JP3372438B2 - 効率を高くするためにアクティブ・バイアスを用いる線形電力増幅器とその方法 - Google Patents
効率を高くするためにアクティブ・バイアスを用いる線形電力増幅器とその方法Info
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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
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
- H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
- H03F1/0288—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using a main and one or several auxiliary peaking amplifiers whereby the load is connected to the main amplifier using an impedance inverter, e.g. Doherty amplifiers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に線形電力増幅器
に関し、さらに詳しくは、アクティブ・バイアスを採用
するマイクロ波電力増幅器に関する。
に関し、さらに詳しくは、アクティブ・バイアスを採用
するマイクロ波電力増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ＲＦ
電力増幅器は、効率の高い方法でＲＦ信号を線形増幅す
ることが望ましい。しかし、効率を最大にすることと線
形性を高くすることとは両立しない。一般に、効率性は
入力駆動レベルに比例し、増幅器が最大出力電力に達す
るまでは高い効率が得られないのが普通であり、最大出
力電力は線形動作とは両立しない。たとえば、ドハティ
型増幅器は、ピーク電力付近では、標準のクラスＡＢお
よびクラスＢの増幅器と比べて効率的に有利である。こ
れは、一部には、ＲＦ入力レベルが変化すると、搬送波
増幅器のロード線が瞬間的に変調するためである。言い
換えると、ドハティ型増幅器は、入力駆動レベルと効率
との間の関係がより優れている。これは増幅器のロード
線が連続的に修正されて入力駆動レベルの変化に合わせ
て高効率を維持するためである。さらに、ドハティ型増
幅器のバイアス電力は、標準的なクラスＡＢおよびクラ
スＢの増幅器に比べて大幅に削減される。
電力増幅器は、効率の高い方法でＲＦ信号を線形増幅す
ることが望ましい。しかし、効率を最大にすることと線
形性を高くすることとは両立しない。一般に、効率性は
入力駆動レベルに比例し、増幅器が最大出力電力に達す
るまでは高い効率が得られないのが普通であり、最大出
力電力は線形動作とは両立しない。たとえば、ドハティ
型増幅器は、ピーク電力付近では、標準のクラスＡＢお
よびクラスＢの増幅器と比べて効率的に有利である。こ
れは、一部には、ＲＦ入力レベルが変化すると、搬送波
増幅器のロード線が瞬間的に変調するためである。言い
換えると、ドハティ型増幅器は、入力駆動レベルと効率
との間の関係がより優れている。これは増幅器のロード
線が連続的に修正されて入力駆動レベルの変化に合わせ
て高効率を維持するためである。さらに、ドハティ型増
幅器のバイアス電力は、標準的なクラスＡＢおよびクラ
スＢの増幅器に比べて大幅に削減される。
【０００３】高い線形性は、一般に、非線形性の相互変
調積が低レベルであることにより証明される。多くの場
合、衛星電気通信システムにおいて増幅する必要のない
ＲＦ信号には、大きな瞬時帯域幅に広がる複数の搬送周
波数が含まれる。これらの多重搬送波信号の雑音状の特
性のために、このような信号を線形で増幅することは難
しい。
調積が低レベルであることにより証明される。多くの場
合、衛星電気通信システムにおいて増幅する必要のない
ＲＦ信号には、大きな瞬時帯域幅に広がる複数の搬送周
波数が含まれる。これらの多重搬送波信号の雑音状の特
性のために、このような信号を線形で増幅することは難
しい。
【０００４】増幅器の設計においては、入力ＲＦ駆動レ
ベルが上がると、ＲＦ出力駆動レベルも、増幅器が飽和
