JP2012075081A

JP2012075081A - Power amplifying apparatus

Info

Publication number: JP2012075081A
Application number: JP2011108315A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Yoshida; 晋平吉田; Yasuo Sera; 泰雄世良; Takashi Uchida; 貴内田; Manabu Nakamura; 学中村; Toshio Nojima; 俊雄野島
Original assignee: Hokkaido University NUC; Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hokkaido University NUC; Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: JP5864898B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplifying apparatus applicable even to a wide-band signal, while improving power conversion efficiency when amplifying signals having a large ratio of a peak power to an average power.SOLUTION: The power amplifying apparatus comprises: a plurality of amplifiers 16 to 18 to which signals having mutually different power levels are input and respectively amplified in an almost saturated state; band-pass filters 19 to 21 for reducing spurious components in an output from the each amplifier; antennas 22 to 24 for emitting an output signal of each of the band-pass filters into space; a DC-DC converter 30 for supplying an optimal drain voltage to the each amplifier so that it can operate in the almost saturated state; and a signal distribution section 12 for detecting a power level of an input signal and outputting the input signal to the amplifier that operates in the almost saturated state at the detected power level. The power amplifying apparatus is also provided with a frequency division circuit 41 for performing a frequency division on a modulated signal to input it to the signal distribution section.

Description

本発明は、電力増幅装置に係り、特に電力変換効率を向上させることができる電力増幅装置に関する。 The present invention relates to a power amplifying device, and more particularly to a power amplifying device capable of improving power conversion efficiency.

［先行技術の説明］
無線機に用いられる送信用電力増幅装置は、高周波信号を所要の送信電力に増幅するものであり、ほとんどの無線機において最も多くの電力を消費する部分である。
電力増幅装置が消費する電力は、高周波出力に変換されるだけでなく、内部損失となる熱として放出される。そのため、消費電力の低減や信頼性の向上を図るために、電力増幅装置の電力変換効率を上げて、無駄な内部損失を抑えることが要求されている。 [Description of Prior Art]
A transmission power amplifying apparatus used in a radio device amplifies a high-frequency signal to a required transmission power, and is the portion that consumes the most power in most radio devices.
The power consumed by the power amplifying device is not only converted into a high-frequency output but also released as heat that causes internal loss. Therefore, in order to reduce power consumption and improve reliability, it is required to increase the power conversion efficiency of the power amplifying apparatus and suppress useless internal loss.

ところで、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）や、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等のように、平均電力に対するピーク電力が高い信号を増幅するには、増幅器の平均出力電力より増幅器の飽和レベルを高くする(バックオフを取る)必要がある。しかし、バックオフを取って使用すると、増幅器の効率は低下してしまう。 By the way, in order to amplify a signal having a high peak power relative to the average power, such as CDMA (Code Division Multiple Access) and OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), the saturation level of the amplifier is set higher than the average output power of the amplifier. Need to take backoff. However, if the backoff is used, the efficiency of the amplifier decreases.

例えば、単純なＢ級増幅器では、飽和動作時には理論的な最大効率は７８％であるが、バックオフ１０ｄＢでの動作時における最大理論効率は２６％となる。
ＣＤＭＡやＯＦＤＭ等の無線機では、ピーク電力比の大きな信号を低歪みで増幅する必要があるため、バックオフを大きく取らなければならず、効率が低くなってしまう。 For example, a simple class B amplifier has a theoretical maximum efficiency of 78% during saturation operation, but a maximum theoretical efficiency of 26% during operation with a backoff of 10 dB.
In radio equipment such as CDMA and OFDM, a signal with a large peak power ratio needs to be amplified with low distortion, so that a large back-off must be taken, resulting in low efficiency.

［関連技術］
効率を向上させる増幅装置に関する先行技術としては、特開２００９−５５５１５号公報（出願人：株式会社日立国際電気、特許文献１）がある。
特許文献１には、複数のピーク増幅器を備えたドハティ増幅器において、各増幅器からの出力を線路上で合成することが記載されている。 [Related technologies]
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-55515 (Applicant: Hitachi Kokusai Electric Co., Ltd., Patent Document 1) is known as a prior art related to an amplifying apparatus that improves efficiency.
Patent Document 1 describes that in a Doherty amplifier including a plurality of peak amplifiers, outputs from the amplifiers are combined on a line.

２００９−５５５１５号公報2009-55515

しかしながら、上記従来の電力増幅装置では、ＣＤＭＡやＯＦＤＭのように、平均電力に対するピーク電力が高い信号を増幅する場合にはバックオフを大きく取らなければならず、電力変換効率が低くなってしまうという問題点があった。 However, in the conventional power amplifying apparatus, when a signal having a high peak power with respect to the average power is amplified, such as CDMA or OFDM, a large back-off must be taken, resulting in low power conversion efficiency. There was a problem.

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、ピーク電力比が高い信号を増幅する際の電力変換効率を向上させることができる電力増幅装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a power amplifying apparatus that can improve power conversion efficiency when a signal having a high peak power ratio is amplified.

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、電力増幅装置において、互いに異なる電力レベルの信号を入力し、入力された信号を飽和に近い状態でそれぞれ増幅する複数の増幅器と、各増幅器により増幅された信号を空間に放射する複数のアンテナと、各増幅器がそれぞれ飽和に近い状態で動作する最適なドレイン電圧を各増幅器に対して供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、入力信号の電力レベルを検出し、複数の増幅器の内、検出された電力レベルにおいて飽和に近い状態で動作する増幅器に入力信号を出力する信号分配部とを備えたことを特徴としている。 The present invention for solving the problems of the above-described conventional example includes a plurality of amplifiers for inputting signals of different power levels and amplifying the input signals in a state close to saturation in the power amplifying device, and each amplifier. A plurality of antennas that radiate the signal amplified by the above, a DC-DC converter that supplies each amplifier with an optimum drain voltage that operates in a state where each amplifier is close to saturation, and a power level of the input signal And a signal distribution unit that outputs an input signal to an amplifier that operates near saturation at the detected power level among the plurality of amplifiers.

また、本発明は、上記電力増幅装置において、入力された変調信号を複数の帯域に周波数分割して周波数分割信号を出力する周波数分割回路を備え、周波数分割信号を信号分配部の入力信号とすることを特徴としている。 The present invention further includes a frequency division circuit that outputs the frequency division signal by dividing the frequency of the input modulation signal into a plurality of bands, and uses the frequency division signal as an input signal of the signal distribution unit. It is characterized by that.

また、本発明は、上記電力増幅装置において、複数の増幅器の出力段に、各増幅器の出力信号のスプリアス成分を低減するバンドパスフィルタを設けたことを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that in the power amplifying apparatus described above, a band-pass filter for reducing spurious components of output signals of each amplifier is provided at the output stage of the plurality of amplifiers.

また、本発明は、上記電力増幅装置において、複数のアンテナが、同一の特性を備え、各アンテナからの出力が電磁界干渉を起こさず、且つ位相差が予め設定された許容範囲内となる距離に配置されていることを特徴としている。
特徴としている。 Further, according to the present invention, in the above power amplifying apparatus, the plurality of antennas have the same characteristics, the output from each antenna does not cause electromagnetic interference, and the distance within which the phase difference is within a preset allowable range It is characterized by being arranged in.
It is a feature.

また、本発明は、電力増幅方法において、信号分配部が、入力信号の電力レベルを検出し、当該検出された電力レベルに応じて信号を複数に分配し、分配された信号毎に当該信号の電力レベルで飽和に近い状態で動作する電力増幅器が、それぞれ分配された信号を増幅して出力し、各増幅器からの出力信号が合成されることを特徴としている。 Further, according to the present invention, in the power amplification method, the signal distribution unit detects the power level of the input signal, distributes the signal into a plurality according to the detected power level, and outputs the signal for each distributed signal. A power amplifier that operates in a state close to saturation at a power level amplifies and outputs a distributed signal, and outputs signals from the amplifiers are synthesized.

また、本発明は、上記電力増幅方法において、周波数分割回路が、入力された変調信号を複数の帯域に周波数分割して、当該周波数分割された信号を、信号分配部の入力信号とすることを特徴としている。 According to the present invention, in the power amplification method, the frequency division circuit frequency-divides the input modulation signal into a plurality of bands, and uses the frequency-divided signal as an input signal of the signal distribution unit. It is a feature.

本発明によれば、互いに異なる電力レベルの信号を入力し、入力された信号を飽和に近い状態でそれぞれ増幅する複数の増幅器と、各増幅器により増幅された信号を空間に放射する複数のアンテナと、各増幅器がそれぞれ飽和に近い状態で動作する最適なドレイン電圧を各増幅器に対して供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、入力信号の電力レベルを検出し、複数の増幅器の内、検出された電力レベルにおいて飽和に近い状態で動作する増幅器に入力信号を出力する信号分配部とを備えた電力増幅装置としているので、入力信号の電力レベルが大きく変動しても、当該電力レベルにおいて飽和に近い状態で動作する増幅器で増幅動作を行うことができ、平均電力に対するピーク電力の比が大きい信号を増幅する場合でもバックオフを大きく取る必要がなく、電力変換効率を向上させることができ、また、空間合成により合成損失を低減して、増幅装置全体の効率を向上させることができる効果がある。 According to the present invention, a plurality of amplifiers that input signals of different power levels, respectively amplify the input signals in a state close to saturation, and a plurality of antennas that radiate the signals amplified by the amplifiers into space. A DC-DC converter that supplies an optimal drain voltage to each amplifier that operates in a state in which each amplifier is close to saturation; and a power level of an input signal is detected, and a detected power level among a plurality of amplifiers Therefore, even if the power level of the input signal fluctuates greatly, the power level of the input signal is close to saturation. Amplifying operation can be performed with a working amplifier, and even when a signal with a large ratio of peak power to average power is amplified, a large back-off is taken. No necessity, it is possible to improve the power conversion efficiency, also by reducing the synthesis loss by the spatial synthesis, an effect that it is possible to improve the efficiency of the entire amplifier.

また、本発明によれば、入力された変調信号を複数の帯域に周波数分割して周波数分割信号を出力する周波数分割回路を備え、周波数分割信号を信号分配部の入力信号とする上記電力増幅装置としているので、歪を増大させることなく広帯域の変調信号に適用することができる効果がある。 In addition, according to the present invention, the power amplifying apparatus includes a frequency division circuit that frequency-divides an input modulation signal into a plurality of bands and outputs a frequency division signal, and uses the frequency division signal as an input signal of the signal distribution unit Therefore, there is an effect that can be applied to a wideband modulated signal without increasing distortion.

