(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルスのパルス列を提供するＲＦ源であり、各パルスが固定の振幅と継続時間を有するＲＦ源、
第１のＤＣ電圧源、
オンのときにＤＣ電流が負荷を第１の方向に流れるように前記第１のＤＣ電圧源を前記負荷に接続する第１のトランジスタスイッチと、オンのときにＤＣ電流が前記負荷を第２の方向に流れるように前記第１のＤＣ電圧源を前記負荷に接続する第２のトランジスタスイッチとを有するブリッジ回路、
イネーブルされたときに、前記ＲＦパルスの周波数に依存する周波数で前記第１及び第２のトランジスタスイッチをオン及びオフに駆動するために前記ＲＦパルスを送るスイッチドライバであり、前記第１のＤＣ電圧源からの電流が前記負荷を前記第１及び第２の方向に交互に流れるようにするスイッチドライバ、
を有するＲＦ電力増幅器システムであって：
ターンオン信号を供給し、且つ前記トランジスタスイッチに前記ＲＦパルスを送るように前記スイッチドライバをイネーブルするために、選択的に前記ターンオン信号を前記スイッチドライバに与えるドライバ制御回路を有し、
前記スイッチドライバは、それぞれ前記第１及び第２のトランジスタスイッチに接続された第１及び第２の論理ゲートを含み、
前記第１の論理ゲートと前記第１のトランジスタスイッチとの間に挿入された第１の誘導性操作回路、及び前記第２の論理ゲートと前記第２のトランジスタスイッチとの間に挿入された第２の誘導性操作回路を有し、
前記スイッチドライバと前記第１のトランジスタスイッチとの間に挿入された第１のドライバ増幅器を有し、
前記スイッチドライバと前記第２のトランジスタスイッチとの間に挿入された第２のドライバ増幅器を有し、
前記第１及び第２のドライバ増幅器にＤＣ駆動電圧を供給するＤＣ対ＤＣ電源であり、
第２のＤＣ電圧源、
１次巻線と複数の２次巻線とを有する変圧器、
オンしたときに前記１次巻線を前記第２のＤＣ電圧源に接続するためのスイッチングトランジスタ、及び
前記２次巻線でのＤＣ電源のリップル電圧が前記ＲＦパルスの周波数と等しいリップル周波数を有するように、前記ＲＦパルスの周波数に同期して前記スイッチングトランジスタをオン及びオフする制御回路、
を有するＤＣ対ＤＣ電源を有する、
ことを特徴とするＲＦ電力増幅器システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の誘導性操作回路の各々は、共に並列接続された抵抗とインダクタとを有し、前記第１及び第２のトランジスタスイッチの各々は、ゲート電極を有するＭＯＳＦＥＴトランジスタであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１及び第２の誘導性操作回路の各々は、前記第１及び第２の論理ゲートの対応する一方と前記ゲート電極間との間に挿入され、前記第１及び第２の誘導性操作回路の各々は、前記ＭＯＳＦＥＴトランジスタの前記ゲート電極とソース電極との間に接続されたスナバ回路を有する請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記スナバ回路は、共に直列接続されたキャパシタと第２の抵抗とを有する第１の回路と、共に直列接続されたダイオードと第３の抵抗とを有する第２の回路とを有し、前記第１及び第２の回路は共に並列接続されていることを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記第１及び第２のトランジスタスイッチが前記ＲＦ周期の開始と前記ＲＦ周期の終了に同期してオン及びオフされるように、論理回路が増幅器ターンオン制御信号及び前記ＲＦパルスに応答して前記スイッチドライバをイネーブルすることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
各々が前記第１及び第２のトランジスタスイッチ各々のゲート電極とソース電極との間に接続された複数のスナバ回路を有し、
前記複数のスナバ回路の各々は、
共に直列接続されたキャパシタと第２の抵抗とを有する第１の回路と、
共に直列接続されたダイオードと第３の抵抗とを有する第２の回路であり、前記第１の回路と並列接続された第２の回路、
