(57)【要約】【課題】増幅の効率の極大点の電力を変更できるドハティ増幅器を提供する。【解決手段】高周波信号が並列に入力される、第１増幅器と、１以上の第２増幅器と、第３増幅器とを備え、前記第１増幅器は、キャリアアンプとして前記高周波信号を増幅し、前記第２増幅器のそれぞれは、キャリアアンプ又はピークアンプとして前記高周波信号を増幅し、前記第３増幅器は、ピークアンプとして前記高周波信号を増幅する、ドハティ増幅器とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号が並列に入力される、第１増幅器と、１以上の第２増幅器と、第３増幅器とを備え、
前記第１増幅器は、キャリアアンプとして前記高周波信号を増幅し、
前記第２増幅器のそれぞれは、キャリアアンプ又はピークアンプとして前記高周波信号を増幅し、
前記第３増幅器は、ピークアンプとして前記高周波信号を増幅する、
ドハティ増幅器。
【請求項２】
前記第２増幅器のそれぞれを、キャリアアンプ又はピークアンプに切り替える切替部を備える、
請求項１に記載のドハティ増幅器。
【請求項３】
前記第２増幅器のそれぞれを、キャリアアンプ、ピークアンプ、非動作状態のいずれかに切り替える切替部を備える、
請求項１に記載のドハティ増幅器。
【請求項４】
前記高周波信号の瞬時電力を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記切替部を制御する制御部と、
を備える請求項２又は３に記載のドハティ増幅器。
【請求項５】
互いに異なるインピーダンスを有する複数の１／４波長線路を備え、
前記第１増幅器及びキャリアアンプとして動作する前記第２増幅器は、前記複数の１／４波長線路のうち、前記第１増幅器およびキャリアアンプとして動作する第２増幅器のデバイスサイズの合計とピークアンプとして動作する前記第２増幅器および前記第３増幅器のデバイスサイズの合計により異なるインピーダンスを有する１／４波長線路に接続される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項６】
前記第１増幅器およびキャリアアンプとして動作する前記第２増幅器に接続される１／４波長線路を備え、
前記第１増幅器およびキャリアアンプとして動作する前記第２増幅器には第１電圧が印加され、ピークアンプとして動作する前記第２増幅器および前記第３増幅器には第２電圧が印加され、
前記第１電圧と前記第２電圧は、前記第１増幅器およびキャリアアンプとして動作する第２増幅器のデバイスサイズの合計とピークアンプとして動作する前記第２増幅器および前記第３増幅器のデバイスサイズの合計により異なる値をとる、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドハティ増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、広い帯域幅に拡散された高周波キャリアが、同一の高出力電力増幅器によって増幅される。
【０００３】
高周波増幅器において、入力信号の変調方式、信号多重方式が変わると瞬時出力電力と瞬時出力電力に対する頻度の分布が変わることがある。ドハティ（Doherty）増幅器では
、最大の出力電力及び中間の出力電圧において、効率は極大点を持ち、変調信号の瞬時出力電力と頻度の分布により、中間の効率極大点の電圧を、変調信号が入力された時、効率が最大になるよう調整する。
【０００４】
図１は、ドハティ増幅器の規格化出力電圧に対する効率の例を示す図である。図１のグラフの横軸は、ドハティ増幅器が出力する最大電圧を１に規格した規格化出力電圧であり、縦軸は効率である。図１の例では、ドハティ増幅器の効率は、規格化出力電圧０．５と１とで、極大点を有する。
【０００５】
図２は、デバイスを複数使った従来のドハティ増幅器の構成例を示す図である。ドハティ増幅器は、キャリアアンプ（ＣＡ：Carrier Amplifier、キャリア増幅器）及びピーク
アンプ（ＰＡ: Peak Amplifier、ピーク増幅器）を含む。図２では、ドハティ増幅器は、１つのキャリアアンプと、複数のピークアンプを含む。図２のドハティ増幅器では、１つのＣＡ及び複数のＰＡが並列に接続する。入力信号は、分配される。分配された一部の信号は、キャリアアンプに入力される。キャリアアンプの出力は、λ／４線路でインピーダンス変換される。分配された残りの信号は、λ／４線路で位相を９０度回転されて、ピークアンプに入力される。インピーダンス変換されたキャリアアンプの出力とピークアンプの出力とは、合成される。合成された信号は、出力負荷に接続される。
【０００６】
図３は、ドハティ増幅器の規格化出力電圧に対する効率のＣＡの数とＰＡの数との比（ＣＡのデバイスサイズとＰＡのデバイスサイズとの比）による違いの例を示す図である。図３のグラフの横軸は、ドハティ増幅器が出力する最大電圧を１に規格した規格化出力電圧であり、縦軸は効率である。図３に示すようにドハティ増幅器におけるＣＡの数とＰＡの数の比が変わると、中間の効率極大点の電圧（規格化出力電圧）が変わる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００３−５３６３１３号公報
【特許文献２】特開２００９−２６０６５８号公報
【特許文献３】特開２０１０−３４９５４号公報
【特許文献４】特開２００８−３５４８７号公報
