JP2004048174A - Power amplifier - Google Patents

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JP2004048174A
JP2004048174A JP2002200235A JP2002200235A JP2004048174A JP 2004048174 A JP2004048174 A JP 2004048174A JP 2002200235 A JP2002200235 A JP 2002200235A JP 2002200235 A JP2002200235 A JP 2002200235A JP 2004048174 A JP2004048174 A JP 2004048174A
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JP
Japan
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input signal
active element
output
signal
amplifier
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JP2002200235A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Fujii
藤井 誠人
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To change over one function as a nonlinear amplifier and another function as a linear amplifier with a bias voltage fixed. <P>SOLUTION: An input signal A from an input terminal 1 is fed via a combiner 7 to an input matching circuit 2 to which a zero or positive fixed bias voltage Vgs is applied. Its output is fed to an active element 3 such as bipolar transistor, FET, etc. to amplify it. Thus, the active element 3 operates as a class B or AB amplifier. When the element 3 functions as a linear amplifier, the input signal A passes through the combiner 7, as it is, so that the output of the element 3 is approximately proportional to its input. When the element 3 functions as a nonlinear amplifier, a harmonic generator circuit 6 generates odd-order harmonic components of the input signal A, and the combiner 7 combines them with the input signal A to form a rectangular wave signal B which is then fed to the active element 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信などに用いられる電力増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は電力増幅器の一従来例を示すブロック図であって、1は入力端子、2は入力側整合回路、3はバイポーラトランジスタやFET(電解効果トランジスタ)などの能動素子、4は出力側整合回路、5は出力端子である。
【0003】
同図において、増幅器の雑音指数を最小にするために入力側と能動素子3との間の整合条件を設定する入力側整合回路2と、信号を増幅する能動素子3と、増幅器の利得を最大にするために能動素子と出力側との整合条件を設定する出力側整合回路4とから構成されている。入力端子1から入力された信号は、入力側整合回路2を介して能動素子3に供給され、そこで増幅された後、出力側整合回路4を介し、出力端子5から出力される。
【0004】
ここで、入力側整合回路2では、能動素子3を所定の状態で動作させるために、入力信号にその動作に適したバイアス電圧が加算され、このバイアス電圧で能動素子3が動作するようにする。
【0005】
ところで、UHF,VHF帯などで通信を行なう無線通信システムに用いられる電力増幅器としては、例えば、特開平9ー321550号公報や特許第2956988号公報などに記載のように、スイッチング動作と等価的な非線形の動作をなし、電力変換効率が高いC級増幅器が用いられる。即ち、かかるC級増幅動作をなす能動素子、例えば、バイポーラトランジスタでは、信号が入力されたときには、エミッタ−コレクタ間が飽和状態となって最大電流が流れるが、これら間の電圧がゼロとなり、また、信号が入力されないときには、エミッタ−コレクタ間がオフ状態となって電流が流れず、これら間に電圧がかかる。このようにして、理想的には、エミッタ−コレクタ間では、電流が流れる期間と電圧が印加される期間とが異なり、ここで消費される電力はゼロとなる。また、流れる電流は最大であるので、負荷側に対しては、大きな電力が供給されることになる。
【0006】
