JP2007116694A

JP2007116694A - 高効率混合モード電力増幅器

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Publication number: JP2007116694A
Application number: JP2006282625A
Authority: JP
Inventors: Min Park; ミンパク; Yun Ho Choi; ユンホチョイ; Kyung Hwan Park; キョンファンパク; Seok Bong Hyun; ソクボンヒョン; Seong-Su Park; ソンスパク
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2007-05-10
Also published as: EP1775832A1; KR100821197B1; US7436257B2; KR20070041868A; EP1775832B1; US20070085602A1

Abstract

【課題】電力増幅器の電力段を１つ以上に分けて、低い出力では、高い効率のために非線形増幅器を使用し、高い出力では、線形性のために高線形増幅器を使用することによって、低消費電力の電力増幅器を提供する。
【解決手段】外部から入力された信号をインピーダンス整合させるための入力インピーダンス整合部と、前記入力インピーダンス整合部を経由した信号を増幅するための高出力増幅部及び低出力増幅部と、前記入力信号の電力レベルによって前記高出力増幅部及び低出力増幅部を制御する増幅制御部と、前記高出力増幅部及び低出力増幅部で増幅された信号をインピーダンス整合させるための出力インピーダンス整合部と、前記低出力増幅部に可変的な動作電圧を供給するためのダイナミック電圧供給部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電力増幅器に関し、より詳細には、最大出力で線形性を満足させることができると共に、最大使用頻度を有する領域で効率を増大させて、バッテリーの使用時間を延長することができる低消費電力システムにおいての電力増幅器に関する。

一般的に、線形性が重要に要求される移動通信端末機、携帯電話及び非整合エンベロープシステム（non-contant envelope system）（例えば、ＣＤＭＡ及びＷ−ＣＤＭＡなど）で使われる電力増幅器は、クラス（Class）ＡまたはＡＢの形態で主に使われている。

現在の技術発展傾向に鑑みて、今後の携帯端末は、従来の音声中心のサービスから脱皮し、音声、インターネット、動映像及び電子署名／計測／制御など多様なサービスを提供できなければならないし、これを具現するために、複合機能と高い転送速度が要求され、これにより、電力消費が最も核心問題として台頭している。

したがって、経済的な側面において、携帯端末機の世界的な製品競争力において優位を持続的に維持し、多様な付加サービスを創出するために、低消費電力部品の具現が必須である。

一方、現在本格的な技術開発が進行されている技術分野として、チップの面積最小化、アナログ素子の利得改善、漏洩電流の防止、多重動作電圧及びクロックゲーティング回路設計、混合モード通信方式、知能型転送プロトコルなどが核心技術として注目されている。

特に、信号の送信のために必須的な核心部品である電力増幅器は、携帯用移動通信端末機において電力消費が最も多い。したがって、移動通信端末機及び携帯電話に使われる電力増幅器回路を低消費電力化することによって、低消費電力システムの多機能化、複合機能の具現が可能で、新しい移動通信サービス産業が活性化され、個人は、１つの端末機を用いていろいろな生活便宜機能をサービスされることができる。これに加えて、端末機で長時間マルチメディア通信が可能なので、時間と空間を超越した情報交流社会を先導的に具現することができる。

図１は、従来の電力増幅器を説明するための概略的なブロック構成図である。

図１を参照すれば、従来の電力増幅器は、ＲＦ（Radio Frequency）入力信号を増幅する高出力増幅素子１と、前記高出力増幅素子１の消費電流Ｉ_１、Ｉ_２を決定するモードスイッチ２と、前記高出力増幅素子１の入力及び出力インピーダンス整合のための入力及び出力インピーダンス整合回路３及び４とで構成されている。

ここで、前記高出力増幅素子１は、現在主にヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Heterojunction Bipolar Transistor、ＨＢＴ）アレイを使用しており、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのトランジスタアレイで構成されることもできる。

一般的に、電力増幅器は、直流（ＤＣ）消費電力に比べてＲＦ出力電力が小さい場合、電力効率が非常に低い。これを改善するために、従来の技術では、出力電力の強度によって高出力モードと低出力モードとで各々動作し、低出力モードでは、高出力モードに比べて消費電流が低減する。

前記高出力モード及び低出力モードでの消費電流Ｉ_１、Ｉ_２は、前記モードスイッチ２により決定され、前記従来の電力増幅器において供給電圧は、バッテリー供給電圧（例えば、携帯電話の場合、約３．４Ｖ〜４．２Ｖ程度）に決定される。したがって、供給直流（ＤＣ）電流の量によって消費電力が決定される。

