(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を互いに位相差を有する第１入力信号および第２入力信号に分配する分配回路と、前記第１入力信号を増幅するキャリア増幅器と、前記第２入力信号を増幅するとともに線形動作となる小信号動作時においては出力インピーダンスが開放となるピーク増幅器と、前記キャリア増幅器の出力側に接続されたインピーダンス変換回路と、前記キャリア増幅器で増幅され前記インピーダンス変換回路を介して出力される第１出力信号と前記ピーク増幅器で増幅され出力される第２出力信号とを合成する、バランで構成される合成回路とを備え、前記キャリア増幅器は前記インピーダンス変換回路を介して前記合成回路の一方の平衡端子に接続され、前記ピーク増幅器は前記合成回路の他方の平衡端子に接続されており、前記合成回路の不平衡端子から合成された出力信号が出力されるドハティ増幅器において、
前記合成回路は、基本波周波数に対して１／４波長の長さを有した第１結合伝送線路および第２結合伝送線路を用いて構成されたバランであって、
前記第１結合伝送線路は、互いに平行に近接して配置された第１伝送線路および第２伝送線路で構成され、前記第１伝送線路は、第１端子および第２端子を有し、前記第２伝送線路は、前記第１端子に対向して第４端子および前記第２端子に対向して第３端子を有しており、
前記第２結合伝送線路は、互いに平行に近接して配置された第３伝送線路および第４伝送線路で構成され、前記第３伝送線路は、第５端子および第６端子を有し、前記第４伝送線路は、前記第５端子に対向して第８端子および前記第６端子に対向して第７端子を有しており、
前記第２端子と前記第５端子と前記第６端子はグランドに短絡され、前記第４端子と前記第７端子は互いに接続され、前記第１端子はグランドとの間に不平衡端子を成し、前記第３端子と前記第８端子はそれぞれ、互いに逆相となる平衡端子を成していることを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項２】
入力信号を互いに位相差を有する第１入力信号および第２入力信号に分配する分配回路と、前記第１入力信号を増幅するキャリア増幅器と、前記第２入力信号を増幅するとともに線形動作となる小信号動作時においては出力インピーダンスが開放となるピーク増幅器と、前記キャリア増幅器の出力側に接続されたインピーダンス変換回路と、前記キャリア増幅器で増幅され前記インピーダンス変換回路を介して出力される第１出力信号と前記ピーク増幅器で増幅され出力される第２出力信号とを合成する、バランで構成される合成回路とを備え、前記キャリア増幅器は前記インピーダンス変換回路を介して前記合成回路の一方の平衡端子に接続され、前記ピーク増幅器は前記合成回路の他方の平衡端子に接続されており、前記合成回路の不平衡端子から合成された出力信号が出力されるドハティ増幅器において、
前記合成回路は、基本波周波数に対して１／４波長の長さを有する結合伝送線路と１／４波長の長さを有する伝送線路とを用いて構成されたバランであって、
前記結合伝送線路は、互いに平行に近接して配置された第１伝送線路および第２伝送線路で構成され、前記第１伝送線路は、第１端子および第２端子を有し、前記第２伝送線路は、前記第１端子に対向する第４端子および前記第２端子に対向する第３端子を有しており、
前記伝送線路は、第７端子および第８端子を有しており、
前記第２端子はグランドに短絡され、前記第４端子と前記第７端子は互いに接続され、前記第１端子はグランドとの間に不平衡端子を成し、前記第３端子と前記第８端子はそれぞれ、互いに逆相となる平衡端子を成していることを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項３】
前記インピーダンス変換回路は、あらかじめ決められた特性インピーダンスを有するとともに基本波周波数に対して１／４波長の長さを有する１／４波長伝送線路で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドハティ増幅器。
【請求項４】
前記合成回路は、２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子を有する２次高調波注入抽出回路が装荷されたバランで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のドハティ増幅器。
【請求項５】
前記分配回路は、２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子を有する２次高調波注入抽出回路を装荷したバランと位相調整線路とから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のドハティ増幅器。
【請求項６】
