JP5109863B2 - Power amplifier - Google Patents

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Description

本発明は、要求される飽和出力電力が異なる複数の通信システム、例えばGSM(Global System for Mobile Communications)とW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)に対応した移動体通信端末に用いられる電力増幅器に関するものである。   The present invention relates to a power amplifier used for a plurality of communication systems having different required saturation output power, for example, mobile communication terminals compatible with GSM (Global System for Mobile Communications) and W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Is.

携帯電話に代表される移動体通信端末は広く一般に用いられるようになった。様々な場所での利用を想定して、複数の通信システム、例えばGSMとW−CDMAに対応した単一の移動体通信端末が求められている。各通信システムの電力増幅器に必要とされる飽和出力電力は、例えばGSMでは3W、W−CDMAでは1.2W程度と差が有る。なお、W−CDMAでは、歪み特性を満足するために飽和出力電力よりも小さな電力で動作させる(いわゆるバックオフ動作)必要があるため、飽和出力電力は動作時の出力電力(0.5W程度)の2倍から3倍になる。   Mobile communication terminals represented by mobile phones have come to be widely used. A single mobile communication terminal compatible with a plurality of communication systems, for example, GSM and W-CDMA is demanded assuming use in various places. The saturation output power required for the power amplifier of each communication system is, for example, 3 W for GSM and about 1.2 W for W-CDMA. In W-CDMA, since it is necessary to operate with a power smaller than the saturated output power (so-called back-off operation) in order to satisfy the distortion characteristics, the saturated output power is the output power during operation (about 0.5 W). 2 times to 3 times.

飽和出力電力の大きなGSM用の電力増幅器を、そのまま出力の小さな状態(W−CDMA)で動作させると効率が大幅に低下する。これを避けるために、従来の携帯電話端末ではGSM用とCDMA用の電力増幅器をそれぞれ設けていた。   If a GSM power amplifier having a large saturated output power is operated as it is in a small output state (W-CDMA), the efficiency is greatly reduced. In order to avoid this, conventional mobile phone terminals are provided with power amplifiers for GSM and CDMA, respectively.

また、移動体通信端末の低コスト化・小型化のために、電力増幅器とアンテナ間に設けられていたアイソレータが省略されつつある。図17は、アイソレータを省略した電力増幅器を示す図である。アイソレータを省略すると、人体や周辺機器などによるアンテナANT周辺の高周波環境の変化によりアンテナANTのインピーダンスZ_antが変化した場合に、増幅器Aから見た負荷インピーダンスZLが変化する。   Further, in order to reduce the cost and size of mobile communication terminals, the isolator provided between the power amplifier and the antenna is being omitted. FIG. 17 is a diagram illustrating a power amplifier in which an isolator is omitted. If the isolator is omitted, when the impedance Z_ant of the antenna ANT changes due to a change in the high frequency environment around the antenna ANT due to a human body or peripheral devices, the load impedance ZL viewed from the amplifier A changes.

図18は、図17の電力増幅器の特性を示すスミスチャートである。図18に示すように、負荷インピーダンスZLの変化に伴って、増幅器の効率特性や歪特性が大きく変化してしまう。   FIG. 18 is a Smith chart showing the characteristics of the power amplifier of FIG. As shown in FIG. 18, the efficiency characteristics and distortion characteristics of the amplifier change greatly with changes in the load impedance ZL.

この負荷インピーダンスの変化による特性変化(負荷依存性)を小さくするために、バランス増幅器(平衡増幅器)が用いられる。図19は、バランス増幅器を示す図である(例えば、特許文献1〜3参照)。このバランス増幅器は、入力端子INから入力した入力信号を2つの増幅経路に分配し、増幅した後、合成して出力端子OUTから出力する。出力端子OUTはアンテナANTに接続されている。   In order to reduce the characteristic change (load dependency) due to the change in the load impedance, a balance amplifier (balanced amplifier) is used. FIG. 19 is a diagram illustrating a balance amplifier (see, for example, Patent Documents 1 to 3). This balance amplifier distributes the input signal input from the input terminal IN to two amplification paths, amplifies, combines, and outputs from the output terminal OUT. The output terminal OUT is connected to the antenna ANT.

2つの増幅経路にそれぞれ単位増幅器A1,A2が設けられている。単位増幅器A1の入力側に入力側移相回路PIN1、出力側に出力側移相回路POUT1が設けられている。単位増幅器A2の入力側に入力側移相回路PIN2、出力側に出力側移相回路POUT2が設けられている。   Unit amplifiers A1 and A2 are provided in the two amplification paths, respectively. An input side phase shift circuit PIN1 is provided on the input side of the unit amplifier A1, and an output side phase shift circuit POUT1 is provided on the output side. An input side phase shift circuit PIN2 is provided on the input side of the unit amplifier A2, and an output side phase shift circuit POUT2 is provided on the output side.

図20は、アンテナインピーダンスが50Ωの場合における図19のバランス増幅の特性を示すスミスチャートである。単位増幅器A1,A2から見た負荷インピーダンスZL1,ZL2は概ね等しい値になる。   FIG. 20 is a Smith chart showing the balance amplification characteristics of FIG. 19 when the antenna impedance is 50Ω. The load impedances ZL1 and ZL2 viewed from the unit amplifiers A1 and A2 are substantially equal.

位相を進ませる場合を+、位相を遅らせる場合を−とすると、各移相回路の通過位相は、PIN1では−45度、PIN2では+45度、POUT1では+45度、POUT2では−45度である。即ち、出力側移相回路POUT1,POUT2の通過位相の差が90度である。これにより、アンテナインピーダンスが50Ωから変動した場合でも、図21に示すように、負荷インピーダンスZL1,ZL2の位相が常に180度異なる。従って、それぞれの増幅器の負荷インピーダンス変動による特性変動を補うため、増幅器全体での負荷依存性が小さい。
特開平9−64758号公報の図7 特表2006−521060号公報の図2 特開2006−311300号公報の図4
If the phase is advanced by + and the phase is delayed by-, the passing phase of each phase shift circuit is -45 degrees for PIN1, +45 degrees for PIN2, +45 degrees for POUT1, and -45 degrees for POUT2. That is, the difference between the passing phases of the output-side phase shift circuits POUT1 and POUT2 is 90 degrees. Thereby, even when the antenna impedance varies from 50Ω, the phases of the load impedances ZL1 and ZL2 are always different by 180 degrees as shown in FIG. Accordingly, in order to compensate for the characteristic variation due to the load impedance variation of each amplifier, the load dependency of the entire amplifier is small.
FIG. 7 of JP-A-9-64758 FIG. 2 of JP-T-2006-521060 FIG. 4 of JP-A-2006-311300

要求される出力電力が異なる2つの通信システムに対応した移動体通信端末用の電力増幅器として、以下の参考例1と参考例2がある。   There are the following Reference Example 1 and Reference Example 2 as power amplifiers for mobile communication terminals corresponding to two communication systems having different required output powers.

図22は、参考例1に係る電力増幅器を示す図である。GSM用のバランス増幅器B1とW−CDMA用のバランス増幅器B2の何れか一方を、スイッチSW1,SW2により通信システムごとに選択する。なお、図中において、バランス増幅器B1で単位増幅器の数が多いのは、大きな出力電力を得るために大きな(面積の大きな)トランジスタを用いることを意味している。   FIG. 22 is a diagram illustrating a power amplifier according to Reference Example 1. One of the GSM balance amplifier B1 and the W-CDMA balance amplifier B2 is selected for each communication system by the switches SW1 and SW2. In the figure, the large number of unit amplifiers in the balance amplifier B1 means that a large (large area) transistor is used to obtain a large output power.

図23は、参考例2に係る電力増幅器を示す図である。単位増幅器A1,A2と電源VCCとの間に、例えばDC・DCコンバータなどの電圧制御手段CNTを設けている。電圧制御手段CNTは、各通信システムで要求される増幅器の出力電力に応じて、バイポーラトランジスタやFETなどからなる単位増幅器A1,A2のコレクタ電圧又はドレイン電圧を制御して、増幅器の飽和出力電力を変化させる。これにより、出力電力の異なる通信システムにおいて高効率動作を維持することができる。   FIG. 23 is a diagram illustrating a power amplifier according to Reference Example 2. A voltage control means CNT such as a DC / DC converter is provided between the unit amplifiers A1 and A2 and the power supply VCC. The voltage control means CNT controls the collector voltage or drain voltage of the unit amplifiers A1 and A2 composed of bipolar transistors, FETs, etc. according to the output power of the amplifier required in each communication system, so that the saturated output power of the amplifier is obtained. Change. Thereby, highly efficient operation | movement can be maintained in the communication system from which output power differs.

参考例1では、要求される出力電力が異なる通信システムごとにバランス増幅器B1とバランス増幅器B2を設けているため、一方の通信システムを用いている場合に、他方の通信システム用の電力増幅器が無駄になる。従って、電力増幅器を構成する半導体チップや周辺回路の面積が大きくなり、サイズ及びコストが大きいという問題があった。また、電力増幅器とアンテナANTの間のスイッチSW2は、大きな電力に耐える必要があるため、通過損失が大きい。従って、単位増幅器A1,A2の出力を大きくする必要があり、消費電力が大きいという問題があった。   In the reference example 1, the balance amplifier B1 and the balance amplifier B2 are provided for each communication system having different required output power. Therefore, when one communication system is used, the power amplifier for the other communication system is wasted. become. Therefore, there is a problem that the area of the semiconductor chip and the peripheral circuit constituting the power amplifier is increased, and the size and cost are large. Further, since the switch SW2 between the power amplifier and the antenna ANT needs to withstand a large amount of power, the passage loss is large. Therefore, it is necessary to increase the outputs of the unit amplifiers A1 and A2, and there is a problem that power consumption is large.

参考例2では、要求される出力電力が大きく異なる通信システムの場合、コレクタ電圧又はドレイン電圧の切換え範囲が大きくなり過ぎて、トランジスタが良好に動作する電圧範囲を越えてしまうという問題があった。また、電圧を切換えるか又は可変するDC・DCコンバータなどの電流容量を大きくする必要があるため、消費電力、サイズ及びコストが大きいという問題があった。   In the reference example 2, in the case of a communication system in which required output power is greatly different, there is a problem that the switching range of the collector voltage or the drain voltage becomes too large and exceeds the voltage range in which the transistor operates satisfactorily. Further, since it is necessary to increase the current capacity of a DC / DC converter or the like that switches or varies the voltage, there is a problem that power consumption, size, and cost are large.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、増幅器全体での負荷依存性が小さく、消費電力、サイズ及びコストを低減することができる電力増幅を得るものである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain power amplification capable of reducing power consumption, size, and cost because the load dependency of the entire amplifier is small. It is.

