JP2006203635A - Power combiner, power amplifier, and high frequency communication apparatus - Google Patents

Power combiner, power amplifier, and high frequency communication apparatus Download PDF

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義久 天野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power combiner and a power amplifier capable of processing signals of a plurality of frequency bands largely apart from each other and to provide a multi-band high frequency communication apparatus provided with the power amplifier so as to decrease the number of components. <P>SOLUTION: In the power combiner 106, a resonance circuit composed of a capacitor C101, and inductors L101, L102 is provided between a connection node P3 of high frequency lines T101, T102 and a connection node P4 of high frequency transmission lines T103, T104, thereby making the impedance values of the high frequency transmission lines T101 to T104 different depending on a plurality of the frequency bands. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数の周波数帯域で使用可能な電力合成器、及び、当該電力合成器を備えるパワーアンプ、及び、当該パワーアンプを備える高周波通信装置に関する。   The present invention relates to a power combiner that can be used in a plurality of frequency bands, a power amplifier including the power combiner, and a high-frequency communication apparatus including the power amplifier.

近年、携帯電話や無線LANのような高周波通信装置が、急激な普及を続けている。そして、これら高周波通信装置において、利用者数の急増に伴って、周波数資源の逼迫が問題となっている。そのため、当初は800MHz帯だけ用いていた携帯電話では1.5GHz帯や2GHz帯が、また当初は2.4GHz帯だけ用いていた無線LANでは5GHz帯が、新たな周波数帯として割り当てられている。   In recent years, high-frequency communication devices such as mobile phones and wireless LANs have been rapidly spreading. In these high-frequency communication devices, with the rapid increase in the number of users, there is a problem of tightness of frequency resources. For this reason, 1.5 GHz band and 2 GHz band are assigned as new frequency bands in mobile phones originally used only in the 800 MHz band, and 5 GHz band is assigned in wireless LANs originally used only in the 2.4 GHz band.

この携帯電話や無線LANのように複数の周波数帯が割り当てられた高周波通信装置に対して、割り当てられた複数の周波数帯に対応することが求められている。即ち、一台の携帯電話において、800MHz帯及び2GHz帯のいずれにおいても通信できることが求められ、又、一台の無線LANにおいて、2.4GHz帯及び5GHz帯のいずれにおいても通信できることが求められている。   For a high-frequency communication apparatus to which a plurality of frequency bands are assigned, such as a mobile phone or a wireless LAN, it is required to support the assigned frequency bands. That is, one mobile phone is required to be able to communicate in both 800 MHz band and 2 GHz band, and one wireless LAN is required to be able to communicate in both 2.4 GHz band and 5 GHz band. Yes.

このように複数の周波数帯における通信装置として、図7のような送信系回路構造を備えるマルチバンド高周波通信装置が構成される。この図7のマルチバンド高周波通信装置の送信系回路には、マルチバンド化される周波数帯の数(例えば2つ)に応じて、複数の送信系回路408,409が並列に構成される。そして、この各送信系回路408,409それぞれにおいて、周波数帯fa,fbそれぞれで変調された信号を生成する変調波信号源402,403と、この変調波信号源402,403で生成された信号をそれぞれ増幅するパワーアンプ404,405と、パワーアンプ404,405で増幅された信号を空中に放射するアンテナ406,407とを備える。   As described above, a multiband high-frequency communication device having a transmission system circuit structure as shown in FIG. 7 is configured as a communication device in a plurality of frequency bands. In the transmission system circuit of the multiband high frequency communication apparatus of FIG. 7, a plurality of transmission system circuits 408 and 409 are configured in parallel according to the number of frequency bands to be multibanded (for example, two). Then, in each of the transmission system circuits 408 and 409, the modulated wave signal sources 402 and 403 that generate signals modulated in the frequency bands fa and fb, and the signals generated by the modulated wave signal sources 402 and 403, respectively. Power amplifiers 404 and 405 that respectively amplify, and antennas 406 and 407 that radiate the signals amplified by the power amplifiers 404 and 405 into the air.

即ち、周波数帯faで通信を行う場合、送信系回路408によって、変調波信号源402において符号化された信号を周波数帯faで変調して得られた信号を、パワーアンプ404で増幅した後、アンテナ406より送信する。又、周波数帯fbで通信を行う場合、送信系回路409によって、変調波信号源403において符号化された信号を周波数帯fbで変調して得られた信号を、パワーアンプ405で増幅した後、アンテナ407より送信する。   That is, when communication is performed in the frequency band fa, the signal obtained by modulating the signal encoded in the modulated wave signal source 402 by the frequency band fa by the transmission system circuit 408 is amplified by the power amplifier 404, Transmit from antenna 406. When communication is performed in the frequency band fb, the signal obtained by modulating the signal encoded in the modulated wave signal source 403 in the frequency band fb by the transmission system circuit 409 is amplified by the power amplifier 405. Transmit from antenna 407.

このようなマルチバンド高周波通信装置に用いられるパワーアンプ404,405は、例えば携帯電話に使用される場合など、変調波信号源402,403が生成した数mWオーダの小電力の電気信号を、Wオーダに近い大電力の信号に増幅してアンテナ406,407へ送り出す回路部品である。又、近年の高周波通信装置においては、消費電力のほとんどを占める送信系回路におけるパワーアンプにおける低消費電力化、即ち電力効率の向上が強く求められている。   The power amplifiers 404 and 405 used in such a multi-band high-frequency communication device are used to generate a low-power electric signal of the order of several mW generated by the modulated wave signal sources 402 and 403, for example, when used in a mobile phone. This is a circuit component that amplifies a signal of high power close to the order and sends it to the antennas 406 and 407. In recent high-frequency communication devices, there is a strong demand for lower power consumption, that is, improved power efficiency, in power amplifiers in transmission circuits that occupy most of the power consumption.

更に、最近では、信号の変復調方式として、周波数利用効率の高いQPSK変調等を用いたデジタル変復調方式が採用されている。このデジタル変復調方式では、信号の振幅および位相の両方で情報が搬送されるため、電力増幅器は入力信号を線形増幅することが要求される。これらのことより、図7のパワーアンプ404,405のように高周波通信装置に使用されるパワーアンプは、高効率であるとともに且つその増幅特性における高い線形性が要求されている。   Furthermore, recently, as a signal modulation / demodulation method, a digital modulation / demodulation method using QPSK modulation with high frequency utilization efficiency has been adopted. In this digital modulation / demodulation method, information is conveyed by both the amplitude and phase of the signal, and thus the power amplifier is required to linearly amplify the input signal. For these reasons, power amplifiers used in high-frequency communication devices such as the power amplifiers 404 and 405 in FIG. 7 are required to have high efficiency and high linearity in amplification characteristics.

