(57)【要約】【課題】ＡＭ−ＰＭ特性を線形化して、十分に歪みを低減することができる小型の高効率増幅器を得ることを目的とする。【解決手段】キャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入されている可変電気長線路５と、ピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されている可変電気長線路６と、増幅対象のＲＦ信号の包絡線を検波する検波器８とを設け、電圧制御型電圧電源９が検波器８により検波された包絡線に基づいて可変電気長線路５，６の電気長を制御する。【選択図】図１
2015220680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅対象の無線周波数信号の電力を分配する電力分配手段と、
前記電力分配手段により電力が分配された一方の無線周波数信号を増幅するキャリア増幅器と、
前記電力分配手段により電力が分配された他方の無線周波数信号のピーク成分を増幅するピーク増幅器と、
前記キャリア増幅器により増幅された無線周波数信号の電力と前記ピーク増幅器によりピーク成分が増幅された無線周波数信号の電力とを合成する電力合成手段と、
前記キャリア増幅器の入力側又は出力側の信号線に挿入されている第１の可変電気長線路と、
前記ピーク増幅器の入力側又は出力側の信号線に挿入されている第２の可変電気長線路と、
前記増幅対象の無線周波数信号の包絡線を検波する包絡線検波手段と、
前記包絡線検波手段により検波された包絡線に基づいて前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御する制御回路と
を備えた高効率増幅器。
【請求項２】
前記制御回路は、前記包絡線検波手段により検波された包絡線に基づいて、前記増幅対象の無線周波数信号の電力と、前記電力合成手段により合成された無線周波数信号の電力との位相が一致するように、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御することを特徴とする請求項１記載の高効率増幅器。
【請求項３】
前記第１の可変電気長線路は、前記キャリア増幅器の入力側の信号線に挿入され、
前記第２の可変電気長線路は、前記ピーク増幅器の出力側の信号線に挿入されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高効率増幅器。
【請求項４】
前記第１の可変電気長線路は、前記キャリア増幅器の出力側の信号線に挿入され、
前記第２の可変電気長線路は、前記ピーク増幅器の入力側の信号線に挿入されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高効率増幅器。
【請求項５】
前記第１の可変電気長線路は、前記キャリア増幅器の入力側の信号線に挿入され、
前記第２の可変電気長線路は、前記ピーク増幅器の入力側の信号線に挿入されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高効率増幅器。
【請求項６】
前記第１の可変電気長線路は、前記キャリア増幅器の出力側の信号線に挿入され、
前記第２の可変電気長線路は、前記ピーク増幅器の出力側の信号線に挿入されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高効率増幅器。
【請求項７】
前記第１及び第２の可変電気長線路は、電気長が固定である固定長部分と、電気長が変化する可変長部分とから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項８】
前記制御回路は、前記包絡線検波手段により検波された包絡線に基づいて前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御するとともに、前記ピーク増幅器のバイアスを制御することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項９】
前記制御回路は、前記包絡線検波手段により検波された包絡線に基づいて前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御するとともに、前記キャリア増幅器のバイアスを制御することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記包絡線検波手段により検波された包絡線に基づいて前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御するとともに、前記ピーク増幅器及び前記キャリア増幅器のバイアスを制御することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１１】
前記第１及び第２の可変電気長線路は、前記信号線とグランド間に接続されているバラクタダイオードから構成されており、
前記制御回路は、前記バラクタダイオードの容量値を調整することで、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１２】
前記第１及び第２の可変電気長線路は、一端が接地されている複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサの中のいずれかのコンデンサの他端を前記信号線に接続する切換スイッチとから構成されており、
前記制御回路は、前記切換スイッチにより他端が接続されるコンデンサを切り換えることで、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１３】
前記第１及び第２の可変電気長線路は、電気長が異なる複数の伝送線路と、線路切換用のスイッチとから構成されており、
前記制御回路は、前記線路切換用のスイッチの接続先を制御して、前記複数の伝送線路の中から、前記信号線に挿入する伝送線路の組み合わせを切り換えることで、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１４】
前記第１及び第２の可変電気長線路は、一端が前記信号線と接続されているスタブと、前記スタブの他端とグランド間に接続されているスイッチとから構成されており、
前記制御回路は、前記スイッチの開閉状態を制御して、前記スタブをオープンスタブ又はショートスタブとして使用することで、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１５】
前記第１及び第２の可変電気長線路は、電気長が異なる複数のオープンスタブと、前記複数のオープンスタブの中のいずれかのオープンスタブを前記信号線に接続する切換スイッチとから構成されており、
前記制御回路は、前記切換スイッチにより前記信号線に接続されるオープンスタブを切り換えることで、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１６】
前記制御回路は、前記包絡線検波手段により検波された包絡線が与えられると、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長の値を返す関数演算を実施して、前記電気長を示す制御信号を生成し、
前記第１及び第２の可変電気長線路は、前記制御回路により生成された制御信号にしたがって電気長を変えることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の高効率増幅器。
【請求項１７】
前記制御回路は、前記第１及び第２の可変電気長線路の電気長の値を返す関数演算として、前記包絡線検波手段により検波された包絡線を変数とするｔａｎｈ関数の演算を実施することを特徴とする請求項１６記載の高効率増幅器。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記包絡線検波手段により検波された包絡線を示す包絡線信号を差動増幅するトランジスタを用いて構成されており、
前記トランジスタの出力信号が前記ｔａｎｈ関数の関数値と一致していることを特徴とする請求項１７記載の高効率増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歪みの発生を抑えて、高効率化を図ることが可能な高効率増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信用の増幅器では、高効率増幅器としてドハティ増幅器が用いられることがある。
ドハティ増幅器は、キャリア増幅器とピーク増幅器が並列に接続された構成であり、キャリア増幅器はＡＢ級またはＢ級でバイアスされて、ピーク増幅器はＣ級でバイアスされる。
このため、ドハティ増幅器では、入力電力によっては、Ｃ級でバイアスされたピーク増幅器の位相がキャリア増幅器の位相を大きく回るため、ＡＭ−ＰＭ特性の線形性が劣化して、ドハティ増幅器の出力信号が高歪みになることがある。
【０００３】
