(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を出力する第１のトランジスタと、
第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を出力する第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタから出力された増幅後の第１の信号と前記第２のトランジスタから出力された増幅後の第２の信号とを合成し、前記増幅後の第１の信号と前記増幅後の第２の信号との合成信号を出力する合成回路と、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号と前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号とがインフェーズで合成される信号モードと、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号と前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号とがアウトフェーズで合成される信号モードと、を周波数に応じて切り換える信号源とを備え、
動作モードが、切り換えられた信号モードに応じて、ドハティ動作モード又はアウトフェージング動作モードに切り換えられ、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の振幅が、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の振幅以上であり、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相との差が一定となるように、前記信号源が前記第１の信号と前記第２の信号とを生成したときの動作モードが、第１のドハティ動作モードであり、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の振幅と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の振幅とが同じであり、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相とが逆相であり、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相との差が、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に減少するように、前記信号源が前記第１の信号と前記第２の信号とを生成したときの動作モードが、第１のアウトフェージング動作モードである、ことを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項２】
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の振幅と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の振幅とが同じであり、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相とが逆相であり、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相との差が、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加するように、前記信号源が前記第１の信号と前記第２の信号とを生成したときの動作モードが、第２のアウトフェージング動作モードであ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】
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の振幅が、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の振幅以下であり、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相との差が一定となるように、前記信号源が前記第１の信号と前記第２の信号とを生成し、前記第１のドハティ動作モードでの周波数よりも周波数が低いときの動作モードが、第２のドハティ動作モードであ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４】
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の振幅が、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の振幅以下であり、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相との差が一定となるように、前記信号源が前記第１の信号と前記第２の信号とを生成し、前記第１のドハティ動作モードでの周波数よりも周波数が高いときの動作モードが、第３のドハティ動作モードであ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５】
前記第１のドハティ動作モードでは、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数及び前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数のそれぞれが第１の周波数であり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の振幅及び前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、前記合成回路から出力される合成信号の電圧の増加に伴って単調に増加し、かつ、前記第２の信号の振幅が零であるときの前記第１の信号の振幅は、零よりも大きく、
前記第１のトランジスタの出力電力は、前記第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、前記第２のトランジスタの出力電力は、前記第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の位相は、前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の位相よりも９０度進んでいることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項６】
前記第１のアウトフェージング動作モードでは、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数及び前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数のそれぞれが、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数であり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の振幅及び前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加し、かつ、前記第１の信号の振幅は、前記第２の信号の振幅と同じ値であり、
前記第１のトランジスタの出力電力は、前記第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、前記第２のトランジスタの出力電力は、前記第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の位相は、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に減少し、
前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の位相は、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加し、
前記第１の信号の位相と前記第２の信号の位相とは、絶対値が等しく、かつ、符号が互いに異なっていることを特徴とする請求項５記載のドハティ増幅器。
【請求項７】
請求項５に記載のドハティ増幅器のうち、前記第２のアウトフェージング動作モードに切り替えるドハティ増幅器であって、
前記第２のアウトフェージング動作モードでは、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数及び前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数のそれぞれが、前記第１の周波数よりも高い第３の周波数であり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の振幅及び前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加し、かつ、前記第１の信号の振幅は、前記第２の信号の振幅と同じ値であり、
前記第１のトランジスタの出力電力は、前記第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、前記第２のトランジスタの出力電力は、前記第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の位相は、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加し、
前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の位相は、前記合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に減少し、
前記第１の信号の位相と前記第２の信号の位相とは、絶対値が等しく、かつ、符号が互いに異なっている、ことを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項８】
請求項６に記載のドハティ増幅器のうち、前記第２のドハティ動作モードに切り替えるドハティ増幅器であって、
前記第２のドハティ動作モードでは、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数及び前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数のそれぞれが、前記第２の周波数よりも低い第４の周波数であり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の振幅及び前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、前記合成回路から出力される合成信号の電圧の増加に伴って単調に増加し、かつ、前記第１の信号の振幅が零であるときの前記第２の信号の振幅は、零よりも大きく、
前記第１のトランジスタの出力電力は、前記第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、前記第２のトランジスタの出力電力は、前記第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の位相は、前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の位相よりも４５度進んでいる、ことを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項９】
請求項７に記載のドハティ増幅器のうち、前記第３のドハティ動作モードに切り替えるドハティ増幅器であって、
前記第３のドハティ動作モードでは、
前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数及び前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数のそれぞれが、前記第３の周波数よりも高い第５の周波数であり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の振幅及び前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、前記合成回路から出力される合成信号の電圧の増加に伴って単調に増加し、かつ、前記第１の信号の振幅が零であるときの前記第２の信号の振幅は、零よりも大きく、
前記第１のトランジスタの出力電力は、前記第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、前記第２のトランジスタの出力電力は、前記第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、
前記信号源から前記第１のトランジスタの入力端子に出力される第１の信号の位相は、前記信号源から前記第２のトランジスタの入力端子に出力される第２の信号の位相よりも１３５度進んでいる、ことを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項１０】
前記第１のトランジスタから出力された増幅後の第１の信号を前記合成回路まで伝送する第１の出力回路と、
前記第１の出力回路の電気長よりも長い電気長を有しており、前記第２のトランジスタから出力された増幅後の第２の信号を前記合成回路まで伝送する第２の出力回路とを備え、
前記第１の出力回路は、前記第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数に応じて、前記第１のトランジスタから前記合成回路を見たインピーダンスを変調し、
前記第２の出力回路は、前記第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数に応じて、前記第２のトランジスタから前記合成回路を見たインピーダンスを変調し、
前記第１の出力回路は、
前記第１のトランジスタの出力端子と一端が接続されて、前記合成回路の第１の入力端子と他端が接続されており、９０度未満の電気長を有する第１の伝送線路と、
前記第１の伝送線路とシャントに接続されている第１のキャパシタとを備え、
前記第２の出力回路は、
前記第２のトランジスタの出力端子と一端が接続されており、９０度未満の電気長を有する第２の伝送線路と、
前記第２の伝送線路の他端と一端が接続されて、前記合成回路の第２の入力端子と他端が接続されており、９０度の電気長を有する第３の伝送線路と、
前記第２の伝送線路とシャントに接続されている第２のキャパシタとを備え、
前記第１の伝送線路の特性インピーダンスは、前記第１のトランジスタの出力抵抗よりも高く、
前記第２の伝送線路の特性インピーダンスは、前記第２のトランジスタの出力抵抗よりも高く、
前記第１のキャパシタが有する容量は、前記第１のトランジスタの出力容量と同じであり、
前記第２のキャパシタが有する容量は、前記第２のトランジスタの出力容量と同じであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項１１】
前記第１のトランジスタの入力端子及び前記第２のトランジスタの入力端子のそれぞれは、スレッシュホルド電圧と同じバイアス電圧が印加されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項１２】
前記第１のトランジスタの入力端子は、スレッシュホルド電圧よりも高く、かつ、第１の閾値電圧よりも低いバイアス電圧が印加されており、
前記第１の閾値電圧は、前記スレッシュホルド電圧よりも高い電圧であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項１３】
前記第２のトランジスタの入力端子は、スレッシュホルド電圧よりも高く、かつ、第１の閾値電圧よりも低いバイアス電圧が印加されており、
前記第１の閾値電圧は、前記スレッシュホルド電圧よりも高い電圧であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項１４】
前記第１のトランジスタの入力端子は、スレッシュホルド電圧よりも低く、かつ、第２の閾値電圧よりも高いバイアス電圧が印加されており、
前記第２の閾値電圧は、前記スレッシュホルド電圧よりも低い電圧であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項１５】
前記第２のトランジスタの入力端子は、スレッシュホルド電圧よりも低く、かつ、第２の閾値電圧よりも高いバイアス電圧が印加されており、
前記第２の閾値電圧は、前記スレッシュホルド電圧よりも低い電圧であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器。
【請求項１６】
通信用信号として、第１の信号及び第２の信号のそれぞれを増幅する増幅器として、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のドハティ増幅器を備えることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ドハティ増幅器及び通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なドハティ増幅器は、キャリア増幅器の出力側に位相シフト要素が接続され、ピーク増幅器の入力側に位相シフト要素が接続されている。
これに対して、以下の特許文献１には、キャリア増幅器の出力信号と、ピーク増幅器の出力信号との間で、振幅及び位相のそれぞれをマッチングできるようにしているドハティ増幅器が開示されている。
特許文献１に開示されているドハティ増幅器では、キャリア増幅器の前段に第１の位相調整器が接続され、ピーク増幅器の前段に第２の位相調整器が接続されている。
特許文献１に開示されているドハティ増幅器では、第１の位相調整器が、キャリア増幅器に入力される信号の位相を調整し、第２の位相調整器が、ピーク増幅器に入力される信号の位相を調整している。
特許文献１に開示されているドハティ増幅器では、キャリア増幅器及びピーク増幅器の双方が動作しているときに、キャリア増幅器の出力電力とピーク増幅器の出力電力とが、加算ノードで合成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−８９１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているドハティ増幅器では、入力信号の周波数が変化しても、キャリア増幅器から加算ノードを見たインピーダンスを変調することできない。また、入力信号の周波数が変化しても、ピーク増幅器から加算ノードを見たインピーダンスを変調することができない。したがって、ドハティ増幅器の増幅効率が劣化してしまうことがあるという課題があった。【０００５】
