(57)【要約】【課題】広帯域に渡り高効率動作を実現する増幅装置を提供すること。【解決手段】実施形態の増幅装置は、入力信号の第１の信号成分を増幅する第１の増幅部と、入力が第１の増幅部の出力と接続され、出力から見えるインピーダンスを変換して該変換したインピーダンスを前記第１の増幅部に見せる第１の出力回路部とを備えている。また、実施形態の増幅装置は、第１の増幅部よりも深いバイアスで入力信号の第２の信号成分を増幅する第２の増幅部と、入力が第２の増幅部の出力と接続され、第１の出力回路部よりも長い電気長を有し出力から見えるインピーダンスを変換して該変換したインピーダンスを第２の増幅部に見せる第２の出力回路部とを備えている。さらに、実施形態の増幅装置は、第１の増幅部が増幅した第１の信号成分および第２の増幅部が増幅した第２の信号成分を合成する合成部を備えている。【選択図】図１
2015019275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の第１の信号成分を増幅する第１の増幅部と、
入力が前記第１の増幅部の出力と接続され、出力から見えるインピーダンスを変換して該変換したインピーダンスを前記第１の増幅部に見せる第１の出力回路部と、
前記第１の増幅部よりも深いバイアスで前記入力信号の第２の信号成分を増幅する第２の増幅部と、
入力が前記第２の増幅部の出力と接続され、前記第１の出力回路部よりも長い電気長を有し、出力から見えるインピーダンスを変換して該変換したインピーダンスを前記第２の増幅部に見せる第２の出力回路部と、
前記第１の増幅部が増幅した前記第１の信号成分および前記第２の増幅部が増幅した前記第２の信号成分を合成する合成部と、
を具備した増幅装置。
【請求項２】
前記第１の増幅部および前記第１の出力回路部の間に配設され、１％以上の比帯域を有する第１の整合回路部と、
前記第２の増幅部および前記第２の出力回路部の間に配設され、１％以上の比帯域を有する第２の整合回路部と
をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の増幅装置。
【請求項３】
前記入力信号の周波数に応じて前記第１の増幅部および前記第２の増幅部それぞれの動作点を制御する動作制御部をさらに具備したことを特徴とする請求項１または２記載の増幅装置。
【請求項４】
前記動作制御部は、前記入力信号の周波数に応じて前記第１の増幅部および前記第２の増幅部それぞれの動作級および増幅素子の動作電圧を制御することを特徴とする請求項３記載の増幅装置。
【請求項５】
前記第１の増幅部の入力と接続され、前記第１の出力回路部および前記第２の出力回路部それぞれの電気長の差と等しい電気長を有する伝送線路をさらに具備したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の増幅装置。
【請求項６】
前記第１の整合回路部および前記第２の整合回路部は、所定の二以上の周波数において整合可能に構成されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の増幅装置。
【請求項７】
前記第１の出力回路部および前記第２の出力回路部は、それぞれ複数のインピーダンス変換回路を具備することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の増幅装置。
【請求項８】
前記入力信号を前記第１の信号成分および前記第２の信号成分に分配する分配部をさらに具備したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の増幅装置。
【請求項９】
前記第１の増幅部の入力と接続され、１％以上の比帯域を有する第３の整合回路部と、
前記第２の増幅部の入力と接続され、１％以上の比帯域を有する第４の整合回路部と
をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の増幅装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の増幅部と、
前記入力信号として所定の周波数の信号を生成して前記増幅部に供給する信号生成部と
を具備したことを特徴とする送信装置。
【請求項１１】
