JP5754362B2

JP5754362B2 - 増幅器

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Publication number: JP5754362B2
Application number: JP2011267539A
Authority: JP
Inventors: 重一木村; 馬庭　透; 透馬庭
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: US20130149979A1; JP2013121030A; US8594596B2

Description

本発明は、増幅器に関する。

移動通信システムで利用される周波数帯は増加している。最近では、移動通信システムは、複数帯域（マルチバンド）でサービスが提供される。具体的には、移動通信システムは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、２．１ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯で、サービスを提供する。

一方、移動通信システムの基地局用の増幅器は、高効率性能が要求される。高効率性能に対する要求のため、ドハティ型増幅器が多く採用される。ドハティ型増幅器は、変調波において高効率を得られるためである。

基地局では、周波数帯毎に増幅器が用意される。周波数帯毎に増幅器が用意されるのは、設計、コスト、物量の観点から好ましくない。従って、１つの増幅器で、マルチバンドに対応できるドハティ増幅器が要望されている。

ドハティ型電力増幅器の出力電力合成回路の電気長をスイッチで周波数帯に応じて切り換えることにより、マルチバンドに対して高効率特性を図る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３４５３４１号公報

基地局に使用される増幅器には、出力電力が高く、且つ高効率な特性と、十分に抑圧された歪特性とが要求される。

増幅器の出力側にスイッチなどの切替回路を設けることにより要求される性能を満たすようにしたものが知られている。しかし、このようにした場合、切替回路により電力損失が生じる。電力損失が生じることにより、出力電力性能、効率性能が劣化する。また、出力電力が高く、十分に抑圧された歪特性を有するスイッチは高価であり、且つ大きな動作電圧が必要とされる。

開示の増幅器は、増幅器のマルチバンド化を実現することを目的とする。

開示の一実施例の増幅器は、
第１及び第２の動作クラスで動作する第１及び第２の増幅素子と、
前記第１の増幅素子との間でインピーダンスを整合させる処理を行う第１の入力整合回路と、
前記第１の増幅素子からの出力に対してインピーダンスを整合させる処理を行う第１の出力整合回路と、
前記第１の出力整合回路の出力側に配置され、前記第１の入力整合回路に第１の周波数帯の信号が入力される場合には該第１の周波数帯の信号の波長の４分の１の電気長を有し、前記第１の入力整合回路に第２の周波数帯の信号が入力される場合には該第２の周波数帯の信号の波長の４分の１の電気長を有する伝送線路と、
前記第２の増幅素子との間でインピーダンスを整合させる処理を行う第２の入力整合回路と、
前記第２の増幅素子からの出力に対してインピーダンスを整合させる処理を行う第２の出力整合回路と、
前記第２の出力整合回路と、前記伝送線路とを結合する結合部と
を有し、
前記第１の入力整合回路に入力される前記第１の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子に前記第１の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第１の入力整合回路及び前記第１の出力整合回路は増幅効率を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行い、且つ前記第２の増幅素子に前記第２の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第２の入力整合回路及び前記第２の出力整合回路は出力電力を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行い、
前記第１の入力整合回路に入力される前記第２の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子に前記第２の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第１の入力整合回路及び前記第１の出力整合回路は出力電力を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行い、且つ前記第２の増幅素子に前記第１の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第２の入力整合回路及び前記第２の出力整合回路は増幅効率を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行う。

開示の実施例によれば、増幅器のマルチバンド化を実現することができる。

基地局の一実施例を示す図である。基地局の一実施例を示す図である。送信装置の一実施例を示す図である。増幅器の一実施例を示す図である。入力整合回路によるインピーダンス整合の一例を示すスミスチャートである。出力整合回路によるインピーダンス整合の一例を示すスミスチャートである。増幅器の動作の一実施例を示すフローチャートである。送信装置の一実施例を示す図である。増幅器の一実施例を示す図である。増幅器の動作の一実施例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、実施例を説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

＜第１の実施例＞
＜基地局１００＞
図１は、基地局１００の一実施例を示す。

基地局１００は、増幅装置１０２（１０２_１−１０２_６）と、変調装置１０４（１０４_１−１０４_６）と、制御装置１０６（１０６_１−１０６_６）と、電源装置１０８（１０８_１−１０８_６）とを有する。

同じ添え字で表される装置により、１つの基地局が構成されてもよい。

図１には、増幅装置１０２が６台の増幅装置１０２_１−１０２_６を含む場合について示される。しかし、増幅装置１０２は、６台の増幅装置１０２_１−１０２_６に限らず、１台−５台でもよいし、７台以上でもよい。図１には、変調装置１０４が６台の変調装置１０４_１−１０４_６を含む場合について示される。しかし、変調装置１０４は、６台の変調装置１０４_１−１０４_６に限らず、１台−５台でもよいし、７台以上でもよい。図１には、制御装置１０６が６台の制御装置１０６_１−１０６_６を含む場合について示される。しかし、制御装置１０６は、６台の制御装置１０６_１−１０６_６に限らず、１台−５台でもよいし、７台以上でもよい。図１には、電源装置１０８が６台の電源装置１０８_１−１０８_６を含む場合について示される。しかし、電源装置１０８は、６台の電源装置１０８_１−１０８_６に限らず、１台−５台でもよいし、７台以上でもよい。