【特許文献５】特開２００６−１６５８５６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】B. Kim, I. Kim, J. Moon, "Advanced Doherty Architecture," IEEE microwave magazine, pp.72-86, August 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の複数デバイスを使ったドハティ増幅器では、変調方式、信号多重方式が異なる複数の通信システムに対して、瞬時出力電力と瞬時出力電力に対する頻度の分布に合わせた中間の効率極大点の電圧（規格化出力電圧）を変えることは、困難である。また、瞬時出力電力に合わせて中間の効率極大点の電圧（規格化出力電圧）を変えることは、困難である。よって、変調方式、信号多重方式が異なる複数の通信システムに対して１つのドハティ増幅器を使用すると、ある通信システムに対して増幅器の効率が高くても、他の通信システムに対して増幅器の効率が低くなることがある。結果として、増幅器の効率が低下することがある。増幅器の効率が低下すると、発熱や消費電力の増大といった問題が発生し得る。歪のない増幅器では、出力電圧は入力電圧に比例する。
【００１０】
本件開示の技術は、増幅の効率の極大点の電力を変更できるドハティ増幅器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
開示の技術は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
【００１２】
即ち、開示の態様は、
高周波信号が並列に入力される、第１増幅器と、１以上の第２増幅器と、第３増幅器とを備え、
前記第１増幅器は、キャリアアンプとして前記高周波信号を増幅し、
前記第２増幅器のそれぞれは、キャリアアンプ又はピークアンプとして前記高周波信号を増幅し、
前記第３増幅器は、ピークアンプとして前記高周波信号を増幅する、
ドハティ増幅器とする。
【発明の効果】
【００１３】
開示の技術によれば、増幅の効率の極大点の電力を変更できるドハティ増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、ドハティ増幅器の規格化出力電力に対する効率の例を示す図である。
【図２】図２は、デバイスを複数使った従来のドハティ増幅器の構成である。
【図３】図３は、ドハティ増幅器の規格化出力電圧に対する効率のＣＡの数とＰＡの数との比による違いを示す図である。
【図４】図４は、実施形態１のドハティ増幅器の例を示す図である。
【図５】図５は、ドハティ増幅器１００で取りうる出力電力に対する効率のＣＡのデバイスサイズの合計とＰＡのデバイスサイズの合計との比（ＣＡ：ＰＡ）の例を示す図である。
【図６】図６は、変形例１−１のドハティ増幅器の例を示す図である。
【図７】図７は、ドハティ増幅器２００で取りうる規格化出力電力に対する効率のＣＡのデバイスサイズの合計とＰＡのデバイスサイズの合計との比の例を示す図である。
【図８】図８は、変形例１−２のドハティ増幅器の例を示す図である。
【図９】図９は、変形例１−３のドハティ増幅器の例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施形態２のドハティ増幅器の例を示す図である。
【図１１】図１１は、無線装置の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、無線装置の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、無線装置の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態３のドハティ増幅器の例を示す図である。
【図１５】図１５は、ドハティ増幅器を含む無線装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。開示の構成の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
【００１６】
各実施形態は、可能な限りこれらを組み合わせて実施され得る。
【００１７】
〔実施形態１〕
（構成例）
図４は、実施形態１のドハティ増幅器の例を示す図である。ドハティ増幅器１００は、λ／４線路１０２、入力側スイッチＡ１０４、入力側の複数の整合回路１１１−１１５、複数の増幅器１２１−１２５、出力側の複数の整合回路１５１−１５５を含む。ドハティ増幅器１００は、さらに、出力側スイッチＢ１６２、スイッチＣ１６４、λ／４線路群１６６を含む。また、ドハティ増幅器１００には、出力負荷１０００が接続される。増幅器１２１は、キャリアアンプ（ＣＡ）として動作する。増幅器１２５は、ピークアンプ（ＰＡ）として動作する。入力信号は、例えばＲＦ（Radio Frequency）信号である。入力信
号としての高周波信号は、並列にキャリアアンプとしての増幅器及びピークアンプとしての増幅器に入力される。ピークアンプとして動作する増幅器には、当該高周波信号がλ／４線路１０２を介して入力される。各増幅器で増幅された信号は、合成されて出力される。
【００１８】
ドハティ増幅器が増幅する周波数の波長の１／４線路長を持つλ／４線路（１／４波長線路）１０２は、ピークアンプとして動作する増幅器の入力側の線路上に設けられ、信号の位相を９０度遅らせる。
【００１９】
入力側スイッチＡ１０４は、増幅器１２２、増幅器１２３及び増幅器１２４を、それぞれ、キャリアアンプとして動作させるか、ピークアンプとして動作させるかを切り替える。入力側スイッチＡ１０４によって、λ／４線路１０２の出力側と接続される増幅器は、ピークアンプとして動作する。入力側スイッチＡ１０４によって、λ／４線路１０２の出力側と接続されない増幅器は、キャリアアンプとして動作する。図４の例では、増幅器１２２及び増幅器１２３はキャリアアンプとして動作し、増幅器１２４はピークアンプとして動作する。入力側スイッチＡ１０４は、出力側スイッチＢ１６２と連動する。
【００２０】
入力側の整合回路１１１−１１５は、接続されるそれぞれの増幅器１２１−１２５の入力側と整合を取る。例えば、整合回路１１１は、接続される増幅器１２１の入力側と整合を取る。
【００２１】
増幅器１２１は、入力信号が整合回路１１１を介して入力され、キャリアアンプとして動作する。
【００２２】
