JPH06338728A - 高周波高効率増幅回路 - Google Patents
高周波高効率増幅回路Info
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- JPH06338728A JPH06338728A JP5125699A JP12569993A JPH06338728A JP H06338728 A JPH06338728 A JP H06338728A JP 5125699 A JP5125699 A JP 5125699A JP 12569993 A JP12569993 A JP 12569993A JP H06338728 A JPH06338728 A JP H06338728A
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- JP
- Japan
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- signal
- circuit
- wave
- frequency
- input
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3241—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
- H03F1/3252—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits using multiple parallel paths between input and output
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】増幅素子の入力側で入力信号を二つの経路に分
け、一方の経路は入力信号と同じ周波数成分を通し、他
方の経路は逓倍器を設け入力信号の３倍波を発生させた
後、基本波と３倍波を合成し、両者を合成した信号が増
幅素子に入力し、増幅素子の出力側には、基本波に同調
し基本波成分のみを取り出す回路を設けた。 【効果】増幅素子内の電圧と電流の積（損失）を基本波
のみを用いた場合より小さくでき、増幅器の高効率化が
図れる。また、入力振幅の小さい線形領域でも高効率化
できる。
け、一方の経路は入力信号と同じ周波数成分を通し、他
方の経路は逓倍器を設け入力信号の３倍波を発生させた
後、基本波と３倍波を合成し、両者を合成した信号が増
幅素子に入力し、増幅素子の出力側には、基本波に同調
し基本波成分のみを取り出す回路を設けた。 【効果】増幅素子内の電圧と電流の積（損失）を基本波
のみを用いた場合より小さくでき、増幅器の高効率化が
図れる。また、入力振幅の小さい線形領域でも高効率化
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力増幅器、または、
高周波領域で動作する増幅素子を用いた増幅器に係り、
特に、高効率化に好適な回路に関する。
高周波領域で動作する増幅素子を用いた増幅器に係り、
特に、高効率化に好適な回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高周波電力増幅器を高効率で動作
させるために、増幅すべき高周波信号及びその高調波に
対するインピーダンスを考慮した整合回路を設けること
が知られている。この様な増幅器は図６（ａ）に示すよ
うに増幅素子の出力端で負荷側を見た場合、基本波に対
して整合、偶数次高調波に対して零、奇数次高調波に対
して無限大のインピーダンスとなる回路を設けたものが
知られている。この回路で増幅素子のゲート電圧をピン
チオフ点に設定し、入力信号を増やしてゆくと、増幅素
子のドレイン電圧ｖｄとドレイン電流ｉｄは同図（ｂ）
（ｃ）に示したような波形になる。すなわち、ドレイン
電圧は、入力信号が小さいときは基本波だけからなる正
弦波であるが、入力信号を増やして行くと正弦波の頭が
つぶれたような波形となり最終的には基本波と奇数次高
調波成分から成る矩形波になる。また、ドレイン電流
は、基本波と偶数次高調波からなる半波整流波形にな
る。すなわち、入力を十分振り込んだ状態では、電圧と
電流が同時に存在することがないため素子内での電力消
費がなくなり、効率１００％になる。