本発明は、入力信号を少なくとも3つ以上の増幅経路に分配し、増幅した後、合成して出力する電力増幅器であって、各増幅経路にそれぞれ設けられた単位増幅器と、増幅経路の単位増幅器の入力側にそれぞれ設けられた入力側移相回路と、各増幅経路の単位増幅器の出力側にそれぞれ設けられた出力側移相回路とを有し、第1の動作時には、全ての増幅器が動作し、前記第1の動作時よりも出力電力が小さい第2の動作時には、少なくとも2つ以上の単位増幅器が増幅動作し、少なくとも1つの単位増幅器がOFF状態となり、各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なることを特徴とする電力増幅器である。   The present invention relates to a power amplifier that distributes an input signal to at least three amplification paths, amplifies them, combines them, and outputs them. The input side phase shift circuit provided on the input side of each and the output side phase shift circuit provided on the output side of the unit amplifier of each amplification path, and in the first operation, all the amplifiers operate In the second operation in which the output power is smaller than that in the first operation, at least two unit amplifiers perform amplification operation, at least one unit amplifier is turned off, and the passing phases of the respective amplification paths are equal. However, the power amplifier is characterized in that the passing phases of the output-side phase shift circuits of the respective amplification paths are different from each other.

本発明により、増幅器全体での負荷依存性が小さく、消費電力、サイズ及びコストを低減することができる。   According to the present invention, load dependency of the entire amplifier is small, and power consumption, size, and cost can be reduced.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力増幅器を示す図である。この電力増幅器は、入力端子INから入力した入力信号を4つの増幅経路に分配し、増幅した後、合成して出力端子OUTから出力する。出力端子OUTはアンテナANTに接続されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a power amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. This power amplifier distributes the input signal input from the input terminal IN to four amplification paths, amplifies, combines, and outputs from the output terminal OUT. The output terminal OUT is connected to the antenna ANT.

4つの増幅経路にそれぞれ単位増幅器A1〜A4(第1〜第4の単位増幅器)が設けられている。単位増幅器A1の入力側に入力側移相回路PIN1,PIN2、単位増幅器A2の入力側に入力側移相回路PIN1,PIN3、単位増幅器A3の入力側に入力側移相回路PIN4,PIN5、単位増幅器A4の入力側に入力側移相回路PIN4,PIN6が設けられている。   Unit amplifiers A1 to A4 (first to fourth unit amplifiers) are provided in the four amplification paths, respectively. Input side phase shift circuits PIN1, PIN2 on the input side of the unit amplifier A1, input side phase shift circuits PIN1, PIN3 on the input side of the unit amplifier A2, input side phase shift circuits PIN4, PIN5 on the input side of the unit amplifier A3, unit amplifier Input-side phase shift circuits PIN4 and PIN6 are provided on the input side of A4.

単位増幅器A1の出力側に出力側移相回路POUT1,POUT2(第1の出力側移相回路)、単位増幅器A2の出力側に出力側移相回路POUT3,POUT2(第2の出力側移相回路)、単位増幅器A3の出力側に出力側移相回路POUT4,POUT5(第3の出力側移相回路)、単位増幅器A4の出力側に出力側移相回路POUT6,POUT5(第4の出力側移相回路)が設けられている。   Output side phase shift circuits POUT1, POUT2 (first output side phase shift circuit) are provided on the output side of the unit amplifier A1, and output side phase shift circuits POUT3, POUT2 (second output side phase shift circuit) are provided on the output side of the unit amplifier A2. ), Output side phase shift circuits POUT4, POUT5 (third output side phase shift circuit) on the output side of the unit amplifier A3, and output side phase shift circuits POUT6, POUT5 (fourth output side shift circuit) on the output side of the unit amplifier A4. Phase circuit).

分配器D1は、入力端子INから入力された入力信号を2つに分割して入力側移相回路PIN1,PIN4に出力する。分配器D2は、入力側移相回路PIN1の出力信号を2つに分割して入力側移相回路PIN2,PIN3に出力する。分配器D3は、入力側移相回路PIN4の出力信号を2つに分割して入力側移相回路PIN5,PIN6に出力する。   The distributor D1 divides the input signal input from the input terminal IN into two and outputs it to the input-side phase shift circuits PIN1 and PIN4. The distributor D2 divides the output signal of the input side phase shift circuit PIN1 into two and outputs it to the input side phase shift circuits PIN2 and PIN3. The distributor D3 divides the output signal of the input side phase shift circuit PIN4 into two and outputs it to the input side phase shift circuits PIN5 and PIN6.

合成器C1は、出力側移相回路POUT1,POUT3の出力信号を合成して出力側移相回路POUT2に出力する。合成器C2は、出力側移相回路POUT4,POUT6の出力信号を合成して出力側移相回路POUT5に出力する。合成器C3は、出力側移相回路POUT2,POUT5の出力信号を合成して出力端子OUTに出力する。   The combiner C1 combines the output signals of the output side phase shift circuits POUT1 and POUT3 and outputs them to the output side phase shift circuit POUT2. The synthesizer C2 synthesizes the output signals of the output side phase shift circuits POUT4 and POUT6 and outputs them to the output side phase shift circuit POUT5. The synthesizer C3 synthesizes the output signals of the output side phase shift circuits POUT2 and POUT5 and outputs them to the output terminal OUT.

入力側移相回路PIN4と分配器D1との間にスイッチSW1が設けられている。出力側移相回路POUT5と合成器C3との間にスイッチSW2が設けられている。単位増幅器A1,A2、入力側移相回路PIN2,PIN3、出力側移相回路POUT1,POUT3、分配器D2及び合成器C1は、第1のバランス増幅器B1を構成する。単位増幅器A3,A4、入力側移相回路PIN5,PIN6、出力側移相回路POUT4,POUT6、分配器D3及び合成器C2は、第2のバランス増幅器B2を構成する。   A switch SW1 is provided between the input side phase shift circuit PIN4 and the distributor D1. A switch SW2 is provided between the output-side phase shift circuit POUT5 and the combiner C3. The unit amplifiers A1 and A2, the input side phase shift circuits PIN2 and PIN3, the output side phase shift circuits POUT1 and POUT3, the distributor D2 and the combiner C1 constitute a first balance amplifier B1. The unit amplifiers A3 and A4, the input side phase shift circuits PIN5 and PIN6, the output side phase shift circuits POUT4 and POUT6, the distributor D3 and the combiner C2 constitute a second balance amplifier B2.

移相回路は、一般的に良く知られているLC回路(集中定数回路)によって構成することができる。図2は位相を進ませる移相回路の一例を示す図であり、図3は位相を遅らせる移相回路の一例を示す図である。インダクタLのインダクタンス及びキャパシタCの容量値を選択することで、所望の通過位相を得ることができる。なお、移相回路を増幅器の整合回路を兼ねた回路構成とすることもできる。また、移相回路を分布定数回路によって構成してもよい。   The phase shift circuit can be configured by a generally well-known LC circuit (lumped constant circuit). FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a phase shift circuit for advancing the phase, and FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a phase shift circuit for delaying the phase. By selecting the inductance of the inductor L and the capacitance value of the capacitor C, a desired passing phase can be obtained. Note that the phase shift circuit may be a circuit configuration also serving as an amplifier matching circuit. Further, the phase shift circuit may be constituted by a distributed constant circuit.

位相を進ませる場合を+、位相を遅らせる場合を−とすると、各移相回路の通過位相は以下の通りである。PIN1では−22.5度、PIN2では−45度、PIN3では+45度、PIN4では+22.5度、PIN5では−45度、PIN6では+45度、POUT1では+45度、POUT2では+22.5度、POUT3では−45度、POUT4では+45度、POUT5では−22.5度、POUT6では−45度である。   If the phase advance is + and the phase delay is-, the passing phase of each phase shift circuit is as follows. PIN1 -22.5 degrees, PIN2 -45 degrees, PIN3 +45 degrees, PIN4 +22.5 degrees, PIN5 -45 degrees, PIN6 +45 degrees, POUT1 +45 degrees, POUT2 +22.5 degrees, POUT3 Is -45 degrees, POUT4 is +45 degrees, POUT5 is -22.5 degrees, and POUT6 is -45 degrees.

このように各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なる。具体的には、第1の出力側移相回路POUT1,POUT2の通過位相と第2の出力側移相回路POUT3,POUT2の通過位相との差は90度である。第3の出力側移相回路POUT4,POUT5の通過位相と第4の出力側移相回路POUT6,POUT5の通過位相との差は90度である。第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と第3及び第4の出力側移相回路の通過位相との差は45度又は135度である。   Thus, although the passing phases of the respective amplification paths are equal, the passing phases of the output side phase shift circuits of the respective amplification paths are different. Specifically, the difference between the passing phase of the first output side phase shift circuits POUT1, POUT2 and the passing phase of the second output side phase shift circuits POUT3, POUT2 is 90 degrees. The difference between the passing phase of the third output side phase shift circuits POUT4 and POUT5 and the passing phase of the fourth output side phase shift circuits POUT6 and POUT5 is 90 degrees. The difference between the passing phase of the first and second output side phase shifting circuits and the passing phase of the third and fourth output side phase shifting circuits is 45 degrees or 135 degrees.

図1の電力増幅器の動作について説明する。GSMなど、大きな(飽和)出力電力が要求される動作時(第1の動作時)には、スイッチSW1,SW2はON状態になり、全ての増幅器が動作する。入力された高周波信号は、単位増幅器A1〜A4に分配され、増幅された後、合成されてアンテナANTに供給される。この際、各増幅経路の通過位相は等しいため、各増幅経路で増幅された信号は同位相で合成される。   The operation of the power amplifier of FIG. 1 will be described. In an operation such as GSM where a large (saturated) output power is required (first operation), the switches SW1 and SW2 are turned on, and all the amplifiers are operated. The input high frequency signal is distributed to the unit amplifiers A1 to A4, amplified, synthesized, and supplied to the antenna ANT. At this time, since the passing phases of the respective amplification paths are equal, the signals amplified in the respective amplification paths are synthesized with the same phase.