例えば、増幅装置１０２_１−１０２_６、変調装置１０４_１−１０４_６、制御装置１０６_１−１０６_６、及び電源装置１０８_１−１０８_６は、カード状の形状であってもよい。基地局の筐体に各装置が格納されることで基地局が構成される。

＜基地局２００＞
図２は、基地局２００の一実施例を示す。

基地局２００は、リモートレディオヘッド（ＲＲＨ：ＲｅｍｏｔｅＲａｄｉｏＨｅａｄ）２０２（２０２_１−２０２_３）と、ベースバンド処理装置（ＢＢＵ：ＢａｓｅＢａｎｄＵｎｉｔ）２０８とを有する。図２には、リモートレディオヘッド２０２が、３台のリモートレディオヘッド２０２_１−２０２_３を含む場合について示される。リモートレディオヘッド２０２は、３台のリモートレディオヘッド２０２_１−２０２_３に限らず、１台、２台でもよいし、４台以上でもよい。

ＲＲＨ２０２は、基地局の無線部である。具体的には、ＲＲＨ２０２は、送信データに変調処理を行う変調装置２０６（２０６_１−２０６_３）を有する。また、ＲＲＨ２０２は、変調装置２０６により変調処理された信号を増幅する増幅装置２０４（２０４_１−２０４_３）を有する。ベースバンド処理装置２０８は、ベースバンド信号処理を行う。

＜送信装置３００＞
図３は、送信装置３００の一実施例を示す。送信装置３００は、主に、図１に示される基地局１００における増幅装置１０２、変調装置１０４、図２に示される基地局２００におけるＲＲＨ２０２に含まれてもよい。

送信装置３００は、変調回路３０２_１及び３０２_２と、Ｄ／Ａ変換器３０４_１及び３０４_２と、プリアンプ３０６_１及び３０６_２と、増幅器３０８と、フィルタ３１０と、アンテナ３１２と、位相変換回路３１４とを有する。増幅器３０８は、ドハティ増幅器により実現される。

変調回路３０２_１及び３０２_２は、送信信号を変調する。変調回路３０２_１は、Ｄ／Ａ変換回路３０４_１へ、変調された送信信号を入力する。変調回路３０２_２は、Ｄ／Ａ変換回路３０４_２へ、変調された送信信号を入力する。

Ｄ／Ａ変換回路３０４_１及び３０４_２は、変調回路３０２_１及び３０２_２とそれぞれ接続される。Ｄ／Ａ変換回路３０４_１及び３０４_２は、アナログ信号へ、変調された送信信号を変換する。Ｄ／Ａ変換回路３０４_１は、プリアンプ３０６_１へ、アナログ信号へ変換された信号を入力する。Ｄ／Ａ変換回路３０４_２は、プリアンプ３０６_２へ、アナログ信号へ変換された信号を入力する。

プリアンプ３０６_１及び３０６_２は、Ｄ／Ａ変換回路３０４_１及び３０４_２とそれぞれ接続される。プリアンプ３０６_１及び３０６_２は、Ｄ／Ａ変換回路３０４_１及び３０４_２からのアナログ信号を増幅する。プリアンプ３０６_１は、増幅器３０８へ、増幅したアナログ信号を入力する。プリアンプ３０６_２は、位相変換回路３１４へ、増幅したアナログ信号を入力する。

位相変換回路３１４は、プリアンプ３０６_２と接続される。位相変換回路３１４は、プリアンプ３０６_２からの信号の位相を９０度ずらす。位相変換回路３１４は、位相を９０度ずらしたプリアンプ３０６_２からの信号を増幅器３０８に入力する。具体的には、位相変換回路３１４は、プリアンプ３０６_２からの信号の位相を９０度遅らせる。プリアンプ３０６_２からの信号の位相を９０度遅らせるのは、ドハティ増幅器では、キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号は９０度の位相差で結合されるためである。

増幅器３０８は、プリアンプ３０６_１、位相変換回路３１４と接続される。増幅器３０８は、プリアンプ３０６_１からの信号と、位相変換回路３１４からの信号とを利用して、平均電力レベルまでをキャリアアンプブランチで増幅し、電力上昇途中からピークアンプブランチで動作する。増幅器３０８は、キャリアアンプブランチで増幅した信号と、ピークアンプブランチで動作することにより増幅した信号とを合成する。キャリアアンプブランチで増幅することにより、増幅効率を向上させることができる。また、ピークアンプブランチを動作することにより、最大電力を得ることができる。増幅器３０８は、フィルタ３１０へ、プリアンプ３０６_１からの信号と位相変換回路３１４からの信号とを利用して増幅した信号を入力する。

フィルタ３１０は、増幅器３０８と接続される。フィルタ３１０は、増幅器３０８からの信号の帯域制限を行い、アンテナ３１２から送信する。

アンテナ３１２は、フィルタ３１０と接続される。アンテナ３１２は、フィルタ３１０により帯域制限された信号を無線送信する。

＜増幅器３０８＞
図４は、増幅器３０８の一実施例を示す。

増幅器３０８は、複数の帯域、つまりマルチバンドに対応する。具体的には、増幅器３０８は、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、２．１ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯に対応する。

増幅器３０８の一実施例では、複数の帯域のうち、７００ＭＨｚ帯と、２．１ＧＨｚ帯に対応する場合について説明する。７００ＭＨｚ帯と、２．１ＧＨｚ帯に対応する場合に限らず、他の周波数帯に対応する場合についても同様に適用できる。

