(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、
該入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、
前記入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、
前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の出力側において前記第１の経路と前記第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、
前記第１の経路を伝送される高周波信号または前記第２の経路を伝送される高周波信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、
補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側に配置される可変減衰器および可変移相器を備えることを特徴とするドハティ型増幅器。
【請求項２】
温度センサと、可変減衰器および可変移相器の制御に係る設定値を温度の関数として記憶した記憶手段と、前記温度センサにより測定された温度に基づいて前記記憶手段から可変減衰器および可変移相器の制御に係る設定値を読み出して可変減衰器および可変移相器を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のドハティ型増幅器。
【請求項３】
入力端子と、
該入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、
前記入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、
前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の出力側において前記第１の経路と前記第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、
前記第１の経路を伝送される高周波信号または前記第２の経路を伝送される高周波信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、
補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側または出力側に配置される遅延回路を備えることを特徴とするドハティ型増幅器。
【請求項４】
入力端子と、
該入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、
前記入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、
前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の出力側において前記第１の経路と前記第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、
前記第１の経路を伝送される高周波信号または前記第２の経路を伝送される高周波信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、
補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側または出力側に配置される周波数イコライザを備えることを特徴とするドハティ型増幅器。
【請求項５】
入力端子と、
該入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、
前記入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、
前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の出力側において前記第１の経路と前記第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、
前記第１の経路を伝送される高周波信号または前記第２の経路を伝送される高周波信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、
補正手段として、第２の増幅器の入力電力と出力電力との関係であるＡＭ−ＡＭ特性並びに第２の増幅器の入力電力と通過位相量との関係であるＡＭ−ＰＭ特性を調整するＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器を備えることを特徴とするドハティ型増幅器。
【請求項６】
入力端子と、
該入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、
前記入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の入力側に配置され、前記入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第１の信号変換手段と、
前記第２の経路において前記第２の増幅器の入力側に配置され、前記入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第２の信号変換手段と、
前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の出力側において前記第１の経路と前記第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、
前記第１の経路を伝送されるベースバンド信号または前記第２の経路を伝送されるベースバンド信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、
第１の信号変換手段および第２の信号変換手段が、デジタル信号として与えられるベースバンド信号をアナログ高周波信号に変換し、
補正手段として、第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出手段と、該レベル検出手段により検出された電力レベルに応じた制御データが記憶された記憶手段と、検出された電力レベルに応じてベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方の制御を実施する制御手段と、該制御手段からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を変換する変換手段とを備えることを特徴とするドハティ型増幅器。
【請求項７】
入力端子と、
該入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、
前記入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の入力側に配置され、前記入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第１の信号変換手段と、
前記第２の経路において前記第２の増幅器の入力側に配置され、前記入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第２の信号変換手段と、
前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の出力側において前記第１の経路と前記第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、
前記第１の経路を伝送されるベースバンド信号または前記第２の経路を伝送されるベースバンド信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、
補正手段として、第１の経路または第２の経路を伝送される高周波信号の一部を取り出す分配手段と、前記分配手段から取り出された高周波信号をデジタル信号としてのベースバンド信号に変換する信号逆変換手段と、第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出手段と、該レベル検出手段により検出された電力レベルに応じた制御データ並びに第１の増幅器または第２の増幅器の特性に係るデータが記憶された記憶手段と、前記レベル検出手段により検出された電力レベルおよび前記信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号に基づいて前記第１の経路または前記第２の経路を伝送されるベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を制御する制御手段と、該制御手段からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を変換する変換手段とを備えることを特徴とするドハティ型増幅器。
【請求項８】
制御手段が、信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号と、記憶手段に記憶された第１の増幅器または第２の増幅器の特性に係るデータとを対照して、前記記憶手段に記憶された制御データを書き換えることを特徴とする請求項７記載のドハティ型増幅器。
