JP2002141752A

JP2002141752A - 電力増幅器

Info

Publication number: JP2002141752A
Application number: JP2000331260A
Authority: JP
Inventors: Naoki Komatsu; 直樹小松; Kaoru Ishida; 石田　　薫; Toru Matsuura; 松浦　　徹; Hiroshi Isono; 啓史礒野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】広いダイナミックレンジにおいて高効率動作
する電力増幅器では、経路切替えスイッチの複雑な制御
が必要であった。【解決手段】増幅手段１０５に印加する直流バイアス
によりオン、オフする第１のダイオード１０４および第
２のダイオード１１０と、インピーダンス変換回路１０
６，１０９，１１２とを少なくとも備え、これらをスイ
ッチとして用い、信号経路を切替えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として移動体通信
などで用いる電力増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル移動体通信は急激に普及
しており、現在のデジタル携帯電話よりもさらに大きな
通信容量を確保できるＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓ
ｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式を採用し
た携帯電話の端末の小型化、低消費電力化の開発が進ん
できている。ＣＤＭＡについては「ＣＤＭＡ方式と次世
代移動体通信システム」（トリケップス叢書；１章）に
記載されているので詳細な説明は省略する。

【０００３】ＣＤＭＡ方式携帯電話システムでは基地局
との距離に応じて送信出力を下げて使用するため、従来
のＴＤＭＡ方式デジタル携帯電話に比べて、７０ｄＢを
越える広いダイナミックレンジが要求される。

【０００４】以下、図を用いて従来の電力増幅器を説明
する。図６は従来の電力増幅器の出力電力と効率の関係
を表すグラフを示す。ＣＤＭＡ方式では基地局との距離
に応じて７０ｄＢのダイナミックレンジで出力電力制御
を行う。電力増幅器は最大出力に対して効率が最大とな
るように設定されているのが一般的で、出力が大きく低
下した場合には、図６に示すように、ほとんど初期電流
が流れている状態となる。

【０００５】このような状況では、無駄な消費電流によ
り携帯電話の通話時間が制限される問題があった。そこ
で、特願平１１−２８９５７９号広報に記載の技術のよ
うに、出力電力に応じて電力増幅器をバイパスし、無駄
な消費電流を削減することが考えられる。図７に、特願
平１１−２８９５７９の代表的な回路を示している。

【０００６】図において、７００は制御回路、７０１は
入力端子、７０２、７０４は高周波スイッチ回路、７０
３、７０５は増幅器、７０６はインピーダンス変換回
路、７０７は出力端子、７０１０は増幅回路である。

【０００７】このような増幅器においては、制御回路７
００が、出力電力に応じて高周波スイッチ７０２，７０
４と増幅器７０３，７０５のバイアススイッチを制御回
路で制御することで無駄な消費電流を削減している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、増幅器自体の制御に加えて、高周波スイ
ッチのための制御が必要になり、制御すべき回路が非常
におおく、回路規模が大きくなり実用的ではないという
問題があった。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためなさ
れたものであり、増幅手段のバイアス電圧の制御で、信
号経路の切替も行い、広いダイナミックレンジにおいて
も高効率な電力増幅器を実現することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の本発明（請求項１に対応）は、入力端子
と、１つの入力と少なくとも２つの出力とをもつ分岐回
路と、前記分岐回路の出力と等しい数の入力と１つの出
力とをもつ合成回路と、前記合成回路の出力に接続され
た出力端子と、入力側および出力側に直流バイアスの印
加を受ける増幅回路、前記増幅回路の入力にアノードが
接続された第１のダイオード、および前記増幅回路の出
力に接続された第１のインピーダンス変換手段とを有す
る、前記分岐回路の出力に入力側が接続されるとともに
前記合成回路の入力に出力側が接続された、少なくとも
１つの増幅手段と、前記増幅手段の制御を行う制御回路
と、前記分岐回路の所定の１つの出力に接続された第２
のインピーダンス変換手段と、前記第２のインピーダン
ス変換手段の出力にアノードが接続され、カソードが接
地された第２のダイオードと、前記合成回路の所定の１
つの入力に接続された第３のインピーダンス変換回路と
を少なくとも備え、前記制御回路の制御に基づき、前記
増幅手段の入力側に印加される直流バイアスにより、前
記増幅手段の前記第１のダイオードおよび前記第２のダ
イオードがオンとなった時、前記第２のインピーダンス
変換手段により、前記分岐回路の前記増幅手段の接続さ
れていない側の出力から、前記第２のダイオードをみた
インピーダンスが高インピーダンスとなり、前記第３の
インピーダンス変換手段により、前記合成回路の前記増
幅手段の接続されていない側の入力から、前記第２のダ
イオードをみたインピーダンスが高インピーダンスとな
ることにより、前記入力端子から入力された信号を、前
記増幅手段が増幅して前記出力端子より出力する第１の
モードと、前記制御回路の、前記増幅手段を動作させな
いような制御に基づく、前記増幅手段の入力側に印加さ
れる直流バイアスにより、前記増幅手段の前記第１のダ
イオードおよび前記第２のダイオードがオフとなった
時、前記増幅手段の前記第１のインピーダンス変換手段
により、前記合成回路の前記増幅手段の接続されている
側の入力から、前記増幅手段をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなり、前記入力端子から入力された信
号を、前記増幅手段をバイパスして前記出力端子に出力
する第２のモードを有し、前記出力端子側にて必要とさ
れる信号のレベルに応じて、前記第１のモードと前記第
２のモードとを切替えて動作することを特徴とする電力
増幅器である。

