JPH0690118A - 電力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】移動通信器及び携帯用送信機に使用される電力
増幅器に関し、出力電力の飽和点より前から電力付加効
率が最大になるようにすることを目的とする。 【構成】 入力信号と局部発振器周波数を混合器５に入
力して高調波成分を発生させ、これら高調波のうちの第
２高調波又は第２高調波と第３高調波との組合せを取り
出してその振幅及び位相を基本波に対して調整し且つ合
成することにより梯形電圧波形を形成することと、リミ
ッタ回路を用いて梯形電圧波形を形成し、両梯形電圧波
形の動作角を最小にして電力増幅したのち基本波成分の
みを取り出すように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力増幅器に関し、特に
送信機等に用いられる電力増幅器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の携帯用電話器，通信および放送の
送信機等に用いられている電力増幅器は普通、ＦＥＴ
（トランジスタも含む）の電力付加効率を高くするため
に図１３に示す波形を備えたＣ級電力増幅器が採用され
ている。

【０００３】即ち、ＦＥＴのゲ−トのバイアス電圧は遮
断点より深く掛けて、入力信号を供給しドレン電流流通
角はπ以下になるようにする。

【０００４】このような状態は図１４に示されており、
流通角２θ1 が小さいほどＦＥＴの電力付加効率が高い
ことがわかる。余り流通角を小さくすることは、それだ
け大振幅の励振入力電力を必要とするので、電力増幅回
路の電力付加効率は良くならないこととなる。

【０００５】電力増幅器のドレン電圧が低い間にドレン
電流を流すことが出来れば電力付加効率が高くなる。そ
れには梯形波形を用いれば良いこととなる。

【０００６】以上の観点から、現在盛んに用いられてい
る携帯用電話器の電力増幅器の回路系は，図１５に示す
ように、正弦波の入力信号をＦＥＴのゲ−トへ供給
し、ＦＥＴがＡ級動作になるように、バイアス電源４
０によりバイアス電圧ＶGSを掛ける。図１６に示すよう
に、ゲ−トへ供給した電圧波形の振幅が大きいので、ド
レン電源４１からドレンに流れる電流ＩDSSとしては電
圧波形の最大振幅のところで飽和した擬似方形波が発生
する。

【０００７】この擬似方形波をＢ級動作をしている電力
用ＦＥＴのゲ−トへ供給して電力増幅し、そのドレン
から取り出した出力信号に含まれる第２高調波２ｆ0 を
並列共振回路５１で阻止し、第３高調波３ｆ0 は先端開
放スタブ５３で阻止し、基本波ｆ0 のみを取り出すよう
にしている。

【０００８】図１７に示すシングル電力増幅器は図１５
に示す電力増幅器の問題点を改良した。この電力増幅器
の動作については正弦波の入力信号をＦＥＴのゲ−ト
へ供給し、増幅器ＦＥＴの出力には高調波が発生す
る。この高調波の中から基本波は帯域通過フィルタ２５
から最大レベルで取り出し、第３高調波は帯域通過フィ
ルタ２１で取り出す。第３高調波の電圧振幅は基本波の
電圧振幅に比べて非常に小さいので電圧利得可変形増幅
器２２で更に増幅し、増幅した出力電圧波形は位相器２
３で基本波の電圧波形の振幅最大の位置で逆位相になる
ように調整して増幅器ＦＥＴで擬似方形波にしてい
る。増幅器ＦＥＴ及びＦＥＴで増幅して基本波ｆ0
の並列共振器で形成した変成器Ｔ1 から基本波を取り出
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
に示す電力増幅器の回路系での擬似方形波には基本周波
波ｆ0 ，第２高調波２ｆ0 ，第３高調波３ｆ0 が含まれ
ている（実際には，第４高調波以上も含まれているが、
電圧波形の振幅が小さいので無視できる）が、図１５に
示すように出力回路に基本波ｆ0 の並列共振器が接続さ
れていないことと、必ず図１６に示すような擬似方形波
になるとは言えない。

【００１０】このような擬似方形波で電力増幅したと言
っても、擬似方形波の動作角θ1 は９０゜であるので図
１８の一点斜線で示すように、出力電力も電力付加効率
も低く、通常の携帯用電話器において要求されている出
力の低いＦＥＴで大きな出力電力と大きな電力付加効率
を得ることが出来ないことと、電池（電源）の消耗が大
きいと言う問題点があった。

