電力増幅装置、電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法
【課題】入力バイアス電圧の調整の時間的効率を大幅に向上することができる電力増幅装置および電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法を提供すること。
【解決手段】バイアス電圧供給部は、ＧａＮ−ＦＥＴのゲートにバイアス電圧を与える。演算制御部は、異なる時点の負荷電流の差を算出する。参照テーブルは、ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係を記述している。参照制御部は、負荷電流の差を参照テーブルのドレイン電流変化率に当てはめて、ゲートソース間電圧の変更量を取り出す。バイアス電圧変更制御部は、変更量に基づいて、ゲートバイアス電圧を変更するように、バイアス電圧供給部を制御する。
【解決手段】バイアス電圧供給部は、ＧａＮ−ＦＥＴのゲートにバイアス電圧を与える。演算制御部は、異なる時点の負荷電流の差を算出する。参照テーブルは、ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係を記述している。参照制御部は、負荷電流の差を参照テーブルのドレイン電流変化率に当てはめて、ゲートソース間電圧の変更量を取り出す。バイアス電圧変更制御部は、変更量に基づいて、ゲートバイアス電圧を変更するように、バイアス電圧供給部を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えばＵＨＦ帯の信号を電波放射のため電力増幅する電力増幅装置、およびそのような電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＵＨＦ帯の信号を電波放射するため電力増幅する電力増幅器は、高周波対応のほか、基本的に高効率（低損失）が好ましい。このような要求から、電力増幅器の増幅素子として、化合物半導体ＧａＮを用いたＦＥＴ素子（ＧａＮ−ＦＥＴ）の採用を考えることができる。ＧａＮ−ＦＥＴによる増幅回路の基本は、他のＦＥＴ素子を用いた場合と同様に、例えば、ゲートに入力バイアス電圧が加えられ、ドレインと電源との間に負荷素子（例えばインダクタ）が接続された回路である（ＡＢ級増幅回路）。この回路のゲートに入力高周波信号を重畳し、ドレインに電力増幅された信号が得られる。
【０００３】
ＧａＮ−ＦＥＴには、共通の課題として電流コラプス現象の発生が知られている。これは、低電圧動作でのオン抵抗値と比べて、高電圧動作でのオン抵抗値が高くなってしまう現象が典型であるが、さらには、ゲートソース間電圧対ドレイン電流の特性が一定に落ち着くまで、例えば、数秒から数分のオーダーの時間を要する現象としても一般に知られている。したがって、ＧａＮ−ＦＥＴの増幅回路の入力バイアス電圧であるゲートソース間電圧を製造段階で調整する作業は、時間のかかる非効率なものとならざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１４７９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４７５８号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、入力バイアス電圧の調整の時間的効率を大幅に向上することができる電力増幅装置および電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法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】
【０００６】
実施形態の電力増幅装置は、ＧａＮ−ＦＥＴと、バイアス電圧供給部と、負荷素子と、電流検出部と、演算制御部と、参照テーブルと、参照制御部と、バイアス電圧変更制御部とを持つ。
【０００７】
ＧａＮ−ＦＥＴは、ゲート、ソース、ドレインの各端子を有する。バイアス電圧供給部は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続され、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与える。負荷素子は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続されている。電流検出部は、与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する。演算制御部は、前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出する。
【０００８】
参照テーブルは、前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述している。参照制御部は、前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出す。バイアス電圧変更制御部は、前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御する。
【０００９】
また、実施形態の電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法は、ＧａＮ−ＦＥＴと、バイアス電圧供給部と、負荷素子と、電流検出部とを有する電力増幅装置における入力バイアス電圧調整方法である。この電力増幅装置において、ＧａＮ−ＦＥＴは、ゲート、ソース、ドレインの各端子を有する。バイアス電圧供給部は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続され、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与える。負荷素子は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続されている。電流検出部は、与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する。
【００１０】
そして、この方法では、まず、前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出する。次に、前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述した参照テーブルを用い、前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出す。さらに、前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の電力増幅装置の構成を示す回路およびブロック図。
