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本发明的功率放大器中，加速电路(122)在利用形成放大部的放大晶体管(103)开始进行功率放大时，使通过由偏置电路(111)和电源电路(112)构成的偏压电源部向放大晶体管(103)提供的偏压暂时增加。藉此，在开始进行利用放大晶体管(103)的功率放大时，使放大晶体管(103)的功率放大率暂时提高。因此，因放大晶体管(103)的发热所导致的温度变动在整个电路中达到平衡状态所需的时间得以缩短，调制波信号等的放大信号的失真减小。因此，利用本发明，可在不使用温度检测元件的情况下抑制因开始工作时的发热而导致的放大信号的失真的增加。

1.  一种功率放大器，其特征在于，包括：
放大部，该放大部具有用于进行功率放大的第一晶体管；
偏压电源部，该偏压电源部具有用于向所述第一晶体管提供偏压的第二晶体管；以及
加速电路，该加速电路在开始进行所述功率放大时使由所述偏压电源部向所述第一晶体管提供的偏压暂时增加。

2.  如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，
所述第二晶体管的发射极通过电阻元件与所述第一晶体管的基极连接，
所述偏压电源部包括：
第三晶体管，该第三晶体管的集电极与所述第二晶体管的基极连接，并且其发射极接地；
第四晶体管，该第四晶体管的基极与所述第三晶体管的集电极连接，并且其发射极与所述第三晶体管的基极连接；以及
连接在所述第四晶体管的发射极与地线之间的电阻元件，
所述第二、第三、第四晶体管的集电极与用于控制所述功率放大的接通切断的控制电压源连接，
另外，所述加速电路连接在所述第三晶体管的基极和所述第四晶体管的发射极的连接点与所述控制电压源之间，并且在所述控制电压源的控制电压增加时使所述第三晶体管的基极电压暂时下降，使流向所述第二晶体管的基极的电流增加，藉此使流向所述第一晶体管的基极的电流增加，提高所述第一晶体管的功率放大率。

3.  如权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述加速电路具有
第五晶体管，该第五晶体管的集电极与所述第四晶体管的发射极连接，并且其发射极通过电阻元件接地；
第六晶体管，该第六晶体管的发射极与所述第五晶体管的基极连接，并且其集电极与所述控制电压源连接；
连接在所述第六晶体管的基极与所述控制电压源之间的电容元件；以及
连接在所述第六晶体管的基极与所述控制电压源之间的二极管。

4.  如权利要求3所述的功率放大器，其特征在于，所述加速电路所具有的所述电容元件的电容值被调整为可抵消因开始进行所述功率放大时的温度变化而导致的增益的暂时变化。

5.  如权利要求3所述的功率放大器，其特征在于，所述加速电路所具有的所述电容元件的电容值是可变的。

功率放大器
技术领域
本发明涉及功率放大器，例如涉及用于无线电通信装置等高频功率放大器。
背景技术
一直以来，作为用于对信号等进行放大的放大器，使用利用双极晶体管的功率放大器。其中，对于像使用OFDM(正交频分多路复用)调制波等的系统那样需要进行线性放大的系统，为使功率放大器不引起调制波信号失真，进行了与线性化相关的电路设计，例如在与该功率放大器的最大输出功率相比足够小的输出功率的线性放大区域内使用等的电路设计。
在此，上述所谓线性放大意味着即使在输入信号功率发生变动时，输出信号功率也能按照一定的比率放大并输出，并且相位不发生变化。因通信系统而异，有时候放大增益的仅0.2～0.3dB的变化也会成为问题。
另一方面，上述线性放大时，例如因发热而导致的比较缓慢的温升所引起的放大率和相位的数十微秒～数百微秒程度的变动有时也会成为问题。作为用于对这样的功率放大器自身的发热所产生的影响进行修正的电路，美国专利第4924194号说明书(参照图1)揭示了一种电路，该电路通过与放大晶体管热耦合的温度检测元件(PIN二极管)来检测放大晶体管的发热，然后将其反映在放大晶体管的偏置电压上。
