JPH10284947A - Amplifier for transmission - Google Patents

Amplifier for transmission

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JPH10284947A
JPH10284947A JP9096509A JP9650997A JPH10284947A JP H10284947 A JPH10284947 A JP H10284947A JP 9096509 A JP9096509 A JP 9096509A JP 9650997 A JP9650997 A JP 9650997A JP H10284947 A JPH10284947 A JP H10284947A
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amplifier
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output power
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Shigeru Amano
茂 天野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission amplifier in which power consumption is reduced when an output voltage is decreased. SOLUTION: Amplifiers 11, 12 of a same structure are arranged in a form of balancing, and in the case of decreasing an output power, the current/voltage of the amplifier of one side is interrupted at a high speed by using a power switch 21 or 22, low power consumption is realized without deteriorating the high frequency characteristic of the amplifier section. A variable attenuator 15 at the pre-stage of the balanced type amplifier section is provided to vary the gain the combination with a high speed circuit changeover device 31. Through a composite operation of two operations by way of a control circuit 41, high speed output power control is realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波帯およ
びミリ波帯送信用増幅器に関し、特に送信用増幅器及び
制御回路の消費電力低減技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission amplifier for microwave and millimeter wave bands, and more particularly to a technique for reducing power consumption of a transmission amplifier and a control circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】入力電力レベルに大幅な変化がある場合
でも高い電力効率で動作し、低消費電力動作をする増幅
装置として、例えば特開平7−115331号公報に
は、図3に示すような増幅装置の構成が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-115331 discloses an amplifying device that operates with high power efficiency and operates with low power consumption even when there is a large change in input power level. A configuration of an amplification device has been proposed.

【0003】図3を参照して、この従来の増幅装置は、
トランジスタと入力整合回路と出力整合回路からなる単
位増幅器5を縦続接続してなる多段増幅器を備えた増幅
装置において、初段増幅器を含む中出力増幅部と、最終
段増幅器を含む高出力増幅部と、上記高出力増幅部の迂
回路16と、当該増幅装置の入力電力レベルに応じて上
記中出力増幅部に縦続接続する高出力増幅部もしくは上
記高出力増幅部を迂回する回路のいずれかを選択するス
イッチ13、14と、上記高出力増幅部を接続した場合
は当該増幅装置の入力電力レベルに応じて高出力増幅部
の電源電圧を変化する可変電圧電源装置17と、を備え
ている。図3において、6はマイクロ波またはミリ波信
号(以下、「RF信号」という)の信号入力端子、7は
RF信号出力端子を示している。
Referring to FIG. 3, this conventional amplifying device
In an amplifying apparatus provided with a multi-stage amplifier in which unit amplifiers 5 each including a transistor, an input matching circuit, and an output matching circuit are cascaded, a medium-output amplifier including a first-stage amplifier, a high-output amplifier including a final-stage amplifier, According to the input power level of the amplifying device, one of the bypass circuit 16 of the high-power amplifying unit and the high-power amplifying unit cascaded to the medium-power amplifying unit or the circuit bypassing the high-power amplifying unit is selected. Switches 13 and 14 and a variable voltage power supply 17 for changing the power supply voltage of the high-power amplifier in accordance with the input power level of the amplifier when the high-power amplifier is connected are provided. In FIG. 3, reference numeral 6 denotes a signal input terminal of a microwave or millimeter wave signal (hereinafter, referred to as “RF signal”), and reference numeral 7 denotes an RF signal output terminal.

【0004】この従来の増幅装置においては、入力電力
レベルが変化する場合、入力電力レベルに応じて、所定
の出力電力に対して効率が高く設定された最終段増幅器
を含む高出力増幅部を選択することにより、高い効率で
増幅器を動作させることを可能としたものであり、また
選択した以外の不使用の高出力増幅部の電源を遮断する
ことにより、不要の消費電力を省いて低消費電力動作で
きるようにしたものである。
In this conventional amplifying apparatus, when the input power level changes, a high-output amplifying unit including a final-stage amplifier whose efficiency is set high for a predetermined output power is selected according to the input power level. By doing so, it is possible to operate the amplifier with high efficiency, and by cutting off the power supply of unused high-output amplifiers other than those selected, unnecessary power consumption can be omitted to reduce power consumption. It is made to work.

【0005】一例として、図3に示した従来の増幅装置
をマイクロ波およびミリ波携帯端末の送信用増幅器に適
用する場合について考えてみる。
As an example, consider the case where the conventional amplifying device shown in FIG. 3 is applied to a transmitting amplifier of a microwave and millimeter wave portable terminal.

