JP5523210B2 - High frequency amplifier - Google Patents

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Description

この発明は、高周波増幅装置に関する。   The present invention relates to a high frequency amplification device.

例えば下記特許文献１に示された従来の高周波増幅器では、高周波電力増幅器への変調波入力信号が分岐されて検波回路で変調波入力信号の包絡線成分が検出され、電圧制御手段により検波回路で検出された包絡線成分にほぼ比例した電源電圧が高周波電力増幅器に印加される。高周波電力増幅器は、電圧制御手段から印加される電源電圧に基づいて、変調波入力信号を増幅し、変調波出力信号として出力する。このような高周波増幅器では、変調波入力信号の包絡線成分に応じて高周波電力増幅器の電源電圧が調整されるので、特にバックオフの大きな領域において高効率動作が可能となる。   For example, in the conventional high-frequency amplifier disclosed in Patent Document 1 below, the modulated wave input signal to the high-frequency power amplifier is branched and the envelope component of the modulated wave input signal is detected by the detection circuit, and the voltage control means detects the envelope component. A power supply voltage substantially proportional to the detected envelope component is applied to the high frequency power amplifier. The high frequency power amplifier amplifies the modulated wave input signal based on the power supply voltage applied from the voltage control means, and outputs it as a modulated wave output signal. In such a high-frequency amplifier, since the power supply voltage of the high-frequency power amplifier is adjusted according to the envelope component of the modulated wave input signal, high-efficiency operation is possible particularly in a region with a large back-off.

特開昭６２−２７４９０６号公報JP 62-274906 A

しかしながら、従来の高周波増幅装置では、瞬時入力信号に対する瞬時出力信号のダイナミック利得特性、およびダイナミック位相特性(以下、それぞれダイナミック利得特性、ダイナミック位相特性と称する)が一定ではないので、歪みが劣化するという課題がある。   However, in the conventional high-frequency amplifier, the dynamic gain characteristic and dynamic phase characteristic of the instantaneous output signal with respect to the instantaneous input signal (hereinafter referred to as the dynamic gain characteristic and dynamic phase characteristic, respectively) are not constant, so that distortion is deteriorated. There are challenges.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高周波増幅装置のダイナミック利得特性，またはダイナミック位相特性を一定にすることにより、高効率に動作させることができるとともに、高周波増幅装置の非線形歪みを低減することができる高周波増幅装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and by making the dynamic gain characteristic or the dynamic phase characteristic of the high-frequency amplifier device constant, it can be operated with high efficiency and An object of the present invention is to obtain a high-frequency amplifier that can reduce nonlinear distortion of the amplifier.

この発明は、入力された高周波の入力信号を増幅して出力する高周波増幅装置であって、印加される電源電圧に基づき前記入力信号を増幅するソース接地またはエミッタ接地された高周波電力増幅器と、前記入力信号の包絡線成分を検出する第１の包絡線検出手段と、前記第１の包絡線検出手段で検出された包絡線成分に従った電源電圧を生成して前記高周波電力増幅器のドレイン電圧またはコレクタ電圧供給端子に印加するドレイン電圧またはコレクタ電圧生成手段と、前記高周波増幅装置の瞬時入力信号に対する瞬時出力信号のダイナミック位相特性が一定となるように、前記入力信号の包絡線成分に従って前記高周波電力増幅器へのゲート電圧またはベース電圧を生成して前記高周波電力増幅器の前記入力信号も入力されるゲート電圧またはベース電圧供給端子に印加するゲート電圧またはベース電圧調整手段と、を備えたことを特徴とする高周波増幅装置にある。 The present invention is a high-frequency amplifier that amplifies and outputs an input high-frequency input signal, and a source-grounded or emitter-grounded high-frequency power amplifier that amplifies the input signal based on an applied power supply voltage, A first envelope detector for detecting an envelope component of the input signal; and a power supply voltage according to the envelope component detected by the first envelope detector to generate a drain voltage of the high-frequency power amplifier or The high-frequency power according to the envelope component of the input signal so that the dynamic phase characteristic of the instantaneous output signal with respect to the instantaneous input signal of the high-frequency amplifier is constant and the drain voltage or collector voltage generating means applied to the collector voltage supply terminal A gate voltage to which a gate voltage or a base voltage for the amplifier is generated and the input signal of the high-frequency power amplifier is also input Others are in the high frequency amplifying apparatus comprising: the gate voltage or the base voltage adjusting means for applying a base voltage supply terminal.

この発明では、高周波増幅装置のダイナミック利得特性またはダイナミック位相特性を一定にすることにより、高効率に動作させることができるとともに、高周波増幅装置の非線形歪みを低減した高周波増幅装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-frequency amplifying device that can be operated with high efficiency by reducing the non-linear distortion of the high-frequency amplifying device by making the dynamic gain characteristic or dynamic phase characteristic of the high-frequency amplifying device constant.

この発明の実施の形態１による高周波増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による高周波増幅装置のドレイン電圧制御回路およびゲート電圧制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the drain voltage control circuit and gate voltage control circuit of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による高周波増幅装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１による高周波増幅装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２による高周波増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the high frequency amplifier by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２による高周波増幅装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the high frequency amplifier by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３による高周波増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the high frequency amplifier by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３による高周波増幅装置のドレイン電圧制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the drain voltage control circuit of the high frequency amplifier by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３による高周波増幅装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the high frequency amplifier by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３による高周波増幅装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the high frequency amplifier by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３による高周波増幅装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the high frequency amplifier by Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明による高周波増幅装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
また、以下では高周波電力増幅器が電界効果トランジスタ等で構成されたものを例に挙げて説明するが、この発明は接合型トランジスタ等で構成された高周波電力増幅器についても適用可能である。ソース接地された高周波電力増幅器(電界効果トランジスタ)におけるゲート電圧、ドレイン電圧は、エミッタ接地された高周波電力増幅器(接合型トランジスタ)におけるベース電圧、コレクタ電圧に相当する。 Hereinafter, a high-frequency amplifier according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment. In each embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In the following description, the high-frequency power amplifier is composed of a field effect transistor or the like. The present invention is also applicable to a high-frequency power amplifier composed of a junction transistor or the like. The gate voltage and drain voltage in the source grounded high frequency power amplifier (field effect transistor) correspond to the base voltage and collector voltage in the emitter grounded high frequency power amplifier (junction transistor).

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅装置の構成を示すブロック図である。図１の高周波増幅装置は入力信号を増幅して出力する装置であって、高周波電力増幅器７の入力に入力端子１、出力に出力端子２が接続されている。入力端子１はさらに、ドレイン電圧制御回路３、第１のパルス幅変調器４、第１のスイッチング増幅器５、第１の低域通過フィルタ６(以下ＬＰＦ(Low Pass Filter)と称する)を通って高周波電力増幅器７のドレイン電圧供給端子(ドレイン電圧またはコレクタ電圧供給端子)１００に接続され、また、ゲート電圧制御回路８、第２のパルス幅変調器９、第２のスイッチング増幅器１０、第２のＬＰＦ１１を通って高周波電力増幅器７の入力信号も入力されるゲート電圧供給端子(ゲート電圧またはベース電圧供給端子)１０１に接続されている。 Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. The high frequency amplifier of FIG. 1 is a device that amplifies an input signal and outputs it. An input terminal 1 is connected to the input of the high frequency power amplifier 7 and an output terminal 2 is connected to the output. The input terminal 1 further passes through a drain voltage control circuit 3, a first pulse width modulator 4, a first switching amplifier 5, and a first low-pass filter 6 (hereinafter referred to as LPF (Low Pass Filter)). The high-frequency power amplifier 7 is connected to a drain voltage supply terminal (drain voltage or collector voltage supply terminal) 100, and further includes a gate voltage control circuit 8, a second pulse width modulator 9, a second switching amplifier 10, and a second switching amplifier 10. A gate voltage supply terminal (gate voltage or base voltage supply terminal) 101 to which an input signal of the high frequency power amplifier 7 is also input through the LPF 11 is connected.

次に動作について説明する。入力端子１から入力された高周波の変調波入力信号Ｐinは、分岐してドレイン電圧制御回路３、ゲート電圧制御回路８、および高周波電力増幅器７にそれぞれ入力される。ドレイン電圧制御回路３およびゲート電圧制御回路８は、共に例えば図２に示す入力信号の包絡線を検出する回路からなり、変調波入力信号Ｐinの包絡線成分に応じた出力電圧信号Ｖoutdet_dおよびＶoutdet_gを第１のパルス幅変調器４および第２のパルス幅変調器９にそれぞれ出力する。 Next, the operation will be described. Modulated wave input signal P in the high-frequency input from the input terminal 1 is branched and the drain voltage control circuit 3, the gate voltage control circuit 8, and are input to the RF power amplifier 7. Drain voltage control circuit 3 and the gate voltage control circuit 8 is composed of a circuit for detecting the envelope of the input signal shown together in FIG. 2, for example, the output voltage signal V Outdet_d and corresponding to the envelope component of the modulated wave input signal P in V outdet_g is output to the first pulse width modulator 4 and the second pulse width modulator 9, respectively.

