JP2007124038A - 高周波増幅器 - Google Patents
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Abstract
【課題】アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができる高周波増幅器を得ることを目的とする。
【解決手段】高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出する電流検出回路８を設け、その電流検出回路８により検出された消費電流が一定値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御する。これにより、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる。
【選択図】図１
【解決手段】高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出する電流検出回路８を設け、その電流検出回路８により検出された消費電流が一定値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御する。これにより、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる。
【選択図】図１
Description
この発明は、例えば、送信機に搭載される高周波増幅器に関するものである。
高周波増幅器における諸特性（例えば、出力電力特性、効率特性、利得特性、相互変調歪み（ＩＭ：Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）や隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰＲ：Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｌｅａｋａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）などの歪み特性）は、増幅素子から出力側を見たインピーダンス（出力負荷インピーダンス）に依存している。
送信機では、アンテナインピーダンスが電波環境によって大きく変動するため、送信機に搭載される高周波増幅器の出力負荷インピーダンスが大きく変動する。そのため、高周波増幅器の諸特性が変動して劣化することがある。
送信機では、アンテナインピーダンスが電波環境によって大きく変動するため、送信機に搭載される高周波増幅器の出力負荷インピーダンスが大きく変動する。そのため、高周波増幅器の諸特性が変動して劣化することがある。
高周波増幅器の出力負荷インピーダンスの変動に対処する方法としては、高周波増幅器の出力側にアイソレータを挿入する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
アイソレータは、アンテナインピーダンスの変動を吸収して、高周波増幅器の出力負荷インピーダンスの変動を抑えることによって、高周波増幅器の諸特性の変動を抑えることができる。
アイソレータは、アンテナインピーダンスの変動を吸収して、高周波増幅器の出力負荷インピーダンスの変動を抑えることによって、高周波増幅器の諸特性の変動を抑えることができる。
従来の高周波増幅器は以上のように構成されているので、アイソレータを出力側に挿入すれば、出力負荷インピーダンスの変動を抑えて、諸特性の変動や劣化を抑えることができる。しかし、アイソレータを出力側に挿入する分だけ構成が複雑になるため、小型化が困難になるとともに、コスト高を招くなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができる高周波増幅器を得ることを目的とする。
この発明に係る高周波増幅器は、高出力増幅器における最終段の増幅素子の消費電流を検出する電流検出手段を設け、その電流検出手段により検出された消費電流が一定値以下になるように、高出力増幅器の入力電力を制御するようにしたものである。
この発明によれば、高出力増幅器における最終段の増幅素子の消費電流を検出する電流検出手段を設け、その電流検出手段により検出された消費電流が一定値以下になるように、高出力増幅器の入力電力を制御するように構成したので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができる効果がある。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、電力調整回路２は制御回路９により利得が制御され、入力端子１から入力された信号の電力を調整して、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は増幅素子５，６が直列に接続されており、入力端子３から入力された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電流検出回路８は高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出する処理を実施する。なお、電流検出回路８は電流検出手段を構成している。
制御回路９は電流検出回路８により検出された消費電流が一定値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路９から電力制御手段が構成されている。
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、電力調整回路２は制御回路９により利得が制御され、入力端子１から入力された信号の電力を調整して、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は増幅素子５，６が直列に接続されており、入力端子３から入力された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電流検出回路８は高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出する処理を実施する。なお、電流検出回路８は電流検出手段を構成している。
制御回路９は電流検出回路８により検出された消費電流が一定値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路９から電力制御手段が構成されている。
次に動作について説明する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力するが、その入力信号の電力が大きくなる程、出力信号の電力が大きくなる一方、ＡＣＰＲ（隣接チャンネル漏洩電力：Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｌｅａｋａｇｅ Ｒａｔｉｏ）やＩＭ（相互変調歪み：Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）などの歪み特性が劣化する。
また、高出力増幅器４では、出力電力が増加すると電流も増加する特性を有する。特に、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流は、高出力増幅器４の出力電力との相関が強いため、歪み特性との相関を有する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力するが、その入力信号の電力が大きくなる程、出力信号の電力が大きくなる一方、ＡＣＰＲ（隣接チャンネル漏洩電力：Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｌｅａｋａｇｅ Ｒａｔｉｏ）やＩＭ（相互変調歪み：Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）などの歪み特性が劣化する。
また、高出力増幅器４では、出力電力が増加すると電流も増加する特性を有する。特に、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流は、高出力増幅器４の出力電力との相関が強いため、歪み特性との相関を有する。
高周波増幅器が送信機に搭載される場合、上述したように、高周波増幅器の特性が出力負荷インピーダンスの変動によって大きな影響を受け、出力電力が変動するだけでなく、歪み特性が劣化する状況が発生する。
従来の高周波増幅器は、アイソレータを出力側に挿入することにより、出力負荷インピーダンスの変動を抑えているが、この実施の形態１では、下記のようにして、出力負荷インピーダンスの変動を抑えている。
従来の高周波増幅器は、アイソレータを出力側に挿入することにより、出力負荷インピーダンスの変動を抑えているが、この実施の形態１では、下記のようにして、出力負荷インピーダンスの変動を抑えている。
電流検出回路８は、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出し、その電流値を制御回路９に出力する。
