高周波用のドハティ型の高効率増幅器、およびその信号処理方法
【課題】 正確なリニアリティが得られる高周波用の高効率増幅器、およびその信号処理方法を実現する。
【解決手段】 メインアンプ１にピーキングアンプ２の出力を合成して出力するドハティアンプにおいて、レベル比較器８は、入力信号と出力信号の信号レベルを測定して利得のリニアリティを調べ、入力信号のレベルが変化しても利得が一定になる制御をするバイアス信号を振幅制限器４を介してピーキングアンプ２へ出力する。
【解決手段】 メインアンプ１にピーキングアンプ２の出力を合成して出力するドハティアンプにおいて、レベル比較器８は、入力信号と出力信号の信号レベルを測定して利得のリニアリティを調べ、入力信号のレベルが変化しても利得が一定になる制御をするバイアス信号を振幅制限器４を介してピーキングアンプ２へ出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波通信等に用いる高周波用のドハティ型の高効率増幅器、およびその信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高効率の増幅器を実現する手段として、リニア増幅を行うメインアンプと、高出力になるとメインアンプのリニアリティが劣化するのを補正するためのピーキングアンプを組み合わせて用いるドハティ型高効率増幅器（以下、ドハティアンプと称する。）がある。小電力で大出力を得るためにマイクロ波等の高い周波数の増幅器でもドハティアンプは、使用され始めている（例えば、非特許文献１。）。
【０００３】
図９は、従来のドハティアンプの機能構成を示すブロック図、図１０は、ドハティアンプの入出力特性を説明する図である。
以下、図９と図１０を参照してドハティアンプの動作を説明する。
【０００４】
図９において、ドハティアンプは、メインアンプ１００、ピーキングアンプ２００、出力負荷３００、ドハティアンプに入力される信号をメインアンプ１００とピーキングアンプ２００とに分配して出力する分配器４００、バイアス制御器５００とから構成されている。
【０００５】
図１０において、メインアンプ１００とピーキングアンプ２００の入力対出力の動作線ＭＬと動作線ＰＬが描かれている。ピーキングアンプ２００は、メインアンプ１００の出力の飽和が始まるＳ点から出力を開始する。
【０００６】
バイアス制御器５００は、ドハティアンプの入力信号レベルを観察し、入力信号レベルがＳ点の入力レベルを越えると、ピーキングアンプ２００にバイアス制御電圧を出力する。そしてピーキングアンプ２００は、メインアンプ１００の出力低下を補って、出力負荷３００へ増幅信号を出力する。その結果、図２において点線部分で示される如く出力負荷３００ではメインアンプ１００の出力と合成されたリニアな信号出力が得られるようになる（例えば、特許文献１。）。
【０００７】
しかし、この補正方法に付いても、ピーキングアンプ２００が動作を開始する入力レベルＳは、予め設定されたレベルであり、メインアンプ、およびピーキングアンプの利得やメインアンプの飽和が始まる入力レベルが温度により変化したり、また、メインアンプ１００の個体差もあり正確なリニア補正が出来ない問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１７３２３１号公報（第８頁、第２図）
【非特許文献１】R.J.McMorrow, D.M.Voton, and P.R.Malonney "The Doherty Microwave amplifier",1994.IEEE MTTS Digest,TH3-E,1994
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の高周波用高効率増幅器は、ドハティアンプの入力信号レベルを監視してピーキングアンプの出力を制御するバイアス信号の電圧を調整するが、動作が温度変化の影響や、アンプの個体差により、正確なリニアリティが得られない問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、正確なリニアリティが得られる高周波用の高効率増幅器、およびその信号処理方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の高周波用のドハティ型の高効率増幅器は、メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器において、前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を出力する第１の検波器と、前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を出力する第２の検波器と、前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力され、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力するレベル比較器と、前記レベル比較器から入力された前記バイアス信号の最高電圧を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力する振幅制限器とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のメインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法において、前記高効率増幅器は、メインアンプと、ピーキングアンプと、第１の検波器と、第２の検波器と、レベル比較器と、振幅制限器とを備え、前記第１の検波器は、前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を前記レベル比較器の一方の入力端子に出力し、前記第２の検波器は、前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を前記レベル比較器の他方の入力端子に出力し、前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力される前記レベル比較器は、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力し、前記レベル比較器から前記バイアス信号が入力された前記振幅制限器は、前記入力された前記バイアス信号を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力することを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ドハティ型高能率増幅器の入力と出力を比較し、利得が一定になるようにピーキングアンプのバイアス信号の電圧を制御することにより正確なリニアリティを持つ高周波用のドハティ型高効率増幅器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係るドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図、図２は、実施例に係わるドハティ型高効率増幅器の入出力特性を説明する図である。
