JP3517766B2 - Ｒｆ電力増幅回路および移動体通信端末装置 - Google Patents
Ｒｆ電力増幅回路および移動体通信端末装置Info
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- JP3517766B2 JP3517766B2 JP03590397A JP3590397A JP3517766B2 JP 3517766 B2 JP3517766 B2 JP 3517766B2 JP 03590397 A JP03590397 A JP 03590397A JP 3590397 A JP3590397 A JP 3590397A JP 3517766 B2 JP3517766 B2 JP 3517766B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信用のＲＦ
電力増幅回路、さらにはＧａＡｓ・ＦＥＴ（電界効果ト
ランジスタ）を使用するＲＦ電力増幅回路に適用して有
効な技術に関するものであって、たとえばＣＤＭＡ（符
号分割多次元接続）技術を使ったデジタル方式の携帯電
話端末に利用して有効な技術に関するものである。
電力増幅回路、さらにはＧａＡｓ・ＦＥＴ（電界効果ト
ランジスタ）を使用するＲＦ電力増幅回路に適用して有
効な技術に関するものであって、たとえばＣＤＭＡ（符
号分割多次元接続）技術を使ったデジタル方式の携帯電
話端末に利用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話端末などの移動体通信端末装置
では、１ＧＨｚ以上のマイクロ波領域の無線信号を送信
するために、従来のシリコン・バイポーラ・トランジス
タよりも動作速度の速いデプレッション型ＧａＡｓ・Ｆ
ＥＴを採用したＲＦ増幅電力増幅回路が使用される。
では、１ＧＨｚ以上のマイクロ波領域の無線信号を送信
するために、従来のシリコン・バイポーラ・トランジス
タよりも動作速度の速いデプレッション型ＧａＡｓ・Ｆ
ＥＴを採用したＲＦ増幅電力増幅回路が使用される。
【０００３】また、通信方式としては、周波数利用効率
を高めるために、従来の周波数分割多元接続方式や時分
割多元接続方式に代わって、スペクトル拡散を行う符号
分割多元接続方式いわゆるＣＤＭＡ技術が注目されてい
る。
を高めるために、従来の周波数分割多元接続方式や時分
割多元接続方式に代わって、スペクトル拡散を行う符号
分割多元接続方式いわゆるＣＤＭＡ技術が注目されてい
る。
【０００４】この種の移動体通信端末装置では、まず、
携帯性を高めるために、小型軽量であるとともに、電力
消費が少なくて電池寿命の長いことが要求される。これ
とともに、生産適性および動作の安定性を高めるため
に、無調整であることも要求される。
携帯性を高めるために、小型軽量であるとともに、電力
消費が少なくて電池寿命の長いことが要求される。これ
とともに、生産適性および動作の安定性を高めるため
に、無調整であることも要求される。
【０００５】また、セルラー方式の携帯電話システム、
とくにＣＤＭＡ方式のシステムでは、送信電力を必要最
小限に抑えることが、周波数利用効率を高める上で非常
に有効となる。つまり、端末局が基地局のすぐ近くにあ
るときは送信電力を小さくし、離れているときは大きく
することで、ＣＤＭＡ復調の妨げとなる雑音レベルを抑
えることができる。
とくにＣＤＭＡ方式のシステムでは、送信電力を必要最
小限に抑えることが、周波数利用効率を高める上で非常
に有効となる。つまり、端末局が基地局のすぐ近くにあ
るときは送信電力を小さくし、離れているときは大きく
することで、ＣＤＭＡ復調の妨げとなる雑音レベルを抑
えることができる。
【０００６】このためには、送信電力をきめ細かく制御
できるようにすればよい。送信電力の制御は、ＲＦ電力
増幅回路の入力レベルを制御するとともに、たとえば
０．０２ｍＷ〜２００ｍＷといった非常に広い出力範囲
にわたって良好な直線性を呈する線形のＲＦ電力増幅回
路を使用すればよい。ＣＤＭＡ方式の移動体通信端末装
置では、最大出力時にも線形動作するようにバイアス設
定された線型動作のＲＦ電力増幅回路が使用される。
できるようにすればよい。送信電力の制御は、ＲＦ電力
増幅回路の入力レベルを制御するとともに、たとえば
０．０２ｍＷ〜２００ｍＷといった非常に広い出力範囲
にわたって良好な直線性を呈する線形のＲＦ電力増幅回
路を使用すればよい。ＣＤＭＡ方式の移動体通信端末装
置では、最大出力時にも線形動作するようにバイアス設
定された線型動作のＲＦ電力増幅回路が使用される。
【０００７】なお、移動体通信端末装置については、た
とえば日経ＢＰ社刊行「日経エレクトロニクス １９９
７年１月１３日号（ｎｏ．６８０）」６５〜９０ページ
（特集：携帯電話）などに、その概要が記載されてい
る。
とえば日経ＢＰ社刊行「日経エレクトロニクス １９９
７年１月１３日号（ｎｏ．６８０）」６５〜９０ページ
（特集：携帯電話）などに、その概要が記載されてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
【０００９】すなわち、線型増幅回路のバイアス電流は
出力に関係なく一定となる。したがって、最大出力時に
線形動作するようにバイアス設定された線型ＲＦ電力増
幅回路は、送信電力がその最大出力を大きく下回ってい
る場合でも、つまり小電力出力時でも、常に、最大出力
時のバイアス電流を流し続ける。これは消費電力の上で
無駄である。そこで、送信電力が小さい場合はバイアス
電流も小さくすることが検討されている。
出力に関係なく一定となる。したがって、最大出力時に
線形動作するようにバイアス設定された線型ＲＦ電力増
幅回路は、送信電力がその最大出力を大きく下回ってい
る場合でも、つまり小電力出力時でも、常に、最大出力
時のバイアス電流を流し続ける。これは消費電力の上で
無駄である。そこで、送信電力が小さい場合はバイアス
電流も小さくすることが検討されている。
【００１０】しかし、ＲＦ電力増幅回路を構成するＦＥ
Ｔの特性は必ずしも一定ではなく、製造プロセスあるい
は実装等の諸条件によるバラツキがある。このため、バ
イアス電流の設定に際しては、製品ごとに精密なバイア
ス設定を行うか、あるいは送信電力に対して十分なバラ
ツキ余裕を持たせたバイアス設定を行う必要があった。
Ｔの特性は必ずしも一定ではなく、製造プロセスあるい
は実装等の諸条件によるバラツキがある。このため、バ
イアス電流の設定に際しては、製品ごとに精密なバイア
ス設定を行うか、あるいは送信電力に対して十分なバラ
ツキ余裕を持たせたバイアス設定を行う必要があった。
【００１１】ところが、前者の場合は、製品ごとに面倒
な調整が必要となるため、生産適性が著しく低下してし
まうという問題が生じる。後者の場合は、送信出力に対
して十分な余裕を持つべく、大きなバイアス電流を流す
ようにしなければならないため、消費電力を増大させて
電池寿命を短くしてしまうという問題が生じる。
な調整が必要となるため、生産適性が著しく低下してし
まうという問題が生じる。後者の場合は、送信出力に対
して十分な余裕を持つべく、大きなバイアス電流を流す
ようにしなければならないため、消費電力を増大させて
電池寿命を短くしてしまうという問題が生じる。
【００１２】なお、バイアス電圧を無調整で供給する技
術としては、たとえばＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｃｉｒ
ｃｕｉｔ Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．ＣＴ−１２，ｐｐ．
５８６−５９０，Ｄｅｃ．１９６５に記載されているよ
うに、シリコン・バイポーラ・トランジスタのコレクタ
電圧／電流特性を利用したバイアス回路が知られてい
る。しかし、そこで開示されているバイアス回路は、シ
リコン・バイポーラ・トランジスタ固有の特性（コレク
タ電圧／電流特性やベース・エミッタ間電圧など）を利
用したものであって、ＦＥＴには適用できないことが本
発明者らによってあきらかにされた。
術としては、たとえばＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｃｉｒ
ｃｕｉｔ Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．ＣＴ−１２，ｐｐ．
５８６−５９０，Ｄｅｃ．１９６５に記載されているよ
うに、シリコン・バイポーラ・トランジスタのコレクタ