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、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数と第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数とが変化しても、バックオフ時における効率特性を広帯域化できるドハティ増幅器及び通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るドハティ増幅器は、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を出力する第１のトランジスタと、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を出力する第２のトランジスタと、第１のトランジスタから出力された増幅後の第１の信号と第２のトランジスタから出力された増幅後の第２の信号とを合成し、増幅後の第１の信号と増幅後の第２の信号との合成信号を出力する合成回路と、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号と第２のトランジスタにより増幅される第２の信号とがインフェーズで合成される信号モードと、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号と第２のトランジスタにより増幅される第２の信号とがアウトフェーズで合成される信号モードと、を周波数に応じて切り換える信号源とを備え、動作モードが、切り換えられた信号モードに応じて、ドハティ動作モード又はアウトフェージング動作モードに切り換えられ、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の振幅が、第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の振幅以上であり、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相との差が一定となるように、信号源が第１の信号と第２の信号とを生成したときの動作モードが、第１のドハティ動作モードであり、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の振幅と、第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の振幅とが同じであり、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相とが逆相であり、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の位相と、第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の位相との差が、合成回路から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に減少するように、信号源が第１の信号と第２の信号とを生成したときの動作モードが、第１のアウトフェージング動作モードであるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号と第２のトランジスタにより増幅される第２の信号とがインフェーズで合成される信号モードと、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号と第２のトランジスタにより増幅される第２の信号とがアウトフェーズで合成される信号モードとが周波数に応じて切り換えられ、動作モードが、切り換えられた信号モードに応じて、ドハティ動作モード又はアウトフェージング動作モードに切り換えられるように、ドハティ増幅器を構成した。したがって、この発明に係るドハティ増幅器は、第１のトランジスタにより増幅される第１の信号の周波数と第２のトランジスタにより増幅される第２の信号の周波数とが変化しても、バックオフ時における効率特性を広帯域化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るドハティ増幅器１を備える通信装置を示す構成図である。
【図２】ドハティ増幅器１が有する複数の動作モードの周波数を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係るドハティ増幅器１を示す構成図である。
【図４】図４Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示す説明図、図４Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示す説明図、図４Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示す説明図である。
【図５】第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
【図６】第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作での負荷変成を示す説明図である。
【図７】図７Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示す説明図、図７Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示す説明図、図７Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示す説明図である。
【図８】第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
【図９】第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作での負荷変成を示す説明図である。
【図１０】図１０Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示す説明図、図１０Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示す説明図、図１０Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示す説明図である。
【図１１】第２のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
【図１２】図１２Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示す説明図、図１２Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示す説明図、図１２Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示す説明図である。
【図１３】第２のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
【図１４】図１４Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示す説明図、図１４Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示す説明図、図１４Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示す説明図である。
【図１５】第３のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
【図１６】実施の形態５に係るドハティ増幅器１の第１の出力回路２４を示す構成図である。
【図１７】実施の形態５に係るドハティ増幅器１の第２の出力回路２７を示す構成図である。
【図１８】実施の形態６に係るドハティ増幅器１の第１の出力回路２４を示す構成図である。
【図１９】実施の形態６に係るドハティ増幅器１の第２の出力回路２７を示す構成図である。
【図２０】実施の形態８に係るドハティ増幅器１を示す構成図である。
【図２１】実施の形態９に係るドハティ増幅器１を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るドハティ増幅器１を備える通信装置を示す構成図である。
図１において、ドハティ増幅器１は、通信用信号を第１の信号と第２の信号とに分配し、第１の信号及び第２の信号のそれぞれを増幅する。
ドハティ増幅器１は、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号と第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号とがインフェーズで合成される信号モードと、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号と第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号とがアウトフェーズで合成される信号モードとが周波数に応じて切り換えられる。
また、ドハティ増幅器１の動作モードは、切り換えられた信号モードに応じて、ドハティ動作モード又はアウトフェージング動作モードに切り換えられる。
ドハティ増幅器１は、ドハティ増幅器として動作させるインフェーズでの動作モードとして、図２に示すように、第１のドハティ動作モード、第２のドハティ動作モード及び第３のドハティ動作モードを有している。
また、ドハティ増幅器１は、アウトフェージング増幅器として動作させるアウトフェーズでの動作モードとして、図２に示すように、第１のアウトフェージング動作モード及び第２のアウトフェージング動作モードを有している。
図２は、ドハティ増幅器１が有する複数の動作モードの周波数を示す説明図である。
ドハティ増幅器１の動作モードは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の周波数及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の周波数によって、決定される。第１の入力信号源１２及び第２の入力信号源１３については、後述する。
【００１１】
第１のドハティ動作モードは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の周波数及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の周波数のそれぞれが第１の周波数ｆ１であるときの動作モードである。図２の例では、約２．８［ＧＨｚ］〜約３．７［ＧＨｚ］の範囲にある周波数は、第１の周波数ｆ１である。ただし、これは一例に過ぎず、第１の周波数ｆ１が含まれる周波数範囲が、約２．８［ＧＨｚ］〜約３．７［ＧＨｚ］の範囲と異なる範囲であってもよい。
【００１２】
第１のアウトフェージング動作モードは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の周波数及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の周波数のそれぞれが、第１の周波数ｆ１よりも低い第２の周波数ｆ２であるときの動作モードである。図２の例では、約２．０［ＧＨｚ］〜約２．８［ＧＨｚ］の範囲にある周波数は、第２の周波数ｆ２である。ただし、これは一例に過ぎず、第２の周波数ｆ２が含まれる周波数範囲が、約２．０［ＧＨｚ］〜約２．８［ＧＨｚ］の範囲と異なる範囲であってもよい。
【００１３】
第２のアウトフェージング動作モードは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の周波数及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の周波数のそれぞれが、第１の周波数ｆ１よりも高い第３の周波数ｆ３であるときの動作モードである。図２の例では、約３．７［ＧＨｚ］〜約４．５［ＧＨｚ］の範囲にある周波数は、第３の周波数ｆ３である。ただし、これは一例に過ぎず、第３の周波数ｆ３が含まれる周波数範囲が、約３．７［ＧＨｚ］〜約４．５［ＧＨｚ］の範囲と異なる範囲であってもよい。
【００１４】
第２のドハティ動作モードは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の周波数及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の周波数のそれぞれが、第２の周波数ｆ２よりも低い第４の周波数ｆ４であるときの動作モードである。図２の例では、約１．２［ＧＨｚ］〜約２．０［ＧＨｚ］の範囲にある周波数は、第４の周波数ｆ４である。ただし、これは一例に過ぎず、第４の周波数ｆ４が含まれる周波数範囲が、約１．２［ＧＨｚ］〜約２．０［ＧＨｚ］の範囲と異なる範囲であってもよい。
【００１５】
第３のドハティ動作モードは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の周波数及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の周波数のそれぞれが、第３の周波数ｆ３よりも高い第５の周波数ｆ５であるときの動作モードである。図２の例では、約４．５［ＧＨｚ］〜約５．４［ＧＨｚ］の範囲にある周波数は、第５の周波数ｆ５である。ただし、これは一例に過ぎず、第５の周波数ｆ５が含まれる周波数範囲が、約４．５［ＧＨｚ］〜約５．４［ＧＨｚ］の範囲と異なる範囲であってもよい。
【００１６】
ドハティ増幅器１が有するそれぞれの動作モードは、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれの動作として、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方の出力電力が飽和電力であるときの飽和出力時動作を含んでいる。第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０については、後述する。
また、ドハティ増幅器１が有するそれぞれの動作モードは、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれの動作として、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方の出力電力が飽和電力以下であるときのバックオフ時動作を含んでいる。
第１のドハティ動作モード、第２のドハティ動作モード及び第３のドハティ動作モードのそれぞれに含まれているバックオフ時動作では、第１のトランジスタ１６又は第２のトランジスタ２０の一方のみが動作して、他方が動作を停止する。
第１のアウトフェージング動作モード及び第２のアウトフェージング動作モードのそれぞれに含まれているバックオフ時動作では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が動作している。
図２は、ドハティ増幅器１が有するそれぞれの動作モードの周波数を示すほか、それぞれの動作モードに含まれているバックオフ時動作時でのドハティ増幅器１の効率を示している。
【００１７】
図３は、実施の形態１に係るドハティ増幅器１を示す構成図である。
図３において、信号源１１は、第１の入力信号源１２及び第２の入力信号源１３を備えている。
信号源１１は、当該信号源１１に入力された通信信号を２つの信号に分配する。
信号源１１は、２つの信号のうちの一方の信号を第１の入力信号源１２に出力し、他方の信号を第２の入力信号源１３に出力する。
【００１８】
第１の入力信号源１２は、例えば、直交変調器、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）及びＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ）によって実現される。
第１の入力信号源１２は、ドハティ増幅器１の動作モードに応じて、振幅及び位相のそれぞれを決定し、決定した振幅及び位相のそれぞれを有する電圧の信号を、第１の信号として、第１の入力整合回路１４を介して、第１のトランジスタ１６に出力する。第１の信号は、一方の信号に含まれている情報と同じ情報を含んでいる。
第２の入力信号源１３は、例えば、直交変調器、ＤＡＣ及びＤＤＳによって実現される。
第２の入力信号源１３は、ドハティ増幅器１の動作モードに応じて、振幅及び位相のそれぞれを決定し、決定した振幅及び位相のそれぞれを有する電圧の信号を、第２の信号として、第２の入力整合回路１５を介して、第２のトランジスタ２０に出力する。第２の信号は、他方の信号に含まれている情報と同じ情報を含んでいる。
【００１９】
第１の入力整合回路１４及び第２の入力整合回路１５のそれぞれは、例えば、集中定数素子を用いている回路、分布定数線路を用いている回路、集中定数と分布定数とが組み合わされている回路、コイルとコンデンサとを用いているＬ−Ｃ型整合回路、又は、４分の１波長線路によって実現される。
第１の入力整合回路１４の一端は、第１の入力信号源１２と接続されており、第１の入力整合回路１４の他端は、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａと接続されている。
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の入力信号源１２から出力された第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５の一端は、第２の入力信号源１３と接続されており、第２の入力整合回路１５の他端は、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａと接続されている。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の入力信号源１３から出力された第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【００２０】
第１のトランジスタ１６は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によって実現される。
図３に示すドハティ増幅器１では、第１のトランジスタ１６が、ソース接地のトランジスタである例を示している。第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａであるゲート端子は、第１の入力整合回路１４の他端と接続されており、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂであるドレイン端子は、第１の出力回路２４における第１の伝送線路２５の一端と接続されている。第１の出力回路２４については、後述する。
