(57)【要約】【課題】高線形性動作モードと高効率性動作モードを有する増幅回路【解決手段】増幅回路（１００）が高線形性動作モードと高効率性動作モードを有する。増幅回路（１００）は、各々が可変アクティブデバイス周辺部と可変電源電圧を有する複数の増幅器（１０４ａ〜１０４ｎ）と、この増幅器（１０４ａ〜１０４ｎ）に結合された制御回路（１０２）と、を備える。制御回路（１０２）は、増幅回路（１００）が高線形性動作モードで動作する場合は可変アクティブデバイス周辺部を減少させて可変電源電圧を増加させ、増幅回路（１００）が高効率動作モードで動作する場合は可変アクティブデバイス周辺部を増加させて可変電源電圧を減少させる信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧を受ける第１の電源電圧入力部と、増幅される信号とバイアス信号とを受信する第１の信号入力部と有する第１の増幅段と；
前記電源電圧を受ける第２の電源電圧入力部と、増幅される前記信号と前記バイアス信号とを受信する第２の信号入力部とを有する第２の増幅段と；
前記第１と第２の電源電圧入力部に結合された電源電圧出力部と、前記第１と第２の信号入力部にそれぞれ結合された第１と第２のバイアス信号出力部と、及びモード選択信号を受信するモード選択入力部とを有する制御回路であり、前記制御回路は前記電源電圧と前記バイアス信号を前記モード選択信号に応じて変化させる制御回路と；
を備える増幅回路。
【請求項２】
前記モード選択信号が第１と第２の動作モードを示し、また、前記制御回路が、前記第１の動作モードにあるときは前記電源電圧を増加させて前記第１の増幅器をオン状態にバイアスし、また、前記第２の動作モードにあるときは前記電源電圧を減少させて前記第１と第２の増幅器をオン状態にバイアスする請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
前記第１の動作モードが高線形性モードであり、前記第２の動作モードが高効率性モードである請求項２に記載の増幅回路。
【請求項４】
前記第１の動作モードがデジタル通信モードであり、前記第２の動作モードがアナログ通信モードである請求項３に記載の増幅回路。
【請求項５】
前記第１と第２の増幅段がそれぞれ第１と第２の電解効果トランジスタであり、前記第１と第２の電源電圧入力部がそれぞれ第１と第２のトランジスタドレインであり、前記第１と第２の信号入力部がそれぞれ第１と第２のトランジスタゲートである請求項４に記載の増幅回路。
【請求項６】
前記第１と第２のトランジスタが一緒に結合される請求項５に記載の増幅回路。
【請求項７】
高線形性動作モードと高効率性動作モードを有する増幅回路において、前記増幅回路が：
可変アクティブデバイス周辺部と可変電源電圧を有する増幅器と；
前記増幅器に結合され、前記高線形性動作モードにあるときは前記可変アクティブ周辺部を減少させて前記可変電源電圧を増加させ、前記高効率動作モードにあるときは前記可変アクティブデバイス周辺部を増加させて前記可変電源電圧を減少させる制御回路と；
を備える増幅回路。
【請求項８】
前記可変アクティブデバイス周辺部が複数のトランジスタ段と備え、また、前記制御回路が、前記複数のトランジスタ段の内の少なくとも１つをオフにバイアスすることによって前記可変アクティブデバイス周辺部を減少させ、また、前記制御回路が前記複数のトランジスタ段の内の少なくとも１つをオンにバイアスすることによって前記可変アクティブ周辺部を増加させる請求項７に記載の増幅回路。
【請求項９】
前記複数のトランジスタ段の各々が前記可変電源電圧に結合されたトランジスタ出力部と増幅される信号に結合された入力部を有する請求項８に記載の増幅回路。
【請求項１０】
前記制御回路が、前記高効率性動作モード又は前記高線形性動作モードを示すモード選択信号に反応する請求項８に記載の増幅回路。
【請求項１１】
可変アクティブデバイス周辺部と可変電源電圧を有する増幅回路を操作する方法において、前記方法が：
高線形性動作モードにあるときは前記可変アクティブデバイス周辺部を減少させ、前記可変電源電圧を増加させるステップと；
高効率性動作モードにあるときは前記可変アクティブデバイス周辺部を増加させ、前記可変電源電圧を減少させるステップと；
を含む方法。
【請求項１２】
前記可変アクティブデバイス周辺部が複数のトランジスタ段を備え、また、前記可変アクティブデバイス周辺部を減少させる前記ステップが、前記複数のトランジスタ段の内の少なくとも１つをオフにバイアスするステップを含み、また、前記可変アクティブデバイス周辺部を増加させる前記ステップが前記複数のトランジスタ段の内の前記少なくとも１つをオンにバイアスするステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記可変アクティブデバイス周辺部の待機時電流を減少させるステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