電圧／電流特性を利用したバイアス回路が知られてい
る。しかし、そこで開示されているバイアス回路は、シ
リコン・バイポーラ・トランジスタ固有の特性（コレク
タ電圧／電流特性やベース・エミッタ間電圧など）を利
用したものであって、ＦＥＴには適用できないことが本
発明者らによってあきらかにされた。
【００１３】本発明の目的は、たとえば１ＧＨｚ以上の
マイクロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装
置の小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であると
ともに、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要
することなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率
的なＲＦ電力増幅を可能にする、という技術を提供する
ことにある。
マイクロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装
置の小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であると
ともに、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要
することなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率
的なＲＦ電力増幅を可能にする、という技術を提供する
ことにある。
【００１４】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】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、
下記のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【００１６】すなわち、ソース接地およびデプレッショ
ン動作によりＲＦ電力増幅回路を形成する第１のＦＥＴ
とともに、この第１のＦＥＴに対して同種のＦＥＴであ
って、チャネル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形
成された第２のＦＥＴと、正電源電圧から負電圧を発生
して第１のＦＥＴと第２のＦＥＴの各ゲートに負バイア
ス電圧を分配する可変電圧発生回路と、第２のＦＥＴの
ドレイン電流が所定の設定値となるように上記可変電圧
発生回路を制御する負帰還回路を設け、この負帰還回路
の動作によってＲＦ電力増幅回路のバイアス設定を行わ
せる、というものである。
ン動作によりＲＦ電力増幅回路を形成する第１のＦＥＴ
とともに、この第１のＦＥＴに対して同種のＦＥＴであ
って、チャネル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形
成された第２のＦＥＴと、正電源電圧から負電圧を発生
して第１のＦＥＴと第２のＦＥＴの各ゲートに負バイア
ス電圧を分配する可変電圧発生回路と、第２のＦＥＴの
ドレイン電流が所定の設定値となるように上記可変電圧
発生回路を制御する負帰還回路を設け、この負帰還回路
の動作によってＲＦ電力増幅回路のバイアス設定を行わ
せる、というものである。
【００１７】上述した手段によれば、ＲＦ電力増幅回路
を構成するＦＥＴの特性に製造プロセスあるいは実装等
の諸条件によるバラツキがあったとしても、そのＦＥＴ
に所定の増幅動作を高効率で行わせるのに必要なバイア
ス電圧を、無調整でもって自己整合的に再現性良く設定
することができる。
を構成するＦＥＴの特性に製造プロセスあるいは実装等
の諸条件によるバラツキがあったとしても、そのＦＥＴ
に所定の増幅動作を高効率で行わせるのに必要なバイア
ス電圧を、無調整でもって自己整合的に再現性良く設定
することができる。
【００１８】これにより、たとえば１ＧＨｚ以上のマイ
クロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の
小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
ＲＦ電力増幅を可能にする、という目的が達成される。
クロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の
小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
ＲＦ電力増幅を可能にする、という目的が達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ソース接地されデプレッション動作によりＲＦ電力
増幅を行なう第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と、該第１の
ＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と同種のＦＥＴであってチャネル
長が等しくかつチャネル幅が小さく形成された第２のＦ
ＥＴ（Ｊｘ）と、該第２のＦＥＴのドレイン電圧と基準
電圧との差分を増幅して出力する電圧比較回路（１６）
と、該電圧比較回路の出力に基づき、正電源電圧から負
電圧を発生して上記第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）および
第２のＦＥＴ（Ｊｘ）の各ゲートに負バイアス電圧（Ｖ
ｏ）を分配する可変電圧発生回路（１７）と、上記第１
のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出力側との
間に直列に接続された第１の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）と、上
記第２のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出力
側との間に直列に接続された第２の抵抗（Ｒｘ）と、上
記可変電圧発生回路の出力電圧を上記第２のＦＥＴのゲ
ートに上記第２の抵抗を直列に介してバイアス電圧とし
て与え、上記ドレイン電圧が上記基準電圧と等しくなる
ような帰還制御を、上記第１のＦＥＴのゲートと上記第
２のＦＥＴのゲートとの間が互いに交流的に遮断された
状態で行なうことにより、上記第２のＦＥＴ（Ｊｘ）の
ドレイン電流（Ｉｘ）が所定の設定値となるように上記
可変電圧発生回路（１７）を制御する負帰還回路（１
８）とを具備してなり、上記負帰還回路を形成する上記
可変電圧発生回路の出力電圧が上記第１のＦＥＴのゲー
トに上記第１の抵抗を直列に介してバイアス電圧として
与えられるように構成されたものであり、これにより、
携帯電話端末などの移動体通信端末装置の小型軽量化と
電池での長時間動作化に有効であるとともに、生産適性
を著しく低下させる個別の調整を必要することなく、単
一電源の使用条件下でも安定かつ効率的なＲＦ電力増幅
を可能にするという作用が得られる。
は、ソース接地されデプレッション動作によりＲＦ電力
増幅を行なう第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と、該第１の
ＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と同種のＦＥＴであってチャネル
長が等しくかつチャネル幅が小さく形成された第２のＦ
ＥＴ（Ｊｘ）と、該第２のＦＥＴのドレイン電圧と基準
電圧との差分を増幅して出力する電圧比較回路（１６）
と、該電圧比較回路の出力に基づき、正電源電圧から負
電圧を発生して上記第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）および
第２のＦＥＴ（Ｊｘ）の各ゲートに負バイアス電圧（Ｖ
ｏ）を分配する可変電圧発生回路（１７）と、上記第１
のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出力側との
間に直列に接続された第１の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）と、上
記第２のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出力
側との間に直列に接続された第２の抵抗（Ｒｘ）と、上
記可変電圧発生回路の出力電圧を上記第２のＦＥＴのゲ
ートに上記第２の抵抗を直列に介してバイアス電圧とし