増幅器１２２、増幅器１２３及び増幅器１２４は、入力側スイッチＡ１０４及び出力側スイッチＢ１６２の切り替えにより、キャリア増幅器としても、ピーク増幅器としても動作し得る。ここでは、キャリア増幅器としてもピーク増幅器としても動作し得る増幅器１２２−１２４は３つであるが、３つに限定されるものではない。キャリア増幅器としてもピーク増幅器としても動作し得る増幅器は、少なくとも１つ以上あればよい。
【００２３】
増幅器１２５は、λ／４線路１０２の出力側と整合回路１１５を介して接続され、ピークアンプとして動作する。
【００２４】
増幅器１２１−１２５のデバイスサイズは、同一であっても、互いに異なっていてもよい。ここでは、増幅器１２２、増幅器１２３及び増幅器１２４のデバイスサイズはそれぞれ１であるとし、増幅器１２１及び増幅器１２５のデバイスサイズはそれぞれ４であるとする。各増幅器のデバイスサイズは、例えば、想定される入力信号によって、あらかじめ、決定される。このとき、ドハティ増幅器１００のＣＡ：ＰＡ（ＣＡとして動作する増幅器のデバイスサイズの合計とＰＡとして動作する増幅器のデバイスサイズの合計との比）は、４：７、５：６、６：５、７：４の４種類を取ることができる。
【００２５】
出力側の整合回路１５１−１５５は、接続されるそれぞれの増幅器１２１−１２５の出力側と整合を取る。例えば、整合回路１５１は、接続される増幅器１２１の出力側と整合を取る。増幅器１２１−１２５として、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）が
使用されうる。ＣＡとして使用される増幅器には、ＣＡ用のゲート電圧が印加される。また、ＰＡとして使用される増幅器には、ＰＡ用のゲート電圧が印加される。増幅器１２１−１２５として、トランジスタが使用されてもよい。
【００２６】
出力側スイッチＢ１６２は、入力側スイッチＡ１０４と連動する。出力側スイッチＢ１６２によって、キャリアアンプとして動作する増幅器はスイッチＣ１６４に接続される。出力側スイッチＢ１６２によって、ピークアンプとして動作する増幅器は、出力に接続される。入力側スイッチＡ１０４及び出力側スイッチＢ１６２は、切替部の一例である。
【００２７】
スイッチＣ１６４は、キャリア増幅器とピーク増幅器の数に基づいて、使用するλ／４線路を切り替える。スイッチＣ１６４は、入力側スイッチＡ１０４及び出力側スイッチＢ１６２と連動する。ドハティ増幅器１００のＣＡ：ＰＡは、入力側スイッチＡ１０４及び出力側スイッチＢ１６２によって変更される。
【００２８】
λ／４線路群１６６は、スイッチＣ１６４によって切り替えられる複数のλ／４線路を含む。各λ／４線路は、互いに異なる特性インピーダンスを有する。１種類のＣＡとＰＡとの比ごとに、１つのλ／４線路が割り当てられる。λ／４線路１０２及びλ／４線路群１６６のλ／４線路は、キャリア増幅器の出力とピーク増幅器の出力との位相を同期させる。
【００２９】
出力負荷１０００は、例えば、アンテナである。出力負荷１０００のインピーダンスは、Ｒとする。キャリアアンプとしての増幅器で増幅された信号は、λ／４線路群１６６のλ／４線路を介して、ピークアンプとしての増幅器で増幅された信号と合成され、出力負荷１０００に出力される。
【００３０】
スイッチＣ１６４によって切り替えられるλ／４線路群１６６のλ／４線路の特性インピーダンスＲLは、次のように求められる。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
ここで、Ｒは出力負荷１０００のインピーダンスである。また、ｍは、ＰＡのデバイスサイズの合計に対するＣＡのデバイスサイズの合計の比である。ここで、上記のように、増幅器１２１及び増幅器１２５のデバイスサイズがそれぞれ４、増幅器１２２、増幅器１
２３及び増幅器１２４のデバイスサイズがそれぞれ１であるとする。図４の例では、増幅器１２１、増幅器１２２及び増幅器１２３がキャリアアンプとして動作し、増幅器１２４及び増幅器１２５がピークアンプとして動作するので、ｍは６／５となる。λ／４線路の特性インピーダンスＲLは、Ｒ・１１／６となる。即ち、このとき、スイッチＣ１６４は
、特性インピーダンスＲLがＲ・１１／６であるλ／４線路群１６６のλ／４線路に接続
される。例えば、ドハティ増幅器１００のようにｍが４種類である場合、λ／４線路群１６６は、４種類のλ／４線路を含む。λ／４線路群１６６に含まれるλ／４線路は、上記の式によって算出される特性インピーダンスを有するλ／４線路である。
【００３３】
入力側スイッチＡ１０４、出力側スイッチＢ１６２、スイッチＣ１６４は、入力信号の変調方式、信号多重方式等に基づいて、切り替えられる。例えば、変調方式、信号多重方式等（通信システム）と各スイッチの位置との対応表に基づいて、各スイッチは切り替えられる。変調方式、信号多重方式等と各スイッチの位置との対応表は、予め決められている。対応表は、例えば、対応テーブルとして、図示しない記憶装置に格納されうる。ドハティ増幅器１００のＣＡ：ＰＡは、各変調方式等の瞬時電力と瞬時電力に対する頻度の分布に合わせて、予め決められる。瞬時電力の電力は、電圧に換算されうる。電圧は、規格化電圧に換算されうる。各通信システムにおいて、ドハティ増幅器１００が取り得るＣＡ：ＰＡ毎に、瞬時電力に対する頻度と瞬時電力に対応する規格化電圧の効率を掛けあわせたものを規格化電圧で０から１まで積分することで、ＣＡ：ＰＡ毎に増幅器の効率が求められる。即ち、通信システム毎、ＣＡ：ＰＡ毎に、ドハティ増幅器１００の効率が求められる。これらを比較することで、通信システム毎に、最も効率のよいＣＡ：ＰＡが求められる。
【００３４】
各スイッチには、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチが使用される。
【００３５】
