JP3393514B2 - Monolithically integrated low phase distortion power amplifier - Google Patents

Monolithically integrated low phase distortion power amplifier

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JP3393514B2
JP3393514B2 JP03373494A JP3373494A JP3393514B2 JP 3393514 B2 JP3393514 B2 JP 3393514B2 JP 03373494 A JP03373494 A JP 03373494A JP 3373494 A JP3373494 A JP 3373494A JP 3393514 B2 JP3393514 B2 JP 3393514B2
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fet
gate
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征士 中津川
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば携帯電話機など
の無線通信装置において、帯域制限されたディジタル信
号の変調波を低位相歪で高効率に増幅する低位相歪電力
増幅器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low phase distortion power amplifier for amplifying a modulated wave of a band-limited digital signal with low phase distortion and high efficiency in a wireless communication device such as a mobile phone.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯電話機などに使用されている多値P
SK変調ディジタル方式の無線通信装置では、送信用電
力増幅器の高出力・高効率化および低歪化が要求されて
いる。無線通信装置の低歪化は、増幅器のA級動作によ
り実現するのが簡単である。しかし、A級動作は、直流
入力からマイクロ波出力への変換効率が悪い。そこで、
高効率が要求される電池駆動の携帯電話機などではAB
級動作が主流になっている。
2. Description of the Related Art Multivalued P used in mobile phones and the like
In the wireless communication device of the SK modulation digital system, it is required that the transmission power amplifier has high output, high efficiency, and low distortion. Low distortion of a wireless communication device can be easily realized by class A operation of an amplifier. However, in the class A operation, the conversion efficiency from the DC input to the microwave output is poor. Therefore,
AB for battery-powered mobile phones that require high efficiency
The class movement is the mainstream.

【0003】ところが、AB級動作のFET増幅器で
は、入力電力に対する出力位相が大きく変化することが
わかっている。このような増幅器で多値PSK変調波を
増幅すると出力信号スペクトラムが広がり、隣接チャネ
ルへ妨害を与えてしまう。そこで、図11に示すよう
に、FETを用いた電力増幅器31の前段にプリディス
トーション型の位相歪補償回路32を接続し、そこで逆
方向の位相を発生させて位相歪を打ち消す構成が考えら
れている(小倉、「Si-バイポーラトランジスタを用い
た簡易型リニアライザ」、1993年電子情報通信学会春季
大会、No.C-73 )。
However, it is known that in the class AB operation FET amplifier, the output phase greatly changes with respect to the input power. When the multilevel PSK modulated wave is amplified by such an amplifier, the output signal spectrum is widened, and the adjacent channel is disturbed. Therefore, as shown in FIG. 11, a configuration is conceivable in which a predistortion type phase distortion compensation circuit 32 is connected in front of the power amplifier 31 using an FET, and a phase in the opposite direction is generated there to cancel the phase distortion. (Ogura, "Simplified Linearizer Using Si-Bipolar Transistor", 1993 IEICE Spring Conference, No.C-73).

【0004】この位相歪補償回路32は、レベル調整用
アッテネータ33とSi バイポーラトランジスタを用い
た逆位相歪発生器34により構成される。FETを用い
た電力増幅器31は、入力電力の増加に伴って通過位相
が進む特性を有する。一方、Si バイポーラトランジス
タを用いた逆位相歪発生器34は入力電力の増加に伴っ
て通過位相が遅れる特性であり、FETを用いた電力増
幅器31で発生する位相歪と逆の位相歪をあらかじめ入
力信号に与えて注入することにより不要な位相歪を打ち
消す構成になっている。しかし、このような位相歪補償
回路32はSiバイポーラトランジスタを用いているの
で、FETを用いた電力増幅器31とのモノリシックI
C化が困難であった。
The phase distortion compensating circuit 32 comprises a level adjusting attenuator 33 and an anti-phase distortion generator 34 using Si bipolar transistors. The power amplifier 31 using the FET has a characteristic that the passing phase advances as the input power increases. On the other hand, the anti-phase distortion generator 34 using the Si bipolar transistor has a characteristic that the passing phase is delayed as the input power increases, and the phase distortion opposite to the phase distortion generated in the power amplifier 31 using the FET is input in advance. By giving and injecting the signal, unnecessary phase distortion is canceled. However, since such a phase distortion compensating circuit 32 uses Si bipolar transistors, it is monolithic with the power amplifier 31 using FETs.
C conversion was difficult.

