JP2009239672A - High frequency power amplifier - Google Patents

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Okiteru Yamamoto
興輝 山本
Hiroshi Sugiyama
寛 杉山
Kaname Motoyoshi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency power amplifier capable of achieving stable high-efficiency operations of a transistor without varying second harmonic wave input impedance of a fundamental wave set to an optimal efficiency condition of the transistor included in the high frequency power amplifier, with respect to the effect of external input impedance viewed from the high frequency power amplifier. <P>SOLUTION: A second harmonic wave resonance circuit 32 is a resonance circuit wherein a resonance inductor 321 and a resonance capacitor 322 are connected in series between a signal line and a ground line (GND). A resonant frequency of the second harmonic wave resonance circuit 32 is set to a second harmonic wave of a fundamental wave. A second harmonic wave phase control circuit 33 is configured by connecting a phase adjustment capacitor 331 in series to the signal line. By adjusting a capacitance value of the phase adjustment capacitor 331 from large to small, second harmonic wave input impedance viewed from a transistor 4 on a polar chart is controlled to perform phase rotation within a range of +180° to +360°. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線通信分野で利用される高周波電力増幅器に関し、特に高周波電力増幅器に含まれる高周波電力増幅用トランジスタの入力整合回路における2次高調波処理によって、トランジスタの高効率動作を実現する技術に関する。   The present invention relates to a high-frequency power amplifier used in the field of wireless communication, and more particularly to a technique for realizing high-efficiency operation of a transistor by second harmonic processing in an input matching circuit of a high-frequency power amplification transistor included in the high-frequency power amplifier. .

高周波電力増幅器には、線形性を保つために低歪みであること、及び消費電力を低減するために高効率であること、が求められる。特に、デジタル方式の携帯電話に用いられる高周波電力増幅器は、セットの小型軽量化に直結するために低歪み・高効率特性が強く要望される。高周波電力増幅器の低歪み特性と高効率特性とは相反する関係にあるため、携帯電話の変調方式に応じた歪み特性の規格を満たすよう、最大限に高効率となるように設計されるのが通常である。   A high-frequency power amplifier is required to have low distortion in order to maintain linearity and high efficiency in order to reduce power consumption. In particular, high-frequency power amplifiers used in digital mobile phones are strongly required to have low distortion and high efficiency characteristics in order to directly reduce the size and weight of the set. The low-distortion characteristics and high-efficiency characteristics of high-frequency power amplifiers are in conflict with each other, so it is designed to maximize the efficiency so as to meet the distortion characteristics standards according to the mobile phone modulation method. It is normal.

近年では、高周波電力増幅器の高効率化回路設計として、高周波電力増幅器に含まれるトランジスタの出力回路において、基本波周波数の整合に加え高調波成分も考慮して設計することが行われている。例えば、特許文献1や特許文献2には、高周波電力増幅器に含まれるトランジスタの出力端において、基本波周波数でのインピーダンス整合に加えて、基本波の偶数倍周波数の高調波成分に対してインピーダンスをショート、基本波の奇数倍周波数の高調波成分に対してインピーダンスをオープンにする、という最適効率条件を実現することが紹介されている。   In recent years, as a high-efficiency circuit design of a high-frequency power amplifier, an output circuit of a transistor included in the high-frequency power amplifier is designed in consideration of harmonic components in addition to fundamental frequency matching. For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, in addition to impedance matching at the fundamental frequency at the output terminal of the transistor included in the high-frequency power amplifier, impedance is set for harmonic components having an even multiple of the fundamental frequency. It has been introduced that an optimum efficiency condition is realized in which the impedance is opened for a short-circuited harmonic component having an odd multiple of the fundamental frequency.

しかしながら、トランジスタの入力側にも高調波成分が存在するため、トランジスタの入力端において、基本波に対して偶数倍周波数の高調波成分の位相を最適に合わさないと基本波の波形が崩れてしまうため、電圧波形と電流波形とが重なってロスが発生し、効率が悪化してしまうという問題があった。   However, since harmonic components also exist on the input side of the transistor, the waveform of the fundamental wave will collapse if the phase of the harmonic component of the even multiple frequency is not optimally matched to the fundamental wave at the input end of the transistor. Therefore, there is a problem that the voltage waveform and the current waveform overlap with each other to cause a loss and the efficiency deteriorates.

そこで、高周波電力増幅器に含まれるトランジスタの出力端だけでなく、トランジスタの入力端においても、高調波成分に対してインピーダンス整合を行うことで、高効率化を実現する技術が提案されている。   Therefore, a technique has been proposed that achieves high efficiency by performing impedance matching on harmonic components not only at the output end of the transistor included in the high-frequency power amplifier but also at the input end of the transistor.

特許文献1には、高周波電力増幅器に含まれるトランジスタの入力側の入力インピーダンス整合回路に、基本波周波数の2次高調波より低い周波数に対して共振点を有する2次高調波位相調整用共振回路を有することで、トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波に対する入力インピーダンスを最適効率条件に設定する技術、が開示されている。
また、特許文献2には、高周波電力増幅器に含まれるトランジスタの入力側の入力インピーダンス整合回路に、基本波周波数の2次高調波より高い周波数に対して共振点を有する2次高調波位相調整用共振回路を有することで、トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波に対する入力インピーダンスを最適効率条件に設定することでさらに高効率を可能にする技術、が開示されている。
Patent Document 1 discloses a second harmonic phase adjusting resonance circuit having a resonance point at a frequency lower than the second harmonic of the fundamental frequency in an input impedance matching circuit on the input side of a transistor included in a high frequency power amplifier. A technique for setting the input impedance for the second harmonic of the fundamental frequency viewed from the transistor to the optimum efficiency condition is disclosed.
Further, in Patent Document 2, the input impedance matching circuit on the input side of the transistor included in the high frequency power amplifier has a resonance point with respect to a frequency higher than the second harmonic of the fundamental frequency. There is disclosed a technique that enables a higher efficiency by setting an input impedance for a second harmonic of a fundamental frequency viewed from a transistor to an optimum efficiency condition by having a resonance circuit.

これらの特許文献1及び特許文献2は、トランジスタの種類や動作条件の違いから、最適効率条件となる基本波周波数の2次高調波に対する入力インピーダンス(位相)が異なるだけであり、基本原理は同じ技術である。
以下、図8を参照しながら、特許文献1及び特許文献2に示されている、トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波に対する入力インピーダンスを、ポーラチャート上で所望の位置に設計する方法について説明する。
These Patent Documents 1 and 2 differ only in the input impedance (phase) with respect to the second harmonic of the fundamental frequency that is the optimum efficiency condition due to the difference in the types of transistors and the operating conditions, and the basic principle is the same. Technology.
Hereinafter, referring to FIG. 8, a method for designing an input impedance for a second harmonic of a fundamental frequency viewed from a transistor, which is shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, at a desired position on a polar chart. Will be described.

図8に示す従来の回路は、基本波に対して偶数次高調波のインピーダンスをショートに奇数次高調波のインピーダンスをオープンに制御しつつ、基本波インピーダンスを出力ポート6の50Ωからトランジスタ4の最適出力負荷に変換する出力整合回路5を、トランジスタ4の出力側に有している。また、従来の回路は、基本波インピーダンスを入力ポート1の50Ωからトランジスタ4の最適入力負荷に変換する基本波入力整合回路2と、基本波に対する2次高調波のインピーダンスを調整する2次高調波位相調整用共振回路300とを、トランジスタ4の入力側に有している。   The conventional circuit shown in FIG. 8 controls the fundamental impedance from 50Ω at the output port 6 to the optimum of the transistor 4 while controlling the impedance of the even harmonics to be short and the impedance of the odd harmonics to be open with respect to the fundamental wave. An output matching circuit 5 for converting to an output load is provided on the output side of the transistor 4. Further, the conventional circuit has a fundamental wave input matching circuit 2 that converts the fundamental wave impedance from 50Ω of the input port 1 to the optimum input load of the transistor 4, and a second harmonic that adjusts the impedance of the second harmonic with respect to the fundamental wave. A phase adjusting resonance circuit 300 is provided on the input side of the transistor 4.

特許文献1では、この2次高調波位相調整用共振回路300は、伝送線路301と接地されたコンデンサ302とからなる共振回路300である。コンデンサ302を高周波信号がショートされる程の大きな容量とした場合、共振回路300の伝送線路301の線路長を基本波の1/4波長より所定量だけ長くする調整により、その共振回路300の共振周波数を基本波の2次高調波周波数よりも低い周波数帯に制御する。これにより、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波周波数の入力側インピーダンスを、ポーラチャート上で+0°〜+180°の範囲の位相で調整することができる。特許文献1におけるトランジスタ4にFETを用いた例では、トランジスタ4のゲート電圧信号において、2次高調波の位相が基本波に対して位相差(Δθ)°分遅れる。よって、伝送線路301の線路長を基本波の1/4波長より長く調節し、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波周波数の入力インピーダンスの位相を(+180−Δθ)°にすることで、トランジスタ4への入力信号において2次高調波を基本波より位相差(Δθ)°だけ前もって進めておくことができる。このため、トランジスタ4のゲート電圧信号の基本波と2次高調波との位相差(Δθ)°を零とし、同相にすることでトランジスタ4の高効率動作を可能にしている。   In Patent Document 1, the second harmonic phase adjusting resonance circuit 300 is a resonance circuit 300 including a transmission line 301 and a grounded capacitor 302. When the capacitor 302 has a capacity large enough to short-circuit the high-frequency signal, the resonance length of the resonance circuit 300 is adjusted by adjusting the transmission line 301 of the resonance circuit 300 to be longer than the quarter wavelength of the fundamental wave by a predetermined amount. The frequency is controlled to a frequency band lower than the second harmonic frequency of the fundamental wave. Thereby, the input side impedance of the second harmonic frequency of the fundamental wave viewed from the transistor 4 can be adjusted with a phase in the range of + 0 ° to + 180 ° on the polar chart. In an example in which an FET is used for the transistor 4 in Patent Document 1, the phase of the second harmonic is delayed by a phase difference (Δθ) ° with respect to the fundamental wave in the gate voltage signal of the transistor 4. Therefore, the line length of the transmission line 301 is adjusted to be longer than ¼ wavelength of the fundamental wave, and the phase of the input impedance of the second harmonic frequency of the fundamental wave seen from the transistor 4 is set to (+ 180−Δθ) °. In the input signal to the transistor 4, the second harmonic can be advanced in advance by a phase difference (Δθ) ° from the fundamental wave. For this reason, the phase difference (Δθ) ° between the fundamental wave and the second harmonic of the gate voltage signal of the transistor 4 is set to zero and in phase, thereby enabling the transistor 4 to operate with high efficiency.