このように、C級増幅器は、非線形な領域を利用しているため、出力信号に波形の歪みが生ずるが、他のA級,B級,さらには、これらの中間のバイアス電圧が用いられるAB級の増幅器に比べ、大きな電力変換効率が得られて負荷側に大電力を送ることができる。
【0007】
このような図5に示す構成のC級電力増幅器では、入力側整合回路2において、能動素子3の動作領域に対して負となるバイアス電圧(−Vgs)が入力信号に付加される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来の電力増幅器では、動作点を非線形領域に置くことにより(即ち、C級増幅器とすることにより)、高効率化を図っていた。しかしながら、かかる従来の電力増幅器では、波形の大きな歪みは避けられないものであって、このような大きな波形の歪みの発生を避けながら、なおかつ電力変換効率を高めることができるようにした電力増幅器が望まれている。
【0009】
また、電力増幅器の使用場所によっては、そのとき取り扱う入力信号に応じて、電力増幅器を非線形領域で動作させたい場合もあるし、線形領域で動作させたい場合もあるが、このような要望を満足させるような出力可変型の電力増幅器は望めるような状況にはない。
【0010】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであって、その目的は、波形歪みの低減と電力変換効率とをともに達成することができるようにした出力可変型の電力増幅器を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、入力信号の奇数次高調波成分を発生するとともにその出力をオン,オフする高調波発生回路と、高調波発生回路から出力される奇数次高調波成分を入力信号に合成して矩形波信号を出力し、高調波発生回路が奇数次高調波成分を出力しないときには、入力信号をそのまま出力する合成器と、この合成器の出力信号を増幅する能動素子とを備え、能動素子を選択的に線形増幅器と非線形増幅器とで動作させることを可能と下ものである。
【0012】
また、高調波発生回路は、入力信号の奇数倍の周波数を生成する周波数コンバータと、周波数コンバータの出力信号を減衰する減衰器とからなり、入力信号の奇数次高調波成分を生成する高調波生成手段と、オン,オフ動作するスイッチとを備え、高調波生成手段で生成された奇数次高調波成分を、スイッチを介して、合成器に供給するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
図1は本発明による電力増幅器の一実施形態を示すブロック図であって、6は高調波発生回路、7は合成器であり、図5に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【0014】
同図において、入力端子1から入力された信号Aは合成器7に供給され、高調波発生回路6から供給される高調波成分と合成されて入力側整合回路2に供給される。この高調波発生回路6はこの入力信号Aの奇数次の高調波成分を発生するものであって、入力信号Aにかかる高調波成分が合成されることにより、合成器7からは入力信号Aが矩形波信号Bに変換されて出力される。
【0015】
この矩形波信号Bは入力側整合回路2を介して能動素子3に供給され、そこで増幅されて出力側整合回路4に出力されるが、この場合、入力側整合回路2において、その入力信号Bにゼロまたは正のバイアス電圧(+Vgs)が加えられることにより、能動素子3がB級もしくはAB級増幅器として動作させようにしている。
【0016】
また、高調波発生回路6から合成器7に高調波成分が供給されないときには、入力端子1からの入力信号Aがそのまま合成器7を通り、入力側整合回路2で上記の同じバイアス電圧(+Vgs)が加えられて能動素子3に供給される。即ち、このバイアス電圧(+Vgs)は、ゼロまたは正の一定の電圧値に固定されている。
【0017】
そこで、高調波発生回路6から合成器7に高調波成分が供給されないときには、入力端子1からの入力信号AがそのままB級もしくはAB級増幅動作をする能動素子3で増幅されることになり、この場合には、能動素子3は入力信号Aに波形がほぼ比例した信号を出力し、線形領域で動作する線形増幅器として機能する。このとき、能動素子3はB級もしくはAB級増幅器として動作しているので、電力変換効率も比較的高いものとなっている。
【0018】
これに対し、高調波発生回路6から合成器7に入力信号Aの高調波成分が供給されるときには、この高調波成分が入力信号Aに合成されたことにより、この入力信号Aよりも振幅が大きい矩形波信号BがB級もしくはAB級増幅器としての能動素子3に供給されることになる。このため、この矩形波信号Bのほぼ半周期の信号期間に能動素子3は飽和し、C級増幅器と同様なスイッチング動作を行なって立上り,立下りが急峻な矩形波信号を出力する。即ち、能動素子3は、その出力信号が入力信号Aに比例しない非線形領域で動作する非線形増幅器として機能する。
【0019】
能動素子3がこのように非線形増幅器として機能するときには、上記従来のC級増幅器と同様、図2に示すように動作する。即ち、B級もしくはAB級増幅器としての能動素子3は矩形波信号Bのほぼ半周期毎に動作するものであるが、この能動素子3がバイポーラトランジスタであることを例にすると、矩形波信号Bの半周期の信号期間では、理想的には、コレクタ−エミッタ間が飽和(オン)してコレクタ−エミッタ間電圧VCEがゼロとなり、コレクタ電流Iが流れる。矩形波信号Bの他のほぼ半周期の期間では、コレクタ−エミッタ間がオフしてコレクタ電流Iはゼロとなり、コレクタ−エミッタ間にゼロでない電圧VCEが生ずることになる。そして、このようにコレクタ電流Iとコレクタ−エミッタ間電圧VCEが時間的に重なり合わないときには、このパイポーラトランジスタ3での消費電力はゼロとなり、電圧変換効率は100%となる。このことは、能動素子3がFETの場合も、同様である。
