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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Doherty-Mikrowellenverstärker (im folgenden als Doherty-Verstärker bezeichnet)
und ein zugehöriges
Signalverarbeitungsverfahren.
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Ein
Doherty-Verstärker
ist als Verstärker
mit hoher Effizienz gut bekannt. Der Doherty-Verstärker ist
mit einem Hauptverstärker,
um eine lineare Verstärkung
durchzuführen,
und mit einem Spitzenverstärker,
um Störungen
der Linearität
des Hauptverstärkers
im Gebiet einer hohen Ausgabe auszugleichen, ausgestattet. Da der
Doherty-Verstärker
eine große
Ausgabe bei niedriger Leistung erzielen kann, wurde er im Hochfrequenzgebiet,
wie etwa bei Mikrowellen, verwendet (s. hierzu beispielsweise R.
J. McMorrow, D.M. Voton und P.R. Malonney "The Doherty microwave amplifier", 1994, IEEE MTTS
Digest, TH3-E, 1994).
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1 ist ein exemplarisches
Blockdiagramm, das einen derzeitigen Doherty-Verstärker zeigt.
Der Doherty-Verstärker
in 1 hat einen Hauptverstärker 100,
einen Spitzenverstärker 200, eine
Ausgangslast 300, einen Verteiler 400 und einen Vorlastkontroller
oder Biaskontroller 500. Der Verteiler 400 verteilt
ein Signal, das dem Doherty-Verstärker eingegeben wird, auf den
Hauptverstärker 100 und
den Spitzenverstärker 200.
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2 ist eine exemplarische
Ansicht, die eine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik des Doherty-Verstärkers aus 1 zeigt. 2 zeigt eine Betriebslinie ML der Eingabe
zur Ausgabe des Hauptverstärkers 100 und
eine Betriebslinie PL der Eingabe zur Ausgabe des Spitzenverstärkers 200.
Der Spitzenverstärker 200 beginnt
mit seiner Ausgabe von einem S- Punkt,
bei dem die Sättigung
der Ausgabe des Hauptverstärkers 100 beginnt.
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Der
Vorlastkontroller 500 überprüft einen Eingangssignalpegel
des Doherty-Verstärkers,
um eine Vorlaststeuerungsspannung an den Spitzenverstärker 200 ausgegeben,
wenn der Eingangssignalpegel einen Eingangspegel an dem Punkt S übersteigt.
Der Spitzenverstärker 200 gleicht
die Verschlechterung der Ausgabe des Hauptverstärkers 100 aus, um
ein verstärktes
Signal an der Ausgangslast 300 auszugeben. Im Ergebnis,
wie es mit der gepunkteten Linie in 2 gezeigt
ist, wird ein lineares Ausgangssignal aus der Kombination der Ausgabe des
Hauptverstärkers 100 an
der Ausgangslast 300 erhältlich (s. hierzu beispielsweise
die japanische Patentanmeldung KPKAI Veröffentlichtungsnr. 2004-173231,
(achte Seite, 2)).
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Jedoch
ist bei der Konfiguration aus 1 der
Eingangspegel an dem Punkt S, von dem der Spitzenverstärker 200 seinen Betrieb beginnt, ein
im Voraus festgelegter Pegel. Daher machen es die Änderungen
des Eingangspegels, von dem die Verstärkungen des Hauptverstärkers 100 und
des Spitzenverstärkers 200 und
die Sättigung
des Hauptverstärkers 100 bei
der Temperatur beginnen, dem bestehenden Verstärker unmöglich, genau einen linearen Ausgleich
durchzuführen.
Ein bestehender Doherty-Verstärker
kann nicht genau den linearen Ausgleich durchführen, der ebenfalls von der
individuellen Differenz im Hauptverstärker 100 abhängt.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
bekannte Doherty-Verstärker überwacht seinen
Eingangssignalpegel und regelt eine Spannung eines Vorlastsignals
zur Steuerung einer Ausgabe von einem Spitzenverstärker. Daher
verursacht eine Änderung
der Temperatur oder individuelle Unterschiede im Doherty-Verstärker das
Problem, dass eine genaue Linearität nicht erhalten werden kann.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verstärker für eine hohe Frequenz mit hoher
Effizienz, der eine genaue Linearität erhalten kann, und ein zugehöriges Signalverarbeitungsverfahren
bereit zu stellen.