【0006】携帯端末では、基地局が近距離にある場合
には、送信出力電力を下げることが可能であるので、こ
れにより低消費電力化を図ることが望ましい。送信器が
フルゲインの状態から送信出力電力を下げるとき、RF
入力電力を一定と仮定すると、増幅器内で利得を低下さ
せればよい。このとき、送信品質を維持するには、送信
出力歪みをフルゲイン時と同じ量に維持すればよいの
で、送信電力出力の低下分だけ、増幅器の飽和出力を下
げることが可能である。すなわち、送信利得低下分だけ
送信飽和出力を低下させることが許容される。
In a portable terminal, when the base station is located at a short distance, the transmission output power can be reduced. Therefore, it is desirable to reduce the power consumption. When the transmitter lowers its transmit output power from full gain, RF
Assuming a constant input power, the gain may be reduced in the amplifier. At this time, to maintain the transmission quality, the transmission output distortion may be maintained at the same amount as that at the time of the full gain, so that the saturation output of the amplifier can be reduced by the reduction of the transmission power output. That is, it is permissible to reduce the transmission saturation output by the transmission gain reduction.

【0007】利得可変のごく一般的な方法は、PINダ
イオードのような可変減衰器を使用する方法であるが、
これでは、送信出力電力の低下が、送信器の消費電力低
減に結びつかない。
[0007] A very common method of variable gain is to use a variable attenuator such as a PIN diode.
In this case, a decrease in the transmission output power does not lead to a reduction in the power consumption of the transmitter.

【0008】そこで、図3に示した従来の増幅装置で
は、RF信号の経路を切り替えて、送信利得を低下さ
せ、RF信号の通らない単位増幅器の電源を断とするこ
とで、低消費電力動作を図っている。
Therefore, in the conventional amplifying apparatus shown in FIG. 3, the path of the RF signal is switched to lower the transmission gain, and the power supply of the unit amplifier that does not pass the RF signal is turned off, thereby achieving low power consumption operation. Is being planned.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示した上記従来の増幅装置は下記記載の問題点を有して
いる。
However, the conventional amplifier shown in FIG. 3 has the following problems.

【0010】(1)第1の問題点は、上記従来の増幅装
置においては、高出力増幅部の前後に、高周波特性の優
れた回路切替スイッチを必要とする、ということであ
る。
(1) The first problem is that the conventional amplifying device requires a circuit switch having excellent high-frequency characteristics before and after the high-power amplifier.

【0011】その第1の理由は、マイクロ波帯及びミリ
波帯で通過損失の少ない回路切替スイッチを構成するこ
とは難しい、からである。
The first reason is that it is difficult to configure a circuit changeover switch having a small passage loss in the microwave band and the millimeter wave band.

【0012】第2の理由は、高周波特性を劣化させるこ
となく、回路切替スイッチを実現するには、スイッチに
高アイソレーションが必要であり、高アイソレーション
スイッチは回路構成が複雑となる、からである。
The second reason is that in order to realize a circuit changeover switch without deteriorating high-frequency characteristics, high isolation is required for the switch, and the circuit configuration of the high isolation switch becomes complicated. is there.

【0013】(2)第2の問題点は、上記従来の増幅装
置において、低消費電力動作のために単位増幅器に供給
する電源電圧を低下させると、良好な高周波特性を得る
ことが困難となる、ということである。
(2) The second problem is that in the above-mentioned conventional amplifying device, it is difficult to obtain good high-frequency characteristics if the power supply voltage supplied to the unit amplifier is reduced for low power consumption operation. ,That's what it means.

【0014】その理由は、電源電圧により、単位増幅器
の利得や入出力反射係数が変化してしまうからである。
The reason is that the gain and the input / output reflection coefficient of the unit amplifier change depending on the power supply voltage.

【0015】高出力増幅部のRF入出力端子にアイソレ
ータを接続し、電圧低減による利得低下の効果を見込ん
で補正することで、上記問題の解決を図ることも可能で
はあるが、回路規模が大きくなり高価になるため、実用
的でない。
It is possible to solve the above problem by connecting an isolator to the RF input / output terminal of the high-output amplifier and correcting the gain in view of the effect of the gain reduction due to the voltage reduction, but the circuit scale is large. It is not practical because it becomes expensive.

【0016】また、ミリ波帯においては、単位増幅器の
高周波特性は電圧依存性が極めて大きいため、電圧を変
えると、良好な高周波特性が得られない、というのが実
状である。
In the millimeter wave band, since the high frequency characteristics of the unit amplifier have a very large voltage dependency, if the voltage is changed, good high frequency characteristics cannot be obtained.

【0017】したがって、本発明は、上記従来技術の問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、高速
な出力電力可変機能を持つと共に低消費電力化を実現す
る送信用増幅装置を提供することにある。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a transmission amplifying apparatus having a high-speed output power variable function and realizing low power consumption. To provide.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の送信用増幅装置は、送信出力電力の可変
時、バランス型増幅部の電源を高速に切替制御し、可変
減衰器の減衰量を高速に制御する、構成とされたことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, a transmission amplifying apparatus according to the present invention controls switching of a power supply of a balanced amplifying section at a high speed when a transmission output power is variable, and attenuates a variable attenuator. The quantity is controlled at high speed.