このように増幅特性における高い線形性を備えるとともに高効率となるパワーアンプとして、Outphasing法を使用したパワーアンプが提供されている。このOutphasing法とは、LINC(LInear Amplification with Nonlinear Components)と呼ばれる非線形要素を用いて線形増幅を行う増幅方法である(非特許文献1参照)。このOutphasing法では、まず、入力信号を位相差の異なる2つの信号に分解した後、この位相差の異なる2つの信号それぞれを非線形増幅器で増幅する。そして、増幅された位相差の異なる2つの信号を再び合成することによって、元の入力信号を線形的に増幅した出力信号を得ることができる。   As described above, power amplifiers using the outphasing method are provided as power amplifiers having high linearity in amplification characteristics and high efficiency. The outphasing method is an amplification method that performs linear amplification using nonlinear elements called LINC (LInear Amplification with Nonlinear Components) (see Non-Patent Document 1). In this outphasing method, first, an input signal is decomposed into two signals having different phase differences, and each of the two signals having different phase differences is amplified by a nonlinear amplifier. Then, an output signal obtained by linearly amplifying the original input signal can be obtained by again synthesizing the two signals having different phase differences.

このようなOutphasing法を用いたパワーアンプに用いられる電力合成器の構成として、図8に示すような、代表的な電力合成器であるウィルキンソン型の電力合成器と同等の構成が使用される。このウィルキンソン型となる図8に示す電力合成器206は、2つの非線形な増幅器204,205それぞれから出力される信号が入力される入力端子201,202と、この入力端子201,202それぞれと一端が接続される高周波線路T201,T202と、高周波線路T201,T202それぞれの他端に接続される出力端子203と、入力端子201,202の間に接続される抵抗成分R201と、を備える(非特許文献2参照)。   As a configuration of the power combiner used in the power amplifier using the Outphasing method, a configuration equivalent to a Wilkinson type power combiner as a typical power combiner as shown in FIG. 8 is used. The power combiner 206 shown in FIG. 8 having a Wilkinson type has input terminals 201 and 202 to which signals output from two nonlinear amplifiers 204 and 205 are input, respectively, and one end of each of the input terminals 201 and 202 is connected to one end. High frequency lines T201 and T202 to be connected, an output terminal 203 connected to the other end of each of the high frequency lines T201 and T202, and a resistance component R201 connected between the input terminals 201 and 202 (non-patent document) 2).

この電力合成器206を構成する高周波線路T201,T202の長さは、増幅器204,205で増幅される信号の周波数において略1/4波長に見える長さに設計される。即ち、2本の略1/4波長の高周波線路T201,T202がV字型に接続された単純な構造である。このように構成された図8の構成の電力合成器206は、Outphasing法による動作を行うため、増幅器204,205で増幅された位相の異なる2つの信号が与えられる。このとき、増幅器204で増幅された一方の信号が入力端子201から入力されるとともに、増幅器205で増幅された他方の信号が入力端子202から入力される。そして、この入力端子201から入力された高周波電力と、入力端子202から入力された高周波電力は、合成されて出力端子203から出力される。   The lengths of the high-frequency lines T201 and T202 constituting the power combiner 206 are designed so that they appear to be approximately ¼ wavelength at the frequency of the signal amplified by the amplifiers 204 and 205. That is, it has a simple structure in which two high-frequency lines T201 and T202 having approximately ¼ wavelength are connected in a V shape. The power combiner 206 having the configuration shown in FIG. 8 configured as described above is provided with two signals having different phases amplified by the amplifiers 204 and 205 in order to perform an operation based on the outphasing method. At this time, one signal amplified by the amplifier 204 is input from the input terminal 201, and the other signal amplified by the amplifier 205 is input from the input terminal 202. The high frequency power input from the input terminal 201 and the high frequency power input from the input terminal 202 are combined and output from the output terminal 203.

このような構成の電力合成器206を備えるパワーアンプは、入力された信号を位相の異なる2つの信号に分解する信号分配器200と、信号分配器200から出力される2信号それぞれを増幅する増幅器204,205と、を備える。このような構成のパワーアンプでは、信号分配器200において、まず、入力された信号が2信号に分配されるとともに、各信号が移相されることによって、異なる位相の2信号が増幅器204,205それぞれに出力される。そして、位相の異なる2信号が増幅器204,205で増幅された後に電力合成器206で合成される。このように動作することにより、パワーアンプを高効率とするとともに且つその増幅特性における線形性を高めることができる。しかしながら、一般的に、Outphasing法を用いたパワーアンプにおいては、その効率と増幅特性における線形性とがトレードオフの関係にあることが知られている。   The power amplifier including the power combiner 206 having such a configuration includes a signal distributor 200 that decomposes an input signal into two signals having different phases, and an amplifier that amplifies each of the two signals output from the signal distributor 200. 204, 205. In the power amplifier having such a configuration, in the signal distributor 200, first, an input signal is divided into two signals, and each signal is phase-shifted, whereby two signals having different phases are amplified by the amplifiers 204 and 205. Output to each. The two signals having different phases are amplified by the amplifiers 204 and 205 and then combined by the power combiner 206. By operating in this way, the power amplifier can be made highly efficient and the linearity in its amplification characteristic can be enhanced. However, in general, in a power amplifier using the Outphasing method, it is known that the efficiency and the linearity in amplification characteristics are in a trade-off relationship.

即ち、パワーアンプに用いる電力合成器の構成を図8に示すように、損失要因である抵抗成分R201を備えたウィルキンソン型電力合成器と同様の構成とするとき、増幅特性における線形性が良好となるが、その効率が低くなってしまう。それに対して、その効率を高めるために、図9に示すように、ウィルキンソン型電力合成器と同様の構成の電力合成器206からその損失要因となる抵抗成分R201を省いた構成とする。この図9のように抵抗成分R201を除いた構成の電力合成器206aを備えるパワーアンプによるOutphasing法は、Chireix法と呼ばれるもので、図8に示すパワーアンプに比べると、増幅特性における線形性を低下するが、その電力効率を高くすることができる(特許文献1及び非特許文献3参照)。
特公表2002−510927号公報 X.Zhang et al, "Design of Linear RF Outphasing Power Amplifiers", Arctech House, 2003 電子情報通信学会編「モノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)」初版、55〜56頁 J.Grundlingh et al, "A High Efficiency Chireix Out-phasing Power Amplifier for 5GHz WLAN Applications", 2004 IEEE MTT-S Digest, pp.1535-1538
That is, when the configuration of the power combiner used in the power amplifier is the same as that of the Wilkinson type power combiner including the resistance component R201 as a loss factor, as shown in FIG. However, its efficiency is lowered. On the other hand, in order to increase the efficiency, as shown in FIG. 9, the power component 206 having the same configuration as that of the Wilkinson power combiner is omitted from the resistance component R201 that causes the loss. The Outphasing method using a power amplifier including the power combiner 206a excluding the resistance component R201 as shown in FIG. 9 is called the Chireix method. Compared with the power amplifier shown in FIG. Although it decreases, the power efficiency can be increased (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 3).
Japanese Patent Publication No. 2002-510927 X.Zhang et al, "Design of Linear RF Outphasing Power Amplifiers", Arctech House, 2003 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers "Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC)" First Edition, pages 55-56 J. Grundlingh et al, "A High Efficiency Chireix Out-phasing Power Amplifier for 5GHz WLAN Applications", 2004 IEEE MTT-S Digest, pp.1535-1538

