JP2002246848A - 電力増幅器および通信機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの周波数帯の信号を増幅する電力増幅器
の小型化、低出力時の高効率化を図る。 【解決手段】 入力端子５０１と、入力端子５０１に入
力を接続された、１つの入力と複数の出力とを有する分
岐回路１０２他と、分岐回路１０２他の一部の出力に接
続された、それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作す
る増幅手段１０４，１０６と、分岐回路１０２の残る他
の一つの出力に接続された伝送線路１０８と、増幅手段
のそれぞれの出力および前記伝送線路からの出力が接続
された合成回路１１０と、伝送線路と合成出力器との間
に設けられたスイッチ１０９と、分岐回路１０２他の導
通と、増幅手段１０４，１０６の導通および増幅動作
と、スイッチ１０９の導通とを制御する制御回路１１２
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として移動体通信
などで用いる電力増幅器および通信機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信では、様々な方式、周波数帯
のアプリケーションが存在しており、無線機においても
複数のアプリケーションに対応することが望まれてい
る。アプリケーションのなかには、ＣＤＭＡ方式に代表
されるように、無線機の出力電力を制御する必要がある
ものもあり、広いダイナミックレンジにおいて低消費電
力化が要求されている。また、無線機の小型、軽量化も
求められている。

【０００３】以下、図を用いて従来の電力増幅器を説明
する。

【０００４】図７は従来の電力増幅器７００のブロック
図を示す。図において、７０１は第１の入力端子、７０
２は第１の入力側整合回路、７０３は第１の入力側直流
バイアス供給回路、７０４は第１のトランジスタ、７０
５は第１の出力側直流バイアス供給回路、７０６は第１
の出力側整合回路、７０７は第１の出力端子、７０８は
第２の入力端子、７０９は第２の入力側整合回路、７１
０は第２の入力側直流バイアス供給回路、７１１は第２
のトランジスタ、７１２は第２の出力側直流バイアス供
給回路、７１３は第２の出力側整合回路、７１４は第２
の出力端子である。

【０００５】以上のような構成を有する従来の電力増幅
器は、２種類の周波数の信号に対し動作を行うものであ
り、その動作は、次のようなものである。すなわち、第
１の周波数で動作する場合には、第１の入力端子７０２
に入力された信号を第１のトランジスタ７０４で増幅
し、第１の出力端子７０７に出力する。第２の周波数で
動作する場合には、第２の入力端子７０８に入力された
信号を第２のトランジスタ７１２で増幅し、第２の出力
端子７１４に出力する。

【０００６】また、上記の２種類の周波数の信号入力に
対し、低出力の信号を得る場合も、第１のトランジスタ
７０４または第２のトランジスタ７１２を通過させ、増
幅動作を行うようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、電力増幅器は各周波数毎に完全に独立し
ており、図示しない、電力増幅器からアンテナ間までの
部品点数も２系統分必要となり、無線機も大型化してし
まうという問題があった。

【０００８】さらに、多段増幅器における利用等におい
て、電力増幅器は、一般的に最大出力で最も効率が高く
なるように調整されるため、出力が低下して、低出力の
信号を必要とする場合でも、電力増幅器を動作させるた
め、全体として効率が劣化してしまうという問題があっ
た。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、互いに異なる複数の周波数で動作す
る電力増幅器の入力、出力を１系統とし、出力電力に応
じて信号経路を切替え、低出力時にも低消費電力である
電力増幅器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の本発明（請求項１に対応）は、入力端子お
よび複数の出力端子を有する分岐出力手段と、前記分岐
出力手段の一部の前記出力端子に接続された、それぞれ
互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段
と、前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続された
バイパス手段と、前記複数の増幅手段のそれぞれの出力
および前記バイパス手段からの出力を入力とする、外部
への出力端子を有する合成出力器と、前記バイパス手段
の導通の有無を切り替えるスイッチ手段と、前記分岐出
力手段の導通と、前記複数の増幅手段の導通および増幅
動作と、前記スイッチ手段の導通とを制御する制御手段
とを備え、前記制御手段は、前記信号周波数および必要
とされる出力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力
を、前記複数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前
記合成出力器へ出力するか、または前記バイパス手段を
介して増幅しない状態で前記合成出力器へ出力するよう
制御を行う電力増幅器である。

【００１１】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、入力端子および複数の出力端子を有する分岐出力手
段と、前記分岐出力手段の一部の出力に接続された、そ
れぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅
手段と、前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続さ
れた、互いに直列接続した複数のバイパス伝送線路を有
するバイパス伝送線路群と、前記複数の増幅手段のそれ
ぞれの出力および前記伝送線路群からの出力が接続され
た合成出力器と、前記伝送線路群と前記分岐出力手段と
の第１の接続点に設けられた、導通が制御される第１の
接地手段と、前記伝送線路群の各前記バイパス伝送線路
間の第２の接続点に設けられた、導通が制御される複数
の第２の接地手段と、前記分岐出力手段の導通と、前記
複数の増幅手段の導通および増幅動作と、前記第１の接
地手段の導通と、前記第２の接地手段の導通を制御する
制御手段とを備え、前記合成出力器側からみた前記伝送
線路群の、それぞれの前記第２の接続点までの部分長、
および前記伝送線路群の全体長は、複数の前記増幅手段
の各信号周波数にそれぞれ対応し、前記部分長は、最も
短いものから順に、前記複数の増幅手段の最も高い信号
周波数から低い信号周波数に対応し、前記全体長は、前
記複数の増幅手段の最も低い信号周波数に対応し、前記
制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出力電
力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の
増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ
出力するか、または前記伝送線路群を介して増幅しない
状態で前記合成出力器へ出力するよう制御を行う電力増
幅器である。

【００１２】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、入力端子および複数の出力端子を有する分岐出力手
段と、前記分岐出力手段の一部の出力に接続された、そ
れぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅
手段と、前記分岐出力手段の残る他の出力に接続された
伝送線路と、前記複数の増幅手段のそれぞれの出力およ
び前記伝送線路からの出力が接続された合成出力器と、
前記伝送線路の前記分岐出力手段側に設けられた、導通
が制御される接地手段と、前記分岐出力手段の導通と、
前記複数の増幅手段の導通および増幅動作と、前記接地
手段の導通とを制御する制御手段とを備え、前記信号周
波数は、互いに偶数倍分異なるものであり、前記制御手
段は、前記信号周波数および必要とされる出力電力に応
じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複数の増幅手
段のいずれかを介して増幅して前記合成出力器へ出力す
るか、または前記伝送線路を介して増幅しない状態で前
記合成出力器へ出力するよう制御する電力増幅器であ
る。

【００１３】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記増幅手段は、前記分岐入力手段側に設けられた
第１の整合回路と、前記合成出力器側に設けられた第２
の整合回路と、前記第１の整合回路と前記第２の整合回
路との間に設けられたトランジスタと、前記第１の整合
回路と前記トランジスタとの間および／または前記第２
の整合回路と前記トランジスタとの間に設けられた直流
バイアス供給回路とを備え、前記第１整合回路および前
記第２整合回路の少なくとも一方のインピーダンスが可
変である第１から第３のいずれかの本発明の電力増幅器
である。

【００１４】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記制御手段は、動作中の前記複数の増幅手段のい
ずれか一つの出力に応じて、該動作中の一つの増幅手段
の有する前記第１の整合回路、前記第２の整合回路のい
ずれかまたは両方のインピーダンスを変化させる第４の
本発明の電力増幅器である。

【００１５】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、前記第１の整合回路および／または第２の整合回路
は、前記分岐入力手段または前記トランジスタの出力側
と接続する入力端子と、前記トランジスタの入力側また
は前記合成出力器と接続する出力端子と、少なくとも１
つの、前記入力端子と前記出力端子の間に接続された直
列整合回路要素と、少なくとも１つの、前記入力端子と
前記直列整合回路要素との間、もしくは２つの前記直列
整合回路要素の間、もしくは前記直列整合回路要素と前
記出力端子の間に接続された、前記制御手段により、オ
ン、オフが制御されるスイッチと、前記スイッチの他端
に接続された並列整合回路要素とを有する第４の本発明
の電力増幅器である。

