(57)【要約】【課題】位相ずれ及びレベル差の双方が生じたとしても、常に最適な合成電力を得ることを可能とする。【解決手段】入力ハイブリッド２で入力信号を分岐するとともに、分岐された入力信号を複数の増幅器４ａ、４ｂで各々増幅し、増幅器４ａ、４ｂの出力を出力ハイブリッド６で合成する電力合成増幅器において、増幅器４ａ、４ｂの出力信号のレベルを検出し、検出したレベルに基づいて増幅器４ａ、４ｂの入力信号のレベル差を補正するレベル補正部１０と、出力ハイブリッド６から出力される不平衡電力に基づいて、増幅器４ａ、４ｂの入力信号の位相差を補正する位相補正部８とを備える電力合成増幅器。レベル補正部１０によって、出力ハイブリッド６の入力信号のレベル差が要因で生じる合成電力の損失を抑制することができ、位相補正部８によって、出力ハイブリッド６の入力信号の位相ずれが要因で生じる合成電力の損失を抑制することができる。【選択図】図１
2008098716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ハイブリッドで入力信号を分岐するとともに、分岐された入力信号を複数の増幅器で各々増幅し、該増幅器の出力を出力ハイブリッドで合成する電力合成増幅器において、
前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベルを検出し、検出したレベルに基づいて前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベル差を補正するレベル補正手段と、
前記出力ハイブリッドから出力される不平衡電力に基づいて、前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を補正する位相補正手段とを備えることを特徴とする電力合成増幅器。
【請求項２】
前記レベル補正手段は、前記増幅器の前段又は後段に設けられ、入力信号を分配する分配器と、該分配器によって分配された分配信号の一方を入力し、その入力信号のレベルを検出するレベル検波器とを有し、前記レベル検波器の出力に基づいて前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベル差を補正することを特徴とする請求項１に記載の電力合成増幅器。
【請求項３】
入力ハイブリッドで入力信号を分岐するとともに、分岐された入力信号を複数の増幅器で各々増幅し、該増幅器の出力を出力ハイブリッドで合成する電力合成増幅器において、
前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を補正する位相補正手段と、
前記出力ハイブリッドから出力される不平衡電力に基づいて、前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベル差を補正するレベル補正手段とを備えることを特徴とする電力合成増幅器。
【請求項４】
前記位相補正手段は、前記増幅器の前段又は後段に設けられ、入力信号を分配する分配器と、該分配器によって分配された分配信号の一方を入力し、その入力信号の位相を検出する位相検波器とを有し、前記レベル検波器の出力に基づいて、前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を補正することを特徴とする請求項３に記載の電力合成増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力合成増幅器に関し、特に、不平衡電力を抑制して、最適な合成電力を得ることが可能な電力合成増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波帯で大きな電力を発生させる電力増幅器として、入力信号を等分配した後に、分配信号を別個に増幅し、再び合成して増幅電力を得る電力合成増幅器が知られている。この種の電力合成増幅器においては、入力信号を分配してから合成器に出力するまでの過程で、位相や信号レベルの不平衡が発生し易いため、例えば、特許文献１に示される移相制御による方法や、特許文献２に示される電力レベル制御等を用い、不平衡を抑えて最適な合成出力を得るように構成される。
【０００３】
