JP2019115033A - Power amplifier circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力増幅回路に関する。 The present invention relates to a power amplification circuit.
無線周波数(RF:Radio Frequency)信号を増幅する電力増幅回路では、低電力モード時に電力増幅回路のゲインを低減させるために、減衰器が設けられることがある。例えば、特許文献1には、RF信号の増幅トランジスタへの入力経路にシャント接続された減衰器が開示されている。当該減衰器はトランジスタを含んでおり、当該トランジスタのベースに印加される電圧が制御され、当該トランジスタのオン及びオフが切り替えられることにより、減衰量が制御される。
In a power amplification circuit that amplifies a radio frequency (RF: Radio Frequency) signal, an attenuator may be provided to reduce the gain of the power amplification circuit in the low power mode. For example,
特許文献1に開示される減衰器では、減衰器に含まれるトランジスタが低電力モード時にはオンとなり、高電力モード時にはオフとなるように、動作モードに応じて制御される。しかしながら、電力増幅回路のゲインは一般的に、出力電力の増大に伴って連続的に低減する。従って、上述のように、動作モードに応じて減衰器が切り替えられる構成によっては、ゲインの線形性を精度よく向上させることが困難である。
In the attenuator disclosed in
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ゲインの線形性を精度よく向上させる電力増幅回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a power amplification circuit that accurately improves the linearity of gain.
かかる目的を達成するため、本発明の一側面に係る電力増幅回路は、第1信号を増幅する第1トランジスタと、第1トランジスタの出力信号に応じた第2信号を増幅する第2トランジスタと、第2トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、バイアス回路から供給される制御電圧に応じて第1信号又は第2信号を減衰させる減衰器と、を備え、減衰器は、アノードに制御電圧が供給される第1ダイオードと、コレクタが第1信号の第1トランジスタへの供給経路又は第2信号の第2トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに第1ダイオードのカソードから制御電圧が供給される第3トランジスタと、第1ダイオードと並列接続されたキャパシタと、を含み、制御電圧は、第2信号の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、第3トランジスタは、第3トランジスタのベースに供給される制御電圧に応じて、第1信号又は第2信号の一部を第3トランジスタのコレクタからエミッタに流す。 In order to achieve such an object, a power amplification circuit according to an aspect of the present invention includes a first transistor that amplifies a first signal, and a second transistor that amplifies a second signal according to an output signal of the first transistor. Attenuator comprising: a bias circuit for supplying a bias current or a bias voltage to the base or gate of the second transistor; and an attenuator for attenuating the first signal or the second signal in accordance with a control voltage supplied from the bias circuit. Is connected to the first diode of which the control voltage is supplied to the anode, and the collector is connected to the supply path of the first signal to the first transistor or the supply path of the second signal to the second transistor, and the emitter is connected to the ground side A third transistor to which a control voltage is supplied from the cathode of the first diode to the base, and a capacitor connected in parallel to the first diode. The control voltage is lower as the power level of the second signal is higher, and the third transistor receives a portion of the first signal or the second signal according to the control voltage supplied to the base of the third transistor. It flows from the collector to the emitter of the third transistor.
本発明によれば、ゲインの線形性を精度よく向上させる電力増幅回路を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power amplification circuit that improves the linearity of the gain with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明の第1実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。図1に示される電力増幅回路100は、例えば、携帯電話等の移動体通信機に搭載され、無線周波数(RF:Radio Frequency)信号の電力を基地局に送信するために必要なレベルまで増幅する回路である。電力増幅回路100は、例えば、2G(第2世代移動通信システム)、3G(第3世代移動通信システム)、4G(第4世代移動通信システム)、5G(第5世代移動通信システム)、LTE(Long Term Evolution)−FDD(Frequency Division Duplex)、LTE−TDD(Time Division Duplex)、LTE−Advanced、又はLTE−Advanced Pro等の通信規格の送信信号を増幅する。RF信号の周波数は、例えば数百MHz〜数十GHz程度である。なお、電力増幅回路100が増幅する信号の通信規格及び周波数はこれらに限られない。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration of a power amplification circuit according to a first embodiment of the present invention. The
具体的に、電力増幅回路100は、例えば、増幅器110,111、バイアス回路120,121、整合回路130,131、減衰器140及びキャパシタC1,C2を備える。
Specifically, the
増幅器110,111は、それぞれ、入力されるRF信号を増幅して出力する。すなわち、電力増幅回路100は2段階にわたって電力を増幅する。具体的には、初段(ドライバ段)の増幅器110は、入力端子から整合回路130を経由して入力されるRF信号RF1(第1信号)を増幅して、RF信号RF2を出力する。後段(パワー段)の増幅器111は、増幅器110から供給されるRF信号RF2(第2信号)を増幅して、RF信号RF3を出力する。増幅器110,111は、それぞれ、例えば、GaAs等により構成される化合物半導体のヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)等のバイポーラトランジスタにより構成される。なお、増幅器110,111は、HBTに替えて電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal−oxide−semiconductor Field−Effect Transistor)により構成されてもよい。この場合、コレクタ、ベース、エミッタを、それぞれ、ドレイン、ゲート、ソースに読み替えればよい。なお、以下では、特に記載のない限り、トランジスタがHBTにより構成される場合を例として説明する。
The
バイアス回路120,121は、それぞれ、増幅器110,111にバイアス電流又はバイアス電圧を供給する。なお、バイアス回路120,121は、バイアス電流又はバイアス電圧を調整することにより、増幅器110,111のゲインを制御する。
The
整合回路(MN:Matching Network)130は、前段に設けられる回路(不図示)と増幅器110のインピーダンスを整合させる。整合回路131は、増幅器111と後段に設けられる回路(不図示)とのインピーダンスを整合させる。なお、図1においては省略されているが、電力増幅回路100には、増幅器110と増幅器111の間に段間整合回路が設けられていてもよい。
The matching circuit (MN: Matching Network) 130 matches the impedance of the circuit (not shown) provided in the previous stage and the
減衰器140は、電力増幅回路100の出力電力が比較的小さい場合に、電力増幅回路100のゲインを低減させるためのものである。すなわち、電力増幅回路は一般的に、トランジスタの性能により、出力電力があるレベルを超えるとゲインが低減し始め、線形性が劣化し得る。この問題に対処するため、電力増幅回路100では、バイアス回路121から出力される制御電圧Vctrlに基づいて、減衰器140が増幅器110に供給されるRF信号RF1を減衰させることによりゲインが調整される。減衰器140による減衰の詳細については後述する。
The
キャパシタC1,C2は、それぞれ、増幅器110,111の入力に設けられる。キャパシタC1,C2は、RF信号に含まれる直流成分を遮断し、交流成分を通過させるカップリングコンデンサである。
The capacitors C1 and C2 are provided at the inputs of the
次に、図2を参照しつつ、減衰器140によるRF信号の減衰の詳細について説明する。
The details of the attenuation of the RF signal by the
図2は、本発明の第1実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。図2に示される電力増幅回路100Aは、図1に示される電力増幅回路100のうち、特にバイアス回路121及び減衰器140の具体的な構成を示している。
FIG. 2 is a view showing a configuration example of the power amplification circuit according to the first embodiment of the present invention. The
増幅器110,111は、それぞれ、トランジスタQ1,Q2を含む。トランジスタQ1(第1トランジスタ)は、コレクタにインダクタL1を経由して電源電圧Vccが供給され、ベースにRF信号RF1及びバイアス電流又はバイアス電圧が供給され、エミッタが接地に接続される。これにより、トランジスタQ1は、RF信号RF1を増幅したRF信号RF2をコレクタから出力する。トランジスタQ2(第2トランジスタ)は、コレクタにインダクタL2を経由して電源電圧Vccが供給され、ベースにRF信号RF2及びバイアス電流又はバイアス電圧が供給され、エミッタが接地に接続される。これにより、トランジスタQ2は、RF信号RF2を増幅したRF信号RF3をコレクタから出力する。
インダクタL1,L2は、それぞれ、一端に電源電圧Vccが供給され、他端がトランジスタQ1,Q2のコレクタに接続される。インダクタL1,L2は、それぞれ、交流成分が電源電圧Vcc側に漏出することを抑制するためのチョークインダクタである。 One end of each of the inductors L1 and L2 is supplied with the power supply voltage Vcc, and the other end is connected to the collectors of the transistors Q1 and Q2. The inductors L1 and L2 are choke inductors for suppressing leakage of the AC component to the power supply voltage Vcc side.
