CN117242699A - 多赫蒂放大器 - Google Patents
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Abstract
具有放大第1信号的载波放大器(4)、放大第2信号的峰值放大器(7)、以及对由载波放大器(4)放大后的第1信号和由峰值放大器(7)放大后的第2信号进行合成的合成电路(8)，合成电路(8)具有带通滤波器电路，该带通滤波器电路作为电容器(31)、(32)包含载波放大器(4)和峰值放大器(7)各自的输出侧的寄生电容。
Description
技术领域
本发明涉及多赫蒂放大器。
背景技术
存在具有载波放大器和峰值放大器的多赫蒂放大器。载波放大器是与放大对象信号的功率无关地对放大对象信号进行放大的放大器。峰值放大器是仅在放大对象信号的功率为规定的功率以上时对放大对象信号进行放大的放大器。
在载波放大器的输出侧有寄生电容(以下称作“第1寄生电容”)，第1寄生电容越大，则载波放大器的放大率越低。在峰值放大器的输出侧有寄生电容(以下称作“第2寄生电容”)，第2寄生电容越大，则峰值放大器的放大率越低。
作为提高多赫蒂放大器的放大效率的技术，有专利文献1公开的多赫蒂放大器。该多赫蒂放大器包含在放大对象信号为某频率(以下称作“谐振频率”)时谐振的第1谐振电路和第2谐振电路。通过第1谐振电路进行谐振，第1寄生电容对载波放大器的放大率的影响降低。通过第2谐振电路进行谐振，第2寄生电容对峰值放大器的放大率的影响降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/145258号
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献公开的多赫蒂放大器中，如果放大对象信号的频率是谐振频率以外的频率，则第1谐振电路和第2谐振电路都不谐振。因此，如果放大对象信号的频率是谐振频率以外的频率，则由于第1寄生电容的影响和第2寄生电容的影响，存在多赫蒂放大器的放大效率降低这样的课题。
本发明正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于得到一种多赫蒂放大器，在多赫蒂放大器的动作频带中，能够抑制与载波放大器和峰值放大器各自的输出侧的寄生电容的影响相伴的放大效率降低。
用于解决课题的手段
本发明的多赫蒂放大器具有：载波放大器，其放大第1信号；峰值放大器，其放大第2信号；以及合成电路，其对由载波放大器放大后的第1信号和由峰值放大器放大后的第2信号进行合成，合成电路具有带通滤波器电路，该带通滤波器电路作为电容器包含载波放大器和峰值放大器各自的输出侧的寄生电容。
发明效果
根据本发明，在多赫蒂放大器的动作频带中，能够抑制与载波放大器和峰值放大器各自的输出侧的寄生电容的影响相伴的放大效率降低。
附图说明
图1是表示实施方式1的多赫蒂放大器的结构图。
图2是表示实施方式1的多赫蒂放大器的相位调整电路5的结构图。
图3是表示实施方式1的多赫蒂放大器的合成电路8的结构图。
图4是表示相位调整电路5和合成电路8各自的通过相位特性的说明图。
图5是表示图1所示的多赫蒂放大器的合成电路8中的回波损耗的计算结果的说明图。
图6是表示图1所示的多赫蒂放大器中的回退效率的降低量的计算结果的说明图。
图7是表示专利文献1中记载的多赫蒂放大器的相位延迟电路和合成电路各自的通过相位特性的说明图。
图8是表示图1所示的多赫蒂放大器的饱和动作时的效率降低量的计算结果的说明图。
图9是表示实施方式2的多赫蒂放大器的结构图。
图10是表示实施方式3的多赫蒂放大器的结构图。
具体实施方式
