JP5528626B2 - Feed forward amplifier, feedback amplifier and broadband amplifier - Google Patents
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Description
この発明は、広帯域で高効率なフィードフォワード増幅器、広帯域に渡って安定に動作するフィードバック増幅器および広帯域増幅器に関する。 The present invention relates to a wideband and high-efficiency feedforward amplifier, a feedback amplifier that operates stably over a wideband, and a wideband amplifier.
フィードフォワード増幅器では、効率改善や広帯域化を図るため、主増幅器および誤差増幅器の群遅延時間の低減および平坦化が求められている。 In feedforward amplifiers, reduction of the group delay time and flattening of the main amplifier and error amplifier are required in order to improve efficiency and increase the bandwidth.
また、フィードバック増幅器では、フィードバックループの位相余裕確保による広帯域化および安定性向上を図るため、増幅器の群遅延時間の低減および平坦化が求められている。 Further, in the feedback amplifier, in order to increase the bandwidth by securing the phase margin of the feedback loop and improve the stability, reduction and flattening of the group delay time of the amplifier are required.
さらに、広帯域増幅器では、符号間干渉による誤り率低下を防止するため、広帯域増幅器の群遅延時間の低減および平坦化が求められている。 Furthermore, in order to prevent a reduction in error rate due to intersymbol interference, wideband amplifiers are required to reduce and flatten the group delay time of wideband amplifiers.
しかし、群遅延時間は、概ね増幅器の出力電力に比例するため、群遅延時間の低減は原理的に困難である。 However, since the group delay time is roughly proportional to the output power of the amplifier, it is theoretically difficult to reduce the group delay time.
そこで、下記特許文献1による従来のフィードフォワード増幅器では、誤差増幅器に負性群遅延回路を前置する。これにより、遅延線路の短縮による効率改善や広帯域化を図っている。 Therefore, in the conventional feedforward amplifier according to Patent Document 1 described below, a negative group delay circuit is placed in front of the error amplifier. As a result, the efficiency is improved and the bandwidth is increased by shortening the delay line.
また、下記特許文献2による従来のフィードバック増幅器では、負性群遅延回路を帰還路に接続する。これにより、フィードバックループの位相余裕確保による広帯域化および安定性向上を図っている。
In the conventional feedback amplifier according to
さらに、下記非特許文献1による従来の広帯域増幅器では、群遅延時間の大きい周波数で大きな負性群遅延を有する負性群遅延回路を接続する。これにより、符号間干渉による誤り率低下を防止している。 Furthermore, in the conventional broadband amplifier according to Non-Patent Document 1 below, a negative group delay circuit having a large negative group delay at a frequency with a large group delay time is connected. This prevents a reduction in error rate due to intersymbol interference.
上記特許文献1による従来のフィードフォワード増幅器では、誤差増幅器に負性群遅延回路を前置することで、等価的に群遅延時間の短縮を図り、フィードフォワード増幅器の高効率化を実現している。しかしながら、負性群遅延の得られる周波数範囲が狭く、また、帯域内外での通過振幅比が大きく、フィードフォワード増幅器の安定性確保が難しい課題があった。 In the conventional feedforward amplifier according to Patent Document 1, a negative group delay circuit is placed in front of the error amplifier, so that the group delay time is equivalently reduced and the efficiency of the feedforward amplifier is increased. . However, there is a problem that it is difficult to ensure the stability of the feedforward amplifier because the frequency range in which the negative group delay can be obtained is narrow, and the pass amplitude ratio inside and outside the band is large.
また、上記特許文献2による従来のフィードバック増幅器では、負性群遅延回路を帰還路に接続することで、通常の低域通過フィルタ、直交変調器、増幅器および直交復調器などのコンポーネントによって生じる位相遅れを、負性群遅延回路が有する位相進み特性を用いることで低減し、安定性向上や歪み補償量増加を実現している。しかしながら、上記特許文献1と同様、負性群遅延の得られる周波数範囲が狭く、また、帯域内外での通過振幅比が大きく、フィードバック増幅器の安定性確保が難しい課題があった。
In the conventional feedback amplifier according to
さらに、上記非特許文献1による従来の広帯域増幅器では、群遅延時間の大きい周波数で大きな負性群遅延を有する負性群遅延回路を接続することで、周波数低域側の群遅延時間の増加を低減し、帯域内での群遅延時間偏差を抑圧している。しかしながら、帯域外近傍に群遅延時間が大きくなる領域を有するため、帯域内での群遅延時間の平坦化が難しい課題があった。 Furthermore, in the conventional wideband amplifier according to Non-Patent Document 1, an increase in the group delay time on the low frequency side can be achieved by connecting a negative group delay circuit having a large negative group delay at a frequency with a large group delay time. This reduces the group delay time deviation within the band. However, since there is a region where the group delay time becomes large in the vicinity outside the band, there is a problem that it is difficult to flatten the group delay time within the band.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、群遅延時間の低減や帯域内群遅延時間偏差の抑圧を実現し、広帯域で高効率なフィードフォワード増幅器を得ることを目的とする。
また、広帯域に渡って安定に動作するフィードバック増幅器を得ることを目的とする。
さらに、広帯域に渡って安定に動作する広帯域増幅器を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to obtain a wideband and highly efficient feedforward amplifier that realizes reduction of group delay time and suppression of in-band group delay time deviation. And
It is another object of the present invention to obtain a feedback amplifier that operates stably over a wide band.
