JP2013065961A - Power amplification device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplification device that has a high impedance and a spurious emission reduction effect at frequencies outside a modulation band of a main signal and a frequency range of intermodulation products.SOLUTION: According to an embodiment, the power amplification device comprises: an FET 103 for power-amplifying an input signal to a transmission signal containing a first signal and a second signal; a first decoupling element 104 for reducing an inductor component of the transmission signal output from the FET 103; a power circuit 200 for supplying driving power to the FET 103; a second decoupling element 300 for cutting off an RF component output from an output terminal 106 of the FET with respect to the power circuit 200; and a filter 400 connected between the first decoupling element 104 and the second decoupling element 300, and having a predetermined first impedance in a modulation band of the first signal and a frequency range of intermodulation products of the output signal of the FET and a second impedance outside the modulation band of the first signal and the frequency range of intermodulation products.

Description

本発明の実施形態は、無線設備の固体化電力増幅器といった電力増幅装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a power amplifying apparatus such as a solid-state power amplifier for wireless equipment.

無線設備の固体化電力増幅器は、電力増幅器の電力増幅部に真空管の一種である進行波管を用いる進行波管増幅器(TWTA; Traveling Wave Tube Amplifiers)に代わって、X帯、Ku帯、Ka帯などの高い周波数領域の大電力用途であっても、FET(Field Effect Transistor:電界効果型トランジスタ)を使用する固体化電力増幅器(Solid State Power Amplifier; SSPA)が広まってきている。その背景には、電力増幅FETの高効率化・大電力化があり、特に窒化ガリウム系(以下GaN)の素材を用いたFET(GaN HEMT; 窒化ガリウム光電子移動度トランジスタ)の登場により、SSPAの送信出力が飛躍的に向上している。   Solid-state power amplifiers for wireless equipment are X-band, Ku-band, and Ka-band instead of traveling wave tube amplifiers (TWTA) that use a traveling wave tube, which is a type of vacuum tube, in the power amplifier of the power amplifier. Solid state power amplifiers (SSPA) using FETs (Field Effect Transistors) are becoming widespread even in high power applications such as high frequency regions. The reason behind this is the increase in efficiency and power consumption of power amplification FETs, and in particular, with the advent of FETs (GaN HEMTs) that use gallium nitride (GaN) materials, the SSPA Transmission output has improved dramatically.

ところで、無線設備は、電波法の規格に適合した電波の質が求められており、その一つに不要波であるスプリアスの規定がある。無線設備全体でみたとき、スプリアスの発生源としては、変調器や周波数変換器など発振子を用いた装置において発振子のキャリアがリークすることで発生する場合と、電力増幅器の相互変調積による場合があるほか、主信号の倍波なども一般的である。これらスプリアスは、無線設備として電波法で求められる規格と同等ないしそれ以上が求められる。   By the way, radio equipment is required to have radio wave quality that conforms to the standards of the Radio Law, and one of them is the provision of spurious that is an unnecessary wave. When looking at the radio equipment as a whole, spurious sources are generated when the oscillator carrier leaks in a device using an oscillator such as a modulator or frequency converter, or when the intermodulation product of a power amplifier is used. In addition, the main signal harmonic is also common. These spurious components are required to be equivalent to or higher than the standards required by the Radio Law as radio equipment.

特開平8−204472号公報JP-A-8-204472

ところで、スプリアスを削減するためには、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタといったパッシブ回路で組まれたフィルタ回路を用いる方法が一般的であるが、パッシブ回路としては、以下の使用上の課題がある。
(1)主信号がフィルタの通過損により減衰する。
(2)大電力用は通過損による発熱の処理を考慮する必要も出てくる。
(3)主信号の周波数が定まっていない場合、主信号近傍のスプリアスを低減することが困難である。
By the way, in order to reduce spurious, a method using a filter circuit assembled by passive circuits such as a bandpass filter, a low-pass filter, and a high-pass filter is generally used. However, the passive circuit has the following problems in use. is there.
(1) The main signal is attenuated by the filter passage loss.
(2) For high power use, it is necessary to consider heat generation due to passage loss.
(3) When the frequency of the main signal is not fixed, it is difficult to reduce spurious near the main signal.