然而，上述使用温度检测元件的方法中，为使温度检测元件与放大晶体管热耦合，必须将温度检测元件与放大晶体管相近配置。当然，要对发热的影响进行修正的放大电路必然是对比较大的功率进行放大的电路。此时，可能会因温度检测元件与放大晶体管接近而导致放大信号泄漏至温度检测元件，引起无法预计的异常动作。例如，上例中，在放大信号的一部分泄漏至PIN二极管的情况下，有时会因PIN二极管的整流作用而导致偏置条件发生变化。或者也可能会因放大信号所通过的电路与通向温度检测元件的线路接近而导致两条电路间发生泄漏，产生同样的异常动作。
专利文献1：美国专利第4924194号说明书(图1)
发明内容
因此，本发明的课题是提供一种功率放大器，该功率放大器可在不使用温度检测元件的情况下抑制因开始工作时的发热而导致的放大信号的失真的增加。
为解决上述课题，本发明的功率放大器包括：
放大部，该放大部具有用于进行功率放大的第一晶体管；
偏压电源部，该偏压电源部具有用于向所述第一晶体管提供偏压的第二晶体管；以及
加速电路，该加速电路在开始进行所述功率放大时使由所述偏压电源部向所述第一晶体管提供的偏压暂时增加。
如果采用本发明的功率放大器，则所述加速电路在利用所述放大部的第一晶体管开始进行功率放大时使由所述偏压电源部向所述第一晶体管提供的偏压暂时增加，藉此在开始进行所述功率放大时暂时提高所述第一晶体管的功率放大率。藉此，使因用于进行功率放大的第一晶体管(放大晶体管)的发热而导致的温度变动在整个电路中达到平衡状态所需的时间缩短，使放大信号(例如调制波信号)的失真减小。
此外，在一种实施方式的功率放大器中，所述第二晶体管的发射极通过电阻元件与所述第一晶体管的基极连接，
所述偏压电源部包括：
第三晶体管，该第三晶体管的集电极与所述第二晶体管的基极连接，并且其发射极接地；
第四晶体管，该第四晶体管的基极与所述第三晶体管的集电极连接，并且其发射极与所述第三晶体管的基极连接；以及
连接在所述第四晶体管的发射极与地线之间的电阻元件，
所述第二、第三、第四晶体管的集电极与用于控制所述功率放大的接通切断的控制电压源连接，
另外，所述加速电路连接在所述第三晶体管的基极和所述第四晶体管的发射极的连接点与所述控制电压源之间，并且在所述控制电压源的控制电压上升时使所述第三晶体管的基极电压暂时下降，使流向所述第二晶体管的基极的电流增加，藉此使流向所述第一晶体管的基极的电流增加，提高所述第一晶体管的功率放大率。
如果采用这一实施方式的功率放大器，则所述加速电路在所述控制电压源的控制电压上升时使所述第三晶体管的基极电压暂时下降，使流向所述第二晶体管的基极的电流增加。藉此，在所述上升时使流向所述第一晶体管的基极的电流暂时增加，提高所述第一晶体管的功率放大率。藉此缩短因作为放大晶体管的第一晶体管的发热而导致的温度变动在整个电路中达到平衡状态所需的时间，减小放大信号(例如调制波信号)的失真。
即晶体管的发热在消耗电流较大的信号放大用晶体管(第一晶体管)中较大，在用于提供偏压的晶体管(第二晶体管)中较小。而且，在温度到达平衡状态之前的阶段，信号放大用晶体管的附近较热，距离信号放大用晶体管越远，温度越低，该温度差使电流值发生变动，成为调制波信号失真的原因。因此，放大器的控制电压源接通时的行为取决于放大器的布局，特别是取决于晶体管的配置，相同布局的放大器在放大器接通切断时的暂时性变化也有相同的特性。
因此，本发明中，在开始进行功率放大时，也就是在所述用于控制所述功率放大的接通切断的控制电压源接通，由该控制电压源通过偏压电源部向第一晶体管施加偏置电压后，立刻通过所述加速电路使流向所述第一晶体管的基极的电流暂时增大。藉此抵消因功率放大器的发热等而产生的工作电流的变化，抑制放大率的变化，提高线性。也就是说，即使不使用温度检测元件，通过将可调节工作电流的过渡性响应的加速电路与偏压电源部连接，也可抑制因发热而导致的放大信号(调制波信号)的失真的增加。
利用该效果，可得到以更小的工作电流发送更大的无线电信号的功率放大器，因此可获得降低无线电通信装置的耗电、延长工作时间、扩大通信距离的效果。
此外，在一种实施方式的功率放大器中，所述加速电路包括：
