JP2018129698A - Doherty amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドハティ増幅器に関する。 The present invention relates to a Doherty amplifier.
携帯電話等の無線通信システムにおける使用周波数帯域の広帯域化に伴い、通信装置に用いられる電力増幅器においては高効率化に加えて広帯域化への要求も高まっている。
電力増幅器の高効率化に対しては、ドハティ増幅器が用いられることがある。
Along with the widening of the frequency band used in wireless communication systems such as cellular phones, there is an increasing demand for widening power amplifiers used in communication devices in addition to high efficiency.
A Doherty amplifier may be used to increase the efficiency of a power amplifier.
ドハティ増幅器は、常に入力信号を増幅するキャリア増幅器と、入力信号の電力が所定以上となったときに当該入力信号を増幅するピーク増幅器とを備えており、両増幅器の飽和電力をずらすことで、バックオフマージンを確保し高い効率を得ることができるように構成されている。 The Doherty amplifier is equipped with a carrier amplifier that always amplifies the input signal and a peak amplifier that amplifies the input signal when the power of the input signal exceeds a predetermined value, and by shifting the saturation power of both amplifiers, A back-off margin is ensured and high efficiency can be obtained.
ところで、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する合成部を備えている。キャリア増幅器は常に入力信号を増幅する一方、ピーク増幅器は入力信号の電力が所定以上となったときに増幅を開始する。このため、入力信号の電力が所定以上となるまでは、キャリア増幅器のみが動作する。
このとき、キャリア増幅器の出力が合成部を通じてピーク増幅器側に回り込み、電力効率を低下させることがある。
このため、合成部からピーク増幅器側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各部が構成される。
By the way, the Doherty amplifier includes a combining unit that combines the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier. The carrier amplifier always amplifies the input signal, while the peak amplifier starts amplification when the power of the input signal exceeds a predetermined level. For this reason, only the carrier amplifier operates until the power of the input signal exceeds a predetermined level.
At this time, the output of the carrier amplifier may wrap around to the peak amplifier side through the combiner and reduce power efficiency.
For this reason, each part is comprised so that the load impedance when seeing the peak amplifier side from a synthetic | combination part may be open.
ここで、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整合回路等によって設定した場合、電力効率を低下させない程度にキャリア増幅器の出力の回り込みを抑制可能な入力信号の周波数帯域が非常に狭くなり、使用周波数の広帯域化に対して不利となる。所定周波数における負荷インピーダンスがオープンとなるように整合回路等の各部が設定されているため、入力信号の周波数が所定周波数から変動すると、ピーク増幅器の負荷インピーダンスも変動し、キャリア増幅器の出力の回り込みを十分に抑制できなくなるおそれがあるからである。 Here, when the matching circuit is set so that the load impedance when the peak amplifier is viewed from the synthesis unit is open, the frequency band of the input signal that can suppress the wraparound of the output of the carrier amplifier to the extent that power efficiency is not reduced. Becomes very narrow, which is disadvantageous for widening the use frequency. Since each part of the matching circuit is set so that the load impedance at the predetermined frequency is open, when the frequency of the input signal fluctuates from the predetermined frequency, the load impedance of the peak amplifier also fluctuates, and the output of the carrier amplifier is reduced. This is because there is a possibility that it cannot be sufficiently suppressed.
これに対し、例えば、特許文献１には、広帯域で用いることができるドハティ増幅器として、ピーク増幅器の入力側に入力信号のレベルを検出する検出回路と、ピーク増幅器の出力側に入力信号のレベルに応じて容量値が変化する可変容量ダイオードとを設けたものが開示されている。
このドハティ増幅器は、入力信号のレベルが低いレベルの場合、可変容量ダイオードの容量値を大きくしてピーク増幅器側の負荷インピーダンスをオープンに見せる一方、入力信号のレベルが高レベルになると、可変容量ダイオードの容量値を減少させピーク増幅器側本来の負荷インピーダンスに移行させるように構成されており、ピーク増幅器側の負荷インピーダンスを幅広い周波数帯域でオープンに見せることで広帯域化を可能にしている（例えば、特許文献１参照）。
On the other hand, for example, in
When the input signal level is low, the Doherty amplifier increases the capacitance value of the variable capacitance diode to openly show the load impedance on the peak amplifier side. On the other hand, when the input signal level becomes high, the variable capacitance diode The capacitance value is reduced to shift to the original load impedance of the peak amplifier side, and widening is possible by making the load impedance on the peak amplifier side open in a wide frequency band (for example, patents) Reference 1).