以下，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1的多赫蒂放大器的结构图。
图1所示的多赫蒂放大器具有输入端子1、分配器2、第1输入匹配电路3、载波放大器4、相位调整电路5、第2输入匹配电路6、峰值放大器7、合成电路8、输出匹配电路9以及输出端子10。
图1所示的多赫蒂放大器例如形成在单片集成电路或高频基板。
输入端子1是被从多赫蒂放大器的外部提供高频信号作为放大对象信号的端子。
分配器2对提供给输入端子1的高频信号的功率进行2分配。
分配器2将功率分配后的一个高频信号作为第1信号输出到第1输入匹配电路3，将功率分配后的另一个高频信号作为第2信号输出到相位调整电路5。
第1输入匹配电路3的一端与分配器2的一个输出端连接，第1输入匹配电路3的另一端与载波放大器4的输入端连接。
第1输入匹配电路3使载波放大器4的输入端的阻抗与输入端子1的阻抗匹配。
载波放大器4通过FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)、MOS(MetalOxide Semiconductor：金属氧化物半导体)晶体管或双极型晶体管等放大元件实现。或者，载波放大器4通过包含放大元件和阻抗转换电路的放大电路实现。
载波放大器4的输入端与第1输入匹配电路3的另一端连接，载波放大器4的输出端与合成电路8的一个输入端连接。
载波放大器4对通过第1输入匹配电路3而来的第1信号进行放大。
载波放大器4将放大后的第1信号输出到合成电路8。
相位调整电路5的一端与分配器2的另一个输出端连接，相位调整电路5的另一端与第2输入匹配电路6的一端连接。
相位调整电路5在多赫蒂放大器的动作频带中，具有与合成电路8相同的通过相位特性。
相位调整电路5使从分配器2输出的第2信号的相位延迟90度，将相位延迟后的第2信号输出到第2输入匹配电路6。
在图1所示的多赫蒂放大器中，相位调整电路5在多赫蒂放大器的动作频带中，使第2信号的相位延迟90度。但是，相位的延迟量不需要严格地为90度，在实用上没有问题的范围内，也可以与90度不同。
第2输入匹配电路6的一端与相位调整电路5的另一端连接，第2输入匹配电路6的另一端与峰值放大器7的输入端连接。
第2输入匹配电路6使峰值放大器7的输入端的阻抗与输入端子1的阻抗匹配。
在图1所示的多赫蒂放大器中，第2输入匹配电路6连接在相位调整电路5与峰值放大器7之间。但是，这只不过是一例，第2输入匹配电路6也可以连接在分配器2的另一个输出端和相位调整电路5之间。
峰值放大器7通过FET、MOS晶体管或双极型晶体管等放大元件实现。或者，峰值放大器7通过包含放大元件和阻抗转换电路的放大电路实现。
峰值放大器7的输入端与第2输入匹配电路6的另一端连接，峰值放大器7的输出端与合成电路8的另一个输入端连接。
峰值放大器7仅在通过第2输入匹配电路6而来的第2信号的功率为规定功率以上时，放大第2信号。
峰值放大器7将放大后的第2信号输出到合成电路8。
合成电路8的一个输入端与载波放大器4的输出端连接，合成电路8的另一个输入端与峰值放大器7的输出端连接。另外，合成电路8的合成点8a与输出匹配电路9的一端连接。
合成电路8使由载波放大器4放大后的第1信号的相位延迟90度。
合成电路8对相位延迟后的第1信号和由峰值放大器7放大后的第2信号进行合成。
合成电路8从合成点8a向输出匹配电路9输出合成后的信号。
在图1所示的多赫蒂放大器中，合成电路8使第1信号的相位延迟90度。但是，相位的延迟量不需要严格地为90度，在实用上没有问题的范围内，也可以与90度不同。
输出匹配电路9的一端与合成电路8的合成点8a连接，输出匹配电路9的另一端与输出端子10连接。