また、本発明によれば、複数のアンテナが、同一の特性を備え、各アンテナからの出力が電磁界干渉を起こさず、且つ位相差が予め設定された許容範囲内となる距離に配置されている上記電力増幅装置としているので、合成された増幅器出力信号の特性を良好にすることができる効果がある。 Further, according to the present invention, the plurality of antennas have the same characteristics, the outputs from the antennas do not cause electromagnetic interference, and are arranged at a distance where the phase difference is within a preset allowable range. Since the above power amplifying apparatus is used, there is an effect that the characteristics of the synthesized amplifier output signal can be improved.

また、本発明によれば、信号分配部が、入力信号の電力レベルを検出し、当該検出された電力レベルに応じて信号を複数に分配し、分配された信号毎に当該信号の電力レベルで飽和に近い状態で動作する電力増幅器が、それぞれ分配された信号を増幅して出力し、各増幅器からの出力信号が合成される電力増幅方法としているので、入力信号の電力レベルが大きく変動しても、当該電力レベルにおいて飽和に近い状態で動作する増幅器で増幅動作を行うため、平均電力に対するピーク電力の比が大きい信号を増幅する場合でもバックオフを大きく取る必要がなく、電力変換効率を向上させることができる効果がある。 Further, according to the present invention, the signal distribution unit detects the power level of the input signal, distributes the signal into a plurality according to the detected power level, and uses the power level of the signal for each distributed signal. Since the power amplifier operating in a state close to saturation amplifies and outputs each distributed signal and combines the output signals from each amplifier, the power level of the input signal varies greatly. However, because amplification is performed by an amplifier that operates near saturation at the power level, even when a signal with a large ratio of peak power to average power is amplified, it is not necessary to take a large back-off and improve power conversion efficiency. There is an effect that can be made.

また、本発明によれば、周波数分割回路が、入力された変調信号を複数の帯域に周波数分割して、当該周波数分割された信号を、信号分配部の入力信号とする上記電力増幅方法としているので、歪を増大させることなく広帯域の変調信号に適用することができる効果がある。 Further, according to the present invention, the frequency division circuit frequency-divides the input modulation signal into a plurality of bands, and uses the frequency-divided signal as the input signal of the signal distribution unit. Therefore, there is an effect that can be applied to a wideband modulated signal without increasing distortion.

本発明の実施の形態に係る電力増幅装置の概略構成を示す構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram showing a schematic configuration of a power amplification device according to an embodiment of the present invention. 本増幅装置の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the Example of this amplification apparatus. アナログ回路で構成した信号分配部１２の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the signal distribution part 12 comprised with the analog circuit. 本発明の別の実施の形態に係る電力増幅装置の概略構成を示す構成ブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the power amplifier which concerns on another embodiment of this invention. 別の電力増幅装置の実施例の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the Example of another power amplification apparatus. 分割変調波生成回路４１０の構成ブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a divided modulated wave generation circuit 410. 別の電力増幅装置における時間波形回路４２の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the time waveform circuit 42 in another power amplifier. 別の電力増幅装置における増幅回路４３の構成例を示す構成ブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the amplifier circuit 43 in another power amplifier. 別の電力増幅装置における波形の例を示す模式説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the example of the waveform in another power amplification apparatus.

［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る電力増幅装置は、入力信号を入力レベルに応じて出力先を振り分ける信号分配部と、分配された各信号の位相及び振幅を調整する複数の位相振幅調整回路と、予め設定された特定の入力レベルにおいて飽和に近い状態で動作し、各位相振幅調整回路の出力信号を増幅する複数の増幅器と、各増幅器の出力信号のスプリアス成分を低減する複数のバンドパスフィルタと、各バンドパスフィルタの出力信号を空間に放射する複数のアンテナと、各増幅器が当該増幅器に分配された入力レベルの信号を飽和に近い状態で増幅するよう、最適なドレイン電圧を各増幅器に供給するＤＣ−ＤＣコンバータとを備え、信号分配部が、検出された入力レベルにおいて最も高効率で動作する増幅器の経路に入力信号を出力するものであり、入力レベルに応じて振り分けられた入力信号を各増幅器が飽和に近い状態で増幅することにより、平均電力に対するピーク電力が高い信号を効率的に増幅できると共に、開空間合成によって合成損失を低減でき、増幅装置全体の効率を向上させることができるものである。 [Outline of the embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A power amplifying device according to an embodiment of the present invention includes a signal distribution unit that distributes an output destination according to an input level of an input signal, a plurality of phase amplitude adjustment circuits that adjust the phase and amplitude of each distributed signal, A plurality of amplifiers that operate near saturation at a specific input level set in advance, amplify the output signal of each phase amplitude adjustment circuit, and a plurality of bandpass filters that reduce spurious components of the output signal of each amplifier, , Multiple antennas that radiate the output signal of each bandpass filter to the space, and supply the optimal drain voltage to each amplifier so that each amplifier amplifies the signal of the input level distributed to the amplifier in a state close to saturation The signal distribution unit outputs an input signal to the path of the amplifier that operates at the highest efficiency at the detected input level. In addition, by amplifying the input signal distributed according to the input level while each amplifier is close to saturation, it is possible to efficiently amplify a signal with a high peak power relative to the average power and reduce the synthesis loss by open space synthesis. Thus, the efficiency of the entire amplifying apparatus can be improved.

また、本発明の実施の形態に係る電力増幅装置は、上記電力増幅装置において、周波数分割回路が、変調信号の周波数帯域を複数に分割し、信号分配部が、得られた周波数分割信号について、信号レベルに応じて出力先を振り分け、増幅器が、予め設定された特定の入力レベルにおいて飽和に近い状態で動作して振り分けられた信号を増幅するものであり、増幅装置全体の効率を向上させると共に、広帯域信号に適用した場合にも、歪の発生を抑制して、良好な特性の出力信号を得ることができるものである。 Further, in the power amplifying device according to the embodiment of the present invention, in the above power amplifying device, the frequency division circuit divides the frequency band of the modulation signal into a plurality, and the signal distribution unit obtains the obtained frequency division signal. The output destination is distributed according to the signal level, and the amplifier operates near saturation at a specific input level set in advance to amplify the distributed signal, thereby improving the efficiency of the entire amplification device. Even when applied to a wideband signal, the generation of distortion can be suppressed and an output signal with good characteristics can be obtained.

また、本発明の実施の形態に係る電力増幅装置は、複数のアンテナが同一の特性を備え、アンテナ間の設置距離を、電磁界干渉を起こさず、且つ開空間合成時の位相差が使用信号の規格を満足する距離としており、合成された増幅器出力信号の特性を良好に保つことができるものである。 In addition, the power amplifying device according to the embodiment of the present invention has a plurality of antennas having the same characteristics, the installation distance between the antennas does not cause electromagnetic interference, and the phase difference at the time of open space synthesis is a used signal. Therefore, the characteristics of the synthesized amplifier output signal can be kept good.

［実施の形態に係る電力増幅装置の構成：図１］
図１は、本発明の実施の形態に係る電力増幅装置の概略構成を示す構成ブロック図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る電力増幅装置（本増幅装置）は、入力端子１と、信号分配部２と、複数の増幅アンテナ部４-1、４-2、...４-nと、ＤＣ（Direct-Current）−ＤＣコンバータ３０とを備えている。 [Configuration of Power Amplifying Device According to Embodiment: FIG. 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power amplifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the power amplifying device (the present amplifying device) according to the embodiment of the present invention includes an input terminal 1, a signal distribution unit 2, a plurality of amplifying antenna units 4-1, 4-2,. .. 4-n and a DC (Direct-Current) -DC converter 30.

更に、各増幅アンテナ部４は、増幅器５と、バンドパスフィルタ６と、アンテナ７とを備えている。
増幅アンテナ部４の数ｎは、適宜決定される。その際に、各増幅アンテナ部４の増幅器５は同一特性のものであってもよいし、異なる特性のものであってもよく、アンテナ５は、同一の特性を備えたものとする。 Further, each amplification antenna unit 4 includes an amplifier 5, a band pass filter 6, and an antenna 7.
The number n of the amplification antenna units 4 is appropriately determined. At that time, the amplifiers 5 of the respective amplification antenna units 4 may have the same characteristics or different characteristics, and the antennas 5 are assumed to have the same characteristics.

各構成部分について説明する。
信号分配部２は、入力レベル（電力レベル）に応じて、入力信号をｎ個の増幅アンテナ部の内、当該入力レベルで最も高効率で増幅する増幅アンテナ部４に出力するものである。
増幅アンテナ部４の増幅器５は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等で構成され、信号分配部２で分配された信号を入力して増幅する。本増幅装置の特徴として、各増幅器５は常に飽和に近い状態で動作するものであり、入力信号の入力レベルに応じて増幅器の特性やバイアス電圧及びドレイン電圧が予め適宜選択／設定されており、最適な効率が得られるようにしている。
これにより、増幅装置全体の効率向上を図るものである。 Each component will be described.
The signal distribution unit 2 outputs the input signal to the amplification antenna unit 4 that amplifies the input signal with the highest efficiency among the n amplification antenna units according to the input level (power level).
The amplifier 5 of the amplification antenna unit 4 is composed of an FET (Field Effect Transistor) or the like, and inputs and amplifies the signal distributed by the signal distribution unit 2. As a feature of this amplifying apparatus, each amplifier 5 always operates in a state close to saturation, and the characteristics, bias voltage and drain voltage of the amplifier are appropriately selected / set in advance according to the input level of the input signal. Optimum efficiency is obtained.
As a result, the efficiency of the entire amplifying apparatus is improved.

バンドパスフィルタ６は、増幅器５で増幅された信号を帯域制限して、スプリアスを低減する。
アンテナ７は、増幅された高周波信号を空間に放出する。その際に、各アンテナにおいて位相差及び電力差が生じないよう、分配部２から出力された信号の位相及び電力を予め調整しておく。開空間で合成することにより、合成損失を理想的にはゼロにすることができ、一層の効率向上を図るものである。
また、各アンテナ７間の距離は、電磁界干渉が発生せず、位相差が許容範囲となる程度の距離としている。電磁界干渉及び位相差については後述する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、各増幅器５に対して、それぞれ飽和に近い状態で動作可能とする最適なドレイン電圧を供給する。 The band pass filter 6 limits the band of the signal amplified by the amplifier 5 to reduce spurious.
The antenna 7 emits the amplified high frequency signal to space. At that time, the phase and power of the signal output from the distribution unit 2 are adjusted in advance so that a phase difference and a power difference do not occur in each antenna. By synthesizing in an open space, the synthesis loss can be ideally reduced to zero, thereby further improving efficiency.
Further, the distance between the antennas 7 is set to such a distance that electromagnetic field interference does not occur and the phase difference is within an allowable range. The electromagnetic interference and the phase difference will be described later.
The DC-DC converter 30 supplies each amplifier 5 with an optimal drain voltage that enables operation in a state close to saturation.

