(57)【要約】【課題】ドハティ増幅器が最大効率となる入力レベルを簡単な構成で調整可能とする。【解決手段】高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器とから構成するドハティ増幅器において、主増幅器と補助増幅器について異なる電源電圧を供給する電源部を有する。【選択図】図１
2007081800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器とから構成するドハティ増幅器において、主増幅器と補助増幅器について異なる電源電圧を供給する電源供給部を具備することを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項２】
高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器とから構成するドハティ増幅器において、主増幅器と補助増幅器が異なる整合調整手段を具備することを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項３】
高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器と、入力信号のレベルを検出する入力レベル検出器と、入力レベル検出器からの出力信号に応じて主増幅器と補助増幅器の電源電圧を制御する電圧制御器より構成されることを特徴とするドハティ増幅器。
【請求項４】
入力信号のレベルを検出する入力レベル検出器と、入力レベル検出器からの出力信号に応じて補助増幅器のバイアスを制御するバイアス制御器より構成され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】
入力信号のレベルを検出する入力レベル検出器と、入力レベル検出器からの出力信号に応じて補助増幅器のバイアスを制御するバイアス制御器とを具備することを特徴とする請求項２記載のドハティ増幅器。
【請求項６】
高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器とから構成するドハティ増幅器において、主増幅器と補助増幅器について異なる飽和出力のデバイスを具備することを特徴とするドハティ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大効率点を調整可能なドハティ増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドハティ増幅器は、当業者の間では既知の技術であり、１９３６年にドハティ氏によって最初に提案された。図７に、ドハティ増幅器の基本構成を示す。
【０００３】
基本となるドハティ増幅器は、入力分配器１と、Ａ級またはＡＢ級でバイアスされた主増幅器２と、Ｂ級またはＣ級でバイアスされた補助増幅器３と、λ／４線路４で構成される。（非特許文献１）
次に、動作について説明する。入力信号は主増幅器２と補助増幅器３とに分配されて、それぞれの増幅器へ供給される。入力レベルが小さいときは、補助増幅器３はＢ級またはでバイアスされているため動作しない。このとき、主増幅器２からみた補助増幅器３の出力インピーダンスは、λ／４線路を通じてＯＰＥＮとなるように設定されている。そのため、補助増幅器３の動作が始まるまでの入力レベルでは、主増幅器２のみが動作するため増幅器全体としての効率は高い。
【０００４】
一方、入力レベルが最大入力レベルの１／２、すなわちバックオフが６ｄＢとなるときにＢ級バイアスされた補助増幅器３は動作を開始して、最大出力までの領域では、主増幅器２の出力信号との合成電力が出力されることを特徴とする。
【０００５】
よって、ドハティ増幅器では、バックオフが６ｄＢと０ｄＢのときに最大効率を得ることになる。そのため、例えばＷ−ＣＤＭＡのようなピーク電力が６ｄＢよりも大きな変調入力信号を増幅する場合には、効率が最大にはならない。
【０００６】
この解決には、例えば、（特許文献１）に、メインアンプに逆Ｆ級増幅器を、ピークアンプにＦ級増幅器を用いたことを特徴とするドハティ増幅器が提案されている。この技術では、主増幅器と補助増幅器それぞれの動作効率を向上させるので、ドハティ増幅器としての効率も改善する。
【非特許文献１】“Ａ  Ｎｅｗ  Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｆｏｒ  Ｍｏｄｕｌａｅｄ  Ｗａｖｅｓ“、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｒａｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ｖｏｌ．２４、Ｎｏ．９、ｐｐ．１１６３−１１８２  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９３６
【特許文献１】特開２００４−１２００８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、（特許文献１）に開示された公知技術によれば、ドハティ増幅器の最大効率の向上には大きな効果があるが、最大効率を得る入力レベルが変更できないため、バックオフの必要な入力信号に対しては効果が小さく、入出力整合回路が複雑であるため小型化への障害となり、製作に対して多くの時間とコストがかかるといった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器とから構成するドハティ増幅器において、主増幅器と補助増幅器について異なる電源電圧を供給する電源供給部を具備することを特徴とする構成を採る。
【０００９】
また、高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器とから構成するドハティ増幅器において、主増幅器と補助増幅器が異なる整合調整手段を具備することを特徴とする構成を採る。
【００１０】
