(57)【要約】【課題】より長期に亘って性能を維持し、長寿命化を図ることができる電力増幅器を提供する。【解決手段】  ドハティ増幅器１は、第１増幅器４と、第１増幅器４に並列に設けられた第２増幅器５と、第１増幅器４及び第２増幅器５の特性を制御する制御部８と、を備え、制御部８は、第１増幅器４及び第２増幅器５の特性について、第１増幅器４をＡＢ級で動作させ第２増幅器５をＣ級で動作させる第１パターンと、第１増幅器４をＣ級で動作させ第２増幅器５をＡＢ級で動作させる第２パターンと、を切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１増幅器と、
前記第１増幅器に並列に設けられた第２増幅器と、
前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性について、前記第１増幅器を第１の特性で動作させ前記第２増幅器を第２の特性で動作させる第１パターンと、前記第１増幅器を前記第２の特性で動作させ前記第２増幅器を前記第１の特性で動作させる第２パターンと、を切り替える
電力増幅器。
【請求項２】
前記第１の特性及び前記第２の特性は、いずれか一方がドハティ増幅器におけるキャリア増幅器としての特性であり、いずれか他方がドハティ増幅器におけるピーク増幅器としての特性である
請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項３】
入力信号が与えられる入力端子と、
前記第１増幅器及び前記第２増幅器へ前記入力信号を分配する分配回路と、をさらに備え、
前記分配回路は、
前記入力信号を受け付ける第１入力ポート及び第２入力ポートを備えるとともに、一対の分配信号を前記第１増幅器及び前記第２増幅器へ出力する分配器と、
前記分配器の前段に設けられ、前記入力端子を前記第１入力ポート及び前記第２入力ポートのいずれか一方へ切り替え可能に接続する第１スイッチと、を備え、
前記一対の分配信号の内の一方の分配信号は、他方の分配信号に対して位相が遅延しており、
前記分配器は、前記第１スイッチの切り替えに応じて前記一方の分配信号の出力先及び前記他方の分配信号の出力先が切り替わり、
前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性の切り替えに応じて前記第１スイッチを制御する
請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記第１スイッチは、前記第１入力ポート及び前記第２入力ポートの内、前記入力端子との間が開放されているポートを終端する吸収型スイッチにより構成され、
前記分配器は、９０°ハイブリッドカプラである請求項３に記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力を合成する合成回路と、前記合成回路の出力が与えられる出力端子とをさらに備え、
前記合成回路は、
前記第１増幅器及び前記第２増幅器のいずれか一方の出力が与えられる遅延線路と、
前記第１増幅器の出力に対応して前記遅延線路から出力される遅延信号と前記第２増幅器の出力とを合成する第１合成部と、
前記出力端子と前記第１合成部との間のインピーダンス整合を行う第１整合線路と、
前記第２増幅器の出力に対応して前記遅延線路から出力される遅延信号と前記第１増幅器の出力とを合成する第２合成部と、
前記出力端子と前記第２合成部との間のインピーダンス整合を行う第２整合線路と、
前記第１整合線路及び前記第２整合線路と前記出力端子との間に設けられ、前記出力端子を前記第１整合線路及び前記第２整合線路のいずれか一方へ切り替え可能に接続する第２スイッチと、を備え、
前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性の切り替えに応じて前記第２スイッチを制御する
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の電力増幅器。
【請求項６】
前記第１整合線路の線路長及び前記第２整合線路の線路長は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力の１／４波長であり、
前記第２スイッチは、前記第１整合線路及び前記第２整合線路の内、前記出力端子との間が開放されている線路を短絡させる反射型スイッチにより構成されている
請求項５に記載の電力増幅器。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１パターンと、前記第２パターンとの切り替えを、前記第１増幅器及び前記第２増幅器に与えられる入力信号がないときに行う
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力増幅器。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１パターンの期間と、前記第２パターンの期間とに基づいて前記第１パターンと、前記第２パターンとの切り替えを行う
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電力増幅器。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の温度に基づいて、前記第１パターンと、前記第２パターンとの切り替えを行う
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電力増幅器。
【請求項１０】
第１増幅器と、前記第１増幅器に並列に設けられた第２増幅器と、を備えた電力増幅器の制御方法であって、
前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性について、前記第１増幅器を第１の特性で動作させ前記第２増幅器を第２の特性で動作させる第１パターンと、前記第１増幅器を前記第２の特性で動作させ前記第２増幅器を前記第１の特性で動作させる第２パターンと、を切り替えるステップを含む
