JP3823043B2 - Power amplifier - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話等の移動体通信基地局で使用される電力増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、移動体通信機器の基地局の送信装置には、多数の信号チャンネルを一括して増幅するために、高効率で、かつ、可能な限り線形な特性を持つ電力増幅器が必要とされている。電力増幅器の特性を可能な限り線形にするためには、例えば、フィードフォワード方式などの歪み補償の採用に加えて、電力増幅器そのものの低歪み化が不可欠である。
【0003】
図31は、従来の電力増幅器600を示す図である。
【0004】
電力増幅装置600は、入力端子601と、出力端子602と、バラン603、604と、増幅器605、606とを含む。増幅器605、606は、増幅素子611、612と、入力側の整合回路613、614と、出力側の整合回路615、616と、入力側バイアス回路用コンデンサ617、618と、出力側バイアス回路用コンデンサ619、620とを含む。増幅器605および606は、プッシュプル増幅器として動作する。コンデンサ619および620の各々は、実際には複数のコンデンサから構成されている。すなわち、所定の信号周波数において低インピーダンスとなるコンデンサと、複数の信号を入力する場合の周波数の差(周波数間隔)に対応する周波数において低インピーダンスとなるコンデンサである。出力側バイアス回路用コンデンサ619、620を設けることで、増幅器で発生する相互変調歪みを抑圧し、電力増幅器の特性を可能な限り線形に近づけることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の電力増幅装置600では、各プッシュプル増幅器605および606のバイアス回路にコンデンサ619、620を設けなければならず、部品数が多くなる。しかもコンデンサ619、620は、一般的には大容量かつ低抵抗である必要があるため、部品数が多くなると全体の回路規模が大きくなってしまう。さらには増幅器に入力される複数の信号の周波数間隔によって、相互変調歪みの抑圧度にばらつきが生じる。
【0006】
本発明の目的は、部品数を少なくしつつ、増幅器で発生する相互変調歪みを低減する電力増幅器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力増幅器は、周波数の異なる2つの信号を合成した合成信号を入力する入力部、第1の位相を有する第1の信号を出力する第1の出力部、および、前記第1の位相と逆の第2の位相を有する第2の信号を出力する第2の出力部を有する第1のバランと、前記第1の信号を受け取って増幅することにより、前記2つの信号の周波数の差からなる周波数成分を含む第1の増幅信号を出力する第1の増幅器と、前記第2の信号を受け取って増幅することにより、前記2つの信号の周波数の差からなる周波数成分を含む第2の増幅信号を出力する第2の増幅器と、第1の入力部および第2の入力部を有し、前記第1の入力部および第2の入力部から入力された信号の合成信号を出力する出力部を有する第2のバランと、前記第1の増幅器の出力および前記第2の増幅器の出力の間に接続された、前記2つの信号の周波数の差の絶対値を自己共振周波数とするインピーダンス素子と、を備え、前記第2の増幅信号に含まれる周波数成分を、前記インピーダンス素子を経由して前記第2のバランの第1の入力部へ到達する第1の増幅経路に入力、前記第1の増幅信号に含まれる周波数成分を、前記インピーダンス素子を経由して前記第2のバランの第2の入力部へ到達する第2の増幅経路に入力する。これにより上記目的が達成される。
【0008】
【0009】
【0010】
前記インピーダンス素子に直列に接続され、前記第1の増幅信号に含まれる周波数成分と、前記第2の増幅信号に含まれる周波数成分とを受け取って、各周波数成分の位相を調整して、互いに逆位相で出力する位相器をさらに備えていてもよい。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0034】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1による電力増幅器100の構成を示すブロック図である。電力増幅器100は、入力端子101と、入力103a、第1の出力103bおよび第2の出力103cを有する第1のバラン103と、入力105aおよび出力105bを有する増幅器105と、入力106aおよび出力106bを有する増幅器106と、インピーダンス素子であるコンデンサ107と、第1の入力104b、第2の入力104cおよび出力104aを有する第2のバラン104と、出力端子102とを備えている。
【0035】
電力増幅器100内の接続関係は、以下のとおりである。入力端子101は、バラン103の入力103aに接続され、バラン103の第1の出力103bおよび第2の出力103cは、それぞれ増幅器105の入力105aおよび増幅器106の入力106aに接続される。増幅器105の出力105bおよび増幅器106の出力106bは、それぞれ第2のバラン104の第1の入力104bおよび第2の入力104cに接続される。バラン104の出力104aは、出力端子102に接続される。更に、コンデンサ107は、増幅器105の出力105bと増幅器106の出力106bの間に接続されている。以下では、バラン103の第1の出力103bから増幅器105を経由してバラン104の第1の入力104bへ到達する経路を第1の増幅経路161とする。また、バラン103の第2の出力103cから増幅器106を経由してバラン104の第2の入力104cへ到達する経路を第2の増幅経路162とする。
【0036】
図2は、電力増幅器100の具体的な回路構成を示す。増幅器105は、トランジスタからなる増幅素子111と、入力側のインピーダンスを整合する入力側整合回路113と、出力側のインピーダンスを整合する出力側整合回路115と、入力側にバイアスを与える入力側バイアス回路131と、出力側にバイアスを与える出力側バイアス回路133とを備えている。増幅素子111のゲートには、入力側整合回路113および入力側バイアス回路131が接続されている。更に、増幅素子111のドレインには、出力側整合回路115および出力側バイアス回路133が接続される。入力側バイアス回路131は、伝送線路121と、入力側バイアス回路用のコンデンサ117とを含む。出力側バイアス回路133は、伝送線路123と、出力側バイアス回路用のコンデンサ119とを含む。伝送線路121および伝送線路123は、例えば、入力信号周波数の4分の1波長線路である。また、コンデンサ117、119は、入力信号周波数において低インピーダンスとなるコンデンサである。
【0037】
一方、電力増幅器100の増幅器106は、トランジスタからなる増幅素子112と、入力側整合回路114と、出力側整合回路116と、入力側バイアス回路132と、出力側バイアス回路134とを備えている。増幅素子112のゲートには、入力側整合回路114と、入力側バイアス回路132とが接続される。更に、増幅素子112のドレインには、出力側整合回路116および出力側バイアス回路134が接続される。入力側バイアス回路132は、伝送線路122と入力側バイアス回路用のコンデンサ118とを含む。出力側バイアス回路134は、伝送線路124と、出力側バイアス回路用のコンデンサ120とを含む。
【0038】
次に、図3を参照して、電力増幅器100の基本動作を説明する。図3は、電力増幅器100の各部における信号波形を記したブロック図である。入力端子101から入力された不平衡信号は、バラン103により第1の信号と第2の信号に変換され、それぞれ第1の出力103bおよび第2の出力103cから出力される。このとき、2つの出力からは、同振幅で互いに180°の位相差を有する平衡信号が出力される。すなわち、バランは103は、1つの入力信号を、位相のみが互いに180°ずれた2つの信号に変換して、それぞれを出力する。第1の信号および第2の信号は、それぞれプッシュプル増幅器として動作する増幅器105および増幅器106で増幅される。増幅された第1の信号および第2の信号は、バラン104の第1の入力104bおよび第2の入力104cからそれぞれバラン104に入力され、不平衡信号である増幅信号に変換される。すなわち、バランは104は、位相のみが互いに180°ずれた2つの入力信号を、1つの信号に増幅して変換し、出力する。変換された増幅信号は、出力端子102から出力される。結果として、入力端子101から入力された信号は、出力端子102では増幅された信号として出力される。
【0039】
増幅器105のバイアス回路131(図2)およびバイアス回路133(図2)は、増幅器105への入力信号線から見ると、入力信号周波数においては高インピーダンスである。すなわち、バイアス回路131(図2)およびバイアス回路133(図2)は、信号の動作に影響を与えない。これは、増幅器106のバイアス回路についても同様である。
【0040】
いま、入力端子101に信号周波数に対して十分小さな周波数間隔の2つの信号が入力された場合を考える。2つの信号が入力された場合でも、電力増幅器100は、上述した基本動作を行う。しかし、この場合には、増幅器の非線形性により相互変調歪みが発生する。いま、入力される2つの信号の周波数を、それぞれf1とf2(例えば、f1を2000MHz、f2を2010MHz)とする。図4の(a)は、周波数f1およびf2の信号の波形図である。続いて図4の(b)は、周波数f1および周波数f2の信号を合成した合成信号の波形図である。そして、図4の(c)は、バラン103(図3)により変換され出力された、第1の信号および第2の信号の波形を示す図である。変換後の第1の信号および第2の信号は、それぞれ、増幅器105および増幅器106により増幅される。
【0041】
第1の信号が増幅された場合を例にとって考える。例えば、増幅器105(図3)が、仮に振幅を2倍に増幅する特性を有すると仮定する。図5の(a)を参照して、入力信号の信号波形をFとすると、理想的な増幅信号の信号波形は、F’として示される。しかし、実際の増幅信号の信号波形は、F’としては表されず、図5の(b)のF’’に示すような信号波形になる。これは、増幅器105の非線型性に起因する歪みが原因である。信号波形F’’は、包絡線の頂点に近づくにつれリニアな増幅が得られない上、位相にもずれが生じる。
【0042】
図6は、F’(図5の(a))の信号波形を成分分析したスペクトル分布を示す。図6の(a)は、増幅前の周波数f1、f2の2つの信号波の周波数スペクトルを示す。周波数f1、f2の差の絶対値(=|f1−f2|)をΔfとする。以下、|f1−f2|またはΔfを、周波数間隔と称する。
【0043】
相互変調歪みのうち、最も問題となるのは3次歪みである。図6の(b)に示すとおり、3次歪みは、周波数2f1−f2および2f2−f1において発生する。この3次相互変調歪みが発生する要因の1つは、増幅器105の非線形性により発生する周波数Δf成分(図6(b))と、信号周波数f1(またはf2)成分とが、再びプッシュプル増幅器においてミキシングされることであると考えられている。したがって、発生する周波数Δf成分を、図6(d)に示すように小さく抑えることができれば、生成される3次相互変調歪みを低減できる。なお、周波数Δf成分は、図6(a)に示す周波数間隔Δfに等しい。
【0044】
そこで、実施の形態1では、増幅器105(図1)の出力105bと増幅器106(図1)の出力106b間にコンデンサ107(図1)を接続する。そして、コンデンサ107(図1)に、周波数Δfに対して低インピーダンスになる特性を持たせる。換言すれば、コンデンサ107(図1)の自己共振周波数をΔfにする。これにより、増幅器105(図1)の出力105bからのΔf成分、および、増幅器106(図1)の出力106bのΔf成分を互いに低減できる。その理由を以下説明する。
【0045】
再び図1を参照して、プッシュプル増幅器105、106の2つの平衡出力105bおよび106bにおいて、それぞれのΔf成分は、同振幅で同位相である。上述のように、本実施の形態では、周波数Δfに対して低インピーダンスになるコンデンサ107を設けた。コンデンサ107は、Δf成分を略そのまま伝送する。ここで、増幅器105の出力105bに着目すると、Δf成分が出力されるとともに、増幅器106の出力106bから伝送された同振幅で同位相のΔf成分が入力される。増幅器106の出力106bでは、その逆である。出力105b、106bでは、理論上は、Δf成分同士が打ち消し合うことはない。
【0046】
しかし、実際には、回路の配線はインピーダンス成分を含み、Δf成分の位相のずれが生じるので、Δf成分は部分的に打ち消しあって低減する。これにより、周波数Δf成分と信号周波数(f1あるいはf2)成分とのミキシングの発生を解消することができ、増幅器で発生する3次相互変調歪みを低減できる。加えて、従来と比較して部品数を削減することもできる。また、同じ特性を有するコンデンサを2つ用いる必要がないので、コンデンサの個体差による特性の劣化を考慮する必要がないという優れた効果を有する。これまで説明したように、実施の形態1によれば、相互変調歪みを低減し、かつ、部品数を減らした電力増幅器を実現できる。
【0047】
なお、実施の形態1では、入力される信号を、周波数f1、f2の2つの正弦波信号とした。しかし、図6の(c)に示す変調波の成分曲線の2辺をf1、f2にすれば、変調波についても同様な効果が得られる。
【0048】
また、実施の形態1では、コンデンサ107(図1)を出力側整合回路115および116の出力側に接続した。しかし、この構成とは別の構成であっても、同様の効果が得られる。図7は、電力増幅器100の別の例による回路図である。電力増幅器100は、出力側整合回路115、116の増幅素子側、つまり、出力側整合回路115、116と、増幅素子111、112のドレイン端子との間に接続してもよい。コンデンサ107が第1の増幅経路161と第2の増幅経路162の間に接続されていればよい。
【0049】
続いて、Δf成分をより低減させるための構成を説明する。図8は、Δf成分を低減する電力増幅器110の構成を示すブロック図である。以下、電力増幅器110が電力増幅器100(図3)と異なる構成要素のみ説明し、同じ構成要素の説明は省略する。
【0050】