【００１１】図１７に示すシングル電力増幅器の回路系
は電力付加効率は良くなるが、回路系が複雑である。そ
れは増幅器１で高調波を発生させた第２高調波及び第３
高調波の電圧波形の振幅が非常に小さいので、さらに電
圧利得可変形増幅器２２で増幅しなければならないし、
歪みのない電圧利得可変形増幅器２２を用いないと、こ
の増幅器２２で高調波を発生して擬似方形波を歪まし、
さらに増幅器１及び増幅器２２を用いることによって直
流電流が多く流れて直流電力の消費が大きくなること
と、回路系が複雑になるので携帯用電話器に用いること
が出来ないと言う問題点があった。

【００１２】従って本発明は、電力増幅器の回路系が簡
単で直流電力（電池）の消費が出来るだけ少なく大きな
出力電力と出力飽和点より前で電力付加効率が最大とな
るような電力増幅器を実現することを目的とする。

【００１３】

【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、本発明に係わる電力増幅器は、図１に示すように
基本波を入力して梯形波形を発生する梯形波発生部１
と、該梯形波形の動作角をできるだけ小さく大きな出力
電力と出力飽和点より前で電力付加効率が最大となるよ
うな電力増幅器を実現することを目的とする。

【００１４】

【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、本発明に係わる電力増幅器は、図１に示すように
基本波を入力して梯形波形を発生する梯形波発生部１
と、該梯形波形の動作角を小さくして増幅するＦＥＴ増
幅部２と、該ＦＥＴ増幅部２の出力信号を電力増幅する
ＦＥＴ増幅部３と、該ＦＥＴ増幅部３の出力信号の内か
ら基本波を取り出す出力整合部４と、を備えている。

【００１５】次の他の実施例に於ては、図２に示すよう
に平衡形混合器（５−１）と局部発振器（５−２）及び
振幅位相調整部（６）の回路系で図１に示す梯形波形を
発生させる梯形波発生部１と同様な機能をするようにな
し、その動作については平衡形混合器（５−１）に基本
波周波数と局部発振器（５−２）の周波数を入力して高
調波を発生する高調波発生部５と、該高調波発生部５で
発生された高調波成分のうちの第３高調波のみを取り出
してその振幅及び位相を該基本波に対して調整して該基
本波と合成することにより梯形波形（擬似方形波）を形
成する振幅位相調整部６と、該振幅位相調整部６の出力
から得られる梯形波形の動作角を小さくして増幅するＦ
ＥＴ増幅部７と、該ＦＥＴ７の出力信号を電力増幅する
ＦＥＴ８の出力信号の基本波成分を取り出す出力整合部
９と、を備えている。

【００１６】前項に述べた他の実施例の回路構成におい
て電力付加効率を大きくするに不可欠な梯形波形を形成
するに該基本波と第３高調波の組合せの代わりに基本波
と第２高調波又は基本波と第２高調波及び第３高調波と
組合せて用いても良い。

【００１７】更に本発明では、図３に示すプッシュプル
電力増幅回路構成に示すように、プッシュプル電力増幅
器の励振用に図１乃至図２に示す電力増幅器のいずれか
を用いれば良く、該位相反転器１０と１４及び共振回路
１４と、該入力整合部１１と該ＦＥＴ増幅部１２との二
つ用いてプッシュプル回路構成にしている。

【００１８】

【作用】図１に示した本発明に係る電力増幅器において
は、基本波ｆ0を入力して梯形波形発生部１で梯形波形
を形成して出力する。

【００１９】このようにして形成された梯形波形を、梯
形波形に含まれている基本波ｆ0 と第３高調波３ｆ0 及
び第５高調波５ｆ0 （実際には、第７高調波以上も含ま
れているが、電圧波形の振幅が小さいので無視できる）
が通過できるようなＦＥＴ増幅部２の回路にしてあり、
梯形波形の動作角を小さくさせるにＦＥＴ増幅部２でお
こなって、動作角の小さくなった梯形波形を電力増幅す
るＦＥＴ増幅部３に与えると共に出力整合部４において
基本波成分のみが取り出され出力されることとなる。

