JP5169122B2 - Doherty amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、ドハティ増幅装置に関するものである。 The present invention relates to a Doherty amplification device.
高効率増幅装置として、ドハティ型の増幅装置（以下、「ドハティ増幅装置」という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。図９は、従来のドハティ増幅装置の基本構成を示している(非特許文献１参照)。 As a high-efficiency amplifying device, a Doherty-type amplifying device (hereinafter referred to as “Doherty amplifying device”) is known (for example, see Patent Document 1). FIG. 9 shows a basic configuration of a conventional Doherty amplification device (see Non-Patent Document 1).
図９に示すドハティ増幅装置１００は、メインアンプ１０１と、ピークアンプ１０２とを有している。ドハティ増幅装置の入力部Ｐｉｎに与えられる入力信号は、分配器０１３によって、メインアンプ１０１とピークアンプ１０２とに分配され、両アンプ１０１，１０２によって増幅される。両アンプ１０１，１０２の合成出力が、ドハティ増幅装置の出力Ｐｏｕｔとなる。なお、分配器１０３とピークアンプ１０２との間には、第１のλ／４線路（λ／４変成器）１０４が設けられている。また、メインアンプとピークアンプとの出力合成点と、メインアンプとの間には、第２のλ／４線路（λ／変成器）１０５が設けられている。
A Doherty
ドハティ増幅装置１００の入力信号のレベルが所定値以下である場合、メインアンプ１０１による増幅が行われ、ピークアンプ１０２による増幅は行われない。また、ドハティ増幅装置１００の入力信号のレベルが所定値を超えると、メインアンプ１０１だけでは出力が飽和するので、ピークアンプ１０２による増幅も行われ、両アンプ１０１，１０２の合成信号が出力される。これにより、広い範囲で増幅が行うことができる。しかも、ピークアンプ１０２は、入力信号のレベルが小さい場合は、消費電力が少ないので、高効率となる。
従来のドハティ増幅装置では、メインアンプとピークアンプの電源電圧として、電源部１０６から一定の電圧Ｖｄが与えられていた。
しかし、本発明者は、様々な検討の結果、メインアンプとピークアンプの電源電圧Ｖｄを調整することで、より高効率なドハティ増幅装置が得られることを見いだした。
In the conventional Doherty amplification device, a constant voltage Vd is applied from the
However, as a result of various studies, the present inventor has found that a more efficient Doherty amplification device can be obtained by adjusting the power supply voltage Vd of the main amplifier and the peak amplifier.
そこで、本発明は、ドハティ増幅装置の効率をさらに高めることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to further increase the efficiency of the Doherty amplification device.
本発明は、入力信号をメインアンプとピークアンプとで増幅して、前記両アンプの出力を合成して出力するドハティ増幅装置において、前記メインアンプと前記ピークアンプとに共通の電源電圧を供給する可変電源部と、入力信号のエンベロープ振幅レベルを検出するエンベロープ検出部と、前記可変電源部によって前記両アンプに供給される電源電圧の大きさを調整するために前記可変電源部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記エンベロープ検出部によって検出された入力信号のエンベロープ振幅レベルに応じて、前記両アンプに供給される電源電圧の大きさを制御するよう構成されていることを特徴とする。 The present invention provides a common power supply voltage to the main amplifier and the peak amplifier in a Doherty amplifier that amplifies an input signal by a main amplifier and a peak amplifier and combines and outputs the outputs of both amplifiers. A variable power supply unit, an envelope detection unit that detects an envelope amplitude level of an input signal, and a control unit that controls the variable power supply unit in order to adjust the magnitude of the power supply voltage supplied to the two amplifiers by the variable power supply unit And the control unit is configured to control the magnitude of the power supply voltage supplied to both the amplifiers according to the envelope amplitude level of the input signal detected by the envelope detection unit. Features.
上記本発明によれば、入力信号のエンベロープ振幅レベルに応じて、両アンプに供給される電源電圧の大きさを制御するため、電源電圧を固定にした場合に比べて、電源効率を高めることができる。 According to the present invention, since the magnitude of the power supply voltage supplied to both amplifiers is controlled according to the envelope amplitude level of the input signal, the power supply efficiency can be improved compared to the case where the power supply voltage is fixed. it can.
前記制御部は、前記エンベロープ検出部によって検出されるエンベロープ振幅レベルが基準検出電圧を超えない範囲では、前記両アンプに供給される電源電圧の大きさを第１電圧にするとともに、エンベロープ振幅レベルが基準検出電圧を超えた範囲では、前記両アンプに供給される電源電圧の大きさを、前記第１電圧よりも大きい範囲でエンベロープ振幅レベルに応じて変動させるのが好ましい。
基準検出電圧を超えない範囲では電源電圧を第１電圧とする一方、基準検出電圧を超えると、電源電圧を前記第１電圧よりも大きい範囲でエンベロープ振幅レベルに応じて変動させることで、より高い効率が得られる。
In the range where the envelope amplitude level detected by the envelope detection unit does not exceed the reference detection voltage, the control unit sets the power supply voltage supplied to the two amplifiers to the first voltage, and the envelope amplitude level is In a range exceeding the reference detection voltage, it is preferable that the power supply voltage supplied to the two amplifiers is varied in accordance with the envelope amplitude level in a range larger than the first voltage.
The power supply voltage is set to the first voltage in a range that does not exceed the reference detection voltage. On the other hand, if the reference detection voltage is exceeded, the power supply voltage is changed in accordance with the envelope amplitude level in a range larger than the first voltage. Efficiency is obtained.