複数の増幅段が自身に印加されるそれぞれのバイアス電圧及び／又は電源電圧を変化させることによって制御され、また、増幅器を別々の選択可能なモードで動作させるように選択されることを特徴とする増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高線形性動作モードと高効率性動作モードを有する増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
増幅器の設計において技術上周知のように、高線形性と高効率性は一般的には互いに排他的な設計上の考慮である。すなわち、特定のトランジスタベースの増幅器の設計をする際に、通常は高線形性と高効率性との間でトレードオフが必要である。高線形性と高効率性間の食い違いは、増幅器の電流容量とブレークダウン電圧と関連する負荷インピーダンスによって決まる飽和特性に顕れる。このように、高線形性増幅器を設計しようとする設計者は一般に、所与の電源電圧に対して比較的低い負荷インピーダンスを選択する。高線形性増幅器は、平均消費電力が高くなるという犠牲を払って入力信号の包絡線の一貫性を維持する。電流と電圧が時間的に重なることに起因するこの高い平均消費電力は、バッテリ式携帯送信機には特に好ましくないが、その理由は、これによってバッテリ寿命が短くなり、このため、バッテリ充電毎の携帯送信機の送信時間が短縮するからである。
【０００３】
逆に、高効率性増幅器を設計しようとする設計者は一般に、同じ電源電圧に対して比較的高い負荷インピーダンスを選択する。高効率性増幅器は、増幅器の早期飽和に起因する高入力振幅において入力信号が「クリッピング」されるという犠牲を払って低平均消費電力を維持している。入力信号をクリッピングするとデバイスの消費電力（したがって瞬時電圧／電流重なりと消費電力）が飽和している間に最小化されるので効率が高くバッテリ寿命が長くなるとはいえ、この結果、入力信号包絡線が歪み、情報の帯域内スペクトルのサイドローブが結果として発生する。さらに、クリッピングによって送信機の許容動作帯域幅の外部に拡散しかねない高位の高周波が発生し、このため、他の周波数で送受信している無線周波数デバイスに干渉をもたらす。
【０００４】
様々なセルラー通信、個人通信サービス（ＰＣＳ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）及び無線ローカルループ（ＷＬＬ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ｌｏｏｐ）通信システムなどの無線遠隔通信の分野においては、これらの無線通信システムに対して多くの様々な通信基準が存在する。例えば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：  Ｃｏｄｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）デジタル通信が、米国では、セルラー帯域用の米国電気通信工業会（ＴＩＡ：  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）／電子機械工業会（ＥＩＡ：  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）  の中間基準ＩＳ−９５又はＰＣＳ帯域用のＡＮＳＩ  Ｊ−ＳＴＤ−００８のどちらかによって統括されている。加えて、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）デジタル通信がＴＩＡ／ＥＩＡ  ＩＳ−５４又はモバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）という欧州基準によって統括されている。最後に、アナログＦＭベース通信は最新式モバイル電話システム（ＡＭＰＳ）基準又はＮ−ＡＭＰＳなどの改良型基準の内のどれかによって統括されている。
【０００５】