制御回路９は、電流検出回路８から最終段の増幅素子６の消費電流を示す電流値を受けると、その電流値が予め設定された一定値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路９により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電力調整回路２により入力電力が調整されることにより、高出力増幅器４の出力電力が一定値以下に抑えられる。その結果、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
制御回路９は、電流検出回路８から最終段の増幅素子６の消費電流を示す電流値を受けると、その電流値が予め設定された一定値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路９により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電力調整回路２により入力電力が調整されることにより、高出力増幅器４の出力電力が一定値以下に抑えられる。その結果、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出する電流検出回路８を設け、その電流検出回路８により検出された消費電流が一定値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するように構成したので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる効果を奏する。
図１の例では、増幅素子５，６が直列に接続されている高出力増幅器４を用いているものについて示したが、図２に示すように、最終段の増幅素子６のみからなる高出力増幅器４を用いても、同様の効果を奏することができる。
また、高出力増幅器４の入力電力を調整する電力調整回路２としては、例えば、図３（ａ）に示すような可変利得増幅器１１、図３（ｂ）に示すような可変減衰器１２、図３（ｃ）に示すような可変減衰器１２と固定利得の増幅器１３、あるいは、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の組合せの回路などが挙げられる。
また、高出力増幅器４の入力電力を調整する電力調整回路２としては、例えば、図３（ａ）に示すような可変利得増幅器１１、図３（ｂ）に示すような可変減衰器１２、図３（ｃ）に示すような可変減衰器１２と固定利得の増幅器１３、あるいは、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の組合せの回路などが挙げられる。
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
制御回路２１は電流検出回路８により検出された消費電流に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、外部から与えられる入力電力を示す情報を参照して電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２１から電力制御手段が構成されている。
図４はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
制御回路２１は電流検出回路８により検出された消費電流に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、外部から与えられる入力電力を示す情報を参照して電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２１から電力制御手段が構成されている。
次に動作について説明する。
電流検出回路８は、上記実施の形態１と同様に、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出し、その電流値を制御回路２１に出力する。
制御回路２１は、電流検出回路８から最終段の増幅素子６の消費電流を示す電流値を受けると、その電流値に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定する。
具体的には、制御回路２１が、最終段の増幅素子６の消費電流を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２１が、予め、最終段の増幅素子６の消費電流と、高出力増幅器４における入力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図５を参照）、そのテーブルを参照して、最終段の増幅素子６の消費電流に対応する高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
電流検出回路８は、上記実施の形態１と同様に、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出し、その電流値を制御回路２１に出力する。
制御回路２１は、電流検出回路８から最終段の増幅素子６の消費電流を示す電流値を受けると、その電流値に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定する。
具体的には、制御回路２１が、最終段の増幅素子６の消費電流を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２１が、予め、最終段の増幅素子６の消費電流と、高出力増幅器４における入力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図５を参照）、そのテーブルを参照して、最終段の増幅素子６の消費電流に対応する高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
制御回路２１は、上記のようにして、高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定すると、外部から与えられる高周波増幅器の入力電力を示す情報（入力端子１に入力される信号の電力を示す情報）を参照して、高出力増幅器４の入力電力を把握し、その入力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２１により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電力調整回路２により入力電力が調整されることにより、高出力増幅器４の出力電力が一定値以下に抑えられる。その結果、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２１により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電力調整回路２により入力電力が調整されることにより、高出力増幅器４の出力電力が一定値以下に抑えられる。その結果、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出する電流検出回路８を設け、その電流検出回路８により検出された消費電流に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が当該最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するように構成したので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる効果を奏する。
図４の例では、増幅素子５，６が直列に接続されている高出力増幅器４を用いているものについて示したが、上記実施の形態１と同様に、最終段の増幅素子６のみからなる高出力増幅器４を用いても、同様の効果を奏することができる。
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
出力電力検出回路２２は高出力増幅器４の出力電力を検出する処理を実施する。なお、出力電力検出回路２２は出力電力検出手段を構成している。
制御回路２３は電流検出回路８により検出された消費電流に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定し、出力電力検出回路２２により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２３から電力制御手段が構成されている。
図６はこの発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
出力電力検出回路２２は高出力増幅器４の出力電力を検出する処理を実施する。なお、出力電力検出回路２２は出力電力検出手段を構成している。
制御回路２３は電流検出回路８により検出された消費電流に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定し、出力電力検出回路２２により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２３から電力制御手段が構成されている。
次に動作について説明する。
電流検出回路８は、上記実施の形態１と同様に、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出し、その電流値を制御回路２３に出力する。
出力電力検出回路２２は、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を制御回路２３に出力する。
