WO2009125555A1

WO2009125555A1 - 高周波増幅器

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Publication number: WO2009125555A1
Application number: PCT/JP2009/001527
Authority: WO
Inventors: 美保諭志; 能登一二三; 森一富; 寺西絵里; 井上晃
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2009-10-15
Also published as: JP5165050B2; KR20100129338A; JPWO2009125555A1; US20110006846A1; KR101139087B1

Abstract

　検波用ダイオード４及びバイアス回路５のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１が共通の電源にバイアスされており、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１から増幅素子１５に供給されるバイアス電流が抑制されるように構成する。

Description

高周波増幅器

　この発明は、例えば、衛星通信、地上マイクロ波通信、移動体通信などに使用される高周波増幅器に関するものである。

　一般的に、移動体通信などに用いられる高周波増幅器においては、広範囲の出力レベルで高効率化と低歪み化が求められる。
　広範囲の出力レベルで高効率化する手法として、高周波増幅器に供給されるバイアスを入力レベル又は出力レベルに応じて制御する手法がある。
　しかしながら、高効率化するには、高周波増幅器に供給されるバイアスを線形性が高いＡ級動作から効率が高いＢ級又はＡＢ級動作にする必要がある一方、低歪み化するには、高周波増幅器に供給されるバイアスを効率が高いＢ級又はＡＢ級動作から線形性が高いＡ級動作にする必要があり、高効率化する手法と低歪み化する手法は相反する。

　また、通信容量の増大や通信速度の高速化に伴って直交周波数多重変調方式（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などが採用されている。
　しかし、直交周波数多重変調方式によるＯＦＤＭ変調波は、クレストファクタ（波形のピーク値と実効値の比）が大きいという欠点がある。
　そのため、このようなマイクロ波信号を増幅する場合、増幅器の実動作時における平均電力と飽和電力の差として与えられるバックオフを十分大きな状態で動作させないと波形のピーク値がなまり、信号歪みを発生させてしまうことがある。

　ここで、図２５は以下の特許文献１に開示されている従来の高周波増幅器を示す構成図である。
　図２５は利得特性が上ぞる特性をもつ高周波増幅器において、高効率化と低歪み化を実現している例を示すものである。
　図２５において、入力端子２０１は高周波信号を入力する端子であり、検波回路２０２は入力端子２０１から入力された高周波信号の振幅を検波する回路である。
　検波回路２０２は直流阻止容量２０２ａ、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０２ｂ、バイアス印加抵抗２０２ｃ及び電源２０２ｄから構成されている。

　バイアス回路２０３は検波回路２０２により検波された高周波信号の振幅に応じたバイアス電流をバイアス印加用インダクタ２０４を介して増幅素子２０５のベース端子に供給する回路である。
　バイアス回路２０３は定電流源２０３ａ、電源２０３ｂ、バイアス印加抵抗２０３ｃ及びＮＰＮバイポーラトランジスタ２０３ｄ，２０３ｅから構成されている。
　増幅素子２０５はバイアス回路２０３から供給されるバイアス電流にしたがって利得特性が制御されて、入力端子２０１から入力された高周波信号を増幅する素子である。
　出力端子２０６は増幅素子２０５により増幅された高周波信号を出力する端子である。

　次に動作について説明する。
　増幅素子２０５は、入力端子２０１から高周波信号が入力されると、その高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力端子２０６に出力する。
　この際、検波回路２０２は、入力端子２０１から入力された高周波信号の振幅を検波する。
　即ち、検波回路２０２のＮＰＮバイポーラトランジスタ２０２ｂは、電源２０２ｄからバイアス印加抵抗２０２ｃを介してベース電圧が供給されることにより動作し、入力端子２０１から高周波信号が入力されると、その高周波信号の振幅に応じたコレクタ電流（高周波信号の振幅が大きいほど、大きなコレクタ電流）をバイアス回路２０３に出力する。

　バイアス回路２０３は、検波回路２０２が高周波信号の振幅を検波すると、その高周波信号の振幅に応じたバイアス電流を増幅素子２０５のベース端子に供給する。
　即ち、バイアス回路２０３は、高周波信号の振幅が大きくなり、検波回路２０２から出力されるコレクタ電流が大きくなると、増幅素子２０５のベース端子に供給するバイアス電流を減少させるようにする。

　具体的には、定電流源２０３ａから、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０３ｄのコレクタ端子と、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０３ｅのベース端子とに電流が供給されることによって、増幅素子２０５のベース端子に供給するバイアス電流が生成されるが、入力端子２０１から高周波信号が入力されることによって、バイアス回路２０３が検波回路２０２のＮＰＮバイポーラトランジスタ２０２ｂからコレクタ電流を受けると、そのコレクタ電流分だけ、定電流源２０３ａから供給される電流が減少するため、増幅素子２０５のベース端子に供給するバイアス電流が減少する。

特開２００３－２７３６６０号公報（段落番号［００１９］から［００２０］、図１）

　従来の高周波増幅器は以上のように構成されているので、入力端子２０１から入力される高周波信号が増加すると、増幅素子２０５のベース端子に供給するバイアス電流が減少する。このことから、平坦な利得特性が得られ、高出力電力時においても、高い線形性が得られる。また、バイアス回路２０３が検波回路２０２により検波された高周波信号の振幅に応じたバイアス電流を増幅素子２０５のベース端子に供給するようにしているため、増幅素子２０５が低アイドル電流動作時に利得が上ぞる特性を有する場合に線形性を保つことができる。しかし、検波回路２０２に直流阻止容量２０２ａが接続されているため、変調波である高周波信号の変調速度に追従することができない課題があった。
　また、検波回路２０２に電源２０２ｄを実装する必要があり、新たに消費電力が発生して効率が減少する課題があった。
　また、入力端子２０１から高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力された場合、飽和付近の利得が減少するため、歪み特性が悪化する課題もあった。

　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、検波回路用の電源及び直流阻止容量を不要にして、変調波の変調速度に追従することができるとともに、高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力されても、飽和付近の利得の減少に伴う歪み特性の悪化を防止することができる高周波増幅器を得ることを目的とする。

　この発明に係る高周波増幅器は、検波手段及びバイアス電流供給手段が共通の電源にバイアスされており、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、バイアス電流供給手段から増幅手段に供給されるバイアス電流が増減されるようにしたものである。

　このことによって、検波回路用の電源及び直流阻止容量を不要にして、変調波の変調速度に追従することができるとともに、高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力されても、飽和付近の利得の減少に伴う歪み特性の悪化を防止することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態１による高周波増幅器の歪み特性と利得特性を示す説明図である。この発明の実施の形態１による他の高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態２による高周波増幅器の歪み特性と利得特性を示す説明図である。この発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態５による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態６による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態６による高周波増幅器の歪み特性と利得特性を示す説明図である。この発明の実施の形態７による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態８による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態９による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態１０による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態１１による高周波増幅器を示す構成図である。実施の形態１～１１における何れかの高周波増幅器が複数個多段に接続されている多段増幅器を示す構成図である。前段にアナログリニアライザが接続されている高周波増幅器を示す構成図である。前段に多段増幅器が接続されている高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態１５による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態１５による高周波増幅器のバイアス制御回路を示す構成図である。エンベロープ信号の振幅の大きさ、差動増幅器から出力される制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍ，Ｖｏｕｔ＿ｐ及び増幅素子の利得Ｇａｉｎ＿ｍ，Ｇａｉｎ＿ｐを示す説明図である。この発明の実施の形態１６による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態１７による高周波増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態１８による高周波増幅器を示す構成図である。従来の高周波増幅器を示す構成図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、入力端子１は高周波信号である変調波信号を入力する端子であり、入力整合回路２は入力側のインピーダンス整合を図る回路である。
　検波感度調整用抵抗３は一端が入力整合回路２の出力側と接続されている抵抗である。
　検波用ダイオード４はアノードがバイアス印加抵抗７を介してバイアス回路５の電源６と接続され、カソードが検波感度調整用抵抗３と接続されており、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号を検波する素子である。なお、検波用ダイオード４は検波手段を構成している。
　図１では、検波用ダイオード４を用いている例を示しているが、検波用ダイオード４の代わりに、ベース端子とコレクタ端子が短絡されているＰＮ接合ダイオードを用いてもよい。

