JP2009071507A - Power amplifier - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplifier that is free from lowering power efficiency regarding the power amplifier. <P>SOLUTION: The power amplifier has a branch circuit 1 for inputting an RF signal and branching the RF signal in at least two directions, a matching circuit 2 for receiving an output from the branch circuit 1, a plurality of amplifiers 3 for directly receiving the output from the matching circuit 2 or the output from the branch circuit 1 and having different saturation powers and the matching circuit 4 for receiving the outputs from the amplifiers 3. The power amplifier further has a synthesizing circuit 5 receiving the output from the matching circuit 4, a modulated-wave envelope conversion section 6 receiving a modulated-wave envelope signal and converting the amplitude and a drain-voltage supply section 7 receiving the output from the modulated-wave envelope conversion section 6, converting the output into a drain voltage and supplying the resulting voltage to a drain terminal of the amplifier 3. The output from the synthesizing circuit 5 is used as the output from the power amplifier. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は電力増幅器に関し、更に詳しくはピーク電力と平均電力の比（ピーク電力／平均電力：ピークファクタ）が所定の値をとる変調方式において、高い効率で動作する電力増幅器に関する。   The present invention relates to a power amplifier, and more particularly to a power amplifier that operates with high efficiency in a modulation scheme in which a ratio of peak power to average power (peak power / average power: peak factor) takes a predetermined value.

ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）等の周波数効率の高い多くの線形変調方式では、ピークの電力と平均電力の比（ピークファクタ）が大きくなる。この変調方式の信号を増幅する場合、波形が歪まないようにするためには、増幅器はピークの電力まで増幅できる能力が必要になる、つまり増幅器の飽和電力がピーク電力より高い能力が必要になる。   In many linear modulation schemes with high frequency efficiency such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), the ratio of peak power to average power (peak factor) increases. When amplifying a signal of this modulation method, in order to prevent the waveform from being distorted, the amplifier needs to be able to amplify up to peak power, that is, the saturation power of the amplifier needs to be higher than the peak power. .

従来のこの種の装置としては、入力信号を検波器でエンベロープ検波し、レベル検出器により基準の閾値と比較してエンベロープの大小を判別し、切替制御部、バイアス制御部によりエンベロープの大小に応じて、出力電力が大小の増幅器と信号系路上のスイッチとをそれぞれ切り替える構成とした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−３７４１２８号公報（段落００１３〜００２４、図１、図５） In this type of conventional device, the input signal is envelope detected by a detector, the level detector determines the size of the envelope by comparison with a reference threshold, and the switching control unit and bias control unit respond to the envelope size. A technique is known in which an amplifier having a large or small output power and a switch on a signal system are respectively switched (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-374128 A (paragraphs 0013 to 0024, FIGS. 1 and 5)

前述した従来の電力増幅器は、平均電力に対して大きなピークの電力を持つ信号に対して効率を低下させないことを目指しているものの、信号経路上のスイッチを切り替え大小の増幅器を選択する構成のため、２つの増幅器のゲイン等で切り替え時の歪が大きくなるという問題があった。   Although the conventional power amplifier described above aims to prevent the efficiency from being lowered for a signal having a large peak power with respect to the average power, it is configured to select a large or small amplifier by switching a switch on the signal path. There has been a problem that distortion at the time of switching increases due to the gain of the two amplifiers.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、電力効率を低下させることなく歪の少ない電力増幅器を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power amplifier with less distortion without lowering power efficiency.

（１）請求項１記載の発明は、ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、該分岐回路の出力を受ける飽和電力の異なった複数の増幅器と、該増幅器の出力を受ける合成回路と、変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、を備え、前記合成回路の出力をその出力とする、ことを特徴とする。   (1) The invention described in claim 1 is a branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions, a plurality of amplifiers having different saturation powers that receive the output of the branch circuit, and an output of the amplifier A synthesis circuit, a modulation wave envelope conversion unit that receives a modulation wave envelope signal and converts the amplitude thereof, a drain voltage that receives an output of the modulation wave envelope conversion unit, or converts it into a collector voltage, and a drain terminal of the amplifier; Alternatively, a drain voltage supply unit or a collector voltage supply unit that supplies the collector terminal is provided, and the output of the synthesis circuit is used as the output.

（２）請求項２記載の発明は、前記ドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部は、入力信号に応じて出力電圧を変える出力電圧変更回路で構成されたことを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記ドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部は、複数の電圧の中から増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給する電圧をスイッチにより切り替えて供給することを特徴とする。 (2) The invention described in claim 2 is characterized in that the drain voltage supply unit or the collector voltage supply unit is constituted by an output voltage changing circuit which changes an output voltage in accordance with an input signal.
(3) In the invention described in claim 3, the drain voltage supply unit or the collector voltage supply unit supplies a voltage supplied to the drain terminal or the collector terminal of the amplifier from a plurality of voltages by using a switch. It is characterized by.