電力増幅器110が電力増幅器100(図3)と異なるのは、コンデンサ107と直列に位相器81を設けたことである。位相器81は、入力信号の位相を変更できる。具体的には、増幅器105から出力されたΔf成分の入力信号に対して、位相器81は、増幅器106から出力されたΔf成分の信号の位相と逆相にして出力する。また、増幅器106から出力されたΔf成分の入力信号に対しては、位相器81は、増幅器105から出力されたΔf成分の信号の位相と逆相にして出力する。すなわちΔf成分は、同振幅でほぼ逆位相になり、増幅器105の出力105bにおいても、増幅器106の出力106bにおいても、低減される。これにより、増幅器で発生する3次相互変調歪みも大幅に低減できる。さらに、回路の配線のインピーダンスによる位相ずれを考慮して位相を変更することにより、Δf成分が実質的に0になるように打ち消すことができる。
【0051】
位相器81は、図7で説明したコンデンサ107に直列接続で設けられてもよいし、図7における増幅器105の出力、および、増幅器106の出力の間を接続するように設けられてもよい。
【0052】
(実施の形態2)
図9は、実施の形態2による電力増幅器100の回路図である。実施の形態1で説明した構成要素と同じ構成要素には、同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0053】
図9に示す電力増幅器100が、実施の形態1による電力増幅器と異なるのは、増幅器105および106の出力間、換言すれば、バラン104の第1の入力と第2の入力間だけではなく、増幅素子111および112のドレイン間にもコンデンサを接続している点である。増幅素子111と112のドレイン間のコンデンサを107aとし、バラン104の入力間のコンデンサを107bとする。
【0054】
一般に、実際のコンデンサは、固有の自己共振周波数を有しており、その周波数でのインピーダンスは0Ωに近くなる。このため、コンデンサが107bを設けることで、そのコンデンサの自己共振周波数に相当するΔf成分による相互変調歪みを低減することはできる。しかし、自己共振周波数から離れた周波数においては、インピーダンスは高くなってしまう。図10は、コンデンサの共振特性の例を示すグラフである。図10の(a)から明らかなように、コンデンサでは、低インピーダンス特性を示す周波数帯域は、一般に狭い。
【0055】
電力増幅器に入力される信号の周波数は、ある帯域幅をもっており、その中でどの周波数のキャリア信号を用いるかは場合に応じて異なる。したがって、周波数間隔Δfも所定の幅を有することになる。上述のように、コンデンサは、低インピーダンス特性を示す周波数帯域は一般に狭いため、周波数間隔Δfの値が、コンデンサ107b(図9)の自己共振周波数と異なる場合には、相互変調歪みを低減できないことがある。
【0056】
そこで、信号の周波数間隔Δfの値が変化した場合でも、相互変調歪みを低減できることが必要になる。実施の形態2においては、コンデンサ107bと異なる自己共振周波数を有するコンデンサ107aを更に接続する。コンデンサ107aのインピーダンスが小さい周波数帯域と、コンデンサ107bのインピーダンスが小さい周波数帯域とは重なり部分を有する。これにより、広範囲の周波数間隔Δfに対応した相互変調歪みを低減できる。すなわち、入力される2つの信号の周波数間隔Δfの変化に応じて相互変調歪みを低減できる。例えば、図10の(b)に示すように、自己共振周波数が5MHzのコンデンサ107aと、自己共振周波数が20MHzのコンデンサ107bとを設ける。これにより、周波数間隔Δfが5MHzから20MHzの範囲にわたって、複数信号増幅時の相互変調歪みを低減できる。
【0057】
実施の形態2においても実施の形態1の場合と同様、従来と比較して、部品数を削減しつつ、相互変調歪みを低減した電力増幅器を実現できる。
【0058】
更に、実施の形態2では、2個のコンデンサのうち1個は、増幅素子111および増幅素子112のドレイン間に接続し、他のもう1個は、整合回路115および116を通した後の出力側バラン104の2つの入力間に接続した。この点については、上記に限定されるものではなく、プッシュプル増幅器のドレイン端子間に2個とも接続してもよい。または、出力側バラン104の第1の入力と第2の入力の間に2個とも接続してもよい。これらの場合でも、実施の形態2の効果と同様の効果が得られる。
【0059】
実施の形態2では、異なる自己共振周波数を有する2種類のコンデンサを用いた。しかし、異なる自己共振周波数を有する3種類以上のコンデンサを用いてもよい。また、接続位置は、第1の増幅経路151と第2の増幅経路152の間であれば自由に設定できる。その場合でも実施の形態2の効果と同様の効果が得られる。
【0060】
さらに、図8を参照して説明した位相器を設けることで、複数の信号を増幅したときの相互変調歪みを大幅に低減できる。位相器は、それぞれのコンデンサを介してΔf成分の信号が伝送される位置に設ければよい。コンデンサの数に対応した数の位相器を設けてもよいし、特定のコンデンサに対してだけに設けてもよい。
【0061】
(実施の形態3)
図11は、実施の形態3による電力増幅器100の回路図である。実施の形態1で説明した構成要素と同じ構成要素には、同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0062】
図11に示す電力増幅器100が、実施の形態1による電力増幅器と異なるのは、プッシュプル増幅器105および106の出力間に、コンデンサではなくインダクタ108を接続している点である。インダクタ108もまた、インピーダンス素子である。
【0063】
インダクタ108を設けた意味は、実施の形態1、2におけるコンデンサ107と同様である。実施の形態3において、周波数f1、f2の2つの信号が電力増幅器100に入力された場合を考える。周波数間隔Δfは、信号周波数より十分小さいとする。さらに、周波数Δf周辺において、インダクタ108は低インピーダンスであるとする。このとき、増幅器105の出力105bおよび増幅器106の出力106bに現れるΔf成分は、実施の形態1で説明したと同様の理由で打ち消し合う。その結果、増幅器におけるΔf成分と信号周波数(f1あるいはf2)とのミキシングは発生しなくなり、実施の形態1の場合と同様、増幅器で発生する3次相互変調歪みを低減できる。また、従来と比較して部品数を削減した電力増幅器を実現できる。
【0064】
インダクタ108の更なる特徴は、周波数Δfより低い周波数においても低インピーダンス特性を示すことにある。これにより、プッシュプル増幅器の出力間にインダクタ108を接続することで、増幅器に入力される複数の信号の周波数間隔Δfが変化する場合でも、相互変調歪みを低減できる。
【0065】
なお、実施の形態3では、周波数Δfにおいて低インピーダンスとなるインピーダンス素子としてインダクタ108を用いたが、代わりに図12に示す構成にしてもよい。
【0066】
図12は、実施の形態3による電力増幅器100の別の例を示す回路図である。電力増幅器100では、インダクタ108に代えて、プッシュプル増幅器の出力間に接続されるインダクタ109aと、低域通過型フィルタ109と、増幅器105の出力105bおよびアース109dの間に接続されるコンデンサ109bと、増幅器106の出力106bおよびアース109eの間に接続されるコンデンサ109cにより構成される低域通過型フィルタ109とを含む。インダクタ108の代わりに低域通過型フィルタ109を用いることにより、低インピーダンスとなる帯域幅を広くとることができる。
【0067】
なお、上述した構成とは異なる構成を有する低域通過型フィルタであっても、本実施の形態の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。また、実施の形態1で図8を参照して説明したように、位相器を設けて、周波数間隔Δfをより確実に低減してもよい。
【0068】
参考例1
図13は、参考例1による電力増幅器200の構成を示すブロック図である。電力増幅器200は、実施の形態1〜3で説明した電力増幅器と同じ機能を有している。すなわち、信号周波数に対して十分小さな周波数間隔の複数の信号が入力された場合に、電力増幅器200は、相互変調歪み(特に3次相互変調歪み)を低減して、入力信号に対して位相ずれのない増幅信号を出力する。
【0069】
まず、電力増幅器200の構成を説明する。電力増幅器200は、入力端子201と、入力203a、第1の出力203bおよび第2の出力203cを有する第1のバラン203と、入力205aおよび出力205bを有する増幅器205と、入力206aおよび出力206bを有する増幅器206と、入力204a、第1の出力204bおよび第2の出力204cを有する第2のバラン204と、第1の方向性結合器51と、第2の方向性結合器52と、出力端子202とを備えている。
【0070】
方向性結合器51、52は、伝送線路において、特定の方向に伝播する信号だけを、2次線路に結合する、周知の方向性結合器が利用できる。信号が方向性結合器を通過して2次線路に入るときに受ける減衰の程度を、結合度といい、デシベルで表される。電力増幅器200の第1の方向性結合器51は、第1の端子251a、第2の端子251b、第3の端子251c、および、第4の端子251dを有する。第2の方向性結合器52は、第1の端子252a、第2の端子252b、第3の端子252c、および、第4の端子252dを有する。
【0071】
電力増幅器200内の接続関係は、以下のとおりである。入力端子201は、バラン203の入力203aに接続され、バラン203の第1の出力203bおよび第2の出力203cは、それぞれ増幅器205の入力205aおよび増幅器206の入力206aに接続される。増幅器205の出力205bは、第1の方向性結合器251の第1の端子251aに接続され、増幅器206の出力206bは、第2の方向性結合器252の第1の端子252aに接続される。
【0072】
方向性結合器の接続関係は以下のとおりである。第1の方向性結合器251に関して、第2の端子251bは、バラン204の第1の入力204bに接続される。第3の端子251cは、第2の方向性結合器252の第4の端子252dと接続される。第4の端子251dは、第2の方向性結合器252の第3の端子252cと接続される。一方、第2の方向性結合器252の第2の端子252bは、バラン204の第2の入力204cに接続される。第3の端子252cおよび第4の端子252dは、上述のとおりである。
【0073】
以下では、バラン203の第1の出力203bから増幅器205、第1の方向性結合器251を経由してバラン204の第1の入力204bへ到達する経路を、第1の増幅経路261とする。また、バラン203の第2の出力203cから増幅器206、第2の方向性結合器252を経由してバラン204の第2の入力204cへ到達する経路を、第2の増幅経路262とする。
【0074】
図14は、電力増幅器200の具体的な回路構成を示す。図から明らかなように、電力増幅器200の増幅器205、206の機能および構成は、増幅器105、106(図7)の構成と同じである。したがって、その説明は省略する。
【0075】
上述のように、電力増幅器200の基本的な機能は、実施の形態1〜3の電力増幅器と同じである。以下図15を参照して、電力増幅器200が、相互変調歪み(特に3次相互変調歪み)を低減できる原理を説明する。
【0076】
図15は、相互変調歪みを低減する原理を示す図である。入力端子201には、信号周波数に対して十分小さな周波数間隔の2つの信号が入力される。入力される2つの信号の周波数を、それぞれf1とf2(例えば、f1を2000MHz、f2を2010MHz)とする。周波数間隔(|f1−f2|)はΔfと定義される。実施の形態1で説明したように、参考例1でも、相互変調歪み、特に、3次相互変調歪みを低減するために、Δfを低減することが目的である。
【0077】
そこで、参考例1では、例えば、2信号の周波数間隔を表す周波数Δfに対して3dBの結合度を有し、信号周波数に対してはほとんど結合しない方向性結合器を用いる。すなわち、第1の方向性結合器251の第3の端子251c、および、第2の方向性結合器252の第3の端子252cから、Δf成分のみを抽出する。第1の方向性結合器251の第3の端子251cから抽出されたΔf成分は、第2の方向性結合器252の第4の端子252dに入力され、増幅器206の出力と合成される。増幅器206の出力信号は、Δf成分を含む。留意すべきは、このΔf成分と、第4の端子252dに入力されたΔf成分とは、位相がずれていることである。これは、回路の配線はインピーダンス成分を含むので、回路の配線長が異なる場合には、位相のずれ量も異なるからである。この結果、Δf成分は打ち消し合って、Δf成分は低減される。第1の方向性結合器251においても同様に、増幅器205の出力信号に含まれるΔf成分は、位相のずれた、第2の方向性結合器252の第3の端子252cから取り出されたΔf成分と打ち消しあって、低減される。
【0078】
以上説明したように、プッシュプル増幅器を構成する各増幅器で発生するΔf成分はそれぞれ打ち消されるので、Δf成分と信号周波数(f1あるいはf2)とのミキシングは発生しなくなる。よって、増幅器で発生する3次相互変調歪みを低減できる。なお、参考例1では、方向性結合器の結合度を3dBとしたが、異なる値にしても、相互変調歪みを抑圧する効果が得られる。
【0079】
次に、相互変調歪みをより低減できる構成を説明する。図16は、電力増幅器200の別の例を示すブロック図である。この例では、実施の形態1〜3で説明したような、2信号の周波数間隔である、周波数Δfで低インピーダンスとなるコンデンサ207を1個以上付加している。方向性結合器の結合度が大きくなる周波数とそのコンデンサの自己共振周波数をずらすことにより、より広い範囲の周波数間隔Δfに応じた相互変調歪みを抑圧することができる。
【0080】
また、コンデンサ207に代えて、実施の形態3で説明したような、2信号の周波数間隔である、周波数Δfで低インピーダンスとなるインダクタを1個以上付加してもよい。方向性結合器の結合度が大きくなる周波数とインダクタが低インピーダンスとなる周波数をずらすことにより、より広い範囲の周波数間隔Δfに対して相互変調歪みを抑圧することができる。なお、コンデンサ207およびインダクタの接続位置は、第1の増幅経路261と第2の増幅経路262の間であれば自由に設定できる。
【0081】
