ドハティ増幅装置及び通信装置
【課題】ドハティ増幅装置の効率低下を防止する。
【解決手段】ドハティ増幅装置は、メインアンプを構成するメインアンプデバイス１と、ピークアンプを構成するピークアンプデバイス２と、メインアンプデバイス１及びピークアンプ２が実装された基板１５とを有している。メインアンプデバイス１は、第１デバイス本体１ｃ、第１入力端子１ａ、及び、第１出力端子１ｂを備え、第１入力端子１ａ及び第１出力端子１ｂが第１デバイス本体１ｃを挟んで対向して配置されている。ピークアンプデバイス２は、第２デバイス本体２ｃ、第２入力端子２ａ、及び、第２出力端子２ｂを備え、第２入力端子２ａ及び第２出力端子２ｂが第２デバイス本体２ｃを挟んで対向して配置されている。ピークアンプデバイス２は、メインアンプデバイス１の位置に対して、メインアンプデバイス１の第１入力端子から第１出力端子に向かう入出力方向Ｄｓにずれた位置に、実装されている。
【解決手段】ドハティ増幅装置は、メインアンプを構成するメインアンプデバイス１と、ピークアンプを構成するピークアンプデバイス２と、メインアンプデバイス１及びピークアンプ２が実装された基板１５とを有している。メインアンプデバイス１は、第１デバイス本体１ｃ、第１入力端子１ａ、及び、第１出力端子１ｂを備え、第１入力端子１ａ及び第１出力端子１ｂが第１デバイス本体１ｃを挟んで対向して配置されている。ピークアンプデバイス２は、第２デバイス本体２ｃ、第２入力端子２ａ、及び、第２出力端子２ｂを備え、第２入力端子２ａ及び第２出力端子２ｂが第２デバイス本体２ｃを挟んで対向して配置されている。ピークアンプデバイス２は、メインアンプデバイス１の位置に対して、メインアンプデバイス１の第１入力端子から第１出力端子に向かう入出力方向Ｄｓにずれた位置に、実装されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドハティ増幅装置及び通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高効率増幅装置として、ドハティ増幅装置が知られている。ドハティ増幅装置は、例えば、特許文献１，２に記載されている。図１５に示すように、ドハティ増幅装置は、メインアンプ１０１ａとピークアンプ１０２ａとを有している。
ドハティ増幅装置に与えられる入力信号は、メインアンプ１０１ａとピークアンプ１０２ａとに分配される。分配された一方の信号は、メインアンプ１０１ａに入力され、他方の信号は、λ／４線路１０４を介してピークアンプ１０２ａに入力される。
メインアンプ１０１ａの出力信号は、λ／４線路１０３を介して、ピークアンプ１０２ａの出力信号と合成される。両アンプの合成出力が、ドハティ増幅装置の出力となる。
【０００３】
メインアンプ１０１ａは、ＡＢ級アンプ又はＢ級アンプとして構成されており、常時ＯＮ状態である。一方、ピークアンプ１０２ａは、Ｃ級アンプとして構成されており、入力信号が小信号である時にはＯＦＦ状態となり電力を消費せず、入力信号が大信号になるとＯＮ状態となる。
【０００４】
したがって、入力信号が小信号のときは、メインアンプ１０１ａだけで入力信号が増幅される。また、入力信号が大信号になると、ピークアンプがＯＮ状態となることで、メインアンプ１０１ａの負荷インピーダンスが低下することによって、飽和電力が向上し、かつピークアンプ出力が合成され、全体の飽和電力が向上する。これにより、ドハティ増幅装置では、広いダイナミックレンジで増幅を行うことができる。しかも、ピークアンプは、入力信号のレベルが小さい場合は、消費電力が少ないので、ドハティ増幅装置全体では、広い入力レベル範囲(一般的な対称型ドハティアンプでは、その飽和電力レベルから６ｄＢ下がった範囲)で高効率となる。
【０００５】
このようなドハティ増幅装置を回路基板に実装する場合、図１６に示すように、メインアンプ（キャリア増幅器）１０１ａを構成するメインアンプデバイス１０１とピークアンプ１０２ａを構成するピークアンプデバイス１０２とを左右にずらさずに並置するのが、従来の常識であった。
【０００６】
なお、ドハティ増幅装置の回路図を描く場合には、作図上の都合から、メインアンプ（キャリア増幅装置）とピークアンプとが左右にずれて描かれることもあった。例えば、特許文献２の図１は、メインアンプ（キャリア増幅器）とピークアンプとが左右にずれて描かれた回路図を開示している。
一方、特許文献２の図４は、ドハティ増幅装置の実装図を開示している。この実装図では、特許文献２の図１に示す回路図における配置とは異なり、メインアンプ（キャリア増幅器）とピークアンプとが左右にずらされることなく並置されている。
なお、特許文献２のように、回路図における配置と実装図における配置とが一致しないことは、一般的なことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９４４４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者は、実際のドハティ増幅装置の効率特性を測定したところ、図１７に示すように、ピークアンプが動作していない小信号時において、効率の実測値が、理論値を下回る現象が生じた。ドハティ増幅装置の効率が理論値を下回る現象の原因は、これまで解明されていなかった。
【０００９】
本発明者は、ドハティ増幅装置の効率が理論値を下回る現象の原因を、新たに見出し、本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明者が見出した新たな知見によれば、メインアンプを構成するメインアップデバイスを、ピークアンプを構成するピークアンプデバイスに対して、特定の方向にずらすことで、上記問題を解消できる。
すなわち、本発明は、メインアンプ及びピークアンプを備えたドハティ増幅装置であって、前記メインアンプを構成するメインアンプデバイスと、前記ピークアンプを構成するピークアンプデバイスと、前記メインアンプデバイス及びピークアンプが実装された基板と、を有し、前記メインアンプデバイスは、第１デバイス本体、第１入力端子、及び、第１出力端子を備え、前記第１入力端子及び前記第１出力端子が前記第１デバイス本体を挟んで対向して配置され、前記ピークアンプデバイスは、第２デバイス本体、第２入力端子、及び、第２出力端子を備え、前記第２入力端子及び前記第２出力端子が前記第２デバイス本体を挟んで対向して配置され、前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスの位置に対して、前記メインアンプデバイスの第１入力端子から第１出力端子に向かう入出力方向にずれた位置に、実装されているドハティ増幅装置である。
【００１１】
（２）前記ピークアンプデバイスは、前記入出力方向において、前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子と一致する位置（「一致する位置」は、「ほぼ一致する位置」を含む。）、又は、前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子よりも、前記入出力方向にずれた位置、に実装されているのが好ましい。
【００１２】
（３）前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスに対して、前記入出力方向へ、λ／４（λは、増幅される信号の波長）以上ずれているのが好ましい。
【００１３】
