JP2020057934A - 電力増幅回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンベロープトラッキングを好適に行うことを可能とする。【解決手段】電力増幅回路は、エミッタが共通電位に電気的に接続され、ベースに第1高周波信号が入力され、コレクタから第3高周波信号を出力する、第1トランジスタと、エミッタが共通電位に電気的に接続され、ベースに第2高周波信号が入力され、コレクタから第4高周波信号を出力する、第2トランジスタと、第2トランジスタのコレクタと第1トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第1容量回路と、第1トランジスタのコレクタと第2トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第2容量回路と、を含む。【選択図】図1
Description
本発明は、電力増幅回路に関する。
無線通信端末装置に搭載される電力増幅回路では、電力効率の向上が求められる。電力効率の向上を図る1つの方式として、入力信号の振幅レベルに応じて電力増幅回路の電源電圧を制御する、エンベロープトラッキング方式がある。
下記の特許文献1には、エンベロープトラッキング方式の電力増幅モジュールが記載されている。
現在、第2世代移動通信システム(例えば、GSM(登録商標))、第3世代移動通信システム(例えば、W−CDMA、UMTS、CDMA2000 1x)及び第4世代移動通信システム(例えば、LTE(Long Term Evolution)、LTE−Advanced)が、運用されている。更に、第5世代移動通信システム(5G)が、実用化されようとしている。第5世代移動通信システムでは、高周波信号の周波数は、3.3GHzから4.2GHz/3.3GHzから3.8GHzの3.5GHz帯及び4.5GHzから4.99GHzの4.5GHz帯が例示される。変調信号の帯域に注目すると、W−CDMAでは、1.25MHz、LTEでは20MHz、LTE−Advanceでは、60MHz、5Gでは200MHzと増加している。従って、変調帯域幅が広がることで、エンベロープトラッカー側の速度が変調帯域幅に追いつかないので、エンベロープトラッカー側を離散的な制御を行う事で、変調帯域幅が広がってもその信号速度まで対応することができる。
ディジタル制御でエンベロープトラッキングを行う電源回路は、高周波信号の変調信号帯域が上記のように高くなると、電力増幅回路の電源電圧を変調信号のエンベロープ信号に追随させることが困難になる。このため、例えば、エンベロープ信号より遅い周期で、階段状(ステップ状)の信号を発生させる方式が検討されている。
電力増幅回路内のトランジスタの利得は、電源電圧依存性がある。従って、電源電圧の波形がステップ状に変化すると、電力増幅回路の利得が、ステップ状に変化してしまう。従って、エンベロープトラッキングの電源がステップ状に変化すると、電力増幅回路は、離散的な利得で増幅してしまうため、アナログ的な滑らかな増幅を行うことができない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、離散的な電圧を出力するエンベロープトラッキング方式での電力増幅器の連続的な増幅ができることを目的とする。
本発明の一側面の電力増幅回路は、正極性の第1高周波信号及び負極性の第2高周波信号を含む第1高周波差動信号を増幅して、負極性の第3高周波信号及び正極性の第4高周波信号を含む第2高周波差動信号を出力する電力増幅回路であって、エミッタが共通電位に電気的に接続され、ベースに第1高周波信号が入力され、コレクタから第3高周波信号を出力する、第1トランジスタと、エミッタが共通電位に電気的に接続され、ベースに第2高周波信号が入力され、コレクタから第4高周波信号を出力する、第2トランジスタと、第2トランジスタのコレクタと第1トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第1容量回路と、第1トランジスタのコレクタと第2トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第2容量回路と、を含む。
本発明によれば、利得の電源電圧依存性を抑制し、ディジタル方式のエンベロープトラッキングを使用した電力増幅を好適に行うことが可能となる。
以下に、本発明の電力増幅回路の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第2の実施の形態以降では第1の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。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の電力増幅器の構成を示す図である。電力増幅器1は、無線周波数の高周波差動信号RF1を増幅して、無線周波数の高周波差動信号RF3を出力する。高周波差動信号RF1は、正極性の高周波信号RF1Pと、負極性の高周波信号RF1Nと、を含む。高周波差動信号RF3は、正極性の高周波信号RF3Pと、負極性の高周波信号RF3Nと、を含む。
図1は、第1の実施の形態の電力増幅器の構成を示す図である。電力増幅器1は、無線周波数の高周波差動信号RF1を増幅して、無線周波数の高周波差動信号RF3を出力する。高周波差動信号RF1は、正極性の高周波信号RF1Pと、負極性の高周波信号RF1Nと、を含む。高周波差動信号RF3は、正極性の高周波信号RF3Pと、負極性の高周波信号RF3Nと、を含む。
