KR20050029998A - Power combining method for power combining structure having arbitrary electric length for doherty amplifier - Google Patents

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Abstract

A power connection method for the power combining structure of Doherty amplifier with an arbitrary electric length is provided to realize the miniaturization of Doherty amplifier by improving the physical length of the lambda/4 transmission line of power connection unit. A power connection method for the power combining structure of Doherty amplifier with an arbitrary electric length includes the steps of: calculating(201) the ABCD parameters of the impedance transformer and the impedance inverter at the lambda/4 transmission line of the micro-strip structure; calculating(203) the ABCD parameters of the impedance transformer and the impedance inverter of the power connection structure to be transformed; calculating(205) the impedance and the capacitance of the impedance inverter and the impedance transformer; calculating(207) the arbitrary length and the capacitance of the impedance inverter and the impedance transformer in response to the calculated impedance and the capacitance; constructing(209) the impedance inverter and the impedance transformer in response to the calculated transmission length and the capacitor; connecting(211) the impedance inverter and the impedance transformer, and substituting one capacitor for the two capacitors connected at the connection position in parallel; and implementing(213) the impedance inverter and the impedance transformer.

Description

임의의 전기적 길이를 갖는 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위한 전력 결합 방법{POWER COMBINING METHOD FOR POWER COMBINING STRUCTURE HAVING ARBITRARY ELECTRIC LENGTH FOR DOHERTY AMPLIFIER} POWER COMBINING METHOD FOR POWER COMBINING STRUCTURE HAVING ARBITRARY ELECTRIC LENGTH FOR DOHERTY AMPLIFIER}

본 발명은 도허티 증폭기에 관한 것으로서, 특히 도허티 증폭기를 구성하는 반송파 증폭기와 피크 증폭기의 출력을 결합하는 전력 결합부의 전력 결합구조를 개량하여 임의의 전기적 길이를 갖는 전송선로와 집중소자로 변환토록 함으로써 도허티 증폭기의 소형화가 가능하도록 한 도허티 증폭기의 전력 결합 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Doherty amplifier, and in particular, to improve the power coupling structure of the power coupling unit that combines the outputs of the carrier amplifier and the peak amplifier constituting the Doherty amplifier, and converts them into transmission lines and lumped elements having an arbitrary electrical length. The present invention relates to a power combining method of a Doherty amplifier, which enables miniaturization of an amplifier.

일반적으로 도허티 증폭기(Doherty Amplifier)는 대전력 송신기의 고효율 증폭기로서 일반적으로 B급 증폭기(또는 AB급) 및 C급 증폭기의 전력결합에 의해서 양극효율을 향상시킨 것이다. In general, the Doherty Amplifier is a high-efficiency amplifier of a large power transmitter. In general, the Doherty Amplifier improves the anode efficiency by power combination of a Class B amplifier (or Class AB) and a Class C amplifier.

도 1은 종래의 도허티 증폭기를 보인 도면으로서, 도시된 바와 같이 도허티 증폭기(100)는 반송파(Carrier)를 선형 증폭하는 반송파 증폭기(10)와 부하변조와 동시에 피크(Peak)신호만을 증폭하는 피크 증폭기(20)로 구성되며, 두 증폭기의 최대출력을 부하저항(60)에 전달할 수 있도록 하기 위하여 최적의 효율을 갖도록 설계된다. 1 is a view illustrating a conventional Doherty amplifier. As shown, the Doherty amplifier 100 includes a carrier amplifier 10 for linearly amplifying a carrier and a peak amplifier for amplifying only a peak signal simultaneously with load modulation. It is composed of (20), it is designed to have the optimum efficiency in order to be able to transfer the maximum output of the two amplifiers to the load resistor (60).

상기 반송파 증폭기(10)는 출력이 최대 선형 효율에 대해 포화되기 시작하는 점에서 동작하며, 상기 피크 증폭기(20)는 반송파 증폭기가 포화되기 시작할 때 출력신호의 선형성을 유지하기 위해 사용된다. The carrier amplifier 10 operates at the point where the output begins to saturate for maximum linear efficiency, and the peak amplifier 20 is used to maintain the linearity of the output signal when the carrier amplifier begins to saturate.

