KR101151560B1 - 저왜곡 증폭기 및 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기 - Google Patents

저왜곡 증폭기 및 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기 Download PDF

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겐이치 호리구치
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Abstract

트랜지스터 근방의 설치 공간의 확보와 저임피던스화를 양립시킬 수 있는 저왜곡 증폭기를 얻는다. 선단이 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락된 쇼트 스터브를 구비한 저왜곡 증폭기로서, 쇼트 스터브는, 트랜지스터의 게이트 단자 또는 드레인 단자 중 적어도 한쪽의 근방에 접속됨과 아울러, 복수로 분기된 선로로 구성되어, 분기된 각각의 선로의 선단이 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락되어 있다.

Description

저왜곡 증폭기 및 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기{LOW DISTORTION AMPLIFIER AND DOHERTY AMPLIFIER USING LOW DISTORTION AMPLIFIER}
본 발명은 광대역의 디지털 변조파를 왜곡없이 증폭하기 위해서 이용되는 저왜곡 증폭기, 및 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기에 관한 것이다.
최근에 있어서의 이동체 무선 통신, 멀티미디어 무선 통신의 급속한 발달에 따라, 대용량, 고속의 데이터 통신이 요구되고 있으며, 통신용 송신 증폭기에는, 광대역인 디지털 변조파를 왜곡없이 증폭하는 저왜곡의 특성이 요구되어 있다.
증폭기에서 발생하는 왜곡에는, 크게 나누면, 캐리어 주파수의 고조파 성분과, 증폭 주파수의 근방에 나타나는 성분이 있다. 일반적으로, 통신에서 문제가 되는 것은 캐리어 주파수의 근방에 나타나는 성분이다. 고조파 성분은 주파수가 크게 떨어져 있기 때문에, 필터 등의 외부 회로에서 제거할 수 있다. 그러나, 캐리어 주파수의 근방에 나타나는 성분을 제거하기 위해서는, 매우 좁은 대역의 필터가 요구되어, 일반적으로 실현이 곤란하다.
캐리어 주파수의 근방에 나타나는 왜곡은 증폭되는 고주파 신호가 변조되어, 변조의 주파수에 의해 시간적으로 엔벨롭(envelope)이 변화함으로써 발생한다. 또, 이 왜곡은, 2개로 분류되며, 증폭기의 비선형성에 기인하는 비선형 왜곡, 및 히스테리시스 특성(hysteresis characteristic)과 같이 증폭기의 과거 상태가 기억(메모리)되어, 현재의 상태에 영향을 미치게 하는 메모리 효과 왜곡이 있다.
비선형 왜곡은 캐리어 주파수에서의 증폭기의 AM/AM 특성, AM/PM 특성의 비선형성에 의해 발생한다. 메모리 효과 왜곡은 캐리어 주파수 이외에서 발생한 왜곡이 캐리어 신호와 혼변조되는 경우나, 파형의 시간적 변화의 방식으로 인해 왜곡의 발생이 상이한 경우에 발생한다. 메모리 효과 왜곡은 열의 영향, 증폭기의 주파수 특성, 고조파 성분과의 혼변조, 바이어스 회로에서 발생하는 베이스밴드 주파수 성분의 왜곡과의 혼변조 등이 원인이라고 생각되고 있다.
메모리 효과 왜곡을 저감하는 수법의 하나로서, 바이어스 회로의 베이스밴드 주파수에서의 임피던스를 저감하여, 베이스밴드 주파수 성분의 왜곡과 캐리어 신호의 혼변조 왜곡을 저감하는 수법이 제안되어 있다.
도 11은 베이스밴드 주파수 성분의 왜곡에 의해서 메모리 효과 왜곡이 증폭기에서 발생하는 메커니즘을 나타내는 설명도이다. 통신용 증폭기는 백-오프(back-off)를 취한 영역에서 저소비 전력화를 도모하기 위해서 통상 AB급~C급의 바이어스점으로 설정된다. 그 때문에, 입력 변조파 신호의 순시(瞬時) 입력 전력에 따라 트랜지스터에 흐르는 드레인 전류의 순시값이 변화되어, 입력 변조파 신호의 베이스밴드 주파수에서 드레인 전류가 변화된다.
