JP2012080218A - Amplifying circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,増幅回路に関する。 The present invention relates to an amplifier circuit.
増幅回路は,入力信号を増幅し増幅された出力信号を出力する。電力増幅を行う増幅回路は,例えば,通信装置の送信回路の最終段に設けられる電力増幅器として知られている。通信装置のうち,例えば携帯電話などの移動通信装置は,待ち受け状態などの出力電力が低い低出力状態の時間が長いので,低出力状態での電力効率が実用上重要になる。すなわち,低出力状態での電流消費をできるだけ抑制することが求められる。 The amplifier circuit amplifies the input signal and outputs an amplified output signal. An amplifier circuit that performs power amplification is known as a power amplifier provided at the final stage of a transmission circuit of a communication device, for example. Among communication devices, mobile communication devices such as mobile phones, for example, have a long time in a low output state in which the output power is low, such as in a standby state, so that power efficiency in the low output state is practically important. In other words, it is required to suppress current consumption in a low output state as much as possible.
低出力状態での電力効率改善策としては,増幅回路の一部のみに消費電流が発生し残りの部分では消費電流が発生しないようにするのが一般的である。たとえば,複数組の増幅器または増幅トランジスタを設けておき,出力電力が高い高出力状態では全ての増幅器または増幅トランジスタを動作させ,低出力状態ではその一部の増幅器または増幅トランジスタのみを動作させて消費電流を削減する。このような増幅回路については,特許文献1〜6に記載されている。 As a measure for improving the power efficiency in the low output state, it is general that current consumption occurs only in a part of the amplifier circuit and current consumption does not occur in the remaining part. For example, multiple sets of amplifiers or amplification transistors are provided, all amplifiers or amplification transistors are operated in a high output state with high output power, and only a part of the amplifiers or amplification transistors are operated in a low output state. Reduce current. Such an amplifier circuit is described in Patent Documents 1-6.
従来の増幅回路は,動作させる増幅器または増幅トランジスタをスイッチにより切り替えて低消費電力状態または高消費電力状態に制御している。そのため,切替時に増幅回路の入出力インピーダンスが変化し,増幅回路の利得が変化し,また,増幅回路の通過位相が変化する。従来の増幅回路には,可変整合回路を設けて入出力のインピーダンスマッチングを行うことが提案されている(特許文献2など)。しかし,その場合において,可変整合回路を設けることにより,切替時に増幅回路全体の利得や通過位相が変化し,通信品質の劣化を招来する。特に,増幅器での通過位相の変化は,出力信号の位相に送信情報をのせている通信方式の場合,重大な通信品質の劣化につながる。
In a conventional amplifier circuit, an amplifier or an amplification transistor to be operated is switched by a switch to control to a low power consumption state or a high power consumption state. Therefore, the input / output impedance of the amplifier circuit changes at the time of switching, the gain of the amplifier circuit changes, and the passing phase of the amplifier circuit changes. It has been proposed that a conventional amplifier circuit is provided with a variable matching circuit to perform input / output impedance matching (
そこで,本発明の目的は,低出力時の消費電力を抑制し,且つ高出力時と低出力時の間で利得の変化や通過位相の変化が少ないもしくは抑制された増幅回路を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an amplifier circuit that suppresses power consumption at the time of low output and has little or suppressed change in gain and change in passing phase between high output and low output.
増幅回路の第1の側面は,分配前入力信号の電力を分配し複数の分配入力信号を出力する電力分配回路と,
前記分配入力信号をそれぞれ増幅する複数の増幅器と,
前記複数の増幅器それぞれの分配出力信号の電力を合成して合成後出力信号を出力する電力合成回路とを有し,
前記電力分配回路は,入力信号の電圧を複数の電圧に分配する電圧分配回路と,入力信号の電流を複数の電流に分配する電流分配回路とを,いずれかを前段にして縦続接続し,前段の電圧または電流分配回路に前記分配前入力信号を入力し,後段の電流または電圧分配回路が前記分配入力信号を出力し,
前記電力合成回路は,複数の入力信号の電圧を合成する電圧合成回路と,複数の入力信号の電流を合成する電流合成回路とをいずれかを前段にして縦続接続し,前段の電流または電圧合成回路に前記分配出力信号を入力し,後段の電圧または電流合成回路が前記合成後出力信号を出力し,
さらに,前記電圧分配回路の電圧分配数Mと前記電流分配回路の電流分配数Nの比M/Nと,前記電圧合成回路の電圧合成数Kと前記電流合成回路の電流合成数Lの比K/Lとを一定に維持しながら,前記分配数M,Nと前記合成数K,Lとを変化させると共に,信号が分配される増幅器を動作状態に制御し分配されない増幅器を非動作状態に制御する制御回路を有する。
The first aspect of the amplifier circuit includes a power distribution circuit that distributes the power of the input signal before distribution and outputs a plurality of distribution input signals;
A plurality of amplifiers each amplifying the distributed input signal;
A power combining circuit for combining the power of the distributed output signals of each of the plurality of amplifiers and outputting the combined output signal;
The power distribution circuit includes a voltage distribution circuit that distributes the voltage of the input signal to a plurality of voltages and a current distribution circuit that distributes the current of the input signal to a plurality of currents, one of which is connected in cascade, The pre-distribution input signal is input to the voltage or current distribution circuit of the current stage, and the subsequent current or voltage distribution circuit outputs the distribution input signal,
The power combining circuit is configured by cascading a voltage combining circuit for combining the voltages of a plurality of input signals and a current combining circuit for combining the currents of the plurality of input signals, one of which is a previous stage, and combining the current or voltage of the previous stage. The distribution output signal is input to the circuit, and the subsequent voltage or current synthesis circuit outputs the synthesized output signal,
Further, the ratio M / N of the voltage distribution number M of the voltage distribution circuit and the current distribution number N of the current distribution circuit, and the ratio K of the voltage synthesis number K of the voltage synthesis circuit and the current synthesis number L of the current synthesis circuit. The distribution numbers M and N and the combined numbers K and L are changed while maintaining / L constant, and the amplifier to which the signal is distributed is controlled to be in an operating state, and the amplifier that is not distributed is controlled to be in a non-operating state. A control circuit.
第1の側面によれば,入出力インピーダンス,利得,通過位相を一定に保ちながら、高出力状態と低出力状態に可変制御できるため,通信装置の電力増幅器に使用されたときに通信品質の劣化を抑制しながら、低出力状態での消費電力を低減することができる。 According to the first aspect, since the input / output impedance, gain, and passing phase can be kept constant while being variably controlled between the high output state and the low output state, the communication quality deteriorates when used in the power amplifier of the communication device. The power consumption in the low output state can be reduced while suppressing the above.