以下、図１と図２とを参照して、本発明の実施例に係わるドハティ型高効率増幅器（以下、ドハティアンプと称する。）の構成と動作について説明する。
図１においてドハティアンプは、メインアンプ１、ピーキングアンプ２、分配器３、１／４波長インピーダンス変換器４ａ、１／４波長インピーダンス変換器４ｂ、バイアス制御部５、遅延器１０、および温度補償減衰器１１から構成される。バイアス制御部５は、検波器６、検波器７、レベル比較器８と、振幅制限器９とを備えている。また、入力、出力にはそれぞれ信号をレベル比較器８へ分岐するためにカプラ２１、カプラ２２が設けられている。
【００１５】
本実施例のドハティアンプでは、レベル比較器８が、入力と出力の信号レベルを比較することによりドハティアンプの利得を調べる。そして、利得を一定、即ち、リニアリティを一定に保つバイアス信号をピーキングアンプに出力する。以下、構成各部の動作について説明する。
【００１６】
メインアンプ１は、ＡＢ級などのリニアリティが良い動作の高出力アンプである。またピーキングアンプ２は、Ｃ級やＤ級などの高出力増幅器であり、信号入力端子に加えて動作点を制御するバイアス信号Ｖｇｇの入力端子を備えている。
【００１７】
ドハティアンプに入力される信号は、メインアンプ１とピーキングアンプ２の利得の温度変化を補償する温度補償減衰器１１を経て分配器３に入力される。そして入力された信号は分配器３で２分され、一方は、メインアンプ１、他方は、ピーキングアンプ２に入力される。メインアンプ１の出力端子は、１／４波長インピーダンス変換器４ａを介してピーキングアンプ２の出力端子へ接続される。ピーキングアンプ２の出力端子には、更に、別の１／４波長インピーダンス変換器４ｂが接続され、ドハティアンプの外部へメインアンプ１とピーキングアンプ２とが増幅した信号が合成出力される。
【００１８】
また、入力された信号の一部がカプラ２１で分岐して取り出され、遅延器１０を介してバイアス制御部５の検波器６へ出力される。検波器６は、入力信号を検波して、例えば、直流信号に変換した入力レベル信号Ｖｉを生成してレベル比較器８の一方の入力端子へ出力する。また、合成出力信号は、出力側のカプラ２２で分岐され、バイアス制御部５の検波器７で同様に出力レベル信号Ｖｏに変換されてレベル比較器８の他方の端子へ出力される。
【００１９】
ここでメインアンプ１は入力が小さい場合、リニア動作を行っているのでピーキングアンプ２は、カットオフ状態である。例えば、ピーキングアンプ２がＦＥＴにより構成されていれば、ＦＥＴのドレイン電流が「０」になる様にバイアス制御部５からバイアス信号Ｖｇｇがピーキングアンプ２のＦＥＴのゲートに加えられている。そして、入力が大きくなりメインアンプ１の出力が飽和し始めると、ピーキングアンプ２が動作を開始し、ドハティアンプの出力がリニア、言い換えると利得が一定になる様に、バイアス制御部５がバイアス信号Ｖｇｇの制御を行う。
【００２０】
レベル比較器８は、リニアリティを調べるために出力レベル信号Ｖｏ、および入力レベル信号Ｖｉを測定し、所定の利得が劣化した場合（図２における出力が飽和を始めるＳ点に相当。）、ピーキングアンプ２へ振幅制限器９を介してバイアス信号Ｖｇｇを出力する。この劣化を検出するため、例えば、利得が一定なところで、予め検波器７、検波器７から供給される出力レベル信号Ｖｏとの入力レベル信号Ｖｉとが等しいレベルになる様、図示されない減衰器等により調整される。そしてもし、メインアンプ１で飽和が発生すると出力レベル信号Ｖｏは入力レベル信号Ｖｉよりも低い値になる。そして、レベル比較器８は、その差を検出して出力および入力レベル信号Ｖｏと入力レベル信号Ｖｉとが等しくなるよう、バイアス信号Ｖｇｇをピーキングアンプ２へ振幅制限器９を介して出力する。
【００２１】
そして、ピーキングアンプ２では、ゲートにバイアス信号Ｖｇｇが加えられ、飽和したメインアンプ１の出力を補うようにそれまでカットオフ状態であったドレイン電流が流れることにより出力が始まる。その出力は、メインアンプ１の出力と合成され、レベル比較器８が利得が一定になるようバイアス信号Ｖｇｇの電圧を出力することによりドハティアンプのリニアリティが確保される。
【００２２】
なお、上記説明では、利得を一定にするため、レベル比較器８の両端子へのレベル信号の入力電圧が等しくなるようにレベル比較器８がバイアス信号を制御するが、その他の利得変化の測定方法、例えば、レベル比較器８が、両端子へ入力される両レベル信号を数値化して比を算出してドハティアンプの利得を求め、その利得が一定になるようにバイアス電圧を制御するものであっても良い。
【００２３】
従来のドハティ型の高効率増幅器で行われる制御は、入力信号レベルだけを測定し、飽和が始まると想定される入力信号レベルになるとピーキングアンプ２へ予め設定された補償動作を行うバイアス信号を出力するオープンループ制御であることから、メインアンプ１やピーキングアンプの動作が設定条件と異なる場合正確なリニアリティが確保出来なかった。
【００２４】
さて、本実施例では、更に振幅制限器９が追加されており、バイアス信号Ｖｇｇの電圧を監視して過入力が有った時にピーキングアンプ２が定格外の出力をしない様にバイアス信号Ｖｇｇの最大値が制限される。このことにより、ピーキングアンプ２は保護されると共に動作範囲が正確に設定され、その動作範囲でドハティアンプのリニアリティが正確に保たれる効果がある。本発明の実施例では、メインアンプの最大出力をＭワット、ピーキングアンプの最大出力をＰワットとすれば、（Ｍ＋Ｐ）ワットがドハティアンプの最大出力となる。
【００２５】
また、温度補償減衰器１１は、メインアンプ１とピーキングアンプ２の利得などの温度変化に対する動作変動を補償するために分配器３の入力側に設置されている。その結果、利得変化の大きさや、出力飽和が開始する点の温度変動などが抑えられることによりピーキングアンプ２への負担を減らすことが出来るので、不要な電源消費を防いでドハティアンプの安定性が向上する。
【実施例２】
【００２６】
図３は、本発明の実施例２による高効率増幅器（ドハティアンプ）の機能構成を示すブロック図、図４は、本発明の実施例２に係わるドハティアンプの入出力特性の関係を示す図である。
図３において、ドハティアンプは、ピーキングアンプ２ａ、２ｂ、またバイアス制御部５がレベル比較器８ａ、８ｂ、振幅制限器９ａ、９ｂ、および１／４波長インピーダンス変換器４ｃを備えている以外は、実施例１と同様である。
【００２７】
ピーキングアンプ２が２つになった場合、ピーキングアンプ２ｂに出力に接続される１／４波長インピーダンス変換器４ｃは、ピーキングアンプ２ａの１／４波長インピーダンス変換器４ｂの出力に更に追加され、ドハティアンプの出力はメインアンプ１と２つのピーキングアンプ２ａ、２ｂとの合成出力になる。
【００２８】
実施例２では、合成出力が検波器７を介してレベル比較器８ｂに入力される。レベル比較器８ｂは、メインアンプ１が飽和状態になるとゲート電圧Ｖｇｇｂを振幅制限器９ｂを介してピーキングアンプ２ｂとレベル比較器８ａの一方の入力端子とに出力する。
【００２９】
振幅制限器９ｂは、入力電圧が図４のＡ点に達するまでメインアンプ１の出力低下を補うようにバイアス信号Ｖｇｇｂを出力する。ところが、Ａ点でのピーキングアンプ２ｂの出力（ここではＰワットとする。）が、ピーキングアンプ２ｂの定格出力である場合、それ以上の出力ではピーキングアンプ２は、飽和が発生し無駄な電力を消費するか、更には故障する様になる。