第五晶体管，该第五晶体管的集电极与所述第四晶体管的发射极连接，并且其发射极通过电阻元件接地；
第六晶体管，该第六晶体管的发射极与所述第五晶体管的基极连接，并且其集电极与所述控制电压源连接；
连接在所述第六晶体管的基极与所述控制电压源之间的电容元件；以及
连接在所述第六晶体管的基极与所述控制电压源之间的二极管。
如果采用该实施方式的功率放大器，在所述控制电压源的控制电压上升时(放大器接通时)，电荷流入所述电容元件，因此，电流暂时地流入所述第五晶体管的集电极，所述集电极的电压值下降。结果，由于第三晶体管的偏置点的变动，将第三晶体管的集电极与第二晶体管的基极连接的连接端子的电压暂时上升。因此，在所述上升时，由所述第二晶体管向第一晶体管供给的电流暂时地增加。因此，在所述上升时，所述第一晶体管的功率放大率暂时提高，因而所述第一晶体管的发热而导致的温度变动在整个电路中达到平衡状态所需的时间缩短，能够使放大信号(例如调制波信号)的失真减小。
此外，在一种实施方式的功率放大器中，所述加速电路所具有的所述电容元件的电容值被调整为可抵消因开始进行所述功率放大时的温度变化而导致的增益的暂时性变化。
如果采用该实施方式的功率放大器，则可抵消因放大增益的变动而导致的线性的劣化，改善动态EVM(误差矢量幅度)的值。
此外，在一种实施方式的功率放大器中，所述加速电路所具有的所述电容元件的电容值是可变的。
如果采用该实施方式的功率放大器，通过改变所述电容元件的电容值，可对在开始实施放大动作时使加速电路向所述第一晶体管提供的偏压增加的时间进行调整。
如果采用本发明的功率放大器，在利用所述放大部的第一晶体管开始进行功率放大时，所述加速电路通过使由所述偏压电源部向所述第一晶体管提供的偏压暂时增加，从而在开始进行所述功率放大时暂时地提高所述第一晶体管的功率放大率。藉此，可缩短因用于进行功率放大的第一晶体管(放大晶体管)的发热而导致的温度变动在整个电路中达到平衡状态所需的时间，减小放大信号(例如调制波信号)的失真。
附图说明
图1是表示本发明的功率放大器的实施方式的电路图。
图2是表示上述实施方式的比较例的过渡响应特性之一例的特性图。
图3是表示上述实施方式的过渡响应特性之一例的特性图。
标号说明
101输入信号端子
102输入匹配电路
103放大晶体管
104输出匹配电路
105输出信号端子
106集电极偏置端子
107偏置晶体管
108偏置端子
109稳定化电阻
110电容元件
111偏置电路
112电源电路
114电阻
115第三晶体管
116第四晶体管
117连接端子
118输出端子
119第五晶体管
120第六晶体管
121电容
122加速电路
125、126二极管
具体实施方式
下面利用图示的实施方式对本发明进行详细说明。
图1是表示本发明的功率放大器的实施方式的电路结构的电路图。
该功率放大器中，作为从输入信号端子101输入的输入信号的高频信号经过输入匹配电路102，被作为第一晶体管的放大晶体管103放大，经过输出匹配电路104，从输出信号端子105输出。另外，在图1中，106是放大晶体管103的集电极偏置端子。该集电极偏置端子106与地线之间连接有直流电源137和电容元件138。所述放大晶体管103构成放大部。
此外，作为第二晶体管的偏置晶体管107是向所述放大晶体管103的基极端子提供基极偏置电流的晶体管。该偏置晶体管107的发射极经由电阻元件109与放大晶体管103的基极端子连接。该电阻元件109是为了防止放大晶体管103的热失控而插入基极偏置线路的稳定化电阻(镇流电阻)。
所述偏置晶体管107的集电极通过电阻元件133与偏置端子108连接。该偏置端子108与控制电压源135连接。
由所述偏置晶体管107以及与该偏置晶体管107的基极端子连接的电容元件110构成的偏置电路111具有根据所述输入信号的信号强度的增加相应地使基极偏置电流增加的功能，还具有即使在所述输入信号的信号强度发生了变化的情况下，也可使输出信号的放大比及放大后的相位旋转保持恒定的功能。
该偏置电路111的偏置晶体管107的基极端子上连接有电源电路112。所述偏置电路111和电源电路112构成了偏压电源部。
