JP2012119903A - 電力増幅器、ｗ−ｃｄｍａ用電力増幅器、マルチバンド用電力増幅器および携帯情報端末 - Google Patents

Abstract

【課題】利得可変手段として連続したバイアス電流制御と、離散的に利得を変化させる可変利得手段を併せ持ち、出力電力に応じてバイアス電流を削減することで最大出力電力以外の出力条件でも消費電流の削減が可能な手段を提供する。
【解決手段】線形電力増幅器の初段増幅器１０２−１、１０２−２のバイアス電流を内部温度補償電流制御回路１０５が生成する。この内部温度補償電流制御回路１０５が出力する電流値は設定回路１０６によって決定される。設定回路１０６は線形電力増幅器の期待する後段増幅器１０３−１、１０３−２の増幅率及び線形電力増幅器の内部温度によって２つの温度補正特性を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話装置のパワーアンプモジュール、特にマルチモード対応携帯電話装置のパワーアンプモジュールの線形電力増幅器に関する。

従来のパワーアンプモジュールの出力電力制御は、出力電力に応じたバイアス電流を各増幅段に供給する方法で実現されている。

例えば、特開２００６−２７０６７０号公報（特許文献１）記載の発明では、出力電力に応じたバイアス電流を各増幅段に供給する方法を開示する。

特許文献１記載の技術では、入力電力が一定の状態で、電力増幅器出力にカプラを接続する。そして、このカプラの出力を検波し負帰還をかけバイアス電流を決定することで所望の出力電力がでる。出力電力が低い場合はバイアス電流を絞るので、各出力電力に対して必要最低限のバイアス電流を供給することが可能である。

特許文献１記載の電力増幅器では、出力電力が低い場合はバイアス電流を絞る。このため、各出力段の出力電力に対して必要最低限のバイアス電流を供給することが可能である。

一方、“Ｔｈｅｒｍａｌ Ｇａｉｎ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ ｏｎ ＨＰＡ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ Ｗ−ＣＤＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ”（ 非特許文献１）では、バイアスを一定に設定し、入力信号を変化させることで、広い出力電力範囲でひずみを低減する技術が開示されている。

特開２００６−２７０６７０号公報

Ｙ．Ｋｕｒｉｙａｍａ ｅｔ． ａｌ． "Ｔｈｅｒｍａｌ Ｇａｉｎ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ ｏｎ ＨＰＡ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ Ｗ−ＣＤＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ"， ＩＥＣＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｖｏｌ． Ｅ９１−Ｃ， Ｎｏ．１２， Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００８ ｐｐ１９３３−１９４０

しかし、特許文献１記載の技術は、欧州における第２世代携帯電話の仕様であるＧＳＭを念頭に置いたものである。従って、送信信号が一定の振幅を持つことが前提とされており、振幅ゆがみによる隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＬＲ）劣化などの問題は想定されていない。

また、非特許文献１の技術では、出力電力が低い場合には消費電流の低減が難しいという問題があった。

本発明の目的は、利得可変手段として連続したバイアス電流制御と、離散的に利得を変化させる可変利得手段を併せ持ち、出力電力に応じてバイアス電流を削減することで最大出力電力以外の出力条件でも消費電流の削減が可能な手段を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、動作条件に応じて異なる温度補正係数が設定できるために出力電力の温度依存性を小さく抑える手段を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

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、次の通りである。

本発明の代表的な実施の形態に関わる電力増幅器は、入力信号を増幅する第１の増幅器と、第１の増幅器の出力由来の信号を増幅する増幅経路と増幅を行わないバイパス経路とを有する第２の増幅器とを含み、第１の増幅器の出力が所定の閾値未満のとき第２の増幅器はバイパス経路を通して第１の増幅器の出力由来の信号を出力する。

この電力増幅器は、更に第１の増幅器のバイアス電流を制御する設定回路と、第１の増幅器に入力されるバイアス電流を生成する第１のバイアス電流源を有し、この設定回路は第２の増幅器の入力信号の伝達経路及び内部温度によって第１のバイアス電流源の制御を行うことを特徴としても良い。