【0020】
しかしながら、実際には、能動素子3には、ON抵抗(例えば、FETの場合、それがONしたときのドレイン−ソース間のゼロでない抵抗やバイポーラトランジスタの場合、それがONしたときのコレクタ−エミッタ間にゼロでない抵抗)が存在するし、また、合成器7で得られる矩形波信号Bも、完全な矩形波とはならないため、例えば、バイポーラトランジスタの場合、コレクタ電流Iが流れる矩形波信号Bのほぼ半周期の期間でも、その一部の期間でコレクタ−エミッタ間にゼロでない電圧VCEが生ずることになる。図2で言えば、電圧VCEの期間と電流Iとの期間とが一部重なり合うことになり、この重なり期間で電力の消費が生ずることになる。
【0021】
このため、能動素子3を非線形増幅器として動作させる場合においても、そこでの電力の消費があるが、その消費電力はわずかなものであり、このため、線形増幅器として動作させる場合に比べ、電圧変換効率は大きいものとなる。
【0022】
以上のように、この実施形態では、高調波発生回路6での高調波成分の出力制御を行なうことにより、バイアス電圧を変化させることなく、能動素子3を線形増幅器としても、また、非線形増幅器としても機能させることができ、出力可変型の電力増幅器とすることができる。
【0023】
図3は図1における高調波発生回路6の一具体例を示すブロック図であって、8,9は周波数コンバータ、10,11は減衰器、12は合成器、13はスイッチ、14は遅延回路であり、図1に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【0024】
また、図4は図3の各部の信号を示す波形図であって、図3に対応する信号には同一符号を付けている。
【0025】
図3及び図4において、入力端子1から入力された周波数f の入力信号Aは、遅延回路14で遅延されて合成器7に供給されるとともに、高調波発生回路6にも供給される。
【0026】
高調波発生回路6では、入力信号Aが周波数コンバータ8に供給されて周波数が3逓倍され、さらに、減衰器10に供給されて振幅が1/3倍に減衰される。これにより、この減衰器10からは、入力信号Aの周波数の3倍の周波数3fで振幅がその1/3倍の信号Cが入力信号Aの3次高調波成分として得られる。また、入力信号Aは周波数コンバータ9にも供給されて周波数が5逓倍され、さらに、減衰器11に供給されて振幅が1/5倍に減衰される。これにより、この減衰器11からは、入力信号Aの周波数の5倍の周波数5fで振幅がその1/5倍の信号Dが入力信号Aの5次高調波成分として得られる。これら3次高調波成分Cと5次高調波成分Dとが合成器12で合成される。
【0027】
スイッチ13は、能動素子3(図1)を非線形増幅器として動作させるとき、閉じて(オンして)おり、線形増幅器として動作させるときには、開いて(オフして)いる。このスイッチ13がオンしているときには、合成器12からの高調波成分C,Dの合成信号がスイッチ13を介して合成器7に供給される。一方、入力信号Aは、遅延回路14により、高調波発生回路6での処理時間に等しい時間遅延されて合成器7に供給され、合成器12からの合成信号と合成される。これにより、合成器7からは矩形波信号Bが得られる。
【0028】
このようにして、この具体例では、入力信号Aを矩形波信号に変換して入力側整合回路2に供給することができる。能動素子3(図1)を線形増幅器として動作させる場合には、スイッチ13はオフ状態に設定される。これにより、入力端子1からの入力信号Aは、遅延回路14と合成器7とを介し、そのまま入力側整合回路2に供給される。従って、このスイッチ13は、入力信号Aとこれを変換した矩形波信号とのいずれかを選択して能動素子3に供給する機能を備えている。
【0029】
ここで、この具体例では、入力映像信号Aの高調波成分として、3次高調波成分Cと5次高調波成分Dとの2種類の高調波成分を用いたが、1つの奇数次高調波成分、例えば、3次高調波成分のみを用いるようにしてもよい。しかし、使用する奇数次高調波成分の種類が少ないときには、そのときの合成器7の出力信号Bは、矩形波形状をなすものの、ある程度振幅が変動する波形の矩形波信号となっており、これが、わずかではあるが、非線形増幅器として動作させる能動素子3(図1)での電圧変換効率を低下させる原因となる場合がある。これを防止するためには、さらに高次の奇数次高調波成分を生成して入力信号Aに合成するようにすればよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バイアス電圧を一定に保ちながら、線形増幅機能と非線形増幅機能との切り替えを可能とした出力可変型の電力増幅器を提供することができ、必要に応じて、これらいずれか一方の増幅機能で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電力増幅器の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】図1に示す実施形態の非線形増幅動作時での能動素子におけるコレクタ−エミッタ間の電圧とコレクタ電流との理想的なタイミング関係を示す図である。
【図3】図1における高調波発生回路の一具体例を示すブロック図である。
【図4】図4の各部の信号を示す波形図である。
【図5】C級電力増幅器の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 入力端子
2 入力側整合回路
3 能動素子
4 出力側整合回路
5 出力端子
6 高調波発生回路
7 合成器
8,9 周波数コンバータ
10,11 減衰器
12 合成器
13 スイッチ
