WO2004112244A1

WO2004112244A1 - 高周波増幅器

Info

Publication number: WO2004112244A1
Application number: PCT/JP2003/007426
Authority: WO
Inventors: Hiroomi Ueda; Shintaro Shinjo; Noriharu Suematsu; Kazutomi Mori; Akira Inoue; Akira Ohta; Hiroaki Seki
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2004-12-23
Also published as: EP1515434A1; JP4130317B2; EP1515434A4; JP2003229728A

Abstract

　増幅素子として一定の電圧でベースをバイアスしたバイポーラトランジスタ７を用いた定電圧駆動のアンプ１と、一定の電流でベースをバイアスしたバイポーラトランジスタ８を用いた定電流駆動のアンプ２とを備え、定電流駆動のアンプ２のアイドル電流値を低く設定し、これに対応させて定電圧駆動のアンプ１のアイドル電流値を調整して並列合成した。

Description

明細書高周波増幅器技術分野 .

この発明は、バイポーラトランジスタを使用した高周波増幅器に関するものである。背景技術

デジタル携帯電話等に使用される高周波増幅器は、隣接チャネルとの混信を防ぐために低い歪特性が要求される。そこで高周波増幅器は、増幅に使用するトランジスタの利得を圧縮し、また位相の回転を抑制して歪特性の改善を行っている。

従来の高周波増幅器は、増幅素子のトランジスタにダイオード、 F E T、バイポーラトランジス夕等を接続して増幅回路全体で位相の回転を抑制し、また利得を圧縮して低歪特性を補償していた。

第 1図は、従来の高周波増幅器を示す構成図である。この図は、従来の高周波増幅器の一例として、特開平 1 0— 1 3 5 7 5 0号公報に開示された 2段構成高周波増幅器を示すものである。図において、 1 0 1 は前段のバイポーラトランジスタ、 1 0 2は後段のバイポーラトランジス夕、 1 0 3は1 入カ端子、 1 0 4はバイポーラトランジスタ 1 0 1の入力整合回路、 1 0 5は定電流源、 1 0 6は電源電圧端子、 1 0 7は段間整合回路、 1 0 8は定電圧源、 1 0 9はバイポーラ卜ランジス夕 1 0 2の出力整合回路、 1 1 0は R F出力端子である。

次に動作について説明する。

バイポーラトランジスタ 1 0 1のベース電流を一定に保持して前段の増幅回路を動作させ、また、バイポーラトランジスタ 1 0 2のべ一ス電圧を一定に保持して後段の増幅回路を動作させる。前段の増幅回路のバイポーラトランジス夕 1 0 1で増幅した信号に生じる位相の回転が、後段の増幅回路のバイポーラトランジスタ 1 0 2で生じる位相の回転によつて相殺され、当該高周波増幅器から出力される増幅信号は位相の回転が抑制されたものとなり、歪特性が改善される。

このように、ベース電流を一定に保持したバイポーラトランジスタ 1 0 1 と、ベース電圧を一定に保持したバイポーラトランジスタ 1 0 2 とを組み合わせた 2段構成とすると、歪補償用の素子を新たに挿入することなく歪特性の改善を行うことができ、部品点数を削減することができ従来の高周波増幅器は以上のように構成されているので、ベース電流を一定に保持したバイポーラトランジスタの増幅回路と、ベース電圧を一定に保持したバイポーラトランジスタの増幅回路とを少なくとも 2段組み合わせることから、当該高周波増幅器のサイズが大型化してしまうという課題があった。また、歪特性を改善するには、後段トランジスタのェミツ夕サイズを大きくし、また、アイドル電流値（D C電圧を印加した際にコレクタ · ベース間に流れる電流値）を大きく設定する必要があり、こうすると、特に低出力のとき付加効率が悪くなり、また、高出力のときにも付加効率が低下するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高出力で優れた歪特性を有しながら付加効率が高く、また、特に低出力電力において付加効率が改善された高周波増幅器を得ることを目的とする。また、小型化を図りながら歪特性および付加効率が改善された高周波増幅器を得ることを目的とする。発明の開示

この発明に係る高周波増幅器は、一定の電圧でバイァスする増幅素子を用いた定電圧駆動の増幅部と、一定の電流でバイァスする増幅素子を用いた定電流駆動の増幅部とを並列合成したものである。

このことによって、優れた歪特性を有しながら良好な付加効率を得ることができるという効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、 n個（ nは 2以上の整数）の増幅部を備え、当該増幅部は m個（mは 1以上 n— 1以下の整数）の定電流駆動の増幅部と n— m個の定電圧駆動の増幅部とを並列合成したものである。

この発明に係る高周波増幅器は、定電圧駆動の増幅部が、増幅素子としてバイポーラトランジスタを使用して当該バイポーラトランジスタのペースを一定の電圧でバイアスし、定電流駆動の増幅部が、増幅素子としてバイポーラトランジス夕を使用して当該バイポーラトランジスタのベ一スを一定の電流でバイアスするものである。

この発明に係る高周波増幅器は、定電圧駆動の増幅部が、入力整合を行うと共に一定のバイァス電圧を増幅素子に供給する入力整合定電圧バィァス回路と、出力整合を行うと共に増幅素子に電源電力を供給する出力整合電源回路とを備え、定電流駆動の増幅部が、入力整合を行うと共に一定のバイァス電流を増幅素子に供給する入力整合定電流バイァス回路と、出力整合を行うと共に増幅素子に電源電力を供給する出力整合電源回路とを備えたものである。このことによって、当該高周波増幅器を構成する部品点数が削減でき、小型化が図れるという効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、定電圧駆動の増幅部および定電流駆動の増幅部に電源電力を供給すると共に定電圧駆動の増幅部および定電流駆動の増幅部の出力整合を行う出力整合電源回路を備え、定電圧駆動の増幅部が、入力の整合を行うと共に一定のバイァス電圧を増幅素子に供給する入力整合定電圧バイァス回路を備え、定電流駆動の増幅部が、入力の整合を行うと共に一定のバイアス電流を増幅素子に供給する入力整合定電流バイァス回路を備えたものである。