【請求項９】
入力端子と、
該入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、
前記第１の経路において前記第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、
前記入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、
前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の出力側において前記第１の経路と前記第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、
前記第１の増幅器の入力側に配置される第１のアイソレータと、
前記第２の増幅器の入力側に配置される第２のアイソレータとを備えることを特徴とするドハティ型増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波帯域において変調波信号を増幅するための高出力増幅器に係り、特にバックオフが大きな動作状態においても効率の高い高出力増幅器を実現するドハティ型増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯あるいはマイクロ波帯等の高周波帯域においては、ＱＰＳＫ(Quadriphase Phase Shift Keying)やＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation )等の各種の変調方式を用いて通信が実施されている。一般的に、これらの通信で使用される高周波信号は変調波の周期に対応して振幅が時間的に変化する。すなわち、高周波信号の包絡線が時間的に変化する。また、移動体通信基地局などにおいて複数の信号を同時に増幅する場合にも、複数の信号に係る重畳信号は時間的に変化する。図１３は高周波信号の波形の一例を示す図である。図１３に示される高周波信号については、その平均電力と比較して、包絡線の振幅が瞬時的に最大になる状態における電力いわゆる瞬時的なピーク電力が大きくなっている。この平均電力とピーク電力との比をピーク電力比あるいはクレストファクタと称する。近年の移動体通信基地局などで使用される高周波信号については、このピーク電力比の値が１１ｄＢ以上にも及ぶことがある。このようなピーク電力比の大きな高周波信号を瞬時ピーク時にも飽和させずに増幅するためには、高出力増幅器は実動作時の平均出力電力に比較して十分に大きな飽和電力を有していなければならない。増幅器の飽和電力が不十分であると、増幅器から出力される信号は瞬時電力の大きな部分が切り取られた波形を有するようになり、その結果として隣接するチャンネルへ漏洩する妨害波が大きくなること、送信される信号が劣化すること、および伝送誤りが大きくなること等の弊害が生じる。すなわち、増幅器は実動作時の平均出力電力と飽和電力との差として与えられるバックオフが十分に大きな状態で動作させる必要がある。
【０００３】
然るに、飽和電力が大きい状態と効率が良い状態とを両立させることは困難である。一般的に、高周波帯域の高出力増幅器では、要求される特性に応じて増幅器の出力整合回路を調整して、ＦＥＴなどの増幅素子から見た出力側の負荷インピーダンスを最適化する。例えば、効率を高くする負荷インピーダンス条件を選択する場合もあれば、飽和電力を大きくする負荷インピーダンス条件を選択する場合などがある。しかし、例えば“ＭＭＩＣ技術の基礎と応用（リアライズ社、高木，伊藤著、特に１５５頁の図８．３９(ａ)参照）”に記述されているように、一般的には効率を高くする負荷インピーダンス条件と飽和電力を大きくする負荷インピーダンス条件とは一致しない。しかも、出力電力に応じて最大効率を実現する負荷インピーダンスは変化する。図１４はＦＥＴ等の増幅素子についての出力側負荷インピーダンスと飽和電力および効率との関係を示すスミスチャートである。飽和電力および効率が等しい領域は、それぞれスミスチャート上において等高線として示されている。一般的に、飽和電力を高くする負荷インピーダンスと効率を高くする負荷インピーダンスとは一致しない。効率の高い負荷インピーダンス条件では、飽和電力が不足して、結果的に変調波信号のピークが切り取られた波形を有することになって良好な通信を実現することはできない。一方、飽和電力が大きくなる負荷インピーダンス条件では、変調波のピークが切り取られることは無くなるが、増幅器としての効率は低下してしまう。
【０００４】
以上の理由から明らかなように、飽和電力が大きく、かつ効率の良い増幅器を構成することは困難であった。言い換えれば、平均出力電力に比較して飽和電力が大きな状態すなわちバックオフが大きな状態では、一般的に増幅器の効率は大きく低下する。例えば単純なＢ級増幅器では飽和動作時には理論的な最大効率は７８％であるが、バックオフ１０ｄＢでの動作時における最大理論効率は２６％となる。このために、上記のようなピーク電力比の大きな信号を低歪みで増幅する必要のある基地局用高出力増幅器などの効率は低くなっていた。
【０００５】
上記のような増幅器の飽和電力および効率に係る問題を解決するために、マイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）が開発されている。図１５は例えば特開平７−２２８５２号公報に示された従来のマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。図１５において、１０１は入力端子、１０２は出力端子、１０３は１／４波長線路、１０４はＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされた増幅器として与えられるキャリア増幅器、１０５はＢ級またはＢ級よりも電流を絞った状態すなわちＣ級にバイアスされた増幅器として与えられるピーク増幅器、１０６は１／４波長線路、１０７は便宜的にＲ／２としたインピーダンス（Ｒは任意の値を取り得る）を有する出力負荷である。
【０００６】
次に動作について説明する。
入力端子１０１から入力された高周波信号を２つの経路に分配し、一方の経路では高周波信号をキャリア増幅器１０４に入力し、キャリア増幅器１０４からの出力信号を１／４波長線路１０６に入力する。また、他方の経路では１／４波長線路１０３を通過した後に高周波信号をピーク増幅器１０５に入力する。そして、２つの経路に分配されそれぞれ伝送された高周波信号を合成して、出力端子１０２から出力し出力負荷１０７に供給する。
【０００７】
瞬時入力電力が小さい場合には、キャリア増幅器１０４はＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされており、入力信号の電力レベルに関わらず増幅動作を実施して出力信号を出力する。一方、ピーク増幅器１０５はＢ級またはＣ級にバイアスされており、瞬時入力電力が小さい場合には、オフ状態すなわち増幅動作を実施しないで出力信号も出力しない。また、ピーク増幅器１０５の直流消費電力も０あるいは十分に小さいので、マイクロ波ドハティ型増幅器全体としての効率も高い。
【０００８】
一方、瞬時入力電力が十分に大きい場合には、ピーク増幅器１０５がオン状態となって、ピーク増幅器１０５への入力信号を増幅し出力信号を発生する。この際、キャリア増幅器１０４の出力電力とピーク増幅器１０５の出力電力とを合成することで、結果的により大きな飽和電力を有する増幅器を構成することになる。
【０００９】
但し、マイクロ波ドハティ型増幅器は、単純にＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされた増幅器とＢ級またはＣ級にバイアスされた増幅器とを組み合せたのみの回路として与えられるものではない。キャリア増幅器１０４の出力側に設けられた１／４波長線路１０６の機能に基づいてキャリア増幅器１０４の見かけの負荷インピーダンスを変化させることで、より一層の高効率化を実現している。
【００１０】
図１６は入力信号の電力レベルが小さい場合のマイクロ波ドハティ型増幅器の動作状態を示す図である。ピーク増幅器１０５はオフ状態になっているために、その出力インピーダンスは理想的には無限大である。キャリア増幅器１０４の出力側に設けられている１／４波長線路１０６の特性インピーダンスＺｃはＲであるために、出力負荷１０７がインピーダンス変換されてキャリア増幅器１０４の出力端から見た負荷インピーダンスは２Ｒとなる。負荷インピーダンスが２Ｒの場合には、キャリア増幅器１０４は飽和電力が小さいが効率が良好になるように設計されている。したがって、このような動作状態においてはキャリア増幅器１０４は最大の効率で動作する。
【００１１】