前記合成回路は、２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子を有する２次高調波注入抽出回路が装荷されたバランで構成され、前記分配回路は、２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子を有する２次高調波注入抽出回路を装荷したバランと位相調整線路とから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のドハティ増幅器。
【請求項７】
前記合成回路の２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子と、前記分配回路の２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子との間に、２次高調波の振幅と位相を調整する２次高調波振幅・位相調整回路が装荷されていることを特徴とする請求項６に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、無線通信の送信機に用いられ、高い飽和出力電力性能を有するとともに、線形動作時に良好な電力効率性能を有するドハティ増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速な無線通信の通信信号は、ＰＡＰＲ（Peak  to  Average  Power  Ratio  :  ピーク対平均電力比）が大きく、送信機に用いる電力増幅器は飽和出力電力より小さい平均電力で動作する。したがって、送信機の消費電力を抑えるためには平均電力における効率が高い電力増幅器が必要である。そのような電力増幅器としてドハティが提案したドハティ増幅器が有力である（例えば、非特許文献１参照）。
電力増幅器の出力電力が大きくなると、それに用いるトランジスタのサイズが大きくなり、トランジスタの出力インピーダンスが小さくなる。したがって、出力電力が大きな電力増幅器では、トランジスタの整合回路は高いインピーダンス変換比が必要となるため、狭帯域性能となることや整合回路の損失が増大するなどの課題がある。このため、大電力動作時にも狭帯域性能となることや整合回路の損失が増大するなどの問題が小さい、高性能なドハティ増幅器が望まれる。
また、電力増幅器にバランを適用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８２９８８５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】W.H.  Doherty  “A  new  high  efficiency  power  amplifier  for  modulated  waves,  ”  Proc.  IRE,  vol.  24,  No.  9,  pp.  1163-1182,  Sept.  1936.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１８〜図２０は、ドハティが提案した従来のドハティ増幅器の回路図を示す（例えば、非特許文献１参照）。ドハティ増幅器は、ＡＢ〜Ｂ級動作するキャリア増幅器１００とＣ級動作するピーク増幅器１０１とを組み合わせて構成することにより、信号レベルの低い線形動作時にも高効率な性能を得るものである。このドハティ増幅器には、図１８に示す並列負荷接続形と図１９または図２０に示すバラン１０２、１０３と組み合わせて構成される直列負荷接続形の２つの構成が提案されている。なお、図１８に示すドハティ増幅器の回路においては、入力側に分配器２０６が設けられており、また線路には、λ／４線路２０ａ、２０ｂ並びに位相調整線路１０５が設けられている。【０００６】
ここで，並列負荷接続形の構成は，一般に，直列負荷接続形の構成に比べ，キャリア増幅器１００やピーク増幅器１０１の出力整合を行う際のインピーダンス変換比が大きくなり、その結果出力整合回路の構成が難しくなり、狭帯域性能となることや整合回路の損失が増大するなどの課題がある。【０００７】
並列負荷接続形の構成におけるこの課題を解決するために、整合回路のインピーダンス変換比がこれに比べて小さくなる直列負荷接続形の構成を用いることができる。ドハティは初め、図１９に示すように構成された直列負荷接続形のドハティ増幅器を提案した。図１９の直列負荷接続形の回路構成では、ピーク増幅器１０１のトランジスタ（当時は真空管）は、線形動作時の出力インピーダンスが短絡となることを前提として動作するものである。しかしながら、実際のピーク増幅器１０１のトランジスタは、線形動作時の出力インピーダンスが短絡とならず、むしろ開放となる。そこで、図２０のように線形動作時のピーク増幅器１０１の出力側に開放を短絡に変換するインピーダンス変換回路１０４を装荷する構成とすることで、この問題を解決できるとしている。なお、図２０の構成では、インピーダンス変換回路１０４を設けたことに伴い，キャリア増幅器１００の入力側に位相調整線路１０５が設けられている。【０００８】
