JPH0495409A - 増幅器 - Google Patents

増幅器

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JPH0495409A
JPH0495409A JP2211517A JP21151790A JPH0495409A JP H0495409 A JPH0495409 A JP H0495409A JP 2211517 A JP2211517 A JP 2211517A JP 21151790 A JP21151790 A JP 21151790A JP H0495409 A JPH0495409 A JP H0495409A
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amplitude
constant
amplified
terminal
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Hisafumi Okubo
大久保　尚史
Masahiko Asano
浅野　賢彦
Hiroshi Kurihara
宏 栗原
Yoshimasa Ohora
喜正 大洞
Kazuhiko Kobayashi
一彦 小林
Shiyuuji Kobayakawa
周磁 小早川
Toru Maniwa
透 馬庭
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 移動通信用無線装置、多重無線装置、衛星通信用無線装
置、放送機等の各種無線装置に適用可能な低歪、且つ、
高効率の高周波電力増幅器に関し、低入力電力時におい
ても効率の低下が少なく、且つ、低歪の線形増幅を可能
にすることを目的とし、 増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えることに
より、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に変換し
た後、変換した信号を増幅し、次に、増幅された信号か
ら補助信号成分を除去し、入力信号を増幅した信号に対
応する成分を復元し出力する増幅器において、増幅され
るべき入力信号に補助信号成分を加えることにより、包
絡線の振幅が一定で、前記入力信号の振幅に対応し互い
に異なる位相を有する２つの信号に変換する定包絡線化
回路と、前記定包絡線化回路の前記２つの出力信号を、
それぞれ独立に増幅する２つの単位増幅回路と、前記２
つの単位増幅回路の出力を合成して入力信号を増幅した
信号に対応する成分を復元して出力し、前記対応する成
分以外の成分は前記２つの単位増幅回路へ反射する電力
合成回路とを有してなるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、移動通信用無線装置、多重無線装置、衛星通
信用無線装置、放送機等の各種無線装置に適用可能な低
歪、且つ、高効率の高周波電力増幅器に関する。
口従来の技術および発明が解決しようとする課題〕従来
、マイクロ波増幅器としては、各種の動作方式がある。
例えば、Ａ級増幅器では、低歪増幅に適するものの、線
形理論効率が５０％と低く、Ｂ級では、７８．５％まで
効率が改善され、更に入力信号電力に応じて、消費電力
が変化するため低入力電力時においてもＡ級動作に比べ
効率の低下が少ないという利点があるものの、低入力電
力時の歪が大きいという欠点がある。また、０級では１
００％の効率を達成できるが歪特性が極めて悪く、線形
変調方式やマルチキャリア増幅のように包絡線の変動す
る信号の増幅には適さない。
ところで、増幅器を入力電力に依らず常に飽和時の効率
と同程度で動作させるためには増幅器に使用しているデ
バイスを常に飽和状態におかなければならないが、これ
は線形増幅の目的と矛盾する。これを解決するたぬの方
式として、入力信号のエンベロープ変化を位相変化に変
換することによって定エンベロープ化し、増幅後ベクト
ル合成により原信号を取り出す方式がＬＩＮＣ方式とし
て知られている。ＬＩＮＣ方式では、例えばＣ級動作の
ような非線形増幅器を用いても線形増幅が可能なため低
歪かつ高効率の増幅が可能となる。
以下ＬＩＮＣ方式について説明する。
ＬＩＮＣ方式は、包絡線を持つ増幅される信号（以下入
力信号）を定包絡線の等振幅な２つの信号に分解し、分
解した信号を２つの増幅器の各々の入力端子から入力し
て増幅し、出力側に設けられた９０度ハイブリッドによ
り、元の信号成分を復元する方式で、その原理はＢＥＬ
Ｌ研究所のり、　口、　Ｃ０Ｘによって提案された（Ｉ
ＥＥＥ　Ｃ０Ｍ−２２Ｐ、　１９４２）。
また、応用例としてＮＴＴの富里等の方式（昭和６３年
電子情報通信学会秋季全国大会）がある。
ＬＩＮＣ方式によれば、増幅する信号がほぼ定包絡線と
なることから、０級等の高効率増幅器が使用でき、しか
も出力側のハイブリッドで元の信号が復元できるから、
歪が少なく高効率な増幅器が期待できる。しかしながら
、入力電力の大小にかかわらず、定包絡線信号が増幅器
に入力されるから増幅器での消費電力は常に一定Ｐｄと
なるため、例えば、無入力であっても一定の電力Ｐｄが
消費されることになる。
第１５図は、前述のＬＩＮＣ方式において、入力信号を
２つの定エンベロープ信号へ変換する様子を示す図であ
る。
ＬＩＮＣ方式は、入力信号のエンベロープ変化を位相変
化に変換することによって定エンベロープ化し、増幅後
、ベクトル合成により元の入力信号を取り出すものであ
る。
第１５図に示されるように、入力信号ＡはＢｌＣという
二つの信号に分解できる。ここでＢまたはＣと八とがな
す角度の絶対値を等しくすれば、振幅が２以下の任意の
Ａに対してＢ、Ｃの振幅が等しくかつ１とすることがで
きる。
定エンベロープに変換された信号は、振幅が一定である
から増幅器の非線形領域で動作させることができる。増
幅器は一般に飽和点近傍で最も効率が高いので、ここで
動作させる。また、得られた２つの信号は２つの増幅器
で増幅される。
線形増幅器を構成するためには、増幅された二つの定エ
ンベロープ信号から線形増幅された原入力信号を抽出す
る必要がある。抽出は、定エンベロープ化と逆のベクト
