JP2016010139A - Doherty amplifier and radio communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドハティ増幅器及びこれを用いた無線通信装置に関するものである。 The present invention relates to a Doherty amplifier and a wireless communication apparatus using the same.
近年、携帯電話等の移動無線通信システムでは広帯域化が進められており、電力増幅器においても、広い周波数帯域における高効率化や低歪特性等、広帯域での増幅特性の向上がより望まれている。 In recent years, mobile radio communication systems such as mobile phones have been promoted to have a wider band, and power amplifiers are also desired to improve amplification characteristics in a wide band such as high efficiency and low distortion characteristics in a wide frequency band. .
高効率化を実現するための電力増幅器としては、キャリア増幅器とピーク増幅器とを備えているドハティ型の増幅器（以下、「ドハティ増幅器」ともいう）が知られている（例えば、特許文献１参照）。 As a power amplifier for realizing high efficiency, a Doherty type amplifier (hereinafter also referred to as “Doherty amplifier”) including a carrier amplifier and a peak amplifier is known (see, for example, Patent Document 1). .
上記ドハティ増幅器は、キャリア増幅器をＡＢ級又はＢ級で動作させ、ピーク増幅器をＣ級で動作させるように構成されている。これによって、瞬時電力が小さいときにはピーク増幅器の動作を停止させるとともにキャリア増幅器のみを動作させて効率を高め、瞬時電力が大きいときには両増幅器が動作するので高効率を維持しつつ飽和電力を大きくすることができる。 The Doherty amplifier is configured to operate the carrier amplifier in class AB or class B and operate the peak amplifier in class C. As a result, when the instantaneous power is low, the peak amplifier operation is stopped and only the carrier amplifier is operated to increase the efficiency. When the instantaneous power is high, both amplifiers operate, so the saturation power is increased while maintaining high efficiency. Can do.
上記ドハティ増幅器は、キャリア増幅器の出力とピーク増幅器の出力とを合成した上で出力する。よって、ドハティ増幅器では、両増幅器からの出力が合成される合成部からピーク増幅器をみたときの負荷インピーダンスがオープンとなるようにインピーダンスを調整する必要がある。
瞬時電力が小さいときには、キャリア増幅器のみが動作するためにピーク増幅器側に電力が漏洩し、効率の低下や歪特性の低下を生じさせてしまうからである。
The Doherty amplifier combines and outputs the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier. Therefore, in the Doherty amplifier, it is necessary to adjust the impedance so that the load impedance when the peak amplifier is viewed from the combining unit where the outputs from both amplifiers are combined is open.
This is because when the instantaneous power is small, only the carrier amplifier operates, so that the power leaks to the peak amplifier side, causing a decrease in efficiency and a decrease in distortion characteristics.
ここで、上記ドハティ増幅器において、合成部からピーク増幅器をみたときの負荷インピーダンスをオープンとみなすことができる周波数帯域幅は比較的狭く、例えば、周波数帯域が２．５〜２．７ＧＨｚといったように比較的広帯域の入力信号を増幅する場合、合成部からピーク増幅器をみたときの負荷インピーダンスが信号帯域幅全体に亘ってオープンとみなせるようにすることが困難であった。 Here, in the Doherty amplifier, the load bandwidth when the peak amplifier is viewed from the combining unit is relatively narrow, and the frequency bandwidth is relatively narrow, for example, the frequency band is 2.5 to 2.7 GHz. When a wide-band input signal is amplified, it is difficult to make the load impedance when the peak amplifier is viewed from the synthesizing section be regarded as open over the entire signal bandwidth.
このため、上記従来のドハティ増幅器では、比較的広帯域の入力信号を増幅しようとすると、ピーク増幅器側への電力漏洩のおそれが生じ、逆に、効率の低下や歪特性の低下を生じさせてしまうことがあった。 For this reason, in the conventional Doherty amplifier, when an input signal having a relatively wide band is to be amplified, there is a risk of power leakage to the peak amplifier side, and conversely, the efficiency and distortion characteristics are degraded. There was a thing.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても高効率と低歪特性を得ることができるドハティ増幅器及び無線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a Doherty amplifier and a wireless communication apparatus capable of obtaining high efficiency and low distortion characteristics even when the frequency band of an input signal is set to a wider band. For the purpose.
本発明の実施形態に係るドハティ増幅器は、キャリア増幅器とピーク増幅器とを備えるとともに入力信号を増幅するドハティ増幅器であって、
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が合成される出力合成部と、
前記出力合成部と、前記ピーク増幅器の出力端とを繋ぐ第１線路と、
前記入力信号の周波数に応じて前記第１線路の線路長を調整する第１線路長調整部と、を備えている。
A Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention is a Doherty amplifier that includes a carrier amplifier and a peak amplifier and amplifies an input signal,
An output combiner for combining the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier;
A first line connecting the output combining unit and the output terminal of the peak amplifier;
A first line length adjusting unit that adjusts a line length of the first line according to a frequency of the input signal.
また、本発明の実施形態に係る無線通信装置は、上記ドハティ増幅器を備えている。 A wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention includes the Doherty amplifier.
本発明によれば、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても高効率と低歪特性を得ることができる。 According to the present invention, high efficiency and low distortion characteristics can be obtained even when the frequency band of the input signal is set to a wider band.
