KR20050108526A - Apparatus for combining a plurality of doherty amplifiers - Google Patents

Apparatus for combining a plurality of doherty amplifiers Download PDF

Info

Publication number
KR20050108526A
KR20050108526A KR1020040033314A KR20040033314A KR20050108526A KR 20050108526 A KR20050108526 A KR 20050108526A KR 1020040033314 A KR1020040033314 A KR 1020040033314A KR 20040033314 A KR20040033314 A KR 20040033314A KR 20050108526 A KR20050108526 A KR 20050108526A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
amplifier
doherty
impedance
power
transmission line
Prior art date
Application number
KR1020040033314A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김진성
이종성
김상훈
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040033314A priority Critical patent/KR20050108526A/en
Publication of KR20050108526A publication Critical patent/KR20050108526A/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0288—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using a main and one or several auxiliary peaking amplifiers whereby the load is connected to the main amplifier using an impedance inverter, e.g. Doherty amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195—High frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/602—Combinations of several amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/541—Transformer coupled at the output of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/543—A transmission line being used as coupling element between two amplifying stages

Abstract

본 발명은 복수의 도허티 증폭기들을 결합하기 위한 장치에 관한 것으로, 제1 및 제2 도허티 증폭기와, 입력전력을 분배하여 상기 제1 및 제2 도허티 증폭기로 출력하는 전력분배기와, 상기 두 개의 도허티 증폭기들을 임피던스 트랜스포머를 이용해 결합하기 위한 부하 변조 결합기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명은 복수의 도허티 증폭기들을 임피던스 트랜스포머를 이용해 결합(combine)하여 부하 변동폭을 증가시킴으로써 기존의 3dB 결합기(combiner)를 사용하였을 경우보다 효율을 개선할수 있는 이점이 있다. The present invention relates to an apparatus for combining a plurality of Doherty amplifiers, a first and second Doherty amplifiers, a power divider for distributing input power and outputting the input power to the first and second Doherty amplifiers, and the two Doherty amplifiers. And a load modulation combiner for coupling them using an impedance transformer. The present invention has the advantage of improving the efficiency than when using a conventional 3dB combiner (combiner) by increasing the load variation by combining a plurality of Doherty amplifiers using an impedance transformer (combine).

Description

복수의 도허티 증폭기들을 결합하기 위한 장치{APPARATUS FOR COMBINING A PLURALITY OF DOHERTY AMPLIFIERS} A device for combining a plurality of Doherty amplifiers {APPARATUS FOR COMBINING A PLURALITY OF DOHERTY AMPLIFIERS}

본 발명은 도허티 증폭기(Doherty Amplifier)의 효율을 개선하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 도허티 증폭기들을 결합할 때 효율을 증가시키기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for improving the efficiency of a Doherty Amplifier, and more particularly to an apparatus for increasing the efficiency when combining a plurality of Doherty Amplifiers.

최근에, 전력 증폭기는 선형화 기술의 발전과 더불어 효율 개선에 초점이 맞춰지고 있으며, 전력 증폭기의 효율 개선을 위한 다양한 방법들이 제안되고 있다. 그중 하나가 도허티 증폭기이다.Recently, power amplifiers have been focused on improving efficiency with the development of linearization technology, and various methods for improving the efficiency of power amplifiers have been proposed. One of them is the Doherty amplifier.

상기 도허티 증폭기는 대전력 송신기의 고능률 변조방식에 사용되는 증폭기의 하나로서, B급 증폭기, C급 증폭기, 임피던스 반전 회로의 조합에 의해서 효율을 향상시킨다. 이와 같은 도허티 증폭기는 쿼터 웨이브 트랜스포머(quarter wave transformer, λ/4 전송라인)를 사용해서 캐리어(carrier) 증폭기와 피크(peak) 증폭기를 병렬로 연결하는 방식을 사용한다.The Doherty amplifier is one of the amplifiers used in a high efficiency modulation method of a high power transmitter, and the efficiency is improved by a combination of a class B amplifier, a class C amplifier, and an impedance inversion circuit. The Doherty amplifier uses a quarter wave transformer (λ / 4 transmission line) to connect a carrier amplifier and a peak amplifier in parallel.

도 1은 일반적인 도허티 증폭기의 구성을 보여주고 있다.1 shows a configuration of a typical Doherty amplifier.

도시된 바와 같이, 도허티 증폭기는, 전력분배기(10), 캐리어(Carrier) 증폭기(100)와 피킹(Peaking) 증폭기(200), 임피던스 트랜스포머(임피던스 , 길이 λ/4 인 전송 라인)(20), 임피던스 트랜스포머(임피던스 , 길이 λ/4 인 전송 라인)(50)를 포함하여 구성된다.As shown, the Doherty amplifier includes a power divider 10, a carrier amplifier 100 and a peaking amplifier 200, Impedance Transformer (Impedance , Transmission line of length λ / 4) 20, Impedance Transformer (Impedance And a transmission line 50 having a length λ / 4).