It is another object of the present invention to obtain a broadband amplifier that operates stably over a wide band.
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、主増幅器または誤差増幅器を構成する、最終段増幅器および複数の縦列接続されたドライバ増幅器のうちの少なくとも一つにプッシュプル増幅器を用い、当該プッシュプル増幅器は、磁性体を有し入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する第1のバランと、磁性体を有し第1のバランにより2分配された第1の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第2のバランと、第2のバランにより2分配された第1の信号および第2の信号を入力しインピーダンス整合する第1のインピーダンス調整回路と、第1のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号を増幅する第1のトランジスタと、第1のインピーダンス調整回路により出力される第2の信号を増幅する第2のトランジスタと、第1のトランジスタにより増幅された第1の信号および第2のトランジスタにより増幅された第2の信号を入力しインピーダンス整合する第2のインピーダンス調整回路と、磁性体を有し第2のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号および第2の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第3のバランと、
磁性体を有し第1のバランにより2分配された第2の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第4のバランと、第4のバランにより2分配された第3の信号および第4の信号を入力しインピーダンス整合する第3のインピーダンス調整回路と、第3のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号を増幅する第3のトランジスタと、第3のインピーダンス調整回路により出力される第4の信号を増幅する第4のトランジスタと、第3のトランジスタにより増幅された第3の信号および第4のトランジスタにより増幅された第4の信号を入力しインピーダンス整合する第4のインピーダンス調整回路と、磁性体を有し第4のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号および第4の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第5のバランと、磁性体を有し、第3のバランによる出力信号および第5のバランによる出力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第6のバランとを備えたものである。
The feedforward amplifier according to the present invention uses a push-pull amplifier for at least one of a final stage amplifier and a plurality of cascaded driver amplifiers constituting a main amplifier or an error amplifier, and the push-pull amplifier is magnetic A first balun that has a body and unbalances / balances the input signal and distributes it to two, and a first signal that has a magnetic body and is distributed by the first balun to unbalances / balances and
A fourth balun that has a magnetic material and is divided into two by unbalanced / balanced conversion of the second signal divided into two by the first balun, a third signal that is divided into two by the fourth balun, and a second signal 4, a third impedance adjustment circuit that performs impedance matching, a third transistor that amplifies the third signal output by the third impedance adjustment circuit, and a third impedance adjustment circuit that outputs the third signal. A fourth transistor for amplifying the fourth signal; a fourth impedance adjusting circuit for impedance matching by inputting the third signal amplified by the third transistor and the fourth signal amplified by the fourth transistor; And a third signal that has a magnetic material and is output by the fourth impedance adjustment circuit and a fourth signal that is subjected to balanced / unbalanced conversion to be combined and output. And the balun has a magnetic member and at which an output signal of the third output signal and the fifth balun according balun and a sixth balun synthesized converts balanced / unbalanced.
この発明によれば、主増幅器または誤差増幅器を構成する、最終段増幅器またはドライバ増幅器に、磁性体を有するバランからなるプッシュプル増幅器を用いたので、主増幅器または誤差増幅器の群遅延時間を短縮し、遅延線の線路長を短縮することができる。これにより、フィードフォワード増幅器の効率を向上することができる。また、帯域内の群遅延時間偏差が抑圧されることで、歪み除去ループにおける歪みキャンセル帯域を広帯域化することができ、フィードフォワード増幅器の広帯域化を図ることができる効果がある。 According to the present invention, since the push-pull amplifier made of a balun having a magnetic material is used for the final stage amplifier or driver amplifier constituting the main amplifier or error amplifier, the group delay time of the main amplifier or error amplifier is shortened. The line length of the delay line can be shortened. Thereby, the efficiency of the feedforward amplifier can be improved. Further, by suppressing the group delay time deviation in the band, there is an effect that the distortion cancellation band in the distortion removal loop can be widened and the feedforward amplifier can be widened.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるフィードフォワード増幅器を示す回路図である。
