(57)【要約】【課題】  分配ロスを発生せず、高利得を得ることが可能な高周波ドハティ増幅器を提供すること。【解決手段】  バラン１０２は、入力された高周波信号の電力が所定値未満の場合には、高周波信号を主増幅器１０２のみに出力し、一方、電力が所定値以上の場合には、高周波信号を主増幅器１０３と補助増幅器１０４に分配して出力するようにインピーダンスが調整される。主増幅器１０３及び補助増幅器１０４は、バラン１０２から入力された高周波信号を増幅する。バラン１０５は、主増幅器１０３から増幅されて出力された高周波信号と、補助増幅器１０４から増幅されて出力された高周波信号を合成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された高周波信号を不平衡／平衡変換し、二つの信号に分配して第一及び第二の出力端から出力する第一のバランと、
前記第一のバランの第一の出力端に接続され、前記第一のバランの出力信号を増幅する主増幅器と、
前記第一のバランの第二の出力端に接続され、前記第二のバランの出力信号を増幅する補助増幅器と、
前記主増幅器によって増幅された信号と、前記補助増幅器によって増幅された信号とが入力され、不平衡／平衡変換して前記信号を合成する第二のバランと、
を備える高周波ドハティ増幅器。
【請求項２】
請求項１記載の高周波ドハティ増幅器であって、
前記補助増幅器は、入力される高周波信号の電力が所定値以上のときに動作し、
前記第一のバラン及び前記第二のバランは、前記補助増幅器の入力インピーダンス及び出力インピーダンスが、第一のバランに入力される高周波信号が所定値未満のときにはショートに、前記所定値以上のときには所定の基準インピーダンスとなるように調整されている高周波ドハティ増幅器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の高周波ドハティ増幅器であって、
前記第一のバラン及び前記第二のバランはパターンバランである高周波ドハティ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号（マイクロ波）の電力増幅を高効率に行う高周波ドハティ増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のドハティ増幅器の概略構成を示す図である。図４に示すように、従来のドハティ増幅器は、入力端子４０１と、２分配器４０２と、λ／４長・５０Ωのライン４０３と、主増幅器４０４と、補助増幅器４０５と、５０Ωのライン４０６と、５０Ωの位相補正ライン４０７と、λ／４長・５０Ωのライン４０８と、インピーダンス変換ライン４０９と、出力端子４１０とを有して構成されている。
【０００３】
２分配器４０２は、入力端子４０１より入力された高周波信号を２分配し、主増幅器４０４及び補助増幅器４０５に出力する。主増幅器４０４は、ＡＢ級又はＢ級バイアスされ、２分配器４０２から入力された高周波信号の入力電力を常に増幅する。補助増幅器４０５は、Ｃ級バイアスされ、２分配器４０２から入力された高周波信号のうち低入力電力を増幅せず、Ｃ級バイアスで設定した特定の入力電力以上を増幅する。
【０００４】
５０Ωの位相補正ライン４０７は、補助増幅器４０５が低入力レベルでは増幅動作を行っていないため、合成ポイントＰにおいて補助増幅器４０５のインピーダンスをみた場合にＯＰＥＮになるように位相補正する。
【０００５】
図５は、従来のドハティ増幅器の動作を示す図である。図５（Ａ）に示すように、補助増幅器４０５の出力側から見たインピーダンスをＳ２２、位相補正ライン４０７の出力側から見たインピーダンスをＳ’２２とする。位相補正ライン４０７は、図５（Ｂ）のスミスチャートに示されるように、補助増幅器４０５の低入力電力レベル状態、すなわち増幅ＯＦＦ時のインピーダンス（Ｓ２２）をＯＰＥＮの状態（Ｓ’２２）になるようにインピーダンス調整を行っている。
【０００６】
インピーダンス変換器４０９は、補助増幅器４０５がＯＮの状態では、主増幅器４０４出力側と合成ポイントＰにおいて各々５０Ωで結合するためにインピーダンスが２５Ωに下がってしまうため、この下がったインピーダンスを５０Ωに変換する。
【０００７】
図６は、ドハティ増幅器、Ｂ級増幅器、及びＣ級増幅器の入出力特性を示す図である。  主増幅器４０４にＢ級増幅器、補助増幅器４０５にＣ級増幅器を用いたとすると、図６に示すように、主増幅器４０４と補助増幅器４０５で分配増幅した電力を再合成することにより、飽和出力電力が主増幅器４０４が単独で出力する電力より約３ｄＢ向上する。
【０００８】
図７は、ドハティ増幅器とＢ級増幅器の効率特性を示す図である。ドハティ増幅器と、ドハティ増幅器と同じ飽和出力電力特性を有するＢ級バイアス増幅器（Ｂ級バイアスされている増幅器）との間の効率特性を比較してみると、図７に示すように、ドハティ増幅器とＢ級バイアス増幅器は飽和点における効率は同等であるが、入力電力を下げて使用した場合はドハティ増幅器の方が良好な効率性能を得ることができる。
【０００９】