ここで、アンテナANTのインピーダンスΖ_antが規定の値(例えば50Ω)の場合には、単位増幅器A1〜A4から見た負荷インピーダンスZL1〜ZL4は概ね等しい値になる。一方、インピーダンスΖ_antが50Ωと異なる場合には、各単位増幅器の出力側に設けられた出力側移相回路の影響により、負荷インピーダンスZL1〜ZL4の位相はそれぞれ異なる。   Here, when the impedance Ζ_ant of the antenna ANT is a specified value (for example, 50Ω), the load impedances ZL1 to ZL4 viewed from the unit amplifiers A1 to A4 are substantially equal. On the other hand, when the impedance Ζ_ant is different from 50Ω, the phases of the load impedances ZL1 to ZL4 are different due to the influence of the output side phase shift circuit provided on the output side of each unit amplifier.

各単位増幅器の出力端から出力側移相回路を通過してアンテナANTで反射されて戻ってくる波の位相が、負荷インピーダンスZL1〜ZL4の位相に相当する。従って、負荷インピーダンスZL1〜ZL4の位相は下記のようになる。
ZL1の位相: +45+22.5+22.5+45=+135
ZL2の位相: −45+22.5+22.5−45=−45
ZL3の位相: +45−22.5−22.5+45=+45
ZL4の位相: −45−22.5−22.5−45=−135
The phase of the wave that passes through the output-side phase shift circuit from the output end of each unit amplifier, is reflected by the antenna ANT, and returns is equivalent to the phase of the load impedances ZL1 to ZL4. Accordingly, the phases of the load impedances ZL1 to ZL4 are as follows.
ZL1 phase: + 45 + 22.5 + 22.5 + 45 = + 135
Phase of ZL2: −45 + 22.5 + 22.5−45 = −45
The phase of ZL3: + 45-22.5-22.5 + 45 = + 45
ZL4 phase: −45−22.5−22.5−45 = −135

負荷インピーダンスZL1の位相を基準にすると、下記のように負荷インピーダンスZL1〜ZL4は90度ごと位相が異なる。
ZL1の位相: 0
ZL2の位相: −180
ZL3の位相: −90
ZL4の位相: +90
Based on the phase of the load impedance ZL1, the phases of the load impedances ZL1 to ZL4 are different every 90 degrees as described below.
Phase of ZL1: 0
ZL2 phase: -180
ZL3 phase: -90
ZL4 phase: +90

図4は、図1の電力増幅器の特性を示すスミスチャートである。Ζ_antが50Ωからずれた場合に、各単位増幅器の負荷インピーダンスZL1〜ZL4は、90度ごとに位相が異なるため、スミスチャートの全周360度において4方向に均等に分かれる。従って、各単位増幅器特性の負荷依存性が補い合うため、増幅器全体での負荷依存性は小さい。特に、2つの単位増幅器を持つ図19のバランス増幅器よりも、増幅器全体での負荷依存性は小さくなる。   FIG. 4 is a Smith chart showing the characteristics of the power amplifier of FIG. When Ζ_ant deviates from 50Ω, the load impedances ZL1 to ZL4 of the unit amplifiers are equally divided in four directions at 360 degrees on the entire circumference of the Smith chart because the phases differ every 90 degrees. Therefore, since the load dependency of each unit amplifier characteristic complements, the load dependency in the whole amplifier is small. In particular, the load dependency of the entire amplifier is smaller than that of the balanced amplifier of FIG. 19 having two unit amplifiers.

一方、W−CDMAなど、要求される(飽和)出力電力が相対的に小さな動作時(第2の動作時)には、単位増幅器A1,A2が増幅動作し、単位増幅器A3,A4がOFF状態となる。そして、スイッチSW1,SW2はOFF状態となり単位増幅器A3,A4の増幅経路を切り離す。具体的には、ベース又はゲートバイアスでトランジスタをOFF状態(例えばピンチOFF状態)にするか、コレクタ又はドレインを制御してOFF状態(例えば電圧0V)にする。入力された高周波信号は、単位増幅器A1,A2に分配され、増幅された後、合成されてアンテナANTに供給される。   On the other hand, when the required (saturated) output power is relatively small (second operation), such as W-CDMA, the unit amplifiers A1 and A2 perform the amplification operation, and the unit amplifiers A3 and A4 are in the OFF state. It becomes. Then, the switches SW1 and SW2 are turned off and the amplification paths of the unit amplifiers A3 and A4 are disconnected. Specifically, the transistor is turned off (eg, pinch off) by the base or gate bias, or the collector or drain is controlled to be turned off (eg, voltage 0 V). The input high frequency signal is distributed to the unit amplifiers A1 and A2, amplified, synthesized, and supplied to the antenna ANT.

アンテナANTのインピーダンスΖ_antが50Ωの場合には、単位増幅器A1,A2の負荷インピーダンスZL1,ZL2は概ね等しい値になる。Ζ_antが50Ωからずれた場合に、負荷インピーダンスZL1,ZL2は180度位相が異なるため、スミスチャート上でほぼ反対向きになる。従って、単位増幅器A1,A2の負荷依存性が補い合うため、増幅器全体での負荷依存性は小さい。   When the impedance Ζ_ant of the antenna ANT is 50Ω, the load impedances ZL1 and ZL2 of the unit amplifiers A1 and A2 are approximately equal. When Ζ_ant deviates from 50Ω, the load impedances ZL1 and ZL2 are almost opposite in the Smith chart because the phases are different by 180 degrees. Accordingly, since the load dependency of the unit amplifiers A1 and A2 compensates, the load dependency of the entire amplifier is small.

また、本実施の形態は参考例1とは異なり、GSMなどの大電力が要求される動作時に動作しない無駄な増幅器が無い。従って、電力増幅器を構成する半導体チップや周辺回路の面積を小さくすることができるため、サイズ及びコストを低減することができる。そして、電力増幅器とアンテナANTの間に通過損失が大きいスイッチを設ける必要が無いため、消費電力を低減することができる。また、第1のバランス増幅器B1と第2のバランス増幅器B2として、同じ構成のブロック(モジュール)を2つ用いれば良いので、量産性が良い。   Further, unlike the first embodiment, the present embodiment does not have a useless amplifier that does not operate at the time of operation requiring a large amount of power such as GSM. Accordingly, the area of the semiconductor chip and the peripheral circuit constituting the power amplifier can be reduced, and the size and cost can be reduced. And since it is not necessary to provide a switch with a large passage loss between the power amplifier and the antenna ANT, power consumption can be reduced. Further, since two blocks (modules) having the same configuration may be used as the first balance amplifier B1 and the second balance amplifier B2, mass productivity is good.

なお、第1の出力側移相回路POUT1,POUT2の通過位相と第2の出力側移相回路POUT3,POUT2の通過位相との差は完全に90度である必要はなく、90±25.5度であればよい。同様に、第3の出力側移相回路POUT4,POUT5の通過位相と第4の出力側移相回路POUT6,POUT5の通過位相との差は完全に90度である必要はなく、90±25.5度であればよい。第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と第3及び第4の出力側移相回路の通過位相との差は、完全に45度又は135度である必要はなく、45±11.25度又は135±11.25度であればよい。これにより、アンテナインピーダンスが50Ωからずれた場合に、各単位増幅器が見る負荷インピーダンスがスミスチャート上でほぼ均等に分散されるため、増幅器全体での負荷依存性は小さい。   Note that the difference between the passing phase of the first output-side phase shift circuits POUT1 and POUT2 and the passing phase of the second output-side phase shift circuits POUT3 and POUT2 does not need to be completely 90 degrees, but 90 ± 25.5. It ’s fine. Similarly, the difference between the passing phase of the third output-side phase shift circuits POUT4 and POUT5 and the passing phase of the fourth output-side phase shift circuits POUT6 and POUT5 does not have to be completely 90 degrees, but 90 ± 25. It may be 5 degrees. The difference between the passing phase of the first and second output-side phase shift circuits and the passing phase of the third and fourth output-side phase shifting circuits is not necessarily 45 degrees or 135 degrees, and 45 ± 11 .25 degrees or 135 ± 11.25 degrees may be used. As a result, when the antenna impedance deviates from 50Ω, the load impedance seen by each unit amplifier is distributed almost evenly on the Smith chart, so the load dependency of the entire amplifier is small.

実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態1とは移相回路の数及び通過位相が異なる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a power amplifier according to Embodiment 2 of the present invention. The number of phase shift circuits and the passing phase are different from those of the first embodiment.

単位増幅器A1の入力側に入力側移相回路PIN1、単位増幅器A2の入力側に入力側移相回路PIN2、単位増幅器A3の入力側に入力側移相回路PIN3、単位増幅器A4の入力側に入力側移相回路PIN4が設けられている。   Input side phase shift circuit PIN1 on the input side of unit amplifier A1, input side phase shift circuit PIN2 on the input side of unit amplifier A2, input side phase shift circuit PIN3 on the input side of unit amplifier A3, and input on the input side of unit amplifier A4 A side phase shift circuit PIN4 is provided.

単位増幅器A1の出力側に出力側移相回路POUT1(第1の出力側移相回路)、単位増幅器A2の出力側に出力側移相回路POUT2(第2の出力側移相回路)、単位増幅器A3の出力側に出力側移相回路POUT3(第3の出力側移相回路)、単位増幅器4の出力側に出力側移相回路POUT4(第4の出力側移相回路)が設けられている。   The output side phase shift circuit POUT1 (first output side phase shift circuit) is provided on the output side of the unit amplifier A1, the output side phase shift circuit POUT2 (second output side phase shift circuit) is provided on the output side of the unit amplifier A2, and the unit amplifier. An output side phase shift circuit POUT3 (third output side phase shift circuit) is provided on the output side of A3, and an output side phase shift circuit POUT4 (fourth output side phase shift circuit) is provided on the output side of the unit amplifier 4. .

各移相回路の通過位相は、PIN1では−67.5度、PIN2では+22.5度、PIN3では−22.5度、PIN4では+67.5度、POUT1では+67.5度、POUT2では−22.5度、POUT3では+22.5度、POUT4では−67.5度である。   The passing phase of each phase shift circuit is -67.5 degrees for PIN1, +22.5 degrees for PIN2, -22.5 degrees for PIN3, +67.5 degrees for PIN4, +67.5 degrees for POUT1, and -22 for POUT2. .5 degrees, +22.5 degrees for POUT3, and -67.5 degrees for POUT4.