このことによって、当該高周波増幅器を構成する部品点数が削減でき、小型化が図れるという効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、定電圧駆動の増幅部および定電流駆動の増幅部の入力整合を行う入力整合回路と、定電圧駆動の増幅部および定電流駆動の増幅部に電源電力を供給すると共に定電圧駆動の増幅部および定電流駆動の増幅部の出力整合を行う出力整合電源回路とを備え、定電圧駆動の増幅部が、一定のバイアス電圧を増幅素子に供給する定電圧バイアス回路を備え、定電流駆動の増幅部が、一定のバイアス電流を増幅素子に供給する定電流バイァス回路を備えたものである。

この発明に係る高周波増幅器は、増幅素子が、同一チップ上に一定の電圧でバイァスするバイポーラトランジス夕のベースと一定の電流でバィァスするバイポーラトランジスタのベースとを分離して構成し、一定の電圧でバイァスするバイポーラトランジスタのコレクタと一定の電流でバイアスするバイポーラトランジスタのコレクタとを一つのコレクタパッドに接続するコレクタ引き出しパターンと、一定の電圧でバイアスするバイポーラトランジスタのエミッ夕と一定の電流でバイアスするバイボ一ラトランジスタのェミツ夕とを一つのエミッ夕パッドに接続するエミヅ夕引き出しパターンと、一定の電圧でバイアスするバイポーラトランジス夕のベースと一定のバイァス電圧が供給されるベースパッドとを接続するベース引き出しパターンと、一定の電流でバイァスするバイポーラトランジスタのペースと一定のバイァス電流が供給されるベースパッドとを接続するベース引き出しパターンとを備え、ベース引き出しパターンとエミッ夕引き出しパターンとが重なる部分を少なく構成したものである。

このことによって、良好な高周波特性を確保して小型化を図りながら複数のバイポーラトランジス夕を並列合成して同一チップ上に形成することができるという効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、定電圧駆動の増幅部が、増幅素子として F E Tを使用して当該 F E Tのゲートを一定の電圧でバイァスし、定電流駆動の増幅部が、増幅素子としてバイポーラトランジスタを使用して当該バイポーラトランジスタのベースを一定の電流でバイアスするものである。

このことによって、優れた歪特性を有しながら良好な付加効率を得ることができるという効果がある。図面の簡単な説明

第 1図は、従来の高周波増幅器を示す構成図である。

第 2図 Aは、この発明の実施の形態 1 による高周波増幅器を示す回路図である。

第 2図 Bは、第 2図 Aに示す高周波増幅器の具体的な回路構成の一例を示した図である。第 3図は、実施の形態 1による高周波増幅器の入力電力に対する利得の特性を示す説明図である。

第 4図は、実施の形態 1による高周波増幅器の出力電力の歪特性を示す説明図である。

第 5図は、実施の形態 1による高周波増幅器の出力電力の付加効率を示す説明図である。

第 6図は、この発明の実施の形態 2による高周波増幅器を示す回路図である。

第 7図は、この発明の実施の形態 3による高周波増幅器を示す回路図である。

第 8図は、この発明の実施の形態 4による高周波増幅器を示す回路図である。

第 9図は、この発明の実施の形態 5による高周波増幅器に用いられる並列合成したバイポーラトランジス夕の構成を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面にしたがって説明する。

実施の形態 1 .

第 2図 Aは、この発明の実施の形態 1による高周波増幅器を示す回路図である。また、第 2図 Bは、第 2図 Aに示す高周波増幅器の具体的な回路構成の一例を示した図である。

図において、 1は増幅素子のバイポーラトランジスタ 7 とバイアス回路等によつて構成され、バイポーラトランジスタ 7のベースに定電圧を供給して駆動するアンプ（定電圧駆動の増幅部）である。 2は増幅素子のバイポーラトランジスタ 8 とバイァス回路等によって構成され、バイポーラトランジスタ 8のべ一スに定電流を供給して駆動するァンプ（定電流駆動の増幅部）である。 3は入力端子、 4は R F出力端子、 A はアンプ 1 とアンプ 2 とを並列合成したアンプである。

7はアンプ 1 を構成する増幅素子のバイポーラトランジスタ、 8はァンプ 2 を構成する増幅素子のバイポーラトランジスタ、 9はバイポーラトランジスタ 7のベースに装荷された容量性素子、 1 0はバイポーラトランジス夕 8のベースに装荷された容量性素子、 1 1はアンプ 1およびアンプ 2 の出力電力を R F出力端子 4へ出力する容量性素子、 1 2は定電圧べ一スバイアス回路（定電圧バイアス回路）、 1 3は定電流ベースバイアス回路（定電流バイァス回路）、 1 4はバイポーラトランジスタ 7のコレクタおよびバイポーラトランジスタ 8のコレクタに電源電力を供給する電源回路である。

また、少なくともバイポーラトランジスタ 7 とバイポーラトランジス夕 8は、同一のチヅプ上に形成される。

第 3図は、実施の形態 1 による高周波増幅器の入力電力に対する利得の特性を示す説明図である。図において、 1 5はアンプ 1の入力電力（ P i n ) に対する利得（ G a i ri ) の特性曲線、 1 6はアンプ 2の入力電力に対する利得の特性曲線、 1 7はアンプ 1 とアンプ 2 とを並列合成したアンプ Aの入力電力に対する利得の特性曲線である。

次に動作について説明する。

アンプ 1はバイポーラトランジスタ 7のベースに容量性素子 9 を装荷しており、アンプ 2はバイポーラトランジスタ 8のべ一スに容量性素子 1 0を装荷していることから、アンプ 1 とアンプ 2 とは互いに異なるバィァス条件に設定することが可能で、アンプ 1は定電圧駆動によって増幅動作を行い、アンプ 2は定電流駆動によって増幅動作を行う。