前記高出力増幅素子１にＲＦ入力を増加させる場合、素子から出力されるＲＦ電力が大きくなり、消費される直流（ＤＣ）電流も共に増加する。この際、約１Ｗ程度の高出力モードでは、最大出力電力を発生させるための電圧スイング幅は、バッテリー供給電圧にし、電流スイング幅が大きいように、適当な負荷インピーダンスが使われるが、その値は、略約２〜５オーム（Ｏｈｍ）である。

これに対し、約１６ｄＢｍ程度の低出力モードでは、出力電力が低いため、電流消費を大きく増加させることなく、ＲＦ電圧スイング大きさをバッテリー供給電圧幅に近接するように、高い負荷インピーダンスを用いて電力効率を高めることができる。

また、約１６ｄＢｍ程度の低出力モードにおいて、最大効率での負荷インピーダンスは、約１５オーム（Ｏｈｍ）以上である。したがって、高出力及び低出力の２モード間に出力インピーダンスを同じく共有する場合、たとえモードスイッチングにより２モードで動作点の消費電流を変えるが、優先的に携帯電話の最大出力仕様を合せなければならないため、負荷インピーダンスが高出力モードに合うように設計され、これにより、ＲＦ入力が約１６ｄＢｍ以下の低出力モードでの効率は、現在約１０％以上となることが難しい実情である。

また、前記高出力増幅素子１の消費電流Ｉ_１、Ｉ_２を次第にさらに低減する場合、効率は向上するが、その代わりに、高出力信号動作で非線形成分を多く発生させるので、電力増幅器の線形性を悪化させるという問題点がある。

これにより、消費電流Ｉ１、Ｉ２だけを変えて、高出力及び低出力モードで高い線形性を維持しつつ、低消費電力システムにおいての高効率の電力増幅器を具現するのに限界がある。

図２は、コネクサント（Conexant）社の出力による使用頻度関数を説明するためのグラフであって、移動通信端末機及び携帯電話のように、出力電力の使用率が図２のような分布を示す場合、最大出力電力で最大効率を有する電力増幅器は、実際使用率が高い出力電力−１６〜１６ｄＢｍ近くの領域で電力付加効率が低下するという問題点がある。

米国特許登録ＵＳ６，２０８，２０２Ｂ１号明細書米国特許登録ＵＳ５，８７２，４８１号明細書米国特許登録ＵＳ６，７８１，４５５Ｂ２号明細書米国特許登録ＵＳ６，９００，６９２Ｂ２号明細書米国特許登録ＵＳ６，７００，４４０Ｂ２号明細書

本発明は、前述したような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、電力増幅器の電力段を１つ以上に分けて、低い出力では、高い効率のために非線形増幅器を使用し、高い出力では、線形性のために高線形増幅器を使用することによって、低消費電力の電力増幅器を提供することにある。

本発明の他の目的は、最大使用頻度領域での効率向上を極大化するために、ダイナミック電圧供給部を具備することによって、最大使用頻度を有する領域で効率を増大させて、バッテリーの使用時間を延長することができる電力増幅器を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る電力増幅器は、外部から入力された信号をインピーダンス整合させるための入力インピーダンス整合部と、前記入力インピーダンス整合部を経由した信号を増幅するための高出力増幅部及び低出力増幅部と、前記入力信号の電力レベルによって前記高出力増幅部及び低出力増幅部を制御する増幅制御部と、前記高出力増幅部及び低出力増幅部で増幅された信号をインピーダンス整合させるための出力インピーダンス整合部と、前記低出力増幅部に可変的な動作電圧を供給するためのダイナミック電圧供給部と、を備えることを特徴とする。

ここで、前記入力インピーダンス整合部で整合された信号を増幅するための第１増幅部と、前記第１増幅部で増幅された信号をインピーダンス整合し、前記高出力増幅部及び低出力増幅部に伝達するための中間段インピーダンス整合部と、をさらに備えることができる。

好ましくは、前記高出力増幅部は、最大電力消費領域のための高出力モードで動作し、前記低出力増幅部は、最大使用頻度領域のための低出力モードで動作する。

本発明の電力増幅器によれば、電力増幅器の電力段を１つ以上に分けて、低い出力では、高い効率のために非線形増幅器を使用し、高い出力では、線形性のために高線形増幅器を使用し、最大使用頻度領域での効率向上を極大化するために、ダイナミック電圧供給部を具備することによって、最大使用頻度を有する領域で効率を増大させて、バッテリーの使用時間を延長できるという利点がある。