これらの通信システムの各々に対して、信号の一貫性に必要な高線形性と長時間動作に必要な高効率性を示す無線通信デバイス用の増幅器に対する必要性が長期にわたって認識されてきた。これは、異なった２つの基準（例えばＣＤＭＡ／ＡＭＰＳ）に従って動作可能な二重モード通信デバイスの場合に特に当てはまるが、その理由は、これらの基準は各々が別々の線形性要件を有することがあるからである。例えば、ＣＤＭＡ通信デバイスの場合の線形性要件は、帯域内線形性要件を有しないＡＭＰＳ通信デバイスより厳しい。このように、二重モードのＣＤＭＡ／ＡＭＰＳ通信デバイスは、ＣＤＭＡモードで動作しながらも、また、帯域内線形性要件がないＡＭＰＳモードで高効率性で動作することが可能でありながら、高線形性増幅器という点を利用してその恩典を得ている。
【０００６】
高度に線形でもある高効率性増幅器を作成しようとする様々な試みが成されてきたが、このような試みはその効率を制限するという固有の問題を含んでいる。例えば、ドハティ型増幅器は、高度に効率的であり、また、高度に線形でもあることで技術上周知である。ドハティ型増幅器は、一方の増幅器の出力を４分の１波長位相器と直列に接続して２つの増幅器を並列に用いることによって入力信号の包絡線に反応して負荷インピーダンスを変調する。このような増幅器の一例が、「高効率性複数搬送波性能用線形電力増幅器」（ＬＩＮＥＡＲ  ＰＯＷＥＲ  ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ  ＦＯＲ  ＨＩＧＨ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ  ＭＵＬＴＩ−ＣＡＲＲＩＥＲ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ）という題名でＳｃｈｕｓｓらによる米国特許第５，５６８，０８６号に開示されている。しかしながら、Ｓｃｈｕｓｓらによるドハティ型(Doherty-type)設計には、４分の１波長位相器は、８５０ＭＨｚセルラー帯域などのモバイル電話環境では、ある周波数で実現するのが困難であり高価になるという重大な欠点がある。加えて、ドハティ型増幅器は、単一周波数あたりで最も良好に動作する狭帯域「同調」された増幅器であり、広帯域用のモバイル電話環境には適さない。
【０００７】
解決策の別の例が、「セルラー電話用の電力増幅器」（ＰＯＷＥＲ  ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ  ＦＯＲ  Ａ  ＣＥＬＬＵＬＡＲ  ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ）とう題名でＫｕｎｋｅｌによる米国特許第５，１７５，８７１号に示されている。Ｋｕｎｋｅｌによる増幅器は、非線形動作が望まれる場合に用いられる１つの非線形増幅器と、線形電力増幅が望まれる場合にスイッチングされる１つの線形増幅器と、を用いる。しかしながら、Ｋｕｎｋｅｌの重大な欠点は、アナログモード効率を減衰させるスイッチ損失である。さらなる欠点は、各々が自身の設計特性を有する２つの別々の増幅器を装備するため経費が増すという点である。
【０００８】
したがって、先行技術による問題を避ける高効率性であって高線形性である増幅器に対する必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、高効率性と高線形性の双方を備えた改良型の二重モード無線周波数増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ある態様では、本発明は電源電圧を受けるための第１の電源電圧入力部(supply voltage input)及び増幅される信号とバイアス信号を受信するための第１の信号入力部とを有する第１の増幅段と；前記電源電圧を入力する第２の電源電圧入力部及び増幅される前記信号と前記バイアス信号を受信する第２の信号入力部を有する第２の増幅段と；前記第１と第２の電源電圧入力部に結合(coupled)された電源電圧出力部を有し、また、前記第１の第２の信号入力部にそれぞれ結合された第１と第２のバイアス信号出力部を有し、また、モード選択信号を受信するモード選択入力部を有する制御回路であり、前記制御回路が前記モード選択信号に反応して前記電源電圧と前記バイアス信号を変更するする制御回路と；を備える増幅器回路を提供する。
【００１１】
別の態様では、本発明は、高線形性動作モードと高効率性動作モードを有する増幅回路を提供するが、前記増幅回路は：可変の作用デバイス周辺部と可変電源電圧を有する増幅器と；前記増幅器に結合されており、前記高線形性動作モードにあるときは前記可変作用デバイス周辺部を減少させて前記可変電源電圧を増加させ、前記高効率性動作モードにあるときは前記可変作用デバイス周辺部を増加させて前記可変電源電圧を減少させる制御回路と；を備える。
【００１２】
