(57)【要約】【課題】  入力信号の種類および入力信号電力レベルに依存することなく、常に高効率で動作させることが可能な電力増幅器の提供。【解決手段】  電力増幅器は高周波入力信号のキャリアを増幅するキャリア増幅器２と、高周波入力信号のピーク成分を増幅するピーク増幅器３と、高周波入力信号の平均電力レベルを検出する平均電力レベル検出回路１１と、高周波入力信号のピーク電力レベルを検出するピーク電力レベル検出回路１２と、平均電力レベル検出回路１１の出力電圧信号に応じてキャリア増幅器２に供給する直流電圧を制御する第１電圧制御器１０ａと、ピーク電力レベル検出回路１２の出力電圧信号に応じてピーク増幅３器に供給する直流電圧を制御する第２電圧制御器１０ｂとを含む。【選択図】      図１
2010114539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波入力信号のキャリアを増幅するキャリア増幅器と、
前記高周波入力信号のピーク成分を増幅するピーク増幅器と、
前記高周波入力信号の平均電力レベルを検出する平均電力レベル検出回路と、
前記高周波入力信号のピーク電力レベルを検出するピーク電力レベル検出回路と、
前記平均電力レベル検出回路の出力電圧信号に応じて前記キャリア増幅器に供給する直流電圧を制御する第１電圧制御器と、
前記ピーク電力レベル検出回路の出力電圧信号に応じて前記ピーク増幅器に供給する直流電圧を制御する第２電圧制御器とを含むことを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
高周波入力信号の一部を分岐する方向性結合器と、
前記方向性結合器から出力される主信号が入力され、所定の遅延を付与する遅延回路と、
前記遅延回路の出力信号を二分岐し、一方の出力信号を前記キャリア増幅器に入力し、他方の出力信号を前記ピーク増幅器に分岐する入力分岐回路と、
前記方向性結合器により分岐される分岐信号を入力し、その分岐信号を前記平均電力レベル検出回路および前記ピーク電力レベル検出回路へ分配する分配器と、
前記キャリア増幅器の出力信号と前記ピーク増幅器の出力信号とを合成する出力合成回路とを含むことを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記遅延回路は、前記方向性結合器から出力される主信号が前記キャリア増幅器および前記ピーク増幅器へ入力されるまでの時間と、前記平均電力レベル検出回路および前記第１電圧制御器の処理による遅延量ならびに前記ピーク電力レベル検出回路および前記第２電圧制御器の処理による遅延量とが一致するように遅延量を設定することを特徴とする請求項２記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記入力分岐回路は、前記キャリア増幅器と前記ピーク増幅器の出力信号の位相関係を前記出力合成回路の信号合成点で同相にする１／４波長伝送線路または９０度ハイブリッド回路を含むことを特徴とする請求項２または3 記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記出力合成回路は、１／４波長伝送線路を含むことを特徴とする請求項２から４いずれかに記載の電力増幅器。
【請求項６】
高周波入力信号の平均電力レベルを検出する平均電力レベル検出ステップと、
前記高周波入力信号のピーク電力レベルを検出するピーク電力レベル検出ステップと、
前記平均電力レベル検出ステップで検出される出力電圧信号に応じてキャリアを増幅するキャリア増幅器に供給する直流電圧を制御する第１電圧制御ステップと、
前記ピーク電力レベル検出ステップで検出される出力電圧信号に応じてピーク成分を増幅するピーク増幅器に供給する直流電圧を制御する第２電圧制御ステップとを含むことを特徴とする電力増幅器の増幅方法。
【請求項７】
高周波入力信号の一部を分岐する方向性結合ステップと、
前記方向性結合ステップにて出力される主信号が入力され、所定の遅延を付与する遅延ステップと、