また、本発明によれば、複数個で並列で連結された小さい面積の非線形増幅器を具備して最大効率を発生することができる最適化地点を多数個確保することによって、電力増幅器の効率を極大化させることができ、これにより、移動通信端末機及び携帯電話のバッテリーの使用時間を延長させることができるという利点がある。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。下記の実施例は、当業者に本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために一例として提示されるものである。したがって、本発明は、下記の実施例に限らず、様々な変形が可能である。

図３は、本発明の一実施例に係る電力増幅器を説明するための全体的なブロック構成図であり、図４は、図３の低出力増幅器を具体的に説明するための回路構成図であり、図５は、図３のダイナミック電圧供給部を具体的に説明するための回路構成図である。

図３乃至図５を参照すれば、本発明の一実施例に係る高効率混合モード電力増幅器は、入力インピーダンス整合部１００、第１増幅器２００、中間段インピーダンス整合部３００、高出力増幅器４００、低出力増幅器５００、出力インピーダンス整合部６００、増幅器制御部７００及びダイナミック電圧供給部８００を備えてなる。

ここで、前記入力インピーダンス整合部１００は、外部から入力されるＲＦ（Radio Frequency）信号をインピーダンス整合して出力する機能を行う。

前記第１増幅器２００は、前記入力インピーダンス整合部１００から出力される信号を提供され、これを増幅させる機能を行う。

前記中間段インピーダンス整合部３００は、前記第１増幅器２００から増幅された高周波信号を提供され、これを適切にインピーダンス整合して出力する機能を行う。

前記高出力増幅器４００は、高線形増幅器であって、前記増幅器制御部７００の制御によって最大電力消費領域での高出力モードで動作し、前記中間段インピーダンス整合部３００から出力された信号を提供され、これを増幅させる機能を行う。

このような高出力増幅器４００の面積は、前記第１増幅器２００及び低出力増幅器５００の面積より大きく具現されることが好ましい。

前記低出力増幅器５００は、非線形増幅器であって、前記増幅器制御部７００の制御によって最大使用頻度領域での低出力モードで動作し、前記高出力増幅器４００と並列で連結され、前記中間段インピーダンス整合部３００から出力された信号を提供され、これを増幅させる機能を行う。

このような低出力増幅器５００は、図４に示されたように、高効率の特性を得るために、例えば、クラス（class）Ｅ級動作の増幅器であって、前記増幅器制御部７００の出力段に連結され、前記低出力増幅器５００をＯＮ／ＯＦＦさせるためのバイアス部５１０と、前記増幅器制御部７００の制御信号によって駆動する第１トランジスタＴ１と、前記第１トランジスタＴ１のコレクタ（collector）と前記出力インピーダンス整合部６００の入力段との間に連結され、前記出力インピーダンス整合部６００にＲＦ信号を入力させるクラスＥ負荷（Load）５２０とで構成されている。

この際、前記第１トランジスタＴ１のコレクタは、前記ダイナミック電圧供給部８００に連結されていて、エミッタ（emitter）は、接地されている。

前記出力インピーダンス整合部６００は、前記高出力または低出力増幅器４００及び５００で増幅された信号をインピーダンス整合し、最適化された信号を出力する機能を行う。

前記増幅器制御部７００は、前記高／低出力モードによってデジタル信号を付加することによって、前記高出力及び低出力増幅器４００及び５００を制御する機能を行う。これは、通常のデジタル信号制御技術を適用する。

すなわち、前記増幅器制御部７００は、外部からのアンテナ出力信号に基づいて所定の電力制御信号を生成した後、前記高出力モード動作時に、前記低出力増幅器５００をＯＦＦさせて、駆動しないように制御し、前記高出力増幅器４００だけをＯＮさせて、駆動するように制御する。一方、前記低出力モード動作時に、前記高出力増幅器４００をＯＦＦさせ、前記低出力増幅器５００だけをＯＮさせて、駆動するように制御する。

したがって、最大出力を発生する最大電力消費領域での高出力モード時、線形性を満足させながら、所望の出力を得ることができ、最大使用頻度を有する領域での低出力モード時、効率を増大させて、移動通信端末機及び携帯電話のバッテリーの使用時間を効果的に延長させることができる。