（４）請求項４記載の発明は、前記変調波エンベロープが大きくなるに従い、順次飽和電力の高い増幅器を、ドレイン電圧、或いはコレクタ電圧の供給電圧を変えることで動作させることを特徴とする。   (4) The invention described in claim 4 is characterized in that, as the modulation wave envelope increases, an amplifier having a high saturation power is operated by changing the supply voltage of the drain voltage or the collector voltage sequentially.

（５）請求項５記載の発明は、前記変調波エンベロープに従い、その変調波エンベロープに対して複数増幅器の中のいくつかの増幅器をドレイン電圧、或いはコレクタ電圧の供給電圧を変えることで動作させ、他の増幅器を動作させないことを特徴とする。   (5) According to the invention of claim 5, in accordance with the modulation wave envelope, several amplifiers of the plurality of amplifiers are operated with respect to the modulation wave envelope by changing the supply voltage of the drain voltage or the collector voltage, The other amplifier is not operated.

（６）この発明において、前記増幅器の入力部分にそれぞれの増幅器の入力電力の最大値或いは最大飽和電力に応じたレベルのリミッタを挿入することを特徴とする。
（７）また、この発明において、前記出力電圧変更回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ又はチャージポンプ回路で構成されることを特徴とする。ここで、チャージポンプ回路とは、コンデンサとスイッチを組み合わせることにより電圧を上昇させる回路で、入力電圧より高い電圧を出力する電源回路に使用されるものである。 (6) The present invention is characterized in that a limiter of a level corresponding to the maximum value or the maximum saturation power of the input power of each amplifier is inserted in the input portion of the amplifier.
(7) In the present invention, the output voltage changing circuit is constituted by a DC / DC converter or a charge pump circuit. Here, the charge pump circuit is a circuit that increases a voltage by combining a capacitor and a switch, and is used for a power supply circuit that outputs a voltage higher than an input voltage.

（８）また、この発明において、ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、該分岐回路の出力を受ける整合回路と、該整合回路の出力を受ける、飽和電力の異なった複数の増幅器と、該増幅器の出力を受ける整合回路と、該整合回路の出力を受ける合成回路と、変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、を備え、前記合成回路の出力をその出力とすることを特徴とする。   (8) Also, in the present invention, a branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions, a matching circuit that receives the output of the branch circuit, and a plurality of different saturation powers that receive the output of the matching circuit Amplifier, a matching circuit that receives the output of the amplifier, a synthesis circuit that receives the output of the matching circuit, a modulation wave envelope conversion unit that receives the modulation wave envelope signal and converts the amplitude thereof, and the modulation wave envelope conversion unit A drain voltage supply unit or a collector voltage supply unit that converts the output into a drain voltage or a collector voltage and supplies the drain voltage or collector voltage to the drain terminal or collector terminal of the amplifier, and outputs the output of the synthesis circuit It is characterized by.

（９）また、この発明において、ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、該分岐回路の出力を受ける整合回路と、該整合回路の出力を受ける飽和電力の異なった複数の増幅器と、該増幅器の出力を受ける整合回路と、該整合回路の出力を受ける合成回路と、変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、を備え、前記合成回路の出力をその出力とすることを特徴とする電力増幅器。   (9) Further, in the present invention, a branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions, a matching circuit that receives the output of the branch circuit, and a plurality of different saturation powers that receive the output of the matching circuit An amplifier, a matching circuit that receives the output of the amplifier, a synthesis circuit that receives the output of the matching circuit, a modulation wave envelope conversion unit that receives a modulation wave envelope signal and converts the amplitude thereof, and a modulation wave envelope conversion unit A drain voltage supply unit or a collector voltage supply unit that receives the output and converts it into a drain voltage or a collector voltage and supplies the drain voltage or collector voltage to the drain terminal or collector terminal of the amplifier; A power amplifier.

（１０）また、この発明において、ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、該分岐回路の出力を受ける飽和電力の異なった複数の増幅器と、該増幅器の出力を受ける整合回路と、該整合回路の出力を受ける合成回路と、変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、を備え、前記合成回路の出力をその出力とすることを特徴とする電力増幅器。   (10) Also, in the present invention, a branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions, a plurality of amplifiers having different saturation powers that receive the output of the branch circuit, and a matching circuit that receives the output of the amplifier A synthesis circuit that receives the output of the matching circuit, a modulation wave envelope conversion unit that receives the modulation wave envelope signal and converts its amplitude, and receives the output of the modulation wave envelope conversion unit to generate a drain voltage or a collector voltage. A power amplifier comprising: a drain voltage supply unit or a collector voltage supply unit that converts and supplies the drain terminal or collector terminal of the amplifier for conversion, and uses the output of the synthesis circuit as its output.

