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JP2009213090A - Power amplification circuit - Google Patents

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JP2009213090A
JP2009213090A JP2008056803A JP2008056803A JP2009213090A JP 2009213090 A JP2009213090 A JP 2009213090A JP 2008056803 A JP2008056803 A JP 2008056803A JP 2008056803 A JP2008056803 A JP 2008056803A JP 2009213090 A JP2009213090 A JP 2009213090A
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combiner
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Inventor
Masayuki Tsujita
雅之 辻田
Hidenori Takahashi
英紀 高橋
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Japan Radio Co Ltd
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Japan Radio Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplification circuit increasing the band of a frequency characteristic, increasing the efficiency of output power, and reducing the size of the circuit, without using a matching circuit. <P>SOLUTION: The power amplification circuit 1 includes: a LINC signal separation circuit 10; FETs 11 and 12; a parasitic device component 13; a jBs device which is an inductive device; a -jBs device which is a capacitive device; transmission line paths 14 and 16 having a predetermined electrical length L1 and a predetermined characteristic impedance Z1, where an electrical length from the FETs 11 and 12 to a synthesis point 18 is set to be λ/4 or less, taking the parasitic device component 13 into consideration; and the synthesis point 18. A lossless synthesizer having the transmission line path characteristics Z1 and L1 is designed by a design procedure of a Chireix synthesizer, and thereafter, a susceptance device is selected based on a designed output characteristic required by the power amplification circuit. The susceptance device is added to the lossless synthesizer to obtain a Chireix synthesizer 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

携帯電話用基地局の電力増幅回路に関し、特に高周波信号を増幅する高出力用の電力増幅回路に関する。   More particularly, the present invention relates to a high power power amplifier circuit for amplifying a high frequency signal.

高周波電力を増幅する基地局の無線装置では、高出力が求められるため高効率の線形増幅回路が要求される。高効率な線形増幅回路を実現する手段の一つとしてLINC(Linear Amplification with Nonlinear Components)方式による飽和増幅器を用いた線形増幅回路が知られている。   A base station wireless device that amplifies high-frequency power requires a high output, and therefore requires a highly efficient linear amplifier circuit. As one of means for realizing a high-efficiency linear amplifier circuit, a linear amplifier circuit using a saturation amplifier by a LINC (Linear Amplification with Nonlinear Components) system is known.

図10は従来の電力増幅回路100であり、LINC信号分離回路10とロスレス合成器101によって構成されたLINC方式の電力増幅回路である。図10の電力増幅回路100には、LINC信号分離回路10と、FET11,12と、伝送線路23,24とを有している。ここで、実デバイスのFET11,12には寄生素子成分13であるドレインソース間のC成分(Cds)及びワイヤのL成分(Lw)が存在する。このため、実デバイスでは寄生素子成分13を補償する整合回路31,32が設けられている。また、整合回路31,32を設けることにより、FETから合成点18までの電気長はλ/4の奇数倍(3λ/4以上)の電気長とすることが必要となることから、伝送線路23,24には必要な電気長が付与されている。   FIG. 10 shows a conventional power amplifier circuit 100, which is a LINC type power amplifier circuit including a LINC signal separation circuit 10 and a lossless combiner 101. The power amplifier circuit 100 in FIG. 10 includes a LINC signal separation circuit 10, FETs 11 and 12, and transmission lines 23 and 24. Here, the FETs 11 and 12 of the actual devices have a drain-source C component (Cds) and a wire L component (Lw) which are parasitic element components 13. For this reason, matching circuits 31 and 32 for compensating for the parasitic element component 13 are provided in the actual device. Further, since the matching circuits 31 and 32 are provided, the electrical length from the FET to the synthesis point 18 needs to be an odd length multiple of λ / 4 (3λ / 4 or more). , 24 is provided with a necessary electrical length.

包絡線(エンベローブ)変動を伴う変調信号Sinが図10の電力増幅回路100に入力されると、まず、LINC信号分離回路10は二つの定包絡線位相変調信号S1,S2に分解する。次に、分解されたS1信号はFET11のゲートに入力され、同様にしてS2信号はFET12のゲートに入力され、FET11,12の飽和動作によりそれぞれ増幅される。増幅されたS1信号とS2信号とは、ドレイン端から伝送線路23,24を介して合成点18で合成され、合成された信号がSoutから出力されることになる。   When the modulation signal Sin accompanied by the envelope variation is input to the power amplifier circuit 100 of FIG. 10, first, the LINC signal separation circuit 10 decomposes into two constant envelope phase modulation signals S1, S2. Next, the decomposed S1 signal is input to the gate of the FET 11, and similarly, the S2 signal is input to the gate of the FET 12, and amplified by the saturation operation of the FETs 11 and 12, respectively. The amplified S1 signal and S2 signal are synthesized at the synthesis point 18 from the drain end via the transmission lines 23 and 24, and the synthesized signal is output from Sout.

