KR102546533B1 - Multiband Doherty Amplifier Using Schiffman Phase Shifter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에 관한 것으로, 쉬프만 위상 천이기를 도허티 증폭기에 적용하여 대역이 좁은 도허티 증폭기를 광대역 또는 다중 대역에서 사용할 수 있게 하는 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기는 입력 신호를 두 경로로 나누어 주는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 나누어진 신호를 각각 증폭하는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기, 입력단자 또는 출력단자에 90도 위상차 신호를 만들기 위한 쉬프만 위상 천이기를 포함하여, 하나의 도허티 증폭기로 쉽게 다중 대역/다중 모드로 활용할 수 있어 설계 난이도도 낮으며 활용도가 높은 효과가 있다.The present invention relates to a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter, and by applying the Schiffman phase shifter to the Doherty amplifier, a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter can be used in a wide band or multi-band. It is about a Doherty amplifier. The multi-band Doherty amplifier using the Schiffman phase shifter according to the present invention has a power divider that divides the input signal into two paths, a carrier amplifier and a peaking amplifier that amplify the signal divided by the power divider, respectively, and 90 to an input terminal or an output terminal. Including a Schiffman phase shifter to create a doherty phase difference signal, it can be easily used as a multi-band / multi-mode with one Doherty amplifier, so the design difficulty is low and the usability is high.
Description
본 발명은 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쉬프만 위상 천이기를 도허티 증폭기에 적용하여 대역이 좁은 도허티 증폭기를 광대역 또는 다중 대역에서 사용할 수 있게 하는 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter, and more particularly, to a Schiffman phase shifter that applies a Schiffman phase shifter to a Doherty amplifier so that a narrow-band Doherty amplifier can be used in a wideband or multi-band. It relates to a multi-band Doherty amplifier using a group.
종래, 도허티 증폭기는 공개특허 제2015-0043037호에 의하면, 도허티 증폭기는 상하 대칭인 캐리어 증폭기 및 피킹 증폭기를 포함할 수 있다. 옵셋 선로의 길이를 줄임으로써, 도허티 증폭기의 소형화가 달성되고, 도허티 증폭기의 효율이 향상될 수 있다.Conventionally, according to Patent Publication No. 2015-0043037, the Doherty amplifier may include a vertically symmetrical carrier amplifier and a peaking amplifier. By reducing the length of the offset line, miniaturization of the Doherty amplifier can be achieved and efficiency of the Doherty amplifier can be improved.
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. 전력 증폭기의 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 dB 정도로, 증폭기에서는 최대 출력 전력보다 7~10 dB 낮은 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 that has passed through the power amplifier has a characteristic that the envelope changes with time. ) causes distortion components such as frequency components. Such non-linear characteristics of the power amplifier affect adjacent channels, thereby degrading the overall capacity of the system. 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 of back-off at the maximum output power of the power amplifier is used, and in the case of a multi-carrier signal, the envelope changes with time, so that the ratio of average output power to peak power (PAR: Peak to Average Ratio) is about 7 to 10 dB, and the amplifier uses it at an output power that is 7 to 10 dB lower than the maximum output power.
도 1은 일반적인 도허티 증폭기의 블록도를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입력단에 전력 분배기(103, Wilkinson divider), 캐리어 증폭기(101, carrier amplifier, main amplifier), 피킹 증폭기(102, peaking amplifier, auxiliary amplifier), 입력 90도 위상 천이기(104, input 90
최근 무선통신 시스템은 갈수록 새로운 대역(5G)이 추가되고, 기존 대역(3G, 4G)과 공존하여 사용하게 되므로 다중 대역 또는 광대역 부품의 요구가 증가하고 있으나 전력증폭기의 다중 대역 구현은 어려운 과제이다. In recent wireless communication systems, more and more new bands (5G) are added and used coexistently with existing bands (3G, 4G), so the demand for multi-band or broadband components is increasing, but the multi-band implementation of power amplifiers is a difficult task.
본 발명은 상술한 문제를 해결하고자 고안한 것으로, 하나의 도허티 증폭기로 다중 대역/다중 모드로 활용할 수 있도록 하는 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter that can be used in multi-band/multi-mode with a single Doherty amplifier.
본 발명의 일측면에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기는 입력 신호를 두 경로로 나누어 주는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 나누어진 신호를 각각 증폭하는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기, 입력단자 또는 출력단자에 90도 위상차 신호를 만들기 위한 쉬프만 위상 천이기를 포함한다.A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an aspect of the present invention includes a power divider that divides an input signal into two paths, a carrier amplifier and a peaking amplifier that amplify the signals divided by the power divider, respectively, and an input terminal or output. It includes a Schiffman phase shifter to create a 90 degree phase difference signal at the terminal.
바람직하게 전력 분배기는 윌킨슨 전력 분배기, 90도 하이브리드, 브랜치라인 커플러 중 어느 하나이다. 또한 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기의 출력 측에 위치하는 쉬프만 위상 천이기는 입력에서 생성한 90도 위상차를 보상하여 캐리어 증폭기의 출력신호와 피킹 증폭기의 출력신호가 출력포트에서 동위상으로 더해지도록 해준다.Preferably, the power divider is any one of a Wilkinson power divider, a 90 degree hybrid, and a branchline coupler. In addition, the Schiffman phase shifter located on the output side of the multi-band Doherty amplifier using the Schiffman phase shifter compensates for the 90 degree phase difference generated at the input, so that the output signal of the carrier amplifier and the output signal of the peaking amplifier are in phase at the output port. allows it to be added.