【図２】図１に示した電力増幅装置における、入力バイアス電圧調整時の経時動作を示す流れ図。
【図３】図１中に示した参照テーブルの構成例を示す説明図。
【図４】図１に示した電力増幅装置の動作原理を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以上を踏まえ、以下では実施形態の電力増幅装置を図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態の電力増幅装置の構成を示す回路およびブロック図である。同図に示すように、この電力増幅装置は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０、キャパシタＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、インダクタＬ１、バッファ１１、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、バイアス電圧変更制御部１６、温度センサ１７を有する。
【００１３】
ＧａＮ−ＦＥＴ１０は、この電力増幅装置で信号を電力増幅している本体素子である。そのソース端子（以下、単にソースという）は接地され、ゲート端子（以下、単にゲートという）にはバッファ１１、抵抗Ｒ１を介してバイアス電圧が供給され得るように抵抗Ｒ１の一端が接続され、ドレイン端子（以下、単にドレインという）には負荷となるインダクタ（チョークインダクタ）Ｌ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端は、電流検出用の小さな抵抗（シャント抵抗）Ｒ２（例えば１０ｍΩ）を介して電源電圧Ｖｄｄに接続されている。
【００１４】
ゲートには、さらに、直流をカットするキャパシタＣ１を介して信号が重畳され得るようにキャパシタＣ１の一端が接続されている。ドレインは、キャパシタＣ２の一端にも接続され、キャパシタＣ２で直流がカットされ、その他端に出力信号が得られる。
【００１５】
この電力増幅装置は、例えば、ＵＨＦ帯の信号を電波放射するため電力増幅する電力増幅機器のひとつのエレメントとして用いることができる。ＵＨＦ帯の現実の周波数は、例えば、４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚである。電源電圧Ｖｄｄは例えば５０Ｖであり、出力の平均電力は例えば２０Ｗ（最大例えば２００Ｗ）である。このようなエレメントを並列に多数（例えば５００）接続し、総合で定格１０ｋＷクラスの電力増幅機器とすることができる。
【００１６】
ＧａＮ−ＦＥＴ１０には、共通の課題として電流コラプス現象の発生が知られている。これは、低電圧動作でのオン抵抗値と比べて、高電圧動作でのオン抵抗値が高くなってしまう現象が典型であるが、さらには、ゲートソース間電圧Ｖｇｓ対ドレイン電流Ｉｄの特性が一定に落ち着くまで、例えば、数秒から数分のオーダーの時間を要する現象としても一般に知られている。実際に使用される状態は、この一定に落ち着いた後の状態になる。
【００１７】
したがって、この電力増幅装置の製造時には電流コラプス現象の落ち着きを見越して、ＧａＮ−ＦＥＴ１０の入力バイアス電圧であるゲートソース間電圧Ｖｇｓを所定に調整する必要がある。しかしながら、この作業は、電流コラプス現象の落ち着きをみるために時間のかかる非効率なものになってしまう。
【００１８】
この作業を効率化するため、この電力増幅装置は、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、バイアス電圧変更制御部１６、温度センサ１７を有している。なお、これらの構成による情報の処理はディジタル信号による処理（ディジタル処理）とすることができる。ディジタル処理を前提とすれば設計などが容易になる。以下では、ディジタル処理であるとして説明する。ディジタル処理とするため、処理の入口である電流検出部１２には、アナログディジタル変換器が含まれ、処理の出口であるバイアス電圧変更制御部１６にはディジタルアナログ変換器が含まれている。
【００１９】
電流検出部１２には、電流検出用の抵抗Ｒ２で生じている電圧が入力される。これにより、電流検出部１２は、与えられた一定の時点である第１の時点におけるインダクタＬ１に流れる電流を第１の負荷電流（＝ドレイン電流Ｉｄでもある）として検出し、さらに、この一定の時点よりあとの時点である第２の時点におけるインダクタＬ１に流れる電流を第２の負荷電流として検出する。これは、このあと、第１の負荷電流と第２の負荷電流とにより、負荷電流の時間的な変化率を検出するためである。負荷電流が変化するのは、上記のように、ＧａＮ−ＦＥＴ特有の電流コラプス現象が原因である。検出された第１、第２の負荷電流の情報は、演算制御部１３に送られる。
【００２０】
演算制御部１３は、電流検出部１２から送られた第１、第２の負荷電流の情報を用い、これらの差である負荷電流変化量ΔＩｄを算出する。これは、例えば、第１の負荷電流の値を例えばメモリ（不図示であるが、例えば演算制御部１３内に設けることができる）に一時保持しておき、この一時保持された値と第２の負荷電流の値とを用いれば算出できる。算出された負荷電流変化量ΔＩｄは参照制御部１４に送られる。
【００２１】
参照テーブル１５は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０に対応して定められている、ゲートソース間電圧Ｖｇｓを一定に保ち始めたときからドレイン電流Ｉｄが変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧Ｖｇｓを一定に保ち始めたときのドレイン電流Ｉｄを時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧Ｖｇｓの変更量ΔＶｇｓとの対応関係である特性を記述したテーブルである。より具体的には、のちに再度説明するが（図３）、参照テーブル１５が持っている情報は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０の品種ごと、あるいは個別のＧａＮ−ＦＥＴ１０ごとにあらかじめ（例えばＧａＮ−ＦＥＴ１０の製造者により）用意されたものである。
【００２２】