【００１１】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、前記分岐回路と互いに並列に接続された複数の前記
増幅手段を備え、前記制御回路の制御に基づき、動作対
象となる所定の前記増幅手段の入力側に印加される直流
バイアスにより、動作させる前記増幅手段の前記第１の
ダイオードおよび前記第２のダイオードがオンとなった
時、前記第２のインピーダンス変換手段により、前記分
岐回路の前記増幅手段の接続されていない側の出力か
ら、前記第２のダイオードをみたインピーダンスが高イ
ンピーダンスとなり、前記第３のインピーダンス変換手
段により、前記合成回路の前記増幅手段の接続されてい
ない側の入力から、前記第２のダイオードをみたインピ
ーダンスが高インピーダンスとなることにより、前記入
力端子から入力された信号を、前記所定の前記増幅手段
が増幅して前記出力端子より出力する第１のモードと、
前記制御回路の、全ての前記増幅手段をすべて動作させ
ないような制御に基づく、各前記増幅手段の入力側に印
加される直流バイアスにより、全ての前記増幅手段の前
記第１のダイオードおよび前記第２のダイオードがオフ
となった時、全ての前記増幅手段の前記第１のインピー
ダンス変換手段により、前記合成回路の前記増幅手段の
接続されている側の入力から、前記増幅手段をみたイン
ピーダンスが高インピーダンスとなり、前記入力端子か
ら入力された信号を、全ての前記増幅手段をバイパスし
て前記出力端子に出力する第２のモードを有し、前記出
力端子側にて必要とされる信号のレベルに応じて、前記
第１のモードと前記第２のモードとを切替えて動作する
ことを特徴とする上記本発明である。

【００１２】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、前記第３のインピーダンス変換回路の出力と前記合
成回路の１つの入力との間に接続された負荷切替回路を
さらに備え、前記複数の増幅手段のうち、少なくとも２
つ以上が同じ特性を有し、前記制御回路は、前記同じ特
性を有する前記増幅手段を並列動作させるようにも制御
を行い、前記負荷切替回路は、前記同じ特性を有する前
記増幅手段の並列動作時に、前記同じ特性を有する前記
増幅手段の入力側へのバイアス電圧に基づき動作するこ
とを特徴とする上記本発明である。

【００１３】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記負荷切替回路は、前記バイアス電圧に基づく電
圧制御スイッチとして、ＦＥＴを有することを特徴とす
る上記本発明である。

【００１４】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記負荷切替回路は、前記バイアス電圧に基づく電
圧制御スイッチとして、ダイオードを有することを特徴
とする上記本発明である。

【００１５】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、前記増幅回路は、入力側および出力側のそれぞれに
設けられた整合回路を有することを特徴とする上記本発
明である。

【００１６】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、前記第１から第３のインピーダンス変換手段の全部
または一部、１／４波長伝送線路であることを特徴とす
る上記本発明である。

【００１７】また、第８の本発明（請求項８に対応）
は、前記第１から第３のインピーダンス変換手段の全部
または一部、ローパスフィルタで構成されていることを
特徴とする上記本発明である。

【００１８】また、第９の本発明（請求項９に対応）
は、前記第３のインピーダンス変換手段を、直流遮断特
性を有する１つのハイパスフィルタで構成したことを特
徴とする上記本発明である。