【0019】本発明は、第1、第2の増幅器をバランス
型構成としたバランス型増幅部と、前記第1、第2の増
幅器のバイアス電圧をそれぞれ切替制御する電源スイッ
チと、前記バランス型増幅部の前段に設けられた可変減
衰器と、前記可変減衰器の減衰量を可変に切替制御する
ためのスイッチと、出力電力に応じて前記各スイッチの
切替指示を出力する制御回路と、を含むことを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a balanced amplifying section having first and second amplifiers in a balanced configuration, a power switch for switching and controlling a bias voltage of each of the first and second amplifiers, and A variable attenuator provided in a stage preceding the unit, a switch for variably controlling the amount of attenuation of the variable attenuator, and a control circuit for outputting a switching instruction of each switch according to output power. It is characterized by the following.

【0020】[発明の概要]本発明の概要について以下
に説明する。本発明においては、同一構造の増幅器(図
1の11と12)をバランス型として構成し、出力電力
を低下させる場合は片側の増幅器の電源電圧を電源スイ
ッチ(図1の21または22)を使用して高速断するよ
うにしたものであり、増幅部の高周波特性を劣化させず
に低消費電力化を実現することが特徴である。
[Outline of the Invention] The outline of the present invention will be described below. In the present invention, the amplifiers having the same structure (11 and 12 in FIG. 1) are configured as a balanced type, and when the output power is reduced, the power supply voltage of one of the amplifiers is used using a power switch (21 or 22 in FIG. 1). It is characterized by realizing low power consumption without deteriorating the high frequency characteristics of the amplifier.

【0021】上記バランス型増幅部の前段に、可変減衰
器(図1の15)を有し、高速回路切替器(図1の3
1)と組み合わせて利得可変を行う。
A variable attenuator (15 in FIG. 1) is provided at a stage preceding the balanced type amplifying section, and a high-speed circuit switcher (3 in FIG. 1) is provided.
Variable gain is performed in combination with 1).

【0022】そして、本発明においては、前記の2つの
動作を、制御回路(図1の41)を介した複合動作とし
て行うことにより、高速な出力電力制御を実現している
ことも、本発明の他の特徴である。
In the present invention, high-speed output power control is realized by performing the above two operations as a combined operation via a control circuit (41 in FIG. 1). Other features.

【0023】このように、本発明においては、送信用増
幅器はバランス型として構成されているため、片側の増
幅器が、電源通、断し、入出力反射係数が変動しても、
反対側の増幅器からみた反射係数は劣化しないので、バ
ランス型増幅器としての高周波特性は良好である。
As described above, in the present invention, since the transmission amplifier is configured as a balanced type, even if one of the amplifiers is turned on or off and the input / output reflection coefficient fluctuates,
Since the reflection coefficient viewed from the amplifier on the opposite side does not deteriorate, the high-frequency characteristics of the balanced amplifier are good.

【0024】また、本発明においては、送信用増幅器の
出力電力を下げたい場合、増幅器の電源を切ることがで
きるため、消費電力が低減される。
Further, in the present invention, when it is desired to reduce the output power of the transmitting amplifier, the power of the amplifier can be turned off, so that the power consumption is reduced.

【0025】さらに、本発明においては、増幅器の電源
通、断は、高速電源スイッチを使用するため、高速な出
力電力の変更が実現できる。
Further, in the present invention, a high-speed power switch is used for turning on and off the power of the amplifier, so that a high-speed change of output power can be realized.

【0026】そして、可変減衰器の減衰量制御も、高速
な回路切替器が使用可能であることから、高速制御が可
能である。両者の複合動作により、高速な出力電力の設
定を可能としている。
The attenuation control of the variable attenuator can be performed at a high speed because a high-speed circuit switcher can be used. The combined operation of both enables high-speed setting of output power.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】図1は、本発明の実施の形態の構成を示す
図である。図1を参照すると、本発明の実施の形態は、
同一構造の増幅器11と12の高周波信号入力端子を電
力分配器13に接続し、増幅器11と12の高周波信号
出力端子を電力合成器14に接続して構成される高周波
増幅部と、高周波信号入力側、すなわち電力分配器13
の前段に可変減衰器15を有し、増幅器11と12のバ
イアス線は、それぞれ電源スイッチ21と22を通して
増幅器バイアス回路23に接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an embodiment of the present invention comprises:
A high-frequency signal input terminal of the amplifiers 11 and 12 having the same structure is connected to the power divider 13, and a high-frequency signal output terminal of the amplifiers 11 and 12 is connected to the power combiner 14; Side, that is, the power distributor 13
The variable attenuator 15 is provided at the preceding stage, and the bias lines of the amplifiers 11 and 12 are connected to an amplifier bias circuit 23 through power switches 21 and 22, respectively.

【0029】また可変減衰器15のバイアス線は、回路
切替器31を通して可変減衰器バイアス回路32に接続
されている。
The bias line of the variable attenuator 15 is connected to a variable attenuator bias circuit 32 through a circuit switch 31.