図1は,本実施の形態における増幅回路の全体構成図である。増幅回路は,分配前入力信号INの電力を分配し複数の分配入力信号In_1〜In_nを出力する電力分配回路1と,分配入力信号In_1〜In_nをそれぞれ増幅する複数の増幅器ampと,複数の増幅器ampそれぞれの分配出力信号Out_1〜Out_nの電力を合成して合成後出力信号OUTを出力する電力合成回路2と,電力分配回路1と,複数の増幅器ampと,電力合成回路2とに制御信号CNTを供給して所望の回路構成に制御する制御回路3とを有する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an amplifier circuit according to the present embodiment. The amplifier circuit distributes the power of the pre-distribution input signal IN and outputs a plurality of distributed input signals In_1 to In_n, a plurality of amplifiers amplifying each of the distributed input signals In_1 to In_n, and a plurality of amplifiers The control signal CNT is sent to the power combining
電力分配回路1は,分配前の入力信号INの電力を制御信号CNTに応じた所望の数に分配して,当該所望数の分配入力信号In_1〜In_nを出力する。増幅器ampは,所望数の分配入力信号In_1〜In_nをそれぞれ増幅して分配出力信号Out_1〜Out_nを出力する。そして,電力合成回路2は,各増幅器ampが増幅した所望数の分配出力信号Out_1〜Out_nの電力を合成して合成後出力信号OUTを出力する。電力分配回路1と電力合成回路2は,制御信号CNTに応じてその分配数と合成数が制御される。同時に,複数の増幅器ampのうち,制御信号CNTに応じて,上記所望数の増幅器ampのみが動作状態に制御され,残りの増幅器ampは非動作状態に制御される。
The
増幅器が動作状態に制御されると,たとえば増幅トランジスタへのバイアス電圧やバイアス電流が適切に供給され,高周波の入力信号を増幅する。また,増幅器が非動作状態に制御されると,例えば増幅トランジスタへのバイアス電圧やバイアス電流の供給が止まり,増幅動作を行わず,消費電流がゼロにまたは抑制される。 When the amplifier is controlled to be in an operating state, for example, a bias voltage or a bias current is appropriately supplied to the amplification transistor to amplify a high frequency input signal. Further, when the amplifier is controlled to the non-operating state, for example, the supply of the bias voltage and the bias current to the amplifying transistor is stopped, the amplifying operation is not performed, and the consumption current is reduced to zero or suppressed.
図1の増幅回路は,高出力状態と低出力状態とを有する。すなわち,電力分配数と電力合成数を多くし動作状態の増幅器ampの数もそれに応じて多くするように制御することで高出力状態に制御され,電力分配数と電力合成数を少なくし動作状態の増幅器の数もそれに応じて少なくするように制御することで低出力状態に制御される。 The amplifier circuit of FIG. 1 has a high output state and a low output state. In other words, the power distribution number and the power combination number are increased, and the number of amplifiers in the operating state is controlled to increase accordingly. By controlling the number of amplifiers to be reduced accordingly, the low output state is controlled.
高出力状態では,例えば利得が30dB,分配前入力信号INが0dBm,合成後出力信号OUTが+30dBmであり,多くの増幅器ampがバイアスを供給されて動作状態になる。一方,低出力状態では,例えば利得が30dB,分配前入力信号INが-30dBm,合成後出力信号OUTが0dBmであり,高出力状態よりも少ない増幅器ampがバイアスを供給されて動作状態になる。このように,電力増幅器の出力電力の大小の制御は,主に入力信号INの電力を制御することにより行われる。 In the high output state, for example, the gain is 30 dB, the pre-distribution input signal IN is 0 dBm, and the post-synthesis output signal OUT is +30 dBm. Many amplifiers amp are supplied with a bias and are in an operating state. On the other hand, in the low output state, for example, the gain is 30 dB, the pre-distribution input signal IN is −30 dBm, and the combined output signal OUT is 0 dBm. As described above, the control of the output power of the power amplifier is mainly performed by controlling the power of the input signal IN.
ただし,本実施の形態では,低出力状態での動作状態の増幅器ampの数を減らして低消費電流化して当該状態での電力効率を向上させている。そして,高出力状態と低出力状態とで利得が一致するように,さらに増幅回路の通過位相が一致するように制御される。 However, in the present embodiment, the number of amplifiers amp in the operating state in the low output state is reduced to reduce the current consumption, thereby improving the power efficiency in this state. Then, control is performed so that the gains are matched between the high output state and the low output state, and the passing phases of the amplifier circuits are matched.
図2は,本実施の形態における電力分配回路の構成図である。図2には,構成方法(A)と(B)とが示されている。構成方法(A)では,電力分配回路1は,分配前入力信号INの電圧を複数の電圧IN_1〜IN_iに分配する電圧分配回路10と,電圧分配回路10からの複数の信号IN_1〜IN_Iそれぞれの入力信号の電流を複数の電流In_1〜In_nに分配する電流分配回路12とを縦続接続し,前段の電圧分配回路10に分配前入力信号INを入力し,後段の電流分配回路12が分配入力信号In_1〜In_nを出力する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the power distribution circuit in the present embodiment. FIG. 2 shows the configuration methods (A) and (B). In the configuration method (A), the
構成方法(B)では,電力分配回路1は,分配前入力信号INの電流を複数の電流IN_1〜IN_iに分配する電流分配回路12と,電流分配回路12からの複数の信号IN_1〜IN_Iそれぞれの入力信号の電圧を複数の電圧In_1〜In_nに分配する電圧分配回路10とを縦続接続し,前段の電流分配回路12に分配前入力信号INを入力し,後段の電圧分配回路10が分配入力信号In_1〜In_nを出力する。
In the configuration method (B), the
つまり,電圧分配回路10と電流分配回路12の縦続接続はいずれが前段になってもよい。電圧分配回路と電流分配回路の具体例は後述する。
That is, any of the cascade connection of the
図3は,本実施の形態における電力合成回路の構成図である。図3にも,構成方法(A)と(B)とが示されている。構成方法(A)では,電力合成回路2は,増幅器が出力する複数の分配出力信号Out_1〜Out_nの電流を合成する電流合成回路20と,電流合成回路20からの複数の信号OUT_1〜OUT_jの電圧を合成する電圧合成回路22とを縦続接続し,前段の電流合成回路20に分配出力信号Out_1〜Out_nを入力し,後段の電圧合成回路22が合成後出力信号OUTを出力する。
FIG. 3 is a configuration diagram of the power combining circuit according to the present embodiment. FIG. 3 also shows the configuration methods (A) and (B). In the configuration method (A), the
構成方法(B)では,電力合成回路2は,増幅器が出力する複数の分配出力信号Out_1〜Out_nの電圧を合成する電圧合成回路22と,電圧合成回路22からの複数の信号OUT_1〜OUT_jの電流を合成する電流合成回路20とを縦続接続し,前段の電圧合成回路22に分配出力信号Out_1〜Out_nを入力し,後段の電流合成回路20が合成後出力信号OUTを出力する。
In the configuration method (B), the
電力合成回路2においても,電流合成回路20と電圧合成回路22の縦続接続はいずれが前段になってもよい。ただし,図2,3の電力分配回路と電力合成回路とは,構成方法(A)の組み合わせで,または,構成方法(B)の組み合わせで,増幅器ampに接続される。
Also in the
図4は,本実施の形態における電圧分配回路10の回路図である。電圧分配回路10は,入力端子と基準電圧(例えばGND)との間に複数のトランスTS1〜TSiの一次側コイルが直列に接続され,複数の出力端子と基準電圧GNDとの間にそれぞれ複数のトランスTS1〜TSiの二次側コイルが並列に設けられ,一次側コイルの接続点と基準電圧GNDとの間にそれぞれ第1のスイッチSW1,SW2〜が設けられている。
FIG. 4 is a circuit diagram of the
たとえば,全ての第1のスイッチSW1,SW2〜がオフにされると,入力端子と基準電圧GNDとの間には,トランスの一次側コイルがi個直列に接続される。したがって,各一次側コイルには入力電圧Vinをi個で除した電圧Vin/iが印加され,入力電流Iinがそれぞれ流れる。今仮に簡単のために,各トランスTSの変圧比(巻数比)が1:1とすると,二次側コイルの電圧もVin/i,電流もIinになる。つまり,この電圧分配回路10により,入力電圧Vinがi等分されて出力電圧として出力される。
For example, when all the first switches SW1, SW2˜ are turned off, i primary transformer coils are connected in series between the input terminal and the reference voltage GND. Therefore, the voltage Vin / i obtained by dividing the input voltage Vin by i is applied to each primary coil, and the input current Iin flows. For the sake of simplicity, assuming that the transformer ratio (turn ratio) of each transformer TS is 1: 1, the voltage of the secondary coil is Vin / i, and the current is Iin. That is, the
制御信号CNTにより導通する第1のスイッチSW1,SW2〜を選択することにより,電圧の分配数を選択することができる。なお,上記の各トランスの変圧比(巻数比)が1:n1の場合は,二次側コイルの電圧は巻き数比に比例して(n1)*Vin/i,電流は巻き数比に逆比例してIin/n1になる。 By selecting the first switches SW1, SW2 to be turned on by the control signal CNT, the number of voltage distribution can be selected. When the transformer ratio (turn ratio) of each transformer is 1: n1, the secondary coil voltage is proportional to the turn ratio (n1) * Vin / i, and the current is opposite to the turn ratio. Proportionally Iin / n1.