図1において、主線路には、入力端子1、分配器2、主増幅器3、分配器4、遅延線5、合成器6および出力端子7の順で接続されている。また、分配器2の分配先には、遅延線8、合成器9および誤差増幅器10の順で接続されている。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a feedforward amplifier according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, an input terminal 1, a
分配器2、主増幅器3、分配器4、遅延線8および合成器9により、主増幅器3で発生した歪み成分を抽出する歪み抽出ループを構成する。また、分配器4、遅延線5、合成器6、合成器9および誤差増幅器10により、主増幅器3で発生した歪み成分を除去する歪み除去ループを構成する。
フィードフォワード増幅器は、歪み抽出ループにより主増幅器3で発生した歪み成分を抽出し、歪み除去ループによりその抽出した歪み成分の振幅を調整し、逆位相で合成することにより歪みを低減する歪み補償方式を適用した増幅器である。
The feedforward amplifier extracts a distortion component generated in the
また、誤差増幅器10において、ドライバ増幅器11は、誤差増幅器10が十分な利得を得るために、複数の単位増幅器が縦列接続された増幅器である。
最終段増幅器12は、ドライバ増幅器11の後段に接続された増幅器であり、この実施の形態1では、この最終段増幅器12にプッシュプル増幅器を用いている。In the
The
最終段増幅器12において、入力側整合回路13は、トランジスタ15,16の入力側のインピーダンス整合を行い、出力側整合回路14は、トランジスタ15,16の出力側のインピーダンス整合を行う。
In the
入力側整合回路13において、バラン17は、磁性体を有し、入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する。インピーダンス調整回路18は、入力側のインピーダンス整合を行う。また、出力側整合回路14において、インピーダンス調整回路19は、出力側のインピーダンス整合を行う。バラン20は、磁性体を有し、入力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する。
In the input side matching
この実施の形態1のプッシュプル増幅器では、磁性体を有するバラン17,20をトランジスタ15,16の主たる整合回路として用いている。
図2に磁性体を有するバランの構造例を示す。図2の左図は、円筒状の磁性体21の内部に、同軸ケーブルである結合線路22を通した構造である。図2の右図は、リング状の磁性体21の内部に、結合線路22を巻き付けた構造である。In the push-pull amplifier according to the first embodiment, the
FIG. 2 shows a structural example of a balun having a magnetic material. 2 shows a structure in which a
バラン17,20のインピーダンス変成比は、結合線路22の特性インピーダンス等で決定されるが、インダクタやキャパシタを用いた整合回路のようにインピーダンスを微調整することが難しい。そのため、集中定数や分布定数を用いたインピーダンス調整回路18,19を用いることで、バラン17,20とトランジスタ15,16のインピーダンス整合を容易にしている。
The impedance transformation ratio of the
次に動作について説明する。
図1において、入力端子1からの入力信号は、分配器2で2分配され、一方は主増幅器3に導かれて増幅され、分配器4で再び2分配される。また、他方は遅延線8により群遅延特性が与えられた後、合成器9で分配器4により分配された信号に逆位相に合成され、主増幅器3の歪み成分が抽出される。ここで、遅延線8により群遅延特性は、主増幅器3による予め想定される群遅延時間に一致させることで、主増幅器3の歪み成分を精度良く抽出する。Next, the operation will be described.
In FIG. 1, the input signal from the input terminal 1 is divided into two by the
抽出された主増幅器3の歪み成分は、主増幅器3で発生した歪み成分と同じ振幅になるように、誤差増幅器10で増幅される。一方、主増幅器3で増幅され、分配器4を通過した信号は、遅延線5により群遅延特性が与えられる。その後、合成器6で誤差増幅器10により増幅された信号に逆位相に合成され、主増幅器3の歪み成分が除去され、出力端子7に導かれる。ここで、遅延線5により群遅延特性は、誤差増幅器10による予め想定される群遅延時間に一致させることで、主増幅器3の歪み成分を精度良く除去する。
The extracted distortion component of the
このように、フィードフォワード増幅器では、遅延線8による群遅延特性を主増幅器3による群遅延時間に一致させ、遅延線5による群遅延特性を誤差増幅器10による群遅延時間に一致させる。
すなわち、主増幅器3および誤差増幅器10の群遅延時間が大きいほど、大きな群遅延時間を有する遅延線8,5を用いる必要がある。大きな群遅延時間を得るためには、遅延線の線路長を長くしなければならないため、遅延線による損失が増加し、フィードフォワード増幅器の効率が低下する。As described above, in the feedforward amplifier, the group delay characteristic by the
That is, it is necessary to use the
この実施の形態1の誤差増幅器10に用いられるプッシュプル増幅器は、磁性体を有するバラン17,20により構成されることにより、誤差増幅器10の群遅延時間を短縮し、遅延線5の線路長を短縮するものであるが、以下、さらに詳しく説明する。
The push-pull amplifier used in the
磁性体を有するバランをトランジスタの主たる整合回路として用いたプッシュプル増幅器により、群遅延時間が低減できると共に群遅延時間偏差を抑圧できることを示すために増幅器Aおよび増幅器Bの2種類の増幅器を試作した。 In order to show that the group delay time can be reduced and the group delay time deviation can be suppressed by a push-pull amplifier using a balun having a magnetic material as a main matching circuit of a transistor, two types of amplifiers, an amplifier A and an amplifier B, were prototyped. .
増幅器Aは、集中定数素子を用いてチェビシェフ型4段整合回路を構成した、30〜140MHz帯、1段8Wの増幅器であり、増幅器Bは、整合回路にバランを用いた、20〜200MHz帯、40W2段のプッシュプル増幅器である。 The amplifier A is a 30-140 MHz band, 1-stage 8 W amplifier comprising a Chebyshev type four-stage matching circuit using lumped elements, and the amplifier B is a 20-200 MHz band using a balun for the matching circuit. This is a 40W two-stage push-pull amplifier.
試作した増幅器A,Bの利得特性を図3に、群遅延特性を図4に示す。
図3より、増幅器Bは2段アンプ(図1に示したプッシュプル増幅器を2つ縦列接続したもの)のため、増幅器Aよりも高い利得が得られていることが分かる。また、図4より、増幅器Bの群遅延時間は、増幅器Aの1/4程度であり、かつ平坦であることが分かる。一般に、高出力化や多段化することで、増幅器の群遅延時間は増加する傾向にあるが、増幅器Bは増幅器Aよりも高出力で多段構成であるにも関わらず、磁性体を有するバランを用いることで、平坦で群遅延時間の小さい特性が得られていることが分かる。FIG. 3 shows the gain characteristics of the prototype amplifiers A and B, and FIG. 4 shows the group delay characteristics.