드레인 단자에서의 전압 변화량은 드레인 전류와 바이어스 회로의 베이스밴드 주파수에서의 임피던스의 곱으로 나타내어진다. 이 때문에, 바이어스 회로의 임피던스에 따라, 드레인 단자 전압 VdFET는 베이스밴드 주파수로 변동한다. 이것에 의해, 캐리어 신호가 변조되어 메모리 효과 왜곡이 발생한다. 이상의 메커니즘에 의하면, 바이어스 회로의 베이스밴드 주파수에서의 임피던스를 0Ω에 근접시킴으로써, 메모리 효과 왜곡을 억압할 수 있다고 생각된다.
도 12는 종래의 저왜곡 증폭기의 구성도이다. 선단을 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락된 쇼트 스터브(short stub) 2개(Two way bias network)를 FET의 드레인 단자 근방에 마련함으로써, 바이어스 회로의 베이스밴드 주파수에서의 임피던스를 저감하여 메모리 효과 왜곡을 억제하고 있다(예컨대, 비특허문헌 1 참조).
비특허문헌 1: Akio Wakejima, Kohji Matsunaga, Yasuhiro Okamoto, Kazuki 0ta, Yuji Ando, Tatsuo Nakayama, and Hironobu Miyamoto, "370-W Output Power GaN-FET Amplifier with Low Distortion for W-CDMA Base Stations", pp.1360-1363, IEEE IMS2006
비특허문헌 1에서는, 트랜지스터의 드레인 단자 근방에, 종래는 1개밖에 접속되어 있지 않았던 쇼트 스터브를 2개로 증가시킴으로써, 베이스밴드 주파수에서의 바이어스 회로의 저임피던스화를 도모하고 있다. 이론적으로는, 이 비특허문헌 1에서 나타낸 쇼트 스터브를 다수 배치함으로써, 한층더의 저임피던스화를 실현할 수 있다. 그러나, 현실적으로는, 트랜지스터 근방의 공간적인 제약으로 인해, 쇼트 스터브의 개수는 2개 정도밖에 배치할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 트랜지스터 근방의 설치 공간의 확보와 저임피던스화를 양립시킬 수 있는 저왜곡 증폭기, 및 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기(Doherty amplifier)를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 저왜곡 증폭기는, 선단이 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락된 쇼트 스터브를 구비한 저왜곡 증폭기로서, 쇼트 스터브는, 트랜지스터의 게이트 단자 또는 드레인 단자 중 적어도 한쪽의 근방에 접속됨과 아울러, 복수로 분기된 선로로 구성되고, 분기된 각각의 선로의 선단이 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락된 것이다.
또한, 본 발명에 따른 도허티 증폭기는 본 발명의 저왜곡 증폭기를 캐리어 증폭기 또는 피크 증폭기 중 적어도 한쪽에 적용한 것이다.
본 발명에 의하면, 공간적 제약이 강한 트랜지스터 근방에서는, 쇼트 스터브를 구성하는 선로를 1개로 집약시키고, 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락되어 있는 선단으로 향하여 선로를 복수로 분기시킴으로써, 쇼트 스터브를 복수 선로로 구성하는 것에 의해, 트랜지스터 근방의 설치 공간의 확보와 저임피던스화를 양립시킬 수 있는 저왜곡 증폭기, 및 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 저왜곡 증폭기의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에서의 쇼트 스터브(2)의 시작(試作) 패턴을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에서의 베이스밴드 주파수에 대한 임피던스 특성의 측정 결과,
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에서의 쇼트 스터브(2)의 분기수를 늘린 경우의 예시도,
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 쇼트 스터브로부터 트랜지스터로 인가하는 바이어스 전압을 급전하는 설명도,
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에서의 2개+2분기의 쇼트 스터브로 이루어지는 출력 정합 회로의 예시도,
도 7은 본 발명의 실시 형태 4에서의 저왜곡 증폭기의 구성도,
도 8은 본 발명의 실시 형태 5에서의 저왜곡 증폭기의 구성도,
도 9는 본 발명의 실시 형태 6에서의 저왜곡 증폭기의 구성도,
도 10은 본 발명의 실시 형태 7에서의 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기의 구성도,
도 11은 베이스밴드 주파수 성분의 왜곡에 의해 메모리 효과 왜곡이 증폭기에서 발생하는 메커니즘을 나타내는 설명도,
도 12는 종래의 저왜곡 증폭기의 구성도이다.