一方、能動素子を用いたアクティブフィルタを使用することも考えられる。ところが、アクティブフィルタを使用すると、
(1)主信号がフィルタの通過損により減衰する。
On the other hand, it is conceivable to use an active filter using active elements. However, with an active filter,
(1) The main signal is attenuated by the filter passage loss.

(2)主信号の周波数が定まっていない場合、主信号近傍のスプリアスを削減することも困難である。   (2) When the frequency of the main signal is not fixed, it is difficult to reduce spurious in the vicinity of the main signal.

本発明の目的は、主信号の変調帯域と相互変調積の周波数範囲外となる周波数では高インピーダンスでスプリアス低減効果のある電力増幅装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a power amplifying device having a high impedance and a spurious reduction effect at a frequency outside the frequency range of the modulation band of the main signal and the intermodulation product.

実施形態によれば、入力端子及び出力端子を有するパッケージ内に設けられ、当該入力端子からの入力信号を所定の周波数差を有する第1信号及び当該第1信号に比して信号レベルが小さい第2信号を含むRF(Radio Frequency)帯の伝送信号に電力増幅して前記出力端子に供給するFET(Field Effect Transistor)と、FETから出力される伝送信号のインダクタ成分を低減して出力する第1のデカップリング素子と、パッケージ内のFETに対し駆動電力を供給する電源回路と、電源回路に対し出力端子から出力されるRF成分をカットする第2のデカップリング素子と、第1のデカップリング素子と第2のデカップリング素子との間に接続され、第1信号の変調帯域とFETの出力信号における相互変調積の周波数領域では所定の第1インピーダンスで、第1信号の変調帯域と相互変調積の周波数領域外では第1インピーダンスより高い第2インピーダンスを有するフィルタとを備える電力増幅装置を提供できる。   According to the embodiment, the signal level of the input signal from the input terminal provided in the package having the input terminal and the output terminal is smaller than that of the first signal having the predetermined frequency difference and the first signal. A FET (Field Effect Transistor) that amplifies power to an RF (Radio Frequency) band transmission signal including two signals and supplies the amplified signal to the output terminal, and a first output that reduces the inductor component of the transmission signal output from the FET. A decoupling element, a power supply circuit that supplies driving power to the FET in the package, a second decoupling element that cuts an RF component output from the output terminal to the power supply circuit, and a first decoupling element And a second decoupling element, and a predetermined first impedance in the frequency domain of the intermodulation product of the modulation band of the first signal and the output signal of the FET. Thus, it is possible to provide a power amplifying apparatus including a filter having a second impedance higher than the first impedance outside the frequency band of the first signal modulation band and the intermodulation product.

実施形態としてSNGシステムを示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing an SNG system as an embodiment. 電力増幅器に2波の信号源を入力したときの出力信号の周波数特性図。The frequency characteristic figure of an output signal when a 2 wave signal source is input into a power amplifier. 大信号と小信号の2波を共通増幅するモデルにおけるCapture Effectの発生原理を示す図。The figure which shows the generation principle of Capture Effect in the model which amplifies two waves of a large signal and a small signal in common. FETの動作特性図。The operation characteristic figure of FET. Vdsの発生を示すFETの等価回路図。The equivalent circuit diagram of FET which shows generation | occurrence | production of Vds. 2波を増幅した出力信号のコンポーネントを示す図。The figure which shows the component of the output signal which amplified two waves. 小信号抑圧の量を示す図。The figure which shows the quantity of small signal suppression. スプリアス(f_small)の抑圧量ΔPの3軸プロット図。The triaxial plot figure of suppression amount (DELTA) P of a spurious (f_small). フィルタを実装した場合のFETの等価回路図。The equivalent circuit diagram of FET at the time of mounting a filter. バイアスの線路長によるインダクタ成分を抑え小信号抑圧を改善する例を示す図。The figure which shows the example which suppresses the inductor component by the line length of a bias, and improves small signal suppression. フィルタの低インピーダンス及び高インピーダンスを示す図。The figure which shows the low impedance and high impedance of a filter. 本実施形態に係る電力増幅装置の等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the power amplification device according to the present embodiment.

