JPH07235842A - 高効率パワー増幅器システム - Google Patents

高効率パワー増幅器システム

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JPH07235842A
JPH07235842A JP6285788A JP28578894A JPH07235842A JP H07235842 A JPH07235842 A JP H07235842A JP 6285788 A JP6285788 A JP 6285788A JP 28578894 A JP28578894 A JP 28578894A JP H07235842 A JPH07235842 A JP H07235842A
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    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ＤＣ供給電圧が低い場合にもＤＣ電圧の数倍の
ＲＦ電圧を発生させてドレイン効率の改善された高効率
運転モードを有するＲＦ増幅器を提供するのが目的であ
る。 【構成】ＦＥＴを用いた活動装置の入力端子に入力ネッ
トワークを、出力端子に出力ネットワークを接続し、出
力ネットワークにはスイッチ手段を介してＤＣ給電を接
続、入力ネットワークにはＲＦ入力を感知してスイッチ
手段を開閉する信号センサを備える。出力ネットワーク
は基本波に対しては低インピーダンスを示し、又特に第
２高調波に対して高インピーダンスを示す構成が採られ
る。 【効果】ＲＦ信号入力不在時スイッチ手段をオフしてド
レイン効率を改善し、入力端子バイアスを零入力電流が
最大出力電流に近い値になるよう選定してＤＣ電圧の数
倍のＲＦ電圧を発生する高効率パワー増幅器を得ること
が可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラジオ周波数（以下ＲＦ
と云う。）のパワー増幅器に係り、特に活動装置出力に
おける高零入力電流と高尖頭化電圧とによって特徴付け
られるモードで運転される上記の増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】真空管の初期の頃以来、ＲＦ増幅器は文
字Ａ，Ｂ及びＣを使って分類され更に単独或いは複合の
いづれかに分類されて来た。これらの増幅器クラスは電
子増幅装置に対する技術の不断の変化にも拘らず汎用の
世界、即ち本質的には非修正形場合に残存している。バ
イポーラトランジスタや後のフィールド効果トランジス
タのような半導体装置は、その運転モードが真空管とは
物理的に非常に異っているけれども、当初真空管増幅器
に対して描かれたのと同一の方法で多くは分類され得
る。
【０００３】数年来、ＲＦ増幅器を用いる、パーソナル
通信サービス製品と一般に云われる一種の消費者電子製
品の分野の急速な生長がもたらされている。セルラ電話
はこのような製品の一例である。元来セルラ電話サービ
スは車内利用を意図したものである。より最近ではこの
製品は人が便利に携帯出来るようなポケットサイズのユ
ニット位にさえ小型化されて製作される。
【０００４】このユニットのサイズ・重量を削減するた
めには、交換迄の時間は維持しながらバッテリの重量・
サイズをもまた低減させなければならない。一つの道は
より小型でより高容量のバッテリを作ることである。現
在、これらの製品に対して最も効果的なバッテリは１乃
至３Ｖの範囲の電圧出力を有する。この小さな電圧で動
作する設計の回路もまた、より小型化されより軽量化さ
れる傾向にある。
【０００５】このユニットのサイズは、また、より効率
的な低減電圧での動作の可能な内部回路の作成によって
より小型でより軽量になされ得る。典型的製品において
は、典型的には電話音声信号を約１ｍＷのレベルから通
常は０.５乃至１Ｗの最大パワーレベルに迄押し上げる
伝送出力増幅器によって大部分のパワーが消費される。
出力増幅器の如何なる効率改善もがバッテリ寿命を直接
延ばすことに繋がり、それによって製品の市場ポテンシ
ャルは改善される。
【０００６】基本的なＲＦ増幅器は真空管、ＢＪＴ或い
はＦＥＴのような活動装置を使用する。この装置は制御