しかし，図２０の構成では，キャリア増幅器１００から出力負荷側を見込むインピーダンス条件が線形動作時と飽和動作時に最適となるようにするのに、ピーク増幅器１０１の出力側に設けたインピーダンス変換回路１０４を用いて実現する必要がある。このため、キャリア増幅器１００に対する最適な負荷インピーダンス条件を実現するのに直接的でなく、この結果、最適なインピーダンス条件を得ることが難しくなる問題がある。【０００９】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、線形動作時にも良好な電力効率を実現できるドハティ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】
【００１０】
本発明は、ドハティ増幅器において、入力信号を互いに位相差を有する第１入力信号および第２入力信号に分配する分配回路と、第１入力信号を増幅するキャリア増幅器と、第２入力信号を増幅するとともに線形動作となる小信号動作時においては出力インピーダンスが開放となるピーク増幅器と、キャリア増幅器の出力側に接続されたインピーダンス変換回路と、キャリア増幅器で増幅されインピーダンス変換回路を介して出力される第１出力信号とピーク増幅器で増幅され出力される第２出力信号とを合成する、バランで構成される合成回路とを備え、キャリア増幅器はインピーダンス変換回路を介して合成回路の一方の平衡端子に接続され、ピーク増幅器は合成回路の他方の平衡端子に接続されており、合成回路の不平衡端子から合成された出力信号が出力されるドハティ増幅器において、合成回路は、基本波周波数に対して１／４波長の長さを有した第１結合伝送線路および第２結合伝送線路を用いて構成されたバランであって、第１結合伝送線路は、互いに平行に近接して配置された第１伝送線路および第２伝送線路で構成され、第１伝送線路は、第１端子および第２端子を有し、第２伝送線路は、第１端子に対向して第４端子および第２端子に対向して第３端子を有しており、第２結合伝送線路は、互いに平行に近接して配置された第３伝送線路および第４伝送線路で構成され、前記第３伝送線路は、第５端子および第６端子を有し、第４伝送線路は、第５端子に対向して第８端子および第６端子に対向して第７端子を有しており、第２端子と第５端子と第６端子はグランドに短絡され、第４端子と第７端子は互いに接続され、第１端子はグランドとの間に不平衡端子を成し、第３端子と第８端子はそれぞれ、互いに逆相となる平衡端子を成している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、線形動作時にも良好な電力効率を実現できるドハティ増幅器を提供でき、これにより無線送信機の低消費電力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器の合成回路を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器の合成回路の動作を説明するための回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器に用いる分配回路を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器に用いる分配回路の他の例を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器に用いる分配回路の他の例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器の飽和出力電圧からのバックオフ量に対するドレイン効率特性示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２におけるドハティ増幅器を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態２におけるドハティ増幅器の合成回路を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態３におけるドハティ増幅器を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態４におけるドハティ増幅器を示す回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態４におけるドハティ増幅器の合成回路を示す回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態４におけるドハティ増幅器に用いる合成回路の他の例を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態５におけるドハティ増幅器を示す回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態５におけるドハティ増幅器に用いる分配回路を示す回路図である。
