JP3970598B2 - 電力増幅器および通信機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は主として移動体通信などで用いる電力増幅器および通信機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
移動体通信では、様々な方式、周波数帯のアプリケーションが存在しており、無線機においても複数のアプリケーションに対応することが望まれている。アプリケーションのなかには、CDMA方式に代表されるように、無線機の出力電力を制御する必要があるものもあり、広いダイナミックレンジにおいて低消費電力化が要求されている。また、無線機の小型、軽量化も求められている。
【0003】
以下、図を用いて従来の電力増幅器を説明する。
【0004】
図7は従来の電力増幅器700のブロック図を示す。図において、701は第1の入力端子、702は第1の入力側整合回路、703は第1の入力側直流バイアス供給回路、704は第1のトランジスタ、705は第1の出力側直流バイアス供給回路、706は第1の出力側整合回路、707は第1の出力端子、708は第2の入力端子、709は第2の入力側整合回路、710は第2の入力側直流バイアス供給回路、711は第2のトランジスタ、712は第2の出力側直流バイアス供給回路、713は第2の出力側整合回路、714は第2の出力端子である。
【0005】
以上のような構成を有する従来の電力増幅器は、2種類の周波数の信号に対し動作を行うものであり、その動作は、次のようなものである。すなわち、第1の周波数で動作する場合には、第1の入力端子702に入力された信号を第1のトランジスタ704で増幅し、第1の出力端子707に出力する。第2の周波数で動作する場合には、第2の入力端子708に入力された信号を第2のトランジスタ712で増幅し、第2の出力端子714に出力する。
【0006】
また、上記の2種類の周波数の信号入力に対し、低出力の信号を得る場合も、第1のトランジスタ704または第2のトランジスタ712を通過させ、増幅動作を行うようにしていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成では、電力増幅器は各周波数毎に完全に独立しており、図示しない、電力増幅器からアンテナ間までの部品点数も2系統分必要となり、無線機も大型化してしまうという問題があった。
【0008】
さらに、多段増幅器における利用等において、電力増幅器は、一般的に最大出力で最も効率が高くなるように調整されるため、出力が低下して、低出力の信号を必要とする場合でも、電力増幅器を動作させるため、全体として効率が劣化してしまうという問題があった。
【0009】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、互いに異なる複数の周波数で動作する電力増幅器の入力、出力を1系統とし、出力電力に応じて信号経路を切替え、低出力時にも低消費電力である電力増幅器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第1の本発明(請求項1に対応)は、入力端子および複数の出力端子を有し、前記入力端子と前記複数の出力端子の導通の有無を切り換えるスイッチ群を有する分岐出力手段と、
前記分岐出力手段の一部の前記出力端子に接続された、それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段と、
前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続されたバイパス手段と、
前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記バイパス手段からの出力を入力とする、外部への出力端子を有する合成出力器と、
前記バイパス手段と前記合成出力器の導通の有無を切り替えるスイッチ手段と、
前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の増幅動作と、前記スイッチ手段の導通とを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ出力するか、または前記バイパス手段を介して増幅しない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御を行う電力増幅器である。
【0011】
また、第2の本発明(請求項2に対応)は、入力端子および複数の出力端子を有し、前記入力端子と前記複数の出力端子の導通の有無を切り換えるスイッチ群を有する分岐出力手段と、
前記分岐出力手段の一部の前記出力端子に接続された、それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段と、
前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続された、互いに直列接続した複数のバイパス伝送線路を有するバイパス伝送線路群と、
前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記伝送線路群からの出力が接続された合成出力器と、
前記伝送線路群と前記分岐出力手段との第1の接続点に設けられた、導通が制御される第1の接地手段と、
前記伝送線路群の各前記バイパス伝送線路間の第2の接続点に設けられた、導通が制御される複数の第2の接地手段と、
前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の増幅動作と、前記第1の接地手段の導通と、前記第2の接地手段の導通を制御する制御手段とを備え、
前記合成出力器側からみた前記伝送線路群の、それぞれの前記第2の接続点までの部分長、および前記伝送線路群の全体長は、複数の前記増幅手段の各信号周波数にそれぞれ対応し、
前記部分長は、最も短いものから順に、前記複数の増幅手段の最も高い信号周波数から低い信号周波数に対応し、
前記全体長は、前記複数の増幅手段の最も低い信号周波数に対応し、
前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ出力するか、または前記伝送線路群を介して増幅しない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御を行う電力増幅器である。
【0012】
また、第3の本発明(請求項3に対応)は、入力端子および複数の出力端子を有し、前記入力端子と前記複数の出力端子の導通の有無を切り換えるスイッチ群を有する分岐出力手段と、
前記分岐出力手段の一部の前記出力端子に接続された、それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段と、
前記分岐出力手段の残る他の出力に接続された伝送線路と、
前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記伝送線路からの出力が接続された合成出力器と、
前記伝送線路の前記分岐出力手段側に設けられた、導通が制御される接地手段と、
前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の増幅動作と、前記接地手段の導通とを制御する制御手段とを備え、
前記信号周波数は、互いに偶数倍分異なるものであり、
前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ出力するか、または前記伝送線路を介して増幅しない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御する電力増幅器である。
【0013】
また、第4の本発明(請求項4に対応)は、前記増幅手段は、
前記分岐出力手段側に設けられた第1の整合回路と、
前記合成出力器側に設けられた第2の整合回路と、
前記第1の整合回路と前記第2の整合回路との間に設けられたトランジスタと、