実施の形態1と同様に、各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なる。具体的には、第1の出力側移相回路POUT1の通過位相と第2の出力側移相回路POUT2の通過位相との差は90度である。第3の出力側移相回路POUT3の通過位相と第4の出力側移相回路POUT4の通過位相との差は90度である。第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と第3及び第4の出力側移相回路の通過位相との差は45度又は135度である。これにより、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態1よりも移相回路の数が少ないため、更にサイズ及びコストを低減することができる。   As in the first embodiment, the pass phases of the amplification paths are the same, but the pass phases of the output side phase shift circuits of the amplification paths are different. Specifically, the difference between the passing phase of the first output side phase shift circuit POUT1 and the passing phase of the second output side phase shift circuit POUT2 is 90 degrees. The difference between the passing phase of the third output side phase shift circuit POUT3 and the passing phase of the fourth output side phase shift circuit POUT4 is 90 degrees. The difference between the passing phase of the first and second output side phase shifting circuits and the passing phase of the third and fourth output side phase shifting circuits is 45 degrees or 135 degrees. Thereby, the effect similar to Embodiment 1 can be acquired. In addition, since the number of phase shift circuits is smaller than that in the first embodiment, the size and cost can be further reduced.

実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態2とは移相回路の通過位相が異なる。各移相回路の通過位相は、PIN1では−90度、PIN2では0度、PIN3では−45度、PIN4では+45度、POUT1では+90度、POUT2では0度、POUT3では+45度、POUT4では−45度である。これにより、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a power amplifier according to the third embodiment of the present invention. The passing phase of the phase shift circuit is different from that of the second embodiment. The passing phase of each phase shift circuit is -90 degrees for PIN1, 0 degrees for PIN2, -45 degrees for PIN3, +45 degrees for PIN4, +90 degrees for POUT1, 0 degrees for POUT2, +45 degrees for POUT3, and -45 for POUT4. Degree. Thereby, the same effect as Embodiment 2 can be acquired.

実施の形態4.
図7は、本発明の実施の形態4に係る電力増幅器を示す図である。この電力増幅器は、入力端子INから入力した入力信号を3つの増幅経路に分配し、増幅した後、合成して出力端子OUTから出力する。出力端子OUTはアンテナANTに接続されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a power amplifier according to Embodiment 4 of the present invention. This power amplifier distributes the input signal input from the input terminal IN to the three amplification paths, amplifies them, combines them, and outputs them from the output terminal OUT. The output terminal OUT is connected to the antenna ANT.

3つの増幅経路にそれぞれ単位増幅器A1(第1の単位増幅器)、単位増幅器A2(第2の単位増幅器)、単位増幅器A3,A4(第3の単位増幅器)が設けられている。単位増幅器A1の入力側に入力側移相回路PIN1,PIN2、単位増幅器A2の入力側に入力側移相回路PIN1,PIN3、単位増幅器A3,A4の入力側に入力側移相回路PIN4,PIN5が設けられている。   A unit amplifier A1 (first unit amplifier), a unit amplifier A2 (second unit amplifier), and unit amplifiers A3 and A4 (third unit amplifier) are provided in the three amplification paths, respectively. Input side phase shift circuits PIN1 and PIN2 are provided on the input side of the unit amplifier A1, input side phase shift circuits PIN1 and PIN3 are provided on the input side of the unit amplifier A2, and input side phase shift circuits PIN4 and PIN5 are provided on the input side of the unit amplifiers A3 and A4. Is provided.

単位増幅器A1の出力側に出力側移相回路POUT1,POUT2(第1の出力側移相回路)、単位増幅器A2の出力側に出力側移相回路POUT3,POUT2(第2の出力側移相回路)、単位増幅器A3,A4の出力側に出力側移相回路POUT4,POUT5(第3の出力側移相回路)が設けられている。   Output side phase shift circuits POUT1, POUT2 (first output side phase shift circuit) are provided on the output side of the unit amplifier A1, and output side phase shift circuits POUT3, POUT2 (second output side phase shift circuit) are provided on the output side of the unit amplifier A2. ), Output-side phase shift circuits POUT4 and POUT5 (third output-side phase shift circuit) are provided on the output side of the unit amplifiers A3 and A4.

分配器D1は、入力端子INから入力された入力信号を2つに分割して入力側移相回路PIN1,PIN4に出力する。分配器D2は、入力側移相回路PIN1の出力信号を2つに分割して入力側移相回路PIN2,PIN3に出力する。分配器D3は、入力側移相回路PIN5の出力信号を2つに分割して単位増幅器A3,A4に出力する。   The distributor D1 divides the input signal input from the input terminal IN into two and outputs it to the input-side phase shift circuits PIN1 and PIN4. The distributor D2 divides the output signal of the input side phase shift circuit PIN1 into two and outputs it to the input side phase shift circuits PIN2 and PIN3. The distributor D3 divides the output signal of the input side phase shift circuit PIN5 into two and outputs it to the unit amplifiers A3 and A4.

合成器C1は、出力側移相回路POUT1,POUT3の出力信号を合成して出力側移相回路POUT2に出力する。合成器C2は、単位増幅器A3,A4の出力信号を合成して出力側移相回路POUT4に出力する。合成器C3は、出力側移相回路POUT2,POUT5の出力信号を合成して出力端子OUTに出力する。   The combiner C1 combines the output signals of the output side phase shift circuits POUT1 and POUT3 and outputs them to the output side phase shift circuit POUT2. The synthesizer C2 synthesizes the output signals of the unit amplifiers A3 and A4 and outputs them to the output side phase shift circuit POUT4. The synthesizer C3 synthesizes the output signals of the output side phase shift circuits POUT2 and POUT5 and outputs them to the output terminal OUT.

入力側移相回路PIN4と分配器D1との間にスイッチSW1が設けられている。出力側移相回路POUT5と合成器C3との間にスイッチSW2が設けられている。各移相回路の通過位相は、PIN1では+22.5度、PIN2では−45度、PIN3では+45度、PIN4では−22.5度、PIN5では−45度、POUT1では+45度、POUT2では−22.5度、POUT3では−45度、POUT4では+45度、POUT5では+22.5度である。   A switch SW1 is provided between the input side phase shift circuit PIN4 and the distributor D1. A switch SW2 is provided between the output-side phase shift circuit POUT5 and the combiner C3. The passing phase of each phase shift circuit is +22.5 degrees for PIN1, -45 degrees for PIN2, +45 degrees for PIN3, -22.5 degrees for PIN4, -45 degrees for PIN5, +45 degrees for POUT1, and -22 for POUT2. .5 degrees, -45 degrees for POUT3, +45 degrees for POUT4, and +22.5 degrees for POUT5.

このように各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なる。具体的には、第1の出力側移相回路POUT1,POUT2の通過位相と第2の出力側移相回路POUT3,POUT2の通過位相との差は90度である。第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と第3の出力側移相回路POUT4,POUT5の通過位相との差は45度又は135度である。   Thus, although the passing phases of the respective amplification paths are equal, the passing phases of the output side phase shift circuits of the respective amplification paths are different. Specifically, the difference between the passing phase of the first output side phase shift circuits POUT1, POUT2 and the passing phase of the second output side phase shift circuits POUT3, POUT2 is 90 degrees. The difference between the passing phase of the first and second output side phase shifting circuits and the passing phase of the third output side phase shifting circuits POUT4 and POUT5 is 45 degrees or 135 degrees.

図7の電力増幅器の動作について説明する。GSMなど、大きな(飽和)出力電力が要求される動作時(第1の動作時)には、スイッチSW1,SW2はON状態になり、全ての増幅器が動作する。入力された高周波信号は、単位増幅器A1〜A4に分配され、増幅された後、合成されてアンテナANTに供給される。この際、各増幅経路の通過位相は等しいため、各増幅経路で増幅された信号は同位相で合成される。   The operation of the power amplifier of FIG. 7 will be described. In an operation such as GSM where a large (saturated) output power is required (first operation), the switches SW1 and SW2 are turned on, and all the amplifiers are operated. The input high frequency signal is distributed to the unit amplifiers A1 to A4, amplified, synthesized, and supplied to the antenna ANT. At this time, since the passing phases of the respective amplification paths are equal, the signals amplified in the respective amplification paths are synthesized with the same phase.

ここで、アンテナANTのインピーダンスΖ_antが50Ωからずれた場合に、各単位増幅器の負荷インピーダンスは位相が異なるため、スミスチャートの全周360度において3方向に分かれる。従って、各単位増幅器特性の負荷依存性が補い合うため、増幅器全体での負荷依存性は小さい。特に、2つの単位増幅器を持つ図19のバランス増幅器よりも、増幅器全体での負荷依存性は小さくなる。   Here, when the impedance Ζ_ant of the antenna ANT deviates from 50Ω, the load impedance of each unit amplifier is different in phase, so that it is divided into three directions at 360 degrees around the Smith chart. Therefore, since the load dependency of each unit amplifier characteristic complements, the load dependency in the whole amplifier is small. In particular, the load dependency of the entire amplifier is smaller than that of the balanced amplifier of FIG. 19 having two unit amplifiers.

一方、W−CDMAなど、要求される(飽和)出力電力が相対的に小さな動作時(第2の動作時)には、単位増幅器A1,A2が増幅動作し、単位増幅器A3,A4がOFF状態となる。そして、スイッチSW1,SW2はOFF状態となり単位増幅器A3,A4の増幅経路を切り離す。入力された高周波信号は、単位増幅器A1,A2に分配され、増幅された後、合成されてアンテナANTに供給される。   On the other hand, when the required (saturated) output power is relatively small (second operation), such as W-CDMA, the unit amplifiers A1 and A2 perform the amplification operation, and the unit amplifiers A3 and A4 are in the OFF state. It becomes. Then, the switches SW1 and SW2 are turned off and the amplification paths of the unit amplifiers A3 and A4 are disconnected. The input high frequency signal is distributed to the unit amplifiers A1 and A2, amplified, synthesized, and supplied to the antenna ANT.