【００３０】
そこで、実施例１の如く、振幅制限器９ｂは、ピーキングアンプ２ｂのバイアス信号Ｖｇｇｂが許容電圧（例えば、Ｘボルトとする。）を越えない様にＸボルト一定の電圧を出力するようになり、ピーキングアンプ２ｂの出力もＰワットに保たれる。
【００３１】
然るに、本発明の実施例２では更に出力が必要な場合に備え、Ａ点を超えても更に出力を増せるように並列出力用のピーキングアンプ２ａを備えている。
【００３２】
即ち、レベル比較器８ａでは、レベル比較器８ｂからの、例えば、Ｙボルトの出力が一方の入力端子へ入力され、他方の入力端子へは、振幅制限器９ｂの出力、最大Ｘボルトのバイアス信号Ｖｇｇｂが比較入力として入力される。もし、ピーキングアンプ２ｂが定格範囲内で動作するうちは、レベル比較器８ｂの２つの端子へ入力される各レベル信号の電圧は、Ｘ＝Ｙで等しい。そして、ドハティアンプの出力が大きくなりレベル比較器８ｂからの出力ＹボルトがＸボルトを越えた場合、２つの入力される電圧の間に差が生じるのでレベル比較器８ａは、入力される２つの電圧が等しくなるよう振幅制限器９ａを介してピーキングアンプ２ａへバイアス信号Ｖｇｇａを出力する。
【００３３】
ピーキングアンプ２ａと２ｂが同じ仕様のもので有れば、バイアス信号ＶｇｇａとＶｇｇｂの最大電圧は、同じＸボルトであり振幅制限器９ａの最大出力電圧もＸボルトである。そして、ピーキングアンプ２ａは、ピーキングアンプ２ｂと同じく最大Ｐワットの出力をする。そして、メインアンプ１とピーキングアンプ２ａ、２ｂの合計出力は（Ｍ＋２Ｐ）ワットとなる。
【００３４】
一般に、大出力の半導体素子は、許容出力に反して応答速度が遅くなる欠点がある。実施例２では、同仕様の小出力のピーキングアンプ２を並列使用することにより、応答速度を落とさずに最大出力を増やすことができる効果がある。
【００３５】
なお、ここでは２つのピーキングアンプ２を並列接続する場合を説明したが、更に複数のピーキングアンプ２を並列接続する場合であっても、ピーキングアンプ２、レベル比較器８、振幅制限器９の数を実施例２と同様に増やせば良く、その構成や動作は容易に推測できるので説明は省略する。
【実施例３】
【００３６】
以上により、本発明の実施例では、振幅のリニアリティが優れた高効率増幅器が実現できる。実施例２では、小出力のピーキングアンプ２を並列使用することにより応答速度を高く保つことが出来るドハティ型の高効率増幅器を実現している。
【００３７】
ところで、マイクロ波などの高周波では、応答速度のみならず、出力に応じて位相特性が一定であることも重要である。そこで、本発明では、振幅特性だけでなく、出力振幅が変化（言い換えれば入力振幅が変化）しても位相特性が同じ出力を得られるようにすることが出来る。
【００３８】
図５は、本発明の実施例３に係わるドハティ型高効率増幅器の機能ブロック図である。 図５において、ドハティアンプは、図１に示される実施例１のドハティアンプに、可変位相器１２、遅延器１３、検波器１４、およびカプラ２３が追加されている以外は同じである。
【００３９】
入力信号は、遅延器１３を介して可変位相器１２へ入力され、その可変位相器１２の出力が実施例１と同様のドハティアンプへ入力される。入力信号は、カプラ２３により検波器１４へ分岐入力される。検波器１４は、入力信号レベルに対応する直流の位相バイアス信号、又は、入力レベル信号を生成して可変位相器１２へ出力する。
【００４０】
図６は、可変位相器１２の内部機能構成を示すブロック図である。
図６において可変位相器１２は、作動アンプ１２１、基準電圧器１２２と、位相調整器１２３とを備えている。位相調整器１２３は、バイアス調整信号に対する位相特性が予め知られており、また、入力信号レベルとドハティアンプの出力との間の位相特性も予め知られ、この入力信号レベルから補正すべき位相を与えるバイアス調整信号が位相調整器１２３に加えられる。
【００４１】
可変位相器１２では、入力信号が位相調整器１２３の信号入力端子へ入力される。
【００４２】
作動アンプ１２１の一方の入力端子に検波器２３からの位相バイアス信号（入力レベル信号）が入力される。そして、他方の入力端子に位相調整器１２３に所定の位相差を与えるのに必要な基準電圧器１２２により設定された基準電圧が、入力される。この設定される位相は、例えば、最大入力信号レベルの時のドハティアンプの位相特性に揃えられる。
【００４３】
作動アンプ１２１は、この基準電圧と入力される位相バイアス信号の差が最小になるようにバイアス調整信号を位相調整器１２３に出力することにより、ドハティアンプの出力は、入力信号のレベルにかかわらず一定の位相特性を持つようになる。
【００４４】
図７は、位相調整を行うドハティアンプをより少ない構成で実現する場合の機能構成のブロック図である。
【００４５】
図５では、位相調整の為に専用に設けられた検波器１４から可変位相器１２へ位相バイアス信号、又は、入力レベル信号が出力されているが、図７におけるドハティアンプは、可変位相器１２へ供給される位相バイアス信号に、検波器６の出力の入力レベル信号を利用している。
【実施例４】
【００４６】
図８は、本発明のドハティ型高効率増幅器の実施例４に係わる機能構成のブロック図である。
図８において、ドハティアンプの位相特性を揃える為に、合成出力に位相検波器１５を接続し、その位相信号を位相バイアス信号として可変位相器１２へ接続しているフィードバック制御を行っている。図５、および図７に示される実施例３のドハティアンプでは、入力信号を測定し、その入力信号のレベルに対応した位相補正の為のバイアスを位相調整器１２３へ加えているオープンループの位相補正を行っている。これに対して実施例４では、入力信号のレベル測定は行わず、ドハティアンプの出力の位相特性を位相検波器１５を用いて測定して、予め設定された基準位相との間の誤差信号を直流の位相バイアス信号として可変位相器１２３へ出力して、フィードバックしている。
【００４７】
フィードバック制御により、振幅特性のリニアリティと共に入力信号レベルに位相特性が左右されないドハティアンプが実現できる。
【００４８】
実施例３、４におけるドハティアンプの位相補償方法は、実施例２の様な複数のピーキングアンプを用いる場合にも同様に適用可能である。
【００４９】
以上、説明した如く、本発明により利得のリニアリティが良いドハティ型高効率増幅器を実現することが出来、実施例３および４における如く、利得特性だけでなく入力信号のレベル変化に対しても出力の位相特性が変化しないドハティ型高効率増幅器を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例に係わるドハティアンプの入出力特性を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施例２に係わるドハティ型高効率増幅器の入出力特性を説明する図。
【図５】本発明の実施例３に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図６】可変位相器の機能構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施例３に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成の第２の例を示すブロック図。
