CN111316563A - 多赫蒂放大器和多赫蒂放大电路 - Google Patents

多赫蒂放大器和多赫蒂放大电路 Download PDF

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Abstract

构成为具有补偿电路(9)，该补偿电路(9)的一端与第1输出电路(7)的另一端和第2输出电路(8)的另一端连接，该补偿电路(9)的另一端接地，该补偿电路(9)在第1工作频率下具有90度的电长度，在作为第1工作频率的二分之一频率的第2工作频率下具有45度的电长度。

Description

多赫蒂放大器和多赫蒂放大电路
技术领域
本发明涉及具有第1放大元件和第2放大元件的多赫蒂放大器以及具有多个多赫蒂放大器的多赫蒂放大电路。
背景技术
例如，有时使用多赫蒂放大器作为无线通信用的放大器。
多赫蒂放大器是具有载波放大器和峰值放大器，输出载波放大器的输出信号与峰值放大器的输出信号的合成信号的放大器。
载波放大器是与输入信号的功率无关地放大输入信号的放大器，峰值放大器是仅在输入信号的功率为规定功率以上时放大输入信号的放大器。
在以下的专利文献1中，公开有如下的多赫蒂放大电路：为了能够在宽频带范围内对信号进行放大，具备可适用的工作频率不同的多个多赫蒂放大器。
该多赫蒂放大电路具有开关，该开关切换多个多赫蒂放大器中的根据输入信号的工作频率提供输入信号的多赫蒂放大器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-029239号公报
发明内容
发明要解决的课题
现有的多赫蒂放大器存在如下的课题：可适用的工作频率限于1个，无法放大2个工作频率的信号。
为了能够在宽频带范围内对信号进行放大，现有的多赫蒂放大电路需要具备可适用的工作频率相互不同的多个多赫蒂放大器，另外，需要具备切换多个多赫蒂放大器中的根据输入信号的工作频率提供输入信号的多赫蒂放大器的开关。因此，存在导致电路大型化的课题。
本发明正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，得到能够放大2个工作频率的信号的多赫蒂放大器。
另外，本发明的目的在于，得到一种多赫蒂放大电路，不需要具备可适用的工作频率相互不同的多个多赫蒂放大器和切换多个多赫蒂放大器中的提供输入信号的多赫蒂放大器的开关，就能够放大2个工作频率的信号。
用于解决课题的手段
本发明的多赫蒂放大器具备：第1输入电路，其在作为放大对象信号的第1信号和第2信号的第1工作频率下具有180×n(n为1以上的整数)度的电长度；第2输入电路，其在第1工作频率下具有90度的电长度；第1放大元件，其对通过第1输入电路后的第1信号进行放大；第2放大元件，其对通过第2输入电路后的第2信号进行放大；第1输出电路，该第1输出电路的一端与第1放大元件的输出端子连接，在第1工作频率下具有90度的电长度；第2输出电路，该第2输出电路的一端与第2放大元件的输出端子连接，该第2输出电路的另一端与第1输出电路的另一端连接，在第1工作频率下具有180×n度的电长度；以及补偿电路，该补偿电路的一端与第1输出电路和第2输出电路的另一端连接，该补偿电路的另一端接地，该补偿电路在第1工作频率下具有90度的电长度，在作为第1工作频率的二分之一频率的第2工作频率下具有45度的电长度。
发明效果
根据本发明，构成为具备补偿电路，该补偿电路的一端与第1输出电路和第2输出电路的另一端连接，该补偿电路的另一端接地，在第1工作频率下具有90度的电长度，在作为第1工作频率的二分之一频率的第2工作频率下具有45度的电长度。因此，具有能够放大2个工作频率的信号的效果。
附图说明
[图1]是示出本发明的实施方式1的多赫蒂放大器的结构图。
[图2]是在图1的多赫蒂放大器中，输入信号的工作频率为第1工作频率F0时的回退动作时的等效电路。
[图3]是在图1的多赫蒂放大器中，输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2时的回退动作时的等效电路。
[图4]是示出图1的多赫蒂放大器中的回退动作时的相对于频率的功率效率的说明图。