さらに、図17に示す電力増幅器200によれば、複数信号を増幅したときの相互変調歪みを大幅に低減できる。図17は、2つの位相器を設けた電力増幅器210を示す。電力増幅器200(図13)と異なるのは、Δf成分の信号を伝送する第1の方向性結合器251、および、第2の方向性結合器252の間の配線上に、2つの位相器171、172を設けたことである。増幅器205から出力されたΔf成分の入力信号に対して、位相器171は、増幅器206から出力されたΔf成分の信号の位相と逆相にして出力する。また、増幅器206から出力されたΔf成分の入力信号に対しては、位相器172は、増幅器205から出力されたΔf成分の信号の位相と逆相にして出力する。これにより、Δf成分は、同振幅でほぼ逆位相になり、低減される。これにより、増幅器で発生する3次相互変調歪みを大幅に低減できる。さらに、回路の配線のインピーダンスによる位相ずれを考慮して位相を変更することにより、Δf成分が実質的に0になるように打ち消すことができる。なお、位相器は、それぞれのコンデンサを介してΔf成分の信号が伝送される位置に設ければよく、図17に示す位置に限られない。
【0082】
参考例2
図18は、参考例2による電力増幅器220の構成を示すブロック図である。電力増幅器220は、実施の形態1〜3ならびに参考例1で説明した電力増幅器と同じ機能を有している。すなわち、信号周波数に対して十分小さな周波数間隔の複数の信号が入力された場合に、電力増幅器220は、相互変調歪み(特に3次相互変調歪み)を低減して、入力信号に対して位相ずれのない増幅信号を出力する。
【0083】
電力増幅器220が、電力増幅器110(図8)と異なるのは、プッシュプル増幅器105および106の出力間に、第1のインダクタ181、位相器182、および、第2のインダクタ183が直列に接続されている点である。なお、電力増幅器220の構成は、電力増幅器110(図8)の構成と類似している。したがって、既に説明した構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0084】
インダクタ181、183はいずれも、増幅器105および106から出力された信号の周波数に対してはインピーダンスが高く、一方、Δf成分の信号の周波数に対してはインピーダンスが低いことである。増幅器の出力間にインダクタ181、183を接続することで、増幅器に入力される複数の信号の周波数間隔Δfが変化する場合でも、相互変調歪みを低減できる。インダクタは、例えば、チョークコイルであり、バイアス電圧を加えるバイアス電源184のバイアスラインと共用されている。
【0085】
増幅器105から出力されたΔf成分の入力信号に対しては、位相器182は、増幅器106から出力されたΔf成分の信号の位相と逆相にして出力する。また、増幅器106から出力されたΔf成分の入力信号に対しては、位相器182は、増幅器105から出力されたΔf成分の信号の位相と逆相にして出力する。すなわちΔf成分は、同振幅でほぼ逆位相になり、互いに低減される。これにより、増幅器で発生する3次相互変調歪みを大幅に低減できる。さらに、回路の配線のインピーダンスによる位相ずれを考慮して位相を変更することにより、Δf成分が実質的に0になるように打ち消すことができる。
【0086】
次に、図19を参照して、上述した第1のインダクタ181、位相器182、および、第2のインダクタ183の直列接続を用いた、電力増幅器230を説明する。インダクタ181、183の特性、および、位相器182の動作は、上述のとおりである。
【0087】
電力増幅器100(図7)の構成は、電力増幅器230の構成と類似する。図19は、電力増幅器230の構成を示すブロック図である。電力増幅器230が電力増幅器100(図7)と異なるのは、コンデンサ107(図7)に代えて、第1のインダクタ181、位相器182、および、第2のインダクタ183が直列に接続されている点、および、バイアス電圧を加えるバイアス電源184を位相器182、および、第2のインダクタ183の間に接続した点である。さらに、バイアス電源184を設けたことにより、整合回路131〜134も省略可能になる。
【0088】
このように構成することにより、Δf成分は、位相器によって同振幅でほぼ逆位相にされて低減されるので、Δf成分に起因する3次相互変調歪みを大幅に低減できる。
【0089】
参考例3
図20は、参考例3による電力増幅器300の構成を示すブロック図である。電力増幅器300は、入力端子301と、入力303a、第1の出力303bおよび第2の出力303cを有する第1のバラン303と、第1〜4の方向性結合器353〜356と、入力305aと出力305bを有し、入力信号を増幅する増幅器305と、入力306aと出力306bを有し、入力信号を増幅する増幅器306と、入力304a、第1の出力304bおよび第2の出力304cを有する第2のバラン304と、出力端子302とを備えている。
【0090】
電力増幅器300内の接続関係は、以下のとおりである。入力端子301は、バラン303の入力303aに接続される。バラン303の第1の出力303bおよび第2の出力303cは、それぞれ第1の方向性結合器353の第1の端子353aおよび第2の方向性結合器354の第1の端子354aに接続される。第1の方向性結合器353の第2の端子353bは、増幅器305の入力305aに接続され、第2の方向性結合器354の第2の端子354bは、増幅器306の入力306aに接続される。増幅器305の出力305bは、第3の方向性結合器355の第1の端子355aに接続され、増幅器306の出力306bは、第4の方向性結合器356の第1の端子356aに接続される。第3の方向性結合器355の第2の端子355bおよび第4の方向性結合器356の第2の端子356bは、バラン304の第1の入力304bおよび第2の入力304cに接続される。バラン304の出力304aは、出力端子302に接続される。
【0091】
更に、第3の方向性結合器355の第3の端子355cと第2の方向性結合器354の第4の端子354dとが接続され、第4の方向性結合器356の第3の端子356cと第1の方向性結合器353の第4の端子353dとが接続される。
【0092】
以下では、バラン303の第1の出力303bから第1の方向性結合器353、増幅器305、第3の方向性結合器355を経由してバラン304の第1の入力304bへ到達する経路を第1の増幅経路361とする。また、バラン303の第2の出力303cから第2の方向性結合器354、増幅器306、第4の方向性結合器356を経由してバラン304の第2の入力304cへ到達する経路を第2の増幅経路362とする。
【0093】
図21は、電力増幅器300の具体的な回路構成を示す。増幅器305、306の構成は、実施の形態1で説明した増幅器105、106の構成と同じである。したがって、その説明は省略する。電力増幅器300の基本的な機能は、実施の形態1の場合と同様である。増幅器305と306はプッシュプル増幅器として機能する。
【0094】
参考例3では、周波数f1、f2の2つの信号が電力増幅器300に入力された場合を考える。周波数間隔Δfは、信号周波数より十分小さいとする。実施の形態1で説明したように、参考例3でも、相互変調歪み、特に、3次相互変調歪みを低減するために、Δfを低減することが目的である。
【0095】
そこで、参考例3では、例えば、2信号の周波数間隔を表す周波数Δfに対して3dBの結合度を有し、信号周波数に対してはほとんど結合しない方向性結合器を用いる。再び図20を参照して、より具体的に説明する。まず、増幅器305の非線形性により発生した周波数Δf成分の信号は、第3の方向性結合器355の第3の端子355cから取り出され、第2の方向性結合器354の第4の端子354dを経て、増幅器306に入力される。同様に、増幅器306の非線形性により発生した周波数Δf成分の信号は、第4の方向性結合器356の第3の端子356cから取り出され、第1の方向性結合器353の第4の端子353dを経て、増幅器305に入力される。
【0096】
このように構成することにより、増幅器305の非線形性により発生するΔf成分とは位相がずれた同振幅のΔf成分が、増幅器305に入力されることになり、結果として増幅器305で発生するΔf成分を低減する。また、増幅器306の非線形性により発生するΔf成分とは位相がずれた同振幅のΔf成分が、増幅器306に入力されることになり、結果として増幅器306で発生するΔf成分を低減する。この結果、Δf成分と信号周波数(f1およびf2)とのミキシングは発生しなくなり、増幅器305、306で発生する3次相互変調歪みを低減できる。
【0097】
なお、参考例3では、方向性結合器の結合度を3dBとしたが、異なる値にしても、相互変調歪みを抑圧する効果が得られる。
【0098】
なお、図22に示すように、第1の増幅経路361および第2の増幅経路362の間に、2信号の周波数間隔である、周波数Δfにおいて低インピーダンスとなるコンデンサ307を少なくとも1個以上付加することもできる。さらに、コンデンサ307(図19)に代えて、2信号の周波数間隔である、周波数Δfにおいて低インピーダンスとなるインダクタ(図示せず)を少なくとも1個以上付加してもよい。方向性結合器の結合度が大きくなる周波数とコンデンサの自己共振周波数をずらし、または、方向性結合器の結合度が大きくなる周波数とインダクタが低インピーダンスとなる周波数をずらすことにより、より広い範囲のΔfに対して相互変調歪みを抑圧できる。
【0099】
なお、コンデンサ307、または、インダクタ(図示せず)を接続する位置は、第1の増幅経路361と第2の増幅経路362の間であるならば自由に設定することができる。その場合でも本参考例の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0100】
参考例4
次に、図23〜図30を参照して、本発明が適用できる別の例を説明する。いずれの例も、3次相互変調歪みの原因となる、2つの入力信号の周波数間隔である周波数Δfの信号を低減することを目的とする。
【0101】
図23は、参考例4による第1の電力増幅器400の構成を示すブロック図である。電力増幅器400は、参考例3で説明した電力増幅器300(図20)の変形例である。以下、電力増幅器400が電力増幅器300(図20)と異なる構成要素のみ説明し、同じ構成要素の説明は省略する。
【0102】
電力増幅器400が電力増幅器300(図20)と異なるのは、Δf成分の信号を伝送する第4の方向性結合器356から第1の方向性結合器353へ至る配線上に、位相器371を設けたこと、および、第3の方向性結合器355から第2の方向性結合器354へ至る配線上に、位相器372を設けたことである。位相器371、372は、入力された信号の位相を変更できる。具体的には、増幅器305から出力されるΔf成分の信号に対して、位相器371は、増幅器306から出力されたΔf成分の信号の位相を逆相にして出力する。また、増幅器306から出力されるΔf成分の入力信号に対しては、位相器372は、増幅器305から出力されたΔf成分の信号の位相を逆相にして出力する。これにより、Δf成分は、増幅器305、306で発生するΔf成分に対して、同振幅でほぼ逆位相になり、増幅器305、306で発生するΔf成分を低減する。これにより、増幅器で発生する3次相互変調歪みを大幅に低減できる。さらに、回路の配線のインピーダンスによる位相ずれを考慮して位相を変更することにより、Δf成分が実質的に0になるように打ち消すことができる。
【0103】
図24は、参考例4による第2の電力増幅器410の構成を示すブロック図である。電力増幅器410は、上述の電力増幅器400(図23)の変形例である。以下、電力増幅器410が電力増幅器400(図23)と異なる構成要素のみ説明し、同じ構成要素の説明は省略する。
【0104】
電力増幅器410が電力増幅器400(図23)と異なるのは、方向性結合器353〜356に代えて、インダクタ413〜416を設けている点にある。インダクタ413〜416は、例えば、チョークコイルであり、周波数Δfにおいて低インピーダンスであるとする。これにより、電力増幅器410においても、電力増幅器400(図23)と同様にΔf成分が抽出され、低減される。これにより、増幅器で発生する3次相互変調歪みを大幅に低減できる。さらに、回路の配線のインピーダンスによる位相ずれを考慮して位相を変更することにより、Δf成分が実質的に0になるように打ち消すことができる。
【0105】
図25は、参考例4による第3の電力増幅器420の構成を示すブロック図である。電力増幅器420は、電力増幅器300(図22)の変形例である。以下、電力増幅器420が電力増幅器300(図23)と異なる構成要素のみ説明し、同じ構成要素の説明は省略する。
【0106】
電力増幅器420が電力増幅器300(図22)と異なるのは、方向性結合器353〜356に代えて、ダイプレクサ421、422を設けている点にある。ダイプレクサ421、422は、周波数に応じて信号を分離する。より具体的には、ダイプレクサ421、422は、周波数f1、f2の基本波成分は、バラン304へ通過させ、周波数Δfの差周波成分は、反対側の経路の増幅器305、306に通過させる。
【0107】
ダイプレクサ421、422は、周波数f1、f2(例えば、GHz帯)を通過帯域に含むバンドパスフィルタ(BPF)425、427と、周波数Δf(例えば、MHz帯)を通過帯域に含み、かつ、周波数f1、f2は含まない低域通過フィルタ(ローパスフィルタ(LPF))426、428とをそれぞれ含む。ローパスフィルタ(LPF)426、428は、コンデンサ107(図1)、インダクタ108(図11)等と同様、インピーダンス素子といえる。
【0108】
増幅器306からの出力信号は、ダイプレクサ422に入力される。ダイプレクサ422は、バンドパスフィルタ427によって周波数f1、f2の基本波成分をバラン304に通過させ、ローパスフィルタ428によって周波数Δfの差周波成分を増幅器305に出力する。留意すべきは、ローパスフィルタ428を通過した信号の位相は、入力された信号の位相に対して所定のずれを与えることである。このずれ量を、例えば約180度になるように設計すれば、増幅器305に入力されるΔf成分は、増幅器305で発生するΔf成分に対して、同振幅でほぼ逆位相になる。これにより、増幅器305で発生するΔf成分を低減できる。なお、ダイプレクサ421の機能も、ダイプレクサ422と同様である。すなわち、バンドパスフィルタ425によって周波数f1、f2の基本波成分をバラン304に通過させ、ローパスフィルタ426によって周波数Δfの差周波成分を増幅器306に出力する。そして、増幅器306に入力されたΔf成分は、増幅器306で発生するΔf成分を低減する。以上の結果、増幅器で発生する3次相互変調歪みを大幅に低減できる。
【0109】
