JP3245871B2 - 高周波電力増幅器 - Google Patents
高周波電力増幅器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波電力増幅器に関
し、特に移動通信用等に適した電力可変型の高周波電力
増幅器に関する。
し、特に移動通信用等に適した電力可変型の高周波電力
増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】移動通信システムの移動局に用いる送信
機の高周波電力増幅器は、基地局との距離や電波の伝播
状態がさまざまに変動するので、その出力を１０ｄＢ〜
２０ｄＢの範囲を可変する必要がある。
機の高周波電力増幅器は、基地局との距離や電波の伝播
状態がさまざまに変動するので、その出力を１０ｄＢ〜
２０ｄＢの範囲を可変する必要がある。
【０００３】そのため、従来の高周波電力増幅器は、図
３に示すように、前段の励振増幅器の出力電力を可変す
るとともにこれに連動して終段増幅器の電源電圧を可変
することにより、前述の可変範囲を得ていた。
３に示すように、前段の励振増幅器の出力電力を可変す
るとともにこれに連動して終段増幅器の電源電圧を可変
することにより、前述の可変範囲を得ていた。
【０００４】図３において、従来の高周波電力増幅器
は、発振器１と、変調器２と、励振増幅器３と、終段増
幅器４と、フィルタ５と、可変電圧電源７とから構成さ
れていた。
は、発振器１と、変調器２と、励振増幅器３と、終段増
幅器４と、フィルタ５と、可変電圧電源７とから構成さ
れていた。
【０００５】励振増幅器３は、入力整合回路Ｅ３１と、
出力整合回路Ｅ３２と、トランジスタＱ３１と、コイル
Ｌ３１とから構成されている。
出力整合回路Ｅ３２と、トランジスタＱ３１と、コイル
Ｌ３１とから構成されている。
【０００６】終段増幅器４は、入力整合回路Ｅ４１と、
出力整合回路Ｅ４２と、トランジスタＱ４１と、コイル
Ｌ４１，Ｌ４２とコンデンサＣ４１，Ｃ４２と、抵抗Ｒ
４１，４２とから構成されている。
出力整合回路Ｅ４２と、トランジスタＱ４１と、コイル
Ｌ４１，Ｌ４２とコンデンサＣ４１，Ｃ４２と、抵抗Ｒ
４１，４２とから構成されている。
【０００７】可変電圧源７は、バッテリとこれに直列に
挿入されたシリーズレギュレータである。
挿入されたシリーズレギュレータである。
【０００８】次に、従来の高周波電力増幅器の動作につ
いて説明する。
いて説明する。
【０００９】まず、発振器１の出力は、変調器２におい
て通信信号で変調され、励振増幅器３に入力する。
て通信信号で変調され、励振増幅器３に入力する。
【００１０】励振増幅器３のトランジスタＱ３１は、コ
イルＬ３１を経由して可変電圧電源７から電源を供給さ
れている。可変電圧電源７の出力電圧ＶＲを可変するこ
とにより、トランジスタＱ３１の出力、すなわち、励振
増幅器３の高周波出力電力が可変される。
イルＬ３１を経由して可変電圧電源７から電源を供給さ
れている。可変電圧電源７の出力電圧ＶＲを可変するこ
とにより、トランジスタＱ３１の出力、すなわち、励振
増幅器３の高周波出力電力が可変される。
【００１１】励振増幅器３の出力は、終段増幅器４に入
力される。終段増幅器４のトランジスタＱ４１も、コイ
ルＬ４２を経由して可変電圧電源７から電源を供給され
ている。したがって、可変電圧電源７の電圧ＶＲを可変
することにより、トランジスタ４１の供給電圧も同時に
可変されることになり、トランジスタ４１の出力、すな
わち、終段増幅器４の出力電力が可変されるというもの
であった。
力される。終段増幅器４のトランジスタＱ４１も、コイ
ルＬ４２を経由して可変電圧電源７から電源を供給され
ている。したがって、可変電圧電源７の電圧ＶＲを可変
することにより、トランジスタ４１の供給電圧も同時に
可変されることになり、トランジスタ４１の出力、すな
わち、終段増幅器４の出力電力が可変されるというもの
であった。
【００１２】以上説明したように、従来の高周波電力増
幅器では、出力電力を減少するときは、可変電圧電源７
の電圧を低下し、励振増幅器３の出力、すなわち、終段
増幅器の入力を低下させ、同時に、終段増幅器の電源電
