JP2006339981A - Doherty amplifier - Google Patents

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Masayuki Matsutake
正之 松竹
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Doherty amplifier having high efficiency and linearity with simple constitution. <P>SOLUTION: The Doherty amplifier includes: an unequal distribution circuit 6 which distributes an input signal at an unequal ratio; a carrier amplifier 1 which always amplifies one signal distributed by the unequal distribution circuit; and a peak amplifier 2 which amplifies the other signal distributed by the unequal distribution circuit when the input signal exceeds a specified level, and combines the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier to output the combined output. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高効率と低歪を実現することができるドハティ増幅器に関する。   The present invention relates to a Doherty amplifier capable of realizing high efficiency and low distortion.

近年、移動体通信や無線LAN(Local Area Network)などの進歩は著しく、特に携帯電話の爆発的な普及と、それに伴うインフラ整備により、携帯端末のみならず基地局にも低消費電力化が要求されてきている。そこで、基地局において送信に使用される増幅器についても、効率および線形性の向上に対する要求が一層高まってきている。   In recent years, mobile communication and wireless LAN (Local Area Network) have made remarkable progress, especially with the explosive spread of mobile phones and the accompanying infrastructure development, which requires lower power consumption not only for mobile terminals but also for base stations. Has been. Thus, there is an increasing demand for improvement in efficiency and linearity of amplifiers used for transmission in base stations.

しかしながら、一般的な増幅器では、効率と線形性との間にはトレードオフの関係があり、また、効率は増幅器への入力レベルに比例する。したがって、高い効率は、増幅器の出力が最大出力電力に近づくまで得られないので、増幅器の線形性を実現することは難しい。そこで、ドハティ増幅器等のような高効率で信号を増幅する技術と、その低歪化やフィードフォワード等の歪補償技術とを組み合わせることにより、より高効率で低歪な増幅器が開発されている。   However, in a typical amplifier, there is a trade-off between efficiency and linearity, and efficiency is proportional to the input level to the amplifier. Therefore, high efficiency is not obtained until the amplifier output approaches the maximum output power, so it is difficult to achieve amplifier linearity. In view of this, an amplifier with higher efficiency and lower distortion has been developed by combining a technique for amplifying a signal with high efficiency such as a Doherty amplifier and a distortion compensation technique such as low distortion and feedforward.

従来の標準的なドハティ増幅器は、図5に示すように、出力の高低に拘わらず常に動作(AB級動作)するキャリア増幅器1および高出力動作時(キャリア増幅器1が飽和最大出力に達した以降)のみ動作(C級動作)するピーク増幅器2を備えている。入力信号は分配回路5によって2分配され、一方はそのままキャリア増幅器1に入力され、他方は1/4波長伝送線路3を経由してピーク増幅器2に入力される。   As shown in FIG. 5, the conventional standard Doherty amplifier has a carrier amplifier 1 that always operates regardless of the output level (AB operation) and a high output operation (after the carrier amplifier 1 reaches the saturation maximum output). ) Peak amplifier 2 that operates only (class C operation). The input signal is divided into two by the distribution circuit 5, one is input to the carrier amplifier 1 as it is, and the other is input to the peak amplifier 2 via the quarter wavelength transmission line 3.

負荷は、ピーク増幅器2の出力に接続され、キャリア増幅器1の出力は、一般に、1/4波長伝送線路4からなるインピーダンス変換器を介して負荷に接続される。このドハティ増幅器では、出力レベルが低い場合はキャリア増幅器1だけが動作し、ピーク増幅器2の出力は遮断される。   The load is connected to the output of the peak amplifier 2, and the output of the carrier amplifier 1 is generally connected to the load via an impedance converter composed of a quarter wavelength transmission line 4. In this Doherty amplifier, when the output level is low, only the carrier amplifier 1 operates and the output of the peak amplifier 2 is cut off.

