JP5010542B2 - High frequency power amplifier and amplification method - Google Patents

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Description

本発明は、高効率かつダイナミックレンが広い高周波電力増幅器及び増幅方法に関する。   The present invention relates to a high-frequency power amplifier and an amplification method with high efficiency and wide dynamic range.

近年、CDMAやOFDM等の広帯域で多値変調された無線信号により放送や移動体通信が行われる様になった。これらの広帯域な多値変調信号の送信は、低出力レベルから、大出力レベルまで歪みを極力抑え直線性の良い電力増幅を行わなければならないと同時に、電力消費を少なく高効率に増幅することが必要である。   In recent years, broadcasting and mobile communication have been performed using a wireless signal that has been subjected to multi-value modulation in a wide band such as CDMA and OFDM. The transmission of these wideband multi-level modulation signals requires power amplification with low linearity and good linearity while minimizing distortion from low output levels to high output levels. is necessary.

低歪みな電力増幅を行う方法として、負帰還(NFB)増幅、フィードフォワード補償等方法が取られるがその結果、電力増幅器(以下、PAと略す。)は、低出力時の電力効率が下がる。   As a method for performing low distortion power amplification, methods such as negative feedback (NFB) amplification and feedforward compensation are adopted. As a result, the power efficiency of the power amplifier (hereinafter abbreviated as PA) is lowered at the time of low output.

図6は、従来のフィードフォワード補償(以下、FFと略す。)を用いた電力増幅器(以下PAと略す。)の動作説明をする機能ブロック図、図7は、PAの動作を説明する動作特性図である。
図6においてFFを用いる従来のPAは、低歪みな増幅を目的としているため入力されるRF信号がハイブリッドH1で分岐され、その一方が、メインアンプ10へ、他方が、遅延線d2を経てハイブリッドH2の入力の一方へ供給される。メインアンプ10の出力はデバイダc2の分岐出力の一方がハイブリッドH2の入力の他方へ供給される。
FIG. 6 is a functional block diagram for explaining the operation of a conventional power amplifier (hereinafter abbreviated as PA) using feedforward compensation (hereinafter abbreviated as FF), and FIG. 7 is an operational characteristic for explaining the operation of PA. FIG.
In the conventional PA using the FF in FIG. 6, the input RF signal is branched by the hybrid H <b> 1 for the purpose of low distortion amplification, one of which is fed to the main amplifier 10 and the other is fed via the delay line d <b> 2. Supplied to one of the inputs of H2. As for the output of the main amplifier 10, one of the branch outputs of the divider c2 is supplied to the other input of the hybrid H2.

サブアンプ20の出力はカプラc1へ入力され、メインアンプ10のデバイダc2からの出力が更に遅延線d1を経てカプラc1の他方の入力に供給された信号と合成されて出力される。遅延線d1、d2は、両アンプにおける遅延を揃えるものである。従来のPAは、サブアンプ20の出力がメインアンプ10の歪み成分を打ち消す関係にあり、またメインアンプ10の利得特性の飽和を補う利得特性を備えている。   The output of the sub-amplifier 20 is input to the coupler c1, and the output from the divider c2 of the main amplifier 10 is further combined with the signal supplied to the other input of the coupler c1 via the delay line d1 and output. The delay lines d1 and d2 align the delays in both amplifiers. The conventional PA has a relationship in which the output of the sub-amplifier 20 cancels the distortion component of the main amplifier 10 and has a gain characteristic that compensates for the saturation of the gain characteristic of the main amplifier 10.

図7(a)は、メインアンプ10の入力レベルに対する利得の特性を示す。メインアンプ10は、A級動作の様な直線性の良い動作が要求される。しかし、入力が大きくなるにつれ出力が入力に対してリニヤでなく飽和する様になり図7(a)の点線の様な利得特性を示す。   FIG. 7A shows the gain characteristic with respect to the input level of the main amplifier 10. The main amplifier 10 is required to operate with good linearity such as class A operation. However, as the input becomes larger, the output becomes saturated rather than linear with respect to the input, and the gain characteristic shown by the dotted line in FIG.