参照制御部１４は、演算制御部１３から得た負荷電流変化量ΔＩｄを用い、これを参照テーブル１５のドレイン電流変化率に当てはめて、ＧａＮ−ＦＥＴ１０についての、上記のゲートソース間電圧Ｖｇｓの変更量ΔＶｇｓの情報を取り出す。取り出された情報は、バイアス電圧変更制御部１６に送られる。
【００２３】
バイアス電圧変更制御部１６は、参照制御部１４から得た変更量ΔＶｇｓの情報に基づいて、バイアス電圧供給部であるバッファ１１がＧａＮ−ＦＥＴ１０のゲートに与える入力バイアス電圧を変更するように、バッファ１１を制御する。バイアス電圧変更制御部１６は、このため、例えば、不揮発メモリを有しており、この不揮発メモリに、変更後のバイアス電圧に相当する数値を格納することで、これ以降は、この格納された数値によるバイアスがＧａＮ−ＦＥＴ１０のゲートに印加されることになる。
【００２４】
温度センサ１７は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０が位置する領域の周辺の温度を検出するセンサである。温度センサ１７は、例えば集積回路で構成されており、この集積回路により検出された温度は、ディジタルの電気信号として参照制御部１４に送られる。参照制御部１４は、参照テーブル１５が、上記の対応関係をさらに各温度での別の情報として有している場合（後述）には、この送られてきた温度情報に対応して、変更量ΔＶｇｓの情報を取り出す。
【００２５】
次に、図１に示した電力増幅装置における、入力バイアス電圧調整時の経時動作を図２に示す流れ図も参照して説明する。図２は、図１に示した電力増幅装置における、入力バイアス電圧調整時の経時動作を示す流れ図である。なお、説明の途中で、適宜、図１中に示した参照テーブル１５の構成例を示す説明図である図３、および図１に示した電力増幅装置の動作原理を説明するためのグラフである図４を参照する。
【００２６】
入力バイアスの調整作業は、まず、バイアス電圧の初期設定を行うことから始める（ステップ２１）。具体的には、ドレイン電流Ｉｄを、あらかじめ決められた設計値である規定値Ｉｄ０（例えば０．５Ａ）とするように、バイアス電圧変更制御部１６からバッファ１１、抵抗Ｒ１を介してＧａＮ−ＦＥＴ１０のゲートにバイアス電圧（これをＶｇｓ０とする）を加える。この過程は、電流検出部１２によるドレイン電流Ｉｄの検出と、この検出に基づいたバイアス電圧変更制御部１６への指令により行うことができる。このとき、演算制御部１３と参照制御部１４とは動作をスルーする。
【００２７】
ドレイン電流Ｉｄが規定値Ｉｄ０になったときを第１の時点として定義する。図４を参照して、この時点の状態は、ｔ＝０のときの「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０」のグラフ上に相当する。図４は、横軸が時間ｔであり縦軸がドレイン電流Ｉｄである。「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０」のグラフは、図示するように、時間ｔとともに少しずつ上昇し最終的には、ΔＩｄ ｄｅｖだけ上昇した収束値に収束する。これは、すでに述べたＧａＮ−ＦＥＴ１０の電流コラプス現象によっている。
【００２８】
ドレイン電流Ｉｄが規定値Ｉｄ０にされ、第１の時点が定義できたら、次に、少し間をおいた第２の時点におけるドレイン電流Ｉｄを、電流検出部１２により検出する（ステップ２２）。第１の時点と第２の時点と間の時間は、例えば、１０ｍｓ程度とすることができる。この時間は、電流コラプス現象でドレイン電流Ｉｄが落ち着く時間と比較すると、３桁程度も異なる非常に短い時間である。図４を参照して、この時点の状態は、第２時点のときの「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０」のグラフ上に相当する。
【００２９】
次に、第１時点におけるドレイン電流と第２時点におけるドレイン電流との差である負荷電流変化量ΔＩｄを演算制御部１３により算出する（ステップ２３）。負荷電流変化量ΔＩｄは、図４中に示すとおりの量である。また、温度センサ１７によりＧａＮ−ＦＥＴ１０の周囲の温度Ｔを検出する（ステップ２４）。
【００３０】
続いて、温度Ｔにおける、ΔＩｄに相当の電流変化率が生じるときのゲートソース間電圧Ｖｇｓの、「ドレイン電流Ｉｄ＝規定値」を保つため必要な変更量ΔＶｇｓを、参照テーブル１５を用いて取得する（ステップ２５）。参照テーブル１５は、図３に示すような構成のテーブルである。
【００３１】
この参照テーブル１５は、まず、ドレイン電流Ｉｄの別ごとに用意されている。すなわち、例えば、Ｉｄ＝０．５Ａ、０．４Ａ、…、となっている。これらのテーブルのうち、規定値Ｉｄ０と一致するＩｄのものを使用する。参照テーブル１５をドレイン電流Ｉｄの別ごとに用意しているのは、ドレイン電流Ｉｄを典型的にどれだけ流す設計であるかにより、負荷電流変化量ΔＩｄ対変更量ΔＶｇｓの特性は一般には一定ではなく、これに応ずるように設計値であるドレイン電流の値の変更に対応できるようにしたためである。ドレイン電流Ｉｄの設計が規定値Ｉｄ０でしか使われない場合は、参照テーブル１５は、そのＩｄ０のもののみ用意してあれば足りる。
【００３２】
参照テーブル１５の、各ドレイン電流Ｉｄ別のテーブルのそれぞれは、次のような構成のものである。負荷電流変化量ΔＩｄに相当の電流変化率（一番単純には、負荷電流変化量ΔＩｄ自体）をひとつの要素として、ゲートソース間電圧Ｖｇｓの、「ドレイン電流Ｉｄ＝規定値」を保つため必要な変更量ΔＶｇｓをそれぞれ記述している。また、この必要な変更量ΔＶｇｓが一般には温度Ｔにより変わるので、このテーブルは、温度Ｔをもうひとつの要素とするテーブルになっている。
【００３３】
参照テーブル１５は、図３に示すように、ΔＩｄとして例えば１０ｍＡ刻み、温度Ｔとして例えば１０℃刻みのテーブルとすることができるが、変更量ΔＶｇｓを取り出すときには、演算制御部１３から与えられているΔＩｄ、および温度センサ１７から与えられている温度Ｔに応じて、テーブルの情報を内挿し、より正確と考えられる変更量ΔＶｇｓを得るようにしてもよい。
【００３４】
参照テーブル１５からゲートソース間電圧の必要な変更量ΔＶｇｓを取り出したら、次に、このΔＶｇｓに基づいて、バイアス電圧変更制御部１６がバイアス電圧供給部であるバッファ１１を制御するように、バイアス電圧変更制御部１６の出力を変更する（ステップ２６）。換言すると、バイアス電圧変更制御部１６の出力を当初のＶｇｓ０からＶｇｓ０−ΔＶｇｓに変更する。この変更された電圧をこれ以降は出力するように、バイアス電圧変更制御部１６が有する不揮発メモリにはその情報が書き込まれる。
【００３５】
