WO2018235261A1

WO2018235261A1 - 高周波増幅器

Info

Publication number: WO2018235261A1
Application number: PCT/JP2017/023200
Authority: WO
Inventors: 修一坂田; 優治小松崎; 新庄　真太郎
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2018-12-27
Also published as: EP3624335A4; JP6749492B2; EP3624335A1; CN110771033A; JPWO2018235261A1; US20210083627A1

Abstract

増幅対象の信号の包絡線を検波する包絡線検波部（９）を設け、可変電源（１０）が、包絡線検波部（９）により検波された包絡線が大きい程、大きな電圧をキャリア増幅器（５）の出力端子に印加するように構成する。これにより、４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることなく、高効率な動作を実現することができる。

Description

高周波増幅器

　この発明は、キャリア増幅器及びピーク増幅器を備える高周波増幅器に関するものである。

　以下の特許文献１には、キャリア増幅器及びピーク増幅器を備えるドハティ型の高周波増幅器が開示されている。
　この高周波増幅器は、入力された高周波信号をキャリア増幅器とピーク増幅器に分配する。
　キャリア増幅器は、分配された一方の高周波信号を増幅し、ピーク増幅器は、分配された他方の高周波信号の電力が所定の電力以上であれば、分配された他方の高周波信号を増幅する。
　この高周波増幅器は、キャリア増幅器により増幅された高周波信号と、ピーク増幅器により増幅された高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を出力する。

　この高周波増幅器は、ピーク増幅器の入力側に、分配された他方の高周波信号の位相を調整する位相器を備え、キャリア増幅器の出力側に、増幅後の高周波信号の位相を調整する位相器を備えている。
　ピーク増幅器の入力側の位相器は、入力された高周波信号の電力が変化しても、高効率な動作を実現するために設けられている。
　キャリア増幅器の出力側の位相器は、キャリア増幅器により増幅された高周波信号と、ピーク増幅器により増幅された高周波信号とを合成するために設けられている。

　また、キャリア増幅器は、ソース接地のトランジスタであり、この高周波増幅器は、キャリア増幅器の出力端子であるドレイン端子に電圧を印加する電源変調部を備えている。
　電源変調部は、入力された高周波信号の包絡線から算出されたドレイン電圧が閾値電圧以上であれば、算出されたドレイン電圧をキャリア増幅器のドレイン端子に印加し、算出されたドレイン電圧が閾値電圧未満であれば、閾値電圧をキャリア増幅器のドレイン端子に印加する。
　電源変調部は、入力された高周波信号の電力が低い場合の効率を改善する目的で設けられている。

国際公開第２０１０／０８４５４４号公報

　従来の高周波増幅器は、位相器を備えており、位相器は、４分の１波長線路などで形成される。
　４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることで、高効率な動作を実現することができる。しかし、高効率な動作を実現できる高周波信号の周波数が、４分の１波長線路に係る中心周波数近傍に限られるため、高効率な動作を実現できる周波数帯域が制限されてしまうという課題があった。

　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、４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることなく、高効率な動作を実現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、増幅対象の信号を分配する信号分配器と、信号分配器により分配された一方の信号を増幅するキャリア増幅器と、信号分配器により分配された他方の信号を増幅するピーク増幅器と、キャリア増幅器により増幅された信号とピーク増幅器により増幅された信号とを合成する信号合成器と、増幅対象の信号の包絡線を検波する包絡線検波部とを設け、可変電源が、包絡線検波部により検波された包絡線が大きい程、大きな電圧をキャリア増幅器の出力端子に印加するようにしたものである。