図３は、特許文献１に開示された電力合成増幅器を示すブロック図であり、電力増幅器６０は、入力ハイブリッド６２から出力され、一方の増幅器６６ａに入力される信号の位相をシフトする移相器６４と、出力ハイブリッド６８から出力される不平衡電力を検波する検波器７０と、検波器７０の出力信号から不要波をカットするループフィルタ７２とを備える。この電力増幅器６０においては、不平衡電力の最小点が維持されるように、入力ハイブリッド６２の出力信号の位相を制御することにより、各部の特性変動による出力電力の変動を抑え、常に安定した合成電力を得るようにしている。
【０００４】
図４は、特許文献２に開示された電力合成増幅器を示すブロック図であり、電力増幅器８０は、入力ハイブリッド８２と増幅器８６ａ、８６ｂとの間に接続された可変減衰器８４ａ、８４ｂと、出力ハイブリッド８８から出力された不平衡電力を検波する検波器９０と、出力ハイブリッド８８から出力される合成電力を検波する検波器９２と、検波器９０及び検波器９２の出力に基づいて可変減衰器８４ａ、８４ｂを制御する減衰量制御部９４とを備える。この電力増幅器８０においては、減衰量制御部９４によって、検波器９０及び検波器９２の出力を監視し、合成電力が変化せず、不平衡電力のみが増大する場合に、増幅器８６ａの出力と増幅器８６ｂの出力との間にレベル差が生じたと判定し、増幅器８６ａ、８６ｂの出力レベルが一致するように可変減衰器８４ａ、８４ｂの減衰量を制御して、最適な合成出力を得るようにしている。
【０００５】
【特許文献１】実開昭６４−５４４１４号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した特許文献１及び２に記載された電力合成増幅器は、何れも、位相の不平衡（以下、「位相ずれ」という）による電力損失又は増幅部の出力信号のレベル差による電力損失の何れか一方のみに対する補正機能しか備えていないため、位相ずれ及びレベル差の双方が生じると、合成時の電力損失を十分に抑制できず、最適な合成電力を得ることができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、位相ずれ及びレベル差の双方が生じたとしても、常に最適な合成電力を得ることが可能な電力合成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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、入力ハイブリッドで入力信号を分岐するとともに、分岐された入力信号を複数の増幅器で各々増幅し、該増幅器の出力を出力ハイブリッドで合成する電力合成増幅器において、前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベルを検出し、検出したレベルに基づいて前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベル差を補正するレベル補正手段と、前記出力ハイブリッドから出力される不平衡電力に基づいて、前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を補正する位相補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、レベル補正手段によって、出力ハイブリッドの入力信号のレベル差が要因で生じる合成電力の損失を抑制することができるとともに、位相補正手段によって、出力ハイブリッドの入力信号の位相ずれが要因で生じる合成電力の損失を抑制することができる。従って、位相ずれ及びレベル差の双方が生じたとしても、常に最適な合成電力を得ることが可能となる。さらに、本発明においては、出力ハイブリッドの入力信号のレベル差は、増幅器の入力信号又は増幅器の出力信号を検出した検出出力に基づいて補正し、出力ハイブリッドの入力信号の位相ずれは、出力ハイブリッドの不平衡電力のレベルに基づいて補正するように構成されているため、複雑な処理を必要とすることなく、簡易な構成で位相ずれ及びレベル差の双方を補正することができ、合成出力の損失を効率良く抑制することも可能になる。
【００１０】
前記電力合成増幅器において、前記レベル補正手段が、前記増幅器の前段又は後段に設けられ、入力信号を分配する分配器と、該分配器によって分配された分配信号の一方を入力し、その入力信号のレベルを検出するレベル検波器とを有し、前記レベル検波器の出力に基づいて前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベル差を補正するように構成することもできる。