도허티 증폭기(100)는 입력측에 90°이상회로(30)와 출력측에 전력 결합부(40)를 구비한다. 상기 90°이상회로(30) 및 상기 전력 결합부(40)는 통상적으로 마이크로스트립 또는 스트립라인 기법으로 구현된다. The Doherty amplifier 100 includes a circuit 30 over 90 ° on an input side and a power combiner 40 on an output side. The 90 ° or more circuit 30 and the power coupler 40 are typically implemented with a microstrip or stripline technique.

상기 전력 결합부(40)는 일반적으로 50Ω의 임피던스를 갖고 있으며 1/4파장인 임피던스 인버터(40a)와 또한 1/4파장이며 약 35Ω의 임피던스를 갖는 임피던스 트랜스포머(40b)를 포함하며, 상기 반송파 증폭기(10)에 응답하여 상기 반송파 및 피크 증폭기(10, 20)의 출력들을 상호 접속시킨다. The power combiner 40 generally includes an impedance inverter 40a having an impedance of 50 Ω and a quarter wavelength, and also an impedance transformer 40b having a quarter wavelength and an impedance of about 35 Ω. In response to amplifier 10, the carrier and the outputs of peak amplifiers 10, 20 are interconnected.

이때, 상기 임피던스 인버터(40a)의 임피던스를 Z T 라 하면 상기 임피던스 트랜스포머(40b)의 임피던스 Z T2 는,At this time, if the impedance of the impedance inverter 40a is Z T , the impedance Z T2 of the impedance transformer 40b is

Ω이다. Ω.

상기 90°이상회로(30)는 상기 반송파 증폭기(10) 라인과 상기 피크 증폭기 라인(20) 양 경로간의 위상차이를 보상하기 위한 것으로서, 바람직하게는 50Ω의 임피던스에 1/4파장을 갖는다. The 90 ° or more circuit 30 is for compensating for the phase difference between the paths of the carrier amplifier 10 line and the peak amplifier line 20, and preferably has 1/4 wavelength at an impedance of 50 Ω.

도 1에 도시된 바와 같이, 도허티 증폭기(100)는 반송파 증폭기(10)와 피크 증폭기(20)의 출력을 λ/4 전력 결합부(40)를 통해 공통 노드와 같은 조합회로(50)에서 결합시킨다. As shown in FIG. 1, the Doherty amplifier 100 combines the outputs of the carrier amplifier 10 and the peak amplifier 20 in a combination circuit 50 such as a common node through a λ / 4 power combiner 40. Let's do it.

일반적으로 반송파 증폭기(10)의 바이어스는 B급으로 동작시키고, 피크 증폭기(20)는 C급으로 동작시킨다. 이를 통해 피크 증폭기는 최대출력 레벨이 6dB 백오프(Back off)된 영역에서부터 동작하게 된다. In general, the bias of the carrier amplifier 10 is operated in class B, the peak amplifier 20 is operated in class C. This allows the peak amplifier to operate from the region where the maximum output level is 6dB back off.

도허티 증폭기(100)의 기본 동작원리는 피크 증폭기(20)의 출력전류에 의한 부하변조(Active Load Pull)로 설명이 가능하다. 도허티 증폭기(100)의 동작은 낮은 전력레벨 영역과 부하변조가 일어나는 중간 전력레벨 영역, 그리고 최대 전력레벨 영역의 세 부분으로 나누어 설명할 수 있다. The basic operation principle of the Doherty amplifier 100 may be described as an active load pull due to the output current of the peak amplifier 20. The operation of the Doherty amplifier 100 may be divided into three parts, a low power level region, an intermediate power level region in which load modulation occurs, and a maximum power level region.

