(57)【要約】 【課題】ドハティアンプが持つ高効率性を保ちつつ、利得の周波数帯域を広帯域化する。  【解決手段】入力分配器は、入力信号を複数系統に分配する。複数のドハティアンプは、複数の系統それぞれに設けられ、互いに異なるピーク周波数帯域を受け持つ。分配器は、入力信号を２系統に分配する。メインアンプは、前記分配された一方の信号を増幅する。ピークアンプは、分配された他方の信号のピークを増幅する。信号合成器は、メインアンプ及びピークアンプそれぞれの出力信号を合成する。信号合成器は、メインアンプ及びピークアンプそれぞれの出力インピーダンスを入力信号の波長に合わせて整合させる整合手段を備え、複数のドハティアンプそれぞれの整合手段の波長をピーク周波数帯域に合わせて選定してなる。ドハティアンプ出力合成器は、複数のドハティアンプの出力を合成する。  【選択図】図１
2014176001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を複数系統に分配する入力分配器と、
前記複数の系統それぞれに設けられ、互いに異なるピーク周波数帯域を受け持つ複数のドハティアンプと、
前記複数のドハティアンプの出力を合成するドハティアンプ出力合成器と
を具備し、
前記複数のドハティアンプは、
入力信号を２系統に分配する分配器と、前記分配された一方の信号を増幅するメインアンプと、
前記分配された他方の信号のピークを増幅するピークアンプと、
前記メインアンプ及び前記ピークアンプそれぞれの出力信号を合成する信号合成器とを備え、
前記信号合成器は、
前記メインアンプ及びピークアンプそれぞれの出力インピーダンスを入力信号の波長に合わせて整合させる整合手段を備え、
前記複数のドハティアンプそれぞれの前記整合手段の波長を前記ピーク周波数帯域に合わせて選定してなる高周波増幅器。
【請求項２】
前記合成器の整合手段は、前記メインアンプの後段に接続され、前記ピークアンプの出力と合成される前段にインピーダンスを変換するインピーダンス変換器を備えることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【請求項３】
前記インピーダンス変換器は、１／４波長線路である請求項２記載の高周波増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ドハティアンプを用いて高周波信号を電力増幅する高周波増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基地局等の通信インフラに用いる高周波増幅器において、小型化及び低消費電力を実現するために、ドハティアンプという高効率なアンプが広く採用されている。
【０００３】
このドハティアンプは、メインアンプ及びピークアンプの、２つのアンプで構成されており、出力レベルが低い場合はメインアンプのみが動作し、出力レベルが高い場合は、メインアンプ及びピークアンプが同時に動作する。すなわち、ドハティアンプは、変調波が入力される場合、ピークが高いときのみピークアンプが動作するので、消費電力の平均値が通常のアンプを使用する場合よりも少ない。これにより、ドハティアンプは、高効率なアンプ動作を実現することが可能である。
【０００４】
しかしながら、従来のドハティアンプでは、回路内に周波数（波長）に依存する箇所があり、利得において広い周波数帯域を確保できない。このため、従来のドハティアンプでは、３Ｇ（Third Generation）やＬＴＥ（Long Term Evolution）等の移動体通信方式で使用される周波数帯域が広い搬送波を良好な周波数特性で増幅することが困難である。
【０００５】
また、通常のアンプならば、同時に対応できるような近い周波数の搬送波であっても、周波数帯域が狭い従来のドハティアンプでは、周波数ごとに異なるドハティアンプを用意しなければならず、コストが上昇する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２９２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、従来のドハティアンプは、利得において広い周波数帯域を確保できないため、周波数帯域が広い搬送波を良好な周波数特性で増幅することが困難である。また、従来のドハティアンプでは、利得の周波数帯域が狭く、周波数ごとに異なるドハティアンプを用意しなければならないため、コストが上昇する問題がある。
【０００８】
