JPH06177681A - 高周波増幅装置 - Google Patents
高周波増幅装置Info
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- JPH06177681A JPH06177681A JP4321545A JP32154592A JPH06177681A JP H06177681 A JPH06177681 A JP H06177681A JP 4321545 A JP4321545 A JP 4321545A JP 32154592 A JP32154592 A JP 32154592A JP H06177681 A JPH06177681 A JP H06177681A
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- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ディジタル通信に用いる高周波増幅装置に関
し、帯域制限されたディジタル信号を高い効率で増幅す
ることを目的とする。 【構成】 変調波を入力信号とする増幅手段と、前記変
調波の包絡線信号を検出する包絡線信号検出手段と、検
出した包絡線信号のレベル変換手段を具備し、前記入力
信号の包絡線レベルが高い場合は前記増幅手段の出力を
上昇せしめ、一方、前記入力信号の包絡線レベルが低い
場合には前記増幅手段の出力を低下せしめて、入力と出
力のレベル比をほぼ一定に保つように構成する。
し、帯域制限されたディジタル信号を高い効率で増幅す
ることを目的とする。 【構成】 変調波を入力信号とする増幅手段と、前記変
調波の包絡線信号を検出する包絡線信号検出手段と、検
出した包絡線信号のレベル変換手段を具備し、前記入力
信号の包絡線レベルが高い場合は前記増幅手段の出力を
上昇せしめ、一方、前記入力信号の包絡線レベルが低い
場合には前記増幅手段の出力を低下せしめて、入力と出
力のレベル比をほぼ一定に保つように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波通信装置に用い
る高周波増幅装置に関し、特に、帯域制限されたディジ
タル信号の高効率増幅を可能にする高周波増幅装置に係
る。
る高周波増幅装置に関し、特に、帯域制限されたディジ
タル信号の高効率増幅を可能にする高周波増幅装置に係
る。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル通信において隣接チャンネル
の干渉妨害を防ぐために帯域制限を行なった位相変調を
採用した場合、変調信号は一定振幅とはならず振幅が変
化する。このような変調信号を増幅する場合、飽和形増
幅器を用いたのではその非線形性のために振幅変化が圧
縮されて出力されるため変調信号スペクトラムが広が
り、隣接チャンネルに電力が漏洩するという問題が生じ
る。
の干渉妨害を防ぐために帯域制限を行なった位相変調を
採用した場合、変調信号は一定振幅とはならず振幅が変
化する。このような変調信号を増幅する場合、飽和形増
幅器を用いたのではその非線形性のために振幅変化が圧
縮されて出力されるため変調信号スペクトラムが広が
り、隣接チャンネルに電力が漏洩するという問題が生じ
る。
【０００３】従って、帯域制限を行なった位相変調信号
を増幅するには、入力の振幅の変化（包絡線）に対して
出力の振幅変化が忠実に追随する線形増幅器が必要であ
る。この線形増幅器は、増幅器をＡ級バイアスで線形領
域（小信号領域）で動作させることで得られる。
を増幅するには、入力の振幅の変化（包絡線）に対して
出力の振幅変化が忠実に追随する線形増幅器が必要であ
る。この線形増幅器は、増幅器をＡ級バイアスで線形領
域（小信号領域）で動作させることで得られる。
【０００４】Ａ級増幅器の入力に対する出力および効率
の変化を図２に示す。線形領域では出力が入力に比例し
て変化しており、線形増幅を示す。しかしこの領域は、
出力が入力に比例して増加しない飽和領域と比較して、
効率が極端に悪いことが分かる。このように増幅器を線
形領域で動作させる線形増幅器は、飽和領域で動作させ
る飽和形増幅器と比較して効率が悪い。
の変化を図２に示す。線形領域では出力が入力に比例し
て変化しており、線形増幅を示す。しかしこの領域は、
出力が入力に比例して増加しない飽和領域と比較して、
効率が極端に悪いことが分かる。このように増幅器を線
形領域で動作させる線形増幅器は、飽和領域で動作させ
る飽和形増幅器と比較して効率が悪い。
【０００５】移動通信用の携帯電話機（以下、携帯機と
も言う）の高周波回路は低消費電力であることが必要で
あり、特に送信用増幅器は携帯機の消費電力の大部分を
占めているため効率向上は必須の条件である。
も言う）の高周波回路は低消費電力であることが必要で
あり、特に送信用増幅器は携帯機の消費電力の大部分を