増幅器３０８は、入力整合回路４０２_１及び４０２_２と、増幅素子４０４_１及び４０４_２と、出力整合回路４０６_１及び４０６_２と、伝送線路４０８及び４１０とを有する。例えば、増幅素子４０４_１及び４０４_２は、ＬＤ−ＭＯＳ（ＬａｔｅｒａｌＤｏｕｂｌｅ−ＤｉｆｆｕｓｅｄＭＯＳ）、ＧａＡｓ−ＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴ等の半導体デバイスであってもよい。

増幅器３０８では、ＡＢ級で動作するバイアス電圧と、Ｃ級で動作するバイアス電圧との間で、増幅素子４０４_１及び４０４_２に印加する電圧を切り替える。具体的には、入力信号が７００ＭＨｚ帯のブランチの場合には、増幅素子４０４_１にはＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加され、増幅素子４０４_２にはＣ級で動作するバイアス電圧が印加される。増幅素子４０４_１にＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加されることにより、増幅素子４０４_１はキャリアアンプとして機能する。増幅素子４０４_２にＣ級で動作するバイアス電圧が印加されることにより、増幅素子４０４_２はパワーアンプとして機能する。入力信号は、プリアンプ３０６_１、位相変換回路３１４からの信号である。

また、入力信号が２．１ＧＨｚ帯のブランチの場合には、増幅素子４０４_１にはＣ級で動作するバイアス電圧が印加され、増幅素子４０４_２にはＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加される。増幅素子４０４_１にＣ級で動作するバイアス電圧が印加されることにより、増幅素子４０４_１はパワーアンプとして機能する。増幅素子４０４_２にＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加されることにより、増幅素子４０４_２はキャリアアンプとして機能する。

増幅素子４０４_１、４０４_２に印加するバイアス電圧を切替えることにより、増幅素子４０４_１及び４０４_２は、キャリアアンプとしての機能と、ピークアンプとしての機能とを切替えることができる。

入力整合回路４０２_１は、プリアンプ３０６_１と接続される。入力整合回路４０２_１は、増幅素子４０４_１の入力インピーダンスへ、プリアンプ３０６_１からの信号のインピーダンスを変換する。入力整合回路４０２_１は、増幅素子４０４_１へ、インピーダンスを変換した信号を入力する。

増幅素子４０４_１は、入力整合回路４０２_１と接続される。増幅素子４０４_１は、信号を増幅する増幅素子である。増幅素子４０４_１は、ＡＢ級又はＣ級にバイアスされる。つまり、増幅素子４０４_１には、バイアス電圧として、増幅素子４０４_１をＡＢ級で動作させる際に印加される電圧又はＣ級で動作させる際に印加される電圧が印加される。増幅素子４０４_１に、動作クラスが変わる程度の電圧が印加されることにより、ＡＢ級増幅器又はＣ級増幅器として、増幅素子４０４_１を動作させることができる。増幅素子４０４_１は、出力制御回路４０６_１へ、増幅した信号を入力する。

出力整合回路４０６_１は、増幅素子４０４_１と接続される。出力整合回路４０６_１は、伝送線路４０８と共に、増幅素子４０４_１からの信号の負荷インピーダンスを変換する。

入力整合回路４０２_２は、位相変換回路３１４と接続される。入力整合回路４０２_２は、増幅素子４０４_２の入力インピーダンスへ、位相変換回路３１４からの信号のインピーダンスを変換する。入力整合回路４０２_２は、増幅素子４０４_２へ、インピーダンスを変換した信号を入力する。

増幅素子４０４_２は、入力整合回路４０２_２と接続される。増幅素子４０４_２は、信号を増幅する増幅素子である。増幅素子４０４_２は、ＡＢ級又はＣ級にバイアスされる。つまり、増幅素子４０４_２には、バイアス電圧として、増幅素子４０４_２をＡＢ級で動作させる際に印加される電圧又はＣ級で動作させる際に印加される電圧が印加される。増幅素子４０４_２に、動作クラスが変わる程度の電圧が印加されることにより、ＡＢ級増幅器又はＣ級増幅器として、増幅素子４０４_２を動作させることができる。増幅素子４０４_２は、出力制御回路４０６_２へ、増幅した信号を入力する。

出力整合回路４０６_２は、増幅素子４０４_２と接続される。出力整合回路４０６_２は、増幅素子４０４_２からの信号の負荷インピーダンスを変換する。

伝送線路４０８は、出力整合回路４０６_１と接続される。伝送線路４０８は、出力整合回路４０６_１からの信号のインピーダンス変換を行う。具体的には、伝送線路４０８は、増幅器３０８に入力される信号の周波数のλ／４の電気長に基づいて、インピーダンス変換を行う。増幅器３０８に入力される信号は、プリアンプ３０６_１からの信号である。ここで、電気長とは、伝送線路での波長（λ）を基準として、伝送路の長さを規定したものである。伝送路中での波長を基準に規定することにより、線路定数を考慮することができる。線路定数には、誘電体の比誘電率等が含まれる。増幅器３０８に入力される信号の周波数に対してλ／４の電気長に基づいてインピーダンス変換を行うことにより、出力整合回路４０６_２からの信号との間で整合をとることができる。

