KR100735418B1 - Doherty Amplifier - Google Patents

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KR100735418B1
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Abstract

본 발명은 도허티 증폭기에 있어서, RF 입력 포트와, 서로 대칭적인 제1 입력과 제1 출력을 갖는 캐리어 앰프와 제2 입력과 제2 출력을 갖는 피킹 앰프와, 상기 캐리어 앰프와 상기 피킹 앰프의 상기 제1 및 제2 입력을 상기 RF 입력 포트에 연결하는 전력 분배기와, 상기 피킹 앰프의 출력에 따라 상기 캐리어 앰프의 부하 임피던스 변환을 위한 임피던스 트랜스포머와, 상기 피킹 앰프의 입력단에서 상기 캐리어 앰프의 패스와의 위상 차를 보상하는 트랜스미션 라인과, 상기 캐리어 앰프의 입력단에 위치하여 상기 캐리어 앰프 및 상기 피킹 앰프의 패스 상의 상호 변조 성분이 서로 역위상이 되도록 신호 위상을 조절하는 위상조절기를 포함함을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a Doherty amplifier includes an RF input port, a carrier amplifier having a first input and a first output symmetrical to each other, a picking amplifier having a second input and a second output, and the carrier amplifier and the picking amplifier. A power divider connecting first and second inputs to the RF input port, an impedance transformer for converting the load impedance of the carrier amplifier according to the output of the picking amplifier, and a path of the carrier amplifier at an input of the picking amplifier; A transmission line for compensating for the phase difference of the phase and a phase adjuster positioned at an input of the carrier amplifier to adjust a signal phase so that the intermodulation components on the path of the carrier amplifier and the picking amplifier are out of phase with each other; do.

도허티 앰프, 위상 조절기, 상호 변조Doherty Amplifiers, Phase Regulators, Intermodulation

Description

도허티 앰프{Doherty Amplifier} Doherty Amplifier

도 1은 종래 기술에 따른 도허티 앰프의 구조도.1 is a structural diagram of a Doherty amplifier according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도허티 앰프의 구조도.2 is a structural diagram of a Doherty amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도허티 앰프의 구조도.3 is a structural diagram of a Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도허티 앰프의 구조도.4 is a structural diagram of a Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도허티 앰프의 구조도.5 is a structural diagram of a Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention.

도 7은 캐리어 앰프의 3차 변조 프로덕트를 도시한 그래프.7 is a graph showing the third order modulation product of a carrier amplifier.

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도 8은 피킹 앰프의 3차 변조 프로덕트를 설명하기 위한 그래프.8 is a graph for explaining the third-order modulation products of the peaking amplifier.

도 9는 종래 기술 및 본 발명에 따른 3차 변조 프로덕트를 비교하기 위한 그래프.9 is a graph for comparing third-order modulation products according to the prior art and the present invention.

본 발명은 전력 증폭기에 관한 것으로써, 특히 비교적 넓은 주파수 범위에 걸쳐 비교적 높은 출력 전력 레벨에서 양호한 위상 및 진폭 선형성을 갖는 고출력 전력을 제공하는 도허티 증폭기에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to power amplifiers and, more particularly, to Doherty amplifiers that provide high output power with good phase and amplitude linearity at relatively high output power levels over a relatively wide frequency range.

무선 주파수와 마이크로파 통신 시스템은 전력 증폭기의 선형성과 효율에 관해 항상 증가하는 요구에 직면해 있다. 전력 증폭기를 거친 진폭/위상 변조된 무선 주파수(Radio Frequency)신호는 시간에 따라 포락선이 가변하는 특성을 갖으며 증폭기의 비선형 특성으로 인하여 입력 신호에 대한 이득 저하와 입력 주파수 외의 상호 변조(Inter-Modulation)으로 인한 주파수 성분 등의 왜곡 성분이 발생된다. 이러한, 전력 증폭기의 비선형 특성은 인접 채널에 영향을 주게 시스템 전체 용량을 저하시키게 된다. 따라서 전력증폭기의 선형성은 증폭기의 중요한 파리미터중의 하나로 엄격히 제한되고 있다. 전력증폭기의 선형성을 증가시키기 위하여 전력증폭기의 최대 출력 전력에서 Back-off시켜 사용하는 방법이 사용되고 있으며 Muti-Carrier 신호의 경우 포락선이 시간에 따라 변화하여 평균 출력 전력과 피크전력의 비(PAR: Peak to Average Ratio)는 대략 7~10 dB정도로, 증폭기에서는 최대 출력 전력보다 7~10 dB낮은 출력 전력에서 사용하게 된다.Radio frequency and microwave communication systems face ever-increasing demands regarding the linearity and efficiency of power amplifiers. The amplitude / phase modulated radio frequency signal through the power amplifier has the characteristic that the envelope varies with time, and due to the nonlinear nature of the amplifier, the gain reduction of the input signal and the inter-modulation other than the input frequency ), Distortion components such as frequency components are generated. This nonlinear nature of the power amplifier degrades the overall capacity of the system to affect adjacent channels. Therefore, the linearity of the power amplifier is strictly limited as one of the important parameters of the amplifier. In order to increase the linearity of the power amplifier, a method is used in which the power amplifier is backed off at the maximum output power. In the case of the muti-carrier signal, the envelope changes with time, so that the ratio of average output power and peak power (PAR: Peak) to Average Ratio (approximately 7 to 10 dB), which the amplifier uses at 7 to 10 dB lower than the maximum output power.