1) 낮은 전력레벨 영역1) Low power level range

낮은 전력레벨 영역에서 피크 증폭기는 동작하지 않고 적절한 임피던스 오프셋(Offset)을 통하여 개방회로로 보여지도록 설계된다. 이때, 반송파 증폭기는 2R OPT (R OPT : 증폭기의 최적 부하임피던스)로 동작하며 이는 일반적인 B급 증폭기(또는 AB급)로 동작하게 된다. 이에 따라, 반송파 증폭기의 효율은 출력 전력이 증가됨에 따라 동시에 증가되며 최대 출력레벨로부터 6dB-백오프된 지점에서 포화되어 이상적인 B급 증폭기의 최대효율까지 도달한다.In the low power level region, the peak amplifier is designed not to operate and to be viewed as an open circuit with an appropriate impedance offset. At this time, the carrier amplifier 2 R OPT: operating in (R OPT optimum load impedance of the amplifier), which are operated by a common Class B amplifier (or class AB). Accordingly, the efficiency of the carrier amplifier is simultaneously increased as the output power is increased and saturated at the point of 6dB-off from the maximum output level to reach the maximum efficiency of the ideal class B amplifier.

2) 중간 전력레벨 영역2) Medium power level range

중간 전력레벨 영역에서 반송파 증폭기는 포화되어 최대효율로 동작한다.  In the middle power level region, the carrier amplifier is saturated and operates at maximum efficiency.

입력전력이 증가하여 중간전력레벨인 6dB-백오프된 지점에 도달하게 되면 피크 증폭기가 동작하게 된다. 도 1의 피크 증폭기(20)에서 공급되는 전류 I 2 V IT 에서 보여지는 낮은 전력레벨의 임피던스(Z IT )값인 R OPT /2R OPT 로 증가시켜 준다. 반송파 증폭기의 부하 임피던스(Z 1 )는 특성 임피던스(Z 0 )값이 R OPT 인 λ/4 임피던스 인버터(40a)를 통해 2R OPT 에서 R OPT 로 부하변조가 효과를 갖게 된다.When the input power increases to reach the mid-level 6dB-backoff point, the peak amplifier is activated. A current I 2 supplied by the peak amplifier 20 of the first gives increases the impedance of the low power level (Z IT) OPT value R / 2 as shown in V IT in R OPT. Of the carrier amplifier load impedance (Z 1) will have a characteristic impedance (Z 0) the value of R OPT of the load modulation effect in R 2 in R OPT OPT through the λ / 4 impedance inverter (40a).

3) 최대 전력레벨 영역3) Maximum power level range

최대 전력레벨 영역에서 보면 반송파 증폭기와 피크 증폭기의 부하는 R OPT 로 동작하며 각각의 증폭기는 출력전력의 절반을 공급한다. 최대출력에서 효율은 이상적인 B급 효율인 78.5%가 된다.In the maximum power level range, the loads of the carrier amplifier and peak amplifier operate with R OPT , with each amplifier supplying half of the output power. At maximum power, the efficiency is 78.5%, the ideal Class B efficiency.

이와 같은 부하변조(Load Modulation)는 도허티 증폭기의 핵심 동작원리로서, 임피던스 인버터를 이용한 리액티브(Reactive)전력 결합구조를 통해 이루어진다. Such load modulation is a core operation principle of the Doherty amplifier, and is made through a reactive power coupling structure using an impedance inverter.

이러한 상기 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위해 기존에는 도 2와 같은 전력 결합구조가 일반적으로 사용된다. 이는 미국특허 등록번호 US 5,420,541(1995.4.30등록, 마이크로웨이브 도허티 증폭기, 이하 "종래기술"이라 칭함)에 게재되어 있는 구조로서, 도 5에 도 2의 전기적 등가회로를 도시하였다. For the power coupling structure of the Doherty amplifier, the power coupling structure as shown in FIG. 2 is generally used. This is a structure disclosed in US Patent No. US 5,420,541 (registered May 5,199, Microwave Doherty Amplifier, hereinafter referred to as "Prior Art"), and shows the electrical equivalent circuit of FIG.