この電力増幅器の設定回路は、第２の増幅器の入力信号の伝達経路及び内部温度によって使い分ける第１の温度特性、及び第２の温度特性を有し、第１の温度特性及び第２の温度特性に基づき前記第１のバイアス電流源の出力電流を決定することを特徴としても良い。

この電力増幅器は、更に第２の増幅器の伝達経路が増幅経路のときに入力されるバイアス電流を生成する第２のバイアス電流源を有し、設定回路は第２のバイアス電流源も制御することを特徴としても良い。

本発明の代表的な実施の形態に関わる別の電力増幅器は、入力信号を増幅する第１の増幅器と、第１の増幅器の出力由来の信号を増幅する第２の増幅器と、を含み、第１の増幅器は内部温度によって使い分けられる第１のバイアス電流源及び第２のバイアス電流源からの出力電流を使い分けて動作する。

この電力増幅器は、更に第１の増幅器のバイアス電流を制御する設定回路を含み、設定回路は第１のバイアス電流源又は第２のバイアス電流源のいずれを用いるか及び内部温度によって使い分けられる第１の温度特性、及び第２の温度特性を有することを特徴としても良い。

この電力増幅器は、前記第１のバイアス電流源又は前記第２のバイアス電流源のいずれを用いるかを該電力増幅器の期待する出力電力によって決定しても良い。

この電力増幅器の第１のバイアス電流源は該電力増幅器の出力電力が第２のバイアス電流源の想定する該電力増幅器の出力電力より小さく、第１のバイアス電流源で用いる第１の温度特性は非線形であることを特徴としても良い。

これらの電力増幅器を用いるＷ−ＣＤＭＡ用電力増幅器、マルチバンド用電力増幅器および携帯情報端末も本発明の射程に含まれる。

本発明に関わる線形電力増幅器は、動作条件に応じた温度補正をバイアス回路で掛けるので、安定した出力電力を得ながら消費電流を削減することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に関わる電力増幅器のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に関わる別の電力増幅器のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に関わる後段増幅器の利得変化を表すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に関わる設定回路で用いる温度補正特性の一例を表すグラフである。 後段増幅器のバイパスの具体的構成を表す回路図である。 図５の回路図を実装可能な状態にまで詳細化した等価回路図である。 本発明の第２の実施の形態に関わる電力増幅器のブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に関わる設定回路で用いる温度補正特性の一例を表すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における利得変化の一例を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に関わるＧＳＭ／ＥＤＧＥ／Ｗ−ＣＤＭＡ対応電力増幅器モジュールの構成を表すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に関わるＧＳＭ／ＥＤＧＥ／Ｗ−ＣＤＭＡ対応電力増幅器モジュールの別の構成を表すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に関わるＧＳＭ／ＥＤＧＥ／Ｗ−ＣＤＭＡ対応電力増幅器モジュールの別の構成を表すブロック図である。 図１２のバイパス回路の詳細を示す概念図である。 図１３のバイパス回路のスミスチャ−トである。 本発明の第４の実施の形態に関わる電力増幅器のブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に関わる設定回路で用いる温度補正特性の一例を表すグラフである。

以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものでなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合を除き、必ずしも必須のものでないことは言うまでもない。また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、ＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳトランジスタ）等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。なお、実施の形態で、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：またはＭＯＳＦＥＴトランジスタと略す）と記載した場合、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に関わる電力増幅器のブロック図である。この図を用いて本実施の形態について説明する。

本発明の電力増幅器は、入力マッチング回路１０１、初段増幅器１０２−１、１０２−２、後段増幅器１０３−１、１０３−２、出力用位相シフト回路１０４、内部温度補償電流制御回路１０５、設定回路１０６を含んで構成される。また外部に存在する可変電圧源１０７が接続されている。

入力マッチング回路１０１はインピーダンスマッチングを行うと共に、入力信号に対して±４５度の位相シフトを行うマッチング回路である。±４５度の位相シフトにより、シフト後の二つの信号は直交することとなる。

初段増幅器１０２−１、１０２−２は、入力マッチング回路１０１によってシフトされた２系統の信号を増幅する増幅回路である。

後段増幅器１０３−１、１０３−２は、初段増幅器１０２−１、１０２−２で増幅された信号を更に増幅する増幅器Ａとこの増幅器を有効にするか否かを決定するバイパス用スイッチＢを含む増幅回路である。