그러나, 이때 증폭기의 효율은 증폭기의 최대 전력에서는 높은 효율을 보이지만 출력 전력이 낮아지면 지수적으로 감소하여 효율이 상당히 저하된다.However, at this time, the efficiency of the amplifier shows high efficiency at the maximum power of the amplifier, but decreases exponentially when the output power decreases, so that the efficiency decreases considerably.

최근의 기술동향은 선형화 기술의 발전과 더불어 전력 증폭기의 효율 개선에 초점이 맞춰지고 있으며 전력 증폭기의 효율 개선을 위한 다양한 방법들이 제안되고 있고, '배킹-오프'된 전력 상태하에서 효율을 확장시키기 위한 한가지 확립된 기술로서 '도허티' 증폭기를 들 수 있는데, 상기 도허티 증폭기의 일 예가 도 1에 개요적으로 도시되어 있다.Recent technological trends have focused on improving the efficiency of power amplifiers with the development of linearization technology. Various methods for improving the efficiency of power amplifiers have been proposed, and for improving the efficiency under 'backed-off' power states, One established technique is a 'Doherty' amplifier, an example of which is shown schematically in FIG.

도 1을 참조하면, 도허티 앰프는 클래스 AB 또는 클래스 B 모드에서 동작하는 캐리어(Carrier) 앰프(120)와 입력 전력에 따른 온/오프 특성을 얻기 위하여 클레스 B 또는 클래스 C 모드에서 동작하는 피킹(Peaking) 앰프(160)를 포함한다. 상기 피킹 앰프(160)는 입력 전력이 낮을 때 오프되고, 입력 전력이 높을 때는 구동된다. 여기서, 도허티 앰프는 저전력일 때 캐리어 앰프(120)에서 바라본 부하가 고 전력일 때보다 2배 증가되도록 하여 출력 전력을 증가시키도록 구성되어, 저 출력 전력일 때의 효율을 개선시킨다. Referring to FIG. 1, a Doherty amplifier is a carrier amplifier 120 operating in a Class AB or Class B mode and a peaking operation in a Class B or Class C mode to obtain on / off characteristics according to input power. ) Amplifier 160. The peaking amplifier 160 is turned off when the input power is low, and is driven when the input power is high. Here, the Doherty amplifier is configured to increase the output power by increasing the load seen from the carrier amplifier 120 when the power is low than the high power when the power is low, thereby improving the efficiency at low output power.

상술한 바와 같이 피킹 앰프(160)의 동작에 따라 케리어 앰프(120)의 부하가 변하도록 하는 것을 로드 변조(load modulation)라고 하는데, 이는 캐리어 앰프 출력단에 특성임피던스 Zo, 길이

Figure 112003039416987-pat00001
/4 인 트랜스미션 라인인 임피던스 트랜스포머(140)를 연결하고 그 출력단에 다시 Zo/2 부하(170)와 피킹 앰프의 출력단을 연결하게 함으로써 구현한다.As described above, the load modulation of the carrier amplifier 120 changes according to the operation of the peaking amplifier 160 is called load modulation, which is characterized by the characteristic impedance Zo, the length of the carrier amplifier output terminal.
Figure 112003039416987-pat00001
It is implemented by connecting the impedance transformer 140, which is a transmission line of / 4, and connecting the output terminal of the Zo / 2 load 170 and the peaking amplifier to the output terminal again.