【図８】本発明の実施例４に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図９】従来のドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図１０】従来のドハティ型高効率増幅器の入出力特性を説明する図。
【符号の説明】
【００５１】
１ メインアンプ
１０、１３ 遅延器
１１ 温度補償減衰器
１２ 可変位相器
１２１ 差動アンプ
１２２ 基準電圧器
１２３ 位相調整器
１５ 位相検波器
２ ピーキングアンプ
２１、２２、２３ カプラ
３ 分配器
４ａ、４ｂ、４ｃ １／４波長インピーダンス変換器
５ バイアス制御部
６、７、１４ 検波器
８、８ａ、８ｂ レベル比較器
９、９ａ、９ｂ 振幅制限器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波通信等に用いる高周波用のドハティ型の高効率増幅器、およびその信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高効率の増幅器を実現する手段として、リニア増幅を行うメインアンプと、高出力になるとメインアンプのリニアリティが劣化するのを補正するためのピーキングアンプを組み合わせて用いるドハティ型高効率増幅器（以下、ドハティアンプと称する。）がある。小電力で大出力を得るためにマイクロ波等の高い周波数の増幅器でもドハティアンプは、使用され始めている（例えば、非特許文献１。）。
【０００３】
図９は、従来のドハティアンプの機能構成を示すブロック図、図１０は、ドハティアンプの入出力特性を説明する図である。
以下、図９と図１０を参照してドハティアンプの動作を説明する。
【０００４】
図９において、ドハティアンプは、メインアンプ１００、ピーキングアンプ２００、出力負荷３００、ドハティアンプに入力される信号をメインアンプ１００とピーキングアンプ２００とに分配して出力する分配器４００、バイアス制御器５００とから構成されている。
【０００５】
図１０において、メインアンプ１００とピーキングアンプ２００の入力対出力の動作線ＭＬと動作線ＰＬが描かれている。ピーキングアンプ２００は、メインアンプ１００の出力の飽和が始まるＳ点から出力を開始する。
【０００６】
バイアス制御器５００は、ドハティアンプの入力信号レベルを観察し、入力信号レベルがＳ点の入力レベルを越えると、ピーキングアンプ２００にバイアス制御電圧を出力する。そしてピーキングアンプ２００は、メインアンプ１００の出力低下を補って、出力負荷３００へ増幅信号を出力する。その結果、図２において点線部分で示される如く出力負荷３００ではメインアンプ１００の出力と合成されたリニアな信号出力が得られるようになる（例えば、特許文献１。）。
【０００７】
しかし、この補正方法に付いても、ピーキングアンプ２００が動作を開始する入力レベルＳは、予め設定されたレベルであり、メインアンプ、およびピーキングアンプの利得やメインアンプの飽和が始まる入力レベルが温度により変化したり、また、メインアンプ１００の個体差もあり正確なリニア補正が出来ない問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１７３２３１号公報（第８頁、第２図）
【非特許文献１】R.J.McMorrow, D.M.Voton, and P.R.Malonney "The Doherty Microwave amplifier",1994.IEEE MTTS Digest,TH3-E,1994
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の高周波用高効率増幅器は、ドハティアンプの入力信号レベルを監視してピーキングアンプの出力を制御するバイアス信号の電圧を調整するが、動作が温度変化の影響や、アンプの個体差により、正確なリニアリティが得られない問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、正確なリニアリティが得られる高周波用の高効率増幅器、およびその信号処理方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の高周波用のドハティ型の高効率増幅器は、メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器において、前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を出力する第１の検波器と、前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を出力する第２の検波器と、前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力され、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力するレベル比較器と、前記レベル比較器から入力された前記バイアス信号の最高電圧を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力する振幅制限器とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のメインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法において、前記高効率増幅器は、メインアンプと、ピーキングアンプと、第１の検波器と、第２の検波器と、レベル比較器と、振幅制限器とを備え、前記第１の検波器は、前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を前記レベル比較器の一方の入力端子に出力し、前記第２の検波器は、前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を前記レベル比較器の他方の入力端子に出力し、前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力される前記レベル比較器は、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力し、前記レベル比較器から前記バイアス信号が入力された前記振幅制限器は、前記入力された前記バイアス信号を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力することを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ドハティ型高能率増幅器の入力と出力を比較し、利得が一定になるようにピーキングアンプのバイアス信号の電圧を制御することにより正確なリニアリティを持つ高周波用のドハティ型高効率増幅器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係るドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図、図２は、実施例に係わるドハティ型高効率増幅器の入出力特性を説明する図である。