또한 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 차동 구조일 수 있으며, 차동 구조일 경우 트랜스포머나 발룬(balun)을 통해 싱글엔드(single-ended) 입출력 구조를 가질 수 있다.In addition, the carrier amplifier and the peaking amplifier may have a differential structure, and in the case of a differential structure, may have a single-ended input/output structure through a transformer or a balun.
쉬프만 위상 천이기는 타입-A, 타입-B, 타입-D, 타입-E, 타입-F 중 어느 하나로 변형된 쉬프만 위상 천이기를 포함하며, 쉬프만 위상 천이기의 일부인 결합 선로(coupled lines)의 우모드 특성 임피던스(Z0o, odd mode characteristic impedance)와 기모드 특성 임피던스(Z0e, even mode characteristic impedance)는 동작 주파수와 대역폭에 따라 값이 가변된다.The Schiffman phase shifter includes a Type-A, Type-B, Type-D, Type-E, or Type-F modified Schiffman phase shifter, and coupled lines that are part of the Schiffman phase shifter The values of the right mode characteristic impedance (Z 0o , odd mode characteristic impedance) and the odd mode characteristic impedance (Z 0e , even mode characteristic impedance) of are varied according to the operating frequency and bandwidth.
출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력단자 사이에는 임피던스 정합을 위해 전송선로, 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성하는 네트워크를 포함한다. Between the output-side Schiffman phase shifter and the output terminal, a network composed of a transmission line, an inductor, a capacitor, and a resistor is included for impedance matching.
쉬프만 위상 천이기는 출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력 단자 사이에 원하지 않는 출력 주파수 성분을 제거하기 위한 필터를 포함한다.The Schiffman phase shifter includes a filter for removing unwanted output frequency components between the output side of the Schiffman phase shifter and the output terminal.
캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 적응형 바이어스 회로(adaptive bias circuit)를 적용하여 동작시키고, 내부의 정합 회로에 따라 임의의 입력 임피던스와 임의의 출력 임피던스를 갖고, 상기 입력측 또는 출력측의 쉬프만 위상 천이기는 상기 임의의 입력 임피던스와 출력 임피던스에 따라 90도 위상차 신호를 생성한다.The carrier amplifier and the peaking amplifier are operated by applying an adaptive bias circuit, and have an arbitrary input impedance and an arbitrary output impedance according to an internal matching circuit, and the input or output Schiffman phase shift is as described above. Generates a 90 degree phase difference signal according to an arbitrary input impedance and output impedance.
쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 인덕터와 커패시터로 구성된 등가회로로 대체가능하고, 쉬프만 위상 천이기 내부의 결합 선로는 트랜스포머로 대체할 수 있으며, 쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 길이를 줄이기 위해 전송선로의 일부를 인덕터와 커패시터로 구성되어 길이가 짧은 전송선로로 대체할 수 있다.The transmission line inside the Schiffman phase shifter can be replaced with an equivalent circuit consisting of an inductor and capacitor, the coupling line inside the Schiffman phase shifter can be replaced with a transformer, and the transmission line inside the Schiffman phase shifter can be replaced with a length In order to reduce , a part of the transmission line may be replaced with a short transmission line composed of an inductor and a capacitor.
또한 쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 길이를 줄이기 위해 전송선로를 인덕터와 커패시터로 구성된 등가 회로로 대체하고, 쉬프만 위상 천이기 내부의 결합 선로의 간격을 늘리기 위해 결합 선로의 사이에 커패시터를 추가한다. In addition, to reduce the length of the transmission line inside the Schiffman phase shifter, the transmission line is replaced with an equivalent circuit consisting of an inductor and a capacitor, and a capacitor is placed between the coupling lines to increase the distance between the coupling lines inside the Schiffman phase shifter. Add.
쉬프만 위상 천이기는 저주파 통과대역 필터 또는 고주파 통과대역 필터와 결합하여 동작 주파수 대역을 넓힌다.The Schiffman phase shifter broadens the operating frequency band by combining with a low-pass filter or a high-pass filter.
본 발명에 따르면, 하나의 도허티 증폭기로 쉽게 다중 대역/다중 모드로 활용할 수 있어 설계 난이도도 낮으며 활용도가 높은 효과가 있다.According to the present invention, a single Doherty amplifier can be easily used in multi-band/multi-mode, so the design difficulty is low and the utilization is high.
도 1은 일반적인 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타입-B 쉬프만 위상 천이기를 사용한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타입-C 쉬프만 위상 천이기를 사용한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기의 출력측에 임피던스 변환을 위한 전송선로(506)가 추가된 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 쉬프만 위상 천이기의 전송선로를 인덕터와 커패시터로 이루어진 등가의 파이 네트워크(π network)로, 결합 선로를 트랜스포머와 커패시터로 이루어진 등가의 회로(604, 605)로 대체한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 쉬프만 위상 천이기의 결합 선로의 간격을 띄우고 커패시터로 보상(704, 705)한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. PCB 제조상의 기술 한계로 좁은 간격을 못 만들 수 있기 때문에, 거리를 띄우고 커패시터로 보상하는 것은 유용하다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 대역폭을 추가적으로 확장하기 위해 쉬프만 위상 천이기의 결합 선로에 저주파 통과대역 필터를 결합(804, 805)한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 대역폭을 추가적으로 확장하기 위해 쉬프만 위상 천이기의 결합 선로에 고주파 통과대역 필터를 결합(904, 905)한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 10은 일반적인 DPA의 블록다이어그램이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3대역 DPA의 블록다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a general Doherty amplifier.
2 is a diagram illustrating a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a Doherty amplifier using a type-B Schiffman phase shifter according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a Doherty amplifier using a type-C Schiffman phase shifter according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a Doherty amplifier in which a
6 is a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention, the transmission line of the Schiffman phase shifter is an equivalent pi network consisting of an inductor and a capacitor, and the coupling line is a transformer It is a diagram showing a Doherty amplifier replaced with equivalent circuits (604, 605) consisting of and a capacitor.