電流検出回路８は、上記実施の形態１と同様に、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出し、その電流値を制御回路２３に出力する。
出力電力検出回路２２は、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を制御回路２３に出力する。
制御回路２３は、電流検出回路８から最終段の増幅素子６の消費電流を示す電流値を受けると、その電流値に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定する。
具体的には、制御回路２３が、最終段の増幅素子６の消費電流を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２３が、予め、最終段の増幅素子６の消費電流と、高出力増幅器４における出力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図７を参照）、そのテーブルを参照して、最終段の増幅素子６の消費電流に対応する高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
具体的には、制御回路２３が、最終段の増幅素子６の消費電流を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２３が、予め、最終段の増幅素子６の消費電流と、高出力増幅器４における出力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図７を参照）、そのテーブルを参照して、最終段の増幅素子６の消費電流に対応する高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
制御回路２３は、上記のようにして、高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定すると、出力電力検出回路２２から出力された出力電力値が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２３により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電力調整回路２により入力電力が調整されることにより、高出力増幅器４の出力電力が一定値以下に抑えられる。その結果、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２３により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
電力調整回路２により入力電力が調整されることにより、高出力増幅器４の出力電力が一定値以下に抑えられる。その結果、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、高出力増幅器４における最終段の増幅素子６の消費電流を検出する電流検出回路８と、高出力増幅器４の出力電力を検出する出力電力検出回路２２とを設け、その電流検出回路８により検出された消費電流に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定し、その出力電力検出回路２２により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するように構成したので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる効果を奏する。
図６の例では、増幅素子５，６が直列に接続されている高出力増幅器４を用いているものについて示したが、上記実施の形態１と同様に、最終段の増幅素子６のみからなる高出力増幅器４を用いても、同様の効果を奏することができる。
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
利得算出回路２４は制御回路２５から出力された高周波増幅器の入力電力を示す情報（入力端子１に入力される信号の電力を示す情報）と出力電力検出回路２２により検出された出力電力から高出力増幅器４の利得を算出する処理を実施する。なお、利得算出回路２４は利得算出手段を構成する。
制御回路２５は利得算出回路２４により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２５から電力制御手段が構成されている。
図８はこの発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
利得算出回路２４は制御回路２５から出力された高周波増幅器の入力電力を示す情報（入力端子１に入力される信号の電力を示す情報）と出力電力検出回路２２により検出された出力電力から高出力増幅器４の利得を算出する処理を実施する。なお、利得算出回路２４は利得算出手段を構成する。
制御回路２５は利得算出回路２４により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２５から電力制御手段が構成されている。
次に動作について説明する。
高周波増幅器では、アンテナインピーダンスの変動などによって、高出力増幅器４の出力負荷インピーダンスが変動すると、歪み特性が劣化するなどの特性劣化を起こすことがある。
出力負荷インピーダンスの設計値（例えば、５０Ω）からのずれが大きくなる程、歪み特性が劣化すると同時に、高出力増幅器４の利得も低下する。
また、利得特性の飽和時においても歪み特性が劣化するため、利得が低下したときに歪み特性が劣化すると考えられる。
したがって、高出力増幅器４の利得と高出力増幅器４の歪み特性との間には相関があり、必要な歪み特性を得るためには、高出力増幅器４の利得を一定値以上に維持する必要があると言える。
高周波増幅器では、アンテナインピーダンスの変動などによって、高出力増幅器４の出力負荷インピーダンスが変動すると、歪み特性が劣化するなどの特性劣化を起こすことがある。
出力負荷インピーダンスの設計値（例えば、５０Ω）からのずれが大きくなる程、歪み特性が劣化すると同時に、高出力増幅器４の利得も低下する。
また、利得特性の飽和時においても歪み特性が劣化するため、利得が低下したときに歪み特性が劣化すると考えられる。
したがって、高出力増幅器４の利得と高出力増幅器４の歪み特性との間には相関があり、必要な歪み特性を得るためには、高出力増幅器４の利得を一定値以上に維持する必要があると言える。
そこで、この実施の形態４では、高出力増幅器４の利得が一定値以上になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するようにしている。
具体的には、以下の通りである。
出力電力検出回路２２は、上記実施の形態３と同様に、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を利得算出回路２４に出力する。
制御回路２５は、外部から与えられる高周波増幅器の入力電力を示す情報（入力端子１に入力される信号の電力を示す情報）を利得算出回路２４に出力する。
具体的には、以下の通りである。
出力電力検出回路２２は、上記実施の形態３と同様に、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を利得算出回路２４に出力する。
制御回路２５は、外部から与えられる高周波増幅器の入力電力を示す情報（入力端子１に入力される信号の電力を示す情報）を利得算出回路２４に出力する。
利得算出回路２４は、制御回路２５から高周波増幅器の入力電力を示す情報を受け、出力電力検出回路２２から高出力増幅器４の出力電力を受けると、その入力電力と出力電力から高出力増幅器４の利得を算出し、高出力増幅器４の利得を制御回路２５に出力する。
高出力増幅器４の利得＝出力電力／入力電力
高出力増幅器４の利得＝出力電力／入力電力
制御回路２５は、利得算出回路２４から高出力増幅器４の利得を受けると、その利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定する。
具体的には、制御回路２５が、高出力増幅器４の利得を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２５が、予め、高出力増幅器４の利得と、高出力増幅器４における入力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図９を参照）、そのテーブルを参照して、高出力増幅器４の利得に対応する高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
具体的には、制御回路２５が、高出力増幅器４の利得を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２５が、予め、高出力増幅器４の利得と、高出力増幅器４における入力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図９を参照）、そのテーブルを参照して、高出力増幅器４の利得に対応する高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