ル演算をすれば良い。第１５図に示すベクトルＢとＣと
を加算すれば原入力信号Ａを抽出できる。
第１６図は、前述のＬＩＮＣ方式において、入力信号を
２つの増幅された定エンベロープ信号から原入力信号を
抽出する構成を示すものである。
第１６図に示されるように、従来のＬＩＮＣ方式ではハ
イブリッド回路を用いて上記の、２つの定エンベロープ
信号の電力と、出力として取り出される原入力信号の電
力との差分く除去されるべき成分）がハイブリッド回路
にとりつけたダミー抵抗によって熱に変換される。
いま、定エンベロープ信号の電力をＰｃ、飽和時の効率
をη、出力される原信号の電力をＰｏとすると総合的な
効率はηｔは、 ηｔ　　＝　　Ｐｏ・η／　２　Ｐ　ｃ　　　（１）増
幅デバイスは常に飽和し、入力電力によらず一定の電力
を消費しているから、効率は出力電力に比例する。これ
はＡ級動作における効率と出力電力の関係と全く同じで
ある。従って、線形化と言う観点に立てば効果があるも
のの、ドラスティックに効率改善ができるとは言い難い
。
即ち、定包絡線信号を入力信号を増幅した信号に復元す
る際にハイブリッド回路の吸収抵抗において定包絡線信
号の電力と入力信号を増幅した信号の電力の差分に相当
する電力が消費されるため、尖頭電力と平均電力の差が
大きな信号を増幅する際には効率の低下が著しい。第１
４図には、１００％の効率を持つ増幅器を用いたＬＩＮ
Ｃ方式の効率が、理想的Ａ級、理想的Ｂ級増幅器の効率
と共に、相対出力電力の関数として示されている。
ＬＩＮＣ方式およびＡ級動作では、効率は出力電力に比
例して低下するのに対し、Ｂ級では出力電力の平方根に
比例して低下する。
本発明は、上記の問題点に鑑み、なされたもので、低入
力電力時においても効率の低下が少なく、且つ、低歪の
線形増幅が可能な増幅器を提供することを目的とするも
のである。
〔課題を解決するための手段〕
第１図は本発明の第１の形態の基本構成図である。第１
図は、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加える
ことにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に
変換した後、変換した信号を増幅し、次に、増幅された
信号から補助信号成分を除去し、入力信号を増幅した信
号に対応する成分を復元し出力する増幅器の構成を示す
ものであって、１は定包絡線化回路、２および３は単位
増幅回路、そして、４は電力合成回路である。
定包絡線化回路１は、増幅されるべき入力信号に補助信
号成分を加えることにより、包絡線の振幅が一定で、前
記入力信号の振幅に対応し互いに異なる位相を有する２
つの信号に変換する。
２つの単位増幅回路２および３は、前記定包絡線化回路
１の前記２つの出力信号を、それぞれ独立に増幅する。
電力合成回路４は、前記２つの単位増幅回路２および３
の８力を合成して入力信号を増幅した信号に対応する成
分を復元して出力し、前記対応する成分以外の成分は前
記２つの単位増幅回路２および３へ反射する。
上記の２つの単位増幅回路２および３は各々増幅デバイ
スを有してなるものとするとき、２つの単位増幅回路２
および３の各々における増幅デバイスから前記電力合成
回路４の出力端に至る電気長を、それぞれ、増幅周波数
を２π／λとして、（２ｎ−１）　　λ／４　　（ｎ＝
１．２．　　・・・）とすることができる。
第２図は本発明の第２の形態の基本構成図である。第２
図は、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加える
ことにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に
変換した後、変換した信号を増幅し、次に、増幅された
信号から補助信号成分を除去し、入力信号を増幅した信
号に対応する成分を復元し出力する増幅器の構成を示す
ものであって、１は定包絡線化回路、２および３は単位
増幅回路、５は移相手段、そして、６は９０度ハイブリ
ッドである。
定包絡線化回路１は、増幅されるべき入力信号に補助信
号成分を加えることにより、包絡線の振幅が一定で、前
記入力信号の振幅に対応し互いに異なる位相を有する第
１および第２の２つの信号に変換する。
移相手段５は、前記第１の信号の位相を９０度シフトす
る。
２つの単位増幅回路２および３は、前記９０度シフトさ
れた第１の信号と、前記第２の信号とを、それぞれ独立
に増幅して第１および第２の増幅された信号を得るもの
である。　　９０度／１％イブリッド６は、第１〜第４
の端子を有し、前記第１および第２の増幅された信号を
第１および第２の端子にそれぞれ入力し、前記第１の端
子からの線路長と前記第２の端子からの線路長との行路
差が前呂己移相手段５における位相のシフトを補償する
ような第３の端子から前記入力信号を増幅した信号に対
応する成分を復元して出力し、第４の端子を電気的に開
放状態とするものである。
第３図は本発明の第３の形態の基本構成図である。第３
図は、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加える
ことにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に
変換した後、変換した信号を増幅し、次に、増幅された
信号から補助信号成分を除去し、入力信号を増幅した信
号に対応する成分を復元し出力する増幅器の構成を示す
ものであって、１は定包絡線化回路、２および３は単位
増幅回路、７は移相手段、そして、８は１８０度ハイブ
リッドである。
定包絡線化回路１は、増幅されるべき入力信号に補助信
号成分を加えることにより、包絡線の振幅が一定で、前
記入力信号の振幅に対応し互いに異なる位相を有する第
１および第２の２つの信号に変換する。
移相手段７は、前記第１の信号の位相を１８０度シフト
する。
２つの単位増幅回路２および３は、前記１８０度シフト
された第１の信号と、前記第２の信号とを、それぞれ独
立に増幅して第１および第２の増幅された信号を得る。
１８０度ハイブリッド８は、第１〜第４の端子を有し、
前記第１および第２の増幅された信号を第１および第２