（４）他の観点からみた本発明は、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のドハティ増幅装置を用いて信号を増幅する通信装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るドハティ増幅装置を構成する回路基板の概略図である。
【図２】実施形態に係るドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】従来のドハティ増幅装置における磁気結合の説明図である。
【図６】メインアンプ出力ラインの電圧・電流の説明図である。
【図７】（ａ）は、小信号時のドハティ増幅装置の理論的な動作を示す等価回路であり、（ｂ）は従来のドハティ増幅装置の実際の動作を示す等価回路である。
【図８】実施形態に係るドハティ増幅装置の磁気結合の説明図である。
【図９】メインアンプとピークアンプの実装配置の変形例を示す図である。
【図１０】メインアンプとピークアンプからの放熱の仕方を示す図である。
【図１１】変形例に係るドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図１２】変形例に係るドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図１３】ドハティ増幅装置の効率特性図である。
【図１４】ドハティ増幅装置のＰｏｕｔ／Ｇａｉｎ特性図である。
【図１５】従来のドハティ増幅装置の回路図である。
【図１６】従来のドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図１７】ドハティ増幅装置の効率特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．ドハティ増幅装置の構成］
図１は、実施形態に係るドハティ増幅装置１０を示している。ドハティ増幅装置１０は、配線パターンが形成された回路基板１５に、アンプデバイス１，２及びその他の回路素子を実装して構成されている。
このドハティ増幅装置１０は、無線基地局装置又は無線端末装置などの通信装置に搭載され、信号（送信信号）の増幅を行うために用いられる。
【００１６】
図２にも示すように、ドハティ増幅装置１０は、メインアンプ（アベレージアンプ）を構成するアンプデバイス（メインアンプデバイス）１とピークアンプを構成するアンプデバイス（ピークアンプデバイス）２とを有している。
なお、メインアンプ及びピークアンプは、それぞれ、主にアンプデバイスによって構成されるが、アンプデバイス以外に、アンプとして機能するために必要な回路（整合回路など）を含んでいる。
ドハティ増幅装置１０の入力部Ｐｉｎに与えられた入力信号は、分配器５によって、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２とに分配される。
分配器５は、ウィルキンソン型分配器によって構成されている。ウィルキンソン型分配器５は、λ／４線路５ａ、λ／４線路５ｂ、及び抵抗５ｃを有しており、２つの出力ポート５ｄ，５ｅからは、同位相の信号が出力される。
【００１７】
分配された一方の信号は、メインアンプデバイス１に入力され、他方の信号は、λ／４線路４を介してピークアンプデバイス２に入力される。なお、λは増幅される信号の波長である。ピークアンプデバイス２には、λ／４線路４を介して信号が入力されるため、ピークアンプデバイス２に入力される信号は、メインアンプデバイス１に入力される信号に対して、９０°位相差を持っている。
【００１８】
メインアンプデバイス１の出力信号は、λ／４線路（インピーダンス調整器）３を介して、ピークアンプデバイス２の出力信号と合成される。両アンプの合成出力が、ドハティ増幅装置の出力部Ｐｏｕｔから出力される。
メインアンプは、ＡＢ級アンプ又はＢ級アンプとして構成され、ピークアンプは、Ｃ級アンプとして構成されている。
【００１９】
メインアンプを構成するアンプデバイス（メインアンプデバイス）１は、信号が入力される入力端子（第１入力端子）１ａ及び信号が出力される出力端子（第１出力端子）１ｂを備えている。入力端子１ａは、アンプデバイス本体（第１デバイス本体）１ｃ内のアンプ素子の入力（ゲート）に接続されており、出力端子１ｂは、アンプ素子の出力（ドレイン）に接続されている。また、両端子１ａ，１ｂは、回路基板１５上に形成された配線パターン８に接続される。
【００２０】
ピークアンプを構成するアンプデバイス（ピークアンプデバイス）２も同様に、信号が入力される入力端子（第２入力端子）２ａ及び信号が出力される出力端子（第２出力端子）２ｂを備えている。入力端子２ａは、アンプデバイス本体（第２デバイス本体）２ｃ内のアンプ素子の入力（ゲート）に接続されており、出力端子２ｂは、アンプ素子の出力（ドレイン）に接続されている。また、両端子２ａ，２ｂは、回路基板１５上に形成された配線パターン８に接続される。
なお、アンプデバイス本体（第１及び第２デバイス本体）１ｃ，２ｃは、半導体のアンプ素子を半導体パッケージに収納したものである。
【００２１】
図３及び図４に示すように、メインアンプデバイス１の両端子１ａ，１ｂ及び第１デバイス本体１ｃは、ベース部材１ｄ上に設けられている。ベース部材１ｄは、当該ベース部材１ｄの大きさにあわせて回路基板１５に形成された装着孔３０内に挿入される。ベース部材１ｄは、ネジ６，６によって、通信装置の筐体２０又はヒートシンクに取り付けられる。メインアンプデバイス１から発生した熱は、ベース部材１ｄを介して、筐体２０又はヒートシンクに伝えられ、効率的に放熱が行われる。
なお、ピークアンプデバイス２も、メインアンプデバイス１と同様に、図３及び図４に示すように取り付けられる。
ここで、ベース部材１ｄに実装されるアンプは一例であって、基板に実装される面実装タイプのアンプデバイスにおいても、本発明の効果は保たれる。
【００２２】
図１及び図２に戻り、メインアンプデバイス１においては、両端子１ａ，１ｂは、アンプ素子（ＦＥＴ）が封入されたアンプデバイス本体（第１デバイス本体）１ｃを挟んで対向して配置されている。また、ピークアンプ２においても、両端子２ａ，２ｂが、アンプ素子（ＦＥＴ）が封入されたアンプデバイス本体（第１デバイス本体）２ｃを挟んで対向して配置されている。
【００２３】
ここで、入力端子１ａ，２ａから出力端子１ｂ，２ｂへ向かう方向を「入出力方向Ｄｓ」とする。また、図１及び図２において、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向とする。
図１及び図２において、メインアンプデバイス１及びピークアンプデバイス２は、入出力方向Ｄｓが同一となるように基板１５に実装されている。また、メインアンプデバイス１及びピークアンプデバイス２は、それぞれの入出力方向Ｄｓが、Ｘ方向の正方向と一致している。
メインアンプデバイス１及びピークアンプデバイス２は、互いに、Ｘ方向にずれて位置しているとともに、Ｙ方向（入出力方向Ｄｓと直交する方向）にずれて位置している。
【００２４】
ピークアンプデバイス２は、メインアンプデバイス１に対して、入出力方向Ｄｓへ、λ／４ほどずれている（ずれ量ＤＡ＝λ／４）。λ／４のずれ量は、λ／４線路４の形成方向を、入出力方向（Ｘ方向）に一致させることで得ることができる。
【００２５】