特許文献2の基本原理は、特許文献1の基本原理と同じである。ただし、特許文献2では、共振回路300の共振周波数を2次高調波周波数より高く設定しているため、2次高調波の位相+(180+Δθ)°は+180°〜+360°範囲で調整可能であるが、請求項2で記載されている+170°〜+270°の範囲の内、+170°〜+180°の範囲の調整は不可能である。
特許第2695395号明細書 特開2004−112158号公報 デヴィット・エム・スニダー、「アシオレティカル・アナリシス・アンド・エクスペリメンタル・コンファメーション・オブ・ザ・オプティマリィ・ローデッド・アンド・オーバードライヴン・アールエフ・パワー・アンプリファイアー」、アイトリプルイー・トランザクション・オン・エレクトロン・デバイシーズ、Vol.ED−14、No.12、851−857頁(1967年12月)(David M.Snider、“Atheoretical Analysis and Experimental Confirmation of the Optimally Loaded and Overdriven RF Power Amplifier”,IEEE Trans. on Electron Devices、Vol.ED−14、No.12、pp.851−857、Dec.1967) ラブ・フレデリック・エイチ、「クラスF・パワー・アンプリファイアーズ・ウイズ・マキシマリィ・フラット・ウエーブフォームス」、アイトリプルイー・トランザクション・オン・マイクロウエーブ・セオリー・アンド・テクニークス、Vol.45、No.11、2007−2012頁、1997年11月(Raab、Frederick H.,、“Class−F Power Amplifiers with Maximally Flat Waveforms”、IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques、Vol.45、No.11、pp.2007−2012、Nov.1997)
The basic principle of Patent Document 2 is the same as that of Patent Document 1. However, in Patent Document 2, since the resonance frequency of the resonance circuit 300 is set higher than the second harmonic frequency, the phase + (180 + Δθ) ° of the second harmonic can be adjusted in the range of + 180 ° to + 360 °. However, within the range of + 170 ° to + 270 ° described in claim 2, adjustment in the range of + 170 ° to + 180 ° is impossible.
Japanese Patent No. 2695395 JP 2004-112158 A David M. Snyder, "Acheoretic Analysis and Experimental Confirmation of the Optimal Loaded and Overdriven Arf Power Amplifier", iTriple E Transaction・ On Electron Devices, Vol. ED-14, no. 12, 851-857 (December 1967) (David M. Snider, “Theoretical Analysis and Experientially Loaded and Overdrived”. 12, pp. 851-857, Dec. 1967) Love Frederick H, “Class F Power Amplifiers with Maximal Flat Wave Forms”, I Triple E Transaction on Microwave Theory and Techniques, Vol. 45, no. 11, 2007-2012, November 1997 (Raab, Frederick H., "Class-F Power Amplifiers with Maximum Flat Waves, IEEE Transactions on Micro. 11). -2012, Nov. 1997)

しかしながら、上述した特許文献に記載された従来技術では、最適効率条件である基本波周波数の2次高調波に対する入力インピーダンスを制御する方法として、図9に示すように2次高調波位相調整用共振回路300で共振点を基本波周波数の2次高調波から外すことにより、トランジスタ4から見た基本波周波数の2次高調波に対する入力インピーダンスの位相を調整している。   However, in the conventional technique described in the above-mentioned patent document, as a method for controlling the input impedance for the second harmonic of the fundamental frequency, which is the optimum efficiency condition, as shown in FIG. By removing the resonance point from the second harmonic of the fundamental frequency in the circuit 300, the phase of the input impedance with respect to the second harmonic of the fundamental frequency viewed from the transistor 4 is adjusted.

このため、共振点に位置する共振周波数以外の周波数帯の入力インピーダンスは、高周波電力増幅器から見た外部入力インピーダンスの影響により変動し易く、実使用環境において高周波電力増幅器の高効率特性を再現又は維持できないとう欠点を有している。これは、高周波電力増幅器を送信部に搭載した際に、高周波電力増幅器の入力側の部品及び回路構成により特性が変動することになるため、生産では効率特性の悪化による歩留り発生や、開発では部品間での最適整合業務の発生といった開発効率の悪化などの、要因となる。   For this reason, the input impedance in the frequency band other than the resonance frequency located at the resonance point is likely to fluctuate due to the influence of the external input impedance viewed from the high frequency power amplifier, and reproduce or maintain the high efficiency characteristics of the high frequency power amplifier in the actual use environment It has a drawback that cannot be done. This is because, when a high-frequency power amplifier is mounted on the transmitter, the characteristics vary depending on the components and circuit configuration on the input side of the high-frequency power amplifier. It becomes a factor such as the deterioration of development efficiency such as occurrence of the optimal matching work between the two.

図10は、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをMag≒0.95/Ang=+190°、+200°、及び+210°と調整した際に、この2次高調波位相調整用共振回路300を含む高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスをMag≒0.95の設定でAngを全位相で変化させた時のトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスへの影響度を示す図である。図10(a)はMagの変動を、図10(b)はAngの変動を示す。   FIG. 10 shows the second harmonic phase adjustment when the second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 is adjusted to Mag≈0.95 / Ang = + 190 °, + 200 °, and + 210 °. The second harmonic of the fundamental wave seen from the transistor 4 when the second harmonic impedance outside the input terminal seen from the high frequency power amplifier including the resonance circuit 300 is set to Mag≈0.95 and Ang is changed in all phases. It is a figure which shows the influence degree to wave input impedance. FIG. 10A shows Mag fluctuations, and FIG. 10B shows Ang fluctuations.

従来技術では、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの変動による影響により、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスが、ポーラチャート上の所望の位置よりMagでΔ0.3〜Δ0.8、Angでは±Δ30°〜Δ50°も変動していることが分かる。この2次高調波入力インピーダンスの変動は、そのまま効率特性に影響し、例えばトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスとして、Mag≒0.95/Ang=+190°に所望すべきものが、Mag=0.3/Ang=+160°に変動した場合、約10%の効率低下の要因となる。   In the prior art, the second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 is lower than the desired position on the polar chart by the influence of the fluctuation of the second harmonic impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier. It can be seen that Δ0.3 to Δ0.8 and Ang are ±± 30 ° to Δ50 °. The fluctuation of the second harmonic input impedance directly affects the efficiency characteristics. For example, the second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 should be desired to be Mag≈0.95 / Ang = + 190 °. , Mag = 0.3 / Ang = + 160 ° causes a reduction in efficiency of about 10%.

それ故に、本発明の目的は、高周波電力増幅器から見た外部入力インピーダンスの影響に対して、高周波電力増幅器に含まれるトランジスタの最適効率条件に設定された基本波周波数の2次高調波に対する入力インピーダンスを変動させずに、トランジスタの安定した高効率動作を実現できる高周波電力増幅器を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide an input impedance for the second harmonic of the fundamental frequency set in the optimum efficiency condition of the transistor included in the high frequency power amplifier with respect to the influence of the external input impedance viewed from the high frequency power amplifier. It is an object of the present invention to provide a high-frequency power amplifier capable of realizing a stable and high-efficiency operation of a transistor without changing the voltage.

本発明は、n段の電力用トランジスタで構成された高周波電力増幅器に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の高周波電力増幅器は、k段目(kは、1〜nのいずれか)の電力用トランジスタの入力側に設けられる基本波整合回路と、k段目の電力用トランジスタと基本波整合回路との間に挿入される2次高調波制御回路とを備える。そして、この2次高調波制御回路は、基本波周波数の2次高調波に共振周波数を合わせた2次高調波共振回路と、k段目の電力用トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波入力インピーダンスを、ポーラチャート上で所望の位置に制御する2次高調波位相制御回路とを有する。   The present invention is directed to a high frequency power amplifier composed of n stages of power transistors. In order to achieve the above object, a high-frequency power amplifier according to the present invention includes a fundamental wave matching circuit provided on the input side of a k-th power transistor (k is any one of 1 to n), a k-stage A second harmonic control circuit inserted between the power transistor of the eye and the fundamental matching circuit. The second-order harmonic control circuit includes a second-order harmonic resonance circuit in which the resonance frequency is matched to the second-order harmonic of the fundamental frequency, and the second-order harmonic of the fundamental frequency as viewed from the k-th power transistor. A second harmonic phase control circuit for controlling the wave input impedance to a desired position on the polar chart.