14 遅延回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power amplifier used for wireless communication and the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example of a power amplifier, wherein 1 is an input terminal, 2 is an input-side matching circuit, 3 is an active element such as a bipolar transistor or an FET (field effect transistor), and 4 is an output-side matching circuit. The circuit 5 is an output terminal.
[0003]
In the figure, an input side matching circuit 2 for setting a matching condition between an input side and an active element 3 in order to minimize a noise figure of the amplifier, an active element 3 for amplifying a signal, and a gain of the amplifier being maximized. And an output-side matching circuit 4 for setting a matching condition between the active element and the output side. The signal input from the input terminal 1 is supplied to the active element 3 via the input side matching circuit 2, amplified there, and output from the output terminal 5 via the output side matching circuit 4.
[0004]
Here, in the input side matching circuit 2, in order to operate the active element 3 in a predetermined state, a bias voltage suitable for the operation is added to the input signal, and the active element 3 is operated with this bias voltage. .
[0005]
By the way, as a power amplifier used in a wireless communication system that performs communication in the UHF, VHF band or the like, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-321550 and Japanese Patent No. A class C amplifier that performs non-linear operation and has high power conversion efficiency is used. That is, in an active element that performs such a class C amplification operation, for example, in a bipolar transistor, when a signal is input, the emitter-collector is saturated and a maximum current flows, but the voltage between them becomes zero, and When no signal is input, the emitter-collector is turned off and no current flows, and a voltage is applied between them. Thus, ideally, between the emitter and the collector, the period during which the current flows and the period during which the voltage is applied are different, and the power consumed here is zero. Further, since the flowing current is maximum, a large amount of power is supplied to the load side.
[0006]
As described above, since the class C amplifier uses a nonlinear region, the waveform of the output signal is distorted. However, the other class A, class B, and AB in which a bias voltage intermediate between them is used. Larger power conversion efficiency can be obtained compared to a class amplifier, and large power can be sent to the load side.