また、入力信号の電力レベルが大きい場合には、図１５に示されるような動作状態が実現されて、キャリア増幅器１０４とピーク増幅器１０５とが互いに並列に接続されるとともに両方の増幅器が電力を出力するために、出力負荷１０７が接続された状態においてそれぞれの負荷が見る負荷インピーダンスは出力負荷１０７のインピーダンスの２倍のＲとなる。キャリア増幅器１０４の出力側に設けられた１／４波長線路１０６の特性インピーダンスはＲであるから、この線路によるインピーダンス変換は行なわれずに、キャリア増幅器１０４の出力端から見た負荷インピーダンスもＲとなる。負荷インピーダンスがＲの場合には、キャリア増幅器１０４およびピーク増幅器１０５ともに飽和電力が大きくなるように設計されており、マイクロ波ドハティ型増幅器全体として大きな飽和電力を得ることができる。このような動作状態においては、マイクロ波ドハティ型増幅器は飽和電力に近い状態で動作するので効率も高い。
【００１２】
上記のようにマイクロ波ドハティ型増幅器は、入力信号の電力が大きい場合にピーク増幅器１０５が動作することでキャリア増幅器１０４とピーク増幅器１０５との２つの出力電力が合成されて飽和電力が大きくなるという効果、並びに入力信号の電力が小さい場合と大きい場合とでキャリア増幅器１０４の見かけの負荷インピーダンスが変化して高効率に動作可能であるという効果を奏することで、バックオフが大きな状態においても高効率な動作を実現することができる。なお、上記の回路構成においては、キャリア増幅器１０４の見かけの負荷インピーダンスを変化させるために１／４波長線路１０６が設けられているが、１／４波長線路１０６に代えて１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは任意の自然数）を配置することでも同様の作用効果を得ることができる。また、ピーク増幅器１０５の入力側に１／４波長線路１０３を配置するのに代えて、９０度の位相差で高周波信号を分配する９０度分配器を用いることも可能である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のドハティ型増幅器は以上のように構成されているので、入力信号の電力が大きい状態でキャリア増幅器とピーク増幅器とが同時に動作している場合でも、キャリア増幅器とピーク増幅器とのバイアス条件が互いに異なるために、一般的には２つの増幅器の通過位相量が必ずしも等しくはならない。また、２つの増幅器の利得についても、一般的に等しくはならない。したがって、２つの増幅器の通過位相量が等しくない場合には、出力端における各増幅器からの出力電力の合成が有効に行なわれないために、出力電力ならびに効率が低下するという課題があった。
【００１４】
また、図１７はドハティ型増幅器に係る入力電力と出力電力との関係（ＡＭ−ＡＭ特性）を示す図である。キャリア増幅器とピーク増幅器とを組み合せて全体的に良好な効率、利得および歪み特性を実現するためには、図１７に示されるピーク増幅器がオン状態となる電力レベルＰｏｎ、およびピーク増幅器がオン状態となってからの入力電力の変化に対する出力電力の変化すなわちＡＭ−ＡＭ特性を最適化する必要がある。然るに、ピーク増幅器についてオン状態となる電力レベルＰｏｎ、あるいはＡＭ−ＡＭ特性が所望の値からずれると、キャリア増幅器と組み合せることで構成されるドハティ型増幅器全体の効率が低下したり、全体的な線形性が悪化するという課題があった。
【００１５】
また、主にＣ級増幅器として与えられるピーク増幅器は入力電力と出力電力との関係（ＡＭ−ＡＭ特性）に大きな非線形性を有しているのみではなく、入力電力と通過位相量との関係（ＡＭ−ＰＭ特性）も変化する。このために、入力電力の増加に伴ってピーク増幅器の通過位相量が変化して、出力端におけるキャリア増幅器からの出力電力とピーク増幅器からの出力電力との合成が有効に行なわれないために、出力電力ならびに効率が低下するという課題があった。
【００１６】
また、一般的に周囲温度の変化に応じて増幅器の特性は変化する。ドハティ型増幅器ではバイアス条件が大きく異なる２種類の増幅器を用いているために、同じバイアス条件の並列増幅器などと比較すると、温度変化による２つの増幅器間の特性差が現れ易くなっている。したがって、温度変化によりキャリア増幅器とピーク増幅器との間で通過位相量に差が生じて出力電力の合成が有効に行なわれないために、出力電力ならびに効率が低下するという課題があった。
【００１７】
さらに、ドハティ型増幅器では、通常の並列増幅器とは異なって、バイアス条件の異なる２つの増幅器が用いられるために、２つの増幅器のバランスが悪くなる。図１８はドハティ型増幅器において形成されるループを示す図である。ドハティ型増幅器は、上記のように２つの増幅器のバランスが悪いとともに１／４波長線路を用いて回路の経路が長くなることに起因して、キャリア増幅器１０４が配置された経路とピーク増幅器１０５が配置された経路とを一巡するようなループにおいて不要なループ発振等の現象が生じ易くなるという課題があった。なお、通常の並列増幅器では２つの増幅器が同じ状態で動作しているのでバランスがよく、ループ発振の問題はマイクロ波ドハティ型増幅器ほど深刻なものとはならない。
【００１８】
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、出力電力および効率の低下を防止するために、キャリア増幅器またはピーク増幅器の通過位相量を変更可能なドハティ型増幅器を得ることを目的とする。
【００１９】
また、この発明は、出力電力および効率の低下を防止するために、温度変化に起因するキャリア増幅器とピーク増幅器との間の通過位相量の差を補償することができるドハティ型増幅器を得ることを目的とする。
【００２０】
さらに、この発明は、出力電力および効率の低下を防止するために、ピーク増幅器のＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性を変更可能なドハティ型増幅器を得ることを目的とする。
【００２１】
さらに、この発明はループ発振を防止することができるドハティ型増幅器を得ることを目的とする。
【００２３】
この発明に係るドハティ型増幅器は、入力端子と、入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、第１の増幅器および第２の増幅器の出力側において第１の経路と第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、第１の経路を伝送される高周波信号または第２の経路を伝送される高周波信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側に配置される可変減衰器および可変移相器を備えるようにしたものである。
【００２４】
この発明に係るドハティ型増幅器は、温度センサと、可変減衰器および可変移相器の制御に係る設定値を温度の関数として記憶した記憶手段と、温度センサにより測定された温度に基づいて記憶手段から可変減衰器および可変移相器の制御に係る設定値を読み出して可変減衰器および可変移相器を制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
【００２５】
この発明に係るドハティ型増幅器は、補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側または出力側に配置される遅延回路を備えるようにしたものである。
【００２６】
この発明に係るドハティ型増幅器は、補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側または出力側に配置される周波数イコライザを備えるようにしたものである。
【００２７】
この発明に係るドハティ型増幅器は、補正手段として、第２の増幅器の入力電力と出力電力との関係であるＡＭ−ＡＭ特性並びに第２の増幅器の入力電力と通過位相量との関係であるＡＭ−ＰＭ特性を調整するＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器を備えるようにしたものである。
【００３０】
この発明に係るドハティ型増幅器は、入力端子と、入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の入力側に配置され、入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第１の信号変換手段と、第２の経路において第２の増幅器の入力側に配置され、入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第２の信号変換手段と、第１の増幅器および第２の増幅器の出力側において第１の経路と第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、第１の経路を伝送されるベースバンド信号または第２の経路を伝送されるベースバンド信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、第１の信号変換手段および第２の信号変換手段が、デジタル信号として与えられるベースバンド信号をアナログ高周波信号に変換し、補正手段として、第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出手段と、レベル検出手段により検出された電力レベルに応じた制御データが記憶された記憶手段と、検出された電力レベルに応じてベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方の制御を実施する制御手段と、制御手段からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を変換する変換手段とを備えるようにしたものである。