典型的な2次高調波共振回路は、 一方端が基本波整合回路が出力する信号の線路に接続されたインダクタと、一方端がインダクタの他方端に接続され、他方端が接地されているコンデンサとで構成され、インダクタとコンデンサとによる共振周波数が基本波周波数の2次高調波に設定されている。ここで、信号線路とインダクタとの間に抵抗を挿入して
もよい。この場合、抵抗を0.1Ω以上6Ω以下の範囲で設定すれば、2次高調波共振回路のQ値を制御できる。又は、インダクタと並列に抵抗を挿入してもよい。この場合、抵抗を100Ω以上10kΩ以下の範囲で設定すれば、2次高調波共振回路のQ値を制御できる。さらには、インダクタ及びコンデンサが半導体集積回路で構成される場合には、インダクタを、シート抵抗0.001[Ω/□]以上0.1[Ω/□]以下の抵抗成分を持つ配線で形成すれば、インダクタの配線抵抗を0.1Ω以上6Ω以下の範囲で設定することで、2次高調波共振回路のQ値を制御できる。
A typical second harmonic resonance circuit includes an inductor having one end connected to the signal line output from the fundamental matching circuit, and a capacitor having one end connected to the other end of the inductor and the other end grounded. The resonance frequency of the inductor and the capacitor is set to the second harmonic of the fundamental frequency. Here, a resistor may be inserted between the signal line and the inductor. In this case, if the resistance is set in the range of 0.1Ω to 6Ω, the Q value of the second harmonic resonance circuit can be controlled. Alternatively, a resistor may be inserted in parallel with the inductor. In this case, the Q value of the second harmonic resonance circuit can be controlled by setting the resistance in the range of 100Ω to 10 kΩ. Furthermore, when the inductor and the capacitor are formed of a semiconductor integrated circuit, the inductor is formed by wiring having a resistance component of sheet resistance of 0.001 [Ω / □] or more and 0.1 [Ω / □] or less. For example, the Q value of the second harmonic resonance circuit can be controlled by setting the wiring resistance of the inductor in the range of 0.1Ω to 6Ω.

なお、この2次高調波共振回路は、一方端が基本波整合回路が出力する信号の線路に接続され他方端が接地された、基本波周波数の波長λの1/4電気長を有する線路で構成してもよいし、一方端が基本波整合回路が出力する信号の線路に接続され他方端が開放された、基本波周波数の波長λの1/8電気長を有する線路で構成してもよい。   The second harmonic resonance circuit is a line having one end connected to the signal line output from the fundamental matching circuit and the other end grounded, and having a quarter electrical length of the wavelength λ of the fundamental frequency. It may be configured with a line having an electrical length of 1/8 of the wavelength λ of the fundamental frequency, one end connected to the signal line output from the fundamental matching circuit and the other end opened. Good.

また、典型的な2次高調波位相制御回路は、基本波整合回路の出力と電力用トランジスタの入力との間に挿入されたコンデンサ、又はインダクタ、あるいは直列接続されたコンデンサ及びインダクタで構成される。この構成により、k段目の電力用トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波入力インピーダンスを、コンデンサだけの場合はポーラチャート上で+180°〜+360°の範囲で、インダクタだけの場合はポーラチャート上で+0°〜+180°の範囲で、直列接続されたインダクタ及びコンデンサの場合は、ポーラチャート上で+0°〜+360°の範囲で、それぞれ制御できる。なお、直列接続されたインダクタ及びコンデンサの場合には、インダクタとコンデンサとの接続点と接地との間に可変コンデンサをさらに接続してもよい。   A typical second-order harmonic phase control circuit is composed of a capacitor inserted between the output of the fundamental matching circuit and the input of the power transistor, or an inductor, or a capacitor and an inductor connected in series. . With this configuration, the second harmonic input impedance of the fundamental frequency seen from the power transistor at the k-th stage is in the range of + 180 ° to + 360 ° on the polar chart when using only the capacitor, and polar when using only the inductor. In the case of an inductor and a capacitor connected in series within a range of + 0 ° to + 180 ° on the chart, control can be performed within a range of + 0 ° to + 360 ° on the polar chart. In the case of an inductor and a capacitor connected in series, a variable capacitor may be further connected between the connection point of the inductor and the capacitor and the ground.

上記本発明によれば、高周波電力増幅器から見た入力端子外部のインピーダンスに対して、トランジスタから見た基本波の2次高調波入力インピーダンスを常にポーラチャート上で所望の位置に固定させる。これにより、トランジスタの安定した高効率動作を実現できる。   According to the present invention, the second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor is always fixed at a desired position on the polar chart with respect to the impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier. Thereby, stable high-efficiency operation of the transistor can be realized.

以下、国内WCDMA方式の2GHz帯@1.95GHzにおける高周波電力増幅器の2次高調波@3.9GHzの制御を一例に、本発明の実施形態を説明する。
なお、下記の各実施形態では、トランジスタを1段だけ備えた高周波電力増幅器の構成を説明するが、トランジスタを複数段を備えた高周波電力増幅器においても、一部又は全てのトランジスタにおいて同様の構成を適用することが可能である。
In the following, an embodiment of the present invention will be described by taking as an example the control of the second harmonic of a high frequency power amplifier in a domestic WCDMA system 2 GHz band @ 1.95 GHz @ 3.9 GHz.
In each of the following embodiments, the configuration of a high-frequency power amplifier having only one transistor will be described. However, in some high-frequency power amplifiers having a plurality of transistors, the same configuration is applied to some or all transistors. It is possible to apply.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図である。第1の実施形態に係る高周波電力増幅器は、基本波入力整合回路2と、2次高調波制御回路3と、電力用のトランジスタ4と、出力整合回路5とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency power amplifier according to the first embodiment of the present invention. The high frequency power amplifier according to the first embodiment includes a fundamental wave input matching circuit 2, a second harmonic control circuit 3, a power transistor 4, and an output matching circuit 5.

出力整合回路5は、トランジスタ4の出力側に接続される。この出力整合回路5は、従来技術で説明した出力整合回路5(図8)と同様に、基本波に対して偶数次高調波のインピーダンスをショートに、奇数次高調波のインピーダンスをオープンに制御しつつ、基本波インピーダンスを出力ポート6の50Ωからトランジスタ4の最適出力負荷に変換する。また、基本波入力整合回路2は、従来技術で説明した基本波入力整合回路2(図8)と同様に、基本波インピーダンスを入力ポート1の50Ωからトランジスタ4の最適入力負荷に変換する。2次高調波制御回路3は、基本波入力整合回路2とトランジスタ4との間に設けられ、基本波に対する2次高調波インピーダンスをポーラチャート上で所望の位置に制御すると共に、高周波電力増幅器から見た入力端子外部のインピーダンスに対して影
響を受けず常にポーラチャート上で所望の位置に固定させる機能を果たす。
The output matching circuit 5 is connected to the output side of the transistor 4. This output matching circuit 5 controls the impedance of the even-order harmonics to be short and the impedance of the odd-order harmonics to be open with respect to the fundamental wave, similarly to the output matching circuit 5 (FIG. 8) described in the prior art. Meanwhile, the fundamental impedance is converted from 50Ω of the output port 6 to the optimum output load of the transistor 4. Further, the fundamental wave input matching circuit 2 converts the fundamental wave impedance from 50Ω of the input port 1 to the optimum input load of the transistor 4 in the same manner as the fundamental wave input matching circuit 2 (FIG. 8) described in the prior art. The second harmonic control circuit 3 is provided between the fundamental wave input matching circuit 2 and the transistor 4 and controls the second harmonic impedance with respect to the fundamental wave to a desired position on the polar chart, and from the high frequency power amplifier. It is not affected by the impedance outside the input terminal as seen and always functions to be fixed at a desired position on the polar chart.

図2は、国内WCDMA方式の2GHz帯@1.95GHzにおける高周波電力増幅器の基本波入力整合回路2の回路例を示す図である。
図2の基本波入力整合回路2は、並列に接続されたシャントインダクタ22と、直列に接続されたシリーズコンデンサ23及びシリーズインダクタ24とを含み、入力ポート21から入力された基本波をトランジスタ4の最適入力負荷へインピーダンス変換させる機能を有する。また、シャントインダクタ22及びシリーズコンデンサ23は、高域通過フィルタとして機能するため、高周波電力増幅器の安定性や受信帯域雑音特性を考慮しつつ、低周波数帯の抑圧量と基本波特性とを最適条件に設定できる。この例では、低周波数帯を抑圧するローパス回路構成を示したが、高周波数帯を抑圧するハイパス回路構成や所望周波数帯を通過させるバンドパス回路構成も、基本波入力整合回路2に使用することが可能である。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit example of the fundamental wave input matching circuit 2 of the high-frequency power amplifier in the domestic WCDMA system 2 GHz band @ 1.95 GHz.
The fundamental wave input matching circuit 2 of FIG. 2 includes a shunt inductor 22 connected in parallel, a series capacitor 23 and a series inductor 24 connected in series, and the fundamental wave input from the input port 21 It has a function to convert impedance to the optimal input load. Further, since the shunt inductor 22 and the series capacitor 23 function as a high-pass filter, the suppression amount and the fundamental wave characteristic in the low frequency band are optimized while considering the stability of the high frequency power amplifier and the reception band noise characteristic. Can be set to conditions. In this example, a low-pass circuit configuration that suppresses the low frequency band is shown, but a high-pass circuit configuration that suppresses the high frequency band and a band-pass circuit configuration that passes the desired frequency band are also used for the fundamental wave input matching circuit 2. Is possible.