以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.

まず、本実施形態を説明するに先立ち、小信号のスプリアスの低減処理の原理について説明する。
図1は、一例としてSNGシステムを示す概略構成図であり、TSは親局を示している。
Prior to the description of the present embodiment, the principle of the small signal spurious reduction process will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an SNG system as an example, and TS indicates a master station.

先ず親局TSは、伝送すべき符号化データを変調器11に出力する。変調器11は、入力された符号化データを所定の変調方式により変調し、この変調信号を周波数変換器12に供給する。   First, the master station TS outputs encoded data to be transmitted to the modulator 11. The modulator 11 modulates the input encoded data by a predetermined modulation method, and supplies this modulated signal to the frequency converter 12.

周波数変換器12は、上記変調信号をRF帯に周波数変換して電力増幅器13に出力する。電力増幅器13は、入力されたRF信号を所定の送信電力レベルに増幅し、この増幅された信号(主信号)をRF回路14を介してアンテナ15から衛星回線により衛星に向け送信する。   The frequency converter 12 converts the frequency of the modulated signal into an RF band and outputs the converted signal to the power amplifier 13. The power amplifier 13 amplifies the input RF signal to a predetermined transmission power level, and transmits the amplified signal (main signal) from the antenna 15 to the satellite via the satellite circuit via the RF circuit 14.

また、親局TSは、例えば連絡回線を使用したデータ信号(小信号)を生成する。この小信号は、主信号と同様に、変調器11、周波数変換器12、電力増幅器13及びRF回路14を介してアンテナ15から衛星回線により衛星に向け送信される。   Further, the master station TS generates a data signal (small signal) using, for example, a communication line. Similar to the main signal, this small signal is transmitted from the antenna 15 to the satellite via the satellite line via the modulator 11, the frequency converter 12, the power amplifier 13, and the RF circuit 14.

ところで、上記小信号のスプリアスの低減処理方法として、次のような方法がある。
図2は、電力増幅器13に2波の信号源を入力したときの出力信号である。電力増幅器13の前段に接続されている変調器11や周波数変換器12などから出力される主信号1波と小信号のスプリアス1波を電力増幅器13に入力すると、主信号の近傍には三次相互変調積が発生するほか、2倍波、3倍波などが発生している様子が分かるが、これらの不要波は入力されたスプリアス信号より十分低減されたレベルになるため問題になることは少ない。一方、主信号とともに電力増幅器に入力されたスプリアスを低減する方法として、電力増幅器の入出力直線性(AM-AM特性)のひずみを利用した案が知られている。
By the way, there is the following method as a method for reducing the spurious of the small signal.
FIG. 2 shows an output signal when a two-wave signal source is input to the power amplifier 13. When one main signal wave and one small spurious wave output from the modulator 11 and the frequency converter 12 connected to the preceding stage of the power amplifier 13 are input to the power amplifier 13, a third-order mutual signal is present in the vicinity of the main signal. In addition to the occurrence of modulation products, it can be seen that second harmonics, third harmonics, etc. are generated, but these unnecessary waves are less likely to cause problems because they are at a level sufficiently lower than the input spurious signal. . On the other hand, as a method for reducing spurious input to the power amplifier together with the main signal, there is known a plan using distortion of input / output linearity (AM-AM characteristic) of the power amplifier.

電力増幅器のAM-AM特性(入出力直線性)のひずみを利用した案は、2波を共通増幅する電力増幅器において、AM-AM特性に起因して小信号が抑圧される手法であり、『Capture Effect』の名称で知られている。著書としては例えば、Gerard Maral他著 SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMSのP.444〜445が挙げられる。   The proposal using the distortion of the AM-AM characteristic (input / output linearity) of the power amplifier is a technique in which a small signal is suppressed due to the AM-AM characteristic in a power amplifier that amplifies two waves in common. Known as “Capture Effect”. Examples of books include Gerard Maral et al., SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS P.444-445.