［本願発明の実施形態の説明］
まず最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の実施形態に係るドハティ増幅器は、
キャリア増幅器とピーク増幅器とを備えるとともに入力信号を増幅するドハティ増幅器であって、
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が合成される出力合成部と、
前記出力合成部と、前記ピーク増幅器の出力端とを繋ぐ第１線路と、
前記入力信号の周波数に応じて前記第１線路の線路長を調整する第１線路長調整部と、を備えている。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) A Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention includes:
A Doherty amplifier that includes a carrier amplifier and a peak amplifier and amplifies an input signal,
An output combiner for combining the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier;
A first line connecting the output combining unit and the output terminal of the peak amplifier;
A first line length adjusting unit that adjusts a line length of the first line according to a frequency of the input signal.
上記構成のドハティ増幅器によれば、第１線路長調整部が入力信号の周波数に応じて第１線路の線路長を調整するので、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、出力合成部からみたピーク増幅器の負荷インピーダンスをオープンとみなすことができる周波数帯域を入力信号の周波数に応じて適切に調整することができる。この結果、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、高効率と低歪特性を得ることができる。 According to the Doherty amplifier having the above configuration, the first line length adjustment unit adjusts the line length of the first line according to the frequency of the input signal, so that even if the frequency band of the input signal is set to a wider band, the output The frequency band in which the load impedance of the peak amplifier viewed from the synthesizer can be regarded as open can be appropriately adjusted according to the frequency of the input signal. As a result, even if the frequency band of the input signal is set to a wider band, high efficiency and low distortion characteristics can be obtained.
（２）上記ドハティ増幅器において、前記第１線路長調整部は、前記出力合成部からみた前記ピーク増幅器の負荷インピーダンスがオープンとなるように前記第１線路の線路長を調整する制御部を備えていることが好ましい。
この場合、入力信号の周波数に応じて、出力合成部からみたピーク増幅器の負荷インピーダンスがオープンとなるように第１線路の線路長を適切に調整することができるので、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、キャリア増幅器のみが動作しているときのピーク増幅器側への電力漏洩を抑制することができる。この結果、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、高効率と低歪特性を得ることができる。
(2) In the Doherty amplifier, the first line length adjustment unit includes a control unit that adjusts a line length of the first line so that a load impedance of the peak amplifier viewed from the output synthesis unit is open. Preferably it is.
In this case, according to the frequency of the input signal, the line length of the first line can be appropriately adjusted so that the load impedance of the peak amplifier viewed from the output synthesizer is open. Even if it is set to a wide band, power leakage to the peak amplifier side when only the carrier amplifier is operating can be suppressed. As a result, even if the frequency band of the input signal is set to a wider band, high efficiency and low distortion characteristics can be obtained.
（３）前記第１線路長調整部は、前記第１線路の線路長を調整するための複数の経路と、これら複数の経路の中からいずれを採用するかを選択的に切り替え可能なスイッチと、を有し、
前記制御部は、前記スイッチを制御することによって前記第１線路の線路長を調整するものであってもよく、この場合、制御部は、入力信号の周波数に応じて適切に第１線路の線路長を調整することができる。
(3) The first line length adjustment unit includes a plurality of paths for adjusting the line length of the first line, and a switch capable of selectively switching which of the plurality of paths is adopted. Have
The control unit may adjust the line length of the first line by controlling the switch. In this case, the control unit appropriately controls the line of the first line according to the frequency of the input signal. The length can be adjusted.
（４）また、上記ドハティ増幅器において、前記出力合成部と、前記キャリア増幅器の出力端とを繋ぐ第２線路の線路長を調整する第２線路長調整部をさらに備えている場合、
前記制御部は、前記入力信号の周波数に応じて前記第２線路の線路長を調整するものであることが好ましい。
この場合、第１線路長調整部によって位相が調整されるピーク増幅器の出力に応じて、キャリア増幅器の出力の位相を適切に調整することができる。
(4) When the Doherty amplifier further includes a second line length adjusting unit that adjusts a line length of a second line connecting the output combining unit and the output terminal of the carrier amplifier,
It is preferable that the control unit adjusts the line length of the second line according to the frequency of the input signal.
In this case, the phase of the output of the carrier amplifier can be appropriately adjusted according to the output of the peak amplifier whose phase is adjusted by the first line length adjustment unit.
（５）また、本発明の実施形態に係る無線通信装置は、上記（１）に記載の増幅装置を備えている。 (5) Moreover, the radio | wireless communication apparatus which concerns on embodiment of this invention is provided with the amplification apparatus as described in said (1).
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔１．全体構成について〕
図１は、一実施形態に係るドハティ増幅器１を示すブロック図である。このドハティ増幅器１は、移動体通信システムにおける基地局装置などに用いられ、通信信号の増幅を行うために用いられる。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings.
[1. (Overall configuration)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a Doherty amplifier 1 according to an embodiment. The Doherty amplifier 1 is used for a base station apparatus or the like in a mobile communication system, and is used for amplifying a communication signal.