図3Aに、第1の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例1を示す。構成例1の2次高調波制御回路3は、入力ポート31から入力された基本波の2次高調波に共振周波数を合わせた2次高調波共振回路32と、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをポーラチャート上で所望の位置に制御する2次高調波位相制御回路33とを有する。   FIG. 3A shows a detailed configuration example 1 of the second harmonic control circuit 3 of the first embodiment. The second harmonic control circuit 3 of the configuration example 1 includes a second harmonic resonance circuit 32 in which the resonance frequency is adjusted to the second harmonic of the fundamental wave input from the input port 31, and the fundamental wave viewed from the transistor 4. A second harmonic phase control circuit 33 for controlling the second harmonic input impedance to a desired position on the polar chart.

2次高調波共振回路32は、信号線路と接地線路(GND)との間に共振用インダクタ321と共振用コンデンサ322とが直列に接続された共振回路である。2次高調波共振回路32の共振周波数を基本波の2次高調波に合わせるため、次式の関係を満たすように共振用インダクタ321と共振用コンデンサ322とを調整する。なお、f0は基本波周波数である。
2f0=1/(2π√(LC))
The second harmonic resonance circuit 32 is a resonance circuit in which a resonance inductor 321 and a resonance capacitor 322 are connected in series between a signal line and a ground line (GND). In order to match the resonance frequency of the second harmonic resonance circuit 32 with the second harmonic of the fundamental wave, the resonance inductor 321 and the resonance capacitor 322 are adjusted so as to satisfy the relationship of the following equation. Note that f0 is the fundamental frequency.
2f0 = 1 / (2π√ (LC))

また、2次高調波共振回路32は、共振用インダクタ321に代えてマイクロストリップライン等のパターンを用いても構成することも可能である。また、パターンで構成する場合は、コンデンサとの共振を利用する他、ショートスタブやオープンスタブを用いた共振の利用も可能である。ショートスタブの場合は、基本波周波数f0に相当する波長のλ/4長に配線の電気長を設定することで、基本波周波数f0の2次高調波に共振周波数を合わせることができる。オープンスタブの場合は、基本波周波数f0に相当する波長のλ/8長に配線の電気長を設定することで、基本波周波数f0の2次高調波に共振周波数を合わせることができる。   The second harmonic resonance circuit 32 can also be configured by using a pattern such as a microstrip line in place of the resonance inductor 321. Further, in the case of a pattern, it is possible to use resonance using a short stub or an open stub in addition to using resonance with a capacitor. In the case of a short stub, the resonance frequency can be adjusted to the second harmonic of the fundamental frequency f0 by setting the electrical length of the wiring to λ / 4 length of the wavelength corresponding to the fundamental frequency f0. In the case of an open stub, the resonance frequency can be adjusted to the second harmonic of the fundamental frequency f0 by setting the electrical length of the wiring to λ / 8 length of the wavelength corresponding to the fundamental frequency f0.

2次高調波位相制御回路33は、信号線路に対して直列に位相調整用コンデンサ331が接続された構成である。位相調整用コンデンサ331の値と、制御するトランジスタ4から見た2次高調波の入力インピーダンスにおける位相との関係は、図5Aに示す。位相調整用コンデンサ331が1つ搭載された2次高調波位相制御回路33によってトランジスタ4から見た2次高調波の入力インピーダンスの位相を制御するためには、位相調整用コンデンサ331の容量値を大から小へと調整することで、ポーラチャート上でトランジスタ4から見た2次高調波の入力インピーダンスを+180°〜+360°の範囲で左回りに位相回転制御が可能である。   The second harmonic phase control circuit 33 has a configuration in which a phase adjustment capacitor 331 is connected in series with the signal line. FIG. 5A shows the relationship between the value of the phase adjustment capacitor 331 and the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 to be controlled. In order to control the phase of the input impedance of the second harmonic as viewed from the transistor 4 by the second harmonic phase control circuit 33 equipped with one phase adjusting capacitor 331, the capacitance value of the phase adjusting capacitor 331 is set to By adjusting from large to small, it is possible to control the phase rotation of the input impedance of the second harmonic viewed from the transistor 4 on the polar chart counterclockwise in the range of + 180 ° to + 360 °.

次に、図3Aに示す構成例1の2次高調波制御回路3を用いた場合の効果を説明する。
図4は、構成例1の2次高調波制御回路3によって、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをMag≒1、Ang=+190°、+200°、及び+210°に制御した際に、この2次高調波制御回路3を含む高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスをMag=0.9〜1でAngを変化させた時の
、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波の入力インピーダンスへの影響度を示す図である。図4(a)はMagの変動を、図4(b)はAngの変動を示す。
Next, the effect when the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 1 shown in FIG. 3A is used will be described.
FIG. 4 shows that the second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 is controlled to Mag≈1, Ang = + 190 °, + 200 °, and + 210 ° by the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 1. On the other hand, the second harmonic impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier including the second harmonic control circuit 3 is viewed from the transistor 4 when Ang is changed with Mag = 0.9 to 1. It is a figure which shows the influence degree to the input impedance of the 2nd harmonic of a fundamental wave. FIG. 4A shows Mag fluctuations, and FIG. 4B shows Ang fluctuations.

高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの変動により、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスがポーラチャート上の所望の位置より変動する量は、図4(a)からMag≦Δ0.01、図4(b)からAng≦±Δ0.5°であることがわかる。よって、本発明の構成例1の2次高調波制御回路3によれば、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの影響を全く受けないため、従来技術と比較して2次高調波処理による効果を安定して利用することが可能である。   The amount that the second harmonic input impedance of the fundamental wave seen from the transistor 4 fluctuates from a desired position on the polar chart due to the fluctuation of the second harmonic impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier is shown in FIG. From a), it can be seen that Mag ≦ Δ0.01, and from FIG. 4B, Ang ≦ ± Δ0.5 °. Therefore, according to the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 1 of the present invention, since it is not affected at all by the second harmonic impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier, the second harmonic control circuit 3 is 2 in comparison with the prior art. It is possible to stably use the effects of the second harmonic processing.

次に、2次高調波共振回路32の共振用コンデンサ322の容量値Cのばらつきが本発明の効果に与える影響と、その影響を軽減する技術例を説明する。
基本波周波数を1.95GHzとした場合に、この基本波周波数の2次高調波である3.9GHzに共振周波数を合わせた際の2次高調波共振回路32の共振用インダクタ321と共振用コンデンサ322(0.5pF〜6pF)との組合せにおいて、共振用コンデンサ322の容量値が±5%ばらついた際の、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの変動による、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスへの影響として、図4(a)にMagの変化量を図4(b)にAngの変化量を示す。
Next, the influence of variations in the capacitance value C of the resonance capacitor 322 of the second harmonic resonance circuit 32 on the effect of the present invention and a technical example for reducing the influence will be described.
When the fundamental frequency is 1.95 GHz, the resonance inductor 321 and the resonance capacitor of the second harmonic resonance circuit 32 when the resonance frequency is adjusted to 3.9 GHz, which is the second harmonic of the fundamental frequency. 322 (0.5 pF to 6 pF), the transistor 4 due to the fluctuation of the second harmonic impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier when the capacitance value of the resonance capacitor 322 varies ± 5%. FIG. 4A shows the amount of change in Mag and FIG. 4B shows the amount of change in Ang as the influence of the fundamental wave on the second harmonic input impedance as seen from FIG.

通常、チップ部品のインダクタには抵抗成分Rが存在するため、R=0.1Ωが共振回路に直接に含まれると仮定し、Q値が400程度となるC=1pF及びL=1.67nHの回路と、Q値が75程度となるC=5.5pF及びL=0.3nHの回路とを考える。   Usually, since the resistance component R exists in the inductor of the chip component, it is assumed that R = 0.1Ω is directly included in the resonance circuit, and C = 1 pF and L = 1.67 nH where the Q value is about 400. Consider a circuit and a circuit with C = 5.5 pF and L = 0.3 nH with a Q value of about 75.

共振用コンデンサ322が±5%ばらついた際の高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの変動による、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波の入力インピーダンスへの影響は、図6からQ値の高いC=1pFの回路ではΔMag≒0.23/ΔAng≒16°であり、Q値の低いC=5.5pFの回路ではΔMag≒0.014/ΔAng≒0.8°となる。このように、2次高調波共振回路32のQ値が低くなるように設定することで、2次高調波共振回路32を構成する部品のばらつきの影響を無くすことが可能となる。   The influence on the input impedance of the second harmonic of the fundamental wave seen from the transistor 4 due to the fluctuation of the second harmonic impedance outside the input terminal seen from the high frequency power amplifier when the resonance capacitor 322 varies ± 5%. FIG. 6 shows that ΔMag≈0.23 / ΔAng≈16 ° in the C = 1 pF circuit having a high Q value, and ΔMag≈0.014 / ΔAng≈0.8 in the circuit having a low Q value of C = 5.5 pF. °. As described above, by setting the Q value of the second harmonic resonance circuit 32 to be low, it is possible to eliminate the influence of variations in the components constituting the second harmonic resonance circuit 32.