図5は,本実施の形態における電流分配回路12の回路図である。電流分配回路12は,入力端子と複数の出力端子との間にそれぞれ第2のスイッチSW11〜SW1iが設けられている。全ての第2のスイッチSW11〜SW1iがオンになると,入力電流Iinがi等分されて分配される。そして,電圧には変更はない。したがって,制御信号CNTにより導通する第2のスイッチの数を制御することにより,電流の分配数を可変制御することができる。
FIG. 5 is a circuit diagram of the
図6は,本実施の形態における電圧合成回路22の回路図である。電圧合成回路22は,複数の入力端子と基準電圧(例えばグランドGND)との間にそれぞれ複数のトランスTS11〜TS1jの一次側コイルが並列に設けられ,出力端子と基準電圧GNDとの間に複数のトランスTS11〜TS1jの二次側コイルが直列に接続され,二次側コイルの接続点と基準電圧との間にそれぞれ第3のスイッチSW21,SW22〜が設けられている。
FIG. 6 is a circuit diagram of the
複数の入力には同じ入力電圧Vin,入力電流Iinが入力され,各トランスの変圧比(巻数比)を1:1とすると,j個の各二次側コイルには電圧Vin,電流Iinが発生する。その結果,複数の二次側コイルが直列に接続されている出力端子には,電圧j*Vin,電流Iinが出力される。すなわち,j個の入力電圧Vinがj*Vinに合成される。 The same input voltage Vin and input current Iin are input to multiple inputs, and if the transformer ratio (turn ratio) of each transformer is 1: 1, voltage Vin and current Iin are generated in each of the j secondary coils. To do. As a result, voltage j * Vin and current Iin are output to an output terminal to which a plurality of secondary coils are connected in series. That is, j input voltages Vin are synthesized into j * Vin.
制御信号CNTによりオンする第3のスイッチSW21,SW22〜を選択することで,電圧合成数を制御することができる。なお,上記のトランスの変圧比(巻数比)が1:n2の場合は,二次側コイルの電圧は巻き数比に比例して(n2)*Vin,電流は巻き数比に逆比例してIin/n2になる。 By selecting the third switches SW21, SW22, which are turned on by the control signal CNT, the number of voltage synthesis can be controlled. When the transformer transformation ratio (turn ratio) is 1: n2, the secondary coil voltage is proportional to the turn ratio (n2) * Vin, and the current is inversely proportional to the turn ratio. Iin / n2.
図7は,本実施の形態における電流合成回路20の回路図である。電流合成回路20は,複数の入力端子と出力端子との間にそれぞれ第4のスイッチSW31,SW32〜SW3jが設けられている。全ての第4のスイッチがオンになると,入力電流Iinがj倍されて合成される。電圧に変更はない。したがって,制御信号CNTによりオンする第4のスイッチの数を制御することにより,電流合成数を可変制御することができる。
FIG. 7 is a circuit diagram of the
図4,6に示したとおり,本実施の形態では,例えば,電圧分配回路10,電圧合成回路22の各トランスの変圧比は全て同じに設定され,均等に電圧が分配され,同じ電圧が合成される。それに伴い,動作状態の増幅器ampは,同じ入力電圧,電流に対して増幅動作を行い,同等の出力電圧,電流を出力する。
As shown in FIGS. 4 and 6, in this embodiment, for example, the transformer ratios of the
図8は,本実施の形態における増幅回路の第1の具体例の回路図である。図8の増幅回路は,4個の増幅器amp1〜amp4を有する。電圧分配回路10が分配前入力信号INを2つまたは1つに分配し信号IN_1,IN_2を出力し,それらの信号IN_1,IN_2をそれぞれ2組の電流分配回路12が2つまたは1つに分配し分配入力信号In_1〜In_4を出力する。これらの分配数は,制御回路3からの制御信号CNTにより第1のスイッチsw1,第2のスイッチsw3〜sw9の導通状態を制御することにより制御される。
FIG. 8 is a circuit diagram of a first specific example of the amplifier circuit according to the present embodiment. The amplifier circuit of FIG. 8 has four amplifiers amp1 to amp4. The
4個の増幅器amp1〜amp4は,分配数に応じて生成される分配入力信号In_1〜In_4の数だけ動作状態に制御される。残りの増幅器は非動作状態に制御され,省電力化される。 The four amplifiers amp1 to amp4 are controlled in the operating state by the number of distribution input signals In_1 to In_4 generated according to the number of distributions. The remaining amplifiers are controlled in a non-operating state to save power.
そして,各増幅器amp1〜amp4が増幅した分配出力信号Out_1〜Out_4が,2組の電流合成回路20が合成して出力信号OUT_1,OUT_2を出力し,それらを電圧合成回路22が合成して合成後出力信号OUTを出力する。これらの合成数は,制御回路3からの制御信号CNTにより第3のスイッチsw4〜sw10,第4のスイッチsw2の導通状態を制御することにより制御される。
Then, the distribution output signals Out_1 to Out_4 amplified by the amplifiers amp1 to amp4 are combined by the two current combining
なお,電圧分配回路10と電圧合成回路22のトランスの変圧比はそれぞれ,一般化して1:n1,1:n2になっている。
Note that the transformation ratios of the transformers of the
例えば,分配側の分配数を電圧分配2,電流分配2にした場合は,2×2=4個の増幅器amp1〜amp4が動作状態に制御され,合成側の合成数は電流合成2,電圧合成2に制御される。また,分配側の分配数を電圧分配1,電流分配1にした場合は,1×1=1個の増幅器amp1のみが動作状態に残りの増幅器amp2〜amp4が非動作状態に制御され,合成側の合成数は電流合成1,電圧合成1に制御される。この例については,後述する。
For example, when the distribution side distribution number is set to
図9は,本実施の形態における第1〜第4のスイッチの具体例を示す図である。図9には3つのスイッチの具体例が示されている。(A)のパスゲートスイッチは,NチャネルのMOSトランジスタMOSTRのソース,ドレインが入出力端子に,ゲートに制御信号CNTが入力される制御端子にされている。制御信号CNTがHレベルになればトランジスタMOSTRが導通し,LレベルになればトランジスタMOSTRは非導通になる。この構成はトランジスタのみによるものであるので面積を小さくする必要がある場合に有効である。ただし,高周波信号の場合は,トランジスタMOSTRのソースドレイン間の寄生容量C0により高周波成分に対して短絡状態になり完全にオフにすることができない場合がある。 FIG. 9 is a diagram illustrating a specific example of the first to fourth switches in the present embodiment. FIG. 9 shows a specific example of three switches. In the (A) pass gate switch, the source and drain of an N-channel MOS transistor MOSTR are input / output terminals, and the control terminal is supplied with a control signal CNT at its gate. When the control signal CNT becomes H level, the transistor MOSTR becomes conductive, and when the control signal CNT becomes L level, the transistor MOSTR becomes non-conductive. Since this configuration is based on only transistors, it is effective when the area needs to be reduced. However, in the case of a high-frequency signal, the parasitic capacitance C0 between the source and drain of the transistor MOSTR may cause a short-circuit state with respect to the high-frequency component and cannot be completely turned off.
