JP2003318672A - 電力増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数段で電力増幅器を接続することで高効率
性かつ線形性を実現する電力増幅装置において、この複
数段接続を簡素な構成とする。 【解決手段】 パワー調整回路１２から入力された電力
を増幅して出力する小電力増幅部１３と、小電力増幅部
１３の出力を増幅して出力する中電力増幅部１５と、中
電力増幅部１５の出力を増幅して出力する大電力増幅部
１７とを備えた電力増幅装置において、制御回路２５が
小電力増幅部１３に入力された電力のレベルに基づい
て、中経路切替スイッチ１４、大経路切替スイッチ１
６、出力経路切替スイッチ１８、中電源スイッチ２３、
および大電源スイッチ２４を切り替えることによって、
これらの電力増幅器のうちから、入力された電力を増幅
して出力端子２０に出力するために使用するものを選択
し、かつ選択されたもののみに電力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高効率かつ線形増
幅性を有する電力増幅装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、線形増幅性および低消費電力を実
現するための電力増幅器は、主に最大出力で効率が最大
となるように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
力増幅器は、Ａ級動作に近い動作条件で設計されている
ため、出力電力が小さい場合にも大きなアイドリング電
流があるので、消費電力が下がらないという問題があ
る。このような従来の電力増幅器の典型的な動作特性を
表すグラフを図５に示す。この図中、横軸が当該電力増
幅器に入力される電力のレベルである。実線、破線、お
よび点線は、各入力電力レベルに対応する当該電力増幅
器の出力電力レベル、消費電流、および効率をプロット
したものである。この図のように、大電力範囲で最大効
率を実現し、かつ小電力範囲から大電力範囲まで線形性
を実現しようとすると、小電力範囲での効率、すなわち
消費電力に対する出力電力レベル、が下がってしまう。

【０００４】このような問題を解決する技術として、小
電力出力の場合には電源やバイアス条件を変更し、小電
力出力時の消費電流を下げる電力増幅器がある。しか
し、このような電力増幅器では、制御が複雑となり、線
形性が劣化する可能性がある。

【０００５】上記の様な複雑な制御を行うことなく、か
つ高効率で線形性を確保できるものとしては、特開平１
１−５５０５１号公報に記載の技術がある。

【０００６】この特開平１１−５５０５１号公報に記載
の技術は、電力増幅装置を直列の配置で複数段接続し、
それらの使用、不使用を所望とする電力に応じて選択
し、使用しない電力増幅器への電力供給を行わないこと
で、線形性および高効率性を実現している。

【０００７】しかし、この技術は複数段の電力増幅器の
使用、不使用の組み合わせを任意に構成することを許す
融通性があるので、その任意の組み合わせを実現するた
めに構成する回路が複雑なものとなり、全体として消費
電力の低減に繋がらない可能性がある。

【０００８】本発明は上記点に鑑みて、複数段で電力増
幅器を接続することで高効率性かつ線形性を実現する電
力増幅装置において、この複数段接続を簡素な構成とす
ることを第１の目的とする。

【０００９】また、このように複数段で電力増幅器を接
続するような増幅装置においては、使用する電力増幅器
の組み合わせを切り替えるときの所定の入力電力レベル
を決めておく必要がある。しかしこのようなあらかじめ
決められたレベルとして、電力増幅器の代表的、典型的
な作動に基づく値を使用するのみでは、電力増幅器の作
動のための電源電圧のばらつきや、周囲の温度の変動に
よる電力増幅器の作動特性の変化に追従することができ
ない。この場合、例えば１ｄＢ等の細かなステップで入
力電力レベルが変化する時などには、実際は切り替える
必要がないにもかかわらず電力増幅器の接続の組み合わ
せを切り替えてしまい、出力電力レベル変動が大きくな
ってしまう恐れがある。

【００１０】本発明は上記点に鑑みて、複数段で電力増
幅器を接続することで高効率性かつ線形性を実現する電
力増幅装置において、電力増幅器の接続の組み合わせの
切り替え時に生じる出力電力レベル変動を抑制すること
を第２の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、入力された電力を増幅して
出力する第１の電力増幅器と、第１の電力増幅器より高
い最大線形出力を有し、第１の電力増幅器の出力を増幅
して出力する第２の電力増幅器と、第２の電力増幅器よ
り高い最大線形出力を有し、第２の電力増幅器の出力を
増幅して出力する第３の電力増幅器と、第１の電力増幅
器に入力された電力のレベルを検知し、検知した入力電
力レベルに基づいて、第１の電力増幅器と第２の電力増
幅器と第３の電力増幅器のうちから、入力された電力を
増幅して外部に出力するために使用するものを選択し、
かつ選択されたもののみに電力を供給する選択手段と、
を備えた電力増幅装置である。