させるために、増幅すべき高周波信号及びその高調波に
対するインピーダンスを考慮した整合回路を設けること
が知られている。この様な増幅器は図６（ａ）に示すよ
うに増幅素子の出力端で負荷側を見た場合、基本波に対
して整合、偶数次高調波に対して零、奇数次高調波に対
して無限大のインピーダンスとなる回路を設けたものが
知られている。この回路で増幅素子のゲート電圧をピン
チオフ点に設定し、入力信号を増やしてゆくと、増幅素
子のドレイン電圧ｖｄとドレイン電流ｉｄは同図（ｂ）
（ｃ）に示したような波形になる。すなわち、ドレイン
電圧は、入力信号が小さいときは基本波だけからなる正
弦波であるが、入力信号を増やして行くと正弦波の頭が
つぶれたような波形となり最終的には基本波と奇数次高
調波成分から成る矩形波になる。また、ドレイン電流
は、基本波と偶数次高調波からなる半波整流波形にな
る。すなわち、入力を十分振り込んだ状態では、電圧と
電流が同時に存在することがないため素子内での電力消
費がなくなり、効率１００％になる。
【０００３】しかし、実際の増幅器、特に高周波領域で
は、素子や回路に損失が生じ上述のような理想状態には
至っていない。
は、素子や回路に損失が生じ上述のような理想状態には
至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高効率化を図るため、
素子のドレイン側に高調波に対するインピーダンスを考
慮した整合回路を設ける方法は、入力信号を十分振り込
んだ飽和領域で有効な手段であり、入力信号が小さい線
形領域（飽和が始まる前）では特に高効率化の効果はな
い。
素子のドレイン側に高調波に対するインピーダンスを考
慮した整合回路を設ける方法は、入力信号を十分振り込
んだ飽和領域で有効な手段であり、入力信号が小さい線
形領域（飽和が始まる前）では特に高効率化の効果はな
い。
【０００５】本発明の目的は、飽和領域だけでなく、入
力信号が小さい線形領域でも電圧と電流が共存する時間
をできるだけ小さくし、もって高効率化が図れる増幅器
を提供することにある。
力信号が小さい線形領域でも電圧と電流が共存する時間
をできるだけ小さくし、もって高効率化が図れる増幅器
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、増幅素子の入力側で入力信号を二つの経路
に分け、一方の経路は入力信号と同じ周波数成分を通
し、他方の経路には逓倍器を設け入力信号の３倍波を発
生させた後、基本波と３倍波を合成し、その信号を増幅
素子に入力するようにした。また、増幅素子の出力側に
は、基本波に同調し基本波成分のみを取り出す回路を設
けた。
成するため、増幅素子の入力側で入力信号を二つの経路
に分け、一方の経路は入力信号と同じ周波数成分を通
し、他方の経路には逓倍器を設け入力信号の３倍波を発
生させた後、基本波と３倍波を合成し、その信号を増幅
素子に入力するようにした。また、増幅素子の出力側に
は、基本波に同調し基本波成分のみを取り出す回路を設
けた。
【０００７】
【作用】基本波成分と３倍波成分を適当なレベルと位相
で重ね合わせると矩形波に近い波形となる。すなわち、
基本波成分の振幅が最大となるとき３倍波成分の振幅が
最小となり、基本波成分の振幅が最小となるとき３倍波
成分の振幅が最大となる様な位相関係にし、３倍波の振
幅が基本波の振幅の数分の１になる様にすると、合成波
形は比較的矩形波に近い形となる。この波を増幅素子の
入力信号とした場合、増幅素子内での電圧と電流の積
（損失）は基本波のみを用いた場合より小さくなり、も
って増幅器の高効率化が図れる。また、３倍波成分は逓
倍器を設けてあるため入力振幅の小さい時にも発生する
ため線形領域でも高効率化の効果がある。
で重ね合わせると矩形波に近い波形となる。すなわち、
基本波成分の振幅が最大となるとき３倍波成分の振幅が
最小となり、基本波成分の振幅が最小となるとき３倍波
成分の振幅が最大となる様な位相関係にし、３倍波の振
幅が基本波の振幅の数分の１になる様にすると、合成波
形は比較的矩形波に近い形となる。この波を増幅素子の
入力信号とした場合、増幅素子内での電圧と電流の積
（損失）は基本波のみを用いた場合より小さくなり、も
って増幅器の高効率化が図れる。また、３倍波成分は逓
倍器を設けてあるため入力振幅の小さい時にも発生する