（１）請求項１記載の発明によれば、飽和電力の小さな増幅器から大きな増幅器を複数用意し、それぞれのドレイン電圧を入力エンベロープ信号に応じて変えることで、歪の少ない高効率の電力増幅器を実現することができる。   (1) According to the invention described in claim 1, by preparing a plurality of large amplifiers from amplifiers having a small saturation power, and changing the drain voltages according to the input envelope signal, a highly efficient power amplifier with little distortion can be obtained. Can be realized.

（２）請求項２記載の発明によれば、前記ドレイン電圧供給部は、入力信号に応じて出力電圧を変えることで効率を向上させることができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、複数の電圧を予め用意しておき、スイッチで切り替えて増幅器に供給することで、効率を向上させることができる。 (2) According to the invention described in claim 2, the drain voltage supply section can improve the efficiency by changing the output voltage in accordance with the input signal.
(3) According to the invention described in claim 3, the efficiency can be improved by preparing a plurality of voltages in advance, switching them with a switch, and supplying them to the amplifier.

（４）請求項４記載の発明によれば、変調波エンベロープが大きくなるに従い、順次飽和電力の高い増幅器を用いるようにすることで、効率を向上させることができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、変調波エンベロープに従い、複数増幅器のいくつかを動作させ、それ以外の増幅器は動作させないようにすることで、効率を向上させることができる。 (4) According to the invention described in claim 4, the efficiency can be improved by using the amplifiers with higher saturation power in order as the modulation wave envelope becomes larger.
(5) According to the invention described in claim 5, the efficiency can be improved by operating some of the plurality of amplifiers and not operating the other amplifiers according to the modulated wave envelope.

（６）この発明において、入力電力最大定格を越えないようにすることができる。
（７）また、この発明において、出力電圧変更回路として、ＤＣ／ＤＣコンバータ又はチャージポンプ回路を用いることで、出力電圧を変更することができる。 (6) In this invention, it is possible not to exceed the maximum input power rating.
(7) In the present invention, the output voltage can be changed by using a DC / DC converter or a charge pump circuit as the output voltage changing circuit.

（８）また、この発明において、、飽和電力の小さな増幅器から大きな増幅器を複数用意し、それぞれのドレイン電圧を入力エンベロープ信号に応じて変えることで、高効率の電力増幅器を実現することができる。   (8) Further, in the present invention, a high efficiency power amplifier can be realized by preparing a plurality of large amplifiers from amplifiers having a small saturation power and changing their drain voltages according to the input envelope signal.

（９）また、この発明において、飽和電力の小さな増幅器から大きな増幅器を複数用意し、それぞれのドレイン電圧を入力エンベロープ信号に応じて変えることで、高効率の電力増幅器を実現することができる。   (9) In the present invention, a high efficiency power amplifier can be realized by preparing a plurality of large amplifiers from low saturation power amplifiers and changing the drain voltages according to the input envelope signal.

（１０）また、この発明において、飽和電力の小さな増幅器から大きな増幅器を複数用意し、それぞれのドレイン電圧を入力エンベロープ信号に応じて変えることで、高効率の電力増幅器を実現することができる。   (10) Further, in the present invention, a high efficiency power amplifier can be realized by preparing a plurality of large amplifiers from amplifiers having a small saturation power and changing the drain voltages according to the input envelope signal.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すブロック図である。図において、１はＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路、２は該分岐回路１の出力を受ける整合回路、３は該整合回路２の出力を、又は前記分岐回路１の出力を直接受ける、飽和電力の異なった複数の増幅器、４は該増幅器３の出力を受ける整合回路、５は該整合回路４の出力を受ける合成回路、６は変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部、７は該変調波エンベロープ変換部６の出力を受けてドレイン電圧に変換して前記増幅器３のドレイン端子に供給するドレイン電圧供給部である。増幅器３としては、飽和電力が小さいものから大きいものまでが並列に設けられている。このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions, 2 is a matching circuit that receives the output of the branch circuit 1, 3 is the output of the matching circuit 2, or the output of the branch circuit 1 A plurality of amplifiers having different saturation powers, 4 is a matching circuit that receives the output of the amplifier 3, 5 is a combining circuit that receives the output of the matching circuit 4, and 6 receives the modulation wave envelope signal and changes its amplitude. A modulation wave envelope conversion unit 7 for conversion is a drain voltage supply unit that receives the output of the modulation wave envelope conversion unit 6, converts it into a drain voltage, and supplies it to the drain terminal of the amplifier 3. As the amplifier 3, those having a small saturation power and a large saturation power are provided in parallel. The operation of the circuit thus configured will be described as follows.