【0005】図12は、低歪化を図った従来の電力増幅
器の構成を示す(特開平5−152877号)。図にお
いて、41は入力端子、42は出力端子、43はソース
接地のFET、44は入力整合回路、45は出力整合回
路、46はFETのゲートバイアス端子、47はFET
のドレインバイアス端子、48は非線形抵抗である。
FIG. 12 shows the structure of a conventional power amplifier which is designed to reduce distortion (Japanese Patent Laid-Open No. 5-152877). In the figure, 41 is an input terminal, 42 is an output terminal, 43 is a source-grounded FET, 44 is an input matching circuit, 45 is an output matching circuit, 46 is a FET gate bias terminal, and 47 is an FET.
Is a drain bias terminal, and 48 is a non-linear resistance.

【0006】本構成は、FET増幅器の利得低下による
ドレインコンダクタンスGd の増大により位相が進み、
ドレイン・ゲート間コンダクタンスGdgの増大により位
相が遅れることに着目したものである。すなわち、位相
変化を打ち消すように端子電圧に応じて変化する非線形
抵抗48をドレイン・ゲート間に挿入することにより、
FET増幅器の位相変化を小さくする構成になってい
る。しかし、このような電力増幅器では、非線形抵抗4
8のような特別な制御素子を用いているので、最適なG
dgを作りだすための調整が困難であり、さらにそれを能
動的に制御するには特別な周辺回路が必要になってい
た。
In this configuration, the phase advances due to the increase in drain conductance Gd due to the decrease in gain of the FET amplifier,
The focus is on the phase delay due to the increase of the drain-gate conductance Gdg. That is, by inserting the non-linear resistor 48, which changes according to the terminal voltage so as to cancel the phase change, between the drain and the gate,
It is configured to reduce the phase change of the FET amplifier. However, in such a power amplifier, the nonlinear resistance 4
Since a special control element such as 8 is used, the optimum G
It was difficult to adjust the dg to create it, and a special peripheral circuit was needed to actively control it.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の電力増幅器にお
いて、位相歪を抑えるためにA級動作で使用すれば電力
効率が悪くなる。また、AB級動作時の位相歪を補償す
るために従来の位相歪補償回路を付加すれば、モノリシ
ックIC化が困難なために装置コストが高くなる。ま
た、非線形抵抗を用いた構成においても、ドレイン・ゲ
ート間に負帰還がかかるので利得が小さくなり、高出力
・高効率化が望めなかった。
In the conventional power amplifier, if it is used in class A operation to suppress the phase distortion, the power efficiency becomes poor. Further, if a conventional phase distortion compensating circuit is added to compensate for phase distortion during class AB operation, it is difficult to form a monolithic IC, which increases the device cost. Further, even in the configuration using the non-linear resistance, the negative feedback is applied between the drain and the gate, so that the gain becomes small, and high output and high efficiency cannot be expected.

【0008】本発明は、特別な付加回路を用いずにFE
T増幅器の入力電力に対する位相変化が小さく、電力効
率がよく、モノリシックIC化が容易で低コストな低位
相歪電力増幅器を提供することを目的とする。
The present invention enables the FE without using any special additional circuit.
An object of the present invention is to provide a low phase distortion power amplifier which has a small phase change with respect to the input power of the T amplifier, has high power efficiency, can be easily made into a monolithic IC, and is low in cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の低位相歪電力増
幅器は、増幅器として機能するゲート接地FET(ソー
ス接地FET)と、増幅作用のある逆位相歪発生器とし
て機能するソース接地FET(ゲート接地FET)とを
組み合わせて構成する。
The low phase distortion power amplifier of the present invention comprises a grounded-gate FET (source grounded FET) that functions as an amplifier and a source-grounded FET (gate that functions as an anti-phase distortion generator having an amplifying function). (Grounded FET).

【0010】[0010]

【作用】本発明では、増幅作用のあるソース接地FET
(ゲート接地FET)を用いた逆位相歪発生器での位相
進み(位相遅れ)と、ゲート接地FET(ソース接地F
ET)を用いた増幅器での位相遅れ(位相進み)とを組
み合わせることにより、電力増幅器全体の位相歪を打ち
消すことができる。
In the present invention, a source-grounded FET having an amplifying function is provided.
The phase lead (phase lag) in the anti-phase distortion generator using (gate grounded FET) and the gate grounded FET (source grounded F
By combining with the phase delay (phase lead) in the amplifier using ET), the phase distortion of the entire power amplifier can be canceled.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の低位相歪電力増幅器の基本
構成を示す(請求項1)。図において、11は入力端
子、12は出力端子、13はソース接地FETを用いた
逆位相歪発生器、14はゲート接地FETを用いた増幅
器であり、ソース接地FETを用いた逆位相歪発生器1
3とゲート接地FETを用いた増幅器14が縦続に接続
される。
1 shows the basic configuration of a low phase distortion power amplifier according to the present invention (claim 1). In the figure, 11 is an input terminal, 12 is an output terminal, 13 is an anti-phase distortion generator using a source-grounded FET, 14 is an amplifier using a gate-grounded FET, and an anti-phase distortion generator using a source-grounded FET. 1
An amplifier 14 using 3 and a grounded-gate FET is connected in cascade.