AM-AM特性が非線形のデバイスで、大信号と小信号の2波を共通増幅するモデルにおけるCapture Effectの発生原理を図3に示す。図3(a)は、AM−AM特性の非線形特性を用いたスプリアス低減例を示し、図3(b)は、AM−AM特性が良好でスプリアスが低減されない例を示す。大信号と小信号の2波の動作点が、Pin-Pout特性の線形部分に乗っているときは、大信号の入力のON/OFFによって小信号の出力が下がることはない(図3(b))。 FIG. 3 shows the principle of capture effect generation in a model in which two waves of a large signal and a small signal are commonly amplified by a device having a non-linear AM-AM characteristic. FIG. 3A shows an example of spurious reduction using the nonlinear characteristic of the AM-AM characteristic, and FIG. 3B shows an example where the AM-AM characteristic is good and the spurious is not reduced. When the operating point of the two waves of the large signal and small signal is on the linear part of the Pin-Pout characteristic, the output of the small signal does not decrease due to ON / OFF of the large signal input (FIG. 3B )).

しかし、小信号の動作点が、Pin-Pout特性の線形に乗ってはいるものの、大信号の動作点がPin-Pout特性の非線形領域に差し掛かったところに乗っているときは、大信号の入力のON/OFFによって小信号の出力が下がる現象が発生し、小信号をスプリアスと見立てると、主信号である大信号と共通増幅させると、スプリアスは低減する効果がある(図3(a))。   However, if the operating point of the small signal is on the pin-pout characteristic, but the operating point of the large signal is on the non-linear area of the pin-pout characteristic, the input of the large signal The phenomenon that the output of the small signal decreases due to ON / OFF of the signal occurs, and if the small signal is regarded as spurious, it is effective to reduce the spurious when it is commonly amplified with the large signal as the main signal (FIG. 3A). .

しかし、図3で示したようにCapture Effectの現象を用いたスプリアスの低減は、数dB程度の効果しか期待されない。また、AM-AM特性の非線形性は、IMDなどのひずみ特性に影響がでるため、一般的には線形であることが重要視されており、非線形性を線形に補正するようリニアライザを導入することのほうが一般的であり、Capture Effectによるアクティブフィルタは現実的ではない。   However, as shown in FIG. 3, the spurious reduction using the Capture Effect phenomenon is expected to have an effect of only a few dB. In addition, since nonlinearity of AM-AM characteristics affects distortion characteristics such as IMD, it is generally considered that linearity is important, and a linearizer should be introduced to correct nonlinearity linearly. This is more common, and an active filter based on Capture Effect is not realistic.

GaN HEMTなどAM-AM特性が非線形の素子において、Capture Effectの効果とは別に小信号のスプリアスを効果的に低減する方法を提案する。   In addition to the Capture Effect effect, we propose a method for effectively reducing small signal spurious in elements with nonlinear AM-AM characteristics such as GaN HEMT.

FETの動作には、図4で示すようアイドル電流(Idset)の設定によって、高いIdsetからA級、AB級、B級、C級まで変化する。AB級で動作するGaN HEMTは、出力電力Poutの増減に応じて、ドレイン電流Idsが増減する。このとき、図5で示すようにドレイン回路のインピーダンスZが有限であるとき、ZとPoutによって変動するIdsによりVdsが変動する。トランジスタのデバイスパラメータは、Vdsに依存するため、Vdsで変調を受け、これがメモリ効果を生じさせ、小信号のスプリアスを低減するアクティブフィルタを構成する。   The FET operation varies from a high Idset to a Class A, Class AB, Class B, and Class C depending on the setting of the idle current (Idset) as shown in FIG. In the GaN HEMT operating in the AB class, the drain current Ids increases or decreases according to the increase or decrease of the output power Pout. At this time, when the impedance Z of the drain circuit is finite as shown in FIG. 5, Vds varies depending on Ids that varies depending on Z and Pout. Since the device parameter of the transistor depends on Vds, it is modulated by Vds, which creates a memory effect and constitutes an active filter that reduces small signal spurious.

このドレインバイアスの微分変調によるアクティブフィルタのメカニズムは以下の通りである。   The mechanism of the active filter based on the differential modulation of the drain bias is as follows.