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Entsprechend
einem erfindungsgemäßen Aspekt
wird ein Doherty-Mikrowellenverstärker bereitgestellt, der einen
Hauptverstärker
und einen Spitzenverstärker
hat, ein Eingangssignal zu dem Hauptverstärker und dem Spitzenverstärker verteilt und
eingibt, um ein Ausgangssignal durch Kombination des Hauptverstärkerausgangs
und des Spitzenverstärkerausgangs
zu erhalten, wobei er dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine erste
Kupplungsvorrichtung (21), welche ein Teil des Eingangssignals abzweigt
und ausgibt, eine zweite Kupplungsvorrichtung (22), die
einen Teil des Ausgangssignals abzweigt und ausgibt, und eine Vorlaststeuereinheit
(5) enthält,
die ein Vorlastsignal des Spitzenverstärkers, beruhend auf der Differenz
zwischen einem Pegel eines Signals, das von der ersten Kupplungsvorrichtung
abgezweigt und ausgegeben wurde, und einem Pegel eines Signals,
das von der zweiten Kupplungsvorrichtung abgezweigt und ausgegeben
wurde, zur Regelung rückführt.
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Erfindungsgemäß kann,
da eine Spannung eines Vorlastsignals eines Spitzenverstärkers gesteuert
wird, um so dessen Verstärkung
festzulegen, indem ein Eingang und ein Ausgang des Doherty-Verstärkers verglichen
werden, der Doherty-Verstärker für eine hohe
Frequenz mit ausgezeichneter Linearität erhalten werden.
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Zusätzliche
Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt und
sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich, oder sie können durch
Anwenden der Erfindung erkannt werden. Die Vorteile der Erfindung
können
mittels der Geräte
und deren Kombinationen erhalten werden, die insbesondere im folgenden
ausgeführt
sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
VERSCHIEDENER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Die
beiliegenden Zeichnungen, die Teil der Beschreibung bilden, zeigen
Ausführungsformen
der Erfindung, zusammen mit den allgemeinen oben dargelegten Konzept,
und der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen,
die noch folgt, dient hier zum Erläutern der Grundzüge der Erfindung.
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1 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Doherty-Mikrowellenverstärker (im
folgenden als Doherty-Verstärker bezeichnet)
zeigt;
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2 ist
eine exemplarisches Ansicht, die eine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik
des Doherty-Verstärkers in 1 zeigt,
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3 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform
eines zur Erfindung gehörenden
Doherty-Verstärkers
zeigt;
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4 ist
eine exemplarisches Ansicht, die eine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik
des Doherty-Verstärkers aus 3 zeigt;
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5 ist
ein B exemplarisches Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform
des zur Erfindung gehörenden
Doherty-Verstärkers
zeigt;
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6 ist
eine exemplarische Ansicht, die eine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik
des Doherty-Verstärkers aus 5 zeigt;
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7 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das eine dritte Ausführungsform
des zur Erfindung gehörenden
Doherty-Verstärkers
zeigt;
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8 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das eine variable Phasenschiebevorrichtung aus 7 zeigt;
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9 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel des
Doherty-Verstärkers
des dritten Beispiels der Erfindung zeigt; und
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10 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das eine vierte Ausführungsform
zur Erfindung gehörenden
Doherty-Verstärkers.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im
folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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(Erste Ausführungsform)
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3 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das die erste Ausführungsform
des Doherty-Verstärkers
der Erfindung zeigt. 4 ist eine exemplarische Ansicht,
die eine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik des Doherty-Verstärkers in 3 zeigt.
Eine Konfiguration und ein Betrieb des Doherty-Verstärkers bezüglich der ersten Ausführungsform werden
unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erläutert.