【００１６】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、前記分岐入力手段は、前記複数の増幅手段とそれぞ
れ導通するための増幅手段入力スイッチと、前記バイパ
ス手段、前記伝送線路または前記伝送線路群のいずれか
と導通するためのバイパス入力スイッチとを備え、前記
増幅手段入力スイッチは、前置歪み補償回路として動作
する第１から第３のいずれかの本発明の電力増幅器であ
る。

【００１７】また、第８の本発明（請求項８に対応）
は、前記増幅手段入力スイッチは、前記増幅手段への入
力側直流バイアスによりオン、オフが制御されるダイオ
ードを有する第７の本発明の電力増幅器である。

【００１８】また、第９の本発明（請求項９に対応）
は、前記出力合成器と前記出力端子との間の接続点に接
続された、多周波直流バイアス供給回路をさらに備え、
前記多周波直流バイアス供給回路は、前記複数の増幅手
段のうち、動作する増幅手段の対応する前記信号周波数
に対応して動作する第４の本発明の電力増幅器である。

【００１９】また、第１０の本発明（請求項１０に対
応）は、前記多周波直流バイアス供給回路は、前記複数
の増幅手段の対応する信号周波数に対応するよう設けら
れた、互いに直列接続した複数のバイアス伝送線路を有
する伝送線路群と、前記伝送線路群の一端側であって、
その一端が前記接続点と接続された、もっとも高い前記
信号周波数に対応した最高周波数バイアス伝送線路の他
端と接続された第１のバイパスコンデンサと、前記第１
のバイパスコンデンサと直列に接続された、前記制御手
段によりオン、オフが制御される第１のサブスイッチ
と、前記伝送線路群の複数のバイアス伝送線路間に接続
された、少なくとも一つの第２のバイパスコンデンサ
と、前記第２のバイパスコンデンサと直列に接続された
第２のサブスイッチと、前記伝送線路群の他端側であっ
て、他のバイアス伝送線路と接続しない側に接続され
た、前記制御手段より供給される直流バイアスが印加さ
れるバイアス端子とを備え、前記最高周波数バイアス伝
送線路の他端は、前記第１のバイパスコンデンサおよび
前記第１のサブスイッチを介して接地し、前記最高周波
数バイアス伝送線路の他端以外の前記伝送線路群の複数
のバイアス伝送線路間は、前記第２のバイパスコンデン
サおよび前記第２のサブスイッチを介して接地し、前記
第１のバイパスコンデンサは、前記信号周波数のうち、
前記もっとも高い前記信号周波数においてショートとな
り、前記第２のバイパスコンデンサは、その接続位置か
ら、前記接続点までの伝送線路長の和に関連づけられた
前記信号周波数においてショートとなる第９の本発明の
電力増幅器である。

【００２０】また、第１１の本発明（請求項１１に対
応）は、多段構成を有する電力増幅器において、少なく
とも１段以上の増幅器に、第１から第１０のいずれかの
本発明の電力増幅器を組み合わせて用いた多段構成を有
する電力増幅器である。

【００２１】また、第１２の本発明（請求項１２に対
応）は、第１から第１０のいずれかの本発明の電力増幅
器の各部の全部または一部が、同一の半導体基板上に構
成されている電力増幅器である。

【００２２】また、第１３の本発明（請求項１３に対
応）は、第１から第１０のいずれかの本発明の電力増幅
器の各部の全部または一部が、複数の互いに異なる半導
体基板上に構成されている電力増幅器である。

【００２３】また、第１４の本発明（請求項１４に対
応）は、信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号
を送信処理する、電力増幅器を有する送信回路と、前記
送信回路の出力を送信するとともに受信信号を受信する
アンテナと、前記受信信号を処理する受信回路とを備
え、前記電力増幅器が、第１から第１３のいずれかの本
発明の電力増幅器である通信機器である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態における電力増幅器の動作を説明する。

【００２５】（実施の形態１）本発明の第１の実施の形
態を、図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態１による電力増幅器１００のブロック図である。図１
において、１０１は入力端子、１０２は分岐回路、１０
３は第１のスイッチ、１０４は第１の周波数で動作する
第１の増幅手段、１０４ａは入力側整合回路、１０４ｂ
は出力側整合回路、１０４ｃは入力側直流バイアス供給
回路、１０４ｄは出力側直流バイアス供給回路、１０４
ｅはトランジスタ、１０５は第２のスイッチ、１０６は
第２の周波数で動作する第２の増幅手段、１０６ａは入
力側整合回路、１０６ｂは出力側整合回路、１０６ｃは
入力側直流バイアス供給回路、１０６ｄは出力側直流バ
イアス供給回路、１０６ｅはトランジスタ、１０７は第
３のスイッチ、１０８は伝送線路、１０９は第４のスイ
ッチ、１１０は合成回路、１１１は出力端子、１１２は
制御回路である。

【００２６】以上のような構成を有する本実施の形態の
電力増幅器１００の動作は、次のようなものである。

【００２７】電力増幅器１００は、第１の周波数で動作
し、増幅動作を要する第１のモードでは、制御回路１１
２により、第１のスイッチ１０３はオン、第２から第４
のスイッチ１０５、１０７、１０９がオフとなり、第１
の増幅手段１０４のトランジスタ１０４ｅに、直流バイ
アス供給回路１０４ｃ、１０４ｄを介して、所望の初期
電流が得られるような直流バイアスが供給され、第２の
増幅手段１０６のトランジスタ１０６ｅには、直流バイ
アス供給回路１０６ｃ、１０６ｄを介して、増幅動作を
行わないような直流バイアスが供給される。

【００２８】このとき、第１の周波数において、合成回
路１１０の第２の増幅手段１０６が接続された入力か
ら、第２の増幅手段１０６側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路１１２により、
第２の増幅手段１０６の入力側、出力側整合回路１０６
ａ、１０６ｂを変化させる。ただし、出力側整合回路１
０６ｂのみ変化させ、入力側整合回路１０６ａは必ずし
も変化させないようにしてもよい。

【００２９】これにより、入力端子１０１から入力され
た信号は、第１の増幅手段１０４で増幅され、その出力
信号が出力端子１１１より出力される。

【００３０】第１の周波数で動作し、増幅動作を必要と
しない第２のモードでは、制御回路１１２により、第
１、第２のスイッチ１０３、１０５はオフ、第３、第４
のスイッチ１０７、１０９がオンとなり、第１、第２の
増幅手段１０４、１０６のそれぞれのトランジスタ１０
４ｅ、１０６ｅに、直流バイアス供給回路１０４ｃ、１
０４ｄ、１０６ｃ、１０６ｄを介して、増幅動作を行わ
ないような直流バイアスが供給される。

【００３１】このとき、第１の周波数において、合成回
路１１０の第１の増幅手段１０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段１０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路１１２により、
第１の増幅手段１０４の入力側、出力側整合回路１０４
ａ、１０４ｂを変化させ、合成回路１１０の第２の増幅
手段１０６が接続された入力から、第２の増幅手段１０
６側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるよ
うに、制御回路１１２により、第２の増幅手段１０６の
入力側、出力側整合回路１０６ａ、１０６ｂを変化させ
る。ただし、出力側整合回路１０６ｂのみ変化させ、入
力側整合回路１０６ａは必ずしも変化させないようにし
てもよい。

【００３２】これにより、入力端子１０１から入力され
た信号は、伝送線路１０８を通り、その出力信号が出力
端子１１１より出力される。

【００３３】第２の周波数で動作し、増幅動作を要する
第３のモードでは、制御回路１１２により、第２のスイ
ッチ１０５はオン、第１、第３、第４のスイッチ１０
３、１０７、１０９がオフとなり、第２の増幅手段１０
６のトランジスタ１０６ｅに、直流バイアス供給回路１
０６ｃ、１０６ｄを介して、所望の初期電流が得られる
ような直流バイアスが供給され、第１の増幅手段１０４
のトランジスタ１０４ｅには、直流バイアス供給回路１
０４ｃ、１０４ｄを介して、増幅動作を行わないような
直流バイアスが供給される。