이하, 본 발명의 저왜곡 증폭기의 바람직한 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
(실시 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 저왜곡 증폭기의 구성도이다. 보다 구체적으로는, 저왜곡 증폭기의 트랜지스터의 출력 회로를 나타낸 것이다. 도 1에 있어서의 저왜곡 증폭기는 트랜지스터의 드레인 단자(1), 쇼트 스터브(2), 고주파 단락용 콘덴서(3), 저주파 단락용 콘덴서(4), 출력 정합 회로(5), 출력 단자(6), 및 마이크로스트립 선로(7)를 포함하여 구성된다.
또, 도면 중에 있어서, 검게 색칠한 직사각형에 C가 기재된 것은 고주파 단락용 콘덴서(3)를 의미하고, 하얗게 칠한 직사각형에 C가 기재된 것은 저주파 단락용 콘덴서(4)를 의미하고 있다. 또한, 고주파 단락용 콘덴서(3)는 고주파 단락용 요소에 상당하고, 저주파 단락용 콘덴서(4)는 저주파 단락용 요소에 상당한다. 이 점은 이하의 실시 형태 및 도면에서도 동일하다.
여기서, 쇼트 스터브(2)는, 구성하는 선로가 복수로 분기되고, 각각의 선단이 고주파 단락용 콘덴서(3) 및 저주파 단락용 콘덴서(4)로 단락되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 쇼트 스터브(2) 또는 출력 정합 회로(5)에서 사용되고 있는 고주파 단락용 콘덴서(3) 및 저주파 단락용 콘덴서(4)는 관통 구멍(through hole)에 의해 그라운드에 단락되어 있다. 도 1 이후의 도면에 나타내는 콘덴서도 마찬가지로, 관통 구멍에 의해 그라운드에 단락된다.
다음으로, 본 실시 형태 1에 있어서의 저왜곡 증폭기의 동작에 대하여 설명한다. 트랜지스터에 입력된 변조파 신호의 순시 입력 전력에 따라, 트랜지스터에 흐르는 드레인 전류의 순시값이 변화된다. 쇼트 스터브(2)는, 그 선단이 고주파 단락용 콘덴서(3) 및 저주파 단락용 콘덴서(4)로 단락됨으로써, 콘덴서분의 임피던스 저감이 이루어져 있다.
또한, 쇼트 스터브(2)를 구성하는 선로가 복수로 분기됨으로써, 선로분의 인덕턴스 저감이 도모되어 있다. 이들에 의해, 쇼트 스터브(2)의 임피던스가 저감된다. 메모리 효과 왜곡은 쇼트 스터브(2)의 베이스밴드 주파수에서의 임피던스에 따라, 드레인 단자 전압이 변동함으로써 발생한다. 따라서, 쇼트 스터브(2)의 임피던스 저감을 도모하는 것에 의해, 메모리 효과 왜곡을 저감할 수 있다.
다음으로, 쇼트 스터브(2)에 의해, 베이스밴드 주파수에서의 임피던스가 저감되는 것을 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 쇼트 스터브(2)의 시작(試作) 패턴을 나타내고 있다. 도 2(a)는 쇼트 스터브(2)를 1개 늘린 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 2(b)는 쇼트 스터브(2)를 2개 늘린 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 2(c)는 쇼트 스터브(2)를 2개 늘림과 아울러 각각을 2분기한 경우를 나타내고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같은 3종류의 쇼트 스터브(2)를 시작(試作)하여, 베이스밴드 주파수에 대한 임피던스를 각각의 쇼트 스터브에 대해 측정하였다. 도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 베이스밴드 주파수에 대한 임피던스 특성의 측정 결과이다. 쇼트 스터브(2)를 늘리는 개수를 1개로부터 2개로 함으로써, 저임피던스화가 도모되고 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 2개 늘린 쇼트 스터브(2)를 2분기시킴으로써, 한층더의 저임피던스화가 도모되고 있는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터도, 본 발명의 쇼트 스터브의 유효성을 확인할 수 있다.