【００３１】
この発明に係るドハティ型増幅器は、補正手段として、第１の経路または第２の経路を伝送される高周波信号の一部を取り出す分配手段と、取り出された高周波信号をデジタル信号としてのベースバンド信号に変換する信号逆変換手段と、第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出手段と、レベル検出手段により検出された電力レベルに応じた制御データ並びに第１の増幅器または第２の増幅器の特性に係るデータが記憶された記憶手段と、レベル検出手段により検出された電力レベルおよび信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号に基づいて第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を制御する制御手段と、制御手段からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を変換する変換手段とを備えるようにしたものである。
【００３２】
この発明に係るドハティ型増幅器は、制御手段が、信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号と、記憶手段に記憶された第１の増幅器または第２の増幅器の特性に係るデータとを対照して、記憶手段に記憶された制御データを書き換えるようにしたものである。
【００３３】
この発明に係るドハティ型増幅器は、入力端子と、入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、第１の増幅器および第２の増幅器の出力側において第１の経路と第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、第１の増幅器の入力側に配置される第１のアイソレータと、第２の増幅器の入力側に配置される第２のアイソレータとを備えるようにしたものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるマイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）の構成を示す図である。図１において、１は入力端子、２は出力端子、３は入力端子１から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされ瞬時電力の大小に関わらず常に動作して入力信号を増幅する増幅器として与えられるキャリア増幅器（第１の増幅器）、４は入力端子１から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされ瞬時電力が小さい場合には動作せず瞬時電力が大きい場合にのみ動作して入力信号を増幅する増幅器として与えられるピーク増幅器（第２の増幅器）、５はキャリア増幅器３の出力側に配置される１／４波長線路、６はピーク増幅器４の入力側に配置される１／４波長線路、７はピーク増幅器４の入力側に配置される可変減衰器、８はピーク増幅器４の入力側に配置される可変移相器である。なお、可変減衰器７と可変移相器８とから、第２の経路を伝送される高周波信号の通過位相量および利得を補正する補正手段が構成される。
【００３５】
次に動作について説明する。
キャリア増幅器３、ピーク増幅器４、１／４波長線路５および１／４波長線路６に係る動作については、従来の技術において説明した図１５に示されるマイクロ波ドハティ型増幅器におけるキャリア増幅器１０４、ピーク増幅器１０５、１／４波長線路１０６および１／４波長線路１０３に係る動作と同様であるので、その説明を省略する。なお、従来のマイクロ波ドハティ型増幅器と同様に、キャリア増幅器３の見かけの負荷インピーダンスを変化させるために１／４波長線路５が設けられているが、１／４波長線路５に代えて１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）を配置することでも同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
また、既に述べたように、キャリア増幅器３とピーク増幅器４とは、バイアス条件が大きく異なるために、利得や通過位相量が異なる。したがって、この実施の形態１によるマイクロ波ドハティ型増幅器では、可変減衰器７および可変移相器８を調整して、キャリア増幅器３とピーク増幅器４との利得の差および通過位相量の差を補償する。これにより、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を良好に実施することが可能となる。
【００３７】
以上のように、この実施の形態１によれば、ピーク増幅器４の入力側に配置される可変減衰器７およびピーク増幅器４の入力側に配置される可変移相器８を備えるように構成したので、キャリア増幅器３とピーク増幅器４との利得の差および通過位相量の差を補償して、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を良好に実施することができるので、マイクロ波ドハティ型増幅器全体としての出力電力や効率を向上することができるという効果を奏する。
【００３８】
なお、可変減衰器７および可変移相器８をキャリア増幅器３の入力側に設ける構成としてもよく、ピーク増幅器４の入力側に設けた場合と同様の効果を奏する。また、図２はこの発明の実施の形態１によるマイクロ波ドハティ型増幅器の変形例の構成を示す図である。図２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。９は図１に示される１／４波長線路６に代えて、第１の経路に入力された高周波信号の位相に対して第２の経路に入力された高周波信号の位相をπ／４遅らせるように高周波信号を２つの経路に分配する９０度分配器である。このような構成を用いることによっても、図１に示されたマイクロ波ドハティ型増幅器と同様に動作して同様の効果を奏する。
【００３９】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるマイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）の構成を示す図である。図３において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。１０は温度センサ、１１は可変減衰器７および可変移相器８の制御に係る設定値を温度の関数として記憶したＲＯＭ（記憶手段）、１２は温度センサ１０により測定された温度に基づいてＲＯＭ１１から可変減衰器７および可変移相器８の制御に係る設定値を読み出して可変減衰器７および可変移相器８を適宜制御する制御回路（制御手段）である。
【００４０】
次に動作について説明する。
温度センサ１０により周囲温度を検出して、当該検出された温度に対応する可変減衰器７および可変移相器８の制御に係る設定値をＲＯＭ１１から読み出す。制御回路１２は、ＲＯＭ１１から読み出された設定値に応じて可変減衰器７および可変移相器８を適宜制御する。なお、ＲＯＭ１１には、各温度においてキャリア増幅器３およびピーク増幅器４に係る利得の差および通過位相量の差を補償するように設定された可変減衰器７および可変移相器８に係る制御データが記憶されている。
【００４１】
既に述べたように、キャリア増幅器３とピーク増幅器４とはバイアス条件が大きく異なるために、温度に対する特性変化の形態も異なる。例えば“トランジスタ技術ＳＰＥＣＩＡＬ  Ｎｏ．１  特集  個別半導体素子活用法のすべて”の１３０〜１３１頁に記載または１３１頁の図６に示されているように、ＦＥＴのゲート電圧の違い（バイアス条件が違うことに相当する）によって、相互コンダクタンスｇｍ（一般に、ｇｍは増幅器の利得に比例する）の温度特性が大きく異なることが示されている。ゲート電圧ＶＧＳがマイナス側に深い場合、すなわちＢ級あるいはＣ級に近い条件では、温度が上昇すると相互コンダクタンスｇｍが大きくなり増幅器の利得も上昇する。一方、ゲート電圧がマイナス側に浅い場合、すなわちＡＢ級に近い条件では、温度が上昇すると相互コンダクタンスｇｍが小さくなり増幅器の利得は小さくなる。以上の例のように、バイアス条件の大きく異なる２つの増幅器を用いるドハティ型増幅器では、２つの増幅器間で温度変化に伴って利得や通過位相量等に差が発生し出力端での出力合成が良好に行なわれない。したがって、この実施の形態２によるマイクロ波ドハティ型増幅器では、周囲温度に応じて可変減衰器７および可変移相器８を適宜制御して、キャリア増幅器３とピーク増幅器４との利得の差および通過位相量の差を補償する。これにより、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を良好に実施することが可能となる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２によれば、温度センサ１０と、可変減衰器７および可変移相器８の制御に係る設定値を温度の関数として記憶したＲＯＭ１１と、温度センサ１０により測定された温度に基づいてＲＯＭ１１から可変減衰器７および可変移相器８の制御に係る設定値を読み出して可変減衰器７および可変移相器８を制御する制御回路１２とを備えるように構成したので、周囲温度に応じて可変減衰器７および可変移相器８を適宜制御してキャリア増幅器３とピーク増幅器４との利得の差および通過位相量の差を補償して、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を良好に実施することができるので、マイクロ波ドハティ型増幅器全体として周囲温度に関わらず高い出力電力や効率を維持することができるという効果を奏する。なお、ＲＯＭに記憶するデータについては、例えばあらかじめ上記資料の１３１頁に示された図６のような温度に対する増幅器の特性データを取得し、温度変化に対する利得、位相量の差を打ち消すように可変減衰器７、可変移相器８に対する設定値を記憶すれば良い。