　この発明によれば、増幅対象の信号の包絡線を検波する包絡線検波部を設け、可変電源が、包絡線検波部により検波された包絡線が大きい程、大きな電圧をキャリア増幅器の出力端子に印加するように構成したので、４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることなく、高効率な動作を実現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。振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸで規格化されている包絡線の大きさ示す振幅Ｂと、ドレイン電圧の最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されているドレイン電圧Ｖとの関係を示す説明図である。高周波増幅器の出力電力と効率の関係をシミュレーションした結果を示す説明図である。バックオフが６ｄＢであるときの効率の周波数依存性をシミュレーションした結果を示す説明図である。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。振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸで規格化されている包絡線の大きさ示す振幅Ｂと、ドレイン電圧の最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されているドレイン電圧Ｖとの関係を示す説明図である。高周波増幅器の出力電力と効率の関係をシミュレーションした結果を示す説明図である。バックオフが１２ｄＢであるときの効率の周波数依存性をシミュレーションした結果を示す説明図である。

　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る。
　図１において、入力端子１は、増幅対象の信号として、デジタル信号を入力する端子である。
　ベースバンド信号生成部２は、入力端子１から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号をベースバンド信号として、周波数変換部３及び包絡線検波部９に出力する。

　周波数変換部３は、ベースバンド信号生成部２から出力されたベースバンド信号の周波数をキャリア周波数に変換することで、ベースバンド信号を高周波信号に変換し、高周波信号を信号分配器４に出力する。
　信号分配器４は、周波数変換部３から出力された高周波信号をキャリア増幅器５とピーク増幅器６に分配する。

　キャリア増幅器５は、信号分配器４により分配された一方の高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を信号合成器７に出力する。
　キャリア増幅器５としては、例えば、ＡＢ級で動作する増幅素子が用いられる。
　この実施の形態１では、キャリア増幅器５に用いられる増幅素子が、ソース接地のトランジスタである例を説明する。ソース接地のトランジスタが用いられる場合、キャリア増幅器５の入力端子は、ゲート端子であり、キャリア増幅器５の出力端子は、ドレイン端子である。
　キャリア増幅器５は、信号分配器４により分配された一方の高周波信号の電力が、低い電力であっても、高い電力であっても、高周波信号の増幅動作を行う。

　ピーク増幅器６は、信号分配器４により分配された他方の高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を信号合成器７に出力する。
　ピーク増幅器６としては、例えば、Ｂ級で動作する増幅素子又はＣ級で動作する増幅素子が用いられる。
　この実施の形態１では、ピーク増幅器６に用いられる増幅素子が、ソース接地のトランジスタである例を説明する。ソース接地のトランジスタが用いられる場合、ピーク増幅器６の入力端子は、ゲート端子であり、ピーク増幅器６の出力端子は、ドレイン端子である。
　ピーク増幅器６は、信号分配器４により分配された他方の信号の電力が、ピーク増幅器６の動作電力以上であるときに、信号分配器４により分配された他方の高周波信号の増幅動作を行うように、ピーク増幅器６のゲート端子に印加されるバイアス電圧が調整されている。
　ピーク増幅器６の動作電力は、信号分配器４により分配された一方の信号の電力のうち、キャリア増幅器５の出力信号の電力が飽和を生じる電力である。

　信号合成器７は、キャリア増幅器５から出力された増幅後の高周波信号とピーク増幅器６から出力された増幅後の高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を出力端子８に出力する。
　出力端子８は、信号合成器７から出力された高周波信号を外部に出力する端子である。

　包絡線検波部９は、ベースバンド信号生成部２から出力されたベースバンド信号の包絡線を検波し、検波した包絡線を可変電源１０に出力する。
　可変電源１０は、ドレイン電圧算出部１１、遅延調整部１２及び電圧出力部１３を備えており、包絡線検波部９により検波された包絡線が大きい程、大きな電圧をキャリア増幅器５の出力端子であるドレイン端子に印加する。

　ドレイン電圧算出部１１は、包絡線検波部９から出力された包絡線の大きさ示す振幅と、事前に設定された振幅の最大値とを用いて、キャリア増幅器５のドレイン端子に印加するドレイン電圧を算出し、算出したドレイン電圧を示す電圧情報を遅延調整部１２に出力する。
　遅延調整部１２は、キャリア増幅器５及びピーク増幅器６に対する高周波信号の入力タイミングと、キャリア増幅器５のドレイン端子に対するドレイン電圧の印加タイミングとが一致するように、ドレイン電圧算出部１１から出力された電圧情報を一時的に保持してから、電圧情報を電圧出力部１３に出力する。
　即ち、遅延調整部１２は、周波数変換部３及び信号分配器４における信号遅延時間に応じた時間だけ、ドレイン電圧算出部１１から出力された電圧情報を保持してから、電圧情報を電圧出力部１３に出力する。