As can be seen from FIG. 3, since the amplifier B is a two-stage amplifier (two push-pull amplifiers shown in FIG. 1 connected in cascade), a gain higher than that of the amplifier A is obtained. Further, it can be seen from FIG. 4 that the group delay time of the amplifier B is about ¼ that of the amplifier A and is flat. In general, the group delay time of the amplifier tends to increase by increasing the output or increasing the number of stages. However, although the amplifier B has a higher output and a multi-stage configuration than the amplifier A, a balun having a magnetic material is required. It can be seen that a flat characteristic with a small group delay time is obtained.
これは次の原理を利用している。磁性体が無い場合は、偶モードのインピーダンスを高めるために、90degの電気長を有する線路を必要とする。磁性体によりバランの偶モードインピーダンスを高められるため、90degの電気長以下の線路を用いても、高い偶モードインピーダンスを実現できる。そのため、奇モードの電気長を短縮でき、バランの群遅延時間を低減できることを利用している。 This utilizes the following principle. If there is no magnetic material, a line having an electrical length of 90 deg is required to increase the impedance of the even mode. Since the even mode impedance of the balun can be increased by the magnetic material, a high even mode impedance can be realized even if a line having an electrical length of 90 deg or less is used. Therefore, the fact that the odd mode electric length can be shortened and the group delay time of the balun can be reduced is utilized.
この実施の形態1によれば、磁性体を有するバラン17,20を用いたプッシュプル増幅器を適用することで、群遅延時間を短縮し、フィードフォワード増幅器の遅延線5の線路長を短縮した。これにより、フィードフォワード増幅器の効率を向上できる。また、帯域内の群遅延時間偏差が抑圧されることで、歪み除去ループにおける歪みキャンセル帯域を広帯域化することができ、フィードフォワード増幅器の広帯域化を図ることができる。
According to the first embodiment, by applying the push-pull amplifier using the
なお、上記実施の形態1によれば、誤差増幅器10を構成する最終段増幅器12に、磁性体を有するバラン17,20を用いたプッシュプル増幅器を適用した例について説明した。
しかし、誤差増幅器10を構成するドライバ増幅器11や、主増幅器3を構成する最終段増幅器やドライバ増幅器に、磁性体を有するバランを用いたプッシュプル増幅器を適用しても良く、同様な効果を奏することができる。Note that according to the first embodiment, the example in which the push-pull amplifier using the
However, a push-pull amplifier using a balun having a magnetic material may be applied to the
また、バランとして、180度3dB分配器やハイプリッド回路、カップラを用いても同様の機能を実現できることは明白である。 It is obvious that the same function can be realized even if a 180 ° 3 dB distributor, a hybrid circuit, or a coupler is used as the balun.
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2によるフィードバック増幅器を示す回路図である。
図5において、このフィードバック増幅器は、入力端子31、加算器32,33、低域通過フィルタ34,35、直交変調器36、増幅器37、信号分岐手段38、出力端子39、減衰器40,41および直交復調器42により構成されている。
5 is a circuit diagram showing a feedback amplifier according to
In FIG. 5, this feedback amplifier includes an
なお、増幅器37の内部構成は、上記実施の形態1に示した構成と同様である。すなわち、ドライバ増幅器11と、最終段増幅器12とを備え、最終段増幅器12は、磁性体を有するバラン17,20を用いたプッシュプル増幅器を適用したものである。
その他の重複する説明は省略する。The internal configuration of the
Other overlapping explanations are omitted.
次に動作について説明する。
図5において、入力端子31からのベースバンド入力信号の同相成分Iおよび直交成分Qは、加算器32,33に入力される。加算器32,33は、この同相成分Iおよび直交成分Qから直交復調器42の出力である帰還信号を加算し、加算ベースバンド信号の同相成分Iおよび直交成分Qを出力する。Next, the operation will be described.
In FIG. 5, the in-phase component I and the quadrature component Q of the baseband input signal from the
この加算ベースバンド信号は、低域通過フィルタ34,35で周波数帯域が低域に制限された後、直交変調器36に入力される。直交変調器36に入力された信号は、直交変調器36によって変調されて変調信号の同相成分Iと直交成分Qに変換される。この変調信号は、増幅器37に入力され、増幅される。
The sum baseband signal is input to the
さらに、この変調信号は、増幅器37で増幅された後、信号分岐手段38を介して出力端子39から出力される。なお、信号分岐手段38により増幅器37からの出力信号の一部は、減衰器40,41で減衰された後、直交復調器42に入力される。
Further, this modulated signal is amplified by the
直交復調器42に入力された信号は、直交復調器42によって復調されて帰還信号の同相成分Iと直交成分Qに変換される。そして、帰還信号の同相成分Iおよび直交成分Qは、加算器32,33に入力される。直交復調器42の出力する帰還信号は、増幅器37の非線形歪みを持っているが、この帰還信号を加算器32,33に帰還することにより、非線形歪みを補償する。
The signal input to the
ここで、上記特許文献2による従来のフィードバック増幅器では、減衰器40,41間に、負性群遅延回路を接続することで、低域通過フィルタ34,35、直交変調器36、増幅器37および直交復調器42などのコンポーネントによって生じる位相遅れを、負性群遅延回路が有する位相進み特性を用いることで低減し、安定性向上や歪み補償量増加を実現している。しかしながら、負性群遅延回路は、負性群遅延の得られる周波数範囲が狭く、また、帯域内外での通過振幅比が大きく、フィードバック増幅器の安定性確保が難しい。
Here, in the conventional feedback amplifier according to
そこで、この実施の形態2の増幅器37に用いられるプッシュプル増幅器は、磁性体を有するバラン17,20により構成されることにより、増幅器37の群遅延時間を短縮する。
Therefore, the push-pull amplifier used in the
この実施の形態2によれば、磁性体を有するバラン17,20を用いたプッシュプル増幅器を適用することで、群遅延時間を短縮し、群遅延特性の小さな増幅器37を用いることで、増幅器37で発生する位相遅れを軽減し、安定性の向上や歪み補償量の増加を実現できる。
また、帯域内の群遅延時間偏差が抑圧されることで、広帯域に渡って安定に動作することができる。According to the second embodiment, by applying a push-pull amplifier using the
Further, since the group delay time deviation in the band is suppressed, it is possible to operate stably over a wide band.