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In 3 umfasst
der Doherty-Verstärker
einen Hauptverstärker 1,
einen Spitzenverstärker 2,
einen Verteiler 3, einen ¼-Wellenlängen-Impedanzwandler 4a,
einen ¼-Wellenlängenimpedanzwandler 4b,
eine Vorlastförderschaltung 5,
eine Verzögerungseinheit 10 und
einen Temperaturausgleichsdämpfer
(temperature compensation attenuator) 11. Die Vorlaststeuereinheit 5 enthält einen
Detektor 6, einen Detektor 7, einen Pegelvergleicher 8 und
einen Amplitudenbegrenzer 9. Eine Eingabe und eine Ausgabe
werden über
Kupplungsvorrichtungen 21 und 22 bereitgestellt,
um jeweils ein Signal zu dem Pegelvergleicher 8 abzuzweigen.
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Bei
dem Doherty-Verstärker
der ersten Ausführungsform überprüft der Pegelvergleicher 8 den Verstärkungsfaktor
des Doherty-Verstärkers
durch Vergleichen der Signalpegel an dem Eingang und dem Ausgang.
Der Amplitudenbegrenzer 9 gibt dann ein Vorlastsignal Vgg,
das den Verstärkungsfaktor konstant
hält, nämlich konstant
die Linearität
beibehält,
an den Spitzenverstärker 2 aus.
Im folgenden werden Betriebsabläufe
für jedes
Teil der Konfiguration des Doherty-Verstärkers beschrieben.
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Der
Hauptverstärker 1 ist
ein Verstärker
mit hoher Ausgabe, wie etwa ein Verstärker der AB-Klasse mit exzellenter
Linearität.
Der Spitzenverstärker ist
ein Verstärker
mit hoher Ausgabe, wie etwa ein Verstärker der C-Klasse und hat einen Eingangsanschluss
für das
Vorlastsignal Vgg, das einem Signaleingangsanschluss zugeführt wird,
um so einen Arbeitspunkt zu steuern.
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Ein
Signal, das dem Doherty-Verstärker
eingegeben wird, wird der Verteilungsvorrichtung 3 über den
Temperaturausgleichsdämpfer 11 eingegeben, um
Temperaturänderungen
der Verstärkungsfaktoren
des Hauptverstärkers 1 und
des Spitzenverstärkers 2 auszugleichen.
Das Eingangssignal wird in zwei Zweige durch den Verteiler 3 aufgezweigt,
und eines wird dem Hauptverstärker 1 und
das andere dem Spitzenverstärker 2 eingegeben.
Ein Ausgangsanschluss des Hauptverstärkers 1 ist mit einem
Ausgangsanschluss des Spitzenverstärkers 2 über den ¼-Wellenlängenimpedanzwandler 4a verbunden. Des
Weiteren ist ein weiterer ¼-Wellenlängen-Impedanzwandler 4b mit
dem Ausgangsanschluss des Spitzenverstärkers 2 verbunden,
und die jeweils von dem Hauptverstärker 1 und dem Spitzenverstärker 2 verstärkten Signale
werden kombiniert, um von dem Doherty-Verstärker ausgegeben zu werden.
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Die
Kupplungsvorrichtung 21 zweigt einen Teil des Eingangssignals
ab, und sie entnimmt und gibt es zu dem Detektor 6 der
Vorlaststeuereinheit 5 über
die Verzögerungsschaltung 10 aus.
Der Detektor 6 detektiert das Eingangssignal, um beispielsweise
ein Eingangspegelsignal Vi zu erzeugen, das in einen Gleichstrom
umgewandelt wird. Das Eingangspegelsignal Vi wird an einen Eingangsanschluss
des Pegelvergleichers 8 ausgegeben. Das kombinierte Ausgangssignal
wird von der Kupplungsvorrichtung 22 auf der anderen Seite
abgezweigt, in ein Aungangspegelsignal Vo durch den Detektor 7 der
Vorlaststeuereinheit 5 umgewandelt und dem anderen Anschluss
des Pegelvergleichers 8 eingegeben.