また、高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器と、入力信号のレベルを検出する入力レベル検出器と、入力レベル検出器からの出力信号に応じて主増幅器と補助増幅器の電源電圧を制御する電圧制御器より構成されることを特徴とする構成を採る。
【００１１】
また、入力信号のレベルを検出する入力レベル検出器と、入力レベル検出器からの出力信号に応じて補助増幅器のバイアスを制御するバイアス制御器より構成されることを特徴とする構成を採る。
【００１２】
また、高周波入力信号を分配する入力分配器と、入出力の整合回路を備えた主増幅器と、入出力の整合回路を備えた補助増幅器と、主増幅器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変換器とから構成するドハティ増幅器において、主増幅器と補助増幅器について異なる飽和出力のデバイスを具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、主増幅器と補助増幅器とを個別に電源電圧を調整する手段、または入出力を整合調整する手段を備えるだけの構成で、所望のバックオフにおける効率を最大に調整可能で、小型および低コストのドハティ増幅器が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ドハティ増幅器における効率最大点を調整するという目的を、本発明を特定する必要最小限の部品点数で実現した。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１を示す図である。１は入力分配器、２は主増幅器、３は補助増幅器、４はインピーダンス変換器である。
【００１６】
図２に一般的な高周波増幅器の電源電圧に対する最大出力電力の特性を、図３に本発明の実施例１によるドハティ増幅器の効率特性を示す。
【００１７】
次に、動作について説明する。図２に示すように、高周波増幅器は、電源電圧を変動させることで最大出力電力も変わる。主増幅器の電源電圧をＶｍａｉｎ、補助増幅器の電源電圧をＶｐｅａｋとし、Ｖｍａｉｎ＜Ｖｐｅａｋとすることで、補助増幅器の最大出力電力を主増幅器の最大出力電力より高く設定することができる。従来のドハティ増幅器では、補助増幅器の動作が始まる入力レベルは、最大入力レベルの半分（Vｉｎ／Ｖｍａｘ＝０．５）となり、増幅器全体の最大出力電力までの入力レベルの差は６ｄＢに一義的に決定する。しかし、本発明の構成では、補助増幅器の最大出力電力を主増幅器よりも高く設定することとするので、増幅器全体の最大合成出力電力が増加する。よって、補助増幅器の動作開始レベルと、増幅器全体での最大合成出力電力までのレベルとの差が広がる。すなわち、最大効率点を調整することが可能となる。
【００１８】
また、Ｖｍａｉｎ＞Ｖｐｅａｋとすることで、最大効率点をバックオフが小さくなる方向へ調整することが可能となる。
【００１９】
また、高周波増幅器の最大出力電力は、一般に知られているように入出力整合回路で調整できる。よって、主増幅器と補助増幅器の最大出力電力を、入出力整合により調整することでも同様の効果を得る。
【００２０】
また、主増幅器と補助増幅器の最大出力電力の差は、飽和出力電力の異なるデバイスを用いても当然のことながら同様の効果を得る。
【実施例２】
【００２１】
図４は、本発明の実施例２を示す図である。１は入力分配器、２は主増幅器、３は補助増幅器、４はインピーダンス変換器、５は入力レベル検出器、６は電圧制御器である。
【００２２】
図５は、本発明の実施例２によるドハティ増幅器の効率特性を示す図である。
【００２３】
次に、動作について説明する。図４に示すように、主増幅器２と補助増幅器３の電源電圧は、入力レベル検出器５の出力信号に応じて電圧制御部６により制御される。入力レベルが小さいときには電源電圧を低くして動作効率を高く維持し、入力レベルが大きくなったときには電源電圧を高くすることで、増幅器全体の最大出力電力が上がるので、結果として最大効率点を調整することが可能となる。
【実施例３】
【００２４】
図６は、本発明の実施例３を示す図である。１は入力分配器、２は主増幅器、３は補助増幅器、４はインピーダンス変換器、５は入力レベル検出器、７はバイアス制御器である。
【００２５】
ドハティ増幅器は、補助増幅器が線形性の悪いＢ級バイアスで構成されるため、入力電力が高い領域では補助増幅器の歪みが増幅器全体の歪み特性に対して支配的になる。一般に、高周波増幅器は、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級とバイアス電流が小さくなるほど、出力歪みが大きく発生する。
【００２６】
本発明の実施例３によれば、入力電力が小さいときには補助増幅器はＢ級バイアスとして、入力電力が大きくなるときにはＡＢ級またはＡ級バイアスとして線形性を改善するので、増幅器全体での歪み発生を抑えることが可能となる。
【００２７】
よって、従来のドハティ増幅器と比較して、同一の歪みレベルとなるときの効率を向上することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
消費電力の高効率化を要求される高周波増幅器はもちろんであるが、それ以外にも、入力レベルの変動する電力増幅器の高効率化にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１の構成を示した図
【図２】一般的な高周波増幅器の入出力特性を示した図
【図３】本発明の実施例１の効率特性を示した図
【図４】本発明の実施例２の構成を示した図
【図５】本発明の実施例２の効率特性を示した図
【図６】本発明の実施例３の構成を示した図
【図７】ドハティ増幅器の基本構成図
【符号の説明】
【００３０】
１      入力分配器
２      主増幅器
３      補助増幅器
４      インピーダンス変換器
５      入力レベル検出器
６      電圧制御器
７      バイアス制御器
【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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