を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記ドライバ制御回路は、前記第１及び第２のトランジスタスイッチが前記ＲＦ周期の開始と前記ＲＦ周期の終了に同期してオン及びオフされるように、増幅器ターンオン制御信号及び前記ＲＦパルスに応答して前記スイッチドライバをイネーブルする論理回路を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＭラジオ放送に関し、特に、誘導性操作を採用する駆動回路と共にＡＭラジオ放送で採用されている形式のＲＦ電力増幅器システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許番号４，５８０，１１１及び４，９４９，０５０の明細書には、ＡＭラジオ放送に使用するための振幅変調器が開示され、そして、その変調器は振幅変調を生成するためにディジタル的に、複数のＲＦ増幅器を選択的にオン及びオフすることにより振幅変調された信号を発生する。各々のＲＦ増幅器は複数のスイッチングトランジスタを有し、各々のトランジスタはＭＯＳＦＥＴの形式であり、ブリッジ回路に接続されている。このブリッジ回路は、出力結合器に出力信号を供給する。各々のＭＯＳＦＥＴトランジスタは、正しい時間に適切なＭＯＳＦＥＴトランジスタをオンすることができる適切に位相が与えられたＲＦ周波数信号により駆動されるゲートを有する。
【０００３】
ＲＦ増幅器ＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタを駆動するための駆動システムは、各ＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタを駆動するための２次巻線を有する。これは、各ＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタに対する駆動の低インピーダンス源を提供する。これは、ＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタへ、正しいアウトオブフェーズ駆動をも提供する。このように、ブリッジ配置は上方のＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタと下方のＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタを有する。ＭＯＳＦＥＴトランジスタへの正確なアウトオブフェーズ駆動は、ソース電圧に対する適切なゲート電圧を供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ディジタルラジオの実施から、スイッチングトランジスタの直接駆動動作が望まれている。そのような回路は米国特許番号５，６１２，６４７の明細書に開示されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各パルスが固定の振幅と継続時間を有しかつ、固定周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルスのトレイン（パルス列）を提供するＲＦ源と、ＤＣ電圧源と、オンのときに第１の方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにするために前記ＤＣ電圧源を負荷を渡って接続する第1のトランジスタスイッチとオンのときに第２の方向にＤＣ電流がその負荷を流れるようにするために前記ＤＣ電圧源をその負荷を渡って接続する第２のトランジスタスイッチとを有するブリッジ回路と、イネーブルされたときに前記ＲＦパルスの周波数に依存する周波数で前記第１と第２のトランジスタスイッチをオンとオフに駆動するために前記ＲＦパルスを送りかつ前記ＤＣ電圧源からの電流が前記負荷を通して前記第１と第２の方向に交互に流れるようにするスイッチドライバとを有するＲＦ電力増幅器システムであって、ターンオン信号を供給しかつ、前記トランジスタスイッチに前記ＲＦパルスを送るために前記スイッチドライバをイネーブルするために、選択的にそれらを前記スイッチドライバに与えるドライバ制御回路を有し、前記スイッチドライバは、それぞれが前記第１と第２のトランジスタスイッチに接続された第１と第２の論理ゲートを含み、かつ、第１と第２の誘導性操作回路が前記第１の論理ゲートと前記第１のトランジスタスイッチ及び前記第２の論理ゲートと前記第２のトランジスタスイッチの間にそれぞれ挿入されたことを特徴とするＲＦ電力増幅器システムを有する。
【０００６】
誘導性操作駆動回路が、各々のＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタのゲート回路に配置される。これは、高スイッチング周波数を可能とし、そして、更に加えて、上述のＳｗａｎｓｏｎの特許内で開示されるような変圧器を含む増幅器で採用されている回路周波数を同調する必要を、ＲＦドライブから除去する。
【０００７】