ドハティ増幅器１は、ピーク増幅器２と、キャリア増幅器３と、これら増幅器２、３に入力信号を分配する９０度ハイブリッドカプラ４とを備えている。
９０度ハイブリッドカプラ４の両出力端には、ピーク増幅器２及びキャリア増幅器３が接続されている。また、９０度ハイブリッドカプラ４の一方の入力端にはドハティ増幅器１の入力端Ｐｉｎが接続され、他方の入力端には終端器５が接続されている。これにより、９０度ハイブリッドカプラ４は、入力端Ｐｉｎから与えられる出力インピーダンスが５０Ωの入力信号を、ピーク増幅器２及びキャリア増幅器３のそれぞれに対してほぼ等しい電力で分配する。
また、ピーク増幅器２に分配される信号には、９０度ハイブリッドカプラ４によって、キャリア増幅器３に分配する信号に対して９０度の位相差が与えられる。
The Doherty amplifier 1 includes a
A
The signal distributed to the
ピーク増幅器２の出力信号と、キャリア増幅器３の出力信号とは、これら増幅器２、３後段の出力合成部６によって合成される。出力合成部６は、ドハティ増幅器１の出力端Ｐｏｕｔに接続されている。よって、出力合成部６によって合成された信号は、出力端Ｐｏｕｔから出力される。
The output signal of the
ピーク増幅器２と、出力合成部６とを繋ぐ第１線路７には、第１調整部８が設けられている。
また、キャリア増幅器３と、出力合成部６とを繋ぐ第２線路９には、第２調整部１０が設けられている。第２線路９には、キャリア増幅器３の出力信号にλ／４の位相差を与えるための線路長が確保されている。
A
A
第１調整部８は、第１線路７の線路長を調整する機能を有している。また、第２調整部１０は、第２線路９の線路長を調整する機能を有している。これら、第１調整部８及び第２調整部１０の機能については後に詳述する。
The
キャリア増幅器３及びピーク増幅器２は、増幅素子としてＬＤ−ＭＯＳＦＥＴ（Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて構成されている。
The
キャリア増幅器３はＡＢ級又はＢ級として動作するように構成されている。また、ピーク増幅器２はＣ級として動作するように構成されている。
よって、キャリア増幅器３は常時動作し、ピーク増幅器２はキャリア増幅器３が飽和状態に近づいた段階で動作を開始する。この結果、瞬時電力が小さいときにはピーク増幅器２の動作を停止させるとともにキャリア増幅器３のみを動作させて効率を高め、瞬時電力が大きいときには両増幅器を動作させることができる。
The
Therefore, the
なお、本実施形態では、ピーク増幅器２の飽和出力レベルが、キャリア増幅器３の飽和出力レベルよりも高くなっており、本実施形態のドハティ増幅器１は、いわゆる非対称型のドハティ増幅器を構成している。
In this embodiment, the saturation output level of the
図２は、ドハティ増幅器１を基板上に形成したときの回路パターンの一例を示す回路図である。
図中、基板Ｂ上には、上述のピーク増幅器２、キャリア増幅器３、９０度ハイブリッドカプラ４、出力合成部６、第１線路７、第１調整部８、第２線路９、及び第２調整部１０が設けられている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit pattern when the Doherty amplifier 1 is formed on a substrate.
In the figure, on the substrate B, the above-described
９０度ハイブリッドカプラ４とピーク増幅器２とを繋ぐ線路１５には、整合回路１６が設けられている。
また、ピーク増幅器２の出力端２ａには、整合回路１７を介して第１線路７が接続されている。よって、第１線路７は整合回路１７を介して出力合成部６とピーク増幅器２の出力端２ａとを繋いでいる。
９０度ハイブリッドカプラ４とキャリア増幅器３とを繋ぐ線路１８には、整合回路１９が設けられている。
また、キャリア増幅器３の出力端３ａには、整合回路２０を介して第２線路９が接続されている。よって、第２線路９は整合回路２０を介して出力合成部６とキャリア増幅器３とを繋いでいる。第２線路９には、上述したように、キャリア増幅器３の出力信号にλ／４の位相差を与えるための線路長が確保されている。
A matching
The
A matching
The
出力合成部６と、出力端Ｐｏｕｔとの間は、インピーダンス変換を行う出力ライン２１によって接続されている。
The
第１調整部８は、第１線路７の線路長を調整するための複数の線路片２５（２５ａ〜２５ｅ）と、信号の通過を断続可能に各線路片を繋いでいる複数のスイッチ部２６（２６ａ〜２６ｈ）と、複数のスイッチ部２６を制御する制御部２７とを備えている。
The
〔２．第１調整部について〕
図３は、第１調整部８の要部拡大図である。複数の線路片２５は、複数の経路が構成できるように断片的に形成されている。
また、複数の線路片２５は、互いに隣接する線路片２５同士の間隔がほぼ平行となるように形成されている。
複数の線路片２５の内、第１線路片２５ａは、矩形状に形成されており、増幅器側線路７ａの先端と、出力合成部側線路７ｂの先端との間に配置されている。
また、第２線路片２５ｂは、直角三角形状に形成されており、増幅器側線路７ａの先端の側方に配置されている。
[2. About the first adjustment unit]
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the
Further, the plurality of
The
The
第３線路片２５ｃは、矩形状に形成されており、第２線路片２５ｂの紙面右側であって、第１線路片２５ａの紙面下側の位置に配置されている。
第４線路片２５ｄは、ひし形状に形成されており、第３線路片２５ｃの紙面右側であって、出力合成部側線路７ｂの先端に対して紙面下側の位置に配置されている。
第２線路片２５ｂ、第３線路片２５ｃ、及び第４線路片２５ｄは、紙面横方向に並ぶように配置されている。
第５線路片２５ｅは、第２線路片２５ｂと、第４線路片２５ｄとを繋ぐように紙面横方向に延びて形成されており、第２線路片２５ｂ、第３線路片２５ｃ、及び第４線路片２５ｄの紙面下側に配置されている。
The
The
The
The
複数のスイッチ部２６の内、第１スイッチ部２６ａは、増幅器側線路７ａの先端と、第１線路片２５ａとの間を繋いでいる。
また、第２スイッチ部２６ｂは、第１線路片２５ａと、出力合成部側線路７ｂの先端との間を繋いでいる。
