JP6680235B2 - 電力増幅回路および高周波モジュール - Google Patents

電力増幅回路および高周波モジュール Download PDF

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Description

本発明は、電力増幅回路および高周波モジュールに関する。
近年、電力増幅回路の高効率化技術として、エンベロープトラッキング方式が知られている。エンベロープトラッキング方式とは、入力信号の包絡線の振幅に応じて電源電圧の振幅を変化させる高周波増幅技術である。より詳細には、増幅素子のドレイン電圧を出力電圧に応じて変化させることにより、固定電圧での動作時に生じる電力のロスを減らし、高効率化を実現する技術である（例えば、特許文献１参照）。
例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）の変調信号のように、平均電力とピーク電力の比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が大きい信号の場合、固定電圧で増幅素子を動作させると、平均電力時には低効率となる。一方、エンベロープトラッキング方式では、増幅素子のドレイン電圧を出力電力に応じて変化させることで、平均電力時とピーク電力時の双方において高効率化することができる。
特許文献１に記載の電力増幅回路は、ベースに入力される信号を増幅してコレクタから出力するトランジスタと、当該トランジスタのベース−コレクタ間に設けられ、トランジスタのベース−コレクタ間の寄生容量と比較して容量値の電圧依存性が低いキャパシタとを備えている。
国際公開第２０１３／１７６１４７号
従来技術にかかる電力増幅回路では、電源電圧が小さいときと大きいときの高周波電力のゲインの偏差（ゲイン偏差）は、ゲインが略一定であるリニアゲイン領域において小さく、かつ、エンベロープトラッキング動作時の電源制御信号（エンベロープ信号）は電源電圧に対して線形性を示さないため、電源電圧を増加してもゲインを増加することができず、電力効率を向上することができないという問題がある。
上記課題に鑑み、本発明は、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を向上することができる電力増幅回路および高周波モジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明にかかる電力増幅回路の一態様は、ベースに入力される高周波信号を増幅してコレクタから出力する増幅素子と、前記増幅素子のベースとコレクタとの間に設けられた可変容量と、を備え、前記増幅素子のコレクタには、前記高周波信号の振幅の包絡線に応じて変動する電源電圧が供給され、前記可変容量は、前記電源電圧が増加したときに容量値が低下する。
これにより、電力増幅回路において、リニアゲイン領域において、電源電圧が小さいときと大きいときの高周波電力のゲイン偏差を大きくすることができ、エンベロープトラッキング動作時の電源制御信号（エンベロープ信号）の線形性を向上することができる。したがって、電力増幅回路において、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を向上することができる。
また、さらに、前記可変容量と直列に接続された抵抗を備えてもよい。
これにより、抵抗を可変容量に直列に接続することにより、増幅素子の負帰還量を細かく調整することができる。したがって、電源電圧の変動による高周波電力のゲインの変動を細かく調整することができる。
また、前記可変容量は、ダイオードであり、前記ダイオードのアノードは、前記増幅素子のベースに接続され、前記ダイオードのカソードは、前記増幅素子のコレクタに接続されていてもよい。
これにより、増幅素子のコレクタに印加される電源電圧の増加に対して、ダイオードの容量値は自動的に低下する。したがって、電源電圧によって電力増幅回路のゲインを自動的に調整することができる。よって、リニアゲイン領域のゲイン偏差を容易に調整し、エンベロープトラッキング動作時の電源制御信号（エンベロープ信号）の線形性を向上することができる。したがって、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を容易に向上することができる。
また、前記増幅素子は、直列に複数段接続されており、前記可変容量は、複数段の前記増幅素子のうち前記高周波信号が最初に入力される前記増幅素子のベースとコレクタとの間に接続されていてもよい。