前記遅延ステップの出力信号を二分岐し、一方の出力信号を前記キャリア増幅器に入力し、他方の出力信号を前記ピーク増幅器に分岐する入力分岐ステップと、
前記方向性結合ステップにより分岐される分岐信号を入力し、その分岐信号を前記前記平均電力レベル検出ステップおよび前記ピーク電力レベル検出ステップへ分配する分配ステップと、
前記キャリア増幅器の出力信号と前記ピーク増幅器の出力信号とを合成する出力合成ステップとを含むことを特徴とする請求項６記載の電力増幅器の増幅方法。
【請求項８】
前記遅延ステップは、前記方向性結合ステップから出力される主信号が前記キャリア増幅器および前記ピーク増幅器へ入力されるまでの時間と、前記平均電力レベル検出ステップおよび前記第１電圧制御ステップの処理による遅延量ならびに前記ピーク電力レベル検出ステップおよび前記第２電圧制御ステップの処理による遅延量とが一致するように遅延量を設定することを特徴とする請求項７記載の電力増幅器の増幅方法。
【請求項９】
前記入力分岐ステップは、前記キャリア増幅器と前記ピーク増幅器の出力信号の位相関係を前記出力合成ステップの信号合成点で同相にする１／４波長伝送線路または９０度ハイブリッド回路を含むことを特徴とする請求項７または８記載の電力増幅器の増幅方法。
【請求項１０】
前記出力合成回路は、１／４波長伝送線路を含むことを特徴とする請求項７から９いずれかに記載の電力増幅器の増幅方法。
【請求項１１】
コンピュータに、高周波入力信号の平均電力レベルを検出する平均電力レベル検出ステップと、
前記高周波入力信号のピーク電力レベルを検出するピーク電力レベル検出ステップと、
前記平均電力レベル検出ステップで検出される出力電圧信号に応じてキャリアを増幅するキャリア増幅器に供給する直流電圧を制御する第１電圧制御ステップと、
前記ピーク電力レベル検出ステップで検出される出力電圧信号に応じてピーク成分を増幅するピーク増幅器に供給する直流電圧を制御する第２電圧制御ステップとを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅器およびその増幅方法に関し、特にＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｄｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）やＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＤｉｄｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）変調波等の比較的高いピーク振幅をもつ信号を増幅するドハティ増幅器構成を使用した電力増幅器およびその増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話基地局用の送信電力増幅器に対して、消費電力低減（高効率化）の要求が強くなってきている。消費電力低減により、当然のことながら電気代の節約や省エネルギー化による環境負荷の低減効果があるばかりでなく、電力増幅器の発熱量が低減されるため、放熱のために必要な放熱板の表面積が削減でき、送信電力増幅器の体積を比較的小さくすることができるという効果がある。
【０００３】
送信電力増幅器の高効率化のため、ドハティ増幅器が一般的に使用されている（たとえば、特許文献１参照）。ドハティ増幅器は、常に信号の増幅動作を行うキャリア増幅器と、高電力出力時にのみに動作するピーク増幅器とを有し、入力信号をキャリア増幅器側とピーク増幅器側に分配し、キャリア増幅器とピーク増幅器の出力を合成する構成からなる。
【０００４】
図６は本発明に関連するドハティ増幅器構成を使用した電力増幅器の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に関連する電力増幅器は、入力分岐回路６と、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）デカップリングコンデンサ８と、キャリア増幅器２と、ピーク増幅器３とを含んでいる。
【０００５】
