[发明专利]功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种无功电流的控制性良好、难以受到元件偏差的影响并具有稳定的温度特性的功率放大器。

背景技术

目前作为以CDMA为代表的便携式电话用功率放大器，GaAs-HBT(Heterojunction Bipolar Transistor：异质结双极型晶体管)功率放大器被广泛地使用。图13是表示现有的GaAs-HBT功率放大器的电路图。虚线框内是GaAs芯片，除此以外的电路元件在模块基板上由芯片部件或线路形成。

图中，Tr1、Tr2分别是前级放大元件、后级放大元件。Bias1是驱动前级放大元件的前级偏置电路，Bias2是驱动后级放大元件的后级偏置电路。

Vc1、Vc2分别是前级、后级放大元件用的集电极电源端子，Vcb是偏置电路Bias1、Bias2的电源端子，Vref是对偏置电路Bias1、Bias2施加控制电压的端子。IN是RF信号输入端子，OUT是RF输出信号端子，R1～R4是电阻，C1～C10是电容，L1、L2是电感器。L3～L8是用具有特定电长度的线路来作为电感器起作用。再有，最近为了模块的小型化，作为输入匹配电路的C1、C2、L1或者作为级间匹配电路的C3、C4、L2也集成在GaAs芯片上的情况很多。

图14是表示现有的偏置电路的电路图。该偏置电路是上述的前级偏置电路Bias1或后级偏置电路Bias2。在图中，Vref是从外部施加控制电压的端子，Trb1～Trb3、Trb7、Trb8是GaAs-HBT，Tr是放大元件，Rb1～Rb3、Rb5～Rb8是电阻。

包含Trb1的射极跟随电路(emitter follower circuit)向对应的放大元件Tr的基极(输入端子)施加对应于控制电压的电压。而且，从端子RFin输入的RF信号经输入匹配电路的电容C输入到放大元件Tr的基极。而且，放大的RF信号从放大元件Tr的集电极输出到端子RFout。

该偏置电路以相对于温度变化将功率放大器的前级放大元件和后级放大元件的无功电流(idle current)保持为恒定的方式工作(比如，参照专利文献1)。在这里，所谓无功电流是指在没有RF输入功率的情况下的功率放大器的偏置电流。

图15是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的输入输出特性的图。当输入功率Pin增加时，无功电流Ictq恒定，但是会使输出功率Pout增加，总工作电流Ict增加。

图16是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的失真特性的图。失真特性以相邻信道泄漏功率(ACLR)来表示。ACLR与输出功率Pout的增加一同增加。利用此时的输出功率Pout、功率增益Gp、以及效率PAE来决定功率放大器特性的优劣。

图17是表示关于在郊外的CDMA终端机内功率放大器的输出功率的概率分布的图。作为0dBm附近的低输出的概率最高，作为27dBm附近的最大输出的概率低(比如，参照非专利文献1)。因此，希望在输出功率低时将无功电流抑制得较低，在输出功率高时使无功电流增加，容易满足失真特性。比如，如图18所示，通过使功率放大器的无功电流Icq对应于希望的输出功率Pout而变化，从而能够将无功电流Icq抑制在必要最低限。但是，该方式需要复杂的控制电路。

因此，以往多采用对应于输出功率而模拟式(analog)切换高无功电流和低无功电流的方式。该方式在增强型场效应晶体管(Enhancementmode Field Effect Transistor)的情况下，只要使用电流反射镜电路(current mirror circuit)等就能容易实现。但是，关于模拟式控制无功电流的GaAs-HBT功率放大器的公开文献较少。

图19是表示模拟式控制无功电流的现有的GaAs-HBT功率放大器的电路图(比如，参照非专利文献2)。在图中，Tr是放大元件，Vc是放大级的集电极电源端子，Vcb是偏置电路的集电极电源端子，Vref是从外部施加参考电压的参考端子，Vmod是从外部施加控制电压的控制端子，Trb11～Trb17是GaAs-HBT，Rb11～Rb17是电阻，L是传输线路，C是电容。从端子RFin输入的RF信号经输入匹配电路的电容C输入到放大元件Tr的基极。而且，放大元件Tr放大RF信号，从集电极输出到端子RFout。此外，包括Trb11～Trb17以及Rb11～Rb17的基极电路将对应于施加到端子Vmod的控制电压的电压施加到放大元件Tr的基极。

专利文献1：日本专利申请公开2004-343244号公报