JP2007134849A

JP2007134849A - 増幅装置

Info

Publication number: JP2007134849A
Application number: JP2005324326A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Tezuka; 吉彦手塚; Hiroyuki Toda; 浩幸戸田
Original assignee: CHRONIX Inc; Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: CHRONIX Inc; Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】高周波信号を極めて低歪みで増幅する。
【解決手段】高周波信号Ｓ１を増幅する増幅回路２と、高周波信号Ｓ１の進行波成分を抽出すると共に増幅回路２の反射信号を抽出する方向性結合器７と、方向性結合器７によって抽出された反射信号（信号Ｓ８）に含まれている高周波信号の歪み成分を増幅すると共にその振幅および位相を調整可能な第１調整回路（増幅回路１４、減衰回路１２および遅延回路１３）と、方向性結合器７によって抽出された高周波信号の進行波成分を増幅すると共にその振幅および位相を調整可能な第２調整回路（増幅回路１０、減衰回路８および遅延回路９）と、第１および第２調整回路の各出力信号の合成信号（信号Ｓ１１）を増幅する増幅回路１６と、増幅回路２，１６の各出力信号（信号Ｓ３，Ｓ１２）を合成して出力する合成回路１７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力した高周波信号を増幅して出力する増幅装置に関するものである。

この種の増幅装置として、米国特許第６５７３７９３号明細書に開示されている増幅装置が知られている。この増幅装置５１の基本構成について図２を参照して説明する。増幅装置５１は、増幅回路５２、遅延回路５３、方向性結合器５４、減衰器５５、遅延回路５６、合成回路５７、増幅回路５８、減衰／位相調整器５９、増幅回路６０および合成回路６１を備えている。この増幅装置５１では、増幅回路５２を含む経路において、増幅回路５２が信号線路６２を介して入力した高周波信号Ｓ１を増幅し、遅延回路５３が増幅回路５２から出力される信号Ｓ２を設定された遅延時間だけ遅延させて信号Ｓ３として出力する。この場合、遅延回路５３での遅延時間は、後述する歪み補正用経路での信号の遅延時間とほぼ同一に設定されている。

他方、増幅回路６０を含む経路（歪み補正用経路）において、方向性結合器５４が、信号線路６２を伝搬する高周波信号Ｓ１の進行波成分（基本波成分）を抽出して信号Ｓ５４として出力する。また、方向性結合器５４は、信号線路６２を高周波信号Ｓ１の進行波成分とは逆方向に伝搬する信号（以下、「反射信号」ともいう）を抽出して信号Ｓ５５として出力する。この場合、反射信号は、高周波信号Ｓ１の反射波成分（基本波成分）と、増幅回路５２の増幅動作時に増幅回路５２の入力側から信号線路６２側に出力される歪み成分（変調歪波成分）とを含んでいる。次いで、減衰器５５および遅延回路５６が信号Ｓ５４の振幅および位相（遅延時間）を調整して信号Ｓ５６として出力し、合成回路５７が信号Ｓ５５，Ｓ５６を合成して信号Ｓ５７として出力する。続いて、増幅回路５８および減衰／位相調整器５９が、信号Ｓ５７の振幅および位相を調整して信号Ｓ５８として増幅回路６０に出力する。この場合、この増幅装置５１では、減衰器５５、遅延回路５６および減衰／位相調整器５９がそれぞれ調整されて、信号Ｓ５９に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分に関しては、その振幅および位相が、増幅回路５２の出力端での高周波信号Ｓ２の基本波成分（進行波成分）とほぼ同一振幅および同一位相となるように設定されている。また、信号Ｓ５８に含まれている歪み成分に関しては、その振幅および位相が、合成回路６１によって合成されたときに信号Ｓ３に含まれている歪み成分と信号Ｓ５９に含まれている歪み成分とが相殺される振幅および位相に設定されている。したがって、合成回路６１は、各信号Ｓ３，Ｓ５９を合成することにより、各信号Ｓ３，Ｓ５９に含まれている歪み成分については互いに逆位相で同一振幅のために相殺し、各信号Ｓ３，Ｓ５９に含まれている基本波成分については互いに加算する。これにより、この増幅装置５１によれば、高周波信号Ｓ１を歪みの少ない出力信号Ｓ６０に増幅することが可能となっている。
米国特許第６５７３７９３号明細書（第５−８頁、第１図）