7 is a diagram showing a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention, in which the coupling line of the Schiffman phase shifter is spaced apart and compensated (704, 705) with a capacitor. Spacing and compensating with capacitors is useful because technical limitations in PCB manufacturing make it impossible to achieve tight spacing.
8 is a Doherty in which a low-pass filter is coupled (804, 805) to a coupling line of a Schiffman phase shifter to further expand the bandwidth in a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention. A diagram showing the amplifier.
9 is a Doherty in which a high-frequency passband filter is coupled (904, 905) to a coupling line of a Schiffman phase shifter to further expand the bandwidth in a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention. A diagram showing the amplifier.
10 is a block diagram of a general DPA,
11 is a block diagram of a 3-band DPA according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing simulation results of a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are merely exemplified for the purpose of explaining embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described in this specification, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, terms such as first and/or second may be used to describe various elements, but the elements are not limited to the above terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, within a range not departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be referred to as a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description is omitted.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 분배기(103, Wilkinson divider), 캐리어 증폭기(101, carrier amplifier, main amplifier), 피킹 증폭기(102, peaking amplifier, auxiliary amplifier), 입력 쉬프만 위상 천이기(204, input Schiffman 90
전력 분배기는 입력신호를 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기의 두 경로로 나누어 주는 구성이다. 이러한 전력 분배기는 윌킨슨 전력 분배기, 90도 하이브리드, 브랜치라인 커플러 중 어느 하나로 구성할 수 있다. 이때, 90도 하이브리드 또는 브랜치라인 커플러로 전력 분배기를 적용하는 경우에는 입력 90도 위상차 신호를 만들 수 있어서 입력 측의 쉬프만 위상 천이기를 생략할 수 있다.The power divider is a component that divides the input signal into two paths of a carrier amplifier and a peaking amplifier. This power divider can be configured with any one of a Wilkinson power divider, a 90 degree hybrid, and a branchline coupler. In this case, when the power divider is applied as a 90-degree hybrid or branch line coupler, an input 90-degree phase difference signal can be generated, so the input-side Schiffman phase shifter can be omitted.
캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 전력 분배기에서 나누어진 신호를 각각 증폭하는 구성이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 도허티 증폭기의 캐리어 증폭기는 클래스 AB 또는 클래스 B 모드에서 동작하고, 피킹 증폭기는 입력 전력에 따른 온/오프 특성을 얻기 위하여 클래스 B 또는 클래스 C 모드에서 동작한다. 피킹 증폭기는 입력 전력이 낮을 때 오프되고, 입력 전력이 높을 때는 구동된다. 여기서 도허티 증폭기는 저전력일 때 캐리어 증폭기에서 바라본 부하가 고 전력일 때보다 2배 증가되도록 하여 출력 전력을 증가시키도록 구성되어 저출력 전력일 때의 효율을 개선시킨다.The carrier amplifier and the peaking amplifier are components that respectively amplify signals divided by the power divider. As described above, the carrier amplifier of the Doherty amplifier operates in class AB or class B mode, and the peaking amplifier operates in class B or class C mode to obtain on/off characteristics according to input power. The peaking amplifier is off when the input power is low and driven when the input power is high. Here, the Doherty amplifier is configured to increase the output power by making the load viewed from the carrier amplifier double when the load is high when the power is low, thereby improving the efficiency when the power is low.
쉬프만 위상 천이기는 입력 쉬프만 위상 천이기(204, input Schiffman 90
또한 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기의 출력 측에 위치하는 쉬프만 위상 천이기는 입력에서 생성한 90도 위상차를 보상하여 캐리어 증폭기의 출력신호와 피킹 증폭기의 출력신호가 출력포트에서 동위상으로 더해지도록 해준다.In addition, the Schiffman phase shifter located on the output side of the multi-band Doherty amplifier using the Schiffman phase shifter compensates for the 90 degree phase difference generated at the input, so that the output signal of the carrier amplifier and the output signal of the peaking amplifier are in phase at the output port. allows it to be added.
본 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기는 타입-A, 타입-B, 타입-D, 타입-E, 타입-F 중 어느 하나로 변형된 쉬프만 위상 천이기를 포함한다. 이러한 쉬프만 위상 천이기의 타입별 설명은 생략하기로 한다.The Schiffman phase shifter according to the present embodiment includes a type-A, type-B, type-D, type-E, or type-F modified Schiffman phase shifter. A description of each type of the Schiffman phase shifter will be omitted.
또한 본 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기의 일부인 결합 선로(coupled lines)의 우모드 특성 임피던스(Z0o, odd mode characteristic impedance)와 기모드 특성 임피던스(Z0e, even mode characteristic impedance)는 동작 주파수와 대역폭에 따라 값을 바꿀 수 있다.In addition, the right mode characteristic impedance (Z 0o , odd mode characteristic impedance) and the odd mode characteristic impedance (Z 0e , even mode characteristic impedance) of the coupled lines, which are part of the Schiffman phase shifter according to the present embodiment, are the operating frequency and the value can be changed according to the bandwidth.
출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력단자 사이에는 임피던스 정합을 위한 네트워크가 들어갈 수 있다. 임피던스 정합 네트워크는 전송선로, 인덕터, 커패시터, 저항 등으로 구성할 수 있다.A network for impedance matching may be inserted between the output side Schiffman phase shifter and the output terminal. An impedance matching network may be composed of transmission lines, inductors, capacitors, resistors, and the like.
