(57)【要約】【課題】スイッチング制御時の電圧幅を小さくすることができ、変調電源の最大出力電圧よりも低い耐電圧のスイッチング素子を採用することができる変調電源を提供すること。【解決手段】大電圧高速変調電源１００は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力に接続され、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じてＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧をスイッチング制御するスイッチング部１１４を備える。スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に対して、特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算／非加算制御する電圧シフト機能を備える。スイッチング部１１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上の場合、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算して出力電圧をシフトし、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値より小さい場合はＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を非加算とする。【選択図】図４
2012004822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧源となる線形な広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部に流れる電流により制御される高効率増幅部とを並列動作させる、変調電源であって、
値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する多値ＤＣ電圧源と、
前記多値ＤＣ電圧源から供給された複数のＤＣ電圧を入力ＡＭ信号に応じて離散的に切換出力するＤＣ電圧切換部と、
入力信号を線形に増幅する広帯域増幅部と、
前記広帯域増幅部を流れる動作電流を検出する電流検出部と、
前記広帯域増幅部の動作電流に応じて、前記広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるように前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧をシフトする電圧シフト手段と、
を備える変調電源。
【請求項２】
電圧源となる線形な広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部に流れる電流により制御される高効率増幅部とを並列動作させる、変調電源であって、
値の異なる複数のＤＣ電圧を出力するフローティング構造の多値ＤＣ電圧源と、
前記多値ＤＣ電圧源から供給された複数のＤＣ電圧を入力ＡＭ信号に応じて離散的に切換出力するＤＣ電圧切換部と、
入力信号を線形に増幅する広帯域増幅部と、
前記広帯域増幅部を流れる動作電流を検出する電流検出部と、
前記広帯域増幅部の動作電流に応じて、前記広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるように前記多値ＤＣ電圧源の基準電位をシフトする電圧シフト手段と、
を備える変調電源。
【請求項３】
電圧源となる線形な広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部に流れる電流により制御される高効率増幅部とを並列動作させる、変調電源であって、
値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する多値ＤＣ電圧源と、
前記多値ＤＣ電圧源から供給された複数のＤＣ電圧を入力ＡＭ信号に応じて離散的に切換出力するＤＣ電圧切換部と、
入力信号を線形に増幅する広帯域増幅部と、
前記広帯域増幅部を流れる動作電流を検出する電流検出部と、
前記広帯域増幅部の動作電流に応じて、前記広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるように前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧の電圧ステップを切換える電圧シフト手段と、
を備える変調電源。
【請求項４】
前記電圧シフト手段は、前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧に、所定のＤＣ電圧値を加算／非加算するスイッチング制御を行う、請求項１記載の変調電源。
【請求項５】
前記電圧シフト手段は、前記広帯域増幅部の動作電流が閾値よりも小さい場合、前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧に、前記ＤＣ電圧値を加算しない、かつ前記広帯域増幅部の動作電流が閾値以上の場合、前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧に、前記ＤＣ電圧値を加算する、請求項４記載の変調電源。
【請求項６】
前記電圧シフト手段は、前記多値ＤＣ電圧源の基準電位に、所定のＤＣ電圧値を加算／非加算するスイッチング制御を行う、請求項２記載の変調電源。
【請求項７】
前記電圧シフト手段は、前記広帯域増幅部の動作電流が閾値よりも小さい場合、前記多値ＤＣ電圧源の基準電位をＧＮＤ電位に接続する、請求項６記載の変調電源。
【請求項８】
前記電圧シフト手段は、前記広帯域増幅部の動作電流が閾値以上の場合、前記多値ＤＣ電圧源の基準電位に、前記ＤＣ電圧値を加算する、請求項７記載の変調電源。
【請求項９】
前記電圧シフト手段は、入力信号を基に生成された前記ＤＣ電圧切換部の各スイッチを切換える切換信号と、前記電流検出部からのスイッチ制御信号との論理を取り、前記ＤＣ電圧切換部の各スイッチに出力する論理回路を有する、請求項３記載の変調電源。
【請求項１０】
前記広帯域増幅部の動作電流が閾値よりも小さい場合、前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧は、装置出力電圧よりも低い、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の変調電源。
【請求項１１】
前記広帯域増幅部の動作電流が閾値以上の場合、前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧は、装置出力電圧よりも高い、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の変調電源。
【請求項１２】
前記ＤＣ電圧切換部の出力信号から高周波成分を抑圧するＬＰＦ部を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の変調電源。
【請求項１３】
