JP2001313531A - 電力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力増幅器を効率的に動作させる。 【解決手段】 バイポーラトランジスタＴｒ１を増幅素
子として用いた電力増幅器において、トランジスタＴｒ
１のベース端子Ｂとベース駆動電源Ｖｂとの間に、ダイ
オード素子Ｄを含む歪補償回路１が接続されており、該
ダイオード素子Ｄの両端には抵抗素子Ｒ１が接続され
る。したがって、電源Ｖｂから供給可能なバイアス信号
レベルが、ダイオード素子Ｄをオンできないような低レ
ベルであっても、抵抗素子Ｒ１を経由してバイポーラト
ランジスタＴｒ１のベース端子Ｂに、電源Ｖｂからバイ
アス信号（電圧あるいは電流）を供給できる。その結
果、歪補償回路により歪みを抑制しながら、かつ低いバ
イアス信号レベルでの増幅動作が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力増幅器に関
し、特に、電力の通過位相の変動を抑制することのでき
る電力増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯型電話機などの移動体通信シ
ステムに例をみるごとく、準マイクロ波、マイクロ波帯
の無線通信システムが急速に普及しているが、これには
携帯型端末機の軽量化、低消費電力化が大いに寄与して
いる。携帯型端末機の軽量化のためには、使用されるバ
ッテリは、より軽量の小容量タイプにすることが望まれ
るが、バッテリ切れするまでの時間が、すなわち該携帯
端末の使用時間が短くなるため、送信時に該端末の消費
電力のほとんどを占めている送信用電力増幅器の消費電
力の低減、つまり電力効率の向上が強く望まれる。

【０００３】従来のＦＭ（frequency modulationの
略）方式を用いた等振幅アナログ変復調システムでは、
電力増幅器を飽和状態で動作させることが可能であった
ので、電力増幅器を高い電力効率で使用することが比較
的容易であった。しかしながら、最近では、周波数利用
効率の高いＱＰＳＫ（quadrature phase shift keyi
ngの略）変調方式などを用いたデジタル変復調に通信シ
ステムの主流が移行しつつある。これらのデジタル変復
調方式では、信号の振幅、位相の両方で情報が搬送され
るため、電力増幅器は入力信号を低い歪で増幅すること
が要求される。このような電力増幅器に低歪が要求され
る通信システムとしては、ＰＤＣ（Personal Digital C
ellularの略）やＰＨＳ（Personal Handy-phone System
の略）、広帯域ＣＤＭＡ（code division multiple
accessの略）、ＩＭＴ（international mobile telec
ommunicationの略）２０００、ＥＤＧＥ（Enhanced Dat
a rate for GSM Evolutionの略）システムなどがある。

【０００４】一般に電力増幅器においては、入力電力レ
ベルの増大に伴う出力電力レベルの増大が飽和状態に近
づくほど増幅器の歪および電力効率は大きくなるため、
電力効率と低歪性はトレードオフの関係にあり、歪補償
回路を該電力増幅器に付加して、高レベルの入力電力で
あっても低い歪にて動作させることによって、電力効率
の向上を図る場合が多い。

【０００５】図９は、従来の電力増幅器の回路構成を示
す図である。図の電力増幅器は、特開平９−２６０９６
４号公報に開示されたものであって、歪補償回路が付加
されたバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器であ
る。

【０００６】図中、電力増幅器は、入力電力を増幅し
て、出力電力として導出するための増幅用バイポーラト
ランジスタ（以下、トランジスタと呼ぶ）Ｔｒ１、該増
幅器における電力の通過位相の変動を抑制するために設
けられた歪補償回路１０を含む。歪補償回路１０は、ダ
イオード素子Ｄ、キャパシタンス素子Ｃ１ならびにバイ
アス抵抗素子Ｒ６およびＲ７を含む。該電力増幅器にお
いて、バイアス電圧Ｖｂが与えられると、トランジスタ
Ｔｒ１のベースバイアス条件は、抵抗素子Ｒ６およびＲ
７ならびにダイオード素子Ｄの直流特性によって決定さ
れる。ここで、キャパシタンス素子Ｃ１は、該電力増幅
器の動作周波数において、高周波的に接地とみなせる容
量を有しており、トランジスタＴｒ１のベース端子Ｂか
らダイオード素子Ｄ側を見た場合のインピーダンスは、
高周波的にはダイオード素子Ｄが有する抵抗成分および
容量成分のみとなる。また、高周波的には、該インピー
ダンスは、トランジスタＴｒ１のベース端子−エミッタ
端子間に並列に接続されたのと等価となる。

【０００７】図９の電力増幅器において、入力電力の信
号によってトランジスタＴｒ１のベース端子−エミッタ
端子間の瞬時電圧レベルは時間的に変動するが、ベース
端子−エミッタ端子間はダイオード特性を有するため、
該瞬時電圧レベルは無信号時の電圧レベルを基準とした
場合、高電圧側と低電圧側の変動は対称にならず、入力
電力信号によって平均電圧は変動する。ダイオード特性
においては、両端電圧が高くなり電流が増加すると、イ
ンピーダンスが低下するため高電圧側の電圧振幅は小さ
くなって、入力電力信号によって平均電圧は低電圧側に
シフトし、また、該シフト量は入力電力信号のレベルが
増大するに従って大きくなる。