도 2(c)에서는, 2개 늘린 쇼트 스터브를 2분기하여 이루어지는 출력 정합 회로를 나타내었지만, 분기수를 더 늘리더라도 좋다. 도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 쇼트 스터브(2)의 분기수를 늘린 경우의 예시도이다. 도 4(a)는 쇼트 스터브(2)를 2개 늘림과 아울러, 각각을 3분기한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 4(b)는 쇼트 스터브(2)를 2개 늘림과 아울러, 각각을 4분기한 경우를 나타내고 있다. 이와 같이, 분기수를 늘림으로써, 한층더의 저임피던스화를 실현할 수 있다.
또한, 이러한 쇼트 스터브로부터는, 트랜지스터에 인가하는 바이어스 전압이 급전되어도 좋다. 도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 쇼트 스터브로부터 트랜지스터에 인가하는 바이어스 전압을 급전하는 설명도이다. 이와 같이, 쇼트 스터브로부터 바이어스 전압을 급전함으로써, 베이스밴드 주파수에서의 저임피던스 기능과 바이어스 급전 기능의 공용화를 도모할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 복수의 선로로 쇼트 스터브가 구성되기 때문에, 실효적인 바이어스 급전 선로의 선로 폭을 넓게 할 수 있어, 편측(片側)으로부터 급전하더라도 쇼트 스터브의 직류 저항을 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 바이어스 회로에서의 손실을 저감할 수 있어, 증폭기의 고효율화를 도모할 수 있다.
또한, 쇼트 스터브로부터 트랜지스터로 인가하는 바이어스 전압을 급전하지 않더라도 좋다. 이 경우에는, 직류 저항에 의한 영향이 없기 때문에, 가는 선로를 이용할 수 있다. 이 결과, 분기 후의 선로 면적을 작게 함으로써 분기수를 늘릴 수 있어, 베이스밴드 주파수에서의 임피던스를 한층더 저감할 수 있다. 또한, 쇼트 스터브의 배치에는 자유도가 있기 때문에, 기판 레이아웃에 따라 다양한 배치를 취하는 것이 가능해진다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 2개+2분기의 쇼트 스터브로 이루어지는 출력 정합 회로의 예시도이며, (a)~(d)의 4가지를 나타내고 있다. 이 도 6(a)~(d)에 나타낸 바와 같이, 쇼트 스터브의 배치 방향은 반드시 동일한 방향으로 가지런히 배치될 필요는 없고, 주선로에 대해 대칭 형상일 필요도 없다. 또한, 쇼트 스터브는 한번 분기한 후에 재차 분기하여도 좋다.
또, 트랜지스터와 쇼트 스터브 사이에서 직류가 저지(沮止)되어 있는 경우에는, 콘덴서를 이용하는 일없이, 쇼트 스터브 선단을 직접 그라운드에 접속하여도 좋다. 이것에 의해, 양호한 단락 특성을 실현할 수 있다.
또한, 앞선 도 1에서는, 쇼트 스터브가 트랜지스터의 출력측에 접속되어 있는 경우를 예시하고 있지만, 트랜지스터의 입력측에 접속하여도 좋다. 이와 같이, 쇼트 스터브를 입력측에 접속한 경우에는, 출력측으로부터 누설되어 나온 베이스밴드 주파수의 신호, 또는 트랜지스터의 입력측에서의 게이트 용량의 비선형성 등으로부터 발생한 베이스밴드 주파수의 신호에 대해, 임피던스를 저감하여 트랜지스터의 게이트단에서의 전압 변동을 작게 할 수 있다.
이 베이스밴드 주파수에서의 신호는 트랜지스터에서 캐리어와 혼변조되어 메모리 효과 왜곡으로 된다. 따라서, 입력측에서의 베이스밴드 주파수의 저임피던스화는 증폭기의 메모리 효과 왜곡을 저감하는 이점이 있다.
또한, 앞선 도 1에서는, 쇼트 스터브를 구성하는 선로로 마이크로스트립 선로(microstrip line)를 이용한 경우를 예시하고 있다. 그러나, 쇼트 스터브를 구성하는 선로로서는, 집중 정수의 인덕터(inductor of concentrated constant), 스트립 선로, 와이어, 트라이플레이트 선로(triplate line), 또는 코플레이너 선로(coplanar line) 중 적어도 하나를 이용하고 구성하여도 좋다. 이들을 이용함으로써, 소형화를 도모할 수 있고, 특히, 주파수가 낮은 경우에 유효하다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 공간적 제약이 강한 트랜지스터 근방에서는, 쇼트 스터브를 구성하는 선로를 1개로 집약시키고, 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락되어 있는 선단으로 향해 선로를 복수로 분기시키고 있다. 이와 같이, 쇼트 스터브를 복수 선로로 구성하는 것에 의해, 트랜지스터 근방의 설치 공간의 확보와 저임피던스화를 양립시킬 수 있는 저왜곡 증폭기를 얻을 수 있다.