ピークアンプデバイス２のずれ量は、λ／４に限定されるものではない。ただし、ピークアンプデバイス２は、入出力方向Ｄｓにおいて、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａがメインアンプデバイス１の出力端子１ｂと一致する位置、又は、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａがメインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓにずれた位置であるのが好ましい。その理由については後述する。
また、メインアンプデバイス１に対するピークアンプデバイス２のずれ量は、製造誤差程度のものでは意味がなく、実質的にずれていることを要する。メインアンプデバイス１に対してピークアンプ２を実質的にずらすには、例えば、基板１５に形成される装着孔３０の端縁ＰＥの位置（図３参照）、及び／又は、アンプデバイス１，２の出力端子１ｂ、２ｂに接続される配線パターン端の位置ＰＬＥ（図３参照）をずらせばよい。
【００２６】
メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２とのＹ方向のずれ量は、特に限定されないが、図２に示すように、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２とを、Ｙ方向にみて、一部重複する位置に設けることで、装置１０全体をＹ方向にコンパクトにすることができる。
【００２７】
［２．ドハティ増幅装置における磁界結合］
図１及び図２に示すドハティ増幅装置１０の実装構造によれば、図１６に示す従来の実装構造に比べて、小信号時（ピークアンプの非動作時）における効率低下を防止することができる。
【００２８】
図１６に示す従来の実装構造において、効率低下が生じていた原因を、図５に基づき説明する。
図５において、点Ｃは、図１５及び図１６における点Ｃを示しており、メインアンプデバイス１０１の出力とピークアンプデバイス１０２の出力との合成ポイントである。点Ｃのインピーダンスが５０Ωとなる場合、メインアンプデバイス（ＦＥＴ）１０１の出力のインピーダンスは、１〜１０Ω程度にすぎず、λ／４線路（インピーダンス変換器）１０３にてインピーダンス変換が行われ、インピーダンス整合がなされている。
【００２９】
まず、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍから点Ｃまでの範囲における、ピーク電圧とピーク電流について考察する。ここで、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍのピーク電圧をＶｏｕｔ１、ピーク電流をＩｏｕｔ１とする。また、点Ｃのピーク電圧をＶｏｕｔ２、ピーク電流をＩｏｕｔ２とする。
【００３０】
メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍから点Ｃからまでの範囲において、どの位置においても電力Ｐｏｕｔは一定である。また、点Ｃのインピーダンスが５０Ωであることから、インピーダンス変換器１０３のインピーダンスＺｏｕｔは、５０Ω未満となる。
【００３１】
したがって、
メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍにおける電圧Ｖｏｕｔ１＝√（Ｚｏｕｔ×Ｐｏｕｔ）
メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍにおける電流Ｉｏｕｔ１＝√（Ｐｏｕｔ／Ｚｏｕｔ）
である。
一方、
点Ｃ付近の電圧Ｖｏｕｔ２＝√（５０（Ω）×Ｐｏｕｔ）
点Ｃ付近の電流Ｉｏｕｔ２＝√（Ｐｏｕｔ／５０（Ω））
である。
【００３２】
そして、Ｚｏｕｔ＜ ５０（Ω）であるから、図６（ａ）（ｂ）に示すように、
Ｖｏｕｔ１＜ Ｖｏｕｔ２
Ｉｏｕｔ１＞ Ｉｏｕｔ２
となる。
このように、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍのピーク電流Ｉｏｕｔ１は、大きくなることがわかる。
【００３３】
本発明者は、大きくなる電流Ｉｏｕｔ１に着目した。この電流Ｉｏｕｔ１は、その周囲に磁界Ｈを発生させる。この磁界Ｈを介して、メインアンプデバイス１０１の出力側とピークアンプデバイス１０２の出力側とが磁界結合し、ピークアンプデバイス１０２の出力側に逆電流ＩＤＲが生じる。メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍの電流Ｉｏｕｔ１は、最も大きいから、この出力端Ｐｍを流れる電流Ｉｏｕｔ１が最も大きな逆電流ＩＤＲを生じさせることになる。
【００３４】
ただし、この逆電流ＩＤＲは、微弱なものであり、磁界結合が生じたとしても、問題を生じさせるものとは一般的には考えられない。しかし、本発明者は、図５のＰＩの位置で逆電流ＩＤＲが流れると、それが微弱であっても、ドハティ増幅装置の動作に影響を与えることを見出した。
【００３５】
図７（ａ）は、入力信号が小信号であるときのドハティ増幅装置の理論的な等価回路を示している。入力信号が小信号である場合には、ピークアンプデバイス１０２は動作しておらず、点Ｃからピークアンプデバイス１０２側をみたインピーダンスはｏｐｅｎとなっている。したがって、メインアンプデバイス１０１からの出力電流は、図７（ａ）中の矢印に示すように、出力負荷１０６側へのみ流れる。なお、図７中、１０５はインピーダンス整合器である。
【００３６】
そして、入力信号が小信号であるときの点Ｃはｏｐｅｎである一方、点Ｃからピークアンプデバイス１０２の出力端側にλ／４の位置ＰＩ（図５参照）は、ｓｈｏｒｔとなる。ｓｈｏｒｔとなる位置で、磁界結合による逆電流ＩＤＲが生じると、点Ｃからピークアンプデバイス１０２側をみたインピーダンスが低下し、ｏｐｅｎでなくなる。
【００３７】
その結果、メインアンプデバイス１０１からの出力電流は、図７（ｂ）に示すように出力負荷１０６側へだけでなく、ピークアンプデバイス１０２（インピーダンス１０７）側へも流れることになる。図７（ｂ）の動作は、図７（ａ）による理論的な動作とは異なるものであり、ドハティ増幅装置の効率（ドレイン効率）を低下させる。
【００３８】
以上に鑑みれば、図５において問題なのは、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍから、合成点Ｃからλ／４までのＸ方向間隔Ｄ１が、十分に大きくないことであることがわかる。
【００３９】
そこで、本実施形態に係るドハティ増幅装置１０では、図８にも示すように、ピークアンプデバイス２の実装位置ＸＡ２が、メインアンプデバイス１の実装位置ＸＡ１に対して、入出力方向Ｄｓへずれている。
ピークアンプデバイス２が入出力方向Ｄｓへずれていることで、必然的に、点Ｃからλ／４の位置ＰＩ（ＸＢ３）は、出力端Ｐｍ（ＸＢ１）から、ずれ量ＤＡぶん遠ざかり、ＤＢとなる（Ｄ１＜ＤＢ）。したがって、点Ｃからλ／４の位置ＰＩ（ＸＢ３）は、出力端Ｐｍを流れる電流によって発生した磁界ＨＬによる影響を受けにくくなる。しかも、出力端Ｐｍよりも点Ｃ側の位置を流れる電流によって発生する磁界ＨＳは、弱いから、この磁界ＨＳを介して生じる逆電流も非常に小さくなる。
【００４０】