第３スイッチ部２６ｃは、増幅器側線路７ａの先端と、第２線路片２５ｂとの間を繋いでいる。
第４スイッチ部２６ｄは、第２線路片２５ｂと、第３線路片２５ｃとの間を繋いでいる。
第５スイッチ部２６ｅは、第３線路片２５ｃと、第４線路片２５ｄとの間を繋いでいる。
第６スイッチ部２６ｆは、第４線路片２５ｄと、出力合成部側線路７ｂの先端との間を繋いでいる。
第７スイッチ部２６ｇは、第２線路片２５ｂと、第５線路片２５ｅとの間を繋いでいる。
第８スイッチ部２６ｈは、第５線路片２５ｅと、第４線路片２５ｄとの間を繋いでいる。
The
Moreover, the
The
The
The
The
The seventh switch unit 26g connects the
The
各スイッチ部２６は、制御部２７によって、信号の通過を許容するオン状態と、信号の通過を遮断するオフ状態のいずれかの状態となるように制御される。
制御部２７は、各スイッチ部２６を個別に制御することによって３つの経路を構成することができる。
Each
The
図４は、第１調整部８により構成される経路を示す図であり、図４（ａ）は、第１スイッチ部２６ａと、第２スイッチ部２６ｂとをオン状態としたときの第１経路を示している。このとき、他のスイッチ部２６は全てオフ状態に制御されている。
この場合、ピーク増幅器２からの出力信号は、増幅器側線路７ａから、第１線路片２５ａを通過し、出力合成部側線路７ｂを経て出力合成部６に至る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a path configured by the
In this case, the output signal from the
図４（ｂ）は、第３スイッチ部２６ｃ、第４スイッチ部２６ｄ、第５スイッチ部２６ｅ、及び第６スイッチ部２６ｆをオン状態としたときの第２経路を示している。このとき、他のスイッチ部２６は全てオフ状態に制御されている。
この場合、ピーク増幅器２からの出力信号は、増幅器側線路７ａから、第２線路片２５ｂ、第３線路片２５ｃ、及び第４線路片２５ｄを通過し、出力合成部側線路７ｂを経て出力合成部６に至る。
FIG. 4B shows the second path when the
In this case, the output signal from the
図４（ｃ）は、第３スイッチ部２６ｃ、第７スイッチ部２６ｇ、第８スイッチ部２６ｈ、及び第６スイッチ部２６ｆをオン状態としたときの第３経路を示している。このとき、他のスイッチ部２６は全てオフ状態に制御されている。
この場合、ピーク増幅器２からの出力信号は、増幅器側線路７ａから、第２線路片２５ｂ、第５線路片２５ｅ、及び第４線路片２５ｄを通過し、出力合成部側線路７ｂを経て出力合成部６に至る。
FIG. 4C shows a third path when the
In this case, the output signal from the
各経路の内、第１経路は、他の経路と比較してその長さが最も短く、第３経路は、他の経路と比較してその長さが最も長い。これにより、第１調整部８は、各経路の内のいずれかを選択することで、第１線路７の線路長を調整することができる。
つまり、第１調整部８は、第１線路７の線路長を調整するための複数の経路を有している。
Of each route, the first route has the shortest length compared to other routes, and the third route has the longest length compared to other routes. Thereby, the
That is, the
ここで、第１経路が選択された場合の第１線路７の線路長は、入力信号の周波数（中心周波数）が２．７ＧＨｚであるときに、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがオープンとなるように設定されている。
また、第２経路が設定された場合の第１線路７の線路長は、入力信号の周波数（中心周波数）が２．６ＧＨｚであるときに、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがオープンとなるように設定されている。
第３経路が設定された場合の第１線路７の線路長は、入力信号の周波数（中心周波数）が２．５ＧＨｚであるときに、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがオープンとなるように設定されている。
Here, when the first path is selected, the line length of the
The line length of the
The line length of the
制御部２７は、各スイッチ部２６を制御することによって、上述の３つの経路の中からいずれを用いてピーク増幅器２と出力合成部６との間を接続するかを選択的に切り替える。これによって、制御部２７は、第１線路７の線路長を調整する。
The
図５は、スイッチ部２６の構成を示すブロック図であり、図４（ａ）に示す第１経路を構成しているときの第１調整部８の接続状態を示している。
図５では、第１経路を構成している要素である、増幅器側線路７ａ、第１スイッチ部２６ａ、第１線路片２５ａ、第２スイッチ部２６ｂ、及び出力合成部側線路７ｂを示しており、他の要素については理解を容易にするために記載を省略している。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the
FIG. 5 shows the
第１スイッチ部２６ａは、第１線路７から分岐した分岐線路に接続された電源部３０と、第１線路７に接続されたＰＩＮダイオード３１と、一端が第１線路７から分岐した線路に接続され他端が接地された抵抗器３２とを備えている。
ＰＩＮダイオード３１は、増幅器側線路７ａと、第１線路片２５ａとの間であって電源部３０の接続部よりも後段に接続されており、カソード側が増幅器側線路７ａ側となるように接続されている。抵抗器３２は、ＰＩＮダイオード３１の後段に接続されている。
The
The
電源部３０は、コイル３３を介して第１線路７に接続されている。このコイル３３のインダクタンスは、ピーク増幅器２の出力信号に対して十分大きな値に設定されており、電源部３０の電圧が出力信号に影響を与えないようにされている。
電源部３０は、第１線路７に対して所定値の直流電圧を印加する機能を有している。電源部３０は、制御部２７の制御に基づいて、正電圧の印加のオン、オフを選択的に行う。
The
The