[图5]图5A是示出补偿电路9位一端与连接点12连接且另一端接地的传输线路21的例子的结构图，图5B是示出补偿电路9为一端与连接点12连接且另一端接地的电感器22的例子的结构图，图5C是示出补偿电路9具备电感器23和电容器24、25的例子的结构图，图5D是示出补偿电路9具备传输线路26和电容器27、28的例子的结构图。
[图6]是示出本发明的实施方式2的多赫蒂放大器的结构图。
[图7]是示出本发明的实施方式3的多赫蒂放大电路的结构图。
具体实施方式
以下，为了更详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的多赫蒂放大器的结构图。
在图1中，输入端子1是被输入放大对象信号(以下称作输入信号)的端子。
分配器2例如由威尔金森功率分配器实现，是将从输入端子1输入的输入信号分配成两个的电路。
分配器2将分配出的一个信号作为第1分配信号(第1信号)从第1输出端子2a输出到第1输入电路3，将分配出的另一个信号作为第2分配信号(第2信号)从第2输出端子2b输出到第2输入电路4。
在本实施方式1中，假设从分配器2输出到第1输入电路3的第1分配信号的振幅与从分配器2输出到第2输入电路4的第2分配信号的振幅相同，但第1分配信号的振幅与第2分配信号的振幅也可以不同。
第1输入电路3是一端与分配器2的第1输出端子2a连接，另一端与第1放大元件5的输入端子5a连接，在输入信号的第1工作频率F0下具有180×n(n为1以上的整数)度的电长度的电路。
第1输入电路3是用于将从分配器2的第1输出端子2a输出的第1分配信号无损失地提供给第1放大元件5的电路，例如通过集中常数元件、分布常数元件、π型电路、T型电路或者这些元件或电路的组合来实现。
在本实施方式1中，为了便于说明，设n＝1，第1输入电路3在第1工作频率F0下具有180度的电长度。
第2输入电路4是一端与分配器2的第2输出端子2b连接，另一端与第2放大元件6的输入端子6a连接，在输入信号的第1工作频率F0下具有90度的电长度的电路。
第2输入电路4是用于将从分配器2的第2输出端子2b输出的第2分配信号无损失地提供给第2放大元件6的电路，例如通过集中常数元件、分布常数元件、π型电路、T型电路或者这些元件或电路的组合来实现。
第1放大元件5是对通过第1输入电路3后的第1分配信号进行放大的放大元件。
如果输入信号的工作频率为第1工作频率F0，则第1放大元件5例如作为以AB级工作的载放大器起作用，如果输入信号的工作频率为作为第1工作频率F0的二分之一频率的第2工作频率F0/2，则第1放大元件5例如作为以C级工作的峰值放大器起作用。
第1放大元件5例如由FET(FIELD-EFFECT TRANSISTOR)或包含FET和阻抗变换电路的放大电路实现。
第2放大元件6是对通过第2输入电路4后的第2分配信号进行放大的放大元件。
如果输入信号的工作频率为第1工作频率F0，则第2放大元件6例如作为以C级工作的峰值放大器起作用，如果输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2，则第2放大元件6例如作为以AB级工作的载放大器起作用。
第2放大元件6例如由FET或者包含FET和阻抗变换电路的放大电路来实现。
第1输出电路7是一端与第1放大元件5的输出端子5b连接，另一端与合成点10连接，在输入信号的第1工作频率F0下具有90度的电长度的电路。
第1输出电路7是用于将从第1放大元件5的输出端子5b输出的放大后的第1分配信号传递到合成点10的电路，例如通过集中常数元件、分布常数元件、π型电路、T型电路或者这些元件或电路的组合来实现。
第2输出电路8是一端与第2放大元件6的输出端子6b连接，另一端与合成点10连接，在输入信号的第1工作频率F0下具有180×n(n为1以上的整数)度的电长度的电路。
第2输出电路8是用于将从第2放大元件6的输出端子6b输出的放大后的第2分配信号传递到合成点10的电路，例如通过集中常数元件、分布常数元件、π型电路、T型电路或者这些元件或电路的组合来实现。
在本实施方式1中，为了便于说明，设n＝1，第2输出电路8在第1工作频率F0下具有180度的电长度。
