CN215581071U - 功率放大电路 - Google Patents

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Abstract

功率放大电路(10)具备：放大器(101)，放大输入信号；变压器(104)，具有与放大器(101)的输出连接的初级线圈(1041)和与其电磁场耦合的次级线圈(1042)；放大器(102)，与次级线圈(1042)的一端连接；放大器(103)，与次级线圈(1042)的另一端连接；变压器(105)，具有一端与放大器(102)的输出连接且另一端与放大器(103)的输出连接的初级线圈(1051)和与其电磁场耦合的次级线圈(1052)；电容元件(106)，设置在次级线圈(1052)与接地之间；和电容元件(108)，一端与次级线圈(1052)的一端连接，另一端与次级线圈(1052)的另一端连接。

Description

功率放大电路
技术领域
本实用新型涉及功率放大电路。
背景技术
在便携式电话等移动体中的通信之中，使用对射频(Radio Frequency：RF)信号进行放大的功率放大电路。在功率放大电路中，要求高效率化。为了功率放大电路的高效率化，有利用差动信号进行放大的功率放大电路。
在专利文献1中示出如下的功率放大电路，即，利用差动信号对功率进行放大，通过开关对处于输出侧的电容元件的连接进行切换，由此根据频带得到良好的阻抗匹配。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开2020/0099348号说明书
在专利文献1记载的功率放大电路中，通过变压器对所输入的RF信号进行不平衡平衡变换，从而将输入信号分配为向两个放大器的差动信号。在差动信号被变压器变换了的情况下，理想的是相对于一个信号的、另一个信号的相位相差180度，且振幅变得相等。但是，在实际的变压器中，由于在构成变压器的线圈之间产生的寄生电容，产生差动信号的从理想的相位差以及振幅差的偏离。由于差动信号从理想的状态偏离，从而合成了差动信号的输出信号的功率效率下降。
实用新型内容
实用新型要解决的课题
本实用新型是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种通过差动结构对功率进行放大的高效率的功率放大电路。
用于解决课题的手段
本实用新型的一个方面涉及的功率放大电路具备：第1放大器，对输入信号进行放大；第1变压器，具有与第1放大器的输出连接的第1初级线圈和与第1初级线圈电磁场耦合的第1次级线圈；第2放大器，与第1次级线圈的一端连接；第3放大器，与第1次级线圈的另一端连接；第2变压器，具有一端与第2放大器的输出连接且另一端与第3放大器的输出连接的第2初级线圈和与第2初级线圈电磁场耦合的第2次级线圈；第1电容元件，设置在第2次级线圈与接地之间；和第2电容元件，一端与第2次级线圈的一端连接，另一端与第2次级线圈的另一端连接。
实用新型效果
根据本实用新型，能够提供一种通过差动结构对功率进行放大的高效率的功率放大电路。
附图说明
图1是本实施方式涉及的功率放大电路的电路图。
图2是说明本实施方式涉及的功率放大电路中的差动信号的振幅差以及相位差的图。
图3是本实施方式涉及的功率放大电路的其他电路图。
图4是比较例涉及的功率放大电路的电路图。
图5是说明比较例涉及的功率放大电路中的差动信号的振幅差以及相位差的图。
附图标记说明
10、30、40…功率放大电路，101、102、103…放大器，104、105…变压器，1041、1051…初级线圈，1042、1052…次级线圈，106、107、108、109…电容元件。
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的实施方式详细地进行说明。另外，对于相同的要素标注相同的附图标记，尽量省略重复的说明。
在图1中，示出本实施方式涉及的功率放大电路10的电路图。功率放大电路10具有放大器101、102、103、变压器104、105、电容元件106、107、108、109以及开关110。
在放大器101(第1放大器)被输入输入信号RFin。放大器101的输出与初级线圈1041的一端以及电容元件109的一端连接。在放大器101被供给电源电压Vcc1。放大器101将对输入信号RFin进行了放大的信号输出到变压器104。
放大器102(第2放大器)的输入与次级线圈1042的一端连接，输出与初级线圈1051的一端连接。放大器102对来自变压器104的信号进行放大并输出信号RF1。
放大器103(第3放大器)的输入与次级线圈1042的另一端连接，输出与初级线圈1051的另一端连接。放大器103对来自变压器104的信号进行放大并输出信号RF2。
在放大器102、103，通过后述的初级线圈1051被供给电源电压Vcc2。
放大器101、102、103例如构成为包含异质结双极晶体管(HBT：HeterojunctionBipolar Transistor)等晶体管。
