JP2011035754A - Doherty amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本件はキャリア増幅器とピーク増幅器とを有するドハティ増幅器に関する。 The present case relates to a Doherty amplifier having a carrier amplifier and a peak amplifier.
近年、無線通信システムでは、基地局の省電力化を図るために、電力増幅器の高効率化が図られている。電力増幅の高効率化を図る電力増幅器の１つにドハティ増幅器がある（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, in a wireless communication system, the efficiency of a power amplifier has been increased in order to save power in a base station. A Doherty amplifier is one of the power amplifiers that increase the efficiency of power amplification (see, for example, Patent Document 1).
図５は、ドハティ増幅器のブロック図である。図５に示すように、ドハティ増幅器は、キャリア増幅器１０１、ピーク増幅器１０２、遅延回路１０３、およびインピーダンス変換器１０４を有している。
FIG. 5 is a block diagram of the Doherty amplifier. As shown in FIG. 5, the Doherty amplifier includes a
キャリア増幅器１０１の出力は、インピーダンス変換器１０４を介して負荷に接続される。キャリア増幅器１０１の負荷インピーダンスは、インピーダンス変換器１０４によってインピーダンス変換される。
The output of the
ピーク増幅器１０２は、遅延回路１０３を介して入力信号が入力される。遅延回路１０３は、インピーダンス変換器１０４で生じる位相の遅れと同じ分だけ、入力信号の位相を遅らせる。これにより、インピーダンス変換器１０４を介して出力されるキャリア増幅器１０１の信号とピーク増幅器１０２から出力される信号は同相で合成され、負荷に供給される。
An input signal is input to the
キャリア増幅器１０１は、Ａ級またはＡＢ級で動作し、ピーク増幅器１０２は、高効率のＣ級で動作する。ドハティ増幅器は、入力信号レベルがピーク増幅器１０２の動作するレベルに達するまでは、キャリア増幅器１０１が単独で動作する。このときのノードＮ１０１のインピーダンスは、高い状態となる。
The
ドハティ増幅器は、入力信号レベルが大きくなると、キャリア増幅器１０１が飽和領域に入るとともにピーク増幅器１０２が動作し始め、キャリア増幅器１０１とともに負荷を駆動する。このとき、ノードＮ１０１のインピーダンスは、インピーダンス変換器１０４の作用によって減少し、キャリア増幅器１０１は、出力電圧を一定に維持するために最大効率で動作する。
In the Doherty amplifier, when the input signal level increases, the
このように、ドハティ増幅器は、入力信号のレベルが大きいとき、キャリア増幅器１０１とピーク増幅器１０２が動作して大きな飽和電力を得るとともに、高効率で電力増幅を行うことができる。
As described above, when the input signal level is large, the Doherty amplifier operates the
図６は、図５のドハティ増幅器の回路図である。図６に示すように、ドハティ増幅器は、コンデンサＣ１０１〜１０４，Ｃ１１１〜Ｃ１１４、インダクタＬ１０１〜Ｌ１０４，Ｌ１１１〜Ｌ１１４、抵抗Ｒ１０１，Ｒ１１１、ＮＭＯＳ（Negative-channel Metal-Oxide Semiconductor）のトランジスタＭ１０１，Ｍ１１１、および１／４波長線路１１３，１１４を有している。
FIG. 6 is a circuit diagram of the Doherty amplifier of FIG. As shown in FIG. 6, the Doherty amplifier includes capacitors C101 to 104, C111 to C114, inductors L101 to L104, L111 to L114, resistors R101 and R111, NMOS (Negative-channel Metal-Oxide Semiconductor) transistors M101 and M111, And
図６の点線枠１１１で囲った部分は、図５のキャリア増幅器１０１に対応する。点線枠１１２で囲った部分は、図５のピーク増幅器１０２に対応する。１／４波長線路１１３は、図５の遅延回路１０３に対応する。１／４波長線路１１４は、図５のインピーダンス変換器１０４に対応する。１／４波長線路１１４は、図６の右端に示すインダクタＬ１２１およびコンデンサＣ１２１，Ｃ１２２のＣＬＣ回路に置き換えることもできる。
A portion surrounded by a
しかし、インピーダンス変換器が１／４波長線路の場合、電力損失が大きいという問題点があった。また、ＣＬＣ回路に置き換えても、インダクタが信号経路に直列に接続されるため電力損失が大きいという問題点があった。 However, when the impedance converter is a 1/4 wavelength line, there is a problem that power loss is large. Further, even when the circuit is replaced with a CLC circuit, there is a problem that the power loss is large because the inductor is connected in series to the signal path.