　バイアス回路５は検波用ダイオード４により検波されたエンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電流を増幅素子１５のベース端子に供給する回路である。なお、バイアス回路５はバイアス電流供給手段を構成している。
　バイアス回路５のＰＮ接合ダイオード９はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子が検波用ダイオード４のアノードと接続され、また、バイアス印加抵抗７を介して電源６と接続されている。
　ＰＮ接合ダイオード１０はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がＰＮ接合ダイオード９のエミッタ端子と接続され、エミッタ端子がグランドと接続されている。

　ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１はベース端子が検波用ダイオード４のアノードと接続され、コレクタ端子がコレクタ用電源８と接続され、エミッタ端子が増幅素子１５のベース端子と接続されている。
　エミッタ接地用抵抗１２は一端がＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のエミッタ端子と接続され、他端がグランドと接続されている。

　ＲＦフィード用容量１３は一端が入力整合回路２の出力側と接続され、他端が増幅素子１５のベース端子と接続されている容量である。
　ＤＣフィード用抵抗１４はＲＦフィード用容量１３と並列に接続されている抵抗である。
　増幅素子１５はバイアス回路５から供給されるバイアス電流にしたがって利得特性が制御されて、入力端子１から入力された変調波信号を増幅する素子である。なお、増幅素子１５は増幅手段を構成している。
　出力整合回路１６は出力側のインピーダンス整合を図る回路であり、出力端子１７は増幅素子１５により増幅された変調波信号を出力する端子である。

　次に動作について説明する。
　増幅素子１５は、入力端子１から高周波信号である変調波信号が入力されると、その変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号を出力する。
　この際、検波用ダイオード４は、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。
　具体的には、以下の通りである。

　検波用ダイオード４のバイアスが、バイアス回路５の電源６からバイアス印加抵抗７を介して供給されている。
　このため、入力端子１から変調波信号が入力されると、検波用ダイオード４には、変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が流れる。
　この検波電流は、検波感度調整用抵抗３、ＤＣフィード用抵抗１４及び増幅素子１５を介して流れ、エンベロープ信号の振幅が大きくなるほど、電流値が大きくなる。

　バイアス回路５は、検波用ダイオード４がエンベロープ信号の振幅を検波すると、そのエンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電流を増幅素子１５のベース端子に供給する。
　即ち、バイアス回路５のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１は、エンベロープ信号の振幅が大きくなり、検波用ダイオード４に流れる検波電流が大きくなると、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が減少するように作用する。
　具体的には、以下の通りである。

　電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に電流が供給されることによって、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が生成されるが、入力端子１から変調波信号が入力されることによって、その変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が検波ダイオード４に流れると、その検波電流分だけ、電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に供給される電流が減少するため、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が減少する。
　これにより、入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じてバイアス電流が制御され、そのエンベロープ信号の振幅が大きいほど、バイアス回路５から増幅素子１５に供給される電流が抑制される。その結果として、増幅素子１５の利得が減少する。

　ここで、図２はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器の歪み特性と利得特性を示す説明図である。
　図２において、実線は本発明を用いる前の歪み特性Ｄｂと利得特性Ｇｂを示し、破線は本発明を用いたときの歪み特性Ｄａと利得特性Ｇａを示している。
　図２からも明らかなように、本発明を用いる前の利得特性Ｇｂは上ぞる特性を持っており、歪み特性Ｄｂは出力が低い領域で規定の歪みを満足していない。
　これに対して、本発明を用いたときの利得特性Ｇａは上ぞる特性を抑えることができている。
　また、歪み特性Ｄａは、出力が低い領域でも規定の歪みを満足することができている。
　なお、本発明を用いることで、最大動作点を下げていない。

　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、検波用ダイオード４及びバイアス回路５のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１が共通の電源６にバイアスされており、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１から増幅素子１５に供給されるバイアス電流が抑制されるように構成したので、検波回路用の電源及び直流阻止容量を不要にして、変調波の変調速度に追従することができるとともに、高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力されても、飽和付近の利得の減少に伴う歪み特性の悪化を防止することができる効果を奏する。

　この実施の形態１では、入力整合回路２と増幅素子１５の間にＲＦフィード用容量１３が接続されるとともに、ＤＣフィード用抵抗１４がＲＦフィード用容量１３と並列に接続されているものについて示したが、図３に示すように、入力整合回路２と増幅素子１５の間にＲＦフィード用容量１３のみが接続されて、ＤＣフィード用抵抗１４が取り外されていてもよい。
　この場合、検波用ダイオード４のオフセット電流が流れなくなるため、ＤＣフィード用抵抗１４が接続されている場合よりも、動作する入力電力レベルが大きくなる。
　上記のように、ＤＣフィード用抵抗１４を取り外すことで、部品点数を減らすことができる。

実施の形態２．
　図４はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　検波用アンチパラレルダイオード対２１は入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号を検波する素子である。なお、検波用アンチパラレルダイオード対２１は検波手段を構成している。
　検波用アンチパラレルダイオード２２はアノードがバイアス印加抵抗７を介してバイアス回路５の電源６と接続され、カソードが検波感度調整用抵抗３と接続されている。
　検波用アンチパラレルダイオード２３は検波用アンチパラレルダイオード２２と向きが異なっており、カソードがバイアス印加抵抗７を介してバイアス回路５の電源６と接続され、アノードが検波感度調整用抵抗３と接続されている。
　図４では、検波用アンチパラレルダイオード２２，２３を用いている例を示しているが、検波用アンチパラレルダイオード２２，２３の代わりに、ベース端子とコレクタ端子が短絡されているＰＮ接合ダイオードを用いてもよい。

　次に動作について説明する。
　増幅素子１５は、入力端子１から変調波信号が入力されると、上記実施の形態１と同様に、その変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号を出力する。
　この際、検波用アンチパラレルダイオード対２１は、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。
　具体的には、以下の通りである。

　検波用アンチパラレルダイオード対２１のバイアスが、バイアス回路５の電源６からバイアス印加抵抗７を介して供給されている。
　このため、入力端子１から変調波信号が入力されると、検波用アンチパラレルダイオード対２１の検波用アンチパラレルダイオード２２には、変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が流れる。
　この検波電流は、検波感度調整用抵抗３、ＤＣフィード用抵抗１４及び増幅素子１５を介して流れ、エンベロープ信号の振幅が大きくなるほど、電流値が大きくなる。
　ただし、エンベロープ信号の振幅が更に大きくなると、検波用アンチパラレルダイオード２３にも検波電流が流れるようになるため（検波用アンチパラレルダイオード２２に流れる検波電流と逆向きの検波電流）、検波用アンチパラレルダイオード対２１から検波感度調整用抵抗３に向けて流れる検波電流は減少する。