しかしながら、図8又は図9のような構成のパワーアンプの場合、上述したように高効率で且つ増幅特性における線形性が良好とすることができるが、その使用周波数帯域が狭帯域であるため、マルチバンド化された周波数帯に対して動作させることができない。即ち、図8又は図9のような構成のパワーアンプの備える電力合成器206,206aにおいて、高周波線路T201,T202の長さが、予め想定された周波数に対して略1/4波長となるように設定される。そのため、この電力合成器206,206aを備えるパワーアンプは、予め想定された周波数を含む狭い帯域でのみ良好な状態で動作することとなる。   However, in the case of the power amplifier configured as shown in FIG. 8 or FIG. 9, it is possible to achieve high efficiency and good linearity in amplification characteristics as described above, but since the use frequency band is narrow, It cannot be operated for multiband frequency bands. That is, in the power combiners 206 and 206a included in the power amplifier having the configuration as shown in FIG. 8 or FIG. 9, the lengths of the high-frequency lines T201 and T202 are approximately ¼ wavelength with respect to the frequency assumed in advance. Set to Therefore, the power amplifier including the power combiners 206 and 206a operates in a good state only in a narrow band including a frequency assumed in advance.

又、非特許文献3のFigure.4のように、高周波線路T201,T202の代わりに、図10に示す3つのインダクタンスL501〜L503で構成される回路と等価となるような回路を構成することで、広帯域化することができる。しかしながら、その広帯域化の程度は限られたものに過ぎず、図7のような送信系回路構造を備えるマルチバンド高周波通信装置が必要とするような、大きく離れた複数の周波数帯(例えば2.4GHzと5GHz)を使用可能周波数帯域とすることができるほどではない。よって、マルチバンド高周波通信装置においては、上述したように、マルチバンド化される周波数帯の数に応じた複数の送信系回路が必要となり、その部品数が増えてしまい、コスト・サイズ・重量が増加する。   Further, as shown in FIG. 4 of Non-Patent Document 3, instead of the high-frequency lines T201 and T202, a circuit equivalent to the circuit composed of the three inductances L501 to L503 shown in FIG. , It can be widened. However, the degree of widening the bandwidth is only limited, and a plurality of frequency bands (e.g., 2.4 GHz) that are widely separated as required by a multiband high-frequency communication device having a transmission system circuit structure as shown in FIG. And 5GHz) can not be used as a usable frequency band. Therefore, in the multiband high-frequency communication device, as described above, a plurality of transmission circuits corresponding to the number of frequency bands to be multibanded are required, which increases the number of components, and reduces the cost, size, and weight. To increase.

このような問題を鑑みて、本発明は、大きく離れた複数の周波数帯を処理することが可能な電力合成器及びパワーアンプを提供するとともに、このパワーアンプを備えることで部品数を削減したマルチバンド高周波通信装置を提供することを目的とする。   In view of such a problem, the present invention provides a power combiner and a power amplifier that can process a plurality of frequency bands that are widely separated, and a multi-unit that has a reduced number of parts by including this power amplifier. An object is to provide a band high-frequency communication device.

上記目的を達成するために本発明の電力合成器は、高周波信号である第1信号が入力される第1入力端子と、高周波信号である第2信号が入力される第2入力端子と、前記第1信号と前記第2信号とを合成して得られた信号を出力する出力端子と、を備える電力合成器において、前記第1入力端子と一端が接続される第1高周波線路と、該第1高周波線路の他端と一端が接続される第2高周波線路と、前記第2入力端子と一端が接続される第3高周波線路と、該第3高周波線路の他端と一端が接続される第4高周波線路と、前記第1及び第2高周波線路の接続部に一端が接続されるとともに、前記第3及び第4高周波線路の接続部に他端が接続される共振回路と、を備え、前記第1及び第2信号の周波数が第1周波数のときに前記共振回路のインピーダンスが大きくなるとともに、前記第1及び第2信号の周波数が前記第1周波数よりも高い第2周波数のときに前記共振回路のインピーダンスが小さくなることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a power combiner according to the present invention includes a first input terminal to which a first signal that is a high-frequency signal is input, a second input terminal to which a second signal that is a high-frequency signal is input, An output terminal that outputs a signal obtained by combining the first signal and the second signal; and a first high-frequency line having one end connected to the first input terminal, A second high-frequency line to which the other end and one end of the first high-frequency line are connected; a third high-frequency line to which the second input terminal is connected to one end; and a second high-frequency line to which the other end and one end are connected. 4 high-frequency lines, and a resonance circuit having one end connected to the connection part of the first and second high-frequency lines and the other end connected to the connection part of the third and fourth high-frequency lines, When the frequency of the first and second signals is the first frequency, Impedance with increases, characterized in that the impedance of the resonant circuit when said first and second frequency higher than the frequency of the first frequency of the second signal is reduced.

このような電力合成器において、前記共振回路が、前記第1及び第2高周波線路の接続部と前記第3及び第4高周波線路の接続部との間に直列で接続される第1インダクタンス成分及びキャパシタンス成分と、前記第1インダクタンス成分及びキャパシタンス成分による直列共振回路と並列に接続される第2インダクタンス成分と、を備え、前記第1及び第2インダクタンス成分と前記キャパシタンス成分とによる並列共振回路による共振周波数が前記第1周波数と略等しいとともに、前記第1インダクタンス成分及び前記キャパシタンス成分による直列共振回路による共振周波数が前記第2周波数と略等しいものとする。   In such a power combiner, the resonant circuit includes a first inductance component connected in series between the connection portion of the first and second high-frequency lines and the connection portion of the third and fourth high-frequency lines, and A capacitance component and a second inductance component connected in parallel with a series resonance circuit including the first inductance component and the capacitance component, and resonance by a parallel resonance circuit including the first and second inductance components and the capacitance component. It is assumed that the frequency is substantially equal to the first frequency, and the resonance frequency by the series resonance circuit using the first inductance component and the capacitance component is substantially equal to the second frequency.

このとき、前記第1及び第3高周波線路それぞれの長さを、前記第2周波数に対する波長の略1/4に等しい長さとするとともに、前記第1及び第2高周波線路による合計の長さと、前記第3及び第4高周波線路による合計の長さとのそれぞれを、前記第1周波数に対する波長の略1/4に等しい長さとものとする。   At this time, the length of each of the first and third high-frequency lines is set to a length substantially equal to ¼ of the wavelength with respect to the second frequency, and the total length of the first and second high-frequency lines, Each of the total lengths of the third and fourth high-frequency lines is assumed to have a length equal to approximately ¼ of the wavelength with respect to the first frequency.