즉, 도허티 증폭기는 캐리어 앰프에서 바라본 부하의 임피던스가 입력 전력에 따라 변화하도록 하는 로드 변조(load modulation) 방법을 사용하고 있다. 낮은 출력 전력에서는 피킹 앰프는 오프되고 캐리어 앰프의 부하가 2배 증가하여 캐리어 앰프의 출력 전력이 2배 증가되게 된다. 따라서 피킹 앰프가 오프되어 출력전력이 감소되는 부분을 로드 변조를 통하여 보상하게 된다. 그러나, 캐리어 앰프와 피킹 앰프의 평형(Balanced)구조와 비교해 볼 때, 상기와 같은 구성의 도허티 증폭기는 동일한 출력 전력의 캐리어 앰프가 구동하는 출력은 2배 증가되므로 효율은 증가 하지만, 더 많은 상호 변조(Inter-Modulation)성분을 생성하기도 한다. 또한 입력전력이 높아지면서 피킹 앰프가 구동되면 피킹 앰프는 클래스 B 혹은 클래스 C급으로 동작시키기 때문에 입력전력이 높아지면서 상호 변조 성분은 더욱 증가되어 도허티 앰프의 선형성은 더욱 악화되는 문제점이 있다.In other words, the Doherty amplifier uses a load modulation method in which the impedance of the load seen from the carrier amplifier changes according to the input power. At low output power, the peaking amplifier is off and the load on the carrier amplifier is doubled, resulting in a double the output power of the carrier amplifier. Therefore, the peaking amplifier is turned off to compensate for the portion where the output power is reduced through the load modulation. However, compared with the balanced structure of the carrier amplifier and the peaking amplifier, the Doherty amplifier of the above configuration increases efficiency because the output of the carrier amplifier of the same output power is doubled, but the efficiency is increased, but more intermodulation is performed. It also produces (Inter-Modulation) components. In addition, when the peaking amplifier is driven while the input power is increased, the peaking amplifier operates in class B or class C. As the input power is increased, the intermodulation component is further increased, thereby deteriorating the linearity of the Doherty amplifier.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상호 변호 신호 성분이 상쇄되도록 하여 선형성을 개선하는 도허티 앰프를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to provide a Doherty amplifier that improves linearity by canceling the mutually modulated signal components.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도허티 증폭기에 있어서, RF 입력 포트와, 서로 대칭적인 제1 입력과 제1 출력을 갖는 캐리어 앰프와 제2 입력과 제2 출력을 갖는 피킹 앰프와, 상기 RF 입력 포트로부터의 출력 전력을 분배하여 상기 캐리어 증폭기와 상기 피킹 앰프의 상기 제1 입력 및 제2 입력으로 출력하는 전력 분배기와, 상기 제1 출력 및 제2 출력에 연결되어, 상기 피킹 앰프의 출력에 따라 상기 캐리어 앰프의 부하 임피던스를 변환하는 임피던스 트랜스포머와, 상기 전력 분배기의 출력단과 상기 제 2 입력 사이에 연결되어 상기 캐리어 앰프의 패스와의 위상 차를 보상하는 트랜스미션 라인과, 상기 제1 입력과 상기 트랜스미션 라인의 앞 단 중 하나에 위치하여 상기 캐리어 앰프 및 상기 피킹 앰프의 패스 상의 상호 변조 성분이 서로 역위상이 되도록 신호 위상을 조절하는 위상조절기를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a Doherty amplifier, comprising: an RF input port, a carrier amplifier having a first input and a first output symmetrical to each other, a picking amplifier having a second input, and a second output; A power divider for distributing output power from an RF input port and outputting the output power to the first and second inputs of the carrier amplifier and the peaking amplifier, and connected to the first and second outputs, the output of the peaking amplifier An impedance transformer for converting the load impedance of the carrier amplifier, a transmission line connected between the output terminal of the power divider and the second input to compensate for a phase difference between a path of the carrier amplifier, and the first input; Located at one of the front ends of the transmission line so that the intermodulation components on the path of the carrier amplifier and the peaking amplifier It characterized in that the phase comprises a phase adjuster for adjusting a signal phase as possible.