【００４３】
なお、可変減衰器７および可変移相器８をキャリア増幅器３の入力側に設け、周囲温度に応じて制御回路１２により当該可変減衰器７および可変移相器８を制御する構成としてもよく、可変増幅器７および可変移相器８をピーク増幅器４の入力側に設けた場合と同様の効果を奏する。
【００４４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３によるマイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）の構成を示す図である。図４において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。１３は伝送される高周波信号の周波数に応じて当該高周波信号の通過位相量すなわち遅延時間を調整可能とする遅延回路である。なお、遅延回路としては、同軸線路等の一般的な線路、あるいはバンドパスフィルタの遅延特性を利用する遅延フィルタなどを用いることができる。
【００４５】
次に動作について説明する。
キャリア増幅器３とピーク増幅器４とはバイアス条件が大きく異なるために、周波数に応じて通過位相量すなわち遅延時間が異なる。したがって、この実施の形態３によるマイクロ波ドハティ型増幅器では、遅延回路１３を設けて、キャリア増幅器３が配置された第１の経路を伝送される高周波信号とピーク増幅器４が配置された第２の経路を伝送される高周波信号とに係る遅延時間を一致させることで、キャリア増幅器３とピーク増幅器４との通過位相量の差を高周波信号の周波数に応じて補償して、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を広帯域にわたって良好に実施することが可能となる。
【００４６】
以上のように、この実施の形態３によれば、伝送される高周波信号の周波数に応じて当該高周波信号の遅延時間を調整可能とする遅延回路１３を備えるように構成したので、第１の経路を伝送される高周波信号と第２の経路を伝送される高周波信号とに係る遅延時間を一致させてキャリア増幅器３とピーク増幅器４との通過位相量の差を補償し、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を広帯域にわたって良好に実施することができるから、広帯域にわたって高効率なマイクロ波ドハティ型増幅器を得ることができるという効果を奏する。
【００４７】
なお、キャリア増幅器３とピーク増幅器４とに係る遅延時間の大小に応じて、ピーク増幅器４の出力側に遅延回路１３を設ける構成としてもよく、あるいはキャリア増幅器３の入力側または出力側に遅延回路１３を設ける構成としてもよく、これらの場合にも上記と同様の効果を奏する。
【００４８】
また、キャリア増幅器３とピーク増幅器４とはバイアス条件が大きく異なるために、周波数に応じて利得が異なる。すなわち、キャリア増幅器３とピーク増幅器４とは、利得の周波数特性も大きく異なる。したがって、伝送される高周波信号の周波数に応じて当該高周波信号の利得を調整する周波数イコライザを遅延回路１３に代えて設ける構成としてもよい。これにより、第１の経路を伝送される高周波信号と第２の経路を伝送される高周波信号とに係る利得の周波数特性を一致させることができて、広帯域にわたって良好な性能を実現することができる。勿論、遅延回路および周波数イコライザの両方を設ける構成としてもよい。
【００４９】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４によるマイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）の構成を示す図である。図５において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。１４はピーク増幅器４の入力電力と出力電力との関係であるＡＭ−ＡＭ特性並びにピーク増幅器４の入力電力と通過位相量との関係であるＡＭ−ＰＭ特性を調整するＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器である。
【００５０】
一般的に、ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器１４は非線形回路で構成することができる。図６はＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成の一例を示す図である。図６において、１５は入力端子、１６は直流カット用のコンデンサ、１７は直流バイアス電源、１８はバイアス用抵抗、１９はダイオード、２０は出力端子である。この図６に示されるＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器は、”IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, vol.45, No.12, December 1997” の２４３１頁において開示され、増幅器の非線形性（歪み）を補償するためのリニアライザとして使用することを目的に構成されるダイオードを用いた非線形回路として紹介されているものである。一般的には、図６に示される回路に限らず、非線形特性を有する回路の回路定数などを所望の値に変更することで、ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器を構成することができる。
【００５１】
図７はＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成の他の例を示す図である。図７において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。２１は可変減衰器、２２は可変移相器、２３はピーク増幅器４が配置された第２の経路を伝送される高周波信号の電力を一部取り出す分配器、２４は分配された信号の瞬時電力レベルを検出するレベル検出器、２５は検出された瞬時電力レベルに応じて可変減衰器２１および可変移相器２２を制御する制御回路である。レベル検出器２４により検出される入力電力レベルに応じて、可変減衰器２１および可変移相器２２を用いて第２の経路を伝送される高周波信号について予め記憶された減衰量および移相量を生ずるように制御することで、ＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性に係る調整を行なうことができる。すなわち、可変減衰器２１、可変移相器２２、分配器２３、レベル検出器２４および制御回路２５からＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器を構成することができる。
【００５２】
図８はＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成の他の例を示す図である。図８において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。２６はレベル検出器２４によって検出された瞬時電力レベルに応じてピーク増幅器４のバイアス条件を制御する制御回路である。ピーク増幅器４はバイアス条件に応じて利得や通過位相量が変化するので、レベル検出器２４により検出される電力レベルに応じて、ピーク増幅器４のバイアス条件を適宜制御することで、ピーク増幅器４に係るＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性の調整を行なうことができる。すなわち、分配器２３、レベル検出器２４および制御回路２６からＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器を構成することができる。
【００５３】
次に動作について説明する。
ピーク増幅器４は瞬時入力電力がある値以上の場合にオン状態となって出力電力を発生するが、マイクロ波ドハティ型増幅器全体の高効率化および低歪み化を実現するためには、ピーク増幅器４が動作を開始する瞬時入力電力の値ならびに瞬時入力電力の変化に対する瞬時出力電力の変化に係る特性いわゆるＡＭ−ＡＭ特性を最適化する必要がある。また、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を良好に行なうためには、ピーク増幅器４についての瞬時入力電力の変化に対する通過位相量の変化に係る特性いわゆるＡＭ−ＰＭ特性を最適化する必要がある。したがって、この実施の形態４によるマイクロ波ドハティ型増幅器では、ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器を設けることで、ピーク増幅器４が動作する電力レベルや瞬時入力電力の変化に対する瞬時出力電力の変化および通過位相量の変化等に係る特性を最適化することが可能となる。