第１のトランジスタ１６は、ドハティ増幅器として動作させるインフェーズと、アウトフェージング増幅器として動作させるアウトフェーズとが周波数に応じて切り換えられる。
第１のトランジスタ１６は、第１の入力信号源１２から第１の入力整合回路１４を介して出力された第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４の第１の伝送線路２５に出力する。
第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａには、スレッシュホルド電圧と概ね同じバイアス電圧が印加されている。第１のトランジスタ１６は、入力端子１６ａの電圧がスレッシュホルド電圧よりも大きければ、信号の増幅動作を行い、入力端子１６ａの電圧がスレッシュホルド電圧以下であれば、信号の増幅動作を行わない。
したがって、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに対する第１の信号の有無で、第１のトランジスタ１６の動作を切り替えることが可能である。
第１のトランジスタ１６を等価回路で表すと、第１のトランジスタ１６は、入力容量を有するキャパシタ１７、電流源１８及び出力容量を有するキャパシタ１９によって表すことができる。
【００２１】
第２のトランジスタ２０は、例えば、ＦＥＴ、ＨＢＴ又はＨＥＭＴによって実現される。
図３に示すドハティ増幅器１では、第２のトランジスタ２０が、ソース接地のトランジスタである例を示している。第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａであるゲート端子は、第２の入力整合回路１５の他端と接続されており、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂであるドレイン端子は、第２の出力回路２７における第２の伝送線路２８の一端と接続されている。第２の出力回路２７については、後述する。
第２のトランジスタ２０は、ドハティ増幅器として動作させるインフェーズと、アウトフェージング増幅器として動作させるアウトフェーズとが周波数に応じて切り換えられる。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力信号源１３から第２の入力整合回路１５を介して出力された第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７の第２の伝送線路２８に出力する。
第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａには、スレッシュホルド電圧と概ね同じバイアス電圧が印加されている。第２のトランジスタ２０は、入力端子２０ａの電圧がスレッシュホルド電圧よりも大きければ、信号の増幅動作を行い、入力端子２０ａの電圧がスレッシュホルド電圧以下であれば、信号の増幅動作を行わない。
したがって、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに対する第２の信号の有無で、第２のトランジスタ２０の動作を切り替えることが可能である。
第２のトランジスタ２０を等価回路で表すと、第２のトランジスタ２０は、入力容量を有するキャパシタ２１、電流源２２及び出力容量を有するキャパシタ２３によって表すことができる。
【００２２】
第１の出力回路２４は、キャパシタ１９、第１の伝送線路２５及び第１のキャパシタ２６を備えている。
図３に示すドハティ増幅器１では、第１のトランジスタ１６と第１の出力回路２４とが、第１のトランジスタ１６の出力容量を有するキャパシタ１９を共有しているように描画している。しかし、これは説明の便宜上、共有しているように描画しているに過ぎず、第１の出力回路２４が、キャパシタ１９を第１のトランジスタ１６と共有せずに、第１の伝送線路２５及び第１のキャパシタ２６のみを備えているものであってもよい。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号の周波数に応じて、第１のトランジスタ１６から合成回路３１を見たインピーダンスを変調する。
第１の出力回路２４の電気長は、第１の信号の周波数に応じて変化する。例えば、第１の信号の周波数が、第１の周波数ｆ１が含まれる周波数範囲の中心周波数ｆ０であるときは、第１の出力回路２４の電気長は、９０度である。第１の出力回路２４の電気長は、９０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、９０度の電気長からずれていてもよい。
【００２３】
第１の伝送線路２５の一端は、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂと接続されており、第１の伝送線路２５の他端は、合成回路３１の入力端子３１ａ及び第１のキャパシタ２６の一端のそれぞれと接続されている。
第１の伝送線路２５は、例えば、第１の信号の周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、９０度未満の電気長を有する線路である。
第１の伝送線路２５の特性インピーダンスは、第１のトランジスタ１６の出力抵抗よりも高い。
第１のキャパシタ２６は、第１の伝送線路２５とシャントに接続されている。即ち、第１のキャパシタ２６の一端は、第１の伝送線路２５の他端及び合成回路３１の入力端子３１ａのそれぞれと接続されており、第１のキャパシタ２６の他端は、グランドと接続されている。
第１のキャパシタ２６が有する容量は、第１のトランジスタ１６の出力容量であるキャパシタ１９が有する容量と同じである。ただし、第１のキャパシタ２６が有する容量は、キャパシタ１９が有する容量と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、キャパシタ１９が有する容量と異なっていてもよい。
【００２４】
第２の出力回路２７は、キャパシタ２３、第２の伝送線路２８、第３の伝送線路２９及び第２のキャパシタ３０を備えている。
図３に示すドハティ増幅器１では、第２のトランジスタ２０と第２の出力回路２７とが、第２のトランジスタ２０の出力容量を有するキャパシタ２３を共有しているように描画している。しかし、これは説明の便宜上、共有しているように描画しているに過ぎず、第２の出力回路２７が、キャパシタ２３を第２のトランジスタ２０と共有せずに、第２の伝送線路２８、第３の伝送線路２９及び第２のキャパシタ３０のみを備えているものであってもよい。
第２の出力回路２７は、第１の伝送線路２５の電気長よりも長い電気長を有しており、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号の周波数に応じて、第２のトランジスタ２０から合成回路３１を見たインピーダンスを変調する。
第２の出力回路２７の電気長は、第２の信号の周波数に応じて変化する。例えば、第２の信号の周波数が、第１の周波数ｆ１が含まれる周波数範囲の中心周波数ｆ０であるときは、第２の出力回路２７の電気長は、１８０度である。ただし、第２の出力回路２７の電気長は、１８０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、１８０度の電気長からずれていてもよい。
【００２５】
第２の伝送線路２８の一端は、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂと接続されており、第２の伝送線路２８の他端は、第３の伝送線路２９の一端及び第２のキャパシタ３０の一端のそれぞれと接続されている。
第２の伝送線路２８は、例えば、第２の信号の周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、９０度未満の電気長を有する線路である。
第２の伝送線路２８の特性インピーダンスは、第２のトランジスタ２０の出力抵抗よりも高い。
【００２６】
第３の伝送線路２９の一端は、第２の伝送線路２８の他端及び第２のキャパシタ３０の一端のそれぞれと接続されており、第３の伝送線路２９の他端は、合成回路３１の入力端子３１ｂと接続されている。
第３の伝送線路２９は、例えば、第２の信号の周波数が中心周波数ｆ０であるときは、９０度の電気長を有する線路である。ただし、第３の伝送線路２９の電気長は、９０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、９０度の電気長からずれていてもよい。
第３の伝送線路２９の特性インピーダンスは、第２のトランジスタ２０の出力抵抗と同じである。ただし、第３の伝送線路２９の特性インピーダンスは、第２のトランジスタ２０の出力抵抗と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、第２のトランジスタ２０の出力抵抗と異なっていてもよい。
【００２７】
第２のキャパシタ３０は、第２の伝送線路２８とシャントに接続されている。即ち、第２のキャパシタ３０の一端は、第２の伝送線路２８の他端及び第３の伝送線路２９の一端のそれぞれと接続されており、第２のキャパシタ３０の他端は、グランドと接続されている。
第２のキャパシタ３０が有する容量は、第２のトランジスタ２０の出力容量であるキャパシタ２３が有する容量と同じである。ただし、第２のキャパシタ３０が有する容量は、キャパシタ２３が有する容量と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、キャパシタ２３が有する容量と異なっていてもよい。
【００２８】
合成回路３１は、第１の出力回路２４により伝送された第１の信号と第２の出力回路２７により伝送された第２の信号とを合成する合成点３２を有している。
合成回路３１の入力端子３１ａは、第１の伝送線路２５の他端及び第１のキャパシタ２６の一端のそれぞれと接続されている。
合成回路３１の入力端子３１ｂは、第３の伝送線路２９の他端と接続されている。
合成回路３１は、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と第２の出力回路２７から出力された第２の信号とを合成する。
合成点３２は、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と第２の出力回路２７から出力された第２の信号との合成点である。合成点が含まれているものであれば、合成回路と呼ぶ。
ここで、インフェーズとは、合成点３２において、第１の出力回路２４により伝送された第１の信号と第２の出力回路２７により伝送された第２の信号とが同相合成されることである。例えば、第１のトランジスタ１６に入力された第１の信号及び第２のトランジスタ２０に入力された第２の信号が入力端面で異相であっても、第１の出力回路２４により伝送され位相が変化した第１の信号と第２の出力回路２７により伝送され位相が変化した第２の信号とが、合成点３２において同相であれば、インフェーズである。アウトフェーズとは、合成点３２において、第１の出力回路２４により伝送された第１の信号と第２の出力回路２７により伝送された第２の信号とが異相合成されることである。例えば、第１のトランジスタ１６に入力された第１の信号及び第２のトランジスタ２０に入力された第２の信号が入力端面で同相であっても、第１の出力回路２４により伝送され位相が変化した第１の信号と第２の出力回路２７により伝送され位相が変化した第２の信号とが、合成点３２において異相であれば、アウトフェーズである。
【００２９】
出力整合回路３３は、例えば、集中定数素子を用いている回路、分布定数線路を用いている回路、集中定数と分布定数とが組み合わされている回路、コイルとコンデンサとを用いているＬ−Ｃ型整合回路、又は、４分の１波長線路によって実現される。
出力整合回路３３の一端は、合成点３２と接続されており、出力整合回路３３の他端は、ドハティ増幅器１の外部の負荷３４と接続されている。
出力整合回路３３は、合成点３２のインピーダンスを負荷３４のインピーダンスに整合する回路である。
負荷３４は、出力整合回路３３の他端と接続されているドハティ増幅器１の外部の負荷である。
図３に示すドハティ増幅器１は、出力整合回路３３を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、第１の出力回路２４及び第２の出力回路２７のそれぞれが、負荷３４のインピーダンスとの整合機能を備えていれば、ドハティ増幅器１が出力整合回路３３を備えていなくてもよい。
【００３０】
次に、図３に示すドハティ増幅器１の動作について説明する。
実施の形態１では、説明の便宜上、入力された通信信号の周波数が、第１の周波数ｆ１、又は、第２の周波数ｆ２であるものとする。
したがって、実施の形態１では、図３に示すドハティ増幅器が、第１のドハティ動作モード、又は、第１のアウトフェージング動作モードで動作するものとする。
【００３１】
最初に、ドハティ増幅器１の動作の概略を説明する。
信号源１１は、当該信号源１１に入力された通信信号を２つの信号に分配する。
信号源１１は、２つの信号のうちの一方の信号を第１の入力信号源１２に出力し、他方の信号を第２の入力信号源１３に出力する。
第１の入力信号源１２は、一方の信号の周波数が、第１の周波数ｆ１であれば、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のドハティ動作モードに決定し、第２の周波数ｆ２であれば、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のアウトフェージング動作モードに決定する。
第１の入力信号源１２は、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のドハティ動作モードに決定すると、第１のドハティ動作モードに対応する、振幅及び位相を有する電圧の信号を、第１の信号として、第１の入力整合回路１４を介して、第１のトランジスタ１６に出力する。
第１の入力信号源１２は、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のアウトフェージング動作モードに決定すると、第１のアウトフェージング動作モードに対応する、振幅及び位相を有する電圧の信号を、第１の信号として、第１の入力整合回路１４を介して、第１のトランジスタ１６に出力する。
なお、第１の信号は、一方の信号に含まれている情報と同じ情報を含んでいる。
第２の入力信号源１３は、信号源１１から出力された他方の信号の周波数が、第１の周波数ｆ１であれば、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のドハティ動作モードに決定し、第２の周波数ｆ２であれば、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のアウトフェージング動作モードに決定する。
第２の入力信号源１３は、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のドハティ動作モードに決定すると、第１のドハティ動作モードに対応する、振幅及び位相を有する電圧の信号を、第２の信号として、第２の入力整合回路１５を介して、第２のトランジスタ２０に出力する。
第２の入力信号源１３は、ドハティ増幅器１の動作モードを第１のアウトフェージング動作モードに決定すると、第１のアウトフェージング動作モードに対応する、振幅及び位相を有する電圧の信号を、第２の信号として、第２の入力整合回路１５を介して、第２のトランジスタ２０に出力する。
なお、第２の信号は、他方の信号に含まれている情報と同じ情報を含んでいる。
【００３２】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４を介して、第１の入力信号源１２から出力された第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４における第１の伝送線路２５に出力する。
【００３３】
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５を介して、第２の入力信号源１３から出力された第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７における第２の伝送線路２８に出力する。
【００３４】
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂから第１の信号が出力されると、第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂから第２の信号が出力されると、第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【００３５】
合成回路３１は、第１の出力回路２４により伝送された第１の信号と第２の出力回路２７により伝送された第２の信号とを合成する。
合成回路３１は、第１の信号と第２の信号との合成信号を、出力整合回路３３を介して、外部の負荷３４に出力する。
【００３６】
次に、第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作と、第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作とを具体的に説明する。
ここでは、説明の便宜上、第１のトランジスタ１６の出力抵抗及び第２のトランジスタ２０の出力抵抗のそれぞれがＲｏｐｔであるとする。
また、第１の出力回路２４の特性インピーダンス及び第２の出力回路２７の特性インピーダンスのそれぞれがＲｏｐｔであるとする。
また、合成点３２から負荷３４を見たインピーダンスが、０．５×Ｒｏｐｔであるとする。
第１のドハティ動作モードでは、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが第１の周波数ｆ１である。第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第１の周波数ｆ１が含まれる周波数範囲の中心周波数ｆ０であるときは、第１の出力回路２４の電気長が約９０度になり、第２の出力回路２７の電気長が約１８０度になる。
以下、第１の周波数ｆ１が、中心周波数ｆ０である例を説明する。
【００３７】
図４は、第１のドハティ動作モードのときの第１の信号及び第２の信号を示す説明図である。
図４Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示している。
図４Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示している。
図４Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示している。位相差は、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相から、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を減算した値である。