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도허티 증폭기에 있어서, RF 입력 포트와, 서로 대칭적인 제1 입력과 제1 출력을 갖는 캐리어 앰프와 제2 입력과 제2 출력을 갖는 피킹 앰프와, 상기 캐리어 앰프와 상기 피킹 앰프의 상기 제1 및 제2 입력을 상기 RF 입력 포트에 연결하는 전력 분배기와, 상기 피킹 앰프의 출력에 따라 상기 캐리어 앰프의 부하 임피던스 변환을 위한 임피던스 트랜스포머와, 상기 피킹 앰프의 입력단에서 상기 캐리어 앰프의 패스와의 위상 차를 보상하는 트랜스미션 라인과, 상기 캐리어 앰프의 입력단에 위치하여 상기 캐리어 앰프 및 상기 피킹 앰프의 패스 상의 상호 변조 성분이 서로 역위상이 되도록 신호 위상을 조절하는 위상조절기를 포함함을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도허티 증폭기에 있어서, RF 입력 포트와, 서로 대칭적인 제1 입력과 제1 출력을 갖는 캐리어 앰프와 제2 입력과 제2 출력을 갖는 피킹 앰프와, 상기 캐리어 앰프와 상기 피킹 앰프의 상기 제1 및 제2 입력을 상기 RF 입력 포트에 연결하고, 상기 피킹 앰프의 입력단에서 상기 캐리어 앰프의 패스와의 위상차를 보상하도록 90도 위상 차를 갖는 디바이더와, 상기 피킹 앰프의 출력에 따라 상기 캐리어 앰프의 부하 임피던스 변환을 위한 임피던스 트랜스포머와, 상기 피킹 앰프와 상기 캐리어 앰프의 입력단 중 하나에 위치하여 상기 캐리어 앰프 및 상기 피킹 앰프의 패스 상의 상호 변조 성분이 서로 역위상이 되도록 신호 위상을 조절하는 위상조절기를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a Doherty amplifier, comprising: an RF input port, a carrier amplifier having a first input and a first output symmetrical to each other, a picking amplifier having a second input, and a second output; A power splitter connecting the first and second inputs of the carrier amplifier and the peaking amplifier to the RF input port, an impedance transformer for converting the load impedance of the carrier amplifier according to the output of the peaking amplifier, and A transmission line for compensating for a phase difference with a path of the carrier amplifier at an input terminal and a signal phase for adjusting the phase of the signal so that the intermodulation components on the path of the carrier amplifier and the picking amplifier are in phase with each other at the input terminal of the carrier amplifier It characterized in that it comprises a phase adjuster.
According to another aspect of the present invention, there is provided a Doherty amplifier, comprising: an RF input port, a carrier amplifier having a first input and a first output symmetrical to each other, a picking amplifier having a second input, and a second output; A divider having a 90 degree phase difference to connect a carrier amplifier and the first and second inputs of the peaking amplifier to the RF input port, and to compensate for the phase difference with the path of the carrier amplifier at the input of the peaking amplifier; An impedance transformer for converting the load impedance of the carrier amplifier according to the output of the peaking amplifier, and an intermodulation component on a path of the carrier amplifier and the peaking amplifier, which is located at one of the input terminals of the peaking amplifier and the carrier amplifier, It characterized in that it comprises a phase adjuster to adjust the signal phase to be.