［本増幅装置の実施例：図２］
次に、本増幅装置の実施例について図２を用いて説明する。図２は、本増幅装置の実施例の構成を示す説明図である。
本増幅装置の実施例は、信号分配部１２が入力レベルに応じて入力信号を分配するものである。図２の例は、図１に示した増幅アンテナ部４を３組備え、各アンテナ増幅部の入力段に位相振幅調整回路を備えた構成である。
具体的には、本実施例は、図２に示すように、入力端子１１と、信号分配部１２と、位相振幅調整回路３５，３６，３７と、増幅器１６，１７，１８と、バンドパスフィルタ１９，２０，２１と、アンテナ２２，２３，２４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０とを備えている。 [Example of the present amplification device: FIG. 2]
Next, an embodiment of the present amplifying device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of the present amplifying apparatus.
In this embodiment of the amplifying apparatus, the signal distributor 12 distributes the input signal according to the input level. The example of FIG. 2 has a configuration in which three sets of the amplification antenna units 4 shown in FIG. 1 are provided and a phase amplitude adjustment circuit is provided at the input stage of each antenna amplification unit.
Specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the input terminal 11, the signal distributor 12, the phase amplitude adjustment circuits 35, 36, and 37, the amplifiers 16, 17, and 18, the band pass filter 19, 20, 21, antennas 22, 23, 24, and a DC-DC converter 30.

各構成部分について説明する。
信号分配部１２は、アナログ回路又はデジタル回路で構成され、入力信号２６０の入力レベルを検出し、入力レベルに応じた出力先に入力信号を出力する。具体的には、入力レベルが大きい場合には分配出力端子１３に出力し、入力レベルが中程度の場合には分配出力端子１４に出力し、入力レベルが小さい場合には分配出力端子１５に出力する。信号分配部１２は、入力信号を時間毎の信号レベルに基づいて、時間軸で分配する時間波形分割回路である。 Each component will be described.
The signal distributor 12 includes an analog circuit or a digital circuit, detects the input level of the input signal 260, and outputs the input signal to an output destination corresponding to the input level. Specifically, when the input level is high, it is output to the distribution output terminal 13, when the input level is medium, it is output to the distribution output terminal 14, and when the input level is low, it is output to the distribution output terminal 15. To do. The signal distribution unit 12 is a time waveform dividing circuit that distributes an input signal on a time axis based on a signal level for each time.

信号分配部１２には、入力レベルの大きさを判別するための２種類のしきい値ｔｈ１，ｔｈ２（ｔｈ１＜ｔｈ２）が設定されており、検出された入力レベルに応じて、入力信号が増幅器１６，１７，１８の内の当該入力レベルで最も効率よく動作する最適な増幅器で増幅されるように、入力信号を分配端子１３，１４，１５のいずれかに出力する。信号分配部１２の構成及び動作については後述する。 The signal distributor 12 is set with two types of threshold values th1 and th2 (th1 <th2) for determining the magnitude of the input level, and the input signal is amplified according to the detected input level. The input signal is output to any one of the distribution terminals 13, 14, and 15 so as to be amplified by an optimum amplifier that operates most efficiently at the input level of 16, 17, and 18. The configuration and operation of the signal distribution unit 12 will be described later.

デジタル回路を用いる場合には、信号分配部１２はＤＳＰ等で構成し、信号分配部１２の入力段にＡ／Ｄ変換器を備え、出力段にＤ／Ａ変換器を備えた構成とすれば、他の部分はアナログ回路の場合と同様に構成可能である。 In the case of using a digital circuit, the signal distribution unit 12 is configured by a DSP or the like, and includes an A / D converter at the input stage of the signal distribution unit 12 and a D / A converter at the output stage. The other parts can be configured in the same manner as the analog circuit.

位相振幅調整回路３５，３６，３７は、アンテナから出力された信号が空間合成される際に、位相差及び利得差が生じないよう、各分配信号の位相及び振幅を調整するものである。
具体的には、位相振幅調整回路３５は、分配信号２７０（電力レベル大）を入力して位相及び振幅を調整し、位相振幅調整回路３６は、分配信号２８０（電力レベル中）を入力して位相及び振幅を調整し、位相振幅調整回路３７は、分配信号２９０（電力レベル小）を入力して位相及び振幅を調整する。 The phase / amplitude adjustment circuits 35, 36, and 37 adjust the phase and amplitude of each distribution signal so that a phase difference and a gain difference do not occur when the signals output from the antenna are spatially combined.
Specifically, the phase amplitude adjustment circuit 35 receives the distribution signal 270 (high power level) to adjust the phase and amplitude, and the phase amplitude adjustment circuit 36 receives the distribution signal 280 (medium power level). The phase and amplitude are adjusted, and the phase amplitude adjustment circuit 37 receives the distribution signal 290 (low power level) and adjusts the phase and amplitude.

増幅器１６，１７，１８は、互いに異なる特定範囲の入力レベルの信号を入力して、それぞれ当該入力レベルにおいて飽和に近い状態で増幅するものであり、増幅器の特性（種類）やバイアス電圧及びドレイン電圧が適宜選択／設定されている。増幅器１６，１７，１８は常に飽和に近い動作を行うため、いずれも高効率で動作する。 The amplifiers 16, 17, and 18 receive signals having input levels in different specific ranges and amplify the signals in a state close to saturation at the respective input levels. The amplifier characteristics (types), bias voltage, and drain voltage are amplified. Is appropriately selected / set. Since the amplifiers 16, 17, and 18 always operate close to saturation, all operate with high efficiency.

本実施例では、増幅器１６は、Ｂ〜Ｃ級にバイアスされており、位相及び振幅が調整された分配信号（電力レベル大）を飽和に近い動作で増幅する。増幅器１６はピーク電力付近の入力信号を増幅する。
増幅器１７は、Ｂ〜Ｃ級にバイアスされ、位相及び振幅が調整された分配信号（電力レベル中）を飽和に近い動作で増幅する。増幅器１７は、平均電力付近の入力信号を増幅する。
増幅器１８は、ＡＢ級にバイアスされ、位相及び振幅が調整された分配信号（電力レベル小）を飽和に近い動作で増幅する。増幅器１８は小電力の入力信号を増幅する。 In the present embodiment, the amplifier 16 is biased to class B to C, and amplifies the distribution signal (high power level) whose phase and amplitude are adjusted by operation close to saturation. The amplifier 16 amplifies an input signal near the peak power.
The amplifier 17 is biased to class B to C, and amplifies the distribution signal (during power level) whose phase and amplitude are adjusted by operation close to saturation. The amplifier 17 amplifies an input signal near the average power.
The amplifier 18 amplifies the distribution signal (low power level) biased to class AB and adjusted in phase and amplitude with operation close to saturation. The amplifier 18 amplifies the low power input signal.

つまり、本増幅装置では、平均電力に比べてピーク電力が高い信号を増幅する際に、１つの増幅器でピーク電力を考慮してバックオフを大きく取るのではなく、異なる入力レベルの信号をそれぞれ効率よく増幅する複数の増幅器を備え、入力信号を入力レベルに応じて適切な増幅器に振り分けて増幅する構成とし、各増幅器がそれぞれの入力レベルにおいて飽和に近い動作を行うことにより、増幅器全体の効率向上を図るものである。 In other words, in this amplifying apparatus, when a signal having a peak power higher than the average power is amplified, a single amplifier does not take a large back-off considering the peak power, but each signal having a different input level is efficiently used. Multiple amplifiers that amplify well are arranged, and the input signal is distributed to the appropriate amplifier according to the input level to amplify, and each amplifier operates close to saturation at each input level, improving the efficiency of the entire amplifier Is intended.

バンドパスフィルタ１９，２０，２１は、それぞれ増幅器１６，１７，１８から出力された増幅信号を帯域制限してスプリアスを抑制する。
アンテナ２２，２３，２４は、バンドパスフィルタ１９，２０，２１から出力された信号を空中に放出する。 The bandpass filters 19, 20, and 21 suppress the spurious by band-limiting the amplified signals output from the amplifiers 16, 17, and 18, respectively.
The antennas 22, 23, and 24 emit the signals output from the bandpass filters 19, 20, and 21 into the air.

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、増幅器１６，１７，１８が、各増幅器に入力される入力レベルの信号を飽和に近い状態で増幅動作するよう、ぞれぞれの増幅器にとって最適なドレイン電圧を各増幅器に供給する。ドレイン電圧は、増幅器によって異なる場合もあるし、同じとなる場合もある。
具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、ドレイン電圧供給端子３１から最適なドレイン電圧を増幅器１６に供給する。ドレイン電圧供給端子３１から出力されるドレイン電圧は、増幅器１６が入力レベルの大きい信号を飽和に近い状態で増幅するよう設定された電圧である。
同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、ドレイン電圧供給端子３２から、増幅器１７に平均電力付近の信号を飽和に近い状態で増幅するよう設定されたドレイン電圧を供給し、ドレイン電圧供給端子３３から、増幅器１８に小電力の信号を飽和に近い状態で増幅するよう設定されたドレイン電圧を供給する。 The DC-DC converter 30 has an optimum drain voltage for each amplifier so that the amplifiers 16, 17 and 18 amplify an input level signal input to each amplifier in a state close to saturation. To supply. The drain voltage may be different depending on the amplifier or may be the same.
Specifically, the DC-DC converter 30 supplies an optimum drain voltage from the drain voltage supply terminal 31 to the amplifier 16. The drain voltage output from the drain voltage supply terminal 31 is a voltage set so that the amplifier 16 amplifies a signal having a large input level in a state close to saturation.
Similarly, the DC-DC converter 30 supplies a drain voltage set to amplify a signal near the average power from the drain voltage supply terminal 32 to the amplifier 17 in a state close to saturation, and from the drain voltage supply terminal 33, The amplifier 18 is supplied with a drain voltage set to amplify a low-power signal in a state close to saturation.