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、電力損失を低減す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 in view of such points, and an object thereof is to provide a Doherty amplifier that reduces power loss.
上記課題を解決するために、入力信号を増幅するキャリア増幅器と前記入力信号の振幅が所定以上になると前記入力信号を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負荷に出力するドハティ増幅器が提供される。このドハティ増幅器は、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接続する容量素子を有し、前記キャリア増幅器の出力から見た前記負荷のインピーダンスをインピーダンス変換するインピーダンス変換器、を有する。 In order to solve the above-described problem, a carrier amplifier that amplifies an input signal and a peak amplifier that amplifies the input signal when the amplitude of the input signal exceeds a predetermined value, and an output of the carrier amplifier and an output of the peak amplifier, Are combined and output to a load. The Doherty amplifier includes a capacitive element that connects the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier, and includes an impedance converter that converts the impedance of the load as viewed from the output of the carrier amplifier.
開示のドハティ増幅器によれば、電力損失を低減することができる。 According to the disclosed Doherty amplifier, power loss can be reduced.
以下、第１の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係るドハティ増幅器の回路図である。図１に示すドハティ増幅器は、例えば、基地局、携帯電話、無線情報端末の送信電力の増幅に用いられる。ドハティ増幅器で増幅されたＲＦ（Radio Frequency）信号は、例えば、フィルタを介して、アンテナから無線送信される。
Hereinafter, a first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of the Doherty amplifier according to the first embodiment. The Doherty amplifier shown in FIG. 1 is used, for example, for amplifying transmission power of a base station, a mobile phone, and a wireless information terminal. An RF (Radio Frequency) signal amplified by the Doherty amplifier is wirelessly transmitted from an antenna via a filter, for example.
図１に示すようにドハティ増幅器は、コンデンサＣ１，Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ３１，Ｃ３２、インダクタＬ１〜Ｌ３，Ｌ１１〜Ｌ１３、抵抗Ｒ１，Ｒ１１、ＮＭＯＳのトランジスタＭ１，Ｍ１１、およびトランスミッションラインＴＭＬ１を有している。 As shown in FIG. 1, the Doherty amplifier includes capacitors C1, C11, C21, C31, and C32, inductors L1 to L3, L11 to L13, resistors R1 and R11, NMOS transistors M1 and M11, and a transmission line TML1. Yes.
インダクタＬ１〜Ｌ３、抵抗Ｒ１、トランジスタＭ１、およびコンデンサＣ１１は、キャリア増幅器１を形成している。キャリア増幅器１の抵抗Ｒ１には、キャリア増幅器１がＡ級またはＡＢ級で動作するようにバイアス電圧ｂ１が入力される。
The inductors L1 to L3, the resistor R1, the transistor M1, and the capacitor C11 form a
キャリア増幅器１のトランジスタＭ１のドレインには、インダクタＬ２，Ｌ３を介して電源が供給される。トランジスタＭ１のゲートには、コンデンサＣ１、遅延回路３、およびインダクタＬ１を介して入力信号が入力される。トランジスタＭ１のゲートに入力された入力信号は、トランジスタＭ１によって増幅され、ドレインに接続されたインダクタＬ２，Ｌ３の接続点から取り出される。キャリア増幅器１で増幅された信号は、後述するインピーダンス変換器４を介して、ピーク増幅器２の出力と合成される。
Power is supplied to the drain of the transistor M1 of the
インダクタＬ１１〜Ｌ１３、抵抗Ｒ１１、トランジスタＭ１１、およびコンデンサＣ２１は、ピーク増幅器２を形成している。ピーク増幅器２の抵抗Ｒ１１には、ピーク増幅器２が高効率のＣ級で動作するようにバイアス電圧ｂ２が入力される。 The inductors L11 to L13, the resistor R11, the transistor M11, and the capacitor C21 form the peak amplifier 2. A bias voltage b2 is input to the resistor R11 of the peak amplifier 2 so that the peak amplifier 2 operates with high efficiency class C.