前記高効率増幅部を経由する信号と、前記広帯域増幅部を経由する信号との遅延時間差を低減する遅延調整部を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の変調電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源変調方式を用いた電力増幅器の変調電源に係り、特に、ＥＴ（Envelope Tracking）方式もしくはＥＥ＆Ｒ（Envelope Elimination and Restoration）方式を用いた送信電力増幅装置を構成する大電力ＲＦ増幅器に対して電源電圧を供給する、高効率な、かつ高速な電圧変化に追従可能な、かつ最大出力電圧が高い、大電力変調電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率増幅技術としてＥＴ方式もしくはＥＥ＆Ｒ方式が注目を浴びており、これを実現するためには出力信号の包絡線変化に出力電圧を追従させることが可能な高速な変調電源が必要である。増幅装置の総合効率を向上するためには、変調電源にも高効率が要求される。
【０００３】
また、携帯電話等無線通信における通信速度の高速化に伴う変調信号の広帯域化により、包絡線変化も高速化しており、変調電源に要求される出力電圧の変化速度も高速化している。
【０００４】
図１は、変調電源を必要とする、ＥＴ方式を用いたＲＦ増幅装置の構成を示す図である。
【０００５】
図１に示すように、ＥＴ方式ＲＦ増幅装置１０は、ＲＦ信号入力端子１１、ＲＦ増幅部１２、ＡＭ信号生成部１３、遅延部１４、変調電源１５、及びＲＦ信号出力端子１６を備える。
【０００６】
以上の構成において、ＥＴ方式ＲＦ増幅装置１０は、ＲＦ信号入力端子１１に入力された、振幅変調されたＲＦ信号をＲＦ増幅部１２で線形増幅してＲＦ信号出力端子１６から出力する。このとき、ＥＴ方式ＲＦ増幅装置１０の電力効率を向上させるために、ＲＦ増幅部１２が常に飽和に近い状態で動作するように、ＲＦ信号の包絡線振幅に応じてＲＦ増幅部１２に供給される電源電圧を変化させる。
【０００７】
ＡＭ信号生成部１３は、ＲＦ信号の包絡線振幅とＲＦ増幅部１２の特性に基づきＲＦ増幅部１２に供給する電源電圧を設定するＡＭ信号を生成する。
【０００８】
遅延部１４の遅延時間は、変調電源１５を経由する信号の遅延時間とＲＦ増幅部１２を経由する信号の遅延時間とが一致するように設定される。
【０００９】
変調電源１５は、ＡＭ信号に基づきＲＦ信号の包絡線振幅に応じて変化する電源電圧をＲＦ増幅部１２に供給する。変調電源１５は、ＲＦ信号の周波数帯域幅の増加に応じて、より高速に出力電圧を変化させることが要求されている。
【００１０】
従来、この種の高速変調電源として、例えば、特許文献１に記載されているような構成がある。
【００１１】
図２は、特許文献１に記載の高速変調電源の構成を示す回路図である。
【００１２】
図２に示すように、高速変調電源２０は、ＡＭ信号入力端子２１、線形増幅部２２、広帯域増幅部２３、電流検出部２４、制御信号生成部２５、高効率増幅部２６、及びＲＦ増幅部電源電圧出力端子２８を備える。
【００１３】
以上の構成において、ＡＭ信号入力端子２１に入力されたＡＭ信号は、ＲＦ増幅部電源電圧出力端子２８からのフィードバックループを備えた線形増幅部２２において適当なレベルの信号に増幅される。
【００１４】
広帯域増幅部２３は、ＡＭ信号の周波数帯域をカバー可能であり、線形増幅部２２において適当なレベルの信号に増幅された信号を更に増幅する。広帯域増幅部２３により増幅された信号は、ＲＦ増幅部電源電圧出力端子２８から出力されて、電源電圧としてＲＦ増幅部（図示略）に供給される。
【００１５】
電流検出部２４は、広帯域増幅部２３を流れる瞬時電流を動作電流値信号に変換する。
【００１６】
制御信号生成部２５は、動作電流値信号を元にスイッチング制御信号を生成する。
【００１７】
高効率増幅部２６は、スイッチング制御信号により、広帯域増幅部の動作電流が閾値よりも大きい場合はＨｉｇｈ電圧を、閾値よりも小さい場合はＬｏｗ電圧を出力するようにＯＮ／ＯＦＦ制御され、内部のインダクタにより、ＯＮ／ＯＦＦ制御により生成されたパルス信号から高周波成分を抑圧して低周波成分のみをＲＦ増幅部電源電圧出力端子２８から出力する。
【００１８】
高速変調電源２０は、入力ＡＭ信号において電力的に大部分を占める低周波成分は効率の良い高効率増幅部２６により増幅されて出力される。一方で、高速変調電源２０における入出力間の線形性は、広帯域増幅部２３により確保できるため、高速に出力電圧を変化させることが可能で比較的効率が良い変調電源を提供することができる。
【００１９】
本構成例では広帯域増幅部２３は、ＡＢ級プッシュプル電圧フォロアで構成されており、高効率増幅部２６はスイッチング制御されるＤＣ／ＤＣ変換器により構成される。
【００２０】
このように、高速変調電源２０は、線形増幅部２２および広帯域増幅部２３に対して入出力間フィードバックを行うことで、出力電圧の精度向上を図っている。これは高速変調電源２０の広帯域化に対応する。また、広帯域増幅部２３の出力電流により高効率増幅部２６を制御する。この場合、電源出力電流は主として高効率増幅部２６から供給することで、高速変調電源２０の高効率化を図ることができる。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特表２００３−５３３１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、このような高速変調電源にあっては、要求される最大出力電圧が高くなってきた場合、以下の課題が生じる。
【００２３】
ＥＴ方式を用いたＲＦ増幅装置において、高速変調電源により電源電圧を供給されるＲＦ増幅部は、効率を改善するために例えばガリウムナイトライド（gallium nitride：ＧａＮ（窒化ガリウム））のように高い電圧で動作可能な素子が使用されるようになっている。
【００２４】
このとき高速変調電源に要求される最大出力電圧も高くなり、これに応じて広帯域増幅部や高効率増幅部に供給される電源電圧も高くなる。
【００２５】
高効率増幅部は、この高い電源電圧を供給された状態で内部スイッチ素子がオン／オフ動作するため、オン／オフ動作時のスルーレートが増加して、オン／オフ動作時に発生するリンギングレベルやスイッチングノイズが大きくなる。もしくはスルーレートを増加させないように高効率増幅部内部の時定数を調整した場合は、オン／オフ動作に要する時間が増大し、高効率増幅部が出力可能な電力の周波数上限が低下し、広帯域増幅部の出力電力が増加する。このため、高速変調電源の効率が低下してしまう。
【００２６】
また、高効率増幅部に使用するＦＥＴといったスイッチ素子も高くなった電源電圧に対応して耐電圧が高いものを選択することになり、これに伴う寄生容量の増大によってオン／オフ動作に要する時間が増加し、その結果高速変調電源の効率が低下してしまう。
【００２７】