ところが、上記した従来の増幅装置５１には、以下の解決すべき課題がある。すなわち、この増幅装置５１では、信号Ｓ５５が出力される歪み補正用経路と、減衰器５５および遅延回路５６を含む経路との間でアイソレーションを確保するために、方向性結合器などを合成回路５７として用いる必要がある。この場合、合成回路５７の損失がある程度大きいため、増幅回路５８の利得をある程度大きくせざるを得ないこととなる。また、高周波信号Ｓ１の基本波成分と歪み成分とを直線性よく増幅しなければならないため、増幅回路５８としては、増幅回路５２，６０と同程度の電力を増幅可能な増幅素子を用いる必要があり、しかも同程度の消費電力を必要とする。このため、増幅回路５８の効率は極めて悪くなっている。この場合、増幅回路５８は方向性結合器５４や合成回路５７などによる損失の補填を目的として増幅しており、高周波信号Ｓ１の基本波成分の電力増幅としては機能していない。したがって、この従来の増幅装置５１には、本来的には、２つの増幅回路５２，６０で高周波信号の歪み成分を除去しつつ基本波成分を効率よく増幅することを目的としているにも拘わらず、増幅回路５８の存在に起因して装置全体としての効率が低下しているという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、高周波信号を高効率で増幅し得る増幅装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の増幅装置は、信号線路を介して入力した高周波信号を増幅する第１増幅回路と、前記高周波信号の進行波成分を前記信号線路から抽出する第１方向性結合器と、前記第１増幅回路から前記信号線路に反射する反射信号を当該信号線路から抽出する第２方向性結合器と、前記第２方向性結合器によって抽出された前記反射信号に含まれている前記高周波信号の歪み成分を増幅する第２増幅回路を含むと共にその振幅および位相を調整可能な第１調整回路と、前記第１方向性結合器によって抽出された前記高周波信号の進行波成分を増幅する第３増幅回路を含むと共にその振幅および位相を調整可能な第２調整回路と、前記第１調整回路の出力信号と前記第２調整回路の出力信号との合成信号を増幅する第４増幅回路と、前記第１増幅回路の出力信号と前記第４増幅回路の出力信号とを合成して出力する第１合成回路とを備えている。なお、本発明における「位相の調整」とは、遅延時間を調整して位相を調整することと、遅延時間を変えずに位相を移相させる調整の少なくとも一方を意味する。

また、請求項２記載の増幅装置は、請求項１記載の増幅装置において、前記第１調整回路は、前記高周波信号から抽出した進行波成分と前記第２方向性結合器によって抽出された前記反射信号とを合成して当該進行波成分と当該反射信号に含まれている前記高周波信号の反射波成分とを相殺する第２合成回路を備えている。

また、請求項３記載の増幅装置は、請求項２記載の増幅装置において、前記第２合成回路に入力される前記高周波信号から抽出した進行波成分の振幅および位相を調整する第３調整回路を備えている。

また、請求項４記載の増幅装置は、請求項１から３のいずれかに記載の増幅装置において、前記第１合成回路に入力される前記第１増幅回路の出力信号を遅延させる遅延回路を備えている。

また、請求項５記載の増幅装置は、請求項１から４のいずれかに記載の増幅装置において、前記第１増幅回路および前記第４増幅回路は、１つのパッケージ内に組み込まれて構成されている。

また、請求項６記載の増幅装置は、請求項１から５のいずれかに記載の増幅装置において、前記第２増幅回路および前記第３増幅回路は、１つのパッケージ内に組み込まれて構成されている。