쉬프만 위상 천이기는 출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력 단자 사이에 원하지 않는 출력 주파수 성분을 제거하기 위한 필터를 포함한다. 여기서, 필터를 설명하면 다음과 같다. The Schiffman phase shifter includes a filter for removing unwanted output frequency components between the output side of the Schiffman phase shifter and the output terminal. Here, the description of the filter is as follows.
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, 도허티 증폭기는 동일한 출력 전력의 캐리어 앰프가 구동하는 출력은 2배 증가되므로 효율은 증가하지만, 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 악화될 수 있는데 필터 구성으로 출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력 단자 사이에 원하지 않는 출력 주파수 성분을 제거한다.The Doherty amplifier uses a load modulation method in which the impedance of the load viewed from the carrier amplifier changes according to the input power. At low output power, the peaking amplifier is turned off and the load of the carrier amplifier doubles, so that the output power of the carrier amplifier doubles. Therefore, the portion where the output power is reduced when the peaking amplifier is turned off is compensated for through load modulation. However, compared to the balanced structure of the carrier amplifier and the peaking amplifier, the Doherty amplifier increases the efficiency by doubling the output driven by the carrier amplifier of the same output power, but has more inter-modulation It can also create ingredients. In addition, when the peaking amplifier is driven as the input power increases, the peaking amplifier operates in class B or class C class. As the input power increases, the intermodulation component further increases, and the linearity of the Doherty amplifier can be further deteriorated. Remove unwanted output frequency components between the Schiffman phase shifter and the output terminal.
캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 적응형 바이어스 회로(adaptive bias circuit)를 적용하여 동작시킴으로써, 낮은 입력 전력에서도 고정된 바이어스 회로보다 높은 효율을 얻을 수 있도록 설계 및 구현하였다. 적응형 바이어스 회로는 선형성이 좋은 A급 증폭기에 신호의 크기가 천천히 변하는 포락선이 들어갈 때 전체 PAE(Power Added Efficiency)를 높일 수 있는 방법으로 기존의 A급 고정 bias 증폭 방식에서 RF 입력 신호의 크기의 변함에 따라 바이어스를 가변시키는 방식이다. 본 실시예에 따른 적응형 바이어스 회로는 세가지 방법에 의해 조절이 가능하다. 첫째는 출력 바이어스를 조절하는 것이고, 둘째는 입력 바이어스를 조절하는 것이며, 마지막 셋째는 입력과 출력 바이어스를 동시에 조절하는 것이다.The carrier amplifier and the peaking amplifier are designed and implemented to obtain higher efficiency than a fixed bias circuit even at low input power by applying and operating an adaptive bias circuit. The adaptive bias circuit is a method that can increase the overall PAE (Power Added Efficiency) when the envelope in which the signal level changes slowly enters the class A amplifier with good linearity. It is a method of varying the bias according to the change. The adaptive bias circuit according to the present embodiment can be adjusted by three methods. The first is to adjust the output bias, the second is to adjust the input bias, and the third is to adjust the input and output bias simultaneously.
캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 내부의 정합 회로에 따라 임의의 입력 임피던스와 임의의 출력 임피던스를 갖고, 상기 입력측 또는 출력측의 쉬프만 위상 천이기는 상기 임의의 입력 임피던스와 출력 임피던스에 따라 90도 위상차 신호를 생성한다. 즉, 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 내부의 정합 회로에 따라 임의의 입력 임피던스와 임의의 출력 임피던스를 갖을 수 있으며, 입력측과 출력측의 쉬프만 위상 천이기 또한 증폭기의 입력, 출력 임피던스에 맞추어 제작할 수 있다. The carrier amplifier and the peaking amplifier have an arbitrary input impedance and an arbitrary output impedance according to an internal matching circuit, and the input-side or output-side Schiffman phase shifter generates a 90 degree phase difference signal according to the arbitrary input impedance and output impedance. do. That is, the carrier amplifier and the peaking amplifier can have an arbitrary input impedance and an arbitrary output impedance according to the internal matching circuit, and the Schiffman phase shifters on the input and output sides can also be manufactured according to the input and output impedances of the amplifier.
쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 인덕터와 커패시터로 구성된 등가회로로 대체할 수 있다. The transmission line inside the Schiffman phase shifter can be replaced with an equivalent circuit composed of an inductor and a capacitor.
또한 쉬프만 위상 천이기 내부의 결합 선로는 트랜스포머로 대체할 수 있다. In addition, the coupling line inside the Schiffman phase shifter can be replaced with a transformer.
또한 쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 길이를 줄이기 위해서 전송선로의 일부를 인덕터와 커패시터로 대체한 길이가 짧은 전송선로로 대체할 수 있다.In addition, in order to reduce the length of the transmission line inside the Schiffman phase shifter, a part of the transmission line may be replaced with a short transmission line in which an inductor and a capacitor are replaced.