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Wenn
der Eingangssignalpegel niedrig ist, arbeitet der Hauptverstärker 1 linear,
so dass der Spitzenverstärker 2 in
einen abgeschalteten Zustand gebracht wird. Wenn beispielsweise
der Spitzenverstärker 2 mittels
eines FETs ausgestaltet ist, wird das Vorlastsignal Vgg an ein Gate
des FET des Spitzenverstärkers 2 von
der Vorlaststeuereinheit 5 geliefert, um so einen Drain-Strom
des FET auf Null zu steuern. Wenn der Eingangssignalpegel hoch wird,
dann wird die Ausgabe des Hauptverstärkers 1 anfangen, in
die Sättigung
zu geraten, und der Spitzenverstärker 2 beginnt
zu arbeiten. In einem solchen Zustand steuert die Vorlaststeuereinheit 5 das
Vorlastsignal Vgg, so dass der Doherty-Verstärker eine lineare Ausgabe und
einen konstanten Verstärkungsfaktor erhält.
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Der
Pegelvergleicher 8 misst das Ausgangspegelsignal Vo und
das Eingangspegelsignal Vi, um die Linearität zu überprüfen. Und, wenn der vorgeschriebene
Verstärkungsfaktor
beeinträchtigt
ist (entsprechend dem Punkt S, an dem die Ausgabe in 4 mit
der Sättigung
beginnt), gibt der Pegelvergleicher 8 das Vorlastsignal
Vgg an den Spitzenverstärker 2 über den
Amplitudenbegrenzer 9 aus. Zur Detektion dieser Verschlechterung
in einem Gebiet, in dem der Verstärkungsfaktor konstant gehalten wird,
stellt ein Dämpfer
oder ähnliches
(nicht gezeigt) im Voraus ein, so dass das Ausgangspegelsignal Vo und
das Eingangspegelsignal Vi miteinander einen gleichen Pegel erhalten.
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Wenn
der Hauptverstärker 1 gesättigt ist, wird
das Ausgangspegelsignal Vo einen Wert niedriger als jenen des Eingangspegelsignals
Vi annehmen. Der Pegelvergleicher 8 detektiert die Differenz, um
das Vorlastsignal Vgg über
den Amplitudenbegrenzer 9 an den Spitzenverstärker 2 so
auszugeben, dass das Ausgangspegelsignal Vo und das Eingangspegelsignal
Vi miteinander gleich sind.
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In
dem Spitzenverstärker 2 wird
das Vorlastsignal Vgg einem Gate zugeführt, so dass ein Drain-Strom,
der in einem abgeschalteten Zustand war, so zugeführt wird,
dass er eine Ausgabe von dem gesättigten
Hauptverstärker 1 ausgleicht,
dann wird die Ausgabe beginnen. Die Ausgabe von dem Spitzenverstärker 2 wird
mit der Ausgabe von dem Hauptverstärker 1 kombiniert.
Dann wird die Linearität
des Doherty-Verstärkers
durch Ausgabe einer Spannung des Vorlastsignals Vgg gesichert, um
so konstant den Verstärkungsfaktor
des Pegelvergleichers 8 beizubehalten.
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Wie
beschrieben, wird der Verstärkungsfaktor
konstant durch Steuerung des Vorlastsignals mittels des Pegelvergleichers 8,
so dass das Ausgangspegelsignal Vo und das Eingangspegelsignal Vi
den gleichen Pegel annehmen. Jedoch kann der Pegelvergleicher 8 numerische
Wandlungen für
das Ausgangspegelsignal Vo und das Eingangspegelsignal Vi durchführen, um
den Verstärkungsfaktor
des Doherty-Verstärkers zu
erhalten, indem das numerische Verhältnis zwischen den Pegelsignalen
Vo und Vi verwendet wird, und er kann die Vorlastspannung steuern,
um den Verstärkungsfaktor
konstant zu halten.
