JP6160689B2

JP6160689B2 - 電力増幅器

Info

Publication number: JP6160689B2
Application number: JP2015507731A
Authority: JP
Inventors: 力吉川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: EP2980990A1; WO2014155512A1; US20160065141A1; EP2980990B1; EP2980990A4; US9667198B2; HK1214419A1; JPWO2014155512A1

Description

本発明はＲＦ（Radio Frequency）信号の電力増幅に用いる電力増幅器に関する。

無線通信システム等で利用される電力増幅器には入出力特性に対する高い線形性と高効率であることが要求される。一方、近年の無線通信システムでは多値デジタル変調方式等を採用することで信号振幅の平均値と最大振幅とが大きく異なる信号を取り扱うことが多い。このような信号を増幅する場合、従来の電力増幅器では信号を歪ませずに最大振幅まで増幅できるようにトランジスタの動作点が設定される。そのため、電力増幅器では、比較的高効率で動作するトランジスタの飽和出力付近で動作する時間がほとんどなくなるため、効率が低下する。

この問題を解決するため、従来から線形性を維持しつつ電力増幅器の効率を高める技術が検討されてきた。その一つにドハティ（Doherty）増幅器がある。

図１は、ドハティ増幅器の構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、ドハティ増幅器１は、常に信号の増幅動作を行うメインアンプ２と、高電力出力時に動作するピークアンプ３と、入力信号をメインアンプ２及びピークアンプ３に分配する分配器４と、メインアンプ２の出力信号及びピークアンプ３の出力信号を合成して出力する合成器５とを有する。

メインアンプ２には、１つのトランジスタで構成された増幅回路または２つのトランジスタで構成されたプッシュプル型の増幅回路が用いられ、通常、該増幅回路はＡＢ級またはＢ級で動作するようにバイアスされる。

ピークアンプ３は、１つのトランジスタで構成された増幅回路または２つのトランジスタで構成されたプッシュプル型の増幅回路が用いられ、通常、該増幅回路はＣ級で動作するようにバイアスされる。

分配器４は、入力信号の電力をメインアンプ２及びピークアンプ３へ等しく分配すると共に、ピークアンプ３へ供給する信号の位相を、メインアンプ２へ供給する信号の位相に対して９０度遅らせる。分配器４には、例えば周知の３ｄＢカプラが用いられる。３ｄＢカプラは４つの入出力端子を備え、一方の入力端子からＲＦ信号が入力され、他方の入力端子が終端抵抗を介して接地される。３ｄＢカプラの一方の出力端子からは入力信号と同相の信号が出力されてメインアンプ２へ供給される。３ｄＢカプラの他方の出力端子からは入力信号に対して位相が９０度遅れた信号が出力されてピークアンプ３へ供給される。

合成器５には、メインアンプ２の出力信号とピークアンプ３の出力信号とが同相で合成されるように、例えば周知のλ／４波長の伝送線路（λ／４波長線路）が用いられる。λ／４波長線路は、プリント基板上に形成されたプリントパターンで実現される。ドハティ増幅器１については、例えば特許文献１にも記載されている。

図１に示したドハティ増幅器１を用いて大きな電力を出力する電力増幅器を実現する場合、一般的には複数のドハティ増幅器１を用意し、各ドハティ増幅器１へ同一の信号を分配すると共に、各ドハティ増幅器１の出力信号を合成して出力すればよい。このような大きな電力を出力する電力増幅器は、例えばテレビジョン放送信号を送信するテレビ送信機用の電力増幅器として用いることが検討されている。この複数のドハティ増幅器１を備える背景技術の電力増幅器の構成例を図２に示す。

図２は、背景技術の電力増幅器の構成例を示すブロック図である。

図２に示すように、背景技術の電力増幅器１０は、ＲＦ信号入力ポート１１、可変アッテネータ１２、可変移相器１３、ドライバーステージ１４、ｎ（ｎは２以上の正の整数）分配器１５、ファイナルステージ１６、ｎ合成器１７及びＲＦ信号出力ポート１８を備える。