電力増幅器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅器、及び電力増幅器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、互いに特性が異なる２つの増幅器を用いて構成される電力増幅器としてドハティ増幅器が知られている。
ドハティ増幅器は、常に入力信号を増幅するキャリア増幅器と、入力信号の電力が所定以上となったときに当該入力信号を増幅するピーク増幅器とを備えており、両増幅器の飽和電力をずらすことで高い効率を得ることができるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６８３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のドハティ増幅器において、常に入力信号を増幅するキャリア増幅器と、所定以上の電力のときだけ入力信号を増幅するピーク増幅器とでは、動作時間がキャリア増幅器の方が相対的に長くなる。
このため、ドハティ増幅器として動作する中で、キャリア増幅器はピーク増幅器と比較して、増幅特性の劣化や効率の劣化といった増幅器としての性能劣化の到来時期が早く、その寿命が相対的に短くなる傾向がある。
【０００５】
ドハティ増幅器は、キャリア増幅器とピーク増幅器とを組み合わせることで構成されているため、キャリア増幅器に性能劣化が生じれば、ドハティ増幅器全体としての性能劣化に繋がってしまう。
このため、ドハティ増幅器の寿命は、ピーク増幅器と比較して性能劣化の到来時期が早いキャリア増幅器の寿命に依存することとなる。
【０００６】
このような理由から、２つの増幅器を用いて構成される電力増幅器において、一方の増幅器の寿命に依存することなく、より長期に亘って性能を維持し、長寿命化を図ることができるものが望まれていた。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、より長期に亘って性能を維持し、長寿命化を図ることができる技術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】
【０００８】
一実施形態である電力増幅器は、第１増幅器と、前記第１増幅器に並列に設けられた第２増幅器と、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性について、前記第１増幅器を第１の特性で動作させ前記第２増幅器を第２の特性で動作させる第１パターンと、前記第１増幅器を前記第２の特性で動作させ前記第２増幅器を前記第１の特性で動作させる第２パターンと、を切り替える。
【０００９】
また、一実施形態である電力増幅器の制御方法は、第１増幅器と、前記第１増幅器に並列に設けられた第２増幅器と、を備えた電力増幅器の制御方法であって、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性について、前記第１増幅器を第１の特性で動作させ前記第２増幅器を第２の特性で動作させる第１パターンと、前記第１増幅器を前記第２の特性で動作させ前記第２増幅器を前記第１の特性で動作させる第２パターンと、を切り替えるステップを含む。
【００１０】
上記実施形態は、電力増幅器の制御方法として実現することができるだけでなく、これらステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より長期に亘って性能を維持し、長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係るドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は第２スイッチの一例を示す回路図である。
【図３】図３（ａ）は、第１増幅器及び第２増幅器を第１パターンで動作させる場合のドハティ増幅器の等価回路であり、図３（ｂ）は、第１増幅器及び第２増幅器を第２パターンで動作させる場合のドハティ増幅器の等価回路である。
【図４】図４は、第２実施形態に係るドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態の説明］
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態である電力増幅器は、第１増幅器と、前記第１増幅器に並列に設けられた第２増幅器と、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性について、前記第１増幅器を第１の特性で動作させ前記第２増幅器を第２の特性で動作させる第１パターンと、前記第１増幅器を前記第２の特性で動作させ前記第２増幅器を前記第１の特性で動作させる第２パターンと、を切り替える。
【００１４】
上記構成の電力増幅器によれば、第１増幅器を第１の特性で動作させ第２増幅器を第２の特性で動作させる第１パターンと、第１増幅器を第２の特性で動作させ第２増幅器を第１の特性で動作させる第２パターンと、を切り替えることができるので、第１増幅器及び第２増幅器それぞれについて異なる特性で偏りなく動作させることができる。この結果、第１増幅器及び第２増幅器の間で性能劣化の到来時期に偏りが生じるのを抑制することができ、より長期に亘って性能を維持し、長寿命化を図ることができる。
【００１５】
（２）上記電力増幅器において、前記第１の特性及び前記第２の特性は、いずれか一方がドハティ増幅器におけるキャリア増幅器としての特性であり、いずれか他方がドハティ増幅器におけるピーク増幅器としての特性であることが好ましい。
この場合、キャリア増幅器としての特性で動作した場合、ピーク増幅器としての特性で動作した場合と比較して動作時間が相対的に長くなるが、第１パターンと第２パターンとを適切に切り替えることで、第１増幅器及び第２増幅器の間で動作時間に偏りが生じるのを抑制することができる。よって、第１増幅器及び第２増幅器の内の一方だけ動作時間の偏りに起因して先に性能劣化を生じさせるといったことを抑制することができる。
【００１６】