請求項１記載の増幅装置によれば、第２方向性結合器によって抽出された反射信号に含まれている高周波信号の歪み成分を第２増幅回路で増幅すると共に、第１方向性結合器によって抽出された高周波信号の進行波成分（基本波成分）を第３増幅回路で増幅し、第２および第３増幅回路から出力される両信号を合成することにより、第２および第３増幅回路の入出力間のアイソレーションを利用して、第１調整回路を含む歪み補正用経路と、第２調整回路を含む経路との間でのアイソレーションを十分に確保することができる。このため、第２調整回路から出力される高周波信号の基本波成分と、第１調整回路から出力される歪み成分とを合成する合成回路によって両経路間のアイソレーションを確保する必要がないため、基本波成分と歪み成分に対するロスが極めて少ない回路構成で合成回路を構成することができる。したがって、第３増幅回路が、低レベルの基本波成分を狭い周波数帯域幅かつ低利得で、しかも小信号用の増幅素子で増幅する結果、極めて高効率で基本波成分を増幅し、同様にして、第２増幅回路が、低レベルの歪み成分を第３増幅回路によって増幅されるべき周波数帯域幅よりもやや広い周波数帯域幅かつ低利得で、しかも小信号用の増幅素子で増幅する結果、極めて高効率で歪み成分を増幅する。この結果、極めて低効率の増幅回路５８を必要とする従来の増幅装置５１と比較して、増幅装置全体としての効率を十分に高めることができる。

請求項２記載の増幅装置によれば、抽出された高周波信号の進行波成分（基本波成分）と第２方向性結合器によって抽出された反射信号（基本波成分）とを合成して、反射信号に含まれている高周波信号の反射波成分（基本波成分）を高周波信号の進行波成分（基本波成分）で相殺することにより、第２方向性結合器によって抽出された反射信号に含まれている歪み成分のみを第２合成回路から出力することができる。このため、第２合成回路の出力信号の振幅および遅延時間（位相）を第１調整回路で調整することにより、第４増幅回路の出力信号に含まれている歪み成分の位相および振幅を、第１増幅回路の出力信号に含まれている歪み成分に対して逆位相でかつ同一振幅にすることができる結果、第１増幅回路および第４増幅回路の各出力信号を合成して極めて低歪みの信号を出力することができる。また、第２調整回路の調整と、第１調整回路の調整とを別個独立して行うことができるため、第１合成回路の出力信号に含まれる歪み成分の除去と基本波成分の振幅調整とを極めて容易に行うことができる。また、第２増幅回路が、第１合成回路による合成で高周波信号の反射波成分（基本波成分）と高周波信号の進行波成分（基本波成分）とで基本波成分を相殺した低レベルの歪み成分のみを増幅する結果、さらに高効率で歪み成分を増幅する。

また、第１方向性結合器によって抽出された高周波信号の進行波成分としての基本波成分の振幅および位相を第２調整回路で調整することにより、第４増幅回路に入力される信号中の高周波信号の基本波成分の振幅および位相を、歪み成分の振幅および位相に影響を与えることなく、第１増幅回路に入力される高周波信号の基本波成分と同位相でかつほぼ同一振幅となるように確実かつ容易に設定することができる。したがって、第４増幅回路の出力信号に含まれている高周波信号の基本波成分の位相および振幅を、第１増幅回路の出力信号に含まれている高周波信号の基本波成分に対して同位相でかつほぼ同一振幅に調整することができる結果、第１増幅回路の出力信号と第２増幅回路の出力信号とを合成した信号に含まれている高周波信号の基本波成分の振幅をほぼ１．４倍（電力ではほぼ２倍）とすることができる。

請求項３記載の増幅装置によれば、第２合成回路に入力される進行波成分（基本波成分）の振幅および位相を第３調整回路で調整することにより、第２合成回路の入力信号に含まれている高周波信号の基本波成分を、第２方向性結合器によって抽出された高周波信号の反射波成分（基本波成分）に対して逆位相で、かつ同一振幅に確実に設定することができ、この結果、第２合成回路に入力される高周波信号の基本波成分で反射信号に含まれている高周波信号の反射波成分（基本波成分）を確実に相殺することができる。

請求項４記載の増幅装置によれば、第１増幅回路の出力信号を遅延回路によって遅延させることにより、第２調整回路による遅延時間の調整と相俟って、遅延回路の出力信号に含まれている高周波信号の基本波成分の位相と、第４増幅回路の出力信号に含まれている高周波信号の基本波成分の位相とを確実かつ容易に同位相に調整することができる。また、同様にして、第１調整回路による遅延時間の調整と相俟って、遅延回路の出力信号に含まれている歪み成分の位相と、第４増幅回路の出力信号に含まれている歪み成分の位相とを確実かつ容易に逆位相に調整して、両歪みを確実に相殺することができる。