そこで、PAに入力する入力が大きくなりメインアンプ10の出力が出力飽和点になると、その利得低下を補う様に、即ち、PAを外部から見ると図7(b)の出力特性を持ったように様にサブアンプが動作をするが、図7(b)に示す如くサブアンプ20の入力レベルに対して出力が上昇する様になり、ピークレベルと平均レベルとの電力比が大きくなるとともに、サブアンプも大出力動作が必要である。   Therefore, when the input to the PA increases and the output of the main amplifier 10 reaches the output saturation point, it seems to compensate for the gain reduction, that is, when the PA is viewed from the outside, it has the output characteristics shown in FIG. As shown in FIG. 7B, the output of the sub-amplifier increases with respect to the input level of the sub-amplifier 20, the power ratio between the peak level and the average level increases, and the sub-amplifier also operates. High power operation is required.

そこで効率を良くするために、メインアンプ、サブアンプが電源を独立して備えるようにして効率改善を図った例がある(例えば、特許文献1。)。しかし、メインアンプ10は、小出力時でもバックオフを大きく取る必要があるため、効率が低い動作になってしまい、PA全体としても効率が悪くなってしまう問題があった。   In order to improve efficiency, there is an example in which the main amplifier and the sub-amplifier are provided with power supplies independently to improve efficiency (for example, Patent Document 1). However, since the main amplifier 10 needs to have a large back-off even at a small output, there is a problem that the operation becomes low efficiency and the efficiency of the PA as a whole deteriorates.

一方、効率の良い増幅器としては、D級、又は、E級、F級とよばれるスイッチング増幅器が知られている。しかし、これらのスイッチング増幅器は高効率ではあるがダイナミックレンジ、即ち増幅器の入力レベル変動が広い場合には対応出来ない欠点があった。
特開2007−124103号公報 (第5頁、第1図)
On the other hand, switching amplifiers called class D, class E, and class F are known as efficient amplifiers. However, although these switching amplifiers have high efficiency, they have a drawback that cannot be dealt with when the dynamic range, that is, the fluctuation of the input level of the amplifier is wide.
JP 2007-124103 A (page 5, FIG. 1)

従来の低歪み高周波電力増幅器は、効率を高く取ることが出来ない一方、高効率なスイッチング増幅器は、広い入力レベル変動に対応出来ず、高効率と広いダイナミックレンジが両立出来ない問題が有った。   Conventional low-distortion high-frequency power amplifiers cannot achieve high efficiency, while high-efficiency switching amplifiers cannot cope with wide input level fluctuations, and there is a problem that high efficiency and wide dynamic range cannot be achieved at the same time. .

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、効率が高く、ダイナミックレンジが広い高周波電力増幅器および、増幅方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a high-frequency power amplifier and an amplification method that have high efficiency and a wide dynamic range.

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、高周波の入力信号をメインアンプとサブアンプとで増幅し、前記メインアンプとサブアンプの増幅信号を加算して出力する高周波電力増幅器において、前記高周波の入力信号を第1の出力端子からメインアンプへ向けて分岐出力すると共に、第2の出力端子からサブアンプに向けて分岐出力する第1のハイブリッドと、前記第1のハイブリッドの第2の出力端子から前記分岐出力された信号が入力され、それが前記入力信号の所定の平均入力レベル以下では非動作となり、前記所定のレベルよりも高くなった場合に動作して増幅した増幅信号を出力するサブアンプと、前記第1のハイブリッドの第1の出力端子から前記分岐出力された信号が自分の第1の入力端子へ入力されると共に、前記サブアンプから出力された前記増幅信号の一部が自分の第2の入力端子へ入力され、前記サブアンプから入力された増幅信号と、前記第1のハイブリッドから入力される信号とが逆相で加算されることにより前記入力信号のレベルが前記所定のレベルを越える場合、自分の出力端子から前記メインアンプに出力される出力信号のレベルが抑えられる第2のハイブリッドと前記第2のハイブリッドからの出力信号を入力してスイッチング増幅した増幅信号を出力するメインアンプとを備え、前記メインアンプが出力する前記増幅信号と前記サブアンプが出力する前記増幅信号とを同相で加算した合成信号を出力することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a high-frequency power amplifier according to the present invention is a high-frequency power amplifier that amplifies a high-frequency input signal by a main amplifier and a sub-amplifier, adds the amplified signals of the main amplifier and the sub-amplifier, and outputs the result. A first hybrid that branches and outputs a high-frequency input signal from the first output terminal toward the main amplifier, and a branch output from the second output terminal toward the sub-amplifier, and a second output of the first hybrid The branched signal is input from the terminal, becomes inactive when it is below a predetermined average input level of the input signal, and outputs an amplified signal that is amplified when it is higher than the predetermined level. When the sub-amplifier and the signal branched from the first output terminal of the first hybrid are input to its own first input terminal, Part of the amplified signal output from the sub-amplifier is input to the second input terminal of the sub-amplifier, and the amplified signal input from the sub-amplifier and the signal input from the first hybrid are in reverse phase. When the level of the input signal exceeds the predetermined level by adding, the level of the output signal output from the output terminal to the main amplifier is suppressed from the second hybrid and the second hybrid. A main amplifier that outputs an amplified signal obtained by switching and amplifying the output signal, and outputs a combined signal obtained by adding the amplified signal output from the main amplifier and the amplified signal output from the sub-amplifier in phase. It is characterized by.