しかし、上記従来例では、ピーク増幅器の入力側に検出回路を設けるとともに、出力側に可変容量ダイオードを設ける必要があり、構成が複雑であるという問題を有している。 However, in the above conventional example, it is necessary to provide a detection circuit on the input side of the peak amplifier and to provide a variable capacitance diode on the output side.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、より簡易な構成で広帯域化が可能なドハティ増幅器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a Doherty amplifier capable of widening the bandwidth with a simpler configuration.
一実施形態であるドハティ増幅器は、入力信号を増幅するドハティ増幅器であって、前記入力信号が与えられるキャリア増幅器と、前記キャリア増幅器に並列に設けられ前記入力信号が与えられるピーク増幅器と、前記ピーク増幅器に対する印加電圧を前記入力信号の周波数に応じて調整する制御部と、を備えている。 The Doherty amplifier according to an embodiment is a Doherty amplifier that amplifies an input signal, the carrier amplifier to which the input signal is applied, the peak amplifier that is provided in parallel to the carrier amplifier and to which the input signal is applied, and the peak And a controller that adjusts the voltage applied to the amplifier in accordance with the frequency of the input signal.
本発明のドハティ増幅器によれば、より簡易な構成で広帯域化が可能となる。 According to the Doherty amplifier of the present invention, it is possible to widen the band with a simpler configuration.
［実施形態の説明］ [Description of Embodiment]
まず最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態であるドハティ増幅器は、入力信号を増幅するドハティ増幅器であって、前記入力信号が与えられるキャリア増幅器と、前記キャリア増幅器に並列に設けられ前記入力信号が与えられるピーク増幅器と、前記ピーク増幅器に対する印加電圧を前記入力信号の周波数に応じて調整する制御部と、を備えている。
First, the contents of the embodiment will be listed and described.
(1) A Doherty amplifier according to an embodiment is a Doherty amplifier that amplifies an input signal, a carrier amplifier to which the input signal is applied, and a peak amplifier that is provided in parallel to the carrier amplifier and to which the input signal is applied. And a controller that adjusts an applied voltage to the peak amplifier according to the frequency of the input signal.
上記構成のドハティ増幅器によれば、制御部がピーク増幅器に対する印加電圧を調整することで、当該ピーク増幅器の負荷インピーダンスを変化させることができる。よって、入力信号の周波数に応じて、キャリア増幅器の出力とピーク増幅器の出力とが合成される合成点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調整することができ、この結果、幅広い周波数帯域の入力信号が与えられたとしても、適切に増幅することができる。
このように上記構成のドハティ増幅器によれば、ピーク増幅器に対する印加電圧を入力信号の周波数に応じて調整するといった簡易な構成で広帯域化が可能となる。
According to the Doherty amplifier having the above configuration, the load impedance of the peak amplifier can be changed by the control unit adjusting the voltage applied to the peak amplifier. Therefore, according to the frequency of the input signal, the load impedance when the peak amplifier is viewed from the synthesis point where the output of the carrier amplifier and the output of the peak amplifier are combined can be adjusted to be open. Even if an input signal of a wide frequency band is given, it can be appropriately amplified.
Thus, according to the Doherty amplifier having the above configuration, it is possible to widen the band with a simple configuration in which the voltage applied to the peak amplifier is adjusted according to the frequency of the input signal.
（２）上記ドハティ増幅器において、前記制御部は、前記キャリア増幅器に対する印加電圧を前記入力信号の周波数に応じて調整することが好ましい。
この場合、ピーク増幅器に対する印加電圧に加えて、キャリア増幅器に対する印加電圧も調整することで、合成点から見たときの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調整する際の自由度をより高めることができる。
(2) In the Doherty amplifier, it is preferable that the control unit adjusts an applied voltage to the carrier amplifier according to a frequency of the input signal.
In this case, by adjusting the voltage applied to the carrier amplifier in addition to the voltage applied to the peak amplifier, the degree of freedom in adjusting the load impedance of the peak amplifier when viewed from the synthesis point to be open is further increased. be able to.
（３）上記ドハティ増幅器において、前記制御部は、前記ピーク増幅器に対する印加電圧を所定の調整範囲で調整し、前記キャリア増幅器に対する印加電圧は、前記所定の調整範囲内であることが好ましい。
この場合、ピーク増幅器の印加電圧を調整して変動させたとしても、当該ピーク増幅器の印加電圧と、キャリア増幅器の印加電圧との差が大きくなるのを抑制することができる。これにより、ピーク増幅器の印加電圧を変動させることによってドハティ増幅器の出力に与える影響を抑制することができる。
(3) In the Doherty amplifier, it is preferable that the control unit adjusts the voltage applied to the peak amplifier within a predetermined adjustment range, and the voltage applied to the carrier amplifier is within the predetermined adjustment range.