アンテナANTのインピーダンスΖ_antが50Ωからずれた場合に、負荷インピーダンスZL1,ZL2は180度位相が異なるため、スミスチャート上でほぼ反対向きになる。従って、単位増幅器A1,A2の負荷依存性が補い合うため、増幅器全体での負荷依存性は小さい。   When the impedance Ζ_ant of the antenna ANT deviates from 50Ω, the load impedances ZL1 and ZL2 are almost opposite in the Smith chart because the phases differ by 180 degrees. Accordingly, since the load dependency of the unit amplifiers A1 and A2 compensates, the load dependency of the entire amplifier is small.

その他、実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態1よりも移相回路の数が少ないため、更にサイズ及びコストを低減することができる。   In addition, the same effects as those of the embodiment can be obtained. In addition, since the number of phase shift circuits is smaller than that in the first embodiment, the size and cost can be further reduced.

なお、第1の出力側移相回路POUT1,POUT2の通過位相と第2の出力側移相回路POUT3,POUT2の通過位相との差は完全に90度である必要はなく、90±25.5度であればよい。第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と第3の出力側移相回路の通過位相との差は、完全に45度又は135度である必要はなく、45±11.25度又は135±11.25度であればよい。   Note that the difference between the passing phase of the first output-side phase shift circuits POUT1 and POUT2 and the passing phase of the second output-side phase shift circuits POUT3 and POUT2 does not need to be completely 90 degrees, but 90 ± 25.5. It ’s fine. The difference between the passing phase of the first and second output side phase shifting circuits and the passing phase of the third output side phase shifting circuit need not be completely 45 degrees or 135 degrees, but 45 ± 11.25 degrees. Alternatively, it may be 135 ± 11.25 degrees.

また、入力側移相回路PIN5の通過位相を+45度、出力側移相回路POUT4の通過位相を−45度としてもよい。さらに、入力側移相回路PIN4,PIN5を1つの移相回路とし、出力側移相回路POUT4,POUT5を1つの移相回路とするなどの変形も可能である。   Further, the passing phase of the input side phase shift circuit PIN5 may be +45 degrees, and the passing phase of the output side phase shift circuit POUT4 may be -45 degrees. Further, it is possible to modify the input side phase shift circuits PIN4 and PIN5 as one phase shift circuit and the output side phase shift circuits POUT4 and POUT5 as one phase shift circuit.

また、実施の形態1との比較のために単位増幅器A3,A4を分けて説明したが、これは同相合成を行うので1つの単位増幅器と見なすことができる。従って、3つの増幅経路にそれぞれ単位増幅器が設けられている。   In addition, the unit amplifiers A3 and A4 have been described separately for comparison with the first embodiment, but this can be regarded as one unit amplifier because the in-phase synthesis is performed. Accordingly, a unit amplifier is provided in each of the three amplification paths.

実施の形態5.
図8は、本発明の実施の形態5に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態4とは移相回路の数及び通過位相が異なる。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a power amplifier according to the fifth embodiment of the present invention. The number of phase shift circuits and the passing phase are different from those of the fourth embodiment.

単位増幅器A1の入力側に入力側移相回路PIN1、単位増幅器A2の入力側に入力側移相回路PIN2、単位増幅器A3,A4の入力側に入力側移相回路PIN3が設けられている。   An input side phase shift circuit PIN1 is provided on the input side of the unit amplifier A1, an input side phase shift circuit PIN2 is provided on the input side of the unit amplifier A2, and an input side phase shift circuit PIN3 is provided on the input side of the unit amplifiers A3 and A4.

単位増幅器A1の出力側に出力側移相回路POUT1(第1の出力側移相回路)、単位増幅器A2の出力側に出力側移相回路POUT2(第2の出力側移相回路)、単位増幅器A3,A4の出力側に出力側移相回路POUT3(第3の出力側移相回路)が設けられている。   The output side phase shift circuit POUT1 (first output side phase shift circuit) is provided on the output side of the unit amplifier A1, the output side phase shift circuit POUT2 (second output side phase shift circuit) is provided on the output side of the unit amplifier A2, and the unit amplifier. An output side phase shift circuit POUT3 (third output side phase shift circuit) is provided on the output side of A3 and A4.

各移相回路の通過位相は、PIN1では−30度、PIN2では+30度、PIN3では−90度、POUT1では+30度、POUT2では−30度、POUT3では+90度である。   The passing phase of each phase shift circuit is -30 degrees for PIN1, +30 degrees for PIN2, -90 degrees for PIN3, +30 degrees for POUT1, -30 degrees for POUT2, and +90 degrees for POUT3.

このように各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なる。具体的には、第1の出力側移相回路POUT1の通過位相と第2の出力側移相回路POUT2の通過位相との差は60度である。第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と第3の出力側移相回路POUT3の通過位相との差は60度又は120度である。   Thus, although the passing phases of the respective amplification paths are equal, the passing phases of the output side phase shift circuits of the respective amplification paths are different. Specifically, the difference between the passing phase of the first output-side phase shift circuit POUT1 and the passing phase of the second output-side phase shift circuit POUT2 is 60 degrees. The difference between the passing phase of the first and second output side phase shift circuits and the passing phase of the third output side phase shift circuit POUT3 is 60 degrees or 120 degrees.

この実施の形態の場合は、小電力動作時(第2の動作時)のバランス動作は完全ではなくなるが、増幅器全体での負荷依存性をある程度小さくすることができる。一方、大電力動作時(第1の動作時)には、各単位増幅器が見るインピーダンスは120度異なり、スミスチャートの全周360度において3方向に均等に分かれるため、実施の形態5の場合よりは負荷依存性を小さくすることができる。   In this embodiment, the balance operation at the time of the low power operation (second operation) is not perfect, but the load dependency of the entire amplifier can be reduced to some extent. On the other hand, during high power operation (first operation), the impedance seen by each unit amplifier differs by 120 degrees and is evenly divided in three directions at 360 degrees around the Smith chart. Can reduce load dependency.

なお、第1の出力側移相回路POUT1の通過位相と第2の出力側移相回路POUT2の通過位相との差は完全に60度である必要はなく、60±15度であればよい。第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と第3の出力側移相回路POUT3の通過位相との差は、完全に60度又は120度である必要はなく、60±15度又は120±15度であればよい。   Note that the difference between the passing phase of the first output-side phase shift circuit POUT1 and the passing phase of the second output-side phase shift circuit POUT2 does not need to be completely 60 degrees, but may be 60 ± 15 degrees. The difference between the passing phase of the first and second output-side phase shift circuits and the passing phase of the third output-side phase shift circuit POUT3 need not be completely 60 degrees or 120 degrees, but 60 ± 15 degrees or It may be 120 ± 15 degrees.

実施の形態6.
図9は、本発明の実施の形態6に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態1と比べて、入力側移相回路PIN4とスイッチSW1の配置が入れ替わり、出力側移相回路POUT5とスイッチSW2の配置が入れ替わっている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a power amplifier according to the sixth embodiment of the present invention. Compared with the first embodiment, the arrangement of the input side phase shift circuit PIN4 and the switch SW1 is switched, and the arrangement of the output side phase shift circuit POUT5 and the switch SW2 is switched.

小電力動作時(第2の動作時)には、スイッチSW1,SW2がOFFになり、単位増幅器A3,A4も動作しない。このように第2のバランス増幅器B2側に移相回路POUT5が有るため、アンテナANTのインピーダンスが50Ωの場合でも、第1のバランス増幅器B1からアンテナANT側を見たインピーダンスZL_b1は50Ωにならない。   During the low power operation (second operation), the switches SW1 and SW2 are turned OFF, and the unit amplifiers A3 and A4 do not operate. Since the phase shift circuit POUT5 is thus provided on the second balance amplifier B2 side, even when the impedance of the antenna ANT is 50Ω, the impedance ZL_b1 viewed from the first balance amplifier B1 on the antenna ANT side does not become 50Ω.

一般に増幅器の動作時出力電力が異なれば最適な負荷インピーダンスも異なるため、小電力動作時にZL_b1が50Ωであることが第1のバランス増幅器にとって最適であるとは限らない。また、移相回路の通過位相が所望の値であればバランス増幅器動作を行うことができるため、移相回路とスイッチの順番は任意である。そこで、小電力動作時にZL_b1が最適になるように、スイッチと移相回路の配置を決めればよい。なお、例えば移相回路POUT5を10度と12.5度の移相回路に分割してその間にスイッチSW2を設けてもよいし、単位増幅器A3,A4とPOUT4,POUt6との間にスイッチSW2を設けても良い。このように小電力動作時の負荷インピーダンスを最適化することで、更に効率や歪み特性を改善することができる。   In general, since the optimum load impedance is different when the output power of the amplifier is different, it is not necessarily optimal for the first balance amplifier that ZL_b1 is 50Ω during the low power operation. Further, since the balance amplifier operation can be performed if the passing phase of the phase shift circuit is a desired value, the order of the phase shift circuit and the switch is arbitrary. Therefore, it is only necessary to determine the arrangement of the switch and the phase shift circuit so that ZL_b1 is optimal during the low power operation. For example, the phase shift circuit POUT5 may be divided into 10 degree and 12.5 degree phase shift circuits, and a switch SW2 may be provided between them, or the switch SW2 may be provided between the unit amplifiers A3 and A4 and POUT4 and POUt6. It may be provided. Thus, by optimizing the load impedance at the time of low power operation, the efficiency and distortion characteristics can be further improved.

実施の形態7.
図10は、本発明の実施の形態7に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態1とはスイッチの数及び配置、移相回路の通過位相が異なる。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a power amplifier according to the seventh embodiment of the present invention. The number and arrangement of switches and the passing phase of the phase shift circuit are different from those of the first embodiment.

スイッチSW1は分配器D1と移相回路PIN3の間に設けられ、スイッチSW2は合成器C1と移相回路POUT3の間に設けられ、スイッチSW3は分配器D3と移相回路PIN6の間に設けられ、スイッチSW4は合成器C2と移相回路POUT6の間に設けられている。   The switch SW1 is provided between the distributor D1 and the phase shift circuit PIN3, the switch SW2 is provided between the combiner C1 and the phase shift circuit POUT3, and the switch SW3 is provided between the distributor D3 and the phase shift circuit PIN6. The switch SW4 is provided between the combiner C2 and the phase shift circuit POUT6.