また本発明の高周波電力増幅器の増幅方法は、メインアンプと、サブアンプと、第1、第2のハイブリッドとを備え、高周波の入力信号を電力増幅する高周波電力増幅器の増幅方法において、前記第1のハイブリッドは、前記高周波の入力信号を第1の出力端子から前記第2のハイブリッドを介して前記メインアンプへ向けて出力すると共に、第2の出力端子からサブアンプに向けて出力し、前記第1のハイブリッドの第2の出力端子から前記出力された信号が入力される前記サブアンプは、それが前記入力信号の平均レベルに対応する所定のレベル以下では非動作となり、前記所定のレベルよりも高くなった場合に動作して前記メインアンプの出力に加算するための信号を出力し、前記第1のハイブリッドの第1の出力端子からの出力が自分の第1の入力端子へ入力される第2のハイブリッドは、前記サブアンプから出力された前記増幅信号の一部が自分の第2の入力端子へ入力され、前記サブアンプから入力された増幅信号と前記第1のハイブリッドから入力される信号とが逆相で加算されることにより前記入力信号のレベルが前記所定のレベルを越える場合、自分の出力端子から前記メインアンプに出力信号のレベルが抑えられて出力され、前記第2のハイブリッドから出力される信号が入力される前記メインアンプは、入力された信号をスイッチング増幅して出力し、前記メインアンプが出力する前記増幅信号と前記サブアンプが出力する前記増幅信号とを同相で加算した合成信号を出力することを特徴とする高周波電力増幅器の増幅方法。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for amplifying a high-frequency power amplifier comprising: a main amplifier; a sub-amplifier; and first and second hybrids. The hybrid outputs the high-frequency input signal from the first output terminal to the main amplifier via the second hybrid, and outputs from the second output terminal to the sub-amplifier. The sub-amplifier to which the output signal is input from the second output terminal of the hybrid is inactivated at a level equal to or lower than a predetermined level corresponding to the average level of the input signal, and is higher than the predetermined level. And outputs a signal for addition to the output of the main amplifier, and the output from the first output terminal of the first hybrid In the second hybrid input to the first input terminal, a part of the amplified signal output from the sub-amplifier is input to its second input terminal, and the amplified signal input from the sub-amplifier and the When the level of the input signal exceeds the predetermined level by adding the signal input from the first hybrid in reverse phase, the level of the output signal is suppressed from its own output terminal to the main amplifier. The main amplifier that is output and receives the signal output from the second hybrid performs switching amplification on the input signal and outputs the amplified signal that is output from the main amplifier and the sub-amplifier that outputs the amplified signal A method of amplifying a high-frequency power amplifier, comprising: outputting a synthesized signal obtained by adding the amplified signal in phase.

本発明によれば、効率が高く、ダイナミックレンジが広い高周波電力増幅器および、増幅方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-frequency power amplifier and an amplification method that have high efficiency and a wide dynamic range.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例に係わる電力増幅器(以下PAと略す。)の動作説明をする機能ブロック図、図2は、実施例に係わるPAの動作を説明する動作特性図である。
図1(a)において、実施例のPAは、従来のFFを用いたPAのメインアンプとサブアンプとの配置が入れ替わっている。即ち、入力されるRF信号がハイブリッドH1で分岐され、その一方が、サブアンプ2へ、他方が、遅延線d2を経てハイブリッドH2の入力の一方へ供給される。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating the operation of a power amplifier (hereinafter abbreviated as PA) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operation characteristic diagram illustrating the operation of the PA according to the embodiment.
In FIG. 1A, in the PA of the embodiment, the arrangement of the main amplifier and the sub amplifier of the PA using the conventional FF is switched. That is, the input RF signal is branched by the hybrid H1, one of which is supplied to the sub-amplifier 2 and the other is supplied to one of the inputs of the hybrid H2 via the delay line d2.