(B)のLC共振を利用したスイッチは,NチャネルMOSトランジスタMOSTRと,キャパシタC1,C12及びインダクタL1を有する。このキャパシタC1、C12とインダクタL1は,高周波信号と共振するようにそのキャパシタンスとインダクタンスが設定されている。 The switch using the LC resonance of (B) has an N-channel MOS transistor MOSTR, capacitors C1 and C12, and an inductor L1. Capacitors and inductances of the capacitors C1 and C12 and the inductor L1 are set so as to resonate with a high frequency signal.
したがって,トランジスタMOSTRがオンのときは,高周波信号はキャパシタC1,C12とインダクタL1とによる共振回路が共振し,高周波信号の通過を阻止し,実質的にスイッチオフ状態になる。 Therefore, when the transistor MOSTR is on, the resonance circuit of the capacitors C1 and C12 and the inductor L1 resonates the high-frequency signal, and the high-frequency signal is prevented from passing through, so that the high-frequency signal is substantially switched off.
一方,トランジスタMOSTRがオフのときは,インダクタL1を介して高周波信号が伝達し実質的にスイッチオン状態になる。 On the other hand, when the transistor MOSTR is off, a high-frequency signal is transmitted through the inductor L1 and the switch is turned on substantially.
(C)のMEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems)スイッチは,例えば,入出力端子に接続された2つの電極P1,P2が所定の距離隔てて設けられている。そして,電極P1,P2間に印加する電圧によって,いずれか一方の電極P1が可動し,他方の電極P2との接触状態と非接触状態とを切り替えることができる。したがって,非接触状態では,高周波信号に対してスイッチがオフ状態になる。一方,接触状態では高周波信号に対してスイッチがオン状態になる。MEMSスイッチの場合は,(A)と比較してオフ状態の容量C2は小さい。 In the (C) MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) switch, for example, two electrodes P1 and P2 connected to an input / output terminal are provided at a predetermined distance. Then, one of the electrodes P1 is moved by the voltage applied between the electrodes P1 and P2, and the contact state and the non-contact state with the other electrode P2 can be switched. Therefore, in the non-contact state, the switch is turned off with respect to the high frequency signal. On the other hand, in the contact state, the switch is turned on with respect to the high frequency signal. In the case of a MEMS switch, the off-state capacitance C2 is small compared to (A).
図10,図11は,図8の増幅回路の高出力状態と低出力状態とを示す回路図である。図10の高出力状態では,分配側の分配数を電圧分配2,電流分配2にし,2×2=4個の増幅器amp1〜amp4が動作状態に制御され,合成側の合成数は電流合成2,電圧合成2に制御されている。すなわち,スイッチsw1,sw2はオフに,スイッチsw3〜sw9は全てオンに,スイッチsw4〜sw10も全てオンに制御され,4つの増幅器amp1〜amp4が全て動作状態になるようにバイアスがオンにされている。
10 and 11 are circuit diagrams showing a high output state and a low output state of the amplifier circuit of FIG. In the high output state of FIG. 10, the distribution number on the distribution side is set to
一方,図11の低出力状態では,分配側の分配数を電圧分配1,電流分配1にし,1×1=1個の増幅器amp1のみが動作状態に制御され,残りの増幅器amp2〜amp4が非動作状態に制御され,合成側の合成数は電流合成1,電圧合成1に制御されている。すなわち,スイッチsw1,sw2はオンに,スイッチsw3のみがオンに,スイッチsw4のみがオンに制御され,1つの増幅器amp1のみが動作状態になるようにバイアスがオンにされ,残りの増幅器は非動作状態になるようにバイアスがオフされている。
On the other hand, in the low output state of FIG. 11, the distribution number on the distribution side is set to
図10の高出力状態の例では,電力分配回路の電圧分配回路10と電流分配回路12のそれぞれの分配数の比は2:2,電力合成回路の電圧合成回路22と電流合成回路20のそれぞれの合成数の比も2:2である。これに対して,図11の低出力状態の例では,電力分配回路の電圧分配回路10と電流分配回路12のそれぞれの分配数の比は1:1,電力合成回路の電圧合成回路22と電流合成回路20のそれぞれの合成数の比も1:1である。つまり,図10の高出力状態と,図11の低出力状態とを比べると,分配比が共に1:1であり,合成比も共に1:1に保たれている。このように分配比,合成比をそれぞれ一定に保ちながら,増幅器ampを動作させる数を可変制御することで,高出力状態と低出力状態とで,増幅回路の入力インピーダンスZinと出力インピーダンスZoutを一定に保つことができるとともに,増幅回路の分配前入力信号INから合成後出力信号OUTまでの電圧利得を一定に保ち通過位相を一定に保つことができる。
In the example of the high output state of FIG. 10, the ratio of the distribution numbers of the
図10の高出力状態では,スイッチsw1,sw2を開放とし,スイッチsw3, sw4, sw5, sw6, sw7, sw8, sw9, sw10を導通に制御する。加えて,4つの増幅器amp1,amp2,amp3,amp4を動作状態に制御する。その結果,この状態での電圧分配数,電流分配数,電圧合成数,電流合成数は全て2となる。 In the high output state of FIG. 10, the switches sw1 and sw2 are opened, and the switches sw3, sw4, sw5, sw6, sw7, sw8, sw9, and sw10 are controlled to be conductive. In addition, the four amplifiers amp1, amp2, amp3, and amp4 are controlled to be in an operating state. As a result, the voltage distribution number, current distribution number, voltage synthesis number, and current synthesis number in this state are all 2.
図10の入力端子INの電圧をVin,電流をIinとし,出力端子OUTの電圧をVout,電流をIoutとし,a点,b点,c点,d点での電圧をVa,Vb,Vc,Vd,電流をIa,Ib,Ic,Idとし,各増幅器ampの入力インピーダンスをZain,出力インピーダンスをZaout,各増幅器ampその出力電圧と入力電圧の比をAvとする。ここで,高周波信号に対してAvは複素数であり,Avの絶対値が増幅回路全体の利得となり,Avの偏角が通過位相となる。 In FIG. 10, the voltage at the input terminal IN is Vin, the current is Iin, the voltage at the output terminal OUT is Vout, the current is Iout, and the voltages at points a, b, c, and d are Va, Vb, Vc, Vd, current are Ia, Ib, Ic, Id, input impedance of each amplifier amp is Zain, output impedance is Zaout, and each amplifier amp has its output voltage to input voltage ratio Av. Here, Av is a complex number for the high-frequency signal, the absolute value of Av is the gain of the entire amplifier circuit, and the deviation angle of Av is the passing phase.
そして,入力側トランスの変圧比を1:n1,出力側トランスの変圧比を1:n2とすると,入力側トランスでは,以下のとおりになる。
Vin=1/n1*Va+1/n1*Vc (1)
Iin=n1*Ia=n1*Ic (2)
ここで,2組の電流分配回路12ではVa,IaとVc,Icをそれぞれ2つに電流分配して2つの増幅器ampに入力するので,以下のとおりとなる。
Va/Ia=Vc/Ic=Zain/2 (3)
一方,出力側のトランスでは,以下のとおりとなる。
Vout=n2*Vb+n2*Vd (4)
Iout=1/n2*Ib=1/n2*Id (5)
ここで,2組の電流合成回路20では2つの増幅器の出力をそれぞれ電流合成してVb,IbとVd,Idが生成されているので,以下のとおりとなる。
Vb/Ib=Vd/Id=Zaout/2 (6)
そして,各増幅器ampの出力電圧と入力電圧の比がAvであるので,以下のとおりとなる。
Vb/Va=Vd/Vc=Av (7)
上記から,以下の関係のとおりになる。
増幅回路全体の入力インピーダンス Zin=Vin/Iin=1/n12*Zain (8)
増幅回路全体の出力インピーダンス Zout=Vout/Iout=n22*Zaout (9)
増幅回路全体の電圧利得 |Vout/Vin|=n1*n2*|Av| (10)
増幅回路全体の通過位相 arg(Vout/Vin)= arg(Av) (11)
次に,図11の低出力状態では,スイッチsw5, sw6, sw7, sw8, sw9, sw10を開放とし,スイッチsw1, sw2, sw3, sw4を導通とする。そして増幅器amp1のみ動作させて残りの増幅器amp2, amp3, amp4を非動作状態にしてその消費電流を低減することで増幅回路全体の消費電力をおよそ4分の1に低減し,高効率動作を実現している。
If the transformation ratio of the input transformer is 1: n1 and the transformation ratio of the output transformer is 1: n2, the following is obtained for the input transformer.