て与え、上記ドレイン電圧が上記基準電圧と等しくなる
ような帰還制御を、上記第１のＦＥＴのゲートと上記第
２のＦＥＴのゲートとの間が互いに交流的に遮断された
状態で行なうことにより、上記第２のＦＥＴ（Ｊｘ）の
ドレイン電流（Ｉｘ）が所定の設定値となるように上記
可変電圧発生回路（１７）を制御する負帰還回路（１
８）とを具備してなり、上記負帰還回路を形成する上記
可変電圧発生回路の出力電圧が上記第１のＦＥＴのゲー
トに上記第１の抵抗を直列に介してバイアス電圧として
与えられるように構成されたものであり、これにより、
携帯電話端末などの移動体通信端末装置の小型軽量化と
電池での長時間動作化に有効であるとともに、生産適性
を著しく低下させる個別の調整を必要することなく、単
一電源の使用条件下でも安定かつ効率的なＲＦ電力増幅
を可能にするという作用が得られる。
【００２０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のものに加えて、第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）は線型増
幅回路を形成することを特徴としたものであり、これに
より、たとえばＣＤＭＡ方式の通信に適した電力増幅特
性を確保することができるという作用が得られる。
のものに加えて、第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）は線型増
幅回路を形成することを特徴としたものであり、これに
より、たとえばＣＤＭＡ方式の通信に適した電力増幅特
性を確保することができるという作用が得られる。
【００２１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のものに加えて、第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）
と第２のＦＥＴ（Ｊｘ）を同一半導体チップ上に熱的な
結合状態で形成したものであり、これにより、第１のＦ
ＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と第２のＦＥＴ（Ｊｘ）の互いの相
似関係が一層緊密となって、バイアス設定の精度がさら
に高められるという作用が得られる。
２に記載のものに加えて、第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）
と第２のＦＥＴ（Ｊｘ）を同一半導体チップ上に熱的な
結合状態で形成したものであり、これにより、第１のＦ
ＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と第２のＦＥＴ（Ｊｘ）の互いの相
似関係が一層緊密となって、バイアス設定の精度がさら
に高められるという作用が得られる。
【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
に記載のものに加えて、負帰還回路（１８）によって制
御される第２のＦＥＴ（Ｊｘ）のドレイン電流（Ｉｘ）
値を外部（６０）からの信号に応じて設定する可変設定
回路を備えたものであり、これにより、ＲＦ電力増幅回
路のバイアス条件を外部（６０）からきめ細かく設定す
ることができるという作用が得られる。
に記載のものに加えて、負帰還回路（１８）によって制
御される第２のＦＥＴ（Ｊｘ）のドレイン電流（Ｉｘ）
値を外部（６０）からの信号に応じて設定する可変設定
回路を備えたものであり、これにより、ＲＦ電力増幅回
路のバイアス条件を外部（６０）からきめ細かく設定す
ることができるという作用が得られる。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】請求項５に記載の発明は、ソース接地され
デプレッション動作によりＲＦ電力増幅を行なう第１の
ＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と、該第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ
２）と同種のＦＥＴであってチャネル長が等しくかつチ
ャネル幅が小さく形成された第２のＦＥＴ（Ｊｘ）と、
該第２のＦＥＴのドレイン電圧と基準電圧との差分を増
幅して出力する電圧比較回路（１６）と、該電圧比較回
路の出力に基づき、正電源電圧から負電圧を発生して上
記第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）および第２のＦＥＴ（Ｊ
ｘ）の各ゲートに負バイアス電圧（Ｖｏ）を分配する可
変電圧発生回路（１７）と、上記第１のＦＥＴのゲート
と上記可変電圧発生回路の出力側との間に直列に接続さ
れた第１の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）と、上記第２のＦＥＴの
ゲートと上記可変電圧発生回路の出力側との間に直列に
接続された第２の抵抗（Ｒｘ）と、上記可変電圧発生回
路の出力電圧を上記第２のＦＥＴのゲートに上記第２の
抵抗を直列に介してバイアス電圧として与え、上記ドレ
イン電圧が上記基準電圧と等しくなるような帰還制御
を、上記第１のＦＥＴのゲートと上記第２のＦＥＴのゲ
ートとの間が互いに交流的に遮断された状態で行なうこ
とにより、上記第２のＦＥＴ（Ｊｘ）のドレイン電流
（Ｉｘ）が所定の設定値となるように上記可変電圧発生
回路（１７）を制御する負帰還回路（１８）とを有する
とともに、上記負帰還回路を形成する上記可変電圧発生
回路の出力電圧が上記第１のＦＥＴのゲートに上記第１
の抵抗を直列に介してバイアス電圧として与えられるよ
うに構成され、送信出力に応じて上記設定値を可変制御
する制御手段（５０，６０）を具備するようにしたもの
であり、これにより、携帯電話端末などの移動体通信端
末装置の小型軽量化と電池での長時間動作化を達成でき
るとともに、個別の調整を不要にしてその生産適性を向
上させることができるという作用が得られる。
デプレッション動作によりＲＦ電力増幅を行なう第１の
ＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）と、該第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ
２）と同種のＦＥＴであってチャネル長が等しくかつチ
ャネル幅が小さく形成された第２のＦＥＴ（Ｊｘ）と、
該第２のＦＥＴのドレイン電圧と基準電圧との差分を増
幅して出力する電圧比較回路（１６）と、該電圧比較回
路の出力に基づき、正電源電圧から負電圧を発生して上
記第１のＦＥＴ（Ｊ１，Ｊ２）および第２のＦＥＴ（Ｊ
ｘ）の各ゲートに負バイアス電圧（Ｖｏ）を分配する可
変電圧発生回路（１７）と、上記第１のＦＥＴのゲート
と上記可変電圧発生回路の出力側との間に直列に接続さ
れた第１の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）と、上記第２のＦＥＴの
ゲートと上記可変電圧発生回路の出力側との間に直列に
接続された第２の抵抗（Ｒｘ）と、上記可変電圧発生回
路の出力電圧を上記第２のＦＥＴのゲートに上記第２の
抵抗を直列に介してバイアス電圧として与え、上記ドレ
イン電圧が上記基準電圧と等しくなるような帰還制御
を、上記第１のＦＥＴのゲートと上記第２のＦＥＴのゲ
ートとの間が互いに交流的に遮断された状態で行なうこ
とにより、上記第２のＦＥＴ（Ｊｘ）のドレイン電流
（Ｉｘ）が所定の設定値となるように上記可変電圧発生
回路（１７）を制御する負帰還回路（１８）とを有する
とともに、上記負帰還回路を形成する上記可変電圧発生
回路の出力電圧が上記第１のＦＥＴのゲートに上記第１
の抵抗を直列に介してバイアス電圧として与えられるよ
うに構成され、送信出力に応じて上記設定値を可変制御
する制御手段（５０，６０）を具備するようにしたもの
であり、これにより、携帯電話端末などの移動体通信端
末装置の小型軽量化と電池での長時間動作化を達成でき
るとともに、個別の調整を不要にしてその生産適性を向
上させることができるという作用が得られる。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】以下、本発明の好適な実施態様を図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００４１】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。