ため線形領域でも高効率化の効果がある。
【０００８】
【実施例】図１は本発明による増幅器の一実施例の回路
図である。入力端子１に加えられた周波数Ｆ１の信号
は、ハイブリッド形分配回路２により二つの径路に分配
される。ここでのハイブリッド回路２は、１／４波長分
布定数線路を用いたウイルキンソン形やカプラー形等が
使用される。分配された信号の一方は、３逓倍器３によ
り３倍波成分Ｆ３となり３倍波増幅器４を経てハイブリ
ッド形合成回路６に入る。もう一方の信号は、そのまま
の周波数で移相器５を通り、同じくハイブリッド形合成
回路６に入る。ここでのハイブリッド回路６は、周波数
Ｆ１に対して１／４波長の分布定数線路を用いたブラン
チ形であり、二つの信号を合成する働きがある。
図である。入力端子１に加えられた周波数Ｆ１の信号
は、ハイブリッド形分配回路２により二つの径路に分配
される。ここでのハイブリッド回路２は、１／４波長分
布定数線路を用いたウイルキンソン形やカプラー形等が
使用される。分配された信号の一方は、３逓倍器３によ
り３倍波成分Ｆ３となり３倍波増幅器４を経てハイブリ
ッド形合成回路６に入る。もう一方の信号は、そのまま
の周波数で移相器５を通り、同じくハイブリッド形合成
回路６に入る。ここでのハイブリッド回路６は、周波数
Ｆ１に対して１／４波長の分布定数線路を用いたブラン
チ形であり、二つの信号を合成する働きがある。
【０００９】ハイブリッド形合成回路６の出力端子で信
号Ｆ１と信号Ｆ３の合成された信号波形がなるべく矩形
波になるように信号Ｆ１の位相と信号Ｆ３の振幅を移相
器５と３倍波増幅器４で調整する。この場合、ハイブリ
ッド形合成回路６の出力端子の一方が矩形波に近くなる
ともう一方の端子では、逆に矩形波から遠ざかるのでダ
ミーロードを設け吸収する。矩形波に近くなった信号
は、高出力増幅器７に入り増幅された後、信号Ｆ１のみ
を通すフィルタを経て出力端子８より出力される。
号Ｆ１と信号Ｆ３の合成された信号波形がなるべく矩形
波になるように信号Ｆ１の位相と信号Ｆ３の振幅を移相
器５と３倍波増幅器４で調整する。この場合、ハイブリ
ッド形合成回路６の出力端子の一方が矩形波に近くなる
ともう一方の端子では、逆に矩形波から遠ざかるのでダ
ミーロードを設け吸収する。矩形波に近くなった信号
は、高出力増幅器７に入り増幅された後、信号Ｆ１のみ
を通すフィルタを経て出力端子８より出力される。
【００１０】図２は本発明による増幅器の第二の実施例
の回路図である。本実施例は前記実施例のハイブリッド
回路の代わりに増幅器を並列接続し、信号の分配，合成
を行う。この回路構成で、入力端子１に加えられた周波
数Ｆ１の信号は、増幅器を通った後、並列に接続された
分配用増幅器９ａ，９ｂにより二つの通路に分配され
る。分配された信号の一方は、３逓倍器３により３倍波
成分Ｆ３となり合成用増幅器１０ａを経てバッファ増幅
器１１に入る。もう一方の信号は、そのままの周波数で
移相器５を通り合成用増幅器１０ｂを経てバッファ増幅
器１１に入る。バッファ増幅器１１の入力端子で信号Ｆ
１と信号Ｆ３の合成波形がなるべく矩形波に近くなるよ
うに信号Ｆ１の位相と信号Ｆ３の振幅を移相器５と合成
用増幅器１０ａで調整する。矩形波に近くなった信号
は、バッファ増幅器１１を通った後、高出力増幅器７に
入り増幅され、信号Ｆ１のみを通すフィルタを経て出力
端子８より出力される。
の回路図である。本実施例は前記実施例のハイブリッド
回路の代わりに増幅器を並列接続し、信号の分配，合成
を行う。この回路構成で、入力端子１に加えられた周波
数Ｆ１の信号は、増幅器を通った後、並列に接続された
分配用増幅器９ａ，９ｂにより二つの通路に分配され
る。分配された信号の一方は、３逓倍器３により３倍波
成分Ｆ３となり合成用増幅器１０ａを経てバッファ増幅
器１１に入る。もう一方の信号は、そのままの周波数で
移相器５を通り合成用増幅器１０ｂを経てバッファ増幅
器１１に入る。バッファ増幅器１１の入力端子で信号Ｆ
１と信号Ｆ３の合成波形がなるべく矩形波に近くなるよ
うに信号Ｆ１の位相と信号Ｆ３の振幅を移相器５と合成
用増幅器１０ａで調整する。矩形波に近くなった信号
は、バッファ増幅器１１を通った後、高出力増幅器７に
入り増幅され、信号Ｆ１のみを通すフィルタを経て出力
端子８より出力される。
【００１１】図３は本発明による増幅器の第三の実施例