そこで、以下の特許文献１に開示されているドハティ増幅器では、ドレイン電源ラインの電圧抽出手段と波形整形回路を通して入力電力を検出し、その入力電力に応じてコンパレータがピーク増幅器のゲート電圧（バイアス電圧）を切り換えることで、ドハティ増幅器の低歪み化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４７８５７号公報（段落番号［００１０］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の高効率増幅器は以上のように構成されているので、波形整形回路を実装する分だけ、回路規模が大きくなり、通信用途で重要となる小型化に適さなくなる。また、波形整形回路を実装する分だけ、消費電力が増加して、増幅器全体の効率が低減してしまう課題があった。
また、コンパレータが入力電力に応じてピーク増幅器のバイアス電圧を切り換える場合には、ピーク増幅器のバイアス電圧が不連続に変化する。その結果、補償対象であるＡＭ−ＡＭ特性に不連続点が発生するため、十分に歪みを低減することができなくなる課題があった。
また、ピーク増幅器のバイアス電圧を制御するだけでは、ＡＭ−ＰＭ特性を線形化することができない課題がった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＡＭ−ＰＭ特性を線形化して、十分に歪みを低減することができる小型の高効率増幅器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る高効率増幅器は、増幅対象の無線周波数信号の電力を分配する電力分配手段と、電力分配手段により電力が分配された一方の無線周波数信号を増幅するキャリア増幅器と、電力分配手段により電力が分配された他方の無線周波数信号のピーク成分を増幅するピーク増幅器と、キャリア増幅器により増幅された無線周波数信号の電力とピーク増幅器によりピーク成分が増幅された無線周波数信号の電力とを合成する電力合成手段と、キャリア増幅器の入力側又は出力側の信号線に挿入されている第１の可変電気長線路と、ピーク増幅器の入力側又は出力側の信号線に挿入されている第２の可変電気長線路と、増幅対象の無線周波数信号の包絡線を検波する包絡線検波手段とを設け、制御回路が包絡線検波手段により検波された包絡線に基づいて第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、キャリア増幅器の入力側又は出力側の信号線に挿入されている第１の可変電気長線路と、ピーク増幅器の入力側又は出力側の信号線に挿入されている第２の可変電気長線路と、増幅対象の無線周波数信号の包絡線を検波する包絡線検波手段とを設け、制御回路が包絡線検波手段により検波された包絡線に基づいて第１及び第２の可変電気長線路の電気長を制御するように構成したので、ＡＭ−ＰＭ特性を線形化して、十分に歪みを低減することができる小型の高効率増幅器が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による高効率増幅器を示す構成図である。
【図２】電圧制御型電圧電源９による可変電気長線路５，６の電気長の制御例を示す説明図である。
【図３】図１の高効率増幅器のＡＭ−ＰＭ特性を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による高効率増幅器を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３による高効率増幅器を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４による高効率増幅器を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５による高効率増幅器を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態６による高効率増幅器を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態７による高効率増幅器を示す構成図である。
【図１０】入力電力に対するピーク増幅器のゲート電圧の変化を示す説明図である。
【図１１】コンパレータがピーク増幅器のゲート電圧を制御する場合のＡＭ−ＡＭ特性である。
【図１２】この発明の実施の形態８による高効率増幅器を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態９による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態１０による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態１１による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態１２による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態１３による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態１４による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態１５による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態１６による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図である。
【図２１】この発明の実施の形態１７による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図である。
【図２２】この発明の実施の形態１８による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高効率増幅器を示す構成図である。
図１において、電力分配回路１は入力側の信号線を２つに分けている回路であり、増幅対象のＲＦ信号（無線周波数信号）の電力を２つ分配する。なお、電力分配回路１は電力分配手段を構成している。
キャリア増幅器２は電力分配回路１により電力が分配された一方のＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を電力合成回路４に出力する。
ピーク増幅器３は電力分配回路１により電力が分配された他方のＲＦ信号のピーク成分を増幅し、ピーク成分増幅後のＲＦ信号を電力合成回路４に出力する。
電力合成回路４は電力分配回路１により２つ分けられた信号線を１つにまとめている回路であり、キャリア増幅器２から出力されたＲＦ信号の電力とピーク増幅器３から出力されたＲＦ信号の電力とを合成する。
【００１１】
可変電気長線路５はキャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入されており、電圧制御型電圧電源９から出力される制御信号にしたがって電気長が変化する線路である。なお、可変電気長線路５は第１の可変電気長線路を構成している。
可変電気長線路６はピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されており、電圧制御型電圧電源９から出力される制御信号にしたがって電気長が変化する線路である。なお、可変電気長線路６は第２の可変電気長線路を構成している。
【００１２】
方向性結合器７は入力側の信号線を流れるＲＦ信号の一部を取り出して、一部のＲＦ信号を検波器８に出力する。
検波器８は方向性結合器７から一部のＲＦ信号を受けると、増幅対象のＲＦ信号の包絡線を検波して、その包絡線を示す包絡線信号を電圧制御型電圧電源９に出力する。なお、方向性結合器７及び検波器８から包絡線検波手段が構成されている。
電圧制御型電圧電源９は検波器８から出力された包絡線信号に基づいて、増幅対象のＲＦ信号の電力と、電力合成回路４により合成されたＲＦ信号の電力との位相が一致するように、可変電気長線路５，６の電気長を制御する制御回路である。
【００１３】
次に動作について説明する。
電力分配回路１は、増幅対象のＲＦ信号の電力を２つ分配して、分配した一方のＲＦ信号をキャリア増幅器２に出力し、分配した他方のＲＦ信号をピーク増幅器３に出力する。
キャリア増幅器２は、電力分配回路１からＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を電力合成回路４に出力する。
ピーク増幅器３は、電力分配回路１からＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号のピーク成分を増幅し、ピーク成分増幅後のＲＦ信号を電力合成回路４に出力する。
電力合成回路４は、キャリア増幅器２から出力されたＲＦ信号の電力とピーク増幅器３から出力されたＲＦ信号の電力とを合成し、電力合成後のＲＦ信号を出力する。
【００１４】
方向性結合器７は、入力側の信号線を流れるＲＦ信号の一部を取り出して、一部のＲＦ信号を検波器８に出力する。
検波器８は、方向性結合器７から一部のＲＦ信号を受けると、増幅対象のＲＦ信号の包絡線を検波して、その包絡線を示す包絡線信号を電圧制御型電圧電源９に出力する。
電圧制御型電圧電源９は、検波器８から包絡線信号を受けると、その包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線に基づいて、入力された増幅対象のＲＦ信号の電力に対するキャリア増幅器２及びピーク増幅器３の位相変化を打ち消すように（入力された増幅対象のＲＦ信号の電力と、電力合成回路４により合成されたＲＦ信号の電力との位相が一致するように）、可変電気長線路５，６の電気長を制御する。