【００２０】図２に示した本発明の二番目に係るシング
ル電力増幅器においては、平衡形混合器（５−１）に基
本波ｆ0 と局部発振器（５−２）周波数ｆL を入力して
種々の高調波を発生して振幅位相調整部６に与えると、
この振幅位相調整部６では基本波ｆ0 と共に高調波周波
数の内第３高調波３ｆ0 のみを取り出し且つその振幅と
位相を調整して基本波ｆ0 と合成して梯形波形を形成し
て出力されることになる。

【００２１】このようにして形成された梯形波形に含ま
れる基本波ｆ0 と第３高調波３ｆ0の周波数が通過でき
るようなＦＥＴ増幅部７の回路にしてある。梯形波形の
動作角を小さくさせるにＦＥＴ増幅部７でおこなって、
動作角の小さくなった梯形波形を電力増幅するＦＥＴ増
幅部８に与えると共に出力整合部９において基本波ｆ0
のみが取り出され出力されることとなる。

【００２２】図２のシングル電力増幅器において梯形波
形を形成するに基本波ｆ0 と第３高調波３ｆ0 を採用し
たが、この第３高調波の代わりに基本波ｆ0 と第２高調
波２ｆ0 又は基本波ｆ0 と第２高調波２ｆ0 及び第３高
調波３ｆ0 とを組合せて用いることができ、これらの各
高調波は振幅位相調整部６で梯形波形にし、梯形波形の
動作角を小さくするにＦＥＴ増幅部７でおこない動作角
の小さくなった梯形波形を電力増幅するにＦＥＴ８に与
えると共に、出力整合部９において基本波ｆ0のみが取
り出されるようになっている。

【００２３】また、図３に示した本発明に係るプッシュ
プル電力増幅器の回路構成においては入力信号を梯形波
形にし、梯形波形の動作角を小さくさせて電力増幅さ
せ、この電力増幅した出力信号をプッシュプル電力増幅
器を動作させる励振段にすることは図１乃至図２に示す
電力増幅器のいずれかを用いれば良く、並列に設けた入
力整合部１１−１，１１−２及び電力増幅するＦＥＴ増
幅部１２−１，１２−２と、共振回路とが設けられてお
り、これらの二つの組合せの入力側には位相反転部１０
が設けられると共に出力側においても位相反転部１４が
設けられている。

【００２４】したがって励振段からの出力信号は位相反
転器１０の入力へ供給され出力側には大きさ等しく位相
の異なる０゜と１８０゜の二つの梯形波形になり、入力
整合部１１−１には位相角０゜、入力整合部１１−２に
対しては位相角１８０゜梯形波形が与えられ、これらの
梯形波形を電力増幅するにＦＥＴ増幅部１２−１，１２
−２でおこない、電力増幅された位相角１８０゜と０゜
の梯形波形は共振回路へ供給して梯形波形に保ち、二つ
の梯形波形は位相反転部１４で位相反転されることによ
り基本波のみを取り出す。

【００２５】このようにして本発明では、高効率電力増
幅器に不可欠な梯形波形をリミッタ回路で形成した。他
の実施例の発明では、梯形波形を発生させた梯形波形発
生部１に変わるものとして梯形発生部は高調波の電圧波
形の振幅と位相を調整して基本波と高調波とを合成して
梯形波形を形成した。両者の梯形波形の動作角を小さく
してＦＥＴ電力増幅部へ供給することによりドレン電圧
の低い間にドレン電流が流れるので、電力付加効率を上
げることができ、図１８及び図１９に実線で示すように
入力電力が低い点から最大の電力付加効率を得ることが
出来る。

【００２６】

【実施例】図４は本発明に係るシングル電力増幅器の回
路図を示したもので、この回路図において、図１に示し
た梯形波発生部１はリミッタ回路の抵抗１０と二個のダ
イオ−ド１１及び１２と、ダイオ−ドにバイアス電圧を
与えるバイアス電源１３及び１４と、リミッタ回路から
の直流成分を除去する結合静電容量１５と、リミッタ回
路から得られる梯形波形の周波数成分は基本波ｆ0 と第
３高調波３ｆ0 及び第５高調波５ｆ0 （実際には、第７
高調波以上も含まれているが、電圧波形の振幅が小さい
ので無視できる）で、これらの高調波成分が最大レベル
でＦＥＴのゲ−トへ供給できるインピ−ダンス整合回
路１６と、ＦＥＴのバイアス電圧を与えるバイアス電
源１７と、ＦＥＴのゲ−トへ供給された梯形波形と同
じになるように並列共振回路１８，１９−１及び１９−
２とを縦続接続回路にドレン電源４３が接続されて構成
されている。