前記第1の整合回路と前記トランジスタとの間および/または前記第2の整合回路と前記トランジスタとの間に設けられた直流バイアス供給回路とを備え、
前記第1整合回路および前記第2整合回路の少なくとも一方のインピーダンスが可変である第1から第3のいずれかの本発明の電力増幅器である。
【0014】
また、第5の本発明(請求項5に対応)は、前記制御手段は、動作中の前記複数の増幅手段のいずれか一つの出力に応じて、該動作中の一つの増幅手段の有する前記第1の整合回路、前記第2の整合回路のいずれかまたは両方のインピーダンスを変化させる第4の本発明の電力増幅器である。
【0015】
また、第6の本発明(請求項6に対応)は、前記第1の整合回路および/または第2の整合回路は、
前記分岐出力手段または前記トランジスタの出力側と接続する入力端子と、
前記トランジスタの入力側または前記合成出力器と接続する出力端子と、
少なくとも1つの、前記入力端子と前記出力端子の間に接続された直列整合回路要素と、
少なくとも1つの、前記入力端子と前記直列整合回路要素との間、もしくは2つの前記直列整合回路要素の間、もしくは前記直列整合回路要素と前記出力端子の間に接続された、前記制御手段により、オン、オフが制御されるスイッチと、
前記スイッチの他端に接続された並列整合回路要素とを有する第4の本発明の電力増幅器である。
【0016】
また、第7の本発明(請求項7に対応)は、前記分岐出力手段は、
前記複数の増幅手段とそれぞれ導通するための増幅手段入力スイッチと、
前記バイパス手段、前記伝送線路または前記伝送線路群のいずれかと導通するためのバイパス入力スイッチとを備え、
前記増幅手段入力スイッチは、前置歪み補償回路として動作する第1から第3のいずれかの本発明の電力増幅器である。
【0017】
また、第8の本発明(請求項8に対応)は、前記増幅手段入力スイッチは、前記増幅手段への入力側直流バイアスによりオン、オフが制御されるダイオードを有する第7の本発明の電力増幅器である。
【0019】
また、第9の本発明(請求項9に対応)は、前記合成出力器の出力に接続され、前記複数の増幅手段の対応する信号周波数に対応するよう設けられた、互いに直列接続した複数のバイアス伝送線路を有する伝送線路群と、
前記伝送線路群の一端側であって、その一端が前記合成出力器の出力と接続された、もっとも高い前記信号周波数に対応した最高周波数バイアス伝送線路の他端と接続された第1のバイパスコンデンサと、
前記第1のバイパスコンデンサと直列に接続された、前記制御手段によりオン、オフが制御される第1のサブスイッチと、
前記伝送線路群の複数のバイアス伝送線路間に接続された、少なくとも一つの第2のバイパスコンデンサと、
前記第2のバイパスコンデンサと直列に接続された第2のサブスイッチと、
前記伝送線路群の他端側であって、他のバイアス伝送線路と接続しない側に接続された、前記制御手段より供給される直流バイアスが印加されるバイアス端子とを有し、前記複数の増幅手段の対応する信号周波数に対応して動作する多周波直流バイアス供給回路を更に備え、
前記最高周波数バイアス伝送線路の他端は、前記第1のバイパスコンデンサおよび前記第1のサブスイッチを介して接地し、
前記最高周波数バイアス伝送線路の他端以外の前記伝送線路群の複数のバイアス伝送線路間は、前記第2のバイパスコンデンサおよび前記第2のサブスイッチを介して接地し、
前記第1のバイパスコンデンサは、前記信号周波数のうち、前記もっとも高い前記信号周波数においてショートとなり、
前記第2のバイパスコンデンサは、その接続位置から、前記接続点までの伝送線路長の和に関連づけられた前記信号周波数においてショートとなる、第4の本発明の電力増幅器である。
【0020】
また、第10の本発明(請求項10に対応)は、多段構成を有する電力増幅器において、少なくとも1段以上の増幅器に、
第1から第9のいずれかの本発明の電力増幅器を組み合わせて用いた多段構成を有する電力増幅器である。
【0023】
また、第11の本発明(請求項11に対応)は、信号処理回路と、
前記信号処理回路からの信号を送信処理する、電力増幅器を有する送信回路と、
前記送信回路の出力を送信するとともに受信信号を受信するアンテナと、
前記受信信号を処理する受信回路とを備え、
前記電力増幅器が、第1から第10のいずれかの本発明の電力増幅器である通信機器である。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態における電力増幅器の動作を説明する。
【0025】
(実施の形態1)
本発明の第1の実施の形態を、図1を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態1による電力増幅器100のブロック図である。図1において、101は入力端子、102は分岐回路、103は第1のスイッチ、104は第1の周波数で動作する第1の増幅手段、104aは入力側整合回路、104bは出力側整合回路、104cは入力側直流バイアス供給回路、104dは出力側直流バイアス供給回路、104eはトランジスタ、105は第2のスイッチ、106は第2の周波数で動作する第2の増幅手段、106aは入力側整合回路、106bは出力側整合回路、106cは入力側直流バイアス供給回路、106dは出力側直流バイアス供給回路、106eはトランジスタ、107は第3のスイッチ、108は伝送線路、109は第4のスイッチ、110は合成回路、111は出力端子、112は制御回路である。
【0026】
以上のような構成を有する本実施の形態の電力増幅器100の動作は、次のようなものである。
【0027】
電力増幅器100は、第1の周波数で動作し、増幅動作を要する第1のモードでは、制御回路112により、第1のスイッチ103はオン、第2から第4のスイッチ105、107、109がオフとなり、第1の増幅手段104のトランジスタ104eに、直流バイアス供給回路104c、104dを介して、所望の初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、第2の増幅手段106のトランジスタ106eには、直流バイアス供給回路106c、106dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0028】
このとき、第1の周波数において、合成回路110の第2の増幅手段106が接続された入力から、第2の増幅手段106側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第2の増幅手段106の入力側、出力側整合回路106a、106bを変化させる。ただし、出力側整合回路106bのみ変化させ、入力側整合回路106aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0029】
これにより、入力端子101から入力された信号は、第1の増幅手段104で増幅され、その出力信号が出力端子111より出力される。
【0030】
第1の周波数で動作し、増幅動作を必要としない第2のモードでは、制御回路112により、第1、第2のスイッチ103、105はオフ、第3、第4のスイッチ107、109がオンとなり、第1、第2の増幅手段104、106のそれぞれのトランジスタ104e、106eに、直流バイアス供給回路104c、104d、106c、106dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0031】
このとき、第1の周波数において、合成回路110の第1の増幅手段104が接続された入力から、第1の増幅手段104側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第1の増幅手段104の入力側、出力側整合回路104a、104bを変化させ、合成回路110の第2の増幅手段106が接続された入力から、第2の増幅手段106側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第2の増幅手段106の入力側、出力側整合回路106a、106bを変化させる。ただし、出力側整合回路106bのみ変化させ、入力側整合回路106aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0032】