伝送線路４１０は、伝送線路４０８と、出力整合回路４０６_２と接続される。伝送線路４１０は、伝送線路４０８からの信号と出力整合回路４０６_２からの信号とを合成した信号に対して、インピーダンス変換を行う。伝送線路４０８からの信号と、出力整合回路４０６_２からの信号とを結合する点を結合部Ａとする。伝送線路４０８からの信号と、出力整合回路４０６_２からの信号は、結合部Ａで合成される。具体的には、伝送線路４１０は、増幅器３０８に入力される信号の周波数のλ／４の電気長に基づいて、インピーダンス変換を行う。増幅器３０８に入力される信号の周波数に対してλ／４の電気長に基づいてインピーダンス変換を行うことにより、フィルタ３１０との間で整合をとることができる。

＜入力整合回路４０２_１、４０２_２＞
デバイス間でインピーダンスを整合させる条件において、効率が最良となるインピーダンス点と、電力が最大となるインピーダンス点は異なることがある。また、入力信号の周波数によっても、効率が最良となるインピーダンス点と、電力が最大となるインピーダンス点は異なることがある。

複数の周波数帯に対応する増幅器について説明する。例えば、増幅器は、２つの周波数帯の入力信号に適用できる。このような増幅器において、周波数帯ｆ１と周波数帯ｆ２との両周波数帯で、効率が最良となるようにインピーダンス整合をとることができる整合回路を実現するのが困難である場合がある。ここで、周波数帯ｆ１は７００ＭＨｚ帯であり、周波数帯ｆ２は２．１ＧＨｚ帯であってもよい。本実施例では、周波数帯ｆ１で効率が最良となるようにインピーダンス整合をとり、周波数帯ｆ２で電力が最大となるようにインピーダンス整合がとれるように増幅器を設計する。効率が最良となるインピーダンス整合点と、電力が最大となるインピーダンス整合点は異なってもよい。増幅器３０８では、２種類のインピーダンス点を選択できるため、設計の際に選択できるインピーダンス点を増加させることができる。

図５は、入力整合回路４０２_１、４０２_２によるインピーダンス整合の一例を示すスミスチャートである。

図５において、「Ｐｆ１ＡＢ」は、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、電力が最大となるインピーダンスを表す点である。「Ｐｆ１Ｃ」は、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、電力が最大となるインピーダンスを表す点である。「γｆ１ＡＢ」は、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、効率が最良となるインピーダンスを表す点である。「γｆ１Ｃ」は、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、効率が最良となるインピーダンスを表す点である。

また、「Ｐｆ２ＡＢ」は、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ２の入力信号を増幅する際に、電力が最大となるインピーダンスを表す点である。「Ｐｆ２Ｃ」は、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ２の入力信号を増幅する際に、電力が最大となるインピーダンスを表す点である。「γｆ２ＡＢ」は、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ２の入力信号を増幅する際に、効率が最良となるインピーダンスを表す点である。「γｆ２Ｃ」は、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ２の入力信号を増幅する際に、効率が最良となるインピーダンスを表す点である。

図５に示される例では、入力整合回路４０２_１に、周波数帯ｆ１で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ１ＡＢ」又は周波数帯ｆ１で効率が最良となるインピーダンス整合点としての「γｆ１ＡＢ」を設定できる。さらに、入力整合回路４０２_１に設定されるインピーダンス整合点に応じて、入力整合回路４０２_２に、インピーダンス整合点を設定できる。具体的には、入力整合回路４０２_２に、周波数帯ｆ１で効率が最大となるインピーダンス整合点としての「γｆ１Ｃ」又は周波数帯ｆ１で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ１ＡＢ」を設定できる。

また、入力整合回路４０２_１に、周波数帯ｆ２で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ２ＡＢ」又は周波数帯ｆ２で効率が最良となるインピーダンス整合点としての「γｆ２ＡＢ」を設定できる。さらに、入力整合回路４０２_１に設定されるインピーダンス整合点に応じて、入力整合回路４０２_２に、インピーダンス整合点を設定できる。具体的には、入力整合回路４０２_２に、周波数帯ｆ２で効率が最大となるインピーダンス整合点としての「γｆ２Ｃ」又は周波数帯ｆ２で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ２ＡＢ」を設定できる。このため、増幅器のマルチバンド化に際し、整合回路の設計の自由度を向上させることができる。

＜出力整合回路４０６_１、４０６_２＞
出力整合回路４０６_１、４０６_２についても、入力整合回路４０２_１、４０２_２と同様に、デバイス間でインピーダンスを整合させる条件において、効率が最良となるインピーダンス点と、電力が最大となるインピーダンス点は異なる。また、入力信号の周波数によっても、効率が最良となるインピーダンス点と、電力が最大となるインピーダンス点は異なる。

例えば、複数の周波数帯に対応する増幅器では、周波数帯ｆ１と周波数帯ｆ２との両周波数帯で、効率が最良となるようにインピーダンス整合をとることができる整合回路を実現するのが困難である場合がある。この場合、周波数帯ｆ１で効率が最良となるようにインピーダンス整合をとり、周波数帯ｆ２で電力が最大となるようにインピーダンス整合がとれるように設計する。効率が最良となるインピーダンス整合点と、電力が最大となるインピーダンス整合点とは異なってもよい。増幅器３０８では、２種類のインピーダンス点を選択できるため、設計の際に選択できるインピーダンス点を増加させることができる。

