(57)【要約】【課題】特にピーク増幅器の故障が発生した場合、ＩＭＤとＰＡＲの劣化を補いながら継続稼働ができるようにしたドハティ増幅器を提供する。【解決手段】キャリア増幅器３およびピーク増幅器６の各ゲート側に電圧変化から故障を検出する故障検出回路９，１０と、故障検出回路９がキャリア増幅器３の故障を検出したとき停止部で装置の稼働を停止して二次災害の発生を防止し、故障検出回路１０がピーク増幅器６の故障を検出したとき最大出力調整部で故障前よりも最大出力を下げて、ＩＭＤおよびＰＡＲをほぼスペックに合わせて稼働を継続する。【選択図】図１
2012049879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を分配器で分配した一方の信号をキャリア増幅器で増幅し、前記分配器で分配された他方の信号をピーク増幅器で増幅し、これらの両信号を合成器で合成して出力するドハティ増幅器において、前記キャリア増幅器および前記ピーク増幅器の各ゲート側に電圧変化から故障を検出する故障検出回路と、前記故障検出回路がキャリア増幅器の故障を検出したとき稼働を停止する停止部と、前記故障検出回路が前記ピーク増幅器の故障を検出したとき故障前よりも最大出力を下げて稼働を継続する最大出力調整部とを設けた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、ドハティ増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、入力の大きさによってピーク増幅器とキャリア増幅器のインピーダンスを変化させて飽和出力を損なうことなく高効率を実現したドハティ増幅器が実用化されている（例えば、特許文献１を参照）。このドハティ増幅器によれば、高入力時は、ピーク増幅器の出力側インピーダンスはＲｏ（飽和マッチ）となり、同時に、キャリア増幅器の出力側インピーダンスもＲｏとなり、飽和出力を損なうことがない。一方、増幅器の低入力時は、Ｃ級バイアスされているピーク増幅器は停止状態となり、この影響を受けて、キャリア増幅器の出力インピーダンスは２Ｒｏ(効率マッチ）になる。またピーク増幅器の出力インピーダンスは合成器側から見てＯＰＥＮになるように線路長が調整されているので、キャリア増幅器の出力はピーク増幅器側に回り込むことなく全てドハティ増幅器の出力側に出力される。このようにしてキャリア増幅器は効率マッチで動作し、その出力は合成器で損なわれないので高効率が実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のドハティ増幅器では、キャリア増幅器またはピーク増幅器が故障した場合について考慮されていなかった。つまり、キャリア増幅器が故障した場合、残ったピーク増幅器はＣ級でバイアスされているため、基本的に出力することはできないので、この状態で稼働を続けると、他の箇所に破損が広がるなど二次災害が起きることが懸念される。一方、ピーク増幅器が故障した場合、残ったキャリア増幅器のみで出力することは可能であるが、破損前と比較して性能が低下しており、ＩＭＤとＰＡＲ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｒａｔｉｏ）は大きく劣化しており、このままでの継続稼働は難しい。
【０００５】
本発明の目的は、特にピーク増幅器の故障が発生した場合、ＩＭＤとＰＡＲの劣化を補いながら継続稼働ができるようにしたドハティ増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、入力信号を分配器で分配した一方の信号をキャリア増幅器で増幅し、前記分配器で分配された他方の信号をピーク増幅器で増幅し、これらの両信号を合成器で合成して出力するドハティ増幅器において、前記キャリア増幅器および前記ピーク増幅器の各ゲート側に電圧変化から故障を検出する故障検出回路と、前記故障検出回路がキャリア増幅器の故障を検出したとき稼働を停止する停止部と、前記故障検出回路が前記ピーク増幅器の故障を検出したとき故障前よりも最大出力を下げて稼働を継続する最大出力調整部とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のドハティ増幅器によれば、故障検出回路でキャリア増幅器の故障を検出したときは装置の稼働を停止させて二次災害の発生を防止することができが、故障検出回路でピーク増幅器の故障を検出したときは、故障前の最大出力よりも下げた最大出力とすることによって、ＩＭＤおよびＰＡＲをほぼスペックに合わせて装置の稼働を継続させることができるようになり、装置の信頼性を一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態によるドハティ増幅器の概略構成図である。