[0007]
In the class C power amplifier having the configuration shown in FIG. 5, in the input side matching circuit 2, a bias voltage (−V gs ) that is negative with respect to the operation region of the active element 3 is added to the input signal.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional power amplifier, high efficiency is achieved by placing the operating point in a nonlinear region (that is, by using a class C amplifier). However, in such a conventional power amplifier, a large waveform distortion is unavoidable, and a power amplifier capable of increasing the power conversion efficiency while avoiding the occurrence of such large waveform distortion has been developed. Is desired.
[0009]
Depending on the place where the power amplifier is used, there are cases where the power amplifier needs to operate in a non-linear region or in a linear region depending on the input signal handled at that time. Such a variable output power amplifier is not in a desired situation.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a variable output power amplifier capable of achieving both reduction of waveform distortion and power conversion efficiency. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a harmonic generation circuit that generates an odd harmonic component of an input signal and turns on and off the output thereof, and an odd harmonic component output from the harmonic generation circuit. Is combined with the input signal to output a rectangular wave signal, and when the harmonic generation circuit does not output odd harmonic components, a combiner that outputs the input signal as it is, and an active element that amplifies the output signal of the combiner And it is possible to selectively operate the active element with a linear amplifier and a non-linear amplifier.
[0012]
The harmonic generation circuit includes a frequency converter that generates an odd multiple of the frequency of the input signal and an attenuator that attenuates the output signal of the frequency converter, and generates a harmonic that generates an odd harmonic component of the input signal. And an on / off switch, and supplies the odd-order harmonic component generated by the harmonic generation means to the combiner via the switch.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power amplifier according to the present invention, in which reference numeral 6 denotes a harmonic generation circuit, reference numeral 7 denotes a combiner, and portions corresponding to those in FIG. Is omitted.
[0014]
In the figure, a signal A inputted from an input terminal 1 is supplied to a combiner 7, combined with a harmonic component supplied from a harmonic generation circuit 6, and supplied to an input side matching circuit 2. The harmonic generation circuit 6 generates an odd-order harmonic component of the input signal A. The harmonic component of the input signal A is synthesized, so that the input signal A is output from the synthesizer 7. The signal is converted into a rectangular wave signal B and output.
[0015]
The rectangular wave signal B is supplied to the active element 3 via the input side matching circuit 2 and is amplified there and output to the output side matching circuit 4. In this case, the input signal B A zero or positive bias voltage (+ V gs ) is applied to the active element 3 so that the active element 3 operates as a class B or class AB amplifier.
[0016]
When no harmonic component is supplied from the harmonic generation circuit 6 to the combiner 7, the input signal A from the input terminal 1 passes through the combiner 7 as it is, and the same bias voltage (+ V gs) ) Is supplied to the active element 3. That is, the bias voltage (+ V gs ) is fixed to zero or a constant positive voltage value.
[0017]
Therefore, when no harmonic component is supplied from the harmonic generation circuit 6 to the synthesizer 7, the input signal A from the input terminal 1 is amplified as it is by the active element 3 performing the class B or class AB amplification operation. In this case, the active element 3 outputs a signal whose waveform is substantially proportional to the input signal A, and functions as a linear amplifier operating in a linear region. At this time, since the active element 3 operates as a class B or class AB amplifier, the power conversion efficiency is relatively high.
[0018]
On the other hand, when the harmonic component of the input signal A is supplied from the harmonic generation circuit 6 to the combiner 7, the amplitude is larger than that of the input signal A because the harmonic component is combined with the input signal A. The large rectangular wave signal B is supplied to the active element 3 as a class B or class AB amplifier. For this reason, the active element 3 is saturated during the signal period of substantially half cycle of the rectangular wave signal B, and performs a switching operation similar to that of the class C amplifier to output a rectangular wave signal whose rising and falling are steep. That is, the active element 3 functions as a nonlinear amplifier that operates in a nonlinear region where the output signal is not proportional to the input signal A.