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃにおけるそれぞれの横軸は、合成回路３１から出力される合成信号の電圧を示している。当該電圧は、規格化されている電圧である。
【００３８】
［第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作］
第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作を説明する。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“１”になる振幅を有し、かつ、約９０度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
【００３９】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“１”になる振幅を有し、かつ、約０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
【００４０】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【００４１】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【００４２】
飽和出力時動作では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が、信号の増幅動作を行っており、第１の入力信号源１２から出力された第１の信号の位相が、第２の入力信号源１３から出力された第２の信号の位相よりも、９０度進んでいる。また、第２の出力回路２７の電気長が第１の出力回路２４の電気長よりも９０度長い。
したがって、第１の出力回路２４から合成回路３１に出力された第１の信号の位相と、第２の出力回路２７から合成回路３１に出力された第２の信号の位相とが同相になる。
【００４３】
合成回路３１は、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と第２の出力回路２７から出力された第２の信号とを同相合成する。
合成回路３１は、第１の信号と第２の信号との合成信号を出力整合回路３３に出力する。
出力整合回路３３は、合成回路３１から合成信号を受けると、合成点３２のインピーダンスを外部の負荷３４のインピーダンスに変換して、合成信号を負荷３４に出力する。
【００４４】
飽和出力時動作では、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と、第２の出力回路２７から出力された第２の信号とが、合成点３２で同じ振幅になり、合成回路３１によって、第１の信号と第２の信号とが同相合成される。このとき、第１のトランジスタ１６の出力負荷と、第２のトランジスタ２０の出力負荷とは、合成点３２のインピーダンスを分け合う形になる。
したがって、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが共にＲｏｐｔになる。
このとき、第１の出力回路２４の特性インピーダンスと、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
また、第２の出力回路２７の特性インピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
【００４５】
第１のトランジスタ１６の電流源１８から見たインピーダンスと、第２のトランジスタ２０の電流源２２から見たインピーダンスとが、共にＲｏｐｔになり、ドハティ増幅器１から飽和電力が得られる。
【００４６】
［第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作］
次に、第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を説明する。
図５は、第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
図６は、第１のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作での負荷変成を示す説明図である。
【００４７】
バックオフ時動作では、第１のトランジスタ１６のみが信号の増幅動作を行っており、第２のトランジスタ２０は、信号の増幅動作を停止している。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が、飽和電力の約半分の電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる振幅を有し、かつ、約９０度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる第１の信号の振幅は、零よりも大きく、かつ、振幅の最大値よりも小さい。
【００４８】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が零になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる振幅を有し、かつ、約０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる第２の信号の振幅は、零である。
【００４９】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
【００５０】
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けても、第２の信号の振幅が零であるため、信号の増幅動作を行わずに停止している。
第２のトランジスタ２０は、停止しているため、第２のトランジスタ２０の電流源２２は、図５に示すように、Ｏｐｅｎの状態となる。
【００５１】
バックオフ時動作では、合成点３２から第２のトランジスタ２０を見たインピーダンスは、第２の出力回路２７の電気長が１８０度であるため、無限大になる。
合成点３２から第２のトランジスタ２０を見たインピーダンスが無限大であるため、第１の出力回路２４から合成回路３１を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔになる。
第１の出力回路２４は、自己の特性インピーダンスがＲｏｐｔであり、第１の出力回路２４から合成回路３１を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔであるため、図６に示すように、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから２×Ｒｏｐｔに変調する。
第１の出力回路２４が、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから２×Ｒｏｐｔに変調することで、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第１のトランジスタ１６に高抵抗の負荷が接続された状態になる。即ち、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第１のトランジスタ１６の負荷抵抗が、Ｒｏｐｔよりも大きな２×Ｒｏｐｔになる。
第１のトランジスタ１６は、高抵抗の負荷が接続された状態になるため、高効率な増幅動作を行うことが可能になる。
【００５２】
次に、第１のアウトフェージング動作モードで動作するドハティ増幅器１について説明する。
第１のアウトフェージング動作モードは、図２に示すように、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第１の周波数ｆ１よりも低い第２の周波数ｆ２であるときの動作モードである。
【００５３】
図７は、第１のアウトフェージング動作モードのときの第１の信号及び第２の信号を示す説明図である。
図７Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示している。
図７Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示している。
図７Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示している。位相差は、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相から、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を減算した値である。
図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃにおけるそれぞれの横軸は、合成回路３１から出力される合成信号の電流を示している。当該電流は、規格化されている電流である。
【００５４】
第１のアウトフェージング動作モードでは、図７Ａに示すように、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、合成回路３１から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加する。
第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅は、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅と同じ値である。
第１のトランジスタ１６の出力電力は、第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、第２のトランジスタ２０の出力電力は、第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になる。
【００５５】
第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相は、合成回路３１から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に減少する。
第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相は、合成回路３１から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加する。
第１の信号の位相と、第２の信号の位相とは、絶対値とが等しく、第１の信号の位相と第２の信号の位相とは、符号が互いに異なっている。第１の信号の位相の符号は、プラスの符号であり、第２の信号の位相の符号は、マイナスの符号である。
したがって、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相の位相差は、合成回路３１から出力される合成信号の電流が大きくなるほど、小さくなる。
例えば、合成回路３１から出力される合成信号の電流が“０”であれば、位相差が２４０度であり、合成回路３１から出力される合成信号の電流が“１”であれば、位相差が６０度である。
【００５６】
第１のアウトフェージング動作モードは、飽和出力時動作及びバックオフ時動作を含んでいる。
第１のアウトフェージング動作モードに含まれているバックオフ時動作では、第２のトランジスタ２０は停止しておらず、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が、信号の増幅動作を行っている。
第１のアウトフェージング動作モードでは、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第２の周波数ｆ２である。第２の周波数ｆ２が、例えば、０．６７×ｆ０であれば、第１の出力回路２４の電気長が約６０度になり、第２の出力回路２７の電気長が約１２０度になる。
以下、第２の周波数ｆ２が、０．６７×ｆ０である例を説明する。
【００５７】
［第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作］
第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作を説明する。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電流が“１”になる振幅を有し、かつ、約３０度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
【００５８】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電流が“１”になる振幅を有し、かつ、約−３０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
【００５９】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【００６０】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【００６１】
飽和出力時動作では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が、信号の増幅動作を行っており、第１の入力信号源１２から出力された第１の信号の位相が、第２の入力信号源１３から出力された第２の信号の位相よりも、６０度進んでいる。また、第２の出力回路２７の電気長が第１の出力回路２４の電気長よりも６０度長い。
したがって、第１の出力回路２４から合成回路３１に出力された第１の信号の位相と、第２の出力回路２７から合成回路３１に出力された第２の信号の位相とが同相になる。
【００６２】
合成回路３１は、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と第２の出力回路２７から出力された第２の信号とを同相合成する。
合成回路３１は、第１の信号と第２の信号との合成信号を出力整合回路３３に出力する。
出力整合回路３３は、合成回路３１から合成信号を受けると、合成点３２のインピーダンスを外部の負荷３４のインピーダンスに変換して、合成信号を負荷３４に出力する。
【００６３】
飽和出力時動作では、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と、第２の出力回路２７から出力された第２の信号とが、合成点３２で同じ振幅になり、合成回路３１によって、第１の信号と第２の信号とが同相合成される。このとき、第１のトランジスタ１６の出力負荷と、第２のトランジスタ２０の出力負荷とは、合成点３２のインピーダンスを分け合う形になる。
したがって、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが共にＲｏｐｔになる。
このとき、第１の出力回路２４の特性インピーダンスと、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
また、第２の出力回路２７の特性インピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
【００６４】
第１のトランジスタ１６の電流源１８から見たインピーダンスと、第２のトランジスタ２０の電流源２２から見たインピーダンスとが、共にＲｏｐｔになり、ドハティ増幅器１から飽和電力が得られる。
【００６５】
［第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作］
第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を説明する。
図８は、第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
図９は、第１のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作での負荷変成を示す説明図である。
ここでは、バックオフ時動作の動作として、例えば、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれの出力電力が、飽和電力の約３分の１になるときの動作を説明する。
【００６６】
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が、飽和電力の約３分の１になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、第１のトランジスタ１６の出力電力が、飽和電力になるときの約３０度の位相よりも、＋３０度アウトフェーズしている約６０度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。このときの第１の信号の振幅は、約６０度の位相を有する第１の信号に対応する合成信号の電流に対応している。
【００６７】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が、飽和電力の約３分の１になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、第２のトランジスタ２０の出力電力が、飽和電力になるときの約−３０度の位相よりも、−３０度アウトフェーズしている約−６０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。このときの第２の信号の振幅は、約−６０度の位相を有する第２の信号に対応する合成信号の電流に対応している。
第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差は、１２０度である。
【００６８】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【００６９】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【００７０】
第１のアウトフェージング動作モードに含まれているバックオフ時動作では、第１のトランジスタ１６の出力負荷と、第２のトランジスタ２０の出力負荷とは、合成点３２のインピーダンスを分け合う形になる。
したがって、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが共にＲｏｐｔになる。
また、第１の出力回路２４から出力される第１の信号の位相が、飽和出力時動作での位相よりも、＋３０度アウトフェーズしている約６０度の位相であるため、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスであるＲｏｐｔが誘導性の領域に変成される。図９では、合成点３２から第２のトランジスタ２０を見たインピーダンスが、Ｘ点に変成されている。
第１の出力回路２４は、自己の特性インピーダンスがＲｏｐｔであり、第１の出力回路２４の電気長が約６０度である。