【0030】電源スイッチ21と22及び回路切替器3
1において、その切替を制御する信号を入力する制御端
子はそれぞれ制御回路41に接続されている。なお、図
1において、1は入力端子、2は出力端子である。
Power switches 21 and 22 and circuit switch 3
In FIG. 1, control terminals for inputting signals for controlling the switching are connected to the control circuit 41, respectively. In FIG. 1, 1 is an input terminal, and 2 is an output terminal.

【0031】次に、本発明の実施の形態の動作につい
て、図1を参照して説明する。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0032】制御回路41が、出力電力を低下させる命
令(制御信号)を出力すると、この制御信号を制御端子
に入力する電源スイッチ21が断(図示のb側に切り替
わる)となり、増幅器11が断となる。このとき、増幅
器11のバイアス電圧は接地電位に強制されるため、高
速な出力低下が実現する。同時に、回路切替器31が、
可変減衰器バイアス回路32の別経路を選択すること
で、可変減衰器15の出力電力(減衰量)を高速に制御
する。出力電力低下状態では増幅器11が断となるた
め、増幅器11の消費電力はゼロとなる。
When the control circuit 41 outputs a command (control signal) for lowering the output power, the power switch 21 for inputting the control signal to the control terminal is turned off (switching to the side b in the figure), and the amplifier 11 is turned off. Becomes At this time, since the bias voltage of the amplifier 11 is forced to the ground potential, a high-speed output reduction is realized. At the same time, the circuit switch 31
By selecting another path of the variable attenuator bias circuit 32, the output power (attenuation) of the variable attenuator 15 is controlled at high speed. Since the amplifier 11 is turned off in the output power reduction state, the power consumption of the amplifier 11 becomes zero.

【0033】逆に、出力電力低下状態から出力電力を増
加させる場合には、制御回路41が出力電力を増加させ
る命令(制御信号)を出力することで、電源スイッチ2
1が投入され(図示a側に切り替わる)、増幅器11が
高速に動作状態となる。同時に、回路切替器31が、可
変減衰器バイアス回路32の別経路を選択することで、
可変減衰器15の出力電力を高速に制御する。
Conversely, when increasing the output power from the output power reduction state, the control circuit 41 outputs a command (control signal) to increase the output power, and the power switch 2
1 is turned on (switched to the side a in the figure), and the amplifier 11 enters the operating state at high speed. At the same time, the circuit switch 31 selects another path of the variable attenuator bias circuit 32,
The output power of the variable attenuator 15 is controlled at high speed.

【0034】さらに、送信器出力電力を断とする場合に
は、制御回路41からの制御信号により電源スイッチ2
1と22をともに断することで、増幅器11と12の出
力電力断が実現可能で、電力合成器14からの出力電力
が断となる。
Further, when the transmitter output power is to be turned off, the power switch 2 is controlled by a control signal from the control circuit 41.
By cutting off both 1 and 22, the output power of the amplifiers 11 and 12 can be cut off, and the output power from the power combiner 14 is cut off.

【0035】[0035]

【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention;

【0036】図1を参照すると、本発明の実施例は、ヘ
テロ接合電界効果トランジスタ(Hetero Junction
FET、HJ−FET)により構成された増幅器11
と、これと同一構成の増幅器112を備え、これらの高
周波信号入力端子を電力分配器13に接続し、増幅器1
1と12の高周波信号出力端子を電力合成器14に接続
して構成される、バランス型高周波増幅器を備え、その
高周波増幅部の高周波信号入力側に、PINダイオード
により構成された可変減衰器15を有し、増幅器11と
12のドレインバイアス線はそれぞれ、コンプリメンタ
リ(相補型)MOSFETにより構成される増幅器電源
ON/OFFスイッチ21と22を通して増幅器バイア
ス回路23に接続され、可変減衰器15のバイアス線は
マルチプレクサ31を通して可変減衰器バイアス回路3
2に接続され、電源ON/OFFスイッチ21と22、
及びマルチプレクサ31の制御端子が制御回路41に接
続されている。
Referring to FIG. 1, an embodiment of the present invention is a heterojunction field effect transistor (Hetero Junction).
FET, HJ-FET)
And a high-frequency signal input terminal connected to the power divider 13.
A high frequency signal output terminal of 1 and 12 is connected to a power combiner 14 to provide a balanced high frequency amplifier, and a variable attenuator 15 composed of a PIN diode is provided on the high frequency signal input side of the high frequency amplifier. The drain bias lines of the amplifiers 11 and 12 are connected to an amplifier bias circuit 23 through amplifier power supply ON / OFF switches 21 and 22 each composed of a complementary (complementary) MOSFET. Variable attenuator bias circuit 3 through multiplexer 31
2 and power ON / OFF switches 21 and 22,
The control terminal of the multiplexer 31 is connected to the control circuit 41.