도 1을 참조하면, 전력분배기(10)는 입력되는 전력을 분배하여 캐리어 증폭기(100)와 피킹 증폭기(200)로 출력한다. 상기 캐리어 증폭기(100)와 피킹 증폭기(200)는 상기 분배기(10)로부터의 입력 전력을 증폭하여 출력한다. 여기서, 상기 캐리어 증폭기(100)의 출력단에 상기 임피던스 트랜스포머(20)가 연결되고, 상기 임피던스 트랜스포머(20)의 뒤 단에 임피던스 트랜스포머(50)가 연결되며, 상기 두 임피던스 트랜스포머 사이에 상기 피킹 증폭기(200)의 출력단이 연결된다.Referring to FIG. 1, the power divider 10 distributes input power and outputs the input power to the carrier amplifier 100 and the peaking amplifier 200. The carrier amplifier 100 and the peaking amplifier 200 amplify and output the input power from the divider 10. Here, the output terminal of the carrier amplifier 100 Impedance transformer 20 is connected, the At the rear end of the impedance transformer 20 An impedance transformer 50 is connected, and an output terminal of the peaking amplifier 200 is connected between the two impedance transformers.

상기와 같은 도허티 증폭기는 전력레벨에 따라 피킹 증폭기(200)가 부하에 공급하는 전류의 양으로 캐리어 증폭기(100)의 부하 임피던스를 조절하여 효율을 높인다. 이와 같이, 피킹 증폭기(200)의 동작에 따라 캐리어 증폭기(100)의 부하가 변하도록 하는 것을 부하 변조(load modulation)라고 한다. 저 전력일 경우, 상기 피킹 증폭기(200)는 오프(OFF)되고, 이때 상기 캐리어 증폭기(100)에서 바라본 부하의 임피던스는 가 된다. 한편, 고 전력일 경우, 상기 피킹 증폭기(200)는 온(ON)되고 이때 상기 피킹 증폭기(200)의 출력 전류로 인하여 상기 제1 임피던스 트랜스포머(20)의 뒤 단의 부하 임피던스는 에서 가 된다. 따라서, 상기 캐리어 증폭기(100)에서 바라본 임피던스는 가 되어 상기 캐리어 증폭기(100)는 최대 출력 전력으로 구동된다. 여기서, 상기 캐리어 증폭기(100)는 특성 임피던스 일 때 최대 전력을 출력하도록 정합되어 있다.The Doherty amplifier as described above adjusts the load impedance of the carrier amplifier 100 by the amount of current supplied to the load by the peaking amplifier 200 to increase the efficiency according to the power level. As described above, the load of the carrier amplifier 100 is changed according to the operation of the peaking amplifier 200 is referred to as load modulation. When the power is low, the peaking amplifier 200 is turned off, and the impedance of the load viewed from the carrier amplifier 100 is Becomes On the other hand, in the case of high power, the peaking amplifier 200 is turned ON and at this time, the load impedance of the rear end of the first impedance transformer 20 is due to the output current of the peaking amplifier 200. in Becomes Therefore, the impedance seen from the carrier amplifier 100 is The carrier amplifier 100 is driven at the maximum output power. Here, the carrier amplifier 100 has a characteristic impedance Is matched to output maximum power.

일반적으로, 증폭기의 용량은 평균 출력 전력과 최대 피크 전력으로 표현할 수 있고, 그 비는 신호의 피크 대 평균 비(PAR : Peak to Average Ratio) 이상이 되도록 설계되며, 최대 피크 전력까지 출력 전력을 높이기 위하여 복수개의 증폭기를 병렬로 결합하여 구성하게 된다. 도 2는 종래기술에 따른 2개의 도허티 증폭기들을 3dB 결합기(combiner)로 연결한 구조를 보여준다. 도시된 바와 같이, 두 개의 도허티 증폭기들(1000, 2000)을 전력분배기(10)와 결합기(13)의 쌍을 이용해 결합한 구조이다. In general, the capacity of an amplifier can be expressed as the average output power and the maximum peak power, and the ratio is designed to be equal to or more than the peak to average ratio (PAR) of the signal, and to increase the output power to the maximum peak power. In order to configure a plurality of amplifiers in parallel in combination. 2 shows a structure in which two Doherty amplifiers according to the related art are connected by a 3 dB combiner. As shown, the two Doherty amplifiers 1000 and 2000 are combined by using a pair of the power divider 10 and the combiner 13.