以上の動作により不揮発メモリに情報が書き込まれた後は、電源投入後のドレイン電流Ｉｄの時間変化は、図４における「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０−ΔＶｇｓ」のグラフに示すごとくになる。すなわち、電流コラプス現象を見越して、ドレイン電流Ｉｄが最終的に規定値Ｉｄ０に落ち着くようなゲートソース間電圧がゲートに印加されていることになる。
【００３６】
以上の説明からわかるように、実施形態の電力増幅装置によれば、ＧａＮ−ＦＥＴ１０の入力バイアス電圧の調整の時間を、電流コラプス現象の収束時間である数秒ないし数分と比較して、格段に減少させることができる。端的に言うと、ごく短時間の負荷電流の変化量を捉えて、次に、これに対応する必要なＶｇｓの変更量ΔＶｇｓをテーブル１５から取り出し、この変更量ΔＶｇｓを加味するように入力バイアス電圧を変更する、という手順によっている。
【００３７】
特に、参照テーブル１５をドレイン電流の別ごとに用意することで、ドレイン電流の設計値を各様に変更する場合に対応できる。また、参照テーブル１５が温度Ｔをひとつの要素としてテーブル化されていることで、バイアス電圧を設定する作業環境の変化にも対応してより正確なバイアス電圧調整が可能になる。電流コラプス現象の収束時間は、温度が低いほど延びる傾向があるため、相対的には、低温の作業環境下において、実施形態の電力増幅装置が有する効果はより高価値と言える。
【００３８】
なお、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、温度センサ１７などの構成は、一度バイアス電圧調整を行ってしまえば、その後（＝この電力増幅装置が実際に供用されているとき）に使用されることはないと考えられるが、例えば、この電力増幅装置をメンテナンスするような場合に活用することは考えられる。すなわち、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴ１０が特性劣化して交換する場合には、交換後のＧａＮ−ＦＥＴを含んで、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、バイアス電圧変更制御部１６、温度センサ１７を、上記で説明したように動作させれば、交換後のＧａＮ−ＦＥＴについてバイアス調整が容易にできる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態および変形例を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ＧａＮ−ＦＥＴ、１１…バッファ、１２…電流検出部、１３…演算制御部、１４…参照制御部、１５…参照テーブル、１６…バイアス電圧変更制御部、１７…温度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えばＵＨＦ帯の信号を電波放射のため電力増幅する電力増幅装置、およびそのような電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＵＨＦ帯の信号を電波放射するため電力増幅する電力増幅器は、高周波対応のほか、基本的に高効率（低損失）が好ましい。このような要求から、電力増幅器の増幅素子として、化合物半導体ＧａＮを用いたＦＥＴ素子（ＧａＮ−ＦＥＴ）の採用を考えることができる。ＧａＮ−ＦＥＴによる増幅回路の基本は、他のＦＥＴ素子を用いた場合と同様に、例えば、ゲートに入力バイアス電圧が加えられ、ドレインと電源との間に負荷素子（例えばインダクタ）が接続された回路である（ＡＢ級増幅回路）。この回路のゲートに入力高周波信号を重畳し、ドレインに電力増幅された信号が得られる。
【０００３】
ＧａＮ−ＦＥＴには、共通の課題として電流コラプス現象の発生が知られている。これは、低電圧動作でのオン抵抗値と比べて、高電圧動作でのオン抵抗値が高くなってしまう現象が典型であるが、さらには、ゲートソース間電圧対ドレイン電流の特性が一定に落ち着くまで、例えば、数秒から数分のオーダーの時間を要する現象としても一般に知られている。したがって、ＧａＮ−ＦＥＴの増幅回路の入力バイアス電圧であるゲートソース間電圧を製造段階で調整する作業は、時間のかかる非効率なものとならざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１４７９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４７５８号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、入力バイアス電圧の調整の時間的効率を大幅に向上することができる電力増幅装置および電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法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】
【０００６】
実施形態の電力増幅装置は、ＧａＮ−ＦＥＴと、バイアス電圧供給部と、負荷素子と、電流検出部と、演算制御部と、参照テーブルと、参照制御部と、バイアス電圧変更制御部とを持つ。
【０００７】
ＧａＮ−ＦＥＴは、ゲート、ソース、ドレインの各端子を有する。バイアス電圧供給部は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続され、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与える。負荷素子は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続されている。電流検出部は、与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する。演算制御部は、前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出する。
【０００８】
参照テーブルは、前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述している。参照制御部は、前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出す。バイアス電圧変更制御部は、前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御する。
【０００９】