出力電圧信号Ｖoutdet_d，Ｖoutdet_gは、第１のパルス幅変調器４および第２のパルス幅変調器９でパルス幅変調され、第１のスイッチング増幅器５および第２のスイッチング増幅器１０に出力される。パルス幅変調された出力電圧信号Ｖoutdet_d，Ｖoutdet_gは、第１のスイッチング増幅器５および第２のスイッチング増幅器１０で増幅されて第１のＬＰＦ６および第２のＬＰＦ１１に出力される。増幅およびパルス幅変調された出力電圧信号Ｖoutdet_d，Ｖoutdet_gは、第１のＬＰＦ６および第２のＬＰＦ１１で高周波成分が除去され、ドレイン電圧Ｖout_dおよびゲート電圧Ｖout_gとして高周波電力増幅器７に印加される。高周波電力増幅器７は、第１のＬＰＦ６および第２のＬＰＦ１１から印加される電圧に基づいて、変調波入力信号Ｐinを増幅する。増幅された変調波入力信号Ｐinは、変調波出力信号Ｐoutとして出力端子２から出力される。 The output voltage signals V outdet_d and V outdet_g are pulse width modulated by the first pulse width modulator 4 and the second pulse width modulator 9 and output to the first switching amplifier 5 and the second switching amplifier 10. . The output voltage signals V outdet_d and V outdet_g subjected to pulse width modulation are amplified by the first switching amplifier 5 and the second switching amplifier 10 and output to the first LPF 6 and the second LPF 11. The amplified and pulse width modulated output voltage signals V outdet_d , V outdet_g are removed from the high frequency components by the first LPF 6 and the second LPF 11 and applied to the high frequency power amplifier 7 as the drain voltage V out_d and the gate voltage V out_g. The RF power amplifier 7 on the basis of the voltage applied from the first LPF6 and second LPF 11, amplifies the modulated wave input signal P in. Amplified modulated wave input signal P in is output from the output terminal 2 as a modulated wave output signal P out.

以下、図２〜４を参照しながら従来の課題とゲート電圧制御回路８の効果について説明する。ドレイン電圧制御回路３およびゲート電圧制御回路８は、例えば図２のように構成される。ドレイン電圧制御回路３およびゲート電圧制御回路８は、入力端子５０と出力端子５１間にダイオードＤdetが順方向に接続され、さらに入力端子５０とダイオードＤdetのアノードとの接続点とグランド間にインダクタＬdetが接続され、またダイオードＤdetのカソードと出力端子５１との接続点とグランド間にレジスタＲdetとキャパシタＣdetがそれぞれ並列に接続されている(すなわち入力端子５０と出力端子５１間に直列順方向に接続されたダイオードＤdetと、ダイオードＤdetと並列に接続されたリアクタンスＬdet、抵抗ＲdetおよびキャパシタンスＣdetとから構成されている)。ドレイン電圧制御回路３およびゲート電圧制御回路８は、変調波入力信号Ｐinの包絡線成分を検出し、包絡線信号として第１のパルス幅変調器４、第２のパルス幅変調器９にそれぞれ出力する。 The conventional problem and the effect of the gate voltage control circuit 8 will be described below with reference to FIGS. The drain voltage control circuit 3 and the gate voltage control circuit 8 are configured as shown in FIG. 2, for example. In the drain voltage control circuit 3 and the gate voltage control circuit 8, the diode D det is connected in the forward direction between the input terminal 50 and the output terminal 51, and further, between the connection point between the input terminal 50 and the anode of the diode D det and the ground. An inductor L det is connected, and a resistor R det and a capacitor C det are connected in parallel between the connection point between the cathode of the diode D det and the output terminal 51 and the ground (that is, between the input terminal 50 and the output terminal 51). and a diode connected D det the serial forward, and a diode D det parallel-connected reactance L det, a resistor R det and capacitance C det) to. Drain voltage control circuit 3 and the gate voltage control circuit 8 detects an envelope component of the modulated wave input signal P in, respectively as an envelope signal a first pulse width modulator 4, a second pulse width modulator 9 Output.

ここで、この発明の実施の形態１に係るドレイン電圧制御回路３の課題を説明するための図を図３に示す。図３の(ａ)に、ドレイン電圧制御回路３における瞬時入力信号と瞬時出力信号との関係(入出力特性)を示す。図３の(ａ)において、横軸は変調波瞬時入力信号Ｐinを示し、縦軸は瞬時出力電圧信号Ｖoutdet_dを示している。破線は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化するために必要な入出力特性で、実線は、例えば図２に示すような回路でドレイン電圧制御回路３を構成した場合の入出力特性を示している。なお、図３の(ａ)は、下限電圧Ｖｍinおよび上限電圧Ｖmaxが設定された場合を示している。 FIG. 3 is a diagram for explaining the problem of the drain voltage control circuit 3 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the relationship (input / output characteristics) between the instantaneous input signal and the instantaneous output signal in the drain voltage control circuit 3. In (a) of FIG. 3, the horizontal axis represents the modulation wave instantaneous input signal P in, the vertical axis represents the instantaneous output voltage signal V outdet_d. The broken line is an input / output characteristic necessary for linearizing the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplifier, and the solid line is an input / output characteristic when the drain voltage control circuit 3 is configured by a circuit as shown in FIG. ing. Incidentally, (a) of FIG. 3 shows the case where the lower limit voltage V min and upper limit voltage V max is set.

図３の(ｂ)に、例えば図２のような回路でドレイン電圧制御回路３およびゲート電圧制御回路８を構成して高周波電力増幅器７のドレイン電圧またはドレイン電圧とゲート電圧の両方を制御した場合の変調波瞬時出力信号Ｐoutと、高周波増幅装置のダイナミックな利得Ｇとの関係(ダイナミック利得特性)を示す。図３の(ｂ)において、横軸は変調波瞬時出力信号Ｐoutを示し、縦軸はダイナミックな利得Ｇを示している。破線は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化するために必要な入出力特性でドレイン電圧を制御した場合のダイナミック利得特性で、実線は、例えば図２に示すような回路でドレイン電圧制御回路３を構成した場合のダイナミック利得特性を示している。 FIG. 3B shows a case in which the drain voltage control circuit 3 and the gate voltage control circuit 8 are configured in the circuit as shown in FIG. 2, for example, and the drain voltage or both the drain voltage and the gate voltage of the high frequency power amplifier 7 are controlled. The relationship (dynamic gain characteristic) between the modulated wave instantaneous output signal Pout and the dynamic gain G of the high-frequency amplifier is shown. In FIG. 3B, the horizontal axis represents the modulated wave instantaneous output signal Pout , and the vertical axis represents the dynamic gain G. The broken line is the dynamic gain characteristic when the drain voltage is controlled with the input / output characteristic necessary for linearizing the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplifier, and the solid line is the drain voltage control circuit shown in FIG. 3 shows a dynamic gain characteristic when 3 is configured.

高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化するために必要な入出力特性は、変調波入力信号Ｐinが大きい領域では、高周波電力増幅器７の飽和の影響により、図３の(ａ)の破線のように、直線から外れる。しかし、実際のドレイン電圧制御回路３で得られる入出力特性は、実線のようなほぼ直線であるため、変調波入力信号Ｐinが大きい領域において、ドレイン電圧が過剰に供給される。その結果、図３の(ｂ)の実線で示すように、過剰にドレイン電圧が供給されたときの変調波出力信号Ｐoutにおいて利得が大きくなり、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化できずに、その結果、振幅歪みが発生するという問題がある。 Output characteristics necessary to linearize the dynamic gain characteristic of the high frequency amplifying device, in a region modulated wave input signal P in is large, due to the influence of the saturation of the high-frequency power amplifier 7, in FIG. 3 dashed line of (a) So that it deviates from the straight line. However, the input-output characteristic obtained by the actual drain voltage control circuit 3 is almost linear as a solid line, in the region modulated wave input signal P in is large, the drain voltage is excessively supplied. As a result, as shown by the solid line in FIG. 3B, the gain increases in the modulated wave output signal Pout when the drain voltage is excessively supplied, and the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplifier cannot be linearized. As a result, there is a problem that amplitude distortion occurs.

これに対して、この発明の実施の形態１に係るゲート電圧制御回路８は、図３の(ｂ)の実線で生じた利得偏差を低減するために、ゲート電圧を制御する。   On the other hand, the gate voltage control circuit 8 according to the first embodiment of the present invention controls the gate voltage in order to reduce the gain deviation caused by the solid line in FIG.