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이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세 동작 및 구조에 대하여 상세히 설명한다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유 의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, the detailed operation and structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same reference numerals and the same elements among the drawings are represented by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown on different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 캐리어 앰프 또는 피킹 앰프의 입력단에 위상 조절 장치를 삽입하여 각각의 앰프를 통과하여 나온 상호 변조(Inter-Modulation)신호 성분을 상쇄시키는 도허티 앰프를 제안한다.The present invention proposes a Doherty amplifier in which a phase adjusting device is inserted into an input terminal of a carrier amplifier or a picking amplifier to cancel an inter-modulation signal component passed through each amplifier.

상기와 같은 본 발명에 따른 도허티 앰프는 위상 조절기의 위치 등에 따라 다양한 실시 예들로 구현될 수 있다.The Doherty amplifier according to the present invention as described above may be implemented in various embodiments according to the position of the phase adjuster.

그러면 상술한 본 발명에 따른 도허티 앰프의 일 실시예를 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.Next, an embodiment of the above-described Doherty amplifier according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 도허티 앰프는 RF포트와, 상기 RF 포트로의 입력전력을 분배하기 위한 전력 분배기(210)와, 상기 전력 분배기(210)에서 분기된 입력전력을 증폭하기 위한 캐리어 앰프(220)와 피킹 앰프(270), 상기 캐리어 앰프 및 피크 앰프의 출력에 직렬로 각각 연결되는 출력 정합 회로(230, 280), 상기 피킹 앰프(270)의 출력에 따라 캐리어 앰프(220)의 부하 임피던스 변환을 위한 임피던스 트랜스포머(240), 피킹 앰프(270) 입력 단에서 캐리어 앰프 패스와의 위상차를 보상해주기 위한 트랜스미션 라인(260), 상기 트랜스미션 라인(260) 입력단에 위치하여 캐리어 앰프 혹은 피킹 앰프 패스에서 두 패스가 위상차를 갖도록 하기 위한 위상조절기(250)로 구성되어진다.Referring to FIG. 2, the Doherty amplifier includes an RF port, a power divider 210 for distributing input power to the RF port, and a carrier amplifier 220 for amplifying input power branched from the power divider 210. ), And output matching circuits 230 and 280 connected in series to the outputs of the peaking amplifier 270, the output of the carrier amplifier and the peak amplifier, and the load impedance of the carrier amplifier 220 according to the output of the peaking amplifier 270. Impedance transformer 240 for the input, the transmission line 260 for compensating the phase difference with the carrier amplifier pass at the peaking amplifier 270 input stage, the transmission line 260 is located at the input terminal of the carrier amplifier or peaking amplifier pass It is composed of a phase adjuster 250 for the path to have a phase difference.

상기 위상조절기(250)로 위상조절이 가능한 전압 제어 위상 쉬프터(voltage controlled phase shifter)가 사용될 수 있고, 상기 트랜스미션 라인(240)으로 위상이 고정된 임의의 특성임피던스를 갖는 동축선로(Coaxial line), 스트립 라인(strip line), 마이크로 스트립라인(Microstrip line), 코플래너 웨이브가이드(Coplanar Waveguide), 슬랏라인(Slot line), 핀라인(Fin line)등의 트랜스미션 라인이 사용될 수 있다. A voltage controlled phase shifter capable of phase adjustment with the phase adjuster 250 may be used, and a coaxial line having any characteristic impedance fixed in phase with the transmission line 240, Transmission lines such as strip lines, microstrip lines, coplanar waveguides, slot lines, and fin lines may be used.

상기와 같이 구성된 도허티 증폭기의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the Doherty amplifier configured as described above are as follows.

상기 도허티 증폭기는 캐리어 앰프(220)에서 바라본 임피던스가 입력 전력에 따라 변화하여 낮은 전력에서는 높은 임피던스를, 높은 전력에서는 낮은 임피던스를 갖는다. 즉, 캐리어 앰프(220) 출력단에 임피던스 트랜스포머(240)와, 상기 트랜스포머(240)의 출력단에 피킹 앰프(270)의 출력단이 연결되어 피킹 앰프의 출력에 따라 캐리어 앰프에서 바라본 부하가 변화한다. The Doherty amplifier has a high impedance at low power and a low impedance at high power because the impedance seen by the carrier amplifier 220 changes according to the input power. That is, the impedance transformer 240 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 220 and the output terminal of the picking amplifier 270 is connected to the output terminal of the transformer 240 so that the load viewed from the carrier amplifier changes according to the output of the picking amplifier.

즉, 저 전력일 때는 피킹 앰프(270)가 오프되어 캐리어 앰프에서 바라본 부하의 임피던스는 2*Zo가 되게 되고, 고 전력일 때는 피킹 앰프가 구동되어 피킹 앰프의 출력 전류로 인하여 임피던스 트랜스포머 출력단에 부하 임피던스가 Zo/2에서 Zo가 되어 캐리어 앰프에서 바라본 임피던스는 Zo가 되어 최대 출력 전력으로 구동된다.That is, at low power, the peaking amplifier 270 is turned off so that the impedance of the load viewed from the carrier amplifier is 2 * Zo. At high power, the peaking amplifier is driven to load the impedance transformer output terminal due to the output current of the peaking amplifier. The impedance goes from Zo / 2 to Zo, so the impedance seen by the carrier amplifier is Zo and driven at full output power.

상기 트랜스미션 라인(260)은 상기 캐리어 앰프(220)측에서의 신호와 피킹 앰프(270)측에서의 신호를 동위상으로 합쳐지도록 한다. 위상 조절기(250)는 상기 트랜스미션 라인(260)에 의해 기본 신호 외에 상호 변조 신호가 합쳐져 도허티 앰프의 선형성을 악화시키는 것을 해결하기 위해, 캐리어 앰프측 패스와 피킹 앰프측 패스의 상호 변조 성분을 180도 역위상되도록 위상조절하여 상기 두 패스간의 상호 변조 성분을 상쇄시킨다.The transmission line 260 combines the signal on the carrier amplifier 220 side and the signal on the peaking amplifier 270 side in phase. The phase adjuster 250 adjusts the intermodulation component of the carrier amplifier side path and the peaking amplifier side path by 180 degrees to solve the degradation of the linearity of the Doherty amplifier by combining the intermodulation signals in addition to the basic signals by the transmission line 260. Phase adjustment to reverse phase cancels the intermodulation component between the two passes.