[0019]
When the active element 3 functions as a non-linear amplifier in this way, it operates as shown in FIG. 2, similarly to the conventional class C amplifier. That is, the active element 3 as a class B or class AB amplifier operates approximately every half cycle of the rectangular wave signal B. If the active element 3 is a bipolar transistor, for example, the rectangular wave signal B the signal period of the half cycle of, ideally, the collector - the collector and the emitter is saturated (oN) - emitter voltage V CE becomes zero, flows a collector current I C is. In another nearly half cycle period of the square wave signal B, the collector - emitter region is the collector current I C is turned off becomes zero, the collector - becomes the voltage V CE generated not zero between the emitters. And thus the collector current I C and the collector - emitter voltage V CE is the time non-overlapping in time, the power consumption in this bipolar transistor 3 becomes zero, the voltage conversion efficiency is 100%. This is the same when the active element 3 is an FET.
[0020]
However, in practice, the active element 3 has an ON resistance (for example, a non-zero resistance between the drain and the source when it is turned on in the case of an FET, and a collector-emitter when it is turned on in the case of a bipolar transistor). it is not a zero resistance) is present between, and since the rectangular wave signal B obtained by the synthesizer 7 also, that not a perfect square wave, for example, in the case of a bipolar transistor, a rectangular wave signal flowing collector current I C A non-zero voltage VCE is generated between the collector and the emitter during a part of the period of almost half the period of B. In terms of Figure 2, it will be overlapping and duration of the period and the current I C of the voltage V CE part, so that the power consumption occurs in the overlap period.
[0021]
For this reason, even when the active element 3 is operated as a non-linear amplifier, power is consumed there, but the power consumption is negligible. Therefore, the voltage conversion efficiency is lower than when the active element 3 is operated as a linear amplifier. Will be large.
[0022]
As described above, in this embodiment, by controlling the output of the harmonic component in the harmonic generation circuit 6, the active element 3 can be used as a linear amplifier or a non-linear amplifier without changing the bias voltage. Can also function, and a variable output power amplifier can be obtained.
[0023]
FIG. 3 is a block diagram showing a specific example of the harmonic generation circuit 6 in FIG. 1, wherein 8 and 9 are frequency converters, 10 and 11 are attenuators, 12 is a synthesizer, 13 is a switch, and 14 is a delay circuit. The same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG. 1 and duplicate description will be omitted.
[0024]
FIG. 4 is a waveform diagram showing signals of respective parts in FIG. 3, and the same reference numerals are given to the signals corresponding to FIG.
[0025]
3 and 4, the input signal A of the frequency f C input from the input terminal 1 is delayed by the delay circuit 14 and supplied to the synthesizer 7, and is also supplied to the harmonic generation circuit 6.
[0026]
In the harmonic generation circuit 6, the input signal A is supplied to the frequency converter 8 to multiply the frequency by 3, and further supplied to the attenuator 10 to attenuate the amplitude to 1/3. As a result, a signal C having a frequency 3 f C that is three times the frequency of the input signal A and an amplitude that is 振幅 times as large as the frequency of the input signal A is obtained from the attenuator 10 as the third harmonic component of the input signal A. The input signal A is also supplied to the frequency converter 9 where the frequency is multiplied by 5, and further supplied to the attenuator 11 where the amplitude is attenuated to 1/5. Thus, from this attenuator 11, amplitude 5 times the frequency 5f C of the frequency of the input signal A is the 1/5 of the signal D is obtained as a fifth-order harmonic component of the input signal A. The third harmonic component C and the fifth harmonic component D are combined by the combiner 12.
[0027]
The switch 13 is closed (turned on) when operating the active element 3 (FIG. 1) as a nonlinear amplifier, and is opened (turned off) when operating the active element 3 (FIG. 1) as a linear amplifier. When the switch 13 is on, a combined signal of the harmonic components C and D from the combiner 12 is supplied to the combiner 7 via the switch 13. On the other hand, the input signal A is delayed by the delay circuit 14 for a time equal to the processing time in the harmonic generation circuit 6, supplied to the combiner 7, and combined with the combined signal from the combiner 12. Thereby, a rectangular wave signal B is obtained from the synthesizer 7.
