JP2006287773A

JP2006287773A - 高周波電力増幅器用バイアス回路

Info

Publication number: JP2006287773A
Application number: JP2005107141A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Miwa; 衛三輪
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】高い出力電力効率を得つつ、かつ歪み特性が良好な高周波電力増幅器を得ることができる高周波増幅器用バイアス回路を提供する。
【解決手段】電流供給用トランジスタ１２は、コレクタ端子（ノードＮ１）が抵抗１６を介して電源端子Ｔ３に接続され、エミッタ端子（ノードＮ２）がバイアスの出力端子とされている。高周波増幅用トランジスタ１１１の出力電力が低下すると、ノードＮ１の電位が上昇し、これが抵抗１７によりノードＮ３にフィードバックされ、ノードＮ３の電位も上昇する。このようにして、高周波増幅用トランジスタ１１１の動作は、Ｂ級動作からＡ級動作へ近づく。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波電力増幅器に用いられるバイアス回路に関する。

高周波電力増幅器においては、バイアスが印加されたＡ級動作を行うと、歪み特性は良好である一方、アイドル電流が常に流れることにより出力電力効率が低下する。このため、バイアスを調整して高周波電力増幅器をＢ級動作に近付け、アイドル電流を小さくすることにより出力電力効率を向上させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、増幅器がＢ級動作に近付くと歪み特性が劣化するという問題がある。特に、Ｂ級動作の高周波電力増幅器の出力電力が低出力となった場合には、歪み特性が著しく劣化する。
特開２００２−２２０５７４号公報（［００５６］段落他）

本発明は、高い出力電力効率を得つつ、かつ歪み特性が良好な高周波電力増幅器を得ることができる高周波増幅器用バイアス回路を提供することを目的とする。

本発明に係る高周波電力増幅器用バイアス回路は、バイアスと高周波入力信号とを印加されて出力電流を出力する高周波電力増幅器に前記バイアスを供給する高周波電力増幅器用バイアス回路において、第１端子に所定の電源電圧を印加され第２端子が前記バイアスの出力端子とされ、この第１端子と第２端子との間に流れる電流を制御するための制御電圧が制御端子に印加される電流供給用トランジスタと、前記第１端子と第２端子との間に流れる電流の大きさを検知して前記制御電圧の大きさを制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、高い出力電力効率を得つつ、かつ歪み特性が良好な高周波電力増幅器を得ることができる高周波増幅器用バイアス回路を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る高周波電力増幅器用バイアス回路１の回路構成を、高周波電力増幅器の一部を構成する高周波増幅用トランジスタ１１１、高周波阻止用のキャパシタ１１３及びチョークコイル１１４と共に示している。一般的な高周波電力増幅器は、こうしたトランジスタ１１１、キャパシタ１１３及びチョークコイル１１４を複数段並列に接続してなるが、図１では、説明の簡単のためそのうちの１段のみが示されている。

高周波増幅用トランジスタ１１１は、入力端子Ｔ１からベース端子に高周波入力信号を印加される。高周波増幅用トランジスタ１１１は、この入力信号を増幅して、出力端子Ｔ２から高周波増幅信号を出力する。この高周波増幅用トランジスタ１１１のベース端子に、バイアスを与えるのが高周波電力増幅器用バイアス回路１である。

高周波電力増幅器用バイアス回路１は、電流供給用トランジスタ１２、温度制御用のダイオード接続トランジスタ１３〜１５、抵抗１６、抵抗１７及びキャパシタ１８とから構成されている。電流供給用トランジスタ１２は、コレクタ端子（ノードＮ１）が電源端子Ｔ３に抵抗１６を介して接続され、エミッタ端子（ノードＮ２）が高周波電力増幅器用バイアス回路１の出力端子とされている。ベース端子（ノードＮ３）は、抵抗１７を介してノードＮ１と接続されている。電流供給用トランジスタ１２は、ベース端子に与えられる制御電圧に従って変化するコレクタ電流を流し、これによりノードＮ２の電位即ちバイアスの大きさを変化させる機能を有する。

ダイオード接続トランジスタ１３は、このノードＮ２と接地端子との間に接続され、また、ダイオード接続トランジスタ１４及び１５は、直列にノードＮ３と接地端子との間に接続されている。

抵抗１６、及び抵抗１７は、電流供給用トランジスタ１２に流れるコレクタ電流Ｉｃを制御する制御部１００を構成する。すなわち、高周波増幅用トランジスタ１１１の出力電力が低下すると、これに伴い、抵抗１６に流れる電流Ｉ１が小さくなり、ノードＮ１の電位が上昇する。この電位の上昇が抵抗１７によりノードＮ３にフィードバックされ、ノードＮ３の電位も上昇する。ノードＮ３の電位即ちベース電圧が上昇することにより、電流供給用トランジスタ１２のコレクタ電流Ｉｃが増加し、これによりノードＮ２の電位が上昇する。すなわち、高周波増幅用トランジスタ１１１は、Ｂ級動作からＡ級動作に近づくことになる。