図５は、ドハティ増幅器１００で取りうる出力電力に対する効率のＣＡのデバイスサイズの合計とＰＡのデバイスサイズの合計との比（ＣＡ：ＰＡ）の例を示す図である。図５のグラフの横軸は、ドハティ増幅器１００がそれぞれのＣＡ：ＰＡにおいて出力する最大電圧を１に規格した規格化出力電圧であり、縦軸は効率である。図５に示すようにドハティ増幅器１００は、ＣＡとＰＡとの比を変更することで、中間の効率極大点の電圧（規格化出力電圧）を変更できる。
【００３６】
〈実施形態１の作用、効果〉
ドハティ増幅器１００は、入力側スイッチＡ１０４及び出力側スイッチＢ１６２により、増幅器１２２−１２４をキャリアアンプまたはピークアンプに切り替える。キャリアアンプとして動作する増幅器には、λ／４線路群１６６のλ／４線路が接続される。キャリアアンプとして動作する増幅器に接続されるλ／４線路は、キャリアアンプとして動作する増幅器のデバイスサイズの合計とピークアンプとして動作する増幅器のデバイスサイズの合計との比に基づくインピーダンスを有する。
【００３７】
ドハティ増幅器１００は、λ／４線路群１６６の互いに異なるインピーダンスを有する複数のλ／４線路を有することで、ＣＡ：ＰＡが変更されても、増幅器として適切な出力を得ることができる。
【００３８】
ドハティ増幅器１００ではＣＡ：ＰＡは固定化されない。ドハティ増幅器１００は、ＣＡ：ＰＡを変更することにより、効率が最大となる出力電圧（規格化出力電圧）を変更することができる。ドハティ増幅器１００は、入力信号の変調方式等に基づいてＰＡ：ＣＡを変更することができるので、どの変調方式等に対しても増幅器の効率を高くできる。
【００３９】
ドハティ増幅器１００は、中間の効率極大点の電圧（規格化出力電圧）を、各変調方式等の瞬時電力と瞬時電力に対する頻度の分布に合わせて変えることができる。
【００４０】
なお、増幅器のデバイスサイズは、例えば増幅器としてＦＥＴを使用した場合、ＦＥＴのゲート数、ゲート幅などに相当し、デバイスサイズによりデバイスの流すことのできる電流の大きさが決まる。また、λ/4線路の特性インピーダンスを変えることは、λ/4線路の線路幅を変えることで実現できる。
【００４１】
（変形例１−１）
実施形態１の変形例１−１について説明する。ここでは、主として、上記のドハティ増幅器１００との相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。変形例１−１では、出力側スイッチＢが３状態をとりうる。
【００４２】
図６は、実施形態１の変形例１−１のドハティ増幅器の例を示す図である。図６のドハティ増幅器２００は、λ／４線路２０２、入力側スイッチＡ２０４、入力側の複数の整合回路２１１−２１５、複数の増幅器２２１−２２５、出力側の複数の整合回路２５１−２５５を含む。ドハティ増幅器２００は、さらに、出力側スイッチＢ２６２、スイッチＣ２６４、λ／４線路群２６６を含む。また、ドハティ増幅器２００には、出力負荷２０００が接続される。λ／４線路２０２、入力側スイッチＡ２０４、入力側の複数の整合回路２１１−２１５、複数の増幅器２２１−２２５、出力側の複数の整合回路２５１−２５５は、ドハティ増幅器１００の対応する構成要素と同様である。
【００４３】
出力側スイッチＢ２６２は、入力側スイッチＡ２０４と連動する。出力側スイッチＢ２６２によって、キャリアアンプとして動作する増幅器はスイッチＣ２６４に接続される。出力側スイッチＢ２６２によって、ピークアンプとして動作する増幅器は、出力に接続される。ただし、増幅器１２２−１２４を増幅器として動作させない場合、増幅器２２２−２２４が出力側スイッチＢ２６２によって、接地、あるいは、適当な負荷を経て接地される。即ち、出力側スイッチＢ２６２は、増幅器２２２−２２４を、キャリアアンプ、ピークアンプ、非動作状態の、いずれか１つの状態に、切り替える。出力側スイッチＢ２６２は、３状態を切り替えられる。図６の例では、増幅器２２２はキャリアアンプとして動作し、増幅器２２３は非動作状態であり、増幅器２２４はピークアンプとして動作する。３状態を切り替えられるスイッチが入力側スイッチＡ２０４に設けられてもよい。ここでは、キャリアアンプ、ピークアンプ、非動作状態のいずれか１つの状態に切り替えられる増幅器２２２−２２４は、３つであるが、３つに限定されるものではない。キャリアアンプ、ピークアンプ、非動作状態のいずれか１つの状態に切り替えられる増幅器は、少なくとも１つ以上あればよい。
【００４４】
増幅器２２１−２２５のデバイスサイズは、同一であっても、互いに異なっていてもよい。ここでは、増幅器２２２、増幅器２２３及び増幅器２２４のデバイスサイズはそれぞれ１であるとし、増幅器２２１及び増幅器２２５のデバイスサイズはそれぞれ４であるとする。このとき、ドハティ増幅器２００のＣＡ：ＰＡは、４：４、４：５、４：６、４：７、５：４、５：５、５：６、６：４、６：５、７：４の１０種類を取ることができる。上記のドハティ増幅器１００と同様の増幅器を使用するドハティ増幅器２００は、ドハティ増幅器１００のＣＡ：ＰＡの種類よりも多い種類のＣＡ：ＰＡの種類を取ることができる。
【００４５】
λ／４線路群２６６は、スイッチＣ２６４によって切り替えられる複数のλ／４線路を含む。各λ／４線路は、互いに特性インピーダンスが異なる。１種類のＣＡとＰＡとの比ごとに、１つのλ／４線路が割り当てられる。
【００４６】
ここでは、３状態を切り替えられる出力側スイッチＢ２６２を使用するドハティ増幅器２００とした。３状態を切り替えられるスイッチを使用する代わりに、ドハティ増幅器２００の構成において、増幅器２２２−２２４に印加する電圧を調整することにより、増幅器１２２−１２４を増幅器として動作させないようにしてもよい。例えば、増幅器２２２−２２４がＦＥＴである場合、ゲート電圧またはドレイン電圧を変更して、増幅器２２２−２２４を増幅器として動作させないようにしてもよい。また、増幅器２２２−２２４がトランジスタである場合、ベース電圧またはコレクタ電圧を変更して、増幅器２２２−２２４を増幅器として動作させないようにしてもよい。
