(57)【要約】  【課題】  増幅素子を並列駆動する簡易な構造の割には歪の少ない信号増幅を効率的に行うことができる増幅器を提供する。  【解決手段】  この発明の増幅器１００は、第１の増幅素子１１と、第２の増幅素子１２とを並列駆動し、入力信号を分配器１０によって第１，第２の増幅素子に分配し、それぞれ増幅させた後に、第１，第２の増幅素子の出力を合成器１３によって合成して増幅出力とする。この場合、第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性と第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性とが理想直線に対して逆である。したがって、第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性と第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性とが理想直線からのずれを相互に打ち消し合い、増幅器の位相特性をフラットな理想直線に近付けることができる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の増幅素子と、第２の増幅素子とを並列駆動し、入力信号を第１，第２の増幅素子に分配し、それぞれ増幅させた後に、第１，第２の増幅素子の出力を合成して増幅出力とする増幅器において、
第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性と第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性とが理想直線に対して逆であることを特徴とする増幅器。
【請求項２】
請求項１記載の増幅器において、第１の増幅素子は、キャリア用増幅器として働き、第２の増幅素子は、ピーク用増幅器として働き、両者がドハティ合成を行うことを特徴とする増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器に関し、特に、第１の増幅素子と、第２の増幅素子とを並列駆動し、入力信号を第１，第２の増幅素子に分配し、それぞれ増幅させた後に、第１，第２の増幅素子の出力を合成して増幅出力とする増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から増幅器の歪特性を改善するために種々の方法が講じられてきているが、増幅器に歪が発生するそもそもの原因は、増幅器のＡＭ−ＡＭ特性（入電力と出力電力との関係＝振幅特性）およびＡＭ−ＰＭ特性（入力電力と通過位相量との関係＝位相特性）に存在しているといわれている。図７（ａ）に従来の増幅器のＡＭ−ＡＭ特性の典型的な例を、図７（ｂ）に図７（ａ）で示された増幅器のＡＭ−ＰＭ特性の典型的な例をそれぞれ示している。すなわち、図７（ａ）のＡＭ−ＡＭ特性において、入力ＥＮの増加に伴って出力ＰＰは、出力変化ラインＰＰ１に沿って線形的に変化すれば理想的であるが、実際には入力ＥＮの大きいところで出力変化ラインＰＰ２に沿って非線形的に変化する。図７（ｂ）のＡＭ−ＰＭ特性においても同様であって、入力ＥＮの増加に伴って出力位相ＰＨは、出力位相変化ラインＰＨ１に沿って線形的に（フラットに）変化すれば理想的であるが、実際には入力ＥＮの大きいところで出力位相変化ラインＰＨ２に沿って非線形的に変化している。
【０００３】
また、増幅器を構成する増幅素子が単独では要求される出力を満足させることができない場合があり、その場合には複数の増幅素子を並列に使用して歪の少ない出力を得ることが多い。図８は、このような例を示しており、第１，第２の増幅素子４１，４２によって信号を増幅するとともに、信号の振幅と位相とを合わせて、合成器４３で合成して出力レベルを大きくしている。しかし、第１，第２の増幅素子４１，４２が上述のＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性を有している限り、単独で使用している場合と同じような問題点を有している。その他、増幅器の歪を改善するためにフィードフォワード増幅器やプレディストーション増幅器が用いられているが、これらの増幅器は、歪改善に対する性能が大変に高いが、その実現方法は複雑である。なお、増幅器の効率を向上させるためのその他の方法として、並列駆動可能な２つの増幅素子を用意し、入力レベルに応じて１つの増幅素子または２つの増幅素子を選択的に使用するスイッチを設けた技術が下記の発明（特許文献１参照）において提案されているがあまり簡易ではない。
【特許文献１】特開２００１−２４４７５１号公報  （要約、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、２つの増幅素子（あるいは、増幅デバイス）を並列駆動することによって、簡単な構造で増幅出力レベルを大きくできる増幅器（例えば、図８）を構成することができる。しかし、増幅素子が従来のＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性を有している限り、歪特性・効率は単体デバイスと同じである。
【０００５】