또, 상술한 실시 형태 1에서는, 트랜지스터 패키지의 외부에 쇼트 스터브가 마련되어 있는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명의 저왜곡 증폭기는 이러한 구성에 한정되는 것이 아니다. 쇼트 스터브는 트랜지스터의 패키지 내부에 구성하거나, 또는, 반도체 상에 트랜지스터와 일체적으로 형성할 수도 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 진성 트랜지스터 바로 옆에서 베이스밴드 주파수에서의 임피던스를 저하시킬 수 있다. 이 결과, 메모리 효과 왜곡을 한층더 저감한 저왜곡 증폭기를 얻을 수 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태 2에서는, 쇼트 스터브의 고주파 단락점의 바로 옆에 저주파 단락점을 마련하는 경우에 대해, 앞선 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1의 구성에서는, 고주파 단락용 콘덴서(3)가 고주파 단락점에 상당하고, 저주파 단락용 콘덴서(4)가 저주파 단락점에 상당한다.
기본적 동작은 전술한 실시 형태 1과 동일하다. 고주파 단락점(고주파 단락용 콘덴서(3))의 바로 옆에 저주파 단락점(저주파 단락용 콘덴서(4))를 마련함으로써, 저주파 단락점을 트랜지스터에 가장 가깝게 할 수 있다. 이것에 의해, 쇼트 스터브를 구성하는 선로의 임피던스를 최소로 할 수 있다. 또, 쇼트 스터브의 저임피던스화에 따라, 메모리 효과 왜곡이 작은 저왜곡 증폭기를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 의하면, 쇼트 스터브의 고주파 단락점의 바로 옆에 저주파 단락점을 마련한 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 쇼트 스터브를 구성하는 선로의 임피던스를 최소로 할 수 있어, 메모리 효과 왜곡이 작은 저왜곡 증폭기를 실현할 수 있다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태 3에서는, 쇼트 스터브의, 주선로와의 접속점으로부터 전기장이 동일한 위치에 고주파 단락점을 마련하는 경우에 대해, 전술한 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1의 구성에서는, 고주파 단락용 콘덴서(3)가 고주파 단락점에 상당하고, 저주파 단락용 콘덴서(4)가 저주파 단락점에 상당한다.
또, 도 1에 있어서, 상측(上側)에 나타내어진 쇼트 스터브(2) 내에 마련된 2개의 고주파 단락점(고주파 단락용 콘덴서(3))과, 하측에 나타내어진 쇼트 스터브(2) 내에 마련된 2개의 고주파 단락점(고주파 단락용 콘덴서(3))은 모두 주선로와의 접속점으로부터 전기장이 동일한 위치에 마련되어 있다.
기본적 동작은 전술한 실시 형태 1과 동일하다. 쇼트 스터브의 임피던스는 주선로와의 접속점으로부터 전기장이 가장 짧은 쇼트 스터브의 영향이 가장 크고, 이 스터브의 전기적 특성으로 전체의 스터브의 특성이 대체로 결정된다. 그 때문에, 쇼트 스터브를 구성하는 개개의 스터브의 전기장을 균일하게 함으로써, 쇼트 스터브를 구성하는 선로의 임피던스의 총합을 최소로 할 수 있다.
따라서, 각각의 쇼트 스터브에 있어서, 주선로와의 접속점으로부터 전기장이 동일한 위치에 고주파 단락점을 마련함으로써, 쇼트 스터브 전체에서의 저임피던스화를 달성할 수 있다. 이 결과, 메모리 효과 왜곡이 작은 저왜곡 증폭기를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 3에 의하면, 각각의 쇼트 스터브의 주선로와의 접속점으로부터 전기장이 동일한 위치에 고주파 단락점을 마련한 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 쇼트 스터브 전체에서의 저임피던스화를 달성할 수 있어, 메모리 효과 왜곡이 작은 저왜곡 증폭기를 실현할 수 있다.