図２は、ドライバーステージ１４が１台のドハティ増幅器１で構成され、ファイナルステージ１６が並列に接続されたｎ台のドハティ増幅器１で構成された例である。上述したように、ドライバーステージ１４及びファイナルステージ１６が備える各ドハティ増幅器１のメインアンプはＡＢ級またはＢ級で動作するようにバイアスされ、ピークアンプはＣ級で動作するようにバイアスされる。

可変アッテネータ１２は、外部から供給される制御信号により所望の減衰量に設定可能な構成であり、ＲＦ信号入力ポート１１から入力されたＲＦ信号を減衰させて出力する。

可変移相器１３は、外部から供給される制御信号により所望の移相量に設定可能な構成であり、可変アッテネータ１２から出力されたＲＦ信号の位相を遅延させて出力する。

ドライバーステージ１４は、可変移相器１３から出力されたＲＦ信号を増幅し、ｎ分配器１５へ出力する。

ｎ分配器１５は、ドライバーステージ１４から供給されたＲＦ信号をファイナルステージ１６が備えるｎ台のドハティ増幅器１へ分配する。

ファイナルステージ１６は、ｎ分配器１５で分配されたＲＦ信号をｎ台のドハティ増幅器１でそれぞれ増幅する。

ｎ合成器１７は、ファイナルステージ１６が備える各ドハティ増幅器１で増幅されたＲＦ信号を合成してＲＦ信号出力ポート１８から出力する。

ところで、図１に示したドハティ増幅器１では、ピークアンプ３が動作していないとき、すなわち入力信号のレベルが低いときに、メインアンプ２の出力端から見たピークアンプ３の出力端のインピーダンスが開放（オープン）している必要がある。ピークアンプ３の出力端のインピーダンスがオープンでない場合、メインアンプ２の出力電力の一部がピークアンプ３へ廻り込み、その分だけ合成器５の出力電力が低下して電力ロスが発生する。合成器５を構成する上記λ／４波長線路は、メインアンプ２の出力端から見たピークアンプ３の出力端のインピーダンスをオープンにするためにも用いられる。しかしながら、λ／４波長線路は、使用周波数帯に応じて基板材料や物理的な線路長を決定して作成するため、その特性が周波数に強く依存し、使用可能な周波数範囲が制限される問題がある。

一方、例えばテレビジョン放送信号は、キャリアとして利用する周波数範囲が広いため（ＶＨＦ帯では１７０〜２３０ＭＨｚ、ＵＨＦ帯では４７０〜８６２ＭＨｚ)、図２に示した複数のドハティ増幅器を備える電力増幅器１０をテレビ送信機に用いる場合、該電力増幅器１０でＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯の全周波数帯域をカバーするのは困難である。

このような問題の対策として、例えばＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯を複数の周波数帯に分割し、周波数帯毎に専用の電力増幅器１０を用意する構成が考えられる。

しかしながら、そのような構成では、周波数帯毎に異なるコンポーネント（分配器４、メインアンプ２、ピークアンプ３、合成器５等）を製造しなくてはならないため、製造コストが増大する。また、例えば増幅対象となる全周波数帯域をどのように分割するのか決定しないと、製造に着手できないため、電力増幅器１０の生産効率も低下する。

また、テレビジョン放送は重要な社会インフラストラクチャーであるため、通常、機器の故障によって放送が突然停止しないように予備の機器が設けられている。そのため、複数の周波数帯毎に専用の電力増幅器１０を用意する構成では、テレビ送信機を管理するユーザが複数の周波数帯毎にそれぞれ予備のコンポーネントを用意することになる。したがって、ユーザによるテレビ送信機の購入費用が増大し、また各電力増幅器１０のメンテナンスも煩雑になる。

なお、近年では、より高い周波数でも動作するトランジスタが開発され、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯であっても全帯域をカバーできるようなメインアンプ２やピークアンプ３が実現可能になってきている。また、分配器４についても、周知のウィルキンソン型の電力分配回路のように、比較的広い周波数帯域において所要の性能で動作する分配器４が実現可能になってきている。

しかしながら、ドハティ増幅器１の合成器（以下、ドハティ合成器と称す）５で用いる上記λ／４波長線路は、基板材料や周波数帯に応じて物理的な線路長が決まるため、例えば使用する周波数帯を変更する場合は、λ／４波長線路が形成されたプリント基板等を交換する必要がある。あるいはλ／４波長線路を切断したり延長したりする等のプリント基板の加工が必要になる。