さらに、この電力増幅器は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チョークコイル９と、直流電源１と、出力合成回路７と、ＲＦ入力端子２１と、ＲＦ出力端子２２とを含んで構成される。さらに、入力分岐回路６は１／４波長伝送線路４を含み、出力合成回路７は１／４波長伝送線路５を含んでいる。
【０００６】
キャリア増幅器２およびピーク増幅器３として、たとえば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が使用される。出力合成回路７はトランスで構成されており、通常１／４波長伝送線路５からなる。入力分岐回路６はキャリア増幅器２とピーク増幅器３の出力信号の位相関係を、出力合成回路７の信号合成点で同相にするための１／４波長伝送線路４、あるいは９０度ハイブリッド回路等で構成される。
【０００７】
キャリア増幅器２およびピーク増幅器３には直流電源１から共通の電源電圧がＲＦチョークコイル９を介して供給される。ＤＣデカップリングコンデンサ８には、使用するＲＦ信号の周波数で十分低いインピーダンスである容量値のものが選択される。通常、キャリア増幅器２はＡＢ級やＢ級にバイアスされ、ピーク増幅器３はＣ級にバイアスされる。この電力増幅器は、飽和出力電力近傍で飽和を維持しながら動作するキャリア増幅器２を有することにより、飽和出力電力からバックオフをとった出力時においても、通常のＡ級やＡＢ級増幅器よりも高い効率を実現することができる。
【０００８】
図７は図６に示すドハティ増幅器構成を使用した電力増幅器の効率対出力信号電力特性の一例を示す図である。同図は、キャリア増幅器およびピーク増幅器の飽和出力レベルが同じである場合、電力増幅器は、キャリア増幅器とピーク増幅器の合成飽和出力に対して、キャリア増幅器が飽和を迎える６ｄＢバックオフ点、およびピーク増幅器も飽和を迎える０ｄＢバックオフ点で効率ピークをもつことを示している。また、図８はＲＦ信号のピーク電力値と平均電力値との関係を示す信号電力対時間特性図である。
【０００９】
一方、近年の移動体通信システムに使用されるＷ−ＣＤＭＡ変調波やＯＦＤＭＡ変調波は７ｄＢ〜１１ｄＢという比較的大きなピークファクタ（入力信号の平均電力レベルとピーク電力レベルとの比）をもつため、電力増幅器の動作点も７ｄＢ〜１１ｄＢ以上に設定する必要があり、したがって効率ピーク点で電力増幅器を動作させることはできない。
【００１０】
これを解決する手段の一例が特許文献２に記載されている。これは、キャリア増幅器およびピーク増幅器に異なる電源電圧を供給し、キャリア増幅器およびピーク増幅器の飽和出力レベルを変えることでドハティ増幅器の効率ピーク点を６ｄＢから変化させ、任意の動作点で効率最大として動作させるものである。また、同特許文献２には、入力レベル検出器および電圧制御部を設け、入力レベルが比較的小さい場合には電源電圧を比較的低くし、入力レベルが比較的大きくなった場合には電源電圧を比較的高くし、入力される平均信号電力に応じてキャリア増幅器およびピーク増幅器に供給する電源電圧を最適化し、高効率を維持する技術が提案されている。
【００１１】
また、関連するドハティ増幅器の他の一例が特許文献３に開示されている。これは、入力信号を方向性結合器で分岐し、分岐した信号をさらに分配器で分配し、一方の分配信号の包絡線を包絡線検出器で検出し、ピーク／平均電力比に応じたバイアス電圧をピーク増幅器に印加する、というものである。
【００１２】
また、他の一例が特許文献４に開示されている。この発明では、まず、入力分配手段が入力信号を分配し、一方の分配信号を検波回路に入力する。次に、検波回路が入力信号の包絡線を検波し、その検波出力を波形成形手段に入力する。次に、波形成形手段がＲＦ信号相当の包絡線に対応する信号を電圧制御器１および２に出力する。そして、電圧制御器１が波形成形手段からの信号に対応する電圧をキャリア増幅器へ供給し、電圧制御器２が波形成形手段からの信号に対応する電圧をピーク増幅器へ供給する。