【００５４】
以上のように、この実施の形態４によれば、ピーク増幅器４の入力電力と出力電力との関係であるＡＭ−ＡＭ特性並びにピーク増幅器４の入力電力と通過位相量との関係であるＡＭ−ＰＭ特性を調整するＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器１４を備えるように構成したので、ピーク増幅器４のＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性を最適化して、出力端におけるキャリア増幅器３の出力電力とピーク増幅器４の出力電力との合成を良好に実施してマイクロ波ドハティ型増幅器全体の高効率化ならびに低歪み化を実現することができるという効果を奏する。
【００５５】
なお、上記の実施の形態１、実施の形態３および実施の形態４については、それぞれを個別に実施することも可能であり、またこれら複数の実施の形態の特徴部を適宜組み合せてマイクロ波ドハティ型増幅器を構成することも可能である。
【００５６】
実施の形態５．
実施の形態１から実施の形態４では、入力端子に高周波信号を入力するとともに当該高周波信号を２つの経路に分配してキャリア増幅器３とピーク増幅器４とにそれぞれ入力する構成としていたが、この実施の形態５は通信機のベースバンド部において信号を２つの経路に分配する構成を採ることを特徴とするものである。すなわち、入力されたベースバンド信号をベースバンド信号を処理対象とする回路部位においてキャリア増幅器３が配置される第１の経路とピーク増幅器４が配置される第２の経路との２つの経路に分配するものである。
【００５７】
図９はこの発明の実施の形態５によるマイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）の構成を示す図である。図９において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。３１はベースバンド信号の入力端子、３２はベースバンド信号を第１の経路と第２の経路とに分配するとともにベースバンド信号に対する処理を実施するベースバンド処理回路、３３は第１の経路を伝送されるベースバンド信号および第２の経路を伝送されるベースバンド信号を周波数変換してそれぞれの経路において高周波信号として出力する周波数変換回路である。周波数変換回路３３は、第１の経路に配置される第１の周波数変換用ミクサ３４、第２の経路に配置される第２の周波数変換用ミクサ３５、周波数変換用ミクサ３４，３５に搬送周波数の信号を供給するローカル発振器３６および９０度移相器３７を有して構成されている。
【００５８】
次に動作について説明する。
入力端子３１に入力されたベースバンド信号は、ベースバンド処理回路３２において２つの経路に分配された後に、周波数変換回路３３において高周波信号に周波数変換される。それぞれの経路において周波数変換された高周波信号は、キャリア増幅器３およびピーク増幅器４により増幅されて、出力端子２で合成されて出力される。
【００５９】
ベースバンド信号を処理対象とするベースバンド処理回路３２において、ベースバンド信号を２つの経路に分配することにより、可変減衰器、可変移相器、遅延回路、ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器などの補正手段をベースバンド信号に係るより低い周波数帯域を対象として構成することが可能となる。このために、上記補正手段を実現する回路の構成に係る自由度が増加して、調整をより容易に実施することができる回路、精度の高い回路等を作成することが可能となる。すなわち、ベースバンド処理回路３２において、第１の経路を伝送されるベースバンド信号または第２の経路を伝送されるベースバンド信号について通過移相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段について、調整の容易化並びに精度の向上を実現することが可能となる。
【００６０】
例えば、図１０はベースバンド信号を処理対象としたＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成を示す図である。図１０に示された回路は、そのまま図９のベースバンド処理回路３２として適用されるものである。図１０において、４１はベースバンド信号を２つの経路に分配する分配器、４２は入力されたベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出器（レベル検出手段）、４３は電力レベルに応じた制御データが記憶されたＲＯＭ（記憶手段）、４４は電力レベルに応じてベースバンド信号の振幅および位相制御を実施する制御回路（制御手段）、４５は制御回路４４からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相を変換するレベル・位相変換器（変換手段）、４６は第１の経路に配置されてデジタル信号として与えられるベースバンド信号をアナログ信号に変換する第１のＤ／Ａ変換器、４７は第２の経路に配置されてデジタル信号として与えられるベースバンド信号をアナログ信号に変換する第２のＤ／Ａ変換器である。なお、第１のＤ／Ａ変換器４６と第１の周波数変換用ミクサ３４とから第１の経路を伝送されるデジタル信号としてのベースバンド信号をアナログ高周波信号に変換する第１の信号変換手段が構成され、第２のＤ／Ａ変換器４７と第２の周波数変換用ミクサ３５とから第２の経路を伝送されるデジタル信号としてのベースバンド信号をアナログ高周波信号に変換する第２の信号変換手段が構成される。
【００６１】
次に動作について説明する。
制御回路４４は、レベル検出器４２により検出されデジタルデータとして与えられるベースバンド信号の電力レベルに応じてＲＯＭ４３から最適な制御データを読み出し、当該制御データに応じてレベル・位相変換器４５を制御してベースバンド信号の振幅または位相を調整する。上記の工程は高周波信号よりも周波数の低いベースバンド信号に対して実施されるので、高周波回路において振幅、位相の調整を実施する場合と比較して調整の自由度も大きく、より精度の高い処理を可能とし、結果的にマイクロ波ドハティ型増幅器の効率を向上させる。
【００６２】
以上のように、この実施の形態５によれば、第１のＤ／Ａ変換器４６と第１の周波数変換用ミクサ３４とから成り第１の経路を伝送されるデジタル信号としてのベースバンド信号をアナログ高周波信号に変換する第１の信号変換手段と、第２のＤ／Ａ変換器４７と第２の周波数変換用ミクサ３５とから成り第２の経路を伝送されるデジタル信号としてのベースバンド信号をアナログ高周波信号に変換する第２の信号変換手段とを備えるように構成したので、第１の経路または第２の経路を伝送される信号に対する振幅、位相等に係る調整を高周波信号よりも周波数の低いベースバンド信号に対して実施することができるので、調整の自由度が大きくなってより精度の高い処理を可能とし、マイクロ波ドハティ型増幅器の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００６３】
また、増幅器に係る調整動作をデジタル信号処理で実施することができるので、制御関連データを遠隔地に送信または遠隔地から受信することで、遠隔地からのマイクロ波ドハティ型増幅器のモニタや制御を可能にすることができるという効果を奏する。
【００６４】
さらに、入力されたベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出器４２と、電力レベルに応じた制御データが記憶されたＲＯＭ４３と、電力レベルに応じてベースバンド信号の振幅・位相制御を実施する制御回路４４と、制御回路４４からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相を変換するレベル・位相変換器４５とを備えるように構成したので、デジタル信号として与えられる電力レベルに係るデータに応じて最適な制御データをＲＯＭ４３から読み出して増幅器に係る制御動作を実施することができるので、精度が高い処理を実施できてマイクロ波ドハティ型増幅器の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００６５】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６によるマイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）の構成を示す図である。この実施の形態６においても、実施の形態５と同様にベースバンド信号に対して振幅、位相等に係る処理を実施する。図１１において、図９および図１０と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。５１は電力レベルに応じた制御データ並びにピーク増幅器４に係るＡＭ−ＡＭ特性に関するデータが記憶されるＲＡＭ（記憶手段）、５２はピーク増幅器４の出力電力の一部を取り出す分配器（分配手段）、５３は周波数変換用ミクサ、５４は周波数変換用ミクサ５３から出力されるアナログ信号としてのベースバンド信号をデジタル変換して出力するＡ／Ｄ変換器、５５はレベル検出器４２により検出された電力レベルおよびＡ／Ｄ変換器５４からフィードバックされるベースバンド信号に応じて、ピーク増幅器４が配置される第２の経路を伝送されるベースバンド信号の振幅・位相制御を実施する制御回路（制御手段）である。なお、周波数変換用ミクサ５３とＡ／Ｄ変換器５４とから、分配器５２から出力される高周波信号をデジタル信号としてのベースバンド信号に変換する信号逆変換手段が構成される。