【００２７】また、図１に示したＦＥＴ増幅部２は、Ｆ
ＥＴで増幅された梯形波形の動作角θ1 を決めるため
にＦＥＴでおこない。ＦＥＴについては入力信号中
の直流成分を除去する結合静電容量２０とゲ−トバイア
スＶGSを与える為のバイアス電源２１とドレンからの出
力信号に対して基本波ｆ0 と第３高調波３ｆ0 及び第５
高調波５ｆ0 をそれぞれ取り出すために並列共振回路２
２と２３及び２４とが縦続接続されてドレン電源４３に
接続されている。ＦＥＴについてはＦＥＴの出力信
号を電力増幅する。ＦＥＴの出力信号における直流成
分を除去する為の結合静電容量３０とゲ−トバイアスＶ
GSを与える為のバイアス電源３１とが設けられている。

【００２８】そして出力整合部４においては、ＦＥＴ
の出力における第３高調波３ｆ0 及び第５高調波５ｆ0
を反射させる為の並列共振回路（阻止フィルタ）４１及
び４２と、同じくＦＥＴの出力における基本波ｆ0 の
みを取り出す並列共振回路４０と、この並列共振回路４
０の出力信号を取り出す変成器Ｔ1 と、この変成器Ｔ1
から更に基本波ｆ0 を取り出す為の帯域通過フィルタ４
４で構成されており、並列共振回路４０はドレン電源が
接続されている。

【００２９】本発明に係るシングル電力増幅器の動作に
おいては、リミッタ回路に入力信号を供給したとき、そ
の基本周波数ｆ0 と第３高調波３ｆ0 及び第５高調波５
ｆ0とが生じ、図５に示す梯形電圧波形が得られる。

【００３０】図５に示す例では、梯形電圧波形の平坦な
部分は図９に示す基本波ｆ0 の振幅を１とすると第３高
調波３ｆ0 の振幅は１／６〜１／７にしたときの梯形波
形にほぼ等しい状態になるように図４に示す電圧Ｅ1 １
３と電圧Ｅ2 １４の電圧を調整しておこなうと、図５に
示すように梯形電圧波形の平坦な部分が比較的広くなっ
ており、最も好ましい梯形波形となる。

【００３１】このようにしてＦＥＴのドレンから得ら
れる梯形波形が図５に示す梯形電圧波形と同じであるこ
とと、最大出力が得られるようにドレン側に並列共振回
路１８と１９−１及び１９−２を縦続接続してあり、そ
の出力がＦＥＴに与えるようになっており、このよう
にしてＦＥＴに供給され梯形波形は増幅され、ＦＥＴ
のドレン側で同じ梯形波形を保っために並列共振回路
２２と２３及び２４を縦続接続してある。この梯形波形
をＢ級増幅するＦＥＴに供給し、電力増幅され並列共
振回路４０と４１及び４２で最大出力が得られ、帯域通
過フィルタ４４より基本波ｆ0 が出力されるようになっ
ている。

【００３２】図４に示した回路図では基本波ｆ0 と第３
高調波３ｆ0 及び第５高調波５ｆ0を用いる場合を示
し、図５に示す理想的な梯形波形が得られても動作角θ
1 についてはその値を大きく取ると電力増幅器の電力付
加効率は低下するために電力付加効率が大きくなる動作
角θ1 になるようにバイアス電源２１がバイアス電圧Ｖ
GSを設定することとなる。

【００３３】梯形波形の理想的な動作角θ1 の値は図６
に示すように７０゜〜７４゜が最も好ましいことを実験
結果から確かめられている。

【００３４】上記のような動作角θ1 を選定する方法に
ついてはＦＥＴのゲ−トへ供給するバイアス電源２１
を図７に示すように遮断点以上に掛け、ＦＥＴのドレ
ン側でサンプリングオシログラフで観測しながらほぼ７
４゜と思われる位置にバイアス電圧ＶGSを合わせる。