상기 도 2와 같이, 다수의 증폭기들을 3dB 결합기로 병렬 결합하여 고출력 증폭기를 설계하는 경우, 결합하는 증폭기의 수에 따라 출력 전력을 높일 수는 있지만, 전체 효율은 개별 증폭기의 효율을 그대로 유지하게 된다. 정확히 말하면, 3dB 결합기의 삽입에 따른 손실(약 0.3dB)이 발생하기 때문에 개별 증폭기의 효율보다 더 낮은 효율을 보인다. 즉, 높은 출력 전력을 얻기 위해 복수의 도허티 증폭기들을 3dB 결합기로 결합할 경우, 효율 특성은 개별 도허티 증폭기의 특성 이상을 얻을 수 없고 출력단에 부가된 3dB 결합기의 삽입 손실에 의해 추가적인 효율 저하가 발생하는 문제점이 있다. As shown in FIG. 2, in the case of designing a high output amplifier by combining a plurality of amplifiers in parallel with a 3dB combiner, the output power can be increased according to the number of amplifiers to be coupled, but the overall efficiency maintains the efficiency of the individual amplifier. . To be precise, the loss of insertion of the 3dB coupler (approximately 0.3dB) occurs, which is lower than that of the individual amplifiers. In other words, when a plurality of Doherty amplifiers are combined with a 3dB combiner to obtain high output power, the efficiency characteristics cannot be obtained beyond those of the individual Doherty amplifiers, and additional efficiency degradation occurs due to insertion loss of the 3dB coupler added to the output stage. There is a problem.

따라서 상술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 복수의 도허티 증폭기들을 임피던스 트랜스포머를 이용해 결합하기 위한 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention to solve the above problems is to provide an apparatus for combining a plurality of Doherty amplifiers using an impedance transformer.

본 발명의 다른 목적은 복수의 도허티 증폭기들을 서로 다른 특성임피던스의 쿼터 웨이브 트랜스포머들을 이용해 결합하기 위한 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for combining a plurality of Doherty amplifiers using quarter wave transformers having different characteristic impedances.

본 발명의 또 다른 목적은 복수의 도허티 증폭기들을 임피던스 트랜스포머를 이용해 결합(combine)하여 부하 변동폭을 증가시키기 위한 장치를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus for increasing a load variation by combining a plurality of Doherty amplifiers using an impedance transformer.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 두 개의 도허티 증폭기를 결합하기 위한 장치는, 제1 및 제2 도허티 증폭기와, 입력전력을 분배하여 상기 제1 및 제2 도허티 증폭기로 출력하는 전력분배기와, 상기 두 개의 도허티 증폭기들을 임피던스 트랜스포머를 이용해 결합하기 위한 부하 변조 결합기를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for combining two Doherty amplifiers according to the present invention for achieving the above objects comprises: a first and second Doherty amplifiers, and a power divider for distributing input power and outputting the first and second Doherty amplifiers. And a load modulation combiner for combining the two Doherty amplifiers using an impedance transformer.

바람직하기로, 상기 부하 변조 결합기는, 특성 임피던스가 이고 길이가 λ/4 이며, 상기 제1도허티 증폭기의 출력단에 연결되는 제1 전송라인과, 특성 임피던스가 이고 길이가 λ/4 이며, 상기 제1전송라인의 뒤 단에 연결되는 제2 전송라인을 포함하며, 상기 제2 도허티 증폭기의 출력단은 상기 제1 전송라인과 상기 제2전송라인 사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the load modulation combiner has a characteristic impedance And a length λ / 4, and a first transmission line connected to an output terminal of the first Doherty amplifier, and a characteristic impedance And a length λ / 4, the second transmission line being connected to a rear end of the first transmission line, wherein the output terminal of the second Doherty amplifier is connected between the first transmission line and the second transmission line. It is characterized by.

바람직하기로, 상기 제1 전송라인의 특성 임피던스 가 상기 제2 전송라인의 특성 임피던스 보다 큰 것을 특징으로 한다.Preferably, the characteristic impedance of the first transmission line Is characteristic impedance of the second transmission line It is characterized by being larger.