【００１２】これによって、選択手段は、第１の電力増
幅手段に入力された電力のレベルに基づいて複数段とな
っている第１、第２、および第３の電力増幅器の中から
使用するものを選択するので、検知した入力電力レベル
に基づいて、前段よりも後段にある方が最大線形出力の
高いこれら電力増幅器のうち使用する電力増幅器にのみ
電力を供給して使用することができ、電力増幅装置は高
効率性かつ線形性を実現することができる。また、選択
手段が第１、第２、および第３の電力増幅器のうちいず
れかを選択して、第１の電力増幅手段に入力された電力
を外部に出力するには、第１の電力増幅器に入力された
電力は、第１の電力増幅器によって増幅されて出力され
るか、第１および第２の電力増幅器によって増幅されて
出力されるか、あるいは第１、第２、および第３の電力
増幅器によって増幅されて出力されるかとなるので、複
数段接続が簡素な構成となる。

【００１３】また請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の電力増幅装置において、選択手段は、第１の電力
増幅器の出力を、この出力を外部へ出力するための経路
と第２の電力増幅器へ出力するための経路とのいずれか
１つに切り替え、第２の電力増幅器の出力を、この出力
を外部へ出力するための経路と第３の電力増幅器へ出力
するための経路とのいずれか１つに切り替えることによ
って、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器と第３の電
力増幅器のうちから、入力された電力を増幅して外部に
出力するために使用するものを選択することを特徴とし
ている。

【００１４】また請求項３に記載の発明は、請求項１ま
たは２に記載の電力増幅装置において、選択手段はさら
に、選択を変更するときの入力電力レベルを決定するた
めにあらかじめ記録されたデータを取得し、また外部に
出力するために増幅された出力電力のレベルと第１の電
力増幅器への入力電力のレベルを検知し、これら検知し
たものに基づいて当該電力増幅装置の利得の瞬時値を取
得するデータ利得取得手段とを有し、これらデータ利得
取得手段が取得したものに基づいて選択を行うことを特
徴としている。

【００１５】これによって、電力増幅装置の利得の瞬時
値を取得し、これとあらかじめ記録されたデータに基づ
いて電力増幅器の選択を行うので、選択の際にその時点
での電力増幅装置の作動特性が反映される。したがっ
て、複数段で電力増幅器を接続することで高効率性かつ
線形性を実現する電力増幅装置において、電力増幅器の
接続の組み合わせの切り替え時に生じる出力電力レベル
変動を抑制することができる。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、入力され
た電力を増幅して出力する第１の電力増幅器と、第１の
電力増幅器より高い最大線形出力を有し、第１の電力増
幅器の出力を増幅して出力する第２の電力増幅器と、第
１の電力増幅器に入力された電力のレベルを検知し、検
知した入力電力レベルに基づいて、第１の電力増幅器と
第２の電力増幅器のうちから、入力された電力を増幅し
て外部に出力するために使用するものを選択し、かつ選
択されたもののみに電力を供給する選択手段と、を備え
た電力増幅装置である。

【００１７】これによって、選択手段は、第１の電力増
幅手段に入力された電力のレベルに基づいて複数段とな
っている第１および第２の電力増幅器の中から使用する
ものを選択するので、検知した入力電力レベルに基づい
て、前段よりも後段にある方が最大線形出力の高いこれ
ら電力増幅器のうち使用する電力増幅器にのみ電力を供
給して使用することができ、電力増幅装置は高効率性か
つ線形性を実現することができる。また、選択手段が第
１および第２の電力増幅器のうちいずれかを選択して、
第１の電力増幅手段に入力された電力を外部に出力する
には、第１の電力増幅器に入力された電力は、第１の電
力増幅器によって増幅されて出力されるか、あるいは第
１および第２の電力増幅器によって増幅されて出力され
るかとなるので、複数段接続が簡素な構成となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の一実施形態に係
る電力増幅装置１の構成をブロック図として示す。この
電力増幅装置１は、入力端子１１、パワー調整回路１
２、小電力増幅部１３、中経路切替スイッチ１４、中電
力増幅部１５、大経路切替スイッチ１６、大電力増幅部
１７、出力経路切替スイッチ１８、カップラー１９、出
力端子１２、電力検波器２１、電源２２、中電源スイッ
チ２３、大電源スイッチ２４、制御回路２５、メモリ２
６から構成される。