【0012】なお、逆位相歪発生器13をゲート接地F
ETとし、増幅器14をソース接地FETとする構成で
もよい(請求項3)。また、逆位相歪発生器13と増幅
器14の接続を逆にした構成でもよい(請求項2,請求
項4)。
The antiphase distortion generator 13 is connected to the gate ground F
A configuration may be adopted in which ET is used and the amplifier 14 is a source-grounded FET (claim 3). Alternatively, the connection between the anti-phase distortion generator 13 and the amplifier 14 may be reversed (claims 2 and 4).

【0013】以下、図2〜図8を参照して本構成の動作
原理について説明する。図2は、ソース接地FET増幅
器とゲート接地FET増幅器のAB級動作時の入出力特
性を示す。矢印は1dB利得圧縮点を示す。一般に、ソー
ス接地FET増幅器では入力電力の増加に伴って利得が
低下するとともに、出力位相が進む方向に変化する。一
方、ゲート接地FET増幅器では入力電力の増加に伴っ
て利得が低下するとともに、出力位相が遅れる方向に変
化する。
The operation principle of this configuration will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows input / output characteristics of the source-grounded FET amplifier and the gate-grounded FET amplifier during class AB operation. The arrow indicates the 1 dB gain compression point. Generally, in a source-grounded FET amplifier, the gain decreases as the input power increases, and the output phase changes in a direction in which it advances. On the other hand, in the gate-grounded FET amplifier, the gain decreases as the input power increases, and the output phase changes in a delaying direction.

【0014】ここで、ソース接地FET増幅器とゲート
接地FET増幅器で位相歪が逆になる要因を解析的に説
明する。図3は、非線形FET等価回路を示す。非線形
素子としては、Gdg、Cgs、Ggs、Gd が考えられる。
そこで、これら4個の非線形素子のうち1つだけをパラ
メータとして、ハーモニック・バランスを用いた解析法
により周波数f= 1.9GHzでのS21の位相変化を調べ
た。初期値パラメータはゲート幅 960μmのFETの小
信号Sパラメータを測定し、フィッテングしたものを用
いた。図4はその結果を示す。(1),(2),(3),(4) は、そ
れぞれGd,Gdg,Cgs, Ggsをパラメータとしたときの
位相変化である。ソース接地の場合とゲート接地の場合
では、位相の進み遅れが逆になったのはGd をパラメー
タとした場合だけである。大信号領域すなわち飽和領域
に達した場合には、ゲート・ドレイン間でブレークダウ
ン電流が流れ、ゲートのジョットキー接合において順方
向リーク電流が流れるので、GdgおよびGgsの増大によ
り位相が進む。一方、低利得の位相変化が生じはじめる
初期段階では、Gd およびCgsの増大が特に位相特性に
影響を及ぼす。
Here, the factors that the phase distortion is reversed between the source-grounded FET amplifier and the gate-grounded FET amplifier will be analytically described. FIG. 3 shows a non-linear FET equivalent circuit. Gdg, Cgs, Ggs, and Gd can be considered as the non-linear element.
Therefore, using only one of these four nonlinear elements as a parameter, the phase change of S 21 at the frequency f = 1.9 GHz was examined by the analysis method using harmonic balance. As the initial value parameter, a small signal S parameter of an FET having a gate width of 960 μm was measured and fitted. FIG. 4 shows the result. (1), (2), (3), and (4) are phase changes when Gd, Gdg, Cgs, and Ggs are parameters, respectively. In the case of the source ground and the gate ground, the lead and lag of the phase are reversed only when Gd is used as a parameter. When a large signal region, that is, a saturation region is reached, a breakdown current flows between the gate and the drain, and a forward leakage current flows at the Jottky junction of the gate, so that the phase advances due to an increase in Gdg and Ggs. On the other hand, in the initial stage where the low gain phase change begins to occur, the increase of Gd and Cgs particularly affects the phase characteristics.

【0015】次に、Gd およびCgsの増大による位相変
化について、図5に示す簡略化した等価回路を用いて説
明する。図5(1) はソース接地FETの等価回路であ
る。小信号解析を簡単にするために、大信号時にのみ影
響を与えるGdg,Cdg,Ggsを省略する。ここでは、入
出力インピーダンスをZ0 とする。
Next, the phase change due to the increase of Gd and Cgs will be described using the simplified equivalent circuit shown in FIG. FIG. 5 (1) is an equivalent circuit of the source-grounded FET. In order to simplify the small signal analysis, the Gdg, Cdg, and Ggs that affect only the large signal are omitted. Here, the input / output impedance is Z 0 .