サブアンプ2の出力はデバイダc2の分岐出力の一方がハイブリッドH2の入力の他方へ供給される。メインアンプ1の出力はカプラc1へ入力され、サブアンプ2のデバイダc2を介しての出力が更に遅延線d1を経てカプラc1の他方の入力に供給された信号と合成されて出力される。遅延線d1、d2は、両アンプにおける遅延を揃えるものである。   As for the output of the sub-amplifier 2, one of the branch outputs of the divider c2 is supplied to the other input of the hybrid H2. The output of the main amplifier 1 is input to the coupler c1, and the output of the sub amplifier 2 via the divider c2 is further combined with the signal supplied to the other input of the coupler c1 via the delay line d1 and output. The delay lines d1 and d2 align the delays in both amplifiers.

実施例のPAは、入力レベルが平均入力レベルに達するまでは出力が飽和しないスイッチング動作により高効率な増幅を行うメインアンプ1と、入力レベルが高くなった時のみ動作してメインアンプ1の出力へ追加出力する大出力増幅器のサブアンプ2との組合せで増幅する。   The PA according to the embodiment has a main amplifier 1 that performs high-efficiency amplification by a switching operation in which the output does not saturate until the input level reaches the average input level, and operates only when the input level becomes high, and the output of the main amplifier 1 Amplification is performed in combination with the sub-amplifier 2 of the high-output amplifier that additionally outputs the signal.

スイッチング動作して増幅する増幅器としては、D級又は、E級、F級と呼ばれる各種のものがあるが、ここでは、電圧波形と、電流波形とが時間的にオーバラップする領域を小さくすることにより終段の増幅素子で発生する損失を低減させることにより効率を高めているものである。   There are various amplifiers called Class D, Class E, and Class F that perform amplification by switching operation. Here, the region where the voltage waveform and the current waveform overlap is reduced in time. Thus, the efficiency is improved by reducing the loss generated in the final stage amplifying element.

また、サブアンプ2は、図2(a)の様にC級動作するバイアス調整がなされ、入力レベルが低い時は非動作となり、入力レベルが高くなった時のみメインアンプの出力を増補する動作するので電力の消費が大きく抑えられる。   The sub-amplifier 2 is bias-adjusted to perform class C operation as shown in FIG. 2A. The sub-amplifier 2 is inoperative when the input level is low, and operates to increase the output of the main amplifier only when the input level is high. Therefore, power consumption can be greatly reduced.

この様に、実施例による高周波増幅器では、常時、スイッチング動作を行い高効率な増幅をするメインアンプと、メインアンプの出力を補う時のみ動作するサブアンプとを組み合わせて用いることにより、格段の高効率な広いダイナミックレンジを有する高周波増幅器を実現することが出来る。   As described above, in the high-frequency amplifier according to the embodiment, by using a combination of the main amplifier that always performs switching operation and performs high-efficiency amplification, and the sub-amplifier that operates only when supplementing the output of the main amplifier, it is extremely efficient. A high frequency amplifier having a wide dynamic range can be realized.

メインアンプ1に入力される信号は、PAに入力され、ハイブリッドH1で分岐された信号と、サブアンプ2の出力信号がデバイダc2で分岐された信号との差(言い換えればPAの入力に対して両アンプの出力が逆相で加算される。)となり、入力レベルが高くなっても、変動が少なくなるように制御される(図2(b)参照。)。   The signal inputted to the main amplifier 1 is inputted to the PA, and the difference between the signal branched by the hybrid H1 and the signal branched from the output signal of the sub-amplifier 2 by the divider c2 (in other words, both the input to the PA) The output of the amplifier is added in reverse phase.) Even if the input level becomes high, the fluctuation is controlled to be small (see FIG. 2B).

このため、メインアンプ1は、平均入力レベル以上の出力飽和開始点付近、即ち飽和付近でスイッチング動作して増幅するので効率が非常に高い。また、サブアンプ2は、平均入力レベルに近づくまでは、非動作に近い状態とするため、時間平均でみると、消費電力は小さい。この2つのアンプを組み合わせることにより高効率な増幅動作をすることができる。   For this reason, the main amplifier 1 performs switching operation near the output saturation start point that is equal to or higher than the average input level, that is, near saturation, and amplifies it, so that the efficiency is very high. Further, since the sub-amplifier 2 is in a non-operating state until it approaches the average input level, the power consumption is small in terms of time average. By combining these two amplifiers, a highly efficient amplification operation can be performed.