（３）上記電力増幅器において、入力信号が与えられる入力端子と、前記第１増幅器及び前記第２増幅器へ前記入力信号を分配する分配回路と、をさらに備え、前記分配回路は、前記入力信号を受け付ける第１入力ポート及び第２入力ポートを備えるとともに、一対の分配信号を前記第１増幅器及び前記第２増幅器へ出力する分配器と、前記分配器の前段に設けられ、前記入力端子を前記第１入力ポート及び前記第２入力ポートのいずれか一方へ切り替え可能に接続する第１スイッチと、を備え、前記一対の分配信号の内の一方の分配信号は、他方の分配信号に対して位相が遅延しており、前記分配器は、前記第１スイッチの切り替えに応じて前記一方の分配信号の出力先及び前記他方の分配信号の出力先が切り替わり、前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性の切り替えに応じて前記第１スイッチを制御することが好ましい。
【００１７】
（４）さらに、前記第１スイッチは、前記第１入力ポート及び前記第２入力ポートの内、前記入力端子との間が開放されているポートを終端する吸収型スイッチにより構成され、
前記分配器は、９０°ハイブリッドカプラであることが好ましい。
この場合、簡易な構成で第１増幅器及び第２増幅器それぞれに互いに位相が９０°ずれた分配信号を切替可能に分配することができる。
【００１８】
（５）上記電力増幅器において、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力を合成する合成回路と、前記合成回路の出力が与えられる出力端子とをさらに備え、前記合成回路は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器のいずれか一方の出力が与えられる遅延線路と、前記第１増幅器の出力に対応して前記遅延線路から出力される遅延信号と前記第２増幅器の出力とを合成する第１合成部と、前記出力端子と前記第１合成部との間のインピーダンス整合を行う第１整合線路と、前記第２増幅器の出力に対応して前記遅延線路から出力される遅延信号と前記第１増幅器の出力とを合成する第２合成部と、前記出力端子と前記第２合成部との間のインピーダンス整合を行う第２整合線路と、前記第１整合線路及び前記第２整合線路と前記出力端子との間に設けられ、前記出力端子を前記第１整合線路及び前記第２整合線路のいずれか一方へ切り替え可能に接続する第２スイッチと、を備え、前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性の切り替えに応じて前記第２スイッチを制御することが好ましい。
この場合、簡易な構成で第１増幅器の出力及び第２増幅器の出力を合成することができる。
【００１９】
（６）上記（５）において、前記第１整合線路の線路長及び前記第２整合線路の線路長は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力の１／４波長であり、前記第２スイッチは、前記第１整合線路及び前記第２整合線路の内、前記出力端子との間が開放されている線路を短絡させる反射型スイッチにより構成されている
ことが好ましい。
この場合、第１整合線路及び第２整合線路の内、出力端子との間が開放されている線路が第１合成部又は第２合成部からは繋がっていないように見せることができ、当該線路が第１増幅器及び第２増幅器の出力に影響を及ぼすのを簡易な構成で抑制することができる。
【００２０】
（７）上記電力増幅器において、前記制御部は、前記第１パターンと、前記第２パターンとの切り替えを、前記第１増幅器及び前記第２増幅器に与えられる入力信号がないときに行うことが好ましく、これにより電力増幅器の出力に影響を与えることなく第１パターンと、第２パターンとの切り替えを行うことができる。
【００２１】
（８）上記電力増幅器において、前記制御部は、前記第１パターンの期間と、前記第２パターンの期間とに基づいて前記第１パターンと、前記第２パターンとの切り替えを行ってもよい。
この場合、第１増幅器及び第２増幅器それぞれについて、各特性で動作する期間の間に偏りが生じないように制御することができる。
【００２２】
（９）上記電力増幅器において、前記制御部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の温度に基づいて、前記第１パターンと、前記第２パターンとの切り替えを行ってもよい。
第１増幅器及び第２増幅器は、通電時の温度上昇によって経時的な性能劣化が生じる。よって、第１増幅器及び第２増幅器の温度に応じて切り替えを行うことで、第１増幅器及び第２増幅器の間で経時的な性能劣化の到来時期に偏りが生じるのを抑制することができる。
【００２３】
（１０）また、一実施形態である電力増幅器の制御方法は、第１増幅器と、前記第１増幅器に並列に設けられた第２増幅器と、を備えた電力増幅器の制御方法であって、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の特性について、前記第１増幅器を第１の特性で動作させ前記第２増幅器を第２の特性で動作させる第１パターンと、前記第１増幅器を前記第２の特性で動作させ前記第２増幅器を前記第１の特性で動作させる第２パターンと、を切り替えるステップを含む。
【００２４】
［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００２５】
〔第１実施形態に係るドハティ増幅器の構成〕
図１は、第１実施形態に係るドハティ増幅器１の構成を示すブロック図である。このドハティ増幅器１は、移動体通信システムにおける基地局装置などの無線通信装置に搭載され、無線周波数の送信信号（ＲＦ信号）の増幅を行う。
ドハティ増幅器１は、入力端子２に与えられるＲＦ信号（入力信号）を増幅し、出力端子３から出力する。
【００２６】
図１に示すように、入力信号を増幅する電力増幅器であるドハティ増幅器１は、第１増幅器４と、第１増幅器４に並列に設けられた第２増幅器５と、入力端子２に与えられるＲＦ信号を第１増幅器４及び第２増幅器５に分配する分配回路６と、第１増幅器４及び第２増幅器５それぞれの出力を合成する合成回路７と、各部を制御する制御部８とを備えている。