これにより、電力増幅回路から出力される増幅された高周波信号のゲインをより大きくすることができ、高周波信号の線形性を高めることができる。また、複数段の増幅素子のうち、高周波信号が最初に入力される初段の増幅素子に可変容量を設けることにより、リニアゲイン領域のゲイン偏差の調整を効率よく行うことができる。
また、本発明にかかる高周波モジュールの一態様は、上述した特徴を有する電力増幅回路と、前記電力増幅回路に高周波信号を出力するＲＦＩＣとを備える。
これにより、リニアゲイン領域のゲイン偏差を大きくすることができ、エンベロープトラッキング動作時の電源制御信号（エンベロープ信号）の線形性を向上した高周波モジュールを提供することができる。したがって、高周波モジュールにおいて、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を向上することができる。
また、前記電源電圧を制御する制御回路を備えてもよい。
これにより、制御回路により電源電圧が制御されるので、エンベロープトラッキング動作に応じて簡便に電源制御信号（エンベロープ信号）の線形性を向上し、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を向上することができる。
また、前記制御回路は、前記高周波信号の振幅の包絡線に応じて変動する前記電源電圧を生成するエンベロープトラッキング回路であってもよい。
これにより、エンベロープトラッキング回路により直接電源電圧が供給されるので、エンベロープトラッキング動作時の電源制御信号（エンベロープ信号）の線形性をより適切に向上し、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を効率よく向上することができる。
本発明によれば、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を向上することができる電力増幅回路および高周波モジュールを提供することができる。
実施の形態１にかかる高周波モジュールの構成を示す概念図である。 エンベロープトラッキング方式における電源電圧と高周波信号との関係を示す図である。 実施の形態１にかかる電力増幅回路の構成を示す概念図である。 比較例にかかるトランジスタの出力電力とゲインとの関係の一例を示す図である。 実施の形態１にかかるトランジスタの出力電力とゲインとの関係の一例を示す図である。 トランジスタの電源電圧とベース−コレクタ間の寄生容量との関係の一例を示す図である。 実施の形態２にかかる電力増幅回路の構成を示す概念図である。 実施の形態３にかかる電力増幅回路の構成を示す概念図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１について、図１を用いて説明する。
［１．高周波モジュールの構成］
はじめに、本実施の形態にかかる高周波モジュール１および電力増幅回路１０の構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる高周波モジュール１の構成を示す概念図である。図２は、エンベロープトラッキング方式における電源電圧と高周波信号との関係を示す図である。
図１に示すように、高周波モジュール１は、電力増幅回路１０と、制御回路２０と、ＲＦＩＣ３０と、ＢＢＩＣ４０とを備えている。高周波モジュール１の出力端子（Ｏｕｔｐｕｔ）には、アンテナ（図示せず）が接続される。
電力増幅回路１０は、ＲＦＩＣ３０から出力される高周波信号（ＲＦ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し、増幅した信号を出力する増幅回路である。
電力増幅回路１０では、エンベロープトラッキング方式を用いて高周波信号を増幅する。エンベロープトラッキング方式では、図２に示すように、変調された高周波信号（図２に示す波形Ａ）から振幅情報として振幅の包絡線（エンベロープ）（図２に示す波形Ｂ）が取り出される。電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２（図２に示す波形Ｃ）が、増幅素子であるトランジスタ１１ａおよび１１ｂに供給される。このとき、電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２がエンベロープに応じて変動することにより、トランジスタ１１ａおよび１１ｂを、飽和状態に近い状態で動作させることができる。なお、電力増幅回路１０の構成については、後に詳述する。