端子に加えられる低レベルの入力制御信号に応答してバ
ッテリのようなＤＣ給電から活動装置を通る電流を通電
させることとなる。もし適切な値を有する負荷抵抗がＤ
Ｃ給電にシリースに配置されると、入力信号の増幅複製
が負荷抵抗両端間に現れる。活動装置は典型的には入力
制御電圧に対して幅を有し、その上で供給電流はほぼ線
形に制御され得る。この制御幅は典型的には殆んどゼロ
から最大値Ｉmax までである。最大線形パワー出力に関
し、ドレイン電流はゼロとＩmax との間で揺れ、装置電
圧はゼロと供給電圧Ｖdc との間で揺れる。
【０００７】このような基本的線形増幅器の効率は非常
に低い。クラスＡ増幅器はＤＣ電流成分用の別の低抵抗
電路を設けて基本的増幅器の効率改善を行う。これは典
型的にはＲＦ信号に対しては非常に高いインピーダンス
を示すけれどもＤＣに対しては無視可能な抵抗値で通電
を許容する高リアクタンスチョークを使用することによ
って達成される。
【０００８】活動装置がＦＥＴと仮定すると、ピンチオ
フ電圧として言及されるカットオフ点の１／２に等しい
ＤＣバイアスが制御端子、即ちゲートに加えられる。活
動装置を通る電流は再度ゼロとＩmax との間で変化する
が、ＲＦ電圧はゼロ乃至２Ｖdc の範囲で変化する。こ
のような装置は５０％のドレイン効率（ＲＦパワー／Ｄ
Ｃパワー）を有する。かくして、装置は線形増幅器では
あるが供給されるＤＣパワーの半分は活動装置の中で熱
として浪費される。
【０００９】クラスＢ増幅器は更に効率を向上させる。
このクラスの増幅器ではゲートはカットオフ点近くにバ
イアスされ、その結果電導は全ＲＦサイクルの一部の間
のみ行われる。もし入力信号が充分に増大し、或いは充
分に低いピンチオフを有する装置が選択されると、ドレ
イン電流は尚正弦波のほぼ半サイクル中にＩmax に迄揺
れる。
【００１０】出力の電流及び電圧の波形は入力信号波形
に対する厳密な複製ではない。しかしながら、出力信号
はフィルタで除去可能な非基本波周波数成分を含有す
る。かくて古典的なクラスＢモードの増幅器は負荷抵抗
に並列配置の「タンク」回路と協働する。タンク回路の
構成要素は高調波電流成分を短絡するよう選定される。
基本波電流成分のみがＲＦ負荷抵抗を通って流れるのを
許容される。増幅器のドレイン効率はそこではπ／４即
ち７８％である。
【００１１】更なる効率向上はクラスＣモードと呼ばれ
るものの中における、ピンチオフを充分に越えるゲート
バイアスによって達成される。しかしながら流通角度が
減り、理論的には効率が１００％に近づくにつれて、基
本波ＲＦパワー出力はクラスＢ或いはクラスＡ状態に比
べて減少する。
【００１２】他の技術も又、パワー及び／又は効率改善
獲得のためによく知られている。これらは、非ゼロ高調
波インピーダンス終端及び／又は高度オーバドライブ入
力レベルを包含する。これらの改善は、ディ・エム・ス
ナイダによってＩＥＥＥＴrans．電子装置、第ＥＤ１４
巻第１２号１９６７年１２月号頁８５１乃至８５７の中
で「最適負荷のオーバドライブＲＦパワー増幅器の論理
解析と確認実験」と題する論文に要約されている。或る
特殊ケースについてクラスＤ乃至Ｆと名付けてはいるけ
れども、これらは基本的には異なった運転モードを構成
している訳ではない。
【００１３】例えば、ソーカル他が米国特許第３,９１
９,６５６号の中でクラスＥ増幅器と称する独特の高効
率モード増幅器を開示している。これは線形電流制御と
云うよりはむしろスイッチに似た動作をするひどくオー
バドライブされた活動装置で構成される。負荷ネットワ
ークはＲＦ電圧と電流とが同時には決して非ゼロにはな
らないように合成される。これは非常に高いＤＣ−ＲＦ
変換効率を与えている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】これらの高効率ＲＦ増
幅器は幾つかの点で特徴付けられる。その１つは活動装
置の中を流れるＲＦ電流はＲＦサイクルの重要な部分に
対してゼロ値を有し、それによってＲＦパワーの減少を
最小にしながらＤＣパワーの削減をもたらしていること
である。他の１つは、（スイッチモードとは反対の）電
流源活動装置の出力端子のＲＦ電圧波形がＤＣ供給電圧