図26は、参考例4による第4の電力増幅器430の構成を示すブロック図である。電力増幅器430は、図25に示す電力増幅器420の変形例である。電力増幅器430が電力増幅器420(図25)と異なるのは、増幅器305、306でΔf成分を低減するのではなく、ダイプレクサ421およびダイプレクサ422の出力間で行うことである。また、位相器431により、Δf成分の位相の調整を行うので、ダイプレクサに含まれるローパスフィルタの位相特性は、特に問題としなくてよい。
【0110】
より具体的に説明すると、増幅器306で発生したΔf成分は、ローパスフィルタ428により抽出され、位相器431に入力される。位相器431は、ダイプレクサ422に入力されたΔf成分と逆位相になるように、入力されたΔf成分の位相を調整し、ローパスフィルタ426に出力する。ローパスフィルタ426は、位相が180度ずらされたΔf成分を通過させる。一方、増幅器305からも、増幅器305で発生したΔf成分を含む増幅信号が入力される。その結果、増幅器305で発生したΔf成分は、位相器から受け取ったΔf成分により、低減される。これは、ダイプレクサ421で行われる処理であるが、ダイプレクサ422においてもΔf成分が同時に低減される処理が行われる。この処理は上述の説明において、ダイプレクサ421とダイプレクサ422とを入れ替えればよいので、その説明は省略する。以上の処理により、Δf成分が低減され、3次相互変調歪みが大幅に低減された信号が、バンドパスフィルタ425、427からバラン304に入力される。
【0111】
図27は、参考例4による第5の電力増幅器440の構成を示すブロック図である。電力増幅器440の特徴は、増幅器305、306の出力に、それぞれ位相器441、442を設け、さらに、バラン444の2入力間を、インダクタ445により電気的に接続したことにある。位相器441、442は、それぞれ90度ずつ位相をずらすよう設計されている。また、インダクタ445は、2つの入力信号の周波数間隔である、周波数Δfに対して低インピーダンスになる特性を有するとする。なお、バラン444は、位相のみが互いに180°ずれた2つの入力信号を、1つの信号に増幅して変換し、出力するという機能を有しており、バラン104(図1)と同じである。
【0112】
このように構成された電力増幅器440が、Δf成分を低減する原理を説明する。まず、増幅器306で発生したΔf成分は、位相器442において位相が90度ずらされる。そして、周波数Δfに対して低インピーダンスになる、バラン444のインダクタ445を経て、位相器441でさらに位相を90度ずらされる。位相器441は、位相器442がずらした方向と同じ方向に位相をずらすので、増幅器306で発生したΔf成分の位相は、最終的に180度ずらされることになる。そして、そのΔf成分は増幅器305に入力され、増幅器305で生成するΔf成分を低減する。なお、増幅器306においても、上述の処理と同様の処理により、Δf成分が同時に低減される。その結果、Δf成分が低減され、3次相互変調歪みが大幅に低減された信号が、バラン444に入力される。
【0113】
図28は、参考例4による第6の電力増幅器450の構成を示すブロック図である。電力増幅器450の特徴は、2つの入力信号の周波数間隔である、周波数Δfの信号を出力する電源451を設けたことである。出力すべき信号の周波数Δfは、増幅器305または306の出力端子から抜き出すことにより得ることができる。または、入力側の信号を検波して生成してもよい。電源451から出力された周波数Δfの信号は、周波数Δfに対して低インピーダンスになるインダクタ452を経て、バラン444のトランス側ポート(インダクタ445)の中点に入力される。インダクタ445も、周波数Δfに対して低インピーダンスとなる特性を持つ。周波数Δfの信号は、インダクタ445から増幅器305、306に入力される。増幅器305、306に入力された際の周波数Δfの信号は、インダクタ452、445を通過することにより、位相が変化する。その結果、増幅器305、306で発生したΔf成分を低減できる。なお、インダクタ452、445に起因する位相ずれを考慮して、増幅器305、306に入力される際の周波数Δfの信号が、発生したΔf成分の位相と180度ずれるように、電源451が出力する信号の位相を調整してもよい。これにより、より確実に増幅器305、306で発生したΔf成分を低減できる。
【0114】
出力すべき信号の周波数Δfを、増幅器305または306の出力端子から抜き出す場合には、電源451を設けなくともよい。図29は、参考例4による第7の電力増幅器460の構成を示すブロック図である。図から明らかなように、電源451(図28)が省略され、増幅器306の出力が、インダクタ452を経て、バラン444のトランス側ポート(インダクタ445)の中点に入力されている。
【0115】
また、出力すべき信号の周波数Δfを、入力端子301から入力された信号を検波して生成する場合には、図30に示す構成が有効である。図30は、参考例4による第8の電力増幅器470の構成を示すブロック図である。電力増幅器470の特徴は、包絡線検波部471を設けたことにある。包絡線検波部471は、入力端子301から入力された信号の包絡線検波を行い、2つの入力信号の周波数間隔である、周波数Δfの信号を検出し、出力する。
【0116】
【発明の効果】
以上のように本発明は、プッシュプル増幅器に複数信号が入力された際に、プッシュプル増幅器における出力端子で発生する周波数間隔Δfの成分を低減する。これにより、増幅器で発生する相互変調歪みを抑圧することができ、かつ従来のようにバイアス回路にコンデンサを設ける必要もないので、部品数を減らすことができる。その結果、増幅器の線形性が高まり、多数の信号チャンネルを一括して歪みなく増幅できる電力増幅器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1による電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図2】 電力増幅器の具体的な回路構成を示す。
【図3】 電力増幅器の各部における信号波形を記したブロック図である。
【図4】 (a)は、周波数f1およびf2の信号の波形図である。(b)は、周波数f1および周波数f2の信号を合成した合成信号の波形図である。(c)は、バランにより変換され出力された、第1の信号および第2の信号の波形を示す図である。
【図5】 (a)は、プッシュプル増幅器を構成する各増幅器に入力された合成信号波形と理想的な増幅信号の波形を示す図である。(b)は、入力された合成信号波形と実際の増幅信号の波形を示す図である。
【図6】 図5の(a)に示す信号波形F’を成分分析したスペクトル分布を示す。
【図7】 図1の電力増幅器の別の例を示す回路図である。
【図8】 Δf成分を低減する電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図9】 実施の形態2による電力増幅器の回路図である。
【図10】 コンデンサの共振特性の例を示すグラフである。
【図11】 実施の形態3による電力増幅器の回路図である。
【図12】 図11の電力増幅器の別の例を示す回路図である。
【図13】 参考例1による電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図14】 電力増幅器の具体的な回路構成を示す図である。
【図15】 相互変調歪みを低減する原理を示す図である。
【図16】 図13の電力増幅器の別の例を示すブロック図である。
【図17】 2つの位相器を設けた電力増幅器を示す図である。
【図18】 参考例2による電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図19】 電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図20】 参考例3による電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図21】 電力増幅器の具体的な回路構成を示す。
【図22】 図20の電力増幅器の別の例を示すブロック図である。
【図23】 参考例4による第1の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図24】 参考例4による第2の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図25】 参考例4による第3の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図26】 参考例4による第4の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図27】 参考例4による第5の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図28】 参考例4による第6の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図29】 参考例4による第7の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図30】 参考例4による第8の電力増幅器の構成を示すブロック図である。
【図31】 従来の電力増幅器を示す図である。
【符号の説明】
101 入力端子
102 出力端子
103、104 バラン
105、106 増幅器
107 コンデンサ
161 第1の増幅経路
162 第2の増幅経路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power amplifier mainly used in a mobile communication base station such as a mobile phone.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a transmitter of a base station of a mobile communication device has required a power amplifier having high efficiency and linear characteristics as much as possible in order to amplify a large number of signal channels at once. . In order to make the characteristics of the power amplifier as linear as possible, for example, it is indispensable to reduce distortion of the power amplifier itself in addition to employing distortion compensation such as a feed forward method.
[0003]
FIG. 31 is a diagram showing a conventional power amplifier 600.
[0004]
The power amplifying apparatus 600 includes an input terminal 601, an output terminal 602, baluns 603 and 604, and amplifiers 605 and 606. The amplifiers 605 and 606 include amplification elements 611 and 612, input-side matching circuits 613 and 614, output-side matching circuits 615 and 616, input-side bias circuit capacitors 617 and 618, and output-side bias circuit capacitors. 619, 620. Amplifiers 605 and 606 operate as push-pull amplifiers. Each of capacitors 619 and 620 is actually composed of a plurality of capacitors. That is, a capacitor having a low impedance at a predetermined signal frequency and a capacitor having a low impedance at a frequency corresponding to a frequency difference (frequency interval) when a plurality of signals are input. By providing the output-side bias circuit capacitors 619 and 620, the intermodulation distortion generated in the amplifier can be suppressed, and the characteristics of the power amplifier can be made as close to linear as possible.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional power amplifying apparatus 600, capacitors 619 and 620 must be provided in the bias circuit of each push-pull amplifier 605 and 606, which increases the number of components. In addition, since the capacitors 619 and 620 generally need to have a large capacity and a low resistance, an increase in the number of components increases the overall circuit scale. Furthermore, the degree of suppression of intermodulation distortion varies depending on the frequency interval of a plurality of signals input to the amplifier.