制御回路２０は、電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２の電圧値を制御して、電力増幅回路１０に供給する制御回路である。より具体的には、制御回路２０は、ＢＢＩＣ４０から出力される高周波信号の振幅の包絡線（エンベロープ）に応じて変動する電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２を生成するエンベロープトラッキング回路であり、生成した電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２を電力増幅回路１０に供給する。制御回路２０は、例えば、ＤＣＤＣコンバータにより構成され、入力電圧からエンベロープに応じたレベルの電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２を生成する。
また、制御回路２０は、例えば高周波モジュール１が搭載された端末等のバッテリ（図示せず）に接続されており、バッテリからバッテリ電圧ＶＢＡＴを供給される。制御回路２０は、図２に示したように、高周波信号の変調信号（図２に示す波形Ａ）からエンベロープ（図２に示す波形Ｂ）を取り出し、エンベロープに応じたレベルの電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２を生成し、電力増幅回路１０に供給する。
なお、制御回路２０は、電力増幅回路１０の構成の一部としてもよい。つまり、電力増幅回路１０は、制御回路２０を含む構成であってもよい。
ＲＦＩＣ３０は、移動体通信機に必要な高周波アナログ送受信回路およびその制御回路のうち、デュプレクサ、送信用電力増幅器、アンテナスイッチ等を除く大部分を集積化した回路である。ＲＦＩＣ３０は、ＢＢＩＣ４０から出力されるＩＱ信号（Ｉ信号およびＱ信号）から、無線送信を行うための高周波信号（ＲＦ信号）を生成する。ＩＱ信号とは、後述するように、振幅および位相をＩＱ平面上で表した信号である。ＲＦ信号の周波数は、例えば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。
なお、ＲＦＩＣ３０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。
ＢＢＩＣ４０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ベースバンド集積回路である。本実施の形態では、ＢＢＩＣ４０から出力される変調信号は、ＩＱ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。
ＢＢＩＣ４０は、ＩＱ信号に基づいて変調信号の振幅レベルを検出し、電力増幅回路１０に印加される電源電圧Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２がＲＦ信号の振幅レベルに応じたレベルとなるように、制御回路２０に対して電源制御信号（エンベロープ信号）を出力する。つまりＢＢＩＣ４０は、エンベロープトラッキングを行うために電源制御信号を出力する。
なお、高周波モジュール１において、電力増幅回路１０の出力端子と高周波モジュール１の出力端子（Ｏｕｔｐｕｔ）との間には、フロントエンド回路（図示せず）が設けられていてもよい。フロントエンド回路は、増幅信号に対するフィルタリングや、基地局から受信される受信信号とのスイッチングなどを行う回路である。フロントエンド回路から出力される増幅信号は、高周波モジュール１の出力端子（Ｏｕｔｐｕｔ）に接続されたアンテナ（図示）を介して基地局に送信される。
［２．電力増幅回路の構成］
ここで、電力増幅回路１０の構成について詳細に説明する。図３は、本実施の形態にかかる電力増幅回路１０の構成を示す概念図である。
図３に示すように、電力増幅回路１０は、トランジスタ１１ａおよび１１ｂと、インダクタ１２ａおよび１２ｂと、バイアス回路１３ａおよび１３ｂと、抵抗１４ａおよび１４ｂと、整合回路１５ａ、１５ｂおよび１５ｃと、可変容量１７とを備えている。電力増幅回路１０は、例えばＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）チップにより構成されている。
トランジスタ１１ａおよび１１ｂは、例えばＨＢＴで構成され、ＲＦＩＣ３０から出力されたＲＦ信号を増幅する増幅素子である。
