特許 6532146 スイッチモード増幅器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6532146

(24)【登録日】2019年5月31日

(45)【発行日】2019年6月19日

(54)【発明の名称】スイッチモード増幅器

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/02 20060101AFI20190610BHJP

   H03F 3/68 20060101ALI20190610BHJP

【ＦＩ】

   H03F1/02 188

   H03F3/68 220

【請求項の数】18

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-147766(P2014-147766)

(22)【出願日】2014年7月18日

(65)【公開番号】特開2015-27084(P2015-27084A)

(43)【公開日】2015年2月5日

【審査請求日】2017年6月30日

(31)【優先権主張番号】13/953,597

(32)【優先日】2013年7月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504199127

【氏名又は名称】エヌエックスピー ユーエスエイ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＮＸＰ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ シュタウディンガー

(72)【発明者】

【氏名】ポール ハート

(72)【発明者】

【氏名】ラマヌジャム スリニディ エンバー

(72)【発明者】

【氏名】ジョン バグリカ

【審査官】 工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−６０３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５８５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９２１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１１９４２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００５８６０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００８／１３６１２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第２５３８５４８（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第２５３８５５７（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ１／０２

Ｈ０３Ｆ３／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスであって、
キャリア経路およびピーク経路を有するドハティ増幅器であって、該ドハティ増幅器は、前記キャリア経路から受信される信号を増幅するように構成されているキャリア増幅器と、前記ピーク経路から受信される信号を増幅するように構成されているピーク増幅器とを含む、前記ドハティ増幅器と、
前記ピーク増幅器の入力に接続されている第１の端子、および、電圧基準に接続されている第２の端子を有する抵抗スイッチと、
前記ドハティ増幅器に供給される入力信号の値が閾値を下回る場合に前記抵抗スイッチを第１の抵抗値に設定し、前記ドハティ増幅器に供給される入力信号の値が前記閾値を上回る場合に第２の抵抗値に設定するように構成されているコントローラとを備える、デバイス。

【請求項2】

前記抵抗スイッチは１つ以上のトランジスタを含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記抵抗スイッチは高電子移動度トランジスタを含む、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記第１の抵抗値は前記第２の抵抗値未満である、請求項１に記載のデバイス。

【請求項5】

前記コントローラは、一定範囲の入力電力にわたる前記抵抗スイッチの抵抗を、前記第１の抵抗値から前記第２の抵抗値に増大させるように構成されている、請求項１に記載のデバイス。

【請求項6】

前記第１の抵抗値は１０オームよりも大きい、請求項５に記載のデバイス。

【請求項7】

前記第２の抵抗値は１，０００オームよりも大きい、請求項６に記載のデバイス。

【請求項8】

前記入力信号の値は、前記ドハティ増幅器に対する前記入力信号のエンベロープを分析することによって決定される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項9】

デバイスであって、
第１の経路および第２の経路を有する増幅器であって、前記第１の経路は第１の増幅器を有し、前記第２の経路は第２の増幅器を有する、前記増幅器と、
前記第２の増幅器の入力に接続されている第１の端子を有する抵抗スイッチと、
前記増幅器に供給される入力信号の値が閾値を下回る場合に前記抵抗スイッチを第１の状態に設定し、前記増幅器に供給される入力信号の値が前記閾値を上回る場合に第２の状態に設定するように構成されているコントローラとを備える、デバイス。

【請求項10】

前記抵抗スイッチは高電子移動度トランジスタを含む、請求項９に記載のデバイス。

【請求項11】

前記第１の状態は、前記抵抗スイッチが第１の抵抗値を有するようにし、前記第２の状態は、前記抵抗スイッチが第２の抵抗値を有するようにする、請求項９に記載のデバイス。

【請求項12】

前記抵抗スイッチはシャント構成において前記第２の経路に接続されている、請求項１１に記載のデバイス。

【請求項13】

前記第１の抵抗値は１０オームよりも大きい、請求項１２に記載のデバイス。

【請求項14】

前記第２の抵抗値は１，０００オームよりも大きい、請求項１２に記載のデバイス。

【請求項15】

前記抵抗スイッチは前記第２の増幅器の入力と直列に接続されている、請求項１１に記載のデバイス。

【請求項16】

前記第１の抵抗値はゼロオームから５オームである、請求項１５に記載のデバイス。

【請求項17】

前記コントローラは、
前記入力信号を受信するように構成されている入力であって、前記入力信号は、前記ドハティ増幅器によって送信されるように構成される、前記入力と、
閾値を記憶するように構成されているレジスタと、
比較器であって、
前記入力信号の値を前記閾値と比較し、
前記入力信号の値が前記閾値未満である場合に、前記抵抗スイッチが前記第１の抵抗値を有するようにする第１の出力信号を生成し、
前記入力信号の値が前記閾値よりも大きい場合に、前記抵抗スイッチが前記第２の抵抗値を有するようにする第２の出力信号を生成するように構成されている前記比較器と、を含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項18】

前記ドハティ増幅器の少なくとも１つの構成要素の遅延に基づく期間だけ、前記第１の出力信号および第２の出力信号を遅延させるように構成されている遅延段を含む、請求項１７に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の主題の実施形態は、効率が改善された増幅器に関し、より具体的には、増幅器の動作を制御するための可変抵抗またはスイッチを利用した、ターンオン特性が改善された増幅器に関する。

【背景技術】

【0002】

ドハティ増幅器（Doherty amplifier）は、無線通信システムに一般的に利用されている増幅器である。現在、たとえば、ドハティ増幅器は、無線通信ネットワークの動作を可能にする基地局にますます使用されるようになっている。ドハティ増幅器は、別個の増幅経路、一般的にはキャリア経路およびピーク経路（peaking path）を含むため、そのような用途に使用するのに適している。２つの経路は異なる級で動作するように構成されている。より詳細には、キャリア増幅経路は一般的にＡＢ級モードで動作し、ピーク増幅経路（peaking amplification path）はＣ級モードで動作するようにバイアスされる。これによって、無線通信用途で一般的に用いられる電力レベルにおいて、平衡増幅器と比較して、増幅器の電力付加効率および線形性を改善することができる。