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Der
bekannte Doherty-Verstärker
misst nur den Eingangssignalpegel und gibt das vorgegebene Vorlastsignal
an den Vorlastverstärker 2 aus,
wenn der Eingangssignalpegel einen Wert erreicht, bei dem angenommen
wird, dass die Sättigung
beginnt. Das heißt,
der herkömmliche
Doherty-Verstärker steuert
den Verstärkungsfaktor
durch eine offene Steuerung, so dass der Doherty-Verstärker nicht
eine genaue Linearität
sicherstellen kann, wenn die Betriebsabläufe des Hauptverstärkers 1 und
des Spitzenverstärkers 2 sich
von den Bedingungen unterscheiden, die voraus eingestellt wurden.
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Andererseits überwacht
die erste Ausführungsform
der Erfindung die Spannung des Vorlastsignals Vgg durch den Betrieb
des Amplitudenbegrenzers 9, und begrenzt einen maximalen
Wert des Vorlastsignals Vgg, so dass der Spitzenverstärker 2 nicht über einen
Grenzwert hinaus ausgibt, wenn ein Überspringer dem Eingangssignal
zugeführt
wird. Der Spitzenverstärker 2 kann
auf diese Art geschützt werden,
und der Betriebsbereich wird genau eingestellt. Die Linearität des Doherty-Verstärkers wird
effektiv und genau in dem Betriebsbereich beibehalten. Bei der ersten
Ausführungsform,
wenn die maximale Ausgangsleistung des Hauptverstärkers 1 und
des Spitzenverstärkers 2 so
eingestellt ist, dass sie jeweils M Watt bzw. P Watt beträgt, wird
(M+P) Watt die maximale Ausgangsleistung des Doherty-Verstärkers.
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Der
Temperaturausgleichsdämpfer 11 ist
auf der Eingangsseite des Verteilers 3 angeordnet, um so
Betriebsvariationen aufgrund einer Änderung der Temperatur für den Verstärkungsfaktor
oder ähnliches
des Hauptverstärkers 1 und
des Spitzenverstärkers 2 auszugleichen.
Im Ergebnis, da die Last auf den Spitzenverstärker 2 verringert
werden kann, da die Menge der Änderung
im Verstärkungsfaktor
und Temperaturvariationen, an dem Punkt, an dem die Sättigung
der Ausgabe beginnt, unter drückt
werden, wird die Stabilität
des Doherty-Verstärkers
verbessert, wobei unnötiger
Leistungsverbrauch vermieden wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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5 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das die zweite Ausführungsform
des Doherty-Verstärkers
der Erfindung zeigt. 6 ist eine exemplarische Ansicht,
die die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik des Doherty-Verstärkers aus 5 zeigt. Der
Doherty-Verstärker
in 5 enthält
Spitzenverstärker 2a und 2b.
Eine Vorlaststeuereinheit 5 enthält Pegelvergleicher 8a und 8b,
Amplitudenbegrenzer 9a und 9b und einen ¼-Wellenlängenimpedanzwandler 4c.
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Der ¼-Wellenlängenimpedanzwandler 4c, der
mit dem Ausgang des Spitzenverstärkers 2b verbunden
ist, wird weiterhin zu dem Ausgang des ¼-Wellenlängenimpedanzwandlers 4d des
Spitzenverstärkers 2a hinzugefügt. Daher
wird der Ausgang des Doherty-Verstärkers der komprimierte Ausgang des
Hauptverstärkers 1 und
der Spitzenverstärker 2a und 2b.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
wird der kombinierte Ausgang dem Pegelvergleicher 8b über den
Detektor 7 eingegeben. Der Pegelvergleicher 8b gibt
eine Gate-Spannung Vggb an den Spitzenverstärker 2b und einen
Eingangsanschluss des Pegelvergleichers 8a über den
Amplitudenbegrenzer 9b aus, wenn der Hauptverstärker 1 in
einen gesättigten Zustand
gebracht wird.