周波数ω1とω2で示す2波の入力信号を(式1)のxで示し、増幅した出力信号yを(式2)で示す。

Figure 2013065961
An input signal of two waves indicated by frequencies ω1 and ω2 is indicated by x in (Equation 1), and an amplified output signal y is indicated by (Equation 2).
Figure 2013065961

この式から生成される要素(コンポーネント)は図6で示される。   The elements generated from this equation are shown in FIG.

(式1)と(式2)から振幅の大きな信号f_large波FL と振幅の小さなf_small波FHは(式3)と(式4)で示される。f_largeは主信号であり、f_smallはスプリアスを指す。

Figure 2013065961
From (Equation 1) and (Equation 2), the signal f_large wave F L having a large amplitude and the f_small wave F H having a small amplitude are represented by (Equation 3) and (Equation 4). f_large is a main signal, and f_small indicates spurious.
Figure 2013065961

(式3)と(式4)を分解する。

Figure 2013065961
Disassemble (Equation 3) and (Equation 4).
Figure 2013065961

f_small波 FHに着目すると、f_smallの信号成分にf_largeの振幅成分A1が含まれる2次歪の項がある。この2次歪の項は、下式で示される。

Figure 2013065961
Focusing on the f_small wave F H , there is a second-order distortion term in which the f_small signal component includes the f_large amplitude component A 1 . This second-order distortion term is expressed by the following equation.
Figure 2013065961

このとき、f_largeとf_smallの信号レベルの差は大きく、A2<<A1であるため、信号レベルの小さなf_smallは信号レベルの大きなf_largeの振幅成分による抑圧が大きくなる。これらの式から、a2(非線形)とE(エンベロープ)の成分を制御することで、抑圧比を低減することが可能とわかる。 At this time, the difference between the signal levels of f_large and f_small is large and A 2 << A 1 , so that f_small with a small signal level is largely suppressed by the amplitude component of f_large with a large signal level. From these equations, it can be seen that the suppression ratio can be reduced by controlling the components of a 2 (nonlinear) and E (envelope).

エンベロープ(E)に着目し、バイアス回路のf特性と抑圧量ΔPの因果関係を示す。振幅の大きな信号f_largeのFL と振幅の小さなf_smallのFH は、(式3-1)と(式4-1)で示されるが、この式を、基本波a1x、2次歪a2x/2、3次歪a3x/4の項に分解すると、下記のように示される。

Figure 2013065961
Focusing on the envelope (E), the causal relationship between the f characteristic of the bias circuit and the suppression amount ΔP is shown. The F L of the large amplitude signal f_large and the F H of the small amplitude f_small are expressed by (Equation 3-1) and (Equation 4-1), which are expressed by the fundamental wave a 1 x and the secondary distortion a. When it is decomposed into terms of 2 x / 2 and third-order distortion a 3 x / 4, it is expressed as follows.
Figure 2013065961

(式3-2)と(式4-2)は、(式1-1)で示される入力信号xが(式2)に入力された出力である。

Figure 2013065961
(Expression 3-2) and (Expression 4-2) are outputs in which the input signal x expressed by (Expression 1-1) is input to (Expression 2).
Figure 2013065961

ここで、基本波とEのみを考慮する。

Figure 2013065961
Here, only the fundamental wave and E are considered.
Figure 2013065961

ここで、f_small波FHが小信号側であり、 Eは複素数のみと仮定する。

Figure 2013065961
Here, it is assumed that the f_small wave F H is on the small signal side, and E is only a complex number.
Figure 2013065961

式5で変化させるとし、このf_small波FHのレベルをf_large波FLと同じまで上げていくと、下記の式となる。

Figure 2013065961
If the level of the f_small wave F H is increased to the same level as the f_large wave F L , the following formula is obtained.
Figure 2013065961

f_smallの出力への抑圧が殆どなくなる。つまり、f_large波FLとf_small波FHのレベル差がないときにf_smallは抑圧せず、f_large波FLとf_large波FHのレベル差があるときにf_smallは抑圧され、これはエンベロープ(E)が要因となっており、バイアス回路の周波数特性を調整し、任意の周波数領域のエンベロープを大きくすることで、効果的にスプリアス(f_small)が抑圧される。図7は式5の条件で小信号抑圧の量をグラフにしたものである。 There is almost no suppression to the output of f_small. That, F_small when there is no level difference f_large wave F L and F_small wave F H is not suppressed, F_small is suppressed when there is a level difference between f_large wave F L and f_large wave F H, which is the envelope (E Therefore, the spurious (f_small) is effectively suppressed by adjusting the frequency characteristics of the bias circuit and enlarging the envelope of an arbitrary frequency region. FIG. 7 is a graph showing the amount of small signal suppression under the condition of Equation 5.