廻りで正弦波乃至は対称形になっていることである。ま
た装置によって引き出される零入力電流或いは平均（直
流）電流は低乃至はゼロＲＦ駆動の状態では低い。ＲＦ
駆動が増大するに従ってＤＣも増大する。
【００１５】従来型の高効率モードの電圧対称性はＤＣ
供給電圧が低（「低」はここでは装置のターンオンまた
は「ニー」電圧と同一オーダの振幅と解釈する。）の
時、実際的遂行上の重大な制約となる。それ故ＤＣ給電
の（丁度２倍よりはむしろ）数倍の、従って低電圧給電
応用に非常によく適合するＲＦ電圧を発生させる高効率
運転モードを有するＲＦ増幅器に対するニーズが存在す
る。本発明の目的はこのニーズを満足させることにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、クラスＡ条件
に似た入力駆動レベルで運転可能であり、その結果高パ
ワーゲインの得られるＲＦ増幅器を用いてこのニーズを
満足させる。本発明は又、小信号レベルでの線形信号増
幅を提供するＲＦ増幅器を提供することでもある。
【００１７】一般論として、本発明はＦＥＴのような活
動装置を含み、この装置は出力端子とその出力端子を通
る最大出力電流とを保有する。パワー給電が活動装置に
供給電圧でのＤＣパワーを供給する。入力ネットワーク
はゼロ電流に対するよりも最大出力電流により近い値を
有する零入力電流で活動装置を運転する。出力ネットワ
ークは活動装置を負荷に繋ぎ、基本波周波数での低イン
ピーダンスと少なくとも第２高調波周波数での開路イン
ピーダンスより低い高インピーダンスを有する特徴を備
える。結果として出力端子上のピーク電圧は供給電圧の
２倍より大きくなる。
【００１８】本発明の好適な実施例においては、活動装
置がＧａＡｓＦＥＴである。プリアンプは、入力ネット
ワークによりバイアスを掛けられて入力端子に供給され
る時に正の電圧ピークを有するように入力信号レベルを
上昇させる。これはＦＥＴをオーバドライブ状態にし、
各サイクル中で出力電流が最低レベルにある時よりも長
時間最大出力電流レベルになるような出力電流を生成す
る。これは、ＤＣ電圧の数倍であるＦＥＴ上のピーク出
力電圧を生成すると云う出力ネットワークの効果を強化
する。潜在的には８０％にも高くなり得る増幅器を通る
信号伝送中のパワー効率はこれによって実現可能であ
る。
【００１９】増幅器は比較的高い零入力電流レベルを有
するが故に、断続的に信号を生成する通信システム中で
連続使用されるとすると非効率である。このような状況
で増幅器を使用させるためには、ＤＣ給電とＦＥＴとの
間を繋ぐ制御信号に応答するスイッチを含む増幅器シス
テムの一部を構成させることが可能である。入力信号が
存在しない時にＦＥＴからＤＣ電圧の供給を切離すのに
適する制御信号生成のために回路が入力信号に応答す
る。これが通信に使用されていない時のパワーロスを食
い止める。信号伝送中に実現される高効率は全増幅器シ
ステムに適用可能である。
【００２０】本発明のこれら及びその他特徴と効果は付
属図面中にも図解される以下の本発明の好適な実施例の
詳細な記述から明らかになるであろう。
【００２１】
【作用】ＦＥＴで構成される活動装置が高効率パワー増
幅器システムの核心であり、出力端子には出力ネットワ
ークが接続される。出力ネットワークは無効分要素で構
成されＤＣ給電手段とスイッチ手段を介して接続され
る。入力端子には必要なインピーダンス周波数特性を備
える入力マッチングネットワークが接続され、バイアス
電源にも接続される。ＲＦ入力信号を感知して、信号存
在中はＤＣ給電を活動装置に接続し、入力信号不在時は
スイッチ手段を開路する信号センサを備える。入力端子
のバイアスは出力端子上のピーク電圧がＤＣ給電電圧の
数倍になるように、また零入力電流が最大出力電流に近
い値になるように選定される。出力ネットワークは基本
波周波数に対しては低インピーダンスを、特に第２高調
波周波数に対しては高インピーダンスになるように構成
される。これにより、入力信号不在時にはＤＣ給電パワ
ーを遮断してドレイン効率を向上させ、出力高調波を出
力ネットワークでフィルタ除去する高効率高性能パワー
増幅器システムが得られた。
【００２２】
【実施例】最初に図１を参照すると基本的なＦＥＴベー