バイアス回路121Aは、例えば、トランジスタQ3〜Q5及び抵抗素子R1〜R3を含む。なお、初段のバイアス回路120の構成は、後段のバイアス回路121Aの構成と同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。
The
トランジスタQ3(第4トランジスタ)は、コレクタにバッテリ電圧Vbattが供給され、ベースがトランジスタQ4のベースに接続され、エミッタが抵抗素子R1を経由してトランジスタQ2のベースに接続される。 The transistor Q3 (fourth transistor) has a collector supplied with the battery voltage Vbatt, a base connected to the base of the transistor Q4, and an emitter connected to the base of the transistor Q2 via the resistor element R1.
トランジスタQ4は、コレクタとベースが接続され(以後、「ダイオード接続」とも呼ぶ。)、コレクタに抵抗素子R2を経由してバイアス制御電圧VBが供給され、エミッタがトランジスタQ5のコレクタに接続される。トランジスタQ5は、ダイオード接続され、コレクタがトランジスタQ4のエミッタに接続され、エミッタが抵抗素子R3を経由して接地に接続される。ダイオード接続されたバイポーラトランジスタは、ダイオードと等価な二極素子として振る舞う。ダイオード接続されたバイポーラトランジスタの二つの端子のうち、順方向バイアス時に電位の高い方がアノードに相当し、電位の低い方がカソードに相当する。すなわち、トランジスタQ4及びトランジスタQ5は、それぞれ、第2ダイオード及び第3ダイオードを構成する。これにより、トランジスタQ4のコレクタに所定レベルの電圧(例えば、2.6V程度)が生成される。なお、第2ダイオード及び第3ダイオードは、トランジスタQ4,Q5に替えてダイオードにより構成されてもよい。この場合、コレクタ(又はベース)及びエミッタを、それぞれ、アノード及びカソードに読み替えればよい。以下に説明するダイオード接続されたトランジスタにおいても同様である。 The transistor Q4 has a collector and a base connected (hereinafter also referred to as "diode connection"), a bias control voltage VB is supplied to the collector via the resistance element R2, and an emitter is connected to the collector of the transistor Q5. The transistor Q5 is diode-connected, the collector is connected to the emitter of the transistor Q4, and the emitter is connected to the ground via the resistor element R3. A diode-connected bipolar transistor behaves as a diode equivalent diode. Of the two terminals of the diode-connected bipolar transistor, the higher one in the forward bias corresponds to the anode, and the lower one corresponds to the cathode. That is, the transistor Q4 and the transistor Q5 constitute a second diode and a third diode, respectively. Thereby, a voltage (for example, about 2.6 V) of a predetermined level is generated at the collector of the transistor Q4. The second and third diodes may be replaced by diodes instead of the transistors Q4 and Q5. In this case, the collector (or base) and the emitter may be replaced with an anode and a cathode, respectively. The same applies to a diode-connected transistor described below.
抵抗素子R1は、一端がトランジスタQ3のエミッタに接続され、他端がトランジスタQ2のベースに接続される。抵抗素子R1は、トランジスタの温度上昇に伴うバイアス電流の増加を抑制する。抵抗素子R2は、一端にバイアス制御電圧VBが供給され、他端がトランジスタQ4のコレクタに接続される。抵抗素子R3は、一端がトランジスタQ5のエミッタに接続され、他端が接地に接続される。 One end of the resistive element R1 is connected to the emitter of the transistor Q3, and the other end is connected to the base of the transistor Q2. The resistance element R1 suppresses an increase in bias current accompanying a temperature rise of the transistor. One end of the resistance element R2 is supplied with the bias control voltage VB, and the other end is connected to the collector of the transistor Q4. One end of the resistive element R3 is connected to the emitter of the transistor Q5, and the other end is connected to the ground.
上述の構成により、トランジスタQ3は、エミッタからトランジスタQ2のベースにバイアス電流を供給する。なお、トランジスタQ4のコレクタに供給されるバイアス制御電圧VB又はバイアス制御電流により、バイアス電流の電流量が制御される。また、バイアス回路121Aは、抵抗素子R1〜R3を備えていなくてもよい。
With the above configuration, transistor Q3 supplies a bias current from the emitter to the base of transistor Q2. The amount of current of the bias current is controlled by the bias control voltage VB or the bias control current supplied to the collector of the transistor Q4. In addition, the
減衰器140Aは、トランジスタQ6,Q7、抵抗素子R4及びキャパシタC3,C4を含む。
トランジスタQ6(第3トランジスタ)は、コレクタがキャパシタC3を経由してRF信号RF1のトランジスタQ1への供給経路に接続され、ベースが抵抗素子R4を経由してトランジスタQ7のエミッタに接続され、エミッタが接地側に接続される。なお、本明細書において「供給経路に接続される」とは、供給経路に直接接続される態様に限られず、他の素子等の構成要素を経由して接続される態様も含まれるものとする。トランジスタQ6の動作状態は、バイアス回路121AからトランジスタQ6のベースに供給される制御電圧Vctrlに応じて制御される。具体的には、トランジスタQ6は、制御電圧Vctrlの電圧が高い場合にオンとなり、低い場合にオフとなる。そして、トランジスタQ6は、オンの場合にRF信号RF1の一部をコレクタからエミッタに流すことにより、トランジスタQ1への供給経路を通るRF信号RF1を減衰させる。
The transistor Q6 (third transistor) has a collector connected to the supply path of the RF signal RF1 to the transistor Q1 via the capacitor C3, a base connected to the emitter of the transistor Q7 via the resistor element R4, and an emitter Connected to the ground side. In the present specification, “connected to the supply path” is not limited to the aspect directly connected to the supply path, but includes the aspect connected via components such as other elements. . The operating state of the transistor Q6 is controlled in accordance with the control voltage Vctrl supplied from the
キャパシタC3は、RF信号RF1の供給経路とトランジスタQ6のコレクタとの間に接続される。キャパシタC3は、RF信号RF1の供給経路にトランジスタQ6のコレクタの直流成分が供給されることを防ぐ。 The capacitor C3 is connected between the supply path of the RF signal RF1 and the collector of the transistor Q6. The capacitor C3 prevents the DC component of the collector of the transistor Q6 from being supplied to the supply path of the RF signal RF1.