前記信号生成部を制御して前記入力信号の周波数を制御するとともに、該制御した周波数に応じてトリガ信号を生成する信号制御部をさらに備え、
前記動作制御部は、前記トリガ信号に基づいて前記動作点を制御すること
を特徴とする請求項３ないし１０のいずれか１項に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、増幅器および送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率増幅器として、例えばドハティ増幅器が知られている。ドハティ増幅器は、一般にキャリアアンプおよびピークアンプの２台の増幅器を有しており、このうちキャリアアンプはＡ級もしくはＡＢ級にバイアスされて動作し、ピークアンプはＣ級にバイアスされて動作する。すなわち、キャリアアンプのバイアスに比べてピークアンプのバイアスを深く設定する。また、ドハティ増幅器は、キャリアアンプ出力に、信号周波数において９０度（λ／４）の電気長を有する伝送線路を備えており、負荷変調により広い出力電力にわたって高効率動作を実現している。
【０００３】
一方、キャリアアンプ出力に接続された伝送線路に対応する周波数とは異なる周波数の信号については、増幅器の動作が所望の特性から外れてしまう。すなわち、増幅器全体の広帯域動作が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３４１３４
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Sungwook Kwon, et al., Inverted-Load Network for High-Power Doherty Amplifier, IEEE Microwave Magazine, Feb. 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来のドハティ増幅器の構成では、広帯域で高い効率を得ることが困難という問題がある。実施形態に係る発明は、複数台の増幅器を用いた増幅器に関し、広帯域に渡り高効率動作を実現する増幅装置、送信装置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】
【０００７】
実施形態の増幅装置は、入力信号の第１の信号成分を増幅する第１の増幅部と、入力が第１の増幅部の出力と接続され、出力から見えるインピーダンスを変換して該変換したインピーダンスを前記第１の増幅部に見せる第１の出力回路部とを備えている。また、実施形態の増幅装置は、第１の増幅部よりも深いバイアスで入力信号の第２の信号成分を増幅する第２の増幅部と、入力が第２の増幅部の出力と接続され、第１の出力回路部よりも長い電気長を有し出力から見えるインピーダンスを変換して該変換したインピーダンスを第２の増幅部に見せる第２の出力回路部とを備えている。さらに、実施形態の増幅装置は、第１の増幅部が増幅した第１の信号成分および第２の増幅部が増幅した第２の信号成分を合成する合成部を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る第１および第２の出力回路の特性を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る増幅器の周波数特性を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る増幅器の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る増幅器の周波数特性を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る増幅器の構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施形態の電圧調整器の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態のバイアス切替器の構成を示す図である。
【図９】第３の実施形態のバイアス切替器の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。図１に示すように、この実施形態の増幅装置１は、入力信号を分配する分配器１０と、分配器１０が分配した信号それぞれを増幅する第１の増幅器１２および第２の増幅器２２と、第１の増幅器１２および第２の増幅器２２が増幅した増幅信号それぞれを合成する合成器１８とを備えたドハティ増幅器を構成している。
