(57)【要約】【課題】ピーク信号の電力および位相を最適化できるようにして、ドハティ増幅装置の生産性、リニアリティおよび効率を改善する。【解決手段】ドハティ増幅装置を改良した増幅装置２においては、減衰器２４２および移相器２４４によるピーク信号の位相および電力の最適に調整される。この最適化の結果、キャリア増幅部２２およびピーク増幅部２４において生じるキャリア信号と、ピーク信号との位相差が解消されるので、高効率で、しかも、リニアリティよく、無線信号を増幅できるようになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅の対象として入力される入力信号に対して、この入力信号のピーク部分を増幅するために用いられるピーク信号と、この入力信号の全部を増幅するために用いられるキャリア信号とを増幅し、増幅されたこれらの信号を合成して得られる出力信号に生じる歪みを補償する歪み補償手段と、前記歪みが補償された入力信号から、前記キャリア信号と、前記ピーク信号とを分離する分離手段と、
前記分離されたキャリア信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記分離されたピーク信号を減衰させ、移相させる減衰・移相手段と、
前記減衰され、移相されたピーク信号を増幅する第２の増幅手段と、前記増幅されたキャリア信号を１／４波長分移相した信号と、前記増幅されたピーク信号とを合成して、前記出力信号とする合成手段と
を有する増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、高周波用の線形電力増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、高周波入力信号のキャリア信号とピーク信号とを分離して増幅し、増幅したこれらの信号を合成して出力するドハティ増幅装置を開示する。
特許文献１は、出力電力に応じて増幅装置のアイドル電流を調整するようになされたドハティ増幅装置を開示する。
また、特許文献２は、入力信号の歪みを補償する前置歪み補償回路と、ピーク信号の歪みを補償する前置歪み補償回路とを有するドハティ増幅装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１６２５９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９５３３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】W.H.Doherty "A New High Efficiency Power Amplifier for Modu1ated Waves", Proc. IRE, Vo1. 24, No.9, Sept, 1936
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は、上述の背景からなされたものであって、ドハーティ増幅装置を改良し、より高い生産性、高いリニアリティおよび高い効率の増幅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、本願にかかる増幅装置は、増幅の対象として入力される入力信号に対して、この入力信号のピーク部分を増幅するために用いられるピーク信号と、この入力信号の全部を増幅するために用いられるキャリア信号とを増幅し、増幅されたこれらの信号を合成して得られる出力信号に生じる歪みを補償する歪み補償手段と、前記歪みが補償された入力信号から、前記キャリア信号と、前記ピーク信号とを分離する分離手段と、前記分離されたキャリア信号を増幅する第１の増幅手段と、前記分離されたピーク信号を減衰させ、移相させる減衰・移相手段と、前記減衰され、移相されたピーク信号を増幅する第２の増幅手段と、前記増幅されたキャリア信号を１／４波長分移相した信号と、前記増幅されたピーク信号とを合成して、前記出力信号とする合成手段とから構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、より高い生産性、高いリニアリティおよび高い効率の改良されたドハティ増幅装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ドハティ増幅装置の構成を示す図である。