これにより、入力端子101から入力された信号は、伝送線路108を通り、その出力信号が出力端子111より出力される。
【0033】
第2の周波数で動作し、増幅動作を要する第3のモードでは、制御回路112により、第2のスイッチ105はオン、第1、第3、第4のスイッチ103、107、109がオフとなり、第2の増幅手段106のトランジスタ106eに、直流バイアス供給回路106c、106dを介して、所望の初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、第1の増幅手段104のトランジスタ104eには、直流バイアス供給回路104c、104dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0034】
このとき、第2の周波数において、合成回路110の第1の増幅手段104が接続された入力から、第1の増幅手段104側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第1の増幅手段104の入力側、出力側整合回路104a、104bを変化させる。ただし、出力側整合回路104bのみ変化させ、入力側整合回路104aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0035】
これにより、入力端子101から入力された信号は、第2の増幅手段106で増幅され、その出力信号が出力端子111より出力される。
【0036】
第2の周波数で動作し、増幅動作を必要としない第4のモードでは、制御回路112により、第1、第2のスイッチ103、105はオフ、第3、第4のスイッチ107、109がオンとなり、第1、第2の増幅手段104、106のそれぞれのトランジスタ104e、106eに、直流バイアス供給回路104c、104d、106c、106dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0037】
このとき、第2の周波数において、合成回路110の第1の増幅手段104が接続された入力から、第1の増幅手段104側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第1の増幅手段104の入力側、出力側整合回路104a、104bを変化させ、合成回路110の第2の増幅手段106が接続された入力から、第2の増幅手段106側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第2の増幅手段106の入力側、出力側整合回路106a、106bを変化させる。ただし、出力側整合回路104bおよび106bのみ変化させ、入力側整合回路104aおよび106aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0038】
これにより、入力端子101から入力された信号は、伝送線路108を通り、その出力信号が出力端子111より出力される。
【0039】
制御回路112は、動作周波数と出力電力に応じて、以上の4つのモードを切替えるよう制御を行う。
【0040】
このように、本実施の形態によれば、動作周波数と出力電力に応じて、信号経路の切替を行い、特に第2および第4のモードにおいて、出力信号を増幅手段からバイパスさせ、増幅手段を動作させないようなバイアス電圧を供給することにより、出力電力が低下したときの増幅器の消費電流を低減することで、広い出力範囲での効率改善が可能となる。また、増幅動作を必要としない場合の信号経路を、2周波で共有し、増幅器出力を1系統とすることで、回路の小型化が実現できる。
【0041】
なお、上記の説明においては、電力増幅器100は、第1の周波数の信号を増幅する第1の増幅手段104、および第2の周波数の信号を増幅する第2の増幅手段106の、二つの増幅手段を備えたものとして説明を行ったが、本発明の電力増幅器は、これに限定するものではなく、互いに異なる周波数の信号をそれぞれ増幅する、3つ以上の増幅手段を備えた構成としても良い。この場合、増幅動作を必要としない場合の信号経路を、3周波以上で共有することができる。
【0042】
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態を、図2を用いて説明する。図2は本発明の実施の形態2による電力増幅器200のブロック図である。図2において、201は入力端子、202は分岐回路、203は第1のスイッチ、204は第1の周波数で動作する第1の増幅手段、204aは入力側整合回路、204bは出力側整合回路、204cは入力側直流バイアス供給回路、204dは出力側直流バイアス供給回路、204eはトランジスタ、205は第2のスイッチ、206は第1の周波数の偶数倍である第2の周波数で動作する第2の増幅手段、206aは入力側整合回路、206bは出力側整合回路、206cは入力側直流バイアス供給回路、206dは出力側直流バイアス供給回路、206eはトランジスタ、207は第3のスイッチ、208は伝送線路、209は第4のスイッチ、210は合成回路、211は出力端子、212は制御回路である。
【0043】
ここで、伝送線路208の線路長は、第1の周波数の信号の波長の1/4となるようにするのが望ましい。
【0044】
以上のような構成を有する本実施の形態の電力増幅器200の動作は、次のようなものである。
【0045】
電力増幅器200は、第1の周波数で動作し、増幅動作を要する第1のモードでは、制御回路212により、第1、第4のスイッチ203、209はオン、第2、第3のスイッチ205、207がオフとなり、第1の増幅手段204のトランジスタ204eに、直流バイアス供給回路204c、204dを介して、所望の初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、第2の増幅手段206のトランジスタ206eには、直流バイアス供給回路206c、206dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0046】
このとき、第1の周波数において、合成回路210の第2の増幅手段206が接続された入力から、第2の増幅手段206側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第2の増幅手段206の入力側、出力側整合回路206a、206bを変化させる。ただし、出力側整合回路206bのみ変化させ、入力側整合回路206aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0047】
さらに、第4のスイッチ209がオンとなることで、合成回路210の伝送線路208が接続された入力から、伝送線路208側をみたインピーダンスが、第1の周波数において高インピーダンスとなり、第2の周波数において低インピーダンスとなる。
【0048】
これにより、入力端子201から入力された信号は、第1の増幅手段204で増幅され、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0049】
第1の周波数で動作し、増幅動作を必要としない第2のモードでは、制御回路112により、第1、第2、第4のスイッチ203、205、209はオフ、第3のスイッチ207がオンとなり、第1、第2の増幅手段204、206のそれぞれのトランジスタ204e、206eに、直流バイアス供給回路204c、204d、206c、206dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0050】