前記ダイナミック電圧供給部８００は、前記入力インピーダンス整合部１００と前記第１増幅器２００との間に連結され、最大使用頻度を有する領域での低出力モード動作時、前記低出力増幅器５００に電圧を供給する機能を行う。すなわち、前記低出力増幅器５００は、前記ダイナミック電圧供給部８００を通じて制御される。また、図３に示されてないが、前記ダイナミック電圧供給部８００は、前記第１増幅器２００と前記高出力または低出力増幅器４００、５００との間など、入力信号が伝達される高／低出力増幅器の前段のいずれの部分に連結されるように具現しても、同様の効果を得ることができる。すなわち、上記のように構成することによって、入力電力Ｐ_ｉｎの影響を受けて、ダイナミック電圧供給部８００の機能が円滑に実行される。

このようなダイナミック電圧供給部８００は、図５に示されたように、入力電力Ｐ_ｉｎ端子とバイアス電圧Ｖ_ｂｉａｓ端子との間に連結された第１キャパシタＣ１と、前記入力電力Ｐ_ｉｎによって駆動する第２トランジスタＴ２と、前記第２トランジスタＴ２のコレクタとコレクタ電圧Ｖｃｃ端子との間に連結された第１抵抗Ｒ１と、前記第２トランジスタＴ２のコレクタと接地（ground）との間に連結された第２キャパシタＣ２と、前記第２トランジスタＴ２のコレクタ電位によって駆動する第３トランジスタＴ３と、前記第３トランジスタＴ３のコレクタとコレクタ電圧Ｖｃｃ端子との間に連結された第２抵抗Ｒ２と、前記第３トランジスタＴ３のエミッタと接地との間に連結された第３抵抗Ｒ３と、前記第３トランジスタＴ３のコレクタと出力電圧端子、すなわち前記低出力増幅器５００との間に連結されたトランスフォーマー（transformer）８５０とで構成されている。そして、前記トランスフォーマー８５０は、インピーダンス増幅のためのもので、前記トランスフォーマー８５０と前記低出力増幅器５００との間に一端が連結され、他端が接地段に連結される所定の負荷９００をさらに含むことができる。

この際、前記入力電力Ｐ_ｉｎ端子は、前記入力インピーダンス整合部１００と前記第１増幅器２００との間に連結されていて、前記第２トランジスタＴ２のエミッタは、接地されており、前記第２トランジスタＴ２のコレクタと前記第３トランジスタＴ３のベースとが連結されている。

上記のように構成されたダイナミック電圧供給部８００は、前記入力電力Ｐ_ｉｎによって増加された前記第２トランジスタＴ２の電流により前記第３トランジスタＴ３のベース電圧が減少するようになる。

そのため、前記入力電力Ｐ_ｉｎの一定の値以後には、前記第３トランジスタＴ３がＯＦＦとなり、これにより、前記負荷９００には、前記第２抵抗Ｒ２と前記負荷９００のインピーダンスにより出力電圧が決定される。

また、前記負荷９００が前記第２抵抗Ｒ２に比べて非常に大きい場合、出力電圧は、前記コレクタ電圧Ｖｃｃとほぼ同じ電圧となる。そして、バイパスキャパシタである前記第２キャパシタＣ２により高周波成分が全て除去され、その結果、前記ダイナミック電圧供給部８００の出力は、直流（ＤＣ）成分だけが伝達される。

一方、前記ダイナミック電圧供給部８００において前記第３トランジスタＴ３が入力電力Ｐ_ｉｎにより影響を受ける地点と、前記入力電力Ｐ_ｉｎによって直流（ＤＣ）出力電圧の増加される傾きは、前記第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３の値及び前記第２トランジスタＴ２のエミッタ面積によって決定されることが好ましい。

前述したように構成された本発明の一実施例に係る混合モード電力増幅器は、まず、共通の前記入力インピーダンス整合部１００を通じて入力されたＲＦ信号が電力制御経路に沿って前記第１増幅器２００により一定水準増幅がなされ、前記中間段インピーダンス整合部３００を通じてインピーダンス整合を行った後、高出力及び低出力モード時、個別的に動作する前記高出力及び低出力増幅器４００及び５００に出力される。