补偿电路9是一端与第1输出电路7的另一端和第2输出电路8的另一端连接，另一端接地，在输入信号的第1工作频率F0下具有90度的电长度，在输入信号的第2工作频率F0/2下具有45度的电长度的电路。
补偿电路9例如通过集中常数元件、分布常数元件、π型电路、T型电路或者这些元件或电路的组合来实现。
在本实施方式1中，说明补偿电路9在输入信号的第2工作频率F0/2下具有45度的电长度的例子，但补偿电路9具有的电长度不需要在第2工作频率F0/2下严格地为45度，只要是大致45度即可。因此，补偿电路9具有的电长度在第2工作频率F0/2下还包含45度附近。
合成点10是对通过第1输出电路7后的第1放大元件5放大后的第1分配信号和通过第2输出电路8后的第2放大元件6放大后的第2分配信号进行合成的点。
在合成点10的后级连接有未图示的用于向负载传递信号的匹配电路等。
控制部11与第1放大元件5的控制端子5c和第2放大元件6的控制端子6c连接。
控制部11是切换输入信号的工作频率为第1工作频率F0时的第1放大元件5和第2放大元件6的工作级、以及输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2时的第1放大元件5和第2放大元件6的工作级的电路。
例如，如果输入信号的工作频率为第1工作频率F0，则控制部11控制第1放大元件5和第2放大元件6，使得第1放大元件5成为以AB级工作的载放大器，第2放大元件6成为以C级工作的峰值放大器。
另外，如果输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2，则控制部11控制第1放大元件5和第2放大元件6，使得第1放大元件5成为以C级工作的峰值放大器，第2放大元件6成为以AB级工作的载放大器。
连接点12是连接第1输出电路7和补偿电路9的点。
接着，对动作进行说明。
在输入信号的工作频率为第1工作频率F0的情况下，控制部11控制第1放大元件5和第2放大元件6，使得第1放大元件5成为以AB级工作的载放大器，第2放大元件6成为以C级工作的峰值放大器。
图2是在图1的多赫蒂放大器中，输入信号的工作频率为第1工作频率F0时的回退动作时的等效电路。
在输入信号的工作频率为第1工作频率F0的情况下，补偿电路9成为具有90度的电长度的短截线(short stub)，因此相对于连接点12成为开路端。
因此，补偿电路9是不影响多赫蒂放大器的电路。
在图2中，为了明示补偿电路9相对于连接点12成为开路端，用虚线表示补偿电路9与连接点12之间。
作为峰值放大器起作用的第2放大元件6的后级在回退动作时成为高阻抗，因此，第2放大元件6与第2输出电路8之间等效地成为开路端。
在图2中，为了明示第2放大元件6与第2输出电路8之间等效地成为开路端，用虚线表示第2放大元件6与第2输出电路8之间。
第2输出电路8由于在第1工作频率F0下具有180度的电长度，因此，成为不影响相对于合成点10的阻抗变化的电路。
在输入信号的工作频率为第1工作频率F0的情况下，第1输入电路3具有180度的电长度，第2输入电路4具有90度的电长度，因此，回退动作时的相位关系与饱和时的相位关系满足作为多赫蒂放大器工作的条件。作为多赫蒂放大器工作的条件本身是公知的，因此省略详细的说明。
因此，在输入信号的工作频率为第1工作频率F0的情况下，通过图1的多赫蒂放大器放大输入信号。
在输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2的情况下，控制部11控制第1放大元件5和第2放大元件6，使得第1放大元件5成为以C级工作的峰值放大器，第2放大元件6成为以AB级工作的载放大器。
图3是在图1的多赫蒂放大器中，输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2时的回退动作时的等效电路。
当输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2时，补偿电路9与具有45度的电长度的短截线等效。