更に別の態様では、本発明は、可変作用デバイス周辺部と可変電源電圧を有する増幅回路を操作する：高線形性動作モードにあるときは前記可変作用デバイス周辺部を減少させて前記可変電源電圧を増加させるステップと；高効率性動作モードにあるときは前記可変作用デバイス周辺部を増加させて前記可変電源電圧を減少させるステップと；を含む方法を提供する。
【００１３】
本発明はまた、複数の増幅段が、自身に印加されるそれぞれのバイアス電圧及び／又は電源電圧を変化させることによって制御され、また増幅器を別々の選択可能モードで動作させるように選択される増幅器を提供する。
【００１４】
本発明は高線形性動作モードと高効率性動作モードを有する増幅回路という形態で実現される。増幅回路は：可変作用デバイス周辺部と可変電源電圧を有する増幅器と；増幅器に結合され、高線形性動作モードにあるときは可変作用デバイス周辺部を減少させて可変電源電圧を増加させ、高効率性動作モードにあるときは可変作用デバイス周辺部を増加させて可変電源電圧を減少させる制御回路と；を備える。加えて、待機時(quiescent)電流もまた効率をさらに向上させるために変化させられる。
【００１５】
可変作用デバイス周辺部は複数のトランジスタ段を備える。制御回路は、この複数のトランジスタ段の内の少なくとも１つをオフにバイアスすることによって可変作用デバイス周辺部を減少させ、この複数のトランジスタ段の内の少なくとも１つをオンにバイアスすることによって可変作用デバイス周辺部を増加させる。この複数のトランジスタ段は各々が、可変電源電圧に結合されたトランジスタ出力部と増幅される信号に結合された入力部を有する。制御回路は、高効率性動作モードか高線形性動作モードかを示すモード選択信号に反応する。
【００１６】
本発明はまた、可変作用デバイス周辺部と可変電源電圧を有する増幅回路を操作する方法で実現される。本方法は高線形性動作モードにあるときは前記可変作用デバイス周辺部を減少させて前記可変電源電圧を増加させるステップと；高効率性動作モードにあるときは前記可変作用デバイス周辺部を増加させて前記可変電源電圧を減少させるステップと；を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の特徴、目的および利点は、同様の参照符号が全般にわたって同様の部品を示す以下の図面を参照して以下に記載する本発明の詳細な説明を読めばより明らかになるであろう。
【００１８】
ここで、本発明を実現する無線周波数（ＲＦ）増幅器１００のブロック図を図１に示す。一般には情報で振幅変調、周波数変調又は位相変調された搬送波信号である無線周波数入力信号は直流（ＤＣ）ブロック１０６ａ〜１０６ｎの入力部に入力される。ＤＣブロック１０６ａ〜１０６ｎは、最も簡単な実施形態においては、直流ブロックコンデンサである。無線周波数入力信号の高周波数では、ＤＣブロック１０６ａ〜１０６ｎは無線周波数信号をそのそれぞれの並列増幅段１０４ａ〜１０４ｎに通過させる。増幅段１０４ａ〜１０４ｎはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）又は技術上周知の他のなんらかのタイプの、ＣＭＯＳ、ＮＭＯＳ、ＰＭＯＳなどのトランジスタである。加えて、増幅段１０４ａ〜１０４ｎはハイブリッドタイプのデバイスもしくはチューブ又は技術上周知のＴＷＴである。本発明は増幅段１０４ａ〜１０４ｎの特定の構成に制限されるものではない。
【００１９】
制御回路１０２によってオンにバイアスされると、各増幅段１０４ａ〜１０４ｎは、デバイスの構造によって決まる利得特性と印加されるバイアス電圧に従って無線周波数入力信号を独立に増幅する。増幅段１０４ａ〜１０４ｎの出力は合成されて、整合ネットワーク、ダイプレクサ及びアイソレータ及び無線通信デバイスの場合はアンテナを含むことがある負荷１０８に印加される。
【００２０】
たった３つの並列増幅段１０４ａ〜１０４ｎを示すが、３つ以上又は以下の数の増幅段を用い得ることが当業者にはよく理解されよう。例えば、たった２つの増幅段１０４ａと１０４ｂ又は１０４ａ〜１０４ｎもの多くの増幅段を用いてもよい。
【００２１】
制御回路１０２は直流バイアスを選択的に並列増幅段１０４ａ〜１０４ｎの入力部に印加して、個々の増幅段をオン／オフする。例えば、増幅段１０４ａ〜１０４ｎの各々が最大電力出力が１ＷであるＦＥＴである場合、制御回路１０２は直流バイアスを増幅段１０４ａと１０４ｂに印加するが１０４ｎには印加せず、これによって、負荷１０８から２Ｗという最大出力を得る。同様に、負荷１０８からたった１Ｗという出力電力を得る場合は、制御回路１０２は直流バイアスを増幅段１０４ａだけのゲートに印加するが、他の増幅段１０４ｂ〜１０４ｎが自身のゲートに直流バイアスが印加されないとアクティブ(active)でないことが理解されよう。増幅段１０４ａ〜１０４ｎがＢＪＴデバイスである場合も同様の方式に従うが、直流バイアスはそのそれぞれのベースに印加される。