このとき、第1の周波数において、合成回路210の第1の増幅手段204が接続された入力から、第1の増幅手段204側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第1の増幅手段204の入力側、出力側整合回路204a、204bを変化させ、合成回路210の第2の増幅手段206が接続された入力から、第2の増幅手段206側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第2の増幅手段206の入力側、出力側整合回路206a、206bを変化させる。ただし、出力側整合回路204b、206bのみ変化させ、入力側整合回路204b、206aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0051】
これにより、入力端子201から入力された信号は、伝送線路208を通り、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0052】
第2の周波数で動作し、増幅動作を要する第3のモードでは、制御回路212により、第2のスイッチ205はオン、第1、第3、第4のスイッチ203、207、209がオフとなり、第2の増幅手段206のトランジスタ206eに、直流バイアス供給回路206c、206dを介して、所望の初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、第1の増幅手段204のトランジスタ204eには、直流バイアス供給回路204c、204dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0053】
このとき、第2の周波数において、合成回路210の第1の増幅手段204が接続された入力から、第1の増幅手段204側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第1の増幅手段204の入力側、出力側整合回路204a、204bを変化させる。ただし、出力側整合回路204bのみ変化せ、入力側整合回路204aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0054】
さらに、第3、第4のスイッチ207、209がオフとなることで、合成回路210の伝送線路208が接続された入力から、伝送線路208側をみたインピーダンスが、第2の周波数において高インピーダンスとなる。
【0055】
これにより、入力端子201から入力された信号は、第2の増幅手段206で増幅され、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0056】
第2の周波数で動作し、増幅動作を必要としない第4のモードでは、制御回路212により、第1、第2、第4のスイッチ203、205、209はオフ、第3のスイッチ207がオンとなり、第1、第2の増幅手段204、206のそれぞれのトランジスタ204e、206eに、直流バイアス供給回路204c、204d、206c、206dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0057】
このとき、第2の周波数において、合成回路210の第1の増幅手段204が接続された入力から、第1の増幅手段204側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第1の増幅手段204の入力側、出力側整合回路204a、204bを変化させ、合成回路210の第2の増幅手段206が接続された入力から、第2の増幅手段206側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第2の増幅手段 206の入力側、出力側整合回路206a、206bを変化させる。ただし、出力側整合回路204bおよび206bのみ変化させ、入力側整合回路204aおよび206aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0058】
これにより、入力端子201から入力された信号は、伝送線路208を通り、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0059】
制御回路212は、動作周波数と出力電力に応じて、以上の第1〜第4の4つのモードを切替えるよう制御を行う。
【0060】
このように、本実施の形態によれば、一方の動作周波数が、他方の動作周波数の偶数倍である場合には、回路構成を変化した状態でも、実施の形態1と同様の動作が行うことができ、さらに、低い周波数における増幅手段動作時に、伝送線路208が低い周波数の出力信号の高調波である高い周波数において低インピーダンスとなり、高調波成分を抑圧するため、新たに高調波処理のための回路を付加すること無く、高調波処理回路を実現できる。
【0061】
また、実施の形態1と比較して、伝送線路208と、合成回路210との間にはスイッチが設けられていない分、内部損失を削減することができ、効率のよい信号伝送を実現することができる。
【0062】
なお、上記の説明においては、電力増幅器200は、第1の周波数の信号を増幅する第1の増幅手段204、および第1の周波数の偶数倍である第2の周波数の信号を増幅する第2の増幅手段206の、二つの増幅手段を備えたものとして説明を行ったが、本発明の電力増幅器は、これに限定するものではなく、互いに偶数倍だけ異なる周波数の信号をそれぞれ増幅する、3つ以上の増幅手段を備えた構成としても良い。
【0063】
(実施の形態3)
本発明の第3の実施の形態を、図9を用いて説明する。図9は本発明の実施の形態3による電力増幅器900のブロック図である。図9において、図2と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。ただし、第1の増幅手段204が動作する第1の周波数と第2の増幅手段206が動作する第2の周波数との関係は、第2の周波数が第1の周波数よりも単に高いものとし、第1の周波数の偶数倍である必要はない。
【0064】
また、230は第1の伝送線路、231は第2の伝送線路である。第1の伝送線路230と第2の伝送線路231とは、互いの一端同士が第2の接続点234bを介して直列接続しており、第1の伝送線路230の他端は第3のスイッチ207と第4のスイッチ209との間の第1の接続点234aに、第2の伝送線路231の他端は合成回路210に、それぞれ接続されていて、本発明のバイパス伝送線路群を形成する。また、第2の接続点234bには、制御手段212からの制御により導通が制御される第5のスイッチ232が設けられており、第2の接続点234bは第5のスイッチ232を介して接地している。
【0065】
ここで、第2の伝送線路231の線路長は、第2の増幅手段206側の第2の周波数の信号の波長の1/4とし、第1の伝送線路230の線路長と第2の伝送線路231の線路長との和は、第1の増幅手段204側の第1の周波数の信号の波長の1/4となるようにする。
【0066】
以上のような構成を有する本実施の形態の電力増幅器900の動作は、次のようなものである。
【0067】
電力増幅器900は、第1の周波数で動作し、増幅動作を要する第1のモードでは、制御回路212により、第1、第4のスイッチ203、209はオン、第2、第3、第5のスイッチ205、207、232がオフとなり、第1の増幅手段204のトランジスタ204eに、直流バイアス供給回路204c、204dを介して、所望の初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、第2の増幅手段206のトランジスタ206eには、直流バイアス供給回路206c、206dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0068】
このとき、第1の周波数において、合成回路210の第2の増幅手段206が接続された入力から、第2の増幅手段206側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第2の増幅手段206の入力側、出力側整合回路206a、206bを変化させる。ただし、出力側整合回路206bのみ変化させ、入力側整合回路206aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0069】