바람직하기로, 상기 제1 및 제2도허티 증폭기는 입력 전력에 따라 순차적으로 온(on)되는 것을 특징으로 하는 한다. Preferably, the first and second Doherty amplifiers are sequentially turned on according to input power.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하 본 발명은 복수의 도허티 증폭기들을 쿼터 웨이브 트랜스포머를 이용해 결합하여 효율을 개선하기 위한 장치에 대해 설명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described an apparatus for improving efficiency by combining a plurality of Doherty amplifiers using a quarter wave transformer.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 도허티 증폭기들을 쿼터 웨이브 트랜스포머를 이용해 결합한 구조를 보여준다. 이하 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 도허티 증폭기들을 결합하는 경우를 예를들어 설명할 것이다.3 shows a structure in which a plurality of Doherty amplifiers are combined using a quarter wave transformer according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a case of combining two Doherty amplifiers as shown in FIG. 3 will be described as an example.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2개의 도허티 증폭기들을 결합하기 위한 장치는, 크게 전력분배기(10), 제1 도허티 증폭기(1000), 제2 도허티 증폭기(2000) 및 로드 부하 결합기(500)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제1 및 제2 도허티 증폭기들(1000, 2000)은 상기 도 1에서 설명한 바와 같이 전력분배기, 캐리어 증폭기, 피킹 증폭기 및 2개의 임피던스 트랜스포머들로 구성된다. 그리고 상기 로드 부하 결합기(500)는 임피던스 트랜스포머(임피던스 , 길이 λ/4 인 전송 라인)(80)와 임피던스 트랜스포머(임피던스 , 길이 λ/4 인 전송 라인)(90)를 포함한다.As shown, the apparatus for combining two Doherty amplifiers according to the present invention is largely divided into a power divider 10, a first Doherty amplifier 1000, a second Doherty amplifier 2000 and a load load combiner 500. It is configured to include. Here, the first and second Doherty amplifiers 1000 and 2000 are composed of a power divider, a carrier amplifier, a peaking amplifier, and two impedance transformers as described with reference to FIG. 1. And the load load combiner 500 is Impedance Transformer (Impedance , Transmission line of length λ / 4) Impedance Transformer (Impedance A transmission line 90 having a length λ / 4).

도 3을 참조하면, 먼저 전력분배기(10)는 입력되는 전력을 1/2로 분배해서 제1 도허티 증폭기(1000)와 제2 도허티 증폭기(2000)로 출력한다. 예를들어, 상기 전력분배기(10)는 3dB 하이브리드(hybrid) 분배기를 사용할수 있다. 그러면, 상기 제1 도허티 증폭기(1000)의 전력분배기(11)는 상기 전력분배기(10)로부터의 전력을 분배해서 캐리어 증폭기(100)와 피킹 증폭기(200)로 전달한다. 예를들어, 상기 전력분배기(11)는 3dB 하이브리드 분배기를 사용할수 있다. 상기 캐리어 증폭기(100)와 상기 피킹 증폭기(200)는 상기 전력분배기(11)로부터 입력되는 전력을 증폭하여 출력한다. 여기서, 상기 피킹 증폭기(200)는 입력되는 전력 레벨에 따라 저 전력일 경우 오프(off)되고 고 전력일 경우 온(on)된다. Referring to FIG. 3, first, the power divider 10 divides input power by 1/2 and outputs the input power to the first Doherty amplifier 1000 and the second Doherty amplifier 2000. For example, the power divider 10 may use a 3 dB hybrid divider. Then, the power divider 11 of the first Doherty amplifier 1000 distributes power from the power divider 10 and transfers the power from the power divider 10 to the carrier amplifier 100 and the picking amplifier 200. For example, the power divider 11 may use a 3 dB hybrid divider. The carrier amplifier 100 and the picking amplifier 200 amplify and output the power input from the power divider 11. Here, the peaking amplifier 200 is turned off at low power and turned on at high power according to the input power level.

한편, 상기 피킹 증폭기(200)의 출력에 따라 캐리어 증폭기(100)의 부하 임피던스를 변경하기 위한 임피던스 트랜스포머(20)가 상기 캐리어 증폭기(100)의 출력단에 연결된다. 이때 상기 피킹 증폭기(200)의 출력단은 상기 임피던스 트랜스포머(20)와 상기 전송 라인(50) 사이에 연결된다. 한편, 제2도허티 증폭기(2000)는 상기 제1 도허티 증폭기(1000)와 구성이 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.On the other hand, for changing the load impedance of the carrier amplifier 100 in accordance with the output of the peaking amplifier 200 An impedance transformer 20 is connected to the output terminal of the carrier amplifier 100. At this time, the output terminal of the peaking amplifier 200 is connected between the impedance transformer 20 and the transmission line 50. On the other hand, since the second Doherty amplifier 2000 has the same configuration as the first Doherty amplifier 1000, a detailed description thereof will be omitted.