【００１９】また、第１０の本発明（請求項１０に対
応）は、前記第１のダイオードを、前置歪み補償回路と
して動作させることを特徴とした上記本発明である。

【００２０】また、第１１の本発明（請求項１１に対
応）は、前記制御回路は、前記出力端子側にて必要とさ
れる信号のレベルに応じて、前記増幅手段に印加される
直流バイアス電圧を制御することを特徴とした上記本発
明である。

【００２１】また、第１２の本発明（請求項１２に対
応）は、多段増幅器の最終段または複数段に用いられる
ことを特徴とする上記本発明である。

【００２２】また、第１３の本発明（請求項１３に対
応）は、前記増幅回路の入力または出力の電力レベルを
検知する検知回路をさらに備え、前記制御回路は、前記
検知回路の検知した電力レベルに応じて、前記増幅手段
の動作を切替ることを特徴とする上記本発明である。

【００２３】また、第１４の本発明（請求項１４に対
応）は、その回路の全部または一部が同一の半導体基板
上に構成されていることを特徴とする上記本発明であ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の電力増幅器の動作を説明する。

【００２５】（実施の形態１）本発明の実施の形態１
を、図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態
１による電力増幅器１００のブロック図である。図にお
いて、１０１は入力端子、１０２は第１の直流遮断回
路、１０３は１つの入力と２つの出力をもつ分岐回路、
１０４は第１のダイオード、１０５は増幅手段、１０５
ａは直流バイアス供給回路、１０６は第１のインピーダ
ンス変換回路、１０７は２つの入力と１つの出力を持つ
合成回路、１０８は出力端子、１０９は第２のインピー
ダンス変換回路、１１０は第２のダイオード、１１１は
第２の直流遮断回路、１１２は第３のインピーダンス変
換回路、１１３は制御回路である。

【００２６】以上のような構成を有する実施の形態１の
電力増幅器は、増幅動作を要する第１のモードでは、制
御回路１１３により、増幅手段１０５に、直流バイアス
供給回路１０５ａを介して、所望の初期電流が得られる
ような直流バイアスが供給され、増幅手段１０５の入力
に供給される直流バイアスにより、第１、第２のダイオ
ード１０４、１１０がオンとなる。

【００２７】このとき、分岐回路１０３の第２のダイオ
ード１１０が接続された出力から第２のダイオード１１
０側をみたインピーダンスは、その間に第２のインピー
ダンス変換回路１０９を介しているため、高インピーダ
ンスに変換される。

【００２８】同様に、合成回路１０７の第２のダイオー
ド１１０が接続された入力から第２のダイオード１１０
側をみたインピーダンスは、その間に第３のインピーダ
ンス変換回路１１２を介しているため、高インピーダン
スに変換される。

【００２９】これにより、入力端子１０１から入力され
た信号は、増幅手段１０５に入力され、増幅手段１０５
で増幅され、その出力信号が出力端子１０８より出力さ
れる。

【００３０】次に、増幅動作を行わない第２のモードで
は、制御回路１１３により、増幅手段１０５に、直流バ
イアス供給回路１０５ａを介して、増幅動作を行わない
ような電圧を供給し、増幅手段１０５の入力側に供給さ
れる直流バイアスにより、第１、第２のダイオード１０
４、１１０がオフとなる。

【００３１】このとき、合成回路１０７の増幅手段１０
５が接続された入力から増幅手段１０５側をみたインピ
ーダンスは、その間に第１のインピーダンス変換回路１
０６を介しているため、高インピーダンスに変換され
る。

【００３２】これにより、入力端子１０１から入力され
た信号は、増幅手段１０５をバイパスし、出力端子１０
９より出力される。

【００３３】制御回路１１３は、出力電力に応じて２つ
のモードを切替えるよう制御を行う。

【００３４】このように、本実施の形態によれば、出力
電力に応じて、増幅手段１０５のバイアス電圧により、
信号経路の切替を行うことで、新たな制御信号が不要
で、回路の小型化、広い出力範囲での効率改善が可能と
なる。

【００３５】（実施の形態２）図２に本発明の実施の形
態２である電力増幅器２００のブロック図を示す。図に
おいて、２０１は入力端子、２０２は第１の直流遮断回
路、２０３は１つの入力と３つの出力をもつ分岐回路、
２０４は第１のダイオード、２０５は第１の増幅手段、
２０５ａは第１の直流バイアス供給回路、２０６は第１
のインピーダンス変換回路、２０７は３つの入力と１つ
の出力を持つ合成回路、２０８は第２のダイオード、２
０９は第２の増幅手段、２０９ａは第２の直流バイアス
供給回路、２１０は第２のインピーダンス変換回路、２
１１は出力端子、２１２は第３のインピーダンス変換回
路、２１３は第３のダイオード、２１４は第２の直流遮
断回路、２１５は第４のインピーダンス変換回路、２１
６は制御回路である。なお、第１の増幅手段２０５は、
第２の増幅手段２０９よりも、高出力で動作可能なもの
である。