トランジスタ１１ａは、ベースに入力されるＲＦ信号を電源電圧Ｖｃｃ１を用いて増幅するエミッタ接地回路を構成している。トランジスタ１１ａのベースには、整合回路１５ａが接続されており、整合回路１５ａから出力されたＲＦ信号が入力される。また、トランジスタ１１ａのベースには、抵抗１４ａを介してバイアス回路１３ａが接続されており、整合回路１５ａから出力されたＲＦ信号に所定のバイアス電圧が重畳される。トランジスタ１１ａのコレクタには、インダクタ１２ａを介して制御回路２０が接続されている。トランジスタ１１ａのコレクタには、制御回路２０から、ＲＦ信号の振幅レベルに応じて制御される電源電圧Ｖｃｃ１が印加される。また、トランジスタ１１ａのコレクタは、整合回路１５ｂを介してトランジスタ１１ｂのベースに接続されている。トランジスタ１１ａのエミッタは、グランドに接続されている。
トランジスタ１１ｂは、ベースに入力されるＲＦ信号を電源電圧Ｖｃｃ２を用いて増幅するエミッタ接地回路を構成している。トランジスタ１１ａと同様、トランジスタ１１ｂのベースには、整合回路１５ｂが接続されており、整合回路１５ｂから出力されたＲＦ信号が入力される。また、トランジスタ１１ｂのベースには、抵抗１４ｂを介してバイアス回路１３ｂが接続されており、整合回路１５ｂから出力されたＲＦ信号に所定のバイアス電圧が重畳される。トランジスタ１１ｂのコレクタには、インダクタ１２ｂを介して制御回路２０が接続されている。トランジスタ１１ｂのコレクタには、制御回路２０から、ＲＦ信号の振幅レベルに応じて制御される電源電圧Ｖｃｃ２が印加される。また、トランジスタ１１ｂのコレクタは、整合回路１５ｃを介して出力端子（Ｏｕｔｐｕｔ）に接続されている。トランジスタ１１ｂのエミッタは、グランドに接続されている。
バイアス回路１３ａおよび１３ｂは、それぞれトランジスタ１１ａおよび１１ｂを動作点にバイアスするための回路である。バイアス回路１３ａおよび１３ｂは、例えば、ＨＢＴ等のトランジスタで構成されている。
バイアス回路１３ａは、トランジスタ１１ａのベースとグランドとの間に接続されている。図示を省略するが、バイアス回路１３ａを構成するトランジスタのコレクタには、例えば高周波モジュール１が搭載された端末等のバッテリから供給されるバッテリ電圧ＶＢＡＴがバイアス電圧として印加される。バイアス回路１３ａを構成するトランジスタのエミッタは、トランジスタ１１ａのベースに接続されている。
同様に、バイアス回路１３ｂは、トランジスタ１１ｂのベースとグランドとの間に接続されている。バイアス回路１３ｂを構成するトランジスタのコレクタには、例えばバッテリ電圧ＶＢＡＴがバイアス電圧として印加される。バイアス回路１３ｂを構成するトランジスタのエミッタは、トランジスタ１１ｂのベースに接続されている。
なお、バイアス回路１３ａおよび１３ｂは、上述した構成に限定されず、トランジスタ１１ａおよび１１ｂを動作点にバイアスする回路であれば他の構成であってもよい。
整合回路１５ａ、１５ｂおよび１５ｃは、トランジスタ１１ａおよび１１ｂそれぞれの入出力のインピーダンスを整合させるための回路である。整合回路１５ａ、１５ｂおよび１５ｃは、例えば、キャパシタやインダクタを用いて構成されている。
整合回路１５ａはトランジスタ１１ａの入力側に設けられ、後述するＲＦＩＣ３０の出力インピーダンスとトランジスタ１１ａの入力インピーダンスとを整合させる。整合回路１５ｂは、トランジスタ１１ａの出力側であってトランジスタ１１ｂの入力側に設けられ、トランジスタ１１ａの出力インピーダンスとトランジスタ１１ｂの入力インピーダンスとを整合させる。整合回路１５ｃは、トランジスタ１１ｂの出力側に設けられ、トランジスタ１１ｂの出力インピーダンスと電力増幅回路１０の出力端子との入力インピーダンスとを整合させる。高周波モジュール１がフロントエンド回路（図示せず）を備えている場合には、整合回路１５ｃは、フロントエンド回路の入力インピーダンスとトランジスタ１１ｂの出力インピーダンスを整合させる。
また、トランジスタ１１ａのベースとコレクタとの間には、可変容量１７が接続されている。可変容量１７は、電源電圧Ｖｃｃ１が増加したときに容量値が低下する容量素子である。可変容量１７は、２段に配置されたトランジスタ１１ａおよび１１ｂのうち、高周波信号が最初に入力される初段のトランジスタ１１ａのベース−コレクタ間に接続されている。
可変容量１７は、例えば、制御回路２０からの制御信号によって、容量値が制御されるものであってもよい。また、リニアゲイン領域のゲイン偏差は、可変容量１７によって調整することができる。リニアゲイン領域のゲイン偏差の調整については、後に詳述する。複数段の最初の段のトランジスタ１１ａに可変容量１７を設けることにより、リニアゲイン領域のゲイン偏差の調整を効率よく行うことができる。