図６は、出力整合回路４０６_１、４０６_２によるインピーダンス整合の一例を示すスミスチャートである。

図６において、「Ｐｆ１ＡＢ」は、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、電力が最大となるインピーダンスを表す点である。「Ｐｆ１Ｃ」は、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、電力が最大となるインピーダンスを表す点である。「γｆ１ＡＢ」は、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、効率が最良となるインピーダンスを表す点である。「γｆ１Ｃ」は、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加された増幅素子により周波数帯ｆ１の入力信号を増幅する際に、効率が最良となるインピーダンスを表す点である。

図６に示される例では、出力整合回路４０６_１に、周波数帯ｆ１で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ１ＡＢ」又は周波数帯ｆ１で効率が最良となるインピーダンス整合点としての「γｆ１ＡＢ」を設定できる。さらに、出力整合回路４０６_１に設定されるインピーダンス整合点に応じて、出力整合回路４０６_２に、インピーダンス整合点を設定できる。具体的には、出力整合回路４０６_２に、周波数帯ｆ１で効率が最大となるインピーダンス整合点としての「γｆ１Ｃ」又は周波数帯ｆ１で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ１ＡＢ」を設定できる。

また、出力整合回路４０６_１に、周波数帯ｆ２で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ２ＡＢ」又は周波数帯ｆ２で効率が最良となるインピーダンス整合点としての「γｆ２ＡＢ」を設定できる。さらに、出力整合回路４０６_１に設定されるインピーダンス整合点に応じて、出力整合回路４０６_２に、インピーダンス整合点を設定できる。具体的には、出力整合回路４０６_２に、周波数帯ｆ２で効率が最大となるインピーダンス整合点としての「γｆ２Ｃ」又は周波数帯ｆ２で電力が最大となるインピーダンス整合点としての「Ｐｆ２ＡＢ」を設定できる。このため、増幅器のマルチバンド化に際し、整合回路の設計の自由度を向上させることができる。

＜増幅器３０８の動作＞
図７は、増幅器３０８の動作の一実施例を示すフローチャートである。

ここで、７００ＭＨｚ帯の信号が増幅されるように切替えられる場合、２．１ＧＨｚ帯の信号が増幅されるように切替えられる場合について説明する。

＜７００ＭＨｚ帯の信号が増幅されるように切替えられる場合＞
２．１ＧＨｚ帯の信号を増幅するように設定されている増幅器３０８に対して、７００ＭＨｚ帯の信号を増幅するように切替えられる。

増幅器３０８に、整合条件が設定される（ステップＳ７０２）。具体的には、入力整合回路４０２_１に、７００ＭＨｚで効率が最良となるインピーダンス整合点が設定される。また、出力整合回路４０６_１に、７００ＭＨｚで効率が最良となるインピーダンス整合点が設定される。

一方、入力整合回路４０２_２に、７００ＭＨｚで電力が最大となるインピーダンス整合点が設定される。また、出力整合回路４０６_２に、７００ＭＨｚで電力が最大となるインピーダンス整合点が設定される。

増幅器３０８に、バイアス電圧が印加される（ステップＳ７０４）。具体的には、増幅素子４０４_１に、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加される。一方、増幅素子４０４_２に、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加される。

＜２．１ＧＨｚ帯の信号が増幅されるように切替えられる場合＞
７００ＭＨｚ帯の信号を増幅するように設定されている増幅器３０８に対して、２．１ＧＨｚ帯の信号を増幅するように切替えられる。

増幅器３０８に、整合条件が設定される（ステップＳ７０２）。具体的には、入力整合回路４０２_１に、２．１ＧＨｚで電力が最大となるインピーダンス整合点が設定される。また、出力整合回路４０６_１に、２．１ＧＨｚで電力が最大となるインピーダンス整合点が設定される。

一方、入力整合回路４０２_２に、２．１ＧＨｚで効率が最良となるインピーダンス整合点が設定される。また、出力整合回路４０６_２に、２．１ＧＨｚで効率が最良となるインピーダンス整合点が設定される。

増幅器３０８に、バイアス電圧が印加される（ステップＳ７０４）。具体的には、増幅素子４０４_１に、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加される。一方、増幅素子４０４_２に、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加される。

本実施例によれば、ドハティ増幅器をマルチバンド化する際に、整合回路の設計の自由度を向上させることができる。つまり、複数のインピーダンス整合点から、設定するインピーダンス整合点を選択することができる。複数のインピーダンス整合点から選択できることにより、簡易に、ドハティ増幅器をマルチバンド化することができる。また、伝送線路等を切替えることなく、ドハティ増幅器をマルチバンド化することができる。

また、７００ＭＨｚ帯と、２．１ＧＨｚ帯に対応する増幅器では、上述したように、伝送線路４０８及び４１０は、λ／４の線路で実現できる。

ドハティ増幅器では、キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号は９０度の位相差で結合する必要がある。図４に示される増幅器３０８では、伝送線路４０８により、キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号が９０度の位相差で結合できるようにされる。

また、ピークアンプの動作の際には、キャリアアンプとピークアンプは並列動作するため、ピークアンプからの信号とキャリアアンプからの信号とを合成した信号に対してインピーダンス変換が必要となる。図４に示される増幅器３０８では、伝送線路４１０により、ピークアンプからの信号とキャリアアンプからの信号とを合成した信号に対してインピーダンス変換される。

例えば、伝送線路４０８及び４１０は、９０度（λ／４）の線路で置換えることができる。しかし、線路は周波数特性を有するため、９０度の位相になるのはある周波数の場合である。