制御回路２５は、上記のようにして、高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定すると、外部から与えられる高周波増幅器の入力電力を示す情報（入力端子１に入力される信号の電力を示す情報）を参照して、高出力増幅器４の入力電力を把握し、その入力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２５により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
これにより、高出力増幅器４の利得が低く、歪み特性が劣化しているときに、電力調整回路２により入力電力が下げられる制御が実施されると、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２５により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
これにより、高出力増幅器４の利得が低く、歪み特性が劣化しているときに、電力調整回路２により入力電力が下げられる制御が実施されると、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、外部から与えられる高周波増幅器の入力電力を示す情報と出力電力検出回路２２により検出された出力電力から高出力増幅器４の利得を算出する利得算出回路２４を設け、その利得算出回路２４により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するように構成したので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる効果を奏する。
図８の例では、増幅素子５，６が直列に接続されている高出力増幅器４を用いているものについて示したが、上記実施の形態１と同様に、最終段の増幅素子６のみからなる高出力増幅器４を用いても、同様の効果を奏することができる。
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
入力電力検出回路２６は高出力増幅器４の入力電力を検出する処理を実施する。なお、入力電力検出回路２６は入力電力検出手段を構成している。
利得算出回路２７は入力電力検出回路２６により検出された入力電力と出力電力検出回路２２により検出された出力電力から高出力増幅器４の利得を算出する処理を実施する。なお、利得算出回路２７は利得算出手段を構成する。
制御回路２８は利得算出回路２７により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２８から電力制御手段が構成されている。
図１０はこの発明の実施の形態５による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
入力電力検出回路２６は高出力増幅器４の入力電力を検出する処理を実施する。なお、入力電力検出回路２６は入力電力検出手段を構成している。
利得算出回路２７は入力電力検出回路２６により検出された入力電力と出力電力検出回路２２により検出された出力電力から高出力増幅器４の利得を算出する処理を実施する。なお、利得算出回路２７は利得算出手段を構成する。
制御回路２８は利得算出回路２７により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する処理を実施する。なお、電力調整回路２及び制御回路２８から電力制御手段が構成されている。
次に動作について説明する。
入力電力検出回路２６は、高出力増幅器４の入力電力を検出し、その入力電力を利得算出回路２７に出力する。
出力電力検出回路２２は、上記実施の形態３と同様に、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を利得算出回路２７に出力する。
入力電力検出回路２６は、高出力増幅器４の入力電力を検出し、その入力電力を利得算出回路２７に出力する。
出力電力検出回路２２は、上記実施の形態３と同様に、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を利得算出回路２７に出力する。
利得算出回路２７は、入力電力検出回路２６から高出力増幅器４の入力電力を受け、出力電力検出回路２２から高出力増幅器４の出力電力を受けると、その入力電力と出力電力から高出力増幅器４の利得を算出し、高出力増幅器４の利得を制御回路２８に出力する。
高出力増幅器４の利得＝出力電力／入力電力
高出力増幅器４の利得＝出力電力／入力電力
制御回路２８は、利得算出回路２７から高出力増幅器４の利得を受けると、その利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定する。
具体的には、制御回路２８が、高出力増幅器４の利得を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２８が、予め、高出力増幅器４の利得と、高出力増幅器４における入力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図９を参照）、そのテーブルを参照して、高出力増幅器４の利得に対応する高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
具体的には、制御回路２８が、高出力増幅器４の利得を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２８が、予め、高出力増幅器４の利得と、高出力増幅器４における入力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図９を参照）、そのテーブルを参照して、高出力増幅器４の利得に対応する高出力増幅器４における入力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
制御回路２８は、上記のようにして、高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定すると、入力電力検出回路２６から出力された高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２８により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
これにより、高出力増幅器４の利得が低く、歪み特性が劣化しているときに、電力調整回路２により入力電力が下げられる制御が実施されると、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２８により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
これにより、高出力増幅器４の利得が低く、歪み特性が劣化しているときに、電力調整回路２により入力電力が下げられる制御が実施されると、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、入力電力検出回路２６により検出された入力電力と出力電力検出回路２２により検出された出力電力から高出力増幅器４の利得を算出する利得算出回路２７を設け、その利得算出回路２７により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するように構成したので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる効果を奏する。
図１０の例では、増幅素子５，６が直列に接続されている高出力増幅器４を用いているものについて示したが、上記実施の形態１と同様に、最終段の増幅素子６のみからなる高出力増幅器４を用いても、同様の効果を奏することができる。
実施の形態６．
上記実施の形態４，５では、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するものについて示したが、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の設定値を決定し（図１１を参照）、高出力増幅器４の入力電力が上記設定値と一致するように、高出力増幅器４の入力電力を制御するようにしてもよい。
この場合も、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができる効果を奏する。
上記実施の形態４，５では、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するものについて示したが、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の設定値を決定し（図１１を参照）、高出力増幅器４の入力電力が上記設定値と一致するように、高出力増幅器４の入力電力を制御するようにしてもよい。
この場合も、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができる効果を奏する。
実施の形態７．
上記実施の形態４，５では、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するものについて示したが、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定し、出力電力検出回路２２により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
