JP2003298360A - 高周波増幅器 - Google Patents
高周波増幅器Info
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- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
-
- H—ELECTRICITY
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- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/007—Control dependent on the supply voltage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式とに兼用され、
入力信号の電力が外部から可変可能に入力される場合
に、電源電圧の変動に対してもゲインの変動を抑制で
き、受信帯ノイズ特性の悪化を防止できる高周波増幅器
を提供する。 【解決手段】 電源電圧変動補償のために電源電圧レギ
ュレート回路を用いた高周波増幅器であって、入力信号
を増幅して出力する３段の電力増幅回路１，２，３と、
これらの電力増幅回路１，２，３を制御するためのバイ
アス電圧を供給するバイアス回路４と、電力増幅回路
１，２，３を駆動する電源電圧の変動に対するノイズま
たはゲインの変動を補償するレギュレート回路５などか
ら構成され、レギュレート回路５により、電源電圧Ｖｄ
ｄの変動に対して出力電圧Ｖｄｄｃを一定に保持し、こ
の一定に保持された出力電圧Ｖｄｄｃを出力し、電力増
幅回路１，２，３の電源電圧とする。
入力信号の電力が外部から可変可能に入力される場合
に、電源電圧の変動に対してもゲインの変動を抑制で
き、受信帯ノイズ特性の悪化を防止できる高周波増幅器
を提供する。 【解決手段】 電源電圧変動補償のために電源電圧レギ
ュレート回路を用いた高周波増幅器であって、入力信号
を増幅して出力する３段の電力増幅回路１，２，３と、
これらの電力増幅回路１，２，３を制御するためのバイ
アス電圧を供給するバイアス回路４と、電力増幅回路
１，２，３を駆動する電源電圧の変動に対するノイズま
たはゲインの変動を補償するレギュレート回路５などか
ら構成され、レギュレート回路５により、電源電圧Ｖｄ
ｄの変動に対して出力電圧Ｖｄｄｃを一定に保持し、こ
の一定に保持された出力電圧Ｖｄｄｃを出力し、電力増
幅回路１，２，３の電源電圧とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波増幅器に関
し、たとえば携帯電話機などの無線通信システムに組み
込まれ、特に入力信号の電力（振幅または／および電
流）が外部から可変可能に入力され、ＧＭＳＫ（ Gauss
ian filtered Minimum Shift Keying ）方式とＥＤＧＥ
（Enhanced Data rates for GSM Evolution ）方式との
両方の方式に対して兼用することが可能な高周波増幅器
に適用して有効な技術に関する。
し、たとえば携帯電話機などの無線通信システムに組み
込まれ、特に入力信号の電力（振幅または／および電
流）が外部から可変可能に入力され、ＧＭＳＫ（ Gauss
ian filtered Minimum Shift Keying ）方式とＥＤＧＥ
（Enhanced Data rates for GSM Evolution ）方式との
両方の方式に対して兼用することが可能な高周波増幅器
に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、高
周波増幅器を組み込んだ携帯電話機に関しては、以下の
ような技術が考えられる。
周波増幅器を組み込んだ携帯電話機に関しては、以下の
ような技術が考えられる。
【０００３】たとえば、携帯電話機においては、送受信
を制御する機能などを持つベースバンド回路と、送受信
信号を変調および復調する機能などを持つ高周波回路と
ともに、送信側出力部にＭＯＳＦＥＴやＧａＡｓ−ＭＥ
ＳＦＥＴなどの半導体増幅素子を用いた電力増幅回路と
そのバイアス回路などを一体にモジュール化した高周波
増幅器が組み込まれている。
を制御する機能などを持つベースバンド回路と、送受信
信号を変調および復調する機能などを持つ高周波回路と
ともに、送信側出力部にＭＯＳＦＥＴやＧａＡｓ−ＭＥ
ＳＦＥＴなどの半導体増幅素子を用いた電力増幅回路と
そのバイアス回路などを一体にモジュール化した高周波
増幅器が組み込まれている。
【０００４】このような携帯電話機用の高周波増幅器に
おいては、ＧＳＭ（ Global Systemfor Mobile Communi
cation ）方式の電力制御手法として、電力増幅回路へ
の入力信号の電力を固定とし、この電力増幅回路を制御
するためのバイアス電圧を可変とする制御方式が用いら
れている。このバイアス電圧を可変とする制御方式は、
電力増幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電圧を
供給して、出力レベルを通話に必要な出力電力となるよ
うに制御する方法である。
おいては、ＧＳＭ（ Global Systemfor Mobile Communi
cation ）方式の電力制御手法として、電力増幅回路へ
の入力信号の電力を固定とし、この電力増幅回路を制御
するためのバイアス電圧を可変とする制御方式が用いら
れている。このバイアス電圧を可変とする制御方式は、
電力増幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電圧を
供給して、出力レベルを通話に必要な出力電力となるよ
うに制御する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な携帯電話機用の高周波増幅器について、本発明者が検
討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
な携帯電話機用の高周波増幅器について、本発明者が検
討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【０００６】たとえば、前記のような携帯電話機用の高
周波増幅器においては、電力増幅回路への入力信号の電
力を固定とし、この電力増幅回路を制御するためのゲー
トバイアス電圧を可変とする制御方式から、逆に電力増
幅回路への入力信号の電力を可変とし、この電力増幅回
路を制御するためのゲートバイアス電圧を固定とする制
御方式への変更の要求がある。
周波増幅器においては、電力増幅回路への入力信号の電
力を固定とし、この電力増幅回路を制御するためのゲー
トバイアス電圧を可変とする制御方式から、逆に電力増
幅回路への入力信号の電力を可変とし、この電力増幅回
路を制御するためのゲートバイアス電圧を固定とする制
御方式への変更の要求がある。
【０００７】そこで、ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式との
両モードにおいて、電力制御方式を変更し、入力信号の
電力を可変する制御方式にて行うことを検討する。たと
えば、前述した、入力信号の電力固定＋ゲートバイアス
電圧可変にて制御する場合は、バッテリー電圧が上昇し
てもゲイン一定（つまりノイズ一定）となるようにゲー
トバイアス電圧を調整している。
両モードにおいて、電力制御方式を変更し、入力信号の
電力を可変する制御方式にて行うことを検討する。たと
えば、前述した、入力信号の電力固定＋ゲートバイアス
電圧可変にて制御する場合は、バッテリー電圧が上昇し
てもゲイン一定（つまりノイズ一定）となるようにゲー
トバイアス電圧を調整している。
【０００８】しかしながら、入力信号の電力を可変して
制御する場合、バッテリー電圧の昇圧時に電力増幅回路
のゲインが大きくなり、受信帯ノイズ特性が悪化すると
いう課題が生じる。
制御する場合、バッテリー電圧の昇圧時に電力増幅回路
のゲインが大きくなり、受信帯ノイズ特性が悪化すると
いう課題が生じる。
【０００９】そこで、本発明の目的は、ＧＭＳＫ方式と
ＥＤＧＥ方式とに兼用され、入力信号の電力が外部から
可変可能に入力される場合に、電源電圧の変動に対して
もゲインの変動を抑制させることができ、受信帯ノイズ
特性の悪化を防止することができる高周波増幅器を提供
することにある。
ＥＤＧＥ方式とに兼用され、入力信号の電力が外部から
可変可能に入力される場合に、電源電圧の変動に対して
もゲインの変動を抑制させることができ、受信帯ノイズ
特性の悪化を防止することができる高周波増幅器を提供
することにある。
【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【００１２】すなわち、本発明は、入力信号を増幅して