【００４７】
図７は、ドハティ増幅器２００で取りうる出力電力に対する効率のＣＡのデバイスサイズの合計とＰＡのデバイスサイズの合計との比の例を示す図である。図７のグラフの横軸は、ドハティ増幅器２００がそれぞれのＣＡ：ＰＡにおいて出力する最大電圧を１に規格した規格化出力電圧であり、縦軸は効率である。図７に示すようにドハティ増幅器２００は、ＣＡとＰＡとの比を変更することで、中間の効率極大点の電圧（規格化出力電圧）を変更できる。ドハティ増幅器２００は、ドハティ増幅器１００の場合と比べ、多くの種類の比（ＣＡ：ＰＡ）をとりうる。
【００４８】
（変形例１−２）
実施形態１の変形例１−２について説明する。ここでは、主として、上記のドハティ増幅器１００またはドハティ増幅器２００との相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。変形例１−２では、入力側スイッチＡの代わりに切替装置が使用される。
【００４９】
図８は、変形例１−２のドハティ増幅器の例を示す図である。図８のドハティ増幅器３００は、λ／４線路３０２、切替装置３７０、入力側の複数の整合回路３１１−３１５、複数の増幅器３２１−３２５、出力側の複数の整合回路３５１−３５５を含む。ドハティ増幅器３００は、さらに、出力側スイッチＢ３６２、スイッチＣ３６４、λ／４線路群３６６を含む。また、ドハティ増幅器３００には、出力負荷３０００が接続される。λ／４線路３０２、入力側の複数の整合回路３１１−３１５、複数の増幅器３２１−３２５、出力側の複数の整合回路３５１−３５５は、ドハティ増幅器１００またはドハティ増幅器２００の対応する構成要素と同様である。また、出力側スイッチＢ３６２、スイッチＣ３６４、λ／４線路群３６６は、ドハティ増幅器１００またはドハティ増幅器２００の対応する構成要素と同様である。
【００５０】
切替装置３７０は、複数の増幅器３７１−３７６を含む。増幅器３７１−３７６は、例えば、ＦＥＴである。増幅器３７１、３７３、３７５の入力は、ＣＡ側の入力に接続される。増幅器３７２、３７４、３７６の入力は、ＰＡ側の入力に接続される。増幅器３７１−３７６の出力が、ＣＡまたはＰＡとなる増幅器３２２−３２４に整合回路３１２−３１４を介して接続される。増幅器３７１−３７６がＦＥＴである場合、ゲート電圧またはドレイン電圧を変更して、増幅素子として動作する状態と、増幅器３２２−３２４に入力する信号を遮断する状態とを切り替える。増幅器３７１−３７６がトランジスタである場合、ベース電圧またはコレクタ電圧を変更して、増幅素子として動作する状態と、増幅器３２２−３２４に入力する信号を遮断する状態とを切り替える。例えば、増幅器３２２−３２４をＣＡとして使用する場合、増幅器３７１、３７３、３７５が動作状態にされ、増幅器３７２、３７４、３７６が非動作状態にされる。また、例えば、増幅器３７１及び増幅器３７２が非動作状態とされてもよい。
【００５１】
出力側スイッチＢ３６２は、切替装置３７０と連動して動作する。出力側スイッチＢ３６２は、整合回路３５２−３５４の出力を、スイッチＣ３６４又は出力に接続する。切替装置３７０及び出力側スイッチＢ３６２は、切替部の一例である。
【００５２】
ドハティ増幅器３００は、ドハティ増幅器１００またはドハティ増幅器２００と同様に、多数の種類のＣＡ：ＰＡを取ることができる。
【００５３】
（変形例１−３）
実施形態１の変形例１−３について説明する。ここでは、主として、上記のドハティ増幅器１００、ドハティ増幅器２００又はドハティ増幅器３００との相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。変形例１−３では、スイッチＣ及びλ／４線路群の代わりに、１つのλ／４線路が使用される。
【００５４】
図９は、変形例１−３のドハティ増幅器の例を示す図である。ドハティ増幅器４００は、λ／４線路４０２、入力側スイッチＡ４０４、入力側の複数の整合回路４１１−４１５、複数の増幅器４２１−４２５、出力側の複数の整合回路４５１−４５５を含む。ドハティ増幅器４００は、さらに、出力側スイッチＢ４６２、λ／４線路４６６を含む。また、ドハティ増幅器４００には、出力負荷４０００が接続される。
【００５５】
λ／４線路４０２、入力側スイッチＡ４０４、整合回路４１１−４１５、複数の増幅器４２１−４２５、整合回路４５１−４５５、出力側スイッチＢ４６２は、ドハティ増幅器１００、ドハティ増幅器２００又はドハティ増幅器３００の対応する構成要素と同様である。
【００５６】
増幅器４２１−４２５は、それぞれ、Ｖｄ１−Ｖｄ５のドレイン電圧を印加されている。増幅器４２１−４２５は、例えば、図示しない電圧設定回路によって、ドレイン電圧を印加される。ここでは、ドレイン電圧が、次の式のように、ＣＡのデバイスサイズの合計とＰＡのデバイスサイズの合計との比に基づいて、変更される。
【００５７】
【数２】
2014075717.tif 000004
【００５８】
ＶCAは、ＣＡとして動作している増幅器のドレイン電圧である。ＶPAは、ＰＡとして動作している増幅器のドレイン電圧である。Ａは定数である。ｍは、ＰＡのデバイスサイズの合計に対するＣＡのデバイスサイズの合計の比である。このようにドレイン電圧を変更することにより、λ／４線路４６６の特性インピーダンスを固定することができる。
【００５９】
ドハティ増幅器４００では、ドハティ増幅器１００等のように、互いに異なるインピーダンスを有する複数のλ／４線路を含むλ／４線路群を用意しなくてもよい。
【００６０】
また、増幅器４２２−４２４に印加されるドレイン電圧を調整することにより、増幅器４２２−４２４を動作しない状態にすることもできる。
【００６１】
増幅器４２１−４２５に印加されるドレイン電圧は、電圧設定回路により制御され得る。
【００６２】
ここで、増幅器４２１−４２５としてＦＥＴを想定しているが、増幅器４２１−４２５としてトランジスタを用いて、コレクタ電圧を上記のように変更するようにしてもよい。