図４の(ａ)に、同一固定ドレイン電圧(Ｖd1)、異なる固定ゲート電圧(Ｖg1，Ｖg2，Ｖg3)(但しＶg1＜Ｖg2＜Ｖg3)を供給した場合の変調波瞬時出力信号Ｐoutと、ダイナミックな利得Ｇとの関係(ダイナミック利得特性)を示す。図４の(ｂ)に、変調波瞬時出力信号Ｐoutと、高周波電力増幅器７のドレイン電圧のみを制御した場合(従来技術)、ドレイン電圧とゲート電圧の両方を制御した場合(この実施の形態)の高周波増幅装置のダイナミックな利得Ｇとの関係(ダイナミック利得特性)を示す。図４の(ａ)(ｂ)において、横軸は変調波瞬時出力信号Ｐoutを示し、縦軸はダイナミックな利得Ｇを示している。また図４の(ｂ)において、破線は、従来技術のダイナミック利得特性で、実線は、この実施の形態のダイナミック利得特性を示している。 In FIG. 4 (a), the modulated wave instants when the same fixed drain voltage (V d1 ) and different fixed gate voltages (V g1 , V g2 , V g3 ) (where V g1 <V g2 <V g3 ) are supplied. The relationship (dynamic gain characteristic) between the output signal Pout and the dynamic gain G is shown. FIG. 4B shows a case where only the modulated wave instantaneous output signal Pout and the drain voltage of the high-frequency power amplifier 7 are controlled (conventional technology), and a case where both the drain voltage and the gate voltage are controlled (this embodiment). ) Shows the relationship (dynamic gain characteristics) with the dynamic gain G of the high-frequency amplifier. 4A and 4B, the horizontal axis indicates the modulated wave instantaneous output signal Pout , and the vertical axis indicates the dynamic gain G. In FIG. 4B, the broken line shows the dynamic gain characteristic of the prior art, and the solid line shows the dynamic gain characteristic of this embodiment.

図４の(ａ)のように高周波電力増幅器において、ドレイン電圧が固定電圧だった場合、ゲート電圧を変えると、ダイナミック利得特性も変化する。このため、図４の(ｂ)の破線において、ダイナミックな利得が大きい変調波出力信号Ｐoutで、利得を下げるようにゲート電圧を制御する。これにより、従来、生じていたダイナミックな利得の偏差を低減することができる。 In the high-frequency power amplifier as shown in FIG. 4A, when the drain voltage is a fixed voltage, the dynamic gain characteristic changes when the gate voltage is changed. Therefore, in the broken line in FIG. 4 (b), a dynamic gain greater modulated wave output signal P out, controls the gate voltage to reduce the gain. As a result, it is possible to reduce a dynamic gain deviation that has conventionally occurred.

以上のように、実施の形態１によれば、ドレイン電圧制御回路は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を一定とすべく、ドレイン電圧を制御し、ゲート電圧制御回路は、ドレイン電圧制御のみでは、一定にできないダイナミック利得特性を低減するように高周波電力増幅器のゲート電圧を制御する。また、実施の形態１では、ドレイン電圧制御回路とゲート電圧制御回路を別々の回路で構成することにより、より高精度にダイナミック利得特性の低減効果を得ることができる。そのため、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化して、高効率に動作させることができるとともに、高周波増幅装置の非線形歪みを低減することができる。   As described above, according to the first embodiment, the drain voltage control circuit controls the drain voltage so that the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplification device is constant, and the gate voltage control circuit only performs drain voltage control. The gate voltage of the high frequency power amplifier is controlled so as to reduce dynamic gain characteristics that cannot be made constant. In the first embodiment, the drain voltage control circuit and the gate voltage control circuit are configured as separate circuits, so that the effect of reducing dynamic gain characteristics can be obtained with higher accuracy. Therefore, the dynamic gain characteristic of the high frequency amplifying device can be linearized to operate with high efficiency, and the nonlinear distortion of the high frequency amplifying device can be reduced.

なお、実施の形態１では、ドレイン電圧制御回路、およびゲート電圧制御回路は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を一定にするようにドレイン電圧およびゲート電圧を制御するが、これに限定されず、高周波増幅装置のダイナミック位相特性を一定にするようにドレイン電圧およびゲート電圧を制御してもよい。なお、上述した高周波電力増幅器は、例えばＡ級増幅器またはＡＢ級増幅器またはＢ増幅器、あるいは、ドハティ増幅器で構成してもよい。また、上述したパルス幅変調器は、例えばデルタシグマ変調器あるいはデルタ変調器で構成してもよい。   In the first embodiment, the drain voltage control circuit and the gate voltage control circuit control the drain voltage and the gate voltage so as to make the dynamic gain characteristics of the high frequency amplifier constant, but the present invention is not limited to this, and the high frequency The drain voltage and the gate voltage may be controlled so that the dynamic phase characteristic of the amplifying device is constant. Note that the above-described high-frequency power amplifier may be configured by, for example, a class A amplifier, a class AB amplifier, a B amplifier, or a Doherty amplifier. Further, the above-described pulse width modulator may be constituted by, for example, a delta sigma modulator or a delta modulator.

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による高周波増幅装置の構成を示すブロック図である。図５の高周波増幅装置では、高周波電力増幅器７のゲート電圧供給端子１０１のためには、ドレイン電圧供給端子１００と同様な回路を設けるのではなく、ドレイン電圧制御回路３の出力電圧信号Ｖoutdet_dを入力とする比較器２１、基準電圧源２２を含むゲート電圧制御回路２０を備えている。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency amplifier according to Embodiment 2 of the present invention. In the high frequency amplifier of FIG. 5, the gate voltage supply terminal 101 of the high frequency power amplifier 7 is not provided with a circuit similar to the drain voltage supply terminal 100, but the output voltage signal V outdet_d of the drain voltage control circuit 3 is used. A gate voltage control circuit 20 including a comparator 21 and a reference voltage source 22 as inputs is provided.

以下、図６を参照しながら、従来技術の課題とゲート電圧制御回路２０の効果について説明する。図６の(ａ)に、ドレイン電圧制御回路３における瞬時入力信号と瞬時出力信号との関係(入出力特性)を示す。図６の(ａ)は図３の(ａ)と同様、横軸は変調波瞬時入力信号Ｐinを示し、縦軸は瞬時出力電圧信号Ｖoutdet_dを示している。破線は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化するために必要な入出力特性で、実線は、例えば図２に示すような回路でドレイン電圧制御回路を構成した場合の入出力特性を示している。なお、図６の(ａ)は、下限電圧Ｖminおよび上限電圧Ｖmaxが設定された場合を示している。 Hereinafter, the problems of the prior art and the effects of the gate voltage control circuit 20 will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows the relationship (input / output characteristics) between the instantaneous input signal and the instantaneous output signal in the drain voltage control circuit 3. (A) in FIG. 6 is similar to FIG. 3 (a), the horizontal axis represents the modulation wave instantaneous input signal P in, the vertical axis represents the instantaneous output voltage signal V outdet_d. The broken line is an input / output characteristic necessary for linearizing the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplifier, and the solid line is an input / output characteristic when the drain voltage control circuit is configured by a circuit as shown in FIG. Yes. FIG. 6A shows the case where the lower limit voltage V min and the upper limit voltage V max are set.

図６の(ｂ)に、同一ドレイン電圧(Ｖd1)、異なるゲート電圧(Ｖg1，Ｖg2)(但しＶg1＜Ｖg2)を供給した場合の変調波瞬時出力信号Ｐoutと、ダイナミックな利得Ｇとの関係(ダイナミック利得特性)を示す。 In (b) of FIG. 6, the same drain voltage (V d1), and different gate voltages (V g1, V g2) (where V g1 <V g2) modulated wave instantaneous output signal P out in the case of supply, dynamic The relationship with the gain G (dynamic gain characteristics) is shown.

図６の(ａ)において、変調波入力信号がＰin1よりも大きい場合、ドレイン電圧制御回路３の出力電圧はＶout1よりも大きくなる。このとき、Ｖout1は波線の高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化するために必要な出力電圧に対して、過剰なドレイン電圧が供給されることにより、利得が大きくなり、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化できずに、その結果、振幅歪みが発生するという問題がある。このため、ドレイン電圧がＶout1のとき、ゲート電圧をＶg1からＶg2に変えることで、利得を小さくすることができ、利得偏差を低減することができる。 In FIG. 6A , when the modulated wave input signal is larger than P in1 , the output voltage of the drain voltage control circuit 3 becomes larger than V out1 . At this time, V out1 is increased in gain by supplying an excessive drain voltage with respect to the output voltage necessary for linearizing the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplifier of the wavy line. There is a problem that the gain characteristic cannot be linearized, resulting in amplitude distortion. For this reason, when the drain voltage is Vout1 , the gain can be reduced and the gain deviation can be reduced by changing the gate voltage from Vg1 to Vg2 .