なお、減衰器140Aは、キャパシタC3に替えて抵抗素子を備えていてもよく、あるいは、キャパシタC3と直列接続された抵抗素子を備えていてもよい。減衰器が当該抵抗素子を備える場合、トランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間の抵抗値と当該抵抗素子の抵抗値の合成によってRF信号RF1が減衰される。すなわち、当該抵抗素子の抵抗値を調整することにより、制御電圧VctrlとRF信号の減衰量の関係を調整し、これによってRF信号の減衰量を制御することができる。
トランジスタQ7は、ダイオード接続され、コレクタに制御電圧Vctrlが供給され、エミッタが抵抗素子R4を経由してトランジスタQ6のベースに接続される。トランジスタQ7は、第1ダイオードを構成する。抵抗素子R4は、一端がトランジスタQ7のエミッタに接続され、他端がトランジスタQ6のベースに接続される。トランジスタQ7は、制御電圧VctrlからトランジスタQ7のベース・エミッタ間電圧分降圧することにより、トランジスタQ6のベースに供給される電圧値を駆動レベルに合わせるために設けられている。また、抵抗素子R4の抵抗値の調整によっても、トランジスタQ6のベースに供給される電圧を調整することができる。 The transistor Q7 is diode-connected, the collector thereof is supplied with the control voltage Vctrl, and the emitter is connected to the base of the transistor Q6 via the resistance element R4. The transistor Q7 constitutes a first diode. One end of the resistive element R4 is connected to the emitter of the transistor Q7, and the other end is connected to the base of the transistor Q6. The transistor Q7 is provided to match the voltage value supplied to the base of the transistor Q6 to the drive level by stepping down the control voltage Vctrl by the base-emitter voltage of the transistor Q7. The voltage supplied to the base of the transistor Q6 can also be adjusted by adjusting the resistance value of the resistance element R4.
キャパシタC4は、トランジスタQ7及び抵抗素子R4と並列接続される。具体的には、キャパシタC4は、一端がトランジスタQ7のコレクタに接続され、他端がトランジスタQ6のベースに接続される。キャパシタC4は、例えばトランジスタQ7のコレクタ・エミッタ間の容量値より大きい容量値を有し、以下の機能を有する。すなわち、トランジスタQ2に供給されるRF信号RF2の振幅はエンベロープ周波数(数MHz〜数十MHz)で変動するため、これに応じて制御電圧Vctrlもまた変動する。従って、ゲインの線形性を改善するためには、当該制御電圧Vctrlの変動に応じてRF信号の減衰量を変動させる必要がある。しかしながら、トランジスタQ7の電流駆動能力が低い場合、トランジスタQ7のみではエンベロープ周波数での電圧変化に追随できないおそれがある。この点、減衰器140Aでは、キャパシタC4を備えることにより、制御電圧Vctrlの変動がキャパシタC4を経由してトランジスタQ6のベースに伝えられる。これにより、減衰器140Aでは、制御電圧Vctrlへの減衰量の追随性能がより高められる。
Capacitor C4 is connected in parallel with transistor Q7 and resistor element R4. Specifically, one end of the capacitor C4 is connected to the collector of the transistor Q7, and the other end is connected to the base of the transistor Q6. The capacitor C4 has, for example, a capacitance value larger than the capacitance value between the collector and the emitter of the transistor Q7, and has the following function. That is, since the amplitude of the RF signal RF2 supplied to the transistor Q2 fluctuates at the envelope frequency (several MHz to several tens of MHz), the control voltage Vctrl also fluctuates accordingly. Therefore, in order to improve the linearity of the gain, it is necessary to change the attenuation of the RF signal according to the change of the control voltage Vctrl. However, when the current drive capability of the transistor Q7 is low, the transistor Q7 alone may not be able to follow the voltage change at the envelope frequency. In this respect, in the
次に、図3Aから図3Eを参照しつつ、電力増幅回路100Aの動作原理及び効果について説明する。ここで、図3Aは、電力増幅回路の出力電力と制御電圧Vctrlの関係を示す図であり、図3Bは、電力増幅回路の出力電力とトランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗の関係を示す図であり、図3Cは、トランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗とRF信号の減衰量の関係を示す図であり、図3Dは、電力増幅回路の出力電力とRF信号の減衰量の関係を示す図であり、図3Eは、電力増幅回路の出力電力とゲインの関係を示す図である。
Next, the operation principle and effect of the
図3Aにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力(dBm)を示し、縦軸は制御電圧Vctrl(V)を示す。制御電圧Vctrl(すなわち、トランジスタQ3のベース電圧)は、トランジスタQ2に供給されるRF信号RF2の電力レベルに応じて変動する。具体的には、RF信号RF2の電力レベルが大きくなる(すなわち、出力電力レベルが大きくなる)と、トランジスタQ2のコレクタにおける電流振幅が大きくなる。ここで、コレクタ電流は負方向には流れない。そのため、トランジスタQ2のコレクタにおける電流振幅は、当該振幅が大きくなると、振幅の負方向においてアイドル電流値を下回る部分がカットされる。このとき、振幅の正方向の増大は制限されないため、結果としてトランジスタQ2のコレクタ及びベースの平均直流電流が増加する。この平均直流電流の増加を賄うようにトランジスタQ3のエミッタ電圧が変動し、トランジスタQ3のコレクタ及びベースの直流電流が増加する(自己バイアス効果)。他方、トランジスタQ3のベース電流は、バイアス制御電圧VBの供給電源から、抵抗素子R2を経由して供給される。トランジスタQ3のベース電流が増加した場合、仮に制御電圧Vctrlが上昇すると仮定すると、トランジスタQ4,Q5のコレクタに流れる電流も増加し、抵抗素子R2における電圧降下が増大するはずであるため、矛盾が生じる。すなわち、トランジスタQ3のベース電流が増加すると、制御電圧Vctrlは低下する。このように、制御電圧Vctrlは、RF信号RF2の電力レベルが大きいほど低い電圧となる(図3A参照)。ここで、出力電力が比較的低い領域(以下、「低電力領域」とも呼ぶ。)では、制御電圧VctrlはトランジスタQ6がオンとなるようなレベルを維持する。他方、出力電力があるレベルを超えた領域(以下、「高電力領域」とも呼ぶ。)においては、制御電圧Vctrlは徐々に低下するため、トランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間を流れる電流も減少し、さらに制御電圧Vctrlが低下するとトランジスタQ6はオフとなる。 In FIG. 3A, the horizontal axis indicates the output power (dBm) of the power amplification circuit, and the vertical axis indicates the control voltage Vctrl (V). The control voltage Vctrl (ie, the base voltage of the transistor Q3) fluctuates according to the power level of the RF signal RF2 supplied to the transistor Q2. Specifically, as the power level of the RF signal RF2 increases (ie, the output power level increases), the current amplitude at the collector of the transistor Q2 increases. Here, the collector current does not flow in the negative direction. Therefore, the current amplitude at the collector of the transistor Q2 is cut at a portion below the idle current value in the negative direction of the amplitude when the amplitude becomes large. At this time, since the positive increase of the amplitude is not limited, as a result, the average direct current of the collector and the base of the transistor Q2 increases. The emitter voltage of the transistor Q3 fluctuates to compensate for the increase in the average DC current, and the DC current at the collector and the base of the transistor Q3 increases (self-bias effect). On the other hand, the base current of the transistor Q3 is supplied from the power supply of the bias control voltage VB via the resistance element R2. When the base current of the transistor Q3 increases, assuming that the control voltage Vctrl rises, the current flowing to the collectors of the transistors Q4 and Q5 also increases, and the voltage drop in the resistance element R2 should increase, thereby causing a contradiction. . That is, when the base current of the transistor Q3 increases, the control voltage Vctrl decreases. Thus, the control voltage Vctrl is a lower voltage as the power level of the RF signal RF2 is higher (see FIG. 3A). Here, in a region where the output power is relatively low (hereinafter also referred to as “low power region”), control voltage Vctrl maintains a level at which transistor Q6 is turned on. On the other hand, in a region where the output power exceeds a certain level (hereinafter also referred to as "high power region"), control voltage Vctrl gradually decreases, so that the current flowing between the collector and the emitter of transistor Q6 also decreases. When the control voltage Vctrl further decreases, the transistor Q6 is turned off.