また、実施形態の電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法は、ＧａＮ−ＦＥＴと、バイアス電圧供給部と、負荷素子と、電流検出部とを有する電力増幅装置における入力バイアス電圧調整方法である。この電力増幅装置において、ＧａＮ−ＦＥＴは、ゲート、ソース、ドレインの各端子を有する。バイアス電圧供給部は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続され、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与える。負荷素子は、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続されている。電流検出部は、与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する。
【００１０】
そして、この方法では、まず、前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出する。次に、前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述した参照テーブルを用い、前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出す。さらに、前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の電力増幅装置の構成を示す回路およびブロック図。
【図２】図１に示した電力増幅装置における、入力バイアス電圧調整時の経時動作を示す流れ図。
【図３】図１中に示した参照テーブルの構成例を示す説明図。
【図４】図１に示した電力増幅装置の動作原理を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以上を踏まえ、以下では実施形態の電力増幅装置を図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態の電力増幅装置の構成を示す回路およびブロック図である。同図に示すように、この電力増幅装置は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０、キャパシタＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、インダクタＬ１、バッファ１１、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、バイアス電圧変更制御部１６、温度センサ１７を有する。
【００１３】
ＧａＮ−ＦＥＴ１０は、この電力増幅装置で信号を電力増幅している本体素子である。そのソース端子（以下、単にソースという）は接地され、ゲート端子（以下、単にゲートという）にはバッファ１１、抵抗Ｒ１を介してバイアス電圧が供給され得るように抵抗Ｒ１の一端が接続され、ドレイン端子（以下、単にドレインという）には負荷となるインダクタ（チョークインダクタ）Ｌ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端は、電流検出用の小さな抵抗（シャント抵抗）Ｒ２（例えば１０ｍΩ）を介して電源電圧Ｖｄｄに接続されている。
【００１４】
ゲートには、さらに、直流をカットするキャパシタＣ１を介して信号が重畳され得るようにキャパシタＣ１の一端が接続されている。ドレインは、キャパシタＣ２の一端にも接続され、キャパシタＣ２で直流がカットされ、その他端に出力信号が得られる。
【００１５】
この電力増幅装置は、例えば、ＵＨＦ帯の信号を電波放射するため電力増幅する電力増幅機器のひとつのエレメントとして用いることができる。ＵＨＦ帯の現実の周波数は、例えば、４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚである。電源電圧Ｖｄｄは例えば５０Ｖであり、出力の平均電力は例えば２０Ｗ（最大例えば２００Ｗ）である。このようなエレメントを並列に多数（例えば５００）接続し、総合で定格１０ｋＷクラスの電力増幅機器とすることができる。
【００１６】
ＧａＮ−ＦＥＴ１０には、共通の課題として電流コラプス現象の発生が知られている。これは、低電圧動作でのオン抵抗値と比べて、高電圧動作でのオン抵抗値が高くなってしまう現象が典型であるが、さらには、ゲートソース間電圧Ｖｇｓ対ドレイン電流Ｉｄの特性が一定に落ち着くまで、例えば、数秒から数分のオーダーの時間を要する現象としても一般に知られている。実際に使用される状態は、この一定に落ち着いた後の状態になる。
【００１７】
したがって、この電力増幅装置の製造時には電流コラプス現象の落ち着きを見越して、ＧａＮ−ＦＥＴ１０の入力バイアス電圧であるゲートソース間電圧Ｖｇｓを所定に調整する必要がある。しかしながら、この作業は、電流コラプス現象の落ち着きをみるために時間のかかる非効率なものになってしまう。
【００１８】
この作業を効率化するため、この電力増幅装置は、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、バイアス電圧変更制御部１６、温度センサ１７を有している。なお、これらの構成による情報の処理はディジタル信号による処理（ディジタル処理）とすることができる。ディジタル処理を前提とすれば設計などが容易になる。以下では、ディジタル処理であるとして説明する。ディジタル処理とするため、処理の入口である電流検出部１２には、アナログディジタル変換器が含まれ、処理の出口であるバイアス電圧変更制御部１６にはディジタルアナログ変換器が含まれている。
【００１９】
電流検出部１２には、電流検出用の抵抗Ｒ２で生じている電圧が入力される。これにより、電流検出部１２は、与えられた一定の時点である第１の時点におけるインダクタＬ１に流れる電流を第１の負荷電流（＝ドレイン電流Ｉｄでもある）として検出し、さらに、この一定の時点よりあとの時点である第２の時点におけるインダクタＬ１に流れる電流を第２の負荷電流として検出する。これは、このあと、第１の負荷電流と第２の負荷電流とにより、負荷電流の時間的な変化率を検出するためである。負荷電流が変化するのは、上記のように、ＧａＮ−ＦＥＴ特有の電流コラプス現象が原因である。検出された第１、第２の負荷電流の情報は、演算制御部１３に送られる。
【００２０】
演算制御部１３は、電流検出部１２から送られた第１、第２の負荷電流の情報を用い、これらの差である負荷電流変化量ΔＩｄを算出する。これは、例えば、第１の負荷電流の値を例えばメモリ（不図示であるが、例えば演算制御部１３内に設けることができる）に一時保持しておき、この一時保持された値と第２の負荷電流の値とを用いれば算出できる。算出された負荷電流変化量ΔＩｄは参照制御部１４に送られる。
