JP5377244B2 - 高周波増幅器 - Google Patents
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そこで、従来から、ドハティにより、飽和増幅を行う平均電力増幅器と、所定値以上のピーク電圧を増幅するピーク電力増幅器とを並列構成とし、両増幅器出力信号を合成する高効率増幅器(ドハティ増幅器)が提案されている。
したがって、一般的に、入力信号の分配には、方向性結合器または電力分配器などの分配器が用いられ、入力信号は、キャリア/ピーク電力増幅器のインピーダンスに依存せずに、所定比率でそれぞれの電力増幅器に分配される(たとえば、特許文献1参照)。
図1はこの発明の実施の形態1に係る高周波増幅器を示す回路ブロック図であり、各増幅器の具体的構成例としてバイポーラトランジスタを用いた場合を示している。
図1において、高周波増幅器は、入力側電力分配手段を構成するノードNと、並設されたキャリア電力増幅器1およびピーク電力増幅器2と、入力端子3および出力端子4と、LPF(ローパスフィルタ)型回路5と、λ/4電気長の伝送線路6と、LPF(ローパスフィルタ)型回路7と、キャリア電力増幅器1およびピーク電力増幅器2の出力整合回路8と、を備えている。
キャリア電力増幅器1は、入力端子3からの入力信号を増幅し、ピーク電力増幅器2は、入力信号のピーク成分を増幅する。
入力端子3においては、第1の分岐線路側のLPF型回路5と、第2の分岐線路側の伝送線路6およびLPF型回路7とが、ノードNを介して分岐されている。
また、伝送線路6およびLPF型回路7からなる直列回路は、入力端子3とピーク電力増幅器2のベース端子との間に挿入されて、ピーク電力増幅器2の入力整合回路を構成している。
出力整合回路8は、キャリア電力増幅器1の出力電力とピーク電力増幅器2の出力電力とを合成し、合成した信号を出力端子4から出力する。
また、伝送線路6およびLPF型回路7からなる直列回路は、入力端子3の特性インピーダンスZsの2倍のインピーダンス(2×Zs)と、ピーク電力増幅器2の動作状態の入力インピーダンスとを整合する。
図2において、入力信号の増加(矢印参照)にともない、ピーク電力増幅器2(ピークアンプ)は、非動作(OFF)状態から動作(ON)状態に移行し、ピーク電力増幅器2の入力インピーダンスは、図2内の「☆印」で示すように変化する。
ここで、伝送線路6は、キャリア電力増幅器1に対して、ピーク電力増幅器2への入力信号の位相差をλ/4だけ進めるために必要となる。
すなわち、入力端子3から見たピーク電力増幅器2側のインピーダンス(△印)は、低入力信号時にはオープン(OFF)に近く、入力信号の増加(矢印参照)にともない、設定されたインピーダンス(2×Zs)へと変化する。
このとき、入力端子3における高周波増幅器全体の入力インピーダンスは(2×Zs)である。
このとき、入力端子3における高周波増幅器全体の入力インピーダンスはZsである。
これにより、入力信号が大きい場合に、キャリア電力増幅器1側の経路と、ピーク電力増幅器2側の経路と、に対する入力信号の配分比を変えることが可能となる。
一方、入力電力が増加すると、ピーク電力増幅器2が動作し始めて、入力端子3から見たピーク電力増幅器2側のインピーダンスがオープンから(2×Zs)に変化するので、ピーク電力増幅器2の利得(点線)が増加し、増幅器全体の利得(実線)は、キャリア電力増幅器1およびピーク電力増幅器2の各利得を合計したものとなる。
すなわち、高入力信号時においては、低入力信号時と比べて、高周波増幅器全体の利得が急増するので、良好なAM−AM特性を得ることができない。
ノードNは、入力信号を、第1および第2の分岐線路に分配して直接導入する。
第2の入力整合回路は、ノードNに接続されたλ/4電気長の伝送線路6と、ピーク電力増幅器2に接続されたLPF型回路7と、ピーク電力増幅器2と、からなる直列回路により構成されている。
上記実施の形態1(図1)では、キャリア電力増幅器1およびピーク電力増幅器2の入力整合回路において、LPF型回路5、7を用いたが、図4のように、HPF(ハイパスフィルタ)型回路10、12を用いてもよい。
図4はこの発明の実施の形態2に係る高周波増幅器を示す回路ブロック図であり、前述(図1参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