【００３４】このとき、第２の周波数において、合成回
路１１０の第１の増幅手段１０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段１０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路１１２により、
第１の増幅手段１０４の入力側、出力側整合回路１０４
ａ、１０４ｂを変化させる。ただし、出力側整合回路１
０４ｂのみ変化させ、入力側整合回路１０４ａは必ずし
も変化させないようにしてもよい。

【００３５】これにより、入力端子１０１から入力され
た信号は、第２の増幅手段１０６で増幅され、その出力
信号が出力端子１１１より出力される。

【００３６】第２の周波数で動作し、増幅動作を必要と
しない第４のモードでは、制御回路１１２により、第
１、第２のスイッチ１０３、１０５はオフ、第３、第４
のスイッチ１０７、１０９がオンとなり、第１、第２の
増幅手段１０４、１０６のそれぞれのトランジスタ１０
４ｅ、１０６ｅに、直流バイアス供給回路１０４ｃ、１
０４ｄ、１０６ｃ、１０６ｄを介して、増幅動作を行わ
ないような直流バイアスが供給される。

【００３７】このとき、第２の周波数において、合成回
路１１０の第１の増幅手段１０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段１０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路１１２により、
第１の増幅手段１０４の入力側、出力側整合回路１０４
ａ、１０４ｂを変化させ、合成回路１１０の第２の増幅
手段１０６が接続された入力から、第２の増幅手段１０
６側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるよ
うに、制御回路１１２により、第２の増幅手段１０６の
入力側、出力側整合回路１０６ａ、１０６ｂを変化させ
る。ただし、出力側整合回路１０４ｂおよび１０６ｂの
み変化させ、入力側整合回路１０４ａおよび１０６ａは
必ずしも変化させないようにしてもよい。

【００３８】これにより、入力端子１０１から入力され
た信号は、伝送線路１０８を通り、その出力信号が出力
端子１１１より出力される。

【００３９】制御回路１１２は、動作周波数と出力電力
に応じて、以上の４つのモードを切替えるよう制御を行
う。

【００４０】このように、本実施の形態によれば、動作
周波数と出力電力に応じて、信号経路の切替を行い、特
に第２および第４のモードにおいて、出力信号を増幅手
段からバイパスさせ、増幅手段を動作させないようなバ
イアス電圧を供給することにより、出力電力が低下した
ときの増幅器の消費電流を低減することで、広い出力範
囲での効率改善が可能となる。また、増幅動作を必要と
しない場合の信号経路を、２周波で共有し、増幅器出力
を１系統とすることで、回路の小型化が実現できる。

【００４１】なお、上記の説明においては、電力増幅器
１００は、第１の周波数の信号を増幅する第１の増幅手
段１０４、および第２の周波数の信号を増幅する第２の
増幅手段１０６の、二つの増幅手段を備えたものとして
説明を行ったが、本発明の電力増幅器は、これに限定す
るものではなく、互いに異なる周波数の信号をそれぞれ
増幅する、３つ以上の増幅手段を備えた構成としても良
い。この場合、増幅動作を必要としない場合の信号経路
を、３周波以上で共有することができる。

【００４２】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態を、図２を用いて説明する。図２は本発明の実施の形
態２による電力増幅器２００のブロック図である。図２
において、２０１は入力端子、２０２は分岐回路、２０
３は第１のスイッチ、２０４は第１の周波数で動作する
第１の増幅手段、２０４ａは入力側整合回路、２０４ｂ
は出力側整合回路、２０４ｃは入力側直流バイアス供給
回路、２０４ｄは出力側直流バイアス供給回路、２０４
ｅはトランジスタ、２０５は第２のスイッチ、２０６は
第１の周波数の偶数倍である第２の周波数で動作する第
２の増幅手段、２０６ａは入力側整合回路、２０６ｂは
出力側整合回路、２０６ｃは入力側直流バイアス供給回
路、２０６ｄは出力側直流バイアス供給回路、２０６ｅ
はトランジスタ、２０７は第３のスイッチ、２０８は伝
送線路、２０９は第４のスイッチ、２１０は合成回路、
２１１は出力端子、２１２は制御回路である。

【００４３】ここで、伝送線路２０８の線路長は、第１
の周波数の信号の波長の１／４となるようにするのが望
ましい。

【００４４】以上のような構成を有する本実施の形態の
電力増幅器２００の動作は、次のようなものである。

【００４５】電力増幅器２００は、第１の周波数で動作
し、増幅動作を要する第１のモードでは、制御回路２１
２により、第１、第４のスイッチ２０３、２０９はオ
ン、第２、第３のスイッチ２０５、２０７がオフとな
り、第１の増幅手段２０４のトランジスタ２０４ｅに、
直流バイアス供給回路２０４ｃ、２０４ｄを介して、所
望の初期電流が得られるような直流バイアスが供給さ
れ、第２の増幅手段２０６のトランジスタ２０６ｅに
は、直流バイアス供給回路２０６ｃ、２０６ｄを介し
て、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給され
る。

【００４６】このとき、第１の周波数において、合成回
路２１０の第２の増幅手段２０６が接続された入力か
ら、第２の増幅手段２０６側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第２の増幅手段２０６の入力側、出力側整合回路２０６
ａ、２０６ｂを変化させる。ただし、出力側整合回路２
０６ｂのみ変化させ、入力側整合回路２０６ａは必ずし
も変化させないようにしてもよい。

【００４７】さらに、第４のスイッチ２０９がオンとな
ることで、合成回路２１０の伝送線路２０８が接続され
た入力から、伝送線路２０８側をみたインピーダンス
が、第１の周波数において高インピーダンスとなり、第
２の周波数において低インピーダンスとなる。

【００４８】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、第１の増幅手段２０４で増幅され、その出力
信号が出力端子２１１より出力される。

【００４９】第１の周波数で動作し、増幅動作を必要と
しない第２のモードでは、制御回路１１２により、第
１、第２、第４のスイッチ２０３、２０５、２０９はオ
フ、第３のスイッチ２０７がオンとなり、第１、第２の
増幅手段２０４、２０６のそれぞれのトランジスタ２０
４ｅ、２０６ｅに、直流バイアス供給回路２０４ｃ、２
０４ｄ、２０６ｃ、２０６ｄを介して、増幅動作を行わ
ないような直流バイアスが供給される。

【００５０】このとき、第１の周波数において、合成回
路２１０の第１の増幅手段２０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段２０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第１の増幅手段２０４の入力側、出力側整合回路２０４
ａ、２０４ｂを変化させ、合成回路２１０の第２の増幅
手段２０６が接続された入力から、第２の増幅手段２０
６側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるよ
うに、制御回路１１２により、第２の増幅手段２０６の
入力側、出力側整合回路２０６ａ、２０６ｂを変化させ
る。ただし、出力側整合回路２０４ｂ、２０６ｂのみ変
化させ、入力側整合回路２０４ｂ、２０６ａは必ずしも
変化させないようにしてもよい。

【００５１】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、伝送線路２０８を通り、その出力信号が出力
端子２１１より出力される。

【００５２】第２の周波数で動作し、増幅動作を要する
第３のモードでは、制御回路２１２により、第２のスイ
ッチ２０５はオン、第１、第３、第４のスイッチ２０
３、２０７、２０９がオフとなり、第２の増幅手段２０
６のトランジスタ２０６ｅに、直流バイアス供給回路２
０６ｃ、２０６ｄを介して、所望の初期電流が得られる
ような直流バイアスが供給され、第１の増幅手段２０４
のトランジスタ２０４ｅには、直流バイアス供給回路２
０４ｃ、２０４ｄを介して、増幅動作を行わないような
直流バイアスが供給される。