続いて、上記構成の高周波増幅装置の動作について説明する。入力端子１から入力された高周波の変調波入力信号Ｐinは、分岐してドレイン電圧制御回路３および高周波電力増幅器７にそれぞれ入力される。ドレイン電圧制御回路３は、上述した図２の回路により、変調波入力信号Ｐinに応じた出力電圧信号Ｖoutdet_dをパルス幅変調器４およびゲート電圧制御回路２０に出力する。出力電圧信号Ｖoutdet_dはパルス幅変調器４とゲート電圧制御回路２０に分岐して入力され、一方はパルス幅変調器４でパルス幅変調され、スイッチング増幅器５に出力される。パルス幅変調された出力電圧信号Ｖoutdet_dは、スイッチング増幅器５で増幅されてＬＰＦ６に出力される。増幅およびパルス幅変調された出力電圧信号Ｖoutdet_dは、ＬＰＦ６で高周波成分が除去され、ドレイン電圧Ｖout_dとして高周波電力増幅器７のドレイン電圧供給端子１００に印加される。 Next, the operation of the high frequency amplification device having the above configuration will be described. Modulated wave input signal P in the high-frequency input from the input terminal 1 is inputted to the drain voltage control circuit 3 and the high-frequency power amplifier 7 branches. The drain voltage control circuit 3, the circuit of Figure 2 described above, and outputs an output voltage signal V Outdet_d corresponding to the modulation wave input signal P in the pulse width modulator 4 and the gate voltage control circuit 20. The output voltage signal V outdet_d is branched and input to the pulse width modulator 4 and the gate voltage control circuit 20, one of which is pulse width modulated by the pulse width modulator 4 and output to the switching amplifier 5. The pulse width modulated output voltage signal V outdet_d is amplified by the switching amplifier 5 and output to the LPF 6 . The amplified and pulse width modulated output voltage signal V outdet_d is removed of the high frequency component by the LPF 6 and applied to the drain voltage supply terminal 100 of the high frequency power amplifier 7 as the drain voltage V out_d .

出力電圧信号Ｖoutdet_dの他方は、ゲート電圧制御回路２０を構成する比較器２１に入力され、予め設定された基準電圧源２２の基準電圧Ｖsと比較される。基準電圧Ｖsは例えば、図６の(ａ)におけるＶout1に設定され、 The other of the output voltage signal V outdet_d is input to a comparator 21 constituting the gate voltage control circuit 20 and is compared with a reference voltage V s of a reference voltage source 22 set in advance. For example, the reference voltage V s is set to V out1 in FIG.

Ｖoutdet_d≧Ｖs(Ｖout1)の場合、
Ｖout_com＝Ｖg2
Ｖoutdet_d＜Ｖs(Ｖout1)の場合、
Ｖout_com＝Ｖg1 If V outdet_d ≥ V s (V out1 ),
V out_com = V g2
If V outdet_d <V s (V out1 ),
V out_com = V g1

と動作する。すなわち、出力電圧信号Ｖoutdet_dが基準電圧Ｖs以上の場合、高周波電力増幅器７の利得の増大を小さくするために、ゲート電圧制御回路２０の出力電圧Ｖout_comはＶg2となり、逆に出力電圧信号Ｖoutdet_dが基準電圧Ｖsよりも小さい場合、高周波電力増幅器７の利得を維持するために、ゲート電圧制御回路２０の出力電圧Ｖout_comはＶg1となる。 And works. That is, when the output voltage signal V Outdet_d is equal to or higher than the reference voltage V s, in order to reduce the increase in the gain of the high frequency power amplifier 7, the output voltage V Out_com is V g2 becomes reverse to the output voltage signal of the gate voltage control circuit 20 When V outdet_d is smaller than the reference voltage V s , the output voltage V out_com of the gate voltage control circuit 20 becomes V g1 in order to maintain the gain of the high frequency power amplifier 7.

なお、出力電圧Ｖout_comは、２値で切り替えられてもよいし、任意の固定電圧と、上述の高周波電力増幅器７のドレイン電圧供給端子１００に印加されるＬＰＦ６の出力であるドレイン電圧Ｖout_dに基づいた電圧で連続的に制御されても良い。この場合、比較器２１はＬＰＦ６の出力するドレイン電圧Ｖout_dを入力して出力する(図示省略)。 Note that the output voltage V out_com may be switched between two values, an arbitrary fixed voltage, and a drain voltage V out_d that is an output of the LPF 6 applied to the drain voltage supply terminal 100 of the high-frequency power amplifier 7 described above. It may be continuously controlled with the voltage based on it. In this case, the comparator 21 inputs and outputs the drain voltage Vout_d output from the LPF 6 (not shown).

ゲート電圧制御回路２０の出力電圧Ｖout_comは、ゲート電圧Ｖout_gとして高周波電力増幅器７のゲート電圧供給端子１０１に印加される。高周波電力増幅器７は、ＬＰＦ６から印加されるドレイン電圧Ｖout_d、およびゲート電圧制御回路２０から印加されるゲート電圧Ｖout_gに基づいて、変調波入力信号Ｐinを増幅する。増幅された変調波入力信号Ｐinは、変調波出力信号Ｐｏｕｔとして出力端子２から出力される。 The output voltage V out_com of the gate voltage control circuit 20 is applied to the gate voltage supply terminal 101 of the high frequency power amplifier 7 as the gate voltage V out_g . RF power amplifier 7, based on the gate voltage V Out_g applied drain voltage V OUT_D applied from LPF 6, and the gate voltage control circuit 20, amplifies the modulated wave input signal P in. Amplified modulated wave input signal P in is output from the output terminal 2 as a modulated wave output signal P out.

以上のように、実施の形態２によれば、ドレイン電圧制御回路は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を一定とすべく、ドレイン電圧を制御し、ゲート電圧制御回路は、ドレイン電圧制御のみでは、一定にできない利得偏差を低減するように高周波電力増幅器のゲート電圧を制御する。さらに、実施の形態２では、ゲート電圧制御回路を比較器と基準電圧とで構成することで、簡易な構成で、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化して、高周波増幅装置の非線形歪みを低減することができる。   As described above, according to the second embodiment, the drain voltage control circuit controls the drain voltage so that the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplification device is constant, and the gate voltage control circuit only performs drain voltage control. The gate voltage of the high frequency power amplifier is controlled so as to reduce the gain deviation that cannot be made constant. Furthermore, in the second embodiment, the gate voltage control circuit is composed of a comparator and a reference voltage, thereby linearizing the dynamic gain characteristics of the high-frequency amplifier with a simple configuration and reducing nonlinear distortion of the high-frequency amplifier. can do.

なお、実施の形態２では、ドレイン電圧制御回路、およびゲート電圧制御回路は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を一定にするようにドレイン電圧およびゲート電圧を制御するが、これに限定されず、高周波増幅装置のダイナミック位相特性を一定にするようにドレイン電圧およびゲート電圧を制御してもよい。なお、上述した高周波電力増幅器は、例えばＡ級増幅器またはＡＢ級増幅器またはＢ増幅器、あるいは、ドハティ増幅器で構成してもよい。また、上述したパルス幅変調器は、例えばデルタシグマ変調器あるいはデルタ変調器で構成してもよい。   In the second embodiment, the drain voltage control circuit and the gate voltage control circuit control the drain voltage and the gate voltage so as to make the dynamic gain characteristic of the high frequency amplifier constant, but the present invention is not limited to this, and the high frequency The drain voltage and the gate voltage may be controlled so that the dynamic phase characteristic of the amplifying device is constant. Note that the above-described high-frequency power amplifier may be configured by, for example, a class A amplifier, a class AB amplifier, a B amplifier, or a Doherty amplifier. Further, the above-described pulse width modulator may be constituted by, for example, a delta sigma modulator or a delta modulator.

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による高周波増幅装置の構成を示すブロック構成図である。図７の高周波増幅装置では、入力端子１と高周波電力増幅器７の間に可変減衰器７０が直列に挿入されている。また、高周波電力増幅器７のゲート電圧供給端子のためには電圧制御回路はなく、高周波電力増幅器７のドレイン電圧供給端子１００に関し、上述の実施の形態とは異なる構成のドレイン電圧制御回路４０が設けられるとともに、入力端子１とドレイン電圧制御回路４０の間に可変利得器７１が直列に挿入されてなる。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing the structure of the high frequency amplifier according to Embodiment 3 of the present invention. In the high frequency amplification device of FIG. 7, a variable attenuator 70 is inserted in series between the input terminal 1 and the high frequency power amplifier 7. Further, there is no voltage control circuit for the gate voltage supply terminal of the high-frequency power amplifier 7, and a drain voltage control circuit 40 having a configuration different from that of the above-described embodiment is provided for the drain voltage supply terminal 100 of the high-frequency power amplifier 7. In addition, a variable gain device 71 is inserted in series between the input terminal 1 and the drain voltage control circuit 40.