In this case, even if the applied voltage of the peak amplifier is adjusted and varied, an increase in the difference between the applied voltage of the peak amplifier and the applied voltage of the carrier amplifier can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the influence on the output of the Doherty amplifier by changing the applied voltage of the peak amplifier.
（４）上記ドハティ増幅器において、前記入力信号の周波数を検出する検出器をさらに備え、前記制御部は、前記検出器の検出結果に応じて前記ピーク増幅器に対する印加電圧を調整するように構成してもよい。
この場合、与えられる入力信号に対応して速やかに印加電圧の調整を行うことができる。
(4) The Doherty amplifier further includes a detector that detects a frequency of the input signal, and the control unit is configured to adjust an applied voltage to the peak amplifier according to a detection result of the detector. Also good.
In this case, the applied voltage can be quickly adjusted in accordance with the input signal applied.
［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。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[Details of the embodiment]
Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the drawings.
Note that at least a part of each embodiment described below may be arbitrarily combined.
図１は、一実施形態に係るドハティ増幅器１の構成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の無線通信装置に搭載され、無線周波数の通信信号（ＲＦ信号）の増幅を行う。
ドハティ増幅器１は、入力端子２に与えられるＲＦ信号（入力信号）を増幅し、出力端子３から出力する。
本実施形態のドハティ増幅器１は、例えば、約２．９ＧＨｚから約３．７ＧＨｚの間の周波数帯域の通信信号の増幅が可能に構成されており、広帯域の通信信号に対応している。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a Doherty
The Doherty
The Doherty
図１に示すように、ドハティ増幅器１は、キャリア増幅器４と、ピーク増幅器５とを備えている。
入力端子２に与えられるＲＦ信号は、入力分配部６を通じてキャリア増幅器４と、ピーク増幅器５とに分配される。
入力分配部６と、キャリア増幅器４との間には、キャリア増幅器４の入力側におけるインピーダンス整合を行うための入力整合回路７が設けられている。
また、入力分配部６と、ピーク増幅器５との間には、１／４波長線路８と、入力整合回路９とが設けられている。
入力整合回路９は、ピーク増幅器５の入力側におけるインピーダンス整合を行う。１／４波長線路８は、キャリア増幅器４の出力側の１／４波長線路１７（後に説明する）による位相差を補償するために設けられている。
As shown in FIG. 1, the Doherty
The RF signal applied to the
Between the input distributor 6 and the
A
The input matching circuit 9 performs impedance matching on the input side of the
入力端子２に与えられるＲＦ信号は、入力分配部６、及び入力整合回路７を通じてキャリア増幅器４に与えられるとともに、入力分配部６、１／４波長線路８、及び入力整合回路９を通じてピーク増幅器５に与えられる。
The RF signal supplied to the
キャリア増幅器４及びピーク増幅器５は、増幅素子として、例えば、ＧａＮ−ＨＥＭＴ（窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ）を用いて構成されている。
キャリア増幅器４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５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４はＲＦ信号を常に増幅する。また、ピーク増幅器５はＲＦ信号の電力がキャリア増幅器４の飽和電力に近づいた段階であって所定以上のときに増幅する。
The
The
Therefore, the
キャリア増幅器４の出力と、ピーク増幅器５の出力とは、出力合成部１５によって合成される。
キャリア増幅器４と、出力合成部１５との間には、キャリア増幅器４の出力側におけるインピーダンス整合を行うための出力整合回路１６と、１／４波長線路１７とが設けられている。