【００２１】
参照テーブル１５は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０に対応して定められている、ゲートソース間電圧Ｖｇｓを一定に保ち始めたときからドレイン電流Ｉｄが変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧Ｖｇｓを一定に保ち始めたときのドレイン電流Ｉｄを時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧Ｖｇｓの変更量ΔＶｇｓとの対応関係である特性を記述したテーブルである。より具体的には、のちに再度説明するが（図３）、参照テーブル１５が持っている情報は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０の品種ごと、あるいは個別のＧａＮ−ＦＥＴ１０ごとにあらかじめ（例えばＧａＮ−ＦＥＴ１０の製造者により）用意されたものである。
【００２２】
参照制御部１４は、演算制御部１３から得た負荷電流変化量ΔＩｄを用い、これを参照テーブル１５のドレイン電流変化率に当てはめて、ＧａＮ−ＦＥＴ１０についての、上記のゲートソース間電圧Ｖｇｓの変更量ΔＶｇｓの情報を取り出す。取り出された情報は、バイアス電圧変更制御部１６に送られる。
【００２３】
バイアス電圧変更制御部１６は、参照制御部１４から得た変更量ΔＶｇｓの情報に基づいて、バイアス電圧供給部であるバッファ１１がＧａＮ−ＦＥＴ１０のゲートに与える入力バイアス電圧を変更するように、バッファ１１を制御する。バイアス電圧変更制御部１６は、このため、例えば、不揮発メモリを有しており、この不揮発メモリに、変更後のバイアス電圧に相当する数値を格納することで、これ以降は、この格納された数値によるバイアスがＧａＮ−ＦＥＴ１０のゲートに印加されることになる。
【００２４】
温度センサ１７は、ＧａＮ−ＦＥＴ１０が位置する領域の周辺の温度を検出するセンサである。温度センサ１７は、例えば集積回路で構成されており、この集積回路により検出された温度は、ディジタルの電気信号として参照制御部１４に送られる。参照制御部１４は、参照テーブル１５が、上記の対応関係をさらに各温度での別の情報として有している場合（後述）には、この送られてきた温度情報に対応して、変更量ΔＶｇｓの情報を取り出す。
【００２５】
次に、図１に示した電力増幅装置における、入力バイアス電圧調整時の経時動作を図２に示す流れ図も参照して説明する。図２は、図１に示した電力増幅装置における、入力バイアス電圧調整時の経時動作を示す流れ図である。なお、説明の途中で、適宜、図１中に示した参照テーブル１５の構成例を示す説明図である図３、および図１に示した電力増幅装置の動作原理を説明するためのグラフである図４を参照する。
【００２６】
入力バイアスの調整作業は、まず、バイアス電圧の初期設定を行うことから始める（ステップ２１）。具体的には、ドレイン電流Ｉｄを、あらかじめ決められた設計値である規定値Ｉｄ０（例えば０．５Ａ）とするように、バイアス電圧変更制御部１６からバッファ１１、抵抗Ｒ１を介してＧａＮ−ＦＥＴ１０のゲートにバイアス電圧（これをＶｇｓ０とする）を加える。この過程は、電流検出部１２によるドレイン電流Ｉｄの検出と、この検出に基づいたバイアス電圧変更制御部１６への指令により行うことができる。このとき、演算制御部１３と参照制御部１４とは動作をスルーする。
【００２７】
ドレイン電流Ｉｄが規定値Ｉｄ０になったときを第１の時点として定義する。図４を参照して、この時点の状態は、ｔ＝０のときの「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０」のグラフ上に相当する。図４は、横軸が時間ｔであり縦軸がドレイン電流Ｉｄである。「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０」のグラフは、図示するように、時間ｔとともに少しずつ上昇し最終的には、ΔＩｄ ｄｅｖだけ上昇した収束値に収束する。これは、すでに述べたＧａＮ−ＦＥＴ１０の電流コラプス現象によっている。
【００２８】
ドレイン電流Ｉｄが規定値Ｉｄ０にされ、第１の時点が定義できたら、次に、少し間をおいた第２の時点におけるドレイン電流Ｉｄを、電流検出部１２により検出する（ステップ２２）。第１の時点と第２の時点と間の時間は、例えば、１０ｍｓ程度とすることができる。この時間は、電流コラプス現象でドレイン電流Ｉｄが落ち着く時間と比較すると、３桁程度も異なる非常に短い時間である。図４を参照して、この時点の状態は、第２時点のときの「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０」のグラフ上に相当する。
【００２９】
次に、第１時点におけるドレイン電流と第２時点におけるドレイン電流との差である負荷電流変化量ΔＩｄを演算制御部１３により算出する（ステップ２３）。負荷電流変化量ΔＩｄは、図４中に示すとおりの量である。また、温度センサ１７によりＧａＮ−ＦＥＴ１０の周囲の温度Ｔを検出する（ステップ２４）。
【００３０】
続いて、温度Ｔにおける、ΔＩｄに相当の電流変化率が生じるときのゲートソース間電圧Ｖｇｓの、「ドレイン電流Ｉｄ＝規定値」を保つため必要な変更量ΔＶｇｓを、参照テーブル１５を用いて取得する（ステップ２５）。参照テーブル１５は、図３に示すような構成のテーブルである。
【００３１】
この参照テーブル１５は、まず、ドレイン電流Ｉｄの別ごとに用意されている。すなわち、例えば、Ｉｄ＝０．５Ａ、０．４Ａ、…、となっている。これらのテーブルのうち、規定値Ｉｄ０と一致するＩｄのものを使用する。参照テーブル１５をドレイン電流Ｉｄの別ごとに用意しているのは、ドレイン電流Ｉｄを典型的にどれだけ流す設計であるかにより、負荷電流変化量ΔＩｄ対変更量ΔＶｇｓの特性は一般には一定ではなく、これに応ずるように設計値であるドレイン電流の値の変更に対応できるようにしたためである。ドレイン電流Ｉｄの設計が規定値Ｉｄ０でしか使われない場合は、参照テーブル１５は、そのＩｄ０のもののみ用意してあれば足りる。
【００３２】
参照テーブル１５の、各ドレイン電流Ｉｄ別のテーブルのそれぞれは、次のような構成のものである。負荷電流変化量ΔＩｄに相当の電流変化率（一番単純には、負荷電流変化量ΔＩｄ自体）をひとつの要素として、ゲートソース間電圧Ｖｇｓの、「ドレイン電流Ｉｄ＝規定値」を保つため必要な変更量ΔＶｇｓをそれぞれ記述している。また、この必要な変更量ΔＶｇｓが一般には温度Ｔにより変わるので、このテーブルは、温度Ｔをもうひとつの要素とするテーブルになっている。
