ｂ）の図中に必要最低利得および必要最低出力電力の位置(Spec)を記している。
【００２４】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では、図４（Ｂ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）の方が大きくなっている。また、５（Ｂ）に表れているように、電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）には、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）と比較して、高い出力電力まで余分に高利得が保持されている。
【００２５】
これに対し、第１の実施形態の電力増幅器１０１では、図４（Ａ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）の方が小さくなっている。また、図５（Ａ）に表れているように、電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）でも、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）との変動が少なく、高い出力電力まで余分に高利得が保持されていない。
【００２６】
このことから、第１の実施形態では、RF特性を劣化させることなく電源電圧上昇時の消費電流を低減し、効率を改善できていることが確認できる。また、電源電圧が高い状態での消費電流が抑制されるので、回路の信頼性も向上する。
【００２７】
《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係る電力増幅器１０２の回路図である。電力増幅器１０２は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３２、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４１を備えている。ベースバイアス回路３２の構成以外は第１の実施形態で図２に示した電力増幅器１０１と同じである。
【００２８】
ベースバイアス回路３２は制御電圧入力端Vctlと基準電位端（接地）との間に接続された抵抗Ｒ３およびダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路を備えている。また、ベース電流供給用トランジスタＱ２および抵抗Ｒ２を備え、ベース電流供給用トランジスタＱ２のベースがダイオードＤ３と抵抗Ｒ３との接続点（「A」点）に接続され、コレクタが電源電圧入力端Vccに接続され、エミッタが抵抗Ｒ２の一方端に接続されている。抵抗Ｒ２は他方端は電力増幅用トランジスタＱ１のベースに接続されている。
【００２９】
図６に示した電力増幅器１０２は次に述べるように作用する。
電源電圧（Vcc）が上昇すれば、先ずベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流(Iba)が増加する。
このベース電流Ibaの増加に応じてベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタ電流(Ica)が増加する。
これにより、抵抗Ｒ３による電圧降下が大きくなって、A点の電位が下がる。
そのため、ベース電流供給用トランジスタＱ２のエミッタ電位（B点の電位）が低下する。
【００３０】
したがって電力増幅用トランジスタＱ１のベース電位(Vb1)が下がる。
そのため電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流(Icc)が減少する。
このように、電源電圧（Vcc）が上昇したときに、電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流（Icc）が抑制される方向に作用する。
【００３１】
図７はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。ここで曲線Ａは第２の実施形態に係る電力増幅器１０２の特性、曲線Ｂは、図６に示したベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性をそれぞれ示している。
【００３２】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が大きくなるが、第２の実施形態に係る電力増幅器１０１では「Vcc=3.4V」付近にある変化点を境にして、電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が小さくなっていく。なお、この変化点は、ベース電圧調整回路４１のダイオード（D1,D2）の段数により調整できる。
【００３３】
図８は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図８（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図８（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。また、図９はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図９（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図９（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【００３４】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では、図８（Ｂ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）の方が大きくなっている。また、９（Ｂ）に表れているように、電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）には、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）と比較して、高い出力電力まで余分に高利得が保持されている。
【００３５】
これに対し、第２の実施形態の電力増幅器１０２では、図８（Ａ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧(Vcc)に殆ど依存しない。また、図９（Ａ）に表れているように、電源電圧が高くても（Vcc=5V）、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）との変動が少なく、高い出力電力まで余分に高利得が保持されていない。
【００３６】