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−０５３５４０号公報
【特許文献２】特開２００７−０８１８００号公報
【特許文献３】特開２００８−０７８８４７号公報
【特許文献４】特開２００８−１４７８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、１つのシステムで異なるピークファクタをもつＷ−ＣＤＭＡ変調波やＯＦＤＭ変調波等をランダムに扱わなければならない場合や、同一変調波信号を扱う場合においても通信トラフィック状態に依存して信号キャリア数が変化し、それに伴って信号電力レベルが変化する場合や、信号キャリア数の違いによりピークファクタが異なるような場合には、前述の特許文献２に記載の技術では常にリアルタイムにドハティ増幅器の効率ピーク動作点で使用することができない。
【００１５】
図９はＷ−ＣＤＭＡ変調波システムの一例の信号電力レベル対周波数特性図、図１０はＷ−ＣＤＭＡ変調波システムの他の一例の信号電力レベル対周波数特性図である。たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ変調波システムの場合、図９に示すように４キャリアで運用している場合もあれば、特に夜間など通信トラフィック数が少ない場合は図１０に示すように１キャリアで運用している場合もある。１キャリアあたりの電力レベルが一定のシステムの場合、４キャリア時と１キャリア時の信号電力レベル差は６ｄＢと比較的大きく、４キャリア時に最適化されたキャリア増幅器の電源電圧およびピーク増幅器の電源電圧は、１キャリア時としては冗長であり、高能率化の大きな妨げとなる。
【００１６】
したがって、時間とともに信号レベルが変動し、また異なるピークファクタを持つ変調信号を増幅しなければならない電力増幅器において、いかなる条件化においても最適な効率ピークの動作点で動作するための技術開発が必要である。
【００１７】
一方、特許文献３に開示の発明は上記記載の構成を有するのに対して、本発明では平均電力レベル検出回路で検出された平均電力増幅に必要なバイアス電圧をキャリア増幅器に、ピーク電力レベル検出回路で検出されたピーク電力増幅に必要なバイアス電圧をピーク増幅器にそれぞれ独立に印加する。
【００１８】
したがって、本発明では電流が流れている時間が比較的長いキャリア増幅器には比較的低い電圧が、電流が流れている時間が比較的短いピーク増幅器には比較的高い電圧が印加されるようになるため、結果として高効率化の実現が可能となる。
【００１９】
これに対し、特許文献３に開示の発明では、ゲート（入力）バイアスの最適化適用を目的としているが、本発明は、ドレイン（出力バイアス）の最適化を目的としている。したがって、特許文献３に開示の発明はその目的および構成が本発明と全く相違する。
【００２０】
一方、特許文献４に開示の発明は上記記載の構成を有するのに対して、本発明では、入力信号の包絡線を検波する検波器ではなく、レベル検出回路として入力信号の平均電力を検出する平均電力レベル検出回路と、ピーク電力を検出するピーク電力レベル検出回路との２つに分けて設けている。したがって、本発明では、包絡線を検波する必要がないため、検出回路の構成を簡素化および廉価化することが可能となる。
【００２１】
また、平均電力レベル検出回路で検出され、電圧制御器から出力される電圧は、包絡線に従う交流電圧ではなく、キャリア増幅器が入力平均電力を増幅するために必要な直流電圧となる。同様に、ピークレベル検出回路で検出され、電圧制御器から出力される電圧は、こちらも包絡線に従う交流電圧ではなく、ピーク増幅器が入力ピーク電力を増幅するために必要な直流電圧となる。
【００２２】
したがって、本発明では包絡線に追従する電圧制御回路を適用する特許文献４に開示の発明に比べ、回路の簡素化および廉価化を図ることができ、よって高効率増幅器の実現が可能となる。このように、特許文献４に開示の発明はその構成が本発明と全く相違する。
【００２３】