ＲＦ入力部からは、例えばＯＦＤＭ変調波が入力される。また変調波エンベロープ（包絡線）変換部６には、ＯＦＤＭ変調波のエンベロープ信号が入力される。変調波エンベロープ変換部６は、例えば図２に示すような変換を行なう。図２に示す例は、増幅器３を３段並べた例である。（ａ）はエンベロープ波形、（ｂ）は飽和電力小の増幅器のドレイン電圧、（ｃ）は飽和電力中の増幅器のドレイン電圧、（ｄ）は飽和電力大の増幅器のドレイン電圧である。何れも横軸は時間、縦軸はエンベロープ波形又は出力である。この例では、増幅器３を＃１〜＃３まで用いた場合を示している。   For example, an OFDM modulated wave is input from the RF input unit. The modulated wave envelope (envelope) converter 6 receives an OFDM modulated wave envelope signal. The modulated wave envelope converter 6 performs conversion as shown in FIG. 2, for example. The example shown in FIG. 2 is an example in which amplifiers 3 are arranged in three stages. (A) is the envelope waveform, (b) is the drain voltage of the amplifier with low saturation power, (c) is the drain voltage of the amplifier during saturation power, and (d) is the drain voltage of the amplifier with high saturation power. In either case, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the envelope waveform or output. In this example, the amplifier 3 is used from # 1 to # 3.

Δ１は飽和電力小の増幅器が動作する領域、Δ２は飽和電力中の増幅器が動作する領域、Δ３は飽和電力大の増幅器が動作する領域である。変調波エンベロープ変換部６は、（ａ）に示すようなエンベロープ信号が入ってくると、飽和電力小の増幅器＃１に対しては（ｂ）に示すようなドレイン電圧値になるようエンベロープを変換してドレイン電圧供給部７に出力する。また、飽和電力中の増幅器＃２に対しては（ｃ）に示すようなドレイン電圧値になるようにエンベロープを変換してドレイン電圧供給部７へ出力する。   Δ1 is a region where an amplifier with a small saturated power operates, Δ2 is a region where an amplifier with saturated power operates, and Δ3 is a region where an amplifier with large saturated power operates. When the envelope signal as shown in (a) is input, the modulated wave envelope converter 6 converts the envelope so that the drain voltage value as shown in (b) is obtained for the amplifier # 1 with low saturation power. And output to the drain voltage supply unit 7. For the amplifier # 2 in the saturated power, the envelope is converted so as to have a drain voltage value as shown in (c) and output to the drain voltage supply unit 7.

更に、飽和電力大の増幅器＃３に対しては、（ｄ）に示すようなドレイン電圧値になるようにエンベロープを変換してドレイン電圧供給部７へ出力する。ドレイン電圧供給部７は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータやチャージポンプ回路で構成され、増幅器＃１〜＃３へドレイン電圧を供給する。ドレイン電圧供給部７としてＤＣ／ＤＣコンバータやチャージポンプ回路を用いることで、出力電圧を変更する回路を実現することができる。   Further, for the amplifier # 3 having a large saturation power, the envelope is converted so as to have a drain voltage value as shown in (d) and output to the drain voltage supply unit 7. The drain voltage supply unit 7 includes, for example, a DC / DC converter or a charge pump circuit, and supplies a drain voltage to the amplifiers # 1 to # 3. By using a DC / DC converter or a charge pump circuit as the drain voltage supply unit 7, a circuit for changing the output voltage can be realized.

図３は複数の電圧の切り替えの説明図である。図では、０Ｖ，ａ１Ｖ，ａ２Ｖ，ａ３Ｖ，ａ４Ｖ，ａ５Ｖの電圧を用意しておき、これら電圧をそれぞれスイッチＳＷ１〜ＳＷ６で切り替えて増幅器３のドレイン端子に供給する。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、変調波エンベロープ変換部６からの制御信号によりそのオン／オフが制御される。   FIG. 3 is an explanatory diagram of switching between a plurality of voltages. In the figure, voltages of 0V, a1V, a2V, a3V, a4V, and a5V are prepared, and these voltages are switched by switches SW1 to SW6 and supplied to the drain terminal of the amplifier 3. Each switch SW <b> 1 to SW <b> 6 is controlled to be turned on / off by a control signal from the modulated wave envelope conversion unit 6.

飽和電力小の増幅器＃１を例にとると、図４に示すようなドレイン電圧を供給する。ドレイン電圧は、エンベロープ波形に応じて変調波エンベロープ変換部６からの制御信号に応じてドレイン電圧供給部７を制御し、０Ｖ〜ａ５Ｖまでの電圧を出力するようになっている。   Taking the amplifier # 1 with low saturation power as an example, a drain voltage as shown in FIG. 4 is supplied. The drain voltage controls the drain voltage supply unit 7 in accordance with a control signal from the modulation wave envelope conversion unit 6 in accordance with the envelope waveform, and outputs a voltage from 0V to a5V.

