JP2002185270A - 電力増幅器および通信機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の並列に接続された増幅手段を用いた電
力増幅器では、経路切り換えスイッチ制御が複雑化し、
また、出力側に直列に接続された負荷切り替え用のスイ
ッチにより電力効率が劣化する。 【解決手段】 入力端子１０１と、入力端子に入力を接
続された、その全部または一部を選択的に接続可能な複
数の出力を有する第１のスイッチ１１４と、第１のスイ
ッチ１１４のそれぞれの出力に接続された第１の増幅手
段１１２および第２の増幅手段１１３と、複数の増幅手
段の出力を合成する出力合成部１１６と、第２の増幅手
段１１３の出力側と出力合成部との間に設けられた第２
のスイッチ１１５および第５の整合回路１１１と、第１
の増幅手段１１２の出力側に設けられた第２の整合回路
１０８とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯端末やその他
の無線機器等に用いられる電力増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力増幅器としては特願平１１−
２８９５７９号に記載されているものが存在する。図５
に従来の電力増幅器の概略図を示す。

【０００３】同図において、５０１は入力端子、５０
２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７は第１、
第２、第３、第４、第５、第６のコントロール端子、５
０８、５０９、５１０、５１１、は第１、第２、第３、
第４の整合回路、５１２、５１３、５１４は第１、第
２、第３のスイッチ、５１５、５１６は第１、第２の増
幅手段、５１７は出力合成部、５１８は出力端子であ
る．以上のような構成を有する従来の電力増幅器の動作
は、２つのモードを有する。

【０００４】はじめに、第１のコントロール端子５０
２、第２のコントロール端子５０３よりバイアスを供給
することで、入力端子５０１と、第１の増幅手段５１５
が接続される。

【０００５】次いで、第３のコントロール端子５０４に
バイアスを供給することで、第１の増幅手段５１５と出
力端子５１８が接続される。入力端子５０１から入力さ
れた信号は、第１の増幅手段５１５を介して増幅され、
出力端子５１８より出力される。これが第１のモードで
ある。

【０００６】また、第１のモードの状態から、第４のコ
ントロール端子５０５、第５のコントロール端子５０６
よりバイアスを供給することで、入力端子５０１と、第
２の増幅手段５１６が接続される。次いで、第６のコン
トロール端子５０７にバイアスを供給することで、第２
の増幅手段５１５と出力端子５１８が接続される。入力
端子５０１より入力された信号は第１のスイッチ５１２
により分岐され、第１の増幅手段５１５、第２の増幅手
段５１６、それぞれで増幅され、出力合成部５１７で合
成される。合成された信号は出力端子５１８より出力さ
れる。これが第２のモードである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力増幅器は、
以上のようなものであるが、オフ状態にある増幅手段の
アイソレーション確保のため、あるいはモード切替のた
め、スイッチを増幅手段の出力部に直列に接続している
ため、このスイッチの挿入損失による出力部の通過損失
が大きく、電力増幅器の効率を劣化させる要因となって
いた。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、スイッチなどの切替素子による通過損失の増加
を生じることなく、同時に制御を増加させることなく、
第２、第３のモードといった複数のモードを制御して動
作することが可能な電力増幅器を提供することを目的と
する。

【０００９】

【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、前記入力端子に入力を接続された、その全部または
一部を選択的に接続可能な複数の出力を有する入力選択
手段と、前記入力選択手段のそれぞれの出力に接続され
た複数の増幅手段と、複数の前記増幅手段の出力を合成
する出力合成部と、複数の前記増幅手段の全部または一
部の出力側と前記出力合成部との間に設けられた開閉手
段と、少なくとも複数の前記増幅手段の残りの一部の出
力側に設けられた第１の整合手段とを備え、複数の前記
増幅手段の全部または一部の出力側は、前記開閉手段を
介して前記出力合成部と接続されており、複数の前記増
幅手段の残りの一部の出力側は、前記開閉手段を介さ
ず、前記第１の整合手段を介して前記出力合成部と接続
されており、前記開閉手段は、前記増幅手段の出力側と
前記出力合成部との間に一方の端子が接続され、他方の
端子が接地されたスイッチ部と、前記スイッチ部の前記
一方の端子側と、前記出力合成部との間に設けられた第
２の整合手段とを有し、前記入力選択手段と接続された
所定の前記増幅手段に接続された前記開閉手段はオフ状
態となり、前記入力選択手段と接続されていない残りの
前記増幅手段に接続された前記開閉手段はオン状態とな
ることを特徴とする電力増幅器である。

【００１０】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、前記第１の整合手段は、前記複数の前記増幅手段の
全部または一部の出力側と前記開閉手段との間にも設け
られていることを特徴とする上記本発明である。