　バイアス回路５は、検波用アンチパラレルダイオード対２１がエンベロープ信号の振幅を検波すると、そのエンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電流を増幅素子１５のベース端子に供給する。
　即ち、バイアス回路５のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１は、エンベロープ信号の振幅が大きくなり、検波用アンチパラレルダイオード対２１に流れる検波電流が大きくなると、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が減少するように作用する。また、エンベロープ信号の振幅が更に大きくなって、検波用アンチパラレルダイオード２３にも検波電流が流れるようになると、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が増加するように作用する。
　具体的には、以下の通りである。

　電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に電流が供給されることによって、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が生成されるが、入力端子１から変調波信号が入力されることによって、その変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が、検波用アンチパラレルダイオード対２１の検波用アンチパラレルダイオード２２に流れると（この段階では、検波用アンチパラレルダイオード２３には流れていない）、その検波電流分だけ、電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に供給される電流が減少するため、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が減少する。

　入力端子１から入力されるエンベロープ信号の振幅が更に大きくなると、上述したように、検波用アンチパラレルダイオード対２１の検波用アンチパラレルダイオード２３にも検波電流が流れるようになり、その検波電流分だけ、検波用アンチパラレルダイオード対２１から検波感度調整用抵抗３に向けて流れる検波電流が減少して、電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に供給される電流が増加するため、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が増加する。

　ここで、図５はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器の歪み特性と利得特性を示す説明図である。
　図５において、実線は本発明を用いる前の歪み特性Ｄｂと利得特性Ｇｂを示し、破線は本発明を用いたときの歪み特性Ｄａと利得特性Ｇａを示している。
　図５からも明らかなように、本発明を用いる前の利得特性Ｇｂは上ぞる特性を持っており、歪み特性Ｄｂは出力が低い領域で規定の歪みを満足していない。
　これに対して、本発明を用いたときの利得特性Ｇａは上ぞる特性を抑えることができている。
　また、歪み特性Ｄａは、出力が低い領域でも規定の歪みを満足することができている。
　なお、本発明を用いることで、最大動作点を上げることができる。

　以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、相互に向きが異なる２つの検波用アンチパラレルダイオード２２，２３が並列に接続されている検波用アンチパラレルダイオード対２１が検波手段を構成しており、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、バイアス回路５から増幅素子１５のベース端子に供給されるバイアス電流が抑制され、更にエンベロープ信号の振幅が大きくなって、検波用アンチパラレルダイオード２３にも検波電流が流れるようになると、バイアス回路５から増幅素子１５のベース端子に供給されるバイアス電流が増加されるように構成したので、検波回路用の電源及び直流阻止容量を不要にして、変調波の変調速度に追従することができるとともに、高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力されても、飽和付近の利得の減少に伴う歪み特性の悪化を防止することができる効果を奏する。また、最大動作点を上げることができる効果を奏する。

実施の形態３．
　図６はこの発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　検波感度調整用抵抗３ａは一端が入力整合回路２の出力側と接続され、他端が検波用アンチパラレルダイオード対２１を構成している検波用アンチパラレルダイオード２２のカソード（入力端）と接続されている抵抗である。
　検波感度調整用抵抗３ｂは一端が入力整合回路２の出力側と接続され、他端が検波用アンチパラレルダイオード対２１を構成している検波用アンチパラレルダイオード２３のアノード（入力端）と接続されている抵抗である。

　上記実施の形態２では、検波用アンチパラレルダイオード対２１を構成している検波用アンチパラレルダイオード２２，２３が共通の検波感度調整用抵抗３を介して入力整合回路２の出力側と接続されているものを示したが、検波用アンチパラレルダイオード２２，２３が別々の検波感度調整用抵抗３ａ，３ｂを介して入力整合回路２の出力側と接続されていてもよい。
　図６では、検波用アンチパラレルダイオード２２，２３を用いている例を示しているが、検波用アンチパラレルダイオード２２，２３の代わりに、ベース端子とコレクタ端子が短絡されているＰＮ接合ダイオードを用いてもよい。

　次に動作について説明する。
　増幅素子１５は、入力端子１から変調波信号が入力されると、上記実施の形態１と同様に、その変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号を出力する。
　この際、入力端子１から入力された変調波信号は、検波感度調整用抵抗３ａ，３ｂを介して検波用アンチパラレルダイオード２２，２３にそれぞれ入力される。
　これにより、検波用アンチパラレルダイオード対２１は、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。

　ただし、この実施の形態３では、上記実施の形態２と異なり、検波用アンチパラレルダイオード２２，２３に別々の検波感度調整用抵抗３ａ，３ｂが接続されており、検波感度調整用抵抗３ａと検波感度調整用抵抗３ｂの抵抗値が異なっている。
　例えば、検波感度調整用抵抗３ｂの抵抗値が検波感度調整用抵抗３ａの抵抗値より大きい場合（検波感度調整用抵抗３ｂ＞検波感度調整用抵抗３ａ＝検波感度調整用抵抗３）、上記実施の形態２と比べて、検波用アンチパラレルダイオード２３に対する入力信号が大きくならないと、検波用アンチパラレルダイオード２３が動作しなくなる。
　したがって、検波用アンチパラレルダイオード２３の動作点の入力レベルが大きくなり、増幅素子１５に供給されるバイアス電流が減少から増加に転じる変調波信号の入力レベルが大きくなる。

　一方、検波感度調整用抵抗３ｂの抵抗値が検波感度調整用抵抗３ａの抵抗値より小さい場合（検波感度調整用抵抗３ｂ＜検波感度調整用抵抗３ａ＝検波感度調整用抵抗３）、上記実施の形態２と比べて、検波用アンチパラレルダイオード２３に対する入力信号が小さくても、検波用アンチパラレルダイオード２３が動作するようになる。
　したがって、検波用アンチパラレルダイオード２３の動作点の入力レベルが小さくなり、増幅素子１５に供給されるバイアス電流が減少から増加に転じる変調波信号の入力レベルが小さくなる。
　したがって、検波感度調整用抵抗３ａ，３ｂの抵抗値を適宜変更することで、増幅素子１５の利得特性を調整することができる。

実施の形態４．
　図７はこの発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　上記実施の形態３では、検波用アンチパラレルダイオード２２のアノードと、検波用アンチパラレルダイオード２３のカソードとの接続先が同一であるものについて示したが、接続先が異なっていてもよい。
　即ち、この実施の形態４では、検波用アンチパラレルダイオード２２のアノードについては、上記実施の形態３と同様に、バイアス印加抵抗７やＰＮ接合ダイオード９のベース端子等と接続するが、検波用アンチパラレルダイオード２３のカソードについては、ＰＮ接合ダイオード９のエミッタ端子とＰＮ接合ダイオード１０のコレクタ端子に接続するようにする。

　この場合、検波用アンチパラレルダイオード２３のバイアスは、ＰＮ接合ダイオード９を介して逆方向に印加される。
　上記実施の形態３では、検波用アンチパラレルダイオード２２と同じ電圧が逆方向に検波用アンチパラレルダイオード２３に印加されるのに対して、この実施の形態４では、ＰＮ接合ダイオード９を介して逆方向に検波用アンチパラレルダイオード２３に印加されるので、上記実施の形態３よりも、入力レベルが小さい変調波信号で、検波用アンチパラレルダイオード２３が動作することになる。
　したがって、検波用アンチパラレルダイオード２３の動作点の入力レベルが小さくなり、増幅素子１５に供給されるバイアス電流が減少から増加に転じる変調波信号の入力レベルが小さくなる。