状態に達するまで上昇する。しかし、ＲＦ駆動レベルが
充分に大きい場合は、搬送波増幅器は、そのゲート／ベ
ースにおいて負の電圧を発生する（これはゲート−ソー
ス接合が順方向バイアスに駆動される結果、ＲＦ信号が
整流されるためである）。この負の電圧が、能動装置が
その全ＦＴ出力電力機能を得る前に起こると、搬送波増
幅器は、「ピンチオフ」されて、ＲＦ電力の飽和が早く
起こることになる。
ベルが上がると、ＲＦ出力駆動レベルも、増幅器が飽和
状態に達するまで上昇する。しかし、ＲＦ駆動レベルが
充分に大きい場合は、搬送波増幅器は、そのゲート／ベ
ースにおいて負の電圧を発生する（これはゲート−ソー
ス接合が順方向バイアスに駆動される結果、ＲＦ信号が
整流されるためである）。この負の電圧が、能動装置が
その全ＦＴ出力電力機能を得る前に起こると、搬送波増
幅器は、「ピンチオフ」されて、ＲＦ電力の飽和が早く
起こることになる。
【０００５】従って、負の「ピンチオフ」電圧がピーキ
ング増幅器に起こらないようにして、ＲＦ出力電力の改
善を実現すると共に、効率の高い動作を実行できるダイ
ナミックＲＦ入力駆動範囲を大きくすることのできるド
ハティ型増幅器のためのバイアス回路が必要である。
ング増幅器に起こらないようにして、ＲＦ出力電力の改
善を実現すると共に、効率の高い動作を実行できるダイ
ナミックＲＦ入力駆動範囲を大きくすることのできるド
ハティ型増幅器のためのバイアス回路が必要である。
【０００６】
【実施例】本発明は、とりわけ、電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）またはバイポーラ・トランジスタなどの能動
装置に関してＲＦ駆動レベルを電気的に判定する手段を
設けることにより、効率を高くするためにアクティブ・
バイアス回路を用いて線形増幅を行う電力増幅器を提供
する。ＲＦ駆動レベルを知ることは、電気回路構成を採
用して電力増幅器のＤＣ−ＲＦ変換効率を改善する、さ
らに／あるいは複合入力信号のＲＦ包絡線を判定する手
段となる。
（ＦＥＴ）またはバイポーラ・トランジスタなどの能動
装置に関してＲＦ駆動レベルを電気的に判定する手段を
設けることにより、効率を高くするためにアクティブ・
バイアス回路を用いて線形増幅を行う電力増幅器を提供
する。ＲＦ駆動レベルを知ることは、電気回路構成を採
用して電力増幅器のＤＣ−ＲＦ変換効率を改善する、さ
らに／あるいは複合入力信号のＲＦ包絡線を判定する手
段となる。
【０００７】本発明は、各装置のゲート／ソース接合お
よびベース／エミッタ接合がＰＮ接合を形成するという
ＦＥＴおよび／またはバイポーラ・トランジスタの半導
体物理特性を用いる。この接合は、逆バイアス条件下に
おいて、以下の式で与えられる漏洩電流を示す：
よびベース／エミッタ接合がＰＮ接合を形成するという
ＦＥＴおよび／またはバイポーラ・トランジスタの半導
体物理特性を用いる。この接合は、逆バイアス条件下に
おいて、以下の式で与えられる漏洩電流を示す：
【０００８】
【数１】
ただし、I(diode) = 装置のゲート−ソース領域（すな
わちＦＥＴに関する）のＰＮ接合の電流 V = ゲート／ベース接合に印加される逆バイアス電圧 q = 電子の電荷（1.602x10-19 ） T = 絶対温度（摂氏２５度＝２９７゜Ｋ） n = ダイオード接合における空間電荷再結合を相殺す
る理想係数（ideality factor ） K = ボルツマン定数（1.380x10-23 ジュール／゜Ｋ） Is = ダイオード接合の逆飽和電流。
わちＦＥＴに関する）のＰＮ接合の電流 V = ゲート／ベース接合に印加される逆バイアス電圧 q = 電子の電荷（1.602x10-19 ） T = 絶対温度（摂氏２５度＝２９７゜Ｋ） n = ダイオード接合における空間電荷再結合を相殺す
る理想係数（ideality factor ） K = ボルツマン定数（1.380x10-23 ジュール／゜Ｋ） Is = ダイオード接合の逆飽和電流。
【０００９】ＲＦ駆動条件下では、上記の式は次のよう
になる：
になる：
【００１０】
【数２】
ただしVgSin(ωt) = ゲート電圧付近の時変ＲＦ駆動電
圧 １時間期間にわたりこの式を積分すると、その期間の平
均ゲート電圧が得られる。
圧 １時間期間にわたりこの式を積分すると、その期間の平
均ゲート電圧が得られる。