アンプ 1 の基本的な増幅動作を説明する。 R F入力端子 3から入力された信号は容量性素子 9 を介してバイポーラトランジスタ 7のべ一スに入力される。このときバイポーラトランジスタ 7のベースには、定電圧ベースバイアス回路 1 2によって一定のベースバイァス電圧が供給されている。また、バイポーラトランジスタ 7のコレクタには電源回路 1 4 によって電源電力が供給され、増幅された信号は容量性素子 1 1 を介して R F出力端子 4に出力される。なお、バイポーラトランジスタ 7のェミッ夕は接地されている。

アンプ 2の基本的な増幅動作を説明する。； R F入力端子 3から入力された信号は容量性素子 1 0を介してバイポーラトランジスタ 8のベースに入力される。このとき、バイポーラトランジスタ 8のベースには、定電流べ一スバイアス回路 1 3によって一定のベースバイアス電流が供給されている。また、バイポーラトランジスタ 8のコレクタには電源回路 1 4によって電源電力が供給され、増幅された信号は容量性素子 1 1 を介して R F出力端子 4に出力される。なお、バイポーラトランジスタ 8 のエミッ夕は接地されている。

アンプ 1 において、バイポーラトランジスタ 7のペースに、一定のバィァス電圧を供給し、また、アイドル電流値（D C電圧のみを入力した際にコレクタ · ベース間に流れる電流値）を適切に設定すると、アンプ 1の利得特性は第 3図に示す特性曲線 1 5のようになり、入力信号の大きさが小さい範囲、即ち入力電力が低い範囲では利得が一定で、それ以上入力電力が大きくなると一定の範囲内において、入力電力と共に利得が増加し、さらに入力電力が大きくなると利得が減少する。

アンプ 2において、入力電力を増幅するバイポーラトランジスタ 8のペースに、一定のバイアス電流を供給し、また、アイドル電流値を適切に設定すると、アンプ 2の利得特性は第 3図に示す特性曲線 1 6のようになり、入力電力が低い範囲では利得が一定で、それ以上入力電力が大きくなると利得は減少する。

第 2図に示す定電圧ベースバイァス回路 1 2を用いたアンプ 1と、定電流ペースバイァス回路 1 3を用いたアンプ 2とを並列合成したアンプ Aの利得は、第 3図に示す特性曲線 1 7のようになる。特性曲線 1 7は、特性曲線 1 5や特性曲線 1 6に比べて入力電力の高い範囲まで利得が一定で、出力信号に生じる歪が少ないことを示している。アンプ Aのように、バイポーラトランジスタ 7のべ一スに定電圧を供給して駆動するアンプ 1とバイポーラトランジスタ 8のべ一ス（こ定電流を供給して駆動するアンプ 2とを並列合成すると、出力歪が少なくなり広範囲の入力電力について一定の利得が得られ、歪特性の優れた高周波増幅器を成すことができる。

アンプ 1とアンプ 2を並列合成したアンプ Aは、第 3図に示す特性曲線 1 7のような入力電力 · 利得特性を得るため、アンプ 1の入力電力 · 利得特性と、アンプ 2の入力電力 ·利得特性とを調整する。これは、ァンプ 1の飽和出力電力とアンプ 2の飽和出力電力の整合性や、アンプ 1 の歪特性とアンプ 2の歪特性の整合性を考慮したもので、具体的には各々のアンプの増幅素子のトランジスタサイズを調整し、トランジスタサィズ比の最適化および各アンプのアイドル電流値の最適化を行って、ァンプ 1とアンプ 2の整合性を最適化する。

第 4図は、実施の形態 1による高周波増幅器の出力電力（P o u t ) の歪特性を示す説明図である。. 図において、 1 8はアンプ 1の出力電力 (P o u t ) の歪特性曲線、 1 9はアンプ 1とアンプ 2を並列合成したアンプ Aの出力電力の歪特性曲線である。

通信システムの規格には歪特性の要求値が規定されており、例えば、 W- C D M Aの規格では、出力電力（P o u t ) = 2 6. 5 dBmのとき、隣接チャネル漏洩電力（ACPR) ≤— 3 8 d B cとなるように定められている。定電圧駆動のアンプ 1は、第 4図の歪特性曲線 1 8に示すように、低い出力電力から歪特性が良好で、出力電力が 2 6. 5 d B mにおいて隣接チャネル漏洩電力が一 3 8 d B cとなる歪特性が得られる。また、低い出力電力範囲では隣接チャネル漏洩電力が一 5 0 d B c 以下となり、一 3 8 d B c以下を要求する規格を満足するものである。このような歪特性を有するアンプ 1と定電流駆動のアンプ 2を並列合成したアンプ Aの歪特性は、歪特性曲線 1 9に示すようになる。

歪特性曲線 1 9のような歪特性は、アンプ 1のアイドル電流値とアンプ 2のアイドル電流値の調整 · 設定によって得られる。具体的には、ァンプ 1が備えるバイポーラトランジスタ 7のエミヅ夕面積 A E 1が、ァンプ 2が備えるバイポーラトランジスタ 8のエミヅ夕面積 AE 2より大きくなるように（AE 1 >AE 2 ) 各トランジスタサイズを設定し、また、バイポーラトランジスタ 7のべ一スバイアス電圧 V b e 1がバイポ —ラトランジスタ 8のべ一スバイァス電圧 V b e 2より大きくなるように（Vb e l >Vb e 2 ) 当該回路を構成する。こうすると、低出力電力において隣接チャネル漏洩電力が約— 40 dB cとなり、また、出力電力が 2 6. 5 d B mにおいて隣接チャネル漏洩電力が一 3 8 d B cとなる良好な歪特性が得られる。

また、定電流駆動のアンプ 2のアイドル電流値を低く設定し、これに合わせて定電圧駆動のアンプ 1のアイドル電流値を調整した場合にも、アンプ 1とアンプ 2を並列合成したアンプ Aの歪特性は前記説明のように良好なものとなる。アイドル電流値を低く設定して定電流駆動のアンプ 2と定電圧駆動のアンプ 1を並列合成すると、優れた歪特性を有しながら後述するように付加効率も良好な高周波増幅器が得られる。