输出匹配电路9使由合成电路8合成后的信号的阻抗与未图示的负载的阻抗匹配。
输出端子10与未图示的负载连接。
输出端子10是用于将通过输出匹配电路9而来的合成后的信号输出到未图示的负载的端子。
图2是表示实施方式1的多赫蒂放大器的相位调整电路5的结构图。
图2所示的相位调整电路5具有带通滤波器电路。
带通滤波器电路具有电感器11、12、13以及电容器14、15。
电感器11的一端分别与分配器2的另一个输出端和电容器14的一端连接。电感器11的另一端分别与电感器12的一端和电感器13的一端连接。
电感器12的一端分别与电感器11的另一端和电感器13的一端连接。电感器12的另一端分别与电容器15的一端和第2输入匹配电路6的一端连接。
电感器13的一端分别与电感器11的另一端和电感器12的一端连接。电感器13的另一端接地。
电容器14的一端分别与分配器2的另一个输出端和电感器11的一端连接。电容器14的另一端接地。
电容器15的一端分别与电感器12的另一端和第2输入匹配电路6的一端连接。电容器15的另一端接地。
图2所示的相位调整电路5具有的带通滤波器电路具有电感器11、12、13以及电容器14、15。该带通滤波器电路只要是在多赫蒂放大器的动作频带中具有与合成电路8相同的通过相位特性，使第2信号的相位延迟90度的电路即可。因此，该带通滤波器电路的结构不限于图2所示的结构，例如也可以是具有电感器11、12以及电容器14、15的结构。
图2所示的相位调整电路5由作为集中常数元件的电感器11、12、13以及电容器14、15表示。但是，这只是一例，相位调整电路5也可以由分布常数元件表示。
图3是表示实施方式1的多赫蒂放大器的合成电路8的结构图。
图3所示的合成电路8具有带通滤波器电路，该带通滤波器电路作为电容器31、32包含载波放大器4和峰值放大器7各自的输出侧的寄生电容。
带通滤波器电路除了电容器31、32之外，还具有电感器21、22、33。
电流源4a是载波放大器4的电流源。
电流源7a是峰值放大器7的电流源。
电容器31是附加于电流源4a的载波放大器4的输出侧的寄生电容。
电容器32是附加于电流源7a的峰值放大器7的输出侧的寄生电容。
图3所示的合成电路8具有的带通滤波器电路具有电感器21、22、33以及电容器31、32。该带通滤波器电路只要是在多赫蒂放大器的动作频带中具有与相位调整电路5相同的通过相位特性，使第1信号的相位延迟90度的电路即可。因此，该带通滤波器电路的结构不限于图3所示的结构，例如也可以是具有电感器21、22以及电容器31、32的结构。
接着，说明图1所示的多赫蒂放大器的动作。
从多赫蒂放大器的外部向输入端子1提供高频信号作为放大对象信号。
分配器2对提供给输入端子1的高频信号的功率进行2分配。
分配器2将功率分配后的一个高频信号作为第1信号输出到第1输入匹配电路3，将功率分配后的另一个高频信号作为第2信号输出到相位调整电路5。
分配器2对功率的2分配可以是均等分配，也可以是不均等分配。
从分配器2输出的第1信号经由第1输入匹配电路3提供给载波放大器4的输入端。
从分配器2输出的第2信号的相位被相位调整电路5在多赫蒂放大器的动作频带中延迟90度。
由相位调整电路5相位延迟后的第2信号经由第2输入匹配电路6提供给峰值放大器7的输入端。
载波放大器4放大通过第1输入匹配电路3而来的第1信号，将放大后的第1信号输出到合成电路8。
如果通过第2输入匹配电路6而来的第2信号的功率小于规定功率，则峰值放大器7不进行第2信号的放大动作。此时，峰值放大器7与合成电路8的连接点的阻抗无限大，该连接点等效地成为开路端。