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Der
Amplitudenbegrenzer 9b gibt das Vorlastsignal Vggb so aus,
dass es Ausgabeverschlechterung des Hauptverstärkers 1 ausgleicht,
bis die Eingangsspannung einen Punkt A in 6 erreicht. Wenn
jedoch die Ausgabe des Spitzenverstärkers 2b an den Punkt
A (hier auf P Watt eingestellt) die beabsichtigte Ausgabe des Spitzenverstärkers 2b ist,
wird der Spitzenverstärker 2 durch
die Ausgabe, die nicht kleiner als P Watt ist, gesättigt. Daher
wird unnötige Leistung
verbraucht, und in dem extremen Fall wird der Doherty-Verstärker beschädigt.
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Ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform gibt
dann der Amplitudenbegrenzer 9b eine konstante Spannung
aus, so dass das Vorlastsignal Vggd des Spitzenverstärkers 2b nicht
die erlaubte Spannung (beispielsweise X Volt) übersteigt. Daher ist auch die
Ausgabe des Spitzenverstärkers 2b auf
P Watt zurückgehalten.
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Des
Weiteren hat die zweite Ausführungsform
einen Spitzenverstärker 2a zur
parallelen Ausgabe, um so die Ausgabe auch dann zu erhöhen, wenn
die Eingangsspannung den Punkt A übersteigt, in Vorbereitung
für den
Fall der Notwendigkeit einer größeren Ausgangsleistung.
Das heißt,
die Ausgabe von dem Pegelvergleicher 8b (beispielsweise
Y Volt) wird einem Eingangsanschluss des Pegelvergleichers 8a eingegeben,
und ein Vorlastsignal Vggb (X Volt im Maximum) wird als ein Vergleichswert
von dem Amplitudenbegrenzer 9b eingegeben.
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In
dem Zustand, in dem der Spitzenverstärker 2b in dem beabsichtigten
Bereich arbeitet, sind Spannungen für jedes Pegelsignal, das jeweils
den zwei Anschlüssen
des Pegelvergleichers 8b eingegeben wird, gleich zueinander,
wie X = Y. Die Ausgabe von dem Doherty-Verstärker wird ausgehend von diesem
Zustand groß,
wenn die Ausgabe von Y Volt von dem Pegelverstärker 9b den Wert X
Volt übersteigt,
entstehen Unterschiede der Pegelsignale. Dementsprechend gibt der
Pegelvergleicher 8a das Vorlastsignal Vgga an den Spitzenverstärker 2a über den
Amplitudenbegrenzer 9a aus, um so die zwei Eingangsspannungen
gleich zueinander zu machen.
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Wenn
die Spitzenverstärker 2a und 2b in
ihren Spezifikationen gleich sind, sind die maximalen Spannungen
der Vorlastsignale Vgga und Vggb gleich X Volt, und die maximale
Spannung des Verstärkerbegrenzers 9a ist
ebenfalls X Volt. Ähnlich dem
Spitzenverstärker 2b gibt
der Spitzenverstärker 2a P
Watt als Maximalwert aus. Dann erreicht die Gesamtausgabe des Hauptverstärkers 1 und
der Spitzenverstärker 2a und 2b (M
+ 2 P) Watt.
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Im
allgemeinen weist eine Halbleitervorrichtung mit hoher Ausgabe den
Nachteil auf, dass sie in der Ansprechgeschwindigkeit langsamer
wird, im Gegenzug zum Anstieg der erlaubten Leistung. Bei der zweiten
Ausführungsform
kann der Doherty-Verstärker
effektiv die Ausgangsleistung erhöhen, ohne die Ansprechgeschwindigkeit
zu verringern, indem zwei Ausgangssitzenverstärker mit geringer Ausgabe mit
der gleichen Spezifikation miteinander verwendet werden, indem sie
parallel zueinander verwendet werden.
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Nach
der Beschreibung des Falls der parallelen Schaltung von zwei Spitzenverstärkern 2 kann, auch
eine Mehrzahl von Spitzenverstärkern
des Weiteren parallel geschaltet sein, wenn es ausreichen, die Anzahl
der Spitzenverstärker 2,
Pegelvergleicher und Amplitudenbegrenzer nach Bedarf wie in der zweiten
Ausführungsform
zu erhöhen.