【図１６】本発明の実施の形態６におけるドハティ増幅器を示す回路図である。
【図１７】本発明の実施の形態７におけるドハティ増幅器を示す回路図である。
【図１８】従来のドハティ増幅器を示す回路図である。
【図１９】従来のドハティ増幅器の他の例を示す回路図である。
【図２０】従来のドハティ増幅器の他の例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳述する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるドハティ増幅器の構成を示す回路図である。このドハティ増幅器は、入力信号Ｓ１を互いに適切な位相差θｄを有する第１入力信号Ｓ２および第２入力信号Ｓ３に分配する分配回路２０２と、第１入力信号Ｓ２を増幅するキャリア増幅器１００と、第２入力信号Ｓ３を増幅するとともに小信号動作時においては出力インピーダンスが開放となるピーク増幅器１０１と、キャリア増幅器１００の出力側に接続されるインピーダンス変換回路２０１と、キャリア増幅器１００で増幅されインピーダンス変換回路２０１を介して出力される第１出力信号Ｓ４とピーク増幅器１０１で増幅され出力される第２出力信号Ｓ５とを合成する合成回路２００で構成されている。
【００１５】
図２は実施の形態１の合成回路２００の詳細構成を示す回路図である。この合成回路２００は、基本波周波数ｆ０に対して１／４波長の長さを有し、性能が同等である、第１結合伝送線路３００および第２結合伝送線路３１０を用いて構成されたバランである。第１結合伝送線路３００は、互いに平行に近接して配置された第１伝送線路３０１および第２伝送線路３０２で構成されている。第１伝送線路３０１は、第１端子ｐ１および第２端子ｐ２を有し、第２伝送線路３０２は、第１端子ｐ１に対向して第４端子ｐ４および第２端子ｐ２に対向して第３端子ｐ３を有している。第２結合伝送線路３１０は、互いに平行に近接して配置された第３伝送線路３１１および第４伝送線路３１２で構成されている。第３伝送線路３１１は、第５端子ｐ５および第６端子ｐ６を有し、第４伝送線路３１２は、第５端子ｐ５に対向して第８端子ｐ８および第６端子ｐ６に対向して第７端子ｐ７を有している。第２端子ｐ２と第５端子ｐ５と第６端子ｐ６はグランドに短絡され、第４端子ｐ４と第７端子ｐ７は互いに接続されている。第１端子ｐ１はグランドとの間に不平衡端子Ｔ１を成し、第３端子ｐ３と第８端子ｐ８はそれぞれ、互いに逆相となる平衡端子Ｔ２、Ｔ３を成している。このようなバランに相当するものとしては、例えば特許文献１記載のものがある。
【００１６】
キャリア増幅器１００の出力側はインピーダンス変換回路２０１を介して合成回路２００の一方の平衡端子Ｔ２に接続され、ピーク増幅器１０１の出力側は合成回路２００の他の一方の平衡端子Ｔ３に接続されている。合成回路２００で合成された第１出力信号Ｓ４と第２出力信号Ｓ５の合成出力信号は不平衡端子Ｔ１から出力される。
【００１７】
次に動作を説明する。
図２に示した合成回路２００は、第１結合伝送線路３００および第２結合伝送線路３１０の偶モード特性インピーダンスＺｏｅおよび奇モード特性インピーダンスＺｏｏは、不平衡端子Ｔ１に接続される出力負荷のインピーダンスＺｓならびに、平衡端子Ｔ２およびＴ３に接続される負荷のインピーダンスＺＬに対して次式（１）の関係式を満足するようにあらかじめ設計されている。
なお、以下では、説明をわかりやすくするため、負荷のインピーダンスＺｓ、ＺＬは実数であるとし、さらに、ＺＬ＝Ｒであるとする。
【００１８】
【数１】
0006736024.tif 000002
【００１９】
飽和動作（大信号動作）時には、キャリア増幅器１００とピーク増幅器１０１は通常のプッシュプル増幅器と同様の動作をし、平衡端子Ｔ２と平衡端子Ｔ３は互いに逆相で動作する平衡端子として動作する。この結果、飽和動作時に平衡端子Ｔ２と平衡端子Ｔ３から合成回路２００を見込んだインピーダンスＺ２、Ｚ３は、整合時に次式（２）で与えられる。
【００２０】
【数２】
0006736024.tif 000003
【００２１】
次に、図３のように一方の平衡端子Ｔ３を開放とした場合（これは、ピーク増幅器１０１の出力インピーダンスＺｏｕｔが線形動作となる小信号動作時に開放となることに対応する）、他の一方の平衡端子Ｔ２から合成回路２００を見込んだインピーダンスＺ２に対して次式（３）の関係式が成り立つ。
【００２２】
【数３】
0006736024.tif 000004