【００３６】以上のような構成を有する実施の形態２の
電力増幅器は、第１の増幅手段２０５を動作させる第１
のモードでは、制御回路２１６により、増幅手段２０５
に、直流バイアス供給回路２０５ａを介して、所望の初
期電流が得られるような電圧が供給され、増幅手段２０
５の入力に供給される直流バイアスにより、第１、第３
のダイオード２０４、２１３がオンとなる。

【００３７】このとき、分岐回路２０３の第３のダイオ
ード２１３が接続された出力から第３のダイオード２１
３側をみたインピーダンスは、その間に第３のインピー
ダンス変換回路２１２を介しているため、高インピーダ
ンスに変換される。

【００３８】合成回路２０７の第３のダイオード２１３
が接続された入力から第３のダイオード２１３側をみた
インピーダンスは、その間に第４のインピーダンス変換
回路２１５を介しているため、高インピーダンスに変換
される。

【００３９】一方、増幅手段２０９には、直流バイアス
供給回路２０９ａを介して、増幅動作を行わないような
直流バイアスが供給され、増幅手段２０９の入力側に供
給された直流バイアスにより、第２のダイオード２０８
がオフとなる。

【００４０】このとき、合成回路２０７の増幅手段２０
９が接続された入力から増幅手段２０９側をみたインピ
ーダンスは、その間に第４のインピーダンス変換回路２
１５を介しているため、高インピーダンスに変換され
る。

【００４１】これらにより、入力端子２０１から入力さ
れた信号は、増幅手段２０５に入力され、増幅手段２０
５で増幅され、出力端子２１１より出力される。

【００４２】次に、第２の増幅手段２０９を動作させる
第２のモードでは、制御回路２１６により、増幅手段２
０９に、直流バイアス供給回路２０９ａを介して、所望
の初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、
増幅手段２０９の入力側に供給される直流バイアスによ
り、第２、第３のダイオード２０８、２１３がオンとな
る。

【００４３】このとき、分岐回路２０３の第３のダイオ
ード２１３が接続された出力から第３のダイオード２１
３側をみたインピーダンスは、その間に第４のインピー
ダンス変換回路２１５を介しているため、高インピーダ
ンスに変換される。

【００４４】同様に、合成回路２０７の第３のダイオー
ド２１３が接続された入力から第３のダイオード２１３
側をみたインピーダンスは、その間に第４のインピーダ
ンス変換回路２１５を介しているため、高インピーダン
スに変換される。

【００４５】一方、増幅手段２０５には、直流バイアス
供給回路２０５ａを介して、増幅動作を行わないような
電圧を供給し、増幅手段２０５の入力側に供給された直
流バイアスにより、第１のダイオード２０４がオフとな
る。

【００４６】合成回路２０７の増幅手段２０５が接続さ
れた入力から増幅手段２０５側をみたインピーダンス
は、その間に第４のインピーダンス変換回路２１５を介
しているため、高インピーダンスに変換される。

【００４７】これらにより、入力端子２０１から入力さ
れた信号は、増幅手段２０９に入力され、増幅手段２０
９で増幅され、出力端子２１１より出力される。

【００４８】最後に、増幅動作を行わない第３のモード
では、制御回路２１６により、増幅手段２０５、２０９
に、直流バイアス供給回路２０５ａ、２０９ａを介し
て、増幅動作を行わないような電圧を供給し、増幅手段
２０５、２０９の入力側に供給される電圧により、第
１、第２、第３のダイオード２０４、２０８、２１３が
オフとなる。

【００４９】合成回路２０７の増幅手段２０５、２０９
の接続されたそれぞれの入力から、それぞれの増幅手段
２０５、２０９側をみたインピーダンスは、それぞれ第
１、第２のインピーダンス変換回路２０６、２１０を介
しているため、高インピーダンスに変換される。

【００５０】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、増幅手段２０５、２０９をバイパスし、出力
端子２１２より出力される。

【００５１】制御回路２１６は、出力電力に応じて３つ
のモードを切替えるよう制御を行う。

【００５２】このように、本実施の形態によれば、異な
る特性を有する複数の増幅手段を適宜切り替えて用いる
ことで、より細かなステップでの高効率動作が可能とな
る。さらに並列増幅手段数を増やし、それらの特性を異
なるものとすることでも同様の効果が得られることは明
らかである。