【0016】[0016]

【数1】 [Equation 1]

【0017】これを変形すると、When this is transformed,

【0018】[0018]

【数2】 [Equation 2]

【0019】となる。また、その位相は、It becomes Also, its phase is

【0020】[0020]

【数3】 [Equation 3]

【0021】となる。ここで、[0021] here,

【0022】[0022]

【数4】 [Equation 4]

【0023】とおくと、Putting it aside,

【0024】[0024]

【数5】 [Equation 5]

【0025】が成り立つ。よって、ソース接地FETの
場合には、 Gd の増加に応じて位相が進む Cgsの増加に応じて位相が遅れる ことがわかる。
The following holds. Therefore, in the case of the source-grounded FET, it is understood that the phase advances as Gd increases and the phase delays as Cgs increases.

【0026】次に、ゲート接地FETについて説明す
る。図5(2) はゲート接地FETの等価回路である。さ
らに、解析を簡単にするために、入出力間に直列に入っ
ており容量値が小さく位相変化にさほど影響を及ぼさな
いと考えられるCdsを省略する。
Next, the grounded-gate FET will be described. FIG. 5 (2) is an equivalent circuit of the grounded-gate FET. Further, in order to simplify the analysis, Cds, which is connected in series between the input and the output and has a small capacitance value and is considered to have little influence on the phase change, is omitted.

【0027】[0027]

【数6】 [Equation 6]

【0028】これを変形すると、By transforming this,

【0029】[0029]

【数7】 [Equation 7]

【0030】となる。また、その位相は、It becomes Also, its phase is

【0031】[0031]

【数8】 [Equation 8]

【0032】となる。ここで、It becomes here,

【0033】[0033]

【数9】 [Equation 9]

【0034】とおくと、Putting it aside,

【0035】[0035]

【数10】 [Equation 10]

【0036】が成り立つ。よって、ゲート接地FETの
場合には、 Gd の増加に応じて位相が遅れる Cgsの増加に応じて位相が遅れる ことがわかる。
Is satisfied. Therefore, in the case of the gate-grounded FET, it can be seen that the phase is delayed with an increase in Gd and the phase is delayed with an increase in Cgs.

【0037】以上のことから、Gd がソース接地FET
とゲート接地FETで位相の進み遅れが逆になる主な要
因であることがわかる。図6は、ソース接地FETとゲ
ート接地FETのゲート電圧Vgsに対する位相特性を示
す。バイアス点を飽和電流値Idssの1/2から1/10ま
で変化させ、1dB利得圧縮点での位相を比較している。
ソース接地FETでは、Idss/4付近で位相変化が小さ
く、Idss/10付近に近くなると位相が大きく進む。一
方、ゲート接地FETでは、Idss/4付近で位相が遅
れ、Idss/10付近に近くなると位相変化が小さくなる。
したがって、ソース接地FETでは動作点をIdss/4付
近に設定し、ゲート接地FETでは動作点をIdss/10付
近に設定すると位相歪を低減できる。すなわち、単体で
の位相特性の改善には、ソース接地FETでは動作点を
Idss/4付近に設定し、ゲート接地FETでは動作点を
Idss/10付近に設定すればよい。
From the above, Gd is a source grounded FET
It can be understood that the leading and lagging phases of the gate-grounded FET are the main causes of reversal. FIG. 6 shows phase characteristics of the source-grounded FET and the gate-grounded FET with respect to the gate voltage Vgs. The bias point is changed from 1/2 to 1/10 of the saturation current value Idss, and the phase at the 1 dB gain compression point is compared.
In the source-grounded FET, the phase change is small near Idss / 4, and the phase advances greatly near Idss / 10. On the other hand, in the gate-grounded FET, the phase is delayed in the vicinity of Idss / 4, and the phase change becomes small in the vicinity of Idss / 10.
Therefore, the phase distortion can be reduced by setting the operating point in the source-grounded FET near Idss / 4 and in the gate-grounded FET near Idss / 10. That is, in order to improve the phase characteristics by itself, the operating point should be
Set near Idss / 4 and set the operating point for the grounded FET
Set it near Idss / 10.

【0038】このように、ソース接地FETとゲート接
地FETの位相変化は互いに逆特性になるので、ソース
接地FETとゲート接地FETを縦続に接続し、動作点
を適切に設定すれば、図7に示すように互いの位相歪を
補償することができる。なお、図7は、前段にソース接
地FETを配置し、後段にゲート接地FETを配置した
構成の位相変化−入力電力特性を示し、ΔPは前段ソー
ス接地FETの利得分による位相変化のずれを示す。
As described above, since the phase changes of the source-grounded FET and the gate-grounded FET have mutually opposite characteristics, if the source-grounded FET and the gate-grounded FET are connected in cascade and the operating point is appropriately set, the result shown in FIG. As shown, the mutual phase distortions can be compensated. Note that FIG. 7 shows the phase change-input power characteristics of the configuration in which the source-grounded FET is arranged in the front stage and the gate-grounded FET is arranged in the rear stage, and ΔP represents the deviation of the phase change due to the gain of the source-grounded FET in the front stage. .

