JPH03255710A - 電力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、移動用無線通信機器の送信装置等における高
出力アンプとして用いて好適の電力増幅器に関する。

近年、周波数の利用効率のよい線形変調方式の移動通信
機器への採用に当たり、電力効率のよい線形電力増幅器
が必要となっている。

［従来の技術］ 第４図は従来の電力増幅器の構成を示す回路図であり、
この第４図において、１はＡＭ（振幅変調）信号とＰＭ
（位相変調）信号とが混合した信号を入力される入力端
子、２はこの入力端子１からの入力信号についてＡＭ成
分（振幅成分）を除去するためのリミッタ、３はＡＭ成
分を除去された信号［ＰＭ成分（位相成分）のみの信号
〕をリミッタ２から受けこの信号を増幅する６級、Ｆ級
等の非線形特性をもつ増幅器、４，５はそれぞれ入力端
子１および増幅器３からの信号電力の一部を取り出すた
めの方向性結合器、６，７はそれぞれ方向性結合器４，
５に接続された減衰器、８，９はそれぞれ減衰器６，７
を介して方向性結合器４，５に接続されＡＭ成分を取り
出すための振幅検波器、１０はこれらの振幅検波器８，
９からのＡＭ成分つまり入力端子１からの信号中のＡＭ
成分と増幅器３からの信号中のＡＭ成分とを比較するコ
ンパレータ、１１は増幅器３の電源であり、この電源１
１に入力信号のＡＭ成分を加えつつ増幅器３で増幅し、
増幅して得られた出力信号のＡＭ成分が、コンパレータ
１０を介して増幅器３の電源１１に負帰還されるように
構成されている。また、１２は増幅器３からの出力信号
をアンテナ等（図示せず）へ出力するための出力端子で
ある。

このような構成により、入力端子１から入力された入力
信号は、リミッタ２によりＡＭ成分を除去され、増幅器
３により増幅される。この増幅器３からの出力信号およ
び入力端子１からの入力信号は、それぞれ、方向性結合
器４，５により分離され減衰器６，７で調整された後、
振幅検波器８゜９に入力され、各信号のＡＭ成分が取り
出される。

そして、コンパレータ１０において、入力信号のＡＭ成
分と出力信号のＡＭ成分とを比較し、その差に応じた出
力電圧により、増幅器３の電源１１の出力電圧が制御さ
れる。このように制御された電源１１から増幅器３へ電
力供給を行なうことで、増幅器３では、ＰＭ成分が入力
信号のＡＭ成分を加えつつ増幅され、その入力信号の振
幅に比例した増幅信号が出力端子１２から出力される。

一般に、６級、Ｆ級等の高出力アンプでは、入力電圧が
ある程度高くならないと出力を得られないという非線形
特性を有しているため、従来より、前述のごとく、リミ
ッタ２を用いて一定の振幅をもつＰＭ成分のみを取り出
し、入力電圧を一定レベルまで上げ増幅器３にて確実に
増幅しながら、ＡＭ成分を、増幅器３の電源１１の出力
電圧に負帰還することにより、前述のような非線形特性
を除去している。

また、近年、通信機器を携帯式にするため、装置の小形
軽量化をはかる必要から、小形の電池および高効率の増
幅器を使用する傾向にある。この高効率の増幅器は非線
形特性を有しており、上述のごとく、ＡＭ成分を増幅器
３の電源１１の出力電圧に負帰還することにより、その
非線形特性を除去することもできる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の電力増幅器における増
幅器３では、入力振幅に応じて、第５図に示すように、
入出力位相差が生じ、出力信号に位相回転が生じてしま
う。特に、増幅器３を高効率で使、用するために、入力
振幅を入出力位相差のある飽和領域（第５図の８０付近
）で使用することが多く、位相回転を避けられてない。

この位相回転は、増幅器３のみならずリミッタ２におい
ても生じる。

位相回転により位相関係が崩れてしまうと、出力信号の
波形が歪んで、アンテナに余分な周波数成分が出力され
たり、前述のごとく行なったフィードバック（負帰還）
が収束しなくなる。また、歪んだ波形の信号を受信した
側では、その復調波にも歪がでてしまう。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、位
相回転による歪の発生を抑制できるようにして、位相歪
が少なく、入出力の線形性が高く且つ電力効率のよい電
力増幅器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理ブロック図である。

