JP2010193153A

JP2010193153A - 高周波電力増幅器および電力増幅方法

Info

Publication number: JP2010193153A
Application number: JP2009035197A
Authority: JP
Inventors: Toru Kijima; 徹来島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】回路を複雑にすることなく高効率な高周波電力増幅器および電力増幅方法を提供する。
【解決手段】メインアンプ１および所定の出力以上になると動作するピークアンプ２とによりドハティ型増幅器と呼ばれる回路を構成し、入力信号の一方は、メインアンプ１へ、他方はλ/４線路３を介してピークアンプ１へ入力される。メインアンプ１の出力は、λ/４線路４を介して出力され、そのλ/４線路４の出力は更にλ/４線路５へ入力される。
ピークアンプ２の出力も同様にλ/４線路５へ入力され、バンドパスフィルタ６は、このピークアンプの出力を入力し入力信号の２倍波の信号を抽出して更に補償部７へ出力する。補償部７は振幅および位相を整えた信号を両アンプ１、２の入力へフィードバックする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放送、無線通信用の高効率な高周波電力増幅器および電力増幅方法に関する。

現在、広帯域、高速コンテンツの放送や通信を行うデジタル無線技術が発展し、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭの様な変調方法が採用されている。これらの変調方法では、変調信号のピーク電力と平均電力との比が大きく、リニヤリティを確保するため電力増幅器は、飽和出力からのバックオフを大きくすることが必要である。

Ａ級、ＡＢ級で動作する電力増幅器でバックオフをとると増幅器の効率が低下するので、バックオフを取った動作点でも効率が低下しない技術がさまざま開発されている。その一つの方法に送信電波の２倍波を元信号に加算する２倍波注入方法があるが（例えば、特許文献１。）、送信信号の逓倍回路を増幅器の入力回路に追加しなければならず、回路が複雑化する問題があった。

図２は、従来の２倍波注入法を用いた高周波電力増幅器の動作概念を説明する機能ブロック図である。

図２において、高周波電力増幅器は、主（メイン）アンプ１０および所定の出力以上になると動作する副（ピーク）アンプ２０とによりドハティ型増幅器を構成している。両アンプへの入力信号は分岐され、一方は主（メイン）アンプ１０へ、他方は、逓倍回路３０へ入力される。逓倍回路３０の出力は更に位相器４０を介し加算器５０へ入力され、そこでもとの入力信号と加算された信号が副（ピーク）アンプ２０へ入力される。

主アンプ１０と副アンプ２０の出力が加算器６０で加算されアンテナへ向けて出力される。入力信号を逓倍する逓倍回路３０に能動素子を用いるので回路が複雑になる。また、入力信号を分岐して主アンプ１０へ入力される信号を取り出すため、入力信号に影響が無い様に配置や回路を動作させなければならない。

特開２００８−６１１２３号公報（第８頁、第１図）

２倍波注入方法により無線送信器の高周波電力増幅器の効率を改善するには、送信信号の逓倍回路を増幅器の入力回路に追加しなければならず、回路が複雑化する問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、回路を複雑にすることなく高効率な高周波電力増幅器および電力増幅方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の高周波電力増幅器は、入力信号を増幅するメインアンプとピークアンプとの出力を加算して出力するドハティ型の高周波電力増幅器において、前記入力信号が低レベルから所定の入力レベルまでＡＢ級又は、Ｂ級動作で増幅して出力するメインアンプと、前記入力信号が、前記所定のレベル近辺から信号増幅動作を開始するＣ級動作をするピークアンプと、前記ピークアンプが出力する信号が入力され、前記入力される信号の２倍波を抽出して出力する信号が前記メインアンプと前記ピークアンプとにフィードバック出力するバンドパスフィルタとを備えることを特徴とする。

また、本発明の高周波電力増幅器の電力増幅方法は、バンドパスフィルタを備え、入力信号を増幅するメインアンプとピークアンプとの出力を加算して出力するドハティ型の高周波電力増幅器において、前記メインアンプは、前記入力信号を低レベルから所定の入力レベルまでＡＢ級又は、Ｂ級動作で増幅して出力し、前記ピークアンプは、前記入力信号が、前記所定のレベル近辺からＣ級動作を開始して信号を出力し、バンドパスフィルタは、前記ピークアンプが出力する信号が入力され、前記入力される信号の２倍波を抽出して出力し、前記抽出された２倍波の信号が前記メインアンプと前記ピークアンプとにフィードバック出力されることを特徴とする。

本発明によれば、回路を複雑にすることなく高効率な高周波電力増幅器および電力増幅方法を提供することができる。

本発明の実施例に係る高周波電力増幅器の機能ブロック図。従来の2倍波注入法を用いた高周波電力増幅器の機能ブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例に係る高周波電力増幅器の動作を説明する機能ブロック図である。

