JP2015115835A - 電力増幅モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】エンベロープトラッキング方式を採用する電力増幅モジュールにおいて、線形性を向上させる。
【解決手段】電力増幅モジュールは、ベースに第１の無線周波数信号が入力され、エミッタが接地される第１のバイポーラトランジスタと、ベースに第１の定電圧が供給され、第１の無線周波数信号の振幅に応じて変動する第１の電源電圧がコレクタに供給され、エミッタが第１のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、第１の無線周波数信号を増幅した第１の増幅信号をコレクタから出力する第２のバイポーラトランジスタと、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、電力増幅モジュールに関する。

無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を増幅する電力増幅モジュールでは、増幅トランジスタのベース・コレクタ間の寄生容量が周波数特性に影響を与えることがある。そこで、例えば、特許文献１では、この寄生容量と並列にインダクタを設けることにより、周波数特性を改善する構成が提案されている。

また、電力増幅モジュールでは、消費電力を低減させることが求められる。そこで、例えば、特許文献２には、入力信号の振幅レベルに応じて電力増幅モジュールの電源電圧を制御することによって電力効率の向上を図る構成（いわゆる、エンベロープトラッキング方式）が開示されている。

特開２００５−１７６３３１号公報 特開平３−２７６９１２号公報

特許文献１に開示されているように、ベース・コレクタ間の寄生容量と並列にインダクタを設けることにより周波数特性を改善することができるが、エンベロープトラッキング方式では、電源電圧に応じたゲイン変動が問題となる。具体的には、エンベロープトラッキング方式では、電源電圧に応じて増幅トランジスタのベース・コレクタ間容量が変動する。そして、ベース・コレクタ間容量の変動によって、電力増幅モジュールのゲインが変動し、線形性が低下してしまうことがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、エンベロープトラッキング方式を採用する電力増幅モジュールにおいて、線形性を向上させることを目的とする。

本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、ベースに第１の無線周波数信号が入力され、エミッタが接地される第１のバイポーラトランジスタと、ベースに第１の定電圧が供給され、第１の無線周波数信号の振幅に応じて変動する第１の電源電圧がコレクタに供給され、エミッタが第１のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、第１の無線周波数信号を増幅した第１の増幅信号をコレクタから出力する第２のバイポーラトランジスタと、を備える。

本発明によれば、エンベロープトラッキング方式を採用する電力増幅モジュールにおいて、線形性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。 ＲＦ部の構成の一例を示す図である。 固定の電源電圧を用いて電力増幅を行った場合の電力損失の一例を示す図である。 エンベロープトラッキングによる可変の電源電圧を用いて電力増幅を行った場合の電力損失の一例を示す図である。 電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 電力増幅モジュールの構成の他の一例を示す図である。 電力増幅モジュールの構成の他の一例を示す図である。 電力増幅モジュールの構成の他の一例を示す図である。 一般的な電力増幅モジュールにおける、ゲイン変動のシミュレーション結果を示す図である。 図８に示した電力増幅モジュールにおける、ゲイン変動のシミュレーション結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。送信ユニット１００は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、音声やデータなどの各種信号を基地局へ送信するために用いられる。本実施形態の送信ユニット１００は、無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）における複数の周波数帯域に対応している。なお、移動体通信機は基地局から信号を受信するための受信ユニットも備えるが、ここでは説明を省略する。

図１に示すように、送信ユニット１００は、ベースバンド部１１０、ＲＦ部１１１、電源回路１１２、電力増幅モジュール１１３、フロントエンド部１１４、及びアンテナ１１５を含んで構成される。

ベースバンド部１１０は、ＨＳＵＰＡ（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の変調方式に基づいて、音声やデータなどの入力信号を変調し、変調信号を出力する。本実施形態では、ベースバンド部１１０から出力される変調信号は、振幅および位相をＩＱ平面上で表したＩＱ信号（Ｉ信号及びＱ信号）として出力される。ＩＱ信号の周波数は、例えば、数ＭＨｚから数１０ＭＨｚ程度である。