Vin = 1 / n1 * Va + 1 / n1 * Vc (1)
Iin = n1 * Ia = n1 * Ic (2)
Here, in the two sets of
Va / Ia = Vc / Ic = Zain / 2 (3)
On the other hand, the output transformer is as follows.
Vout = n2 * Vb + n2 * Vd (4)
Iout = 1 / n2 * Ib = 1 / n2 * Id (5)
Here, in the two sets of
Vb / Ib = Vd / Id = Zaout / 2 (6)
Since the ratio between the output voltage and the input voltage of each amplifier amp is Av, it is as follows.
Vb / Va = Vd / Vc = Av (7)
From the above, the relationship is as follows.
Input impedance of the entire amplifier circuit Zin = Vin / Iin = 1 / n1 2 * Zain (8)
Output impedance of the entire amplifier circuit Zout = Vout / Iout = n2 2 * Zaout (9)
Voltage gain of the entire amplifier circuit | Vout / Vin | = n1 * n2 * | Av | (10)
Passing phase of entire amplifier circuit arg (Vout / Vin) = arg (Av) (11)
Next, in the low output state of FIG. 11, the switches sw5, sw6, sw7, sw8, sw9, sw10 are opened, and the switches sw1, sw2, sw3, sw4 are turned on. Then, only the amplifier amp1 is operated and the remaining amplifiers amp2, amp3, amp4 are deactivated and the current consumption is reduced to reduce the power consumption of the entire amplifier circuit to about one quarter, realizing high-efficiency operation. is doing.
低出力状態の電圧分配数M,電流分配数N,電圧合成数K,電流合成数Lは全て1となり,高出力状態の電圧分配数2と電流分配数2の比2:2は,低出力状態の電圧分配数1と電流分配数1の比1:1と等しく,また高出力状態の電圧合成数2と電流合成数2の比2:2は,低出力状態の電圧合成数1と電流合成数1の比1:1と等しい。
Low output voltage distribution number M, current distribution number N, voltage synthesis number K, current synthesis number L are all 1, and the ratio 2: 2 of high output
このとき,図11の入力端子の電圧をVin2,電流をIin2とし,出力端子の電圧をVout2,電流をIout2とし,e点,f点での電圧をVe,Vf,電流をIe,Ifとすると,入力側については,
Vin2=1/n1*Ve
Iin2=n1*Ie
スイッチsw5がオフでsw3がオンであるので,
Ve/Ie=Zain
出力側については,
Vout2=n2*Vf
Iout2=1/n2*If
スイッチsw6がオフでsw4がオンであるので,
Vf/If=Zaout
となり,これらより,以下の関係が導かれる。
増幅回路全体の入力インピーダンス Zin=Vin2/Iin2=1/n12*Zain (8A)
増幅回路全体の出力インピーダンス Zout=Vout2/Iout2=n22*Zaout (9A)
増幅回路全体の電圧利得 |Vout2/Vin2|=n1*n2*|Av| (10A)
増幅回路全体の通過位相 arg(Vout2/Vin2)= arg(Av) (11A)
図12,図13は,上記の式(8)及び(8A)を説明する図である。図12には電圧分配回路が示され,分配前入力信号Vin,Iin,電圧分配数M,入力端子からみた入力インピーダンスZinとすると,トランスの変圧比1:n1の場合,トランスの二次側コイルの電圧はn1*Vin/M,電流はIin/n1であるので,増幅器ampへの入力インピーダンスをZainとすると,以下のとおりの関係が成り立つ
Zain= n12*Vin/M*Iin
そして,入力端子からの入力インピーダンスZinは,Vin/Iinであるので,
Zin=Vin/Iin= 1/n12*M*Zain (12)
となる。
At this time, if the voltage at the input terminal in FIG. 11 is Vin2, the current is Iin2, the voltage at the output terminal is Vout2, the current is Iout2, the voltages at points e and f are Ve, Vf, and the current is Ie, If. For the input side,
Vin2 = 1 / n1 * Ve
Iin2 = n1 * Ie
Since switch sw5 is off and sw3 is on,
Ve / Ie = Zain
For the output side,
Vout2 = n2 * Vf
Iout2 = 1 / n2 * If
Because switch sw6 is off and sw4 is on,
Vf / If = Zaout
From these, the following relationship is derived.
Input impedance of the entire amplifier circuit Zin = Vin2 / Iin2 = 1 / n1 2 * Zain (8A)
Output impedance of the entire amplifier circuit Zout = Vout2 / Iout2 = n2 2 * Zaout (9A)
Voltage gain of the entire amplifier circuit | Vout2 / Vin2 | = n1 * n2 * | Av | (10A)
Passing phase of the entire amplifier circuit arg (Vout2 / Vin2) = arg (Av) (11A)
12 and 13 are diagrams for explaining the above equations (8) and (8A). FIG. 12 shows a voltage distribution circuit, where the pre-distribution input signals Vin and Iin, the voltage distribution number M, and the input impedance Zin viewed from the input terminal, the transformer secondary coil when the transformer transformation ratio is 1: n1. Since the voltage of n1 * Vin / M and the current is Iin / n1, assuming that the input impedance to the amplifier amp is Zain, the following relationship holds:
Zain = n1 2 * Vin / M * Iin
And since the input impedance Zin from the input terminal is Vin / Iin,
Zin = Vin / Iin = 1 / n1 2 * M * Zain (12)
It becomes.
図13は電流分配回路が示され,電流分配数Nの例である。電流分配により分配後の電流はIin/N,電圧はVinであり,増幅器ampの入力インピーダンスをZainとすると,
Zain=N*Vin/Iin
そして,入力端子からみた入力インピーダンスZinは,Vin/Iinであるので,
Zin=Vin/Iin=Zain/N (13)
したがって,電圧分配回路と電流分配回路とを縦続接続すると,上記式(12)(13)から,次の通りである。
Zin=1/n12*(M/N)*Zain (8B)
電流合成回路,電圧合成回路の場合も上記と同様の計算により,
Zout=n22*(K/L)*Zaout (9B)
加えてこれらの回路を用いた増幅器全体の電圧利得、通過位相については、
|Vout/Vin|=n1*n2*M/K*|Av| (10B)
arg(Vout/Vin)=arg(Av) (10B)
となり,分配された信号が全て合成されるためMN=KLであり,M/Kが一定となり電圧利得、通過位相が一定となる。
FIG. 13 shows a current distribution circuit, which is an example of the number N of current distribution. The current after distribution is Iin / N, the voltage is Vin, and the input impedance of the amplifier amp is Zain.
Zain = N * Vin / Iin
And since the input impedance Zin seen from the input terminal is Vin / Iin,
Zin = Vin / Iin = Zain / N (13)
Therefore, when the voltage distribution circuit and the current distribution circuit are connected in cascade, the following equations (12) and (13) are obtained.
Zin = 1 / n1 2 * (M / N) * Zain (8B)
In the case of current synthesis circuit and voltage synthesis circuit,
Zout = n2 2 * (K / L) * Zaout (9B)
In addition, regarding the voltage gain and passing phase of the entire amplifier using these circuits,
| Vout / Vin | = n1 * n2 * M / K * | Av | (10B)
arg (Vout / Vin) = arg (Av) (10B)
Since all the distributed signals are combined, MN = KL, M / K is constant, and the voltage gain and passing phase are constant.