ピーク増幅器５と、出力合成部１５との間には、ピーク増幅器５の出力側におけるインピーダンス整合を行うための出力整合回路１８が設けられている。
The output of the
Between the
An
１／４波長線路１７は、合成線路１９側からみたときの出力合成部１５の出力側のインピーダンスが、出力端子３側のインピーダンスＲ０の１／２（Ｒ０／２）となるようにインピーダンス変換を行う。つまり、ＲＦ信号の電力がキャリア増幅器４のみが動作する値の場合、１／４波長線路１７は、キャリア増幅器４の負荷が２Ｒ０となるようにインピーダンス変換する。一方、ＲＦ信号の電力がキャリア増幅器４とピーク増幅器５の両方が動作する値の場合、１／４波長線路１７は、キャリア増幅器４の負荷及びピーク増幅器５の負荷がＲ０となるようにインピーダンス変換する。
The 1/4
出力合成部１５の後段には、合成線路１９が設けられている。合成線路１９は、出力合成部１５とその後段である出力端子３側とのインピーダンス整合を行う。合成線路１９の出力は、出力端子３に与えられ、増幅されたＲＦ信号として出力される。
A combined
また、本実施形態のドハティ増幅器１は、ピーク増幅器５に対して印加されるドレイン電圧Ｖｄ１を制御する電圧制御部２０を備えている。
電圧制御部２０には、入力端子２に与えられるＲＦ信号の周波数を検出するための周波数カウンタ２１が接続されている。
周波数カウンタ２１には、入力端子２と入力分配部６との間に接続された分岐路を通じてＲＦ信号が与えられる。周波数カウンタ２１は、与えられるＲＦ信号の周波数を検出し、その検出結果を示す結果情報を電圧制御部２０に与える。
In addition, the
A
An RF signal is given to the
電圧制御部２０は、処理部２２と、記憶部２３とを備えている。記憶部２３には、ＲＦ信号の周波数と、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１とが対応付けられて登録されているテーブルが記憶されている。
The
図２は、ＲＦ信号の周波数と、ドレイン電圧Ｖｄ１とが対応付けられて登録されているテーブルの一例である。
図２中、テーブルには、ドハティ増幅器１に与えられるＲＦ信号の周波数帯域を区分することで設定された４つの帯域１から帯域４と、これら４つの帯域１から帯域４それぞれに対応するドレイン電圧Ｖｄ１が登録されている。
本実施形態では、ＲＦ信号の周波数が３．１０ＧＨｚ未満の場合、ドレイン電圧Ｖｄ１が２０ボルト、ＲＦ信号の周波数が３．１０ＧＨｚ以上３．２５ＧＨｚ未満の場合、ドレイン電圧Ｖｄ１が３０ボルト、ＲＦ信号の周波数が３．２５ＧＨｚ以上３．４０ＧＨｚ未満の場合、ドレイン電圧Ｖｄ１が４０ボルト、ＲＦ信号の周波数が３．４０ＧＨｚ以上の場合、ドレイン電圧Ｖｄ１が５０ボルトとされている。
FIG. 2 is an example of a table in which the frequency of the RF signal and the drain voltage V d1 are registered in association with each other.
In FIG. 2, the table shows four
In this embodiment, when the frequency of the RF signal is less than 3.10 GHz, the drain voltage V d1 is 20 volts, and when the frequency of the RF signal is 3.10 GHz or more and less than 3.25 GHz, the drain voltage V d1 is 30 volts, RF When the signal frequency is 3.25 GHz or more and less than 3.40 GHz, the drain voltage V d1 is 40 volts, and when the RF signal frequency is 3.40 GHz or more, the drain voltage V d1 is 50 volts.
処理部２２は、前記テーブルを参照し、周波数カウンタ２１から与えられる結果情報が示すＲＦ信号の周波数に基づいて、ピーク増幅器５に対して設定すべきドレイン電圧Ｖｄ１の電圧値を特定する。
処理部２２は、ピーク増幅器５に印加されるドレイン電圧Ｖｄ１が、前記テーブルに基づいて特定した電圧値となるように制御する。
このように、処理部２２は、ピーク増幅器５に対するドレイン電圧Ｖｄ１をＲＦ信号の周波数に応じて調整する機能を有している。
The
The
As described above, the
処理部２２は、その機能の一部又は全部が、ハードウェア回路によって構成されていてもよいし、その機能の一部又は全部が、コンピュータプログラムによって実現されていてもよい。その機能の一部又は全部がコンピュータプログラムによって実現される場合、処理部２２はコンピュータを含み、各機能を実現するためのコンピュータプログラムは記憶部２３に記憶される。
The
なお、本実施形態において、ピーク増幅器５に対するドレイン電圧Ｖｄ１は２０ボルトから５０ボルトの範囲で調整されるが、キャリア増幅器４に対するドレイン電圧Ｖｄ２は、５０ボルトで固定されている。
In this embodiment, the drain voltage V d1 for the
ここで、本実施形態のドハティ増幅器１は、例えば、ドレイン電圧Ｖｄ１が５０ボルト、周波数が３．５ＧＨｚである場合における、出力合成部１５からピーク増幅器５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各部が構成されている。
これによって、キャリア増幅器４の出力が出力合成部１５を通じてピーク増幅器５に回り込み、電力効率を低下させるのを抑制している。