スの増幅器１０が示されている。この増幅器はドレイン
電流Ｉｄ（ｔ）を有するＦＥＴ１２を含み、このドレイ
ン電流はＤＣ成分Ｉdc と正弦波成分Ｉ1cosωｔ、Ｉ2co
s２ωｔ、Ｉ3cos３ωｔ、……を包含する。
【００２３】増幅器１０の中のバイアスチョーク１４は
ＲＦ負荷１６を経過することなく直接直流電流成分を増
幅装置に通電させ得る。本発明による増幅器１０の高効
率モードの運転の定量的分析は、適切な数学的表示関数
を用いたＦＥＴ信号波形のモデリングによって実行され
得る。ＦＥＴ１２のドレイン電圧Ｖdrに対する適切な表
示関数は
【００２４】
【数１】
【００２５】であるが、ここにＶpkはピークドレイン電
圧であり、ｎは ａ）電圧波形の「尖鋭度」とｂ）波形のフーリエ解析中
に包含される高調波の正確な数とを決定するパラメータ
である。この関数は高調波の有限の最小の数を有してお
り、時間領域或いは周波数領域のいづれかを考慮したそ
れ相応の装置の電流波形を容易に決定し得ると云う利点
を有している。ｎに対する値の選択は回路設計に含ませ
るべき高調波の終端の数を決定する。図２はＶdrに対す
る種々な波形を図解する。パラメータｎの値が増大する
とＶpkに関連する波形の尖鋭度が増大することが見て採
れる。
【００２６】この解析に対する重要な関係式は、電圧関
数の平均値を決定しＤＣ供給電圧Ｖdc に等しいと置く
ことによって誘導され得る。この等値性は選定された電
圧関数が常に上記にとどまっている或いはゼロに等しい
値を採ることを保証する。即ち、
【００２７】
【数２】
【００２８】この積分の評価はピーク電圧とＤＣ供給電
圧との間の関係をｎの関数として付与することになる。
第１高調波（基本波）の振幅成分Ｖ1はまた適切なフー
リエ級数積分の評価によって評価され得る。最初の幾つ
かの値は表１に示すようになる。
【００２９】
【表１】
【００３０】図２に示す電圧波形は第ｎ高調波の周波数
におけるインピーダンスＺｎを有する適切な出力ネット
ワークを備える増幅器によって発生され得る。適切な電
流波形を仮定することにより、適切なＺｎの値は、式
（１）を使用して図３に示すｎ＝５に対する波形のよう
な望みの電圧波形のフーリエ成分と整合させるようにす
ることによって決定される。電流及び電圧のＤＣ及び基
本波成分は適切な伸張或いは式（１）のフーリエ積分に
よって全てを決定し得る。
【００３１】最も単純なケースではブロードバンドの抵
抗終端の構成であり、ここでは、
【００３２】
【数３】
【００３３】である。この場合図４に示す如き必要電流
波形は電圧波形の鏡像複製であり、ここに
【００３４】
【数４】
【００３５】である。この単純なケースは大きな平均電
流値によって非常に高効率な増幅器を降伏させるような
ことはないであろう。しかしながら、図４に示す電波の
一般波形は、実用上では（開放チャネルの）飽和状態に
近いＦＥＴ装置のゲートにバイアスを掛けて各サイクル
の小部分に対して装置を締め出す正弦波ＲＦ励磁を適用
することによって実現される。
【００３６】図３に示すのと同一の電圧波形は、電流高
調波成分Ｉｎの振幅をスケールダウンさせ、同一比率で
抵抗終端のＺｎをスケールアップすることによって発生
させ得る。限定されたケースでは、電流波形は装置へ供
給のＤＣ平均値の算定目的に対して高調波成分Ｉ2，Ｉ3
等を無視し得る程に正弦波に近く出来るけれども高調波
終端の振幅は図３に示すのと同一の電圧波形を与えるの
に必要な高調波を発生させるのに充分な程高くできる事
を仮定し得る。この状況は図５及び図６に示される。こ
のような形態の効率は容易に計算され得る。その理由は
ＤＣ給電がピーク電流の半分に極めて近いと仮定し得る
からである。下記の表２は種々な相対電圧値、相対電力
及びｎ＝１，２，３及び４に対する発生効率を示してい
る。
【００３７】
【表２】
【００３８】ｎが増大すると高いピーク電圧に伴って効
率が増大する事が観察される。一般的に、このような終
端となっている第ｎ高調波に対して効率は
【００３９】
【数５】
【００４０】である。表２の値は近似形の数学的解析を
可能ならしめるような単純化の仮定の上に基礎を置くも
のである。消え入る程の小さな高調波成分と非常に大き
な抵抗性の高調波負荷とを有する正弦波電流波形の限定