次に、実施の形態 1の高周波増幅器の付加効率について説明する。第 5図は、実施の形態 1による高周波増幅器の出力電力（P o u t ) の付加効率を示す説明図である。図において、 2 0はアンプ 1の出力の付加効率を示す特性曲線、 2 1はアンプ Aの出力の付加効率を示す特性曲線である。

アンプ Aを構成する定電流駆動のアンプ 2のアイドル電流値を低く設定し、これに合わせて定電圧駆動のアンプ 1のアイドル電流値を調整して最適化すると、第 5図の特性曲線 2 1に示すような付加効率が得られる。第 5図の特性曲線 2 1 と特性曲線 2 0を比較すると、どのような出力電力においても、アンプ 1に比べてアンプ Aの付加特性が良好で、特に出力電力の低い範囲と飽和出力電力においてァンプ Aの付加効率がァンプ 1に比べて良好であることがわかる。このように、定電流駆動のァンプ 2のアイドル電流値を低く設定して、これに合わせて定電圧駆動のアンプ 1のアイドル電流値を設定して並列合成すると、障害となるほど歪特性を劣化させることなく付加効率を良好にすることができる。

以上のように、この実施の形態 1によれば、定電圧駆動のアンプ 1 と定電流駆動のアンプ 2 とを並列合成したので、入力電力が高い範囲まで利得を一定に保つことができ、優れた歪特性が得られるという効果がある o

また、定電流駆動のアンプ 2のアイドル電流値を低く設定して、これに対応させて定電圧駆動のアンプ 1のアイドル電流値を調整したので、良好な歪特性が得られ、特に低出力電力や飽和出力電力において優れた付加効率が得られるという効果がある。実施の形態 2 .

第 6図は、この発明の実施の形態 2による高周波増幅器を示す回路図である。図において、 2 2はペースに供給される定電圧によって駆動される増幅素子のバイポーラトランジスタ、 2 3はベースに供給される定電流によって駆動される増幅素子のバイポーラトランジスタ、 2 4は R F入力端子、 2 5は入力整合回路と定電圧ベースバイアス回路とを一体化した入力整合定電圧バイアス回路、 2 6は出力整合回路と電源回路とを一体化した出力整合電源回路、 2 7は入力整合回路と定電流ベースバィァス回路とを一体化した入力整合定電流バイァス回路、 2 8は出力整合回路と電源回路とを一体化した出力整合電源回路、 2 9は R F出力端子、 3 0はバイポーラトランジスタ 2 2のベースに装荷された容量性素子、 3 1はバイポーラトランジスタ 2 3のペースに装荷された容量性素子、 2 0 1は増幅素子のバイポーラトランジスタ 2 2 と容量性素子 3 0 と入力整合定電圧バイァス回路 2 5 と出力整合電源回路 2 6 とを備えたアンプ（定電圧駆動の増幅部）、 2 0 2は増幅素子のバイポーラトランジス夕 2 3 と容量性素子 3 1 と入力整合定電流バイァス回路 2 7 と出力整合電源回路 2 8 とを備えたアンプ（定電流駆動の増幅部）、 Bはアンプ 2 0 1 とアンプ 2 0 2 とを並列合成したアンプである。

次に動作について説明する。

この実施の形態 2 による高周波増幅器は、定電圧駆動のアンプ 2 0 1 に入力整合定電圧バイァス回路 2 5 と出力整合電源回路 2 6 とを備え、また、定電流駆動のアンプ 2 0 2 に入力整合定電流バイァス回路 2 7 と出力整合電源回路 2 8 とを備えたもので、バイポーラトランジスタ 2 2 は第 2図に示すバイポーラトランジスタ 7に相当し、バイポーラトランジス夕 2 3は第 2図に示すバイポーラトランジスタ 8 に相当し、また、容量性素子 3 0は第 2図に示す容量性素子 9 に、容量性素子 3 1は第 2 図に示す容量性素子 1 0 に相当するもので、それぞれ同様な作用効果が得られるものである。

実施の形態 2によるアンプ 2 0 1 とアンプ 2 0 2は、それそれ実施の形態 1 によるアンプ 1 とアンプ 2に相当する動作を行うもので、増幅素子のバイポーラトランジスタのエミヅ夕面積や V b e電圧によって設定されるアイドル電流値等は、実施の形態 1の説明と同様に取り扱うことができるものである。また、高周波増幅も同様に動作し、出力電力の歪特性や付加効率も同様なものである。このように、実施の形態 2 によるアンプ 2 0 1 とアンプ 2 0 2 とを並列合成したアンプ Bは、実施の形態 1のアンプ 1 とアンプ 2 とを並列合成したアンプ Aと同様に動作し、作用効果も同様であるため、これらの説明を省略し、実施の形態 2のアンプ 2 0 1 とアンプ 2 0 2の特徴的な動作を説明する。

アンプ 2 0 1は、 R F入力端子 2 4から入力された信号を、入力整合定電圧バイアス回路 2 5を用いて整合し、容量性素子 3 0を介してパイポーラトランジスタ 2 2のベースに入力する。このときバイポーラトランジス夕 2 2のベースには、入力整合定電圧バイァス回路 2 5 によって一定のベ一スバイアス電圧が供給されている。また、バイポーラトランジス夕 2 2のコレク夕には出力整合電源回路 2 6 によって電源電力が供給されている。バイポーラトランジスタ 2 2が増幅した信号は、出力整合電源回路 2 6 によって出力整合が行われ、出力整合電源回路 2 8から出力された信号と共に R F出力端子 2 9 に出力される。なお、バイポーラトランジス夕 2 2のェミツ夕は接地されている。