上記式(8B)(9B)(10B)(11B)において,図10の電圧分配数M=2,電流分配数N=2,電圧合成数K=2,電流合成数L=2を代入すると式(8)(9)(10)(11)が導かれることが理解できる。 In the above formulas (8B), (9B), (10B), and (11B), substituting the voltage distribution number M = 2, the current distribution number N = 2, the voltage composition number K = 2, and the current composition number L = 2 in FIG. It can be understood that (8), (9), (10), and (11) are derived.
また,図11の電圧分配数M=1,電流分配数N=1,電圧合成数K=1,電流合成数L=1を代入すると,上記の式(8A)(9A)(10A)(11A)が導かれることが理解できる。 When the voltage distribution number M = 1, the current distribution number N = 1, the voltage composition number K = 1, and the current composition number L = 1 in FIG. 11 are substituted, the above equations (8A), (9A), (10A), and (11A) ) Can be understood.
よって,入力及び出力から見た入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は,高出力状態と低出力状態で等しく,動作状態の増幅器ampの数だけが異なっている。したがって,電力増幅回路の出力状態を高出力と低出力とに制御信号CNTにより切り替えたとしても,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は,一定に保たれるので,両状態間で切り替える際の通信品質の低下を防ぐことができる。 Therefore, the input / output impedances Zin, Zout, gain, and passing phase as seen from the input and output are the same in the high output state and the low output state, and only the number of amplifiers in the operating state is different. Therefore, even if the output state of the power amplifier circuit is switched between the high output and the low output by the control signal CNT, the input / output impedances Zin, Zout, the gain, and the passing phase are kept constant. It is possible to prevent deterioration in communication quality.
図14は,本実施の形態における第1の具体例の構成図である。第1の具体例は,図8,図10,図11と同じであり,入力側に最大分配数2の電圧分配回路10と最大分配数2の電流分配回路12とが縦続接続され,4つの増幅器ampが設けられ,出力側に最大合成数2の電流合成回路20と最大合成数2の電圧合成回路22とが縦続接続されている。そして,図14中に状態1,2の場合の,電圧分配数M,電流分配数N,それらの比M/N,電流合成数L,電圧合成数K,それらの比K/Lがそれぞれ示されている。状態1が高出力状態,状態2が低出力状態であり,両状態間でM/N,K/Lに変更はないので,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。
FIG. 14 is a configuration diagram of a first specific example in the present embodiment. The first specific example is the same as FIG. 8, FIG. 10 and FIG. 11, and the
図15は,本実施の形態における第2の具体例の構成図である。第2の具体例は,図14とは,入力側で前段に電流分配回路12,後段に電圧分配回路10を設け,出力側で前段に電圧合成回路22,後段に電流合成回路20を設けたことだけが異なる。それ以外は同じ構成である。この場合も,状態1が高出力状態,状態2が低出力状態であり,両状態間でM/N,K/Lに変更はないので,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。
FIG. 15 is a configuration diagram of a second specific example of the present embodiment. The second specific example is different from FIG. 14 in that the
図16は,本実施の形態における第3の具体例の構成図である。第3の具体例は,入力側に最大分配数2の電圧分配回路10と最大分配数4の電流分配回路12とが縦続接続され,8つの増幅器ampが設けられ,出力側に最大合成数4の電流合成回路20と最大合成数2の電圧合成回路22とが縦続接続されている。そして,状態1の高出力状態と状態2の低出力状態間でM/N=1/2,K/L=1/2に変更はないので,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。
FIG. 16 is a configuration diagram of a third specific example of the present embodiment. In the third specific example, a
第3の具体例において,入力側の電圧分配回路と電流分配回路を逆に接続し,出力側の電流合成回路と電圧合成回路とを逆に接続しても,同様に,状態1の高出力状態と状態2の低出力状態間で,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。
In the third specific example, even if the input side voltage distribution circuit and the current distribution circuit are connected in reverse, and the output side current synthesis circuit and the voltage synthesis circuit are connected in reverse, the high output in the
図17は,本実施の形態における第4の具体例の構成図である。第4の具体例は,入力側に最大分配数3の電圧分配回路10と最大分配数3の電流分配回路12とが縦列接続され,9つの増幅器ampが設けられ,出力側に最大合成数3の電流合成回路20と最大合成数3の電圧合成回路22とが縦続接続されている。そして,状態1の高出力状態と,状態2の中出力状態と,状態3の低出力状態間でM/N=1,K/L=1に変更はないので,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。そして,状態1,2,3の場合の動作状態の増幅器ampの数は,9個,4個,1個になる。
FIG. 17 is a configuration diagram of a fourth specific example of the present embodiment. In the fourth specific example, a
第4の具体例において,入力側の電圧分配回路と電流分配回路を逆に接続し,出力側の電流合成回路と電圧合成回路とを逆に接続しても,同様に,状態1の高出力状態と,状態2の中出力状態と,状態3の低出力状態間で,M/N=1,K/L=1に保つことで,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。
In the fourth specific example, even if the input side voltage distribution circuit and the current distribution circuit are connected in reverse and the output side current synthesis circuit and the voltage synthesis circuit are connected in reverse, the high output of the
図18は,本実施の形態における第5の具体例の構成図である。第5の具体例は,入力側に最大分配数4の電圧分配回路10と最大分配数4の電流分配回路12とが縦続接続され,16つの増幅器ampが設けられ,出力側に最大合成数4の電流合成回路20と最大合成数4の電圧合成回路22とが縦続接続されている。そして,状態1,2,3,4の間でM/N=1,K/L=1に変更はないので,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。そして,状態1,2,3,4の場合の動作状態の増幅器ampの数は,16個,9個,4個,1個になる。
FIG. 18 is a configuration diagram of a fifth specific example of the present embodiment. In the fifth specific example, a
第5の具体例において,入力側の電圧分配回路と電流分配回路を逆に接続し,出力側の電流合成回路と電圧合成回路とを逆に接続しても,同様に,状態1,2,3,4の間で,M/N=1,K/L=1に保つことで,入出力インピーダンスZin,Zout,利得,通過位相は一定に保たれる。
In the fifth specific example, even if the input side voltage distribution circuit and the current distribution circuit are connected in reverse and the output side current synthesis circuit and the voltage synthesis circuit are connected in reverse, the
以上の具体例から明らかなとおり,分配比M/Nと合成比K/Lを一定に保つようにそれぞれの分配数,合成数を制御信号CNTにより制御するとともに,それに対応して動作させる増幅器ampの数を制御することで,高出力状態と低出力状態との間で切り替えても,入出力インピーダンス,利得,通過位相は一定に保たれる。よって,通信品質の劣化を抑制しつつ,低出力状態時の電力効率を高くすることができる。 As is clear from the above specific examples, the number of distributions and the number of synthesis are controlled by the control signal CNT so as to keep the distribution ratio M / N and the synthesis ratio K / L constant, and the amplifier amp that operates correspondingly By controlling the number, the input / output impedance, gain, and passing phase are kept constant even when switching between the high output state and the low output state. Therefore, it is possible to increase power efficiency in a low output state while suppressing deterioration in communication quality.
そして,最大出力状態に制御する場合は,分配数と合成数を最大分配数,最大合成数に制御し,全ての増幅器ampを動作状態に制御することが望ましい。 When controlling to the maximum output state, it is desirable to control the distribution number and the combination number to the maximum distribution number and the maximum combination number, and to control all the amplifiers amp to the operating state.
上記の実施の形態では,電圧分配回路および電圧合成回路を複数のトランスにより実現しているが,他の電圧合成回路および電圧分配回路であっても,同様に,高出力状態と低出力状態との間で切り替えても,入出力インピーダンス,利得,通過位相は一定に保たれて,通信品質の劣化を抑制しつつ,低出力状態時の電力効率を高くすることができる。同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, the voltage distribution circuit and the voltage synthesis circuit are realized by a plurality of transformers. However, in the case of other voltage synthesis circuits and voltage distribution circuits, the high output state and the low output state are similarly set. Even when switching between, the input / output impedance, the gain, and the passing phase are kept constant, and the power efficiency in the low output state can be increased while suppressing the deterioration of the communication quality. Similar effects can be obtained.