【００１５】
以下、電圧制御型電圧電源９による可変電気長線路５，６の電気長の制御を具体的に説明する。
入力される増幅対象のＲＦ信号の電力が小さい場合、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の入力側のＲＦ信号の電力の位相と、出力側のＲＦ信号の電力の位相はほぼ一致している。
しかし、増幅対象のＲＦ信号の電力が大きくなってくると、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる。
【００１６】
そこで、電圧制御型電圧電源９は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路５，６の電気長をλ／４の長さ（ＲＦ信号の波長の４分の１の長さ）に設定する。
電圧制御型電圧電源９は、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくるので、その包絡線が大きくなるほど、電気長がλ／４より短くなるように可変電気長線路５，６を制御する。
可変電気長線路５，６の電気長が短くなれば、出力側のＲＦ信号の電力の位相の遅れが解消されるため、入力側のＲＦ信号の電力の位相と、出力側のＲＦ信号の電力の位相とを一致させることができる。
【００１７】
ここで、図２は電圧制御型電圧電源９による可変電気長線路５，６の電気長の制御例を示す説明図である。
図２の例では、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなるほど、可変電気長線路５，６の電気長を短くしている。
図３は図１の高効率増幅器のＡＭ−ＰＭ特性を示す説明図である。
この実施の形態１では、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなるほど、可変電気長線路５，６の電気長を短くすることで、出力側のＲＦ信号の電力の位相の遅れを解消しているため、図３に示すように、ＡＭ−ＰＭ特性が線形化されている。これにより、歪みの発生が抑えられる。
【００１８】
この実施の形態１では、歪みの発生を抑えるために、入力側のＲＦ信号の電力が大きいときには、可変電気長線路５，６の電気長が短くなるように制御しているが、入力側のＲＦ信号の電力が小さいときには、概ね可変電気長線路５，６の電気長がλ／４の長さになる。このため、バックオフ量が大きい点での電気長がλ／４の長さとなり、高効率増幅器の高効率特性を維持することができる。
また、可変電気長線路５，６は、高効率増幅器であるドハティ増幅器が元々備えているλ／４線路の機能の他に、移相器として機能するため、大規模な回路を追加することなく、歪みの発生を抑えることが可能なり、高効率増幅器全体の小型化を図ることができる。
【００１９】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、キャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入されている可変電気長線路５と、ピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されている可変電気長線路６と、増幅対象のＲＦ信号の包絡線を検波する検波器８とを設け、電圧制御型電圧電源９が検波器８により検波された包絡線に基づいて可変電気長線路５，６の電気長を制御するように構成したので、ＡＭ−ＰＭ特性を線形化して、十分に歪みを低減することができる小型の高効率増幅器が得られる効果がある。
【００２０】
この実施の形態１では、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路５，６の電気長をλ／４の長さに設定する例を示したが、キャリア増幅器２から見て、ピーク増幅器３の出力インピーダンスがほぼオープンになるように、可変電気長線路５，６の電気長を制御してもよい。
この場合、図１の高効率増幅器では、より理想的な動作が行われ、高効率化を図ることができる。
【００２１】
この実施の形態１では、電圧制御型電圧電源９が可変電気長線路５，６の電気長を制御するものを示したが、可変電気長線路５と可変電気長線路６を同じ電気長に制御する必要はない。
したがって、ＡＢ級にバイアスしてあるキャリア増幅器２と、Ｃ級にバイアスしてあるピーク増幅器３とに対して、それぞれ最適な位相制御を施すことができ、より線形なＡＭ−ＰＭ特性を得ることができる。この効果は、高効率増幅器の前段に可変移相器を装荷しても得ることができない。
【００２２】
この実施の形態１では、入力された増幅対象のＲＦ信号の電力が大きくなると、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる例を示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の特性によっては、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合もある。
このような場合には、検波器８により検波された包絡線が大きくなるほど、電気長がλ／４より長くなるように可変電気長線路５，６を制御すればよい。
【００２３】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による高効率増幅器を示す構成図であり、図４において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変電気長線路１１はキャリア増幅器２の出力側の信号線に挿入されており、電圧制御型電圧電源９から出力される制御信号にしたがって電気長が変化する線路である。なお、可変電気長線路１１は第１の可変電気長線路を構成している。
可変電気長線路１２はピーク増幅器３の入力側の信号線に挿入されており、電圧制御型電圧電源９から出力される制御信号にしたがって電気長が変化する線路である。なお、可変電気長線路１２は第２の可変電気長線路を構成している。
【００２４】
上記実施の形態１では、可変電気長線路５がキャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入され、可変電気長線路６がピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されているものを示したが、この実施の形態２では、可変電気長線路１１がキャリア増幅器２の出力側の信号線に挿入され、可変電気長線路１２がピーク増幅器３の入力側の信号線に挿入されており、挿入位置が相違している。
ただし、可変電気長線路１１，１２の電気長に対する電圧制御型電圧電源９の制御は、上記実施の形態１における可変電気長線路５，６の電気長に対する制御と同様である。
したがって、図４の高効率増幅器は、図１の高効率増幅器と同様の効果が得られる。ただし、図４の高効率増幅器の効率と図１の高効率増幅器の効率は、多少の違いが生じる。
【００２５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による高効率増幅器を示す構成図であり、図５において、図１及び図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１では、可変電気長線路６がピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されているものを示したが、この実施の形態３では、可変電気長線路１２がピーク増幅器３の入力側の信号線に挿入されており、挿入位置が相違している。
ただし、可変電気長線路５，１２の電気長に対する電圧制御型電圧電源９の制御は、上記実施の形態１における可変電気長線路５，６の電気長に対する制御と同様である。
したがって、図５の高効率増幅器は、図１の高効率増幅器と同様の効果が得られる。ただし、図５の高効率増幅器の効率と図１の高効率増幅器の効率は、多少の違いが生じる。
【００２６】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による高効率増幅器を示す構成図であり、図６において、図１及び図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１では、可変電気長線路５がキャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入されているものを示したが、この実施の形態４では、可変電気長線路１１がキャリア増幅器２の出力側の信号線に挿入されており、挿入位置が相違している。
ただし、可変電気長線路１１，６の電気長に対する電圧制御型電圧電源９の制御は、上記実施の形態１における可変電気長線路５，６の電気長に対する制御と同様である。
したがって、図６の高効率増幅器は、図１の高効率増幅器と同様の効果が得られる。ただし、図６の高効率増幅器の効率と図１の高効率増幅器の効率は、多少の違いが生じる。
【００２７】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による高効率増幅器を示す構成図であり、図７において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変電気長線路１３はピーク増幅器３の入力側の信号線に挿入されており、電圧制御型電圧電源９から出力される制御信号にしたがって電気長が変化する線路である。なお、可変電気長線路１３は第２の可変電気長線路を構成している。