本発明の他の特徴は、各ＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタのゲート回路内にＭＯＳＦＥＴバッファ増幅器を採用し、かつ、バッファ増幅器の電源はＤＣ対ＤＣ変換器を有する、バッファ増幅器のＤＣ電源のリップル電圧が、増幅器キャリア周波数と等しいＤＣリップル電圧を有するように、採用されているキャリア周波数と同期して動作する直接駆動ＲＦ電力増幅器システムに向けられている。リップル周波数がキャリア周波数にロックされているので、これは、相互変調積を最小化する。
【０００８】
本発明の他の特徴は、増幅器のターンオンとターンオフがＲＦ周期の開始と終了のそれぞれに対応する様に、同期的に増幅器を制御する回路である。そのような同期動作は、ＭＯＳＦＥＴの損害を最小化する。スイッチングが同期していない場合には、トランジスタの高いｄｖ／ｄｔ２次降伏のために、ＭＯＳＦＥＴは損害を受け得る。
【０００９】
本発明は、各パルスが固定の振幅と継続時間を有しかつ、固定周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルスのトレインを提供するＲＦ源を採用するＲＦ電力増幅器システムの供給を意図している。ブリッジ回路は、オンのときに第1の方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにするためにＤＣ電圧源を負荷を渡って接続する第1のトランジスタスイッチと、オンのときに第２の方向にＤＣ電流がその負荷を流れるようにするためにＤＣ電圧源をその負荷を渡って接続する第２のトランジスタスイッチとを有する。スイッチドライバは、イネーブルされたときにＲＦパルスの周波数に依存する周波数で第１と第２のトランジスタスイッチをオン及びオフに駆動するためにＲＦパルスを送りかつ、ＤＣ電圧源からの電流が負荷を通して第１と第２の方向に交互に流れるように動作する。ドライバ制御回路は、ターンオン信号を供給しかつ、トランジスタスイッチにＲＦパルスを送るためにスイッチドライバをイネーブルするために、選択的にそれらをスイッチドライバに与える。
【００１０】
本発明に従って、それぞれが第１と第２のトランジスタスイッチに接続されたスイッチドライバは第１と第２の論理ゲートを有する。第１と第２の誘導性操作回路が、それぞれ、第１の論理ゲートと第１のトランジスタスイッチ及び、第２の論理ゲートと第２のトランジスタスイッチの間に挿入される。
【００１１】
本発明の更に制限された特徴に従って、ドライバ制御回路は、第１と第２のトランジスタスイッチがＲＦ周期の開始とＲＦ周期の終了に同期してオン及びオフされるように、増幅器ターンオン制御信号とＲＦパルスに応答してスイッチドライバをイネーブルする論理回路を有する。
【００１２】
本発明の他の特徴に従って、ドライバ増幅器は、ブリッジ回路内でスイッチドライバと各々のトランジスタスイッチ間に挿入され、各々のドライバ増幅器にＤＣ駆動電圧を供給するためのＤＣ対ＤＣ電源が設けられ、電源は第２のＤＣ電圧源を有し、変圧器は１次巻き線と、オンしたときに前記１次巻線を前記第２のＤＣ電圧源に接続するための第１のスイッチングトランジスタを有する複数の２次巻線を有する。スイッチングトランジスタは、２次巻線でのＤＣ電源のリップル電圧がＲＦパルスの周波数と等しいリップル周波数を有するように、ＲＦパルスの周波数に同期してオン及びオフされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を、図を参照して以下に説明する。
【００１４】
図１を参照すると、振幅変調器１０は、オーディオ信号源であろう入力ソース１２からの入力信号を受信するように示される。変調器１０は、ソース１２からの入力信号の振幅の関数として振幅変調された、ＲＦキャリア信号を発生する。振幅変調されたキャリア信号は、ＲＦ送信アンテナの形式をとりうる負荷１４に接続された出力線に供給される。この出力線はインダクタ１３とキャパシタ１５を有する、出力ネットワーク１１を有する。ディジタイザ１６は、複数のディジタル制御信号Ｄ１からＤＮを供給する。制御信号はバイナリ１又は、バイナリ０レベルを有する２値信号である。バイナリ１又は、バイナリ０レベルを有する信号の数は、入力信号の瞬時値に依存する。
【００１５】