Die Konfiguration und der Betrieb kann leicht nachvollzogen werden,
so dass die Beschreibung hier weggelassen ist.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die
dritte Ausführungsform
der Erfindung kann einen hoch effizienten Verstärker realisieren, der hinsichtlich
der Amplitudenlinearität überlegen ist.
Die zweite Ausführungsform
der Erfindung kann einen hoch effizienten Verstärker vom Doherty-Typ realisieren,
der in der Lage ist, eine Ansprechgeschwindigkeit hochzuhalten,
während
Spitzenverstärker 2 mit
niedriger Ausgabe parallel verwendet werden.
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In
der Zwischenzeit ist es für
eine hohe Frequenz, wie etwa bei Mikrowelle, erforderlich, um sie konstant
beizubehalten, nicht nur auf die Ansprechgeschwindigkeit zu achten,
sondern auch auf die Phasencharakteristika in Übereinstimmung mit einer Ausgabe.
Daher wird bei der dritten Ausführungsform der
Erfindung eine Konfiguration beschrieben, die in der Lage ist, eine
Ausgabe mit einer konstanten Phasencharakteristik zu erhalten, auch
wenn nicht nur die Amplitudencharakteristik sondern auch eine Ausgangsamplitude
sich geändert
hat (mit anderen Worten, bei einer Änderung der Eingangsamplitude).
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7 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das die dritte Ausführungsform
des Doherty-Verstärkers
dieser Erfindung zeigt. Der Doherty-Verstärker in 7 hat eine
Konfiguration, in der ein variabler Phasenschieber 12,
eine Verzögerungseinheit 13,
ein Detektor 14 und eine Kupplungsvorrichtung 23 zu
dem Doherty-Verstärker
aus 3 hinzugefügt
sind. In 7 wird ein Eingangssignal dem
variablen Phasenschieber 12 über die Verzögerungsschaltung 13 eingegeben,
und der Ausgang des variablen Phasenschiebers 12 wird dem
Doherty-Verstärker
eingegeben, ähnlich
zu dem Fall der ersten Ausführungsform.
Das Eingangssignal wird aufgezweigt und dem Detektor 14 durch
die Kupplungsvorrichtung 23 und eingegeben. Der Detektor 14 erzeugt
ein Gleichstromphasenvorlastsignal oder ein Eingangspegelsignal
entsprechend einem Eingangssignalpegel, um dieses an den variablen
Phasenschieber 12 auszugeben.
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8 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das den variablen Phasenschieber 12 aus 7 zeigt.
In 8 umfasst der variable Phasenschieber 12 einen
Differenzverstärker 121,
eine Bezugsspannungseinheit 122 und einen Phasenregulator 123.
Es sei angenommen, dass eine Phasencharakteristik des Phasenregulators 123 bezüglich eines Vorlastregelungssignals
bereits bekannt ist. Es wird auch angenommen, dass eine Phasencharakteristik zwischen
dem Eingangssignalpegel und der Ausgabe von dem Doherty-Verstärker bereits
bekannt ist. Dementsprechend wird das Vorlastregelungssignal, um
eine Phase zu erhalten, die zu kompensieren ist, von dem Eingangssignalpegel
erhalten und dem Phasenregulator 123 zugeführt.
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Andererseits
wird ein Eingangssignal einem Signaleingangsanschluss des Phasenregulators 123 zugeführt. Ein
Phasenvorlastsignal (Eingangspegelsignal) von dem Detektor 23 wird
einem Eingangsanschluss des Differenzialverstärkers 121 eingegeben. Dann
wird eine Bezugsspannung durch die Bezugsspannungseinheit 122 eingestellt
und es wird gefordert, dass eine vorgegebene Phasendifferenz zu dem
Phasenregulator 123 eingegeben wird. Diese eingestellte
Phase wird beispielsweise an die Phasencharakteristik des Doherty-Verstärkers bei
einem maximalen Eingangssignalpegel angepasst.