【０００８】ダイオードが有する容量成分は、ダイオー
ドの両端電圧依存性を有するため、入力電力の増大によ
る上述の電圧シフトによってトランジスタＴｒ１のベー
ス端子Ｂ−エミッタ端子間の容量が変化して、ベース端
子Ｂ側から見たトランジスタＴｒ１のリアクタンス成分
が変化するため信号の通過位相が変化する。これは、い
わゆる振幅−位相歪であり、電力増幅器の歪要因とな
る。

【０００９】そこで、図９においては、ダイオード素子
Ｄとキャパシタンス素子Ｃ１を含んで構成される歪補償
回路１０を付加することによって、トランジスタＴｒ１
のベース端子−エミッタ端子間の容量の非線形性に起因
する位相歪を補償している。すなわち入力電力の増大に
よってトランジスタＴｒ１のベース端子−エミッタダイ
オード部間の平均電圧は低下するが、同時にトランジス
タＴｒ１のベース端子−エミッタ端子と高周波的に並列
接続されたダイオード素子Ｄの両端平均電圧は増大す
る。そのため、入力電力の増減によるトランジスタＴｒ
１のベース端子−エミッタダイオード容量値の変化とダ
イオード素子Ｄ１の容量値変化が打ち消し合い、電力増
幅器の通過位相の入力電力依存性が緩和されて、トラン
ジスタＴｒ１は実効的により飽和に近い入力電力レベル
であっても、線形性を維持できるため、増幅器の電力効
率が向上する。

【００１０】また、ベース駆動電源であるバイアス電圧
ＶｂとトランジスタＴｒ１のベース端子Ｂとの間が、固
定抵抗のみで接続されている場合は、入力電力が増大し
ベース電流が大きくなるほど、該固定抵抗部での電圧降
下によるベース電流増大抑制効果が高くなるため、コレ
クタ電流の増大も抑制されて、入力電力の増大による利
得の減少（いわゆる振幅−振幅歪）が生じる。一方、図
９の回路においては、ダイオード素子Ｄを流れるベース
電流が大きいほど、該ダイオード素子Ｄの抵抗成分は低
下して、電圧降下が緩和されるため、振幅−振幅歪も低
減される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、ダイオー
ド素子Ｄなどの接合素子をバイアス回路部に配置して歪
補償を行なう場合、接合素子の順方向オン電圧は、シリ
コン半導体でのｐｎ接合の場合で０．７Ｖ程度、ＧａＡ
ｓ化合物半導体のＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ接合の
場合で１．３Ｖ程度、ＧａＡｓと金属のショットキー接
合の場合で０．７Ｖ程度であるため、増幅用バイポーラ
トランジスタＴｒ１を所望のバイアス状態にするために
は、上述したオン電圧分をベース端子Ｂへのバイアス電
圧として余分に供給する必要がある。

【００１２】しかしながら、上述したように、バッテリ
駆動される携帯型端末機では、該端末機の小型化、軽量
化および低消費電力化のために、動作電圧の低減が望ま
れており、実質上無効電圧となるような上述のオン電圧
の存在は、動作電圧低減の支障になるという課題が残
る。

【００１３】また、微小の歪が問題となる電力増幅器で
は、電力増幅用のバイポーラトランジスタのバイアス電
流変動による動作状態の変化によって生じる歪も極力排
除する必要がある。このバイアス電流変動の主要因の１
つは、周囲温度の変化である。図９の従来例において
は、電力増幅用のトランジスタＴｒ１の接合部のダイオ
ード特性には本質的に温度特性がある上に、これと同じ
極性の温度特性を有する歪補償用のダイオード素子Ｄが
ベース端子Ｂのバイアス電源側に直列に接続されている
ため、増幅用のバイポーラトランジスタＴｒ１の温度に
よるバイアス電流変動がさらに大きくなってしまう。

【００１４】それゆえにこの発明の目的は、より効率良
く電力を増幅することのできる電力増幅器を提供するこ
とである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明のある局面に係
る電力増幅器は、以下の特徴を有する。すなわち、ベー
ス端子に入力された電力信号を増幅して導出するエミッ
タ接地された増幅用バイポーラトランジスタと、ベース
端子にバイアス信号を供給するためのベース電源と、異
なる電気的特性を有する材料が接合されてなり、かつベ
ース電源とベース端子間に順方向に接続された接合素子
を含む歪補償回路と、接合素子の両端子に接続された抵
抗成分を含む抵抗成分素子とを備える。