は相当部分を示すものとする。
【００４２】図１は本発明の技術が適用された移動体通
信端末装置の概略構成を示す。
信端末装置の概略構成を示す。
【００４３】同図に示す移動体通信端末装置はＣＤＭＡ
方式による携帯電話端末として構成され、ＲＦ電力増幅
回路１０、出力整合回路１３、ＲＦ受信プリアンプ２
０、分波器（またはアンテナ切換器）３１、無線送受信
アンテナ３２、送信側周波数変換回路（アップバータ）
４１、受信側周波数変換回路（ダウンバータ）４２、周
波数変換用のローカル信号を発生する周波数合成回路４
３、送受信ＩＦ部および各種制御信号の送受信機能を含
むベースバンドユニット５０、論理制御ユニット６０、
操作部および表示部を含む操作パネル６１、送話器と受
話器からなるヘッドセット６２、および装置全体の動作
電源（Ｖｄｄ）を賄う内蔵電池７０などを有する。
方式による携帯電話端末として構成され、ＲＦ電力増幅
回路１０、出力整合回路１３、ＲＦ受信プリアンプ２
０、分波器（またはアンテナ切換器）３１、無線送受信
アンテナ３２、送信側周波数変換回路（アップバータ）
４１、受信側周波数変換回路（ダウンバータ）４２、周
波数変換用のローカル信号を発生する周波数合成回路４
３、送受信ＩＦ部および各種制御信号の送受信機能を含
むベースバンドユニット５０、論理制御ユニット６０、
操作部および表示部を含む操作パネル６１、送話器と受
話器からなるヘッドセット６２、および装置全体の動作
電源（Ｖｄｄ）を賄う内蔵電池７０などを有する。
【００４４】ここで、装置全体は内蔵電池７０から供給
される正電圧電源（Ｖｄｄ）によって動作するように構
成されている。
される正電圧電源（Ｖｄｄ）によって動作するように構
成されている。
【００４５】ＲＦ電力増幅回路１０は、前段１２と終段
１１の多段構成であり、各増幅段１１，１２はそれぞ
れ、デプレッション動作する接合型のＧａＡｓ・ＦＥＴ
Ｊ１，Ｊ２を用いて構成されている。
１１の多段構成であり、各増幅段１１，１２はそれぞ
れ、デプレッション動作する接合型のＧａＡｓ・ＦＥＴ
Ｊ１，Ｊ２を用いて構成されている。
【００４６】各増幅段１１，１２のＦＥＴＪ１，Ｊ２は
それぞれ、ソース接地型の線型増幅回路を形成し、共通
のバイアス発生回路１４から分配されるゲートバイアス
電圧（Ｖｏ）で線型増幅動作するようにバイアスされな
らがら、周波数変換回路４１にて所定の送信周波数に変
換された無線信号Ｒｉｎを一定利得で電力増幅する。
それぞれ、ソース接地型の線型増幅回路を形成し、共通
のバイアス発生回路１４から分配されるゲートバイアス
電圧（Ｖｏ）で線型増幅動作するようにバイアスされな
らがら、周波数変換回路４１にて所定の送信周波数に変
換された無線信号Ｒｉｎを一定利得で電力増幅する。
【００４７】各ＦＥＴＪｘ，Ｊ１，Ｊ２のゲートバイア
ス電圧供給路にはそれぞれ抵抗Ｒｘ，Ｒ１，Ｒ２が直列
に介在させられているとともに、各抵抗Ｒｘ，Ｒ１，Ｒ
２と可変電圧発生回路１７の間に容量素子Ｃｐが並列に
挿入さている。これにより、各ＦＥＴＪｘ，Ｊ１，Ｊ２
のゲート間が互いに交流（高周波）的に遮断（デカップ
リング）され、ＦＥＴでの回り込み干渉が防止されるよ
うになっている。
ス電圧供給路にはそれぞれ抵抗Ｒｘ，Ｒ１，Ｒ２が直列
に介在させられているとともに、各抵抗Ｒｘ，Ｒ１，Ｒ
２と可変電圧発生回路１７の間に容量素子Ｃｐが並列に
挿入さている。これにより、各ＦＥＴＪｘ，Ｊ１，Ｊ２
のゲート間が互いに交流（高周波）的に遮断（デカップ
リング）され、ＦＥＴでの回り込み干渉が防止されるよ
うになっている。
【００４８】ＦＥＴの種類によっては、各ＦＥＴＪｘ，
Ｊ１，Ｊ２にゲートリークがあって、そのゲートリーク
による抵抗Ｒｘ，Ｒ１，Ｒ２での電圧降下が無視できな
いような場合もある。このような場合は、Ｒ１とＲｘの
抵抗値比がＦＥＴＪ１とＪｘのチャネル幅比の逆数とな
るように設定し、同様に、Ｒ２とＲｘの抵抗値比がＦＥ
ＴＪ２とＪｘのチャネル幅比の逆数となるように設定す
ることにより、上記ゲートリークによる影響を相殺させ
ることができる。
Ｊ１，Ｊ２にゲートリークがあって、そのゲートリーク
による抵抗Ｒｘ，Ｒ１，Ｒ２での電圧降下が無視できな
いような場合もある。このような場合は、Ｒ１とＲｘの
抵抗値比がＦＥＴＪ１とＪｘのチャネル幅比の逆数とな
るように設定し、同様に、Ｒ２とＲｘの抵抗値比がＦＥ
ＴＪ２とＪｘのチャネル幅比の逆数となるように設定す
ることにより、上記ゲートリークによる影響を相殺させ
ることができる。
【００４９】バイアス発生回路１４は、ＦＥＴＪｘ、可
変設定回路１５、電圧比較回路１６、可変電圧発生回路
１７、容量素子Ｃ１、抵抗Ｒ３などにより構成されてい
る。
変設定回路１５、電圧比較回路１６、可変電圧発生回路
１７、容量素子Ｃ１、抵抗Ｒ３などにより構成されてい
る。
【００５０】ＦＥＴＪｘはバイアス発生のためのダミー
ＦＥＴである。このダミーＦＥＴＪｘは、ＲＦ電力増幅
を行うＦＥＴＪ１，Ｊ２に対して、同一半導体チップ上
に熱的な結合状態で形成された同種のＦＥＴであって、
チャネル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形成され
ている。
ＦＥＴである。このダミーＦＥＴＪｘは、ＲＦ電力増幅
を行うＦＥＴＪ１，Ｊ２に対して、同一半導体チップ上
に熱的な結合状態で形成された同種のＦＥＴであって、
チャネル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形成され
ている。
【００５１】抵抗Ｒ３は、ダミーＦＥＴＪｘのドレイン
と電源電位Ｖｄｄの間に接続されてドレイン負荷をな
す。この抵抗Ｒ３の両端には、ダミーＦＥＴＪｘのドレ
イン電流Ｉｘに応じた電圧Ｖｘ（＝Ｒ３×Ｉｘ）が現れ
る。つまり、抵抗Ｒ３は、ダミーＦＥＴＪｘのドレイン
電流Ｉｘを電圧変換する。
と電源電位Ｖｄｄの間に接続されてドレイン負荷をな
す。この抵抗Ｒ３の両端には、ダミーＦＥＴＪｘのドレ
イン電流Ｉｘに応じた電圧Ｖｘ（＝Ｒ３×Ｉｘ）が現れ
る。つまり、抵抗Ｒ３は、ダミーＦＥＴＪｘのドレイン
電流Ｉｘを電圧変換する。
【００５２】可変設定回路１５は、外部からの信号によ
り出力電圧Ｖｒが電気的に可変設定される可変電圧源１
５１を用いて構成されている。この可変電圧源１５１の
出力電圧Ｖｒは、論理制御ユニット６０が送信電力に応
じて生成するデジタル制御信号によって可変設定され
る。
り出力電圧Ｖｒが電気的に可変設定される可変電圧源１
５１を用いて構成されている。この可変電圧源１５１の
出力電圧Ｖｒは、論理制御ユニット６０が送信電力に応
じて生成するデジタル制御信号によって可変設定され
る。
【００５３】電圧比較回路１６は、十分に大きな増幅利
得を有する演算増幅器を用いて構成され、ダミーＦＥＴ
Ｊｘのドレイン電圧Ｖｘと可変電圧源１５１の出力電圧
Ｖｒを比較してその差分を増幅・出力する。この電圧比
較回路１６の出力は可変電圧発生回路１７に制御信号と
して与えられる。
得を有する演算増幅器を用いて構成され、ダミーＦＥＴ
Ｊｘのドレイン電圧Ｖｘと可変電圧源１５１の出力電圧
Ｖｒを比較してその差分を増幅・出力する。この電圧比
較回路１６の出力は可変電圧発生回路１７に制御信号と
して与えられる。
【００５４】可変電圧発生回路１７は、正電源電圧（Ｖ
ｄｄ）から負電圧（Ｖｏ）を発生する回路であって、比
較回路１６の出力によって出力電圧Ｖｏが可変制御され
るように構成されている。容量素子Ｃ１はバイアス発生
回路１７の出力電圧Ｖｏを平滑（直流化）する。
ｄｄ）から負電圧（Ｖｏ）を発生する回路であって、比
較回路１６の出力によって出力電圧Ｖｏが可変制御され
るように構成されている。容量素子Ｃ１はバイアス発生
回路１７の出力電圧Ｖｏを平滑（直流化）する。
【００５５】上記出力電圧Ｖｏは、抵抗Ｒｘを直列に介
して上記ダミーＦＥＴＪｘのゲートにバイアス電圧とし
て与えられる。これにより、上記ドレイン電流Ｉｘが上
記可変電圧源１５１によって与えられる設定値（Ｖｒ）
と等しくなるような直流負帰還制御が行われるようにな
っている。すなわち、ＦＥＴＪｘ、可変設定回路１５、
電圧比較回路１６、可変電圧発生回路１７、容量素子Ｃ
１、抵抗Ｒ３は、ダミーＦＥＴＪｘのドレイン電流Ｉｘ
が所定の設定値（Ｖｄｄ−Ｒ３×Ｉｘ＝Ｖｒ）となるよ
うに上記バイアス電圧（Ｖｏ）を可変制御する負帰還回
路１８を形成する。
して上記ダミーＦＥＴＪｘのゲートにバイアス電圧とし
て与えられる。これにより、上記ドレイン電流Ｉｘが上
