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JP2001094349A - 携帯電話端末用電力増幅器 - Google Patents

携帯電話端末用電力増幅器

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JP2001094349A
JP2001094349A JP24643599A JP24643599A JP2001094349A JP 2001094349 A JP2001094349 A JP 2001094349A JP 24643599 A JP24643599 A JP 24643599A JP 24643599 A JP24643599 A JP 24643599A JP 2001094349 A JP2001094349 A JP 2001094349A
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JP
Japan
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power
mobile phone
bias current
power amplifier
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JP24643599A
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Shinichi Haruyama
眞一 春山
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3036Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers

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  • Transmitters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯電話端末のバッテリ寿命の延命化をはか
る。 【解決手段】 携帯電話端末用電力増幅器(HPAモジ
ュール)1出荷前、電力増幅素子として使用するFET
の静特性を計測し、不揮発性メモリ12に、その計測し
た静特性データを書き込んで出荷する。携帯電話端末使
用時、読み出した静特性データに基づいてゲート電圧を
可変とするか、ゲート電圧を固定してドレイン電圧を可
変とするか、あるいは、ゲート電圧とドレイン電流の両
方を可変とすることにより、DCバイアス電流を制御し
て通常使用時のバッテリ寿命の延命化をはかる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリ寿命の延
命化をはかった、特に、広帯域CDMA(Code Divisio
n Multiple Access)携帯電話端末に用いて好適な、携
帯電話端末用電力増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話端末においては、受信電力を監
視することによって基地局からの距離をモニタし、送信
電力を制御する。図3に、携帯電話端末における電力増
幅部分の構成を示す。図中、21は電力増幅回路(HP
A:High Power Amp)、22は出力監視回路、23は出
力制御回路(APC)、24は送信アンテナである。
【0003】ところで、携帯電話端末のバッテリ寿命を
考えると、HPA21の電力変換効率は重要な要素とな
る。図4、図5に入出力電力特性及び消費電力を決める
電力変換効率(PAE:Power Added Efficiency)との関
係がグラフ表示されている。
【0004】例えば、GaAs−FETを電力増幅素子
とするHPA21は、通常、最大送信電力付近で効率が
最大になるように設定される(図4)。ところが、通常
使用状態で最大出力を要求する状況の頻度は少ないと考
えた場合、使用頻度の高い小・中出力の電力変換効率を
向上させることが実使用状態でバッテリ寿命の延命をは
かることに非常に有効である。このために従来から種々
の提案がなされているが、HPA31のDCバイアス電
流を出力に応じて制御する(図5)ことが一般的に使用
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】通常、HPAに使用さ
れる電力増幅素子には、上述したように高い効率が得ら
れるGaAs−FETを使用することが多いが、図6に
示すように、ドレイン電流Idを最適点に制御するため
には、素子の静特性の個体バラツキを最小にする必要が
ある。しかしながら、現状では歩留まり悪化によるコス
トアップが予想され、非常に困難が伴う。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、電力増幅器の平均効率を高めるには、比較的使用
頻度の高い、小・中の送信電力における電力変換効率を
高めることが鍵になることから、内蔵する電力増幅器の