【００１９】パワー調整回路１２は、入力端子１１から
電力を受信し、制御回路２５からの入力電力レベル設定
信号を受信し、この信号に基づいて受信した電力のレベ
ルを調整して小電力増幅部１３に入力する回路である。
このパワー調整回路１２としてはＡＧＣ回路が用いられ
る。あるいはこのパワー調整回路１２はＡＧＣ機能付き
直交変調器回路が用いられてもよい。

【００２０】小電力増幅部１３は、整合回路である小入
力整合回路３１、増幅回路である小アンプ３２、および
整合回路である小出力整合回路３３を、この順に直列に
接続することにより構成される。この小電力増幅部１３
は、パワー調整回路１２から入力された電力を増幅して
中経路切替スイッチ１４に出力するようになっている。
また、この小電力増幅部１３の利得は約１０ｄＢであ
り、最大線形出力は１０ｄＢｍである。

【００２１】中経路切替スイッチ１４は、制御回路２５
からの設定信号に基づいて、小電力増幅部１３の出力先
が中電力増幅部１５と出力経路切替スイッチ１８のいず
れか一方になるよう切り替わる装置である。

【００２２】中電力増幅部１５は、整合回路である中入
力整合回路５１、増幅回路である中アンプ５２、および
整合回路である中出力整合回路５３を、この順に直列に
接続することにより構成される。この中電力増幅部１５
は、中経路切替スイッチ１４を介して小電力増幅部１３
から入力された電力を増幅して大経路切替スイッチ１６
に出力するようになっている。また、この中電力増幅部
１５の利得は約１０ｄＢであり、最大線形出力は２０ｄ
Ｂｍである。

【００２３】大経路切替スイッチ１６は、制御回路２５
からの設定信号に基づいて、中電力増幅部１５の出力先
が大電力増幅部１７と出力経路切替スイッチ１８のいず
れか一方になるよう切り替わる装置である。

【００２４】大電力増幅部１７は、整合回路である大入
力整合回路７１、増幅回路である大アンプ７２、および
整合回路である大出力整合回路７３を、この順に直列に
接続することにより構成される。この大電力増幅部１７
は、大経路切替スイッチ１６を介して中電力増幅部１５
から入力された電力を増幅して出力経路切替スイッチ１
８に出力するようになっている。また、この大電力増幅
部１７の利得は約１０ｄＢであり、最大線形出力は３０
ｄＢｍである。

【００２５】出力経路切替スイッチ１８は、制御回路２
５からの設定信号に基づき、中経路切替スイッチ１４、
大経路切替スイッチ１６、および大電力増幅部１７から
の出力のうちいずれか１つがカップラー１９に入力され
るよう切り替わる装置である。

【００２６】カップラー１９は、出力経路切替スイッチ
１８の出力を分波して、出力端子２０と電力検波器２１
に出力する回路である。なお、出力端子２０は外部の装
置に接続される。

【００２７】電力検波器２１は、カップラー１９の出力
の電力レベルを検知し、その電力レベルを示す信号を制
御回路２５のＡ／Ｄ変換端子へ出力する回路である。

【００２８】中電源スイッチ２３は、制御回路２５から
の設定信号に基づきオン状態とオフ状態とが切り替わ
り、それに伴って電源２２からの電力を中アンプ５２お
よび大電源スイッチ２４に出力するか否かが切り替わる
装置である。

【００２９】大電源スイッチ２４は、制御回路２５から
の設定信号に基づきオン状態とオフ状態とが切り替わ
り、それに伴って中電源スイッチ２３からの電力を大ア
ンプ７２に出力するか否かが切り替わる装置である。

【００３０】制御回路２５は、出力端子２０から出力さ
れるべき所望の出力電力レベルを外部から信号線（図示
せず）により受信し、この所望の出力電力レベルから、
後述する所定の制御によってパワー調整回路１２から小
電力増幅部１３へ入力される電力のレベルを決定し、こ
の決定した入力電力レベルに従ってパワー調整回路１２
に対して入力電力レベル設定信号を出力するようになっ
ている。また制御回路２５は、Ａ／Ｄ変換端子（図示せ
ず）を有し、このＡ／Ｄ変換端子から電力検波器２１の
出力を受信するようになっている。そして制御回路２５
は受信したこの信号に基づき、現在出力端子２０に出力
されている電力レベルを検知し、この電力レベルと所望
の出力電力レベルとのずれに基づいてパワー調整回路１
２の入力レベルを微調整するという、フィードバック制
御を行うようになっている。