【0039】したがって、図1に示す構成のように、ソ
ース接地FETを用いた逆位相歪発生器13とゲート接
地FETを用いた増幅器14を組み合わせ、各段ごとの
動作点を最適化することにより、電力増幅器全体で位相
歪を補償することができる。この構成では、ともに増幅
作用のあるFETを組み合わせているので、電力効率が
高くかつモノリシックIC化が容易である。なお、ソー
ス接地FETおよびゲート接地FETを3段以上の多段
構成としても、同様に低位相歪電力増幅器を実現するこ
とができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, by combining the anti-phase distortion generator 13 using the source-grounded FET and the amplifier 14 using the gate-grounded FET, the operating point of each stage is optimized. The phase distortion can be compensated for in the entire power amplifier. In this configuration, both FETs having an amplifying action are combined, so that power efficiency is high and a monolithic IC can be easily formed. Even if the source-grounded FET and the gate-grounded FET have a multi-stage structure of three or more stages, a low phase distortion power amplifier can be similarly realized.

【0040】図8は、本発明の低位相歪電力増幅器の実
施例構成を示す。なお、本実施例はカスコード型FET
増幅器に適用したものである。図において、カスコード
型FET増幅器は、前段のソース接地FET21のドレ
イン端子と後段のゲート接地FET22のソース端子が
カスコード接続される。ソース接地FET21のゲート
端子(Vg )、ゲート接地FET22のゲート端子(V
c )とドレイン端子(Vd )に電力を供給するバイアス
回路を有する。入力信号は前段のソース接地FET21
のゲート端子に入力され、後段のゲート接地FET22
のドレイン端子から出力信号が取り出される構成になっ
ている。なお、前段のソース接地FET21と後段のゲ
ート接地FET22は、上述したようにそれぞれ逆位相
歪発生器および増幅器として機能し、互いの位相歪を補
償することができる。
FIG. 8 shows the configuration of an embodiment of the low phase distortion power amplifier of the present invention. The present embodiment is a cascode type FET
It is applied to an amplifier. In the figure, in the cascode type FET amplifier, the drain terminal of the source-grounded FET 21 in the preceding stage and the source terminal of the gate-grounded FET 22 in the subsequent stage are cascode-connected. The gate terminal (Vg) of the source-grounded FET 21 and the gate terminal (V
c) and a bias circuit for supplying power to the drain terminal (Vd). The input signal is the source grounded FET21 in the previous stage.
Input to the gate terminal of the
The output signal is taken out from the drain terminal of. The source-grounded FET 21 in the front stage and the gate-grounded FET 22 in the rear stage function as an antiphase distortion generator and an amplifier, respectively, as described above, and can compensate each other's phase distortion.

【0041】ここで、カスコード型FET増幅器の前段
のソース接地FET21のゲート電圧(Vg )と、後段
のゲート接地FET22のゲート電圧(Vc )を変化さ
せたときの1dB利得圧縮点での出力位相を図9に示す。
各FETともにゲート電圧を負の方向にすると、位相が
小さくなることがわかる。ゲート電圧Vg,Vc を変化さ
せることは、両者の電圧配分を変化させることと等価で
あり、前段の印加電圧が後段の印加電圧よりも小さいと
きに高出力・高効率となる。
Here, the output phase at the 1 dB gain compression point when the gate voltage (Vg) of the source grounded FET 21 in the front stage and the gate voltage (Vc) of the gate grounded FET 22 in the rear stage of the cascode type FET amplifier is changed. It shows in FIG.
It can be seen that the phase becomes smaller when the gate voltage of each FET is set in the negative direction. Changing the gate voltages Vg, Vc is equivalent to changing the voltage distribution between the two, and high output and high efficiency are achieved when the applied voltage in the preceding stage is smaller than the applied voltage in the succeeding stage.

【0042】次に、カスコード型FET増幅器で位相変
化が最小になるバイアス点を設定した場合と、電力効率
が最大となるバイアス点を設定した場合との比較例を図
10に示す。位相歪を改善するために位相変化が最小に
なるバイアス点を設定すると、実際に隣接チャネル漏洩
電力の規定値を満たす範囲では効率が高くなることがわ
かる。ここで、ソース接地FETとゲート接地FETに
使用するゲート幅は同じである必要はなく、前後段で大
きさを変えてもよい。
Next, FIG. 10 shows a comparative example between the case where the bias point where the phase change is minimized in the cascode type FET amplifier is set and the case where the bias point where the power efficiency is maximized is set. It can be seen that if the bias point at which the phase change is minimized is set in order to improve the phase distortion, the efficiency becomes higher in the range where the specified value of the adjacent channel leakage power is actually satisfied. Here, the gate widths used for the source-grounded FET and the gate-grounded FET do not have to be the same, and the sizes may be changed in the front and rear stages.