なお、電力増幅回路１０は、上述したように増幅素子であるトランジスタを２段有する構成としてもよいし、トランジスタを１段のみ有する構成であってもよい。また、トランジスタを３段以上有する構成としてもよい。電力増幅回路１０は、トランジスタを複数段有することにより、電力増幅回路１０から出力される増幅された高周波信号のゲインをより大きくすることができ、高周波信号の線形性を高めることができる。
［３．電力増幅回路の動作］
次に、電力増幅回路１０の動作について説明する。図４Ａは、入力電圧をＳｗｅｅｐしたときの比較例にかかるトランジスタの出力電力とゲインとの関係の一例を示す図である。図４Ｂは、本実施の形態にかかるトランジスタ１１ａの出力電力とゲインとの関係の一例を示す図である。図５は、トランジスタ１１ａの電源電圧Ｖｃｃ１とベース−コレクタ間の寄生容量Ｃｂｃとの関係の一例を示す図である。なお、比較例にかかる電力増幅回路は、図３に示した本実施の形態に係る電力増幅回路１０から可変容量１７を除いた構成である。
図４Ａおよび図４Ｂは、トランジスタ１１ａのコレクタ電圧の変動特性を示している。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、縦軸は入力電力をｓｗｅｅｐした時のゲインを示している。また、横軸は、Ｖｃｃ１として出力される電圧（出力電圧）を示している。また、図４Ａおよび図４Ｂにおいて、実線はエンベロープトラッキング動作時のエンベロープ信号（エンベロープ線）、破線は電源電圧Ｖｃｃ１の振幅レベルをＶ１からＶ２まで変化させたときのゲインを示している。なお、図４Ａおよび図４Ｂにおいて、破線で示すゲインがほぼ一定である領域をリニアゲイン領域という。
図４Ａに示すように、比較例に係る電力増幅回路では、電源電圧Ｖｃｃ１（変調信号）の振幅レベルが小さい場合（例えば、図４Ａにおける電圧Ｖ１）と大きい場合（例えば、図４Ａにおける電圧Ｖ２）とでは、トランジスタ１１ａにおいて、電源電圧Ｖｃｃ１を変化させたときのゲイン偏差は小さく、電源電圧Ｖｃｃ１の振幅レベルが大きくなるにつれてエンベロープ線Ｅ１の直線性は悪化している。
これに対し、本実施の形態にかかるトランジスタ１１ａでは、図４Ｂに示すように、エンベロープトラッキングの動作時は、エンベロープ線Ｅ２は、電源電圧Ｖｃｃ１が最大の電圧Ｖ４のときの電力の振幅レベルから３ｄＢ低下したレベル（Ｐ３ｄＢ）、および、他の電圧値のときの電力がこれと同程度（ｘｄＢ）低下したレベル（ＰｘｄＢ）、電源電圧Ｖｃｃ１の振幅レベルがＶ３のときのリニアゲインを結んだ線になる。つまり、エンベロープ線Ｅ２は、図４Ｂに示すように、直線に近い線で示される。
このとき、リニアゲイン領域のゲイン偏差、つまり、電源電圧Ｖｃｃ１がＶ４のときのゲインと電源電圧Ｖｃｃ１がＶ３のときのゲインとの差が大きいほど、エンベロープ線Ｅ２は直線に近くなる。エンベロープ線Ｅ２が直線に近いほど、増幅された高周波信号のエンベロープトラッキングによる歪は抑制される。
リニアゲイン領域のゲイン偏差は、上述したように電源電圧Ｖｃｃ１の大きさによって容量が変化する可変容量１７によって調整される。可変容量１７は、電源電圧Ｖｃｃ１の増加に応じて容量が低下するため、図５に示すように、トランジスタ１１ａのベース−コレクタ間の寄生容量Ｃｂｃは、電源電圧Ｖｃｃ１が小さい時には大きく、電源電圧Ｖｃｃ１が大きいときには小さくなる。すなわち、図５に示すグラフにおいて、寄生容量Ｃｂｃの値は、電源電圧Ｖｃｃ１が大きくなるにつれて右下がりの特性となる。
また、寄生容量Ｃｂｃが大きいほどトランジスタ１１ａには負帰還が大きくかかるため、トランジスタ１１ａのゲインは下がることとなる。これにより、電源電圧Ｖｃｃ１が小さい（例えば、図４Ｂにおける電圧Ｖ３）場合と電源電圧Ｖｃｃ１が大きい（例えば、図４Ｂにおける電圧Ｖ４）場合とのゲイン偏差を大きくすることができる。
したがって、図４Ｂに示すように、ゲイン偏差を大きくすることにより、ゲイン差が小さい場合よりもエンベロープ線Ｅ２の線形性を向上することができる。
［４．効果等］