電源部３０は、ＰＩＮダイオード３１の降伏電圧以上の直流電圧を印加するように設定されている。よって、電源部３０が、第１線路７に対して直流電圧を印加している状態では、ＰＩＮダイオード３１には逆方向電流が流れる。
これによって、第１線路７におけるＰＩＮダイオード３１の前段側と後段側とが電気的に接続される。
この場合、第１スイッチ部２６ａは、増幅器側線路７ａと、第１線路片２５ａとを電気的に接続する。これにより、第１スイッチ部２６ａは、信号の通過を許容するオン状態となる。
なお、電源部３０によって印加されＰＩＮダイオード３１を流れた電流は、抵抗器３２に流れて終端される。また、増幅器側線路７ａの後段には、電源部３０の直流電圧を遮断するためのキャパシタ３４が接続されている。
The
As a result, the front side and the rear side of the
In this case, the
The current applied through the
一方、電源部３０が第１線路７に対する電圧印加を停止している状態では、ＰＩＮダイオード３１の前段側と後段側とは、電気的に切断される。
この場合、第１スイッチ部２６ａは、増幅器側線路７ａと、第１線路片２５ａとを電気的に切断する。これにより第１スイッチ部２６ａは、信号の通過を遮断するオフ状態となる。
On the other hand, in a state where the
In this case, the
以上のようにして、第１スイッチ部２６ａは、信号の通過を断続可能に、増幅器側線路７ａと、第１線路片２５ａとの間を繋いでいる。
制御部２７は、電源部３０を制御することによって、第１スイッチ部２６ａがオン状態と、オフ状態のいずれかの状態となるように制御することができる。
As described above, the
The
また、第２スイッチ部２６ｂも、第１スイッチ部２６ａと同様、電源部３０と、ＰＩＮダイオード３１と、抵抗器３２とを備えて構成されている。よって、第２スイッチ部２６ｂは、信号の通過を断続可能に、第１線路片２５ａと、出力合成部側線路７ｂとの間を繋いでいる。
制御部２７は、電源部３０を制御することによって、第２スイッチ部２６ｂがオン状態と、オフ状態のいずれかの状態となるように制御することができる。
さらに、他のスイッチ部２６ｃ〜２６ｈも、電源部３０と、ＰＩＮダイオード３１と、抵抗器３２とを備えており、第１スイッチ部２６ａと同様の構成とされている。
Similarly to the
The
Furthermore, the
なお、図５は、上述したように、第１経路を構成しているときの第１調整部８の接続状態を示しており、第１スイッチ部２６ａ及び第２スイッチ部２６ｂが共にオン状態とされ、他のスイッチ部２６が全てオフ状態とされている。
これにより、増幅器側線路７ａ、第１線路片２５ａ、及び出力合成部側線路７ｂは互いに電気的に接続されている。
FIG. 5 shows the connection state of the
Thereby, the
図６は、図４（ｂ）に示す第２経路を構成しているときの第１調整部８の接続状態を示している。
図６では、第２経路を構成している要素である、増幅器側線路７ａ、第３スイッチ部２６ｃ、第２線路片２５ｂ、第４スイッチ部２６ｄ、第３線路片２５ｃ、第５スイッチ部２６ｅ、第４線路片２５ｄ、第６スイッチ部２６ｆ、及び出力合成部側線路７ｂを示しており、他の要素については理解を容易にするために記載を省略している。
FIG. 6 shows a connection state of the
In FIG. 6, the
図６に示す、第２経路を構成しているときの接続状態では、第３スイッチ部２６ｃ、第４スイッチ部２６ｄ、第５スイッチ部２６ｅ、及び第６スイッチ部２６ｆがオン状態とされ、他のスイッチ部２６が全てオフ状態とされている。
これにより、増幅器側線路７ａ、第２線路片２５ｂ、第３線路片２５ｃ、第４線路片２５ｄ、及び出力合成部側線路７ｂは互いに電気的に接続されている。
In the connection state shown in FIG. 6 when the second path is configured, the
Accordingly, the
図に示すように、第４スイッチ部２６ｄと、第５スイッチ部２６ｅとは、電源部３０を共有して構成されている。つまり、第４スイッチ部２６ｄと、第５スイッチ部２６ｅとは、互いの間に配置された電源部３０ａを共有しており、この電源部３０ａから直流電圧が印加されれば、第４スイッチ部２６ｄ及び第５スイッチ部２６ｅは、共にオン状態となり、直流電圧の印加が停止されれば、オフ状態となる。
As shown in the figure, the
各スイッチ部２６は、それぞれ個別に電源部３０を備えていてもよいが、図６中、第４スイッチ部２６ｄ、及び第５スイッチ部２６ｅのように、同時にオン状態又はオフ状態に制御してもよいスイッチ部２６については、電源部３０を共有して構成することができ、これによって、スイッチ部２６の構成を簡易にすることができる。
Each
以上のように、第１調整部８は、各スイッチ部２６を制御することによって各経路（第１〜第３経路）の中からいずれを採用して接続するかを選択的に切り替えることで第１線路７の線路長を調整する。
As described above, the
〔３．第２調整部について〕
図７は、第２調整部１０の要部拡大図である。
第２調整部１０は、第２線路９の線路長を調整するための複数の線路片３５（３５ａ〜３５ｅ）と、信号の通過を断続可能に各線路片を繋いでいる複数のスイッチ部３６（３６ａ〜３６ｈ）とを備えている。
[3. About the second adjustment unit]
FIG. 7 is an enlarged view of a main part of the
The
複数の線路片３５は、複数の経路が構成できるように断片的に形成されている。
また、複数の線路片３５は、互いに隣接する線路片３５同士の間隔がほぼ平行となるように形成されている。
The plurality of
Further, the plurality of
複数のスイッチ部３６の内、第１スイッチ部３６ａは、増幅器側線路９ａの先端と、第１線路片３５ａとの間を繋いでいる。
また、第２スイッチ部３６ｂは、第１線路片３５ａと、出力合成部側線路９ｂの先端との間を繋いでいる。
第３スイッチ部３６ｃは、増幅器側線路９ａの先端と、第２線路片３５ｂとの間を繋いでいる。
第４スイッチ部３６ｄは、第２線路片３５ｂと、第３線路片３５ｃとの間を繋いでいる。
第５スイッチ部３６ｅは、第３線路片３５ｃと、第４線路片３５ｄとの間を繋いでいる。
