JP5545189B2 - Amplifier and communication device - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置等に用いられる高周波電力増幅器及びこれを用いた通信装置に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency power amplifier used in a communication device or the like and a communication device using the same.
増幅器は一般に、図11に示すように、飽和領域付近で動作させると高い効率が得られる。しかしながら、通信装置に用いられる増幅器は、増幅器の非線形性によって生じる歪みの影響を避けるために大きなオフセット・バック・オフを設定しており、効率が低くなっていた。
線形性を保ちつつ高い効率で動作する増幅器として、従来、入力端と出力端の間にキャリア増幅器を有する第1の経路とピーク増幅器を有する第2の経路を並列接続し、キャリア増幅器と出力端の間に入力信号の1/4波長の奇数倍の電気長を有するインピーダンス変換線路を設け、入力端とピーク増幅器の間にはインピーダンス変換線路により生じた位相差を相殺する位相補償回路を設けたドハティ増幅器がある(例えば、特許文献1参照)。
In general, as shown in FIG. 11, when the amplifier is operated near the saturation region, high efficiency can be obtained. However, the amplifier used in the communication apparatus has a large offset back-off in order to avoid the influence of distortion caused by the nonlinearity of the amplifier, and the efficiency is low.
As an amplifier that operates with high efficiency while maintaining linearity, conventionally, a first path having a carrier amplifier and a second path having a peak amplifier are connected in parallel between an input terminal and an output terminal, and the carrier amplifier and the output terminal are connected in parallel. An impedance conversion line having an electrical length that is an odd multiple of a quarter wavelength of the input signal is provided between the input terminal and a phase compensation circuit that cancels the phase difference caused by the impedance conversion line between the input terminal and the peak amplifier. There is a Doherty amplifier (see, for example, Patent Document 1).
このようなドハティ増幅器においては、入力信号の周波数が高くなるとキャリア増幅器の出力端とピーク増幅器の出力端間の距離が入力信号の波長よりも長くなり増幅器の効率が劣化するという問題があった。 In such a Doherty amplifier, when the frequency of the input signal increases, the distance between the output terminal of the carrier amplifier and the output terminal of the peak amplifier becomes longer than the wavelength of the input signal, and the efficiency of the amplifier deteriorates.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、増幅する信号が高周波数帯の信号であっても高効率動作が可能な増幅器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain an amplifier capable of high-efficiency operation even when a signal to be amplified is a signal in a high frequency band.
本発明に係る増幅器は、信号を入力する入力端と、信号を出力する出力端と、第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し入力端と出力端の間に接続された第1のキャリア増幅器と、信号の略4分の1波長又は信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が第1のキャリア増幅器の第1の出力部に直列接続された第1の線路と、第1の線路による位相差に相当する電気長を有し入力端に第1のキャリア増幅器と並列接続された第2の線路と、第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し第2の線路と出力端との間に直列接続され、第2の出力部に第1の線路の他端が接続された第1のピーク増幅器と、を備え、第1のキャリア増幅器及び第1のピーク増幅器は、第1の出力部と第2の出力部が対向するよう配置され、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、伝送する信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことを特徴とするものである。 An amplifier according to the present invention includes a first input terminal that inputs a signal, an output terminal that outputs a signal, a first transistor and a first output unit, and is connected between the input terminal and the output terminal. A carrier amplifier and a first line having an electrical length of approximately one quarter wavelength of the signal or approximately three quarter wavelengths of the signal and having one end connected in series to the first output of the first carrier amplifier; A second line having an electrical length corresponding to a phase difference due to the first line and connected in parallel with the first carrier amplifier at the input end, a second transistor and a second output unit; A first peak amplifier connected in series between the first line and the output end and having the other end of the first line connected to the second output unit, the first carrier amplifier and the first peak The amplifier is arranged so that the first output section and the second output section face each other, and the first transistor and the first output section are arranged. The second transistor is characterized in that the angular difference between the output direction vector of the signal to be transmitted is arranged to be 180 deg.
