(57)【要約】【課題】本発明はドハティ増幅器に関し、ドハティ増幅器の利得の低下を防ぎ、効率を上げることができるドハティ増幅器を提供することを目的としている。【解決手段】入力信号を２方向に分岐させる信号分岐回路２１と、該信号分岐回路２１の一方の出力を受けるキャリアアンプ１と、該キャリアアンプ１の出力を受ける第１のλ／４線路２と、前記信号分岐回路２１の他方の出力と、ピークアンプ４の立ち上がり電圧とを比較する比較回路２２と、該比較回路２２の出力に応じて、ピークアンプ４を回路に組み込むか組み込まないかを決める高周波スイッチ２３と、該高周波スイッチ２３の出力を受ける第２のλ／４線路と、該λ／４線路の出力を受けるピークアンプ４と、前記第１のλ／４線路２の出力と前記ピークアンプ４の出力とを合成した信号を受ける負荷５と、を有して構成される。【選択図】図１
2008306430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を２方向に分岐させる信号分岐回路と、
該信号分岐回路の一方の出力を受けるキャリアアンプと、
該キャリアアンプの出力を受ける第１のλ／４線路と、
前記信号分岐回路の他方の出力と、ピークアンプの立ち上がり電圧とを比較する比較回路と、
該比較回路の出力に応じて、ピークアンプを回路に組み込むか組み込まないかを決める高周波スイッチと、
該高周波スイッチの出力を受ける第２のλ／４線路と、該λ／４線路の出力を受けるピークアンプと、
前記第１のλ／４線路の出力と前記ピークアンプの出力とを合成した信号を受ける負荷と、
を有することを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項２】
前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの立ち上がり電圧とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることを特徴とする請求項１記載のドハティ増幅器。
【請求項３】
前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの立ち上がり電圧とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることを特徴とする請求項１記載のドハティ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドハティ増幅器に関し、更に詳しくは主として通信用無線装置の高電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信用無線装置の送信系高出力増幅器にドハティ増幅器が広く用いられている。ドハティ増幅器の利点としては、単体増幅器や並列接続増幅器よりも飛躍的に電力効率がよいことが挙げられる。ドハティ増幅器とは、キャリアアンプとピークアンプから構成され、キャリアアンプはＡ，ＡＢ級にバイアスされ、ピークアンプはＣ級にバイアスされるものである。
【０００３】
図４は従来のドハティ増幅器の構成例を示すブロック図である。入力信号は２方向に分けられる。一方はキャリアアンプ１に入力され、他方はλ／４線路を通過後、ピークアンプ４に入力される。キャリアアンプ１の出力はλ／４線路２に入力される。瞬時入力電力が小さい時はキャリアアンプ１だけが動作してピークアンプ４はオフである。
【０００４】
そして、瞬時入力電力がＣ級でバイアスされたピークアンプのピンチオフ電圧を越えるとピークアンプ４が立ち上がり、λ／４線路２を通ったキャリアアンプ１の出力信号と同位相で合成され、負荷５に接続される。また、ドハティ増幅器はキャリアアンプ１の出力に入っているλ／４線路２の働きによりインピーダンスマッチングがとれ、電力効率がよくなっている。
【０００５】
瞬間入力電力が小さい時にはピークアンプ４はオフであり、ピークアンプ４の出力インピーダンスはオープンである。この場合において、負荷５はＺｏ／２であるので、λ／４線路２を通してみると、キャリアアンプ１の負荷としては２Ｚｏとして見える。負荷が大きく見えることにより飽和電力が下がり、動作点が上がったように見えるため、電力効率が上がることになる。瞬時電力が上がり、キャリアアンプ１とピークアンプ４が同時に動作している場合は、負荷５の値はＺｏに見える。
【０００６】
従来のこの種の装置としては、ドハティ増幅器をＨＥＭＴ／ＨＢＴ技術によって形成し、ＨＥＭＴの低ノイズ性能及びＨＢＴの高線形性を利用し、比較的効率的な増幅器を作る技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、メインアンプにピーキングアンプの出力を合成して出力するドハティ増幅器において、レベル比較器が入力信号と出力信号の信号レベルを測定して利得のリニアリティを調べ、入力信号のレベルが変化しても利得が一定になるように制御するバイアス信号を振幅制限器を介してピークアンプへ出力する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
また、ＡＢ級で動作する第１の増幅回路と、Ｂ級又はＣ級で動作する第２の増幅回路と、第１の増幅回路の出力と第２の増幅回路の出力とをλ／４以外の電気長の伝送路からなるインピーダンス変換器を介して合成する合成点を備え、インピーダンス変換器がそれぞれ電気長の異なる複数の伝送線路を有し、入力信号の周波数に応じていずれかの伝送路に接続を切り替えるようにした技術が知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−５１７２５号公報（段落００１２〜００２０、図１）
【特許文献２】特開２００６−１７３７２２号公報（段落００１４〜００２５、図１，図２）
【特許文献３】特開２００６−３４５３４１号公報（段落００４０〜００５５、図１，図２，図１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のドハティ増幅器の場合は、ピークアンプを使用しない時でも、瞬時入力電力が小さい時でも入力電力は２方向に分けられていて、ピークアンプに入力された電力は出力されないため、ドハティ増幅器の利得としては、１０ＬＯＧ（１／２）＝３ｄＢ（半分）低下することになる。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ドハティ増幅器の利得の低下を防ぎ、効率を上げることができるドハティ増幅器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
瞬時入力電力を信号分岐回路で分岐して、その信号をピークアンプの入力側に挿入された高周波スイッチのトリガとする。瞬時入力電力が小さい時は高周波スイッチをオフ（オープン）にして、ピークアンプ側をオープンに見せることによって信号が全てキャリアアンプ側に流れるようにする。
【００１２】
瞬時入力電力が高い時には高周波スイッチをオン（短絡）することによって、信号を２つに分けて、ピークアンプを動作させて高出力電力を得ることができる。瞬時入力電力が小さい時にピークアンプ側に無駄な信号が流れないようにすることで、ドハティ増幅器の利得の低下を防ぐことができる。
【００１３】