Here, in the
As a result, the output of the
しかしこの場合、電力効率を低下させない程度にキャリア増幅器４の出力の回り込みを抑制可能なＲＦ信号の周波数帯域が非常に狭くなり、使用周波数の広帯域化に対して不利となる。
ドレイン電圧Ｖｄ１が５０ボルト、周波数が３．５ＧＨｚである場合における負荷インピーダンスがオープンとなるように各部が構成されているため、ＲＦ信号の周波数が３．５ＧＨｚから変動すると、ピーク増幅器５の負荷インピーダンスも変動し、キャリア増幅器４の出力の回り込みを十分に抑制できなくなるおそれがあるからである。
However, in this case, the frequency band of the RF signal that can suppress the wraparound of the output of the
Since each part is configured so that the load impedance is open when the drain voltage V d1 is 50 volts and the frequency is 3.5 GHz, when the frequency of the RF signal varies from 3.5 GHz, the load of the
これに対して、本実施形態のドハティ増幅器１は、増幅器に印加するドレイン電圧の変化に応じて当該増幅器の負荷インピーダンスが変化することを利用し、ＲＦ信号の広帯域化を図っている。
On the other hand, the
図３は、ピーク増幅器５に与えるドレイン電圧と、ピンチオフ時におけるピーク増幅器５単体の出力インピーダンスとの関係を示した図である。
図３で示すスミスチャートには、ＲＦ信号の周波数を変化させたときのピーク増幅器５単体の出力インピーダンスの変化を線図として示している。
図３中、実線の線図Ｌ１はドレイン電圧Ｖｄ１が５０ボルトの場合における出力インピーダンスの変化を示している。破線の線図Ｌ２はドレイン電圧Ｖｄ１が４０ボルトの場合における出力インピーダンスの変化を示している。一点鎖線の線図Ｌ３はドレイン電圧Ｖｄ１が３０ボルトの場合における出力インピーダンスの変化を示している。二点鎖線の線図Ｌ４はドレイン電圧Ｖｄ１が２０ボルトの場合における出力インピーダンスの変化を示している。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the drain voltage applied to the
In the Smith chart shown in FIG. 3, the change in the output impedance of the
In FIG. 3, a solid line L1 indicates a change in output impedance when the drain voltage Vd1 is 50 volts. A broken line diagram L2 shows a change in output impedance when the drain voltage Vd1 is 40 volts. An alternate long and short dash line diagram L3 shows changes in output impedance when the drain voltage Vd1 is 30 volts. A two-dot chain line diagram L4 shows a change in output impedance when the drain voltage Vd1 is 20 volts.
また、線図Ｌ１上に付されている黒塗りの逆三角印で示したマーカｍ１、線図Ｌ２上のマーカｍ２、線図Ｌ３上のマーカｍ３、及び線図Ｌ４上のマーカｍ４は、各線図の基本周波数３．５ＧＨｚにおける出力インピーダンスを示している。 In addition, the marker m1 indicated by the black inverted triangle mark attached on the diagram L1, the marker m2 on the diagram L2, the marker m3 on the diagram L3, and the marker m4 on the diagram L4 are each line The output impedance at a fundamental frequency of 3.5 GHz is shown.
図３中、マーカｍ１における位相は−１２８度、マーカｍ２における位相は−１４１度、マーカｍ３における位相は−１５９度、マーカｍ４における位相は−１７０度となっている。
このように、同じ周波数（３．５ＧＨｚ）における出力インピーダンスの位相は、ドレイン電圧Ｖｄ１に応じて変化することが判る。
本実施形態のドハティ増幅器１は、このようなドレイン電圧Ｖｄ１と、出力インピーダンスの位相との間の特性を利用することで、ピーク増幅器５の出力インピーダンスの位相を調整する。
In FIG. 3, the phase at the marker m1 is −128 degrees, the phase at the marker m2 is −141 degrees, the phase at the marker m3 is −159 degrees, and the phase at the marker m4 is −170 degrees.
Thus, the output impedance of the phase in the same frequency (3.5 GHz) is seen to vary depending on the drain voltage V d1.
