CN117063392A - 多赫蒂放大器 - Google Patents

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Abstract

本公开的多赫蒂放大器具备：输入端子；输出端子；载波放大器，其连接在所述输入端子与所述输出端子之间；峰值放大器，其在所述输入端子与所述输出端子之间与所述载波放大器并联地连接；第一输入匹配电路，其连接在所述输入端子与所述载波放大器之间；以及第二输入匹配电路，其连接在所述输入端子与所述峰值放大器之间，所述载波放大器和所述峰值放大器朝向外侧彼此向相反方向输出信号。

Description

多赫蒂放大器
技术领域
本公开涉及多赫蒂放大器。
背景技术
在专利文献1中公开了多赫蒂放大器。该多赫蒂放大器具备：分配器，其将输入信号分配为两个信号；载波放大器，其由供上述两个信号中的一方输入的第一FET(FieldEffect Transistor：场效应晶体管)构成；以及峰值放大器，其由第二FET构成，供两个信号中的另一方输入。另外，多赫蒂放大器具备调整载波放大器和峰值放大器的输出阻抗并对载波放大器和峰值放大器的输出信号进行合成的合成器。
专利文献1：日本特开2012-28880号公报
在专利文献1中，载波放大器与峰值放大器接近地横向排列配置。因此，载波放大器和峰值放大器的信号有可能发生干扰。
发明内容
本公开的目的在于获得能够抑制信号的干扰的多赫蒂放大器。
本公开的多赫蒂放大器具备：输入端子；输出端子；载波放大器，其连接在所述输入端子与所述输出端子之间；峰值放大器，其在所述输入端子与所述输出端子之间与所述载波放大器并联地连接；第一输入匹配电路，其连接在所述输入端子与所述载波放大器之间；以及第二输入匹配电路，其连接在所述输入端子与所述峰值放大器之间，所述载波放大器和所述峰值放大器朝向外侧彼此向相反方向输出信号。
在本公开的多赫蒂放大器中，载波放大器和峰值放大器彼此向相反方向输出信号。因此，能够抑制信号的干扰。
附图说明
图1是实施方式1的多赫蒂放大器的俯视图。
图2是比较例的多赫蒂放大器的俯视图。
图3是实施方式2的多赫蒂放大器的俯视图。
图4是实施方式3的多赫蒂放大器的俯视图。
图5是实施方式4的多赫蒂放大器的俯视图。
图6是实施方式5的多赫蒂放大器的俯视图。
图7是实施方式6的多赫蒂放大器的俯视图。
具体实施方式
参照附图对各实施方式的多赫蒂放大器进行说明。存在对相同或对应的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复说明的情况。
实施方式1
图1是实施方式1的多赫蒂放大器100的俯视图。多赫蒂放大器100具备输入端子10、输出端子40、连接在输入端子10与输出端子40之间的载波放大器20、以及在输入端子10与输出端子40之间与载波放大器20并联地连接的峰值放大器30。载波放大器20也被称为主放大器。峰值放大器30也被称为辅助放大器。载波放大器20是从低输出区域到高输出区域放大信号的晶体管。峰值放大器30是在高输出区域放大信号的晶体管。
分配器16将来自输入端子10的输入信号分配至第一输入线路11和第二输入线路12。也可以不设置分配器16，而使用两输入的端子作为输入端子10。在第一输入线路11上设置有第一前级放大器13。在第二输入线路12设置有第二前级放大器14。另外，在第二输入线路12上，在第二前级放大器14的输出侧设置有输入侧λ/4电长度线路15。输入侧λ/4电长度线路15具有输入信号的λ/4的奇数倍的电长度。即，相对于多赫蒂放大器100的输入信号的波长λ，输入侧λ/4电长度线路15的电长度为λ/4、3λ/4、5λ/4……等。
在第一输入线路11的与输入端子10相反一侧的端部连接有第一输入匹配电路22。在第一输入匹配电路22的输出连接有载波放大器20。第一输入匹配电路22连接在输入端子10与载波放大器20之间。在第二输入线路12的与输入端子10相反一侧的端部连接有第二输入匹配电路32。在第二输入匹配电路32的输出连接有峰值放大器30。第二输入匹配电路32连接在输入端子10与峰值放大器30之间。