【００１０】
第１の増幅器１２の出力と合成器１８の入力との間には、第１の増幅器１２の出力を整合する第１の整合回路１４と、第１の整合回路１４の出力インピーダンスを変換する第１の出力回路１６とが直列に接続されている。同様に、第２の増幅器２２の出力と合成器１８の入力との間には、第２の増幅器２２の出力を整合する第２の整合回路２４と、第２の整合回路２４の出力インピーダンスを変換する第２の出力回路２６とが直列に接続されている。
【００１１】
分配器１０の出力と第１の増幅器１２の入力との間には、伝送線路２８が接続されている。また、合成器１８の出力には負荷２０が接続されている。この実施形態では、第１および第２の増幅部１２および２２の出力信号のレベルに応じて、第１および第２の増幅部１２および２２から合成器１８側を見たインピーダンスが変化する「アクティブロードプル」を実現している。
【００１２】
分配器１０は、入力ＩＮに与えられた入力信号を第１の増幅器１２への経路および第２の増幅器２２への経路に分配する。すなわち、分配器１０は、入力信号を複数の信号成分に分配する。分配器１０は、例えばハイブリッド回路により実現することができる。二つの分配器出力のうちの一方は、伝送線路２８を介して第１の増幅器１２の入力に接続され、同じく他方は、第２の増幅器２２の入力に接続されている。
【００１３】
第１の増幅器１２および第２の増幅器２２は、それぞれドハティ増幅器におけるキャリアアンプおよびピークアンプである。すなわち、第１の増幅器１２は、入力信号の振幅にかかわらず常時動作し、第２の増幅器２２は、入力信号の振幅が所定の値を超える場合にのみ動作するように構成されている。第１の増幅器１２および第２の増幅器２２は、それぞれ異なる動作点（例えば異なるゲートバイアス値）を有しており、第１の増幅器１２のゲートバイアス値に比べて第２の増幅器２２のゲートバイアス値の方が深いバイアスとなるよう設定されている。例えば、第１の増幅器１２はＢ級で動作し、第２の増幅器２２はＣ級で動作する。
【００１４】
深いバイアスで使うということは、低い入力電力では動作せず、高い入力電力で動作するということを示している。従って、第１および第２の増幅器１２および２２について、第２の増幅器２２の方が高い入力電力で動作を開始すればよく、第１および第２の増幅器１２および２２が実質的にどのような動作級となっていてもよい。また、一般に動作級が異なる増幅器は利得が異なる問題が発生するため、第１および第２の増幅器１２および２２の利得を合わせる構成を備えてもよい。第１および第２の増幅器１２および２２は、プッシュプルアンプやバランスアンプその他通常使用される増幅器構成をとることができる。また、多段構成や多並列構成としても構わない。以下の説明において「動作点」とは、増幅器の動作級、バイアス、増幅素子のゲート電圧やドレイン電圧を含む概念を意味している。
【００１５】
第１の整合回路１４および第２の整合回路２４は、理想的には第１の増幅器１２および第２の増幅器２２の増幅信号の出力に現れる高調波を反射させる特性を有している。ただし、高調波が第１の増幅器１２や第２の増幅器２２の内部で処理されている場合や、各増幅器のパッケージに高調波成分終端用の出力が設けられている場合には、当該増幅信号の出力に高調波が現れないこともある。また、第１の整合回路１４および第２の整合回路２４は、比較的広帯域な周波数帯で整合可能な特性を有している。例えば、第１の整合回路１４および第２の整合回路２４は、比帯域が１％以上となる特性を有することが好ましく、さらには比帯域が２０％以上となる特性を有することが好ましい。
【００１６】
第１の出力回路１６および第２の出力回路２６は、インピーダンス変換を実現する回路であり、例えば、伝送線路、ＬＣ回路、テーパー線路などの回路要素を１つ以上有する回路である。
【００１７】
第１の出力回路１６は、第１の出力回路１６から合成器１８を見たインピーダンスを変換して、第１の増幅器１２に見せるインピーダンス変換機能を有する。同様に、第２の出力回路２６は、第２の出力回路２６から合成器１８を見たインピーダンスを変換して、第２の増幅器２２に見せるインピーダンス変換機能を有する。
【００１８】