ただし、この実施の形態７における高周波増幅器の構成は図８又は図１０の構成図が適用される。
上記実施の形態４，５では、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における入力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の入力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するものについて示したが、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定し、出力電力検出回路２２により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
ただし、この実施の形態７における高周波増幅器の構成は図８又は図１０の構成図が適用される。
入力電力検出回路２６は、高出力増幅器４の入力電力を検出し、その入力電力を利得算出回路２４（または利得算出回路２７）に出力する（図８の構成図が適用される場合、制御回路２５が外部から高周波増幅器の入力電力を示す情報を入力する）。
出力電力検出回路２２は、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を利得算出回路２４（または利得算出回路２７）に出力する。
出力電力検出回路２２は、高出力増幅器４の出力電力を検出し、その出力電力を利得算出回路２４（または利得算出回路２７）に出力する。
利得算出回路２４（または利得算出回路２７）は、制御回路２５から高周波増幅器の入力電力を示す情報（または入力電力検出回路２６から高出力増幅器４の入力電力）を受け、出力電力検出回路２２から高出力増幅器４の出力電力を受けると、その入力電力と出力電力から高出力増幅器４の利得を算出し、高出力増幅器４の利得を制御回路２５（または制御回路２８）に出力する。
高出力増幅器４の利得＝出力電力／入力電力
高出力増幅器４の利得＝出力電力／入力電力
制御回路２５（または制御回路２８）は、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）から高出力増幅器４の利得を受けると、その利得に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定する。
具体的には、制御回路２５（または制御回路２８）が、高出力増幅器４の利得を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２５（または制御回路２８）が、予め、高出力増幅器４の利得と、高出力増幅器４における出力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図１２を参照）、そのテーブルを参照して、高出力増幅器４の利得に対応する高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
具体的には、制御回路２５（または制御回路２８）が、高出力増幅器４の利得を例えば比例演算式などに代入して、高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めてもよいが、制御回路２５（または制御回路２８）が、予め、高出力増幅器４の利得と、高出力増幅器４における出力電力の最大値との対応関係を示すテーブルを記憶し（図１２を参照）、そのテーブルを参照して、高出力増幅器４の利得に対応する高出力増幅器４における出力電力の最大値を求めるようにしてもよい。
制御回路２５（または制御回路２８）は、上記のようにして、高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定すると、出力電力検出回路２２により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、電力調整回路２の利得を制御する。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２５（または制御回路２８）により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
これにより、高出力増幅器４の利得が低く、歪み特性が劣化しているときに、電力調整回路２により入力電力が下げられる制御が実施されると、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
電力調整回路２は、入力端子１から信号を入力すると、制御回路２５（または制御回路２８）により制御された利得で、その入力信号の電力を調整し、電力調整後の信号を高出力増幅器４の入力端子３に出力する。
高出力増幅器４は、入力端子３から信号を入力すると、増幅素子５，６が入力信号を順次増幅して、増幅後の信号を出力端子７に出力する。
これにより、高出力増幅器４の利得が低く、歪み特性が劣化しているときに、電力調整回路２により入力電力が下げられる制御が実施されると、出力負荷インピーダンスが変動した場合の歪み特性が一定値以下に抑圧される。
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、外部から与えられる高周波増幅器の入力電力を示す情報（または入力電力検出回路２６により検出された入力電力）と出力電力検出回路２２により検出された出力電力から高出力増幅器４の利得を算出する利得算出回路２４（または利得算出回路２７）を設け、その利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に応じて高出力増幅器４における出力電力の最大値を設定し、高出力増幅器４の出力電力が上記最大値以下になるように、高出力増幅器４の入力電力を制御するように構成したので、アイソレータを出力側に挿入することなく、諸特性の変動や劣化を抑えることができるようになり、その結果、高周波増幅器を送信機に搭載する場合でも、送信機の大型化やコスト高を回避することができる効果を奏する。
また、高出力増幅器４の出力電力を直接モニターしながら、高出力増幅器４の入力電力を制御するため、制御精度が良くなるメリットもある。
また、高出力増幅器４の出力電力を直接モニターしながら、高出力増幅器４の入力電力を制御するため、制御精度が良くなるメリットもある。
実施の形態８．
上記実施の形態１〜７では、増幅素子５，６が直列に接続されている高出力増幅器４を用いて高周波増幅器を構成しているものについて示したが、バランス形高出力増幅器を用いて高周波増幅器を構成するようにしてもよい。
図１３はバランス形高出力増幅器の一例を示す構成図であり、図において、９０度ハイブリッド３３の入力側にはバランス形高出力増幅器の入力端子３１と終端器３２が接続され、９０度ハイブリッド３３は入力端子３１から信号を入力すると、その入力信号を９０度の位相差がある２つの信号に２分配して、２つの信号を並列に接続されている２つの最終段の増幅素子６にそれぞれ出力する。
９０度ハイブリッド３４の出力側にはバランス形高出力増幅器の出力端子３５と終端器３６が接続され、９０度ハイブリッド３３と逆の９０度の位相差を発生させることにより、２つの最終段の増幅素子６により増幅された信号を合成して、その合成信号を出力端子３５に出力する。
図１３の例では、２つの最終段の増幅素子６を並列に接続しているものについて示しているが、２つの高出力増幅器４を並列に接続するようにしてもよい。
上記実施の形態１〜７では、増幅素子５，６が直列に接続されている高出力増幅器４を用いて高周波増幅器を構成しているものについて示したが、バランス形高出力増幅器を用いて高周波増幅器を構成するようにしてもよい。
図１３はバランス形高出力増幅器の一例を示す構成図であり、図において、９０度ハイブリッド３３の入力側にはバランス形高出力増幅器の入力端子３１と終端器３２が接続され、９０度ハイブリッド３３は入力端子３１から信号を入力すると、その入力信号を９０度の位相差がある２つの信号に２分配して、２つの信号を並列に接続されている２つの最終段の増幅素子６にそれぞれ出力する。
９０度ハイブリッド３４の出力側にはバランス形高出力増幅器の出力端子３５と終端器３６が接続され、９０度ハイブリッド３３と逆の９０度の位相差を発生させることにより、２つの最終段の増幅素子６により増幅された信号を合成して、その合成信号を出力端子３５に出力する。
図１３の例では、２つの最終段の増幅素子６を並列に接続しているものについて示しているが、２つの高出力増幅器４を並列に接続するようにしてもよい。
次に動作について説明する。
最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）を並列動作させる際、バランス形高出力増幅器の入力端子３１から信号を入力すると、９０度ハイブリッド３３が入力信号を９０度の位相差がある２つの信号に２分配して、２つの信号を２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）にそれぞれ出力する。
２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）は、９０度ハイブリッド３３により分配された信号を受けると、その信号を増幅して、増幅後の信号を９０度ハイブリッド３４に出力する。