各々の出力制御信号Ｄ１からＤＮは、ＮのＲＦ電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮへ供給される。制御信号は関連する電力増幅器をオンか又はオフのいずれかにする。このように、制御信号がバイナリ０レベルを有する場合には、その関連する増幅器は不活性化され、そして、その出力に信号が供給されない。しかし、制御信号がバイナリ１レベルを有する場合には、その関連する増幅器は活性化され、そして、増幅器されたキャリア信号が出力に供給される。各電力増幅器は、単一の共通のＲＦソース２０に接続された入力を有する。ＲＦソース２０は、ＲＦキャリア信号の単一のソースとして働き、そのＲＦキャリア信号は、各増幅器ＰＡ１−ＰＡＮが同様な振幅と位相及び周波数の信号を受信する様に、ＲＦ分割器２２により供給される。キャリア信号は、制御信号Ｄ１−ＤＮに従って振幅変調されそして、振幅変調されたキャリア信号は同様の出力と位相である。これらの信号は複数の変圧器Ｔ１，Ｔ２，．．．，ＴＮにより構成される、結合回路２４に供給される。２次巻線は、独立信号ソースとして動作し、それにより、種々の変圧器から供給される信号は、結合された信号を供給するために互いに加算的に結合し、結合された信号は負荷１４へ供給される。この結合された信号は、ＲＦソース２０から供給されるＲＦ信号と同じ周波数を有するが、しかし、結合された信号の振幅は入力ソース１２より供給される入力信号に従って変調される。
【００１６】
ＲＦソース２０は、６０から１６００ｋＨｚのオーダーの周波数を有するＲＦ発振器２１を含む。この発振器はＲＦドライバ２３へ信号を供給し、その出力は、電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮへ供給される。ＲＦドライバは、変調が起こる電力増幅器に信号が供給される前に、発振器２１から得られるＲＦ信号を電力増幅する。ＲＦドライバ２３は、幾つかの増幅器段階を含み、そして、電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮと同様に構成される。
【００１７】
図２は図１の電力増幅器ＰＡ１の１つの形式を示し、他の電力増幅器ＰＡ２−ＰＡＮも同様である。図示された電力増幅器は、２５０ボルトのオーダのＤＣ電源電圧Ｂ＋を渡ってブリッジ配置内に共に接続された４つのＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７２，７４及び、７６を有する。関連する変圧器Ｔ１の１次巻線４４は、ブリッジ接続Ｊ１とＪ２を渡って接続されている。
【００１８】
半導体増幅器要素は、金属酸化物フィールド効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、通常はゲート、ドレイン、及びソースとして識別される３つの電極を有する。１次電流経路を表すＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７２のドレイン−ソース経路は、ＤＣ電源に渡って直列に接続されており、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７４と７６のドレイン−ソース電流経路も同様である。対応する結合器変圧器Ｔ１の１次巻線４４はＤＣ阻止キャパシタ７８に共通接続Ｊ１とＪ２を渡ってＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７２と７４、７６間に接続されている。
【００１９】
トランジスタ７０，７２，７４及び、７６は、１次巻線４４の２つの側をＤＣ電圧源又はグランドのいずれかに接続するスイッチとして実効的に動作する。これらのトランジスタの適切な動作により、変圧器巻線４４をＤＣ電源を渡っていずれかの方向へ接続することができる。
【００２０】
図２を参照すると、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７２，７４及び、７６はそのゲート電極に与えられる信号により制御される。全ての４つのトランジスタに対するゲート信号は個々の２次変圧器巻線から得られる。この変圧器は、１次巻線８２と４つの２次巻線８４，８６，８８及び、９０が巻きつけられたトロイダルフェライトコアを有する。変圧器の巻線比は１：１であり、それにより、１次に現れるのと同じ信号が、４つの２次巻線に接続された各回路に与えられる。
【００２１】
各々の４つの２次巻線は、ＭＯＳＦＥＴ７０−７６のうちの関連する１つのゲートとソース電極間に接続される。２次側８４は、ＭＯＳＦＥＴ７０のゲートと接続Ｊ１の間に直接的に接続され、一方２次側８８は、ＭＯＳＦＥＴ７４のゲートと接続Ｊ２の間に同様に直接的に接続される。２次巻線８６と９０は同様にＭＯＳＦＥＴ７２と７６のゲートとソース電極間に接続される。
【００２２】