高周波差動信号RF1が、本開示の「第1高周波差動信号」に対応する。高周波信号RF1Pが、本開示の「第1高周波信号」に対応する。高周波信号RF1Nが、本開示の「第2高周波信号」に対応する。
電力増幅器1は、携帯電話装置で例示される移動体通信装置において、音声、データ等の各種信号を基地局へ送信するために利用可能である。電力増幅器1は、1個の半導体チップ(ダイ)上に形成されても良い。
電力増幅器1は、第1段の電力増幅回路2と、第2段の電力増幅回路3と、を含む。第1の実施の形態では、電力増幅回路の段数を2段としたが、本開示はこれに限定されない。電力増幅回路の段数は、1段であっても良いし、3段以上であっても良い。
電力増幅回路2は、高周波差動信号RF1を増幅する。そして、電力増幅回路2は、増幅後の高周波差動信号RF2を電力増幅回路3に出力する。高周波差動信号RF2は、正極性の高周波信号RF2Pと、負極性の高周波信号RF2Nと、を含む。電力増幅回路3は、高周波差動信号RF2を増幅する。そして、電力増幅回路3は、増幅後の高周波差動信号RF3を出力する。
高周波差動信号RF2が、本開示の「第2高周波差動信号」に対応する。高周波信号RF2Nが、本開示の「第3高周波信号」に対応する。高周波信号RF2Pが、本開示の「第4高周波信号」に対応する。
高周波差動信号RF1、高周波差動信号RF2及び高周波差動信号RF3の周波数は、数百MHz(メガヘルツ)から数十GHz(ギガヘルツ)程度が例示されるが、本開示はこれに限定されない。
以下、電力増幅回路2の構成を説明する。なお、電力増幅回路3の構成は、電力増幅回路2の構成と同様であるので、説明を省略する。
電力増幅回路2は、差動増幅回路である。電力増幅回路2は、トランジスタQ1及びQ2を含む。
トランジスタQ1が、本開示の「第1トランジスタ」に対応する。トランジスタQ2が、本開示の「第2トランジスタ」に対応する。
第1の実施の形態では、トランジスタQ1及びQ2は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Heterojunction Bipolar Transistor:HBT)が例示されるが、本開示はこれに限定されない。トランジスタQ1及びQ2は、例えば、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)であっても良い。トランジスタQ1及びQ2は、複数の単位トランジスタ(フィンガーとも言う)を電気的に並列接続した、マルチフィンガートランジスタであっても良い。単位トランジスタとは、トランジスタが構成される最小限の構成を言う。
トランジスタQ1のエミッタ及びトランジスタQ2のエミッタは、基準電位に電気的に接続されている。基準電位は接地電位が例示されるが、本開示はこれに限定されない。
トランジスタQ1は、コレクタ−ベース間容量CCB1を有する。コレクタ−ベース間容量CCB1は、コレクタ(N型半導体)とベース(P型半導体)との間の接合容量である。同様に、トランジスタQ2は、コレクタ−ベース間容量CCB2を有する。
電力増幅回路2は、バイアス回路11及び12を含む。バイアス回路11は、電源電位Vccbの供給を受けて、一定のバイアス電位(バイアス電流)を、トランジスタQ1のベースに出力する。バイアス回路12は、電源電位Vccbの供給を受けて、一定のバイアス電位(バイアス電流)を、トランジスタQ2のベースに出力する。
電力増幅回路2は、チョークインダクタ13及び14を含む。トランジスタQ1のコレクタは、チョークインダクタ13を介して、電源回路31に電気的に接続されている。トランジスタQ2のコレクタは、チョークインダクタ14を介して、電源回路31に電気的に接続されている。
チョークインダクタ13及び14は、交流電力を通さない機能を担っている。チョークインダクタ13及び14は、高周波差動信号RF1及び高周波差動信号RF2の周波数帯域に対して、十分に高いインピーダンスを有するものとする。つまり、チョークインダクタ13及び14のインピーダンスは、高周波差動信号RF1及び高周波差動信号RF2の周波数帯域を考慮するに際して、無視できるものとする。また、チョークインダクタ13及び14は、高周波差動信号RF1及び高周波差動信号RF2の電源回路31への漏洩を抑制する。
電源回路31は、高周波差動信号RF1の振幅レベルに応じた電源電位VCC1を、チョークインダクタ13を介してトランジスタQ1のコレクタに出力するとともに、チョークインダクタ14を介してトランジスタQ2のコレクタに出力する。
つまり、電源回路31は、高周波差動信号RF1の振幅レベルに応じて電力増幅回路2の電源電位VCC1を制御することにより電力効率の向上を図るエンベロープトラッキング制御を行う、エンベロープトラッカーである。
電力増幅回路2は、カップリングコンデンサ15及び16を含む。カップリングコンデンサ15の一端は、トランジスタQ1のベースに電気的に接続されている。トランジスタQ1のベースには、カップリングコンデンサ15を介して、正極性の高周波信号RF1Pが入力される。カップリングコンデンサ16の一端は、トランジスタQ2のベースに電気的に接続されている。トランジスタQ2のベースには、カップリングコンデンサ16を介して、負極性の高周波信号RF1Nが入力される。