【００１６】この発明のある局面に係る電力増幅器は、
以下の特徴を有して構成されてもよい。すなわち、ベー
ス端子に入力された電力信号を増幅して導出するエミッ
タ接地された増幅用バイポーラトランジスタと、ベース
端子にバイアス電圧を供給するためのベース電源と、異
なる電気的特性を有する材料が接合されてなり、かつベ
ース電源とベース端子間に順方向に接続された接合素子
を含む歪補償回路と、接合素子の両端子の間に接続され
た抵抗成分を含む抵抗成分素子とを備える。

【００１７】したがって、上述の電力増幅器では、接合
素子を有した歪補償回路が備えられて、増幅用バイポー
ラトランジスタのベース端子とベース電源との間におい
て順方向に接続された接合素子の両端子間に、すなわち
異なる電気的特性を有する材料が接合されてなる電位障
壁を有する両端子間に、抵抗成分素子が接続されてい
る。

【００１８】それゆえに、ベース電源から供給可能なバ
イアス信号レベルが、接合素子の両端子間の電圧が該接
合素子をオンできないような低レベルであっても、抵抗
成分素子を経由して増幅用バイポーラトランジスタのベ
ース端子に、ベース電源からバイアス信号（電圧あるい
は電流）が供給可能となる。

【００１９】その結果、電力増幅器においては、歪補償
回路により、増幅素子である増幅用バイポーラトランジ
スタ自体の歪み（非線形性）が補償されるとともに、電
力増幅器の増幅に際して生じる電力信号の歪が抑制され
ながら、かつ低いバイアス信号レベルでの増幅動作が可
能となり、効率よく電力信号を増幅できる。

【００２０】ベース電源から供給されるバイアス信号の
電圧が駆動電圧が直流的には接合素子がオンしないよう
な低電圧であったとしても、ベース電源から抵抗成分素
子を経由した電流供給によって、増幅用バイポーラトラ
ンジスタをオンさせて、増幅作用を有するバイアス電流
領域にバイアスさせることが可能である。また、増幅用
バイポーラトランジスタのベース端子−エミッタ端子間
の瞬時電圧は入力信号の瞬時電圧によって変動し、一時
的には接合素子がオンされるため、高周波的には歪補償
回路が機能して、該電力増幅器における低歪の増幅動作
が可能となる。

【００２１】入力電力信号レベルが低く、該入力電力信
号による増幅用バイポーラトランジスタのベース端子−
エミッタ端子間の瞬時電圧の変動が接合素子のオン電圧
を超えない場合には、歪補償回路は機能しないが、この
ような低レベルの入力電力信号では、増幅用バイポーラ
トランジスタにおいて生じる歪も少ないため、歪補償回
路は特に必要とされない場合が多い。

【００２２】前述した抵抗成分素子によるさらなる効果
は、増幅用バイポーラトランジスタのバイアス信号の電
流の温度依存特性を緩和できることにある。つまり、接
合素子の直流的な抵抗をＲｄとし、抵抗成分素子の直流
抵抗をＲとすると、該接合素子両端子の直流抵抗Ｒｔ
は、Ｒｔ＝Ｒ＊Ｒｄ／（Ｒ＋Ｒｄ）となり、直流抵抗Ｒ
ｔの値によって、増幅用バイポーラトランジスタのバイ
アス信号の電流は変化することになる。

【００２３】ここで直流抵抗Ｒが市販のチップ抵抗や半
導体基板上に形成された配線や半導体層による抵抗であ
る場合、直流抵抗Ｒの温度による変化率は抵抗Ｒｄの温
度による変化率より一般に小さいため、直流抵抗Ｒの温
度Ｔに対する変化率は、抵抗Ｒの温度に対する変化率を
無視した、ΔＲｔ／ΔＴ＝（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｄ））²＊Δ
Ｒｄ／ΔＴとなる。ここで、（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｄ））²＜
１（Ｒがある場合）および（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｄ））²＝１
（Ｒがない場合）である。それゆえに、抵抗成分素子
（抵抗Ｒ）を設けた場合には、抵抗Ｒｔの温度による変
化率は抵抗性分素子（抵抗Ｒ）がない場合に比べて低減
されて、増幅用バイポーラトランジスタのバイアス信号
の電流の温度依存性が緩和されて、バイアス電流変動に
起因する歪の悪化も緩和される。

【００２４】ここで、抵抗成分素子が接合素子の温度特
性と逆極性の特性を有すれば、さらに温度依存特性は緩
和される。

【００２５】上述の抵抗成分素子は直流的に抵抗成分を
有していればよいのであって、純粋な抵抗素子である必
要性はなく、高周波的には異なるインピーダンスを有す
る、たとえば、直流的には抵抗成分を有する配線などで
あってもよい。

【００２６】上述した電力増幅器において、抵抗成分素
子は歪補償回路に含まれてもよい。この場合には、少な
い回路素子で歪補償回路と前述の温度依存特性を緩和す
るための回路とが構成できて、該電力増幅器の部品点数
の増加が抑制されて、その小型化が可能となる。