続いて、上記構成の高周波増幅装置の動作について説明する。入力端子１から入力された変調波入力信号Ｐinは、分岐して可変利得器７１および可変減衰器７０に入力される。可変利得器７１に入力された入力信号は、可変利得器７１による利得(増幅率)により振幅が調整された後、ドレイン電圧制御回路４０に入力される。ドレイン電圧制御回路４０は例えば、図８に示すように構成され、可変利得器７１からの出力信号に応じた出力電圧信号Ｖoutdet_dをパルス幅変調器４に出力する。出力電圧信号Ｖoutdet_dはパルス幅変調器４でパルス幅変調され、スイッチング増幅器５に出力される。パルス幅変調された出力電圧信号Ｖoutdet_dはスイッチング増幅器５で増幅されてＬＰＦ６に出力される。増幅およびパルス幅変調された出力電圧信号Ｖoutdet_dは、ＬＰＦ６で高周波成分が除去され、ドレイン電圧として高周波電力増幅器７のドレイン電圧供給端子１００に印加される。高周波電力増幅器７は、ＬＰＦ６から印加される電圧に基づいて、可変減衰器７０を通過した後の変調波入力信号Ｐin_PAを増幅する。増幅された変調波入力信号Ｐin_PAは、変調波出力信号Ｐoutとして出力端子２から出力される。 Next, the operation of the high frequency amplification device having the above configuration will be described. The modulated wave input signal P in input from the input terminal 1 is branched and input to the variable gain device 71 and the variable attenuator 70. The amplitude of the input signal input to the variable gain device 71 is adjusted by the gain (amplification factor) of the variable gain device 71 and then input to the drain voltage control circuit 40. For example, the drain voltage control circuit 40 is configured as shown in FIG. 8, and outputs an output voltage signal V outdet_d corresponding to the output signal from the variable gain device 71 to the pulse width modulator 4. The output voltage signal V outdet_d is pulse width modulated by the pulse width modulator 4 and output to the switching amplifier 5. The pulse width modulated output voltage signal V outdet_d is amplified by the switching amplifier 5 and output to the LPF 6 . The amplified and pulse width modulated output voltage signal V outdet_d is removed of the high frequency component by the LPF 6 and applied to the drain voltage supply terminal 100 of the high frequency power amplifier 7 as the drain voltage. The high frequency power amplifier 7 amplifies the modulated wave input signal P in_PA after passing through the variable attenuator 70 based on the voltage applied from the LPF 6 . The amplified modulated wave input signal P in_PA is output from the output terminal 2 as the modulated wave output signal P out .

以下、図８〜１１を参照しながら、従来技術の課題と可変利得器７１、可変減衰器７０およびドレイン電圧制御回路４０の効果について説明する。図９の(ａ)に、高周波電力増幅器７への変調波瞬時入力信号Ｐin_PAとドレイン電圧制御回路４０の出力電圧信号Ｖoutdet_dとの関係(入出力特性)を示す。図９の(ａ)において、横軸は変調波瞬時入力信号Ｐin_PAを示し、縦軸は出力電圧信号Ｖoutdet_dを示している。破線は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化するために必要な入出力特性で、実線は、例えば図２に示すような回路でドレイン電圧制御回路４０を構成した場合の入出力特性を示している。なお、図９の(ａ)は、下限電圧Ｖminおよび上限電圧Ｖmaxが設定された場合を示している。 Hereinafter, the problems of the prior art and the effects of the variable gain device 71, the variable attenuator 70, and the drain voltage control circuit 40 will be described with reference to FIGS. FIG. 9A shows the relationship (input / output characteristics) between the modulated wave instantaneous input signal P in — PA to the high frequency power amplifier 7 and the output voltage signal V outdet — d of the drain voltage control circuit 40. In FIG. 9A, the horizontal axis represents the modulated wave instantaneous input signal P in_PA , and the vertical axis represents the output voltage signal V outdet_d . A broken line indicates input / output characteristics necessary for linearizing the dynamic gain characteristics of the high-frequency amplifier, and a solid line indicates input / output characteristics when the drain voltage control circuit 40 is configured by a circuit as shown in FIG. ing. FIG. 9A shows the case where the lower limit voltage V min and the upper limit voltage V max are set.

図９の(ｂ)に、変調波瞬時出力信号Ｐoutと、高周波増幅装置のダイナミックな利得Ｇとの関係(ダイナミック利得特性)を示す。図９の(ｂ)において、横軸は変調波瞬時出力信号Ｐoutを示し、縦軸はダイナミックな利得Ｇを示している。破線は、高周波増増幅装置のダイナミック利得特性を線形化するために必要な入出力特性(図９の(ａ)の破線)でドレイン電圧を制御した場合のダイナミック利得特性で、実線は、例えば、図２に示すような回路による入出力特性(図９の(ａ)の実線)でドレイン電圧制御回路４０を構成した場合のダイナミック利得特性を示している。図９の(ａ)において、破線のダイナミック利得特性を線形化するために必要な入出力特性に対して、実線の入出力特性は大きく外れている。このため、図９の(ｂ)において、ダイナミックな利得特性の偏差が大きくなり、その結果、振幅歪みが劣化するという問題がある。 FIG. 9B shows the relationship (dynamic gain characteristics) between the modulated wave instantaneous output signal Pout and the dynamic gain G of the high-frequency amplifier. In FIG. 9B, the horizontal axis represents the modulated wave instantaneous output signal Pout , and the vertical axis represents the dynamic gain G. The broken line is the dynamic gain characteristic when the drain voltage is controlled by the input / output characteristic (broken line in FIG. 9A) necessary for linearizing the dynamic gain characteristic of the high-frequency amplifier, and the solid line is, for example, The dynamic gain characteristics when the drain voltage control circuit 40 is configured with the input / output characteristics (solid line in FIG. 9A) by the circuit as shown in FIG. In FIG. 9A, the solid line input / output characteristics deviate significantly from the input / output characteristics necessary for linearizing the broken line dynamic gain characteristics. For this reason, in FIG. 9B, there is a problem that the deviation of the dynamic gain characteristic becomes large, and as a result, the amplitude distortion deteriorates.

これに対して、この発明の実施の形態３では、可変利得器７１、可変減衰器７０を備え、さらにドレイン電圧制御回路を図８のように構成することで、図９の(ｂ)の実線で生じた利得偏差を低減するために、ゲート電圧を制御する。   On the other hand, in the third embodiment of the present invention, the variable gain device 71 and the variable attenuator 70 are provided, and the drain voltage control circuit is configured as shown in FIG. 8, whereby the solid line in FIG. The gate voltage is controlled in order to reduce the gain deviation caused by.

まず、図１０に、可変利得器７１、および可変減衰器７０を制御した場合の高周波電力増幅器７への変調波瞬時入力信号Ｐin_PAとドレイン電圧制御回路４０の出力電圧信号Ｖoutdet_dとの関係(入出力特性)を示す。図１０において、横軸は変調波瞬時入力信号Ｐin_PAを示し、縦軸は出力電圧信号Ｖoutdet_dを示している。破線は、図９の(ａ)の実線と同一の入出力特性であり、実線は、可変利得器７１の利得(増幅率)をΔＧ(Ｐin2−Ｐin1)だけ大きくした場合、または、可変減衰器７０の減衰量をΔＬ(Ｐin2−Ｐin1)だけ大きくした場合の入出力特性である。図１０のように、ドレイン電圧制御経路の可変利得器７１または入力信号経路の可変減衰器７０を制御することで、入出力特性の傾きを変化させることが可能となる。これにより、例えば、図９において、実線の入出力特性を破線の入出力特性に近づけることができ、その結果、図９の(ｂ)において、ダイナミックな利得特性の偏差を小さくすることができる。 First, FIG. 10 shows the relationship between the modulated wave instantaneous input signal P in_PA to the high frequency power amplifier 7 and the output voltage signal V outdet_d of the drain voltage control circuit 40 when the variable gain device 71 and the variable attenuator 70 are controlled ( Input / output characteristics). In FIG. 10, the horizontal axis indicates the modulated wave instantaneous input signal P in_PA , and the vertical axis indicates the output voltage signal V outdet_d . The broken line has the same input / output characteristics as the solid line in FIG. 9A. The solid line indicates that the gain (amplification factor) of the variable gain device 71 is increased by ΔG (P in2 −P in1 ) or is variable. This is an input / output characteristic when the attenuation amount of the attenuator 70 is increased by ΔL (P in2 −P in1 ). As shown in FIG. 10, by controlling the variable gain device 71 in the drain voltage control path or the variable attenuator 70 in the input signal path, the slope of the input / output characteristics can be changed. Accordingly, for example, in FIG. 9, the solid line input / output characteristics can be made closer to the broken line input / output characteristics, and as a result, the dynamic gain characteristic deviation can be reduced in FIG. 9B.

なお、所望の入出力特性に応じて、可変利得器７１は可変減衰器で構成してもよいし、可変減衰器７０は可変利得器で構成してもよい。   Depending on the desired input / output characteristics, the variable gain unit 71 may be configured with a variable attenuator, and the variable attenuator 70 may be configured with a variable gain unit.

次に、ドレイン電圧制御回路４０を、例えば図８のように構成する場合の効果について説明する。ドレイン電圧制御回路４０は、包絡線検出部３１と、折れ線生成部３２とを有している。   Next, the effect when the drain voltage control circuit 40 is configured as shown in FIG. 8, for example, will be described. The drain voltage control circuit 40 includes an envelope detector 31 and a polygonal line generator 32.