このことから、第２の実施形態でも、RF特性を劣化させることなく電源電圧上昇時の消費電流を低減し、効率を改善できていることが確認できる。また、電源電圧が高い状態での消費電流が抑制されるので、回路の信頼性も向上する。
【００３７】
なお、第１の実施形態で図２に示した電力増幅器に比べて、増幅用トランジスタのベースに低いインピーダンスで電流を供給できるため、特にAB級増幅器では高出力時に消費電流が増加しやすく、より高出力が得られる。
【００３８】
《第３の実施形態》
図１０は第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の回路図である。電力増幅器１０３は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３３、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４２を備えている。
【００３９】
ベースバイアス回路３３は制御電圧入力端Vctlと基準電位端（接地）との間に接続された抵抗Ｒ３およびダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路を備えている。また、ベース電流供給用トランジスタＱ２および抵抗Ｒ２を備え、ベース電流供給用トランジスタＱ２のベースがダイオードＤ３と抵抗Ｒ３との接続点（「A」点）に接続され、コレクタが電源電圧入力端Vccに接続され、エミッタが抵抗Ｒ２の一方端に接続されている。抵抗Ｒ２の他方端は電力増幅用トランジスタＱ１のベースに接続されている。また、高周波信号入力端RFinと電力増幅用トランジスタＱ１のベースとの間に、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ８の並列回路が直列に接続されている。コンデンサＣ２と抵抗Ｒ８の並列回路のRFin側とベース電流供給用トランジスタＱ２のエミッタとの間に、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ９の並列回路が接続されている。
【００４０】
ベース電圧調整回路４２は、ベース電圧制御用トランジスタＱａ、リーク電流抑制用トランジスタＱｂ、抵抗Ｒ７およびダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのエミッタ端子と接地との間にリーク電流抑制用トランジスタＱｂが挿入されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタ端子は抵抗Ｒ７を介して、ベースバイアス回路３１の「A」点に接続されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのベース端子はダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ６を介して電源電圧入力端Vccに接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２はトランジスタのベースコレクタ間が直接接続された回路で構成されている。
【００４１】
リーク電流抑制用トランジスタＱｂのベースには抵抗Ｒ８を介して制御電圧入力端Vctlが接続されている。そのため、制御電圧が入力されないオフ時（Vctl=0V）にベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流Ibaが流れるのを阻止できる。その結果、待機時の消費電流を削減できる。
このリーク電流阻止用のスイッチ素子は電源電圧入力端Vccからベース電圧制御用トランジスタＱａのベースまでの間に設けてもよい。
【００４２】
図１０においてコンデンサＣ２に対して並列接続した抵抗Ｒ８は発振防止用安定化抵抗である。また、抵抗Ｒ２は熱暴走防止用バラスト抵抗である。
【００４３】
ところで、例えば無線LAN用高周波電力増幅器においては高効率化のために無信号時の消費電流を小さくするためにＡＢ級増幅回路が構成される。しかし無信号時の消費電流を小さくすると一般に歪特性が劣化する。図１０に示したコンデンサＣ６と抵抗Ｒ９の並列回路は、入力電力に応じて電流を増加させるためにＲＦ信号をベースバイアス回路に結合させるための結合回路である。
【００４４】
図１１（Ａ）はＲＦ入力電力に対する消費電流(Icc)の関係を示す図である。図１１（Ａ）において実線Ａは図１０に示した第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の特性、破線ＢはコンデンサＣ６および抵抗Ｒ９による結合回路を設けない場合の特性である。この結合回路を設けることにより、ＲＦ入力電力の増大に伴い消費電流Iccが増大する。
【００４５】
図１１（Ｂ）はＲＦ入力電力に対するAM-PM歪（振幅対位相の歪み）の関係を示す図である。図１１（Ｂ）において実線Ａは図１０に示した第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の特性、破線ＢはコンデンサＣ６および抵抗Ｒ９による結合回路を設けない場合の特性である。
【００４６】
図１１（Ａ）に表れているように、ＲＦ入力電力の増大に伴って消費電流Iccが増大することにより、AM-PM歪が改善される。
【００４７】
《第４の実施形態》
図１２は第４の実施形態に係る無線機２０１の構成を示すブロック図である。この無線機２０１において、アンテナ５４およびアンテナ共用器５３でアンテナ系の回路が構成され、送信回路５１および電力増幅器１０１で送信系の回路が構成されていて、ＬＮＡ５６および受信回路５７で受信系の回路が構成されている。ベースバンド回路５０は例えば携帯電話端末として機能させる各種信号処理を行う。電力増幅器１０１は第１の実施形態で示したものであり、送信回路５１から出力される送信信号を電力増幅する。
【００４８】
この無線機２０１は電源電圧が高くても電力増幅器１０１の消費電流が抑制されるので、電源である電池の使用時間を伸ばすことができる。また、電源電圧が高い状態での消費電流のピークが抑制されるので、無線機の信頼性が向上する。
【００４９】
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、ベース電圧制御用トランジスタＱａのベースと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインピーダンス回路の例として複数のダイオードを直列接続した回路を示したが、単なるｐｎ接合ダイオードやツェナーダイオード等、その他の定電圧降下素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
Ｄ１，Ｄ２…ダイオード
Ｄ３，Ｄ４…ダイオード
Iba…ベース電流
Icc…消費電流
Ｑ１…電力増幅用トランジスタ
Ｑ２…ベース電流供給用トランジスタ
Ｑａ…ベース電圧制御用トランジスタ
Ｑｂ…リーク電流抑制用トランジスタ
RFin…高周波信号入力端
RFout…高周波信号出力端