出力する複数段の電力増幅回路と、この電力増幅回路を
制御するためのバイアス電圧を供給するバイアス回路と
を含み、入力信号の電力が外部から可変可能に入力さ
れ、ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式とに兼用することが可
能な高周波増幅器に適用され、以下のような特徴を有す
るものである。
出力する複数段の電力増幅回路と、この電力増幅回路を
制御するためのバイアス電圧を供給するバイアス回路と
を含み、入力信号の電力が外部から可変可能に入力さ
れ、ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式とに兼用することが可
能な高周波増幅器に適用され、以下のような特徴を有す
るものである。
【００１３】（１）電力増幅回路を駆動する電源電圧に
関し、この電源電圧の変動に対するノイズまたはゲイン
の変動を補償する補償回路を有するものである。これに
より、電源電圧の変動に対して電力増幅回路に印加され
る電源電圧を補正させる方向に働くため、ゲインの変動
を抑制させることができ、受信帯ノイズ特性を悪化させ
ずに済ませることができるようになる。
関し、この電源電圧の変動に対するノイズまたはゲイン
の変動を補償する補償回路を有するものである。これに
より、電源電圧の変動に対して電力増幅回路に印加され
る電源電圧を補正させる方向に働くため、ゲインの変動
を抑制させることができ、受信帯ノイズ特性を悪化させ
ずに済ませることができるようになる。
【００１４】（２）補償回路として、電源電圧の変動に
対して出力電圧を一定に保持するレギュレート回路を用
いるものである。これにより、電源電圧の昇圧時に電力
増幅回路のゲインが上昇し、減圧時に減少するものを、
レギュレート回路で、電力増幅回路の電力増幅用トラン
ジスタのドレイン端子の電圧値そのものを一定値に固定
することができるようになる。
対して出力電圧を一定に保持するレギュレート回路を用
いるものである。これにより、電源電圧の昇圧時に電力
増幅回路のゲインが上昇し、減圧時に減少するものを、
レギュレート回路で、電力増幅回路の電力増幅用トラン
ジスタのドレイン端子の電圧値そのものを一定値に固定
することができるようになる。
【００１５】（３）補償回路として、電源電圧の変動に
対して逆特性の出力電圧を生成し、この逆特性の出力電
圧を出力する第１バイアス回路を用いるものである。特
に、第１バイアス回路は、少なくとも初段の電力増幅回
路の制御端子に逆特性の出力電圧をバイアス電圧として
与えるようにしたものである。これにより、電源電圧の
昇圧時に電力増幅回路のゲインが上昇し、減圧時に減少
するものを、第１バイアス回路で、電力増幅回路の電力
増幅用トランジスタのゲート端子のバイアス電圧を逆特
性となるように補償することができるようになる。
対して逆特性の出力電圧を生成し、この逆特性の出力電
圧を出力する第１バイアス回路を用いるものである。特
に、第１バイアス回路は、少なくとも初段の電力増幅回
路の制御端子に逆特性の出力電圧をバイアス電圧として
与えるようにしたものである。これにより、電源電圧の
昇圧時に電力増幅回路のゲインが上昇し、減圧時に減少
するものを、第１バイアス回路で、電力増幅回路の電力
増幅用トランジスタのゲート端子のバイアス電圧を逆特
性となるように補償することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有する部材には同一
の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有する部材には同一
の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】本発明を適用した高周波増幅器は、特に限
定されるものではないが、たとえば無線通信システムの
一例としての携帯電話機に組み込まれ、入力信号の電力
が外部から可変可能に入力され、ＧＭＳＫ方式とＥＤＧ
Ｅ方式とに兼用することが可能となっている。この携帯
電話機の一例として、レギュレート回路を用いた高周波
増幅器を組み込んだ例、逆バイアス回路を用いた高周波
増幅器を組み込んだ例を以下において説明する。
定されるものではないが、たとえば無線通信システムの
一例としての携帯電話機に組み込まれ、入力信号の電力
が外部から可変可能に入力され、ＧＭＳＫ方式とＥＤＧ
Ｅ方式とに兼用することが可能となっている。この携帯
電話機の一例として、レギュレート回路を用いた高周波
増幅器を組み込んだ例、逆バイアス回路を用いた高周波
増幅器を組み込んだ例を以下において説明する。
【００１８】図１により、本発明の一実施の形態の携帯
電話機において、レギュレート回路を用いた高周波増幅
器の構成および動作の一例を説明する。図１はレギュレ
ート回路を用いた高周波増幅器の概略構成を示す。
電話機において、レギュレート回路を用いた高周波増幅
器の構成および動作の一例を説明する。図１はレギュレ
ート回路を用いた高周波増幅器の概略構成を示す。
【００１９】図１において、本実施の形態の第１の高周
波増幅器は、電源電圧変動補償のために電源電圧レギュ
レート回路を用いた高周波増幅器とされ、入力信号を増
幅して出力する３段の電力増幅回路１，２，３と、これ
らの電力増幅回路１，２，３を制御するためのバイアス
電圧を供給するバイアス回路４と、電力増幅回路１，
２，３を駆動する電源電圧の変動に対するノイズまたは
ゲインの変動を補償するレギュレート回路５などから構
成される。
波増幅器は、電源電圧変動補償のために電源電圧レギュ
レート回路を用いた高周波増幅器とされ、入力信号を増
幅して出力する３段の電力増幅回路１，２，３と、これ
らの電力増幅回路１，２，３を制御するためのバイアス
電圧を供給するバイアス回路４と、電力増幅回路１，
２，３を駆動する電源電圧の変動に対するノイズまたは
ゲインの変動を補償するレギュレート回路５などから構
成される。
【００２０】電力増幅回路１，２，３は、初段、中段お
よび終段の３段の電力増幅回路１，２，３が従属接続さ
れ、それぞれ、たとえばＭＯＳＦＥＴなどの電力増幅用
トランジスタなどから構成される。これらの各電力増幅
用トランジスタは、初段の電力増幅用トランジスタのド
レイン端子に中段の電力増幅用トランジスタのゲート端
子が接続され、この中段の電力増幅用トランジスタのド
レイン端子に終段の電力増幅用トランジスタのゲート端
子が接続された３段構成になっており、各ゲート端子に
バイアス回路４からバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ
３が印加される。この電力増幅回路１，２，３では、入
力電力（入力信号）Ｐｉｎが初段の電力増幅回路１に供
給され、この初段の電力増幅回路１、中段の電力増幅回
路２、終段の電力増幅回路３により順に増幅され、そし
て終段の電力増幅回路３から通話に必要な出力電力（出
力信号）Ｐｏｕｔとして出力される。
よび終段の３段の電力増幅回路１，２，３が従属接続さ
れ、それぞれ、たとえばＭＯＳＦＥＴなどの電力増幅用
トランジスタなどから構成される。これらの各電力増幅
用トランジスタは、初段の電力増幅用トランジスタのド
レイン端子に中段の電力増幅用トランジスタのゲート端
子が接続され、この中段の電力増幅用トランジスタのド
レイン端子に終段の電力増幅用トランジスタのゲート端
子が接続された３段構成になっており、各ゲート端子に
バイアス回路４からバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ
３が印加される。この電力増幅回路１，２，３では、入
力電力（入力信号）Ｐｉｎが初段の電力増幅回路１に供
給され、この初段の電力増幅回路１、中段の電力増幅回
路２、終段の電力増幅回路３により順に増幅され、そし
て終段の電力増幅回路３から通話に必要な出力電力（出
力信号）Ｐｏｕｔとして出力される。
【００２１】この出力電力Ｐｏｕｔは、図示しないベー
スバンド回路から供給される出力レベルを指定する信号
に基づいて決定される。この出力レベルを指定する信号
は、たとえば基地局との間の距離、すなわち電波の強さ
に応じて決定される出力レベルに基づいて発生される。
スバンド回路から供給される出力レベルを指定する信号
に基づいて決定される。この出力レベルを指定する信号
は、たとえば基地局との間の距離、すなわち電波の強さ
に応じて決定される出力レベルに基づいて発生される。
【００２２】バイアス回路４は、たとえば電力増幅回路
１，２，３に対応する数の抵抗などから構成され、電力
増幅回路１，２，３の各電力増幅用トランジスタのゲー
ト端子にバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３を印加す