逆に、高周波増幅用トランジスタ１１１の出力電力が上昇した場合には、これに伴い、抵抗１６に流れる電流Ｉ１が大きくなり、ノードＮ１の電位が低下する。この電位の低下が抵抗１７によりノードＮ３にフィードバックされ、ノードＮ３の電位も低下する。ノードＮ３の電位即ちベース電圧が低下することにより、電流供給用トランジスタ１２のコレクタ電流Ｉｃが減少し、これによりノードＮ２の電位が低下する。すなわち、高周波増幅用トランジスタ１１１は、Ａ級動作からＢ級動作の方に近づくことになる。このように、この実施の形態によれば、高周波増幅用トランジスタ１１１の出力電力に応じて、高周波増幅用トランジスタ１１１のバイアスを変化させることができる。これにより、高い出力電力効率を得つつ、かつ歪み特性を良好に保つことができる。

なお、キャパシタ１８は、ノードＮ１と接地端子との間に接続され、バイアス回路１の出力インピーダンスを低下させる作用をする。

図２に、この図１の高周波電力増幅器用バイアス回路１に対する比較例としての高周波電力増幅器用バイアス回路１’を示す。この図２の回路の電流供給用トランジスタ１２では、コレクタ端子（ノードＮ１）は直接電源端子Ｔ３に接続され、ベース端子（ノードＮ３）は、抵抗１９を介して電源端子Ｔ４に接続されて一定のベース電圧を印加されている。従って、高周波増幅トランジスタ１１１のバイアスも、高周波増幅トランジスタ１１１の出力電力に関係なく、一定である。従って、高周波増幅トランジスタ１１１の動作は、出力電力に関係なく、例えばＢ級動作のままである。

図３に、図１に示すバイアス回路１と、図２に示すバイアス回路１’の、高周波増幅トランジスタ１１１の出力電力と歪み特性との関係をグラフとして示す。出力電力が大きい場合、歪みの大きさは図１の回路と図２の回路とで差は少ないが、出力電力が小さくなると、その差が大きくなる。これは、図１の回路の場合、出力電力が低下に伴い高周波増幅トランジスタ１１１の動作がＢ級動作からＡ級動作に近づくためである。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る高周波増幅器用バイアス回路１”の回路構成を示す。第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、以下ではその詳細な説明は省略する。この実施の形態では、制御部１００は、抵抗１６と、ノードＮ１の電位と基準電位とを比較して比較信号を出力する比較器１０１と、この比較器１０１の比較信号に基づきノードＮ３の電位を制御する電圧制御部１０２とから構成されている。この実施の形態では、高周波増幅トランジスタ１１１の出力電力の低下により、ノードＮ１の電位が上昇すると、これを比較器１０１が検知し、制御部１０２がノードＮ３の電位を上昇させる。これにより、高周波増幅トランジスタ１１１はＢ級動作からＡ級動作に近づく。逆に高周波増幅トランジスタ１１１の出力電力が上昇した場合には、高周波増幅トランジスタ１１１はＡ級動作からＢ級動作に近づく。これにより、第１の実施の形態と同様に、高い出力電力効率を得つつ、かつ歪み特性を良好に保つことができる。

以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る高周波増幅器用バイアス回路１の回路図である。第１の実施の形態に対する比較例としての高周波増幅器用バイアス回路１’の回路図である。図１の回路と図２の回路の出力電力の変化に対する歪み特性の変化を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態に係る高周波増幅器用バイアス回路１”の回路図である。

符号の説明

１、１’、１”・・・高周波電力増幅器用バイアス回路、１２・・・電流供給用トランジスタ、１３〜１５・・・ダイオード接続トランジスタ、１６、１７・・・抵抗、１８・・・キャパシタ、１０１・・・比較器、１０２・・・電圧制御部、１１１・・・高周波増幅用トランジスタ、１１３・・・キャパシタ、１１４・・・チョークコイル。

Claims

バイアスと高周波入力信号とを印加されて出力電流を出力する高周波電力増幅器に前記バイアスを供給する高周波電力増幅器用バイアス回路において、
第１端子に所定の電源電圧を印加され第２端子が前記バイアスの出力端子とされ、この第１端子と第２端子との間に流れる電流を制御するための制御電圧が制御端子に印加される電流供給用トランジスタと、
前記第１端子と第２端子との間に流れる電流の大きさを検知して前記制御電圧の大きさを制御する制御部と
を備えたことを特徴とする高周波電力増幅器用バイアス回路。
前記制御部は、電源電圧を供給する電源端子と前記第１端子との間に接続される第１抵抗素子と、前記第１端子と前記制御端子との間に接続される第２抵抗素子とからなることを特徴とする請求項１記載の高周波電力増幅器用バイアス回路。
前記制御部は、前記第１端子と第２端子との間に流れる電流が小さくなるに従って、前記制御電圧を大きくするように作用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波電力増幅器用バイアス回路。
前記制御部は、前記第１端子と第２端子との間に流れる電流が大きくなるに従って、前記制御電圧を小さくするように作用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高周波電力増幅器用バイアス回路。
前記第１抵抗素子と接地端子との間に接続されるキャパシタを更に備えた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高周波電力増幅器用バイアス回路。