【００３３】
参照テーブル１５は、図３に示すように、ΔＩｄとして例えば１０ｍＡ刻み、温度Ｔとして例えば１０℃刻みのテーブルとすることができるが、変更量ΔＶｇｓを取り出すときには、演算制御部１３から与えられているΔＩｄ、および温度センサ１７から与えられている温度Ｔに応じて、テーブルの情報を内挿し、より正確と考えられる変更量ΔＶｇｓを得るようにしてもよい。
【００３４】
参照テーブル１５からゲートソース間電圧の必要な変更量ΔＶｇｓを取り出したら、次に、このΔＶｇｓに基づいて、バイアス電圧変更制御部１６がバイアス電圧供給部であるバッファ１１を制御するように、バイアス電圧変更制御部１６の出力を変更する（ステップ２６）。換言すると、バイアス電圧変更制御部１６の出力を当初のＶｇｓ０からＶｇｓ０−ΔＶｇｓに変更する。この変更された電圧をこれ以降は出力するように、バイアス電圧変更制御部１６が有する不揮発メモリにはその情報が書き込まれる。
【００３５】
以上の動作により不揮発メモリに情報が書き込まれた後は、電源投入後のドレイン電流Ｉｄの時間変化は、図４における「＠Ｖｇｓ＝Ｖｇｓ０−ΔＶｇｓ」のグラフに示すごとくになる。すなわち、電流コラプス現象を見越して、ドレイン電流Ｉｄが最終的に規定値Ｉｄ０に落ち着くようなゲートソース間電圧がゲートに印加されていることになる。
【００３６】
以上の説明からわかるように、実施形態の電力増幅装置によれば、ＧａＮ−ＦＥＴ１０の入力バイアス電圧の調整の時間を、電流コラプス現象の収束時間である数秒ないし数分と比較して、格段に減少させることができる。端的に言うと、ごく短時間の負荷電流の変化量を捉えて、次に、これに対応する必要なＶｇｓの変更量ΔＶｇｓをテーブル１５から取り出し、この変更量ΔＶｇｓを加味するように入力バイアス電圧を変更する、という手順によっている。
【００３７】
特に、参照テーブル１５をドレイン電流の別ごとに用意することで、ドレイン電流の設計値を各様に変更する場合に対応できる。また、参照テーブル１５が温度Ｔをひとつの要素としてテーブル化されていることで、バイアス電圧を設定する作業環境の変化にも対応してより正確なバイアス電圧調整が可能になる。電流コラプス現象の収束時間は、温度が低いほど延びる傾向があるため、相対的には、低温の作業環境下において、実施形態の電力増幅装置が有する効果はより高価値と言える。
【００３８】
なお、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、温度センサ１７などの構成は、一度バイアス電圧調整を行ってしまえば、その後（＝この電力増幅装置が実際に供用されているとき）に使用されることはないと考えられるが、例えば、この電力増幅装置をメンテナンスするような場合に活用することは考えられる。すなわち、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴ１０が特性劣化して交換する場合には、交換後のＧａＮ−ＦＥＴを含んで、電流検出部１２、演算制御部１３、参照制御部１４、参照テーブル１５、バイアス電圧変更制御部１６、温度センサ１７を、上記で説明したように動作させれば、交換後のＧａＮ−ＦＥＴについてバイアス調整が容易にできる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態および変形例を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ＧａＮ−ＦＥＴ、１１…バッファ、１２…電流検出部、１３…演算制御部、１４…参照制御部、１５…参照テーブル、１６…バイアス電圧変更制御部、１７…温度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート、ソース、ドレインの各端子を有するＧａＮ−ＦＥＴと、
前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続された、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与えるバイアス電圧供給部と、
前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続された負荷素子と、
与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する電流検出部と、
前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出する演算制御部と、
前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述した参照テーブルと、
前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出す参照制御部と、
前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御するバイアス電圧変更制御部と
を具備する電力増幅装置。
【請求項２】
前記ＧａＮ−ＦＥＴが位置する領域の周辺の温度を検出する温度センサをさらに具備し、
前記参照テーブルが、前記対応関係として、温度の別ごとに前記特性の情報を有している参照テーブルであり、
前記参照制御部が、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、前記参照テーブルを参照し、前記変更量の情報を取り出す
請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項３】
前記参照テーブルが、前記対応関係として、ドレイン電流の別ごとに前記特性の情報を有している参照テーブルであり、
前記参照制御部が、前記第１の負荷電流の値に基づいて、前記参照テーブルを参照し、前記変更量の情報を取り出す
請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項４】
ゲート、ソース、ドレインの各端子を有するＧａＮ−ＦＥＴと、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続された、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与えるバイアス電圧供給部と、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続された負荷素子と、与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する電流検出部と、を具備する電力増幅装置における入力バイアス電圧調整方法であって、