ＲＦ部１１１は、ベースバンド部１１０から出力されるＩＱ信号から、無線送信を行うためのＲＦ信号（ＲＦｉｎ）を生成する。ＲＦ信号は、例えば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。また、ＲＦ部１１１は、ＩＱ信号に基づいて変調信号の振幅レベルを検出し、電力増幅モジュール１１３に供給される電源電圧ＶｃｃがＲＦ信号の振幅レベルに応じたレベルとなるように、電源回路１１２に対して電源制御信号ＣＴＲＬを出力する。つまり、ＲＦ部１１１は、エンベロープトラッキングを行うために、図２に記載の電源制御信号ＣＴＲＬを出力する。

なお、ＲＦ部１１１において、ＩＱ信号からＲＦ信号へのダイレクトコンバージョンが行われるのではなく、ＩＱ信号が中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換され、ＩＦ信号からＲＦ信号が生成されることとしてもよい。

図１に記載の電源回路１１２は、ＲＦ部１１１から出力される電源制御信号ＣＴＲＬに応じたレベルの電源電圧Ｖｃｃを生成し、電力増幅モジュール１１３に供給する。電源回路１１２は、例えば、電源制御信号ＣＴＲＬに応じたレベルの電源電圧Ｖｃｃを入力電圧（例えばバッテリ電圧等）から生成するＤＣ−ＤＣコンバータを含むことができる。

電力増幅モジュール１１３は、電源回路１１２から供給される電源電圧Ｖｃｃに基づいて、ＲＦ部１１１から出力されるＲＦ信号（ＲＦｉｎ）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し、増幅信号（ＲＦｏｕｔ）を出力する。

フロントエンド部１１４は、増幅信号（ＲＦｏｕｔ）に対するフィルタリングや、基地局から受信する受信信号とのスイッチングなどを行う。フロントエンド部１１４から出力される増幅信号は、アンテナ１１５を介して基地局に送信される。

図２は、ＲＦ部１１１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、ＲＦ部１１１は、遅延回路２００，２０１、ＲＦ変調部２０２、振幅レベル検出部２０３、歪み補償部２０４、及びデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０５を含んで構成される。

遅延回路２００，２０１は、ＲＦ信号が電力増幅モジュール１１３に入力されるタイミングと、ＲＦ信号の振幅レベルに応じた電源電圧Ｖｃｃが電力増幅モジュール１１３に供給されるタイミングとを合わせるために、ＩＱ信号を所定時間遅延させる回路である。

ＲＦ変調部２０２は、ＩＱ信号からＲＦ信号を生成して出力する。具体的には、ＲＦ変調部２０２は、例えば、Ｉ信号と搬送波信号とを乗算器で合成するとともに、Ｑ信号と、９０度位相をずらした搬送波信号とを乗算器で合成し、これらの合成信号を減算器で合成することにより、ＲＦ信号を得ることができる。

振幅レベル検出部２０３は、ＩＱ信号に基づいて変調信号の振幅レベルを検出する。ここで検出される振幅レベルは、ＲＦ変調部２０２から出力されるＲＦ信号の振幅レベルに応じたものとなる。

歪み補償部２０４は、エンベロープトラッキングを行う際に増幅信号に振幅歪みが発生しないように、電源電圧Ｖｃｃのレベルを調整する。電力増幅モジュール１１３に用いられるトランジスタは、電源電圧Ｖｃｃによってゲイン特性が変化することがある。そのため、電力増幅モジュール１１３において線形性を保つためには、ゲインが一定となるように電源電圧Ｖｃｃを制御する必要がある。歪み補償部２０４は、例えば、トランジスタのゲイン特性に基づいた、変調信号の振幅レベルと電源電圧Ｖｃｃのレベルとの対応関係を示すテーブルを記憶しておくことができる。そして、歪み補償部２０４は、このテーブルに基づいて、電源電圧Ｖｃｃを変調信号の振幅レベルに応じたレベルとするための電源制御信号を出力することができる。

ＤＡＣ２０５は、歪み補償部２０４から出力される電源制御信号をアナログ信号に変換して出力する。

図３及び図４を参照して、エンベロープトラッキングによる電源電圧制御の一例を説明する。図３には、固定の電源電圧を用いて電力増幅を行った場合の電力損失の一例が示されている。図３に示すように、ＲＦ信号の振幅レベルが大きく変化する場合、ＲＦ信号の振幅の最大レベルに合わせた固定の電源電圧を採用すると、ＲＦ信号の振幅レベルが小さい区間における電力損失は大きなものとなる。