請求項５記載の増幅装置によれば、第１増幅回路と第４増幅回路とを１つのパッケージに組み込んだことにより、第１増幅回路および第４増幅回路の電気的特性を良好に揃えることができ、しかも例えば温度・湿度などの環境の変化に対しても双方を常に同一またはほぼ同一の状態に維持することができる。

請求項６記載の増幅装置によれば、第２増幅回路と第３増幅回路とを１つのパッケージに組み込んだことにより、第２増幅回路および第３増幅回路の電気的特性を良好に揃えることができ、しかも例えば温度・湿度などの環境の変化に対しても双方を常に同一またはほぼ同一の状態に維持することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る増幅装置の最良の形態について説明する。

最初に、増幅装置１の構成について、図１を参照して説明する。増幅装置１は、いわゆるＲＦＡＬ方式増幅器（Reflect Forward Adaptive Linearizer Amplifier ）であって、増幅回路２、遅延回路３、方向性結合器４、減衰器５、遅延回路６、方向性結合器７、減衰器８、遅延回路９、増幅回路１０、合成回路１１、減衰器１２、遅延回路１３、増幅回路１４、合成回路１５、増幅回路１６および合成回路１７を備えている。この場合、増幅回路２は、本発明における第１増幅回路を構成し、信号線路１８を介して入力した高周波信号Ｓ１を増幅する。遅延回路３は、増幅回路２で増幅された信号Ｓ２を予め設定された遅延時間だけ遅延して信号Ｓ３として出力する。この場合、遅延回路３は、本発明における遅延回路を構成し、その遅延時間は、一例として、増幅回路２の入力側から合成回路１１を経由して増幅回路１６の入力側まで歪み信号が伝搬する時間とほぼ同じ時間に設定されている。

方向性結合器４は、信号線路１８を伝搬する高周波信号Ｓ１からその進行波成分（高周波信号Ｓ１の基本波成分）を抽出して信号Ｓ４として出力する。減衰器５および遅延回路６は、本発明における第３調整回路を構成し、信号Ｓ４の振幅および遅延時間をそれぞれ調整して信号Ｓ５として出力する。この場合、遅延回路６による「位相の調整」とは、遅延時間を変えて位相を変えることで、方向性結合器７で抽出された信号Ｓ８に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の位相と遅延回路６から出力されて合成回路１１に入力される信号Ｓ５に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の位相とを逆位相とする調整を意味する。方向性結合器７は、本発明における第１方向性結合器および第２方向性結合器を構成し、信号線路１８を伝搬する高周波信号Ｓ１の進行波成分（基本波成分）を抽出して信号Ｓ６として出力する。減衰器８、遅延回路９および増幅回路１０（本発明における第３増幅回路）は、本発明における第２調整回路を構成し、信号Ｓ６の振幅および遅延時間をそれぞれ調整して信号Ｓ７として出力する。この場合、遅延回路９による「位相の調整」とは、遅延時間を変えて位相を変えることで、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の位相と増幅回路１６から出力される信号Ｓ１２に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の位相とを一致させる調整を意味する。また、増幅回路１０としては、高周波信号Ｓ１の基本波成分のみを、増幅回路２に入力される信号Ｓ１のレベルとほぼ等しいレベルまで低利得で増幅すればよいため、増幅回路２，１６に用いられる増幅素子と比較して小信号用の増幅素子を用いることができる。したがって、増幅回路１０は、低レベルの基本波成分を狭い周波数帯域幅かつ低利得で、しかも小信号用の増幅素子で増幅する結果、極めて高効率で基本波成分を増幅する。