【００２３】
したがって、線形動作（小信号動作）時のインピーダンスＺ２は、式（１）〜式（３）より、次式（４）で与えられる。
【００２４】
【数４】
0006736024.tif 000005
【００２５】
以上より、平衡端子Ｔ３を開放として、平衡端子Ｔ２から合成回路２００を見込んだインピーダンスＺ２は、平衡端子Ｔ２と平衡端子Ｔ３が互いに逆相で動作する平衡端子として動作する場合の、平衡端子Ｔ２から合成回路２００を見込んだインピーダンスＺ２の１／２倍となる。したがって、図１に示した本発明のドハティ増幅器は、合成回路２００のバランを用いることによって、ピーク増幅器１０１の出力インピーダンスＺｏｕｔが開放となる線形動作時には、キャリア増幅器１００側から合成回路２００側を見込んだインピーダンスＺ２はＺ２＝Ｒ／２となり、キャリア増幅器１００とピーク増幅器１０１とが平衡動作する飽和動作時には、インピーダンスＺ２、Ｚ３は、Ｚ２＝Ｚ３＝Ｒとなる。
【００２６】
一般に、増幅器ではトランジスタから負荷側を見込む負荷インピーダンスＺ１の値が大きくなるほど効率は高くなり、逆に、負荷インピーダンスＺ１の値が小さくなるほど出力電力は高くなる。このため、高い効率が望まれる線形動作時には負荷インピーダンスＺ１の値が大きくなり、大きな出力電力が望まれる飽和動作時には負荷インピーダンスＺ１の値が小さくなるように電力レベルに応じて負荷インピーダンスを制御する必要がある。このようなインピーダンス条件を実現するため、キャリア増幅器１００と合成回路２００の間にインピーダンス変換回路２０１が設けられる。
【００２７】
ここでは、インピーダンス変換回路２０１により、キャリア増幅器１００から負荷側を見込む負荷インピーダンスＺ１が、線形動作時にはＺ１＝２Ｒに、さらに、飽和動作時にはＺ１＝Ｒにインピーダンス変換される。このようなインピーダンス変換は伝送線路やインダクタＬとキャパシタＣを組み合わせた回路を用いることで実現可能である。
【００２８】
なお、インピーダンス変換回路２０１による位相遅延θｔを含んで、第１出力信号Ｓ４と第２出力信号Ｓ５とが平衡端子Ｔ２と平衡端子Ｔ３で逆位相となるようにするため、分配回路２０２からの第１入力信号Ｓ２と第２入力信号Ｓ３との間の位相差θｄは基本波周波数ｆ０において次式（５）を満足するように与えられる。
【００２９】
【数５】
0006736024.tif 000006
【００３０】
図４〜図６に分配回路２０２の種々の構成例を示している。図４に示す分配回路は、逆相分配するバラン４００と位相調整線路４０１とを組み合わせて構成するものである。図５に示す分配回路は、ウイルソンカプラなどの同相分配器４０２と位相調整線路４０３とを組み合わせて構成するものである。図６に示す分配回路は、９０°ハイブリッド回路４０４を用いて構成するものである。
【００３１】
一方、キャリア増幅器１００とピーク増幅器１０１の最大電圧振幅をＶｍａｘとすると、飽和動作時のキャリア増幅器１００とピーク増幅器１０１の出力電力はそれぞれ、Ｖｍａｘ２／Ｒとなり、合成回路２００で合成された最大出力電力はＰｓａｔ＝Ｖｍａｘ２／Ｒ＋Ｖｍａｘ２／Ｒ＝２Ｖｍａｘ２／Ｒとなる。一方、キャリア増幅器１００のみが動作している線形動作時の出力電力（出力電力の最大値）はＰｏｕｔ＝Ｖｍａｘ２／（２Ｒ）となり、飽和動作時の出力電力Ｐｓａｔの１／４倍（−６ｄＢ）となる。
【００３２】
図７は本発明の実施の形態１によるドハティ増幅器の飽和出力電力からのバックオフ量に対するドレイン効率を示しており、以上の理由により、図７のように線形動作時にも高効率な性能となるドハティ増幅器として動作する。
【００３３】
以上から、図１に示す本発明の実施の形態１の直列負荷接続形のドハティ増幅器では、図２０に示す従来の直列負荷接続形のドハティ増幅器と異なり、線形動作時に合成回路２００からピーク増幅器１０１側を見込んだインピーダンスは開放（Ｚｏｕｔ＝∞）であるが、これを短絡に変換させるインピーダンス変換回路はピーク増幅器１０１側には不要である。一方、キャリア増幅器１００の出力側にインピーダンス変換回路２０１を設ける構成であるので、線形動作時と飽和動作時のキャリア増幅器１００から負荷側を見込む最適なインピーダンス条件を直接的に容易に制御することが可能である。
【００３４】
このように、本発明は、直列負荷接続形のドハティ増幅器において、キャリア増幅器の出力側に設けたインピーダンス変換回路を用いてキャリア増幅器に対する線形動作時と飽和動作時の最適な負荷インピーダンス条件を直接的に制御することを可能とするドハティ増幅器を提供する。これによりキャリア増幅器に対する動作レベルに応じた最適な負荷インピーダンス条件を容易に実現することが可能となる。