ドレイン電圧制御回路４０の入力端子６０側に接続された包絡線検出部３１は、図２に示し回路と同じ構成である。包絡線検出部３１は、変調波入力信号Ｐinの包絡線成分を検出し、包絡線信号として折れ線生成部３２に出力する。 The envelope detector 31 connected to the input terminal 60 side of the drain voltage control circuit 40 has the same configuration as the circuit shown in FIG. Envelope detector 31 detects the envelope component of the modulated wave input signal P in, and outputs the polygonal line generating unit 32 as the envelope signal.

折れ線生成部３２は、一端が包絡線検出部３１の出力に包絡線信号に対して直列になるように接続された抵抗ＲSの他端に、オペアンプＯＰの入力端子と、抵抗ＲA1と直流電圧Ｖ1以上で導通するダイオードＤ1との直列回路の一端と、抵抗ＲA2と直流電圧Ｖ2以上で導通するダイオードＤ2との直列回路の一端と、抵抗ＲA0の一端がそれぞれ接続されている。オペアンプＯＰの出力端子はドレイン電圧制御回路４０の出力端子６１に接続され、抵抗ＲA0の他端はグランドに接続されている。また、定電圧源Ｖcからグランド間に定電圧源Ｖcの電圧を分圧するように抵抗ＲB0，抵抗ＲB1，抵抗ＲB2が順に直列に接続され、ダイオードＤ1のアノードが抵抗ＲB0と抵抗ＲB1との接続点、ダイオードＤ2のアノードが抵抗ＲB1と抵抗ＲB2との接続点にそれぞれ接続されている。 Polygonal line generating unit 32, to the other end of the resistor R S connected to be in series with one end of the envelope signal at the output of the envelope detector 31, the DC input terminal of the operational amplifier OP, a resistor R A1 One end of a series circuit of a diode D 1 that conducts at a voltage V 1 or higher, one end of a series circuit of a resistor D A2 and a diode D 2 that conducts at a DC voltage V 2 or higher, and one end of a resistor R A0 are connected to each other. ing. The output terminal of the operational amplifier OP is connected to the output terminal 61 of the drain voltage control circuit 40, and the other end of the resistor R A0 is connected to the ground. Also, a resistor R B0 , a resistor R B1 , and a resistor R B2 are connected in series so as to divide the voltage of the constant voltage source V c between the constant voltage source V c and the ground, and the anode of the diode D 1 is connected to the resistor R B0. a connection point between the resistor R B1, the anode of the diode D 2 is connected to a connection point between the resistance R B1 and the resistor R B2.

折れ線生成部３２は、包絡線信号の大きさに応じて導通するダイオードを切り替えることにより、折れ線特性を有する出力電圧信号Ｖoutdet_dを出力する。ここで、出力電圧信号Ｖoutdet_dは任意に設定される。 The broken line generating unit 32 outputs an output voltage signal V outdet_d having a broken line characteristic by switching a diode that is turned on according to the magnitude of the envelope signal. Here, the output voltage signal V outdet_d is arbitrarily set.

例えば図８に示した折れ線生成部３２において、包絡線信号の大きさがＰ1未満の場合、ダイオードＤ1，Ｄ2は非導通なので、出力電圧信号Ｖoutdet_dはこの包絡線信号が抵抗Ｒsと抵抗ＲA0とにより分圧された値となる。
また、包絡線信号の大きさがＰ1以上Ｐ2未満の場合、ダイオードＤ1のみが導通するので、出力電圧信号Ｖoutdet_dは、この包絡線信号の大きさが抵抗Ｒsと、抵抗ＲA0と抵抗ＲA1との並列合成抵抗(ＲA0//ＲA1)とにより分圧された値となる。
また、包絡線信号の大きさがＰ2以上の場合、ダイオードＤ1、Ｄ2がともに導通するので、出力電圧信号Ｖoutdet_dは、この包絡線信号の大きさが抵抗Ｒsと、抵抗ＲA0と抵抗ＲA1と抵抗ＲA2との並列合成抵抗(ＲA0//ＲA1//ＲA2)とにより分圧された値となる。 For example, in a polygonal line generating unit 32 shown in FIG. 8, when the size of the envelope signal is less than P 1, the diode D 1, since the D 2 are non-conductive, the output voltage signal V Outdet_d This envelope signal resistor R s And a value divided by the resistor R A0 .
Further, when the magnitude of the envelope signal is greater than or equal to P 1 and less than P 2 , only the diode D 1 is turned on. Therefore, the output voltage signal V outdet_d has a magnitude of the envelope signal of the resistance R s and the resistance R A0. And a combined resistance of the resistor R A1 (R A0 // R A1 ).
In addition, when the magnitude of the envelope signal is P 2 or more, the diodes D 1 and D 2 are both conducted. Therefore, the output voltage signal V outdet_d has the magnitude of the envelope signal of the resistance R s and the resistance R A0. And a combined resistance of the resistor R A1 and the resistor R A2 (R A0 // R A1 // R A2 ).

図１１の(ａ)に、高周波電力増幅器への変調波瞬時入力信号Ｐin_PAとドレイン電圧制御回路４０の出力電圧信号Ｖoutdet_dとの関係(入出力特性)を示す。図１１の(ａ)において、横軸は変調波瞬時入力信号Ｐin_PAを示し、縦軸は出力電圧信号Ｖoutdet_dを示している。破線は、図２に示した回路でドレイン電圧制御回路４０を構成した場合の入出力特性で、実線は、図８に示した回路でドレイン電圧制御回路を構成した場合の入出力特性を示している。なお、図１１の(ａ)は、下限電圧Ｖminおよび上限電圧Ｖmaxが設定された場合を示している。 FIG. 11A shows the relationship (input / output characteristics) between the modulated wave instantaneous input signal P in — PA to the high frequency power amplifier and the output voltage signal V outdet — d of the drain voltage control circuit 40. In FIG. 11A, the horizontal axis represents the modulated wave instantaneous input signal P in_PA , and the vertical axis represents the output voltage signal V outdet_d . The broken line shows the input / output characteristics when the drain voltage control circuit 40 is configured with the circuit shown in FIG. 2, and the solid line shows the input / output characteristics when the drain voltage control circuit is configured with the circuit shown in FIG. Yes. FIG. 11A shows a case where the lower limit voltage V min and the upper limit voltage V max are set.

図１１の(ｂ)に、変調波瞬時出力信号Ｐoutと、高周波増幅装置のダイナミックな利得Ｇとの関係(ダイナミック利得特性)を示す。図１１の(ｂ)において、横軸は変調波瞬時出力信号Ｐoutを示し、縦軸はダイナミックな利得Ｇを示している。実線は、ドレイン電圧制御回路４０を図８のように構成した場合に得られる入出力特性(図１１の(ａ)の実線)でドレイン電圧を制御した場合のダイナミック利得特性で、破線は、例えばドレイン電圧制御回路４０を図２のように構成した場合に得られる入出力特性(図１１の(ａ)の破線)でドレイン電圧を制御した場合のダイナミック利得特性を示している。 FIG. 11B shows the relationship (dynamic gain characteristics) between the modulated wave instantaneous output signal Pout and the dynamic gain G of the high-frequency amplifier. In FIG. 11B, the horizontal axis indicates the modulated wave instantaneous output signal Pout , and the vertical axis indicates the dynamic gain G. The solid line is the dynamic gain characteristic when the drain voltage is controlled by the input / output characteristic (solid line in FIG. 11A) obtained when the drain voltage control circuit 40 is configured as shown in FIG. The dynamic gain characteristic when the drain voltage is controlled by the input / output characteristic (broken line in FIG. 11A) obtained when the drain voltage control circuit 40 is configured as shown in FIG. 2 is shown.

ドレイン電圧制御回路４０を図８のように構成すると、図１１の(ａ)の実線のように入力電力(変調波瞬時入力信号Ｐin_PA)に応じて、出力電圧信号Ｖoutdet_dに異なる折れ線特性(Ａ1，Ａ2，Ａ3)を与えることができる。これにより、図１１の(ｂ)破線のように折れ線生成部を含まない回路(例えば図２)でドレイン電圧制御回路４０を構成した場合に生じていたダイナミックな利得の偏差を低減することができる。 When the drain voltage control circuit 40 is configured as shown in FIG. 8, the broken line characteristic (different from the output voltage signal V outdet_d ) according to the input power (modulated wave instantaneous input signal P in_PA ) as shown by the solid line in FIG. A 1 , A 2 , A 3 ) can be given. As a result, it is possible to reduce the dynamic gain deviation that occurs when the drain voltage control circuit 40 is configured by a circuit (for example, FIG. 2) that does not include a polygonal line generator as shown by the broken line in FIG. .