９０度ハイブリッド３４は、２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）から増幅後の信号を受けると、９０度ハイブリッド３３と逆の９０度の位相差を発生させることにより、２つの増幅後の信号を合成して、その合成信号を出力端子３５に出力する。
最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）を並列動作させる際、バランス形高出力増幅器の入力端子３１から信号を入力すると、９０度ハイブリッド３３が入力信号を９０度の位相差がある２つの信号に２分配して、２つの信号を２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）にそれぞれ出力する。
２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）は、９０度ハイブリッド３３により分配された信号を受けると、その信号を増幅して、増幅後の信号を９０度ハイブリッド３４に出力する。
９０度ハイブリッド３４は、２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）から増幅後の信号を受けると、９０度ハイブリッド３３と逆の９０度の位相差を発生させることにより、２つの増幅後の信号を合成して、その合成信号を出力端子３５に出力する。
図１３のバランス形高出力増幅器は、出力負荷インピーダンスの変動に対する特性変動が小さい特性を有している。
図１４は１段高出力増幅器において、歪み特性（ＡＣＰＲ）が一定値になる出力電力の出力負荷インピーダンス依存性の計算結果を示す説明図である。
特に図１４（ａ）は通常の１段高出力増幅器の場合であり、図１４（ｂ）は１段バランス形高出力増幅器の場合である。
図１４は、ＡＣＰＲが一定値になる出力電力の等高線を出力負荷インピーダンスを表しているスミスチャート上に示しており、５０Ωの場合に最大の出力電力が得られ、最大出力電力からの低減量を示している。
図１４は１段高出力増幅器において、歪み特性（ＡＣＰＲ）が一定値になる出力電力の出力負荷インピーダンス依存性の計算結果を示す説明図である。
特に図１４（ａ）は通常の１段高出力増幅器の場合であり、図１４（ｂ）は１段バランス形高出力増幅器の場合である。
図１４は、ＡＣＰＲが一定値になる出力電力の等高線を出力負荷インピーダンスを表しているスミスチャート上に示しており、５０Ωの場合に最大の出力電力が得られ、最大出力電力からの低減量を示している。
図１４（ａ）における通常の１段高出力増幅器の場合には、等高線の間隔が狭く、位相方向に偏りが見られるが、図１４（ｂ）における１段バランス形高出力増幅器の場合には、より等高線の間隔が広く、位相方向に対しての変化が小さい。したがって、バランス形高出力増幅器は、出力負荷インピーダンスの変動に対する特性変動が小さい特性を有していることが分かる。
この実施の形態８の高周波増幅器では、高出力増幅器としてバランス形高出力増幅器を用いることにより、アイソレータを出力側に挿入することなく、出力負荷インピーダンスが変動したときの歪み特性の劣化を抑えることができる。
この実施の形態８の高周波増幅器では、高出力増幅器としてバランス形高出力増幅器を用いることにより、アイソレータを出力側に挿入することなく、出力負荷インピーダンスが変動したときの歪み特性の劣化を抑えることができる。
図１５はバランス形高出力増幅器の出力負荷インピーダンスを変化させた場合の歪み特性（ＡＣＰＲ）と消費電流との関係の計算結果を示す説明図である。また、図１６はバランス形高出力増幅器の出力負荷インピーダンスを変化させた場合の歪み特性（ＡＣＰＲ）と利得との関係の計算結果を示す説明図である。
図１５及び図１６では、出力負荷インピーダンスは、反射係数Ｇが「Ｇ＝０．０６、０．１８、０．２９、０．３９４、０．４８２、０．５５８、０．６２２」である場合において、位相を３６０度変化させた場合のそれぞれに対して、高出力増幅器の入力電力を固定した条件でＡＣＰＲを計算している。
図１５及び図１６では、出力負荷インピーダンスは、反射係数Ｇが「Ｇ＝０．０６、０．１８、０．２９、０．３９４、０．４８２、０．５５８、０．６２２」である場合において、位相を３６０度変化させた場合のそれぞれに対して、高出力増幅器の入力電力を固定した条件でＡＣＰＲを計算している。
図１５より、歪み特性（ＡＣＰＲ）と消費電流の間には、単調増加の関係があることがわかる。したがって、バランス形増幅器を高出力増幅器として用いた場合、出力負荷インピーダンスが変動しても、最終段の増幅素子６の消費電流がある値以下になるように制御していれば、歪み特性（ＡＣＰＲ）をある一定の値以下に抑圧できることがわかる。この特性は、バランス形増幅器の特有の特性であり、通常の増幅器では必ずしも、ＡＣＰＲと消費電流の関係が単調増加にはならない。
この実施の形態８では、上記実施の形態１〜３と比較して、高出力増幅器４としてバランス形高出力増幅器を用いている点のみが異なる。
バランス形高出力増幅器の場合、上述したように、出力負荷インピーダンスの変動に対して、歪み特性（ＡＣＰＲ）と消費電流の間には単調増加の関係があるため、歪み特性を最終段の増幅素子６の電流値でモニターすることが可能である。
上記実施の形態１〜３では、電流検出回路８により検出された消費電流に基づいて高出力増幅器の入力電力を制御したり（実施の形態１）、入力電力の最大値を設定して、入力電力が最大値以下となるように制御したり（実施の形態２）、出力電力の最大値を設定し、出力電力が最大値以下となるように入力電力を制御したり（実施の形態３）することができるため、出力負荷インピーダンスの変動による歪み特性の劣化を抑圧することができ、その結果として、アイソレータなしで送信機を構成することが可能になり、送信機の小形・低コスト化を実現することができる。
さらに、この実施の形態８では、バランス形高出力増幅器を用いているため、歪み特性を最終段の増幅素子６の消費電流を精度よくモニターすることができる。このため、入力電力を制御する際に歪みのマージンを見込んで、入力電力を低めに設定するマージンを最小限にすることができ、高周波増幅器をより高効率で動作させることが可能になる。
バランス形高出力増幅器の場合、上述したように、出力負荷インピーダンスの変動に対して、歪み特性（ＡＣＰＲ）と消費電流の間には単調増加の関係があるため、歪み特性を最終段の増幅素子６の電流値でモニターすることが可能である。
上記実施の形態１〜３では、電流検出回路８により検出された消費電流に基づいて高出力増幅器の入力電力を制御したり（実施の形態１）、入力電力の最大値を設定して、入力電力が最大値以下となるように制御したり（実施の形態２）、出力電力の最大値を設定し、出力電力が最大値以下となるように入力電力を制御したり（実施の形態３）することができるため、出力負荷インピーダンスの変動による歪み特性の劣化を抑圧することができ、その結果として、アイソレータなしで送信機を構成することが可能になり、送信機の小形・低コスト化を実現することができる。
さらに、この実施の形態８では、バランス形高出力増幅器を用いているため、歪み特性を最終段の増幅素子６の消費電流を精度よくモニターすることができる。このため、入力電力を制御する際に歪みのマージンを見込んで、入力電力を低めに設定するマージンを最小限にすることができ、高周波増幅器をより高効率で動作させることが可能になる。
図１６より、ＡＣＰＲと利得の間には単調減少の関係があることがわかる。したがって、バランス形増幅器を高出力増幅器として用いる場合、出力負荷インピーダンスが変動しても、最終段の増幅素子６の利得がある値以上になるように制御していれば、歪み特性（ＡＣＰＲ）をある一定の値以下に抑圧できることがわかる。この特性は、バランス形増幅器の特有の特性であり、通常の増幅器では必ずしも、歪み特性（ＡＣＰＲ）と利得の関係は単調減少とならない。
この実施の形態８では、上記実施の形態４〜７と比較して、高出力増幅器４としてバランス形高出力増幅器を用いている点のみが異なる。
バランス形高出力増幅器の場合、上述したように、出力負荷インピーダンスの変動に対して、歪み特性（ＡＣＰＲ）と利得の間には単調減少の関係があるため、歪み特性を最終段の増幅素子６の利得でモニターすることが可能である。
多段の高出力増幅器４の場合、出力負荷インピーダンスの変動による利得の変化は、最終段の増幅素子６の利得の変化が支配的であり、前段の増幅素子５の利得の変化は小さいと考えられる。したがって、多段の高出力増幅器４の場合にも、歪み特性を多段の高出力増幅器の利得でモニターすることが可能である。
バランス形高出力増幅器の場合、上述したように、出力負荷インピーダンスの変動に対して、歪み特性（ＡＣＰＲ）と利得の間には単調減少の関係があるため、歪み特性を最終段の増幅素子６の利得でモニターすることが可能である。
多段の高出力増幅器４の場合、出力負荷インピーダンスの変動による利得の変化は、最終段の増幅素子６の利得の変化が支配的であり、前段の増幅素子５の利得の変化は小さいと考えられる。したがって、多段の高出力増幅器４の場合にも、歪み特性を多段の高出力増幅器の利得でモニターすることが可能である。