【0003】

一般的に、ドハティ増幅器において電力分配器が各増幅経路に入力信号を供給する。電力分配器もしくは信号分配器または分割器が既知であり、名称が示唆するとおり、信号を既知の所定の電力関係で２つ以上の信号に分割または分配するのに使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２５３８５４８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ドハティ増幅器において、多くの場合、増幅器が高い効率を呈することが望ましい。しかしながら、従来のドハティ増幅器でピーク増幅器が伝導を開始する様式によって増幅器の全体的な効率が低減する可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面は、デバイスであって、キャリア経路およびピーク経路を有するドハティ増幅器であって、該ドハティ増幅器は、前記キャリア経路から受信される信号を増幅するように構成されているキャリア増幅器と、前記ピーク経路から受信される信号を増幅するように構成されているピーク増幅器とを含む、前記ドハティ増幅器と、前記ピーク経路に接続されている第１の端子、および、電圧基準に接続されている第２の端子を有する抵抗スイッチと、前記ドハティ増幅器の入力電力が閾値を下回る場合に前記抵抗スイッチを第１の抵抗値に設定し、前記ドハティ増幅器の前記入力電力が前記閾値を上回る場合に第２の抵抗値に設定するように構成されているコントローラとを備える。

【0007】

本発明の一側面は、デバイスであって、第１の経路および第２の経路を有する増幅器であって、前記第１の経路は第１の増幅器を有し、前記第２の経路は第２の増幅器を有する、前記増幅器と、前記第２の経路に接続されている第１の端子を有する抵抗スイッチと、前記増幅器の入力電力が閾値を下回る場合に前記抵抗スイッチを第１の状態に設定し、前記増幅器の前記入力電力が前記閾値を上回る場合に第２の状態に設定するように構成されているコントローラとを備える。

【0008】

本発明の一側面は、コントローラであって、デジタル入力信号を受信するように構成されている入力であって、前記デジタル入力信号は、マルチパス増幅器によって送信されるように構成され、前記マルチパス増幅器は、抵抗スイッチであって、該抵抗スイッチの抵抗を第１の抵抗状態または第２の抵抗状態に設定するための制御信号を受信するように構成されている、前記抵抗スイッチを含み、該抵抗スイッチは、前記第１の抵抗状態にある場合に前記マルチパス増幅器内の増幅器の動作を抑制し、前記第２の抵抗状態にある場合に前記マルチパス増幅器内の前記増幅器が動作することを可能にする、前記入力と、閾値を記憶するように構成されているレジスタと、比較器であって、前記デジタル入力信号を前記閾値と比較し、前記デジタル入力信号が前記閾値未満である場合に、前記抵抗スイッチが前記第１の抵抗値を有するようにする第１の出力信号を生成し、前記デジタル入力信号が前記閾値よりも大きい場合に、前記抵抗スイッチが前記第２の抵抗値を有するようにする第２の出力信号を生成するように構成されている前記比較器とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】メインまたはキャリア経路およびピーク経路を含む従来のドハティ増幅器配列を示す図。

【図2A】キャリア増幅器およびピーク増幅器が理想的な電圧源としてモデル化されている、従来のドハティ増幅器の理想化された動作を示すグラフ図。

【図2B】キャリア増幅器およびピーク増幅器が理想的な電流源としてモデル化されている、従来のドハティ増幅器の理想化された動作を示すグラフ図。

【図3A】ドハティ増幅器の実際の動作を描写するように修正された図２Ａのグラフを示す図。

【図3B】ドハティ増幅器の実際の動作を描写するように修正された図２Ｂのグラフを示す図。

【図4】メイン経路およびピーク経路とピーク経路に接続されている抵抗スイッチまたは可変抵抗とを含むドハティ増幅器配列を示す図。

【図5】スイッチの抵抗対Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}を示しているグラフ図。

【図6A】理想化されたドハティ増幅器、従来のドハティ増幅器、および図４に示すドハティ増幅器の動作を示しているグラフ図。

【図6B】理想化されたドハティ増幅器、従来のドハティ増幅器、および図４に示すドハティ増幅器の動作を示しているグラフ図。

【図7】図４に示すドハティ増幅器のスイッチに対するコントローラの機能構成要素を示すブロック図。

【図8】従来のドハティ増幅器および本発明のドハティ増幅器の効率対増幅器の出力電力を示しているグラフ図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

添付の図面において、同様の参照符号は別個の図全体を通じて同一または機能的に類似の要素を指しており、当該図面は下記の詳細な説明とともに本明細書に組み込まれてその一部を形成しているが、添付の図面は、様々な実施形態をさらに例示し、すべて本発明の主題に応じた様々な原理および利点を説明する役割を果たす。

【0011】

概して、本開示は、効率を改善することができる増幅器、より具体的には、増幅器の動作を制御するための可変抵抗またはスイッチを利用した、ターンオン特性を改善することができる増幅器に関する本発明の主題の実施形態を説明する。

【0012】

本開示において、システムの実施形態がドハティ増幅器に関連して説明されているが、本開示において、ドハティ増幅器は他の実施形態において代替的なデュアルパスまたはマルチパス増幅器に置き換えてもよいことが諒解されるべきである。

【0013】

本開示は、出願時において本発明に応じた様々な実施形態を作成および使用する最良の形態を可能にする様式をさらに説明するために提供されている。本開示はさらに、本発明の範囲を決して限定するものではなく、本発明の原理およびその利点の理解および認識を高めるために提供される。

【0014】

第１、第２の、上部および底部などのような関係語が使用されている場合、それらは、１つの実体または動作を別のものから区別するためにのみ使用されており、必ずしもそのような実体または動作の間に任意の実際のそのような関係または順序があることを必要としまたは示唆するものではないことをさらに理解されたい。

【0015】

本発明の機能の多くおよび本発明の原理の多くは、可能性として特定用途向けＩＣまたは集積処理もしくは制御または他の構造を有するＩＣを含む集積回路（ＩＣ）を用いてまたはその中で最良に実装される。当業者は、たとえば、利用可能な時間、現行の技術および経済的事情によって動機づけされる相当の努力および多くの設計選択にかかわらず、本明細書に開示されている概念および原理によって指針を与えられれば、最小限の実験でそのようなＩＣおよび構造を生成することが容易に可能になることが予測される。それゆえ、簡潔にすること、および、本発明の下記に記載する実施形態に応じた原理および概念を曖昧にする一切の危険性を最小限に抑えることを目的に、そのような構造およびＩＣがさらに説明されている場合、それは、様々な実施形態の原理および概念に関連する要点に限定されることになる。

【0016】

ドハティ増幅器は、広い出力電力範囲にわたって高い効率を可能にし、様々な線形化方式を使用して所望の線形性を達成することができるため、いくつかの無線用途に使用されている。多くの実施態様において、ドハティ増幅器は、２つの増幅器、すなわち、キャリアまたはメイン増幅器と、ピーク増幅器とを含む。対称ドハティ増幅器（symmetric Doherty amplifier）において、キャリア増幅器およびピーク増幅器は同じサイズである。対称ドハティ増幅器は、現在、一般的に使用されているが、キャリア増幅器よりも大きいピーク増幅器を利用する非対称性ドハティ増幅器は、さらに効率を改善する可能性を提供する。