【００２７】上述した電力増幅器において、抵抗成分素
子は、歪補償回路とは個別に設けられてもよい。したが
って、抵抗成分素子が歪補償に悪影響を与える場合に
は、該抵抗成分素子を歪補償回路とは別個に設けること
ができる。

【００２８】上述した電力増幅器において、抵抗成分素
子は、抵抗とインダクタンスの直列接続で構成されても
よい。したがって、抵抗性分素子が歪補償回路の動作に
高周波的な悪影響を及ぼす場合には、抵抗素子に直列
に、インダクタンス素子を接続して、信号の歪成分が生
じる周波数領域で該抵抗素子と該インダクタンス素子の
直列接続部のインピーダンスを高くして、歪補償回路と
しては機能しないようにすることができる。

【００２９】上述の電力増幅器において接合素子は、異
なる電気的特性を有する半導体領域間の接合により構成
されてもよい。つまり歪補償用の接合素子としては、通
常は２端子のＰＮ接合素子であっても良い。ＰＮ接合素
子としてはダイオード素子がある。

【００３０】上述の接合素子は、ショットキー接合素子
であってもよい。上述の電力増幅器においては、接合素
子として、歪を補償するための歪補償用バイポーラトラ
ンジスタを有し、前述した半導体領域間の接合は、歪補
償用バイポーラトランジスタが有する端子の少なくとも
２端子の接合を用いて構成されてもよい。

【００３１】したがって、歪補償用バイポーラトランジ
スタのベース端子−エミッタ端子間およびベース端子−
コレクタ端子間の接合を歪補償用接合素子として用いて
もよい。この場合には、歪補償用および増幅用として同
一構造バイポーラトランジスタを用いることが可能とな
り、両バイポーラトランジスタを同一半導体基板上に形
成できるから、該電力増幅器の小型化が可能となる。

【００３２】上述の電力増幅器においては、歪補償用バ
イポーラトランジスタのコレクタ端子に駆動電圧供給す
るためのコレクタ電源をさらに備え、コレクタ端子は、
コレクタ電源に接続されるようにしてもよい。

【００３３】このように歪補償用バイポーラトランジス
タのコレクタ端子をコレクタ電源に接続して、増幅用バ
イポーラトランジスタのベース端子に供給されるバイア
ス信号の電流のほとんどを、コレクタ電源から供給する
ことができる。それゆえに、通常、電力増幅器の利得制
御電源も兼ねるベース電源からの供給電流を、歪補償用
バイポーラトランジスタの電流増幅率分低減できる。そ
のため、該電力増幅器を用いた通信端末装置では、電力
増幅器の利得制御に要する供給電流を低減することが可
能となる。

【００３４】また上述の電力増幅器においては、接合素
子として、歪を補償するための電界効果型トランジスタ
を有し、半導体領域間の接合は、電界効果型トランジス
タが有する端子の少なくとも２端子の接合を用いて構成
されてもよい。

【００３５】したがって、電界効果型トランジスタのゲ
ート端子ー−ソース端子間およびゲート端子−ドレイン
端子間などの接合を歪補償用接合素子として用いること
ができる。

【００３６】また上述した電力増幅器においては、電界
効果型トランジスタのドレイン端子に電圧を供給するた
めのドレイン電源をさらに備え、ドレイン端子は、ドレ
イン電源に接続されてもよい。したがって、歪補償用接
合素子として用いられている電界効果型トランジスタの
ドレイン端子を、ドレイン電源に接続して、増幅用バイ
ポーラトランジスタのベース端子に供給されるバイアス
信号の電流のほとんどを、ドレイン電源から供給でき
る。それゆえに、上述した歪補償用バイポーラトランジ
スタを用いる場合と同様に、該構成は該電力増幅器を低
利得制御電流動作させるのに適している。

【００３７】

【発明の実施の形態】この発明の各実施の形態に係る電
力増幅器においては、歪補償回路により次のよな歪補償
がなされる。つまり、増幅素子である増幅用バイポーラ
トランジスタ自体の歪み（非線形性）が補償されるとと
もに、電力増幅器の増幅に際して生じる電力信号の歪が
補償される。この詳細を、以下に、図面を参照して詳細
に説明する。

【００３８】（実施の形態１）図１（Ａ）〜（Ｄ）は、
この発明の実施の形態１に係る電力増幅器の構成図であ
る。図中、電力増幅器は、増幅用エミッタ接地型バイポ
ーラトランジスタＴｒ１、ベース駆動電源Ｖｂ、ベース
駆動電源ＶｂとトランジスタＴｒ１のベース端子Ｂとの
間に接続された歪補償回路１および歪補償回路１に関連
して設けられた抵抗素子Ｒ１を含む。歪補償回路１は図
１（Ｂ）、図１（Ｃ）および図１（Ｄ）の歪補償回路１
Ａ、１Ｂおよび１Ｃとして参照される。