【００１１】
また、本発明は、入力ハイブリッドで入力信号を分岐するとともに、分岐された入力信号を複数の増幅器で各々増幅し、該増幅器の出力を出力ハイブリッドで合成する電力合成増幅器において、前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を検出し、検出した位相差に基づいて前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を補正する位相補正手段と、前記出力ハイブリッドから出力される不平衡電力に基づいて、前記増幅器の入力信号又は出力信号のレベル差を補正するレベル補正手段とを備えることを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、位相ずれ及びレベル差の双方が生じたとしても、常に最適な合成電力を得ることが可能となる。
【００１２】
前記電力合成増幅器において、前記位相補正手段が、前記増幅器の前段又は後段に設けられ、入力信号を分配する分配器と、該分配器によって分配された分配信号の一方を入力し、その入力信号の位相を検出する位相検波器とを有し、前記レベル検波器の出力に基づいて、前記増幅器の入力信号又は出力信号の位相差を補正するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、位相ずれ及びレベル差の双方が生じたとしても、常に最適な合成電力を得ることが可能な電力合成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】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明にかかる電力合成増幅器の一実施の形態を示すブロック図であり、電力合成増幅器１は、入力信号を等分配し、各分配信号を二つの出力端子２ａ、２ｂから出力する入力ハイブリッド２と、入力ハイブリッド２から出力される分配信号を各々増幅する増幅器４ａ、４ｂと、増幅器４ａ、４ｂの出力信号を合成し、合成電力を合成出力端子６ａに出力する出力ハイブリッド６と、増幅器４ａ、４ｂからの反射信号等を吸収する終端器７と、入力ハイブリッド２の一方の出力端子２ａと出力ハイブリッド６のアイソレーション端子（以下、「ＩＳＯ端子」という）６ｂとの間に接続された位相補正部８と、入力ハイブリッド２の他方の出力端子２ｂと出力ハイブリッド６との間に接続されたレベル補正部１０とを備える。
【００１６】
位相補正部８は、出力ハイブリッド６のＩＳＯ端子６ｂに接続され、ＩＳＯ端子６ｂから出力される不平衡電力を検波する検波器１２と、検波器１２の出力を増幅する増幅器１４と、増幅器１４の出力信号に含まれる不要波をカットし、位相制御信号として出力するループフィルタ１６と、入力ハイブリッド２の一方の出力端子２ａと増幅器４ａとの間に接続され、位相制御信号に応答して出力端子２ａからの出力信号の位相をシフトする可変移相器１８とを備える。
【００１７】
レベル補正部１０は、増幅器４ａ、４ｂと出力ハイブリッド６の間に接続され、増幅器４ａ、４ｂから出力される増幅信号を所定の分配比で分配する分配器２０ａ、２０ｂと、分配器２０ａ、２０ｂの出力信号のレベルを検波する検波器２２ａ、２２ｂと、検波器２２ａ、２２ｂの出力信号の差分を増幅する作動増幅器２４と、作動増幅器２４の出力信号に含まれる不要波をカットし、減衰量制御信号として出力するループフィルタ２６と、入力ハイブリッド２の他方の出力端子２ｂと増幅器４ｂとの間に接続され、減衰量制御信号に応答して増幅器４ｂへの出力信号を減衰させる可変減衰器２８とを備える。尚、増幅器４ａから作動増幅器２４に至るまでの経路と、増幅器４ｂから作動増幅器２４に至るまでの経路とで、分配特性や検波特性がばらつくのを防止するため、分配器２０ａと分配器２０ｂ、並びに、検波器２２ａと検波器２２ｂは、各々、同等の特性を有するものを用いることが好ましい。
【００１８】
次に、位相補正部８及びレベル補正部１０の動作を説明する。
【００１９】