ピーク増幅器２のトランジスタＭ１１のドレインには、インダクタＬ１２，Ｌ１３を介して電源が供給される。トランジスタＭ１１のゲートには、コンデンサＣ１およびインダクタＬ１１を介して入力信号が入力される。トランジスタＭ１１のゲートに入力された入力信号は、トランジスタＭ１１によって増幅され、ドレインに接続されたインダクタＬ１２，Ｌ１３の接続点から取り出される。 Power is supplied to the drain of the transistor M11 of the peak amplifier 2 via the inductors L12 and L13. An input signal is input to the gate of the transistor M11 via the capacitor C1 and the inductor L11. The input signal input to the gate of the transistor M11 is amplified by the transistor M11 and taken out from the connection point of the inductors L12 and L13 connected to the drain.
トランスミッションラインＴＭＬ１は、遅延回路３を形成している。トランスミッションラインＴＭＬ１には、コンデンサＣ１を介して入力信号が入力され、入力信号を９０度遅延してキャリア増幅器１に出力する。なお、遅延回路３は、トランスミッションラインＴＭＬ１に限るものではなく、入力信号の位相を９０度遅延させる回路であればよい。
The transmission line TML1 forms a
インダクタＬ３，Ｌ１３およびコンデンサＣ３１は、π型ＬＣＬ回路のインピーダンス変換器４を形成している。インピーダンス変換器４は、キャリア増幅器１の負荷インピーダンス（キャリア増幅器１の出力から見たコンデンサＣ３２に接続される負荷のインピーダンス）のインピーダンス変換をする。 The inductors L3 and L13 and the capacitor C31 form an impedance converter 4 of a π-type LCL circuit. The impedance converter 4 performs impedance conversion of the load impedance of the carrier amplifier 1 (impedance of the load connected to the capacitor C32 as viewed from the output of the carrier amplifier 1).
インピーダンス変換器４のコンデンサＣ３１は、キャリア増幅器１の出力とピーク増幅器２の出力とを接続している。インダクタＬ３，Ｌ１３は、インピーダンス変換器４を形成しているとともに、キャリア増幅器１のトランジスタＭ１およびピーク増幅器２のトランジスタＭ１１への電源供給経路を形成している。インピーダンス変換器４は、キャリア増幅器１から出力される信号の位相を９０度進め、ピーク増幅器２のインダクタＬ１２，Ｌ１３の接続点に出力し、コンデンサＣ３２に出力する。なお、インダクタＬ３，Ｌ１３は、１／４波長線路で形成してもよい。
The capacitor C31 of the impedance converter 4 connects the output of the
図１のドハティ増幅器において、キャリア増幅器１は、遅延回路３を介して入力信号が入力される。遅延回路３は、インピーダンス変換器４で生じる９０度の位相の進みと同じ分だけ、入力信号の位相を遅延させる。これにより、キャリア増幅器１から出力される信号とピーク増幅器２から出力される信号は同相で合成され、コンデンサＣ３２を介して負荷に供給される。
In the Doherty amplifier of FIG. 1, an input signal is input to the
キャリア増幅器１は、Ａ級またはＡＢ級で動作し、ピーク増幅器２は、高効率のＣ級で動作する。ドハティ増幅器は、入力信号レベルが小さい場合、キャリア増幅器１が動作し、ピーク増幅器２は、ＯＦＦ状態となっており、その出力インピーダンスは無限大となっている。この状態では、キャリア増幅器１の出力点（インダクタＬ２，Ｌ３の接続点）のインピーダンスは、インピーダンス変換器４によって高い状態にある。ドハティ増幅器は、入力信号レベルが大きくなり、振幅が所定以上になると、キャリア増幅器１が飽和領域に入るとともにピーク増幅器２が動作し始め、キャリア増幅器１とともに負荷を駆動する。このとき、キャリア増幅器１の出力点のインピーダンスは、インピーダンス変換器４のインピーダンス変換の作用によって減少し、キャリア増幅器１は、出力電圧を一定に維持するために最大効率で動作する。
The
キャリア増幅器１の信号の出力点とピーク増幅器２の信号の出力点（インダクタＬ１２，Ｌ１３の接続点）は、コンデンサＣ３１を介して結合される。すなわち、キャリア増幅器１から出力される信号の信号経路に直列に接続されるのは、容量素子であり、１／４波長線路より電力損失が小さい。また、同じサイズのインダクタより、電力損失が小さい。また、インピーダンス変換器４を形成しているインダクタＬ３，Ｌ１３は、電源供給経路としても用いられるため、ドハティ増幅器全体を小型化することができる。
The signal output point of the
このように、図１のドハティ増幅器のインピーダンス変換器４は、キャリア増幅器１の出力とピーク増幅器２の出力とを容量素子のコンデンサＣ３１で結合するようにした。これにより、電力損失を低減することができる。
As described above, the impedance converter 4 of the Doherty amplifier in FIG. 1 is configured to couple the output of the