実施の形態５．
　図８はこの発明の実施の形態５による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　上記実施の形態４では、検波用アンチパラレルダイオード２３のカソードが、ＰＮ接合ダイオード９のエミッタ端子とＰＮ接合ダイオード１０のコレクタ端子に接続されているものについて示したが、検波用アンチパラレルダイオード２３のカソードが、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のエミッタ端子とエミッタ接地用抵抗１２に接続されていてもよい。

　この実施の形態５では、検波用アンチパラレルダイオード２３のバイアスが、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１を介して逆方向に印加される。
　この実施の形態５の場合も、上記実施の形態４と同様に、検波用アンチパラレルダイオード２３の動作点の入力レベルが小さくなり、増幅素子１５に供給されるバイアス電流が減少から増加に転じる変調波信号の入力レベルが小さくなる。

実施の形態６．
　図９はこの発明の実施の形態６による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　検波用ダイオード３１はカソードがＰＮ接合ダイオード９及びバイアス印加抵抗７を介してバイアス回路５の電源６と接続され、アノードが検波感度調整用抵抗３と接続されており、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号を検波する素子である。なお、検波用ダイオード３１は検波手段を構成している。
　図９では、検波用ダイオード３１を用いている例を示しているが、検波用ダイオード３１の代わりに、ベース端子とコレクタ端子が短絡されているＰＮ接合ダイオードを用いてもよい。

　ＤＣフィード用インダクタ３２は一端が入力整合回路２の出力側と接続され、他端がバイアス印加抵抗７と接続されているインダクタである。
　ＲＦフィード用容量兼ＤＣ阻止容量３３は一端が入力整合回路２の出力側と接続され、他端が増幅素子１５のベース端子と接続されている容量である。

　次に動作について説明する。
　増幅素子１５は、入力端子１から変調波信号が入力されると、上記実施の形態１と同様に、その変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号を出力する。
　この際、検波用ダイオード３１は、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。
　具体的には、以下の通りである。

　検波用ダイオード３１のバイアスが、バイアス回路５の電源６からＰＮ接合ダイオード９及びバイアス印加抵抗７を介して供給されている。
　このため、入力端子１から変調波信号が入力されると、検波用ダイオード３１には、変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が流れる。
　この検波電流は、ＤＣフィード用インダクタ３２を介して流れ、エンベロープ信号の振幅が大きくなるほど、電流値が大きくなる。

　バイアス回路５は、検波用ダイオード３１がエンベロープ信号の振幅を検波すると、そのエンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電流を増幅素子１５のベース端子に供給する。
　即ち、バイアス回路５のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１は、エンベロープ信号の振幅が大きくなり、検波用ダイオード３１に流れる検波電流が大きくなると、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が増加するように作用する。
　具体的には、以下の通りである。

　電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に電流が供給されることによって、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が生成されるが、入力端子１から変調波信号が入力されることによって、その変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が検波ダイオード３１に流れると、その検波電流分だけ、電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に供給される電流が増加するため、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が増加する。
　これにより、入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じてバイアス電流が制御され、そのエンベロープ信号の振幅が大きいほど、バイアス回路５から増幅素子１５に供給される電流が増加される。その結果として、増幅素子１５の利得が増加する。

　ここで、図１０はこの発明の実施の形態６による高周波増幅器の歪み特性と利得特性を示す説明図である。
　図１０において、実線は本発明を用いる前の歪み特性Ｄｂと利得特性Ｇｂを示し、破線は本発明を用いたときの歪み特性Ｄａと利得特性Ｇａを示している。
　図１０からも明らかなように、本発明を用いる前の利得特性Ｇｂは下がる特性を持っており、歪み特性Ｄｂは出力が高い領域で規定の歪みを満足していない。
　これに対して、本発明を用いたときの利得特性Ｇａは下がる特性を抑えることができている。
　また、歪み特性Ｄａは、出力が高い領域でも規定の歪みを満足することができている。
　なお、本発明を用いることで、最大動作点を上げている。

　以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、検波用ダイオード３１及びバイアス回路５のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１が共通の電源６にバイアスされており、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１から増幅素子１５に供給されるバイアス電流が増加されるように構成したので、検波回路用の電源及び直流阻止容量を不要にして、変調波の変調速度に追従することができるとともに、高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力されても、飽和付近の利得の増加に伴う歪み特性の悪化を防止することができる効果を奏する。また、最大動作点を上げることができる効果を奏する。

実施の形態７．
　図１１はこの発明の実施の形態７による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　検波回路４１は１つの検波用ダイオード４２と２つのＰＮ接合ダイオード４３，４４からなる三段構成の検波手段であり、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号を検波する。
　検波用ダイオード４２はアノードがＰＮ接合ダイオード４３及びバイアス印加抵抗７を介してバイアス回路５の電源６と接続され、カソードが検波感度調整用抵抗３と接続されており、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号を検波する素子である。
　図１１では、検波用ダイオード４２を用いている例を示しているが、検波用ダイオード４２の代わりに、ベース端子とコレクタ端子が短絡されているＰＮ接合ダイオードを用いてもよい。

　ＰＮ接合ダイオード４３はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がバイアス印加抵抗７を介して電源６と接続されている。
　ＰＮ接合ダイオード４４はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がＰＮ接合ダイオード４３のエミッタ端子と接続され、エミッタ端子がグランドと接続されている。

　次に動作について説明する。
　増幅素子１５は、入力端子１から変調波信号が入力されると、上記実施の形態１と同様に、その変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号を出力する。
　この際、三段の検波回路４１は、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。
　具体的には、以下の通りである。

　３段の検波回路４１のバイアスが、バイアス回路５の電源６からＰＮ接合ダイオード４３及びバイアス印加抵抗７を介して供給されている。
　このため、入力端子１から変調波信号が入力されると、検波回路４１の検波用ダイオード４２には、変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が流れる。
　この検波電流は、検波感度調整用抵抗３、ＤＣフィード用抵抗１４及び増幅素子１５を介して流れ、エンベロープ信号の振幅が大きくなるほど、電流値が大きくなる。

　バイアス回路５は、検波回路４１がエンベロープ信号の振幅を検波すると、そのエンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電流を増幅素子１５のベース端子に供給する。
　即ち、バイアス回路５のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１は、エンベロープ信号の振幅が大きくなり、検波回路４１の検波用ダイオード４２に流れる検波電流が大きくなると、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が減少するように作用する。
　具体的には、以下の通りである。

　電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に電流が供給されることによって、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が生成されるが、入力端子１から変調波信号が入力されることによって、その変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じた検波電流が検波ダイオード４２に流れると、その検波電流分だけ、電源６からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１のベース端子に供給される電流が減少するため、増幅素子１５のベース端子に供給するバイアス電流が減少する。
　これにより、入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じてバイアス電流が制御され、そのエンベロープ信号の振幅が大きいほど、バイアス回路５から増幅素子１５に供給される電流が抑制される。その結果として、増幅素子１５の利得が減少する。

　以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、１つの検波用ダイオード４２と２つのＰＮ接合ダイオード４３，４４からなる三段構成の検波回路４１を用いて、エンベロープ信号の振幅を検波するように構成したので、上記実施の形態１よりも、検波感度を高めて、増幅素子１５に供給するバイアス電流を高精度に制御することができる効果を奏する。