図12は、LINC信号分離回路10から出力されたS1信号とS2信号との位相関係によって振幅が変動するSoutの関係を示すLINC信号ベクトル図である。FET11,12の出力信号であるS1信号とS2信号の位相が一致している場合には全ての電力がSoutとして出力されるが、位相が異なる場合は、Soutの出力側と伝送線路側に電力が分配されることになる。   FIG. 12 is a LINC signal vector diagram showing the relationship of Sout in which the amplitude varies depending on the phase relationship between the S1 signal and the S2 signal output from the LINC signal separation circuit 10. When the S1 signal and the S2 signal, which are the output signals of the FETs 11 and 12, are in phase, all power is output as Sout, but when the phases are different, power is output to the Sout output side and the transmission line side. Will be distributed.

ここで、図12に示す信号eは逆相であるから、合成点18ではインピーダンスが0となり、合成点18から電気長3λ/4離れたFETのドレイン端では、インピーダンスは無限大となり、信号eの電力消費が0となる。ただし、この時のインピーダンスは、純抵抗として無限大にはならず、信号eの大きさに応じて、アドミタンス成分を持つことになる。このため、電力消費が“0”とならず、効率の低下を招くという問題があった。そこで、非特許文献1には、このアドミタンス成分をキャンセルし、純抵抗成分に見せかける技術が示されている。   Here, since the signal e shown in FIG. 12 is out of phase, the impedance is 0 at the synthesis point 18, and the impedance is infinite at the drain end of the FET that is separated from the synthesis point 18 by an electrical length of 3λ / 4. Power consumption becomes zero. However, the impedance at this time does not become infinite as a pure resistance, but has an admittance component according to the magnitude of the signal e. For this reason, there is a problem that the power consumption does not become “0” and the efficiency is lowered. Therefore, Non-Patent Document 1 discloses a technique that cancels this admittance component and makes it appear as a pure resistance component.

上記問題を解決するために、図11の電力増幅回路200は、LINC信号分離回路10で分離された信号をそれぞれ入力するFET11,12の後段に誘導性素子であるjBs素子と、容量性素子である−jBs素子と、を付加したチャイレックス(Chirex)合成器201を有している。   In order to solve the above problem, the power amplifying circuit 200 of FIG. 11 includes a jBs element that is an inductive element and a capacitive element after the FETs 11 and 12 that respectively input the signals separated by the LINC signal separation circuit 10. There is a Chirex synthesizer 201 to which a certain -jBs element is added.

また、特許文献1には、増幅器の効率を上げる別の回路構成としてF級増幅器が示されている。F級増幅器は、増幅用のFET等の出力端に、高周波信号のうち偶数次の高周波信号に対して短絡であり、奇数次の高周波信号に対して開放となる出力整合回路を有し、投入した電力をすべて基本波の高周波電力に変換するものである。   Patent Document 1 discloses a class F amplifier as another circuit configuration for increasing the efficiency of the amplifier. The class F amplifier has an output matching circuit that is short-circuited to the even-order high-frequency signal and open to the odd-order high-frequency signal at the output end of the amplifying FET, etc. All the generated power is converted into high frequency power of the fundamental wave.

特開平11−112252号公報JP-A-11-112252 FREDERICK H.RAAB,“Efficiency of Outphasing RF Power−Amplifier Systems”IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS. VOL. COM−33,NO,10 OCTOBER 1985.1094ページ〜1099ページFREDERICK H. RAAB, “Efficiency of RF Power-Amplifier Systems”, IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS. VOL. COM-33, NO, 10 OCTOBER 1985. 1094-1099

図13は、ロスレス合成器及びチャイレックス合成器において、FET側から見た負荷インピーダンスをスミスチャート上に示した図である。図13(A)のロスレス合成器では、αが0度から90度までの間は負荷インピーダンスはサセプタンス成分を持ち、効率が劣化するが、αが90度の時、各FETから見た負荷インピーダンスが開放となり、FETでの消費電力は“0”となる。   FIG. 13 is a diagram showing the load impedance viewed from the FET side on the Smith chart in the lossless combiner and the Chirex combiner. In the lossless synthesizer of FIG. 13A, the load impedance has a susceptance component when α is between 0 ° and 90 °, and the efficiency deteriorates, but when α is 90 °, the load impedance seen from each FET. Becomes open, and the power consumption of the FET becomes “0”.

また、図13(B)のチャイレックス合成器では、+jBs,−jBsがサセプタンス成分を打ち消すことによりBsにより決まるαでサセプタンス成分が”0”(実軸上と重なる部分)となり、この時、最大効率となる。   In the Chailex synthesizer shown in FIG. 13B, + jBs, −jBs cancels the susceptance component, and the susceptance component becomes “0” (a portion overlapping the real axis) at α determined by Bs. It becomes efficiency.

しかし、上述した電力増幅回路100,200では、寄生素子成分及び同相と逆相との信号を扱うため、整合回路によりFETから合成点18までは、λ/4の奇数倍以上(3λ/4)の電気長が必要となる。FETから合成点18までの距離が長くなると、出力パワーの効率が低下すると共に、周波数特性の帯域が狭められることとなる。   However, since the power amplifier circuits 100 and 200 described above handle parasitic element components and in-phase and anti-phase signals, the matching circuit from the FET to the synthesis point 18 is an odd multiple of λ / 4 or more (3λ / 4). The electrical length is required. As the distance from the FET to the synthesis point 18 increases, the output power efficiency decreases and the frequency characteristic band is narrowed.

このような問題を解決するため、本発明に係る電力増幅回路は、整合回路を用いることなく、周波数特性の広帯域化と、出力パワーの効率向上及び回路のさらなる小型化を実現できる電力増幅回路を提供することを目的とする。   In order to solve such problems, the power amplifier circuit according to the present invention is a power amplifier circuit that can realize a wide frequency characteristic, improved output power efficiency, and further downsizing the circuit without using a matching circuit. The purpose is to provide.

以上のような目的を達成するために、本発明に係る電力増幅回路は、入力端子から入力された高周波信号の振幅を一定、かつ、位相差を有する二つの信号に分離する分配器と、分配器で分離された二つの信号をそれぞれ増幅する増幅器と、増幅器で増幅された信号を二つの伝送線路でそれぞれ伝送し、合成点で合成する電力合成器と、合成された信号を出力する出力端子と、を有する電力増幅回路において、電力合成器は、増幅器及び伝送線路の寄生素子成分を補償する整合回路として第1の特性インピーダンスと第1の電気長との伝送線路を有するロスレス合成器であり、分配器で分離された二つの信号が同相時には、増幅器から合成点までの距離を高周波信号の基本波に対してλ/4と、分配器で分離された二つの信号が逆相時には、二つの増幅器との間の距離が高周波信号の基本波に対してλ/2と、なる条件で算出された第2の特性インピーダンスと第2の電気長とを有し、さらに、電力合成器は第2の特性インピーダンスと第2の電気長とを有するロスレス合成器に、予め決められた出力効率特性となるようなサセプタンス素子を付加したチャイレックス合成器であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a power amplifier circuit according to the present invention includes a distributor for separating the amplitude of a high-frequency signal input from an input terminal into two signals having a constant phase difference, and a distributor. An amplifier that amplifies the two signals separated by the combiner, a power combiner that transmits the signal amplified by the amplifier through the two transmission lines, and combines them at the combining point, and an output terminal that outputs the combined signal The power combiner is a lossless combiner having a transmission line having a first characteristic impedance and a first electrical length as a matching circuit that compensates for parasitic element components of the amplifier and the transmission line. When the two signals separated by the distributor are in phase, the distance from the amplifier to the synthesis point is λ / 4 with respect to the fundamental wave of the high frequency signal, and when the two signals separated by the distributor are in reverse phase, The second characteristic impedance and the second electrical length calculated under the condition that the distance from the amplifier is λ / 2 with respect to the fundamental wave of the high-frequency signal, and the power combiner It is a chirex synthesizer in which a susceptance element having a predetermined output efficiency characteristic is added to a lossless synthesizer having a characteristic impedance of 2 and a second electrical length.

また、本発明に係る電力増幅回路において、電力合成器は、第2の特性インピーダンスと第2の電気長を有し、増幅器から高周波信号の基本波に対してλ/4の距離で合成するロスレス合成器とし、予め決められた出力効率特性となるようなサセプタンス素子に相当するオフセット長で合成点の位置をずらしたチャイレックス合成器であることを特徴とする。   Further, in the power amplifier circuit according to the present invention, the power combiner has a second characteristic impedance and a second electrical length, and is lossless for combining at a distance of λ / 4 with respect to the fundamental wave of the high frequency signal from the amplifier. The synthesizer is a chirex synthesizer in which the position of the synthesis point is shifted by an offset length corresponding to a susceptance element that has a predetermined output efficiency characteristic.

本発明に係る電力増幅回路を用いることにより、整合回路を用いることなく、周波数特性の広帯域化と、出力パワーの効率向上及び回路のさらなる小型化を可能とする効果がある。   By using the power amplifier circuit according to the present invention, there is an effect that it is possible to broaden the frequency characteristics, improve the output power efficiency, and further reduce the size of the circuit without using a matching circuit.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る電力増幅回路1の構成を示している。電力増幅回路1は、LINC信号分離回路10と、FET11,12と、寄生素子成分13と、誘導性素子であるjBs素子と、容量性素子である−jBs素子と、寄生素子成分13を考慮してFET11,12から合成点18までの電気長がλ/4以下となる所定の電気長L1及び特性インピーダンスZ1である伝送線路14,16と、合成点18と、を有している。

Figure 2009213090
ここで、誘導性素子であるjBs素子は、例えば、3λ/8オープンスタブであり、容量性素子である−jBs素子は、例えば、λ/8オープンスタブ等で構成されている。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a power amplifier circuit 1 according to the first embodiment. The power amplifier circuit 1 considers the LINC signal separation circuit 10, the FETs 11 and 12, the parasitic element component 13, the jBs element that is an inductive element, the -jBs element that is a capacitive element, and the parasitic element component 13. The transmission lines 14 and 16 having a predetermined electrical length L1 and characteristic impedance Z1 at which the electrical length from the FETs 11 and 12 to the synthesis point 18 is λ / 4 or less, and the synthesis point 18 are provided.
Figure 2009213090
Here, the jBs element that is an inductive element is, for example, a 3λ / 8 open stub, and the −jBs element that is a capacitive element is, for example, a λ / 8 open stub.

本発明において特徴的な事項は、後述するチャイレックス合成器の設計手順により伝送線路14,16(Z1,L1)の特性を有するロスレス合成器6を設計した後に、電力増幅回路に要求される設計上の出力特性によりサセプタンス素子を選択し、ロスレス合成器にサセプタンス素子を付与することにより、チャイレックス合成器5を設計することである。   The characteristic feature of the present invention is that the design required for the power amplifier circuit after designing the lossless synthesizer 6 having the characteristics of the transmission lines 14 and 16 (Z1, L1) by the design procedure of the CHIEX synthesizer described later. The chirex synthesizer 5 is designed by selecting a susceptance element according to the above output characteristics and adding a susceptance element to the lossless synthesizer.

図2は本発明の特徴の一つであるチャイレックス合成器の設計手順の流れを示している。以下、図2から図6を参照して設計手順の流れを示す。設計手順は、(1)ロスレス合成器6の設計を行う(ステップS10)。(2)同相、逆相によるZ1,L1を算出する(ステップS12)。(3)サセプタンス素子の値を、所望の出力レベルで効率が最大となるように効率特性に基づいて選択する(ステップS14)、という流れで処理する。   FIG. 2 shows the flow of the design procedure of the chirex synthesizer which is one of the features of the present invention. Hereinafter, the flow of the design procedure will be described with reference to FIGS. The design procedure is as follows: (1) The lossless combiner 6 is designed (step S10). (2) Z1 and L1 by in-phase and reverse phase are calculated (step S12). (3) The value of the susceptance element is selected based on the efficiency characteristics so as to maximize the efficiency at a desired output level (step S14).

図3には、第1の実施形態に係るチャイレックス合成器の元となるロスレス合成器6を有する電力増幅回路2の構成が示されている。ロスレス合成器6が動作するには、α=0度である同相信号時において、FETから合成点(出力端)までがλ/4となり、かつ、α=90度である逆相信号時において、二つのFET間がλ/2の条件を満たす必要がある。そこで、ロスレス合成器と見なした等価チャイレックス合成器を示す。   FIG. 3 shows the configuration of the power amplifier circuit 2 having the lossless combiner 6 that is the source of the Chirex combiner according to the first embodiment. In order for the lossless combiner 6 to operate, in the case of an in-phase signal where α = 0 degrees, the distance from the FET to the synthesis point (output terminal) is λ / 4, and in the case of a reverse-phase signal where α = 90 degrees. It is necessary to satisfy the condition of λ / 2 between the two FETs. Therefore, an equivalent Chirex synthesizer considered as a lossless synthesizer is shown.

図4は同相時の等価チャイレックス合成器を示し、図5は逆相時の等価チャイレックス合成器を示している。ここでは、図4に示す同相時において、実デバイスの電気長E1とE2の和がλ/4となる等価チャイレックス合成器を検討し、図5に示す逆相時において、実デバイスの電気長E1,E2,E2、およびE1の和がλ/2となる等価チャイレックス合成器を検討し、 Z1,L1を算出する。なお、図4と図5に示したjBs素子と−jBs素子とは無視できるほど小さい素子であると仮定しているので、本回路はロスレス合成器とみなすことができる。   FIG. 4 shows an equivalent chirex synthesizer in the same phase, and FIG. 5 shows an equivalent chirex synthesizer in the reverse phase. Here, an equivalent chirex synthesizer in which the sum of the electrical lengths E1 and E2 of the actual device is λ / 4 at the same phase shown in FIG. 4 is examined, and the electrical length of the actual device at the opposite phase shown in FIG. Consider an equivalent Chirex synthesizer where the sum of E1, E2, E2, and E1 is λ / 2, and calculate Z1, L1. Since the jBs element and the −jBs element shown in FIGS. 4 and 5 are assumed to be negligibly small elements, this circuit can be regarded as a lossless combiner.

最初に図4のFETから出力端までを左辺:実デバイスと、右辺:等価回路と、してF行列で表すと式1が成り立つ。   First, when the FET to the output terminal in FIG. 4 are represented on the left side: real device and the right side: equivalent circuit by the F matrix, Equation 1 is established.

Figure 2009213090
Figure 2009213090

同様にして図5の片側のFETから反対側のFETまでを左辺:実デバイスと、右辺:等価回路と、してF行列で表すと式2が成り立つ。   Similarly, when the FET on one side to the FET on the other side in FIG. 5 is represented by an F matrix with the left side: an actual device and the right side: an equivalent circuit, Expression 2 is established.

Figure 2009213090
Figure 2009213090

式1と式2により、   From Equation 1 and Equation 2,

Figure 2009213090
となる。この行列式を展開すると、式4,式5,式6,式7が得られる。
Figure 2009213090
It becomes. When this determinant is expanded, Equation 4, Equation 5, Equation 6, and Equation 7 are obtained.

Figure 2009213090
Figure 2009213090

Figure 2009213090
Figure 2009213090

Figure 2009213090
Figure 2009213090

Figure 2009213090
Figure 2009213090

上記式4,式5,式6,式7によりZ1,L1は式8,式9となる。   From the above equations 4, 5, and 6, Z1 and L1 become equations 8 and 9.

Figure 2009213090
Figure 2009213090

Figure 2009213090
Figure 2009213090

以上の処理により、図2のステップS12における、同相、逆相によるZ1,L1を算出する。次に、図2のステップS14において、上記処理により求めたロスレス合成器に対して、サセプタンス素子の値を選択する。   With the above processing, Z1 and L1 based on in-phase and anti-phase in step S12 in FIG. 2 are calculated. Next, in step S14 of FIG. 2, the value of the susceptance element is selected for the lossless combiner obtained by the above processing.

図6は、出力パワーに対する効率の特性を示し、図6(A)はBsを変化させた場合の出力パワーの効率を示し、図6(B)はαに対するBsを変化させた出力パワーの効率の特性を示している。例えば、飽和出力パワーが50dBmの電力増幅回路では、飽和出力パワー(バックオフ=0dB)から約10dB下げた線形性が良好で効率の良い出力レベルで通常使われる。つまり、バックオフとは平均出力レベルと出力飽和電力レベルの差となる。   FIG. 6 shows efficiency characteristics with respect to output power, FIG. 6 (A) shows the efficiency of output power when Bs is changed, and FIG. 6 (B) shows the efficiency of output power when Bs is changed with respect to α. The characteristics are shown. For example, in a power amplifying circuit with a saturation output power of 50 dBm, linearity that is about 10 dB lower than the saturation output power (backoff = 0 dB) is usually used at a good and efficient output level. That is, the backoff is the difference between the average output level and the output saturation power level.

電力増幅回路の設計上の要求によりバックオフを、例えば、14dB下がったところで効率を最大にしたい場合には、図6(A)よりBs=0.03を選択することになる。そこで、図1のチャイレックス合成器5のjBs素子及び−jBs素子に得られたBsを設定することにより、従来必要とされていた整合回路を省略することが可能となる。これにより、電気長の短縮を実現し、周波数特性の広帯域化及び回路の小型化が可能となる。   When it is desired to maximize the efficiency when the back-off is reduced by, for example, 14 dB due to the design requirement of the power amplifier circuit, Bs = 0.03 is selected from FIG. Therefore, by setting the Bs obtained for the jBs element and the −jBs element of the chirex synthesizer 5 of FIG. 1, it is possible to omit the matching circuit that has been conventionally required. As a result, the electrical length can be shortened, and the frequency characteristics can be widened and the circuit can be miniaturized.

(第2の実施形態)
図7には第2の実施形態に係る電力増幅回路の構成が示されており、図8は同相時の等価チャイレックス合成器5の他の一例を示し、図9は逆相時の等価チャイレックス合成器の他の一例を示している。なお、第1の実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows the configuration of the power amplifier circuit according to the second embodiment, FIG. 8 shows another example of the equivalent chirex synthesizer 5 in the same phase, and FIG. 9 shows the equivalent chief in the opposite phase. 3 shows another example of a Rex synthesizer. In addition, description is abbreviate | omitted regarding the structure same as 1st Embodiment.

本実施形態の特徴的なことは、図8,9に示すように、合成点の位置を第1の実施形態で用いたjBs素子及び−jBs素子のBsに相当するオフセット長(Eoff)だけずらすことにより、Bsを省略し、さらなる小型化を図ることである。   As shown in FIGS. 8 and 9, the characteristic of this embodiment is that the position of the synthesis point is shifted by the offset length (Eoff) corresponding to Bs of the jBs element and the −jBs element used in the first embodiment. Thus, Bs is omitted and further miniaturization is achieved.

図7において、第1の実施形態と異なる点は、Bsを省略し、伝送線路21,22の電気長をオフセット長だけずらしたことである。この場合、図6(B)のαを変化させた場合の効率により、Bs=0.03に相当するα=75度を選択し、オフセット長(90−75=15度)となるように伝送線路21,22におけるEoffを設定することにより実現することが可能である。   In FIG. 7, the difference from the first embodiment is that Bs is omitted and the electrical lengths of the transmission lines 21 and 22 are shifted by the offset length. In this case, α = 75 degrees corresponding to Bs = 0.03 is selected based on the efficiency when α in FIG. 6B is changed, and transmission is performed so that the offset length (90−75 = 15 degrees) is obtained. This can be realized by setting Eoff in the lines 21 and 22.

以上、上述したように、本実施形態に係る電力増幅回路を用いることにより、整合回路を用いることなく、周波数特性の広帯域化と、出力パワーの効率向上及び回路のさらなる小型化が可能となる。   As described above, by using the power amplifier circuit according to the present embodiment, it is possible to widen the frequency characteristics, improve the output power efficiency, and further reduce the size of the circuit without using a matching circuit.

なお、本実施形態に係る電力増幅回路は、2〜3GHz帯、W−CDMA携帯電話の基地局用の電力増幅回路に用いるものであるが、この用途に限るものではなく、その他の携帯電話、業務無線、放送機器等の各種通信機の電力増幅回路として用いることができることはいうまでもない。   The power amplifier circuit according to the present embodiment is used for a power amplifier circuit for a base station of a 2-3 GHz band, W-CDMA mobile phone, but is not limited to this application, and other mobile phones, Needless to say, it can be used as a power amplifying circuit for various communication devices such as commercial radio and broadcasting equipment.

本発明の第1の実施形態に係る電力増幅回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るチャイレックス合成器の設計手順の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the design procedure of the chirex synthesizer which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るチャイレックス合成器の元となる電力増幅回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier circuit used as the origin of the chirex synthesizer which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同相時の等価チャイレックス合成器を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the equivalent chirex synthesizer at the time of an in-phase. 逆相時の等価チャイレックス合成器を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the equivalent chilex synthesizer at the time of reverse phase. 出力パワーに対する効率の特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic of the efficiency with respect to output power. 本発明の第2の実施形態に係る電力増幅回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 同相時の等価チャイレックス合成器の他の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another example of the equivalent chirex synthesizer in the same phase. 逆相時の等価チャイレックス合成器の他の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another example of the equivalent chirex synthesizer at the time of reverse phase. 従来の電力増幅回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional power amplifier circuit. 従来の電力増幅回路の他の一例の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of another example of the conventional power amplifier circuit. LINC信号ベクトル図を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a LINC signal vector diagram. FET側から見た負荷インピーダンスを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the load impedance seen from FET side.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,100,200 電力増幅回路、5,201 チャイレックス合成器、6,101 ロスレス合成器、10 LINC信号分離回路、11,12 FET、13 寄生素子成分、14,16,21,22,23,24 伝送線路、18 合成点、31,32 整合回路。   1, 2, 100, 200 Power amplifier circuit, 5,201 Chirex synthesizer, 6,101 Lossless synthesizer, 10 LINC signal separation circuit, 11, 12 FET, 13 Parasitic element component, 14, 16, 21, 22, 22 23, 24 Transmission line, 18 Composite point, 31, 32 Matching circuit.

Claims (2)

入力端子から入力された高周波信号の振幅を一定、かつ、位相差を有する二つの信号に分離する分配器と、分配器で分離された二つの信号をそれぞれ増幅する増幅器と、増幅器で増幅された信号を二つの伝送線路でそれぞれ伝送し、合成点で合成する電力合成器と、合成された信号を出力する出力端子と、を有する電力増幅回路において、
電力合成器は、
増幅器及び伝送線路の寄生素子成分を補償する整合回路として第1の特性インピーダンスと第1の電気長との伝送線路を有するロスレス合成器であり、
分配器で分離された二つの信号が同相時には、増幅器から合成点までの距離を高周波信号の基本波に対してλ/4と、
分配器で分離された二つの信号が逆相時には、二つの増幅器との間の距離が高周波信号の基本波に対してλ/2と、
なる条件で算出された第2の特性インピーダンスと第2の電気長とを有し、
さらに、電力合成器は第2の特性インピーダンスと第2の電気長とを有するロスレス合成器に、予め決められた出力効率特性となるようなサセプタンス素子を付加したチャイレックス合成器であることを特徴とする電力増幅回路。
A divider that separates the amplitude of the high-frequency signal input from the input terminal into two signals having a constant phase difference, an amplifier that amplifies each of the two signals separated by the divider, and an amplifier that is amplified In a power amplifier circuit having a power combiner that transmits a signal through two transmission lines and combines at a combining point, and an output terminal that outputs the combined signal,
The power combiner
A lossless combiner having a transmission line of a first characteristic impedance and a first electrical length as a matching circuit that compensates for parasitic element components of the amplifier and the transmission line;
When the two signals separated by the distributor are in phase, the distance from the amplifier to the synthesis point is λ / 4 with respect to the fundamental wave of the high frequency signal,
When the two signals separated by the distributor are in reverse phase, the distance between the two amplifiers is λ / 2 with respect to the fundamental wave of the high frequency signal,
A second characteristic impedance and a second electrical length calculated under the following conditions:
Further, the power combiner is a chirex combiner in which a susceptance element that has a predetermined output efficiency characteristic is added to a lossless combiner having a second characteristic impedance and a second electrical length. A power amplifier circuit.
請求項1に記載の電力増幅回路において、
電力合成器は、第2の特性インピーダンスと第2の電気長を有し、増幅器から高周波信号の基本波に対してλ/4の距離で合成するロスレス合成器とし、予め決められた出力効率特性となるようなサセプタンス素子に相当するオフセット長で合成点の位置をずらしたチャイレックス合成器であることを特徴とする電力増幅回路。
The power amplifier circuit according to claim 1,
The power combiner is a lossless combiner having a second characteristic impedance and a second electrical length and combining the fundamental wave of the high frequency signal from the amplifier at a distance of λ / 4, and has a predetermined output efficiency characteristic. A power amplifying circuit, wherein the power amplifier circuit is a Chirex synthesizer in which the position of the synthesis point is shifted by an offset length corresponding to a susceptance element.
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