JP2003309435A - 高周波増幅装置 - Google Patents
高周波増幅装置Info
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Abstract
を得るとともに、回路規模を削減し小型の高周波増幅器
を提供する。 【解決手段】 前段トランジスタ3と後段トランジスタ
5の間には段間の整合回路4を有し、後段トランジスタ
5の出力側には出力整合回路6を有する動作周波数80
0MHz以上の高周波増幅器において、前段トランジス
タ3の出力端子で観測される前段トランジスタ3の歪み
量(相互変調歪み:IM3、IM5)よりも高周波増幅
器の出力端で観測される歪み量の方が小さくなるよう、
2段のトランジスタの出力特性が歪み補償効果を有す
る。
Description
スタ(FET)またはバイポーラトランジスタを用いた
高周波増幅器に関するものである。
低歪みであることと、消費電力を低減するために高効率
であることが求められる。特に、デジタル方式の携帯電
話に用いられる高周波増幅器は、セットの小型軽量化に
直結するため低歪み・高効率特性が強く要望される。増
幅器の低歪み特性と高効率特性は相反する関係にあるた
め、携帯電話の変調方式に応じた歪み特性の規格を満た
すよう、最大限に高効率となるよう設計されるのが通常
である。
いわゆる歪み補償回路技術がある。
増幅器の歪み成分を検知して増幅素子の電源電圧にフィ
ードバックする方法(例えば、特開平5−308227
号公報)や、図9に示すように2段増幅器の入力側にプ
リディストーション回路を付加する方法(例えば、特開
2001−144550号公報)などがある。
7によって検波された振幅補償回路41の入力レベルに
相当する正の検波電力と、出力側逆方向検波回路44に
よって検波された電力増幅器42の出力電力に相当する
負の検波電力を演算増幅器46にて差動増幅し、その出
力であるバイアス線45により振幅補償回路41を制御
し同回路の増幅量または減衰量を変化させて、結果とし
て増幅器42の入力電力が制御され見かけ上入力端子3
9と出力端子48の間で線形性が保たれる。
整合回路36までは従来の2段増幅器の構成であり、こ
の入力側にプリディストーション回路38を負荷した構
成となっている。この増幅器において32から36まで
の2段増幅器の有する振幅特性および位相特性とプリデ
ィストーション回路38の有する振幅特性および位相特
性を逆特性にすることによって、入力端子31と出力端
子37の間の増幅特性の線形性を改善することができ
る。
路は、いずれも増幅器の回路規模が大きくなり携帯電話
用等の小型化に適さないという欠点があった。
効率を得るとともに、回路規模を削減し小型の高周波増
幅器を提供することにある。
めに、本発明の多段増幅器は段間整合回路で歪みを発生
させ、出力整合回路で最終段の増幅素子にも歪みを発生
させ、両者の間で歪み成分を補償することによって出力
の歪みを低減し、高効率・低歪みの高周波増幅器を得
る。
て、図面を参照しながら説明する。
第1の実施の形態の高周波増幅器の回路構成を示す。こ
の増幅装置は前段増幅素子3と後段増幅素子5、および
各増幅素子の高周波整合を取るための回路2、4、6か
らなる2段構成の増幅装置である。
図3は図1の出力整合回路6の一実施例である。
トランジスタ(FET)の出力12から後段FETの入
力18の間で高周波信号が伝搬されるよう整合をとる機
能を果たしており、前記実施例の回路では低域通過フィ
ルタ型の回路構成を持つ一方で、直列にコンデンサ14
とインダクタ15を接続することで通過特性に周波域選
択性を持たせる機能も同時に有している。ストリップラ
イン9は前段FET8にドレインバイアスを供給するた
めのものでありバイパスコンデンサ11によって端子1
0で高周波的に接地されている。
(FET)の入力であり、前段FETの出力12からモ
ジュールの出力側を見た負荷インピーダンス(以下、前
段FET負荷インピーダンス)は、前記段間整合回路と
後段FET、さらに図3に示す出力側整合回路を含んだ
インピーダンスとなる。
24とコンデンサ25は高調波トラップ回路を形成し、
ストリップライン20は後段FET19にドレインバイ
アスを供給するためのものでありバイパスコンデンサ2
2によって端子21で高周波的に接地されている。また
26〜30の各素子で形成される回路は低域通過フィル
タ型の回路構成を持つ整合回路であり、後段FETの負
荷インピーダンスは前記高調波トラップ回路、バイアス
回路、および整合回路によって決まる。
の非線形性によって生じ、この非線形成分の大きさは増
幅素子の整合状態、特に負荷インピーダンスに依存す
る。原理的に、多段増幅器の歪み成分は非線形動作をす
る増幅素子で増幅される度に増えるため、2段増幅器の
場合、前段FETはA級バイアスにして線形動作させて
歪みの発生を低レベルに抑え、後段FETはB級または
AB級にバイアスさせ非線形成分の発生を抑えつつ高効
率動作させて2段増幅器としての動作電流低減を図るよ
う設計される。
場合の、3次、5次等の相互変調歪み成分(IM3、I
M5、等)によって一般的に記述される。携帯電話に使
用される送信用増幅器では、変調方式によって要望され
る歪みのスペックが異なるが基本的に前記の相互変調歪
みの少ない方が望ましい。歪み成分は増幅素子そのもの
の線形性によっても決まるが、動作条件すなわちバイア
ス点や負荷インピーダンスの設定によっても異なり、通
常、効率とトレードオフの関係に有る。
の端子1)における2波入力の波形と、前段FETの出
力(図1の増幅素子3の出力、図2の端子12の出力)
における波形と、出力端子(図1の端子7)における波
形をそれぞれ示している。
FET出力の相互変調歪み成分(IM成分)発生を抑え
て後段FETに歪み成分の少ない波形で入力し、後段F
ETは効率特性を優先しIMはスペックを満たすレベル
になるよう設計される。従って、x1>x3、x2>x
4である。
ける、周波数f2の出力パワーレベル(f1も同じ)と
相互変調によって発生した3次の歪み成分IM3(周波
数は、2f2−f1と2f2−f2に現れる)のパワー
レベルとの差を表わしており、2f2−f1と2f2−
f2におけるパワーレベルが異なり波形が非対称となっ
ている場合はレベル差の小さい方、すなわち相互変調歪
み成分が大きい方の値とする。
わす。
る3次と5次の歪み成分の大きさを表わす。
形を示す図である。図1における後段FET出力(モジ
ュール出力)7での歪み成分は図5と同様であるが、図
2における前段FET出力12での波形が図5と異なり
歪み成分が大きく、x1<x3、x2<x4であること
が特徴である。
後段FETで発生した歪み成分が逆の位相特性を持つこ
とによって補償されるように各々のFETの動作状態を