通常、Q値を低くするために容量値を大きくするには、容量を構成する誘電材料が同じであれば平行平板の面積を大きくするか、平板間の距離を薄くする方法がある。一般的に半導体集積回路の容量設計では、容量を構成する誘電材料及び平行平板間の距離といったプロセス条件が決まっているため、平行平板の面積を最適設計して所望の容量値を獲得している。しかし、実際には小型化及び低コスト化のため2次高調波共振回路32を構成する半導体集積回路が最小エリアとなるように設計するため、共振用コンデンサ322は小さい容量値で構成する場合がある。このため、2次高調波共振回路32のQ値が高くなり定数ばらつきに影響を与える懸念が生じる。そこで、2次高調波共振回路32のQ値を制御するために、共振用インダクタ321と信号線路との間に直列にQ値制御用抵抗320を挿入した構成例1’を図3Bに示す。   Usually, in order to increase the capacitance value in order to reduce the Q value, there are methods of increasing the area of the parallel plates or reducing the distance between the plates if the dielectric materials constituting the capacitance are the same. Generally, in the capacity design of a semiconductor integrated circuit, the process conditions such as the distance between the dielectric material constituting the capacitor and the parallel plate are determined, so that the area of the parallel plate is optimally designed to obtain a desired capacitance value. . However, in actuality, in order to reduce the size and reduce the cost, the semiconductor integrated circuit constituting the second harmonic resonance circuit 32 is designed to have a minimum area. Therefore, the resonance capacitor 322 may be configured with a small capacitance value. is there. For this reason, there is a concern that the Q value of the second harmonic resonance circuit 32 becomes high and affects the constant variation. Therefore, FIG. 3B shows a configuration example 1 ′ in which a Q value control resistor 320 is inserted in series between the resonance inductor 321 and the signal line in order to control the Q value of the second harmonic resonance circuit 32.

図6に、2次高調波共振回路32のQ値制御用抵抗320の抵抗値RをR=0.1Ω、0.5Ω、1Ω、1.5Ω、及び3Ωとした場合の、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの変動による、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスへの影響として、図6(a)にMagの変化量を、図6(b)にAngの変化量を示す。R=0.1Ωは通常チップ部品としてのインダクタに存在する内部抵抗成分を示す。   FIG. 6 shows a high-frequency power amplifier when the resistance value R of the Q-value control resistor 320 of the second harmonic resonance circuit 32 is R = 0.1Ω, 0.5Ω, 1Ω, 1.5Ω, and 3Ω. As an influence on the second harmonic input impedance of the fundamental wave seen from the transistor 4 due to the fluctuation of the second harmonic impedance outside the input terminal as seen, FIG. ) Shows the amount of change in Ang. R = 0.1Ω usually indicates an internal resistance component existing in an inductor as a chip component.

図6に示すように、共振用コンデンサ322が2pF以下において、Q値制御用抵抗320を0.5〜1.5Ωに調整することにより、通常チップ部品としてのインダクタが持つ内部抵抗R=0.1Ω程度のみの2次高調波共振回路32に比べ、ΔMag及びΔAngの変化を抑制することが可能である。   As shown in FIG. 6, when the resonance capacitor 322 is 2 pF or less, by adjusting the Q value control resistor 320 to 0.5 to 1.5Ω, the internal resistance R = 0. Compared with the second harmonic resonance circuit 32 having only about 1Ω, it is possible to suppress changes in ΔMag and ΔAng.

また、ここでは3.9GHzを共振周波数とした共振回路を例として挙げたが、1GHz〜6GHzの共振回路において、0.1Ω以上6Ω以下の範囲のQ値制御用抵抗320を挿入することで、上記と同様な効果を得ることができる。さらに、図3Cに示す構成例1”のように、共振用インダクタ321と並列に100Ω以上のQ値制御用抵抗320を設けても、上記と同様の効果を得ることができる。   Further, here, a resonance circuit having a resonance frequency of 3.9 GHz has been described as an example, but in a resonance circuit of 1 GHz to 6 GHz, by inserting a Q value control resistor 320 in a range of 0.1Ω to 6Ω, The same effect as described above can be obtained. Further, the same effect as described above can be obtained by providing a Q value control resistor 320 of 100Ω or more in parallel with the resonance inductor 321 as in the configuration example 1 ″ shown in FIG. 3C.

図3Cに示す回路構成において、このQ値制御用抵抗320を半導体集積回路で実現する場合を示す。例えば、半導体集積回路において共振用インダクタ321を、シート抵抗:0.028[Ω/□]、厚み:3μm、幅:6μm、及び長さ:1160μmの配線パターンによって設計した場合、この共振用インダクタ321は、インダクタとしてL≒1.11nHが、抵抗としてR≒1.25Ωが直列接続された構成となる。このため、C=1.5pFの共振用コンデンサとの組合せにより、基本波周波数の2次高調波である3.9GHzに共振周波数を合わせることができる。回路定数のばらつきとしては、半導体集積回路においては誘電材料厚みに左右される共振用コンデンサの容量値の影響が主要因となるが、共振用インダクタ321の配線抵抗成分R≒1.25Ωは共振用インダクタ321に直列に接続する抵抗成分として働くため、直列抵抗を挿入した場合と同様に回路定数のばらつきに対する影響を軽減することが可能である。   In the circuit configuration shown in FIG. 3C, the Q value control resistor 320 is realized by a semiconductor integrated circuit. For example, when the resonant inductor 321 is designed with a wiring pattern having a sheet resistance of 0.028 [Ω / □], a thickness of 3 μm, a width of 6 μm, and a length of 1160 μm in a semiconductor integrated circuit, the resonant inductor 321. Has a configuration in which L≈1.11 nH as an inductor and R≈1.25Ω as a resistor are connected in series. For this reason, the resonance frequency can be adjusted to 3.9 GHz which is the second harmonic of the fundamental frequency by combining with the resonance capacitor of C = 1.5 pF. The variation in circuit constants is mainly due to the influence of the capacitance value of the resonance capacitor depending on the thickness of the dielectric material in the semiconductor integrated circuit, but the wiring resistance component R≈1.25Ω of the resonance inductor 321 is used for resonance. Since it acts as a resistance component connected in series to the inductor 321, it is possible to reduce the influence on the variation in circuit constants as in the case where a series resistance is inserted.

さらに、2次高調波共振回路32に抵抗成分を付加する効果は、従来技術の2次高調波処理方法においても、より安定した特性を実現する有効な方法である。従来技術である共振回路の共振周波数を2次高調波周波数からずらしてトランジスタ4から見た2次高調波の入力インピーダンス(位相)をポーラチャート上の所望の位置に設定する技術においても、2次高調波共振回路に抵抗成分を付加しQ値を低く制御することで、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスによりトランジスタ4からみた2次高調波の入力インピーダンス(位相)がポーラチャート上で所望の位置から外れる影響を軽減することが可能である。   Further, the effect of adding a resistance component to the second harmonic resonance circuit 32 is an effective method for realizing more stable characteristics even in the second harmonic processing method of the prior art. Even in the technique of setting the input impedance (phase) of the second harmonic viewed from the transistor 4 at a desired position on the polar chart by shifting the resonance frequency of the resonance circuit from the second harmonic frequency, which is a conventional technique. By adding a resistance component to the harmonic resonance circuit and controlling the Q value to be low, the input impedance (phase) of the second harmonic viewed from the transistor 4 due to the second harmonic impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier can be reduced. It is possible to reduce the influence of deviating from a desired position on the polar chart.

以上のように、本発明の第1の実施形態に係る高周波電力増幅器によれば、2次高調波制御回路3の2次高調波共振回路32によって、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの影響を受けないようにしつつ、2次高調波位相制御回路33の位相調整用コンデンサ331の調整によってトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをポーラチャート上で+180°〜+360°の範囲において所望の位置に制御する。これにより、高周波電力増幅器は、入力端子外部インピーダンスに影響されない安定した高効率特性を実現することが可能となる。   As described above, according to the high-frequency power amplifier according to the first embodiment of the present invention, the second harmonic resonance circuit 32 of the second-order harmonic control circuit 3 uses 2 2 outside the input terminal as viewed from the high-frequency power amplifier. The second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 is adjusted to +180 on the polar chart by adjusting the phase adjusting capacitor 331 of the second harmonic phase control circuit 33 without being affected by the second harmonic impedance. The desired position is controlled in the range of ° to + 360 °. As a result, the high-frequency power amplifier can realize a stable and highly efficient characteristic that is not affected by the external impedance of the input terminal.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る高周波電力増幅器は、上述した第1の実施形態に係る高周波電力増幅器と2次高調波制御回路3の詳細な回路構成が異なる。以下、この2次高調波制御回路3について説明を行う。
(Second Embodiment)
The high-frequency power amplifier according to the second embodiment of the present invention differs from the high-frequency power amplifier according to the first embodiment described above in the detailed circuit configuration of the second harmonic control circuit 3. Hereinafter, the second harmonic control circuit 3 will be described.

図3Dに、第2の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例2を示す。構成例2の2次高調波制御回路3は、入力ポート31から入力された基本波の2次高調波に共振周波数を合わせた2次高調波共振回路32と、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをポーラチャート上で所望の位置に制御する2次高調波位相制御回路
33とを有する。2次高調波共振回路32は、第1の実施形態と同様、信号線路と接地線路(GND)との間に共振用インダクタ321と共振用コンデンサ322とが直列に接続された共振回路である。
FIG. 3D shows a detailed configuration example 2 of the second harmonic control circuit 3 of the second embodiment. The second harmonic control circuit 3 of the configuration example 2 includes a second harmonic resonance circuit 32 in which the resonance frequency is matched to the second harmonic of the fundamental wave input from the input port 31, and the fundamental wave viewed from the transistor 4. A second harmonic phase control circuit 33 for controlling the second harmonic input impedance to a desired position on the polar chart. Similar to the first embodiment, the second harmonic resonance circuit 32 is a resonance circuit in which a resonance inductor 321 and a resonance capacitor 322 are connected in series between a signal line and a ground line (GND).