　電圧出力部１３は、遅延調整部１２から出力された電圧情報が示すドレイン電圧をキャリア増幅器５のドレイン端子に印加する。
　固定電源１４は、一定のドレイン電圧をピーク増幅器６の出力端子であるドレイン端子に印加する。

　次に動作について説明する。
　ベースバンド信号生成部２は、入力端子１から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号をベースバンド信号として、周波数変換部３及び包絡線検波部９に出力する。

　キャリア増幅器５は、信号分配器４により分配された一方の高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を信号合成器７に出力する。
　ピーク増幅器６は、信号分配器４により分配された高周波信号の電力が高いために、キャリア増幅器５の出力信号の電力が飽和してしまう状態になるときに、増幅動作を行うように設定されている。
　このため、ピーク増幅器６は、キャリア増幅器５の出力信号の電力が飽和していなければ、増幅動作を行わないが、キャリア増幅器５の出力信号の電力が飽和している状態であれば、信号分配器４により分配された他方の高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を信号合成器７に出力する。

　信号合成器７は、キャリア増幅器５から出力された増幅後の高周波信号とピーク増幅器６から出力された増幅後の高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を出力端子８に出力する。
　この実施の形態１では、４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることなく、高効率な動作を実現することができるようにするために、キャリア増幅器５に入力される高周波信号の電力に応じて、キャリア増幅器５のドレイン端子に印加するドレイン電圧を調整するようにしている。
　具体的には、以下の通りである。

　包絡線検波部９は、ベースバンド信号生成部２から出力されたベースバンド信号の包絡線を検波し、検波した包絡線を可変電源１０に出力する。
　可変電源１０のドレイン電圧算出部１１は、包絡線検波部９から出力された包絡線の大きさ示す振幅Ｂと、事前に設定された振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸとを用いて、キャリア増幅器５の出力端子であるドレイン端子に印加するドレイン電圧Ｖを算出する。
　例えば、ドレイン電圧算出部１１は、以下の式（１）に示すように、包絡線検波部９から出力された包絡線の大きさ示す振幅Ｂを、振幅の規格化電圧に相当する振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸで除算することで、キャリア増幅器５のドレイン端子に印加するドレイン電圧Ｖを算出する。ドレイン電圧Ｖは、最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されている電圧である。

　式（１）において、Ｖ_ＭＡＸは、事前に設定されたドレイン電圧Ｖの最大値であり、ドレイン電圧の規格化電圧に相当する。
　ドレイン電圧算出部１１は、ドレイン電圧Ｖを示す電圧情報を遅延調整部１２に出力する。

　遅延調整部１２は、キャリア増幅器５及びピーク増幅器６に対する高周波信号の入力タイミングと、キャリア増幅器５のドレイン端子に対するドレイン電圧の印加タイミングとが一致するように、ドレイン電圧算出部１１から出力された電圧情報を一時的に保持してから、電圧情報を電圧出力部１３に出力する。
　即ち、遅延調整部１２は、周波数変換部３及び信号分配器４における信号遅延時間に応じた時間だけ、ドレイン電圧算出部１１から出力された電圧情報を保持してから、電圧情報を電圧出力部１３に出力する。

　電圧出力部１３は、遅延調整部１２から出力された電圧情報が示すドレイン電圧Ｖをキャリア増幅器５の出力端子であるドレイン端子に印加する。
　電圧出力部１３によるドレイン電圧Ｖの印加方式として、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を用いることができる。
　ＰＷＭ方式は、パルス列のオン時間とオフ時間を切り換えることで、キャリア増幅器５のドレイン端子に印加するドレイン電圧Ｖを調整する方式である。
　電圧出力部１３がＰＷＭ方式を用いる場合、例えば、以下の式（２）に示すように、パルス列における各々のパルスのオン時間Ｔ_ＯＮとパルス周期Ｔ_{ＯＮ＋ＯＦＦ}との比を、ＶとＶ_ＭＡＸに設定すればよい。
　　Ｔ_ＯＮ：Ｔ_{ＯＮ＋ＯＦＦ}＝Ｖ：Ｖ_ＭＡＸ（２）