【００５３】このとき、第２の周波数において、合成回
路２１０の第１の増幅手段２０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段２０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第１の増幅手段２０４の入力側、出力側整合回路２０４
ａ、２０４ｂを変化させる。ただし、出力側整合回路２
０４ｂのみ変化せ、入力側整合回路２０４ａは必ずしも
変化させないようにしてもよい。

【００５４】さらに、第３、第４のスイッチ２０７、２
０９がオフとなることで、合成回路２１０の伝送線路２
０８が接続された入力から、伝送線路２０８側をみたイ
ンピーダンスが、第２の周波数において高インピーダン
スとなる。

【００５５】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、第２の増幅手段２０６で増幅され、その出力
信号が出力端子２１１より出力される。

【００５６】第２の周波数で動作し、増幅動作を必要と
しない第４のモードでは、制御回路２１２により、第
１、第２、第４のスイッチ２０３、２０５、２０９はオ
フ、第３のスイッチ２０７がオンとなり、第１、第２の
増幅手段２０４、２０６のそれぞれのトランジスタ２０
４ｅ、２０６ｅに、直流バイアス供給回路２０４ｃ、２
０４ｄ、２０６ｃ、２０６ｄを介して、増幅動作を行わ
ないような直流バイアスが供給される。

【００５７】このとき、第２の周波数において、合成回
路２１０の第１の増幅手段２０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段２０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第１の増幅手段２０４の入力側、出力側整合回路２０４
ａ、２０４ｂを変化させ、合成回路２１０の第２の増幅
手段２０６が接続された入力から、第２の増幅手段２０
６側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるよ
うに、制御回路２１２により、第２の増幅手段２０６の
入力側、出力側整合回路２０６ａ、２０６ｂを変化させ
る。ただし、出力側整合回路２０４ｂおよび２０６ｂの
み変化させ、入力側整合回路２０４ａおよび２０６ａは
必ずしも変化させないようにしてもよい。

【００５８】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、伝送線路２０８を通り、その出力信号が出力
端子２１１より出力される。

【００５９】制御回路２１２は、動作周波数と出力電力
に応じて、以上の第１〜第４の４つのモードを切替える
よう制御を行う。

【００６０】このように、本実施の形態によれば、一方
の動作周波数が、他方の動作周波数の偶数倍である場合
には、回路構成を変化した状態でも、実施の形態１と同
様の動作が行うことができ、さらに、低い周波数におけ
る増幅手段動作時に、伝送線路２０８が低い周波数の出
力信号の高調波である高い周波数において低インピーダ
ンスとなり、高調波成分を抑圧するため、新たに高調波
処理のための回路を付加すること無く、高調波処理回路
を実現できる。

【００６１】また、実施の形態１と比較して、伝送線路
２０８と、合成回路２１０との間にはスイッチが設けら
れていない分、内部損失を削減することができ、効率の
よい信号伝送を実現することができる。

【００６２】なお、上記の説明においては、電力増幅器
２００は、第１の周波数の信号を増幅する第１の増幅手
段２０４、および第１の周波数の偶数倍である第２の周
波数の信号を増幅する第２の増幅手段２０６の、二つの
増幅手段を備えたものとして説明を行ったが、本発明の
電力増幅器は、これに限定するものではなく、互いに偶
数倍だけ異なる周波数の信号をそれぞれ増幅する、３つ
以上の増幅手段を備えた構成としても良い。

【００６３】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態を、図９を用いて説明する。図９は本発明の実施の形
態３による電力増幅器９００のブロック図である。図９
において、図２と同一部または相当部には同一符号を付
し、詳細な説明は省略する。ただし、第１の増幅手段２
０４が動作する第１の周波数と第２の増幅手段２０６が
動作する第２の周波数との関係は、第２の周波数が第１
の周波数よりも単に高いものとし、第１の周波数の偶数
倍である必要はない。

【００６４】また、２３０は第１の伝送線路、２３１は
第２の伝送線路である。第１の伝送線路２３０と第２の
伝送線路２３１とは、互いの一端同士が第２の接続点２
３４ｂを介して直列接続しており、第１の伝送線路２３
０の他端は第３のスイッチ２０７と第４のスイッチ２０
９との間の第１の接続点２３４ａに、第２の伝送線路２
３１の他端は合成回路２１０に、それぞれ接続されてい
て、本発明のバイパス伝送線路群を形成する。また、第
２の接続点２３４ｂには、制御手段２１２からの制御に
より導通が制御される第５のスイッチ２３２が設けられ
ており、第２の接続点２３４ｂは第５のスイッチ２３２
を介して接地している。

【００６５】ここで、第２の伝送線路２３１の線路長
は、第２の増幅手段２０６側の第２の周波数の信号の波
長の１／４とし、第１の伝送線路２３０の線路長と第２
の伝送線路２３１の線路長との和は、第１の増幅手段２
０４側の第１の周波数の信号の波長の１／４となるよう
にする。

【００６６】以上のような構成を有する本実施の形態の
電力増幅器９００の動作は、次のようなものである。

【００６７】電力増幅器９００は、第１の周波数で動作
し、増幅動作を要する第１のモードでは、制御回路２１
２により、第１、第４のスイッチ２０３、２０９はオ
ン、第２、第３、第５のスイッチ２０５、２０７、２３
２がオフとなり、第１の増幅手段２０４のトランジスタ
２０４ｅに、直流バイアス供給回路２０４ｃ、２０４ｄ
を介して、所望の初期電流が得られるような直流バイア
スが供給され、第２の増幅手段２０６のトランジスタ２
０６ｅには、直流バイアス供給回路２０６ｃ、２０６ｄ
を介して、増幅動作を行わないような直流バイアスが供
給される。

【００６８】このとき、第１の周波数において、合成回
路２１０の第２の増幅手段２０６が接続された入力か
ら、第２の増幅手段２０６側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第２の増幅手段２０６の入力側、出力側整合回路２０６
ａ、２０６ｂを変化させる。ただし、出力側整合回路２
０６ｂのみ変化させ、入力側整合回路２０６ａは必ずし
も変化させないようにしてもよい。

【００６９】さらに、第４のスイッチ２０９がオンとな
り、第５のスイッチ２３２がオフとなることで、合成回
路２１０の第１の伝送線路２３０および第２の伝送線路
２３１が接続された入力から、第１の伝送線路２３０お
よび第２の伝送線路２３１をみたインピーダンスが、第
１の周波数において高インピーダンスとなる。

【００７０】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、第１の増幅手段２０４で増幅され、その出力
信号が出力端子２１１より出力される。

【００７１】第１の周波数で動作し、増幅動作を必要と
しない第２のモードでは、制御回路１１２により、第
１、第２、第４、第５のスイッチ２０３、２０５、２０
９、２３２はオフ、第３のスイッチ２０７がオンとな
り、第１、第２の増幅手段２０４、２０６のそれぞれの
トランジスタ２０４ｅ、２０６ｅに、直流バイアス供給
回路２０４ｃ、２０４ｄ、２０６ｃ、２０６ｄを介し
て、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給され
る。

【００７２】このとき、第１の周波数において、合成回
路２１０の第１の増幅手段２０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段２０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第１の増幅手段２０４の入力側、出力側整合回路２０４
ａ、２０４ｂを変化させ、合成回路２１０の第２の増幅
手段２０６が接続された入力から、第２の増幅手段２０
６側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるよ
うに、制御回路１１２により、第２の増幅手段２０６の
入力側、出力側整合回路２０６ａ、２０６ｂを変化させ
る。ただし、出力側整合回路２０４ｂ、２０６ｂのみ変
化させ、入力側整合回路２０４ｂ、２０６ａは必ずしも
変化させないようにしてもよい。

【００７３】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、第１の伝送線路２３０および第２の伝送線路
２３１を通り、その出力信号が出力端子２１１より出力
される。