2次高調波位相制御回路33は、信号線路に対して直列に位相調整用インダクタ332が接続された構成である。位相調整用インダクタ332の値と、制御するトランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスにおける位相との関係は、図5Bに示す。位相調整用インダクタ332が1つ搭載された2次高調波位相制御回路33によってトランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスの位相を制御するためには、位相調整用インダクタ332のインダクタ値を小から大へと調整することで、ポーラチャート上でトランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスを+0°〜+180°の範囲で右回りに位相回転制御が可能である。   The second harmonic phase control circuit 33 has a configuration in which a phase adjusting inductor 332 is connected in series with the signal line. The relationship between the value of the phase adjustment inductor 332 and the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 to be controlled is shown in FIG. 5B. In order to control the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 by the second harmonic phase control circuit 33 equipped with one phase adjusting inductor 332, the inductor value of the phase adjusting inductor 332 is reduced. By adjusting from to 大, the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 on the polar chart can be controlled in the clockwise direction in the range of + 0 ° to + 180 °.

この構成例2の2次高調波制御回路3も、2次高調波共振回路32が高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの影響をトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスに受けないように機能するため、構成例1の2次高調波制御回路3と同じ効果を奏する。なお、位相調整用インダクタ332は、ストリップラインによる電気長の制御へ置き換えも可能である。   In the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 2, the secondary harmonic of the fundamental wave when the second harmonic resonance circuit 32 sees the influence of the second harmonic impedance outside the input terminal seen from the high frequency power amplifier from the transistor 4. Since it functions so as not to be affected by the harmonic input impedance, the same effect as the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 1 is obtained. The phase adjusting inductor 332 can be replaced with control of the electrical length by a strip line.

以上のように、本発明の第2の実施形態に係る高周波電力増幅器によれば、2次高調波制御回路3の2次高調波共振回路32によって、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの影響を受けないようにしつつ、2次高調波位相制御回路33の位相調整用インダクタ332の調整によってトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをポーラチャート上で+0°〜+180°の範囲において所望の位置に制御する。これにより、高周波電力増幅器は、入力端子外部インピーダンスに影響されない安定した高効率特性を実現することが可能となる。   As described above, according to the high-frequency power amplifier according to the second embodiment of the present invention, the second harmonic resonance circuit 32 of the second-order harmonic control circuit 3 uses 2 2 outside the input terminal as viewed from the high-frequency power amplifier. The second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 is adjusted to +0 on the polar chart by adjusting the phase adjusting inductor 332 of the second harmonic phase control circuit 33 without being affected by the second harmonic impedance. The desired position is controlled in the range of ° to + 180 °. As a result, the high-frequency power amplifier can realize a stable and highly efficient characteristic that is not affected by the external impedance of the input terminal.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る高周波電力増幅器は、上述した第1の実施形態に係る高周波電力増幅器と2次高調波制御回路3の詳細な回路構成が異なる。以下、この2次高調波制御回路3について説明を行う。
(Third embodiment)
The high-frequency power amplifier according to the third embodiment of the present invention is different from the high-frequency power amplifier according to the first embodiment described above in the detailed circuit configuration of the second harmonic control circuit 3. Hereinafter, the second harmonic control circuit 3 will be described.

図3Eに、第3の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例3を示す。構成例3の2次高調波制御回路3は、入力ポート31から入力された基本波の2次高調波に共振周波数を合わせた2次高調波共振回路32と、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをポーラチャート上で所望の位置に制御する2次高調波位相制御回路33とを有する。2次高調波共振回路32は、第1の実施形態と同様、信号線路と接地線路(GND)との間に共振用インダクタ321と共振用コンデンサ322とが直列に接続された共振回路である。   FIG. 3E shows a detailed configuration example 3 of the second harmonic control circuit 3 of the third embodiment. The second-order harmonic control circuit 3 of the configuration example 3 includes a second-order harmonic resonance circuit 32 in which the resonance frequency is matched to the second-order harmonic of the fundamental wave input from the input port 31, and the fundamental wave seen from the transistor 4. A second harmonic phase control circuit 33 for controlling the second harmonic input impedance to a desired position on the polar chart. Similar to the first embodiment, the second harmonic resonance circuit 32 is a resonance circuit in which a resonance inductor 321 and a resonance capacitor 322 are connected in series between a signal line and a ground line (GND).

2次高調波位相制御回路33は、信号線路に対して直列に位相調整用コンデンサ331と位相調整用インダクタ332とが接続された構成である。トランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスの位相を制御するためには、ポーラチャート上でトランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスを構成例1及び構成例2と同様に、位相調整用コンデンサ331の容量値を大から小へと調整することで、+180°〜+360°の範囲で左回りに位相回転制御が可能であり、位相調整用インダクタ332のインダクタ値を小から大へと調整することで、+0°〜+180°の範囲で右回りに位相回転制御が可能である。   The second harmonic phase control circuit 33 has a configuration in which a phase adjustment capacitor 331 and a phase adjustment inductor 332 are connected in series with the signal line. In order to control the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4, the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 on the polar chart is used for phase adjustment in the same manner as in the configuration example 1 and the configuration example 2. By adjusting the capacitance value of the capacitor 331 from large to small, phase rotation control can be performed counterclockwise in the range of + 180 ° to + 360 °, and the inductor value of the phase adjustment inductor 332 is adjusted from small to large. By doing so, it is possible to control the phase rotation clockwise in the range of + 0 ° to + 180 °.

次に、図3Eに示す構成例3の2次高調波制御回路3を用いた場合の効果を説明する。
構成例1で示した位相調整用コンデンサ331のみでトランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスにおける位相を+180°〜+200°の範囲に制御するには、非常に大きな容量値が必要となる。しかし、位相調整用コンデンサ331に位相調整用インダクタ332を直列に接続することで、位相調整用コンデンサ331の容量値を小さく抑えることができ、半導体回路上での面積を小型化することが可能となる。
Next, the effect when the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 3 shown in FIG. 3E is used will be described.
In order to control the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 with only the phase adjustment capacitor 331 shown in the configuration example 1 within the range of + 180 ° to + 200 °, a very large capacitance value is required. However, by connecting the phase adjustment inductor 332 in series to the phase adjustment capacitor 331, the capacitance value of the phase adjustment capacitor 331 can be kept small, and the area on the semiconductor circuit can be reduced. Become.

図5Cに、2次高調波周波数を3.9GHzとした場合のトランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスにおける位相を+190°に制御する場合に、直列接続された位相調整用コンデンサ331及び位相調整用インダクタ332に必要な値の組合せを示す。トランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスにおける位相を+190°に制御する場合、構成例1では位相調整用コンデンサ331に8pFが必要であるが、構成例3では位相調整用コンデンサ331に1.5pFが位相調整用インダクタ332に1nHが必要となる。これは、容量値の削減分とインダクタ値の増加分(幅6μmのAu配線の場合における約1mm)とを計算すると約40%の面積削減効果がある。   In FIG. 5C, when the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 when the second harmonic frequency is 3.9 GHz is controlled to + 190 °, the phase adjusting capacitor 331 and the phase connected in series are connected. A combination of values necessary for the adjustment inductor 332 is shown. When the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 is controlled to + 190 °, the configuration example 1 requires 8 pF for the phase adjustment capacitor 331, but the configuration example 3 requires 1. 5 pF is required for the phase adjustment inductor 332 to be 1 nH. This is an area reduction effect of about 40% when the amount of reduction of the capacitance value and the amount of increase of the inductor value (about 1 mm in the case of Au wiring having a width of 6 μm) are calculated.

なお、この構成例3の2次高調波制御回路3も、2次高調波共振回路32が高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの影響をトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスに受けないように機能するため、構成例1の2次高調波制御回路3と同じ効果を奏する。   Note that the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 3 also has a fundamental wave when the second harmonic resonance circuit 32 sees the influence of the second harmonic impedance outside the input terminal viewed from the high frequency power amplifier from the transistor 4. Since it functions so as not to be affected by the second harmonic input impedance, the same effect as the second harmonic control circuit 3 of the configuration example 1 is obtained.

以上のように、本発明の第3の実施形態に係る高周波電力増幅器によれば、2次高調波制御回路3の2次高調波共振回路32によって、高周波電力増幅器から見た入力端子外部の2次高調波インピーダンスの影響を受けないようにしつつ、2次高調波位相制御回路33の位相調整用コンデンサ331と位相調整用インダクタ332との調整によってトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをポーラチャート上で+0°〜+360°の範囲において所望の位置に制御する。これにより、高周波電力増幅器は、入力端子外部インピーダンスに影響されない安定した高効率特性を実現することが可能となる。   As described above, according to the high-frequency power amplifier according to the third embodiment of the present invention, the second harmonic resonance circuit 32 of the second-order harmonic control circuit 3 uses 2 2 outside the input terminal viewed from the high-frequency power amplifier. The second harmonic input of the fundamental wave viewed from the transistor 4 by adjusting the phase adjusting capacitor 331 and the phase adjusting inductor 332 of the second harmonic phase control circuit 33 while not being affected by the second harmonic impedance. Impedance is controlled to a desired position in the range of + 0 ° to + 360 ° on the polar chart. As a result, the high-frequency power amplifier can realize a stable and highly efficient characteristic that is not affected by the external impedance of the input terminal.