同様に、伝送線路11およびHPF型回路12からなる直列回路は、入力端子3とピーク電力増幅器2のベース端子との間に挿入されて、ピーク電力増幅器2の入力整合回路を構成している。
また、伝送線路11およびHPF型回路12(ピーク電力増幅器2の入力整合回路)は、入力端子3の特性インピーダンスZsの2倍のインピーダンス(2×Zs)と、ピーク電力増幅器2の動作状態の入力インピーダンスとを整合する。
ここで、キャリア電力増幅器1側の伝送線路9、およびピーク電力増幅器2側の伝送線路11は、キャリア電力増幅器1に対して、ピーク電力増幅器2への入力信号の位相差をλ/4だけ進めるために必要となる。
この場合も、入力端子3から見たピーク電力増幅器2側のインピーダンスは、低入力信号時にはオープンに近く、入力信号の増加にともない、設定されたインピーダンス(2×Zs)に変化する。
このとき、入力端子3における高周波増幅器全体の入力インピーダンスは(2×Zs)である。
このとき、入力端子3における高周波増幅器全体の入力インピーダンスはZsである。
これにより、入力信号が大きい場合に、キャリア電力増幅器1側の経路と、ピーク電力増幅器2側の経路と、に対する入力信号の配分比を変えることが可能となる。
この際、入力端子3側がLPF型回路となる場合と、入力端子3側がHPF型回路となる場合との2通りが可能であるが、いずれの場合も、キャリア電力増幅器1側とピーク電力増幅器2側との回路構成を同一関係にする必要がある。
上記実施の形態1、2(図1、図4)では、では、キャリア電力増幅器1およびピーク電力増幅器2の入力整合回路において、伝送線路6、9、11を用いたが、図5のように、伝送線路を用いずに、HPF型回路13およびLPF型回路14の組み合わせと、LPF型回路15、16の組み合わせと、を用いてもよい。
図5において、高周波増幅器は、前述のキャリア電力増幅器1、ピーク電力増幅器2、入力端子3、出力端子4および出力整合回路8と、HPF型回路13と、第1のLPF型回路(以下、単に「LPF型回路」という)14と、第2および第3のLPF型回路(以下、単に「LPF型回路」という)15、16と、を備えている。
同様に、LPF型回路15、16からなる直列回路は、入力端子3とピーク電力増幅器2のベース端子との間に挿入されて、ピーク電力増幅器2の入力整合回路を構成している。
また、2段のLPF型回路15、16(ピーク電力増幅器2の入力整合回路)は、入力端子3の特性インピーダンスZsの2倍のインピーダンス(2×Zs)と、ピーク電力増幅器2の動作状態の入力インピーダンスを整合する。
したがって、図5の構成によれば、前述(実施の形態1、2)の伝送線路による位相差制御は不要となる。
このように、ピーク電力増幅器2側の入力整合回路を2段のLPF型回路15、16で構成した場合、低入力信号時のHPF型回路12の入力側端面のインピーダンスは、前述と同様にオープンとなる。
また、入力端子3から見たピーク電力増幅器2側のインピーダンスは、低入力信号時にはオープンに近く、入力信号の増加にともない、設定されたインピーダンス(2×Zs)に変化する。
このとき、入力端子3における高周波増幅器全体の入力インピーダンスは(2×Zs)である。
このとき、入力端子3における高周波増幅器全体の入力インピーダンスはZsである。
これにより、入力信号が大きい場合に、キャリア電力増幅器1側の経路と、ピーク電力増幅器2側の経路と、に入力する信号の配分比を変えることが可能となる。
このとき、HPF型回路13とLPF型回路14との接続順序が図5と逆であれば、キャリア電力増幅器1に接続されたHPF型回路と、ピーク電力増幅器2に接続されたLPF型回路16とのインピーダンス変成比が、2に設定されればよい。
Claims (7)
- 入力端子および出力端子と、
前記入力端子に接続された入力側電力分配手段と、
前記出力端子に接続された出力整合回路と、
前記入力側電力分配手段と前記出力整合回路との間に並列接続された第1および第2の分岐線路と、
前記第1の分岐線路に挿入されて前記入力端子からの入力信号を増幅するキャリア電力増幅器と、
前記第2の分岐線路に挿入されて前記入力信号のピーク成分を増幅するピーク電力増幅器と、
前記キャリア電力増幅器の入力側に挿入された第1の入力整合回路と、
前記ピーク電力増幅器の入力側に挿入された第2の入力整合回路と、を備え、