【００１１】抵抗が、ＦＥＴまたはバイポーラ装置のＤ
Ｃゲート電圧またはまたはＤＣベース電圧と直列に置か
れると、ゲート／ベースの電圧と印加されたＲＦ駆動レ
ベルの関数である抵抗を通る電流とを測定することがで
きる。
Ｃゲート電圧またはまたはＤＣベース電圧と直列に置か
れると、ゲート／ベースの電圧と印加されたＲＦ駆動レ
ベルの関数である抵抗を通る電流とを測定することがで
きる。
【００１２】このＲＦ駆動誘導電圧および電流を、この
制御電圧および電流を得ている装置が用いられているＲ
Ｆ電力増幅器に関して最大ＲＦ出力電力とＤＣ−ＲＦ変
換の最大効率を得るために最適なバイアス条件を決定す
ることをその役目とする制御回路構成に用いることがで
きる。
制御電圧および電流を得ている装置が用いられているＲ
Ｆ電力増幅器に関して最大ＲＦ出力電力とＤＣ−ＲＦ変
換の最大効率を得るために最適なバイアス条件を決定す
ることをその役目とする制御回路構成に用いることがで
きる。
【００１３】増幅器が飽和状態に達するまでは、ＲＦ入
力信号が大きくなるとＲＦ出力電力が大きくなる。しか
し、ＲＦ駆動レベルが充分に大きければ、搬送波増幅器
は、そのゲート／ベースに負の電圧を設ける（これは、
ゲート／ソース接合が順方向バイアスに駆動された結果
として、ＲＦ信号が整流されるためである）。この負の
電圧が、能動装置がその全ＲＦ出力電力機能を達成する
前に起こると、搬送波増幅器は、「ピンチオフ」され
て、ＲＦ電力飽和が早期に起こる。
力信号が大きくなるとＲＦ出力電力が大きくなる。しか
し、ＲＦ駆動レベルが充分に大きければ、搬送波増幅器
は、そのゲート／ベースに負の電圧を設ける（これは、
ゲート／ソース接合が順方向バイアスに駆動された結果
として、ＲＦ信号が整流されるためである）。この負の
電圧が、能動装置がその全ＲＦ出力電力機能を達成する
前に起こると、搬送波増幅器は、「ピンチオフ」され
て、ＲＦ電力飽和が早期に起こる。
【００１４】本発明においては、負の「ピンチオフ」電
圧が、ピーキング増幅器では起こらないようになってお
り、それにより、ＲＦ電力の改善が図られると共に、効
率の高い動作を行うことができるダイナミックＲＦ入力
駆動範囲が広がる。
圧が、ピーキング増幅器では起こらないようになってお
り、それにより、ＲＦ電力の改善が図られると共に、効
率の高い動作を行うことができるダイナミックＲＦ入力
駆動範囲が広がる。
【００１５】図１は、本発明によるアクティブ・バイア
スを有するドハティ型電力増幅器のブロック図である。
アクティブ・バイアス電力増幅器９０は、音声データ，
ページング・データまたは通信システムに送信されるそ
の他の被変調データなどの、変調された多重搬送波信号
を特徴とするＲＦ入力信号１００を受信する。電力分割
器１０５は、ＲＦ入力信号１００を同相信号１１０と示
される第１信号と、それと別の第２信号とに分割する。
電力分割器１０５は、別の第２信号に９０度位相シフト
を実行して、直角位相信号１３０にする。電力分割器１
０５は、ウィルキンソン電力分割器またはラング・カプ
ラ（Lange coupler ）など、当技術で既知の構造を用い
るマイクロストリップを採用する伝送線として実現する
ことができる。分割により、同相信号１１０と直角位相
信号１３０とは、ＲＦ入力信号１１０より３ｄＢ小さく
なる。
スを有するドハティ型電力増幅器のブロック図である。
アクティブ・バイアス電力増幅器９０は、音声データ，
ページング・データまたは通信システムに送信されるそ
の他の被変調データなどの、変調された多重搬送波信号
を特徴とするＲＦ入力信号１００を受信する。電力分割
器１０５は、ＲＦ入力信号１００を同相信号１１０と示
される第１信号と、それと別の第２信号とに分割する。
電力分割器１０５は、別の第２信号に９０度位相シフト
を実行して、直角位相信号１３０にする。電力分割器１
０５は、ウィルキンソン電力分割器またはラング・カプ
ラ（Lange coupler ）など、当技術で既知の構造を用い
るマイクロストリップを採用する伝送線として実現する
ことができる。分割により、同相信号１１０と直角位相
信号１３０とは、ＲＦ入力信号１１０より３ｄＢ小さく
なる。
【００１６】搬送波増幅器１１５とピーキング増幅器１
３５とは、増幅器の分類を指定する能動化期間の決定に
際して、アクティブ・バイアス回路８０に応答する。搬
送波増幅器１１５は、搬送波増幅器バイアス入力１１７