【００７４】第２の周波数で動作し、増幅動作を要する
第３のモードでは、制御回路２１２により、第２のスイ
ッチ２０５および第５のスイッチ２３２はオン、第１、
第３、第４のスイッチ２０３、２０７、２０９がオフと
なり、第２の増幅手段２０６のトランジスタ２０６ｅ
に、直流バイアス供給回路２０６ｃ、２０６ｄを介し
て、所望の初期電流が得られるような直流バイアスが供
給され、第１の増幅手段２０４のトランジスタ２０４ｅ
には、直流バイアス供給回路２０４ｃ、２０４ｄを介し
て、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給され
る。

【００７５】このとき、第２の周波数において、合成回
路２１０の第１の増幅手段２０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段２０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第１の増幅手段２０４の入力側、出力側整合回路２０４
ａ、２０４ｂを変化させる。ただし、出力側整合回路２
０４ｂのみ変化させ、入力側整合回路２０４ａは必ずし
も変化させないようにしてもよい。

【００７６】さらに、第３、第４のスイッチ２０７、２
０９がオフとなり、第５のスイッチ２３２がオンとなる
ことで、合成回路２１０の第２の伝送線路２３１が接続
された入力から、第２の伝送線路２３１側をみたインピ
ーダンスが、第２の周波数において高インピーダンスと
なる。

【００７７】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、第２の増幅手段２０６で増幅され、その出力
信号が出力端子２１１より出力される。

【００７８】第２の周波数で動作し、増幅動作を必要と
しない第４のモードでは、制御回路２１２により、第
１、第２、第４、第５のスイッチ２０３、２０５、２０
９、２３２はオフ、第３のスイッチ２０７がオンとな
り、第１、第２の増幅手段２０４、２０６のそれぞれの
トランジスタ２０４ｅ、２０６ｅに、直流バイアス供給
回路２０４ｃ、２０４ｄ、２０６ｃ、２０６ｄを介し
て、増幅動作を行わないような直流バイアスが供給され
る。

【００７９】このとき、第２の周波数において、合成回
路２１０の第１の増幅手段２０４が接続された入力か
ら、第１の増幅手段２０４側をみたインピーダンスが高
インピーダンスとなるように、制御回路２１２により、
第１の増幅手段２０４の入力側、出力側整合回路２０４
ａ、２０４ｂを変化させ、合成回路２１０の第２の増幅
手段２０６が接続された入力から、第２の増幅手段２０
６側をみたインピーダンスが高インピーダンスとなるよ
うに、制御回路２１２により、第２の増幅手段２０６の
入力側、出力側整合回路２０６ａ、２０６ｂを変化させ
る。ただし、出力側整合回路２０４ｂおよび２０６ｂの
み変化させ、入力側整合回路２０４ａおよび２０６ａは
必ずしも変化させないようにしてもよい。

【００８０】これにより、入力端子２０１から入力され
た信号は、第１の伝送線路２３０および第２の伝送線路
２３１を通り、その出力信号が出力端子２１１より出力
される。

【００８１】制御回路２１２は、動作周波数と出力電力
に応じて、以上の第１〜第４の４つのモードを切替える
よう制御を行う。

【００８２】このように、本実施の形態によれば、実施
の形態１と同様、出力信号を増幅手段からバイパスさ
せ、増幅手段を動作させないようなバイアス電圧を供給
することにより、出力電力が低下したときの増幅器の消
費電流を低減することで、広い出力範囲での効率改善が
可能となる。また、増幅動作を必要としない場合の信号
経路を、２周波で共有し、増幅器出力を１系統とするこ
とで、回路の小型化が実現できるとともに、第１の伝送
線路２３０および第２の伝送線路２３１と合成回路２１
０との間にはスイッチが設けられていない分、内部損失
を削減することができ、効率のよい信号伝送を実現する
ことができる。

【００８３】なお、上記の説明においては、電力増幅器
９００は、第１の周波数の信号を増幅する第１の増幅手
段２０４と、第１の周波数より高い第２の周波数の信号
を増幅する第２の増幅手段２０６の、二つの増幅手段を
備えたものとして説明を行ったが、本発明の電力増幅器
は、これに限定するものではなく、互いに異なる周波数
の信号をそれぞれ増幅する、３つ以上の増幅手段を備え
た構成としても良い。このとき、直列接続する伝送線路
の個数も増幅手段の個数に応じて用意し、各伝送線路間
は、第５のスイッチ２３２と同様に、制御手段により導
通が制御可能なスイッチを介して接地するようにする。

【００８４】合成回路２１０からみた複数の伝送線路
の、それぞれの接続点までの部分長、および直列接続し
た各伝送線路の全体長は、複数の増幅手段の各信号周波
数にそれぞれ対応するようにし、部分長は、最も短いも
のから順に、複数の増幅手段の最も高い信号周波数から
低い信号周波数に対応し、全体長は、複数の増幅手段の
最も低い信号周波数に対応する長さとするのがよい。制
御手段は、動作する増幅手段の周波数に応じて各伝送線
路間のスイッチの導通をそれぞれ制御することにより、
３つ以上の増幅手段を備えた場合でも、上記実施の形態
と同様の動作を行うことができる。このときも、部分長
および全体長が対応する長さとしては、各信号周波数が
対応する波長の１／４となるようにするのが望ましい。

【００８５】なお、実施の形態１〜３において、第１、
第２のスイッチを前置歪み補償回路として動作させるこ
とで、特に線形性が要求されるシステムにおける効率の
改善が可能である。

【００８６】また、動作している増幅手段の直流バイア
スを、出力電力に応じて変化させ、所望の特性を満足し
ながら消費電流を低減させることにより、効率が改善で
きる。

【００８７】さらに、動作している増幅手段の入力側、
出力側整合回路の一方、または両方を、出力電力により
変化させ、その出力電力における最適負荷とすることに
よっても効率の改善が可能となる。

【００８８】図３に、実施の形態１〜３における、増幅
手段の整合回路の構成の１例のブロック図を示す。整合
回路３００において、３０１は入力端子、３０２は第１
のスイッチ、３０３は第１の並列整合回路要素、３０４
は直列整合回路要素、３０５は第２のスイッチ、３０６
は第２の並列整合回路要素、３０７は出力端子である。
直列整合回路要素は、例えばコイル、コンデンサや伝送
線路によって実現され、例えば両端が入力端子３０１，
出力端子３０７にそれぞれ接続されたコイルとして実現
され、第１の並列整合回路要素３０３，第２の並列整合
回路要素３０６は、例えば一端が接地したコンデンサと
して実現される。

【００８９】制御回路１１２，２１２からの制御信号に
より、第１、第２のスイッチ３０２、３０５のオン、オ
フを切替えることにより、整合回路３００のインピーダ
ンスを変化させる。第１，第２のスイッチ３０２，３０
５と第１，第２の並列整合回路要素３０３，３０６から
なる回路数を増やすことによって、整合回路のさらに細
かな調整が可能となる。整合回路を切替える必要がない
場合には、第１，第２のスイッチ３０２，３０５と第
１，第２の並列整合回路要素３０３，３０６からなる回
路を無くすことで、一定のインピーダンスを持つ整合回
路も実現できる。これにより、実施の形態１〜３に示し
た動作が実現できる。

【００９０】（実施の形態４）図４に、実施の形態１〜
３における、増幅手段１０４および１０６（２０４およ
び２０６）の入力側スイッチを、それぞれトランジスタ
の入力側直流バイアスによりオン、オフが制御されるダ
イオードで構成した例のブロック図を示す。図４は、増
幅手段１０４および１０６のトランジスタが、増幅手段
を行うのに必要な入力側直流バイアスが、正の電圧を必
要とする場合の回路を示している。スイッチ４００は、
図１に示す第１のスイッチ１０３，第２のスイッチ１０
５として用いられるスイッチであって、スイッチ４００
において、４０１は入力端子、４０２は直流交流分離回
路、４０２ａは交流信号経路、４０２ｂは直流信号経
路、４０３はダイオード、４０４は出力端子である。ま
た、図８（ａ）に、スイッチ４００を、実施の形態１の
第１のスイッチ１０３に用いた場合（図中４００ａ）お
よび第２のスイッチ１０５に用いた場合（図中４００
ｂ）の電力増幅器の部分図を示す。なお、回路全体の動
作は実施の形態１、２と同じであるため、ここでは第１
の増幅手段１０４および第２の増幅手段１０６の入力側
スイッチ部の動作のみを説明する。