しかも、本実施形態では、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａがメインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓにずれた位置にある。つまり、メインアンプデバイス１の出力端子１ｂの位置ＸＢ１は、ピークアンプデバイス２側では、ピークアンプデバイス２への入力ライン上の位置となる。このため、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍを流れる電流によって発生した磁界ＨＬは、専ら、ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に、逆電流ＩＧＲを発生させる。
【００４１】
ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に発生した逆電流ＩＧＲは、ピークアンプデバイス２を、ＯＦＦさせるように作用するため、逆電流ＩＧＲが大きいほど、点Ｃをｏｐｅｎに維持し易くなる。
つまり、本実施形態の実装配置によれば、ピークアンプデバイス２の出力（ドレイン）ラインに生じる逆電流ＩＤＲを小さくするだけでなく、ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に逆電流ＩＧＲを発生させて、積極的に、点Ｃをｏｐｅｎに維持することができる。
【００４２】
かかる観点からは、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａは、入出力方向Ｄｓにおいて、メインアンプデバイス１の出力端子２ｂに対して、少なくともとほぼ一致する位置となるか、又は、さらにピークアンプデバイス２が入出力方向Ｄｓへずれているのが好ましい。
【００４３】
ただし、図９に示すように、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａが、メインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓの反対方向にあってもよい。ピークアンプデバイス２の入力端子２ａが、メインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓの反対方向にある場合には、図９に示すように、ＤＣ１＜ＤＣ２が好ましい。
ここで、ＤＣ１は、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍ（ＸＢ１）からピークアンプデバイス２の入力端ＸＣ１の入出力方向間隔である。また、ＤＣ２は、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍ（ＸＢ１）からピークアンプデバイス２の出力端ＸＣ２の入出力方向間隔である。
【００４４】
ＤＣ１＜ＤＣ２とすることで、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍを流れる電流によって発生した磁界ＨＬは、ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に、逆電流ＩＧＲを発生させやすくなり好適である。
ＤＣ１＜ＤＣ２とするには、ピークアンプデバイス２を、メインアンプデバイス１に対して、そのＸ方向幅の１／２以上、入出力方向（Ｘ方向）へずらせばよい。
【００４５】
なお、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２をＸ方向及びＹ方向の双方においてずらすことで、通信装置の筐体２０又はヒートシンクへの取り付け方の自由度が向上する。図１６の実装配置では、共に発熱量の大きいメインアンプデバイス１０１とピークアンプデバイス１０２とが並置されているため、図１６のドハティ増幅装置は、図１６のＸ方向が空気の流れる方向（鉛直方向）となるように、通信装置の筐体２０等に取り付ける必要がある。逆に、図１６のＹ方向が空気の流れる方向（鉛直方向）となるようにドハティ増幅装置を設置すると、メインアンプデバイス１０１及びピークアンプデバイス１０２のうち、下側のアンプデバイスから発生した熱が、上側のアンプデバイスに伝わって、上側のアンプの温度が高くなり易く不適切である。
【００４６】
これに対して、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２がＸ方向及びＹ方向の双方においてずれていることで、Ｘ方向及びＹ方向のいずれを鉛直方向としてもよく、ドハティ増幅装置１０の設置の自由度が高い。なお、空気の流れは、筐体２０又はヒートシンクに設けられたフィンにそって生じるため、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、フィンの長手方向を基準に考えると、フィン長手方向は、Ｘ方向及びＹ方向のいずれであってもよい、ということになる。
【００４７】
また、ピークアンプデバイス２，２００を複数有するドハティ増幅装置の場合、図１１のように、ピークアンプデバイス２，２００同士を入出力方向Ｄｓ（Ｘ方向）にずらしてもよいし、図１２のように、ピークアンプデバイス２，２００を入出力方向Ｄｓ（Ｘ方向）において一致させてもよい。
【００４８】
［３．実施形態に係るドハティ増幅装置の検証］
図１３及び図１４は、本実施形態のドハティ増幅装置１０（図１、図２、図８）の測定結果、及び、図５に関して説明した磁界結合を考慮しないでドハティ増幅装置のシミュレーションを行った結果を示している。
【００４９】
図１３は、ドレイン効率を示し、図１３（ａ）が実際の測定結果、図１３（ｂ）がシミュレーション結果である。
図１４は、Ｐｉｎに対するＰｏｕｔ／Ｇａｉｎ特性を示し、図１４（ａ）が実際の測定結果、図１４（ｂ）がシミュレーション結果である。
【００５０】
図１３及び図１４において、ｍ４、ｍ１、ｍ３は、シミュレーション結果から得られたＰ１ｄＢのポイントを示している。ｍ６、ｍ２、ｍ５は、シミュレーション結果から得られた１０ｄＢバックオフのポイントを示している。
【００５１】
図１３及び図１４から明らかなように、実際の測定結果と、磁界結合を考慮しないシミュレーション結果とは、ほぼ一致しており、ピークアンプ２の位置をずらすことで、磁界結合による影響を回避できていることがわかる。
【００５２】
［４．付記］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ メインアンプデバイス
１ａ 第１入力端子
１ｂ 第１出力端子
１ｃ 第１デバイス本体
１ｄ ベース部材
２ ピークアンプデバイス
２ａ 第２入力端子
２ｂ 第２出力端子
２ｃ 第２デバイス本体
３ インピーダンス調整器
４ λ／４線路
５ 分配器
６ ネジ
８ 配線パターン
１０ ドハティ増幅装置
１５ 基板
２０ 筐体
３０ 装着孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドハティ増幅装置及び通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高効率増幅装置として、ドハティ増幅装置が知られている。ドハティ増幅装置は、例えば、特許文献１，２に記載されている。図１５に示すように、ドハティ増幅装置は、メインアンプ１０１ａとピークアンプ１０２ａとを有している。
ドハティ増幅装置に与えられる入力信号は、メインアンプ１０１ａとピークアンプ１０２ａとに分配される。分配された一方の信号は、メインアンプ１０１ａに入力され、他方の信号は、λ／４線路１０４を介してピークアンプ１０２ａに入力される。
メインアンプ１０１ａの出力信号は、λ／４線路１０３を介して、ピークアンプ１０２ａの出力信号と合成される。両アンプの合成出力が、ドハティ増幅装置の出力となる。