【００５３】（実施の形態３）図３に本発明の実施の形
態３である電力増幅器３００のブロック図を示す。図に
おいて、３０１は入力端子、３０２は第１の直流遮断回
路、３０３は１つの入力と３つの出力をもつ分岐回路、
３０４は第１のダイオード、３０５は第１の増幅手段、
３０５ａは第１の直流バイアス供給回路、３０６は第１
のインピーダンス変換回路、３０７は３つの入力と１つ
の出力を持つ合成回路、３０８は第２のダイオード、３
０９は第２の増幅手段、３０９ａは第２の直流バイアス
供給回路、３１０は第２のインピーダンス変換回路、３
１１は出力端子、３１２は第３のインピーダンス変換回
路、３１３は第３のダイオード、３１４は第３の直流遮
断回路、３１５は第４のインピーダンス変換回路、３１
６は負荷切替回路、３１７は制御回路である。なお、第
１、第２の増幅手段３０５、３０９は同じ特性をもつも
ので、増幅手段３０９は、最大出力に近い出力レベルで
のみ動作するものである。

【００５４】以上のような構成を有する実施の形態３の
電力増幅器は、第１、第２の増幅手段３０５、３０９を
動作させる第１のモードでは、制御回路３１７により、
第１、第２の増幅手段３０５、３０９に、直流バイアス
供給回路３０５ａ、３０９ａを介して、所望の初期電流
が得られるような直流バイアスが供給され、第１、第２
の増幅手段３０５、３０９の入力側に供給される直流バ
イアスにより、第１、第２、第３のダイオード３０４、
３０８、３１３がオンとなる。

【００５５】このとき、分岐回路３０３の第３のダイオ
ード３１３が接続された出力から第３のダイオード３１
３側をみたインピーダンスは、その間に第３のインピー
ダンス変換回路３１２を介しているため、高インピーダ
ンスに変換される。

【００５６】同様に、合成回路３０７の第３のダイオー
ド３１３が接続された入力から第３のダイオード３１３
側をみたインピーダンスは、その間に第４のインピーダ
ンス変換回路３１５を介しているため、高インピーダン
スに変換される。

【００５７】さらに、第２の増幅手段３０９の入力側に
供給される直流バイアスにより、負荷切替回路３１６が
オンとなり、二つの増幅手段が並列動作する場合の特性
を最適化する。

【００５８】これにより、入力端子３０１から入力され
た信号は、第１、第２の増幅手段３０５、３０９で増
幅、合成され、出力端子３１１より出力される。

【００５９】第１の増幅手段３０５のみを動作させる第
２のモードでは、制御回路３１７により、増幅手段３０
５に、直流バイアス供給回路３０５ａを介して、所望の
初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、増
幅手段３０５の入力側に供給される直流バイアスによ
り、第１、第３のダイオード３０４、３１３がオンとな
る。

【００６０】このとき、分岐回路３０３の第３のダイオ
ード３１３が接続された出力から第３のダイオード３１
３側をみたインピーダンスは、その間に第３のインピー
ダンス変換回路３１２を介しているため、高インピーダ
ンスに変換される。

【００６１】同様に、合成回路３０７の第３のダイオー
ド３１３が接続された入力から第３のダイオード３１３
側をみたインピーダンスは、その間に第４のインピーダ
ンス変換回路３１５を介しているため、高インピーダン
スに変換される。

【００６２】増幅手段３０９には、直流バイアス供給回
路３０９ａを介して、増幅動作を行わないような電圧を
供給し、増幅手段３０９の入力側に供給された直流バイ
アスにより、第２のダイオード３０８、負荷切替回路３
１６がオフとなる。

【００６３】合成回路３０７の増幅手段３０９が接続さ
れた入力から増幅手段３０９側をみたインピーダンス
は、その間に第２のインピーダンス変換回路３１０を介
しているため、高インピーダンスに変換される。

【００６４】これらにより、入力端子３０１から入力さ
れた信号は、増幅手段３０５に入力され、増幅手段３０
５で増幅され、出力端子３１１より出力される。

【００６５】最後に、増幅動作を行わない第３のモード
では、制御回路３１７により、増幅手段３０５、３０９
に、直流バイアス供給回路３０５ａ、３０９ａを介し
て、増幅動作を行わないような直流バイアスを供給し、
増幅手段３０５、３０９の入力側に供給される直流バイ
アスにより、第１、第２、第３のダイオード３０４、３
０８、３１３がオフとなる。