アンプ 2 0 2は、入力整合定電流バイァス回路 2 7を用いて R F入力端子 2 4から入力された信号の入力整合を行い、容量性素子 3 1 を介してバイポーラトランジスタ 2 3のベースに入力する。このときバイポーラトランジス夕 2 3のベースには、入力整合定電流バイァス回路 2 7 によって一定のベースバイアス電流が供給されている。また、バイポーラトランジスタ 2 3のコレクタには出力整合電源回路 2 8によつて電源電力が供給されている。バイポーラトランジスタ 2 3が増幅した信号は、出力整合電源回路 2 8 によって出力整合が行われ、出力整合電源回路 2 6から出力された出力電力と共に R F出力端子 2 9に出力される。なお、バイポーラトランジスタ 2 3のエミッ夕は接地されている。

以上のように、この実施の形態 2によれば、アンプ 2 0 1に入力整合回路と定電圧ベースバイァス回路を一体化した入力整合定電圧バイァス回路 2 5 と出力整合回路と電源回路とを一体化した出力整合電源回路 2 6 とを備え、アンプ 2 0 2に入力整合回路と定電流ベースバイァス回路を一体化した入力整合定電流バイアス回路 2 7と出力整合回路と電源回路とを一体化した出力整合電源回路 2 8 とを備えたので、高周波増幅器を構成する部品点数を削減することができ、また当該高周波増幅器の小型化を図ることができるという効果がある。

また、定電圧駆動のアンプ 2 0 1 と定電流駆動のアンプ 2 0 2を並列合成したので、入力電力が高い範囲まで利得を一定に保つことができ、優れた歪特性が得られるという効果がある。

また、定電流駆動のアンプ 2 0 2のアイドル電流値を低く設定して、これに対応させて定電圧駆動のアンプ 2 0 1のアイドル電流値を調整したので、良好な歪特性が得られ、特に低出力電力や飽和出力電力において優れた付加効率が得られるという効果がある。実施の形態 3 .

第 7図は、この発明の実施の形態 3による高周波増幅器を示す回路図である。図において、 3 2はベースに供給された定電圧によって駆動される増幅素子のバイポーラトランジスタ、 3 3はベースに供給された定電流によって駆動される増幅素子のバイポーラトランジスタ、 3 4は R F入力端子、 3 5は入力整合回路と定電圧ベースバイアス回路とを一体化した入力整合定電圧バイアス回路、 3 6は出力整合回路と電源回路とを一体化した出力整合電源回路、 3 7は入力整合回路と定電流べ一スバィァス回路とを一体化した入力整合定電流バイアス回路、 3 8は R F出力端子、 3 9はバイポーラトランジスタ 3 2のべ一スに装荷された容量性素子、 4 0はバイポーラトランジスタ 3 3のべ一スに装荷された容量性素子、 3 0 1はバイポーラトランジスタ 3 2を使用して増幅を行うァンプ（定電圧駆動の増幅部）、 3 0 2はバイポーラトランジスタを使用して増幅を行うアンプ（定電流駆動の増幅部）、 Cはアンプ 3 0 1 とァンプ 3 0 2 とを並列合成したアンプである。

次に動作について説明する。

この実施の形態 3による高周波増幅器は、定電圧駆動のアンプ 3 0 1 に入力整合定電圧バイアス回路 3 5 を備え、また、定電流駆動のアンプ 3 0 2 に入力整合定電流バイァス回路 3 7を備え、アンプ 3 0 1 とアンプ 3 0 2を並列合成したアンプ Cに、アンプ 3 0 1 とアンプ 3 0 2の出力を整合し、また電源電力を供給する出力整合電源回路 3 6 を備えたものである。アンプ 3 0 1のバイポーラトランジスタ 3 2は第 2図に示すバイポーラトランジスタ 7に相当し、アンプ 3 0 2のバイポーラトランジス夕 3 3は第 2図に示すバイポーラトランジスタ 8に相当し、また、容量性素子 3 9は第 2図に示す容量性素子 9 に、容量性素子 4 0は第 2 図に示す容量性素子 1 0に相当するもので、それぞれ同様な作用効果が得られるものである。

実施の形態 3によるアンプ 3 0 1 とアンプ 3 0 2は、それそれ実施の形態 1 によるアンプ 1 とアンプ 2 に相当する動作を行うもので、増幅素子のバイポーラトランジスタのエミッ夕面積や V b e電圧によって設定されるアイドル電流値等は、実施の形態 1の説明と同様に取り扱うことができるものである。また、高周波増幅も同様に動作し、出力電力の歪特性や付加効率も同様なものである。このように、実施の形態 3によるアンプ 3 0 1 とアンプ 3 0 2 とを並列合成したアンプ Cは、実施の形態 1のアンプ 1 とアンプ 2 とを並列合成したアンプ Aと同様に動作し、作用効果も同様であるため、これらの説明を省略し、実施の形態 3のアンプ 3 0 1 とアンプ 3 0 2の特徴的な動作を説明する。

アンプ 3 0 1は、 R F入力端子 3 4から入力された信号を入力整合定電圧バイアス回路 3 5 を用いて整合し、容量性素子 3 9 を介してバイポ —ラトランジスタ 3 2のべ一スに入力する。このときバイポーラトランジス夕 3 2のベースには、入力整合定電圧バイァス回路 3 5 によって一定のべ一スバイアス電圧が供給されている。また、パイポ一ラトランジス夕 3 2のコレクタには、出力整合電源回路 3 6 によって電源電力が供給されている。バイポーラトランジスタ 3 2が増幅した信号は、出力整合電源回路 3 6によってバイポーラトランジスタ 3 3の出力信号と共に整合されて R F出力端子 3 8へ出力される。なお、バイポーラトランジス夕 3 2のェミツ夕は接地されている。