キャリア増幅器1だけが動作する低レベル領域においては、キャリア増幅器1からみた負荷インピーダンスがピーク電力でのインピーダンスよりも高く(理想的には2倍)、これによって低レベル領域におけるキァリア増幅器1の効率が増加する。出力レベルが、キャリア増幅器1が飽和する遷移点以上に増加すると、ピーク増幅器2が動作する状態となり、負荷へ電流を供給する。   In the low level region where only the carrier amplifier 1 operates, the load impedance viewed from the carrier amplifier 1 is higher than the impedance at the peak power (ideally doubled), thereby improving the efficiency of the carrier amplifier 1 in the low level region. To increase. When the output level increases beyond the transition point at which the carrier amplifier 1 saturates, the peak amplifier 2 enters an operating state and supplies current to the load.

1/4波長伝送線路4を介するインピーダンス変換により、キャリア増幅器1の出力における実効インピーダンスが低減され、キャリア増幅器1の出力が遷移点以上で一定の(ピーク)電圧に保たれる。そして、キャリア増幅器1とピーク増幅器2の合成点では、各信号は同レベル且つ同相となり、いくつかの歪成分は逆相となり、キャリア増幅器1とピーク増幅器2は設計された所定の負荷インピーダンスを駆動する。その結果、従来の増幅器よりも高い効率を有しつつ、出力対入力の関係は実質的に線形になり高い線形性も有することになる。   By impedance conversion via the quarter wavelength transmission line 4, the effective impedance at the output of the carrier amplifier 1 is reduced, and the output of the carrier amplifier 1 is maintained at a constant (peak) voltage above the transition point. At the synthesis point of the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2, the signals are at the same level and in phase, and some distortion components are in anti-phase, so that the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 drive the designed predetermined load impedance. To do. As a result, the output-to-input relationship is substantially linear and has high linearity while having higher efficiency than conventional amplifiers.

しかしながら、実際には、キャリア増幅器1およびピーク増幅器2の各増幅動作が理想的な動作と異なる場合、出力合成点における信号の歪のレベルや位相の関係が理想的な状態からずれてしまって出力合成が有効に行われず、理想的な高い効率や線形性が得られないという問題が発生していた。   However, in reality, when each amplification operation of the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 is different from the ideal operation, the relationship between the distortion level and the phase of the signal at the output synthesis point deviates from the ideal state and is output. There was a problem that synthesis was not performed effectively and ideal high efficiency and linearity could not be obtained.

図6は、このような従来のドハティ増幅器におけるキャリア増幅器1およびピーク増幅器2の各単体の実際の入出力特性を示す。この入出力特性を参照すると、ピーク増幅器2はC級動作のバイアスであるので、低入力レベル時には動作していないことがわかる。この図6に示す入出力特性を有するドハティ増幅器は、キャリア増幅器1とピーク増幅器2の高出力動作時の出力レベルに差があり、ピーク増幅器2の出力がキャリア増幅器1より約3dBだけ小さい。このため、両信号の合成レベルが相違し、理想的なインピーダンスを駆動することができないので、理想的な合成はできない状態にある。その結果、高い効率と線形性を得ることできない状態にある。   FIG. 6 shows actual input / output characteristics of each of the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 in such a conventional Doherty amplifier. Referring to this input / output characteristic, it can be seen that the peak amplifier 2 is not operated at the time of a low input level because it is a bias of class C operation. The Doherty amplifier having the input / output characteristics shown in FIG. 6 has a difference in output level between the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 during high output operation, and the output of the peak amplifier 2 is smaller than the carrier amplifier 1 by about 3 dB. For this reason, the synthesis levels of the two signals are different, and ideal impedance cannot be driven, so that ideal synthesis is not possible. As a result, high efficiency and linearity cannot be obtained.