도 5는 종래기술에 따른 도허티 증폭기에 사용되는 전력 결합구조를 보인 회로도로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 반송파 증폭기의 부하변조에 이용되는 임피던스 인버터(40a)는 50Ω전송선로를 이용하여 구현하였으며, 전기적인 길이는 λ/4이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 최종 출력단의 35Ω 임피던스를 갖는 λ/4전송선로로 구현된 임피던스 트랜스포머(42)는 전력 증폭기의 병렬 결합에 의해 발생하는 25Ω 부하 임피던스(50)와 최종 출력의 특성 임피던스인 50Ω을 정합하는 역할을 한다. 이때, 전력 증폭기는 50Ω에 정합되어 있다고 가정한다. FIG. 5 is a circuit diagram showing a power coupling structure used in a conventional Doherty amplifier. As shown in FIG. 5, an impedance inverter 40a used for load modulation of a carrier amplifier is implemented using a 50Ω transmission line. , Electrical length is λ / 4. As shown in Fig. 2, the impedance transformer 42 implemented with a λ / 4 transmission line having a 35Ω impedance of the final output stage has a 25Ω load impedance 50 generated by parallel coupling of the power amplifier and a characteristic impedance of the final output. To match 50Ω. At this time, it is assumed that the power amplifier is matched to 50Ω.

따라서, 상기 종래기술에 게재되어 있는 바와 같은 기존의 λ/4전송라인을 이용한 도허티 전력 결합구조는 회로구현 시 λ/4전송라인의 물리적인 길이가 회로의 소형화를 어렵게 하는 문제점이 있다. Therefore, the conventional Doherty power coupling structure using the conventional λ / 4 transmission line as disclosed in the prior art has a problem that the physical length of the λ / 4 transmission line makes it difficult to miniaturize the circuit when implementing the circuit.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 도허티 증폭기의 출력을 결합하는 전력 결합부를 개선하여 기존의 λ/4전송라인 대신 집중 소자와 임의의 전기적 길이를 갖는 전송라인을 이용한 전력 결합부를 제안함으로써 도허티 증폭기 회로의 소형화가 가능하도록 하는 전력 결합구조를 제공하는 도허티 증폭기의 전력 결합 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to improve the power coupling unit for coupling the output of the Doherty amplifier to improve the power coupling unit using a lumped element and a transmission line having an arbitrary electrical length instead of the conventional λ / 4 transmission line The present invention provides a power combining method of a Doherty amplifier, which provides a power combining structure for miniaturizing a Doherty amplifier circuit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반송파 증폭기 및 피크 증폭기와, 상기 반송파 증폭기 및 상기 피크 증폭기 양 경로간의 위상차이를 보상하는 90°이상회로와, 상기 반송파 증폭기 및 상기 피크 증폭기의 출력을 결합시키기 위한 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머를 포함하는 전력 결합부를 적어도 구비하는 도허티 증폭기의 임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 전력 결합구조를 구현하기 위한 전력 결합 방법에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention combines a carrier amplifier and a peak amplifier, a circuit of 90 ° or more that compensates for the phase difference between the paths of the carrier amplifier and the peak amplifier, and the output of the carrier amplifier and the peak amplifier. A power coupling method for implementing a power coupling structure consisting of an arbitrary electrical length and a concentrating element of a Doherty amplifier having at least a power coupling unit including an impedance inverter and an impedance transformer,

마이크로스트립 구조의 λ/4전송선로에서 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머의 ABCD파라미터를 하기 <수학식 1>에 따라 산출하는 과정;Calculating ABCD parameters of an impedance inverter and an impedance transformer in a λ / 4 transmission line having a microstrip structure according to Equation 1 below;

임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 전력 결합구조의 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머의 ABCD파라미터를 하기 <수학식 2>에 따라 산출하는 과정;Calculating ABCD parameters of an impedance inverter and an impedance transformer having a power coupling structure composed of arbitrary electrical lengths and lumped elements according to Equation 2 below;

하기 <수학식 1> 및 하기 <수학식 2>로부터, 하기 <수학식 3> 및 하기 <수학식 4>를 만족하는 임피던스와 커패시턴스를 상기 임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 전력 결합구조의 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머에 대하여 각각 산출하는 과정;From the following <Equation 1> and <Equation 2>, the impedance and capacitance satisfying the following <Equation 3> and <Equation 4> of the power coupling structure consisting of the arbitrary electrical length and the concentrated element Calculating for each of the impedance inverter and the impedance transformer;

하기 <수학식 3> 및 하기 <수학식 4>로부터 산출된 임피던스 및 커패시턴스에 따라 상기 임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머를 구성하는 과정;Constructing an impedance inverter and an impedance transformer composed of the arbitrary electrical length and the lumped element according to impedances and capacitances calculated from Equations 3 and 4 below;

상기 구성된 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머를 결합하여, 임의의 전기적 길이와 집중소자로 이루어지는 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머의 결합에 의한 전력 결합부를 구현하는 과정;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 임의의 전기적 길이를 갖는 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위한 전력 결합 방법을 제공한다. Combining the configured impedance inverter and the impedance transformer, and implementing a power coupling unit by combining an impedance inverter and an impedance transformer composed of an arbitrary electrical length and a lumped element; and having an arbitrary electrical length, characterized in that it comprises a. Provided is a power combining method for a power combining structure of a Doherty amplifier.