的ケースは、実際には実現され得ないだろうことを強調
して置きたい。基本波に対する現実的な高調波の比率
は、表２の第３列に与えられたＩmax／２の値より電流
のＤＣ成分を増大させるかも知れないし、この電流成分
が右手の列の効率値をそれに対応して低下させるかも知
れない。図７に示す本発明の現実の実施例はｎ＝２のケ
ースに対して設計されたものであり、６５乃至７０％の
範囲のドレイン効率を示した。実際に最も興味深いケー
スはｎ＝２とｎ＝３とであり、これらは恐らくは高い高
調波インピーダンス終端を発生させるために必要なだけ
の高いＱマッチング回路を実現させることに対する現実
的な制約を示すものとなる。
【００４１】単純な定量的解析は、これ迄知られていな
いような高効率モードの存在を確認することになった。
この高効率モードは鋭敏なピークを描く非正弦波の電圧
波形を発生させる高インピーダンス高調波終端を用いて
おり、この電圧波形が高効率及び高直線性を降伏させ
る。最高効率を得るために装置には（開放チャネルの）
飽和電流とピンチオフ点とに関する僅かな非対称性を与
えるためのバイアスが与えられるが、この非対称性に関
しては、低レベル高調波の電流成分の正しい位相合せを
付与するような飽和点向けに重点が置かれる。高調波イ
ンピーダンスが高い程装置バイアスにおける非対称性の
要求は小さくなる。この傾向はここに記述する実際の実
施例でなされた測定においても観察されたものである。
【００４２】図７は本発明に従って作られた増幅器２０
の概略図を示す。増幅器２０は約５mmのゲート周長を有
するＧａＡｓＦＥＴである活動装置Ｑ１を有する。シャ
ント及びシリースインダクタＬ1（１.５ｎＨ）及びＬ2
（０.５ｎＨ）を備える入力マッチングネットワーク２
２は、極めて低インピーダンスのＧａＡｓＦＥＴの入力
インピーダンスを５０Ωシステム環境にマッチングさせ
る。キャパシタＣ1（３０ｐＦ）はＤＣ電流を阻止す
る。負のゲートバイアスＶG はバイパスキャパシタＣ2
（３０ｐＦ）で提供されるＲＦアースを有するＬ1を介
してＦＥＴゲートに供給される。
【００４３】ドレイン回路のマッチングネットワーク２
４は入力ネットワークに比べて可成り複雑であり、幾つ
かの無効分要素Ｌ3（１ｎＨ）、Ｔ1（長さＬ＝４５０ミ
ル（１１.４３mm）、Ｚ0＝５０Ω）、Ｃ4（３ｐＦ）及
びＣ5（０.２ｐＦ）を含んでいる。この無効分要素はＧ
ａＡｓＦＥＴのドレイン容量と一緒になって、前節に記
載したようなｎ＝２のパラメータ値及び約２ＧＨｚの基
本波周波数に対する基本波及び高調波の終端を提供す
る。主要なマッチング要素はドレイン容量（１ｐＦ）、
インダクタＬ3及びシャントキャパシタＣ4である。これ
らの要素は、基本波周波数で約１０Ωの実インピーダン
スを、第２高調波周波数で約２００Ωの高抵抗性インピ
ーダンスを提供することを従来型の受動回路解析によっ
て示し得る「ｐｉ」部分を形成する。伝送ラインＴ1及
びキャパシタＣ5は、高調波終端及び基本波出力電力を
最適化するための小さなチューンニング要素である。キ
ャパシタＣ1同様キャパシタＣ6は直流電流の流れを遮断
する。
【００４４】増幅器２０は３ＶのＤＣドレインバイアス
Ｖdc に対しての７０％に至る迄のドレイン効率と１９
００ＭＨｚの周波数とにおいて＋２８ｄＢｍの出力電力
を提供する。これは電力及び効率の両方に対して従来型
の高効率モードで同一活動装置によって同時に達成可能
であったものよりより高い値となる。
【００４５】前述の如く増幅器２０は、信号が断続又は
連続の通信システム中では実用上有用である。図８は断
続又はパルス形のＲＦ信号の用途に対する増幅器システ
ム３０を図解する。増幅器２０は入力及び出力マッチン
グネットワーク２２及び２４とＶｇに相当する制御バイ
アス３２とＦＥＴＱ1相当の活動装置３４とＶdc 相当の
ＤＣ給電３６とを包含する。加えて、スイッチ３８は図
８に示すようにＤＣ給電を出力ネットワークを介して活
動装置に接続する。スイッチ３８は信号源から受信する
ＲＦ信号をプリアンプ４２に繋ぐ信号センサ４０の発生
する制御信号によって制御される。１個の入力信号が存
在するとセンサ４０はスイッチ３８を閉路する。これに
伴い、入力信号がないとスイッチは開放される。このよ
うな方法で信号が存在しない時にはＤＣ電流ドレインは