　なお、この実施の形態７では、上記実施の形態１における検波用ダイオード４の代わりに、３段の検波回路４１を用いるものについて示したが、上記実施の形態２における検波用アンチパラレルダイオード対２１の代わりに、１つの検波用アンチパラレルダイオード対２１と２つのＰＮ接合ダイオード４３，４４からなる三段構成の検波回路を用いて、エンベロープ信号の振幅を検波するようにしてもよい。
　また、上記実施の形態６における検波用ダイオード３１の代わりに、１つの検波用ダイオード３１と２つのＰＮ接合ダイオード４３，４４からなる三段構成の検波回路を用いて、エンベロープ信号の振幅を検波するようにしてもよい。

実施の形態８．
　図１２はこの発明の実施の形態８による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　可変抵抗５１は検波用ダイオード４と直列に接続され、検波用ダイオード４に印加される電圧を調整する抵抗である。
　図１２の例では、可変抵抗５１が検波用ダイオード４と直列に接続されているものを示しているが、可変抵抗５１が検波用ダイオード４と並列に接続されていてもよい。

　次に動作について説明する。
　検波用ダイオード４は、上記実施の形態１と同様に、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。
　この実施の形態８では、可変抵抗５１が検波用ダイオード４と直列に接続されているので、可変抵抗５１の抵抗値を調整することにより、検波用ダイオード４に印加される電圧を調整して、検波用ダイオード４のバイアス条件を調整することができる。
　検波用ダイオード４のバイアス条件を調整することで、検波用ダイオード４に流れる検波電流を調整することができるため、増幅素子１５に供給するバイアス電流を調整することが可能になる。

　この実施の形態８では、上記実施の形態１における検波用ダイオード４と直列又は並列に可変抵抗５１が接続されているものについて示したが、上記実施の形態２における検波用アンチパラレルダイオード対２１と直列又は並列に可変抵抗５１が接続されていてもよい。
　また、上記実施の形態６における検波用ダイオード３１や、上記実施の形態７における検波回路４１と直列又は並列に可変抵抗５１が接続されていてもよい。

実施の形態９．
　図１３はこの発明の実施の形態９による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　キャパシタ５２は検波用ダイオード４の感度を上げるために、検波用ダイオード４と並列に接続されている。

　次に動作について説明する。
　検波用ダイオード４は、上記実施の形態１と同様に、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。
　この実施の形態９では、キャパシタ５２が検波用ダイオード４と並列に接続されているので、キャパシタ５２により検波用ダイオード４のインピーダンスが固定され、検波用ダイオード４の感度を上げることができる。

　この実施の形態９では、キャパシタ５２が上記実施の形態１における検波用ダイオード４と並列に接続されているものについて示したが、キャパシタ５２が上記実施の形態２における検波用アンチパラレルダイオード対２１と並列に接続されていてもよい。
　また、キャパシタ５２が上記実施の形態６における検波用ダイオード３１や、上記実施の形態７における検波回路４１と並列に接続されていてもよい。

実施の形態１０．
　図１４はこの発明の実施の形態１０による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　抵抗５３は一端がＰＮ接合ダイオード９（ダイオード）のエミッタ端子と接続され、他端がグランドと接続されており、抵抗５３は、一端がＮＰＮバイポーラトランジスタ１１（トランジスタ）のエミッタ端子と接続されているエミッタ接地用抵抗１２（第２の抵抗）と同等の抵抗値を有している。

　この実施の形態１０では、上記実施の形態１におけるＰＮ接合ダイオード１０を抵抗５３に置き換えて、抵抗５３がエミッタ接地用抵抗１２と同等の抵抗値を有するようにしている。
　このように、ＰＮ接合ダイオード１０の代わりに抵抗５３を用いると、増幅素子１５の飽和付近で、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１に供給する電流を過剰に減らすことがなくなるようになる。
　具体的には、以下の通りである。

　上記実施の形態１では、検波用ダイオード４に大きな変調波信号が入力された場合、ＰＮ接合ダイオード９，１０にも電流が流れる。
　このとき、ＰＮ接合ダイオード１０に流れる電流は指数関数で変化するため、増幅素子1５の飽和付近で、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１に供給される電流が大きく減り、増幅素子１５の利得が大きく減少する。
　これに対して、この実施の形態１０では、ＰＮ接合ダイオード１０の代わりの抵抗５３に流れる電流が線形に増加するので、安定した利得の減少を得ることができる。

　この実施の形態１０では、上記実施の形態１におけるＰＮ接合ダイオード１０を抵抗５３に置き換えるものについて示したが、上記実施の形態２，６におけるＰＮ接合ダイオード１０を抵抗５３に置き換えるようにしてもよく、増幅素子１５の飽和付近の利得特性を緩やかにすることができる。

実施の形態１１．
　図１５はこの発明の実施の形態１１による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ａはベース端子が検波用ダイオード４のアノードと接続され、コレクタ端子がコレクタ用電源８ａと接続され、エミッタ端子が増幅素子１５のベース端子と接続されている。
　エミッタ接地用抵抗１２ａは一端がＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ａのエミッタ端子と接続され、他端がグランドと接続されている。
　ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ｂはベース端子が検波用ダイオード４のアノードとＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ａのベース端子等に接続され、コレクタ端子がコレクタ用電源８ｂと接続されている。
　エミッタ接地用抵抗１２ｂは一端がＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ｂのエミッタ端子と接続され、他端がグランドと接続されている。
　この実施の形態１１では、バイアス回路５を構成するエミッタフォロア回路を２段構成にしている例を説明する。

　次に動作について説明する。
　検波用ダイオード４は、上記実施の形態１と同様に、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。
　このとき、そのエンベロープ信号の振幅が大きくなると、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ａとＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ｂに供給される電流が減り、増幅素子１５の利得が減少する。

　上記実施の形態１では、バイアス回路５がＰＮ接合ダイオード９，１０を実装しており、ＰＮ接合ダイオード９，１０には、電源６によって、ほぼ一定のバイアスがかけられている。
　この実施の形態１１では、上記実施の形態１におけるＰＮ接合ダイオード９，１０の代わりに、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ｂとエミッタ接地用抵抗１２ｂを実装しており、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ｂのコレクタ端子のバイアスを別にかけることで、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ｂとエミッタ接地用抵抗１２ｂに流れる電流を大きく、もしくは、小さくすれば、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１ａに流れる電流を変更することができる。その結果として、増幅素子１５の利得の変化を調整することができる。

　この実施の形態１１では、上記実施の形態１におけるエミッタフォロア回路を２段構成にしているバイアス回路５を示したが、上記実施の形態２～７におけるエミッタフォロア回路を２段構成にしているバイアス回路５を適用するようにしてもよい。

実施の形態１２．
　図１６は上記実施の形態１～１１における何れかの高周波増幅器が複数個多段に接続されている多段増幅器を示す構成図である。
　図１６の多段増幅器を構成している高周波増幅器６０の検波用ダイオード４は、後段の高周波増幅器６０に入力される変調波信号又は後段の高周波増幅器６０から出力される変調波信号を入力して、その変調波信号のエンベロープ信号を検波するようにしている。
　この場合、上記実施の形態１～１１における検波用ダイオード４では検波することができないような小さい変調波信号が入力されても、その変調波信号のエンベロープ信号を検波することができる。

