專利名稱：高效率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在廣播以及通信中使用的高效率放大器。
技術(shù)背景廣播用以及通信用的RF放大器希望能夠高效線性地放大RF信 號(hào)。而一般在放大器中提高效率與提高線性二者不同時(shí)成立。放大器 的效率在增加輸入信號(hào)的功率等級(jí)的同時(shí)提高，表示出放大器在迎來(lái) 飽和的附近迎來(lái)最大效率的特性。近年來(lái)，在作為輸入信號(hào)使用在廣 播以及移動(dòng)通信等中使用的PAPR (Peak to Average Power Ratio，峰 值平均功率之比)大的調(diào)制波的情況下，在飽和點(diǎn)附近的動(dòng)作點(diǎn)中由 于發(fā)生因放大器的飽和引起的信號(hào)波形的限幅，因此線性極大地惡化。為此， 一般在廣播用以及通信用的RF放大器中，在從飽和點(diǎn)較 大地得到輸出補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作水平下使用，在較大地得到來(lái)自飽和點(diǎn)的輸 出補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作水平下的高效率非常重要。對(duì)此，作為較大地得到來(lái)自 飽和點(diǎn)的輸出補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作水平下提高效率的有效方法，報(bào)告了多爾蒂 放大器。例如，圖14表示作為在非專利文獻(xiàn)1中表示的現(xiàn)有的高效率放大 器的多而蒂放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)從 各部分觀看的阻抗。圖14表示的多爾蒂放大器具備輸入端子1、輸入 分配電路2、 A類或者AB類偏置的載波放大器3、偏移相位線路4、 90。相位線路5、相位線路6、 B類或者C類偏置的峰值放大器7、偏 移相位線路8、 90。相位線路9以及輸出端子10。另外，圖14中圖示出載波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11、 峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12、由輸入分配電路2所分配 的路徑的輸出合成點(diǎn)13。這里，載波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11是在載波放大器3的輸出 一側(cè)觀看負(fù)載一側(cè)的負(fù)載阻抗為最大的 點(diǎn)，峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12是在峰值放大器7的輸 出一側(cè)觀看偏移相位線8的輸出一側(cè)的阻抗為最大的點(diǎn)。另夕卜，圖15表示作為在上述非專利文獻(xiàn)1中表示的現(xiàn)有的高效率 放大器的多爾蒂放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平大 時(shí)的從各部分觀看的阻抗的圖，與圖14相同的符號(hào)是相同的部分。在載波放大器3上連接的偏移相位線路4具有從載波放大器3的 輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11觀看栽波放大器3的輸出一側(cè)的輸出阻抗為 最大的電長(zhǎng)度0c。同樣，在峰值放大器7上連接的偏移相位線路8具 有從峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12觀看峰值放大器7的輸 出一側(cè)的輸出阻抗為最大的電長(zhǎng)度ep。另外，90。相位線路5以及卯。 相位線路9的電長(zhǎng)度是90。，相位線路6的電長(zhǎng)度是9O + 9c-0p。從輸入端子1輸入的RF信號(hào)由輸入一側(cè)分配電路2分配為栽波 放大器3 —側(cè)的路徑和峰值放大器7 —側(cè)的路徑這兩條路徑。在載波 放大器3 —側(cè)的路徑中，來(lái)自輸入一側(cè)分配電路3的RF信號(hào)凈皮輸入 到載波放大器3,來(lái)自載波放大器3的RF信號(hào)經(jīng)過(guò)偏移相位線路4 以及90。相位線路5輸出到輸出合成點(diǎn)13。另外，在峰值放大器7 — 側(cè)的路徑中，來(lái)自輸入一側(cè)分配電路2的RF信號(hào)經(jīng)過(guò)相位線路6被 輸入到峰值放大器7，來(lái)自峰值放大器7的RF信號(hào)經(jīng)過(guò)偏移相位線 路8被輸出到輸出合成點(diǎn)13。在輸出合成點(diǎn)13中，來(lái)自載波放大器3 的RF信號(hào)與來(lái)自峰值放大器7的RF輸出信號(hào)被合成后輸出。圖14中，在輸入信號(hào)的電平小的情況下，B類或者C類偏置的 峰值放大器7成為關(guān)斷狀態(tài)，即成為不放大RF信號(hào)的狀態(tài)，通過(guò)偏 移相位線路8的作用，從峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12 觀看到的峰值放大器7的輸出阻抗理想地成為無(wú)窮大(開路open)。 