メインアンプ1とサブアンプ2の出力はカプラc1により合成され、PAへの入力に対して合成出力が直線的になる様にメインアンプ1のバックオフおよび飽和特性、サブアンプ8の入出力特性(動作条件)が調整される。 The outputs of the main amplifier 1 and the sub-amplifier 2 are combined by the coupler c1, and the back-off and saturation characteristics of the main amplifier 1 and the input / output characteristics of the sub-amplifier 8 (operating conditions) so that the combined output becomes linear with respect to the input to the PA. ) Is adjusted.

図1(b)は、図1(a)を単純化し、部品点数を減らした回路構成例である。メインアンプ1では、ハイブリッド1からの入力が所定の入力以上になるような大きな入力になると、ハイブリッドH2で、サブアンプ2の出力が逆相になった入力と合成されることにより入力レベルが一定に抑えられる。また、メインアンプ1の出力とサブアンプ2の出力は同相になるように結合されているので、両アンプの合成出力は、大入力時になると動作を開始するサブアンプ2の出力が加算され、効率の良い増幅動作が可能になる。   FIG. 1B is a circuit configuration example in which FIG. 1A is simplified and the number of parts is reduced. In the main amplifier 1, when the input from the hybrid 1 becomes a large input that is equal to or greater than a predetermined input, the output level of the sub-amplifier 2 is combined with the input in the reverse phase in the hybrid H2, so that the input level becomes constant. It can be suppressed. Further, since the output of the main amplifier 1 and the output of the sub-amplifier 2 are coupled so as to be in phase, the output of the sub-amplifier 2 that starts operation when the input is large is added to the combined output of both amplifiers, which is efficient. Amplification operation becomes possible.

図1(b)は、図1(a)に示される回路構成から、カプラc1、デバイダc2を省略して簡略化した構成を示したが、カプラc1、デバイダc2のうちいずれか一方を簡略化した構成としたものでも良いことは言うまでも無い。   FIG. 1B shows a simplified configuration in which the coupler c1 and the divider c2 are omitted from the circuit configuration shown in FIG. 1A, but either the coupler c1 or the divider c2 is simplified. Needless to say, the above configuration may be used.

以下に、図2(c)を参照して各アンプへの動作条件の設定例を示す。両アンプの出力側のカプラc1の結合度、は6dBとし、サブアンプ2の飽和レベルはメインアンプ1の飽和レベルの2倍としている。また、入力が6dBバックオフでサブアンプ2が立ち上がるように、サブアンプ2のC級バイアス点を調整している。ここでは、6dBバックオフ点における出力側の結合器の損失は1.25dBである。   Hereinafter, an example of setting operating conditions for each amplifier will be described with reference to FIG. The coupling degree of the coupler c1 on the output side of both amplifiers is 6 dB, and the saturation level of the sub-amplifier 2 is twice the saturation level of the main amplifier 1. In addition, the class C bias point of the sub-amplifier 2 is adjusted so that the sub-amplifier 2 rises when the input is 6 dB backoff. Here, the loss of the output side coupler at the 6 dB back-off point is 1.25 dB.

この値は、GHz帯のフィードフォワード回路に使用する、メインアンプ1の出力側の分配器、遅延線路、結合器の総和の値の一例である。6dBバックオフ点のメインアンプの出力レベルは最大出力レベル点から約1.5dB程度低いだけであり、バックオフ6dB点で、飽和出力近くで動作していることがわかる。また、6dBバックオフ点でサブアンプが動作しないようにする。このように、平均電力とピーク電力の差が大きな信号に対して、6dBバックオフをとったレベルで効率を高めることができる。   This value is an example of the total value of the divider, delay line, and coupler on the output side of the main amplifier 1 used in the feedforward circuit in the GHz band. It can be seen that the output level of the main amplifier at the 6 dB back-off point is only about 1.5 dB lower than the maximum output level point, and operates near the saturated output at the back-off 6 dB point. Also, the sub-amplifier is prevented from operating at the 6 dB back-off point. In this way, the efficiency can be increased at a level where 6 dB back-off is taken for a signal having a large difference between the average power and the peak power.

