(57)【要約】【課題】  従来のドハティ増幅器に比べて高い効率が得られ、更に小型化及び低コスト化を図る高周波電力増幅器を提供する。【解決手段】  キャリア増幅回路４の出力をインピーダンス変換するλ／４伝送線路６１に近接して、λ／４伝送線路６１から電磁結合により２次高調波を抽出するλ／８伝送線路１０１を設け、λ／８伝送線路１０１の一端と、分配器２とキャリア増幅回路４の入力端との間の点とを接続する線路上に、抽出された２次高調波の位相を調整する可変位相器１０２と、２次高調波のレベルを調整する可変増幅器１０３と、位相とレベルが調整された２次高調波をキャリア増幅回路の入力信号に合わせてインピーダンス変換する整合回路１０４とを直列に接続し、λ／８伝送線路１０１で電磁結合により２次高調波を取り出して、適切な位相及びレベルに調整して整合をとった上でキャリア増幅回路の入力に注入する高周波電力増幅器である。【選択図】        図４
2011040869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＢ級で動作する第１の増幅素子を有するキャリア増幅回路と、
Ｂ級又はＣ級で動作する第２の増幅素子を有するピーク増幅回路と、
入力された基本波信号を前記キャリア増幅回路と前記ピーク増幅回路とに分配する分配器と、
前記キャリア増幅回路の出力をインピーダンス変換する、基本波の１／４波長の電気長を備えた第１の伝送線路とを備え、
前記第１の伝送線路の出力と前記ピーク増幅回路の出力を合成して出力する高周波電力増幅器であって、
前記第１の伝送線路に近接して、前記第１の伝送線路から電磁結合により基本波の２次高調波を抽出する、基本波の１／８波長の電気長を備えた第２の伝送線路を設け、
前記第２の伝送線路の一方の端部と、前記分配器と前記キャリア増幅回路の入力端との間の点とを接続する線路上に、
前記第２の伝送線路から抽出された２次高調波の位相を調整する可変位相器と、前記２次高調波のレベルを調整する可変増幅器と、位相とレベルが調整された２次高調波を前記キャリア増幅回路の入力信号に合わせてインピーダンス変換する整合回路とを直列に接続したことを特徴とする高周波電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を増幅する高周波電力増幅器に係り、特にドハティ増幅器の電力変換効率を向上させると共に、小型化を図ることができる高周波電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
送信用電力増幅器は、高周波信号を所要の送信出力に増幅するものであり、ほとんどの無線機において最も多くの電力を消費する部分である。
電力増幅器が消費する電力は、高周波出力に変換されるだけでなく、内部損失となる熱として放出される。
そのため、発熱量を低減して消費電力の低減や信頼性の向上を図るために、電力増幅器の電力変換効率を上げて、無駄な内部損失を抑えることが要求されている。
この要求に応えるために、種々の高効率動作方式を取り入れた増幅器があり、例えばＦ級増幅器がある。
【０００３】
［従来のＦ級増幅器：図５］
従来のＦ級増幅器について図５（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）（ｂ）は従来のＦ級増幅器の構成を示す概略構成ブロック図である。
図５（ａ）に示すように、従来のＦ級増幅器は、入力端子１１０と、出力端子１２０と、入力整合回路１３０と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）１４０と、出力整合回路１５０と、高調波反射回路１６０とから構成される。
【０００４】
入力整合回路１３０は、入力信号において、ＦＥＴ１４０の入力インピーダンスと特性インピーダンスＺ0とのインピーダンス整合を実現するためのインピーダンス変換回路である。
また、出力整合回路１５０は、基本波周波数ｆ0において、ＦＥＴ１４０の出力インピーダンスと特性インピーダンスＺ0とのインピーダンス整合を実現するためのインピーダンス変換回路である。
【０００５】