なお、上記実施の形態2によれば、負性群遅延回路を用いなかったが、減衰器40,41間に、負性群遅延回路を接続しても良い。
この場合、低域通過フィルタ34,35、直交変調器36、増幅器37および直交復調器42などのコンポーネントによって生じる位相遅れを、負性群遅延回路が有する位相進み特性を用いることで低減するが、増幅器37は、群遅延時間が短縮されると共に帯域内の群遅延時間偏差が抑圧されるので、負性群遅延回路の群遅延時間を低減すると共に群遅延時間の総和の偏差が抑圧される。Although the negative group delay circuit is not used according to the second embodiment, a negative group delay circuit may be connected between the
In this case, the phase delay caused by components such as the low-
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3による広帯域増幅器を示す回路図である。
図6において、この広帯域増幅器は、入力端子51、広帯域増幅器52および出力端子53により構成されている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a broadband amplifier according to
In FIG. 6, the wideband amplifier includes an
なお、広帯域増幅器52の内部構成は、上記実施の形態1に示した構成と同様である。すなわち、ドライバ増幅器11と、最終段増幅器12とを備え、最終段増幅器12は、磁性体を有するバラン17,20を用いたプッシュプル増幅器を適用したものである。
その他の重複する説明は省略する。The internal configuration of the
Other overlapping explanations are omitted.
次に動作について説明する。
図6において、入力端子51から広帯域チャープ信号、インパルス信号、広帯域デジタル変調波、スペクトラム拡散信号、広帯域OFDM信号など、比帯域10%以上に渡って広帯域変調された入力信号が広帯域増幅器52に入力される。Next, the operation will be described.
In FIG. 6, an input signal that is broadband-modulated over a specific band of 10% or more, such as a broadband chirp signal, an impulse signal, a broadband digital modulated wave, a spread spectrum signal, and a broadband OFDM signal, is input to the
入力端子51からの入力信号は広帯域増幅器52で増幅される。
ここで、上記特許文献3による従来の広帯域増幅器では、広帯域増幅器の群遅延特性により、周波数によって異なる群遅延時間が生じた。特に、低域側の周波数で大きな群遅延時間偏差が発生したので、低域側で群遅延時間を低減するように調整された負性群遅延回路を接続することにより、群遅延時間偏差が低減された。しかしながら、負性群遅延回路は、帯域外近傍に群遅延時間が大きくなる領域を有するため、帯域内での群遅延時間の平坦化が難しい。An input signal from the
Here, in the conventional wideband amplifier according to
そこで、この実施の形態3の広帯域増幅器52に用いられるプッシュプル増幅器は、磁性体を有するバラン17,20により構成されることにより、広帯域増幅器52の群遅延歪みを抑圧でき、パルス圧縮信号の高精度化によるレーダーシステムの距離分解能向上を達成できる。
Therefore, the push-pull amplifier used in the
この実施の形態3によれば、磁性体を有するバラン17,20を用いたプッシュプル増幅器を適用することで、群遅延偏差の小さいプッシュプル増幅器を用いることで群遅延歪みを抑圧でき、パルス圧縮信号の高精度化によるレーダーシステムの距離分解能向上を達成できる。
また、帯域内の群遅延時間偏差が抑圧されることで、広帯域に渡って安定に動作することができる。
さらに、広帯域デジタル変調波や広帯域OFDM信号、インパルス信号、スペクトラム拡散信号における符号間干渉の抑圧を図ることで、UWB通信などにおける通信品質の向上に寄与できる。According to the third embodiment, by applying a push-pull
Further, since the group delay time deviation in the band is suppressed, it is possible to operate stably over a wide band.
Furthermore, suppression of intersymbol interference in wideband digital modulated waves, wideband OFDM signals, impulse signals, and spread spectrum signals can contribute to improving communication quality in UWB communications and the like.
実施の形態4.
図1において、この実施の形態4のトランジスタ15,16は、GaN−FETやSi−トランジスタ、GaAs−FETなど、20V以上の電圧で動作可能な高電圧デバイスをプッシュプル増幅器に用いたものである。
その他の構成および動作は、上記実施の形態1と同様である。Embodiment 4 FIG.
In FIG. 1, the
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態4によれば、20V以上の電圧で動作可能なトランジスタなどの高電圧デバイスを用いることで、トランジスタの入出力インピーダンスを高めることができ、群遅延特性の良好なフィードフォワード増幅器を得ることができる。 According to the fourth embodiment, by using a high-voltage device such as a transistor that can operate at a voltage of 20 V or higher, the input / output impedance of the transistor can be increased, and a feedforward amplifier having a good group delay characteristic is obtained. be able to.