또한 쉬프만 위상 천이기 내부의 결합 선로는 간격을 늘리기 위해서 결합 선로 사이에 커패시터를 추가할 수 있다.In addition, a capacitor may be added between the coupling lines in the Schiffman phase shifter to increase the spacing.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타입-B 쉬프만 위상 천이기를 사용한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 타입-B 쉬프만 위상 천이기를 사용한 도허티 증폭기의 블록도를 나타낸 것으로, 입력 타입-B 쉬프만 90도 위상 천이기(304)와 출력 타입-B 쉬프만 90도 위상 천이기(305)를 적용한 도허티 증폭기이다. 3 is a diagram illustrating a Doherty amplifier using a type-B Schiffman phase shifter according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, it shows a block diagram of a Doherty amplifier using a type-B Schiffman phase shifter, with an input type-
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타입-C 쉬프만 위상 천이기를 사용한 도허티 증폭기를 나타낸 도면으로, 이러한 도 4에 도시된 바와 같이, 입력 타입-C 쉬프만 90도 위상 천이기(404)와 출력 타입-C 쉬프만 90도 위상 천이기(405)를 적용한 도허티 증폭기이다. 4 is a diagram showing a Doherty amplifier using a type-C Schiffman phase shifter according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the input type-
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기의 출력측에 임피던스 변환(25Ω에서 50Ω으로 변환)을 위한 전송선로가 추가된 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력단자 사이에는 임피던스 정합을 위해 전송선로, 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성하는 네트워크를 포함한다.5 is a diagram showing a Doherty amplifier in which a transmission line for impedance conversion (25Ω to 50Ω conversion) is added to the output side of the multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, a network composed of a transmission line, an inductor, a capacitor, and a resistor is included between the output side Schiffman phase shifter and the output terminal for impedance matching.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 쉬프만 위상 천이기의 전송선로를 인덕터와 커패시터로 이루어진 등가의 파이 네트워크(π network)로, 결합 선로를 트랜스포머와 커패시터로 이루어진 등가의 회로(604, 605)로 대체한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. 파장 길이에 비례한 길이가 필요한 전송선로와 결합선로를 집중소자(lumped element)인 인덕터, 커패시터, 트랜스포머로 교체하면 크기를 줄일 수 있다. 특히 저주파에서는 파장이 길기 때문에, 예를 들어 1GHz 주파수의 파장은 30cm이며, λ/4은 7.5cm가 되어 핸드폰 크기 정도가 되어 버린다.6 is a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention, the transmission line of the Schiffman phase shifter is an equivalent pi network consisting of an inductor and a capacitor, and the coupling line is a transformer It is a diagram showing a Doherty amplifier replaced with equivalent circuits (604, 605) consisting of and a capacitor. The size can be reduced by replacing transmission lines and coupling lines, which require a length proportional to the wavelength length, with lumped elements such as inductors, capacitors, and transformers. In particular, since the wavelength is long at low frequencies, for example, the wavelength of 1 GHz frequency is 30 cm, and λ/4 is 7.5 cm, which is about the size of a mobile phone.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 쉬프만 위상 천이기의 결합 선로의 간격을 띄우고 커패시터로 보상(704, 705)한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. PCB(Printed Circuit Board) 제조상의 기술 한계로 좁은 간격을 못 만들 수 있기 때문에, 거리를 띄우고 커패시터로 보상하는 것은 유용하다. 일반적인 PCB의 금속 선로의 최소 간격은 100μm이며, 이보다 작은 간격은 제조후에 정확한 간격을 보장할 수 없어서 사용할 수 없다. 7 is a diagram showing a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention, in which the coupling line of the Schiffman phase shifter is spaced apart and compensated (704, 705) with a capacitor. It is useful to space the distance apart and compensate it with a capacitor, since technical limitations in manufacturing printed circuit boards (PCBs) make it impossible to create tight spacing. The minimum spacing of metal lines of a general PCB is 100 μm, and a spacing smaller than this cannot be used because the exact spacing cannot be guaranteed after manufacturing.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 대역폭을 추가적으로 확장하기 위해 쉬프만 위상 천이기의 결합 선로에 저주파 통과대역 필터를 결합(804, 805)한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. 필터를 추가하면 추가적인 위상 변위를 만들 수 있어서 90도 위상차 대역폭을 확장하거나, 위상 변화 범위(phase variation)를 줄일 수 있다. 쉬프만 위상 천이기와 독립적으로 추가할 수 도 있으나, 자연스럽게 하나의 블록으로 결합하여 구성할 수 있다.8 is a Doherty in which a low-pass filter is coupled (804, 805) to a coupling line of a Schiffman phase shifter to further expand the bandwidth in a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention. A diagram showing the amplifier. Adding a filter can create additional phase shift, extending the 90 degree phase difference bandwidth or reducing the phase variation. It can be added independently of the Schiffman phase shifter, but it can be configured by naturally combining them into one block.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기에서 대역폭을 추가적으로 확장하기 위해 쉬프만 위상 천이기의 결합 선로에 고주파 통과대역 필터를 결합(904, 905)한 도허티 증폭기를 나타낸 도면이다. 필터를 추가하면 추가적인 위상 변위를 만들 수 있어서 90도 위상차 대역폭을 확장하거나, 위상 변화 범위(phase variation)를 줄일 수 있다. 쉬프만 위상 천이기와 독립적으로 추가할 수도 있으나, 자연스럽게 하나의 블록으로 결합하여 구성할 수 있다.9 is a Doherty in which a high-frequency passband filter is coupled (904, 905) to a coupling line of a Schiffman phase shifter to further expand the bandwidth in a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention. A diagram showing the amplifier. Adding a filter can create additional phase shift, extending the 90 degree phase difference bandwidth or reducing the phase variation. It can be added independently of the Schiffman phase shifter, but it can be configured by naturally combining them into one block.
다음으로 본 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기가 있는 3대역 도허티 전력 증폭기(Tri-Band Doherty Power Amplifier, TB-DPA)에 대해 설명하기로 한다.Next, a Tri-Band Doherty Power Amplifier (TB-DPA) with a Schiffman phase shifter according to the present embodiment will be described.