このような問題を解消して出力合成を有効に行うために、例えば図7に示すように、ピーク増幅器2の前に利得補償器7等を配置して、位相関係を変えずに信号レベルのみを調整することにより出力合成点での合成レベルを最適化しているドハティ増幅器が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−221646号公報
In order to solve such a problem and to effectively perform output synthesis, for example, as shown in FIG. 7, a gain compensator 7 is disposed in front of the peak amplifier 2 so that only the signal level is maintained without changing the phase relationship. A Doherty amplifier has been developed in which the synthesis level at the output synthesis point is optimized by adjusting the value (for example, see Patent Document 1).
JP 2002-221646 A

しかしながら、上述した特許文献1に開示された従来のドハティ増幅器は、利得補償器等が必要になるので、構造が複雑化するという問題がある。   However, since the conventional Doherty amplifier disclosed in Patent Document 1 described above requires a gain compensator and the like, there is a problem that the structure becomes complicated.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、簡単な構成で高い効率や線形性を得ることができるドハティ増幅器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a Doherty amplifier capable of obtaining high efficiency and linearity with a simple configuration.

本発明に係るドハティ増幅器は、上記課題を解決するために、入力信号を不均等な比率で分配する不均等分配回路と、不均等分配回路により分配された一方の信号を常時増幅するキャリア増幅器と、不均等分配回路により分配された他方の信号を入力信号が所定レベル以上の場合に増幅するピーク増幅器とを備え、キャリア増幅器の出力とピーク増幅器の出力とを合成して出力することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a Doherty amplifier according to the present invention includes an unequal distribution circuit that distributes an input signal at an unequal ratio, and a carrier amplifier that always amplifies one of the signals distributed by the unequal distribution circuit. A peak amplifier that amplifies the other signal distributed by the unequal distribution circuit when the input signal exceeds a predetermined level, and combines and outputs the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier To do.

本発明に係るドハティ増幅器によれば、不均等分配回路によって、異なるレベルの信号をキャリア増幅器およびピーク増幅器に与えるように構成したので、キャリア増幅器の出力とピーク増幅器の出力と同じレベルで有効に合成することができる。したがって、簡単な構成で高い効率や線形性を得ることができる。   According to the Doherty amplifier according to the present invention, different levels of signals are supplied to the carrier amplifier and the peak amplifier by the unequal distribution circuit, so that the carrier amplifier output and the peak amplifier output are effectively combined at the same level. can do. Therefore, high efficiency and linearity can be obtained with a simple configuration.

以下、本発明の実施の形態に係るドハティ増幅器を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術の欄で説明した従来のドハティ増幅器の構成要素と同一部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明する。   Hereinafter, a Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the same components as those of the conventional Doherty amplifier described in the background art section are denoted by the same reference numerals as those used in the background art section.

図1は、本発明の実施例1に係るドハティ増幅器の構成を示す回路図である。このドハティ増幅器は、図5に示した従来のドハティ増幅器の分配回路5が不均等分配回路6に置き換えられて構成されている。すなわち、ドハティ増幅器は、入力端子IN、キャリア増幅器1、ピーク増幅器2、1/4波長伝送線路3、1/4波長伝送線路4、不均等分配回路6および出力端子OUTから構成されている。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a Doherty amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. This Doherty amplifier is configured by replacing the distribution circuit 5 of the conventional Doherty amplifier shown in FIG. That is, the Doherty amplifier includes an input terminal IN, a carrier amplifier 1, a peak amplifier 2, a quarter wavelength transmission line 3, a quarter wavelength transmission line 4, a non-uniform distribution circuit 6, and an output terminal OUT.

不均等分配回路6は、例えば非補償型のウィルキンソンカプラから構成されており、入力端子INから入力された入力信号を不均等に2分配し、一方をポートAから出力し、他方をポートBから出力する。具体的には、不均等分配回路6は、ポートBの出力がポートAの出力より約3dBだけ小さくなるように分配する。ボートAから出力された信号は、1/4波長伝送線路3を経由してピーク増幅器2に送られ、ポートBから出力された信号はキャリア増幅器1に送られる。   The non-uniform distribution circuit 6 is composed of, for example, a non-compensation type Wilkinson coupler, and divides the input signal input from the input terminal IN into two unevenly, outputs one from the port A, and outputs the other from the port B. Output. Specifically, the unequal distribution circuit 6 distributes so that the output of the port B is smaller than the output of the port A by about 3 dB. The signal output from the boat A is sent to the peak amplifier 2 via the quarter wavelength transmission line 3, and the signal output from the port B is sent to the carrier amplifier 1.