したがって、第１の出力回路２４は、図９に示すように、約６０度の電気長によって、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｘ点から３×Ｒｏｐｔに変調する。
【００７１】
また、第２の出力回路２７から出力される第２の信号の位相が、飽和出力時動作での位相よりも、−３０度アウトフェーズしている約−６０度の位相であるため、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスであるＲｏｐｔが容量性の領域に変成される。図９では、合成点３２から第２のトランジスタ２０を見たインピーダンスが、Ｙ点に変成されている。
第２の出力回路２７は、自己の特性インピーダンスがＲｏｐｔであり、第２の出力回路２７の電気長が約１２０度である。
したがって、第２の出力回路２７は、図９に示すように、約１２０度の電気長によって、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｙ点から３×Ｒｏｐｔに変調する。
【００７２】
第１の出力回路２４が、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを３×Ｒｏｐｔに変調することで、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第１のトランジスタ１６に高抵抗の負荷が接続された状態になる。即ち、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第１のトランジスタ１６の負荷抵抗が、Ｒｏｐｔよりも大きな３×Ｒｏｐｔになる。
第１のトランジスタ１６は、高抵抗の負荷が接続された状態になるため、高効率な増幅動作を行うことが可能になる。
【００７３】
第２の出力回路２７が、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを３×Ｒｏｐｔに変調することで、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第２のトランジスタ２０に高抵抗の負荷が接続された状態になる。即ち、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第２のトランジスタ２０の負荷抵抗が、Ｒｏｐｔよりも大きな３×Ｒｏｐｔになる。
第２のトランジスタ２０は、高抵抗の負荷が接続された状態になるため、高効率な増幅動作を行うことが可能になる。
【００７４】
以上の実施の形態１では、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号と第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号とがインフェーズで合成される信号モードと、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号と第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号とがアウトフェーズで合成される信号モードとが周波数に応じて切り換えられ、動作モードが、切り換えられた信号モードに応じて、ドハティ動作モード又はアウトフェージング動作モードに切り換えられるように、ドハティ増幅器１を構成した。したがって、ドハティ増幅器１は、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号の周波数と第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号の周波数とが変化しても、バックオフ時における効率特性を広帯域化できる。
【００７５】
実施の形態２．
実施の形態２では、第２のアウトフェージング動作モードで動作するドハティ増幅器１について説明する。
実施の形態２のドハティ増幅器１の構成は、実施の形態１のドハティ増幅器１の構成と同様であり、実施の形態２のドハティ増幅器１を示す構成図は、図３である。
第２のアウトフェージング動作モードは、図２に示すように、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第１の周波数ｆ１よりも高い第３の周波数ｆ３であるときの動作モードである。
【００７６】
図１０は、第２のアウトフェージング動作モードのときの第１の信号及び第２の信号を示す説明図である。
図１０Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示している。
図１０Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示している。
図１０Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示している。位相差は、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相から、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を減算した値である。
図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃにおけるそれぞれの横軸は、合成回路３１から出力される合成信号の電流を示している。当該電流は、規格化されている電流である。
【００７７】
第２のアウトフェージング動作モードでは、図１０Ａに示すように、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、合成回路３１から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加する。
第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅は、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅と同じ値である。
第１のトランジスタ１６の出力電力は、第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、第２のトランジスタ２０の出力電力は、第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になる。
【００７８】
第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相は、合成回路３１から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に減少する。
第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相は、合成回路３１から出力される合成信号の電流の増加に伴って単調に増加する。
第１の信号の位相と、第２の信号の位相とは、絶対値とが等しく、第１の信号の位相と第２の信号の位相とは、符号が互いに異なっている。
例えば、合成回路３１から出力される合成信号の電流が“０”であれば、位相差が６０度であり、合成回路３１から出力される合成信号の電流が“１”であれば、位相差が１２０度である。
【００７９】
実施の形態２のドハティ増幅器１では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれの出力抵抗がＲｏｐｔであり、合成点３２から負荷３４を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔであるとする。
第２のアウトフェージング動作モードは、飽和出力時動作及びバックオフ時動作を含んでいる。
第２のアウトフェージング動作モードに含まれているバックオフ時動作では、第２のトランジスタ２０は停止しておらず、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が、信号の増幅動作を行っている。
第２のアウトフェージング動作モードは、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第３の周波数ｆ３である。第３の周波数ｆ３が、例えば、１．３３×ｆ０であれば、第１の出力回路２４の電気長が約１２０度になり、第２の出力回路２７の電気長が約２４０度になる。
以下、第３の周波数ｆ３が、１．３３×ｆ０である例を説明する。
【００８０】
［第２のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作］
第２のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作を説明する。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、合成回路３１から出力される信号の電流が“１”になる振幅を有し、かつ、約６０度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
【００８１】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、合成回路３１から出力される信号の電流が“１”になる振幅を有し、かつ、約−６０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
【００８２】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【００８３】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【００８４】
飽和出力時動作では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が、信号の増幅動作を行っており、第１の入力信号源１２から出力された第１の信号の位相が、第２の入力信号源１３から出力された第２の信号の位相よりも、１２０度進んでいる。また、第２の出力回路２７の電気長が第１の出力回路２４の電気長よりも１２０度長い。
したがって、第１の出力回路２４から合成回路３１に出力された第１の信号の位相と、第２の出力回路２７から合成回路３１に出力された第２の信号の位相とが同相になる。
【００８５】
合成回路３１は、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と第２の出力回路２７から出力された第２の信号とを同相合成する。
合成回路３１は、第１の信号と第２の信号との合成信号を出力整合回路３３に出力する。
出力整合回路３３は、合成回路３１から合成信号を受けると、合成点３２のインピーダンスを外部の負荷３４のインピーダンスに変換して、合成信号を負荷３４に出力する。
【００８６】
飽和出力時動作では、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と、第２の出力回路２７から出力された第２の信号とが、合成点３２で同じ振幅になり、合成回路３１によって、第１の信号と第２の信号とが同相合成される。このとき、第１のトランジスタ１６の出力負荷と、第２のトランジスタ２０の出力負荷とは、合成点３２のインピーダンスを分け合う形になる。
したがって、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが共にＲｏｐｔになる。
このとき、第１の出力回路２４の特性インピーダンスと、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
また、第２の出力回路２７の特性インピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
【００８７】
第１のトランジスタ１６の電流源１８から見たインピーダンスと、第２のトランジスタ２０の電流源２２から見たインピーダンスとが、共にＲｏｐｔになり、ドハティ増幅器１から飽和電力が得られる。
【００８８】
［第２のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作］
第２のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を説明する。
図１１は、第２のアウトフェージング動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
ここでは、バックオフ時動作の動作として、例えば、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれの出力電力が、飽和電力の約３分の１になるときの動作を説明する。
【００８９】
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が、飽和電力の約３分の１になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、第１のトランジスタ１６の出力電力が、飽和電力になるときの約６０度の位相よりも、−３０度アウトフェーズしている約３０度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。このときの第１の信号の振幅は、約３０度の位相を有する第１の信号に対応する合成信号の電流に対応している。
【００９０】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が、飽和電力の約３分の１になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、第２のトランジスタ２０の出力電力が、飽和電力になるときの約−６０度の位相よりも、＋３０度アウトフェーズしている約−３０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。このときの第２の信号の振幅は、約−３０度の位相を有する第２の信号に対応する合成信号の電流に対応している。
第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差は、１２０度である。
【００９１】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【００９２】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
【００９３】
第２のアウトフェージング動作モードに含まれているバックオフ時動作では、第１のトランジスタ１６の出力負荷と、第２のトランジスタ２０の出力負荷とは、合成点３２のインピーダンスを分け合う形になる。
したがって、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが共にＲｏｐｔになる。
また、第１の出力回路２４から出力される第１の信号の位相が、飽和出力時動作での位相よりも、−３０度アウトフェーズしている約３０度の位相であるため、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスであるＲｏｐｔが誘導性の領域に変成される。
第１の出力回路２４は、自己の特性インピーダンスがＲｏｐｔであり、第１の出力回路２４の電気長が約１２０度である。
したがって、第１の出力回路２４は、約１２０度の電気長によって、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、３×Ｒｏｐｔに変調する。
【００９４】
また、第２の出力回路２７から出力される第２の信号の位相が、飽和出力時動作での位相よりも、＋３０度アウトフェーズしている約−３０度の位相であるため、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスであるＲｏｐｔが容量性の領域に変成される。
第２の出力回路２７は、自己の特性インピーダンスがＲｏｐｔであり、第２の出力回路２７の電気長が約２４０度である。
したがって、第２の出力回路２７は、約２４０度の電気長によって、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、３×Ｒｏｐｔに変調する。
【００９５】
第１の出力回路２４が、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを３×Ｒｏｐｔに変調することで、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第１のトランジスタ１６に高抵抗の負荷が接続された状態になる。即ち、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第１のトランジスタ１６の負荷抵抗が、Ｒｏｐｔよりも大きな３×Ｒｏｐｔになる。
第１のトランジスタ１６は、高抵抗の負荷が接続された状態になるため、高効率な増幅動作を行うことが可能になる。
【００９６】
第２の出力回路２７が、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを３×Ｒｏｐｔに変調することで、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第２のトランジスタ２０に高抵抗の負荷が接続された状態になる。即ち、第２の出力回路２７の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第２の出力回路２７の負荷抵抗が、Ｒｏｐｔよりも大きな３×Ｒｏｐｔになる。
第２のトランジスタ２０は、高抵抗の負荷が接続された状態になるため、高効率な増幅動作を行うことが可能になる。
【００９７】
以上より、第２のアウトフェージング動作モードで動作するドハティ増幅器１でも、第１のドハティ動作モードで動作するドハティ増幅器１と同様に、バックオフ時における効率特性を広帯域化できる。
【００９８】
実施の形態３．
実施の形態３では、第２のドハティ動作モードで動作するドハティ増幅器１について説明する。
実施の形態３のドハティ増幅器１の構成は、実施の形態１のドハティ増幅器１の構成と同様であり、実施の形態３のドハティ増幅器１を示す構成図は、図３である。
第２のドハティ動作モードは、図２に示すように、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第２の周波数ｆ２よりも低い第４の周波数ｆ４であるときの動作モードである。
【００９９】
図１２は、第２のドハティ動作モードのときの第１の信号及び第２の信号を示す説明図である。
図１２Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示している。
図１２Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示している。
