JP3587228B2

JP3587228B2 - 電力増幅回路

Info

Publication number: JP3587228B2
Application number: JP26431897A
Authority: JP
Inventors: 俊男高岡
Original assignee: Icom Inc
Current assignee: Icom Inc
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JPH11112363A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の帯域の無線周波数信号を増幅する電力増幅回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、複数の周波数帯の信号を１つの機器によって送受信可能とする無線通信機が多く用いられている。例えば、アマチュア無線においては、ＶＨＦ帯である１４４ＭＨｚ帯およびＵＨＦ帯である４３０ＭＨｚ帯の送受信ができるものや、さらに、５０ＭＨｚ帯や１２００ＭＨｚ帯も送受信可能な無線通信機等がある。
【０００３】
このような無線通信機においては、機器の小型化やコストダウンをはかる目的で、複数の周波数帯の信号を同一の回路で扱う必要性が出てくる。
例えば、電力増幅器を複数の周波数帯で共用させることも行われている。
１つの電力増幅器からの出力を各周波数帯に分岐させる構成を、従来技術を用いて実現しようと試みた場合は図３のような構成例が考えられる。
【０００４】
図３において、各分岐回路に設けられた整合回路は、増幅素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）と後段のインピーダンスを整合させるための回路である。通常、後段のインピーダンスは、パワー損失を少なくするために増幅素子のインピーダンスより大きく設定されているため（例えば、５０Ω）、各整合回路はインピーダンスが大きくなるようにインピーダンス変換を行う。また、各整合回路は他の周波数帯の信号を遮断するために、それぞれ高域通過特性、低域通過特性を持たせている。
【０００５】
また、このように増幅素子の出力を複数の周波数帯に分岐させる場合、増幅素子の負荷コイルは各周波数帯毎の全ての分岐路のインピーダンスに影響を与えないようにするため、比較的インダクタンスの大きなコイルを使用する必要がある。この負荷コイルとしては、共用する周波数帯が低くなるほど、大きなインダクタンスのものが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような従来の回路においては、負荷コイルとして比較的インダクタンスの大きなものを用いる必要があるため、電力増幅中に、仮に後段のインピーダンスが急激に変化した場合、例えば、アンテナが取り外されたり、短絡された場合、後段とのインピーダンス不整合のため（不整合による反射波のために）一時的に大きな電力が発生する。
このようにして発生した電力によって生じた電圧が、増幅素子の耐圧を越えると、増幅素子が破壊されてしまうことになる。例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴの場合、そのＭＯＳ−ＦＥＴの出力インピーダンスは、ＶＨＦ帯程度の周波数から低くなるほど高くなるため、低い周波数の場合ほど発生する電圧が高くなり、増幅素子が破壊されやすくなる。
【０００７】
例えば、具体的事例として、図３のように増幅素子としてＭＯＳ−ＦＥＴを用い、３つの周波数帯（５０ＭＨｚ、１４５ＭＨｚ、４３０ＭＨｚ）に分波する構成で実験して検証してみたところ、５０ＭＨｚの周波数信号の電力増幅中に後段のインピーダンスを急激に変化させた場合にＭＯＳ−ＦＥＴの破壊が生じた。
このような問題を解決するためには、増幅素子のインピーダンスを低くする回路を別途設けることが考えられるが、その場合には、全ての周波数帯においてパワー損失が大きくなるという別の課題が生じるため、単にインピーダンスを下げる回路を設けるだけでは解決できない。
【０００８】
また、耐圧の高い増幅素子を使用することも考えられるが、コストアップの原因になり好ましくはない。
【０００９】
そこで、本発明は、増幅素子の出力を複数の周波数帯毎に分岐して出力する電力増幅回路において、電力増幅中に後段のインピーダンスが急激に変換することによって生じる増幅素子の破壊を防止するとともに、パワー損失を極力少なくすることのできる電力増幅回路を提供することを目的としてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電力増幅回路においては、複数の周波数帯の信号を増幅素子によって増幅して、各周波数帯毎に設けられた分岐路へ出力するように構成された電力増幅回路において、前記各分岐路に設けられ、それぞれの周波数帯毎に、上記増幅素子と後段のインピーダンスを整合させる各周波数帯毎の整合回路と、前記複数の周波数帯のうちの特定の周波数帯における増幅素子の出力インピーダンスを低くするインピーダンス変換回路とを備えた。
【００１１】
なお、インピーダンス変換回路を備える位置は、分岐する前でも後でも構わない。
【００１２】
請求項２の電力増幅回路においては、前記インピーダンス変換回路は、前記特定の周波数帯に相当する分岐路における整合回路の前段に挿入接続され、該特定の周波数帯以外の周波数帯の出力信号の通過を阻止する特性を有するものとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる電力増幅回路を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の電力増幅回路の実施の形態としてのトリプルバンドトランシーバーの出力回路回りのブロック図である。
１１は５０ＭＨｚ帯の出力信号を出力する第１送信部、１２は１４５ＭＨｚ帯の出力信号を出力する第２送信部、１３は４３０ＭＨｚ帯の出力信号を出力する第３送信部である。