さらに、第4のスイッチ209がオンとなり、第5のスイッチ232がオフとなることで、合成回路210の第1の伝送線路230および第2の伝送線路231が接続された入力から、第1の伝送線路230および第2の伝送線路231をみたインピーダンスが、第1の周波数において高インピーダンスとなる。
【0070】
これにより、入力端子201から入力された信号は、第1の増幅手段204で増幅され、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0071】
第1の周波数で動作し、増幅動作を必要としない第2のモードでは、制御回路112により、第1、第2、第4、第5のスイッチ203、205、209、232はオフ、第3のスイッチ207がオンとなり、第1、第2の増幅手段204、206のそれぞれのトランジスタ204e、206eに、直流バイアス供給回路204c、204d、206c、206dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0072】
このとき、第1の周波数において、合成回路210の第1の増幅手段204が接続された入力から、第1の増幅手段204側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第1の増幅手段204の入力側、出力側整合回路204a、204bを変化させ、合成回路210の第2の増幅手段206が接続された入力から、第2の増幅手段206側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路112により、第2の増幅手段206の入力側、出力側整合回路206a、206bを変化させる。ただし、出力側整合回路204b、206bのみ変化させ、入力側整合回路204b、206aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0073】
これにより、入力端子201から入力された信号は、第1の伝送線路230および第2の伝送線路231を通り、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0074】
第2の周波数で動作し、増幅動作を要する第3のモードでは、制御回路212により、第2のスイッチ205および第5のスイッチ232はオン、第1、第3、第4のスイッチ203、207、209がオフとなり、第2の増幅手段206のトランジスタ206eに、直流バイアス供給回路206c、206dを介して、所望の初期電流が得られるような直流バイアスが供給され、第1の増幅手段204のトランジスタ204eには、直流バイアス供給回路204c、204dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0075】
このとき、第2の周波数において、合成回路210の第1の増幅手段204が接続された入力から、第1の増幅手段204側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第1の増幅手段204の入力側、出力側整合回路204a、204bを変化させる。ただし、出力側整合回路204bのみ変化させ、入力側整合回路204aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0076】
さらに、第3、第4のスイッチ207、209がオフとなり、第5のスイッチ232がオンとなることで、合成回路210の第2の伝送線路231が接続された入力から、第2の伝送線路231側をみたインピーダンスが、第2の周波数において高インピーダンスとなる。
【0077】
これにより、入力端子201から入力された信号は、第2の増幅手段206で増幅され、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0078】
第2の周波数で動作し、増幅動作を必要としない第4のモードでは、制御回路212により、第1、第2、第4、第5のスイッチ203、205、209、232はオフ、第3のスイッチ207がオンとなり、第1、第2の増幅手段204、206のそれぞれのトランジスタ204e、206eに、直流バイアス供給回路204c、204d、206c、206dを介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給される。
【0079】
このとき、第2の周波数において、合成回路210の第1の増幅手段204が接続された入力から、第1の増幅手段204側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第1の増幅手段204の入力側、出力側整合回路204a、204bを変化させ、合成回路210の第2の増幅手段206が接続された入力から、第2の増幅手段206側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるように、制御回路212により、第2の増幅手段 206の入力側、出力側整合回路206a、206bを変化させる。ただし、出力側整合回路204bおよび206bのみ変化させ、入力側整合回路204aおよび206aは必ずしも変化させないようにしてもよい。
【0080】
これにより、入力端子201から入力された信号は、第1の伝送線路230および第2の伝送線路231を通り、その出力信号が出力端子211より出力される。
【0081】
制御回路212は、動作周波数と出力電力に応じて、以上の第1〜第4の4つのモードを切替えるよう制御を行う。
【0082】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態1と同様、出力信号を増幅手段からバイパスさせ、増幅手段を動作させないようなバイアス電圧を供給することにより、出力電力が低下したときの増幅器の消費電流を低減することで、広い出力範囲での効率改善が可能となる。また、増幅動作を必要としない場合の信号経路を、2周波で共有し、増幅器出力を1系統とすることで、回路の小型化が実現できるとともに、第1の伝送線路230および第2の伝送線路231と合成回路210との間にはスイッチが設けられていない分、内部損失を削減することができ、効率のよい信号伝送を実現することができる。
【0083】
なお、上記の説明においては、電力増幅器900は、第1の周波数の信号を増幅する第1の増幅手段204と、第1の周波数より高い第2の周波数の信号を増幅する第2の増幅手段206の、二つの増幅手段を備えたものとして説明を行ったが、本発明の電力増幅器は、これに限定するものではなく、互いに異なる周波数の信号をそれぞれ増幅する、3つ以上の増幅手段を備えた構成としても良い。このとき、直列接続する伝送線路の個数も増幅手段の個数に応じて用意し、各伝送線路間は、第5のスイッチ232と同様に、制御手段により導通が制御可能なスイッチを介して接地するようにする。
【0084】
合成回路210からみた複数の伝送線路の、それぞれの接続点までの部分長、および直列接続した各伝送線路の全体長は、複数の増幅手段の各信号周波数にそれぞれ対応するようにし、部分長は、最も短いものから順に、複数の増幅手段の最も高い信号周波数から低い信号周波数に対応し、全体長は、複数の増幅手段の最も低い信号周波数に対応する長さとするのがよい。制御手段は、動作する増幅手段の周波数に応じて各伝送線路間のスイッチの導通をそれぞれ制御することにより、3つ以上の増幅手段を備えた場合でも、上記実施の形態と同様の動作を行うことができる。このときも、部分長および全体長が対応する長さとしては、各信号周波数が対応する波長の1/4となるようにするのが望ましい。
【0085】
なお、実施の形態1〜3において、第1、第2のスイッチを前置歪み補償回路として動作させることで、特に線形性が要求されるシステムにおける効率の改善が可能である。
【0086】
また、動作している増幅手段の直流バイアスを、出力電力に応じて変化させ、所望の特性を満足しながら消費電流を低減させることにより、効率が改善できる。