図１２Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示している。位相差は、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相から、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を減算した値である。
図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃにおけるそれぞれの横軸は、合成回路３１から出力される合成信号の電圧を示している。当該電圧は、規格化されている電圧である。
【０１００】
第２のドハティ動作モードでは、図１２Ａに示すように、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、合成回路３１から出力される合成信号の電圧の増加に伴って単調に増加する。第１の信号の振幅が零であるときの第２の信号の振幅は、零よりも大きい。
第１のトランジスタ１６の出力電力は、第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、第２のトランジスタ２０の出力電力は、第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になる。
図１２Ｂに示すように、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相は、約４５度であり、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相は、約０度であり、第１の信号の位相が、第２の信号の位相よりも約４５度進んでいる。
【０１０１】
実施の形態３のドハティ増幅器１では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれの出力抵抗がＲｏｐｔであり、合成点３２から負荷３４を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔであるとする。
第２のドハティ動作モードは、飽和出力時動作及びバックオフ時動作を含んでいる。
第２のドハティ動作モードに含まれているバックオフ時動作では、第１のトランジスタ１６は停止しており、第２のトランジスタ２０のみが信号の増幅動作を行っている。
第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第４の周波数ｆ４である。第４の周波数ｆ４が、例えば、０．５×ｆ０であれば、第１の出力回路２４の電気長が約４５度になり、第２の出力回路２７の電気長が約９０度になる。
以下、第４の周波数ｆ４が、０．５×ｆ０である例を説明する。
【０１０２】
［第２のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作］
第２のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作を説明する。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、合成回路３１から出力される信号の電圧が“１”になる振幅を有し、かつ、約４５度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
【０１０３】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、合成回路３１から出力される信号の電圧が“１”になる振幅を有し、かつ、約０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
【０１０４】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【０１０５】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【０１０６】
飽和出力時動作では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が、信号の増幅動作を行っており、第１の入力信号源１２から出力された第１の信号の位相が、第２の入力信号源１３から出力された第２の信号の位相よりも、４５度進んでいる。また、第２の出力回路２７の電気長が第１の出力回路２４の電気長よりも４５度長い。
したがって、第１の出力回路２４から合成回路３１に出力された第１の信号の位相と、第２の出力回路２７から合成回路３１に出力された第２の信号の位相とが同相になる。
【０１０７】
合成回路３１は、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と第２の出力回路２７から出力された第２の信号とを同相合成する。
合成回路３１は、第１の信号と第２の信号との合成信号を出力整合回路３３に出力する。
出力整合回路３３は、合成回路３１から合成信号を受けると、合成点３２のインピーダンスを外部の負荷３４のインピーダンスに変換して、合成信号を負荷３４に出力する。
【０１０８】
飽和出力時動作では、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と、第２の出力回路２７から出力された第２の信号とが、合成点３２で同じ振幅になり、合成回路３１によって、第１の信号と第２の信号とが同相合成される。このとき、第１のトランジスタ１６の出力負荷と、第２のトランジスタ２０の出力負荷とは、合成点３２のインピーダンスを分け合う形になる。
したがって、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが共にＲｏｐｔになる。
このとき、第１の出力回路２４の特性インピーダンスと、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
また、第２の出力回路２７の特性インピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
【０１０９】
第１のトランジスタ１６の電流源１８から見たインピーダンスと、第２のトランジスタ２０の電流源２２から見たインピーダンスとが、共にＲｏｐｔになり、ドハティ増幅器１から飽和電力が得られる。
【０１１０】
［第２のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作］
第２のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を説明する。
図１３は、第２のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
バックオフ時動作では、第２のトランジスタ２０のみが信号の増幅動作を行っており、第１のトランジスタ１６は、信号の増幅動作を停止している。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が零になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、合成回路３１から出力される信号の電圧が“０．５”になる振幅を有し、かつ、約４５度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる第１の信号の振幅は、零である。
【０１１１】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が、例えば、飽和電力の約半分の電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、合成回路３１から出力される信号の電圧が“０．５”になる振幅を有し、かつ、約０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
合成回路３１から出力される信号の電圧が“０．５”になる第２の信号の振幅は、零よりも大きく、かつ、振幅の最大値よりも小さい。
【０１１２】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けても、第１の信号の振幅が零であるため、信号の増幅動作を行わずに停止している。
第１のトランジスタ１６は、停止しているため、第１のトランジスタ１６の電流源１８は、図１３に示すように、Ｏｐｅｎの状態となる。
【０１１３】
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【０１１４】
バックオフ時動作では、合成点３２から第１のトランジスタ１６を見たインピーダンスが無限大であるため、第２の出力回路２７から合成回路３１を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔになる。
第２の出力回路２７は、自己の特性インピーダンスがＲｏｐｔであり、第２の出力回路２７から合成回路３１を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔであるため、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから２×Ｒｏｐｔに変調する。
第２の出力回路２７が、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから２×Ｒｏｐｔに変調することで、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第２のトランジスタ２０に高抵抗の負荷が接続された状態になる。即ち、第２の出力回路２７の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第２の出力回路２７の負荷抵抗が、Ｒｏｐｔよりも大きな２×Ｒｏｐｔになる。
第２のトランジスタ２０は、高抵抗の負荷が接続された状態になるため、高効率な増幅動作を行うことが可能になる。
【０１１５】
以上より、第２のドハティ動作モードで動作するドハティ増幅器１でも、第１のドハティ動作モードで動作するドハティ増幅器１と同様に、バックオフ時における効率特性を広帯域化できる。
【０１１６】
実施の形態４．
実施の形態４では、第３のドハティ動作モードで動作するドハティ増幅器１について説明する。
実施の形態４のドハティ増幅器１の構成は、実施の形態１のドハティ増幅器１の構成と同様であり、実施の形態４のドハティ増幅器１を示す構成図は、図３である。
第３のドハティ動作モードは、図２に示すように、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第３の周波数ｆ３よりも高い第５の周波数ｆ５であるときの動作モードである。
【０１１７】
図１４は、第３のドハティ動作モードのときの第１の信号及び第２の信号を示す説明図である。
図１４Ａは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅を示している。
図１４Ｂは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を示している。
図１４Ｃは、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相と、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相との位相差を示している。位相差は、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相から、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相を減算した値である。
図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃにおけるそれぞれの横軸は、合成回路３１から出力される合成信号の電圧を示している。当該電圧は、規格化されている電圧である。
【０１１８】
第３のドハティ動作モードでは、図１４Ａに示すように、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の振幅及び第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の振幅のそれぞれは、合成回路３１から出力される合成信号の電圧の増加に伴って単調に増加する。第１の信号の振幅が零であるときの第２の信号の振幅は、零よりも大きい。
第１のトランジスタ１６の出力電力は、第１の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になり、第２のトランジスタ２０の出力電力は、第２の信号の振幅が最大であるときは飽和電力になる。
図１４Ｂに示すように、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の位相は、約１３５度であり、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の位相は、約０度であり、第１の信号の位相が、第２の信号の位相よりも約１３５度進んでいる。
【０１１９】
実施の形態４のドハティ増幅器１では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれの出力抵抗がＲｏｐｔであり、合成点３２から負荷３４を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔであるとする。
第３のドハティ動作モードは、飽和出力時動作及びバックオフ時動作を含んでいる。
第３のドハティ動作モードに含まれているバックオフ時動作では、第１のトランジスタ１６は停止しており、第２のトランジスタ２０のみが信号の増幅動作を行っている。
第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数のそれぞれが、第５の周波数ｆ５である。第５の周波数ｆ５が、例えば、１．５×ｆ０であれば、第１の出力回路２４の電気長が約１３５度になり、第２の出力回路２７の電気長が約２７０度になる。
以下、第５の周波数ｆ５が、１．５×ｆ０である例を説明する。
【０１２０】
［第３のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作］
第３のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１の飽和出力時動作を説明する。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が飽和電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“１”になる振幅を有し、かつ、約１３５度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
【０１２１】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力になる信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“１”になる振幅を有し、かつ、約０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
【０１２２】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
【０１２３】
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けると、第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を第１の出力回路２４に出力する。
第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
【０１２４】
飽和出力時動作では、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０の双方が、信号の増幅動作を行っており、第１の入力信号源１２から出力された第１の信号の位相が、第２の入力信号源１３から出力された第２の信号の位相よりも、１３５度進んでいる。また、第２の出力回路２７の電気長が第１の出力回路２４の電気長よりも１３５度長い。
したがって、第１の出力回路２４から合成回路３１に出力された第１の信号の位相と、第２の出力回路２７から合成回路３１に出力された第２の信号の位相とが同相になる。
【０１２５】
合成回路３１は、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と第２の出力回路２７から出力された第２の信号とを同相合成する。
合成回路３１は、第１の信号と第２の信号との合成信号を出力整合回路３３に出力する。
出力整合回路３３は、合成回路３１から合成信号を受けると、合成点３２のインピーダンスを外部の負荷３４のインピーダンスに変換して、合成信号を負荷３４に出力する。
【０１２６】
飽和出力時動作では、第１の出力回路２４から出力された第１の信号と、第２の出力回路２７から出力された第２の信号とが、合成点３２で同じ振幅になり、合成回路３１によって、第１の信号と第２の信号とが同相合成される。このとき、第１のトランジスタ１６の出力負荷と、第２のトランジスタ２０の出力負荷とは、合成点３２のインピーダンスを分け合う形になる。
したがって、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが共にＲｏｐｔになる。
このとき、第１の出力回路２４の特性インピーダンスと、第１の出力回路２４から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６の電流源１８から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
また、第２の出力回路２７の特性インピーダンスと、第２の出力回路２７から合成点３２を見たインピーダンスとが、Ｒｏｐｔで一致するため、第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから変調しない。
【０１２７】
第１のトランジスタ１６の電流源１８から見たインピーダンスと、第２のトランジスタ２０の電流源２２から見たインピーダンスとが、共にＲｏｐｔになり、ドハティ増幅器１から飽和電力が得られる。
【０１２８】
［第３のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作］
第３のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を説明する。
図１５は、第３のドハティ動作モードにおけるドハティ増幅器１のバックオフ時動作を示す説明図である。
バックオフ時動作では、第２のトランジスタ２０のみが信号の増幅動作を行っており、第１のトランジスタ１６は、信号の増幅動作を停止している。