(실시 형태 4)
도 7은 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 저왜곡 증폭기의 구성도이다. 도 7에 있어서의 저왜곡 증폭기는 트랜지스터의 게이트 단자 및 드레인 단자의 근방에 쇼트 스터브가 각각 2개 접속되어 있다.
기본적 동작은 전술한 실시 형태 1과 동일하다. 복수개의 쇼트 스터브를 트랜지스터의 게이트 단자 및 드레인 단자에 접속함으로써, 베이스밴드 주파수에서의 임피던스를 한층더 저감할 수 있는 이점이 있다. 이것에 의해, 메모리 효과 왜곡을 한층더 저감할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 4에 의하면, 복수개의 쇼트 스터브를 트랜지스터의 게이트 단자 및 드레인 단자에 접속하는 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 베이스밴드 주파수에서의 임피던스를 한층더 저감할 수 있어, 메모리 효과 왜곡을 한층더 저감시킨 저왜곡 증폭기를 실현할 수 있다.
(실시 형태 5)
도 8은 본 발명의 실시 형태 5에 있어서의 저왜곡 증폭기의 구성도이다. 본 실시 형태 5에 있어서의 저왜곡 증폭기는 쇼트 스터브의 선로 폭이 분기 전후에서 상이하다.
기본적 동작은 전술한 실시 형태 1과 동일하다. 분기 후의 쇼트 스터브의 선로 폭을, 분기 전의 쇼트 스터브의 선로폭보다 가늘게 한 경우에는, 고밀도로 선로를 배치할 수 있어, 분기수를 증가할 수 있는 이점이 있다. 한편, 분기 후의 쇼트 스터브의 선로 폭을, 분기 전의 쇼트 스터브의 선로폭보다 굵게 한 경우에는, 선로의 임피던스를 저감할 수 있는 이점이 있다.
이들의 이점에 의해, 쇼트 스터브의 임피던스를 저감할 수 있다. 또, 쇼트 스터브 내에서 굵은 선로와 가는 선로가 혼재되어도 좋다. 이러한 구성을 구비하는 것에 의해, 증폭기의 메모리 효과 왜곡을 저감할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 5에 의하면, 쇼트 스터브의 선로폭이 분기 전후에서 다른 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 쇼트 스터브의 임피던스를 저감할 수 있어, 메모리 효과 왜곡을 저감시킨 저왜곡 증폭기를 실현할 수 있다.
(실시 형태 6)
도 9는 본 발명의 실시 형태 6에 있어서의 저왜곡 증폭기의 구성도이다. 쇼트 스터브를 구성하는 복수개의 분기된 선로의 전부 또는 일부를 묶어, 폭이 굵은 선로를 구성하고 있다. 또한, 그 묶여진 선로를, 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락하기 직전에, 복수의 선로로 재차 분기되어, 각각의 분기 선로의 선단을 단락하고 있다.
기본적 동작은 전술한 실시 형태 1과 동일하다. 쇼트 스터브를 구성하는 복수개의 분기된 선로의 전부 또는 일부를 묶음으로써, 분기된 복수개의 선로 사이에도 도체를 배치할 수 있어, 선로의 임피던스를 저감할 수 있다.
또한, 그 묶여진 선로는 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락되기 직전에 복수의 선로로 재차 분기되어, 각각의 분기 선로의 선단이 단락된다. 이 결과, 양호한 단락 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 쇼트 스터브를 저임피던스화할 수 있는 이점이 있어, 저왜곡 증폭기의 메모리 효과 왜곡을 저감할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 6에 의하면, 쇼트 스터브의 복수개로 분기된 선로를 묶은 후에 재차 분기되는 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 쇼트 스터브의 임피던스를 저감할 수 있어, 메모리 효과 왜곡을 저감시킨 저왜곡 증폭기를 실현할 수 있다.
(실시 형태 7)
본 실시 형태 7에서는, 상술한 실시 형태 1~6에 나타낸 저왜곡 증폭기를 도허티 증폭기에 적용하는 경우에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시 형태 7에 있어서의 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기의 구성도이다. 보다 구체적으로는, 전술한 실시 형태 1~6에서 설명한 저왜곡 증폭기를, 도허티 증폭기의 구성요소인 캐리어 증폭기 및 피크 증폭기에 적용하고 있다.