<수학식 1><Equation 1>

<수학식 2><Equation 2>

Z 0 :특성임피던스, C:캐패시턴스, l:전송선로길이, Z:부하임피던스, Bl = θ Z 0 : characteristic impedance, C : capacitance, l : transmission line length, Z : load impedance, Bl = θ

<수학식 3><Equation 3>

<수학식 4><Equation 4>

또한, 본 발명은 상기 구성된 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머가 결합되는 결합지점에 병렬 연결되는 두 개의 커패시터를 하나의 커패시터로 치환하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 임의의 전기적 길이를 갖는 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위한 전력 결합 방법을 제공한다. In addition, the present invention further comprises the step of replacing the two capacitors connected in parallel to the coupling point to which the configured impedance inverter and the impedance transformer are replaced by one capacitor, power of the Doherty amplifier having an arbitrary electrical length. Provided is a power combining method for the coupling structure.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 3은 종래기술에 따른 λ/4 마이크로스트립 전송선로로 구현된 임피던스 인버터이고, 도 4는 본 발명의 전력 결합 방법에 따라 임의의 전기적 길이를 갖는 전송선로와 집중소자로 구현된 임피던스 인버터이다.3 is an impedance inverter implemented with a λ / 4 microstrip transmission line according to the prior art, and FIG. 4 is an impedance inverter implemented with a transmission line having a certain electrical length and a lumped element according to the power coupling method of the present invention.

λ/4전송선로를 갖는 도 3의 마이크로스트립 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 임의의 길이를 갖는 전송선로와 병렬 커패시터의 등가구조로 구현할 수 있다. The microstrip structure of FIG. 3 having a λ / 4 transmission line may be implemented as an equivalent structure of a transmission line having an arbitrary length and a parallel capacitor, as shown in FIG. 4.

본 발명에 따라 구현되는 도허티 증폭기의 전력 결합구조는 ABCD파라미터를 이용하여 도 3의 종래기술에 따른 마이크로스트립 λ/4전송선로로부터 구할 수 있다. The power coupling structure of the Doherty amplifier implemented according to the present invention can be obtained from the microstrip λ / 4 transmission line according to the prior art of FIG. 3 using the ABCD parameter.

도 4의 임의의 길이를 갖는 전송선로와 병렬 커패시터로 구현된 임피던스 인버터의 ABCD파라미터는 다음과 같다. The ABCD parameter of the impedance inverter implemented with a transmission line having an arbitrary length of FIG. 4 and a parallel capacitor is as follows.

Z 0 :특성임피던스, C:캐패시턴스, l:전송선로길이, Z:부하임피던스, Bl = θ Z 0 : characteristic impedance, C : capacitance, l : transmission line length, Z : load impedance, Bl = θ

따라서, 두 ABCD파라미터가 같아지기 위한 조건은,Therefore, the condition for two ABCD parameters to be equal is

이므로, Because of,

위 조건으로부터 도 5에 도시한 두 개의 λ/4전송선로는 도 6과 같이 각각 두 개의 병렬 커패시터(Capacitor)와 임의의 전기적 길이를 갖는 전송선로로 구현이 가능하다. From the above conditions, two λ / 4 transmission lines shown in FIG. 5 may be implemented as transmission lines having two parallel capacitors and arbitrary electrical lengths as shown in FIG. 6.