【００２２】
所望の出力電力に応じて適切な数の増幅段を制御回路１０２によって選択されるが、この所望の出力電力は、無線周波数増幅器１００を用いる無線通信デバイス内の電力制御回路（図示せず）に応じて決定される。極めて好ましい直流効率とこれに起因する長バッテリ寿命を結果としてもたらす今述べたと同様のトポロジが、１９９５年１２月２５日に出願され、本発明の譲受人に譲受され、ここに参照として組み込まれる「効率的な並列段電力増幅器」（ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＰＡＲＡＬＥＬＬ−ＳＴＡＧＥ  ＰＯＷＥＲ  ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ）という題名の米国特許出願番号第０８／５７９，１６９号と、これまた本発明の譲受人に譲受され、これまた参照してここに組み込まれる１９９６年１２月９日に出願された「効率的な並列段電力増幅器」（ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＰＡＲＡＬＬＥＬ−ＳＴＡＧＥ  ＰＯＷＥＲ  ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ）という題名の追加の米国特許出願番号第０８／７６７，１２４号に詳述されている。
【００２３】
無線周波数増幅器１００において、制御回路１０２は追加の機能を提供する。具体的に言うと、制御回路１０２は電源電圧Ｖｃを変化させ、この電源電圧はモード選択信号に応じて増幅段１０４ａ〜１０４ｎの各々に入力される。モード選択信号は、例えば、本発明を用いる二重モードＣＤＭＡ／ＡＭＰＳ無線通信デバイスがＣＤＭＡ動作モードにあるかＡＭＰＳ動作モードにあるかを示す論理信号である。より一般的には、モード選択信号は、増幅器１００が一般的に高効率性モードで動作するか高線形性モードで動作するかを示す。技術上周知なように、トランジスタデバイスの線形特性又は効率特性は、デバイスの最大電流と電源電圧に関連する負荷インピーダンスによって異なる。
【００２４】
増幅器１００が高線形性モードで動作することをモード選択信号が示す場合、制御回路１０２は比較的高い電源電圧Ｖｃ（ｍａｘ）を少なくとも増幅段１０４ａに出力する。トランジスタの飽和特性は一般にその電源電圧に比例するので、Ｖｃ（ｍａｘ）が増幅段１０４ａに印加されている状態での増幅器１００の飽和電圧は比較的高く、これによって、良好な線形特性を示す。ＢＪＴトランジスタベースの増幅段の場合、Ｖｃはコレクタに印加され、ＦＥＴトランジスタベースの増幅段の場合、Ｖｃはドレインに印加される。他の実施形態は共通エミッタ又は共通ソースなどの代替のトポロジを用いる。
【００２５】
図２は、高線形性動作モードにある場合の、増幅器１００に対する電圧の関数としての電流のグラフである。図２は、例えば、増幅段１０４ａだけがオンにバイアスされている場合を表している。曲線２０２ａ〜２０２ｎは、制御回路１０２から出力される様々なゲート−ソース（ＦＥＴ）電圧又はベース−コレクタ（ＢＪＴ）電圧におけるデバイスの電流−電圧特性を表している（図１）。このモードで発生する最大電流はＩ（ｍａｘ）である。負荷ライン２０４は、所与の負荷１０８のインピーダンスとドレイン又はコレクタ電源電圧Ｖｃ（ｍａｘ）のこの構成の場合の電流−電圧関係を表している。図２から分かるように、負荷ライン２０４は、最大対称変動で線形性を持つように最適に選択されており、したがって、クリッピング無しで２Ｖｃ（ｍａｘ）台の入力電圧を取り扱うことができる。この構成の典型的な応用分野はデジタルＣＤＭＡモードで動作する無線通信デバイスである。
【００２６】
逆に、増幅器１００が高効率性モードで動作することをモード選択信号が示す場合、制御回路１０２は比較的低い電源電圧Ｖｃ（ｍａｘ）を少なくとも増幅段１０４ａに出力し、これによって、他の増幅段１０４ｂ〜１０４ｎを同時にスイッチインしながらもその効率を上げる。
【００２７】