これらの電力合成器において、前記第1〜第4高周波線路をそれぞれ、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したインダクタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えるものとしても構わないし、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したキャパシタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えるものとしても構わない。   In these power combiners, the first to fourth high-frequency lines may be replaced with a circuit in which an integer number of series-connected inductance components and an integer number of shunt-connected inductance components are alternately connected, An integer number of series-connected inductance components and an integer number of shunt-connected capacitance components may be replaced by a circuit that is alternately connected.

又、本発明のパワーアンプは、入力された信号を振幅が等しく位相が異なる2つの信号にベクトル分解する信号分配器と、前記信号分配器で分配された2信号の内の一方を増幅する第1増幅器と、前記信号分配器で分配された2信号の内の他方を増幅する第2増幅器と、上述のいずれかの電力合成器と、を備えるとともに、前記第1及び第2増幅器で増幅された信号がそれぞれ、前記第1及び第2信号として前記電力合成器に入力されることを特徴とする。   The power amplifier according to the present invention also includes a signal distributor for vector-decomposing an input signal into two signals having the same amplitude and different phases, and a first one for amplifying one of the two signals distributed by the signal distributor. One amplifier, a second amplifier that amplifies the other of the two signals distributed by the signal distributor, and any one of the power combiners described above, and is amplified by the first and second amplifiers The received signals are input to the power combiner as the first and second signals, respectively.

即ち、本発明のパワーアンプにおいて、前記信号分配器で分配された2つの信号を互いに略等振幅で且つ異なる位相とするOutphasing法を採用する。   That is, the power amplifier of the present invention employs an outphasing method in which the two signals distributed by the signal distributor have substantially equal amplitudes and different phases.

又、本発明の高周波通信装置は、第1及び第2周波数の2つの周波数帯の信号を処理する高周波通信装置において、上述のいずれかのパワーアンプを備えるとともに、前記第1及び第2周波数の信号それぞれが前記パワーアンプで共通に増幅されることを特徴とする。   The high-frequency communication apparatus of the present invention is a high-frequency communication apparatus that processes signals in two frequency bands of the first and second frequencies. The high-frequency communication apparatus includes any one of the power amplifiers described above, and has the first and second frequencies. Each signal is amplified in common by the power amplifier.

本発明によると、第1及び第2高周波線路の接続部と第3及び第4の高周波線路の接続部との間に共振回路を設けることによって、異なる複数の周波数の信号に対して、第1〜第4高周波線路によるインピーダンスを切り換えることができるため、複数の周波数で駆動可能なマルチバンドの電力合成器を構成することができる。又、この電力合成器において、共振周波数の異なる直列共振回路と並列共振回路とによって共振回路を構成することで、処理する周波数の信号に応じて自動的に第1〜第4高周波線路によるインピーダンスを切り換えることができる。更に、この電力合成器において、第1及び第2入力端子の間に抵抗成分を与えることによって、ウィルキンソン型電力合成器と同じ回路構造とし、ウィルキンソン型電力合成器が備える良好なアイソレーション特性などを与えることができる。   According to the present invention, by providing a resonance circuit between the connection portion of the first and second high-frequency lines and the connection portion of the third and fourth high-frequency lines, the first frequency signal is obtained with respect to signals having a plurality of different frequencies. Since the impedance of the fourth high-frequency line can be switched, a multiband power combiner that can be driven at a plurality of frequencies can be configured. Also, in this power combiner, by configuring a resonance circuit with a series resonance circuit and a parallel resonance circuit having different resonance frequencies, the impedance by the first to fourth high-frequency lines is automatically set according to the signal of the frequency to be processed. Can be switched. Further, in this power combiner, by providing a resistance component between the first and second input terminals, the same circuit structure as that of the Wilkinson type power combiner is obtained, and the good isolation characteristic of the Wilkinson type power combiner is provided. Can be given.

又、本発明によると、上述の電力合成器を備えたパワーアンプとすることによって、複数の周波数で駆動可能なマルチバンドのパワーアンプを構成することができる。更に、このパワーアンプを備えた高周波通信装置とすることによって、1つのパワーアンプで複数の周波数の信号それぞれを増幅することができるため、マルチバンドの高周波通信装置として構成したとき、その内部の部品数を削減することができる。   In addition, according to the present invention, a multi-band power amplifier that can be driven at a plurality of frequencies can be configured by using the power amplifier including the above-described power combiner. Furthermore, since a high-frequency communication device equipped with this power amplifier can amplify signals of a plurality of frequencies with a single power amplifier, when configured as a multiband high-frequency communication device, its internal components The number can be reduced.

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態におけるマルチバンド高周波通信装置の内部構成を示すブロック図である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a multiband high-frequency communication device according to this embodiment.

図1のマルチバンド高周波通信装置は、周波数帯fa,fb(fa<fb)のいずれかで変調された信号を生成する変調波信号源301と、変調波信号源301で生成された信号を増幅するOutphasing法を使用したパワーアンプ302と、パワーアンプ302で増幅された信号を送信するアンテナ303と、変調波信号源301を制御するとともに変調波信号源301における変調周波数を切り換える制御回路304と、を備える。   The multiband high-frequency communication device of FIG. 1 amplifies a modulated wave signal source 301 that generates a signal modulated in one of frequency bands fa and fb (fa <fb), and a signal generated by the modulated wave signal source 301 A power amplifier 302 using the outphasing method, an antenna 303 for transmitting the signal amplified by the power amplifier 302, a control circuit 304 for controlling the modulation wave signal source 301 and switching the modulation frequency in the modulation wave signal source 301, Is provided.

即ち、周波数帯faで通信を行う場合、変調波信号源301において、符号化された信号が周波数faで変調されるとともに、パワーアンプ302で増幅された後、アンテナ303より送信される。又、周波数帯fbで通信を行う場合、同様に、変調波信号源301において、符号化された信号が周波数fbで変調されるとともに、パワーアンプ302で増幅された後、アンテナ303より送信される。   That is, when communication is performed in the frequency band fa, the encoded signal is modulated at the frequency fa in the modulated wave signal source 301, amplified by the power amplifier 302, and then transmitted from the antenna 303. Similarly, when communicating in the frequency band fb, similarly, the modulated wave signal source 301 modulates the encoded signal at the frequency fb, amplifies it by the power amplifier 302, and transmits it from the antenna 303. .