【００２７】
第１増幅器４、及び第２増幅器５は、分配回路６より与えられる分配信号を増幅し、その出力を後段の合成回路７に与える。
第１増幅器４のゲート端子には、当該第１増幅器４へゲートバイアス電圧を供給する第１電源１１が接続されている。
第１電源１１は、制御部８による命令に基づいてゲートバイアス電圧を調整するように構成されている。制御部８は、第１電源１１によるゲートバイアス電圧を調整することで、第１増幅器４の特性（動作級）をＡＢ級又はＣ級のいずれかに設定する。
【００２８】
また、同様に第２増幅器５のゲート端子には、当該第２増幅器５へゲートバイアス電圧を供給する第２電源１２が接続されている。
第２電源１２は、制御部８による命令に基づいてゲートバイアス電圧を調整するように構成されている。制御部８は、第２電源１２によるゲートバイアス電圧を調整することで、第２増幅器５の特性（動作級）をＡＢ級又はＣ級のいずれかに設定する。
このように、第１増幅器の特性、及び第２増幅器５の特性は、制御部８によるゲートバイアス電圧の調整によって、ＡＢ級又はＣ級のいずれかに切替可能とされている。
【００２９】
制御部８は、第１増幅器４及び第２増幅器５のいずれか一方をＡＢ級に設定すると、他方をＣ級に設定する。これによりＡＢ級に設定された一方側の増幅器はキャリア増幅器として動作し、他方側の増幅器はピーク増幅器として動作する。
なお、後述するように、ＴＤＤを採用するシステムの無線通信装置では、受信期間において信号送信を行わない。よって、制御部８は、第１電源１１及び第２電源１２によるゲートバイアス電圧を調整し、必要に応じて第１増幅器４及び第２増幅器５をオフ状態（出力を停止する状態）にする機能を有していてもよい。
【００３０】
分配回路６は、分配器としての９０°ハイブリッドカプラ１５と、９０°ハイブリッドカプラ１５の前段に設けられた第１スイッチ１６とを備えている。
９０°ハイブリッドカプラ１５は、ＲＦ信号を受け付ける第１入力ポート１５ａ及び第２入力ポート１５ｂを備えている。
また、９０°ハイブリッドカプラ１５は、ＲＦ信号を分配した分配信号を第１増幅器４及び第２増幅器５へ出力する。９０°ハイブリッドカプラ１５は、第１増幅器４へ分配信号を出力するための第１出力ポート１５ｃと、第２増幅器５へ分配信号を出力するための第２出力ポート１５ｄとを備えている。
【００３１】
９０°ハイブリッドカプラ１５は、第１入力ポート１５ａ及び第２入力ポート１５ｂのいずれか一方でＲＦ信号を受け付ける。例えば、９０°ハイブリッドカプラ１５が第１入力ポート１５ａよりＲＦ信号を受け付けた場合、９０°ハイブリッドカプラ１５は第１出力ポート１５ｃ及び第２出力ポート１５ｄの両方から分配信号を出力する。このとき、第２出力ポート１５ｄから出力される分配信号は、第１出力ポート１５ｃから出力される分配信号に対して位相が９０°遅延する。
よって、この場合、第２増幅器５へ与えられる分配信号は、第１増幅器４へ与えられる分配信号に対して位相が９０°遅延する。
【００３２】
逆に、９０°ハイブリッドカプラ１５が第２入力ポート１５ｂよりＲＦ信号を受け付けた場合、第１出力ポート１５ｃから出力される分配信号は、第２出力ポート１５ｄから出力される分配信号に対して位相が９０°遅延する。
この場合、第１増幅器４へ与えられる分配信号は、第２増幅器５へ与えられる分配信号に対して位相が９０°遅延する。
【００３３】
このように、両出力ポート１５ｃ，１５ｄから出力される一対の分配信号の内の一方の分配信号は、他方の分配信号に対して位相が９０°遅延する。
【００３４】
第１スイッチ１６は、入力端子２と９０°ハイブリッドカプラ１５との間に接続されている。第１スイッチ１６は、入力端子２から与えられるＲＦ信号を９０°ハイブリッドカプラ１５へ与える。第１スイッチ１６は、入力端子２を第１入力ポート１５ａ及び第２入力ポート１５ｂのいずれか一方へ切り替え可能に接続する。第１スイッチ１６は、ＲＦ信号の入力先を第１入力ポート１５ａ及び第２入力ポート１５ｂのいずれか一方へ切り替える。
第１スイッチ１６の切替動作は、制御部８によって制御される。
【００３５】
９０°ハイブリッドカプラ１５は、上述のようにＲＦ信号を第１入力ポート１５ａで受け付ける場合、第１増幅器４への分配信号に対して位相が９０°遅延した分配信号を第２増幅器５へ与える。
また、９０°ハイブリッドカプラ１５は、ＲＦ信号を第２入力ポート１５ｂで受け付ける場合、第２増幅器５への分配信号に対して位相が９０°遅延した分配信号を第１増幅器４へ与える。
【００３６】
よって、９０°ハイブリッドカプラ１５は、ＲＦ信号の入力先が第１スイッチ１６によって切り替えられると、この第１スイッチ１６の切り替えに応じて一方の分配信号及び一方の分配信号に対して遅延した他方の分配信号の出力先（第１増幅器４及び第２増幅器５のいずれか）が切り替わる。
このように本実施形態では、分配器として９０°ハイブリッドカプラ１５を用いたので、簡易な構成で第１増幅器４及び第２増幅器５それぞれに互いに位相が９０°ずれた分配信号を切替可能に分配することができる。
【００３７】
なお、第１増幅器４がキャリア増幅器として動作し、第２増幅器５がピーク増幅器として動作するように設定される場合、第１スイッチ１６は、ＲＦ信号の入力先を第１入力ポート１５ａに切り替える。よって、この場合、第１増幅器４へ与えられる分配信号に対して位相が９０°遅延した分配信号が第２増幅器５へ与えられる。
一方、第１増幅器４がピーク増幅器として動作し、第２増幅器５がキャリア増幅器として動作するように設定される場合、第１スイッチ１６は、ＲＦ信号の入力先を第２入力ポート１５ｂに切り替える。よって、この場合、第２増幅器５へ与えられる分配信号に対して位相が９０°遅延した分配信号が第１増幅器４へ与えられる。
【００３８】
また、９０°ハイブリッドカプラ１５は、第１入力ポート１５ａ及び第２入力ポート１５ｂの内、ＲＦ信号の入力先となっていない（入力端子２に接続されていない）ポートについては、終端する必要がある。