제안된 TB-DPA는 캐리어 및 피킹 증폭기를 Qorvo사의 2개 GaN SiC HEMT 트랜지스터로 구현하였다. 90도 위상 교차를 위한 쉬프만(schiffman) 위상 천이기의 작동 주파수는 저대역의 경우 1.0GHz, 중대역의 경우 1.7GHz, 최신 다중 대역 셀룰러 핸드셋 작동을 위한 고대역의 경우 2.5GHz로 선택된다. TB-DPA는 저 대역, 중대역 및 고대역에서 50.7 %, 50.7 % 및 36.3 %의 피크 드레인 효율(Drain efficiency)과 41.3 %, 44.7 % 및 30.2 %의 6dB 출력 전력 백-오프 드레인 효율(6dB back-off drain efficiency)을 각기 달성하였다.In the proposed TB-DPA, the carrier and peaking amplifier are implemented with two GaN SiC HEMT transistors from Qorvo. The operating frequencies of the Schiffman phase shifter for 90 degree phase crossing are chosen to be 1.0 GHz for low band, 1.7 GHz for mid band and 2.5 GHz for high band for modern multi-band cellular handset operation. TB-DPA has peak drain efficiencies of 50.7%, 50.7% and 36.3% in the low, mid and high bands, and 6dB output power back-off drain efficiency of 41.3%, 44.7% and 30.2%. -off drain efficiency) were achieved respectively.
도 10은 일반적인 DPA의 블록다이어그램이고, 도 11은 본 실시예에 따른 3대역 DPA의 블록다이어그램을 나타낸 도면이다.10 is a block diagram of a general DPA, and FIG. 11 is a block diagram of a 3-band DPA according to this embodiment.
새로운 무선 이동 통신 표준의 출시와 결합된 높은 데이터 속도에 대한 끊임없는 요구로 인해 차세대 송수신기는 정교하고 고효율의 변조 방식을 사용하여 다양한 다중 표준/기술로 효율적인 작동을 가능하게 한다. 도허티 전력증폭기(DPA)는 송신기에서 이러한 엄격한 요구 사항을 보관하기 위한 잘 알려진 솔루션이다. DPA 작동 기술은 도 10과 같이 반송파 증폭기의 출력에서 λ/4 임피던스 인버터를 사용하여 부하 임피던스를 변조하는 것이다. 그러나 임피던스 트랜스포머로 인해 DPA의 작동 대역폭이 제한된다.The incessant demand for high data rates coupled with the launch of new wireless mobile communication standards allows next-generation transceivers to use sophisticated and highly efficient modulation schemes to enable efficient operation with a variety of multiple standards/technologies. The Doherty power amplifier (DPA) is a well-known solution for meeting these stringent requirements in transmitters. The DPA operating technique is to modulate the load impedance using a λ/4 impedance inverter at the output of the carrier amplifier as shown in FIG. However, the operating bandwidth of the DPA is limited by the impedance transformer.
본 실시예에서 쉬프만 위상 천이기를 사용하여 저대역(LB), 중대역(MB), LTE 주파수 대역의 고대역(HB)의 일부를 나타내는 1.0GHz, 1.7GHz 및 2.5GHz에서 90도 위상을 달성하는 트라이 밴드 도허티 전력 증폭기(TB-DPA)를 제시한다.In this embodiment, a 90-degree phase is achieved at 1.0 GHz, 1.7 GHz, and 2.5 GHz representing the low band (LB), medium band (MB), and high band (HB) part of the LTE frequency band using a Schiffman phase shifter. A tri-band Doherty power amplifier (TB-DPA) is presented.
도 10에는 기존 도허티 전력 증폭기를 나타낸 것으로, 클래스 AB로 바이어스된 반송파 전력 증폭기(PA), 클래스 C로 바이어스된 피킹(PA), 임피던스 반전 네트워크(IIN, Impedance Inversion Network), 위상 보상 네트워크 (PCN, Phase Compensation Network) 및 입력 전력을 위한 윌킨슨 전력 분배기 (WPD, Wilkinson Power Divider)로 구성된다. IIN은 출력에서 90도 위상을 나타내므로 입력에서 PCN이 필요하다. 입력과 출력이 각각 두 경로의 100Ω으로 정합되므로 하나의 50Ω 부하에 대한 추가 임피던스 변환이 필요하지 않다.10 shows a conventional Doherty power amplifier, a carrier power amplifier (PA) biased to class AB, a peaking (PA) biased to class C, an impedance inversion network (IIN), a phase compensation network (PCN, Phase Compensation Network) and Wilkinson Power Divider (WPD) for input power. IIN indicates 90 degree phase at the output, so PCN is required at the input. Since the input and output are matched to 100Ω of each of the two paths, no additional impedance transformation for one 50Ω load is required.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3대역 DPA의 블록다이어그램을 나타낸 도면이다. 도 11에는 제안된 3대역 DPA를 나타낸다. 기존 DPA의 PCN 및 IIN은 쉬프만 위상 천이기로 대체되어 1.0GHz, 1.7GHz 및 2.5GHz에서 90 위상 편이를 제공한다. 광대역 DPA의 경우 800 MHz ~ 2.7 GHz에서 최대 위상 오류 
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 12의 (a)는 쉬프만 위상 천이기의 주파수에 따른 위상 특성, (B)는 저대역 밴드(LB)에서의 증폭기 이득과 효율, (C)는 중대역 밴드(MB)에서의 증폭기 이득과 효율, (D)는 고대역 밴드(HB)에서의 증폭기 이득과 효율이다.12 is a diagram showing simulation results of a multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter according to an embodiment of the present invention. 12 (a) is the phase characteristic according to the frequency of the Schiffman phase shifter, (B) is the amplifier gain and efficiency in the low band (LB), (C) is the amplifier gain in the middle band (MB) and efficiency, (D) is the amplifier gain and efficiency in the high band (HB).