[0006]
An object of the present invention is to provide a power amplifier that reduces intermodulation distortion generated in an amplifier while reducing the number of components.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The power amplifier of the present invention includes an input unit that inputs a combined signal obtained by combining two signals having different frequencies, a first output unit that outputs a first signal having a first phase, and the first phase. A first balun having a second output for outputting a second signal having a second phase opposite to that of the first signal, and receiving and amplifying the first signal, thereby obtaining a frequency difference between the two signals. A first amplifier that outputs a first amplified signal including a frequency component comprising: a second amplifier including a frequency component comprising a frequency difference between the two signals by receiving and amplifying the second signal; A second amplifier for outputting an amplified signal, an output having a first input unit and a second input unit, and outputting a combined signal of signals input from the first input unit and the second input unit A second balun having a portion; An impedance element connected between an output of the first amplifier and an output of the second amplifier and having a self-resonant frequency as an absolute value of a frequency difference between the two signals; A frequency component included in the second amplified signal, Impedance element To the first amplification path that reaches the first input of the second balun Shi , The frequency component included in the first amplified signal is Impedance element To the second amplification path reaching the second input section of the second balun The This achieves the above object.
[0008]
[0009]
[0010]
The impedance element is connected in series and is included in the first amplified signal. Lap Wavenumber component, Said Included in the second amplified signal Lap There may be further provided a phase shifter that receives the wave number component, adjusts the phase of each frequency component, and outputs the frequency component in opposite phases.
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
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[0019]
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[0023]
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[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0034]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power amplifier 100 according to the first embodiment. The power amplifier 100 includes an input terminal 101, a first balun 103 having an input 103a, a first output 103b, and a second output 103c, an amplifier 105 having an input 105a and an output 105b, and an input 106a and an output 106b. An amplifier 106, a capacitor 107 as an impedance element, a second balun 104 having a first input 104b, a second input 104c, and an output 104a, and an output terminal 102.
[0035]
The connection relationship in the power amplifier 100 is as follows. The input terminal 101 is connected to the input 103a of the balun 103, and the first output 103b and the second output 103c of the balun 103 are connected to the input 105a of the amplifier 105 and the input 106a of the amplifier 106, respectively. The output 105b of the amplifier 105 and the output 106b of the amplifier 106 are connected to the first input 104b and the second input 104c of the second balun 104, respectively. The output 104 a of the balun 104 is connected to the output terminal 102. Further, the capacitor 107 is connected between the output 105b of the amplifier 105 and the output 106b of the amplifier 106. Hereinafter, a path from the first output 103b of the balun 103 to the first input 104b of the balun 104 via the amplifier 105 is referred to as a first amplification path 161. A path from the second output 103 c of the balun 103 to the second input 104 c of the balun 104 via the amplifier 106 is defined as a second amplification path 162.
[0036]
FIG. 2 shows a specific circuit configuration of the power amplifier 100. The amplifier 105 includes an amplifying element 111 composed of a transistor, an input side matching circuit 113 that matches the impedance on the input side, an output side matching circuit 115 that matches the impedance on the output side, and an input side bias circuit that applies a bias to the input side. 131 and an output side bias circuit 133 that applies a bias to the output side. An input side matching circuit 113 and an input side bias circuit 131 are connected to the gate of the amplifying element 111. Further, the output side matching circuit 115 and the output side bias circuit 133 are connected to the drain of the amplifying element 111. The input side bias circuit 131 includes a transmission line 121 and an input side bias circuit capacitor 117. The output side bias circuit 133 includes a transmission line 123 and a capacitor 119 for the output side bias circuit. The transmission line 121 and the transmission line 123 are, for example, quarter wavelength lines of the input signal frequency. Capacitors 117 and 119 are capacitors having low impedance at the input signal frequency.
[0037]
On the other hand, the amplifier 106 of the power amplifier 100 includes an amplifying element 112 made of a transistor, an input side matching circuit 114, an output side matching circuit 116, an input side bias circuit 132, and an output side bias circuit 134. An input side matching circuit 114 and an input side bias circuit 132 are connected to the gate of the amplifying element 112. Further, the output side matching circuit 116 and the output side bias circuit 134 are connected to the drain of the amplifying element 112. The input side bias circuit 132 includes a transmission line 122 and an input side bias circuit capacitor 118. The output side bias circuit 134 includes a transmission line 124 and a capacitor 120 for the output side bias circuit.
[0038]
Next, the basic operation of the power amplifier 100 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing signal waveforms in each part of the power amplifier 100. The unbalanced signal input from the input terminal 101 is converted into a first signal and a second signal by the balun 103 and output from the first output 103b and the second output 103c, respectively. At this time, balanced signals having the same amplitude and a phase difference of 180 ° are output from the two outputs. That is, the balun 103 converts one input signal into two signals whose phases are shifted from each other by 180 °, and outputs each of them. The first signal and the second signal are amplified by an amplifier 105 and an amplifier 106 that operate as push-pull amplifiers, respectively. The amplified first signal and second signal are input to the balun 104 from the first input 104b and the second input 104c of the balun 104, respectively, and converted into an amplified signal that is an unbalanced signal. In other words, the balun 104 amplifies and converts two input signals whose phases are shifted from each other by 180 ° into one signal, and outputs it. The converted amplified signal is output from the output terminal 102. As a result, the signal input from the input terminal 101 is output as an amplified signal at the output terminal 102.
[0039]
When viewed from the input signal line to the amplifier 105, the bias circuit 131 (FIG. 2) and the bias circuit 133 (FIG. 2) of the amplifier 105 have high impedance at the input signal frequency. That is, the bias circuit 131 (FIG. 2) and the bias circuit 133 (FIG. 2) do not affect the signal operation. The same applies to the bias circuit of the amplifier 106.
[0040]
Consider a case where two signals having a sufficiently small frequency interval with respect to the signal frequency are input to the input terminal 101. Even when two signals are input, the power amplifier 100 performs the basic operation described above. However, in this case, intermodulation distortion occurs due to the nonlinearity of the amplifier. Now, assume that the frequencies of two input signals are f1 and f2 (for example, f1 is 2000 MHz and f2 is 2010 MHz). FIG. 4A is a waveform diagram of signals of frequencies f1 and f2. Next, FIG. 4B is a waveform diagram of a synthesized signal obtained by synthesizing signals of the frequency f1 and the frequency f2. FIG. 4C shows the waveforms of the first signal and the second signal converted and output by the balun 103 (FIG. 3). The converted first signal and second signal are amplified by amplifier 105 and amplifier 106, respectively.
[0041]
Consider the case where the first signal is amplified. For example, assume that the amplifier 105 (FIG. 3) has a characteristic of amplifying the amplitude twice. With reference to (a) of FIG. 5, if the signal waveform of the input signal is F, the ideal signal waveform of the amplified signal is indicated as F ′. However, the signal waveform of the actual amplified signal is not represented as F ′, but becomes a signal waveform as indicated by F ″ in FIG. This is due to distortion caused by the nonlinearity of the amplifier 105. As the signal waveform F ″ approaches the vertex of the envelope, linear amplification cannot be obtained, and the phase also shifts.
[0042]
FIG. 6 shows a spectral distribution obtained by component analysis of the signal waveform of F ′ ((a) of FIG. 5). FIG. 6A shows the frequency spectrum of two signal waves of frequencies f1 and f2 before amplification. Let Δf be the absolute value of the difference between the frequencies f1 and f2 (= | f1-f2 |). Hereinafter, | f1-f2 | or Δf is referred to as a frequency interval.
[0043]
Of the intermodulation distortion, the third problem is the most problematic. As shown in FIG. 6B, the third-order distortion occurs at the frequencies 2f1-f2 and 2f2-f1. One of the factors that cause this third-order intermodulation distortion is that the frequency Δf component (FIG. 6B) generated by the nonlinearity of the amplifier 105 and the signal frequency f1 (or f2) component are once again a push-pull amplifier. Is considered to be mixed. Therefore, if the generated frequency Δf component can be kept small as shown in FIG. 6D, the generated third-order intermodulation distortion can be reduced. The frequency Δf component is equal to the frequency interval Δf shown in FIG.
[0044]
Therefore, in the first embodiment, the capacitor 107 (FIG. 1) is connected between the output 105b of the amplifier 105 (FIG. 1) and the output 106b of the amplifier 106 (FIG. 1). Then, the capacitor 107 (FIG. 1) is given a characteristic of having a low impedance with respect to the frequency Δf. In other words, the self-resonant frequency of the capacitor 107 (FIG. 1) is set to Δf. Thereby, the Δf component from the output 105b of the amplifier 105 (FIG. 1) and the Δf component of the output 106b of the amplifier 106 (FIG. 1) can be reduced. The reason will be described below.
[0045]
Referring again to FIG. 1, in the two balanced outputs 105b and 106b of the push-pull amplifiers 105 and 106, the respective Δf components have the same amplitude and the same phase. As described above, in this embodiment, the capacitor 107 having a low impedance with respect to the frequency Δf is provided. The capacitor 107 transmits the Δf component substantially as it is. Here, paying attention to the output 105b of the amplifier 105, a Δf component is output, and a Δf component of the same amplitude and phase transmitted from the output 106b of the amplifier 106 is input. The opposite is true at the output 106b of the amplifier 106. In theory, in the outputs 105b and 106b, Δf components do not cancel each other.
[0046]
However, in practice, the circuit wiring includes an impedance component, and a phase shift of the Δf component occurs, so the Δf component partially cancels and decreases. Thereby, it is possible to eliminate the mixing of the frequency Δf component and the signal frequency (f1 or f2) component, and to reduce the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier. In addition, the number of parts can be reduced as compared with the prior art. In addition, since it is not necessary to use two capacitors having the same characteristics, there is an excellent effect that it is not necessary to consider deterioration of characteristics due to individual differences of capacitors. As described so far, according to the first embodiment, it is possible to realize a power amplifier in which intermodulation distortion is reduced and the number of components is reduced.
[0047]
In the first embodiment, the input signals are two sine wave signals having frequencies f1 and f2. However, if the two sides of the modulation wave component curve shown in FIG. 6C are set to f1 and f2, the same effect can be obtained for the modulation wave.
[0048]
In the first embodiment, the capacitor 107 (FIG. 1) is connected to the output side of the output side matching circuits 115 and 116. However, the same effect can be obtained even if the configuration is different from this configuration. FIG. 7 is a circuit diagram of another example of the power amplifier 100. The power amplifier 100 may be connected to the amplification element side of the output side matching circuits 115 and 116, that is, between the output side matching circuits 115 and 116 and the drain terminals of the amplification elements 111 and 112. The capacitor 107 only needs to be connected between the first amplification path 161 and the second amplification path 162.
[0049]
Subsequently, a configuration for further reducing the Δf component will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the power amplifier 110 that reduces the Δf component. Hereinafter, only components different from the power amplifier 100 (FIG. 3) in the power amplifier 110 will be described, and description of the same components will be omitted.
[0050]
The power amplifier 110 differs from the power amplifier 100 (FIG. 3) in that a phase shifter 81 is provided in series with the capacitor 107. The phase shifter 81 can change the phase of the input signal. Specifically, the phase shifter 81 outputs the Δf component input signal output from the amplifier 105 in a phase opposite to the phase of the Δf component signal output from the amplifier 106. Further, the phase shifter 81 outputs the Δf component input signal output from the amplifier 106 in a phase opposite to the phase of the Δf component signal output from the amplifier 105. That is, the Δf component has almost the same phase with the same amplitude, and is reduced at both the output 105 b of the amplifier 105 and the output 106 b of the amplifier 106. As a result, third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be significantly reduced. Furthermore, by changing the phase in consideration of the phase shift due to the impedance of the circuit wiring, it is possible to cancel the Δf component so that it becomes substantially zero.
[0051]
The phase shifter 81 may be provided in series connection with the capacitor 107 described with reference to FIG. 7, or may be provided so as to connect between the output of the amplifier 105 and the output of the amplifier 106 in FIG. 7.
[0052]
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a circuit diagram of the power amplifier 100 according to the second embodiment. The same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0053]
The power amplifier 100 shown in FIG. 9 differs from the power amplifier according to the first embodiment not only between the outputs of the amplifiers 105 and 106, in other words, between the first input and the second input of the balun 104. A capacitor is also connected between the drains of the amplifying elements 111 and 112. A capacitor between the drains of the amplifying elements 111 and 112 is 107a, and a capacitor between the inputs of the balun 104 is 107b.