また、方向性結合器７は、信号線路１８を高周波信号Ｓ１の進行波成分とは逆方向に伝搬する信号（以下、「反射信号」ともいう）を抽出して信号Ｓ８として出力する。この場合、この反射信号は、高周波信号Ｓ１の反射波成分（基本波成分）と、増幅回路２の増幅動作時に増幅回路２の入力側から信号線路１８側に出力される歪み成分（変調歪波成分）とを含んでいる。合成回路１１は、本発明における第２合成回路に相当し、信号Ｓ５と信号Ｓ８とを合成して信号Ｓ９として出力する。減衰器１２、遅延回路１３および増幅回路１４（本発明における第２増幅回路）は、信号Ｓ９の振幅および遅延時間をそれぞれ調整して信号Ｓ１０として出力する。この場合、遅延回路１３による「位相の調整」とは、遅延時間を変えることなく、合成回路１７の出力信号Ｓ１３に含まれる歪み成分が最も低下するように位相を変える調整を意味する。また、減衰器１２、遅延回路１３および増幅回路１４は、合成回路１１と共に、本発明における第１調整回路を構成している。この場合、増幅回路１４としては、歪み成分のみを低利得で増幅すればよいため、増幅回路２，１６に用いられる増幅素子と比較して小信号用の増幅素子を用いることができる。したがって、増幅回路１４は、低レベルの歪み成分を増幅回路１０によって増幅されるべき周波数帯域幅よりもやや広い周波数帯域幅かつ低利得で、しかも小信号用の増幅素子で増幅する結果、極めて高効率で歪み成分を増幅する。この場合、本例では、増幅回路１０および増幅回路１４の電気的特性が良好に揃い、かつ例えば温度・湿度などの環境の変化に対しても双方が常に同一またはほぼ同一の状態に維持されるように、この増幅回路１０および増幅回路１４は、図１に示すように、１つのパッケージ２０に組み込まれてワンパッケージ化されている。

合成回路１５は、信号Ｓ７と信号Ｓ１０とを合成して信号Ｓ１１として出力する。本例では、信号Ｓ１０が出力される歪み補正用経路と、減衰器８および遅延回路９を含む経路との間でのアイソレーションは、合成回路１５の前段に配設されている各増幅回路１０，１４の入出力間のアイソレーションで十分に確保されている。したがって、合成回路１５は、両経路間のアイソレーションを合成回路１５で確保する必要がなく、増幅回路１０の出力部におけるインピーダンスと増幅回路１４の出力部におけるインピーダンスを整合できればよい。したがって、合成回路１５は、ＬＣ回路等で構成されて、各信号Ｓ７，Ｓ１０に対するロスが極めて少ない回路構成となっている。増幅回路１６は、本発明における第４増幅回路を構成し、増幅回路２と同一またはほぼ同一（以下、併せて同等ともいう）の電気的特性を有して、信号Ｓ１１を増幅して信号Ｓ１２を出力する。また、本例では、増幅回路２および増幅回路１６の電気的特性が良好に揃い、かつ例えば温度・湿度などの環境の変化に対しても双方が常に同一またはほぼ同一の状態に維持されるように、この増幅回路２および増幅回路１６は、図１に示すように、１つのパッケージ２１に組み込まれてワンパッケージ化されている。この場合、同様の理由から、増幅回路２，１０，１４，１６を１つのパッケージ２１に組み込んでワンパッケージ化することもできる。合成回路１７は、本発明における第１合成回路を構成し、信号Ｓ３と信号Ｓ１２とを合成して出力信号Ｓ１３を出力する。

次いで、増幅装置１の調整方法と増幅動作について説明する。

まず、増幅装置１の作動状態において、例えば増幅回路１４の出力（信号Ｓ１０）を観測しつつ、減衰器５および遅延回路６を調整して、合成回路１１に入力される信号Ｓ５（方向性結合器４によって抽出された高周波信号Ｓ１の進行波成分である基本波成分）の振幅および遅延時間を調整することにより、信号Ｓ８に含まれている高周波信号Ｓ１の反射波成分（基本波成分）を信号Ｓ５で相殺して、信号Ｓ１０に含まれている高周波信号Ｓ１の進行波成分（基本波成分）の振幅をほぼゼロにする（歪み成分抽出ステップ）。これにより、信号Ｓ１０は、方向性結合器７によって抽出された反射信号に含まれている歪み成分のみで構成される。