ドハティ増幅器は、複数台の増幅器から負荷に同時に電力を供給することで、それぞれの増幅器から見たインピーダンスが動的に変化しているように見せるアクティブロードプル技術を用いることで高い電力効率を実現している。
【００１９】
図２の実線にて示す例は、第１の増幅部１６の出力から見えるインピーダンスの変化の様子を示している。負荷２０のインピーダンスが２５Ωであり、出力回路１６および２６がそれぞれの電気長を９０度および１８０度とし特性インピーダンスを５０Ωとした伝送線路であると仮定する。第２の増幅器２２が動作していない場合、第１の出力回路１６は第１の増幅器１２から見た負荷を１００Ωに変換する。第２の増幅器２２が動作すると、アクティブロードプルにより第１の出力回路１６の出力端から合成器１８を見たインピーダンスが増加し、第２の増幅器２２の出力電力が飽和に達すると、第１の出力回路１６の出力端から合成器１８を見たインピーダンスが５０Ωとなる。従って、第１の増幅器１２から出力回路１６を見たインピーダンスは５０Ωとなる。
【００２０】
一方、図２の破線にて示す例は、実線部と同様の条件における第２の増幅器２２の出力から見えるインピーダンスの変化の様子を示している。第２の増幅器２２が動作していない場合、第２の増幅器２２から見た第２の出力回路２６の入力インピーダンスが十分に高いインピーダンスをとる。すなわち、第２の増幅器２２の出力はオープンの状態となる。第２の増幅器２２が動作すると、アクティブロードプルにより第２の出力回路２６の出力から合成器１８を見たインピーダンスが減少する。第２の増幅器２２の出力電力が飽和に達すると、第２の出力回路２６の出力端から合成器１８を見たインピーダンスが５０Ωとなる。従って、第２の増幅器２２から出力回路２６を見たインピーダンスが５０Ωとなる。
【００２１】
なお、第１の出力回路１６および第２の出力回路２６は、それぞれ異なる長さの電気長を有している。例えば、第１の出力回路１６の電気長を９０度（信号の波長をλとするとλ／４）、第２の出力回路２６の電気長を１８０度（同じくλ／２）とするように、キャリアアンプ側の電気長をピークアンプ側の電気長よりも短くする。ここで、「電気長」とは、増幅装置１が増幅する信号の波長に対応する長さであり、上記の第１の出力回路１６の電気長及び第２の出力回路２６の電気長は、具体的には第１および第２の増幅器１２および２２における増幅素子の真性領域の仮想電源から合成器１８内部の位相基準点まで長さとして規定される。第１の出力回路１６及び第２の出力回路２６は、アクティブロードプルの効果を得るのに必要なものである。
【００２２】
一般に、ドハティ増幅器で使用される出力回路はλ／４線路により実現されるが、重要なのは電気長であり、その電気長が実現されればどのような構成としてもかまわない。例えば、伝送線路を２つに分割し、その間にＬＣ回路を備えて第１および第２の出力回路１６および１８を構成してもよい。また、第１および第２の出力回路１６および２６を構成する伝送線路は、単一の特性インピーダンスを持つ線路により構成する必要はない。必要に応じて異なる特性インピーダンスを持つ伝送線路を組み合わせて第１および第２の出力回路１６および２６を構成しても構わない。
【００２３】
第１および第２の出力回路１６および２６は、伝送線路、ＬＣ９０度移相回路により実現することができる。なお、合成器１８をトランスにより実現する場合は、トランスを出力回路として用いることもできる。この場合、上述した「電気長」は「位相差」と読み替えればよい。
【００２４】
合成器１８は、第１の増幅器１２が増幅した増幅信号と、第２の増幅器２２が増幅した増幅信号とを電力合成する。具体的には、合成器１８は、第１の出力回路１６から出力される増幅信号と第２の出力回路２６から出力される増幅信号とを合成して、合成信号を負荷２０に与える。合成器１８は、第１の増幅器１２および第２の増幅器１４それぞれの出力をそのまま接続する構成のほか、Ｔ分岐回路やトランス、ハイブリッド回路などにより実現することができる。Ｔ分岐回路ではシャント容量が付加されるので、第１の出力回路１６や第２の出力回路２６の設計でその影響が考慮される。
【００２５】