図４には、エンベロープトラッキングによる可変の電源電圧を用いて電力増幅を行った場合の電力損失の一例が示されている。図４に示すように、ＲＦ信号の振幅レベルに応じて電源電圧を変動させることにより、電力損失を低減させることができる。

本実施形態では、電源回路１１２は、ＲＦ部１１１から出力される電源制御信号に基づいて、電力増幅モジュール１１３に供給される電源電圧Ｖｃｃを、ＲＦ信号の振幅レベルに応じたレベルに制御する。

図５は、電力増幅モジュール１１３の構成の一例を示す図である。図５に示すように、電力増幅モジュール１１３Ａは、トランジスタ５００，５０１、キャパシタ５０２、抵抗５０３〜５０５、インダクタ５０６、整合回路（ＭＮ：Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）５０７、バイアス回路５０８、及び定電圧回路５０９を含んで構成される。なお、電力増幅モジュール１１３Ａを構成する各トランジスタは、バイポーラトランジスタである。例えば、各トランジスタは、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）とすることができる。後述する他の構成においても同様である。

トランジスタ５００（第１のバイポーラトランジスタ）は、ベースに、キャパシタ５０２及び抵抗５０５を介してＲＦ信号（ＲＦｉｎ）（第１の無線周波数信号）が入力され、コレクタが、トランジスタ５０１のエミッタと接続され、エミッタが接地される。

トランジスタ５０１（第２のバイポーラトランジスタ）は、ベースに、抵抗５０４を介して定電圧Ｖｃｎｓｔ（第１の定電圧）が供給され、コレクタに、インダクタ５０６を介して電源電圧Ｖｃｃ（第１の電源電圧）が供給され、エミッタが、トランジスタ５００のコレクタと接続される。

バイアス回路５０８は、トランジスタ５００にバイアス電圧を供給する回路であり、トランジスタ５２０及び抵抗５２１，５２２を含んで構成される。トランジスタ５２０（第３のバイポーラトランジスタ）は、ベースに、バイアスを制御するための制御電圧Ｖｃｔｒｌ（第１のバイアス制御電圧）が抵抗５２１を介して供給され、コレクタに電源電圧（例えば、バッテリ電圧Ｖｂａｔ）が供給され、エミッタが、抵抗５２２を介してトランジスタ５００のベースに接続される。

定電圧回路５０９は、トランジスタ５０１のベースに供給するための定電圧Ｖｃｎｓｔ（例えば、１．８Ｖ）を生成するための回路であり、トランジスタ５３０、抵抗５３１，５３２、及びキャパシタ５３３を含んで構成される。トランジスタ５３０は、コレクタに、制御電圧Ｖｃｔｒｌ（例えば、２．８Ｖ）が抵抗５０３を介して供給され、ベースが、抵抗５３１，５３２の接続点に接続され、エミッタが接地される。抵抗５３１，５３２は、直列に接続され、一端がトランジスタ５３１のコレクタに接続され、他端が接地される。キャパシタ５３３は、一端がトランジスタ５３１のコレクタに接続され、他端が接地される。

なお、図５に示す構成では、定電圧回路５０９が、バイアスを制御するための制御電圧Ｖｃｔｒｌに基づいて定電圧Ｖｃｎｓｔを生成することとしたが、制御電圧Ｖｃｔｒｌとは異なる電源電圧に基づいて定電圧Ｖｃｎｓｔを生成することとしてもよい。また、定電圧Ｖｃｎｓｔが、電力増幅モジュール１１３Ａの外部から供給されることとしてもよい。

図５に示す電力増幅モジュール１１３Ａにおいて、トランジスタ５００，５０１は、カスコード接続された増幅回路を構成している。ここで、トランジスタ５０１において、ベース電圧は一定であるため、エミッタ電圧は、ベース電圧より閾値電圧低い一定の電圧である。従って、トランジスタ５００のコレクタ電圧も一定となる。

トランジスタ５００は、コレクタ電圧が一定（ＡＣ接地）であるため、ＲＦ信号（ＲＦｉｎ）の電圧増幅ゲインはゼロである。一方、トランジスタ５００に流れる電流は、ＲＦ信号（ＲＦｉｎ）に応じたものとなる。即ち、トランジスタ５００は、ＲＦ信号（ＲＦｉｎ）に応じた電流を流す可変電流源として動作する。