各移相回路の通過位相は、PIN1では−45度、PIN2では−22.5度、PIN3では+22.5度、PIN4では+45度、PIN5では−22.5度、PIN6では+22.5度、POUT1では+22.5度、POUT2では+45度、POUT3では−22.5度、POUT4では+22.5度、POUT5では−45度、POUT6では−22.5度である。   The passing phase of each phase shift circuit is -45 degrees for PIN1, -22.5 degrees for PIN2, +22.5 degrees for PIN3, +45 degrees for PIN4, -22.5 degrees for PIN5, +22.5 degrees for PIN6, POUT1 is +22.5 degrees, POUT2 is +45 degrees, POUT3 is -22.5 degrees, POUT4 is +22.5 degrees, POUT5 is -45 degrees, and POUT6 is -22.5 degrees.

図10の電力増幅器の動作について説明する。GSMなど、大電力動作時(第1の動作時)には、スイッチSW1〜SW4はON状態になり、全ての増幅器が動作する。一方、小電力動作時(第2の動作時)には、単位増幅器A1,A3が増幅動作し、単位増幅器A2,A4がOFF状態となる。そして、スイッチSW1〜SW4はOFF状態となり単位増幅器A2,A4の増幅経路を切り離す。   An operation of the power amplifier of FIG. 10 will be described. During high power operation (first operation) such as GSM, the switches SW1 to SW4 are turned on, and all amplifiers operate. On the other hand, during the low power operation (second operation), the unit amplifiers A1 and A3 perform the amplification operation, and the unit amplifiers A2 and A4 are turned off. Then, the switches SW1 to SW4 are turned off and the amplification paths of the unit amplifiers A2 and A4 are disconnected.

これにより実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、各スイッチSW1〜SW4の通過電力は実施の形態1に比べて小さくなるため、比較的損失の小さなスイッチを用いることができる。従って、増幅器全体の効率を向上させることができる。さらに、小電力動作時に動作しているトランジスタ素子が物理的に離れているため、放熱などの点で有利である。   Thereby, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since the passing power of each of the switches SW1 to SW4 is smaller than that in the first embodiment, a switch with a relatively small loss can be used. Therefore, the efficiency of the entire amplifier can be improved. Furthermore, since the transistor elements operating during the low power operation are physically separated, this is advantageous in terms of heat dissipation.

なお、4つの増幅経路の出力側位相差が45度おきであり、小電力時に動作する2つの増幅経路の出力側位相差が90度であれば良いので、各移相回路の通過位相の組み合わせは上記組み合わせに限定されない。   Note that the output side phase difference between the four amplification paths is every 45 degrees, and the output side phase difference between the two amplification paths operating at low power is 90 degrees. Is not limited to the above combinations.

実施の形態8.
図11は、本発明の実施の形態8に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態7と比べて、入力側移相回路PIN3とスイッチSW1の配置が入れ替わり、入力側移相回路PIN6とスイッチSW3の配置が入れ替わり、出力側移相回路POUT3とスイッチSW2の配置が入れ替わり、出力側移相回路POUT6とスイッチSW4の配置が入れ替わっている。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a power amplifier according to the eighth embodiment of the present invention. Compared to the seventh embodiment, the arrangement of the input side phase shift circuit PIN3 and the switch SW1 is switched, the arrangement of the input side phase shift circuit PIN6 and the switch SW3 is switched, and the arrangement of the output side phase shift circuit POUT3 and the switch SW2 is switched. The arrangement of the output side phase shift circuit POUT6 and the switch SW4 is switched.

小電力動作時にスイッチSW1〜SW4がOFFとなるが、移相回路POUT3,POUT6が分配器C1,C2に接続されている。これにより、小電力動作時に動作する単位増幅器A1,A3から見た負荷インピーダンスZL_e1,ZL_e3を最適化することができるため、更に効率や歪み特性を改善することができる。   The switches SW1 to SW4 are turned off during the low power operation, but the phase shift circuits POUT3 and POUT6 are connected to the distributors C1 and C2. As a result, the load impedances ZL_e1 and ZL_e3 viewed from the unit amplifiers A1 and A3 operating at the time of the low power operation can be optimized, so that the efficiency and distortion characteristics can be further improved.

実施の形態9.
図12は、本発明の実施の形態9に係る電力増幅器を示す図である。この電力増幅器は、実施の形態6の構成においてスイッチSW1,SW2をSPDT(Single Pole Double Throw)スイッチとしたものである。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 12 is a diagram illustrating a power amplifier according to the ninth embodiment of the present invention. In this power amplifier, the switches SW1 and SW2 in the configuration of the sixth embodiment are SPDT (Single Pole Double Throw) switches.

スイッチSW1,SW2は、大電力動作時には第2のバランス増幅器B2に接続され、小電力動作時にはインピーダンス素子Zti,Ztoに接続される。これにより小電力動作時に動作する単位増幅器A1,A2から見た負荷インピーダンスZL_b1を最適化することができるため、更に効率や歪み特性を改善することができる。   The switches SW1 and SW2 are connected to the second balance amplifier B2 during high power operation, and are connected to the impedance elements Zti and Zto during low power operation. As a result, the load impedance ZL_b1 viewed from the unit amplifiers A1 and A2 operating at the time of the low power operation can be optimized, so that the efficiency and distortion characteristics can be further improved.

なお、単位増幅器A1,A3に要求されるインピーダンスの条件によっては、インピーダンス素子Zti,Ztoと移相回路PIN5,PIN6,POUT4,POUT6の配置を入れ換えても良い。   Depending on the impedance conditions required for the unit amplifiers A1 and A3, the arrangement of the impedance elements Zti and Zto and the phase shift circuits PIN5, PIN6, POUT4 and POUT6 may be interchanged.

実施の形態10.
図13は、本発明の実施の形態10に係る電力増幅器を示す図である。この電力増幅器は、実施の7の構成においてスイッチSW1〜SW4をSPDTスイッチとしたものである。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a power amplifier according to the tenth embodiment of the present invention. In this power amplifier, the switches SW1 to SW4 are SPDT switches in the configuration of the seventh embodiment.

スイッチSW1〜SW4は、大電力動作時には増幅経路側に接続され、小電力動作時にはインピーダンス素子Zti,Ztoに接続される。これにより、小電力動作時に動作する単位増幅器A1,A3から見た負荷インピーダンスZL_e1,ZL_e3を最適化することができるため、更に効率や歪み特性を改善することができる。   The switches SW1 to SW4 are connected to the amplification path side during high power operation, and are connected to the impedance elements Zti and Zto during low power operation. As a result, the load impedances ZL_e1 and ZL_e3 viewed from the unit amplifiers A1 and A3 operating at the time of the low power operation can be optimized, so that the efficiency and distortion characteristics can be further improved.

実施の形態11.
図14は、本発明の実施の形態11に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態1と比べてスイッチSW1,SW2が設けられていない。
Embodiment 11 FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a power amplifier according to the eleventh embodiment of the present invention. Compared with the first embodiment, the switches SW1 and SW2 are not provided.

OFF状態のトランジスタは、その寄生容量によって出力側から見たインピーダンス(アドミタンスYtr_off)は容量性を持つことが多い。この容量性により、外部から単位増幅器がOFF状態の増幅経路を見たインピーダンスはオープンにならない。そこで、実施の形態1では、小電力動作時にスイッチSW1,SW2をOFFすることによって、OFF状態の単位増幅器A3,A4の増幅経路を切り離していた。   In many cases, an OFF-state transistor is capacitive in terms of impedance (admittance Ytr_off) viewed from the output side due to its parasitic capacitance. Due to this capacitance, the impedance when the amplification path when the unit amplifier is in the OFF state is viewed from the outside is not opened. In the first embodiment, therefore, the amplification paths of the unit amplifiers A3 and A4 in the OFF state are separated by turning off the switches SW1 and SW2 during the low power operation.

小電力動作時には単位増幅器A3,A4はOFF状態となる。OFF状態の単位増幅器A3,A4の出力側から見たアドミタンスYtr_offは、トランジスタの寄生容量により容量性となることが多い。   During the low power operation, the unit amplifiers A3 and A4 are turned off. The admittance Ytr_off viewed from the output side of the unit amplifiers A3 and A4 in the OFF state is often capacitive due to the parasitic capacitance of the transistor.

図15は、図14の電力増幅器の特性を示すスミスチャートである。単位増幅器A3,A4の出力側に設けられた移相回路POUT4〜POUT6によって、移相回路POUT4,POUT5の出力端におけるアドミタンスYo_e3,Yo_e4は、Ytr_offを基準としてスミスチャート上で反対側になる。これを合成した点でのアドミタンスはこれを合計した値になる。移相回路POUT5の出力端におけるアドミタンスYo_b2はオープン点に近い値となる。従って、合成器C3から小電力動作時にOFF状態の単位増幅器A3,A4の増幅経路を見たインピーダンスがオープンになる。このため、OFF状態の単位増幅器A3,A4の増幅経路を切り離すためのスイッチSW1,SW2を省略しても、OFF状態の単位増幅器A3,A4の増幅経路の影響を無くすことができる。   FIG. 15 is a Smith chart showing the characteristics of the power amplifier of FIG. Due to the phase shift circuits POUT4 to POUT6 provided on the output side of the unit amplifiers A3 and A4, the admittances Yo_e3 and Yo_e4 at the output ends of the phase shift circuits POUT4 and POUT5 are on the opposite side on the Smith chart with reference to Ytr_off. The admittance at the point where these are combined is the sum of these values. The admittance Yo_b2 at the output terminal of the phase shift circuit POUT5 has a value close to the open point. Accordingly, the impedance of the unit amplifiers A3 and A4 in the OFF state when the small power operation is performed from the synthesizer C3 is opened. For this reason, even if the switches SW1 and SW2 for separating the amplification paths of the unit amplifiers A3 and A4 in the OFF state are omitted, the influence of the amplification paths of the unit amplifiers A3 and A4 in the OFF state can be eliminated.

ここで、単位増幅器の出力側に整合回路が設けられることが有るので、Ytr_offが必ずしも容量性であるとは限らない。仮に誘導性である場合には、−22.5度の移相回路POUT5の代わりに+22.5度の移相回路とすることで、上記で説明した場合と同等の効果が得られる。   Here, since a matching circuit may be provided on the output side of the unit amplifier, Ytr_off is not necessarily capacitive. If it is inductive, the same effect as described above can be obtained by using a phase shift circuit of +22.5 degrees instead of the phase shift circuit POUT5 of -22.5 degrees.