【０００３】
メインアンプ１０１ａは、ＡＢ級アンプ又はＢ級アンプとして構成されており、常時ＯＮ状態である。一方、ピークアンプ１０２ａは、Ｃ級アンプとして構成されており、入力信号が小信号である時にはＯＦＦ状態となり電力を消費せず、入力信号が大信号になるとＯＮ状態となる。
【０００４】
したがって、入力信号が小信号のときは、メインアンプ１０１ａだけで入力信号が増幅される。また、入力信号が大信号になると、ピークアンプがＯＮ状態となることで、メインアンプ１０１ａの負荷インピーダンスが低下することによって、飽和電力が向上し、かつピークアンプ出力が合成され、全体の飽和電力が向上する。これにより、ドハティ増幅装置では、広いダイナミックレンジで増幅を行うことができる。しかも、ピークアンプは、入力信号のレベルが小さい場合は、消費電力が少ないので、ドハティ増幅装置全体では、広い入力レベル範囲(一般的な対称型ドハティアンプでは、その飽和電力レベルから６ｄＢ下がった範囲)で高効率となる。
【０００５】
このようなドハティ増幅装置を回路基板に実装する場合、図１６に示すように、メインアンプ（キャリア増幅器）１０１ａを構成するメインアンプデバイス１０１とピークアンプ１０２ａを構成するピークアンプデバイス１０２とを左右にずらさずに並置するのが、従来の常識であった。
【０００６】
なお、ドハティ増幅装置の回路図を描く場合には、作図上の都合から、メインアンプ（キャリア増幅装置）とピークアンプとが左右にずれて描かれることもあった。例えば、特許文献２の図１は、メインアンプ（キャリア増幅器）とピークアンプとが左右にずれて描かれた回路図を開示している。
一方、特許文献２の図４は、ドハティ増幅装置の実装図を開示している。この実装図では、特許文献２の図１に示す回路図における配置とは異なり、メインアンプ（キャリア増幅器）とピークアンプとが左右にずらされることなく並置されている。
なお、特許文献２のように、回路図における配置と実装図における配置とが一致しないことは、一般的なことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９４４４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者は、実際のドハティ増幅装置の効率特性を測定したところ、図１７に示すように、ピークアンプが動作していない小信号時において、効率の実測値が、理論値を下回る現象が生じた。ドハティ増幅装置の効率が理論値を下回る現象の原因は、これまで解明されていなかった。
【０００９】
本発明者は、ドハティ増幅装置の効率が理論値を下回る現象の原因を、新たに見出し、本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明者が見出した新たな知見によれば、メインアンプを構成するメインアップデバイスを、ピークアンプを構成するピークアンプデバイスに対して、特定の方向にずらすことで、上記問題を解消できる。
すなわち、本発明は、メインアンプ及びピークアンプを備えたドハティ増幅装置であって、前記メインアンプを構成するメインアンプデバイスと、前記ピークアンプを構成するピークアンプデバイスと、前記メインアンプデバイス及びピークアンプが実装された基板と、を有し、前記メインアンプデバイスは、第１デバイス本体、第１入力端子、及び、第１出力端子を備え、前記第１入力端子及び前記第１出力端子が前記第１デバイス本体を挟んで対向して配置され、前記ピークアンプデバイスは、第２デバイス本体、第２入力端子、及び、第２出力端子を備え、前記第２入力端子及び前記第２出力端子が前記第２デバイス本体を挟んで対向して配置され、前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスの位置に対して、前記メインアンプデバイスの第１入力端子から第１出力端子に向かう入出力方向にずれた位置に、実装されているドハティ増幅装置である。
【００１１】
（２）前記ピークアンプデバイスは、前記入出力方向において、前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子と一致する位置（「一致する位置」は、「ほぼ一致する位置」を含む。）、又は、前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子よりも、前記入出力方向にずれた位置、に実装されているのが好ましい。
【００１２】
（３）前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスに対して、前記入出力方向へ、λ／４（λは、増幅される信号の波長）以上ずれているのが好ましい。
【００１３】
（４）他の観点からみた本発明は、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のドハティ増幅装置を用いて信号を増幅する通信装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るドハティ増幅装置を構成する回路基板の概略図である。
【図２】実施形態に係るドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】従来のドハティ増幅装置における磁気結合の説明図である。
【図６】メインアンプ出力ラインの電圧・電流の説明図である。
【図７】（ａ）は、小信号時のドハティ増幅装置の理論的な動作を示す等価回路であり、（ｂ）は従来のドハティ増幅装置の実際の動作を示す等価回路である。
【図８】実施形態に係るドハティ増幅装置の磁気結合の説明図である。
【図９】メインアンプとピークアンプの実装配置の変形例を示す図である。
【図１０】メインアンプとピークアンプからの放熱の仕方を示す図である。
【図１１】変形例に係るドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図１２】変形例に係るドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図１３】ドハティ増幅装置の効率特性図である。
【図１４】ドハティ増幅装置のＰｏｕｔ／Ｇａｉｎ特性図である。
【図１５】従来のドハティ増幅装置の回路図である。
【図１６】従来のドハティ増幅装置の実装配置図である。
【図１７】ドハティ増幅装置の効率特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．ドハティ増幅装置の構成］
図１は、実施形態に係るドハティ増幅装置１０を示している。ドハティ増幅装置１０は、配線パターンが形成された回路基板１５に、アンプデバイス１，２及びその他の回路素子を実装して構成されている。
このドハティ増幅装置１０は、無線基地局装置又は無線端末装置などの通信装置に搭載され、信号（送信信号）の増幅を行うために用いられる。
【００１６】
図２にも示すように、ドハティ増幅装置１０は、メインアンプ（アベレージアンプ）を構成するアンプデバイス（メインアンプデバイス）１とピークアンプを構成するアンプデバイス（ピークアンプデバイス）２とを有している。
なお、メインアンプ及びピークアンプは、それぞれ、主にアンプデバイスによって構成されるが、アンプデバイス以外に、アンプとして機能するために必要な回路（整合回路など）を含んでいる。
ドハティ増幅装置１０の入力部Ｐｉｎに与えられた入力信号は、分配器５によって、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２とに分配される。