(第4の実施形態)
トランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスにおける位相を制御する方法は、上述した構成例3で示すように位相調整用コンデンサ331及び位相調整用インダクタ332の組合せで、位相を+0°〜+360°の範囲で制御可能である。
(Fourth embodiment)
The method for controlling the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 is a combination of the phase adjusting capacitor 331 and the phase adjusting inductor 332 as shown in the configuration example 3 described above, and the phase is adjusted to + 0 ° to + 360 °. It is possible to control within the range.

しかし、構成例3で示す位相調整用コンデンサ331及び位相調整用インダクタ332を半導体化する場合は、各々の回路定数が固定されるため、トランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスにおける位相を最適に制御するには、シミュレーションや実験によるカット&トライが必要であり、また製造工程における半導体のばらつきが位相ばらつきを介して効率特性のばらつきに影響を及ぼす課題がある。   However, when the phase adjusting capacitor 331 and the phase adjusting inductor 332 shown in the configuration example 3 are made into semiconductors, the circuit constants are fixed, so that the phase at the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 is optimal. Therefore, it is necessary to cut and try by simulation and experiment, and there is a problem that variations in semiconductors in the manufacturing process affect variations in efficiency characteristics through phase variations.

そこで、本発明の第4の実施形態では、トランジスタ4から見た2次高調波入力インピーダンスにおける位相を+0°〜+360°の範囲で合わせ込むことを可能とした2次高調波制御回路3を説明する。   Therefore, in the fourth embodiment of the present invention, the second harmonic control circuit 3 that can adjust the phase of the second harmonic input impedance viewed from the transistor 4 in the range of + 0 ° to + 360 ° will be described. To do.

本発明の第4の実施形態に係る高周波電力増幅器は、上述した第1の実施形態に係る高周波電力増幅器と2次高調波制御回路3の詳細な回路構成が異なる。以下、この2次高調波制御回路3について説明を行う。   The high-frequency power amplifier according to the fourth embodiment of the present invention differs from the high-frequency power amplifier according to the first embodiment described above in the detailed circuit configuration of the second harmonic control circuit 3. Hereinafter, the second harmonic control circuit 3 will be described.

図3Fに、第4の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例4を示す。構成例4の2次高調波制御回路3は、入力ポート31から入力された基本波の2次高調波に共振周
波数を合わせた2次高調波共振回路32と、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスをポーラチャート上で所望の位置に制御する2次高調波位相制御回路33とを有する。2次高調波共振回路32は、第1の実施形態と同様、信号線路と接地線路(GND)との間に共振用インダクタ321と共振用コンデンサ322とが直列に接続された共振回路である。
FIG. 3F shows a detailed configuration example 4 of the second harmonic control circuit 3 of the fourth embodiment. The second harmonic control circuit 3 of the configuration example 4 includes a second harmonic resonance circuit 32 in which the resonance frequency is matched with the second harmonic of the fundamental wave input from the input port 31, and the fundamental wave viewed from the transistor 4. A second harmonic phase control circuit 33 for controlling the second harmonic input impedance to a desired position on the polar chart. Similar to the first embodiment, the second harmonic resonance circuit 32 is a resonance circuit in which a resonance inductor 321 and a resonance capacitor 322 are connected in series between a signal line and a ground line (GND).

2次高調波位相制御回路33は、信号線路に対して直列に位相調整用コンデンサ331と位相調整用インダクタ332とが接続され、かつ、位相調整用コンデンサ331と位相調整用インダクタ332との接続点とGNDとの間に位相調整用可変コンデンサ333をシャント接続した構成である。この位相調整用可変コンデンサ333の容量値の変更は、可変コンデンサ制御用電源334を用いて行われる。   In the second harmonic phase control circuit 33, a phase adjustment capacitor 331 and a phase adjustment inductor 332 are connected in series with the signal line, and a connection point between the phase adjustment capacitor 331 and the phase adjustment inductor 332 is connected. And GND, a variable capacitor for phase adjustment 333 is connected in a shunt connection. The change of the capacitance value of the phase adjustment variable capacitor 333 is performed using the variable capacitor control power source 334.

位相調整用インダクタ332を0.5nHと、位相調整用コンデンサ331を5pFとした場合、位相調整用可変コンデンサ333で容量操作した場合のトランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスの位相を、図7に示す。2次高調波周波数を3.9GHzとして位相調整用可変コンデンサ333の容量を0pF〜30pFの範囲で操作した場合、2次高調波入力インピーダンスの位相を0°〜+190°及び200°〜+360の範囲で制御可能である。このように、位相調整用可変コンデンサ333により、トランジスタ4から見た基本波の2次高調波入力インピーダンスの位相をほぼ360°の範囲で制御可能となる。制御位相範囲を変更したい場合は、位相調整用インダクタ332や位相調整用コンデンサ331を調整することで制御範囲の変更が可能である。   When the phase adjustment inductor 332 is 0.5 nH and the phase adjustment capacitor 331 is 5 pF, the phase of the second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 when the capacitance is operated by the phase adjustment variable capacitor 333 Is shown in FIG. When the second harmonic frequency is set to 3.9 GHz and the capacitance of the phase adjustment variable capacitor 333 is operated in the range of 0 pF to 30 pF, the phase of the second harmonic input impedance is in the range of 0 ° to + 190 ° and 200 ° to +360. It can be controlled with. Thus, the phase adjustment variable capacitor 333 makes it possible to control the phase of the second harmonic input impedance of the fundamental wave viewed from the transistor 4 in a range of approximately 360 °. When it is desired to change the control phase range, the control range can be changed by adjusting the phase adjustment inductor 332 and the phase adjustment capacitor 331.

以上のように、本発明の第4の実施形態に係る高周波電力増幅器によれば、位相調整用可変コンデンサ333を用いる。これにより、2次高調波位相の最適化のために幾度と実施が必要であったシミュレーションや実験によるカット&トライを省くことができる。また、最終検査工程において位相調整用可変コンデンサ333の電圧調整を行うことで、製造工程で発生する2次高調波の位相ばらつきを吸収することができ、歩留りの改善が可能となる。   As described above, according to the high frequency power amplifier according to the fourth embodiment of the present invention, the phase adjusting variable capacitor 333 is used. As a result, it is possible to omit cuts and tries by simulations and experiments that had to be performed several times to optimize the second harmonic phase. In addition, by adjusting the voltage of the phase adjustment variable capacitor 333 in the final inspection process, it is possible to absorb the phase variation of the second harmonic generated in the manufacturing process and to improve the yield.

本発明は、無線通信分野で利用される2次高調波制御回路を含んだ高周波電力増幅器等に利用可能であり、特に送信部の安定した高効率動作を実現したい場合等に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a high frequency power amplifier including a second harmonic control circuit used in the field of wireless communication, and is particularly useful when it is desired to realize a stable and highly efficient operation of a transmission unit.

本発明の第1の実施形態に係る高周波電力増幅器の構成を示す図The figure which shows the structure of the high frequency power amplifier which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 基本波入力整合回路2の回路例を示す図The figure which shows the circuit example of the fundamental wave input matching circuit 2 第1の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例1を示す図The figure which shows the detailed structural example 1 of the 2nd harmonic control circuit 3 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の2次高調波制御回路3の他の詳細な構成例1’を示す図The figure which shows the other detailed structural example 1 'of the 2nd harmonic control circuit 3 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の2次高調波制御回路3の他の詳細な構成例1”を示す図The figure which shows the other detailed structural example 1 '' of the 2nd harmonic control circuit 3 of 1st Embodiment 第2の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例2を示す図The figure which shows the detailed structural example 2 of the 2nd harmonic control circuit 3 of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例3を示す図The figure which shows the detailed structural example 3 of the 2nd harmonic control circuit 3 of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の2次高調波制御回路3の詳細な構成例4を示す図The figure which shows the detailed structural example 4 of the 2nd harmonic control circuit 3 of 4th Embodiment. 第1の実施形態に係る高周波電力増幅器の入力端子外部インピーダンスから2次高調波入力インピーダンスへの影響を説明する図The figure explaining the influence on the 2nd harmonic input impedance from the input terminal external impedance of the high frequency power amplifier concerning a 1st embodiment 第1の実施形態の2次高調波位相制御回路33による位相制御量を示す図The figure which shows the phase control amount by the 2nd harmonic phase control circuit 33 of 1st Embodiment 第2の実施形態の2次高調波位相制御回路33による位相制御量を示す図The figure which shows the phase control amount by the 2nd harmonic phase control circuit 33 of 2nd Embodiment 第3の実施形態の2次高調波位相制御回路33の回路定数組合せ例を示す図The figure which shows the example of a circuit constant combination of the 2nd harmonic phase control circuit 33 of 3rd Embodiment. 2次高調波共振回路32にQ値制御用抵抗320を付加した際の2次高調波入力インピーダンスへの効果を説明する図The figure explaining the effect on the secondary harmonic input impedance at the time of adding the Q value control resistor 320 to the secondary harmonic resonance circuit 32 第4の実施形態に係る2次高調波位相制御回路33の可変容量による位相制御量を示す図The figure which shows the phase control amount by the variable capacity | capacitance of the 2nd harmonic phase control circuit 33 which concerns on 4th Embodiment 従来の高周波電力増幅器の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the conventional high frequency power amplifier 図8の2次高調波位相調整用共振回路300の特性を説明する図The figure explaining the characteristic of the resonant circuit 300 for the 2nd harmonic phase adjustment of FIG. 従来の高周波電力増幅器の入力端子外部インピーダンスから2次高調波入力インピーダンスへの影響を説明する図The figure explaining the influence on the second harmonic input impedance from the input terminal external impedance of the conventional high frequency power amplifier