トランジスタQ1及びQ2の各々は、コレクタ出力のエミッタ接地回路として動作する。従って、トランジスタQ1は、正極性の高周波信号RF1Pを反転増幅した、負極性の高周波信号RF2Nを、コレクタから出力する。また、トランジスタQ2は、負極性の高周波信号RF1Nを反転増幅した、正極性の高周波信号RF2Pを、コレクタから出力する。
電力増幅回路2が差動増幅回路であるので、トランジスタQ1のサイズ(フィンガー数)とトランジスタQ2のサイズ(フィンガー数)とは同じであることが好ましいが、本開示はこれに限定されない。
電力増幅回路2は、更に、トランジスタCP1及びCP2を含む。
トランジスタCP1のコレクタは、トランジスタQ2のコレクタに電気的に接続されている。トランジスタCP1のベースは、トランジスタQ1のベースに電気的に接続されている。
第1の実施の形態では、トランジスタCP1のエミッタは、トランジスタCP1のベース(トランジスタQ1のベース)に電気的に接続されていることとするが、本開示はこれに限定されない。トランジスタCP1のエミッタは、何処にも接続されず、オープン(フローティング)であっても良い。但し、トランジスタCP1のエミッタがトランジスタCP1のベースに電気的に接続されていれば、トランジスタCP1のエミッタの電位が安定し、ノイズ耐性が高くなり、ノイズを抑制できる。
トランジスタCP2のコレクタは、トランジスタQ1のコレクタに電気的に接続されている。トランジスタCP2のベースは、トランジスタQ2のベースに電気的に接続されている。
第1の実施の形態では、トランジスタCP2のエミッタは、トランジスタCP2のベース(トランジスタQ2のベース)に電気的に接続されていることとするが、本開示はこれに限定されない。トランジスタCP2のエミッタは、何処にも接続されず、オープン(フローティング)であっても良い。但し、トランジスタCP2のエミッタがトランジスタCP2のベースに電気的に接続されていれば、トランジスタCP2のエミッタの電位が安定し、ノイズ耐性が高くなり、ノイズを抑制できる。
つまり、トランジスタCP1及びCP2は、トランジスタQ1のベースとトランジスタQ2のコレクタとの間及びトランジスタQ2のベースとトランジスタQ1のコレクタとの間を、クロスカップリングする。
トランジスタCP1が、本開示の「第3トランジスタ」及び「第1容量回路」に対応する。トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量値は、トランジスタQ1とトランジスタQ2のベース電位が同じ場合、コレクタ−ベース間容量CCB2とおよそ同じ値にすることが多い。トランジスタCP2が、本開示の「第4トランジスタ」及び「第2容量回路」に対応する。トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量値は、トランジスタQ1とトランジスタQ2のベース電位が同じ場合、コレクタ−ベース間容量CCB1とおよそ同じ値とすることが多い。
トランジスタCP1及びCP2の作用について説明するに先立って、比較例について説明する。比較例の一例として、電力増幅回路2及び3がトランジスタCP1及びCP2を含まない場合を想定する。
図2は、トランジスタの、コレクタ−ベース間電圧と、コレクタ−ベース間容量と、の関係を示す図である。図2の波形41に示すように、トランジスタのコレクタ−ベース間容量は、コレクタ−ベース間電圧が高くなるほど小さくなり、コレクタ−ベース間電圧が低くなるほど大きくなるように、非線形に変化する。
コレクタから出力される出力信号は、コレクタ−ベース間容量を介して、ベースに帰還される。ここで、エミッタ接地回路は、反転増幅回路である。つまり、コレクタから出力される出力信号の電圧の極性は、ベースに入力される入力信号の電圧の極性に対して、反転する。従って、コレクタ−ベース間容量は、負帰還作用を有し、利得を低下させる作用を有する。負帰還の強さ(利得の低下度合い)は、コレクタ−ベース間容量が大きいほど(コレクタ−ベース間電圧が低いほど)強く、コレクタ−ベース間容量が小さいほど(コレクタ−ベース間電圧が高いほど)弱い。つまり、電力増幅回路の利得は、電源電圧依存性が強い。
図3は、比較例の電力増幅回路の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す図である。波形51は、コレクタ−ベース間電圧が第1電圧V1の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形52は、コレクタ−ベース間電圧が第2電圧V2(V1<V2)の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形53は、コレクタ−ベース間電圧が第3電圧V3(V2<V3)の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形54は、コレクタ−ベース間電圧が第4電圧V4(V3<V4)の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形55は、コレクタ−ベース間電圧が第5電圧V5(V4<V5)の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形56は、コレクタ−ベース間電圧が第6電圧V6(V5<V6)の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。