第６スイッチ部３６ｆは、第４線路片３５ｄと、出力合成部側線路９ｂの先端との間を繋いでいる。
第７スイッチ部３６ｇは、第２線路片３５ｂと、第５線路片３５ｅとの間を繋いでいる。
第８スイッチ部３６ｈは、第５線路片３５ｅと、第４線路片３５ｄとの間を繋いでいる。
The
Moreover, the
The
The
The
The
The
The
第２調整部１０は、各スイッチ部３６が、第１調整部８の制御部２７によって制御されることで、第１調整部８と同様に３つの経路（第１経路、第２経路、及び第３経路）を構成する。
The
第２調整部１０における第１経路は、第１スイッチ部３６ａ、及び第２スイッチ部３６ｂをオン状態とし、他のスイッチ部３６を全てオフ状態に制御することで構成される。
この場合、キャリア増幅器３からの出力信号は、増幅器側線路９ａから、第１線路片３５ａを通過し、出力合成部側線路９ｂを経て出力合成部６に至る。
The first path in the
In this case, the output signal from the
第２調整部１０における第２経路は、第３スイッチ部３６ｃ、第４スイッチ部３６ｄ、第５スイッチ部３６ｅ、及び第６スイッチ部３６ｆをオン状態とし、他のスイッチ部３６を全てオフ状態に制御することで構成される。
この場合、キャリア増幅器３からの出力信号は、増幅器側線路９ａから、第２線路片３５ｂ、第３線路片３５ｃ、及び第４線路片３５ｄを通過し、出力合成部側線路９ｂを経て出力合成部６に至る。
In the second path of the
In this case, the output signal from the
第２調整部１０における第３経路は、第３スイッチ部３６ｃ、第７スイッチ部３６ｇ、第８スイッチ部３６ｈ、及び第６スイッチ部３６ｆをオン状態とし、他のスイッチ部３６を全てオフ状態に制御することで構成される。
この場合、キャリア増幅器３からの出力信号は、増幅器側線路９ａから、第２線路片３５ｂ、第５線路片３５ｅ、及び第４線路片３５ｄを通過し、出力合成部側線路９ｂを経て出力合成部６に至る。
In the third path of the
In this case, the output signal from the
第２調整部１０における各経路の内、第１経路は、他の経路と比較してその長さが最も短く、第３経路は、他の経路と比較してその長さが最も長い。
第２調整部１０における第１経路は、第１調整部８における第１経路に対応している。また、第２調整部１０における第２経路は、第１調整部８における第２経路に対応している。第２調整部１０における第３経路は、第１調整部８における第３経路に対応している。
Among the paths in the
The first route in the
つまり、第２調整部１０における第１経路から第２経路となるときの経路長の増分は、第１調整部８における第１経路から第２経路となるときの経路長の増分と同じ値となるように設定されている。また、第２調整部１０における第２経路から第３経路となるときの経路長の増分は、第１調整部８における第２経路から第３経路となるときの経路長の増分と同じ値となるように設定されている。
That is, the increment of the path length when the
〔４．制御部による処理について〕
第１調整部８の制御部２７は、入力信号の周波数（中心周波数）に応じて、第１調整部８の各スイッチ部２６を制御することによって、第１調整部８における第１経路、第２経路、及び第３経路の中からいずれを用いて接続するかを選択的に切り替える。
これによって、制御部２７は、入力信号の周波数に応じて、第１線路７の線路長を調整することができる。
[4. About processing by the control unit)
The
Accordingly, the
このように、本実施形態によれば、第１調整部８が入力信号の周波数に応じて第１線路７の線路長を調整するので、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスをオープンとみなすことができる周波数帯域を入力信号の周波数に応じて適切に調整することができる。この結果、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、高効率と低歪特性を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
ここで、本実施形態では、上述のように、第１経路が選択された場合の第１線路７の線路長は、入力信号の周波数（中心周波数）が２．７ＧＨｚであるときに、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがオープンとなるように設定されている。
また、第２経路が設定された場合の第１線路７の線路長は、入力信号の周波数（中心周波数）が２．６ＧＨｚであるときに、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがオープンとなるように設定されている。
第３経路が設定された場合の第１線路７の線路長は、入力信号の周波数（中心周波数）が２．５ＧＨｚであるときに、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがオープンとなるように設定されている。
Here, in this embodiment, as described above, when the first path is selected, the line length of the
The line length of the
The line length of the
制御部２７は、入力信号の周波数に応じて選択すべき経路が対応付けられたテーブルを記憶している。
このテーブルには、入力信号の周波数と、この入力信号の周波数に対してよりオープンに近い負荷インピーダンスとなる経路とが対応づけて登録されている。
制御部２７は、入力信号の周波数を示す情報を取得すると、前記テーブルを参照し、前記情報から得た入力信号の周波数に応じた経路を特定する。制御部２７は、各スイッチ部２６を制御することで特定した経路で接続されるように経路を切り替える。
The
In this table, the frequency of the input signal and a path having a load impedance closer to open with respect to the frequency of the input signal are registered in association with each other.