また、本発明に係る増幅器は、信号を入力する入力端と、信号を出力する出力端と、第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し入力端と出力端の間に接続された第1のピーク増幅器と、信号の略4分の1波長又は信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が第1のピーク増幅器の第1の出力部に直列接続された第1の線路と、第1の線路による位相差に相当する電気長を有し入力端に第1のピーク増幅器と並列接続された第2の線路と、第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し第2の線路と前記出力端との間に直列接続され、第2の出力部に第1の線路の他端が接続された第1のキャリア増幅器と、を備え、第1のピーク増幅器及び第1のキャリア増幅器は、第1の出力部と第2の出力部が対向するよう配置され、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、伝送する信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことを特徴とするものである。 In addition, an amplifier according to the present invention includes an input end for inputting a signal, an output end for outputting a signal, a first transistor and a first output section, and is connected between the input end and the output end. A first peak amplifier and a first amplifier having an electrical length of approximately one quarter wavelength of the signal or approximately three quarter wavelengths of the signal and having one end connected in series to the first output of the first peak amplifier. A line, a second line having an electrical length corresponding to a phase difference due to the first line and connected in parallel with the first peak amplifier at the input end, a second transistor, and a second output unit A first carrier amplifier connected in series between a second line and the output end, and having a second output section connected to the other end of the first line. The first carrier amplifier is arranged so that the first output unit and the second output unit face each other, and the first transistor Data and second transistors, is characterized in that the angular difference between the output direction vector of the signal to be transmitted is arranged to be 180 deg.
また、本発明に係る通信装置は、信号をデジタル処理するデジタル処理部と、デジタル処理部により処理された信号の周波数を変換するコンバータと、コンバータにより周波数変換された信号を増幅する増幅器と、増幅器により増幅された信号のノイズ成分を除去するフィルタ部と、フィルタ部によりノイズ成分を除去された信号を出力するアンテナ部と、を有し、この増幅器は、コンバータにより周波数変換された信号を入力する入力端と、信号を出力する出力端と、第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し入力端と出力端の間に接続された第1の単位増幅器と、信号の略4分の1波長又は信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が第1の単位増幅器の第1の出力部に直列接続された第1の線路と、第1の線路による位相差に相当する電気長を有し入力端に第1の単位増幅器と並列に接続された第2の線路と、第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し第2の線路と出力端との間に直列接続され、第2の出力部に第1の線路の他端が接続された第2の単位増幅器と、を備え、第1の単位増幅器及び第2の単位増幅器は、第1の出力部と第2の出力部が対向するよう配置され、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、伝送する信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことを特徴とするものである。 In addition, a communication device according to the present invention includes a digital processing unit that digitally processes a signal, a converter that converts the frequency of the signal processed by the digital processing unit, an amplifier that amplifies the signal frequency-converted by the converter, and an amplifier A filter unit that removes the noise component of the signal amplified by the antenna, and an antenna unit that outputs the signal from which the noise component has been removed by the filter unit, and this amplifier inputs the signal frequency-converted by the converter An input terminal, an output terminal for outputting a signal, a first unit amplifier having a first transistor and a first output unit and connected between the input terminal and the output terminal, and approximately a quarter of the signal; Corresponds to the phase difference between the first line having the electrical length of approximately three-quarters of the wavelength or signal and one end connected in series to the first output of the first unit amplifier. A second line connected to the input terminal in parallel with the first unit amplifier, a second transistor and a second output unit, and between the second line and the output terminal. A second unit amplifier connected in series and having the other end of the first line connected to the second output unit. The first unit amplifier and the second unit amplifier include the first output unit and the second unit amplifier. The second output unit is arranged so as to be opposed to each other, and the first transistor and the second transistor are arranged so that an angle difference of an output direction vector of a signal to be transmitted is 180 deg. .
本発明によれば、信号を入力する入力端と、信号を出力する出力端と、第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し入力端と出力端の間に接続された第1のキャリア増幅器と、信号の略4分の1波長又は信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が第1のキャリア増幅器の第1の出力部に直列接続された第1の線路と、第1の線路の位相差に相当する電気長を有し入力端に第1のキャリア増幅器と並列接続された第2の線路と、第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し第2の線路と出力端との間に直列接続され、第2の出力部に第1の線路の他端が接続された第1のピーク増幅器と、を備え、第1のキャリア増幅器及び第1のピーク単位増幅器は、第1の出力部と第2の出力部が対向するよう配置され、第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、伝送する信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことにより、増幅する信号が高周波数帯の信号であっても高効率動作が可能な増幅器を得ることができる。 According to the present invention, an input terminal for inputting a signal, an output terminal for outputting a signal, a first carrier having a first transistor and a first output unit and connected between the input terminal and the output terminal. An amplifier and a first line having an electrical length of approximately one quarter wavelength of the signal or approximately three quarter wavelengths of the signal and having one end connected in series to the first output of the first carrier amplifier; A second line having an electrical length corresponding to the phase difference of the first line and connected in parallel with the first carrier amplifier at the input end; a second transistor; and a second output unit. A first peak amplifier connected in series between the line and the output end and having the other end of the first line connected to the second output unit, the first carrier amplifier and the first peak unit The amplifier is arranged so that the first output unit and the second output unit are opposed to each other, and the first transistor and the The second transistor is arranged so that the angular difference of the output direction vector of the signal to be transmitted is 180 deg, so that an amplifier capable of high-efficiency operation can be obtained even if the signal to be amplified is a high frequency band signal. Can do.