先に説明したように、負帰還の強さ(利得の低下度合い)は、コレクタ−ベース間容量が大きいほど(コレクタ−ベース間電圧が低いほど)強く、コレクタ−ベース間容量が小さいほど(コレクタ−ベース間電圧が高いほど)弱い。従って、図3に示すように、コレクタ−ベース間電圧が低いほど、利得が低くなり、コレクタ−ベース間電圧が高いほど、利得が高くなる。
図4は、比較例の電力増幅回路の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す図である。もし、仮に、エンベロープトラッカーである電源回路31が、コレクタ−ベース間電圧を、V2からV6まで滑らか(連続的、アナログ的)に変化させることができれば、波形61に示すように、電力増幅回路の利得を一定にすることができる。
しかしながら、電源回路31は、高周波信号の変調信号帯域が高くなると、電力増幅回路の電源電圧を滑らかに制御することができなくなる。つまり、電源電圧の波形が、階段状(ステップ状、離散的)に変化してしまう。
図5は、電源電圧の例を示す図である。波形71は、高周波信号を示す。波形72は、電源電圧の一例を示す。波形73は、電源電圧の他の一例を示す。
ディジタル制御でエンベロープトラッキングを行う電源回路31は、高周波信号の変調信号帯域が高くなると、電力増幅回路の電源電圧を滑らかに制御することができなくなる。つまり、波形72又は73に示すように、電源電圧の波形が、階段状(ステップ状、離散的)に変化してしまう。
利得の電源電圧依存性が強いと、波形72又は73に含まれる高調波成分(高周波成分)が、高周波信号の帯域に変調され、高周波出力信号に重畳されてしまう。
図6は、比較例の電力増幅回路の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す図である。電源回路31が、コレクタ−ベース間電圧を、V2→V3→V4→V5→V6と階段状(ステップ状、離散的)に変化させると、波形81に示すように、電力増幅回路の利得が、大きく変動する。例えば、高周波信号の電力がP1のときに、電源回路31が、コレクタ−ベース間電圧をV2からV3に変化させると、矢印82で示すように、電力増幅回路の利得の変化量は大きい。つまり、電力増幅回路は、線形増幅を行うことができない。
ここで、再び図1を参照すると、第1の実施の形態の電力増幅回路2は、トランジスタCP1及びCP2を有する。
トランジスタCP1のコレクタは、トランジスタQ2のコレクタに電気的に接続され、トランジスタCP1のベースは、トランジスタQ1のベースに電気的に接続されている。従って、高周波信号RF2Pは、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量を介して、トランジスタQ1のベースに帰還される。ここで、トランジスタQ2のコレクタから出力される高周波信号RF2Pの電圧の極性は、トランジスタQ1のベースに入力される高周波信号RF1Pの電圧の極性と、同極性である。従って、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量は、正帰還作用を有し、トランジスタQ1の利得を上昇させる作用を有する。
トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量は、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1と実質的に同じであることが好ましい。即ち、トランジスタCP1のサイズ(フィンガー数)は、トランジスタQ1のサイズ(フィンガー数)と同じであることが好ましい。これにより、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量の正帰還作用による電圧上昇量は、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1の負帰還作用による電圧低下量と実質的に同じになる。但し、本開示はこれに限定されない。
同様に、トランジスタCP2のコレクタは、トランジスタQ1のコレクタに電気的に接続され、トランジスタCP2のベースは、トランジスタQ2のベースに電気的に接続されている。従って、高周波信号RF2Nは、トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量を介して、トランジスタQ2のベースに帰還される。ここで、トランジスタQ1のコレクタから出力される高周波信号RF2Nの電圧の極性は、トランジスタQ2のベースに入力される高周波信号RF1Nの電圧の極性と、同極性である。従って、トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量は、正帰還作用を有し、トランジスタQ2の利得を上昇させる作用を有する。
トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量は、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間容量CCB2と実質的に同じであることが好ましい。即ち、トランジスタCP2のサイズ(フィンガー数)は、トランジスタQ2のサイズ(フィンガー数)と同じであることが好ましい。これにより、トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量の正帰還作用による電圧上昇量は、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間容量CCB2の負帰還作用による電圧低下量と実質的に同じになる。但し、本開示はこれに限定されない。