When acquiring the information indicating the frequency of the input signal, the
上記構成によって、第１調整部８の制御部２７は、入力信号の周波数に応じて、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがオープンとなるように第１線路７の線路長を調整することができる。
この場合、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、第１線路７の線路長を適切に調整することができるので、キャリア増幅器３のみが動作しているときのピーク増幅器２側への電力漏洩を抑制することができる。この結果、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、高効率と低歪特性を得ることができる。
With the above configuration, the
In this case, even if the frequency band of the input signal is set to be wider, the line length of the
また、制御部２７は、入力信号の周波数に応じて、第２調整部１０の各スイッチ部３６を制御することによって、第２調整部１０における第１経路、第２経路、及び第３経路の中からいずれを用いて接続するかを選択的に切り替える。
これによって、制御部２７は、入力信号の周波数に応じて、第２線路９の線路長を調整することができる。
Further, the
Accordingly, the
制御部２７は、入力信号の周波数に応じて切り替えられる第１調整部８の経路に対応して第２調整部１０における経路を切り替える。
つまり、制御部２７は、第１調整部８の経路を第１経路に切り替えると、第２調整部１０の経路を第１経路に切り替え、第１調整部８の経路を第２経路に切り替えると、第２調整部１０の経路を第２経路に切り替え、第１調整部８の経路を第３経路に切り替えると、第２調整部１０の経路を第３経路に切り替える。
The
That is, when the
このように、制御部２７は入力信号の周波数（第１調整部８の経路選択）に応じて第２線路９の線路長を調整するので、第１調整部８によって位相が調整されるピーク増幅器２の出力信号に応じて、キャリア増幅器３の出力信号の位相を調整することができる。
Thus, since the
なお、本実施形態では、増幅素子としてＬＤ−ＭＯＳＦＥＴを用いたピーク増幅器２及びキャリア増幅器３によってドハティ増幅器１を構成した場合を例示したが、他の増幅素子、例えば、ＧａＮ−ＨＥＭＴ（ＧａＮ−Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を増幅素子として用いた増幅器を用いてドハティ増幅器１を構成してもよい。
また、本実施形態では、ドハティ増幅器１を非対称型のドハティ増幅器として構成した場合を例示したが、対称型のドハティ増幅器として構成することもできる。
In the present embodiment, the case where the Doherty amplifier 1 is configured by the
Further, in the present embodiment, the case where the Doherty amplifier 1 is configured as an asymmetric type Doherty amplifier is illustrated, but it can also be configured as a symmetric type Doherty amplifier.
〔５．評価試験について〕
次に、本発明者が行った、上記構成のドハティ増幅器１に関する評価試験について説明する。
本発明者は、上記実施形態にて説明した構成のドハティ増幅器１をコンピュータシミュレーションによってモデル化し、第１調整部８及び第２調整部１０が各経路を選択したときの出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスを求めた。
[5. Evaluation test)
Next, an evaluation test performed by the present inventor on the Doherty amplifier 1 having the above configuration will be described.
The inventor models the Doherty amplifier 1 having the configuration described in the above embodiment by computer simulation, and the peak seen from the
図８は、シミュレーションによって得た、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスの一例を示すスミスチャートであり、（ａ）は第３経路に切り替えた場合、（ｂ）は第２経路に切り替えた場合、（ｃ）は第１経路に切り替えた場合を示している。また、図８では、入力信号の周波数を２．０ＧＨｚから３．２ＧＨｚの間で変化させたときの負荷インピーダンスの変化を求めた。
FIG. 8 is a Smith chart showing an example of the load impedance of the
図８（ａ）中、三角印で示すマーカｍ６は、入力信号の周波数が２．５ＧＨｚである位置を示している。また、図８（ｂ）中、マーカｍ７は、入力信号の周波数が２．６ＧＨｚである位置を示している。図８（ｃ）中、マーカｍ８は、入力信号の周波数が２．７ＧＨｚである位置を示している。 In FIG. 8A, a marker m6 indicated by a triangular mark indicates a position where the frequency of the input signal is 2.5 GHz. In FIG. 8B, the marker m7 indicates a position where the frequency of the input signal is 2.6 GHz. In FIG. 8C, the marker m8 indicates a position where the frequency of the input signal is 2.7 GHz.
図８に示すように、第１経路では入力信号の周波数が２．７ＧＨｚでほぼオープンとなり、第２経路では入力信号の周波数が２．６ＧＨｚでほぼオープンとなり、第３経路では入力信号の周波数が２．５ＧＨｚでほぼオープンとなっている。 As shown in FIG. 8, in the first path, the frequency of the input signal is almost open at 2.7 GHz, in the second path, the frequency of the input signal is almost open at 2.6 GHz, and in the third path, the frequency of the input signal is It is almost open at 2.5 GHz.
図９は、従来例によるドハティ増幅器における、出力合成部からみたピーク増幅器の負荷インピーダンスの一例を示すスミスチャートである。 FIG. 9 is a Smith chart showing an example of the load impedance of the peak amplifier as seen from the output combining unit in the Doherty amplifier according to the conventional example.