増幅器４ａ、４ｂから増幅信号が出力されると、分配器２０ａ、２０ｂによって、増幅信号が所定の分配比で分配され、出力ハイブリッド６と検波器２２ａ、２２ｂに出力される。このとき、分配器２０ａ及び分配器２０ｂの分配比率は、同比率とされ、検波器２２ａ、２２ｂには、各々同比率で分配された分配信号が出力される。次に、検波器２２ａ、２２ｂによって、各分配信号のレベルが検波され、レベル検波信号が作動増幅器２４に出力される。作動増幅器２４では、検波器２２ａからのレベル検波信号を基準信号として、検波器２２ｂからのレベル検波信号との差分が導出され、その差分が所定の増幅度で増幅される。作動増幅器２４から出力された増幅信号は、ループフィルタ２６によって不要波がカットされ、減衰量制御信号として可変減衰器２８に出力される。
【００２０】
可変減衰器２８は、分配器２０ａ、２０ｂから出力される各分配信号間にレベル差が生じている場合には、入力ハイブリッド２の一方の出力端子２ａの出力信号のレベルを減衰し、その後は、分配器２０ａ、２０ｂから出力される各分配信号のレベルが一致するまで、分配処理から減衰処理までの一連の処理が繰り返される。こうして、出力ハイブリッド６に入力される二つの増幅信号のレベル差が補正され、これにより、レベル差が要因で生じる合成電力の損失が抑制される。
【００２１】
こうして、レベル補正部１０によって、レベル差が要因で生じる合成電力の損失が抑制されると、電力合成増幅器１で生じる合成電力の総損失分からレベル差が要因で生じる損失分が排除される。このため、その時点又はそれ以後に生じる不平衡電力の増大は、主として、出力ハイブリッド６に入力される二つの増幅信号の位相ずれによるものとなる。位相ずれが要因で生じる損失分は、位相補正部８によって以下のように抑制される。
【００２２】
出力ハイブリッド６のＩＳＯ端子６ｂから不平衡電力が出力されると、検波器１２によって、不平衡電力のレベルが検波され、検波器１２から不平衡レベル検波信号が出力される。検波器１２から出力された不平衡レベル検波信号は、増幅器１４によって増幅された後に、ループフィルタ１６によって不要波がカットされ、位相制御信号として可変移相器１８に出力される。
【００２３】
可変移相器１８は、出力ハイブリッド６から出力される不平衡電力が増大している場合には、増幅器４ｂの入力信号の位相をシフトし、その後は、不平衡電力が最小となるまで、すなわち、出力ハイブリッド６に入力される二つの増幅信号の位相差が適正な位相差となるまで、検波処理から移相処理までの一連の処理が繰り返される。こうして、出力ハイブリッド６に入力される二つの増幅信号の位相ずれが補正され、これにより、位相ずれが要因で生じる合成電力の損失が抑制される。
【００２４】
尚、レベル補正部１０からなるループ回路と、位相補正部８からなるループ回路との間で、相互の特性が干渉しないようにするため、レベル補正部１０のループ帯域幅ｆｇを位相補正部８のループ帯域幅ｆｐよりも十分に大きくすることが好ましい。
【００２５】
以上のように、本実施の形態によれば、レベル補正部１０によって、出力ハイブリッド６に入力される二つの増幅信号のレベル差が補正されるため、レベル差が要因で生じる合成電力の損失を抑制することができるとともに、位相補正部８によって、上記二つの増幅信号の位相ずれが補正されるため、位相ずれが要因で生じる合成電力の損失を抑制することができる。従って、位相ずれ及びレベル差の双方が生じたとしても、常に最適な合成電力を得ることが可能となる。
【００２６】
さらに、本実施の形態においては、レベル差を補正するためのループ回路と、位相ずれを補正するためのループ回路とを独立に設け、増幅器４ａ、４ｂの出力信号のレベル差は、増幅器４ａ、４ｂの出力を検出した検出出力に基づいて補正し、出力ハイブリッド６の入力信号の位相ずれは、出力ハイブリッド６の不平衡電力のレベルに基づいて補正するため、複雑な処理を必要とすることなく、簡易な構成で位相ずれ及びレベル差の双方を補正することができ、合成出力の損失を効率良く抑制することが可能になる。
【００２７】
図２は、本発明にかかる電力合成増幅器の他の実施の形態を示すブロック図であり、同図において、図１に示す電力合成増幅増幅器１と同一部材については、同一符号を付す。
【００２８】
図２に示すように、電力合成増幅器３０は、入力ハイブリッド２の他方の出力端子２ｂと出力ハイブリッド６との間に接続された位相補正部３２と、入力ハイブリッド２の一方の出力端子２ａと出力ハイブリッド６のＩＳＯ端子６ｂとの間に接続されたレベル補正部３３とを備える。