【0037】次に、本発明の実施例の動作について、図
1を参照して説明する。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0038】図1に示した送信用増幅器においては、簡
単なため、送信器利得を8dBとし、フルゲインから出
力電力8dB低下まで1dBステップで9段階の出力電
力制御を行う場合を想定する。
In the transmission amplifier shown in FIG. 1, for simplicity, it is assumed that the transmitter gain is set to 8 dB and nine steps of output power control are performed in 1 dB steps from a full gain to an output power reduction of 8 dB.

【0039】制御回路41が出力電力を低下させる命令
を出力すると、増幅器電源ON/OFFスイッチ21が
OFFとなり、スイッチ21の出力端子電位は強制的に
接地電位となる。
When the control circuit 41 outputs a command to lower the output power, the amplifier power ON / OFF switch 21 is turned off, and the output terminal potential of the switch 21 is forced to the ground potential.

【0040】RF周波数を30GHz、フルゲイン時の
送信器飽和出力電力300mW、増幅器の動作電圧を5
Vとすると、現在実用化されている増幅器のバイアスセ
ット電流値は100〜200mA程度であり、この場
合、高速MOSFETスイッチのON→OFF動作によ
り、100nSec(ナノ秒)程度での立ち下がり時間
が実現可能である。
The RF frequency is 30 GHz, the transmitter saturation output power at full gain is 300 mW, and the operating voltage of the amplifier is 5
Assuming that V, the bias set current value of the amplifier currently in practical use is about 100 to 200 mA. In this case, the fall time of about 100 nSec (nanosecond) is realized by the ON → OFF operation of the high-speed MOSFET switch. It is possible.

【0041】電力分配器13をウィルキンソンディバイ
ダで実現する場合、理想的には電力分配器13の高周波
信号入出力端子間で3dBの出力電力低下が発生する。
同様に、電力合成器14をウィルキンソンデバイダで実
現する場合、電力合成器の入力2端子への入力電力が等
しければ、理想的には電力分配器13の高周波信号入出
力端子間で3dB出力電力が増加する。またウィルキン
ソンディバイダは端子間アイソレーションが得られる。
When the power divider 13 is realized by a Wilkinson divider, an output power drop of 3 dB ideally occurs between the high frequency signal input / output terminals of the power divider 13.
Similarly, when the power combiner 14 is realized by a Wilkinson divider, if the input power to the two input terminals of the power combiner is equal, ideally, the 3 dB output power between the high frequency signal input / output terminals of the power divider 13 is To increase. Further, the Wilkinson divider provides isolation between terminals.

【0042】この理想的バランス型増幅器において、増
幅器11(HJ−FET)のドレインバイアス電圧が0
Vになると、電力分配器13の損失により利得は3dB
低下する。よって送信用増幅器出力電力は3dB低下す
る。同時に、増幅器11がOFFとなっているので、送
信器飽和出力電力も3dB低下している。ウィルキンソ
ンディバイダの端子間アイソレーションにより、バラン
ス型増幅部で増幅器11のみOFFした場合と、増幅器
12の単体特性は理想的には一致する。
In this ideal balanced amplifier, the drain bias voltage of the amplifier 11 (HJ-FET) is 0
V, the gain is 3 dB due to the loss of the power divider 13.
descend. Therefore, the output power of the transmission amplifier is reduced by 3 dB. At the same time, since the amplifier 11 is turned off, the transmitter saturation output power is also reduced by 3 dB. Due to the isolation between the terminals of the Wilkinson divider, the single characteristic of the amplifier 12 ideally coincides with the case where only the amplifier 11 is turned off in the balanced amplifier.

【0043】上記動作と同時に、マルチプレクサ31
が、可変減衰器バイアス回路32の別経路を選択するこ
とで、PINダイオードのセット電流値を数10nSe
cで変化させる。
Simultaneously with the above operation, the multiplexer 31
However, by selecting another path of the variable attenuator bias circuit 32, the set current value of the PIN diode is increased by several tens nSe.
Change with c.

【0044】例えば、送信用増幅器の出力電力を5dB
低下させる場合、増幅器11をOFFすることで利得3
dB低下、およびPINダイオードのセット電流制御に
より利得2dB低下を組み合わせて、合計5dBの出力
電力低下が実現される。この2動作に要する出力電力立
ち下がり時間は100nSec程度となる。
For example, if the output power of the transmission amplifier is 5 dB
To lower the gain, the amplifier 11 is turned off so that the gain 3
By combining the reduction of dB and the reduction of gain of 2 dB by the set current control of the PIN diode, a total reduction of output power of 5 dB is realized. The output power fall time required for these two operations is about 100 nSec.

【0045】3dB以上の出力電力低下状態では、増幅
器11が断となるため、増幅器11の消費電力はゼロと
なる。この仮定の場合、0.5〜1Wの消費電力低減と
なる。
When the output power is lower than 3 dB, the amplifier 11 is turned off, so that the power consumption of the amplifier 11 becomes zero. Under this assumption, the power consumption is reduced by 0.5 to 1 W.

【0046】なお、可変減衰器であるPINダイオード
の消費電力は増加するが、0.05W程度であり、無視
できる。
Although the power consumption of the PIN diode, which is a variable attenuator, increases, it is about 0.05 W and can be ignored.