ところで、移動体基地局装置において送信する変調信号には、振幅変調成分を含んでおり、平均電力とピーク電力に大きな差がある。したがって、この信号を送信する増幅器は大きなピーク電力を扱うために、平均電力状態での効率が大きく下がってしまうので、最大出力レベルより下の動作点においても良好な効率性能を得ることができる上述したドハティ増幅器は、移動体基地局に設置されている送信装置の効率改善に有効な方法と考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２００８６号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来のドハティ増幅器にあっては、高周波が入力される分配器により分配ロスが発生するため、利得が下がるという事情があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、分配ロスを発生せず、高利得を得ることが可能な高周波ドハティ増幅器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】
【００１２】
本発明の高周波ドハティ増幅器は、入力された高周波信号を不平衡／平衡変換し、二つの信号に分配して第一及び第二の出力端から出力する第一のバランと、
前記第一のバランの第一の出力端に接続され、前記第一のバランの出力信号を増幅する主増幅器と、
前記第一のバランの第二の出力端に接続され、前記第二のバランの出力信号を増幅する補助増幅器と、
前記主増幅器によって増幅された信号と、前記補助増幅器によって増幅された信号とが入力され、不平衡／平衡変換して前記信号を合成する第二のバランと、
を備える。
【００１３】
この構成によれば、分配器ロスの発生を防止することができ、単体アンプ同様の高利得を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の高周波ドハティ増幅器において、前記補助増幅器は、入力される高周波信号の電力が所定値以上のときに動作し、
前記第一のバラン及び前記第二のバランは、前記補助増幅器の入力インピーダンス及び出力インピーダンスが、第一のバランに入力される高周波信号が所定値未満のときにはショートに、前記所定値以上のときには所定の基準インピーダンスとなるように調整されている。
【００１５】
この構成によれば、補助増幅器の動作する電力以上のときにのみ、高周波信号が補助増幅器に分配されるので、分配器ロスの発生を防止することができ、単体アンプ同様の高利得を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の高周波ドハティ増幅器において、前記第一のバラン及び前記第二のバランはパターンバランである。
【００１７】
この構成によれば、パターンバランを用いることにより、分配器ロスの発生を防止することができ、単体アンプ同様の高利得を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、分配ロスを発生せず、高利得を得ることが可能な高周波ドハティ増幅器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る高周波ドハティ増幅器の構成を示す構成図である。図１に示すように、第１の実施形態の高周波ドハティ増幅器は、高周波信号を入力する入力端子１０１と、入力された高周波信号を２分配するバラン１０２と、主増幅器１０３と、補助増幅器１０４と、バラン１０５と、整合パターン１０６と、増幅された高周波信号を出力する出力端子１０７とを備える。
【００２０】
バラン１０２は、入力端子１０１より入力された高周波信号を不平衡／平衡変換し、二つの信号に分配して第一及び第二の出力端から出力する。第一の出力端には主増幅器１０３が接続され、第二の出力端には補助増幅器１０４が接続されている。そして、入力された高周波信号の電力が所定値未満の場合には、高周波信号を主増幅器１０３のみに出力し、一方、所定値以上の場合には、高周波信号を主増幅器１０３と補助増幅器１０４に等分に分配して出力する。
【００２１】
図２は、本実施形態のバランの動作を説明する図である。図２（Ａ）に示すように、補助増幅器１０４の入力インピーダンスをＳ１１、出力インピーダンスをＳ１２とする。
【００２２】
主増幅器１０３は、ＡＢ級又はＢ級バイアスされ、図２（Ｃ）に示すように、低い入力電力からでも常に高周波信号を増幅する。補助増幅器１０４は、Ｃ級バイアスされ、低入力電力では増幅器動作を行わず、Ｃ級バイアスで設定した特定の入力電力以上で増幅する。すなわち、補助増幅器１０４は、図２（Ｄ）に示すように、入力電力が小さい場合にはアンプ動作ＯＦＦになり、入力電力が大きい場合にはアンプ動作ＯＮになる。
【００２３】
なお、補助増幅器１０４は、アンプ動作がＯＦＦ及びＯＮでの入出力インピーダンス（Ｓ１１及びＳ２２）を調整することが重要である。したがって、補助増幅器１０４が、入力信号の電力が所定値以上で動作するように設定されている場合、図２（Ｂ）のスミスチャートが示すように、バラン１０２及びバラン１０５が、アンプ動作がＯＦＦ（すなわち、入力信号の電力が所定値未満）では、入出力インピーダンス（Ｓ１１及びＳ２２）がショートとなり、かつ、アンプ動作ＯＮ（すなわち、入力信号の電力が所定値以上）では基準インピーダンスである中心（例えば、５０Ω）となるように調整されている。
【００２４】
バラン１０２は、入力端子１０１から高周波を入力すると、主増幅器１０３及び補助増幅器１０４に入力された高周波を分波してそれぞれの増幅器１０３，１０４に出力する。  主増幅器１０３は、入力された高周波の入力電力を増幅してバラン１０５に出力する。  補助増幅器１０４は、入力された高周波の入力電力のうち、特定の電力以上の入力電力を増幅器してバラン１０５に出力する。
【００２５】