【００１１】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、前記入力選択手段は、２種類の出力を有し、複数の
前記増幅手段は、前記入力選択手段の一方の種類の出力
側に接続された第１の増幅手段と、前記入力選択手段の
他方の種類の出力側に接続された第２の増幅手段とを有
し、前記開閉手段は、前記第２の増幅手段の出力側と前
記出力合成部との間に設けられており、前記入力選択手
段を介して、前記入力端子と前記第１の増幅手段とが接
続され、前記第１の増幅手段がオンとなるとともに、前
記開閉手段がオンされることにより、前記入力端子から
入力された信号を、前記第１の増幅手段により増幅して
前記出力端子から出力する第１のモードと、前記入力選
択手段を介して、前記入力端子と、前記第１の増幅手段
および第２の増幅手段とが接続され、前記第１および第
２の増幅手段がオンとなることにより、前記入力端子か
ら入力された信号を、前記第１の増幅手段および前記第
２の増幅手段によって増幅された信号を前記出力合成部
で合成し、前記出力端子より出力する第２のモードとを
有することを特徴とする上記本発明である。

【００１２】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記開閉手段は、前記第１の増幅手段の出力側と前
記出力合成部との間にも設けられており、前記入力選択
手段を介して、前記入力端子と前記第２の増幅手段とが
接続され、前記第２の増幅手段がオンとなるとともに、
前記開閉手段がオンされることにより、前記入力端子か
ら入力された信号を、前記第２の増幅手段により増幅し
て前記出力端子から出力する第３のモードをさらに有す
ることを特徴とする上記本発明である。

【００１３】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記入力選択手段と前記増幅手段との接続／非接続
を制御するための入力と、前記開閉手段のオフ／オンを
制御するための入力が同一であることを特徴とする上記
本発明である。

【００１４】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、前記開閉手段に直列に接続された第３の整合手段を
さらに備えたことを特徴とする上記本発明である。

【００１５】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、前記出力選択手段および／または前記開閉手段の全
部または一部はダイオードを有していることを特徴とす
る上記本発明である。

【００１６】また、第８の本発明（請求項８に対応）
は、前記出力選択手段および／または前記開閉手段の全
部または一部はＦＥＴスイッチを有していることを特徴
とする上記本発明である。

【００１７】また、第９の本発明（請求項９に対応）
は、複数の前記増幅手段と並列に、前記入力端子と前記
出力端子とを接続するスイッチと、前記スイッチおよび
前記出力選択手段の制御を行う制御回路とをさらに備
え、前記制御回路の制御により、前記入力端子と前記ス
イッチとを接続し、前記入力端子から入力された信号を
前記出力端子から出力する第４のモードをさらに有する
ことを特徴とする上記本発明である。

【００１８】また、第１０の本発明（請求項１０に対
応）は、複数の前記増幅手段の全部または一部の出力電
力レベルを検知する検知手段をさらに備え、前記検知手
段が検知した出力レベルに応じて、複数の前記増幅手段
の残りの一部を制御することを特徴とする上記本発明で
ある。

【００１９】また、第１１の本発明（請求項１１に対
応）は、第１の本発明の電力増幅器が２段以上直列また
は並列に接続されていることを特徴とする電力増幅器で
ある。

【００２０】また、第１２の本発明（請求項１２に対
応）は、第１の本発明の電力増幅器を同一半導体基板上
に構成していることを特徴とする電力増幅器である。

【００２１】また、第１３の本発明（請求項１３に対
応）は、前記増幅手段は、出力レベル、変調方式、周波
数のいずれか、あるいはこれらによる組み合わせのいず
れかを切替えることを特徴とする上記本発明である。

【００２２】また、第１４の本発明（請求項１４に対
応）は、前記増幅手段は、利得、消費電流、周波数のい
ずれか、あるいはこれらによる組み合わせのいずれかを
切替えることを特徴とする上記本発明である。

【００２３】また、第１５の本発明（請求項１５に対
応）は、第１から第１４のいずれかの本発明の電力増幅
器を備えたことを特徴とする通信機器である。

【００２４】以上のような本発明の電力増幅器は、一例
として、増幅手段の出力部に一方を接地された入力が１
つ、出力が１つのスイッチを接続し、負荷インピーダン
スをベースあるいはコレクタ電圧によって切り替えるこ
とを可能とする。また、ベース電圧を制御信号の一部と
して用いることで、増幅手段１、増幅手段２のオフ、オ
フに伴い、バイパス経路に接続されたスイッチのオン、
オフ切替を自動制御とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１（ａ）〜（ｄ）を用
いて本発明の実施の形態１による電力増幅器を説明す
る．図１（ａ）は本実施の形態による電力増幅器の回路
ブロック図である．図において、１０１は入力端子、１
０２、１０３、１０４、１０５、１０６は第１、第２、
第３、第４、第５のコントロール端子、１０７、１０
８、１０９、１１０、１１１は第１、第２、第３、第
４、第５の整合回路、１１２、１１３は第１、第２の増
幅用素子、１１４、１１５は第１、第２のスイッチ、１
１６は出力合成部をそれぞれ示しており、１１７は出力
端子、１１８は第６の整合回路、１１９はダイオード、
１２０はＦＥＴスイッチである。

【００２７】以上のような構成を有する本発明の実施の
形態１による電力増幅器の動作を、以下に説明する。

【００２８】第１のモードとして目的とする出力レベル
が小さい場合、第１のコントロール端子１０２と、第２
のコントロール端子１０３より電圧を供給することで、
第１の増幅用素子１１２がオン状態となり、連動して入
力端子１０１と、第１の増幅用素子１１２が第１のスイ
ッチ１１４によって接続される。