この結果の動作例が図2(c)に示されている。サブアンプの入力と出力が小点線のJ字カーブで示された点から立ち上がる。また、メインアンプの出力が大点線の円弧カーブで示され、図1のカプラc1の出力に相当する合成出力が実線の直線となっている。   An example of the resulting operation is shown in FIG. The input and output of the sub-amplifier rises from the point indicated by the small J-shaped curve. Also, the output of the main amplifier is indicated by a large dotted arc curve, and the combined output corresponding to the output of the coupler c1 in FIG. 1 is a solid straight line.

なおここで、出力側の結合器の結合度を6dB、メインアンプとサブアンプの飽和電力差を3dB、サブアンプ2がオン(動作)となるレベルを6dBバックオフとしたが、他の設定値で合成出力が直線状になるように調整しても良いことは言うまでもない。   Here, the coupling degree of the output side coupler is 6 dB, the saturation power difference between the main amplifier and the sub-amplifier is 3 dB, and the level at which the sub-amplifier 2 is turned on (operation) is 6 dB back-off. Needless to say, the output may be adjusted to be linear.

図3は、本実施例の第1の変形例のPAの機能構成を示す機能ブロック図である。
図3において、PAのメインアンプ1、サブアンプ2の両者の入力に補償回路31、32が挿入されている。補償回路は、それぞれのアンプの位相及び振幅を詳細に補正するための減衰器、移相器であって、入出力特性を更に改善させるものである。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the functional configuration of the PA according to the first modification of the present embodiment.
In FIG. 3, compensation circuits 31 and 32 are inserted into the inputs of both the main amplifier 1 and the sub-amplifier 2 of the PA. The compensation circuit is an attenuator and phase shifter for correcting in detail the phase and amplitude of each amplifier, and further improves the input / output characteristics.

また、図3のメインアンプ1の入力に予歪(プレディストーション)回路を挿入するものであっても良い。例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたプレディストーション回路により上述の高効率化PAの歪み補正を精度良く行うことにより高出力、極低歪率高周波電力増幅器を構成することが可能になる。(この場合、図3の補償回路31、32を削除してもプレディストーション回路で補償を合わせ行う様にしても良いことは、言うまでも無い。)。   Further, a predistortion circuit may be inserted into the input of the main amplifier 1 in FIG. For example, it is possible to construct a high output, extremely low distortion high frequency power amplifier by accurately correcting the distortion of the high-efficiency PA described above by a predistortion circuit using an FPGA (Field Programmable Gate Array). (In this case, it goes without saying that even if the compensation circuits 31 and 32 in FIG. 3 are deleted, the compensation may be performed by the predistortion circuit).

図4は、本実施例の第2の変形例のPAの機能構成を示す機能ブロック図である。
図4において、サブアンプ2の入力対出力特性を精確に設定する為、サブアンプの入力レベルを測定する為の検波器6を設けている。そして検波器6の出力レベルでサブアンプ2のC級動作のバイアス制御を行うことにより、更に広い出力範囲に於いて精度の良い出力制御を行うことが可能になる。通常、このバイアスによる立ち上がり点は、メインアンプの出力飽和開始点に対応する入力レベルに設定される。
FIG. 4 is a functional block diagram showing the functional configuration of the PA of the second modification example of the present embodiment.
In FIG. 4, a detector 6 for measuring the input level of the sub-amplifier is provided to accurately set the input-to-output characteristic of the sub-amplifier 2. Then, by performing bias control of the class C operation of the sub-amplifier 2 at the output level of the detector 6, it becomes possible to perform output control with high accuracy in a wider output range. Normally, the rising point due to this bias is set to an input level corresponding to the output saturation start point of the main amplifier.

以上説明した如く、本発明の実施例によれば、効率の良い高周波電力増幅器を提供することができる。また、上記主旨を脱しない範囲で、上記実施例の構成や処理手順の変更や組合せを行っても良い。   As described above, according to the embodiment of the present invention, an efficient high frequency power amplifier can be provided. In addition, the configuration and processing procedure of the above embodiment may be changed or combined without departing from the spirit of the invention.