トランジスタ５０１は、ベース電圧が一定（ＡＣ接地）であるため、ベース接地増幅回路として動作する。これにより、ＲＦ信号（ＲＦｉｎ）を増幅した増幅信号（ＲＦｏｕｔ）が、トランジスタ５０１のコレクタから整合回路５０７を介して出力される。

上述のとおり、トランジスタ５００のコレクタ電圧は一定である。即ち、トランジスタ５００におけるゲインは、電源電圧Ｖｃｃの変動によらず一定である。また、トランジスタ５０１は、ベース接地増幅回路であるため、電源電圧Ｖｃｃに応じたベース・コレクタ間の寄生容量の変化がゲインに与える影響は小さい。

このように、電力増幅モジュール１１３Ａでは、カスコード接続されたトランジスタ５００，５０１により増幅回路を構成しているため、一般的なエミッタ接地増幅回路を用いる場合と比較して、電源電圧Ｖｃｃに応じたゲイン変動を抑制することができる。従って、エンベロープトラッキング方式を採用する電力増幅モジュール１１３Ａにおいて、線形性を向上させることができる。

なお、電力増幅モジュール１１３Ａにおいて、カスコード接続された増幅回路の上段のトランジスタ５０１のフィンガー数は、下段のトランジスタ５００のフィンガー数より少なくてもよい。電流容量の観点では、上段のトランジスタ５０１のフィンガー数は、下段のトランジスタ５００のフィンガー数以上である方がよい。一方、ゲイン変動抑制の観点では、上段のトランジスタ５０１のフィンガー数は、下段のトランジスタ５００のフィンガー数より少ない方がいい。ただし、上段のトランジスタのフィンガー数を少なくし過ぎると、電流容量が不足することとなる。即ち、トランジスタ５００，５０１のフィンガー数は、電流容量とゲイン変動抑制のトレードオフを考慮して定めることができる。

図６は、電力増幅モジュールの構成の他の一例を示す図である。なお、図５に示した要素と同一又は同等の要素については、同一又は同等の符号を付して説明を省略する。電力増幅モジュール１１３Ｂは、低周波数帯域（Ｌｏｗ Ｂａｎｄ）及び高周波数帯域（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄ）の２つの周波数帯域に対応したものである。図６では、低周波数帯域用の要素には符号の末尾に「Ｌ」が付され、高周波数帯域用の要素には符号の末尾に「Ｈ」が付されている。なお、ここでは、２つの周波数帯域に対応した電力増幅モジュールの例を示すが、周波数帯域の数は３つ以上であってもよい。

図６に示すように、電力増幅モジュール１１３Ｂは、低周波数帯域用のトランジスタ５００Ｌ及びバイアス回路５０８Ｌを備えている。また、電力増幅モジュール１１３Ｂは、高周波数帯域用のトランジスタ５００Ｈ及びバイアス回路５０８Ｈを備えている。

低周波数帯域用のトランジスタ５００Ｌ（第１のバイポーラトランジスタ）は、ベースに、キャパシタ５０２Ｌを介して低周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦｎｉＬ）（第１の無線周波数信号）が入力され、コレクタが、トランジスタ５０１のエミッタに接続され、エミッタが接地される。また、低周波数帯域用のバイアス回路５０８Ｌは、トランジスタ５２０Ｌ（第３のバイポーラトランジスタ）を含み、低周波数帯域用の制御端子（第１の制御端子）から入力される制御電圧ＶｃｔｒｌＬに基づいて、トランジスタ５００Ｌにバイアスを供給する。

高周波数帯域用のトランジスタ５００Ｈ（第４のバイポーラトランジスタ）は、ベースに、キャパシタ５０２Ｈを介して高周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦｎｉＨ）（第２の無線周波数信号）が入力され、コレクタが、トランジスタ５０１のエミッタに接続され、エミッタが接地される。また、高周波数帯域用のバイアス回路５０８Ｈは、トランジスタ５２０Ｈ（第５のバイポーラトランジスタ）を含み、高周波数帯域用の制御端子（第２の制御端子）から入力される制御電圧ＶｃｔｒｌＨに基づいて、トランジスタ５００Ｈにバイアスを供給する。