本発明の目的は、スイッチング制御時の電圧変化幅を、大電圧高速変調電源の最大出力電圧と比較して小さくすることができ、スイッチング制御に使用するスイッチング素子に関して、変調電源の最大出力電圧よりも低い耐電圧のスイッチング素子を採用することができる変調電源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の変調電源は、電圧源となる線形な広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部に流れる電流により制御される高効率増幅部とを並列動作させる、変調電源であって、値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する多値ＤＣ電圧源と、前記多値ＤＣ電圧源から供給された複数のＤＣ電圧を入力ＡＭ信号に応じて離散的に切換出力するＤＣ電圧切換部と、入力信号を線形に増幅する広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部を流れる動作電流を検出する電流検出部と、前記広帯域増幅部の動作電流に応じて、前記広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるように前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧をシフトする電圧シフト手段と、を備える構成を採る。
【００２９】
本発明の変調電源は、電圧源となる線形な広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部に流れる電流により制御される高効率増幅部とを並列動作させる、変調電源であって、値の異なる複数のＤＣ電圧を出力するフローティング構造の多値ＤＣ電圧源と、前記多値ＤＣ電圧源から供給された複数のＤＣ電圧を入力ＡＭ信号に応じて離散的に切換出力するＤＣ電圧切換部と、入力信号を線形に増幅する広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部を流れる動作電流を検出する電流検出部と、前記広帯域増幅部の動作電流に応じて、前記広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるように前記多値ＤＣ電圧源の基準電位をシフトする電圧シフト手段と、を備える構成を採る。
【００３０】
本発明の変調電源は、電圧源となる線形な広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部に流れる電流により制御される高効率増幅部とを並列動作させる、変調電源であって、値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する多値ＤＣ電圧源と、前記多値ＤＣ電圧源から供給された複数のＤＣ電圧を入力ＡＭ信号に応じて離散的に切換出力するＤＣ電圧切換部と、入力信号を線形に増幅する広帯域増幅部と、前記広帯域増幅部を流れる動作電流を検出する電流検出部と、前記広帯域増幅部の動作電流に応じて、前記広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるように前記ＤＣ電圧切換部の出力電圧の電圧ステップを切換える電圧シフト手段と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、最大出力電圧に対して、高効率増幅部を構成するスイッチング部がオン／オフ制御する電圧幅を、大電圧高速変調電源の最大出力電圧と比較して小さくすることができ、スイッチング部のオン／オフ動作時に生じるリンギングレベルやスイッチングノイズの増大を抑えることができる。
【００３２】
また、スイッチング制御に使用するスイッチング素子として、大電圧高速変調電源の最大出力電圧と比較して低い耐電圧の素子を使用することができ、高効率増幅部が出力可能な周波数上限の低下を抑えることができる。これにより、最大出力電圧が大きく、出力電圧を高速に変化させることが可能な大電圧高速変調電源を高効率で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の変調電源を必要とする、ＥＴ方式を用いたＲＦ増幅装置の構成を示す図
【図２】従来の高速変調電源の構成を示す回路図
【図３】本発明の基本原理を説明する図
【図４】本発明の実施の形態１に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図
【図５】上記実施の形態１に係る大電圧高速変調電源の動作説明図
【図６】本発明の実施の形態２に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図
【図７】本発明の実施の形態３に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図
【図８】本発明の実施の形態４に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図
【図９】上記実施の形態４に係る大電圧高速変調電源の動作説明図
【図１０】本発明の実施の形態５に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
（原理説明）
図３は、本発明の基本原理を説明する図である。図３は、ＤＣ電圧切換部出力（ハイ電圧／ロー電圧）と出力電圧（ＲＦ増幅器電源電圧）を示す波形である。
【００３６】
図３ｂ．に示すように、従来の高速変調電源は、スイッチング部のスイッチング時の電圧変化幅が大きい。このため、スイッチング時に発生するノイズレベルが増大する。
【００３７】
本発明は、広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるように、広帯域増幅部と並列に接続したＤＣ電圧切換部の出力電圧をスイッチング制御（シフト制御）する。ＤＣ電圧切換部の出力電圧は、ＬＰＦ部を介して広帯域増幅部の出力と接続する。広帯域増幅部の動作電流が閾値以上になった場合、ＤＣ電圧切換部の出力電圧を高い電圧にスイッチし、広帯域増幅部の動作電流が閾値以下となった場合はＤＣ電圧切換部の出力電圧を低い電圧にスイッチする。
【００３８】
ＤＣ電圧切換部は、多値ＤＣ電圧源から供給された電圧を高速に切り換えて出力し、かつ広帯域増幅部の動作電流に応じて出力電圧をシフトする機能を有する。
【００３９】
図３ａ．に示すように、図３ｂ．の従来方式よりスイッチング時の電圧変化幅を削減することができる。
【００４０】
本発明の従来方式に対する主要なメリットは以下の通りである。
【００４１】
（１）スイッチング時に発生するリンギングレベルやスイッチングノイズを低減できる。
【００４２】
（２）スイッチングのスルーレートを下げることができる。
【００４３】
（３）耐電圧の小さいスイッチ素子（寄生容量の小さい）を使用することができる。
【００４４】
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図である。本実施の形態は、ＥＴもしくはＥＥ＆Ｒ方式の電源部に用いられる高効率及び広帯域変調電源に適用可能である。
【００４５】
図４に示すように、大電圧高速変調電源１００は、ＡＭ信号入力端子１０１、高効率増幅部１１０、広帯域増幅部１２０、電流検出部１３０、及びＲＦ増幅部電源電圧出力端子１０２を備える。
【００４６】
大電圧高速変調電源１００は、電圧源となる線形広帯域増幅部１２０と、広帯域増幅部１２０に流れる電流により制御される高効率増幅部１１０とが、装置出力に対して並列に接続され、並列動作させる基本構成を採る。
【００４７】
高効率増幅部１１０は、多値ＤＣ電圧源１１１、ＤＣ電圧切換部１１２、ＤＣ電圧切換制御部１１３、スイッチング部１１４、及びＬＰＦ部１１５を備える。
【００４８】
多値ＤＣ電圧源１１１は、値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する。