【００３９】図１（Ｂ）には、図１（Ａ）の歪補償回路
１の直流的な等価回路である歪補償回路１Ａが示され
る。図において歪補償回路１Ａはダイオード素子Ｄおよ
び抵抗素子素子Ｒ２、Ｒ３およびＲ４を含む。ダイオー
ド素子Ｄは歪補償回路１Ａを構成する素子の一部となり
ベース駆動電源ＶｂとトランジスタＴｒ１のベース端子
Ｂとの間に接続された接合素子である。抵抗Ｒ２および
Ｒ４は歪補償回路１において、接合素子であるダイオー
ド素子Ｄと直流的に直列に接続されている抵抗成分であ
る。抵抗素子Ｒ３は、ベース駆動電源Ｖｂから供給され
る電圧あるいは電流に対して、トランジスタＴｒ１およ
びダイオード素子Ｄを適切なバイアス状態に設定するた
めのバイアス用抵抗として作用する。ここで、抵抗素子
Ｒ２およびＲ４は場合によっては歪補償に寄与する場合
もあれば、トランジスタＴｒ１およびダイオード素子Ｄ
のバイアス用抵抗として機能する場合もある。

【００４０】また、歪補償回路１Ａでの歪補償の度合い
およびベース駆動電源Ｖｂからの供給電圧ならびに電流
値によって、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の抵抗値は
適宜調整されるものであり、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３および
Ｒ４が必要ない場合もある。入力電力の信号は、トラン
ジスタＴｒ１のベース端子Ｂ側から入力されて、該トラ
ンジスタＴｒ１のコレクタ端子側から導出されて、出力
電力の信号として得られる。抵抗素子Ｒ１は接合素子で
あるダイオード素子Ｄの両端に、少なくとも直流的に接
続されている抵抗素子である。

【００４１】図１（Ｂ）の歪補償回路１Ａでは、接合素
子であるダイオード素子Ｄと直流的に接続された抵抗素
子Ｒ２およびＲ４を介して、抵抗素子Ｒ１がダイオード
素子Ｄと間接的に接続されているが、抵抗Ｒ２およびＲ
４の抵抗値が０の場合には、直接接続されることにな
る。

【００４２】図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の回路構成に、
交流的に機能する回路素子が付加された第１の回路例を
示すものであって、ここでは図９で示された従来の回路
において、ダイオード素子Ｄと接地間にキャパシタンス
素子Ｃ１が接続された歪補償回路１Ｂが示されている。

【００４３】図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）の回路構成にお
いて、交流的に機能する回路素子が付加された第２の回
路例が示されている。ここでは、図１（Ｃ）中のキャパ
シタンス素子Ｃ１を、該キャパシタンス素子Ｃ１と抵抗
素子Ｒ５の直列回路で置換した回路となっている。トラ
ンジスタＴｒ１のベース端子Ｂ側から歪補償回路１Ｂを
見たインピーダンス、さらにその接合素子であるダイオ
ード素子Ｄによる非線形性は、キャパシタンス素子Ｃ１
および抵抗素子Ｒ５にも依存する。それゆえに、ダイオ
ード素子Ｄ１だけでは最適補償できない場合に、抵抗素
子Ｒ５およびキャパシタンス素子Ｃ１の値を調整するこ
とで、さらなる歪補償調整が可能であり、図１（Ｃ）の
それよりも歪補償の自由度は高い。

【００４４】本実施の形態では、歪補償回路１に含まれ
て、増幅用バイポーラトランジスタＴｒ１のベース端子
Ｂとベース駆動電源Ｖｂとの間に、直流的には直列に接
続されたｐｎ接合などの電位障壁を有する接合素子であ
るダイオード素子Ｄの両端間に抵抗素子Ｒ１が接続され
ているので、ベース駆動電源Ｖｂから供給可能な電圧が
該接合素子（ダイオード素子Ｄ）の両端電圧が該接合素
子のオン電圧以下となるような低電圧レベルであったと
しても、抵抗素子Ｒ１を経由して、増幅用バイポーラト
ランジスタＴｒ１のベース端子Ｂにベース駆動電源Ｖｂ
から電圧あるいは電流を供給可能である。そのため、電
力増幅器としては、歪補償回路による低歪動作および低
いベース駆動電圧レベルでの増幅動作の両立が可能とな
る。

【００４５】また、増幅用バイポーラトランジスタＴｒ
１のベース端子−エミッタ端子間の瞬時電圧は入力信号
の瞬時電圧によって変動し、一時的には歪補償用の接合
素子であるダイオード素子Ｄがオンするため、高周波的
には歪補償回路１が機能して、増幅器の低歪動作が可能
となる。

【００４６】なお、入力電力のレベルが低く、該入力電
力による増幅用バイポーラトランジスタＴｒ１のベース
端子−エミッタ端子間の瞬時電圧の変動が接合素子（ダ
イオード素子Ｄ）のオン電圧を超えない場合には、歪補
償回路１は機能しないが、このような低い入力電力のレ
ベルでは、増幅用バイポーラトランジスタＴｒ１で生じ
る歪も少ないため、歪補償回路１は特に必要とされない
場合が多い。