【0087】
さらに、動作している増幅手段の入力側、出力側整合回路の一方、または両方を、出力電力により変化させ、その出力電力における最適負荷とすることによっても効率の改善が可能となる。
【0088】
図3に、実施の形態1〜3における、増幅手段の整合回路の構成の1例のブロック図を示す。整合回路300において、301は入力端子、302は第1のスイッチ、303は第1の並列整合回路要素、304は直列整合回路要素、305は第2のスイッチ、306は第2の並列整合回路要素、307は出力端子である。直列整合回路要素は、例えばコイル、コンデンサや伝送線路によって実現され、例えば両端が入力端子301,出力端子307にそれぞれ接続されたコイルとして実現され、第1の並列整合回路要素303,第2の並列整合回路要素306は、例えば一端が接地したコンデンサとして実現される。
【0089】
制御回路112,212からの制御信号により、第1、第2のスイッチ302、305のオン、オフを切替えることにより、整合回路300のインピーダンスを変化させる。第1,第2のスイッチ302,305と第1,第2の並列整合回路要素303,306からなる回路数を増やすことによって、整合回路のさらに細かな調整が可能となる。整合回路を切替える必要がない場合には、第1,第2のスイッチ302,305と第1,第2の並列整合回路要素303,306からなる回路を無くすことで、一定のインピーダンスを持つ整合回路も実現できる。これにより、実施の形態1〜3に示した動作が実現できる。
【0090】
(実施の形態4)
図4に、実施の形態1〜3における、増幅手段104および106(204および206)の入力側スイッチを、それぞれトランジスタの入力側直流バイアスによりオン、オフが制御されるダイオードで構成した例のブロック図を示す。図4は、増幅手段104および106のトランジスタが、増幅手段を行うのに必要な入力側直流バイアスが、正の電圧を必要とする場合の回路を示している。スイッチ400は、図1に示す第1のスイッチ103,第2のスイッチ105として用いられるスイッチであって、スイッチ400において、401は入力端子、402は直流交流分離回路、402aは交流信号経路、402bは直流信号経路、403はダイオード、404は出力端子である。また、図8(a)に、スイッチ400を、実施の形態1の第1のスイッチ103に用いた場合(図中400a)および第2のスイッチ105に用いた場合(図中400b)の電力増幅器の部分図を示す。なお、回路全体の動作は実施の形態1、2と同じであるため、ここでは第1の増幅手段104および第2の増幅手段106の入力側スイッチ部の動作のみを説明する。
【0091】
増幅手段104または106が動作する場合は、トランジスタ104eまたは106eの入力側に供給される直流バイアスがダイオード403のアノードにも印加され、直流交流分離回路402によりダイオード403のカソードが直流的に接地される。これによってダイオード403に電流が流れ、スイッチ400がオンとなる。第1の増幅手段104または第2の増幅手段106を動作させない場合には、トランジスタ104eまたは106e、ダイオード403ともにオフとなるような直流バイアスを供給する。
【0092】
これにより、実施の形態1、2の動作を実現しながら、増幅手段104および106と入力側スイッチ103および105の制御端子が共通化でき、制御回路からの制御線を減少できる。
【0093】
さらに、図8(b)に示すように、第1のスイッチ103となるスイッチ400a、第2のスイッチ105となるスイッチ400bがそれぞれ有していた直流交流分離回路402を共通化して、入力端子101と分岐回路102との間に配置する構成し、第1のおよび第2のスイッチを、それぞれダイオード403のみからなる400a’400b’として実現することで、回路のさらなる小型が実現できる。
【0094】
また、ダイオード403によるスイッチを前置歪み補償回路として動作させることでも、実施の形態2に示した効率改善の効果が得られることは明らかである。
【0095】
(実施の形態5)
本発明の第5の実施の形態を、図5を用いて説明する。図5は本発明の実施の形態5による電力増幅器500のブロック図である。図5において、回路の構成は実施の形態1とほぼ同じであるため、相違点についてのみ説明を行う。第1、第2の増幅手段504、506は、それぞれ入力側整合回路504a、506a、出力側整合回路504b、506bと、入力側のみに直流バイアス供給回路504c、506cを持つトランジスタ504d、506dにより構成される。増幅手段504、506のトランジスタ504d、506dの出力側直流バイアスは、2周波直流バイアス供給回路512により供給される。2周波直流バイアス供給回路512は、合成回路510と出力端子511との間に設けられた接続点514に接続される。このとき、第1、第2の増幅手段の出力側整合回路504b、506bは、いずれも直流バイアスをトランジスタ504d、506dにそれぞれ印加させる構成でなければならない。なお、必要な場合には、接続点514と出力端子511との間に、直流遮断回路を設けてもよい。
【0096】
2周波直流バイアス供給回路512において、第1のバイアス伝送線路512aは、一端が合成回路510と出力端子511との間に接続点514を介して直接接続されており、他端が第2のバイアス伝送線路512dの一端に接続されている。第2のバイアス伝送線路512dの他端は、直流バイアス供給端子512gと接続しており、制御回路513から直流バイアスの供給を受ける。また、第1のバイアス伝送線路512aと第2のバイアス伝送線路512dとの間は、第1のバイパスコンデンサ512bと第1のサブスイッチ512cとを介して接地しており、第2のバイアス伝送線路512dと直流バイアス供給端子512gとの間は、第2のバイパスコンデンサ512eと第2のサブスイッチ512fとを介して接地している。また、第1のバイアス伝送線路512aの線路長は、第1の増幅手段504が対応する高い周波数の信号の1/4波長であり、第1のバイアス伝送線路512aの線路長と第2のバイアス伝送線路512dの線路長との和は、第2の増幅手段506が対応する低い周波数の1/4波長となっている。
【0097】
このような構成を有する本実施の形態の動作は、次のようなものである。
【0098】
2周波のうち高い周波数で動作するときには、制御回路513により、第1のサブスイッチ512cがオンとなるよう制御され、必要な直流バイアスが直流バイアス供給端子512gに供給される。
【0099】
これにより、高い周波数において4分の1波長の長さを持つ第1のバイアス伝送線路512aに接続された第1のバイパスコンデンサ512bが接地されるため、接続点514から2周波直流バイアス供給回路512をみた高い周波数におけるインピーダンスが高インピーダンスとなる。
【0100】
2周波のうち低い周波数で動作するときには、制御回路513により、第1のサブスイッチ512cがオフ、第2のサブスイッチ512fがオンとなるように制御され、必要な直流バイアスが直流バイアス供給端子512gに供給される。
【0101】
これにより、第1、第2のバイアス伝送線路512a、512dの長さの和が、低い周波数において4分の1波長の長さを持ち、第2のバイアス伝送線路512dに接続された第2のバイパスコンデンサ512eが、制御回路513から第2のサブスイッチ512fがオンとされることにより接地されるため、接続点514から2周波直流バイアス供給回路512をみた低い周波数におけるインピーダンスが高インピーダンスとなる。
【0102】
これにより、高周波信号に影響を与えることなく、2つのトランジスタに共通の直流バイアス供給回路により、直流バイアスが印加できる。なお、第2のサブスイッチ512f(または最も直流バイアス供給端子152gに近いサブスイッチ)が無い場合においても、同様の動作を行うことができ、制御を必要とするスイッチ数を減らすことができる。
【0103】
ここでは、実施の形態1に示した回路構成の場合を示したが、実施の形態2、3に示した回路構成において、2周波直流バイアス供給回路を適用しても、実施の形態2に示した動作が可能である。