【００４９】
ＤＣ電圧切換部１１２は、多値ＤＣ電圧源１１１から入力される複数のＤＣ電圧に対して装置入力信号に応じてＤＣ電圧を離散的に切り換え出力する。ＤＣ電圧切換部１１２は、多値ＤＣ電圧源１１１からの複数のＤＣ電圧を高速に切り換え出力する。
【００５０】
ＤＣ電圧切換制御部１１３は、比較器及び基準電位Ｖref１〜Ｖref３を有し、ＡＭ信号入力端子１０１に入力されるＡＭ信号と基準電位Ｖref１〜Ｖref３とを比較器で比較して、ＤＣ電圧切換部１１２の各スイッチを切換える切換信号を生成する。
【００５１】
スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力に接続され、広帯域増幅部１２０の瞬時動作電流（以下適宜、動作電流という）に応じてＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧をスイッチング制御する。スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に対して、特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算／非加算制御する電圧シフト機能を備える。ＤＣ電圧源１１４ａは、スイッチング部１１４においてＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に対して加算する特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を供給する。
【００５２】
上記スイッチング部１１４及びＤＣ電圧源１１４ａは、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じて、広帯域増幅部１２０の動作電流が一定範囲内に収まるようにＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧をシフトする電圧シフト手段を構成する。
【００５３】
スイッチング部１１４の電圧シフト機能は、以下の通りである。
【００５４】
[広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値よりも小さい場合]
スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に、一定の電圧（Ｖｄｃ０）を加算しない非加算状態である。上記非加算状態では、スイッチング部１１４においてＤＣ電圧切換部１１２の出力に対して一定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）が加算されることなく、その瞬間におけるＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧にほぼ等しい電圧が、スイッチング部１１４から出力される。また、この非加算状態では、スイッチング部１１４の出力電圧が、大電圧高速変調電源１００が出力する電圧よりも低くなるようにＤＣ電圧切換部１１２が制御される。
【００５５】
[広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上の場合]
スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に、一定の電圧（Ｖｄｃ０）を加算する加算状態である。上記加算状態では、スイッチング部１１４においてＤＣ電圧切換部１１２の出力に対して一定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）が加算された電圧が、スイッチング部１１４から出力される。また、この加算状態では、スイッチング部１１４の出力電圧が、大電圧高速変調電源１００が出力する電圧よりも高くなるようにＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）が設定される。
【００５６】
ＬＰＦ部１１５は、スイッチング部１１４によるスイッチング制御（オン／オフ制御）で得られた信号から高周波成分を抑圧し、不要成分の少ない出力電圧をＲＦ増幅部電源電圧出力端子１０２に出力する。
【００５７】
広帯域増幅部１２０は、前置増幅部１２１、及び最終段増幅部１２２を備える。広帯域増幅部１２０は、入力信号を線形に増幅する。最終段増幅部１２２は、ＤＣ電圧源１３１から電源電圧Ｖｃｃが供給される。
【００５８】
電流検出部１３０は、広帯域増幅部１２０を流れる動作電流を検出する。具体的には、電流検出部１３０は、広帯域増幅部１２０を構成する最終段増幅部１２２の動作電流を検出抵抗Ｒ及び差動増幅器１３０ａにより検出する。シュミットトリガ回路１３０ｂは検出した動作電流が、所定閾値以上の場合にスイッチ制御信号を出力する。なおシュミットトリガ回路１３０ｂは、スイッチ制御信号のハンチング防止を行う。
【００５９】
このように、大電圧高速変調電源１００は、電圧源として動作する広帯域増幅部１２０と、出力にＬＰＦ部１１５が接続され、かつ入力信号に応じて多値ＤＣ電圧源１１１から供給されたＤＣ電圧を高速に切り換えて出力するＤＣ電圧切換部１１２とが並列に接続された構成において、広帯域増幅部１２０を流れる動作電流を検出する電流検出部１３０と、広帯域増幅部１２０の動作電流が一定範囲内に収まるように、広帯域増幅部１２０と並列に接続したＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧をスイッチング制御するスイッチング部１１４を備える。ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧は、スイッチング部１１４及びＬＰＦ部１１５を介して広帯域増幅部１２０の出力と接続する。スイッチング部１１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上の場合、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算して出力電圧をシフトし、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値より小さい場合はＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を非加算とする。
【００６０】
以下、上述のように構成された大電圧高速変調電源１００の動作について説明する。
【００６１】
大電圧高速変調電源１００に入力されたＡＭ信号は、広帯域増幅部１２０においてＲＦ増幅部に供給する電圧にまで増幅して出力される。
【００６２】
広帯域増幅部１２０に要求される電力利得が大きい場合、広帯域増幅部１２０は前置増幅部１２１及び最終段増幅部１２２により構成することが望ましく、前置増幅部１２１及び最終段増幅部１２２の各々の増幅手段においてフィードバックループを構成することで、大電圧高速変調電源１００の入出力間の線形性を向上させる。そして、フィードバックループを分割することでフィードバックループの遅延時間を低減し、フィードバックループによる広帯域増幅部１２０が対応可能な周波数帯域幅の低下を抑えることができる。
【００６３】
電流検出部１３０は、広帯域増幅部１２０の瞬時動作電流を検出し、スイッチ制御信号を生成する。図４では、電流検出部１３０は、ＤＣ電源１３１から最終段増幅部１２２に供給される動作電流を検出する構成としているが、最終段増幅部１２２の瞬時出力電流を検出する構成としてもよい。