ＦＥＴ１４０は入力された信号を増幅して出力する能動素子であり、ゲート端子に入力信号が印加され、ソース端子は接地されている。尚、能動素子としては、ＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタや電子管を用いてもよい。
高調波反射回路１６０は、ＦＥＴ１４０のドレイン端子に接続され、基本波周波数及び奇数次高調波周波数に対して開放し、且つ偶数次高調波周波数に対して短絡となるインピーダンス特性を備えている。したがって、ＦＥＴ１４０の出力端子（ドレイン端子）における負荷のインピーダンス周波数特性は、基本波周波数で整合、偶数次高調波周波数で短絡、奇数次高調波周波数で開放となる。
【０００６】
そして、入力信号は、入力端子１１０から入力整合回路１３０を介してＦＥＴ１４０のゲート端子に入力される。ＦＥＴ１４０で増幅された信号は、ドレイン端子から出力整合回路１５０を介して出力端子１２０に取り出される。また、ＦＥＴ１４０で発生した奇数次高調波は、高調波反射回路１６０で反射されてＦＥＴ１４０に入力され、更に増幅される。
【０００７】
［Ｆ級増幅器における電圧及び電流の波形：図６］
次に、Ｆ級増幅器における電圧及び電流の理論上の波形について図６用いて説明する。図６は、Ｆ級増幅器における電圧及び電流の理論上の波形図である。
図６に示すように、図５（ａ）に示した増幅器のＦＥＴ１４０をＢ級バイアス条件で動作させて基本波周波数の正弦波を入力すれば、理論上、ドレイン端子とソース端子との間の電圧の時間波形は、基本波と奇数次高調波成分のみを有する矩形波となる。
また、ドレイン端子とソース端子との間の電流の時間波形は、基本波と偶数次高調波成分のみを有する半波形となる。
【０００８】
このときのＦＥＴ１４０の動作としては、ドレイン電流が流れているときにドレイン電圧がゼロとなり、逆にドレイン電圧が印加されているときにドレイン電流がゼロとなるので、ドレイン端子とソース端子間の消費電力を常にゼロの状態にすることができる。
すなわち、図６のように電圧及び電流の時間波形が重なっていない状態では、ＦＥＴ１４０で消費する電力をゼロにすることができ、内部損失を抑えることができる。これがＦ級増幅器の理論である。
【０００９】
更に、上述したＦ級増幅器とは逆に、基本波周波数で整合、偶数次高調波周波数で開放、奇数次高調波周波数で短絡となり、図６の波形とは逆の波形が得られる増幅器もある。このような増幅器では、高調波反射回路は偶数次の高調波を反射する。この場合にも、ドレイン電流が流れているときにドレイン電圧がゼロとなり、逆にドレイン電圧が印加されているときにドレイン電流がゼロとなるので、同様にドレイン端子とソース端子間の消費電力を常にゼロの状態にすることができる。
【００１０】
ところで、パッケージの外に高調波反射回路を挿入した高周波帯のＦ級増幅器を構成する場合には、基本波周波数だけでなく、２次高調波周波数においても、ＦＥＴパッケージ、ワイヤボンディングその他の影響によるリアクタンスや、ＦＥＴチップ自身のインピーダンスの存在を考慮した回路構成が必要になる。
【００１１】
２次高調波周波数を利用して、ＦＥＴやそのパッケージの存在に起因する各種の浮遊リアクタンスの影響を回避し、効率の向上を図るＦ級増幅器（従来の別のＦ級増幅器）がある。
２次高調波周波数を利用して効率の向上を図るＦ級増幅器について図５（ｂ）を用いて説明する。
図５（ｂ）に示すように、従来の別のＦ級増幅器は、入力端子１１０と、出力端子１２０と、入力整合回路１３０と、ＦＥＴ１４０と、出力整合回路１５０と、高調波反射回路１６０とから構成される。
高調波反射回路１６０は、出力整合回路１５０と出力端子１２０との間に並列に接続された終端回路であり、入力信号の周波数に対して高入力インピーダンスで、且つその２次高調波周波数に対して低入力インピーダンスである。
【００１２】
入力整合回路１３０は、入力信号の周波数とその２次高調波周波数の両方に対して、ＦＥＴ１４０の入力インピーダンスと共役整合するインピーダンス特性を備えている。
出力整合回路１５０は、入力信号の周波数とその２次高調波周波数の両方に対して、ＦＥＴ１４０の出力インピーダンスと共役整合するインピーダンス特性を備えている。これらの点が図５（ａ）に示した増幅器とは異なっている。