実施の形態１３．
　図１７は前段にアナログリニアライザが接続されている高周波増幅器を示す構成図であり、図において、アナログリニアライザ６１は高周波増幅器６２の前段に設置され、変調波信号の利得を調整する処理を実施する。
　高周波増幅器６２は上記実施の形態１～１１における何れかの高周波増幅器である。

　図１７のように、高周波増幅器６２の前段にアナログリニアライザ６１が設置されている場合、アナログリニアライザ６１により変調波信号の利得が調整されるため、高周波増幅器６２で調整する利得の幅が軽減されて、精度が向上される。

実施の形態１４．
　図１８は前段に多段増幅器が接続されている高周波増幅器を示す構成図であり、図において、多段増幅器７１は高周波増幅器７２の前段に設置され、複数個の増幅器が多段に接続されているものである。
　高周波増幅器７２は上記実施の形態１～１１における何れかの高周波増幅器であり、高周波増幅器７２の利得特性が多段増幅器７１の利得特性の逆特性に制御されて、増幅素子１５がアナログリニアライザとして動作する。

　図１８のように、高周波増幅器７２の前段に多段増幅器７１が設置され、高周波増幅器７２の利得特性が多段増幅器７１の利得特性の逆特性に制御されている場合、高周波増幅器７２の増幅素子１５がアナログリニアライザとして動作する。
　これにより、新たにリニアライザを接続することがなく、上記実施の形態１３と同様の効果を奏することができるとともに、小形化を図ることができる効果を奏する。

実施の形態１５．
　図１９はこの発明の実施の形態１５による高周波増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　バイアス制御回路８１は検波回路８２、基準電圧発生回路８３及び差動増幅器８４から構成されており、バイアス回路８７から供給されるバイアス電流を制御する処理を実施する。
　検波回路８２は電源８５にバイアスされており、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号を検波して、そのエンベロープ信号を差動増幅器８４に出力する回路である。なお、検波回路８２は検波手段を構成している。

　基準電圧発生回路８３は電源８５にバイアスされており、基準電圧を発生して、その基準電圧を差動増幅器８４に出力する回路である。
　コンパレータである差動増幅器８４は電源８５にバイアスされており、検波回路８２により検波されたエンベロープ信号と基準電圧発生回路８３により発生された基準電圧を比較し、その比較結果を示す制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍ（第１の制御電圧）を出力するとともに、その制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍと特性が逆特性である制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐ（第２の制御電圧）を出力する。
　制御電圧出力端子８４ａは制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍを出力する差動増幅器８４の端子であり、制御電圧出力端子８４ｂは制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐを出力する差動増幅器８４の端子である。

　図１９では、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、バイアス回路８７から増幅素子９３に供給されるバイアス電流が抑制される高周波増幅器の例を示しているため、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａがバイアス回路８７の入力端子８７ａと接続されているが、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、バイアス回路８７から増幅素子９３に供給されるバイアス電流が増加される高周波増幅器では、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ｂがバイアス回路８７の入力端子８７ａと接続される。

　バイアス回路８７はバイアス制御回路８１と共通の電源８５にバイアスされており、入力端子８７ａが差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａと接続されている場合、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａから出力された制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍに応じたバイアス電流を増幅素子９３のベース端子に供給し、入力端子８７ａが差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ｂと接続されている場合、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ｂから出力された制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐに応じたバイアス電流を増幅素子９３のベース端子に供給する回路である。
　なお、基準電圧発生回路８３、差動増幅器８４及びバイアス回路８７からバイアス電流供給手段が構成されている。

　バイアス回路８７のＰＮ接合ダイオード８９はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子が入力端子８７ａと接続され、また、バイアス印加抵抗８８を介して電源８５と接続されている。
　ＰＮ接合ダイオード９０はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がＰＮ接合ダイオード８９のエミッタ端子と接続され、エミッタ端子がグランドと接続されている。
　ＮＰＮバイポーラトランジスタ９１はベース端子が入力端子８７ａと接続され、コレクタ端子がコレクタ用電源８６と接続され、エミッタ端子が増幅素子９３のベース端子と接続されている。
　エミッタ接地用抵抗９２は一端がＮＰＮバイポーラトランジスタ９１のエミッタ端子と接続され、他端がグランドと接続されている。

　増幅素子９３はバイアス回路８７から供給されるバイアス電流にしたがって利得特性が制御されて、入力端子１から入力された変調波信号を増幅する素子である。なお、増幅素子９３は増幅手段を構成している。

　図２０はこの発明の実施の形態１５による高周波増幅器のバイアス制御回路８１を示す構成図である。
　図において、検波回路８２の検波感度調整用抵抗１０１は一端が入力整合回路２と接続され、他端がＰＮ接合ダイオード１０３のベース端子及びコレクタ端子と接続されている。
　図２０の例では、検波感度調整用抵抗１０１が検波回路８２の内部に設けられているが、検波回路８２の外部に設けられていてもよい。

　ＰＮ接合ダイオード１０３はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がバイアス印加抵抗１０２を介して電源８５と接続されている。
　ＰＮ接合ダイオード１０４はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がＰＮ接合ダイオード１０３のエミッタ端子と接続され、エミッタ端子がグランドと接続されている。
　検波感度調整用抵抗１０５は一端がＰＮ接合ダイオード１０３のベース端子及びコレクタ端子と接続され、他端が差動増幅器８４のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０のベース端子と接続されている。
　図２０の例では、検波感度調整用抵抗１０５が検波回路８２の内部に設けられているが、検波回路８２の外部に設けられていてもよい。

　基準電圧発生回路８３のＰＮ接合ダイオード１０７はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がバイアス印加抵抗１０６を介して電源８５と接続されている。
　ＰＮ接合ダイオード１０８はベース端子とコレクタ端子が短絡されており、ベース端子とコレクタ端子がＰＮ接合ダイオード１０７のエミッタ端子と接続されている。また、ベース端子とコレクタ端子が差動増幅器８４のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１３のベース端子と接続され、エミッタ端子がグランドと接続されている。

　差動増幅器８４のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０はベース端子が検波感度調整用抵抗１０５と接続され、コレクタ端子がバイアス印加抵抗１０９を介して電源８５と接続されるとともに、制御電圧出力端子８４ｂに接続され、エミッタ端子がＮＰＮバイポーラトランジスタ１１２のエミッタ端子及びＮＰＮバイポーラトランジスタ１１３のコレクタ端子と接続されている。
　ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１２はベース端子が基準電圧発生回路８３のＰＮ接合ダイオード１０７のベース端子及びコレクタ端子と接続され、コレクタ端子がバイアス印加抵抗１１１を介して電源８５と接続されるとともに、制御電圧出力端子８４ａと接続され、エミッタ端子がＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０のエミッタ端子及びＮＰＮバイポーラトランジスタ１１３のコレクタ端子と接続されている。
　ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１３はベース端子が基準電圧発生回路８３のＰＮ接合ダイオード１０８のベース端子及びコレクタ端子と接続され、コレクタ端子がＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０のエミッタ端子及びＮＰＮバイポーラトランジスタ１１２のエミッタ端子と接続され、エミッタ端子がグランドと接続されている。

　次に動作について説明する。
　検波回路８２、基準電圧発生回路８３、差動増幅器８４及びバイアス回路８７は、共通の電源８５からバイアスを受けている。
　増幅素子９３は、入力端子１から高周波信号である変調波信号が入力されると、その変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号を出力する。
　この際、バイアス制御回路８１の検波回路８２は、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に追従し、そのエンベロープ信号の振幅を検波する。