变压器104(第1变压器)具有初级线圈1041(第1初级线圈)和次级线圈1042(第1次级线圈)。初级线圈1041与次级线圈1042电磁场耦合。初级线圈1041的一端与放大器101的输出连接，另一端通过电容元件107而与接地连接。
在初级线圈1041被输入由放大器101放大后的信号。变压器104对从放大器101输入的信号进行不平衡平衡变换。根据输入到初级线圈1041的信号，从次级线圈1042的两端输出信号。从次级线圈1042的两端输出的信号是相互大致反相的信号。
变压器105(第2变压器)具有初级线圈1051(第2初级线圈)和次级线圈1052(第2次级线圈)。变压器105对从放大器102、103输入的信号进行平衡不平衡变换。变压器105例如也可以设置为由设置功率放大电路10的基板的布线来构成初级线圈1051和次级线圈1052。
初级线圈1051与放大器102、103连接，并与次级线圈1052电磁场耦合。次级线圈1052的一端与电容元件108的一端连接，进而与开关110的输入连接。次级线圈1052的另一端与电容元件108的另一端连接。次级线圈1052通过与次级线圈1052的另一端连接的电容元件106而与接地连接。换言之，是交流地被接地的状态。
变压器105从次级线圈1052输出与输入到初级线圈1051的信号相应的输出信号RFout。在初级线圈1051被输入由放大器102放大后的信号RF1以及由放大器103放大后的信号RF2。基于信号RF1和信号RF2，从次级线圈1052输出输出信号RFout。将通过变压器104进行了不平衡平衡变换的输入信号RFin放大为信号RF1和信号RF2之后，通过变压器105进行平衡不平衡变换，由此可得到对输入信号RFin进行了放大的输出信号RFout。
电容元件106(第1电容元件)设置在次级线圈1052与接地之间。电容元件106对从放大器102的输出或放大器103的输出观察到的次级线圈1052的阻抗进行调整。电容元件106的电容值例如为2.5pF。
电容元件107(第3电容元件)设置在初级线圈1041与接地之间。电容元件107对从放大器101的输出观察到的初级线圈1041的阻抗进行调整。能够与电容元件106同样地调整从放大器102的输入以及放大器103的输入对处于不平衡侧的初级线圈1041进行了观察的情况下的阻抗。电容元件107的电容值例如为1.1pF。
电容元件108(第2电容元件)的一端与次级线圈1052的一端连接，另一端与次级线圈1052的另一端连接。电容元件108对从放大器102的输出或放大器103的输出观察到的次级线圈1052的阻抗进行调整。电容元件108的电容值例如为0.2pF。电容元件108例如也可以如平板电容器那样由设置功率放大电路10的基板的布线来设置。或者，电容元件108也可以设置为表面安装部件。
电容元件109(第4电容元件)的一端与初级线圈1041的一端连接，另一端与初级线圈1041的另一端连接。电容元件109对从放大器101的输出观察到的初级线圈1041的阻抗进行调整。电容元件109的电容值例如为0.2pF。
开关110是利用从外部输入的控制信号(未图示)，根据频带来切换输出信号RFout的输出目的地的频段选择开关。在开关110各自的输出连接有电容元件1101、1102那样的电容元件。通过对电容元件1101、1102等电容元件的电容值进行调整，从而能够按照每个频带进行适当的阻抗的调整。
在图2中，示出在功率放大电路10中使输入信号RFin的频率从4.0GHz变化至5.4GHz的情况下的、信号RF1和信号RF2的相位差[度(deg)]以及振幅差[dB]的仿真结果。在此，以信号RF1为基准而示出与信号RF2的差分。另外，这里的相位差是将信号RF1的相位设为θ的情况下的、与信号RF2的相位的绝对值即180度-θ之差。
参照比较例对图2的结果进行说明。在图4中，示出作为比较例的功率放大电路40的电路图。功率放大电路40与功率放大电路10相比较，不同点在于，不具有电容元件108、109。此外，来自放大器102的信号是RF3，来自放大器103的信号是RF4。
在图5中，示出在功率放大电路40中使输入信号RFin的频率从4.0GHz变化至5.4GHz的情况下的、信号RF3和信号RF4的相位差[度]以及振幅差[dB]的仿真结果。在此，以信号RF3为基准而示出与信号RF4的差分。关于相位差是与图2同样的计算方法。
图5所示的相位差[度]例如在4.4GHz下为0.75度，在4.7GHz下为0.1度，在5.0GHz下为1.4度。振幅差[dB]在4.4GHz下为1.05dB，在4.7GHz下为1.11dB，在5.0GHz下为0.94dB。
在功率放大电路40中，在进行了仿真的频带中，可抑制相位差的产生。另一方面，振幅差遍及该频带而产生。
图2所示的相位差[度]例如在4.4GHz下为-1.23度，在4.7GHz下为0.88度，在5.0GHz下为2.69度。振幅差[dB]在4.4GHz下为0.09dB，在4.7GHz下为0.22dB，在5.0GHz下为0.28dB。