如果第2信号的功率在规定功率以上，则峰值放大器7放大第2信号，将放大后的第2信号输出到合成电路8。
由于提供给峰值放大器7的输入端的第2信号的功率小，因此，由峰值放大器7放大后的第2信号的功率比由载波放大器4放大后的第1信号的功率小时的峰值放大器7的动作被称作回退动作。提供给峰值放大器7的输入端的第2信号的功率变大，由峰值放大器7放大后的第2信号的功率与由载波放大器4放大后的第1信号的功率相同时的峰值放大器7的动作被称作饱和动作。
合成电路8使由载波放大器4放大后的第1信号的相位在多赫蒂放大器的动作频带中延迟90度。
合成电路8对相位延迟后的第1信号和由峰值放大器7放大后的第2信号进行合成。
由合成电路8合成后的信号从合成点8a输出到输出匹配电路9。
在此，如图3所示，合成电路8包含具有电感器21、22、33以及电容器31、32的带通滤波器电路。
带通滤波器电路是在多赫蒂放大器的动作频带中使第1信号的相位延迟90度的电路，不是以某1个频率谐振的谐振电路。多赫蒂放大器的动作频带是包含多个频率的频带。
如图2所示，相位调整电路5包含具有电感器11、12、13以及电容器14、15的带通滤波器电路。
带通滤波器电路是在多赫蒂放大器的动作频带中使第2信号的相位延迟90度的电路，不是以多赫蒂放大器的动作频带中包含的某1个频率谐振的谐振电路。
如图4所示，合成电路8具有的带通滤波器电路的通过相位特性和相位调整电路5具有的带通滤波器电路的通过相位特性在多赫蒂放大器的动作频带中是大致相同的通过相位特性。
图4是表示相位调整电路5和合成电路8各自的通过相位特性的说明图。
在图4中，横轴表示归一化频率，纵轴表示通过相位[degree]。
虚线是相位调整电路5的通过相位特性，点线是合成电路8的通过相位特性。作为多赫蒂放大器的动作频带，例如可考虑0.9～1.1的归一化频率。
因此，由合成电路8相位延迟后的第1信号的相位与由峰值放大器7放大后的第2信号的相位成为大致相同的相位，因此，载波放大器4和峰值放大器7各自的输出侧的寄生电容的影响降低。
输出匹配电路9使由合成电路8合成后的信号的阻抗与未图示的负载的阻抗匹配。
例如，如果载波放大器4和峰值放大器7各自的输出阻抗为50Ω，则合成点8a的阻抗为25Ω。如果负载的阻抗为50Ω，则输出匹配电路9变换合成点8a的阻抗，以使合成点8a的阻抗为50Ω。
由合成电路8合成后的信号经由输出匹配电路9和输出端子10提供给未图示的负载。
图5是表示图1所示的多赫蒂放大器的合成电路8中的回波损耗的计算结果的说明图。
在图5中，横轴表示归一化频率，纵轴表示回波损耗[dB]。
实线是图1所示的多赫蒂放大器的合成电路8的回波损耗，虚线是专利文献1中记载的合成电路的回波损耗。
在专利文献1记载的合成电路中，归一化频率为1.0时的动作频率是第1谐振电路和第2谐振电路的谐振频率。
在专利文献1记载的多赫蒂放大器中，在动作频率为谐振频率时，载波放大器和峰值放大器各自的输出侧的寄生电容的影响降低。但是，在动作频率为谐振频率以外的频率时，第1谐振电路和第2谐振电路不谐振，因此，合成电路的回波损耗变大。即，专利文献1记载的合成电路的回波损耗的频率特性为窄带。
图1所示的多赫蒂放大器的合成电路8不是以某1个频率谐振的谐振电路，而是包含在多赫蒂放大器的动作频带中使第1信号的相位延迟90度的带通滤波器电路。因此，合成电路8的回波损耗的频率特性与专利文献1记载的合成电路的回波损耗的频率特性相比为宽带。
图6是表示图1所示的多赫蒂放大器中的回退效率的降低量的计算结果的说明图。
在图6中，横轴表示归一化频率，纵轴表示回退效率的降低量[％]。
实线是图1所示的多赫蒂放大器中的回退效率的降低量，虚线是专利文献1记载的多赫蒂放大器中的回退效率的降低量。