この後段増幅器１０３−１、１０３−２は以下のように制御される。

すなわち、電力増幅器の出力電力が低くなるにつれて、外部に接続された可変電圧源１０７のバイアス電流を低減する。電力増幅器の出力電力が更に低くなると、バイパス用スイッチＢがＯＮすると同時に増幅器Ａの動作が停止される点が後段増幅器１０３−１、１０３−２の特徴である。

出力用位相シフト回路１０４は、後段増幅器１０３−１、１０３−２で増幅された各信号を位相シフトした後に合成するシフト回路及び合成回路である。

内部温度補償電流制御回路１０５は、電力増幅器内の温度の変化を補償するための可変電流源である。この内部温度補償電流制御回路１０５によって初段増幅器１０２−１、１０２−２のバイアス電流を生成する。

設定回路１０６は、電力増幅器の動作設定に応じて内部温度補償電流制御回路１０５で用いる電圧の変更を行う可変電圧である。ここで「動作設定」とは後段増幅器１０３−１、１０３−２で電力増幅器Ａを用いるか、電力増幅器Ａを止めバイパス用スイッチＢを接続するか、温度補正特性ＫＴ１もしくはＫＴ２を意味する。

外部素子である可変電圧源１０７は、後段増幅器１０３−１、１０３−２のバイアス電流を生成する可変電圧源である。

これらの構成を踏まえ動作の説明を行う。

まず、該電力増幅器に信号が入力されると、入力マッチング回路１０１で入力された信号を２つに分配し、分配されたそれぞれの信号は、＋４５度と−４５度位相シフトされ、入力マッチング回路１０１から出力される。つまり、この分配されたそれぞれの信号は、互いに９０度位相差で分離されている。分離後の信号を初段増幅器１０２−１、１０２−２に出力する。

初段増幅器１０２−１、１０２−２に入力された信号は内部温度補償電流制御回路１０５の出力するバイアス電流によってバイアスされる。その後、初段増幅器１０２−１、１０２−２内の図示しないＦＥＴによって、入力信号は増幅される。

ここで設定回路１０６は、１）後段増幅器１０３−１、１０３−２が動作している場合、２）後段増幅器１０３−１、１０３−２が停止している場合、にそれぞれ対応するために、温度補正係数を複数持ち、これら複数の係数を適宜切り替えて動作させる。

可変電圧源１０７は、後段増幅器１０３−１、１０３−２に対してバイアス電圧を供給するための可変電圧源である。

なお、この回路は２段階増幅の場合であるが、３段階増幅であっても適用可能である。図２は、本発明の第１の実施の形態に関わる別の電力増幅器のブロック図である。

この図２の場合、中段増幅器１０８−１、１０８−２が挿入され、これらへのバイアス電流供給手段として定電流源１０９が追加されている。

この図の場合、設定回路１０６は中段増幅器１０８−１、１０８−２と後段増幅器１０３−１、１０３−２の双方を考慮して係数を定義しても良い。また、いずれか一方のみを考慮して設定回路１０６の係数を決定しても良い。

次に、本実施の形態における利得の変化を説明する。

図３は、本発明の第１の実施の形態に関わる後段増幅器１０３−１、１０３−２の利得変化を表すグラフである。本グラフの横軸は出力電力を、縦軸は増幅器全体の増幅率をそれぞれ表す。

出力電力が低い間は、利得が低くても十分な出力を得ることができる。従って、後段増幅器１０３−１、１０３−２のバイパスＢを経由して、初段増幅器１０２−１、１０２−２の出力を出力用位相シフト回路１０４に導く。この間後段増幅器１０３−１、１０３−２での増幅は行われないこととなり、バイパス回路の損失と初段増幅器の利得が相殺し、全体の増幅率は例えば０．０ｄＢ固定となる。

一方、出力電力が一定の値を超えると（図３では０ｄＢｍ）、後段増幅器１０３−１、１０３−２は信号の内部経路を増幅器Ａ経由に変更する。

この後、初段増幅器１０２−１、１０２−２の出力に従って、バイアス電圧（図１の可変電圧源１０７により）増大させ、線形性を維持しつつ後段増幅器１０３−１、１０３−２は利得を上げていく。出力電力が２７ｄＢｍの時には、後段全体の利得は２６．５ｄＢｍにもなる。