るための回路である。このバイアス回路４では、入力さ
れるバイアス制御信号Ｖｂｉａｓに基づき、制御電圧Ｖ
ｃｏｎｔを基準にして制御され、各抵抗を介して電力増
幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電圧Ｖｇ１，
Ｖｇ２，Ｖｇ３が印加される。さらに、このバイアス回
路４には、変調モード切り換え信号Ｍｏｄｅが供給さ
れ、ＧＭＳＫ方式による送信の他に、ＥＤＧＥ方式によ
る送信が可能となっている。
１，２，３に対応する数の抵抗などから構成され、電力
増幅回路１，２，３の各電力増幅用トランジスタのゲー
ト端子にバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３を印加す
るための回路である。このバイアス回路４では、入力さ
れるバイアス制御信号Ｖｂｉａｓに基づき、制御電圧Ｖ
ｃｏｎｔを基準にして制御され、各抵抗を介して電力増
幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電圧Ｖｇ１，
Ｖｇ２，Ｖｇ３が印加される。さらに、このバイアス回
路４には、変調モード切り換え信号Ｍｏｄｅが供給さ
れ、ＧＭＳＫ方式による送信の他に、ＥＤＧＥ方式によ
る送信が可能となっている。
【００２３】レギュレート回路５は、たとえばコンパレ
ータ５ａ、ＰＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタ５ｂ、Ｃ
Ｒ回路を構成するコンデンサ５ｃおよび抵抗５ｄなどか
ら構成され、電源電圧Ｖｄｄの変動に対して出力電圧Ｖ
ｄｄｃを一定に保持し、この一定に保持された出力電圧
Ｖｄｄｃを出力するための回路である。このレギュレー
ト回路５では、トランジスタ５ｂのソース端子に印加さ
れる電源電圧Ｖｄｄの変動に対して、ドレイン端子から
ＣＲ回路を介してフィードバックされる電圧と基準とな
る制御電圧Ｖｃｏｎｔとがコンパレータ５ａにおいて比
較され、トランジスタ５ｂのドレイン端子の電圧を一定
にするように動作し、そしてこの一定に保持された出力
電圧Ｖｄｄｃが電力増幅回路１，２，３の各電力増幅用
トランジスタのソース端子に印加されるようになってい
る。
ータ５ａ、ＰＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタ５ｂ、Ｃ
Ｒ回路を構成するコンデンサ５ｃおよび抵抗５ｄなどか
ら構成され、電源電圧Ｖｄｄの変動に対して出力電圧Ｖ
ｄｄｃを一定に保持し、この一定に保持された出力電圧
Ｖｄｄｃを出力するための回路である。このレギュレー
ト回路５では、トランジスタ５ｂのソース端子に印加さ
れる電源電圧Ｖｄｄの変動に対して、ドレイン端子から
ＣＲ回路を介してフィードバックされる電圧と基準とな
る制御電圧Ｖｃｏｎｔとがコンパレータ５ａにおいて比
較され、トランジスタ５ｂのドレイン端子の電圧を一定
にするように動作し、そしてこの一定に保持された出力
電圧Ｖｄｄｃが電力増幅回路１，２，３の各電力増幅用
トランジスタのソース端子に印加されるようになってい
る。
【００２４】なお、この高周波増幅器の構成において
は、図示しないが、各電力増幅回路１，２，３の前段お
よび後段にはそれぞれ、入力段、各段間、出力段のイン
ピーダンスの整合をとるためのインダクタンス素子とし
て働くマイクロストリップ線路が設けられ、さらにこれ
らのマイクロストリップ線路と直列にコンデンサが接続
され、これらのコンデンサは電源電圧Ｖｄｄとゲートバ
イアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３の直流電圧を遮断す
る働きがある。
は、図示しないが、各電力増幅回路１，２，３の前段お
よび後段にはそれぞれ、入力段、各段間、出力段のイン
ピーダンスの整合をとるためのインダクタンス素子とし
て働くマイクロストリップ線路が設けられ、さらにこれ
らのマイクロストリップ線路と直列にコンデンサが接続
され、これらのコンデンサは電源電圧Ｖｄｄとゲートバ
イアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３の直流電圧を遮断す
る働きがある。
【００２５】特に制限されるものではないが、本実施の
形態では、電力増幅回路１，２，３のうち、終段の電力
増幅回路３がディスクリートの部品（出力パワーＭＯＳ
ＦＥＴなど）で構成され、初段および中段の電力増幅回
路１，２、ゲートバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３
を生成するバイアス回路４、一定に保持された出力電圧
Ｖｄｄｃを出力するレギュレート回路５などは１つの半
導体チップ上に半導体集積回路として構成される。
形態では、電力増幅回路１，２，３のうち、終段の電力
増幅回路３がディスクリートの部品（出力パワーＭＯＳ
ＦＥＴなど）で構成され、初段および中段の電力増幅回
路１，２、ゲートバイアス電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３
を生成するバイアス回路４、一定に保持された出力電圧
Ｖｄｄｃを出力するレギュレート回路５などは１つの半
導体チップ上に半導体集積回路として構成される。
【００２６】また、この半導体集積回路と、電力増幅回
路１，２，３の入力段、各段間、出力段に接続されるコ
ンデンサなどの素子が共通のセラミック基板上に実装さ
れ、モジュールとして構成される。前述のマイクロスト
リップ線路は、たとえば半導体チップが搭載されるセラ
ミック基板上に、所望のインダクタンス値となるように
形成された銅などの導電層パターンで構成される。
路１，２，３の入力段、各段間、出力段に接続されるコ
ンデンサなどの素子が共通のセラミック基板上に実装さ
れ、モジュールとして構成される。前述のマイクロスト
リップ線路は、たとえば半導体チップが搭載されるセラ
ミック基板上に、所望のインダクタンス値となるように
形成された銅などの導電層パターンで構成される。
【００２７】このような高周波増幅器においては、電源
電圧Ｖｄｄの昇圧時に電力増幅回路１，２，３のゲイン
が上昇し、減圧時に減少するものを、レギュレート回路
５で、電力増幅回路１，２，３の各電力増幅用トランジ
スタのドレイン端子の電圧値そのものを一定値に固定す
ることができる。すなわち、電源電圧Ｖｄｄをトランジ
スタ５ｂのソース端子で受けて、この電源電圧Ｖｄｄが
制御電圧Ｖｃｏｎｔに比べて上昇した場合には下降する
方向に、逆に下降した場合には上昇する方向にそれぞれ
制御することで、電源電圧Ｖｄｄの変動に対して出力電
圧Ｖｄｄｃを常に一定にすることができる。
電圧Ｖｄｄの昇圧時に電力増幅回路１，２，３のゲイン
が上昇し、減圧時に減少するものを、レギュレート回路
５で、電力増幅回路１，２，３の各電力増幅用トランジ
スタのドレイン端子の電圧値そのものを一定値に固定す
ることができる。すなわち、電源電圧Ｖｄｄをトランジ
スタ５ｂのソース端子で受けて、この電源電圧Ｖｄｄが
制御電圧Ｖｃｏｎｔに比べて上昇した場合には下降する
方向に、逆に下降した場合には上昇する方向にそれぞれ
制御することで、電源電圧Ｖｄｄの変動に対して出力電
圧Ｖｄｄｃを常に一定にすることができる。
【００２８】図２〜図４により、本発明の一実施の形態
の携帯電話機において、逆バイアス回路を用いた高周波
増幅器の構成および動作の一例を説明する。図２は逆バ
イアス回路を用いた高周波増幅器の概略構成、図３はデ
ュアルゲートＭＯＳＦＥＴを用いた電力増幅回路の回路
構成、図４は逆バイアス回路の回路構成をそれぞれ示
す。
の携帯電話機において、逆バイアス回路を用いた高周波
増幅器の構成および動作の一例を説明する。図２は逆バ
イアス回路を用いた高周波増幅器の概略構成、図３はデ
ュアルゲートＭＯＳＦＥＴを用いた電力増幅回路の回路
構成、図４は逆バイアス回路の回路構成をそれぞれ示
す。
【００２９】図２において、本実施の形態の第２の高周
波増幅器は、電源電圧変動補償のために電源電圧逆バイ
アス回路を用いた高周波増幅器とされ、入力信号を増幅
して出力する３段の電力増幅回路１１，１２，１３と、
これらの電力増幅回路１１，１２，１３を制御するため
のバイアス電圧を供給するバイアス回路１４と、電力増
幅回路１１，１２，１３を駆動する電源電圧の変動に対
するノイズまたはゲインの変動を補償する逆バイアス回
路１５などから構成される。
波増幅器は、電源電圧変動補償のために電源電圧逆バイ
アス回路を用いた高周波増幅器とされ、入力信号を増幅
して出力する３段の電力増幅回路１１，１２，１３と、
これらの電力増幅回路１１，１２，１３を制御するため
のバイアス電圧を供給するバイアス回路１４と、電力増
幅回路１１，１２，１３を駆動する電源電圧の変動に対