【００３５】図１９において、入力電力対出力電力及び
電力付加効率の特性曲線が示されており、増幅器の中心
周波数０．８ＧＨｚ一定にして入力電力１６から２５ｄ
Ｂｍまで変化させたとき出力電力は２９から３９．５ｄ
Ｂｍまで、電力付加効率は４５．５から６１％まで変化
したことを示しており、携帯用電話などにおいて好まし
い特性となっていることが分かる。

【００３６】図８は本発明に係る電力増幅部の回路図を
示したもので、この回路図では基本波ｆ0 と第３高調波
３ｆ0 とを用いている。

【００３７】この回路図において、図２に示した高調波
発生部１は平衡形混合器５０と局部発振器５１とで構成
され、振幅位相調整部６は平衡形混合器５０の出力信号
に含まれる種々の高調波の中から第３高調波３ｆ0 のみ
を取り出す帯域通過フィルタ６１と、この出力信号の位
相を変化させる移相器６２と、この移相器６２の出力信
号内の直流成分を除去する結合静電容量６３と、平衡形
混合器５０の出力信号の中から基本波ｆ0 のみを取り出
す帯域通過フィルタ６０と、ゲ−トバイアス電圧ＶGS６
７の直流成分を除去する結合静電容量６４と、結合静電
容量６３及び６４の各出力信号を入力して合成するデュ
アルゲ−トＦＥＴと、このＦＥＴにゲ−トバイアス
電圧ＶGSを与えるバイアス電源６７と、デュアルゲ−ト
ＦＥＴのゲ−ト１とゲ−ト２の前に基本波ｆ0 と第３
高調波３ｆ0 の周波数成分が最大レベルで取り出される
整合回路６５及び６６とで構成されている。

【００３８】また、図８に示したＦＥＴの出力信号の
中から基本波ｆ0 と第３高調波３ｆ0 をそれぞれ取り出
す為の並列共振回路６８及び６９を縦続接続回路で構成
されており、この縦続接続回路はドレン電源９２に接続
されている。

【００３９】更に、図２に示したＦＥＴ増幅部７は、基
本波ｆ0 と第３高調波３ｆ0 の梯形波形（合成波形）の
動作角を決めるためにＦＥＴでおこない。ＦＥＴに
ついてはＦＥＴの出力信号中の直流成分を除去する結
合静電容量７０とゲ−トバイアスＶGSを与える為のバイ
アス電源７１とドレンからの出力信号に対して基本波ｆ
0 及び第３高調波３ｆ0 をそれぞれ取り出すために並列
共振回路７２及び７３とが縦続接続されてドレン電源９
２に接続されている。

【００４０】ＦＥＴ増幅部８はＦＥＴについてはＦＥ
Ｔの出力信号を電力増幅する。ＦＥＴの出力信号に
おける直流成分を除去する為の結合静電容量８０とゲ−
トバイアスＶGSを与える為のバイアス電源８１とが設け
られている。

【００４１】そして出力整合部９においては、ＦＥＴ
の出力における第３高調波３ｆ0 を反射させる為の並列
共振回路（阻止フィルタ）９０と、同じくＦＥＴの出
力における基本波成分ｆ0 のみを取り出す並列共振回路
９１と、この並列共振回路９１の出力信号を取り出す変
成器Ｔ2 と、この変成器Ｔ2 から更に基本波ｆ0 を取り
出す為の帯域通過フィルタ９３とで構成されており、並
列共振回路９１はドレン電源９２が接続されている。

【００４２】このような本発明に係る電力増幅器の動作
においては、平衡形混合器５０に局部発振器５１の周波
数ｆL と入力信号を供給したとき、その基本周波数ｆ0
と共に種々の高調波が生じるが、この内基本波ｆ0 は帯
域通過フィルタ６０により、また第３高調波３ｆ0 は帯
域通過フィルタ６１により得られ、この出力信号の電圧
波形の振幅の調整は帯域通過フィルタ２１の結合度でお
こない、位相は移相器６２により位相角をあわせること
によりＦＥＴで基本波ｆ0 と第３高調波３ｆ0 が合成
され、図９に示される梯形電圧波形（合成電圧波形）が
得られる。