また、本発明によれば、信号を入力する入力端と、信号を出力する出力端と、第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し入力端と出力端の間に接続された第1のピーク増幅器と、信号の略4分の1波長又は信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が第1のピーク増幅器の第1の出力部に直列接続された第1の線路と、第1の線路による位相差に相当する電気長を有し入力端に第1のピーク増幅器と並列接続された第2の線路と、第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し第2の線路と前記出力端との間に直列接続され、第2の出力部に第1の線路の他端が接続された第1のキャリア増幅器と、を備え、第1のピーク増幅器及び第1のキャリア増幅器は、第1の出力部と第2の出力部が対向するよう配置され、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、伝送する信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことにより、増幅する信号が高周波数帯の信号であっても高効率動作が可能な増幅器を得ることができる。 In addition, according to the present invention, the first input terminal having the input terminal for inputting the signal, the output terminal for outputting the signal, the first transistor and the first output unit, and connected between the input terminal and the output terminal. And a first line having an electrical length of approximately one quarter wavelength of the signal or approximately three quarter wavelengths of the signal and having one end connected in series to the first output section of the first peak amplifier A second line having an electrical length corresponding to a phase difference due to the first line and connected in parallel with the first peak amplifier at the input end, a second transistor and a second output unit. A first carrier amplifier connected in series between the two lines and the output end, and connected to the second output section at the other end of the first line. The carrier amplifier is arranged so that the first output portion and the second output portion face each other, and the first transistor and the first output portion are arranged. The second transistor is arranged so that the angular difference of the output direction vector of the signal to be transmitted is 180 deg, thereby obtaining an amplifier capable of high-efficiency operation even if the signal to be amplified is a high frequency band signal. be able to.
また、本発明によれば、信号をデジタル処理するデジタル処理部と、デジタル処理部により処理された信号の周波数を変換するコンバータと、コンバータにより周波数変換された信号を増幅する増幅器と、増幅器により増幅された信号のノイズ成分を除去するフィルタ部と、フィルタ部によりノイズ成分を除去された信号を出力するアンテナ部と、を有し、この増幅器は、コンバータにより周波数変換された信号を入力する入力端と、信号を出力する出力端と、第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し入力端と出力端の間に接続された第1の単位増幅器と、信号の略4分の1波長又は信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が第1の単位増幅器の第1の出力部に直列接続された第1の線路と、第1の線路の位相差に相当する電気長を有し入力端に第1の単位増幅器と並列に接続された第2の線路と、第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し第2の線路と出力端との間に直列接続され、第2の出力部に第1の線路の他端が接続された第2の単位増幅器と、を備え、第1の出力部と第2の出力部が対向するよう配置され、第1の単位増幅器及び第2の単位増幅器は、第1の出力部と第2の出力部が対向するよう配置され、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、伝送する信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことにより、デジタル処理した信号を高周波数帯の信号に変換した後に増幅して出力する場合であっても、信号を高効率に増幅可能な通信装置を得ることができる。 According to the present invention, the digital processing unit that digitally processes the signal, the converter that converts the frequency of the signal processed by the digital processing unit, the amplifier that amplifies the signal frequency-converted by the converter, and the amplifier that amplifies the signal A filter unit that removes a noise component of the received signal, and an antenna unit that outputs a signal from which the noise component has been removed by the filter unit, and the amplifier has an input terminal for inputting the signal frequency-converted by the converter An output terminal for outputting a signal, a first unit amplifier having a first transistor and a first output unit and connected between the input terminal and the output terminal, An electrical length corresponding to a phase difference between a first line having an electrical length of approximately three-quarters of a signal and having one end connected in series to the first output of the first unit amplifier. The A second line connected in parallel with the first unit amplifier at the input end, a second transistor and a second output unit, and connected in series between the second line and the output end; A second unit amplifier in which the other end of the first line is connected to the two output units, the first output unit and the second output unit are arranged to face each other, and the first unit amplifier and The second unit amplifier is arranged so that the first output unit and the second output unit are opposed to each other, and the first transistor and the second transistor have an angular difference of 180 degrees in the output direction vector of the signal to be transmitted. With this arrangement, it is possible to obtain a communication apparatus capable of amplifying a signal with high efficiency even when the digitally processed signal is converted into a high frequency band signal and then amplified and output.
実施の形態1.