【００３１】また制御回路２５は、この決定した入力レ
ベルに基づいて中経路切替スイッチ１４、大経路切替ス
イッチ１６、出力経路切替スイッチ１８、中電源スイッ
チ２３、および大電源スイッチ２４に制御信号を出力す
ることで、これらのスイッチの切り替わりを制御するよ
うになっている。また制御回路２５は、処理の必要に応
じて、記憶素子から成り各種処理のための情報を記録し
ているメモリ２６に情報を記録し、またメモリ２６に記
録されている情報を読み出して利用するようになってい
る。

【００３２】このような構成の電力増幅装置１において
は、上記の説明から明らかな様に、小電力増幅部１３、
中電力増幅部１５、大電力増幅部１７といった各々の電
力増幅部は、前段の電力増幅部の最大線形出力を後段の
それが必ず越えるように配置されている。

【００３３】また、中経路切替スイッチ１４が、小電力
増幅部１３の出力先が出力経路切替スイッチ１８になる
よう切り替わっており、出力経路切替スイッチ１８が、
中経路切替スイッチ１４の出力がカップラー１９に入力
されるように切り替わっており、かつ中電源スイッチ２
３がオフ状態である場合、電力供給を受けるアンプは小
アンプ３２のみとなり、小電力増幅部１３のみによる増
幅の結果が出力端子２０に出力されるようになる。この
とき、出力端子２０への出力電力レベルが１０ｄＢｍま
での小電力範囲においては、増幅の線形性が保たれる。
以降、各スイッチがこのようになっている状態を状態Ａ
と記す。

【００３４】また、中経路切替スイッチ１４が、小電力
増幅部１３の出力先が中電力増幅部１５になるよう切り
替わっており、大経路切替スイッチ１６が、中電力増幅
部１５の出力先が出力経路切替スイッチ１８になるよう
切り替わっており、出力経路切替スイッチ１８が、大経
路切替スイッチ１６の出力がカップラー１９に入力され
るように切り替わっており、中電源スイッチ２３がオン
状態であり、大電源スイッチ２４がオフ状態である場
合、電力供給を受けるアンプは小アンプ３２と中アンプ
５２のみとなり、小電力増幅部１３と中電力増幅部１５
のみによる増幅の結果が出力端子２０に出力されるよう
になる。このとき、出力端子２０への出力電力レベルが
２０ｄＢｍまでの電力範囲においては、増幅の線形性が
保たれる。以降、各スイッチがこのようになっている状
態を状態Ｂと記す。

【００３５】また、中経路切替スイッチ１４が、小電力
増幅部１３の出力先が中電力増幅部１５になるよう切り
替わっており、大経路切替スイッチ１６が、中電力増幅
部１５の出力先が大電力増幅部１７になるよう切り替わ
っており、出力経路切替スイッチ１８が、大電力増幅部
１７の出力がカップラー１９に入力されるように切り替
わっており、中電源スイッチ２３がオン状態であり、大
電源スイッチ２４がオン状態である場合、電力供給を受
けるアンプは小アンプ３２、中アンプ５２、および大ア
ンプ７２となり、小電力増幅部１３、中電力増幅部１
５、および大電力増幅部１７による増幅の結果が出力端
子２０に出力されるようになる。このとき、出力端子２
０への出力電力レベルが３０ｄＢｍまでの電力範囲にお
いては、増幅の線形性が保たれる。以降、各スイッチが
このようになっている状態を状態Ｃと記す。

【００３６】本実施形態においては、出力電力レベルが
およそ１０ｄＢｍまでの小電力範囲においては状態Ａと
なるよう制御回路２５がスイッチを切り替え、出力電力
レベルがおよそ１０〜２０ｄＢｍの中電力範囲において
は状態Ｂとなるよう制御回路２５がスイッチを切り替
え、出力電力レベルが２０〜３０ｄＢｍまでの大電力範
囲においては状態Ｃとなるよう制御回路２５がスイッチ
を切り替えるようになっている。

【００３７】図２は、このような切り替えを行う電力増
幅装置１の全体としての作動特性を示すグラフである。
この図中、横軸が小電力増幅部１３への入力電力レベル
である。実線、破線、および点線は、各入力電力レベル
に対応する出力電力レベル、消費電流、および効率をプ
ロットしたものである。状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃを使い
分けることにより、０〜３０ｄＢｍまでの電力範囲にお
いて出力の線形性が保たれる。そして、小電力範囲にお
いては中電力増幅部１５、大電力増幅部１７を使用せ
ず、中電力範囲においては大電力増幅部１７を使用しな
いことによって、この電力範囲においても高効率な作動
が保たれる。