図8は、GaN HEMTを用いて、主信号に見立てたf_largeとスプリアスに見立てたf_smallを100MHz間隔で総当りに14.0GHz〜14.5GHzの最大500MHz差で入力させた際の、スプリアス(f_small)の抑圧量ΔPの3軸プロット図である。後述の図10で示すように、ドレインバイアス回路のエンベロープ周波数領域外のインピーダンスを高くすることで、スプリアスを大きく抑圧させている。これは、AM-AM特性のみを原因とするCapture Effectによるスプリアスを低減させるよりも効果的である。   Figure 8 shows the spurious (f_small) when GaN HEMT is used to input f_large that is assumed to be the main signal and f_small that is assumed to be spurious at a maximum difference of 500 MHz from 14.0 GHz to 14.5 GHz at 100 MHz intervals. It is a three-axis plot diagram of the suppression amount ΔP. As shown in FIG. 10 described later, the spurious is greatly suppressed by increasing the impedance outside the envelope frequency region of the drain bias circuit. This is more effective than reducing spurious due to Capture Effect caused only by AM-AM characteristics.

前述の通り、トランジスタのデバイスパラメータは、Vdsに依存する。図5で示すように、ドレイン回路のインピーダンスZについて、主信号の所望帯域幅以上の周波数領域では高くすることで、エンベロープが大きくなりVdsの変動が拡大する。これにより、図5で示すドレインバイアスの微分変調Vds(t)が働き、メモリ効果が発生し、小信号のスプリアス成分が抑圧される。   As described above, the device parameter of the transistor depends on Vds. As shown in FIG. 5, by increasing the impedance Z of the drain circuit in a frequency region that is greater than or equal to the desired bandwidth of the main signal, the envelope increases and the variation in Vds increases. Thereby, the differential modulation Vds (t) of the drain bias shown in FIG. 5 works, a memory effect is generated, and the spurious component of the small signal is suppressed.

前述の数式より、2次歪のコンポーネント内に着目することで、エンベロープ(E)の要因が抽出されたことから、GaN HEMT素子のドレイン出力側に、f_largeとf_smallの差周波数のエンベロープ(E)が、主信号f_largeの変調帯域と主たる相互変調積の周波数範囲内では小さく、主信号f_largeの変調帯域と主たる相互変調積の周波数範囲外では大きくなるようするため、主信号の波長に対するドレインバイアス回路の線路長によるインダクタ成分とデカップリングコンデンサの乗数を調整する方法が考えられる。   From the above equation, focusing on the second-order distortion component, the factor of the envelope (E) was extracted. Drain bias circuit for the wavelength of the main signal in order to make it smaller within the frequency range of the modulation band of the main signal f_large and the main intermodulation product and larger outside the frequency range of the modulation band of the main signal f_large and the main intermodulation product It is conceivable to adjust the inductor component and the decoupling capacitor multiplier according to the line length.

図9は概要となる回路図、図10はバイアス回路のエンベロープ周波数域のインピーダンスを示す。図9に示すように、FETのドレイン端子側に接続されるデカップリング素子D1と、電源(24V)側のデカップリング素子D2との間には、インダクタLが接続されている。   FIG. 9 is a schematic circuit diagram, and FIG. 10 shows the impedance of the bias circuit in the envelope frequency range. As shown in FIG. 9, an inductor L is connected between a decoupling element D1 connected to the drain terminal side of the FET and a decoupling element D2 on the power supply (24V) side.