これに対して本実施形態の第１スイッチ１６は、第１出力ポート１５ｃ及び第２入力ポート１５ｂの内、入力端子２との間が開放されているポートを終端する吸収型スイッチにより構成されている。これによって、９０°ハイブリッドカプラ１５において入力端子２との間が開放されているポートは終端される。
【００３９】
合成回路７は、第１増幅器４及び第２増幅器５と出力端子３との間に設けられ、第１増幅器４及び第２増幅器５それぞれの出力を合成する。
合成回路７は、第１増幅器４及び第２増幅器５のいずれか一方の出力が与えられる遅延線路２０と、第１増幅器４の出力に対応して遅延線路２０から出力される遅延信号と第２増幅器５の出力とを合成する第１合成部２１と、第１合成部２１と出力端子３との間のインピーダンス整合を行う第１整合線路２２とを備えている。
【００４０】
さらに、合成回路７は、第２増幅器５の出力に対応して遅延線路２０から出力される遅延信号と第１増幅器４の出力とを合成する第２合成部３１と、第２合成部３１と出力端子３との間のインピーダンス整合を行う第２整合線路３２と、第１整合線路２２及び第２整合線路３２と出力端子３との間に設けられ、出力端子３を第１整合線路２２及び第２整合線路３２のいずれか一方に切り替え可能に接続する第２スイッチ３５とを備えている。
【００４１】
第２スイッチ３５の切替動作は、制御部８によって制御される。
制御部８は、第１スイッチ１６に入力端子２と第１入力ポート１５ａとを接続させる場合、出力端子３と第１整合線路２２とを接続するように第２スイッチ３５を制御する。
第２スイッチ３５が出力端子３と第１整合線路２２とを接続する場合、第２整合線路３２は出力端子３との間が開放される。よってこの場合、第１増幅器４の出力は、遅延線路２０に与えられる。
【００４２】
第１増幅器４の出力が遅延線路２０に与えられると、遅延線路２０からは第１増幅器４の出力に対応した遅延信号が出力される。
遅延線路２０から出力される第１増幅器４の出力に対応した遅延信号は、第１合成部２１に与えられ、同じく第１合成部２１に与えられる第２増幅器５の出力と合成される。
第１合成部２１によって合成された合成出力は、第１整合線路２２に与えられる。
第１整合線路２２に与えられた合成出力は、第１整合線路２２及び第２スイッチ３５を通じて出力端子３に与えられる。
【００４３】
また、制御部８は、第１スイッチ１６に入力端子２と第２入力ポート１５ｂとを接続させる場合、出力端子３と第２整合線路３２とを接続するように第２スイッチ３５を制御する。
第２スイッチ３５が出力端子３と第２整合線路３２とを接続する場合、第１整合線路２２は出力端子３との間が開放される。よってこの場合、第２増幅器５の出力は、遅延線路２０に与えられる。
【００４４】
第２増幅器５の出力が遅延線路２０に与えられると、遅延線路２０からは第２増幅器５の出力に対応した遅延信号が出力される。
遅延線路２０から出力される第２増幅器５の出力に対応した遅延信号は、第２合成部３１に与えられ、同じく第２合成部３１に与えられる第１増幅器４の出力と合成される。
第２合成部３１によって合成された合成出力は、第２整合線路３２に与えられる。
第２整合線路３２に与えられた合成出力は、第２整合線路３２及び第２スイッチ３５を通じて出力端子３に与えられる。
【００４５】
なお、遅延線路２０の線路長、第１整合線路２２の線路長、及び第２整合線路３２の線路長は、ドハティ増幅器１に与えられるＲＦ信号の１／４波長に設定されている。
【００４６】
図２は第２スイッチ３５の一例を示す回路図である。
この第２スイッチ３５は、本実施形態において第１増幅器４及び第２増幅器５のドレイン電圧が例えば２８Ｖといったように比較的高出力である場合に好適に用いることができる。
【００４７】
第２スイッチ３５は、出力端子３に接続された第１端子４１と、第１整合線路２２に接続された第２端子４２と、第２整合線路３２に接続された第３端子４３とを備えている。
また、第２スイッチ３５は、第１端子４１から延びる線路４４と、線路４４の分岐部４４ａから第２端子４２に繋がる第１分岐線路４５と、分岐部４４ａから第３端子４３に繋がる第２分岐線路４６とを備えている。
【００４８】
さらに第２スイッチ３５は、アノード側が分岐部４４ａ側となるように第１分岐線路４５に接続されたダイオード４７と、アノード側が分岐部４４ａ側となるように第２分岐線路４６に接続されたダイオード４８と、ダイオード４７と第２端子４２との間の線路から分岐した分岐路にアノード側が接続されたダイオード４９と、ダイオード４８と第３端子４３との間の線路から分岐した分岐路にアノード側が接続されたダイオード５０とを備えている。ダイオード４９のカソード側は容量素子５７を介して接地されている。また、ダイオード５０のカソード側も容量素子５６を介して接地されている。
なお、容量素子５６，５７は、第２整合線路３２及び第１整合線路２２から与えられるＲＦ信号を選択的に短絡させるために設けられている。
【００４９】
さらに、ダイオード５０のカソード側と容量素子５６との間には、第２スイッチ３５を制御するためのバイアス電圧を印加するための第１バイアス端子５１が接続されている。
また、ダイオード４８と第３端子４３との間の線路、線路４４、ダイオード４７と第２端子４２との間の線路、及びダイオード４９のカソード側と容量素子５７との間にもそれぞれ、第２バイアス端子５２、第３バイアス端子５３、第４バイアス端子５４、及び第５バイアス端子５５が接続されている。
【００５０】
各バイアス端子５１，５２，５３，５４，５５に印加されるバイアス電圧は、下記表のように設定される。
【００５１】
【表１】
2018160756.tif 000003
【００５２】
第２スイッチ３５は、第２端子４２と第１端子４１との間（第１整合線路２２と出力端子３との間）を接続する場合、第２整合線路３２からの信号が第１端子４１側へ通過するのをダイオード４８によって遮断する。また、第２スイッチ３５は、ダイオード５０を介して第２整合線路３２（から与えられる第２増幅器の出力）を短絡させる。
【００５３】
このため、第２整合線路３２からの信号は、第２合成部３１側に向けて反射されるが、第２整合線路３２の線路長が１／４波長とされているので、第２合成部３１からは、第２整合線路３２が繋がっていないように見える。この結果、出力端子３との間が開放されている第２整合線路３２が第１増幅器４の出力に影響を及ぼすのを抑制することができる。