第１図において、従来と同様に、１は入力端子、３はこ
の入力端子１からの信号を増幅する非線形特性をもつ増
幅器、４，５はそれぞれ入力端子１および増幅器３から
の信号電力の一部を取り出す方向性結合器、６，７は減
衰器、８，９はそれぞれ減衰器６，７を介して受けた方
向性結合器４゜５の信号からＡＭ成分を取り出す振幅検
波器、１０は入力信号中のＡＭ成分と出力信号中のＡＭ
成分とを比較するコンパレータ、１１は増幅器３の電源
、１２はアンテナ等（図示せず）に接続された出力端子
であり、電源１１に入力信号のＡＭ成分を加えつつ増幅
器３で増幅し、増幅器３からの出力信号のＡＭ成分が、
コンパレータ１ｏを介シて増幅器３の電源１１に負帰還
されるように構成されている。

そして、１３は方向性結合器４，５からの信号を受けて
入力信号の位相と出力信号の位相とを比較する位相検出
器（位相比較器）、１４はこの位相検出器１３での位相
比較結果に基づき入力信号と出力信号との位相差をなく
すように制御すべく方向性結合器４と増幅器３との間に
設けられた電圧制御形移相器（位相制御器）であり、こ
れらの位相検出器１３および電圧制御形移相器１４が本
発明の特徴とする部分である。

［作　　用］ 上述の構成により、基本的な増幅動作は、従来と同様で
あり、入力端子１からの入力信号は、増幅器３により増
幅されるが、このとき、増幅器３からの出力信号および
入力端子１からの入力信号が、それぞれ、方向性結合器
４，５により分離され減衰器６，７で調整された後、振
幅検波器８゜９に入力され、各信号のＡＭ成分が取り出
されて。

コンパレータ１０に入力される。そして、コンパレータ
１０において、入力信号のＡＭ成分と出力信号のＡＭ成
分とを比較し、その差に応じた出力電圧により、増幅器
３の電源１１の出力電圧を制御して、増幅器３の非線形
特性を除去しながら、入力信号が増幅される。

一方、増幅器３からの出力信号および入力端子１からの
入力信号は、前述のごとくコンパレータ１０へ入力され
ると同時に、位相検出器−１３にも入力され、この位相
検出器１３において、各信号の位相が比較され、その比
較比較結果（位相差）に応じた位相検出器１３の出力電
圧で、電圧制御形移相器１４により、入力信号と出力信
号との位相差をなくすように移相量が制御される。その
結果、出力端子１２には、入力信号と位相関係の同じ信
号が現れる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す回路図であり、この第
２図中、既述の符号と同一の符号は同一部分を示してい
るので、その説明は省略する。

第２図において、４ａ、４ｂはいずれも入力端子１から
の信号電力の一部を取り出す方向性結合器で、方向性結
合器４ａにより分離された信号は、従来と同様に減衰器
６を介して振幅検波器８に入力される一方、方向性結合
器４ｂにより分離された信号は、後述するダブルバラン
スドミクサ１３Ａに入力される。また、５ａ、５ｂはい
ずれも増幅器３からの信号電力の一部を取り出す方向性
結合器で、方向性結合器５ａにより分離された信号は、
従来と同様に減衰器７を介して振幅検波器９に入力され
る一方、方向性結合器５ｂにより分離された信号は、後
述するダブルバランスドミクサ１３Ａに入力される。

そして１３Ａは方向性結合器４ａ、５ａからの信号を受
けて入力信号の位相と出力信号の位相とを比較しその位
相差に応じた電圧を出力するダブルバランスドミクサ（
位相比較器）、１４はこのダブルバランスドミクサ１３
Ａからの出力電圧に基づいて動作し入力信号と出力信号
との位相差をなくすように制御する電力制御形移相器（
位相制御器）である。