さらに,電流分配回路および電流合成回路を並列接続により実現しているが,他の電流合成回路および電流分配回路であっても同様の効果を得ることができる。 Furthermore, although the current distribution circuit and the current synthesis circuit are realized by parallel connection, the same effect can be obtained even with other current synthesis circuits and current distribution circuits.
以上の実施の形態をまとめると,次の付記のとおりである。 The above embodiment is summarized as follows.
(付記1)
分配前入力信号の電力を分配し複数の分配入力信号を出力する電力分配回路と,
前記分配入力信号をそれぞれ増幅する複数の増幅器と,
前記複数の増幅器それぞれの分配出力信号の電力を合成して合成後出力信号を出力する電力合成回路とを有し,
前記電力分配回路は,入力信号の電圧を複数の電圧に分配する電圧分配回路と,入力信号の電流を複数の電流に分配する電流分配回路とを,いずれかを前段にして縦続接続し,前段の電圧または電流分配回路に前記分配前入力信号を入力し,後段の電流または電圧分配回路が前記分配入力信号を出力し,
前記電力合成回路は,複数の入力信号の電圧を合成する電圧合成回路と,複数の入力信号の電流を合成する電流合成回路とをいずれかを前段にして縦続接続し,前段の電流または電圧合成回路に前記分配出力信号を入力し,後段の電圧または電流合成回路が前記合成後出力信号を出力し,
さらに,前記電圧分配回路の電圧分配数Mと前記電流分配回路の電流分配数Nの比M/Nと,前記電圧合成回路の電圧合成数Kと前記電流合成回路の電流合成数Lの比K/Lとを一定に維持しながら,前記分配数M,Nと前記合成数K,Lとを変化させると共に,信号が分配される増幅器を動作状態に制御し分配されない増幅器を非動作状態に制御する制御回路を有する増幅回路。
(Appendix 1)
A power distribution circuit that distributes the power of the input signal before distribution and outputs a plurality of distribution input signals;
A plurality of amplifiers each amplifying the distributed input signal;
A power combining circuit for combining the power of the distributed output signals of each of the plurality of amplifiers and outputting the combined output signal;
The power distribution circuit includes a voltage distribution circuit that distributes the voltage of the input signal to a plurality of voltages and a current distribution circuit that distributes the current of the input signal to a plurality of currents, one of which is connected in cascade, The pre-distribution input signal is input to the voltage or current distribution circuit of the current stage, and the subsequent current or voltage distribution circuit outputs the distribution input signal,
The power combining circuit is configured by cascading a voltage combining circuit for combining the voltages of a plurality of input signals and a current combining circuit for combining the currents of the plurality of input signals, one of which is a previous stage, and combining the current or voltage of the previous stage. The distribution output signal is input to the circuit, and the subsequent voltage or current synthesis circuit outputs the synthesized output signal,
Further, the ratio M / N of the voltage distribution number M of the voltage distribution circuit and the current distribution number N of the current distribution circuit, and the ratio K of the voltage synthesis number K of the voltage synthesis circuit and the current synthesis number L of the current synthesis circuit. The distribution numbers M and N and the combined numbers K and L are changed while maintaining / L constant, and the amplifier to which the signal is distributed is controlled to be in an operating state, and the amplifier that is not distributed is controlled to be in a non-operating state. An amplifying circuit having a control circuit.
(付記2)
付記1において,
前記電圧分配回路は,入力端子と基準電圧との間に複数のトランスの一次側コイルが直列に接続され,複数の出力端子と前記基準電圧との間にそれぞれ前記複数のトランスの二次側コイルが並列に設けられ,前記一次側コイルの接続点と前記基準電圧との間にそれぞれ第1のスイッチが設けられ,
前記電流分配回路は,入力端子と複数の出力端子との間にそれぞれ第2のスイッチが設けられ,
前記電圧合成回路は,複数の入力端子と基準電圧との間にそれぞれ複数のトランスの一次側コイルが並列に設けられ,出力端子と前記基準電圧との間に前記複数のトランスの二次側コイルが直列に接続され,前記二次側コイルの接続点と前記基準電圧との間にそれぞれ第3のスイッチが設けられ,
前記電流合成回路は,複数の入力端子と出力端子との間にそれぞれ第4のスイッチが設けられ,
前記第1,第2,第3,第4のスイッチが前記制御回路からの制御信号に応じてオン,オフ制御される増幅回路。
(Appendix 2)
In
In the voltage distribution circuit, primary coils of a plurality of transformers are connected in series between an input terminal and a reference voltage, and secondary coils of the plurality of transformers are respectively connected between a plurality of output terminals and the reference voltage. Are provided in parallel, and a first switch is provided between the connection point of the primary coil and the reference voltage,
In the current distribution circuit, a second switch is provided between the input terminal and the plurality of output terminals,
In the voltage synthesis circuit, primary coils of a plurality of transformers are respectively provided in parallel between a plurality of input terminals and a reference voltage, and secondary coils of the plurality of transformers are provided between an output terminal and the reference voltage. Are connected in series, and a third switch is provided between the connection point of the secondary coil and the reference voltage,
In the current synthesis circuit, a fourth switch is provided between each of the plurality of input terminals and the output terminal,
An amplifier circuit in which the first, second, third and fourth switches are on / off controlled in accordance with a control signal from the control circuit.
(付記3)
付記1または2において,
前記複数の増幅器は,それぞれ増幅トランジスタを有し,
前記制御回路は,前記増幅器の増幅トランジスタへのバイアスをオンにして前記増幅器を動作状態にし,前記バイアスをオフにして前記増幅器を非動作状態にする増幅回路。
(Appendix 3)
In
Each of the plurality of amplifiers includes an amplification transistor;
The control circuit is an amplifier circuit that turns on a bias to an amplifier transistor of the amplifier to turn on the amplifier, turns off the bias, and puts the amplifier into a non-operational state.
(付記4)
付記1乃至3のいずれかにおいて,
前記制御回路は,第1の電力出力時では,前記第1の電力出力時より出力電力が低い第2の電力出力時よりも,前記分配数M,Nと前記合成数K,Lをより大きく制御し,前記動作状態に制御する前記複数の増幅器の数をより多くする増幅回路。
(Appendix 4)
In any one of
In the first power output, the control circuit increases the distribution numbers M and N and the combined numbers K and L more than in the second power output in which the output power is lower than that in the first power output. An amplifier circuit for controlling and increasing the number of the plurality of amplifiers controlled to the operation state.
(付記5)
付記4において,
前記制御回路は,最大電力出力時では,前記分配数M,Nと前記合成数K,Lを最大数に制御し,前記動作状態に制御する前記複数の増幅器の数を最大数に制御する増幅回路。
(Appendix 5)
In
The control circuit controls the distribution numbers M and N and the combined numbers K and L to a maximum number at the time of maximum power output, and an amplification for controlling the number of the plurality of amplifiers controlled to the operation state to the maximum number. circuit.
(付記6)
付記2において,
前記電圧分配回路の前記複数のトランスの一次側コイルと二次側コイルの巻数比は同じであり,前記電圧合成回路の前記複数のトランスの一次側コイルと二次側コイルの巻数比も同じである増幅回路。
(Appendix 6)
In
The turns ratio of the primary side coils and the secondary side coils of the plurality of transformers of the voltage distribution circuit is the same, and the turns ratio of the primary side coils and the secondary side coils of the transformers of the voltage synthesis circuit are also the same. An amplifier circuit.