［本実施例の動作：図２］
次に、本実施例における動作について図２を用いて簡単に説明する。
入力端子１１から入力された入力信号２６０は、信号分配部１２で入力レベルが検出され、検出された入力レベルに応じて出力先が選択され、分配出力端子１３，１４，１５のいずれかから出力される。
図２の例では、入力レベルが高レベルの場合は、入力信号は分配出力端子１３から出力され、入力レベルが中レベルの場合は分配出力端子１４から出力され、入力レベルが小レベルの場合は分配出力端子１５から出力される。 [Operation of this embodiment: FIG. 2]
Next, the operation in this embodiment will be briefly described with reference to FIG.
An input level of the input signal 260 input from the input terminal 11 is detected by the signal distribution unit 12, an output destination is selected according to the detected input level, and output from any of the distribution output terminals 13, 14, 15. Is done.
In the example of FIG. 2, when the input level is high, the input signal is output from the distribution output terminal 13, when the input level is medium level, it is output from the distribution output terminal 14, and when the input level is low level. Output from the distribution output terminal 15.

分配された信号２７０，２８０，２９０は、それぞれ位相振幅調整回路３５，３６，３７で、アンテナ出力時に位相差と利得差が生じないように位相と振幅が調整され、増幅器１６，１７，１８で増幅される。
更に、バンドパスフィルタ１９，２０，２１でスプリアスが抑制されて、アンテナ２２，２３，２４から放出され、位相差と利得差が生じることなく開空間合成されて出力信号２５０が得られる。 The distributed signals 270, 280, and 290 are adjusted in phase and amplitude by phase amplitude adjustment circuits 35, 36, and 37, respectively, so that no phase difference and gain difference are generated at the time of antenna output. Amplified.
Further, the spurious is suppressed by the bandpass filters 19, 20, and 21, and the signals are emitted from the antennas 22, 23, and 24, and the output signal 250 is obtained by performing open space synthesis without causing a phase difference and a gain difference.

［アンテナ間の距離について：図２］
空間合成を行う場合、アンテナ間の距離を電磁界干渉が起こらない距離に設定する必要がある。また、最も離れたアンテナ同士の距離は、許容できる位相差によって決定される。
まず、各アンテナ間で電磁界干渉が起こらない距離について説明する。
アンテナ２２，２３，２４で電磁界干渉が起こらない距離をΔｌとし、搬送波波長をλｇとすると、Δｌは、
Δｌ＞＞λｇ／２π （式１）
で表される。 [Distance between antennas: Fig. 2]
When performing spatial synthesis, it is necessary to set the distance between the antennas so that no electromagnetic interference occurs. Further, the distance between the farthest antennas is determined by an allowable phase difference.
First, the distance at which no electromagnetic interference occurs between the antennas will be described.
If the distance at which no electromagnetic field interference occurs at the antennas 22, 23, and 24 is Δl and the carrier wavelength is λg, Δl is
Δl >> λg / 2π (Formula 1)
It is represented by

また、最も離れているアンテナ２２とアンテナ２４との距離Δｔは、空間合成する際の位相差の許容範囲として表すことができる。許容位相差を１度とし、変調帯域幅をλとすると、
Δｔ＜＜λ／３６０（式２）
で表される。 Further, the distance Δt between the antenna 22 and the antenna 24 that are the farthest away can be expressed as an allowable range of the phase difference when performing spatial synthesis. If the allowable phase difference is 1 degree and the modulation bandwidth is λ,
Δt << λ / 360 (Formula 2)
It is represented by

仮に、変調度１００％のＡＭ変調で、搬送波として２．１４GHzを使用し、変調帯域幅を１５MHzとした場合、（式１）より、 Δｌ＞＞２．２３［cm］となり、（式２）より、 Δｔ＜＜５．５６［cm］となる。 If AM modulation with a modulation factor of 100%, 2.14 GHz is used as the carrier wave, and the modulation bandwidth is 15 MHz, from (Equation 1), Δl >> 2.23 [cm], and (Equation 2) Therefore, Δt << 5.56 [cm].

また、図２より、Δｔ＝２Δｌとすると、Δｌの許容範囲は、
２．２３［cm］＜＜Δｌ＜＜２．７８［cm］となる。
すなわち、Δｌが上記範囲内であれば、電磁界干渉を起こさず、空間合成した際にも１度以下の位相差で合成することができるものである。
このように、許容位相差が１度以下という厳しい設定にもかかわらず、変調帯域幅を１５MHz取ることができるため、広帯域な信号にも十分使用可能となるものである。 Also, from FIG. 2, if Δt = 2Δl, the allowable range of Δl is
2.23 [cm] << Δl << 2.78 [cm]
That is, if Δl is within the above range, electromagnetic interference does not occur, and even when spatially synthesized, it can be synthesized with a phase difference of 1 degree or less.
In this way, the modulation bandwidth can be 15 MHz in spite of the strict setting of the allowable phase difference of 1 degree or less, so that it can be sufficiently used for a wideband signal.

［信号分配部１２の構成例：図３］
次に、図２に示した信号分配部１２の構成例について図３を用いて説明する。図３は、アナログ回路で構成した信号分配部１２の構成例を示す回路図である。
図３に示すように、信号分配部１２は、入力端子１１と、ディバイダ１００と、検波器１１０と、コンパレータ１０１，１０２，１０３，１０４と、ＡＮＤ回路１０５と、スイッチ１０６，１０７，１０８と、分配出力端子１３，１４，１５とを備えている。
図２と同じ部分については同一の符号を付している。 [Configuration Example of Signal Distribution Unit 12: FIG. 3]
Next, a configuration example of the signal distribution unit 12 illustrated in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the signal distribution unit 12 configured by an analog circuit.
As shown in FIG. 3, the signal distributor 12 includes an input terminal 11, a divider 100, a detector 110, comparators 101, 102, 103, 104, an AND circuit 105, switches 106, 107, 108, Distribution output terminals 13, 14, and 15 are provided.
The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

ディバイダ１００は入力信号を２つに分岐する。
検波器１１０は、分岐された一方の入力信号を検波して入力レベル（ａ）を検出する。検出された入力レベルは、コンパレータ１０１，１０２，１０３，１０４に入力される。 The divider 100 branches the input signal into two.
The detector 110 detects one of the branched input signals and detects the input level (a). The detected input level is input to the comparators 101, 102, 103, and 104.

そして、本実施例では、コンパレータ１０１〜１０４によって、入力レベルａをしきい値ｔｈ１、ｔｈ２と比較して、その大小に基づいてスイッチ１０６，１０７，１０８のいずれかをオンとして、入力信号を分配出力端子１３，１４，１５のいずれかに出力する。 In this embodiment, the comparators 101 to 104 compare the input level a with the threshold values th1 and th2, and turn on one of the switches 106, 107, and 108 based on the magnitude thereof to distribute the input signal. Output to one of the output terminals 13, 14 and 15.

コンパレータ１０１には、＋端子に第１のしきい値ｔｈ１が設定されており、−端子から入力される入力レベルａがｔｈ１より小さい（ａ＜ｔｈ１）場合に、出力信号がＨレベルとなる。すなわち、信号波形（ｂ）のときにスイッチ１０６がオンとなり、他のスイッチ１０７，１０８はオフとなる。 In the comparator 101, the first threshold th1 is set at the + terminal, and when the input level a input from the − terminal is smaller than th1 (a <th1), the output signal becomes the H level. That is, in the case of the signal waveform (b), the switch 106 is turned on, and the other switches 107 and 108 are turned off.

コンパレータ１０２は、−端子に第１のしきい値ｔｈ１が設定されており、＋端子から入力される入力レベルａがｔｈ１より大きい（ａ＞ｔｈ１）場合に、Ｈレベル信号が出力される。
また、コンパレータ１０３には、＋端子に第２のしきい値ｔｈ２が設定されており、−端子から入力される入力レベルａがｔｈ２より小さい（ａ＜ｔｈ２）場合に、Ｈレベル信号が出力される。 The comparator 102 outputs the H level signal when the first threshold th1 is set at the − terminal and the input level a input from the + terminal is greater than th1 (a> th1).
Further, the comparator 103 has the second threshold th2 set at the + terminal, and outputs an H level signal when the input level a input from the − terminal is smaller than th2 (a <th2). The

そして、コンパレータ１０２とコンパレータ１０３からの出力が両方ともＨレベルの場合（ｔｈ１＜ａ＜ｔｈ２）のみに、ＡＮＤ回路１０５からの出力がＨレベルとなる。つまり、信号波形（ｃ）のときにスイッチ１０７がオンとなり、他のスイッチ１０６，１０８はオフとなる。 Only when the outputs from the comparator 102 and the comparator 103 are both at the H level (th1 <a <th2), the output from the AND circuit 105 is at the H level. That is, in the case of the signal waveform (c), the switch 107 is turned on and the other switches 106 and 108 are turned off.

コンパレータ１０４は、−端子に第２のしきい値ｔｈ２が設定されており、＋端子から入力される入力レベルａがｔｈ２より大きい（ａ＞ｔｈ２）場合に、出力信号がＨレベルとなる。つまり、信号波形（ｄ）のときにスイッチ１０８がオンとなり、他のスイッチ１０６，１０７はオフとなる。 In the comparator 104, the second threshold th2 is set at the − terminal, and when the input level a input from the + terminal is greater than th2 (a> th2), the output signal becomes the H level. That is, the switch 108 is turned on and the other switches 106 and 107 are turned off in the case of the signal waveform (d).

スイッチ１０６は、コンパレータ１０１からの出力がＨレベルの場合にオンとなり、ディバイダ１００で分岐された入力信号を出力端子１５に出力する。
スイッチ１０７は、ＡＮＤ回路１０５からの出力がＨレベルの場合にオンとなり、入力信号を出力端子１４に出力する。
スイッチ１０８は、コンパレータ１０４からの出力がＨレベルの場合にオンとなり、入力信号を出力端子１３に出力する。 The switch 106 is turned on when the output from the comparator 101 is at the H level, and outputs the input signal branched by the divider 100 to the output terminal 15.
The switch 107 is turned on when the output from the AND circuit 105 is at the H level, and outputs an input signal to the output terminal 14.
The switch 108 is turned on when the output from the comparator 104 is at the H level, and outputs an input signal to the output terminal 13.

上記構成の信号分配部１２の動作について説明する。
入力端子１１から入力された信号は、ディバイダ１００で２つに分岐されて、一方の分岐信号は、検波器１１０で検波されて入力レベル（ａ）が検出される。
入力レベルａがｔｈ１より小さい場合には（ａ＜ｔｈ１，信号波形ｂ）、コンパレータ１０１の出力のみがＨレベルとなり、スイッチ１０６がオンとなって、ディバイダ１００で分岐された他方の入力信号は分配出力端子１５から出力位相振幅調整回路３７に出力される。 The operation of the signal distribution unit 12 configured as described above will be described.
The signal input from the input terminal 11 is branched into two by the divider 100, and one branch signal is detected by the detector 110 to detect the input level (a).
When the input level a is smaller than th1 (a <th1, signal waveform b), only the output of the comparator 101 becomes H level, the switch 106 is turned on, and the other input signal branched by the divider 100 is distributed. The output is outputted from the output terminal 15 to the output phase amplitude adjustment circuit 37.