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Der
Differentialverstärker 121 gibt
das Vorlastregelungssignal an den Phasenregulator 123,
um so die Differenz zwischen der Bezugsspannung und dem Phasenvorlastsignal,
das einzugeben ist, auf einem minimalen Wert zu bringen. Die Ausgabe
von dem Doherty-Verstärker
wird somit in konstanter Phasencharakteristik gehalten, unabhängig von
dem Pegel des Eingangssignals.
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9 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, wenn ein Doherty-Verstärker zum
Durchführen
einer Phasenregelung mit einer einfacheren Konfiguration erreicht
wird. In 7 wird der Detektor 14, der
ausschließlich
für eine
Phasenregelung vorgesehen ist, ein Phasenvorlastsignal oder ein
Eingangspegelsignal an den variablen Phasenschieber 12 ausgeben.
Der Doherty-Verstärker
aus 9 verwendet ein Eingangspegelsignal, das eine
Ausgabe des Detektors 6 ist, als ein Phasenvorlastsignal,
das an den variablen Phasenschieber 12 anzulegen ist.
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(Vierte Ausführungsform)
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10 ist
ein exemplarisches Blockdiagramm, das eine vierte Ausführungsform
des Doherty-Verstärkers
der Erfindung zeigt. In 10 wird
ein kombiniertes Signal einem Phasendetektor 15 eingegeben,
dessen Phasensignal dem variablen Phasenschieber 12 angegeben
wird, als ein Phasenvorlastsignal, und jede Phasencharakteristik
des Eingangssignals und des Ausgangssignals des Doherty-Verstärkers wird
untereinander mittels einer Rückkopplungssteuerung
bzw. Regelung abgeglichen.
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Bei
der dritten Ausführungsform
misst der Doherty-Verstärker ein
Eingangssignal, um eine Vorlast entsprechend dem Eingangssignalpegel
an den Phasenregulator 123 anzulegen, und gleicht eine Phase
eines Ausgangssignalmittels einer offenen Schleifensteuerung aus.
Andererseits, bei der vierten Ausführungsform misst der Doherty-Verstärker das Eingangssignal
nicht mit dem Eingangssignal sondern einer Phasencharakteristik
eines Ausgangssignals von dem Doherty-Verstärker mittels des Phasendetektors 15.
Der Doherty-Verstärker gibt
die Differenz zwischen dem Messergebnis und der vorgegebenen Referenzphase
als ein Gleichstromphasenvorlastsignal an den variablen Phasenschieber 123 zur
Regelung der Phase des Ausgangssignals aus. Durch Regelung kann
ein Doherty-Verstärker,
dessen Linearität
verbessert ist, und dessen Phasencharakteristik nicht von dem Eingangssignalpegel
beeinflusst wird, erreicht werden.
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Ein
Phasenkompensationsverfahren für
den Doherty-Verstärker der
dritten und vierten Ausführungsformen
kann auch auf den Fall angewendet werden, dass die Doherty-Verstärker jeweils
eine Mehrzahl von Spitzenverstärkern
verwenden, wie bei der vorgenannten zweiten Ausführungsform.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß ein Doherty-Verstärker mit
ausgezeichneter Linearität
verwirklicht. Und entsprechend der Erfindung kann ein Doherty-Verstärker mit
verbesserter Linearität
und mit stabiler Phasencharakteristik eines Ausgangssignals gegenüber einer
Pegeländerung
eines Eingangssignals erreicht werden.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann leicht einfallen.
Daher ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die
spezifischen Details der jeweiligen Ausführungsformen beschränkt, wie
sie hier gezeigt und beschrieben wurden. Dementsprechend können verschiedene Modifikationen
vorgenommen werden, ohne vom Geist und Rahmen des allgemeinen erfinderischen Konzeptes
abzuweichen, wie es in den beiliegenden Ansprüchen festgelegt ist, oder deren Äquivalente.