そこで本発明の目的は、入力信号の種類および入力信号電力レベルに依存することなく、常に高効率で動作させることが可能な電力増幅器およびその増幅方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記課題を解決するために本発明による電力増幅器は、高周波入力信号のキャリアを増幅するキャリア増幅器と、前記高周波入力信号のピーク成分を増幅するピーク増幅器と、前記高周波入力信号の平均電力レベルを検出する平均電力レベル検出回路と、前記高周波入力信号のピーク電力レベルを検出するピーク電力レベル検出回路と、前記平均電力レベル検出回路の出力電圧信号に応じて前記キャリア増幅器に供給する直流電圧を制御する第１電圧制御器と、前記ピーク電力レベル検出回路の出力電圧信号に応じて前記ピーク増幅器に供給する直流電圧を制御する第２電圧制御器とを含むことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明による電力増幅器の増幅方法は、高周波入力信号の平均電力レベルを検出する平均電力レベル検出ステップと、前記高周波入力信号のピーク電力レベルを検出するピーク電力レベル検出ステップと、前記平均電力レベル検出ステップで検出される出力電圧信号に応じてキャリアを増幅するキャリア増幅器に供給する直流電圧を制御する第１電圧制御ステップと、前記ピーク電力レベル検出ステップで検出される出力電圧信号に応じてピーク成分を増幅するピーク増幅器に供給する直流電圧を制御する第２電圧制御ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、入力信号の種類および入力信号電力レベルに依存することなく、常に高効率で動作させることが可能な電力増幅器およびその増幅方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
まず、本発明の実施形態の説明に入る前に、本発明の動作原理について説明しておく。図１は本発明の動作原理を説明するための電力増幅器の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係る電力増幅器の一例は、高周波入力信号のキャリアを増幅するキャリア増幅器２と、高周波入力信号のピーク成分を増幅するピーク増幅器３と、高周波入力信号の平均電力レベルを検出する平均電力レベル検出回路１１と、高周波入力信号のピーク電力レベルを検出するピーク電力レベル検出回路１２とを含んでいる。
【００２８】
さらに本発明に係る電力増幅器の一例は、平均電力レベル検出回路１１の出力電圧信号に応じてキャリア増幅器２に供給する直流電圧を制御する第１電圧制御器１０ａと、ピーク電力レベル検出回路１２の出力電圧信号に応じてピーク増幅器３に供給する直流電圧を制御する第２電圧制御器１０ｂとを含んでいる。
【００２９】
本発明に係る電力増幅器では、高周波入力信号の平均電力レベルを平均電力レベル検出回路１１で検出し、高周波入力信号のピーク電力レベルをピーク電力レベル検出回路１２でそれぞれ検出する。そして、本発明に係る電力増幅器では、平均電力レベルに応じた最適な直流電圧を、第１電圧制御器１０ａを介してキャリア増幅器２に供給し、ピーク電力レベルに応じた最適な直流電圧を、第２電圧制御器１０ｂを介してピーク増幅器３に供給している。これにより、入力される信号レベルおよび信号ピークファクタに依存することなく、常に最適な効率ピークの動作点で電力増幅器を動作させることが可能となる。
【００３０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、第１実施形態について説明する。図２は本発明に係る電力増幅器の第１実施形態の構成図である。なお、関連技術（図６参照）と同様の構成部分については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
図２を参照すると、本発明に係る電力増幅器は、ＲＦ信号が入力されるＲＦ入力端子２１と、ＲＦ入力端子２１から入力されたＲＦ信号の一部を抽出する方向性結合器１３と、方向性結合器１３から出力される主信号が入力される遅延回路１４とを含む。
【００３２】