Vcc…電源電圧入力端
Vctl…制御電圧入力端
３１〜３３…ベースバイアス回路
４１，４２…ベース電圧調整回路
５０…ベースバンド回路
５１…送信回路
５３…アンテナ共用器
５４…アンテナ
５６…ＬＮＡ
５７…受信回路
１０１〜１０３…電力増幅器
２０１…無線機
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波信号を電力増幅する電力増幅器およびそれを備えた無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラトランジスタを用いて高周波信号を増幅すると共に、該トランジスタの出力信号を検波し、この検波信号のレベルに応じてトランジスタのベースバイアス電圧を制御する電力増幅器が特許文献１に開示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１の従来例として挙げられている、高周波信号の電力増幅器の基本回路図を図１に示す。
図１において、電力増幅器２０は、トランジスタ２のエミッタＥが接地され、コレクタＣと電源電圧入力端ＣＣｉｎとの間にチョークコイル６が接続され、トランジスタ２のベースＢとバイアス端子Ｂinとの間に抵抗２１および抵抗３が接続されている。ＲＦｉｎ端子と抵抗３との間にはコンデンサ４が接続されている。ＲＦｏｕｔ端子とトランジスタ２のコレクタとの間にはコンデンサ５が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６６１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示される電力増幅器では、トランジスタ２は、コレクタＣに印加される電源電圧(Vcc)の上昇に伴って、消費電流であるコレクタ電流Icがアーリー効果により上昇する。そのため、電力増幅器の電源電圧(Vcc)が必要な電圧以上に上昇すると、余分な消費電流の増加が起こるという問題があった。
【０００６】
本発明は、電源電圧の上昇に伴う余分な消費電流の増加を抑え、効率を改善した電力増幅器及びそれを備えた無線機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本願の請求項１の電力増幅器は、
電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に直接または第１のインピーダンス回路を介して接続され、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）のベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする。
【０００８】
（２）本願の請求項２の電力増幅器は、ベースバイアス回路は、前記制御電圧入力端と基準電位端（接地）との間に接続された分圧回路を備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記分圧回路に第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）と、このベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）のベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
（３）本願の請求項３の電力増幅器は、ベースバイアス回路は、前記電源電圧入力端と前記電力増幅用トランジスタのベースとの間に接続されたベース電流供給用トランジスタ（Ｔｒ２）を備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記ベース電流供給用トランジスタのベースに第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）と、このベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）のベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
（４）本願の請求項４の電力増幅器は、前記ベース電圧制御用トランジスタ（Ｑａ）と基準電位端（接地）との間に、前記制御電圧入力端への制御電圧の非入力時に遮断状態になるリーク電流抑制トランジスタ（Ｑｂ）が接続されたことを特徴とする。
【００１１】
（５）本願の請求項５の電力増幅器は、前記第３のインピーダンス回路が、前記電源電圧入力端から前記ベース電圧制御用トランジスタの方向に順方向に接続された定電圧降下素子を含むことを特徴とする。
【００１２】
（６）本願の請求項６の無線機は、送信信号を電力増幅する電力増幅器と、この電力増幅器によって電力増幅された信号を送信するアンテナとを備えた無線機であって、
前記電力増幅器は、電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に接続され、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタ（Ｑ１）のベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源電圧の上昇に伴う余分な消費電流の増加が抑えられるので、広い電源電圧範囲で高効率な電力増幅器及び無線機が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は特許文献１の従来例として挙げられている、高周波信号の電力増幅器の基本回路図である。
【図２】図２は第１の実施形態に係る電力増幅器１０１の回路図である。
【図３】図３はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。
【図４】図４は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図４（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図４（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図５】図５はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図５（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図５（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図６】図６は第２の実施形態に係る電力増幅器１０２の回路図である。
【図７】図７はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。