【００５４】
同様に、第２スイッチ３５は、第３端子４３と第１端子４１との間（第２整合線路３２と出力端子３との間）を接続する場合、第１整合線路２２からの信号が第１端子４１側へ通過するのをダイオード４７によって遮断する。また、第２スイッチ３５は、ダイオード４９を介して第１整合線路２２（から与えられる第２増幅器の出力）を短絡させる。
【００５５】
この場合も、第１整合線路２２の線路長が１／４波長とされているので、第１合成部２１からは、第１整合線路２２が繋がっていないように見える。この結果、出力端子３との間が開放されている第１整合線路２２が第２増幅器５の出力に影響を及ばすのを抑制することができる。
【００５６】
このように、第２スイッチ３５は、第１整合線路２２及び第２整合線路３２の内、出力端子３との間が開放されている線路を短絡させる反射型スイッチを構成している。
これにより、第１整合線路２２及び第２整合線路３２の内、出力端子３との間が開放されている線路が第１増幅器４及び第２増幅器５の出力に影響を及ぼすのを抑制することができる。
【００５７】
このように、第２スイッチ３５は、各バイアス端子５１，５２，５３，５４，５５に印加されるバイアス電圧を制御することで、第１端子４１（出力端子３）を第２端子４２（第１整合線路２２）及び第３端子４３（第２整合線路３２）のいずれか一方へ切り替え可能に接続する。
制御部８は、各バイアス端子５１，５２，５３，５４，５５に印加されるバイアス電圧を制御することで、第２スイッチ３５の切り替えに関する制御を行う。
【００５８】
〔ドハティ増幅器の動作について〕
制御部８は、上述したように、第１増幅器４及び第２増幅器５のいずれか一方をＡＢ級に設定すると、他方をＣ級に設定する。
つまり、制御部８は、第１増幅器４をＡＢ級（第１の特性）で動作させ第２増幅器５をＣ級（第２の特性）で動作させる第１パターンと、第１増幅器４をＣ級で動作させ第２増幅器５をＡＢ級で動作させる第２パターンとを切り替えることで第１増幅器４及び第２増幅器５の特性を制御する。
【００５９】
特性がＡＢ級に設定された増幅器は、キャリア増幅器としてＲＦ信号を常に増幅する。また、特性がＣ級に設定された増幅器は、ＲＦ信号の電力がＡＢ級に設定された増幅器の飽和電力に近づいた段階であって所定の値以上となったときにＲＦ信号の増幅を行う。
【００６０】
よって、一方の増幅器がキャリア増幅器としての特性で動作した場合、ピーク増幅器としての特性で動作した場合と比較して動作時間が相対的に長くなる。
これに対して、本実施形態では、第１パターンと第２パターンとを適切に切り替えることで、第１増幅器４及び第２増幅器５の間で動作時間に偏りが生じるのを抑制することができる。よって、第１増幅器４及び第２増幅器５の内の一方だけ動作時間の偏りに起因して先に性能劣化を生じさせるといったことを抑制することができる。
【００６１】
このように、本実施形態のドハティ増幅器１によれば、第１増幅器４をキャリア増幅器として動作させ第２増幅器５をピーク増幅器として動作させる第１パターンと、第１増幅器４をピーク増幅器として動作させ第２増幅器５をキャリア増幅器として動作させる第２パターンと、を切り替えることができるので、第１増幅器４及び第２増幅器５それぞれについて異なる特性で偏りなく動作させることができる。この結果、第１増幅器４及び第２増幅器５の間で性能劣化の到来時期に偏りが生じるのを抑制することができ、より長期に亘って性能を維持し、長寿命化を図ることができる。
【００６２】
図１を参照して、第１増幅器４及び第２増幅器５を第１パターンで動作させる場合、制御部８は、入力端子２と９０°ハイブリッドカプラ１５の第１入力ポート１５ａとを接続するように第１スイッチ１６を制御する。さらに、制御部８は、上述したように、出力端子３と第１整合線路２２とを接続するように第２スイッチ３５を制御する。
【００６３】
図３（ａ）は、第１増幅器４及び第２増幅器５を第１パターンで動作させる場合のドハティ増幅器１の等価回路である。
この場合、入力端子２から与えられるＲＦ信号は、分配回路６によって第１増幅器４と第２増幅器５とに分配される。このとき、第２増幅器５に与えられる分配信号は、９０°ハイブリッドカプラ１５によって第１増幅器４に与えられる分配信号に対して９０°遅延する。
図３（ａ）中、１／４波長線路３６は、９０°ハイブリッドカプラ１５による遅延を表している。
なお、１／４波長線路３６（９０°ハイブリッドカプラ１５）による分配信号の遅延は、第１増幅器４後段に遅延線路２０を設けたことによる位相差を補償している。
【００６４】
合成回路７においては、第１増幅器４の出力に対応して遅延線路２０から出力される遅延信号と第２増幅器５の出力とが第１合成部２１によって合成される。
第１合成部２１によって合成された合成出力は第１整合線路２２に与えられる。
【００６５】
遅延線路２０は、第１整合線路２２側からみたときの第１合成部２１の出力側のインピーダンスが、出力端子３側のインピーダンス（Ｒ０）の１／２（Ｒ０／２）となるようにインピーダンス変換を行う。つまり、ＲＦ信号の電力がキャリア増幅器としての第１増幅器４のみが動作する値の場合、遅延線路２０は、第１増幅器４の負荷が２Ｒ０となるようにインピーダンス変換する。一方、ＲＦ信号の電力が第１増幅器４と第２増幅器５の両方が動作する値の場合、遅延線路２０は、第１増幅器４の負荷及び第２増幅器５の負荷がＲ０となるようにインピーダンス変換する。
【００６６】
第１整合線路２２は、上述のように、第１合成部２１と出力端子３との間のインピーダンス整合を行う。第１整合線路２２に与えられた合成出力は出力端子３に与えられ、増幅されたＲＦ信号として出力される。
【００６７】
図１を参照して、第１増幅器４及び第２増幅器５を第２パターンで動作させる場合、制御部８は、入力端子２と９０°ハイブリッドカプラ１５の第２入力ポート１５ｂとを接続するように第１スイッチ１６を制御する。さらに、制御部８は、上述したように、出力端子３と第２整合線路３２とを接続するように第２スイッチ３５を制御する。