以下、図１と図２とを参照して、本発明の実施例に係わるドハティ型高効率増幅器（以下、ドハティアンプと称する。）の構成と動作について説明する。
図１においてドハティアンプは、メインアンプ１、ピーキングアンプ２、分配器３、１／４波長インピーダンス変換器４ａ、１／４波長インピーダンス変換器４ｂ、バイアス制御部５、遅延器１０、および温度補償減衰器１１から構成される。バイアス制御部５は、検波器６、検波器７、レベル比較器８と、振幅制限器９とを備えている。また、入力、出力にはそれぞれ信号をレベル比較器８へ分岐するためにカプラ２１、カプラ２２が設けられている。
【００１５】
本実施例のドハティアンプでは、レベル比較器８が、入力と出力の信号レベルを比較することによりドハティアンプの利得を調べる。そして、利得を一定、即ち、リニアリティを一定に保つバイアス信号をピーキングアンプに出力する。以下、構成各部の動作について説明する。
【００１６】
メインアンプ１は、ＡＢ級などのリニアリティが良い動作の高出力アンプである。またピーキングアンプ２は、Ｃ級やＤ級などの高出力増幅器であり、信号入力端子に加えて動作点を制御するバイアス信号Ｖｇｇの入力端子を備えている。
【００１７】
ドハティアンプに入力される信号は、メインアンプ１とピーキングアンプ２の利得の温度変化を補償する温度補償減衰器１１を経て分配器３に入力される。そして入力された信号は分配器３で２分され、一方は、メインアンプ１、他方は、ピーキングアンプ２に入力される。メインアンプ１の出力端子は、１／４波長インピーダンス変換器４ａを介してピーキングアンプ２の出力端子へ接続される。ピーキングアンプ２の出力端子には、更に、別の１／４波長インピーダンス変換器４ｂが接続され、ドハティアンプの外部へメインアンプ１とピーキングアンプ２とが増幅した信号が合成出力される。
【００１８】
また、入力された信号の一部がカプラ２１で分岐して取り出され、遅延器１０を介してバイアス制御部５の検波器６へ出力される。検波器６は、入力信号を検波して、例えば、直流信号に変換した入力レベル信号Ｖｉを生成してレベル比較器８の一方の入力端子へ出力する。また、合成出力信号は、出力側のカプラ２２で分岐され、バイアス制御部５の検波器７で同様に出力レベル信号Ｖｏに変換されてレベル比較器８の他方の端子へ出力される。
【００１９】
ここでメインアンプ１は入力が小さい場合、リニア動作を行っているのでピーキングアンプ２は、カットオフ状態である。例えば、ピーキングアンプ２がＦＥＴにより構成されていれば、ＦＥＴのドレイン電流が「０」になる様にバイアス制御部５からバイアス信号Ｖｇｇがピーキングアンプ２のＦＥＴのゲートに加えられている。そして、入力が大きくなりメインアンプ１の出力が飽和し始めると、ピーキングアンプ２が動作を開始し、ドハティアンプの出力がリニア、言い換えると利得が一定になる様に、バイアス制御部５がバイアス信号Ｖｇｇの制御を行う。
【００２０】
レベル比較器８は、リニアリティを調べるために出力レベル信号Ｖｏ、および入力レベル信号Ｖｉを測定し、所定の利得が劣化した場合（図２における出力が飽和を始めるＳ点に相当。）、ピーキングアンプ２へ振幅制限器９を介してバイアス信号Ｖｇｇを出力する。この劣化を検出するため、例えば、利得が一定なところで、予め検波器７、検波器７から供給される出力レベル信号Ｖｏとの入力レベル信号Ｖｉとが等しいレベルになる様、図示されない減衰器等により調整される。そしてもし、メインアンプ１で飽和が発生すると出力レベル信号Ｖｏは入力レベル信号Ｖｉよりも低い値になる。そして、レベル比較器８は、その差を検出して出力および入力レベル信号Ｖｏと入力レベル信号Ｖｉとが等しくなるよう、バイアス信号Ｖｇｇをピーキングアンプ２へ振幅制限器９を介して出力する。
【００２１】
そして、ピーキングアンプ２では、ゲートにバイアス信号Ｖｇｇが加えられ、飽和したメインアンプ１の出力を補うようにそれまでカットオフ状態であったドレイン電流が流れることにより出力が始まる。その出力は、メインアンプ１の出力と合成され、レベル比較器８が利得が一定になるようバイアス信号Ｖｇｇの電圧を出力することによりドハティアンプのリニアリティが確保される。
【００２２】
なお、上記説明では、利得を一定にするため、レベル比較器８の両端子へのレベル信号の入力電圧が等しくなるようにレベル比較器８がバイアス信号を制御するが、その他の利得変化の測定方法、例えば、レベル比較器８が、両端子へ入力される両レベル信号を数値化して比を算出してドハティアンプの利得を求め、その利得が一定になるようにバイアス電圧を制御するものであっても良い。
【００２３】
従来のドハティ型の高効率増幅器で行われる制御は、入力信号レベルだけを測定し、飽和が始まると想定される入力信号レベルになるとピーキングアンプ２へ予め設定された補償動作を行うバイアス信号を出力するオープンループ制御であることから、メインアンプ１やピーキングアンプの動作が設定条件と異なる場合正確なリニアリティが確保出来なかった。
【００２４】
さて、本実施例では、更に振幅制限器９が追加されており、バイアス信号Ｖｇｇの電圧を監視して過入力が有った時にピーキングアンプ２が定格外の出力をしない様にバイアス信号Ｖｇｇの最大値が制限される。このことにより、ピーキングアンプ２は保護されると共に動作範囲が正確に設定され、その動作範囲でドハティアンプのリニアリティが正確に保たれる効果がある。本発明の実施例では、メインアンプの最大出力をＭワット、ピーキングアンプの最大出力をＰワットとすれば、（Ｍ＋Ｐ）ワットがドハティアンプの最大出力となる。
【００２５】
また、温度補償減衰器１１は、メインアンプ１とピーキングアンプ２の利得などの温度変化に対する動作変動を補償するために分配器３の入力側に設置されている。その結果、利得変化の大きさや、出力飽和が開始する点の温度変動などが抑えられることによりピーキングアンプ２への負担を減らすことが出来るので、不要な電源消費を防いでドハティアンプの安定性が向上する。
【実施例２】
【００２６】
図３は、本発明の実施例２による高効率増幅器（ドハティアンプ）の機能構成を示すブロック図、図４は、本発明の実施例２に係わるドハティアンプの入出力特性の関係を示す図である。
図３において、ドハティアンプは、ピーキングアンプ２ａ、２ｂ、またバイアス制御部５がレベル比較器８ａ、８ｂ、振幅制限器９ａ、９ｂ、および１／４波長インピーダンス変換器４ｃを備えている以外は、実施例１と同様である。
【００２７】
ピーキングアンプ２が２つになった場合、ピーキングアンプ２ｂに出力に接続される１／４波長インピーダンス変換器４ｃは、ピーキングアンプ２ａの１／４波長インピーダンス変換器４ｂの出力に更に追加され、ドハティアンプの出力はメインアンプ１と２つのピーキングアンプ２ａ、２ｂとの合成出力になる。
【００２８】
実施例２では、合成出力が検波器７を介してレベル比較器８ｂに入力される。レベル比較器８ｂは、メインアンプ１が飽和状態になるとゲート電圧Ｖｇｇｂを振幅制限器９ｂを介してピーキングアンプ２ｂとレベル比較器８ａの一方の入力端子とに出力する。
【００２９】