ただし、可変電気長線路１３は、図４の可変電気長線路１２と同様に、電圧制御型電圧電源９の制御の下で電気長が変化するが、図４の可変電気長線路１２より電気長が短い線路である。
即ち、図４の可変電気長線路１２は、λ／４線路と移相器の機能を有するが、可変電気長線路１３は、移相器の機能だけを有している。
【００２８】
可変電気長線路５，１３の電気長に対する電圧制御型電圧電源９の制御は、上記実施の形態１における可変電気長線路５，６の電気長に対する制御と同様である。
したがって、図７の高効率増幅器は、図１の高効率増幅器と同様の効果が得られる。
この実施の形態５では、可変電気長線路１３がピーク増幅器３の入力側の信号線に挿入されている構成であるため、可変電気長線路による出力回路側の電力損失を低減させることができる。
【００２９】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、キャリア増幅器２の入力側又は出力側の信号線に可変電気長線路が挿入され、ピーク増幅器３の入力側又は出力側の信号線に可変電気長線路が挿入されているものを示したが、それらの可変電気長線路は、電気長が固定である固定長部分と、電気長が変化する可変長部分とから構成されているものであってもよい。
【００３０】
図８はこの発明の実施の形態６による高効率増幅器を示す構成図であり、図８において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変電気長線路２１は電圧制御型電圧電源９から出力される制御信号にしたがって電気長が変化する線路（可変長部分）であり、固定電気長線路２２は電気長が固定の線路（固定長部分）である。可変電気長線路２１と固定電気長線路２２から第１の可変電気長線路が構成されている。図８の例では、可変電気長線路２１及び固定電気長線路２２がキャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入されているが、キャリア増幅器２の出力側の信号線に挿入されていてもよい。
可変電気長線路２３は電圧制御型電圧電源９から出力される制御信号にしたがって電気長が変化する線路（可変長部分）であり、固定電気長線路２４は電気長が固定の線路（固定長部分）である。可変電気長線路２３と固定電気長線路２４から第２の可変電気長線路が構成されている。図８の例では、可変電気長線路２３及び固定電気長線路２４がピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されているが、ピーク増幅器３の入力側の信号線に挿入されていてもよい。
【００３１】
次に動作について説明する。
入力される増幅対象のＲＦ信号の電力が小さい場合、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の入力側のＲＦ信号の電力の位相と、出力側のＲＦ信号の電力の位相ほぼ一致している。
しかし、増幅対象のＲＦ信号の電力が大きくなってくると、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる。
【００３２】
そこで、電圧制御型電圧電源９は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路２１の電気長を調整して、可変電気長線路２１の電気長と固定電気長線路２２の電気長とを足し合わせた合計の電気長をλ／４の長さに設定する。
同様に、可変電気長線路２３の電気長を調整して、可変電気長線路２３の電気長と固定電気長線路２４の電気長とを足し合わせた合計の電気長をλ／４の長さに設定する。
【００３３】
電圧制御型電圧電源９は、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくるので、その包絡線が大きくなるほど、可変電気長線路２１の電気長と固定電気長線路２２の電気長とを足し合わせた合計の電気長がλ／４より短くなるように、可変電気長線路２１の電気長を制御する。
同様に、可変電気長線路２３の電気長と固定電気長線路２４の電気長とを足し合わせた合計の電気長がλ／４より短くなるように、可変電気長線路２３の電気長を制御する。
合計の電気長が短くなれば、出力側のＲＦ信号の電力の位相の遅れが解消されるため、入力側のＲＦ信号の電力の位相と、出力側のＲＦ信号の電力の位相とを一致させることができる。
【００３４】
これにより、上記実施の形態１と同様の効果が得られるが、この実施の形態６では、可変電気長線路を固定長部分と可変長部分に分離しているため、固定長部分の電圧の制御が不要になる。その結果、上記実施の形態１よりも、制御電圧の範囲を狭めることができる（可変長部分の電圧制御だけで足りる）ため、より精密な電気長の制御が可能になる。
【００３５】
この実施の形態６では、入力された増幅対象のＲＦ信号の電力が大きくなると、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる例を示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の特性によっては、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合もある。
このような場合には、検波器８により検波された包絡線が大きくなるほど、可変電気長線路２１と固定電気長線路２２の合計の電気長及び可変電気長線路２３と固定電気長線路２４の合計の電気長がλ／４より長くなるように可変電気長線路２１，２３の電気長を制御する。
【００３６】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、電圧制御型電圧電源９が、検波器８から出力された包絡線信号に基づいて、増幅対象のＲＦ信号の電力と、電力合成回路４により合成されたＲＦ信号の電力との位相が一致するように、可変電気長線路の電気長を制御するものを示したが、さらに、ピーク増幅器３のバイアスを制御するようにしてもよい。
【００３７】
図９はこの発明の実施の形態７による高効率増幅器を示す構成図であり、図９において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
制御回路である電圧制御型電圧電源３１は図１の電圧制御型電圧電源９と同様に、検波器８から出力された包絡線信号に基づいて、増幅対象のＲＦ信号の電力と、電力合成回路４により合成されたＲＦ信号の電力との位相が一致するように、可変電気長線路５，６の電気長を制御する。
また、電圧制御型電圧電源３１は検波器８から出力された包絡線信号に基づいて、ピーク増幅器３のゲート電圧（バイアス電圧）を制御する。
図９の例では、上記実施の形態１のように、可変電気長線路５がキャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入され、可変電気長線路６がピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されているものを示しているが、これに限るものではなく、上記実施の形態２〜６のような挿入位置であってもよい。
【００３８】
次に動作について説明する。
電圧制御型電圧電源３１は、図１の電圧制御型電圧電源９と同様に、可変電気長線路５，６の電気長を制御する。
また、電圧制御型電圧電源３１は、検波器８から包絡線信号を受けると、その包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線に基づいて、入力されたＲＦ信号の電力に対するキャリア増幅器２及びピーク増幅器３のＡＭ−ＡＭ特性の不連続点を打ち消すように、ピーク増幅器３のゲート電圧を制御する。
【００３９】
例えば、特許文献１に開示されている高効率増幅器のように、コンパレータが入力されたＲＦ信号の電力に応じてピーク増幅器のゲート電圧を切り換える場合、図１０に示すように、ピーク増幅器のゲート電圧が不連続に変化する。その結果として、図１１に示すように、補償対象であるＡＭ−ＡＭ特性に不連続点が発生する。
そこで、この実施の形態７では、電圧制御型電圧電源３１が、検波器８により検波されたＲＦ信号の包絡線に応じてピーク増幅器３のゲート電圧が不連続にならないように、そのゲート電圧を制御することで、ＡＭ−ＡＭ特性の不連続点が発生しないようにしている。
これにより、この実施の形態７では、上記実施の形態１と同様の効果が得られる他に、ＡＭ−ＡＭ特性が線形化される効果が得られる。
なお、ピーク増幅器３のゲート電圧は、入力されたＲＦ信号の電力（ＡＭ−ＡＭ特性に不連続点が発生する電力）が大きい場合にだけ制御されるため、バックオフ量が大きい点での高効率特性は維持される。したがって、高効率かつ低歪みなドハティ増幅器が得られる。
【００４０】
実施の形態８．
上記実施の形態７では、電圧制御型電圧電源３１が、検波器８から出力された包絡線信号に基づいて、ピーク増幅器３のバイアスを制御するものを示したが、さらに、キャリア増幅器２のバイアスを制御するようにしてもよい。
【００４１】
図１２はこの発明の実施の形態８による高効率増幅器を示す構成図であり、図１２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