상기 피킹 앰프(270)는 클래스 B급 이하의 스위칭 모드로 구동하기 때문에 클래스 AB급으로 동작시키는 캐리어 앰프에 비하여 입력 신호에 대한 상호 변조 성분이 크고 위상변화 또한 크게 된다. 따라서 입력단에서 위상 튜닝성분을 이용하여 두 패스간의 기본(fundamental)신호에 대한 위상차를 약간 다르게 하였을 경우, 상호 변조 성분의 위상차는 기본(fundamental)신호의 위상차보다 더 큰 차이를 보이게 된다. 결국 두 패스의 위상차로 인하여 발생하는 기본(fundamental)신호의 감쇄보다 상호 변조 성분의 역위상으로 발생하는 선형성 개선 효과가 훨씬 크다.Since the peaking amplifier 270 is driven in a switching mode of class B or less, the intermodulation component of the input signal is larger and the phase change is also larger than that of the carrier amplifier operating in class AB. Therefore, when the phase difference of the fundamental signal between the two paths is slightly different using the phase tuning component at the input terminal, the phase difference of the intermodulation component shows a larger difference than the phase difference of the fundamental signal. As a result, the linearity improvement effect caused by the antiphase of the intermodulation component is much larger than the attenuation of the fundamental signal caused by the phase difference between the two passes.

상기 출력 정합 회로는 직렬 인덕턴스 또는 전송 라인 및 분로 커패시턴스 또는 개방 스터브로 구현될 수 있다. 동작시에 캐리어 증폭기가 온되고 피크 증폭기가 오프되었을 때, 정합 네트워크는 비교적 높은 임피던스를 제공한다.The output matching circuit can be implemented with a series inductance or transmission line and shunt capacitance or open stub. In operation, when the carrier amplifier is on and the peak amplifier is off, the matching network provides a relatively high impedance.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도허티 앰프의 구조를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 도허티 앰프는 상기 도 2의 도시된 도허티 앰프에서 피킹 앰프(270)의 입력단에 위치하던 위상 조절기(250)를 캐리어 앰프(330)의 입력단에 연결하는 구성을 갖는다. 상기 도 3에 도시된 도허티 앰프의 작용은 상기 도 2에서 설명한 바와 같으므로 생략하기로 한다.3 is a diagram illustrating a structure of a Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention. The Doherty amplifier illustrated in FIG. 3 has a configuration in which the phase adjuster 250, which is located at the input terminal of the peaking amplifier 270 in the Doherty amplifier illustrated in FIG. 2, is connected to the input terminal of the carrier amplifier 330. Since the operation of the Doherty amplifier shown in FIG. 3 is the same as that described with reference to FIG.

도 4는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 도허티 앰프의 구조를 도시한 도면이다. 도 4를 살펴보면, 캐리어 증폭기와 피크 증폭기 신호가 위상이 같게 결합되도록 하기 위해 도 2의 전력 분배기 및 트랜스미션 라인 대신에 90

Figure 112003039416987-pat00002
위상차를 갖는 디바이더(410)가 제공된다. 상기 디바이더(410)의 하나의 출력단은 캐리어 앰프(420)의 입력에 연결되고, 반면 다른 출력단은 피킹 앰프(460)의 입력에 연결된다. 상기 도 4에 도시된 도허티 앰프의 작용은 상기 도 2에서 설명한 바와 같으므로 생략하기로 한다.4 is a diagram illustrating a structure of a Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention. Looking at Figure 4, instead of the power divider and transmission lines of Figure 2, the carrier amplifier and peak amplifier signals can be coupled in phase,
Figure 112003039416987-pat00002
A divider 410 having a phase difference is provided. One output of the divider 410 is connected to the input of the carrier amplifier 420, while the other output is connected to the input of the peaking amplifier 460. The operation of the Doherty amplifier shown in FIG. 4 is the same as described with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도허티 앰프의 구조를 도시한 도면으로, 상기 도 4에 도시된 도허티 앰프의 피킹 앰프 입력단에 위치한 위상 조절기가 캐리어 앰프(530)의 입력단에 연결된 구성을 갖는다. 상기 도 5에 도시된 도허티 앰프의 작용은 상기 도 2에서 설명한 바와 같으므로 생략하기로 한다.5 is a diagram illustrating a structure of a Doherty amplifier according to another embodiment of the present invention, in which a phase adjuster located at an input terminal of a peaking amplifier of the Doherty amplifier illustrated in FIG. 4 is connected to an input terminal of a carrier amplifier 530. Have Since the operation of the Doherty amplifier illustrated in FIG. 5 is the same as that described with reference to FIG.