在载波放大器20的输出连接有第一输出线路41。在第一输出线路41上设置有用于对载波放大器20与峰值放大器30的输出信号进行合成的输出侧λ/4电长度线路45。输出侧λ/4电长度线路45具有放大信号的λ/4的奇数倍的电长度。即，相对于多赫蒂放大器100的放大信号的波长λ，输出侧λ/4电长度线路45的电长度为λ/4、3λ/4、5λ/4……等。输出侧λ/4电长度线路45具有与输入侧λ/4电长度线路15的相位差相当的电长度。在峰值放大器30的输出连接有第二输出线路42。
来自第一输出线路41和第二输出线路42的信号在合成器46被合成，并从输出端子40输出。
接下来，对多赫蒂放大器100的动作进行说明。从输入端子10输入的信号在第一前级放大器13和第二前级放大器14分别被放大。在第一前级放大器13放大的信号被输入第一输入匹配电路22。在第二前级放大器14放大的信号经由输入侧λ/4电长度线路15被输入第二输入匹配电路32。第一输入匹配电路22和第二输入匹配电路32分别进行阻抗的整合，以使在载波放大器20和峰值放大器30不产生输入的损失。输入的损失意味着信号的反射。
载波放大器20和峰值放大器30分别对从第一输入匹配电路22和第二输入匹配电路32输入的信号进行放大并输出。载波放大器20和峰值放大器30朝向外侧彼此向相反方向输出信号。载波放大器20和峰值放大器30的信号输出方向61、62所成的角为180度。载波放大器20向与峰值放大器30相反一侧输出信号，峰值放大器30向与载波放大器20相反一侧输出信号。
从载波放大器20和峰值放大器30输出的信号，经由第一输出线路41、第二输出线路42而在合成器46被耦合，并从输出端子40输出。
载波放大器20、峰值放大器30、第一前级放大器13、第二前级放大器14、第一输入匹配电路22、第二输入匹配电路32例如由GaAs、GaN等半导体芯片构成。
通常，在放大器中，越是在高输出功率区域即饱和区域动作，越能够高效化。通常，在串行多级放大器中，越接近饱和区域，越高效化，因此低～中输出时成为弱点。为了实现低～中输出时的高效化，多赫蒂放大器具有动作区域不同的两个放大器。多赫蒂放大器具有的两个放大器、即载波放大器和峰值放大器动作等级不同。由此在多赫蒂放大器中，在低～高输出的全部输出功率区域，能够比一般的串行多级放大器高效化。
通常，在通信装置中要求64T64R等多MIMO(Multiple-Input Multiple-Output：多输入多输出)化。因此，在通信装置中，有时在较小的一个天线设置多个功率放大器。因此，不仅要求用于抑制发热的功率放大器的高效化，而且要求高温动作特性的提高、小型化、低成本化。
图2是比较例的多赫蒂放大器101的俯视图。在多赫蒂放大器101中，为了抑制放大信号的失真特性劣化，而将载波放大器20和峰值放大器30横向排列配置。此时，载波放大器20和峰值放大器30的信号输出方向为同一方向。
在这样的横向排列配置中，布局面积在一个方向上变大，有可能使装置大型化。另外，通常在多赫蒂放大器动作时，载波放大器和峰值放大器的发热量最大。在横向排列配置中，载波放大器20与峰值放大器30相邻。因此，有可能产生高温动作时的特性劣化。另外，由于载波放大器20和峰值放大器30接近地横向排列，因此信号有可能发生干扰。
另外，为了确保良好的失真特性，优选不仅确保载波放大器20与峰值放大器30的对称性，而且确保载波放大器20与第一输入匹配电路22的布局对称性、峰值放大器30与第二输入匹配电路32的布局对称性。在多赫蒂放大器101中，使载波放大器20与第一输入匹配电路22的中心线71一致，并保持为布局对称性。同样地，使峰值放大器30与第二输入匹配电路32的中心线72一致，并保持为布局对称性。
在此，在图2所示的布局中，因横向排列地配置有载波放大器20和峰值放大器30，特别是在第一输入匹配电路22与第二输入匹配电路32之间产生空余空间。因此，妨碍装置的小型化。另外，在通信装置中，为了扩大支持区域，考虑要求更高的输出功率。因此，设想载波放大器20和峰值放大器30的总栅极宽度Wgt变得更大。由此，第一输入匹配电路22与第二输入匹配电路32之间的空余空间有可能进一步变大。