【００３８】このような電力増幅装置１において、制御
回路２５が、外部から受信した出力端子２０から出力さ
れるべき所望の出力電力レベルに基づいて、パワー調整
回路１２に出力させる電力のレベルを決定する作動につ
いて説明する。

【００３９】メモリ２６は、この処理等のためのデータ
として、電力増幅装置１の出荷時における小電力増幅部
１３、中電力増幅部１５、大電力増幅部１７、およびそ
れらの組み合わせの作動特性の情報を有している。具体
的には、典型的な環境下で小電力増幅部１３、中電力増
幅部１５、および大電力増幅部１７をそれぞれ単独で使
用した場合の入力電力レベルと出力電力レベルとの対
応、状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃを切り替えて使用するとき
の切り替え時の入力電力レベル、およびこの切り替えに
よる使用をするときの総合的な入力電力レベルと出力電
力レベルとの対応を有している。これらは、制御回路２
５が状態Ａ、Ｂ、およびＣを切り替えるときの小電力増
幅部１３への入力電力レベルを決定するためにあらかじ
めメモリ２６に記録されたデータである。以下、切り替
えによる使用をするときの総合的な入力電力レベルと出
力電力レベルとの対応を初期対応データと記し、切り替
えて使用するときの切り替え時の入力電力レベルを初期
切替点データと記す。

【００４０】図３および図４は、電力増幅装置１が出力
端子２０からある所望の出力電力レベルを出力している
時に、制御回路２５が別の新たな所望の出力電力レベル
を受信したときに行う処理を示すフローチャートであ
る。この処理において制御回路２５は、所望の出力電力
レベルを実現するために、フィードバック処理によって
パワー調整回路１２からの入力電力レベルを調整する。
また、電力増幅装置１の作動特性のばらつきに起因する
スイッチの状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃの切り替え時の出力
レベルの大きな変動を抑えるために、現在の入力電力レ
ベルと出力電力レベルとを検知し、これによって設定す
る入力電力レベルを補正する。

【００４１】以下このフローチャートに基づいて、制御
回路２５が上記したメモリ２６中のデータを利用してパ
ワー調整回路１２、中経路切替スイッチ１４、大経路切
替スイッチ１６、出力経路切替スイッチ１８、中電源ス
イッチ２３、および大電源スイッチ２４を制御する作動
について説明する。

【００４２】まず制御回路２５が新たな所望の出力電力
レベルを受信する（ステップ２０５）。すると制御回路
２５は、メモリ２６から初期対応データを読み出し、こ
の出力電力レベルに対応する入力電力レベルを見つけ、
それをパワー調整回路１２に設定する新たな入力電力レ
ベルの推定値とする（ステップ２０６）。

【００４３】次に制御回路２５はメモリ２６から初期切
替点データを読み出し、ステップ２０６の処理で得た推
定値と現在の入力レベル設定値との間に初期切替点デー
タの値があるか否かを判定する。すなわち、所望の出力
電力レベルを得るためにスイッチの状態の切替のための
処理が必要か否かを判定する（ステップ２０７）。

【００４４】必要がないと判定すれば、制御回路２５は
ステップ２０６で得た推定値に基づいてパワー調整回路
１２に入力電力レベル設定信号を送信し（ステップ２０
８）、その後上記したフィードバック制御によって設定
値を調整する（ステップ２０９）。

【００４５】また、ステップ２０７で切り替えのための
処理の必要があると判定すれば、処理はステップ２１０
に移る。ステップ２１０では、制御回路２５は推定値が
現在の入力電力レベルの設定値より高いか否か、すなわ
ち入力電力の設定値を上げようとしているか下げようと
しているかを判定する。

【００４６】設定値を上げようとしていると判定すると
処理はステップ２２０に移り、制御回路２５は現在の入
力電力レベルの設定値を参照し、それと現在の出力電力
レベルとを比較して、電力増幅装置１の利得の瞬時値を
取得する。そして、この利得の瞬時値と、メモリ２６か
ら取得した、スイッチの状態を切り替えた場合に使用さ
れることになる増幅器の単独時の特性とから、所望の出
力レベルを実現するためにパワー調整回路１２から入力
しなければならない入力電力レベルを算出する。ここ
で、スイッチの状態を切り替えた場合に使用されること
になる増幅器とは、状態Ａにおいては中電力増幅部１５
および大電力増幅部１７、状態Ｂにおいては大電力増幅
部１７のことである。このように推定された値は、あら
かじめ記録されたデータによる値を瞬時値によって補正
した補正値であると言える。