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그러면, 도 7 내지 도 9를 참조하여 상기 위상 조절 장치의 동작에 따른 효과에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.Then, the effects of the operation of the phase adjusting device will be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 9.

우선 캐리어 앰프와 피킹 앰프 각각의 2 톤(tone) 특성을 살펴보면, 도 7은 캐리어 앰프의 3차 상호 변조 성분의 진폭을 나타낸 그래프로 입력전력에 비례하여 큰 위상 변화없이 상호 변조 성분이 증가함을 알 수 있다. 도 8은 피킹 앰프의 3차 상호 변조 성분의 진폭을 나타낸 그래프로서 도 7의 캐리어 앰프의 IM 그래프 기준으로 위상을 변화시켜 캐리어 앰프의 IM성분과 180도 위상차를 갖도록 한 그래프이 다. 이 때 두 신호 성분이 서로 더해지면 도허티 앰프의 IM특성이 개선됨을 예측할 수 있다. First, referring to the two-tone characteristics of the carrier amplifier and the picking amplifier, FIG. 7 is a graph showing the amplitude of the third order intermodulation component of the carrier amplifier. The intermodulation component increases without a large phase change in proportion to the input power. Able to know. FIG. 8 is a graph illustrating amplitudes of the third-order intermodulation components of the peaking amplifier, and the phase is changed based on the IM graph of the carrier amplifier of FIG. 7 to have a 180 degree phase difference from the IM component of the carrier amplifier. In this case, it can be expected that the IM characteristics of the Doherty amplifier are improved when the two signal components are added to each other.

도 9는 기존 도허티 앰프 구조와 본 발명에서 제안한 도허티 앰프 구조의 IMD3(3차 변조 프로덕트)특성을 도시한 그래프이다. 도 9를 참조하면, 본 발명에서 위상 조절을 통하여 동일한 출력 전력에서 3차 변조 프로덕트가 5~7 dBc 개선됨을 알 수 있다. 9 is a graph illustrating the IMD3 (third-order modulation product) characteristics of the existing Doherty amplifier structure and the Doherty amplifier structure proposed in the present invention. Referring to FIG. 9, it can be seen that the third modulation product is improved by 5 to 7 dBc at the same output power through phase adjustment in the present invention.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 기존의 도허티 앰프에서 캐리어 앰프 출력전력 증가와 피킹 앰프의 비선형 특성으로 인한 선형성 악화의 단점을 보완하고자 위상조절장치를 추가하므로써, 캐리어 앰프의 상호 변조 성분과 피킹 앰프의 상호 성분이 180도 위상차로 서로 상쇄되도록 하여 기존 도허티 앰프의 선형성 악화라는 단점을 개선한다는 이점이 있다.As described above, the present invention adds a phase adjusting device to compensate for the disadvantages of the linearity deterioration due to the increase in the carrier amplifier output power and the nonlinearity of the peaking amplifier in the conventional Doherty amplifier. By mutually canceling the mutual components of each other by 180 degree phase difference, there is an advantage to improve the disadvantage of the linearity deterioration of the existing Doherty amplifier.

Claims (3)