圧を低下させていた。
幅器では、出力電力を減少するときは、可変電圧電源７
の電圧を低下し、励振増幅器３の出力、すなわち、終段
増幅器の入力を低下させ、同時に、終段増幅器の電源電
圧を低下させていた。
【００１３】これは、終段増幅器の入力を低減しないで
電源電圧を低下するだけでは、周知のトランジスタの特
性により、高周波出力が低下しても電源負荷電流は殆ど
変化しないので、電源であるバッテリからの電力消費量
の節約に寄与しないからである。
電源電圧を低下するだけでは、周知のトランジスタの特
性により、高周波出力が低下しても電源負荷電流は殆ど
変化しないので、電源であるバッテリからの電力消費量
の節約に寄与しないからである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の高周波
電力増幅器は、終段増幅器の電源電圧を可変するためシ
リーズレギュレータを使用しているので、これによる電
圧降下分による電力損失が無視できないという欠点があ
った。
電力増幅器は、終段増幅器の電源電圧を可変するためシ
リーズレギュレータを使用しているので、これによる電
圧降下分による電力損失が無視できないという欠点があ
った。
【００１５】また、電源電圧を大幅に変化させるので、
終段増幅器の安定性の維持が困難であるという欠点があ
った。
終段増幅器の安定性の維持が困難であるという欠点があ
った。
【００１６】一例として、終段増幅器に高周波出力電力
２Ｗ、ドレイン効率６０％、ドレイン電圧６ＶのＦＥＴ
を用いる場合、ドレイン電流は約０．５６Ａとなり、シ
リーズレギュレータは約０．５Ｖの電圧降下があるた
め、電源であるバッテリから見た効率は約５％低下す
る。これを、出力電力０．２Ｗに低減した場合は、ドレ
イン電流が約０．１Ａに低減し、ＦＥＴのドレイン効率
約５０％、ドレイン電圧約２Ｖとなり、この場合のバッ
テリから見た効率は約３２％となる。いずれの場合でも
バッテリの使用可能時間が短縮されるという問題点を有
している。
２Ｗ、ドレイン効率６０％、ドレイン電圧６ＶのＦＥＴ
を用いる場合、ドレイン電流は約０．５６Ａとなり、シ
リーズレギュレータは約０．５Ｖの電圧降下があるた
め、電源であるバッテリから見た効率は約５％低下す
る。これを、出力電力０．２Ｗに低減した場合は、ドレ
イン電流が約０．１Ａに低減し、ＦＥＴのドレイン効率
約５０％、ドレイン電圧約２Ｖとなり、この場合のバッ
テリから見た効率は約３２％となる。いずれの場合でも
バッテリの使用可能時間が短縮されるという問題点を有
している。
【００１７】
【課題を解決するための手段】第１の発明の高周波電力
増幅器は、終段増幅器と、前記終段増幅器を励振する励
振増幅器とを有し出力電力を可変できる出力電力可変型
の高周波電力増幅器において、前記励振増幅器に前記出
力電力に応じて電圧が可変する第１の電源を供給する可
変電圧源と、 前記可変電圧源から供給される前記第１の
電源の電圧を分圧して前記終段増幅器のバイアス電圧を
生成する終段増幅器用バイアス回路と、 前記終段増幅器
の主電源として一定の電圧の第２の電源を供給する固定
電圧源とを備えて構成されている。
増幅器は、終段増幅器と、前記終段増幅器を励振する励
振増幅器とを有し出力電力を可変できる出力電力可変型
の高周波電力増幅器において、前記励振増幅器に前記出
力電力に応じて電圧が可変する第１の電源を供給する可
変電圧源と、 前記可変電圧源から供給される前記第１の
電源の電圧を分圧して前記終段増幅器のバイアス電圧を
生成する終段増幅器用バイアス回路と、 前記終段増幅器
の主電源として一定の電圧の第２の電源を供給する固定
電圧源とを備えて構成されている。
【００１８】また、第２の発明の高周波電力増幅器は、
終段増幅器と、前記終段増幅器を励振する励振増幅器と
前記励振増幅器を変調する出力可変型の変調器とを有し
前記変調器の変調信号の出力の可変により出力電力を可
変できる出力電力可変型の高周波電力増幅器において、
前記変調信号の出力に応じて変化する前記励振増幅器の
電源の負荷電流を検出し前記負荷電流に対応した検出信
号を出力する負荷電流検出回路と、前記検出信号に対応