【００４７】また、抵抗素子Ｒ１によるさらなる効果
は、増幅用バイポーラトランジスタＴｒ１のバイアス電
流の温度依存特性を緩和できることにある。接合素子
（ダイオード素子Ｄ）は直流的な抵抗Ｒｄを有して、抵
抗素子Ｒ１は直流抵抗Ｒを有すると想定すると、接合素
子（ダイオード素子Ｄ）の両端の直流抵抗Ｒｔは、Ｒｔ
＝Ｒ＊Ｒｄ／（Ｒ＋Ｒｄ）となる。したがって、接合素
子（ダイオード素子Ｄ）の両端の直流抵抗Ｒｔの値によ
って、増幅用バイポーラトランジスタＴｒ１のバイアス
電流は変化することになる。抵抗素子Ｒ１が市販のチッ
プ抵抗や半導体基板上に形成された配線や半導体層によ
る抵抗である場合、その直流抵抗Ｒの温度による変化率
は、接合素子（半導体素子Ｄ）の直流的な抵抗Ｒｄの温
度による変化率より一般に小さい。そのため、直流抵抗
Ｒｔの温度Ｔに対する変化率δＲｔ／δＴは、直流抵抗
Ｒの温度に対する変化率を無視することで、δＲｔ／δ
Ｔ＝（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｄ））²＊δＲｔ／δＴと近似され
る。

【００４８】ここで、（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｄ））²＜１（Ｒ
１がある場合）および（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｄ））²＝１（Ｒ
１が無い場合）であるので、直流抵抗Ｒによって直流抵
抗Ｒｔの温度による変化率δＲｔ／δＴは、直流抵抗Ｒ
がない場合に比べ低減され、増幅用バイポーラトランジ
スタＴｒ１のバイアス電流の温度依存特性が緩和され、
バイアス電流変動に起因する歪の悪化も緩和される。こ
こで、抵抗素子が前述の接合素子の温度特性と逆極性の
特性を有すれば、さらに温度依存特性は緩和される。こ
の場合、抵抗素子Ｒ１は、直流的に抵抗成分を有してい
ればよいのであって、純粋な抵抗素子である必要は必ず
しもなく、高周波的には異なるインピーダンスを有する
もの、たとえば、直流的には抵抗成分を有する配線など
であってもよい。

【００４９】（実施の形態２）次に実施の形態２につい
て説明する。図２（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の実
施の形態２に係る電力増幅器の回路構成を示す図であ
る。図２（Ａ）の電力増幅器においては、歪補償回路１
１が採用される。図２（Ｂ）において歪補償回路１１は
実施の形態１で示された抵抗素子Ｒ１が歪補償回路１中
の構成素子として用いられている。図２（Ａ）と（Ｂ）
においては、図１（Ａ）〜（Ｄ）と同一のものについて
は同一符号が付されており、実施の形態１と同じ機能を
有するので詳細説明は省略する。

【００５０】本実施の形態２の歪補償回路１１において
は、図示されるように抵抗素子Ｒ１が歪補償回路１中に
含まれて、歪補償回路を構成する素子としての役割と、
バイポーラトランジスタＴｒ１のバイアス電流の温度依
存特性を緩和する役割とを兼ねているため、少ない回路
素子で歪補償回路とバイポーラトランジスタＴｒ１のバ
イアス電流の温度依存特性を緩和するための回路とを構
成できて、該電力増幅器の部品点数が減少し小型化が可
能となる。

【００５１】（実施の形態３）次に、実施の形態３につ
いて説明する。図３は、実施の形態３に係る電力増幅器
の回路構成を示す図である。本実施の形態では実施の形
態１で示された回路構成にさらにインダクタンス素子Ｌ
が追加されている。該インダクタンス素子Ｌは図示され
るように抵抗素子Ｒ１に直列に接続されている。

【００５２】本実施の形態３の構成においては、直流的
には実施の形態１と等価であるから、本実施の形態３に
より増幅用バイポーラトランジスタＴｒ１のバイアス電
流の温度依存特性が緩和される点は、実施の形態１で説
明したのと同様である。

【００５３】前述した実施の形態１において抵抗素子Ｒ
１が歪補償回路１の動作に高周波的な悪影響を与える場
合などに、本実施の形態３の回路構成が採用されると、
高周波的にはインダクタンス素子Ｌのインピーダンスが
高くなるので、抵抗素子Ｒ１とインダクタンス素子Ｌの
直列回路の両端のインピーダンスが高くなり、該直列回
路は該回路と並列に接続されている歪補償回路１の高周
波的な動作への影響を低減するように作用する。つま
り、信号の歪成分が生じる周波数領域で該抵抗素子Ｒ１
と該インダクタンス素子Ｌの直列接続部のインピーダン
スを高くして、歪補償回路としては機能しないようにす
ることが効果的である。