도허티 증폭기에 있어서, In the Doherty amplifier, RF 입력 포트와, RF input port, 서로 대칭적인 제1 입력과 제1 출력을 갖는 캐리어 앰프와 제2 입력과 제2 출력을 갖는 피킹 앰프와, A carrier amplifier having a first input and a first output symmetrical to each other, and a peaking amplifier having a second input and a second output, 상기 RF 입력 포트로부터의 출력 전력을 분배하여 상기 캐리어 앰프와 상기 피킹 앰프의 상기 제1 입력 및 제2 입력으로 출력하는 전력 분배기와,A power divider for distributing output power from the RF input port and outputting the output power to the first and second inputs of the carrier amplifier and the peaking amplifier; 상기 제1 출력 및 제2 출력에 연결되어, 상기 피킹 앰프의 출력에 따라 상기 캐리어 앰프의 부하 임피던스를 변환하는 임피던스 트랜스포머와,An impedance transformer connected to the first output and the second output and converting the load impedance of the carrier amplifier according to the output of the picking amplifier; 상기 전력 분배기의 출력단과 상기 제2 입력 사이에 연결되어 상기 캐리어 앰프의 패스와의 위상 차를 보상하는 트랜스미션 라인과,A transmission line connected between an output terminal of the power divider and the second input to compensate for a phase difference with a path of the carrier amplifier; 상기 제1 입력과 상기 트랜스미션 라인의 앞 단 중 하나에 위치하여 상기 캐리어 앰프 및 상기 피킹 앰프의 패스 상에서 상기 트랜스미션 라인을 통해 기본 신호에 결합되는 상호 변조 성분이 서로 역위상이 되도록 신호 위상을 조절하는 위상조절기를 포함함을 특징으로 하는 도허티 증폭기.Positioned at one of the front end of the first input and the transmission line to adjust the signal phase such that the intermodulation components coupled to the fundamental signal through the transmission line on the path of the carrier amplifier and the picking amplifier are out of phase with each other; A Doherty amplifier comprising a phase adjuster. 도허티 증폭기에 있어서, In the Doherty amplifier, RF 입력 포트와, RF input port, 서로 대칭적인 제1 입력과 제1 출력을 갖는 캐리어 앰프와 제2 입력과 제2 출력을 갖는 피킹 앰프와,A carrier amplifier having a first input and a first output symmetrical to each other, and a peaking amplifier having a second input and a second output, 상기 캐리어 앰프와 상기 피킹 앰프의 상기 제1 및 제2 입력을 상기 RF 입력 포트에 연결하는 전력 분배기와,A power divider connecting the first and second inputs of the carrier amplifier and the peaking amplifier to the RF input port; 상기 피킹 앰프의 출력에 따라 상기 캐리어 앰프의 부하 임피던스 변환을 위한 임피던스 트랜스포머와,An impedance transformer for converting the load impedance of the carrier amplifier according to the output of the picking amplifier; 상기 피킹 앰프의 입력단에서 상기 캐리어 앰프의 패스와의 위상 차를 보상하는 트랜스미션 라인과,A transmission line for compensating a phase difference with a path of the carrier amplifier at an input terminal of the peaking amplifier; 상기 캐리어 앰프의 입력단에 위치하여 상기 캐리어 앰프 및 상기 피킹 앰프의 패스 상에서 상기 트랜스미션 라인을 통해 기본 신호에 결합되는 상호 변조 성분이 서로 역위상이 되도록 신호 위상을 조절하는 위상조절기를 포함함을 특징으로 하는 도허티 증폭기.And a phase adjuster positioned at an input of the carrier amplifier to adjust a signal phase such that intermodulation components coupled to a basic signal through the transmission line on the path of the carrier amplifier and the picking amplifier are in phase with each other. Doherty amplifier. 도허티 증폭기에 있어서, In the Doherty amplifier, RF 입력 포트와, RF input port, 서로 대칭적인 제1 입력과 제1 출력을 갖는 캐리어 앰프와 제2 입력과 제2 출력을 갖는 피킹 앰프와,A carrier amplifier having a first input and a first output symmetrical to each other, and a peaking amplifier having a second input and a second output, 상기 캐리어 앰프와 상기 피킹 앰프의 상기 제1 및 제2 입력을 상기 RF 입력 포트에 연결하고, 상기 피킹 앰프의 입력단에서 상기 캐리어 앰프의 패스와의 위상 차를 보상하도록 90도 위상 차를 갖는 디바이더와,A divider having a 90 degree phase difference so as to connect the first and second inputs of the carrier amplifier and the peaking amplifier to the RF input port, and to compensate the phase difference with the path of the carrier amplifier at an input of the peaking amplifier; , 상기 피킹 앰프의 출력에 따라 상기 캐리어 앰프의 부하 임피던스 변환을 위한 임피던스 트랜스포머와,An impedance transformer for converting the load impedance of the carrier amplifier according to the output of the picking amplifier; 상기 피킹 앰프와 상기 캐리어 앰프의 입력단 중 하나에 위치하여 상기 캐리어 앰프 및 상기 피킹 앰프의 패스 상에서 상기 디바이더를 통해 기본 신호에 결합되는 상호 변조 성분이 서로 역위상이 되도록 신호 위상을 조절하는 위상조절기를 포함함을 특징으로 하는 도허티 증폭기.A phase adjuster positioned at one of the input terminals of the picking amplifier and the carrier amplifier to adjust a signal phase such that intermodulation components coupled to a basic signal through the divider on the path of the carrier amplifier and the picking amplifier are in phase with each other; Doherty amplifiers characterized in that it comprises a.
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