作为峰值放大器起作用的第1放大元件5的后级在回退动作时成为高阻抗，因此，第1放大元件5与第1输出电路7之间等效地成为开路端。
在图3中，为了明示第1放大元件5与第1输出电路7之间等效地成为开路端，用虚线表示第1放大元件5与第1输出电路7之间。
由此，由于第1输出电路7和补偿电路9谐振，因此，补偿电路9消除第1输出电路7的电长度。
结果，第1输出电路7中的容性阻抗与补偿电路9中的感性阻抗相互抵消。因此，成为第1输出电路7和补偿电路9未与合成点10等效地连接的结构。
在图3中，为了明示第1输出电路7和补偿电路9未与合成点10等效地连接的结构，用虚线表示连接点12与合成点10之间。
在输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2的情况下，由于第2输出电路8具有90度的电长度，因此，回退动作时的相位关系与饱和时的相位关系满足作为多赫蒂放大器工作的条件。
因此，在输入信号的工作频率为第2工作频率F0/2的情况下，通过图1的多赫蒂放大器放大输入信号。
如上所述，图1的多赫蒂放大器能够实现如下的双频带操作：输入信号的频率在第1操作频率F0和第2操作频率F0/2下均能够放大。
图4是示出图1的多赫蒂放大器中的回退动作时的相对于频率的功率效率的说明图。
图4例示出第1工作频率F0下的功率效率A和第2工作频率F0/2下的功率效率B。
如图4所示可知，图1的多赫蒂放大器无论输入信号的工作频率是第1工作频率F0还是第2工作频率F0/2，都能够得到高效率的特性。
在此，图5示出本发明的实施方式1的多赫蒂放大器的补偿电路9的结构例。
图5A是示出补偿电路9是一端与连接点12连接且另一端接地的传输线路21的例子的结构图。
图5B是示出补偿电路9是一端与连接点12连接且另一端接地的电感器22的例子的结构图。
图5C是示出补偿电路9具备电感器23和电容器24、25的例子的结构图。
在图5C中，电感器23的一端与连接点12连接，另一端接地。
电容器24的一端与连接点12连接，另一端接地。
电容器25的一端与电感器23的另一端连接，另一端接地。
图5D是示出补偿电路9具备传输线路26和电容器27、28的例子的结构图。
在图5D中，传输线路26的一端与连接点12连接，另一端接地。
电容器27的一端与连接点12连接，另一端接地。
电容器28的一端与传输线路26的另一端连接，另一端接地。
如以上明确的那样，根据本实施方式1，构成为具有补偿电路9，该补偿电路9的一端与第1输出电路7的另一端和第2输出电路8的另一端连接，该补偿电路9的另一端接地，在第1工作频率下具有90度的电长度，在作为第1工作频率的二分之一频率的第2工作频率下具有45度的电长度。因此，起到能够放大2个工作频率的信号的效果。
实施方式2
在上述实施方式1中，示出了具备第1输入电路3和第2输入电路4的多赫蒂放大器，在本实施方式2中，说明具备第1匹配电路33以代替第1输入电路3，具备第2匹配电路34以代替第2输入电路4的多赫蒂放大器。
图6是示出本发明的实施方式2的多赫蒂放大器的结构图。在图6中，与图1相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略说明。
输入端子31是被输入作为放大对象信号的第1信号的端子，从输入端子31输入的第1信号被输入到第1输入电路3。第1信号相当于上述实施方式1中的第1分配信号。
输入端子32是被输入作为放大对象信号的第2信号的端子，从输入端子32输入的第2信号被输入到第2输入电路4。第2信号相当于上述实施方式1中的第2分配信号。
在本实施方式2中，从输入端子31输入的第1信号的相位比从输入端子32输入的第2信号的相位在第1工作频率F0下延迟90度，在第2工作频率F0/2下延迟45度。
另外，在本实施方式2中，假定从输入端子31输入的第1信号的振幅和从输入端子32输入的第2信号的振幅相同，但第1信号的振幅和第2信号的振幅也可以不同。
第1匹配电路33插入在输入端子31与第1放大元件5的输入端子5a之间，是改变第1放大元件5的输入阻抗的电路。
第2匹配电路34插入在输入端子32与第2放大元件6的输入端子6a之间，是改变第2放大元件6的输入阻抗的电路。