　ここで、図２は、振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸで規格化されている包絡線の大きさ示す振幅Ｂと、ドレイン電圧の最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されているドレイン電圧Ｖとの関係を示す説明図である。
　図２より、包絡線検波部９により検波された包絡線と比例するドレイン電圧がキャリア増幅器５のドレイン端子に印加されることが分かる。

　図３は、高周波増幅器の出力電力と効率の関係をシミュレーションした結果を示す説明図である。
　図３において、横軸は、高周波増幅器の出力電力Ｐｏｕｔを表し、縦軸は、効率（ドレイン効率）を表している。
　実線は、この実施の形態１における図１の高周波増幅器のシミュレーション結果、点線は、一般的なドハティ型増幅器のシミュレーション結果、一点鎖線は、Ｃｌａｓｓ－Ｂにバイアスされた単一の増幅素子のシミュレーション結果である。

　ここで、一般的なドハティ型増幅器は、図１の可変電源１０の代わりに、固定電源が用いられ、ピーク増幅器６の入力側に４分の１波長線路が設けられ、キャリア増幅器５の出力側に４分の１波長線路が設けられている増幅器を想定している。
　図３より、この実施の形態１における図１の高周波増幅器は、一般的なドハティ型増幅器及びＣｌａｓｓ－Ｂにバイアスされた単一の増幅素子と比べて、出力電力Ｐｏｕｔの高低にかかわらず、効率が高くなっていることが分かる。
　特に、出力電力Ｐｏｕｔが２０［ｄＢｍ］以下では、図１の高周波増幅器は、一般的なドハティ型増幅器及びＣｌａｓｓ－Ｂにバイアスされた単一の増幅素子と比べて、効率が高くなっていることが分かる。

　図４は、バックオフが６ｄＢであるときの効率の周波数依存性をシミュレーションした結果を示す説明図である。
　横軸は、規格化されている周波数を表し、縦軸は、バックオフが６ｄＢであるときの効率を表している。
　実線は、この実施の形態１における図１の高周波増幅器のシミュレーション結果、点線は、一般的なドハティ型増幅器のシミュレーション結果である。
　一般的なドハティ型増幅器は、規格化されている周波数が１．０で最も効率が高く、規格化されている周波数が１．０よりも低くなる程、効率が低下し、また、規格化されている周波数が１．０よりも高くなる程、効率が低下している。
　この実施の形態１における図１の高周波増幅器は、規格化されている周波数が変化しても、約７３（Ｈ）程度の高い効率で一定している。したがって、図１の高周波増幅器は、周波数依存性がないことが分かる。

　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、増幅対象の信号の包絡線を検波する包絡線検波部９を設け、可変電源１０が、包絡線検波部９により検波された包絡線が大きい程、大きな電圧をキャリア増幅器５の出力端子に印加するように構成したので、４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることなく、高効率な動作を実現することができる効果を奏する。

実施の形態２．
　この実施の形態２では、ピーク増幅器２１の動作電力が、信号分配器４により分配された一方の高周波信号の電力のうち、キャリア増幅器５の出力信号の電力が飽和を生じる電力よりも低い電力である例を説明する。

　図５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る。図５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。
　ピーク増幅器２１は、信号分配器４により分配された他方の高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を信号合成器７に出力する。
　ピーク増幅器２１としては、例えば、Ｂ級で動作する増幅器又はＣ級で動作する増幅器が用いられる。
　この実施の形態２では、ピーク増幅器２１に用いられる増幅素子が、ソース接地のトランジスタである例を説明する。ソース接地のトランジスタが用いられる場合、ピーク増幅器２１の入力端子は、ゲート端子であり、ピーク増幅器２１の出力端子は、ドレイン端子である。
　ピーク増幅器２１は、信号分配器４により分配された他方の信号の電力が、ピーク増幅器２１の動作電力以上であるときに、信号分配器４により分配された他方の高周波信号の増幅動作を行うように、ピーク増幅器２１の入力端子に印加されるバイアス電圧が調整されている。
　ピーク増幅器２１の動作電力は、信号分配器４により分配された一方の信号の電力のうち、キャリア増幅器５の出力信号の電力が飽和を生じる電力よりも低い電力である。