占めているため効率向上は必須の条件である。
【０００６】従来のアナログ方式移動通信の携帯機で
は、飽和形増幅器を使用できるため増幅器の効率を例え
ば６０％にすることも可能であった。ところが帯域制限
された位相変調を用いるディジタル方式移動通信の携帯
機では、前記のように線形増幅が要求されるため低効率
となってしまうという問題があった。例えば、線形領域
を用いた増幅器の場合、効率は通常３０％程度となる。
は、飽和形増幅器を使用できるため増幅器の効率を例え
ば６０％にすることも可能であった。ところが帯域制限
された位相変調を用いるディジタル方式移動通信の携帯
機では、前記のように線形増幅が要求されるため低効率
となってしまうという問題があった。例えば、線形領域
を用いた増幅器の場合、効率は通常３０％程度となる。
【０００７】そこで、効率の高い飽和形増幅器を用いな
がら、スペクトラムの広がりを抑圧し、帯域制限された
位相変調信号を増幅する試みがなされている。この原理
は、増幅器の飽和出力を入力振幅の変化（包絡線）に応
じて変化するように制御させることにあり、制御をうま
く行なえば増幅器を常に効率の良い飽和領域で動作させ
ながら、入力に対して出力が比例する線形増幅を得るこ
とができる。
がら、スペクトラムの広がりを抑圧し、帯域制限された
位相変調信号を増幅する試みがなされている。この原理
は、増幅器の飽和出力を入力振幅の変化（包絡線）に応
じて変化するように制御させることにあり、制御をうま
く行なえば増幅器を常に効率の良い飽和領域で動作させ
ながら、入力に対して出力が比例する線形増幅を得るこ
とができる。
【０００８】これを実現する従来技術を図４に示す。
（この増幅器の詳細は、特開昭６２−２７４９０６号公
報に開示されている。）同図において、４１は入力端
子、４２は信号分配手段、４３は包絡線信号検出手段、
４４はドレインバイアス用電源、４５は直流電圧（電
流）変換手段、４６は増幅手段、４６ａは入力回路、４
６ｂはＦＥＴ、４６ｃは出力回路、４７は出力端子を表
わしている。
（この増幅器の詳細は、特開昭６２−２７４９０６号公
報に開示されている。）同図において、４１は入力端
子、４２は信号分配手段、４３は包絡線信号検出手段、
４４はドレインバイアス用電源、４５は直流電圧（電
流）変換手段、４６は増幅手段、４６ａは入力回路、４
６ｂはＦＥＴ、４６ｃは出力回路、４７は出力端子を表
わしている。
【０００９】そして、この増幅手段の飽和出力を変化さ
せるためにソース接地ＦＥＴ４６ｂのドレイン電圧を変
化させていた。
せるためにソース接地ＦＥＴ４６ｂのドレイン電圧を変
化させていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術では増幅器の飽和出力を変化させるために、ソー
ス接地ＦＥＴのドレイン電圧を変化させていた。このよ
うな従来の技術には次のような好ましくない点があっ
た。即ち、高出力ＦＥＴのドレインバイアスは大電流を
伴うため、印加電圧を変化させるには可変出力の電源回
路が必要となる。
の技術では増幅器の飽和出力を変化させるために、ソー
ス接地ＦＥＴのドレイン電圧を変化させていた。このよ
うな従来の技術には次のような好ましくない点があっ
た。即ち、高出力ＦＥＴのドレインバイアスは大電流を
伴うため、印加電圧を変化させるには可変出力の電源回
路が必要となる。
【００１１】高効率な可変出力電源回路としては、出力
可変のＤＣ−ＤＣコンバータがあるが、ＤＣ−ＤＣコン
バータの場合においても電力変換効率は１００％とはな
らないため、この効率も含めて総合効率を考えた場合、
大きな効率改善手段とはならなかった。
可変のＤＣ−ＤＣコンバータがあるが、ＤＣ−ＤＣコン
バータの場合においても電力変換効率は１００％とはな
らないため、この効率も含めて総合効率を考えた場合、
大きな効率改善手段とはならなかった。
【００１２】例えば、増幅器の効率が６０％であって
も、可変出力ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率が７
０％ならば総合効率４２％となる。また、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータはトランス、キャパシタ等のハイブリッド部品
を必要とするため、これが薄型化・小型化の障害となっ
ていた。
も、可変出力ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換効率が７
０％ならば総合効率４２％となる。また、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータはトランス、キャパシタ等のハイブリッド部品
を必要とするため、これが薄型化・小型化の障害となっ
ていた。
【００１３】本発明は、このような従来の問題点を解決