本発明を実施するための実施の形態1におけるドハティ増幅器5を図1ないし図8を用いて説明する。図1はドハティ増幅器5を用いた通信装置1の構成を示す図である。図1において、通信装置1は信号が入力される入力インタフェース2と、入力された信号をデジタル処理するデジタル回路3すなわちデジタル処理部と、デジタル処理された信号の周波数変換を行う周波数コンバータ4と、周波数変換された信号の強度を増幅するドハティ増幅器5と、増幅された信号のノイズ成分を除去するアイソレーター6及びローパスフィルタ7(以下、LPF7と称する)すなわちフィルタ部と、ノイズ除去された信号を出力するアンテナ8とで構成されている。
A Doherty amplifier 5 according to Embodiment 1 for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
次に、ドハティ増幅器5の構成及びドハティ増幅器5の構成について説明する。ドハティ増幅器5は、図2に示すように、入力端子10と出力端子11の間に2つの並列回路を有し、一方の回路にはA級またはB級のキャリア増幅器12すなわち第1のキャリア増幅器と入力信号の略4分の1波長の電気長を有する導体線路14すなわち第1の線路が直列接続され、もう一方の回路には導体線路14の電気長による位相差を相殺する導体線路15すなわち第2の線路とC級のピーク増幅器13すなわち第1のピーク増幅器が直列接続されている。
Next, the configuration of the Doherty
図3はドハティ増幅器5を構成する素子の配置を示す図である。ドハティ増幅器5は、例えばガラスエポキシやアルミナの基板22上に形成され、各素子間はCuやAuの導体線路によって接続されている。図3では、入力端子10とキャリア増幅器12の間に導体線路16が設けられ、導体線路15とピーク増幅器13の間に導体線路16とほぼ等しい電気長を有する導体線路17が設けられているが、これらはキャリア増幅器12やピーク増幅器13の配置に応じて設けられるものであり、省略しても良い。なお、図3は配置を模式的に示すものであり、実線で接続している箇所は実際には導体線路で接続されている。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of elements constituting the Doherty
キャリア増幅器12とピーク増幅器13は総称して単位増幅器と呼ばれ、ほぼ同じ構成を有する。キャリア増幅器12は入力整合回路121、A級ないしB級動作するトランジスタ120、出力整合回路122で構成され、ピーク増幅器13は入力整合回路131、C級動作するトランジスタ130、出力整合回路132で構成されている。
The
基板22の下には、図4に示すように、キャリア増幅器12やピーク増幅器13を冷却するためのヒートシンク23が設けられている。ドハティ増幅器は通常、ヒートシンク23の冷却効率が最も良くなるように板状のフィンの長手方向とキャリア増幅器で増幅される信号の伝送方向とピーク増幅器で増幅される信号の伝送方向がすべて平行になるよう配置されている。入力信号の周波数が14〜14.5GHzの場合、入力信号の略4分の1波長は2mm程度となるため、本実施の形態では、キャリア増幅器12とピーク増幅器13はキャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器13の出力部134が対向するように同一直線上に配置されている。なお、図4では、基板22上に配置された素子とヒートシンク23の相対関係を示すために基板22上の素子及び導体線路を破線で示している。
A
また、増幅器の主な発熱源はトランジスタであることから、キャリア増幅器12内のトランジスタ120とピーク増幅器13内のトランジスタ130は伝送信号を引き出す方向である出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置され、ヒートシンク23はフィンの長手方向がこれらの出力方向ベクトルと平行になるように基板22の下に設置されている。
このように、キャリア増幅器12とピーク増幅器13をキャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器13の出力部134が対向するように同一直線上に配置することにより製作が容易になり、トランジスタ120及びトランジスタ130を伝送する信号の出力方向ベクトルとヒートシンク23のフィンの長手方向が平行になるようヒートシンク23を配置することにより、ひとつのヒートシンク23でもってキャリア増幅器12とピーク増幅器13を効率的に冷却することもできる。
なお、導体線路16及び導体線路17は必ずしも必要ではなく、キャリア増幅器12とピーク増幅器13を所望の位置に配置するために設けるものである。
Since the amplifier's main heat source is a transistor, the
As described above, the
The
ここで、導体線路14の電気長は入力信号の略4分の1波長としたが、長さはこれに限るものではなく入力信号の略4分の1波長の奇数倍であれば良い。ただし、図5に示すように、単位増幅器間の距離が長いほど線路損失が大きくなりドハティ増幅器5としてのドレイン効率が劣化するため、線路長は短い方が望ましい。
Here, the electrical length of the
例えば入力信号の周波数が14〜14.5GHz程度の場合、4分の1波長の電気長を有する導体線路は約2mmになる。トランジスタ120、130の大きさは1cm角弱であることから、導体線路を4分の1波長の電気長にすると、従来のように単位増幅器を平行に配置することはできない。本実施の形態のようにキャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器130の出力部134を対向させると、導体線路14の長さを入力信号の波長と同程度以下、すなわち4分の1波長又は4分の3波長の電気長とすることも可能となり、高いドレイン効率が期待できる。なお、ドハティ増幅器において「略4分の1波長の電気長」や「略4分の3波長の電気長」という場合、一般に、プラスマイナス4分の1波長の誤差まで含まれる。