例えば、高周波差動信号RF1及びRF2の電圧振幅が小さい場合は、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1と、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量と、は、実質的に同じになる。また、トランジスタQ1のコレクタ電位と、トランジスタQ2のコレクタ電位と、は、実質的に同じになる。また、トランジスタQ1のベース電位と、トランジスタQ2のベース電位と、は、実質的に同じになる。従って、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1の負帰還作用による電圧低下量と、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量の正帰還作用による電圧上昇量と、は、実質的に同じになる。これにより、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1の負帰還作用による電圧低下量は、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量の正帰還作用による電圧上昇量により、相殺される。
図7は、第1の実施の形態の電力増幅回路の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す図である。波形91は、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ−ベース間電圧が第1電圧V1の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形92は、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ−ベース間電圧が第2電圧V2の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形93は、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ−ベース間電圧が第3電圧V3の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形94は、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ−ベース間電圧が第4電圧V4の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形95は、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ−ベース間電圧が第5電圧V5の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。波形96は、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ−ベース間電圧が第6電圧V6の場合の、高周波信号の電力と、利得と、の関係を示す。
電力増幅回路2では、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1の負帰還作用による電圧低下量は、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量の正帰還作用による電圧上昇量により、相殺される。同様に、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間容量CCB2の負帰還作用による電圧低下量は、トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量の正帰還作用による電圧上昇量により、相殺される。従って、電力増幅回路2では、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ−ベース間電圧が変化しても、利得の低下が抑制される。つまり、電力増幅回路の利得は、電源電圧依存性が弱い。
電力増幅回路2では、利得の電源電圧依存性が弱い。従って、電力増幅回路2は、波形72又は73(図5参照)に含まれる高調波成分(高周波成分)が高周波信号の帯域に変調されることを抑制することができ、高周波出力信号に重畳されることを抑制することができる。
また、電源回路31が、コレクタ−ベース間電圧を、V2→V3→V4→V5→V6と階段状(ステップ状、離散的)に変化させても、電力増幅回路2は、波形101に示すように、利得の変動を抑制することができる。例えば、高周波信号の電力がP1のときに、電源回路31が、コレクタ−ベース間電圧をV2からV4に変化させても、矢印102で示すように、電力増幅回路の利得の変化量は、矢印82(図6参照)よりも抑制される。これにより、電力増幅回路2は、非線形性を抑制することができ、線形性を高めることができる。
以上説明したように、電力増幅回路2は、トランジスタCP1及びCP2を備えることにより、利得の電源電圧依存性を弱めることができる。
これにより、電力増幅回路2は、電源電圧(図5の波形72及び73参照)の高調波が高周波信号の帯域に変調されることを抑制することができ、高周波信号に重畳されることを抑制することができる。