在功率放大电路10中，在进行了仿真的频带中，能够抑制振幅差的产生。此外，关于相位差，在4.4GHz至5.0GHz的频带中，相位差成为0度的附近的值。功率放大电路10与功率放大电路40相比，具有能够在抑制相位差的产生的同时还抑制振幅差的频带。因此，功率放大电路10能够抑制差动信号的相位差以及振幅差。
在图3中，示出功率放大电路30的电路图。功率放大电路30与功率放大电路10的不同点在于，不具有电容元件109。但是，通过电容元件106、108来调整从放大器102的输出以及放大器103的输出对输出侧进行了观察的阻抗，从而能够与功率放大电路10同样地抑制差动信号的相位差以及振幅差。
另外，虽然说明了在功率放大电路10、30中放大器101由一个放大器构成的结构，但也可以是多个放大器被串联地耦合而构成的结构。在此情况下，在由变压器104产生了差动信号之后进行输出信号的放大，从而能够抑制输出信号的反馈所引起的功率放大电路的振荡。
以上，对本实用新型的例示性的实施方式进行了说明。功率放大电路10具备：放大器101，对输入信号RFin进行放大；变压器104，具有与放大器101的输出连接的初级线圈1041和与初级线圈1041电磁场耦合的次级线圈1042；放大器102，与次级线圈1042的一端连接；放大器103，与次级线圈1042的另一端连接；变压器105，具有一端与放大器102的输出连接且另一端与放大器103的输出连接的初级线圈1051和与初级线圈1051电磁场耦合的次级线圈1052；电容元件106，设置在次级线圈1052与接地之间；和电容元件108，一端与次级线圈1052的一端连接，另一端与次级线圈1052的另一端连接。
在功率放大电路10中，通过电容元件106和108来调整从放大器102的输出以及放大器103的输出对功率放大电路10的输出侧进行了观察的阻抗，从而能够抑制差动信号的相位差以及振幅差的产生。通过抑制相位差以及振幅差的产生，从而能够使合成了差动信号的输出信号的功率效率提高。
功率放大电路10还具备：电容元件107，设置在初级线圈1041与接地之间；和电容元件109，一端与初级线圈1041的一端连接，另一端与初级线圈1041的另一端连接。由此，能够进一步抑制差动信号的相位差以及振幅差的产生。
在功率放大电路10中，变压器105也可以由设置功率放大电路10的基板的布线来构成初级线圈1051以及次级线圈1052。由此，与作为部件而安装变压器105的情况相比，能够削减安装部件的部件个数。
在功率放大电路10中，电容元件108也可以由设置功率放大电路10的基板的布线构成。由此，能够削减安装部件的部件个数。
在功率放大电路10中，放大器101也可以是多个放大器被串联地耦合而构成的。
另外，以上说明的各实施方式用于使本实用新型容易理解，并非用于对本实用新型进行限定解释。本实用新型能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改良，并且本实用新型中还包含其等价物。即，本领域技术人员对各实施方式适当施加了设计变更的实施方式，只要具备本实用新型的特征，就也包含在本实用新型的范围内。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、条件等并非限定于例示的内容，能够适当地进行变更。此外，各实施方式是例示，能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合，这是不言而喻的，这些只要包含本实用新型的特征就也包含在本实用新型的范围内。

Claims (5)

1.一种功率放大电路，其特征在于，具备：
第1放大器，对输入信号进行放大；
第1变压器，具有与所述第1放大器的输出连接的第1初级线圈和与所述第1初级线圈电磁场耦合的第1次级线圈；
第2放大器，与所述第1次级线圈的一端连接；
第3放大器，与所述第1次级线圈的另一端连接；
第2变压器，具有一端与所述第2放大器的输出连接且另一端与所述第3放大器的输出连接的第2初级线圈和与所述第2初级线圈电磁场耦合的第2次级线圈；
第1电容元件，设置在所述第2次级线圈与接地之间；和
第2电容元件，一端与所述第2次级线圈的一端连接，另一端与所述第2次级线圈的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，还具备：
第3电容元件，设置在所述第1初级线圈与接地之间；和
第4电容元件，一端与所述第1初级线圈的一端连接，另一端与所述第1初级线圈的另一端连接。
3.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，
所述第2变压器由设置所述功率放大电路的基板的布线来构成所述第2初级线圈以及所述第2次级线圈。
4.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，
所述第2电容元件由设置所述功率放大电路的基板的布线构成。
5.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，
所述第1放大器是多个放大器被串联地耦合而构成的。
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