【００６４】
高効率増幅部１１０は、大電圧高速変調電源１００の入出力間において、広帯域増幅部１２０に対して並列に配置される。
【００６５】
高効率増幅部１１０は、値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する多値ＤＣ電圧源１１１と、ＤＣ電圧切換部１１２とを備え、多値ＤＣ電圧源１１１の出力はＤＣ電圧切換部１１２に接続される。多値ＤＣ電圧源１１１は、複数のＤＣ電圧源を直列に接続する構成としてもよい。
【００６６】
ＤＣ電圧切換制御部１１３は、大電圧高速変調電源１００に入力されたＡＭ信号に応じた特定のＤＣ電圧をＤＣ電圧切換部１１２から出力するように、ＤＣ電圧切換部１１２に対する制御を行う。
【００６７】
ＤＣ電圧切換部１１２を構成するスイッチとしては、高速スイッチングの観点からＦＥＴが適している。ＤＣ電圧切換部１１２に対するＤＣ電圧切換制御部１１３の制御として、ＤＣ電圧切換部１１２に入力された複数のＤＣ電圧から排他選択的に特定のＤＣ電圧を出力する構成としてもよい。但し、図４に示すように逆流防止用のダイオードを用いたＤＣ電圧切換部１１２に対して各々のスイッチに対応した閾値電圧に対するＨｉｇｈ／Ｌｏｗにより、各々のスイッチを制御する構成の方が、高速スイッチング及び瞬断防止の観点からより望ましい。
【００６８】
スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力に接続され、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じてＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧をスイッチング制御する。スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に対して、特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算／非加算制御する電圧シフト機能を備える。
【００６９】
広帯域増幅部１２０の瞬時動作電流が閾値よりも大きい状態では、スイッチング部１１４においてＤＣ電圧切換部１１２の出力に対して一定の電圧（Ｖｄｃ０）が加算された電圧が、スイッチング部１１４から出力される。また、広帯域増幅部１２０の瞬時動作電流が閾値よりも小さい状態では、スイッチング部１１４においてＤＣ電圧切換部１１２の出力に対して一定の電圧（Ｖｄｃ０）が加算されることなく、その瞬間におけるＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧にほぼ等しい電圧が、スイッチング部１１４から出力される。
【００７０】
スイッチング部１１４を構成するスイッチはとしては高速スイッチングの観点からＦＥＴが適している。スイッチング部１１４を構成するダイオードの代わりに、ＤＣ電圧源と直列に接続されたスイッチと排他的に動作するスイッチを配置する構成としてもよい。但し、ダイオードの方が高速スイッチング及び瞬断防止の観点からより望ましい。
【００７１】
ＬＰＦ部１１５は、スイッチング部１１４の出力に接続され、スイッチング部１１４のスイッチング動作により発生する高周波ノイズ及びＤＣ電圧切換部１１２のＤＣ電圧切換動作により発生した高周波ノイズ抑圧した信号を、高効率増幅部１１０の出力として出力する。
【００７２】
図５は、大電圧高速変調電源１００の動作説明図である。
【００７３】
図５に示すように、ＶＯＵＴ(ｔ)は、大電圧高速変調電源１００に入力されたＡＭ信号が、広帯域増幅部１２０において線形増幅された、大電圧高速変調電源１００の出力電圧波形である。
【００７４】
ＶＯＦＦ(ｔ)は、スイッチング部１１４において特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）が加算されない状態でのＬＰＦ部１１５への入力電圧波形である。ＶＯＦＦ(ｔ)は、常にＶＯＵＴ(ｔ)よりも小さい値となるようにＤＣ電圧切換制御部１１３により、多値ＤＣ電圧源１１１の出力電圧を離散的に切り換えられた電圧波形である。ＶＯＮ(ｔ)は、スイッチング部１１４によりＶＯＦＦ(ｔ)にＶｄｃ０が加算された電圧波形である。Ｖｄｃ０は、常にＶＯＮ(ｔ)がＶＯＵＴ(ｔ)よりも大きい値となるように設定されている。
【００７５】
ＬＰＦ部１１５に入力される電圧波形は、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じて制御されるスイッチング部１１４により、ＶＯＦＦ(ｔ)とＶＯＮ(ｔ)の間をスイッチング変動する電圧波形となり、この電圧波形に対しＬＰＦ部１１５で高周波成分が抑圧された信号が、高効率増幅部１１０の出力として出力される。
【００７６】
スイッチング部１１４によりスイッチング変動する電圧幅はＶｄｃ０であり、大電圧高速変調電源１００に要求される最大出力電圧よりも小さな値とすることが可能である。
【００７７】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、大電圧高速変調電源１００は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力に接続され、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じてＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧をスイッチング制御するスイッチング部１１４を備える。スイッチング部１１４は、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に対して、特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算／非加算制御する電圧シフト機能を備える。スイッチング部１１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上の場合、ＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算して出力電圧をシフトし、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値より小さい場合はＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧に特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を非加算とする。
【００７８】
スイッチング部１１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じて、広帯域増幅部１２０の動作電流が一定範囲内に収まるようにＤＣ電圧切換部１１２の出力電圧をシフトするので、スイッチング部１１４がスイッチング動作する際の電圧変化幅を小さくすることができ、スイッチング時に発生するノイズを低減することができる。
【００７９】