さらに、同電力増幅器は、遅延回路１４の出力信号を２分岐する入力分岐回路６と、入力分岐回路６で分岐された一方の信号が入力されるＤＣデカップリングコンデンサ８ａと、ＤＣデカップリングコンデンサ８ａの出力信号が入力されるキャリア増幅器２と、キャリア増幅器２の出力信号が入力されるＤＣデカップリングコンデンサ８ｂとを含む。
【００３３】
さらに、同電力増幅器は、入力分岐回路６で分岐された他方の信号が入力されるＤＣデカップリングコンデンサ８ｃと、ＤＣデカップリングコンデンサ８ｃの出力信号が入力されるピーク増幅器３と、ピーク増幅器３の出力信号が入力されるＤＣデカップリングコンデンサ８ｄと、ＤＣデカップリングコンデンサ８ｂおよび８ｄの出力を合成する出力合成回路７と、ＲＦ出力端子２２とを含む。
【００３４】
さらに、同電力増幅器は、方向性結合器１３から抽出されたＲＦ信号の一部（抽出信号）を分配する分配器１５と、分配器１５からの一方の分配信号が入力される平均電力レベル検出回路１１と、平均電力レベル検出回路１１の出力信号が入力される第１電圧制御器１０ａと、第１電圧制御器１０ａの出力信号が入力されるＲＦチョークコイル９ａとを含み、ＲＦチョークコイル９ａの出力信号は電源電圧としてキャリア増幅器２へ供給される。
【００３５】
さらに、同電力増幅器は、分配器１５からの他方の分配信号が入力されるピーク電力レベル検出回路１２と、ピーク電力レベル検出回路１２の出力信号が入力される第２電圧制御器１０ｂと、第２電圧制御器１０ｂの出力信号が入力されるＲＦチョークコイル９ｂとを含み、ＲＦチョークコイル９ｂの出力信号は電源電圧としてピーク増幅器３へ供給される。
【００３６】
また、入力分岐回路６は１／４波長伝送線路４または図示しない９０度ハイブリッド回路で構成され、同様に出力合成回路７は１／４波長伝送線路５または図示しない９０度ハイブリッド回路で構成される。また、入力分岐回路６内の１／４波長伝送線路４または９０度ハイブリッド回路は、キャリア増幅器２とピーク増幅器３の出力信号の位相関係を出力合成回路７の信号合成点で同相にするよう動作する。
【００３７】
ＤＣデカップリングコンデンサ８ａ〜８ｄは使用するＲＦ信号の周波数で十分に低いインピーダンスとなるコンデンサで構成される。ＲＦチョークコイル９ａおよび９ｂは高周波信号を阻止するために用いられる。方向性結合器１３はＲＦ入力端子２１から入力された信号の一部を抽出し、その抽出信号を分配器１５へ出力し、かつ残りの信号を主信号として遅延回路１４へ出力する。
【００３８】
平均電力レベル検出回路１１は入力信号の平均電力レベルを検出する。第１電圧制御器１０ａは平均電力レベル検出回路１１からの出力信号に基づき、最適な電源電圧をキャリア増幅器２に供給する。ピーク電力レベル検出回路１２は入力信号のピーク電力レベルを検出する。第２電圧制御器１０ｂはピーク電力レベル検出回路１２からの出力信号に基づき、最適な電源電圧をピーク増幅器３に供給する。
【００３９】
遅延回路１４は、方向性結合器１３から出力される主信号がキャリア増幅器２およびピーク増幅器３へ入力されるまでの時間と、平均電力レベル検出回路１１および第１電圧制御器１０ａの処理による遅延量ならびにピーク電力レベル検出回路１２および第２電圧制御器１０ｂの処理による遅延量とが一致するように遅延量を設定する。
【００４０】
また、主制御回路１６は、少なくとも平均電力レベル検出回路１１、第１電圧制御器１０ａ、ピーク電力レベル検出回路１２および第２電圧制御器１０ｂを制御する。プログラム格納部１７には後述する電力増幅器の増幅方法のプログラムが格納されている。なお、主制御回路１６およびプログラム格納部１７の構成および動作については後述する。
【００４１】
次に、電力増幅器の動作の一例について図２〜図４を参照しながら説明する。図３および図４は本発明に係る電力増幅器の動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下に示す処理は主に主制御回路１６が、平均電力レベル検出回路１１、第１電圧制御器１０ａ、ピーク電力レベル検出回路１２および第２電圧制御器１０ｂを制御することにより実行される。