トロイダル変圧器の１次巻線８２は、ＲＦソース２０の出力に接続され、電力増幅器に正弦波のＲＦ駆動電圧を供給する。ゲートに与えられているＲＦ信号がその正の半周期のときに各ＭＯＳＦＥＴは”オン”し、与えられている信号がその負の半周期のときに各ＭＯＳＦＥＴは”オフ”する。それゆえ、ＭＯＳＦＥＴは、与えられたＲＦゲート信号の周波数と位相で周期的にオンとオフをする。２次巻線８４と９０は、同様な方向にＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７６を渡って接続され、それにより、これらのトランジスタのゲートに現れる信号は互いに同じ位相である。それゆえ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７６は同時にオンとオフをする。一方、巻線８６と８８は、巻線８４と９０の接続方向とは逆方向にＭＯＳＦＥＴトランジスタ７２と７４を渡って接続される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７６のゲートに与えられる信号は、それゆえ、トランジスタ７２と７４のゲートに与えられる信号に関して１８０°位相が異なっている。従ってトランジスタ７０と７６が”オン”の時には、逆にトランジスタ７２と７４は”オフ”である。
【００２３】
上述の説明から、各ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲートに関連する２次巻線を有する各々のＰＡ１−ＰＡＮは変圧器を要することがわかる。図２に示す様に、２次巻線８４，８６，８８及び、９０は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタスイッチのゲート電極に、正弦波ＲＦ駆動信号を供給する。駆動電圧は、トランジスタ７０と７６が”オン”の時には、逆にトランジスタ７２と７４は”オフ”であるように適切な位相を有することが要求される。これらのＲＦ信号の適切な位相に更に加えて、ＲＦドライバ２３（図１参照）は、増幅の幾つかの段階を含む。これらの段階の各々は増幅器、チューナ回路及び、結合回路内で損失である。
【００２４】
前述に加えて、図２のブリッジ増幅器は、バッファ増幅器１００とキャパシタ１０２とインダクタ１０４を有する同調回路を採用する。駆動信号は同調され、そして、遷移中に緩やかな立ち上り及び立下り時間を有する正弦波駆動信号を形成する。そのような増幅器は狭帯域を有し、そして、各動作周波数に同調することを要する。また、図２に示される駆動法は、信号は２値レベルであるのでより高いドライブパワーを要し、そして、駆動信号は、正と負のレベル間で変化する、ＡＣ信号である。そのような正弦波駆動信号は、緩やかなｄｖ／ｄｔとる。正弦波駆動信号を使用することからの緩やかなｄｖ／ｄｔによりスイッチング損失が増加するために、そのようなＲＦドライブをオンとオフに高スイッチングレートで切り替えるのは難しい。このように、各オン−オフ遷移中に、ＲＦ駆動同調回路は、動的な負荷変動により同調が外れ、これは、送信器の出力に望ましくない位相変調が起こりうる。
【００２５】
本発明の１つのアプリケーションは、図３の回路により示され、図１と同様な回路を採用し、そして、従って、同様な参照記号は同様な構成要素を示す。しかし、この実施例では、ＲＦ発振器２０’は、固定の周波数のＲＦ周期を示し、かつ各正のパルスは固定の大きさでありかつ固定の幅である矩形波のＲＦパルスのトレイン（パルス列）よりなるＲＦ信号を供給する。ＲＦパルスは、ワンショット回路２００を含むワンショット回路の組みに供給され、インバータ２０２により第２のワンショット回路２０４へ供給される。これらは、ブリッジ位相Ａ又はブリッジ位相Ｂ矩形波信号又はパルスを電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮへ供給し、ブリッジ位相Ａ又はブリッジ位相Ｂ信号は、図９に示す様にパルス間のデッドタイムＤＴを有し互いに位相が１８０°異なる。
【００２６】
図３の各電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮは、図４で更に詳細に示した電力増幅器ＰＡ１の形式である。図４では、４つのＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７２，７４及び７６が、図２に示されるのと同様に示され、トランジスタ７０と７４のドレインはＢ＋電圧源に接続されている。図４に示す回路で直接駆動が得られ、それにより論理レベル信号のみが採用されかつバイポーラ信号は採用されない。
【００２７】
種々のＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７２，７４及び、７６の駆動回路の各々は、バッファ増幅器として働くＭＯＳＦＥＴ駆動増幅器を有し、そして、これらは、バッファ増幅器２１０，２１２，２１４及び、２１６を有する。各々は同期分離ＲＦ駆動電源（ＳＩＰＳ）２２０から電源が与えられている。この電源はＤＣ対ＤＣ電源であり、かつＭＯＳＦＥＴバッファ増幅器を動作するために低電圧出力を供給し、そして、ＤＣ電源は、（図３のＲＦ発振器２０’の出力からのような）そのリップルがキャリア周波数Ｆｃと同じ周波数のリップルであるリップル電圧を示す。図４の電源２２０は、図５に更に詳細に示され以下に説明する。