図3Bにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力(dBm)を示し、縦軸はトランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗(Ω)を示す。上述の通り、低電力領域ではトランジスタQ6がオンであるため、トランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗はオン抵抗の値を維持する。他方、高電力領域では、制御電圧Vctrlの低下に伴いトランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗が徐々に上昇する。すなわち、図3Bに示されるように、トランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗は、出力電力の増大に伴って上昇する。 In FIG. 3B, the horizontal axis represents the output power (dBm) of the power amplification circuit, and the vertical axis represents the collector-emitter resistance (Ω) of the transistor Q6. As described above, since the transistor Q6 is on in the low power region, the collector-emitter resistance of the transistor Q6 maintains the value of the on resistance. On the other hand, in the high power region, the resistance between the collector and the emitter of the transistor Q6 gradually rises as the control voltage Vctrl decreases. That is, as shown in FIG. 3B, the collector-emitter resistance of the transistor Q6 rises as the output power increases.
図3Cにおいて、横軸はトランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗(Ω)を示し、縦軸はRF信号の減衰量(dB)を示す。図3Cに示されるように、トランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗が低い場合は、RF信号RF1の供給経路からキャパシタC3を経由してトランジスタQ6に流れるRF信号が多いため、RF信号RF1の減衰量が大きい。他方、トランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗の上昇に伴い、トランジスタQ6に流れるRF信号が減少するため、RF信号RF1の減衰量が小さくなる。 In FIG. 3C, the abscissa represents the collector-emitter resistance (Ω) of the transistor Q6, and the ordinate represents the attenuation (dB) of the RF signal. As shown in FIG. 3C, when the resistance between the collector and the emitter of the transistor Q6 is low, the amount of attenuation of the RF signal RF1 is large because many RF signals flow from the supply path of the RF signal RF1 to the transistor Q6 via the capacitor C3. Is large. On the other hand, as the collector-emitter resistance of the transistor Q6 rises, the RF signal flowing to the transistor Q6 decreases, so the attenuation of the RF signal RF1 decreases.
図3Dにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力(dBm)を示し、縦軸はRF信号の減衰量(dB)を示す。上記の通り、電力増幅回路100Aでは、低電力領域ではトランジスタQ6がオンとなり、RF信号の減衰量が大きい。他方、出力電力の増大に伴ってトランジスタQ6の抵抗値が高くなるため、トランジスタQ6に流れるRF信号が減少し、RF信号の減衰量が連続的に小さくなる。例えば、図3Dに示されるように、出力電力P1のときの減衰量をΔGain1とし、出力電力P2(>P1)の時の減衰量をΔGain2とすると、ΔGain1>ΔGain2となる。
In FIG. 3D, the horizontal axis represents output power (dBm) of the power amplification circuit, and the vertical axis represents attenuation (dB) of the RF signal. As described above, in the
図3Eにおいて、横軸は電力増幅回路の出力電力(dBm)を示し、縦軸は電力増幅回路のゲイン(dB)を示す。また、実線は減衰器140Aを備えない場合のゲインを示し、破線は減衰器140Aを備える場合のゲインを示し、一点鎖線は減衰量が固定である減衰器を備える構成(比較例)のゲインを示している。図3Eに示されるように、減衰器140Aを備えない場合、出力電力があるレベルを超えるとゲインが低減し始め、線形性が劣化する(実線参照)。他方、電力増幅回路100Aでは、低電力領域においては減衰器140AによってΔGain1分ゲインが低減する。そして、出力電力レベルの増大に伴って減衰量が減少し、出力電力P2においてはゲインの低減はΔGain2分まで抑制される。すなわち、電力増幅回路100Aでは、低電力領域では減衰量が大きく、高電力領域では減衰量が小さくなるように制御されるため、低電力領域及び高電力領域も含めたゲインの線形性が向上する(破線参照)。なお、減衰量が出力電力によらず固定である比較例では、高電力領域においてもゲインが低減されてしまう(一点鎖線参照)。電力増幅回路100Aでは、このような比較例に比べて、より線形性を向上させることができる。
In FIG. 3E, the horizontal axis indicates the output power (dBm) of the power amplification circuit, and the vertical axis indicates the gain (dB) of the power amplification circuit. The solid line shows the gain when the
このように、電力増幅回路100Aでは、制御電圧Vctrlの供給源としてバイアス回路121AにおけるトランジスタQ3のベース電圧を用いることにより、RF信号の減衰量を出力電力に応じて連続的に変えることができる。従って、特許文献1に開示される構成に比べて、電力増幅回路100Aのゲインの線形性を精度よく向上させることができる。
As described above, in the
また、電力増幅回路100Aでは、特許文献1に開示される構成のように、トランジスタQ3のベースに供給される制御信号を生成する必要がないため、回路構成を簡素化することができる。
Further, in the
さらに、減衰器140Aは、キャパシタC4を備えることにより、RF信号のエンベロープ周波数が高い場合であっても、制御電圧Vctrlの変動への減衰量の追随性能を高めることができる。従って、これによっても電力増幅回路100Aのゲインの線形性が向上する。
Furthermore, by providing the capacitor C4, the
図4は、本発明の第2実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図であり、図5は、本発明の第2実施形態に係る電力増幅回路の他の構成例を示す図である。なお、第2実施形態以降では、第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。また、図4及び図5では、電力増幅回路100B,100Cが備える要素のうち、初段に係る要素のみが図示され、後段に係る要素については図示が省略されている。
FIG. 4 is a view showing a configuration example of a power amplification circuit according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing another configuration example of the power amplification circuit according to the second embodiment of the present invention is there. In the second and subsequent embodiments, descriptions of matters common to the first embodiment will be omitted, and only different points will be described. In particular, the same operation and effect by the same configuration will not be sequentially referred to in each embodiment. Further, in FIG. 4 and FIG. 5, among the elements included in the
図4に示される電力増幅回路100Bは、図1に示される電力増幅回路100のうち、バイアス回路120及び減衰器140の具体的な構成を示している。
The
減衰器140Bは、図2に示される減衰器140Aに比べて、トランジスタQ8,Q9、抵抗素子R5,R6及びインダクタL3をさらに含み、キャパシタC3に代えてキャパシタC5を含む。
トランジスタQ8は、ダイオード接続され、RF信号RF1のトランジスタQ1への供給経路に直列に接続され、第4ダイオードを構成する。具体的には、トランジスタQ8は、ベースに整合回路130を経由してRF信号RF1が供給され、エミッタがキャパシタC1を経由してトランジスタQ1のベースに接続される。また、トランジスタQ8は、ベースが抵抗素子R5を経由してトランジスタQ6のコレクタに接続され、エミッタがインダクタL3を経由して接地に接続される。
The transistor Q8 is diode-connected and connected in series to the supply path of the RF signal RF1 to the transistor Q1 to form a fourth diode. Specifically, in the transistor Q8, the base is supplied with the RF signal RF1 via the
トランジスタQ9は、ダイオード接続され、コレクタがトランジスタQ10のベースに接続され、エミッタが抵抗素子R6,R5を経由してトランジスタQ6のコレクタに接続される。 The transistor Q9 is diode-connected, the collector is connected to the base of the transistor Q10, and the emitter is connected to the collector of the transistor Q6 via the resistance elements R6 and R5.