【００４２】
まず、ＲＦ入力端子２１からの高周波入力信号の一部は、方向性結合器１３で抽出され、分配器１５へ入力される（ステップＳ１）。次に、分配器１５によりレベルが等分配された信号の一方が平均電力レベル検出回路１１へ、他方がピーク電力レベル検出回路１２へそれぞれ入力される（ステップＳ２）。
【００４３】
次に、主制御回路１６の制御により、平均電力レベル検出回路１１で検出された入力信号の一部の平均電力レベルは電圧信号に変換され、第１電圧制御器１０ａに入力される（ステップＳ３）。主制御回路１６の制御により、第１電圧制御器１０ａでは、平均電力レベル検出回路１１からの信号を元に、キャリア増幅器２への供給電圧として最適な直流電圧が生成され、その直流電圧がＲＦチョークコイル９ａを介してキャリア増幅器２へ供給される（ステップＳ４）。
【００４４】
一方、主制御回路１６の制御により、ピーク電力レベル検出回路１２で検出された入力信号の一部のピーク電力レベルは電圧信号に変換され、第２電圧制御器１０ｂに入力される（ステップＳ５）。主制御回路１６の制御により、第２電圧制御器１０ｂでは、ピーク電力レベル検出回路１２からの信号を元に、ピーク増幅器３への供給電圧として最適な直流電圧が生成され、その直流電圧がＲＦチョークコイル９ａを介してピーク増幅器３へ供給される（ステップＳ６）。
【００４５】
次に、遅延回路１４は、方向性結合器１３から出力される主信号がキャリア増幅器２およびピーク増幅器３へ入力されるまでの時間と、平均電力レベル検出回路１１および第１電圧制御器１０ａの処理による遅延量（遅延時間）ならびにピーク電力レベル検出回路１２および第２電圧制御器１０ｂの処理による遅延量（遅延時間）とが一致するように遅延量を設定する（ステップＳ７）。
【００４６】
次に、遅延回路１４から出力される主信号は入力分岐回路６でキャリア増幅器２およびピーク増幅器３に分岐して入力される（ステップＳ８）。そして、キャリア増幅器２およびピーク増幅器３にて各々の分岐信号が増幅される（ステップＳ９）。最後に、キャリア増幅器２の出力信号とピーク増幅器３の出力信号は出力合成回路７にて合成されＲＦ出力端子２２を介して出力される（ステップＳ１０）。
【００４７】
なお、便宜上、ステップＳ１〜Ｓ６の処理の後にステップＳ７〜Ｓ１０を処理する例について述べたがこれに限定されるものではなく、ステップＳ７〜Ｓ１０の処理を先に実行させることも可能である。また、ステップＳ１〜Ｓ６の処理とステップＳ７〜Ｓ１０の処理とを同時進行させることも可能である。
【００４８】
図５は本発明に係るドハティ増幅器構成を使用した電力増幅器の効率対出力信号電力特性の一例を示す図である。同図において、実線は本発明に係るドハティ増幅器の特性、破線は関連するドハティ増幅器の特性を表示している。
【００４９】
同図を参照すると、本発明に係るドハティ増幅器では、入力信号電力が比較的小さい場合、キャリア増幅器２に供給される直流電圧が比較的小さくなるため、出力信号電力が比較的小さい点でキャリア増幅器２が飽和を迎え効率ピークを示す。また、入力信号のピークファクタが比較的大きい場合は、ピーク増幅器３に供給される直流電圧に対してキャリア増幅器２に供給される直流電圧は比較的小さくなり、飽和電力から比較的大きなバックオフをとった点で効率ピークを示す。
【００５０】
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、入力信号の平均電力レベルと、平均電力レベルに対するピーク電力レベルとの比であるピークファクタに依存することなく、キャリア増幅器２およびピーク増幅器３には常に最適な直流電圧が供給されるため、ドハティ増幅器を効率最大点で常に動作させ、高能率動作を行うことが可能となる。
【００５１】
すなわち、第１の効果は、ピークファクタの異なる変調信号が入力されても、その変調信号に依存してキャリア増幅器およびピーク増幅器に供給する電源電圧を最適化することで、常に電力増幅器を高効率で動作させることができることである。
【００５２】