前記第１電圧は、当該第１電圧をメインアンプとピークアンプとに電源電圧として与えた場合に、メインアンプとピークアンプとの合成出力であるドハティ増幅装置の出力とドハティ増幅装置の効率とからみたドハティ増幅装置の効率特性曲線が、
（ａ）効率が第１のピークを迎える第１ピーク部と、
（ｂ）前記第１ピーク部における出力よりも大きい出力において、前記第１ピーク部よりも効率が下がる効率低下部と、
（ｃ）前記効率低下部における出力よりも大きい出力において、効率が最大効率となる第２ピーク部と、
を持つ電圧に設定されているのが好ましい。
When the first voltage is supplied as a power supply voltage to the main amplifier and the peak amplifier, the first voltage is obtained from the output of the Doherty amplification device and the efficiency of the Doherty amplification device, which is a combined output of the main amplifier and the peak amplifier. The efficiency characteristic curve of the seen Doherty amplifier is
(A) a first peak portion whose efficiency reaches a first peak;
(B) at an output larger than the output at the first peak portion, an efficiency lowering portion where the efficiency is lower than the first peak portion;
(C) a second peak portion where the efficiency is maximum efficiency at an output larger than the output at the efficiency lowering portion;
Preferably, the voltage is set to
前記基準検出電圧は、前記第１電圧における前記効率特性曲線の前記第２ピーク部となるドハティ増幅装置の出力に対応する入力信号の電圧値又は当該電圧値近傍の値であるのが好ましい。 The reference detection voltage is preferably a voltage value of an input signal corresponding to an output of the Doherty amplifier serving as the second peak portion of the efficiency characteristic curve at the first voltage or a value in the vicinity of the voltage value.
前記基準検出電圧は、前記第１電圧における前記効率特性曲線の前記第１ピーク部となるドハティ増幅装置の出力に対応する入力信号の電圧値又は当該電圧値近傍の値であるのが好ましい。 The reference detection voltage is preferably a voltage value of an input signal corresponding to an output of the Doherty amplification device serving as the first peak portion of the efficiency characteristic curve at the first voltage or a value in the vicinity of the voltage value.
前記制御部は、前記可変電源部による電源電圧の可変範囲を調整するよう構成されているのが好ましい。この場合、可変範囲の調整で線形性を維持することができる。 Preferably, the control unit is configured to adjust a variable range of a power supply voltage by the variable power supply unit. In this case, linearity can be maintained by adjusting the variable range.
本発明によれば、入力信号のエンベロープ振幅レベルに応じて、メインアンプとピークアンプとに供給される電源電圧の大きさを制御するため、ドハティ増幅装置の効率を向上させることができる。 According to the present invention, since the magnitude of the power supply voltage supplied to the main amplifier and the peak amplifier is controlled according to the envelope amplitude level of the input signal, the efficiency of the Doherty amplifier device can be improved.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るドハティ増幅装置１０を示している。このドハティ増幅装置１０は、従来のドハティ増幅装置１０と同様に、入力端子に入力された入力信号Ｐｉｎを、メインアンプ１とピークアンプ２に分配する分配器３を備えており、入力信号Ｐｉｎをメインアンプ１とピークアンプ２とで増幅するように構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a Doherty
メインアンプ１とピークアンプ２とは、それぞれ、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）によって構成されている。入力信号Ｐｉｎは、両アンプ１，２によって増幅されるとともに、合成されて、ドハティ増幅装置１０の出力信号Ｐｏｕｔとなる。
なお、分配器３とピークアンプ２との間には、インピーダンス整合をとるための第１のλ／４線路４が設けられている。また、メインアンプ１とピークアンプ２との出力合成点と、メインアンプ１との間にも、インピーダンス整合をとるための第２のλ／４線路５が設けられている。
The
A first λ / 4
さらに、本実施形態のドハティ増幅装置１０は、メインアンプ１とピークアンプ２とに共通の電源電圧Ｖｄを供給するための可変電源部７を備えている。この可変電源部７は、所定の電圧範囲で、メインアンプ１とピークアンプ２とに供給される電源電圧Ｖｄを変動させることができる。
Further, the Doherty
本実施形態のドハティ増幅装置１０は、入力信号Ｐｉｎのエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔを検出するエンベロープ検出部６を備えている。このエンベロープ検出部６は、入力信号Ｐｉｎのエンベロープ（包絡線）を検出する。
The Doherty amplifying
前記可変電源部７から供給される電源電圧Ｖｄの値は、制御部８によって制御される。
前記制御部８は、エンベロープ検出部６によって検出された入力信号Ｐｉｎのエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔに応じて、前記可変電源部７から前記両アンプ１，２に供給される電源電圧Ｖｄの大きさを決定する。
The value of the power supply voltage Vd supplied from the variable power supply unit 7 is controlled by the
The
本実施形態の制御部８は、検出されたエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔから、両アンプ１，２に供給される電源電圧Ｖｄを決定するためにルックアップテーブル９を用いる。このルックアップテーブル９は、図示しない記憶部に記憶されており、検出されたエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔに対応する電源電圧Ｖｄが規定されている。制御部８は、ルックアップテーブル９を参照して、検出されたエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔに対応する電源電圧Ｖｄを決定する。
ルックアップテーブル９を用いて電源電圧Ｖｄを調整することで、エンベロープ振幅レベルＶｄｅｔの変動に追従して電源電圧Ｖｄを変動させることができる。
The
By adjusting the power supply voltage Vd using the look-up table 9, the power supply voltage Vd can be changed following the change in the envelope amplitude level Vdet.