するため成されたもので、帯域制限された位相変調等の
ディジタル信号を高効率で増幅する超小型の高周波増幅
装置を実現することを目的としている。
するため成されたもので、帯域制限された位相変調等の
ディジタル信号を高効率で増幅する超小型の高周波増幅
装置を実現することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
問題点は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決
される。
問題点は前記特許請求の範囲に記載した手段により解決
される。
【００１５】すなわち、請求項１の発明は、変調波を入
力信号とする増幅手段と、前記変調波の包絡線信号を検
出する包絡線信号検出手段と、検出した包絡線信号のレ
ベル変換手段を備えており、前記増幅手段はソース接地
型ＦＥＴのドレイン端子とゲート接地型ＦＥＴのソース
端子を互いに直接接続したカスコード増幅素子を用いた
増幅回路からなり、前記レベル変換手段の出力をカスコ
ード増幅素子のゲート接地型ＦＥＴのゲートに入力し、
前記入力信号の包絡線レベルが高い場合は前記増幅手段
の出力を上昇せしめ、前記入力信号の包絡線レベルが低
い場合には前記増幅手段の出力を低下せしめて、入力と
出力のレベル比をほぼ一定に保つようにしたことを特徴
とする高周波増幅装置である。また請求項２の発明は、
請求項１の発明におけるＦＥＴをバイポーラトランジス
タに置き替えたものである。
力信号とする増幅手段と、前記変調波の包絡線信号を検
出する包絡線信号検出手段と、検出した包絡線信号のレ
ベル変換手段を備えており、前記増幅手段はソース接地
型ＦＥＴのドレイン端子とゲート接地型ＦＥＴのソース
端子を互いに直接接続したカスコード増幅素子を用いた
増幅回路からなり、前記レベル変換手段の出力をカスコ
ード増幅素子のゲート接地型ＦＥＴのゲートに入力し、
前記入力信号の包絡線レベルが高い場合は前記増幅手段
の出力を上昇せしめ、前記入力信号の包絡線レベルが低
い場合には前記増幅手段の出力を低下せしめて、入力と
出力のレベル比をほぼ一定に保つようにしたことを特徴
とする高周波増幅装置である。また請求項２の発明は、
請求項１の発明におけるＦＥＴをバイポーラトランジス
タに置き替えたものである。
【００１６】
【作用】本発明の高周波増幅装置は、カスコード増幅素
子を用いた増幅回路のゲート接地ＦＥＴのゲート端子、
または、ベース接地バイポーラトランジスタを用いた場
合はベース端子（以下制御端子とも言う）の電圧Ｖ
c （以下制御電圧Ｖc とも言う）を変化させた時に飽和
出力が変化することを利用し、入力振幅の変化（包絡
線）に応じて飽和出力が変化するように制御電圧Ｖc を
変化させることにより、増幅器を常に効率の良い飽和領
域で動作させながら、入力に対して出力が比例する線形
増幅を達成する。
子を用いた増幅回路のゲート接地ＦＥＴのゲート端子、
または、ベース接地バイポーラトランジスタを用いた場
合はベース端子（以下制御端子とも言う）の電圧Ｖ
c （以下制御電圧Ｖc とも言う）を変化させた時に飽和
出力が変化することを利用し、入力振幅の変化（包絡
線）に応じて飽和出力が変化するように制御電圧Ｖc を
変化させることにより、増幅器を常に効率の良い飽和領
域で動作させながら、入力に対して出力が比例する線形
増幅を達成する。
【００１７】
【実施例】図１に本発明の一実施例の構成をブロック図
で示す。本実施例は信号分配手段１、包絡線信号検出手
段２、レベル変換手段３、ドレインバイアス用電源４、
および、ソース接地型ＦＥＴ５ｂのドレイン端子とゲー
ト接地型ＦＥＴ５ｃのソース端子を互いに直接接続した
カスコード増幅素子を用い入力回路５ａおよび出力回路
５ｄを有する増幅手段５で構成されている。
で示す。本実施例は信号分配手段１、包絡線信号検出手
段２、レベル変換手段３、ドレインバイアス用電源４、
および、ソース接地型ＦＥＴ５ｂのドレイン端子とゲー
ト接地型ＦＥＴ５ｃのソース端子を互いに直接接続した
カスコード増幅素子を用い入力回路５ａおよび出力回路
５ｄを有する増幅手段５で構成されている。
【００１８】また、同図において、６は入力端子、７は
出力端子を表わしている。信号分配手段１は変調波を分
配する機能を有しており、簡易な方法ではキャパシタに
よる容量性結合で信号を分配することが可能である。若
し、分配端子間のアイソレーションが必要ならば方向性
結合器を用いても良い。 包絡線信号検出手段は分配さ
れた変調波の包絡線信号を検出する目的で使用し、通常
はダイオード検波回路を用いる。レベル変換手段は検波
により得られた包絡線信号のレベルを調整し、所望の飽
和出力に応じた制御電圧Ｖc を出力する。カスコード増
幅素子の制御電圧Ｖc を変化させたときの出力および効
率特性の測定値を図３に示す。
出力端子を表わしている。信号分配手段１は変調波を分