して前記前記終段増幅器のバイアス電圧を制御するバイ
アス電圧制御回路と、前記励振増幅器及び前記終段増幅
器の各々の主電源として一定の電圧の電源を供給する固
定電圧源とを備えることにより構成されている。
終段増幅器と、前記終段増幅器を励振する励振増幅器と
前記励振増幅器を変調する出力可変型の変調器とを有し
前記変調器の変調信号の出力の可変により出力電力を可
変できる出力電力可変型の高周波電力増幅器において、
前記変調信号の出力に応じて変化する前記励振増幅器の
電源の負荷電流を検出し前記負荷電流に対応した検出信
号を出力する負荷電流検出回路と、前記検出信号に対応
して前記前記終段増幅器のバイアス電圧を制御するバイ
アス電圧制御回路と、前記励振増幅器及び前記終段増幅
器の各々の主電源として一定の電圧の電源を供給する固
定電圧源とを備えることにより構成されている。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２０】図１は本発明の高周波電力増幅器の一実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【００２１】本実施例の高周波電力増幅器は、図１に示
すように、発振器１と、変調器２と、励振増幅器３と、
終段増幅器４と、フィルタ５と、固定電圧の電源６と、
可変電圧電源７とから構成されている。
すように、発振器１と、変調器２と、励振増幅器３と、
終段増幅器４と、フィルタ５と、固定電圧の電源６と、
可変電圧電源７とから構成されている。
【００２２】励振増幅器３は、入力整合回路Ｅ３１と、
出力整合回路Ｅ３２と、トランジスタＱ３１と、コイル
Ｌ３１とから構成されている。
出力整合回路Ｅ３２と、トランジスタＱ３１と、コイル
Ｌ３１とから構成されている。
【００２３】終段増幅器４は、入力整合回路Ｅ４１と、
出力整合回路Ｅ４２と、トランジスタＱ４１と、コイル
Ｌ４１，Ｌ４２とコンデンサＣ４１，Ｃ４２と、抵抗Ｒ
４１，４２とから構成され、可変電圧電源７からバイア
ス電圧を供給されるとともに電源６から固定電圧の電源
を供給されている。本実施例では、トランジスタＱ４１
として高周波電力増幅用のＧａＡｓＦＥＴを用いる。
出力整合回路Ｅ４２と、トランジスタＱ４１と、コイル
Ｌ４１，Ｌ４２とコンデンサＣ４１，Ｃ４２と、抵抗Ｒ
４１，４２とから構成され、可変電圧電源７からバイア
ス電圧を供給されるとともに電源６から固定電圧の電源
を供給されている。本実施例では、トランジスタＱ４１
として高周波電力増幅用のＧａＡｓＦＥＴを用いる。
【００２４】可変電圧源７は、バッテリとこれに直列に
挿入されたシリーズレギュレータである。
挿入されたシリーズレギュレータである。
【００２５】次に、本実施例の動作について説明する。
【００２６】まず、発振器１の出力は、変調器２におい
て通信信号で変調され、励振増幅器３に入力する。
て通信信号で変調され、励振増幅器３に入力する。
【００２７】励振増幅器３のトランジスタＱ３１は、コ
イルＬ３１を経由して可変電圧電源７から電源を供給さ
れている。可変電圧電源７の出力電圧ＶＲを可変するこ
とにより、トランジスタＱ３１の出力、すなわち、励振
増幅器３の高周波出力電力が可変される。
イルＬ３１を経由して可変電圧電源７から電源を供給さ
れている。可変電圧電源７の出力電圧ＶＲを可変するこ
とにより、トランジスタＱ３１の出力、すなわち、励振
増幅器３の高周波出力電力が可変される。
【００２８】ここまでは、従来の高周波電力増幅器と同
様である。
様である。
【００２９】次に、励振増幅器３の出力は、終段増幅器
４に入力される。終段増幅器４のトランジスタＱ４１
は、コイルＬ４１とコンデンサＣ４１，４２と抵抗Ｒ４
１，Ｒ４２からなるバイアス回路を介して可変電圧源７
からバイアス電圧を供給されている。しかし、ドレイン
電源は、前述のように、コイルＬ４２を経由して固定電
圧の電源６から供給される。
４に入力される。終段増幅器４のトランジスタＱ４１
は、コイルＬ４１とコンデンサＣ４１，４２と抵抗Ｒ４
１，Ｒ４２からなるバイアス回路を介して可変電圧源７
からバイアス電圧を供給されている。しかし、ドレイン