の端子にそれぞれ入力し、前記第１の端子からの線路長
と前記第２の端子からの線路長との行路差が前記移相手
段７における位相のシフトを補償するような第３の端子
から前記入力信号を増幅した信号に対応する成分を復元
して出力し、第４の端子を電気的に開放状態とする。
上記の単位増幅回路２および３は、それぞれ入力電力に
応じて増幅器に流入する電流が変化するＡＢ級、８級、
Ｆ級、または、Ｃ級増幅器であるようにすることができ
る。
第４図は本発明の第４の形態の基本構成図である。第４
図は、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加える
ことにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に
変換した後、変換した信号を増幅し、次に、増幅された
信号から補助信号成分を除去し、入力信号を増幅した信
号に対応する成分を復元し出力する増幅器の構成を示す
ものであって、１は定包絡線化回路、２および３は単位
増幅回路、９は電力合成回路、１０．１１はサーキュレ
ータ、そして、１２．１３は移相手段である。
定包絡線化回路１は、増幅されるべき入力信号に補助信
号成分を加えることにより、包絡線の振幅が一定で、前
記入力信号の振幅に対応し互いに異なる位相を有する２
つの信号に変換する。
２つの単位増幅回路２および３は、前記定包絡線化回路
１の前記２つの出力信号を、それぞれ独立に増幅する。
２つのサーキュレータ１０．１１は、各々３つの端子を
有し、前記２つの単位増幅回路の出力端子に、それぞれ
の第１の端子を接続する。
前記サーキュレータ１０，１１の第１の端子からの入力
が出力される端子を第２の端子とし、電力合成回路９は
、増幅周波数を２π／λとして、前記２つのサーキュレ
ータ１０，１１の各々の前記第２の端子から出力端に至
る電気長を、それぞれ、（２ｎ−１）λ／４　（ｎ＝１
．　２．　　・・・）とし、前記２つのサーキュレータ
１０．１１の前記第２の端子からの出力を合成して前記
入力信号を増幅した信号に対応する成分を復元して出力
端子より出力し、前記対応する成分以外の成分は前記２
つのサーキュレータ１０．１１のそれぞれの前記第２の
端子へ反射する。
移相手段１２．１３は、前記２つのサーキュレータ１０
．１１において、前記第２の端子からの入力が出力され
る端子を第３の端子として、該第３の端子に、それぞれ
接続される。
第５図は本発明の第５の形態の基本構成図である。第５
図は、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加える
ことにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に
変換した後、変換した信号を増幅し、次に、増幅された
信号から補助信号成分を除去し、入力信号を増幅した信
号に対応する成分を復元し出力する増幅器の構成を示す
ものであって、１は定包絡線化回路、２および３は単位
増幅回路、そして、１８は電力合成回路である。
定包絡線化回路１は、増幅されるべき入力信号に補助信
号成分を加えることにより、包絡線の振幅が一定で、前
記入力信号の振幅に対応し互いに異なる位相を有する２
つの信号に変換する。
２つの単位増幅回路２および３は、前記定包絡線化回路
１の前記２つの出力信号を、それぞれ独立に増幅する。
電力合成回路１８は、前記２つの単位増幅回路２および
３から負荷側を見た負荷インピーダンスの実部を増幅さ
れる入力信号の振幅に応じて能動的に変化せしめ、出力
電力が高いときには負荷インピーダンスの実部を大きく
、出力電力が低いときには負荷インピーダンスの実部を
小さくしつつ、前記２つの単位増幅回路２および３の出
力を合成して、入力信号を増幅した信号に対応する成分
を復元し出力する。
前記電力合成回路１８は、 前記入力信号の振幅を検出する検出手段１４と、各々３
つの端子を有し、前記２つの単位増幅回路の出力端子に
、それぞれの第１の端子を接続する２つのサーキュレー
タ１０．１１と、前記第１の端子からの入力が出力され
る端子を第２の端子とするとき、前記２つのサーキュレ
ータ１０．１１の前記第２の端子からの出力を合成して
前記入力信号を増幅した信号に対応する成分を復元して
出力端子より出力し、前記対応する成分以外の成分は前
記２つ′のサーキュレータ１０゜１１のそれぞれの前記
第２の端子へ反射する電力合成部１５と、 前記２つのサーキュレータ１０および１１において、前
記第２の端子からの入力が出力される端子を第３の端子
として、該第３の端子に、それぞれ接続された移相手段
１２′および１３′とを有し、 前記２つのサーキュレータ１０および１１の各々の前記
第２の端子から前記電力合成部１５の出力端子に至る電
気長を、それぞれ、増幅周波数を２π／λとして、（２
ｎ−１）λ／４　（ｎ＝１゜２、　・　・　・）とし、 前記２つのサーキュレータ１０，１１の各々の前記第３
の端子に接続された２つの移相手段１２′および１３′
における移相量は、前記２つの単位増幅回路２および３
から負荷側を見た負荷インピーダンスの実部が常に０と
なるように、前記検出手段１４の出力に応じて変化させ
ることができる。
第６図は本発明の第６の形態の基本構成図である。第６
図は、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加える
ことにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に
変換した後、変換した信号を増幅し、入力信号を増幅し
た信号に対応する成分を復元し出力する増幅器の構成を
示すものであって、１は定包絡線化回路、１７は位相反
転手段、そして、１６はシングルエンデツドプッシュプ
ル回路である。
定包絡線化回路１は、増幅されるべき入力信号に補助信
号成分を加えることにより、包絡線の振幅が一定で、前
記入力信号の振幅に対応し互いに異なる位相を有する２
つの信号に変換する。
位相反転手段１７は、前記定包絡線化回路１の前記２つ
の出力信号の内一方を位相反転する。
シングルエンデツドプッシュフルｌ１１６は、２つの入
力端子を有し、前記位相反転手段１７の出力と前記定包