【００６６】このとき、合成回路３０７の増幅手段３０
５、３０９の接続されたそれぞれの入力から、それぞれ
の増幅手段３０５、３０９側をみたインピーダンスは、
その間にそれぞれ第１、第２のインピーダンス変換回路
３０６、３１０を介しているため、高インピーダンスに
変換される。

【００６７】これにより、入力端子３０１から入力され
た信号は、増幅手段３０５、３０９をバイパスし、出力
端子３１１より出力される。

【００６８】このように、本実施の形態によれば、各増
幅手段の特性を同じものとし、動作により負荷を切替え
ることで、デバイスサイズを小さくして異なる出力での
高効率動作が可能となる。さらに最大出力の等しい並列
増幅手段数を増やしたり、最大出力の異なる並列増幅手
段数を増やすことでも、より細かなステップにおいて、
同様の効果が得られることは明らかである。

【００６９】なお、実施の形態１から３における、イン
ピーダンス変換回路の例としては、１／４波長伝送線
路、もしくは集中定数を用いたフィルタがあげられる。
またフィルタをハイパスフィルタとすることで、直流遮
断回路の機能を共有させ、回路を小型化することも可能
である。また、各増幅手段の入力に接続されたダイオー
ドを、前置歪み補償回路として動作させることで、より
大きな効率改善の効果が得られる。さらに、各増幅手段
の直流バイアスを、出力レベルに応じて制御することに
よっても、効率改善の効果が得られる。

【００７０】また、実施の形態３の負荷切替回路の概念
図を図４（ａ）に表す。４００は負荷切替回路で、４０
１は高周波入力端子、４０２は直流遮断回路、４０３は
出力端子、４０４は高周波スイッチ、４０５は付加整合
素子、４０６は制御信号で、並列動作時のみ動作する増
幅手段の入力側に供給される直流バイアスである。並列
動作時は、制御信号４０６により、高周波スイッチ４０
６がオンとなり、付加整合素子４０５が整合に寄与す
る。並列動作を行わない場合は、高周波スイッチ４０４
はオフしており、付加整合素子４０５は整合に寄与しな
い。高周波スイッチ４０４としては、ＦＥＴ、ダイオー
ドを用いることができ、それぞれの素子を用いた回路構
成の例をそれぞれＦＥＴ、ダイオードの順に図４
（ｂ）、（ｃ）に示す。

【００７１】（実施の形態４）図５に本発明の実施の形
態４である電力増幅器５００のブロック図を示す。図に
示すように、電力増幅器５００は２段増幅器であり、５
０１は入力端子、５０２は１前段増幅器、５０３は終段
増幅器、５０４は出力端子、５０５は制御回路である。
各段増幅器５０２、５０３は、実施の形態１から３に示
した増幅器のいずれかであり、前段増幅器５０２の出力
と終段増幅器５０３の入力を接続したものである。

【００７２】第４の実施の形態の電力増幅器は、最大出
力付近では、制御回路５０５により、前、後段増幅器５
０２、５０３それぞれが最も高出力が得られるモードで
動作するよう制御され、出力レベルが低下するに従い、
制御回路５０５により、終段増幅器５０３を低出力のモ
ードで動作するように制御し、終段増幅器５０３が増幅
動作を行わなくなる出力レベルよりもさらに低下した場
合、制御回路５０５により、前段増幅器５０２を低出力
のモードで動作するように制御する。

【００７３】このように、本実施の形態によれば、多段
増幅器に、実施の形態１から３に示す増幅器を多段に直
列に接続した構成を用いたことで、より広範囲のダイナ
ミックレンジにおける高効率化が実現できる。

【００７４】また、このとき電力増幅器５００は同一半
導体基板上に形成するようにしておいてもよく、電力増
幅器５００を構成する増幅器の一部が同一半導体基板上
に設けられるようにしておいてもよい。

【００７５】なお、実施の形態１から４における制御の
方法の例としては、増幅器の入力、もしくは増幅器の出
力電力レベルを検知する検知回路を付加し、制御回路は
そのレベルに応じて制御を行う方法が考えられる。

【００７６】また、実施の形態１から４の電力増幅器
は、いずれも直流遮断回路を備えたものとして説明を行
ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、増幅
回路の入力側の直流バイアスが、出力側の直流バイアス
に影響しない回路構成であれば、直流遮断回路は省略し
た構成としてもよい。例えば、第３のインピーダンス変
換回路１１２や増幅回路の出力側整合回路が入力側の直
流バイアスの影響を受けないものであればよい。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、増幅手
段の直流バイアスの制御で、信号経路の切替も行い、広
いダイナミックレンジにおいても高効率な電力増幅器を
実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図