図１において高周波電力増幅器は、メインアンプ１および所定の出力以上になると動作するピークアンプ２とによりドハティ型増幅器と呼ばれる回路を構成し、λ/４線路３〜５、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６、バンドパスフィルタ６の出力レベルおよび位相を整える補償部７とを備えている。

入力信号の一方は、メインアンプ１へ、他方はλ/４線路３を介してピークアンプ１へ入力される。メインアンプ１の出力は、λ/４線路４を介して出力され、そのλ/４線路４の出力は更にλ/４線路５へ入力される。

ピークアンプ２の出力も同様にλ/４線路５へ入力され、λ/４線路５からは、この両アンプの出力を加算した信号がアンテナ（図示せず。）へ向けて出力される。

ドハティ型増幅器では、メインアンプ１が低入力から直線性、効率を勘案し、ＡＢ級、又は、Ｂ級で増幅動作を行い、ある所定のレベルを超える入力レベル以上になるとピークアンプ２が動作を開始し、メインアンプ１の出力と加算され、アンテナへ信号が出力される。

ドハティ型増幅器自体が高効率動作であるが、ピークアンプ２は、メインアンプの様に直線性が要求されないので、所定のレベル以上になると増幅動作を開始する効率の良い、また高調波が発生するＣ級動作を行わせる。このピークアンプ２の出力である２次高調波をバンドパスフィルタによって抽出し、ドハティ型増幅器の入力へフィーバックすることにより、逓倍回路を用いることなく２倍波を抽出している。

なお、実施例におけるドハティ型増幅器においては、言うまでもないが、メインアンプ１の出力が飽和開始する入力レベルがピークアンプ２の動作開始入力レベルである。

この抽出された２倍波は、補償部７によってメインアンプ１へ入力するのに適合する位相および信号レベルに調整される。補償部７は、内部構成を図示しないが、位相調整器と、増幅器もしくは減衰器とから構成されている。

本実施例において生成される２倍波は、ピークアンプ２の出力の副次的出力を利用するので非線形動作を行う逓倍回路を設ける必要がない。しかも、入力信号を分岐しないで高出力動作時のみ信号が取り出されるので低レベル入力時においても原信号に与える影響が従来の方法に比べて小さいなどの特徴を備えている。この結果従来のドハティ方高周波電力増幅器の効率を更に改善することが可能である。

１メインアンプ
２ピークアンプ
３〜５ λ／４線路
６バンドパスフィルタ

Claims

入力信号を増幅するメインアンプとピークアンプとの出力を加算して出力するドハティ型の高周波電力増幅器において、
前記入力信号が低レベルから所定の入力レベルまでＡＢ級、又は、Ｂ級動作で増幅して出力するメインアンプと、
前記入力信号が、前記所定のレベル近辺から信号増幅動作を開始するＣ級動作をするピークアンプと、
前記ピークアンプが出力する信号が入力され、前記入力される信号の２倍波を抽出して出力する信号が前記メインアンプと前記ピークアンプとにフィードバック出力するバンドパスフィルタとを
備えることを特徴とする高周波電力増幅器。
入力信号を増幅するメインアンプとピークアンプとの出力を加算して出力するドハティ型の高周波電力増幅器において、
前記ピークアンプが出力する信号が入力され、前記入力される信号の２倍波を抽出して出力する信号が前記メインアンプと前記ピークアンプとにフィードバック出力するバンドパスフィルタとを
備えることを特徴とする高周波電力増幅器。
前記抽出された２倍波が入力され、その位相及び振幅を調整して前記フィードバック出力する位相振幅補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波電力増幅器。
前記入力信号は、一方が前記メインアンプに入力され、他方が第１のλ／４線路を経て前記ピークアンプに入力され、
前記メインアンプの出力信号は、第２のλ／４線路を経て出力されて前記ピークアンプの出力信号と共に第３の第２のλ／４線路に入力されることにより加算された合成出力として出力され、
前記バンドパスフィルタは、前記第３のλ／４線路の入力側から取り出された信号が入力されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の高周波電力増幅器。
バンドパスフィルタを備え、入力信号を増幅するメインアンプとピークアンプとの出力を加算して出力するドハティ型の高周波電力増幅器の増幅方法において、
前記メインアンプは、前記入力信号を低レベルから所定の入力レベルまでＡＢ級又は、Ｂ級動作で増幅して出力し、
前記ピークアンプは、前記入力信号が、前記所定のレベル近辺からＣ級動作を開始して信号を出力し、
バンドパスフィルタは、前記ピークアンプが出力する信号が入力され、前記入力される信号の２倍波を抽出して出力し、
前記抽出された２倍波の信号が前記メインアンプと前記ピークアンプとにフィードバック出力されることを特徴とする高周波電力増幅器の電力増幅方法。