在現(xiàn)有的多爾蒂放大器中，由于阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12與輸出合成點(diǎn)13直接 連接，可以視為同一個(gè)點(diǎn)，因此從輸出合成點(diǎn)13觀看峰值放大器7 一側(cè)的輸出阻抗理想地成為無(wú)窮大(開路)。這時(shí)，如果把從輸出合成點(diǎn)13觀看90。相位線路9的負(fù)栽阻抗設(shè)為R/2 (R是多爾蒂放大器的負(fù)栽阻抗)，把90。相位線路5的特性 阻抗設(shè)為R，則通過(guò)90。相位線路5的阻抗變換作用，從載波放大器3 的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11觀看輸出一側(cè)的負(fù)載阻抗成為2R，從輸 出合成點(diǎn)13僅輸出來(lái)自載波放大器3的RF信號(hào)。另一方面，圖15中，在輸入信號(hào)的電平大時(shí)，由于B類或者C 類偏置的峰值放大器7成為導(dǎo)通狀態(tài)，即放大RF信號(hào)的狀態(tài)，因此 來(lái)自栽波放大器3以及峰值放大器7的RF信號(hào)在輸出合成點(diǎn)13被合 成后輸出。這時(shí)，從載波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11以及峰 值放大器7的輸出 一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12觀看輸出 一側(cè)的負(fù)載阻抗都成 為R。這里，如果預(yù)先在多爾蒂放大器中進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得當(dāng)負(fù)載阻抗為 2R時(shí)，在載波放大器3中雖然飽和功率小但效率升高，預(yù)先設(shè)計(jì)成使 得當(dāng)負(fù)栽阻抗是R時(shí)在載波放大器3以及峰值放大器7中飽和功率變 大，則在輸入信號(hào)的電平小時(shí)，載波放大器3高效動(dòng)作，在輸入信號(hào) 的電平大時(shí)，能夠使載波放大器3以及峰值放大器7動(dòng)作，使得飽和 功率增大。通過(guò)以上的兩個(gè)作用，即，通過(guò)根據(jù)輸入信號(hào)的電平，峰值放大 器7的輸出與栽波放大器3合成這樣的作用，以及根據(jù)輸入信號(hào)的電 平，從載波放大器3以及峰值放大器7觀看輸出一側(cè)的負(fù)載阻抗發(fā)生 變化這樣的作用，在來(lái)自飽和的輸出補(bǔ)償大的狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)高效 率的動(dòng)作。圖16表示多爾蒂放大器的對(duì)于輸出功率的效率特性。在理想的多 爾蒂放大器中，如圖16所示，在作為多爾蒂放大器的飽和點(diǎn)a和輸出 補(bǔ)償6dB的點(diǎn)b的2個(gè)位置，能夠迎來(lái)效率最大點(diǎn)。在圖16中，b 是在輸入信號(hào)的電平小的情況下，僅有載波放大器3動(dòng)作了時(shí)的第1 次效率最大點(diǎn)，a是在輸入信號(hào)的電平大的情況下，載波放大器3以 及峰值放大器7動(dòng)作了時(shí)的第2次效率最大點(diǎn)。非專利文獻(xiàn)1: Youngoo Yang， Jeonghyeon Cha， Bumjae Shin， Bumman Kim"A Fully Matched N - Way Doherty Amplifier WithOptimized Linearity", IEEE Trans. Microwave Theory Tech.， vol.3, pp.986-993, Mar.2003.在作為現(xiàn)有的高效率放大器的多爾蒂放大器中，通過(guò)在載波放大 器3的輸出一側(cè)使用90。相位線路5，從栽波放大器3的輸出一側(cè)的阻 抗基準(zhǔn)點(diǎn)11觀看輸出一側(cè)的負(fù)栽阻抗實(shí)現(xiàn)在小信號(hào)時(shí)成為2R，在大 信號(hào)時(shí)成為R那樣的變換。因此，在理想的多爾蒂放大器中，在作為 多爾蒂放大器的飽和點(diǎn)和輸出補(bǔ)償6dB的點(diǎn)的兩個(gè)位置，能夠迎來(lái)效 率最大點(diǎn)，反過(guò)來(lái)講，在原理上意味著在現(xiàn)有的多爾蒂放大器中，在 輸出補(bǔ)償比6dB大的動(dòng)作水平下，不可能迎來(lái)效率最大點(diǎn)，具有在輸 出補(bǔ)償比6dB大的小信號(hào)區(qū)域中的高效化方面存在界限的課題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述的課題而完成的，目的在于得到在輸出補(bǔ)償比 6dB大的小信號(hào)動(dòng)作水平下也能夠使效率提高的高效率放大器。