【００６６】
次に動作について説明する。
入力端子３１から入力されたベースバンド信号は、分配器４１によりキャリア増幅器３が配置された第１の経路とピーク増幅器４が配置された第２の経路とに分配される。制御回路５５は、レベル検出器４２により検出されたベースバンド信号の電力レベルに応じてＲＡＭ５１から対応する制御データを読み出し、当該制御データに応じてレベル・位相変換器４５を制御してベースバンド信号の振幅および位相を調整する。また、分配器５２はピーク増幅器４の出力信号の一部を取り出す。そして、当該取り出された信号は、周波数変換用ミクサ５３により周波数変換されてベースバンド信号として出力された後に、Ａ／Ｄ変換器５４でデジタル変換されて制御回路５５に入力される。制御回路５５は、ＲＡＭ５１に記憶された所望のＡＭ−ＡＭ／ＰＭ特性とフィードバックされたベースバンド信号とを対照して、レベル・位相変換器４５に係る制御を調整する。この際に、制御回路５５は同時にＲＡＭ５１に書き込まれたデータを最適なデータに書き換える。このようにフィードバック機能を備えることで、より精度の高い処理を可能とし、結果的にマイクロ波ドハティ型増幅器の効率を向上させる。
【００６７】
以上のように、この実施の形態６によれば、ピーク増幅器４から出力される高周波信号の一部を取り出す分配器５２と、周波数変換用ミクサ５３およびＡ／Ｄ変換器５４から構成され取り出された高周波信号をデジタル信号としてのベースバンド信号に変換する信号逆変換手段と、第２の経路を伝送されるベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出器４２と、検出された電力レベルに応じた制御データ並びにピーク増幅器４のＡＭ−ＡＭ／ＰＭ特性に係るデータが記憶されたＲＡＭ５１と、レベル検出器４２により検出された電力レベルおよび信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号に基づいて第２の経路を伝送されるベースバンド信号の振幅および位相を制御する制御回路５５と、制御回路５５からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相を変換するレベル・位相変換器４５とを備えるように構成したので、出力信号をデジタル変換して制御回路５５にフィードバックすることができるので、ＲＡＭ５１に記憶されたピーク増幅器４のＡＭ−ＡＭ／ＰＭ特性に係るデータとフィードバックされた信号とを対照してレベル・位相変換器４５に係る制御を調整することが可能となり、より精度の高い処理を実現することができてマイクロ波ドハティ型増幅器の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００６８】
また、制御回路５５が、信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号と、ＲＡＭ５１に記憶されたピーク増幅器４のＡＭ−ＡＭ／ＰＭ特性に係るデータとを対照して、ＲＡＭ５１に記憶された制御データを書き換えるように構成したので、実際に使用されるマイクロ波ドハティ型増幅器の特性に応じて制御データを設定することが可能となり、より精度の高い処理を実現することができてマイクロ波ドハティ型増幅器の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００６９】
実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７によるマイクロ波ドハティ型増幅器（ドハティ型増幅器）の構成を示す図である。図１２において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。６１はキャリア増幅器３の入力側に配置されるアイソレータ（第１のアイソレータ）、６２はピーク増幅器４の入力側に配置されるアイソレータ（第２のアイソレータ）である。
【００７０】
次に動作について説明する。
マイクロ波ドハティ型増幅器では、通常の並列増幅器と異なり、バイアス条件の異なる２つの増幅器を用いるために、２つの増幅器のバランスが悪い。さらに、１／４波長線路等を用いるために回路の経路が長くなることで、キャリア増幅器３が配置される経路とピーク増幅器４が配置される経路とを一巡するようなループにおいて不要なループ発振などの現象が発生しやすくなる。したがって、この実施の形態７によるマイクロ波ドハティ型増幅器では、キャリア増幅器３およびピーク増幅器４の入力側にアイソレータ６１，６２を設けることで、上記のループ発振を防止する。
【００７１】
以上のように、この実施の形態７によれば、キャリア増幅器３の入力側に配置されたアイソレータ６１と、ピーク増幅器４の入力側に配置されたアイソレータ６２とを備えるように構成したので、ループ発振を防止することができて、安定して動作するマイクロ波ドハティ型増幅器を得ることができるという効果を奏する。
【００７３】
以上のように、この発明によれば、入力端子と、入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、第１の増幅器および第２の増幅器の出力側において第１の経路と第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、第１の経路を伝送される高周波信号または第２の経路を伝送される高周波信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側に配置される可変減衰器および可変移相器を備え、さらに温度センサと、可変減衰器および可変移相器の制御に係る設定値を温度の関数として記憶した記憶手段と、温度センサにより測定された温度に基づいて記憶手段から可変減衰器および可変移相器の制御に係る設定値を読み出して可変減衰器および可変移相器を制御する制御手段とを備えるように構成したので、周囲温度に応じて可変減衰器および可変移相器を適宜制御して第１の増幅器と第２の増幅器との利得の差および通過位相量の差を補償して、出力端における第１の増幅器の出力電力と第２の増幅器の出力電力との合成を良好に実施することができるので、ドハティ型増幅器全体として周囲温度に関わらず高い出力電力や効率を維持することができるという効果を奏する。
【００７４】
この発明によれば、補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側または出力側に配置される遅延回路を備えるように構成したので、高周波信号の周波数に応じて第１の増幅器が配置された経路を伝送される高周波信号と第２の増幅器が配置された経路を伝送される高周波信号とに係る遅延時間を一致させることで第１の増幅器と第２の増幅器との通過位相量の差を補償し、出力端における第１の増幅器の出力電力と第２の増幅器の出力電力との合成を広帯域にわたって良好に実施することができるので、広帯域にわたって高効率なドハティ型増幅器を得ることができるという効果を奏する。
【００７５】
この発明によれば、補正手段として、第１の増幅器または第２の増幅器の入力側または出力側に配置される周波数イコライザを備えるように構成したので、第１の増幅器が配置された経路を伝送される高周波信号と第２の増幅器が配置された経路を伝送される高周波信号とに係る利得の周波数特性を一致させることができて、広帯域にわたって良好な性能を実現することができるという効果を奏する。
【００７６】
この発明によれば、補正手段として、第２の増幅器の入力電力と出力電力との関係であるＡＭ−ＡＭ特性並びに第２の増幅器の入力電力と通過位相量との関係であるＡＭ−ＰＭ特性を調整するＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器を備えるように構成したので、第２の増幅器のＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性を最適化して、出力端における第１の増幅器の出力電力と第２の増幅器の出力電力との合成を実施してドハティ型増幅器全体の高効率化ならびに低歪み化を実現することができるという効果を奏する。
【００７９】