そして、終端にある高調波反射回路１６０で、ＦＥＴ１４のドレイン端子に発生した２倍波信号（２次高調波）をＦＥＴ１４０に反射させることにより、電圧波形を矩形波に近づけ、高効率動作に必要なスイッチング動作を容易に実現できるものである。
【００１３】
［ドハティ増幅器：図７］
また、従来の高効率を図る増幅器としては、ドハティ増幅器がある。
従来のドハティ増幅器の構成について図７を用いて説明する。図７は、従来のドハティ増幅器の構成を示す構成ブロック図である。
図７に示すように、従来のドハティ増幅器は、入力端子１と、分配器２と、移相器３と、キャリア増幅回路４と、ピーク増幅回路５と、ドハティ合成部６と、λ／４伝送線路７と、出力端子８とから構成されている。
【００１４】
更に、キャリア増幅回路４は、入力整合回路４１と、ＦＥＴ４２と、出力整合回路４３とから構成され、ピーク増幅回路５は、入力整合回路５１と、ＦＥＴ５２と、出力整合回路５３とから構成されている。
また、ドハティ合成部６は、λ／４伝送線路６１と、合成点６２とを備えている。
【００１５】
そして、入力端子１から入力された信号は、分配器２で分配され、その一方はキャリア増幅回路４に入力されて、ＦＥＴ４２で増幅され、出力整合回路４３を介してλ／４伝送線路６１でインピーダンス変換される。
【００１６】
分配器２で分配されたもう一方の信号は、移相器３で位相をキャリア増幅回路４に合わせて調整された後、ピーク増幅回路５に入力され、ＦＥＴ５２で増幅されて出力整合回路５３でインピーダンス変換されて出力される。
【００１７】
合成点６２ではλ／４伝送線路６１からの出力とピーク増幅回路５からの出力が合成され、更にλ／４伝送線路７で出力負荷９に整合するためインピーダンス変換されて出力端子８から出力され、出力負荷９に接続される。
【００１８】
キャリア増幅回路４のＦＥＴ４２はＡＢ級にバイアスされ、ピーク増幅回路５のＦＥＴ５２はＢ級又はＣ級にバイアスされている。そのため、入力レベルが低くＦＥＴ５２が動作しない内はＦＥＴ４２が単独で動作する。そして、ＦＥＴ４２が飽和領域に入る、つまりＦＥＴ４２の線形性が崩れ始めると、ＦＥＴ５２が動作し始め、ＦＥＴ５２の出力が負荷に供給され、ＦＥＴ４２と共に負荷を駆動する。これにより、ドハティ増幅器では、出力レベルが最大出力レベルよりも低い場合でも、高い効率が得られるものである。
尚、ドハティ増幅器に高調波反射回路を用いて一層の高効率を図ることは周知の技術である。
【００１９】
［先行技術文献］
尚、高効率化を図る増幅器に関する先行技術としては、特開２００５−２０４２０８号公報（特許文献１）がある。
特許文献１には、増幅対象となる基本波信号に対する奇数次の高調波信号を発生させ、当該奇数次の高調波信号を増幅対象となる基本波信号と合成して矩形波信号を生成し、矩形波信号を能動素子により増幅し、当該能動素子の出力端から負荷側を見た場合における奇数次の高調波信号に対するインピーダンスの値を無限大とすると共に、偶数次の高調波信号に対するインピーダンスの値をゼロとするようにして、高効率化を実現できる増幅器が記載されている。
【００２０】
【特許文献１】特開２００５−２０４２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、従来のドハティ増幅器に高調波反射回路を組み合わせた増幅器においても、出力レベルが低いと高調波の出力レベルが低下し、効率向上の効果が小さくなるという問題点があった。
【００２２】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、従来のドハティ増幅器に比べて高い効率が得られ、更に小型化及び低コスト化を図る高周波電力増幅器を提供することを目的とする。
【００２３】