[0054]
In general, an actual capacitor has a unique self-resonant frequency, and the impedance at that frequency is close to 0Ω. For this reason, by providing the capacitor 107b, it is possible to reduce intermodulation distortion due to the Δf component corresponding to the self-resonant frequency of the capacitor. However, the impedance becomes high at frequencies away from the self-resonant frequency. FIG. 10 is a graph showing an example of the resonance characteristics of the capacitor. As is clear from FIG. 10A, in a capacitor, the frequency band showing low impedance characteristics is generally narrow.
[0055]
The frequency of the signal input to the power amplifier has a certain bandwidth, and which frequency of the carrier signal is used varies depending on the case. Therefore, the frequency interval Δf also has a predetermined width. As described above, since a capacitor generally has a narrow frequency band that exhibits low impedance characteristics, if the value of the frequency interval Δf is different from the self-resonant frequency of the capacitor 107b (FIG. 9), the intermodulation distortion cannot be reduced. There is.
[0056]
Therefore, it is necessary to be able to reduce intermodulation distortion even when the value of the signal frequency interval Δf changes. In the second embodiment, a capacitor 107a having a self-resonance frequency different from that of the capacitor 107b is further connected. The frequency band in which the impedance of the capacitor 107a is small and the frequency band in which the impedance of the capacitor 107b is small have an overlapping portion. Thereby, the intermodulation distortion corresponding to a wide frequency interval Δf can be reduced. That is, the intermodulation distortion can be reduced according to the change in the frequency interval Δf between the two input signals. For example, as shown in FIG. 10B, a capacitor 107a having a self-resonant frequency of 5 MHz and a capacitor 107b having a self-resonant frequency of 20 MHz are provided. Thereby, it is possible to reduce intermodulation distortion when a plurality of signals are amplified over a frequency interval Δf ranging from 5 MHz to 20 MHz.
[0057]
In the second embodiment, as in the case of the first embodiment, it is possible to realize a power amplifier in which the number of parts is reduced and the intermodulation distortion is reduced as compared with the conventional case.
[0058]
Furthermore, in the second embodiment, one of the two capacitors is connected between the drains of the amplifying element 111 and the amplifying element 112, and the other is the output after passing through the matching circuits 115 and 116. A connection was made between the two inputs of the side balun 104. This point is not limited to the above, and both may be connected between the drain terminals of the push-pull amplifier. Alternatively, both may be connected between the first input and the second input of the output balun 104. Even in these cases, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
[0059]
In the second embodiment, two types of capacitors having different self-resonant frequencies are used. However, three or more types of capacitors having different self-resonant frequencies may be used. Further, the connection position can be freely set as long as it is between the first amplification path 151 and the second amplification path 152. Even in this case, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
[0060]
Furthermore, by providing the phase shifter described with reference to FIG. 8, it is possible to greatly reduce intermodulation distortion when a plurality of signals are amplified. The phase shifter may be provided at a position where a Δf component signal is transmitted through each capacitor. The number of phase shifters corresponding to the number of capacitors may be provided, or may be provided only for a specific capacitor.
[0061]
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a circuit diagram of the power amplifier 100 according to the third embodiment. The same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0062]
The power amplifier 100 shown in FIG. 11 is different from the power amplifier according to the first embodiment in that an inductor 108 is connected instead of a capacitor between the outputs of the push-pull amplifiers 105 and 106. The inductor 108 is also an impedance element.
[0063]
The meaning of providing the inductor 108 is the same as that of the capacitor 107 in the first and second embodiments. In the third embodiment, consider a case where two signals having frequencies f1 and f2 are input to the power amplifier 100. It is assumed that the frequency interval Δf is sufficiently smaller than the signal frequency. Further, it is assumed that the inductor 108 has a low impedance around the frequency Δf. At this time, the Δf components appearing at the output 105b of the amplifier 105 and the output 106b of the amplifier 106 cancel each other for the same reason as described in the first embodiment. As a result, mixing between the Δf component and the signal frequency (f1 or f2) in the amplifier does not occur, and the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be reduced as in the first embodiment. In addition, a power amplifier with a reduced number of parts compared to the conventional one can be realized.
[0064]
A further feature of the inductor 108 is that it exhibits a low impedance characteristic even at a frequency lower than the frequency Δf. Thereby, by connecting the inductor 108 between the outputs of the push-pull amplifier, the intermodulation distortion can be reduced even when the frequency interval Δf of a plurality of signals input to the amplifier changes.
[0065]
In the third embodiment, the inductor 108 is used as the impedance element having a low impedance at the frequency Δf. However, the configuration shown in FIG. 12 may be used instead.
[0066]
FIG. 12 is a circuit diagram showing another example of the power amplifier 100 according to the third embodiment. In the power amplifier 100, instead of the inductor 108, an inductor 109a connected between the outputs of the push-pull amplifier, a low-pass filter 109, a capacitor 109b connected between the output 105b of the amplifier 105 and the ground 109d, And a low-pass filter 109 constituted by a capacitor 109c connected between the output 106b of the amplifier 106 and the ground 109e. By using the low-pass filter 109 instead of the inductor 108, it is possible to widen the bandwidth for low impedance.
[0067]
Needless to say, the same effects as those of the present embodiment can be obtained even with a low-pass filter having a configuration different from the configuration described above. Further, as described with reference to FIG. 8 in the first embodiment, a phase shifter may be provided to reduce the frequency interval Δf more reliably.
[0068]
( Reference example 1 )
FIG. Reference example 1 2 is a block diagram showing a configuration of a power amplifier 200 according to FIG. The power amplifier 200 has the same function as the power amplifier described in the first to third embodiments. That is, when a plurality of signals having a sufficiently small frequency interval with respect to the signal frequency are input, the power amplifier 200 reduces intermodulation distortion (particularly third-order intermodulation distortion) and shifts the phase with respect to the input signal. Amplified signal without noise is output.
[0069]
First, the configuration of the power amplifier 200 will be described. The power amplifier 200 includes an input terminal 201, a first balun 203 having an input 203a, a first output 203b and a second output 203c, an amplifier 205 having an input 205a and an output 205b, and an input 206a and an output 206b. An amplifier 206, a second balun 204 having an input 204a, a first output 204b and a second output 204c, and a first directional coupler 2 51 and a second directional coupler 2 52 and an output terminal 202 are provided.
[0070]
Directional coupler 2 51, 2 For the transmission line 52, a known directional coupler that couples only a signal propagating in a specific direction to the secondary line in the transmission line can be used. The degree of attenuation received when a signal passes through the directional coupler and enters the secondary line is called the degree of coupling and is expressed in decibels. First directional coupler of power amplifier 200 2 51 includes a first terminal 251a, a second terminal 251b, a third terminal 251c, and a fourth terminal 251d. Second directional coupler 2 52 includes a first terminal 252a, a second terminal 252b, a third terminal 252c, and a fourth terminal 252d.
[0071]
The connection relationship in the power amplifier 200 is as follows. The input terminal 201 is connected to the input 203a of the balun 203, and the first output 203b and the second output 203c of the balun 203 are connected to the input 205a of the amplifier 205 and the input 206a of the amplifier 206, respectively. The output 205 b of the amplifier 205 is connected to the first terminal 251 a of the first directional coupler 251, and the output 206 b of the amplifier 206 is connected to the first terminal 252 a of the second directional coupler 252. .
[0072]
The connection relationship of the directional coupler is as follows. With respect to the first directional coupler 251, the second terminal 251b is connected to the first input 204b of the balun 204. The third terminal 251c is connected to the fourth terminal 252d of the second directional coupler 252. The fourth terminal 251d is connected to the third terminal 252c of the second directional coupler 252. On the other hand, the second terminal 252 b of the second directional coupler 252 is connected to the second input 204 c of the balun 204. The third terminal 252c and the fourth terminal 252d are as described above.
[0073]
Hereinafter, a path from the first output 203b of the balun 203 to the first input 204b of the balun 204 via the amplifier 205 and the first directional coupler 251 is referred to as a first amplification path 261. A path from the second output 203c of the balun 203 to the second input 204c of the balun 204 via the amplifier 206 and the second directional coupler 252 is referred to as a second amplification path 262.
[0074]
FIG. 14 shows a specific circuit configuration of the power amplifier 200. As is apparent from the figure, the functions and configurations of the amplifiers 205 and 206 of the power amplifier 200 are the same as the configurations of the amplifiers 105 and 106 (FIG. 7). Therefore, the description is omitted.
[0075]
As described above, the basic function of power amplifier 200 is the same as that of the power amplifiers of the first to third embodiments. Hereinafter, the principle by which the power amplifier 200 can reduce intermodulation distortion (particularly third-order intermodulation distortion) will be described with reference to FIG.
[0076]
FIG. 15 is a diagram illustrating the principle of reducing intermodulation distortion. Two signals with a frequency interval sufficiently small with respect to the signal frequency are input to the input terminal 201. The frequencies of the two input signals are f1 and f2 (for example, f1 is 2000 MHz and f2 is 2010 MHz). The frequency interval (| f1-f2 |) is defined as Δf. As described in the first embodiment, Reference example 1 However, the purpose is to reduce Δf in order to reduce intermodulation distortion, particularly third-order intermodulation distortion.
[0077]
Therefore, Reference example 1 Then, for example, a directional coupler having a coupling degree of 3 dB with respect to a frequency Δf representing a frequency interval between two signals and hardly coupling with respect to a signal frequency is used. That is, only the Δf component is extracted from the third terminal 251 c of the first directional coupler 251 and the third terminal 252 c of the second directional coupler 252. The Δf component extracted from the third terminal 251 c of the first directional coupler 251 is input to the fourth terminal 252 d of the second directional coupler 252 and combined with the output of the amplifier 206. The output signal of the amplifier 206 includes a Δf component. It should be noted that the Δf component and the Δf component input to the fourth terminal 252d are out of phase. This is because the circuit wiring includes an impedance component, and therefore when the circuit wiring length is different, the phase shift amount is also different. As a result, the Δf components cancel each other and the Δf component is reduced. Similarly, in the first directional coupler 251, the Δf component included in the output signal of the amplifier 205 is the Δf component extracted from the third terminal 252 c of the second directional coupler 252 out of phase. And cancel each other out.
[0078]
As described above, since the Δf component generated in each amplifier constituting the push-pull amplifier is canceled, mixing between the Δf component and the signal frequency (f1 or f2) does not occur. Therefore, the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be reduced. In addition, Reference example 1 Then, although the coupling degree of the directional coupler is 3 dB, even if the value is different, an effect of suppressing intermodulation distortion can be obtained.
[0079]
Next, a configuration that can further reduce intermodulation distortion will be described. FIG. 16 is a block diagram illustrating another example of the power amplifier 200. In this example, one or more capacitors 207 having a low impedance at a frequency Δf, which is a frequency interval between two signals, as described in the first to third embodiments, are added. By shifting the frequency at which the degree of coupling of the directional coupler increases and the self-resonant frequency of the capacitor, intermodulation distortion corresponding to a wider frequency interval Δf can be suppressed.
[0080]
Instead of the capacitor 207, one or more inductors having a low impedance at the frequency Δf, which is the frequency interval of two signals, as described in the third embodiment, may be added. By shifting the frequency at which the degree of coupling of the directional coupler increases and the frequency at which the inductor has a low impedance, intermodulation distortion can be suppressed over a wider range of frequency intervals Δf. Note that the connection position of the capacitor 207 and the inductor can be freely set as long as it is between the first amplification path 261 and the second amplification path 262.
[0081]
Furthermore, according to the power amplifier 200 shown in FIG. 17, the intermodulation distortion when a plurality of signals are amplified can be greatly reduced. FIG. 17 shows a power amplifier 210 provided with two phase shifters. A difference from the power amplifier 200 (FIG. 13) is that two phase shifters 171 are provided on the wiring between the first directional coupler 251 and the second directional coupler 252 that transmit a signal of Δf component. , 172 are provided. For the Δf component input signal output from the amplifier 205, the phase shifter 171 outputs the phase of the Δf component signal output from the amplifier 206 in the opposite phase. Further, the phase shifter 172 outputs the Δf component input signal output from the amplifier 206 in a phase opposite to the phase of the Δf component signal output from the amplifier 205. As a result, the Δf component has substantially the opposite phase with the same amplitude and is reduced. Thereby, the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be greatly reduced. Furthermore, by changing the phase in consideration of the phase shift due to the impedance of the circuit wiring, it is possible to cancel the Δf component so that it becomes substantially zero. Note that the phase shifter may be provided at a position where the signal of the Δf component is transmitted via each capacitor, and is not limited to the position shown in FIG.