【0047】逆に、出力電力5dB低下状態から出力電
力をフルゲインまで増加させる場合は、制御回路41が
出力電力をフルゲインに増加させる命令を出力すること
で、電源ON/OFFスイッチ21がOFF→ONに投
入され、増幅器11に高速に動作状態となる。同時にマ
ルチプレクサ31が、可変減衰器バイアス回路32の別
経路を選択することで、可変減衰器15を構成するPI
Nダイオードのセット電流値を高速制御する。この仮定
の場合、増幅器11の出力電力立ち上がり時間は数10
〜100nSecで実現可能である。
Conversely, when increasing the output power to the full gain from the state in which the output power is reduced by 5 dB, the control circuit 41 outputs a command to increase the output power to the full gain, so that the power ON / OFF switch 21 is turned from OFF to ON. , And the amplifier 11 is quickly operated. At the same time, the multiplexer 31 selects another path of the variable attenuator bias circuit 32, and thereby the PI
The set current value of the N diode is controlled at high speed. Under this assumption, the output power rise time of the amplifier 11 is several tens.
100100 nSec.

【0048】出力電力3dB低下の実現は、増幅器11
のドレイン電圧のOFFにより可能であるため、0〜8
dBの出力電力可変のためには、8チャンネルのマルチ
プレクサを用意すればよい。
The reduction of the output power by 3 dB is realized by the amplifier 11.
0 to 8 because it is possible by turning off the drain voltage of
In order to make the output power variable in dB, an 8-channel multiplexer may be prepared.

【0049】そして、本実施例の送信用増幅器を時分割
多重方式の送信器に適用する場合には、送信器出力電力
をON/OFFする必要がある。この場合は、制御回路
41からの制御信号により電源ON/OFFスイッチ2
1と22をともにON/OFFすることで、増幅器11
と12の出力電力のON/OFF制御が実現可能であ
り、これにより電力合成器14からの出力電力がON/
OFFされる。
When the transmission amplifier of this embodiment is applied to a time division multiplexing type transmitter, it is necessary to turn on / off the output power of the transmitter. In this case, the power ON / OFF switch 2 is controlled by a control signal from the control circuit 41.
By turning ON / OFF both 1 and 22, the amplifier 11
ON / OFF control of the output power of the power combiner 14 and the output power of the power combiner 12 can be realized.
It is turned off.

【0050】なお、上記の説明では、バランス型増幅器
の実現例として、電力分配器と電力合成器にウィルキン
ソンディバイダを使用したが、電力合成・分配時の位相
差が0度である必要はない。端子間アイソレーションが
確保される限りにおいて、90度ハイブリッドや180
度バランを使用することも可能である。この条件を満足
すれば、電力分配・合成器はパッシブデバイスはもちろ
ん、アクティブデバイスによる実現も可能である。
In the above description, a Wilkinson divider is used for the power divider and the power combiner as an example of realizing the balanced amplifier. However, the phase difference at the time of power combining and distributing does not need to be 0 degrees. As long as the terminal isolation is ensured, a 90 degree hybrid or 180 degree
It is also possible to use a degree balun. If this condition is satisfied, the power distribution / combiner can be realized not only with passive devices but also with active devices.

【0051】また、このバランス型増幅器は、ディスク
リートデバイスによる高周波増幅器とアルミナセラミッ
ク基板による電力分配・合成器とを組み合わせた、ハイ
ブリットICによって実現しても良いし、MMIC(M
onolithic Microwave IC)により実現しても良い
し、マルチチップモジュールの形式で実現しても良い。
ただし、増幅器11と12のドレイン電圧が個別に制御
できる必要がある。
The balanced amplifier may be realized by a hybrid IC in which a high-frequency amplifier using a discrete device and a power distributor / combiner using an alumina ceramic substrate are combined.
onolithic Microwave IC) or in the form of a multi-chip module.
However, it is necessary that the drain voltages of the amplifiers 11 and 12 can be individually controlled.

【0052】増幅器11と12には、増幅素子としてH
J−FETを例にとって説明したが、ガリウム砒素FE
Tやヘテロバイポーラトランジスタを使用しても良い。
The amplifiers 11 and 12 have H as an amplifying element.
The J-FET has been described as an example, but the gallium arsenide FE
T or a hetero bipolar transistor may be used.

【0053】次に、本発明の第2の実施例について、図
2を参照して説明する。図2は、本発明の第2の実施例
の構成を示す図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention.