以上のように構成された大電圧高速変調電源１００では、出力電力の大部分を占める低周波成分は効率の良い高効率増幅部１１０により増幅されて出力され、大電圧高速変調電源１００における入出力間の線形性は広帯域増幅部１２０により確保される。また、従来方式よりもスイッチング動作時に発生するリンギングレベルやスイッチングノイズを低減することができる。さらに、従来方式よりも耐電圧の低いスイッチング素子を選択して寄生容量を低減することができ、高速に出力電圧を変化させることが可能である。
【００８０】
以上により最大出力電圧が大きく、出力電圧を高速に変化させることが可能な大電圧高速変調電源を高効率で実現することができる。
【００８１】
ここで、大電圧高速変調電源１００の出力電圧の精度は広帯域増幅部１２０の特性により確保する。
【００８２】
広帯域増幅部１２０の動作電流が一定範囲内に収まるようにＤＣ電圧切換部１１２をスイッチング制御することで、広帯域増幅部１２０における消費電力を制限し、変調電源の高効率化を実現する。従来例と比較して、スイッチ動作時の電圧変化幅を小さくしてスイッチングノイズを低減することができるとともに、耐電圧の低い（寄生容量が小さい、すなわち高速動作に適している）スイッチ素子が使用可能である。
【００８３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、広帯域増幅部の動作電流が一定範囲内に収まるようにするため、広帯域増幅部の動作電流に応じて、ＤＣ電圧切換部の出力電圧をシフトする例について説明した。
【００８４】
実施の形態２は、多値ＤＣ電圧源及びＤＣ電圧切換部をフローティング構造とし、広帯域増幅部の動作電流に応じて、多値ＤＣ電圧源の基準電位をシフトする例である。
【００８５】
図６は、本発明の実施の形態２に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図である。本実施の形態の説明に当たり、図４と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【００８６】
図６に示すように、大電圧高速変調電源２００は、ＡＭ信号入力端子１０１、高効率増幅部２１０、広帯域増幅部１２０、電流検出部１３０、及びＲＦ増幅部電源電圧出力端子１０２を備える。
【００８７】
高効率増幅部２１０は、多値ＤＣ電圧源２１１、ＤＣ電圧切換部１１２、ＤＣ電圧切換制御部１１３、スイッチング部２１４、及びＬＰＦ部１１５を備える。
【００８８】
多値ＤＣ電圧源２１１は、基準電位に対して値の異なる複数のＤＣ電圧をＤＣ電圧切換部１１２に対して出力する。
【００８９】
スイッチング部２１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上になったとき、フローティング構成の多値ＤＣ電圧源２１１の負極側に、特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を加算／非加算制御する電圧シフト機能を備える。ＤＣ電圧源２１４ａは、スイッチング部２１４において多値ＤＣ電圧源２１１の基準電位をシフトする特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）を供給する。
【００９０】
本発明の実施の形態２に係る大電圧高速変調電源２００の基本的な構成及び動作は、実施の形態１と同様である。
【００９１】
多値ＤＣ電圧源２１１は、負極側がスイッチング部２１４に接続され、スイッチング部２１４により基準電位がシフト電圧（Ｖｄｃ０）又はＧＮＤ電位となるフローティング構造である。
【００９２】
多値ＤＣ電圧源２１１は、基準電位に対して値の異なる複数のＤＣ電圧をＤＣ電圧切換部１１２に対して出力する。多値ＤＣ電圧源２１１の基準電位は、スイッチング部２１４に接続され、広帯域増幅部１２０の瞬時動作電流に基づきスイッチング制御される。なお、多値ＤＣ電圧源２１１は、複数のＤＣ電圧源を直列に接続する構成としてもよい。
【００９３】
広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値よりも大きい状態では、スイッチング部２１４は一定の電圧（Ｖｄｃ０）を出力する。その結果、多値ＤＣ電圧源２１１の各出力に対して一定の電圧が加算され、ＤＣ電圧切換部１１２に対して、一定の電圧が加算されたＤＣ電圧が入力される。
【００９４】
広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値よりも小さい状態では、スイッチング部２１４はほぼＧＮＤ電位を出力し、ＤＣ電圧切換部１３１の各出力に対して電圧が加算されることなく、ＤＣ電圧切換部１１２に対して、一定の電圧が加算されていないＤＣ電圧が入力される。
【００９５】
上記スイッチング部２１４及びＤＣ電圧源２１４ａは、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じて、広帯域増幅部１２０の動作電流が一定範囲内に収まるように多値ＤＣ電圧源２１１の基準電位をシフトする電圧シフト手段を構成する。
【００９６】
大電圧高速変調電源２００の動作は、図５の大電圧高速変調電源１００の動作と同様である。
【００９７】
前記図５に示すように、ＶＯＵＴ(ｔ)は、大電圧高速変調電源２００に入力されたＡＭ信号が、広帯域増幅部１２０において線形増幅された、大電圧高速変調電源２００の出力電圧波形である。
【００９８】
ＶＯＦＦ(ｔ)は、スイッチング部２１４において特定のＤＣ電圧値（Ｖｄｃ０）が加算されない状態でのＬＰＦ部１１５への入力電圧波形である。ＶＯＦＦ(ｔ)は、常にＶＯＵＴ(ｔ)よりも小さい値となるようにＤＣ電圧切換制御部１１３により、多値ＤＣ電圧源２１１の出力電圧を離散的に切り換えられた電圧波形である。ＶＯＮ(ｔ)は、スイッチング部２１４によりＶＯＦＦ(ｔ)にＶｄｃ０が加算された電圧波形である。Ｖｄｃ０は、常にＶＯＮ(ｔ)がＶＯＵＴ(ｔ)よりも大きい値となるように設定されている。
【００９９】
ＬＰＦ部１１５に入力される電圧波形は、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じて制御されるスイッチング部２１４により、ＶＯＦＦ(ｔ)とＶＯＮ(ｔ)の間をスイッチング変動する電圧波形となり、この電圧波形に対しＬＰＦ部１１５で高周波成分が抑圧された信号が、高効率増幅３１０の出力として出力される。
【０１００】
スイッチング部２１４によりスイッチング変動する電圧幅はＶｄｃ０であり、大電圧高速変調電源２００に要求される最大出力電圧よりも小さな値とすることが可能である。
【０１０１】
このように、多値ＤＣ電圧源２１１及びＤＣ電圧切換部１１２をフローティング構造とし、スイッチング部２１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上になった場合、多値ＤＣ電圧源２１１の基準電位に電圧（Ｖｄｃ０）を加算する電圧シフトを行い、広帯域増幅部の動作電流が閾値より小さくなった場合は、多値ＤＣ電圧源２１１の負極をＧＮＤ電位に戻す。
【０１０２】
スイッチング部２１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じて、広帯域増幅部１２０の動作電流が一定範囲内に収まるように多値ＤＣ電圧源２１１の基準電位をシフトするので、ＤＣ電圧切換部１１２がスイッチング動作する際の電圧変化幅を小さくすることができる。
【０１０３】