상기 부하 변조 결합기(500)의 제1임피던스 트랜스포머(80)는 상기 제1 도허티증폭기(1000)의 임피던스 트랜스포머(50)에 연결되고, 제2임피던스 트랜스포머(90)는 상기 제1임피던스 트랜스포머(80)의 뒤 단에 연결된다. 한편, 제2 도허티 증폭기(2000)의 임피던스 트랜스포머(55)의 출력단은 상기 제1 임피던스 트랜스포머(80)와 상기 제2임피던스 트랜스포머(90) 사이에 연결된다. 이와 같이, 3dB 결합기 대신에 부하 변조 결합기(500)를 이용해서 부하 변조가 이중으로 발생되도록 구성한다. The first impedance transformer 80 of the load modulation combiner 500 is connected to the impedance transformer 50 of the first Doherty amplifier 1000, and the second impedance transformer 90 is connected to the first impedance transformer 80. Is connected to the rear end of the. The output terminal of the impedance transformer 55 of the second Doherty amplifier 2000 is connected between the first impedance transformer 80 and the second impedance transformer 90. As such, the load modulation combiner 500 is used instead of the 3dB combiner to configure the load modulation to occur twice.

상기 도 3의 구성에 근거한 동작을 살펴보면 다음과 같다.An operation based on the configuration of FIG. 3 is as follows.

앞서 설명한 바와 같이, 도허티 증폭기(1000)는 캐리어 증폭기(100)에서 바라본 임피던스가 입력 전력에 따라 변화되어 낮은 전력에서는 높은 임피던스( )를 갖고, 높은 전력에서는 낮은 임피던스()를 갖는다. 구체적으로, 낮은 전력에서 피킹 증폭기(200)는 오프(off)된다. 도허티 앰프(1000)의 출력단(60)에 의 부하가 연결되면, 특성 임피던스 을 갖는 임피던스 트랜스포머(50)에 의해 피킹 증폭기(200)의 출력단(70)의 임피던스는 (=)로 변경된다. 이때, 캐리어 증폭기(100)에서 바라본 부하 임피던스는 임피던스 트랜스포머(20)에 의해 (=) 가 된다.As described above, the Doherty amplifier 1000 changes the impedance seen by the carrier amplifier 100 according to the input power so that the high impedance ( ) And low impedance ( Has Specifically, at low power, the peaking amplifier 200 is off. To the output terminal 60 of the Doherty amplifier 1000. When the load of is connected, characteristic impedance The impedance of the output terminal 70 of the picking amplifier 200 by the impedance transformer 50 having (= Is changed to). At this time, the load impedance seen from the carrier amplifier 100 is By the impedance transformer 20 (= )

한편, 상기 피킹 증폭기(200)가 온(on)되어 출력이 증가하면, 상기 피킹 증폭기(200)의 출력단 임피던스는 에서 로 증가하게 된다. 이때 캐리어 증폭기(100)에서 바라본 임피던스는 에서 로 감소하게 된다. 일반적으로, 캐리어 증폭기(100)는 특성임피던스 에서 최대 전력을 출력하도록 정합되어 있다. 이상은 도허티 증폭기(1000, 2000)의 동작을 살펴본 것이다. 그러면, 이하에서 부하 변조 결합기(500)에 대해 상세히 살펴보기로 한다.On the other hand, if the peaking amplifier 200 is turned on (on) and the output is increased, the output terminal impedance of the peaking amplifier 200 is in To increase. In this case, the impedance seen from the carrier amplifier 100 is in To decrease. In general, the carrier amplifier 100 has a characteristic impedance Is matched to output maximum power. The above has described the operations of the Doherty amplifiers 1000 and 2000. Next, the load modulation combiner 500 will be described in detail below.

한편, 도허티 증폭기(1000)의 출력단(60)의 부하 임피던스는 도허티 증폭기(2000)의 출력 전력에 따라 낮은 출력 전력에서는 가 되고, 높은 출력 전력에서는 가 되도록 상기 제1도허티 증폭기(1000)와 제2 도허티 증폭기(2000)를 부하 변조 결합기(500)를 통해 결합한다.On the other hand, the load impedance of the output terminal 60 of the Doherty amplifier 1000 is a low output power in accordance with the output power of the Doherty amplifier 2000 At high output power The first Doherty amplifier 1000 and the second Doherty amplifier 2000 are combined through a load modulation combiner 500 to be.

이때 제1 도허티 증폭기(1000)의 부하 임피던스 은 하기 <수학식 1>과 같이 상기 부하 변조 결합기(500)의 두 전송 라인(80,90)의 특성 임피던스의 비에 따라 결정된다.At this time, the load impedance of the first Doherty amplifier 1000 Is determined according to a ratio of characteristic impedances of two transmission lines 80 and 90 of the load modulation combiner 500 as shown in Equation 1 below.