【0054】図2を参照すると、本発明の第2の実施例
は、図1に示した第1の実施例のうち、バランス型増幅
部をシリーズに接続して構成される。すなわち、図2を
参照して、本実施例は、縦続接続された前段バランス増
幅器150、後段バランス増幅器151、及び各段の増
幅器に対応して電源スイッチ121、122、及び12
4、125を備えている。可変減衰器115、回路切替
器131、可変減衰器用バイアス回路132は前記第1
の実施例と同様である。前記第1の実施例と同様に、バ
ランス型増幅器の電力利得を1段あたり8dBとし、図
2に示す送信用増幅器のフルゲインを16dBと仮定し
て説明する。
Referring to FIG. 2, the second embodiment of the present invention is configured by connecting a balanced type amplifier to the series in the first embodiment shown in FIG. That is, referring to FIG. 2, in the present embodiment, the power switches 121, 122, and 12 corresponding to the front-stage balance amplifier 150 , the rear-stage balance amplifier 151 , and the amplifiers of the respective stages are connected in cascade.
4 and 125 are provided. The variable attenuator 115, the circuit switch 131, and the variable attenuator bias circuit 132
This is the same as the embodiment. Similar to the first embodiment, the description will be made on the assumption that the power gain of the balanced amplifier is 8 dB per stage and the full gain of the transmission amplifier shown in FIG. 2 is 16 dB.

【0055】今、送信用増幅器の送信出力電力を8dB
低下させたいとする。制御回路141が出力電力を8d
B低下させる命令を出力すると、増幅器電源ON/OF
Fスイッチ121と124がOFFとなり、出力端子電
位は強制的に接地電位となる。
Now, the transmission output power of the transmission amplifier is set to 8 dB.
You want to lower it. The control circuit 141 sets the output power to 8d
When the command to lower B is output, the amplifier power is turned ON / OF.
The F switches 121 and 124 are turned off, and the output terminal potential is forced to the ground potential.

【0056】前記第1の実施例と同様、RF周波数を3
0GHz、フルゲイン時の送信器飽和出力電力300m
W、増幅器の動作電圧を5Vと仮定し、現在実用化され
ている増幅器の実力を考慮すると、前段バランス型増幅
150のバイアスセット電流値は25〜50mA程
度、後段バランス型増幅器151のバイアスセット電流
値は100〜200mA程度であり、この場合、高速M
OSFETスイッチのON→OFF動作により100n
Sec程度での立ち下がり時間が実現可能である。
As in the first embodiment, the RF frequency is set to 3
Transmitter saturation output power 300m at 0GHz, full gain
Is W, the operating voltage of the amplifier assuming 5V, considering the power of the amplifier that are currently in practical use, the bias set current value of the pre-stage balanced amplifier 150 about 25~50MA bias set current of the subsequent balanced amplifier 151 The value is about 100 to 200 mA, and in this case, the high-speed M
100n by ON → OFF operation of OSFET switch
A fall time of about Sec can be realized.

【0057】上記動作と同時に、マルチプレクサ131
が、可変減衰器バイアス回路132の別経路を選択する
ことで、PINダイオードのセット電流値を数10nS
ecで変化させる。例えば、送信器の出力電力を8dB
低下させる場合、増幅器111と116をOFFするこ
とで利得6dB低下、およびPINダイオードのセット
電流制御により利得2dB低下を組み合わせて合計で8
dBの出力電力低下が実現される。
At the same time as the above operation, the multiplexer 131
However, by selecting another path of the variable attenuator bias circuit 132, the set current value of the PIN diode is increased by several tens nS.
It changes with ec. For example, if the output power of the transmitter is 8 dB
In the case of lowering, the amplifiers 111 and 116 are turned off to reduce the gain by 6 dB, and by controlling the set current of the PIN diode, the gain is reduced by 2 dB.
Output power reduction of dB is realized.

【0058】この2動作に要する出力電力立ち下がり時
間は100nSec程度となる。6dB以上の出力電力
低下状態では増幅器111と116の消費電力はゼロと
なる。この仮定の場合、0.625〜1.25Wの消費
電力低減となる。なお、可変減衰器であるPINダイオ
ードの消費電力は増加するが、0.05W程度であり無
視できる。
The fall time of the output power required for these two operations is about 100 nSec. In the output power reduction state of 6 dB or more, the power consumption of the amplifiers 111 and 116 becomes zero. Under this assumption, the power consumption is reduced by 0.625 to 1.25 W. Although the power consumption of the PIN diode, which is a variable attenuator, increases, it is about 0.05 W and can be ignored.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0060】(1)本発明の第1の効果は、出力電力低
減時に送信用増幅器の高周波特性を劣化させることな
く、消費電力の低減を実現できる、ということである。
(1) A first effect of the present invention is that the power consumption can be reduced without deteriorating the high-frequency characteristics of the transmission amplifier when the output power is reduced.

【0061】その理由は、本発明においては、バランス
型増幅器の採用により、片側動作を断することで、その
部分の消費電力をゼロとすることを可能としているため
である。
The reason is that, in the present invention, by employing a balanced amplifier, it is possible to reduce the power consumption of that part to zero by cutting off one-side operation.

【0062】(2)本発明の第2の効果は、送信用増幅
器の出力電力を細かく制御できる、ということである。
(2) The second effect of the present invention is that the output power of the transmission amplifier can be finely controlled.