尚、上記特許文献１では、奇数次高調波を増幅器入力に注入することは記載されているが、偶数次高周波を注入することは記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、ＡＢ級で動作する第１の増幅素子を有するキャリア増幅回路と、Ｂ級又はＣ級で動作する第２の増幅素子を有するピーク増幅回路と、入力された基本波信号をキャリア増幅回路とピーク増幅回路とに分配する分配器と、キャリア増幅回路の出力をインピーダンス変換する、基本波の１／４波長の電気長を備えた第１の伝送線路とを備え、第１の伝送線路の出力とピーク増幅回路の出力を合成して出力する高周波電力増幅器であって、第１の伝送線路に近接して、第１の伝送線路から電磁結合により基本波の２次高調波を抽出する、基本波の１／８波長の電気長を備えた第２の伝送線路を設け、第２の伝送線路の一方の端部と、分配器とキャリア増幅回路の入力端との間の点とを接続する線路上に、第２の伝送線路から抽出された２次高調波の位相を調整する可変位相器と、２次高調波のレベルを調整する可変増幅器と、位相とレベルが調整された２次高調波をキャリア増幅回路の入力信号に合わせてインピーダンス変換する整合回路とを直列に接続したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＡＢ級で動作する第１の増幅素子を有するキャリア増幅回路と、Ｂ級又はＣ級で動作する第２の増幅素子を有するピーク増幅回路と、入力された基本波信号をキャリア増幅回路とピーク増幅回路とに分配する分配器と、キャリア増幅回路の出力をインピーダンス変換する、基本波の１／４波長の電気長を備えた第１の伝送線路とを備え、第１の伝送線路の出力とピーク増幅回路の出力を合成して出力する高周波電力増幅器であって、第１の伝送線路に近接して、第１の伝送線路から電磁結合により基本波の２次高調波を抽出する、基本波の１／８波長の電気長を備えた第２の伝送線路を設け、第２の伝送線路の一方の端部と、分配器とキャリア増幅回路の入力端との間の点とを接続する線路上に、第２の伝送線路から抽出された２次高調波の位相を調整する可変位相器と、２次高調波のレベルを調整する可変増幅器と、位相とレベルが調整された２次高調波をキャリア増幅回路の入力信号に合わせてインピーダンス変換する整合回路とを直列に接続した高周波電力増幅器としているので、第２の伝送線路において、第１の伝送線路から電磁結合により２次高調波を取り出し、適切な位相及びレベルに調整して整合をとった上でキャリア増幅回路の入力に注入することができ、２次高調波注入により増幅器全体の効率を向上させることができると共に、高調波発生器を不要として、簡易な構成で装置の小型化及び低コスト化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】２倍波注入型ドハティ増幅器のブロック構成図である。
【図２】図１に示した２倍波注入型ドハティ増幅器における２倍波発生回路２０の構成を示す構成ブロック図である。
【図３】基本波に２次高調波を注入した場合のドレイン電流を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る２倍波注入型ドハティ増幅器の構成ブロック図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は従来のＦ級増幅器の構成を示す概略構成ブロック図である。
【図６】Ｆ級増幅器における電圧及び電流の理論上の波形図である。
【図７】従来のドハティ増幅器の構成を示す構成ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る高周波電力増幅器は、ドハティ増幅器において、キャリア増幅回路からの出力信号についてピーク増幅器からの出力と整合をとるドハティ合成部のλ／４伝送線路に近接してλ／８伝送線路を設け、λ／８の一端に終端抵抗を接続し、他端とキャリア増幅回路の入力とを接続する線路上に、可変位相器と、可変増幅器と、整合回路とを直列に接続したものであり、λ／８伝送線路において、λ／４伝送線路から電磁結合により２次高調波を取り出し、適切な位相及びレベルに調整して整合をとった上でキャリア増幅回路の入力に注入することができ、簡易な構成で２次高調波をキャリア増幅器の入力に注入して２次高調波のレベルを増大させ、電圧電流波形の重なりを減らして増幅器全体の効率を向上させることができるものである。
【００２８】
［２倍波注入型ドハティ増幅器：図１］
本発明の実施の形態について説明する前に、発明者らによって提案されている、２次高調波を注入することによって効率の向上を図るドハティ増幅器（２倍波注入型ドハティ増幅器）について図１を用いて説明する。図１は、２倍波注入型ドハティ増幅器のブロック構成図である。