電源は、前述のように、コイルＬ４２を経由して固定電
圧の電源６から供給される。
【００３０】したがって、可変電圧電源７の電圧ＶＲを
可変することにより、励振増幅器３の高周波出力電力が
可変され、同時にトランジスタ４１のバイアス電圧も可
変されることになり、トランジスタ４１の出力、すなわ
ち、終段増幅器４の出力電力が可変される。
可変することにより、励振増幅器３の高周波出力電力が
可変され、同時にトランジスタ４１のバイアス電圧も可
変されることになり、トランジスタ４１の出力、すなわ
ち、終段増幅器４の出力電力が可変される。
【００３１】周知のように、高周波電力増幅用のトラン
ジスタは、一般に、飽和出力電力がドレイン電流にほぼ
比例して増加する。また、電力効率は、そのドレイン電
流における飽和出力電力が得られる動作状態のとき最大
となる。したがって、所望の出力レベルを最大電力効率
で得るためには、所望出力とほぼ等しい飽和出力電力が
得られるドレイン電流を設定するよう、バイアス電圧を
設定し、これを丁度飽和するように励振入力を設定すれ
ばよいことになる。
ジスタは、一般に、飽和出力電力がドレイン電流にほぼ
比例して増加する。また、電力効率は、そのドレイン電
流における飽和出力電力が得られる動作状態のとき最大
となる。したがって、所望の出力レベルを最大電力効率
で得るためには、所望出力とほぼ等しい飽和出力電力が
得られるドレイン電流を設定するよう、バイアス電圧を
設定し、これを丁度飽和するように励振入力を設定すれ
ばよいことになる。
【００３２】以上説明したように、本実施例の高周波電
力増幅器では、出力電力を減少するときは、可変電圧電
源７の電圧ＶＲを低下し、励振増幅器３の出力、すなわ
ち、終段増幅器の入力を低下させ、同時に、終段増幅器
のバイアス電圧を低下させて常に最適の動作状態となる
よう制御する。
力増幅器では、出力電力を減少するときは、可変電圧電
源７の電圧ＶＲを低下し、励振増幅器３の出力、すなわ
ち、終段増幅器の入力を低下させ、同時に、終段増幅器
のバイアス電圧を低下させて常に最適の動作状態となる
よう制御する。
【００３３】次に、本発明の第二の実施例について説明
する。
する。
【００３４】図２は本発明の高周波電力増幅器の第二の
実施例を示す回路図である。
実施例を示す回路図である。
【００３５】図２において、本実施例の高周波電力増幅
器の第一の実施例との相違点は、出力固定型の変調器２
に代って出力可変型の変調器１２を用いること、励振増
幅器３に代って励振増幅器１３を用いること、また、電
流検出回路８を可変電圧源７に代って用いることであ
る。その他の構成要素については、第一の実施例と共通
である。
器の第一の実施例との相違点は、出力固定型の変調器２
に代って出力可変型の変調器１２を用いること、励振増
幅器３に代って励振増幅器１３を用いること、また、電
流検出回路８を可変電圧源７に代って用いることであ
る。その他の構成要素については、第一の実施例と共通
である。
【００３６】励振増幅器１３は、第一の実施例と共通の
構成要素である入力整合回路Ｅ３１と、出力整合回路Ｅ
３２と、トランジスタＱ３１と、コイルＬ３１とに加え
て、トランジスタＱ３１のベース側に抵抗Ｒ３１と，Ｒ
３２とからなるバイアス回路とが設けられている。
構成要素である入力整合回路Ｅ３１と、出力整合回路Ｅ
３２と、トランジスタＱ３１と、コイルＬ３１とに加え
て、トランジスタＱ３１のベース側に抵抗Ｒ３１と，Ｒ
３２とからなるバイアス回路とが設けられている。
【００３７】電流検出回路８は、トランジスタＱ３１の
エミッタ側のコンデンサＣ８１と、抵抗Ｒ８１と、ボル
テージフォロアＡ８１とからなる。
エミッタ側のコンデンサＣ８１と、抵抗Ｒ８１と、ボル
テージフォロアＡ８１とからなる。
【００３８】次に、本実施例の動作について説明する。
【００３９】まず、前述の第一の実施例と同様に、発振
器１の出力は、変調器１２において通信信号で変調さ
れ、励振増幅器１３に入力する。
器１の出力は、変調器１２において通信信号で変調さ
れ、励振増幅器１３に入力する。
【００４０】出力電力を可変するときは、変調器１２の
出力を可変することにより行なう。
出力を可変することにより行なう。