【００２８】
図５では、周波数Ｆｃで入力信号が（図３）のワンショット回路２０４の出力から得られ、そして、インバータ２２２により反転され、矩形波パルストレインが２分周回路２２４に供給されＱと
【００２９】
【外１】
0004350912.tif 000002
出力を有するフリップフロップを構成する。これらの出力は、位相が１８０°ずれており、そして、各々は周波数Ｆｃ／２を有する。２分周回路２２４のＱ出力から得られたパルスは、ワンショット回路２２６へ供給され、
【００３０】
【外２】
0004350912.tif 000003
出力から得られたパルスは、ワンショット回路２２８へ供給される。ワンショット回路から得られた出力パルスは、互いに１８０°位相がずれており、そして、それぞれが、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２３０と２３２へ与えられる。ワンショット回路２２６と２２８はから得られたパルスは、トランジスタ２３０と２３２が同時にオンしないことを保証するデッドバンドも設けられる。これらのトランジスタは、各々が、複数の２次巻線２４２，２４４及び、２４６を有する変圧器Ｔ１０の１次巻線２４０と直列に接続される。トランジスタ２３０がオンのときには、巻線２４０の上端がＤＣ電源Ｖ１へ接続され、一方、トランジスタ２３２がオンのときは巻線２４０の上端がグランドへ接続される。示されている様に、各２次巻線は、関連するＭＯＳＦＥＴバッファ増幅器にＤＣ電源を供給するために、全波ダイオードブリッジが設けられている。２次巻線２４４からの整流されたＤＣ電圧は、バッファ増幅器２１０を介して与えられ、一方、２次巻線２４６を介して、増幅器２１４を及び、介して与えられる。増幅器はグランドに対してフローティングしている。巻線２４２に渡って接続された全波ダイオードブリッジは、グランドに対して基準とされ、従って、この全波ダイオードブリッジの上端から得られた単一出力は、増幅器２１２と２１６へ供給される。これは、送信器のキャリア周波数の半分（Ｆｃ／２）で動作するハーフブリッジスイッチング電源である。２次巻線２４２、２４４及び、２４６の全波ダイオードブリッジ回路の各々から得られたＤＣリップル電圧は、増幅器のキャリア周波数（Ｆｃ）と等しいリップル周波数を示し、それゆえ、相互変調積は生成されない。電源が異なる周波数で動作するときには、増幅器キャリア周波数とスイッチング電源周波数の間のミキシングにより望ましくない相互変調積となろう。図４に示す様に、誘導性操作駆動（ＩＳＤ）回路が各バッファ増幅器と関連するＭＯＳＦＥＴトランジスタ間に設けられる。このように、誘導性操作駆動回路２５０、２５２，２５４及び、２５６は、それぞれ、トランジスタ７０，７２，７４及び、７６のゲート駆動回路に配置される。これらの回路の各々は、図６に示される誘導性操作駆動回路２５０の形式をとり、以下に説明する。
【００３１】
典型的なＭＯＳＦＥＴは、２Ｖｄｃでターンオンを開始し、そして、４Ｖｄｃで完全にオンする。ターンオフのしきい値は逆方向に、４Ｖｄｃでターンオフを開始しそして、２Ｖｄｃで完全にオフする。
【００３２】
クラスＤ増幅器として最も良い効率を達成するために、高速ターンオフが必須である。一方、各ターンオン周期でＭＯＳＦＥＴを流れる電流はゼロでありそして、これゆえ電力消費しないために、ターンオンの傾斜はそれほど重要ではない。ターンオフ中に、電流はまだブリッジ増幅器を流れ、立下り時間が緩やかな場合には、電流の中断は電力消費を起こし、そして、全体的に低効率となる。
【００３３】
入力駆動信号”ｘ”は図８に波形２６０で示される様に理想的な矩形波である。ＭＯＳＦＥＴの入力キャパシタンスとＭＯＳＦＥＴドライバの出力インピーダンスは信号の立ち上り及び立下り傾斜を制限する。
【００３４】
回路の駆動機能を説明するために、図６の従来技術の回路２５１を参照する。ＭＯＳＦＥＴドライバの出力インピーダンスはＲｏであり、ＭＯＳＦＥＴ７０の入力ゲートキャパシタンスは、図６に示す様にＣｉｓｓである。標準駆動回路は、２要素回路がＲｏとＣｉｓｓで構成されるとして単純化でき、過渡応答波形２６２は図８に示され、ｌｏｇ関数の特性を有する。立ち上り時間は、比較的高速であるが、しかし、立下り時間は裾を引く傾斜で比較的緩やかであり、４Ｖから２Ｖへのスイッチオフ期間中はＭＯＳＦＥＴの電流はゼロではないので、ＭＯＳＦＥＴの電力消費を増加する。