【００９１】増幅手段１０４または１０６が動作する場
合は、トランジスタ１０４ｅまたは１０６ｅの入力側に
供給される直流バイアスがダイオード４０３のアノード
にも印加され、直流交流分離回路４０２によりダイオー
ド４０３のカソードが直流的に接地される。これによっ
てダイオード４０３に電流が流れ、スイッチ４００がオ
ンとなる。第１の増幅手段１０４または第２の増幅手段
１０６を動作させない場合には、トランジスタ１０４ｅ
または１０６ｅ、ダイオード４０３ともにオフとなるよ
うな直流バイアスを供給する。

【００９２】これにより、実施の形態１、２の動作を実
現しながら、増幅手段１０４および１０６と入力側スイ
ッチ１０３および１０５の制御端子が共通化でき、制御
回路からの制御線を減少できる。

【００９３】さらに、図８（ｂ）に示すように、第１の
スイッチ１０３となるスイッチ４００ａ、第２のスイッ
チ１０５となるスイッチ４００ｂがそれぞれ有していた
直流交流分離回路４０２を共通化して、入力端子１０１
と分岐回路１０２との間に配置する構成し、第１のおよ
び第２のスイッチを、それぞれダイオード４０３のみか
らなる４００ａ’４００ｂ’として実現することで、回
路のさらなる小型が実現できる。

【００９４】また、ダイオード４０３によるスイッチを
前置歪み補償回路として動作させることでも、実施の形
態２に示した効率改善の効果が得られることは明らかで
ある。

【００９５】（実施の形態５）本発明の第５の実施の形
態を、図５を用いて説明する。図５は本発明の実施の形
態５による電力増幅器５００のブロック図である。図５
において、回路の構成は実施の形態１とほぼ同じである
ため、相違点についてのみ説明を行う。第１、第２の増
幅手段５０４、５０６は、それぞれ入力側整合回路５０
４ａ、５０６ａ、出力側整合回路５０４ｂ、５０６ｂ
と、入力側のみに直流バイアス供給回路５０４ｃ、５０
６ｃを持つトランジスタ５０４ｄ、５０６ｄにより構成
される。増幅手段５０４、５０６のトランジスタ５０４
ｄ、５０６ｄの出力側直流バイアスは、２周波直流バイ
アス供給回路５１２により供給される。２周波直流バイ
アス供給回路５１２は、合成回路５１０と出力端子５１
１との間に設けられた接続点５１４に接続される。この
とき、第１、第２の増幅手段の出力側整合回路５０４
ｂ、５０６ｂは、いずれも直流バイアスをトランジスタ
５０４ｄ、５０６ｄにそれぞれ印加させる構成でなけれ
ばならない。なお、必要な場合には、接続点５１４と出
力端子５１１との間に、直流遮断回路を設けてもよい。

【００９６】２周波直流バイアス供給回路５１２におい
て、第１のバイアス伝送線路５１２ａは、一端が合成回
路５１０と出力端子５１１との間に接続点５１４を介し
て直接接続されており、他端が第２のバイアス伝送線路
５１２ｄの一端に接続されている。第２のバイアス伝送
線路５１２ｄの他端は、直流バイアス供給端子５１２ｇ
と接続しており、制御回路５１３から直流バイアスの供
給を受ける。また、第１のバイアス伝送線路５１２ａと
第２のバイアス伝送線路５１２ｄとの間は、第１のバイ
パスコンデンサ５１２ｂと第１のサブスイッチ５１２ｃ
とを介して接地しており、第２のバイアス伝送線路５１
２ｄと直流バイアス供給端子５１２ｇとの間は、第２の
バイパスコンデンサ５１２ｅと第２のサブスイッチ５１
２ｆとを介して接地している。また、第１のバイアス伝
送線路５１２ａの線路長は、第１の増幅手段５０４が対
応する高い周波数の信号の１／４波長であり、第１のバ
イアス伝送線路５１２ａの線路長と第２のバイアス伝送
線路５１２ｄの線路長との和は、第２の増幅手段５０６
が対応する低い周波数の１／４波長となっている。

【００９７】このような構成を有する本実施の形態の動
作は、次のようなものである。

【００９８】２周波のうち高い周波数で動作するときに
は、制御回路５１３により、第１のサブスイッチ５１２
ｃがオンとなるよう制御され、必要な直流バイアスが直
流バイアス供給端子５１２ｇに供給される。

【００９９】これにより、高い周波数において４分の１
波長の長さを持つ第１のバイアス伝送線路５１２ａに接
続された第１のバイパスコンデンサ５１２ｂが接地され
るため、接続点５１４から２周波直流バイアス供給回路
５１２をみた高い周波数におけるインピーダンスが高イ
ンピーダンスとなる。

【０１００】２周波のうち低い周波数で動作するときに
は、制御回路５１３により、第１のサブスイッチ５１２
ｃがオフ、第２のサブスイッチ５１２ｆがオンとなるよ
うに制御され、必要な直流バイアスが直流バイアス供給
端子５１２ｇに供給される。

【０１０１】これにより、第１、第２のバイアス伝送線
路５１２ａ、５１２ｄの長さの和が、低い周波数におい
て４分の１波長の長さを持ち、第２のバイアス伝送線路
５１２ｄに接続された第２のバイパスコンデンサ５１２
ｅが、制御回路５１３から第２のサブスイッチ５１２ｆ
がオンとされることにより接地されるため、接続点５１
４から２周波直流バイアス供給回路５１２をみた低い周
波数におけるインピーダンスが高インピーダンスとな
る。

【０１０２】これにより、高周波信号に影響を与えるこ
となく、２つのトランジスタに共通の直流バイアス供給
回路により、直流バイアスが印加できる。なお、第２の
サブスイッチ５１２ｆ（または最も直流バイアス供給端
子１５２ｇに近いサブスイッチ）が無い場合において
も、同様の動作を行うことができ、制御を必要とするス
イッチ数を減らすことができる。

【０１０３】ここでは、実施の形態１に示した回路構成
の場合を示したが、実施の形態２、３に示した回路構成
において、２周波直流バイアス供給回路を適用しても、
実施の形態２に示した動作が可能である。

【０１０４】なお、上記の説明において、第１のサブス
イッチ５１２ｃと第１のサブスイッチ５１２ｆは、いず
れもバイパスコンデンサと接地との間に設けられている
ものとして説明を行ったが、コンデンサとスイッチとは
直列接続していればよく、スイッチと接地との間にバイ
パスコンデンサが設けられた設定としてもよい。

【０１０５】なお、上記の説明においては、電力増幅器
５００は、第１の周波数の信号を増幅する第１の増幅手
段５０４、および第２の周波数の信号を増幅する第２の
増幅手段５０６の、二つの増幅手段を備えたものとして
説明を行ったが、本発明の電力増幅器は、これに限定す
るものではなく、実施の形態１と同様、互いに異なる周
波数の信号をそれぞれ増幅する、３つ以上の増幅手段を
備えた構成としても良い。このとき、２周波直流バイア
ス供給回路５１２は、増幅手段の数が処理する信号と同
数分の信号に対応する多周波直流バイアス供給回路とな
り、この多周波直流バイアス供給回路において、本発明
の最高周波数バイアス伝送線路として、もっとも高い周
波数における４分の１波長のバイアス伝送線路の一端が
接続点５１４と接続するようにするとともに、接続点５
１４と、直流バイアス供給端子５１２ｇとの間に直列接
続するバイアス伝送線路の数を増やすようにすればよ
い。このとき、接続点５１４から、増設した各バイアス
伝送線路の接続点までの長さは、増設した各バイアス伝
送線路に対応する増幅手段の対応する信号の波長の１／
４となるようにするのが望ましい。