するノイズまたはゲインの変動を補償する逆バイアス回
路１５などから構成される。
【００３０】電力増幅回路１１，１２，１３は、前記実
施の形態１と同様に、初段、中段および終段の３段の電
力増幅回路１１，１２，１３が従属接続され、中段およ
び終段の電力増幅回路１２，１３は前記実施の形態１と
同様にＭＯＳＦＥＴなどの電力増幅用トランジスタなど
から構成され、初段の電力増幅回路１１が前記実施の形
態１と異なる構成となっている。
施の形態１と同様に、初段、中段および終段の３段の電
力増幅回路１１，１２，１３が従属接続され、中段およ
び終段の電力増幅回路１２，１３は前記実施の形態１と
同様にＭＯＳＦＥＴなどの電力増幅用トランジスタなど
から構成され、初段の電力増幅回路１１が前記実施の形
態１と異なる構成となっている。
【００３１】この初段の電力増幅回路１１は、たとえば
図３に一例を示すように、デュアルゲートＭＯＳＦＥＴ
などの電力増幅用トランジスタ１１ａなどから構成さ
れ、この電力増幅用トランジスタ１１ａの第１のゲート
端子に抵抗１１ｂを介して逆バイアス回路１５から逆バ
イアス電圧Ｖｃｇｓが印加され、第２のゲート端子に入
力電力Ｐｉｎがコンデンサ１１ｃを介して供給される。
なお、電力増幅用トランジスタ１１ａの第２のゲート端
子には、抵抗１１ｄを介してバイアス回路４からバイア
ス電圧Ｖｇ１が印加され、またドレイン端子はインダク
タンス１１ｅを介して電源電位Ｖｄｄに、ソース端子は
接地電位にそれぞれ接続されている。この電力増幅用ト
ランジスタ１１ａのドレイン端子から中段の電力増幅回
路１２に接続される。
図３に一例を示すように、デュアルゲートＭＯＳＦＥＴ
などの電力増幅用トランジスタ１１ａなどから構成さ
れ、この電力増幅用トランジスタ１１ａの第１のゲート
端子に抵抗１１ｂを介して逆バイアス回路１５から逆バ
イアス電圧Ｖｃｇｓが印加され、第２のゲート端子に入
力電力Ｐｉｎがコンデンサ１１ｃを介して供給される。
なお、電力増幅用トランジスタ１１ａの第２のゲート端
子には、抵抗１１ｄを介してバイアス回路４からバイア
ス電圧Ｖｇ１が印加され、またドレイン端子はインダク
タンス１１ｅを介して電源電位Ｖｄｄに、ソース端子は
接地電位にそれぞれ接続されている。この電力増幅用ト
ランジスタ１１ａのドレイン端子から中段の電力増幅回
路１２に接続される。
【００３２】バイアス回路１４は、前記実施の形態１と
同様に、電力増幅回路１１，１２，１３に対応する数の
抵抗などから構成され、電力増幅回路１１，１２，１３
の各電力増幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電
圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３を印加するための回路であ
る。
同様に、電力増幅回路１１，１２，１３に対応する数の
抵抗などから構成され、電力増幅回路１１，１２，１３
の各電力増幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電
圧Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｇ３を印加するための回路であ
る。
【００３３】逆バイアス回路１５は、電源電圧Ｖｄｄの
変動に対して逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓを生成し、この
逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓを出力するための回路であ
る。この逆バイアス回路１５は、初段の電力増幅回路１
１の制御端子に逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓをバイアス電
圧として与えることにより、電源電圧Ｖｄｄの昇圧時に
電力増幅回路１１のゲインが上昇し、減圧時に減少する
ものを、逆バイアス回路１５で、電力増幅回路１１の電
力増幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電圧を逆
特性となるように補償することができる。
変動に対して逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓを生成し、この
逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓを出力するための回路であ
る。この逆バイアス回路１５は、初段の電力増幅回路１
１の制御端子に逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓをバイアス電
圧として与えることにより、電源電圧Ｖｄｄの昇圧時に
電力増幅回路１１のゲインが上昇し、減圧時に減少する
ものを、逆バイアス回路１５で、電力増幅回路１１の電
力増幅用トランジスタのゲート端子にバイアス電圧を逆
特性となるように補償することができる。
【００３４】この逆バイアス回路１５は、たとえば図４
に一例を示すように、ＰＭＯＳＦＥＴ、ＮＭＯＳＦＥＴ
などのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１２、抵抗Ｒ１，Ｒ
２、電流源、インバータなどから構成される。トランジ
スタのＴｒ１とＴｒ２、Ｔｒ３とＴｒ４、Ｔｒ５とＴｒ
６、Ｔｒ７とＴｒ８、Ｔｒ９とＴｒ１０はそれぞれゲー
ト端子を共通に接続したミラー回路となっている。トラ
ンジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３は無負荷時に電
源電圧Ｖｄｄの端子にカットオフ電流以上に電流が流れ
るのを防ぐための回路である。なお、この逆バイアス回
路１５は、スタンバイモード制御信号Ｖｔｘ−ｏｎの電
圧レベルがＨｉｇｈのときに動作する。
に一例を示すように、ＰＭＯＳＦＥＴ、ＮＭＯＳＦＥＴ
などのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１２、抵抗Ｒ１，Ｒ
２、電流源、インバータなどから構成される。トランジ
スタのＴｒ１とＴｒ２、Ｔｒ３とＴｒ４、Ｔｒ５とＴｒ
６、Ｔｒ７とＴｒ８、Ｔｒ９とＴｒ１０はそれぞれゲー
ト端子を共通に接続したミラー回路となっている。トラ
ンジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３は無負荷時に電
源電圧Ｖｄｄの端子にカットオフ電流以上に電流が流れ
るのを防ぐための回路である。なお、この逆バイアス回
路１５は、スタンバイモード制御信号Ｖｔｘ−ｏｎの電
圧レベルがＨｉｇｈのときに動作する。
【００３５】この逆バイアス回路１５において、トラン
ジスタのＴｒ５とＴｒ６、Ｔｒ７とＴｒ８、Ｔｒ９とＴ
ｒ１０のミラー比を同じとすると、Ｉ１は式（１）、Ｖ
ｃｇｓは式（２）のようになる。なお、各式において、
Ｉ１は電流（Ｉ１）の電流値、Ｉ２は電流（Ｉ２）の電
流値、Ｖｃｇｓは逆バイアス電圧（Ｖｃｇｓ）の電圧
値、Ｖｄｄは電源電圧（Ｖｄｄ）の電圧値、Ｖｇｓはト
ランジスタのゲート−ソース間電圧値、Ｒ１は抵抗（Ｒ
１）の抵抗値、Ｒ２は抵抗（Ｒ２）の抵抗値をそれぞれ
示す。
ジスタのＴｒ５とＴｒ６、Ｔｒ７とＴｒ８、Ｔｒ９とＴ
ｒ１０のミラー比を同じとすると、Ｉ１は式（１）、Ｖ
ｃｇｓは式（２）のようになる。なお、各式において、
Ｉ１は電流（Ｉ１）の電流値、Ｉ２は電流（Ｉ２）の電
流値、Ｖｃｇｓは逆バイアス電圧（Ｖｃｇｓ）の電圧
値、Ｖｄｄは電源電圧（Ｖｄｄ）の電圧値、Ｖｇｓはト
ランジスタのゲート−ソース間電圧値、Ｒ１は抵抗（Ｒ
１）の抵抗値、Ｒ２は抵抗（Ｒ２）の抵抗値をそれぞれ
示す。
【００３６】
Ｉ１＝（Ｖｄｄ−Ｖｇｓ）／Ｒ１・・・（１）
Ｖｃｇｓ＝Ｖｄｄ−Ｒ２×（Ｉ１−Ｉ２）
＝（１−Ｒ２／Ｒ１）×Ｖｄｄ＋Ｒ２×Ｉ２
＋Ｒ２×Ｖｇｓ／Ｒ１・・・（２）
ここで、たとえばＲ２＝２Ｒ１と設定すると、Ｖｃｇｓ
は式（３）、Ｉ２は式（４）のようになる。
は式（３）、Ｉ２は式（４）のようになる。
【００３７】
Ｖｃｇｓ＝−Ｖｄｄ＋２Ｖｇｓ＋Ｒ２×Ｉ２・・・（３）
Ｉ２＝Ｎ×Ｉｃｏｎｔ・・・（４）
ただし、ＮはトランジスタＴｒ１からＴｒ４へのミラー
変換比である。よって、Ｖｃｇｓは式（５）となり、Ｖ
ｄｄ（Ｖ）に対するＶｃｇｓ（Ｖ）の関係は図２に示す
特性図のようになる。
変換比である。よって、Ｖｃｇｓは式（５）となり、Ｖ
ｄｄ（Ｖ）に対するＶｃｇｓ（Ｖ）の関係は図２に示す
特性図のようになる。
【００３８】
Ｖｃｇｓ＝−Ｖｄｄ＋Ｒ２×Ｎ×Ｉｃｏｎｔ＋２Ｖｇｓ・・・（５）
ただし、Ｒ２×Ｎ×Ｉｃｏｎｔは一定、ＶｇｓもＩ１の
１／２乗特性であり、この場合に変化分は無視できる範
囲と考えて良い。
１／２乗特性であり、この場合に変化分は無視できる範
囲と考えて良い。