それぞれの増幅器＃１〜＃３は図５に示すような入出力特性を持っている。それぞれの増幅器の入出力特性は、入力と出力がリニアに変化する領域があり、リニア領域を越えると、入力電力が増加してもその出力電圧が一定となる飽和領域がある。また、それぞれの増幅器３は、図６に示すような効率を持っている。ｆ１は増幅器＃１の特性を、ｆ２は増幅器＃２の特性を、ｆ３は＃３の特性をそれぞれ示す。   Each of the amplifiers # 1 to # 3 has input / output characteristics as shown in FIG. The input / output characteristics of each amplifier have a region where the input and output change linearly. When the input region exceeds the linear region, there is a saturation region where the output voltage is constant even when the input power is increased. Each amplifier 3 has an efficiency as shown in FIG. f1 represents the characteristic of the amplifier # 1, f2 represents the characteristic of the amplifier # 2, and f3 represents the characteristic of # 3.

図中、破線がドレイン電圧をただ単にオン／オフした特性であり、図３にて０Ｖとａ５Ｖを切り替えるような動作の場合で、実線がドレイン電圧をエンベロープに従い変えるものである。図６において、縦軸が効率、横軸が入力電力をそれぞれ示している。なお、「ドレイン電圧２値」とは、増幅器がオンの時とオフの時があることを示している。   In the figure, the broken line is a characteristic in which the drain voltage is simply turned on / off, and in the case of the operation of switching between 0V and a5V in FIG. 3, the solid line changes the drain voltage according to the envelope. In FIG. 6, the vertical axis represents efficiency and the horizontal axis represents input power. Note that the “binary drain voltage” indicates that the amplifier is sometimes turned on and sometimes turned off.

図７は変調波エンベロープに従い、複数増幅器を動作させ、合成したＲＦ信号の入出力特性を示す図である。増幅器＃１をオンにした場合と、増幅器＃２をオンにした場合と、増幅器＃３をオンにした場合の入力電力に対する出力電力の関係を示している。図８はその場合の効率を表したものである。縦軸は効率を、横軸は入力電力をそれぞれ示している。   FIG. 7 is a diagram showing input / output characteristics of a combined RF signal obtained by operating a plurality of amplifiers in accordance with a modulated wave envelope. It shows the relationship between the output power and the input power when the amplifier # 1 is turned on, when the amplifier # 2 is turned on, and when the amplifier # 3 is turned on. FIG. 8 shows the efficiency in that case. The vertical axis represents efficiency, and the horizontal axis represents input power.

エンベロープが低い場合は、飽和電力の大きい増幅器を動作させず、全ての増幅器を飽和電力付近の効率のよい領域で動作させるので、平均効率を高くすることができる。実線はエンベロープに応じたドレイン電圧の場合を、破線（点線）はドレイン電圧２値の場合をそれぞれ示している。   When the envelope is low, all the amplifiers are operated in an efficient region near the saturation power without operating the amplifiers having a large saturation power, so that the average efficiency can be increased. The solid line indicates the case of the drain voltage corresponding to the envelope, and the broken line (dotted line) indicates the case of the binary drain voltage.

また、例えば図８において、効率の目標値を目標値２にした場合、２値のドレイン電圧を切り替える場合は、増幅器３つだと目標を満足せず、その部分の目標値を満たす増幅器を増やさなければならないが、ドレイン電圧をエンベロープに従い変えることにより、目標値２を満たすことができ、増幅器の数を減らすことができる。   Further, for example, in FIG. 8, when the target value of efficiency is set to the target value 2, and the binary drain voltage is switched, the number of amplifiers that satisfy the target value of that portion is increased when three amplifiers are not satisfied. However, the target value 2 can be satisfied and the number of amplifiers can be reduced by changing the drain voltage according to the envelope.

以上、説明したように、本発明によれば飽和電力の小さな増幅器から大きな増幅器を複数用意し、それぞれのドレイン電圧を入力エンベロープ信号に応じて変えることで、高効率の電力増幅器を実現することができる。また、ドレイン電圧供給部７は、入力信号に応じて出力電圧を変えることで効率を向上させることができる。また、本発明によれば複数の電圧を予め用意しておき、スイッチで切り替えて増幅器に供給することで効率を向上させることができる。また、変調波エンベロープが大きくなるに従い、順次飽和電力の高い増幅器を用いるようにすることで、効率を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize a high-efficiency power amplifier by preparing a plurality of large amplifiers from amplifiers with small saturation power and changing each drain voltage according to the input envelope signal. it can. In addition, the drain voltage supply unit 7 can improve the efficiency by changing the output voltage in accordance with the input signal. Further, according to the present invention, it is possible to improve efficiency by preparing a plurality of voltages in advance and switching them with a switch to supply them to the amplifier. Further, the efficiency can be improved by sequentially using amplifiers with high saturation power as the modulation wave envelope increases.