前記出力整合回路により前記キャリア電力増幅器の出力電力と前記ピーク電力増幅器の出力電力とを合成した信号を、前記出力端子から出力する高周波増幅器であって、
前記入力側電力分配手段は、前記入力信号を、前記第1および第2の分岐線路に直接導入するためのノードにより構成され、
前記第1の入力整合回路は、前記ノードに接続されたλ/4電気長の伝送線路と、前記キャリア電力増幅器に接続された第1のHPF型回路と、からなる直列回路により構成され、
前記第2の入力整合回路は、前記ノードに接続されたλ/2電気長の伝送線路と、前記ピーク電力増幅器に接続された第2のHPF型回路と、からなる直列回路により構成されたことを特徴とする高周波増幅器。 - 前記第1の入力整合回路は、前記λ/4電気長の伝送線路と前記第1のHPF型回路との間に挿入されたLPF型回路を含み、
前記第2の入力整合回路は、前記λ/2電気長の伝送線路と前記第2のHPF型回路との間に挿入されたLPF型回路を含むことを特徴とする請求項1に記載の高周波増幅器。 - 前記第1の入力整合回路は、前記第1のHPF型回路と前記キャリア電力増幅器との間に挿入されたLPF型回路を含み、
前記第2の入力整合回路は、前記第2のHPF型回路と前記ピーク電力増幅器との間に挿入されたLPF型回路を含むことを特徴とする請求項1に記載の高周波増幅器。 - 入力端子および出力端子と、
前記入力端子に接続された入力側電力分配手段と、
前記出力端子に接続された出力整合回路と、
前記入力側電力分配手段と前記出力整合回路との間に並列接続された第1および第2の分岐線路と、
前記第1の分岐線路に挿入されて前記入力端子からの入力信号を増幅するキャリア電力増幅器と、
前記第2の分岐線路に挿入されて前記入力信号のピーク成分を増幅するピーク電力増幅器と、
前記キャリア電力増幅器の入力側に挿入された第1の入力整合回路と、
前記ピーク電力増幅器の入力側に挿入された第2の入力整合回路と、を備え、
前記出力整合回路により前記キャリア電力増幅器の出力電力と前記ピーク電力増幅器の出力電力とを合成した信号を、前記出力端子から出力する高周波増幅器であって、
前記入力側電力分配手段は、前記入力信号を、前記第1および第2の分岐線路に直接導入するためのノードにより構成され、
前記第1の入力整合回路は、前記ノードに接続された第1のHPF型回路と、前記キャリア電力増幅器に接続された第1のLPF型回路と、からなる直列回路により構成され、
前記第2の入力整合回路は、第2および第3のLPF型回路からなる直列回路により構成されたことを特徴とする高周波増幅器。 - 前記第2のLPF型回路は、前記ノードに接続され、
前記HPF型回路と前記第2のLPF型回路とのインピーダンス変成比は、2に設定されたことを特徴とする請求項4に記載の高周波増幅器。 - 入力端子および出力端子と、
前記入力端子に接続された入力側電力分配手段と、
前記出力端子に接続された出力整合回路と、
前記入力側電力分配手段と前記出力整合回路との間に並列接続された第1および第2の分岐線路と、
前記第1の分岐線路に挿入されて前記入力端子からの入力信号を増幅するキャリア電力増幅器と、
前記第2の分岐線路に挿入されて前記入力信号のピーク成分を増幅するピーク電力増幅器と、
前記キャリア電力増幅器の入力側に挿入された第1の入力整合回路と、
前記ピーク電力増幅器の入力側に挿入された第2の入力整合回路と、を備え、
前記出力整合回路により前記キャリア電力増幅器の出力電力と前記ピーク電力増幅器の出力電力とを合成した信号を、前記出力端子から出力する高周波増幅器であって、
前記入力側電力分配手段は、前記入力信号を、前記第1および第2の分岐線路に直接導入するためのノードにより構成され、
前記第1の入力整合回路は、前記ノードに接続された第1のLPF型回路と、前記キャリア電力増幅器に接続されたHPF型回路と、からなる直列回路により構成され、
前記第2の入力整合回路は、第2および第3のLPF型回路からなる直列回路により構成されたことを特徴とする高周波増幅器。 - 前記第3のLPF型回路は、前記キャリア電力増幅器に接続され、
前記HPF型回路と前記第3のLPF型回路とのインピーダンス変成比は、2に設定されたことを特徴とする請求項6に記載の高周波増幅器。
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