そこで、目的は、ドハティアンプが持つ高効率性を保ちつつ、利得の周波数帯域を広帯域化することができる高周波増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態によれば、高周波増幅器は、入力分配器、複数のドハティアンプ及びドハティアンプ出力合成器を具備する。入力分配器は、入力信号を複数系統に分配する。複数のドハティアンプは、前記複数の系統それぞれに設けられ、互いに異なるピーク周波数帯域を受け持つ。複数のドハティアンプは、それぞれ分配器、メインアンプ、ピークアンプ及び合成器を備える。分配器は、入力信号を２系統に分配する。メインアンプは、前記分配された一方の信号を増幅する。ピークアンプは、前記分配された他方の信号のピークを増幅する。信号合成器は、前記メインアンプ及び前記ピークアンプそれぞれの出力信号を合成する。信号合成器は、前記メインアンプ及びピークアンプそれぞれの出力インピーダンスを入力信号の波長に合わせて整合させる整合手段を備え、前記複数のドハティアンプそれぞれの前記整合手段の波長を前記ピーク周波数帯域に合わせて選定してなる。ドハティアンプ出力合成器は、前記複数のドハティアンプの出力を合成する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る高周波増幅器の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示すドハティアンプにより出力される、ピークとなる利得の周波数帯域を示す図。
【図３】本実施形態に係る高周波増幅器として、ドハティアンプを多段に並列接続する構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る高周波増幅器の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示す高周波増幅器は、入力分配器１と、第１ドハティアンプ２１及び第２ドハティアンプ２２と、出力合成器３とを備える。高周波増幅器は、入力される高周波信号を入力分配器１で２系統に分配し、一方の信号を第１ドハティアンプ２１へ入力し、他方の信号を第２ドハティアンプ２２へ入力して、それぞれ電力増幅した後、出力合成器３で合成する。
【００１４】
ここで、第１ドハティアンプ２１について説明する。
【００１５】
第１ドハティアンプ２１は、分配器２１−１、メインアンプ２１−２１、ピークアンプ２１−２２、合成器２１−３（第１の１／４波長線路２１−４を含む）及び第２の１／４波長線路２１−５を有する。
【００１６】
分配器２１−１は、入力端に入力された高周波信号を２系統に均等または一定の比率で分配する。
【００１７】
メインアンプ２１−２１は、例えばＡ級またはＡＢ級アンプであり、分配器２１−１により分配される一方の高周波信号を入力して、常に電力増幅する。ピークアンプ２１−２２は、例えばＣ級アンプであり、分配器２１−１により分配される他方の高周波信号を入力し、その高周波信号が所定のレベル以上の場合に、ピーク領域として電力増幅する。
【００１８】
合成器２１−３は、第１の１／４波長線路２１−４から構成され、メインアンプ２１−２１から出力される高周波信号をこの第１の１／４波長線路２１−４を介してピークアンプ２１−２２から出力される高周波信号と合成した後、その合成信号を第２の１／４波長線路２１−５を介して出力合成器３へ出力する。
【００１９】
すなわち、合成器２１−３は、メインアンプ２１−２１及びピークアンプ２１−２２の出力インピーダンスを第１の１／４波長線路２１−４によって調整しておき、メインアンプ２１−２１及びピークアンプ２１−２２から出力される高周波信号を合成する。
【００２０】
ここで、第１の１／４波長線路２１−４は、インピーダンス変換器としての役割も果たしており、入力信号レベルがメインアンプ２１−２１のみが動作するような電力の場合に、メインアンプ２１−２１の出力端にかかる負荷が合成出力端にかかる負荷の２倍となるようにインピーダンス変換する。また、第１の１／４波長線路２１−４は、入力信号レベルがメインアンプ２１−２１及びピークアンプ２１−２２が共に動作するような電力の場合に、メインアンプ２１−２１及びピークアンプ２１−２２のそれぞれの出力端にかかる負荷が合成出力端にかかる負荷と同じになるようにインピーダンス変換する。
【００２１】