第１の入力信号源１２は、第１の信号として、第１のトランジスタ１６の出力電力が零になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第１の入力信号源１２は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される信号の電圧が“０．５”になる振幅を有し、かつ、約１３５度の位相を有する第１の信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる第１の信号の振幅は、零である。
【０１２９】
第２の入力信号源１３は、第２の信号として、第２のトランジスタ２０の出力電力が、例えば、飽和電力の約半分の電力になる信号を第１の入力整合回路１４に出力する。
具体的には、第２の入力信号源１３は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる振幅を有し、かつ、約０度の位相を有する第２の信号を第２の入力整合回路１５に出力する。
合成回路３１から出力される合成信号の電圧が“０．５”になる第２の信号の振幅は、零よりも大きく、かつ、振幅の最大値よりも小さい。
【０１３０】
第１の入力整合回路１４は、第１の入力信号源１２から第１の信号を受けると、第１の入力信号源１２のインピーダンスを第１のトランジスタ１６の入力インピーダンスに変換し、第１の信号を第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに出力する。
第１のトランジスタ１６は、第１の入力整合回路１４から第１の信号を受けても、第１の信号の振幅が零であるため、信号の増幅動作を行わずに停止している。
第１のトランジスタ１６は、停止しているため、第１のトランジスタ１６の電流源１８は、図１５に示すように、Ｏｐｅｎの状態となる。
【０１３１】
第２の入力整合回路１５は、第２の入力信号源１３から第２の信号を受けると、第２の入力信号源１３のインピーダンスを第２のトランジスタ２０の入力インピーダンスに変換し、第２の信号を第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに出力する。
第２のトランジスタ２０は、第２の入力整合回路１５から第２の信号を受けると、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を第２の出力回路２７に出力する。
第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を合成回路３１まで伝送する。
【０１３２】
バックオフ時動作では、合成点３２から第１のトランジスタ１６を見たインピーダンスが無限大であるため、第２の出力回路２７から合成回路３１を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔになる。
第２の出力回路２７は、自己の特性インピーダンスがＲｏｐｔであり、第２の出力回路２７から合成回路３１を見たインピーダンスが０．５×Ｒｏｐｔであるため、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから２×Ｒｏｐｔに変調する。
第２の出力回路２７が、第２のトランジスタ２０の電流源２２から合成点３２を見たインピーダンスを、Ｒｏｐｔから２×Ｒｏｐｔに変調することで、第２のトランジスタ２０の出力電力が飽和電力よりも低いとき、第２のトランジスタ２０に高抵抗の負荷が接続された状態になる。即ち、第２の出力回路２７の出力電力が飽和電力よりも低いときは、第２の出力回路２７の負荷抵抗が、Ｒｏｐｔよりも大きな２×Ｒｏｐｔになる。
第２のトランジスタ２０は、高抵抗の負荷が接続された状態になるため、高効率な増幅動作を行うことが可能になる。
【０１３３】
以上より、第３のドハティ動作モードで動作するドハティ増幅器１でも、第１のドハティ動作モードで動作するドハティ増幅器１と同様に、バックオフ時における効率特性を広帯域化できる。
【０１３４】
実施の形態５．
図３に示すドハティ増幅器１では、第１の出力回路２４が、キャパシタ１９、第１の伝送線路２５及び第１のキャパシタ２６を備えている。
また、図３に示すドハティ増幅器１では、第２の出力回路２７が、キャパシタ２３、第２の伝送線路２８、第３の伝送線路２９及び第２のキャパシタ３０を備えている。
実施の形態５では、第１の出力回路２４が、キャパシタ１９、インダクタ４１及び第１の伝送線路４２を備え、第２の出力回路２７が、キャパシタ２３、インダクタ４３、第２の伝送線路４４及び第３の伝送線路４５を備えているドハティ増幅器１について説明する。
【０１３５】
実施の形態５のドハティ増幅器１の構成は、実施の形態１のドハティ増幅器１の構成と同様であり、実施の形態５のドハティ増幅器１を示す構成図は、図３である。
図１６は、実施の形態５に係るドハティ増幅器１の第１の出力回路２４を示す構成図である。図１６において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１６に示す第１の出力回路２４は、図３に示す第１の出力回路２４と同様に、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を合成回路３１まで伝送する。
図１６に示す第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号の周波数に応じて、第１のトランジスタ１６から合成回路３１を見たインピーダンスを変調する。
図１６に示す第１の出力回路２４の電気長は、図３に示す第１の出力回路２４と同様に、第１の信号の周波数に応じて変化する。例えば、第１の信号の周波数が、第１の周波数ｆ１が含まれている周波数範囲の中心周波数ｆ０であるときは、第１の出力回路２４の電気長は、９０度である。ただし、第１の出力回路２４の電気長は、９０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、９０度の電気長からずれていてもよい。
【０１３６】
インダクタ４１は、例えば、ワイヤによって実現される。
インダクタ４１の一端は、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂと接続されており、インダクタ４１の他端は、第１の伝送線路４２の一端と接続されている。
第１の伝送線路４２の一端は、インダクタ４１の他端と接続されており、第１の伝送線路４２の他端は、合成回路３１の入力端子３１ａと接続されている。
第１の伝送線路４２は、例えば、第１の信号の周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、９０度未満の電気長を有する線路である。
【０１３７】
図１７は、実施の形態５に係るドハティ増幅器１の第２の出力回路２７を示す構成図である。図１７において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１７に示す第２の出力回路２７は、図３に示す第２の出力回路２７と同様に、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を合成回路３１まで伝送する。
図１７に示す第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号の周波数に応じて、第２のトランジスタ２０から合成回路３１を見たインピーダンスを変調する。
図１７に示す第２の出力回路２７の電気長は、図３に示す第２の出力回路２７と同様に、第２の信号の周波数に応じて変化する。例えば、第２の信号の周波数が中心周波数ｆ０であるときは、第２の出力回路２７の電気長は、１８０度である。ただし、第２の出力回路２７の電気長は、１８０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、１８０度の電気長からずれていてもよい。
【０１３８】
インダクタ４３は、例えば、ワイヤによって実現される。
インダクタ４３の一端は、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂと接続されており、インダクタ４３の他端は、第２の伝送線路４４の一端と接続されている。
第２の伝送線路４４の一端は、インダクタ４３の他端と接続されており、第２の伝送線路４４の他端は、第３の伝送線路４５の一端と接続されている。
第２の伝送線路４４は、例えば、第２の信号の周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、９０度未満の電気長を有する線路である。
第３の伝送線路４５の一端は、第２の伝送線路４４の他端と接続されており、第３の伝送線路４５の他端は、合成回路３１の入力端子３１ｂと接続されている。
第３の伝送線路４５は、例えば、第２の信号の周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、９０度の電気長を有する線路である。ただし、第３の伝送線路４５の電気長は、９０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、９０度の電気長からずれていてもよい。
【０１３９】
第１の出力回路２４が、キャパシタ１９、インダクタ４１及び第１の伝送線路４２を備える場合も、図３に示す第１の出力回路２４と同様に、第１の信号の周波数に応じて、第１のトランジスタ１６から合成回路３１を見たインピーダンスを変調することができる。
第２の出力回路２７が、キャパシタ２３、インダクタ４３、第２の伝送線路４４及び第３の伝送線路４５を備える場合でも、図３に示す第２の出力回路２７と同様に、第２の信号の周波数に応じて、第２のトランジスタ２０から合成回路３１を見たインピーダンスを変調することができる。
したがって、実施の形態５のドハティ増幅器１でも、実施の形態１〜４のドハティ増幅器１と同様に、バックオフ時における効率特性を広帯域化できる。
【０１４０】
実施の形態６．
図３に示すドハティ増幅器１では、第１の出力回路２４が、キャパシタ１９、第１の伝送線路２５及び第１のキャパシタ２６を備えている。
また、図３に示すドハティ増幅器１では、第２の出力回路２７が、キャパシタ２３、第２の伝送線路２８、第３の伝送線路２９及び第２のキャパシタ３０を備えている。
実施の形態６では、第１の出力回路２４が、キャパシタ１９、伝送線路５１、伝送線路５２、キャパシタ５３及びキャパシタ５４を備え、第２の出力回路２７が、キャパシタ２３、伝送線路６１、伝送線路６２、伝送線路６３、キャパシタ６４及びキャパシタ６５を備えているドハティ増幅器１について説明する。
【０１４１】
実施の形態６のドハティ増幅器１の構成は、実施の形態１のドハティ増幅器１の構成と同様であり、実施の形態６のドハティ増幅器１を示す構成図は、図３である。
図１８は、実施の形態６に係るドハティ増幅器１の第１の出力回路２４を示す構成図である。図１８において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１８に示す第１の出力回路２４は、図３に示す第１の出力回路２４と同様に、第１のトランジスタ１６から出力された第１の信号を伝送して、第１の信号を合成回路３１に出力する。
図１８に示す第１の出力回路２４は、第１のトランジスタ１６により増幅される第１の信号の周波数に応じて、第１のトランジスタ１６から合成回路３１を見たインピーダンスを変調する。
図１８に示す第１の出力回路２４の電気長は、図３に示す第１の出力回路２４と同様に、第１の信号の周波数に応じて変化する。例えば、第１の信号の周波数が、第１の周波数ｆ１が含まれている周波数範囲の中心周波数ｆ０であるときは、第１の出力回路２４の電気長は、９０度である。ただし、第１の出力回路２４の電気長は、９０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、９０度の電気長からずれていてもよい。
【０１４２】
伝送線路５１の一端は、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂと接続されており、伝送線路５１の他端は、伝送線路５２の一端及びキャパシタ５３の一端のそれぞれと接続されている。
伝送線路５２の一端は、伝送線路５１の他端及びキャパシタ５３の一端のそれぞれと接続されており、伝送線路５２の他端は、合成回路３１の入力端子３１ａ及びキャパシタ５４の一端のそれぞれと接続されている。
伝送線路５１の電気長と伝送線路５２の電気長との総和は、例えば、第１の信号の周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、９０度未満の電気長である。
キャパシタ５３は、伝送線路５１とシャントに接続されている。即ち、キャパシタ５３の一端は、伝送線路５１の他端及び伝送線路５２の一端のそれぞれと接続されており、キャパシタ５３の他端は、グランドと接続されている。
キャパシタ５４は、伝送線路５２とシャントに接続されている。即ち、キャパシタ５４の一端は、伝送線路５２の他端及び合成回路３１の入力端子３１ａのそれぞれと接続されており、キャパシタ５４の他端は、グランドと接続されている。
【０１４３】
図１９は、実施の形態７に係るドハティ増幅器１の第２の出力回路２７を示す構成図である。図１９において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１９に示す第２の出力回路２７は、図３に示す第２の出力回路２７と同様に、第２のトランジスタ２０から出力された第２の信号を伝送して、第２の信号を合成回路３１に出力する。
図１９に示す第２の出力回路２７は、第２のトランジスタ２０により増幅される第２の信号の周波数に応じて、第２のトランジスタ２０から合成回路３１を見たインピーダンスを変調する。
図１９に示す第２の出力回路２７の電気長は、図３に示す第２の出力回路２７と同様に、第２の信号の周波数に応じて変化する。例えば、第２の信号の周波数が中心周波数ｆ０であるときは、第２の出力回路２７の電気長は、１８０度である。ただし、第１の出力回路２４の電気長は、１８０度の電気長と厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、１８０度の電気長からずれていてもよい。
【０１４４】
伝送線路６１の一端は、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂと接続されており、伝送線路６１の他端は、伝送線路６２の一端及びキャパシタ６４の一端のそれぞれと接続されている。
伝送線路６２の一端は、伝送線路６１の他端及びキャパシタ６４の一端のそれぞれと接続されており、伝送線路６２の他端は、伝送線路６３の一端及びキャパシタ６５の一端のそれぞれと接続されている。
伝送線路６３の一端は、伝送線路６２の他端及びキャパシタ６５の一端のそれぞれと接続されており、伝送線路６３の他端は、合成回路３１の入力端子３１ｂと接続されている。
伝送線路６１の電気長と伝送線路６２の電気長と伝送線路６３の電気長との総和は、例えば、第１の信号の周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、１８０度未満の電気長である。
キャパシタ６４は、伝送線路６１とシャントに接続されている。即ち、キャパシタ６４の一端は、伝送線路６１の他端及び伝送線路６２の一端のそれぞれと接続されており、キャパシタ６４の他端は、グランドと接続されている。
キャパシタ６５は、伝送線路６２とシャントに接続されている。即ち、キャパシタ６５の一端は、伝送線路６２の他端及び伝送線路６３の一端のそれぞれと接続されており、キャパシタ６５の他端は、グランドと接続されている。
【０１４５】
第１の出力回路２４が、キャパシタ１９、伝送線路５１、伝送線路５２、キャパシタ５３及びキャパシタ５４を備える場合も、図３に示す第１の出力回路２４と同様に、第１の信号の周波数に応じて、第１のトランジスタ１６から合成回路３１を見たインピーダンスを変調することができる。
第２の出力回路２７が、キャパシタ２３、伝送線路６１、伝送線路６２、伝送線路６３、キャパシタ６４及びキャパシタ６５を備える場合でも、図３に示す第２の出力回路２７と同様に、第２の信号の周波数に応じて、第２のトランジスタ２０から合成回路３１を見たインピーダンスを変調することができる。
したがって、実施の形態６のドハティ増幅器１でも、実施の形態１〜４のドハティ増幅器１と同様に、バックオフ時における効率特性を広帯域化できる。
【０１４６】
実施の形態７．
図３に示すドハティ増幅器１では、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれが、スレッシュホルド電圧と概ね同じバイアス電圧が印加されている。
第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａは、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒよりも高く、かつ、第１の閾値電圧Ｖ１よりも低いバイアス電圧（以下、「第１のバイアス電圧Ｖｂ１」と称する）が印加されていてもよい。Ｖｔｈｒ＜Ｖｂ１＜Ｖ１である。
また、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａは、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒよりも高く、かつ、第１の閾値電圧Ｖ１よりも低い第１のバイアス電圧Ｖｂ１が印加されていてもよい。
第１の閾値電圧Ｖ１としては、例えば、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒの約１．１倍の電圧が考えられる。
実施の形態７のドハティ増幅器１の構成は、実施の形態１のドハティ増幅器１の構成と同様であり、実施の形態７のドハティ増幅器１を示す構成図は、図３である。
【０１４７】
第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａが、第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加されている場合、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒと同一のバイアス電圧を印加されている場合よりも、第１のトランジスタ１６の利得が高くなる。
また、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａが、第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加されている場合、スレッシュホルド電圧ｔｈｒと同一のバイアス電圧を印加されている場合よりも、第２のトランジスタ２０の利得が高くなる。
【０１４８】
第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａは、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒよりも低く、かつ、第２の閾値電圧Ｖ２よりも高いバイアス電圧（以下、「第２のバイアス電圧Ｖｂ２」と称する）が印加されていてもよい。Ｖ２＜Ｖｂ２＜Ｖｔｈｒである。