【0017】

ドハティ増幅器において、入力信号が入力または電力分配器（input or power splitter）において、メイン増幅経路または回路とピーク増幅経路または回路との間で分配される。その後、分配信号がドハティ増幅器のメイン増幅器およびピーク増幅器によって別個に増幅されて、出力段において組み合わされる。メイン増幅器およびピーク増幅器の出力を組み合わせるとき、各経路の出力の間に最適な平衡をもたらすために、ドハティデバイスの入力分配器の位相および振幅または減衰に微調整を行うことが望ましい場合がある。この調整を容易にするために、ドハティ増幅器は、メイン増幅器およびピーク増幅器の両方に対する入力信号の構成を微調整するのに使用することができる調整可能電力分割器または分配器を含み得る。ドハティ増幅器は、ドハティ増幅器の１つ以上の経路のうちの１つの位相シフトおよび／または振幅を選択的に変更するように構成されている調整可能位相遅延および／または振幅調整をも含み得る。

【0018】

図１は、メイン経路およびピーク経路を含む従来のドハティ増幅器配列１０を示す。図示のような図１において、調整可能電力分配器または無線周波数電力分配器のような電力分配器１２が、ドハティ増幅器１０のメイン経路１４およびピーク経路１６に結合されている。電力分配器１２は、入力信号１８（たとえば、無線周波数入力（ＲＦＩＮ）を、複数の信号に分割するように構成されている。複数の信号の各々は、異なる増幅経路に沿って送信される。各増幅経路は、いくつかの減衰器、位相調整器、および／または増幅器を含んでもよい。図１において電力分配器１２は２つの出力信号を生成する。

【0019】

一実施態様において、電力分配器１２は、入力無線周波数信号を受信するための入力、ならびに第１の分割器出力および第２の分割器出力を有する電力分割器を含むことができる。対称ドハティ増幅器に接続されると、電力分配器１２は、入力１８において受信される入力信号を、非常に類似した、いくつかの実施形態では等しい電力を有する２つの信号に分割または分配することができる。しかしながら、他の場合において、電力分配器１２は、等しくない電力を有する信号を出力してもよい。

【0020】

電力分配器１２の出力は、メインまたはキャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２に接続される。キャリア増幅器２０は、マッチングネットワークまたは回路（matching network or circuit、図示せず）を介して電力分配器１２の第１の出力に結合されている。ピーク増幅器２２は、マッチングネットワークまたは回路（図示せず）を介して電力分配器１２の第２の出力に結合されている。本明細書の記載に基づいて当業者には諒解されるように、キャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２は、相対的に低い電力レベルの増幅および相対的に高い電力レベルの増幅の１つ以上の段からなり得る。

【0021】

インピーダンスインバータ（impedance inverter）またはλ／４伝送線路位相シフト要素２４が、キャリア増幅器２０の出力と加算ノードとの間に接続されており、ピーク増幅器２２の出力も加算ノードに結合されている。要素２４によって導入される位相シフトは、いくつかの実施形態では、位相シフト要素２６によって導入される経路１６上に存在する９０度相対位相シフトによって補償される。

【0022】

インピーダンス２８を含むインピーダンスネットワークは、キャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２の各々に適切な負荷インピーダンスを提供するように機能し、共通出力ノードにおいて各増幅器から生成される信号を組み合わせる。出力負荷３０（たとえば、５０オーム）は、キャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２の出力に接続される。

【0023】

増幅器１０は、キャリア増幅器２０がより低いレベルの入力信号に対する増幅を提供し、増幅器２０および２２の両方が協働して高入力レベル信号に対する増幅を提供するように構成されている。一実施態様において、キャリア増幅器２０は、メイン経路１４から受信される信号を増幅するように構成されており、一方で、ピーク増幅器２２は、ピーク経路１６から受信される信号が所定閾値を超える場合にのみ、ピーク経路１６から受信される信号を増幅するように構成されている。

【0024】

このことは、たとえば、キャリア増幅器２０がＡＢ級モードで動作するようにキャリア増幅器２０をバイアスし、ピーク増幅器２２がＣ級モードで動作するようにピーク増幅器２２をバイアスすることによって達成され得る。

【0025】

図１に示すドハティ増幅器１０のアーキテクチャは、アーキテクチャが、拡大した入力信号範囲にわたって高い効率をもたらすことができることに起因して、通信システムに広く使用されている。このアーキテクチャは、デジタル歪補償（Digital Pre-Distortion : ＤＰＤ）技法を使用して良好に線形化することもできる。

【0026】

図２Ａおよび図２Ｂは、キャリア増幅器およびピーク増幅器が理想的な電圧および電流源としてモデル化されている、従来のドハティ増幅器の理想化された動作を示すグラフである。図２Ａにおいて、垂直軸は図１のキャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２の出力ノードにおける電圧Ｖ_{ｃａｒｒｉｅｒ}およびＶ_{ｐｅａｋｉｎｇ}を表し、一方で水平軸は、正規化入力電圧Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}（図１に示す）を表す。Ｖ_ｉｎは最大入力電圧Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}に正規化される。図２Ｂにおいて、垂直軸は電流Ｉ_{ｐｅａｋｉｎｇ}およびＩ_{ｃａｒｒｉｅｒ}（図１に示す）を表し、一方で水平軸は正規化入力電圧Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}を表す。電流Ｉ_{ｃａｒｒｉｅｒ}およびＩ_{ｐｅａｋｉｎｇ}は、入力電力を、ゼロから、単位元（unity）に等しいＶ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}をもたらすより高い値まで掃引した結果である。両方のグラフにおいて、電圧および電流値はそれぞれ１．０ボルト（Ｖ）またはアンペア（Ａ）の値付近で正規化されている。図２Ａおよび図２Ｂに示す曲線は、理想化されたキャリア増幅器およびピーク増幅器のすべての可能な動作点を表す。図２Ａにおいて、線２００は、キャリア増幅器の電圧を示し、一方で線２０２はピーク増幅器の電圧を示す。図２Ｂにおいて、線２０４は、キャリア増幅器の電流を示し、一方で線２０６はピーク増幅器の電流を示す。