【００３９】以上のように、トランジスタのＴｒ５とＴ
ｒ６、Ｔｒ７とＴｒ８、Ｔｒ９とＴｒ１０のミラー比を
同じにした場合に、バッテリー電源などによる電源電圧
Ｖｄｄが上昇すると、電流Ｉ１が増える。このとき、ト
ランジスタＴｒ８のドレイン電流は、電流Ｉ１から制御
電圧Ｖｃｏｎｔの端子からの電流Ｉｃｏｎｔミラー比分
の電流Ｉ２を引いた電流が流れる。これが電流Ｉ３であ
り、電流Ｉｃｏｎｔは一定なので、電流Ｉ３は電源電圧
Ｖｄｄとともに増加する。よって、トランジスタＴｒ５
のドレイン側に流れる電流は増加し、抵抗Ｒ２での電圧
降下が電源電圧Ｖｄｄの上昇とともに増えるため、電源
電圧Ｖｄｄの増加に対して逆バイアス電圧Ｖｃｇｓの電
圧は逆特性となる。
ｒ６、Ｔｒ７とＴｒ８、Ｔｒ９とＴｒ１０のミラー比を
同じにした場合に、バッテリー電源などによる電源電圧
Ｖｄｄが上昇すると、電流Ｉ１が増える。このとき、ト
ランジスタＴｒ８のドレイン電流は、電流Ｉ１から制御
電圧Ｖｃｏｎｔの端子からの電流Ｉｃｏｎｔミラー比分
の電流Ｉ２を引いた電流が流れる。これが電流Ｉ３であ
り、電流Ｉｃｏｎｔは一定なので、電流Ｉ３は電源電圧
Ｖｄｄとともに増加する。よって、トランジスタＴｒ５
のドレイン側に流れる電流は増加し、抵抗Ｒ２での電圧
降下が電源電圧Ｖｄｄの上昇とともに増えるため、電源
電圧Ｖｄｄの増加に対して逆バイアス電圧Ｖｃｇｓの電
圧は逆特性となる。
【００４０】次に、図５〜図７により、逆バイアス回路
を用いた高周波増幅器の効果の一例を説明する。図５は
逆バイアス電圧対電源電圧の制御特性、図６はゲインの
電源電圧依存性、図７は本発明に対する比較技術におけ
るゲインの電源電圧依存性をそれぞれ示す。
を用いた高周波増幅器の効果の一例を説明する。図５は
逆バイアス電圧対電源電圧の制御特性、図６はゲインの
電源電圧依存性、図７は本発明に対する比較技術におけ
るゲインの電源電圧依存性をそれぞれ示す。
【００４１】図５のように、逆バイアス電圧対電源電圧
の制御特性において、たとえば逆バイアス電圧Ｖｃｇｓ
＝電源電圧Ｖｄｄを、約３Ｖの電源電圧Ｖｄｄに設定す
ると、電源電圧Ｖｄｄが約３Ｖ以下においては、電源電
圧Ｖｄｄの約２．８Ｖから約３Ｖへの上昇に伴って逆バ
イアス電圧Ｖｃｇｓが約２．８Ｖから約３Ｖへ上昇す
る。一方、電源電圧Ｖｄｄが約３Ｖを越えると、約３Ｖ
から約４．８Ｖへの電源電圧Ｖｄｄの上昇に伴って逆バ
イアス電圧Ｖｃｇｓが約３Ｖから約１．４Ｖへ下降す
る。
の制御特性において、たとえば逆バイアス電圧Ｖｃｇｓ
＝電源電圧Ｖｄｄを、約３Ｖの電源電圧Ｖｄｄに設定す
ると、電源電圧Ｖｄｄが約３Ｖ以下においては、電源電
圧Ｖｄｄの約２．８Ｖから約３Ｖへの上昇に伴って逆バ
イアス電圧Ｖｃｇｓが約２．８Ｖから約３Ｖへ上昇す
る。一方、電源電圧Ｖｄｄが約３Ｖを越えると、約３Ｖ
から約４．８Ｖへの電源電圧Ｖｄｄの上昇に伴って逆バ
イアス電圧Ｖｃｇｓが約３Ｖから約１．４Ｖへ下降す
る。
【００４２】図６のように、ゲインの電源電圧依存性に
おいて、出力電力Ｐｏｕｔに対するゲインＧａｉｎの特
性は、出力電力Ｐｏｕｔの約２４ｄＢｍから約３５ｄＢ
ｍへの上昇に伴ってゲインが約３１ｄＢから約３５ｄＢ
へ上昇しているが、 同一出力時のゲインの値には電源
電圧Ｖｄｄ＝２．９Ｖ，３．５Ｖ，４．７Ｖのいずれに
おいても、ほとんど変化が無い。このように、電源電圧
Ｖｄｄが約３．５Ｖから約２．９Ｖに下降しても、逆に
約３．５Ｖから約４．７Ｖに上昇しても、高周波増幅器
の増幅率は変わらないので、結果的にゲインは出力電力
に対してある一定の曲線となる。よって、電源電圧Ｖｄ
ｄの変動のゲインへの影響を補正することができる。
おいて、出力電力Ｐｏｕｔに対するゲインＧａｉｎの特
性は、出力電力Ｐｏｕｔの約２４ｄＢｍから約３５ｄＢ
ｍへの上昇に伴ってゲインが約３１ｄＢから約３５ｄＢ
へ上昇しているが、 同一出力時のゲインの値には電源
電圧Ｖｄｄ＝２．９Ｖ，３．５Ｖ，４．７Ｖのいずれに
おいても、ほとんど変化が無い。このように、電源電圧
Ｖｄｄが約３．５Ｖから約２．９Ｖに下降しても、逆に
約３．５Ｖから約４．７Ｖに上昇しても、高周波増幅器
の増幅率は変わらないので、結果的にゲインは出力電力
に対してある一定の曲線となる。よって、電源電圧Ｖｄ
ｄの変動のゲインへの影響を補正することができる。
【００４３】これに対して、本発明に対する比較技術、
すなわち逆バイアス回路を設けていない場合には、図７
のようなゲインの電源電圧依存性となる。すなわち、出
力電力Ｐｏｕｔに対するゲインＧａｉｎの特性は、電源
電圧Ｖｄｄが約３．５Ｖから約２．９Ｖに下降すると、
トランジスタのゲインが小さくなり、高周波増幅器の増
幅率が下がり、結果的にゲインは下降する。逆に、電源
電圧Ｖｄｄが約３．５Ｖから約４．７Ｖに上昇すると、
トランジスタのゲインが大きくなり、高周波増幅器の増
幅率が上がり、結果的にゲインは上昇する。よって、電
源電圧Ｖｄｄの変動はそのままゲイン特性へ影響するこ
ととなる。
すなわち逆バイアス回路を設けていない場合には、図７
のようなゲインの電源電圧依存性となる。すなわち、出
力電力Ｐｏｕｔに対するゲインＧａｉｎの特性は、電源
電圧Ｖｄｄが約３．５Ｖから約２．９Ｖに下降すると、
トランジスタのゲインが小さくなり、高周波増幅器の増
幅率が下がり、結果的にゲインは下降する。逆に、電源
電圧Ｖｄｄが約３．５Ｖから約４．７Ｖに上昇すると、
トランジスタのゲインが大きくなり、高周波増幅器の増
幅率が上がり、結果的にゲインは上昇する。よって、電
源電圧Ｖｄｄの変動はそのままゲイン特性へ影響するこ
ととなる。
【００４４】一般的に、携帯電話機においては、電源電
圧Ｖｄｄとしてバッテリーを使用した場合に、このバッ
テリーの電圧は、たとえばリチウム電池であると、通
常、充電直後からバッテリー切れとなるまでの期間に、
Ｖｄｄ＝４．７〜２．９Ｖ程度と大きく変動する。
圧Ｖｄｄとしてバッテリーを使用した場合に、このバッ
テリーの電圧は、たとえばリチウム電池であると、通
常、充電直後からバッテリー切れとなるまでの期間に、
Ｖｄｄ＝４．７〜２．９Ｖ程度と大きく変動する。
【００４５】この電源電圧Ｖｄｄの昇圧時、高周波増幅
器のゲインが上昇し、減圧時に減少するものを、前述の
ようにレギュレート回路５で高周波増幅器のドレイン
端子の電圧値そのものを一定値に固定する方法、あるい
は逆バイアス回路１５で初段の電力増幅回路１１の電
力増幅用トランジスタのゲート端子へのバイアス電圧を
逆特性となるように補償する方法を用いることで、一般
の電池を使用しても、電圧変動に対して高周波増幅器に
印加される電源電圧もしくはバイアス電圧を補正させる
方向に働くため、前記図６のようにゲインの変動を抑制
させることができ、受信帯ノイズ特性を悪化させずに済
む。
器のゲインが上昇し、減圧時に減少するものを、前述の
ようにレギュレート回路５で高周波増幅器のドレイン
端子の電圧値そのものを一定値に固定する方法、あるい
は逆バイアス回路１５で初段の電力増幅回路１１の電
力増幅用トランジスタのゲート端子へのバイアス電圧を
逆特性となるように補償する方法を用いることで、一般
の電池を使用しても、電圧変動に対して高周波増幅器に
印加される電源電圧もしくはバイアス電圧を補正させる
方向に働くため、前記図６のようにゲインの変動を抑制
させることができ、受信帯ノイズ特性を悪化させずに済
む。
【００４６】次に、図８により、本発明の一実施の形態
の携帯電話機の構成の一例を説明する。図８は携帯電話
機の概略構成を示す。
の携帯電話機の構成の一例を説明する。図８は携帯電話
機の概略構成を示す。
【００４７】本実施の形態の携帯電話機は、前述したレ
ギュレート回路を用いた高周波増幅器、あるいは逆バイ
アス回路を用いた高周波増幅器が組み込まれて構成さ
れ、たとえば、信号電波送受信用のアンテナ２１と、こ
のアンテナ２１につながるアンテナ送受信切換器２２
と、送受信を制御する機能などを持つベースバンド回路
２３を含むＲＦ（ Radio Frequency ）リニア回路２４
と、前述した高周波増幅器（ＰＡ： Power Amplifier
）２５などを含み、送信信号を変調する機能などを持
つ送信系回路２６と、受信信号を復調する機能などを持
つ受信系回路２７などから構成される。
ギュレート回路を用いた高周波増幅器、あるいは逆バイ
アス回路を用いた高周波増幅器が組み込まれて構成さ
れ、たとえば、信号電波送受信用のアンテナ２１と、こ
のアンテナ２１につながるアンテナ送受信切換器２２
と、送受信を制御する機能などを持つベースバンド回路
２３を含むＲＦ（ Radio Frequency ）リニア回路２４
と、前述した高周波増幅器（ＰＡ： Power Amplifier
）２５などを含み、送信信号を変調する機能などを持
つ送信系回路２６と、受信信号を復調する機能などを持
つ受信系回路２７などから構成される。