電力変換効率を決めるDCバイアス電流を緻密に制御す
ることにより、通常使用時のバッテリ寿命の延命化をは
かった携帯電話端末用電力増幅器を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項1の携帯電話端末用電力増幅器は、電力増
幅素子として使用するトランジスタの静特性の測定デー
タが記録された不揮発性メモリを有し、該不揮発性メモ
リから読み出した静特性データを基準に、送信電力に応
じて前記電力増幅素子のDCバイアス電流が制御され
る。
【0008】請求項2の携帯電話端末用電力増幅器は、
電力増幅器と、該電力増幅器を構成するトランジスタの
静特性の測定データが記録された不揮発性メモリと、該
不揮発性メモリから読み出した静特性データを基準に、
送信電力に応じて前記トランジスタのDCバイアス電流
を制御されるバイアス供給回路とがワンチップに集積さ
れた。
【0009】請求項3の携帯電話端末用電力増幅器は、
前記静特性データに基づき、ゲート電圧を可変とするこ
とによりバイアス電流を制御する。請求項4の携帯電話
端末用電力増幅器は、前記静特性データに基づき、ゲー
ト電圧を固定してドレイン電圧を可変とすることにより
DCバイアス電流を制御する。請求項5の携帯電話端末
用電力増幅器は、前記静特性データに基づき、ゲート電
圧とドレイン電圧の両方を可変とすることにより、DC
バイアス電流を制御する。
【0010】上述した構成において、携帯電話端末用電
力増幅器の中に不揮発性メモリを内蔵させて1チップ集
積させ、この不揮発性メモリ中に、制御のための静特性
データを予め測定して書き込んだ上で出荷し、使用時、
そのデータを読んで電力増幅器としての個別静特性を基
準に出力制御を行うものであり、電力増幅器のバイアス
電流を緻密に制御することで、通常使用時のバッテリ寿
命の延命化をはかることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明における携帯電話端
末用電力増幅器(以下、HPAモジュールと称する)の
実施形態を示す図である。図において、1はHPAモジ
ュールであり、HPA11、不揮発性メモリ12、出力
監視回路13が1チップ集積されている。HPA11
は、電力増幅素子としてGaAs−FETが使用され、
この中に後述するバイアス電流設定回路も含むものとす
る。また、不揮発性メモリ12として、ここでは、EE
PROM(Electrically Erasable Programmable Read
Only Memory)が使用されるものとする。
【0012】不揮発性メモリ12には、あらかじめHP
A11として使用する素子、GaAs−FETの静特性
データが記録される。具体的に、HPAモジュール1出
荷前、HPA11に増幅素子として使用するGaAs−
FETの静特性(図6に示すVg−Id特性)を計測
し、EEPROMとして、例えば、4ビットの素子を使
用した場合、計測した静特性(図6)を16通りにプロ
ットしたデータを生成し、書き込んで出荷する。尚、図
中、Vd(ドレイン電圧)、Pin(入力電力)、Vg
(ゲート電圧)、P-monitor(電力監視)、Data
(データ)、clock(クロック)、CE(チップイ
ネーブル)、Pout(出力電力)は、上述したHPA
11、不揮発性メモリ12、出力監視回路13が1チッ
プ集積されて成るHPAモジュール1の入出力端子であ
る。
【0013】図2は、図1に示すHPAモジュール1の
部品製造時における準備動作(a)と、HPAモジュー
ル1を携帯手電話端末用電力増幅器として使用した場合
の動作(b)についての流れをそれぞれ概略的に示した
図である。
【0014】以下、図2に示す流れ図を参照しながら、
図1に示す本発明実施形態の動作について詳細に説明す
る。HPAモジュール1に不揮発性メモリ(EEPRO
M)12を内蔵することは上述したとおりである。HP
Aモジュール1出荷時に、まず、電力増幅素子として使
用するGaAs−FET(HPA11)の静特性を検査
(ステップa1)する。そして、それを上述したように
データ化して内蔵する不揮発性メモリ12に書き込んだ
後(ステップa2)、出荷する(ステップa3)。
【0015】HPAモジュール1を携帯電話用電力増幅
器として使用するにあたり、HPAモジュール1内蔵の
不揮発性メモリ12の内容を読み(ステップb1)、制
御テーブルを作成する(ステップb2)。そして、その
制御テーブルに設定された内容に従い出力電力の最適化
制御を行う(ステップb3)。
【0016】ここで、出力電力の最適化制御とは、Ga
As−FETの不揮発性メモリ12から読み出された個
別静特性データを基準に電力出力制御を行うことを意味
し、換言すれば、出力電力に応じてHPA回路11のD
Cバイアス電流を制御することを意味する。具体的に
は、不揮発性メモリ12には図6に示すVg−Id特性
が記録されており、これを読み出すことによって、
(1)Vgを変化させてDCバイアス電流を制御する
か、(2)Vgを固定し、Vdを変化させてDCバイア