また、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａは、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒよりも低く、かつ、第２の閾値電圧Ｖ２よりも高い第２のバイアス電圧Ｖｂ２が印加されていてもよい。
第２の閾値電圧Ｖ２としては、例えば、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒの約０．９倍の電圧が考えられる。
【０１４９】
第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａが、第２のバイアス電圧Ｖｂ２を印加されている場合、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒと同一のバイアス電圧を印加されている場合よりも、第１のトランジスタ１６の効率が高くなる。
また、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａが、第２のバイアス電圧Ｖｂ２を印加されている場合、スレッシュホルド電圧Ｖｔｈｒと同一のバイアス電圧を印加されている場合よりも、第２のトランジスタ２０の効率が高くなる。
【０１５０】
例えば、第１のドハティ動作モードであるとき、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａが、第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加され、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａが、第２のバイアス電圧Ｖｂ２を印加される場合、ドハティ増幅器１の利得及び効率の双方を高めることができる。
例えば、第２のドハティ動作モード又は第３のドハティ動作モードであるとき、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａが、第２のバイアス電圧Ｖｂ２を印加され、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａが、第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加される場合、ドハティ増幅器１の利得及び効率の双方を高めることができる。
【０１５１】
実施の形態８．
実施の形態８では、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御する制御回路７１を備えるドハティ増幅器１について説明する。
【０１５２】
図２０は、実施の形態８に係るドハティ増幅器１を示す構成図である。図２０において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
制御回路７１は、可変電源７２、ゲートバイアス回路７３及びゲートバイアス回路７４を備えている。
制御回路７１は、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御する。
可変電源７２は、ゲートバイアス回路７３に出力する電圧及びゲートバイアス回路７４に出力する電圧のそれぞれを可変することができる電源である。
【０１５３】
ゲートバイアス回路７３は、例えば、インダクタによって実現される。
ゲートバイアス回路７３の一端は、可変電源７２と接続されており、ゲートバイアス回路７３の他端は、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第１の入力整合回路１４ｂの他端のそれぞれと接続されている。
ゲートバイアス回路７３は、可変電源７２の出力電圧が高くなれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに印加するバイアス電圧を上げ、可変電源７２の出力電圧が低くなれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに印加するバイアス電圧を下げる。
【０１５４】
ゲートバイアス回路７４は、例えば、インダクタによって実現される。
ゲートバイアス回路７４の一端は、可変電源７２と接続されており、ゲートバイアス回路７４の他端は、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａ及び第２の入力整合回路１５ｂの他端のそれぞれと接続されている。
ゲートバイアス回路７４は、可変電源７２の出力電圧が高くなれば、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに印加するバイアス電圧を上げ、可変電源７２の出力電圧が低くなれば、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに印加するバイアス電圧を下げる。
【０１５５】
次に、図２０に示すドハティ増幅器１の動作について説明する。ただし、制御回路７１以外は、図３に示すドハティ増幅器１と同様であるため、ここでは、制御回路７１の動作のみを説明する。
制御回路７１は、第１の信号及び第２の信号におけるそれぞれの周波数に応じて、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御する。
具体的には、制御回路７１は、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数が、第１の周波数ｆ１であり、ドハティ増幅器１の動作モードが第１のドハティ動作モードであれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加する。また、制御回路７１は、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに第２のバイアス電圧Ｖｂ２を印加する。
【０１５６】
制御回路７１は、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数が、第４の周波数ｆ４であり、ドハティ増幅器１の動作モードが第２のドハティ動作モードであれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに第２のバイアス電圧Ｖｂ２を印加する。また、制御回路７１は、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加する。
制御回路７１は、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数が、第５の周波数ｆ５であり、ドハティ増幅器１の動作モードが第３のドハティ動作モードであれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに第２のバイアス電圧Ｖｂ２を印加する。また、制御回路７１は、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加する。
【０１５７】
制御回路７１は、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数が、第２の周波数ｆ２であり、ドハティ増幅器１の動作モードが第１のアウトフェージング動作モードであれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに、第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加する。
制御回路７１は、第１の信号の周波数及び第２の信号の周波数が、第３の周波数ｆ３であり、ドハティ増幅器１の動作モードが第２のアウトフェージング動作モードであれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに、第１のバイアス電圧Ｖｂ１を印加する。
【０１５８】
制御回路７１が、第１の信号及び第２の信号におけるそれぞれの周波数に応じて、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御することで、ドハティ増幅器１の利得及び効率の双方を高めることができる。
【０１５９】
図２０に示すドハティ増幅器１では、制御回路７１が、第１の信号及び第２の信号におけるそれぞれの周波数に応じて、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御している。
しかし、これは一例に過ぎず、制御回路７１が、信号源１１から出力される第１の信号及び第２の信号におけるそれぞれの電力に応じて、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御するようにしてもよい。
【０１６０】
制御回路７１は、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の電力が大きくなれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに印加するバイアス電圧を上げ、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の電力が小さくなれば、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａに印加するバイアス電圧を下げる。
制御回路７１は、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の電力が大きくなれば、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに印加するバイアス電圧を上げ、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の電力が小さくなれば、第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａに印加するバイアス電圧を下げる。
【０１６１】
制御回路７１が、信号源１１から出力される第１の信号及び第２の信号におけるそれぞれの電力に応じて、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御することで、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれにおける入力電力に対する利得の変動を抑制することができる。
【０１６２】
実施の形態９．
実施の形態９では、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂ及び第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御する制御回路８１を備えるドハティ増幅器１について説明する。
【０１６３】
図２１は、実施の形態９に係るドハティ増幅器１を示す構成図である。図２１において、図３及び図２０と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
制御回路８１は、可変電源８２、ゲートバイアス回路７３、ゲートバイアス回路７４、ドレインバイアス回路８３及びドレインバイアス回路８４を備えている。
図２１に示すドハティ増幅器１では、制御回路８１が、ゲートバイアス回路７３及びゲートバイアス回路７４を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、制御回路８１が、ゲートバイアス回路７３及びゲートバイアス回路７４を備えずに、可変電源８２、ドレインバイアス回路８３及びドレインバイアス回路８４のみを備えていてもよい。
【０１６４】
制御回路８１は、図２０に示す制御回路７１と同様に、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御する。
また、制御回路８１は、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂ及び第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御する。
可変電源８２は、ゲートバイアス回路７３に出力する電圧及びゲートバイアス回路７４に出力する電圧のそれぞれを可変することができ、また、ドレインバイアス回路８３に出力する電圧及びドレインバイアス回路８４に出力する電圧のそれぞれを可変することができる電源である。
【０１６５】
ドレインバイアス回路８３は、例えば、インダクタによって実現される。
ドレインバイアス回路８３の一端は、可変電源８２と接続されており、ドレインバイアス回路８３の他端は、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂ及び第１の伝送線路２５の一端のそれぞれと接続されている。
ドレインバイアス回路８３は、可変電源８２の出力電圧が高くなれば、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂに印加するバイアス電圧を上げ、可変電源８２の出力電圧が低くなれば、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂに印加するバイアス電圧を下げる。
【０１６６】
ドレインバイアス回路８４は、例えば、インダクタによって実現される。
ドレインバイアス回路８４の一端は、可変電源８２と接続されており、ドレインバイアス回路８４の他端は、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂ及び第２の伝送線路２８の一端のそれぞれと接続されている。
ドレインバイアス回路８４は、可変電源８２の出力電圧が高くなれば、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂに印加するバイアス電圧を上げ、可変電源８２の出力電圧が低くなれば、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂに印加するバイアス電圧を下げる。
【０１６７】
次に、図２１に示すドハティ増幅器１の動作について説明する。ただし、制御回路８１以外は、図３及び図２０に示すドハティ増幅器１と同様であるため、ここでは、制御回路８１の動作のみを説明する。
制御回路８１は、図２０に示す制御回路７１と同様に、第１のトランジスタ１６の入力端子１６ａ及び第２のトランジスタ２０の入力端子２０ａのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御する。
【０１６８】
制御回路８１は、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の電力が大きくなれば、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂに印加するバイアス電圧を上げ、第１の入力信号源１２から出力される第１の信号の電力が小さくなれば、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂに印加するバイアス電圧を下げる。
制御回路８１は、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の電力が大きくなれば、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂに印加するバイアス電圧を上げ、第２の入力信号源１３から出力される第２の信号の電力が小さくなれば、第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂに印加するバイアス電圧を下げる。
【０１６９】
制御回路８１が、信号源１１から出力される第１の信号及び第２の信号におけるそれぞれの電力に応じて、第１のトランジスタ１６の出力端子１６ｂ及び第２のトランジスタ２０の出力端子２０ｂのそれぞれに印加するバイアス電圧を制御することで、第１のトランジスタ１６及び第２のトランジスタ２０のそれぞれにおける入力電力に応じて、ドハティ増幅器１の利得及び効率の双方を高めることができる。
【０１７０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
この発明は、増幅後の第１の信号と増幅後の第２の信号とを合成するドハティ増幅器及び通信装置に適している。
【符号の説明】
【０１７２】
１  ドハティ増幅器、１１  信号源、１２  第１の入力信号源、１３  第２の入力信号源、１４  第１の入力整合回路、１５  第２の入力整合回路、１６  第１のトランジスタ、１６ａ  入力端子、１６ｂ  出力端子、１７  キャパシタ、１８  電流源、１９  キャパシタ、２０  第２のトランジスタ、２０ａ  入力端子、２０ｂ  出力端子、２１  キャパシタ、２２  電流源、２３  キャパシタ、２４  第１の出力回路、２５  第１の伝送線路、２６  第１のキャパシタ、２７  第２の出力回路、２８  第２の伝送線路、２９  第３の伝送線路、３０  第２のキャパシタ、３１  合成回路、３１ａ  入力端子、３１ｂ  入力端子、３２  合成点、３３  出力整合回路、３４  負荷、４１  インダクタ、４２  第１の伝送線路、４３  インダクタ、４４  第２の伝送線路、４５  第３の伝送線路、５１，５２  伝送線路、５３，５４  キャパシタ、６１，６２，６３  伝送線路、６４，６５  キャパシタ、７１  制御回路、７２  可変電源、７３，７４  ゲートバイアス回路、８１  制御回路、８２  可変電源、８３，８４  ドレインバイアス回路。
【要約】
第１の信号を増幅し、増幅後の第１の信号を出力する第１のトランジスタ（１６）と、第２の信号を増幅し、増幅後の第２の信号を出力する第２のトランジスタ（２０）と、第１のトランジスタ（１６）から出力された増幅後の第１の信号と第２のトランジスタ（２０）から出力された増幅後の第２の信号とを合成し、増幅後の第１の信号と増幅後の第２の信号との合成信号を出力する合成回路（３１）とを備え、第１のトランジスタ（１６）により増幅される第１の信号と第２のトランジスタ（２０）により増幅される第２の信号とがインフェーズで合成される信号モードと、第１のトランジスタ（１６）により増幅される第１の信号と第２のトランジスタ（２０）により増幅される第２の信号とがアウトフェーズで合成される信号モードとが周波数に応じて切り換えられ、動作モードが、切り換えられた信号モードに応じて、ドハティ動作モード又はアウトフェージング動作モードに切り換えられるように、ドハティ増幅器（１）を構成した。【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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