また、電力増幅回路2は、電源回路31がコレクタ−ベース間電圧を階段状(ステップ状、離散的)に変化させても、利得の変動を抑制することができる。これにより、電力増幅回路2は、非線形性を抑制することができ、線形性を高めることができる。
これにより、電力増幅回路2は、エンベロープトラッキングを好適に行うことができる。
(第2の実施の形態)
図8は、第2の実施の形態の電力増幅器の構成を示す図である。電力増幅器1Aは、電力増幅回路2A及び3Aを含む。電力増幅回路2Aは、電力増幅回路2と比較して、コンデンサC1、C2、C3及びC4を、更に含む。電力増幅回路3Aの回路構成は、電力増幅回路2Aの回路構成と同様であるので、説明を省略する。
図8は、第2の実施の形態の電力増幅器の構成を示す図である。電力増幅器1Aは、電力増幅回路2A及び3Aを含む。電力増幅回路2Aは、電力増幅回路2と比較して、コンデンサC1、C2、C3及びC4を、更に含む。電力増幅回路3Aの回路構成は、電力増幅回路2Aの回路構成と同様であるので、説明を省略する。
コンデンサC1が、本開示の「第1コンデンサ」に対応する。コンデンサC2が、本開示の「第2コンデンサ」に対応する。
コンデンサC3が、本開示の「第3コンデンサ」に対応する。トランジスタCP1とコンデンサC3との並列接続回路が、本開示の「第1容量回路」に対応する。
コンデンサC4が、本開示の「第4コンデンサ」に対応する。トランジスタCP2とコンデンサC4との並列接続回路が、本開示の「第2容量回路」に対応する。
コンデンサC1は、トランジスタQ1のコレクタと、トランジスタQ1のベースと、の間に電気的に接続されている。つまり、コンデンサC1は、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1と並列接続されている。従って、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量は、コンデンサC1と、コレクタ−ベース間容量CCB1と、の和である。
トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1が非線形の容量であるのに対して、コンデンサC1は、線形の容量である。従って、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量は、非線形性が抑制され、線形性が高められる。
トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量の非線形性を抑制する観点からは、コンデンサC1の容量を大きくすることが好ましい。但し、コンデンサC1の容量を大きくし過ぎると、電力増幅回路2Aの周波数特性の低下等を招く可能性がある。従って、コンデンサC1の容量は、電力増幅回路2Aの周波数特性の低下等が許容できる範囲内で、できるだけ大きくすることが好ましい。但し、本開示はこれに限定されない。
コンデンサC1が設けられたことに対応して、コンデンサC3が、トランジスタQ2のコレクタと、トランジスタQ1のベースと、の間に電気的に接続されている。つまり、コンデンサC3は、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量と並列接続されている。従って、トランジスタQ2のコレクタと、トランジスタQ1のベースと、の間の総容量は、コンデンサC3と、トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量と、の和である。
トランジスタCP1のコレクタ−ベース間容量が非線形の容量であるのに対して、コンデンサC3は、線形の容量である。従って、トランジスタQ2のコレクタとトランジスタQ1のベースとの間の総容量は、非線形性が抑制され、線形性が高められる。
コンデンサC3の容量は、コンデンサC1の容量と実質的に同じであることが好ましい。これにより、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量の負帰還作用による電圧低下量は、トランジスタQ2のコレクタとトランジスタQ1のベースとの間の総容量の正帰還作用による電圧上昇量により、相殺される。但し、本開示はこれに限定されない。
同様に、コンデンサC2は、トランジスタQ2のコレクタと、トランジスタQ2のベースと、の間に電気的に接続されている。つまり、コンデンサC2は、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間容量CCB2と並列接続されている。従って、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量は、コンデンサC2と、コレクタ−ベース間容量CCB2と、の和である。
トランジスタQ2のコレクタ−ベース間容量CCB2が非線形の容量であるのに対して、コンデンサC2は、線形の容量である。従って、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量は、非線形性が抑制され、線形性が高められる。
トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量の非線形性を抑制する観点からは、コンデンサC2の容量を大きくすることが好ましい。但し、コンデンサC2の容量を大きくし過ぎると、電力増幅回路2Aの周波数特性の低下等を招く可能性がある。従って、コンデンサC2の容量は、電力増幅回路2Aの周波数特性の低下等が許容できる範囲内で、できるだけ大きくすることが好ましい。但し、本開示はこれに限定されない。