【００４７】次に制御回路２５は、この補正値と推定値
との比較を行う。そしてこの両者のｄＢ単位による差の
絶対値が既定値、例えば２ｄＢ、より小さいか否かを判
定する（ステップ２４０）。

【００４８】この差の絶対値が小さくない、すなわち大
きいと判定すると、現在の電力増幅装置１の作動は典型
的な作動状態から大きく乖離しているとして、制御回路
２５は瞬時値に基づいて算出した補正値を実際の設定値
として採用し、それに基づいてパワー調整回路１２に入
力電力レベル設定信号を送信し、さらに各スイッチを制
御してスイッチの状態を切り替える（ステップ２７
０）。そしてその後上記したフィードバック制御を行う
（ステップ２８０）。

【００４９】この差の絶対値が小さいと判定すると、現
在の電力増幅装置１の作動は典型的な作動状態に近いと
して、制御回路２５は推定値を実際の設定値として採用
し、それに基づいてパワー調整回路１２に入力電力レベ
ル設定信号を送信し、さらに各スイッチを制御してスイ
ッチの状態を切り替える（ステップ２５０）。そしてそ
の後上記したフィードバック制御を行う（ステップ２６
０）。

【００５０】また、ステップ２１０で設定値を下げよう
としていると判定すると、処理はステップ３２０に移
る。このステップ３２０において、制御回路２５はステ
ップ２２０の処理で行ったように電力増幅装置１の利得
の瞬時値を取得する。そして、この利得の瞬時値と、メ
モリ２６から取得した初期対応データとから、所望の出
力レベルを実現するためにパワー調整回路１２から入力
しなければならない入力電力レベルを算出する。このよ
うに推定された値は、あらかじめ記録されたデータによ
る値を瞬時値によって補正した補正値であると言える。

【００５１】そして次に制御回路２５は、この補正値と
推定値との比較を行う。そしてこの両者のｄＢ単位によ
る差の絶対値が既定値、例えば２ｄＢ、より小さいか否
かを判定する（ステップ３４０）。

【００５２】この差の絶対値が小さいと判定すると、現
在の電力増幅装置１の作動は典型的な作動状態に近いと
して、制御回路２５は推定値を実際の設定値として採用
し、それに基づいてパワー調整回路１２に入力電力レベ
ル設定信号を送信し、さらに各スイッチを制御してスイ
ッチの状態を切り替える（ステップ３５０）。そしてそ
の後上記したフィードバック制御を行う（ステップ３６
０）。

【００５３】この差の絶対値が小さくない、すなわち大
きいと判定すると、現在の電力増幅装置１の作動は典型
的な作動状態から大きく乖離しているとして、制御回路
２５は瞬時値に基づいて算出した補正値を実際の設定値
として採用し、それに基づいて処理を続ける。

【００５４】ただし、入力電力レベルを下げる場合は、
不要な増幅器を使用しないように各スイッチを切り替え
なくとも、出力の線形性は保たれる。そこで、補正値が
現在の入力電力レベルの設定値に近い、例えば１ｄＢ以
内、という場合、すなわち細かい出力電力レベル変化を
行う場合、スイッチの状態の切り替えによる出力電圧の
変動を抑えるために切り替えを行わない。

【００５５】そのためステップ３４０に続くステップ３
７０の処理において、制御回路２５は補正値が現在の入
力電力レベルの設定値に近いか否かを判定する。

【００５６】近いと判定すれば、処理はステップ３７５
に移り、この補正値は初期切替点データの値より３ｄＢ
以上低いか否かを判定する。この判定処理は、出力電力
レベルの変化を小刻みに継続していっても、ある程度、
例えば３ｄＢ、以上初期切替点データの値より下回れば
スイッチの状態の切り替えを行うためのものである。

【００５７】この判定処理において３ｄＢ以上低くない
と判定すれば、制御回路２５はスイッチの状態を切り替
えることなく、補正値に基づいて入力電力レベル設定信
号をパワー調整回路１２に送信する（ステップ３７
７）。そしてその後上記したフィードバック制御を行う
（ステップ３８０）。また３ｄＢ以上低いと判定すれ
ば、処理はステップ３８５に移る。

【００５８】また、ステップ３７０において、補正値が
現在の入力電力レベルの設定値に近くないと判定した場
合も、処理はステップ３８５に移る。

【００５９】このステップ３８５においては、制御回路
２５は推定値に基づいてパワー調整回路１２に入力電力
レベル設定信号を送信し、さらに各スイッチを制御して
スイッチの状態を切り替える。そしてステップ３９０で
は上記したフィードバック制御を行う。