第２の１／４波長線路２１−５は、メインアンプ２１−２１とピークアンプ２１−２２との出力を合成する合成点の後段に接続されている。この第２の１／４波長線路２１−５は、メインアンプ２１−２１側に挿入した第１の１／４波長線路２１−４に起因するメインアンプ２１−２１及びピークアンプ２１−２２の位相差を補償するための線路である。第２の１／４波長線路２１−５は、メインアンプ２１−２１及びピークアンプ２１−２２の各出力を合成する合成点のインピーダンスと後段の特性を整合させている。
【００２２】
なお、第１ドハティアンプ２１は、分配器２１−１に接続される終端回路２１−６により回路のインピーダンス整合がとられている。
【００２３】
以上のように、第１ドハティアンプ２１では、第１の１／４波長線路２１−４及び第２の１／４波長線路２１−５により、回路のインピーダンス整合を図っている。そこで、各１／４波長線路２１−４，２１−５の１／４波長の長さを変えることにより、出力される高周波信号の周波数を変更することが可能である。
【００２４】
一方、第２ドハティアンプ２２は、第１ドハティアンプ２１と同様に、分配器２２−１、メインアンプ２２−２１、ピークアンプ２２−２２、合成器２２−３（第１の１／４波長線路２２−４を含む）及び第２の１／４波長線路２２−５を有しており、第１ドハティアンプ２１と同様に機能する。よって、ここでは各構成要素の説明を省略する。
【００２５】
以上のように、第２ドハティアンプ２２は、第１ドハティアンプ２１と同様に、合成器２２−３が第１の１／４波長線路２２−４から構成され、この第１の１／４波長線路２２−４及び第２の１／４波長線路２２−５の１／４波長の長さを変更することにより、出力される高周波信号の周波数を変更することが可能である。
【００２６】
そこで、第１ドハティアンプ２１と第２ドハティアンプ２２において、互いに異なる周波数の高周波信号が出力されるように、１／４波長の長さを変更する。
【００２７】
上記構成によれば、第１ドハティアンプ２１の１／４波長線路２１−４及び２１−５の１／４波長の長さと第２ドハティアンプ２２の１／４波長線路２２−４及び２２−５の１／４波長の長さとをそれぞれ異なる搬送波周波数に合わせて変更する。これにより、第１ドハティアンプ２１及び第２ドハティアンプ２２は、それぞれピークとなる利得の周波数が異なる高周波信号を出力することが可能となる。
【００２８】
以上のように、高周波増幅器は、第１ドハティアンプ２１及び第２ドハティアンプ２２から出力されるピークとなる利得の周波数が異なる高周波信号を合成して出力する。図２は、図１に示す高周波増幅器により出力される、ピークとなる利得の周波数帯域を示す図である。図２では、例として、周波数が２．１ＧＨｚの信号及び２．２ＧＨｚの信号を出力して合成する場合のピークとなる利得の周波数帯域を示している。図２に示すように、本実施形態の高周波増幅器は、ピークとなる利得の周波数が異なる高周波信号を合成して出力するため、ピークとなる利得の周波数帯域が広がり、ドハティアンプの構成で広帯域化を実現することが可能となる。
【００２９】
したがって、本実施形態によれば、ドハティアンプが持つ高効率性を保ちつつ、利得の周波数帯域を広帯域化することができる高周波増幅器を提供することができる。
【００３０】
また、第１ドハティアンプ２１の１／４波長線路２１−４及び２１−５と第２ドハティアンプ２２の１／４波長線路２２−４及び２２−５の１／４波長の長さを変えるだけで、同一の回路を流用できるため、設計が容易であり、また、周波数ごとに異なる装置を用意する必要がなくなるため、設置コストを抑えることが可能となる。
【００３１】
ここで、上記実施形態では、２つのドハティアンプ２１及び２２から出力される信号を合成して、利得の周波数帯域を広帯域化する場合の構成について説明したが、図３に示すように、ピークとなる利得の周波数が異なる複数のドハティアンプ２１〜２ｎ（ｎは、自然数）を多段に並列接続して、複数のドハティアンプ２１〜２ｎから出力される信号を合成することにより、さらなる利得の周波数帯域を広帯域化することも可能である。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１…入力分配器、２１，２２…ドハティアンプ、２１−１，２２−１…分配器、２１−２１，２２−２１…メインアンプ、２１−２２，２２−２２…ピークアンプ、２１−３，２２−３…合成器、２１−４，２２−４，２１−５，２２−５…１／４波長線路、２１−６，２２−６…終端回路、３…出力合成器。
【図１】
2014176001.tif 000003
【図２】
2014176001.tif 000004
【図３】
2014176001.tif 000005