なお、出力電力が一定の値を切ったときも同様となる。出力電力を下げる際には、入力信号を下げると同時に２段目増幅器のバイアス電圧（＝図１の可変電圧源１０７の電圧値）も下げる。これにより、増幅器の利得も減少する。

出力電力が０ｄＢｍまで低下すると、後段増幅器１０３−１、１０３−２は増幅器Ａの動作を止め、後段増幅器１０３−１、１０３−２は信号の内部経路をバイパスＢ側に変更する。

このように動作させることで、電力増幅器の消費電力を大幅に低減させることが可能となる。

図４は、本発明の第１の実施の形態に関わる設定回路１０６で用いる温度補正特性ＫＴ１、ＫＴ２の一例を表すグラフである。横軸が電力増幅器の動作時の温度であり、縦軸が内部温度補償電流制御回路１０５の出力を表す。

温度補正特性ＫＴ１は通常動作時、すなわち後段増幅器１０３−１、１０３−２の増幅器Ａが動作している場合の特性を表す。一方温度補正特性ＫＴ２は、後段増幅器１０３−１、１０３−２の増幅器Ａが停止し、バイパスＢ経由で信号が出力用位相シフト回路１０４に送られている状態の特性を示す。

この図のように、温度と後段増幅器１０３−１、１０３−２内の増幅器Ａの動作／停止に従い、温度補正特性ＫＴ１、ＫＴ２の設定が必要となる。

図５は、後段増幅器１０３−１、１０３−２のバイパスＢの具体的構成を表す回路図である。

図２では、増幅器ＡおよびバイパスＢと書いたが、例えば実際には本図のような構成を採る。

増幅器Ａは、抵抗Ａｒを周辺回路として有するトランジスタ等の増幅回路である。

バイパスＢは、抵抗Ｒｂ、スイッチＳｂ、容量Ｃｂを含んで構成される。

スイッチＳｂは、バイパスＢを経由させるか否かを決定するスイッチである。

容量Ｃｂは直流成分をカットするための直流カット用容量である。

抵抗Ｒｂはインピーダンス調整用の抵抗である。

容量Ｃｂと抵抗Ｒｂの直列接続によって、このバイパスＢのインピーダンスは決定される。

そして、信号がバイパスＢを経由する場合においても、抵抗Ｒｂと容量Ｃｂにより、初段増幅器１０２−１、１０２−２の出力を、出力用位相シフト回路１０４に低損失で導くことが可能となっている。つまり、バイパスＢの入出力部は、十分にインピーダンス整合を取ることが可能となっている。

増幅器Ａの入力インピーダンスも出力インピーダンスもリアクタンス成分を持つ。

図６は、図５の回路図を実装可能な状態にまで詳細化した等価回路図である。図５と異なり、この図においては、スイッチＳｂはＦＥＴで構成される。スイッチのゲート電位は増幅器Ａのゲート電圧と相補的に制御される。

最大出力時には開いているスイッチの波形が歪む場合がある。これを抑圧するために、スイッチを構成するＦＥＴを直列に接続する。

また、増幅器Ａ側の入出力切り替え様にスイッチＳｂｉａｓを含む。このスイッチＳｂｉａｓは二つのＦＥＴを含んで構成しており、可変電圧源１０７からの出力電圧を抵抗Ａｒに入力するかを決定する。このスイッチＳｂｉａｓもスイッチＳｂと同じ制御信号で制御される。

以上のような構成により、動作形態の異なる大出力時と小出力時で温度特性の補正を変えることで安定して低消費電力で駆動する増幅器を実現することが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に付いて図を用いて説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態に関わる電力増幅器のブロック図である。

この電力増幅器への入力信号は、±４５度の位相シフトを兼ねた入力マッチング回路１０１を介して、１組の初段増幅器１０２−１、１０２−２に分配される。そして後段増幅器１０３−３、１０３−４（第１の実施の形態と相違し、バイパスが存在しないもの）の出力を出力用位相シフト回路１０４で再度位相をシフトして出力を合成する。