ス電流を制御するか、(3)(1)・(2)を併用する
か、これらのいずれかの方法により、効率を落とすこと
なく出力電力の最適化を行う。指示されたDCバイアス
電流は、HPA11中のバイアス電流設定回路を介して
出力される。バイアス電流設定回路については従来から
周知の構成を使用するものとし、ここではその詳細は述
べない。
【0017】HPAモジュール1の消費電力は、DCバ
イアス電流と電源電圧の積で決まるが、従来のように、
DCバイアス電流を一定にすれば出力電力が小さい場合
でもさほど変わらない電力を消費する。HPAモジュー
ル1の平均電力変換効率を高めるためには、比較的小・
中の出力電力における効率を高めることが鍵となる。従
って、効率を決めるDCバイアス電流を制御することと
し、ここでは出力電力が小さい場合、その出力電力に応
じてDCバイアス電流を小さくするように制御する。
尚、制御テーブルとして、上述した(1)〜(3)に従
い異なるデータが作成される。また、不揮発性メモリ1
2の容量を増やすにつれ、バイアス電流の緻密な制御が
なされることはいうまでもない。
【0018】尚、上述した本発明実施形態では不揮発性
メモリとして、EEPROMを使用したが、これに制限
されるものではなく、フラッシュメモリ、FAMOS
(Floating Avalanche MOS)、SAMOS(Stacked-ga
te Avalanche MOS)等再書き込み可能なROMであ
ればいずれでも構わない。
【0019】
【発明の効果】以上説明のように本発明は、HPAモジ
ュールに不揮発性メモリを内蔵し、この不揮発性メモリ
中にHPA制御のための静特性データを予め測定して書
き込んで出荷し、使用時、そのデータを読んでHPAの
個別静特性を基準に出力制御を行うものであり、HPA
のDCバイアス電流を緻密に制御することで通常使用時
のバッテリ寿命の延命化がはかれるものである。本発明
は、特に、電力増幅器の高効率化(低消費電力化)の困
難な広帯域CDMA端末に使用して顕著な効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における携帯電話端末用電力増幅器の
実施形態を示す図である。
【図2】 本発明実施形態の動作の流れを示す図であ
る。
【図3】 従来の携帯電話端末における電力増幅器(H
PA)周辺の内部構成を示す図である。
【図4】 HPAの入出力電力特性と電力変換効率との
関係をグラフ表示した図である。
【図5】 HPAの入出力電力特性と電力変換効率との
関係をグラフ表示した図である。
【図6】 HPAの回路素子として使用されるGaAs
−FETの静特性データをグラフ表示した図である。
【符号の説明】
1…HPAモジュール、11…HPA、12…不揮発性
メモリ、13…出力監視回路。
フロントページの続き Fターム(参考) 5J091 AA01 AA04 AA41 AA59 CA36 FA10 FP07 HA09 HA19 KA33 KA68 SA14 TA01 TA02 5J092 AA01 AA41 AA59 CA36 FA10 HA09 HA19 KA33 KA68 SA14 TA01 TA02 VL08 5K060 BB00 CC04 CC12 DD04 HH06 HH31 JJ06 JJ08 JJ16 LL11 MM02 PP05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力増幅素子として使用するトランジス
    タの静特性の測定データが記録された不揮発性メモリを
    有し、該不揮発性メモリから読み出した静特性データを
    基準に、送信電力に応じて前記電力増幅素子のDCバイ
    アス電流が制御されることを特徴とする携帯電話端末用
    電力増幅器。
  2. 【請求項2】 電力増幅器と、該電力増幅器を構成する
    トランジスタの静特性の測定データが記録された不揮発
    性メモリと、該不揮発性メモリから読み出した静特性デ
    ータを基準に、送信電力に応じて前記トランジスタのD
    Cバイアス電流を制御されるバイアス供給回路とがワン
    チップに集積されたことを特徴とする携帯電話端末用電
    力増幅器。
  3. 【請求項3】 前記静特性データに基づき、ゲート電圧
    を可変とすることによりバイアス電流を制御することを
    特徴とする請求項1または2に記載の携帯電話端末用電
    力増幅器。
  4. 【請求項4】 前記静特性データに基づき、ゲート電圧
    を固定してドレイン電圧を可変とすることによりDCバ
    イアス電流を制御することを特徴とする請求項1または
    2に記載の携帯電話端末用電力増幅器。
  5. 【請求項5】 前記静特性データに基づき、ゲート電圧
    とドレイン電圧の両方を可変とすることにより、DCバ
    イアス電流を制御することを特徴とする請求項1または
    2に記載の携帯電話端末用電力増幅器。
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