伝送線路２８は、分配器１０の入力から第１の増幅器１２、第１の整合回路１４、第１の出力回路１６、合成器１８の出力までの経路の電気長と、分配器１０の入力から第２の増幅器２２、第２の整合回路２４、第２の出力回路２６、合成器１８の出力までの経路の電気長の差を相殺するための遅延線路である。伝送線路２８は、それぞれの電気長の差に応じて第１の増幅器１２の入力側ではなく、第２の増幅器２２の入力側に設けてもよい。また、第１および第２の増幅器１２および２２のそれぞれの入力側に設けてもよい。図１に示す例では、分配器１０および第１の増幅器１２の間に配設されている。
【００２６】
負荷２０は、増幅装置１の負荷であり、図１に示す例では合成器１８の出力とグラウンドとの間に接続されている。負荷２０は、図１に示すような増幅装置１の出力を終端させる構成には限定されず、λ／４線路でインピーダンス変換して出力するような構成としてもよい。この場合、λ／４線路は、多段構成としてもよい。また、複数の増幅装置の出力を合成する構成としてもよく、合成器を含んでいてもよい。
【００２７】
この実施形態の増幅装置１は、入力ＩＮに変調信号などの被増幅信号を入力することで、送信装置を構成することができる。例えば、図１に示すように、信号発生器４０と、信号発生器４０が生成する信号の周波数を制御する信号制御器４２とをさらに具備し、負荷２０をアンテナや給電線とすることで送信装置を構成できる。
【００２８】
ここで、信号発生器４０は、周波数を制御可能な発振器であり、入力ＩＮに被増幅信号を与える。信号制御器４２は、信号発生器４０が生成する信号の周波数を制御する。
【００２９】
前述の通り、ドハティ増幅器は、通常、増幅する信号周波数において電気長９０度の伝送線路をキャリアアンプの出力側に備えている。伝送線路は概して利用可能な周波数帯域幅が狭いため、伝送線路を出力側に備える増幅装置においては、広帯域な増幅動作を実現することが難しい。この実施形態の増幅装置では、キャリアアンプおよびピークアンプそれぞれの出力側に、図２に示す特性の第１の出力回路１６および第２の出力回路２６それぞれを備えたので、従来のドハティ増幅器と比較して広帯域に亘る効率のよい動作をすることができる。
【００３０】
また、この実施形態の増幅装置では、キャリアアンプおよびピークアンプそれぞれの出力に広帯域整合回路を配設したので、さらに広帯域の動作を実現することができる。例えば、第１および第２の整合回路として比帯域２０％以上を満足するような回路を備えた場合、特に広帯域に渡り高効率動作が可能となる。なお、整合回路の特性としては、比帯域２０％以上には限定されない。例えば、整合回路の比帯域を１％以上としても一定の効果を得ることができる。
【００３１】
（第１の実施形態の動作例）
図１に示す回路構成において、第１および第２の整合回路１４および２４として十分広帯域なものを使用し、第１の出力回路１６の電気長を９０度、第２の出力回路２６の電気長を１８０度とした。第１の増幅器１２をＢ級で動作させ、第２の増幅器２２をＣ級で動作させるようバイアスを調整した。図３は、かかる場合における変調波効率を示している。
【００３２】
図３に示すように、図１に示す回路構成、すなわち、第１および第２の出力回路１６および２６の電気長を異なるように設定して図２に示す特性とし、さらに第１および第２の整合回路１４および２４を十分広帯域に設計することで、正規化周波数０．７〜１．３の範囲において変調波入力時の効率を５０％以上とすることができた（図３のＢ）。これにより、従来のドハティ増幅器（図３のＡ）よりも広帯域化を実現できることが確認できた。
【００３３】
なお、上記実施形態では、整合回路を広帯域特性としているが、これには限定されない。すなわち、任意の２点以上の離れた周波数帯において整合が取れているような特性としてもよい。例えば、図３の特性を有する増幅装置において、正規化周波数０．７、１．０、１．３においてのみ所望のインピーダンスに整合する整合回路を組み込むことにより、３点の離れた周波数帯で高効率動作を実現する増幅器を得ることができる。このときに規定する周波数は、図３の破線部から効率が高い周波数領域から選んでも構わない。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、図４を参照して、第２の実施形態について詳細に説明する。図４に示すように、この実施形態の増幅装置２は、図１に示す第１の実施形態の増幅装置１に動作切替器３０をさらに備えたものである。以下の説明において、第１の実施形態と共通する要素については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００３５】