따라서, 캐리어 증폭기(300)에서 바라본 부하는 로 보다 증가되어 부하 변조에 의한 부하 변동폭이 커져 효율 개선 폭을 증가시킨다.Thus, the load seen from the carrier amplifier 300 in In addition, the load fluctuation caused by the load modulation is increased to increase the efficiency improvement range.

또한, 제2 도허티 증폭기(2000)의 출력단(61)의 부하 임피던스 는 하기 <수학식 2>와 같다.In addition, the load impedance of the output terminal 61 of the second Doherty amplifier 2000 Is as shown in Equation 2 below.

이때, 일 경우, 제2 도허티 증폭기(2000)의 부하가 감소되지만, 상기 제 1 도허티 증폭기(1000)의 부하 임피던스 의 증가로 전체 효율은 개선될 수 있다.At this time, In this case, the load of the second Doherty amplifier 2000 is reduced, but the load impedance of the first Doherty amplifier 1000 is reduced. With increasing, the overall efficiency can be improved.

상술한 내용으로부터, 상기 전송라인(80)의 특성임피던스 와 전송라인(90)의 특성임피던스 는 하기 <수학식 3>과 같은 값을 갖는다.From the foregoing, the characteristic impedance of the transmission line 80 Impedance of and transmission line 90 Has the same value as Equation 3 below.

한편, 상기 도허티 증폭기들(1000,2000)의 바이어스 조건을 변화시켜 효율이 개선되는 출력 전력을 바꿀수 있다. 동일한 바이어스 조건의 도허티 앰프를 결합할 경우 높은 출력 전력에서 효율이 개선되고 순차적으로 온(ON)시킬 경우 낮은 출력에서 효율이 개선된다. 상기 순차적으로 온(on)되도록 하기 위해서 상기 제1도허티 증폭기(1000)에 구비되는 캐리어 증폭기(100)의 게이트 전압을 상기 제2도허티 증폭기(2000)에 구비되는 캐리어 증폭기(300)의 게이트 전압보다 작게 설정하고, 아울러, 상기 피킹 증폭기(200)의 게이트 전압을 상기 피킹 증폭기(400)의 게이트 전압보다 작게 설정한다. On the other hand, by changing the bias conditions of the Doherty amplifiers (1000, 2000) it is possible to change the output power to improve the efficiency. Combining Doherty amplifiers with the same bias condition improves efficiency at high output power, and turning it on sequentially improves efficiency at low output. In order to sequentially turn on, the gate voltage of the carrier amplifier 100 provided in the first Doherty amplifier 1000 is greater than the gate voltage of the carrier amplifier 300 provided in the second Doherty amplifier 2000. In addition, the gate voltage of the peaking amplifier 200 is set smaller than the gate voltage of the peaking amplifier 400.

도 4는 본 발명에 따른 도허티 증폭기의 효율을 평형 증폭기(balanced amp) 4개를 결합한 증폭기와 도허티 앰프 2개를 3dB 결합기로 결합한 증폭기의 효율과 비교한 그래프이다. 도시된 바와 같이, 출력 전력이 증가할수록 본 발명에 따른 도허티 증폭기의 효율이 나머지 두 개의 증폭기들보다 보다 좋은 효율을 나타냄을 알 수 있다.4 is a graph comparing the efficiency of the Doherty amplifier according to the present invention with the efficiency of an amplifier combining four balanced amplifiers and an amplifier combining two Doherty amplifiers with a 3dB combiner. As shown, it can be seen that as the output power increases, the efficiency of the Doherty amplifier according to the present invention shows better efficiency than the other two amplifiers.

하기 <표 1>은 상기 도 4에서 출력 전력이 48dBm 일 때 각 증폭기의 효율을 나타낸 것이다. 하기 <표 1>를 참조하면, 결합기를 이용한 도허티 증폭기는 평형 증폭기에 비해 약 9%의 효율 개선을 보이고, 본 발명에 따른 도허티 증폭기는 상기 결합기를 이용한 도허티 증폭기보다 약 5%가 더 개선됨을 알 수 있다.Table 1 shows the efficiency of each amplifier when the output power is 48dBm in FIG. Referring to Table 1 below, the Doherty amplifier using the combiner shows an efficiency improvement of about 9% compared to the balanced amplifier, and the Doherty amplifier according to the present invention is about 5% more improved than the Doherty amplifier using the combiner. Can be.