に関して同相信号１１０を増幅する。搬送波増幅器１１
５は、電力分割器１０５に結合される。搬送波増幅器１
１５は、望ましくは低い入力信号電力レベルで動作す
る。搬送波増幅器１１５は、望ましくはバイポーラ接合
トランジスタまたは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で
あり、好ましくは仮像高電子移動度トランジスタ（PHEM
T: pseudomorphichigh electron mobility transisto
r）である。ＭＥＳＦＥＴ，ヘテロ構造電界効果トラン
ジスタ（Ｈ−ＦＥＴ），ＨＥＭＴおよびその他の３端子
装置も用いることができる。搬送波増幅器１１５は、望
ましくはクラス「Ｂ」増幅器またはクラス「ＡＢ」増幅
器としてバイアスされる。
３５とは、増幅器の分類を指定する能動化期間の決定に
際して、アクティブ・バイアス回路８０に応答する。搬
送波増幅器１１５は、搬送波増幅器バイアス入力１１７
に関して同相信号１１０を増幅する。搬送波増幅器１１
５は、電力分割器１０５に結合される。搬送波増幅器１
１５は、望ましくは低い入力信号電力レベルで動作す
る。搬送波増幅器１１５は、望ましくはバイポーラ接合
トランジスタまたは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で
あり、好ましくは仮像高電子移動度トランジスタ（PHEM
T: pseudomorphichigh electron mobility transisto
r）である。ＭＥＳＦＥＴ，ヘテロ構造電界効果トラン
ジスタ（Ｈ−ＦＥＴ），ＨＥＭＴおよびその他の３端子
装置も用いることができる。搬送波増幅器１１５は、望
ましくはクラス「Ｂ」増幅器またはクラス「ＡＢ」増幅
器としてバイアスされる。
【００１７】第１基準電圧とも呼ばれる搬送波増幅器バ
イアス入力１１７は、搬送波増幅器１１５に結合し、搬
送波増幅器１１５の伝導サイクルと分類を決定する。搬
送波増幅器バイアス入力１１７は、異なる入力を有する
演算増幅器２００に結合する。この入力のうちの１つが
バイアス電源電圧２１５にバイアスされるが、好適な実
施例においては、この電圧は約−２．１ボルトの範囲を
有する。演算増幅器２００に対するその他の入力は、抵
抗２１０の両端の搬送波増幅器バイアス入力１１７の変
化を検知する。演算増幅器２００は、演算増幅器２２０
を駆動する第２基準電圧出力を生成する。抵抗２１０，
２０５は、演算増幅器２００の利得を設定する。第２演
算増幅器２２０は、演算増幅器２００の出力の変動から
検出される、搬送波増幅器バイアス入力１１７の変化に
応答する。抵抗２２５，２３５は、バイアス電源電圧２
３０を用いて演算増幅器２２０の零入力バイアス電圧を
設定し、抵抗２４０，２３５は演算増幅器２２０の利得
を設定する。抵抗２４５は、図示される単段ドハティ型
増幅器では任意であるが、多段ドハティ型増幅器におい
ては、抵抗２４５は、後段の第２搬送波増幅器をバイア
スする駆動レベルの関数として変化するゲート／ベース
電圧を設けることにより、抵抗２１０と同様の働きをす
る。ピーキング増幅器バイアス入力１３７は、ピーキン
グ増幅器１３５の能動化時間を決定する。ピーキング増
幅器１３５は、望ましくは、搬送波電力増幅器１１５が
動作する入力信号電力レベルに比べて高い入力信号電力
でオンになる。好適な実施例においては、ピーキング増
幅器１３５は、搬送波増幅器１１５と同じ種類で、実質
的に同一のものである。好ましくは、ピーキング増幅器
１３５は、搬送波増幅器１１５と整合され、同一のダイ
・ロットから作成されてもよい。望ましくは、ピーキン
グ増幅器１３５はクラス「Ｃ」の増幅器と同様にバイア
スされる。このバイアス条件のために、ピーキング増幅
器１３５は低信号レベルでオフになり、その出力は開路
のように見え、その出力のインピーダンスは無限大か、
あるいは非常に大きくなる。上記の特性を有する増幅器
のための装置の設計方法は、当業者には周知である。
イアス入力１１７は、搬送波増幅器１１５に結合し、搬
送波増幅器１１５の伝導サイクルと分類を決定する。搬
送波増幅器バイアス入力１１７は、異なる入力を有する
演算増幅器２００に結合する。この入力のうちの１つが
バイアス電源電圧２１５にバイアスされるが、好適な実
施例においては、この電圧は約−２．１ボルトの範囲を