一方、構成要素Ｌ１，Ｒ１，ＣＲ１，Ｒ３を有するＩＳＤ回路２５０（図７）は、図８に示す波形２６４からわかる様に、線形の立ち上り及び立下り時間を有する台形の駆動信号を有する。入力駆動信号”ｘ”がローからハイになるにつれてＭＯＳＦＥＴのゲートで電圧が遅延し、エネルギーが直列インダクタＬ１に蓄積される。ゲート電圧波形は、インダクタから戻るエネルギーによりオーバーシュートする。過渡応答は、ターンオフ状態でも同様である。
【００３５】
正しいインダクタＬ１値は、立ち上り及び立下り時間が試験（最も大きいｄｖ／ｄｔ）されるときに、過渡スイッチング損失を最小化することである。立ち上りと立下り時間の線形傾斜を保証するために過減衰過渡特性を提供するために、ある程度のオーバーシュートとアンダーシュートが必要である。負のアンダーシュートがＣＲ１のダイオードドロップ電圧よりも大きい場合には、ＣＲ１とＲ３を含むスナバ回路のみが活性化される。２つの構成要素はオーバーシュート状態では導通している。
【００３６】
そのよう高速な立下り時間では、ＭＯＳＦＥＴの消費は最小化され、そして、これゆえ、最大の出力効率が達成され、このブリッジ増幅器がディジタルラジオ動作で使用するために適する非常に高周波数で動作することを可能とする。この誘導性駆動回路を使用して、ＭＯＳＦＥＴのゲートキャパシタンスと結合する直列インダクタにより形成される発振を防ぐために、キャパシタＣ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＣＲ１及び、抵抗Ｒ３を有するダイオードスナバ回路が付加される。この操作駆動は、キャパシタ１０２と１０４（図２）を有するＲＦ駆動同調回路の削除を可能とする。
【００３７】
スイッチドライバ配置は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７６が組みとしてブリッジ位相Ｂパルスによりオンされ、そして、オフされそして、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７２と７４が組みとしてブリッジ位相Ａパルスによりオンされるように、ＭＯＳＦＥＴトランジスタを駆動するために、ブリッジ位相Ｂパルス又は、ブリッジ位相Ａパルスを送るために設けられる。位相Ｂパルスは、Ｄ型フリップフロップ３０２のＱ出力からイネーブルされたときに、論理スイッチドライバＡＮＤゲート３００により送られる。ＡＮＤゲート３００により送られた位相Ｂパルスは、パルス変圧器に与えられる。パルス変圧器３０４の出力は、ダイオード３０６により整流され、そして、バッファ増幅器２１０によりバッファされる。
【００３８】
同様に、ＡＮＤゲート３１０の形式をとるスイッチドライバ論理ゲートは、フリップフロップ３０２によりイネーブルされたときに、ブリッジ位相Ａパルスをパルス変圧器３１２とダイオード３１４によりトランジスタ７４のゲートへ送り、そして、バッファ増幅器２１４によりバッファされる。
【００３９】
トランジスタ７０がオンされるときにはいつでも、位相Ｂパルスも、ＯＲゲート３２０により、バッファ増幅器２１６と誘導性操作駆動回路２５６によりトランジスタ７６をオンするために送られる。同様に、トランジスタ７４がオンされるときはいつでも、位相ＡパルスはＯＲゲート３３０とバッファ増幅器２１２と誘導性操作駆動回路２５２により、トランジスタ７２をオンするためにトランジスタ７２のゲート電極へ送られる。
【００４０】
図４に示す電力増幅器の動作を示すタイミング図を提供する、図９の波形を参照する。ディジタイザ１６のＤ１出力から得られるモジュールターンオン信号は、図４のフリップフロップ３０２のクロックＣＬＫ入力へ供給される。このフリップフロップは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７４を駆動するためにブリッジＢ位相パルスとブリッジＡ位相パルスを送るために、ＡＮＤゲート３００と３１０をイネーブルするために、ターンオン信号又はイネーブル信号を供給するためのドライバ制御回路として働く。図９に示す様に、ブリッジ位相Ｂ信号の立下りエッジにより、フリップフロップ３０２のＱ出力は立ち上げられ、バイナリ”１”信号を供給すし、これは、ＡＮＤゲート３００と３０１をイネーブルするイネーブル信号として働く。フリップフロップ３０２を同期して増幅器を制御ことに使用することは、増幅器のターンオンとターンオフがＲＦ周期の開始と終了で起こることを保証する。図９の、波形４００，４０２，４０４，４０６，４０８及び４１０は、２つの完全なクロック周期に渡る増幅器の完全な動作のタイミング図を示す。増幅器出力は、Ｑ及び、
【００４１】
【外３】
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出力に同期する。これは、信頼性ある動作を維持するのに重要な要素である。スイッチングタイミングが同期していない場合には、ＭＯＳＦＥＴへの損害が発生する可能性があり、かつトランジスタの高いｄｖ／ｄｔ２次降伏を起こす。
