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JPH07154169A - 高周波電力増幅器 - Google Patents

高周波電力増幅器

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Publication number
JPH07154169A
JPH07154169A JP5299778A JP29977893A JPH07154169A JP H07154169 A JPH07154169 A JP H07154169A JP 5299778 A JP5299778 A JP 5299778A JP 29977893 A JP29977893 A JP 29977893A JP H07154169 A JPH07154169 A JP H07154169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
high frequency
frequency power
power amplifier
power
amplifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP5299778A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukichi Aihara
原 佑 吉 相
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP5299778A priority Critical patent/JPH07154169A/ja
Priority to US08/339,698 priority patent/US5532646A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H03F1/0261—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • H03F1/0266—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A by using a signal derived from the input signal
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
    • H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/201—A hybrid coupler being used as power measuring inter-stage circuit between two stages of an amplifier circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03F2200/411—Indexing scheme relating to amplifiers the output amplifying stage of an amplifier comprising two power stages

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波電力増幅器のパワーダウン時の消費電
流の低減と、最大出力時の線形変調波の歪の改善とを同
時に自動的に行なう。 【構成】 後段増幅器１８の入力部に挿入した方向性結
合器１９により、前段増幅器１７の入力高周波電力の一
部を取り出し、直流電圧発生回路２８を経て、後段ＦＥ
Ｔ１２のゲート端子に重畳し、電力増幅器に要求される
出力レベルに応じてＦＥＴ１２のゲートバイアスを自動
的に最適値に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高効率動作が要求され
る移動端末機器等における高周波電力増幅器に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動通信の分野においては、ディ
ジタル変調方式を利用したシステムの実用化が進み、そ
こでは変調方式の関係から線形増幅が要求され、電力増
幅器もその例外ではない。
【０００３】図５は従来例としての一般的な二段増幅器
の構成を示し、１および２は電力増幅用のＦＥＴであ
り、３、４、５は整合回路である。また、図６はデバイ
スとしてガリウム砒素ＭＥＳＦＥＴを用いた電力増幅器
の特性を示し、横軸に入力をとり、曲線Ａは出力を示
し、曲線Ｂは消費電流を示し、曲線Ｃは無線送信規格と
して重要な隣接チャネル漏洩電力の変化を示す。電力増
幅器としては、必要な最大出力において、隣接チャネル
漏洩電力Ｃが規格を充分に満たすことが要求され、さら
にその時の消費電力も極力減らすような設計およびデバ
イスの選定を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、図６の特性例に見られるように、出力Ａ
を低減しても消費電流Ｂが減らない、言い換えれば電力
変換効率が著しく低いものであった。このため、最大出
力での変調歪を減らすために、充分なアイドリング電流
を流す必要があった。
【０００５】一方、ディジタルセルラー電話方式では、
基地局からの指令などにより、送信パワーは広いレンジ
で変化している。特にＣＤＭＡ方式などでは、出力可変
量が８０ｄＢにも及び、実効的な送信時の消費電力は、
パワーダウン時の消費電流に大きく左右されるので、パ
ワーダウン時の消費電流の低減は大きな課題となってい
る。
【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、パワーダウン時の消費電流を大幅に低減
することのできる高周波電力増幅器を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、二段構成の高周波電力増幅器において、
前段増幅器のパワーレベルを検知し、その結果を後段増
幅器のゲート電圧に印加し、高周波入力レベルに応じて
ゲート電圧を変えるようにしたものである。これらの動
作は、電力増幅器ユニットの内部で自動的に行なわれ、
外部に特別な制御を必要としない。
【０００８】
【作用】したがって、本発明によれば、高周波入力レベ
ルが低下したときに後段増幅器のバイアスをマイナス側
に深くして消費電流を低減し、高周波入力レベルが増加
した時は、その入力を検知し、直流電圧に変換してバイ
アス電圧に加えるので、消費電流は増し、飽和出力を高