有する。演算増幅器２００に対するその他の入力は、抵
抗２１０の両端の搬送波増幅器バイアス入力１１７の変
化を検知する。演算増幅器２００は、演算増幅器２２０
を駆動する第２基準電圧出力を生成する。抵抗２１０，
２０５は、演算増幅器２００の利得を設定する。第２演
算増幅器２２０は、演算増幅器２００の出力の変動から
検出される、搬送波増幅器バイアス入力１１７の変化に
応答する。抵抗２２５，２３５は、バイアス電源電圧２
３０を用いて演算増幅器２２０の零入力バイアス電圧を
設定し、抵抗２４０，２３５は演算増幅器２２０の利得
を設定する。抵抗２４５は、図示される単段ドハティ型
増幅器では任意であるが、多段ドハティ型増幅器におい
ては、抵抗２４５は、後段の第２搬送波増幅器をバイア
スする駆動レベルの関数として変化するゲート／ベース
電圧を設けることにより、抵抗２１０と同様の働きをす
る。ピーキング増幅器バイアス入力１３７は、ピーキン
グ増幅器１３５の能動化時間を決定する。ピーキング増
幅器１３５は、望ましくは、搬送波電力増幅器１１５が
動作する入力信号電力レベルに比べて高い入力信号電力
でオンになる。好適な実施例においては、ピーキング増
幅器１３５は、搬送波増幅器１１５と同じ種類で、実質
的に同一のものである。好ましくは、ピーキング増幅器
１３５は、搬送波増幅器１１５と整合され、同一のダイ
・ロットから作成されてもよい。望ましくは、ピーキン
グ増幅器１３５はクラス「Ｃ」の増幅器と同様にバイア
スされる。このバイアス条件のために、ピーキング増幅
器１３５は低信号レベルでオフになり、その出力は開路
のように見え、その出力のインピーダンスは無限大か、
あるいは非常に大きくなる。上記の特性を有する増幅器
のための装置の設計方法は、当業者には周知である。
【００１８】搬送波増幅器１１５の出力は、合成器また
は位相シフタおよびインピーダンス・インバータ１２５
に結合し、位相シフタおよびインピーダンス・インバー
タ１２５は、搬送波増幅器１１５により増幅された同相
信号１１０の位相をシフトさせて、この信号経路の位相
をピーキング増幅器１３５により増幅された直角位相信
号１３０の信号経路と適切に一致させる。両方の信号
は、互いに位相が合った状態で負荷１４５に送られる。
は位相シフタおよびインピーダンス・インバータ１２５
に結合し、位相シフタおよびインピーダンス・インバー
タ１２５は、搬送波増幅器１１５により増幅された同相
信号１１０の位相をシフトさせて、この信号経路の位相
をピーキング増幅器１３５により増幅された直角位相信
号１３０の信号経路と適切に一致させる。両方の信号
は、互いに位相が合った状態で負荷１４５に送られる。
【００１９】以上、入力ＲＦ駆動信号の振幅に比例する
電圧を得るために装置物性を用いる電力増幅器が説明さ
れた。次に、この電圧を、線形性の改善，ＤＣ−ＲＦ変
換の高効率化，ＲＦ出力電力の追加などの１つ以上のよ
り望ましい効果を得る方法で、また増幅されるＲＦ信号
の複合包絡線を判定する手段として用いる。この電力増
幅器は、バッテリや太陽エネルギが限られているために
効率がきわめて重要視される衛星による電気通信システ
ムに用いるのに適している。さらに、この電力増幅器
は、大きな瞬時帯域幅に広がる多重搬送周波数を用いる
セルラ電気通信での使用に適している。
電圧を得るために装置物性を用いる電力増幅器が説明さ
れた。次に、この電圧を、線形性の改善，ＤＣ−ＲＦ変
換の高効率化，ＲＦ出力電力の追加などの１つ以上のよ
り望ましい効果を得る方法で、また増幅されるＲＦ信号
の複合包絡線を判定する手段として用いる。この電力増
幅器は、バッテリや太陽エネルギが限られているために
効率がきわめて重要視される衛星による電気通信システ
ムに用いるのに適している。さらに、この電力増幅器
は、大きな瞬時帯域幅に広がる多重搬送周波数を用いる
セルラ電気通信での使用に適している。
【００２０】本発明は、特定の問題を解決し、従来の技
術による方法および機構に比べて一定の利点を有する。
たとえば、望ましい結果を得るような方法で動作される
ＲＦ入力信号サンプリング検出などの、より複雑な回路
構成を採用する必要がなくなる。
術による方法および機構に比べて一定の利点を有する。
たとえば、望ましい結果を得るような方法で動作される
ＲＦ入力信号サンプリング検出などの、より複雑な回路
構成を採用する必要がなくなる。