図１に示すように、２倍波注入型ドハティ増幅器は、図７に示した従来のドハティ増幅器の構成に、入力端子２１からの入力信号を分配する分配器２２と、２次高調波を発生する２倍波発生回路２０と、２倍波注入端子１１と、発生した２次高調波波を基本波に整合させる整合回路１０とを加えた構成である。
従来のドハティ増幅器に相当する部分の構成及び動作は、上述したものと同じであるため、説明を省略する。
【００２９】
２倍波注入型ドハティ増幅器は、２次高調波をキャリア増幅回路４の入力に注入することで、Ｆ級増幅器と同様に電圧電流波形の重なりを減らして効率向上を図るものである。
更に、キャリア増幅回路４のＦＥＴ４２と出力整合回路４３の間、若しくは出力整合回路４３の出力段に、２次高調波を反射するインピーダンス特性を有する高調波反射回路を備えた構成としてもよい。
【００３０】
［２倍波注入ドハティ増幅器の動作：図１］
上記２倍波注入型ドハティ増幅器の動作について図１を用いて説明する。
入力端子２１から入力された基本波信号は、分配器２２によってドハティ増幅器入力端子１と２倍波発生回路２０とに分配され、２倍波発生回路２０で基本波信号の２倍の周波数を持つ２次高調波が生成される。生成された２次高調波は、２倍波注入端子１１を介して整合回路１０に入力されて基本波に整合され、ドハティ増幅器のキャリア増幅回路４の入力に注入される。
【００３１】
分配器２２で分配されたもう一方の基本波信号は、ドハティ増幅器の入力端子１に入力され、分配器２で分配される。分配された一方の基本波信号は、合成点において、整合回路１０からの２次高調波と合成され、キャリア増幅回路４に入力される。キャリア増幅回路４に入力された信号は増幅されてλ／４伝送線路６１を介して合成点６２に入力される。
分配器２で分配された他方の基本波信号は、移相器３を経てピーク増幅回路５に入力されて、増幅され、合成点６２に入力される。
そして、合成点６２において合成後、λ／４伝送線路７を経て出力端子８から出力抵抗９に出力される。
【００３２】
［２倍波発生回路２０の構成：図２］
２倍波発生回路２０の構成について図２を用いて説明する。図２は、図１に示した２倍波注入型ドハティ増幅器における２倍波発生回路２０の構成を示す構成ブロック図である。
２倍波発生回路２０は、２次高調波を発生する回路であり、図２に示すように、高調波発生器２３と、増幅器２４と、可変位相器２５と、可変減衰器２６とを備えている。
【００３３】
また、図１に示したように、入力端子２１から入力された基本波を分配する分配器２２を備えており、分配器２２で分配された一方の基本波信号は、遅延されてドハティ増幅器入力端子１に入力され、他方の基本波信号は２倍波発生回路２０に入力される。
【００３４】
高調波発生器２３は、分配器２２で分配された基本波から高調波を発生するものであり、ここでは２次高調波を発生するものとしている。
高調波発生器２３の具体的な構成としては、例えば、入力端子と、入力整合回路と、ダイオードと、出力整合回路と、出力端子とが直列に接続された構成がある。ダイオードの代わりにＦＥＴ等でもよい。
【００３５】
増幅器２４は、高調波発生器２３で発生した２次高調波を増幅する。
可変位相器２５は、２次高調波の位相を調整する。
可変減衰器２６は、２次高調波の振幅を調整する。
尚、可変位相器２５及び可変減衰器２６から成る部分は、発生した２次高調波のベクトル調整を行うベクトル調整器に相当し、高調波発生器２３、増幅器２４、可変位相器２５、可変減衰器２６の配列順が変わっても構わない。
【００３６】
可変位相器２５及び可変減衰器２６では、高調波発生器２３で発生した２次高調波の位相及び振幅を、キャリア増幅回路４で発生する２次高調波の位相及び振幅との関係が最適となるよう調整すると共に、基本波と２次高調波との位相のずれ及び振幅レベルの比が最適となるよう調整するものである。これにより、キャリア増幅回路４で必要な２次高調波の出力レベル及び位相を正確に調整でき、キャリア増幅回路４における増幅動作を高効率で行うことができるものである。
【００３７】