本發(fā)明的高效率放大器具備把輸入信號(hào)分配到第1以及第2路 徑的輸入分配電路；與上述第1路徑連接的載波放大器；與上述第2 路徑連接的峰值放大器；與上述第1以及第2路徑的輸出合成點(diǎn)連接 的阻抗變換電路；被連接在上述載波放大器的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn) 與上述輸出合成點(diǎn)之間的第l相位線路；被連接在上述輸入分配電路 與上述峰值放大器之間的第2相位線路；以及被連接在上述峰值放大 器的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)與上述輸出合成點(diǎn)之間的第3相位線路， 在上述輸入信號(hào)的電平小時(shí)，對(duì)上述第1相位線路的電長(zhǎng)度和上述第 3相位線路的電長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)定，以使得從上述載波放大器的輸出一側(cè) 的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)觀看輸出一側(cè)的阻抗成為2R + a，其中R是負(fù)載電阻， a為正，并且上述第2相位線路的電長(zhǎng)度被設(shè)定為上述第1相位線路 的電長(zhǎng)度與上述第3相位線路的電長(zhǎng)度之差。依據(jù)本發(fā)明，可以得到能夠使效率為最大的輸出補(bǔ)償比6dB大， 在輸出補(bǔ)償比6dB大的小信號(hào)動(dòng)作水平下也能夠使效率提高這樣的效 果。


圖1表示本發(fā)明實(shí)施方式1的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)的從各部分觀看到的阻抗的圖。圖2是在史密斯圖上描繪了本發(fā)明實(shí)施方式1的高效率放大器的 負(fù)載調(diào)制的軌跡的圖。圖3表示本發(fā)明實(shí)施方式1的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平大時(shí)的從各部分觀看到的阻抗的圖。圖4表示對(duì)于本實(shí)施方式1的高效率放大器的輸出功率的效率特 性的圖。圖5表示本發(fā)明實(shí)施方式2的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)的從各部分觀看到的阻抗的圖。圖6表示本發(fā)明實(shí)施方式2的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平大時(shí)的從各部分觀看到的阻抗的圖。圖7表示對(duì)于本發(fā)明實(shí)施方式2的高效率放大器的輸出功率的效 率特性的圖。圖8表示本發(fā)明實(shí)施方式3的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和部分的電長(zhǎng) 度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)的從各部分觀看到的阻抗的圖。圖9表示本發(fā)明實(shí)施方式3的高效率放大器的隔離器的頻率特性 的圖。圖10表示本發(fā)明實(shí)施方式4的高效率放大器中的載波放大器以及 峰值放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。圖11表示本發(fā)明實(shí)施方式4的高效率放大器中的針對(duì)相位線路的 電長(zhǎng)度的載波放大器以及峰值放大器的效率特性的圖。圖12表示本發(fā)明實(shí)施方式5的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度的圖。圖13表示針對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式5的高效率放大器的輸出功率的效 率特性的圖。圖14表示作為現(xiàn)有的高效率放大器的多爾蒂放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)的從各部分觀看到的阻抗的圖。圖15表示作為現(xiàn)有的高效率放大器的多爾蒂放大器的結(jié)構(gòu)和各 部分的電長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平大時(shí)的從各部分觀看到的阻抗的圖。圖16表示針對(duì)作為現(xiàn)有的高效率放大器的多爾蒂放大器的輸出 功率的效率特性的圖。
具體實(shí)施方式
以下，為了更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，根據(jù)