【００２９】このとき、第５のコントロール端子１０６
によって、第２のスイッチ１１５がオン状態となり、接
地されることで、理想的な短絡状態を実現し、出力合成
部１１６より第２の増幅用素子１１３の出力側をみたイ
ンピーダンスは開放、あるいは、第１の増幅用素子１１
２の出力インピーダンス整合回路の一部として、第２の
整合回路１０８と協動して制御できるものとみなせる。

【００３０】第１の増幅用素子１１２は入力インピーダ
ンスを第１の整合回路１０７で、出力インピーダンスを
第２の整合回路１０８、あるいは第２の整合回路１０８
と第５の整合回路１１１とでそれぞれ最適化された状態
となり、入力端子１０１より入力された信号は第１の増
幅用素子１１２を介して増幅され、出力端子１１６より
出力される。

【００３１】また、第２のモードとして出力電力が大き
い場合、第１のモードの状態から、第３のコントロール
端子１０４と、第４のコントロール端子１０５より電圧
を供給することで、第２の増幅用素子１１３がオン状態
となり、連動して入力端子１０１と、第２の増幅用素子
１１３が第１のスイッチ１１４によって接続される。即
ち、第１のスイッチ１１４において第１の増幅用素子１
１２および第２の増幅用素子１１３がいずれもオンした
状態となる。

【００３２】さらに、第５のコントロール端子１０６の
電位を第２のスイッチのオフ電位とすることで、第２の
スイッチ１１５はオフ状態となる。このとき、出力側の
合成負荷は第２の整合回路１０８、第５の整合回路１１
１、第４の整合回路１１０によって第１の増幅用素子１
１２と第２の増幅用素子１１３との並列動作時の最適負
荷に調整される。

【００３３】入力端子１０１より入力された信号は第１
のスイッチ１１４で分岐され、分岐された信号の一方は
第１の増幅用素子１１２で増幅され、他方は第２の増幅
用素子１１３で増幅され、増幅された信号は出力合成部
１１６で合成され、出力端子１１７より出力される。

【００３４】本実施の形態によれば、このような構成を
取ることにより、目標とするレベルに応じた出力レベル
制御を行う際、接地されたスイッチを用いて第１の増幅
用素子、第２の増幅用素子のそれぞれの負荷の最適化を
行うことで、増幅用素子出力から出力合成部までに生じ
る通過損失を極力小さく抑えることができ、より広範囲
のダイナミックレンジにおける高効率電力増幅器が実現
できる。

【００３５】なお、上記の動作においては、増幅用素子
の切替は出力レベルであるとして説明を行ったが、本発
明の増幅手段は、出力レベルのみならず、歪み、利得、
位相、動作級等、変調方式、増幅用素子の電気的特性に
寄与するものであればいずれにおいても切替可能であ
る。

【００３６】なお、上記の実施の形態においては、２つ
の増幅用素子を並列に接続した場合に付いて説明を行っ
たが、本発明は増幅手段を３つ以上並列に接続した場合
も実施することができ、同様の結果が得られる。

【００３７】更に、図１（ｂ）に示すように、第２のス
イッチ１１５に直列に第６の整合回路１１８を接続した
場合、第６の整合回路１１８は、第１の増幅用素子１１
２、第２の増幅用素子１１３いずれかあるいは両方の出
力インピーダンス調整補助回路として動作し、また、同
図（ｃ）、（ｄ）に示すように第１のスイッチ１１４、
第２のスイッチ１１５はダイオード１１９、あるいはＦ
ＥＴスイッチ１２０のいずれか、あるいは両方を用いて
も同様の結果が得られる。

【００３８】また、図（６）に示すように、出力合成部
１１６と出力端子１１７との間に一端を接続し、他端を
接地するようにして設けられた、開閉スイッチ６０１を
有する整合回路６００を備えた構成としてもよい。この
場合、第１のモードで動作する場合は開閉スイッチ６０
１をオフにし、第２のモードで動作する場合は開閉スイ
ッチ６０１をオンにすることにより、各モード時の、第
１の増幅用素子１１２動作時のインピーダンス，または
第１の増幅用素子１１２および第２の増幅用素子１１３
動作時のインピーダンスを簡易に最適化することができ
る。同様の最適化は、第５の整合回路１１１の設定によ
っても可能であるが、負荷切替回路６００を用いた方
が、回路作成時の歩留まりが向上するという効果があ
る。なお、整合回路６００としては、少なくともコンデ
ンサを用いるのが望ましい。

【００３９】（実施の形態２）図２を用いて本発明の実
施の形態２による電力増幅器を説明する．図２は本実施
の形態による電力増幅器の回路ブロック図である．図に
おいて、２０１は入力端子、２０２、２０３、２０４、
２０５はそれぞれ第１、第２、第３、第４のコントロー
ル端子、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２
０６はそれぞれ第１、第２、第３、第４、第５、第６の
整合回路、２１２、２１３はそれぞれ第１、第２の増幅
用素子、２１４、２１５、２１８はそれぞれ第１、第
２、第３のスイッチ、２１６は出力合成部を示してお
り、２１７は出力端子である。