この発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、複雑な構造を有せずして、簡易な構造の割には歪が少なく出力の大きな信号増幅を効率的に行うことができる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】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る増幅器は、第１の増幅素子と、第２の増幅素子とを並列駆動し、入力信号を第１，第２の増幅素子に分配し、それぞれ増幅させた後に、第１，第２の増幅素子の出力を合成して増幅出力とする増幅器において、第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性と第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性とが理想直線に対して逆である。
【０００７】
このような構成によれば、第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性と第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性とが理想直線からのずれを相互に打ち消し合い、位相特性をフラットな理想直線に近付けることができる。
【０００８】
また、この発明は、上記の増幅器において、第１の増幅素子は、キャリア用増幅器として働き、第２の増幅素子は、ピーク用増幅器として働き、両者がドハティ合成を行う。
【発明の効果】
【０００９】
以上に詳述したように本発明によれば、第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性と第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性とが理想直線からのずれを相互に打ち消し合い、位相特性をフラットな理想直線に近付けることができ、歪の少ない大きな出力を効率よく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の増幅器の実施の形態１を示すブロック図、図２（ａ）は、図１の増幅器の第１の増幅素子のＡＭ−ＡＭ特性を説明するためのグラフ、図２（ｂ）は、図１の増幅器の第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性を説明するためのグラフ、図３（ａ）は、図１の増幅器の第２の増幅素子のＡＭ−ＡＭ特性を説明するためのグラフ、図３（ｂ）は、図１の増幅器の第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性を説明するためのグラフ、図４（ａ）は、図１の増幅器全体のＡＭ−ＡＭ特性を説明するためのグラフ、図４（ｂ）は、図１の増幅器全体のＡＭ−ＰＭ特性を説明するためのグラフである。
【００１１】
（実施の形態１）
図１の増幅器１００は、分配器１０と、第１の増幅素子１１と、第２の増幅素子１２と、合成器１３とから構成されている。分配器１０は、受け取った入力信号ＥＮを信号ＥＮ１，ＥＮ２に分配して第１の増幅素子１１と第２の増幅素子１２とに与える。第１の増幅素子１１と第２の増幅素子１２とは、分配された信号ＥＮ１，ＥＮ２をそれぞれ増幅する。合成器１３は、第１の増幅素子１１の出力Ｐ１と、第２の増幅素子１２の出力Ｐ２とを合成して増幅出力ＰＰとして出力する。
【００１２】
上述の例の場合、第１，第２の増幅素子１１，１２は、以下に説明するような特性を有する増幅素子を選択使用するものとする。すなわち、第１，第２の増幅素子１１，１２のＡＭ−ＡＭ特性（振幅特性）は、図２（ａ），図３（ａ）に示されるように、入力ＥＮ１，ＥＮ２が小さい範囲ではリニアリティが良いが、入力ＥＮ１，ＥＮ２が大きい範囲では同じ変化の形でリニアリティが悪くなっている。第１の増幅素子１１のＡＭ−ＰＭ特性（位相特性）は、図２（ｂ）に示されるように、入力ＥＮ１が小さい範囲ではリニアリティが良い（理想直線に沿ってフラットである）が、入力ＥＮ１が大きい範囲ではリニアリティが悪くなっている。第２の増幅素子１２のＡＭ−ＰＭ特性は、図３（ｂ）に示されるように、入力ＥＮ２が小さい範囲ではリニアリティが良い（理想直線に沿ってフラットである）が、入力ＥＮ２が大きい範囲では図２（ｂ）の逆の変化の形でリニアリティが悪くなっている。
【００１３】
このような特性を持った第１の増幅素子１１の出力Ｐ１と、第２の増幅素子１２の出力Ｐ２とを合成器１３で合成した増幅出力ＰＰは、図４（ａ）に示されるように、ＡＭ−ＡＭ特性は、増幅素子を並列駆動する従来の増幅器と同様に、入力ＥＮ（入力ＥＮ１，ＥＮ２）が小さい範囲ではリニアリティが良いが、入力ＥＮが大きい範囲ではリニアリティが悪くなっている。しかし、ＡＭ−ＰＭ特性は、図４（ｂ）に示されるように、図２（ｂ）および図３（ｂ）で示された入力ＥＮ１，ＥＮ２が大きい範囲でのリニアリティの悪さを互いに打ち消し合い、入力ＥＮ１，ＥＮ２が大きい範囲でのリニアリティが改善され、理想直線に沿ってフラットになっている。すなわち、一般的に増幅器のＡＭ−ＰＭ特性は、ＡＭ−ＡＭ特性に比較して５ｄＢ〜１０ｄＢ悪いと言われているが、この例によればＡＭ−ＰＭ特性が充分に改善され得る。
【００１４】