在专利文献1记载的多赫蒂放大器中，在动作频率为谐振频率时，载波放大器和峰值放大器各自的输出侧的寄生电容的影响降低。但是，在动作频率为谐振频率以外的频率时，第1谐振电路和第2谐振电路不谐振，因此，多赫蒂放大器中的回退效率的降低量变大。即，专利文献1记载的多赫蒂放大器中的回退效率的频率特性为窄带。
图1所示的多赫蒂放大器中包含的相位调整电路5和合成电路8分别不是以某1个频率谐振的谐振电路，而是包含在多赫蒂放大器的动作频带中使相位延迟90度的带通滤波器电路。因此，图1所示的多赫蒂放大器中的回退效率的频率特性与专利文献1记载的多赫蒂放大器中的回退效率的频率特性相比为宽带。
图7是表示专利文献1记载的多赫蒂放大器的相位延迟电路和合成电路各自的通过相位特性的说明图。
在图7中，横轴表示归一化频率，纵轴表示通过相位[degree]。
实线是相位延迟电路的通过相位特性，点线是合成电路的通过相位特性。
在动作频率为谐振频率时，相位延迟电路的通过相位和合成电路的通过相位一致。但是，在动作频率为谐振频率以外的频率时，相位延迟电路的通过相位和合成电路的通过相位不一致。因此，专利文献1记载的多赫蒂放大器在饱和动作时，第1信号和第2信号的合成损失变大，效率降低。
图1所示的多赫蒂放大器如图4所示，相位调整电路5的通过相位特性和合成电路8的通过相位特性在动作频带中为大致相同的通过相位特性，因此，与专利文献1记载的多赫蒂放大器相比，饱和动作时的第1信号和第2信号的合成损失变小。
图8是表示图1所示的多赫蒂放大器中的饱和动作时的效率降低量的计算结果的说明图。
在图8中，横轴表示归一化频率，纵轴表示饱和动作时的效率降低量[％]。
实线是图1所示的多赫蒂放大器的饱和动作时的效率降低量，虚线是专利文献1记载的多赫蒂放大器的饱和动作时的效率降低量。
在专利文献1记载的多赫蒂放大器中，在动作频率为谐振频率时，载波放大器和峰值放大器各自的输出侧的寄生电容的影响降低。但是，在动作频率为谐振频率以外的频率时，第1谐振电路和第2谐振电路不谐振，因此，饱和工作时的效率的降低量变大。即，专利文献1记载的多赫蒂放大器中的饱和动作时的效率的频率特性是窄带。
图1所示的多赫蒂放大器中包含的相位调整电路5和合成电路8分别不是以某1个频率谐振的谐振电路，而是包含在多赫蒂放大器的动作频带中使信号的相位延迟90度的带通滤波器电路。因此，图1所示的多赫蒂放大器的饱和动作时的效率的频率特性与专利文献1记载的多赫蒂放大器的饱和动作时的效率的频率特性相比为宽带。
在以上的实施方式1中，将多赫蒂放大器构成为具有放大第1信号的载波放大器4、放大第2信号的峰值放大器7、以及对由载波放大器4放大后的第1信号和由峰值放大器7放大后的第2信号进行合成的合成电路8，合成电路8具有带通滤波器电路，该带通滤波器电路作为电容器31、32包含载波放大器4和峰值放大器7各自的输出侧的寄生电容。因此，多赫蒂放大器在多赫蒂放大器的动作频带中，能够抑制与载波放大器4和峰值放大器7各自的输出侧的寄生电容的影响相伴的放大效率降低。
实施方式2
图1所示的多赫蒂放大器具有第1输入匹配电路3和第2输入匹配电路6。
在实施方式2中，说明不具有第1输入匹配电路3和第2输入匹配电路6的多赫蒂放大器。
图9是表示实施方式2的多赫蒂放大器的结构图。
图9所示的多赫蒂放大器除了不具有第1输入匹配电路3和第2输入匹配电路6以外，与图1所示的多赫蒂放大器相同。
如果载波放大器4的输入端的阻抗与输入端子1的阻抗相同，则可以省略第1输入匹配电路3。
如果峰值放大器7的输入端的阻抗与输入端子1的阻抗相同，则可以省略第2输入匹配电路6。
图9所示的多赫蒂放大器与图1所示的多赫蒂放大器相比，能够实现小型化。