【００６３】
ドハティ増幅器１００、ドハティ増幅器２００、ドハティ増幅器３００、ドハティ増幅器４００の構成は、適宜組み合わせられうる。
【００６４】
〔実施形態２〕
次に実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００６５】
（構成例）
図１０は、実施形態２のドハティ増幅器の例を示す図である。ドハティ増幅器５００は、λ／４線路５０２、入力側スイッチＡ５０４、入力側の複数の整合回路５１１−５１５、複数の増幅器５２１−５２５、出力側の複数の整合回路５５１−５５５を含む。ドハティ増幅器５００は、さらに、出力側スイッチＢ５６２、スイッチＣ５６４、λ／４線路群５６６を含む。ドハティ増幅器５００は、瞬時電力検出回路５８２、制御回路５８４を含む。また、ドハティ増幅器５００には、出力負荷５０００が接続される。増幅器５２１は、キャリアアンプ（ＣＡ）として動作する。増幅器５２５は、ピークアンプ（ＰＡ）として動作する。λ／４線路５０２、入力側スイッチＡ５０４、入力側の複数の整合回路５１１−５１５、複数の増幅器５２１−５２５、出力側の複数の整合回路５５１−５５５は、ドハティ増幅器１００の対応する構成要素と同様である。出力側スイッチＢ５６２、スイッチＣ５６４、λ／４線路群５６６は、ドハティ増幅器１００の対応する構成要素と同様である。
【００６６】
ドハティ増幅器５００には、ドハティ増幅器１００と同様の構成要素が含まれるが、ドハティ増幅器１００と同様の構成要素の代わりに、ドハティ増幅器２００又はドハティ増幅器３００と同様の構成要素が含まれてもよい。
【００６７】
瞬時電力検出回路５８２は、入力信号（ＲＦ信号）の瞬時電力を測定する。瞬時電力検出回路５８２は、測定した瞬時電力の値を、制御回路５８４に通知する。瞬時電力検出回路５８２は、検出部の一例である。瞬時電力は、規格化電圧に換算されうる。
【００６８】
瞬時電力検出回路５８２は、瞬時電力検出回路５８２が検出する最大の電力を電圧に換算した値を１に規格化する。
【００６９】
制御回路５８４は、瞬時電力検出回路５８２から通知された入力信号の瞬時電力の値に基づいて、入力側スイッチＡ５０４、出力側スイッチＢ５６２、スイッチＣ５６４を切り替える。制御回路５８４は、制御部の一例である。
【００７０】
ここでは、ドハティ増幅器５００は、ドハティ増幅器１００と同様に、ＣＡ：ＰＡの比について、４：７、５：６、６：５、７：４の４種類をとり得るとする。即ち、各取り得る比における、規格化出力電圧と効率との関係は、図５のようになる。ここで、例えば、瞬時電力検出回路５８２が、０．３５の瞬時電圧（規格化電圧）に相当する電力を検出した場合、制御回路５８４は、規格化出力電圧と効率との関係に基づいて、ＣＡ：ＰＡを４：７と決定する。制御回路５８４は、ＣＡ：ＰＡが４：７になるように、入力側スイッチＡ５０４及び出力側スイッチＢ５６２を切り替える。図５において、規格化出力電圧０．３５に最も近いところにピーク（極大点）を有するのは、ＣＡ：ＰＡ＝４：７のグラフである。よって、ドハティ増幅器５００は、ＣＡ：ＰＡを４：７に切り替えることで、０．３５の瞬時電圧を有する信号を効率よく増幅できる。制御回路５８４は、λ／４線路群５６６からＣＡ：ＰＡが４：７である場合に対応するλ／４線路を選択するようにスイッチＣ５６４を切り替える。制御回路５８４は、図５の規格化出力電圧０．３５において、最も効率のよいＣＡ：ＰＡである、４：７を選択してもよい。
【００７１】
また、例えば、瞬時電力検出回路５８２が、０．６３の瞬時電圧（規格化電圧）に相当する電力を検出した場合、制御回路５８４は、規格化出力電圧と効率との関係に基づいて、ＣＡ：ＰＡを７：４と決定する。制御回路５８４は、ＣＡ：ＰＡが７：４になるように、入力側スイッチＡ５０４及び出力側スイッチＢ５６２を切り替える。図５において、規格化出力電圧０．６３に最も近いところにピークを有するのは、ＣＡ：ＰＡ＝７：４のグラフである。よって、ドハティ増幅器５００は、ＣＡ：ＰＡを７：４に切り替えることで、０．６３の瞬時電圧を有する信号を効率よく増幅できる。制御回路５８４は、λ／４線路群５６６からＣＡ：ＰＡが７：４である場合に対応するλ／４線路を選択するようにスイッチＣ５６４を切り替える。制御回路５８４は、図５の規格化出力電圧０．６３において、最も効率のよいＣＡ：ＰＡである、７：４を選択してもよい。
【００７２】
ドハティ増幅器５００が、ドハティ増幅器１００と同様の構成を含む代わりに、例えば、ドハティ増幅器２００と同様の構成を含むことで、より効率のよいＣＡ：ＰＡを選択しうる。例えば、ドハティ増幅器５００がドハティ増幅器２００と同様の構成を含むと、ドハティ増幅器５００は、図７に含まれるＣＡ：ＰＡから最適なものを選択することができる。
【００７３】
〈実施形態２の作用、効果〉
ドハティ増幅器５００の瞬時電力検出回路５８２は、入力信号の瞬時電力を検出する。ドハティ増幅器５００は、検出された瞬時電力を規格化電圧に換算し、換算された規格化電圧で、増幅器の効率が最もよいＣＡ：ＰＡを選択する。ドハティ増幅器５００は、選択されたＣＡ：ＰＡとなるように、入力側スイッチＡ５０４等を切り替える。
【００７４】
ドハティ増幅器５００は、入力信号の瞬時電力に基づいてＣＡ：ＰＡを選択することで、常に増幅器の効率がよい状態に制御できる。
【００７５】
（変形例２−１）
上記のドハティ増幅器５００の例では、ＲＦ信号を取り出して、瞬時電力を検出した。ここでは、ＲＦ信号を取り出す代わりに、ベースバンドディジタル信号等を取り出す例について説明する。上記の記載と共通する部分については、説明を省略する。
【００７６】
図１１は、無線装置の一例を示す図である。図１１の無線装置１は、ＤＡＣ１０、変調器２０、ドハティ増幅器５００を含む。無線装置１では、送信信号としてのベースバンドディジタル信号がＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１０に入力される。ＤＡＣ１