図11は、インダクタ成分が高いときと低いときのフィルタ特性を示す。インダクタ成分を高くすることでフィルタとして機能していることが分かる。ここで、図11(a)はインダクタ成分が高いときのフィルタ特性を示し、図11(b)はインダクタ成分が低いときのフィルタ特性を示す。   FIG. 11 shows the filter characteristics when the inductor component is high and low. It turns out that it functions as a filter by making an inductor component high. Here, FIG. 11A shows the filter characteristics when the inductor component is high, and FIG. 11B shows the filter characteristics when the inductor component is low.

上記の原理に基づき、以下に本実施形態について説明する。   Based on the above principle, the present embodiment will be described below.

図12は、本実施形態に係る電力増幅装置の等価回路図である。ここでは、上記図1の電力増幅器13に設けられるものとして説明する。   FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of the power amplification device according to the present embodiment. Here, description will be made assuming that the power amplifier 13 is provided in the above-described FIG.

インターナルマッチFETのパッケージ100に入力されるRF信号は、入力端子101に供給され、LC回路102を介してFET103により電力増幅される。FET103のドレイン端子からの出力信号は、抵抗、コイル及びコンデンサから成るデカップリング素子104に供給され、当該出力信号のインダクタ成分が低減される。デカップリング素子104の出力信号は、LC回路105を介して出力端子106から取り出され、後段のRF回路14に供給される。   An RF signal input to the package 100 of the internal match FET is supplied to the input terminal 101 and is amplified by the FET 103 via the LC circuit 102. An output signal from the drain terminal of the FET 103 is supplied to a decoupling element 104 including a resistor, a coil, and a capacitor, and an inductor component of the output signal is reduced. The output signal of the decoupling element 104 is taken out from the output terminal 106 via the LC circuit 105 and supplied to the subsequent RF circuit 14.

また、図12中の符号200は電源回路で、パッケージ100内のFET103に対し駆動電力を供給するものである。また、電源回路200とパッケージ100との間には、抵抗、コイル及びコンデンサから成るデカップリング素子300がデカップリング素子104に対し並列となるように接続されている。   Further, reference numeral 200 in FIG. 12 denotes a power supply circuit that supplies driving power to the FET 103 in the package 100. Further, a decoupling element 300 including a resistor, a coil, and a capacitor is connected between the power supply circuit 200 and the package 100 so as to be in parallel with the decoupling element 104.

デカップリング素子300は、電源回路200に対し出力端子106からのRF成分をカットするローパスフィルタの役割をしている。これにより、パッケージ100からの出力信号が電源回路200にノイズ混入することを防止する。また、デカップリング素子300の容量値は、デカップリング素子104よりも大きい。   The decoupling element 300 serves as a low-pass filter that cuts the RF component from the output terminal 106 with respect to the power supply circuit 200. This prevents an output signal from the package 100 from entering the power supply circuit 200 with noise. Further, the capacitance value of the decoupling element 300 is larger than that of the decoupling element 104.

ところで、本実施形態では、FET103のドレイン端子から例えばRF信号のλ/4波長以内の位置に、インダクタLから成るフィルタ400を接続している。このフィルタ400は、f_large信号の変調帯域とFET103の出力信号における相互変調積の周波数領域では低インピーダンスを有し、またf_large信号の変調帯域と相互変調積の周波数領域外では高インピーダンスを有する。   By the way, in this embodiment, the filter 400 which consists of the inductor L is connected to the position within (lambda) / 4 wavelength of RF signal from the drain terminal of FET103. This filter 400 has a low impedance in the frequency band of the intermodulation product in the modulation band of the f_large signal and the output signal of the FET 103, and has a high impedance outside the frequency band of the modulation band of the f_large signal and the intermodulation product.

従って、パッケージ100から出力されるRF信号は、フィルタ400により、f_largeとf_smallの差周波数のエンベロープ成分が、抑えられることになる。   Therefore, the RF signal output from the package 100 can suppress the envelope component of the difference frequency between f_large and f_small by the filter 400.