도 6은 도 5의 전력 결합구조를 본 발명에 따른 전력 결합 방법으로 각각 변환한 임피던스 인버터이고, 도 7은 본 발명에 따른 전력 결합 방법으로 구현된 도허티 증폭 장치에 사용되는 전력 결합구조의 회로 구성도이다. FIG. 6 is an impedance inverter in which the power coupling structure of FIG. 5 is converted to the power coupling method according to the present invention, and FIG. 7 is a circuit configuration of the power coupling structure used in the Doherty amplification apparatus implemented by the power coupling method according to the present invention. It is also.

도 6에 도시된 바와 같이, λ/4전송선로를 갖는 임피던스 인버터(40a) 및 임피던스 트랜스포머(40b)는 상기 <수학식 3>, <수학식 4>을 각각 충족시켜야 한다. 이에 따라 임의의 전기적 길이를 갖는 전송선로 및 커패시터로 구성되는 집중소자로 변환된 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)로 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 6, the impedance inverter 40a and the impedance transformer 40b each having a λ / 4 transmission line must satisfy Equations 3 and 4, respectively. Accordingly, it can be represented by the impedance inverter 70a and the impedance transformer 70b converted into a lumped element composed of a transmission line and a capacitor having an arbitrary electrical length.

도 7은 상기 도 6에 도시한 임의의 전기적 길이를 갖는 전송선로 및 커패시터로 구성되는 집중소자로 변환된 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)로 구현된 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 보인 것이다. FIG. 7 illustrates a power coupling structure of a Doherty amplifier implemented with an impedance inverter 70a and an impedance transformer 70b converted into a lumped element composed of a transmission line and a capacitor having an arbitrary electrical length shown in FIG. 6. .

상기 임의의 전기적 길이를 갖는 전송선로 및 커패시터로 구성되는 집중소자로 변환된 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)의 결합 시 결합지점에 병렬 연결되는 두 개의 커패시터는 하나의 커패시터로 치환이 가능하므로 회로를 더욱 간단히 구현할 수 있다. When the impedance inverter 70a and the impedance transformer 70b, which are converted into a lumped element composed of a transmission line and a capacitor having an arbitrary electrical length, are connected to the coupling point in parallel, two capacitors may be replaced with one capacitor. This makes the circuit simpler to implement.

도 8은 본 발명에 따른 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위한 전력 결합 방법을 도시한 흐름도로서, 본 발명에 따른 도허티 증폭기의 전력 결합 방법을 순서에 따라 나열한 것이다. 8 is a flowchart illustrating a power combining method for a power combining structure of a Doherty amplifier according to the present invention, and lists the power combining method of the Doherty amplifier according to the present invention in order.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 구현하기 위한 전력 결합 방법은 201과정에서 변환하고자 하는 마이크로스트립 구조의 λ/4전송선로에서 임피던스 인버터(40a) 및 임피던스 트랜스포머(40b)의 ABCD파라미터를 상기 <수학식 1>에 따라 산출한다.As shown in FIG. 8, the power coupling method for implementing the power coupling structure of the Doherty amplifier according to the present invention includes an impedance inverter 40a and an impedance transformer in a λ / 4 transmission line of a microstrip structure to be converted in step 201. The ABCD parameter of (40b) is calculated according to <Equation 1>.

이어, 203과정에서 변환할 전력 결합구조의 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)의 ABCD파라미터를 상기 <수학식 2>에 따라 산출한다.Subsequently, ABCD parameters of the impedance inverter 70a and the impedance transformer 70b of the power coupling structure to be converted in step 203 are calculated according to Equation 2 above.

변환할 전력 결합구조의 임피던스와 커패시턴스를 구하기 위해서는 상기 <수학식 1>과 상기 <수학식 2>의 두 ABCD파라미터가 같아져야 하므로, 205과정에서 상기 <수학식 3> 및 상기 <수학식 4>를 만족하는 임피던스와 커패시턴스를 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)에 대하여 각각 산출한다.In order to calculate the impedance and capacitance of the power coupling structure to be converted, the two ABCD parameters of Equation 1 and Equation 2 must be the same, and thus, Equation 3 and Equation 4 Impedance and capacitance satisfying? Are calculated for the impedance inverter 70a and the impedance transformer 70b, respectively.