【図８】図８は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図８（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図８（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図９】図９はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図９（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図９（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【図１０】図１０は第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の回路図である。
【図１１】図１１（Ａ）はＲＦ入力電力に対する消費電流(Icc)の関係を示す図である。図１１（Ｂ）はＲＦ入力電力に対するAM-PM歪の関係を示す図である。
【図１２】図１２は第４の実施形態に係る無線機２０１の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
図２は第１の実施形態に係る電力増幅器１０１の回路図である。この電力増幅器１０１は例えば5.5GHz帯で動作するように設計されている。電力増幅器１０１は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３１、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４１を備えている。前記インダクタＬ５はＲＦ信号を遮断するチョークコイルとして機能している。このインダクタＬ５は特許請求の範囲に記載の「第１のインピーダンス回路」に相当する。
【００１６】
なお、電力増幅器１０１が電子機器に組み込まれるモジュールである場合などでは、モジュールの電源電圧入力端に電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタが直接接続されることもある。この場合は、モジュールの電源電圧入力端と組み込み先電子機器の電源ラインとの間に、配線ライン等によって第１のインピーダンス回路が設けられることになる。
【００１７】
電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタとベースとの間には、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ４の直列回路による負帰還回路が設けられている。この負帰還回路によって発振が防止されて安定化される。また、高利得を得るため、高周波信号入力端RFinと電力増幅用トランジスタＱ１のベースとの間に、インダクタＬ６，Ｌ７およびコンデンサＣ１による整合回路が設けられている。同様に、高周波信号出力端RFoutと電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタとの間に、インダクタＬ８，Ｌ９およびコンデンサＣ３，Ｃ５による整合回路が設けられている。
【００１８】
ベースバイアス回路３１は制御電圧入力端Vctlと基準電位端（接地）との間に接続された抵抗分圧回路Ｒ３，Ｒ４およびこの抵抗分圧回路の出力電圧を電力増幅用トランジスタＱ１のベースへ供給する抵抗Ｒ２を備えている。
【００１９】
ベース電圧調整回路４１は、ベース電圧制御用トランジスタＱａとダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのエミッタ端子は接地されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタは抵抗Ｒ７を介して、ベースバイアス回路３１の「A」点に接続されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのベースはダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ６を介して電源電圧入力端Vccに接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２はそれぞれトランジスタのベースコレクタ間が直接接続された回路で構成されている。前記抵抗Ｒ７は、特許請求の範囲に記載の「第２のインピーダンス回路」に相当する。また、前記ダイオードＤ１，Ｄ２および抵抗Ｒ６は、特許請求の範囲に記載の「第３のインピーダンス回路」に相当する。さらに、前記ダイオードＤ１，Ｄ２は、特許請求の範囲に記載の「定電圧降下素子」に相当する。
【００２０】
図２に示した電力増幅器１０１は次に述べるように作用する。
電源電圧（Vcc）が上昇すれば、先ずベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流(Iba)が増加する。
このベース電流Ibaの増加に応じてベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタ電流(Ica)が増加する。
これにより、抵抗Ｒ３による電圧降下が大きくなって、A点の電位が下がる。
したがって電力増幅用トランジスタＱ１のベース電位(Vb1)が下がる（ベース電圧の絶対値が減少する）。
そのため電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流(Icc)が減少する。
このように、電源電圧（Vcc）が上昇したときに、電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流（Icc）が抑制される方向に作用する。
【００２１】
図３はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。ここで曲線Ａは第１の実施形態に係る電力増幅器１０１の特性、曲線Ｂは、図２に示したベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性をそれぞれ示している。
【００２２】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が大きくなるが、第１の実施形態に係る電力増幅器１０１では「Vcc=3.3V」付近にある変化点を境にして、電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が減少する。なお、この変化点は、ベース電圧調整回路４１のダイオード（Ｄ１，Ｄ２）の段数により調整できる。この例では、電力増幅器の使用電源電圧範囲「Vcc=3〜5V」に最適化されている。
【００２３】