【0027】

図２Ａおよび図２Ｂに示すドハティ増幅器の動作は、キャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２が飽和していないときの電流源および飽和しているときの電圧源としてモデル化されている既知の一次概念に基づいている。低入力電力レベルにおいて、増幅器１０のピーク増幅器２２はピーク増幅器２２のＣ級バイアスに起因して非伝導である。そのため、増幅器１０によって生成されるすべての増幅は、キャリア増幅器２０のみを使用して達成される。入力電力レベルが増大すると、無線周波数（ＲＦ）入力信号が十分に大きく、それによって、キャリア増幅器２０が飽和の始まりにあり、１Ｖ（正規化）の一貫したＲＦ出力電圧を生成する、図２Ａの線２００の水平部分参照、という点（すなわち、図２Ａおよび図２Ｂの両方にラベリングされている遷移点α）に達する。飽和すると、キャリア増幅器２０は、入力電力がさらに増大してもＶ_{ｃａｒｒｉｅｒ}が単位元（正規化）にあるままであるような電圧源としての一次原理によって表現およびモデル化することができる。インピーダンスインバータ２４，２８（図１に示す）に起因して、電圧Ｖ_{ｐｅａｋｉｎｇ}は単位元よりも小さい。入力電力がさらに増大することによって、キャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２の動作は点αを超えて移動する。キャリア増幅器は、キャリア増幅器２０で見られるインピーダンスを変調する効果を有する電流Ｉ_{ｐｅａｋｉｎｇ}を伝導し（conduct）始めて該電流Ｉ_{ｐｅａｋｉｎｇ}に寄与（contribute）し、その後、さらに、キャリア増幅器２０がさらなるＲＦ電流に寄与することを可能にする。Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}が単位元に等しいフル駆動状態下では、キャリア増幅器２０およびピーク増幅器２２の両方が飽和しており、最大電力を生成している。

【0028】

遷移点αの値は、キャリア増幅器およびピーク増幅器の電力容量に関係する所望の負荷変調によって決定することができる。一般的に、遷移点αは１／（１＋Ｐｐ／Ｐｃ）として選択され、ＰｐおよびＰｃはそれぞれピーク増幅器およびキャリア増幅器の電力容量である。これは、水平軸上の点αの上での図２Ｂの線２０６に示すピーク増幅器２２からの電流の増大によって示されている。

【0029】

ドハティ増幅器の性能を評価するとき、入力電力レベルが遷移点α付近である、それよりも上、およびそれよりも下であるときの増幅器の動作、ならびに、その領域におけるドハティ増幅器の全体的な効率が考慮され得る。キャリア増幅器およびピーク増幅器が理想的な電圧および電流源として表現されているドハティのアーキテクチャの従来の分析は、遷移点αにおいて、ドハティ増幅器全体の効率が、キャリア増幅器のみによって決定されることを示唆しており、キャリア増幅器についてＢ級動作を仮定して、π／４の効率値はＶ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}＝αにおいて示唆される。この分析は、理想化されたモデルにおいてＩ_{ｐｅａｋｉｎｇ}が遷移点αにおいてゼロであるため、ピーク増幅器が不寄与（non-contributing）であると仮定している。

【0030】

現実には、ピーク増幅器は理想的な電圧および電流源ではない。ピーク増幅器がＣ級動作することに起因して、Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}がαより下からαより上へと遷移するときにＩ_{ｐｅａｋｉｎｇ}がゼロから急激にゼロより上に遷移することはない。言い換えれば、図２Ａおよび図２Ｂの遷移点αにおける線２００，２０２，２０４，２０６における鋭角は、現実のドハティ増幅器の動作を正確に描写していない。実際には、応答はＩ_{ｐｅａｋｉｎｇ}およびＶ_{ｃａｒｒｉｅｒ}の両方についてより漸進的である。

【0031】

図３Ａおよび図３Ｂは、遷移点α周辺のドハティ増幅器の実際の動作を描写するように修正された、それぞれ図２Ａおよび図２Ｂのグラフを示す。図３Ａに見られるように、遷移点α周辺で、キャリア増幅器の電圧（線２０２によって示す）は、増大から１．０Ｖの最大値に達するまで急激に遷移していない。そうではなく、破線３０２によって示すように、遷移は漸進的である。そのため、現実の増幅器において、たとえ遷移点αよりもいくらか大きい出力電力レベルにあっても、ここでも理想化されたモデルに反して、キャリア増幅器は依然として完全な飽和には達していない。

【0032】

同様に、図３Ｂに示すように、ピーク増幅器の電流（線２０６によって示す）は、ピーク増幅器が遷移点α付近で伝導を始めるときに急激に遷移しない。そうではなく、破線３０４によって示すように、遷移は漸進的である。そのため、現実の増幅器において、たとえ遷移点αよりもいくらか小さい出力電力にあっても、理想化されたモデルに反して、ピーク増幅器はすでに伝導している。

【0033】

これらの効果は、遷移動作点αの辺りでの全体的なドハティ効率にとって有害である。
本発明のシステムおよび方法において、ピーク増幅器の入力におけるＲＦ電圧が、可変抵抗または抵抗スイッチ要素を使用して変調される。この変調は、ピーク増幅器の動作を制御し、ドハティ増幅器の全体的な効率を改善する。様々な実施態様において、抵抗スイッチは、１つ以上のトランジスタ、たとえば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を使用して製造されてもよいＰ型高電子移動度トランジスタ（P-high-electron-mobility transistors : ｐＨｅｍｔ）、シリコン・オン・インシュレータ技術を使用したＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、または他のタイプのトランジスタを含んでもよい。一実施態様において、抵抗スイッチは、２つの端子を有し、当該２つの端子の間に調整可能抵抗を有する回路要素である。制御入力が、２つの端子の間の抵抗を制御するように構成されている信号を受信する。入力は、２つの候補値（たとえば、ローおよびハイ電圧）に制限され得、この場合、２つの入力値によって、調整可能抵抗は２つの候補値のうちの１つに等しくされる。代替的に、入力はアナログであってもよく、入力信号の大きさが抵抗スイッチの抵抗を決定する。同様に、入力はデジタル値であってもよく、デジタル入力信号が抵抗スイッチによって特定の抵抗値に変換される。抵抗スイッチは、１つの抵抗値から別の抵抗値へ遷移すると、抵抗が突然に変化するのではなく、スイッチは抵抗を一定期間にわたって漸進的に（たとえば、いくつかの中間抵抗状態を通じて）変化させるように構成されてもよい。代替的に、抵抗スイッチの抵抗は、スイッチに対する入力電圧の関数であってもよい。その場合、図５に関連して下記に説明するように、入力電圧が第１の閾値を下回るとき、スイッチの抵抗は第１の値に設定され得る。同様に、入力電圧が第２の閾値を上回るとき、スイッチの抵抗は第２の値に設定され得る。入力信号が第１の閾値と第２の閾値との間に入るとき、スイッチの抵抗は入力電圧の関数になり得る。一実施態様において、関数は線形関数である。