記可変電圧源１５１によって与えられる設定値（Ｖｒ）
と等しくなるような直流負帰還制御が行われるようにな
っている。すなわち、ＦＥＴＪｘ、可変設定回路１５、
電圧比較回路１６、可変電圧発生回路１７、容量素子Ｃ
１、抵抗Ｒ３は、ダミーＦＥＴＪｘのドレイン電流Ｉｘ
が所定の設定値（Ｖｄｄ−Ｒ３×Ｉｘ＝Ｖｒ）となるよ
うに上記バイアス電圧（Ｖｏ）を可変制御する負帰還回
路１８を形成する。
【００５６】ベースバンドユニット５０は、詳細な図示
は省略するが、ＣＤＭＡ方式の無線送信信号の発生およ
び受信・復調の機能に加えて、無線受信信号の電界強度
レベルを検出する検出手段、および／または無線通信相
手局からフィードバックされてくる自局送信電波の電界
強度情報を取得する受信手段を内蔵している。
は省略するが、ＣＤＭＡ方式の無線送信信号の発生およ
び受信・復調の機能に加えて、無線受信信号の電界強度
レベルを検出する検出手段、および／または無線通信相
手局からフィードバックされてくる自局送信電波の電界
強度情報を取得する受信手段を内蔵している。
【００５７】論理制御ユニット６０は、これも詳細な図
示は省略するが、携帯電話端末として通常必要となるシ
ステム制御機能に加えて、上記検出手段が検出した受信
電界強度レベル、または上記受信手段が受信した受信電
界強度情報に基づいて、送信電力が必要最小限となるよ
うな最適化設定を行う制御手段と、この制御手段の設定
に連動して、ＦＥＴＪ１，Ｊ２のドレインバイアス電流
が線型増幅動作の維持に最低必要な大きさとなるように
ＦＥＴＪｘのドレイン電流を設定する制御手段を備えて
いる。
示は省略するが、携帯電話端末として通常必要となるシ
ステム制御機能に加えて、上記検出手段が検出した受信
電界強度レベル、または上記受信手段が受信した受信電
界強度情報に基づいて、送信電力が必要最小限となるよ
うな最適化設定を行う制御手段と、この制御手段の設定
に連動して、ＦＥＴＪ１，Ｊ２のドレインバイアス電流
が線型増幅動作の維持に最低必要な大きさとなるように
ＦＥＴＪｘのドレイン電流を設定する制御手段を備えて
いる。
【００５８】上記制御手段からの制御情報は、デジタル
信号の形でＲＦ電力増幅回路１０の可変設定回路１５に
外部制御信号として与えられる。
信号の形でＲＦ電力増幅回路１０の可変設定回路１５に
外部制御信号として与えられる。
【００５９】なお、上記の制御手段は、マイクロ回路化
された汎用制御手段いわゆるＭＰＵあるいはＣＰＵを用
いてソフトウェア的に構成することができる。
された汎用制御手段いわゆるＭＰＵあるいはＣＰＵを用
いてソフトウェア的に構成することができる。
【００６０】次に、動作について説明する。
【００６１】上述したように、ダミーＦＥＴＪｘのゲー
トバイアス電圧（Ｖｏ）は、そのＦＥＴＪｘに流れるド
レイン電流Ｉｘが所定の大きさとなるように可変制御さ
れる。このダミーＦＥＴＪｘは、ＲＦ増幅段をなすＦＥ
ＴＪ１，Ｊ２に対して、同種のＦＥＴであって、チャネ
ル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形成されてい
る。
トバイアス電圧（Ｖｏ）は、そのＦＥＴＪｘに流れるド
レイン電流Ｉｘが所定の大きさとなるように可変制御さ
れる。このダミーＦＥＴＪｘは、ＲＦ増幅段をなすＦＥ
ＴＪ１，Ｊ２に対して、同種のＦＥＴであって、チャネ
ル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形成されてい
る。
【００６２】したがって、ダミーＦＥＴＪｘに与えられ
るゲートバイアス電圧（Ｖｏ）を上記ＦＥＴＪ１，Ｊ２
のゲートバイアス電圧（Ｖｏ）として与えることによ
り、上記ＦＥＴＪ１，Ｊ２には、ダミーＦＥＴＪｘに流
れるドレイン電流Ｉｘに対して常に一定の比例関係を持
つドレイン電流がバイアス電流として流れるようにな
る。これにより、ＦＥＴＪ１，Ｊ２のゲートバイアス電
圧（Ｖｏ）も、ダミーＦＥＴＪｘの場合と同様、そのＦ
ＥＴＪ１，Ｊ２に流れるドレインバイアス電流が所定の
大きさとなるように可変制御される。このドレインバイ
アス電流の制御値は上記可変設定回路１５により設定さ
れる。
るゲートバイアス電圧（Ｖｏ）を上記ＦＥＴＪ１，Ｊ２
のゲートバイアス電圧（Ｖｏ）として与えることによ
り、上記ＦＥＴＪ１，Ｊ２には、ダミーＦＥＴＪｘに流
れるドレイン電流Ｉｘに対して常に一定の比例関係を持
つドレイン電流がバイアス電流として流れるようにな
る。これにより、ＦＥＴＪ１，Ｊ２のゲートバイアス電
圧（Ｖｏ）も、ダミーＦＥＴＪｘの場合と同様、そのＦ
ＥＴＪ１，Ｊ２に流れるドレインバイアス電流が所定の
大きさとなるように可変制御される。このドレインバイ
アス電流の制御値は上記可変設定回路１５により設定さ
れる。
【００６３】このように、上述したＲＦ電力増幅回路１
０では、増幅段１１，１２を構成するＦＥＴＪ１，Ｊ２
にゲートバイアス電圧（Ｖｏ）を与えるに際し、目的と
するドレインバイアス電流を最初に設定することで、こ
の設定したドレインバイアス電流が流れるようなゲート
バイアス電圧が負帰還制御動作によって自己整合的に可
変設定される。そして、そのドレインバイアス電流の設
定は、上記可変設定回路１５にて任意に行うことができ
る。
０では、増幅段１１，１２を構成するＦＥＴＪ１，Ｊ２
にゲートバイアス電圧（Ｖｏ）を与えるに際し、目的と
するドレインバイアス電流を最初に設定することで、こ
の設定したドレインバイアス電流が流れるようなゲート
バイアス電圧が負帰還制御動作によって自己整合的に可
変設定される。そして、そのドレインバイアス電流の設
定は、上記可変設定回路１５にて任意に行うことができ
る。
【００６４】これにより、ＲＦ電力増幅回路１０の増幅
段１１，１２を構成するＦＥＴＪ１，Ｊ２の特性に製造
プロセスあるいは実装等の諸条件によるバラツキがあっ
たとしても、そのＦＥＴＪ１，Ｊ２に所定の増幅動作を
行わせるのに最適なバイアス電圧（Ｖｏ）を、無調整で
もって自己整合的に再現性良く設定することができる。
段１１，１２を構成するＦＥＴＪ１，Ｊ２の特性に製造
プロセスあるいは実装等の諸条件によるバラツキがあっ
たとしても、そのＦＥＴＪ１，Ｊ２に所定の増幅動作を
行わせるのに最適なバイアス電圧（Ｖｏ）を、無調整で
もって自己整合的に再現性良く設定することができる。
【００６５】したがって、たとえば１ＧＨｚ以上のマイ
クロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の
小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
ＲＦ電力増幅を行わせることができる。
クロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の
小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
ＲＦ電力増幅を行わせることができる。
【００６６】また、上述したＲＦ電力増幅回路１０を用
いてＣＤＭＡ方式の移動体通信端末装置を構成した場
合、送信電力を最適化のために大幅に可変設定しても、
それによって設定された送信電力に応じて常に最適化さ
れたバイアス条件を自動的に与えるようにすることがで
きる。
いてＣＤＭＡ方式の移動体通信端末装置を構成した場
合、送信電力を最適化のために大幅に可変設定しても、
それによって設定された送信電力に応じて常に最適化さ
れたバイアス条件を自動的に与えるようにすることがで
きる。
【００６７】さらに、ＦＥＴＪ１，Ｊ２，Ｊｘを同一半
導体チップ上に熱的な結合状態で形成することにより、
Ｊ１，Ｊ２とＪｘの互いの相似関係が一層緊密となり、
これによりバイアス設定の精度をさらに高めることが可
能となる。
導体チップ上に熱的な結合状態で形成することにより、
Ｊ１，Ｊ２とＪｘの互いの相似関係が一層緊密となり、
これによりバイアス設定の精度をさらに高めることが可
能となる。
【００６８】図２は、図１に示したＲＦ電力増幅回路１
０の動作特性を示す。
０の動作特性を示す。
【００６９】同図（Ａ）（Ｂ）において、ＩｄはＦＥＴ
Ｊ１（Ｊ２）のドレイン電流、ＶｇはそのＦＥＴＪ１
（Ｊ２）のゲートバイアス電圧を示す。
Ｊ１（Ｊ２）のドレイン電流、ＶｇはそのＦＥＴＪ１
（Ｊ２）のゲートバイアス電圧を示す。
【００７０】同図（Ａ）は最大出力が得られるようにド
レインバイアス電流Ｉｏを設定した場合を示す。この場
合、ドレインバイアス電流Ｉｏは、ドレイン電流の線形
変化領域のほぼ中心に設定される。ゲートバイアス電圧