さて、本発明者は、両アンプ１，２への電源電圧をＶｄ１〜Ｖｄ３の範囲で調整して、ドハティ増幅装置１００の効率特性が、図２のように変化することを見いだした。前記ルックアップテーブル９は、この知見に基づいて設定されている（詳細は後述）。
図２の効率特性図において、横軸は、ドハティ増幅装置１００の出力Ｐｏｕｔであり、縦軸はドレイン効率である。なお、電源電圧の可変範囲であるＶｄ１とＶｄ３は、Ｖｄ１＝Ｖｄ３×α（例えば、α＝０．５）に設定されている。
Now, the present inventors have found that the efficiency characteristics of the Doherty
In the efficiency characteristic diagram of FIG. 2, the horizontal axis is the output Pout of the Doherty
まず、図２において、Ｖｄ１とＶｄ３の中間電圧Ｖｄ２の特性曲線に着目する。なお、ドハティ増幅装置１００の整合回路４，５は、この中間電圧Ｖｄ２に合わせて構成されている。
First, in FIG. 2, attention is paid to the characteristic curve of the intermediate voltage Vd2 between Vd1 and Vd3. Note that the
中間電圧Ｖｄ２の効率特性曲線は、全体的には、出力Ｐｏｕｔが増大すると、効率も増大する曲線を描く。ただし、中間電圧Ｖｄ２の効率特性曲線は、出力Ｐｏｕｔが増加しても効率はほとんど増加しないか、やや減少する肩部Ｓ２を有する。中間電圧Ｖｄ２の特性曲線において、出力Ｐｏｕｔが肩部Ｓ２の範囲を超えてさらに大きくなると、出力Ｐｏｕｔの増大につれて効率も増大するようになる。 The efficiency characteristic curve of the intermediate voltage Vd2 generally draws a curve in which the efficiency increases as the output Pout increases. However, the efficiency characteristic curve of the intermediate voltage Vd2 has a shoulder S2 in which the efficiency hardly increases or slightly decreases even when the output Pout increases. In the characteristic curve of the intermediate voltage Vd2, when the output Pout further exceeds the range of the shoulder S2, the efficiency increases as the output Pout increases.
一方、電源電圧がＶｄ２よりも小さいＶｄ１では、効率特性曲線が、中間電圧Ｖｄ２の場合とはやや異なる。具体的には、Ｖｄ２＞Ｖｄ１の場合、比較的低い出力Ｐｏｕｔの範囲では、効率が上昇する。ただし、最大効率点Ｐ１ｍａｘは、電圧Ｖｄ２の場合よりも大幅に小さくなり、この最大効率点Ｐ１ｍａｘを超えて出力Ｐｏｕｔが増大すると、効率は急激に低下する。 On the other hand, when the power supply voltage is Vd1 smaller than Vd2, the efficiency characteristic curve is slightly different from the case of the intermediate voltage Vd2. Specifically, when Vd2> Vd1, the efficiency increases in the range of the relatively low output Pout. However, the maximum efficiency point P1max is significantly smaller than that of the voltage Vd2, and when the output Pout increases beyond the maximum efficiency point P1max, the efficiency rapidly decreases.
また、Ｖｄ１の効率特性曲線の場合、最大効率点Ｐ１ｍａｘよりも手前で効率が第１のピークを迎える第１ピーク部Ｐ１を有している。Ｖｄ１の効率特性曲線は、この第１ピーク部Ｐ１よりも出力が大きくなると、効率は徐々に低下し、その後、再び効率が上昇に転じるくぼみ状の効率低下部Ｈ１を有している。つまり、Ｖｄ１の効率特性曲線は、第１ピーク部Ｐ１と第２ピーク部である最大効率点Ｐ１ｍａｘとの間に、効率が低くなる効率低下部Ｈ１を有しているのである。 Further, the efficiency characteristic curve of Vd1 has a first peak portion P1 where the efficiency reaches the first peak before the maximum efficiency point P1max. The efficiency characteristic curve of Vd1 has a hollow efficiency decreasing portion H1 in which the efficiency gradually decreases when the output becomes larger than the first peak portion P1, and then the efficiency starts to increase again. That is, the efficiency characteristic curve of Vd1 has an efficiency reduction portion H1 in which the efficiency decreases between the first peak portion P1 and the maximum efficiency point P1max that is the second peak portion.
両アンプ１，２への電源電圧ＶｄがＶｄ２よりも小さい範囲では、効率特性曲線は、基本的には、Ｖｄ１の効率特性曲線と同様な形状となる。ただし、両アンプ１，２への電源電圧ＶｄがＶｄ２よりも小さい範囲では、電圧ＶｄをＶｄ１から徐々に大きくすると、全体的な効率は順次低下する（効率特性曲線全体が図２の右へシフトする）ものの、第１ピーク部Ｐ１−ａ，Ｐ１−ｂ，Ｐ１−ｃと、第２ピーク部である最大効率点Ｐ１ｍａｘ−ａ，Ｐ１ｍａｘ−ｂは、順次大きくなり、図２の右斜め上方へシフトする。
また、電源電圧ＶｄをＶｄ１からＶｄ２に近づけていくと、効率低下部Ｈ１−ａ，Ｈ１−ｂ，Ｈ１−ｃが徐々に浅くなり、電源電圧ＶｄがＶｄ２になると、効率低下部は、くぼみが非常に浅い肩部Ｓ１となる。
In a range where the power supply voltage Vd to both the
Further, when the power supply voltage Vd is brought closer to Vd2 from Vd1, the efficiency lowering portions H1-a, H1-b, and H1-c gradually become shallower, and when the power supply voltage Vd becomes Vd2, the efficiency lowering portion has a dent. It becomes a very shallow shoulder S1.