後段増幅器１０３−３、１０３−４は、該電力増幅器で期待される出力電力が低くなるにつれて、バイアス電圧（可変電圧源１０７に依存）が低くなるように制御される。更に想定される出力電力が低くなると、初段増幅器１０２−１、１０２−２のバイアス電流を低く設定する。

初段増幅器１０２−１、１０２−２のバイアス電流を低く設定する場合、利得補正のため、過度にバイアス電流が低下する可能性が高くなる。そこでバイアス電流源を二つ設け、スイッチ１１０で切り替えることで制御することを特徴とする。

図８は、本発明の設定回路１０６で用いる温度補正特性ＫＴ１、ＫＴ２の一例を表すグラフである。なお、図４同様、横軸が電力増幅器の動作時の温度であり、縦軸が内部温度補償電流制御回路１０５の出力を表す。

本実施の形態では、温度補正特性ＫＴ１を線形のまま維持するのに対し、温度補正特性ＫＴ２を非線形にするところに特徴がある。このようにすることで、バイアス電流が一様に低下することを防止している。

図９は、本発明の第２の実施の形態における利得変化の一例を示すグラフである。本グラフでは最大出力電力を２７ｄＢｍとしている。

本実施の形態では、出力電力を下げる場合には入力信号のレベルを下げると同時に、後段増幅器１０３−３、１０３−４のバイアス電流を下げ、該電力増幅器の利得を低下させる。

出力電力が１３．５ｄＢｍまで下がると、初段増幅器のバイアス電流を低減し、更に該電力増幅器全体としての利得の低下を図る。

このように動作させることで、電力増幅器の消費電力を大幅に低減することが可能となる。また、第１の実施の形態同様、動作形態の異なる大出力時と小出力時で温度特性の補正を変えることで、低消費電力動作が可能な増幅器を実現することが可能となる。

（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態に付いて説明する。

図１０は、本発明の第３の実施の形態に関わるＧＳＭ／ＥＤＧＥ／Ｗ−ＣＤＭＡ対応電力増幅器モジュールの構成を表すブロック図である。

この図では信号の搬送波周波数が１ＧＨｚ、２ＧＨｚ帯に対応したＧＳＭ／ＥＤＧＥ対応増幅器と、信号の搬送波周波数が１ＧＨｚ、２ＧＨｚ帯に対応したＷ−ＣＤＭＡ増幅器と、制御用のデジタル信号インターフェース回路ＩＦ（本図ではＳＰＩ ＢＵＳを想定）を含んで構成される。

電力増幅器モジュールの信号が入力される端子は、搬送波周波数に応じて1ＧＨｚ帯用（ＬＢＩＮ端子）、２ＧＨｚ帯用（ＨＢＩＮ端子）が用意されている。入力信号は、入力信号の搬送波周波数帯に対応する入力分波回路（１ＧＨｚ側：ＳＷｌ、２ＧＨｚ側ＳＷｈ）に入力される。入力分波回路に入力された信号は、対応する通信方式に応じてＧＳＭ／ＥＤＧＥ増幅器またはＷ−ＣＤＭＡ増幅器に出力される。Ｗ−ＣＤＭＡ増幅器ではバランスマッチング回路を、送受信で同一の周波数を時分割で用いるＧＳＭ／ＥＤＧＥ増幅器ではマッチング回路を経由することとなる。

各増幅器のバイアス設定条件は、制御用のデジタル信号インターフェース回路ＩＦからデジタルアナログ変換回路ＤＡＣでアナログ形式に変更された後に、各増幅器向けのバイアス回路に伝達される。この際、デジタルアナログ変換回路ＤＡＣから図１の設定回路１０６や可変電圧源１０７に対しても設定値が送信される。

各増幅器で増幅された後、マッチング回路（ＧＳＭ／ＥＤＧＥ）、出力マッチング回路（Ｗ−ＣＤＭＡ）を経由した後、外部端子から出力される。図面上では、Ｗ−ＣＤＭＡ高バンド側の増幅器の出力端子はＨＢＯＵＴ Ｗ−ＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ低バンド側の増幅器の出力端子はＬＢＯＵＴ Ｗ−ＣＤＭＡとしている。また、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ高バンド側の出力端子はＨＢＯＵＴ ＧＳＭ、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ低バンド側の出力端子はＬＢＯＵＴ ＷＧＳＭとしている。