この実施形態の増幅装置２は、信号周波数（キャリア周波数）が特定の範囲から外れた場合に、第１の増幅器１２および第２の増幅器２２それぞれの動作点（それぞれの動作級や増幅素子の動作電圧等）を切替可能としている。切替の結果として、ピークアンプとして動作していた増幅器を入力信号全体を増幅する動作のキャリアアンプとし、キャリアアンプとして動作していた増幅器をピーク信号を増幅する動作のピークアンプとするように、増幅器それぞれの動作状態を変更させる。
【００３６】
図４に示す動作切替器３０は、増幅装置２が増幅する周波数（キャリア周波数）が一定以上変更された場合に第１の増幅器１２および第２の増幅器２２の動作級を入れ替える。具体的には、第１および第２の増幅器１２および２２それぞれへのバイアスを制御してそれぞれの動作級を変更する。併せて、動作切替器３０は、第１および第２の増幅器１２および２２それぞれのドレイン電圧が異なっていた場合に、それぞれのドレイン電圧も切り替える。
【００３７】
動作切替器３０は、外部から入力信号の周波数変更を示すトリガを受け取って切替制御を行ってもよいし、外部から周波数値を受け取って該周波数値に基づいて切り替えの有無を判定してもよい。また、増幅器２の入力信号の周波数を検出する周波数検出部をさらに設けて、動作切替器３０が当該検出結果に基づいて切替制御を行ってもよい。図４に示す例では、信号制御器４２が被増幅信号の周波数変更を示すトリガ信号を生成して動作切替器３０に与えている。動作切替器３０による第１および第２の増幅器１２および２２の動作級の切り替えは、それぞれの増幅素子に対するバイアス（例えばゲート電圧）を入れ替えることにより実現できる。このとき、動作切替器３０は、切替に併せてバイアス値を微調整してもよい。併せて、ドレイン電圧を微調整しても構わない。
【００３８】
（第２の実施形態の動作例）
図４に示す構成において、動作切替器３０を第１の状態（第１の実施形態と同じ動作状態）と第２の状態（第１の状態における第１および第２の増幅器それぞれの動作級を入れ替えた動作状態）の二つの動作状態間で切り替え可能に構成した。具体的には、第１の状態において第１の増幅器１２をＢ級動作、第２の増幅器２２をＣ級動作させ、第２の状態において第２の増幅器２２をＢ級動作、第１の増幅器１２をＣ級動作させるバイアスを各増幅器に供給するよう動作切替器３０を構成した。図５は、かかる場合における増幅器２の周波数特性を示している。
【００３９】
図５に示すように、キャリア周波数で正規化した正規化周波数０．６６または１．３４となった場合に動作切替器３０が第１の状態および第２の状態を切り替えることで、増幅器２全体として正規化周波数０．５から１．５までにわたって正規化効率０．６以上の高効率動作を実現できることが分かる。すなわち、増幅信号の周波数に応じて第１および第２の増幅器それぞれの動作級を切り替えることで、増幅装置全体の高効率動作する周波数帯域幅を広くすることができる。
【００４０】
なお、第２の実施形態において、第１および第２の出力回路１６および２６を構成する伝送線路は、第１の実施形態と同様に、単一の特性インピーダンスを持つ線路により構成する必要はない。必要に応じて異なる特性インピーダンスを持つ伝送線路を組み合わせて第１および第２の出力回路１６および２６を構成しても構わない。
【００４１】
また、第１の実施形態と同様に、整合回路は広帯域特性に限定されず、任意の２点以上の離れた周波数帯において整合が取れているような特性としてもよい。例えば、図５の特性を有する増幅装置において、正規化周波数０．５、１．０、１．５においてのみ所望のインピーダンスに整合する整合回路を組み込むことにより、３点の離れた周波数帯で高効率動作を実現する増幅器が実現することができる。このときに規定する周波数は、図５の破線部から効率が高い周波数領域から選んでも構わないし、同じく一点鎖線部から選んでも構わない。または、両者を合わせた周波数帯の中から選んでも構わない。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、図６ないし図８を参照して、第３の実施形態について詳細に説明する。図６に示すように、この実施形態の増幅装置３は、図４に示す第２の実施形態の増幅装置２における動作切替器３０を、電圧調整器３１およびバイアス切替器３２に置き換えたものである。以下の説明において、図４に示す第２の実施形態と共通する要素については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００４３】