この発明によれば、入力端子と、入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の入力側に配置され、入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第１の信号変換手段と、第２の経路において第２の増幅器の入力側に配置され、入力端子から入力されたベースバンド信号を高周波信号に変換する第２の信号変換手段と、第１の増幅器および第２の増幅器の出力側において第１の経路と第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、第１の経路を伝送されるベースバンド信号または第２の経路を伝送されるベースバンド信号について通過位相量および利得のいずれか一方または両方を補正する補正手段とを備え、第１の信号変換手段および第２の信号変換手段が、デジタル信号として与えられるベースバンド信号をアナログ高周波信号に変換し、補正手段として、第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出手段と、レベル検出手段により検出された電力レベルに応じた制御データが記憶された記憶手段と、検出された電力レベルに応じてベースバンド信号の振幅および位相の制御を実施する制御手段と、制御手段からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相を変換する変換手段とを備えるように構成したので、デジタル信号として与えられる電力レベルに係るデータに応じて最適な制御データを記憶手段から読み出して増幅器に係る制御動作を実施することができるので、精度の高い処理を実施してドハティ型増幅器の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００８０】
この発明によれば、補正手段として、第１の経路または第２の経路を伝送される高周波信号の一部を取り出す分配手段と、取り出された高周波信号をデジタル信号としてのベースバンド信号に変換する信号逆変換手段と、第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の電力レベルを検出するレベル検出手段と、レベル検出手段により検出された電力レベルに応じた制御データ並びに第１の増幅器または第２の増幅器の特性に係るデータが記憶された記憶手段と、レベル検出手段により検出された電力レベルおよび信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号に基づいて第１の経路または第２の経路を伝送されるベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を制御する制御手段と、制御手段からの制御信号に応じてベースバンド信号の振幅および位相のいずれか一方または両方を変換する変換手段とを備えるように構成したので、出力信号をデジタル変換して制御手段にフィードバックすることができるので、記憶手段に記憶された第１の増幅器または第２の増幅器の特性に係るデータとフィードバックされるベースバンド信号とを対照して変換手段に係る制御を調整することが可能となり、より精度の高い処理を実現することができてドハティ型増幅器の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００８１】
この発明によれば、制御手段が、信号逆変換手段からフィードバックされるベースバンド信号と、記憶手段に記憶された第１の増幅器または第２の増幅器の特性に係るデータとを対照して、記憶手段に記憶された制御データを書き換えるように構成したので、実際に使用されるドハティ型増幅器の特性に応じた制御データを設定することが可能となり、より精度の高い処理を実現することができてドハティ型増幅器の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００８２】
この発明によれば、入力端子と、入力端子から延びる第１の経路に配置されてＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる第１の増幅器と、第１の経路において第１の増幅器の出力側に配置される１／４＋ｎ／２波長線路（ｎは０または任意の自然数）と、入力端子から延びる第２の経路に配置されてＢ級またはＣ級にバイアスされる第２の増幅器と、第１の増幅器および第２の増幅器の出力側において第１の経路と第２の経路とが結合する部位に配置される出力端子と、第１の増幅器の入力側に配置される第１のアイソレータと、第２の増幅器の入力側に配置される第２のアイソレータとを備えるように構成したので、ループ発振を防止することができて、安定して動作するドハティ型増幅器を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１によるマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるマイクロ波ドハティ型増幅器の変形例の構成を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態２によるマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態３によるマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態４によるマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図６】  ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成の一例を示す図である。
【図７】  ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成の他の例を示す図である。
【図８】  ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成の他の例を示す図である。
【図９】  この発明の実施の形態５によるマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図１０】  ベースバンド信号を処理対象としたＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器の構成を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態６によるマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図１２】  この発明の実施の形態７によるマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図１３】  高周波信号の波形の一例を示す図である。
【図１４】  ＦＥＴ等の増幅素子についての出力側負荷インピーダンスと飽和電力および効率との関係を示すスミスチャートである。
【図１５】  従来のマイクロ波ドハティ型増幅器の構成を示す図である。
【図１６】  入力信号の電力レベルが小さい場合のマイクロ波ドハティ型増幅器の動作状態を示す図である。
【図１７】  ドハティ型増幅器に係るＡＭ−ＡＭ特性を示す図である。
【図１８】  ドハティ型増幅器において形成されるループを示す図である。
【符号の説明】
１  入力端子、２  出力端子、３  キャリア増幅器（第１の増幅器）、４  ピーク増幅器（第２の増幅器）、５，６  １／４波長線路、７，２１  可変減衰器、８，２２  可変移相器、１０  温度センサ、１１  ＲＯＭ（記憶手段）、１２，４４，５５  制御回路（制御手段）、１３  遅延回路、１４  ＡＭ−ＡＭ／ＰＭ調整器、１５  入力端子、１６  直流カット用コンデンサ、１７  直流バイアス電源、１８  バイアス用抵抗、１９  ダイオード、２０  出力端子、２３  分配器、２４  レベル検出器、２５，２６  制御回路、３１  入力端子、３２  ベースバンド処理回路、３３  周波数変換回路、３４，３５，５３  周波数変換用ミクサ、３６  ローカル発振器、３７  ９０度移相器、４１  分配器、４２  レベル検出器（レベル検出手段）、４３  ＲＯＭ（記憶手段）、４５  レベル・位相変換器（変換手段）、４６，４７  Ｄ／Ａ変換器、５１  ＲＡＭ（記憶手段）、５２  分配器（分配手段）５４  Ａ／Ｄ変換器、６１  アイソレータ（第１のアイソレータ）、６２  アイソレータ（第２のアイソレータ）。
【図１】
0004467756.tif 000002
【図２】
0004467756.tif 000003
【図３】
0004467756.tif 000004
【図４】
0004467756.tif 000005
【図５】
0004467756.tif 000006
【図６】
0004467756.tif 000007
【図７】
0004467756.tif 000008
【図８】
0004467756.tif 000009
【図９】
0004467756.tif 000010
【図１０】
0004467756.tif 000011
【図１１】
0004467756.tif 000012
【図１２】
0004467756.tif 000013
【図１３】
0004467756.tif 000014
【図１４】
0004467756.tif 000015
【図１５】
0004467756.tif 000016
【図１６】
0004467756.tif 000017
【図１７】
0004467756.tif 000018
【図１８】
0004467756.tif 000019