分配器５は、ウィルキンソン型分配器によって構成されている。ウィルキンソン型分配器５は、λ／４線路５ａ、λ／４線路５ｂ、及び抵抗５ｃを有しており、２つの出力ポート５ｄ，５ｅからは、同位相の信号が出力される。
【００１７】
分配された一方の信号は、メインアンプデバイス１に入力され、他方の信号は、λ／４線路４を介してピークアンプデバイス２に入力される。なお、λは増幅される信号の波長である。ピークアンプデバイス２には、λ／４線路４を介して信号が入力されるため、ピークアンプデバイス２に入力される信号は、メインアンプデバイス１に入力される信号に対して、９０°位相差を持っている。
【００１８】
メインアンプデバイス１の出力信号は、λ／４線路（インピーダンス調整器）３を介して、ピークアンプデバイス２の出力信号と合成される。両アンプの合成出力が、ドハティ増幅装置の出力部Ｐｏｕｔから出力される。
メインアンプは、ＡＢ級アンプ又はＢ級アンプとして構成され、ピークアンプは、Ｃ級アンプとして構成されている。
【００１９】
メインアンプを構成するアンプデバイス（メインアンプデバイス）１は、信号が入力される入力端子（第１入力端子）１ａ及び信号が出力される出力端子（第１出力端子）１ｂを備えている。入力端子１ａは、アンプデバイス本体（第１デバイス本体）１ｃ内のアンプ素子の入力（ゲート）に接続されており、出力端子１ｂは、アンプ素子の出力（ドレイン）に接続されている。また、両端子１ａ，１ｂは、回路基板１５上に形成された配線パターン８に接続される。
【００２０】
ピークアンプを構成するアンプデバイス（ピークアンプデバイス）２も同様に、信号が入力される入力端子（第２入力端子）２ａ及び信号が出力される出力端子（第２出力端子）２ｂを備えている。入力端子２ａは、アンプデバイス本体（第２デバイス本体）２ｃ内のアンプ素子の入力（ゲート）に接続されており、出力端子２ｂは、アンプ素子の出力（ドレイン）に接続されている。また、両端子２ａ，２ｂは、回路基板１５上に形成された配線パターン８に接続される。
なお、アンプデバイス本体（第１及び第２デバイス本体）１ｃ，２ｃは、半導体のアンプ素子を半導体パッケージに収納したものである。
【００２１】
図３及び図４に示すように、メインアンプデバイス１の両端子１ａ，１ｂ及び第１デバイス本体１ｃは、ベース部材１ｄ上に設けられている。ベース部材１ｄは、当該ベース部材１ｄの大きさにあわせて回路基板１５に形成された装着孔３０内に挿入される。ベース部材１ｄは、ネジ６，６によって、通信装置の筐体２０又はヒートシンクに取り付けられる。メインアンプデバイス１から発生した熱は、ベース部材１ｄを介して、筐体２０又はヒートシンクに伝えられ、効率的に放熱が行われる。
なお、ピークアンプデバイス２も、メインアンプデバイス１と同様に、図３及び図４に示すように取り付けられる。
ここで、ベース部材１ｄに実装されるアンプは一例であって、基板に実装される面実装タイプのアンプデバイスにおいても、本発明の効果は保たれる。
【００２２】
図１及び図２に戻り、メインアンプデバイス１においては、両端子１ａ，１ｂは、アンプ素子（ＦＥＴ）が封入されたアンプデバイス本体（第１デバイス本体）１ｃを挟んで対向して配置されている。また、ピークアンプ２においても、両端子２ａ，２ｂが、アンプ素子（ＦＥＴ）が封入されたアンプデバイス本体（第１デバイス本体）２ｃを挟んで対向して配置されている。
【００２３】
ここで、入力端子１ａ，２ａから出力端子１ｂ，２ｂへ向かう方向を「入出力方向Ｄｓ」とする。また、図１及び図２において、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向とする。
図１及び図２において、メインアンプデバイス１及びピークアンプデバイス２は、入出力方向Ｄｓが同一となるように基板１５に実装されている。また、メインアンプデバイス１及びピークアンプデバイス２は、それぞれの入出力方向Ｄｓが、Ｘ方向の正方向と一致している。
メインアンプデバイス１及びピークアンプデバイス２は、互いに、Ｘ方向にずれて位置しているとともに、Ｙ方向（入出力方向Ｄｓと直交する方向）にずれて位置している。
【００２４】
ピークアンプデバイス２は、メインアンプデバイス１に対して、入出力方向Ｄｓへ、λ／４ほどずれている（ずれ量ＤＡ＝λ／４）。λ／４のずれ量は、λ／４線路４の形成方向を、入出力方向（Ｘ方向）に一致させることで得ることができる。
【００２５】
ピークアンプデバイス２のずれ量は、λ／４に限定されるものではない。ただし、ピークアンプデバイス２は、入出力方向Ｄｓにおいて、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａがメインアンプデバイス１の出力端子１ｂと一致する位置、又は、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａがメインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓにずれた位置であるのが好ましい。その理由については後述する。
また、メインアンプデバイス１に対するピークアンプデバイス２のずれ量は、製造誤差程度のものでは意味がなく、実質的にずれていることを要する。メインアンプデバイス１に対してピークアンプ２を実質的にずらすには、例えば、基板１５に形成される装着孔３０の端縁ＰＥの位置（図３参照）、及び／又は、アンプデバイス１，２の出力端子１ｂ、２ｂに接続される配線パターン端の位置ＰＬＥ（図３参照）をずらせばよい。
【００２６】
メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２とのＹ方向のずれ量は、特に限定されないが、図２に示すように、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２とを、Ｙ方向にみて、一部重複する位置に設けることで、装置１０全体をＹ方向にコンパクトにすることができる。
【００２７】
［２．ドハティ増幅装置における磁界結合］
図１及び図２に示すドハティ増幅装置１０の実装構造によれば、図１６に示す従来の実装構造に比べて、小信号時（ピークアンプの非動作時）における効率低下を防止することができる。
【００２８】
図１６に示す従来の実装構造において、効率低下が生じていた原因を、図５に基づき説明する。
図５において、点Ｃは、図１５及び図１６における点Ｃを示しており、メインアンプデバイス１０１の出力とピークアンプデバイス１０２の出力との合成ポイントである。点Ｃのインピーダンスが５０Ωとなる場合、メインアンプデバイス（ＦＥＴ）１０１の出力のインピーダンスは、１〜１０Ω程度にすぎず、λ／４線路（インピーダンス変換器）１０３にてインピーダンス変換が行われ、インピーダンス整合がなされている。
【００２９】
まず、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍから点Ｃまでの範囲における、ピーク電圧とピーク電流について考察する。ここで、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍのピーク電圧をＶｏｕｔ１、ピーク電流をＩｏｕｔ１とする。また、点Ｃのピーク電圧をＶｏｕｔ２、ピーク電流をＩｏｕｔ２とする。
【００３０】
メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍから点Ｃからまでの範囲において、どの位置においても電力Ｐｏｕｔは一定である。また、点Ｃのインピーダンスが５０Ωであることから、インピーダンス変換器１０３のインピーダンスＺｏｕｔは、５０Ω未満となる。
【００３１】
したがって、
メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍにおける電圧Ｖｏｕｔ１＝√（Ｚｏｕｔ×Ｐｏｕｔ）
メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍにおける電流Ｉｏｕｔ１＝√（Ｐｏｕｔ／Ｚｏｕｔ）
である。
一方、
点Ｃ付近の電圧Ｖｏｕｔ２＝√（５０（Ω）×Ｐｏｕｔ）
点Ｃ付近の電流Ｉｏｕｔ２＝√（Ｐｏｕｔ／５０（Ω））
である。
【００３２】
そして、Ｚｏｕｔ＜ ５０（Ω）であるから、図６（ａ）（ｂ）に示すように、
Ｖｏｕｔ１＜ Ｖｏｕｔ２
Ｉｏｕｔ１＞ Ｉｏｕｔ２
となる。
このように、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍのピーク電流Ｉｏｕｔ１は、大きくなることがわかる。
【００３３】
本発明者は、大きくなる電流Ｉｏｕｔ１に着目した。この電流Ｉｏｕｔ１は、その周囲に磁界Ｈを発生させる。この磁界Ｈを介して、メインアンプデバイス１０１の出力側とピークアンプデバイス１０２の出力側とが磁界結合し、ピークアンプデバイス１０２の出力側に逆電流ＩＤＲが生じる。メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍの電流Ｉｏｕｔ１は、最も大きいから、この出力端Ｐｍを流れる電流Ｉｏｕｔ１が最も大きな逆電流ＩＤＲを生じさせることになる。
【００３４】
ただし、この逆電流ＩＤＲは、微弱なものであり、磁界結合が生じたとしても、問題を生じさせるものとは一般的には考えられない。しかし、本発明者は、図５のＰＩの位置で逆電流ＩＤＲが流れると、それが微弱であっても、ドハティ増幅装置の動作に影響を与えることを見出した。
【００３５】
図７（ａ）は、入力信号が小信号であるときのドハティ増幅装置の理論的な等価回路を示している。入力信号が小信号である場合には、ピークアンプデバイス１０２は動作しておらず、点Ｃからピークアンプデバイス１０２側をみたインピーダンスはｏｐｅｎとなっている。したがって、メインアンプデバイス１０１からの出力電流は、図７（ａ）中の矢印に示すように、出力負荷１０６側へのみ流れる。なお、図７中、１０５はインピーダンス整合器である。
【００３６】
そして、入力信号が小信号であるときの点Ｃはｏｐｅｎである一方、点Ｃからピークアンプデバイス１０２の出力端側にλ／４の位置ＰＩ（図５参照）は、ｓｈｏｒｔとなる。ｓｈｏｒｔとなる位置で、磁界結合による逆電流ＩＤＲが生じると、点Ｃからピークアンプデバイス１０２側をみたインピーダンスが低下し、ｏｐｅｎでなくなる。
【００３７】
その結果、メインアンプデバイス１０１からの出力電流は、図７（ｂ）に示すように出力負荷１０６側へだけでなく、ピークアンプデバイス１０２（インピーダンス１０７）側へも流れることになる。図７（ｂ）の動作は、図７（ａ）による理論的な動作とは異なるものであり、ドハティ増幅装置の効率（ドレイン効率）を低下させる。
【００３８】
以上に鑑みれば、図５において問題なのは、メインアンプデバイス１０１の出力端Ｐｍから、合成点Ｃからλ／４までのＸ方向間隔Ｄ１が、十分に大きくないことであることがわかる。
【００３９】
そこで、本実施形態に係るドハティ増幅装置１０では、図８にも示すように、ピークアンプデバイス２の実装位置ＸＡ２が、メインアンプデバイス１の実装位置ＸＡ１に対して、入出力方向Ｄｓへずれている。
ピークアンプデバイス２が入出力方向Ｄｓへずれていることで、必然的に、点Ｃからλ／４の位置ＰＩ（ＸＢ３）は、出力端Ｐｍ（ＸＢ１）から、ずれ量ＤＡぶん遠ざかり、ＤＢとなる（Ｄ１＜ＤＢ）。したがって、点Ｃからλ／４の位置ＰＩ（ＸＢ３）は、出力端Ｐｍを流れる電流によって発生した磁界ＨＬによる影響を受けにくくなる。しかも、出力端Ｐｍよりも点Ｃ側の位置を流れる電流によって発生する磁界ＨＳは、弱いから、この磁界ＨＳを介して生じる逆電流も非常に小さくなる。
【００４０】
しかも、本実施形態では、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａがメインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓにずれた位置にある。つまり、メインアンプデバイス１の出力端子１ｂの位置ＸＢ１は、ピークアンプデバイス２側では、ピークアンプデバイス２への入力ライン上の位置となる。このため、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍを流れる電流によって発生した磁界ＨＬは、専ら、ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に、逆電流ＩＧＲを発生させる。
【００４１】
ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に発生した逆電流ＩＧＲは、ピークアンプデバイス２を、ＯＦＦさせるように作用するため、逆電流ＩＧＲが大きいほど、点Ｃをｏｐｅｎに維持し易くなる。
つまり、本実施形態の実装配置によれば、ピークアンプデバイス２の出力（ドレイン）ラインに生じる逆電流ＩＤＲを小さくするだけでなく、ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に逆電流ＩＧＲを発生させて、積極的に、点Ｃをｏｐｅｎに維持することができる。
【００４２】
かかる観点からは、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａは、入出力方向Ｄｓにおいて、メインアンプデバイス１の出力端子２ｂに対して、少なくともとほぼ一致する位置となるか、又は、さらにピークアンプデバイス２が入出力方向Ｄｓへずれているのが好ましい。
【００４３】
ただし、図９に示すように、ピークアンプデバイス２の入力端子２ａが、メインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓの反対方向にあってもよい。ピークアンプデバイス２の入力端子２ａが、メインアンプデバイス１の出力端子１ｂよりも、入出力方向Ｄｓの反対方向にある場合には、図９に示すように、ＤＣ１＜ＤＣ２が好ましい。
ここで、ＤＣ１は、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍ（ＸＢ１）からピークアンプデバイス２の入力端ＸＣ１の入出力方向間隔である。また、ＤＣ２は、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍ（ＸＢ１）からピークアンプデバイス２の出力端ＸＣ２の入出力方向間隔である。
【００４４】
ＤＣ１＜ＤＣ２とすることで、メインアンプデバイス１の出力端Ｐｍを流れる電流によって発生した磁界ＨＬは、ピークアンプデバイス２への入力（ゲート）ライン上に、逆電流ＩＧＲを発生させやすくなり好適である。
ＤＣ１＜ＤＣ２とするには、ピークアンプデバイス２を、メインアンプデバイス１に対して、そのＸ方向幅の１／２以上、入出力方向（Ｘ方向）へずらせばよい。
【００４５】