대역폭과 90
TB-DPA에는 20V의 공급 전압이 사용된다. 배터리 3.7V 공급을 20V로 높이면서 신호의 포락선(envelope)에 따라 공급전압을 가변시키는 포락선 추적 기술(envelope tracking technique)을 적용한 부스트 컨버터(boost converter)를 모바일용 TB-DPA에 적용할 수 있다. 본 실시예에 따른 설계는 기존에 대역별로 존재하던 전력증폭기를 하나의 TB-DPA로 통합할 수 있어 광대역 및 다중 대역 셀룰러 작업에 적합하며, 전력증폭기가 차지하는 면적을 크게 줄여서 단말기 소형화에 기여할 수 있다.A supply voltage of 20V is used for the TB-DPA. A boost converter with an envelope tracking technique that varies the supply voltage according to the signal envelope while increasing the battery 3.7V supply to 20V can be applied to the mobile TB-DPA. The design according to this embodiment can integrate existing power amplifiers for each band into one TB-DPA, so it is suitable for broadband and multi-band cellular work, and can contribute to miniaturization of terminals by significantly reducing the area occupied by power amplifiers. .
TB-DPA(Tri-Band DPA)는 쉬프만(schiffman) 위상 천이기와 Qorvo사의 GaN SiC HEMT 트랜지스터를 사용하여 설계되었다. 시뮬레이션 결과는 우수한 성능을 보여 주며 3 대역은 LTE 주파수 스펙트럼의 일부 LB, MB 및 HB를 포함한다.The Tri-Band DPA (TB-DPA) was designed using a Schiffman phase shifter and Qorvo's GaN SiC HEMT transistor. The simulation results show good performance and the three bands cover some LB, MB and HB of the LTE frequency spectrum.
본 발명에 따르면, 하나의 도허티 증폭기로 쉽게 다중 대역/다중 모드로 활용할 수 있어 설계 난이도도 낮으며 활용도가 높은 효과가 있다.According to the present invention, a single Doherty amplifier can be easily used in multi-band/multi-mode, so the design difficulty is low and the utilization is high.
무선통신시스템은 갈수록 새로운 대역(5G)이 추가되고, 기존 대역(3G, 4G)과 공존하여 사용하게 되므로 다중 대역 또는 광대역 부품의 요구가 증가하고 있으나 전력증폭기의 다중 대역 구현은 어려운 과제이다. 본 발명에서는 하나의 도허티 증폭기로 쉽게 다중 대역/다중 모드로 활용할 수 있어 설계 난이도도 낮으며 활용도가 높을 것으로 기대한다.As new bands (5G) are increasingly added to wireless communication systems and coexist with existing bands (3G, 4G), the demand for multi-band or broadband components is increasing, but implementing multi-band power amplifiers is a difficult task. In the present invention, it is expected that the design difficulty is low and the utilization is high because it can be easily used in multi-band / multi-mode with one Doherty amplifier.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention will be apparent to those skilled in the art.
101 : 캐리어 증폭기 (carrier amplifier, main amplifier)
102 : 피킹 증폭기 (peaking amplifier, auxiliary amplifier)
103 : 윌킨슨 분배기 (Wilkinson divider)
104 : 입력 90도 위상 천이기 (input 90
105 : 출력 90도 위상 천이기 (output 90
204 : 입력 쉬프만 90도 위상 천이기 (input Schiffman 90
205 : 출력 쉬프만 90도 위상 천이기 (output Schiffman 90
304 : 입력 타입-B 쉬프만 90도 위상 천이기 (input type-B Schiffman 90
305 : 출력 타입-B 쉬프만 90도 위상 천이기 (output type-B Schiffman 90
404 : 입력 타입-C 쉬프만 90도 위상 천이기 (input type-C Schiffman 90
405 : 출력 타입-C 쉬프만 90도 위상 천이기 (output type-C Schiffman 90
504 : 50Ω 정합 입력 쉬프만 90도 위상 천이기 (input Schiffman 90
505 : 50Ω 정합 출력 쉬프만 90도 위상 천이기 (output Schiffman 90
506 : 25Ω을 50Ω으로 변환하는 λ/4 전송선로(임피던스 변환기)
604 : 집중소자로 구성한 입력 쉬프만 90도 위상 천이기 (input Schiffman 90
605 : 집중소자로 구성한 출력 쉬프만 90도 위상 천이기 (output Schiffman 90
704 : 결합 선로의 간격을 넓히고 커패시터로 보상한 입력 쉬프만 90도 위상 천이기 (input Schiffman 90
705 : 결합 선로의 간격을 넓히고 커패시터로 보상한 출력 쉬프만 90도 위상 천이기 (output Schiffman 90
804 : 저주파 통과대역 필터(low pass filter)와 결합한 입력 쉬프만 90도 위상 천이기 (input Schiffman 90
805 : 저주파 통과대역 필터(low pass filter)와 결합한 출력 쉬프만 90도 위상 천이기 (output Schiffman 90
904 : 고주파 통과대역 필터(high pass filter)와 결합한 입력 쉬프만 90도 위상 천이기 (input Schiffman 90
905 : 고주파 통과대역 필터(high pass filter)와 결합한 출력 쉬프만 90도 위상 천이기 (output Schiffman 90
102: peaking amplifier (auxiliary amplifier)
103: Wilkinson divider
104:
105:
204: input
205:
304: input type-
305: output type-
404: input type-
405: output type-
504: 50Ω matched
505: 50Ω matched
506: λ/4 transmission line that converts 25Ω to 50Ω (impedance converter)
604: Input
605:
704: Input
705:
804: input
805:
904: input
905:
Claims (15)
상기 전력 분배기에서 나누어진 신호를 각각 증폭하는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기,
입력단자 또는 출력단자에 90도 위상차 신호를 만들기 위한 쉬프만 위상 천이기를 포함하며,
상기 쉬프만 위상 천이기 내부의 결합 선로는 트랜스포머인 것을 특징으로 하는 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.A power divider that divides the input signal into two paths;
A carrier amplifier and a peaking amplifier respectively amplifying the signals divided by the power divider;
It includes a Schiffman phase shifter for generating a 90 degree phase difference signal at an input terminal or an output terminal,
The multi-band Doherty amplifier using the Schiffman phase shifter, characterized in that the coupling line inside the Schiffman phase shifter is a transformer.
