JP2006203635A - Power combiner, power amplifier, and high frequency communication apparatus - Google Patents
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Abstract
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
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
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
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
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
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
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
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)。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
Claims (8)
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.
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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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012065082A (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-29 | Toshiba Corp | Doherty amplifier |
JP4929421B2 (en) * | 2009-04-15 | 2012-05-09 | マークデバイシス株式会社 | Variable frequency composite resonance circuit |
WO2015093021A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 日本電気株式会社 | Transmission device and transmission method |
CN109244666A (en) * | 2018-11-07 | 2019-01-18 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | Mutually not equal function divide feeding network to one point of 11 width of one kind |
CN112968677A (en) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 杭州电子科技大学 | Design method of dual-frequency high-efficiency out-phase power amplifier |
CN113225027A (en) * | 2021-05-12 | 2021-08-06 | 北京百瑞互联技术有限公司 | Wireless communication Chireix synthesizer, outphasing power amplifier and equipment |
US11190154B2 (en) | 2019-06-14 | 2021-11-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power amplifier circuit |
-
2005
- 2005-01-21 JP JP2005013951A patent/JP2006203635A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4929421B2 (en) * | 2009-04-15 | 2012-05-09 | マークデバイシス株式会社 | Variable frequency composite resonance circuit |
JP2012065082A (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-29 | Toshiba Corp | Doherty amplifier |
WO2015093021A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 日本電気株式会社 | Transmission device and transmission method |
JPWO2015093021A1 (en) * | 2013-12-19 | 2017-03-16 | 日本電気株式会社 | Transmitting apparatus and transmitting method |
US9813090B2 (en) | 2013-12-19 | 2017-11-07 | Nec Corporation | Transmission device and transmission method |
CN109244666A (en) * | 2018-11-07 | 2019-01-18 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | Mutually not equal function divide feeding network to one point of 11 width of one kind |
CN109244666B (en) * | 2018-11-07 | 2023-10-31 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | One-to-eleven-amplitude unequal power division feed network |
US11190154B2 (en) | 2019-06-14 | 2021-11-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power amplifier circuit |
US11677367B2 (en) | 2019-06-14 | 2023-06-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power amplifier circuit |
CN112968677A (en) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 杭州电子科技大学 | Design method of dual-frequency high-efficiency out-phase power amplifier |
CN113225027A (en) * | 2021-05-12 | 2021-08-06 | 北京百瑞互联技术有限公司 | Wireless communication Chireix synthesizer, outphasing power amplifier and equipment |
CN113225027B (en) * | 2021-05-12 | 2023-11-03 | 北京百瑞互联技术股份有限公司 | Wireless communication Chireix synthesizer, outphasing power amplifier and device |
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