キャリア増幅器1は、出力の高低に拘わらず常に動作(AB級動作)し、不均等分配回路6のポートBから送られてくる信号を増幅して1/4波長伝送線路4に送る。1/4波長伝送線路4は、キャリア増幅器1から出力される信号のインピーダンスを変換して出力する。1/4波長伝送線路3は、50Ωの伝送線路から構成されており、不均等分配回路6のポートAから送られてくる信号をピーク増幅器2に送る。   The carrier amplifier 1 always operates (class AB operation) regardless of the output level, amplifies the signal sent from the port B of the unequal distribution circuit 6 and sends it to the quarter wavelength transmission line 4. The quarter wavelength transmission line 4 converts the impedance of the signal output from the carrier amplifier 1 and outputs the converted signal. The quarter wavelength transmission line 3 is composed of a 50Ω transmission line, and sends a signal sent from the port A of the unequal distribution circuit 6 to the peak amplifier 2.

ピーク増幅器2は、高出力動作時、つまりキャリア増幅器1が飽和最大出力に達した以降のみ動作(C級動作)し、不均等分配回路6のポートAから1/4波長伝送線路3を経由して送られてくる信号を増幅して出力する。1/4波長伝送線路4の出力およびピーク増幅器2の出力は合成されて出力端子OUTから出力される。   The peak amplifier 2 operates only at the time of high output operation, that is, after the carrier amplifier 1 reaches the saturation maximum output (class C operation), and passes from the port A of the unequal distribution circuit 6 via the quarter wavelength transmission line 3. Amplify the signal sent and output. The output of the quarter wavelength transmission line 4 and the output of the peak amplifier 2 are combined and output from the output terminal OUT.

次に、上述した不均等分配回路6の詳細を説明する。不均等分配回路6は、第1の1/4波長伝送線路21、第2の1/4波長伝送線路22、第3の1/4波長伝送線路23、第4の1/4波長伝送線路24および抵抗R1から構成されている。   Next, the details of the unequal distribution circuit 6 will be described. The non-uniform distribution circuit 6 includes a first quarter wavelength transmission line 21, a second quarter wavelength transmission line 22, a third quarter wavelength transmission line 23, and a fourth quarter wavelength transmission line 24. And a resistor R1.

第1の1/4波長伝送線路21の一端は、入力端子INに接続され、他端は第3の1/4波長伝送線路23の一端に接続されている。第3の1/4波長伝送線路23の他端は、ポートAに接続されている。第2の1/4波長伝送線路22の一端は、入力端子INに接続され、他端は第4の1/4波長伝送線路24の一端に接続されている。第4の1/4波長伝送線路24の他端は、ポートBに接続されている。抵抗R1は、第1の1/4波長伝送線路21と第3の1/4波長伝送線路23との接続点と、第2の1/4波長伝送線路22と第4の1/4波長伝送線路24との接続点との間に接続されている。   One end of the first quarter wavelength transmission line 21 is connected to the input terminal IN, and the other end is connected to one end of the third quarter wavelength transmission line 23. The other end of the third quarter wavelength transmission line 23 is connected to the port A. One end of the second quarter wavelength transmission line 22 is connected to the input terminal IN, and the other end is connected to one end of the fourth quarter wavelength transmission line 24. The other end of the fourth quarter wavelength transmission line 24 is connected to the port B. The resistor R1 includes a connection point between the first quarter-wave transmission line 21 and the third quarter-wave transmission line 23, a second quarter-wave transmission line 22, and the fourth quarter-wave transmission. A connection point with the line 24 is connected.