配する機能を有しており、簡易な方法ではキャパシタに
よる容量性結合で信号を分配することが可能である。若
し、分配端子間のアイソレーションが必要ならば方向性
結合器を用いても良い。 包絡線信号検出手段は分配さ
れた変調波の包絡線信号を検出する目的で使用し、通常
はダイオード検波回路を用いる。レベル変換手段は検波
により得られた包絡線信号のレベルを調整し、所望の飽
和出力に応じた制御電圧Ｖc を出力する。カスコード増
幅素子の制御電圧Ｖc を変化させたときの出力および効
率特性の測定値を図３に示す。
【００１９】同図において、制御電圧Ｖc を負の方向に
制御すると飽和出力が減少することが分かる。本発明を
ＦＥＴで実現した場合、電流を必要としない電圧のみの
制御が可能であり、レベル変換手段での消費電力は増幅
手段の消費電力と比較して無視できる程度小さくでき
る。また、本発明をバイポーラトランジスタで実現した
場合でも、ベース電流はコレクタ電流と比較して十分小
さいので本発明の優位性は損なわれない。
制御すると飽和出力が減少することが分かる。本発明を
ＦＥＴで実現した場合、電流を必要としない電圧のみの
制御が可能であり、レベル変換手段での消費電力は増幅
手段の消費電力と比較して無視できる程度小さくでき
る。また、本発明をバイポーラトランジスタで実現した
場合でも、ベース電流はコレクタ電流と比較して十分小
さいので本発明の優位性は損なわれない。
【００２０】本発明の増幅装置ではドレインバイアス用
電源の出力が１００％増幅装置に入力されるため、従来
例の様に電源効率による総合効率の劣化はない。図３に
示す特性のカスコード増幅素子を用いた本発明の増幅装
置で、変調信号のピークファクタが３ｄＢであると仮定
すると５０％程度の効率を期待できる。
電源の出力が１００％増幅装置に入力されるため、従来
例の様に電源効率による総合効率の劣化はない。図３に
示す特性のカスコード増幅素子を用いた本発明の増幅装
置で、変調信号のピークファクタが３ｄＢであると仮定
すると５０％程度の効率を期待できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の増幅装置
を用いれば、帯域制限された位相変調等のディジタル信
号を高効率で増幅することが可能で、ディジタル方式の
携帯機の通話時間を延ばすことができる。
を用いれば、帯域制限された位相変調等のディジタル信
号を高効率で増幅することが可能で、ディジタル方式の
携帯機の通話時間を延ばすことができる。
【００２２】また、カスコード増幅素子を用いた本発明
の増幅器は、１段増幅器でソース接地ＦＥＴを用いた２
段増幅器とほぼ同等の利得が得られるため多段増幅器の
段数を半減できるから増幅器自体の小型化を図ることが
できるとともに、電流を伴わない電圧制御で出力制御が
できるので制御回路の小型化・簡易化・高効率化も可能
となる利点がある。
の増幅器は、１段増幅器でソース接地ＦＥＴを用いた２
段増幅器とほぼ同等の利得が得られるため多段増幅器の
段数を半減できるから増幅器自体の小型化を図ることが
できるとともに、電流を伴わない電圧制御で出力制御が
できるので制御回路の小型化・簡易化・高効率化も可能
となる利点がある。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】Ａ級バイアス条件で動作させた増幅器の入出力
特性と効率特性を示す図である。
特性と効率特性を示す図である。
【図３】コスコード増幅素子の出力および効率の制御電
圧依存性を示す図である。
圧依存性を示す図である。
【図４】従来の増幅装置の例を示すブロック図である。
１，４２ 信号分配手段 ２，４３ 包絡線信号検出手段 ３ レベル変換手段 ４，４４ ドレインバイアス用電源 ５，４６ 増幅手段 ５ａ，４６ａ 入力回路 ５ｂ，５ｃ，４６ｂ ＦＥＴ ５ｄ，４６ｃ 出力回路 ６，４１ 入力端子 ７，４７ 出力端子 ４５ 直流電圧（電流）変換手段
Claims (2)
- 【請求項１】 変調波を入力信号とする増幅手段と、 前記変調波の包絡線信号を検出する包絡線信号検出手段
と、 検出した包絡線信号のレベル変換手段を具備し、 前記増幅手段はソース接地型ＦＥＴのドレイン端子とゲ
ート接地型ＦＥＴのソース端子を互いに直接接続したカ
スコード増幅素子を用いた増幅回路からなり、 前記レベル変換手段の出力をカスコード増幅素子のゲー
ト接地型ＦＥＴのゲートに入力し、 前記入力信号の包絡線レベルが高い場合は前記増幅手段
の出力を上昇せしめ、 一方、前記入力信号の包絡線レベルが低い場合には前記
増幅手段の出力を低下せしめて、 入力と出力のレベル比をほぼ一定に保つようにしたこと
を特徴とする高周波増幅装置。 - 【請求項２】 変調波を入力信号とする増幅手段と、 前記変調波の包絡線信号を検出する包絡線信号検出手段