入力側についても同様に回路を構成する。この時、入力信号の分配点からOFF状態の単位増幅器A3,A4の増幅経路を見たインピーダンスがオープンになるように入力側移相回路の移相量を設定する。ただし、合成器で電力が合成されるために、各増幅経路の通過位相を等しくする必要がある。なお、移相回路PIN4〜PIN6の通過位相量の合計が規定の値であれば良いので、移相回路PIN4〜PIN6の通過位相量を例えば+12.5度、−35度、+55度としてもよい。   A circuit is similarly configured on the input side. At this time, the phase shift amount of the input side phase shift circuit is set so that the impedance when the amplification path of the unit amplifiers A3 and A4 in the OFF state is viewed from the input signal distribution point is opened. However, since the power is combined by the combiner, it is necessary to make the passing phases of the respective amplification paths equal. Since the sum of the passing phase amounts of the phase shift circuits PIN4 to PIN6 only needs to be a specified value, the passing phase amounts of the phase shift circuits PIN4 to PIN6 may be set to, for example, +12.5 degrees, −35 degrees, and +55 degrees. .

以上のように、単位増幅器A3,A4がバランス増幅器を構成していること、各単位増幅器の入出力に移相量の異なる移相回路を有していることを利用し、移相回路の通過位相量を設定することにより、OFF状態の単位増幅器A3,A4の増幅経路を見たインピーダンスがオープンになるようにできる。これにより、スイッチを省略することができるため、スイッチによる損失を無くして増幅器の効率を向上させることができる。   As described above, the fact that the unit amplifiers A3 and A4 constitute a balance amplifier, and that the phase shift circuits having different phase shift amounts are provided at the input and output of each unit amplifier, pass through the phase shift circuit. By setting the phase amount, the impedance of the unit amplifiers A3 and A4 in the OFF state viewed from the amplification path can be opened. Thereby, since the switch can be omitted, loss due to the switch can be eliminated and the efficiency of the amplifier can be improved.

なお、実施の形態2〜10の構成においても同様に移相回路の通過位相量を調整すれば、スイッチSW1〜SW4を省略することができる。   In the configurations of the second to tenth embodiments, the switches SW1 to SW4 can be omitted by similarly adjusting the passing phase amount of the phase shift circuit.

実施の形態12.
図16は、本発明の実施の形態12に係る電力増幅器を示す図である。実施の形態1と異なり、単位増幅器A1,A2と電源VCCとの間に、例えばDC・DCコンバータなどの電圧制御手段CNTを設けている。電圧制御手段CNTは、各通信システムで要求される増幅器の出力電力に応じて、バイポーラトランジスタやFETなどからなる単位増幅器A1,A2のコレクタ電圧又はドレイン電圧を制御して、増幅器の飽和出力電力を変化させる(切換える)。
Embodiment 12 FIG.
FIG. 16 is a diagram showing a power amplifier according to the twelfth embodiment of the present invention. Unlike the first embodiment, voltage control means CNT such as a DC / DC converter is provided between the unit amplifiers A1 and A2 and the power supply VCC. The voltage control means CNT controls the collector voltage or drain voltage of the unit amplifiers A1 and A2 composed of bipolar transistors, FETs, etc. according to the output power of the amplifier required in each communication system, so that the saturated output power of the amplifier is obtained. Change (switch).

図16の電力増幅器の動作について説明する。大電力動作時には、実施の形態1と同様に全ての単位増幅器が動作する。この時、4つの単位増幅器のコレクタ電圧又はドレイン電圧は等しい。   The operation of the power amplifier of FIG. 16 will be described. During high power operation, all unit amplifiers operate as in the first embodiment. At this time, the collector voltages or drain voltages of the four unit amplifiers are equal.

一方、小電力動作時には、実施の形態1と同様に単位増幅器A1,A2が増幅動作し、単位増幅器A3,A4がOFF状態となり、スイッチSW1,SW2はOFF状態となる。さらに、第1と第2単位増幅器の増幅素子のコレクタ電圧あるいはドレイン電圧を変化させることで、小電力動作時に最適な飽和出力電力を実現することができる。   On the other hand, at the time of the low power operation, the unit amplifiers A1 and A2 perform the amplification operation similarly to the first embodiment, the unit amplifiers A3 and A4 are turned off, and the switches SW1 and SW2 are turned off. Further, by changing the collector voltage or drain voltage of the amplifying elements of the first and second unit amplifiers, it is possible to realize the optimum saturation output power during the low power operation.

ここで、大電力動作時と小電力動作時に要求される飽和出力電力の差は一般的には3dBではない。すなわち、両者の飽和出力電力は2対1ではない。従って、それぞれの動作時に最適な飽和出力電力を有する増幅器とするためには、実施の形態1では単位増幅器A1,A2と単位増幅器A3,A4として飽和出力電力が違うものを用いる必要がある。この場合、全ての単位増幅器が動作する大電力動作時には、4つの単位増幅器によるバランス動作が完全には実現できず、負荷依存性が増大してしまう。一方、実施の形態1において全ての単位増幅器A1〜A4の飽和出力電力を等しくすると、全ての単位増幅器が動作する大電力動作時のバランス増幅器動作は良好になるが、小電力動作時では最適な飽和出力電力を有する増幅器とすることができず、効率が低下する場合がある。   Here, the difference in saturation output power required during high power operation and low power operation is generally not 3 dB. That is, the saturation output power of both is not 2 to 1. Therefore, in order to obtain an amplifier having an optimum saturation output power during each operation, it is necessary to use units amplifiers A1 and A2 and unit amplifiers A3 and A4 having different saturation output powers in the first embodiment. In this case, during the high power operation in which all the unit amplifiers operate, the balance operation by the four unit amplifiers cannot be realized completely, and the load dependency increases. On the other hand, when the saturated output powers of all the unit amplifiers A1 to A4 are made equal in the first embodiment, the balance amplifier operation at the time of high power operation in which all the unit amplifiers operate becomes good, but the optimum at the time of low power operation. An amplifier having a saturated output power cannot be obtained, and the efficiency may decrease.

これに対し、本実施の形態では、全ての単位増幅器の飽和出力電力が等しいので、大出力動作時に全ての単位増幅器からなる完全なバランス動作が実現し、増幅器全体での負荷依存性が小さい。そして、小電力動作時にも増幅器の飽和出力電力を最適にすることができるため、増幅器の効率を向上することができる。   On the other hand, in this embodiment, since the saturated output power of all the unit amplifiers is equal, a perfect balance operation consisting of all the unit amplifiers is realized at the time of a large output operation, and the load dependency of the entire amplifier is small. And since the saturation output power of an amplifier can be optimized also at the time of a low electric power operation | movement, the efficiency of an amplifier can be improved.

また、第1のバランス増幅器B1と第2のバランス増幅器B2として、トランジスタの大きさまで含めて全く同じものを用いることができるので、更に量産性が向上し、更にコストを低減することができる。   In addition, since the same balance amplifiers including the size of the transistors can be used as the first balance amplifier B1 and the second balance amplifier B2, the mass productivity can be further improved and the cost can be further reduced.

また、電圧制御手段CNTにより制御しなければならない電流値は、参考例2に比べ、大幅に少なくなる。従って、電圧制御手段CNTの大きさ、損失、コストなどを低減することができる。   In addition, the current value that must be controlled by the voltage control means CNT is significantly smaller than that of the reference example 2. Therefore, the size, loss, cost, etc. of the voltage control means CNT can be reduced.

なお、実施の形態2〜11に同様に電圧制御手段CNTを設けてもよい。これにより、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In addition, you may provide the voltage control means CNT similarly to Embodiment 2-11. Thereby, the same effect as this embodiment can be obtained.

なお、実施の形態1〜12では、大電力が要求されるシステムと小電力が要求されるシステムに共用できる電力増幅器について説明した。これに限らず、同じ通信システムにおいても、例えば基地局からの距離などによって出力電力を可変する動作をする電力増幅器にも上記の構成を適用することができる。   In the first to twelfth embodiments, the power amplifier that can be shared by a system that requires high power and a system that requires low power has been described. The present invention is not limited to this, and the above-described configuration can be applied to a power amplifier that operates to vary the output power depending on the distance from the base station, for example, in the same communication system.

また、実施の形態1〜12において、増幅経路が3つ又は4つの場合について説明したが、これに限らず、増幅経路が3つ以上であればよい。この場合、第2の動作時には、少なくとも2つ以上の単位増幅器が増幅動作し、少なくとも1つの単位増幅器がOFF状態となる。この場合、単位増幅器の数をn個とすると、各単位増幅器の出力側移相回路の互いの位相差を(180/n)度とするのが好ましい。   In the first to twelfth embodiments, the case where the number of amplification paths is three or four has been described. However, the present invention is not limited to this, and the number of amplification paths may be three or more. In this case, at the time of the second operation, at least two unit amplifiers perform an amplification operation, and at least one unit amplifier is turned off. In this case, when the number of unit amplifiers is n, it is preferable that the phase difference between the output side phase shift circuits of each unit amplifier is (180 / n) degrees.

また、各単位増幅器の入出力側の通過位相が相対的に規定の値になっていれば良いので、移相回路、分配器及び合成器の代わりに、90度ハイブリッドカップラなど、分配合成機能と複数の入出力経路に位相差を発生させる機能が一体化された回路を用いてもよい。   In addition, since the pass phase on the input / output side of each unit amplifier only needs to be a relatively specified value, a distribution / synthesis function such as a 90-degree hybrid coupler can be used instead of a phase shift circuit, a distributor and a combiner. A circuit in which a function of generating a phase difference in a plurality of input / output paths is integrated may be used.