このようなマルチバンド高周波通信装置におけるパワーアンプ302の構成を、図2に示す。図2に示すパワーアンプ302は、変調波信号源301より出力される信号が入力される入力端子101と、入力端子より入力された信号を位相の異なる2つの信号に分解する信号分配器102と、信号分配器102で得られた位相の異なる2信号それぞれを増幅する増幅器104,105と、増幅器104,105で増幅された2信号を合成する電力合成器106と、電力合成器106で合成された信号を出力するとともにアンテナ303に接続された出力端子103と、を備える。又、増幅器104,105は、同じ設計の増幅器であるとともに、信号分配器102より等振幅の信号が入力される。   The configuration of the power amplifier 302 in such a multiband high frequency communication apparatus is shown in FIG. A power amplifier 302 shown in FIG. 2 includes an input terminal 101 to which a signal output from the modulated wave signal source 301 is input, and a signal distributor 102 that decomposes the signal input from the input terminal into two signals having different phases. The amplifiers 104 and 105 that amplify the two signals having different phases obtained by the signal distributor 102, the power combiner 106 that combines the two signals amplified by the amplifiers 104 and 105, and the power combiner 106, respectively. And an output terminal 103 connected to the antenna 303. The amplifiers 104 and 105 are amplifiers having the same design, and a signal having an equal amplitude is input from the signal distributor 102.

このようにパワーアンプ302が構成されるとき、更に、電力合成器106が、増幅器104,105それぞれの出力端子と一端が接続される高周波線路T101,T103と、高周波線路T101,T103それぞれの他端と一端が接続される高周波線路T102,T104と、増幅器104,105それぞれの出力端子の間に接続される抵抗R101と、高周波線路T101,T102の接続ノードP3と高周波線路T103,T104の接続ノードP4との間に接続される共振回路107と、を備える。尚、増幅器104の出力端子と高周波線路T101との接続ノードをP1とするとともに、増幅器105の出力端子と高周波線路T103との接続ノードをP2とする。又、高周波線路T101〜T104は、例えば、ガラスエポキシ基板上にマイクロストリップ線路を設置することによって構成することができる。   When the power amplifier 302 is configured in this way, the power combiner 106 further includes a high-frequency line T101, T103 connected to the output terminal of each of the amplifiers 104, 105 and one end of the high-frequency line T101, T103. High-frequency lines T102 and T104 to which one ends are connected, a resistor R101 connected between the output terminals of the amplifiers 104 and 105, a connection node P3 of the high-frequency lines T101 and T102, and a connection node P4 of the high-frequency lines T103 and T104 And a resonance circuit 107 connected between the two. A connection node between the output terminal of the amplifier 104 and the high-frequency line T101 is P1, and a connection node between the output terminal of the amplifier 105 and the high-frequency line T103 is P2. The high-frequency lines T101 to T104 can be configured, for example, by installing a microstrip line on a glass epoxy substrate.

又、この電力合成器106に設置された共振回路107は、接続ノードP3に一端が接続されたインダクタンスL101と、インダクタンスL101の他端と接続ノードP4の間に接続されたキャパシタンスC101と、接続ノードP3,P4の間に接続されるインダクタンスL102と、を備える。即ち、共振回路107において、インダクタンスL101とキャパシタンスC101とが直接に接続されて直列共振回路が構成されるとともに、インダクタンスL101及びキャパシタンスC101による直列共振回路とインダクタンスL102とが並列に接続されて、並列共振回路が構成される。尚、このインダクタンスL101,L102及びキャパシタンスC101はそれぞれ、例えば、積層セラミック製チップ部品を用いることによって構成される。   The resonance circuit 107 installed in the power combiner 106 includes an inductance L101 having one end connected to the connection node P3, a capacitance C101 connected between the other end of the inductance L101 and the connection node P4, and a connection node. And an inductance L102 connected between P3 and P4. That is, in the resonance circuit 107, the inductance L101 and the capacitance C101 are directly connected to form a series resonance circuit, and the series resonance circuit including the inductance L101 and the capacitance C101 and the inductance L102 are connected in parallel to achieve parallel resonance. A circuit is constructed. The inductances L101 and L102 and the capacitance C101 are each configured by using, for example, a multilayer ceramic chip component.

更に、このように構成される共振回路107において、インダクタンスL101,L102とキャパシタンスC101とによる並列共振回路の共振周波数をfaとするとともに、インダクタンスL101とキャパシタンスC101とによる直列共振回路の共振周波数をfbとする。よって、周波数faで変調された信号が入力された場合、インダクタンスL101,L102とキャパシタンスC101とによる並列共振回路の並列共振によって、共振回路107のインピーダンスが極大となり、図3(a)の等価回路のように、ノードP3,P4間が開放状態となる。又、周波数fbで変調された信号が入力された場合、インダクタンスL101とキャパシタンスC101とによる直列共振回路の直列共振によって、共振回路107のインピーダンスが極小となり、図3(b)の等価回路のように、ノードP3,P4間が短絡状態となる。   Further, in the resonance circuit 107 configured as described above, the resonance frequency of the parallel resonance circuit including the inductances L101 and L102 and the capacitance C101 is set to fa, and the resonance frequency of the series resonance circuit including the inductance L101 and the capacitance C101 is set to fb. To do. Therefore, when a signal modulated at the frequency fa is input, the impedance of the resonance circuit 107 becomes maximum due to the parallel resonance of the parallel resonance circuit by the inductances L101 and L102 and the capacitance C101, and the equivalent circuit of FIG. Thus, the nodes P3 and P4 are opened. When a signal modulated at the frequency fb is input, the impedance of the resonance circuit 107 is minimized by the series resonance of the series resonance circuit due to the inductance L101 and the capacitance C101, as shown in the equivalent circuit of FIG. The nodes P3 and P4 are short-circuited.

又、周波数fa,fbの信号の波長がそれぞれ、λa,λbであるとき、高周波線路T101,T103それぞれの長さを略λb/4とするとともに、高周波線路T102,T104それぞれの長さを略(λa−λb)/4とする。即ち、高周波線路T101,T102の合計の長さ、及び高周波線路T103,T104の合計の長さそれぞれが略λa/4となるとともに、高周波線路T101,T103それぞれの長さが略λb/4となる。   When the wavelengths of the signals of the frequencies fa and fb are λa and λb, respectively, the lengths of the high-frequency lines T101 and T103 are set to about λb / 4, and the lengths of the high-frequency lines T102 and T104 are set to about ( λa−λb) / 4. That is, the total length of the high-frequency lines T101 and T102 and the total length of the high-frequency lines T103 and T104 are approximately λa / 4, and the length of each of the high-frequency lines T101 and T103 is approximately λb / 4. .