【００４８】アンテナ送受信切換器２２は、たとえば送
信と受信を切り換える切換スイッチ２２ａ、送信側に接
続されたコンデンサ２２ｂ、受信側に接続されたフィル
タ２２ｃなどから構成される。このアンテナ送受信切換
器２２の切換スイッチ２２ａは、たとえばベースバンド
回路２３などからの制御信号により送信側、受信側への
切り換えが制御される。
信と受信を切り換える切換スイッチ２２ａ、送信側に接
続されたコンデンサ２２ｂ、受信側に接続されたフィル
タ２２ｃなどから構成される。このアンテナ送受信切換
器２２の切換スイッチ２２ａは、たとえばベースバンド
回路２３などからの制御信号により送信側、受信側への
切り換えが制御される。
【００４９】ＲＦリニア回路２４のベースバンド回路２
３は、たとえば図示しないＤＳＰ（Digital Signal Pro
cessor ）やマイクロプロセッサ、半導体メモリなどか
ら構成され、送信時に音声信号をベースバンド信号に変
換したり、受信時に受信信号を音声信号に変換したり、
さらに送受信時の変調モード切り替え信号Ｍｏｄｅやス
タンバイモード制御信号Ｖｔｘ−ｏｎなどの各種制御信
号を生成する機能などが設けられている。
３は、たとえば図示しないＤＳＰ（Digital Signal Pro
cessor ）やマイクロプロセッサ、半導体メモリなどか
ら構成され、送信時に音声信号をベースバンド信号に変
換したり、受信時に受信信号を音声信号に変換したり、
さらに送受信時の変調モード切り替え信号Ｍｏｄｅやス
タンバイモード制御信号Ｖｔｘ−ｏｎなどの各種制御信
号を生成する機能などが設けられている。
【００５０】送信系回路２６は、たとえばＲＦリニア回
路２４のベースバンド回路２３に接続され、複数の周波
数帯の発振信号を発生するＶＣＯ（ Voltage Controlle
d Oscillator ）２６ａ、このＶＣＯ２６ａからの発振
信号に基づいた搬送波によりＩＱ信号を変調するミキサ
２６ｂ、ＲＦリニア回路２４に接続されたＣＰＵ２６
ｃ、このＣＰＵ２６ｃの演算処理に基づき出力フィード
バックをかけて電力制御するＡＰＣ（ Automatic Power
Control ）２６ｄ、ミキサ２６ｂからの変調信号に対
してＡＰＣ２６ｄのフィードバック制御に基づいてゲイ
ンを制御するＡＧＣ（ Automatic Gain Control ）２６
ｅ、このＡＧＣ２６ｅからの出力信号を増幅する前述し
た高周波増幅器２５、この高周波増幅器２５に接続され
た出力レベル検出用のカップラ２６ｆなどから構成され
る。ＡＰＣ２６ｄは、カップラ２６ｆにより検出された
出力レベルに基づいてフィードバック制御される。高周
波増幅器２５には、ＲＦリニア回路２４からスタンバイ
モード制御信号Ｖｔｘ−ｏｎ、変調モード切り替え信号
Ｍｏｄｅが入力され、送信モードに応じて制御される。
路２４のベースバンド回路２３に接続され、複数の周波
数帯の発振信号を発生するＶＣＯ（ Voltage Controlle
d Oscillator ）２６ａ、このＶＣＯ２６ａからの発振
信号に基づいた搬送波によりＩＱ信号を変調するミキサ
２６ｂ、ＲＦリニア回路２４に接続されたＣＰＵ２６
ｃ、このＣＰＵ２６ｃの演算処理に基づき出力フィード
バックをかけて電力制御するＡＰＣ（ Automatic Power
Control ）２６ｄ、ミキサ２６ｂからの変調信号に対
してＡＰＣ２６ｄのフィードバック制御に基づいてゲイ
ンを制御するＡＧＣ（ Automatic Gain Control ）２６
ｅ、このＡＧＣ２６ｅからの出力信号を増幅する前述し
た高周波増幅器２５、この高周波増幅器２５に接続され
た出力レベル検出用のカップラ２６ｆなどから構成され
る。ＡＰＣ２６ｄは、カップラ２６ｆにより検出された
出力レベルに基づいてフィードバック制御される。高周
波増幅器２５には、ＲＦリニア回路２４からスタンバイ
モード制御信号Ｖｔｘ−ｏｎ、変調モード切り替え信号
Ｍｏｄｅが入力され、送信モードに応じて制御される。
【００５１】受信系回路２７は、たとえばアンテナ送受
信切換器２２のコンデンサ２２ｂに接続され、受信信号
から不要波を除去するフィルタ２７ａ、このフィルタ２
７ａに接続されたＬＮＡ（ Low Noise Amplifier ）２
７ｂなどから構成される。
信切換器２２のコンデンサ２２ｂに接続され、受信信号
から不要波を除去するフィルタ２７ａ、このフィルタ２
７ａに接続されたＬＮＡ（ Low Noise Amplifier ）２
７ｂなどから構成される。
【００５２】次に、図９により、本発明の一実施の形態
の携帯電話機において、４バンド化した入力コントロー
ルＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式対応の高周波増幅器の構成の
一例を説明する。図９は４バンド化した入力コントロー
ルＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式対応の高周波増幅器の概略構
成を示す。
の携帯電話機において、４バンド化した入力コントロー
ルＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式対応の高周波増幅器の構成の
一例を説明する。図９は４バンド化した入力コントロー
ルＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式対応の高周波増幅器の概略構
成を示す。
【００５３】図９に示す高周波増幅器は、４バンド化し
た入力コントロールＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式対応の高周
波増幅器とされ、ＵＳ−ＧＳＭ（ Global System for M
obile Communication ）／ＧＳＭバンドに適用可能とさ
れ、入力電力（入力信号）Ｐｉｎ１を増幅して出力電圧
（出力信号）Ｐｏｕｔ１を出力する３段の電力増幅回路
３１，３２，３３と、ＤＣＳ（ Digital Cellular Syst
em ）／ＰＣＳ（ Personal Communication System ）バ
ンドに適用可能とされ、入力電力（入力信号）Ｐｉｎ２
を増幅して出力電圧（出力信号）Ｐｏｕｔ２を出力する
３段の電力増幅回路３４，３５，３６と、これらの電力
増幅回路３１〜３６で共有し、バイアス制御信号Ｖｂｉ
ａｓ、変調モード切り換え信号Ｍｏｄｅ、バンド選択信
号Ｂａｎｄｓｅｌｅｃｔが入力され、各電力増幅回路３
１〜３６を制御するためのバイアス電圧を供給するバイ
アス回路３７と、電力増幅回路３１〜３６を駆動する電
源電圧Ｖｄｄの変動に対するノイズまたはゲインの変動
を補償するレギュレート回路３８などから構成される。
た入力コントロールＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式対応の高周
波増幅器とされ、ＵＳ−ＧＳＭ（ Global System for M
obile Communication ）／ＧＳＭバンドに適用可能とさ
れ、入力電力（入力信号）Ｐｉｎ１を増幅して出力電圧
（出力信号）Ｐｏｕｔ１を出力する３段の電力増幅回路
３１，３２，３３と、ＤＣＳ（ Digital Cellular Syst
em ）／ＰＣＳ（ Personal Communication System ）バ
ンドに適用可能とされ、入力電力（入力信号）Ｐｉｎ２
を増幅して出力電圧（出力信号）Ｐｏｕｔ２を出力する
３段の電力増幅回路３４，３５，３６と、これらの電力
増幅回路３１〜３６で共有し、バイアス制御信号Ｖｂｉ
ａｓ、変調モード切り換え信号Ｍｏｄｅ、バンド選択信
号Ｂａｎｄｓｅｌｅｃｔが入力され、各電力増幅回路３
１〜３６を制御するためのバイアス電圧を供給するバイ
アス回路３７と、電力増幅回路３１〜３６を駆動する電
源電圧Ｖｄｄの変動に対するノイズまたはゲインの変動
を補償するレギュレート回路３８などから構成される。
【００５４】この高周波増幅器において、電力増幅回路
３１〜３６、レギュレート回路３８は前述した図１の電
力増幅回路、レギュレート回路と同様の機能を有する。
また、バイアス回路３７は、前述した図１のバイアス回
路の機能に加えて、バンド選択信号Ｂａｎｄｓｅｌｅｃ
ｔに基づいた選択機能を有し、このバンド選択信号Ｂａ
ｎｄｓｅｌｅｃｔに基づいて、変調モード切り換え信号
Ｍｏｄｅによる切り換えと合わせて、ＧＭＳＫ方式によ
るＵＳ−ＧＳＭ／ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳバンドへの適
用、ＥＤＧＥ方式によるＵＳ−ＧＳＭ／ＧＳＭ／ＤＣＳ
／ＰＣＳバンドへの適用が可能となっている。
３１〜３６、レギュレート回路３８は前述した図１の電
力増幅回路、レギュレート回路と同様の機能を有する。