以上のように構成された大電圧高速変調電源２００では、実施の形態１と同様に、出力電力の大部分を占める低周波成分は効率の良い高効率増幅部２１０により増幅されて出力され、大電圧高速変調電源２００における入出力間の線形性は広帯域増幅部１２０により確保される。また、従来方式よりもスイッチング動作時に発生するリンギングレベルやスイッチングノイズを低減することができる。さらに、従来方式よりも耐電圧の低いスイッチング素子を選択して寄生容量を低減することができ、高速に出力電圧を変化させることが可能である。
【０１０４】
以上により最大出力電圧が大きく、出力電圧を高速に変化させることが可能な大電圧高速変調電源を高効率で実現することができる。
【０１０５】
（実施の形態３）
実施の形態３は、ＤＣ電圧切換部の出力側に、ＬＰＦ部を設置する例である。
【０１０６】
図７は、本発明の実施の形態３に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図である。本実施の形態の説明に当たり、図４と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１０７】
図７に示すように、大電圧高速変調電源３００は、ＡＭ信号入力端子１０１、高効率増幅部３１０、広帯域増幅部１２０、電流検出部１３０、及びＲＦ増幅部電源電圧出力端子１０２を備える。
【０１０８】
高効率増幅部３１０は、多値ＤＣ電圧源１１１、ＤＣ電圧切換部１１２、ＤＣ電圧切換制御部１１３、ＬＰＦ部３１１、スイッチング部１１４、及びＬＰＦ部１１５を備える。
【０１０９】
ＬＰＦ部３１１は、ＤＣ電圧切換部１１２のＤＣ電圧切り換え動作により発生するスイッチングノイズに含まれる高周波成分を抑圧する。
【０１１０】
以上のように構成された大電圧高速変調電源３００では、ＤＣ電圧切換部１１２の出力側に、ＬＰＦ部３１１を設置している。ＬＰＦ部３１１が、リンギングノイズの発生源の直近でノイズの高周波成分を抑圧するため放射ノイズを低減することができる。
【０１１１】
また、リンギングノイズの影響により、スイッチング部１１４内部の電位とＧＮＤ電位との電圧差が増大することを防ぐことができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態では、ＤＣ電圧切換部１１２の出力とスイッチング部１１４との間にＬＰＦ部３１１を配置しているが、図６の大電圧高速変調電源２００に適用する場合は、多値ＤＣ電圧源２１１とスイッチング部２１４の間にＬＰＦ部３１１を配置する構成を採ればよい。
【０１１３】
（実施の形態４）
実施の形態１では、広帯域増幅部の動作電流に応じて、ＤＣ電圧切換部の出力電圧をシフトし、実施の形態２では、フローティング構造の多値ＤＣ電圧源の基準電位をシフトしている。この電圧シフト機能は、電流検出部のスイッチ制御信号を受けてスイッチング部が行っている。
【０１１４】
実施の形態４は、ＤＣ電圧切換部の出力電圧を１ステップ高い電圧に切り換える例である。このため、スイッチング部は不要となる。
【０１１５】
図８は、本発明の実施の形態４に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図である。本実施の形態の説明に当たり、図４と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１１６】
図８に示すように、大電圧高速変調電源４００は、ＡＭ信号入力端子１０１、高効率増幅部４１０、広帯域増幅部１２０、電流検出部１３０、及びＲＦ増幅部電源電圧出力端子１０２を備える。
【０１１７】
高効率増幅部４１０は、多値ＤＣ電圧源４１１、ＤＣ電圧切換部４１２、ＤＣ電圧切換制御部４１３、論理回路４１４、及びＬＰＦ部１１５を備える。
【０１１８】
多値ＤＣ電圧源４１１は、値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する。
【０１１９】
ＤＣ電圧切換部４１２は、多値ＤＣ電圧源４１１から入力される複数のＤＣ電圧に対して装置入力信号に応じてＤＣ電圧を離散的に切り換え出力する。ＤＣ電圧切換部４１２は、多値ＤＣ電圧源４１１からの複数のＤＣ電圧を高速に切り換え出力する。
【０１２０】
ＤＣ電圧切換部４１２は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値よりも小さい場合は入力ＡＭ信号により設定されたＤＣ電圧を離散的に切り換え出力し、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上になった場合は入力ＡＭ信号により設定されたＤＣ電圧切換部４１２の出力ＤＣ電圧を１ステップ高いＤＣ電圧に切り換え出力する。
【０１２１】
ＤＣ電圧切換制御部４１３は、比較器及び基準電位Ｖref１〜Ｖref３を有し、ＡＭ信号入力端子１０１に入力されるＡＭ信号と基準電位Ｖref１〜Ｖref３とを比較器で比較して、ＤＣ電圧切換部４１２の各スイッチを切換える切換信号を生成する。
【０１２２】
論理回路４１４は、ＤＣ電圧切換制御部４１３内で生成された各切換信号と電流検出部１３０からのスイッチ制御信号の論理を取り、ＤＣ電圧切換部４１２の各スイッチに出力する。論理回路４１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上になったとき、入力ＡＭ信号から決定したＤＣ電圧よりも１ステップ高いＤＣ電圧をＤＣ電圧切換部４１２が出力するように、論理を構成する。
【０１２３】
論理回路４１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じて、広帯域増幅部１２０の動作電流が一定範囲内に収まるようにＤＣ電圧切換部４１２の出力電圧の電圧ステップを切換える電圧シフト手段を構成する。
【０１２４】
以下、上述のように構成された大電圧高速変調電源４００の動作について説明する。
【０１２５】
高効率増幅部４１０は、値の異なる複数のＤＣ電圧を出力する多値ＤＣ電圧源４１１を備え、多値ＤＣ電圧源４１１の出力はＤＣ電圧切換部４１２に接続される。ＤＣ電圧切換制御部４１３は、大電圧高速変調電源４００に入力されたＡＭ信号、及び広帯域増幅部１２０の動作電流により決定される、特定のＤＣ電圧が離散的にＤＣ電圧切換部４１２から出力されるように、ＤＣ電圧切換部４１２に対する制御を行う。
【０１２６】
広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値よりも小さい場合、ＡＭ信号を線形増幅した広帯域増幅部１２０の出力電圧よりも、ＤＣ電圧切換部４１２から出力されるＤＣ電圧が低くなるように、ＤＣ電圧切換制御部４１３の制御が行われる。
【０１２７】
広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値よりも大きくなった場合、それまでＤＣ電圧切換部４１２が出力していたＤＣ電圧よりも１ステップ高いＤＣ電圧が、ＤＣ電圧切換部４１２から出力されるように、ＤＣ電圧切換制御部４１３の制御が行われる。図８では、論理回路４１４が、ＤＣ電圧切換制御部４１３内で生成された各切換信号と電流検出部１３０からのスイッチ制御信号の論理を取り、ＤＣ電圧切換部４１２の各スイッチに出力する。論理回路４１４は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上になったとき、入力信号から決定したＤＣ電圧よりも１ステップ高いＤＣ電圧をＤＣ電圧切換部４１２が出力するように、論理を構成する。