図９はエンベロープ波形と飽和電力に応じたドレイン電圧波形を示す図である。（ａ）はエンベロープ波形、（ｂ）は飽和電力小の増幅器のドレイン電圧を示している。（ａ），（ｂ）に示すように、飽和電力の小さな増幅器は、増幅器が動作を始めるエンベロープの領域とその１つ上のエンベロープの領域のみ動作し、それ以上大きなエンベロープが入ってきた場合は、その増幅器の動作を止めてしまう動作をする。（ｂ）の領域Ａがその場合を示している。   FIG. 9 is a diagram showing a drain voltage waveform corresponding to the envelope waveform and the saturation power. (A) shows the envelope waveform, and (b) shows the drain voltage of the amplifier with a small saturation power. As shown in (a) and (b), an amplifier with a small saturation power operates only in the envelope region where the amplifier starts to operate and the envelope region above it, and when a larger envelope enters. The operation of the amplifier is stopped. Region A in (b) shows such a case.

大きなエンベロープが入ってきた場合、全ての増幅器を合成した出力電圧に対して、小さな増幅器の出力電力は小さくなるので、小さな増幅器を動作させなくてもよいからである。この実施の形態によれば、変調波エンベロープに従い、複数増幅器のいくつかを動作させ、それ以外の増幅器は動作させないようにすることができ、効率を向上させることができる。   This is because when a large envelope comes in, the output power of the small amplifier becomes small with respect to the output voltage obtained by synthesizing all the amplifiers, so that it is not necessary to operate the small amplifier. According to this embodiment, some of the plurality of amplifiers can be operated according to the modulation wave envelope, and the other amplifiers can be prevented from operating, and the efficiency can be improved.

図１０は本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。この実施の形態は、図１に示す構成に対して、分岐回路と入力部の整合回路との間にそれぞれの増幅器の入力電力最大定格を越えないようにリミッタを入れたものである。図において、１０が分岐回路１とそれぞれの整合回路２の間に挿入されたリミッタである。なお、このリミッタは最大定格の増幅器に対しては入れる必要がないので、＃ｎの増幅器３には入っていない。その他の回路の構成については、全く図１に示す回路と同じであり、説明は繰り返さない。このように、分岐回路１と整合回路２の間にリミッタ１０を儲けると、それぞれの増幅器の入力電力最大定格を越えないようにすることができる。   FIG. 10 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, a limiter is inserted between the branch circuit and the matching circuit of the input unit so as not to exceed the maximum input power rating of each amplifier in the configuration shown in FIG. In the figure, reference numeral 10 denotes a limiter inserted between the branch circuit 1 and each matching circuit 2. Note that this limiter does not need to be included in the maximum rated amplifier, and therefore is not included in the #n amplifier 3. The other circuit configuration is exactly the same as the circuit shown in FIG. 1, and description thereof will not be repeated. Thus, if the limiter 10 is provided between the branch circuit 1 and the matching circuit 2, it is possible to prevent the maximum input power rating of each amplifier from being exceeded.

上述の実施の形態においては、増幅器としてＦＥＴ（ドレイン，ソース，ゲートよりなる電界効果トランジスタ）を用いた場合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、その他の素子、例えば通常のコレクタ，エミッタ，ベースを有するトランジスタ（バイポーラトランジスタ）を用いてもよい。本発明は増幅器として通常のトランジスタを用いた回路にも全く同様に適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where an FET (field effect transistor including a drain, a source, and a gate) is used as an amplifier is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and other elements such as a transistor having a normal collector, emitter, and base (bipolar transistor) may be used. The present invention can be applied to a circuit using a normal transistor as an amplifier in exactly the same manner.

（付記１）
ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、
該分岐回路の出力を受ける飽和電力の異なった複数の増幅器と、
該増幅器の出力を受ける合成回路と、
変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、
該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、
を備え、前記合成回路の出力をその出力とする、
ことを特徴とする電力増幅器。 (Appendix 1)
A branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions;
A plurality of amplifiers having different saturation powers that receive the output of the branch circuit;
A synthesis circuit receiving the output of the amplifier;
A modulated wave envelope converter that receives the modulated wave envelope signal and converts its amplitude;
A drain voltage supply unit that receives the output of the modulation wave envelope conversion unit and converts it into a drain voltage or a collector voltage and supplies it to the drain terminal or collector terminal of the amplifier, or a collector voltage supply unit;
An output of the synthesis circuit as its output,
A power amplifier characterized by that.

（付記２）
前記ドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部は、入力信号に応じて出力電圧を変える出力電圧変更回路で構成されたことを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。 (Appendix 2)
2. The power amplifier according to claim 1, wherein the drain voltage supply unit or the collector voltage supply unit includes an output voltage changing circuit that changes an output voltage according to an input signal.