本実施例では、増幅器３０８を、７００ＭＨｚ帯と、該７００ＭＨｚの３倍の２．１ＧＨｚ帯に対応するように設定する。７００ＭＨｚ帯と、２．１ＧＨｚ帯に対応するように設定することにより、伝送線路４０８及び４１０を、低い周波数、つまり７００ＭＨｚのλ／４線路で共用できる。７００ＭＨｚのλ／４線路で共用できるため、出力側の線路の切替えを無くすことができる。

＜第２の実施例＞
＜基地局＞
基地局１００、基地局２００の一実施例は、図１、図２と同様である。

＜送信装置３００＞
図８は、送信装置３００の一実施例を示す。送信装置３００の一実施例は、図３を参照して説明した送信装置と、位相変換回路３１６を有する点で異なる。

位相変換回路３１６は、プリアンプ３０６_１と接続される。位相変換回路３１６は、プリアンプ３０６_１からの信号の位相をずらす。位相変換回路３１６は、位相をずらしたプリアンプ３０６_１からの信号を増幅器３０８に入力する。具体的には、位相変換回路３１６は、プリアンプ３０６_１からの信号の位相を遅らせる。

また、位相変換回路３１４は、プリアンプ３０６_２からの信号の位相を９０度に加えさらにずらす。位相変換回路３１４は、位相を９０度に加えさらにずらしたプリアンプ３０６_２からの信号を増幅器３０８に入力する。具体的には、位相変換回路３１６は、プリアンプ３０６_１からの信号の位相を９０度に加えさらに遅らせる。

＜増幅器３０８＞
図９は、増幅器３０８の一実施例を示す。

増幅器３０８の一実施例は、図４を参照して説明した増幅器３０８と、位相補正線路４１２及び４１４を有する点で異なる。

位相変換回路３１６からの信号は、入力整合回路４０２_１へ入力される。

位相補正線路４１２は、出力整合回路４０６_１と接続される。位相補正線路４１２は、増幅素子４０４_１により生じる位相のずれを補正するための伝送線路である。

具体的には、７００ＭＨｚ帯の信号を増幅する場合には、位相補正線路４１２は、出力整合回路４０６_１からの信号を位相θ_１補正する。位相θ_１は、７００ＭＨｚ帯の信号を増幅する際に増幅素子４０４_１により生じると想定される位相のずれである。位相補正線路４１２により位相が補正された信号は、伝送線路４０８に入力される。

また、２．１ＧＨｚ帯の信号を増幅する場合には、位相補正線路４１２は、出力整合回路４０６_１からの信号を位相θ_３補正する。位相θ_３は、２．１ＧＨｚ帯の信号を増幅する際に増幅素子４０４_１により生じると想定される位相のずれである。位相補正線路４１２により位相が補正された信号は、伝送線路４０８に入力される。

位相補正線路４１４は、出力整合回路４０６_２と接続される。位相補正線路４１４は、増幅素子４０４_２により生じる位相のずれを補正するための伝送線路である。

具体的には、７００ＭＨｚ帯の信号を増幅する場合には、位相補正線路４１４は、出力整合回路４０６_２からの信号を位相θ_２補正する。位相θ_２は、７００ＭＨｚ帯の信号を増幅する際に増幅素子４０４_２により生じると想定される位相のずれである。位相補正線路４１４により位相が補正された信号は、結合部Ａで伝送線路４０８からの信号と合成され、伝送線路４１０に入力される。

また、２．１ＧＨｚ帯の信号を増幅する場合には、位相補正線路４１４は、出力整合回路４０６_２からの信号を位相θ_４補正する。位相θ_４は、２．１ＧＨｚ帯の信号を増幅する際に増幅素子４０４_２により生じると想定される位相のずれである。位相補正線路４１４により位相が補正された信号は、結合部Ａで伝送線路４０８からの信号と合成され、伝送線路４１０に入力される。

ドハティ増幅器では、キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号は９０度の位相差で結合する必要がある。しかし、キャリアアンプとピークアンプとではバイアス条件及び整合条件が異なるため、キャリアアンプから出力される信号と、ピークアンプから出力される信号は同じ通過位相にならない。このため、出力整合回路４０６_１及び４０６_２の出力側に、それぞれ位相補正線路４１２及び４１４を有することにより、通過位相ずれを補正するラインが挿入される。

しかし、マルチバンド化のため周波数が変わると位相ずれ量は同じにならない。周波数が変化することにより変動すると想定される位相ずれ量を補正するために、位相ずれ量をキャリアアンプ、ピークアンプそれぞれ独立に設定する。

具体的には、７００ＭＨｚ帯の信号を増幅する場合には、位相変換回路３１６はプリアンプ３０６_１からの信号の位相をずらす量をΔθ_１に設定し、位相変換回路３１４はプリアンプ３０６_２からの信号の位相をずらす量をΔθ_２に設定する。

また、２．１ＧＨｚ帯の信号を増幅する場合には、位相変換回路３１６はプリアンプ３０６_１からの信号の位相をずらす量をΔθ_３に設定し、位相変換回路３１４はプリアンプ３０６_２からの信号の位相をずらす量をΔθ_４に設定する。