【００４１】励振増幅器１３は、変調器１２からの入力
電力に応じて出力電力を可変する。同時に、コレクタ電
流、したがって、エミッタ電流が変化する。すると、電
流検出回路８は、トランジスタＱ３１のエミッタ電流を
検出し、これに比例した電圧ＶＲを出力する。この電圧
ＶＲは、終段増幅器４のトランジスタＱ４１のコイルＬ
４１とコンデンサＣ４１，４２と抵抗Ｒ４１，Ｒ４２か
らなるバイアス回路に供給されている。
電力に応じて出力電力を可変する。同時に、コレクタ電
流、したがって、エミッタ電流が変化する。すると、電
流検出回路８は、トランジスタＱ３１のエミッタ電流を
検出し、これに比例した電圧ＶＲを出力する。この電圧
ＶＲは、終段増幅器４のトランジスタＱ４１のコイルＬ
４１とコンデンサＣ４１，４２と抵抗Ｒ４１，Ｒ４２か
らなるバイアス回路に供給されている。
【００４２】したがって、変調器１２の出力を可変する
ことにより、励振増幅器１３の高周波出力電力が可変さ
れ、同時に電流検出回路８の出力電圧ＶＲが可変され、
トランジスタ４１のバイアス電圧も可変されることにな
り、トランジスタ４１の出力、すなわち、終段増幅器４
の出力電力が可変される。
ことにより、励振増幅器１３の高周波出力電力が可変さ
れ、同時に電流検出回路８の出力電圧ＶＲが可変され、
トランジスタ４１のバイアス電圧も可変されることにな
り、トランジスタ４１の出力、すなわち、終段増幅器４
の出力電力が可変される。
【００４３】この第二の実施例は、電力増幅系とは独立
に変調器の出力を可変するだけで出力電力の設定を行な
えるという特長がある。
に変調器の出力を可変するだけで出力電力の設定を行な
えるという特長がある。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高周波電
力増幅器は、終段増幅器の電源電圧を固定し、励振増幅
器の出力を可変するとともに終段増幅器のバイアス電圧
を可変して出力電力の可変を行なうので、シリーズレギ
ュレータ等の使用による電力の損失は発生しないという
効果がある。
力増幅器は、終段増幅器の電源電圧を固定し、励振増幅
器の出力を可変するとともに終段増幅器のバイアス電圧
を可変して出力電力の可変を行なうので、シリーズレギ
ュレータ等の使用による電力の損失は発生しないという
効果がある。
【００４５】したがって、バッテリの使用可能時間も延
長するという効果がある。
長するという効果がある。
【００４６】また、電源電圧が一定であるので、終段増
幅器の動作の安定性が高いという効果がある。
幅器の動作の安定性が高いという効果がある。
【図１】本発明の高周波電力増幅器の一実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の高周波電力増幅器の第二の実施例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図３】従来の高周波電力増幅器の一例を示す回路図で
ある。
ある。
１ 発振器 ２，１２ 変調器 ３，１３ 励振増幅器 ４ 終段増幅器 ５ フィルタ ６ 電源 ７ 可変電圧電源 ８ 電流検出回路 Ａ８１ ボルテージフォロア Ｃ４１，Ｃ４２ コンデンサ Ｅ３１，Ｅ４１ 入力整合回路 Ｅ３２，Ｅ４２ 出力整合回路 Ｌ３１，Ｌ４１，Ｌ４２ コイル Ｑ３１，Ｑ４１ トランジスタ Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ８１，Ｒ８２
抵抗
抵抗
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−3625（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−318416（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−48808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−221210（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−49706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−53009（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−73822（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−19139（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03G 