【0104】
なお、上記の説明において、第1のサブスイッチ512cと第1のサブスイッチ512fは、いずれもバイパスコンデンサと接地との間に設けられているものとして説明を行ったが、コンデンサとスイッチとは直列接続していればよく、スイッチと接地との間にバイパスコンデンサが設けられた設定としてもよい。
【0105】
なお、上記の説明においては、電力増幅器500は、第1の周波数の信号を増幅する第1の増幅手段504、および第2の周波数の信号を増幅する第2の増幅手段506の、二つの増幅手段を備えたものとして説明を行ったが、本発明の電力増幅器は、これに限定するものではなく、実施の形態1と同様、互いに異なる周波数の信号をそれぞれ増幅する、3つ以上の増幅手段を備えた構成としても良い。このとき、2周波直流バイアス供給回路512は、増幅手段の数が処理する信号と同数分の信号に対応する多周波直流バイアス供給回路となり、この多周波直流バイアス供給回路において、本発明の最高周波数バイアス伝送線路として、もっとも高い周波数における4分の1波長のバイアス伝送線路の一端が接続点514と接続するようにするとともに、接続点514と、直流バイアス供給端子512gとの間に直列接続するバイアス伝送線路の数を増やすようにすればよい。このとき、接続点514から、増設した各バイアス伝送線路の接続点までの長さは、増設した各バイアス伝送線路に対応する増幅手段の対応する信号の波長の1/4となるようにするのが望ましい。
【0106】
また、実施の形態2に準ずる構成とした場合は、互いに偶数倍だけ異なる周波数の信号をそれぞれ増幅する、3つ以上の増幅手段を備えた構成としても良い。この場合も、2周波直流バイアス供給回路512は、増幅手段の数が処理する信号と同数分の信号に対応する多周波直流バイアス供給回路となり、この多周子波直流バイアス供給回路において、本発明の最高周波数バイアス伝送線路として、もっとも高い周波数における4分の1波長のバイアス伝送線路の一端が接続点514と接続するようにするとともに、接続点514と、直流バイアス供給端子512gとの間に直列接続するバイアス伝送線路の数を増やすようにすればよい。このとき、接続点514から、増設した各バイアス伝送線路の接続点までの長さは、増設した各バイアス伝送線路に対応する増幅手段の対応する信号の波長の1/4となるようにするのが望ましい。
【0107】
また、実施の形態1から5に示した電力増幅器を多段に接続することにより、より細かな出力電力ステップでの高効率化が実現できる。
【0108】
さらに、同一半導体基板上に、実施の形態1から5の電力増幅器、もしくはそれらを用いた多段電力増幅器を構成することで、さらに回路を小型化することも可能である。
【0109】
また、一部を同一半導体基板上に構成し、他の部分を異なる材料、プロセスの半導体基板上に構成することで、それぞれの優れた特性を共有することができる。
【0110】
実施の形態1から5に示した電力増幅器を用いて、図6に示すような携帯無線機を構成することで、少なくとも2周波で使用でき、小型で高効率な携帯無線機等の通信機器が実現できる。
【0111】
なお、上記の各実施の形態において、入力端子101,201,501、第1のスイッチ103,203,503、第2のスイッチ105,205,505、および第3のスイッチ107,207,507は本発明の分岐出力手段に相当し、さらに、第1のスイッチ103,203,503,第2のスイッチ105,205,505は、本発明の増幅手段入力スイッチに相当し、第3のスイッチ107,207,507は、本発明のバイパス入力スイッチに相当し、伝送線路108は本発明のバイパス手段に相当する。また、入力側直流バイアス供給回路104c、204c、106c、206c、504cおよび出力側直流バイアス供給回路104d、106d、204d、206dは、本発明の直流バイアス供給回路に相当する。また、合成回路110,210、510は本発明の合成出力器に相当する。また、第4のスイッチ109、509は本発明の伝送線路出力スイッチに相当する。また、第4のスイッチ209は本発明の接地手段に含まれる。また、入力側整合回路104a、204a、504aおよび106a、206a、506aは本発明の第1の整合回路に相当し、出力側整合回路104b、204b、504bおよび106b、206b、506bは本発明の第2の整合回路に相当する。また、制御回路113,213,513は本発明の制御手段に相当する。また、第1のバイアス伝送線路512aは本発明の最高周波数バイアス伝送線路に相当し、第1のバイアス伝送線路512aおよび第2のバイアス伝送線路512dは本発明の伝送線路群に相当する。
【0112】
また、実施の形態2において、第1の伝送線路230および第2の伝送線路231は第2の本発明のバイパス伝送線路に相当し、第4のスイッチ209は第2の本発明の第1の接地手段に含まれ、第5のスイッチ209は第2の本発明の第2の接地手段に含まれる。
【0113】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明によれば、互いに異なる周波数帯の信号を増幅する複数の増幅手段を備えた電力増幅器の小型化、低出力時の高効率化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態2の構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態1〜3の整合回路の構成を示すブロック図
【図4】本発明の実施の形態4の入力切替スイッチを示すブロック図
【図5】本発明の実施の形態5の構成を示すブロック図
【図6】本発明の移動無線機の一実施例を示すブロック図
【図7】従来の電力増幅器の構成を示すブロック図
【図8】本発明の実施の形態4の入力切替スイッチを実施の形態1に用いた場合を説明するための部分構成図
【図9】本発明の実施の形態3の構成を示すブロック図
【符号の説明】
100,200,500,603 電力増幅器
101,201,301,401,501,701,708 入力端子
102,202,502 分岐回路
103,105,107,109,203,205,207,209,302,305,503,505,507,509,スイッチ
104,106,204,206,504,506 増幅手段
104a,104b,106a,106b,204a,204b,206a,206b,300,504a,504b,506a,506b,702,706,709,713 整合回路
104c,104d,106c,106d,204c,204d,206c,206d,504c,506c,703,705,710,711 直流バイアス供給回路
104c,106c,204c,206c,504d,506d,704,712 トランジスタ
108,208,508,512a,512d 伝送線路
110,210,510 合成回路
111,211,307,404,511,707,714 出力端子
112,212,513 制御回路
303,306 並列整合回路要素
304 直列整合回路要素
402 直流交流分離回路
402a 交流信号経路
402b 直流信号経路
403 ダイオード
512c,512f サブスイッチ
512b,512e バイパスコンデンサ
512g 直流バイアス供給端子
514 接続点
600 携帯無線機
601 信号処理部
602 送信回路
604 アンテナ
605 受信回路
Claims (11)
- 入力端子および複数の出力端子を有し、前記入力端子と前記複数の出力端子の導通の有無を切り換えるスイッチ群を有する分岐出力手段と、
前記分岐出力手段の一部の前記出力端子に接続された、それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段と、
前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続されたバイパス手段と、