実施の形態5.
図7はこの発明の実施の形態5によるフィードフォワード増幅器を示す回路図である。
図7において、このフィードフォワード増幅器は、バラン61,62が並列接続されると共に、バラン63,64が並列接続されたものである。
その他の構成および動作は、上記実施の形態1と同様である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a feedforward amplifier according to
In FIG. 7, this feedforward amplifier has
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態5によれば、バラン61,62およびバラン63,64を、各々磁性体を有する2つのバランが並列接続されたものを用いたので、インピーダンス変成比を大きくすることができ、上記実施の形態1で示したトランジスタよりも低インピーダンスなトランジスタに対しても整合を取ることができる。その結果、フィードフォワード増幅器を高出力化できる利点がある。
According to the fifth embodiment, since the
実施の形態6.
図8はこの発明の実施の形態6によるフィードフォワード増幅器を示す回路図である。
図8において、このフィードフォワード増幅器は、図1に示したプッシュプル増幅器を2つ並列接続したものである。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a feedforward amplifier according to
In FIG. 8, this feedforward amplifier is obtained by connecting two push-pull amplifiers shown in FIG. 1 in parallel.
最終段増幅器12において、バラン72は、磁性体を有し、入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する。入力側整合回路13のバラン17は、バラン72の一方の出力に接続される。その他、入力側整合回路13,14およびトランジスタ15,16は、図1と同様である。
In the
入力側整合回路73は、トランジスタ75,76の入力側のインピーダンス整合を行い、出力側整合回路74は、トランジスタ75,76の出力側のインピーダンス整合を行う。
入力側整合回路73において、バラン77は、バラン72の他方の出力に接続される。バラン77は、磁性体を有し、入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する。インピーダンス調整回路78は、入力側のインピーダンス整合を行う。また、出力側整合回路74において、インピーダンス調整回路79は、出力側のインピーダンス整合を行う。バラン80は、磁性体を有し、入力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する。
さらに、バラン81は、磁性体を有し、バラン20の出力信号およびバラン80の出力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する。
その他の構成および動作は、上記実施の形態1と同様である。The input
In the input
Furthermore, the
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態6によれば、バランを縦列接続し、プッシュプル増幅器を並列接続することにより、トランジスタ数を増加させることができ、実施の形態1のフィードフォワード増幅器よりも高出力化できる利点がある。 According to the sixth embodiment, it is possible to increase the number of transistors by connecting baluns in cascade and connecting push-pull amplifiers in parallel, and there is an advantage that higher output than the feedforward amplifier of the first embodiment can be achieved. is there.
実施の形態7.
図9はこの発明の実施の形態7によるフィードフォワード増幅器を示す回路図である。
図9において、このフィードフォワード増幅器は、図1に示したプッシュプル増幅器を2つ縦列接続したものである。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a feedforward amplifier according to
In FIG. 9, this feedforward amplifier is obtained by cascading two push-pull amplifiers shown in FIG. 1.
また、誤差増幅器10において、前段増幅器92は、最終段増幅器12の前段に接続された増幅器であり、この実施の形態7では、最終段増幅器12と共にこの前段増幅器92にプッシュプル増幅器を用いている。
In the
前段増幅器92において、入力側整合回路93は、トランジスタ95,96の入力側のインピーダンス整合を行い、出力側整合回路94は、トランジスタ95,96の出力側のインピーダンス整合を行う。
In the preamplifier 92, the input
入力側整合回路93において、バラン97は、磁性体を有し、入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する。インピーダンス調整回路98は、入力側のインピーダンス整合を行う。また、出力側整合回路94において、インピーダンス調整回路99は、出力側のインピーダンス整合を行う。バラン100は、磁性体を有し、入力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する。
入力側整合回路13のバラン17は、バラン100の出力に接続される。
その他の構成および動作は、上記実施の形態1と同様である。In the input
The
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
この実施の形態7によれば、プッシュプル増幅器を2つ縦列接続することにより、群遅延時間の増加を防止しつつ、利得を向上できる利点がある。 According to the seventh embodiment, by connecting two push-pull amplifiers in cascade, there is an advantage that gain can be improved while preventing an increase in group delay time.
なお、上記実施の形態4から上記実施の形態7では、フィードフォワード増幅器での形態を示したが、フィードバック増幅器や広帯域増幅器についても同様に適用できる。 In the fourth to seventh embodiments, the feedforward amplifier is shown. However, the present invention can be similarly applied to a feedback amplifier and a broadband amplifier.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意な構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意な構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of each embodiment, any modification of any component of each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
以上のように、この発明に係るフィードフォワード増幅器は、主増幅器または誤差増幅器を構成する、最終段増幅器および複数の縦列接続されたドライバ増幅器のうちの少なくとも一つにプッシュプル増幅器を用い、上記プッシュプル増幅器は、トランジスタと、インピーダンス調整回路と、磁性体を有するバランとが縦列接続されたものであるので、送受信機などに適している。 As described above, the feedforward amplifier according to the present invention uses the push-pull amplifier for at least one of the final stage amplifier and the plurality of cascaded driver amplifiers constituting the main amplifier or the error amplifier, and the push-pull amplifier described above. The pull amplifier is suitable for a transmitter / receiver or the like because a transistor, an impedance adjustment circuit, and a balun having a magnetic material are connected in cascade.