　可変電源２２は、ドレイン電圧算出部２３、遅延調整部１２及び電圧出力部１３を備えており、包絡線検波部９により検波された包絡線が大きい程、大きなドレイン電圧をキャリア増幅器５のドレイン端子に印加する。
　ドレイン電圧算出部２３は、包絡線検波部９から出力された包絡線の大きさ示す振幅と、事前に設定された振幅の最大値とを用いて、キャリア増幅器５のドレイン端子に印加するドレイン電圧を算出し、算出したドレイン電圧を示す電圧情報を遅延調整部１２に出力する。
　即ち、ドレイン電圧算出部２３は、包絡線検波部９により検波された包絡線の大きさ示す振幅と閾値を比較し、振幅が閾値未満であれば、振幅に対する比率が第１の比率であるドレイン電圧を算出する。
　ドレイン電圧算出部２３は、振幅が閾値以上であれば、振幅に対する比率が第１の比率よりも大きい第２の比率であるドレイン電圧を算出する。

　次に動作について説明する。
　ベースバンド信号生成部２は、上記実施の形態１と同様に、入力端子１から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号をベースバンド信号として、周波数変換部３及び包絡線検波部９に出力する。

　周波数変換部３は、上記実施の形態１と同様に、ベースバンド信号生成部２から出力されたベースバンド信号の周波数をキャリア周波数に変換することで、ベースバンド信号を高周波信号に変換し、高周波信号を信号分配器４に出力する。
　信号分配器４は、上記実施の形態１と同様に、周波数変換部３から出力された高周波信号をキャリア増幅器５とピーク増幅器２１に分配する。

　キャリア増幅器５は、上記実施の形態１と同様に、信号分配器４により分配された一方の高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を信号合成器７に出力する。
　ピーク増幅器２１は、信号分配器４により分配された一方の高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を信号合成器７に出力する。
　ピーク増幅器２１の動作電力は、信号分配器４により分配された一方の信号の電力のうち、キャリア増幅器５が増幅動作を行う最低の電力よりも高く、かつ、キャリア増幅器５の出力信号の電力が飽和を生じる電力よりも低い電力に設定されている。
　このため、ピーク増幅器２１における増幅動作を行う最低の電力は、キャリア増幅器５における増幅動作を行う最低の電力よりも高い。

　信号合成器７は、キャリア増幅器５から出力された増幅後の高周波信号とピーク増幅器２１から出力された増幅後の高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を出力端子８に出力する。
　この実施の形態２では、４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることなく、高効率な動作を実現することができるようにするために、キャリア増幅器５に入力される高周波信号の電力に応じて、キャリア増幅器５のドレイン端子に印加するドレイン電圧を調整するようにしている。
　具体的には、以下の通りである。

　包絡線検波部９は、上記実施の形態１と同様に、ベースバンド信号生成部２から出力されたベースバンド信号の包絡線を検波し、検波した包絡線を可変電源２２に出力する。
　可変電源２２のドレイン電圧算出部２３は、包絡線検波部９から出力された包絡線の大きさ示す振幅Ｂを、振幅の規格化電圧に相当する振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸで除算し、その除算結果Ｂ／Ｂ_ＭＡＸと、事前に設定された閾値Ｔｈとを比較する。閾値Ｔｈは、例えば、事前に設定された振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸの２分の１に設定される。
　ドレイン電圧算出部２３は、除算結果Ｂ／Ｂ_ＭＡＸが閾値Ｔｈ未満であれば、以下の式（３）に示すように、最大値Ｂ_ＭＡＸで規格化されている振幅Ｂに対する比率が第１の比率Ｒ_１である、最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されているドレイン電圧Ｖを算出する。
　ドレイン電圧算出部２３は、除算結果Ｂ／Ｂ_ＭＡＸが閾値Ｔｈ以上であれば、以下の式（４）に示すように、最大値Ｂ_ＭＡＸで規格化されている振幅Ｂに対する比率が第１の比率Ｒ_１よりも大きい第２の比率Ｒ_２である、最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されているドレイン電圧Ｖを算出する。
　例えば、Ｒ_１＝０．５、Ｒ_２＝１．５などが考えられる。