For example, when the frequency of the input signal is about 14 to 14.5 GHz, a conductor line having an electrical length of a quarter wavelength is about 2 mm. Since the size of the
キャリア増幅器12とピーク増幅器13の配置は同一直線上で対向させたものに限らず、キャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器13の出力部134の間の距離を所望の電気長にできれば、例えば図6のように、トランジスタ120とトランジスタ130の出力方向ベクトルの角度差が120deg等になるよう配置しても良い。
The arrangement of the
図7はドハティ増幅器を構成する素子の別の配置例を示す図である。ドハティ増幅器5bは、図3の構成に加えて、入力端子10と導体線路16の間に導体線路18、ピーク増幅器13と出力端子11の間に導体線路19を備えている。導体線路19はピーク増幅器13の動作がオフの時のインピーダンスを調整するための回路であり、導体線路18は入力端子10と出力端子11間の2つの経路の線路長を等しくするための回路であって導体線路19とほぼ等しい電気長を有する。なお、導体線路19はピーク増幅器13の動作オフ時のインピーダンスが大きくなるように設計されるのが望ましい。
FIG. 7 is a diagram showing another arrangement example of elements constituting the Doherty amplifier. In addition to the configuration shown in FIG. 3, the Doherty amplifier 5 b includes a
次に動作について説明する。
通信装置1の入力インタフェース2に信号が入力されると、デジタル回路3によりデジタル信号処理が行われる。デジタル処理された信号の周波数は数MHz〜数百MHz程度であり、周波数コンバータ4により14〜14.5GHz程度の高周波信号に変換される。周波数変換された信号はドハティ増幅器5により増幅され、アイソレーター6及びLPF7によりノイズ除去された後にアンテナ8から通信装置外部へ出力される。
なお、一般には数百MHz以上の信号を高周波信号というが、ここでは4GHz程度以上の信号を意図している。
Next, the operation will be described.
When a signal is input to the
In general, a signal of several hundred MHz or higher is called a high-frequency signal, but here, a signal of about 4 GHz or higher is intended.
ここで、ドハティ増幅器5の動作について、図2を用いて説明する。
入力端子10から振幅の小さな信号が入力されると(以下、「小信号時」と称する)、A級ないしB級にバイアスするキャリア増幅器12により増幅され、導体線路14を伝搬して出力端子10から出力される。このとき、C級にバイアスされるピーク増幅器13は動作しないため、ドハティ増幅器5の駆動電力はキャリア増幅器12の分だけでよく高効率動作が可能となる。
なお、振幅の小さな信号とは、ドハティ増幅器の飽和電力に対して6dB低下した出力電力が得られる入力電力以下の信号のことをいう。
Here, the operation of the
When a signal having a small amplitude is input from the input terminal 10 (hereinafter referred to as “small signal”), the signal is amplified by the
Note that a signal having a small amplitude means a signal that is equal to or lower than the input power at which output power reduced by 6 dB with respect to the saturation power of the Doherty amplifier is obtained.
一方、入力端子10から振幅の大きな信号が入力されると(以下、「大信号時」と称する)、キャリア増幅器12は動作せず、C級にバイアスされるピーク増幅器13のみが動作し、ピーク増幅器13で増幅された信号が出力端子10から出力される。このとき、ドハティ増幅器5の駆動電力はピーク増幅器13の分だけでよく高効率動作が可能となる。
なお、振幅の大きな信号とは、ドハティ増幅器の飽和電力に対して、6dB低下した出力電力が得られる入力電力以上の信号のことをいう。
On the other hand, when a signal having a large amplitude is input from the input terminal 10 (hereinafter referred to as “large signal”), the
A signal having a large amplitude refers to a signal that is equal to or higher than the input power at which output power that is 6 dB lower than the saturation power of the Doherty amplifier is obtained.