【００５４】また、前述した実施の形態２のように、抵
抗素子Ｒ１が歪補償回路１に組込まれている場合におい
ては、最適な歪補償をするための抵抗素子Ｒ１の抵抗値
と、トランジスタＴｒ１へ供給されるバイアス電流の温
度依存特性を緩和するために最適な抵抗素子Ｒ１の抵抗
値とは必ずしも一致しない。そのため、トランジスタＴ
ｒ１に供給されるバイアス電流の温度依存特性を緩和す
るために最適な値の抵抗素子Ｒ１を選択すると、最適な
歪補償を行なうことができず、電力増幅器は十分な低歪
動作が行なえないというトレードオフの状態が生じる場
合がある。

【００５５】これに対して、本実施の形態３では、抵抗
素子Ｒ１を、歪補償回路１の最適設計とは無関係にトラ
ンジスタＴｒ１に供給されるバイアス電流の温度依存特
性を緩和するための最適な抵抗値に設定することができ
るから、上述したようなトレードオフの問題を解消でき
る。

【００５６】（実施の形態４）次に実施の形態４につい
て説明する。図４〜図８は実施の形態４に係る電力増幅
回路の回路構成を示す図である。本実施の形態４では、
図４に示されるように、前述した実施の形態１における
歪補償回路１に代替して歪補償回路１２が設けられる。
歪補償回路１２では、歪補償回路１の接合素子である２
端子のダイオード素子Ｄに代替して、バイポーラトラン
ジスタＴｒ２のベース端子−エミッタ端子間の接合が用
いられている。バイポーラトランジスタＴｒ２のベース
端子−エミッタ端子間の接合も、ダイオード特性を有す
るので、歪補償用接合素子として用いることが可能であ
る。

【００５７】本実施の形態の場合、バイポーラトランジ
スタＴｒ２として増幅用バイポーラトランジスタＴｒ１
と同一構造のトランジスタを用いることが可能なので、
トランジスタＴｒ１とＴｒ２とは同一の半導体基板上に
形成することが可能となり、電力増幅器の小型化が可能
となる。

【００５８】また、本実施の形態では、図４に示される
ようにバイポーラトランジスタＴｒ２のコレクタは開放
状態となっているが、図５の歪補償回路１３に示される
ように回路中の他の素子と接続されるようにしてもよ
い。図５の歪補償回路１３においては、バイポーラトラ
ンジスタＴｒ２のコレクタ端子は、バイポーラトランジ
スタＴｒ２のベース端子と抵抗素子Ｒ３を介して接続さ
れた状態になっている。この場合であってもトランジス
タＴｒ２のエミッタ端子側から見てトランジスタＴｒ２
のベース側あるいはコレクタ端子側との間は、電位障壁
による接合特性を有しており、歪補償用接合素子として
機能する。

【００５９】なお、図４と図５の構成においては、トラ
ンジスタＴｒ２のエミッタ端子とコレクタ端子が入れ替
わっても、バイポーラトランジスタＴｒ１のベース端子
ＢとトランジスタＴｒ２のベース端子との間には接合素
子としての特性を機能させることができるので、歪補償
回路として機能する。

【００６０】また、図６の歪補償回路１４に示されてい
るように、トランジスタＴｒ２のコレクタ端子をベース
駆動電源Ｖｂとは別のトランジスタＴｒ２のコレクタ駆
動電源Ｖｃに接続してもよい。この場合、トランジスタ
Ｔｒ２がベース駆動電源Ｖｂによってオンしていると、
トランジスタＴｒ２のコレクタ電流は、トランジスタＴ
ｒ２のベース電流よりもトランジスタＴｒ２の電流増幅
率倍大きくなる。トランジスタＴｒ２のエミッタ端子か
らトランジスタＴｒ１のベース端子Ｂに供給される電流
は、主として、コレクタ駆動電源Ｖｃから供給されるた
め、通常は、電力増幅器の利得制御電源を兼ねるベース
駆動電源Ｖｂからの供給電流の低減が可能となる。

【００６１】通常、このような電力増幅器の利得制御回
路の電流供給能力は数ｍＡ以下の場合が多く、電力増幅
器においても低制御電流動作の要望が強いため、このよ
うな電力増幅器は低利得制御電流動作に適している。

【００６２】携帯型の通信端末機での電力増幅器の利得
制御回路は、該端末機が有限の供給電力を有するバッテ
リ駆動の関係上、バッテリ切れまでの通信時間を延長す
るために、通信システムの法的規格には現われない端末
内部の該利得制御に要する消費電力を低減するため、供
給可能電流が極力低く抑えられている。したがって、ベ
ース駆動電源Ｖｂからの供給電流が低減できる図６の構
成によれば、電力増幅器がバッテリ駆動の携帯端末機に
組込まれた場合には、より効果的である。

【００６３】また、図４においては、歪補償用の接合素
子としてバイポーラトランジスタＴｒ２のベース端子−
エミッタ端子間の接合が用いられているが、バイポーラ
トランジスタＴｒ２に代替して、電界効果型トランジス
タＦＥＴを用い、そのゲート端子−ソース端子間、ある
いはゲート端子−ドレイン端子間の接合を歪補償用の接
合素子として用いてもよい。その場合は、たとえば図４
と対比して、図７に示されるような回路構成の歪補償回
路１５となる。