また、第２の効果は、トラフィック数が少なく、電力増幅器が最大信号電力で動作していない条件下においても、その信号電力レベルに応じてキャリア増幅器およびピーク増幅器に供給する電源電圧を最適化することで、常に電力増幅器を高効率で動作させることができることである。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は電力増幅方法のプログラムに関するものである。前述したように、本発明に係る電力増幅器は主制御回路１６と、プログラム格納部１７とを含んでいる（図２参照）。
【００５４】
プログラム格納部１７には図３および図４にフローチャートで示す処理（Ｓ１〜Ｓ１０）のうち、少なくとも主制御回路１６（“コンピュータ”）の制御に関わる処理のプログラムが格納されている。主制御回路１６（“コンピュータ”）の制御に関わる処理とは、図３のステップＳ３〜Ｓ６であり、主制御回路１６が平均電力レベル検出回路１１、第１電圧制御器１０ａ、ピーク電力レベル検出回路１２および第２電圧制御器１０ｂを制御するステップを指す。
【００５５】
主制御回路１６はプログラム格納部１７から上記図３のステップＳ３〜Ｓ６に示すプログラムを読み出し、平均電力レベル検出回路１１、第１電圧制御器１０ａ、ピーク電力レベル検出回路１２および第２電圧制御器１０ｂを制御する。その制御内容については既に述べたので、ここでの説明は省略する。
【００５６】
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、入力信号の種類および入力信号電力レベルに依存することなく、常に高効率で動作させることが可能な電力増幅方法のプログラムが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の実施形態として、Ｗ−ＣＤＭＡ変調波やＯＦＤＭＡ変調波等のピークファクタの比較的大きな信号を扱う電力増幅器への適用を挙げているが、逆に、ピーク増幅器に供給する電源電圧をキャリア増幅器に供給する電源電圧よりも低くし、ピークファクタの比較的小さな信号を扱う電力増幅器に対して最適化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の動作原理を説明するための電力増幅器の一例の構成図である。
【図２】本発明に係る電力増幅器の第１実施形態の構成図である。
【図３】本発明に係る電力増幅器の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電力増幅器の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るドハティ増幅器構成を使用した電力増幅器の効率対出力信号電力特性の一例を示す図である。
【図６】本発明に関連するドハティ増幅器構成を使用した電力増幅器の一例の構成図である。
【図７】図６に示すドハティ増幅器構成を使用した電力増幅器の効率対出力信号電力特性の一例を示す図である。
【図８】ＲＦ信号のピーク電力値と平均電力値との関係を示す信号電力対時間特性図である。
【図９】Ｗ−ＣＤＭＡ変調波システムの一例の信号電力レベル対周波数特性図である。
【図１０】Ｗ−ＣＤＭＡ変調波システムの他の一例の信号電力レベル対周波数特性図である。
【符号の説明】
【００５９】
２  キャリア増幅器
３  ピーク増幅器
４  １／４波長伝送線路
５  １／４波長伝送線路
６  入力分岐回路
７  出力合成回路
８ａ，８ｂ  ＤＣデカップリングコンデンサ
８ｃ，８ｄ  ＤＣデカップリングコンデンサ
９ａ，９ｂ  ＲＦチョークコイル
１０ａ  第１電圧制御器
１０ｂ  第２電圧制御器
１１  平均電力レベル検出回路
１２  ピーク電力レベル検出回路
１３  方向性結合器
１４  遅延回路
１５  分配器
１６  主制御部
１７  プログラム格納部
２１  ＲＦ入力端子
２２  ＲＦ出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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