電力増幅モジュール１１３Ｂでは、低周波数帯域モードでの動作と、高周波数帯域モードでの動作との切り替えは、制御電圧ＶｃｔｒｌＬ，ＶｃｔｒｌＨによって行われる。

例えば、低周波数帯域モードで動作する場合、制御電圧ＶｃｔｒｌＬはハイレベル（例えば２．８Ｖ）に設定され、制御電圧ＶｃｔｒｌＨはローレベル（例えばゼロＶ）に設定される。この場合、低周波数帯域用のバイアス回路５０８Ｌは動作する一方、高周波数帯域用のバイアス回路５０８Ｈは動作しない。また、定電圧回路５０９は、制御電圧ＶｃｔｒｌＬに基づいて、定電圧Ｖｃｎｓｔ（例えば１．８Ｖ）を生成する。これにより、カスコード接続されたトランジスタ５００Ｌ，５０１が増幅回路として動作し、低周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦｉｎＬ）を増幅した増幅信号（ＲＦｏｕｔ）が、トランジスタ５０１のコレクタから整合回路５０７を介して出力される。

また例えば、高周波数帯域モードで動作する場合、制御電圧ＶｃｔｒｌＬはローレベル（例えばゼロＶ）に設定され、制御電圧ＶｃｔｒｌＨはハイレベル（例えば２．８Ｖ）に設定される。この場合、低周波数帯域用のバイアス回路５０８Ｌは動作しない一方、高周波数帯域用のバイアス回路５０８Ｈは動作する。また、定電圧回路５０９は、制御電圧ＶｃｔｒｌＨに基づいて、定電圧Ｖｃｎｓｔ（例えば１．８Ｖ）を生成する。これにより、カスコード接続されたトランジスタ５００Ｈ，５０１が増幅回路として動作し、高周波数帯域のＲＦ信号（ＲＦｉｎＨ）を増幅した増幅信号（ＲＦｏｕｔ）が、トランジスタ５０１のコレクタから整合回路５０７を介して出力される。

そして、電力増幅モジュール１１３Ｂでは、何れのモードで動作する場合においても、図５に示した電力増幅モジュール１１３Ａの場合と同様に、カスコード接続された増幅回路によって、電源電圧Ｖｃｃに応じたゲインの変動が抑制される。

また、電力増幅モジュール１１３Ｂにおいては、制御電圧ＶｃｔｒｌＬ，ＶｃｔｒｌＨによってバイアス回路５０８Ｌ，５０８Ｈの動作を切り替える構成とすることにより、カスコード接続における上側のトランジスタ５０１が、トランジスタ５００Ｌ，５００Ｈで共有されている。従って、カスコード接続の上側のトランジスタを低周波数帯域用と高周波数帯域用に別々に設ける場合と比較して、回路サイズを小さくすることができる。

図７は、電力増幅モジュールの構成の他の一例を示す図である。なお、図５に示した要素と同一又は同等の要素については、同一又は同等の符号を付して説明を省略する。電力増幅モジュール１１３Ｃは、ドライブ段及びパワー段の二段構成となっている。図７では、ドライブ段の要素には、符号の末尾に「Ｄ」が付され、パワー段の要素には、符号の末尾に「Ｐ」が付されている。

電力増幅モジュール１１３Ｃのドライブ段においては、バイアス回路５０８Ｄは、制御電圧ＶｃｔｒｌＤに基づいて、トランジスタ５００Ｄに対してバイアスを供給する。また、定電圧回路５０９Ｄは、制御電圧ＶｃｔｒｌＤ（第１の制御電圧）に基づいて定電圧ＶｃｎｓｔＤ（第１の定電圧）を生成する。そして、カスコード接続されたトランジスタ５００Ｄ，５０１Ｄは、エンベロープ制御される電源電圧ＶｃｃＤ（第１の電源電圧）に基づいて、ＲＦ信号（ＲＦｉｎ）を増幅した増幅信号（第１の増幅信号）を、トランジスタ５０１Ｄのコレクタから出力する。