また、図１の２倍波注入型ドハティ増幅器では、発生する高調波の中でもレベルが高い２次高調波に着目して、キャリア増幅回路６の入力に２次高調波を注入しているので、効率向上の効果が大きくなるものである。
【００３８】
［２次高調波を注入したドレイン電流：図３］
次に、基本波に２次高調波を注入した場合のドレイン電流について図３を用いて説明する。図３は、基本波に２次高調波を注入した場合のドレイン電流を示す説明図である。
図３に示すように、入力電圧として基本波のみをトランジスタに入力した場合（２次高調波注入なし）に出力されるドレイン電流の波形に比べて、２次高調波を注入した場合には、電流が流れる期間が短くなり、Ｆ級増幅器における偶数次高調波周波数を短絡した波形のようになる。
【００３９】
基本波のみの入力では、トランジスタから出力される高調波のレベルが低く波形の形状変化が少ないが、２次高調波を注入することで、ドレイン電圧とドレイン電流との重なりを小さくして効率向上を図るものである。
また、基本波の入力レベルが低い時にはドレイン電流が少なく、相互コンダクタンスは小さいのでゲインは低いが、２次高調波を注入することにより、ドレイン電流が多く流れ、相互コンダクタンスが大きくなり、ゲインが向上する。
【００４０】
［実施の形態に係る２倍波注入型ドハティ増幅器：図４］
次に、本発明の実施の形態に係る高周波電力増幅器である２倍波注入型ドハティ増幅器について図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る２倍波注入型ドハティ増幅器の構成ブロック図である。
実施の形態に係る２倍波注入型ドハティ増幅器（本増幅器）は、図１に示した２倍波注入型ドハティ増幅器に比べて、装置の小型化及び低コスト化を可能とするものである。
【００４１】
図４に示すように、本増幅器は、図７に示した従来のドハティ増幅器と同様の部分として、入力端子１と、分配器２と、移相器３と、キャリア増幅回路４と、ピーク増幅回路５と、ドハティ合成部６と、λ／４伝送線路７と、出力端子８と、出力抵抗９とを備えており、本増幅器の特徴部分として、λ／８伝送線路１０１と、終端抵抗１０２と、可変位相器１０３と、可変増幅器１０４と、２倍波注入端子１１と、整合回路１０とを備えている。
従来のドハティ増幅器と同様の部分については、ここでは説明を省略する。
尚、λ／４伝送線路７は、請求項に記載した「第１の伝送線路」に相当し、λ／８伝送線路は、「第２の伝送線路」に相当している。
【００４２】
本増幅器の特徴部分について説明する。
λ／８伝送線路１０１は、基本波をλとするとλ／８の長さの電気長を備えた伝送線路である。
特に、本増幅器の特徴として、λ／８伝送線路１０１は、ドハティ増幅器のドハティ合成部６に設けられたλ／４伝送線路６１に近接してλ／４伝送線路６１に平行に設置されている。そして、λ／４伝送線路６１にキャリア増幅回路４のＦＥＴ４２で発生した２次高調波が流れることにより、λ／８伝送線路１０１には電磁結合によって２次高調波が抽出されるものである。２次高調波は、λ／８伝送線路の、λ／４伝送線路６１の入力端に近い方の端部から取り出される。
【００４３】
また、λ／８伝送線路１０１の長さを調整することにより、取り出される２次高調波の周波数特性を調整することができるものである。
更に、λ／４伝送線路６１とλ／８伝送線路１０１との間隔は、結合の強さに応じて適宜調節して適切なレベルの２次高調波を抽出することが可能である。
【００４４】
終端抵抗１０２は、λ／８伝送線路の両端の内、λ／４伝送線路６１の出力端に近い方の端部に接続されており、終端抵抗１０２の他端は接地されている。
【００４５】
可変位相器１０３は、λ／８伝送線路で抽出された２次高調波の位相を調整する。具体的には、可変位相器１０３は、ダイオード等で構成され、キャリア増幅回路４で発生する２次高調波に応じて注入する２次高調波の位相が最適となるよう調整する。
【００４６】
可変増幅器１０４は、位相が調整された２次高調波を増幅する。具体的には、可変増幅器１０４は、トランジスタやＦＥＴ等で構成され、電源電圧を可変することにより２次高調波の出力電力を調整する。ここでは、可変増幅器１０４は、キャリア増幅回路４で発生する２次高調波のレベルに応じて、注入する２次高調波のレベルが最適となるよう、２次高調波のレベルを調整する。