그리고, 207과정에서 산출된 임피던스 및 커패시턴스에 따른 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)의 임의의 길이 및 커패시터를 산출하고, 209과정으로 진행하여 상기 207과정에서 산출된 선로길이 및 커패시터에 따라 임의의 전기적 길이 및 커패시터로 구성되는 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)를 구성한다. Then, the arbitrary length and capacitor of the impedance inverter 70a and the impedance transformer 70b according to the impedance and capacitance calculated in step 207 are calculated, and the process proceeds to step 209 according to the line length and the capacitor calculated in step 207. Impedance inverter 70a and impedance transformer 70b composed of arbitrary electrical lengths and capacitors are constructed.

이후, 211과정에서 상기 구성된 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)를 결합하고, 결합지점에 병렬 연결되는 두 개의 커패시터를 하나의 커패시터로 치환함으로써, 213과정에서 임피던스 인버터(70a) 및 임피던스 트랜스포머(70b)의 결합에 의한 새로운 전력 결합구조로서 도허티 증폭기의 소형화에 장애가 되던 전력 결합부의 전기적 길이를 집중소자인 커패시터의 커패시턴스와 임의로 조정이 가능한 도허티 증폭기의 전력 결합 방법을 제공하게 된다. Subsequently, the impedance inverter 70a and the impedance transformer 70b are combined in step 211, and the two capacitors connected in parallel to the coupling point are replaced with one capacitor, thereby the impedance inverter 70a and the impedance transformer in step 213. A new power coupling structure by combining 70b provides a power coupling method of a Doherty amplifier in which the electrical length of the power coupling unit, which has been an obstacle to miniaturization of the Doherty amplifier, can be arbitrarily adjusted with the capacitance of a capacitor, which is a lumped element.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.On the other hand, in the detailed description of the present invention has been described with reference to specific embodiments, of course, various modifications are possible without departing from the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같이 본 발명은 도허티 증폭기의 출력을 결합하는 전력 결합부의 λ/4전송선로가 갖는 물리적인 길이를 개량하여 임의의 전기적 길이를 갖도록 함으로써 도허티 증폭기의 소형화가 가능한 효과가 있다. As described above, the present invention can reduce the size of the Doherty amplifier by improving the physical length of the λ / 4 transmission line coupling the output of the Doherty amplifier to have an arbitrary electrical length.

뿐만 아니라, 본 발명은 집중소자로서 구비되는 커패시터의 수를 줄임으로써 회로를 더욱 간단하게 구성할 수 있으며, 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention can more simply configure the circuit by reducing the number of capacitors provided as a lumped element, there is an effect that can reduce the cost.

도 1은 종래기술에 따른 도허티 증폭기의 블록 구성도, 1 is a block diagram of a Doherty amplifier according to the prior art,

도 2는 종래기술에 따른 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 나타낸 도면, 2 is a view showing a power coupling structure of a Doherty amplifier according to the prior art,

도 3은 종래기술에 따른 λ/4 마이크로스트립 전송선로로 구현된 임피던스 인버터, 3 is an impedance inverter implemented with a λ / 4 microstrip transmission line according to the prior art,

도 4는 본 발명의 전력 결합 방법에 따라 임의의 전기적 길이를 갖는 전송선로와 집중소자로 구현된 임피던스 인버터, 4 is an impedance inverter implemented with a transmission line having a certain electrical length and a concentrator according to the power combining method of the present invention;

도 5는 종래기술에 따른 도허티 증폭기에 사용되는 전력 결합구조를 보인 회로도, 5 is a circuit diagram showing a power coupling structure used in the Doherty amplifier according to the prior art,

도 6은 도 5의 전력 결합구조를 본 발명에 따른 전력 결합 방법으로 각각 변환한 임피던스 인버터, FIG. 6 is an impedance inverter converting the power coupling structure of FIG. 5 into a power coupling method according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 전력 결합 방법으로 구현된 도허티 증폭 장치에 사용되는 전력 결합구조의 회로 구성도, 7 is a circuit diagram of a power coupling structure used in the Doherty amplification apparatus implemented by the power coupling method according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위한 전력 결합 방법을 도시한 흐름도. 8 is a flowchart illustrating a power combining method for a power combining structure of a Doherty amplifier according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10: 반송파 증폭기 20: 피크 증폭기10: carrier amplifier 20: peak amplifier