したがって、大きな電力を出力する電力増幅器を実現するために複数のドハティ増幅器を備え、さらにそのような電力増幅器を複数の周波数帯毎に用意する構成では、使用する周波数帯を変更する度に多数のプリント基板の交換や加工が必要となり、非常に煩雑な作業となってしまう。

特開２００８−３０６７７１号公報

そこで、本発明は、製造コストを低減することが可能であり、使用周波数帯の変更にも容易に対応可能な電力増幅器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の電力増幅器は、
外部から供給される制御信号にしたがってバイアス電圧が調整可能な、並列に接続された複数の増幅回路を備え、入力された信号を前記複数の増幅回路でそれぞれ増幅し、増幅後の信号を合成して出力する第１増幅ユニット及び第２増幅ユニットと、
入力された信号を前記第１増幅ユニットと前記第２増幅ユニットとに分配する分配器と、
前記第１増幅ユニットの出力信号と前記第２増幅ユニットの出力信号とを合成して出力する合成器と、
を有し、
前記第１増幅ユニットが備える複数の増幅回路がＡＢ級またはＢ級動作するようにそれぞれバイアスされ、前記第２増幅ユニットが備える複数の増幅回路がＣ級動作するようにそれぞれバイアスされ、
前記合成器は、
前記第１増幅ユニット及び前記第２増幅ユニットがドハティ増幅器として動作するように前記第１増幅ユニットの出力信号と前記第２増幅ユニットの出力信号とを合成する構成である。

または、ｍを２以上の正の整数としたとき、
ｍ組の、外部から供給される制御信号にしたがってバイアス電圧が調整可能な、並列に接続された複数の増幅回路を備え、入力された信号を前記複数の増幅回路でそれぞれ増幅し、増幅後の信号を合成して出力する第１増幅ユニット及び第２増幅ユニット、
入力された信号を前記第１増幅ユニットと前記第２増幅ユニットとに分配する分配器、並びに
前記第１増幅ユニットの出力信号と前記第２増幅ユニットの出力信号とを合成して出力する合成器と、
入力された信号をｍ台の前記分配器にそれぞれ分配するｍ分配器と、
ｍ組の前記第１増幅ユニット及び前記第２増幅ユニットの出力信号をそれぞれ合成して出力するｍ合成器と、
を有する。

図１は、ドハティ増幅器の構成例を示すブロック図である。図２は、背景技術の電力増幅器の構成例を示すブロック図である。図３は、第１実施の形態の電力増幅器の一構成例を示すブロック図である。図４は、図３に示した増幅ユニットの一構成例を示すブロック図である。図５は、図３に示した第１の実施の形態の電力増幅器の実装例を示す斜視図である。図６は、第２実施の形態の電力増幅器の一構成例を示すブロック図である。

次に本発明について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図３は第１実施の形態の電力増幅器の一構成例を示すブロック図であり、図４は図３に示した増幅ユニットの一構成例を示すブロック図である。

図３に示すように、第１実施の形態の電力増幅器２０は、ｍ（ｍは２以上の正の整数）組の分配器２１、第１増幅ユニット２２、第２増幅ユニット２３及びドハティ合成器２４、並びにＲＦ信号入力ポート２５、広帯域ｍ分配器２６、広帯域ｍ合成器２７及びＲＦ信号出力ポート２８有する構成である。

第１実施の形態の電力増幅器は、第１増幅ユニット２２がメインアンプとして動作し、第２増幅ユニット２３がピークアンプとして動作することで、ｍ組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３が、それぞれドハティ増幅器として動作する。

なお、本実施形態では、ｍ組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３がそれぞれドハティ増幅器として動作する例を示すが、後述する第２の実施の形態で示すように、ｍ組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３は、全てドハティ増幅器として動作する必要はない。その場合、ドハティ増幅器として動作する第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３は、少なくとも１組以上あればよい。