アンプ 3 0 2は、入力端子 3 4から入力された信号を入力整合定電流バイァス回路 3 7を用いて整合し、容量性素子 4 0を介してバイポ —ラトランジスタ 3 3のベースに入力する。このときバイポーラトランジス夕 3 3のベースには、入力整合定電流バイァス回路 3 5 によって一定のベースバイアス電流が供給されている。また、バイポーラトランジス夕 3 3のコレクタには、出力整合電源回路 3 6 によつて電源電力が供給され、バイポーラトランジスタ 3 3が増幅した信号は、出力整合電源回路 3 6 によってバイポーラトランジスタ 3 2の出力信号と共に整合されて R F出力端子 3 8へ出力される。なお、パイポーラトランジスタ 3 3のエミヅ夕は接地されている。

以上のように、この実施の形態 3によれば、定電圧駆動のアンプ 3 0 1 に入力整合回路と定電圧ベースバイァス回路とを一体化した入力整合定電圧バイァス回路 3 5を備え、定電流駆動のアンプ 3 0 2に入力整合回路と定電流ベースバイァス回路とを一体化した入力整合定電流バイァス回路 3 7を備え、また、アンプ 3 0 1 とアンプ 3 0 2の出力電力を整合する出力整合回路とアンプ 3 0 1 とアンプ 3 0 2 に電源電力を供給する電源回路とを一体化した出力整合電源回路 3 6 を備えたので、高周波増幅器の部品点数を削減することができ、また当該高周波増幅器の小型化を図ることができるという効果がある。

また、定電圧駆動のアンプ 3 0 1 と定電流駆動のアンプ 3 0 2 とを並列合成したので、入力電力が高い範囲まで利得を一定に保つことができ、優れた歪特性を得ることができるという効果がある。

また、定電流駆動のアンプ 3 0 2のアイドル電流値を低く設定して、これに対応させて定電圧駆動のアンプ 3 0 1のアイドル電流値を調整したので、良好な歪特性が得られ、特に低出力電力や飽和出力電力において優れた付加効率が得られるという効果がある。実施の形態 4 . .

第 8図は、この発明の実施の形態 4による高周波増幅器を示す回路図である。図において、 4 1はベースに供給される定電圧によって駆動される増幅素子のバイポーラトランジスタ、 4 2はべ一スに供給される定電流によって駆動される増幅素子のバイポーラトランジスタ、 4 3は R F入力端子、 4 4は定電圧ベースバイアス回路（定電圧バイアス回路）、 4 5は出力整合回路と電源回路を一体化した出力整合電源回路、 4 6 は定電流ベースバイァス回路（定電流バイァス回路）、 4 7は R F出力端子、 4 8は入力整合回路、 4 9はバイポーラトランジスタ 4 1のべ一スに装荷された容量性素子、 5 0はバイポーラトランジスタ 4 2のべ一スに装荷された容量性素子、 4 0 1はバイポーラトランジスタ 4 1 を使用して増幅を行うアンプ（定電圧駆動の増幅部）、 4 0 2はバイポーラトランジスタ 42を使用して増幅を行うアンプ（定電流駆動の増幅部）、 Dはアンプ 40 1とアンプ 40 2とを並列合成したアンプである。次に動作について説明する。

この実施の形態 4による高周波増幅器は、定電圧駆動のアンプ 40 1 に定電圧べ一スバイアス回路 44を備え、また、定電流駆動のアンプ 4 0 2に定電流べ一スバイァス回路 46を備え、アンプ 40 1とアンプ 4 0 2を並列合成したアンプ Dに、アンプ 40 1とアンプ 40 2に入力する信号の整合を行う入力整合回路 48と、アンプ 40 1とアンプ 40 2 に電源電力を供給し、またアンプ 40 1とアンプ 40 2の出力信号の整合を行い、： R F出力端子 47へ出力する出力整合電源回路 4 5を備えたものである。アンプ 40 1のバイポーラトランジスタ 4 1は第 2図に示すバイポーラトランジスタ 7に相当し、アンプ 402のバイポーラトランジス夕 42は第 2図に示すバイポーラトランジスタ 8に相当し、また、容量性素子 49は第 2図に示す容量性素子 9に、容量性素子 5 0は第 2図に示す容量性素子 1 ◦に相当するもので、それそれ同様な作用効果が得られるものである。

実施の形態 4によるアンプ 40 1とアンプ 40 2は、それそれ実施の形態 1によるアンプ 1とアンプ 2に相当する動作を行うもので、増幅素子のバイポーラトランジスタのエミヅ夕面積や V b e電圧によって設定されるアイドル電流値等は、実施の形態 1の説明と同様に取り扱うことができるものである。また、高周波増幅も同様に動作し、出力電力の歪特性や付加効率も同様なものである。このように、実施の形態 4によるアンプ 40 1 とアンプ 40 2とを並列合成したアンプ Dは、実施の形態 1のアンプ 1 とアンプ 2とを並列合成したアンプ Aと同様に動作し、作用効果も同様であるため、これらの説明を省略し、実施の形態 4のアンプ 40 1とアンプ 40 2の特徴的な動作を説明する。アンプ Dを構成するアンプ 4 0 1は、 R F入力端子 4 3から入力され、入力整合回路 4 8によって整合された信号を、定電圧ベースバイアス回路 4 4を用いて一定の電圧にバイアスし、容量性素子 4 9 を介してバイポーラトランジス夕 4 1のベースに入力する。このとき、バイポーラトランジスタ 4 1のコレクタには、出力整合電源回路 4 5 によって電源電力が供給され、バイポーラトランジスタ 4 1が増幅した信号は、出力整合電源回路 4 5によってバイポーラトランジスタ 4 2の出力信号と共に整合されて R F出力端子 4 7に出力される。なお、バイポ一ラトランジス夕 4 1のエミヅ夕は接地されている。

アンプ Dを構成するアンプ 4 0 2は、 R F入力端子 4 3から入力され、入力整合回路 4 8によって整合された信号を、定電流ベースバイアス回路 4 6を用いて一定の電流にバイァスし、容量性素子 5 0を介してバィポーラトランジスタ 4 2のベースに入力する。このとき、バイポーラトランジスタ 4 2のコレクタには、出力整合電源回路 4 5 によって電源電力が供給され、バイポーラトランジスタ 4 2が増幅した信号は、出力整合電源回路 4 5によってバイポーラトランジスタ 4 1の出力信号と共に整合されて R F出力端子 4 7に出力される。なお、バイポーラトランジス夕 4 2のエミヅ夕は接地されている。