【００４３】図９に示す例では、基本波ｆ0 の電圧波形
の振幅最大のθ＝０の位置で第３高調波の電圧波形が逆
相になるように移相器６２で調節する。そして基本波ｆ
0 の振幅を１とすると第３高調波３ｆ0 の振幅は１／６
〜１／７にした場合を示しており、梯形電圧波形の平坦
な部分が比較的広く擬似方形波に近くなっていることが
わかる。このような梯形電圧波形は最も好ましい。

【００４４】このようにしてＦＥＴのドレンから得ら
れる梯形電圧波形が図９に示す梯形電圧波形と同じであ
ることと、最大出力が得られるようにドレン側に並列共
振回路６８及び６９を縦続接続してあり、その出力がＦ
ＥＴに与えるようになっており、このようにしてＦＥ
Ｔに供給される梯形電圧波形は増幅され、ＦＥＴの
ドレン側で同じ梯形電圧波形に保っために並列共振回路
７２及び７３を縦続接続してある。この梯形電圧波形を
Ｂ級増幅するＦＥＴに供給し、電力増幅され並列共振
回路９０及び並列共振回路９１を介して変成器Ｔ2 より
最大出力が得られ、帯域通過フィルタ９３より基本波成
分ｆ0 が出力されるようになっている。

【００４５】図８に示した回路図では基本波ｆ0 と第３
高調波３ｆ0 を用いる場合を示したが、基本波ｆ0 と第
２高調波２ｆ0 を用いても良く、この場合には帯域通過
フィルタ６１は第２高調波２ｆ0 の周波数に合せたもの
を、並列共振回路６９、７３、９０も第２高調波２ｆ0
の周波数に合せたものを用いると良い。

【００４６】このように基本波ｆ0 と第２高調波２ｆ0
を用いた場合には、図１０に示すように、基本波ｆ0 の
電圧波形の振幅を１とすると第２高調波の電圧波形の振
幅は１／３で、第２高調波の位相角を４５°遅らせれば
θ＝０の位置で逆位相となり、梯形電圧波形の平坦な部
分が広くなり、高効率増幅器に不可欠な梯形電圧波形が
得られる。

【００４７】図１１に示す梯形電圧波形は基本波ｆ0 と
第２高調波２ｆ0 及び第３高調波３ｆ0 を用いた場合を
示してあり、この場合には第２高調波２ｆ0 の電圧波形
の振幅は１／７であり位相差は４５°とし、第３高調波
３ｆ0 の振幅は１／１０である。ＦＥＴのゲ−ト側に
は３分配回路を採用し、図８の回路構成とは別に第２高
調波２ｆ0 の帯域通過フィルタと位相器を縦続接続し、
また並列共振回路６９，７３，９０に加えて別の並列共
振回路２ｆ0 をそれぞれ縦続接続する回路構成とすれば
良い。

【００４８】上記のような各回路図を記述したように、
図９〜図１１に示すような理想的な梯形電圧波形が得ら
れても動作角θ1 についてはその値を大きく取ると電力
増幅器の電力付加効率は低下するために電力付加効率が
大きくなる動作角θ1 になるように図８に示すバイアス
電源７１がバイアス電圧ＶGSを設定することとなる。

【００４９】この流通角２θ1 によってドレン効率がど
のように変化するかは図１４に示した通りであるが、理
想的な動作角θ1 の値は図９の場合７０゜〜７４゜が最
も好ましいことを実験結果から確かめられている。ま
た、図１０の場合７８゜〜８３゜の範囲内に、図１１の
場合には７５゜〜８０゜範囲内に選べば良いことにな
る。

【００５０】上記のような動作角θ1 を選定する方法に
ついてはＦＥＴのゲ−トへ供給するバイアス電源７１
を図７に示すように遮断点以上にバイアス電圧ＶGSを掛
け、ＦＥＴのドレン側でサンプリングオシログラフで
観測しながらほぼ７４゜と思われる位置にバイアス電圧
ＶGSを合わせる。

【００５１】図８の電力増幅器の入力電力対出力電力及
び電力付加効率の特性曲線が図１８に示されており、増
幅器の中心周波数０．８ＧＨｚ一定にして入力電力１６
から２５ｄＢｍまで変化させたとき出力電力は２９から
３６．９ｄＢｍまで、電力付加効率は４４から６２．５
％まで変化したことを示しており、図１５に示した高効
率増幅器の場合の電力付加効率（図１８の一点斜線を参
照）より４．５％大きく得られており、携帯用電話など
において好ましい特性となっていることが分かる。