用于實(shí)施發(fā)明的 最佳方式。實(shí)施方式1圖l表示本發(fā)明實(shí)施方式1的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)從各部分觀看到的阻抗的圖。圖l表示的 高效率放大器具備輸入端子1、輸入分配電路2、 A類或者AB類偏置 的載波放大器3、偏移相位線路4、相位線路21、相位線路22、 B類 或者C類偏置的峰值放大器7、偏移相位線路8、相位線路23、 90° 相位線路(阻抗變換電路)9以及輸出端子10。另外，圖1中，與現(xiàn) 有的圖14相同，圖示出載波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11、 峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12、由輸入分配電路2所分配 的路徑的輸出合成點(diǎn)13。圖1表示的高效率放大器把現(xiàn)有的圖14表示的多爾蒂放大器的 90°相位線路5置換成相位線路21，把相位線路6置換成相位線路22， 在峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12與輸出合成點(diǎn)13之間追 加了相位線路23，其它的結(jié)構(gòu)與圖14表示的相同。偏移相位線路4 的電長(zhǎng)度記為ee，把偏移相位線路8的電長(zhǎng)度記為ep，把相位線路21 的電長(zhǎng)度記為0n把相位線路22的電長(zhǎng)度記為e3，把相位線路23的 電長(zhǎng)度i己為02。即，在圖l表示的高效率放大器中，在載波放大器3的輸出一側(cè) 的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11與輸出合成點(diǎn)13之間連接電長(zhǎng)度為9i的相位線路 21,在輸入分配電路2與峰值放大器7之間連接電長(zhǎng)度為03的相位線路22，在峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12與輸出合成點(diǎn)13 之間連接電長(zhǎng)度為02的相位線路23。圖1中，如果把從輸出合成點(diǎn)13觀看90。相位線路9的阻抗設(shè)為 R,二R/2 (R是高效率放大器的負(fù)載電阻)，把相位線路21的阻抗 設(shè)為R，則在輸入信號(hào)的電平小時(shí)，為了使效率為最大的輸出補(bǔ)償大 于6dB,設(shè)定相位線路21的電長(zhǎng)度e,和相位線路23的電長(zhǎng)度02，使 得從載波放大器3的輸出 一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11觀看輸出 一側(cè)的阻抗為 R,2R + a U為正)。相位線路21是具有下面的公式(1)表示的電長(zhǎng)度et [deg]的 相位線路，被連接在栽波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11與輸出 合成點(diǎn)13之間。[公式1 ]這里，Z。表示相位線路21、 23的特性阻抗。另外，相位線路23是具有下面的公式(2)表示的電長(zhǎng)度e2 [ deg ] 的相位線路，被連接在峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12與輸 出合成點(diǎn)13之間。 [數(shù)2]進(jìn)而，相位線路22是具有下面的公式(3 )表示的電長(zhǎng)度63 [ deg〗 的相位線路，被連接在輸入分配電路3與峰值放大器7之間。其次說(shuō)明動(dòng)作。在圖1的輸出信號(hào)的電平小時(shí)，B類或者C類偏置了的峰值放大 器7成為關(guān)斷狀態(tài)，即不放大RF信號(hào)的狀態(tài)，只有來(lái)自載波放大器 3的RF信號(hào)輸出到輸出合成點(diǎn)13。這樣，在輸入信號(hào)的電平小時(shí)，[數(shù)3]由于峰值放大器7成為關(guān)斷狀態(tài)，因此從峰值放大器7的輸出一側(cè)的 阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12觀看到的峰值放大器7的輸出阻抗理想地成為無(wú)窮大 (開路open)，另外，由于相位線路23的電長(zhǎng)度02小于卯°,因此 具有電長(zhǎng)度e2的相位線路23起到容性開路短截線的作用，從而，從輸出合成點(diǎn)13觀看相位線路23的阻抗變換成電阻成分 小于R/2、且具有容性電抗的阻抗Z1。進(jìn)而，根據(jù)具有電長(zhǎng)度0i的 相位線路21的阻抗變換作用，從載波放大器3的輸出 一側(cè)的阻抗基準(zhǔn) 點(diǎn)11觀看輸出一側(cè)的負(fù)載阻抗變換成比2R大的實(shí)數(shù)電阻2R + a。圖2是在史密斯圖上描繪高效率放大器的負(fù)栽調(diào)制的軌跡的圖。 在現(xiàn)有型的多爾蒂放大器中，如圖2的虛線所示，相對(duì)于負(fù)載調(diào)制的 軌跡成為R/2 R,在本實(shí)施方式1的高效率放大器中，如圖2的實(shí) 線所示，負(fù)栽調(diào)制的軌跡成為Zl~2R + a。圖3表示本發(fā)明實(shí)施方式1的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平大時(shí)從各部分觀看到的阻抗的圖，與圖l相同 的符號(hào)是相同的部分。