また、図３は、２組（ｍ＝２）の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を備える構成例を示しているが、本実施形態の電力増幅器は１組以上の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を備えていればよく、第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３の組数は、例えば必要なＲＦ出力に応じて設定すればよい。電力増幅器が１組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３のみ備える場合、広帯域ｍ分配器２６及び広帯域ｍ合成器２７は不要である。

第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３は、それぞれ並列に接続されたｎ（ｎは正の整数）台の増幅回路を備える。第１増幅ユニット２２が備えるｎ台の増幅回路には、１つのトランジスタで構成された増幅回路または２つのトランジスタで構成されたプッシュプル型の増幅回路がそれぞれ用いられ、該増幅回路が外部から供給される制御信号によってＡＢ級またはＢ級で動作するようにバイアスされる構成である。

同様に、第２増幅ユニット２３が備えるｎ台の増幅回路には、１つのトランジスタで構成された増幅回路または２つのトランジスタで構成されたプッシュプル型の増幅回路がそれぞれ用いられ、該増幅回路が外部から供給される制御信号によってＣ級で動作するようにバイアスされる構成である。

ペアとなる第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３には、対応する分配器２１を介してＲＦ信号が入力され、該第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３の出力信号は、対応するドハティ合成器２４で合成されて出力される。

分配器２１は、入力信号の電力をペアとなる第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３へ等しく分配すると共に、ピークアンプとして動作する第２増幅ユニット２２へ供給する信号の位相を、メインアンプとして動作する第１増幅ユニット２３へ供給する信号の位相に対して９０度遅らせる。

分配器２１には、比較的広い周波数帯域で使用可能な、周知の３ｄＢカプラが用いられる。分配器２１には、後述する周知のウィルキンソン型の電力分配回路あるいは多段カプラ縦続接続方式の電力分配回路を用いてもよい。分配器２１としてウィルキンソン型の電力分配回路を用いる場合、ピークアンプ３へ供給する信号の位相を、メインアンプ２へ供給する信号の位相に対して９０度遅らせる回路を設ければよい。

ドハティ合成器１５には、図１に示したドハティ増幅器と同様に、周知のλ／４波長の伝送線路（λ／４波長線路）が用いられる。

広帯域ｍ分配器２６は、ＲＦ信号入力ポート２５から入力されたＲＦ信号をｍ台の分配器２１にそれぞれ等しい電力で分配する。広帯域ｍ分配器２６には、比較的広い周波数帯域で使用可能な、周知のウィルキンソン型の電力分配回路を用いればよい。

広帯域ｍ合成器２７は、ｍ台のドハティ合成器２４から出力されたＲＦ信号を合成してＲＦ信号出力ポート２８から出力する。広帯域ｍ合成器２７には、ドハティ合成器のようにメインアンプの出力端から見たピークアンプの出力端のインピーダンスを考慮する必要がないため、比較的広い周波数帯域で使用可能な、周知のウィルキンソン型の合成回路を用いればよい。

広帯域ｍ分配器２６及び広帯域ｍ合成器２７には、分配／合成数に合せて結合度が異なる複数のλ／４波長カプラを縦続接続させることで広い周波数帯域に対応する多段カプラ縦続接続方式の電力分配回路／合成回路を用いることもできる。多段カプラ縦続接続方式の電力分配回路／合成回路では、３λ／４波長カプラを用いることで、さらに広い周波数帯域に対応させることも可能である。

図４に示すように、第１増幅ユニット２２は、可変アッテネータ３１、可変移相器３２、ドライバーステージ３３、ｎ分配器３４、可変バイアス回路３７、ファイナルステージ３５及びｎ合成器３６をそれぞれ備える。なお、図４では第１増幅ユニット２２の構成例を示すが、図３に示した第２増幅ユニット２３も同様の構成である。以下では、これら第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を「増幅ユニット」と総称する場合がある。

可変アッテネータ３１及び可変移相器３２は、第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３によるゲイン調整や位相調整が不要な場合は無くてもよい。

本実施形態の増幅ユニットは、上記可変アッテネータ３１、可変移相器３２、ドライバーステージ３３、ｎ分配器３４、ファイナルステージ３５及びｎ合成器３６が比較的広い周波数帯で使用可能な構成であり、使用周波数帯が変更されても所望の性能で動作する（所望のピークパワーや効率をキープして動作できる）構成とする。なお、本願明細書で言う「広い周波数帯」とは、例えば上記ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯を指すものとする。