【００２９】
位相補正部３２は、増幅器４ａ、４ｂから出力される増幅信号を所定の分配比で分配する分配器４２ａ、４２ｂと、分配器４２ａ、４２ｂからの分配信号を増幅する増幅器４４ａ、４４ｂと、増幅器４４ａ、４４ｂから出力される増幅信号の位相差を検波する位相検波器４６と、位相検波器４６から出力される位相検波信号から不要波をカットし、位相制御信号として出力するループフィルタ４８と、位相制御信号に応答して出力端子２ａから出力される分配信号の位相をシフトする可変移相器５０とを備える。
【００３０】
一方、レベル補正部３３は、出力ハイブリッド６のＩＳＯ端子６ｂから出力される不平衡電力を検波する検波器３４と、検波器３４の出力を増幅する増幅器３６と、増幅器３６の出力信号に含まれる不要波をカットし、レベル制御信号として出力するループフィルタ３８と、レベル制御信号に応答して増幅器４ａの入力信号を減衰する可変減衰器４０とを備える。
【００３１】
図２に示す構成においては、位相補正部３２によって、出力ハイブリッド６に入力される二つの増幅信号の位相ずれが補正されるため、位相ずれが要因で生じる合成電力の損失を抑制することができるとともに、レベル補正部３３によって、出力ハイブリッド６に入力される二つの増幅信号のレベル差が補正されるため、レベル差が要因で生じる合成電力の損失を抑制することができる。従って、図１に示す電力合成増幅器１と同様に、位相ずれ及びレベル差の双方が生じたとしても、常に最適な合成電力を得ることが可能となる。
【００３２】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含される。
【００３３】
例えば、図１に示す電力合成増幅器１においては、増幅器４ａ、４ｂの出力信号のレベルを検出し、それに基づいて増幅器４ｂの入力信号のレベルを補正するように構成されているが、増幅器４ｂの入力信号のレベルを検出し、それに基づいて増幅器４ｂの入力信号のレベルを補正するように構成することもできる。また、図２に示す電力合成増幅器３０においても、増幅器４ａ、４ｂの入力信号の位相差を検出し、それに基づいて増幅器４ｂの入力信号の位相をシフトするように構成することができる。
【００３４】
さらに、図１に示す電力合成増幅器１においては、出力ハイブリッド６の入力信号のレベル差を補正するに際し、増幅器４ｂの入力信号のレベルを減衰するように構成されているが、増幅器４ｂの出力信号のレベルを減衰して、レベル差を補正するように構成することもできる。また、図２に示す電力合成増幅器３０においても、増幅器４ｂの出力信号の位相をシフトして、出力ハイブリッド６の入力信号の位相ずれを補正するように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる電力合成増幅器の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる電力合成増幅器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】従来の電力合成増幅器の一例を示すブロック図である。
【図４】従来の電力合成増幅器の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電力合成増幅器
２  入力ハイブリッド
２ａ、２ｂ  出力端子
４ａ、４ｂ  増幅器
６  出力ハイブリッド
６ａ  合成出力端子
６ｂ  ＩＳＯ端子
７  終端器
８  位相補正部
１０  レベル補正部
１２  検波器
１４  増幅器
１６  ループフィルタ
１８  可変移相器
２０ａ、２０ｂ  分配器
２２ａ、２２ｂ  検波器
２４  作動増幅器
２６  ループフィルタ
２８  可変減衰器
３０  電力合成増幅器
３２  位相補正部
３３  レベル補正部
３４  検波器
３６  増幅器
３８  ループフィルタ
４０  可変減衰器
４２ａ、４２ｂ  分配器
４４ａ、４４ｂ  増幅器
４６  位相検波器
４８  ループフィルタ
５０  可変移相器
【図１】
2008098716.tif 000003
【図２】
2008098716.tif 000004
【図３】
2008098716.tif 000005
【図４】
2008098716.tif 000006