【００４２】
パルス変圧器３０４と３１２は、分離された駆動信号（ブリッジ位相Ａとブリッジ位相Ｂパルス）を、フローティングＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７４へ供給する。パルス変圧器Ｔ１とＴ２の２次からの整流されたＲＦ駆動信号は、増幅器された出力信号を生成するためにフローティングトランジスタをオンとオフに切り替えるために、ＭＯＳＦＥＴドライバ２１０と２１４によりバッファされる。
【００４３】
各パルスが固定の振幅と継続時間を有する、固定の周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルスのトレインを提供するＲＦソースを有するＲＦ電力増幅器システムが提示される。ブリッジ回路は、オンのときに第１の方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにするためにＤＣ電圧源を負荷を渡って接続する第１のトランジスタスイッチと、オンのときに第２の方向にＤＣ電流がその負荷を流れるようにするためにＤＣ電圧源をその負荷を渡って接続する第２のトランジスタスイッチとを有する。スイッチドライバは、イネーブルされたときに、ＲＦパルスの周波数に依存する周波数で第１と第２のトランジスタスイッチをオン及びオフに駆動するためにかつ、ＤＣ電圧源からの電流が負荷を通して第１と第２の方向に交互に流れるようにＲＦパルス送る。ドライバ制御回路は、ターンオン信号を供給しかつ、トランジスタスイッチにＲＦパルスを送るためにスイッチドライバをイネーブルするために、選択的にそれらをスイッチドライバに与える。スイッチドライバは、それぞれが第１と第２のトランジスタスイッチに接続された第１と第２の論理ゲートを有する。第１と第２の誘導性操作回路はそれぞれが、第１の論理ゲートと第１のトランジスタスイッチ間及び第２の論理ゲートと第２のトランジスタスイッチ間に挿入される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、スイッチングトランジスタの直接駆動動作が可能な誘導性操作を有するＲＦ電力増幅器システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用できる１つのアプリケーションの従来技術の概略を示す図である。
【図２】図１で採用されている１つの電力増幅器の従来技術の概略回路を示す図である。
【図３】本発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図４】本発明の好適な実施例に従った回路を含む電力増幅器の概略ブロック図である。
【図５】改良された電源の概略ブロック図である。
【図６】従来技術のＭＯＳＦＥＴ駆動回路の概略ブロック図である。
【図７】誘導性操作駆動回路の概略回路を示す図である。
【図８】誘導性操作を採用するＲＦドライブ波形を示す時間に関する電圧振幅を示す図である。
【図９】時間に関する振幅として示されている波形で、増幅器のタイミング図を示す複数の波形を示す図である。
【符号の説明】
１０  変調器
１１  出力ネットワーク
１２  入力ソース
１３  インダクタ
１４  負荷
１５  キャパシタ
１６  ディジタイザ
２０  ＲＦソース
２１  ＲＦ発振器
２２  ＲＦ分割器
２３  ＲＦドライバ
２４  結合回路
４４  １次巻線
７０，７２，７４、７６  ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
８２  １次巻線
８４，８６，８８、９０  ２次巻線
１００  バッファ増幅器
１０２  キャパシタ
１０４  インダクタ
２００  ワンショット回路
２０２  インバータ
２０４  ワンショット回路
２１０，２１２，２１４，２１６  バッファ増幅器
２２０  同期分離ＲＦ駆動電源
２２２  インバータ
２２４  分周回路
２２６  ワンショット回路
２２８  ワンショット回路
２３０  トランジスタ
２３２  トランジスタ
２４０  １次巻線
２４２  巻線
２４４  ２次巻線
２４６  ２次巻線
２５０、２５２，２５４、２５６  誘導性操作駆動回路
３００  ＡＮＤゲート
３０２  Ｄ型フリップフロップ
３０４  パルス変圧器
３０６  ダイオード
３１０  ＡＮＤゲート
３１２  パルス変圧器
３１４  バッファ増幅器
３２０  ＯＲゲート
３３０  ＯＲゲート
【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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