図5は、本実施例の第3の変形例のPAの動作を説明する機能ブロック図と動作特性図である。
図5(a)は、第3の変形例のPAの機能ブロック図で、メインアンプ1の入力信号レベルを検波器6により測定し、その測定レベルによりサブアンプ2の利得を調整している。
FIG. 5 is a functional block diagram and operation characteristic diagram for explaining the operation of the PA of the third modification of the present embodiment.
FIG. 5A is a functional block diagram of the PA of the third modification example. The input signal level of the main amplifier 1 is measured by the detector 6 and the gain of the sub-amplifier 2 is adjusted based on the measurement level.

図5(b)は、第3の変形例のPAのメインアンプ1の入力レベルが大きくなり検波電圧がある値以上になった場合、その検波電圧が一定になるようにとサブアンプの利得(ゲート電圧)を制御している。この立ち上がり点に相当する入力レベルは、メインアンプの出力の飽和開始点に相当するレベルである。   FIG. 5B shows the gain (gate) of the sub-amplifier so that the detection voltage becomes constant when the input level of the main amplifier 1 of the PA of the third modification increases and the detection voltage becomes a certain value or more. Voltage). The input level corresponding to the rising point is a level corresponding to the saturation start point of the output of the main amplifier.

この場合、ハイブリッドH1からの入力が大きくなっても、それを打ち消す逆極性でサブアンプ2の出力はデバイダc2を介してハイブリッドH2へ入力される。メインアンプ1では入力は一定に保たれるが、メインアンプが飽和しても、サブアンプ2が増幅したRF信号が加算されるので効率よく大出力が得られる。   In this case, even if the input from the hybrid H1 increases, the output of the sub-amplifier 2 is input to the hybrid H2 via the divider c2 with the reverse polarity that cancels the input. Although the input is kept constant in the main amplifier 1, even if the main amplifier is saturated, the RF signal amplified by the sub-amplifier 2 is added, so that a large output can be obtained efficiently.

本発明の実施例に係わるFFを用いた高周波電力増幅器の動作説明をする機能ブロック図。The functional block diagram explaining operation | movement of the high frequency power amplifier using FF concerning the Example of this invention. 実施例に係わる高周波電力増幅器の動作を説明する動作特性図。The operation characteristic figure explaining operation of the high frequency power amplifier concerning an example. 本実施例の第1の変形例による高周波電力増幅器の機能構成を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the function structure of the high frequency power amplifier by the 1st modification of a present Example. 本実施例の第2の変形例による高周波電力増幅器の機能構成を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the function structure of the high frequency power amplifier by the 2nd modification of a present Example. 本実施例の第3の変形例による高周波電力増幅器の機能構成を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the function structure of the high frequency power amplifier by the 3rd modification of a present Example. 従来のフィードフォワード補償を用いた電力増幅器の動作説明をする機能ブロック図。The functional block diagram explaining operation | movement of the power amplifier using the conventional feedforward compensation. 従来の高周波電力増幅器の動作を説明する動作特性図。The operation characteristic figure explaining operation of the conventional high frequency power amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

1 メインアンプ
2 サブアンプ
31、32 補償回路
6 検波器
H1、H2 ハイブリッド
c1 カプラ
c2 デバイダ
d1、d2 遅延線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main amplifier 2 Sub amplifier 31, 32 Compensation circuit 6 Detector H1, H2 Hybrid c1 Coupler c2 Dividers d1, d2 Delay line

Claims (3)