（１）請求項１記載の発明は、入力信号を２方向に分岐させる信号分岐回路と、該信号分岐回路の一方の出力を受けるキャリアアンプと、該キャリアアンプの出力を受ける第１のλ／４線路と、前記信号分岐回路の他方の出力と、ピークアンプの立ち上がり電圧とを比較する比較回路と、該比較回路の出力に応じて、ピークアンプを回路に組み込むか組み込まないかを決める高周波スイッチと、該高周波スイッチの出力を受ける第２のλ／４線路と、該λ／４線路の出力を受けるピークアンプと、前記第１のλ／４線路の出力と前記ピークアンプの出力とを合成した信号を受ける負荷と、を有することを特徴とする。
【００１４】
（２）請求項２記載の発明は、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの立ち上がり電圧とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることを特徴とする。
【００１５】
（３）請求項３記載の発明は、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの立ち上がり電圧とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることを特徴とする。
【００１６】
４．この発明において、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることを特徴とする。
【００１７】
５．また、この発明において、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることを特徴とする。
【００１８】
６．また、この発明において、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの出力とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることを特徴とする。
【００１９】
７．また、この発明において、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの出力とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることを特徴とする。
【００２０】
８．また、この発明において、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることを特徴とする。
【００２１】
９．また、この発明において、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることを特徴とする請求項１記載のドハティ増幅器。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ドハティ増幅器の利得の低下を防ぐことができるため、性能を向上させることができる。また、前段にくるアンプの出力電力のクラスを小さくすることができるため、コスト、消費電力、実装面積に対してもメリットを得ることができる。
【００２３】
（１）請求項１記載の発明によれば、瞬時入力電力が小さいときはキャリアアンプのみ動作させ、瞬時入力電力が大きくなると、キャリアアンプに加えてピークアンプも動作させてるようにしているので、ドハティ増幅器の利得の低下を防止することができる。
【００２４】
（２）請求項２記載の発明によれば、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００２５】
（３）請求項３記載の発明によれば、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００２６】
４．この場合において、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００２７】
５．また、この場合において、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００２８】
６．また、この場合において、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００２９】
７．また、この場合において、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００３０】
８．また、この場合において、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００３１】
９．また、この場合において、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のドハティ増幅器の構成例を示すブロック図である。図４と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、２１は入力信号を受けて２方向に分岐させる信号分岐回路、２２はピークアンプ４の立ち上がり電圧と入力信号とを比較する比較回路、２３は該比較回路２２の出力を制御信号として受けてピークアンプ側をオンにするかオフにするかを決定する高周波スイッチである。
【００３３】
１は信号分岐回路２１の他方の出力を受けて増幅するキャリアアンプ、２は該キャリアアンプ１の出力が接続され、インピーダンスマッチングを行なうためのλ／４線路、３は高周波スイッチ２３の出力を受けてインピーダンスマッチングを行なうλ／４線路、４は該λ／４線路３の出力を受けて増幅するピークアンプである。５はλ／４線路２の出力と、ピークアンプ４の出力とを合成した電圧で駆動される負荷である。このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００３４】
入力信号は、信号分岐回路２１によって２方向に分岐される。該信号分岐回路２１の一方の出力は、キャリアアンプ１に入り、λ／４線路２によってインピーダンス整合された後負荷５に信号電力を印加する。一方、信号分岐回路２１の他方の出力は、比較回路２２に入る。該比較回路２２の他方の入力には、ピークアンプ４の立ち上がり電圧が入っている。そして、これら双方の信号を比較する。
【００３５】
入力信号がピークアンプ４の立ち上がり電圧よりも大きい場合には、瞬時入力電力が小さいものと判定する。判定結果は、高周波スイッチ２３に入力される。この場合、高周波スイッチ２３はピークアンプが回路に接続されるのを防ぐ。つまり、ピークアンプ４の出力を開放する。即ち、瞬時入力電力が小さい時は、比較回路２２は高周波スイッチ２３をオフ（オープン）にしてピークアンプ４側をオープンに見せることによって、入力信号が全てキャリアアンプ１側に流れるようにする。この結果、ピークアンプ側に無駄な電力が行かないようになるため、回路の利得（ゲイン）が３ｄＢ低下するのを防止することができる。
【００３６】
次に、瞬時入力電力が高くなると、λ／４線路２の出力電圧が高くなってくる。比較回路２２はピークアンプ４の立ち上がり電圧を監視しており、その出力値がピンチオフ電圧を越えると、比較回路２２はそのことを検知し、高周波スイッチ２３をオンにする。この結果、キャリアアンプ１とピークアンプ４の出力を合成したものがドハティ増幅器の出力となり、負荷５を駆動することになる。この結果、高出力電力を得ることができる。
【００３７】
図２は現状のドハティ増幅器の入出力電力特性を示す図である。横軸は入力電力（Ｐｉｎ）、縦軸は出力電力（Ｐｏｕｔ）である。ｆ１は通常ドハティ、ｆ２はキャリアアンプ特性、ｆ３はピークアンプ特性である。小電力ではキャリアアンプのみ動作し、大電力ではピークアンプも動作し、飽和電力が伸びているのが分かる。キャリアアンプ負荷は２ＺｏからＺｏに変化することで３ｄＢ伸び、更に飽和電力が３ｄＢアップしている。