与此相对，在本实施方式的多赫蒂放大器100中，载波放大器20和峰值放大器30朝向外侧彼此向相反方向输出信号。载波放大器20和峰值放大器30沿载波放大器20输出信号的信号输出方向61排列。在本实施方式中，由于不像比较例的多赫蒂放大器101那样载波放大器20的长边和峰值放大器30的长边沿一个方向排列，因此能够缩小布局。即，能够缩小图1所示的宽度W。特别是载波放大器20和峰值放大器30的晶体管尺寸越大，Wgu(晶体管单元数)越增加，布局缩小的效果越大。
另外，在本实施方式中，第一输入匹配电路22和第二输入匹配电路32配置在载波放大器20与峰值放大器30之间。因此，能够确保作为发热源的载波放大器20与峰值放大器30的间隔，能够使发热部位分散。因此，能够抑制高温动作时的特性劣化。另外，能够有效利用载波放大器20与峰值放大器30之间的空间。
另外，载波放大器20的中心线70与第一输入匹配电路22的中心线一致，峰值放大器30的中心线70与第二输入匹配电路32的中心线一致。另外，载波放大器20与峰值放大器30的中心线70一致。这样，在本实施方式中，能够在确保成为良好的失真特性的前提的布局的对称性的基础上，使布局小型化。
另外，因载波放大器20和峰值放大器30彼此向相反方向输出信号，从而载波放大器20和峰值放大器30的信号输出方向61、62不并行。因此，能够抑制高频信号的干扰。
这样在本实施方式中，通过设计布局，能够获得多赫蒂放大器100的小型化、高温动作特性的提高、低失真特性、抑制干扰的效果。
作为本实施方式的比较例，例如可以考虑载波放大器20和峰值放大器30朝向内侧即朝向彼此输出信号的结构。在这样向与本实施方式相反的方向输出信号的结构中，设想在载波放大器20和峰值放大器30所夹的区域需要用于配置输出侧λ/4电长度线路45的空间。因此，有可能使布局的小型化变得困难。
例如，在14GHz频带等毫米波的高动作频率下，输出侧λ/4电长度线路45通常较小。但是在5G基站所使用的4GHz频带的Sub6波频带等中，通常，输出侧λ/4电长度线路45较大。因此，若在载波放大器20和峰值放大器30所夹的区域配置输出侧λ/4电长度线路45，则有可能使布局大型化。因此，特别是在放大4GHz频带等低频信号的多赫蒂放大器中，有可能妨碍小型化。
与此相对，本实施方式的载波放大器20和峰值放大器30朝向外侧彼此向相反方向输出信号。因此，输出侧λ/4电长度线路45设置于载波放大器20和峰值放大器30所夹的区域的外侧。因此，能够实现布局的小型化。
另外，与输出侧相比较，输入侧为小信号，难以受到信号损失的影响。因此，输入侧λ/4电长度线路15与输出侧λ/4电长度线路45相比，线路宽度较小。因此，输入侧λ/4电长度线路15难以妨碍小型化。输入侧λ/4电长度线路15与输出侧λ/4电长度线路45同样，可以由低信号损失的λ/4电长度线路构成，也可以由SMD(surface mount device：表面贴装器件)构成。在由SMD构成的λ/4电长度线路中，虽然多少存在信号损失，但能够进一步小型化。
在本实施方式中，在峰值放大器30侧设置有输入侧λ/4电长度线路15，在载波放大器20侧设置有输出侧λ/4电长度线路45。但不限于此，输出侧λ/4电长度线路45连接在载波放大器20与峰值放大器30中的一方与输出端子40之间即可。另外，输入侧λ/4电长度线路15连接在第一输入匹配电路22和第二输入匹配电路32中的在输出侧未连接输出侧λ/4电长度线路45的一方与输入端子10之间即可。
另外，图1所示的部件的配置是一例，不进行限定。例如，载波放大器20与峰值放大器30的中心线70也可以不一致。
上述的变形能够适当地应用于以下的实施方式的多赫蒂放大器。另外，对于以下的实施方式的多赫蒂放大器而言，由于与实施方式1的共通点较多，因此以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
实施方式2
图3是实施方式2的多赫蒂放大器200的俯视图。在本实施方式中，与实施方式1的不同点在于：第一输入匹配电路22和第二输入匹配电路32形成于一个芯片222。其他结构与实施方式1的结构相同。芯片222例如是GaAs、GaN等半导体芯片。