1,31,51 入力端子、2,4 分配器、3 主増幅器、5,8 遅延線、6,9 合成器、7,39,53 出力端子、10 誤差増幅器、11 ドライバ増幅器、12 最終段増幅器、13,73,93 入力側整合回路、14,74,94 出力側整合回路、15,16,75,76,95,96 トランジスタ、17,20,61〜64,72,77,80,81,97,100 バラン、18,19,78,79,98,99 インピーダンス調整回路、21 磁性体、22 結合線路、32,33 加算器、34,35 低域通過フィルタ、36 直交変調器、37 増幅器、38 信号分岐手段、40,41 減衰器、42 直交復調器、52 広帯域増幅器、92 前段増幅器。
1,31,51 input terminal, 2,4 distributor, 3 main amplifier, 5,8 delay line, 6,9 combiner, 7,39,53 output terminal, 10 error amplifier, 11 driver amplifier, 12
Claims (4)
上記プッシュプル増幅器は、
磁性体を有し、入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する第1のバランと、
磁性体を有し、上記第1のバランにより2分配された第1の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第2のバランと、
上記第2のバランにより2分配された第1の信号および第2の信号を入力し、インピーダンス整合する第1のインピーダンス調整回路と、
上記第1のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号を増幅する第1のトランジスタと、
上記第1のインピーダンス調整回路により出力される第2の信号を増幅する第2のトランジスタと、
上記第1のトランジスタにより増幅された第1の信号および上記第2のトランジスタにより増幅された第2の信号を入力し、インピーダンス整合する第2のインピーダンス調整回路と、
磁性体を有し、上記第2のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号および第2の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第3のバランと、
磁性体を有し、上記第1のバランにより2分配された第2の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第4のバランと、
上記第4のバランにより2分配された第3の信号および第4の信号を入力し、インピーダンス整合する第3のインピーダンス調整回路と、
上記第3のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号を増幅する第3のトランジスタと、
上記第3のインピーダンス調整回路により出力される第4の信号を増幅する第4のトランジスタと、
上記第3のトランジスタにより増幅された第3の信号および上記第4のトランジスタにより増幅された第4の信号を入力し、インピーダンス整合する第4のインピーダンス調整回路と、
磁性体を有し、上記第4のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号および第4の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第5のバランと、
磁性体を有し、上記第3のバランによる出力信号および上記第5のバランによる出力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第6のバランとを備えた
ことを特徴とするフィードフォワード増幅器。 In a feedforward amplifier using a push-pull amplifier for at least one of a final stage amplifier and a plurality of cascaded driver amplifiers constituting a main amplifier or an error amplifier,
The push-pull amplifier is
A first balun having a magnetic body and dividing the input signal into two by unbalanced / balanced conversion;
A second balun having a magnetic body and distributing the first signal distributed by the first balun into two by unbalance / balance conversion;
A first impedance adjustment circuit for inputting and impedance-matching the first signal and the second signal distributed in two by the second balun;
A first transistor for amplifying a first signal output by the first impedance adjustment circuit;
A second transistor for amplifying a second signal output by the first impedance adjustment circuit;
A second impedance adjusting circuit for inputting and impedance matching the first signal amplified by the first transistor and the second signal amplified by the second transistor;
A third balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion on the first signal and the second signal output from the second impedance adjustment circuit;
A fourth balun having a magnetic body and undividing / balancing the second signal divided into two by the first balun to distribute the second signal;
A third impedance adjusting circuit for inputting and impedance-matching the third signal and the fourth signal distributed by the fourth balun;
A third transistor for amplifying a third signal output by the third impedance adjustment circuit;
A fourth transistor for amplifying a fourth signal output by the third impedance adjustment circuit;
A fourth impedance adjustment circuit for inputting and impedance matching the third signal amplified by the third transistor and the fourth signal amplified by the fourth transistor;
A fifth balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion on the third signal and the fourth signal output by the fourth impedance adjustment circuit,
A sixth balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion of the output signal from the third balun and the output signal from the fifth balun to produce a combined output. Feed forward amplifier.
GaN−FETやSi−トランジスタ、GaAs−FETなど、20V以上の電圧で動作可能な高電圧デバイスを用いたことを特徴とする請求項1記載のフィードフォワード増幅器。 Each of the above transistors is
2. The feedforward amplifier according to claim 1, wherein a high voltage device capable of operating at a voltage of 20 V or higher, such as a GaN-FET, Si-transistor, or GaAs-FET, is used.