図４は、ドライバーステージ３３が１台の増幅回路で構成され、ファイナルステージ３５が並列に接続されたｎ台の増幅回路で構成された例である。ドライバーステージ３３は、並列に接続された複数の増幅回路で構成されていてもよい。

上述したように、ドライバーステージ３３及びファイナルステージ３５が備える各増幅回路は、外部から供給される制御信号により、可変バイアス回路３７を介してトランジスタの入力端子に供給されるバイアス電圧が所要の値に設定される。ファイナルステージ３５が備える各増幅回路のトランジスタは、第１増幅ユニット２２の場合、通常、ＡＢ級またはＢ級で動作するようにバイアスされる。また、ファイナルステージ３５が備える各増幅回路のトランジスタは、第２増幅ユニット２３の場合、通常、Ｃ級で動作するようにバイアスされる。

ドライバーステージ３３が備える増幅回路のトランジスタは、第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３共に、通常、ＡＢ級またはＢ級で動作するようにバイアスされる。可変バイアス回路３７は、周知のレギュレータＩＣ（Integrated Circuit）等を用いて実現できる。

可変アッテネータ３１は、外部から供給される制御信号により所望の減衰量に設定可能であり、分配器２１から入力されるＲＦ信号を所要量だけ減衰させて出力する。可変アッテネータ３１は増幅ユニットのゲイン調整に使用される。可変アッテネータ３１は、例えば周知の可変容量ダイオード等を用いて実現すればよい。

可変移相器３２は、外部から供給される制御信号により所望の移相量に設定可能であり、可変アッテネータ３１から出力されたＲＦ信号の位相を所要量だけ遅延させて出力する。可変移相器３２は増幅ユニットの入出力ポート間の信号位相の調整に使用される。可変移相器３２は、例えば周知の可変容量ダイオード等を用いて実現すればよい。

可変アッテネータ３１の減衰量を設定するための制御信号、可変移相器３２の移相量を設定するための制御信号、ドライバーステージ３３のバイアス電圧を設定するための制御信号、ファイナルステージ３５のバイアス電圧を設定するための制御信号は、例えば図３に示した電力増幅器２０を含む送信機が備える制御装置（情報処理装置）から供給すればよい。

ドライバーステージ３３は、可変移相器３２から出力されたＲＦ信号を増幅し、ｎ分配器３４に出力する。なお、ドライバーステージ３３は、可変移相器３２から出力されたＲＦ信号の電力が十分に大きく、ｎ分配器３４を介してファイナルステージ３５が備える各増幅回路へ十分な電力のＲＦ信号を分配できる場合は、無くてもよい。

ｎ分配器３４は、ドライバーステージ３３から出力されたＲＦ信号をファイナルステージ３５が備えるｎ台の増幅回路へ分配する。

ファイナルステージ３５は、ｎ分配器３４で分配されたＲＦ信号を並列に接続されたｎ台の増幅回路により増幅して出力する。

ｎ合成器３６は、ファイナルステージ３５が備えるｎ台の増幅回路で増幅されたＲＦ信号を合成して出力する。なお、ｎ合成器３６は、第１増幅ユニット２２と第２増幅ユニット２３とによってドハティ増幅器を実現する場合、増幅ユニットの出力ポートから見たインピーダンスが、ファイナルステージ３５が備えるトランジスタのインピーダンスとなるような合成回路を用いる必要がある。そのようなｎ合成器３６としては、周知のウィルキンソン型の電力合成回路がある。

例えば、ｎ合成器３６に周知の３ｄＢカプラを用いると、増幅ユニットの出力ポートから見たインピーダンスが５０Ωとなるため、第１増幅ユニット２２と第２増幅ユニット２３とによってドハティ増幅器を実現できなくなる。ファイナルステージ３５とｎ合成器３６間に周知のアイソレータ等を挿入した場合も、増幅ユニットの出力ポートから見たインピーダンスが５０Ωとなるため、第１増幅ユニット２２と第２増幅ユニット２３とによってドハティ増幅器を実現する場合は注意が必要である。