（Ｖｏ）は、上述したバイアス発生回路１４にて行われ
る負帰還動作により、所定のドレインバイアス電流Ｉｏ
が流れるように可変制御される。ＦＥＴＪ１（Ｊ２）
は、そのドレインバイアス電流Ｉｏが流れる中で入力信
号を線型増幅する。
レインバイアス電流Ｉｏを設定した場合を示す。この場
合、ドレインバイアス電流Ｉｏは、ドレイン電流の線形
変化領域のほぼ中心に設定される。ゲートバイアス電圧
（Ｖｏ）は、上述したバイアス発生回路１４にて行われ
る負帰還動作により、所定のドレインバイアス電流Ｉｏ
が流れるように可変制御される。ＦＥＴＪ１（Ｊ２）
は、そのドレインバイアス電流Ｉｏが流れる中で入力信
号を線型増幅する。
【００７１】同図（Ｂ）はドレインバイアス電流Ｉｏを
小さく設定した場合を示す。この場合、ドレインバイア
ス電流Ｉｏは、ドレイン電流の線形変化領域の中心をか
なり下回ったところに設定される。これにより、線型増
幅が行われるドレイン電流の振幅範囲は狭くなるが、低
出力動作時においては、ドレインバイアス電流Ｉｏが小
さいことによる消費電力の削減が可能となる。この場合
も、ゲートバイアス電圧（Ｖｏ）は、上述したバイアス
発生回路１４にて行われる負帰還動作により、小さく設
定されたドレインバイアス電流Ｉｏが流れるように可変
制御される。
小さく設定した場合を示す。この場合、ドレインバイア
ス電流Ｉｏは、ドレイン電流の線形変化領域の中心をか
なり下回ったところに設定される。これにより、線型増
幅が行われるドレイン電流の振幅範囲は狭くなるが、低
出力動作時においては、ドレインバイアス電流Ｉｏが小
さいことによる消費電力の削減が可能となる。この場合
も、ゲートバイアス電圧（Ｖｏ）は、上述したバイアス
発生回路１４にて行われる負帰還動作により、小さく設
定されたドレインバイアス電流Ｉｏが流れるように可変
制御される。
【００７２】ここで注目すべきことは、まずドレインバ
イアス電流Ｉｏを設定することで、その設定したドレイ
ンバイアス電流Ｉｏが流れるようなゲートバイアス電圧
（Ｖｏ）が自動的に設定されることである。つまり、通
常はゲートバイアスの結果として現れるドレインバイア
ス電流Ｉｏを、ここではそのゲートバイアスを意識する
ことなく、いきなり設定することができる。これによ
り、線型増幅動作を行わせるのに必要最小限のドレイン
バイアス電流Ｉｏをきめ細かく設定して、必要以上のバ
イアス電流を流し続ける無駄を回避することが可能とな
る。
イアス電流Ｉｏを設定することで、その設定したドレイ
ンバイアス電流Ｉｏが流れるようなゲートバイアス電圧
（Ｖｏ）が自動的に設定されることである。つまり、通
常はゲートバイアスの結果として現れるドレインバイア
ス電流Ｉｏを、ここではそのゲートバイアスを意識する
ことなく、いきなり設定することができる。これによ
り、線型増幅動作を行わせるのに必要最小限のドレイン
バイアス電流Ｉｏをきめ細かく設定して、必要以上のバ
イアス電流を流し続ける無駄を回避することが可能とな
る。
【００７３】図３は、図１のバイアス発生回路１４付近
に着目したＲＦ電力増幅回路１０の詳細回路図を示す。
に着目したＲＦ電力増幅回路１０の詳細回路図を示す。
【００７４】同図において、可変電圧発生回路１７は、
発振回路１７１、可変利得回路（ＶＣＡ）１７２、チャ
ージポンプ回路１７３により構成される。チャージポン
プ回路１７３は、受動素子である容量素子Ｃ１，Ｃ２と
ダイオードＤ１，Ｄ２により構成される。発振回路１７
１の発振出力は可変利得回路１７２を介してチャージポ
ンプ回路１７３に与えられる。
発振回路１７１、可変利得回路（ＶＣＡ）１７２、チャ
ージポンプ回路１７３により構成される。チャージポン
プ回路１７３は、受動素子である容量素子Ｃ１，Ｃ２と
ダイオードＤ１，Ｄ２により構成される。発振回路１７
１の発振出力は可変利得回路１７２を介してチャージポ
ンプ回路１７３に与えられる。
【００７５】チャージポンプ回路１７３では、発振回路
１７１から可変利得回路１７２を介して出力されるパル
ス電流を、ダイオードＤ１，Ｄ２で電流方向別にスイッ
チングしてＣ１，Ｃ２に流すことにより、容量素子Ｃ１
に負電圧をチャージさせる。このＣ１にチャージされた
負電圧がゲートバイアス電圧（Ｖｏ）として出力され、
ＦＥＴＪｘ，Ｊ１，Ｊ２の各ゲートに分配される。
１７１から可変利得回路１７２を介して出力されるパル
ス電流を、ダイオードＤ１，Ｄ２で電流方向別にスイッ
チングしてＣ１，Ｃ２に流すことにより、容量素子Ｃ１
に負電圧をチャージさせる。このＣ１にチャージされた
負電圧がゲートバイアス電圧（Ｖｏ）として出力され、
ＦＥＴＪｘ，Ｊ１，Ｊ２の各ゲートに分配される。
【００７６】Ｃ２にチャージされる負電圧（Ｖｏ）の大
きさは、可変利得回路１７２の伝達利得によって変化す
る。可変利得回路１７２の伝達利得は、ダミーＦＥＴＪ
１のドレイン電流Ｉｘを所定の設定値（Ｖｒ）と比較す
る比較回路１６の出力によって可変制御される。これに
より、上記ゲートバイアス電圧（Ｖｏ）は、ＦＥＴＪ
ｘ，Ｊ１，Ｊ２にそれぞれ所定のドレイン電流が流れる
ような大きさに負帰還制御される。可変利得回路１７２
は、たとえばＭＯＳトランジスタによる可変抵抗減衰回
路を使うことができる。
きさは、可変利得回路１７２の伝達利得によって変化す
る。可変利得回路１７２の伝達利得は、ダミーＦＥＴＪ
１のドレイン電流Ｉｘを所定の設定値（Ｖｒ）と比較す
る比較回路１６の出力によって可変制御される。これに
より、上記ゲートバイアス電圧（Ｖｏ）は、ＦＥＴＪ
ｘ，Ｊ１，Ｊ２にそれぞれ所定のドレイン電流が流れる
ような大きさに負帰還制御される。可変利得回路１７２
は、たとえばＭＯＳトランジスタによる可変抵抗減衰回
路を使うことができる。
【００７７】抵抗Ｒ４は、容量素子Ｃ１に並列に接続し
てＣ１の放電回路を形成することにより、上記ゲートバ
イアス電圧（Ｖｏ）の立ち下がり応答を速くする。
てＣ１の放電回路を形成することにより、上記ゲートバ
イアス電圧（Ｖｏ）の立ち下がり応答を速くする。
【００７８】この場合、能動回路である発振回路１７１
と可変利得回路１７２は共に正電源電圧（Ｖｄｄ）で動
作する回路で構成されている。これにより、負電圧の可
変制御を正電圧系のシステムおよび回路によって簡単か
つ円滑に行わせることができる。
と可変利得回路１７２は共に正電源電圧（Ｖｄｄ）で動
作する回路で構成されている。これにより、負電圧の可
変制御を正電圧系のシステムおよび回路によって簡単か
つ円滑に行わせることができる。
【００７９】上記ゲートバイアス電圧（Ｖｏ）は、可変
設定回路１５によって設定されるドレイン電流が流れる
ように負帰還制御される。したがって、受信信号の電界
強度あるいは無線通信相手局からフィードバックされて
くる自局送信電波の電界強度情報に応じて送信電力の最
適化制御を行うに際し、その制御に連動して上記可変設
定回路１５の設定値も最適化制御すれば、どのような送
信電力でも常に、最小限の消費電力でもって線型動作に
よる電力増幅を行わせることができる。
設定回路１５によって設定されるドレイン電流が流れる
ように負帰還制御される。したがって、受信信号の電界
強度あるいは無線通信相手局からフィードバックされて
くる自局送信電波の電界強度情報に応じて送信電力の最
適化制御を行うに際し、その制御に連動して上記可変設
定回路１５の設定値も最適化制御すれば、どのような送
信電力でも常に、最小限の消費電力でもって線型動作に
よる電力増幅を行わせることができる。
【００８０】図４は、本発明で使用するＦＥＴＪｘ，Ｊ
１，Ｊ２のレイアウトパターンを模式的に示す。
１，Ｊ２のレイアウトパターンを模式的に示す。
【００８１】同図において、ＧはＦＥＴのゲート電極パ
ターン、Ｌはそのチャネル長、Ｗはそのチャネル幅をそ
れぞれ示す。同図に示すように、バイアス発生回路１４
のダミーＦＥＴＪｘは、ＲＦ電力増幅段１１，１２のＦ
ＥＴＪ１，Ｊ２に対して、同一半導体チップ上に熱的な
結合状態で形成されるとともに、チャネル長Ｌが等し
く、かつチャネル幅が小さく形成されている。
ターン、Ｌはそのチャネル長、Ｗはそのチャネル幅をそ
れぞれ示す。同図に示すように、バイアス発生回路１４
のダミーＦＥＴＪｘは、ＲＦ電力増幅段１１，１２のＦ
ＥＴＪ１，Ｊ２に対して、同一半導体チップ上に熱的な
結合状態で形成されるとともに、チャネル長Ｌが等し
く、かつチャネル幅が小さく形成されている。
【００８２】このように、ＦＥＴＪ１，Ｊ２，Ｊｘを同
一半導体チップ上に熱的な結合状態で形成することによ
り、Ｊ１，Ｊ２とＪｘの互いの相似関係が一層緊密とな