圖3中，在輸入信號(hào)的電平大時(shí)，由于B類或 者C類偏置了的峰值放大器7成為導(dǎo)通狀態(tài)，即放大RF信號(hào)的狀態(tài)， 因此在輸出合成點(diǎn)13把來(lái)自栽波放大器3以及峰值放大器7的RF信 號(hào)合成后輸出。這時(shí)，從載波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11 以及峰值放大器7的輸出 一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12觀看輸出 一側(cè)的負(fù)載阻 抗都成為R。這里，在高效率放大器中，如果預(yù)先進(jìn)行設(shè)計(jì)使得當(dāng)負(fù)載阻抗是 2R + a時(shí)，在載波放大器3中飽和功率小但效率變高，而當(dāng)負(fù)載阻抗 是R時(shí)，在載波放大器3以及峰值放大器7中飽和功率變大，則在輸 入信號(hào)的電平小時(shí)，載波放大器3進(jìn)行高效動(dòng)作，在輸入信號(hào)的電平 大時(shí)，能夠使載波放大器3以及峰值放大器7動(dòng)作以使得飽和功率變 大。根據(jù)以上的兩個(gè)作用，即，根據(jù)與輸入信號(hào)的電平相對(duì)應(yīng)峰值放 大器7的輸出被合成到載波放大器3的輸出這樣的效果，以及與輸入 信號(hào)的電平相對(duì)應(yīng)從載波放大器3以及峰值放大器7觀看輸出一側(cè)的負(fù)載阻抗發(fā)生變化這樣的作用，在實(shí)施方式l中，在來(lái)自飽和點(diǎn)的輸 出補(bǔ)償大的狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的動(dòng)作。圖4表示針對(duì)高效率放大器的輸出功率的效率特性的圖。這里， 把現(xiàn)有的多爾蒂放大器與該實(shí)施方式1的高效率放大器進(jìn)行比較。另 外，在該實(shí)施方式l中，當(dāng)輸入信號(hào)的電平從小信號(hào)轉(zhuǎn)變到大信號(hào)時(shí)， 由于從載波放大器3的輸出 一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11觀看輸出 一側(cè)的阻抗 從實(shí)數(shù)電阻2R + a (a為正)向R轉(zhuǎn)變，因此如圖4所示，除去作為 多爾蒂放大器的飽和點(diǎn)a以外，在比輸出補(bǔ)償6dB的點(diǎn)b大的輸出補(bǔ) 償(6 + p) dB (p為正)的點(diǎn)c中能夠迎來(lái)效率最大點(diǎn)。由此，在實(shí)施方式l中，在輸入信號(hào)的電平小時(shí)，由于能夠?qū)?栽波放大器3的輸出 一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11觀看輸出 一側(cè)的阻抗增大比 現(xiàn)有型的多爾蒂放大器的阻抗2R還大，因此相應(yīng)地能夠把第1次的 效率最大點(diǎn)設(shè)定為比現(xiàn)有的多爾蒂放大器的輸出補(bǔ)償6dB的點(diǎn)b的輸 出補(bǔ)償大的小信號(hào)電平的點(diǎn)c。即，在實(shí)施方式1中，在比輸出補(bǔ)償 6dB大的小信號(hào)動(dòng)作電平下的高效化更為有效，能夠謀求高效化。在實(shí)施方式1中，與現(xiàn)有的多爾蒂放大器相同，在栽波放大器3 的輸出一側(cè)上連接偏移相位線路4，在峰值放大器7的輸出一側(cè)上連 接偏移相位線路8，而也可以去除偏移相位線路4以及偏移相位線路8， 這種情況下，上述的公式(3)成為以下的公式(4)。e^e廣e2 (4)這樣，在實(shí)施方式l中，輸入分配電路2把輸入信號(hào)分配到兩條 路徑(第1以及第2路徑)，在一個(gè)路徑上連接載波放大器3，在另 一個(gè)路徑上連接峰值放大器7 ，在兩條路徑的輸出合成點(diǎn)13上連接90° 相位線路(阻抗變換電路)9，在載波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn) 點(diǎn)11與輸出合成點(diǎn)13之間連接相位線路(第l相位線路)21，在輸 入分配電路2與峰值放大器7之間連接相位線路(第2相位線路)22， 在峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12與輸出合成點(diǎn)13之間連 接相位線路(第3相位線路)23，在輸入信號(hào)的電平小時(shí)，設(shè)定相位 線路21的電長(zhǎng)度0i和相位線路23的電長(zhǎng)度62,以使得從載波放大器3的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)ll觀看輸出一側(cè)的阻抗成為2R + a,并且 將相位線路22的電長(zhǎng)度03設(shè)定為相位線路21的電長(zhǎng)度與相位線路 23電長(zhǎng)度02之差。如上所述，依據(jù)該實(shí)施方式1,通過(guò)在栽波放大器3的輸出一側(cè) 的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)11與輸出合成點(diǎn)13之間連接電長(zhǎng)度e!