上記実施の形態４〜７では、利得算出回路２４（または利得算出回路２７）により算出された利得に基づいて高出力増幅器４の入力電力を制御したり（実施の形態４，５）、入力電力の最大値を設定して、入力電力が最大値以下となるように制御したり（実施の形態６）、出力電力の最大値を設定して、出力電力が最大値以下となるように入力電力を制御したり（実施の形態７）することができるため、出力負荷インピーダンスの変動による歪み特性の劣化を抑圧することができ、その結果として、アイソレータなしで送信機を構成することが可能になり、送信機の小形・低コスト化を実現することができる。
さらに、この実施の形態８では、バランス形高出力増幅器を用いているため、歪み特性を最終段の増幅素子６の利得で精度よくモニターすることができる。このため、入力電力を制御する際に歪みのマージンを見込んで、入力電力を低めに設定するマージンを最小限にすることができ、高周波増幅器を高効率で動作させることが可能になる。
さらに、この実施の形態８では、バランス形高出力増幅器を用いているため、歪み特性を最終段の増幅素子６の利得で精度よくモニターすることができる。このため、入力電力を制御する際に歪みのマージンを見込んで、入力電力を低めに設定するマージンを最小限にすることができ、高周波増幅器を高効率で動作させることが可能になる。
実施の形態９．
上記実施の形態８では、図１３のバランス形高出力増幅器を用いて高周波増幅器を構成するものについて示したが、これに限るものではなく、例えば、図１７〜図２２のバランス形高出力増幅器を用いて高周波増幅器を構成するようにしてもよい。
図１７の例では、最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）を並列動作させる際、バランス形高出力増幅器の入力端子３１から信号を入力すると、１／４波長線路４２，４３及びアイソレーション抵抗４４から構成されているウィルキンソン合成・分配器４１が、その入力信号を同相・同振幅に分配し、一方の分配信号を９０度位相線路４５を介して最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）に出力し、他方の分配信号を直接最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）に出力する。
２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）は、ウィルキンソン合成・分配器４１から分配信号を受けると、その分配信号を増幅する。一方の増幅後の信号は、直接、１／４波長線路４７，４８及びアイソレーション抵抗４９から構成されているウィルキンソン合成・分配器４６に出力され、他方の増幅後の信号は、９０度位相線路４５を介して、ウィルキンソン合成・分配器４６に出力される。
ウィルキンソン合成・分配器４６は、２つの増幅後の信号を受けると、２つの増幅後の信号を合成して、その合成信号を出力端子３５に出力する。
上記実施の形態８では、図１３のバランス形高出力増幅器を用いて高周波増幅器を構成するものについて示したが、これに限るものではなく、例えば、図１７〜図２２のバランス形高出力増幅器を用いて高周波増幅器を構成するようにしてもよい。
図１７の例では、最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）を並列動作させる際、バランス形高出力増幅器の入力端子３１から信号を入力すると、１／４波長線路４２，４３及びアイソレーション抵抗４４から構成されているウィルキンソン合成・分配器４１が、その入力信号を同相・同振幅に分配し、一方の分配信号を９０度位相線路４５を介して最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）に出力し、他方の分配信号を直接最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）に出力する。
２つの増幅素子６（または高出力増幅器４）は、ウィルキンソン合成・分配器４１から分配信号を受けると、その分配信号を増幅する。一方の増幅後の信号は、直接、１／４波長線路４７，４８及びアイソレーション抵抗４９から構成されているウィルキンソン合成・分配器４６に出力され、他方の増幅後の信号は、９０度位相線路４５を介して、ウィルキンソン合成・分配器４６に出力される。
ウィルキンソン合成・分配器４６は、２つの増幅後の信号を受けると、２つの増幅後の信号を合成して、その合成信号を出力端子３５に出力する。
これにより、増幅素子６の入力側で９０度の位相差が発生して、増幅素子６の出力側で逆の向きの９０度の位相差が発生し、その後、２つの信号を合成するバランス形高出力増幅器となる。
図１３のバランス形高出力増幅器と比較して、９０度ハイブリッド３３，３４がウィルキンソン合成・分配器４１，４６＋９０度位相線路４５に置き換えられた点のみが異なり、より小形に構成することができる。
なお、ウィルキンソン合成・分配器４１，４６の１／４波長線路４２，４３，４７，４８や９０度位相線路４５は、集中定数（インダクタ、キャパシタ）の回路で構成されていてもよい。
図１３のバランス形高出力増幅器と比較して、９０度ハイブリッド３３，３４がウィルキンソン合成・分配器４１，４６＋９０度位相線路４５に置き換えられた点のみが異なり、より小形に構成することができる。
なお、ウィルキンソン合成・分配器４１，４６の１／４波長線路４２，４３，４７，４８や９０度位相線路４５は、集中定数（インダクタ、キャパシタ）の回路で構成されていてもよい。
図１８の例では、増幅器部分が１段の増幅素子５１で構成されており、一方の増幅素子５１の前段には、ローパスフィルタ形整合回路５３及びそれ以外の整合回路５４から構成されている入力整合回路５２が接続され、他方の増幅素子５１の前段には、ハイパスフィルタ形整合回路５６及びそれ以外の整合回路５４から構成されている入力整合回路５５が接続されている。
また、一方の増幅素子５１の後段には、ハイパスフィルタ形整合回路５６及びそれ以外の整合回路５４から構成されている出力整合回路５７が接続され、他方の増幅素子５１の後段には、ローパスフィルタ形整合回路５３及びそれ以外の整合回路５４から構成されている出力整合回路５８が接続されている。
また、一方の増幅素子５１の後段には、ハイパスフィルタ形整合回路５６及びそれ以外の整合回路５４から構成されている出力整合回路５７が接続され、他方の増幅素子５１の後段には、ローパスフィルタ形整合回路５３及びそれ以外の整合回路５４から構成されている出力整合回路５８が接続されている。
増幅素子５１の入力側では、入力整合回路５２がローパスフィルタ形整合回路５３を内蔵し、入力整合回路５５がハイパスフィルタ形整合回路５６を内蔵しているため、ローパスフィルタ形整合回路５３とハイパスフィルタ形整合回路５６の位相差が９０度になるようにすることで、入力側で９０度の位相差を発生することが可能である。
また、増幅素子５１の出力側では、出力整合回路５７がハイパスフィルタ形整合回路５６を内蔵し、出力整合回路５８がローパスフィルタ形整合回路５３を内蔵しているため、ローパスフィルタ形整合回路５３とハイパスフィルタ形整合回路５６の位相差が逆の９０度になるようにすることで、出力側で逆の９０度の位相差を発生することが可能である。
また、増幅素子５１の出力側では、出力整合回路５７がハイパスフィルタ形整合回路５６を内蔵し、出力整合回路５８がローパスフィルタ形整合回路５３を内蔵しているため、ローパスフィルタ形整合回路５３とハイパスフィルタ形整合回路５６の位相差が逆の９０度になるようにすることで、出力側で逆の９０度の位相差を発生することが可能である。
これにより、図１７のバランス形高出力増幅器と同様の動作を実現することができる。
図１８の例では、図１７の９０度位相線路４５を整合回路内部の回路定数で実現することができるため、図１７のバランス形高出力増幅器よりも小形化を図ることができる。
また、ハイパスフィルタ形整合回路５６及びローパスフィルタ形整合回路５３をそれぞれ、はしご形１段のハイパスフィルタ形整合回路、ローパスフィルタ形整合回路で構成し、それらのインピーダンス変成比を“２”又は“１／２”に設定することで、はしご形１段のハイパスフィルタ形整合回路、ローパスフィルタ形整合回路の間の位相差を９０度にすることが可能である。その場合には、ハイパスフィルタ形整合回路５６及びローパスフィルタ形整合回路５３を構成する回路素子数を削減することが可能であり、さらに小形化が可能である。
図１８の例では、図１７の９０度位相線路４５を整合回路内部の回路定数で実現することができるため、図１７のバランス形高出力増幅器よりも小形化を図ることができる。
また、ハイパスフィルタ形整合回路５６及びローパスフィルタ形整合回路５３をそれぞれ、はしご形１段のハイパスフィルタ形整合回路、ローパスフィルタ形整合回路で構成し、それらのインピーダンス変成比を“２”又は“１／２”に設定することで、はしご形１段のハイパスフィルタ形整合回路、ローパスフィルタ形整合回路の間の位相差を９０度にすることが可能である。その場合には、ハイパスフィルタ形整合回路５６及びローパスフィルタ形整合回路５３を構成する回路素子数を削減することが可能であり、さらに小形化が可能である。
図１９の例では、段間整合回路５９を挿入して、増幅素子５１を多段構成にしている点で、図１８のバランス形高出力増幅器と相違している。
図１９の例では、図１８のバランス形高出力増幅器よりも段数が多いため、図１８の例よりも利得を高くすることが可能である。