前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出し、
前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述した参照テーブルを用い、前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出し、
前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御する
電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法。
【請求項５】
前記電力増幅装置が、前記ＧａＮ−ＦＥＴが位置する領域の周辺の温度を検出する温度センサをさらに具備し、
前記参照テーブルが、前記対応関係として、温度の別ごとに前記特性の情報を有している参照テーブルであり、
記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出すときに、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、前記参照テーブルを参照し、前記変更量の情報を取り出す
請求項４記載の、電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法。
【請求項１】
ゲート、ソース、ドレインの各端子を有するＧａＮ−ＦＥＴと、
前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続された、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与えるバイアス電圧供給部と、
前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続された負荷素子と、
与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する電流検出部と、
前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出する演算制御部と、
前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述した参照テーブルと、
前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出す参照制御部と、
前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御するバイアス電圧変更制御部と
を具備する電力増幅装置。
【請求項２】
前記ＧａＮ−ＦＥＴが位置する領域の周辺の温度を検出する温度センサをさらに具備し、
前記参照テーブルが、前記対応関係として、温度の別ごとに前記特性の情報を有している参照テーブルであり、
前記参照制御部が、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、前記参照テーブルを参照し、前記変更量の情報を取り出す
請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項３】
前記参照テーブルが、前記対応関係として、ドレイン電流の別ごとに前記特性の情報を有している参照テーブルであり、
前記参照制御部が、前記第１の負荷電流の値に基づいて、前記参照テーブルを参照し、前記変更量の情報を取り出す
請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項４】
ゲート、ソース、ドレインの各端子を有するＧａＮ−ＦＥＴと、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ゲート端子に接続された、該ゲート端子に入力バイアス電圧を与えるバイアス電圧供給部と、前記ＧａＮ−ＦＥＴの前記ドレイン端子と電源電圧との間に接続された負荷素子と、与えられた一定の時点である第１の時点における前記負荷素子を流れる電流を第１の負荷電流として検出し、前記一定の時点よりあとの時点である第２の時点における前記負荷素子を流れる電流を第２の負荷電流として検出する電流検出部と、を具備する電力増幅装置における入力バイアス電圧調整方法であって、
前記第１の負荷電流と前記第２の負荷電流との差である負荷電流変化量を算出し、
前記ＧａＮ−ＦＥＴに対応して定められている、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときからドレイン電流が変化していく当初のドレイン電流変化率と、ゲートソース間電圧を一定に保ち始めたときのドレイン電流を時間経過後に保つため必要なゲートソース間電圧の変更量との対応関係である特性を記述した参照テーブルを用い、前記負荷電流変化量を前記参照テーブルの前記ドレイン電流変化率に当てはめて、前記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出し、
前記変更量の情報に基づいて、前記バイアス電圧供給部が前記ゲート端子に与える前記入力バイアス電圧を変更するように、前記バイアス電圧供給部を制御する
電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法。
【請求項５】
前記電力増幅装置が、前記ＧａＮ−ＦＥＴが位置する領域の周辺の温度を検出する温度センサをさらに具備し、
前記参照テーブルが、前記対応関係として、温度の別ごとに前記特性の情報を有している参照テーブルであり、
記ＧａＮ−ＦＥＴについてのゲートソース間電圧の変更量の情報を取り出すときに、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、前記参照テーブルを参照し、前記変更量の情報を取り出す
請求項４記載の、電力増幅装置の入力バイアス電圧調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２７７９５（Ｐ２０１２−２２７７９５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４６７２（Ｐ２０１１−９４６７２）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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