制御回路である電圧制御型電圧電源３２は図１２の電圧制御型電圧電源３１と同様に、検波器８から出力された包絡線信号に基づいて、増幅対象のＲＦ信号の電力と、電力合成回路４により合成されたＲＦ信号の電力との位相が一致するように、可変電気長線路５，６の電気長を制御する。
また、電圧制御型電圧電源３２は検波器８から出力された包絡線信号に基づいて、ピーク増幅器３及びキャリア増幅器２のゲート電圧（バイアス電圧）を制御する。
図１２の例では、上記実施の形態１のように、可変電気長線路５がキャリア増幅器２の入力側の信号線に挿入され、可変電気長線路６がピーク増幅器３の出力側の信号線に挿入されているものを示しているが、これに限るものではなく、上記実施の形態２〜６のような挿入位置であってもよい。
【００４２】
次に動作について説明する。
電圧制御型電圧電源３２は、図９の電圧制御型電圧電源３１と同様に、検波器８により検波されたＲＦ信号の包絡線に応じてピーク増幅器３のゲート電圧が不連続にならないように、そのゲート電圧を制御することで、ＡＭ−ＡＭ特性の不連続点が発生しないようにしている。
また、電圧制御型電圧電源３２は、そのＲＦ信号の包絡線に応じてキャリア増幅器２のゲート電圧が不連続にならないように、そのゲート電圧を制御することで、ＡＭ−ＡＭ特性の不連続点が発生しないようにしている。
このように、ピーク増幅器３のゲート電圧だけでなく、キャリア増幅器２のゲート電圧も制御することで、より詳細にＡＭ−ＡＭ特性を補償することが可能になり、その結果、効率の低下と歪みの発生を抑えた高効率増幅器が得られる。
【００４３】
実施の形態９．
上記実施の形態１〜８では、キャリア増幅器２の入力側又は出力側の信号線に可変電気長線路が挿入され、ピーク増幅器３の入力側又は出力側の信号線に可変電気長線路が挿入されているものを示したが、この実施の形態９では、それらの可変電気長線路の具体的な構成例を説明する。
【００４４】
図１３はこの発明の実施の形態９による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
図１３において、コイル４１はキャリア増幅器２やピーク増幅器３の入力側又は出力側の信号線に挿入されている。
ＤＣカットコンデンサ４２，４３は一端が信号線と接続されている。
バラクタダイオード４４は一端がＤＣカットコンデンサ４２と接続され、他端がグランドと接続されており、電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）によって容量値が調整される。
バラクタダイオード４５は一端がＤＣカットコンデンサ４３と接続され、他端がグランドと接続されており、電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）によって容量値が調整される。
【００４５】
次に動作について説明する。
電圧制御型電圧電源９等は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）の電気長をλ／４の長さに設定するため、バラクタダイオード４４，４５に対する制御電圧を小さくして、バラクタダイオード４４，４５の容量値を大きくすることで、可変電気長線路の電気長を長くする。
入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合、その包絡線が大きくなるほど、バラクタダイオード４４，４５に対する制御電圧を大きくして、バラクタダイオード４４，４５の容量値を小さくすることで、可変電気長線路の電気長をλ／４より短くする。
【００４６】
ここでは、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合について示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合には、包絡線が大きくなるほど、バラクタダイオード４４，４５に対する制御電圧を小さくして、バラクタダイオード４４，４５の容量値を大きくすることで、可変電気長線路の電気長をλ／４より長くするようにすればよい。
【００４７】
以上で明らかなように、この実施の形態９によれば、電圧制御型電圧電源９等が、バラクタダイオード４４，４５の容量値を調整することで、可変電気長線路５，６等の電気長を制御するように構成したので、入力電力に対する高効率増幅器の位相変化を打ち消すように、可変電気長線路５，６等の電気長を連続的に変えることができる効果を奏する。
また、この実施の形態９では、周波数がＵＨＦ帯領域での高効率増幅器におけるπ型ＣＬＣλ／４線路に対して、バラクタダイオード４４，４５を加えるだけで構成することができるため、高効率増幅器の小型化を図ることができる。
【００４８】
この実施の形態９では、可変電気長線路がπ型の回路である例を示したが、これに限るものではなく、例えば、バラクタダイオードを用いたＴ型の回路であってもよい。
【００４９】
実施の形態１０．
図１４はこの発明の実施の形態１０による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図であり、図１４において、図１３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
コンデンサ４６，４８は容量値がＡであり、一端が接地されている。
コンデンサ４７，４９は容量値がＢであり、一端が接地されている。
ここでは、説明の便宜上、容量値Ａ＞容量値Ｂであるとする。
ＳＰＤＴスイッチ５０は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、コンデンサ４６又はコンデンサ４７の他端を信号線に接続する切換スイッチである。
ＳＰＤＴスイッチ５１は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、コンデンサ４８又はコンデンサ４９の他端を信号線に接続する切換スイッチである。
【００５０】
次に動作について説明する。
電圧制御型電圧電源９等は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）の電気長をλ／４の長さに設定するため、容量値Ａのコンデンサ４６，４８の他端が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ５０，５１を制御することで、可変電気長線路の電気長を長くする。
入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合、その包絡線が大きくなると、容量値Ｂのコンデンサ４７，４９の他端が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ５０，５１を制御することで、可変電気長線路の電気長をλ／４より短くする。
これにより、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなっても、高効率増幅器の位相変化を打ち消すことができるとともに、バラクタダイオード４４，４５を用いる場合より低損失化を図ることができる。
【００５１】
ここでは、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合について示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合には、コンデンサ４７，４９の容量値Ｂをコンデンサ４６，４８は容量値Ａより大きくしておけばよい（容量値Ａ＜容量値Ｂ）。
【００５２】
実施の形態１１．
図１５はこの発明の実施の形態１１による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図であり、図１５において、図１３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
コンデンサ５２，５６は容量値がＡであり、一端が接地されている。
コンデンサ５３，５７は容量値がＢであり、一端が接地されている。
コンデンサ５４，５８は容量値がＣであり、一端が接地されている。
コンデンサ５５，５９は容量値がＤであり、一端が接地されている。
ここでは、説明の便宜上、容量値Ａ＞容量値Ｂ＞容量値Ｃ＞容量値Ｄであるとする。
【００５３】
ＳＰＤＴスイッチ６０は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、コンデンサ５２又はコンデンサ５３の他端を信号線に接続する切換スイッチである。
ＳＰＤＴスイッチ６１は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、コンデンサ５４又はコンデンサ５５の他端を信号線に接続する切換スイッチである。
ＳＰＤＴスイッチ６２は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、コンデンサ５６又はコンデンサ５７の他端を信号線に接続する切換スイッチである。
ＳＰＤＴスイッチ６３は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、コンデンサ５８又はコンデンサ５９の他端を信号線に接続する切換スイッチである。
【００５４】
次に動作について説明する。
この実施の形態１１では、コイル４１の入力側に対して２個のコンデンサが接続され、コイル４１の出力側に対して２個のコンデンサが接続されるが、２個のコンデンサの組み合わせが複数存在する。