【0034】

図４は、メイン経路およびピーク経路とピーク経路に接続されている抵抗スイッチとを含むドハティ増幅器配列４００を示す。図４において、電力分配器４０２がドハティ増幅器４００のメイン経路４０４およびピーク経路４０６に結合されている。電力分配器４０２は、入力信号４０８（ＲＦＩＮ）を、複数の信号に分割するように構成されている。複数の信号の各々が異なる増幅経路に沿って送信される。各増幅経路は、いくつかの減衰器、位相調整器、および／または増幅器を含んでもよい。

【0035】

電力分配器４０２の出力は、メインまたはキャリア増幅器４１０およびピーク増幅器４１２に接続される。キャリア増幅器４１０は、マッチングネットワークまたは回路（図示せず）を介して電力分配器４０２の第１の出力に結合されている。ピーク増幅器４１２は、マッチングネットワークまたは回路（図示せず）を介して電力分配器４０２の第２の出力に結合されている。

【0036】

インピーダンスインバータまたはλ／４線路位相シフト要素４１４が、キャリア増幅器４１０の出力と加算ノードとの間に接続されており、ピーク増幅器４１２の出力も加算ノードに接続されている。要素４１４によって導入される位相シフトは、いくつかの実施形態では、位相シフト要素４１６によって導入される経路４０６上に存在する９０度相対位相シフトによって補償される。代替の実施形態において、デバイス４００は、「反転ドハティ（inverted Doherty）」構成を有してもよい。そのような構成においては、インピーダンスインバータまたはλ／４線路位相シフト要素４１４が、キャリア増幅器４１０の出力と加算ノードとの間ではなく、ピーク増幅器４１２の出力と加算ノードとの間に接続されている。加えて、反転ドハティ実施態様においては、要素４１４によって導入される位相シフトは、経路４０６上ではなく、経路４０４上に存在する９０度相対位相シフトによって補償することができる。インピーダンス（impedance）４１８，４２０を含むインピーダンスネットワークは、キャリア増幅器４１０およびピーク増幅器４１２の各々に適切な負荷インピーダンスを提示するように機能し、共通出力ノードにおいて各増幅器から生成される結合信号を出力する。

【0037】

抵抗スイッチ４２２は、シャント構成においてピーク経路４０６に接続されている。スイッチ４２２の第１の通電端子が、電力分配器４０２の出力とピーク増幅器４１２の入力との間でピーク経路４０６に接続されている。スイッチ４２２は、信号Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}を受信するための制御入力４２４を含む。スイッチ４２２の第２の通電端子は、たとえば、グランド電圧ノードを通じて電圧基準（たとえば、Ｖｄｄまたはグランド）に接続されている。制御入力４２４は、プログラムされたマイクロプロセッサまたは他のコントローラのような、適切に構成されているコントローラ（図示せず）によって、スイッチ４２２を通電端子間の所望の抵抗レベルに設定するのに利用されてもよい。

【0038】

一実施態様において、スイッチ４２２は２値であり、２つの入力のみをＶ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}として受け入れてもよい。その場合、入力４２４における第１の入力値または電圧が、スイッチ４２２を低抵抗または伝導状態（すなわち、通電端子間の相対的に低い抵抗）にし、第２の入力値または電圧が、スイッチ４２２を高抵抗または非伝導状態（すなわち、通電端子間の相対的に高い抵抗）にする。代替的に、スイッチ４２２の入力４２４における入力Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}はアナログであってもよい。その場合、スイッチ４２２の抵抗は、Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}が特定のアナログ電圧値に設定されるのに応答して設定され得る。その後、アナログ電圧値がスイッチ４２２によって特定の抵抗値にマッピングされ得る。また他の実施態様において、スイッチ４２２は、いくつかの異なる抵抗に構成可能であってもよく、スイッチ４２２の入力４２４におけるＶ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}は、それらの異なる抵抗のうちの特定の１つを選択するための２進値であってもよい。

【0039】

一実施態様において、α未満のＶ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の入力信号レベルについて、スイッチ４２２は、Ｃ級バイアスピーク増幅器４１２がオンになって電流を伝導するのを妨げるために低抵抗に設定される。具体的には、ピーク増幅器への入力に存在するＲＦ電圧が低減され、それによって、ピーク増幅器を非伝導状態のままにする。この状態における抵抗スイッチの等価な抵抗はゼロオームに近くある必要がなく、事実、スイッチング動作に起因するＲＦ電圧定在波比（ＶＳＷＲ）不整合効果を制限するように、ゼロオームよりも大きい値が利用され得る。したがって、抵抗スイッチは、より低い抵抗値が数十オーム以内（たとえば、約５オーム〜約５０オーム以上）であり得、高い抵抗値が数桁大きい（たとえば、約１０００オーム〜約５０００オーム以上）ものであり得る２つの抵抗値または状態の間で切り替わる抵抗要素として操作される。これによって、キャリア増幅器４１０が、ピーク増幅器４１２から干渉を受けることなくその飽和電圧（たとえば、図３Ａおよび図３Ｂに示すような）に達することが可能になり、結果として遷移点αにおけるドハティ効率がより高くなる。逆に、入力信号レベルがαよりも大きくなると、その点においてキャリア増幅器４１０は飽和するが、スイッチ４２２は相対的に高い抵抗に設定され、ピーク増幅器４１２が動作を開始することが可能になる。

【0040】

概して、低抵抗から高抵抗へ遷移するとき、スイッチ４２２は相対的に小さい遷移電圧範囲にわたって遷移を行う。電圧遷移範囲はＶ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の約１％〜約１０％であり得る。スイッチ４２２の抵抗が増大すると、ピーク増幅器４１２はピーク増幅器４１２の入力における入力信号の増大量を検出し、伝導を開始する。スイッチ４２２の抵抗が相対的に小さい遷移電圧にわたって低から高へ遷移する結果として、ピーク増幅器４１２が平滑にではあるが相対的に突然にオンになり、それによって、ドハティ増幅器４００全体の平滑な利得応答が保持される。しかしながら、スイッチ４２２が瞬間的にまたはほぼ瞬間的に低抵抗から高抵抗に変化したとすると、そのような抵抗の変化はドハティ増幅器の信号経路に過渡信号を導入する可能性がある。