上述のような場合、合成器１３においては、ベクトル合成が行われ、最大出力を得るには、第１，第２の増幅素子１１，１２の振幅および位相特性が同じでなければならない。しかし、位相特性に関しては、２０度程度の位相差であれば、最大出力の低下は許容できる程度である。そこで、第１，第２の増幅素子１１，１２に図２（ｂ），図３（ｂ）で示されるＡＭ−ＰＭ特性を持たせ、増幅器全体として図４（ｂ）のような平坦な位相特性の結果を得るために、例えば、ＬＤ−ＭＯＳとＧａＡｓのＡＭ−ＰＭ特性は逆特性となっているので、第１の増幅素子１１としてＬＤ−ＭＯＳまたはＧａＡｓを、第２の増幅素子１２としてＧａＡｓまたはＬＤ−ＭＯＳをそれぞれ採用することが好ましい。ＡＭ−ＡＭ特性については従来と同様である。なお、図１において、分配器１０と第１，第２の増幅素子１１，１２との間は、点線で表示しているが、その個所には所望の特性を得るために他の増幅素子を挿入接続してもよい。また、従来は製造上の観点から、ＧａＡｓ等を用いているので動作電圧範囲は低電圧が主であったが、最近では高電圧動作を可能になったり、その他の高電圧動作が可能な材料（例えば、ＧａＮやＳｉＣ）が次々と提供され、異種間素子のＤＣ電源供給等が統一でき製造が容易になっている。
【００１５】
（実施の形態２）
上述のような簡易な増幅器の他にドハティ増幅器のような高効率な増幅器にも図５に示すように構成で応用することができる。この実施の形態２の増幅器２００において、分配器２０は、入力信号ＥＮを信号ＥＮ１と信号ＥＮ２とに分配する。キャリア増幅器２１は、分配された信号ＥＮ１を増幅し、信号Ｐ１を出力する。ピーク増幅器２２は、信号ＥＮ２をλ／４線路２３を介して受け取り増幅して信号Ｐ２を出力する。信号Ｐ１，Ｐ２は、ドハティ合成器２４によって合成され、インピーダンス変換器２５によってインピーダンス変換され増幅出力ＰＰとして出力される。
【００１６】
図５で示されるドハティ増幅器において、キャリア増幅器２１とピーク増幅器２２とに用いられる増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性を図２（ｂ）および図３（ｂ）に示されるようにそれぞれ設定すれば特性の改善を行うことができる。その場合の増幅器の動作は、図６に示されるようになる。図６の“Ａ”領域においては、キャリア増幅器２１のみが増幅動作を行っており、“Ｂ”領域においては、キャリア増幅器２１が飽和動作に入り、ピーク増幅器２２が増幅動作を行う。“Ｃ”領域においては、キャリア増幅器２１およびピーク増幅器２２が飽和動作を行っている。すなわち、キャリア増幅器２１およびピーク増幅器２２が増幅動作を行う“Ｃ”領域および“Ｂ”領域が改善された領域である。なお、ＡＭ−ＰＭ特性が図２（ｂ）および図３（ｂ）に示されるように全く逆の特性を有するように設定されなかった場合でも、ある程度の逆の特性を有していれば、有効に歪み発生を抑圧できる。
【００１７】
本発明の増幅器は、中継局の増幅部に応用してもよい。さらに、フィードフォワード方式歪補償増幅装置、プレディストーション方式歪補償増幅装置に応用しても良い。
フィードフォワード方式歪補償増幅装置においては、主増幅器または副増幅器、主増幅器と副増幅器それぞれに応用可能である。フィードフォワード方式歪補償増幅器そのものでも、高精度の歪補償が可能であるが，それぞれの増幅器に本発明の増幅器を適用することにより、より高精度の歪補償が可能となる。
【００１８】
さらに、プレディスト−ション方式歪補償増幅装置においては、増幅部に本発明を適用することが可能である。プレディストーション方式歪補償増幅器そのものでも、高精度の歪補償が可能であるが、増幅部に本発明の増幅器を適用することにより、より高精度の歪補償が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の増幅器の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、図１の増幅器の第１の増幅素子のＡＭ−ＡＭ特性を説明するためのグラフである。  （ｂ）は、図１の増幅器の第１の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性を説明するためのグラフである。
【図３】（ａ）は、図１の増幅器の第２の増幅素子のＡＭ−ＡＭ特性を説明するためのグラフである。  （ｂ）は、図１の増幅器の第２の増幅素子のＡＭ−ＰＭ特性を説明するためのグラフである。
【図４】（ａ）は、図１の増幅器全体のＡＭ−ＡＭ特性を説明するためのグラフである。  （ｂ）は、図１の増幅器全体のＡＭ−ＰＭ特性を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の増幅器の実施の形態２を示すブロック図である。
【図６】図５で示される増幅器全体の増幅特性を説明するためのグラフである。
【図７】（ａ）は、従来の増幅器のＡＭ−ＡＭ特性を説明するためのグラフである。  （ｂ）は、（ａ）で示された増幅器のＡＭ−ＰＭ特性を説明するためのグラフである。
【図８】増幅素子を並列使用している増幅器の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０，２０  分配器、１１  第１の増幅器、１２  第２の増幅器、１３  合成器、２１  キャリア増幅器、２２  ピーク増幅器、２３  λ／４線路、２４  ドハティ合成器、２５  インピーダンス変換器、１００，２００  増幅器、ＥＮ，ＥＮ１，ＥＮ２  入力、ＰＰ，Ｐ１，Ｐ２  出力。
【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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