次いで、合成回路１７の出力（出力信号Ｓ１３）を観測しつつ、減衰器８および遅延回路９を調整して、出力信号Ｓ１３に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の振幅を増幅回路２から出力される基本波成分のほぼ１．４倍（電力ではほぼ２倍）に調整する（振幅調整ステップ）。この場合、信号Ｓ６は、高周波信号Ｓ１の基本波成分のみで構成されているため、減衰器８および遅延回路９を調整することにより、信号Ｓ１１に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の振幅および位相を、信号Ｓ１１に含まれている歪み成分とは別個独立して、任意の量に設定することができる。具体的には、減衰器８および遅延回路９を調整することにより、信号Ｓ１１中の高周波信号Ｓ１の基本波成分の振幅および位相を、増幅回路２に入力される高周波信号Ｓ１の基本波成分と同位相でかつほぼ同一振幅に設定する。この結果、増幅回路１６は、信号Ｓ１１を増幅することにより、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている歪み成分に対して逆位相でかつほぼ同一振幅の歪み成分と、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分に対して同位相でかつほぼ同一振幅の基本波成分とを信号Ｓ１２として出力する。したがって、合成回路１７が、信号Ｓ３と信号Ｓ１２とを合成することにより、高周波信号Ｓ１の基本波成分についてはほぼ１．４倍の振幅の出力信号Ｓ１３を出力する。

続いて、合成回路１７の出力（出力信号Ｓ１３）を観測しつつ、減衰器１２および遅延回路１３を調整して、出力信号Ｓ１３の歪みが最小となるように調整する（歪みキャンセルステップ）。この場合、上記した歪み成分抽出ステップにおいて、信号Ｓ１０が方向性結合器７によって抽出された反射信号に含まれている歪み成分のみで構成されているため、減衰器１２および遅延回路１３を調整することにより、合成回路１５の出力（信号Ｓ１１）に含まれている歪み成分の振幅および位相を、信号Ｓ１１に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分とは別個独立して、任意の量に設定することができる。これにより、増幅回路２と同等の電気的特性を有する増幅回路１６は、信号Ｓ１１を増幅することにより、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている歪み成分に対して逆位相でかつほぼ同一振幅の歪み成分と、所定の振幅の高周波信号Ｓ１の基本波成分とを含む信号Ｓ１２を出力する。したがって、合成回路１７が、信号Ｓ３と信号Ｓ１２とを合成することにより、各信号Ｓ３，Ｓ１２に含まれている歪み成分同士が相殺されて、歪み成分を殆ど含まず、しかも高周波信号Ｓ１の基本波成分についてはほぼ１．４倍の振幅の出力信号Ｓ１３を出力する。

このように、この増幅装置１によれば、方向性結合器７によって抽出された反射信号に含まれている高周波信号Ｓ１の歪み成分を増幅回路１４で増幅すると共に、方向性結合器７によって抽出された高周波信号Ｓ１の進行波成分（基本波成分）を増幅回路１０で増幅し、各増幅回路１０，１４から出力される信号Ｓ７，Ｓ１０を合成することにより、各増幅回路１０，１４の入出力間のアイソレーションを利用して、減衰器１２および遅延回路１３を含む歪み補正用経路と、減衰器８および遅延回路９を含む経路との間でのアイソレーションを十分に確保することができる。このため、高周波信号Ｓ１の基本波成分である信号Ｓ７と、増幅回路２から反射された歪み成分である信号Ｓ１０とを合成する合成回路１５によって両経路間のアイソレーションを確保する必要がないため、各信号Ｓ７，Ｓ１０に対するロスが極めて少ない回路構成で合成回路１５を構成することができる。したがって、増幅回路１０が、低レベルの基本波成分を狭い周波数帯域幅かつ低利得で、しかも小信号用の増幅素子で増幅する結果、極めて高効率で基本波成分を増幅し、同様にして、増幅回路１４が、低レベルの歪み成分を増幅回路１０によって増幅されるべき周波数帯域幅よりもやや広い周波数帯域幅かつ低利得で、しかも小信号用の増幅素子で増幅する結果、極めて高効率で歪み成分を増幅する。この結果、極めて低効率の増幅回路５８を必要とする従来の増幅装置５１と比較して、増幅装置１全体としての効率を十分に高めることができる。