振幅制限器９ｂは、入力電圧が図４のＡ点に達するまでメインアンプ１の出力低下を補うようにバイアス信号Ｖｇｇｂを出力する。ところが、Ａ点でのピーキングアンプ２ｂの出力（ここではＰワットとする。）が、ピーキングアンプ２ｂの定格出力である場合、それ以上の出力ではピーキングアンプ２は、飽和が発生し無駄な電力を消費するか、更には故障する様になる。
【００３０】
そこで、実施例１の如く、振幅制限器９ｂは、ピーキングアンプ２ｂのバイアス信号Ｖｇｇｂが許容電圧（例えば、Ｘボルトとする。）を越えない様にＸボルト一定の電圧を出力するようになり、ピーキングアンプ２ｂの出力もＰワットに保たれる。
【００３１】
然るに、本発明の実施例２では更に出力が必要な場合に備え、Ａ点を超えても更に出力を増せるように並列出力用のピーキングアンプ２ａを備えている。
【００３２】
即ち、レベル比較器８ａでは、レベル比較器８ｂからの、例えば、Ｙボルトの出力が一方の入力端子へ入力され、他方の入力端子へは、振幅制限器９ｂの出力、最大Ｘボルトのバイアス信号Ｖｇｇｂが比較入力として入力される。もし、ピーキングアンプ２ｂが定格範囲内で動作するうちは、レベル比較器８ｂの２つの端子へ入力される各レベル信号の電圧は、Ｘ＝Ｙで等しい。そして、ドハティアンプの出力が大きくなりレベル比較器８ｂからの出力ＹボルトがＸボルトを越えた場合、２つの入力される電圧の間に差が生じるのでレベル比較器８ａは、入力される２つの電圧が等しくなるよう振幅制限器９ａを介してピーキングアンプ２ａへバイアス信号Ｖｇｇａを出力する。
【００３３】
ピーキングアンプ２ａと２ｂが同じ仕様のもので有れば、バイアス信号ＶｇｇａとＶｇｇｂの最大電圧は、同じＸボルトであり振幅制限器９ａの最大出力電圧もＸボルトである。そして、ピーキングアンプ２ａは、ピーキングアンプ２ｂと同じく最大Ｐワットの出力をする。そして、メインアンプ１とピーキングアンプ２ａ、２ｂの合計出力は（Ｍ＋２Ｐ）ワットとなる。
【００３４】
一般に、大出力の半導体素子は、許容出力に反して応答速度が遅くなる欠点がある。実施例２では、同仕様の小出力のピーキングアンプ２を並列使用することにより、応答速度を落とさずに最大出力を増やすことができる効果がある。
【００３５】
なお、ここでは２つのピーキングアンプ２を並列接続する場合を説明したが、更に複数のピーキングアンプ２を並列接続する場合であっても、ピーキングアンプ２、レベル比較器８、振幅制限器９の数を実施例２と同様に増やせば良く、その構成や動作は容易に推測できるので説明は省略する。
【実施例３】
【００３６】
以上により、本発明の実施例では、振幅のリニアリティが優れた高効率増幅器が実現できる。実施例２では、小出力のピーキングアンプ２を並列使用することにより応答速度を高く保つことが出来るドハティ型の高効率増幅器を実現している。
【００３７】
ところで、マイクロ波などの高周波では、応答速度のみならず、出力に応じて位相特性が一定であることも重要である。そこで、本発明では、振幅特性だけでなく、出力振幅が変化（言い換えれば入力振幅が変化）しても位相特性が同じ出力を得られるようにすることが出来る。
【００３８】
図５は、本発明の実施例３に係わるドハティ型高効率増幅器の機能ブロック図である。 図５において、ドハティアンプは、図１に示される実施例１のドハティアンプに、可変位相器１２、遅延器１３、検波器１４、およびカプラ２３が追加されている以外は同じである。
【００３９】
入力信号は、遅延器１３を介して可変位相器１２へ入力され、その可変位相器１２の出力が実施例１と同様のドハティアンプへ入力される。入力信号は、カプラ２３により検波器１４へ分岐入力される。検波器１４は、入力信号レベルに対応する直流の位相バイアス信号、又は、入力レベル信号を生成して可変位相器１２へ出力する。
【００４０】
図６は、可変位相器１２の内部機能構成を示すブロック図である。
図６において可変位相器１２は、作動アンプ１２１、基準電圧器１２２と、位相調整器１２３とを備えている。位相調整器１２３は、バイアス調整信号に対する位相特性が予め知られており、また、入力信号レベルとドハティアンプの出力との間の位相特性も予め知られ、この入力信号レベルから補正すべき位相を与えるバイアス調整信号が位相調整器１２３に加えられる。
【００４１】
可変位相器１２では、入力信号が位相調整器１２３の信号入力端子へ入力される。
【００４２】
作動アンプ１２１の一方の入力端子に検波器２３からの位相バイアス信号（入力レベル信号）が入力される。そして、他方の入力端子に位相調整器１２３に所定の位相差を与えるのに必要な基準電圧器１２２により設定された基準電圧が、入力される。この設定される位相は、例えば、最大入力信号レベルの時のドハティアンプの位相特性に揃えられる。
【００４３】
作動アンプ１２１は、この基準電圧と入力される位相バイアス信号の差が最小になるようにバイアス調整信号を位相調整器１２３に出力することにより、ドハティアンプの出力は、入力信号のレベルにかかわらず一定の位相特性を持つようになる。
【００４４】
図７は、位相調整を行うドハティアンプをより少ない構成で実現する場合の機能構成のブロック図である。
【００４５】
図５では、位相調整の為に専用に設けられた検波器１４から可変位相器１２へ位相バイアス信号、又は、入力レベル信号が出力されているが、図７におけるドハティアンプは、可変位相器１２へ供給される位相バイアス信号に、検波器６の出力の入力レベル信号を利用している。
【実施例４】
【００４６】
図８は、本発明のドハティ型高効率増幅器の実施例４に係わる機能構成のブロック図である。
図８において、ドハティアンプの位相特性を揃える為に、合成出力に位相検波器１５を接続し、その位相信号を位相バイアス信号として可変位相器１２へ接続しているフィードバック制御を行っている。図５、および図７に示される実施例３のドハティアンプでは、入力信号を測定し、その入力信号のレベルに対応した位相補正の為のバイアスを位相調整器１２３へ加えているオープンループの位相補正を行っている。これに対して実施例４では、入力信号のレベル測定は行わず、ドハティアンプの出力の位相特性を位相検波器１５を用いて測定して、予め設定された基準位相との間の誤差信号を直流の位相バイアス信号として可変位相器１２３へ出力して、フィードバックしている。
【００４７】
フィードバック制御により、振幅特性のリニアリティと共に入力信号レベルに位相特性が左右されないドハティアンプが実現できる。
【００４８】
実施例３、４におけるドハティアンプの位相補償方法は、実施例２の様な複数のピーキングアンプを用いる場合にも同様に適用可能である。
【００４９】
以上、説明した如く、本発明により利得のリニアリティが良いドハティ型高効率増幅器を実現することが出来、実施例３および４における如く、利得特性だけでなく入力信号のレベル変化に対しても出力の位相特性が変化しないドハティ型高効率増幅器を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例に係わるドハティアンプの入出力特性を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施例２に係わるドハティ型高効率増幅器の入出力特性を説明する図。