以上のように、この実施の形態 4によれば、定電圧駆動のアンプ 4 0 1 .と定電流駆動のアンプ 4 0 2 とを並列合成したアンプ Dに、入力信号の整合を行ってアンプ 4 0 1およびアンプ 4 0 2 に入力する入力整合回路 4 8 と、アンプ 4 0 1およびアンプ 4 0 2 に電源電力を供給し、アンプ 4 0 1およびアンプ 4 0 2の出力信号を整合する出力整合電源回路 4 5 とを備えたので、高周波増幅器の部品点数を削減することができ、また当該高周波増幅器の小型化を図ることができるという効果がある。また、定電圧駆動のアンプ 4 0 1 と定電流駆動のアンプ 4 0 2 とを並列合成したので、入力電力が高い範囲まで利得を一定に保つことができ、優れた歪特性を得ることができるという効果がある。

また、定電流駆動のアンプ 4 0 2のアイドル電流値を低く設定し、これに対応させて定電圧駆動のアンプ 4 0 1のアイドル電流値を調整したので、良好な歪特性が得られ、特に低出力電力や飽和出力電力において優れた付加効率が得られるという効果がある。実施の形態 5 .

第 9図は、この発明の実施の形態 5による高周波増幅器に用いられる並列合成したバイポーラトランジス夕の構成を示す説明図である。図示したものは複数のバイポーラトランジスタを同一チップ上に形成したもので、このチップ上に備えられた複数のベースを定電圧駆動するものと定電流駆動するものとに分けて構成したものである。図において、 5 1 は定電圧駆動するバイポーラトランジス夕のベ一スパッド、 5 2は定電流駆動するバイポーラトランジス夕のベースパッド、 5 3は各バイポーラトランジスタのコレクタを並列合成するコレクタパッド、 5 4 aは定電圧駆動するバイポーラトランジスタのベースとベ一スパヅド 5 1 とを接続するベース引き出しパターン、 5 4 bは定電流駆動するバイポーラトランジスタのベースとペースパヅド 5 2 とを接続するべ一ス引き出しパターン、 5 5はェミツ夕引き出しパターン、 5 6はコレクタ引き出しパターン、 5 7は各バイポーラトランジスタのエミヅ夕を並列合成するエミヅ夕ノヅドである。

第 9図に示したものは、例えば、定電圧駆動するバイポーラトランジス夕と定電流駆動するバイポーラトランジスタとのエミッ夕面積比が 2 ： 1 になるように構成したものである。これらのバイポ一ラトランジス夕は、コレクタ引き出しパターン 5 6 を用いて定電圧駆動するバイポ一ラトランジスタと定電流駆動するバイポーラトランジスタの各コレクタを一つのコレクタパッド 5 3に接続して合成し、また、エミヅ夕引き出しパターン 5 5 を用いて定電圧駆動するバイポーラトランジスタと定電流駆動するバイポーラトランジス夕の各ェミヅ夕を一つのェミヅタパヅド 5 7に接続して合成している。また、各バイポーラトランジスタのェミツ夕は、エミヅ夕パッド 5 7上に形成されたバイァホール（図示を省略したスル一ホール）を介してグランド（図示省略）に接地されている定電圧駆動するバイポーラトランジスタのペースは、当該べ一スを構成する部分から引き出されたベース引き出しパターン 5 4 aによってベ —スパヅド 5 1 に接続される。また、定電流駆動するバイポーラトランジス夕のベースは、当該べ一スを構成する部分から引き出されたベース引き出しパターン 5 4 bによってベ一スパヅド 5 2 に接続される。なお、ベース引き出しパターン 5 4 a， 5 4 b とエミヅ夕引き出しパターン 5 5 とは、できるだけ重ならないように、好ましくは、できるだけ離れるように構成して、良好な高周波特性が得られるようにする。

このように構成して、ベースパッド 5 1 に一定のバイァス電圧を供給し、また、.ベースパッド 5 2に一定のバイァス電流を供給すると、定電圧駆動するバイポーラトランジス夕のベースは一定の電圧でバイァスされ、また定電流駆動するバイポーラトランジス夕のベースは一定の電流でバイアスされる。

なお、実施の形態 2の高周波増幅器のように、定電圧駆動のアンプと定電流駆動のアンプに個別の電源回路を用いて電源電力を供給する構成の場合には、各バイポーラトランジスタのコレクタを個別に備えたコレクタパッドに接続して構成する。

また、この実施の形態 5で説明したように定電圧で駆動するバイポ一ラトランジスタと定電流で駆動するバイポーラトランジスタとを並列合成して、実施の形態 1〜 4で説明した高周波増幅器に用いることも可能である。

以上のように、この実施の形態 5 によれば、複数のバイポーラトランジス夕を同一チップ上に形成して、定電圧を供給するベースと定電流を供給するベースとに分けて構成し、複数のコレク夕をコレクタ引き出しパターン 5 6を用いて一つのコレクタパッド 5 3に接続し、複数のエミッ夕をエミッ夕引き出しパターン 5 5 を用いて一つのエミヅ夕ノヅド 5 7に接続し、ベース引き出しパターン 5 4 aを用いて定電圧駆動するバィポーラトランジスタのベースと定電圧が供給されるべ一スパッド 5 1 とを接続し、ベース引き出しパターン 5 4 bを用いて定電流駆動するパィポーラトランジスタと定電流が供給されるべ一スパッド 5 2 とを接続するようにしたので、小型化を図りながら複数のバイポーラトランジス夕を並列合成して同一チップ上に形成することができるという効果がある。実施の形態 6 .