絡線化回路１の前記２つの出力信号の内他方とを前記２
つの入力端に入力し、入力信号を増幅した信号に対応す
る成分を復元し出力する。
上記のシングルエンデツドプッシュプル回路１６は、そ
れぞれ入力電力に応じて増幅器に流入する電流が変化す
るＡＢ級、Ｂ級、または、Ｃ級増幅器とすることができ
る。
〔作用〕
分岐線路によるベクトル加算では、除去されるべき補助
信号成分が熱に変換されず反射されるので、本発明の第
１の形態によれば、電力合成回路４において、２つの単
位増幅回路２，３の出力から入力信号を増幅した信号に
対応する成分を復元した残りの成分は、ダミー抵抗によ
って熱に変換する二となく、２つの単位増幅回路２，３
へ反射することにより、効率と出力電力との関係がＢ級
あるいはＦ級増幅器と同様となり、前述のよう１こ、効
率と出力電力との関係がＡ級増幅器と同様であったＬＩ
ＮＣ方式に比較して効率が改善され、ＬＩＮＣ方式と同
様に低歪の線形増幅が可能となる。
本発明の第２および第３の形態においても同様に、９０
度ノ１イブリッド６および１８０度ノ＼イブリッド合成
回路８において、２つの単位増幅回路２．３の出力から
入力信号を増幅した信号に対応する成分を復元した残り
の成分は、ダミー抵抗１こよって熱に変換することなく
、２つの単位増幅回路２．３へ反射することにより、効
率と出力電力との関係がＢ級あるいはＦ級増幅器と同様
となり、前述のように、効率と出力電力との関係がＡ級
増幅器と同様であったＬＩＮＣ方式に比較して効率が改
善され、ＬＩＮＣ方式と同様に低歪の線形増幅が可能と
なる。
本発明の第４の形態によれば、電力合成回路９の入力端
から単位増幅回路の増幅デバイスに到る電気長を、単位
増幅回路の増幅デバイスから電力合成回路９の入力端に
到る電気長と異ならせることにより、後に詳述するよう
に、入力信号のレベルに対して負荷インピーダンスの虚
数部がＯとなる点が増えることにより、無効電力による
効率低下が少なくなって、全体として効率が向上する。
本発明の第５の形態によれば、電力合成回路９において
、単位増幅回路から負荷側を見た負荷インピーダンスの
実部を増幅される入力信号の振幅に応じて能動的に変化
せしめ、出力電力が高いときには負荷インピーダンスの
実部を大きく、出力電力が低いときには負荷インピーダ
ンスの実部を小さくすることにより、低入力電力時にお
いても効率の低下を少なくすることができる。
本発明の第６の形態においては、シングルエンデツドプ
ッシュプル回路１６の一方の入力端から入力された信号
成分は位相反転されて増幅されて出力端子に現れ、他方
の入力端から入力された信号成分は位相反転されずに増
幅されて出力端子に現れるので、前記位相反転手段１７
の出力が上記のシングルエンデツドプッシュプル回路１
６の一方の入力端から入力され、前記定包絡線化回路１
の前記２つの出力信号の内他方が上記のシングルエンデ
ツドプツシニブル回路１６の他方の入力端から入力され
ると、定包絡線化回路１の前記２つの出力信号がそれぞ
れ増幅された成分の和が、シングルエンデツドプッシュ
プル回路１６の出力端子から得られる。
〔実施例〕
第７図は、本発明の第１の形態の実施例の構成図である
。
第７図において、２１は定包絡線化回路、２２および２
３は単位増幅回路、そして、２４および２５はλ／４線
路（λは搬送波の波長）である。
本発明の第１の実施例においては、定包絡線化回路１１
にて、入力信号を位相、振幅の相等しい２つの信号に分
割し、一方の分割された信号に、分割された信号と直交
しかつベクトル合成した結果が定包絡線となるような補
助信号を加え、他方の分割された信号には前記補助信号
と逆相かつ等振幅の補助信号を加えることにより、入力
信号から２つの定包絡線信号を生成し、２つの増幅回路
１２および１３でそれぞれの定包絡線信号を増幅し、そ
れぞれの増幅器出力を、増幅周波数に対して（２ｎ−１
）λ／４　（ｎ−１，２，・・・）となるような電気長
を持つ分岐線路により、入力信号を増幅した信号が同相
合成されて出力端子より出力され、補助信号成分は増幅
器側に反射される。
２つの増幅器１２および１３には、出力電力に応じて電
流の変化する増幅形式、例えばＢ級、０級、Ｆ級回路を
用いれば、補助信号成分に対しては増幅器に電流が流れ
ないので、従来方式に比べ低入力電力時の効率が改善で
きる。
第８図は、本発明の第２の形態の実施例の構成図である
。
第８図において、２１は定包絡線化回路、２２および２
３は単位増幅回路、２７は移相器、２６は９０度ハイブ
リッド回路、そして、３０はスタブである。
上記の本発明の第１の形態の実施例と同様に、定包絡線
化回路２１にて得られた２つの定包絡線信号の内一方は
移相器２７において９０度位相シフトされ、２つの単位
増幅回路２２および２３の内の一方２３に入力され、上
記の２つの定包絡線信号の内他方は、２つの単位増幅回
路２２および２３の内の他方２２に入力されて、それぞ
れ増幅される。２つの単位増幅回路２２および２３の出
力は、それぞれ、９０度ハイブリッド２６の、第１およ
び第２の端子３１および３２にそれぞれ入力し、前記第
１の端子３１からの線路長と前記第２の端子３２からの
線路長との行路差が９０度となるような第３の端子３３
から前記入力信号を増幅した信号に対応する成分が同相
合成されて出力され、補助信号成分は９０度ハイブリッ
ド回路２６の残りの端子３４に現れるが、スタブ３０に
て全反射されて２つの増幅回路２２およ・び２３側に反
射される。
第９図は、本発明の第３の形態の実施例の構成図である
。
第９図において、２１は定包絡線化回路、２２および２
３は単位増幅回路、２８は１８０度ハイブリッド回路、
２７′は移相器、そして、３１はスタブである。
上記の本発明の第２の形態の実施例と同様に、定包絡線
化回路２１にて得られた２つの定包絡線信号の内一方は
移相器２７′において１８０度位相シフトされ、２つの
単位増幅回路２２および２３の内の一方２３に入力され
、上記の２つの定包絡線信号の内他方は、２つの単位増
幅回路２２および２３の内の他方２２に入力されて、そ
れぞれ増幅される。２つの単位増幅回路２２および２３
の出力は、それぞれ、１８０度ハイブリッド２８の、第
１および第２の端子３５および３６にそれぞれ入力し、