図４は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図４（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図４（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。また、図５はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図５（Ａ）は第１の実施形態の電力増幅器１０１の特性、図５（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。図５（Ａ）（Ｂ）の図中に必要最低利得および必要最低出力電力の位置(Spec)を記している。
【００２４】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では、図４（Ｂ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）の方が大きくなっている。また、５（Ｂ）に表れているように、電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）には、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）と比較して、高い出力電力まで余分に高利得が保持されている。
【００２５】
これに対し、第１の実施形態の電力増幅器１０１では、図４（Ａ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）の方が小さくなっている。また、図５（Ａ）に表れているように、電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）でも、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）との変動が少なく、高い出力電力まで余分に高利得が保持されていない。
【００２６】
このことから、第１の実施形態では、RF特性を劣化させることなく電源電圧上昇時の消費電流を低減し、効率を改善できていることが確認できる。また、電源電圧が高い状態での消費電流が抑制されるので、回路の信頼性も向上する。
【００２７】
《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係る電力増幅器１０２の回路図である。電力増幅器１０２は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３２、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４１を備えている。ベースバイアス回路３２の構成以外は第１の実施形態で図２に示した電力増幅器１０１と同じである。
【００２８】
ベースバイアス回路３２は制御電圧入力端Vctlと基準電位端（接地）との間に接続された抵抗Ｒ３およびダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路を備えている。また、ベース電流供給用トランジスタＱ２および抵抗Ｒ２を備え、ベース電流供給用トランジスタＱ２のベースがダイオードＤ３と抵抗Ｒ３との接続点（「A」点）に接続され、コレクタが電源電圧入力端Vccに接続され、エミッタが抵抗Ｒ２の一方端に接続されている。抵抗Ｒ２は他方端は電力増幅用トランジスタＱ１のベースに接続されている。
【００２９】
図６に示した電力増幅器１０２は次に述べるように作用する。
電源電圧（Vcc）が上昇すれば、先ずベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流(Iba)が増加する。
このベース電流Ibaの増加に応じてベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタ電流(Ica)が増加する。
これにより、抵抗Ｒ３による電圧降下が大きくなって、A点の電位が下がる。
そのため、ベース電流供給用トランジスタＱ２のエミッタ電位（B点の電位）が低下する。
【００３０】
したがって電力増幅用トランジスタＱ１のベース電位(Vb1)が下がる。
そのため電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流(Icc)が減少する。
このように、電源電圧（Vcc）が上昇したときに、電力増幅用トランジスタＱ１の消費電流（Icc）が抑制される方向に作用する。
【００３１】
図７はRF信号を入力せずに電源電圧（Vcc）を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果である。ここで曲線Ａは第２の実施形態に係る電力増幅器１０２の特性、曲線Ｂは、図６に示したベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性をそれぞれ示している。
【００３２】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が大きくなるが、第２の実施形態に係る電力増幅器１０１では「Vcc=3.4V」付近にある変化点を境にして、電源電圧（Vcc）が大きくなるにつれて消費電流（Icc）が小さくなっていく。なお、この変化点は、ベース電圧調整回路４１のダイオード（D1,D2）の段数により調整できる。
【００３３】
図８は、RFoutの出力電力を掃引したときの消費電流（Icc）の計算結果であり、図８（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図８（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。また、図９はRFoutの出力電力Poutを掃引したときの利得（Gain）の計算結果であり、図９（Ａ）は第２の実施形態の電力増幅器１０２の特性、図９（Ｂ）はベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器の特性である。
【００３４】
ベース電圧調整回路４１を備えない電力増幅器では、図８（Ｂ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）の方が大きくなっている。また、９（Ｂ）に表れているように、電源電圧が高い時（Vcc=5Vの時）には、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）と比較して、高い出力電力まで余分に高利得が保持されている。
【００３５】
これに対し、第２の実施形態の電力増幅器１０２では、図８（Ａ）に表れているように、消費電流（Icc）は電源電圧(Vcc)に殆ど依存しない。また、図９（Ａ）に表れているように、電源電圧が高くても（Vcc=5V）、電源電圧が低い時（Vcc=3Vの時）との変動が少なく、高い出力電力まで余分に高利得が保持されていない。
【００３６】
このことから、第２の実施形態でも、RF特性を劣化させることなく電源電圧上昇時の消費電流を低減し、効率を改善できていることが確認できる。また、電源電圧が高い状態での消費電流が抑制されるので、回路の信頼性も向上する。