の構成図である。信号Ｆ１と信号Ｆ３を合成する回路と
して二つのＦＥＴを並列接続し、各々の出力を共通の負
荷となる抵抗により合成したものである。この回路で、
周波数Ｆ１の信号は、入力整合回路１２ｂを通った後、
並列に接続されたＦＥＴ１３ｂのゲートに入る。周波数
Ｆ３の信号は、入力整合回路１２ａを通った後並列に接
続されたFET13aのゲートに入る。各々のＦＥＴの出力は
出力側に設けられた共通の負荷抵抗１５により合成さ
れ、矩形波に近くなった信号が出力される。
の構成図である。信号Ｆ１と信号Ｆ３を合成する回路と
して二つのＦＥＴを並列接続し、各々の出力を共通の負
荷となる抵抗により合成したものである。この回路で、
周波数Ｆ１の信号は、入力整合回路１２ｂを通った後、
並列に接続されたＦＥＴ１３ｂのゲートに入る。周波数
Ｆ３の信号は、入力整合回路１２ａを通った後並列に接
続されたFET13aのゲートに入る。各々のＦＥＴの出力は
出力側に設けられた共通の負荷抵抗１５により合成さ
れ、矩形波に近くなった信号が出力される。
【００１２】図４は本発明による増幅器の第四の実施例
の回路図である。信号Ｆ１と信号Ｆ３を合成する回路と
して用いた二つのＦＥＴの３倍波を増幅する方の素子の
ソース端子とアースとの間にコンデンサを接続し、３倍
波出力の位相を調整できるようにしたものである。この
回路構成で、周波数Ｆ１の信号は、入力整合回路を通っ
た後並列に接続されたＦＥＴ１３ｂのゲートに入る。周
波数Ｆ３の信号は、入力整合回路を通った後、並列に接
続されたＦＥＴ１３ａのゲートに入る。各々のＦＥＴの
出力は出力側に設けられた共通の負荷抵抗１５により合
成されるが、この際、出力信号波形が矩形波に近くなる
ように３倍波の出力レベルをゲート電圧Ｖｇで、位相を
コンデンサ１６で調節する。
の回路図である。信号Ｆ１と信号Ｆ３を合成する回路と
して用いた二つのＦＥＴの３倍波を増幅する方の素子の
ソース端子とアースとの間にコンデンサを接続し、３倍
波出力の位相を調整できるようにしたものである。この
回路構成で、周波数Ｆ１の信号は、入力整合回路を通っ
た後並列に接続されたＦＥＴ１３ｂのゲートに入る。周
波数Ｆ３の信号は、入力整合回路を通った後、並列に接
続されたＦＥＴ１３ａのゲートに入る。各々のＦＥＴの
出力は出力側に設けられた共通の負荷抵抗１５により合
成されるが、この際、出力信号波形が矩形波に近くなる
ように３倍波の出力レベルをゲート電圧Ｖｇで、位相を
コンデンサ１６で調節する。
【００１３】図５は本発明による増幅器の第五の実施例
の回路図である。信号Ｆ１と信号Ｆ３を合成した後、位
相の移相量が周波数によって変わる移相器を設けたもの
で、この移相器の周波数特性を適当に選ぶことにより出
力信号波形を矩形波に近くすることが出来る。
の回路図である。信号Ｆ１と信号Ｆ３を合成した後、位
相の移相量が周波数によって変わる移相器を設けたもの
で、この移相器の周波数特性を適当に選ぶことにより出
力信号波形を矩形波に近くすることが出来る。
【００１４】
【発明の効果】信号の基本波成分と３倍波成分を適当な
レベルと位相で重ね合わせ、信号波形を矩形波に近く
し、この波を増幅素子の入力信号とすることにより増幅
素子内の電圧と電流の積（損失）を基本波のみを用いた
場合より小さくでき、もって増幅器の高効率化が図れ
る。また、３倍波成分は逓倍器を設けて発生させるため
入力振幅の小さい線形領域でも高効率化の効果がある。
レベルと位相で重ね合わせ、信号波形を矩形波に近く
し、この波を増幅素子の入力信号とすることにより増幅
素子内の電圧と電流の積（損失）を基本波のみを用いた
場合より小さくでき、もって増幅器の高効率化が図れ
る。また、３倍波成分は逓倍器を設けて発生させるため
入力振幅の小さい線形領域でも高効率化の効果がある。
【図１】本発明による増幅器の一実施例の回路図。
【図２】本発明による増幅器の第二の実施例の回路図。
【図３】本発明による増幅器の第三の実施例の回路図。
【図４】本発明による増幅器の第四の実施例の回路図。
【図５】本発明による増幅器の第五の実施例の回路図。
【図６】従来の高調波成分を利用した高効率増幅器の動
作原理を示す説明図。
作原理を示す説明図。
１…入力端子、２…ハイブリッド形分配回路、３…３逓
倍器、４…３倍波増幅器、５…移相器、６…ハイブリッ