【図５】本発明の実施例３に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図６】可変位相器の機能構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施例３に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成の第２の例を示すブロック図。
【図８】本発明の実施例４に係わるドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図９】従来のドハティ型高効率増幅器の機能構成を示すブロック図。
【図１０】従来のドハティ型高効率増幅器の入出力特性を説明する図。
【符号の説明】
【００５１】
１ メインアンプ
１０、１３ 遅延器
１１ 温度補償減衰器
１２ 可変位相器
１２１ 差動アンプ
１２２ 基準電圧器
１２３ 位相調整器
１５ 位相検波器
２ ピーキングアンプ
２１、２２、２３ カプラ
３ 分配器
４ａ、４ｂ、４ｃ １／４波長インピーダンス変換器
５ バイアス制御部
６、７、１４ 検波器
８、８ａ、８ｂ レベル比較器
９、９ａ、９ｂ 振幅制限器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器において、
前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を出力する第１の検波器と、
前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を出力する第２の検波器と、
前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力され、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力するレベル比較器と、
前記レベル比較器から入力された前記バイアス信号の最高電圧を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力する振幅制限器と
を備えることを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器。
【請求項２】
メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、前記入力信号からそれぞれに分配された信号をそれぞれがバイアス信号に制御されることにより増幅して出力する複数のピーキングアンプの各出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器において、
前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を出力する第１の検波器と、
前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を出力する第２の検波器と、
前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力され、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御する第１のバイアス信号を第２のレベル比較器の一方の入力端子と第１の振幅制限器とへ出力する第１のレベル比較器と、
前記第１のレベル比較器から入力された前記第１のバイアス信号の最高電圧を所定の電圧に制限して第１の前記ピーキングアンプと前記第２のレベル比較器の他方の入力端子とへ出力する前記第１の振幅制限器と、
前記第１のレベル比較器から出力された第１の一方の入力端子に入力され、前記前記第１の振幅制限器を介して前記第１のバイアス信号が他方の入力端子に入力され、前記両入力端子に入力される各バイアス信号の電圧を比較し、前記各バイアス信号の電圧が等しくなる様制御する第２のバイアス信号を第２の振幅制限器へ出力する第２のレベル比較器と、
前記入力された前記第２のバイアス信号を所定の最高電圧に制限して第２の前記ピーキングアンプへ出力する前記第２の振幅制限器と
を備えることを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器。
【請求項３】
予め設定された前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプの温度対利得特性を補償する減衰特性を有する温度補償減衰器を更に備え、
前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプは、前記温度補償器を介して前記入力信号が入力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の高効率増幅器。
【請求項４】
前記第１の検波器、又は、前記第１の検波器の手前に設けられた第３の検波器から出力される入力レベル信号により前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプの入力信号レベルに対する対位相特性変動を補償する可変位相器を更に備え、
前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプは、前記可変位相器を介して前記入力信号が入力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の高効率増幅器。
【請求項５】
前記高効率増幅器は、位相検波器と可変位相器を更に備え、
前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプは、前記可変位相器を介して前記入力信号が入力され、
前記位相検波器は、前記合成された出力信号の位相を測定し基準となる位相との間の差を示す誤差電圧を位相バイアス信号として前記可変位相器へ出力し、
前記可変位相器は、
前記位相バイアス信号により前記出力信号の位相を予め定められた位相に調整するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の高効率増幅器。
【請求項６】
メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法において、
前記高効率増幅器は、メインアンプと、ピーキングアンプと、第１の検波器と、第２の検波器と、レベル比較器と、振幅制限器とを備え、
前記第１の検波器は、前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を前記レベル比較器の一方の入力端子に出力し、
前記第２の検波器は、前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を前記レベル比較器の他方の入力端子に出力し、
前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力される前記レベル比較器は、
前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力し、
前記レベル比較器から前記バイアス信号が入力された前記振幅制限器は、