【００３７】
なお、第１の実施形態で図２に示した電力増幅器に比べて、増幅用トランジスタのベースに低いインピーダンスで電流を供給できるため、特にAB級増幅器では高出力時に消費電流が増加しやすく、より高出力が得られる。
【００３８】
《第３の実施形態》
図１０は第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の回路図である。電力増幅器１０３は、エミッタ接地された電力増幅用トランジスタＱ１、この電力増幅用トランジスタＱ１のベースと制御電圧入力端Vctlとの間に接続されたベースバイアス回路３３、電力増幅用トランジスタＱ１のコレクタと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインダクタＬ５、およびベース電圧調整回路４２を備えている。
【００３９】
ベースバイアス回路３３は制御電圧入力端Vctlと基準電位端（接地）との間に接続された抵抗Ｒ３およびダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路を備えている。また、ベース電流供給用トランジスタＱ２および抵抗Ｒ２を備え、ベース電流供給用トランジスタＱ２のベースがダイオードＤ３と抵抗Ｒ３との接続点（「A」点）に接続され、コレクタが電源電圧入力端Vccに接続され、エミッタが抵抗Ｒ２の一方端に接続されている。抵抗Ｒ２の他方端は電力増幅用トランジスタＱ１のベースに接続されている。また、高周波信号入力端RFinと電力増幅用トランジスタＱ１のベースとの間に、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ８の並列回路が直列に接続されている。コンデンサＣ２と抵抗Ｒ８の並列回路のRFin側とベース電流供給用トランジスタＱ２のエミッタとの間に、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ９の並列回路が接続されている。
【００４０】
ベース電圧調整回路４２は、ベース電圧制御用トランジスタＱａ、リーク電流抑制用トランジスタＱｂ、抵抗Ｒ７およびダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのエミッタ端子と接地との間にリーク電流抑制用トランジスタＱｂが挿入されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのコレクタ端子は抵抗Ｒ７を介して、ベースバイアス回路３１の「A」点に接続されている。ベース電圧制御用トランジスタＱａのベース端子はダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ６を介して電源電圧入力端Vccに接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２はトランジスタのベースコレクタ間が直接接続された回路で構成されている。
【００４１】
リーク電流抑制用トランジスタＱｂのベースには抵抗Ｒ８を介して制御電圧入力端Vctlが接続されている。そのため、制御電圧が入力されないオフ時（Vctl=0V）にベース電圧制御用トランジスタＱａのベース電流Ibaが流れるのを阻止できる。その結果、待機時の消費電流を削減できる。
このリーク電流阻止用のスイッチ素子は電源電圧入力端Vccからベース電圧制御用トランジスタＱａのベースまでの間に設けてもよい。
【００４２】
図１０においてコンデンサＣ２に対して並列接続した抵抗Ｒ８は発振防止用安定化抵抗である。また、抵抗Ｒ２は熱暴走防止用バラスト抵抗である。
【００４３】
ところで、例えば無線LAN用高周波電力増幅器においては高効率化のために無信号時の消費電流を小さくするためにＡＢ級増幅回路が構成される。しかし無信号時の消費電流を小さくすると一般に歪特性が劣化する。図１０に示したコンデンサＣ６と抵抗Ｒ９の並列回路は、入力電力に応じて電流を増加させるためにＲＦ信号をベースバイアス回路に結合させるための結合回路である。
【００４４】
図１１（Ａ）はＲＦ入力電力に対する消費電流(Icc)の関係を示す図である。図１１（Ａ）において実線Ａは図１０に示した第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の特性、破線ＢはコンデンサＣ６および抵抗Ｒ９による結合回路を設けない場合の特性である。この結合回路を設けることにより、ＲＦ入力電力の増大に伴い消費電流Iccが増大する。
【００４５】
図１１（Ｂ）はＲＦ入力電力に対するAM-PM歪（振幅対位相の歪み）の関係を示す図である。図１１（Ｂ）において実線Ａは図１０に示した第３の実施形態に係る電力増幅器１０３の特性、破線ＢはコンデンサＣ６および抵抗Ｒ９による結合回路を設けない場合の特性である。
【００４６】
図１１（Ａ）に表れているように、ＲＦ入力電力の増大に伴って消費電流Iccが増大することにより、AM-PM歪が改善される。
【００４７】
《第４の実施形態》
図１２は第４の実施形態に係る無線機２０１の構成を示すブロック図である。この無線機２０１において、アンテナ５４およびアンテナ共用器５３でアンテナ系の回路が構成され、送信回路５１および電力増幅器１０１で送信系の回路が構成されていて、ＬＮＡ５６および受信回路５７で受信系の回路が構成されている。ベースバンド回路５０は例えば携帯電話端末として機能させる各種信号処理を行う。電力増幅器１０１は第１の実施形態で示したものであり、送信回路５１から出力される送信信号を電力増幅する。
【００４８】
この無線機２０１は電源電圧が高くても電力増幅器１０１の消費電流が抑制されるので、電源である電池の使用時間を伸ばすことができる。また、電源電圧が高い状態での消費電流のピークが抑制されるので、無線機の信頼性が向上する。
【００４９】
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、ベース電圧制御用トランジスタＱａのベースと電源電圧入力端Vccとの間に接続されたインピーダンス回路の例として複数のダイオードを直列接続した回路を示したが、単なるｐｎ接合ダイオードやツェナーダイオード等、その他の定電圧降下素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
Ｄ１，Ｄ２…ダイオード
Ｄ３，Ｄ４…ダイオード
Iba…ベース電流
Icc…消費電流
Ｑ１…電力増幅用トランジスタ
Ｑ２…ベース電流供給用トランジスタ
Ｑａ…ベース電圧制御用トランジスタ
Ｑｂ…リーク電流抑制用トランジスタ
RFin…高周波信号入力端
RFout…高周波信号出力端
Vcc…電源電圧入力端
Vctl…制御電圧入力端
３１〜３３…ベースバイアス回路
４１，４２…ベース電圧調整回路
５０…ベースバンド回路
５１…送信回路
５３…アンテナ共用器
５４…アンテナ