また、入力レベルａがｔｈ１とｔｈ２の間（ｔｈ１＜ａ＜ｔｈ２，信号波形ｃ）の場合には、コンパレータ１０２，１０３がＨレベルとなり、スイッチ１０７がオンとなって入力信号は分配出力端子１４から出力位相振幅調整回路３６に出力される。
入力レベルａがｔｈ２より大きい（ａ＞ｔｈ２，信号波形ｄ）場合には、コンパレータ１０４がＨレベルとなり、スイッチ１０８がオンとなって入力信号は分配出力端子１３から出力位相振幅調整回路３５に出力される。
分配出力端子１３，１４，１５以降の動作は、図２の場合と同様である。
このようにして、本実施例では、入力信号が入力レベルに応じて最適な増幅器の経路に分配され、図２に示した増幅器１６，１７，１８のいずれかにおいて飽和に近い状態で効率よく増幅されるものである。 When the input level a is between th1 and th2 (th1 <a <th2, signal waveform c), the comparators 102 and 103 are at H level, the switch 107 is turned on, and the input signal is distributed to the distribution output terminal 14. To the output phase amplitude adjustment circuit 36.
When the input level a is greater than th2 (a> th2, signal waveform d), the comparator 104 becomes H level, the switch 108 is turned on, and the input signal is output from the distribution output terminal 13 to the output phase amplitude adjustment circuit 35. Is done.
The operations after the distribution output terminals 13, 14, 15 are the same as in the case of FIG.
In this way, in this embodiment, the input signal is distributed to the optimum amplifier path in accordance with the input level, and is efficiently amplified in a state close to saturation in any of the amplifiers 16, 17, and 18 shown in FIG. It is what is done.

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る電力合成増幅器によれば、入力信号の入力レベルを検出し、検出された入力レベルに応じて選択した出力先に入力信号を出力する時間波形分割回路としての信号分配部１２と、分配された入力信号の位相及び振幅を調整する位相振幅調整回路３７，３６，３５と、入力レベルが第１のしきい値よりも小さい入力信号を飽和に近い状態で増幅する第１の増幅器１８と、入力レベルが第１のしきい値と第２のしきい値との間である入力信号を飽和に近い状態で増幅する第２の増幅器１７と、入力レベルが第２のしきい値よりも大きい入力信号を飽和に近い状態で増幅する増幅器１６と、増幅器１８，１７，１６で増幅された信号についてそれぞれスプリアスを低減するバンドパスフィルタ２１，２０，１９と、バンドパスフィルタ２１，２０，１９の出力をそれぞれ空間放射するアンテナ２４，２３，２２と、増幅器１８，１７，１６がそれぞれの増幅器に入力される入力信号の入力レベルで飽和に近い状態で動作するよう、各増幅器１８，１７，１６に最適なドレイン電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ３０を備え、信号分配部１２が、検出された入力レベルにおいて飽和に近い動作を行う増幅器を含む経路に入力信号を出力する電力増幅装置としているので、入力信号の入力レベルの変動が大きくても、各入力レベルにおいてそれぞれ飽和状態で増幅動作を行う増幅器で増幅することで電力変換効率を向上させ、特に平均電力に対するピーク電力が高い信号の増幅において効率を向上させることができ、また、開空間合成することにより、合成損失を低減して増幅器全体の効率を向上させることができる効果がある。 [Effect of the embodiment]
According to the power combining amplifier according to the embodiment of the present invention, the signal distribution as the time waveform dividing circuit that detects the input level of the input signal and outputs the input signal to the output destination selected according to the detected input level. Unit 12, phase / amplitude adjustment circuits 37, 36, and 35 for adjusting the phase and amplitude of the distributed input signal, and a first amplifier for amplifying an input signal whose input level is smaller than the first threshold value near saturation. One amplifier 18, a second amplifier 17 that amplifies an input signal whose input level is between the first threshold value and the second threshold value near saturation, and an input level that is the second level. An amplifier 16 that amplifies an input signal that is larger than the threshold value near saturation, bandpass filters 21, 20, and 19 that reduce spurious for the signals amplified by the amplifiers 18, 17, and 16, respectively, The antennas 24, 23, and 22 that spatially radiate the outputs of the filters 21, 20, and 19 and the amplifiers 18, 17, and 16 operate so as to be close to saturation at the input levels of the input signals that are input to the respective amplifiers. A DC-DC converter 30 that supplies an optimum drain voltage to each of the amplifiers 18, 17, and 16 is provided, and the signal distribution unit 12 outputs an input signal to a path that includes an amplifier that operates close to saturation at the detected input level. Therefore, even if the input level of the input signal fluctuates greatly, the power conversion efficiency is improved by amplifying with an amplifier that performs amplification operation in a saturated state at each input level. Efficiency can be improved in the amplification of high power signals, and synthesis loss can be reduced by open space synthesis. There is an effect that it is possible to improve the overall efficiency of the amplifier and.

また、本電力増幅装置によれば、複数のアンテナの特性を同一とし、アンテナ間の距離を、電磁界干渉を起こさず、位相差がシステムの許容範囲となる距離となるよう各アンテナを設置しているので、空間合成された増幅器出力の特性を良好に保つことができる効果がある。
尚、本実施の形態では、一層の効率向上を図るために増幅された信号を複数のアンテナから出力することにより開空間で合成する構成について記載したが、開空間に限らず、有線上で合成する閉空間（線路上）の構成としてもよい。 In addition, according to the present power amplifying apparatus, each antenna is installed such that the characteristics of the plurality of antennas are the same, and the distance between the antennas does not cause electromagnetic interference and the phase difference is within the allowable range of the system. Therefore, there is an effect that the characteristics of the spatially synthesized amplifier output can be kept good.
In this embodiment, a configuration is described in which the amplified signals are output from a plurality of antennas in order to further improve the efficiency, and are synthesized in an open space. The closed space (on the track) may be configured.

［別の実施の形態］
次に、本発明の別の実施の形態に係る電力増幅装置（別の電力増幅装置）について説明する。
上述した実施の形態に係る電力増幅装置のように信号レベルに応じて時間分配された信号を増幅して送信する場合、広帯域信号に適用すると、時間波形分割回路（信号分配部）のコンパレータやスイッチの応答特性に限界があるため、分割した信号の歪が大きくなって、空間で合成した信号の品質が劣化してしまうことがある。 [Another embodiment]
Next, a power amplifying device (another power amplifying device) according to another embodiment of the present invention will be described.
When a signal distributed in time according to the signal level is amplified and transmitted as in the power amplifying device according to the above-described embodiment, when applied to a wideband signal, a comparator or switch of a time waveform dividing circuit (signal distribution unit) Since there is a limit to the response characteristics of the signal, the distortion of the divided signal may increase, and the quality of the signal synthesized in space may deteriorate.

そこで、別の電力増幅装置では、信号を周波数領域で分割し、分割された信号について時間波形分割することにより、効率を向上させると共に、広帯域信号でも歪の発生を抑え、空間で合成した信号の品質を良好にするようにしている。 Therefore, in another power amplifying device, the signal is divided in the frequency domain, and the divided waveform is divided into time waveforms, thereby improving the efficiency and suppressing the occurrence of distortion even in a wideband signal. I try to improve the quality.

［別の電力増幅装置の構成：図４］
別の電力増幅装置の構成について図４を用いて説明する。図４は、本発明の別の実施の形態に係る電力増幅装置の概略構成を示す構成ブロック図である。
図４に示すように、別の電力増幅装置は、変調波源回路４０と、周波数分割回路４１と、複数の時間波形分割回路４２と、複数の増幅回路４３と、複数のバンドパスフィルタ４４と、複数のアンテナ４５とを備えている。 [Configuration of Another Power Amplifier Device: FIG. 4]
The configuration of another power amplifying device will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration block diagram showing a schematic configuration of a power amplifying device according to another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, another power amplifying device includes a modulation wave source circuit 40, a frequency division circuit 41, a plurality of time waveform division circuits 42, a plurality of amplification circuits 43, a plurality of bandpass filters 44, And a plurality of antennas 45.

変調波源回路４０は、特定の変調方式で変調して変調信号を出力する。
周波数分割回路４１は、別の電力増幅装置の特徴部分であり、入力された変調信号３１０を周波数軸に沿って特定の帯域幅の複数の周波数分割信号に分割する。ここでは、周波数分割信号３１０ａ、３１０ｂ、...３１０ｎのｎ個の周波数分割信号に分割している。 The modulated wave source circuit 40 modulates with a specific modulation method and outputs a modulated signal.
The frequency division circuit 41 is a characteristic part of another power amplifying device, and divides the input modulation signal 310 into a plurality of frequency division signals having a specific bandwidth along the frequency axis. Here, frequency division signals 310a, 310b,... 310n are divided into n frequency division signals.

時間波形分割回路４２は、図３に示した信号分配部１２と同様の構成及び動作であるが、別の電力増幅装置では、特定帯域に周波数分割された信号を入力して、入力信号のレベルに応じてｍ個の出力端子に分配し、後述する増幅回路４３のｍ個の増幅器の内、最適な増幅器に出力する。 The time waveform division circuit 42 has the same configuration and operation as the signal distribution unit 12 shown in FIG. 3, but in another power amplification device, a signal frequency-divided into a specific band is input, and the level of the input signal Are distributed to m output terminals and output to an optimum amplifier among m amplifiers of an amplifier circuit 43 to be described later.

増幅回路４３は、ｍ個の増幅器を備え、各増幅器は、入力された特定レベルの信号を飽和に近い状態で増幅する。各増幅器は、上述した実施の形態における増幅器１６，１７，１８と同様に、入力される信号レベルで飽和に近い状態で増幅動作を行うために適切なドレイン電圧が印加されている。 The amplifier circuit 43 includes m amplifiers, and each amplifier amplifies an input signal of a specific level near saturation. As with the amplifiers 16, 17, and 18 in the above-described embodiments, each amplifier is applied with an appropriate drain voltage for performing an amplification operation in a state close to saturation at an input signal level.