The
すなわち、本実施形態のドハティ増幅器１（の電圧制御部２０）は、ＲＦ信号の周波数が変化したとしても、ＲＦ信号の周波数に応じてドレイン電圧Ｖｄ１を調整し、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスがオープンとなる状態を維持するように構成されている。
That is, even if the frequency of the RF signal changes, the Doherty amplifier 1 (the voltage control unit 20) of the present embodiment adjusts the drain voltage V d1 according to the frequency of the RF signal, and the peak voltage amplifier from the
図４は、ドレイン電圧Ｖｄ１が５０ボルトのときにおける、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスの変化の一例を示すスミスチャートである。図４中の線図は、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスの変化を示している。なお、図４に示す負荷インピーダンスの変化はコンピュータシミュレーションによって求めた。さらに以下に示す図５及び図６に示す負荷インピーダンスの変化も同様にコンピュータシミュレーションによって求めた。
FIG. 4 is a Smith chart showing an example of a change in load impedance when the
図４中、線図上のマーカｍ５は、ＲＦ信号の周波数が３．２１ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示している。マーカｍ６は、ＲＦ信号の周波数が３．５０ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示している。マーカｍ７は、ＲＦ信号の周波数が３．７４ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示している。 In FIG. 4, a marker m5 on the diagram indicates the load impedance when the frequency of the RF signal is 3.21 GHz. The marker m6 indicates the load impedance when the frequency of the RF signal is 3.50 GHz. The marker m7 indicates the load impedance when the frequency of the RF signal is 3.74 GHz.
図４中、マーカｍ６が示す、周波数３．５０ＧＨｚにおける負荷インピーダンスの位相は約−１．２度であり、ほぼオープンとなっている。
本実施形態のドハティ増幅器１は、上述したように、ドレイン電圧Ｖｄ１が５０ボルト、周波数が３．５０ＧＨｚにおける、出力合成部１５からピーク増幅器５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各部が設定されている。
電圧制御部２０が有する上記テーブルに登録されているドレイン電圧Ｖｄ１は、この設定を基準として、各帯域に対応して適切な電圧値に設定される。
In FIG. 4, the phase of the load impedance at a frequency of 3.50 GHz indicated by the marker m6 is about −1.2 degrees and is almost open.
As described above, the
The drain voltage V d1 registered in the table of the
図４中のマーカｍ７が示す、周波数３．７４ＧＨｚにおける負荷インピーダンスの位相は約−３０度となっている。また、図４中のマーカｍ５が示す、周波数が３．２１ＧＨｚにおける負荷インピーダンスの位相は約３０度となっている。 The phase of the load impedance at the frequency of 3.74 GHz indicated by the marker m7 in FIG. 4 is about −30 degrees. Further, the phase of the load impedance at a frequency of 3.21 GHz indicated by the marker m5 in FIG. 4 is about 30 degrees.
図５は、ドレイン電圧Ｖｄ１が４０ボルト及び３０ボルトのときにおける、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスの変化の一例を示すスミスチャートである。図５中の線図Ｌ５及び線図Ｌ６は、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスの変化を示している。
FIG. 5 is a Smith chart showing an example of a change in load impedance when the
図５中、実線の線図Ｌ５はドレイン電圧Ｖｄ１が４０ボルトの場合における負荷インピーダンスの変化を示している。
破線の線図Ｌ６はドレイン電圧Ｖｄ１が３０ボルトの場合における負荷インピーダンスの変化を示している。
In FIG. 5, a solid line L5 indicates a change in load impedance when the drain voltage Vd1 is 40 volts.
A broken line diagram L6 shows a change in load impedance when the drain voltage Vd1 is 30 volts.
また、図５中、線図Ｌ５上のマーカｍ８は、ドレイン電圧Ｖｄ１が４０ボルトの場合にほぼオープンとなる負荷インピーダンスを示している。マーカｍ８は、ＲＦ信号の周波数が３．３６ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示しており、負荷インピーダンスの位相は約−０．５度となっている。
線図Ｌ６上のマーカｍ９は、ドレイン電圧Ｖｄ１が３０ボルトの場合にほぼオープンとなる負荷インピーダンスを示している。マーカｍ９は、ＲＦ信号の周波数が３．１７ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示しており、負荷インピーダンスの位相は約０．３度となっている。
Further, the marker m8 on in FIG. 5, the diagram L5 shows a load impedance drain voltage V d1 is substantially open when the 40 volts. The marker m8 indicates the load impedance when the frequency of the RF signal is 3.36 GHz, and the phase of the load impedance is about −0.5 degrees.
Marker m9 on the diagram L6 shows a load impedance drain voltage V d1 is substantially open when the 30 volts. The marker m9 indicates the load impedance when the frequency of the RF signal is 3.17 GHz, and the phase of the load impedance is about 0.3 degrees.