【0043】なお、この回路構成は、飽和領域で動作す
る電力増幅器だけでなく、大きな位相変化が問題となる
振幅制限回路などにも適用可能である。
This circuit configuration can be applied not only to the power amplifier operating in the saturation region but also to an amplitude limiting circuit in which a large phase change poses a problem.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の低位相歪
電力増幅器は、ソース接地FETとゲート接地FETと
を組み合わせることにより、増幅器全体の位相歪を打ち
消して低位相歪化を実現することができる。これによ
り、多値PSK変調波の増幅時に出力端子におけるスペ
クトラムの広がりを小さくでき、隣接チャネルに及ぼす
影響を小さくすることができる。
As described above, in the low phase distortion power amplifier of the present invention, by combining the source-grounded FET and the gate-grounded FET, the phase distortion of the entire amplifier is canceled to realize the low phase distortion. You can As a result, the spread of the spectrum at the output terminal can be reduced when amplifying the multilevel PSK modulated wave, and the influence on the adjacent channel can be reduced.

【0045】また、各FETを同一基板上に作製するこ
とができるので、電力増幅器全体のモノリシックIC化
が極めて容易になり、コストを低減することができる。
また、位相歪を抑えることで増幅器のバックオフを小さ
くして飽和領域付近での動作が可能となり、使用時の電
力効率を高めることができる。
Further, since each FET can be manufactured on the same substrate, it is extremely easy to make the entire power amplifier into a monolithic IC, and the cost can be reduced.
Further, by suppressing the phase distortion, the back-off of the amplifier can be reduced and the operation can be performed in the vicinity of the saturation region, so that the power efficiency during use can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の低位相歪電力増幅器の基本構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a low phase distortion power amplifier of the present invention.

【図2】ソース接地FET増幅器とゲート接地FET増
幅器の入出力特性を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing input / output characteristics of a source-grounded FET amplifier and a gate-grounded FET amplifier.

【図3】非線形FET等価回路を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of a non-linear FET.

【図4】非線形FET等価回路の各非線形素子を個別に
変化させた場合の位相変化を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a phase change when each non-linear element of the non-linear FET equivalent circuit is individually changed.

【図5】ソース接地FETおよびゲート接地FETの等
価回路を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of a source-grounded FET and a gate-grounded FET.

【図6】ソース接地FETとゲート接地FETのゲート
電圧Vgsに対する位相特性を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing phase characteristics of a source-grounded FET and a gate-grounded FET with respect to a gate voltage Vgs.

【図7】前段ソース接地FET、後段ゲート接地FET
構成の位相変化−入力電力特性を示す図。
FIG. 7: Source-grounded FET in front stage, Gate-grounded FET in rear stage
The figure which shows the phase change of a structure-input electric power characteristic.

【図8】本発明の低位相歪電力増幅器の実施例構成を示
す図。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a low phase distortion power amplifier of the present invention.

【図9】ゲート電圧Vg に対する位相変化を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a phase change with respect to a gate voltage Vg.

【図10】バイアス点を変えた場合の入出力特性の比較
結果を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a comparison result of input / output characteristics when the bias point is changed.

【図11】低歪化を図った従来の電力増幅器の構成を示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional power amplifier designed to reduce distortion.

【図12】低歪化を図った従来の電力増幅器の構成を示
す図。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional power amplifier designed to reduce distortion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 入力端子 12 出力端子 13 ソース接地FETを用いた逆位相歪発生器 14 ゲート接地FETを用いた増幅器 21 ソース接地FET 22 ゲート接地FET 31 電力増幅器 32 位相歪補償回路 33 レベル調整用アッテネータ 34 逆位相歪発生器 41 入力端子 42 出力端子 43 FET 44 入力整合回路 45 出力整合回路 46 ゲートバイアス端子 47 ドレインバイアス端子 48 非線形抵抗 11 input terminals 12 output terminals 13 Anti-phase distortion generator using source-grounded FET 14 Gate-grounded FET amplifier 21 Source grounded FET 22 Gate grounded FET 31 power amplifier 32 Phase distortion compensation circuit 33 Level adjustment attenuator 34 Anti-phase distortion generator 41 Input terminal 42 output terminals 43 FET 44 input matching circuit 45 Output matching circuit 46 Gate bias terminal 47 Drain bias terminal 48 Non-linear resistance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−157305(JP,A) 特開 平5−235646(JP,A) 特公 昭55−47485(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/00 - 3/72 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-60-157305 (JP, A) JP-A-5-235646 (JP, A) JP-B-55-47485 (JP, B1) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H03F 1/00-3/72