【００４７】
２次高調波入力端子１１は、２次高調波をドハティ増幅器に入力する。
整合回路１０は、２次高調波をインピーダンス変換して、キャリア増幅回路４の入力側に整合させるものである。
２次高調波入力端子１１と整合回路１０は、図１に示した２倍波注入型ドハティ増幅器と同じ部分である。
【００４８】
［本増幅器の動作：図４］
本増幅器の動作について図４を用いて説明する。
本増幅器では、入力端子１から入力された基本波信号は、分配器２でキャリア増幅回路４とピーク増幅回路５に分配され、各増幅回路で増幅される。このとき、２次高調波が発生する。
キャリア増幅回路４で増幅された信号は、λ／４伝送線路６１に入力され、合成点６２に入力され、合成点６２においてピーク増幅回路５で増幅された信号と合成される。そして、合成信号は、λ／４伝送線路７を介して出力端子８から出力抵抗９に出力される。
【００４９】
ここで、λ／４伝送線路６１に近接して設置されたλ／８伝送線路１０１において、λ／４伝送線路６１を通る２次高調波を電磁結合により抽出し、λ／４伝送線路６１の入力端に近い端子から２次高調波を取り出す。
取り出された２次高調波は、可変位相器１０３で位相を調整され、可変増幅器でレベルを調整されて、２倍波入力端子１１から整合回路１０に入力される。
位相及びレベルを調整された２次高調波は、整合回路１０でキャリア増幅回路４の入力に合わせて整合され、キャリア増幅回路４の入力信号に合成される。
【００５０】
これにより、本増幅器では、高調波発生器を設けなくても簡易な伝送線路で２次高調波を生成してキャリア増幅器４に注入することができ、ドハティ増幅器の効率を向上させ、更に、部品点数を削減して装置の小型化及び低コスト化を図ることができるものである。
【００５１】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る高周波電力増幅器によれば、ドハティ増幅器において、キャリア増幅回路４からの出力信号をインピーダンス変換するλ／４伝送線路６１に近接して、λ／８伝送線路１０１を設け、λ／８伝送線路１０１の両端の内、λ／４伝送線路６１の入力端に近い端子から電磁結合によって基本波の２倍の周波数を備えた２次高調波を取り出して、可変位相器１０３で位相を調整し、可変増幅器１０４でレベルを調整し、整合回路１０でキャリア増幅回路４の入力に整合させて、キャリア増幅回路４の入力に合成する高周波電力増幅器としているので、ドハティ増幅器の効率向上に要する２次高調波を、高調波発生器を用いることなく簡易な伝送線路１０１によってλ／４伝送線路６１から電磁結合により取り出して、位相及びレベルを最適に調整してキャリア増幅回路４の入力に注入することができ、ドハティ増幅器の効率を向上させ、更に装置の小型化及び低コスト化を図ることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、ドハティ増幅器の電力変換効率を向上させると共に、小型化を図ることができる高周波電力増幅器に適している。
【符号の説明】
【００５３】
１…ドハティ増幅器入力端子、  ２…分配器、  ３…移相器、  ４…キャリア増幅回路、  ５…ピーク増幅回路、  ６…ドハティ合成部、  ７…λ／４伝送線路、  ８…出力端子、  ９…出力負荷、  １０…整合回路、  １１…２倍波入力端子、  ２０…２倍波発生回路、  ２１…入力端子、  ２２…分配器、  ２３…高調波発生器、  ２４…増幅器、  ２５…可変位相器、  ２６…可変減衰器、  ４１，５１…入力整合回路、  ４２，５２…ＦＥＴ、  ４３，５３…出力整合回路、  ６１…λ／４伝送線路、  ６２…合成点、  １０１…λ／８伝送線路、  １０２…終端抵抗、  １０３…可変位相器、  １０４…可変増幅器、  １１０…入力端子、  １２０…出力端子、  １３０…入力整合回路、  １４０…ＦＥＴ、  １５０…出力整合回路、  １６０…高調波反射回路
【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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