【００６０】これによって、制御回路２５は、小電力増
幅部１３に入力された電力のレベルに基づいて複数段と
なっている小電力増幅部１３、中電力増幅部１５、大電
力増幅部１７の中から使用する電力増幅器を選択するの
で、パワー調整回路１２に設定した入力電力レベルに基
づいて、前段よりも後段にある方が最大線形出力の高い
これら電力増幅器のうち使用する電力増幅器にのみ電力
を供給して使用することができるので、電力増幅装置は
高効率性かつ線形性を実現することができる。また、制
御回路２５が小電力増幅部１３、中電力増幅部１５、大
電力増幅部１７のうちいずれかを選択して、パワー調整
回路１２から入力された電力を出力端子２０に出力する
には、パワー調整回路１２からの入力電力は、小電力増
幅部１３によって増幅されて出力されるか、小電力増幅
部１３および中電力増幅部１５によって増幅されて出力
されるか、あるいは小電力増幅部１３、中電力増幅部１
５、および大電力増幅部１７によって増幅されて出力さ
れるかとなるので、複数段接続が簡素な構成となる。

【００６１】また、電力増幅装置１の利得の瞬時値を取
得し、これとあらかじめ記録されたデータに基づいて電
力増幅器の選択を行うので、選択の際にその時点での電
力増幅装置１の作動特性が反映される。したがって、こ
の電力増幅装置１において、電力増幅器の接続の組み合
わせの切り替え時に生じる出力電力レベル変動を抑制す
ることができる。

【００６２】なお、上記した実施形態においては、小電
力増幅部１３が、入力された電力を増幅して出力する第
１の電力増幅器を構成する。

【００６３】また、中電力増幅部１５が、第１の電力増
幅器より高い最大線形出力を有し、第１の電力増幅器の
出力を増幅して出力する第２の電力増幅器を構成する。

【００６４】また、大電力増幅部１７が、第２の電力増
幅器より高い最大線形出力を有し、第２の電力増幅器の
出力を増幅して出力する第３の電力増幅器を構成する。

【００６５】また、図３および図４に示した制御回路２
５の各種スイッチ切り替えのための処理が、第１の電力
増幅器に入力された電力のレベルを検知し、検知した入
力電力レベルに基づいて、第１の電力増幅器と第２の電
力増幅器と第３の電力増幅器のうちから、入力された電
力を増幅して外部に出力するために使用するものを選択
し、かつ選択されたもののみに電力を供給する選択手段
を構成する。

【００６６】また、制御回路２５のステップ２０６、２
２０、および３２０における取り込み処理が、選択を変
更するときの入力電力レベルを決定するためにあらかじ
め記録されたデータを取得し、また外部に出力するため
に増幅された出力電力のレベルと第１の電力増幅器への
入力電力のレベルを検知し、これら検知したものに基づ
いて当該電力増幅装置の利得の瞬時値を取得するデータ
利得取得手段を構成する。

【００６７】また、図３のフローチャートに示した制御
回路２５の処理において、ステップ２４０の判定処理に
よってステップ２２０で得た補正値とステップ２３０で
得た初期値のいずれを使用するかを判定しているが、こ
のような判定処理は必須ではなく、例えば常に補正値を
使用するようになっていてもよい。

【００６８】また、図４のフローチャートに示した制御
回路２５の処理において、ステップ３４０の判定処理に
よってステップ３２０で得た補正値とステップ３３０で
得た初期値のいずれを使用するかを判定しているが、こ
のような判定処理は必須ではなく、例えば常に補正値を
使用するようになっていてもよい。

【００６９】また本実施形態においては、制御回路２５
がパワー調整回路１２を制御することによって小電力増
幅部１３への入力電力レベルを調整しているが、電力増
幅装置１は必ずしもこのように入力電力レベルを調整で
きるようになっている必要はない。

【００７０】また本実施形態においては、制御回路２５
は、外部へ出力する所望の出力電力レベルに基づいて入
力電力のレベルを設定するようになっているが、電力増
幅装置１は必ずしもこのようになっている必要はない。

【００７１】なお、上記した手段のうち、フローチャー
トに示した処理によって構成される手段は、それぞれの
手段の有する機能を実現するように構成されていればよ
いのであって、必ずしもソフトウェア的処理によって構
成されていなくともよく、専用のハードウェアとして構
成されていてもよい。