コンデンサC2が設けられたことに対応して、コンデンサC4が、トランジスタQ1のコレクタと、トランジスタQ2のベースと、の間に電気的に接続されている。つまり、コンデンサC4は、トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量と並列接続されている。従って、トランジスタQ1のコレクタと、トランジスタQ2のベースと、の間の総容量は、コンデンサC4と、トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量と、の和である。
トランジスタCP2のコレクタ−ベース間容量が非線形の容量であるのに対して、コンデンサC4は、線形の容量である。従って、トランジスタQ1のコレクタとトランジスタQ2のベースとの間の総容量は、非線形性が抑制され、線形性が高められる。
コンデンサC4の容量は、コンデンサC2の容量と実質的に同じであることが好ましい。これにより、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量の負帰還作用による電圧低下量は、トランジスタQ1のコレクタとトランジスタQ2のベースとの間の総容量の正帰還作用による電圧上昇量により、相殺される。但し、本開示はこれに限定されない。
以上説明したように、電力増幅回路2Aは、各部の容量の非線形性が抑制され、線形性が高められているので、より好適に増幅を行うことができる。これにより、電力増幅回路2Aは、エンベロープトラッキングをより好適に行うことができる。
(第3の実施の形態)
図9は、第3の実施の形態の電力増幅器の構成を示す図である。電力増幅器1Bは、電力増幅回路2B及び3Bを含む。電力増幅回路2Bは、電力増幅回路2Aと比較して、トランジスタCP1及びCP2を含んでいない。電力増幅回路3Bの回路構成は、電力増幅回路2Bの回路構成と同様であるので、説明を省略する。
図9は、第3の実施の形態の電力増幅器の構成を示す図である。電力増幅器1Bは、電力増幅回路2B及び3Bを含む。電力増幅回路2Bは、電力増幅回路2Aと比較して、トランジスタCP1及びCP2を含んでいない。電力増幅回路3Bの回路構成は、電力増幅回路2Bの回路構成と同様であるので、説明を省略する。
コンデンサC1が、本開示の「第1コンデンサ」に対応する。コンデンサC2が、本開示の「第2コンデンサ」に対応する。コンデンサC3が、本開示の「第3コンデンサ」及び「第1容量回路」に対応する。コンデンサC4が、本開示の「第4コンデンサ」及び「第2容量回路」に対応する。
トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量の負帰還作用による電圧低下量は、トランジスタQ2のコレクタとトランジスタQ1のベースとの間の総容量の正帰還作用による電圧上昇量により、概ね打ち消されれば、完全に相殺されなくても良いと考えることもできる。この観点から、電力増幅回路2Bは、トランジスタCP1を含んでいない。
コンデンサC3の容量は、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量と同じであることが好ましい。但し、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量が非線形であるのに対して、コンデンサC3の容量は、線形である。従って、コンデンサC3の容量を、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量と完全に同じにすることはできない。そこで、コンデンサC3の容量は、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の電圧変動範囲内において、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の総容量と概ね同じであることが好ましい。つまり、コンデンサC3の容量は、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間の電圧変動範囲内において、コンデンサC1の容量と、トランジスタQ1のコレクタ−ベース間容量CCB1と、の和であることが好ましい。但し、本開示はこれに限定されない。
同様に、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量の負帰還作用による電圧低下量は、トランジスタQ1のコレクタとトランジスタQ2のベースとの間の総容量の正帰還作用による電圧上昇量により、概ね打ち消されれば、完全に相殺されなくても良いと考えることもできる。この観点から、電力増幅回路2Bは、トランジスタCP2を含んでいない。
コンデンサC4の容量は、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量と同じであることが好ましい。但し、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量が非線形であるのに対して、コンデンサC4の容量は、線形である。従って、コンデンサC4の容量を、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量と完全に同じにすることはできない。そこで、コンデンサC4の容量は、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の電圧変動範囲内において、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の総容量と概ね同じであることが好ましい。つまり、コンデンサC4の容量は、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間の電圧変動範囲内において、コンデンサC2の容量と、トランジスタQ2のコレクタ−ベース間容量CCB2と、の和であることが好ましい。但し、本開示はこれに限定されない。