抵抗素子R5は、一端がトランジスタQ8のベースに接続され、他端がトランジスタQ6のコレクタに接続される。抵抗素子R6は、一端がトランジスタQ9のエミッタに接続され、他端が抵抗素子R5の一端に接続される。抵抗素子R5,R6は、トランジスタQ6,Q9,Q10が適切に動作するように電圧レベルを調整するために設けられている。 One end of the resistive element R5 is connected to the base of the transistor Q8, and the other end is connected to the collector of the transistor Q6. One end of the resistive element R6 is connected to the emitter of the transistor Q9, and the other end is connected to one end of the resistive element R5. The resistance elements R5 and R6 are provided to adjust the voltage level so that the transistors Q6, Q9 and Q10 operate properly.
インダクタL3は、一端がトランジスタQ8のエミッタに接続され、他端が接地に接続される。インダクタL3は、トランジスタQ8のエミッタの直流成分を接地に流す機能を有する。 One end of the inductor L3 is connected to the emitter of the transistor Q8, and the other end is connected to the ground. The inductor L3 has a function of flowing the DC component of the emitter of the transistor Q8 to the ground.
キャパシタC5は、トランジスタQ6のベースに供給される制御電圧Vctrlに含まれる高周波成分を接地に逃がすためのデカップリングコンデンサである。 Capacitor C5 is a decoupling capacitor for releasing the high frequency component included in control voltage Vctrl supplied to the base of transistor Q6 to the ground.
バイアス回路120Aは、トランジスタQ10及び抵抗素子R7を含む。トランジスタQ10は、ベースにトランジスタQ9のコレクタ電圧が供給され、図2に示されるトランジスタQ3と同様の機能を有する。抵抗素子R7は、図2に示される抵抗素子R1と同様の機能を有する。
The
電力増幅回路100Bでは、上述の電力増幅回路100Aと同様に、高電力領域においてトランジスタQ6のコレクタ・エミッタ間抵抗が高くなる。これにより、トランジスタQ8のベース電圧が高くなり、トランジスタQ8のコレクタ・エミッタ間抵抗が低下する。従って、RF信号RF1の供給経路におけるRF信号の減衰量が小さくなる。このように、電力増幅回路100Bは、電力増幅回路100Aに比べて、出力電力の増大量に対するRF信号の減衰量の変化量がより大きくなる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減の程度がより急峻である場合に、電力増幅回路100Bを適用することにより、電力増幅回路100Aに比べてゲインの線形性の精度をさらに向上させることができる。
In the
図5に示される電力増幅回路100Cは、図4に示される電力増幅回路100Bに比べて、減衰器140Bに替えて減衰器140Cを備える。
The
減衰器140Cは、減衰器140Bに比べて、トランジスタQ8に替えてトランジスタQ11を含み、インダクタL3に替えてインダクタL4を含む。
The
トランジスタQ11は、ダイオード接続され(第4ダイオード)、トランジスタQ8とは逆向きにRF信号RF1の供給経路に直列に接続され、第4ダイオードを構成する。具体的には、トランジスタQ11は、エミッタに整合回路130を経由してRF信号RF1が供給され、ベースがキャパシタC1を経由してトランジスタQ1のベースに接続される。トランジスタQ11は、トランジスタQ8と同様に、出力電力の増大に伴ってコレクタ・エミッタ間抵抗が低下する。これにより、出力電力の増大に伴ってRF信号の減衰量が小さくなる。従って、このような構成であっても、電力増幅回路100Bと同様に、ゲインの線形性をさらに向上させることができる。
The transistor Q11 is diode-connected (fourth diode), and is connected in series to the supply path of the RF signal RF1 in the reverse direction to the transistor Q8 to form a fourth diode. Specifically, in the transistor Q11, the RF signal RF1 is supplied to the emitter via the
なお、減衰器140B,140Cにおいても、減衰器140Aと同様に、トランジスタQ7と並列接続されたキャパシタC4が設けられていてもよい。また、減衰器140B,140Cは、キャパシタC5を備えていなくてもよい。
In the
図6は、本発明の第3実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図であり、図7は、本発明の第3実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。図6及び図7に示される電力増幅回路100Dは、図1に示される電力増幅回路100に比べて、減衰器140の代わりに減衰器140Dを備える。減衰器140Dは、後段の増幅器111の入力に設けられ、当該後段の増幅器111に供給されるRF信号RF2を減衰させる。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of a configuration of a power amplification circuit according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing a configuration example of a power amplification circuit according to the third embodiment of the present invention. . The
減衰器140Dは、減衰器140Aに比べて、トランジスタQ6に替えてトランジスタQ12を含み、さらにキャパシタC5を含む。
The
トランジスタQ12(第3トランジスタ)は、ダイオード接続されている点を除き、トランジスタQ6と同様の接続である。 The transistor Q12 (third transistor) has the same connection as the transistor Q6 except that it is diode-connected.
減衰器140Dでは、RF信号RF2がキャパシタC3を経由してトランジスタQ12のコレクタに供給されると、トランジスタQ12のコレクタ電圧が振動し、当該コレクタに接続されたベース電圧も振動する。RF信号RF2の電力レベルが増大すると、トランジスタQ12がオフとなる状態が発生するため、トランジスタQ12のコレクタ・エミッタ間抵抗に変化が生じる。また、トランジスタQ7は、トランジスタQ12のオン及びオフの切り換えと交互にオン及びオフを繰り返す。これにより、トランジスタQ12がダイオード接続されない構成に比べて、トランジスタQ3のベースの電荷が引き抜かれるため、出力電力の増大に伴って制御電圧Vctrlがより低下する。
In the
図8Aは、電力増幅回路の出力電力と制御電圧Vctrlの関係を示す図であり、図8Bは、電力増幅回路の出力電力とトランジスタQ12のコレクタ・エミッタ間抵抗の関係を示す図であり、図8Cは、電力増幅回路の出力電力とRF信号の減衰量の関係を示す図である。また、図8Aから図8Cにおいて、実線は減衰器140Dを示し、破線は減衰器140Aを示す。
FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the output power of the power amplification circuit and the control voltage Vctrl, and FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the output power of the power amplification circuit and the collector-emitter resistance of the transistor Q12. 8C is a diagram showing the relationship between the output power of the power amplification circuit and the attenuation of the RF signal. Further, in FIGS. 8A to 8C, a solid line indicates the
図8Aに示されるように、減衰器140Dによると、減衰器140Aに比べて、出力電力の増大に伴う制御電圧Vctrlの低下の度合が大きくなる。また、上述の通りトランジスタQ12のベース電圧が振動することにより、トランジスタQ12のコレクタ・エミッタ間抵抗に変化が生じる。これらの効果により、図8Bに示されるように、減衰器140Dでは、減衰器140Aに比べて、出力電力の増大に伴うトランジスタQ12のコレクタ・エミッタ間抵抗の増加の曲線が緩やかになる。これにより、図8Cに示されるように、減衰器140Dでは、減衰器140Aに比べて、出力電力の増大に伴う減衰器140Dの減衰量の変化量が緩やかになる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減レベルが穏やかな場合は、減衰器140Dの構成を適用することにより、ゲインの線形性の向上を図ることができる。このように、ゲインの低減レベルに応じて、減衰器140として様々な構成を適用することができる。
As shown in FIG. 8A, according to the
なお、減衰器140Dにおいても、減衰器140Aと同様にキャパシタC4が設けられていてもよい。
Also in the
また、図6及び図7においては、後段の増幅器の入力に減衰器140Dが設けられる例が示されているが、初段の増幅器の入力に減衰器140Dが設けられる構成を除外する意図ではない。後段の増幅器の入力に減衰器140Dが設けられる方が、前段の増幅器に設けられる構成に比べて、トランジスタQ12のコレクタにおける電圧振幅が大きくなるため、トランジスタQ12をダイオード接続とする効果がより顕著となる。
6 and 7 show an example in which the
図9は、本発明の第4実施形態に係る電力増幅回路の構成例を示す図である。図9に示される電力増幅回路100Eは、電力増幅回路100Aに比べて、バイアス回路121Aに替えてバイアス回路121Bを備え、減衰器140Aに替えて減衰器140Eを備える。
FIG. 9 is a view showing a configuration example of a power amplification circuit according to a fourth embodiment of the present invention. The