電力増幅モジュール１１３Ｃのパワー段には、ドライブ段から出力される増幅信号が、整合回路７００を介して入力される。電力増幅モジュール１１３Ｃのパワー段においては、バイアス回路５０８Ｐが、制御電圧ＶｃｔｒｌＰ（第２の制御電圧）に基づいて、トランジスタ５００Ｐに対してバイアスを供給する。また、定電圧回路５０９Ｐが、制御電圧ＶｃｔｒｌＰに基づいて定電圧ＶｃｎｓｔＰ（第２の定電圧）を生成する。そして、カスコード接続されたトランジスタ５００Ｐ（第６のバイポーラトランジスタ）及びトランジスタ５０１Ｐ（第７のバイポーラトランジスタ）は、エンベロープ制御される電源電圧ＶｃｃＰ（第２の電源電圧）に基づいて、パワー段から入力される信号を増幅した増幅信号（ＲＦｏｕｔ）（第２の増幅信号）を、トランジスタ５０１Ｐのコレクタから整合回路５０７を介して出力する。

このように、二段構成の電力増幅モジュール１１３Ｃにおいても、図５に示した電力増幅モジュール１１３Ａの場合と同様に、カスコード接続された増幅回路によって、電源電圧ＶｃｃＤ，ＶｃｃＰに応じたゲインの変動が抑制される。

なお、電力増幅モジュール１１３Ｃにおいては、ドライブ段とパワー段で別々に定電圧回路が設けられているが、ドライブ段とパワー段の定電圧回路は共有されていてもよい。また、電力増幅モジュール１１３Ｃの外部から定電圧が供給されることとしてもよい。

また、電力増幅モジュール１１３Ｃにおいては、ドライブ段とパワー段の両方がエンベロープ制御されることとしたが、ドライブ段とパワー段の一方のみがエンベロープ制御されることとしてもよい。

図８は、電力増幅モジュールの構成の他の一例を示す図である。なお、図６又は図７に示した要素と同一又は同等の要素については、同一又は同等の符号を付して説明を省略する。

電力増幅モジュール１１３Ｄは、図７に示す電力増幅モジュール１１３Ｃにおけるドライブ段を、図６に示す電力増幅モジュール１１３Ｂと同等の構成としたものである。図８では、ドライブ段の要素には符号の末尾に「Ｄ」が付され、パワー段の要素には符号の末尾に「Ｐ」が付されている。また、低周波数帯域用の要素には符号の末尾に「Ｌ」が付され、高周波数帯域用の要素には符号の末尾に「Ｈ」が付されている。なお、ここでは二段構成の電力増幅モジュールの例を示すが、電力増幅モジュールは三段以上の構成であってもよい。

図８に示すように、ドライブ段を低周波数帯域と高周波数帯域に対応した構成とする場合において、パワー段の増幅回路を、低周波数帯域と高周波数帯域で共有することができる。これにより、パワー段の増幅回路を低周波数帯域用と高周波数帯域用に別々に設ける場合と比較して、回路サイズを小さくすることができる。

図９Ａは、一般的な電力増幅モジュールにおける、ゲイン変動のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図８に示した電力増幅モジュール１１３Ｄのカスコード接続増幅回路を、一般的なエミッタ接地増幅回路とした場合における、低周波数帯域モードでのドライブ段のゲイン変動のシミュレーション結果を示している。

また、図９Ｂは、図８に示した電力増幅モジュールにおける、ゲイン変動のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図８に示した電力増幅モジュール１１３Ｄにおける、低周波数帯域モードでのドライブ段のゲイン変動のシミュレーション結果を示している。

図９Ａ及び図９Ｂにおいて、横軸は、増幅信号（ＲＦｏｕｔ）のレベル（ｄＢｍ）、縦軸は、電源電圧Ｖｃｃが４．０Ｖの場合のゲインとの差（ｄＢ）を示す。図９Ａに示すように、一般的な構成では、電源電圧Ｖｃｃを０．９Ｖから４．０Ｖの範囲で変化させた場合のゲイン変動は約２．４６ｄＢとなっている。一方、図９Ｂに示すように、電力増幅モジュール１１３Ｄでは、電源電圧Ｖｃｃを０．９Ｖから４．０Ｖの範囲で変化させた場合のゲイン変動は約０．６８ｄＢとなっている。これらのシミュレーション結果によれば、本実施形態に示したように、増幅回路をカスコード接続とすることにより、電源電圧Ｖｃｃに応じたゲイン変動が抑制されることがわかる。