５６…ＬＮＡ
５７…受信回路
１０１〜１０３…電力増幅器
２０１…無線機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅用トランジスタ、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端との間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に直接または第１のインピーダンス回路を介して接続された電力増幅器において、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタのベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
前記ベースバイアス回路は、前記制御電圧入力端と基準電位端との間に接続された分圧回路を備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記分圧回路に第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタと、このベース電圧制御用トランジスタのベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えた、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記ベースバイアス回路は、前記電源電圧入力端と前記電力増幅用トランジスタのベースとの間に接続されたベース電流供給用トランジスタを備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記ベース電流供給用トランジスタのベースに第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタと、このベース電圧制御用トランジスタのベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えた、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記ベース電圧制御用トランジスタと基準電位端との間に、前記制御電圧入力端への制御電圧の非入力時に遮断状態になるリーク電流抑制トランジスタが接続された、請求項２または３に記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記第３のインピーダンス回路は、前記電源電圧入力端から前記ベース電圧制御用トランジスタの方向に順方向に接続された定電圧降下素子を含む、請求項２〜４のいずれかに記載の電力増幅器。
【請求項６】
送信信号を電力増幅する電力増幅器と、この電力増幅器によって電力増幅された信号を送信するアンテナとを備えた無線機であって、
前記電力増幅器は、電力増幅用トランジスタ、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端との間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に接続され、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタのベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする無線機。
【請求項１】
電力増幅用トランジスタ、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端との間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に直接または第１のインピーダンス回路を介して接続された電力増幅器において、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタのベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
前記ベースバイアス回路は、前記制御電圧入力端と基準電位端との間に接続された分圧回路を備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記分圧回路に第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタと、このベース電圧制御用トランジスタのベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えた、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記ベースバイアス回路は、前記電源電圧入力端と前記電力増幅用トランジスタのベースとの間に接続されたベース電流供給用トランジスタを備え、
前記ベース電圧調整回路は、前記ベース電流供給用トランジスタのベースに第２のインピーダンス回路を介してそのコレクタが接続されるベース電圧制御用トランジスタと、このベース電圧制御用トランジスタのベースと電源電圧入力端との間に接続された第３のインピーダンス回路とを備えた、請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記ベース電圧制御用トランジスタと基準電位端との間に、前記制御電圧入力端への制御電圧の非入力時に遮断状態になるリーク電流抑制トランジスタが接続された、請求項２または３に記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記第３のインピーダンス回路は、前記電源電圧入力端から前記ベース電圧制御用トランジスタの方向に順方向に接続された定電圧降下素子を含む、請求項２〜４のいずれかに記載の電力増幅器。
【請求項６】
送信信号を電力増幅する電力増幅器と、この電力増幅器によって電力増幅された信号を送信するアンテナとを備えた無線機であって、
前記電力増幅器は、電力増幅用トランジスタ、この電力増幅用トランジスタのベースと制御電圧入力端との間に接続されたベースバイアス回路を備え、前記電力増幅用トランジスタのコレクタが電源電圧入力端に接続され、
前記ベースバイアス回路は、電源電圧の上昇に伴って前記電力増幅用トランジスタのベース電圧を減少させるように制御するベース電圧調整回路を備えたことを特徴とする無線機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−６５１０５（Ｐ２０１２−６５１０５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６９４３（Ｐ２０１０−２０６９４３）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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