ド形合成回路、７…高出力増幅器、８…出力端子。
倍器、４…３倍波増幅器、５…移相器、６…ハイブリッ
ド形合成回路、７…高出力増幅器、８…出力端子。
Claims (6)
- 【請求項１】増幅素子を用いて高周波信号を増幅する回
路において、前記増幅素子の入力側に、入力信号を二つ
の経路に分ける回路と、前記二つの経路の一方の経路は
入力信号と同じ周波数成分を通し、他方の経路には逓倍
器を設け入力信号の３倍波を発生させた後、基本波と３
倍波を合成する回路を設け、両者を合成した信号が前記
増幅素子に入力される回路構成とし、前記増幅素子の出
力側には、基本波に同調し基本波成分のみを取り出す回
路を設けたことを特徴とする高周波高効率増幅回路。 - 【請求項２】請求項１において、前記入力信号を二つの
経路に分ける回路及び前記基本波と前記３倍波を合成す
る回路として、分布定数線路によるハイブリッド回路を
用いた高周波高効率増幅回路。 - 【請求項３】請求項１において、前記入力信号を二つの
経路に分ける回路として二つの増幅器を並列に並べその
入力端子を共通として直接分離する回路を用い、前記基
本波と前記３倍波を合成する回路として各々の信号を増
幅した後、抵抗負荷で二つの信号を加算する回路を用い
た高周波高効率増幅回路。 - 【請求項４】請求項１において、前記基本波と前記３倍
波を合成する回路として各々の信号を増幅した後各々の
増幅器の負荷として共通となる同一の負荷を設けた高周
波高効率増幅回路。 - 【請求項５】請求項１において、前記基本波を増幅する
素子または前記３倍波を増幅する素子の少なくとも何れ
かのソース端子とアースとの間にコンデンサを設けた高
周波高効率増幅回路。 - 【請求項６】請求項１において、前記基本波と前記３倍
波を合成する回路の後に周波数特性を持った移相器を設
けた高周波高効率増幅回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125699A JPH06338728A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 高周波高効率増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125699A JPH06338728A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 高周波高効率増幅回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338728A true JPH06338728A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=14916529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125699A Pending JPH06338728A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 高周波高効率増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06338728A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19637582A1 (de) * | 1996-09-14 | 1998-03-19 | Daimler Benz Ag | Verstärkeranordnung hohen Wirkungsgrades |
| US7647030B2 (en) | 2004-10-22 | 2010-01-12 | Parkervision, Inc. | Multiple input single output (MISO) amplifier with circuit branch output tracking |
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-
1993
- 1993-05-27 JP JP5125699A patent/JPH06338728A/ja active Pending
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