【０１０６】また、実施の形態２に準ずる構成とした場
合は、互いに偶数倍だけ異なる周波数の信号をそれぞれ
増幅する、３つ以上の増幅手段を備えた構成としても良
い。この場合も、２周波直流バイアス供給回路５１２
は、増幅手段の数が処理する信号と同数分の信号に対応
する多周波直流バイアス供給回路となり、この多周子波
直流バイアス供給回路において、本発明の最高周波数バ
イアス伝送線路として、もっとも高い周波数における４
分の１波長のバイアス伝送線路の一端が接続点５１４と
接続するようにするとともに、接続点５１４と、直流バ
イアス供給端子５１２ｇとの間に直列接続するバイアス
伝送線路の数を増やすようにすればよい。このとき、接
続点５１４から、増設した各バイアス伝送線路の接続点
までの長さは、増設した各バイアス伝送線路に対応する
増幅手段の対応する信号の波長の１／４となるようにす
るのが望ましい。

【０１０７】また、実施の形態１から５に示した電力増
幅器を多段に接続することにより、より細かな出力電力
ステップでの高効率化が実現できる。

【０１０８】さらに、同一半導体基板上に、実施の形態
１から５の電力増幅器、もしくはそれらを用いた多段電
力増幅器を構成することで、さらに回路を小型化するこ
とも可能である。

【０１０９】また、一部を同一半導体基板上に構成し、
他の部分を異なる材料、プロセスの半導体基板上に構成
することで、それぞれの優れた特性を共有することがで
きる。

【０１１０】実施の形態１から５に示した電力増幅器を
用いて、図６に示すような携帯無線機を構成すること
で、少なくとも２周波で使用でき、小型で高効率な携帯
無線機等の通信機器が実現できる。

【０１１１】なお、上記の各実施の形態において、入力
端子１０１，２０１，５０１、第１のスイッチ１０３，
２０３，５０３、第２のスイッチ１０５，２０５，５０
５、および第３のスイッチ１０７，２０７，５０７は本
発明の分岐出力手段に相当し、さらに、第１のスイッチ
１０３，２０３，５０３，第２のスイッチ１０５，２０
５，５０５は、本発明の増幅手段入力スイッチに相当
し、第３のスイッチ１０７，２０７，５０７は、本発明
のバイパス入力スイッチに相当し、伝送線路１０８は本
発明のバイパス手段に相当する。また、入力側直流バイ
アス供給回路１０４ｃ、２０４ｃ、１０６ｃ、２０６
ｃ、５０４ｃおよび出力側直流バイアス供給回路１０４
ｄ、１０６ｄ、２０４ｄ、２０６ｄは、本発明の直流バ
イアス供給回路に相当する。また、合成回路１１０，２
１０、５１０は本発明の合成出力器に相当する。また、
第４のスイッチ１０９、５０９は本発明の伝送線路出力
スイッチに相当する。また、第４のスイッチ２０９は本
発明の接地手段に含まれる。また、入力側整合回路１０
４ａ、２０４ａ、５０４ａおよび１０６ａ、２０６ａ、
５０６ａは本発明の第１の整合回路に相当し、出力側整
合回路１０４ｂ、２０４ｂ、５０４ｂおよび１０６ｂ、
２０６ｂ、５０６ｂは本発明の第２の整合回路に相当す
る。また、制御回路１１３，２１３，５１３は本発明の
制御手段に相当する。また、第１のバイアス伝送線路５
１２ａは本発明の最高周波数バイアス伝送線路に相当
し、第１のバイアス伝送線路５１２ａおよび第２のバイ
アス伝送線路５１２ｄは本発明の伝送線路群に相当す
る。

【０１１２】また、実施の形態２において、第１の伝送
線路２３０および第２の伝送線路２３１は第２の本発明
のバイパス伝送線路に相当し、第４のスイッチ２０９は
第２の本発明の第１の接地手段に含まれ、第５のスイッ
チ２０９は第２の本発明の第２の接地手段に含まれる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明によれば、互いに異なる周波数帯の信号を増
幅する複数の増幅手段を備えた電力増幅器の小型化、低
出力時の高効率化を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図

【図３】本発明の実施の形態１〜３の整合回路の構成を
示すブロック図

【図４】本発明の実施の形態４の入力切替スイッチを示
すブロック図

【図５】本発明の実施の形態５の構成を示すブロック図

【図６】本発明の移動無線機の一実施例を示すブロック
図

【図７】従来の電力増幅器の構成を示すブロック図

【図８】本発明の実施の形態４の入力切替スイッチを実
施の形態１に用いた場合を説明するための部分構成図

【図９】本発明の実施の形態３の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１００，２００，５００，６０３ 電力増幅器 １０１，２０１，３０１，４０１，５０１，７０１，７
０８ 入力端子 １０２，２０２，５０２ 分岐回路 １０３，１０５，１０７，１０９，２０３，２０５，２
０７，２０９，３０２，３０５，５０３，５０５，５０
７，５０９，スイッチ １０４，１０６，２０４，２０６，５０４，５０６ 増
幅手段 １０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，２０４ａ，
２０４ｂ，２０６ａ，２０６ｂ，３００，５０４ａ，５
０４ｂ，５０６ａ，５０６ｂ，７０２，７０６，７０
９，７１３ 整合回路 １０４ｃ，１０４ｄ，１０６ｃ，１０６ｄ，２０４ｃ，
２０４ｄ，２０６ｃ，２０６ｄ，５０４ｃ，５０６ｃ，
７０３，７０５，７１０，７１１ 直流バイアス供給回
路 １０４ｃ，１０６ｃ，２０４ｃ，２０６ｃ，５０４ｄ，
５０６ｄ，７０４，７１２ トランジスタ １０８，２０８，５０８，５１２ａ，５１２ｄ 伝送線
路 １１０，２１０，５１０ 合成回路 １１１，２１１，３０７，４０４，５１１，７０７，７
１４ 出力端子 １１２，２１２，５１３ 制御回路 ３０３，３０６ 並列整合回路要素 ３０４ 直列整合回路要素 ４０２ 直流交流分離回路 ４０２ａ 交流信号経路 ４０２ｂ 直流信号経路 ４０３ ダイオード ５１２ｃ，５１２ｆ サブスイッチ ５１２ｂ，５１２ｅ バイパスコンデンサ ５１２ｇ 直流バイアス供給端子 ５１４ 接続点 ６００ 携帯無線機 ６０１ 信号処理部 ６０２ 送信回路 ６０４ アンテナ ６０５ 受信回路

フロントページの続き (72)発明者 礒野 啓史 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 石田 薫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J069 AA01 AA21 AA41 CA36 CA92 FA11 FA18 HA02 HA19 HA29 HA38 KA12 KA29 KA68 TA01 5J091 AA01 AA21 AA41 CA36 CA92 FA11 FA18 HA02 HA19 HA29 HA38 KA12 KA29 KA68 TA01 UW08 5J092 AA01 AA21 AA41 CA36 CA92 FA11 FA18 HA02 HA19 HA29 HA38 KA12 KA29 KA68 TA01 5K060 CC04 HH06 HH09 HH39 JJ08