【図３】本発明の実施の形態３の構成を示すブロック図

【図４】本発明の実施の形態３の負荷切替回路を示すブ
ロック図

【図５】本発明の実施の形態４の電力増幅器の構成を示
すブロック図

【図６】従来の電力増幅器の特性を示す図

【図７】従来の電力増幅器の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１００，２００，３００，５００電力増幅器１０１，２０１，３０１，５０１入力端子１０３，２０３，３０３２分岐回路１０２，１１１，２０２，２１４，３０２，３１４，４
０２直流遮断回路１０４，１１０，２０４，２０８，２１３，３０４，３
０８，３１３ダイオード１０５，２０５，２０９，３０５，３０９増幅手段１０５ａ，２０５ａ，２０９ａ，３０５ａ，３０９ａ
直流バイアス供給回路１０６，１０９，１１２，２０６，２１０，２１２，２
１５，３０６，３１０，３１２，３１５インピーダンス
変換回路１０７，２０７，３０７合成回路１０８，２１１，３１１，５０４出力端子１１３，２１６，３１７，５０５制御回路４０１高周波入力端子４０３高周波出力端子４０４高周波スイッチ４０５付加整合素子４０６制御信号５０２前段増幅器５０３後段増幅器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松浦徹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者礒野啓史神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内Ｆターム(参考） 5J067 AA01 AA04 AA41 AA51 CA36 CA92 FA10 FA18 HA09 HA19 HA29 HA38 HA39 KA00 KA12 KA29 KA42 KA46 KA68 KS01 KS11 LS01 SA14 TA01 TA02 5J069 AA01 AA04 AA41 AA51 CA36 CA92 FA10 FA18 HA09 HA19 HA29 HA38 HA39 KA00 KA12 KA29 KA42 KA46 KA68 SA14 TA01 TA02 5J091 AA01 AA04 AA41 AA51 CA36 CA92 FA10 FA18 HA09 HA19 HA29 HA38 HA39 KA00 KA12 KA29 KA42 KA46 KA68 SA14 TA01 TA02 5J092 AA01 AA04 AA41 AA51 CA36 CA92 FA10 FA18 GR09 HA09 HA19 HA29 HA38 HA39 KA00 KA12 KA29 KA42 KA46 KA68 SA14 TA01 TA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子と、１つの入力と少なくとも２つの出力とをもつ分岐回路
と、前記分岐回路の出力と等しい数の入力と１つの出力とを
もつ合成回路と、前記合成回路の出力に接続された出力端子と、入力側および出力側に直流バイアスの印加を受ける増幅
回路、前記増幅回路の入力にアノードが接続された第１
のダイオード、および前記増幅回路の出力に接続された
第１のインピーダンス変換手段とを有する、前記分岐回
路の出力に入力側が接続されるとともに前記合成回路の
入力に出力側が接続された、少なくとも１つの増幅手段
と、前記増幅手段の制御を行う制御回路と、前記分岐回路の所定の出力に接続された第２のインピー
ダンス変換手段と、前記第２のインピーダンス変換手段の出力にアノードが
接続され、カソードが接地された第２のダイオードと、前記合成回路の所定の１つの入力に接続された第３のイ
ンピーダンス変換回路とを少なくとも備え、前記制御回路の制御に基づき、前記増幅手段の入力側に
印加される直流バイアスにより、前記増幅手段の前記第
１のダイオードおよび前記第２のダイオードがオンとな
った時、前記第２のインピーダンス変換手段により、前
記分岐回路の前記増幅手段の接続されていない側の出力
から、前記第２のダイオードをみたインピーダンスが高
インピーダンスとなり、前記第３のインピーダンス変換
手段により、前記合成回路の前記増幅手段の接続されて
いない側の入力から、前記第２のダイオードをみたイン
ピーダンスが高インピーダンスとなることにより、前記
入力端子から入力された信号を、前記増幅手段が増幅し
て前記出力端子より出力する第１のモードと、前記制御回路の、前記増幅手段を動作させないような制
御に基づく、前記増幅手段の入力側に印加される直流バ
イアスにより、前記増幅手段の前記第１のダイオードお
よび前記第２のダイオードがオフとなった時、前記増幅
手段の前記第１のインピーダンス変換手段により、前記
合成回路の前記増幅手段の接続されている側の入力か
ら、前記増幅手段をみたインピーダンスが高インピーダ