[0082]
( Reference example 2 )
FIG. Reference example 2 2 is a block diagram showing a configuration of a power amplifier 220 according to FIG. The power amplifier 220 is the same as in Embodiments 1 3 and Reference Example 1 It has the same function as the power amplifier described in (1). That is, when a plurality of signals having a sufficiently small frequency interval with respect to the signal frequency are input, the power amplifier 220 reduces intermodulation distortion (particularly third-order intermodulation distortion) and shifts the phase with respect to the input signal. Amplified signal without noise is output.
[0083]
The power amplifier 220 is different from the power amplifier 110 (FIG. 8) in that a first inductor 181, a phase shifter 182 and a second inductor 183 are connected in series between the outputs of the push-pull amplifiers 105 and 106. It is a point. The configuration of power amplifier 220 is similar to the configuration of power amplifier 110 (FIG. 8). Therefore, the same reference numerals are assigned to the same components as those already described, and the description thereof is omitted.
[0084]
Both the inductors 181 and 183 have a high impedance with respect to the frequency of the signal output from the amplifiers 105 and 106, while the impedance is low with respect to the frequency of the signal of the Δf component. By connecting the inductors 181 and 183 between the outputs of the amplifier, the intermodulation distortion can be reduced even when the frequency interval Δf of a plurality of signals input to the amplifier changes. The inductor is, for example, a choke coil, and is shared with a bias line of a bias power source 184 that applies a bias voltage.
[0085]
For the Δf component input signal output from the amplifier 105, the phase shifter 182 outputs the signal in a phase opposite to the phase of the Δf component signal output from the amplifier 106. In addition, the phase shifter 182 outputs the Δf component input signal output from the amplifier 106 in a phase opposite to the phase of the Δf component signal output from the amplifier 105. That is, the Δf components are substantially opposite in phase with the same amplitude, and are reduced from each other. Thereby, the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be greatly reduced. Furthermore, by changing the phase in consideration of the phase shift due to the impedance of the circuit wiring, it is possible to cancel the Δf component so that it becomes substantially zero.
[0086]
Next, a power amplifier 230 using the above-described series connection of the first inductor 181, the phase shifter 182 and the second inductor 183 will be described with reference to FIG. The characteristics of the inductors 181 and 183 and the operation of the phase shifter 182 are as described above.
[0087]
The configuration of the power amplifier 100 (FIG. 7) is similar to the configuration of the power amplifier 230. FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of the power amplifier 230. The power amplifier 230 is different from the power amplifier 100 (FIG. 7) in that instead of the capacitor 107 (FIG. 7), a first inductor 181, a phase shifter 182 and a second inductor 183 are connected in series. And a bias power source 184 for applying a bias voltage is connected between the phase shifter 182 and the second inductor 183. Furthermore, by providing the bias power supply 184, the matching circuits 131 to 134 can be omitted.
[0088]
By configuring in this way, the Δf component is reduced by being made substantially antiphase with the same amplitude by the phase shifter, so that third-order intermodulation distortion caused by the Δf component can be greatly reduced.
[0089]
( Reference example 3 )
FIG. Reference example 3 2 is a block diagram showing a configuration of a power amplifier 300 according to FIG. The power amplifier 300 includes an input terminal 301, a first balun 303 having an input 303a, a first output 303b, and a second output 303c, first to fourth directional couplers 353 to 356, and an input 305a. An amplifier 305 for amplifying an input signal, an input 306a and an output 306b, an amplifier 306 for amplifying the input signal, an input 304a, a first output 304b, and a second output 304c. 2 baluns 304 and an output terminal 302 are provided.
[0090]
The connection relationship in the power amplifier 300 is as follows. The input terminal 301 is connected to the input 303 a of the balun 303. The first output 303b and the second output 303c of the balun 303 are connected to the first terminal 353a of the first directional coupler 353 and the first terminal 354a of the second directional coupler 354, respectively. . The second terminal 353b of the first directional coupler 353 is connected to the input 305a of the amplifier 305, and the second terminal 354b of the second directional coupler 354 is connected to the input 306a of the amplifier 306. . The output 305b of the amplifier 305 is connected to the first terminal 355a of the third directional coupler 355, and the output 306b of the amplifier 306 is connected to the first terminal 356a of the fourth directional coupler 356. . The second terminal 355b of the third directional coupler 355 and the second terminal 356b of the fourth directional coupler 356 are connected to the first input 304b and the second input 304c of the balun 304. The output 304 a of the balun 304 is connected to the output terminal 302.
[0091]
Further, the third terminal 355c of the third directional coupler 355 and the fourth terminal 354d of the second directional coupler 354 are connected, and the third terminal 356c of the fourth directional coupler 356 is connected. And the fourth terminal 353d of the first directional coupler 353 are connected.
[0092]
In the following, the path from the first output 303b of the balun 303 to the first input 304b of the balun 304 via the first directional coupler 353, the amplifier 305, and the third directional coupler 355 will be described. 1 amplification path 361. In addition, the second path 303c from the second output 303c of the balun 303 to the second input 304c of the balun 304 via the second directional coupler 354, the amplifier 306, and the fourth directional coupler 356 The amplification path 362 of FIG.
[0093]
FIG. 21 shows a specific circuit configuration of the power amplifier 300. The configurations of the amplifiers 305 and 306 are the same as the configurations of the amplifiers 105 and 106 described in the first embodiment. Therefore, the description is omitted. The basic function of power amplifier 300 is the same as that in the first embodiment. Amplifiers 305 and 306 function as push-pull amplifiers.
[0094]
Reference example 3 Let us consider a case where two signals of frequencies f 1 and f 2 are input to the power amplifier 300. It is assumed that the frequency interval Δf is sufficiently smaller than the signal frequency. As described in the first embodiment, Reference example 3 However, the purpose is to reduce Δf in order to reduce intermodulation distortion, in particular third-order intermodulation distortion.
[0095]
Therefore, Reference example 3 Then, for example, a directional coupler having a coupling degree of 3 dB with respect to a frequency Δf representing a frequency interval between two signals and hardly coupling with respect to a signal frequency is used. A more specific description will be given with reference to FIG. 20 again. First, the signal of the frequency Δf component generated by the nonlinearity of the amplifier 305 is taken out from the third terminal 355c of the third directional coupler 355, and the fourth terminal 354d of the second directional coupler 354 is connected. Then, it is input to the amplifier 306. Similarly, the signal of the frequency Δf component generated by the nonlinearity of the amplifier 306 is taken out from the third terminal 356c of the fourth directional coupler 356, and the fourth terminal 353d of the first directional coupler 353 is obtained. Then, the signal is input to the amplifier 305.
[0096]
With this configuration, the Δf component having the same amplitude that is out of phase with the Δf component generated by the nonlinearity of the amplifier 305 is input to the amplifier 305, and as a result, the Δf component generated in the amplifier 305. Reduce. In addition, a Δf component having the same amplitude that is out of phase with the Δf component generated by the nonlinearity of the amplifier 306 is input to the amplifier 306, and as a result, the Δf component generated in the amplifier 306 is reduced. As a result, mixing between the Δf component and the signal frequencies (f1 and f2) does not occur, and third-order intermodulation distortion generated in the amplifiers 305 and 306 can be reduced.
[0097]
In addition, Reference example 3 Then, although the coupling degree of the directional coupler is 3 dB, even if the value is different, an effect of suppressing intermodulation distortion can be obtained.
[0098]
As shown in FIG. 22, at least one capacitor 307 having a low impedance at a frequency Δf, which is a frequency interval between two signals, is added between the first amplification path 361 and the second amplification path 362. You can also. Furthermore, instead of the capacitor 307 (FIG. 19), at least one inductor (not shown) having a low impedance at the frequency Δf, which is the frequency interval of two signals, may be added. By shifting the frequency at which the coupling degree of the directional coupler increases and the self-resonance frequency of the capacitor, or by shifting the frequency at which the coupling degree of the directional coupler increases and the frequency at which the inductor has low impedance, a wider range can be obtained. Intermodulation distortion can be suppressed with respect to Δf.
[0099]
Note that the position where the capacitor 307 or the inductor (not shown) is connected can be freely set as long as it is between the first amplification path 361 and the second amplification path 362. Even in that case book Reference example It goes without saying that the same effect as in the case of can be obtained.
[0100]
( Reference example 4 )
Next, another example to which the present invention can be applied will be described with reference to FIGS. Both examples aim to reduce a signal having a frequency Δf that is a frequency interval between two input signals, which causes third-order intermodulation distortion.
[0101]
FIG. Reference example 4 2 is a block diagram showing a configuration of a first power amplifier 400 according to FIG. The power amplifier 400 is Reference example 3 This is a modification of the power amplifier 300 (FIG. 20) described in FIG. Hereinafter, only components different from the power amplifier 300 (FIG. 20) in the power amplifier 400 will be described, and description of the same components will be omitted.
[0102]
The power amplifier 400 is different from the power amplifier 300 (FIG. 20) in that a phase shifter 371 is provided on the wiring from the fourth directional coupler 356 to the first directional coupler 353 that transmits a signal of Δf component. The phase shifter 372 is provided on the wiring from the third directional coupler 355 to the second directional coupler 354. The phase shifters 371 and 372 can change the phase of the input signal. More specifically, the phase shifter 371 outputs the Δf component signal output from the amplifier 306 with the phase of the Δf component signal output from the amplifier 305 reversed. In addition, for the Δf component input signal output from the amplifier 306, the phase shifter 372 outputs the Δf component signal output from the amplifier 305 with the phase reversed. As a result, the Δf component is substantially opposite in phase with the same amplitude as the Δf component generated in the amplifiers 305 and 306, and the Δf component generated in the amplifiers 305 and 306 is reduced. Thereby, the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be greatly reduced. Furthermore, by changing the phase in consideration of the phase shift due to the impedance of the circuit wiring, it is possible to cancel the Δf component so that it becomes substantially zero.
[0103]
FIG. Reference example 4 2 is a block diagram showing a configuration of a second power amplifier 410 according to FIG. The power amplifier 410 is a modification of the above-described power amplifier 400 (FIG. 23). Hereinafter, only components different from the power amplifier 400 (FIG. 23) in the power amplifier 410 will be described, and description of the same components will be omitted.
[0104]
The power amplifier 410 is different from the power amplifier 400 (FIG. 23) in that inductors 413 to 416 are provided instead of the directional couplers 353 to 356. The inductors 413 to 416 are, for example, choke coils and have a low impedance at the frequency Δf. Thereby, also in the power amplifier 410, the Δf component is extracted and reduced similarly to the power amplifier 400 (FIG. 23). Thereby, the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be greatly reduced. Furthermore, by changing the phase in consideration of the phase shift due to the impedance of the circuit wiring, it is possible to cancel the Δf component so that it becomes substantially zero.
[0105]
FIG. Reference example 4 4 is a block diagram showing a configuration of a third power amplifier 420 according to FIG. The power amplifier 420 is a modification of the power amplifier 300 (FIG. 22). Hereinafter, only components different from the power amplifier 300 (FIG. 23) in the power amplifier 420 will be described, and description of the same components will be omitted.
[0106]
The power amplifier 420 is different from the power amplifier 300 (FIG. 22) in that diplexers 421 and 422 are provided instead of the directional couplers 353 to 356. The diplexers 421 and 422 separate the signals according to the frequency. More specifically, the diplexers 421 and 422 pass the fundamental wave components of the frequencies f1 and f2 to the balun 304, and pass the difference frequency component of the frequency Δf to the amplifiers 305 and 306 on the opposite path.
[0107]
The diplexers 421 and 422 include bandpass filters (BPF) 425 and 427 including frequencies f1 and f2 (for example, GHz band) in the passband, and frequencies Δf (for example, MHz band) in the passband, and the frequency f1. , F2 include low-pass filters (low-pass filters (LPF)) 426, 428 not included. The low-pass filters (LPF) 426 and 428 can be said to be impedance elements like the capacitor 107 (FIG. 1), the inductor 108 (FIG. 11) and the like.