図６は、図３のダイナミック電圧供給部においての入力電力による出力電圧特性を説明するためのグラフである。

通常の電力増幅器は、入力直流（ＤＣ）消費電力に比べてＲＦ出力電力が小さい場合、電力効率が非常に低い。このような電力増幅器の付加効率（Power Added Efficiency、ＰＡＥ）は、“ＰＡＥ（％）＝（出力ＲＦ電力−入力ＰＦ電力）／入力直流（ＤＣ）電力×１００”として求められる。

ここで、入力と出力のＲＦ電力が固定されている場合、効率は、入力直流（ＤＣ）電力が小さい場合、大きくなるようになる。本発明の一実施例では、このような原理を用いて高い出力では、線形性を考慮した高線形電力増幅器である高出力増幅器４００を使用し、低い出力では、高い効率のために、非線形増幅器である低出力増幅器５００を使用した高効率混合モード電力増幅器を提供すると共に、低出力モード時、前記ダイナミック電圧供給部８００の出力電圧を最小に維持することによって、電力増幅器の効率を極大化することができる。

このようなダイナミック電圧供給部８００を使用しない場合には、入力電圧の変動に関係なく、一定に電力増幅器に直流（ＤＣ）電圧が供給されることによって、電力増幅器の付加効率が低出力モードでは小さく現れるようになる。

図６での場合は、前記ダイナミック電圧供給部８００において素子の動作電圧（Ｖｃｃ）が約３Ｖである条件下で、入力電力による出力電圧の特性を示すもので、低出力モードでは、出力電圧が低く、入力電力が増加するほど、すなわち高出力モードに行くほど、出力電圧が高くなり、任意の入力電力条件からは、一定に現れることを示す。

したがって、入力電力が小さい低出力モードでは、同じ動作電圧（Ｖｃｃ）条件下で前記低出力増幅器５００に加えられる電圧が低く制御されるので、入力直流（ＤＣ）電力が小さくなる。これにより、前記低出力増幅器５００の付加効率が極大化される。

図７は、本発明の一実施例に係る電力増幅器においての出力パワーによる効率を説明するためのグラフである。

図７を参照すれば、従来の電力増幅器のように、線形電力増幅器を使用した場合（または大きい面積の増幅器を使用した場合）、点線で示すように、１６ｄＢｍ以下の出力パワーで低い効率を示す。

しかし、本発明の一実施例を適用した場合、小さい面積の非線形増幅器である低出力増幅器５００とダイナミック電圧供給部８００の影響によって、実線のように、使用が多い出力パワー領域で効率が向上することが分かる。すなわち低出力モード下での付加効率は、最大出力パワー時の効率と類似の水準まで極大化することができる。

図８は、本発明の一実施例に係る電力増幅器においての出力パワーによる隣接チャネル漏洩電力比を説明するためのグラフである。

図８を参照すれば、低い出力パワー領域で従来の線形増幅器（または大きい面積の増幅器を使用した場合）の線形性は全く考慮する必要が無い程度に、規格に対して充分の余裕を有する。

しかし、本発明の一実施例を適用した場合、低出力モードで使われる小さい面積の非線形増幅器である低出力増幅器５００に起因して１６ｄＢｍ以下で線形性が非常に悪くなるようになる。

一般的に、隣接チャネル漏洩電力比（Adjacent Channel Leakage Ratio、ＡＣＬＲ）は、電力増幅器の線形性を示す指標であって、Ｗ−ＣＤＭＡの場合、隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＬＲ）を電力増幅器の線形性規格として定義している。図８に示されたように、高出力モードで大きい面積の線形増幅器である高出力増幅器４００を用いて任意の隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＬＲ）規格を満足し、低出力モードでは、小さい面積の非線形増幅器である低出力増幅器５００に起因して隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＬＲ）値が上昇するが、任意の標準規格以下に制限されるので、ある程度線形性を維持することができる。

図９は、本発明の他の実施例に係る電力増幅器を説明するための全体的なブロック構成図である。

図９を参照すれば、本発明の他の実施例に係る電力増幅器は、本発明の一実施例に係る電力増幅器と類似の構成を有し、本発明の一実施例と同様の構成及び作用効果についてはし、本発明の一実施例を参照するようにする。

但し、本発明の他の実施例に係る電力増幅器は、並列で連結された複数の低出力増幅器５００ａ乃至５００ｎを適用した構成が本発明の一実施例に係る電力増幅器の構成と異なる。