【００６８】
図３（ｂ）は、第１増幅器４及び第２増幅器５を第２パターンで動作させる場合のドハティ増幅器１の等価回路である。
この場合、分配回路６によって第１増幅器４に与えられる分配信号は、９０°ハイブリッドカプラ１５によって第２増幅器５に与えられる分配信号に対して９０°遅延する。
図３（ｂ）中、１／４波長線路３７は、９０°ハイブリッドカプラ１５による遅延を表している。
【００６９】
合成回路７においては、第２増幅器５の出力に対応して遅延線路２０から出力される遅延信号と第１増幅器４の出力とが第２合成部３１によって合成される。
第２合成部３１によって合成された合成出力は第２整合線路３２を通じて出力端子３に与えられ、増幅されたＲＦ信号として出力される。
【００７０】
制御部８は、第１パターンと、第２パターンとを予め設定された切替期間ごとに交互に切り替える。
この場合、制御部８は、第１パターンの期間と、第２パターンの期間とが等しくなるように第１パターンと、第２パターンとを切り替えるので、第１増幅器４及び第２増幅器５それぞれについて、各特性で動作する期間の間に偏りが生じないように制御することができる。
なお、切替期間としては、１日ごとや１週間ごと等に設定してもよいし、数時間ごとといったように、より短期間に設定してもよい。
また、切替期間等の設定が無い場合、制限第１パターンの期間と、第２パターンの期間との差分が小さくなるように第１パターンと、第２パターンとを切り替えるように設定してもよい。
このように、制御部８は、第１パターンの期間と、第２パターンの期間とに基づいて切り替えを行うことができる。
【００７１】
また、制御部８は、無線通信装置（図示省略）から与えられる送受信のタイミングを示すタイミング情報に基づいて、第１増幅器４及び第２増幅器５の特性のパターンに関する切り替えを行う。この送受信のタイミングとは、上記移動体通信システムがＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）を採用している場合、無線通信装置における送信期間と受信期間との切替タイミングである。
【００７２】
制御部８は、パターンの切り替え実行を決定すると、タイミング情報を参照し、受信期間にパターンの切り替えを行う。
ＴＤＤを採用するシステムの無線通信装置では、受信期間においては信号送信を行わない。よって、送信信号を増幅する本実施形態のドハティ増幅器１の第１増幅器４及び第２増幅器５は、ＴＤＤにおける受信期間においては、ＲＦ信号が与えられない。
【００７３】
このように、パターンの切り替えを、第１増幅器４及び第２増幅器５に与えられるＲＦ信号（入力信号）がないときに行うことで、ドハティ増幅器１の出力に影響を与えることなく第１パターンと、第２パターンとの切り替えを行うことができる。
【００７４】
〔第２実施形態について〕
図４は、第２実施形態に係るドハティ増幅器１の構成を示すブロック図である。本実施形態のドハティ増幅器１は、分配回路６に９０°ハイブリッドカプラを用いていない点、及び合成回路７を３つのスイッチを用いて構成した点において第１実施形態と相違している。
【００７５】
分配回路６は、分配器６０と、第３スイッチ６１と、第４スイッチ６２と、遅延線路６３とを備えている。
分配器６０は、入力端子２から与えられるＲＦ信号を第１増幅器４及び第２増幅器５それぞれへ向けた分配信号に分配する。
第３スイッチ６１及び第４スイッチ６２は、分配器６０から与えられる分配信号を第１増幅器４へ導く経路を切り替える機能を有している。
【００７６】
第３スイッチ６１及び第４スイッチ６２は、両スイッチ６１，６２間の経路を遅延線路６３を介した経路及び遅延線路６３を介しない経路のいずれかに選択的に切り替える。両スイッチ６１，６２間の経路が遅延線路６３を介した経路に切り替えられた場合、分配器６０からの分配信号は、遅延線路６３を介することで遅延信号として第１増幅器４へ与えられる。両スイッチ６１，６２間の経路が遅延線路６３を介しない経路に切り替えられた場合、分配器６０からの分配信号は、そのまま第１増幅器４へ与えられる。
【００７７】
また、分配回路６は、第５スイッチ６５と、第６スイッチ６６と、遅延線路６７とを備えている。第５スイッチ６５、第６スイッチ６６、及び遅延線路６７は、上記第３スイッチ６１、第４スイッチ６２、及び遅延線路６３と同様の機能を有している。
つまり、第５スイッチ６５及び第６スイッチ６６の間の経路が遅延線路６７を介した経路に切り替えられた場合、分配器６０からの分配信号は、遅延線路６７を介することで遅延信号として第２増幅器５へ与えられる。第５スイッチ６５及び第６スイッチ６６の間の経路が遅延線路６７を介しない経路に切り替えられた場合、分配器６０からの分配信号は、そのまま第２増幅器５へ与えられる。
【００７８】
合成回路７は、第１増幅器４の後段に第７スイッチ７１を備えるとともに、第２増幅器５の後段に第８スイッチ７２を備えている。
第７スイッチ７１には、遅延線路２０及び第２整合線路３２が接続されている。第７スイッチ７１は、第２整合線路３２に接続されている端子７１ａと、第１増幅器４及び遅延線路２０が接続されている接続端子７１ｂと、開放端子７１ｃとを備えている。第７スイッチ７１は、端子７１ａを接続端子７１ｂ及び開放端子７１ｃのいずれか一方へ切り替え可能に接続する。
【００７９】
また、第８スイッチ７２には、遅延線路２０及び第１整合線路２２が接続されている。第８スイッチ７２は、第１整合線路２２に接続されている端子７２ａと、第２増幅器５及び遅延線路２０が接続されている接続端子７２ｂと、開放端子７２ｃとを備えている。第８スイッチ７２は、端子７２ａを接続端子７２ｂ及び開放端子７２ｃのいずれか一方へ切り替え可能に接続する。
【００８０】
第７スイッチ７１及び第８スイッチ７２には、端子７１ａ及び端子７２ａと接続されない端子を開放状態とする開放反射型のスイッチが用いられている。
【００８１】
各スイッチ６１，６２，６５，６６，７１，７２は、制御部８によって制御される。