この出力端子から先は、用途に応じた回路構成がなされている。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡではバンドがいくつかに分かれているため、各バンドに応じた回路に入力されるようにスイッチで分岐される。一方ＧＳＭ／ＥＤＧＥは特に手を加えられることなく、そのまま電力増幅器モジュールの出力として、外部に出力される。

次に本発明の第３の別の実施の形態に付いて図を用いて説明する。

図１１は、本発明の第３の実施の形態に関わるＧＳＭ／ＥＤＧＥ／Ｗ−ＣＤＭＡ対応電力増幅器モジュールの別の構成を表すブロック図である。なお、本図においては出力側の外部端子以降は図１０と同様であるので省略している。また、使用する周波数や、通信方式は第３の実施の形態と同様である。

この実施の形態では、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ増幅器に関しては、各電力増幅器の出力にカプラＣＡＰｌ、ＣＡＰｈを設ける点に特徴がある。これらのカプラでアンプの出力を検波し、帰還をかけることで、出力電力制御電圧Ｖｒａｍｐ信号に対応した電力を安定して出力できる。

また、図１２は、本発明の第３の実施の形態に関わるＧＳＭ／ＥＤＧＥ／Ｗ−ＣＤＭＡ対応電力増幅器モジュールの別の構成を表すブロック図である。この図は図１１の構成を基礎としており、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ増幅器に関連した処理については図１１と同様である。

本実施の形態では、Ｗ−ＣＤＭＡ増幅器側の処理に特徴がある。Ｗ−ＣＤＭＡ増幅器側の前段にスイッチＳＷｐ１、ＳＷｐ２を設ける。そしてこのスイッチを低出力動作時にはＡｌｌＢｙｐａｓｓを通して信号が流れるように制御する。これによりＷ−ＣＤＭＡ使用時の低出力時には完全に電力増幅器を停止することで消費電力の低減を図ることが可能となる。

図１３は、図１２のバイパス回路の詳細を示す概念図である。また、図１４は図１３のバイパス回路の出力端（図１３ Ａ参照）から見たインピーダンスのスミスチャ−ト表記である。

本図、及び図１２からも明らかな通り、このバイパス回路ではスイッチを入力部分にのみ設ける。電力増幅器を完全に動作停止させた場合には、図１４のスミスチャートに示すように外円に沿ったインピーダンスを採る。これは、適当な長さの線路（図１３ Ｂ参照）を電力増幅器出力と、バイパス経路の間に設けることで、増幅器出力インピーダンスを開放インピーダンスとみなすことができることを示す。

これらのことにより、損失の大きな出力側にスイッチをつけることなく低損失なバイパス切り替えを実現することができる。

このような形で、上記の第１の実施の形態及び第２の実施の形態を適用することが可能となる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態について図１５、１６を用いて説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態の後段増幅器において、増幅器動作とバイパス動作の切り替え操作を行っていたのに対して、出力電力仕様の異なる（小さな）増幅器（１０３１−１、１０３１−２）を切り替えて使用するものである。

例えば、増幅器Ａ、増幅器１０３１−１、１０３１−２が能動素子としてトランジスタを用いる場合、増幅器Ａのトランジスタに比べて、小さな増幅器１０３１−１、１０３１−２のトランジスタのゲート幅を小さくする。

そして、小さな増幅器１０３１−１、１０３１−２は、増幅器Ａより低い電力を出力する。つまり図１６において、出力電力が１５ｄＢｍから２２ｄＢｍの中出力モードで、小さな増幅器１０３１−１、１０３１−２が動作する。

第４の実施の形態では、バイパス切り替えに対して低出力時にも図１６に示すように利得をキープすることができる。

また、小さな増幅器１０３１−１、１０３１−２に切り替え後にも、小さな増幅器１０３１−１、１０３１−２のバイアス電流（電圧）を調整できるように、レベル変換回路１０００を設けて小さな増幅器１０３１−１、１０３１−２を動かしている。