평형 증폭기Balanced amplifier 결합기를 사용한 도허티 증폭기Doherty Amplifier with Coupler 본 발명The present invention 효율efficiency 18.5%18.5% 29.5%29.5% 34.5%34.5%

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present 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 those equivalent to the scope of the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기존에 3dB 결합기(combiner)를 사용함으로써 발생하는 삽입 손실을 제거할수 있다. 또한, 복수의 도허티 증폭기들을 임피던스 트랜스포머를 이용해 결합(combine)하여 부하 변동폭을 증가시킴으로써 기존의 3dB 결합기(combiner)를 사용하였을 경우보다 효율을 개선할수 있는 이점이 있다. As described above, the present invention can eliminate the insertion loss caused by using a conventional 3dB combiner. In addition, by combining a plurality of Doherty amplifiers using an impedance transformer (combine) to increase the load fluctuation has the advantage that the efficiency can be improved than when using a conventional 3dB combiner (combiner).

도 1은 일반적인 도허티 증폭기의 구성을 보여주는 도면.1 is a view showing the configuration of a typical Doherty amplifier.

도 2는 종래기술에 따른 2개의 도허티 증폭기들을 3dB 결합기로 연결한 구조를 보여주는 도면.2 is a view showing a structure of connecting two Doherty amplifiers according to the prior art with a 3dB combiner.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 도허티 증폭기들을 쿼터 웨이브 트랜스포머를 이용해 결합한 구조를 보여주는 도면. 3 is a view showing a structure in which a plurality of Doherty amplifiers are combined using a quarter wave transformer according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 도허티 증폭기의 효율을 평형 증폭기(balanced amp) 4개를 결합한 증폭기와 도허티 앰프 2개를 3dB 결합기로 결합한 증폭기의 효율과 비교한 그래프.4 is a graph comparing the efficiency of a Doherty amplifier according to the present invention with the efficiency of an amplifier combining four balanced amplifiers and an amplifier combining two Doherty amplifiers with a 3dB combiner.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>

10,11,12,13 : 전력분배기 20,25 : 임피던스 트랜스포머10,11,12,13: Power divider 20,25: Impedance Transformer

50,55 : 임피던스 트랜스포머 60,61 : 도허티 증폭기 출력단50,55: Impedance Transformer 60,61: Doherty Amplifier Output

80 : 임피던스 트랜스포머 90 : 임피던스 트랜스포머80: Impedance Transformer 90: Impedance Transformer

100,300 : 캐리어 증폭기 200,400 : 피킹 증폭기 100,300: carrier amplifier 200,400: peaking amplifier

1000,2000 : 도허티 증폭기 1000,2000: Doherty Amplifier

Claims (9)

두 개의 도허티 증폭기를 결합하기 위한 장치에 있어서,In a device for combining two Doherty amplifiers, 제1 및 제2 도허티 증폭기와,First and second Doherty amplifiers, 입력전력을 분배하여 상기 제1 및 제2 도허티 증폭기로 출력하는 전력분배기와,A power divider for distributing input power and outputting the input power to the first and second Doherty amplifiers; 상기 두 개의 도허티 증폭기들을 임피던스 트랜스포머를 이용해 결합하기 위한 부하 변조 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a load modulation combiner for combining the two Doherty amplifiers with an impedance transformer. 제1항에 있어서, 상기 부하 변조 결합기는The method of claim 1, wherein the load modulation combiner 특성 임피던스가 이고 길이가 λ/4 이며, 상기 제1도허티 증폭기의 출력단에 연결되는 제1 전송라인과,Characteristic impedance And a length λ / 4, and a first transmission line connected to an output terminal of the first Doherty amplifier, 특성 임피던스가 이고 길이가 λ/4 이며, 상기 제1전송라인의 뒤 단에 연결되는 제2 전송라인을 포함하며,Characteristic impedance And a length λ / 4, and includes a second transmission line connected to a rear end of the first transmission line, 상기 제2 도허티 증폭기의 출력단은 상기 제1 전송라인과 상기 제2전송라인 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.And the output terminal of the second Doherty amplifier is connected between the first transmission line and the second transmission line. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 전송라인의 특성 임피던스 가 상기 제2 전송라인의 특성 임피던스 보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.Characteristic impedance of the first transmission line Is characteristic impedance of the second transmission line Device characterized in that greater than. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 전송라인의 특성 임피던스 는 다음과 같은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.Characteristic impedance of the first transmission line Is a device having the following values. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 전송라인의 특성 임피던스 는 다음과 같은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.Characteristic impedance of the second transmission line Is a device having the following values. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2도허티 증폭기는 입력 전력에 따라 순차적으로 온(on)되는 것을 특징으로 하는 장치. And said first and second doherty amplifiers are sequentially turned on in accordance with input power. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 도허티 증폭기에 구비된 캐리어 증폭기의 게이트 전압은 상기 제2 도허티 증폭기에 구비된 캐리어 증폭기의 게이트 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.The gate voltage of the carrier amplifier provided in the first Doherty amplifier is less than the gate voltage of the carrier amplifier provided in the second Doherty amplifier. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 도허티 증폭기에 구비된 피킹 증폭기의 게이트 전압은 상기 제2도허티 증폭기에 구비된 피킹 증폭기의 게이트 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.And the gate voltage of the peaking amplifier provided in the first Doherty amplifier is smaller than the gate voltage of the peaking amplifier provided in the second Doherty amplifier. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 도허티 증폭기의 각각은,The method of claim 1, wherein each of the first and second Doherty amplifiers, 상기 전력분배기로부터의 전력을 분배하여 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기로 출력하는 분배기와,A divider for distributing power from the power divider and outputting the divided power to a carrier amplifier and a picking amplifier; 상기 분배기로부터의 입력 전력을 증폭하여 출력하는 상기 캐리어 증폭기와 The carrier amplifier for amplifying and outputting the input power from the divider; 상기 분배기로부터의 입력 전력을 증폭하여 출력하며, 상기 입력 전력에 따라 온/오프되는 상기 피킹 증폭기와,The peaking amplifier amplifying and outputting the input power from the divider and turned on / off according to the input power; 상기 캐리어 증폭기의 출력단에 연결되는 제1 임피던스 트랜스포머와,A first impedance transformer connected to an output terminal of the carrier amplifier, 상기 제1 임피던스 트랜스포머의 뒤 단에 연결되는 제2 임피던스 트랜스포머를 포함하며,A second impedance transformer connected to a rear end of the first impedance transformer, 상기 피킹 증폭기의 출력단은 상기 제1 및 제2 임피던스 트랜스포머 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.And an output terminal of the peaking amplifier is connected between the first and second impedance transformers.
KR1020040033314A 2004-05-12 2004-05-12 Apparatus for combining a plurality of doherty amplifiers KR20050108526A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040033314A KR20050108526A (en) 2004-05-12 2004-05-12 Apparatus for combining a plurality of doherty amplifiers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040033314A KR20050108526A (en) 2004-05-12 2004-05-12 Apparatus for combining a plurality of doherty amplifiers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050108526A true KR20050108526A (en) 2005-11-17