このように構成される電力合成器106は、周波数faで変調された信号が変調波信号源301からパワーアンプ302に与えられたとき、増幅器104,105から周波数faの信号が入力されるため、共振回路107によりノードP3,P4間が開放状態となる。よって、図3(a)の等価回路のように、高周波線路T101,T102が直列に接続されるとともに、高周波線路T103,T104が直列に接続され、出力端子103で高周波線路T102,T104が接続された状態となる。即ち、電力合成器106が、長さが略λa/4となる2つの高周波線路が出力端子103で接続された状態と等価となり、周波数faの信号を合成するための電力合成器として動作する。   The power combiner 106 configured in this manner receives signals of the frequency fa from the amplifiers 104 and 105 when a signal modulated at the frequency fa is supplied from the modulated wave signal source 301 to the power amplifier 302. The resonance circuit 107 opens the nodes P3 and P4. Therefore, as in the equivalent circuit of FIG. 3A, the high frequency lines T101 and T102 are connected in series, the high frequency lines T103 and T104 are connected in series, and the high frequency lines T102 and T104 are connected at the output terminal 103. It becomes the state. That is, the power combiner 106 is equivalent to a state in which two high-frequency lines having a length of approximately λa / 4 are connected at the output terminal 103, and operates as a power combiner for combining signals of the frequency fa.

又、周波数fbで変調された信号が変調波信号源301からパワーアンプ302に与えられたとき、増幅器104,105から周波数fbの信号が電力合成器106に入力されるため、共振回路107によりノードP3,P4間が短絡状態となる。よって、図3(b)の等価回路のように、高周波線路T101,T103の他端が接続された状態となる。そして、この高周波線路T101,T103の接続ノードP5と出力端子103との間に、高周波線路T102,T104が並列に接続された状態となる。この両端が短絡した状態となる2本の高周波線路T102,T104から成る部分は、周波数fbの信号に対して多少の位相回転やインピーダンス不整合を与える程度の影響しかないため、ほぼ無視できるようになる。即ち、電力合成器106が、長さが略λb/4となる2つの高周波線路が出力端子103で接続された状態と等価となり、周波数fbの信号を合成するための電力合成器として動作する。   When a signal modulated at the frequency fb is supplied from the modulated wave signal source 301 to the power amplifier 302, the signal at the frequency fb is input from the amplifiers 104 and 105 to the power combiner 106. A short circuit occurs between P3 and P4. Therefore, as shown in the equivalent circuit of FIG. 3B, the other ends of the high-frequency lines T101 and T103 are connected. The high frequency lines T102 and T104 are connected in parallel between the connection node P5 of the high frequency lines T101 and T103 and the output terminal 103. The portion composed of the two high-frequency lines T102 and T104 in which both ends are short-circuited has only an effect of giving a slight phase rotation or impedance mismatch to the signal of the frequency fb, so that it can be almost ignored. Become. That is, the power combiner 106 is equivalent to a state in which two high-frequency lines having a length of approximately λb / 4 are connected at the output terminal 103, and operates as a power combiner for combining signals of the frequency fb.

このように、電力合成器106は、周波数fa,fbのいずれで変調された信号に対しても機能することができる。そして、この電力合成器106を備えるパワーアンプ302は、周波数fa,fbそれぞれで変調された信号に対して、Outphasing法に基づく増幅動作が可能となる。即ち、パワーアンプ302は、周波数fa,fbそれぞれに対して、高い電力効率を有するとともに、その増幅特性において良好な線形性を有することとなる。   As described above, the power combiner 106 can function with respect to a signal modulated at either the frequency fa or fb. The power amplifier 302 including the power combiner 106 can perform an amplification operation based on the Outphasing method on the signals modulated at the frequencies fa and fb. That is, the power amplifier 302 has high power efficiency with respect to each of the frequencies fa and fb, and has good linearity in its amplification characteristics.

そして、このような特性を有するパワーアンプ302は、周波数fa,fbのいずれかで変調された信号が変調波信号源301で生成されて入力端子101に与えられると、まず、信号分配器102において、与えられた信号を2信号に分解するとともに位相差を与えることで、位相差を備えた2信号を生成する。そして、この位相の異なる2信号がそれぞれ、増幅器104,105に与えられて電力増幅されると、電力合成器106に与えられ、電力合成器106が上述の動作を行うことで、増幅器104,105で増幅された2信号を合成する。そして、この2信号が合成されて1信号とされると、出力端子103を介してアンテナ303に出力される。   The power amplifier 302 having such characteristics, when a signal modulated at one of the frequencies fa and fb is generated by the modulated wave signal source 301 and applied to the input terminal 101, first, in the signal distributor 102 Then, by decomposing the given signal into two signals and giving a phase difference, two signals having a phase difference are generated. Then, when these two signals having different phases are respectively supplied to the amplifiers 104 and 105 to be amplified, they are supplied to the power combiner 106, and the power combiner 106 performs the above-described operation, thereby the amplifiers 104 and 105. The two signals amplified in step 1 are synthesized. When these two signals are combined into one signal, it is output to the antenna 303 via the output terminal 103.

よって、パワーアンプ302において、変調波信号源301で周波数fa,fbのいずれかで変調された信号が、Outphasing法に基づいて増幅されて、出力端子103よりアンテナ303より出力されることとなる。そして、このパワーアンプ302で増幅された信号がアンテナ303より放射されることによって、周波数帯fa,fb(fa<fb)のいずれかで変調された信号が送信される。   Therefore, in the power amplifier 302, the signal modulated at either the frequency fa or fb by the modulated wave signal source 301 is amplified based on the outphasing method and output from the antenna 303 from the output terminal 103. Then, the signal amplified by the power amplifier 302 is radiated from the antenna 303, whereby a signal modulated in one of the frequency bands fa and fb (fa <fb) is transmitted.

尚、このように構成されるマルチバンド高周波通信装置において、アンテナ303として、周波数帯fa,fb双方で使用可能なマルチバンド化されたアンテナが使用される。又、変調波信号源302についても、例えば、フィルタが少ないダイレクトコンバージョン方式のアーキテクチャを使用することによって、周波数fa,fb双方で変調動作を行うことができるマルチバンド化された信号源を構成することができる。   In the multiband high-frequency communication apparatus configured as described above, a multiband antenna that can be used in both frequency bands fa and fb is used as the antenna 303. For the modulated wave signal source 302, for example, by using a direct conversion architecture with few filters, a multiband signal source capable of performing a modulation operation at both frequencies fa and fb is configured. Can do.

更に、本実施形態において、パワーアンプ302内の電力合成器106において、ノードP1,P2の間に接続される抵抗R101が設置されるものとしたが、Outphasing法としてChireix法が使用されるとき、図4に示すように、図2における電力合成器106から抵抗R101を除いた構成の電力合成器106aが、パワーアンプ302内に設けられるものとしても構わない。   Further, in the present embodiment, the power combiner 106 in the power amplifier 302 is provided with the resistor R101 connected between the nodes P1 and P2, but when the Chireix method is used as the Outphasing method, As shown in FIG. 4, a power combiner 106 a configured by removing the resistor R <b> 101 from the power combiner 106 in FIG. 2 may be provided in the power amplifier 302.