次に、この発明の実施の形態 6 による高周波増幅器を説明する。実施の形態 6 による高周波増幅器は、実施の形態 1〜 4で説明した高周波増幅器の定電圧駆動のアンプに用いる増幅素子に、バイポーラトランジス夕に代えて F E Tを使用して構成したものである。 F E Tのゲートに一定のバイアス電圧を供給することで、バイポーラトランジスタを使用したものと同様に増幅動作を行い、また同様な作用効果が得られる。

なお、実施の形態 1 ~ 4ではバイポーラトランジスタを増幅素子に使用した高周波増幅器を説明したが、 S i B J T、 S i G e B J T、 I n G a p等の化合物から成る H B Tを増幅素子として使用しても同様な作用効果が得られる。

また、前記各実施の形態では、定電圧ベースバイアスによって駆動されるバイポーラトランジスタと、定電流ペースバイァスによって駆動されるバイポーラトランジスタが、それそれ一つずつ並列合成されたものを例示して説明したが、この発明の高周波増幅器はこれに限定されず、当該高周波増幅器を n個（ nは 2以上の整数）のアンプ（増幅部）で構成し、 m個（mは 1以上 n— 1以下の整数）の定電流駆動のアンプと、 n一 m個の定鼋圧駆動のアンプとを並列合成して実施することができるもので、このように構成したものであれば同様な作用効果が得られる。以上のように、この実施の形態 6によれば、定電圧駆動のアンプの増幅素子に F E Tを用いて構成し、定電圧で駆動するアンプと定電流で駆動するアンプとを並列合成したので、優れた歪特性を有しながら付加効率も良好にできるという効果がある。

以上、この発明をその好適な実施の形態を参照しながら詳細に図示して説明したが、請求の範囲に記載されたこの発明の趣旨および区域内で、形式および細部に関する様々な変更が可能であることは当業者であれば理解できることだろう。かかる変更、代替、修正もこの発明の範囲に含まれるものであると出願人は意図している。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係る高周波増幅器は、高出力で優れた歪特性を有しながら高い付加効率を実現し、また、低出力電力において付加効率を改善するのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の増幅部を用いて高周波を増幅する高周波増幅器であって、一定の電圧でバイァスする増幅素子を用いた定電圧駆動の増幅部と、一定の電流でバイァスする増幅素子を用いた定電流駆動の増幅部とを並列合成したことを特徴とする高周波増幅器。

2 . n個（nは 2以上の整数）の増幅部を備え、当該増幅部は m個（ mは 1以上 n— 1以下の整数）の定電流駆動の増幅部と n— m個の定電圧駆動の増幅部とを並列合成したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の高周波増幅器。

3 . 定電圧駆動の増幅部は、増幅素子としてバイポーラトランジスタを使用して当該バイポーラトランジス夕のペースを一定の電圧でバイァスし、

定電流駆動の増幅部は、増幅素子としてバイポーラトランジスタを使用して当該バイポーラトランジス夕のベースを一定の電流でバイァスすることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の高周波増幅器。 .

4 . 定電圧駆動の増幅部は、入力整合を行うと共に一定のバイアス電圧を増幅素子に供給する入力整合定電圧バイァス回路と、出力整合を行うと共に前記増幅素子に電源電力を供給する出力整合電源回路とを備え定電流駆動の増幅部は、入力整合を行うと共に一定のバイアス電流を増幅素子に供給する入力整合定電流バイァス回路と、出力整合を行うと共に前記増幅素子に電源電力を供給する出力整合電源回路とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の高周波増幅器。

5 . 定電圧駆動の増幅部および定電流駆動の増幅部に電源電力を供給すると共に前記定電圧駆動の増幅部および前記定電流駆動の増幅部の出力整合を行う出力整合電源回路を備え、

前記定電圧駆動の増幅部は、入力の整合を行うと共に一定のバイアス電圧を増幅素子に供給する入力整合定電圧バイァス回路を備え、

前記定電流駆動の増幅部は、入力の整合を行うと共に一定のバイアス電流を増幅素子に供給する入力整合定電流バイァス回路を備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の高周波増幅器。

6 . 定電圧駆動の増幅部および定電流駆動の増幅部の入力整合を行う入力整合回路と、

前記定電圧駆動の増幅部および前記定電流駆動の増幅部に電源電力を供給すると共に前記定電圧駆動の増幅部および前記定電流駆動の増幅部の出力整合を行う出力整合電源回路とを備え、

前記定電圧駆動の増幅部は、一定のバイァス電圧を増幅素子に供給する定電圧バイアス回路を備え、

前記定電流駆動の増幅部は、一定のバイァス電流を増幅素子に供給する定電流バイァス回路を備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の高周波増幅器。

7 . 増幅素子は、同一チップ上に一定の電圧でバイアスするバイポ一ラトランジスタのベースと一定の電流でバイアスするバイポーラトランジス夕のベースとを分離して構成し、

前記一定の電圧でバイァスするバイポーラトランジスタのコレクタと前記一定の電流でバイァスするバイポーラトランジスタのコレクタとを一つのコレクタパッドに接続するコレクタ引き出しパ夕一ンと、

前記一定の電圧でバイァスするバイポーラトランジスタのエミッ夕と前記一定の電流でバイアスするバイポーラトランジスタのエミッ夕とを一つのエミッ夕パッドに接続するエミヅ夕引き出しパターンと、

前記一定の電圧でバイァスするバイポーラトランジスタのベースと一定のバイァス電圧が供給されるべ一スパッドとを接続するべ一ス引き出しパターンと、

前記一定の電流でバイァスするバイポーラトランジスタのベースと一定のバイァス電流が供給されるベースパッドとを接続するべ一ス引き出しパターンとを備え、

前記ベース引き出しパターンと前記エミッ夕引き出しパターンとが重なる部分を少なく構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の高周波増幅器。

8 . 定電圧駆動の増幅部は、増幅素子として F E Tを使用して当該 F E Tのゲートを一定の電圧でバイアスし、

定電流駆動の増幅部は、増幅素子としてバイポーラトランジスタを使用して.当該バイポーラトランジス夕のベ一スを一定の電流でバイァスすることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の高周波増幅器。