この不均等分配回路6における、第1の1/4波長伝送線路21〜第4の1/4波長伝送線路24に必要な各特性インピーダンスは、次のようにして求められる。ここで、第1の1/4波長伝送線路21の特性インピーダンスをZ2、第2の1/4波長伝送線路22の特性インピーダンスをZ3、第3の1/4波長伝送線路23の特性インピーダンスをZ4、第4の1/4波長伝送線路24の特性インピーダンスをZ5とする。 Each characteristic impedance necessary for the first quarter wavelength transmission line 21 to the fourth quarter wavelength transmission line 24 in the non-uniform distribution circuit 6 is obtained as follows. Here, the characteristic impedance of the first quarter wavelength transmission line 21 is Z 2 , the characteristic impedance of the second quarter wavelength transmission line 22 is Z 3 , and the characteristic impedance of the third quarter wavelength transmission line 23. Is Z 4 , and the characteristic impedance of the fourth quarter-wave transmission line 24 is Z 5 .

ポートAとポートBの信号レベルの比から、下記式(1)に従って分割比kが求められる。   From the ratio between the signal levels of port A and port B, the division ratio k is obtained according to the following equation (1).

=Pb/Pa …(1)
ここで、k>0、PaはポートAの信号の大きさ[W]、PbはポートBの信号の大きさ[W]である。
k 2 = Pb / Pa (1)
Here, k> 0, Pa is the signal magnitude [W] of port A, and Pb is the signal magnitude [W] of port B.

次に、抵抗R1の抵抗値Rが、下記式(2)に従って求められる。   Next, the resistance value R of the resistor R1 is obtained according to the following equation (2).

R=Z0×(1+k)/k …(2)
ここで、Z0は系のインピーダンスである。
R = Z 0 × (1 + k 2 ) / k (2)
Here, Z 0 is the impedance of the system.

次に、第1の1/4波長伝送線路21の特性インピーダンスZ2、第2の1/4波長伝送線路22の特性インピーダンスZ3、第3の1/4波長伝送線路23の特性インピーダンスZ4および、第4の1/4波長伝送線路24の特性インピーダンスZ5が、下記式(3)〜(6)に従って求められる。 Next, the characteristic impedance Z 2 of the first quarter-wave transmission line 21, the characteristic impedance Z 3 of the second quarter-wave transmission line 22, the characteristic impedance Z 4 of the third quarter-wave transmission line 23 and the characteristic impedance Z 5 of the fourth quarter-wave transmission line 24 is determined according to the following equation (3) to (6).

2=Z0×{k(1+k)1/2 …(3)
=Z0×{(1+k)/k1/2 …(4)
=Z0×k1/2 …(5)
=Z0/k1/2 …(6)
今、ポートBの出力がポートAの出力より約3dBだけ小さくなるように分配する場合を考えると、「ポートAの信号の大きさPa:ポートBの信号の大きさPb=2:1」になる。従って、分割比kは、式(1)から
=1/2
であるので、
k=(1/2)1/2=0.7071
になる。次に、抵抗値Rは、式(2)から
R=Z0×(1+k)/k=106.07Ω
になる。
Z 2 = Z 0 × {k (1 + k) 2 } 1/2 (3)
Z 3 = Z 0 × {(1 + k 2 ) / k 3 } 1/2 (4)
Z 4 = Z 0 × k 1/2 (5)
Z 5 = Z 0 / k 1/2 (6)
Considering the case where the output of port B is distributed so that the output of port B is smaller by about 3 dB than the output of port A, the signal size of port A is Pa: the signal size of port B is Pb = 2: 1. Become. Therefore, the division ratio k is calculated from the equation (1) as k 2 = 1/2.
So
k = (1/2) 1/2 = 0.0701
become. Next, the resistance value R is calculated from the equation (2) as follows: R = Z 0 × (1 + k 2 ) /k=106.07Ω
become.

特性インピーダンスZ2は、式(3)から
2=Z0×{k(1+k)1/2=51.494Ω
になり、特性インピーダンスZ3は、式(4)から
=Z0×{(1+k)/k1/2=102.982Ω
になり、特性インピーダンスZ4は、式(5)から
=Z0×k1/2=42.044Ω
になり、特性インピーダンスZ5は、式(6)から
=Z0/k1/2=59.46Ω
になる。
The characteristic impedance Z 2 is calculated from the equation (3): Z 2 = Z 0 × {k (1 + k) 2 } 1/2 = 51.494Ω
And the characteristic impedance Z 3 is Z 3 = Z 0 × {(1 + k 2 ) / k 3 } 1/2 = 102.982Ω from the equation (4).
And the characteristic impedance Z 4 is obtained from the equation (5) as follows: Z 4 = Z 0 × k 1/2 = 42.044Ω
And the characteristic impedance Z 5 is obtained from the equation (6) as follows: Z 5 = Z 0 / k 1/2 = 59.46Ω
become.