前記第１の端子３５からの線路長と前記第２の端子３６
からの線路長との行路差が１８０度となるような第３の
端子３７から前記入力信号を増幅した信号に対応する成
分が同相合成されて出力され、補助信号成分は１８０度
ハイブリッド回路２８の残りの端子３８に現れるが、ス
タブ２９にて全反射されて２つの増幅回路２２および２
３側に反射される。
以下に、上記の第１〜第３の形態の実施例において、除
去されるべき成分がどうなるかを第７図を参照して考察
する。ここでは、簡単のだｔ第１の実施例におけるよう
に、第１図の電力合成回路４がλ／４線路による分岐線
路によって構成される場合を考えるが、第２および第３
の形態の実施例におけるような構成においても同様であ
る。
ここで、定包絡線化回路２１にて得られた２つの定包絡
線信号を、 Ｂ　　＝　　ｅｘｐ（十ｊ（ωｔ＋θ））Ｃ＝ｅｘｐ（
−ｊ（ωｔ−θ）） ここで、ωは各周波数である。簡単のため、２つの信号
の位相成分のみを考えて、 Ｂ＝　　ｅｘｐ（÷ｊθ） Ｃ＝ｅｘｐ（−ｊ　　θ） とする。また、分岐線路のＳパラメータは、（５ｏＯ３
ｏ＋　　５ｏ２） ているときのポート１、ポート２における反射係数８１
１′およびＢ２゜′　はそれぞれ次のようになる。
Ｓ＋＋　　　＝　　　Ｓ＋＋　　　士　　ｅｘｐ（＝２
　　ｊ　θ）Ｓ１２＝　　　０．５（１−ｅｘｐ（十２
ｊθ））Ｓ２２’　＝　　３２２　　＋　　ｅＸＩｌ］
（２Ｊθ）Ｓ２１＝　　０．５（１−ｅＸｐ（−２ｊθ
））８１１′　と８２２′は複素共役となる。
また、これを規格化インピーダンスＺに変換すると、 と表される。
ｎ−１−１ポ一ト回路の内の０番目のポートを除くｎ個
のポートに信号が加えられ、０番目のポートに整合負荷
が接続されているときの１番目のポートにおける反射係
数Ｓ、１′　は、次式で表すことができる。
従って、Ｂ、Ｃの２つの波が分岐線路に入射しとなる。
一方、ボー）０（電力合成回路４の出力端子）からの出
力波す。は、 ｂｏ　　　−Σａｋ　　Ｓｏｋ であるから、 ｂｏ　　”　　ａｔ　　Ｓｏｔ　　±ａ２　５ｏ２Ｊ２
°”ｃ’ｏｓθ 従って、ボー）０（電力合成回路４のａ力端子）からは
、ポート１からのＢ１および、ポート２からのＣの２つ
の信号の同相成分が完全に合成されて出力され、逆相成
分は出力されない。
以上かられかるように除去されるべき成分は、反射波と
なり単位増幅回路の増幅デバイスから見た負荷インピー
ダンスをθに応じて変化させる。
ところが、増幅器から見た等測的な規格化インピーダン
スの実数部は常に１であり、虚数部のみが変化している
から、θが大きくなるにつれて、増幅デバイスの負荷線
は直線から外れる。このだｔ無効電力が発生し、効率は
出力電力の平方根に比例するようになる。これはＢ級や
Ｆ級動作における効率と出力電力の関係と全く同じであ
る。従って、ＬＩＮＣ方式に比べ高効率となる。Ｂ級、
Ｆ級の線形最大効率がπ／４Ｘ１００％（−７８５％）
であるから、本方式はＬＩＮＣ方式に比較して線形最大
効率の改善が著しいことがわかる。
しかし、効率の変化のしかたは、従来の増幅方式と同じ
であり、例えば６ｄＢバツクオフさせたときにはハイブ
リッド回路によるものでは２５％に、また、分岐線路に
よるものでは５０％に効率が低下する。
第１０図および第１１図に示される、本発明の第４およ
び第５の形態の実施例においては、更に効率が改善でき
る。
第１０図は、本発明の第４の形態の実施例の構成図であ
る。
第１０図において、２１は定包絡線化回路、２２および
２３は単位増幅回路、１０および１１はサーキュレータ
、４１および４２はスタブ、そして、２４および２５は
λ／４線路である。
上記の第１の実施例と同様に、定包絡線化回路２１にて
得られた２つの定包絡線信号は、２つの増幅回路２２お
よび２３で、それぞれ増幅された後、それぞれ、サーキ
ュレータ１０および１１を介して、増幅周波数に対して
λ／４となるような電気長を持つ分岐線路２４．２５に
より、入力信号を増幅した信号に対応する成分が同相合
成されて出力端子より出力され、補助信号成分は増幅器
側に反射される。ここで、λ／４線路２４および２５を
介して増幅回路２２および２３側へ反射される反射波は
、それぞれ、サーキユレータ１０および１１を介して、
スタブ４１および４２にて位相が変化させられ、これに
より、以下に説明するように、増幅器側から見た負荷イ
ンピーダンスの実部が変化させられる。ここで、スタブ
４１にて変化させられる位相量は一φ、スタブ４２にて
変化させられる位相量は＋φである。
ここで、再び、定包絡線化回路１１にて得られた２つの
定色路線信号を Ｂ＝ｅｘｐ（−ｊθ） Ｃ＝　　ｅｘｐ（＋ｊθ） とする。
このときサーキュレータを含む分岐線路のＳパラメータ
を、 と表すと、 α＝　　２φ−π／２ β＝　２φ−π となる。
前述の第１の形態の実施例におけると同様に、Ｂ、Ｃ２
つの信号の同相成分は完全に合成される。
また、Ｂ、Ｃの２つの波が分岐線路に入射しているとき
のポート１、ポート２における反射係数８１□′および
８２２′はそれぞれ次のようになる。
３、、＋ｅｘｐ　（−ｊθ）Ｓ１２＝ ０、５ｅｘｐ　（ｊ　２φ）　　（１−ｅｘｐ（−ｊ２
θ））Ｓ２２　　＝　　Ｓ２ｚ＋ｅｘｐ　（＋ｊθ）Ｓ
２１＝０、５ｅｘｐ　（−ｊ　２φ）　　（１−ｅｘｐ
　（ｊ２θ））これらは、サーキュレータを取りつけな
い場合の反射係数をそれぞれ２φ、−２φ位相回転した
ものである。また、これらの式は、 θ＝０　および　θ＝２φ±π／２　において実数とな
ることがわかる。
このように、分岐線路にサーキユレータを接続し、増幅
デバイスから分岐線路の出力ポートに至る電気長を透過
波と反射波に対して異ならせることにより、負荷インピ
ーダンスはθ＝２φ±π／２となる入力信号レベルにお
いても実数となる。
したがって、この点においては前述の無効電力は０とな
っているので、第１４図に示されるように、全体として
効率は上昇する。
さらに、上記のサーキユレータにθによって反射位相を
制御できる移相器を接続すれば、負荷インピーダンスの
実数部をアダプティブに変化させることが可能となる。
例えば、上記のθ＝２φ±π／２の点においては、上記