30: 90°이상회로? 40, 70: 전력 결합부 30: Circuit over 90 °? 40, 70: power coupling portion

40a, 70a: 임피던스 인버터 40b, 70b: 임피던스 트랜스포머40a, 70a: Impedance Inverter 40b, 70b: Impedance Transformer

50: 조합회로 60: 부하저항50: combination circuit 60: load resistance

Claims (2)

반송파 증폭기 및 피크 증폭기와, 상기 반송파 증폭기 및 상기 피크 증폭기 양 경로간의 위상차이를 보상하는 90°이상회로와, 상기 반송파 증폭기 및 상기 피크 증폭기의 출력을 결합시키기 위한 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머를 포함하는 전력 결합부를 적어도 구비하는 도허티 증폭기의 임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 전력 결합구조를 구현하기 위한 전력 결합 방법에 있어서, A power including a carrier amplifier and a peak amplifier, a circuit of at least 90 degrees that compensates for the phase difference between the paths of the carrier amplifier and the peak amplifier, an impedance inverter and an impedance transformer for coupling the outputs of the carrier amplifier and the peak amplifier A power coupling method for implementing a power coupling structure consisting of an arbitrary electrical length and a lumped element of a Doherty amplifier having at least a coupling portion, 마이크로스트립 구조의 λ/4전송선로에서 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머의 ABCD파라미터를 하기 <수학식 1>에 따라 산출하는 과정;Calculating ABCD parameters of an impedance inverter and an impedance transformer in a λ / 4 transmission line having a microstrip structure according to Equation 1 below; 임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 전력 결합구조의 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머의 ABCD파라미터를 하기 <수학식 2>에 따라 산출하는 과정;Calculating ABCD parameters of an impedance inverter and an impedance transformer having a power coupling structure composed of arbitrary electrical lengths and lumped elements according to Equation 2 below; 하기 <수학식 1> 및 하기 <수학식 2>로부터, 하기 <수학식 3> 및 하기 <수학식 4>를 만족하는 임피던스와 커패시턴스를 상기 임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 전력 결합구조의 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머에 대하여 각각 산출하는 과정;From the following <Equation 1> and <Equation 2>, the impedance and capacitance satisfying the following <Equation 3> and <Equation 4> of the power coupling structure consisting of the arbitrary electrical length and the concentrated element Calculating for each of the impedance inverter and the impedance transformer; 하기 <수학식 3> 및 하기 <수학식 4>로부터 산출된 임피던스 및 커패시턴스에 따라 상기 임의의 전기적 길이와 집중소자로 구성되는 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머를 구성하는 과정;Constructing an impedance inverter and an impedance transformer composed of the arbitrary electrical length and the lumped element according to impedances and capacitances calculated from Equations 3 and 4 below; 상기 구성된 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머를 결합하여, 임의의 전기적 길이와 집중소자로 이루어지는 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머의 결합에 의한 전력 결합부를 구현하는 과정;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 임의의 전기적 길이를 갖는 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위한 전력 결합 방법. Combining the configured impedance inverter and the impedance transformer, and implementing a power coupling unit by combining an impedance inverter and an impedance transformer composed of an arbitrary electrical length and a lumped element; and having an arbitrary electrical length, characterized in that it comprises a. Power coupling method for power coupling structure of a Doherty amplifier. <수학식 1><Equation 1> <수학식 2><Equation 2> Z 0 :특성임피던스, C:캐패시턴스, l:전송선로길이, Z:부하임피던스, Bl = θ Z 0 : characteristic impedance, C : capacitance, l : transmission line length, Z : load impedance, Bl = θ <수학식 3><Equation 3> <수학식 4><Equation 4> 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 구성된 임피던스 인버터 및 임피던스 트랜스포머가 결합되는 결합지점에 병렬 연결되는 두 개의 커패시터를 하나의 커패시터로 치환하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 임의의 전기적 길이를 갖는 도허티 증폭기의 전력 결합구조를 위한 전력 결합 방법. Power for a power coupling structure of a Doherty amplifier having an arbitrary electrical length, further comprising replacing one capacitor with two capacitors connected in parallel to a coupling point to which the configured impedance inverter and the impedance transformer are coupled. Joining method.
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