的相位線路21， 在輸入分配電路2與峰值放大器7之間連接電長(zhǎng)度e3的相位線路22， 在峰值放大器7的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)12與輸出合成點(diǎn)13之間連 接電長(zhǎng)度02的相位線路23，在輸入信號(hào)的電平小時(shí)，設(shè)定相位線路 21的電長(zhǎng)度0i和相位線路23的電長(zhǎng)度02，以使得從栽波放大器3的 輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)ll觀看輸出一側(cè)的阻抗成為2R + (x，并且將相 位線路22的電長(zhǎng)度03設(shè)定為相位線路21的電長(zhǎng)度0i與相位線路23 的電長(zhǎng)度02之差，從而可以得到能夠使效率為最大的輸出補(bǔ)償大于 6dB，在輸出補(bǔ)償比6dB大的小信號(hào)動(dòng)作電平下能夠提高效率這樣的 效果。實(shí)施方式2圖5表示本發(fā)明實(shí)施方式2的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)從各部分觀看到的阻抗的圖。圖5表示的 高效率放大器在上述實(shí)施方式1的圖l表示的高效率放大器中追加了 相位線路(第4相位線)24，其它的結(jié)構(gòu)與圖l相同。另外，圖6表示本發(fā)明實(shí)施方式2的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部 分的電長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平大時(shí)從各部分觀看到的阻抗的圖。圖6 表示的高效率放大器在上述實(shí)施方式1的圖3表示的高效率放大器中 追加了相位線路24，其它的結(jié)構(gòu)與圖3相同。相位線路24是具有下面的公式(5)表示的電長(zhǎng)度Ae [deg]的 相位線路，被連接在輸入分配電路3與峰值放大器6之間。A0=eCA-ePA (5)這里，e^是載波放大器3的電長(zhǎng)度，0PA是峰值放大器7的電長(zhǎng)度。其次說(shuō)明動(dòng)作。圖6中，在輸入信號(hào)的電平大時(shí)，由于B類或者C類偏置了的峰 值放大器7成為導(dǎo)通狀態(tài)，即放大RF信號(hào)的狀態(tài)，因此在輸出合成 點(diǎn)13把來(lái)自栽波放大器3以及峰值放大器7的RF信號(hào)合成后輸出。這時(shí)，在實(shí)施方式2中，由于由連接在峰值放大器7的輸入一側(cè) 的相位線路24對(duì)A類或者AB類偏置了的載波放大器3的電長(zhǎng)度eCA 與B類或者C類偏置了的峰值放大器7的電長(zhǎng)度GcA的差A(yù)e進(jìn)行了 修正，因此來(lái)自載波放大器3和峰值放大器7的RF信號(hào)能夠在輸出 合成點(diǎn)13上以同相位來(lái)合成。從而，提高輸入信號(hào)電平大的區(qū)域中的 RF信號(hào)的合成效率。圖7表示針對(duì)高效率放大器的輸出功率的效率特性。這里，把現(xiàn) 有的多爾蒂放大器與上述實(shí)施方式1的高效率放大器1以及實(shí)施方式 2的高效率放大器進(jìn)行比較。如圖7所示，在實(shí)施方式2中，與上述 實(shí)施方式1相比較，在輸入信號(hào)的電平大的區(qū)域下的RF信號(hào)的合成 效率提高，其結(jié)果，能夠謀求放大器的高效化。關(guān)于其它動(dòng)作與上述實(shí)施方式l相同。在實(shí)施方式2中，與現(xiàn)有的多爾蒂放大器相同，在載波放大器3 的輸出一側(cè)上連接偏移相位線路4，在峰值放大器7的輸出一側(cè)上連 接偏移相位線路8，而也可以去除偏移相位線路4以及偏移相位線路8。如上所述，依據(jù)該實(shí)施方式2，可以得到與上述實(shí)施方式1相同 的效果，并且通過(guò)由連接在峰值放大器7的輸入一側(cè)的相位線路24 修正載波放大器3的電長(zhǎng)度0cA與峰值放大器7的電長(zhǎng)度9ca的差， 進(jìn)一步可以得到能夠使效率提高的效果。實(shí)施方式3圖8表示本發(fā)明實(shí)施方式3的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度、輸入信號(hào)的電平小時(shí)從各部分觀看到的阻抗的圖。圖8表示的 高效率放大器在上述實(shí)施方式1的圖1表示的高效率放大器中的90° 相位電路9的輸出 一側(cè)上追加了具有特性阻抗R的隔離器31，其它的 結(jié)構(gòu)與圖l相同。其次說(shuō)明動(dòng)作。圖8中，通過(guò)連接在90。相位電路9的輸出一側(cè)的具有特性阻抗R 的隔離器31，把從輸出合成點(diǎn)13觀看到的負(fù)栽阻抗確定為R/2。因 此，高效率放大器與輸出端子10以后的電路狀態(tài)無(wú)關(guān)，能夠穩(wěn)定地進(jìn) 行高效率的動(dòng)作。