以上のように上記実施形態では、f_small信号のスプリアスを低減する周波数範囲は、f_large信号の周波数に追従されるため、f_largeとf_smallとの差周波数のエンベロープ量が、f_large信号の変調帯域とFET103の出力信号における相互変調積の周波数領域では小さく、f_large信号の変調帯域と相互変調積の周波数領域外では大きくなるフィルタ400、つまりインダクタLをデカップリング素子104とデカップリング素子300との間に接続すれば、f_large信号近傍のスプリアスを低減することができる。   As described above, in the above-described embodiment, the frequency range in which the spurious of the f_small signal is reduced follows the frequency of the f_large signal. A filter 400 that is small in the frequency domain of the intermodulation product in the output signal and large outside the frequency band of the f_large signal and the intermodulation product, that is, the inductor L, is connected between the decoupling element 104 and the decoupling element 300. For example, spurious near the f_large signal can be reduced.

(その他の実施形態)
その他、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
(Other embodiments)
In addition, it is not limited to the above-described embodiment as it is, and in the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

11…変調器、12…周波数変換器、13…電力増幅器、14…RF回路、15…アンテナ、100…パッケージ、101…入力端子、102,105…LC回路、103…FET、104,300…デカップリング素子、106…出力端子、200…電源回路、400…フィルタ、TS…親局。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Modulator, 12 ... Frequency converter, 13 ... Power amplifier, 14 ... RF circuit, 15 ... Antenna, 100 ... Package, 101 ... Input terminal, 102, 105 ... LC circuit, 103 ... FET, 104, 300 ... Decoupling Ring element 106... Output terminal 200... Power supply circuit 400.

Claims (5)

入力端子及び出力端子を有するパッケージ内に設けられ、当該入力端子からの入力信号を所定の周波数差を有する第1信号及び当該第1信号に比して信号レベルが小さい第2信号を含むRF(Radio Frequency)帯の伝送信号に電力増幅して前記出力端子に供給するFET(Field Effect Transistor)と、
前記FETから出力される伝送信号のインダクタ成分を低減して出力する第1のデカップリング素子と、
前記パッケージ内のFETに対し駆動電力を供給する電源回路と、
前記電源回路に対し前記出力端子から出力されるRF成分をカットする第2のデカップリング素子と、
前記第1のデカップリング素子と前記第2のデカップリング素子との間に接続され、前記第1信号の変調帯域と前記FETの出力信号における相互変調積の周波数領域では所定の第1インピーダンスで、前記第1信号の変調帯域と前記相互変調積の周波数領域外では前記第1インピーダンスより高い第2インピーダンスを有するフィルタとを具備することを特徴とする電力増幅装置。
An RF (including a first signal having a predetermined frequency difference and a second signal having a signal level smaller than that of the first signal is provided in a package having an input terminal and an output terminal. FET (Field Effect Transistor) that amplifies the power to the transmission signal of the Radio Frequency) band and supplies it to the output terminal;
A first decoupling element that reduces and outputs an inductor component of a transmission signal output from the FET;
A power supply circuit for supplying driving power to the FET in the package;
A second decoupling element that cuts an RF component output from the output terminal to the power supply circuit;
Connected between the first decoupling element and the second decoupling element, with a predetermined first impedance in the frequency band of the intermodulation product in the modulation band of the first signal and the output signal of the FET, A power amplifying apparatus comprising: a filter having a second impedance higher than the first impedance outside the modulation band of the first signal and the frequency range of the intermodulation product.
前記フィルタは、インダクタを備えることを特徴とする請求項1記載の電力増幅装置。   The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the filter includes an inductor. 前記第1及び第2のデカップリング素子それぞれのキャパシタ値は、第2のデカップリング素子>第1のデカップリング素子の関係であることを特徴とする請求項1記載の電力増幅装置。   2. The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the capacitor values of the first and second decoupling elements are in a relationship of second decoupling element> first decoupling element. 前記第1のデカップリング素子は、前記パッケージの内部に配置され、
前記第2のデカップリング素子は、前記パッケージの外部に配置されることを特徴とする請求項1記載の電力増幅装置。
The first decoupling element is disposed inside the package;
The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the second decoupling element is disposed outside the package.
前記第1及び第2のデカップリング素子は、複数の素子で構成されることを特徴とする請求項1記載の電力増幅装置。   The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the first and second decoupling elements are composed of a plurality of elements.
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