本発明の実施の形態1に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 1 of this invention. 位相を進ませる移相回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase shift circuit which advances a phase. 位相を遅らせる移相回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase shift circuit which delays a phase. 図1の電力増幅器の特性を示すスミスチャートである。2 is a Smith chart showing the characteristics of the power amplifier of FIG. 1. 本発明の実施の形態2に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 3 of this invention. 発明の実施の形態4に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 4 of invention. 本発明の実施の形態5に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態8に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態10に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態11に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 11 of this invention. 図14の電力増幅器の特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the characteristic of the power amplifier of FIG. 本発明の実施の形態12に係る電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which concerns on Embodiment 12 of this invention. アイソレータを省略した電力増幅器を示す図である。It is a figure which shows the power amplifier which abbreviate | omitted the isolator. 図17の電力増幅器の特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the characteristic of the power amplifier of FIG. バランス増幅器を示す図である。It is a figure which shows a balance amplifier. アンテナインピーダンスが50Ωの場合における図19のバランス増幅の特性を示すスミスチャートである。20 is a Smith chart showing the balance amplification characteristics of FIG. 19 when the antenna impedance is 50Ω. アンテナインピーダンスが50Ωから変動した場合における図19のバランス増幅の特性を示すスミスチャートである。20 is a Smith chart showing the balance amplification characteristics of FIG. 19 when the antenna impedance varies from 50Ω. 参考例1に係る電力増幅器を示す図である。5 is a diagram illustrating a power amplifier according to Reference Example 1. FIG. 参考例2に係る電力増幅器を示す図である。6 is a diagram illustrating a power amplifier according to Reference Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

A1〜A4 単位増幅器
PIN1〜PIN6 入力側移相回路
POUT1〜POUT6 出力側移相回路
A1 to A4 Unit amplifiers PIN1 to PIN6 Input side phase shift circuit POUT1 to POUT6 Output side phase shift circuit

Claims (6)

入力信号を少なくとも3つ以上の増幅経路に分配し、増幅した後、合成して出力する電力増幅器であって、
各増幅経路にそれぞれ設けられた単位増幅器と、
各増幅経路の単位増幅器の入力側にそれぞれ設けられた入力側移相回路と、
各増幅経路の単位増幅器の出力側にそれぞれ設けられた出力側移相回路とを有し、
第1の動作時には、全ての増幅器が動作し、
前記第1の動作時よりも出力電力が小さい第2の動作時には、少なくとも2つ以上の単位増幅器が増幅動作し、少なくとも1つの単位増幅器がOFF状態となり、
各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なり、
前記増幅経路は4つであり、
この4つの増幅経路に設けられた単位増幅器は、それぞれ第1〜第4の単位増幅器であり、
前記第1〜第4の単位増幅器の出力側に設けられた出力側移相回路は、それぞれ第1〜第4の出力側移相回路であり、
前記第2の動作時には、前記第1及び第2の単位増幅器が増幅動作し、前記第3及び第4の単位増幅器がOFF状態となり、
前記第1の出力側移相回路の通過位相と前記第2の出力側移相回路の通過位相との差は90±25.5度であり、
前記第3の出力側移相回路の通過位相と前記第4の出力側移相回路の通過位相との差は90±25.5度であり、
前記第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と前記第3及び第4の出力側移相回路の通過位相との差は45±11.25度又は135±11.25度であることを特徴とする電力増幅器。
A power amplifier that distributes an input signal to at least three amplification paths, amplifies the signal, and combines and outputs the amplified signal.
A unit amplifier provided in each amplification path;
An input side phase shift circuit provided on the input side of the unit amplifier of each amplification path;
An output side phase shift circuit provided on the output side of the unit amplifier of each amplification path,
During the first operation, all amplifiers are operating,
At the time of the second operation in which the output power is smaller than that at the time of the first operation, at least two unit amplifiers perform amplification operation, and at least one unit amplifier is turned off,
While passing phase of the amplification paths are equal, the passing phase of the output-side phase shift circuit for each amplification path varies respectively,
There are four amplification paths,
The unit amplifiers provided in the four amplification paths are first to fourth unit amplifiers, respectively.
The output side phase shift circuits provided on the output side of the first to fourth unit amplifiers are first to fourth output side phase shift circuits, respectively.
At the time of the second operation, the first and second unit amplifiers perform an amplification operation, and the third and fourth unit amplifiers are turned off,
The difference between the passing phase of the first output side phase shifting circuit and the passing phase of the second output side phase shifting circuit is 90 ± 25.5 degrees,
The difference between the passing phase of the third output side phase shift circuit and the passing phase of the fourth output side phase shift circuit is 90 ± 25.5 degrees,
The difference between the passing phase of the first and second output side phase shifting circuits and the passing phase of the third and fourth output side phase shifting circuits is 45 ± 11.25 degrees or 135 ± 11.25 degrees. A power amplifier characterized by that.
入力信号を少なくとも3つ以上の増幅経路に分配し、増幅した後、合成して出力する電力増幅器であって、  A power amplifier that distributes an input signal to at least three amplification paths, amplifies the signal, and combines and outputs the amplified signal.
各増幅経路にそれぞれ設けられた単位増幅器と、  A unit amplifier provided in each amplification path;
各増幅経路の単位増幅器の入力側にそれぞれ設けられた入力側移相回路と、  An input side phase shift circuit provided on the input side of the unit amplifier of each amplification path;
各増幅経路の単位増幅器の出力側にそれぞれ設けられた出力側移相回路とを有し、  An output side phase shift circuit provided on the output side of the unit amplifier of each amplification path,
第1の動作時には、全ての増幅器が動作し、  During the first operation, all amplifiers are operating,
前記第1の動作時よりも出力電力が小さい第2の動作時には、少なくとも2つ以上の単位増幅器が増幅動作し、少なくとも1つの単位増幅器がOFF状態となり、  At the time of the second operation in which the output power is smaller than that at the time of the first operation, at least two unit amplifiers perform amplification operation, and at least one unit amplifier is turned off,
各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なり、  The passing phase of each amplification path is equal, but the passing phase of the output side phase shift circuit of each amplification path is different,
前記増幅経路は3であり、  The amplification path is 3,
この3つの増幅経路に設けられた単位増幅器は、それぞれ第1〜第3の単位増幅器であり、  The unit amplifiers provided in these three amplification paths are first to third unit amplifiers, respectively.
前記第1〜第3の単位増幅器の出力側に設けられた出力側移相回路は、それぞれ第1〜第3の出力側移相回路であり、  The output side phase shift circuits provided on the output side of the first to third unit amplifiers are first to third output side phase shift circuits, respectively.
前記第2の動作時には、前記第1及び第2の単位増幅器が増幅動作し、前記第3の単位増幅器がOFF状態となり、  During the second operation, the first and second unit amplifiers perform an amplification operation, and the third unit amplifier is turned off.
前記第1の出力側移相回路の通過位相と前記第2の出力側移相回路の通過位相との差は90±25.5度であり、  The difference between the passing phase of the first output side phase shifting circuit and the passing phase of the second output side phase shifting circuit is 90 ± 25.5 degrees,
前記第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と前記第3の出力側移相回路の通過位相との差は45±11.25度又は135±11.25度であることを特徴とする電力増幅器。  The difference between the passing phase of the first and second output side phase shifting circuits and the passing phase of the third output side phase shifting circuit is 45 ± 11.25 degrees or 135 ± 11.25 degrees. A power amplifier.
入力信号を少なくとも3つ以上の増幅経路に分配し、増幅した後、合成して出力する電力増幅器であって、  A power amplifier that distributes an input signal to at least three amplification paths, amplifies the signal, and combines and outputs the amplified signal.
各増幅経路にそれぞれ設けられた単位増幅器と、  A unit amplifier provided in each amplification path;
各増幅経路の単位増幅器の入力側にそれぞれ設けられた入力側移相回路と、  An input side phase shift circuit provided on the input side of the unit amplifier of each amplification path;
各増幅経路の単位増幅器の出力側にそれぞれ設けられた出力側移相回路とを有し、  An output side phase shift circuit provided on the output side of the unit amplifier of each amplification path,
第1の動作時には、全ての増幅器が動作し、  During the first operation, all amplifiers are operating,
前記第1の動作時よりも出力電力が小さい第2の動作時には、少なくとも2つ以上の単位増幅器が増幅動作し、少なくとも1つの単位増幅器がOFF状態となり、  At the time of the second operation in which the output power is smaller than that at the time of the first operation, at least two unit amplifiers perform amplification operation, and at least one unit amplifier is turned off,
各増幅経路の通過位相は等しいが、各増幅経路の出力側移相回路の通過位相はそれぞれ異なり、  The passing phase of each amplification path is equal, but the passing phase of the output side phase shift circuit of each amplification path is different,
前記増幅経路は3であり、  The amplification path is 3,
この3つの増幅経路に設けられた単位増幅器は、それぞれ第1〜第3の単位増幅器であり、  The unit amplifiers provided in these three amplification paths are first to third unit amplifiers, respectively.
前記第1〜第3の単位増幅器の出力側に設けられた出力側移相回路は、それぞれ第1〜第3の出力側移相回路であり、  The output side phase shift circuits provided on the output side of the first to third unit amplifiers are first to third output side phase shift circuits, respectively.
前記第2の動作時には、前記第1及び第2の単位増幅器が増幅動作し、前記第3の単位増幅器がOFF状態となり、  During the second operation, the first and second unit amplifiers perform an amplification operation, and the third unit amplifier is turned off.
前記第1の出力側移相回路の通過位相と前記第2の出力側移相回路の通過位相との差は60±15度であり、  The difference between the passing phase of the first output side phase shift circuit and the passing phase of the second output side phase shift circuit is 60 ± 15 degrees,
前記第1及び第2の出力側移相回路の通過位相と前記第3の出力側移相回路の通過位相との差は60±15度又は120±15度であることを特徴とする電力増幅器。  The difference between the passing phase of the first and second output side phase shifting circuits and the passing phase of the third output side phase shifting circuit is 60 ± 15 degrees or 120 ± 15 degrees. .
前記第2の動作時において単位増幅器がOFF状態の増幅経路を切り離すスイッチを更に有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電力増幅器。 The power amplifier according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a switch for disconnecting an amplification path in which the unit amplifier is in an OFF state during the second operation. 前記入力信号の分配点及び合成点から単位増幅器がOFF状態の増幅経路を見たインピーダンスがオープンになるように、各増幅経路の入力側移相回路及び出力側移相回路の位相量が設定されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電力増幅器。 The phase amount of the input side phase shift circuit and the output side phase shift circuit of each amplification path is set so that the impedance when the amplification path when the unit amplifier is OFF is viewed from the input signal distribution point and the synthesis point is opened. The power amplifier according to claim 1 , wherein the power amplifier is a power amplifier. 前記第2の動作時において動作する単位増幅器のコレクタ電圧又はドレイン電圧を制御する電圧制御手段を更に有することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の電力増幅器。 6. The power amplifier according to claim 1 , further comprising voltage control means for controlling a collector voltage or a drain voltage of a unit amplifier that operates in the second operation.
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