両アンプ１，２の電源電圧が、Ｖｄ２よりも小さい範囲で、効率特性曲線が図２に示すような効率低下部Ｈ１を持つ理由は、次のように考えられる。まず、両アンプ１，２を構成するＦＥＴは、電源電圧（ドレイン電圧）Ｖｄが低くなるにつれて、出力インピーダンスが小さくなる。これは、ＦＥＴのドレイン−ソース間容量Ｃｄｓが大きくなるためである。
そのため、中間電圧であるＶｄ２で整合回路を構成した場合、Ｖｄ２＞Ｖｄ１であるＶｄ１の条件下では、相対的に、負荷インピーダンスが高くなり、メインアンプ１の最大出力が低下する。このメインアンプ１の出力低下は、電源電圧Ｖｄが小さいほど大きくなるため、電源電圧ＶｄをＶｄ２よりも小さくしていくと、くぼみ状の効率低下部Ｈ１が深くなる。
なお、上記と同様の理由により、電源電圧ＶｄをＶｄ１から大きくしていくと、第１ピーク部Ｐ１−ａ，Ｐ１−ｂ，Ｐ１−ｃや第２ピーク部（最大効率点）Ｐ１ｍａｘ−ａ，Ｐ１ｍａｘ−ｂは、より高効率になるとともに、より大きな出力で生じるようにシフト（図２の右斜め上方向へシフト）する。
The reason why the efficiency characteristic curve has the efficiency decreasing portion H1 as shown in FIG. 2 in the range where the power supply voltages of both
Therefore, when the matching circuit is configured with Vd2 that is the intermediate voltage, the load impedance becomes relatively high and the maximum output of the
For the same reason as described above, when the power supply voltage Vd is increased from Vd1, the first peak portions P1-a, P1-b, P1-c and the second peak portion (maximum efficiency point) P1max-a, P1max-b is more efficient and is shifted so as to be generated with a larger output (shifted to the upper right in FIG. 2).
また、両アンプ１，２への電源電圧ＶｄをＶｄ２よりも大きくした場合も、効率特性曲線は中間電圧Ｖｄ２の場合とはやや異なる。具体的には、Ｖｄ２＜Ｖｄ３の場合、Ｖｄ１の場合とは逆に、両アンプ１，２を構成するＦＥＴの出力インピーダンスが大きくなる。この結果、Ｖｄ１の場合とは逆に、メインアンプ１の最大出力が増大する。
したがって、電源電圧ＶｄがＶｄ２よりも大きい場合、くぼみ状の効率低下部が無くなり、最大効率点の前に生じる第１ピーク部も無くなる。なお、Ｖｄ３やＶｄ２の効率特性曲線において最大効率点は図示が省略されている。
ただし、電源電圧がＶｄ３の場合（Ｖｄ２＜Ｖｄ３）、効率は全体的に低下する（効率特性曲線全体が図２の右へシフトする）。
Further, when the power supply voltage Vd to both the
Therefore, when the power supply voltage Vd is larger than Vd2, there is no indented efficiency reduction portion, and there is no first peak portion that occurs before the maximum efficiency point. The maximum efficiency point is not shown in the efficiency characteristic curves of Vd3 and Vd2.
However, when the power supply voltage is Vd3 (Vd2 <Vd3), the efficiency decreases as a whole (the entire efficiency characteristic curve shifts to the right in FIG. 2).
図２の結果より本発明者は、次の知見を得た。（１）比較的低い出力Ｐｏｕｔの範囲では、アンプ１，２の電源電圧Ｖｄは、小さい方が効率の観点からはよい。（２）ただし、増幅装置１０の出力Ｐｏｕｔが大きくなると、低い電源電圧Ｖｄでは、効率が低下するため、アンプの電源電圧Ｖｄは、大きくした方が良い。（３）低い電源電圧（Ｖｄ１＜Ｖｄ２）では、最大効率点Ｐ１ｍａｘがＰｏｕｔの最大出力未満で生じたり、効率低下部Ｈ１が生じたりするため、最大効率点Ｐ１ｍａｘより高い出力範囲での効率低下を回避したり、効率低下部Ｈ１による効率低下を回避すると、効率向上が可能である。
From the results shown in FIG. 2, the present inventor obtained the following knowledge. (1) In the range of the relatively low output Pout, the power supply voltage Vd of the
［ルックアップテーブルの第１例］
図３は、図１のルックアップテーブル９に規定されたＶｄｅｔ−Ｖｄ特性の第１例を示している。図３の特性は、図４に示す効率特性曲線ＥＦ１を実現するためのものである。また、図３の特性の基本概念は、前記知見に基づいており、具体的には、次の通りである。
[First example of lookup table]
FIG. 3 shows a first example of the Vdet-Vd characteristic defined in the lookup table 9 of FIG. The characteristics shown in FIG. 3 are for realizing the efficiency characteristic curve EF1 shown in FIG. Further, the basic concept of the characteristics in FIG. 3 is based on the above knowledge, and specifically, is as follows.