この実施形態の増幅装置３においても、信号周波数（キャリア周波数）が特定の範囲から外れた場合に、第１の増幅器１２および第２の増幅器２２それぞれの動作級を切り替えるように動作する。そして、ピークアンプとして動作していた増幅器を入力信号全体を増幅する動作のキャリアアンプとし、キャリアアンプとして動作していた増幅器をピーク信号を増幅する動作のピークアンプとするように、各増幅器の動作状態を変更させる。
【００４４】
電圧調整器３１は、第１および第２の増幅器１２および２２のそれぞれのドレイン電圧をキャリア周波数ごとのバックオフ量が等しくなるように調整する機能を有する。また、バイアス切替器３２は、第２の実施形態における動作切替器３０と同様、キャリア周波数に応じて第１の増幅器１２および第２の増幅器２２の動作級を切り替える。すなわち、第２の実施形態の増幅装置２においては、各増幅器の増幅素子のドレイン電圧および動作級を併せて切り替えたが、第３の実施形態の増幅装置３においては、ドレイン電圧の調整と動作級とを独立して行っている。
【００４５】
かかる構成をとることにより、例えば飽和電力を揃えて高効率動作を実現しつつ出力電力を一定にすることが可能になる。具体的には、電圧調整器３１により第１の増幅器１２および第２の増幅器２２の各増幅素子のドレイン電圧を調整することで、各周波数領域における飽和電力が異なる場合であっても、飽和電力に対する平均出力電力のバックオフを揃えることが可能となり、高効率動作を実現することができる。
【００４６】
図７に示すように、この実施形態の電圧調整器３１は、信号周波数に応じたドレイン電圧設定値を予め記憶し、信号周波数情報を示す信号に基づき指定された電圧値を出力する第１および第２電圧値記憶部３１１および３１２を備えている。前記第１電圧値記憶部３１１および前記第２電圧値記憶部３１２に記憶されている電圧は、例えば周波数ごとに等しい飽和電力からのバックオフ条件で規定電力を出力するような値となる。使用する周波数帯で同一電力を出力するシステムでは、正規化周波数１と同０．５との間で飽和電力に差がある場合を考えると、飽和電力の低い方で出力電力を規定する必要があるから、飽和電力が高い周波数ではバックオフレベルが大きくなり、効率が低くなってしまう。かかる場合に、飽和電力の高い周波数ではドレイン電圧を下げることで、バックオフレベルをそろえて動作させることが可能になり、効率を向上することができる。
【００４７】
また、電圧調整器３１は、周波数情報に基づく第１および第２電圧値記憶部３１１および３１２の出力値で指定されたドレイン電圧値の定電圧源として動作して、当該電圧値の電圧を第１および第２の増幅器１２および２２に供給する第１および第２電源部３１３および３１４を備えている。信号制御器４２は、被増幅信号の周波数情報を電圧調整器３１に与える。かかる構成により、この実施形態の増幅装置３は、信号周波数に応じて飽和電力を揃えてバックオフを一定にすることができ、高効率動作を実現しつつ出力電力を一定にすることが可能となる。
【００４８】
なおこの例では、第１および第２電圧値記憶部３１１および３１２は、信号周波数に対応する電圧値を１つ以上有しているが、例えば信号周波数に加えて動作環境（例えば温度）に対応する電圧値を有していてもよい。この場合、３点の周波数においてそれぞれ３点の温度に対応する電圧値を第１および第２電圧値記憶部３１１および３１２に記憶するとすれば、合計で９点の電圧値が記憶されることになる。そして、第１および第２電圧値記憶部３１１および３１２に信号周波数と温度の情報を与えることで、９点のうち対応する１点の電圧値が出力することができる。
【００４９】