符号の説明Explanation of symbols

1、21、31 入力ポート
2 基本波入力整合回路
3 2次高調波制御回路
4 トランジスタ
5 出力整合回路
6、25、34 出力ポート
22、24、321、332 インダクタ
23、302、322、331 コンデンサ
32 2次高調波共振回路
33 2次高調波位相制御回路
300 2次高調波位相調整用共振回路
301 伝送線路
320 抵抗
333 可変コンデンサ
334 可変コンデンサ制御用電源
1, 2, 31 Input port 2 Fundamental wave input matching circuit 3 Second harmonic control circuit 4 Transistor 5 Output matching circuit 6, 25, 34 Output port 22, 24, 321, 332 Inductor 23, 302, 322, 331 Capacitor 32 Second harmonic resonance circuit 33 Second harmonic phase control circuit 300 Second harmonic phase adjustment resonance circuit 301 Transmission line 320 Resistor 333 Variable capacitor 334 Variable capacitor control power supply

Claims (11)

n段の電力用トランジスタで構成された高周波電力増幅器であって、
前記k段目(kは、1〜nのいずれか)の電力用トランジスタの入力側に設けられる基本波整合回路と、
前記k段目の電力用トランジスタと前記基本波整合回路との間に挿入される2次高調波制御回路とを備え、
前記2次高調波制御回路は、
基本波周波数の2次高調波に共振周波数を合わせた2次高調波共振回路と、
前記k段目の電力用トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波入力インピーダンスを、ポーラチャート上で所望の位置に制御する2次高調波位相制御回路とを有する、高周波電力増幅器。
A high-frequency power amplifier composed of n-stage power transistors,
A fundamental wave matching circuit provided on the input side of the power transistor in the k-th stage (k is any one of 1 to n);
A second harmonic control circuit inserted between the k-th power transistor and the fundamental matching circuit;
The second harmonic control circuit is:
A second harmonic resonance circuit in which the resonance frequency is matched to the second harmonic of the fundamental frequency;
A high frequency power amplifier comprising: a second harmonic phase control circuit for controlling a second harmonic input impedance of a fundamental frequency viewed from the k-th power transistor to a desired position on a polar chart.
前記2次高調波共振回路は、
一方端が前記基本波整合回路が出力する信号の線路に接続されたインダクタと、
一方端が前記インダクタの他方端に接続され、他方端が接地されているコンデンサとで構成され、
前記インダクタと前記コンデンサとによる共振周波数が基本波周波数の2次高調波に設定された、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic resonance circuit is:
An inductor connected at one end to a signal line output from the fundamental matching circuit;
A capacitor having one end connected to the other end of the inductor and the other end grounded;
The high frequency power amplifier according to claim 1, wherein a resonance frequency by the inductor and the capacitor is set to a second harmonic of a fundamental frequency.
前記2次高調波共振回路は、
一方端が前記基本波整合回路が出力する信号の線路に接続された抵抗と、
一方端が前記抵抗の他方端に接続されたインダクタと、
一方端が前記インダクタの他方端に接続され、他方端が接地されているコンデンサとで構成され、
前記インダクタと前記コンデンサとの共振周波数が基本波周波数の2次高調波に設定され、前記2次高調波共振回路のQ値を制御するために、前記抵抗が0.1Ω以上6Ω以下の範囲で設定された、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic resonance circuit is:
A resistor having one end connected to a signal line output from the fundamental matching circuit;
An inductor having one end connected to the other end of the resistor;
A capacitor having one end connected to the other end of the inductor and the other end grounded;
The resonance frequency of the inductor and the capacitor is set to the second harmonic of the fundamental frequency, and the resistance is in the range of 0.1Ω to 6Ω in order to control the Q value of the second harmonic resonance circuit. The high frequency power amplifier according to claim 1, which is set.
前記2次高調波共振回路は、
一方端が前記基本波整合回路が出力する信号の線路に接続されたインダクタと、
前記インダクタと並列に接続された抵抗と、
一方端が前記インダクタの他方端に接続され、他方端が接地されているコンデンサとで構成され、
前記インダクタと前記コンデンサとの共振周波数が基本波周波数の2次高調波に設定され、前記2次高調波共振回路のQ値を制御するために、前記抵抗が100Ω以上10kΩ以下の範囲で設定された、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic resonance circuit is:
An inductor connected at one end to a signal line output from the fundamental matching circuit;
A resistor connected in parallel with the inductor;
A capacitor having one end connected to the other end of the inductor and the other end grounded;
The resonance frequency of the inductor and the capacitor is set to the second harmonic of the fundamental frequency, and the resistance is set in a range of 100Ω to 10 kΩ to control the Q value of the second harmonic resonance circuit. The high frequency power amplifier according to claim 1.
前記2次高調波共振回路は、
一方端が前記基本波整合回路が出力する信号の線路に接続されたインダクタと、
一方端が前記インダクタの他方端に接続され、他方端が接地されているコンデンサとを含んだ半導体集積回路で構成され、
前記インダクタは、シート抵抗0.001[Ω/□]以上0.1[Ω/□]以下の抵抗成分を持つ配線で形成され、前記インダクタと前記コンデンサとによる共振周波数が基本波周波数の2次高調波に設定され、前記2次高調波共振回路のQ値を制御するために、前記インダクタの配線の抵抗を0.1Ω以上6Ω以下の範囲で設定された、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic resonance circuit is:
An inductor connected at one end to a signal line output from the fundamental matching circuit;
A semiconductor integrated circuit including a capacitor having one end connected to the other end of the inductor and the other end grounded;
The inductor is formed of a wiring having a resistance component of sheet resistance of 0.001 [Ω / □] to 0.1 [Ω / □], and the resonance frequency of the inductor and the capacitor is a secondary frequency of the fundamental frequency. The high frequency power according to claim 1, wherein the high frequency power is set in a range of 0.1Ω or more and 6Ω or less in order to control a Q value of the second harmonic resonance circuit. amplifier.
前記2次高調波共振回路は、一方端が前記基本波整合回路が出力する信号の線路に接続され、他方端が接地された、基本波周波数の波長λの1/4電気長を有する線路で構成さ
れた、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic resonance circuit is a line having one end connected to a signal line output from the fundamental matching circuit and the other end grounded and having a quarter electrical length of the wavelength λ of the fundamental frequency. The high-frequency power amplifier according to claim 1 configured.
前記2次高調波共振回路は、一方端が前記基本波整合回路が出力する信号の線路に接続され、他方端が開放された、基本波周波数の波長λの1/8電気長を有する線路で構成された、請求項1に記載の高周波電力増幅器。   The second harmonic resonance circuit is a line having one end connected to a signal line output from the fundamental matching circuit and the other end opened and having an electrical length of 1/8 of the wavelength λ of the fundamental frequency. The high-frequency power amplifier according to claim 1 configured. 前記2次高調波位相制御回路は、
前記基本波整合回路の出力と前記電力用トランジスタの入力との間に挿入されたコンデンサで構成され、
前記k段目の電力用トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波入力インピーダンスを、ポーラチャート上で+180°〜+360°の範囲で制御する、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic phase control circuit is:
Consists of a capacitor inserted between the output of the fundamental matching circuit and the input of the power transistor,
2. The high frequency power amplifier according to claim 1, wherein a second harmonic input impedance of a fundamental frequency viewed from the k-th power transistor is controlled in a range of + 180 ° to + 360 ° on a polar chart.
前記2次高調波位相制御回路は、
前記基本波整合回路の出力と前記電力用トランジスタの入力との間に挿入されたインダクタで構成され、
前記k段目の電力用トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波入力インピーダンスを、ポーラチャート上で+0°〜+180°の範囲で制御する、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic phase control circuit is:
It consists of an inductor inserted between the output of the fundamental matching circuit and the input of the power transistor,
2. The high-frequency power amplifier according to claim 1, wherein a second harmonic input impedance of a fundamental frequency viewed from the k-th power transistor is controlled in a range of + 0 ° to + 180 ° on a polar chart.
前記2次高調波位相制御回路は、
前記基本波整合回路の出力と前記電力用トランジスタの入力との間に挿入された直列接続されたインダクタ及びコンデンサで構成され、
前記k段目の電力用トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波入力インピーダンスを、ポーラチャート上で+0°〜+360°の範囲で制御する、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic phase control circuit is:
Consists of an inductor and a capacitor connected in series inserted between the output of the fundamental matching circuit and the input of the power transistor,
2. The high frequency power amplifier according to claim 1, wherein a second harmonic input impedance of a fundamental frequency viewed from the k-th power transistor is controlled in a range of + 0 ° to + 360 ° on a polar chart.
前記2次高調波位相制御回路は、
前記基本波整合回路の出力と前記電力用トランジスタの入力との間に挿入された直列接続されたインダクタ及びコンデンサと、
一方端が前記インダクタと前記コンデンサとの接続点に接続され、他方端が接地された可変コンデンサとで構成され、
前記k段目の電力用トランジスタから見た基本波周波数の2次高調波入力インピーダンスを、ポーラチャート上で+0°〜+360°の範囲で制御する、請求項1に記載の高周波電力増幅器。
The second harmonic phase control circuit is:
Inductor and capacitor connected in series inserted between the output of the fundamental matching circuit and the input of the power transistor;
A variable capacitor having one end connected to a connection point between the inductor and the capacitor and the other end grounded,
2. The high frequency power amplifier according to claim 1, wherein a second harmonic input impedance of a fundamental frequency viewed from the k-th power transistor is controlled in a range of + 0 ° to + 360 ° on a polar chart.
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