図５は、図３に示した第１の実施の形態の電力増幅器の実装例を示す斜視図である。図５は、電力増幅器が２組（ｍ＝２）の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を備える場合の実装例を示している。

図５に示すように、本実施形態の電力増幅器２０は、第１増幅ユニット２２、第２増幅ユニット２３、分配器２１、広帯域ｍ分配器２６、ドハティ合成器２４及び広帯域ｍ合成器２７が、それぞれ個別の筐体に収納された構成である。

ｍ組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３は順次積載され、ペアとなる第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３の入力ポートには分配器２１がそれぞれ取り付けられ、各分配器２１の入力ポートには広帯域ｍ分配器２６が取り付けられている。

また、ペアとなる第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３の出力ポートにはドハティ合成器２４がそれぞれ取り付けられ、各ドハティ合成器２４の出力ポートには広帯域ｍ合成器２７が取り付けられている。

このような構成において、本実施形態の電力増幅器２０は、上述したように、第１増幅ユニット２２、第２増幅ユニット２３、分配器２１、広帯域ｍ分配器２６及び広帯域ｍ合成器２７が比較的広い周波数帯域で使用可能な構成であり、ドハティ合成器２４のみが使用周波数帯域が制限される回路となる。

そのため、本実施形態の電力増幅器２０は、使用周波数帯に応じてドハティ合成器２４のみを変更すればよく、他の第１増幅ユニット２２、第２増幅ユニット２３、分配器２１、広帯域ｍ分配器２６及び広帯域ｍ合成器２７は共通に使用できる。そのため、これらのコンポーネントを大量に作り置きできるため、電力増幅器の製造コストを低減できる。

また、図５で示したように、第１増幅ユニット２２、第２増幅ユニット２３、分配器２１、ドハティ合成器２４、広帯域ｍ分配器２６及び広帯域ｍ合成器２７は、それぞれ異なる筐体に収納されているため、ドハティ合成器２４を容易に交換できる。

また、本実施形態では、第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３が備える各増幅回路のバイアス電圧を外部から調整可能にすることで、第１増幅ユニット２２と第２増幅ユニット２３とによってドハティ増幅器を実現できるため、高効率の電力増幅器２０が得られる。

さらに、本実施形態の電力増幅器２０では、第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３の入出力ポート間の信号位相、ゲイン、バイアス電圧を外部から調整可能にすることで、第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３の使用周波数帯を変更する場合でも容易に対応可能である。
（第２の実施の形態）
図６は、第２実施の形態の電力増幅器の一構成例を示すブロック図である。

図６に示すように、第２実施の形態の電力増幅器４０は、図３に示した第１の実施の形態の電力増幅器２０が備えるドハティ合成器２４に代えて、３ｄＢカプラ等のように比較的広い周波数帯域で使用可能な合成器４１を備える構成である。

第２実施の形態の電力増幅器４０では、ドハティ合成器２４に代えて３ｄＢカプラ等のように比較的広い周波数帯域で使用可能な合成器４１を用いることで、該合成器４１に対応する第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３はドハティ増幅器を実現できない。その場合、第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３は、それぞれメインアンプ（線形アンプ）として動作させる。

なお、図６は、２組（ｍ＝２）の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３に対応してそれぞれ合成器４１を備える構成例を示しているが、全ての組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３に、対応する合成器４１をそれぞれ備える必要はない。その場合、合成器４１を配置しない第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３にはドハティ合成器２４を設けてドハティ増幅器として動作させてもよい。その他の構成及び動作は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

このような構成では、合成器４１を設けた第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３をＡＢ級またはＢ級で動作させることになるため、第１の実施の形態で示した電力増幅器２０よりも効率が低下する。

しかしながら、第２実施の形態の電力増幅器４０では、比較的広い周波数帯域で使用可能な第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を備えることができる。

例えば、異なる周波数帯毎に対応する複数組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を備える構成では、１組の第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を予備系統として用いるＮ＋１システムと呼ばれる構成が知られている。この予備系統として用いる増幅ユニットは、電力増幅器４０が増幅対象としている全ての周波数帯域に対応する必要がある。