【００６４】図７では、電界効果型トランジスタＦＥＴ
のゲート端子−ソース端子間の接合は、歪補償用の接合
素子として用いられている。ドレイン端子は図７では開
放状態にあるが、ドレイン端子は図８の歪補償回路１６
に示されるようにドレイン駆動電源Ｖｄに接続されてい
てもよい。この場合は、図６の場合と同様に、電界効果
型トランジスタＦＥＴの電流増幅作用によって、トラン
ジスタＴｒ１のベース端子Ｂに供給される電流の大半
は、ドレイン駆動電源Ｖｄから供給されることになるの
で、利得制御を行なうベース駆動電源Ｖｂから供給すべ
き電流を低減することができる。

【００６５】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の実施の形態１
に係る電力増幅器の構成図である。

【図２】 （Ａ）および（Ｂ）は、この発明の実施の形
態２に係る電力増幅器の回路構成を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態３に係る電力増幅器の
回路構成を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態４に係る電力増幅回路
の回路構成を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態４に係る電力増幅回路
の回路構成を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態４に係る電力増幅回路
の回路構成を示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態４に係る電力増幅回路
の回路構成を示す図である。

【図８】 この発明の実施の形態４に係る電力増幅回路
の回路構成を示す図である。

【図９】 従来の電力増幅器の回路構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 歪補償回路、Ｄ 歪補償用接合素子、Ｔｒ１ 増幅
用バイポーラトランジスタ、Ｔｒ２ 歪補償用接合素子
としてのバイポーラトランジスタ、ＦＥＴ 歪補償用接
合素子としての電界効果型トランジスタ、Ｄ１ ダイオ
ード素子、Ｒ１〜Ｒ７ 抵抗素子、Ｃ１ キャパシタン
ス素子、Ｌ インダクタンス素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA02 CA26 CA36 FA10 FN01 FN06 GN01 HA02 HA09 HA18 HA19 HA25 HA29 HA33 KA00 KA12 MA21 5J091 AA01 AA41 CA02 CA26 CA36 FA10 HA02 HA09 HA18 HA19 HA25 HA29 HA33 KA00 KA12 MA21 UW08 5J092 AA01 AA41 CA02 CA26 CA36 FA10 GR09 HA02 HA09 HA18 HA19 HA25 HA29 HA33 KA00 KA12 MA21

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース端子に入力された電力信号を増幅
   して導出するエミッタ接地された増幅用バイポーラトラ
   ンジスタと、前記ベース端子にバイアス信号を供給する
   ためのベース電源と、異なる電気的特性を有する材料が
   接合されてなり、かつ前記ベース電源と前記ベース端子
   間に順方向に接続された接合素子を含む歪補償回路と、
   前記接合素子の両端子の間に接続された抵抗成分を含む
   抵抗成分素子とを備えた、電力増幅器。
2. 【請求項２】 前記抵抗成分素子は、前記歪補償回路に
   含まれることを特徴とする、請求項１に記載の電力増幅
   器。
3. 【請求項３】 前記抵抗成分素子は、前記歪補償回路と
   は個別に設けられていることを特徴とする、請求項１に
   記載の電力増幅器。
4. 【請求項４】 前記抵抗成分素子は、抵抗素子とインダ
   クタンス素子の直列接続で構成されることを特徴とす
   る、請求項３に記載の電力増幅器。
5. 【請求項５】 前記接合素子は、異なる電気的特性を有
   する半導体領域間の接合により構成されることを特徴と
   する、請求項１ないし４のいずれかに記載の電力増幅
   器。
6. 【請求項６】 前記接合素子として、前記歪を補償する
   ための歪補償用バイポーラトランジスタを有し、 前記半導体領域間の接合は、前記歪補償用バイポーラト
   ランジスタが有する端子の少なくとも２端子の接合を用
   いて構成されていることを特徴とする、請求項５に記載
   の電力増幅器。
7. 【請求項７】 前記歪補償用バイポーラトランジスタの
   コレクタ端子に駆動電圧供給するためのコレクタ電源を
   さらに備え、 前記コレクタ端子は、前記コレクタ電源に接続されてい
   ることを特徴とする、請求項６に記載の電力増幅器。
8. 【請求項８】 前記接合素子として、前記歪を補償する
   ための電界効果型トランジスタを有し、 前記半導体領域間の接合は、前記電界効果型トランジス
   タが有する端子の少なくとも２端子の接合を用いて構成
   されていることを特徴とする、請求項５に記載の電力増
   幅器。
9. 【請求項９】 前記電界効果型トランジスタのドレイン
   端子に電圧を供給するためのドレイン電源をさらに備
   え、 前記ドレイン端子は、前記ドレイン電源に接続されてい
   ることを特徴とする、請求項８に記載の電力増幅器。