ここではドハティ増幅器5について説明したが、A級ないしB級で動作する増幅器であっても良い。このようなA級ないしB級で動作する増幅器の構成はドハティ増幅器と同じであり、小信号時にキャリア増幅器12とピーク増幅器13の両方が動作する点のみが異なる。
Although the
また、ドハティ増幅器5の代わりに図8に示すようなインバーテッド・ドハティ増幅器50を用いることもできる。インバーテッド・ドハティ増幅器50とは、ドハティ増幅器のキャリア増幅器12とピーク増幅器13の配置を入れ替えたものであり、ドハティ増幅器5と同様の動作をする。
Further, instead of the
本実施の形態によれば、キャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器13の出力部134の距離が4分の1波長又は4分の3波長の電気長となるように、キャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器13の出力部134を対向させて導体線路14で接続したことにより、出力端側の線路損失を抑制し、入力信号が高周波数帯の信号であっても高効率動作が可能な増幅器を得ることができる。さらに、この構成により、ドハティ増幅器5が動作する周波数帯域を広帯域化することもできる。
また、キャリア増幅器12内のトランジスタ120を伝送する信号の出力方向ベクトルとピーク増幅器13内のトランジスタ130を伝送する信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるようにキャリア増幅器12とピーク増幅器13を配置したことにより、製作が容易になる。さらに、これらの出力方向ベクトルとヒートシンク23のフィンの長手方向が平行になるようヒートシンク23を配置することにより、ひとつのヒートシンクでキャリア増幅器12とピーク増幅器13の双方を効率的に冷却することもできる。
また、上記ドハティ増幅器5を備えた通信装置は、14〜14.5GHz程度の高周波信号を増幅する場合であっても、高効率動作が可能である。
According to the present embodiment, the output of the
Further, the
The communication device including the
実施の形態2.
実施の形態1では、キャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器13の出力部134を対向配置させたドハティ増幅器、及びこのドハティ増幅器を用いた通信装置について説明した。実施の形態2では、キャリア増幅器12及びピーク増幅器13を多段構造とし、最も入力端子に近いキャリア増幅器の入力部とピーク増幅器の入力部を対向配置させる。
In the first embodiment, the Doherty amplifier in which the
図9は本実施の形態におけるドハティ増幅器5cの構成及び配置例を示す図である。図7の構成に加えて、導体線路18と導体線路16の間に第2のキャリア増幅器20、導体線路15と導体線路17の間に第2のピーク増幅器21が設けられている。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration and an arrangement example of the Doherty amplifier 5c in the present embodiment. In addition to the configuration of FIG. 7, a
第2のキャリア増幅器20は入力端子10に最も近いキャリア増幅器であり、第2のピーク増幅器21は入力端子10に最も近いピーク増幅器であって、キャリア増幅器20とピーク増幅器21はキャリア増幅器20の入力部203とピーク増幅器21の入力部213が同一直線上で対向するように配置され、キャリア増幅器20内のトランジスタ200とピーク増幅器21内のトランジスタ210は伝送する信号の入力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されている。このような配置とすることにより、最も入力端子10に近いキャリア増幅器20とピーク増幅器21間の線路長も略4分の1波長の電気長あるいは略4分の3波長の電気長とすることができ線路損失を抑制できる。
The
また、トランジスタ120及びトランジスタ130を伝送する信号を引き出す方向である出力方向ベクトルとトランジスタ200及びトランジスタ210を伝送する信号を引き込む方向である入力方向ベクトルの角度差が0deg又は180degとなるように配置することで製作が容易になる。さらに、図10に示すように、ヒートシンク23の板状のフィンの長手方向が上記入力方向ベクトル及び出力方向ベクトルと平行になるようにヒートシンク23を配置することにより、同一のヒートシンク23でもってこれらのトランジスタを効率よく冷却することもできる。
In addition, the output direction vector, which is a direction in which the signal transmitted through the
ここではキャリア増幅器及びピーク増幅器がそれぞれ2段構成の場合を示しているが、3段以上の多段接続としても良い。また、いずれか一方のみを多段接続としても良い。また、ピーク増幅器21と導体線路15の配置が逆であっても良い。キャリア増幅器やピーク増幅器のような単位増幅器は多段接続することにより利得が累積されるため、ドハティ増幅器5c全体として高利得化が可能となる。
なお、ピーク増幅器21と導体線路15は図9のように配置することにより、これらを入れ替えた配置よりも線路損失による影響が小さくなり、後段のピーク増幅器13に入力する信号の振幅を大きく保つことが出来る。
Here, a case where each of the carrier amplifier and the peak amplifier has a two-stage configuration is shown, but a multistage connection of three or more stages may be used. Further, only one of them may be a multistage connection. Further, the arrangement of the
By arranging the
動作は実施の形態1と同じであるため、説明を省略する。
なお、本実施の形態に係るドハティ増幅器5cも通信装置に用いることができるのは言うまでもない。また、ドハティ増幅器の代わりにA級ないしB級動作する増幅器やインバーテッド・ドハティ増幅器において上記構成とした場合も同様の効果が得られる。
Since the operation is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.