つまり、レベル変換回路１０００の出力で小さな増幅器１０３１−１、１０３１−２のバイアス電流（電圧）が制御できるようになっている。このように、本実施の形態の電力増幅器では、第１の実施の形態の電力増幅器に比べて、増幅器利得をより細かく制御することが可能となる。また、増幅器Ａのトランジスタに比べて、小さな（後段）増幅器を用いる事で効率向上の効果がある。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の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が可能であることは言うまでもない。

本発明の回路は、標準的なＭＯＳデバイス、バイポーラトランジスタで構成できるため、広く電力増幅器の回路に適用できる。具体的には携帯電話用電力増幅器、携帯電話、Ｗ−ＬＡＮなど各種無線用途の利得可変増幅器などにも適用可能である。

１０１…入力マッチング回路、１０２−１、１０２−２…初段増幅器、
１０３−１、１０３−２…後段増幅器、Ａ…増幅器、Ｂ…バイパス、
１０４…出力用位相シフト回路、
１０５…内部温度補償電流制御回路、１０６…設定回路、１０７…可変電圧源、
１０８−１、１０８−２…中段増幅器、１０９…定電流源、１１０…スイッチ、
Ａｒ…抵抗、Ｃｂ…容量、Ｓｂ、Ｓｂｉａｓ…スイッチ、Ｒｂ…抵抗、
ＣＡＰｌ、ＣＡＰｈ…カプラ、ＳＷｈ、ＳＷｌ、ＳＷｐ１、ＳＷｐ２…スイッチ、
Ａｌｌ Ｂｙｐａｓｓ…バイパス。

Claims (11)

1. 入力信号を増幅する第１の増幅器と、前記第１の増幅器の出力由来の信号を増幅する増幅経路と増幅を行わないバイパス経路とを有する第２の増幅器と、を含み、
   前記第１の増幅器の出力が所定の閾値未満のときは前記第２の増幅器は前記バイパス経路を通して前記第１の増幅器の出力由来の信号を出力する電力増幅器。
2. 更に前記第１の増幅器のバイアス電流を制御する設定回路と、前記第１の増幅器に入力されるバイアス電流を生成する第１のバイアス電流源を有し、前記設定回路は前記第２の増幅器の入力信号の伝達経路及び内部温度によって前記第１のバイアス電流源の制御を行う請求項１記載の電力増幅器。
3. 前記設定回路は、前記第２の増幅器の入力信号の伝達経路及び内部温度によって使い分ける第１の温度特性、及び第２の温度特性を有し、前記第１の温度特性及び前記第２の温度特性に基づき前記第１のバイアス電流源の出力電流を決定する請求項２記載の電力増幅器。
4. 更に前記第１の増幅器及び前記第２の増幅器をバイパスする増幅バイパス経路を有し、
   該電力増幅器に期待する出力が所定の値以下の場合、入力信号を前記増幅バイパス経路経由で出力することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の電力増幅器。
5. 入力信号を増幅する第１の増幅器と、前記第１の増幅器の出力由来の信号を増幅する第２の増幅器と、を含み、
   前記第１の増幅器は内部温度によって使い分けられる第１のバイアス電流源及び第２のバイアス電流源からの出力電流を使い分けて動作する電力増幅器。
6. 更に前記第１の増幅器のバイアス電流を制御する設定回路を含み、前記設定回路は前記第１のバイアス電流源又は前記第２のバイアス電流源のいずれを用いるか及び内部温度によって使い分けられる第１の温度特性、及び第２の温度特性を有する請求項５記載の電力増幅器。
7. 前記第１のバイアス電流源又は前記第２のバイアス電流源のいずれを用いるかを該電力増幅器の期待する出力電力によって決定する請求項６記載の電力増幅器。
8. 前記第１のバイアス電流源は該電力増幅器の出力電力が前記第２のバイアス電流源の想定する該電力増幅器の出力電力より小さく、
   前記第１のバイアス電流源で用いる前記第１の温度特性は非線形である請求項７記載の電力増幅器。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項記載の電力増幅器を用いるＷ−ＣＤＭＡ用電力増幅器。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項記載の電力増幅器を用いるマルチバンド用電力増幅器。
11. 請求項１乃至８のいずれか１項記載の電力増幅器を用いる携帯情報端末。

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