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力端子および複数の出力端子を有する
   分岐出力手段と、 前記分岐出力手段の一部の前記出力端子に接続された、
   それぞれ互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増
   幅手段と、 前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続されたバイ
   パス手段と、 前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記バイパ
   ス手段からの出力を入力とする、外部への出力端子を有
   する合成出力器と、 前記バイパス手段の導通の有無を切り替えるスイッチ手
   段と、 前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の導通
   および増幅動作と、前記スイッチ手段の導通とを制御す
   る制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出
   力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複
   数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力
   器へ出力するか、または前記バイパス手段を介して増幅
   しない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御を行う
   電力増幅器。
2. 【請求項２】 入力端子および複数の出力端子を有する
   分岐出力手段と、 前記分岐出力手段の一部の出力に接続された、それぞれ
   互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段
   と、 前記分岐出力手段の残る他の出力端子に接続された、互
   いに直列接続した複数のバイパス伝送線路を有するバイ
   パス伝送線路群と、 前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記伝送線
   路群からの出力が接続された合成出力器と、 前記伝送線路群と前記分岐出力手段との第１の接続点に
   設けられた、導通が制御される第１の接地手段と、 前記伝送線路群の各前記バイパス伝送線路間の第２の接
   続点に設けられた、導通が制御される複数の第２の接地
   手段と、 前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の導通
   および増幅動作と、前記第１の接地手段の導通と、前記
   第２の接地手段の導通を制御する制御手段とを備え、 前記合成出力器側からみた前記伝送線路群の、それぞれ
   の前記第２の接続点までの部分長、および前記伝送線路
   群の全体長は、複数の前記増幅手段の各信号周波数にそ
   れぞれ対応し、 前記部分長は、最も短いものから順に、前記複数の増幅
   手段の最も高い信号周波数から低い信号周波数に対応
   し、 前記全体長は、前記複数の増幅手段の最も低い信号周波
   数に対応し、 前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出
   力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複
   数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力
   器へ出力するか、または前記伝送線路群を介して増幅し
   ない状態で前記合成出力器へ出力するよう制御を行う電
   力増幅器。
3. 【請求項３】 入力端子および複数の出力端子を有する
   分岐出力手段と、 前記分岐出力手段の一部の出力に接続された、それぞれ
   互いに異なる信号周波数にて動作する複数の増幅手段
   と、 前記分岐出力手段の残る他の出力に接続された伝送線路
   と、 前記複数の増幅手段のそれぞれの出力および前記伝送線
   路からの出力が接続された合成出力器と、 前記伝送線路の前記分岐出力手段側に設けられた、導通
   が制御される接地手段と、 前記分岐出力手段の導通と、前記複数の増幅手段の導通
   および増幅動作と、前記接地手段の導通とを制御する制
   御手段とを備え、 前記信号周波数は、互いに偶数倍分異なるものであり、 前記制御手段は、前記信号周波数および必要とされる出
   力電力に応じて、前記分岐出力手段への入力を、前記複
   数の増幅手段のいずれかを介して増幅して前記合成出力
   器へ出力するか、または前記伝送線路を介して増幅しな
   い状態で前記合成出力器へ出力するよう制御する電力増
   幅器。
4. 【請求項４】 前記増幅手段は、 前記分岐入力手段側に設けられた第１の整合回路と、 前記合成出力器側に設けられた第２の整合回路と、 前記第１の整合回路と前記第２の整合回路との間に設け
   られたトランジスタと、 前記第１の整合回路と前記トランジスタとの間および／
   または前記第２の整合回路と前記トランジスタとの間に
   設けられた直流バイアス供給回路とを備え、 前記第１整合回路および前記第２整合回路の少なくとも
   一方のインピーダンスが可変である請求項１から３のい
   ずれかに記載の電力増幅器。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、動作中の前記複数の増
   幅手段のいずれか一つの出力に応じて、該動作中の一つ
   の増幅手段の有する前記第１の整合回路、前記第２の整
   合回路のいずれかまたは両方のインピーダンスを変化さ
   せる請求項４に記載の電力増幅器。
6. 【請求項６】 前記第１の整合回路および／または第２
   の整合回路は、 前記分岐入力手段または前記トランジスタの出力側と接
   続する入力端子と、 前記トランジスタの入力側または前記合成出力器と接続
   する出力端子と、 少なくとも１つの、前記入力端子と前記出力端子の間に
   接続された直列整合回路要素と、 少なくとも１つの、前記入力端子と前記直列整合回路要
   素との間、もしくは２つの前記直列整合回路要素の間、
   もしくは前記直列整合回路要素と前記出力端子の間に接
   続された、前記制御手段により、オン、オフが制御され
   るスイッチと、 前記スイッチの他端に接続された並列整合回路要素とを
   有する請求項４に記載の電力増幅器。
7. 【請求項７】 前記分岐入力手段は、 前記複数の増幅手段とそれぞれ導通するための増幅手段
   入力スイッチと、 前記バイパス手段、前記伝送線路または前記伝送線路群
   のいずれかと導通するためのバイパス入力スイッチとを
   備え、 前記増幅手段入力スイッチは、前置歪み補償回路として
   動作する請求項１から３のいずれかに記載の電力増幅
   器。
8. 【請求項８】 前記増幅手段入力スイッチは、前記増幅
   手段への入力側直流バイアスによりオン、オフが制御さ
   れるダイオードを有する請求項７に記載の電力増幅器。
9. 【請求項９】 前記出力合成器と前記出力端子との間の
   接続点に接続された、多周波直流バイアス供給回路をさ
   らに備え、 前記多周波直流バイアス供給回路は、前記複数の増幅手
   段のうち、動作する増幅手段の対応する前記信号周波数
   に対応して動作する請求項４に記載の電力増幅器。
10. 【請求項１０】 前記多周波直流バイアス供給回路は、
    前記複数の増幅手段の対応する信号周波数に対応するよ
    う設けられた、互いに直列接続した複数のバイアス伝送
    線路を有する伝送線路群と、 前記伝送線路群の一端側であって、その一端が前記接続
    点と接続された、もっとも高い前記信号周波数に対応し
    た最高周波数バイアス伝送線路の他端と接続された第１
    のバイパスコンデンサと、 前記第１のバイパスコンデンサと直列に接続された、前
    記制御手段によりオン、オフが制御される第１のサブス
    イッチと、 前記伝送線路群の複数のバイアス伝送線路間に接続され
    た、少なくとも一つの第２のバイパスコンデンサと、 前記第２のバイパスコンデンサと直列に接続された第２
    のサブスイッチと、 前記伝送線路群の他端側であって、他のバイアス伝送線
    路と接続しない側に接続された、前記制御手段より供給
    される直流バイアスが印加されるバイアス端子とを備
    え、 前記最高周波数バイアス伝送線路の他端は、前記第１の
    バイパスコンデンサおよび前記第１のサブスイッチを介
    して接地し、 前記最高周波数バイアス伝送線路の他端以外の前記伝送
    線路群の複数のバイアス伝送線路間は、前記第２のバイ
    パスコンデンサおよび前記第２のサブスイッチを介して
    接地し、 前記第１のバイパスコンデンサは、前記信号周波数のう
    ち、前記もっとも高い前記信号周波数においてショート
    となり、 前記第２のバイパスコンデンサは、その接続位置から、
    前記接続点までの伝送線路長の和に関連づけられた前記
    信号周波数においてショートとなる請求項９に記載の電
    力増幅器。
11. 【請求項１１】 多段構成を有する電力増幅器におい
    て、少なくとも１段以上の増幅器に、請求項１から１０
    のいずれかに記載の電力増幅器を組み合わせて用いた多
    段構成を有する電力増幅器。
12. 【請求項１２】 請求項１から１０のいずれかに記載の
    電力増幅器の各部の全部または一部が、同一の半導体基
    板上に構成されている電力増幅器。
13. 【請求項１３】 請求項１から１０のいずれかに記載の
    電力増幅器の各部の全部または一部が、複数の互いに異
    なる半導体基板上に構成されている電力増幅器。
14. 【請求項１４】 信号処理回路と、 前記信号処理回路からの信号を送信処理する、電力増幅
    器を有する送信回路と、 前記送信回路の出力を送信するとともに受信信号を受信
    するアンテナと、 前記受信信号を処理する受信回路とを備え、 前記電力増幅器が、請求項１から１３にいずれか記載の
    電力増幅器である通信機器。