（付記３）
前記ドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部は、複数の電圧の中から増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給する電圧をスイッチにより切り替えて供給することを特徴とする付記１記載の電力増幅器。 (Appendix 3)
The power amplifier according to claim 1, wherein the drain voltage supply unit or the collector voltage supply unit supplies a voltage to be supplied to a drain terminal or a collector terminal of the amplifier from among a plurality of voltages by a switch.

（付記４）
前記変調波エンベロープが大きくなるに従い、順次飽和電力の高い増幅器を、ドレイン電圧、或いはコレクタ電圧の供給電圧を変えることで動作させることを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の電力増幅器。 (Appendix 4)
4. The power amplifier according to any one of appendices 1 to 3, wherein an amplifier having a high saturation power is sequentially operated by changing a supply voltage of a drain voltage or a collector voltage as the modulation wave envelope increases.

（付記５）
前記変調波エンベロープに従い、その変調波エンベロープに対して複数増幅器の中のいくつかの増幅器をドレイン電圧、或いはコレクタ電圧の供給電圧を変えることで動作させ、他の増幅器を動作させないことを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の電力増幅器。 (Appendix 5)
According to the modulation wave envelope, some amplifiers of the plurality of amplifiers are operated with respect to the modulation wave envelope by changing the supply voltage of the drain voltage or the collector voltage, and other amplifiers are not operated. The power amplifier according to any one of appendices 1 to 3.

（付記６）
前記増幅器の入力部分にそれぞれの増幅器の入力電力の最大値或いは最大飽和電力に応じたレベルのリミッタを挿入することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の電力増幅器。 (Appendix 6)
The power amplifier according to any one of appendices 1 to 5, wherein a limiter having a level corresponding to a maximum value or a maximum saturation power of each amplifier is inserted in an input portion of the amplifier.

（付記７）
前記出力電圧変更回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ又はチャージポンプ回路で構成されることを特徴とする付記２記載の電力増幅器。 (Appendix 7)
The power amplifier according to appendix 2, wherein the output voltage changing circuit is constituted by a DC / DC converter or a charge pump circuit.

（付記８）
ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、
該分岐回路の出力を受ける整合回路と、
該整合回路の出力を、又は該整合回路を削除して前記分岐回路の出力を受ける、飽和電力の異なった複数の増幅器と、
該増幅器の出力を受ける整合回路と、
該整合回路の出力を受ける合成回路と、
変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、
該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、
を備え、前記合成回路の出力をその出力とすることを特徴とする電力増幅器。 (Appendix 8)
A branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions;
A matching circuit that receives the output of the branch circuit;
A plurality of amplifiers having different saturation powers that receive the output of the matching circuit or receive the output of the branch circuit by deleting the matching circuit;
A matching circuit receiving the output of the amplifier;
A synthesis circuit receiving the output of the matching circuit;
A modulated wave envelope converter that receives the modulated wave envelope signal and converts its amplitude;
A drain voltage supply unit that receives the output of the modulation wave envelope conversion unit and converts it into a drain voltage or a collector voltage and supplies it to the drain terminal or collector terminal of the amplifier, or a collector voltage supply unit;
A power amplifier comprising the output of the combining circuit as its output.

（付記９）
ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、
該分岐回路の出力を受ける整合回路と、
該整合回路の出力を受ける飽和電力の異なった複数の増幅器と、
該増幅器の出力を受ける整合回路と、
該整合回路の出力を受ける合成回路と、
変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、
該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、
を備え、前記合成回路の出力をその出力とすることを特徴とする電力増幅器。 (Appendix 9)
A branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions;
A matching circuit that receives the output of the branch circuit;
A plurality of amplifiers with different saturation powers receiving the output of the matching circuit;
A matching circuit receiving the output of the amplifier;
A synthesis circuit receiving the output of the matching circuit;
A modulated wave envelope converter that receives the modulated wave envelope signal and converts its amplitude;
A drain voltage supply unit that receives the output of the modulation wave envelope conversion unit and converts it into a drain voltage or a collector voltage and supplies it to the drain terminal or collector terminal of the amplifier, or a collector voltage supply unit;
A power amplifier comprising the output of the combining circuit as its output.

（付記１０）
ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、
該分岐回路の出力を受ける飽和電力の異なった複数の増幅器と、
該増幅器の出力を受ける整合回路と、
該整合回路の出力を受ける合成回路と、
変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、
該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、
を備え、前記合成回路の出力をその出力とすることを特徴とする電力増幅器。 (Appendix 10)
A branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions;
A plurality of amplifiers having different saturation powers that receive the output of the branch circuit;
A matching circuit receiving the output of the amplifier;
A synthesis circuit receiving the output of the matching circuit;
A modulated wave envelope converter that receives the modulated wave envelope signal and converts its amplitude;
A drain voltage supply unit that receives the output of the modulation wave envelope conversion unit and converts it into a drain voltage or a collector voltage and supplies it to the drain terminal or collector terminal of the amplifier, or a collector voltage supply unit;
A power amplifier comprising the output of the combining circuit as its output.