また、インピーダンス変換器４を形成するインダクタＬ３，Ｌ１３を電源供給経路として用いるので、ドハティ増幅器を小型化することができる。
次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。キャリア増幅器から出力される信号は、インピーダンス変換器によって位相が進み、ピーク増幅器の出力と合成される。そのため、第１の実施の形態では、キャリア増幅器に入力される入力信号を遅延回路によって遅延し、インピーダンス変換器から出力される信号とピーク増幅器から出力される信号を同相にするようにした。第２の実施の形態では、ピーク増幅器に入力される入力信号の位相を進角回路で進め、インピーダンス変換器から出力される信号とピーク増幅器から出力される信号の位相を同相にするようにする。
In addition, since the inductors L3 and L13 forming the impedance converter 4 are used as the power supply path, the Doherty amplifier can be reduced in size.
Next, a second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The phase of the signal output from the carrier amplifier is advanced by the impedance converter and is combined with the output of the peak amplifier. Therefore, in the first embodiment, the input signal input to the carrier amplifier is delayed by the delay circuit so that the signal output from the impedance converter and the signal output from the peak amplifier are in phase. In the second embodiment, the phase of the input signal input to the peak amplifier is advanced by the advance circuit so that the signal output from the impedance converter and the signal output from the peak amplifier are in phase. .
図２は、第２の実施の形態に係るドハティ増幅器の回路図である。図２において、図１と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図２に示すように、キャリア増幅器１には、コンデンサＣ１を介して入力信号を入力する。ピーク増幅器２には、コンデンサＣ１および進角回路１１を介して入力信号を入力する。
FIG. 2 is a circuit diagram of the Doherty amplifier according to the second embodiment. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 2, an input signal is input to the
進角回路１１は、コンデンサＣ４１〜Ｃ４３およびインダクタＬ２１，Ｌ２２を有している。進角回路１１は、コンデンサＣ１から出力される入力信号の位相を９０度進めてピーク増幅器２に出力する。 The advance circuit 11 includes capacitors C41 to C43 and inductors L21 and L22. The advance angle circuit 11 advances the phase of the input signal output from the capacitor C1 by 90 degrees and outputs it to the peak amplifier 2.
キャリア増幅器１から出力される信号は、インピーダンス変換器４によって位相が９０度進められ、コンデンサＣ３２に出力される。ピーク増幅器２に入力される信号は、進角回路１１で位相が９０度進められるので、キャリア増幅器１とインピーダンス変換器４を経由した信号の位相と、進角回路１１とピーク増幅器２を経由した信号の位相は、同相となる。
The signal output from the
このように、進角回路１１によって、インピーダンス変換器４と同じ位相進み分、入力信号を進め、ピーク増幅器２に入力することもできる。これにより、負荷に出力されるキャリア増幅器１の信号とピーク増幅器２の信号の位相は同相となる。
In this way, the input signal can be advanced by the same phase advance as the impedance converter 4 by the advance circuit 11 and can be input to the peak amplifier 2. Thereby, the phase of the signal of the
次に、第３の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、Ｎ−Ｗａｙドハティ増幅器について説明する。
図３は、第３の実施の形態に係るドハティ増幅器の回路図である。図３において、図１と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
Next, a third embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the third embodiment, an N-Way Doherty amplifier will be described.