【0063】その理由は、本発明においては、バランス
型増幅器の片側動作断と可変減衰器による減衰量制御を
併用することで、可変減衰器制御用回路切替器の容量分
の精度が得られる、からである。
The reason is that, in the present invention, by using both the one-sided operation of the balanced amplifier and the attenuation control by the variable attenuator, the accuracy of the capacity of the variable attenuator control circuit switch can be obtained. Because.

【0064】(3)本発明の第3の効果は、送信用増幅
器の出力電力を高速制御できる、ということである。
(3) A third effect of the present invention is that the output power of the transmission amplifier can be controlled at high speed.

【0065】その理由は、本発明によれば、バランス型
増幅器の電圧制御に電源スイッチを使用することで、動
作電圧を強制的にON/OFFしているためである。
The reason is that according to the present invention, the operating voltage is forcibly turned ON / OFF by using the power switch for the voltage control of the balanced amplifier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention.

【図3】従来の増幅装置の構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional amplification device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高周波信号入力端子 2 高周波信号出力端子 11、12 高周波増幅器 13 電力分配器 14 電力合成器 15 可変減衰器 21、22 高周波増幅器用電源スイッチ 23 高周波増幅器用バイアス回路 31 可変減衰器用回路切替器 32 可変減衰器用バイアス回路 41 制御回路 111、112、116、117 増幅器 113、118 電力分配器 114、119 電力合成器 115 可変減衰器 121、122、124、125 電源スイッチ 123 増幅器用バイアス回路 131 回路切替器 132 可変減衰器用バイアス回路 141 制御回路 REFERENCE SIGNS LIST 1 high-frequency signal input terminal 2 high-frequency signal output terminal 11, 12 high-frequency amplifier 13 power distributor 14 power combiner 15 variable attenuator 21, 22 high-frequency amplifier power switch 23 high-frequency amplifier bias circuit 31 variable attenuator circuit switch 32 variable Attenuator bias circuit 41 Control circuit 111, 112, 116, 117 Amplifier 113, 118 Power distributor 114, 119 Power combiner 115 Variable attenuator 121, 122, 124, 125 Power switch 123 Amplifier bias circuit 131 Circuit switcher 132 Bias circuit for variable attenuator 141 Control circuit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】送信出力電力の可変時、バランス型増幅部
の電源を高速に切替制御し、可変減衰器の減衰量を高速
に制御する、構成とされたことを特徴とする送信用増幅
器。
1. A transmission amplifier, wherein when a transmission output power is variable, a power supply of a balanced amplifying unit is rapidly switched and controlled, and an attenuation of a variable attenuator is controlled at a high speed.
【請求項2】第1、第2の増幅器をバランス型構成とし
たバランス型増幅部と、 前記第1、第2の増幅器のバイアス電圧をそれぞれ切替
制御する電源スイッチと、 前記バランス型増幅部の前段に設けられた可変減衰器
と、 前記可変減衰器の減衰量を可変に切替制御するためのス
イッチと、 出力電力に応じて前記各スイッチの切替指示を出力する
制御回路と、 を含むことを特徴とする送信用増幅器。
2. A balanced amplifying section having first and second amplifiers in a balanced configuration; a power switch for switching and controlling a bias voltage of each of the first and second amplifiers; A variable attenuator provided at a preceding stage, a switch for variably switching control of an attenuation amount of the variable attenuator, and a control circuit for outputting a switching instruction of each switch according to output power. Characteristic transmission amplifier.
【請求項3】出力電力を低下させる場合には、前記電源
スイッチを介して前記バランス型増幅部の前記第1、第
2の増幅器の一方を断し、必要に応じて前記可変減衰器
の減衰量の切替と組み合わせて所望の減衰量分出力電力
を低下させる、ことを特徴とする請求項2記載の送信用
増幅器。
3. When decreasing the output power, one of the first and second amplifiers of the balanced amplifying unit is cut off via the power switch, and the attenuation of the variable attenuator is reduced as necessary. 3. The transmission amplifier according to claim 2, wherein the output power is reduced by a desired amount of attenuation in combination with the switching of the amount.
【請求項4】前記バランス型増幅部が、電力分配器、前
記電力分配器の出力を入力とする互いに同一構造とされ
た前記第1、第2の増幅器、及び、前記第1、第2の増
幅器がの出力を入力とする電力合成器を備えたことを特
徴とする請求項2記載の送信用増幅器。
4. The balance type amplifying unit comprises a power divider, the first and second amplifiers having the same structure with an output of the power divider as inputs, and the first and second amplifiers. 3. The transmission amplifier according to claim 2, further comprising a power combiner having an output of the amplifier as an input.
【請求項5】前記バランス型増幅部を複数段縦続接続
し、前記各バランス型増幅部に対応して前記電源スイッ
チを備えたことを特徴とする請求項2記載の送信用増幅
器。
5. The transmission amplifier according to claim 2, wherein a plurality of said balanced amplifiers are connected in cascade, and said power switch is provided corresponding to each of said balanced amplifiers.
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