본 실시 형태 7에 있어서의 도 7에 나타낸 유닛 증폭기(즉, 캐리어 증폭기 및 피크 증폭기)의 기본적 동작은 전술한 실시 형태 1과 동일하다. 도허티 증폭기는 캐리어 증폭기와 피크 증폭기로 구성된다. 그리고, 소(小)출력 영역에서는, AB급 동작의 캐리어 증폭기만이 동작한다. 한편, 대(大)출력 영역에서는, AB급 동작의 캐리어 증폭기 및 C급 동작의 피크 증폭기의 양쪽이 동작한다. 이러한 동작에 의해, 저출력 영역부터 고출력 영역까지 높은 효율을 실현하고 있다.
피크 증폭기는 C급으로 동작한다. 이 때문에, 드레인 전류의 순시적인 변화량이 커서, 큰 메모리 효과 왜곡이 발생한다. 그래서, 본 발명의 저왜곡 증폭기를 피크 증폭기에 적용함으로써, 메모리 효과 왜곡을 저감할 수 있다.
또한, 도허티 증폭기에서는, 캐리어 증폭기 및 피크 증폭기에서 동작급이 상이하기 때문에, 다른 메모리 효과 왜곡이 발생하고 있다. 그 때문에, 합성 후의 메모리 효과 왜곡은 매우 복잡한 왜곡으로 된다. 이 결과, 디지털 전치 보상기(digital predistorter)로 왜곡 보상을 행하는 경우에는, 왜곡 보상량이 대폭 저하되는 문제가 발생한다.
그래서, 본 발명의 저왜곡 증폭기를 캐리어 증폭기 및 피크 증폭기에 적용함으로써, 캐리어 증폭기 및 피크 증폭기의 메모리 효과 왜곡을 저감할 수 있다. 이 결과, 왜곡 보상량을 개선할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이, 실시 형태 7에 의하면, 도허티 증폭기의 구성요소인 캐리어 증폭기 및 피크 증폭기에 본 발명의 저왜곡 증폭기를 적용하고 있다. 이것에 의해, 캐리어 증폭기 및 피크 증폭기의 메모리 효과 왜곡을 저감할 수 있어, 왜곡 보상량을 개선할 수 있다.

Claims (8)

  1. 선단이 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락된 쇼트 스터브(short stub)를 구비한 저왜곡 증폭기(low distortion amplifier)로서,
    상기 쇼트 스터브는,
    트랜지스터의 게이트 단자 또는 드레인 단자 중 적어도 한쪽의 근방에 접속됨과 아울러, 복수로 분기된 선로로 구성되어, 분기된 각각의 선로의 선단이 고주파 단락용 요소 및 저주파 단락용 요소로 단락되고,
    분기된 각각의 선로에서의 상기 고주파 단락용 요소의 바로 옆에 상기 저주파 단락용 요소가 마련되며,
    분기된 각각의 선로에서의 주선로와의 접속점으로부터 고주파 단락용 요소까지의 선로 길이가 모두 동일하고,
    트랜지스터의 게이트 단자 또는 드레인 단자 중 적어도 한쪽의 근방에 복수개 접속되어 있는
    저왜곡 증폭기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쇼트 스터브는 분기 후의 선로 폭이 분기 전의 선로 폭과 다른 선로를 포함하는 저왜곡 증폭기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 쇼트 스터브는, 분기된 선로에서, 분기된 모든 선로 또는 일부의 선로를 묶어, 선로 폭이 굵은 부분을 구성함과 아울러, 단락되기 직전에 복수의 선로로 재차 분기되어, 각각의 분기 선로의 선단이 상기 고주파 단락용 요소 및 상기 저주파 단락용 요소로 단락된 저왜곡 증폭기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 쇼트 스터브는 트랜지스터의 패키지 내부에 구성되거나, 또는 상기 트랜지스터와 동일 반도체 상에 일체로 형성되는 저왜곡 증폭기.
  8. 청구항 1, 5, 6, 7 중 어느 한 항에 기재된 저왜곡 증폭기를 캐리어 증폭기 또는 피크 증폭기 중 적어도 한쪽에 적용한, 저왜곡 증폭기를 이용한 도허티 증폭기.
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