存在せず、望みの増幅器効率が全体として実現され得
る。上述の如くプリアンプは、単にＦＥＴを僅かにオー
バドライブするのに充分なだけ入力信号を押し上げるに
過ぎない。
【００４６】この増幅器運転の新モードは、電圧と電流
との逆転した役割の見地からは或る観点で従来型の低減
伝導角度モードに対する相補関係を有する。従来型の高
効率モードでは装置のＲＦ電流がパルス形或いは尖頭波
形を有するのに対し、電圧は正弦波にとどまっている。
新モードにおいては、電圧波形が尖頭化され電流がほぼ
正弦波形である。しかしながら、電流及び電圧の波形の
相補的性質は完全ではなく、新モードにおいては、ピー
ク電圧は供給電圧Ｖdc より何倍も高くなり得るし電流
は実際的に実現可能なモードに対して完全には正弦波形
になり得ない。装置は、ＲＦ駆動が存在しない条件の下
では装置がＩmax により近付くように引張るべく従来型
の低減伝導角度モードとは反対の方法でバイアスを付与
される。これはＲＦ電流波形の「インバーテッドピーキ
ング」の要因となり、ここでは１サイクル中での電流が
低い（ゼロ）間よりもより長い期間高い値が保たれる。
高調波周波数の終端の適切値の選択により、このような
電流波形は、ピーク値がＤＣ供給レベルの何倍にもなり
得る高尖頭ＲＦ波形をもたらす要因となる。適切な高周
波電圧振幅により電圧パルスは電流が低い値にある間の
殆んど全期間に亘って発生し、その結果高率のＤＣから
ＲＦへの変換を可能にしている。
【００４７】このモードは８０％を超える効率を与え得
るが最大の効果は平均（ＤＣ供給）電圧の低い値での動
作である。このモードのその他の効果には次のものがあ
る。 １）このモードは（ハイパワーゲイン）のクラスＡ条件
と同様の入力駆動レベルで運転可能である。２）このモ
ードで運転する増幅器は小さな信号レベルでの正常の線
形ゲインを与え得る。３）注意深く制御された高調波終
端により、（５０％よりも有意に大きく）増強された効
率を有する増幅器は同一装置を使う従来型のクラスＡの
増幅器と同一レベルでの異常な直線性乃至は非直線性を
有する装置に作り上げ得る。この特徴は相互変調ひずみ
で制約される多重搬送波通信システムにとって非常に重
要である。
【００４８】この新モードの独特の特徴は、以下のよう
に要約され得る。即ち、１）ＤＣバイアス点を（ピンチ
オフの）ゼロに対するよりも（開放チャネルの）Ｉmax
に対してより近い処に置くことによる高い零入力電流、
２）ＲＦ駆動増加時のＤＣドロップ、３）ＤＣ供給電圧
より何倍も大きなピーク値を有する活動装置出力端子に
おける高尖頭化ＲＦ電圧波形の存在、及び４）偶数及び
奇数の両高調波に対する高いが有限の高調波インピーダ
ンスを有する終端。
【００４９】形態及び細部についての変形が特許請求の
範囲及び同等の方針に基づいてなされる特許請求の範囲
の用語及び内容の修正によって規定する本発明の精神及
び範囲を逸脱することなく好適な実施例においてなされ
得るであろうことは当業者には明白であろう。好適な実
施例はここでは説明及び図解目的で提供されたものであ
って制約を目的とするものではない。
【００５０】
【発明の効果】ＦＥＴに入力マッチングネットワーク及
びドレイン回路マッチングネットワークを備えて新しい
制御モードを適用することにより、平均ＤＣ供給電圧の
低い値で動作する８０％を超える高効率増幅装置を得る
ことが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は等価電流及び等価電圧を確認する基本的
ＦＥＴ増幅器の一般図である。
【図２】図２は本発明に基づいて構成された増幅器にお
いて実現可能な種々なドレイン電圧波形を図解するもの
である。
【図３】図３は図１の増幅器におけるＦＥＴがオーバド
ライブされる時に実現され得るドレイン電圧波形を図解
するものである。
【図４】図４は図１の増幅器におけるＦＥＴがオーバド
ライブされる時に実現され得るドレイン電流波形を図解
するものである。
【図５】図５は本発明に基づいて作られた増幅器におい
て実現され得るドレイン電圧波形を図解するものであ
る。
【図６】図６は本発明に基づいて作られた増幅器におい
て実現され得るドレイン電流波形を図解するものであ
る。