Needless to say, the Doherty amplifier 5c according to the present embodiment can also be used in a communication apparatus. The same effect can be obtained when the above configuration is used in an amplifier that operates in class A or class B or an inverted Doherty amplifier instead of the Doherty amplifier.
本実施の形態によれば、実施の形態1の効果に加えて、ドハティ増幅器5cのキャリア増幅器及びピーク増幅器を多段構成とすることにより、高利得化が可能となる。
また、最も入力端子10に近いキャリア増幅器20の入力部203とピーク増幅器21の入力部213が対向するようにキャリア増幅器20とピーク増幅器21を配置することにより、キャリア増幅器20の入力部203とピーク増幅器21の入力部213の間の線路長も略4分の1波長の電気長あるいは略4分の3波長とすることができ、入力側の線路損失も抑制できる。
また、キャリア増幅器20内のトランジスタ200とピーク増幅器21内のトランジスタ210を伝送する信号の入力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置したことにより製作が容易になる。
また、これらの入力方向ベクトルとヒートシンク23のフィンの長手方向が平行になるようにヒートシンク23を配置したことにより、ひとつのヒートシンク23でもってキャリア増幅器20とピーク増幅器21を効率よく冷却できる。さらに、最も出力端子11に近いキャリア増幅器12内のトランジスタ120と最も出力端子11に近いピーク増幅器13内のトランジスタ130を伝送する信号の出力方向ベクトルを上記入力方向ベクトルと0deg又は180degとなるように配置したことにより、ひとつのヒートシンク23でもってキャリア増幅器12、20及びピーク増幅器13、21を効率的に冷却できる。
また、最も入力端子10に近いキャリア増幅器20の入力部203とピーク増幅器21の入力部213を対向させ、最も出力端子11に近いキャリア増幅器12の出力部124とピーク増幅器13の出力部134を対向させたことにより、キャリア増幅器とピーク増幅器を平行に配置した場合に比べて並列回路の全長を短くすることができ、小型のドハティ増幅器5cが得られる。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the gain can be increased by providing the carrier amplifier and the peak amplifier of the Doherty amplifier 5c in a multistage configuration.
Further, by arranging the
In addition, since the angle difference between the input direction vectors of the signals transmitted through the
Further, by arranging the
Further, the
1 通信装置
2 入力インタフェース
3 デジタル回路
4 周波数コンバータ
5、5a〜5c ドハティ増幅器
6 アイソレーター
7 ローパスフィルタ(LPF)
8 アンテナ
10 入力端子
11 出力端子
12、20 キャリア増幅器
13、21 ピーク増幅器
14〜19 導体線路
DESCRIPTION OF
8
Claims (6)
前記信号を出力する出力端と、
第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し前記入力端と前記出力端の間に接続された第1のキャリア増幅器と、
前記信号の略4分の1波長又は前記信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が前記第1のキャリア増幅器の前記第1の出力部に直列接続された第1の線路と、
前記第1の線路による位相差に相当する電気長を有し前記入力端と前記出力端の間に前記第1のキャリア増幅器と並列に接続された第2の線路と、
第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し前記第2の線路と前記出力端との間に直列接続され、前記第2の出力部に前記第1の線路の他端が接続された第1のピーク増幅器と、を備え、
前記第1のキャリア増幅器及び前記第1のピーク増幅器は、前記第1の出力部と前記第2の出力部が対向するよう配置され、
前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、伝送する前記信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことを特徴とする増幅器。 An input terminal for inputting a signal;
An output terminal for outputting the signal;
A first carrier amplifier having a first transistor and a first output and connected between the input end and the output end;
A first line having an electrical length of approximately one quarter wavelength of the signal or approximately three quarter wavelengths of the signal and having one end connected in series to the first output of the first carrier amplifier; ,
A second line having an electrical length corresponding to a phase difference due to the first line and connected in parallel with the first carrier amplifier between the input end and the output end;
A second transistor having a second transistor and a second output unit, connected in series between the second line and the output end, and having the other end of the first line connected to the second output unit. 1 peak amplifier, and
The first carrier amplifier and the first peak amplifier are arranged so that the first output unit and the second output unit are opposed to each other,
The amplifier, wherein the first transistor and the second transistor are arranged so that an angle difference between output direction vectors of the signal to be transmitted is 180 deg.