(付記7)
付記1乃至3のいずれかにおいて,
前記第1乃至第4のスイッチは,入出力端子間にソース,ドレインが接続されたMOSトランジスタを有する増幅回路。
(Appendix 7)
In any one of
The first to fourth switches are amplifier circuits each having a MOS transistor having a source and a drain connected between input and output terminals.
(付記8)
付記1乃至3のいずれかにおいて,
前記第1乃至第4のスイッチは,入出力端子間にMOSトランジスタとキャパシタとを直列に接続するとともに,前記入出力端子間にインダクタンスを前記MOSトランジスタとキャパシタの直列回路に並列に接続し,前記MOSトランジスタがオンの時に入力される高周波信号がLC共振する増幅回路。
(Appendix 8)
In any one of
The first to fourth switches connect a MOS transistor and a capacitor in series between input and output terminals, and connect an inductance in parallel to the series circuit of the MOS transistor and capacitor between the input and output terminals. An amplifying circuit in which a high-frequency signal inputted when the MOS transistor is turned on undergoes LC resonance.
(付記9)
付記1乃至3のいずれかにおいて,
前記第1乃至第4のスイッチは,オンの時に入出力端子間が接触状態となり,オフの時に前記入出力端子間が非接触状態にされるMEMSスイッチである増幅回路。
(Appendix 9)
In any one of
The amplification circuit is a MEMS switch in which the first to fourth switches are in a contact state between the input / output terminals when turned on and are in a non-contact state between the input / output terminals when turned off.
1:電力分配回路 2:電力合成回路
3:制御回路 amp:増幅器
1: Power distribution circuit 2: Power synthesis circuit 3: Control circuit amp: Amplifier
Claims (5)
前記分配入力信号をそれぞれ増幅する複数の増幅器と,
前記複数の増幅器それぞれの分配出力信号の電力を合成して合成後出力信号を出力する電力合成回路とを有し,
前記電力分配回路は,入力信号の電圧を複数の電圧に分配する電圧分配回路と,入力信号の電流を複数の電流に分配する電流分配回路とを,いずれかを前段にして縦続接続し,前段の電圧または電流分配回路に前記分配前入力信号を入力し,後段の電流または電圧分配回路が前記分配入力信号を出力し,
前記電力合成回路は,複数の入力信号の電圧を合成する電圧合成回路と,複数の入力信号の電流を合成する電流合成回路とをいずれかを前段にして縦続接続し,前段の電流または電圧合成回路に前記分配出力信号を入力し,後段の電圧または電流合成回路が前記合成後出力信号を出力し,
さらに,前記電圧分配回路の電圧分配数Mと前記電流分配回路の電流分配数Nの比M/Nと,前記電圧合成回路の電圧合成数Kと前記電流合成回路の電流合成数Lの比K/Lとを一定に維持しながら,前記分配数M,Nと前記合成数K,Lとを変化させると共に,信号が分配される増幅器を動作状態に制御し分配されない増幅器を非動作状態に制御する制御回路を有する増幅回路。 A power distribution circuit that distributes the power of the input signal before distribution and outputs a plurality of distribution input signals;
A plurality of amplifiers each amplifying the distributed input signal;
A power combining circuit for combining the power of the distributed output signals of each of the plurality of amplifiers and outputting the combined output signal;
The power distribution circuit includes a voltage distribution circuit that distributes the voltage of the input signal to a plurality of voltages and a current distribution circuit that distributes the current of the input signal to a plurality of currents, one of which is connected in cascade, The pre-distribution input signal is input to the voltage or current distribution circuit of the current stage, and the subsequent current or voltage distribution circuit outputs the distribution input signal,
The power combining circuit is configured by cascading a voltage combining circuit for combining the voltages of a plurality of input signals and a current combining circuit for combining the currents of the plurality of input signals, one of which is a previous stage, and combining the current or voltage of the previous stage. The distribution output signal is input to the circuit, and the subsequent voltage or current synthesis circuit outputs the synthesized output signal,
Further, the ratio M / N of the voltage distribution number M of the voltage distribution circuit and the current distribution number N of the current distribution circuit, and the ratio K of the voltage synthesis number K of the voltage synthesis circuit and the current synthesis number L of the current synthesis circuit. The distribution numbers M and N and the combined numbers K and L are changed while maintaining / L constant, and the amplifier to which the signal is distributed is controlled to be in an operating state, and the amplifier that is not distributed is controlled to be in a non-operating state. An amplifying circuit having a control circuit.
前記電圧分配回路は,入力端子と基準電圧との間に複数のトランスの一次側コイルが直列に接続され,複数の出力端子と前記基準電圧との間にそれぞれ前記複数のトランスの二次側コイルが並列に設けられ,前記一次側コイルの接続点と前記基準電圧との間にそれぞれ第1のスイッチが設けられ,
前記電流分配回路は,入力端子と複数の出力端子との間にそれぞれ第2のスイッチが設けられ,
前記電圧合成回路は,複数の入力端子と基準電圧との間にそれぞれ複数のトランスの一次側コイルが並列に設けられ,出力端子と前記基準電圧との間に前記複数のトランスの二次側コイルが直列に接続され,前記二次側コイルの接続点と前記基準電圧との間にそれぞれ第3のスイッチが設けられ,
前記電流合成回路は,複数の入力端子と出力端子との間にそれぞれ第4のスイッチが設けられ,
前記第1,第2,第3,第4のスイッチが前記制御回路からの制御信号に応じてオン,オフ制御される増幅回路。 In claim 1,
In the voltage distribution circuit, primary coils of a plurality of transformers are connected in series between an input terminal and a reference voltage, and secondary coils of the plurality of transformers are respectively connected between a plurality of output terminals and the reference voltage. Are provided in parallel, and a first switch is provided between the connection point of the primary coil and the reference voltage,
In the current distribution circuit, a second switch is provided between the input terminal and the plurality of output terminals,
In the voltage synthesis circuit, primary coils of a plurality of transformers are respectively provided in parallel between a plurality of input terminals and a reference voltage, and secondary coils of the plurality of transformers are provided between an output terminal and the reference voltage. Are connected in series, and a third switch is provided between the connection point of the secondary coil and the reference voltage,
In the current synthesis circuit, a fourth switch is provided between each of the plurality of input terminals and the output terminal,
An amplifier circuit in which the first, second, third and fourth switches are on / off controlled in accordance with a control signal from the control circuit.
前記複数の増幅器は,それぞれ増幅トランジスタを有し,
前記制御回路は,前記増幅器の増幅トランジスタへのバイアスをオンにして前記増幅器を動作状態にし,前記バイアスをオフにして前記増幅器を非動作状態にする増幅回路。 In claim 1 or 2,
Each of the plurality of amplifiers includes an amplification transistor;
The control circuit is an amplifier circuit that turns on a bias to an amplifier transistor of the amplifier to turn on the amplifier, turns off the bias, and puts the amplifier into a non-operational state.
前記制御回路は,第1の電力出力時では,前記第1の電力出力時より出力電力が低い第2の電力出力時よりも,前記分配数M,Nと前記合成数K,Lをより大きく制御し,前記動作状態に制御する前記複数の増幅器の数をより多くする増幅回路。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
In the first power output, the control circuit increases the distribution numbers M and N and the combined numbers K and L more than in the second power output in which the output power is lower than that in the first power output. An amplifier circuit for controlling and increasing the number of the plurality of amplifiers controlled to the operation state.
前記電圧分配回路の前記複数のトランスの一次側コイルと二次側コイルの巻数比は同じであり,前記電圧合成回路の前記複数のトランスの一次側コイルと二次側コイルの巻数比も同じである増幅回路。 In claim 2,
The turns ratio of the primary side coils and the secondary side coils of the plurality of transformers of the voltage distribution circuit is the same, and the turns ratio of the primary side coils and the secondary side coils of the transformers of the voltage synthesis circuit are also the same. An amplifier circuit.
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