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 AB級動作をするゲート接地FETを用
いた増幅器の前段にソース接地FETを用いた逆位相歪
発生器を接続した低位相歪電力増幅器において、 前記増幅器と前記逆位相歪発生器は同一基板上にモノリ
シックに集積化され、 前記ソース接地FETおよび前記ゲート接地FETは、
出力位相−入力電力特性における1dB利得圧縮点での
出力位相の変化をバイアス点に依存して互いに正負逆方
向に変化させる非線形コンダクタンスをドレイン−ソー
ス間に有し、 前記増幅器は、前記1dB利得圧縮点での電力効率が概
ね最大となるように前記ゲート接地FETのバイアス点
が飽和ドレイン電流の1/2から1/10の範囲内で予め
設定され、 前記逆位相歪発生器は、前記非線形コンダクタンスを制
御して、前記1dB利得圧縮点での出力位相の変化が概
ね零となるように前記ソース接地FETのバイアス点が
飽和ドレイン電流の1/4から1/10の範囲内で予め設
定された ことを特徴とするモノリシック集積化低位相歪
電力増幅器。
1. A low-phase-distortion power amplifier in which an anti-phase distortion generator using a source-grounded FET is connected in front of an amplifier using a gate-grounded FET that performs class AB operation, in the amplifier and the anti-phase distortion generator. Is a monolith on the same substrate
Chicly integrated, the source-grounded FET and the gate-grounded FET are
Output phase-input power characteristic at 1 dB gain compression point
Output phase change depends on bias point
The nonlinear conductance that changes in the direction
Between the amplifier and the amplifier , the amplifier has an approximate power efficiency at the 1 dB gain compression point.
Bias point of the gate-grounded FET so that it becomes maximum
Within the range of 1/2 to 1/10 of the saturated drain current
The antiphase distortion generator controls the nonlinear conductance.
The change in the output phase at the 1 dB gain compression point is
The bias point of the source-grounded FET is set so that it becomes zero.
Set in advance within 1/4 to 1/10 of the saturated drain current.
Monolithic integrated low phase distortion power amplifier which is characterized in that it is a constant.
【請求項2】 AB級動作をするゲート接地FETを用
いた増幅器の後段にソース接地FETを用いた逆位相歪
発生器を接続した低位相歪電力増幅器において、 前記増幅器と前記逆位相歪発生器は同一基板上にモノリ
シックに集積化され、 前記ソース接地FETおよび前記ゲート接地FETは、
出力位相−入力電力特性における1dB利得圧縮点での
出力位相の変化をバイアス点に依存して互いに正負逆方
向に変化させる非線形コンダクタンスをドレイン−ソー
ス間に有し、 前記増幅器は、前記1dB利得圧縮点での電力効率が概
ね最大となるように前記ゲート接地FETのバイアス点
が飽和ドレイン電流の1/2から1/10の範囲内で予め
設定され、 前記逆位相歪発生器は、前記非線形コンダクタンスを制
御して、前記1dB利得圧縮点での出力位相の変化が概
ね零となるように前記ソース接地FETのバイアス点が
飽和ドレイン電流の1/4から1/10の範囲内で予め設
定された ことを特徴とするモノリシック集積化低位相歪
電力増幅器。
2. A low-phase-distortion power amplifier in which an anti-phase distortion generator using a source-grounded FET is connected to a stage subsequent to an amplifier using a gate-grounded FET that performs class AB operation, the amplifier and the anti-phase distortion generator. Is a monolith on the same substrate
Chicly integrated, the source-grounded FET and the gate-grounded FET are
Output phase-input power characteristic at 1 dB gain compression point
Output phase change depends on bias point
The nonlinear conductance that changes in the direction
Between the amplifier and the amplifier , the amplifier has an approximate power efficiency at the 1 dB gain compression point.
Bias point of the gate-grounded FET so that it becomes maximum
Within the range of 1/2 to 1/10 of the saturated drain current
The antiphase distortion generator controls the nonlinear conductance.
The change in the output phase at the 1 dB gain compression point is
The bias point of the source-grounded FET is set so that it becomes zero.
Set in advance within 1/4 to 1/10 of the saturated drain current.
Monolithic integrated low phase distortion power amplifier which is characterized in that it is a constant.
【請求項3】 AB級動作をするソース接地FETを用
いた増幅器の前段にゲート接地FETを用いた逆位相歪
発生器を接続した低位相歪電力増幅器において、 前記増幅器と前記逆位相歪発生器は同一基板上にモノリ
シックに集積化され、 前記ソース接地FETおよび前記ゲート接地FETは、
出力位相−入力電力特性における1dB利得圧縮点での
出力位相の変化をバイアス点に依存して互いに正負逆方
向に変化させる非線形コンダクタンスをドレイン−ソー
ス間に有し、 前記増幅器は、前記1dB利得圧縮点での電力効率が概
ね最大となるように前記ソース接地FETのバイアス点
が飽和ドレイン電流の1/4から1/10の範囲内で予め
設定され、 前記逆位相歪発生器は、前記非線形コンダクタンスを制
御して、前記1dB利得圧縮点での出力位相の変化が概
ね零となるように前記ゲート接地FETのバイアス点が