【図２】本発明にかかる増幅装置の内、基本的な第１の増幅装置の構成を示す図である。
【図３】本発明にかかる第２の増幅装置の構成を示す図である。
【図４】本発明にかかる第３の増幅装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［ドハティ増幅装置１］
以下、本願発明にかかる増幅装置の説明に先立ち、その理解を助けるために、まず、ドハティ増幅装置１を説明する。
図１は、ドハティ増幅装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、ドハティ増幅装置１は、入力分離器１２、キャリア増幅器１４、ピーク増幅器１６および出力合成器１８から構成される。
入力分離器１２は、入力信号を直接、キャリア信号としてキャリア増幅器１４に対して出力し、入力信号を、その１／４波長の伝送経路（λ／４）により移相して、ピーク信号としてピーク信号としてピーク増幅器１６に対して出力する。
【００１０】
キャリア増幅器１４は、Ａ級，ＡＢ級，Ｂ級に増幅素子のバイアス（アイドル電流）が設定された増幅回路から構成され、ピーク増幅器１６は、Ｃ級に増幅素子のバイアスが設定された増幅回路から構成される。
キャリア増幅器１４は、入力分離器１２から入力されたキャリア信号の全体を、比較的直線性がよいＡ〜Ｂ級にバイアスされた増幅素子で増幅し、増幅したキャリア信号を、ピーク増幅器１６の１／４波長伝送経路（λ／４）に対して出力する。
ピーク増幅器１６は、Ｃ級増幅の対象となる、移相された入力信号のピーク部分を増幅し、出力合成器１８に対して出力する。
出力合成器１８は、１／４波長伝送回路により移相され、ピーク信号と同相とされたキャリア信号と、ピーク信号とを合成し、出力信号として出力する。
【００１１】
しかしながら、上述したドハティ増幅装置１においては、キャリア増幅器１４およびピーク増幅器１６における増幅によりキャリア信号およびピーク信号の移相が変化するので、増幅されたキャリア信号とピーク信号とを単純に合成しただけでは、出力信号の歪みが大きくなってしまう。
従って、ドハティ増幅装置１により、歪みが少ない出力信号を、高能率で得ようとすると、キャリア増幅器１４およびピーク増幅器１６の利得および位相の詳細な調整が必要とされる。
このため、ドハティ増幅装置１の生産性は、これまであまり高くなかった。
【００１２】
あるいは、ドハティ増幅装置１により、歪みが少ない出力信号を得ようとすると、キャリア増幅器１４およびピーク増幅器１６の効率を下げたり、複雑な方法で歪み補償（例えば、ダブルループ型フィードフォワード歪み補償）を行う必要があったりした。
このため、ドハティ増幅装置１の構造は複雑化し、その小型化は難しかった。
以下に説明する本発明にかかる増幅装置は、このようなドハティ増幅装置１の問題点を解消するように工夫されている。
【００１３】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明にかかる増幅装置の内、基本的な第１の増幅装置２の構成を示す図である。
図２に示すように、第１の増幅装置２は、入力端子２００、前置歪み補償器２０２、ドライブ増幅器２０４、入力分配器２０６、キャリア増幅部２２、ピーク増幅部２４、１／４波長伝送経路（λ／４）を含む出力合成器２１０、および、出力端子２１２から構成される。
キャリア増幅部２２は、ドライブ増幅器２２０およびキャリア増幅器２２２から構成される。
ピーク増幅部２４は、減衰器（ＡＴＴ）２４２、移相器（φ）２４４、ドライブ増幅器２４６およびピーク増幅器２４８から構成される。
なお、以下の各図において、実質的に同じ構成部分には、同じ符号が付される。
増幅装置２は、ドハティ増幅装置を改良したものであって、例えば、携帯電話システムにおいて基地局として用いられ、これらの構成部分により、高い生産性で生産可能であり、しかも、高効率・高リニアリティで無線信号の増幅を行う。
【００１４】
増幅装置２において、前置歪み補償器２０２は、入力端子２００を介して入力された入力信号に対して、ドライブ増幅器２０４、キャリア増幅部２２、ピーク増幅部２４および出力合成器２１０を介して出力される出力信号に生じる歪みを打ち消すように、予め入力信号に対して補償信号を加え、ドライブ増幅器２０４に対して出力する。