【００４０】以上のような構成を有する本発明の実施の
形態２による電力増幅器の動作を、以下に説明する。

【００４１】第１のモードとして目的とする出力レベル
が小さい場合、第１のコントロール端子２０２および第
２のコントロール端子２０３より電圧を供給すること
で、第１の増幅用素子２１２がオン状態となり、連動し
て入力端子２０１と第１の増幅用素子２１２とが第１の
スイッチ２１４によって接続される。

【００４２】同じく、連動して、第２のスイッチ２１５
がオン状態となり、接地されることで、理想的な短絡状
態を実現する。

【００４３】このとき、出力合成部２１６より第２の増
幅用素子２１３の出力側をみたインピーダンスは開放、
あるいは、第１の増幅用素子２１２の出力インピーダン
ス整合回路の一部として、第２の整合回路２０８と協動
して制御できるものとみなせる。

【００４４】第１の増幅用素子２１２は入力インピーダ
ンスを整合回路２０７で、出力インピーダンスを第２の
整合回路２０８と第５の整合回路２１１、第６の整合回
路２０６で最適化された状態となり、入力端子２０１よ
り入力された信号は第１の増幅用素子２１２を介して増
幅され、出力端子２１７より出力される．また、第３の
モードとして目的とする出力レベルが大きい場合、第２
のコントロール端子２０３および第１のコントロール端
子２０２からの電圧の供給を停止するか、または供給す
る電圧値を変更し、第１の増幅用素子をオフ状態にし、
第２のスイッチ２１５をオフ状態にし、第１の増幅用素
子２１２と第１のスイッチ２１４との接続を解除すると
ともに、第３のコントロール端子２０４および第４のコ
ントロール端子２０５より電圧を供給することで、第２
の増幅用素子２１３がオン状態となり、また、入力端子
２０１と、第２の増幅用素子２１３が第１のスイッチ２
１４によって接続される。

【００４５】同じく、第３のスイッチ２１８がオン状態
となり、接地されることで、理想的な短絡状態を実現す
る。

【００４６】このとき、出力合成部２１６より第１の増
幅用素子２１２の出力側をみたインピーダンスは開放、
あるいは、第２の増幅用素子２１３の出力インピーダン
ス整合回路の一部として、第４の整合回路２１０と協動
して制御できるものとみなせる。

【００４７】第２の増幅用素子２１３は入力インピーダ
ンスを整合回路２０９で、出力インピーダンスを整合回
路２１０と整合回路２１１、整合回路２０６で最適化さ
れた状態となり、入力端子２０１より入力された信号は
第２の増幅用素子２１３を介して増幅され、出力端子２
１７より出力される．本実施の形態によれば、このよう
な構成を取ることにより、目的とするレベルに応じて増
幅用素子切替を行って、出力レベル制御を行う際、接地
されたスイッチを用いて第１、第２の増幅用素子の負荷
最適化を行うことで、増幅用素子出力から出力合成部ま
でに生じる通過損失を極力小さく抑えることができ、更
に増幅用素子の制御電圧と、スイッチ制御電圧を連結す
ることで、制御端子を増加させることなく、より広範囲
のダイナミックレンジにおける高効率電力増幅器が実現
できる。

【００４８】なお、実施の形態１と同様に、増幅用素子
の切替の対象は、出力レベルのみならず、歪み、利得、
位相、動作級等、変調方式、増幅手段の電気的特性に寄
与するものであればいずれにおいても切替可能である。

【００４９】また、上記の実施の形態においては、２つ
の増幅手段を並列に接続した場合に付いて説明を行った
が、本発明は増幅手段を３つ以上並列に接続した場合も
同様の結果が得られ、第１のスイッチ２１４、第２のス
イッチ２１５、第３のスイッチ２１８として、ダイオー
ド、あるいはＦＥＴスイッチのいずれか、あるいは両方
を用いても同様の結果が得られる。

【００５０】また、上記の実施の形態においては、第１
のモードと第３のモードとで動作するものとして説明を
行ったが、実施の形態１の第２のモードで動作するよう
にしてもよい。

【００５１】また、実施の形態１と同様に、出力合成部
２１６と出力端子２１７との間に一端を接続し、他端を
接地するようにして設けられた開閉スイッチを有する負
荷切替回路を備える構成として、各モード時の増幅用素
子のインピーダンスを最適化するようにしてもよい。

【００５２】（実施の形態３）図３を用いて本発明の実
施の形態３による電力増幅器を説明する．図３は本実施
の形態による電力増幅器の回路ブロック図である．図に
おいて、３０１は入力端子、３０２、３０３、３０４、
３０５、３０６、３０７はそれぞれ第１、第２、第３、
第４、第５、第６のコントロール端子、３０８、３０
９、３１０はそれぞれ第１、第２、第３のスイッチ、３
１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６はそれ
ぞれ第１、第２、第３、第４、第５、第６の整合回路、
３１７、３１８は第１、第２の増幅用素子、３１９は出
力合成部、３２０は制御回路、３２１は第４のスイッ
チ、３２２は電力増幅部、３２３は出力端子、３２４、
３２５はそれぞれ第１、第２の制御端子、３２６は演算
増幅器、３２７は直流電圧出力端子、３２８はダイオー
ド、３２９はチョークコイル、３３０はダイオードコン
トロール端子である。