FIG. 3 is a circuit diagram of a Doherty amplifier according to the third embodiment. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図３には、２−Ｗａｙドハティ増幅器が示してある。図３のドハティ増幅器では、図１のドハティ増幅器に対し、キャリア増幅器１とピーク増幅器２の間に、ピーク増幅器２１が接続されている。ピーク増幅器２１は、インダクタＬ３１〜Ｌ３３、抵抗Ｒ２１、トランジスタＭ２１、コンデンサＣ５１を有している。ピーク増幅器２１は、ピーク増幅器２と同じ回路構成であり、その説明を省略する。
FIG. 3 shows a 2-Way Doherty amplifier. In the Doherty amplifier of FIG. 3, a peak amplifier 21 is connected between the
２−Ｗａｙドハティ増幅器では、図３に示すように、キャリア増幅器１とピーク増幅器２１の出力は、インピーダンス変換器２４によって接続される。ピーク増幅器２１とピーク増幅器２の出力は、インピーダンス変換器２５によって接続される。インピーダンス変換器２４は、インダクタＬ３，Ｌ３３およびコンデンサＣ５２によって形成され、インピーダンス変換器２５は、インダクタＬ３３，Ｌ１３およびコンデンサＣ５３によって形成されている。
In the 2-Way Doherty amplifier, as shown in FIG. 3, the outputs of the
インピーダンス変換器２４，２５は、図１で説明したインピーダンス変換器４と同様に、π型ＬＣＬ回路によって形成されている。従って、キャリア増幅器１およびピーク増幅器２１から出力される信号の信号経路には、容量素子であるコンデンサＣ５２，Ｃ５３が直列に接続される。
The impedance converters 24 and 25 are formed by a π-type LCL circuit, similar to the impedance converter 4 described in FIG. Therefore, capacitors C52 and C53, which are capacitive elements, are connected in series to the signal path of signals output from the
ピーク増幅器２１には、コンデンサＣ１および遅延回路２２を介して入力信号が入力される。キャリア増幅器１には、コンデンサＣ１および遅延回路２２，２３を介して入力信号が入力される。遅延回路２２，２３は、図１で示した遅延回路３と同様であり、入力された信号の位相を９０度遅延して出力する。
An input signal is input to the peak amplifier 21 via the capacitor C1 and the
キャリア増幅器１から出力される信号は、インピーダンス変換器２４，２５によって位相が１８０度進められ、負荷が接続されるコンデンサＣ３２に出力される。キャリア増幅器１に入力される信号は、遅延回路２２，２３で位相が１８０度遅延されるので、キャリア増幅器１およびインピーダンス変換器２４，２５を経由した信号の位相と、ピーク増幅器２を経由した信号の位相は、同相となる。
The signal output from the
ピーク増幅器２１から出力される信号は、インピーダンス変換器２５によって位相が９０度進められ、負荷が接続されるコンデンサＣ３２に出力される。ピーク増幅器２１に入力される信号は、遅延回路２２で位相が９０度遅延されるので、ピーク増幅器２１およびインピーダンス変換器２５を経由した信号の位相と、ピーク増幅器２を経由した信号の位相は、同相となる。
The signal output from the peak amplifier 21 is advanced in phase by 90 degrees by the impedance converter 25 and output to the capacitor C32 to which the load is connected. Since the phase of the signal input to the peak amplifier 21 is delayed by 90 degrees in the
Ｎが３以上の場合も同様に遅延回路をピーク増幅器とキャリア増幅器の入力に設け、負荷が接続されるコンデンサで位相が同相となるようにする。
このように、Ｎ−Ｗａｙドハティ増幅器においても、キャリア増幅器とピーク増幅器の出力を容量素子で接続することにより、電力損失を低減することができる。また、ドハティ増幅器を小型化することができる。
Similarly, when N is 3 or more, a delay circuit is provided at the input of the peak amplifier and the carrier amplifier so that the phase is in phase with the capacitor to which the load is connected.
Thus, also in the N-Way Doherty amplifier, the power loss can be reduced by connecting the output of the carrier amplifier and the peak amplifier with the capacitive element. In addition, the Doherty amplifier can be reduced in size.