まず、図４においてドハティ増幅装置１０の出力が低い範囲（図４のＡ１点未満のＰｏｕｔ）に対応するＶｄｅｔの範囲（図３のＡ点未満のＶｄｅｔ）では、効率が最も良いＶｄ１を、電源電圧として採用する。Ｖｄ１は、Ｖｄ１の効率特性曲線において、最大効率点Ｐ１ｍａｘになるまでの出力範囲において用いられる。
このように、ドハティ増幅装置１０の出力が低い範囲（図４のＡ１点未満のＰｏｕｔ）に対応するＶｄｅｔの範囲（図３のＡ点未満のＶｄｅｔ）では、検出電圧Ｖｄｅｔにかかわらず、一定の電源電圧Ｖｄ１が用いられる。したがって、図４のＡ１点未満のＰｏｕｔの範囲では、効率特性曲線ＥＦ１とＶｄ１の効率特性曲線とは一致する。
First, in the range of Vdet (Vdet less than the point A in FIG. 3) corresponding to the range where the output of the
As described above, in the range of Vdet (Vdet less than the point A in FIG. 3) corresponding to the range where the output of the
また、Ｖｄ１の効率特性曲線の最大効率点Ｐ１ｍａｘよりも大きい出力範囲（図４のＡ１点以上の範囲）に対応するＶｄｅｔの範囲（図３のＡ点以上のＶｄｅｔ）では、電源電圧ＶｄをＶｄ１よりもＶｄ２に向けて徐々に大きくする。この際、Ｖｄｅｔが、図３のＡ点よりもわずかに大きくなれば、直ちに、電源電圧ＶｄをＶｄ１からＶｄ２に変更するのではなく、徐々に大きくする。 Further, in the range of Vdet (Vdet above point A in FIG. 3) corresponding to an output range (range above point A1 in FIG. 4) larger than the maximum efficiency point P1max of the efficiency characteristic curve of Vd1, the power supply voltage Vd is set to Vd1. Is gradually increased toward Vd2. At this time, if Vdet becomes slightly larger than the point A in FIG. 3, the power supply voltage Vd is not gradually changed from Vd1 to Vd2, but gradually increased.
すなわち、図４に示すように、Ｖｄ１〜Ｖｄ２の間の電源電圧の効率特性曲線においては、それらの最大効率点Ｐ１ｍａｘ−ａ，Ｐ１ｍａｘ−ｂは、同じＰｏｕｔについてみると、Ｖｄ２の効率よりも高効率である。このような最大効率点Ｐ１ｍａｘ−ａ，Ｐ１ｍａｘ−ｂがある出力範囲では、電源電圧Ｖｄは、Ｖｄ２よりもやや小さくして、Ｐ１ｍａｘ−ａやＰ１ｍａｘ−ｂの効率を得た方が良い。 That is, as shown in FIG. 4, in the efficiency characteristic curve of the power supply voltage between Vd1 and Vd2, their maximum efficiency points P1max-a and P1max-b are higher than the efficiency of Vd2 when viewed at the same Pout. Efficiency. In such an output range where the maximum efficiency points P1max-a and P1max-b are present, it is better to obtain the efficiency of P1max-a and P1max-b by making the power supply voltage Vd slightly smaller than Vd2.
図３のＶｄｅｔ−Ｖｄ特性は、上記を利用したものであり、エンベロープ検出部６によって検出された入力信号Ｐｉｎのエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔが図３のＡ点（基準検出電圧）又はその近傍に達するまでは、電源電圧ＶｄはＶｄ１とする。このＡ点（基準検出電圧）は、電源電圧ＶｄがＶｄ１のときの効率特性曲線における最大効率点Ｐ１ｍａｘとなる出力Ａ１に対応する入力振幅レベルである。 The Vdet-Vd characteristic in FIG. 3 utilizes the above, and until the envelope amplitude level Vdet of the input signal Pin detected by the envelope detector 6 reaches point A (reference detection voltage) in FIG. 3 or the vicinity thereof. The power supply voltage Vd is Vd1. This point A (reference detection voltage) is an input amplitude level corresponding to the output A1 that becomes the maximum efficiency point P1max in the efficiency characteristic curve when the power supply voltage Vd is Vd1.
そして、入力信号Ｐｉｎのエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔがＡ点を超えて、Ｂ点やＣ点になると、それに応じて、Ｐ１ｍａｘ−ａやＰ１ｍａｘ−ｂの効率が得られるように電源電圧をＶｄ１からＶｄ２に向けて徐々に上げていく。ここで、図３のＢ点は、図４の最大効率点Ｐ１ｍａｘ−ａとなる出力Ｂ１に対応する入力振幅レベルであり、図３のＣ点は、図４の最大効率点Ｐ１ｍａｘ−ｂとなる出力Ｃ１に対応する入力振幅レベルである。 When the envelope amplitude level Vdet of the input signal Pin exceeds the point A and becomes the point B or C, the power supply voltage is changed from Vd1 to Vd2 so that the efficiency of P1max-a or P1max-b is obtained accordingly. Gradually raise towards. Here, the point B in FIG. 3 is an input amplitude level corresponding to the output B1 that becomes the maximum efficiency point P1max-a in FIG. 4, and the point C in FIG. 3 becomes the maximum efficiency point P1max-b in FIG. This is the input amplitude level corresponding to the output C1.
また、本実施形態では、電源電圧Ｖｄを、整合回路に４，５に対応する中間電圧Ｖｄ２より小さい電圧（Ｖｄ１）に変動させるだけでなく、Ｖｄ２よりも大きい電圧Ｖｄ３の範囲まで変動させることができる。
つまり、効率特性曲線における最大効率点を狙いつつ電源電圧Ｖｄを決定するのであれば、電源電圧Ｖｄの変動幅の上限は、Ｖｄ２又はＶｄ２の近傍が好ましいが、本実施形態では、増幅装置１０の線形性を確保するため、入力信号レベルＶｄｅｔが大きくなれば、Ｖｄ２を超えて、電源電圧Ｖｄを大きくしている。なお、電源電圧Ｖｄの可変範囲における上限電圧は、Ｖｄ１の２倍程度が好ましい。
具体的には、Ｖｄｅｔが図３のＤ点を超えても、Ｄ点未満の場合と同様に、電源電圧Ｖｄを徐々に増大させていく。
In the present embodiment, the power supply voltage Vd is not only changed to a voltage (Vd1) smaller than the intermediate voltage Vd2 corresponding to 4 and 5 in the matching circuit, but is also changed to a range of the voltage Vd3 higher than Vd2. it can.