このように、本発明の他の実施例に係る電力増幅器は、並列で連結された複数の低出力増幅器５００ａ乃至５００ｎを具備して、最大効率を発生することができる最適化地点を多数確保することによって、電力増幅器の効率を極大化させることができ、これにより、移動通信端末機及び携帯電話のバッテリーの使用時間を延長させることができるという効果がある。

前述したような本発明に係る電力増幅器の好ましい実施例について説明したが、本発明は、これらに限定されるものでなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。

例えば、たとえ理解の便宜のために、本発明の第１増幅器並びに高出力増幅器及び低出力増幅器をバイポーラトランジスタで具現することを示しているが、前記第１増幅器並びに高出力増幅器及び低出力増幅器は、異種接合双極子トランジスタ（ＨＢＴ）アレイ、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのトランジスタアレイのうちいずれか１つ（またはそれらの組合）で構成されることができることは自明である。

例えば、前記図３及びその説明では、従来技術の入力インピーダンス整合回路に対応する入力インピーダンス整合ブロックが、入力インピーダンス整合部１００、１つの第１増幅器２００及び中間段インピーダンス整合部３００で構成されるもので具体化したが、全体信号増幅度が低く要求される場合には、前記第１増幅器２００及び中間段インピーダンス整合部３００を省略することができ、より高い全体信号増幅度が要求される場合には、前記第１増幅器２００を複数の増幅器素子からなる多段増幅器で具現することもできる。

従来の電力増幅器を説明するための概略的なブロック構成図である。コネクサント（Conexant）社の出力による使用頻度関数を説明するためのグラフを示す図である。本発明の一実施例に係る電力増幅器を説明するための全体的なブロック構成図である。図３の低出力増幅器を具体的に説明するための回路構成図である。図３のダイナミック電圧供給部を具体的に説明するための回路構成図である。図３のダイナミック電圧供給部においての入力電力による出力電圧特性を説明するためのグラフを示す図である。本発明の一実施例に係る電力増幅器においての出力パワーによる効率を説明するためのグラフを示す図である。本発明の一実施例に係る電力増幅器においての出力パワーによる隣接チャネル漏洩電力比を説明するためのグラフを示す図である。本発明の他の実施例に係る電力増幅器を説明するための全体的なブロック構成図である。

符号の説明

１００入力インピーダンス整合部
２００第１増幅器
３００中間段インピーダンス整合部
４００高出力増幅器
５００低出力増幅器
５１０バイアス部
５２０クラスＥ負荷
６００出力インピーダンス整合部
７００増幅器制御部
８００ダイナミック電圧供給部
８５０トランスフォーマー

Claims

外部から入力された信号をインピーダンス整合させるための入力インピーダンス整合部と、
前記入力インピーダンス整合部を経由した信号を増幅するための高出力増幅部及び低出力増幅部と、
前記入力信号の電力レベルによって前記高出力増幅部及び低出力増幅部を制御する増幅制御部と、
前記高出力増幅部及び低出力増幅部で増幅された信号をインピーダンス整合させるための出力インピーダンス整合部と、
前記低出力増幅部に可変的な動作電圧を供給するためのダイナミック電圧供給部と、を備えることを特徴とする電力増幅器。
前記高出力増幅部は、最大電力消費領域のための高出力モードで動作し、前記低出力増幅部は、最大使用頻度領域のための低出力モードで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。
前記高出力増幅部は、線形性が高い特性を有し、前記低出力増幅部は、前記最大使用頻度領域で効率が高く、非線形特性を有することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
前記高出力増幅部及び低出力増幅部は、出力信号の電力レベルによって選択的に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。
前記ダイナミック電圧供給部は、入力信号の電力レベルに相当する電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
前記ダイナミック電圧供給部の入力段は、前記高出力増幅部及び低出力増幅部の前方において前記入力信号の伝達経路上の一つの地点に連結され、出力段は、前記低出力増幅部の動作電圧段に連結されることを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
前記ダイナミック電圧供給部は、
入力電力による電圧を生成するために、１つ以上のトランジスタ素子及び抵抗からなる電力感知トランジスタ回路と、
入力電力の高周波成分が出力電圧に伝達されることを防止するための高周波遮断素子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
前記低出力増幅部は、入力信号の電力レベル上で各々異なる高効率動作領域を有する多数の増幅素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器。
前記高出力増幅部及び低出力増幅部は、異種接合双極子トランジスタアレイ、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタなどのトランジスタアレイのうちいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電力増幅器。