バイアス回路121Bは、バイアス回路121Aと構成要素は同様であるが、トランジスタQ3のベース電圧の代わりに、トランジスタQ5のコレクタ電圧(すなわち、トランジスタQ5のアノード電圧)を制御電圧Vctrlとして出力する点において相違する。トランジスタQ5のコレクタ電圧は、トランジスタQ3のベース電圧からトランジスタQ4のベース・エミッタ間電圧分差し引いた値である。
減衰器140Eは、減衰器140Aに比べて、トランジスタQ7及びキャパシタC4を含まずに構成される。すなわち、電力増幅回路100Eでは、電力増幅回路100Aに比べて、制御電圧VctrlがトランジスタQ4のコレクタ・エミッタ間電圧分低いため、トランジスタQ7を設けなくてもよい。また、電力増幅回路100Eでは、制御電圧VctrlがトランジスタQ7を経由せずにトランジスタQ6のベースに供給されるため、キャパシタC4を設けなくてもよい。
本実施形態における制御電圧Vctrlは、出力電力の増大に伴って、図3Aに示されるトランジスタQ3のベース電圧と同様に変化する。従って、このような構成によっても、電力増幅回路100Eは、電力増幅回路100Aと同様の効果を得ることができる。
The control voltage Vctrl in the present embodiment changes similarly to the base voltage of the transistor Q3 shown in FIG. 3A as the output power increases. Therefore, even with such a configuration, the
また、電力増幅回路100Eでは、トランジスタQ5の電流駆動能力がトランジスタQ7の電流駆動能力より高い場合、電力増幅回路100Aに比べて減衰器140Eの動作速度が速くなる。従って、キャパシタC4を用いることなく、RF信号RF1の振幅の変動への追随性能を高めることができる。
In the
なお、制御電圧Vctrlの供給源は、上述のようにトランジスタQ3のベース又はトランジスタQ5のコレクタに限られない。例えば、制御電圧Vctrlの供給源は、トランジスタQ3のエミッタ電圧であってもよい。 The source of the control voltage Vctrl is not limited to the base of the transistor Q3 or the collector of the transistor Q5 as described above. For example, the source of the control voltage Vctrl may be the emitter voltage of the transistor Q3.
以上、減衰器140A〜140Eにより、RF信号の減衰量を調整する例について説明した。他方、電力増幅回路100においては、低電力領域及び高電力領域を含む全体にわたってゲインを上昇させた上で減衰器140A〜140Eを適用することにより、さらなる線形性の向上が見込まれる。このことについて、図10を参照しつつ説明する。
In the above, the example which adjusts attenuation amount of RF signal by
図10は、電力増幅回路のゲインを全体的に上昇させた場合における出力電力とゲインの関係を示す図である。図10において、横軸は出力電力(dBm)を示し、縦軸はゲイン(dB)を示す。また、実線は、ゲインを全体的に上昇させず、減衰器を備えない場合を示し、一点鎖線は、ゲインを全体的に上昇させ、減衰器を備えない場合を示し、破線は、ゲインを全体的に上昇させ、かつ減衰器によりRF信号を減衰させた場合を示す。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the output power and the gain when the gain of the power amplification circuit is generally increased. In FIG. 10, the horizontal axis represents output power (dBm), and the vertical axis represents gain (dB). Also, the solid line indicates the case where the gain is not generally increased and the attenuator is not provided, the dashed dotted line indicates the case where the gain is generally increased and the attenuator is not provided, and the broken line indicates the entire gain. , And the attenuator attenuates the RF signal.
まず、図10に示されるように、電力増幅回路100のゲインを全体的に上昇させられるものとする(図10一点鎖線参照)。また、減衰器140は、図3Eに示される減衰量に比べて、例えば出力電力P1のときの減衰量がΔGain3(>ΔGain1)となり、出力電力P2の時の減衰量がΔGain4(<ΔGain2)となるように構成されているとする。このときの減衰量の変化量(ΔGain3−ΔGain4)は、図3Eに示される減衰量の変化量(ΔGain1−ΔGain2)より大きい。このように、ゲインを全体的に上昇させ、さらに減衰量の変化量がより大きい減衰器を用いてRF信号を減衰させることにより、ゲインの線形性をさらに精度よく向上させることができる(図10破線参照)。
First, as shown in FIG. 10, it is assumed that the gain of the
電力増幅回路100のゲインを全体的に上昇させる方法は、特に限定されないが、例として以下に3つの方法を示す。1つ目は、電力増幅回路100が形成される半導体チップを、ワイヤ・ボンディング構造に替えてフリップチップ構造とする方法である。これにより、トランジスタQ1,Q2のエミッタと接地との接続において、ビアを経由する代わりにバンプを経由し、エミッタと接地との間に生じる寄生インダクタンスを約半分に抑制することができる。従って、半導体チップにフリップチップ構造を適用することにより、電力増幅回路100のゲインを2dB程度上昇させることができる。
Although the method of raising the gain of the
2つ目は、電力増幅回路100が備える増幅器の段数を増やす方法である。例えば3段の増幅器を備える構成であれば、2段の増幅器を備える構成に比べて、電力増幅回路100のゲインを3dB程度以上上昇させることができる。
The second method is to increase the number of stages of amplifiers provided in the
併せて、例えば電力増幅回路100が3段の増幅器を備える場合、減衰器が1段目及び2段目の増幅器の入力に設けられてもよい。これにより、1つの減衰器が設けられる構成に比べて、出力電力の増大に伴う減衰量の変化量を大きくすることができる。従って、図10に示されるように、線形性をさらに精度よく向上させることができる。なお、全ての段の増幅器の入力に減衰器が設けられてもよい。また、減衰器の具体的な構成は、上述の減衰器140A〜140Eのいずれであってもよく、これらが組み合わされて適用されてもよい。
In addition, if, for example, the
3つ目は、電力増幅回路100が備えるトランジスタQ1,Q2のうち少なくともいずれか一方を、HBTの代わりにFETにより構成する方法である。これにより、HBTに比べて、電力増幅回路100のゲインを2dB程度大きくすることができる。なお、FETに置き換えられるトランジスタは、初段のみ、後段のみ、又は初段及び後段のいずれのトランジスタであってもよい。
The third is a method in which at least one of the transistors Q1 and Q2 included in the
図11は、本発明の第5実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。図11に示されるように、電力増幅回路100Fは、図1に示される電力増幅回路100に比べて減衰器141をさらに備える。減衰器141は、後段の増幅器111の入力に設けられている。このように、減衰器は、前段及び後段の両方の増幅器の入力にそれぞれ設けられていてもよい。なお、減衰器141の具体的な構成については、例えば上述の減衰器140A〜140Eのいずれかの構成を適用することができるため、詳細な説明を省略する。
FIG. 11 is a diagram showing an outline of a configuration of a power amplification circuit according to a fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the
図12は、本発明の第6実施形態に係る電力増幅回路の構成の概要を示す図である。図12に示されるように、電力増幅回路100Gは3段の増幅器を備え、3段階にわたって電力を増幅する。具体的に、電力増幅器100Gは、電力増幅回路100Fに比べて、3段目の減衰器112と、バイアス回路122と、キャパシタC6と、をさらに備える。
FIG. 12 is a diagram showing an outline of a configuration of a power amplification circuit according to a sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the
3段目の増幅器112は、2段目の増幅器111から供給されるRF信号RF3を増幅して、RF信号RF4を出力する。本実施形態では、1段目の増幅器110及び2段目の増幅器111の入力に、それぞれ減衰器140,141が設けられている。なお、バイアス回路122及びキャパシタC6は、それぞれ、バイアス回路121及びキャパシタC2に対応する構成であるため、詳細な説明は省略する。
The
このように、電力増幅回路100Gが3段の増幅器を備える場合であっても、上述の各実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、減衰器は1段目の増幅器のみに設けられてもよく、1段目から3段目の全ての増幅器の入力に設けられてもよい。これらの場合であっても、制御電圧Vctrlは、最終段の増幅器に接続されたバイアス回路から供給される構成とすることが好ましい。
As described above, even in the case where the