２は第１送信部１１、第２送信部１２、及び第３送信部１３よりの出力信号を電力増幅する複数周波数帯対応電力増幅器であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ素子を増幅素子としている。２１はそのＭＯＳ−ＦＥＴのドレインに接続された負荷コイルである。
【００１５】
３１は複数周波数帯対応電力増幅部２の出力から５０ＭＨｚ帯の出力信号を分波して、アンテナスイッチを備えた５０ＭＨｚの出力回路４１へ出力する低域通過型の第１整合回路、３２は複数周波数帯対応電力増幅部２の出力から１４５ＭＨｚ帯の出力信号を分波して、アンテナスイッチを備えた１４５ＭＨｚの出力回路４２へ出力する低域通過型の第２整合回路、３３は複数周波数帯対応電力増幅部２の出力から４３０ＭＨｚ帯の出力信号を分波して、アンテナスイッチを備えた４３０ＭＨｚの出力回路４３へ出力する高域通過型の第３整合回路である。なお、前記第２整合回路３２と１４５ＭＨｚの出力回路４２との間には高域通過フィルター３４が挿入接続されている。
【００１６】
５は前記第１整合回路３１の前段に挿入されているインピーダンス変換回路であり、複数周波数帯対応電力増幅部２を構成するＭＯＳ−ＦＥＴのドレインと、第１整合回路３１との間に直列に挿入されたコイルＬ９１９及びこのコイルＬ９１９と第１整合回路３１との接続点とアースとの間に挿入されたコンデンサＣ９３８とで構成されている。（図２参照）
【００１７】
以下においては、図１のトランシーバーの要部の回路図を示した図２を、図１と対応させて説明する。
Ｑ９０６は複数周波数帯対応電力増幅器２を構成している。
Ｌ９２０，Ｃ９３９は５０ＭＨｚ帯用のＬＰＦ型の第１整合回路３１を構成している。
Ｌ９１５，Ｃ９２８は１４５ＭＨｚ帯用のＬＰＦ型の第２整合回路３２を構成している。
【００１８】
Ｃ９２３，Ｌ９１２，Ｃ９２４は４３０ＭＨｚ帯用のＨＰＦ型の第３整合回路３３を構成している。
Ｌ９１６，Ｃ９２９，Ｃ９３０，Ｃ９３１は高域通過フィルター３４を構成している。
【００１９】
上記構成の電力増幅回路において、
５０ＭＨｚ帯の送信時には、第１送信部１１から出力された５０ＭＨｚ帯の出力信号は複数周波数帯対応電力増幅器２で電力増幅され、前記インピーダンス変換回路５を介して第１整合回路３１へ入力される。このとき、アンテナスイッチを構成するダイオードＤ９１１がオンされることによって、５０ＭＨｚ帯の出力信号は第１出力回路４１を通過してアンテナへ供給されて送信される。
【００２０】
このとき、インピーダンス変換回路５のコイルＬ919 は低い周波数帯である50MHz 帯に対してはインピーダンスが低いため、コンデンサＣ938 によりＭＯＳ−ＦＥＴの出力インピーダンスは低下する。
よって、後段のインピーダンスが急激に変化しても、高い電圧は発生せず、ＭＯＳ−ＦＥＴを破壊することを防ぐことができる。
【００２１】
次に、１４５ＭＨｚ帯の送信時には、第２送信部１２から出力された１４５ＭＨｚ帯の出力信号は複数周波数帯対応電力増幅器２で電力増幅され、第２整合回路３２へ入力される。このとき、アンテナスイッチを構成するダイオードＤ９１４，Ｄ９０９がオンされることによって、１４５ＭＨｚ帯の出力信号は第２出力回路５２を通過してアンテナへ供給されて送信される。
【００２２】
このとき、インピーダンス変換回路５のコイルＬ919 は高い周波数帯である145MHz帯に対してはインピーダンスが高いので、コンデンサＣ938 が存在していてもＭＯＳ−ＦＥＴの出力インピーダンスを低下させず、電力効率を低下させない。
即ち、ＭＯＳ−ＦＥＴのドレインにコンデンサＣ938 が直接接続されていると145 MHz 帯においてもインピーダンスが低くなり効率の低下が発生するが、コイルＬ916 を間に挟んでいるために、インピーダンスの低下が抑えられるのである。
【００２３】
430MHz帯においても同様に、コイルＬ 919 があるために、コンデンサＣ938 による430MHz帯におけるインピーダンス低下を抑えることができるのである。
【００２４】
なお、上記特性を得るために、例えば、コイルＬ９１９は２７ｎＨとし、コンデンサＣ９３８は２２０ｐＦとした。
【００２５】
なお、増幅素子としては、ＭＯＳ−ＦＥＴを例にとって説明したが、周波数帯によりインピーダンスが変化する全ての半導体増幅素子に適用できることは言うまでもない。
また、３バンドの無線通信機に限らず、複数のバンドの無線通信機全般に適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
このように、本発明の電力増幅回路によれば、複数のバンドの電力増幅回路において、増幅素子の破壊を防止し、効率の優れた電力増幅回路を提供することができる。
請求項２の発明によれば、特定の周波数帯のインピーダンスのみを低くして、他の周波数帯への影響は低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電力増幅回路の実施の形態の構成を示した構成図である。
【図２】図１の詳細を示す回路図である。
【図３】従来技術で考えられる構成例である。
【符号の説明】
２複数周波数帯対応電力増幅器、ＭＯＳ−ＦＥＴ、増幅素子
３１第１整合回路、整合回路
３２第２整合回路、整合回路
３３第３整合回路、整合回路
５インピーダンス変換回路

Claims

複数の周波数帯の信号を増幅素子によって増幅して、各周波数帯毎に設けられた分岐路へ出力するように構成された電力増幅回路において、前記各分岐路に設けられ、それぞれの周波数帯毎に、上記増幅素子と後段のインピーダンスを整合させる各周波数帯毎の整合回路と、前記複数の周波数帯のうちの特定の周波数帯における増幅素子の出力インピーダンスを低くするインピーダンス変換回路とを備えたことを特徴とする電力増幅回路。
前記インピーダンス変換回路は、前記特定の周波数帯に相当する分岐路における整合回路の前段に挿入接続され、該特定の周波数帯以外の周波数帯の出力信号の通過を阻止する特性を有することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅回路。