設計しているためである。FETの動作状態すなわち歪
み成分の発生状態は、負荷インピーダンスを変えること
によって設計することが出来、予め各々のFETの高周
波増幅特性の負荷インピーダンス依存性を測定し、所望
の歪み特性になるよう段間整合回路と出力整合回路を設
計しておくことによって前記の歪み補償を行うことがで
きる。
に基本的な整合回路によって作られているため、歪み補
償を行うための特別な回路を必要としない。
も歪みを発生させる構成にした場合、歪みを抑圧するた
めに動作電流を増やす必要がないため、前段・後段FE
Tとも高効率動作させるように、バイアス条件・負荷イ
ンピーダンス条件を設計することができ、2段増幅器ト
ータルとして高効率特性と低歪み特性を両立させること
が容易に可能である。歪み成分の補償設計は、使用する
変調方式に応じてx1<x3のみであっても良く、x2
<x4のみであっても良い。また、7次以降の歪み成分
についても同様である。
用いて説明したものである。前段FET出力12におい
て歪み成分(IM3、IM5等)が図のような位相角と
振幅を持っていたとすると、段間の整合回路を通過した
後段FET入力18では、やや位相角が回転する。一
方、後段FETで増幅された時に発生する歪み成分の位
相と振幅が同図の様に入力波の逆位相を持つように負荷
が設定されていれば、補償効果によって結果として後段
FET出力18での歪み成分の振幅は小さくなる。すな
わち、歪みのレベルを抑圧することができる。
あるが、3段以上の増幅器でも同様の効果が得られる。
この場合は、最終段のFETと最終段の1つ前段にあた
るFETの間で歪み補償効果を持たせるのが最も効果的
である。最終段に近づく程動作電流が大きいためであ
る。
用いた高周波増幅器について説明したが、バイポーラト
ランジスタおよびそれを用いた高周波増幅器でも同様の
効果が得られることは明らかである。
形成すれば、従来の付加回路を用いた手法では得ること
のできない小型で高効率・低歪みの特性を有する高周波
増幅器を得ることができる。
路構成図
間整合回路の一例を示す図
力整合回路の一例を示す図
Claims (2)
- 【請求項1】 電界効果トランジスタまたはバイポーラ
トランジスタが2段に構成された増幅器で、前段のトラ
ンジスタと後段のトランジスタの間には段間の整合回路
を有し、後段のトランジスタの出力側には出力整合回路
を有する動作周波数800MHz以上の高周波増幅器に
おいて、前段トランジスタの出力端子で観測される前段
トランジスタの歪み量(相互変調歪み:IM3、IM
5)よりも高周波増幅器の出力端で観測される歪み量の
方が小さくなるよう、2段の増幅素子の出力特性が歪み
補償効果を有するように構成されたことを特徴とする高
周波増幅装置。 - 【請求項2】 電界効果トランジスタまたはバイポーラ
トランジスタが3段以上の多段に構成された増幅器で、
各段のトランジスタの間には段間の整合回路を有し、後
段のトランジスタの出力側には出力整合回路を有する動
作周波数800MHz以上の高周波増幅器において、最
終段トランジスタの1つ前段のトランジスタの出力端子
で観測される歪み量(相互変調歪み:IM3、IM5)
よりも高周波増幅器の出力端で観測される歪み量の方が
小さくなるよう、増幅素子の出力特性が歪み補償効果を
有するように構成されたことを特徴とする高周波増幅装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002115860A JP2003309435A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 高周波増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002115860A JP2003309435A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 高周波増幅装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=29396959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002115860A Pending JP2003309435A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 高周波増幅装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003309435A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006332829A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 増幅器 |
JP2007060635A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波増幅装置 |
US7425873B2 (en) | 2005-07-27 | 2008-09-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Radio frequency amplification apparatus |
US7602865B2 (en) | 2003-11-22 | 2009-10-13 | Lg Electronics Inc. | Apparatus and method for enhancing a reception rate of a receiver |
JP2011155357A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Murata Mfg Co Ltd | マルチバンド電力増幅器 |
US8618884B2 (en) | 2010-10-21 | 2013-12-31 | Renesas Electronics Corporation | High-frequency signal processing device |
-
2002
- 2002-04-18 JP JP2002115860A patent/JP2003309435A/ja active Pending
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US9099964B2 (en) | 2010-10-21 | 2015-08-04 | Renesas Electronics Corporation | High-frequency signal processing device |
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