상기 전력 분배기는 윌킨슨 전력 분배기, 90도 하이브리드, 브랜치라인 커플러 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
Characterized in that the power divider is any one of a Wilkinson power divider, a 90 degree hybrid, and a branch line coupler
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 차동 구조일 수 있으며, 차동 구조일 경우 트랜스포머나 발룬(balun)을 통해 싱글엔드(single-ended) 입출력 구조를 가질 수 있는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
The carrier amplifier and the peaking amplifier may have a differential structure, and in the case of a differential structure, they may have a single-ended input/output structure through a transformer or a balun.
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 쉬프만 위상 천이기는 타입-A, 타입-B, 타입-D, 타입-E, 타입-F 중 어느 하나로 변형된 쉬프만 위상 천이기를 포함하는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
Characterized in that the Schiffman phase shifter includes a Schiffman phase shifter modified to any one of Type-A, Type-B, Type-D, Type-E, and Type-F
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 쉬프만 위상 천이기의 일부인 결합 선로(coupled lines)의 우모드 특성 임피던스(Z0o, odd mode characteristic impedance)와 기모드 특성 임피던스(Z0e, even mode characteristic impedance)는 동작 주파수와 대역폭에 따라 값이 가변되는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
The right mode characteristic impedance (Z 0o , odd mode characteristic impedance) and the odd mode characteristic impedance (Z 0e , even mode characteristic impedance) of the coupled lines, which are part of the Schiffman phase shifter, are values depending on the operating frequency and bandwidth. characterized in that this variable
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력단자 사이에는 임피던스 정합을 위해 전송선로, 인덕터, 커패시터, 저항으로 구성하는 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
Characterized in that it comprises a network consisting of a transmission line, an inductor, a capacitor, and a resistor for impedance matching between the output side Schiffman phase shifter and the output terminal.
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 쉬프만 위상 천이기는 출력측 쉬프만 위상 천이기와 출력 단자 사이에 원하지 않는 출력 주파수 성분을 제거하기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
The Schiffman phase shifter comprises a filter for removing unwanted output frequency components between the output side Schiffman phase shifter and the output terminal.
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 적응형 바이어스 회로(adaptive bias circuit)를 적용하여 동작시키는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
The carrier amplifier and the peaking amplifier are operated by applying an adaptive bias circuit.
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기는 내부의 정합 회로에 따라 임의의 입력 임피던스와 임의의 출력 임피던스를 갖고, 상기 입력측 또는 출력측의 쉬프만 위상 천이기는 상기 임의의 입력 임피던스와 출력 임피던스에 따라 90도 위상차 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
The carrier amplifier and the peaking amplifier have an arbitrary input impedance and an arbitrary output impedance according to an internal matching circuit, and the input-side or output-side Schiffman phase shifter generates a 90 degree phase difference signal according to the arbitrary input impedance and output impedance. characterized by generating
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 인덕터와 커패시터로 구성된 등가회로인 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
Characterized in that the transmission line inside the Schiffman phase shifter is an equivalent circuit composed of an inductor and a capacitor
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 길이를 줄이기 위해 전송선로의 일부를 인덕터와 커패시터로 구성된 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
The transmission line inside the Schiffman phase shifter is characterized in that a part of the transmission line is composed of an inductor and a capacitor to reduce the length
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 쉬프만 위상 천이기 내부의 전송선로는 길이를 줄이기 위해 전송선로를 인덕터와 커패시터로 구성된 등가 회로로 대체한 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
Characterized in that the transmission line inside the Schiffman phase shifter is replaced with an equivalent circuit composed of an inductor and a capacitor to reduce the length of the transmission line
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
상기 전력 분배기에서 나누어진 신호를 각각 증폭하는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기,
입력단자 또는 출력단자에 90도 위상차 신호를 만들기 위한 쉬프만 위상 천이기를 포함하며,
상기 쉬프만 위상 천이기 내부의 결합 선로의 간격을 늘리기 위해 결합 선로의 사이에 커패시터를 추가한 구성을 특징으로 하는 쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.A power divider that divides the input signal into two paths;
A carrier amplifier and a peaking amplifier respectively amplifying the signals divided by the power divider;
It includes a Schiffman phase shifter for generating a 90 degree phase difference signal at an input terminal or an output terminal,
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter, characterized in that a capacitor is added between the coupling lines to increase the spacing of the coupling lines inside the Schiffman phase shifter.
상기 쉬프만 위상 천이기는 저주파 통과대역 필터 또는 고주파 통과대역 필터와 결합하여 동작 주파수 대역을 넓히는 것을 특징으로 하는
쉬프만 위상 천이기를 이용한 다중 대역 도허티 증폭기.According to claim 1,
The Schiffman phase shifter is characterized in that the operating frequency band is widened by combining with a low-pass band filter or a high-pass band filter
A multi-band Doherty amplifier using a Schiffman phase shifter.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020210070008A KR102546533B1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | Multiband Doherty Amplifier Using Schiffman Phase Shifter |
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- 2021-08-19 WO PCT/KR2021/010990 patent/WO2022255538A1/en unknown
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