【００５２】図１２は図３に示した本発明に係るプッシ
ュプル電力増幅器の回路図を示したものであり、このは
回路図は図４に示すシングル電力増幅器のＦＥＴはプ
ッシュプル電力増幅器を動作させる励振段の役目をな
し、ＦＥＴのドレン側には並列共振器３２、３３及び
３４が縦続接続してあり、並列共振器３２へドレン電源
３５が接続してある。結合静電容量１０１はドレンの直
流電圧を除去するためにある。ＦＥＴのドレンに接続
された並列共振器の両端には電力増幅された梯形波形が
生じ、その出力をＦＥＴのドレン側から結合静電容量
１０１を介して３ｄＢ１８０゜ハイブリッド結合器ＨＣ
１０２（位相反転部）の入力へ供給され出力側には大き
さ等しく位相の異なる０゜および１８０゜の二つの梯形
電圧波形が生じ、入力整合部１１−１には位相角０゜、
入力整合部１１−２に対しては位相角１８０゜の梯形波
形がそれぞれ最大レベルで取り出せるように入力整合
し、これらの梯形波形を電力増幅するにＦＥＴ増幅部１
２−１，１２−２でおこない、電力増幅された位相角１
８０゜の出力は並列共振回路１３−１０，１３−２０及
び１３−３０、電力増幅された位相角０゜の出力には並
列共振回路１３−１１，１３−２１及び１３−３１，で
梯形波形が保てる。位相角１８０゜及び０゜の梯形波形
の出力は結合静電容量１３１及び１３２を介して３ｄＢ
１８０゜ハイブリッド結合器ＨＣ１４１（位相反転部）
へ供給して位相反転をおこない基本波ｆ0のみ取り出す
帯域通過フィルタ１５１から出力させている。

【００５３】

【発明の効果】以上記述したように本発明に係る電力増
幅器については、入力信号から基本波並びに高調波を発
生させ、基本波と第２高調波又は基本波と第３高調波そ
して基本波と第２高調波及び第３高調波との組合せ、そ
れらの振幅を調整して高調波の電圧波形の位相を基本波
のθ＝０の位置で逆位相になるようにして梯形電圧波形
にした。またリミッタ回路を用いて梯形電圧波形も形成
した。両者の電圧波形を最小の動作角にして電力増幅し
た後基本波のみを取り出したので、移動用または電話用
の送信機において音声波を電力増幅する場合には最適な
動作角で梯形電圧波を形成したので電力付加効率の高い
電力増幅を行うことが出来ることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシングル電力増幅器の構成を原理
的に示した回路図である。