のポート１、ポート２における反射係数Ｓ、１′および
８２２′の実部は、ｓｉｎθとなるので、上記の増幅デ
バイスから分岐線路の出力ポートに至る透過波に対する
電気長と反射波に対する電気長とをθ＝２φ±π／２の
関係が成り立つように変化させることにより、任意の入
力信号レベルで負荷インピーダンスを実数にすることが
できると共に、負荷インピーダンスの実数部をアダプテ
ィブに変化させることが可能となる。また、このときに
は、前言己２つの単位増幅回路２および３から負荷側を
見た負荷インピーダンスの実部は、出力電力が高いとき
（したがって、入力信号レベルが高いとき）には大きく
、出力電力が低いとき（したがって、入力信号レベルが
低いとき）には小さくなる。こうして、負荷インピーダ
ンスの実数部を出力電力に応じて変化させ、高い出力電
力のときには負荷インピーダンスを低く、低い出力電力
のときには高くすることによって、無効電力を低減でき
る（第１１図に単位増幅回路の増幅デバイスにおける負
荷曲線を示す）。
これを実現したのが、本発明の第５の形態の実施例であ
る。
第１２図は、本発明の第５の形態の実施例の構成図であ
る。
第１２図において、２１は定包絡線化回路、２２および
２３は単位増幅回路、１０および１１はサーキュレータ
、４７および４８は移相器、２４および２５はλ／４線
路、３３は入力レベル検出回路、そして、３２は位相制
御回路である。
上記の本発明の第５の形態の実施例と同様に、定包絡線
化回路２１にて得られた２つの定包絡線信号は、２つの
増幅回路２２および２３で、それぞれ増幅された後、そ
れぞれ、サーキュレータ１０および１１を介して、増幅
周波数に対してλ／４となるような電気長を持つ分岐線
路２４．２５により、入力信号を増幅した信号に対応す
る成分が同相合成されて出力端子より出力され、補助信
号成分は増幅器側に反射される。ここで、λ／４線路２
４および２５を介して増幅回路２２および２３側へ反射
される反射波は、それぞれ、サーキュレータｌＯおよび
１１を介して、移相器４７および４８にて位相が変化さ
せられる。移相器４７および４８における位相のシフト
量は、入力レベル検出回路３１において検出した入力レ
ベルに応じて、すなわち、θに応じて変化され、これに
より、上記のように、θによって反射位相を制御して、
任意のθで負荷インピーダンスを実数にするように増幅
器側から見た負荷インピーダンスの実部が変化させられ
る。こうして、増幅器の増幅デバイスにおける負荷曲線
が直線から外れることがなくなり、無効電力の発生がな
くなって、更に高効率化が達成できる。
第１３図は、本発明の第６の形態の実施例の構成図であ
る。
第１３図において、２１は定包絡線化回路、３７は位相
反転回路、そして、３６はシングルエンデツドプッシュ
プル回路である。
定包絡線化回路２１は、増幅されるべき入力信号に補助
信号成分を加えることにより、包絡線の振幅が一定で、
前記入力信号の振幅に対応し互いに異なる位相を有する
２つの信号に変換する。
位相反転回路３７は、前記定包絡線化回路１の前記２つ
の出力信号の内一方を位相反転する。
シングルエンデツドプッシュプル回路３６は、２つの入
力端子を有し、前記位相反転回路３７の出力と前記定包
絡線化回路２１の前記２つの出力信号の内他方とを前記
２つの入力端に入力し、入力信号を増幅した信号に対応
する成分を復元し出力する。
シングルエンデツドプッシュフル回１Ｗ３６（７）−方
の入力端から入力された信号成分は位相反転されて増幅
されて出力端子に現れ、他方の入力端から入力された信
号成分は位相反転されずに増幅されて出力端子に現れる
ので、前記位相反転回路３７の出力が上記のシングルエ
ンデツドプッシュプル回路３６の一方の入力端から入力
され、前記定包絡線化回路２１の前記２つの出力信号の
内他方が上記のシングルエンデツドプッシュプル回路３
６の他方の入力端から入力されると、定包絡線化回路１
の前記２つの出力信号がそれぞれ増幅された成分の和が
、シングルエンデツドプッシュプル回路３６の出力端子
から得られる。上記のンングルエンテ°ツドプッシュプ
ル回路１６は、それぞれ入力電力に応じて増幅器に流入
する電流が変化するＡＢ級、Ｂ級、または、Ｃ級増幅器
とすることができる。
である。こうして、無効電力、あるいは、熱による電力
のロス無しに、定包絡線化回路２１の前記２つの出力信
号がそれぞれ増幅された成分の和が得られるので、高効
率の線型増幅が可能となる。
第１４図は、以上説明した本発明の各形態の実施例にお
ける増幅器の効率を相対出力電力について示すものであ
る。第１３図に示されるように、本発明の各形態の実施
例における増幅器の効率は、従来のＡ級、Ｂ級増幅器、
あるいは、ＬＩＮＣ方式に比較して大いに改善されてい
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、低入力電力時においても効率の低下が
少なく、且つ、低歪の線形増幅が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の形態の基本構成図、第２図は本
発明の第２の形態の基本構成図、第３図は本発明の第３
の形態の基本構成図、第４図は本発明の第４の形態の基
本構成図、第５図は本発明の第５の形態の基本構成図、
第６図は本発明の第６の形態の基本構成図、第７図は本
発明の第１の形態の実施例の構成図、第８図は本発明の
第２の形態の実施例の構成図、第９図は本発明の第３の
形態の実施例の構成図、第１０図は本発明の第４の形態
の実施例の構成図、 第１１図は、単位増幅回路の増幅デバイスにおける負荷
曲線を示す図、 第１２図は本発明の第５の形態の実施例の構成図、 第１３図は本発明の第６の形態の実施例の構成図、 第１４図は本発明の各形態の実施例における増幅器の効
率を相対出方電力について示す図、第１５図は、前述の
ＬＩＮＣ方式において、入力信号を２つの定エンベロー
プ信号へ変換すル様子を示す図、そして、 第１６図は、前述のＬＩＮＣ方式において、入力信号を
２つの増幅された定エンベロープ信号から原入力信号を
抽出する構成を示す図である。 〔符号の説明〕 １　定包絡線化回路、２．３　　単位増幅回路、４電力
合成回路、５　移相手段、６９０度ハイブリッド、７　