図６は、ドレイン電圧Ｖｄ１が２０ボルトのときにおける、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスの変化の一例を示すスミスチャートである。図６中の線図は、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスの変化を示している。
FIG. 6 is a Smith chart showing an example of a change in load impedance when the
図６中、線図上のマーカｍ１２は、ドレイン電圧Ｖｄ１が２０ボルトの場合にほぼオープンとなる負荷インピーダンスを示している。マーカｍ１２は、ＲＦ信号の周波数が３．０６ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示しており、負荷インピーダンスの位相は約−０．５度となっている。 In Figure 6, the marker m12 of drawing lines, shows a load impedance of the drain voltage V d1 is substantially open when the 20 volts. The marker m12 indicates the load impedance when the frequency of the RF signal is 3.06 GHz, and the phase of the load impedance is about −0.5 degrees.
図６中、線図上のマーカｍ１１は、周波数２．８５ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示しており、負荷インピーダンスの位相は約−３０度となっている。また、図６中のマーカｍ１３は、周波数が３．２４ＧＨｚにおける負荷インピーダンスを示しており、負荷インピーダンスの位相は約３１度となっている。 In FIG. 6, a marker m11 on the diagram indicates the load impedance at a frequency of 2.85 GHz, and the phase of the load impedance is about −30 degrees. A marker m13 in FIG. 6 indicates the load impedance at a frequency of 3.24 GHz, and the phase of the load impedance is about 31 degrees.
このように、本実施形態のドハティ増幅器１は、ドレイン電圧Ｖｄ１を２０ボルトから５０ボルトの範囲で調整すれば、ＲＦ信号の周波数が３．０６ＧＨｚから３．５０ＧＨｚの範囲で出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスをオープンとすることができる。
As described above, the
さらに、仮に、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスがオープンとみなせる位相の範囲を−３０度から＋３０度の範囲で設定すれば、図４に示したように、ドレイン電圧Ｖｄ１が５０ボルトの場合、周波数３．７４ＧＨｚのＲＦ信号についても負荷インピーダンスをオープンとすることができる。
また、図６に示したように、ドレイン電圧Ｖｄ１が２０ボルトの場合、周波数２．８５ＧＨｚのＲＦ信号についても負荷インピーダンスをオープンとすることができる。
これにより、本実施形態のドハティ増幅器１は、ＲＦ信号の周波数が２．８５ＧＨｚから３．７４ＧＨｚの範囲で出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスをオープンとすることができる。
Furthermore, if the phase range in which the load impedance when the
As shown in FIG. 6, when the drain voltage V d1 is 20 volts, the load impedance can be opened even for an RF signal having a frequency of 2.85 GHz.
Thereby, the
このように、本実施形態のドハティ増幅器１は、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスをオープンとすることができるＲＦ信号の周波数帯域を広帯域とすることができる。この結果、本実施形態のドハティ増幅器１によれば、最大で、２．８５ＧＨｚから３．７４ＧＨｚの周波数帯域のＲＦ信号についても増幅可能となる。
Thus, the
上記構成のドハティ増幅器１によれば、電圧制御部２０がピーク増幅器５に対するドレイン電圧を調整することで、当該ピーク増幅器５の負荷インピーダンスを変化させることができる。よって、ＲＦ信号の周波数に応じて、出力合成部１５からピーク増幅器５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調整することができ、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスをオープンとすることができるＲＦ信号の周波数帯域を広帯域とすることができる。
この結果、最大で２．８５ＧＨｚから３．７４ＧＨｚまでの帯域といった幅広い周波数帯域のＲＦ信号が与えられたとしても、効率を低下させることなく適切に増幅することができる。
According to the
As a result, even if an RF signal in a wide frequency band such as a band from 2.85 GHz to 3.74 GHz at maximum is given, it can be appropriately amplified without lowering the efficiency.