め、最大出力時の隣接チャネル漏洩電力を低下すること
ができ、最大出力時の特性を損なうことなく、パワーダ
ウン時の消費電流を著しく低減することができる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示すもので
ある。図１において、１１および１２は電力増幅用のＦ
ＥＴ、１３、１４、１５、１６は整合回路であり、これ
らによって前段増幅器１７および後段増幅器１８が構成
され、二段縦続電力増幅器構成となっている。１９は後
段増幅器１８の入力部に挿入された方向性結合器であ
り、２０は直流カットコンデンサ、２１は検波ダイオー
ド、２２はコンデンサ、２３は抵抗、２４はローパスフ
ィルタ、２５はコンデンサ、２６は抵抗、２７は高周波
デカップリング用のチョークコイルであり、これらによ
って直流電圧発生回路２８が構成されている。そしてこ
の直流電圧発生回路２８の出力は後段ＦＥＴ１２のゲー
ト端子に接続されている。２９は別の直流電源Ｖｇ2 に
接続された抵抗である。
【００１０】次に上記実施例の動作について説明する。
まず、後段増幅器１８の電力増幅用ＦＥＴ１２の単体動
作について、ゲートバイアスと諸特性との関係について
述べる。
【００１１】図２はゲートバイアス電圧を変えて、入力
に対する出力Ａ、ドレイン電流Ｄ、隣接チャネル漏洩電
力Ｃの変化を測定したもので、実線で示したものは、ゲ
ート電圧Ｖｇｓ1 が高く、従ってドレイン電流が大とな
っている。破線で示したものは、ゲート電圧Ｖｇｓ2 が
低く、低出力時はドレイン電流Ｄは少ないが、飽和出力
が低いので、最大出力付近での隣接チャネル漏洩電力Ｃ
が悪化して規格を満たしていない。
【００１２】縦続接続された電力増幅器１７と１８の全
体としての消費電流は、後段ＦＥＴ１２のドレイン電流
が占める割合が圧倒的であるから、後段のゲートバイア
スを高周波入力レベルに応じて最適に変化させれば、高
電力変換効率と高出力低歪が両立できる。
【００１３】上記実施例においては、後段ＦＥＴ１２の
入力の一部を方向性統合器１９で取り出し、直流カット
コンデンサ２０、検波ダイオード２１、コンデンサ２
２、抵抗２３とで直流に変換し、ローパスフィルタ２４
で高速変動を除去し、平均パワーを示す信号として後段
ＦＥＴ１２のゲート端子に印加している。検波ダイオー
ド２１を用いたときのパワーと検波電圧の関係は、図３
に示すように、最大電力から１０ｄＢ下がるところまで
は検波電圧の変化は大きいが、それ以下にパワーが低下
すると、検波電圧そのものの値が低く、変化も少ない。
したがって、最大出力より１０ｄＢ以下では、入力側の
検波電圧の寄与は少なく、後段ＦＥＴ１２のゲート電圧
は、別の直流電源Ｖｇ2 を抵抗２３、２６、２９で分圧
した値で、ドレイン電流Ｄを充分に絞り込む値に設定さ
れる。
【００１４】次に、出力を増大するために入力が増す
と、抵抗２３の電圧が上昇し、ＦＥＴ１２のゲート端子
の電圧が上昇する。入力の増加につれて、ゲート電圧が
上昇するためドレイン電流Ｄは増加し、最大出力付近で
は、隣接チャネル漏洩電力Ｃが充分に良好となる動作バ
イアス点に至る。
【００１５】このように、上記実施例によれば、前段増
幅器１７のパワーレベルを検知し、その結果を後段増幅
器１８のＦＥＴ１２のゲート電圧に印加するようにした
ので、後段増幅用ＦＥＴ１２のゲートバイアス値が、要
求される出力電力に応じて最適な値に変化するため、低
出力時の電力変換効率の改善と高出力時の線形変調波の
歪劣化の改善を両立させることが可能となる。また、外
部に制御系を必要としないため構成が簡単で、信頼性が
高い。
【００１６】なお、上記実施例では、後段増幅器１８の
入力部に方向性結合器１９を用いているが、これに代え
てハイブリッド分配器または抵抗分配器を使用してもよ
い。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、電力増幅器に要求される出力レベルに応じて、増幅
用ＦＥＴのゲートバイアスが自動的に最適値に変化する
ようにしたので、低出力時は消費電流を大幅に低減し、
高出力時は線形変調波の歪を改善するという相反する要
求を満たすことができるという効果を有する。
【００１８】本発明はまた、外部の制御系が不要となる
ので、構成が簡単で小型化され、信頼性も高く、極めて
実用性の高い高周波電力増幅器を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す高周波電力増幅器の回
路図
【図２】電力増幅器においてゲート電圧を変えたときの
諸特性の比較を示す特性図
【図３】高周波電力と検波電圧の関係を示す特性図
【図４】本実施例の諸特性を示す特性図
【図５】従来の縦続接続電力増幅器の回路図
【図６】従来の電力増幅器の諸特性を示す特性図
【符号の説明】
１１、１２ 電力増幅用のＦＥＴ １３、１４、１５、１６ 整合回路 １７ 前段増幅器 １８ 後段増幅器 １９ 方向性結合器 ２０ 直流カットコンデンサ ２１ 検波ダイオード ２２、２５ コンデンサ ２３、２６、２９ 抵抗 ２４ ローパスフィルタ ２７ チョークコイル ２８ 直流電圧発生回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２段構成の高周波電力増幅器において、
    前段増幅器の入力電力に応じた直流電圧を後段増幅器の
    増幅素子の入力端子に印加することを特徴とする高周波
    電力増幅器。
  2. 【請求項２】 後段増幅器の増幅素子の入力端子に別の
    電源から供給される直流電圧をも同時に印加したことを
    特徴とする請求項１記載の高周波電力増幅器。
  3. 【請求項３】 後段増幅器の増幅素子の入力部に、入力
    結合部、直流カットコンデンサ、検波回路、ローパスフ
    ィルタ、抵抗、コイルを有する直流電圧発生回路を備
    え、その出力を後段増幅器の増幅素子の入力部に接続し
    たことを特徴とする請求項１または２記載の高周波電力
    増幅器。
  4. 【請求項４】 入力結合部が、方向性結合器またはハイ
    ブリッド分配器または抵抗分配器からなることを特徴と
    する請求項３記載の高周波電力増幅器。
  5. 【請求項５】 増幅素子はＦＥＴであり、入力端子はゲ
    ート端子であることを特徴とする請求項１から４のいず
    れかに記載の高周波電力増幅器。
JP5299778A 1993-11-30 1993-11-30 高周波電力増幅器 Pending JPH07154169A (ja)

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