前記信号を出力する出力端と、
第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し前記入力端と前記出力端の間に接続された第1のピーク増幅器と、
前記信号の略4分の1波長又は前記信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が前記第1のピーク増幅器の前記第1の出力部に直列接続された第1の線路と、
前記第1の線路による位相差に相当する電気長を有し前記入力端に前記第1のピーク増幅器と並列接続された第2の線路と、
第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し前記第2の線路と前記出力端との間に直列接続され、前記第2の出力部に前記第1の線路の他端が接続された第1のキャリア増幅器と、を備え、
前記第1のピーク増幅器及び前記第1のキャリア増幅器は、前記第1の出力部と前記第2の出力部が対向するよう配置され、
前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、伝送する前記信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことを特徴とする増幅器。 An input terminal for inputting a signal;
An output terminal for outputting the signal;
A first peak amplifier having a first transistor and a first output and connected between the input end and the output end;
A first line having an electrical length of approximately one quarter wavelength of the signal or approximately three quarter wavelengths of the signal and having one end connected in series to the first output of the first peak amplifier; ,
A second line having an electrical length corresponding to a phase difference due to the first line and connected in parallel with the first peak amplifier at the input end;
A second transistor having a second transistor and a second output unit, connected in series between the second line and the output end, and having the other end of the first line connected to the second output unit. 1 carrier amplifier,
The first peak amplifier and the first carrier amplifier are arranged so that the first output unit and the second output unit are opposed to each other,
The amplifier, wherein the first transistor and the second transistor are arranged so that an angle difference between output direction vectors of the signal to be transmitted is 180 deg.
第4のトランジスタおよび第2の入力部を有し、前記入力端と前記第1のピーク増幅器の間に直列接続された第2のピーク増幅器と、を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の増幅器。 A second carrier amplifier having a third transistor and a first input section and connected in series between the input end and the first carrier amplifier;
2. A second peak amplifier having a fourth transistor and a second input section, and connected in series between the input terminal and the first peak amplifier. The amplifier according to claim 2.
前記第3のトランジスタ及び前記第4のトランジスタは、伝送する信号の入力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことを特徴とする請求項3に記載の増幅器。 The second carrier amplifier and the second peak amplifier are arranged so that the first input section and the second input section face each other,
4. The amplifier according to claim 3, wherein the third transistor and the fourth transistor are arranged so that an angle difference of an input direction vector of a signal to be transmitted is 180 deg.
前記デジタル処理部により処理された前記信号の周波数を変換するコンバータと、
前記コンバータにより周波数変換された前記信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された前記信号のノイズ成分を除去するフィルタ部と、
前記フィルタ部によりノイズ成分を除去された前記信号を出力するアンテナ部と、
を有し、
前記増幅器は、
前記コンバータにより周波数変換された前記信号を入力する入力端と、
前記信号を出力する出力端と、
第1のトランジスタおよび第1の出力部を有し前記入力端と出力端の間に接続された第1の単位増幅器と、
前記信号の略4分の1波長又は前記信号の略4分の3波長の電気長を有し一端が前記第1の単位増幅器の前記第1の出力部に直列接続された第1の線路と、
前記第1の線路による位相差に相当する電気長を有し前記入力端に前記第1の単位増幅器と並列に接続された第2の線路と、
第2のトランジスタおよび第2の出力部を有し前記第2の線路と前記出力端との間に直列接続され、前記第2の出力部に前記第1の線路の他端が接続された第2の単位増幅器と、
を備え、
前記第1の単位増幅器及び前記第2の単位増幅器は、前記第1の出力部と前記第2の出力部が対向するよう配置され、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、伝送する前記信号の出力方向ベクトルの角度差が180degとなるように配置されたことを特徴とする通信装置。 A digital processing unit for digitally processing the signal;
A converter that converts the frequency of the signal processed by the digital processing unit;
An amplifier for amplifying the signal frequency-converted by the converter;
A filter unit for removing noise components of the signal amplified by the amplifier;
An antenna unit that outputs the signal from which noise components have been removed by the filter unit;
Have
The amplifier is
An input terminal for inputting the signal frequency-converted by the converter;
An output terminal for outputting the signal;
A first unit amplifier having a first transistor and a first output section and connected between the input end and the output end;
A first line having an electrical length of approximately one quarter wavelength of the signal or approximately three quarter wavelengths of the signal and having one end connected in series to the first output section of the first unit amplifier; ,
A second line having an electrical length corresponding to a phase difference due to the first line and connected in parallel with the first unit amplifier at the input end;
A second transistor having a second transistor and a second output unit, connected in series between the second line and the output end, and having the other end of the first line connected to the second output unit. Two unit amplifiers;
With
The first unit amplifier and the second unit amplifier are arranged so that the first output unit and the second output unit face each other, and the first transistor and the second transistor transmit The communication apparatus is arranged so that an angle difference between output direction vectors of the signals is 180 deg.
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