【００５３】以上のような構成を有する本発明の実施の
形態３による電力増幅器の動作を、以下に説明する。

【００５４】第１のモードとして目的とする出力レベル
が小さい場合、第１のコントロール端子３０２と、第２
のコントロール端子３０３より電圧を供給することで、
第１の増幅用素子３１７がオフ状態となり、連動して入
力端子３０１と、第１の増幅用素子３１７が第１のスイ
ッチ３０８によって接続される。

【００５５】次いで、第６のコントロール端子３０７よ
り電圧を供給することで、第２のスイッチ３０９がオン
状態となり、接地されることで、理想的な短絡状態を実
現する。

【００５６】このとき、出力合成部３１９より第２の増
幅用素子３１８の出力側をみたインピーダンスは開放、
あるいは、第１の増幅用素子３１７の出力インピーダン
ス整合回路の一部として、第２の整合回路３１２と協動
して制御できるものとみなせる。

【００５７】第１の増幅用素子３１７は入力インピーダ
ンスを整合回路３１１で、出力インピーダンスを、第２
の整合回路３１２と第３の整合回路３１３、第６の整合
回路３１６で最適化された状態となり、入力端子３０１
より入力された信号は第１の増幅用素子３１７を介して
増幅され、出力端子３２３より出力される。

【００５８】また、第３のモードとして目的とする出力
レベルが大きい場合、第１のコントロール端子２０３お
よび第２のコントロール端子からの電圧の供給を停止す
るか、または供給する電圧値を変更し、第１の増幅用素
子をオフ状態にし、第６のスイッチ３０７の電圧の供給
を停止し、第２のスイッチをオフ状態にし、第１の増幅
用素子２１２と第１のスイッチ２１４との接続を解除す
るとともに、第３のコントロール端子３０５と、第４の
コントロール端子３０６より電圧を供給することで、第
２の増幅用素子３１８がオン状態となり、連動して入力
端子３０１と、第２の増幅用素子３１８が第１のスイッ
チ３０８によって接続される。

【００５９】次いで、第３のコントロール端子３０４よ
り電圧を供給することで、第３のスイッチ３１０がオン
状態となり、接地されることで、理想的な短絡状態を実
現する。

【００６０】このとき、出力合成部３１９より第１の増
幅用素子３１７の出力側をみたインピーダンスは開放、
あるいは、第２の増幅用素子３１８の出力インピーダン
ス整合回路の一部として、第５の整合回路３１５と協動
して制御できるものとみなせる。

【００６１】第２の増幅用素子３１８は入力インピーダ
ンスを整合回路３１４で、出力インピーダンスを第５の
整合回路３１５と第３の整合回路３１３、第６の整合回
路３１６で最適化された状態となり、入力端子３０１よ
り入力された信号は第２の増幅用素子３１８を介して増
幅され、出力端子３２３より出力される．また、第４の
モードとして目的とする出力レベルが第１のモードより
更に小さい場合、第１、第４のコントロール端子３０
２、３１４により、制御回路３２０は第４のスイッチ３
２１をオン状態とする電圧を第４のスイッチに供給し、
第４のスイッチはオン状態となる。

【００６２】このとき、第１の増幅用素子３１７、第２
の増幅用素子３１８はオフ状態である。入力端子３０１
より入力された信号は、第４のスイッチ３２１を介し
て、増幅されないまま出力端子３２３より取り出され
る。

【００６３】本実施の形態によれば、このような構成と
することで、制御端子を増加させることなく、より広範
囲のダイナミックレンジにおける高効率電力増幅器が実
現できる。また、第４のスイッチの一構成例は、同図
（ｂ）に示したようなダイオード３２８を直列接続し、
一端を接地したチョークコイル３２９と並列接続したた
構成となっており、ダイオード３２８のアノード側に設
置された電圧部となるダイオードコントロール端子３３
０を介して制御回路３２０から電圧を供給することで、
同様の結果が得られる。

【００６４】上記の構成と同様、第４のスイッチとして
用いるスイッチング素子は直流電圧によって制御される
ものであれば、いずれも上記構成と同様の結果が得られ
る。

【００６５】また、制御回路３２０の一構成例は、同図
（ｃ）に示したような演算増幅器３２６を用い、直流電
圧出力端子３２７から第４のスイッチ３２１へ直流電圧
を出力する構成となっており、第１の制御端子３２４よ
り常に電圧電圧に等しい電圧を印加しておき、第２の制
御端子３２５は、第１のコントロール端子３０２、ある
いは第４の制御端子３０５に接続することで、上記構成
と同様の結果が得られる。

【００６６】上記構成と同様、制御回路３２０として用
いる素子は演算増幅器３２６に限らず、動作原理が同様
のものであれば、いずれも上記構成と同様の結果が得ら
れる。

【００６７】なお、電力増幅部３２２の構成は、これに
限定するものではなく、実施の形態１、実施の形態２で
示したいずれの構成であっても同様の結果を得る。した
がって、実施の形態２の第３のモードで動作するように
してもよい。また、３段以上の増幅手段を並列に接続し
た構成としてもよい。