又、パワーアンプ302内の電力合成器106,106aの高周波線路T101〜T104それぞれを集中定数回路に置き換えて構成されるものとしても構わない。即ち、準マイクロ波帯のような波長が大きい周波数帯の信号に対して、電力合成器106,106aの高周波線路T101〜T104で構成した場合、その高周波線路T101〜T104の長さが数cm〜数十cmとなってしまう。それに対して、高周波線路T101〜T104それぞれを集中定数回路に置き換えて構成することによって、電力合成器106,106a及びパワーアンプ302を小型化することができる。   The high frequency lines T101 to T104 of the power combiners 106 and 106a in the power amplifier 302 may be replaced with lumped constant circuits. That is, when the signal is composed of the high frequency lines T101 to T104 of the power combiners 106 and 106a for a signal in a frequency band having a large wavelength such as a quasi-microwave band, the length of the high frequency lines T101 to T104 is several cm to It becomes several tens of centimeters. On the other hand, the power combiners 106 and 106a and the power amplifier 302 can be reduced in size by replacing the high-frequency lines T101 to T104 with lumped constant circuits.

このとき、高周波線路T101〜T104それぞれの代わりに設置される集中定数回路を、例えば、図5のように、3つの集中定数インダクタンスL201〜L203をシャント接続・シリーズ接続・シャント接続となるπ型の集中定数回路としても構わない。即ち、一端が接地された集中定数インダクタンスL201,L203と、この集中定数L201,L203の他端の間に接続された集中定数インダクタンスL202によって構成するものとしても構わない。又、このπ型の集中定数回路を高周波線路T101〜T104それぞれの代わりに設置する際において、広帯域化を図る場合は、集中定数回路を構成するシャント接続となる集中定数インダクタンスとシリーズ接続となる集中定数インダクタンスの数を増やして多段化すれば良い。   At this time, a lumped constant circuit installed in place of each of the high-frequency lines T101 to T104 is, for example, as shown in FIG. 5, three lumped constant inductances L201 to L203 are connected in a shunt connection / series connection / shunt connection. A lumped constant circuit may be used. In other words, the lumped constant inductances L201 and L203 having one end grounded and the lumped constant inductance L202 connected between the other ends of the lumped constants L201 and L203 may be used. When this π-type lumped constant circuit is installed in place of each of the high-frequency lines T101 to T104, in order to increase the bandwidth, the lumped constant inductance forming the lumped constant circuit and the lumped constant inductance forming the series connection are used. The number of constant inductances may be increased to increase the number of stages.

又、高周波線路T101〜T104それぞれの代わりに設置される集中定数回路を、例えば、図6のように、整数個のシャント接続された集中定数キャパシタンスC6−1〜C6−nと整数個のシリーズ接続された集中定数インダクタンスL6−1〜L6−(n−1)を、交互に多段接続した回路としても構わない。即ち、集中定数インダクタンスL6−1〜L6−(n−1)が直列に接続されるとともに、一端が接地された集中定数キャパシタンスC6−k(kは、1≦k≦nの整数)の他端に集中定数インダクタンスL6−(k−1),L6−kの接続ノードが接続された構成としても構わない。尚、この集中定数キャパシタンスC6−1〜C6−n及び集中定数インダクタンスL6−1〜L6−(n−1)それぞれについては、例えば、積層セラミック製チップ部品によって構成されるものとしても構わない。   Further, a lumped constant circuit installed in place of each of the high-frequency lines T101 to T104 is, for example, an integer number of shunt-connected lumped constant capacitances C6-1 to C6-n and an integer number of series connections. Alternatively, the lumped constant inductances L6-1 to L6- (n-1) may be alternately connected in multiple stages. That is, the lumped constant inductances L6-1 to L6- (n-1) are connected in series and the other end of the lumped constant capacitance C6-k (k is an integer of 1 ≦ k ≦ n) with one end grounded. Alternatively, the connection node of the lumped constant inductances L6- (k-1) and L6-k may be connected. Note that each of the lumped constant capacitances C6-1 to C6-n and the lumped constant inductances L6-1 to L6- (n-1) may be constituted by, for example, multilayer ceramic chip parts.

更に、本実施形態のマルチバンド高周波通信装置において、パワーアンプから出力される信号がアナログ信号であれば、変調は信号源からパワーアンプに与えられる信号がデジタル信号であっても構わないし、アナログ信号であっても構わない。又、パワーアンプにデジタル信号が入力されるとき、パワーアンプにおける信号分配器では、1つの信号を2信号に分配(ベクトル分解)するが、この信号分配処理はデジタル回路内の演算処理として仮想的に行われる。   Further, in the multiband high-frequency communication device of the present embodiment, if the signal output from the power amplifier is an analog signal, the modulation may be a digital signal from the signal source to the power amplifier. It does not matter. When a digital signal is input to the power amplifier, the signal distributor in the power amplifier distributes one signal into two signals (vector decomposition). This signal distribution processing is virtually performed as arithmetic processing in the digital circuit. To be done.

本発明における電力合成器、パワーアンプ、及び高周波通信装置は、複数の周波数帯を使用するマルチバンドの通信システムに利用することができ、例えば、800MHz帯及び1.5GHz帯及び2GHz帯を使用する携帯電話や、2.4GHz帯及び5GHz帯を使用する無線LANなどで利用することができる。   The power combiner, the power amplifier, and the high-frequency communication device according to the present invention can be used in a multiband communication system that uses a plurality of frequency bands. For example, the 800 MHz band, the 1.5 GHz band, and the 2 GHz band are used. It can be used in a mobile phone or a wireless LAN using the 2.4 GHz band and the 5 GHz band.

は、本発明の実施形態におけるマルチバンド高周波通信装置の内部構成を示すブロック図である。These are block diagrams which show the internal structure of the multiband high frequency communication apparatus in embodiment of this invention. は、図1のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの内部構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal configuration of a power amplifier provided in the multiband high-frequency communication device of FIG. 1. は、図2のパワーアンプにおける電力合成回路の入力信号に基づく等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram based on an input signal of a power combining circuit in the power amplifier of FIG. 2. は、図1のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの別の構成を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing another configuration of a power amplifier provided in the multiband high-frequency communication device of FIG. 1. は、図1のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプ内の電力合成回路に使用される集中定数回路の一構成例を示す回路図である。These are circuit diagrams which show the example of 1 structure of the lumped constant circuit used for the electric power synthetic | combination circuit in the power amplifier with which the multiband high frequency communication apparatus of FIG. 1 is equipped. は、図1のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプ内の電力合成回路に使用される集中定数回路の別の構成例を示す回路図である。These are circuit diagrams which show another example of a structure of the lumped constant circuit used for the electric power synthetic | combination circuit in the power amplifier with which the multiband high frequency communication apparatus of FIG. 1 is equipped. は、従来のマルチバンド高周波通信装置の内部構成を示すブロック図である。These are block diagrams which show the internal structure of the conventional multiband high frequency communication apparatus. は、図7のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの内部構成を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an internal configuration of a power amplifier provided in the multiband high-frequency communication device of FIG. 7. は、図7のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプの別の構成を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing another configuration of a power amplifier provided in the multiband high-frequency communication device of FIG. 7. は、図7のマルチバンド高周波通信装置に備えられるパワーアンプ内の電力合成回路に使用される集中定数回路の一構成例を示す回路図である。These are circuit diagrams which show the example of 1 structure of the lumped constant circuit used for the electric power synthetic | combination circuit in the power amplifier with which the multiband high frequency communication apparatus of FIG. 7 is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