なお、上記説明では高周波電力増幅器７の前段に可変減衰器７０、ドレイン電圧制御回路４０の前段に可変利得器７１、またはその逆の場合について説明したが、高周波電力増幅器７およびドレイン電圧制御回路４０のいずれか一方の前段に可変減衰器７０および可変利得器７１のいずれか一方を設けてもよい。また、ドレイン電圧制御回路４０に対しては、可変減衰器７０および可変利得器７１のいずれか一方を前段の代わりに後段に設けもよい。   In the above description, the variable attenuator 70 is disposed in front of the high frequency power amplifier 7 and the variable gain device 71 is disposed in front of the drain voltage control circuit 40, or vice versa. However, the high frequency power amplifier 7 and the drain voltage control circuit 40 are reversed. Any one of the variable attenuator 70 and the variable gain device 71 may be provided in front of any one of the above. In addition, for the drain voltage control circuit 40, one of the variable attenuator 70 and the variable gain device 71 may be provided in the subsequent stage instead of the previous stage.

また、可変利得器７１および可変減衰器７０の利得および減衰量の制御は、例えば入力端子１に入力される高周波増幅装置への変調波入力信号Ｐinを入力し、変調波入力信号Ｐinに従って予め記憶された入力信号−利得・減衰特性に従って利得および減衰量の制御を行う可変増幅・減衰制御部(図示省略)を設ければよい。 The control of the gain and attenuation of the variable gain device 71 and the variable attenuator 70 receives the modulated wave input signal P in to the high-frequency amplifying device that is input for example to the input terminal 1, according to the modulation wave input signal P in A variable amplification / attenuation control unit (not shown) for controlling the gain and attenuation amount according to the input signal-gain / attenuation characteristics stored in advance may be provided.

以上のように実施の形態３によれば、高周波増幅装置のダイナミックな利得特性を一定とすべく、ドレイン電圧制御経路、または入力信号経路、またはその両方に設けた可変利得器または可変減衰器を制御する。さらに実施の形態３では、ドレイン電圧制御回路は、入出力特性が折れ線特性を有するように出力電圧信号を出力して高周波電力増幅器の電源電圧を制御する。そのため、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を線形化して、高効率に動作させることができるとともに、高周波増幅装置の非線形歪みを低減することができる。   As described above, according to the third embodiment, the variable gain device or the variable attenuator provided in the drain voltage control path, the input signal path, or both are provided in order to keep the dynamic gain characteristic of the high frequency amplifier constant. Control. Further, in the third embodiment, the drain voltage control circuit controls the power supply voltage of the high-frequency power amplifier by outputting an output voltage signal so that the input / output characteristic has a broken line characteristic. Therefore, the dynamic gain characteristic of the high frequency amplifying device can be linearized to operate with high efficiency, and the nonlinear distortion of the high frequency amplifying device can be reduced.

なお、実施の形態３では、可変利得器、可変減衰器、およびドレイン電圧制御回路は、高周波増幅装置のダイナミック利得特性を一定にするように制御されるが、これに限定されず、高周波増幅装置のダイナミック位相特性を一定にするように制御してもよい。なお、上述した高周波電力増幅器は、例えばＡ級増幅器またはＡＢ級増幅器またはＢ増幅器、あるいは、ドハティ増幅器で構成してもよい。また、上述したパルス幅変調器は、例えばデルタシグマ変調器あるいはデルタ変調器で構成してもよい。   In the third embodiment, the variable gain device, the variable attenuator, and the drain voltage control circuit are controlled so as to make the dynamic gain characteristic of the high frequency amplification device constant. However, the present invention is not limited to this, and the high frequency amplification device. The dynamic phase characteristics may be controlled to be constant. Note that the above-described high-frequency power amplifier may be configured by, for example, a class A amplifier, a class AB amplifier, a B amplifier, or a Doherty amplifier. Further, the above-described pulse width modulator may be constituted by, for example, a delta sigma modulator or a delta modulator.

また、各実施の形態において、ドレイン電圧またはコレクタ電圧に下限電圧と上限電圧が設定されているが、これはゲート電圧またはベース電圧に関しても下限電圧と上限電圧を設定してもよく、またこれらは、下限電圧および上限電圧の少なくとも一方を設定するようにしてもよい。   In each embodiment, the lower limit voltage and the upper limit voltage are set for the drain voltage or the collector voltage. However, the lower limit voltage and the upper limit voltage may be set for the gate voltage or the base voltage. Alternatively, at least one of the lower limit voltage and the upper limit voltage may be set.

また、各実施の形態における高周波増幅装置のダイナミック利得特性の代わりに高周波増幅装置の瞬時入力信号に対する瞬時出力信号のダイナミック位相特性を一定にする制御においては、図３の(ｂ)，図４，図６の(ｂ)，図９の(ｂ)，図１１の(ｂ)の利得Ｇ等を含む利得Ｇが全て位相θに変わるだけで、図１，２，５，７，８の回路構成およびそれらの動作、制御は全く同様である。   Further, in the control for making the dynamic phase characteristic of the instantaneous output signal constant with respect to the instantaneous input signal of the high frequency amplifier instead of the dynamic gain characteristic of the high frequency amplifier in each embodiment, FIG. The circuit configurations of FIGS. 1, 2, 5, 7, and 8 are obtained only by changing the gain G including the gain G and the like of FIG. 6B, FIG. 9B, and FIG. Their operation and control are exactly the same.

また、ドレイン電圧制御回路３が第１の包絡線検出手段を構成し、パルス幅変調器４，スイッチング増幅器５，ＬＰＦ６がドレイン電圧またはコレクタ電圧生成手段を構成し、ゲート電圧制御回路８，パルス幅変調器９，スイッチング増幅器１０，ＬＰＦ１１、またはゲート電圧制御回路２０(比較器２１及び基準電圧源２２を含むゲート電圧またはベース電圧生成手段)がゲート電圧またはベース電圧調整手段を構成し、ゲート電圧制御回路８が第２の包絡線検出手段を構成し、パルス幅変調器９，スイッチング増幅器１０，ＬＰＦ１１がゲート電圧またはベース電圧生成手段を構成し、可変利得器７１，可変減衰器７０が増幅・減衰手段を構成し、包絡線検出部３１および折れ線生成部３２を含むドレイン電圧制御回路４０が折れ線包絡線生成手段を構成し、可変利得・減衰制御手段は図示を省略した。   The drain voltage control circuit 3 constitutes a first envelope detection means, the pulse width modulator 4, the switching amplifier 5 and the LPF 6 constitute a drain voltage or collector voltage generation means, a gate voltage control circuit 8, a pulse width. The modulator 9, the switching amplifier 10, the LPF 11, or the gate voltage control circuit 20 (the gate voltage or base voltage generating means including the comparator 21 and the reference voltage source 22) constitutes the gate voltage or base voltage adjusting means, and the gate voltage control. The circuit 8 constitutes a second envelope detection means, the pulse width modulator 9, the switching amplifier 10 and the LPF 11 constitute a gate voltage or base voltage generation means, and the variable gain device 71 and the variable attenuator 70 amplify and attenuate. The drain voltage control circuit 40 that constitutes the means and includes the envelope detector 31 and the polygon generator 32 is a polygon envelope. Configure formed unit, a variable gain and attenuation control means not shown.

また、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that all possible combinations thereof are included.

１，５０，６０ 入力端子、２，５１，６１ 出力端子、３，４０ ドレイン電圧制御回路、４，９ パルス幅変調器、５，１０ スイッチング増幅器、６，１１ ＬＰＦ、７ 高周波電力増幅器、８，２０ ゲート電圧制御回路、９ パルス幅変調器、２１ 比較器、２２ 基準電圧源、３１ 包絡線検出部、３２ 折れ線生成部、７０ 可変減衰器、７１ 可変利得器、１００ ドレイン電圧またはコレクタ電圧供給端子、１０１ ゲート電圧またはベース電圧供給端子。   1, 50, 60 input terminal, 2, 51, 61 output terminal, 3, 40 drain voltage control circuit, 4, 9 pulse width modulator, 5, 10 switching amplifier, 6, 11 LPF, 7 high frequency power amplifier, 8, 20 gate voltage control circuit, 9 pulse width modulator, 21 comparator, 22 reference voltage source, 31 envelope detector, 32 broken line generator, 70 variable attenuator, 71 variable gain, 100 drain voltage or collector voltage supply terminal , 101 Gate voltage or base voltage supply terminal.