また、この増幅装置１によれば、方向性結合器４によって抽出された高周波信号Ｓ１の進行波成分（基本波成分）で構成される信号Ｓ５と方向性結合器７によって抽出された反射信号（基本波成分）で構成される信号Ｓ８とを合成回路１１で合成して、信号Ｓ８に含まれている高周波信号Ｓ１の反射波成分（基本波成分）を信号Ｓ５で相殺することにより、方向性結合器７によって抽出された反射信号に含まれている歪み成分のみで信号Ｓ９を構成することができる。このため、合成回路１１から出力される信号Ｓ９の振幅および遅延時間（位相）を減衰器１２および遅延回路１３で調整することにより、増幅回路１６から出力される信号Ｓ１２に含まれている歪み成分の位相および振幅を、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている歪み成分に対して逆位相でかつ同一振幅にすることができる結果、信号Ｓ３，Ｓ１２を合成して極めて低歪みの信号Ｓ１３を出力することができる。また、減衰器８および遅延回路９の調整と、減衰器１２および遅延回路１３の調整とを別個独立して行うことができるため、出力信号Ｓ１３に含まれる歪み成分の除去と基本波成分の振幅調整とを極めて容易に行うことができる。また、増幅回路１４が、合成回路１１による合成で信号Ｓ８に含まれている高周波信号Ｓ１の反射波成分（基本波成分）と信号Ｓ５とで高周波信号Ｓ１の基本波成分を相殺した低レベルの歪み成分のみを増幅する結果、さらに高効率で歪み成分を増幅する。

また、方向性結合器７によって抽出された高周波信号Ｓ１の進行波成分としての基本波成分の振幅および位相を減衰器８および遅延回路９で調整することにより、増幅回路１６に入力される信号Ｓ１１中の高周波信号Ｓ１の基本波成分の振幅および位相を、歪み成分の振幅および位相に影響を与えることなく、増幅回路２に入力される高周波信号Ｓ１の基本波成分と同位相でかつほぼ同一振幅となるように確実かつ容易に設定することができる。したがって、増幅回路１６から出力される信号Ｓ１２に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の位相および振幅を、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分に対して同位相でかつほぼ同一振幅に調整することができる結果、信号Ｓ３，Ｓ１２を合成した信号Ｓ１３に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の振幅をほぼ１．４倍とすることができる。

また、この増幅装置１によれば、合成回路１１に入力される信号Ｓ５（つまり、高周波信号Ｓ１の基本波成分）を減衰器５および遅延回路６で調整することにより、信号Ｓ５に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分を、信号Ｓ８中に含まれている高周波信号Ｓ１の反射波成分（基本波成分）に対して逆位相で、かつ同一振幅に確実に設定することができ、この結果、方向性結合器４からの高周波信号Ｓ１の進行波成分（基本波成分）で信号Ｓ８に含まれている高周波信号Ｓ１の反射波成分（基本波成分）を確実に相殺することができる。

また、この増幅装置１によれば、遅延回路３によって信号Ｓ２を遅延させることにより、遅延回路９による遅延時間の調整と相俟って、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の位相と、増幅回路１６から出力される信号Ｓ１２に含まれている高周波信号Ｓ１の基本波成分の位相とを確実かつ容易に同位相に調整することができる。また、同様にして、遅延回路１３による遅延時間の調整と相俟って、遅延回路３から出力される信号Ｓ３に含まれている歪み成分の位相と、増幅回路１６から出力される信号Ｓ１２に含まれている歪み成分の位相とを確実かつ容易に逆位相に調整して、両歪みを確実に相殺することができる。

さらに、増幅回路２と増幅回路１６とを１つのパッケージに組み込んだことにより、増幅回路２および増幅回路１６の電気的特性を良好に揃えることができ、しかも例えば温度・湿度などの環境の変化に対しても双方を常に同一またはほぼ同一の状態に維持することができる。