第1〜第4の1/4波長伝送線路21〜24の各々は、基板上に形成されたパターンから構成されており、各特性インピーダンスは、そのパターン長、パターン幅、パターン厚、基板の比誘電率、基板の厚さ、通過させる信号の周波数などによって決定される。   Each of the first to fourth quarter wavelength transmission lines 21 to 24 is composed of a pattern formed on the substrate, and each characteristic impedance is a pattern length, a pattern width, a pattern thickness, and a ratio of the substrate. It is determined by the dielectric constant, the thickness of the substrate, the frequency of the signal to pass through, and the like.

図2は、本発明の実施例1に係るドハティ増幅器におけるキャリア増幅器1およびピーク増幅器2の各単体の入出力特性を示す。不均等分配回路6によってポートBの出力がポートAの出力より約3dBだけ小さくなるように不均等分配することにより、図示するように、キャリア増幅器1とピーク増幅器2に入力される信号レベルを変えることができる。これにより、キャリア増幅器1よりもピーク増幅器2に3dB大きい信号を入力することになる。   FIG. 2 shows input / output characteristics of each of the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 in the Doherty amplifier according to the first embodiment of the present invention. The non-uniform distribution circuit 6 performs non-uniform distribution so that the output of the port B is smaller than the output of the port A by about 3 dB, thereby changing the signal level input to the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 as shown in the figure. be able to. As a result, a signal 3 dB larger than the carrier amplifier 1 is input to the peak amplifier 2.

このため、図2に示すように、キャリア増幅器とピーク増幅器の高出力動作時の出力レベルを同じにするこができる。したがって、理想的なインピーダンスを駆動することになり、利得補償器等を追加することなく高い効率と線形性を得ることができる。   For this reason, as shown in FIG. 2, the output level at the time of high output operation of the carrier amplifier and the peak amplifier can be made the same. Therefore, an ideal impedance is driven, and high efficiency and linearity can be obtained without adding a gain compensator or the like.

なお、この実施例1に係るドハティ増幅器では、不均等分配回路6として非補償型のウィルキンソンカプラを用いたが、補償型のウィルキンソンカプラを用いて構成することもできる。図3は、補償型のウィルキンソンカプラから成る不均等分配回路6aの構成を示す回路図である。   In the Doherty amplifier according to the first embodiment, a non-compensation type Wilkinson coupler is used as the unequal distribution circuit 6, but a compensation type Wilkinson coupler may be used. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an unequal distribution circuit 6a formed of a compensation type Wilkinson coupler.

この不均等分配回路6aは、図1に示した不均等分配回路6の入力端子INと、第1の1/4波長伝送線路21および第2の1/4波長伝送線路22との間に、特性インピーダンスZ1を有する1/4波長伝送線路25が追加されて構成されている。 The non-uniform distribution circuit 6a is provided between the input terminal IN of the non-uniform distribution circuit 6 shown in FIG. 1 and the first quarter wavelength transmission line 21 and the second quarter wavelength transmission line 22. A quarter wavelength transmission line 25 having a characteristic impedance Z 1 is added.

この場合、各伝送線路の特性インピーダンスは、下記式(7)〜(11)に従って求められる。   In this case, the characteristic impedance of each transmission line is obtained according to the following formulas (7) to (11).