[0028]
Thus, in this specific example, the input signal A can be converted into a rectangular wave signal and supplied to the input side matching circuit 2. When operating the active element 3 (FIG. 1) as a linear amplifier, the switch 13 is set to an off state. Thereby, the input signal A from the input terminal 1 is supplied to the input side matching circuit 2 as it is via the delay circuit 14 and the combiner 7. Therefore, the switch 13 has a function of selecting one of the input signal A and a rectangular wave signal obtained by converting the input signal A and supplying the selected signal to the active element 3.
[0029]
Here, in this specific example, two types of harmonic components of the third harmonic component C and the fifth harmonic component D are used as the harmonic components of the input video signal A, but one odd harmonic component is used. A component, for example, only the third harmonic component may be used. However, when the types of the odd-order harmonic components to be used are small, the output signal B of the combiner 7 at that time is a rectangular wave signal having a rectangular wave shape but a waveform whose amplitude fluctuates to some extent. , May slightly cause a reduction in voltage conversion efficiency in the active element 3 (FIG. 1) operated as a non-linear amplifier. In order to prevent this, higher-order odd-order harmonic components may be generated and combined with the input signal A.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a variable output power amplifier capable of switching between a linear amplification function and a non-linear amplification function while maintaining a constant bias voltage. Thus, it can be used for either one of these amplification functions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a power amplifier according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an ideal timing relationship between a collector-emitter voltage and a collector current in an active element during a nonlinear amplification operation of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a specific example of a harmonic generation circuit in FIG. 1;
FIG. 4 is a waveform chart showing signals of respective units in FIG. 4;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a class C power amplifier.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Input side matching circuit 3 Active element 4 Output side matching circuit 5 Output terminal 6 Harmonic generation circuit 7 Synthesizer 8, 9 Frequency converter 10, 11 Attenuator 12 Synthesizer 13 Switch 14 Delay circuit

Claims (2)

入力信号の奇数次高調波成分を発生するとともに、該奇数次高調波成分の出力をオン,オフする高調波発生回路と、
該高調波発生回路から出力される該奇数次高調波成分を該入力信号に合成して矩形波信号を出力し、該高調波発生回路が該奇数次高調波成分を出力しないときには、該入力信号をそのまま出力する合成器と、
該合成器の出力信号を増幅する能動素子と
を備え、該能動素子を選択的に線形増幅器と非線形増幅器とで動作させることを可能に構成したことを特徴とする電力増幅器。
A harmonic generation circuit that generates an odd harmonic component of the input signal and turns on and off the output of the odd harmonic component;
When the odd-order harmonic component output from the harmonic generation circuit is combined with the input signal to output a rectangular wave signal, and when the harmonic generation circuit does not output the odd-order harmonic component, the input signal is And a synthesizer that outputs
A power amplifier, comprising: an active element for amplifying an output signal of the combiner, wherein the active element is selectively operated by a linear amplifier and a non-linear amplifier.
請求項1に記載の電力増幅器において、
前記高調波発生回路は、
前記入力信号が供給されて、供給された前記入力信号の奇数倍の周波数を生成する周波数コンバータと、該周波数コンバータの出力信号を減衰する減衰器とからなり、前記入力信号の前記奇数次高調波成分を生成する高調波生成
手段と、
オン,オフ動作するスイッチと
を備え、該高調波生成手段で生成された前記奇数次高調波成分を、該スイッチを介して、前記合成器に供給することを特徴とする電力増幅器。
The power amplifier according to claim 1,
The harmonic generation circuit,
A frequency converter that receives the input signal and generates an odd multiple of the frequency of the supplied input signal; and an attenuator that attenuates an output signal of the frequency converter, wherein the odd-order harmonic of the input signal is provided. Harmonic generation means for generating a component;
A power amplifier, comprising: a switch that performs an on / off operation, wherein the odd-order harmonic component generated by the harmonic generation means is supplied to the combiner via the switch.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2010032283A1 (en) * 2008-09-16 2012-02-02 株式会社 Wave Technology Harmonic injection push-pull amplifier

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