このようにすることにより、マルチバンド化のために、入力信号の周波数が変わる場合であっても、周波数が変化することにより変動する位相ずれ量を補正できる。

＜増幅器３０８の動作＞
図１０は、増幅器３０８の動作の一実施例を示すフローチャートである。

増幅器３０８に、整合条件が設定される（ステップＳ１００２）。具体的には、入力整合回路４０２_１に、７００ＭＨｚで効率が最良となるインピーダンス整合点が設定される。また、出力整合回路４０６_１に、７００ＭＨｚで効率が最良となるインピーダンス整合点が設定される。

位相が設定される（ステップＳ１００４）。具体的には、位相変換回路３１６に位相をずらす量としてΔθ_１が設定され、位相変換回路３１４に位相をずらす量としてΔθ_２が設定される。また、位相補正線路４１２に、出力整合回路４０６_１からの信号の位相を位相θ_１補正するように設定される。また、位相補正線路４１４に、出力整合回路４０６_２からの信号の位相を位相θ_２補正するように設定される。

増幅器３０８に、バイアス電圧が印加される（ステップＳ１００６）。具体的には、増幅素子４０４_１に、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加される。一方、増幅素子４０４_２に、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加される。

増幅器３０８に、整合条件が設定される（ステップＳ１００２）。具体的には、入力整合回路４０２_１に、２．１ＧＨｚで電力が最大となるインピーダンス整合点が設定される。また、出力整合回路４０６_１に、２．１ＧＨｚで電力が最大となるインピーダンス整合点が設定される。

位相が設定される（ステップＳ１００４）。具体的には、位相変換回路３１６に位相をずらす量としてΔθ_３が設定され、位相変換回路３１４に位相をずらす量としてΔθ_４が設定される。また、位相補正線路４１２に、出力整合回路４０６_１からの信号の位相を位相θ_３補正するように設定される。位相補正線路４１４に、出力整合回路４０６_２からの信号の位相を位相θ_４補正するように設定される。

増幅器３０８に、バイアス電圧が印加される（ステップＳ１００６）。具体的には、増幅素子４０４_１に、Ｃ級で動作するバイアス電圧が印加される。一方、増幅素子４０４_２に、ＡＢ級で動作するバイアス電圧が印加される。

ドハティ増幅器では、キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号は９０度の位相差で結合する必要がある。図９に示される増幅器３０８では、伝送線路４０８により、キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号が９０度の位相差で結合できるようにされる。

また、ピークアンプの動作の際には、キャリアアンプとピークアンプは並列動作するため、ピークアンプからの信号とキャリアアンプからの信号とを合成した信号に対してインピーダンス変換が必要となる。図９に示される増幅器３０８では、伝送線路４１０により、ピークアンプからの信号とキャリアアンプからの信号とを合成した信号に対してインピーダンス変換される。

また、本実施例では、キャリアアンプからの信号と、ピークアンプからの信号との間の通過位相のずれを補正できるため、キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号との合成ポイントのずれを低減できる。キャリアアンプからの信号とピークアンプからの信号との合成ポイントのずれを低減できるため、特に最大電力を得る際の増幅特性を改善できる。

また、周波数帯の切替の際に線路等の物理的な切替えを行うことなく、増幅素子毎に異なる周波数特性により生じる位相のずれを、入力される信号の位相を制御することにより調整することができる。

上述した実施例において、増幅素子４０４_１及び４０４_２の動作クラスは、ＡＢ級とＢ級との間で切替えられるようにしてもよいし、Ａ級とＢ級との間で切替えられるようにしてもよい。また、増幅素子４０４_１及び４０４_２の動作クラスは、ＡＢ級とＣ級との間で切替えられるようにしてもよいし、Ａ級とＣ級との間で切替えられるようにしてもよい。

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
第１及び第２の動作クラスで動作する第１及び第２の増幅素子と、
前記第１の増幅素子の出力側に配置される伝送線路と、
前記第２の増幅素子と、前記伝送線路とを結合する結合部と
を有し、
第１の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子に前記第１の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加され、且つ前記第２の増幅素子に前記第２の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加され、
第２の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子に前記第２の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加され、且つ前記第２の増幅素子に前記第１の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加される、増幅器。
（付記２）
前記第１の増幅素子との間でインピーダンスを整合させる処理を行う第１の入力整合回路と、
前記第１の増幅素子からの出力に対してインピーダンスを整合させる処理を行う第１の出力整合回路と、
前記第２の増幅素子との間でインピーダンスを整合させる処理を行う第２の入力整合回路と、
前記第２の増幅素子からの出力に対してインピーダンスを整合させる処理を行う第２の出力整合回路と
を有し、
前記第１の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の入力整合回路及び前記第１の出力整合回路は増幅効率を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行うとともに、前記第２の入力整合回路及び前記第２の出力整合回路は出力電力を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行い、
前記第２の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の入力整合回路及び前記第１の出力整合回路は出力電力を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行うとともに、前記第２の入力整合回路及び前記第２の出力整合回路は増幅効率を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行う、付記１に記載の増幅器。
（付記３）
前記第１の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子がパワーアンプとして機能するように前記第１の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加され、且つ前記第２の増幅素子がキャリアアンプとして機能するように前記第２の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加され、
前記第２の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子がキャリアアンプとして機能するように前記第２の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加され、且つ前記第２の増幅素子がパワーアンプとして機能するように前記第１の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加される、付記１又は２に記載の増幅器。
（付記４）
前記第１の増幅素子により生じる位相のずれを補正する第１の位相補正線路と、
前記第２の増幅素子により生じる位相のずれを補正する第２の位相補正線路と
を有する、付記１に記載の増幅器。
（付記５）
前記第１の増幅素子に、該第１の増幅素子により第１及び第２の周波数帯の信号を増幅する際に生じる位相のずれが補正された信号が入力され、
前記第２の増幅素子に、該第２の増幅素子により第１及び第２の周波数帯の信号を増幅する際に生じる位相のずれが補正された信号が入力される、付記１に記載の増幅器。
（付記６）
前記第２の周波数帯は、前記第１の周波数帯の３倍であり、前記伝送線路は、前記第１の周波数帯に応じた電気長の伝送線路である、付記１に記載の増幅器。
（付記７）
前記第２の増幅素子に入力される信号は、前記第１の増幅素子に入力される信号に対して９０度位相を遅らせた信号である、付記１に記載の増幅器。
（付記８）
前記出力電力を重視する整合条件、前記増幅効率を重視する整合条件は、前記第１及び第２の周波数帯、及び前記第１及び第２の増幅素子に印加されるバイアス電圧に基づいて予め設定される、付記２に記載の増幅器。
（付記９）
前記第１の動作クラスはＡ級又はＡＢ級であり、且つ前記第２の動作クラスはＢ級又はＣ級である、付記１に記載の増幅器。
（付記１０）
付記１ないし９のいずれか１項に記載の増幅器を有する送信装置。
（付記１１）
付記１０に記載の送信装置を有する基地局。