【００２１】特定の実施例の上記の説明は、現在の知識
を用いることにより他者に比べ本発明の一般的性質を完
全に明らかにし、包括的な概念から逸脱せずにこれらの
特定の実施例を容易に改善さらに／あるいは種々の用途
に適用することができるので、これらの適用および改善
は、開示された実施例と同等の意味および範囲内で理解
されるべきものである。
を用いることにより他者に比べ本発明の一般的性質を完
全に明らかにし、包括的な概念から逸脱せずにこれらの
特定の実施例を容易に改善さらに／あるいは種々の用途
に適用することができるので、これらの適用および改善
は、開示された実施例と同等の意味および範囲内で理解
されるべきものである。
【００２２】前記ＲＦ入力信号が可変すると前記ピーキ
ング増幅器バイアス入力も前記ピーキング増幅器の増幅
の開始を可変する電力増幅器を用いて別の好適な実施例
が得られる。
ング増幅器バイアス入力も前記ピーキング増幅器の増幅
の開始を可変する電力増幅器を用いて別の好適な実施例
が得られる。
【００２３】本方法は、前記ＲＦ入力信号の増大の結果
起こる負の電荷の構築による前記搬送波増幅器の飽和お
よびピンチオフの開始を検知する手段；第１に、前記の
負の電荷の構築を第１バイアス電源電圧と比較して基準
電圧を生成する手段；次に、前記基準電圧を第２バイア
ス電源電圧と比較して、ピーキング増幅器バイアス入力
を生成する手段；および前記ピーキング増幅器の増幅開
始を可変する手段；により構成されることをさらに特徴
とする。
起こる負の電荷の構築による前記搬送波増幅器の飽和お
よびピンチオフの開始を検知する手段；第１に、前記の
負の電荷の構築を第１バイアス電源電圧と比較して基準
電圧を生成する手段；次に、前記基準電圧を第２バイア
ス電源電圧と比較して、ピーキング増幅器バイアス入力
を生成する手段；および前記ピーキング増幅器の増幅開
始を可変する手段；により構成されることをさらに特徴
とする。
【００２４】前記ＲＦ入力信号が多重搬送波信号である
電力増幅器を用いても上述の方法を改良することができ
る。
電力増幅器を用いても上述の方法を改良することができ
る。
【００２５】本方法は、前記搬送波増幅器と前記ピーキ
ング増幅器とがヘテロ接合電界効果トランジスタによっ
て構成される電力増幅器によってさらに特徴化される。
ング増幅器とがヘテロ接合電界効果トランジスタによっ
て構成される電力増幅器によってさらに特徴化される。
【００２６】上述の方法は、前記搬送波増幅器と前記ピ
ーキング増幅器とがバイポーラ・トランジスタによって
構成される電力増幅器を用いてもさらに改良することが
できる。
ーキング増幅器とがバイポーラ・トランジスタによって
構成される電力増幅器を用いてもさらに改良することが
できる。
【００２７】本方法は、前記搬送波増幅器および前記ピ
ーキング増幅器がガリウム・ヒ素半導体装置である電力
増幅器によってさらに特徴化される。
ーキング増幅器がガリウム・ヒ素半導体装置である電力
増幅器によってさらに特徴化される。
【００２８】前記分割段階が：前記ＲＦ入力信号を同相
信号および第２信号に分割する段階；および前記第２信
号を直角位相信号に位相シフトする段階；によって構成
されることを特徴とする別の好適な実施例が得られる。
信号および第２信号に分割する段階；および前記第２信
号を直角位相信号に位相シフトする段階；によって構成
されることを特徴とする別の好適な実施例が得られる。
【００２９】前記合成段階が：前記第１被増幅信号を位
相シフトして、位相シフトされた第１被増幅信号を形成
する段階；および前記位相シフトされた第１被増幅信号
と前記第２被増幅信号とを合成して出力信号を形成する
段階；によって構成されることを特徴とする別の好適な
実施例が得られる。
相シフトして、位相シフトされた第１被増幅信号を形成
する段階；および前記位相シフトされた第１被増幅信号
と前記第２被増幅信号とを合成して出力信号を形成する
段階；によって構成されることを特徴とする別の好適な
実施例が得られる。
【００３０】上述の方法は、前記ＲＦ入力信号が多重搬
送波信号であるように改良することもできる。
送波信号であるように改良することもできる。
【００３１】上述の方法は、前記搬送波増幅器および前
記ピーキング増幅器がヘテロ接合電界効果トランジスタ
であるようにさらに改良することができる。
記ピーキング増幅器がヘテロ接合電界効果トランジスタ