以上説明したように、電力増幅回路2Bは、電力増幅回路2Aと比較して、素子数を削減することができる。これにより、電力増幅回路2Bは、電力増幅回路2Aと比較して、回路規模を抑制することができる。
なお、上記した実施の形態は、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/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
1、1A、1B 電力増幅器
2、2A、2B、3、3A、3B 電力増幅回路
11、12 バイアス回路
13、14 チョークインダクタ
15、16 カップリングコンデンサ
31 電源回路
C1、C2、C3、C4 コンデンサ
CP1、CP2、Q1、Q2 トランジスタ
2、2A、2B、3、3A、3B 電力増幅回路
11、12 バイアス回路
13、14 チョークインダクタ
15、16 カップリングコンデンサ
31 電源回路
C1、C2、C3、C4 コンデンサ
CP1、CP2、Q1、Q2 トランジスタ
Claims (7)
- 正極性の第1高周波信号及び負極性の第2高周波信号を含む第1高周波差動信号を増幅して、負極性の第3高周波信号及び正極性の第4高周波信号を含む第2高周波差動信号を出力する電力増幅回路であって、
エミッタが共通電位に電気的に接続され、ベースに前記第1高周波信号が入力され、コレクタから前記第3高周波信号を出力する、第1トランジスタと、
エミッタが共通電位に電気的に接続され、ベースに前記第2高周波信号が入力され、コレクタから前記第4高周波信号を出力する、第2トランジスタと、
前記第2トランジスタのコレクタと前記第1トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第1容量回路と、
前記第1トランジスタのコレクタと前記第2トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第2容量回路と、
を含む、
電力増幅回路。 - 請求項1に記載の電力増幅回路であって、
前記第1容量回路は、コレクタが前記第2トランジスタのコレクタに電気的に接続され、ベースが前記第1トランジスタのベースに電気的に接続された、第3トランジスタを含み、
前記第2容量回路は、コレクタが前記第1トランジスタのコレクタに電気的に接続され、ベースが前記第2トランジスタのベースに電気的に接続された、第4トランジスタを含む、
電力増幅回路。 - 請求項2に記載の電力増幅回路であって、
前記第1トランジスタのコレクタとベースとの間に電気的に接続された、第1コンデンサと、
前記第2トランジスタのコレクタとベースとの間に電気的に接続された、第2コンデンサと、
を更に含み、
前記第1容量回路は、前記第2トランジスタのコレクタと前記第1トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第3コンデンサを更に含み、
前記第2容量回路は、前記第1トランジスタのコレクタと前記第2トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第4コンデンサを更に含む、
電力増幅回路。 - 請求項2又は3に記載の電力増幅回路であって、
前記第3トランジスタのコレクタ−ベース間容量は、前記第1トランジスタのコレクタ−ベース間容量と実質的に同じであり、
前記第4トランジスタのコレクタ−ベース間容量は、前記第2トランジスタのコレクタ−ベース間容量と実質的に同じである、
電力増幅回路。 - 請求項2から4のいずれか1項に記載の電力増幅回路であって、
前記第3トランジスタのエミッタは、前記第3トランジスタのベースに電気的に接続され、
前記第4トランジスタのエミッタは、前記第4トランジスタのベースに電気的に接続されている、
電力増幅回路。 - 請求項1に記載の電力増幅回路であって、
前記第1トランジスタのコレクタとベースとの間に電気的に接続された、第1コンデンサと、
前記第2トランジスタのコレクタとベースとの間に電気的に接続された、第2コンデンサと、
を更に含み、
前記第1容量回路は、前記第2トランジスタのコレクタと前記第1トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第3コンデンサを含み、
前記第2容量回路は、前記第1トランジスタのコレクタと前記第2トランジスタのベースとの間に電気的に接続された、第4コンデンサを含む、
電力増幅回路。 - 請求項3又は6に記載の電力増幅回路であって、
前記第3コンデンサの容量は、前記第1コンデンサの容量と実質的に同じであり、
前記第4コンデンサの容量は、前記第2コンデンサの容量と実質的に同じである、
電力増幅回路。
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