前記入力された前記バイアス信号を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力することを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法。
【請求項１】
メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器において、
前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を出力する第１の検波器と、
前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を出力する第２の検波器と、
前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力され、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力するレベル比較器と、
前記レベル比較器から入力された前記バイアス信号の最高電圧を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力する振幅制限器と
を備えることを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器。
【請求項２】
メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、前記入力信号からそれぞれに分配された信号をそれぞれがバイアス信号に制御されることにより増幅して出力する複数のピーキングアンプの各出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器において、
前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を出力する第１の検波器と、
前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を出力する第２の検波器と、
前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力され、前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御する第１のバイアス信号を第２のレベル比較器の一方の入力端子と第１の振幅制限器とへ出力する第１のレベル比較器と、
前記第１のレベル比較器から入力された前記第１のバイアス信号の最高電圧を所定の電圧に制限して第１の前記ピーキングアンプと前記第２のレベル比較器の他方の入力端子とへ出力する前記第１の振幅制限器と、
前記第１のレベル比較器から出力された第１の一方の入力端子に入力され、前記前記第１の振幅制限器を介して前記第１のバイアス信号が他方の入力端子に入力され、前記両入力端子に入力される各バイアス信号の電圧を比較し、前記各バイアス信号の電圧が等しくなる様制御する第２のバイアス信号を第２の振幅制限器へ出力する第２のレベル比較器と、
前記入力された前記第２のバイアス信号を所定の最高電圧に制限して第２の前記ピーキングアンプへ出力する前記第２の振幅制限器と
を備えることを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器。
【請求項３】
予め設定された前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプの温度対利得特性を補償する減衰特性を有する温度補償減衰器を更に備え、
前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプは、前記温度補償器を介して前記入力信号が入力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の高効率増幅器。
【請求項４】
前記第１の検波器、又は、前記第１の検波器の手前に設けられた第３の検波器から出力される入力レベル信号により前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプの入力信号レベルに対する対位相特性変動を補償する可変位相器を更に備え、
前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプは、前記可変位相器を介して前記入力信号が入力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の高効率増幅器。
【請求項５】
前記高効率増幅器は、位相検波器と可変位相器を更に備え、
前記メインアンプおよび前記ピーキングアンプは、前記可変位相器を介して前記入力信号が入力され、
前記位相検波器は、前記合成された出力信号の位相を測定し基準となる位相との間の差を示す誤差電圧を位相バイアス信号として前記可変位相器へ出力し、
前記可変位相器は、
前記位相バイアス信号により前記出力信号の位相を予め定められた位相に調整するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の高効率増幅器。
【請求項６】
メインアンプとピーキングアンプとを有し、入力信号をリニアに増幅するメインアンプの出力と、バイアス信号に制御されて前記入力信号から分配された信号を増幅して出力するピーキングアンプの出力とを合成した出力信号を出力する高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法において、
前記高効率増幅器は、メインアンプと、ピーキングアンプと、第１の検波器と、第２の検波器と、レベル比較器と、振幅制限器とを備え、
前記第１の検波器は、前記入力信号を検波して生成した入力レベル信号を前記レベル比較器の一方の入力端子に出力し、
前記第２の検波器は、前記合成された出力信号を検波して生成した出力レベル信号を前記レベル比較器の他方の入力端子に出力し、
前記入力レベル信号が一方の入力端子に入力され、前記出力レベル信号が他方の入力端子に入力される前記レベル比較器は、
前記入力レベル信号および出力レベル信号を比較し、前記出力信号の前記入力信号に対する利得が所定の値から低下した場合、前記利得を所定の値にするよう制御するバイアス信号を振幅制限器へ出力し、
前記レベル比較器から前記バイアス信号が入力された前記振幅制限器は、
前記入力された前記バイアス信号を所定の電圧に制限して前記ピーキングアンプへ出力することを特徴とする高周波用のドハティ型の高効率増幅器の信号処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１７３７２２（Ｐ２００６−１７３７２２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５９７０５（Ｐ２００４−３５９７０５）
【出願日】平成１６年１２月１３日（２００４．１２．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１３日（２００４．１２．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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