前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記バイパス手段からの出力を入力とする、外部への出力端子を有する合成出力器と、
前記バイパス手段と前記合成出力器の導通の有無を切り替えるスイッチ手段と、
前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の増幅動作と、前記スイッチ手段の導通とを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ出力するか、または前記バイパス手段を介して増幅しない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御を行う電力増幅器。 - 入力端子および複数の出力端子を有し、前記入力端子と前記複数の出力端子の導通の有無を切り換えるスイッチ群を有する分岐出力手段と、
前記分岐出力手段の一部の前記出力端子に接続された、それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段と、
前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続された、互いに直列接続した複数のバイパス伝送線路を有するバイパス伝送線路群と、
前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記伝送線路群からの出力が接続された合成出力器と、
前記伝送線路群と前記分岐出力手段との第1の接続点に設けられた、導通が制御される第1の接地手段と、
前記伝送線路群の各前記バイパス伝送線路間の第2の接続点に設けられた、導通が制御される複数の第2の接地手段と、
前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の増幅動作と、前記第1の接地手段の導通と、前記第2の接地手段の導通を制御する制御手段とを備え、
前記合成出力器側からみた前記伝送線路群の、それぞれの前記第2の接続点までの部分
長、および前記伝送線路群の全体長は、複数の前記増幅手段の各信号周波数にそれぞれ対応し、
前記部分長は、最も短いものから順に、前記複数の増幅手段の最も高い信号周波数から低い信号周波数に対応し、
前記全体長は、前記複数の増幅手段の最も低い信号周波数に対応し、
前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ出力するか、または前記伝送線路群を介して増幅しない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御を行う電力増幅器。 - 入力端子および複数の出力端子を有し、前記入力端子と前記複数の出力端子の導通の有無を切り換えるスイッチ群を有する分岐出力手段と、
前記分岐出力手段の一部の前記出力端子に接続された、それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段と、
前記分岐出力手段の残る他の出力に接続された伝送線路と、
前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記伝送線路からの出力が接続された合成出力器と、
前記伝送線路の前記分岐出力手段側に設けられた、導通が制御される接地手段と、
前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の増幅動作と、前記接地手段の導通とを制御する制御手段とを備え、
前記信号周波数は、互いに偶数倍分異なるものであり、
前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ出力するか、または前記伝送線路を介して増幅しない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御する電力増幅器。 - 前記増幅手段は、
前記分岐出力手段側に設けられた第1の整合回路と、
前記合成出力器側に設けられた第2の整合回路と、
前記第1の整合回路と前記第2の整合回路との間に設けられたトランジスタと、
前記第1の整合回路と前記トランジスタとの間および/または前記第2の整合回路と前記トランジスタとの間に設けられた直流バイアス供給回路とを備え、
前記第1整合回路および前記第2整合回路の少なくとも一方のインピーダンスが可変である請求項1から3のいずれかに記載の電力増幅器。 - 前記制御手段は、動作中の前記複数の増幅手段のいずれか一つの出力に応じて、該動作中の一つの増幅手段の有する前記第1の整合回路、前記第2の整合回路のいずれかまたは両方のインピーダンスを変化させる請求項4に記載の電力増幅器。
- 前記第1の整合回路および/または第2の整合回路は、
前記分岐出力手段または前記トランジスタの出力側と接続する入力端子と、
前記トランジスタの入力側または前記合成出力器と接続する出力端子と、
少なくとも1つの、前記入力端子と前記出力端子の間に接続された直列整合回路要素と、
少なくとも1つの、前記入力端子と前記直列整合回路要素との間、もしくは2つの前記直列整合回路要素の間、もしくは前記直列整合回路要素と前記出力端子の間に接続された、前記制御手段により、オン、オフが制御されるスイッチと、
前記スイッチの他端に接続された並列整合回路要素とを有する請求項4に記載の電力増幅器。 - 前記分岐出力手段は、
前記複数の増幅手段とそれぞれ導通するための増幅手段入力スイッチと、
前記バイパス手段、前記伝送線路または前記伝送線路群のいずれかと導通するためのバイパス入力スイッチとを備え、
前記増幅手段入力スイッチは、前置歪み補償回路として動作する請求項1から3のいずれかに記載の電力増幅器。 - 前記増幅手段入力スイッチは、前記増幅手段への入力側直流バイアスによりオン、オフが制御されるダイオードを有する請求項7に記載の電力増幅器。
- 前記合成出力器の出力に接続され、前記複数の増幅手段の対応する信号周波数に対応するよう設けられた、互いに直列接続した複数のバイアス伝送線路を有する伝送線路群と、
前記伝送線路群の一端側であって、その一端が前記合成出力器の出力と接続された、もっとも高い前記信号周波数に対応した最高周波数バイアス伝送線路の他端と接続された第1のバイパスコンデンサと、
前記第1のバイパスコンデンサと直列に接続された、前記制御手段によりオン、オフが制御される第1のサブスイッチと、
前記伝送線路群の複数のバイアス伝送線路間に接続された、少なくとも一つの第2のバイパスコンデンサと、
前記第2のバイパスコンデンサと直列に接続された第2のサブスイッチと、
前記伝送線路群の他端側であって、他のバイアス伝送線路と接続しない側に接続された、前記制御手段より供給される直流バイアスが印加されるバイアス端子とを有し、前記複数の増幅手段の対応する信号周波数に対応して動作する多周波直流バイアス供給回路を更に備え、
前記最高周波数バイアス伝送線路の他端は、前記第1のバイパスコンデンサおよび前記第1のサブスイッチを介して接地し、
前記最高周波数バイアス伝送線路の他端以外の前記伝送線路群の複数のバイアス伝送線路間は、前記第2のバイパスコンデンサおよび前記第2のサブスイッチを介して接地し、
前記第1のバイパスコンデンサは、前記信号周波数のうち、前記もっとも高い前記信号周波数においてショートとなり、
前記第2のバイパスコンデンサは、その接続位置から、前記接続点までの伝送線路長の和に関連づけられた前記信号周波数においてショートとなる、請求項4に記載の電力増幅器。 - 多段構成を有する電力増幅器において、少なくとも1段以上の増幅器に、請求項1から9のいずれかに記載の電力増幅器を組み合わせて用いた多段構成を有する電力増幅器。
- 信号処理回路と、
前記信号処理回路からの信号を送信処理する、電力増幅器を有する送信回路と、
前記送信回路の出力を送信するとともに受信信号を受信するアンテナと、
前記受信信号を処理する受信回路とを備え、
前記電力増幅器が、請求項1から10のいずれか記載の電力増幅器である通信機器。
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