また、バイアス回路３７は、前述した図１のバイアス回
路の機能に加えて、バンド選択信号Ｂａｎｄｓｅｌｅｃ
ｔに基づいた選択機能を有し、このバンド選択信号Ｂａ
ｎｄｓｅｌｅｃｔに基づいて、変調モード切り換え信号
Ｍｏｄｅによる切り換えと合わせて、ＧＭＳＫ方式によ
るＵＳ−ＧＳＭ／ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳバンドへの適
用、ＥＤＧＥ方式によるＵＳ−ＧＳＭ／ＧＳＭ／ＤＣＳ
／ＰＣＳバンドへの適用が可能となっている。
【００５５】なお、この高周波増幅器においては、レギ
ュレート回路３８に代えて、前述した図２に示す、電源
電圧Ｖｄｄの変動に対して逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓを
出力する逆バイアス回路を用いることも可能である。
ュレート回路３８に代えて、前述した図２に示す、電源
電圧Ｖｄｄの変動に対して逆特性の出力電圧Ｖｃｇｓを
出力する逆バイアス回路を用いることも可能である。
【００５６】従って、本実施の形態によれば、高周波増
幅器に、電源電圧Ｖｄｄの変動補償のためにレギュレー
ト回路５を用いたり、あるいは逆バイアス回路１５を用
いることにより、電源電圧Ｖｄｄの変動に対して高周波
増幅器に印加される電源電圧もしくはバイアス電圧を補
正させる方向に動作させることができるので、ゲインの
変動を抑制させることができ、受信帯ノイズ特性の悪化
を防止することができる。
幅器に、電源電圧Ｖｄｄの変動補償のためにレギュレー
ト回路５を用いたり、あるいは逆バイアス回路１５を用
いることにより、電源電圧Ｖｄｄの変動に対して高周波
増幅器に印加される電源電圧もしくはバイアス電圧を補
正させる方向に動作させることができるので、ゲインの
変動を抑制させることができ、受信帯ノイズ特性の悪化
を防止することができる。
【００５７】また、本実施の形態の高周波増幅器を用い
た携帯電話機によれば、ＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式におい
て、従来のＧＭＳＫ方式での入力信号の電力固定ではゲ
ートバイアスコントロールのためのＡＰＣ、ＥＤＧＥ方
式ではＡＧＣアンプと２系統の制御システムが必要であ
ったものが、本実施の形態ではＧＭＳＫ方式の入力信号
の電力によるパワーコントロールが可能となるので、両
モードともＡＧＣアンプ１系統となり、制御システムが
簡略化できる。
た携帯電話機によれば、ＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式におい
て、従来のＧＭＳＫ方式での入力信号の電力固定ではゲ
ートバイアスコントロールのためのＡＰＣ、ＥＤＧＥ方
式ではＡＧＣアンプと２系統の制御システムが必要であ
ったものが、本実施の形態ではＧＭＳＫ方式の入力信号
の電力によるパワーコントロールが可能となるので、両
モードともＡＧＣアンプ１系統となり、制御システムが
簡略化できる。
【００５８】さらに、受信帯ノイズ低減のためのフィル
タが不要となり、送信帯損失を低減できるので消費電力
を低減でき、結果としてトークタイムの改善ができる。
この結果、携帯電話機の小型、低コストおよび高性能化
が図れる。
タが不要となり、送信帯損失を低減できるので消費電力
を低減でき、結果としてトークタイムの改善ができる。
この結果、携帯電話機の小型、低コストおよび高性能化
が図れる。
【００５９】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
【００６０】たとえば、前記実施の形態においては、携
帯電話機のＧＭＳＫ（飽和）方式とＥＤＧＥ（線形）方
式のデュアルモード化に対応した高周波増幅器に適用し
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、現在用いられている北米のＡＭＰＳ（ Advanced
Mobile Phone Service 、飽和）方式とＣＤＭＡ（ Code
Division Multiple Access ）あるいはＴＤＭＡ（ Tim
e Division MultipleAccess 、線形）方式のデュアルモ
ードアンプにも応用可能であり、さらに将来のＧＳＭ方
式とＷ（ Wideband ）−ＣＤＭＡ方式のデュアルモード
化にも対応可能である。
帯電話機のＧＭＳＫ（飽和）方式とＥＤＧＥ（線形）方
式のデュアルモード化に対応した高周波増幅器に適用し
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、現在用いられている北米のＡＭＰＳ（ Advanced
Mobile Phone Service 、飽和）方式とＣＤＭＡ（ Code
Division Multiple Access ）あるいはＴＤＭＡ（ Tim
e Division MultipleAccess 、線形）方式のデュアルモ
ードアンプにも応用可能であり、さらに将来のＧＳＭ方
式とＷ（ Wideband ）−ＣＤＭＡ方式のデュアルモード
化にも対応可能である。
【００６１】また、本発明の高周波増幅器は、個別アン
プ構成であっても、本回路構成を用いてオール入力パワ
ーコントロールを実現し、ＡＰＣを制御するための手法
の１つになり得るものとして適用可能である。
プ構成であっても、本回路構成を用いてオール入力パワ
ーコントロールを実現し、ＡＰＣを制御するための手法
の１つになり得るものとして適用可能である。
【００６２】さらに、本発明の高周波増幅器は、携帯電
話機の他に、たとえばＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式などに対
応の無線通信機などに適用しても効果的であり、さらに
各種無線通信システムなどに応用することができる。
話機の他に、たとえばＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方式などに対
応の無線通信機などに適用しても効果的であり、さらに
各種無線通信システムなどに応用することができる。
【００６３】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００６４】（１）ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式とに兼
用され、入力信号の電力が外部から可変可能に入力され
る場合に、電源電圧の変動に対してもゲインの変動を抑
制させることができ、受信帯ノイズ特性の悪化を防止す
ることができる高周波増幅器を提供することが可能とな
る。
用され、入力信号の電力が外部から可変可能に入力され
る場合に、電源電圧の変動に対してもゲインの変動を抑
制させることができ、受信帯ノイズ特性の悪化を防止す
ることができる高周波増幅器を提供することが可能とな
る。
【００６５】（２）ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式とに兼
用される高周波増幅器を用いた携帯電話機において、Ｇ
ＭＳＫ方式の入力信号の電力によるパワーコントロール
が可能となるので、ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式の両モ
ードともゲインコントロールアンプが１系統となり、制
御システムを簡略化することが可能となる。
用される高周波増幅器を用いた携帯電話機において、Ｇ
ＭＳＫ方式の入力信号の電力によるパワーコントロール
が可能となるので、ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式の両モ
ードともゲインコントロールアンプが１系統となり、制
御システムを簡略化することが可能となる。
【００６６】（３）ＧＭＳＫ方式とＥＤＧＥ方式とに兼
用される高周波増幅器を用いた携帯電話機において、受
信帯ノイズ低減のためのフィルタが不要となり、送信帯
損失を低減できるので消費電力を低減でき、結果として
トークタイムを改善することが可能となる。
用される高周波増幅器を用いた携帯電話機において、受
信帯ノイズ低減のためのフィルタが不要となり、送信帯
損失を低減できるので消費電力を低減でき、結果として
トークタイムを改善することが可能となる。
【００６７】（４）前記（２）、（３）により、携帯電
話機の小型、低コストおよび高性能化を実現することが
可能となる。
話機の小型、低コストおよび高性能化を実現することが
可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態の携帯電話機において、
レギュレート回路を用いた高周波増幅器を示す概略構成
図である。
レギュレート回路を用いた高周波増幅器を示す概略構成
図である。
【図２】本発明の一実施の形態の携帯電話機において、