この構成を図３に示すが、同図で、増幅器１００のアクティブな周辺部(active device periphery)（すなわち、ＦＥＴの場合はゲート幅、ＢＪＴの場合はベース面積）が、例えば増幅段１０４ａに加えて増幅段１０４ｂをオンにバイアスすることによって増加している。この結果、電流発生容量が増すので、増幅段１０４ａと１０４Ｂが同じサイズである場合、最大電流は図２のそれに対して２倍という新しい値２Ｉ（ｍａｘ）となる。これで、曲線３０２ａ〜３０２ｎは、制御回路１０２によって印加された様々なゲート−ソース電圧（ＦＥＴ）又はベース−エミッタ（ＢＪＴ）電圧に対する増幅段１０４ａと１０４Ｂ双方からの電流の合計に対応する。加えて、電源電圧Ｖｃが所定の分量だけ減少してＶｃ（ｍｉｎ）という値になる。このように、負荷１０８が示す負荷ライン３０４はこの場合、図２に対する高効率性モードを表すが、このモードでは、増幅器１００は電圧制限され、２Ｖｃ（ｍｉｎ）台の入力電圧の飽和特性を示す。これは、制御回路１０２が出力する高い電流容量と低いドレイン電圧又はコレクタ電圧によってアクティブな増幅段１０４ａと１０４ｂが早期飽和するからである。これで分かるように、図３の高効率性モードにおける増幅器１００に対する電流は約２Ｖｃ（ｍｉｎ）を越える場合はゼロとなり、平均消費電力が非常に低くなる。この構成の典型的な応用分野はアナログＡＭＰＳモードで動作する無線通信デバイスである。
【００２８】
従って、これはすなわち、Ｖｃ（ｍａｘ）という所与の電源電圧（図２に対応する）において増幅段１０４ａのデバイス周辺部Ｘの線形性に対して最適であるＲという負荷１０８インピーダンスが与えられた場合、もし増幅段１０４ｂをオンにバイアスすることによってデバイス周辺部をＹに増加させ、電源電圧をＶｃ（ｍｉｎ）（図３に対応する）に下げると、負荷１０８インピーダンスは増幅器１００に対して比較的大きくなり、この結果、高効率動作モードとなる。加えて、待機時電流を所定の分量だけ減少させてさらに高い効率を得るようにしてもよい。
【００２９】
図２の高線形性動作モードにある場合、増幅段１０４ａ〜１０４ｎの内から２つ以上を制御回路１０２によってオンにバイアスされ、さらに、図３の高効率性モードにある場合、増幅段１０４ａ〜１０４ｎの内から３つ以上を制御回路１０２によってオンにバイアスすることに注意すべきである。本発明は一般には、いかなる数の並列増幅段にも応用可能である。加えて、また、高効率性モードにあるときに増幅器１００が引っ張る待機時電流を下げて平均電流を減少させることによってさらに高い効率を得るようにすることが望ましいことにも注意すべきである。本発明を他の応用分野にも最適化するために上記の実施形態に対する様々な変更例が明らかな設計考慮であることが当業者には理解されよう。
【００３０】
ここで図４を参照すると、無線周波数増幅器１００の効率上の利点が容易に理解されよう。図４では、平均負荷電力を平均入力電力の関数としてグラフで示してある。曲線４０２は高線形性モードにあるときの増幅器１００の特性曲線を表している。曲線４０４は高効率性モードにあるときの増幅器１００の特性曲線を表している。曲線４０２上のポインタは、デジタルＣＤＭＡモードにあるときに増幅器１００が動作する領域を示し、曲線４０４上の分離ポインタはアナログＡＭＰＳモードにあるときに増幅器１００が動作する領域を示している。ＣＤＭＡにある場合、増幅器１００はたった約２８ｄＢｍという出力電力を必要とするだけであり、したがって、曲線４０２の線形領域（「膝」の下方）で動作する。しかしながら、ＡＭＰＳモードでは、増幅器１００は約３１．５ｄＢｍという出力電力を必要とし、したがって、曲線４０４の非線形であるがより電力効率的な領域（「膝」の上方）で動作する。図４から分かるように、デバイス周辺部が増し電源電圧が減少した高効率動作モードを表す曲線４０４が曲線４０２より上に位置している。したがって、増幅器１００は、別様に線形である増幅器をその非線形領域に単に駆動する場合に比較してかなりより電力効率的であることが容易に理解されるだろう。
【００３１】
好ましい実施形態に関する前述の説明は当業者に本発明を製造又は利用できるようにするためのものである。本実施形態に対する様々な修正が当業者には明らかであろうし、また、本書に記述する包括的な原理が、発明の才を用いずとも他の実施形態に応用可能である。したがって、本発明はここに示す実施形態に制限されることを意図するものではなく、ここに開示する原理と新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲を与えられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を実現する増幅器のブロック図。
【図２】高線形性モードで動作する場合の本発明を実現する増幅器の電流−電圧特性のグラフ。
【図３】高効率性モードで動作する場合の本発明を実現する増幅器の電流−電圧特性のグラフ。
【図４】本発明を実現する増幅器に対する、平均入力電力の関数としての効率のグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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