つまり、時間波形分割回路４２と増幅回路４３の数は、周波数分割回路４１において分割される帯域の数（ｎ）に対応しており、各増幅回路４３を構成する増幅器の数は、時間波形分割回路３２で分割される信号レベル範囲の数（ｍ）に対応している。 That is, the number of time waveform division circuits 42 and amplifier circuits 43 corresponds to the number of bands (n) divided in the frequency division circuit 41, and the number of amplifiers constituting each amplification circuit 43 is equal to the time waveform division. This corresponds to the number (m) of signal level ranges divided by the circuit 32.

このように、別の電力増幅装置では、周波数分割回路４１で狭い帯域に分割された信号について、上述した実施の形態の電力増幅装置と同様に時間波形分割することにより、時間波形分割回路４２における歪の発生を抑え、効率を向上させると共に信号品質を向上させることができるものである。 As described above, in another power amplifying apparatus, the signal divided into narrow bands by the frequency dividing circuit 41 is divided into time waveforms in the same manner as the power amplifying apparatus of the above-described embodiment, so that the time waveform dividing circuit 42 Generation of distortion can be suppressed, efficiency can be improved, and signal quality can be improved.

周波数分割される周波数分割信号の数（ｎ）及び時間波形分割回路４２でレベルに応じて分割される信号の数（ｍ）は、システムに応じて任意に設定可能であり、それに対応して時間波形分割回路４２と増幅回路４３の数、及び各増幅回路４３内の増幅器の数を決めればよい。 The number (n) of frequency division signals to be frequency-divided and the number (m) of signals to be divided according to the level by the time waveform division circuit 42 can be arbitrarily set according to the system. The number of waveform dividing circuits 42 and amplifier circuits 43 and the number of amplifiers in each amplifier circuit 43 may be determined.

ハンドパスフィルタ４４は、増幅回路４３で増幅された信号を帯域制限して、スプリアスを低減する。
アンテナ４５は、図１及び図２に示したものと同様に、増幅された高周波信号を空間に放出するものであり、各アンテナ４５の特性は同一としている。また、アンテナ４５間の距離は、電磁界干渉を起こさず、位相差がシステムの許容範囲となる距離としている。 The hand-pass filter 44 limits the band of the signal amplified by the amplifier circuit 43 to reduce spurious.
The antenna 45 emits an amplified high-frequency signal to the space in the same manner as shown in FIGS. 1 and 2, and the characteristics of each antenna 45 are the same. The distance between the antennas 45 is a distance that does not cause electromagnetic field interference and the phase difference is within the allowable range of the system.

［別の電力増幅装置の動作：図４］
上記構成の別の電力増幅装置における動作について図４を用いて簡単に説明する。
変調波源回路４０で変調された変調信号３１０は、周波数分割回路４１で、複数の周波数分割信号３１０ａ、３１０ｂ、...３１０ｎに分割され、各周波数分割信号は、時間波形分割回路４２で信号レベルに応じて更に時間分割される。 [Operation of Another Power Amplifier: FIG. 4]
The operation of another power amplifying apparatus having the above configuration will be briefly described with reference to FIG.
The modulation signal 310 modulated by the modulation wave source circuit 40 is divided into a plurality of frequency division signals 310a, 310b,... 310n by the frequency division circuit 41, and each frequency division signal is signal leveled by the time waveform division circuit 42. Further time division is performed according to.

そして、時間分割された信号は、増幅回路４３において、各信号レベルに応じて飽和動作する増幅器で増幅され、バンドパスフィルタ４４で帯域制限され、アンテナ４５から放出され、開空間合成されて、合成信号３２０が得られる。開空間で合成されることにより、理想的には合成損失を無くすことができるものである。 Then, the time-divided signal is amplified by an amplifier that saturates in accordance with each signal level in the amplifier circuit 43, band-limited by the band-pass filter 44, emitted from the antenna 45, synthesized in open space, and synthesized. A signal 320 is obtained. By synthesizing in an open space, ideally, synthesis loss can be eliminated.

［別の電力増幅装置の実施例：図５］
次に、別の電力増幅装置の実施例について図５を用いて説明する。図５は、別の電力増幅装置の実施例の構成を示す説明図である。
図５に示す実施例（別の実施例）は、ＯＦＤＭ信号に適用した例を示しており、変調信号の帯域を３つの周波数帯域に分割し、更に、各分割周波数帯域の信号を３つに時間波形分割して増幅するようにしている。
図５に示すように、別の実施例の電力増幅装置は、分割変調波生成回路４１０と、時間波形分割回路４２と、増幅回路４３と、バンドパスフィルタ４４と、アンテナ４５とを備えている。 [Another embodiment of the power amplifying apparatus: FIG. 5]
Next, another embodiment of the power amplifying device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of another embodiment of the power amplifying device.
The embodiment (another embodiment) shown in FIG. 5 shows an example applied to an OFDM signal. The modulation signal band is divided into three frequency bands, and the signals of each divided frequency band are further divided into three. The time waveform is divided and amplified.
As shown in FIG. 5, the power amplifying apparatus according to another embodiment includes a divided modulated wave generating circuit 410, a time waveform dividing circuit 42, an amplifier circuit 43, a bandpass filter 44, and an antenna 45. .

ここで、別の実施例の分割変調生成回路４１０は、サブキャリアを生成した後、複数個のサブキャリアを合成して所望の帯域幅の周波数分割信号を生成する構成としているが、他に複数のバンドパスフィルタを備えて変調信号を分割する構成も可能である。分割変調波生成回路４１０については後で説明する。 Here, the division modulation generation circuit 410 according to another embodiment is configured to generate a frequency division signal having a desired bandwidth by combining a plurality of subcarriers after generating subcarriers. It is also possible to divide the modulation signal by providing a band pass filter. The divided modulated wave generation circuit 410 will be described later.

時間波形分割回路４２は、３つに周波数分割された各周波数分割信号を、信号レベルに応じて例えばレベル大、中、小の３つに分けて、接続された増幅回路４３の複数の増幅器の内、当該入力レベルの信号の増幅を飽和に近い状態で行う最適な増幅器に出力する。時間波形分割回路４２については後で説明する。
ＯＦＤＭのような広帯域信号に適用した場合でも、各時間波形分割回路４２は、周波数分割された狭い帯域の信号を時間波形分割すればよいので、歪の発生を抑えることができるものである。 The time waveform division circuit 42 divides each frequency division signal divided into three into three levels, for example, a large level, a medium level, and a small level, according to the signal level. Among them, the signal of the input level is output to an optimum amplifier that performs amplification near saturation. The time waveform dividing circuit 42 will be described later.
Even when applied to a wideband signal such as OFDM, each time waveform dividing circuit 42 only needs to time-divide the frequency-divided narrow band signal, so that the occurrence of distortion can be suppressed.

［別の実施例の動作：図５］
分割変調波生成回路４１において、生成された変調信号は３つの帯域に分割され、各周波数分割信号は、出力端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃから出力されて、時間波形分割回路４２の入力端子４２ａに入力される。
そして、各周波数分割信号は、時間波形分割回路４２で時間軸で信号レベルに応じて分割され、分割された信号は、出力端子４２ｂ、４２ｃ、４３ｄのいずれかから増幅回路４３の対応する入力端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃに入力される。 [Operation of Another Example: FIG. 5]
In the divided modulated wave generation circuit 41, the generated modulation signal is divided into three bands, and each frequency division signal is output from the output terminals 41a, 41b, 41c and input to the input terminal 42a of the time waveform division circuit 42. Is done.
Each frequency division signal is divided by the time waveform division circuit 42 in accordance with the signal level on the time axis, and the divided signal is output from any one of the output terminals 42b, 42c, and 43d to the corresponding input terminal of the amplification circuit 43. 43a, 43b, 43c.

増幅回路４３では、周波数分割且つ時間波形分割された信号が信号レベルに応じて高効率で増幅され、出力端子４３ｄ、４３ｅ、４３ｆから対応するバンドパスフィルタ４４に出力されて、アンテナ４５から放射され、開空間で合成される。 In the amplifier circuit 43, the frequency-divided and time-waveform-divided signal is amplified with high efficiency in accordance with the signal level, output from the output terminals 43d, 43e, and 43f to the corresponding bandpass filter 44 and radiated from the antenna 45. , Synthesized in open space.

ここで、アンテナ４５間の距離について説明する。
アンテナ４５間で電磁界干渉が起こらない距離をΔｌとし、同一の増幅回路４４からの信号を放出するアンテナ４５の内、最も離れているアンテナ４５間で位相差が許容範囲（１度）となる距離をΔｔとし、上述した搬送波及び変調帯域幅１５MHzの条件とすると、上述した実施の形態の電力増幅装置と同様に、Δｌの許容範囲は、２．２３［cm］＜＜Δｌ＜＜２．７８［cm］となる。
これにより、広帯域信号に十分適用可能であることがわかる。 Here, the distance between the antennas 45 will be described.
The distance at which no electromagnetic field interference occurs between the antennas 45 is Δl, and the phase difference between the antennas 45 that are the farthest among the antennas 45 that emit signals from the same amplifier circuit 44 is within an allowable range (1 degree). Assuming that the distance is Δt and the condition of the carrier wave and the modulation bandwidth is 15 MHz, the allowable range of Δl is 2.23 [cm] << Δl << 2. 78 [cm].
Thereby, it turns out that it is fully applicable to a broadband signal.

［分割変調波生成回路４１０：図６］
次に、図５に示した分割変調波生成回路４１０について図６を用いて説明する。図６は、分割変調波生成回路４１０の構成ブロック図である。
分割変調波生成回路４１０は、別の電力増幅装置の特徴部分であり、図６に示すように、直列並列変換部５０と、サブキャリア合成回路５２とを備えている。
直列並列変換部５０は、送信データを直列並列変換し、複素変調により複数のサブキャリアに分割し、複数のサブキャリア信号５１を出力する。 [Division modulation wave generation circuit 410: FIG. 6]
Next, the divided modulated wave generation circuit 410 shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a configuration block diagram of the divided modulated wave generation circuit 410.
The divided modulated wave generation circuit 410 is a characteristic part of another power amplification device, and includes a serial-to-parallel converter 50 and a subcarrier synthesis circuit 52 as shown in FIG.
The serial / parallel converter 50 performs serial / parallel conversion on transmission data, divides the transmission data into a plurality of subcarriers by complex modulation, and outputs a plurality of subcarrier signals 51.