ドライブ増幅器２０４は、前置歪み補償器２０２から入力された入力信号を線形増幅して、入力分配器２０６に対して出力する。
入力分配器２０６は、ドライブ増幅器２０４から入力された入力信号を、キャリア増幅部２２およびピーク増幅部２４それぞれに対して、キャリア信号およびピーク信号それぞれとして分配する。
【００１５】
キャリア増幅部２２において、ドライブ増幅器２２０は、入力分配器２０６から入力されたキャリア信号を線形増幅して、キャリア増幅器２２２に対して出力する。
キャリア増幅器２２２は、その出力素子がＡ，ＡＢ，Ｂ級のいずれかで動作するようにバイアス（アイドル電流）が設定され、ドライブ増幅器２２０から入力されたキャリア信号を電力増幅して、出力合成器２１０の１／４波長伝送経路に対して出力する。
なお、減衰器２４２と移相器２４４は、入れ替えられうるが、図２においては、入力分配器２０６の直後に減衰器２４２が接続され、その次に移相器２４４が接続される場合が例示されている（以下の各図において同じ）。
【００１６】
例えば、キャリア増幅器２２２の飽和電力と、ピーク増幅器２４８の飽和電力とが非対称であっても、これらの増幅器それぞれの利得誤差および位相誤差を、減衰器２４２およびピーク増幅器２４４を最適化することによって、効率低下が最小とされるので、高バックオフ動作および高いピークパワーレシオの変調波について高効率な増幅器が実現される。
また、温度変動および増幅個体素子にばらつきがあったとしても、この減衰器２４２および移相器２４４を、同様に最適化することにより、高効率な増幅が維持されうる。
【００１７】
ピーク増幅部２４において、減衰器２４２は、入力されたピーク信号を減衰し、移相器２４４は、減衰されたピーク信号を移相し、ドライブ増幅器２４６に対して出力する。
ドライブ増幅器２４６は、移相器２４４から入力されたピーク信号を線形増幅し、ピーク増幅器２４８に対して出力する。
ピーク増幅器２４８は、その増幅素子がＢ，Ｃ級のいずれかで動作するようにバイアスが設定されており、ドライブ増幅器２４６から入力されたピーク信号の内、Ｂ，Ｃ級増幅の対象となるピーク部分を増幅し、出力合成器２１０に対して出力する。
出力合成器２１０は、キャリア増幅器２２２から入力され、１／４波長位相経路により移相されたキャリア信号と、ピーク増幅器２４８から入力されたピーク信号とを合成し、出力信号（アヴェレージ信号）として、出力端子２１２から出力する。
【００１８】
以上説明したように増幅装置２を構成し、減衰器２４２および移相器２４４による最適化調整を行うことにより、キャリア増幅部２２およびピーク増幅部２４において生じるキャリア信号とピーク信号との位相差が解消され、高効率でしかもリニアリティがよい無線信号の増幅が可能となる。
また、ピーク増幅器２４８は、Ｂ，Ｃ級で動作するので、ピーク増幅器２４８において、大きなＡＭ−ＰＭ変換が生じる。
【００１９】
キャリア増幅部２２のキャリア増幅器２２２において生じるＡＭ−ＰＭ変換に起因する歪みは、ピーク増幅器２４８に生じる同様な歪みよりも小さく、前置歪み補償器２０２だけでも補償されうる。
なお、ピーク増幅部２４のピーク増幅器２４８において生じるＡＭ−ＰＭ変換に起因する歪みは、前置歪み補償器２０２の他に、入力分配器２０６の直後に、前置歪み補償器を設けることによっても、補償されうる。
つまり、ピーク増幅部２４において生じる歪みは、２つの前置歪み補償器により補償されるので、前置歪み補償器２０２を有するピーク増幅部２４において生じる歪みは、これがない場合に比べて著しく少なくなる。
【００２０】
なお、入力分配器２０６に前置される前置歪み補償器２０２の数を複数とし、また、ピーク増幅器おける前置歪み補償器の数を複数とすることにより、さらに出力信号を低歪み化できる（以下同様）。
また、前置歪み補償器２０２を、小信号用電子素子（ショットキーダイオードおよび小信号トランジスタ／ＦＥＴ）により効率的に構成するためには、前置歪み補償器２０２，２０４に入力される信号のレベルを小さくし、前置歪み補償器２０２に、さらにドライブ増幅器を後置して、信号レベルの低下を補償してもよい。
【００２１】
［第２の増幅装置３］
以下、本発明にかかる第２の増幅装置３を説明する。
図３は、本発明にかかる第２の増幅装置３の構成を示す図である。