なお、図２のドハティ増幅器においても、図３と同様にＮ−Ｗａｙドハティ増幅器とすることができる。この場合、追加するピーク増幅器の入力に進角回路を設けるようにする。 The Doherty amplifier of FIG. 2 can also be an N-Way Doherty amplifier as in FIG. In this case, an advance angle circuit is provided at the input of the added peak amplifier.
次に、第４の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第４の実施の形態では、差動化したドハティ増幅器について説明する。
図４は、第４の実施の形態に係るドハティ増幅器の回路図である。図４に示すようにドハティ増幅器は、キャリア増幅器３１、ピーク増幅器３２、およびインピーダンス変換器３３を有している。
Next, a fourth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the fourth embodiment, a differentiated Doherty amplifier will be described.
FIG. 4 is a circuit diagram of a Doherty amplifier according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 4, the Doherty amplifier includes a carrier amplifier 31, a peak amplifier 32, and an impedance converter 33.
キャリア増幅器３１は、コンデンサＣ６１〜Ｃ６４、インダクタＬ４１〜Ｌ４６、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、およびＮＭＯＳのトランジスタＭ３１，Ｍ３２を有している。キャリア増幅器３１は、差動増幅器を形成し、０度および１８０度の位相差の差動入力信号を増幅して、インダクタＬ４３，Ｌ４５の接続点とインダクタＬ４４，Ｌ４６の接続点から出力する。キャリア増幅器３１の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の接続点には、キャリア増幅器３１がＡ級またはＡＢ級で動作するようにバイアス電圧ｂ３が入力される。 The carrier amplifier 31 includes capacitors C61 to C64, inductors L41 to L46, resistors R21 and R22, and NMOS transistors M31 and M32. The carrier amplifier 31 forms a differential amplifier, amplifies a differential input signal having a phase difference of 0 degrees and 180 degrees, and outputs it from the connection point of the inductors L43 and L45 and the connection point of the inductors L44 and L46. A bias voltage b3 is input to a connection point between the resistors R21 and R22 of the carrier amplifier 31 so that the carrier amplifier 31 operates in class A or class AB.
ピーク増幅器３２は、コンデンサＣ７１〜Ｃ７４、インダクタＬ５１〜Ｌ５６、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２、およびＮＭＯＳのトランジスタＭ４１，Ｍ４２を有している。ピーク増幅器３２は、差動増幅器を形成し、９０度および２７０度の位相差の差動入力信号を増幅して、インダクタＬ５３，Ｌ５５の接続点とインダクタＬ５４，Ｌ５６の接続点から出力する。ピーク増幅器３２の抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の接続点には、ピーク増幅器３２が高効率のＣ級で動作するようにバイアス電圧ｂ４が入力される。 The peak amplifier 32 includes capacitors C71 to C74, inductors L51 to L56, resistors R31 and R32, and NMOS transistors M41 and M42. The peak amplifier 32 forms a differential amplifier, amplifies a differential input signal having a phase difference of 90 degrees and 270 degrees, and outputs it from the connection point of the inductors L53 and L55 and the connection point of the inductors L54 and L56. A bias voltage b4 is input to a connection point between the resistors R31 and R32 of the peak amplifier 32 so that the peak amplifier 32 operates with high efficiency class C.
図４には示していないが、キャリア増幅器３１には、ピーク増幅器３２に入力される差動入力信号の位相を９０度遅延する遅延回路を有している。従って、図４に示すように、キャリア増幅器３１に入力される差動入力信号の位相は、ピーク増幅器３２に入力される差動入力信号の位相に対して９０度遅延している。 Although not shown in FIG. 4, the carrier amplifier 31 has a delay circuit that delays the phase of the differential input signal input to the peak amplifier 32 by 90 degrees. Therefore, as shown in FIG. 4, the phase of the differential input signal input to the carrier amplifier 31 is delayed by 90 degrees with respect to the phase of the differential input signal input to the peak amplifier 32.
