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公開番号2024038764
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-21
出願番号2022143026
出願日2022-09-08
発明の名称増幅回路および通信装置
出願人株式会社村田製作所
代理人個人,個人
主分類H03F 1/32 20060101AFI20240313BHJP(基本電子回路)
要約【課題】高周波信号の出力特性の歪みが抑制された増幅回路を提供する。
【解決手段】増幅回路1は、信号入力端子110に接続された増幅トランジスタ11と、増幅トランジスタ11にバイアス電圧vg1aを供給するよう構成された電源回路22と、電源回路22および増幅トランジスタ11を結ぶバイアス経路に直列配置された抵抗32と、上記バイアス経路および電源回路22に接続された、増幅トランジスタ11の模擬用であるトランジスタ21と、抵抗32および増幅トランジスタ11のゲートの間のバイアス経路、ならびに信号入力端子110に接続された検波ダイオード31と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高周波入力端子に接続された電界効果型の第１トランジスタと、
前記第１トランジスタにバイアス電圧を供給するよう構成された電源回路と、
前記電源回路および前記第１トランジスタを結ぶバイアス経路に直列配置された第１抵抗と、
前記バイアス経路および前記電源回路に接続された、前記第１トランジスタの模擬用である第２トランジスタと、
前記第１抵抗および前記第１トランジスタのゲートの間の前記バイアス経路、ならびに前記高周波入力端子に接続された第１ダイオードと、を備える、
増幅回路。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
さらに、
前記第１ダイオードの模擬用である第２ダイオードを備え、
前記第２ダイオードは、前記第１抵抗および前記電源回路の間の前記バイアス経路に接続されている、
請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
前記電源回路は、前記第１ダイオードを流れる第１電流と前記第２ダイオードを流れる第２電流との合計値が一定値となるよう構成されている、
請求項２に記載の増幅回路。
【請求項４】
前記電源回路は、前記第１ダイオードを流れる第１電流と前記第２ダイオードを流れる第２電流との合計値が、前記増幅回路の温度、前記第１トランジスタに印加される電源電圧、前記第１トランジスタの出力電力、前記第１トランジスタの負荷インピーダンス、高周波信号の周波数およびプロセスばらつきの少なくとも１つのパラメータに応じて可変するように構成されている、
請求項２に記載の増幅回路。
【請求項５】
前記第１ダイオードのカソードは、前記第１トランジスタのゲートに接続され、
前記第１抵抗の一方の端子は、前記高周波入力端子と前記第１トランジスタのゲートとを結ぶ信号経路上の第１ノードに接続され、
前記第１抵抗の他方の端子は、前記第２ダイオードのカソードおよび前記第２トランジスタのゲートに接続され、
前記バイアス経路は、前記第２トランジスタのゲート、前記第１抵抗、前記第１ノード、および前記第１トランジスタのゲートを含み、
前記電源回路は、
ゲートが第１電流源回路および前記第２トランジスタのドレインおよびソースの一方に接続され、ドレインおよびソースの一方が電圧源に接続され、ドレインおよびソースの他方が前記第１ダイオードのアノードおよび前記第２ダイオードのアノードに接続された第３トランジスタと、
前記第２ダイオードのカソードおよび前記第１抵抗の他方の端子と、グランドとの間に接続された第２電流源回路と、を備える、
請求項２～４のいずれか１項に記載の増幅回路。
【請求項６】
前記第１ダイオードのカソードは、前記第１トランジスタのゲートに接続され、
前記第１抵抗の一方の端子は、前記高周波入力端子と前記第１トランジスタのゲートとを結ぶ信号経路上の第１ノードに接続され、
前記第１抵抗の他方の端子は、前記第２ダイオードのカソードおよび前記第２トランジスタのゲートに接続され、
前記バイアス経路は、前記第２トランジスタのゲート、前記第１抵抗、前記第１ノード、および前記第１トランジスタのゲートを含み、
前記増幅回路は、さらに、