圖9表示隔離器31的頻率特性。隔離器31如圖9所示，具有相 對(duì)于RF信號(hào)的頻率f(j，以RF信號(hào)的高次諧波例如2倍頻率2f。作為 使用頻帶以外的頻率特性，能夠抑制發(fā)生高次諧波。在實(shí)施方式3中，與現(xiàn)有的多爾蒂放大器相同，在載波放大器3 的輸出一側(cè)上連接偏移相位線路4，在峰值放大器7的輸出一側(cè)連接 偏移相位線路8，而也可以去除偏移相位線路4以及偏移相位線路8。如上所述，依據(jù)實(shí)施方式3，可以得到與上述實(shí)施方式1相同的 效果，并且通過(guò)在90。相位電路9的輸出一側(cè)上連接具有特性阻抗R 的隔離器31，從而可以得到能夠穩(wěn)定地進(jìn)行高效率的動(dòng)作，能夠抑制 發(fā)生高次諧波這樣的效果。實(shí)施方式4圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式4的高效率放大器中的載波放大器3 以及峰值放大器7的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。圖10表示的載波放大器3 以及峰值放大器7具備輸入端子41、基波匹配電路42、電源端子43、 偏置電路44、晶體管(放大元件)45、相位線路(第5相位線路)46、 電源端子47、電容器48、 90。相位線路49、基波匹配電路50以及輸 出端子51。其次說(shuō)明動(dòng)作。圖10中，在晶體管45的輸入一側(cè)經(jīng)由偏置電路44供給來(lái)自電源 端子43的偏置電壓。另外，由電容器48以及90。相位線路49構(gòu)成晶 體管45的輸出一側(cè)的偏置電路，經(jīng)由相位線路49以及相位線路46， 把來(lái)自電源端子47的偏置電壓供給到晶體管45的輸出一側(cè)。從輸入 端子41輸入的RF信號(hào)經(jīng)由基波匹配電路42由晶體管45進(jìn)行放大， 經(jīng)過(guò)相位線路46以及基波匹配電路50從輸出端子51輸出。電容器48設(shè)為具有在RF信號(hào)的頻率f。下成為充分小的阻抗那樣的電容的電容器，在90。相位線路49與電源端子47之間在RF信號(hào)的 頻率f。下形成短路點(diǎn)。90。相位線路49如果設(shè)為在RF信號(hào)的頻率fo 下電長(zhǎng)度為卯。長(zhǎng)度的短路短截線，則在RF信號(hào)的2倍頻率2f。下， 電長(zhǎng)度成為180。的長(zhǎng)度，在相位線路46與90°相位線路49之間形成 RF信號(hào)的2倍頻率2fo中的短路點(diǎn)。如果改變相位線路46的電長(zhǎng)度e。的長(zhǎng)度，則由于從晶體管45觀 看到的直到2倍頻率2fo中的短路點(diǎn)為止的距離發(fā)生改變，因此從晶 體管45觀看輸出一側(cè)的2倍頻率2fo中的阻抗ZL (2f。)發(fā)生變化。 一般，放大器的效率由于對(duì)于2倍頻率中的阻抗具有依賴性，因此通 過(guò)最優(yōu)化相位線路46的電長(zhǎng)度Gn，能夠抑制RF信號(hào)的2倍頻率2f。 的高次諧波發(fā)生，使載波放大器3以及峰值放大器7的效率最大。圖11表示針對(duì)相位線路46的電長(zhǎng)度e。的載波放大器3以及峰值 放大器7的頻率特性的圖，通過(guò)使相位線路46的電長(zhǎng)度e。成為最佳 的值eoPT，能夠抑制RF信號(hào)的2倍頻率2f。的高次諧波發(fā)生，得到載 波放大器3以及峰值放大器7的效率Emax。這樣，通過(guò)使載波放大器3以及峰值放大器7的效率最大，能夠 使作為高效率放大器整體的效率最大，即使在輸出補(bǔ)償大的小信號(hào)電 平下也能夠提高效率。如上所述，依據(jù)實(shí)施方式4，可以得到與上述實(shí)施方式1同樣的 效果，并且通過(guò)經(jīng)由在RF信號(hào)的頻率f。下電長(zhǎng)度為卯。長(zhǎng)度的短路短 截線的90。相位線路49和相位線路46供給栽波放大器3以及峰值放 大器7的晶體管45的偏置電壓，把相位線路46的電長(zhǎng)度e。設(shè)定為減 少RF信號(hào)的2倍頻率2f。的高次諧波，使栽波放大器3以及峰值放大 器7的效率為最大的值，可以得到即使在輸出補(bǔ)償大的小信號(hào)電平下 也能夠提高效率這樣的效果。實(shí)施方式5圖12表示本發(fā)明實(shí)施方式5的高效率放大器的結(jié)構(gòu)和各部分的電 長(zhǎng)度的圖。圖12表示的高效率放大器在上述實(shí)施方式1的圖l表示的 高效率放大器中，追加了與栽波放大器3連接的柵極電壓發(fā)生電路61以及漏極電壓發(fā)生電路62、與峰值放大器7連接的柵極電壓發(fā)生電路 63以及漏極電壓發(fā)生電路64，其它的結(jié)構(gòu)與圖l相同。圖12中，在載波放大器3以及峰值放大器7中，設(shè)使用在供給相 同的偏置電壓的情況下具有相同的飽和功率的晶體管(未圖示)。另 外，漏極電壓發(fā)生電路62供給到載波放大器3的晶體管的偏置電壓 Vdl設(shè)定為比漏極電壓發(fā)生電路64供給到峰值放大器7的晶體管的偏 置電壓Vd2小。