接着，对动作进行说明。
第1匹配电路33插入在输入端子31与第1放大元件5的输入端子5a之间，因此，从输入端子31输入的第1信号被传送到第1放大元件5的输入端子5a。
另外，第2匹配电路34插入在输入端子32与第2放大元件6的输入端子6a之间，因此，从输入端子32输入的第2信号被传送到第2放大元件6的输入端子6a。
在本实施方式2中，从输入端子31输入的第1信号的相位比从输入端子32输入的第2信号的相位在第1工作频率F0下延迟90度，在第2工作频率F0/2下延迟45度。
因此，与上述实施方式1同样地，从第1放大元件5的输入端子5a输入的第1信号的相位比从第2放大元件6的输入端子6a输入的第2信号的相位在第1工作频率F0下延迟90度，在第2工作频率F0/2下延迟45度。
其他动作与上述实施方式1相同，因此省略详细的说明
如以上明确的那样，在具备第1匹配电路33以代替第1输入电路3且具备第2匹配电路34以代替第2输入电路4的情况下，在从输入端子31输入的第1信号的相位比从输入端子32输入的第2信号的相位在第1工作频率下延迟90度且在第2工作频率下延迟45度的情况下，起到与上述实施方式1同样地能够放大2个工作频率的信号的效果。
实施方式3
在本实施方式3中，对并联连接多个多赫蒂放大器而成的多赫蒂放大电路进行说明。
图7是示出本发明的实施方式3的多赫蒂放大电路的结构图。在图7中，与图1相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略说明。
多赫蒂放大器41、42是与图1的多赫蒂放大器相同结构的放大器，可适用的工作频率相同。
在本实施方式3中，说明多赫蒂放大电路具备2个多赫蒂放大器41、42的例子，但也可以具备3个以上的多赫蒂放大器。
通过并联连接可适用的工作频率相同的多个多赫蒂放大器，能够提高放大率。
分配电路51例如由威尔金森功率分配器实现，是将输入信号分配成两个的电路。
分配电路51将分配出的一个输入信号作为放大对象信号输出到多赫蒂放大器41，将分配出的另一个输入信号作为放大对象信号输出到多赫蒂放大器42。
合成电路52例如由威尔金森功率合成器实现，是对从多赫蒂放大器41输出的信号和从多赫蒂放大器42输出的信号进行合成，并输出合成后的信号的电路。
接着，对动作进行说明。
分配电路51将输入信号分配成两个，将分配出的一个输入信号作为放大对象信号输出到多赫蒂放大器41，将分配出的另一个输入信号作为放大对象信号输出到多赫蒂放大器42。
多赫蒂放大器41、42的动作与上述实施方式1相同，因此省略详细的说明。
合成电路52对从多赫蒂放大器41的合成点10输出的信号和从多赫蒂放大器42的合成点10输出的信号进行合成，并将合成后的信号输出到外部。
如以上明确的那样，根据本实施方式3，构成为具备分配电路51和合成电路52，该分配电路51将输入信号分配成多个，将作为分配出的输入信号的各个分配信号作为放大对象信号，分别输出到多个多赫蒂放大器，该合成电路52对从多个多赫蒂放大器输出的信号进行合成。因此，与上述实施方式1同样地，不需要具备可适用的工作频率相互不同的多个多赫蒂放大器和切换多个多赫蒂放大器中的提供输入信号的多赫蒂放大器的开关，就能够放大2个工作频率的信号。
另外，本申请能够在其发明的范围内进行各实施方式的自由组合或各实施方式的任意结构要素的变形，或者在各实施方式中省略任意结构要素。
产业上的可利用性
本发明适用于具备第1放大元件和第2放大元件的多赫蒂放大器，并且适用于具备多个多赫蒂放大器的多赫蒂放大电路。
标号说明
1：输入端子；2：分配器；2a：第1输出端子；2b：第2输出端子；3：第1输入电路；4：第2输入电路；5：第1放大元件；5a：输入端子；5b：输出端子；5c：控制端子；6：第2放大元件；6a：输入端子；6b：输出端子；6c：控制端子；7：第1输出电路；8：第2输出电路；9：补偿电路；10：合成点；11：控制部；12：连接点；21：传输线路；22：电感器；23：电感器；24、25：电容器；26：传输线路；27、28：电容器；31、32：输入端子；33：第1匹配电路；34：第2匹配电路；41、42：多赫蒂放大器；51：分配电路；52：合成电路。