図３に示すように、第２の増幅装置３は、第１の増幅装置２における第１のピーク増幅部２４を、温度センサ２６０、湿度センサ２６２およびドライバ２６４を、第１のピーク増幅部２４に追加して得られる第２のピーク増幅部２６に置換した構成をとる。
増幅装置３は、これらの構成部分により、増幅装置３の周囲の環境に自動的に追従して、入力信号を最適に増幅して出力信号とする。
【００２２】
温度センサ２６０は、増幅装置３の周囲の温度を検出する。
湿度センサ２６２は、同じく湿度を検出する。
ドライバ２６４は、温度センサ２６０および湿度センサ２６２が検出した温度および湿度に応じて、減衰器２４２および移相器２４４に対して、出力信号を最も低歪みと（増幅装置３の動作を最適化）する制御電圧を印加する。
このように構成された第２の増幅装置３により、周囲の温度および湿度に変化に応じて、ピーク信号の位相および電力が最適化されるので、常に最適に入力信号を増幅し、低歪みの出力信号を得ることができる。
【００２３】
［第３の増幅装置４］
以下、本発明にかかる第３の増幅装置４を説明する。
図４は、本発明にかかる第３の増幅装置４の構成を示す図である。
図４に示すように、第３の増幅装置４は、第１の増幅装置２の第１のピーク増幅部２４を、温度センサ２６０、湿度センサ２６２、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）２８０、ＣＰＵ２８２、ＲＡＭ２８４およびディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２８６を第１のピーク増幅部２４に追加して得られる第３のピーク増幅部２８に置換した構成をとる。
増幅装置４は、増幅装置３と同様に、これらの構成部分により、周囲の環境に自動的に追従して、入力信号を最適に増幅して出力信号とする。
【００２４】
ＡＤＣ２８０は、温度センサ２６０が検出した温度を示すアナログ形式の電圧信号、および、湿度センサ２６２が検出した湿度を示すアナログ形式の電圧信号を、ディジタルデータに変換し、ＣＰＵ２８２に対して出力する。
ＲＡＭ２８４には、各温度および各湿度において、最適に増幅装置４を動作させるために減衰器２４２および移相器２４４に対して印加させるべき電圧値の組み合わせを示すテーブル（図示せず）と、このテーブルを用いて、増幅装置４の動作を常に最適化するためのプログラム（図示せず）が記憶されている。
【００２５】
ＣＰＵ２８２は、ＲＡＭ２８４などに記憶された動作最適化用のプログラム（図示せず）を実行する。
ＣＰＵ２８２は、このプログラムの処理により、検出された温度および湿度の組み合わせと、上記テーブルに含まれる温度および湿度とを比較し、これらの組み合わせに対応する制御電圧の電圧値の組み合わせを、上記テーブルから選択し、この組み合わせを示すデータをＤＡＣ２８６に対して設定する。
ＤＡＣ２８６は、ＣＰＵ２８２から設定されたデータを、アナログ形式の電圧信号に変換し、減衰器２４２および移相器２４４に印加し、増幅装置４の動作を最適化する。
このように構成された第３の増幅装置４によっても、第２の増幅装置３と同様に、周囲の温度および湿度に変化に応じて、増幅装置の動作を最適化できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本願発明は、高周波線形増幅に利用可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・ドハティ増幅装置，１２・・・入力分離器，１４・・・キャリア増幅器，１６・・・ピーク増幅器，１８・・・出力合成器，２〜４・・・増幅装置，２００・・・入力端子，２０２，２０４，２２０，２４６・・・ドライブ増幅器，２０６・・・入力分配器，２１０・・・出力合成器，２１２・・・出力端子，２２・・・キャリア増幅部，２２２・・・キャリア増幅器，２４，２６，２８・・・ピーク増幅部，２４２・・・減衰器，２４４・・・移相器，２４８・・・ピーク増幅器，２６０・・・温度センサ，２６２・・・湿度センサ，２６４・・・ドライバ，２８０・・・ＡＤＣ，２８２・・・ＣＰＵ，２８４・・・ＲＡＭ，２８６・・・ＤＡＣ，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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