また、増幅回路１０と増幅回路１４とを１つのパッケージに組み込んだことにより、増幅回路１０および増幅回路１４の電気的特性を良好に揃えることができ、しかも例えば温度・湿度などの環境の変化に対しても双方を常に同一またはほぼ同一の状態に維持することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、信号Ｓ６と信号Ｓ８とを１つの方向性結合器７で信号線路１８から抽出する構成に代えて、別個独立した２つの方向性結合器を本発明における第１方向性結合器および第２方向性結合器として信号Ｓ６，Ｓ８をそれぞれ抽出する構成を採用することもできる。また、減衰器５および遅延回路６の配設順序を逆にすることもできる。同様にして、減衰器８、遅延回路９および増幅回路１０の配設順序を逆にすることもできる。また、合成回路１１、減衰器１２、遅延回路１３および増幅回路１４の順序を自由に入れ替えることもできる。この場合、増幅回路１４の配設位置については、歪み成分のみを増幅させるのが効率面から好ましいため、合成回路１１と合成回路１５との間に増幅回路１４を配設するのが好ましい。また、遅延回路３において、予め設定された時間だけ信号Ｓ２を遅延させる構成を採用した例について説明したが、遅延時間を調整し得る構成を採用しても良いのは勿論である。また、例えば、方向性結合器７で抽出される反射信号中の高周波信号Ｓ１についての基本波成分の振幅が極めて小さく、反射信号中の歪み成分よりも十分に小さいときには、方向性結合器４、減衰器５、遅延回路６および合成回路１１の配設を省いて、信号Ｓ８を信号Ｓ９として減衰器１２（減衰器１２、遅延回路１３および増幅回路１４の順序を入れ替えたときには、遅延回路１３または増幅回路１４）に直接入力する構成を採用することもできる。この構成によれば、増幅装置１の構成を簡略化できると共に、調整工程を簡略化でき、その結果として、製品コストを低減することができる。さらに、減衰器８，１２を備えた構成について上記したが、これに限らない。例えば、本発明における第１調整回路において第２増幅回路（増幅回路１４）を可変利得型の増幅回路で構成することで、減衰器１２の配設を省くことができる。同様にして、本発明における第２調整回路において第３増幅回路（増幅回路１０）を可変利得型の増幅回路で構成することで、減衰器８の配設を省くことができる。

増幅装置１の構成図である。増幅装置５１の構成図である。

符号の説明

１増幅装置
２，１０，１４，１６増幅回路
３，６，９，１３遅延回路
４，７方向性結合器
５，８，１２減衰器
１１，１７合成回路
１８信号線路
２０，２１パッケージ
Ｓ１高周波信号
Ｓ２〜Ｓ１３信号
Ｓ１３出力信号

Claims

信号線路を介して入力した高周波信号を増幅する第１増幅回路と、
前記高周波信号の進行波成分を前記信号線路から抽出する第１方向性結合器と、
前記第１増幅回路から前記信号線路に反射する反射信号を当該信号線路から抽出する第２方向性結合器と、
前記第２方向性結合器によって抽出された前記反射信号に含まれている前記高周波信号の歪み成分を増幅する第２増幅回路を含むと共にその振幅および位相を調整可能な第１調整回路と、
前記第１方向性結合器によって抽出された前記高周波信号の進行波成分を増幅する第３増幅回路を含むと共にその振幅および位相を調整可能な第２調整回路と、
前記第１調整回路の出力信号と前記第２調整回路の出力信号との合成信号を増幅する第４増幅回路と、
前記第１増幅回路の出力信号と前記第４増幅回路の出力信号とを合成して出力する第１合成回路とを備えている増幅装置。
前記第１調整回路は、前記高周波信号から抽出した進行波成分と前記第２方向性結合器によって抽出された前記反射信号とを合成して当該進行波成分と当該反射信号に含まれている前記高周波信号の反射波成分とを相殺する第２合成回路を備えている請求項１記載の増幅装置。
前記第２合成回路に入力される前記高周波信号から抽出した進行波成分の振幅および位相を調整する第３調整回路を備えている請求項２記載の増幅装置。
前記第１合成回路に入力される前記第１増幅回路の出力信号を遅延させる遅延回路を備えている請求項１から３のいずれかに記載の増幅装置。
前記第１増幅回路および前記第４増幅回路は、１つのパッケージ内に組み込まれて構成されている請求項１から４のいずれかに記載の増幅装置。
前記第２増幅回路および前記第３増幅回路は、１つのパッケージ内に組み込まれて構成されている請求項１から５のいずれかに記載の増幅装置。