サブキャリア合成回路５２は、生成された複数のサブキャリア信号５１から、変調信号の帯域を３つに分割した周波数分割信号を生成する。具体的には、サブキャリア合成回路５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、複数のサブキャリア信号５１から周波数順に、Ｎ個ずつのサブキャリア信号５１を合成して、予め設定された帯域幅の周波数分割信号を生成し、出力する。 The subcarrier combining circuit 52 generates a frequency division signal obtained by dividing the modulation signal band into three from the generated plurality of subcarrier signals 51. Specifically, the subcarrier combining circuits 52a, 52b, and 52c combine N subcarrier signals 51 in order of frequency from the plurality of subcarrier signals 51, and generate frequency division signals having a preset bandwidth. Generate and output.

例えば、サブキャリア合成回路５２ａは、最も周波数の低い帯域のサブキャリアをＮ個合成して、出力端子４１ａから時間波形回路４２に出力し、サブキャリア合成回路５２ｂは、中間の帯域のサブキャリアを合成し、サブキャリア合成回路５２ｃは、最も周波数の高い帯域のサブキャリアを合成して、それぞれ出力端子４１ｂ、４１ｃから時間波形回路４２に出力する。
これにより、３つの周波数分割信号が得られる。 For example, the subcarrier synthesizing circuit 52a synthesizes N subcarriers in the lowest frequency band and outputs them from the output terminal 41a to the time waveform circuit 42, and the subcarrier synthesizing circuit 52b adds the subcarriers in the intermediate band. Then, the subcarrier combining circuit 52c combines the subcarriers in the highest frequency band and outputs the subcarriers from the output terminals 41b and 41c to the time waveform circuit 42, respectively.
Thereby, three frequency division signals are obtained.

［時間波形分割回路４２：図７］
次に、図４，５に示した時間波形分割回路４２について図７を用いて説明する。図７は、別の電力増幅装置における時間波形回路４２の構成例を示す回路図である。
図７に示すように、時間波形分割回路４２は、入力端子４２ａと、ディバイダ３０１と、検波器３０２と、コンパレータ３０３，３０４，３０５，３０６と、ＡＮＤ回路３０７と、スイッチ３０７，３０８，３０９と、分配出力端子４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを備えている。 [Time waveform dividing circuit 42: FIG. 7]
Next, the time waveform dividing circuit 42 shown in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of the time waveform circuit 42 in another power amplifying apparatus.
As shown in FIG. 7, the time waveform dividing circuit 42 includes an input terminal 42a, a divider 301, a detector 302, comparators 303, 304, 305, and 306, an AND circuit 307, switches 307, 308, and 309. Distribution output terminals 42b, 42c, and 42d.

時間波形回路４２は、図３に示した信号分配部１２と構成及び動作は同じであるため、ここでは簡単に説明する。
ディバイダ３０１は、入力信号１２０を２つに分岐し、一方をスイッチ３０７，３０８，３０９に出力し、他方を検波器３０２に出力する。
検波器３０２は、分岐された一方の信号を検波して、検波波形１２０ａを入力レベルとして出力する。 The time waveform circuit 42 has the same configuration and operation as the signal distribution unit 12 shown in FIG.
The divider 301 branches the input signal 120 into two, outputs one to the switches 307, 308, and 309 and outputs the other to the detector 302.
The detector 302 detects one of the branched signals and outputs the detected waveform 120a as an input level.

コンパレータ３０３には、＋端子に第１のしきい値ｔｈ１が設定されており、−端子から入力される入力レベル１２０ａがｔｈ１より小さい（１２０ａ＜ｔｈ１）場合に、出力信号がＨレベルとなる。すなわち、信号波形１２０ｂのときにスイッチ３０７がオンとなり、ディバイダ３０１からの信号が分配出力端子４２ｄから増幅回路４３に出力される。 In the comparator 303, the first threshold th1 is set at the + terminal, and when the input level 120a input from the − terminal is smaller than th1 (120a <th1), the output signal becomes H level. That is, when the signal waveform is 120b, the switch 307 is turned on, and the signal from the divider 301 is output from the distribution output terminal 42d to the amplifier circuit 43.

コンパレータ３０４は、−端子に第１のしきい値ｔｈ１が設定されており、＋端子から入力される入力レベル１２０ａがｔｈ１より大きい（１２０ａ＞ｔｈ１）場合に、Ｈレベル信号を出力する。
また、コンパレータ３０５には、＋端子に第２のしきい値ｔｈ２が設定されており、−端子から入力される入力レベル１２０ａがｔｈ２より小さい（１２０ａ＜ｔｈ２）場合に、Ｈレベル信号を出力する。 The comparator 304 outputs an H level signal when the first threshold th1 is set at the − terminal and the input level 120a input from the + terminal is greater than th1 (120a> th1).
The comparator 305 outputs the H level signal when the second threshold th2 is set at the + terminal and the input level 120a input from the − terminal is smaller than th2 (120a <th2). .

そして、コンパレータ３０４とコンパレータ３０５からの出力が両方ともＨレベルの場合（ｔｈ１＜１２０ａ＜ｔｈ２）のみに、ＡＮＤ回路３０７からの出力がＨレベルとなる。つまり、信号波形１２０ｃのときにスイッチ３０８がオンとなり、ディバイダ３０１からの信号が分配出力端子４２ｃから増幅回路４３に出力される。 Only when the outputs from the comparator 304 and the comparator 305 are both at the H level (th1 <120a <th2), the output from the AND circuit 307 is at the H level. That is, the switch 308 is turned on when the signal waveform is 120c, and the signal from the divider 301 is output from the distribution output terminal 42c to the amplifier circuit 43.

コンパレータ３０６は、−端子に第２のしきい値ｔｈ２が設定されており、＋端子から入力される入力レベル１２０ａがｔｈ２より大きい（ａ＞ｔｈ２）場合に、出力信号がＨレベルとなる。つまり、信号波形１２０ｄのときにスイッチ３０９がオンとなり、ディバイダ３０１からの信号が分配出力端子４２ｃから増幅回路４３に出力される。 In the comparator 306, when the second threshold th2 is set at the − terminal, and the input level 120a input from the + terminal is larger than th2 (a> th2), the output signal becomes the H level. That is, the switch 309 is turned on when the signal waveform is 120d, and the signal from the divider 301 is output from the distribution output terminal 42c to the amplifier circuit 43.

これにより、別の電力増幅装置では、入力信号が入力レベルに応じて最適な増幅器の経路に分配され、後述する増幅回路４３の増幅器のいずれかにおいて飽和に近い状態で効率よく増幅されるものである。 As a result, in another power amplifying apparatus, the input signal is distributed to the optimum amplifier path in accordance with the input level, and is efficiently amplified in a state close to saturation in one of the amplifiers of the amplifier circuit 43 described later. is there.

［増幅回路４３：図８］
次に、図４，５に示した増幅回路４３の構成について図８を用いて説明する。図８は、別の電力増幅装置における増幅回路４３の構成例を示す構成ブロック図である。
図８に示すように、増幅回路４３は、位相振幅調整回路４６ａ，４６ｂ，４６ｃと、増幅器４７ａ，４７ｂ，４７ｃと、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８とを備えている。
各構成部分は、図２に示した位相振幅調整回路３７、増幅器１６〜１８、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０と同様の構成及び動作である。
位相振幅調整回路４６と増幅器４７の数は、時間波形分割回路４２において分割される信号レベルの数に対応しており、任意に設定可能である。ここでは３個としている。 [Amplifier circuit 43: FIG. 8]
Next, the configuration of the amplifier circuit 43 shown in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a configuration block diagram illustrating a configuration example of the amplification circuit 43 in another power amplification device.
As shown in FIG. 8, the amplifier circuit 43 includes phase / amplitude adjustment circuits 46a, 46b, and 46c, amplifiers 47a, 47b, and 47c, and a DC-DC converter 48.
Each component has the same configuration and operation as the phase amplitude adjustment circuit 37, the amplifiers 16 to 18, and the DC-DC converter 30 shown in FIG.
The number of phase amplitude adjusting circuits 46 and amplifiers 47 corresponds to the number of signal levels divided by the time waveform dividing circuit 42 and can be arbitrarily set. Here, the number is three.

そして、上記増幅回路４３においては、時間波形分割回路４２において信号レベルに応じて分割された信号は、増幅回路４３のいずれかの位相振幅調整回路４６に入力されて、アンテナ出力時に位相差と利得差が生じないように位相と振幅が調整され、増幅器４７で飽和に近い状態で増幅される。
具体的には、時間波形分割回路４２の出力端子４２ｂから出力されたレベル大の信号は、増幅回路４３の入力端子４３ａに入力されて、位相振幅回路４６ａで位相及び振幅が調整され、増幅器４７ａで増幅される。 In the amplification circuit 43, the signal divided in accordance with the signal level in the time waveform division circuit 42 is input to one of the phase amplitude adjustment circuits 46 of the amplification circuit 43, and the phase difference and gain are output when the antenna is output. The phase and amplitude are adjusted so as not to cause a difference, and the amplifier 47 amplifies near saturation.
Specifically, a high-level signal output from the output terminal 42b of the time waveform dividing circuit 42 is input to the input terminal 43a of the amplifier circuit 43, the phase and amplitude are adjusted by the phase amplitude circuit 46a, and the amplifier 47a. It is amplified by.

また、時間波形分割回路４２の出力端子４２ｃから出力されたレベル中の信号は、増幅回路４３の入力端子４３ｂに入力されて、位相振幅回路４６ｂで位相及び振幅が調整され、増幅器４７ｂで増幅される。 The signal in the level output from the output terminal 42c of the time waveform dividing circuit 42 is input to the input terminal 43b of the amplifier circuit 43, the phase and amplitude are adjusted by the phase amplitude circuit 46b, and amplified by the amplifier 47b. The

同様に、時間波形分割回路４２の出力端子４２ｄから出力されたレベル小の信号は、増幅回路４３の入力端子４３ｃに入力されて、位相振幅回路４６ｃで位相及び振幅が調整され、増幅器４７ｃで増幅される。 Similarly, a low-level signal output from the output terminal 42d of the time waveform dividing circuit 42 is input to the input terminal 43c of the amplifier circuit 43, the phase and amplitude are adjusted by the phase amplitude circuit 46c, and amplified by the amplifier 47c. Is done.

各増幅器４７ａ，４７ｂ，４７ｃには、入力信号のレベルに対応して、飽和状態に近い動作が行われるよう、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８の端子４９ａ，４９ｂ，４９ｃから適切なドレイン電圧が供給される。 An appropriate drain voltage is supplied to the amplifiers 47a, 47b, and 47c from the terminals 49a, 49b, and 49c of the DC-DC converter 48 so that the operation close to the saturation state is performed in accordance with the level of the input signal. .