例えば、コンデンサ５２（コンデンサ５６）とコンデンサ５４（コンデンサ５８）が接続される場合、容量値はＡ＋Ｃになり、コンデンサ５２（コンデンサ５６）とコンデンサ５５（コンデンサ５９）が接続される場合、容量値はＡ＋Ｄになる。
また、コンデンサ５３（コンデンサ５７）とコンデンサ５４（コンデンサ５８）が接続される場合、容量値はＢ＋Ｃになり、コンデンサ５３（コンデンサ５７）とコンデンサ５５（コンデンサ５９）が接続される場合、容量値はＢ＋Ｄになる。
説明の便宜上、容量値の関係は、下記のようになるものとする。
Ａ＋Ｃ  ＞  Ｂ＋Ｃ  ＞  Ａ＋Ｄ  ＞  Ｂ＋Ｄ
【００５５】
電圧制御型電圧電源９等は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）の電気長をλ／４の長さに設定するため、コンデンサ５２，５４，５６，５８の他端が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ６０〜６３を制御することで、可変電気長線路の電気長を長くする。
入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合、その包絡線が少し大きくなると、コンデンサ５３，５４，５７，５８の他端が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ６０〜６３を制御することで、可変電気長線路の電気長をλ／４より短くする。
【００５６】
包絡線が更に大きくなると、コンデンサ５２，５５，５６，５９の他端が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ６０〜６３を制御することで、可変電気長線路の電気長を更に短くする。
包絡線が更に大きくなると、コンデンサ５３，５５，５７，５９の他端が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ６０〜６３を制御することで、可変電気長線路の電気長を更に短くする。
【００５７】
この実施の形態１１によれば、上記実施の形態１０と同様の効果が得られるが、信号線に接続されるコンデンサの組み合わせが増えているため、より連続的に電気長を調整することができる効果が得られる。
【００５８】
ここでは、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合について示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合には、コンデンサ５２〜５５（コンデンサ５６〜５９）の容量値の関係を下記のように逆にすればよい。
容量値Ａ＜容量値Ｂ＜容量値Ｃ＜容量値Ｄ
【００５９】
実施の形態１２．
図１６はこの発明の実施の形態１２による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図である。
図１６において、伝送線路７１，７２，７３は電気長がＥの線路、伝送線路７４は電気長がＦの線路、伝送線路７５は電気長がＧの線路、伝送線路７６は電気長がＨの線路である。
ここでは、説明の便宜上、電気長Ｅ＜電気長Ｆ＜電気長Ｇ＜電気長Ｈであるとする。
【００６０】
ＳＰＤＴスイッチ７７，７８は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、伝送線路７１又は伝送線路７４を信号線に挿入する線路切換用のスイッチである。
ＳＰＤＴスイッチ７９，８０は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、伝送線路７２又は伝送線路７５を信号線に挿入する線路切換用のスイッチである。
ＳＰＤＴスイッチ８１，８２は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、伝送線路７３又は伝送線路７６を信号線に挿入する線路切換用のスイッチである。
【００６１】
次に動作について説明する。
図１６の例では、信号線に挿入する伝送線路の組み合わせは８通り存在している。
電圧制御型電圧電源９等は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）の電気長をλ／４の長さに設定するため、伝送線路７４，７５，７６が信号線に挿入されるようにＳＰＤＴスイッチ７７〜８２を制御することで、可変電気長線路の電気長を長くする。
入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合、その包絡線が大きくなるほど、電気長が短くなる伝送線路の組み合わせが信号線に挿入されるＳＰＤＴスイッチ７７〜８２を制御することで、可変電気長線路の電気長をλ／４より短くする。
例えば、ＲＦ信号の包絡線が最も大きくなる状況下では、伝送線路７１，７２，７３が信号線に挿入されるようにＳＰＤＴスイッチ７７〜８２を制御することで、可変電気長線路の電気長を最短にする。
【００６２】
これにより、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなっても、高効率増幅器の位相変化を打ち消すことができるとともに、バラクタダイオード４４，４５を用いる場合より低損失化を図ることができる。
信号線に挿入する伝送線路の組み合わせを増やすことで、より連続的に電気長を調整することができる。
【００６３】
ここでは、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合について示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合には、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなるほど、電気長が長くなる伝送線路の組み合わせが信号線に挿入されるようにすればよい。
【００６４】
実施の形態１３．
図１７はこの発明の実施の形態１３による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図であり、図１７において、図１３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
スタブ９１，９２は一端が信号線と接続されている線路である。
スイッチ９３，９４は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）により閉状態に制御されると、スタブ９１，９２をグランドに接続して、スタブ９１，９２をショートスタブとし、電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）により開状態に制御されると、スタブ９１，９２をグランドと切り離して、スタブ９１，９２をオープンスタブとする。
【００６５】
次に動作について説明する。
電圧制御型電圧電源９等は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、例えば、スタブ９１，９２をショートスタブとして使用すれば、可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）の電気長をλ／４の長さに設定することができるようにスタブ９１，９２の長さが決められていれば、スイッチ９３，９４を閉状態に制御する。
入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合、その包絡線が大きくなると、スイッチ９３，９４を開状態に制御して、スタブ９１，９２をオープンスタブとして使用することで、可変電気長線路の電気長をλ／４より短くする。
これにより、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなっても、高効率増幅器の位相変化を打ち消すことができるとともに、バラクタダイオード４４，４５を用いる場合より低損失化を図ることができる。
【００６６】
ここでは、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合について示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合には、スタブ９１，９２をオープンスタブとして使用すれば、可変電気長線路の電気長をλ／４の長さに設定することができるようにスタブ９１，９２の長さを決め、包絡線が大きくなると、スイッチ９３，９４を閉状態に制御して、スタブ９１，９２をショートスタブとして使用することで、可変電気長線路の電気長をλ／４より長くするようにすればよい。
【００６７】
実施の形態１４．
図１８はこの発明の実施の形態１４による高効率増幅器の可変電気長線路を示す構成図であり、図１８において、図１３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
オープンスタブ９５，９７は電気長がＭの線路であり、オープンスタブ９６，９８は電気長がＮの線路である。
ここでは、説明の便宜上、電気長Ｍ＜電気長Ｎであるとする。この場合、オープンスタブ９５，９７の容量値は、オープンスタブ９６，９８の容量値より小さくなる。
ＳＰＤＴスイッチ９９は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、オープンスタブ９５又はオープンスタブ９６を信号線に接続する切換スイッチである。