=Z0×{k/(1+k)}1/4 …(7)
=Z0×{k3/4(1+k1/41/2 …(8)
=Z0×(1+k1/4/k5/4 …(9)
=Z0×k1/2 …(10)
=Z0/k1/2 …(11)
この補償型のウィルキンソンカプラから成る不均等分配回路6aを用いたドハティ増幅器も、上述した非補償型のウィルキンソンカプラから成る不均等分配回路6を用いたドハティ増幅器と同様の作用および効果を奏する。
Z 1 = Z 0 × {k / (1 + k 2 )} 1/4 (7)
Z 2 = Z 0 × {k 3/4 (1 + k 2 ) 1/4 } 1/2 (8)
Z 3 = Z 0 × (1 + k 2 ) 1/4 / k 5/4 (9)
Z 4 = Z 0 × k 1/2 (10)
Z 5 = Z 0 / k 1/2 (11)
The Doherty amplifier using the non-uniform distribution circuit 6a composed of the compensation type Wilkinson coupler also has the same operation and effect as the Doherty amplifier using the non-uniform distribution circuit 6 composed of the non-compensation type Wilkinson coupler.

さらに、不均等分配回路6として、例えばブランチラインカプラ等といったマイクロ波帯で標準的に使用されるカプラを使用することもできる。図4は、ブランチラインカプラから成る不均等分配回路6bの構成を示す回路図である。   Furthermore, as the unequal distribution circuit 6, a coupler that is used in the microwave band, such as a branch line coupler, can be used. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an unequal distribution circuit 6b formed of a branch line coupler.

この不均等分配回路6bは、第1の1/4波長伝送線路31、第2の1/4波長伝送線路32、第3の1/4波長伝送線路33および第4の1/4波長伝送線路3から構成されている。第1の1/4波長伝送線路31の一端は入力端子INに接続され、他端はアイソレーションポートIPに接続されている。第2の1/4波長伝送線路32の一端はポートBに接続され、他端はポートAに接続されている。第3の1/4波長伝送線路31の一端は入力端子INに接続され、他端はポートBに接続されている。第4の1/4波長伝送線路34の一端はアイソレーションポートIPに接続され、他端はポートAに接続されている。   The non-uniform distribution circuit 6b includes a first quarter wavelength transmission line 31, a second quarter wavelength transmission line 32, a third quarter wavelength transmission line 33, and a fourth quarter wavelength transmission line. It is composed of three. One end of the first quarter wavelength transmission line 31 is connected to the input terminal IN, and the other end is connected to the isolation port IP. One end of the second quarter wavelength transmission line 32 is connected to the port B, and the other end is connected to the port A. One end of the third quarter wavelength transmission line 31 is connected to the input terminal IN, and the other end is connected to the port B. One end of the fourth quarter-wave transmission line 34 is connected to the isolation port IP, and the other end is connected to the port A.

第1の1/4波長伝送線路31および第2の1/4波長伝送線路32の特性インピーダンスZ1、ならびに、第3の1/4波長伝送線路33および第4の1/4波長伝送線路34の特性インピーダンスZ2は、下記式(12)および(13)によってそれぞれ求められる。 The characteristic impedance Z 1 of the first quarter wavelength transmission line 31 and the second quarter wavelength transmission line 32, and the third quarter wavelength transmission line 33 and the fourth quarter wavelength transmission line 34 The characteristic impedance Z 2 is obtained by the following equations (12) and (13).

=Z0 …(12)
=Z0/21/2 …(13)
ここで、Z0は系のインピーダンスである。
Z 1 = Z 0 (12)
Z 2 = Z 0/2 1/2 ... (13)
Here, Z 0 is the impedance of the system.

この不均等分配回路6bでは、特性インピーダンスZ1およびZ2を適宜決定することにより、入力信号を不均等に分配することができる。上述した不均等分配回路6と同様に、ポートBの出力がポートAの出力より約3dBだけ小さくなるような分配は、特性インピーダンスZ1=35.40[Ω]、および特性インピーダンスZ2=28.89[Ω]とすることにより実現できる。 In the non-uniform distribution circuit 6b, the input signals can be distributed unevenly by appropriately determining the characteristic impedances Z 1 and Z 2 . Similar to the unequal distribution circuit 6 described above, distribution in which the output of the port B is smaller than the output of the port A by about 3 dB is characteristic impedance Z 1 = 35.40 [Ω] and characteristic impedance Z 2 = 28 .89 [Ω].