図１９の例では、増幅素子５１の段数が２段であるが、段数を３段以上に構成してもよいことは言うまでもない。
図１９の例では、図１８のバランス形高出力増幅器よりも段数が多いため、図１８の例よりも利得を高くすることが可能である。
図１９の例では、増幅素子５１の段数が２段であるが、段数を３段以上に構成してもよいことは言うまでもない。
図２０の例では、１／４波長線路６２及びＤＣカットのキャパシタ６３から構成されている２倍波反射回路６１が２つの増幅素子５１の入力側と出力側に接続されている点で、図１８のバランス形高出力増幅器と相違している。
図２０の例では、２倍波反射回路６１が挿入されることにより、図１８のバランス形高出力増幅器よりも更に高い効率や高い出力を得ることができる。
図２０の例では、増幅素子５１の入力側と出力側の双方に２倍波反射回路６１が接続されているが、増幅素子５１の入力側又は出力側のいずれか一方に２倍波反射回路６１が接続されている場合でも、効率や出力を高めることができる。
図２０の例では、２倍波反射回路６１が挿入されることにより、図１８のバランス形高出力増幅器よりも更に高い効率や高い出力を得ることができる。
図２０の例では、増幅素子５１の入力側と出力側の双方に２倍波反射回路６１が接続されているが、増幅素子５１の入力側又は出力側のいずれか一方に２倍波反射回路６１が接続されている場合でも、効率や出力を高めることができる。
図２１の例では、段間整合回路５９を挿入して、増幅素子５１を多段構成にしている点で、図２０のバランス形高出力増幅器と相違している。
図２１の例では、図２０のバランス形高出力増幅器よりも段数が多いため、図２０の例よりも利得を高くすることが可能である。
図２１の例では、増幅素子５１の段数が２段であるが、段数を３段以上に構成してもよいことは言うまでもない。
図２１の例では、図２０のバランス形高出力増幅器よりも段数が多いため、図２０の例よりも利得を高くすることが可能である。
図２１の例では、増幅素子５１の段数が２段であるが、段数を３段以上に構成してもよいことは言うまでもない。
図２２の例では、最終段の増幅素子６（または高出力増幅器４）の入力側のウィルキンソン合成・分配器４１が挿入されていない点で、図１７のバランス形高出力増幅器と相違している。
本願発明では、出力負荷インピーダンスの変動に対する高出力増幅器の歪み特性の劣化を抑えることを目的としているため、出力側のウィルキンソン合成・分配器４６については、並列合成する増幅器の間のアイソレーションを実現するために必須であるが、入力側については削除しても影響は小さいと考えられる。したがって、図２２の増幅器もバランス形高出力増幅器として動作可能である。入力側のウィルキンソン合成・分配器４１がない分だけ小形にすることができる。
図２２のバランス形高出力増幅器は、図１７のバランス形増幅器から入力側のウィルキンソン合成・分配器４１を除いているものについて示したが、図１８〜図２１のバランス形高出力増幅器から入力側のウィルキンソン合成・分配器４１を除くようにしてもよい。
本願発明では、出力負荷インピーダンスの変動に対する高出力増幅器の歪み特性の劣化を抑えることを目的としているため、出力側のウィルキンソン合成・分配器４６については、並列合成する増幅器の間のアイソレーションを実現するために必須であるが、入力側については削除しても影響は小さいと考えられる。したがって、図２２の増幅器もバランス形高出力増幅器として動作可能である。入力側のウィルキンソン合成・分配器４１がない分だけ小形にすることができる。
図２２のバランス形高出力増幅器は、図１７のバランス形増幅器から入力側のウィルキンソン合成・分配器４１を除いているものについて示したが、図１８〜図２１のバランス形高出力増幅器から入力側のウィルキンソン合成・分配器４１を除くようにしてもよい。
１ 入力端子、２ 電力調整回路（電力制御手段）、３ 入力端子、４ 高出力増幅器、５，６ 増幅素子、７ 出力端子、８ 電流検出回路（電流検出手段）、９ 制御回路（電力制御手段）、１１ 可変利得増幅器、１２ 可変減衰器、１３ 固定利得の増幅器、２１ 制御回路（電力制御手段）、２２ 出力電力検出回路（出力電力検出手段）、２３ 制御回路（電力制御手段）、２４ 利得算出回路（利得算出手段）、２５ 制御回路（電力制御手段）、２６ 入力電力検出回路（入力電力検出手段）、２７ 利得算出回路（利得算出手段）、２８ 制御回路（電力制御手段）、３１ 入力端子、３２ 終端器、３３ ９０度ハイブリッド、３４ ９０度ハイブリッド、３５ 出力端子、３６ 終端器、４１ ウィルキンソン合成・分配器、４２，４３ １／４波長線路、４４ アイソレーション抵抗、４５ ９０度位相線路、４６ ウィルキンソン合成・分配器、４７，４８ １／４波長線路、４９ アイソレーション抵抗、５１ 増幅素子、５２ 入力整合回路、５３ ローパスフィルタ形整合回路、５４ それ以外の整合回路、５５ 入力整合回路、５６ ハイパスフィルタ形整合回路、５７ 出力整合回路、５８ 出力整合回路、５９ 段間整合回路、６１ ２倍波反射回路、６２ １／４波長線路、６３ ＤＣカットのキャパシタ。
Claims (8)
- 少なくとも１以上の増幅素子が直列に接続されている高出力増幅器と、上記高出力増幅器における最終段の増幅素子の消費電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段により検出された消費電流が一定値以下になるように、上記高出力増幅器の入力電力を制御する電力制御手段とを備えた高周波増幅器。
- 少なくとも１以上の増幅素子が直列に接続されている高出力増幅器と、上記高出力増幅器における最終段の増幅素子の消費電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段により検出された消費電流に応じて上記高出力増幅器における入力電力の最大値を設定し、上記高出力増幅器の入力電力が上記最大値以下になるように、上記高出力増幅器の入力電力を制御する電力制御手段とを備えた高周波増幅器。
- 少なくとも１以上の増幅素子が直列に接続されている高出力増幅器と、上記高出力増幅器における最終段の増幅素子の消費電流を検出する電流検出手段と、上記高出力増幅器の出力電力を検出する出力電力検出手段と、上記電流検出手段により検出された消費電流に応じて上記高出力増幅器における出力電力の最大値を設定し、上記出力電力検出手段により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、上記高出力増幅器の入力電力を制御する電力制御手段とを備えた高周波増幅器。
- 少なくとも１以上の増幅素子が直列に接続されている高出力増幅器と、上記高出力増幅器の出力電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段により検出された出力電力と上記高出力増幅器の入力電力を示す情報から上記高出力増幅器の利得を算出する利得算出手段と、上記利得算出手段により算出された利得に応じて上記高出力増幅器における入力電力の最大値を設定し、上記高出力増幅器の入力電力が上記最大値以下になるように、上記高出力増幅器の入力電力を制御する電力制御手段とを備えた高周波増幅器。
- 少なくとも１以上の増幅素子が直列に接続されている高出力増幅器と、上記高出力増幅器の入力電力を検出する入力電力検出手段と、上記高出力増幅器の出力電力を検出する出力電力検出手段と、上記入力電力検出手段により検出された入力電力と上記出力電力検出手段により検出された出力電力から上記高出力増幅器の利得を算出する利得算出手段と、上記利得算出手段により算出された利得に応じて上記高出力増幅器における入力電力の最大値を設定し、上記高出力増幅器の入力電力が上記最大値以下になるように、上記高出力増幅器の入力電力を制御する電力制御手段とを備えた高周波増幅器。
- 少なくとも１以上の増幅素子が直列に接続されている高出力増幅器と、上記高出力増幅器の出力電力を検出する出力電力検出手段と、上記出力電力検出手段により検出された出力電力と上記高出力増幅器の入力電力を示す情報から上記高出力増幅器の利得を算出する利得算出手段と、上記利得算出手段により算出された利得に応じて上記高出力増幅器における出力電力の最大値を設定し、上記出力電力検出手段により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、上記高出力増幅器の入力電力を制御する電力制御手段とを備えた高周波増幅器。
- 少なくとも１以上の増幅素子が直列に接続されている高出力増幅器と、上記高出力増幅器の入力電力を検出する入力電力検出手段と、上記高出力増幅器の出力電力を検出する出力電力検出手段と、上記入力電力検出手段により検出された入力電力と上記出力電力検出手段により検出された出力電力から上記高出力増幅器の利得を算出する利得算出手段と、上記利得算出手段により算出された利得に応じて上記高出力増幅器における出力電力の最大値を設定し、上記出力電力検出手段により検出された出力電力が上記最大値以下になるように、上記高出力増幅器の入力電力を制御する電力制御手段とを備えた高周波増幅器。
- 高出力増幅器として、バランス形の高出力増幅器を用いることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の高周波増幅器。
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