ＳＰＤＴスイッチ１００は電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の制御の下、オープンスタブ９７又はオープンスタブ９８を信号線に接続する切換スイッチである。
【００６８】
次に動作について説明する。
電圧制御型電圧電源９等は、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が小さく、増幅対象のＲＦ信号の電力が０に近い状況下では、可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）の電気長をλ／４の長さに設定するため、オープンスタブ９６，９８が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ９９，１００を制御することで、可変電気長線路の電気長を長くする。
入力側のＲＦ信号の電力が大きくなり、検波器８から出力された包絡線信号が示すＲＦ信号の包絡線が大きくなると、入力側のＲＦ信号の電力の位相と比べて、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合、その包絡線が大きくなると、オープンスタブ９５，９７が信号線に接続されるようにＳＰＤＴスイッチ９９，１００を制御することで、可変電気長線路の電気長をλ／４より短くする。
これにより、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなっても、高効率増幅器の位相変化を打ち消すことができるとともに、バラクタダイオード４４，４５を用いる場合より低損失化を図ることができる。
【００６９】
ここでは、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が遅れてくる場合について示したが、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合には、入力側のＲＦ信号の電力が大きくなると、出力側のＲＦ信号の電力の位相が進んでくる場合には、オープンスタブ９５，９７の電気長Ｍをオープンスタブ９６，９８の電気長Ｎより長くしておけばよい（電気長Ｍ＞電気長Ｎ）。
【００７０】
実施の形態１５．
上記実施の形態１〜１４では、電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）が、可変電気長線路５，６等の電気長を制御するものを示したが、この実施の形態１５では、電圧制御型電圧電源９（または、３１，３２）の具体的な構成例を説明する。
【００７１】
図１９はこの発明の実施の形態１５による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図である。
図１９において、Ａ／Ｄコンバータ１０１は検波器８から出力された包絡線信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタルの包絡線信号を制御信号生成部１０２に出力する。
制御信号生成部１０２はＡ／Ｄコンバータ１０１から出力されたデジタルの包絡線信号を変数として、可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）の電気長の値を返す関数演算を実施して、その電気長を示す制御信号を生成する処理を実施する。
Ｄ／Ａコンバータ１０３は制御信号生成部１０２により生成された制御信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログの制御信号を可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）に出力する。
【００７２】
次に動作について説明する。
電圧制御型電圧電源９等のＡ／Ｄコンバータ１０１は、検波器８から包絡線信号を受けると、その包絡線信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルの包絡線信号を制御信号生成部１０２に出力する。
【００７３】
制御信号生成部１０２は、予め、包絡線信号を変数として、可変電気長線路の電気長の値を返す関数がプログラミングされている。
Ｖｏｕｔ＝ｆ（Ｖｉｎ）（１）
式（１）において、Ｖｉｎは包絡線信号、ｆ（Ｖｉｎ）は包絡線信号を変数とする関数、Ｖｏｕｔは関数値である。
可変電気長線路の電気長の値を返す関数の具体例としてはｔａｎｈ関数が考えられる。
また、２値間を急峻に遷移し、かつ、その変化の終始は滑らかになる関数（ｔａｎｈ関数に準じる関数）が考えられる。
【００７４】
制御信号生成部１０２は、Ａ／Ｄコンバータ１０１からデジタルの包絡線信号Ｖｉｎを受けると、その包絡線信号Ｖｉｎを変数として関数ｆ（Ｖｉｎ）の演算を実施し、その関数値Ｖｏｕｔを制御信号としてＤ／Ａコンバータ１０３に出力する。
制御信号生成部１０２では、プログラミングによって任意の関数を生成することができるため、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の特性に合わせて、可変電気長線路に与える制御信号を容易に調整することができる。
Ｄ／Ａコンバータ１０３は、制御信号生成部１０２から制御信号を受けると、その制御信号をＤ／Ａ変換し、アナログの制御信号を可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）に出力する。
可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）は、Ｄ／Ａコンバータ１０３から制御信号を受けると、その制御信号にしたがって電気長を変える。
【００７５】
実施の形態１６．
上記実施の形態１５では、可変電気長線路の電気長の値を返す関数として、ｔａｎｈ関数が考えられるものを示したが、可変電気長線路の電気長の値を返す関数がｔａｎｈ関数である場合、電圧制御型電圧電源９等が、検波器８から出力された包絡線信号Ｖｉｎを差動増幅するトランジスタなどから構成されるようにしてもよい。
【００７６】
図２０はこの発明の実施の形態１６による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図である。
図２０において、入力端子１１１は検波器８から出力された包絡線信号Ｖｉｎを入力する端子である。
トランジスタ１１２，１１３は入力端子１１１から入力された包絡線信号Ｖｉｎを差動増幅する。
電圧源１１４はトランジスタ１１３の入力電圧にオフセットを与える入力電圧オフセット用の電圧源である。
【００７７】
抵抗１１５は一端がトランジスタ１１２のソースと接続され、他端が定電流源１１７に接続されているｔａｎｈ関数傾き調整用の抵抗である。
抵抗１１６は一端がトランジスタ１１３のソースと接続され、他端が定電流源１１７に接続されているｔａｎｈ関数傾き調整用の抵抗である。
電圧源１１８は出力電圧にオフセットを与える出力電圧オフセット用の電圧源である。
抵抗１１９は一端がトランジスタ１１２のドレインと接続され、他端がトランジスタ１１３のドレインと接続されているｔａｎｈ関数電圧範囲調整用の抵抗である。
出力端子１２０は制御信号を出力する端子である。
【００７８】
次に動作について説明する。
高効率増幅器のＡＭ−ＰＭ特性は、ｔａｎｈ関数でフィッティングできる場合がある。
この実施の形態１６では、ＡＭ−ＰＭ特性をｔａｎｈ関数でフィッティングできる場合の電圧制御型電圧電源９等の具体的な構成例を示している。
【００７９】
トランジスタ１１２，１１３は、入力端子１１１から包絡線信号Ｖｉｎが入力されると、その包絡線信号Ｖｉｎを差動増幅し、差動増幅後の包絡線信号を制御信号として出力端子１２０に出力する。
入力電圧である包絡線信号Ｖｉｎが、差動増幅部であるトランジスタ１１２，１１３の線形領域を超えて入力されるように設定しておくと、トランジスタ１１２，１１３の出力としてｔａｎｈ関数の関数値が得られる。
【００８０】
ここで、ｔａｎｈ関数の傾きは、トランジスタ１１２，１１３の増幅率と、抵抗１１５，１１６の抵抗値Ｒ１とを調整することで、任意の値に設定することができる。
ｔａｎｈ関数の立ち上がりは、入力電圧オフセット用の電圧源１１４の電圧値Ｖ１を調整することで、任意の値に設定することができる。
ｔａｎｈ関数の始点と終点の電圧範囲は、抵抗１１９の抵抗値Ｒ２を調整することで、任意の値に設定することができる。
ｔａｎｈ関数の出力電圧のオフセットは、出力電圧オフセット用の電圧源１１８の電圧値Ｖ２を調整することで、任意の値に設定することができる。
このため、ｔａｎｈ関数に関係するパラメータは、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の特性に合わせて調整することができる。
なお、図２０の電圧制御型電圧電源の動作速度は、トランジスタ１１２，１１３の遮断周波数で決定されるため、図１９の電圧制御型電圧電源より高速に動作する。
【００８１】
実施の形態１７．
上記実施の形態１５では、可変電気長線路の電気長の値を返す関数として、ｔａｎｈ関数に準じる関数（以下、「準ｔａｎｈ関数」と称する）が考えられるものを示したが、可変電気長線路の電気長の値を返す関数が準ｔａｎｈ関数である場合、電圧制御型電圧電源９等が、オペアンプやツェナーダイオードなどから構成されていてもよい。