０は入力されたベースバンドディジタル信号をベースバンドアナログ信号に変換する。変調器２０は、アナログ信号に変換されたベースバンドアナログ信号をＲＦ信号（無線信号）に変換する。ドハティ増幅器５００は、ＲＦ信号を増幅する。
【００７７】
ここで、ドハティ増幅器５００の瞬時電力検出回路５８２は、ベースバンドディジタル信号（図１１の「Ａ」）を抽出し、当該信号の瞬時電力を測定する。または、ドハティ増幅器５００の瞬時電力検出回路５８２は、ベースバンドアナログ信号（図１１の「Ｂ」）を抽出し、当該信号の瞬時電力を測定する。瞬時電力検出回路５８２は、測定した瞬時電力の値を、制御回路５８４に通知する。
【００７８】
図１２は、無線装置の一例を示す図である。図１２の無線装置２は、ＤＡＣ３０、変調器４０、ドハティ増幅器５００を含む。無線装置２では、送信信号としてのＩＦ（Intermediate Frequency）ディジタル信号がＤＡＣ（Digital to Analog Converter）３０に入
力される。ＤＡＣ３０は入力されたＩＦディジタル信号をＩＦアナログ信号に変換する。変調器４０は、アナログ信号に変換されたＩＦアナログ信号をＲＦ信号（無線信号）に変
換する。ドハティ増幅器５００は、ＲＦ信号を増幅する。
【００７９】
ここで、ドハティ増幅器５００の瞬時電力検出回路５８２は、ＩＦディジタル信号（図１２の「Ｃ」）を抽出し、当該信号の瞬時電力を測定する。または、ドハティ増幅器５００の瞬時電力検出回路５８２は、ＩＦアナログ信号（図１２の「Ｄ」）を抽出し、当該信号の瞬時電力を測定する。瞬時電力検出回路５８２は、測定した瞬時電力の値を、制御回路５８４に通知する。
【００８０】
図１３は、無線装置の一例を示す図である。図１３の無線装置３は、ＩＦＦＴ５０、パラレル／シリアル変換器６０、ＤＡＣ７０、変調器８０、ドハティ増幅器５００を含む。無線装置３は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Modulation）信号を処理する装置である。無線装置３では、周波数ごとの送信データがＩＦＦＴ５０に入力される。ＩＦＦＴ５０は、入力された周波数毎の送信データを、逆フーリエ変換し、時系列のパラレル信号に変換する。パラレル／シリアル変換器６０は、時系列のパラレル信号を、時系列のシリアル信号に変換する。時系列のシリアル信号（ディジタル信号）は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）７０に入力される。ＤＡＣ７０は入力されたディジタル信号
をアナログ信号に変換する。変調器８０は、アナログ信号に変換されたアナログ信号をＲＦ信号に変換する。ドハティ増幅器５００は、ＲＦ信号を増幅する。
【００８１】
ここで、ドハティ増幅器５００の瞬時電力検出回路５８２は、パラレルの時系列のベースバンド信号（図１３の「Ｅ」）を抽出し、当該信号の瞬時電力を測定する。瞬時電力検出回路５８２は、測定した瞬時電力の値を、制御回路５８４に通知する。
【００８２】
変形例２−１の無線装置では、より早い段階で送信信号を抽出して、瞬時電力を測定することができる。変形例２−１の無線装置は、より早い段階で送信信号を抽出して瞬時電力を測定することで、制御回路５８４の処理が遅くても、出力信号の遅延を抑制することができる。
【００８３】
〔実施形態３〕
次に実施形態３について説明する。実施形態３は、実施形態１、実施形態２との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００８４】
（構成例）
図１４は、実施形態３のドハティ増幅器の例を示す図である。ドハティ増幅器６００は、λ／４線路６０２、入力側スイッチＡ６０４、入力側の複数の整合回路６１１−６１５、複数の増幅器６２１−６２５、出力側の複数の整合回路６５１−６５５を含む。ドハティ増幅器５００は、さらに、出力側スイッチＢ６６２、λ／４線路６６６を含む。ドハティ増幅器６００は、瞬時電力検出回路６８２、制御回路６８４、電圧設定回路６８６を含む。また、ドハティ増幅器６００には、出力負荷６０００が接続される。増幅器６２１は、キャリアアンプ（ＣＡ）として動作する。増幅器６２５は、ピークアンプ（ＰＡ）として動作する。λ／４線路６０２、入力側スイッチＡ６０４、入力側の複数の整合回路６１１−６１５、複数の増幅器６２１−６２５、出力側の複数の整合回路６５１−６５５は、ドハティ増幅器４００の対応する構成要素と同様である。出力側スイッチＢ６６２、λ／４線路６６６は、ドハティ増幅器４００の対応する構成要素と同様である。
【００８５】
瞬時電力検出回路６８２は、入力信号の瞬時電力を測定する。瞬時電力検出回路６８２は、測定した瞬時電力の値を、制御回路６８４に通知する。
【００８６】
制御回路６８４は、瞬時電力検出回路６８２から通知された入力信号の瞬時電力の値に
基づいて、入力側スイッチＡ６０４、出力側スイッチＢ６６２を切り替える。また、制御回路５８４は、瞬時電力検出回路６８２から通知された入力信号の瞬時電力の値に基づいて、各増幅器に印加する電圧を決定し、電圧設定回路６８６に指示する。
【００８７】
電圧設定回路６８６は、制御回路６８４から指示された電圧を、各増幅器に印加する。
【００８８】
増幅器６２１−６２５は、それぞれ、電圧設定回路６８６によってドレイン電圧を印加されている。ここでは、ドレイン電圧が、次の式のように、ＣＡのデバイスサイズの合計とＰＡのデバイスサイズの合計との比に基づいて、変更される。
【００８９】
【数３】
2014075717.tif 000005
【００９０】
ＶCAは、ＣＡとして動作している増幅器のドレイン電圧である。ＶPAは、ＰＡとして動作している増幅器のドレイン電圧である。Ａは定数である。ｍは、ＰＡのデバイスサイズの合計に対するＣＡのデバイスサイズの合計の比である。このようにドレイン電圧を変更することにより、λ／４線路６６６の特性インピーダンスを固定することができる。