移相手段、８１８０度ハイブリッド、９．１８−電力合
成回路、１［）、１１　　サーキユレータ、１２．１３
．１２′、１３’　　移相手段、１７　位相反転手段、
１６・　シングルエンデツドプッシュプル回路、２１　
定包絡線化回路、２２．２３−単位増幅回路、２４．２
５　　λ／４′ａ路、２７−移相器、２６−９０度ハイ
ブリッド回路、３０　スタブ、２８１８０度ハイブリッ
ド回路、２７′　移相器、３１　スタブ、３２　位相制
御回路、３３　入力レベル検出回路、３６　シングルエ
ンデツドプッシュプル回路、３７　位相反転回路、４ゴ
、４２　スタブ、４７゜４８　移相器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えるこ
    とにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に変
    換した後、変換した２つの信号を増幅し、次に、該増幅
    された２つの信号から、入力信号を増幅した信号に対応
    する成分を復元し出力する増幅器において、 増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えることに
    より、包絡線の振幅が一定で、前記入力信号の振幅に対
    応し互いに異なる位相を有する２つの信号に変換する定
    包絡線化回路（１）と、前記定包絡線化回路（１）の前
    記２つの出力信号を、それぞれ独立に増幅する２つの単
    位増幅回路（２、３）と、 前記２つの単位増幅回路（２、３）の出力を合成して入
    力信号を増幅した信号に対応する成分を復元して出力し
    、前記対応する成分以外の成分は前記２つの単位増幅回
    路（２、３）へ反射する電力合成回路（４）とを有して
    なることを特徴とする増幅器。 ２、前記２つの単位増幅回路（２、３）は各々増幅デバ
    イスを有し、該２つの単位増幅回路（２、３）の各々に
    おける増幅デバイスから前記電力合成回路（４）の出力
    端に至る電気長を、それぞれ、増幅周波数を２π／λと
    して、（２ｎ−１）λ／４（ｎ＝１、２、・・・）とす
    る請求項１記載の増幅器。 ３、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えるこ
    とにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に変
    換した後、変換した２つの信号を増幅し、次に、該増幅
    された２つの信号から、入力信号を増幅した信号に対応
    する成分を復元し出力する増幅器において、 増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えることに
    より、包絡線の振幅が一定で、前記入力信号の振幅に対
    応し互いに異なる位相を有する第１および第２の２つの
    信号に変換する定包絡線化回路（１）と、 前記第１の信号の位相を９０度シフトする移相手段（５
    ）と、 前記９０度シフトされた第１の信号と、前記第２の信号
    とを、それぞれ独立に増幅して第１および第２の増幅さ
    れた信号を得る２つの単位増幅回路（２、３）と、 第１〜第４の端子を有し、前記第１および第２の増幅さ
    れた信号を第１および第２の端子にそれぞれ入力し、前
    記第１の端子からの線路長と前記第２の端子からの線路
    長との行路差が前記移相手段（５）における位相のシフ
    トを補償するような第３の端子から前記入力信号を増幅
    した信号に対応する成分を復元して出力し、第４の端子
    を電気的に開放状態とする９０度ハイブリッド（６）と
    を有することを特徴とする増幅器。 ４、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えるこ
    とにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に変
    換した後、変換した信号を増幅し、次に、該増幅された
    信号から、入力信号を増幅した信号に対応する成分を復
    元し出力する増幅器において、 増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えることに
    より、包絡線の振幅が一定で、前記入力信号の振幅に対
    応し互いに異なる位相を有する第１および第２の２つの
    信号に変換する定包絡線化回路（１）と、 前記第１の信号の位相を１８０度シフトする移相手段（
    ７）と、 前記１８０度シフトされた第１の信号と、前記第２の信
    号とを、それぞれ独立に増幅して第１および第２の増幅
    された信号を得る２つの単位増幅回路（２、３）と、 第１〜第４の端子を有し、前記第１および第２の増幅さ
    れた信号を第１および第２の端子にそれぞれ入力し、前
    記第１の端子からの線路長と前記第２の端子からの線路
    長との行路差が前記移相手段（７）における位相のシフ
    トを補償するような第３の端子から前記入力信号を増幅
    した信号に対応する成分を復元して出力し、第４の端子
    を電気的に開放状態とする１８０度ハイブリッド（８）
    とを有することを特徴とする増幅器。 ５、前記単位増幅回路（２、３）は、それぞれ入力電力
    に応じて増幅器に流入する電流が変化するＡＢ級、Ｂ級
    、Ｆ級、または、Ｃ級増幅器である請求項１〜４に記載
    の増幅器。 ６、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えるこ
    とにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に変
    換した後、変換した信号を増幅し、次に、該増幅された
    信号から、入力信号を増幅した信号に対応する成分を復
    元し出力する増幅器において、 増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えることに