【００３５】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２におけるドハティ増幅器の構成を示す回路図であり、基本的構成は、合成回路２１０の一部分の構成以外は図１に示す実施の形態１のドハティ増幅器と同じである。よって、図１に示す回路図における符号と同じ符号は同一もしくは相当部分を示しており、説明を省略する。図９はこの実施の形態２に用いる合成回路２１０の詳細構成を示す回路図である。
【００３６】
図９に示された合成回路２１０は、基本波周波数ｆ０に対して１／４波長の長さを有する結合伝送線路３２０と１／４波長の長さを有する伝送線路３３０とを用いて構成されたバランである。結合伝送線路３２０は、互いに平行に近接して配置された、第１伝送線路３２１および第２伝送線路３２２で構成されている。第１伝送線路３２１は、第１端子ｐ１および第２端子ｐ２を有し、第２伝送線路３２２は、第１端子ｐ１に対向する第４端子ｐ４および第２端子ｐ２に対向する第３端子ｐ３を有している。１／４波長の長さを有する伝送線路３３０は、第８端子ｐ８および第７端子ｐ７を有している。即ち、この合成回路２１０は、図２に示した合成回路２００における第２結合伝送線路３１０を用いないで構成したものである。第２端子ｐ２はグランドに短絡されている。第４端子ｐ４と第７端子ｐ７は互いに接続されている。第１端子ｐ１はグランドとの間に不平衡端子Ｔ１を成し、第３端子ｐ３と第８端子ｐ８はそれぞれ、互いに逆相となる平衡端子Ｔ２、Ｔ３を成している。
【００３７】
図９に示す実施の形態２のドハティ増幅器の合成回路２１０に用いるバランは、図２に示す実施の形態１のドハティ増幅器の合成回路２００に用いるバランと等価の特性であり、この結果、実施の形態２のドハティ増幅器は、実施の形態１のドハティ増幅器と同様の動作をする。
【００３８】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３におけるドハティ増幅器の構成を示す回路図であり、実施の形態１を示す図１におけるインピーダンス変換回路２０１に代えて、基本波周波数ｆ０に対して１／４波長の長さを有する１／４波長伝送線路２０３を用いて構成されている。なお、実施の形態１〜２のドハティ増幅器の回路図における符号と同じ符号は、同一もしくは相当部分を示しており、説明を省略する。また、合成回路２００は、実施の形態２と同様に図９に示す合成回路２１０を用いて構成してもよい。
【００３９】
本実施の形態３においては、特に、１／４波長伝送線路２０３の特性インピーダンスＺ０をＺ０＝Ｒとすると、合成回路側を見込むインピーダンスＺ２＝Ｒ／２をＺ１＝２Ｒに、また、Ｚ２＝ＲをＺ１＝Ｒにインピーダンス変換することができる。
なお、１／４波長伝送線路２０３の位相遅延θｔはほぼ９０度となるので、分配回路２０２における位相差θｄは、式（５）の関係から、ほぼ９０度となるように設計される。
このような実施の形態３においても実施の形態１〜２と同様の効果も得ることができる。
【００４０】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４におけるドハティ増幅器の回路図であり、図１２および図１３は実施の形態４に用いる合成回路２２０の詳細構成を示す回路図である。図１３に示す合成回路２２０は、図１２における第２結合伝送線路３１０を用いないで構成した他の例を示している。なお、実施の形態１〜３のドハティ増幅器の回路図における符号と同じ符号は、同一もしくは相当部分を示しており、説明を省略する。
【００４１】
図１２の合成回路２２０は、図２に示す実施の形態１のドハティ増幅器の合成回路に用いるバランにおいて、互いに接続された第４端子ｐ４と第７端子ｐ７の間の第９端子ｐ９に２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子Ｔ４を有した２次高調波注入抽出回路３４０を設けたものである。２次高調波注入抽出回路３４０は、例えば図１２に示すように、基本波周波数ｆ０対して１／４波長の伝送線路３４１と３４２とを直列接続し、直列接続された接続点に２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子Ｔ４を設け、さらに伝送線路３４１の他端を開放端とすることにより構成できる。これにより、基本波には影響を与えることなく、２次高調波の注入抽出が可能となり、その結果、２次高調波周波数に対する最適な回路条件を容易に実現できるようになる。
【００４２】
図１３の合成回路２２０は、図９に示す実施の形態２のドハティ増幅器の合成回路に用いるバランにおいて、互いに接続された第４端子ｐ４と第７端子ｐ７の間の第９端子ｐ９に２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子Ｔ４を有した２次高調波注入抽出回路３４０を設けたものであり、図１２の合成回路２２０と等価の特性となる。