【0041】

スイッチ４２２の抵抗を、遷移点αよりも下の入力レベルにおいて低いままにすることによって、ピーク増幅器４１２に対する入力信号は、スイッチ４１２の抵抗が低いことに起因して信号の多くがスイッチ４１２を通過するため、小さいままである。それゆえ、入力信号振幅は、キャリア増幅器４１０が飽和に達する前にピーク増幅器４１２が伝導することを妨げるのに十分小さいままである。フル駆動状態で入力レベルが遷移点αを超えるとき、スイッチ４２２は高抵抗にあり、通常ドハティ動作が実施される。一実施態様において、スイッチ４２２の低抵抗値は約１０オームよりも大きく、約１０〜約２０オームであってもよい。代替の実施形態において、スイッチ４２２の低抵抗値は約２０オーム〜約１００オーム以上の範囲内にあってもよい。高抵抗値は１，０００オームよりも大きく、場合によっては、増幅器構成が許容する限りの高い抵抗値である（たとえば、最大約５，０００オーム以上）。

【0042】

本実施形態において、スイッチ４２２の低抵抗値は約０オームに等しくないか、またはほぼ等しくないことが望ましい。スイッチ４２２の低抵抗が短絡回路を近似したとすると、状態が変化する（たとえば、低抵抗から高抵抗へ、または高抵抗から低抵抗へ）とき、スイッチは増幅器の複雑な利得応答に望ましくない過渡グリッチを発生させ、増幅器線形性を劣化させるおそれがある。その過渡は増幅器の利得、振幅変調／位相変調、線形性などにおいて検出され得る。線形性性能および増幅器線形化可能性（たとえば、ＤＰＤを使用した）は、携帯電話インフラ送信機用途にとって重要である。したがって、本システムにおいて、スイッチ４２２は、低抵抗状態にあるとき、５０オームシステムについて少なくとも１０オームの抵抗を呈する。

【0043】

いくつかの実施形態において、スイッチ４２２はＶ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の関数である抵抗を呈する。図５は、スイッチ４２２の抵抗対Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}を示しているグラフである。図５に示すように、スイッチ４２２の応答は区分的に線形であり、ただし、他の関数も使用されてもよい。遷移点αを下回るＶ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}レベルにおいて、スイッチ４２２の抵抗は低い値に設定される。Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の値が遷移点αを上回って遷移すると、スイッチ４２２の抵抗はＶ_{ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ}と示す遷移範囲にわたって線形的に増大する。遷移範囲の終わりに、スイッチ４２２は高い（たとえば、最大）抵抗に設定される。様々な他の実施態様において、スイッチ４２２の抵抗は、Ｖ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}の値によって決定されるのではなく、代わりに、ドハティ増幅器に対する入力信号のエンベロープの振幅の関数であってもよい。たとえば、エンベロープ振幅が相対的に低いとき、スイッチ４２２は第１の抵抗状態（たとえば、低抵抗状態）に設定されてもよく、エンベロープ振幅が相対的に高いとき、スイッチ４２２は第２の抵抗状態（たとえば、高抵抗状態）に設定されてもよい。

【0044】

ドハティ増幅器４００の代替的な実施態様は、スイッチ４２２が、図４に示すシャント構成ではなく、電力分配器４０２とピーク増幅器４１２との間に直列に接続されることを必要とする。直列に接続されると、スイッチ４２２は、スイッチ４２２がシャント構成にある上述のものと反対の抵抗特性を呈することになる。したがって、直列であるとき、遷移点αを下回るＶ_ｉｎ／Ｖ_{ｉｎ＿ｍａｘ}レベルについて、スイッチの抵抗は高い値に設定され、遷移範囲にわたり線形的に低減することになる。遷移範囲の終わりにおいて、スイッチの抵抗は低（たとえば、最小）抵抗値に設定されることになる。ただし、直列構成において、上述のシャント構成とは対照的に、低抵抗状態はゼロオームに、またはゼロオーム付近になってもよく（たとえば、約０オームと約５オームとの間）、一方で高抵抗状態は、たとえば、増幅器利得または位相の断続につながるＶＳＷＲ不整合効果を妨げるために、約２００オームのような最大のより高い値（たとえば、約１００オーム〜約３００オーム以上）に制限され得る。

【0045】

上述の方法に応じてスイッチ４２２をドハティ増幅器４００に組み込み、スイッチ４２２の可変抵抗を制御することによって、ドハティ増幅器４００の性能を、従来のデバイスと比較して理想的な増幅器のものを密接に近似するようにすることができる。

【0046】

そのため、図６Ａおよび図６Ｂは、理想化されたドハティ増幅器、従来のドハティ増幅器、および図４に示すドハティ増幅器の動作を示しているグラフである。各グラフは、ドハティ増幅器のキャリア増幅器およびピーク増幅器のデータを示している。図６Ａにおいて、線２００は、キャリア増幅器の電圧を示し、一方で線２０２はピーク増幅器の電圧を示す。図６Ｂにおいて、線２０４は、キャリア増幅器の電流を示し、一方で線２０６はピーク増幅器の電流を示す。両方のグラフにおいて、電圧および電流値は１．０の値付近で正規化されている。図３Ａおよび図３Ｂにおけるもののように、破線３０２および３０４は、遷移点αの辺りで従来のドハティ増幅器の実際の電圧および電流曲線を表している。曲線６０２および６０４は、図４に応じて構成されているドハティ増幅器の遷移点αの辺りの電圧および電流曲線を表している。

【0047】

図６Ａから分かるように、スイッチ４２２を組み込んでいるデバイスにおいて、キャリア増幅器は、従来のデバイスと比較して低減した、遷移点αを超える出力において飽和電圧に達する（線６０２参照）。同様に、図６Ｂに関連して、スイッチ４２２を組み込んでいるデバイスにおいて、ピーク増幅器は、従来のデバイスと比較してより大きい入力電力レベルにおいて伝導を開始する（線６０４参照）。ドハティ増幅器４００のこれら２つの属性は、ピーク増幅器の有効ターンオン特性を高めることによって、より理想的でより効率的なドハティ電力増幅器を実現することができる。

【0048】

図７は、図４に示すドハティ増幅器４００のスイッチ４２２に対するコントローラの機能構成要素を示すブロック図である。この実施態様において、スイッチ４２２は２つの状態、すなわち、低抵抗状態および高抵抗状態を有する。これらの状態は、高い値または低い値のいずれかを有することができる入力Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}によって制御される。Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}が高い値に設定されると、スイッチ４２２は高抵抗状態に遷移する。Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}が低い値に設定されると、スイッチ４２２は低抵抗状態に遷移する。ただし、他の実施態様において、スイッチ４２２は入力Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}に応答して異なる挙動を呈してもよく、ここで、高い値のＶ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}によってスイッチ４２２の抵抗が低くなり、その逆も起こる。