インピーダンス変換器３３は、コンデンサＣ６４，Ｃ７４およびインダクタＬ４５，Ｌ４６，Ｌ５５，Ｌ５６を有している。インピーダンス変換器３３は、差動のπ型ＬＣＬ回路のインピーダンス変換器を形成している。コンデンサＣ６４，Ｃ７４は、キャリア増幅器３１の差動出力とピーク増幅器３２の差動出力を結合している。インダクタＬ４５，Ｌ４６，Ｌ５５，Ｌ５６は、インピーダンス変換器３３を形成しているとともに、キャリア増幅器３１およびピーク増幅器３２への電源供給経路を形成している。 The impedance converter 33 includes capacitors C64 and C74 and inductors L45, L46, L55, and L56. The impedance converter 33 forms an impedance converter of a differential π-type LCL circuit. Capacitors C64 and C74 couple the differential output of the carrier amplifier 31 and the differential output of the peak amplifier 32. The inductors L45, L46, L55, and L56 form an impedance converter 33 and form a power supply path to the carrier amplifier 31 and the peak amplifier 32.
インピーダンス変換器３３は、キャリア増幅器３１から出力される差動信号の位相を９０度進め、ピーク増幅器３２のインダクタＬ５３，Ｌ５５およびインダクタＬ５４，Ｌ５６の接続点に出力し、負荷が接続されるコンデンサＣ８１，Ｃ８２に出力する。なお、インダクタＬ４５，Ｌ４６，Ｌ５５，Ｌ５６は、１／４波長線路で形成してもよい。 The impedance converter 33 advances the phase of the differential signal output from the carrier amplifier 31 by 90 degrees, outputs it to the connection point between the inductors L53 and L55 of the peak amplifier 32 and the inductors L54 and L56, and a capacitor C81 to which a load is connected. , C82. The inductors L45, L46, L55, and L56 may be formed of a quarter wavelength line.
図４のドハティ増幅器は、図１のドハティ増幅器を差動化した回路であり、動作は図１のドハティ増幅器と同様であるので、その説明を省略する。
このように、差動化したドハティ増幅器においても、キャリア増幅器３１とピーク増幅器３２の出力を容量素子のコンデンサＣ６４，Ｃ７４で結合することにより、電力損失を低減することができる。また、ドハティ増幅器を小型化することができる。
The Doherty amplifier shown in FIG. 4 is a circuit obtained by making the Doherty amplifier shown in FIG. 1 differential. The operation is the same as that of the Doherty amplifier shown in FIG.
Thus, even in the differentiated Doherty amplifier, the power loss can be reduced by coupling the outputs of the carrier amplifier 31 and the peak amplifier 32 with the capacitors C64 and C74 of the capacitive elements. In addition, the Doherty amplifier can be reduced in size.
なお、図４では、ピーク増幅器３２に入力される差動信号を遅延回路で遅延してキャリア増幅器３１に入力するとしたが、独立した信号源から出力される差動信号でキャリア増幅器３１とピーク増幅器３２を駆動してもよい。 In FIG. 4, the differential signal input to the peak amplifier 32 is delayed by the delay circuit and input to the carrier amplifier 31. However, the carrier amplifier 31 and the peak amplifier are differential signals output from independent signal sources. 32 may be driven.
また、第２の実施の形態で説明したように、キャリア増幅器３１に入力される差動信号を、進角回路で位相を進めてピーク増幅器３２に入力するようにしてもよい。また、第３の実施の形態で説明したように、差動化したピーク増幅器を複数接続して、差動のＮ−Ｗａｙドハティ増幅器を形成することもできる。 Further, as described in the second embodiment, the differential signal input to the carrier amplifier 31 may be input to the peak amplifier 32 with the phase advanced by an advance circuit. Further, as described in the third embodiment, a plurality of differentiated peak amplifiers can be connected to form a differential N-Way Doherty amplifier.
（付記１） 入力信号を増幅するキャリア増幅器と前記入力信号の振幅が所定以上になると前記入力信号を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負荷に出力するドハティ増幅器において、
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結合する容量素子を有し、前記キャリア増幅器の出力から見た前記負荷のインピーダンスをインピーダンス変換するインピーダンス変換器、
を有することを特徴とするドハティ増幅器。
(Supplementary note 1) A carrier amplifier that amplifies an input signal and a peak amplifier that amplifies the input signal when the amplitude of the input signal exceeds a predetermined value. The output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier In the Doherty amplifier that outputs to the load,
An impedance converter having a capacitive element for coupling the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier, and impedance-converting the impedance of the load viewed from the output of the carrier amplifier;
The Doherty amplifier characterized by having.