（１）Ｂ／Ｂ_ＭＡＸ＜Ｔｈである場合

（２）Ｂ／Ｂ_ＭＡＸ≧Ｔｈである場合

　式（３）及び式（４）において、Ｖ_ＭＡＸは、事前に設定されたドレイン電圧Ｖの最大値であり、ドレイン電圧Ｖの規格化電圧に相当する。
　ドレイン電圧算出部２３は、ドレイン電圧Ｖを示す電圧情報を遅延調整部１２に出力する。

　ここでは、ドレイン電圧算出部２３が、振幅及びドレイン電圧のそれぞれを規格化しているため、除算結果Ｂ／Ｂ_ＭＡＸと閾値Ｔｈを比較する例を示しているが、振幅及びドレイン電圧のそれぞれを規格化するものに限るものではない。
　ドレイン電圧算出部２３は、振幅及びドレイン電圧のそれぞれを規格化しない場合、包絡線の大きさ示す振幅Ｂと、事前に設定された閾値とを比較する。この場合、ドレイン電圧算出部２３により算出されるドレイン電圧Ｖは、最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されていないドレイン電圧になる。

　遅延調整部１２は、キャリア増幅器５及びピーク増幅器６に対する高周波信号の入力タイミングと、キャリア増幅器５の出力端子に対するドレイン電圧の印加タイミングとが一致するように、ドレイン電圧算出部２３から出力された電圧情報を一時的に保持してから、電圧情報を電圧出力部１３に出力する。
　即ち、遅延調整部１２は、周波数変換部３及び信号分配器４における信号遅延時間に応じた時間だけ、ドレイン電圧算出部２３から出力された電圧情報を保持してから、電圧情報を電圧出力部１３に出力する。

　電圧出力部１３は、上記実施の形態１と同様に、遅延調整部１２から出力された電圧情報が示すドレイン電圧Ｖをキャリア増幅器５の出力端子であるドレイン端子に印加する。
　電圧出力部１３がＰＷＭ方式を用いる場合、例えば、以下の式（５）に示すように、パルス列における各々のパルスのオン時間Ｔ_ＯＮとパルス周期Ｔ_{ＯＮ＋ＯＦＦ}との比を、ＶとＶ_ＭＡＸに設定すればよい。
　　Ｔ_ＯＮ：Ｔ_{ＯＮ＋ＯＦＦ}＝Ｖ：Ｖ_ＭＡＸ（５）

　ここで、図６は、振幅の最大値Ｂ_ＭＡＸで規格化されている包絡線の大きさ示す振幅Ｂと、ドレイン電圧の最大値Ｖ_ＭＡＸで規格化されているドレイン電圧Ｖとの関係を示す説明図である。
　図６より、包絡線検波部９により検波された包絡線と比例するドレイン電圧がキャリア増幅器５のドレイン端子に印加されることが分かる。

　図７は、高周波増幅器の出力電力と効率の関係をシミュレーションした結果を示す説明図である。
　図７において、横軸は、高周波増幅器の出力電力Ｐｏｕｔを表し、縦軸は、効率（ドレイン効率）を表している。
　実線は、この実施の形態２における図５の高周波増幅器のシミュレーション結果、点線は、一般的なドハティ型増幅器のシミュレーション結果、一点鎖線は、Ｃｌａｓｓ－Ｂにバイアスされた単一の増幅素子のシミュレーション結果である。
　図７より、この実施の形態２における図５の高周波増幅器は、出力電力Ｐｏｕｔが約１７［ｄＢｍ］以下では、一般的なドハティ型増幅器及びＣｌａｓｓ－Ｂにバイアスされた単一の増幅素子と比べて、効率が高くなっていることが分かる。