【００３８】
図３は本発明のドハティ増幅器の入出力特性を示す図である。横軸は入力電力（Ｐｉｎ）、縦軸は出力電力（Ｐｏｕｔ）である。ｆ１は通常ドハティ、ｆ２はキャリアアンプ特性、ｆ３はピークアンプ特性、ｆ４が利得改善ドハティである。入力電力が小電力では、高周波スイッチをオフにしてキャリアアンプ側だけに信号が伝わるようになるため、利得が３ｄＢアップする。利得が３ｄＢアップすることから、キャリアアンプが飽和に達するのも早まる。よって、ピークアンプの立ち上がり位置も３ｄＢ早まることになる。
【００３９】
上述の実施の形態では瞬間電力についての増幅回路特性について説明したが、本発明はこれに限るものではない。包絡線電力についても同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの出力とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることができる。この結果、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４０】
本発明によれば、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの出力とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることができる。この結果、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４１】
また、この発明によれば、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることができる。この結果、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４２】
また、この発明によれば、前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることができる。この結果、信号分配器として不等分配器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４３】
また、この発明によれば、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの出力とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることができる。この結果、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４４】
また、この発明によれば、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの出力とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることができる。この結果、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路の出力と、ピークアンプの出力とをオペアンプで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４５】
また、この発明によれば、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることができる。この結果、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４６】
また、この発明によれば、前記信号分岐回路に方向性結合器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることができる。この結果、信号分岐回路として方向性結合器を用い、信号分岐回路のデジタル化された出力と、ピークアンプのデジタル化された出力とをコンパレータで比較すると共に、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いて、ドハティ増幅器を構成することができる。
【００４７】
（付記１）
入力信号を２方向に分岐させる信号分岐回路と、
該信号分岐回路の一方の出力を受けるキャリアアンプと、
該キャリアアンプの出力を受ける第１のλ／４線路と、
前記信号分岐回路の他方の出力と、ピークアンプの立ち上がり電圧とを比較する比較回路と、
該比較回路の出力に応じて、ピークアンプを回路に組み込むか組み込まないかを決める高周波スイッチと、
該高周波スイッチの出力を受ける第２のλ／４線路と、該λ／４線路の出力を受けるピークアンプと、
前記第１のλ／４線路の出力と前記ピークアンプの出力とを結合したものを受ける負荷と、
を有することを特徴とするドハティ増幅器。
【００４８】
（付記２）
前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの立ち上がり電圧とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
【００４９】
（付記３）
前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路の出力と、前記ピークアンプの立ち上がり電圧とをオペアンプで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
【００５０】
（付記４）
前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてトランジスタを用いることを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
【００５１】
（付記５）
前記信号分岐回路に不等分配器を用い、前記比較回路として信号分岐回路のデジタル化された値と、前記ピークアンプのデジタル化された値とをコンパレータで比較するようにし、前記高周波スイッチとしてダイオードを用いることを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
【００５２】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ドハティ増幅器の利得の低下を防ぎ、効率を上げることができるドハティ増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のドハティ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図２】現状のドハティ増幅器の入出力電力特性を示す図である。
【図３】本発明のドハティ増幅器の入出力電力特性を示す図である。
【図４】従来のドハティ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    キャリアアンプ
２    λ／４線路
３    λ／４線路
４    ピークアンプ
５    負荷
２１  信号分岐回路
２２  比較回路
２３  高周波スイッチ
【図１】
2008306430.tif 000003
【図２】
2008306430.tif 000004
【図３】
2008306430.tif 000005
【図４】
2008306430.tif 000006