と、 検出した包絡線信号のレベル変換手段を具備し、 前記増幅手段はエミッタ接地型バイポーラトランジスタ
のコレクタ端子とベース接地型バイポーラトランジスタ
のエミッタ端子を互いに直接接続したカスコード増幅素
子を用いた増幅回路からなり、 前記レベル変換手段の出力をカスコード増幅素子のベー
ス接地型バイポーラトランジスタのベースに入力し、 前記入力信号の包絡線レベルが高い場合は前記増幅手段
の出力を上昇せしめ、一方、前記入力信号の包絡線レベ
ルが低い場合には前記増幅手段の出力を低下せしめて、
入力と出力のレベル比をほぼ一定に保つようにしたこと
を特徴とする高周波増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4321545A JPH06177681A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 高周波増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4321545A JPH06177681A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 高周波増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177681A true JPH06177681A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18133760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4321545A Pending JPH06177681A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 高周波増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06177681A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6184728B1 (en) | 1998-11-05 | 2001-02-06 | Nec Corporation | Output circuit |
| EP1524763A1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-04-20 | Broadcom Corporation | Modulation dependent biasing for efficient and high-linearity power amplifiers |
| JP2006005839A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Samsung Electronics Co Ltd | 増幅器 |
| KR100801872B1 (ko) * | 2006-10-30 | 2008-02-11 | 지씨티 세미컨덕터 인코포레이티드 | 선형성이 개선된 저잡음 증폭기 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5648117B2 (ja) * | 1977-04-22 | 1981-11-13 | ||
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| JPS62122307A (ja) * | 1985-08-28 | 1987-06-03 | Toshiba Corp | 利得制御増幅回路 |
| JPS63185211A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-07-30 | Toshiba Corp | モノリシツクマイクロ波増幅器 |
| JPH01198817A (ja) * | 1988-02-03 | 1989-08-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタ増幅器 |
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| JPH04119707A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-21 | Uchu Tsushin Kiso Gijutsu Kenkyusho:Kk | 高効率増幅器 |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP4321545A patent/JPH06177681A/ja active Pending
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