实施方式3
在实施方式3中，说明追加有放大元件51、52的多赫蒂放大器。
图10是表示实施方式3的多赫蒂放大器的结构图。
在图10中，与图1和图9相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略说明。
放大元件51连接在第1输入匹配电路3与载波放大器4之间。
放大元件51是与载波放大器4相同的放大器。
放大元件51放大通过第1输入匹配电路3而来的第1信号，将放大后的第1信号输出到载波放大器4。
在图10所示的多赫蒂放大器中，放大元件51设置在载波放大器4的前级。但是，这只不过是一例，放大元件51也可以设置在载波放大器4的后级。
放大元件52连接在第2输入匹配电路6与峰值放大器7之间。
放大元件52是与峰值放大器7相同的放大器。
放大元件52放大通过第2输入匹配电路6而来的第2信号，将放大后的第2信号输出到峰值放大器7。
在图10所示的多赫蒂放大器中，放大元件52设置在峰值放大器7的前级。但是，这只不过是一例，放大元件52也可以设置在峰值放大器7的后级。
图10所示的多赫蒂放大器通过追加放大元件51、52，能够比图1所示的多赫蒂放大器提高增益。
在图10所示的多赫蒂放大器中，放大元件51、52适用于图1所示的多赫蒂放大器。但是，这只不过是一例，放大元件51、52也可以应用于图9所示的多赫蒂放大器。
此外，本发明能够进行各实施方式的自由组合、或者各实施方式的任意构成要素的变形或者在各实施方式中省略任意构成要素。
产业上的可利用性
本发明适于多赫蒂放大器。
标号说明
11：输入端子；2：分配器；3：第1输入匹配电路；4：载波放大器；5：相位调整电路；6：第2输入匹配电路；7：峰值放大器；8：合成电路；8a：合成点；9：输出匹配电路；10：输出端子；11、12、13：电感器；14、15：电容器；21、22、33：电感器；31、32：电容器；51、52：放大元件。
Claims (4)
1.一种多赫蒂放大器，其特征在于，该多赫蒂放大器具有：
载波放大器，其放大第1信号；
峰值放大器，其放大第2信号；以及
合成电路，其对由所述载波放大器放大后的第1信号和由所述峰值放大器放大后的第2信号进行合成，
所述合成电路具有带通滤波器电路，该带通滤波器电路作为电容器包含所述载波放大器和所述峰值放大器各自的输出侧的寄生电容。
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有相位调整电路，该相位调整电路使第2信号的相位延迟，将相位调整后的第2信号输出到所述峰值放大器，
所述相位调整电路具有带通滤波器电路，所述相位调整电路在多赫蒂放大器的动作频带中具有与所述合成电路相同的通过相位特性。
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有输出匹配电路，该输出匹配电路使由所述合成电路合成后的信号的阻抗与负载的阻抗匹配。
4.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有：
分配器，其对放大对象信号的功率进行2分配，作为第1信号，输出功率分配后的一个信号，作为第2信号，输出功率分配后的另一个信号；
第1输入匹配电路，其连接在所述分配器与所述载波放大器之间，使所述载波放大器的输入端的阻抗与所述分配器的输入侧的阻抗匹配；以及
第2输入匹配电路，其连接在所述分配器与所述峰值放大器之间，使所述峰值放大器的输入端的阻抗与所述分配器的输入侧的阻抗匹配。
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