Claims (6)

1.一种多赫蒂放大器，该多赫蒂放大器具备：
第1输入电路，其在作为放大对象信号的第1信号和第2信号的第1工作频率下具有180×n(n为1以上的整数)度的电长度；
第2输入电路，其在所述第1工作频率下具有90度的电长度；
第1放大元件，其对通过所述第1输入电路后的所述第1信号进行放大；
第2放大元件，其对通过所述第2输入电路后的所述第2信号进行放大；
第1输出电路，该第1输出电路的一端与所述第1放大元件的输出端子连接，在所述第1工作频率下具有90度的电长度；
第2输出电路，该第2输出电路的一端与所述第2放大元件的输出端子连接，该第2输出电路的另一端与所述第1输出电路的另一端连接，在所述第1工作频率下具有180×n度的电长度；以及
补偿电路，该补偿电路的一端与所述第1输出电路和第2输出电路的另一端连接，该补偿电路的另一端接地，该补偿电路在所述第1工作频率下具有90度的电长度，在作为所述第1工作频率的二分之一频率的第2工作频率下具有45度的电长度。
2.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述多赫蒂放大器具备控制部，该控制部切换所述第1信号和第2信号的工作频率为所述第1工作频率时的所述第1放大元件和第2放大元件的工作级、与所述第1信号和第2信号的工作频率为所述第2工作频率时的所述第1放大元件和第2放大元件的工作级。
3.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述多赫蒂放大器具备分配器，该分配器将放大对象信号分配成两个，将分配出的一个信号作为所述第1信号输出到所述第1输入电路，将分配出的另一个信号作为所述第2信号输出到所述第2输入电路。
4.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述补偿电路的一端在所述第1工作频率下成为开路端，
所述补偿电路以所述第2工作频率与所述第1输出电路谐振，消除所述第1输出电路的电长度。
5.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述多赫蒂放大器具备：
第1匹配电路，其改变所述第1放大元件的输入阻抗，以代替在所述第1工作频率下具有180×n度的电长度的所述第1输入电路；以及
第2匹配电路，其改变所述第2放大元件的输入阻抗，以代替在所述第2工作频率下具有90度的电长度的所述第2输入电路，
输入到所述第1匹配电路的第1信号的相位比输入到所述第2匹配电路的第2信号的相位在所述第1工作频率下延迟90度，在所述第2工作频率下延迟45度。
6.一种多赫蒂放大电路，其特征在于，
该多赫蒂放大电路是并联连接多个多赫蒂放大器而成的，
所述多赫蒂放大器具备：
第1输入电路，其在作为放大对象信号的第1信号和第2信号的第1工作频率下具有180×n(n为1以上的整数)度的电长度；
第2输入电路，其在所述第1工作频率下具有90度的电长度；
第1放大元件，其对通过所述第1输入电路后的所述第1信号进行放大；
第2放大元件，其对通过所述第2输入电路后的所述第2信号进行放大；
第1输出电路，该第1输出电路的一端与所述第1放大元件的输出端子连接，在所述第1工作频率下具有90度的电长度；
第2输出电路，该第2输出电路的一端与所述第2放大元件的输出端子连接，该第2输出电路的另一端与所述第1输出电路的另一端连接，在所述第1工作频率下具有180×n度的电长度；以及
补偿电路，该补偿电路的一端与所述第1输出电路和第2输出电路的另一端连接，该补偿电路的另一端接地，该补偿电路在所述第1工作频率下具有90度的电长度，在作为所述第1工作频率的二分之一频率的第2工作频率下具有45度的电长度，
所述多赫蒂放大电路具备：
分配电路，其将输入信号分配成多个，将作为分配出的输入信号的各个分配信号作为放大对象信号，分别输出到所述多个多赫蒂放大器；以及
合成电路，其对从所述多个多赫蒂放大器输出的信号进行合成。
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