であるようにさらに改良することができる。
【００３２】前記搬送波増幅器および前記ピーキング増
幅器がバイポーラ・トランジスタである別の好適な実施
例が得られる。
幅器がバイポーラ・トランジスタである別の好適な実施
例が得られる。
【００３３】上述の方法は、前記搬送波増幅器および前
記ピーキング増幅器がガリウム・ヒ素半導体装置によっ
て構成されるように改良することもできる。
記ピーキング増幅器がガリウム・ヒ素半導体装置によっ
て構成されるように改良することもできる。
【００３４】本明細書で採用される語法または用語は、
説明のためのものであり制約するものではないことを理
解頂きたい。従って、本発明は添付の請求項の精神およ
び広い範囲に入るこのようなすべての代替案，改善，同
等例及び変形を包含するものである。
説明のためのものであり制約するものではないことを理
解頂きたい。従って、本発明は添付の請求項の精神およ
び広い範囲に入るこのようなすべての代替案，改善，同
等例及び変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付の請求項に独自に説明される。しかし、
詳細な説明と請求項を図面と共に参照することにより、
本発明のより完璧な理解が得られる。
詳細な説明と請求項を図面と共に参照することにより、
本発明のより完璧な理解が得られる。
【図１】本発明によるアクティブ・バイアスを有するド
ハティ型電力増幅器のブロック図である。ここで行われ
る説明は、本発明の好適な実施例をその１つの形態にお
いて説明するもので、この実施例は、いかなる場合にも
制約として解釈されるものではない。
ハティ型電力増幅器のブロック図である。ここで行われ
る説明は、本発明の好適な実施例をその１つの形態にお
いて説明するもので、この実施例は、いかなる場合にも
制約として解釈されるものではない。
８０ アクティブ・バイアス回路
９０ アクティブ・バイアス増幅器
１００ ＲＦ入力信号
１０５ 電力分割器
１１０ 同相信号
１１５ 搬送波増幅器
１１７ 搬送波増幅器バイアス入力
１２５ 位相シフタおよびインピーダンス・インバータ
１３０ 直角位相信号
１３５ ピーキング増幅器
１３７ ピーキング増幅器バイアス入力
１４５ 負荷
２００，２２０ 演算増幅器
２０５，２１０，２２５，２３５，２４０，２４５ 抵
抗 ２１５，２３０ バイアス電源電圧
抗 ２１５，２３０ バイアス電源電圧
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−82804（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−22852（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−330873（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−238908（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03F 1/00 - 3/72
Claims (5)
- 【請求項１】 アクティブ・バイアスを有する電力増幅
器（９０）であって：ＲＦ入力信号（１００）に結合さ
れ、前記ＲＦ入力信号（１００）から同相信号（１１
０）と直角位相信号（１３０）とを生成する電力分割器
（１０５）；前記電力分割器（１０５）からの前記同相
信号（１１０）を増幅する搬送波増幅器（１１５）；前
記電力分割器（１０５）からの前記直角位相信号（１３
０）を増幅するピーキング増幅器（１３５）；前記搬送
波増幅器（１１５）の出力と前記ピーキング増幅器（１
３５）の出力の両方に結合されて、前記搬送波増幅器
（１１５）の出力と前記ピーキング増幅器（１３５）の
出力とを追加位相において合成する合成器；および前記
搬送波増幅器（１１５）と前記ピーキング増幅器（１３
５）の両方に結合され、前記ＲＦ入力信号（１００）の
強度が可変すると最適なバイアス条件を判定し、前記搬
送波増幅器（１１５）および前記ピーキング増幅器（１
３５）のＲＦ出力電力および変換効率の最大化を達成す
るアクティブ・バイアス回路（８０）； によって構成
されることを特徴とする電力増幅器（９０）。 - 【請求項２】 前記搬送波増幅器（１１５）がバイアス
されて、低電力レベルで前記ＲＦ入力信号（１００）の