【００６８】また、実施の形態１と同様に、出力合成部
３１９と出力端子３２３との間に一端を接続し、他端を
接地するようにして設けられた開閉スイッチを有する負
荷切替回路を備える構成として、各モード時の増幅用素
子のインピーダンスを最適化するようにしてもよい。

【００６９】（実施の形態４）図４を用いて本発明の実
施の形態４による電力増幅器を説明する．図４は本実施
の形態による電力増幅器の回路ブロック図である．図に
おいて、４０１は入力端子、４０２、４０３、４０４、
４０５、４０６はそれぞれ第１、第２、第３、第４、第
５のコントロール端子、４０７、４０８、４０９、４０
９、４１０、４１１はそれぞれ第１、第２、第３、第
４、第５の整合回路、４１２、４１３はそれぞれ第１、
第２の増幅用素子、４１４、４１５はそれぞれ第１、第
２のスイッチ、４１６は出力合成部、４１７は出力端
子、４１８は検波回路、４１９はＤＳＰ、４２０は電圧
供給回路、４２１は分岐回路である。

【００７０】第１のモードとして目的とする出力レベル
が小さい場合、第１のコントロール端子４０２と、第２
のコントロール端子４０３より電圧を供給することで、
第１の増幅用素子４１２がオフ状態となり、連動して入
力端子４０１と、第１の増幅用素子４１２が第１のスイ
ッチ４１４によって接続される。

【００７１】次に、第５のコントロール端子４０６より
電圧を供給することで、第２のスイッチ４１５がオン状
態となり、接地されることで、理想的な短絡状態を実現
する。

【００７２】このとき、出力合成部４１６より第１の増
幅用素子４１２の出力側をみたインピーダンスは開放、
あるいは、第２の増幅用素子４１３の出力インピーダン
ス整合回路の一部として、第４の整合回路４１０と協動
して制御できるものとみなせる。

【００７３】第１の増幅用素子４１２は入力インピーダ
ンスを整合回路４０７で、出力インピーダンスを整合回
路４０８と整合回路４１１で最適化された状態となり、
入力端子４０１より入力された信号は第１の増幅用素子
４１２を介して増幅され、出力端子４１７より出力され
る．このとき一方で、出力電力の一部を分岐回路４２１
を介して分岐し、検波回路４１８により検波し、直流信
号に変換した後、ＤＳＰ４１９に入力する。ＤＳＰ４１
９では入力された信号のレベルに応じて、あらかじめＤ
ＳＰ４１９内に設けてあった入力信号レベルに対する最
適電圧値を基に、直流信号発生器より最適電圧を出力
し、第３のコントロール端子４０４、第４のコントロー
ル端子４０５に印加する。

【００７４】第２の増幅用素子４１３は、第３のコント
ロール端子４０４、第４のコントロール端子４０５に印
加された電圧レベルに応じた出力インピーダンスを有す
る。

【００７５】第１の増幅用素子４１２の出力インピーダ
ンスは、第２の増幅用素子４１３の出力インピーダンス
の影響を受けて、それまでの状態より更に最適な調整が
なされる。

【００７６】このような構成とすることで、第１の増幅
用素子の出力インピーダンス及び入力インピーダンス調
整における精度を高めることができ、広範囲のダイナミ
ックレンジにおける高効率電力増幅器が実現できる。

【００７７】また、第２のモードとして目的とする出力
レベルが大きい場合、第１のモードの状態から、第３の
コントロール端子４０４と、第４のコントロール端子４
０５より電圧を供給することで、第２の増幅用素子４１
３がオン状態となり、連動して入力端子４０１と、第２
の増幅用素子４１３が第１のスイッチ４１４によって接
続される。

【００７８】さらに、第５のコントロール端子４０６よ
り供給していた電圧を第２のスイッチ４１５のオフ電位
とすることで、第２のスイッチ４１５はオフ状態とな
る。このとき、出力側の合成負荷は整合回路４０８、４
１１、４１０によって、第１の増幅用素子４１２と第２
の増幅用素子４１３との並列動作時の最適負荷に調整さ
れる。

【００７９】入力端子４０１より入力された信号は第１
のスイッチ４１４で分岐され、分岐された信号の一方は
第１の増幅用素子４１２で増幅され、他方は第２の増幅
用素子４１３で増幅され、増幅された信号は出力合成部
４１６で合成され、出力端子４１７より出力される。

【００８０】なお、電力増幅部４２２は実施の形態１及
び実施の形態２で示したいずれの構成においても同様の
結果をえる。また、上記の動作においては、増幅用素子
の切替は出力レベルであるとして説明を行ったが、本発
明の増幅手段は、出力レベルのみならず、歪み、利得、
位相、動作級等、変調方式、増幅用素子の電気的特性に
寄与するものであればいずれにおいても切替可能であ
る。

【００８１】なお、上記の実施の形態においては、２つ
の増幅用素子を並列に接続した場合に付いて説明を行っ
たが、本発明は増幅手段を３つ以上並列に接続した場合
も実施することができ、同様の結果が得られる。