1/00 - 3/18 H03F 1/02 H03F 3/24
Claims (2)
- 【請求項１】 終段増幅器と、前記終段増幅器を励振す
る励振増幅器とを有し出力電力を可変できる出力電力可
変型の高周波電力増幅器において、 前記励振増幅器に前記出力電力に応じて電圧が可変する
第１の電源を供給する可変電圧源と、 前記可変電圧源から供給される前記第１の電源の電圧を
分圧して 前記終段増幅器のバイアス電圧を生成する終段
増幅器用バイアス回路と、 前記終段増幅器の主電源として一定の電圧の第２の電源
を供給する固定電圧源 とを備えることを特徴とする高周
波電力増幅器。 - 【請求項２】 終段増幅器と、前記終段増幅器を励振す
る励振増幅器と前記励振増幅器を変調する出力可変型の
変調器とを有し前記変調器の変調信号の出力の可変によ
り出力電力を可変できる出力電力可変型の高周波電力増
幅器において、前記変調信号の出力に応じて変化する 前記励振増幅器の
電源の負荷電流を検出し前記負荷電流に対応した検出信
号を出力する負荷電流検出回路と、 前記検出信号に対応して前記前記終段増幅器のバイアス
電圧を制御するバイアス電圧制御回路と、 前記励振増幅器及び前記終段増幅器の各々の主電源とし
て一定の電圧の電源を供給する固定電圧源と を備えるこ
とを特徴とする高周波電力増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01181891A JP3245871B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 高周波電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01181891A JP3245871B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 高周波電力増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246903A JPH04246903A (ja) | 1992-09-02 |
| JP3245871B2 true JP3245871B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=11788372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01181891A Expired - Fee Related JP3245871B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 高周波電力増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3245871B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2788859B2 (ja) * | 1994-11-24 | 1998-08-20 | 埼玉日本電気株式会社 | 携帯電話機 |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP01181891A patent/JP3245871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04246903A (ja) | 1992-09-02 |
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