從而，載波放大器3的飽和功率比峰值放大器7的飽 和功率小，能夠在比上述實(shí)施方式1大的輸出補(bǔ)償點(diǎn)迎來(lái)效率最大點(diǎn)。圖13表示針對(duì)高效率放大器的輸出功率的效率特性的圖。這里， 把上述實(shí)施方式1的高效率放大器與本實(shí)施方式5的高效率放大器進(jìn) 行比較。如圖13所示，除了作為多爾蒂放大器的飽和點(diǎn)a以外，能夠 在比輸出補(bǔ)償(6 + p) dB的點(diǎn)c大的輸出補(bǔ)償(6 + Py) dB (p， y為 正)的點(diǎn)d迎來(lái)效率最大點(diǎn)。如上所述，依據(jù)實(shí)施方式5，通過(guò)把供給栽波放大器3的晶體管 漏極的偏置電壓Vdl設(shè)定為比供給到峰值放大器7的晶體管的漏極的 偏置電壓Vd2小，從而與上述實(shí)施方式l相比較，能夠使效率為最大 的輸出補(bǔ)償大于6dB，可以得到在輸出補(bǔ)償比6dB大的小信號(hào)動(dòng)作電 平下，也能夠進(jìn)一步提高效率這樣的效果。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的高效率放大器例如適于使效率為最大的輸出 補(bǔ)償大于6dB，在輸出補(bǔ)償比6dB大的小信號(hào)動(dòng)作電平下提高效率的 技術(shù)中。
權(quán)利要求
1.一種高效率放大器，其特征在于，具備把輸入信號(hào)分配到第1以及第2路徑的輸入分配電路；與上述第1路徑連接的載波放大器；與上述第2路徑連接的峰值放大器；與上述第1以及第2路徑的輸出合成點(diǎn)連接的阻抗變換電路；被連接在上述載波放大器的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)與上述輸出合成點(diǎn)之間的第1相位線路；被連接在上述輸入分配電路與上述峰值放大器之間的第2相位線路；以及被連接在上述峰值放大器的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)與上述輸出合成點(diǎn)之間的第3相位線路，在上述輸入信號(hào)的電平小時(shí)，對(duì)上述第1相位線路的電長(zhǎng)度和上述第3相位線路的電長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)定，以使得從上述載波放大器的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)觀看輸出一側(cè)的阻抗成為2R+α，其中R是負(fù)載電阻，α為正，并且上述第2相位線路的電長(zhǎng)度被設(shè)定為上述第1相位線路的電長(zhǎng)度與上述第3相位線路的電長(zhǎng)度之差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率放大器，其特征在于 具備被連接在上述輸入分配電路與上述載波放大器之間的第4相位線路，上述第4相位線路的電長(zhǎng)度設(shè)定為上述栽波放大器的電長(zhǎng)度與上 述峰值放大器的電長(zhǎng)度之差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率放大器，其特征在于 具備連接在上述阻抗變換電路的輸出上、且具有特性阻抗R的隔離器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率放大器，其特征在于 上述載波放大器以及上述峰值放大器經(jīng)由在上述輸入信號(hào)的頻率下成為電長(zhǎng)度為90。長(zhǎng)度的短路短截線的90。相位線路和第5相位線路提供內(nèi)部的放大元件的偏置電壓，上述笫5相位線路的電長(zhǎng)度設(shè)定為抑制上述輸入信號(hào)的2倍頻率的高次諧波發(fā)生、使效率為最大的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率放大器，其特征在于 被提供到上述栽波放大器的內(nèi)部的放大元件的輸出一側(cè)的偏置電壓設(shè)定為比被提供到上述峰值放大器的內(nèi)部的放大元件的輸出一側(cè)的偏置電壓小。
全文摘要
在輸入信號(hào)的電平小時(shí)，設(shè)定相位線路(21)的電長(zhǎng)度和相位線路(23)的電長(zhǎng)度，以使得從載波放大器(3)的輸出一側(cè)的阻抗基準(zhǔn)點(diǎn)(11)觀看輸出一側(cè)的阻抗為2R+α(R是負(fù)載電阻，α為正)，相位線路(22)的電長(zhǎng)度被設(shè)定為相位線路(21)的電長(zhǎng)度與相位線路(23)的電長(zhǎng)度之差。
文檔編號(hào)H03F1/07GK101228689SQ20068002655
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月1日
發(fā)明者中山正敏, 堀口健一, 山內(nèi)和久, 石坂哲 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社