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。電力増幅回路100Aは、RF信号RF1を増幅するトランジスタQ1と、トランジスタQ1の出力信号に応じたRF信号RF2を増幅するトランジスタQ2と、トランジスタQ2のベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路121Aと、バイアス回路121Aから供給される制御電圧Vctrlに応じてRF信号RF1を減衰させる減衰器140Aと、を備え、減衰器140Aは、アノードに制御電圧Vctrlが供給される第1ダイオードと、コレクタがRF信号RF1のトランジスタQ1への供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに第1ダイオードのカソードから制御電圧Vctrlが供給されるトランジスタQ6と、第1ダイオードと並列接続されたキャパシタと、を含み、制御電圧Vctrlは、RF信号RF2の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、トランジスタQ6は、トランジスタQ6のベースに供給される制御電圧Vctrlに応じて、RF信号RF1の一部をトランジスタQ6のコレクタからエミッタに流す。これにより、RF信号の減衰量を出力電力に応じて連続的に変えることができるため、特許文献1に開示される構成に比べて、電力増幅回路100Aのゲインの線形性を精度よく向上させることができる。また、電力増幅回路100Aは、キャパシタC4を備えることにより、RF信号のエンベロープ周波数が高い場合であっても、制御電圧Vctrlの変動への減衰量の追随性能を高めることができる。
The exemplary embodiments of the present invention have been described above. The
また、電力増幅回路100Dは、RF信号RF1を増幅するトランジスタQ1と、トランジスタQ1の出力信号に応じたRF信号RF2を増幅するトランジスタQ2と、トランジスタQ2のベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路121Aと、バイアス回路121Aから供給される制御電圧Vctrlに応じてRF信号RF2を減衰させる減衰器140Dと、を備え、減衰器140Dは、アノードに制御電圧Vctrlが供給される第1ダイオードと、コレクタがベースに接続されるとともにRF信号RF2のトランジスタQ2への供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに第1ダイオードのカソードから制御電圧Vctrlが供給されるトランジスタQ12と、を含み、制御電圧Vctrlは、RF信号RF2の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、トランジスタQ12は、トランジスタQ12のベースに供給される制御電圧Vctrlに応じて、RF信号RF2の一部をトランジスタQ12のコレクタからエミッタに流す。これにより、電力増幅回路100Dは、電力増幅回路100Aに比べて、出力電力の増大に伴う制御電圧Vctrlの低下の度合が大きくなるため、出力電力の増大に伴う減衰器140Dの減衰量の変化量が緩やかになる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減レベルが穏やかな場合に、ゲインの線形性の向上を図ることができる。
The
また、電力増幅回路100A〜100Dにおいて、バイアス回路121Aは、ベースに所定レベルの電圧が供給され、エミッタからバイアス電流又はバイアス電圧を出力するトランジスタQ3を含み、トランジスタQ3のベース電圧を制御電圧Vctrlとして出力する。これにより、制御電圧Vctrlは、RF信号RF2の電力レベルが大きいほど低い電圧となる。
In
また、電力増幅回路100Eは、RF信号RF1を増幅するトランジスタQ1と、トランジスタQ1の出力信号に応じたRF信号RF2を増幅するトランジスタQ3と、トランジスタQ2のベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路121Bと、バイアス回路121Bから供給される制御電圧Vctrlに応じてRF信号RF1を減衰させる減衰器140Eと、を備え、減衰器140Eは、コレクタがRF信号RF1のトランジスタQ1への供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続されたトランジスタQ6を含み、バイアス回路121Bは、直列接続された第2及び第3ダイオードであって、第2ダイオードのアノードにバイアス制御電圧VBが供給され、第3ダイオードのカソードが接地側に接続された第2及び第3ダイオードと、ベースが第2ダイオードのアノードに接続され、エミッタからバイアス電流又はバイアス電圧を出力するトランジスタQ3と、を含み、トランジスタQ6は、第3ダイオードのアノードからトランジスタQ6のベースに供給される制御電圧Vctrlに応じて、RF信号RF1の一部をトランジスタQ6のコレクタからエミッタに流す。これにより、電力増幅回路100Aに比べて減衰器140Eの動作速度が速くなるため、キャパシタC4を用いることなく、RF信号RF1の振幅の変動への追随性能を高めることができる。
The
また、電力増幅回路100B,100Cにおいて、減衰器140B,140Cは、トランジスタQ6が設けられた側の供給経路に直列接続された第4ダイオードと、当該第4ダイオードのカソードと接地との間に接続されたインダクタL3,L4と、を含む。これにより、電力増幅回路100B,100Cは、電力増幅回路100Aに比べて、出力電力の増大量に対するRF信号の減衰量の変化量がより大きくなる。従って、例えば出力電力の増大に伴うゲインの低減の程度がより急峻である場合に、ゲインの線形性の精度を向上させることができる。
In
また、電力増幅回路100A〜100Eにおいて、トランジスタQ1のエミッタ又はソース及びトランジスタQ2のエミッタ又はソースは、バンプを経由して接地に接続されていてもよい。これにより、エミッタと接地との間に生じる寄生インダクタンスを抑制することができる。従って、電力増幅回路のゲインが全体的に上昇するため、減衰量の変化量がより大きい減衰器を用いることにより、ゲインの線形性をさらに精度よく向上させることができる。
Further, in the
また、電力増幅回路100A〜100Eにおいて、トランジスタQ1,Q2の少なくとも一方は、FETにより構成されていてもよい。これによっても、電力増幅回路のゲインが上昇するため、減衰量の変化量がより大きい減衰器を用いることにより、ゲインの線形性をさらに精度よく向上させることができる。
Further, in the
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 Each embodiment described above is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting and interpreting the present invention. The present invention can be changed or improved without departing from the gist thereof, and the present invention also includes the equivalents thereof. That is, those in which persons skilled in the art appropriately modify the design of each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in each embodiment and its arrangement, material, conditions, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and may be changed as appropriate. Further, the elements included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations of these are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
100(100A〜100G)…電力増幅回路、110,111,112…増幅器、120(120A),121(121A,121B),122…バイアス回路、130,131…整合回路、140(140A〜140E),141…減衰器、C1〜C6…キャパシタ、Q1〜Q12…トランジスタ、R1〜R7…抵抗素子、L1〜L4…インダクタ 100 (100A to 100G) ... power amplification circuit, 110, 111, 112 ... amplifier, 120 (120A), 121 (121A, 121B), 122 ... bias circuit, 130, 131 ... matching circuit, 140 (140A to 140E), 141: Attenuator, C1 to C6: Capacitor, Q1 to Q12: Transistor, R1 to R7: Resistive element, L1 to L4: Inductor
Claims (7)
前記第1トランジスタの出力信号に応じた第2信号を増幅する第2トランジスタと、
前記第2トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路から供給される制御電圧に応じて前記第1信号又は前記第2信号を減衰させる減衰器と、
を備え、
前記減衰器は、
アノードに前記制御電圧が供給される第1ダイオードと、
コレクタが前記第1信号の前記第1トランジスタへの供給経路又は前記第2信号の前記第2トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに前記第1ダイオードのカソードから前記制御電圧が供給される第3トランジスタと、
前記第1ダイオードと並列接続されたキャパシタと、
を含み、
前記制御電圧は、前記第2信号の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、
前記第3トランジスタは、前記第3トランジスタのベースに供給される前記制御電圧に応じて、前記第1信号又は前記第2信号の一部を前記第3トランジスタのコレクタからエミッタに流す、電力増幅回路。 A first transistor for amplifying a first signal;
A second transistor that amplifies a second signal according to the output signal of the first transistor;
A bias circuit for supplying a bias current or a bias voltage to the base or gate of the second transistor;
An attenuator for attenuating the first signal or the second signal according to a control voltage supplied from the bias circuit;
Equipped with
The attenuator is
A first diode whose anode is supplied with the control voltage;
A collector is connected to a supply path of the first signal to the first transistor or a supply path of the second signal to the second transistor, an emitter is connected to the ground side, and a base of the first diode is connected to the base. A third transistor to which the control voltage is supplied;