【００８２】また、実施の形態１と同様に、出力合成部
４１６と分岐回路４２１との間に一端を接続し、他端を
接地するようにして設けられた開閉スイッチを有する負
荷切替回路を備える構成として、各モード時の増幅用素
子のインピーダンスを最適化するようにしてもよい。

【００８３】また、上記の各実施の形態において、第１
の増幅用素子１１２および第１の整合回路１０７、第１
の増幅用素子２１２および第１の整合回路２０７、第１
の増幅用素子３１７および第１の整合回路３１１、第１
の増幅用素子４１２および第１の整合回路４０７、第２
の増幅用素子１１３および第３の整合回路１０９、第２
の増幅用素子２１３および第３の整合回路２０９、第２
の増幅用素子３１８および第３の整合回路３１４、第２
の増幅用素子４１３および第３の整合回路４０９は本発
明の増幅手段の一例である。また、第１のスイッチ１１
４，２１４，３０８および４０４は本発明の入力選択手
段の一例である。また、第２のスイッチ１１５，２１
５，３０９，４１５および第３のスイッチ２１８，３１
０は、本発明の開閉手段のスイッチ部の一例である。ま
た第３の整合回路３１３，第５の整合回路１１１，２１
１，４１１、第６の整合回路２０６，３１６は、本発明
の開閉手段の第２の整合手段の一例である。また、第２
の整合回路１０８，２０８、３１２、４０８、第４の整
合回路１１０，２１０，４１０および第５の整合回路３
１５は本発明の第１の整合手段の一例である。

【００８４】また、本発明の増幅手段は、整合がとれた
増幅用素子を用いた場合、実施の形態に示す整合回路を
省いた構成として実現してもよい。

【００８５】また、本発明の増幅手段は、特に限定する
ものではなく、トランジスタ、ＦＥＴなど、増幅機能を
有するものであれば何でもよい。

【００８６】また、本発明の増幅手段は、入力選択手段
と出力合成手段との間で、直列に２段以上多段接続され
た構成としていてもよく、さらに入力端子と出力端子と
の間で、直列に２段以上多段接続された構成としていて
もよい。

【００８７】また、上記の各実施の形態において、本発
明の増幅手段の動作および開閉手段の切換は、第１のモ
ードと、第２のモード、第３のモード、もしくは第４の
モードとを択一的に切換るものとして説明を行ったが、
本発明の電力増幅器において、３段以上の増幅手段を並
列に接続した場合は、入力選択手段と前記増幅手段との
接続がなされたときに、該増幅手段の接続された開閉手
段がオフとなり、入力選択手段と前記増幅手段との接続
が解除されたときに、該増幅手段の接続された開閉手段
がオンとなるように動作すれば、実施の形態における電
力増幅器と同様の効果が得られる。

【００８８】また、本発明の電力増幅器を用いることに
より、高効率に動作する通信機器が得られるという効果
がある。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明によれば、スイッチなどの切替素子による通
過損失の増加を生じることなく、同時に制御を増加させ
ることなく、複数のモードを制御して動作することが可
能な電力増幅器が得られる。

【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】従来の電力増幅器の特性を示す図

【図６】本発明の実施の形態１の他の構成を示すブロッ
ク図

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 入力端子 １０２、１０３、１０４、１０５、１０６、２０２、２
０３、２０４、２０５、３０２、３０３、３０４、３０
５、３０６、３０７、４０２、４０３、４０４、４０
５、４０６、５０２、４０３、５０４、５０５、５０
６、５０７ コントロール端子 １０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１８、２
０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、３１
１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、４０
７、４０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０
９、５１０、５１１整合回路 １１２、１１３、２１２、２１３、３１７、３１８、４
１２、４１３、５１５、５１６ 増幅用素子 １１４、１１５、２１４、２１５、２１８、３０８、３
０９、３１０、３２１、４１４、４１５、５１２、５１
３、５１４ スイッチ １１６、２１６、３１９、４１６、５１７ 出力合成部 １１７、２１７、３２３、４１７、５１８ 出力端子 １１９、３２８ ダイオード １２０ ＦＥＴスイッチ ３２０ 制御回路 ３２２、４２２ 電力増幅部 ３２４、３２５ 制御端子 ３２６ 演算増幅器 ３２９ チョークコイル ３３０ ダイオードコントロール端子 ４１８ 検波回路 ４１９ ＤＳＰ ４２０ 直流信号発生器 ４２１ 分岐回路 ６００ 整合回路 ６０１ 開閉スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J012 BA04 5J069 AA04 AA21 AA41 AA53 CA25 CA36 CA73 CA75 CA92 FA11 FA18 HA09 HA19 HA40 KA29 KA68 KC06 KC07 SA14 TA01 5J091 AA04 AA21 AA41 AA53 CA25 CA36 CA73 CA75 CA92 FA11 FA18 HA09 HA19 HA40 KA29 KA68 SA14 TA01 5J092 AA04 AA21 AA41 AA53 CA25 CA36 CA73 CA75 CA92 FA11 FA18 HA09 HA19 HA40 KA29 KA68 SA14 TA01 VL02 VL08 5K060 CC11 HH06 HH39 JJ23 KK03 LL01 LL07