１００基地局
１０２（１０２_１−１０２_６）増幅装置
１０４（１０４_１−１０４_６）変調装置
１０６（１０６_１−１０６_６）制御装置
１０８（１０８_１−１０８_６）電源装置
２００基地局
２０２（２０２_１−２０２_３）ＲＲＨ
２０４（２０４_１−２０４_３）増幅装置
２０６（２０６_１−２０６_３）変調装置
２０８ベースバンド処理装置
３００送信装置
３０２_１、３０２_２変調回路
３０４_１、３０４_２Ｄ／Ａ
３０６_１、３０６_２プリアンプ
３０８増幅器
３１０フィルタ
３１２アンテナ
３１４位相変換回路
３１６位相変換回路
４０２_１、４０２_２入力整合回路
４０４_２、４０４_２増幅素子
４０６_１、４０６_２出力整合回路
４０８伝送線路
４１０伝送線路
４１２位相補正線路
４１６位相補正線路

Claims

第１及び第２の動作クラスで動作する第１及び第２の増幅素子と、
前記第１の増幅素子との間でインピーダンスを整合させる処理を行う第１の入力整合回路と、
前記第１の増幅素子からの出力に対してインピーダンスを整合させる処理を行う第１の出力整合回路と、
前記第１の出力整合回路の出力側に配置され、前記第１の入力整合回路に第１の周波数帯の信号が入力される場合には該第１の周波数帯の信号の波長の４分の１の電気長を有し、前記第１の入力整合回路に第２の周波数帯の信号が入力される場合には該第２の周波数帯の信号の波長の４分の１の電気長を有する伝送線路と、
前記第２の増幅素子との間でインピーダンスを整合させる処理を行う第２の入力整合回路と、
前記第２の増幅素子からの出力に対してインピーダンスを整合させる処理を行う第２の出力整合回路と、
前記第２の出力整合回路と、前記伝送線路とを結合する結合部と
を有し、
前記第１の入力整合回路に入力される前記第１の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子に前記第１の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第１の入力整合回路及び前記第１の出力整合回路は増幅効率を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行い、且つ前記第２の増幅素子に前記第２の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第２の入力整合回路及び前記第２の出力整合回路は出力電力を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行い、
前記第１の入力整合回路に入力される前記第２の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子に前記第２の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第１の入力整合回路及び前記第１の出力整合回路は出力電力を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行い、且つ前記第２の増幅素子に前記第１の動作クラスで動作するようにバイアス電圧が印加されるとともに前記第２の入力整合回路及び前記第２の出力整合回路は増幅効率を重視する整合条件に従ってインピーダンスを整合させる処理を行う、増幅器。
前記第１の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子がパワーアンプとして機能するように前記第１の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加され、且つ前記第２の増幅素子がキャリアアンプとして機能するように前記第２の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加され、
前記第２の周波数帯の信号を増幅する際に、前記第１の増幅素子がキャリアアンプとして機能するように前記第２の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加され、且つ前記第２の増幅素子がパワーアンプとして機能するように前記第１の動作クラスで動作させるバイアス電圧が印加される、請求項１に記載の増幅器。
前記第１の増幅素子により生じる位相のずれを補正する第１の位相補正線路と、
前記第２の増幅素子により生じる位相のずれを補正する第２の位相補正線路と
を有する、請求項１に記載の増幅器。
前記第１の増幅素子に、該第１の増幅素子により第１及び第２の周波数帯の信号を増幅する際に生じる位相のずれが補正された信号が入力され、
前記第２の増幅素子に、該第２の増幅素子により第１及び第２の周波数帯の信号を増幅する際に生じる位相のずれが補正された信号が入力される、請求項１に記載の増幅器。
前記第２の周波数帯は、前記第１の周波数帯の３倍であり、前記伝送線路は、前記第１の周波数帯に応じた電気長の伝送線路である、請求項１に記載の増幅器。