【０１２８】
ＤＣ電圧切換部４１２は、広帯域増幅部１２０の動作電流が閾値以上になった場合に入力ＡＭ信号により設定されたＤＣ電圧切換部４１２の出力ＤＣ電圧を１ステップ高いＤＣ電圧に切り換え、多値ＤＣ電圧源４１１から入力される複数のＤＣ電圧を離散的に切り換え出力する。
【０１２９】
このため、本実施の形態は、実施の形態１乃至３で使用したスイッチング部を省略することが可能となる。
【０１３０】
図９は、大電圧高速変調電源４００の動作説明図である。
【０１３１】
ＶＯＵＴ(ｔ)は、大電圧高速変調電源に入力されたＡＭ信号が、広帯域増幅部１２０において線形増幅された、大電圧高速変調電源４００の出力電圧波形である。
【０１３２】
ＶＬ(ｔ)は、広帯域増幅部の瞬時動作電流が閾値よりも小さい状態における、ＤＣ電圧切換部４１２の出力電圧であり、常にＶＯＵＴ(ｔ)よりも小さい値となるようにＤＣ電圧切換制御部４１３により多値ＤＣ電圧源４１１のいずれかの出力ＤＣ電圧が離散的に切り換え出力された電圧波形である。
【０１３３】
ＶＨ(ｔ)は、ＶＬ(ｔ)に対して多値ＤＣ電圧源４１１において１ステップ高いＤＣ電圧が離散的に出力された電圧波形である。ＶＨ(ｔ)は、常にＶＯＵＴ(ｔ)以上の電圧値となるようにＤＣ電圧切換制御部４１３のＤＣ電圧切り換え条件が設定されている。
【０１３４】
ＬＰＦ部１１５に入力される電圧波形は、広帯域増幅部１２０の動作電流に応じてスイッチング制御され、ＶＬ(ｔ)とＶＨ(ｔ)の間をスイッチング変動する電圧波形となり、この電圧波形に対しＬＰＦ部１１５で高周波成分が抑圧された信号が、高効率増幅部４１０の出力として出力される。
【０１３５】
広帯域増幅部１２０の動作電流に応じてスイッチング制御した際のスイッチング変動する電圧幅は、多値ＤＣ電圧源４１１の各ＤＣ電圧出力間の電圧ステップに設定され、大電圧高速変調電源４００に要求される最大出力電圧よりも小さな値とすることが可能である。
【０１３６】
以上のように構成された大電圧高速変調電源４００では、実施の形態１乃至３と同様に、出力電力の大部分を占める低周波成分は効率の良い高効率増幅部４１０により増幅されて出力され、大電圧高速変調電源４００における入出力間の線形性は広帯域増幅部１２０により確保される。また、従来方式よりもスイッチング動作時に発生するリンギングレベルやスイッチングノイズを低減することができる。さらに、従来方式よりも耐電圧の低いスイッチング素子を選択して寄生容量を低減することができ、高速に出力電圧を変化させることが可能である。
【０１３７】
以上により最大出力電圧が大きく、出力電圧を高速に変化させることが可能な大電圧高速変調電源を高効率で実現することができる。
【０１３８】
また、本実施の形態では、通常構成のＤＣ電圧切換部４１２の制御に対して、論理回路４１４を追加することで実現可能である。また、多値ＤＣ電圧源４１１の電圧ステップの設定により、変調電源の出力電圧によってスイッチング時の電圧変化幅を変えることが可能である。
【０１３９】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る大電圧高速変調電源の構成を示す回路図である。本実施の形態の説明に当たり、図４と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１４０】
図１０に示すように、大電圧高速変調電源５００は、ＡＭ信号入力端子１０１、高効率増幅部１１０、広帯域増幅部１２０、電流検出部１３０、遅延調整部５１０、及びＲＦ増幅部電源電圧出力端子１０２を備える。
【０１４１】
遅延調整部５１０は、大電圧高速変調電源５００において、広帯域増幅部１２０を通過する信号の遅延時間と、高効率増幅部１１０を通過する信号の遅延時間との差が小さくなるように用いられる。遅延部５１１は、入出力間に適当な遅延時間を与える。図１０では、広帯域増幅部１２０の入力に遅延部５１１を配置しているが目的に対して適切な位置に配置される。
【０１４２】
例えば、広帯域増幅部１２０の遅延が高効率増幅部１１０の遅延よりも大きい場合は、遅延部５１１は高効率増幅部１１０の入力に配置する。また、広帯域増幅部１２０の遅延、及び高効率増幅部１１０の遅延のばらつきを吸収するために、広帯域増幅部１２０の入力及び高効率増幅部１１０の入力に対して、遅延部５１１を配置する構成としてもよい。
【０１４３】
各増幅部の入力に配置される遅延手段は、その増幅部がカバーする周波数帯域において一定の遅延時間を確保できれば、その役目を果たすことが可能である。高効率増幅部１１０の入力に配置される遅延手段は、広帯域増幅部１２０の入力に配置される遅延手段よりも、一定の遅延時間を示す周波数の上限が低くても問題ない。
【０１４４】
このように、大電圧高速変調電源５００は、遅延調整部５１０を備えているので、広帯域増幅部１２０を通過する信号の遅延時間と、高効率増幅部１１０を通過する信号の遅延との誤差により、広帯域増幅部１２０の出力電力が増加して、大電圧高速変調電源５００の消費電力が増加し、電力効率が劣化することを抑えることができる。
【０１４５】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１４６】
例えば、実施の形態２では、ＤＣ電圧切換部の出力電圧を基準電位とするフローティング構造のＤＣ電圧源であればよく、その種類・個数・接続方法はどのようなものでもよい。実施の形態４では、論理回路の論理は任意で構わない。
【０１４７】
また、上記各実施の形態では、大電圧高速変調電源という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、大電圧変調電源、高速変調電源、大電力ＲＦ増幅器等であってもよい。
【０１４８】
さらに、上記変調電源を構成する各回路部、例えばスイッチの種類・段数、ＤＣ電圧切換制御部の種類などは前述した実施の形態に限られない。当然のことながら、本変調電源に、各種補償用の回路を付加してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明に係る変調電源は、広帯域増幅部と高効率増幅部とが並列に配置され、高効率増幅部は広帯域増幅部の瞬時動作電流によりスイッチング制御され、スイッチング制御による電圧変化幅を最大出力電圧に対して低減可能であるため、最大出力電圧が大きく、かつ高速に出力電圧を変化させる、ＥＴ方式を用いた大電力無線送信装置の変調電源として有用である。
【符号の説明】
【０１５０】
１００，２００，３００，４００，５００  大電圧高速変調電源
１０１  ＡＭ信号入力端子
１０２  ＲＦ増幅部電源電圧出力端子
１１０，２１０，３１０，４１０  高効率増幅部
１１１，４１１  多値ＤＣ電圧源
１１２，４１２  ＤＣ電圧切換部
１１３，４１３  ＤＣ電圧切換制御部
１１４，２１４  スイッチング部
１１４ａ，１３１，２１４ａ  ＤＣ電圧源
１１５，３１１  ＬＰＦ部
１２０  広帯域増幅部
１２１  前置増幅部
１２２  最終段増幅部
１３０  電流検出部
４１４  論理回路
５１０  遅延調整部
５１１  遅延部
【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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