以上、詳細に説明したように、本発明によれば飽和電力が小さな増幅器から大きな増幅器を複数用意し、その増幅器を変調波のエンベロープに応じて、効率がよい増幅器を動作させることができるので、全ての入力振幅に対して高効率になる。また、ドレイン電圧を制御することで増幅器単体の効率もよく、全体の効率をよりよくすることができる。更に、１つの増幅器が低い電力から所定の効率を満足するため、増幅器の個数を少なくすることもできる。   As described above in detail, according to the present invention, it is possible to prepare a plurality of large amplifiers from amplifiers having a small saturation power, and to operate an efficient amplifier according to the envelope of the modulated wave. High efficiency for all input amplitudes. Further, by controlling the drain voltage, the efficiency of the amplifier alone can be improved, and the overall efficiency can be improved. Furthermore, since one amplifier satisfies a predetermined efficiency from low power, the number of amplifiers can be reduced.

本発明の一実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one embodiment of this invention. エンベロープ波形と飽和電圧に応じたドレイン電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the drain voltage waveform according to an envelope waveform and a saturation voltage. 複数の電圧の切り替えの説明図である。It is explanatory drawing of switching of a some voltage. エンベロープ波形と飽和電圧小の増幅器のドレイン電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an envelope waveform and the drain voltage of an amplifier with a small saturation voltage. 入力電力と出力電力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between input electric power and output electric power. 入力電力と効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between input electric power and efficiency. 入力電力と出力電力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between input electric power and output electric power. 入力電力と効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between input electric power and efficiency. エンベロープ波形と飽和電力に応じたドレイン電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the drain voltage waveform according to an envelope waveform and saturation power. 本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 分岐回路
２ 整合回路
３ 増幅器
４ 整合回路
５ 合成回路
６ 変調波エンベロープ変換部
７ ドレイン電圧供給部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Branch circuit 2 Matching circuit 3 Amplifier 4 Matching circuit 5 Synthesis circuit 6 Modulated wave envelope conversion part 7 Drain voltage supply part

Claims (5)

ＲＦ信号を入力して少なくとも２方向に分岐させる分岐回路と、
該分岐回路の出力を受ける飽和電力の異なった複数の増幅器と、
該増幅器の出力を受ける合成回路と、
変調波エンベロープ信号を受けてその振幅を変換する変調波エンベロープ変換部と、
該変調波エンベロープ変換部の出力を受けてドレイン電圧、或いはコレクタ電圧に変換して前記増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給するドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部と、
を備え、前記合成回路の出力をその出力とする、
ことを特徴とする電力増幅器。 A branch circuit that inputs an RF signal and branches in at least two directions;
A plurality of amplifiers having different saturation powers that receive the output of the branch circuit;
A synthesis circuit receiving the output of the amplifier;
A modulated wave envelope converter that receives the modulated wave envelope signal and converts its amplitude;
A drain voltage supply unit that receives the output of the modulation wave envelope conversion unit and converts it into a drain voltage or a collector voltage and supplies it to the drain terminal or collector terminal of the amplifier, or a collector voltage supply unit;
An output of the synthesis circuit as its output,
A power amplifier characterized by that. 前記ドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部は、入力信号に応じて出力電圧を変える出力電圧変更回路で構成されたことを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。   2. The power amplifier according to claim 1, wherein the drain voltage supply unit or the collector voltage supply unit includes an output voltage changing circuit that changes an output voltage according to an input signal. 前記ドレイン電圧供給部、或いはコレクタ電圧供給部は、複数の電圧の中から増幅器のドレイン端子、或いはコレクタ端子に供給する電圧をスイッチにより切り替えて供給することを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。   2. The power amplifier according to claim 1, wherein the drain voltage supply unit or the collector voltage supply unit supplies a voltage supplied to the drain terminal or the collector terminal of the amplifier from a plurality of voltages by a switch. . 前記変調波エンベロープが大きくなるに従い、順次飽和電力の高い増幅器を、ドレイン電圧、或いはコレクタ電圧の供給電圧を変えることで動作させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電力増幅器。   4. The power amplifier according to claim 1, wherein an amplifier having a high saturation power is sequentially operated by changing a supply voltage of a drain voltage or a collector voltage as the modulation wave envelope increases. 5. . 前記変調波エンベロープに従い、その変調波エンベロープに対して複数増幅器の中のいくつかの増幅器をドレイン電圧、或いはコレクタ電圧の供給電圧を変えることで動作させ、他の増幅器を動作させないことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電力増幅器。   According to the modulation wave envelope, some amplifiers of the plurality of amplifiers are operated with respect to the modulation wave envelope by changing the supply voltage of the drain voltage or the collector voltage, and other amplifiers are not operated. The power amplifier according to claim 1.
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