この移相器１４は、ＤＣカット用のコンデンサ１４ａ、
１４ｂ、抵抗１４ｃ、コイル１４ｄおよびバラクタダイ
オード１４ｃから構成されている。

コイル１４ｄは、ダブルバランスドミクサ１３Ａに接続
されており、このコイル１４ｄから、入出力信号の位相
差に対応した直流電流がバラクタダイオード１４ｅに与
えられて、バラクタダイオード１４ｅによる容量が前記
位相差に応じて変化することで、入力端子１からリミッ
タ２へ入力される信号の位相が調整されるようになって
いる。

上述のごとく構成された本実施例の電力増幅器における
基本的な増幅動作は、第３図により示した従来のものや
、第１図により示したものと同様であるので、その説明
は省略する。

本実施例では、増幅器３からの出力信号および入力端子
１からの入力信号は、方向性結合器４ａ。

５ａを介してコンパレータ１０へ入力されると同時に、
方向性結合器４ｂ、５ｂを介してダブルバランスドミク
サ１３Ａにも入力される。そして。

ダブルバランスドミクサ１３Ａから、入出力信号の位相
差に応じた電圧の信号が移相器１４へ入力される。移相
器１４においては、ダブルバランスドミクサ１３Ａから
の出力電圧に応じて、バラクタダイオード１４ｅによる
容量が変化する。これにより、入力信号と出力信号との
位相差を打ち消すように、入力端子１からの入力信号の
位相が調整され、リミッタ２および増幅器３での位相回
転が補償されることになる。

このように、本実施例の電力増幅器によれば、ダブルバ
ランスドミクサ１３Ａからの入出力信号の位相差に対応
した出力電圧により、移相器１４にて入力信号の位相差
が調整されるので、位相回転による歪の発生が抑制され
、位相歪が少なく、入出力の線形性が高く且つ電力効率
のよい送信機を構成できる。

なお、上述した実施例では、リミッタ２を増幅器３の前
段にそなえた場合について説明したが、近年、移動通信
では入力振幅がゼロ付近を通らないような変調方式（例
えばπ／４シフトＱＰ　Ｓ　Ｋ。

オフセットＱＰＳＫ）が採用される傾向にあり、このよ
うな変調方式の場合、リミッタ２をそなえる必要がなく
なる。従って、第３図に示すように、リミッタ２を取り
除いた構成としてもよく、この場合には、上記実施例と
同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の電力増幅器によれば、位
相比較器により、入力信号の位相と出力信号の位相とを
比較し、その位相比較結果に基づいて、位相制御器によ
り入力信号と出力信号との位相差をなくすように構成し
たので、位相回転による歪の発生が抑制され、位相歪が
少なく、人出力の線形性が高く且つ電力効率のよい送信
機を構成でき、係る移動用無線通信機の性能向上にも大
きく寄与する利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例を示す回路図、第３図は本実
施例の変形例を示す回路図、第４図は従来、の電力増幅
器の構成を示す回路図、第５図はＡＭ／ＰＭ変換の特性
を示すグラフである。 図において、 １は入力端子、 ２はリミッタ（振幅制限回路）、 ３は増幅器。 ４．５は方向性結合器、 ６．７は減衰器、 ８．９は振幅検波器、 １０はコンパレータ。 １１は電源、 １２は出力端子、 １３は位相検出器（位相比較器）、 １３Ａはダブルバランスドミクサ、 １４は電圧制御形移相器（位相制御器）、１４ａ、１４
ｂはコンデンサ、 １４ｃは抵抗、 １４ｄはコイル、 １４ｅはバラクタダイオードである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号を増幅器（３）に加えて、該増幅器（３）の電
   源（１１）に該入力信号の振幅成分を加えつつ、該増幅
   器（３）で増幅し、この増幅して得られた出力信号の振
   幅成分を該増幅器（３）の電源（１１）に負帰還するよ
   うに構成された電力増幅器において、該入力信号の位相
   と該出力信号の位相とを比較する位相比較器（１３、１
   ３Ａ）と、 該位相比較器（１３、１３Ａ）での位相比較結果に基づ
   き該入力信号と該出力信号との位相差をなくすように制
   御する位相制御器（１４、１４Ａ）とが設けられたこと
   を 特徴とする、電力増幅器。