また、図８に示すように、この実施形態のバイアス切替器３２は、第１および第２の増幅器１２および２２をキャリアアンプとして動作させるバイアス値を記憶した第１バイアス記憶部３２１と、第１および第２増幅器１２および２２をピークアンプとして動作させるバイアス値を記憶した第２バイアス記憶部３２２とを備えている。また、バイアス切替器３２は、第１および第２バイアス記憶部３２１および３２２に記憶されたバイアス値それぞれに基づき第１および第２の増幅器１２および２２それぞれのバイアス値を生成する第１および第２電源部３２３および３２４を備えている。さらに、バイアス切替器３２は、第１および第２電源部３２３および３２４それぞれが生成したバイアスを、外部から入力信号の周波数変更を示すトリガや周波数情報などに基づき第１および第２の増幅器１２および２２のいずれかに切り替えて供給する供給切替部３２５を備えている。
【００５０】
供給切替部３２５は、外部から与えられたトリガ信号や信号周波数などに応じて第１および第２の増幅器１２および２２それぞれの動作級を決定し、第１および第２電源部３２３および３２４それぞれが生成したバイアス信号の供給先を切り替える。図６および図８に示す例では、信号制御器４２が被増幅信号の周波数変更を示すトリガ信号を生成してバイアス切替器３２に与えている。
【００５１】
例えば、供給切替部３２５は、図５の正規化周波数０．６６から１．３４では第１電源部３２３の出力と第１の増幅器１２を接続するとともに第２電源部３２４の出力と第２の増幅器２２を接続し、それ以外の周波数では第１電源部３２３の出力と第２の増幅器２２を接続するとともに第２電源部３２４の出力と第１の増幅器１２を接続するよう動作する。かかる構成により、増幅信号の周波数に応じて第１および第２の増幅器それぞれの動作級を切り替えることで、増幅装置全体の周波数帯域幅を広くすることができる。なお、供給切替部３２５が信号周波数の周波数情報を受け取って第１および第２の増幅器それぞれの動作級を判定してもよい。
【００５２】
なお、増幅器は周波数によって特性が変化するものであるため、図９に示すように、トリガの代わりに周波数情報をバイアス切替器３２に入力するように構成してもよい。すなわち、第１バイアス記憶部３２１および第２バイアス記憶部３２２にそれぞれ第１の増幅器１２および第２の増幅器２２の複数の周波数に対応したバイアス電圧値を予め記憶しておく。そして、入力された周波数情報に応じて第１バイアス記憶部および第２バイアス記憶部から読み出した電圧値を第１電源部および第２電源部に設定し、該当する電圧を出力するように構成してもよい。この場合、第１バイアス記憶部３２１には第１の増幅器１２の信号周波数ごとのバイアス電圧を、第２バイアス記憶部３２２には第２の増幅器２２の信号周波数ごとのバイアス電圧を記録しているため、供給切替部３２５は不要となるが、供給切替部と同様の効果が得られるように記憶部に動作級を切り替えるような電圧値を記憶しておく。
【００５３】
上記した実施形態では、第１および第２の増幅器の出力側にのみ整合回路を設けた例を説明したが、これには限定されない。増幅器の入力側に広帯域整合回路を配設する構成をとっても構わない。この場合、増幅器の入力側の整合回路も、第１および第２の整合回路１４および２４と同様に、高調波整合を併せて実現している。また、上記した実施形態では、増幅器を二つ用いたドハティ増幅器を例として説明したが、これにも限定されない。すなわち、三段以上のドハティ増幅器のような構成に対しても適用することができる。
【００５４】
また、上記した実施形態では、分配器１０により入力信号を第１の増幅器１２および第２の増幅器２２に分配しているが、これには限定されない。分配器を用いずに、信号源から第１の増幅器１２に対する入力信号と、第２の増幅器２２に対する入力信号の２種類の信号を直接受けるような構成でも構わない。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１…増幅装置、１０…分配器、１２…第１の増幅器、１４…第１の整合回路、１６…第１の出力回路、１８…合成器、２０…負荷、２２…第２の増幅器、２４…第２の整合回路、２６…第２の出力回路、２８…伝送線路、４０…信号発生器、４２…信号制御器。
【図１】
2015019275.tif 000003
【図２】
2015019275.tif 000004
【図３】
2015019275.tif 000005
【図４】
2015019275.tif 000006
【図５】
2015019275.tif 000007
【図６】
2015019275.tif 000008
【図７】
2015019275.tif 000009
【図８】
2015019275.tif 000010
【図９】
2015019275.tif 000011