以上、本実施の形態にかかる電力増幅回路１０によると、リニアゲイン領域のゲイン偏差を大きくすることができ、エンベロープトラッキング動作時の電源制御信号（エンベロープ信号）の線形性を向上することができる。したがって、電力増幅回路１０および高周波モジュール１において、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を向上することができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態にかかる電力増幅回路１１０の構成を示す概念図である。
本実施の形態にかかる電力増幅回路１１０が実施の形態１にかかる電力増幅回路１０と異なる点は、可変容量としてダイオード１１７を備えている点である。
図６に示すように、電力増幅回路１１０は、トランジスタ１１ａおよび１１ｂと、インダクタ１２ａおよび１２ｂと、バイアス回路１３ａおよび１３ｂと、抵抗１４ａおよび１４ｂと、整合回路１５ａ、１５ｂおよび１５ｃと、ダイオード１１７とを備えている。トランジスタ１１ａおよび１１ｂ、インダクタ１２ａおよび１２ｂ、バイアス回路１３ａおよび１３ｂ、抵抗１４ａおよび１４ｂ、整合回路１５ａ、１５ｂおよび１５ｃの構成は、実施の形態１に示した電力増幅回路１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。
ここで、ダイオード１１７は、実施の形態１に示した電力増幅回路１０における可変容量１７と同様、トランジスタ１１ａのベースとコレクタとの間に接続されている。ダイオード１１７のアノードは、トランジスタ１１ａのベースに接続されている。ダイオード１１７のカソードは、トランジスタ１１ａのコレクタに接続されている。つまり、ダイオード１１７は、トランジスタ１１ａのベース側からコレクタ側に電流を通過させることができる向きに接続されている。
ここで、トランジスタ１１ａのコレクタ側の電圧がベース側の電圧よりも高い場合、ダイオード１１７には逆向きの電圧がかかる。したがって、トランジスタ１１ａのコレクタに印加される電圧が大きくなるにつれて、ダイオード１１７にかかる負の電圧は大きくなり、ダイオード１１７の容量値は低下することになる。つまり、トランジスタ１１ａのコレクタに印加される電源電圧Ｖｃｃ１が増加すると、ダイオード１１７の容量値は自動的に低下することになる。
このように、トランジスタ１１ａのベース−コレクタ間にダイオード１１７を接続することで、トランジスタ１１ａのコレクタに印加される電源電圧Ｖｃｃ１の増加に対して、ダイオード１１７の容量値は自動的に低下する。したがって、電力増幅回路１１０において可変容量としてダイオード１１７を用いることにより、電力増幅回路１１０のゲインを容易に調整することができ、リニアゲイン領域のゲイン偏差を大きくすることができる。これにより、電力増幅回路１１０において、エンベロープトラッキング動作時の電源制御信号（エンベロープ信号）の線形性を向上することができる。したがって、電力増幅回路１１０および電力増幅回路１１０を有する高周波モジュールにおいて、高周波電力のゲインの線形性および電力効率を向上することができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態にかかる電力増幅回路２１０の構成を示す概念図である。
本実施の形態にかかる電力増幅回路２１０が実施の形態１にかかる電力増幅回路１０と異なる点は、可変容量と直列に接続された抵抗を備えている点である。また、電力増幅回路２１０では、可変容量としてダイオードを用いている。
図７に示すように、電力増幅回路２１０は、トランジスタ１１ａおよび１１ｂと、インダクタ１２ａおよび１２ｂと、バイアス回路１３ａおよび１３ｂと、抵抗１４ａおよび１４ｂと、整合回路１５ａ、１５ｂおよび１５ｃと、ダイオード１１７と、抵抗１１８とを備えている。トランジスタ１１ａおよび１１ｂ、インダクタ１２ａおよび１２ｂ、バイアス回路１３ａおよび１３ｂ、抵抗１４ａおよび１４ｂ、整合回路１５ａ、１５ｂおよび１５ｃ、ダイオード１１７の構成は、実施の形態１および２に示した電力増幅回路１０および電力増幅回路１１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。
抵抗１１８は、図７に示すように、トランジスタ１１ａのベースとダイオード１１７との間に直列に接続されている。抵抗１１８は、ダイオード１１７のアノード側に接続されている。なお、抵抗１１８は、ダイオード１１７のカソード側に接続されていてもよい。
このように、トランジスタ１１ａのベースとダイオード１１７のアノードとの間に抵抗１１８を直列に接続することにより、トランジスタ１１ａの負帰還量を細かく調整することができる。したがって、電源電圧Ｖｃｃ１の変動による高周波電力のゲインの変動を細かく調整することができる。