逆バイアス回路を用いた高周波増幅器を示す概略構成図
である。
逆バイアス回路を用いた高周波増幅器を示す概略構成図
である。
【図３】本発明の一実施の形態の携帯電話機における逆
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、デュアル
ゲートＭＯＳＦＥＴを用いた電力増幅回路を示す回路図
である。
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、デュアル
ゲートＭＯＳＦＥＴを用いた電力増幅回路を示す回路図
である。
【図４】本発明の一実施の形態の携帯電話機における逆
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、逆バイア
ス回路を示す回路図である。
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、逆バイア
ス回路を示す回路図である。
【図５】本発明の一実施の形態の携帯電話機における逆
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、逆バイア
ス電圧対電源電圧の制御特性を示す特性図である。
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、逆バイア
ス電圧対電源電圧の制御特性を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施の形態の携帯電話機における逆
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、ゲインの
電源電圧依存性を示す特性図である。
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、ゲインの
電源電圧依存性を示す特性図である。
【図７】本発明の一実施の形態の携帯電話機における逆
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、本発明に
対する比較技術におけるゲインの電源電圧依存性を示す
特性図である。
バイアス回路を用いた高周波増幅器において、本発明に
対する比較技術におけるゲインの電源電圧依存性を示す
特性図である。
【図８】本発明の一実施の形態の携帯電話機を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図９】本発明の一実施の形態の携帯電話機において、
４バンド化した入力コントロールＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方
式対応の高周波増幅器を示す概略構成図である。
４バンド化した入力コントロールＧＭＳＫ／ＥＤＧＥ方
式対応の高周波増幅器を示す概略構成図である。
１，２，３ 電力増幅回路
４ バイアス回路
５ レギュレート回路
５ａ コンパレータ
５ｂ トランジスタ
５ｃ コンデンサ
５ｄ 抵抗
１１，１２，１３ 電力増幅回路
１１ａ 電力増幅用トランジスタ
１１ｂ 抵抗
１１ｃ コンデンサ
１１ｄ 抵抗
１１ｅ インダクタンス
１４ バイアス回路
１５ 逆バイアス回路
２１ アンテナ
２２ アンテナ送受信切換器
２２ａ 切換スイッチ
２２ｂ コンデンサ
２２ｃ フィルタ
２３ ベースバンド回路
２４ ＲＦリニア回路
２５ 高周波増幅器
２６ 送信系回路
２６ａ ＶＣＯ
２６ｂ ミキサ
２６ｃ ＣＰＵ
２６ｄ ＡＰＣ
２６ｅ ＡＧＣ
２６ｆ カップラ
２７ 受信系回路
２７ａ フィルタ
２７ｂ ＬＮＡ
３１，３２，３３，３４，３５，３６ 電力増幅回路
３７ バイアス回路
３８ レギュレート回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 永森 啓之
東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株
式会社日立製作所半導体グループ内
(72)発明者 松下 孔一
神奈川県横浜市戸塚区戸塚町180番地 日
立通信システム株式会社内
(72)発明者 松平 信洋
神奈川県横浜市戸塚区戸塚町180番地 日
立通信システム株式会社内
Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA04 CA41 CA87
CA92 CN04 FA00 FA08 HA09
HA13 HA17 HA25 HA29 HA38
HN23 KA00 KA04 KA05 KA09
KA12 KA17 KA32 KA41 KA68
MA20 MA21 SA13 TA01 TA02
5J092 AA01 AA41 CA04 CA41 CA87
CA92 FA00 FA08 HA09 HA13
HA17 HA25 HA29 HA38 KA00
KA04 KA05 KA09 KA12 KA17
KA32 KA41 KA68 MA20 MA21
SA13 TA01 TA02
5J500 AA01 AA41 AC04 AC41 AC87
AC92 AF00 AF08 AH09 AH13
AH17 AH25 AH29 AH38 AK00
AK04 AK05 AK09 AK12 AK17
AK32 AK41 AK68 AM20 AM21
AS13 AT01 AT02 NC04 NH23
Claims (5)
- 【請求項１】 入力信号を増幅して出力する複数段の電
力増幅回路と、前記電力増幅回路を制御するためのバイ
アス電圧を供給するバイアス回路とを含み、前記入力信
号は、その電力が可変可能に入力され、ＧＭＳＫ方式と
ＥＤＧＥ方式とに兼用することが可能な高周波増幅器で
あって、 前記電力増幅回路を駆動する電源電圧の変動に対するノ
イズまたはゲインの変動を補償する補償回路を含むこと
を特徴とする高周波増幅器。 - 【請求項２】 請求項１記載の高周波増幅器において、 前記補償回路は、前記電源電圧の変動に対して出力電圧
を一定に保持するレギュレート回路であることを特徴と
する高周波増幅器。 - 【請求項３】 請求項１記載の高周波増幅器において、 前記補償回路は、前記電源電圧の変動に対して逆特性の
出力電圧を生成し、この逆特性の出力電圧を出力する第
１バイアス回路であることを特徴とする高周波増幅器。 - 【請求項４】 請求項３記載の高周波増幅器において、 前記第１バイアス回路は、前記複数段の電力増幅回路の
うち、少なくとも初段の電力増幅回路の制御端子に前記
逆特性の出力電圧をバイアス電圧として与えることを特
徴とする高周波増幅器。 - 【請求項５】 請求項１記載の高周波増幅器において、 前記入力信号の電力は、外部に接続されたゲイン制御回
路の制御に基づいて可変可能にされていることを特徴と
する高周波増幅器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002094135A JP2003298360A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 高周波増幅器 |
| US10/369,650 US6885246B2 (en) | 2002-03-29 | 2003-02-21 | High frequency amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002094135A JP2003298360A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 高周波増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003298360A true JP2003298360A (ja) | 2003-10-17 |
Family
ID=28449684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002094135A Pending JP2003298360A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 高周波増幅器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2003298360A (ja) |
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- 2003-02-21 US US10/369,650 patent/US6885246B2/en not_active Expired - Fee Related
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070220 |