[0108]
An output signal from the amplifier 306 is input to the diplexer 422. The diplexer 422 passes the fundamental wave components of the frequencies f1 and f2 through the balun 304 by the band pass filter 427, and outputs the difference frequency component of the frequency Δf to the amplifier 305 by the low pass filter 428. It should be noted that the phase of the signal that has passed through the low-pass filter 428 gives a predetermined deviation from the phase of the input signal. If the amount of deviation is designed to be, for example, about 180 degrees, the Δf component input to the amplifier 305 has the same amplitude and almost opposite phase with respect to the Δf component generated by the amplifier 305. Thereby, the Δf component generated in the amplifier 305 can be reduced. The function of the diplexer 421 is the same as that of the diplexer 422. In other words, the fundamental wave components of the frequencies f 1 and f 2 are passed through the balun 304 by the band pass filter 425, and the difference frequency component of the frequency Δf is output to the amplifier 306 by the low pass filter 426. The Δf component input to the amplifier 306 reduces the Δf component generated in the amplifier 306. As a result, the third-order intermodulation distortion generated in the amplifier can be greatly reduced.
[0109]
FIG. Reference example 4 4 is a block diagram showing a configuration of a fourth power amplifier 430 according to FIG. The power amplifier 430 is a modification of the power amplifier 420 shown in FIG. The power amplifier 430 is different from the power amplifier 420 (FIG. 25) in that the Δf component is not reduced by the amplifiers 305 and 306, but is performed between the outputs of the diplexer 421 and the diplexer 422. Further, since the phase of the Δf component is adjusted by the phase shifter 431, the phase characteristics of the low-pass filter included in the diplexer need not be particularly problematic.
[0110]
More specifically, the Δf component generated by the amplifier 306 is extracted by the low-pass filter 428 and input to the phase shifter 431. The phase shifter 431 adjusts the phase of the input Δf component so as to be opposite in phase to the Δf component input to the diplexer 422, and outputs it to the low pass filter 426. The low-pass filter 426 passes the Δf component whose phase is shifted by 180 degrees. On the other hand, an amplified signal including the Δf component generated by the amplifier 305 is also input from the amplifier 305. As a result, the Δf component generated in the amplifier 305 is reduced by the Δf component received from the phase shifter. This is a process performed by the diplexer 421, but the diplexer 422 also performs a process in which the Δf component is simultaneously reduced. In this process, the diplexer 421 and the diplexer 422 may be interchanged in the above description, and the description thereof is omitted. Through the above processing, a signal in which the Δf component is reduced and the third-order intermodulation distortion is greatly reduced is input from the bandpass filters 425 and 427 to the balun 304.
[0111]
FIG. Reference example 4 7 is a block diagram showing a configuration of a fifth power amplifier 440 according to FIG. A feature of the power amplifier 440 is that phase amplifiers 441 and 442 are provided at the outputs of the amplifiers 305 and 306, respectively, and two inputs of the balun 444 are electrically connected by an inductor 445. The phase shifters 441 and 442 are each designed to shift the phase by 90 degrees. Further, it is assumed that the inductor 445 has a characteristic of having a low impedance with respect to the frequency Δf, which is a frequency interval between two input signals. The balun 444 has a function of amplifying, converting, and outputting two input signals whose phases are shifted from each other by 180 °, and is the same as the balun 104 (FIG. 1). .
[0112]
The principle that the power amplifier 440 configured as described above reduces the Δf component will be described. First, the phase of the Δf component generated by the amplifier 306 is shifted by 90 degrees in the phase shifter 442. Then, the phase is shifted by 90 degrees by the phase shifter 441 through the inductor 445 of the balun 444 that has a low impedance with respect to the frequency Δf. Since the phase shifter 441 shifts the phase in the same direction as the phase shifter 442 shifts, the phase of the Δf component generated by the amplifier 306 is finally shifted by 180 degrees. The Δf component is input to the amplifier 305, and the Δf component generated by the amplifier 305 is reduced. In the amplifier 306 as well, the Δf component is simultaneously reduced by the same process as described above. As a result, a signal in which the Δf component is reduced and the third-order intermodulation distortion is significantly reduced is input to the balun 444.
[0113]
FIG. Reference example 4 6 is a block diagram showing a configuration of a sixth power amplifier 450 according to FIG. The power amplifier 450 is characterized in that a power supply 451 that outputs a signal having a frequency Δf, which is a frequency interval between two input signals, is provided. The frequency Δf of the signal to be output can be obtained by extracting from the output terminal of the amplifier 305 or 306. Alternatively, it may be generated by detecting the signal on the input side. The signal having the frequency Δf output from the power source 451 is input to the midpoint of the transformer side port (inductor 445) of the balun 444 through the inductor 452 having a low impedance with respect to the frequency Δf. The inductor 445 also has a characteristic of having a low impedance with respect to the frequency Δf. A signal having a frequency Δf is input from the inductor 445 to the amplifiers 305 and 306. The phase of the signal having the frequency Δf input to the amplifiers 305 and 306 is changed by passing through the inductors 452 and 445. As a result, the Δf component generated in the amplifiers 305 and 306 can be reduced. In consideration of the phase shift caused by the inductors 452 and 445, the power supply 451 outputs so that the signal of the frequency Δf input to the amplifiers 305 and 306 is 180 degrees out of phase with the generated Δf component. The phase of the signal may be adjusted. Thereby, the Δf component generated in the amplifiers 305 and 306 can be more reliably reduced.
[0114]
When the frequency Δf of the signal to be output is extracted from the output terminal of the amplifier 305 or 306, the power supply 451 may not be provided. FIG. Reference example 4 7 is a block diagram showing a configuration of a seventh power amplifier 460 according to FIG. As is apparent from the figure, the power supply 451 (FIG. 28) is omitted, and the output of the amplifier 306 is input to the midpoint of the transformer side port (inductor 445) of the balun 444 via the inductor 452.
[0115]
Further, in the case where the frequency Δf of the signal to be output is generated by detecting the signal input from the input terminal 301, the configuration shown in FIG. 30 is effective. FIG. Reference example 4 FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of an eighth power amplifier 470 according to FIG. The characteristic of the power amplifier 470 is that an envelope detector 471 is provided. The envelope detection unit 471 detects an envelope of the signal input from the input terminal 301, and detects and outputs a signal having a frequency Δf that is a frequency interval between two input signals.
[0116]
【The invention's effect】
As described above, the present invention reduces the component of the frequency interval Δf generated at the output terminal of the push-pull amplifier when a plurality of signals are input to the push-pull amplifier. As a result, the intermodulation distortion generated in the amplifier can be suppressed, and it is not necessary to provide a capacitor in the bias circuit as in the prior art, so that the number of components can be reduced. As a result, the linearity of the amplifier is improved, and a power amplifier that can amplify a large number of signal channels at once without distortion can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power amplifier according to a first embodiment.
FIG. 2 shows a specific circuit configuration of a power amplifier.
FIG. 3 is a block diagram showing signal waveforms at various parts of the power amplifier.
FIG. 4A is a waveform diagram of signals of frequencies f1 and f2. (B) is a waveform diagram of a synthesized signal obtained by synthesizing signals of frequency f1 and frequency f2. (C) is a figure which shows the waveform of the 1st signal and the 2nd signal which were converted and output by the balun.
FIG. 5A is a diagram showing a combined signal waveform input to each amplifier constituting the push-pull amplifier and an ideal amplified signal waveform; (B) is a figure which shows the waveform of the input synthetic signal waveform and the actual amplified signal.
6 shows a spectral distribution obtained by analyzing the component of the signal waveform F ′ shown in FIG.
7 is a circuit diagram showing another example of the power amplifier of FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a power amplifier that reduces the Δf component.
FIG. 9 is a circuit diagram of a power amplifier according to a second embodiment.
FIG. 10 is a graph showing an example of resonance characteristics of a capacitor.
FIG. 11 is a circuit diagram of a power amplifier according to a third embodiment.
12 is a circuit diagram showing another example of the power amplifier of FIG.
FIG. 13 Reference example 1 It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier by this.
FIG. 14 is a diagram showing a specific circuit configuration of a power amplifier.
FIG. 15 is a diagram illustrating the principle of reducing intermodulation distortion.
16 is a block diagram showing another example of the power amplifier of FIG.
FIG. 17 is a diagram showing a power amplifier provided with two phase shifters.
FIG. 18 Reference example 2 It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier by this.
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a power amplifier.
FIG. 20 Reference example 3 It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier by this.
FIG. 21 shows a specific circuit configuration of the power amplifier.
22 is a block diagram showing another example of the power amplifier of FIG.
FIG. 23 Reference example 4 2 is a block diagram showing a configuration of a first power amplifier according to FIG.
FIG. 24 Reference example 4 It is a block diagram which shows the structure of the 2nd power amplifier by these.
FIG. 25 Reference example 4 It is a block diagram which shows the structure of the 3rd power amplifier by these.
FIG. 26 Reference example 4 It is a block diagram which shows the structure of the 4th power amplifier by these.
FIG. 27 Reference example 4 It is a block diagram which shows the structure of the 5th power amplifier by this.
FIG. 28 Reference example 4 It is a block diagram which shows the structure of the 6th power amplifier by these.
FIG. 29 Reference example 4 It is a block diagram which shows the structure of the 7th power amplifier by these.
FIG. 30 Reference example 4 It is a block diagram which shows the structure of the 8th power amplifier by.
FIG. 31 is a diagram showing a conventional power amplifier.
[Explanation of symbols]
101 Input terminal
102 Output terminal
103, 104 balun
105, 106 Amplifier
107 capacitor
161 First amplification path
162 Second amplification path

Claims (2)

周波数の異なる2つの信号を合成した合成信号を入力する入力部、第1の位相を有する第1の信号を出力する第1の出力部、および、前記第1の位相と逆の第2の位相を有する第2の信号を出力する第2の出力部を有する第1のバランと、
前記第1の信号を受け取って増幅することにより、前記2つの信号の周波数の差からなる周波数成分を含む第1の増幅信号を出力する第1の増幅器と、
前記第2の信号を受け取って増幅することにより、前記2つの信号の周波数の差からなる周波数成分を含む第2の増幅信号を出力する第2の増幅器と、
第1の入力部および第2の入力部を有し、前記第1の入力部および第2の入力部から入力された信号の合成信号を出力する出力部を有する第2のバランと、
前記第1の増幅器の出力および前記第2の増幅器の出力の間に接続された、前記2つの信号の周波数の差の絶対値を自己共振周波数とするインピーダンス素子と、
を備え、
前記第2の増幅信号に含まれる周波数成分を、前記インピーダンス素子を経由して前記第2のバランの第1の入力部へ到達する第1の増幅経路に入力
前記第1の増幅信号に含まれる周波数成分を、前記インピーダンス素子を経由して前記第2のバランの第2の入力部へ到達する第2の増幅経路に入力す、電力増幅器。
An input unit that inputs a synthesized signal obtained by synthesizing two signals having different frequencies, a first output unit that outputs a first signal having a first phase, and a second phase opposite to the first phase A first balun having a second output for outputting a second signal having
A first amplifier that receives and amplifies the first signal to output a first amplified signal including a frequency component that is a frequency difference between the two signals;
A second amplifier that receives and amplifies the second signal to output a second amplified signal including a frequency component composed of a difference between the frequencies of the two signals;
A second balun having a first input unit and a second input unit, and having an output unit for outputting a combined signal of the signals input from the first input unit and the second input unit;
An impedance element connected between an output of the first amplifier and an output of the second amplifier and having a self-resonant frequency as an absolute value of a frequency difference between the two signals;
With
A frequency component included in said second amplified signal, via said impedance element is input to the first amplification path reaching the first input of the second balun,
The frequency component contained in the first amplified signal, to enter into the second amplification path reaching the second input of the second balun via the impedance element, the power amplifier.
前記インピーダンス素子に直列に接続され、前記第1の増幅信号に含まれる周波数成分と、前記第2の増幅信号に含まれる周波数成分とを受け取って、各周波数成分の位相を調整して、互いに逆位相で出力する位相器をさらに備えた、請求項に記載の電力増幅器。Connected to said impedance element in series, said a contained Ru frequency component to the first amplified signal, receives a frequency component that is part of the second amplified signal, adjusting the phase of each frequency component Te, further comprising a phase shifter output in opposite phase, the power amplifier according to claim 1.
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