なお、本実施の形態では、可変容量としてダイオード１１７を用いているが、可変容量はダイオード１１７に限らず、容量が可変する素子であれば他の構成であってもよい。
（その他の実施の形態）
なお、本発明は、上述した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、例えば以下に示す変形例のように、適宜変更を加えてもよい。
例えば、可変容量は、容量値がアナログで変化する可変容量でなくても、容量値がデジタルで変化する可変容量であってもよい。例えば、固定値の容量を複数備えており、スイッチにより容量値を切り替える構成であってもよい。
また、可変容量は、上述したようにダイオードであってもよいし、容量が可変する素子であれば他の構成であってもよい。
また、上述した実施の形態では、増幅素子であるトランジスタが複数段設けられている場合には、高周波信号が最初に入力される初段のトランジスタのベース−コレクタ間に可変容量を接続する構成としたが、初段のトランジスタに限らず、他のトランジスタのベース−コレクタ間に可変容量を接続してもよいし、初段と初段以外の段の両方のトランジスタのベース−コレクタ間に可変容量を接続してもよい。
また、可変容量の容量値、抵抗の抵抗値は、適宜変更してもよい。
また、制御回路は、電力増幅回路と別に設けられた構成としてもよいし、電力増幅回路に含めた構成としてもよい。
その他、上述の実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本発明は、パワーアンプを有する高周波モジュールおよび送信装置等を備える、携帯電話等の移動体通信機（端末）、基地局等に利用することができる。
１ 高周波モジュール
１０、１１０、２１０ 電力増幅回路
１１ａ、１１ｂ トランジスタ（増幅素子）
１２ａ、１２ｂ インダクタ
１３ａ、１３ｂ バイアス回路
１４ａ、１４ｂ 抵抗
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 整合回路
１７ 可変容量
２０ 制御回路
３０ ＲＦＩＣ
４０ ＢＢＩＣ
１１７ ダイオード（可変容量）
１１８ 抵抗

Claims (6)

  1. ベースに入力される高周波信号を増幅してコレクタから出力する増幅素子と、
    前記増幅素子のベースとコレクタとの間に設けられた可変容量と、を備え、
    前記増幅素子のコレクタには、前記高周波信号の振幅の包絡線に応じて変動する電源電圧が供給され、
    前記可変容量は、前記電源電圧が増加したときに容量値が低下する、
    電力増幅回路。
  2. さらに、前記可変容量と直列に接続された抵抗を備える、
    請求項１に記載の電力増幅回路。
  3. 前記可変容量は、ダイオードであり、
    前記ダイオードのアノードは、前記増幅素子のベースに接続され、
    前記ダイオードのカソードは、前記増幅素子のコレクタに接続されている、
    請求項１または２に記載の電力増幅回路。
  4. 前記電力増幅回路は、前記増幅素子を複数段備え、
    前記複数段の増幅素子のうち最前段の増幅素子のベースに、前記電力増幅回路の外部から高周波信号が入力され、
    前記複数段の増幅素子のうち最後段の増幅素子のコレクタから、前記最後段の増幅素子で増幅された高周波信号が前記電力増幅回路の外部へ出力され、
    前記複数段の増幅素子において、一の増幅素子のコレクタから出力された高周波信号が前記一の増幅素子の次段の増幅素子のベースに入力され、
    前記複数段の増幅素子のそれぞれのコレクタには、前記電源電圧が供給され、
    前記可変容量は、前記複数段の増幅素子のうち前記最前段の増幅素子のベースとコレクタとの間に接続されている、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力増幅回路。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力増幅回路と、
    前記電力増幅回路に高周波信号を出力するＲＦＩＣとを備える、
    高周波モジュール。
  6. 前記電源電圧を制御する制御回路を備え、
    前記制御回路は、前記高周波信号の振幅の包絡線に応じて変動する前記電源電圧を生成するエンベロープトラッキング回路である、
    請求項５に記載の高周波モジュール。
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