【００７２】また本実施形態においては、電力増幅装置
１が、小電力増幅部１３、中電力増幅部１５、大電力増
幅部１７の３つの増幅器を有しているが、かならずしも
このように３つ有している必要はなく、小電力増幅部１
３、中電力増幅部１５の２つのみを有しているだけであ
ってもよく、また４つ以上有していてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る電力増幅装置１の構成
のブロック図である。

【図２】スイッチの状態の切り替えを行う電力増幅装置
１の全体としての作動特性を示すグラフである。

【図３】制御回路２５の入力電力レベル設定処理、およ
び各スイッチ制御処理のフローチャートの一部である。

【図４】制御回路２５の入力電力レベル設定処理、およ
び各スイッチ制御処理のフローチャートの一部である。

【図５】従来の電力増幅器の典型的な動作特性を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１…電力増幅装置、１１…入力端子、１２…パワー調整
回路、１３…小電力増幅部、１４…中経路切替スイッ
チ、１５…中電力増幅部、１６…大経路切替スイッチ、
１７…大電力増幅部、１８…出力経路切替スイッチ、１
９…カップラー、２０…出力端子、２１…電力検波器、
２２…電源、２３…中電源スイッチ、２４…大電源スイ
ッチ、２５…制御回路、２６…メモリ、３１…小入力整
合回路、３２…小アンプ、３３…小出力整合回路、５１
…中入力整合回路、５２…中アンプ、５３…中出力整合
回路、７１…大入力整合回路、７２…大アンプ、７３…
大出力整合回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J069 AA01 AA41 CA21 CA36 CA92 FA18 HA38 KA00 KA29 KA55 KA68 KC06 MA08 MA11 TA01 TA02 TA07 5J091 AA01 AA41 CA21 CA36 CA92 FA18 HA38 KA00 KA29 KA55 KA68 MA08 MA11 TA01 TA02 TA07 5J500 AA01 AA41 AC21 AC36 AC92 AF18 AH38 AK00 AK29 AK55 AK68 AM08 AM11 AT01 AT02 AT07 CK06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された電力を増幅して出力する第１
   の電力増幅器と、 前記第１の電力増幅器より高い最大線形出力を有し、前
   記第１の電力増幅器の出力を増幅して出力する第２の電
   力増幅器と、 前記第２の電力増幅器より高い最大線形出力を有し、前
   記第２の電力増幅器の出力を増幅して出力する第３の電
   力増幅器と、 前記第１の電力増幅器に入力された電力のレベルを検知
   し、検知した入力電力レベルに基づいて、前記第１の電
   力増幅器と前記第２の電力増幅器と前記第３の電力増幅
   器のうちから、前記入力された電力を増幅して外部に出
   力するために使用するものを選択し、かつ選択されたも
   ののみに電力を供給する選択手段と、を備えた電力増幅
   装置。
2. 【請求項２】 前記選択手段は、前記第１の電力増幅器
   の出力を、この出力を外部へ出力するための経路と前記
   第２の電力増幅器へ出力するための経路とのいずれか１
   つに切り替え、前記第２の電力増幅器の出力を、この出
   力を外部へ出力するための経路と前記第３の電力増幅器
   へ出力するための経路とのいずれか１つに切り替えるこ
   とによって、前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増
   幅器と前記第３の電力増幅器のうちから、前記入力され
   た電力を増幅して外部に出力するために使用するものを
   選択することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅装
   置。
3. 【請求項３】 前記選択手段はさらに、前記選択を変更
   するときの前記入力電力レベルを決定するためにあらか
   じめ記録されたデータを取得し、また外部に出力するた
   めに増幅された出力電力のレベルと前記第１の電力増幅
   器への入力電力のレベルを検知し、これら検知したもの
   に基づいて当該電力増幅装置の利得の瞬時値を取得する
   データ利得取得手段とを有し、これら前記データ利得取
   得手段が取得したものに基づいて前記選択を行うことを
   特徴とする請求項１または２に記載の電力増幅装置。
4. 【請求項４】 入力された電力を増幅して出力する第１
   の電力増幅器と、前記第１の電力増幅器より高い最大線
   形出力を有し、前記第１の電力増幅器の出力を増幅して
   出力する第２の電力増幅器と、 前記第１の電力増幅器に入力された電力のレベルを検知
   し、検知した入力電力レベルに基づいて、前記第１の電
   力増幅器と前記第２の電力増幅器のうちから、前記入力
   された電力を増幅して外部に出力するために使用するも
   のを選択し、かつ選択されたもののみに電力を供給する
   選択手段と、を備えた電力増幅装置。