【図７】図７は本発明の好適な実施例の回路図である。
【図８】図８は図７の増幅器に関連する増幅器システム
のブロック線図である。
【符号の説明】
１０ ＦＥＴベースの増幅器 １２ ＦＥＴ １４ バイアスチョーク １６ ＲＦ負荷 ２０ 増幅器 ２２ 入力マッチングネットワーク ２４ ドレイン回路のマッチングネットワーク ３０ 増幅器システム ３２ 制御バイアス ３４ 活動装置 ３６ ＤＣ給電 ３８ スイッチ ４０ 信号センサ ４２ プリアンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月１５日
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【図４】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 出力端子を有し該出力端子を介して流れ
    る最大出力電流を備える活動装置と、供給電圧で該活動
    装置にＤＣパワーを給電する手段と、ゼロ電流に対する
    よりも最大出力電流に対してより近い値を有する零入力
    電流を伴う前記活動装置の運転手段と、前記出力端子上
    のピーク電圧が前記供給電圧の２倍より大きくなるよう
    に、基本波周波数でアース用低インピーダンスを有して
    少なくとも第２高調波周波数で開路インピーダンスより
    は小さいアース用高インピーダンスを有する、前記活動
    装置を負荷に結合するための出力ネットワークと、を備
    える、基本波周波数での信号源からのラジオ周波数信号
    を増幅し該増幅された信号を負荷に結合するための高効
    率パワー増幅器システム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記活動装置が入力
    端子をも有し、前記パワー増幅器システムが、各サイク
    ルの間で最低レベルに在る間よりも長時間最大出力電流
    レベルに在る前記出力端子を通る出力電流を生成するの
    に充分な前記入力端子に加えられる正電圧尖頭値を有す
    るように前記受信信号を増幅するために前記信号源から
    受信する信号に反応する手段を更に備えてなる高効率パ
    ワー増幅器システム。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記信号源がラジオ
    周波数信号を断続的に発生させ、前記パワー増幅器シス
    テムが、制御信号に反応して前記ＤＣ給電と前記活動装
    置との間を繋ぐスイッチ手段と、前記入力端子で入力信
    号を受信しない時に前記活動装置の電流伝導を起こさせ
    ないように前記入力信号の存在しない時に前記ＤＣ電圧
    給電を前記活動装置から切離すための適切な前記制御信
    号を発生させるための前記入力信号に反応する手段とを
    更に備えてなる高効率パワー増幅器システム。
  4. 【請求項４】 出力端子を有し該出力端子を介して流れ
    る最大出力電流を備える活動装置と、供給電圧で該活動
    装置にＤＣパワーを給電する手段と、ゼロ電流に対する
    よりも最大出力電流に対してより近い値を有する零入力
    電流を伴う前記活動装置の運転手段と、基本波周波数で
    アース用低インピーダンスを有する、前記活動装置を負
    荷に結合する出力ネットワークと、を備え、前記運転手
    段と出力ネットワークとが、前記供給電圧の２倍よりも
    大きなピーク電圧を生成するのに充分な高調波周波数の
    存在によって特徴付けられる前記活動装置の前記出力端
    子上に電圧を生成するのに適してなる、基本波周波数で
    の信号源からの正弦波ラジオ周波数信号を増幅し該増幅
    された信号を負荷に結合するための高効率パワー増幅器
    システム。
  5. 【請求項５】 請求項４において、前記出力端子を通る
    電流が前記出力端子上の電圧よりもより小さな非基本波
    高調波周波数の含有量を有してなる高効率パワー増幅器
    システム。
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