    より、包絡線の振幅が一定で、前記入力信号の振幅に対
    応し互いに異なる位相を有する２つの信号に変換する定
    包絡線化回路（１）と、前記定包絡線化回路（１）の前
    記２つの出力信号を、それぞれ独立に増幅する２つの単
    位増幅回路（２、３）と、 各々３つの端子を有し、前記２つの単位増幅回路の出力
    端子に、それぞれの第１の端子を接続する２つのサーキ
    ュレータ（１０、１１）と、前記サーキュレータ（１０
    、１１）の第１の端子からの入力が出力される端子を第
    ２の端子とし、増幅周波数を２π／λとして、前記２つ
    のサーキュレータ（１０、１１）の各々の前記第２の端
    子から出力端に至る電気長を、それぞれ、（２ｎ−１）
    λ／４（ｎ＝１、２、・・・）とし、前記２つのサーキ
    ュレータ（１０、１１）の前記第２の端子からの出力を
    合成して前記入力信号を増幅した信号に対応する成分を
    復元して出力端子より出力し、前記対応する成分以外の
    成分は前記２つのサーキユレータ（１０、１１）のそれ
    ぞれの前記第２の端子へ反射する電力合成回路（９）と
    、前記２つのサーキュレータ（１０、１１）において、
    前記第２の端子からの入力が出力される端子を第３の端
    子として、該第３の端子に、それぞれ接続された移相手
    段（１２、１３）とを有することを特徴とする増幅器。 ７、前記移相手段（１２、１３）における移相量は絶対
    値が等しく極性が互いに逆である請求項６に記載の増幅
    器。 ８、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えるこ
    とにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に変
    換した後、変換した信号を増幅し、次に、該増幅された
    信号から、入力信号を増幅した信号に対応する成分を復
    元し出力する増幅器において、 増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えることに
    より、包絡線の振幅が一定で、前記入力信号の振幅に対
    応し互いに異なる位相を有する２つの信号に変換する定
    包絡線化回路（１）と、前記定包絡線化回路（１）の前
    記２つの出力信号を、それぞれ独立に増幅する２つの単
    位増幅回路（２、３）と、 前記２つの単位増幅回路（２、３）から負荷側を見た負
    荷インピーダンスの実部を増幅される入力信号の振幅に
    応じて能動的に変化せしめ、出力電力が高いときには負
    荷インピーダンスの実部を大きく、出力電力が低いとき
    には負荷インピーダンスの実部を小さくしつつ、前記２
    つの単位増幅回路（２、３）の出力を合成して、入力信
    号を増幅した信号に対応する成分を復元し出力する電力
    合成回路（１８）とを有してなることを特徴とする増幅
    器。 ９、前記電力合成回路（１８）は、 前記入力信号の振幅を検出する検出手段（１４）と、 各々３つの端子を有し、前記２つの単位増幅回路の出力
    端子に、それぞれの第１の端子を接続する２つのサーキ
    ュレータ（１０、１１）と、前記第１の端子からの入力
    が出力される端子を第２の端子とするとき、前記２つの
    サーキュレータ（１０、１１）の前記第２の端子からの
    出力を合成して前記入力信号を増幅した信号に対応する
    成分を復元して出力端子より出力し、前記対応する成分
    以外の成分は前記２つのサーキュレータ（１０、１１）
    のそれぞれの前記第２の端子へ反射する電力合成部（１
    ５）と、 前記２つのサーキュレータ（１０、１１）において、前
    記第２の端子からの入力が出力される端子を第３の端子
    として、該第３の端子に、それぞれ接続された移相手段
    （１２′、１３′）とを有し、 前記２つのサーキュレータ（１０、１１）の各々の前記
    第２の端子から前記電力合成部（１５）の出力端子に至
    る電気長を、それぞれ、増幅周波数を２π／λとして、
    （２ｎ−１）λ／４（ｎ＝１、２、・・・）とし、 前記２つのサーキュレータ（１０、１１）の各々の前記
    第３の端子に接続された２つの移相手段（１２′、１３
    ′）における移相量は、前記２つの単位増幅回路（２、
    ３）から負荷側を見た負荷インピーダンスの実部が常に
    ０となるように、前記検出手段（１４）の出力に応じて
    変化させる請求項７記載の増幅器。 １０、増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加える
    ことにより、振幅が一定で、位相の異なる２つの信号に
    変換した後、変換した信号を増幅し、増幅された信号か
    ら補助信号成分を除去し、入力信号を増幅した信号に対
    応する成分を復元し出力する増幅器において、 増幅されるべき入力信号に補助信号成分を加えることに
    より、包絡線の振幅が一定で、前記入力信号の振幅に対
    応し互いに異なる位相を有する２つの信号に変換する定
    包絡線化回路（１）と、前記定包絡線化回路（１）の前
    記２つの出力信号の内一方を位相反転する位相反転手段
    （１７）と、 ２つの入力端子を有し、前記位相反転手段（１７）の出
    力と前記定包絡線化回路（１）の前記２つの出力信号の
    内他方とを前記２つの入力端に入力し、入力信号を増幅
    した信号に対応する成分を復元し出力するシングルエン
    デッドプッシュプル回路（１６）とを有してなることを
    特徴とする増幅器。 １１、前記シングルエンデッドプッシュプル回路（１６
    ）は、それぞれ入力電力に応じて増幅器に流入する電流
    が変化するＡＢ級、Ｂ級、または、Ｃ級増幅器である請
    求項９に記載の増幅器。
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