なお、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２をＸ方向及びＹ方向の双方においてずらすことで、通信装置の筐体２０又はヒートシンクへの取り付け方の自由度が向上する。図１６の実装配置では、共に発熱量の大きいメインアンプデバイス１０１とピークアンプデバイス１０２とが並置されているため、図１６のドハティ増幅装置は、図１６のＸ方向が空気の流れる方向（鉛直方向）となるように、通信装置の筐体２０等に取り付ける必要がある。逆に、図１６のＹ方向が空気の流れる方向（鉛直方向）となるようにドハティ増幅装置を設置すると、メインアンプデバイス１０１及びピークアンプデバイス１０２のうち、下側のアンプデバイスから発生した熱が、上側のアンプデバイスに伝わって、上側のアンプの温度が高くなり易く不適切である。
【００４６】
これに対して、メインアンプデバイス１とピークアンプデバイス２がＸ方向及びＹ方向の双方においてずれていることで、Ｘ方向及びＹ方向のいずれを鉛直方向としてもよく、ドハティ増幅装置１０の設置の自由度が高い。なお、空気の流れは、筐体２０又はヒートシンクに設けられたフィンにそって生じるため、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、フィンの長手方向を基準に考えると、フィン長手方向は、Ｘ方向及びＹ方向のいずれであってもよい、ということになる。
【００４７】
また、ピークアンプデバイス２，２００を複数有するドハティ増幅装置の場合、図１１のように、ピークアンプデバイス２，２００同士を入出力方向Ｄｓ（Ｘ方向）にずらしてもよいし、図１２のように、ピークアンプデバイス２，２００を入出力方向Ｄｓ（Ｘ方向）において一致させてもよい。
【００４８】
［３．実施形態に係るドハティ増幅装置の検証］
図１３及び図１４は、本実施形態のドハティ増幅装置１０（図１、図２、図８）の測定結果、及び、図５に関して説明した磁界結合を考慮しないでドハティ増幅装置のシミュレーションを行った結果を示している。
【００４９】
図１３は、ドレイン効率を示し、図１３（ａ）が実際の測定結果、図１３（ｂ）がシミュレーション結果である。
図１４は、Ｐｉｎに対するＰｏｕｔ／Ｇａｉｎ特性を示し、図１４（ａ）が実際の測定結果、図１４（ｂ）がシミュレーション結果である。
【００５０】
図１３及び図１４において、ｍ４、ｍ１、ｍ３は、シミュレーション結果から得られたＰ１ｄＢのポイントを示している。ｍ６、ｍ２、ｍ５は、シミュレーション結果から得られた１０ｄＢバックオフのポイントを示している。
【００５１】
図１３及び図１４から明らかなように、実際の測定結果と、磁界結合を考慮しないシミュレーション結果とは、ほぼ一致しており、ピークアンプ２の位置をずらすことで、磁界結合による影響を回避できていることがわかる。
【００５２】
［４．付記］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ メインアンプデバイス
１ａ 第１入力端子
１ｂ 第１出力端子
１ｃ 第１デバイス本体
１ｄ ベース部材
２ ピークアンプデバイス
２ａ 第２入力端子
２ｂ 第２出力端子
２ｃ 第２デバイス本体
３ インピーダンス調整器
４ λ／４線路
５ 分配器
６ ネジ
８ 配線パターン
１０ ドハティ増幅装置
１５ 基板
２０ 筐体
３０ 装着孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインアンプ及びピークアンプを備えたドハティ増幅装置であって、
前記メインアンプを構成するメインアンプデバイスと、
前記ピークアンプを構成するピークアンプデバイスと、
前記メインアンプデバイス及びピークアンプが実装された基板と、
を有し、
前記メインアンプデバイスは、第１デバイス本体、第１入力端子、及び、第１出力端子を備え、前記第１入力端子及び前記第１出力端子が前記第１デバイス本体を挟んで対向して配置され、
前記ピークアンプデバイスは、第２デバイス本体、第２入力端子、及び、第２出力端子を備え、前記第２入力端子及び前記第２出力端子が前記第２デバイス本体を挟んで対向して配置され、
前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスの位置に対して、前記メインアンプデバイスの第１入力端子から第１出力端子に向かう入出力方向にずれた位置に、実装されている
ドハティ増幅装置。
【請求項２】
前記ピークアンプデバイスは、
前記入出力方向において、前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子と一致する位置、又は、
前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子よりも、前記入出力方向にずれた位置、
に実装されている
請求項１記載のドハティ増幅装置。
【請求項３】
前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスに対して、前記入出力方向へ、λ／４（λは、増幅される信号の波長）以上ずれている
請求項１又は２記載のドハティ増幅装置。
【請求項４】
請求項１記載のドハティ増幅装置を用いて信号を増幅する通信装置。
【請求項１】
メインアンプ及びピークアンプを備えたドハティ増幅装置であって、
前記メインアンプを構成するメインアンプデバイスと、
前記ピークアンプを構成するピークアンプデバイスと、
前記メインアンプデバイス及びピークアンプが実装された基板と、
を有し、
前記メインアンプデバイスは、第１デバイス本体、第１入力端子、及び、第１出力端子を備え、前記第１入力端子及び前記第１出力端子が前記第１デバイス本体を挟んで対向して配置され、
前記ピークアンプデバイスは、第２デバイス本体、第２入力端子、及び、第２出力端子を備え、前記第２入力端子及び前記第２出力端子が前記第２デバイス本体を挟んで対向して配置され、
前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスの位置に対して、前記メインアンプデバイスの第１入力端子から第１出力端子に向かう入出力方向にずれた位置に、実装されている
ドハティ増幅装置。
【請求項２】
前記ピークアンプデバイスは、
前記入出力方向において、前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子と一致する位置、又は、
前記ピークアンプデバイスの前記第２入力端子が前記メインアンプデバイスの前記第１出力端子よりも、前記入出力方向にずれた位置、
に実装されている
請求項１記載のドハティ増幅装置。
【請求項３】
前記ピークアンプデバイスは、前記メインアンプデバイスに対して、前記入出力方向へ、λ／４（λは、増幅される信号の波長）以上ずれている
請求項１又は２記載のドハティ増幅装置。
【請求項４】
請求項１記載のドハティ増幅装置を用いて信号を増幅する通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−２６６５８（Ｐ２０１３−２６６５８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６５０９（Ｐ２０１１−１５６５０９）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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