第１増幅器４及び第２増幅器５を第１パターンで動作させる場合、制御部８は、第３スイッチ６１及び第４スイッチ６２の間の経路について遅延線路６３を介しない経路に切り替えさせ、第５スイッチ６５及び第６スイッチ６６の間の経路について遅延線路６７を介した経路に切り替えさせる。
また、さらに制御部８は、この場合、第７スイッチ７１に端子７１ａと開放端子７１ｃとを接続させ、第８スイッチ７２に端子７２ａと接続端子７２ｂとを接続させ、さらに第２スイッチ３５に出力端子３と第１整合線路２２とを接続させる。この場合、接続端子７２ｂが第１合成部を構成する。
これによって、本実施形態のドハティ増幅器１は、図３（ａ）に示す等価回路を構成する。
【００８２】
一方、第１増幅器４及び第２増幅器５を第２パターンで動作させる場合、制御部８は、第３スイッチ６１及び第４スイッチ６２の間の経路について遅延線路６３を介した経路に切り替えさせ、第５スイッチ６５及び第６スイッチ６６の間の経路について遅延線路６７を介しない経路に切り替えさせる。
また、さらに制御部８は、第７スイッチ７１に端子７１ａと接続端子７１ｂとを接続させ、第８スイッチ７２に端子７２ａと開放端子７２ｃとを接続させ、さらに第２スイッチ３５に出力端子３と第２整合線路３２とを接続させる。この場合、接続端子７１ｂが第２合成部を構成する。
これによって、本実施形態のドハティ増幅器１は、図３（ｂ）に示す等価回路を構成する。
【００８３】
以上のように、本実施形態のドハティ増幅器１においても、第１パターンと、第２パターンとを切り替えることができる。
【００８４】
〔第３実施形態について〕
図５は、第３実施形態に係るドハティ増幅器１の構成を示すブロック図である。本実施形態のドハティ増幅器１は、第１増幅器４及び第２増幅器５の温度を測定するための温度センサ７５，７６を備えている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００８５】
温度センサ７５，７６のセンサ出力は、制御部８に与えられる。
制御部８は、与えられたセンサ出力に基づいて第１増幅器４及び第２増幅器５の温度情報を取得し、この温度情報に基づいてパターンの切り替えを行う機能を有している。
【００８６】
第１増幅器４及び第２増幅器５は、通電時の温度上昇によって経時的な性能劣化が生じる。キャリア増幅器として動作する増幅器は常時動作するので、ピーク増幅器として動作する増幅器よりも温度上昇する期間が長期になる傾向がある。
このため制御部８は、例えば、ドハティ増幅器１の動作中に、第１増幅器４及び第２増幅器５の温度が予め設定された閾値以上となった期間を積算し、この期間が等しくなるように、パターンの切り替えを行う。
これにより、第１増幅器及び第２増幅器の間で、発熱に起因する経時的な性能劣化の到来時期に偏りが生じるのを抑制することができる。
【００８７】
なお、温度情報のみに基づいて切り替え制御を行った場合に、第１パターンでの期間と、第２パターンでの期間との間に極端な偏りが生じる場合には、上記第１実施形態にて示した予め設定された切替期間を併用してパターンの切り替えを行ってもよい。
【００８８】
〔その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
上記各実施形態では、キャリア増幅器及びピーク増幅器をそれぞれ１つずつ備えたドハティ増幅器１の場合を例示したが、３つ以上の増幅器を用いたドハティ増幅器に対しても上記実施形態は適用可能である。
また、ドハティ増幅器に限らず、複数の増幅器を用いる構成を採る電力増幅器に対しても上記実施形態は適用可能である。
【００８９】
また、上記各実施形態において示した分配回路６及び合成回路７は一例であり、第１パターンと第２パターンとの切り替えに伴って適切にＲＦ信号を分配、合成することができれば他の構成としてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、制御部８が、送受信のタイミングを示すタイミング情報に基づいて第１増幅器４及び第２増幅器５の特性のパターンに関する切り替えを行う場合を例示したが、第１増幅器４及び第２増幅器５に与えられる入力信号がないときにパターンの切り替えを行えばよいので、例えば、無線通信装置を再起動した直後等に行うこともできる。また、予め送信情報の割り当てがなく送信すべき信号がないタイミングを把握しておき、そのタイミングでパターンの切り替えを行うこともできる。
【００９１】
本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９２】
１  ドハティ増幅器
２  入力端子
３  出力端子
４  第１増幅器
５  第２増幅器
６  分配回路
７  合成回路
８  制御部
１１  第１電源
１２  第２電源
１５  ９０°ハイブリッドカプラ
１５ａ  第１入力ポート
１５ｂ  第２入力ポート
１５ｃ  第１出力ポート
１５ｄ  第２出力ポート
１６  第１スイッチ
２０  遅延線路
２１  第１合成部
２２  第１整合線路
３１  第２合成部
３２  第２整合線路
３５  第２スイッチ
３６  １／４波長線路
３７  １／４波長線路
４１  第１端子
４２  第２端子
４３  第３端子
４４  線路
４４ａ  分岐部
４５  第１分岐線路
４６  第２分岐線路
４７  ダイオード
４８  ダイオード
４９  ダイオード
５０  ダイオード
５１  第１バイアス端子
５２  第２バイアス端子
５３  第３バイアス端子
５４  第４バイアス端子
５５  第５バイアス端子
５６  容量素子
５７  容量素子
６０  分配器
６１  第３スイッチ
６２  第４スイッチ
６３  遅延線路
６５  第５スイッチ
６６  第６スイッチ
６７  遅延線路
７１  第７スイッチ
７１ａ  端子
７１ｂ  接続端子
７１ｃ  開放端子
７２  第８スイッチ
７２ａ  端子
７２ｂ  接続端子
７２ｃ  開放端子
７５，７６  温度センサ
【図１】
2018160756.tif 000004
【図２】
2018160756.tif 000005
【図３】
2018160756.tif 000006
【図４】
2018160756.tif 000007
【図５】
2018160756.tif 000008