高周波の入力信号をメインアンプとサブアンプとで増幅し、前記メインアンプとサブアンプの増幅信号を加算して出力する高周波電力増幅器において、  In a high-frequency power amplifier that amplifies a high-frequency input signal by a main amplifier and a sub-amplifier, and adds and outputs the amplified signals of the main amplifier and the sub-amplifier,
前記高周波の入力信号を第1の出力端子からメインアンプへ向けて分岐出力すると共に、第2の出力端子からサブアンプに向けて分岐出力する第1のハイブリッドと、  A first hybrid for branching and outputting the high-frequency input signal from the first output terminal to the main amplifier, and branching and outputting from the second output terminal to the sub-amplifier;
前記第1のハイブリッドの第2の出力端子から前記分岐出力された信号が入力され、それが前記入力信号の所定の平均入力レベル以下では非動作となり、前記所定のレベルよりも高くなった場合に動作して増幅した増幅信号を出力するサブアンプと、  When the branched output signal is input from the second output terminal of the first hybrid, and when the input signal is below a predetermined average input level of the input signal, it becomes inactive and becomes higher than the predetermined level. A sub-amplifier that operates and outputs an amplified signal;
前記第1のハイブリッドの第1の出力端子から前記分岐出力された信号が自分の第1の入力端子へ入力されると共に、前記サブアンプから出力された前記増幅信号の一部が自分の第2の入力端子へ入力され、前記サブアンプから入力された増幅信号と、前記第1のハイブリッドから入力される信号とが逆相で加算されることにより前記入力信号のレベルが前記所定のレベルを越える場合、自分の出力端子から前記メインアンプに出力される出力信号のレベルが抑えられる第2のハイブリッドと  The branched output signal from the first output terminal of the first hybrid is input to the first input terminal of the first hybrid, and a part of the amplified signal output from the sub-amplifier is input to the second input terminal of the first hybrid. When the level of the input signal exceeds the predetermined level by adding the amplified signal input to the input terminal and the signal input from the sub-amplifier and the signal input from the first hybrid in reverse phase, A second hybrid in which the level of the output signal output from the output terminal to the main amplifier is suppressed;
前記第2のハイブリッドからの出力信号を入力してスイッチング増幅した増幅信号を出力するメインアンプとを備え、A main amplifier that inputs an output signal from the second hybrid and outputs an amplified signal obtained by switching amplification;
前記メインアンプが出力する前記増幅信号と前記サブアンプが出力する前記増幅信号とを同相で加算した合成信号を出力するA combined signal obtained by adding the amplified signal output from the main amplifier and the amplified signal output from the sub-amplifier in the same phase is output.
ことを特徴とする高周波電力増幅器。A high frequency power amplifier characterized by that.
前記サブアンプは、C級動作を行う事を特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。The high frequency power amplifier according to claim 1, wherein the sub-amplifier performs a class C operation. メインアンプと、サブアンプと、第1、第2のハイブリッドとを備え、A main amplifier, a sub-amplifier, and first and second hybrids;
高周波の入力信号を電力増幅する高周波電力増幅器の増幅方法において、In an amplification method of a high frequency power amplifier that amplifies power of a high frequency input signal,
前記第1のハイブリッドは、  The first hybrid is:
前記高周波の入力信号を第1の出力端子から前記第2のハイブリッドを介して前記メインアンプへ向けて出力すると共に、第2の出力端子からサブアンプに向けて出力し、The high-frequency input signal is output from the first output terminal to the main amplifier via the second hybrid, and is output from the second output terminal to the sub-amplifier.
前記第1のハイブリッドの第2の出力端子から前記出力された信号が入力される前記サブアンプは、  The subamplifier to which the output signal is input from the second output terminal of the first hybrid is,
それが前記入力信号の平均レベルに対応する所定のレベル以下では非動作となり、前記所定のレベルよりも高くなった場合に動作して増幅した増幅信号を出力し、It becomes inactive below a predetermined level corresponding to the average level of the input signal, and outputs an amplified signal that is operated and amplified when it becomes higher than the predetermined level,
前記第1のハイブリッドの第1の出力端子からの出力が自分の第1の入力端子へ入力される第2のハイブリッドは、  The second hybrid in which the output from the first output terminal of the first hybrid is input to the first input terminal of the first hybrid,
前記サブアンプから出力された前記増幅信号の一部が自分の第2の入力端子へ入力され、前記サブアンプから入力された増幅信号と前記第1のハイブリッドから入力される信号とが逆相で加算されることにより前記入力信号のレベルが前記所定のレベルを越える場合、自分の出力端子から前記メインアンプに出力信号のレベルが抑えられて出力され、Part of the amplified signal output from the sub-amplifier is input to its own second input terminal, and the amplified signal input from the sub-amplifier and the signal input from the first hybrid are added in reverse phase. When the level of the input signal exceeds the predetermined level, the output signal level is suppressed and output from the output terminal to the main amplifier,
前記第2のハイブリッドから出力される信号が入力される前記メインアンプは、入力された信号をスイッチング増幅して増幅信号を出力し、  The main amplifier to which the signal output from the second hybrid is input, switches and amplifies the input signal to output an amplified signal,
前記メインアンプが出力する前記増幅信号と前記サブアンプが出力する前記増幅信号とを同相で加算した合成信号を出力する  A combined signal obtained by adding the amplified signal output from the main amplifier and the amplified signal output from the sub-amplifier in the same phase is output.
ことを特徴とする高周波電力増幅器の増幅方法。A method for amplifying a high-frequency power amplifier.
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