　検波回路８２は、エンベロープ信号の振幅を検波すると、そのエンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電圧を検波感度調整用抵抗１０５を介して差動増幅器８４のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０のベース端子に印加する。
　なお、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、ＰＮ接合ダイオード１０３及びＰＮ接合ダイオード１０４を流れる検波電流が発生し、その検波電流が発生することで、ＰＮ接合ダイオード１０３のベース端子及びコレクタ端子の電圧（エンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電圧）が低下する。

　基準電圧発生回路８３は、電源８５からバイアスを受けることで、エンベロープ信号の振幅に依らず、常に一定のバイアス電圧（基準電圧）を発生し、そのバイアス電圧を差動増幅器８４のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１２のベース端子に印加する。

　差動増幅器８４は、検波回路８２から印加されるバイアス電圧と基準電圧発生回路８３から印加されるバイアス電圧を比較し、その比較結果を示す制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍを制御電圧出力端子８４ａに出力するとともに、その制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍと特性が逆特性である制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐを制御電圧出力端子８４ｂに出力する。
　具体的には、以下の通りである。

　差動増幅器８４のＮＰＮバイポーラトランジスタ１１３に流れる電流は、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０とＮＰＮバイポーラトランジスタ１１２に流れる電流の和であり、その電流の和は一定量である。
　図２１（ａ）に示すように、エンベロープ信号の振幅が大きくなり、検波回路８２からＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０のベース端子に印加される電圧が低下すると、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０に流れる電流が減少するため、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１２に流れる電流が増加する。

　このとき、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１０のコレクタ端子と接続されている制御電圧出力端子８４ｂの出力電圧である制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐは図２１（ｂ）に示すように増加し、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１１２のコレクタ端子と接続されている制御電圧出力端子８４ａの出力電圧である制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍは図２１（ｂ）に示すように減少する。
　即ち、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、制御電圧出力端子８４ｂの出力電圧である制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐは増加するように作用し、制御電圧出力端子８４ａの出力電圧である制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍは減少するように作用する。

　バイアス回路８７の入力端子８７ａは、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａ又は制御電圧出力端子８４ｂに接続され（図１９の例では、制御電圧出力端子８４ａと接続されている）、その制御電圧出力端子８４ａ又は制御電圧出力端子８４ｂから出力される制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍ又は制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐに応じたバイアス電流を増幅素子９３のベース端子に供給する。
　即ち、バイアス回路８７のＮＰＮバイポーラトランジスタ９１は、入力端子８７ａが差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａと接続されている場合、エンベロープ信号の振幅が大きくなることによって、その制御電圧出力端子８４ａから出力される制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍが小さくなると、増幅素子９３のベース端子に供給するバイアス電流が減少するように作用する。
　一方、入力端子８７ａが差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ｂと接続されている場合、エンベロープ信号の振幅が大きくなることによって、その制御電圧出力端子８４ｂから出力される制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐが大きくなると、増幅素子９３のベース端子に供給するバイアス電流が増加するように作用する。
　具体的には、以下の通りである。

　差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａが差動増幅器８４の入力端子８７ａと接続されている場合、電源８５からＮＰＮバイポーラトランジスタ９１のベース端子に電流が供給されることによって、増幅素子９３のベース端子に供給するバイアス電流が生成されるが、入力端子１から入力される変調波信号のエンベロープ信号の振幅が大きくなることで、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａから出力される制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍが減少すると、その制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍの減少分だけ、電源８５からＮＰＮバイポーラトランジスタ９１のベース端子に供給される電流が減少するため、増幅素子９３のベース端子に供給されるバイアス電流が減少する。
　これにより、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じてバイアス電流が増減され、そのエンベロープ信号の振幅が大きいほど、バイアス回路８７から増幅素子９３のベース端子に供給されるバイアス電流が抑制される。その結果として、図２１（ｃ）に示すように増幅素子９３の利得Ｇａｉｎ＿ｍが減少する。

　差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ｂが差動増幅器８４の入力端子８７ａと接続されている場合も、電源８５からＮＰＮバイポーラトランジスタ９１のベース端子に電流が供給されることによって、増幅素子９３のベース端子に供給するバイアス電流が生成されるが、入力端子１から入力される変調波信号のエンベロープ信号の振幅が大きくなることで、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ｂから出力される制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐが増加すると、その制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐの増加分だけ、電源８５からＮＰＮバイポーラトランジスタ９１のベース端子に供給される電流が増加するため、増幅素子９３のベース端子に供給されるバイアス電流が増加する。
　これにより、入力端子１から入力された変調波信号のエンベロープ信号の振幅に応じてバイアス電流が増減され、そのエンベロープ信号の振幅が大きいほど、バイアス回路８７から増幅素子９３のベース端子に供給されるバイアス電流が増加される。その結果として、図２１（ｃ）に示すように増幅素子９３の利得Ｇａｉｎ＿ｐが増加する。

　以上で明らかなように、この実施の形態１５によれば、基準電圧を発生する基準電圧発生回路８３と、基準電圧発生回路８３により発生された基準電圧と検波回路８２により検波されたエンベロープ信号を比較し、その比較結果を示す制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍを制御電圧出力端子８４ａに出力するとともに、その制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍと特性が逆特性である制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐを制御電圧出力端子８４ｂに出力する差動増幅器８４と、差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａ又は制御電圧出力端子８４ｂのいずれかが入力端子８７ａと接続され、制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｍ又は制御電圧Ｖｏｕｔ＿ｐに応じたバイアス電流を増幅素子９３のベース端子に供給するバイアス回路８７とを設け、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、バイアス回路８７から増幅素子９３に供給されるバイアス電流が抑制又は増加されるように構成したので、検波回路用の電源及び直流素子容量を不要にして、高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力されても、飽和付近の利得の減少に伴う歪み特性の悪化を防止することができる効果を奏する。

実施の形態１６．
　図２２はこの発明の実施の形態１６による高周波増幅器を示す構成図である。
　上記実施の形態１５では、増幅素子９３が１段構成の高周波増幅器を示したが、図２２に示すように、複数の増幅素子９３が多段に接続されていてもよい。
　図２２の例では、Ｎ個の増幅素子９３が多段に接続されており、１段目の増幅素子９３がバイアス回路８７からバイアス電流が供給されるものについて示したが、いずれかの段の増幅素子９３が、バイアス回路８７からバイアス電流が供給されるものであればよい。

　バイアス回路８７からバイアス電流が供給される増幅素子９３の利得特性は、多段増幅器の利得特性の逆特性に制御されて、その増幅素子９３がアナログリニアライザとして動作する。
　図２２では、バイアス回路８７からバイアス電流が供給されない増幅素子９３のバイアス電流については、特に限定するものではないため、図示していないが、何らかのバイアス電流が供給される。

実施の形態１７．
　図２３はこの発明の実施の形態１７による高周波増幅器を示す構成図である。
　上記実施の形態１６では、Ｎ個の増幅素子９３のうち、いずれかの段の増幅素子９３が、バイアス回路８７からバイアス電流が供給されるものについて示したが、検波回路８２が検波する変調波信号は、いずれの段の増幅素子９３に入出力される変調波信号でもよい。
　即ち、検波回路８２は、いずれかの段の増幅素子９３に入力される変調波信号又はいずれかの段の増幅素子９３から出力される変調波信号のエンベロープ信号を検波する。