【図２】図１に示したドハティ増幅器の最大出力を下げる最大出力調整部の一例を示すブロック構成図である。
【図３】図１に示したドハティ増幅器の故障検出時における処理動作を示すフローチャートである。
【図４】あるドハティ増幅器のＩＭＤ特性図である。
【図５】あるドハティ増幅器のＰＡＲ特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態によるドハティ増幅装置を示す概略構成図である。
入力端子１から入った信号ＲｏΩは、分配器２で分配され、分配された一方の信号は、キャリア増幅器３で増幅されて出力され、λ／４変成器４でインピーダンス変換される。また、分配器２で分配されたもう一方の信号は、移相器５でキャリア増幅器３の増幅信号とピーク増幅器６の増幅信号が合成される合成点において同相となるように位相が調整されピーク増幅器６で増幅されて出力される。λ／４変成器４からの出力とピーク増幅器６との出力は合成点において合成され、このとき合成された信号は、出力負荷に整合するためλ／４変成器７でインピーダンス変換され、出力端子８から出力する。また、キャリア増幅器３およびピーク増幅器６の各ゲート側にはそれぞれ電圧変化から故障を検出する故障検出回路９，１０を設けている。
【００１１】
上述したドハティ増幅装置では、キャリア増幅器３の増幅素子がＡＢ級にバイアスされ、ピーク増幅器６の増幅素子がＣ級にバイアスされており、主として作用するキャリア増幅器３が飽和しても、それ以上のレベルの部分を補助的な増幅器であるピーク増幅器６で増幅し、これらの両増幅器の信号を合成して出力することができる。高入力時では、ピーク増幅器６およびキャリア増幅器３は共にＲｏ（飽和マッチ）になっているので、飽和出力を損なうことはない。また、低出力時では、ピーク増幅器６が停止するのでキャリア増幅器３の出力インピーダンスは２Ｒｏ（効率マッチ）になっており、ピーク増幅器６の出力インピーダンスはＯＰＥＮに見えるためキャリア増幅器３側に回り込むことなく全て出力ポートに出力される。
【００１２】
ところで、増幅器の増幅素子ＦＥＴが破損した場合、ゲート側がショートすることが多く、そのため増幅素子ＦＥＴにかかるゲート電圧は０Ｖとなる。そこで故障検出回路９，１０はオペアンプ１１を使用してキャリア増幅器３およびピーク増幅器６のゲート電圧を常時検出し、ゲート電圧が０Ｖとなったときに制御装置１２へ信号を取り込んで増幅器が破損したと判断するようにしている。この故障検出回路９，１０では、オペアンプ１１を使用してゲート電圧を検出しているが、この構成に限らず電圧変化を検出できる回路を用いたその他の故障検出回路を使用することができる。
【００１３】
次に、故障検出回路９，１０および制御装置１２による故障検出時の処理動作について、図３に示したフローチャートを用いて説明する。
先ず、装置起動後に、ステップＳ１で故障検出回路９，１０を用いてドハティ増幅器のゲート電圧の監視を開始する。ここでキャリア増幅器３が破損した場合、故障検出回路１０はステップＳ２でキャリア増幅器３のゲート電圧が０Ｖとなったことを検出し、この検出信号を制御装置１２に通知する。この場合、残ったピーク増幅器６はＣ級でバイアスされているため、入力があってもピーク増幅器６のみで出力することは基本的に不可能であるから、制御装置１２はステップＳ３で二次災害を防ぐために装置の稼働を停止する。
【００１４】
しかしながら、キャリア増幅器３は健全であるにも拘わらずピーク増幅器６が故障した場合、故障検出回路９はステップＳ４でピーク増幅器６のゲート電圧が０Ｖとなったことを検出し、この検出信号を制御装置１２に通知する。この場合、健全なキャリア増幅器３のみでも出力することが可能であるが、ピーク増幅器６の分だけ飽和出力が低下しているため、破損前と比較してＩＭＤとＰＡＲが劣化しており、出力が高い場合に増幅装置の特性を満足することができない。
【００１５】
つまり、図４および図５に示すＩＭＤ特性図およびＰＡＲ特性図のようにＩＭＤとＰＡＲが変化してしまう。図４はＩＭＤ特性図であり、装置の規格を満足するのに必要なＩＭＤスペック１３と、ドハティ増幅器としての特性曲線１４と、ピーク増幅器６が破損してキャリア増幅器３だけで稼働させたときの特性曲線１５とを比較して示している。この図４から分かるように装置の規格を満足するのに必要なＩＭＤスペック１３に対して、ドハティ増幅器として稼働させたときの特性曲線１４は約４７ｄＢｍまで満足しているが、キャリア増幅器３のみで稼働させた場合の特性曲線１５は、約４４ｄＢｍまでしか満足していない。
【００１６】
また図５はＰＡＲ特性図であり、装置の規格を満足するのに必要なＰＡＲスペック１６と、ドハティ増幅器としての特性曲線１７と、ピーク増幅器６が破損してキャリア増幅器３だけで稼働させたときの特性曲線１８とを比較して示している。この図５から分かるように装置の規格を満足するのに必要なＰＡＲスペック１６に対して、ドハティ増幅器として稼働させたときの特性曲線１７は約４７ｄＢｍまで満足しているが、キャリア増幅器３のみで稼働させた場合の特性曲線１８は、約４４ｄＢｍまでしか満足していない。