（付記２） 前記インピーダンス変換器は、
前記キャリア増幅器の前記入力信号を増幅する第１のトランジスタに電源を供給する第１のインダクタと、
前記ピーク増幅器の前記入力信号を増幅する第２のトランジスタに前記電源を供給する第２のインダクタと、を備え、
前記容量素子は、前記第１のトランジスタの出力と前記第２のトランジスタの出力とを結合することを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
(Appendix 2) The impedance converter is
A first inductor that supplies power to a first transistor that amplifies the input signal of the carrier amplifier;
A second inductor that supplies the power to a second transistor that amplifies the input signal of the peak amplifier;
The Doherty amplifier according to
（付記３） 前記インピーダンス変換器は、
前記キャリア増幅器の前記入力信号を増幅する第１のトランジスタに電源を供給する第１の１／４波長線路と、
前記ピーク増幅器の前記入力信号を増幅する第２のトランジスタに前記電源を供給する第２の１／４波長線路と、を備え、
前記容量素子は、前記第１のトランジスタの出力と前記第２のトランジスタの出力とを結合することを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
(Supplementary Note 3) The impedance converter
A first quarter-wave line that supplies power to a first transistor that amplifies the input signal of the carrier amplifier;
A second quarter-wave line for supplying the power to a second transistor for amplifying the input signal of the peak amplifier,
The Doherty amplifier according to
（付記４） 前記キャリア増幅器に入力する前記入力信号を遅延する遅延回路をさらに有することを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
（付記５） 前記ピーク増幅器に入力する前記入力信号を進角する進角回路をさらに有することを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
(Supplementary note 4) The Doherty amplifier according to
(Supplementary note 5) The Doherty amplifier according to
（付記６） 前記ピーク増幅器は、並列に複数接続され、前記インピーダンス変換器は、並列に複数接続された前記ピーク増幅器の出力を結合するピーク出力容量素子をさらに有することを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。 (Supplementary note 6) A plurality of the peak amplifiers are connected in parallel, and the impedance converter further includes a peak output capacitive element for combining outputs of the peak amplifiers connected in parallel. Doherty amplifier.
（付記７） 前記キャリア増幅器と前記ピーク増幅器は差動増幅器であり、前記インピーダンス変換器の前記容量素子は、前記キャリア増幅器の差動出力と前記ピーク増幅器の差動出力とを結合することを特徴とする付記１記載のドハティ増幅器。
(Supplementary note 7) The carrier amplifier and the peak amplifier are differential amplifiers, and the capacitive element of the impedance converter combines a differential output of the carrier amplifier and a differential output of the peak amplifier. The Doherty amplifier according to
１ キャリア増幅器
２ ピーク増幅器
３ 遅延回路
４ インピーダンス変換器
Ｃ１，Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ３１，Ｃ３２ コンデンサ
Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ１１〜Ｌ１３ インダクタ
Ｍ１，Ｍ１１ トランジスタ
ＴＭＬ１ トランスミッションライン
Ｒ１，Ｒ１１ 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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結合する容量素子を有し、前記キャリア増幅器の出力から見た前記負荷のインピーダンスをインピーダンス変換するインピーダンス変換器、
を有することを特徴とするドハティ増幅器。 A carrier amplifier for amplifying the input signal; and a peak amplifier for amplifying the input signal when the amplitude of the input signal exceeds a predetermined value. In Doherty amplifier
An impedance converter having a capacitive element for coupling the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier, and impedance-converting the impedance of the load viewed from the output of the carrier amplifier;
The Doherty amplifier characterized by having.
前記キャリア増幅器の前記入力信号を増幅する第１のトランジスタに電源を供給する第１のインダクタと、
前記ピーク増幅器の前記入力信号を増幅する第２のトランジスタに前記電源を供給する第２のインダクタと、を備え、
前記容量素子は、前記第１のトランジスタの出力と前記第２のトランジスタの出力とを結合することを特徴とする請求項１記載のドハティ増幅器。 The impedance converter is
A first inductor that supplies power to a first transistor that amplifies the input signal of the carrier amplifier;
A second inductor that supplies the power to a second transistor that amplifies the input signal of the peak amplifier;
2. The Doherty amplifier according to claim 1, wherein the capacitive element couples the output of the first transistor and the output of the second transistor.
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