Claims (12)

入力された高周波の入力信号を増幅して出力する高周波増幅装置であって、
印加される電源電圧に基づき前記入力信号を増幅するソース接地またはエミッタ接地された高周波電力増幅器と、
前記入力信号の包絡線成分を検出する第１の包絡線検出手段と、
前記第１の包絡線検出手段で検出された包絡線成分に従った電源電圧を生成して前記高周波電力増幅器のドレイン電圧またはコレクタ電圧供給端子に印加するドレイン電圧またはコレクタ電圧生成手段と、
前記高周波増幅装置の瞬時入力信号に対する瞬時出力信号のダイナミック位相特性が一定となるように、前記入力信号の包絡線成分に従って前記高周波電力増幅器へのゲート電圧またはベース電圧を生成して前記高周波電力増幅器の前記入力信号も入力されるゲート電圧またはベース電圧供給端子に印加するゲート電圧またはベース電圧調整手段と、
を備えたことを特徴とする高周波増幅装置。 A high frequency amplification device that amplifies and outputs an input high frequency input signal,
A source-grounded or emitter-grounded high-frequency power amplifier that amplifies the input signal based on an applied power supply voltage;
First envelope detection means for detecting an envelope component of the input signal;
A drain voltage or collector voltage generating means for generating a power supply voltage according to the envelope component detected by the first envelope detecting means and applying it to the drain voltage or collector voltage supply terminal of the high frequency power amplifier;
The high frequency power amplifier is configured to generate a gate voltage or a base voltage to the high frequency power amplifier according to an envelope component of the input signal so that a dynamic phase characteristic of the instantaneous output signal with respect to the instantaneous input signal of the high frequency amplifier is constant. A gate voltage or base voltage adjusting means applied to a gate voltage or base voltage supply terminal to which the input signal is also input,
A high frequency amplifying apparatus comprising: ゲート電圧またはベース電圧調整手段が、
入力信号の包絡線成分を検出する第２の包絡線検出手段と、
前記第２の包絡線検出手段で検出された包絡線成分に従ってゲート電圧またはベース電圧を生成して印加するゲート電圧またはベース電圧生成手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅装置。 The gate voltage or base voltage adjusting means is
Second envelope detection means for detecting an envelope component of the input signal;
Gate voltage or base voltage generating means for generating and applying a gate voltage or base voltage according to the envelope component detected by the second envelope detecting means;
The high-frequency amplification device according to claim 1, comprising: ゲート電圧またはベース電圧調整手段が、
比較器における第１の包絡線検出手段で検出された包絡線成分と所定の基準信号との比較に従って、前記包絡線成分が前記所定の基準信号以上の場合にゲート電圧またはベース電圧の電圧値を下げて生成して印加するゲート電圧またはベース電圧生成手段からなることを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅装置。 The gate voltage or base voltage adjusting means is
According to the comparison between the envelope component detected by the first envelope detection means in the comparator and the predetermined reference signal, the voltage value of the gate voltage or the base voltage is calculated when the envelope component is equal to or higher than the predetermined reference signal. 2. The high frequency amplifier according to claim 1, further comprising a gate voltage or base voltage generating means that generates and applies the voltage by lowering. ゲート電圧またはベース電圧生成手段が、前記包絡線成分が前記所定の基準信号以上の場合に相対的に低い電圧のゲート電圧またはベース電圧を生成し、前記所定の基準信号より小さい場合に相対的に高い電圧のゲート電圧またはベース電圧を生成することを特徴とする請求項３に記載の高周波増幅装置。   The gate voltage or base voltage generating means generates a relatively low gate voltage or base voltage when the envelope component is greater than or equal to the predetermined reference signal, and relatively when the envelope component is smaller than the predetermined reference signal. 4. The high frequency amplifier according to claim 3, wherein a high gate voltage or base voltage is generated. ゲート電圧またはベース電圧生成手段が、前記包絡線成分が前記所定の基準信号以上の場合に相対的に低い所定の電圧のゲート電圧またはベース電圧を生成し、前記所定の基準信号より小さい場合に検出された包絡線成分に従ってゲート電圧またはベース電圧を生成することを特徴とする請求項３に記載の高周波増幅装置。   A gate voltage or base voltage generating means generates a gate voltage or base voltage having a relatively low predetermined voltage when the envelope component is equal to or higher than the predetermined reference signal, and detects when the gate voltage or base voltage is smaller than the predetermined reference signal. 4. The high frequency amplification device according to claim 3, wherein a gate voltage or a base voltage is generated in accordance with the envelope component thus generated. 入力された高周波の入力信号を増幅して出力する高周波増幅装置であって、
印加される電源電圧に基づき前記入力信号を増幅するソース接地またはエミッタ接地された高周波電力増幅器と、
前記高周波増幅装置の瞬時入力信号に対する瞬時出力信号のダイナミック利得特性が一定となるように、前記高周波電力増幅器にゲート電圧またはベース電圧として入力される前記入力信号およびドレイン電圧またはコレクタ電圧のために前記入力信号を分岐した分岐入力信号の少なくとも一方に対して、また両方に設けられる場合には一方を増幅、他方を減衰させるように、設けられ信号を可変の利得、減衰量で増幅または減衰する可変増幅・減衰手段と、
前記分岐入力信号または前記増幅・減衰手段で増幅または減衰された分岐入力信号の包絡線成分を検出する包絡線検出部、および前記ダイナミック利得特性が一定となるように、検出された包絡線成分を包絡線成分の値に従って段階的に減少させる折れ線生成部、を含む折れ線包絡線生成手段と、
前記折れ線包絡線生成手段で生成された包絡線成分に従った電源電圧を生成して前記高周波電力増幅器のドレイン電圧またはコレクタ電圧供給端子に印加するドレイン電圧またはコレクタ電圧生成手段と、
を備えたことを特徴とする高周波増幅装置。 A high frequency amplification device that amplifies and outputs an input high frequency input signal,
A source-grounded or emitter-grounded high-frequency power amplifier that amplifies the input signal based on an applied power supply voltage;
The input signal and the drain voltage or the collector voltage input as the gate voltage or the base voltage to the high frequency power amplifier so that the dynamic gain characteristic of the instantaneous output signal with respect to the instantaneous input signal of the high frequency amplifier is constant. Variable for amplifying or attenuating the provided signal with variable gain and attenuation so that at least one of the branched input signals branched from the input signal and both are amplified and one is attenuated Amplifying / attenuating means;
An envelope detector that detects an envelope component of the branch input signal or a branch input signal amplified or attenuated by the amplifying / attenuating means, and an envelope component detected so that the dynamic gain characteristic is constant. A polygonal envelope generating means including a polygonal line generating unit that reduces in steps according to the value of the envelope component;
A drain voltage or collector voltage generating means for generating a power supply voltage according to the envelope component generated by the broken line envelope generating means and applying it to the drain voltage or collector voltage supply terminal of the high frequency power amplifier;
A high frequency amplifying apparatus comprising: 折れ線包絡線生成手段の折れ線生成部が、包絡線成分を示す入力に並列に接続されたそれぞれ直列抵抗を伴い導通電圧が異なる複数のダイオードを含むことを特徴とする請求項６に記載の高周波増幅装置。 7. The high frequency amplification according to claim 6, wherein the polygonal line generating unit of the polygonal envelope generating means includes a plurality of diodes each having a series resistance and having different conduction voltages connected in parallel to an input indicating the envelope component. apparatus. 可変増幅・減衰手段を高周波電力増幅器の前段に設けたことを特徴とする請求項６または７に記載の高周波増幅装置。   8. The high frequency amplifying apparatus according to claim 6, wherein the variable amplifying / attenuating means is provided in front of the high frequency power amplifier. 可変増幅・減衰手段を折れ線包絡線生成手段の前段または後段に設けたことを特徴とする請求項６から８までのいずれか１項に記載の高周波増幅装置。   9. The high frequency amplifying apparatus according to claim 6, wherein the variable amplifying / attenuating means is provided before or after the polygonal envelope generating means. 高周波増幅装置への入力信号に従って可変増幅・減衰手段の利得、減衰量を制御する可変利得・減衰制御手段を備えたことを特徴とする請求項６から９までのいずれか１項に記載の高周波増幅装置。   10. The high frequency device according to claim 6, further comprising variable gain / attenuation control means for controlling the gain and attenuation amount of the variable amplification / attenuation means in accordance with an input signal to the high frequency amplification device. Amplification equipment. ダイナミック利得特性の代わりに高周波増幅装置の瞬時入力信号に対する瞬時出力信号のダイナミック位相特性が一定となるようにドレイン電圧またはコレクタ電圧、またはドレイン電圧またはコレクタ電圧とゲート電圧またはベース電圧の制御を行うことを特徴とする請求項６から１０までのいずれか１項に記載の高周波増幅装置。Control the drain voltage or collector voltage, or the drain voltage or collector voltage and the gate voltage or base voltage so that the dynamic phase characteristics of the instantaneous output signal with respect to the instantaneous input signal of the high-frequency amplifier are constant instead of the dynamic gain characteristics. The high frequency amplification device according to any one of claims 6 to 10, wherein ドレイン電圧またはコレクタ電圧生成手段およびゲート電圧またはベース電圧調整手段の少なくとも一方、またはドレイン電圧またはコレクタ電圧生成手段において、ドレイン電圧またはコレクタ電圧に対して下限電圧および上限電圧の少なくとも一方、ゲート電圧またはベース電圧に対して下限電圧および上限電圧の少なくとも一方、を設定することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の高周波増幅装置。At least one of drain voltage or collector voltage generation means and gate voltage or base voltage adjustment means, or at drain voltage or collector voltage generation means, at least one of a lower limit voltage and an upper limit voltage with respect to the drain voltage or collector voltage, gate voltage or base The high-frequency amplifier according to any one of claims 1 to 11, wherein at least one of a lower limit voltage and an upper limit voltage is set for the voltage.
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