101 入力端子
102 信号分配器
103 出力端子
104,105 増幅器
106 電力合成器
107 共振回路
T101〜T104 高周波線路
R101 抵抗
L101,L102 インダクタンス
C101 キャパシタンス
301 変調波信号源
302 パワーアンプ
303 アンテナ
304 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Input terminal 102 Signal distributor 103 Output terminal 104,105 Amplifier 106 Power combiner 107 Resonant circuit T101-T104 High frequency line R101 Resistance L101, L102 Inductance C101 Capacitance 301 Modulating wave signal source 302 Power amplifier 303 Antenna 304 Control circuit

Claims (8)

高周波信号である第1信号が入力される第1入力端子と、高周波信号である第2信号が入力される第2入力端子と、前記第1信号と前記第2信号とを合成して得られた信号を出力する出力端子と、を備える電力合成器において、
前記第1入力端子と一端が接続される第1高周波線路と、
該第1高周波線路の他端と一端が接続される第2高周波線路と、
前記第2入力端子と一端が接続される第3高周波線路と、
該第3高周波線路の他端と一端が接続される第4高周波線路と、
前記第1及び第2高周波線路の接続部に一端が接続されるとともに、前記第3及び第4高周波線路の接続部に他端が接続される共振回路と、
を備え、
前記第1及び第2信号の周波数が第1周波数のときに前記共振回路のインピーダンスが大きくなるとともに、前記第1及び第2信号の周波数が前記第1周波数よりも高い第2周波数のときに前記共振回路のインピーダンスが小さくなることを特徴とする電力合成器。
A first input terminal to which a first signal that is a high frequency signal is input, a second input terminal to which a second signal that is a high frequency signal is input, and the first signal and the second signal are synthesized. A power combiner comprising: an output terminal that outputs the output signal;
A first high-frequency line connected at one end to the first input terminal;
A second high frequency line to which the other end and one end of the first high frequency line are connected;
A third high-frequency line connected at one end to the second input terminal;
A fourth high-frequency line to which the other end and one end of the third high-frequency line are connected;
A resonance circuit having one end connected to the connection part of the first and second high-frequency lines and the other end connected to the connection part of the third and fourth high-frequency lines;
With
The impedance of the resonance circuit increases when the frequency of the first and second signals is the first frequency, and the frequency when the frequency of the first and second signals is a second frequency higher than the first frequency. A power combiner characterized in that the impedance of the resonant circuit is reduced.
前記共振回路が、
前記第1及び第2高周波線路の接続部と前記第3及び第4高周波線路の接続部との間に直列で接続される第1インダクタンス成分及びキャパシタンス成分と、
前記第1インダクタンス成分及びキャパシタンス成分による直列共振回路と並列に接続される第2インダクタンス成分と、
を備え、
前記第1及び第2インダクタンス成分と前記キャパシタンス成分とによる並列共振回路による共振周波数が前記第1周波数と略等しいとともに、
前記第1インダクタンス成分及び前記キャパシタンス成分による直列共振回路による共振周波数が前記第2周波数と略等しいことを特徴とする請求項1に記載の電力合成器。
The resonant circuit is
A first inductance component and a capacitance component connected in series between the connection portion of the first and second high-frequency lines and the connection portion of the third and fourth high-frequency lines;
A second inductance component connected in parallel with the series resonant circuit by the first inductance component and the capacitance component;
With
The resonance frequency by the parallel resonance circuit by the first and second inductance components and the capacitance component is substantially equal to the first frequency,
2. The power combiner according to claim 1, wherein a resonance frequency of a series resonance circuit including the first inductance component and the capacitance component is substantially equal to the second frequency.
前記第1及び第3高周波線路それぞれの長さを、前記第2周波数に対する波長の略1/4に等しい長さとするとともに、
前記第1及び第2高周波線路による合計の長さと、前記第3及び第4高周波線路による合計の長さとのそれぞれを、前記第1周波数に対する波長の略1/4に等しい長さとすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電力合成器。
The length of each of the first and third high-frequency lines is a length equal to approximately ¼ of the wavelength with respect to the second frequency,
The total length of the first and second high-frequency lines and the total length of the third and fourth high-frequency lines are each set to a length equal to approximately ¼ of the wavelength with respect to the first frequency. The power combiner according to claim 1 or 2.
前記第1〜第4高周波線路がそれぞれ、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したインダクタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えられることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電力合成器。   4. The first to fourth high-frequency lines are each replaced by a circuit in which an integer number of series-connected inductance components and an integer number of shunt-connected inductance components are alternately connected. The power combiner according to any one of the above. 前記第1〜第4高周波線路がそれぞれ、整数個のシリーズ接続したインダクタンス成分と整数個のシャント接続したキャパシタンス成分とを交互に接続した回路で置き換えられることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電力合成器。   The first to fourth high-frequency lines are each replaced by a circuit in which an integer number of series-connected inductance components and an integer number of shunt-connected capacitance components are alternately connected. The power combiner according to any one of the above. 前記第1及び第2入力端子の間に接続される抵抗成分を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の電力合成器。   The power combiner according to claim 1, further comprising a resistance component connected between the first and second input terminals. 入力された信号を振幅が等しく位相が異なる2つの信号にベクトル分解する信号分配器と、
前記信号分配器で分配された2信号の内の一方を増幅する第1増幅器と、
前記信号分配器で分配された2信号の内の他方を増幅する第2増幅器と、
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電力合成器と、
を備えるとともに、
前記第1及び第2増幅器で増幅された信号がそれぞれ、前記第1及び第2信号として前記電力合成器に入力されることを特徴とするパワーアンプ。
A signal distributor for vector-decomposing the input signal into two signals having the same amplitude and different phases;
A first amplifier for amplifying one of the two signals distributed by the signal distributor;
A second amplifier for amplifying the other of the two signals distributed by the signal distributor;
The power combiner according to any one of claims 1 to 6,
With
The power amplifier, wherein the signals amplified by the first and second amplifiers are input to the power combiner as the first and second signals, respectively.
第1及び第2周波数の2つの周波数帯の信号を処理する高周波通信装置において、
請求項7に記載のパワーアンプを備えるとともに、前記第1及び第2周波数の信号それぞれが前記パワーアンプで共通に増幅されることを特徴とする高周波通信装置。
In a high-frequency communication device that processes signals in two frequency bands of the first and second frequencies,
A high-frequency communication apparatus comprising the power amplifier according to claim 7, wherein each of the first and second frequency signals is amplified in common by the power amplifier.
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