　図２３では、検波回路８２が１段目の増幅素子９３から出力された変調波信号のエンベロープ信号を検波する例を示している。
　また、図２３では、３段目の増幅素子９３がバイアス回路８７からバイアス電流が供給される例を示しているが、この実施の形態１７においても、いずれかの段の増幅素子９３が、バイアス回路８７からバイアス電流が供給されるものであればよい。

実施の形態１８．
　図２４はこの発明の実施の形態１８による高周波増幅器を示す構成図である。
　上記実施の形態１６では、Ｎ個の増幅素子９３のうち、いずれかの段の増幅素子９３が、バイアス回路８７からバイアス電流が供給されるものについて示したが、検波回路８２が検波する変調波信号は、いずれの段の増幅素子９３に入出力される変調波信号でもよい。
　即ち、検波回路８２は、いずれかの段の増幅素子９３に入力される変調波信号又はいずれかの段の増幅素子９３から出力される変調波信号のエンベロープ信号を検波する。
　図２４では、検波回路８２が１段目の増幅素子９３から出力された変調波信号のエンベロープ信号を検波する例を示している。

　上記実施の形態１７では、バイアス回路８７の入力端子８７ａが差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａと接続されているものについて示したが、図２４に示すように、２つのバイアス回路８７を実装することで、一方のバイアス回路８７の入力端子８７ａが差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ａと接続されて、バイアス電流を例えば２段目の増幅素子９３（前段の増幅素子）のベース端子に供給し、他方のバイアス回路８７の入力端子８７ａが差動増幅器８４の制御電圧出力端子８４ｂと接続されて、バイアス電流を例えば３段目の増幅素子９３（後段の増幅素子）のベース端子に供給するようにしてもよい。
　これにより、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、そのエンベロープ信号の振幅に追従して、２段目の増幅素子９３のベース端子に供給されるバイアス電流が抑制されて、２段目の増幅素子９３の利得が減少し、３段目の増幅素子９３のベース端子に供給されるバイアス電流が増加されて、３段目の増幅素子９３の利得が増加される。

　以上のように、この発明に係る高周波増幅器は、変調波の変調速度に追従する必要があり、また、高いクレストファクタを持つ変調波信号が入力されても、飽和付近の利得の減少に伴う歪み特性の悪化を防止する必要があるものに適している。

Claims

　変調波信号のエンベロープ信号を検波する検波手段と、上記検波手段により検波されたエンベロープ信号の振幅に応じたバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、上記バイアス電流供給手段から供給されるバイアス電流にしたがって利得特性が制御されて、上記変調波信号を増幅する増幅手段とを備えた高周波増幅器において、上記検波手段及び上記バイアス電流供給手段が共通の電源にバイアスされており、上記エンベロープ信号の振幅が大きくなると、上記エンベロープ信号の振幅に追従して、上記バイアス電流供給手段から上記増幅手段に供給されるバイアス電流が増減されることを特徴とする高周波増幅器。
　エンベロープ信号の振幅が大きくなると、上記エンベロープ信号の振幅に追従して、バイアス電流供給手段から増幅手段に供給されるバイアス電流が抑制されることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　ダイオードが検波手段を構成しており、上記ダイオードのアノードが電源と接続されていることを特徴とする請求項２記載の高周波増幅器。
　相互に向きが異なる２つのダイオードが並列に接続されているアンチパラレルダイオード対が検波手段を構成しており、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、バイアス電流供給手段から増幅手段に供給されるバイアス電流が抑制され、更に上記エンベロープ信号の振幅が大きくなって、２つのダイオードに電流が流れるようになると、上記バイアス電流供給手段から上記増幅手段に供給されるバイアス電流が増加されることを特徴とする請求項２記載の高周波増幅器。
　相互に向きが異なる２つのダイオードからなるアンチパラレルダイオード対が検波手段を構成しており、上記２つのダイオードにおける変調波信号の入力端に抵抗がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項２記載の高周波増幅器。
　エンベロープ信号の振幅が大きくなると、上記エンベロープ信号の振幅に追従して、バイアス電流供給手段から増幅手段に供給されるバイアス電流が増加されることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　ダイオードが検波手段を構成しており、上記ダイオードのカソードが電源と接続されていることを特徴とする請求項６記載の高周波増幅器。
　検波手段が１つのダイオードと２つのトランジスタからなる三段構成であることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　検波手段と直列又は並列に可変抵抗が接続されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　検波手段と並列にキャパシタが接続されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　バイアス電流供給手段が、ベース端子及びコレクタ端子が検波手段及び電源と接続されているダイオードと、一端が上記ダイオードのエミッタ端子と接続され、他端がグランドと接続されている第１の抵抗と、ベース端子が上記検波手段と接続され、コレクタ端子がコレクタ用電源と接続され、エミッタ端子が増幅手段と接続されているトランジスタと、一端が上記トランジスタのエミッタ端子と接続され、他端がグランドと接続されている第２の抵抗とから構成され、上記第１の抵抗と上記第２の抵抗が同等の抵抗値を有していることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　バイアス電流供給手段を構成するエミッタフォロア回路が２段構成であることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　請求項１記載の高周波増幅器が複数個多段に接続されている場合、検波手段が後段の高周波増幅器に入力される変調波信号又は後段の高周波増幅器から出力される変調波信号を入力して、その変調波信号のエンベロープ信号を検波することを特徴とする高周波増幅器。
　アナログリニアライザにより利得が調整された変調波信号が検波手段及び増幅手段に入力されることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　複数個多段に接続されている多段増幅器が前段に設置されている場合、増幅手段の利得特性が上記多段増幅器の利得特性の逆特性に制御されて、上記増幅手段がアナログリニアライザとして動作することを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、上記基準電圧発生回路により発生された基準電圧と検波手段により検波されたエンベロープ信号を比較し、その比較の結果を示す第１の制御電圧を出力するとともに、上記第１の制御電圧と特性が逆特性である第２の制御電圧を出力する差動増幅器と、上記差動増幅器から出力された第１の制御電圧又は第２の制御電圧に応じたバイアス電流を供給するバイアス回路とからバイアス電流供給手段が構成されており、上記エンベロープ信号の振幅が大きくなると、上記エンベロープ信号の振幅に追従して、上記バイアス電流供給手段から増幅手段に供給されるバイアス電流が増減されることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　増幅手段が多段に接続されている場合、バイアス電流供給手段がバイアス電流をいずれかの段の増幅手段に供給することを特徴とする請求項１６記載の高周波増幅器。
　検波手段は、いずれかの段の増幅手段に入力される変調波信号又はいずれかの段の増幅手段から出力される変調波信号のエンベロープ信号を検波することを特徴とする請求項１７記載の高周波増幅器。
　増幅手段が多段に接続されている場合、検波手段がいずれかの段の増幅手段に入力される変調波信号又はいずれかの段の増幅手段から出力される変調波信号のエンベロープ信号を検波し、バイアス電流供給手段が多段接続されている増幅手段のうち、いずれか２つの段の増幅手段に対してバイアス電流を供給することを特徴とする請求項１６記載の高周波増幅器。
　バイアス電流供給手段からバイアス電流が供給される増幅手段のうち、前段の増幅手段に供給されるバイアス電流は、エンベロープ信号の振幅が大きくなると、上記エンベロープ信号の振幅に追従して抑制され、後段の増幅手段に供給されるバイアス電流は、上記エンベロープ信号の振幅が大きくなると、上記エンベロープ信号の振幅に追従して増加されることを特徴とする請求項１９記載の高周波増幅器。