在本实施方式中，除实施方式1的效果之外，还能够将输入匹配电路小型化。另外，在本实施方式中，能够将实施方式1中的载波放大器20、峰值放大器30、第一输入匹配电路22、第二输入匹配电路32这四个芯片减少为三个芯片。因此，能够在安装工序中减少安装次数、安装时间以及成本。
实施方式3
图4是实施方式3的多赫蒂放大器300的俯视图。在实施方式1中，在第一输入匹配电路22与输入端子10之间连接有第一前级放大器13，在第二输入匹配电路32与输入端子10之间连接有第二前级放大器14。在本实施方式中，第一前级放大器13和第二前级放大器14形成于一个芯片313。其他结构与实施方式2的结构相同。芯片313例如是GaAs、GaN等半导体芯片。
在本实施方式中，除实施方式2的效果之外，还能够将前级放大器小型化。另外，在本实施方式中，能够将实施方式2中的载波放大器20、峰值放大器30、芯片222、第一前级放大器13以及第二前级放大器14这五个芯片减少为四个芯片。因此，能够在安装工序中减少安装次数、安装时间以及成本。
实施方式4
图5是实施方式4的多赫蒂放大器400的俯视图。在本实施方式中，第一输入匹配电路22和第二输入匹配电路32形成于一个IPD(集成型无源器件)422。其他结构与实施方式2的结构相同。
在本实施方式中，除实施方式2的效果之外，还能够通过IPD422进一步小型化。IPD422也被称为集成无源器件、集成无源组件、嵌入式无源组件。IPD422是电阻、电容器、电感器、微带线、阻抗匹配元件、平衡―不平衡变压器或它们的组合被集成到相同的封装或相同的基板的电子组件。通过使用IPD422，能够比使用了GaN、GaAs、SMD的匹配电路进一步小型化。
实施方式5
图6是实施方式5的多赫蒂放大器500的俯视图。在本实施方式中，载波放大器20和第一前级放大器13形成于一个芯片520，峰值放大器30和第二前级放大器14形成于一个芯片530。另外，输入侧λ/4电长度线路15连接在输入端子10与第二前级放大器14之间。其他结构与实施方式2的结构相同。
在本实施方式中，除实施方式2的效果之外，通过前级放大器以及后级放大器形成于一个芯片，能够进一步小型化。另外，相对于实施方式2的五个芯片的结构，在本实施方式中成为三个芯片的结构，能够减少安装次数、安装时间以及成本。
另外，芯片520中的形成有载波放大器20的部分的中心线70与芯片222中的形成有第一输入匹配电路22的部分的中心线70一致。另外，芯片530中的形成有峰值放大器30的部分的中心线70与芯片222中的形成有第二输入匹配电路32的部分的中心线70一致。此外，芯片520中的形成有载波放大器20的部分的中心线70与芯片530中的形成有峰值放大器30的部分的中心线70一致。这样，在本实施方式中，也能够确保成为良好的失真特性的前提的布局的对称性。
作为本实施方式的变形例，也可以仅将载波放大器20和第一前级放大器13或峰值放大器30和第二前级放大器14中的一方形成于一个芯片。另外，本实施方式的芯片222也可以是IPD。
实施方式6
图7是实施方式6的多赫蒂放大器600的俯视图。在本实施方式中，载波放大器20和第二前级放大器14形成于一个芯片620，峰值放大器30和第一前级放大器13形成于一个芯片630。另外，输入侧λ/4电长度线路15连接在输入端子10与第二前级放大器14之间。其他结构与实施方式2的结构相同。
在本实施方式中，除实施方式2的效果之外，通过前级放大器以及后级放大器形成于一个芯片，能够进一步小型化。另外，相对于实施方式2的五个芯片的结构，在本实施方式中成为三个芯片的结构，能够减少安装次数、安装时间以及成本。
另外，芯片620中的形成有载波放大器20的部分的中心线71与芯片222中的形成有第一输入匹配电路22的部分的中心线71一致。另外，芯片630中的形成有峰值放大器30的部分的中心线72与芯片222中的形成有第二输入匹配电路32的部分的中心线72一致。这样，在本实施方式中，也能够确保成为良好的失真特性的前提的布局的对称性。
作为本实施方式的变形例，也可以仅将载波放大器20和第二前级放大器14或峰值放大器30和第一前级放大器13中的一方形成于一个芯片。另外，本实施方式的芯片222也可以是IPD。