図２（Ｃ）に示すように、補助増幅器１０４のアンプ動作がＯＦＦの場合には、主増幅器１０３のみが入力電力を増幅してバラン１０５に増幅した電力を出力し、一方、図２（Ｄ）に示すように、補助増幅器１０４のアンプ動作がＯＮの場合には、主増幅器１０３及び補助増幅器１０４がともに入力電力を増幅してバラン１０５に増幅した電力を出力する。
【００２６】
バラン１０５は、主増幅器１０３から増幅されて出力された高周波信号と、補助増幅器１０４から増幅されて出力された高周波信号とを、不平衡／平衡変換して合成する。整合パターン１０６は、出力に際して適切な信号補正を行った高周波信号を出力端子１０７に出力する。
【００２７】
本実施形態のドハティ増幅器は、上述した従来のドハティ増幅器と同様、主増幅器１０３と補助増幅器１０４で分配増幅したものを、バラン１０５によって再合成することにより、飽和出力電力が主増幅器１０４単体性能より３ｄＢ向上し、かつ、入力電力を下げた場合でも良好な効率性能を得ることができる。
【００２８】
また、本実施形態の高周波ドハティ増幅器によれば、バラン１０２が、入力された高周波信号の電力が所定値未満の場合には、高周波信号を主増幅器１０３のみに出力し、一方、その電力が前所定値以上の場合には、高周波信号を主増幅器１０３と補助増幅器１０４に等分に分配して出力するようにしたので、従来のように、高周波信号の電力の大小に関係なく主増幅器と補助増幅器に分配出力するという分配器ロスの発生を防止することができ、したがって、単体アンプ同様の高利得を得ることができる。
【００２９】
なお、本実施形態の高周波ドハティ増幅器は、例えば、移動体基地局の送信系に有用である。移動体基地局装置において送信する変調信号には、振幅変調成分を含んでおり、平均電力とピーク電力に大きな差がある。したがって、この信号を送信する増幅器は大きなピーク電力を扱うために、平均電力状態での効率が大きく下がってしまう。移動体基地局の送信系に、高周波ドハティ増幅器を用いることにより、最大出力レベルより下の動作点においても良好な効率性能を得るものであるが、本実施形態の高周波ドハティ増幅器を用いることで、その効率改善を図ることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係る高周波ドハティ増幅器の構成を示す構成図である。
【００３１】
本実施形態の高周波ドハティ増幅器は、図３に示すように、入力端子３０１、パターンバラン３０２、主増幅器３０３、補助増幅器３０４、パターンバラン３０５、整合パターン３０６、出力端子３０７で構成されている。なお、本実施形態の高周波ドハティ増幅器を構成する上記構成部分は、第１の実施形態の高周波ドハティ増幅器と同様な構成を備えているの説明を省略する。
【００３２】
本実施形態のパターンバラン３０２及び３０５は、例えば、回路基板上に分布定数回路（マイクロストリップ回路等）にて形成されたものである。したがって、アンプのトランジスタが実装される基板と同一に設計可能であるので、小型化や集積化を図ることができる。
【００３３】
本実施形態の高周波ドハティ増幅器においても、第１の実施形態の高周波ドハティ増幅器と同様、高周波信号を主増幅器３０３と補助増幅器３０４で分配増幅したものを、パターンバラン３０５によって再合成することにより、飽和出力電力が主増幅器１０４単体性能より３ｄＢ向上し、かつ、入力電力を下げた場合でも良好な効率性能を得ることができる。
【００３４】
また、この実施の形態の高周波ドハティ増幅器によれば、バラン３０２が、入力された高周波信号の電力が所定値未満の場合には、高周波信号を主増幅器３０３のみに出力し、一方、その電力が前所定値以上の場合には、高周波信号を主増幅器３０３と補助増幅器３０４に等分に分配して出力するようにしたので、従来のように、高周波信号の電力の大小に関係なく主増幅器と補助増幅器に分配出力するという分配器ロスの発生を防止することができ、したがって、単体アンプ同様の高利得を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の高周波ドハティ増幅器は、分配ロスを発生せず、高利得を得ることが可能な効果を有し、移動体基地局の送信系等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高周波ドハティ増幅器の概略構成を示すブロック図
【図２】第１の実施形態のバランの動作を説明する図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る高周波ドハティ増幅器の概略構成を示すブロック図
【図４】従来の高周波ドハティ増幅器の概略構成を示すブロック図
【図５】従来の高周波ドハティ増幅器の動作を説明する図
【図６】ドハティ増幅器、Ｂ級増幅器、及びＣ級増幅器の入出力特性を示す図
【図７】ドハティ増幅器とＢ級増幅器の効率特性を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１０１、３０１  入力端子
１０２、１０５  バラン
１０３、３０３  主増幅器
１０４、３０４  補助増幅器
１０６、３０６  整合パターン
１０７、３０７  出力端子
３０２、３０６  パターンバラン
【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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