り、これによりバイアス設定の精度をさらに高めること
ができる。
一半導体チップ上に熱的な結合状態で形成することによ
り、Ｊ１，Ｊ２とＪｘの互いの相似関係が一層緊密とな
り、これによりバイアス設定の精度をさらに高めること
ができる。
【００８３】図５は、可変設定回路１５に用いられる可
変電圧源１５１の構成例を示す。
変電圧源１５１の構成例を示す。
【００８４】同図に示す可変電圧源１５１は、固定抵抗
Ｒ５と可変抵抗回路Ｒ６による分圧回路によって構成さ
れている。可変抵抗回路Ｒ６は、複数の抵抗素子ｒ１〜
ｒ４をそれぞれスイッチ回路Ｓ１〜Ｓ４を介して選択的
に並列接続させるようにしたもので、各スイッチＳ１〜
Ｓ４はそれぞれ、外部（論理制御ユニット６０）から与
えられるデジタル制御信号によって個別にオン／オフ設
定されるようになっている。これにより、複数の抵抗素
子ｒ１〜ｒ４の任意の組合わせによる合成抵抗を電気的
に可変設定することができる。
Ｒ５と可変抵抗回路Ｒ６による分圧回路によって構成さ
れている。可変抵抗回路Ｒ６は、複数の抵抗素子ｒ１〜
ｒ４をそれぞれスイッチ回路Ｓ１〜Ｓ４を介して選択的
に並列接続させるようにしたもので、各スイッチＳ１〜
Ｓ４はそれぞれ、外部（論理制御ユニット６０）から与
えられるデジタル制御信号によって個別にオン／オフ設
定されるようになっている。これにより、複数の抵抗素
子ｒ１〜ｒ４の任意の組合わせによる合成抵抗を電気的
に可変設定することができる。
【００８５】図６は、バイアス発生回路１４の別の構成
例を示す。
例を示す。
【００８６】同図に示すバイアス発生回路１４は、ダミ
ーＦＥＴＪｘのドレインに電流を供給するドレイン負荷
抵抗Ｒ３と、この抵抗Ｒ３から供給される電流Ｉｘの一
部を上記ドレインの外へ分流させる分流抵抗Ｒ９を有す
るとともに、この分流抵抗Ｒ９を電気的に可変設定可能
な抵抗を用いて形成してある。
ーＦＥＴＪｘのドレインに電流を供給するドレイン負荷
抵抗Ｒ３と、この抵抗Ｒ３から供給される電流Ｉｘの一
部を上記ドレインの外へ分流させる分流抵抗Ｒ９を有す
るとともに、この分流抵抗Ｒ９を電気的に可変設定可能
な抵抗を用いて形成してある。
【００８７】上記ダミーＦＥＴＪｘのドレイン電圧Ｖｘ
は、比較回路１６にて所定の設定電圧Ｖｒと比較され、
この比較出力で可変電圧制御回路１４を制御する。これ
により、上記ダミーＦＥＴＪｘのドレイン電圧Ｖｘが所
定の設定電圧Ｖｒとなるような負帰還制御が行われる。
は、比較回路１６にて所定の設定電圧Ｖｒと比較され、
この比較出力で可変電圧制御回路１４を制御する。これ
により、上記ダミーＦＥＴＪｘのドレイン電圧Ｖｘが所
定の設定電圧Ｖｒとなるような負帰還制御が行われる。
【００８８】この場合、比較回路１６の基準電圧Ｖｒに
は、電源電圧（Ｖｄｄ）を抵抗Ｒ７，Ｒ８で分割して得
られる一定電圧が使用される。Ｊｘのドレイン電流Ｖｘ
は分流抵抗Ｒ９を流れる電流Ｉｘ２の大きさによって設
定される。
は、電源電圧（Ｖｄｄ）を抵抗Ｒ７，Ｒ８で分割して得
られる一定電圧が使用される。Ｊｘのドレイン電流Ｖｘ
は分流抵抗Ｒ９を流れる電流Ｉｘ２の大きさによって設
定される。
【００８９】分流抵抗Ｒ９は、複数の抵抗素子ｒ１〜ｒ
４をそれぞれスイッチ回路Ｓ１〜Ｓ４を介して選択的に
並列接続させる可変抵抗回路で構成されている。この可
変抵抗回路の各スイッチＳ１〜Ｓ４を外部（論理制御ユ
ニット６０）から与えられるデジタル制御信号によって
個別にオン／オフ設定することにより、ダミーＦＥＴＪ
ｘのドレイン電流Ｉｘ１を可変設定することができる。
このようにしてダミーＦＥＴＪｘに所定のドレイン電流
Ｉｘ１を流すように負帰還制御されるバイアス電圧（Ｖ
ｏ）により、増幅段１１，１２のＦＥＴＪ１，Ｊ２を所
定のドレインバイアス電流下で精度良く線型動作させる
ことができる。
４をそれぞれスイッチ回路Ｓ１〜Ｓ４を介して選択的に
並列接続させる可変抵抗回路で構成されている。この可
変抵抗回路の各スイッチＳ１〜Ｓ４を外部（論理制御ユ
ニット６０）から与えられるデジタル制御信号によって
個別にオン／オフ設定することにより、ダミーＦＥＴＪ
ｘのドレイン電流Ｉｘ１を可変設定することができる。
このようにしてダミーＦＥＴＪｘに所定のドレイン電流
Ｉｘ１を流すように負帰還制御されるバイアス電圧（Ｖ
ｏ）により、増幅段１１，１２のＦＥＴＪ１，Ｊ２を所
定のドレインバイアス電流下で精度良く線型動作させる
ことができる。
【００９０】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００９１】たとえば、ドレインバイアス電流Ｉｏを可
変設定する手段は、ダミーＦＥＴＪｘのチャネル幅を可
変設定する切換手段を備えることによっても実現でき
る。すなわち、Ｊｘのチャネル幅を切換可変すること
で、ＪｘとＪ１のドレイン電流比、およびＪｘとＪ２間
のドレイン電流比を任意に可変設定することができるよ
うになる。
変設定する手段は、ダミーＦＥＴＪｘのチャネル幅を可
変設定する切換手段を備えることによっても実現でき
る。すなわち、Ｊｘのチャネル幅を切換可変すること
で、ＪｘとＪ１のドレイン電流比、およびＪｘとＪ２間
のドレイン電流比を任意に可変設定することができるよ
うになる。
【００９２】また、ドレイン電流検出手段として用いる
ダミーＦＥＴはその直流動作点に影響が発生しない範囲
で小信号増幅回路としても兼用させることができる。
ダミーＦＥＴはその直流動作点に影響が発生しない範囲
で小信号増幅回路としても兼用させることができる。
【００９３】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である携帯
電話端末に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば太陽電池などで電源バ
ックアップされるＰＨＳ基地局、あるいは無線ビーコン
発信装置などにも適用できる。
てなされた発明をその背景となった利用分野である携帯
電話端末に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば太陽電池などで電源バ
ックアップされるＰＨＳ基地局、あるいは無線ビーコン
発信装置などにも適用できる。
【００９４】
【発明の効果】 本願において開示される発明のうち、
代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれ
ば、下記のとおりである。
代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれ
ば、下記のとおりである。
【００９５】すなわち、たとえば１ＧＨｚ以上のマイク
ロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の小
型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
ＲＦ電力増幅が可能になる、という効果が得られる。
ロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の小
型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
ＲＦ電力増幅が可能になる、という効果が得られる。
【図１】本発明の技術が適用された移動体通信端末装置
の概要を示す回路図
の概要を示す回路図
【図２】本発明の技術が適用されたＲＦ電力増幅回路の
動作特性を示す図
動作特性を示す図
【図３】本発明によるＲＦ電力増幅回路の詳細回路例を
示す図
示す図
【図４】本発明で使用するＦＥＴのレイアウトパターン
を模式的に示す図
を模式的に示す図
【図５】バイアス設定を行う可変電圧源の構成例を示す
図
図
【図６】バイアス発生回路の別の構成例を示す図
１０ ＲＦ電力増幅回路
Ｊ１，Ｊ２ 第１のＦＥＴ
１１ 多段ＲＦ電力増幅回路の終段
１２ 多段ＲＦ電力増幅回路の前段
１３ 出力整合回路
１４ バイアス発生回路
Ｊｘ 第２のＦＥＴ（ダミーＦＥＴ）
１５ 可変設定回路
１５１ 可変電圧源
１６ 比較回路
１７ 可変電圧発生回路
１７１ 発振回路
１７２ 可変利得回路
１７３ チャージポンプ回路
１８ 負帰還回路
Ｒｘ，Ｒ１〜Ｒ９ 抵抗
Ｃｐ，Ｃ１，Ｃ２ 容量素子
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
２０ ＲＦ受信プリアンプ
３１ 分波器（またはアンテナ切換器）
３２ 無線送受信アンテナ
４１ 送信側周波数変換回路（アップバータ）
４２ 受信側周波数変換回路（ダウンバータ）