ンスとなり、前記入力端子から入力された信号を、前記
増幅手段をバイパスして前記出力端子に出力する第２の
モードを有し、前記出力端子側にて必要とされる信号のレベルに応じ
て、前記第１のモードと前記第２のモードとを切替えて
動作することを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】前記分岐回路と互いに並列に接続された
複数の前記増幅手段を備え、前記制御回路の制御に基づき、動作対象となる所定の前
記増幅手段の入力側に印加される直流バイアスにより、
動作させる前記増幅手段の前記第１のダイオードおよび
前記第２のダイオードがオンとなった時、前記第２のイ
ンピーダンス変換手段により、前記分岐回路の前記増幅
手段の接続されていない側の出力から、前記第２のダイ
オードをみたインピーダンスが高インピーダンスとな
り、前記第３のインピーダンス変換手段により、前記合
成回路の前記増幅手段の接続されていない側の入力か
ら、前記第２のダイオードをみたインピーダンスが高イ
ンピーダンスとなることにより、前記入力端子から入力
された信号を、前記所定の前記増幅手段が増幅して前記
出力端子より出力する第１のモードと、前記制御回路の、全ての前記増幅手段をすべて動作させ
ないような制御に基づく、各前記増幅手段の入力側に印
加される直流バイアスにより、全ての前記増幅手段の前
記第１のダイオードおよび前記第２のダイオードがオフ
となった時、全ての前記増幅手段の前記第１のインピー
ダンス変換手段により、前記合成回路の前記増幅手段の
接続されている側の入力から、前記増幅手段をみたイン
ピーダンスが高インピーダンスとなり、前記入力端子か
ら入力された信号を、全ての前記増幅手段をバイパスし
て前記出力端子に出力する第２のモードを有し、前記出力端子側にて必要とされる信号のレベルに応じ
て、前記第１のモードと前記第２のモードとを切替えて
動作することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅
器。
【請求項３】前記第３のインピーダンス変換回路の出
力と前記合成回路の１つの入力との間に接続された負荷
切替回路をさらに備え、前記複数の増幅手段のうち、少なくとも２つ以上が同じ
特性を有し、前記制御回路は、前記同じ特性を有する前記増幅手段を
並列動作させるようにも制御を行い、前記負荷切替回路は、前記同じ特性を有する前記増幅手
段の並列動作時に、前記同じ特性を有する前記増幅手段
の入力側へのバイアス電圧に基づき動作することを特徴
とする請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項４】前記負荷切替回路は、前記バイアス電圧
に基づく電圧制御スイッチとして、ＦＥＴを有すること
を特徴とする請求項３に記載の電力増幅器。
【請求項５】前記負荷切替回路は、前記バイアス電圧
に基づく電圧制御スイッチとして、ダイオードを有する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力増幅器。
【請求項６】前記増幅回路は、入力側および出力側の
それぞれに設けられた整合回路を有することを特徴とす
る請求項１または２に記載の電力増幅器。
【請求項７】前記第１から第３のインピーダンス変換
手段の全部または一部が、１／４波長伝送線路であるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の電力増幅器。
【請求項８】前記第１から第３のインピーダンス変換
手段の全部または一部が、ローパスフィルタで構成され
ていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力
増幅器。
【請求項９】前記第３のインピーダンス変換手段を、
直流遮断特性を有する１つのハイパスフィルタで構成し
たことを特徴とする請求項１または２に記載の電力増幅
器。
【請求項１０】前記第１のダイオードを、前置歪み補
償回路として動作させることを特徴とした請求項１また
は２に記載の電力増幅器。
【請求項１１】前記制御回路は、前記出力端子側にて
必要とされる信号のレベルに応じて、前記増幅手段に印
加される直流バイアス電圧を制御することを特徴とした
請求項１または２に記載の電力増幅器。
【請求項１２】多段増幅器の最終段または複数段に用
いられることを特徴とする請求項１または２に記載の電
力増幅器。
【請求項１３】前記増幅回路の入力または出力の電力
レベルを検知する検知回路をさらに備え、前記制御回路は、前記検知回路の検知した電力レベルに
応じて、前記増幅手段の動作を切替ることを特徴とする
請求項１または２に記載の電力増幅器。
【請求項１４】その回路の全部または一部が同一の半
導体基板上に構成されていることを特徴とする請求項１
または２に記載の電力増幅器。