【００１７】
従って、これら両特性図から分かるように、例示した装置ではピーク増幅器６が破損した場合でも最大出力を４７ｄＢｍから４４ｄＢｍに下げるならば、ＩＭＤおよびＰＡＲをほぼスペックに合わせた特性に満足させて、稼働を継続することが可能となる。
【００１８】
このように図１に示したピーク増幅器６が破損した場合でも、図３に示したステップＳ５で装置の最大出力を下げて稼働を継続させることで装置のスペックを満足することができる。その後、ステップＳ６で装置の最大出力を下げた後のキャリア増幅器３のゲート電圧の監視と、ステップＳ７でキャリア増幅器３が故障しているかどうかの判定とを継続する。キャリア増幅器３が健全である場合は、ステップＳ６でキャリア増幅器３のゲート電圧監視を継続する。一方、ステップＳ７でキャリア増幅器３の故障を検出した場合、ステップＳ３で装置の稼働を停止する。
【００１９】
上述した説明から分かるように、図１に示した制御装置１２は、故障検出回路９でキャリア増幅器３の故障を検出したときに装置の稼働を停止させる停止部と、故障検出回路１０でピーク増幅器６の故障を検出したときに増幅装置の最大出力を予め設定したり演算したりして算出した値に下げる最大出力調整部とを付加して構成すればよい。
【００２０】
次に、上述の最大出力調整部の一例について説明する。
図２は、増幅装置の概略構成を示すブロック構成図である。この増幅装置は、カプラ１９とドハティ増幅器２１間に接続した電子アッテネータ２２を有し、カプラ１９で分離した信号レベルを検波する検波回路２０からの信号を制御装置１２に取り込み、この制御装置１２で電子アッテネータ２２を制御することによって装置の利得を調整可能に構成している。
【００２１】
この増幅装置における通常時、その装置の利得はＢ（ｄＢ）、スペックを満足できる最大出力はＡ（ｄＢｍ）、最大入力はＡ−Ｂ（ｄＢｍ）となっているとする。ここでピーク増幅器６が故障し、故障前の最大出力Ａ（ｄＢｍ）からＣ（ｄＢ）だけ下げて新たな最大出力Ａ−Ｃ（ｄＢｍ）とする必要がある場合、このときの入力が最大入力Ａ−Ｂ−Ｃ（ｄＢｍ）を超えずに調整可能であれば、新たな最大入力をＡ−Ｂ−Ｃ（ｄＢｍ）とすると、装置の利得はＢ（ｄＢ）であり、新たな最大出力Ａ−Ｃ（ｄＢｍ）となる。
【００２２】
しかしながら、ピーク増幅器６が故障し、故障前の最大出力Ａ（ｄＢｍ）からＣ（ｄＢ）だけ下げて新たな最大出力Ａ−Ｃ（ｄＢｍ）とする必要がある場合、このときの入力が最大入力Ａ−Ｂ−Ｃ（ｄＢｍ）を超えてしまうときは、制御装置１２により電子アッテネータ２２を制御し、入力の超過分Ｄ（ｄＢ）を考慮して装置の利得をＢ−Ｄ（ｄＢ）に下げる。これによって、装置の新たな利得をＢ−Ｄ（ｄＢ）とし、新たな最大出力をＡ−Ｃ（ｄＢｍ）とすることができる。
【００２３】
以上説明したドハティ増幅器によれば、キャリア増幅器３およびピーク増幅器６の各ゲート側電圧から故障を検出する故障検出回路９，１０を設け、故障検出回路９でキャリア増幅器３の故障を検出したときは停止部で装置の稼働を停止させるが、故障検出回路１０でピーク増幅器６の故障を検出したときは、最大出力調整部で故障前の出力（ｄＢｍ）を予め設定した分だけ下げるようにしているため、キャリア増幅器３の故障時には装置の稼働停止によって二次災害の発生を防止し、一方、ピーク増幅器６の故障時には最大出力を抑えることによってＩＭＤおよびＰＡＲをほぼスペックに合わせることができので、装置の稼働を継続させることができ、装置の信頼性を一層向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、図１に示した構成のドハティ増幅器に限らず、他の構成のものにも適用することができる。また、ピーク増幅器６の故障時に最大出力を低下させる最大出力調整部も図２の構成に限らず採用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  入力端子
２  分配器
３  キャリア増幅器
４  λ／４変成器
５  λ／４移相器
６  ピーク増幅器
７  λ／４変成器
８  出力端子
９  故障検出回路
１０  故障検出回路
１１  オペアンプ
１２  制御装置
１３  ＩＭＤスペック
１４  特性曲線
１５  特性曲線
１６  ＰＡＲスペック
１７  特性曲線
１８  特性曲線
１９  カプラ
２０  検波回路
２１  ドハティ増幅器
２２  電子アッテネータ
【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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