所述电源电路112将大致等于放大晶体管103的“基极-发射极间电压”与偏置晶体管107的“基极-发射极间电压”之和的电压供给给偏置晶体管107的基极端子。即所述电源电路112将该电源电路112中使用的晶体管的基极-发射极间电压(下面称为VBE)的2倍的电压提供给偏置晶体管107的基极端子。另外，在此忽略稳定化电阻109的电压降。
该实施方式中，如图1所示，所述电源电路112具有第三晶体管115、第四晶体管116以及电阻元件114。该第三晶体管115的集电极与偏置晶体管107的基极连接，其发射极接地。此外，该第三晶体管115的基极与所述第四晶体管116的发射极连接。此外，该第三晶体管115的集电极通过电阻元件131与所述偏置端子108连接。另一方面，所述第四晶体管116的发射极通过所述电阻元件114接地，其集电极通过电阻元件132与所述偏置端子108连接。
此外，所述电源电路112的第三晶体管115的基极和第四晶体管116的发射极的连接点P0与加速电路122的输出端子118连接。
该加速电路122具有第五晶体管119和第六晶体管120，所述第五晶体管119的集电极与所述输出端子118连接，所述第六晶体管120的发射极与该第五晶体管119的基极连接。所述第五晶体管119的发射极通过电阻元件136接地。
此外，所述加速电路122具有连接在所述第六晶体管120的基极与所述偏置端子108之间的电容元件121，以及串联连接在所述第六晶体管120的基极与所述偏置端子108之间的2个二极管125、126。
该加速电路122中，在所述控制电压源135的控制电压上升时(放大器接通时)，电荷流入电容元件121，因此，电流暂时地从输出端子118流入第五晶体管119，所述输出端子118的电压值下降。结果，由于第三晶体管115的偏置点的变动，将第三晶体管115的集电极与偏置晶体管107的基极连接的连接端子117的电压暂时上升。因此，在所述上升时，由偏置晶体管107向放大晶体管103提供的电流暂时增加。因此，在所述上升时，所述放大晶体管103的功率放大率暂时地提高，因放大晶体管103的发热而导致的温度变动在整个电路中达到平衡状态所需的时间缩短，可减小放大信号(例如调制波信号)的失真。
在此，将除去了图1的电路中的所述加速电路122的结构的比较例中的放大晶体管103的工作电流(集电极电流Ic3)的过渡响应特性之一例示于图2。在没有该加速电路的比较例中，由于偏置晶体管107的温度上升速度比放大晶体管103的温度上升速度慢，因而引起从偏置电路111提供给放大晶体管103的电流值持续地变化，所以该电流值的变化成为信号失真的原因。
接着，将上述实施方式的功率放大器中的放大晶体管103的工作电流(集电极电流Ic3)的过渡响应特性之一例(模拟结果)示于图3。在该实施方式中，通过强制地增大在放大器接通时从偏置晶体管107提供给放大晶体管103的电流，与图2的比较例的过渡响应特性相比，经过约1/4的时间，工作电流Ic3的值就达到了恒定状态。藉此，可抑制因放大电路的温度变化而导致的放大信号的失真的发生，提高猝发动作时电路的线性。即可对伴随使用双极晶体管的功率放大器的集电极电流的变动而产生的增益变动进行补偿。
此外，该实施方式的功率放大器中，所述加速电路122具有的所述电容元件121的电容值被调整为可抵消因开始进行所述功率放大时的温度变化而导致的增益的暂时变化。藉此，可抵消因放大增益的变动而导致的线性的劣化，改善动态EVM值。
另外，作为所述加速电路122所具有的电容元件121，可以是电容值可变的电容元件。在这种情况下，通过改变电容元件121的电容值，可对加速电路122在开始实施放大动作时使通过由电源电路112和偏置电路111构成的偏压电源部向放大晶体管103提供的偏压增加的时间进行调整。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但也可对其进行各种改变。这样的改变不应视作脱离本发明的精神和范围，对本行业的普通技术人员而言显而易见的改变均包括在本发明的权利要求的范围内。