【図２】本発明に係るシングル電力増幅器の構成を実施
例で示した回路図である。

【図３】本発明に係るプッシュプル電力増幅器の構成を
実施例で示した回路図である。

【図４】本発明に係るシングル電力増幅器（基本波＋第
３高調波＋第５高調波の場合）を示した回路図である。

【図５】本発明による基本波と第３高調波成分及び第５
高調波成分とを合成して得られた梯形電圧波形を示す波
形図である。

【図６】本発明により与えられる梯形電圧波形の動作角
を７４゜としたときの出力波形を示す波形図である。

【図７】本発明により与えられる梯形電圧波形（合成電
圧波形）の動作角の決めたときの出力波形の関係を示す
波形図である。

【図８】本発明に係るシングル電力増幅器（基本波＋第
３高調波の場合）を示した回路図である。

【図９】本発明による基本波と第３高調波とを合成して
得られた梯形電圧波形（合成電圧波形）を示す波形図で
ある。

【図１０】本発明による基本波と第２高調波とを合成し
て得られた梯形電圧波形（合成電圧波形）を示す波形図
である。

【図１１】本発明による基本波と第２高調波及び第３高
調波とを合成して得られた梯形電圧波形（合成電圧波
形）を示す波形図である。

【図１２】本発明に係るプッシュプル電力増幅器（基本
波＋第３高調波＋第５高調波の場合）の回路図である。

【図１３】Ｃ級電力増幅を行う場合のドレン電圧の波形
を示した曲線図である。

【図１４】Ｃ級電力増幅器流通角とドレン効率との関係
を示した特性曲線図である。

【図１５】従来のシングル電力増幅器の回路図である。

【図１６】従来のシングル電力増幅器の入力波形と出力
波形を示す波形図である。

【図１７】従来のシングル電力増幅器（基本波＋第３高
調波の場合）の回路図である。

【図１８】本発明及び従来のシングル電力増幅器の入力
電力に対する出力電力及び電力付加効率を示した特性曲
線図である。

【図１９】本発明のシングル電力増幅器の入力電力に対
する出力電力及び電力付加効率を示した特性曲線図であ
る。

【符号の説明】

１ 梯形波発生部 ２ ＦＥＴ増幅部 ３ ＦＥＴ増幅部 ４ 出力整合部 ５ 高調波発生部 （５−１）平衡形混合器 （５−２）局部発振器 ６ 振幅位相調整部 ７ ＦＥＴ増幅部 ８ ＦＥＴ増幅部 ９ 出力整合部 １０ 位相反転部 １１ 入力整合部 １２ ＦＥＴ増幅部 １３ 共振回路 １４ 位相反転部 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基本波を入力して梯形波形を発生する梯
   形波発生部（１）と、 該梯形波発生部（１）で発生された梯形波形の動作角を
   小さくして増幅するＦＥＴ増幅部（２）と、 該ＦＥＴ増幅部（２）の出力信号をさらに電力増幅する
   ＦＥＴ増幅部（３）と、該ＦＥＴ増幅部（３）の出力信
   号の内から基本波のみを取り出す出力整合部（４）と、 を備えたことを特徴とする電力増幅器。
2. 【請求項２】 基本波と局部発振器（５−２）の周波数
   を平衡形混合器（５−１）に入力して高調波を発生する
   高調波発生部（５）と、 該高調波発生部（５）で発生された高調波成分のうちの
   第３高調波のみを取り出してその振幅及び位相を該基本
   波に対して調整して該基本波と合成することにより梯形
   波形を形成する振幅位相調整部（６）と、 該振幅位相調整部（６）の出力から得られる梯形波形の
   動作角を小さくして増幅するＦＥＴ増幅部（７）と、 該ＦＥＴ増幅部（７）の出力信号をさらに電力増幅する
   ＦＥＴ増幅器（８）と、 該ＦＥＴ増幅器（８）の出力信号の内、該基本波のみを
   取り出す出力整合部（９）と、 を備えたことを特徴とする電力増幅器。
3. 【請求項３】 該第３高調波の代わりに第２高調波を用
   いて梯形波形を形成して使用することを特徴とした請求
   項２記載の電力増幅器。
4. 【請求項４】 該第３高調波の代わりに第２高調波及び
   第３高調波を用いて梯形波形を形成して使用することを
   特徴とした請求項２記載の電力増幅器。
5. 【請求項５】 基本波を入力して梯形波形を発生する梯
   形波発生部（１）と、該梯形波発生部で発生された梯形
   波形の動作角を小さくして増幅するＦＥＴ増幅部（２）
   と、 該ＦＥＴ増幅部の出力信号をさらに電力増幅するＦＥＴ
   増幅部（３）と、該ＦＥＴ増幅部（３）の出力信号を位
   相角０゜と１８０゜に位相反転する位相反転部（１０）
   と、 該位相反転部（１０）の出力から得られる位相角０゜の
   出力信号を最大のレベルで取り出す入力整合部（１１−
   １）及び該入力整合部（１１−１）の出力信号を電力増
   幅するＦＥＴ増幅部（１２−１）と、 前記入力整合部（１１−１）及びＦＥＴ増幅部（１２−
   １）に並列に設けられ、前記位相反転部（１０）の出力
   から得られる位相角１８０゜の出力信号を最大レベルで
   取り出す入力整合部（１１−２）及び該入力整合部（１
   １−２）の出力信号を電力増幅するＦＥＴ増幅部（１２
   −２）と、 前記ＦＥＴ増幅部（１２−１）及びＦＥＴ増幅部（１２
   −２）の夫々から得られる梯形波形を保つための共振回
   路（１３）と、 該共振回路（１３）の出力から電力増幅された位相角１
   ８０゜と０゜の二つの出力信号を位相反転させて基本波
   を取り出す位相反転部（１４）とでプッシュプル構成す
   ることを特徴とした電力増幅器。