Family

ID=37284596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040033314A KR20050108526A (en) 2004-05-12 2004-05-12 Apparatus for combining a plurality of doherty amplifiers

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050108526A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100760519B1 (en) * 2006-07-28 2007-09-20 김종헌 2stage doherty power amplifier
KR101124425B1 (en) * 2010-01-20 2012-03-22 포항공과대학교 산학협력단 Distributed Doherty Power Amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100760519B1 (en) * 2006-07-28 2007-09-20 김종헌 2stage doherty power amplifier
KR101124425B1 (en) * 2010-01-20 2012-03-22 포항공과대학교 산학협력단 Distributed Doherty Power Amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7164316B2 (en) Series-Type Doherty Amplifier Without Hybrid Coupler
US7262656B2 (en) Circuit for parallel operation of Doherty amplifiers
US7602241B2 (en) Multiband Doherty amplifier
KR101709347B1 (en) A combined cell doherty power amplify apparatus and method
US8279009B2 (en) Distributed doherty amplifiers
US20110210786A1 (en) Doherty Amplifier with Input Network Optimized for MMIC
JP2004173231A (en) Signal amplifier using doherty amplifier
US8095092B2 (en) Power efficient transmitter with high dynamic range
US20040174212A1 (en) Doherty amplifier using adaptive bias control
US8400216B2 (en) 3-way Doherty power amplifier using driving amplifier
KR20110085340A (en) Distributed doherty power amplifier
TW202002507A (en) Multi-channel radio-frequency power amplification device capable of increasing power gain and power-added efficiency
US6172559B1 (en) Variable gain amplifying device
CN107800393A (en) Suitable for the GaAs multi-channel power synthesis amplifier of W-waveband high-power applications
KR20150136735A (en) Two-Stage Unbalanced Doherty Power Amplifier
KR20050108526A (en) Apparatus for combining a plurality of doherty amplifiers
US20220271716A1 (en) Power amplifier combiner apparatus and power amplifier circuit
KR102478315B1 (en) Doherty power amplifier and the method of modulating load impedance of the amplifier
US4532480A (en) High power amplifier arrangements
JP2008523763A (en) Low loss, asymmetric combiner for adaptive phase difference system and adaptive radio frequency amplifier with asymmetric combiner
KR100735418B1 (en) Doherty Amplifier
JP2006279507A (en) Microwave amplifying device
KR101691418B1 (en) Apparatus and method for maximizing performance of peaking amplifier in doherty amplifier
KR102558697B1 (en) Apparatus and methods for providing precise motion estimation learning model
KR20200094535A (en) Doherty power amplifier and the method of modulating load impedance of the amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination