CN108418558A - 功率放大电路以及高频模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能提高高频功率的增益的线性度和电力效率的功率放大电路以及高频模块。功率放大电路(10)包括对输入至基极的信号进行放大并将放大后的信号从集电极输出的放大元件(11a)、以及设置于放大元件(11a)的基极和集电极之间的可变电容(17)，在放大元件(11a)的集电极施加根据高频信号的振幅的包络线发生变动的电源电压(Vcc1)，可变电容(17)的电容根据输入至放大元件的集电极的电源电压的增加而降低。

Description

功率放大电路以及高频模块
技术领域
本发明涉及功率放大电路和高频模块。
背景技术
近年来，作为功率放大电路的高效率化技术已知有包络跟踪技术包络跟踪技术是指根据输入信号的包络线的振幅，使电源电压的振幅发生变化的高频放大技术。更详细地说，根据输出电压使放大元件的漏极电压变化，从而减小在以固定电压进行动作时所产生的电力的损耗，并实现高效率化的技术(例如，参照专利文献1)。
例如，如W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access：宽带码分多址)的调制信号那样，在峰值功率与平均功率的比(PAPR：Peak to Average PowerRatio：峰值平均功率比)较大的信号的情况下，以固定电压使放大元件工作，在平均功率时成为低效率。另一方面，在包络跟踪方式中，使放大元件的漏极电压根据输出功率变化，从而能在平均功率时和峰值功率时双方实现高效化。
记载于专利文献1中的功率放大电路包括：对输入至基极的信号进行放大并从集电极进行输出的晶体管、以及设置于该晶体管的基极-集电极间并且与晶体管的基极-集电极间的寄生电容相比电容值的电压依赖性较低的电容器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际专利公开第2013/176147号
发明内容
发明所要解决的技术问题
在现有技术所涉及的功率放大电路中，存在以下问题：电源电压较小时和较大时的高频功率的增益的偏差(增益偏差)在增益为大致一定的线性增益区域中较小，并且包络跟踪动作时的电源控制信号(包络信号)相对于电源电压不呈现线性度，因此即使增加电源电压也无法增加增益，无法提高功率效率。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能提高高频功率的增益的线性度和电力效率的功率放大电路以及高频模块。
解决技术问题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的功率放大电路的一个实施方式包括：对输入至基极的高频信号进行放大并将放大后的信号从集电极输出的放大元件、以及设置于所述放大元件的基极和集电极之间的可变电容，在所述放大元件的集电极提供根据所述高频信号的振幅的包络线而变动的电源电压，所述可变电容的电容值在所述电源电压增加时降低。
由此，能增大在功率放大电路的线性增益区域中电源电压较小时和较大时的高频功率的增益偏差，能提高包络跟踪动作时的电源控制信号(包络信号)的线性度。因而，在功率放大电路中，能提高高频功率的增益的线性度和电力效率。
此外，还可以包括与所述可变电容串联连接的电阻。
由此，通过将电阻串联连接至可变电容，从而能精细地调节放大元件的负反馈量。因而，能对由于电源电压的变动导致的高频功率的增益的变动进行精细地调节。
此外，所述可变电容可以是二极管，并且所述二极管的阳极连接至所述放大元件的基极，所述二极管的阴极连接至所述放大元件的集电极。
由此，相对于施加在放大元件的集电极的电源电压的增加，二极管的电容值自动降低。因而，能通过电源电压来自动调节功率放大电路的增益。由此，能容易地调节线性增益区域的增益偏差，能提高包络跟踪动作时的电源控制信号(包络信号)的线性度。因而，能容易地提高高频功率的增益的线性度和电力效率。
此外，所述放大元件是多级串联连接，所述可变电容连接在多级的所述放大元件中首先输入所述高频信号的所述放大元件的基极和集电极之间。
由此，从而能使从功率放大电路输出的放大后的高频信号的增益变得更大，能提高高频信号的线性度。此外，将可变电容设置于在多级的放大元件中首先输入高频信号的第一级放大元件，从而能高效地进行线性增益区域的增益偏差的调节。
此外，本发明的高频模块的一个实施方式包括具有上述特征的功率放大电路、以及将高频信号输出至所述功率放大电路的RFIC。
由此，能提供一种高频模块，其能增大线性增益区域的增益偏差，并能提高包络跟踪动作时的电源控制信号(包络信号)的线性度。因而，在高频模块中，能提高高频功率的增益的线性度和电力效率。
此外，还可以具备控制所述电源电压的控制电路
由此，由于利用控制电路来控制电源电压，因此能根据包络跟踪动作简单地提高电源控制信号(包络信号)的线性度，能提高高频功率的增益的线性度和电力效率。
此外，所述控制电路也可以是生成根据所述高频信号的振幅的包络线而进行变动的所述电源电压的包络跟踪电路。
由此，由于利用包络跟踪电路来直接提供电源电压，因此能进一步适当地提高包络跟踪动作时的电源控制信号(包络信号)的线性度，能高效地提高高频功率的增益的线性度和电力效率。
发明效果
根据本发明，能提供一种能提高高频功率的增益的线性度和电力效率的功率放大电路以及高频模块。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的高频模块的结构的示意图。
图2是示出包络跟踪技术的电源电压和高频信号的关系的图。
图3是示出实施方式1所涉及的功率放大电路的结构的示意图。
图4A是示出比较例的晶体管的输出功率和增益的关系的一个示例的图。
图4B是示出实施方式1的晶体管的输出功率和增益的关系的一个示例的图。
图5是示出晶体管的电源电压和基极-集电极间的寄生电容的关系的一个示例的图。
图6是示出实施方式2所涉及的功率放大电路的结构的示意图。
图7是示出实施方式3所涉及的功率放大电路的结构的示意图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式，进行说明。另外，以下所说明的的实施方式都是示出本发明优选的一个具体示例。因而，以下实施方式所示出的数值、形状、材料、结构要素、构成要素的配置位置和连接方式等是一个示例，并非限定本发明的意思。由此，以下的实施方式中的结构要素中，对于未记载于表示本发明的最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素来进行说明。
此外，各图是示意图，并非必须进行严格地图示。在各图中，对于实质上相同的结构，标注相同标号并省略或简化重复说明。
(实施方式1)
以下，对于实施方式1，使用图1进行说明。
[1.高频模块的结构]
首先，对于本实施方式所涉及的高频模块1和功率放大电路10的结构进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的高频模块1的结构的示意图。图2是示出包络跟踪技术的电源电压和高频信号的关系的图。
如图1所示，高频模块1具备功率放大电路10、控制电路20、RFIC30、以及BBIC40。高频模块1的输出端子(Output)与天线(未图示)连接。
功率放大电路10是将从RFIC30输出的高频信号(RF信号)的功率放大至为了输出至基站所需要的水平，并输出放大后的信号的放大电路。
在功率放大电路10中，使用包络跟踪技术来放大高频信号。在包络跟踪技术中，如图2所示，从调制后的高频信号(图2所示的波形A)提取出振幅的包络线(envelope)(图2所示的波形B)作为振幅信息
电源电压Vcc1和Vcc2(图2所示的波形C)提供给作为放大元件的晶体管11a和11b。此时，电源电压Vcc1和Vcc2根据包络进行变动，从而能使晶体管11a和11b以接近饱和的状态进行动作。另外，对于功率放大电路10的结构在后面进行详细阐述。
控制电路20是控制电源电压Vcc1和Vcc2的电压值，并提供至功率放大电路10的控制电路。更具体而言，控制电路20是生成根据从BBIC40输出的高频信号的振幅的包络线(envelope)进行变动的电源电压Vcc1和Vcc2的包络跟踪电路，并将生成的电源电压Vcc1和Vcc2提供至功率放大电路10。控制电路20例如由DCDC转换器构成，根据输入电压生成与包络相对应的电源电压Vcc1和Vcc2。
此外，控制电路20例如连接至搭载有高频模块1的终端等的电池(未图示)，从电池提供电池电压VBAT。控制电路20如图2所示，从高频信号的调制信号(图2所示的波形A)提取出包络(图2所示的波形B)，生成与包络相对应的水平的电源电压Vcc1和Vcc2，并提供至功率放大电路10。
另外，控制电路20可以作为功率放大电路10的结构的一部分。即，功率放大电路10也可以是包含控制电路20的结构。
RFIC30是移动体通信设备所需要的高频模拟收发电路和其控制电路中，将除了发送用功率放大器、天线开关等以外的大部分集成化后得到的电路。RFIC30根据从BBIC40输出的IQ信号(I信号和Q信号)生成用于进行无线发送的高频信号(RF信号)。IQ信号如后述那样，是在IQ平面上表示振幅和相位的信号。RF信号的频率例如为从数百MHz到数GHz左右。
此外，在RFIC30中，可以不进行从IQ信号向RF信号的直接转换，IQ信号可以转换成中间频率(IF：Intermediate Frequency-中频)信号再由IF信号生成RF信号。
BBIC40是基于HSUPA(High Speed Up link Packet Access：高速上行链路分组接入)或LET(Long Term Evolution：长期演进)等调制方式，对语音或数据等输入信号进行调制，并输出调制信号的基带集成电路。在本实施方式中，由BBIC40输出的调制信号作为IQ信号进行输出。IQ信号的频率例如为从数MHz到数十MHz左右。
BBIC40基于IQ信号检测调制信号的振幅水平，对于控制电路20输出电源控制信号(包络信号)使得施加到功率放大电路10的电源电压Vcc1和Vcc2达到与RF信号的振幅水平对应的水平。即，BBIC40输出用于进行包络跟踪的电源控制信号。
另外，在高频模块1中，可以在功率放大电路10的输出端子和高频模块1的输出端子(Output)之间设置前端电路(未图示)。前端电路是对放大信号进行滤波，或在放大信号与从基站接收到的接收信号之间进行切换等的电路。从前端电路输出的放大信号经由连接至高频模块1的输出端子(Output)的天线(未图示)向基站发送。
[2.功率放大电路的结构]
此处，对于功率放大电路10的结构进行详细说明。图3是示出本实施方式所涉及的功率放大电路10的结构的示意图。
如图3所示，功率放大电路10包括晶体管11a和11b、电感器12a和12b、偏置电路13a和13b、电阻14a和14b、匹配电路15a、15b和15c、以及可变电容17。功率放大电路10例如由HBT(Heterojunction Bipolar Transistor：异质结双极型晶体管)贴片构成。
晶体管11a和11b例如由HBT构成，是对从RFIC30输出的RF信号进行放大的放大元件。
晶体管11a构成使用电源电压Vcc1将输入至基极的RF信号放大的发射极接地电路。在晶体管11a的基极连接有匹配电路15a，输入从匹配电路15a输出的RF信号。此外，在晶体管11a的基极经由电阻14a连接有偏置电路13a，从匹配电路15a输出的RF信号中叠加有规定的偏置电压。晶体管11a的集电极经由电感器12a与控制电路20相连。在晶体管11a的集电极，施加有来自控制电路20并根据RF信号的振幅水平进行控制的电源电压Vcc1。此外，晶体管11a的集电极经由匹配电路15b连接至晶体管11b。晶体管11a的发射极连接至接地。
晶体管11b构成使用电源电压Vcc2将输入至基极的RF信号放大的发射极接地电路。与晶体管11a相同，在晶体管11b的基极连接有匹配电路15b，输入从匹配电路15b输出的RF信号。此外，在晶体管11b的基极经由电阻14b连接有偏置电路13b，从匹配电路15b输出的RF信号中叠加有规定的偏置电压。晶体管11b的集电极经由电感器12b与控制电路20相连。在晶体管11b的集电极，施加有来自控制电路20并根据RF信号的振幅水平进行控制的电源电压Vcc2。此外，晶体管11b的集电极经由匹配电路15c连接至输出端子(Output)。晶体管11b的发射极连接至接地。
偏置电路13a和13b分别是用于将晶体管11a和11b向动作点偏置的电路。偏置电路13a和13b例如由HBT等晶体管构成。
偏置电路13a连接在晶体管11a的基极和接地之间。虽省略图示，在构成偏置电路13a的晶体管的集电极，例如施加由搭载有高频模块1的终端等电池提供的电池电压VBAT作为偏置电压。构成偏置电路13a的晶体管的发射极连接至晶体管11a的基极。
同样，偏置电路13b连接在晶体管11b的基极和接地之间。在构成偏置电路13b的晶体管的集电极，例如施加电池电压VBAT作为偏置电压。构成偏置电路13b的晶体管的发射极连接至晶体管11b的基极。
另外，偏置电路13a和13b不限于上述的结构，只要是将晶体管11a和11b向动作点偏置的电路，可以是其他的结构。
匹配电路15a、15b和15c是用于对晶体管11a和11b各自的输入输出的阻抗进行匹配的电路。匹配电路15a、15b和15c使用例如电感器或电容器来构成。
匹配电路15a设置于晶体管11a的输入侧，对RFIC30的输出阻抗和晶体管11a的输入阻抗进行匹配。匹配电路15b设置于晶体管11a的输出侧即晶体管11b的输入侧，对晶体管11a的输出阻抗和晶体管11b的输入阻抗进行匹配。匹配电路15c设置于晶体管11b的输出侧，对晶体管11b的输出阻抗和功率放大电路10的输出端子的输入阻抗进行匹配。在高频模块1具备前端电路(未图示)的情况下，匹配电路15c对前端电路的输入阻抗和晶体管11b的输出阻抗进行匹配。
此外，可变电容17连接在晶体管11a的基极和集电极之间。可变电容17是在电源电压Vcc1增加时电容值降低的电容元件。可变电容17连接在配置成2级的晶体管11a和11b中首先输入高频信号的第一级的晶体管11a的基极-集电极间。
可变电容17的电容值例如也可以通过来自控制电路20的控制信号进行控制。此外，线性增益区域的增益偏差能通过可变电容17进行调节。对于线性增益区域的增益偏差的调节在后面进行详细阐述。对多级的第一级晶体管11a设置可变电容17，从而能高效地进行线性增益区域的增益偏差的调节。
另外，功率放大电路10可以设为如上所述具有2级放大元件即晶体管的结构，也可以是仅具有1级晶体管的结构。此外，也可以设为具有3级以上晶体管的结构。功率放大电路10具有多级晶体管，从而能使从功率放大电路10输出的放大后的高频信号的增益变得更大，能提高高频信号的线性度。
[3.功率放大电路的动作]
接着，对于功率放大电路10的动作进行说明。图4A是示出对输入电压进行扫描(Sweep)时的比较例的晶体管的输出功率和增益的关系的一个示例的图。图4B是示出实施方式的晶体管11a的输出功率和增益的关系的一个示例的图。图5是示出晶体管11a的电源电压Vcc1和基极-集电极间的寄生电容Cbc的关系的一个示例的图。另外，比较例的功率放大电路是由图3所示出的本实施方式所涉及的功率放大电路10去除了可变电容17后得到的结构。
图4A和图4B示出晶体管11a的集电极电压的变动特性。图4A和图4B中，纵轴表示对输入功率进行扫描(sweep)时的增益。此外，横轴表示作为Vcc1输出的电压(输出电压)。此外，在图4A和图4B中，实线是包络跟踪动作时的包络信号(包络线)，虚线表示使电源电压Vcc1的振幅水平从V1变化到V2时的增益。另外，在图4A和图4B中，将以虚线表示的增益为大致一定的区域称为线性增益区域。
如图4A所示，在比较例中的功率放大电路中，电源电压Vcc1(调制信号)的振幅水平较小的情况(例如，图4A中的电压V1)和较大的情况(例如，图4A中的电压V2)下，在晶体管11a中，使电源电压Vcc1变化时的增益偏差较小，随着电源电压Vcc1的振幅水平变大包络线E1的直线性恶化。
对此，在本实施方式所涉及的晶体管11a中，如图4B所示，包络跟踪的动作时，包络线E2是将从电源电压Vcc1为最大的电压V4时的电力的振幅水平降低3dB后的水平(P3dB)、电源电压Vcc1的振幅水平为V3时的线性增益连接后形成的线。即，如图4B所示，包络线E2以接近直线的线表示。
此时，线性增益区域的增益偏差、即电源电压Vcc1为V4时的增益和电源电压Vcc1为V3时的增益的差越大，包络线E2越接近直线。包络线E2越接近直线，越能抑制放大后的高频信号的包络跟踪的失真。
线性增益区域的增益偏差如上所述能通过电容根据电源电压Vcc1的大小发生变化的可变电容17来进行调节。可变电容17的电容与电源电压Vcc1的增加相对应地降低，因此如图5所示，晶体管11a的基极-集电极间的寄生电容Cbc在电源电压Vcc1较小时变大，在电源电压Vcc1较大时变小。即，在图5所示的图表中，寄生电容Cbc的值具有随着电源电压Vcc1变大而向右边下降的特性。
此外，寄生电容Cbc越大，在晶体管11a的负反馈越大，因此晶体管11a的增益降低。由此，能增大电源电压Vcc1较小(例如，图4B中的电压V3)时与电源电压Vcc1较大(例如，图4B中的电压V4)时的增益偏差。
因而，如图4B所示，通过增大增益偏差，从而与增益差较小的情况相比能提高包络线E2的线性度。
[4.效果等]
以上，根据本实施方式所涉及的功率放大电路10，能增大线性增益区域的增益偏差，能提高包络跟踪动作时的电源控制信号(包络信号)的线性度。因而，在功率放大电路10和高频模块1中，能提高高频功率的增益的线性度和电力效率。
(实施方式2)
接着，对于实施方式2，使用图6进行说明。图6是示出本实施方式所涉及的功率放大电路110的结构的示意图。
本实施方式所涉及的功率放大电路110与实施方式1的功率放大电路10的不同点在于具备二极管117作为可变电容。
如图6所示，功率放大电路110包括晶体管11a和11b、电感器12a和12b、偏置电路13a和13b、电阻14a和14b、匹配电路15a、15b和15c、以及二极管117。晶体管11a和11b、电感器12a和12b、偏置电路13a和13b、电阻14a和14b、匹配电路15a、15b和15c的结构与实施方式1所示的功率放大电路10相同，因此省略详细说明。
此处，二极管117与实施方式1所示的功率放大电路10中的可变电容17相同，连接在晶体管11a的基极和集电极之间。二极管117的阳极连接至晶体管11a的基极。二极管117的阴极连接至晶体管11a的集电极。即，二极管117连接在能使电流从晶体管11a的基极侧通过至集电极侧的方向上。
此处，在晶体管11a的集电极侧的电压高于基极侧的电压的情况下，在二极管117上施加反方向的电压。因而，随着施加于晶体管11a集电极上的电压变大，施加于二极管117的负电压变大，二极管117的电容值降低。即，若施加在晶体管11a的集电极的电源电压Vcc1增加，则二极管117的电容值自动降低。
由此，通过将二极管117连接于晶体管11a的基极-集电极间，从而相对于施加在晶体管11a的集电极的电源电压Vcc1的增加，二极管117的电容值自动降低。因而，通过在功率放大电路110中使用二极管117作为可变电容，从而能容易地调整功率放大电路110的增益，能增大线性增益区域的增益偏差。由此，在功率放大电路110中，能提高包络跟踪动作时的电源控制信号(包络信号)的线性度。因而，在功率放大电路110和具有功率放大电路110的高频模块中，能提高高频功率的增益的线性度和电力效率。
(实施方式3)
接着，对于实施方式3，使用图7进行说明。图7是示出本实施方式所涉及的功率放大电路210的结构的示意图。
本实施方式所涉及的功率放大电路210与实施方式1的功率放大电路10的不同点在于具备与可变电容串联连接的电阻。此外，在功率放大电路210中，使用二极管作为可变电容。
如图7所示，功率放大电路210包括晶体管11a和11b、电感器12a和12b、偏置电路13a和13b、电阻14a和14b、匹配电路15a、15b和15c、二极管117、以及电阻118。晶体管11a和11b、电感器12a和12b、偏置电路13a和13b、电阻14a和14b、匹配电路15a、15b和15c、以及二极管117的结构与实施方式1和2所示的功率放大电路10和功率放大电路110相同，因此省略详细说明。
如图7所示，电阻118串联连接在晶体管11a的基极和二极管117之间。电阻118连接在二极管117的阳极侧。另外，电阻118也可以连接在二极管117的阴极侧。
由此，通过将电阻118串联连接于晶体管11a的基极和二极管117的阳极之间，从而能精细地调节晶体管11a的负反馈量。因而，能对由于电源电压Vcc1的变动导致的高频功率的增益的变动进行精细地调节。
另外，在本实施方式中，使用二极管117作为可变电容，但可变电容并不限于二极管117，只要是电容可变的元件也可以是其他结构。
(其他实施方式)
此外，本发明不限定于上述的实施方式所记载的结构，例如如以下所示的变形例那样，可以增加适当变更。
例如，可变电容可以不是电容值进行模拟变化的可变电容，还可以是电容值进行数字变化的可变电容。例如，也可以是具备多个固定值的电容，利用开关切换电容值的结构。
此外，可变电容可以是如上所述那样的二极管，只要是电容可变的元件也可以是其他结构。
此外，在上述的实施方式中，在设置有多级放大元件即晶体管的情况下，设为在首先输入高频信号的第一级的晶体管的基极-集电极间连接可变电容的结构，但并不限于第一级晶体管，也可以在其他晶体管的基极-集电极间连接可变电容，也可以在第一级和第一级以外的级的双方的晶体管的基极-集电极间连接可变电容。
此外，也可以适当变更可变电容的电容值、电阻的电阻值。
另外，控制电路可以作为与功率放大电路分开设置的结构，也可以作为包含在功率放大电路中的结构。
其他，对于上述的实施方式，本领域的技术人员想到实施各种变形而得到的方式、或者在不脱离本发明的主旨的范围内通过将上述的实施方式中的构成要素和功能进行任意地组合从而实现实施方式也包含于本发明。
工业上的实用性
本发明具备具有功率放大器的高频模块以及发送装置等，能用于移动电话等移动体通信设备(终端)、基站等。
标号说明
1 高频模块
10、110、210 功率放大电路
11a、11b 晶体管(放大元件)
12a、12b 电感器
13a、13b 偏置电路
14a、14b 电阻
15a、15b、15c 匹配电路
17 可变电容
20 控制电路
30 RFIC
40 BBIC
117 二极管(可变电容)
118 电阻

Claims (7)

1.一种功率放大电路，其特征在于，包括：
对输入至基极的高频信号进行放大并将放大后的信号从集电极输出的放大元件、以及设置于所述放大元件的基极和集电极之间的可变电容，在所述放大元件的集电极提供根据所述高频信号的振幅的包络线发生变动的电源电压，所述可变电容的电容值在所述电源电压增加时降低。
2.如权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，
还包括与所述可变电容串联连接的电阻。
3.如权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，
所述可变电容是二极管，所述二极管的阳极连接至所述放大元件的基极，所述二极管的阴极连接至所述放大元件的集电极。
4.如权利要求1至3中任一项所述的功率放大电路，其特征在于，
所述放大元件是多级串联连接，所述可变电容连接在多级的所述放大元件中首先输入所述高频信号的所述放大元件的基极和集电极之间。
5.一种高频模块，其特征在于，
包括权利要求1至4中任一项所述的功率放大电路、以及将高频信号输出至所述功率放大电路的RFIC。
6.如权利要求5所述的高频模块，其特征在于，
具备控制所述电源电压的控制电路。
7.如权利要求6所述的高频模块，其特征在于，
所述控制电路是生成根据所述高频信号的振幅的包络线而变动的所述电源电压的包络跟踪电路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111381624A (zh) * 2018-12-26 2020-07-07 株式会社村田制作所 电源电路
CN112087239A (zh) * 2019-06-13 2020-12-15 株式会社村田制作所 高频电路、通信装置以及天线模块
WO2023097940A1 (zh) * 2021-11-30 2023-06-08 深圳飞骧科技股份有限公司 一种功率放大电路及射频信号的处理方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190097671A1 (en) * 2017-09-26 2019-03-28 Apple Inc. Converged transmitter architecture with reduced power consumption
JP2020057934A (ja) * 2018-10-02 2020-04-09 株式会社村田製作所 電力増幅回路
JP2020182090A (ja) * 2019-04-24 2020-11-05 株式会社村田製作所 電力増幅回路
EP4311107A1 (en) * 2022-06-10 2024-01-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device including diode connected to signal path between radio frequency integrated circuit and power amplifier, and signal path between controller and power supplier
WO2023249771A1 (en) * 2022-06-22 2023-12-28 Qorvo Us, Inc. Supply voltage based analog predistortion (apd) circuit for power amplifier

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4182992A (en) * 1977-04-15 1980-01-08 Attwood Brian E Pulse width modulated signal amplifier
US20040008082A1 (en) * 2002-07-09 2004-01-15 Dow Gee Samuel Power amplifier with load switching circuit
CN1619949A (zh) * 2003-11-21 2005-05-25 松下电器产业株式会社 放大器、以及使用该放大器的发射器和通讯装置
CN101179257A (zh) * 2006-11-10 2008-05-14 日本电气株式会社 改进了尺寸和成本的高频功率放大器
US20120139632A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Fujitsu Limited Differential amplifier circuit
CN102498661A (zh) * 2009-09-15 2012-06-13 瑞典爱立信有限公司 移动通信系统中的方法和设备
CN102640415A (zh) * 2009-10-23 2012-08-15 索尼爱立信移动通讯有限公司 具有预矫正的多模式功率放大器
US8680928B2 (en) * 2012-03-29 2014-03-25 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Power amplifier including variable capacitor circuit
CN205725664U (zh) * 2016-04-01 2016-11-23 黄烨宏 一种低频信号放大电路

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000357746A (ja) 1999-04-15 2000-12-26 Toshiba Corp 半導体出力回路
JP2001223539A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Nec Corp アクティブフィードフォワード型プレディストーションに基づく線形電力増幅器
JP3854840B2 (ja) 2000-11-27 2006-12-06 シャープ株式会社 電力増幅回路およびそれを用いた通信装置
JP2005176331A (ja) * 2003-11-21 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 増幅器ならびにそれを用いた送信機および通信機器
JP2007036973A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Sharp Corp 電力増幅器および通信装置
US20070252651A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Huai Gao Power Amplifier With A Output Matching Network
JP5024057B2 (ja) * 2008-01-07 2012-09-12 三菱電機株式会社 電力増幅器
KR20130093996A (ko) * 2012-02-15 2013-08-23 한국전자통신연구원 임피던스 매칭회로, 전력 증폭 회로 및 가변 캐패시터의 제조방법
WO2013133170A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 日本電気株式会社 送信装置
CN104380598B (zh) * 2012-05-25 2017-04-12 株式会社村田制作所 功率放大电路
US9225302B2 (en) * 2012-12-03 2015-12-29 Broadcom Corporation Controlled power boost for envelope tracker

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4182992A (en) * 1977-04-15 1980-01-08 Attwood Brian E Pulse width modulated signal amplifier
US20040008082A1 (en) * 2002-07-09 2004-01-15 Dow Gee Samuel Power amplifier with load switching circuit
CN1619949A (zh) * 2003-11-21 2005-05-25 松下电器产业株式会社 放大器、以及使用该放大器的发射器和通讯装置
CN101179257A (zh) * 2006-11-10 2008-05-14 日本电气株式会社 改进了尺寸和成本的高频功率放大器
CN102498661A (zh) * 2009-09-15 2012-06-13 瑞典爱立信有限公司 移动通信系统中的方法和设备
CN102640415A (zh) * 2009-10-23 2012-08-15 索尼爱立信移动通讯有限公司 具有预矫正的多模式功率放大器
US20120139632A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Fujitsu Limited Differential amplifier circuit
US8680928B2 (en) * 2012-03-29 2014-03-25 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Power amplifier including variable capacitor circuit
CN205725664U (zh) * 2016-04-01 2016-11-23 黄烨宏 一种低频信号放大电路

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HSUAN-YU MARCUS PAN: "A linear-in-dB SiGe HBT wideband high dynamic range RF envelope detector", 《2010 IEEE RADIO FREQUENCY INTEGRATED CIRCUITS SYMPOSIUM》 *
何云强: "《电子线路设计、检验、测试使用手册》", 31 May 2005, 北京科技大学出版社 *
魏蒙: "基于包络检测的射频功率放大器平均效率提高技术", 《微电子学》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111381624A (zh) * 2018-12-26 2020-07-07 株式会社村田制作所 电源电路
US11128271B2 (en) 2018-12-26 2021-09-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power supply circuit
CN111381624B (zh) * 2018-12-26 2022-04-01 株式会社村田制作所 电源电路
CN112087239A (zh) * 2019-06-13 2020-12-15 株式会社村田制作所 高频电路、通信装置以及天线模块
US11469712B2 (en) 2019-06-13 2022-10-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Radio frequency circuit, communication device, and antenna module
US11909360B2 (en) 2019-06-13 2024-02-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Radio frequency circuit, communication device, and antenna module
WO2023097940A1 (zh) * 2021-11-30 2023-06-08 深圳飞骧科技股份有限公司 一种功率放大电路及射频信号的处理方法

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US10840858B2 (en) 2020-11-17
US20180226923A1 (en) 2018-08-09
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JP2018129711A (ja) 2018-08-16

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