【００９１】
また、電圧設定回路６８６は、増幅器６２２−６２４に印加されるドレイン電圧を調整することにより、増幅器６２２−６２４を動作しない状態にすることもできる。
【００９２】
ここで、増幅器６２１−６２５としてＦＥＴを想定しているが、増幅器６２１−６２５としてトランジスタを用いて、コレクタ電圧を上記のように変更するようにしてもよい。
【００９３】
制御回路６８４は、実施形態２の制御回路５８４と同様にして、ＣＡ：ＰＡを決定することができる。
【００９４】
〈実施形態３の作用、効果〉
ドハティ増幅器６００は、電圧設定回路６８６により、各増幅器に印加する電圧を調整する。ドハティ増幅器６００は、電圧設定回路６８６により印加する電圧を調整することで、互いに異なるインピーダンスを有する複数のλ／４線路を含むλ／４線路群を有しなくてもよい。
【００９５】
〔その他〕
ドハティ増幅器がドハティアンプとして動作するためには、ドハティ増幅器は、少なくとも１つのＰＡ、及び、少なくとも１つのＣＡを有する。例えば、実施形態１では増幅器１２１はＣＡ増幅器として、増幅器１２５はＰＡ増幅器として固定して使用する説明を行った。しかし、例えば、増幅器１２１の入力につながる整合回路１１１、増幅器１２５の入力につながる整合回路１１５の入力にもＳＷＡ１０４、増幅器１２１の出力につながる整合回路１５１、増幅器１２５の出力につながる整合回路１５５の出力にもＳＷＢ１６２を設けてもよい。このようにすることにより、例えば、ドハティ増幅器１００の構成は、増幅器１２１−１２５の増幅器が、それぞれ、ＰＡ、ＣＡ、非動作状態のうちのいずれかである増幅器とする構成であってもよい。
【００９６】
図１５は、ドハティ増幅器を含む無線装置の構成例を示す図である。図１５の無線装置９００は、ベースバンド部９０２、ＤＡＣ９０４、ローカル発振器９０６、直交変調器９
０８、ドハティ増幅器１００、アンテナ９１０を含む。無線装置９００に含まれるドハティ増幅器は、ドハティ増幅器１００以外の上記したドハティ増幅器のいずれかであってもよい。また、上記したドハティ増幅器を含む無線装置は、図１５の例に限定されるものではない。上記したドハティ増幅器は、他の無線装置に含まれる増幅器として、動作し得る。また、上記したドハティ増幅器は、無線装置以外の装置に含まれる増幅器として、動作し得る。
【００９７】
ベースバンド部９０２は、送信データ、送信音声等の符号化処理、リソースの割当て等を行う。ＤＡＣ９０４は、ベースバンド部で符号化された信号を、アナログ信号に変換する。ローカル発振器９０６は、無線装置９００から送信される無線信号の周波数の発振信号を生成する。直交変調器９０８は、ローカル発振器９０６が生成した発振信号を用いて、ＤＡＣ９０４で変換されたアナログ信号を無線信号に変調する。
【００９８】
ドハティ増幅器１００は、直交変調器９０８で変調された無線信号を増幅する。増幅された信号は、アンテナ９１０から他の無線装置に向けて出力される。
【符号の説明】
【００９９】
１００            ドハティ増幅器
１０２              λ／４線路
１０４              入力側スイッチＡ
１１１−１１５      整合回路
１２１−１２５      増幅器
１５１−１５５      整合回路
１６２              出力側スイッチＢ
１６４              スイッチＣ
１６６              λ／４線路群
１０００            出力負荷
２００            ドハティ増幅器
３００            ドハティ増幅器
３７０              切替装置
３７１−３７６      増幅器
４００            ドハティ増幅器
４６６              λ／４線路
５００            ドハティ増幅器
５８２              瞬時電力検出回路
５８４              制御回路
６００            ドハティ増幅器
６８２              瞬時電力検出回路
６８４              制御回路
６８６              電圧設定回路
１            無線装置
１０              ＤＡＣ
２０              変調器
２            無線装置
３０              ＤＡＣ
４０              変調器
３            無線装置
５０              ＩＦＦＴ
６０              パラレル／シリアル変換器
７０              ＤＡＣ
８０              変調器
９００            無線装置
９０２              ベースバンド部
９０４              ＤＡＣ
９０６              直交変調器
９０８              ローカル発振器
【図１】
2014075717.tif 000006
【図２】
2014075717.tif 000007
【図３】
2014075717.tif 000008
【図４】
2014075717.tif 000009
【図５】
2014075717.tif 000010
【図６】
2014075717.tif 000011
【図７】
2014075717.tif 000012
【図８】
2014075717.tif 000013
【図９】
2014075717.tif 000014
【図１０】
2014075717.tif 000015
【図１１】
2014075717.tif 000016
【図１２】
2014075717.tif 000017
【図１３】
2014075717.tif 000018
【図１４】
2014075717.tif 000019
【図１５】
2014075717.tif 000020