在各实施方式中说明的技术特征也可以适当地组合来使用。
附图标记说明：
10…输入端子；11…第一输入线路；12…第二输入线路；13…第一前级放大器；14…第二前级放大器；15…λ/4电长度线路；16…分配器；20…载波放大器；22…第一输入匹配电路；30…峰值放大器；32…第二输入匹配电路；40…输出端子；41…第一输出线路；42…第二输出线路；45…λ/4电长度线路；46…合成器；61…信号输出方向；70…中心线；71…中心线；72…中心线；100、101、200…多赫蒂放大器；222…芯片；300…多赫蒂放大器；313…芯片；400、500…多赫蒂放大器；520、530…芯片；600…多赫蒂放大器；620、630…芯片。

Claims (10)

1.一种多赫蒂放大器，其特征在于，具备：
输入端子；
输出端子；
载波放大器，其连接在所述输入端子与所述输出端子之间；
峰值放大器，其在所述输入端子与所述输出端子之间与所述载波放大器并联地连接；
第一输入匹配电路，其连接在所述输入端子与所述载波放大器之间；以及
第二输入匹配电路，其连接在所述输入端子与所述峰值放大器之间，
所述载波放大器和所述峰值放大器朝向外侧彼此向相反方向输出信号。
2.根据权利要求1所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述载波放大器和所述峰值放大器沿所述载波放大器输出信号的方向排列。
3.根据权利要求1或2所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述第一输入匹配电路和所述第二输入匹配电路配置在所述载波放大器与所述峰值放大器之间。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述载波放大器的中心线与所述第一输入匹配电路的中心线一致，
所述峰值放大器的中心线与所述第二输入匹配电路的中心线一致。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的多赫蒂放大器，其特征在于，具备：
输出侧λ/4电长度线路，其连接在所述载波放大器和所述峰值放大器中的一方与所述输出端子之间；以及
输入侧λ/4电长度线路，其连接在所述第一输入匹配电路和所述第二输入匹配电路中的在输出侧未连接所述输出侧λ/4电长度线路的一方与所述输入端子之间，
所述输出侧λ/4电长度线路设置于所述载波放大器与所述峰值放大器所夹的区域的外侧。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述第一输入匹配电路和所述第二输入匹配电路形成于一个芯片。
7.根据权利要求6所述的多赫蒂放大器，其特征在于，
所述第一输入匹配电路和所述第二输入匹配电路形成于一个集成型无源器件。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的多赫蒂放大器，其特征在于，具备：
第一前级放大器，其连接在所述第一输入匹配电路与所述输入端子之间；以及
第二前级放大器，其连接在所述第二输入匹配电路与所述输入端子之间，
所述第一前级放大器和所述第二前级放大器形成于一个芯片。
9.根据权利要求1～7中的任一项所述的多赫蒂放大器，其特征在于，具备：
第一前级放大器，其连接在所述第一输入匹配电路与所述输入端子之间；以及
第二前级放大器，其连接在所述第二输入匹配电路与所述输入端子之间，
所述载波放大器和所述第一前级放大器形成于一个芯片，
所述峰值放大器和所述第二前级放大器形成于一个芯片。
10.根据权利要求1～7中的任一项所述的多赫蒂放大器，其特征在于，具备：
第一前级放大器，其连接在所述第一输入匹配电路与所述输入端子之间；以及
第二前级放大器，其连接在所述第二输入匹配电路与所述输入端子之间，
所述载波放大器和所述第二前级放大器形成于一个芯片，
所述峰值放大器和所述第一前级放大器形成于一个芯片。
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