４３ 周波数合成回路
５０ ベースバンドユニット
６０ 論理制御ユニット
６１ 操作パネル
６２ ヘッドセット
７０ 内蔵電池
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−90707（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−152978（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03F 1/00 - 3/72
H04B 1/04
Claims (5)
- 【請求項１】 ソース接地されデプレッション動作によ
りＲＦ電力増幅を行なう第１のＦＥＴと、該 第１のＦＥＴと同種のＦＥＴであってチャネル長が等
しくかつチャネル幅が小さく形成された第２のＦＥＴ
と、該第２のＦＥＴのドレイン電圧と基準電圧との差分を増
幅して出力する電圧比較回路と、 該電圧比較回路の出力に基づき 、正電源電圧から負電圧
を発生して上記第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴの各ゲ
ートに負バイアス電圧を分配する可変電圧発生回路と、上記第１のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第１の抵抗と、 上記第２のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第２の抵抗と、 上記可変電圧発生回路の出力電圧を上記第２のＦＥＴの
ゲートに上記第２の抵抗を直列に介してバイアス電圧と
して与え、上記ドレイン電圧が上記基準電圧と等しくな
るような帰還制御を、上記第１のＦＥＴのゲートと上記
第２のＦＥＴのゲートとの間が互いに交流的に遮断され
た状態で行なうことにより、上記 第２のＦＥＴのドレイ
ン電流が所定の設定値となるように上記可変電圧発生回
路を制御する負帰還回路とを具備してなり、 上記負帰還回路を形成する上記可変電圧発生回路の出力
電圧が上記第１のＦＥＴのゲートに上記第１の抵抗を直
列に介してバイアス電圧として与えられるように構成さ
れている ことを特徴とするＲＦ電力増幅回路。 - 【請求項２】 上記第１のＦＥＴは線型増幅回路を形成
することを特徴とする請求項１に記載のＲＦ電力増幅回
路。 - 【請求項３】 上記第１のＦＥＴと上記第２のＦＥＴと
が同一半導体チップ上に熱的な結合状態で形成されてい
ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の
ＲＦ電力増幅回路。 - 【請求項４】 上記負帰還回路によって制御される上記
第２のＦＥＴのドレイン電流値を外部からの信号に応じ
て設定する可変設定回路を具備することを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載のＲＦ電力増幅回路。 - 【請求項５】 ソース接地されデプレッション動作によ
りＲＦ電力増幅を行なう第１のＦＥＴと、該 第１のＦＥＴと同種のＦＥＴであってチャネル長が等
しくかつチャネル幅が小さく形成された第２のＦＥＴ
と、該第２のＦＥＴのドレイン電圧と基準電圧との差分を増
幅して出力する電圧比較回路と、 該電圧比較回路の出力に基づき 、正電源電圧から負電圧
を発生して上記第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴの各ゲ
ートに負バイアス電圧を分配する可変電圧発生回路と、上記第１のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第１の抵抗と、 上記第２のＦＥＴのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第２の抵抗と、 上記可変電圧発生回路の出力電圧を上記第２のＦＥＴの
ゲートに上記第２の抵抗を直列に介してバイアス電圧と
して与え、上記ドレイン電圧が上記基準電圧と等しくな
るような帰還制御を、上記第１のＦＥＴのゲートと上記
第２のＦＥＴのゲートとの間が互いに交流的に遮断され
た状態で行なうことにより、上記 第２のＦＥＴのドレイ
ン電流が所定の設定値となるように上記可変電圧発生回
路を制御する負帰還回路とを有するとともに、上記負帰還回路を形成する上記可変電圧発生回路の出力
電圧が上記第１のＦＥＴのゲートに上記第１の抵抗を直
列に介してバイアス電圧として与えられるように構成さ
れ 、 送信出力に応じて上記設定値を可変制御する制御手段を
具備することを特徴とする移動体通信端末装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03590397A JP3517766B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | Ｒｆ電力増幅回路および移動体通信端末装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03590397A JP3517766B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | Ｒｆ電力増幅回路および移動体通信端末装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10233633A JPH10233633A (ja) | 1998-09-02 |
| JP3517766B2 true JP3517766B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=12454997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03590397A Expired - Fee Related JP3517766B2 (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | Ｒｆ電力増幅回路および移動体通信端末装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3517766B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001094349A (ja) * | 1999-08-31 | 2001-04-06 | Samsung Electronics Co Ltd | 携帯電話端末用電力増幅器 |
| US6531924B2 (en) * | 2001-04-18 | 2003-03-11 | Qualcomm Incorporated | Bias method and circuit for distortion reduction |
| WO2003005564A2 (de) | 2001-07-03 | 2003-01-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur regelung der verstärkung eines hochfrequenten signals |
| AU2003279487A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-09 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Self adaptable bias circuit for enabling dynamic control of quiescent current in a linear power amplifier |
| JP2010252311A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-11-04 | Toshiba Corp | 電流供給回路 |
| JP5858281B2 (ja) * | 2011-12-21 | 2016-02-10 | 株式会社村田製作所 | 半導体装置 |
-
1997
- 1997-02-20 JP JP03590397A patent/JP3517766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10233633A (ja) | 1998-09-02 |
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