飽和ドレイン電流の1/2から1/10の範囲内で予め設
定された ことを特徴とするモノリシック集積化低位相歪
電力増幅器。
3. A low-phase-distortion power amplifier in which an anti-phase distortion generator using a gate-grounded FET is connected in front of an amplifier using a source-grounded FET that performs class AB operation, in the amplifier and the anti-phase distortion generator. Is a monolith on the same substrate
Chicly integrated, the source-grounded FET and the gate-grounded FET are
Output phase-input power characteristic at 1 dB gain compression point
Output phase change depends on bias point
The nonlinear conductance that changes in the direction
Between the amplifier and the amplifier , the amplifier has an approximate power efficiency at the 1 dB gain compression point.
Bias point of the source-grounded FET so that it becomes maximum
Within 1/4 to 1/10 of the saturation drain current
The antiphase distortion generator controls the nonlinear conductance.
The change in the output phase at the 1 dB gain compression point is
The bias point of the grounded FET is set so that it becomes zero.
Set in advance within the range of 1/2 to 1/10 of the saturated drain current.
Monolithic integrated low phase distortion power amplifier which is characterized in that it is a constant.
【請求項4】 AB級動作をするソース接地FETを用
いた増幅器の後段にゲート接地FETを用いた逆位相歪
発生器を接続した低位相歪電力増幅器において、 前記増幅器と前記逆位相歪発生器は同一基板上にモノリ
シックに集積化され、 前記ソース接地FETおよび前記ゲート接地FETは、
出力位相−入力電力特性における1dB利得圧縮点での
出力位相の変化をバイアス点に依存して互いに正負逆方
向に変化させる非線形コンダクタンスをドレイン−ソー
ス間に有し、 前記増幅器は、前記1dB利得圧縮点での電力効率が概
ね最大となるように前記ソース接地FETのバイアス点
が飽和ドレイン電流の1/4から1/10の範囲内で予め
設定され、 前記逆位相歪発生器は、前記非線形コンダクタンスを制
御して、前記1dB利得圧縮点での出力位相の変化が概
ね零となるように前記ゲート接地FETのバイアス点が
飽和ドレイン電流の1/2から1/10の範囲内で予め設
定された ことを特徴とするモノリシック集積化低位相歪
電力増幅器。
4. A low phase distortion power amplifier in which an antiphase distortion generator using a gate grounded FET is connected to a stage subsequent to an amplifier using a source grounded FET that performs class AB operation, the amplifier and the antiphase distortion generator. Is a monolith on the same substrate
Chicly integrated, the source-grounded FET and the gate-grounded FET are
Output phase-input power characteristic at 1 dB gain compression point
Output phase change depends on bias point
The nonlinear conductance that changes in the direction
Between the amplifier and the amplifier , the amplifier has an approximate power efficiency at the 1 dB gain compression point.
Bias point of the source-grounded FET so that it becomes maximum
Within 1/4 to 1/10 of the saturation drain current
The antiphase distortion generator controls the nonlinear conductance.
The change in the output phase at the 1 dB gain compression point is
The bias point of the grounded FET is set so that it becomes zero.
Set in advance within the range of 1/2 to 1/10 of the saturated drain current.
Monolithic integrated low phase distortion power amplifier which is characterized in that it is a constant.
【請求項5】 請求項1または請求項4に記載のモノリ5. The monolith according to claim 1 or 4.
シック集積化低位相Thick integrated low phase 歪電力増幅器において、In the distortion power amplifier, 前記ソース接地FETおよび前記ゲート接地FETがカThe source-grounded FET and the gate-grounded FET are
スコード接続され、Scord connected, 前記非線形コンダクタンスを制御して、前記1dB利得By controlling the non-linear conductance, the 1 dB gain
圧縮点での電力効率が概ね最大かつ出力位相の変化が概The power efficiency at the compression point is almost maximum and the change in output phase is
ね零となるように前記カスコード接続したFETのバイBy-pass of the cascode-connected FET so that it becomes zero
アス点が飽和ドレイン電流の1/4から1/10の範囲内As point is within 1/4 to 1/10 of the saturated drain current
で予め設定されたことを特徴とするモノリシック集積化Monolithic integration characterized by presetting in
低位相歪電力増幅器。Low phase distortion power amplifier.
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