図中、三角印で示すマーカｍ１は入力信号の周波数が２．６ＧＨｚである位置、マーカｍ２は入力信号の周波数が２．５ＧＨｚである位置、マーカｍ３は入力信号の周波数が２．７ＧＨｚである位置、マーカｍ４は入力信号の周波数が２．４ＧＨｚである位置、マーカｍ５は入力信号の周波数が２．８ＧＨｚである位置を示している。 In the figure, the marker m1 indicated by a triangle mark is a position where the frequency of the input signal is 2.6 GHz, the marker m2 is a position where the frequency of the input signal is 2.5 GHz, and the marker m3 is the frequency of the input signal is 2.7 GHz. The position, marker m4 indicates the position where the frequency of the input signal is 2.4 GHz, and marker m5 indicates the position where the frequency of the input signal is 2.8 GHz.
従来例によるドハティ増幅器では、第１調整部８を備えていないので、図９に示すインピーダンス特性に従うことになる。
よって、入力信号の周波数が２．６ＧＨｚであるとき、出力合成部からみたピーク増幅器の負荷インピーダンスはほぼオープンとなるが、その他の周波数では、オープンから離れた位置となってしまうことが判る。
Since the Doherty amplifier according to the conventional example does not include the
Therefore, it can be seen that when the frequency of the input signal is 2.6 GHz, the load impedance of the peak amplifier viewed from the output synthesizer is almost open, but at other frequencies, the load is away from the open.
一方、上記実施例に係るドハティ増幅器の制御部２７は、図８に示す特性に設定された各経路の内のいずれかを入力信号の周波数に応じて切り替えるので、いずれの周波数の入力信号が与えられたとしても、第１線路７の線路長を適切に調整し、出力合成部６からみたピーク増幅器２の負荷インピーダンスがほぼオープンとなるように設定することができる。これにより、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、高効率と低歪特性を得ることができる。
On the other hand, the
上記結果から、本実施形態によるドハティ増幅器１によれば、入力信号の周波数帯域がより広帯域に設定されたとしても、高効率と低歪特性を得ることができることを確認できた。 From the above results, it was confirmed that the Doherty amplifier 1 according to the present embodiment can obtain high efficiency and low distortion characteristics even when the frequency band of the input signal is set to a wider band.
〔６．その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[6. Others]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ ドハティ増幅器
２ ピーク増幅器
２ａ 出力端
３ キャリア増幅器
３ａ 出力端
４ ９０度ハイブリッドカプラ
５ 終端器
６ 出力合成部
７ 第１線路
７ａ 増幅器側線路
７ｂ 出力合成部側線路
８ 第１調整部
９ 第２線路
９ａ 増幅器側線路
９ｂ 出力合成部側線路
１０ 第２調整部
１５ 線路
１６ 整合回路
１７ 整合回路
１８ 線路
１９ 整合回路
２０ 整合回路
２１ 出力ライン
２５ 線路片
２５ａ 第１線路片
２５ｂ 第２線路片
２５ｃ 第３線路片
２５ｄ 第４線路片
２５ｅ 第５線路片
２６ スイッチ部
２６ａ 第１スイッチ部
２６ｂ 第２スイッチ部
２６ｃ 第３スイッチ部
２６ｄ 第４スイッチ部
２６ｅ 第５スイッチ部
２６ｆ 第６スイッチ部
２６ｇ 第７スイッチ部
２６ｈ 第８スイッチ部
２７ 制御部
３０ 電源部
３０ａ 電源部
３１ ＰＩＮダイオード
３２ 抵抗器
３３ コイル
３４ キャパシタ
３５ 線路片
３５ａ 第１線路片
３５ｂ 第２線路片
３５ｃ 第３線路片
３５ｄ 第４線路片
３５ｅ 第５線路片
３６ スイッチ部
３６ａ 第１スイッチ部
３６ｂ 第２スイッチ部
３６ｃ 第３スイッチ部
３６ｄ 第４スイッチ部
３６ｅ 第５スイッチ部
３６ｆ 第６スイッチ部
３６ｇ 第７スイッチ部
３６ｈ 第８スイッチ部
Ｂ 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
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が合成される出力合成部と、
前記出力合成部と、前記ピーク増幅器の出力端とを繋ぐ第１線路と、
前記入力信号の周波数に応じて前記第１線路の線路長を調整する第１線路長調整部と、を備えている
ドハティ増幅器。 A Doherty amplifier that includes a carrier amplifier and a peak amplifier and amplifies an input signal,
An output combiner for combining the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier;
A first line connecting the output combining unit and the output terminal of the peak amplifier;
A Doherty amplifier comprising: a first line length adjusting unit configured to adjust a line length of the first line according to a frequency of the input signal.
請求項１に記載のドハティ増幅器。 2. The Doherty according to claim 1, wherein the first line length adjustment unit includes a control unit that adjusts a line length of the first line so that a load impedance of the peak amplifier viewed from the output combining unit is open. amplifier.
前記制御部は、前記スイッチを制御することによって前記第１線路の線路長を調整する
請求項２に記載のドハティ増幅器。 The first line length adjusting unit includes a plurality of paths for adjusting the line length of the first line, and a switch capable of selectively switching which one of the plurality of paths is adopted. And
The Doherty amplifier according to claim 2, wherein the control unit adjusts a line length of the first line by controlling the switch.
前記第２線路長調整部は、前記入力信号の周波数に応じて前記第２線路の線路長を調整する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のドハティ増幅器。 A second line length adjusting unit that adjusts a line length of a second line connecting the output combining unit and the output terminal of the carrier amplifier;
4. The Doherty amplifier according to claim 1, wherein the second line length adjustment unit adjusts a line length of the second line according to a frequency of the input signal. 5.
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