増幅を行い、前記ピーキング増幅器（１３５）がバイア
スされて前記ＲＦ入力信号（１００）がより高い電力レ
ベルにあるときに増幅を開始する請求項１記載の電力増
幅器（９０）。 - 【請求項３】 前記アクティブ・バイアス回路（８０）
が：前記ＲＦ入力信号（１００）の変動の結果起こる前
記搬送波増幅器（１１５）の搬送波増幅器バイアス入力
の変化を検知する第１演算増幅器（２００）であって、
前記搬送波増幅器バイアス入力と第１バイアス電源電圧
（２１５）との比較も行い、基準電圧を生成する第１演
算増幅器（２００）；および次に、前記第１演算増幅器
（２００）からの前記基準電圧を第２バイアス電源電圧
（２３０）と二次比較して、前記ピーキング増幅器（１
３５）を制御するピーキング増幅器（１３５）バイアス
入力を生成する第２演算増幅器（２２０）；によって構
成される請求項２記載の電力増幅器（９０）。 - 【請求項４】 ＲＦ入力信号（１００）のレベルが変化
する際に効率を改善するためにアクティブ・バイアスを
有する電力増幅器（９０）を用いて前記ＲＦ入力信号
（１００）を増幅する方法であって：前記ＲＦ入力信号
（１００）を同相信号（１１０）と直角位相信号（１３
０）に分割する段階；搬送波増幅器（１１５）を用いて
前記同相信号（１１０）を１回目に増幅して、第１被増
幅信号を生成する段階；前記ＲＦ入力信号（１００）に
相対して搬送波増幅器（１１５）バイアス入力を変化さ
せる段階；ピーキング増幅器バイアス入力（１３７）を
用いて、前記搬送波増幅器（１１５）バイアス入力に相
対してピーキング増幅器（１３５）をバイアスする段
階；前記直角位相信号（１３０）が前記ピーキング増幅
器バイアス入力（１３７）を超えるときに、２回目に前
記直角位相信号（１３０）を増幅して、第２被増幅信号
を生成する段階；および前記第１被増幅信号と第２被増
幅信号を同相において合成して、出力信号を生成する段
階；によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 前記バイアス段階が：前記ＲＦ入力信号
（１００）の増大の結果として起こる負の電荷の蓄積の
結果の前記搬送波増幅器（１１５）の飽和およびピンチ
オフの開始を検知する段階；前記の負の電荷の蓄積を、
第１バイアス電源電圧（２１５）と１回目に比較して基
準電圧を生成する段階；前記基準電圧を、第２バイアス
電源電圧（２３０）と２回目に比較してピーキング増幅
器バイアス入力（１３７）を生成する段階；および前記
ピーキング増幅器バイアス入力（１３７）に相対して、
前記ピーキング増幅器（１３５）の増幅の開始を変化さ
せる段階；によって構成される請求項４記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US566811 | 1995-12-04 | ||
| US08/566,811 US5739723A (en) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | Linear power amplifier using active bias for high efficiency and method thereof |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181533A JPH09181533A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3372438B2 true JP3372438B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=24264474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33890496A Expired - Fee Related JP3372438B2 (ja) | 1995-12-04 | 1996-12-03 | 効率を高くするためにアクティブ・バイアスを用いる線形電力増幅器とその方法 |
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|---|---|
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