このような実施の形態４においても実施の形態1〜３と同様の効果も得ることができる。
【００４３】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５におけるドハティ増幅器の構成を示す回路図であり、図１５は実施の形態５に用いる分配回路２０４の詳細構成を示す回路図である。なお、実施の形態１〜４のドハティ増幅器の回路図における符号と同じ符号は、同一もしくは相当部分を示しており、説明を省略する。また、合成回路２００は、実施の形態２と同様に合成回路２１０を用いて構成してもよい。
【００４４】
分配回路２０４は、バラン４００と２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子Ｔ５を有した２次高調波注入抽出回路４０５と位相調整線路４０１とで構成される。
２次高調波注入抽出回路４０５は、基本波には影響を与えることなく、２次高調波の注入抽出を可能とするもので、その結果、２次高調波周波数に対する最適な回路条件を容易に実現できるようになる。
このような実施の形態５においても実施の形態１〜３と同様の効果も得ることができる。
【００４５】
実施の形態６．
図１６は、本発明の実施の形態６におけるドハティ増幅器の回路図である。なお、実施の形態１〜５のドハティ増幅器の回路図における符号と同じ符号は、同一もしくは相当部分を示しており、説明を省略する。また、合成回路２２０は、実施の形態４と同様に図１２に示す合成回路２２０または図１３に示す合成回路２２０のいずれを用いて構成してもよい。
【００４６】
分配回路２０４は、図１５に示す実施の形態５における分配回路と同様にバラン４００と２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子Ｔ５を有した２次高調波注入抽出回路４０５と位相調整線路４０１とで構成される。
２次高調波注入抽出回路４０５は、基本波には影響を与えることなく、２次高調波の注入抽出を可能とするもので、その結果、２次高調波周波数に対する最適な回路条件を容易に実現できるようになる。
このような実施の形態６においても実施の形態１〜５と同様の効果も得ることができる。
【００４７】
実施の形態７．
図１７は、本発明の実施の形態７におけるドハティ増幅器の構成を示す回路図である。
合成回路として、実施の形態４で示した合成回路２２０を用い、分配回路として、実施の形態５で示した分配回路２０４を用いている。合成回路２２０は、実施の形態４と同様に図１２に示す合成回路２２０または図１３に示す合成回路２２０のいずれを用いて構成してもよい。
合成回路２２０の２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子Ｔ４と分配回路２０４の２次高調波を注入もしくは抽出する注入抽出端子Ｔ５との間に、２次高調波の振幅と位相を調整する２次高調波振幅・位相調整回路２０５を装荷して構成される。
【００４８】
本構成とすることにより、ドハティ増幅器の出力側で発生した２次高調波を適切な振幅、位相で入力側に注入する２次高調波に対するフィードバック、または、ドハティ増幅器の入力側で発生した２次高調波を適切な振幅、位相で出力側に注入する２次高調波に対するフィードフォワードが可能となり、これによりドハティ増幅器の高効率化や低歪化が可能となる。
このような実施の形態７においても実施の形態１〜６と同様の効果も得ることができる。
【００４９】
本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００  キャリア増幅器、１０１  ピーク増幅器、２００，２１０，２２０  合成回路、２０１  インピーダンス変換回路、２０２，２０４  分配回路、２０３  １／４波長伝送線路、２０５  ２次高調波振幅・位相調整回路、３００  第１結合伝送線路、３０１  第１伝送線路、３０２  第２伝送線路、３１０  第２結合伝送線路、３１１  第３伝送線路、３１２  第４伝送線路、３２０  結合伝送線路、３２１  第１伝送線路、３２２  第２伝送線路、３３０  伝送線路、３４０，４０５  ２次高調波注入抽出回路、３４１，３４２  伝送線路、４００  バラン、４０１，４０３  位相調整線路、Ｓ１  入力信号、Ｓ２  第１入力信号、Ｓ３  第２入力信号、Ｓ４  第１出力信号、Ｓ５  第２出力信号、ｐ１  第１端子、ｐ２  第２端子、ｐ３  第３端子、ｐ４  第４端子、ｐ５  第５端子、ｐ６  第６端子、ｐ７  第７端子、ｐ８  第８端子、ｐ９  第９端子、Ｔ１  不平衡端子、Ｔ２，Ｔ３  平衡端子、Ｔ４，Ｔ５  注入抽出端子。
【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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