以上、本実施形態について説明した。本実施形態によれば、カスコード接続されたトランジスタにより増幅回路を構成しているため、一般的なエミッタ接地増幅回路を用いる場合と比較して、電源電圧Ｖｃｃに応じたゲイン変動を抑制することができる。従って、エンベロープトラッキング方式を採用する電力増幅モジュールにおいて、線形性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、例えば図６に示したように、カスコード接続の上段のトランジスタを、複数の周波数帯域で共有することができる。これにより、電力増幅モジュールの回路サイズを小さくすることができる。

なお、本実施形態は、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／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。

１００ 送信ユニット
１１０ ベースバンド部
１１１ ＲＦ部
１１２ 電源回路
１１３ 電力増幅モジュール
１１４ フロントエンド部
１１５ アンテナ
２００，２０１ 遅延回路
２０２ ＲＦ変調部
２０３ 振幅レベル検出部
２０４ 歪み補償部
２０５ ＤＡＣ
５００，５０１，５２０，５３０ トランジスタ
５０２，５３３ キャパシタ
５０３〜５０５，５２１，５２２，５３１，５３２ 抵抗
５０６ インダクタ
５０７，７００ 整合回路
５０８ バイアス回路
５０９ 定電圧回路

Claims (6)

1. ベースに第１の無線周波数信号が入力され、エミッタが接地される第１のバイポーラトランジスタと、
   ベースに第１の定電圧が供給され、前記第１の無線周波数信号の振幅に応じて変動する第１の電源電圧がコレクタに供給され、エミッタが前記第１のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、前記第１の無線周波数信号を増幅した第１の増幅信号をコレクタから出力する第２のバイポーラトランジスタと、
   を備える電力増幅モジュール。
2. 請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記第１のバイポーラトランジスタのベースにエミッタフォロア接続され、ベースに供給される第１のバイアス制御電圧に基づいて、前記第１のバイポーラトランジスタにバイアスを供給する第３のバイポーラトランジスタと、
   前記第１のバイアス制御電圧に基づいて前記第１の定電圧を生成する定電圧回路と、
   をさらに備える電力増幅モジュール。
3. 請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
   ベースに第２の無線周波数信号が入力され、エミッタが接地される第４のバイポーラトランジスタをさらに備え、
   前記第２のバイポーラトランジスタは、選択的に入力される前記第１又は第２の無線周波数信号の振幅に応じて変動する前記第１の電源電圧がコレクタに入力され、エミッタが前記第１及び第４のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、前記第１又は第２の無線周波数信号を増幅した前記第１の増幅信号をコレクタから出力する、
   電力増幅モジュール。
4. 請求項３に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記第１のバイポーラトランジスタのベースにエミッタフォロア接続され、ベースに供給される第１のバイアス制御電圧に基づいて、前記第１のバイポーラトランジスタにバイアスを供給する第３のバイポーラトランジスタと、
   前記第４のバイポーラトランジスタのベースにエミッタフォロア接続され、ベースに供給される第２のバイアス制御電圧に基づいて、前記第１のバイポーラトランジスタにバイアスを供給する第５のバイポーラトランジスタと、
   前記第１又は第２のバイアス制御電圧に基づいて前記第１の定電圧を生成する定電圧回路と、
   をさらに備える電力増幅モジュール。
5. 請求項４に記載の電力増幅モジュールであって、
   前記第１のバイアス制御電圧が入力され、前記第３のバイポーラトランジスタのベース及び前記定電圧回路と接続される第１の制御端子と、
   前記第２のバイアス制御電圧が入力され、前記第５のバイポーラトランジスタのベース及び前記定電圧回路と接続される第２の制御端子と、
   をさらに備える電力増幅モジュール。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
   ベースに前記第１の増幅信号が入力され、エミッタが接地される第６のバイポーラトランジスタと、
   ベースに第２の定電圧が供給され、前記第１の無線周波数信号の振幅に応じて変動する第２の電源電圧がコレクタに供給され、エミッタが前記第６のバイポーラトランジスタのコレクタと接続され、前記第１の増幅信号を増幅した第２の増幅信号をコレクタから出力する第７のバイポーラトランジスタと、
   をさらに備える電力増幅モジュール。

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