【0049】

入力７００において、コントローラは、ドハティ増幅器（たとえば、図４のドハティ増幅器４００）が送信するためのデジタル入力信号を受信する。一実施態様において、入力信号は、ＪＥＳＤ２０４または低電圧差動伝送（ＬＶＤＳ）信号の形態で受信されてもよい。入力７００において受信された信号は、その後、インターフェース（Ｉ／Ｆ）ブロック７０２によって処理される。Ｉ／Ｆブロック７０２は、ＪＥＳＤまたはＬＶＤＳインターフェースプロトコルおよび信号レベルをコントローラの内部論理に適切なものに変換する。たとえば、ＪＥＳＤの場合Ｉ／Ｆブロック７０２は、デバイスピンにおける差動伝送レベルを内部論理レベルに変換し、シリアル・ビット・ストリームに同期させ、シリアル・ビット・ストリームをデジタルフィルタ７０４に渡されることになる並列データワード（parallel data word）に変換する。デジタルフィルタ７０４は、一般的に、データワードを、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）７０６によって必要とされるより高いデータレートに補間する。デジタルフィルタ７０４は、ＤＡＣまたは後続の回路要素内の任意の非線形性をも補償し得る。場合によっては、デジタルフィルタ７０４は任意選択である。コントローラ内に含まれる場合、デジタルフィルタ７０４は、シリアル周辺機器インターフェース（ＳＰＩ）を使用して構成されてもよい。フィルタリングされると、フィルタリングされた信号がＤＡＣ７０６に渡され、信号はアナログ信号に変換される。その後、アナログ信号は１つ以上のアナログフィルタ７０８によってフィルタリングして、ノード７１０においてドハティ増幅器に送信するために出力することができる。その後、信号は、ドハティ増幅器のキャリア増幅器のみによって、またはキャリア増幅器およびピーク増幅器の両方によって増幅され、送信のためにアンテナに印加されることになる。

【0050】

比較器７１２は、処理中にデジタル信号を受信するように構成されている。図７に示すように、比較器７１２は、デジタル信号が任意選択のデジタルフィルタ７０４によってフィルタリングされた後にデジタル信号を受信するが、比較器７１２は、処理の任意の時点においてデジタル入力信号を受信してもよい。その後、デジタル信号の値がレジスタ７１４内に記憶されている閾値と比較される。レジスタ７１４は、動的または静的のいずれであってもよい電子メモリ内に値を記憶するように構成されている任意のメモリ構成要素であってもよい。デジタル信号の値が、ピーク増幅器が伝導しないべきであるよう十分低い（すなわち、遷移点α未満の値）場合、コントローラの出力は、スイッチ４２２がピーク増幅器が伝導しないようにする抵抗値に設定されるようなものである。逆に、デジタル信号の値が、ピーク増幅器が伝導すべきであるよう十分高い（すなわち、遷移点α以上の値）場合、コントローラの出力は、スイッチ４２２がピーク増幅器が伝導するようにする抵抗値に設定されるようなものである。

【0051】

一実施態様において、比較器７１２に対する入力の１つを形成するデジタルフィルタ７０４の出力は、デジタル形式で表現される、送信すべきベースバンド信号である。その場合、レジスタ７１４は、ピーク増幅器が伝導すべきである以上のベースバンド信号レベルを記述する値を記憶する。ベースバンド信号値はその後、比較器７１２によって、レジスタ７１４内に記憶されている値と比較される。比較器７１２はその後、比較に基づいて、出力７１８が高い値に設定されるべきか、または低い値に設定されるべきかを判定する。ベースバンド信号レベルが、ピーク増幅器がオンになるべきである値を超える（たとえば、値がレジスタ７１４に記憶されている値以上である）場合、出力７１８は、ピーク増幅器を伝導させる値に設定される。一方、ベースバンド信号レベルが、ピーク増幅器がオンになるべきである値を超えない（たとえば、値がレジスタ７１４に記憶されている値未満である）場合、出力７１８は、ピーク増幅器を伝導させない値に設定される。レジスタ７１４内の閾値はまた、たとえば、ＳＰＩを使用して設定されてもよい。概して、比較器７１２によって実行される比較がＤＡＣ７０６を通じて電力増幅器に流れるデータと同期していることを保証するために、比較器７１２のクロックはＤＡＣ７０６のクロックと同期している。

【0052】

デジタル入力信号がレジスタ７１４内に記憶されている閾値を超えるか否かに応じて、比較器７１２の出力はハイまたはローのいずれかになる。比較器７１２の出力は遅延要素７１６によって遅延され得、遅延要素は、遅延された信号を出力７１８において出力する。出力７１８における信号はその後、たとえば、スイッチ４２２の状態を制御するためにスイッチ４２２の入力に供給される。出力７１８がハイである場合、スイッチ４２２は高抵抗状態に遷移する。一方、出力７１８がローである場合、スイッチ４２２は低抵抗状態に遷移する。代替的に、スイッチ４２２、および比較器７１２の動作を両方とも、同じ性質を達成するのに逆にしてもよい。

【0053】

代替の実施形態において、比較器７１２は、スイッチ４２２のための一定範囲の抵抗値を表すマルチビット値を出力してもよい。そのとき、比較器出力は、スイッチ４２２が低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に、またはその逆に遷移することができる所望のスイッチ点の周囲のプログラム可能な範囲に対するものになる。スイッチの抵抗遷移を複数のより小さいステップに分解することによって、ピーク増幅器をオンにすることへのより精細な制御が可能になり得る。また別の実施態様において、マルチビット比較器出力が、事前設定されたレートで開始抵抗値から終了抵抗値までの所定のまたはプログラム可能なステップシーケンスを通じて自動的に配列される。

【0054】

遅延要素７１６によって具体化される遅延は、ドハティ増幅器および接続されている構成要素内で発生し得るいくつかの可能性のある遅延を補償するよう慎重に選択されるべきである。たとえば、ドハティ増幅器内でいくつかのフィルタおよびプリドライバが伝搬遅延を導入する場合がある。遅延要素７１６によってもたらされる遅延は、比較器７１２によって出力される信号上の遅延と同様の遅延を導入すべきである。これによって、スイッチ４２２の動作がドハティ増幅器４００の残りの部分の動作と時間的に整合することが可能になる。遅延要素７１６はまた、比較器７１２が処理チェーンのより前、たとえば、デジタルフィルタ７０４の前に挿入される場合、デジタル処理チェーンを通じた伝搬を補償するのに使用されてもよい。その場合、遅延要素７１６は、デジタルフィルタ７０４、ＤＡＣ７０６、アナログフィルタ７０８、およびスイッチ４２２までのドハティ増幅器経路を通じた遅延の総合計を含み得る。

【0055】

それゆえ、本発明のシステムおよび方法の実施形態は、ドハティ増幅器のピーク増幅器の有効ターンオン特性を高めることによって、より理想的でより効率的なドハティ電力増幅器を提供することができる。遷移電圧を下回る信号レベルについて、スイッチは、ピーク増幅器の入力におけるＲＦ信号を減衰させ、それによって、ピーク増幅器をオフ状態のままにする。遷移電圧を上回る入力信号レベルにおいて、スイッチ抵抗が変化し（たとえば、シャント実施形態については増大し、または直列実施形態においては低減し）、ピーク増幅器が迅速にオンになることが可能になる。

【0056】

シミュレーションにおいて、本開示に応じて構成されているドハティ増幅器は、効率の改善を実証した。図８は、従来のドハティ増幅器および本発明のドハティ増幅器デバイスの一実施形態の効率対デシベル単位の増幅器の出力電力を示しているグラフである。線８０２は、従来のデバイスの効率を示しており、一方で線８０４は、本発明のドハティ増幅器デバイスの一実施形態の効率を示している。図８から分かるように、遷移点αの辺りで、本発明のドハティ増幅器デバイスの一実施形態（線８０４）は、従来のデバイスと比較して効率の改善を実証している。

【0057】

いくつかの実施形態において、３つ以上の（たとえば、１つのキャリア増幅器および１つのピーク増幅器を超える）増幅器を含むドハティ増幅器が実装されてもよい。これらの増幅器はＮウェイドハティ増幅器と称され、３つ以上の増幅器を含むことができる。たとえば、３ウェイドハティは、１つのキャリア増幅器および２つのピーク増幅器回路から成ることになる。そのような実施形態において、抵抗スイッチ要素は、各ピーク増幅器の入力側に配置され得、各スイッチ要素は、別個の独立した制御信号によって制御され得る。図４に示す２つの増幅器ドハティ配列と同様に、Ｎウェイドハティ増幅器においてＮ個の増幅器の各々が異なる入力電力レベルにおいて伝導を開始するように構成されてもよい。その場合、Ｎウェイドハティ増幅器内に含まれている増幅器の１つ以上は、本明細書に記載のように、増幅器の動作を制御するためのスイッチ（たとえば、図４のスイッチ４２２）を含んでもよい。

【0058】

そのような実施形態において、Ｎウェイドハティ増幅器内の増幅器の１つ以上に結合されている抵抗スイッチは、同じく本明細書に記載のように、シャント配列において、または増幅器と直列に構成されてもよい。様々なスイッチは、同様の低および高抵抗特性を有して各々が同様に構成されてもよく、または、異なる抵抗特性を有してもよい。スイッチの各々は、スイッチが低抵抗状態に置かれるか、または高抵抗状態におかれるかを制御するための入力（たとえば、Ｖ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}）を有することができる。

【0059】

各スイッチのための制御信号は、増幅器に対する入力信号を、関連増幅器が動作すべきか否かを判定するため、閾値と比較するように構成されている１つ以上のコントローラによって供給されてもよい。そうである場合、関連するスイッチが、増幅器が動作することを可能にする抵抗状態に置かれる。そうでない場合、関連するスイッチが、増幅器の動作をディセーブルする抵抗状態に置かれる。

【0060】

デバイスの一実施形態は、キャリア経路およびピーク経路を有するドハティ増幅器を含む。ドハティ増幅器は、キャリア経路から受信される信号を増幅するように構成されているキャリア増幅器と、ピーク経路から受信される信号を増幅するように構成されているピーク増幅器とを含む。デバイスは、ピーク経路に接続されている第１の端子、および、電圧基準に接続されている第２の端子を有する抵抗スイッチと、ドハティ増幅器の入力電力が閾値を下回る場合に抵抗スイッチを第１の抵抗値に設定し、ドハティ増幅器の入力電力が閾値を上回る場合に第２の抵抗値に設定するように構成されているコントローラとを含む。

【0061】

デバイスの一実施形態は、第１の経路および第２の経路を有する増幅器を含む。第１の経路は第１の増幅器を有し、第２の経路は第２の増幅器を有する。デバイスは、第２の経路に接続されている第１の端子を有する抵抗スイッチと、増幅器の入力電力が閾値を下回る場合に抵抗スイッチを第１の状態に設定し、増幅器の入力電力が閾値を上回る場合に第２の状態に設定するように構成されているコントローラとを含む。

【0062】

コントローラの一実施形態は、デジタル入力信号を受信するように構成されている入力を含む。デジタル入力信号は、マルチパス増幅器によって送信されるように構成されている。マルチパス増幅器は、抵抗スイッチであって、抵抗スイッチの抵抗を第１の抵抗状態または第２の抵抗状態に設定するための制御信号を受信するように構成されている、抵抗スイッチを含む。抵抗スイッチは、第１の抵抗状態にある場合にマルチパス増幅器内の増幅器の動作を抑制し、第２の抵抗状態にある場合にマルチパス増幅器内の増幅器が動作することを可能にする。コントローラは、閾値を記憶するように構成されているレジスタと、デジタル入力信号を閾値と比較し、デジタル入力信号が閾値未満である場合に、抵抗スイッチが第１の抵抗値を有するようにする第１の出力信号を生成し、デジタル入力信号が閾値よりも大きい場合に、抵抗スイッチが第２の抵抗値を有するようにする第２の出力信号を生成するように構成されている比較器とを含む。

【0063】

本開示は、本発明に応じた様々な実施形態を、その真の、意図される、公正な範囲および精神を限定するのではなく、適合および使用する方法を説明するように意図されている。上記の説明は、網羅的であるようにも、本発明を開示されている厳密な形態に限定するようにも意図されていない。上記の教示に照らして変更および変形が可能である。実施形態（複数の場合もあり）は、本発明の原理およびその実際の適用の最良の例示を提供し、当業者が、様々な実施形態において、および、企図する特定の用途に適するように様々な変更を加えて本発明を利用することを可能にするために選択および記載された。すべてのそのような変更および変形は、それらが公正に、合法に、かつ公平に権利付与される範囲に応じて解釈されるときに、本出願が特許を求め係属している間に補正され得る添付の特許請求の範囲、およびそのすべての均等物によって定められるような本発明の範囲内にある。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】