　図８は、バックオフが１２ｄＢであるときの効率の周波数依存性をシミュレーションした結果を示す説明図である。
　横軸は、規格化されている周波数を表し、縦軸は、バックオフが１２ｄＢであるときの効率を表している。
　実線は、この実施の形態２における図５の高周波増幅器のシミュレーション結果、点線は、一般的なドハティ型増幅器のシミュレーション結果である。
　一般的なドハティ型増幅器は、規格化されている周波数が１．０で最も効率が高く、規格化されている周波数が１．０よりも低くなる程、効率が低下し、また、規格化されている周波数が１．０よりも高くなる程、効率が低下している。
　この実施の形態２における図５の高周波増幅器は、規格化されている周波数が変化しても、約６５（Ｈ）程度の高い効率で一定している。したがって、図５の高周波増幅器は、周波数依存性がないことが分かる。

　以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、増幅対象の信号の包絡線を検波する包絡線検波部９を設け、可変電源２２が、包絡線検波部９により検波された包絡線が大きい程、大きな電圧をキャリア増幅器５の出力端子に印加するように構成したので、４分の１波長線路などで形成される位相器を備えることなく、高効率な動作を実現することができる効果を奏する。

　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

　この発明は、キャリア増幅器及びピーク増幅器を備える高周波増幅器に適している。

　１　入力端子、２　ベースバンド信号生成部、３　周波数変換部、４　信号分配器、５　キャリア増幅器、６　ピーク増幅器、７　信号合成器、８　出力端子、９　包絡線検波部、１０　可変電源、１１　ドレイン電圧算出部、１２　遅延調整部、１３　電圧出力部、１４　固定電源、２１　ピーク増幅器、２２　可変電源、２３　ドレイン電圧算出部。

Claims

　増幅対象の信号を分配する信号分配器と、
　前記信号分配器により分配された一方の信号を増幅するキャリア増幅器と、
　前記信号分配器により分配された他方の信号を増幅するピーク増幅器と、
　前記キャリア増幅器により増幅された信号と前記ピーク増幅器により増幅された信号とを合成する信号合成器と、
　前記増幅対象の信号の包絡線を検波する包絡線検波部と、
　前記包絡線検波部により検波された包絡線が大きい程、大きな電圧を前記キャリア増幅器の出力端子に印加する可変電源と
　を備えた高周波増幅器。
　前記ピーク増幅器は、前記信号分配器により分配された他方の信号の電力が、前記ピーク増幅器の動作電力以上であるときに、前記信号分配器により分配された他方の信号の増幅動作を行うように、前記ピーク増幅器の入力端子に印加されるバイアス電圧が調整されており、
　前記ピーク増幅器の動作電力は、前記信号分配器により分配された一方の信号の電力のうち、前記キャリア増幅器の出力信号の電力が飽和を生じる電力であることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　前記可変電源は、前記包絡線検波部により検波された包絡線と比例する電圧を前記キャリア増幅器の出力端子に印加することを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　前記ピーク増幅器は、前記信号分配器により分配された他方の信号の電力が、前記ピーク増幅器の動作電力以上であるときに、前記信号分配器により分配された他方の信号の増幅動作を行うように、前記ピーク増幅器の入力端子に印加されるバイアス電圧が調整されており、
　前記ピーク増幅器の動作電力は、前記信号分配器により分配された一方の信号の電力のうち、前記キャリア増幅器の出力信号の電力が飽和を生じる電力よりも低い電力であることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
　前記可変電源は、前記包絡線検波部により検波された包絡線が閾値未満であれば、前記包絡線に対する比率が第１の比率である電圧を前記キャリア増幅器の出力端子に印加し、前記包絡線が前記閾値以上であれば、前記包絡線に対する比率が第１の比率よりも大きい第２の比率である電圧を前記キャリア増幅器の出力端子に印加することを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。