That is, if the power supply voltage Vd is determined while aiming at the maximum efficiency point in the efficiency characteristic curve, the upper limit of the fluctuation range of the power supply voltage Vd is preferably Vd2 or near Vd2, but in this embodiment, the
Specifically, even when Vdet exceeds the point D in FIG. 3, the power supply voltage Vd is gradually increased as in the case where it is less than the point D.
上記のように、図３のＶｄｅｔ−Ｖｄ特性によって電源電圧Ｖｄを調整すれば、整合回路４，５にあわせて電源電圧ＶｄをＶｄ２に固定的に設定した場合に比べて、電源電圧ＶｄがＶｄ１〜Ｖｄ３の可変範囲で変動することになり高効率となる。また、高い出力範囲での線形性も確保される。
As described above, if the power supply voltage Vd is adjusted according to the Vdet-Vd characteristic of FIG. 3, the power supply voltage Vd is Vd1 compared to the case where the power supply voltage Vd is fixedly set to Vd2 in accordance with the matching
なお、図５は、図３のＶｄｅｔ−Ｖｄ特性に基づいて電源電圧Ｖｄを調整した場合のメインアンプ１の負荷曲線を示している。
FIG. 5 shows a load curve of the
［ルックアップテーブルの第２例］
図６は、図１のルックアップテーブル９に規定されたＶｄｅｔ−Ｖｄ特性の第２例を示している。図６の特性は、図７に示す効率特性曲線ＥＦ２を実現するためのものである。また、図６の特性の基本概念も、前記知見に基づいており、具体的には、次の通りである。
[Second example of lookup table]
FIG. 6 shows a second example of the Vdet-Vd characteristic defined in the lookup table 9 of FIG. The characteristics of FIG. 6 are for realizing the efficiency characteristic curve EF2 shown in FIG. Further, the basic concept of the characteristics shown in FIG. 6 is also based on the above knowledge, and specifically, is as follows.
まず、図７においてドハティ増幅装置１０の出力が低い範囲（図７のＡ’１点未満のＰｏｕｔ）に対応するＶｄｅｔの範囲（図３のＡ’点未満のＶｄｅｔ）では、効率が最も良いＶｄ１を、電源電圧として採用する。図７では、Ｖｄ１は、Ｖｄ１の効率特性曲線の最大効率点Ｐ１ｍａｘではなく、それより低い出力で現れる第１ピーク部Ｐ１になるまでの出力範囲において用いられる。
First, in the range of Vdet (Vdet less than the point A ′ in FIG. 3) corresponding to the range in which the output of the
また、Ｖｄ１の効率特性曲線の第１ピーク部Ｐ１よりも大きい出力範囲（図７のＡ’１点以上の範囲）に対応するＶｄｅｔの範囲（図６のＡ’点以上のＶｄｅｔ）では、電源電圧ＶｄをＶｄ１よりもＶｄ２に向けて徐々に大きくする。この際、Ｖｄｅｔが、図３のＡ点よりもわずかに大きくなれば、直ちに、電源電圧ＶｄをＶｄ１からＶｄ２に変更すると、効率が低下するため、電源電圧Ｖｄを徐々に大きくすることで、効率低下を防止できる。 Further, in the range of Vdet (Vdet above the point A ′ in FIG. 6) corresponding to the output range (the range above the point A′1 in FIG. 7) larger than the first peak portion P1 of the efficiency characteristic curve of Vd1, the power supply The voltage Vd is gradually increased from Vd1 toward Vd2. At this time, if Vdet becomes slightly larger than the point A in FIG. 3, the efficiency decreases immediately after the power supply voltage Vd is changed from Vd1 to Vd2. Therefore, the efficiency is improved by gradually increasing the power supply voltage Vd. Decrease can be prevented.
すなわち、図７に示すように、Ｖｄ１〜Ｖｄ２の間の電源電圧Ｖｄの効率特性曲線においては、第１ピーク部Ｐ１−ａ〜Ｐ１−ｃは、電源電圧Ｖｄが大きくなるにつれ、より大きい出力Ｐｏｕｔで発生し、より高効率となる（図７の右斜め上方へシフトする）。このような第１ピーク部Ｐ１，Ｐ１−ａ〜Ｐ１−ｃがある出力範囲では、電源電圧ＶｄをＶｄ１やＶｄ２にするよりも、第１ピーク部Ｐ１−ａ〜Ｐ１−ｃの効率が得られる電源電圧Ｖｄにした方がよい。 That is, as shown in FIG. 7, in the efficiency characteristic curve of the power supply voltage Vd between Vd1 and Vd2, the first peak portions P1-a to P1-c have a larger output Pout as the power supply voltage Vd increases. And becomes more efficient (shifts to the upper right in FIG. 7). In such an output range where the first peak portions P1, P1-a to P1-c are present, the efficiency of the first peak portions P1-a to P1-c can be obtained rather than setting the power supply voltage Vd to Vd1 or Vd2. The power supply voltage Vd is better.