上記プッシュプル増幅器は、
磁性体を有し、入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する第1のバランと、
磁性体を有し、上記第1のバランにより2分配された第1の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第2のバランと、
上記第2のバランにより2分配された第1の信号および第2の信号を入力し、インピーダンス整合する第1のインピーダンス調整回路と、
上記第1のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号を増幅する第1のトランジスタと、
上記第1のインピーダンス調整回路により出力される第2の信号を増幅する第2のトランジスタと、
上記第1のトランジスタにより増幅された第1の信号および上記第2のトランジスタにより増幅された第2の信号を入力し、インピーダンス整合する第2のインピーダンス調整回路と、
磁性体を有し、上記第2のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号および第2の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第3のバランと、
磁性体を有し、上記第1のバランにより2分配された第2の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第4のバランと、
上記第4のバランにより2分配された第3の信号および第4の信号を入力し、インピーダンス整合する第3のインピーダンス調整回路と、
上記第3のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号を増幅する第3のトランジスタと、
上記第3のインピーダンス調整回路により出力される第4の信号を増幅する第4のトランジスタと、
上記第3のトランジスタにより増幅された第3の信号および上記第4のトランジスタにより増幅された第4の信号を入力し、インピーダンス整合する第4のインピーダンス調整回路と、
磁性体を有し、上記第4のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号および第4の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第5のバランと、
磁性体を有し、上記第3のバランによる出力信号および上記第5のバランによる出力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第6のバランとを備えた
ことを特徴とするフィードバック増幅器。 In a feedback amplifier using a push-pull amplifier for at least one of a final stage amplifier and a plurality of cascaded driver amplifiers,
The push-pull amplifier is
A first balun having a magnetic body and dividing the input signal into two by unbalanced / balanced conversion;
A second balun having a magnetic body and distributing the first signal distributed by the first balun into two by unbalance / balance conversion;
A first impedance adjustment circuit for inputting and impedance-matching the first signal and the second signal distributed in two by the second balun;
A first transistor for amplifying a first signal output by the first impedance adjustment circuit;
A second transistor for amplifying a second signal output by the first impedance adjustment circuit;
A second impedance adjusting circuit for inputting and impedance matching the first signal amplified by the first transistor and the second signal amplified by the second transistor;
A third balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion on the first signal and the second signal output from the second impedance adjustment circuit;
A fourth balun having a magnetic body and undividing / balancing the second signal divided into two by the first balun to distribute the second signal;
A third impedance adjusting circuit for inputting and impedance-matching the third signal and the fourth signal distributed by the fourth balun;
A third transistor for amplifying a third signal output by the third impedance adjustment circuit;
A fourth transistor for amplifying a fourth signal output by the third impedance adjustment circuit;
A fourth impedance adjustment circuit for inputting and impedance matching the third signal amplified by the third transistor and the fourth signal amplified by the fourth transistor;
A fifth balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion on the third signal and the fourth signal output by the fourth impedance adjustment circuit,
A sixth balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion of the output signal from the third balun and the output signal from the fifth balun to produce a combined output. Feedback amplifier.
上記プッシュプル増幅器は、
磁性体を有し、入力信号を不平衡/平衡変換して2分配する第1のバランと、
磁性体を有し、上記第1のバランにより2分配された第1の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第2のバランと、
上記第2のバランにより2分配された第1の信号および第2の信号を入力し、インピーダンス整合する第1のインピーダンス調整回路と、
上記第1のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号を増幅する第1のトランジスタと、
上記第1のインピーダンス調整回路により出力される第2の信号を増幅する第2のトランジスタと、
上記第1のトランジスタにより増幅された第1の信号および上記第2のトランジスタにより増幅された第2の信号を入力し、インピーダンス整合する第2のインピーダンス調整回路と、
磁性体を有し、上記第2のインピーダンス調整回路により出力される第1の信号および第2の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第3のバランと、
磁性体を有し、上記第1のバランにより2分配された第2の信号を不平衡/平衡変換して2分配する第4のバランと、
上記第4のバランにより2分配された第3の信号および第4の信号を入力し、インピーダンス整合する第3のインピーダンス調整回路と、
上記第3のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号を増幅する第3のトランジスタと、
上記第3のインピーダンス調整回路により出力される第4の信号を増幅する第4のトランジスタと、
上記第3のトランジスタにより増幅された第3の信号および上記第4のトランジスタにより増幅された第4の信号を入力し、インピーダンス整合する第4のインピーダンス調整回路と、
磁性体を有し、上記第4のインピーダンス調整回路により出力される第3の信号および第4の信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第5のバランと、
磁性体を有し、上記第3のバランによる出力信号および上記第5のバランによる出力信号を平衡/不平衡変換して合成出力する第6のバランとを備えた
ことを特徴とする広帯域増幅器。 In a wideband amplifier using a push-pull amplifier for at least one of a final stage amplifier and a plurality of cascaded driver amplifiers,
The push-pull amplifier is
A first balun having a magnetic body and dividing the input signal into two by unbalanced / balanced conversion;
A second balun having a magnetic body and distributing the first signal distributed by the first balun into two by unbalance / balance conversion;
A first impedance adjustment circuit for inputting and impedance-matching the first signal and the second signal distributed in two by the second balun;
A first transistor for amplifying a first signal output by the first impedance adjustment circuit;
A second transistor for amplifying a second signal output by the first impedance adjustment circuit;
A second impedance adjusting circuit for inputting and impedance matching the first signal amplified by the first transistor and the second signal amplified by the second transistor;
A third balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion on the first signal and the second signal output from the second impedance adjustment circuit;
A fourth balun having a magnetic body and undividing / balancing the second signal divided into two by the first balun to distribute the second signal;
A third impedance adjusting circuit for inputting and impedance-matching the third signal and the fourth signal distributed by the fourth balun;
A third transistor for amplifying a third signal output by the third impedance adjustment circuit;
A fourth transistor for amplifying a fourth signal output by the third impedance adjustment circuit;
A fourth impedance adjustment circuit for inputting and impedance matching the third signal amplified by the third transistor and the fourth signal amplified by the fourth transistor;
A fifth balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion on the third signal and the fourth signal output by the fourth impedance adjustment circuit,
A sixth balun having a magnetic body and performing a balanced / unbalanced conversion of the output signal from the third balun and the output signal from the fifth balun to produce a combined output. Wideband amplifier.
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