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力端子と、 前記入力端子に入力を接続された、その全部または一部
   を選択的に接続可能な複数の出力を有する入力選択手段
   と、 前記入力選択手段のそれぞれの出力に接続された複数の
   増幅手段と、 複数の前記増幅手段の出力を合成する出力合成部と、 複数の前記増幅手段の全部または一部の出力側と前記出
   力合成部との間に設けられた開閉手段と、 少なくとも複数の前記増幅手段の残りの一部の出力側に
   設けられた第１の整合手段とを備え、 複数の前記増幅手段の全部または一部の出力側は、前記
   開閉手段を介して前記出力合成部と接続されており、 複数の前記増幅手段の残りの一部の出力側は、前記開閉
   手段を介さず、前記第１の整合手段を介して前記出力合
   成部と接続されており、 前記開閉手段は、前記増幅手段の出力側と前記出力合成
   部との間に一方の端子が接続され、他方の端子が接地さ
   れたスイッチ部と、前記スイッチ部の前記一方の端子側
   と、前記出力合成部との間に設けられた第２の整合手段
   とを有し、 前記入力選択手段と接続された所定の前記増幅手段に接
   続された前記開閉手段はオフ状態となり、 前記入力選択手段と接続されていない残りの前記増幅手
   段に接続された前記開閉手段はオン状態となることを特
   徴とする電力増幅器。
2. 【請求項２】 前記第１の整合手段は、前記複数の前記
   増幅手段の全部または一部の出力側と前記開閉手段との
   間にも設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   の電力増幅器。
3. 【請求項３】 前記入力選択手段は、２種類の出力を有
   し、 複数の前記増幅手段は、前記入力選択手段の一方の種類
   の出力側に接続された第１の増幅手段と、前記入力選択
   手段の他方の種類の出力側に接続された第２の増幅手段
   とを有し、 前記開閉手段は、前記第２の増幅手段の出力側と前記出
   力合成部との間に設けられており、 前記入力選択手段を介して、前記入力端子と前記第１の
   増幅手段とが接続され、前記第１の増幅手段がオンとな
   るとともに、前記開閉手段がオンされることにより、前
   記入力端子から入力された信号を、前記第１の増幅手段
   により増幅して前記出力端子から出力する第１のモード
   と、 前記入力選択手段を介して、前記入力端子と、前記第１
   の増幅手段および第２の増幅手段とが接続され、前記第
   １および第２の増幅手段がオンとなることにより、前記
   入力端子から入力された信号を、前記第１の増幅手段お
   よび前記第２の増幅手段によって増幅された信号を前記
   出力合成部で合成し、前記出力端子より出力する第２の
   モードと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。
4. 【請求項４】 前記開閉手段は、前記第１の増幅手段の
   出力側と前記出力合成部との間にも設けられており、 前記入力選択手段を介して、前記入力端子と前記第２の
   増幅手段とが接続され、前記第２の増幅手段がオンとな
   るとともに、前記開閉手段がオンされることにより、前
   記入力端子から入力された信号を、前記第２の増幅手段
   により増幅して前記出力端子から出力する第３のモード
   をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の電力
   増幅器。
5. 【請求項５】 前記入力選択手段と前記増幅手段との接
   続／非接続を制御するための入力と、前記開閉手段のオ
   フ／オンを制御するための入力が同一であることを特徴
   とする請求項１に記載の電力増幅器。
6. 【請求項６】 前記開閉手段に直列に接続された第３の
   整合手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記
   載の電力増幅器。
7. 【請求項７】 前記出力選択手段および／または前記開
   閉手段の全部または一部はダイオードを有していること
   を特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
8. 【請求項８】 前記出力選択手段および／または前記開
   閉手段の全部または一部はＦＥＴスイッチを有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
9. 【請求項９】 複数の前記増幅手段と並列に、前記入力
   端子と前記出力端子とを接続するスイッチと、 前記スイッチおよび前記出力選択手段の制御を行う制御
   回路とをさらに備え、 前記制御回路の制御により、前記入力端子と前記スイッ
   チとを接続し、前記入力端子から入力された信号を前記
   出力端子から出力する第４のモードをさらに有すること
   を特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
10. 【請求項１０】 複数の前記増幅手段の全部または一部
    の出力電力レベルを検知する検知手段をさらに備え、 前記検知手段が検知した出力レベルに応じて、複数の前
    記増幅手段の残りの一部を制御することを特徴とする請
    求項１に記載の電力増幅器。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載の電力増幅器が２段以
    上直列または並列に接続されていることを特徴とする電
    力増幅器。
12. 【請求項１２】 請求項１に記載の電力増幅器を同一半
    導体基板上に構成していることを特徴とする電力増幅
    器。
13. 【請求項１３】 前記増幅手段は、出力レベル、変調方
    式、周波数のいずれか、あるいはこれらによる組み合わ
    せのいずれかを切替えることを特徴とする請求項１に記
    載の電力増幅器。
14. 【請求項１４】 前記増幅手段は、利得、消費電流、周
    波数のいずれか、あるいはこれらによる組み合わせのい
    ずれかを切替えることを特徴とする請求項１に記載の電
    力増幅器。
15. 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれかに記載の
    電力増幅器を備えたことを特徴とする通信機器。