［波形の例：図９］
次に、別の電力増幅装置の実施例における波形の例について図９を用いて説明する。図９は、別の電力増幅装置における波形の例を示す模式説明図である。
図９に示すように、分割変調波生成回路４１０の直列並列変換部５０で生成される変調信号波形６０は、変調帯域幅Δｆｃの波形である（横軸は周波数）。 [Example of waveform: Fig. 9]
Next, an example of a waveform in another embodiment of the power amplifying device will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of a waveform in another power amplification device.
As shown in FIG. 9, the modulation signal waveform 60 generated by the serial / parallel converter 50 of the divided modulation wave generation circuit 410 is a waveform of the modulation bandwidth Δfc (the horizontal axis is frequency).

この信号をサブキャリア合成回路５２により、所定の帯域幅に分割して、周波数分割信号を得る（横軸は周波数）。周波数分割信号の波形は、分割変調波形６１で表され、ここでは変調帯域幅Δｆｃを３つに分割している。各波形は、帯域の中心周波数が異なっている。
周波数分割信号（分割変調波形６１）の帯域幅をΔｆｓとすると、
Δｆｓ＝Δｆｃ／Ｍで表される。Ｍは分割数であり、ここでは３である。 This signal is divided into a predetermined bandwidth by the subcarrier synthesis circuit 52 to obtain a frequency division signal (the horizontal axis is frequency). The waveform of the frequency division signal is represented by a division modulation waveform 61, in which the modulation bandwidth Δfc is divided into three. Each waveform has a different band center frequency.
When the bandwidth of the frequency division signal (division modulation waveform 61) is Δfs,
Δfs = Δfc / M M is the number of divisions, and is 3 here.

そして、各周波数分割信号は、更に時間波形分割回路４２によって、包絡線の電圧レベルに応じて時間分割され、ここでは９つの時間分割波形６２が得られる（横軸は時間）。
そして、各時間分割波形６２は、それぞれ対応する増幅器で増幅された後、アンテナ４５から空間放射されて、開空間で合成され、合成変調信号波形６３が得られるものである。 Each frequency division signal is further time-divided according to the voltage level of the envelope by the time waveform division circuit 42, and here, nine time division waveforms 62 are obtained (the horizontal axis is time).
Each time division waveform 62 is amplified by a corresponding amplifier, then spatially radiated from the antenna 45, and synthesized in an open space to obtain a synthesized modulated signal waveform 63.

［別の実施の形態の効果］
本発明の別の実施の形態に係る電力増幅装置によれば、周波数分割回路４１が、変調信号の変調帯域を複数に分割して周波数分割信号を生成し、複数の時間波形分割回路４２が、各周波数分割信号について入力レベルに応じて選択した出力先に入力信号を出力し、増幅回路４３の各位相振幅調整回路４６が、分配された入力信号の位相及び振幅を調整し、各増幅器４７が、入力された信号を飽和に近い状態で増幅し、バンドパスフィルタ４４が、増幅された信号を帯域制限してスプリアスを低減し、アンテナ４５が空間放射し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８が、各増幅器４７に所定の入力レベルで飽和に近い状態で高効率動作を行う適切なドレイン電圧を印加する電力増幅装置としているので、増幅器全体の効率を向上させると共に、ＯＦＤＭ信号のような広帯域信号についても、歪の発生を抑えて増幅器出力の品質を良好にすることができる効果がある。 [Effect of another embodiment]
According to the power amplifying device according to another embodiment of the present invention, the frequency division circuit 41 generates a frequency division signal by dividing the modulation band of the modulation signal into a plurality of times, and the plurality of time waveform division circuits 42 includes: An input signal is output to an output destination selected according to the input level for each frequency division signal, each phase amplitude adjustment circuit 46 of the amplifier circuit 43 adjusts the phase and amplitude of the distributed input signal, and each amplifier 47 The input signal is amplified in a state close to saturation, the bandpass filter 44 limits the band of the amplified signal to reduce spurious, the antenna 45 radiates spatially, and the DC-DC converter 48 includes each amplifier. 47 is a power amplifying apparatus that applies an appropriate drain voltage for performing high-efficiency operation in a state close to saturation at a predetermined input level, so that the efficiency of the entire amplifier is improved and OFDM is For even wideband signal, such as items, there is an effect that it is possible to improve the quality of the amplifier output by suppressing the generation of distortion.

また、別の電力増幅装置によれば、複数のアンテナ４５の特性を同一とし、アンテナ４５間の距離を、電磁界干渉を起こさず、位相差がシステムの許容範囲となる距離となるよう各アンテナ４５を設置しているので、空間合成された増幅器出力の特性を良好に保つことができる効果がある。 In addition, according to another power amplifying device, the characteristics of the plurality of antennas 45 are the same, and the distance between the antennas 45 does not cause electromagnetic interference, and each antenna has a phase difference within the allowable range of the system. Since 45 is installed, there is an effect that the characteristics of the spatially synthesized amplifier output can be kept good.

本発明は、電力変換効率を向上させる増幅器に適しており、特に平均電力に対するピーク電力の比が大きい信号を増幅する際の効率を向上させ、広帯域信号にも適用可能な電力増幅装置に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for an amplifier that improves power conversion efficiency, and in particular, improves efficiency when a signal having a large ratio of peak power to average power is amplified, and is suitable for a power amplifying apparatus that can be applied to a wideband signal. Yes.

１，１１...入力端子、２，１２...信号分配部、４...増幅アンテナ部、５，１６，１７，１８，４７...増幅器、６...バンドパスフィルタ、７...アンテナ、１３，１４，１５...分配出力端子、１９，２０，２１，４４...バンドパスフィルタ、２２，２３，２４，４５...アンテナ、２５０，３２０...出力信号、２６０，３１０，１２０...入力信号、２７０，２８０，２９０...分配信号、３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ...周波数分割信号、３０，４８...ＤＣ−ＤＣコンバータ、３１，３２，３３...ドレイン電圧供給端子、３５，３６，３７，４６...位相振幅調整回路、５０...直列並列変換部、５１...サブキャリア、５２サブキャリア合成回路、１００，３０１...ディバイダ、１１０，３０２...検波器、１０１，１０２，１０３，１０４，３０３，３０４，３０５，３０６...コンパレータ、１０５，３０７...ＡＮＤ回路、１０６，１０７，１０８，３０７，３０８，３０９...スイッチ、４０...変調波源回路、４１...周波数分割回路、４２...時間波形分割回路、４３...増幅回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 ... Input terminal, 2,12 ... Signal distribution part, 4 ... Amplification antenna part 5, 16, 17, 18, 47 ... Amplifier, 6 ... Band pass filter, 7 ... Antenna, 13, 14, 15 ... Distribution output terminal, 19, 20, 21, 44 ... Band pass filter, 22, 23, 24, 45 ... Antenna, 250, 320 ... Output Signal, 260, 310, 120 ... Input signal, 270, 280, 290 ... Distribution signal, 310a, 310b, 310c ... Frequency division signal, 30, 48 ... DC-DC converter, 31, 32 , 33 ... Drain voltage supply terminal, 35, 36, 37, 46 ... Phase amplitude adjustment circuit, 50 ... Series / parallel converter, 51 ... Subcarrier, 52 Subcarrier synthesis circuit, 100, 301 ... divider 110,302 ... detector 101,102, 03, 104, 303, 304, 305, 306 ... comparator, 105, 307 ... AND circuit, 106, 107, 108, 307, 308, 309 ... switch, 40 ... modulation wave source circuit, 41 ... frequency divider circuit, 42 ... time waveform divider circuit, 43 ... amplifier circuit

Claims

互いに異なる電力レベルの信号を入力し、前記入力された信号を飽和に近い状態でそれぞれ増幅する複数の増幅器と、
前記各増幅器により増幅された信号を空間に放射する複数のアンテナと、
前記各増幅器がそれぞれ飽和に近い状態で動作する最適なドレイン電圧を前記各増幅器に対して供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
入力信号の電力レベルを検出し、前記複数の増幅器の内、前記検出された電力レベルにおいて飽和に近い状態で動作する増幅器に前記入力信号を出力する信号分配部とを備えたことを特徴とする電力増幅装置。 A plurality of amplifiers that input signals of different power levels and amplify the input signals in a state close to saturation; and
A plurality of antennas that radiate the signals amplified by the amplifiers into space;
A DC-DC converter that supplies an optimal drain voltage to each amplifier that operates in a state where each amplifier is close to saturation;
And a signal distribution unit that detects the power level of the input signal and outputs the input signal to an amplifier that operates near saturation at the detected power level among the plurality of amplifiers. Power amplification device.

入力された変調信号を複数の帯域に周波数分割して周波数分割信号を出力する周波数分割回路を備え、
前記周波数分割信号を前記信号分配部の入力信号とすることを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。 A frequency division circuit that frequency-divides an input modulation signal into a plurality of bands and outputs a frequency division signal,
The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the frequency division signal is used as an input signal of the signal distribution unit.

前記複数の増幅器の出力段に、前記各増幅器の出力信号のスプリアス成分を低減するバンドパスフィルタを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の電力増幅装置。 The power amplifying apparatus according to claim 1 or 2, wherein a band-pass filter for reducing spurious components of an output signal of each amplifier is provided at an output stage of the plurality of amplifiers.

前記複数のアンテナが、同一の特性を備え、前記各アンテナからの出力が電磁界干渉を起こさず、且つ位相差が予め設定された許容範囲内となる距離に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の電力増幅装置。 The plurality of antennas have the same characteristics, and the outputs from the antennas do not cause electromagnetic interference, and are arranged at a distance where the phase difference is within a preset allowable range. The power amplifying device according to any one of claims 1 to 3.

信号分配部が、入力信号の電力レベルを検出し、当該検出された電力レベルに応じて信号を複数に分配し、
前記分配された信号毎に当該信号の電力レベルで飽和に近い状態で動作する電力増幅器が、それぞれ前記分配された信号を増幅して出力し、
前記各増幅器からの出力信号が合成されることを特徴とする電力増幅方法。 The signal distribution unit detects the power level of the input signal, distributes the signal to a plurality according to the detected power level,
For each distributed signal, a power amplifier operating near saturation at the power level of the signal amplifies and outputs the distributed signal,
A power amplification method, wherein output signals from the amplifiers are combined.

周波数分割回路が、入力された変調信号を複数の帯域に周波数分割して、当該周波数分割された信号を、信号分配部の入力信号とすることを特徴とする請求項５記載の電力増幅方法。 6. The power amplification method according to claim 5, wherein the frequency division circuit frequency-divides the input modulation signal into a plurality of bands, and uses the frequency-divided signal as an input signal of the signal distribution unit.