第１バイアス検出回路と、誤差増幅回路と、第２バイアス検出回路と、を備え、
前記誤差増幅回路は、比較器を有し、
前記電源回路は、第３トランジスタと、第４トランジスタと、第２ノードと、第３ノードと、第２電流源回路と、を有し、
前記第３トランジスタは、ゲートが前記第２ノードに接続され、ドレインおよびソースの一方が電圧源に接続され、ドレインおよびソースの他方が前記第１ダイオードのアノードおよび前記第２ダイオードのアノードに接続され、
前記第４トランジスタは、前記比較器と前記第２ノードとの間に接続され、
前記第２ノードは、前記第４トランジスタと前記第３ノードとの間、および、前記第４トランジスタと前記第２バイアス検出回路との間に接続され、
前記第３ノードは、前記第２ダイオードのカソードおよび前記第２トランジスタのゲートに接続され、
前記第２電流源回路は、前記第３ノードとグランドとの間に接続され、
前記第１バイアス検出回路は、前記第２トランジスタのドレインおよびソースの一方と前記比較器との間に接続され、
前記第２バイアス検出回路は、前記第２ノードと前記第３ノードとの間に接続され、
前記第２トランジスタのゲートは、前記第１トランジスタのゲートと接続されている、
請求項２～４のいずれか１項に記載の増幅回路。
【請求項７】
さらに、前記第２ダイオードと前記第３ノードとの間に接続された第１可変抵抗回路を備える、
請求項６に記載の増幅回路。
【請求項８】
さらに、
ゲートが前記第２ノードに接続され、ドレインおよびソースの一方が電圧源に接続され、ドレインおよびソースの他方が前記第１ダイオードのアノードに接続された第５トランジスタ、を備える、
請求項６に記載の増幅回路。
【請求項９】
前記第２電流源回路は、
一定電流を生成する第１電流回路と、
温度に応じた変動電流を生成する第２電流回路と、
ゲートならびにドレインおよびソースの一方が前記第１電流回路に接続された第６トランジスタと、
ゲートならびにドレインおよびソースの他方が前記第２電流回路に接続された第７トランジスタと、
ゲートが前記第６トランジスタのゲートに接続され、ドレインおよびソースの一方が前記第２ダイオードのカソードおよび前記第１抵抗の他方の端子に接続され、ドレインおよびソースの他方がグランドに接続された第８トランジスタと、
ゲートが前記第７トランジスタのゲートに接続され、ドレインおよびソースの一方が前記第２ダイオードのカソードおよび前記第１抵抗の他方の端子に接続され、ドレインおよびソースの他方がグランドに接続された第９トランジスタと、を備える、
請求項５に記載の増幅回路。
【請求項１０】
前記第２電流源回路は、
一定電流を生成する第１電流回路と、
ゲートならびにドレインおよびソースの一方が前記第１電流回路に接続された第６トランジスタと、
ゲートが第２スイッチを介して前記第６トランジスタのゲートに接続され、ドレインおよびソースの一方が前記第２ダイオードのカソードおよび前記第１抵抗の他方の端子に接続され、ドレインおよびソースの他方がグランドに接続された第７トランジスタと、
ゲートが第３スイッチを介して前記第６トランジスタのゲートに接続され、ドレインおよびソースの一方が前記第２ダイオードのカソードおよび前記第１抵抗の他方の端子に接続され、ドレインおよびソースの他方がグランドに接続された第８トランジスタと、を備える、
請求項５に記載の増幅回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅回路および通信装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高周波信号を増幅する電界効果型の増幅トランジスタ、当該増幅トランジスタと同じ構造を有する模擬用トランジスタ、基準バイアス回路、バイアス補正回路、および電流模擬回路を備えた高周波電力増幅回路が開示されている。これによれば、模擬用トランジスタは増幅トランジスタと同じ温度変動およびプロセスばらつきを有するため、増幅トランジスタのバイアス点のずれを補正して高周波電力増幅回路の増幅特性のばらつきを減らすことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－１２３８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された電力増幅回路において、増幅トランジスタの非線形性に起因した高周波信号の出力特性の歪みを抑制することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、高周波信号の出力特性の歪みが抑制された増幅回路およびそれを用いた通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る増幅回路は、高周波入力端子に接続された電界効果型の第１トランジスタと、第１トランジスタにバイアス電圧を供給するよう構成された電源回路と、電源回路および第１トランジスタを結ぶバイアス経路に直列配置された第１抵抗と、バイアス経路および電源回路に接続された、第１トランジスタの模擬用である第２トランジスタと、第１抵抗および第１トランジスタのゲートの間のバイアス経路、ならびに高周波入力端子に接続された第１ダイオードと、を備える。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る増幅回路は、高周波入力端子に接続された電界効果型の第１トランジスタと、第１トランジスタにバイアス電圧を供給するよう構成された電源回路と、電源回路に接続された、第１トランジスタの模擬用である第２トランジスタと、電源回路と高周波入力端子との間に接続された第１ダイオードと、第１ダイオードの模擬用である第２ダイオードと、第１ダイオードおよび第２ダイオードと、電源回路との間に接続され、第１ダイオードを流れる第１電流と第２ダイオードを流れる第２電流との差分電流を電源回路に出力するよう構成された差分検出回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高周波信号の出力特性の歪みが抑制された増幅回路および通信装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係る増幅回路および通信装置の回路構成図である。
比較例に係る増幅トランジスタのゲート－ソース間電圧とゲート－ソース間容量との関係を示す図である。
比較例に係る増幅回路の出力電力とゲート－ソース間容量との関係を示す図である。
比較例に係る増幅回路の出力電力と振幅変調－位相変調変換（ＡＭ－ＰＭ）特性との関係を示す図である。
実施の形態１に係る増幅トランジスタのゲート－ソース間電圧とゲート－ソース間容量との関係を示す図である。
実施の形態１および比較例に係る増幅回路の出力電力とゲート－ソース間電圧との関係を示す図である。
実施の形態１および比較例に係る増幅回路の出力電力とゲート－ソース間容量との関係を示す図である。
実施の形態１および比較例に係る増幅回路の出力電力と振幅変調－位相変調変換（ＡＭ－ＰＭ）特性との関係を示す図である。
実施例１に係る増幅回路の回路構成図である。
実施例１に係る増幅回路の出力電力とダイオード電流との関係を示す図である。
ダイオードレプリカを用いずにダイオード電流が一定になるように制御した場合の増幅回路の出力電力とダイオード電流との関係を示す図である。
実施例１に係る増幅回路の出力電力とバイアス電圧との関係を示す図である。
実施例１および比較例に係る増幅回路の出力電力とゲート－ソース間容量との関係を示す図である。
実施例１および比較例に係る増幅回路の出力電力と振幅変調－位相変調変換（ＡＭ－ＰＭ）特性との関係を示す図である。
実施例２に係る増幅回路の回路構成図である。
実施例２に係る電流源回路の回路構成図である。
実施例２に係る電流源回路の変形例を示す回路構成図である。
実施例２に係るバイアス回路の変形例を示す回路構成図である。
実施例３に係る増幅回路の回路構成図である。
実施例３に係るバイアス回路の変形例を示す回路構成図である。
実施の形態２に係る増幅回路の回路構成図である。
実施の形態２に係る増幅回路の出力電力とバイアス電圧との関係を示す図である。
実施の形態２および比較例に係る増幅回路の出力電力とゲート－ソース間容量との関係を示す図である。
実施の形態２および比較例に係る増幅回路の出力電力と振幅変調－位相変調変換（ＡＭ－ＰＭ）特性との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施例および変形例における構成要素のうち、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、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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