このように上記構成のドハティ増幅器１によれば、ピーク増幅器５に対するドレイン電圧Ｖｄ１をＲＦ信号の周波数に応じて調整するといった簡易な構成で広帯域化が可能となる。
Thus, according to the
また、本実施形態では、入力端子２に与えられるＲＦ信号の周波数を検出するための周波数カウンタ２１を備え、電圧制御部２０は、周波数カウンタ２１に検出結果に応じてピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１を調整するので、与えられるＲＦ信号に対応して速やかにドレイン電圧Ｖｄ１の調整を行うことができる。
Further, in the present embodiment, a
また、本実施形態において、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２を５０ボルトとした場合を例示したが、例えば、６０ボルトといったように、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１の調整範囲である２０ボルトから５０ボルトまでの範囲外にキャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２を設定してもよい。
In the present embodiment, the drain voltage V d2 of the
ただし、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２は、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１の調整範囲である２０ボルトから５０ボルトまでの範囲内に設定することが好ましい。
この場合、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１を調整して変動させたとしても、当該ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１と、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２との電圧値の差が大きくなるのを抑制することができる。これにより、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１を変動させることによってドハティ増幅器１の出力に与える影響を抑制することができる。
However, the drain voltage V d2 of the
In this case, even if the drain voltage V d1 of the
図７は、他の実施形態に係るドハティ増幅器１の構成を示すブロック図である。
本実施形態は、電圧制御部２０がピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１に加えてキャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２も調整する点において上記実施形態と相違している。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a
The present embodiment is different from the above embodiment in that the
本実施形態の電圧制御部２０は、ＲＦ信号の周波数に応じて、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２、及びピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１を調整するとともに、ドレイン電圧Ｖｄ２とドレイン電圧Ｖｄ１とが同じ電圧値となるように調整する。
このように構成することで、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１を調整したとしても、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２との間の電圧値の差が生じないようにすることができる。
The
With this configuration, even if the drain voltage V d1 of the
なお、電圧制御部２０は、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２、及びピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１をそれぞれ異なる電圧値となるように調整してもよい。
この場合においても、上述のように、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２は、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１の調整範囲である２０ボルトから５０ボルトまでの範囲内に設定することが好ましい。
The
Even in this case, as described above, the drain voltage V d2 of the
また、本実施形態では、キャリア増幅器４のドレイン電圧Ｖｄ２、及びピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１をそれぞれ調整することができるので、ピーク増幅器５を出力合成部１５から見たときの負荷インピーダンスがオープンとなるように調整する際の自由度をより高めることができる。
In this embodiment, since the drain voltage V d2 of the
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。
本実施形態において、ピーク増幅器５のドレイン電圧Ｖｄ１を２０ボルトから５０ボルトまでの範囲で、１０ボルト単位で４段階に調整するように構成した場合を例示したが、ＲＦ信号の周波数に応じてドレイン電圧Ｖｄ１の電圧値をより多段階に設定してもよいし、出力合成部１５からピーク増幅器５をみたときの負荷インピーダンスがオープンとみなせる位相の範囲を考慮することで、ドレイン電圧Ｖｄ１の電圧値を４段階よりも少なく設定してもよい。
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive.
In the present embodiment, the drain voltage V d1 of the
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。 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 入力端子
３ 出力端子
４ キャリア増幅器
５ ピーク増幅器
６ 入力分配部
７ 入力整合回路
８ １／４波長線路
９ 入力整合回路
１５ 出力合成部
１６ 出力整合回路
１７ １／４波長線路
１８ 出力整合回路
１９ 合成線路
２０ 電圧制御部
２１ 周波数カウンタ
２２ 処理部
２３ 記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記入力信号が与えられるキャリア増幅器と、
前記キャリア増幅器に並列に設けられ前記入力信号が与えられるピーク増幅器と、
前記ピーク増幅器に対する印加電圧を前記入力信号の周波数に応じて調整する制御部と、を備えている
ドハティ増幅器。 A Doherty amplifier for amplifying an input signal,
A carrier amplifier to which the input signal is applied;
A peak amplifier provided in parallel with the carrier amplifier and provided with the input signal;
A Doherty amplifier comprising: a control unit that adjusts an applied voltage to the peak amplifier according to a frequency of the input signal.
請求項１に記載のドハティ増幅器。 The Doherty amplifier according to claim 1, wherein the control unit adjusts an applied voltage to the carrier amplifier according to a frequency of the input signal.
前記キャリア増幅器に対する印加電圧は、前記所定の調整範囲内である
請求項１又は請求項２に記載のドハティ増幅器。 The control unit adjusts the voltage applied to the peak amplifier within a predetermined adjustment range,
The Doherty amplifier according to claim 1 or 2, wherein an applied voltage to the carrier amplifier is within the predetermined adjustment range.
前記制御部は、前記検出器の検出結果に応じて前記ピーク増幅器に対する印加電圧を調整する
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 detector for detecting a frequency of the input signal;
The Doherty amplifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit adjusts an applied voltage to the peak amplifier according to a detection result of the detector.
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