このブランチラインカプラから成る不均等分配回路6bを用いたドハティ増幅器も、上述した非補償型のウィルキンソンカプラから成る不均等分配回路6を用いたドハティ増幅器と同様の作用および効果を奏する。   The Doherty amplifier using the unequal distribution circuit 6b made of this branch line coupler also has the same operation and effect as the Doherty amplifier using the unequal distribution circuit 6 made of the non-compensation type Wilkinson coupler.

本発明の実施例1に係るドハティ増幅器の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a Doherty amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施例1に係るドハティ増幅器におけるキャリア増幅器およびピーク増幅器の各単体の入出力特性を示す図である。It is a figure which shows the input-output characteristic of each single-piece | unit of the carrier amplifier and the peak amplifier in the Doherty amplifier which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るドハティ増幅器の他の構成に用いられる不均等分配回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the unequal distribution circuit used for the other structure of the Doherty amplifier which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るドハティ増幅器のさらに他の構成に用いられる不均等分配回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the unequal distribution circuit used for the further another structure of the Doherty amplifier which concerns on Example 1 of this invention. 従来の標準的なドハティ増幅器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional standard Doherty amplifier. 従来の標準的なドハティ増幅器におけるキャリア増幅器およびピーク増幅器の各単体の入出力特性を示す図である。It is a figure which shows the input / output characteristic of each single-piece | unit of the carrier amplifier and peak amplifier in the conventional standard Doherty amplifier. 従来の他のドハティ増幅器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the other conventional Doherty amplifier.

本発明は、携帯電話等に用いられる増幅器に適用可能である。   The present invention can be applied to an amplifier used in a mobile phone or the like.

符号の説明Explanation of symbols

1…キャリア増幅器、2…ピーク増幅器、3…1/4波長伝送線路、4…1/4波長伝送線路(インピーダンス変換器)、6…不均等分配回路(非補償型のウィルキンソンカプラ)、6a…不均等分配回路(補償型のウィルキンソンカプラ)、6b…不均等分配回路(ブランチラインカプラ)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carrier amplifier, 2 ... Peak amplifier, 3 ... 1/4 wavelength transmission line, 4 ... 1/4 wavelength transmission line (impedance converter), 6 ... Unequal distribution circuit (non-compensation type Wilkinson coupler), 6a ... Unequal distribution circuit (compensation type Wilkinson coupler), 6b... Unequal distribution circuit (branch line coupler).

Claims (3)

入力信号を不均等な比率で分配する不均等分配回路と、
前記不均等分配回路により分配された一方の信号を常時増幅するキャリア増幅器と、
前記不均等分配回路により分配された他方の信号を入力信号が所定レベル以上の場合に増幅するピーク増幅器とを備え、
前記キャリア増幅器の出力と前記ピーク増幅器の出力とを合成して出力することを特徴とするドハティ増幅器。
An unequal distribution circuit that distributes the input signal at an unequal ratio;
A carrier amplifier that always amplifies one of the signals distributed by the non-uniform distribution circuit;
A peak amplifier that amplifies the other signal distributed by the non-uniform distribution circuit when an input signal is equal to or higher than a predetermined level;
A Doherty amplifier characterized by combining and outputting the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier.
前記不均等分配回路は、非補償型のウィルキンソンカプラ、補償型のウィルキンソンカプラまたはブランチラインカプラから成ることを特徴とする請求項1記載のドハティ増幅器。   2. The Doherty amplifier according to claim 1, wherein the non-uniform distribution circuit comprises an uncompensated Wilkinson coupler, a compensated Wilkinson coupler, or a branch line coupler. 前記不均等分配回路から出力される前記一方の信号と前記他方の信号は、3dBの差を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載のドハティ増幅器。
3. The Doherty amplifier according to claim 1, wherein the one signal output from the unequal distribution circuit and the other signal have a difference of 3 dB.
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