A capacitor connected in parallel with the first diode;
Including
The control voltage is a lower voltage as the power level of the second signal is higher,
The power amplifier circuit, wherein the third transistor causes part of the first signal or the second signal to flow from the collector to the emitter of the third transistor in accordance with the control voltage supplied to the base of the third transistor. .
前記第1トランジスタの出力信号に応じた第2信号を増幅する第2トランジスタと、
前記第2トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路から供給される制御電圧に応じて前記第1信号又は前記第2信号を減衰させる減衰器と、
を備え、
前記減衰器は、
アノードに前記制御電圧が供給される第1ダイオードと、
コレクタがベースに接続されるとともに前記第1信号の前記第1トランジスタへの供給経路又は前記第2信号の前記第2トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続され、ベースに前記第1ダイオードのカソードから前記制御電圧が供給される第3トランジスタと、
を含み、
前記制御電圧は、前記第2信号の電力レベルが大きいほど低い電圧であり、
前記第3トランジスタは、前記第3トランジスタのベースに供給される前記制御電圧に応じて、前記第1信号又は前記第2信号の一部を前記第3トランジスタのコレクタからエミッタに流す、電力増幅回路。 A first transistor for amplifying a first signal;
A second transistor that amplifies a second signal according to the output signal of the first transistor;
A bias circuit for supplying a bias current or a bias voltage to the base or gate of the second transistor;
An attenuator for attenuating the first signal or the second signal according to a control voltage supplied from the bias circuit;
Equipped with
The attenuator is
A first diode whose anode is supplied with the control voltage;
A collector is connected to the base and to a supply path of the first signal to the first transistor or to a supply path of the second signal to the second transistor, an emitter is connected to the ground side, and the base is connected to the base A third transistor to which the control voltage is supplied from the cathode of the first diode;
Including
The control voltage is a lower voltage as the power level of the second signal is higher,
The power amplifier circuit, wherein the third transistor causes part of the first signal or the second signal to flow from the collector to the emitter of the third transistor in accordance with the control voltage supplied to the base of the third transistor. .
ベースに所定レベルの電圧が供給され、エミッタから前記バイアス電流又はバイアス電圧を出力する第4トランジスタを含み、
前記第4トランジスタのベース電圧を前記制御電圧として出力する、
請求項1又は2に記載の電力増幅回路。 The bias circuit
A fourth transistor supplied with a voltage of a predetermined level to a base and outputting the bias current or bias voltage from an emitter;
Outputting a base voltage of the fourth transistor as the control voltage;
The power amplification circuit according to claim 1.
前記第1トランジスタの出力信号に応じた第2信号を増幅する第2トランジスタと、
前記第2トランジスタのベース又はゲートにバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路から供給される制御電圧に応じて前記第1信号又は前記第2信号を減衰させる減衰器と、
を備え、
前記減衰器は、
コレクタが前記第1信号の前記第1トランジスタへの供給経路又は前記第2信号の前記第2トランジスタへの供給経路に接続され、エミッタが接地側に接続された第3トランジスタを含み、
前記バイアス回路は、
直列接続された第2及び第3ダイオードであって、前記第2ダイオードのアノードにバイアス制御電圧が供給され、前記第3ダイオードのカソードが接地側に接続された第2及び第3ダイオードと、
ベースが前記第2ダイオードのアノードに接続され、エミッタから前記バイアス電流又はバイアス電圧を出力する第4トランジスタと、
を含み、
前記第3トランジスタは、前記第3ダイオードのアノードから前記第3トランジスタのベースに供給される前記制御電圧に応じて、前記第1信号又は前記第2信号の一部を前記第3トランジスタのコレクタからエミッタに流す、電力増幅回路。 A first transistor for amplifying a first signal;
A second transistor that amplifies a second signal according to the output signal of the first transistor;
A bias circuit for supplying a bias current or a bias voltage to the base or gate of the second transistor;
An attenuator for attenuating the first signal or the second signal according to a control voltage supplied from the bias circuit;
Equipped with
The attenuator is
And a third transistor including a collector connected to a supply path of the first signal to the first transistor or a supply path of the second signal to the second transistor, and an emitter connected to the ground side.
The bias circuit
Second and third diodes connected in series, wherein a bias control voltage is supplied to the anode of the second diode, and a cathode of the third diode is connected to the ground side;
A fourth transistor having a base connected to an anode of the second diode and outputting the bias current or bias voltage from an emitter;
Including
The third transistor transmits a part of the first signal or the second signal from the collector of the third transistor in accordance with the control voltage supplied from the anode of the third diode to the base of the third transistor. Power amplifier circuit that flows to the emitter.
前記第3トランジスタが設けられた側の供給経路に直列接続された第4ダイオードと、
前記第4ダイオードのカソードと接地との間に接続されたインダクタと、
をさらに含む、
請求項1から4のいずれか一項に記載の電力増幅回路。 The attenuator is
A fourth diode connected in series in the supply path on the side where the third transistor is provided;
An inductor connected between the cathode of the fourth diode and the ground;
Further include,
The power amplification circuit according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか一項に記載の電力増幅回路。 The emitter or source of the first transistor and the emitter or source of the second transistor are connected to ground via bumps.
The power amplification circuit according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から6のいずれか一項に記載の電力増幅回路。 At least one of the first transistor and the second transistor is configured by an FET.
The power amplification circuit according to any one of claims 1 to 6.
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