図６のＶｄｅｔ−Ｖｄ特性は、上記を利用したものであり、エンベロープ検出部６によって検出された入力信号Ｐｉｎのエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔが図６のＡ’点（基準検出電圧）又はその近傍に達するまでは、電源電圧ＶｄはＶｄ１とする。このＡ’点（基準検出電圧）は、電源電圧ＶｄがＶｄ１のときの効率特性曲線における第１ピーク部Ｐ１となる出力Ａ’１に対応する入力振幅レベルである。 The Vdet-Vd characteristic of FIG. 6 utilizes the above, and the envelope amplitude level Vdet of the input signal Pin detected by the envelope detector 6 reaches the point A ′ (reference detection voltage) in FIG. 6 or the vicinity thereof. Until then, the power supply voltage Vd is Vd1. The point A ′ (reference detection voltage) is an input amplitude level corresponding to the output A′1 that is the first peak portion P1 in the efficiency characteristic curve when the power supply voltage Vd is Vd1.
そして、入力信号Ｐｉｎのエンベロープ振幅レベルＶｄｅｔがＡ’点を超えて、Ｂ’点、Ｃ’点、Ｄ’点になると、それに応じて、Ｐ１−ａ，Ｐ１−ｂ，Ｐ１−ｃの効率が得られるように電源電圧をＶｄ１からＶｄ２に向けて徐々に上げていく。ここで、図６のＢ’点は、図７の第１ピーク部Ｐ１−ａとなる出力Ｂ’１に対応する入力振幅レベルであり、図６のＣ’点は、図７の第１ピーク部Ｐ１−ｂとなる出力Ｃ’１に対応する入力振幅レベルであり、図６のＤ’点は、図７の第１ピーク部Ｐ１−ｃとなる出力Ｄ’１に対応する入力振幅レベルである。 When the envelope amplitude level Vdet of the input signal Pin exceeds the A ′ point and becomes the B ′ point, the C ′ point, and the D ′ point, the efficiency of the P1-a, P1-b, and P1-c is accordingly increased. The power supply voltage is gradually increased from Vd1 to Vd2 so as to be obtained. Here, the point B ′ in FIG. 6 is an input amplitude level corresponding to the output B′1 serving as the first peak portion P1-a in FIG. 7, and the point C ′ in FIG. 6 is the first peak in FIG. 6 is an input amplitude level corresponding to the output D′ 1 serving as the first peak portion P1-c of FIG. 7. is there.
また、図６のＥ’点は、図７の電源電圧Ｖｄ２の効率特性曲線の肩部Ｓの始まり位置となる出力Ｅ’１に対応する入力振幅レベルである。なお、図７において電源電圧Ｖｄ２の効率特性曲線の肩部Ｓ２は、効率低下部が付随しない第１ピーク部ということができる。 Further, the point E ′ in FIG. 6 is an input amplitude level corresponding to the output E′1 which is the starting position of the shoulder S of the efficiency characteristic curve of the power supply voltage Vd2 in FIG. In FIG. 7, the shoulder portion S2 of the efficiency characteristic curve of the power supply voltage Vd2 can be said to be a first peak portion not accompanied by an efficiency reduction portion.
また、本第２実施形態では、検出電圧ＶｄｅｔがＥ’点となって、電源電圧がＶｄ２になると、検出電圧ＶｄｅｔがＥ’点を多少超えても（図６のＥ’〜Ｆ’の範囲）、電源電圧ＶｄをＶｄ２に維持する。これは、図７の電源電圧Ｖｄ２の効率特性曲線の肩部Ｓの範囲では、出力Ｐｏｕｔが大きくなっても効率の低下がほとんどなく、電源電圧ＶｄをＶｄ２よりも大きくした場合に比べて、Ｖｄ２に維持した方が高効率だからである。 In the second embodiment, when the detection voltage Vdet becomes the point E ′ and the power supply voltage becomes Vd2, the detection voltage Vdet slightly exceeds the point E ′ (the range of E ′ to F ′ in FIG. 6). ), The power supply voltage Vd is maintained at Vd2. This is because, in the range of the shoulder portion S of the efficiency characteristic curve of the power supply voltage Vd2 in FIG. 7, there is almost no decrease in efficiency even when the output Pout increases, compared with the case where the power supply voltage Vd is larger than Vd2. This is because it is more efficient to maintain the current.
図７に示すように、出力ＰｏｕｔがＦ’１（図６のＦ’１に対応）よりも大きくなると、電源電圧ＶｄがＶｄ２より大きい方が高効率となる。そこで、検出電圧ＶｄｅｔがＦ’１よりも大きくなると、電源電圧Ｖｄを徐々に挙げていく。また、第１実施形態と同様に、線形性を維持するため、検出電圧Ｖｄｅｔの増加に応じて、電源電圧Ｖｄは、Ｖｄ３まで増加させる。 As shown in FIG. 7, when the output Pout becomes larger than F′1 (corresponding to F′1 in FIG. 6), the efficiency becomes higher when the power supply voltage Vd is larger than Vd2. Therefore, when the detection voltage Vdet becomes larger than F′1, the power supply voltage Vd is gradually increased. Similarly to the first embodiment, in order to maintain linearity, the power supply voltage Vd is increased to Vd3 in accordance with the increase in the detection voltage Vdet.
上記のように、図６のＶｄｅｔ−Ｖｄ特性によって電源電圧Ｖｄを調整すれば、整合回路４，５にあわせて電源電圧ＶｄをＶｄ２に固定的に設定した場合に比べて、電源電圧ＶｄがＶｄ１〜Ｖｄ３の可変範囲で変動することになり高効率となる。また、高い出力範囲での線形性も確保される。
しかも、第２実施形態では、図４の効率特性曲線ＥＦ１と図７の効率特性曲線ＥＦ２との対比からわかるように、全体的に左にシフトしており第１実施形態よりも高効率である。つまり、第２実施形態では、第１ピーク部を利用することで、得られる効率として最大の効率が得られている。
As described above, if the power supply voltage Vd is adjusted according to the Vdet-Vd characteristic of FIG. 6, the power supply voltage Vd is Vd1 compared to the case where the power supply voltage Vd is fixedly set to Vd2 in accordance with the matching
In addition, as can be seen from the comparison between the efficiency characteristic curve EF1 in FIG. 4 and the efficiency characteristic curve EF2 in FIG. 7, the second embodiment is shifted to the left as a whole and is more efficient than the first embodiment. . That is, in the second embodiment, the maximum efficiency is obtained as the obtained efficiency by using the first peak portion.