上述したように、第２実施の形態の電力増幅器４０では、比較的広い周波数帯域で使用可能な第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３を備えることができるため、予備系統を備える上記Ｎ＋１システムを実現できる。

なお、第１の実施の形態で説明したように、本実施形態の電力増幅器４０も、第１増幅ユニット２２、第２増幅ユニット２３、分配器２１、合成器４１、広帯域ｍ分配器２６及び広帯域ｍ合成器２７が、それぞれ個別の筐体に収納された構成である。そのため、ドハティ合成器２４を合成器４１に交換するのは容易であり、本実施形態の電力増幅器４０は容易に実現できる。

また、第２の実施の形態の電力増幅器４０も、第１の実施の形態の電力増幅器２０と同様に、第１増幅ユニット２２、第２増幅ユニット２３、分配器２１、広帯域ｍ分配器２６及び広帯域ｍ合成器２７を共通に使用できるため、これらのコンポーネントを大量に作り置きすることが可能であり、電力増幅器４０の製造コストを低減できる。

また、第２の実施の形態の電力増幅器４０においても、第１の実施の形態と同様に、ドハティ増幅器として動作させる第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３では、使用周波数帯を変更する場合に、使用周波数帯に応じてドハティ合成器２４のみ変更し、入出力ポート間の信号位相、ゲイン、バイアス電圧を外部から調整すればよい。そのため、ドハティ増幅器として動作させる第１増幅ユニット２２及び第２増幅ユニット２３の使用周波数帯を変更する場合でも容易に対応可能である。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。

Claims

テレビ送信機に用いるための電力増幅器であって、
ｍを２以上の正の整数としたとき、
ｍ組の、外部から供給される制御信号にしたがってバイアス電圧が調整可能な、並列に接続された複数の増幅回路を備え、入力された信号を前記複数の増幅回路でそれぞれ増幅し、増幅後の信号を合成して出力する第１増幅ユニット及び第２増幅ユニット、
入力された信号を前記第１増幅ユニットと前記第２増幅ユニットとに分配する分配器、並びに
前記第１増幅ユニットの出力信号と前記第２増幅ユニットの出力信号とを合成して出力する合成器と、
入力された信号をｍ台の前記分配器にそれぞれ分配するｍ分配器と、
ｍ組の前記第１増幅ユニット及び前記第２増幅ユニットの出力信号をそれぞれ合成して出力するｍ合成器と、
を有し、ｍ組の前記第１増幅ユニット、前記第２増幅ユニット及び前記合成器のうち、少なくとも１組の前記合成器は、前記第１増幅ユニット及び前記第２増幅ユニットがドハティ増幅器として動作するように前記第１増幅ユニットの出力信号と前記第２増幅ユニットの出力信号とを合成するドハティ合成器である電力増幅器において、
前記第１増幅ユニット、前記第２増幅ユニット、前記分配器、前記ドハティ合成器、前記ｍ分配器及び前記ｍ合成器が、それぞれ個別の筐体に収納され、前記ドハティ合成器の使用周波数帯域より、少なくとも前記第１増幅ユニット、前記第２増幅ユニット、前記分配器、前記ドハティ合成器、前記ｍ分配器及び前記ｍ合成器のいずれかの使用周波数帯域が広いことを特徴とする電力増幅器。
前記少なくとも１組の前記第１増幅ユニットが備える複数の増幅回路がＡＢ級またはＢ級動作するようにそれぞれバイアスされ、前記第２増幅ユニットが備える複数の増幅回路がＣ級動作するようにそれぞれバイアスされる請求項１記載の電力増幅器。
ｍ組の前記第１増幅ユニット及び前記第２増幅ユニットのうち、少なくとも１組の前記第１増幅ユニット及び前記第２増幅ユニットが備える複数の増幅回路がＡＢ級またはＢ級動作するようにそれぞれバイアスされた請求項１または２記載の電力増幅器。
前記第１増幅ユニット及び前記第２増幅ユニットが、
外部から供給される制御信号にしたがって入力された信号を減衰させる可変アッテネータと、
外部から供給される制御信号にしたがって入力された信号の位相を遅延させる可変移相器と、
をさらに有する請求項１から３のいずれか１項記載の電力増幅器。