【００８２】
図２１はこの発明の実施の形態１７による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図であり、図において、図２０と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図２０の電圧制御型電圧電源は、オペアンプ１２１，１２２及びツェナーダイオード１２３，１２４から準ｔａｎｈ関数を生成する回路が構成されている。
抵抗１２５，１２６，１２７は準ｔａｎｈ関数の傾きを調整するための抵抗である。
抵抗１２８，１２９はオペアンプ１２２と一緒に反転増幅器を構成している抵抗である。
【００８３】
次に動作について説明する。
高効率増幅器のＡＭ−ＰＭ特性は、準ｔａｎｈ関数（ｔａｎｈによってほぼ近似できる関数）でフィッティングできる場合がある。
この実施の形態１７では、ＡＭ−ＰＭ特性を準ｔａｎｈ関数でフィッティングできる場合の電圧制御型電圧電源９等の具体的な構成例を示している。
【００８４】
オペアンプ１２１は、入力端子１１１から入力された包絡線信号Ｖｉｎの電圧値が、ツェナーダイオード１２３，１２４の降伏電圧の範囲内であれば、下記の式（２）に示すような傾きで、包絡線信号Ｖｉｎの電圧値に応じた出力電圧を得る。
2015220680.tif 000003
式（２）において、Ｒ１は抵抗１２５の抵抗値、Ｒ２は抵抗１２６の抵抗値である。
【００８５】
オペアンプ１２１は、入力端子１１１から入力された包絡線信号Ｖｉｎの電圧値が、ツェナーダイオード１２３，１２４の降伏電圧の範囲を超えている場合、下記の式（３）に示すような傾きで、包絡線信号Ｖｉｎの電圧値に応じた出力電圧を得る。
2015220680.tif 000004
式（３）において、Ｒ３は抵抗１２７の抵抗値である。
なお、ｔａｎｈ関数に最も近づける場合は、準ｔａｎｈ関数の傾きを調整する抵抗１２７の抵抗値Ｒ３を０Ωにする。
【００８６】
オペアンプ１２１の出力電圧は、オペアンプ１２２及び抵抗１２８，１２９で構成されている反転増幅器によって極性が反転された後、出力端子１２０から出力される。
出力端子１２０の出力電圧であるＶｏｕｔは、準ｔａｎｈ関数の関数値となり、制御信号として可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）に出力される。
【００８７】
ここで、準ｔａｎｈ関数の傾きは、抵抗１２５，１２６，１２７の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を調整することで、任意の値に設定することができる。
準ｔａｎｈ関数の始点と終点の電圧範囲は、ツェナーダイオード１２３，１２４の降伏電圧を調整することで、任意の値に設定することができる。
準ｔａｎｈ関数の入力電圧と出力電圧のオフセットは、オペアンプ１２１，１２２の加算回路などで調整することができる。
このため、準ｔａｎｈ関数に関係するパラメータは、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の特性に合わせて調整することができる。
【００８８】
実施の形態１８．
上記実施の形態１５では、可変電気長線路の電気長の値を返す関数として、準ｔａｎｈ関数が考えられるものを示したが、可変電気長線路の電気長の値を返す関数が準ｔａｎｈ関数である場合、電圧制御型電圧電源９等が、オペアンプやダイオードなどから構成されていてもよい。
【００８９】
図２２はこの発明の実施の形態１８による高効率増幅器の電圧制御型電圧電源を示す構成図であり、図において、図２１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図２２の電圧制御型電圧電源は、オペアンプ１２１，１２２及びダイオード１３１，１３２から準ｔａｎｈ関数を生成する回路が構成されている。
抵抗１３３は準ｔａｎｈ関数の傾きを調整するための抵抗である。
【００９０】
次に動作について説明する。
高効率増幅器のＡＭ−ＰＭ特性は、準ｔａｎｈ関数でフィッティングできる場合がある。
この実施の形態１８では、ＡＭ−ＰＭ特性を準ｔａｎｈ関数でフィッティングできる場合の電圧制御型電圧電源９等の具体的な構成例を示している。
【００９１】
オペアンプ１２１は、入力端子１１１から入力された包絡線信号Ｖｉｎの電圧値が、ダイオード１３１，１３２の閾値電圧の範囲内であれば、下記の式（４）に示すような傾きで、包絡線信号Ｖｉｎの電圧値に応じた出力電圧を得る。
2015220680.tif 000005
式（２）において、Ｒ１は抵抗１２５の抵抗値、Ｒ２は抵抗１２６の抵抗値である。
【００９２】
オペアンプ１２１は、入力端子１１１から入力された包絡線信号Ｖｉｎの電圧値が、ダイオード１３１，１３２の閾値電圧の範囲を超えている場合、下記の式（５）に示すような傾きで、包絡線信号Ｖｉｎの電圧値に応じた出力電圧を得る。
2015220680.tif 000006
式（５）において、Ｒ３は抵抗１２７，１３３の抵抗値である。
なお、ｔａｎｈ関数に最も近づける場合は、準ｔａｎｈ関数の傾きを調整する抵抗１２７，１３３の抵抗値Ｒ３を０Ωにする。
【００９３】
オペアンプ１２１の出力電圧は、オペアンプ１２２及び抵抗１２８，１２９で構成されている反転増幅器によって極性が反転された後、出力端子１２０から出力される。
出力端子１２０の出力電圧であるＶｏｕｔは、準ｔａｎｈ関数の関数値となり、制御信号として可変電気長線路（例えば、図１の構成では、可変電気長線路５，６）に出力される。
【００９４】
ここで、準ｔａｎｈ関数の傾きは、抵抗１２５，１２６，１２７，１３３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を調整することで、任意の値に設定することができる。
準ｔａｎｈ関数の始点と終点の電圧範囲は、ダイオード１３１，１３２の閾値電圧を調整することで、任意の値に設定することができる。ダイオード１３１，１３２の閾値電圧は、ダイオードを直列に接続することで詳細に調整することが可能である。
準ｔａｎｈ関数の入力電圧と出力電圧のオフセットは、オペアンプ１２１，１２２の加算回路などで調整することができる。
このため、準ｔａｎｈ関数に関係するパラメータは、キャリア増幅器２及びピーク増幅器３の特性に合わせて調整することができる。
【００９５】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１  電力分配回路（電力分配手段）、２  キャリア増幅器、３  ピーク増幅器、４  電力合成回路、５  可変電気長線路（第１の可変電気長線路）、６  可変電気長線路（第２の可変電気長線路）、７  方向性結合器（包絡線検波手段）、８  検波器（包絡線検波手段）、９  電圧制御型電圧電源（制御回路）、１１  可変電気長線路（第１の可変電気長線路）、１２，１３  可変電気長線路（第２の可変電気長線路）、２１  可変電気長線路（第１の可変電気長線路）、２２  固定電気長線路（第１の可変電気長線路）、２３  可変電気長線路（第２の可変電気長線路）、２４  固定電気長線路（第２の可変電気長線路）、３１，３２  電圧制御型電圧電源（制御回路）、４１  コイル、４２，４３  ＤＣカットコンデンサ、４４，４５  バラクタダイオード、４６〜４９  コンデンサ、５０，５１  ＳＰＤＴスイッチ、５２〜５９  コンデンサ、６０〜６３  ＳＰＤＴスイッチ、７１〜７６  伝送線路、７７〜８２  ＳＰＤＴスイッチ、９１，９２  スタブ、９３，９４  スイッチ、９５〜９８  オープンスタブ、９９，１００  ＳＰＤＴスイッチ、１０１  Ａ／Ｄコンバータ、１０２  制御信号生成部、１０３  Ｄ／Ａコンバータ、１１１  入力端子、１１２，１１３  トランジスタ、１１４，１１８  電圧源、１１５，１１６，１１９  抵抗、１１７  定電流源、１２０  出力端子、１２１，１２２  オペアンプ、１２３，１２４  ツェナーダイオード、１２５〜１２９  抵抗、１３１，１３２  ダイオード、１３３  抵抗。
【図１】
2015220680.tif 000007
【図２】
2015220680.tif 000008
【図３】
2015220680.tif 000009
【図４】
2015220680.tif 000010
【図５】
2015220680.tif 000011
【図６】
2015220680.tif 000012
【図７】
2015220680.tif 000013
【図８】
2015220680.tif 000014
【図９】
2015220680.tif 000015
【図１０】
2015220680.tif 000016
【図１１】
2015220680.tif 000017
【図１２】
2015220680.tif 000018
【図１３】
2015220680.tif 000019
【図１４】
2015220680.tif 000020
【図１５】
2015220680.tif 000021
【図１６】
2015220680.tif 000022
【図１７】
2015220680.tif 000023
【図１８】
2015220680.tif 000024
【図１９】
2015220680.tif 000025
【図２０】
2015220680.tif 000026
【図２１】
2015220680.tif 000027
【図２２】
2015220680.tif 000028