なお、図８は、図６のＶｄｅｔ−Ｖｄ特性に基づいて電源電圧Ｖｄを調整した場合のメインアンプ１の負荷曲線を示している。
FIG. 8 shows a load curve of the
ここで、上記２例では、電源電圧Ｖｄの可変範囲を決定するＶｄ１とＶｄ３の値は、Ｖｄ１＝Ｖｄ３×α（例えば、α＝０．５）に設定されていたが、制御部８によって、可変電源部７による電源電圧Ｖｄの可変範囲を調整してもよい。例えば、Ｖｄ３が大きい（可変範囲が広い）ために線形性が確保できない場合には、Ｖｄ３を小さく（可変範囲を狭く）調整することで、線形性を確保することができる。また、電源電圧の可変範囲を調整することで、平均の全体効率を最大化することもできる。 Here, in the above two examples, the values of Vd1 and Vd3 that determine the variable range of the power supply voltage Vd are set to Vd1 = Vd3 × α (for example, α = 0.5). The variable range of the power supply voltage Vd by the variable power supply unit 7 may be adjusted. For example, when the linearity cannot be secured because Vd3 is large (the variable range is wide), the linearity can be secured by adjusting Vd3 to be small (narrow the variable range). In addition, the average overall efficiency can be maximized by adjusting the variable range of the power supply voltage.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
１：メインアンプ，２：ピークアンプ，３：分配器，４：λ／４線路，５：λ／４線路，６：エンベロープ検出部，７可変電源部，８：制御部，９：ルックアップテーブル，１０：ドハティ増幅装置 1: main amplifier, 2: peak amplifier, 3: distributor, 4: λ / 4 line, 5: λ / 4 line, 6: envelope detection unit, 7 variable power supply unit, 8: control unit, 9: lookup table , 10: Doherty amplifier
Claims (5)
前記メインアンプと前記ピークアンプとに共通の電源電圧を供給する可変電源部と、
入力信号のエンベロープ振幅レベルを検出するエンベロープ検出部と、
前記可変電源部によって前記両アンプに供給される電源電圧の大きさを調整するために前記可変電源部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記エンベロープ検出部によって検出されるエンベロープ振幅レベルが基準検出電圧を超えない範囲では、前記両アンプに供給される電源電圧の大きさを、エンベロープ振幅レベルにかかわらず一定の第１電圧にするとともに、
エンベロープ振幅レベルが基準検出電圧を超えた範囲では、ドハティ増幅装置の効率が前記第１電圧を前記両アンプに電源電圧として与えた場合におけるドハティ増幅装置の効率よりも大きくなるように、前記両アンプに供給される電源電圧の大きさを、前記第１電圧から前記第１電圧よりも大きい電圧までの可変範囲でエンベロープ振幅レベルに応じて変動させる
ドハティ増幅装置。 In the Doherty amplification device that amplifies the input signal by the main amplifier and the peak amplifier, and combines and outputs the outputs of both the amplifiers,
A variable power supply for supplying a common power supply voltage to the main amplifier and the peak amplifier;
An envelope detector for detecting the envelope amplitude level of the input signal;
A control unit for controlling the variable power supply unit in order to adjust the magnitude of the power supply voltage supplied to the two amplifiers by the variable power supply unit;
Equipped with a,
Prior Symbol controller, in a range where the envelope amplitude level detected by the envelope detector unit does not exceed the reference detection voltage, the magnitude of the power supply voltage supplied to the two amplifiers, constant regardless of the envelope amplitude level first With 1 voltage,
In the range in which the envelope amplitude level exceeds the reference detection voltage, the amplifiers of the Doherty amplifiers are configured such that the efficiency of the Doherty amplifiers is greater than the efficiency of the Doherty amplifiers when the first voltage is supplied to both the amplifiers as a power supply voltage. A Doherty amplification device that varies the magnitude of the power supply voltage supplied to the first and second voltages in a variable range from the first voltage to a voltage higher than the first voltage according to an envelope amplitude level.
（ａ）効率が第１のピークを迎える第１ピーク部と、
（ｂ）前記第１ピーク部における出力よりも大きい出力において、前記第１ピーク部よりも効率が下がる効率低下部と、
（ｃ）前記効率低下部における出力よりも大きい出力において、効率が最大効率となる第２ピーク部と、
を持つ電圧に設定されている請求項１記載のドハティ増幅装置。 When the first voltage is supplied as a power supply voltage to the main amplifier and the peak amplifier, the first voltage is obtained from the output of the Doherty amplification device and the efficiency of the Doherty amplification device, which is a combined output of the main amplifier and the peak amplifier. The efficiency characteristic curve of the seen Doherty amplifier is
(A) a first peak portion whose efficiency reaches a first peak;
(B) at an output larger than the output at the first peak portion, an efficiency lowering portion where the efficiency is lower than the first peak portion;
(C) a second peak portion where the efficiency is maximum efficiency at an output larger than the output at the efficiency lowering portion;
The Doherty amplification device according to claim 1, wherein the Doherty amplification device is set to a voltage having
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