KR20210134219A - 부하 검출 회로 및 증폭 회로 - Google Patents

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이쿠미 토쿠다
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

(과제) 부하 임피던스를 정밀도 좋게 검출한다.
(해결 수단) 부하 검출 회로(10)는 제 1 검출부와 제 2 검출부를 구비한다. 제 1 검출부는 커패시터(113) 및 커패시터(114)를 구비하고, RF 증폭기(20)의 출력단과 부하(ZLD) 사이를 접속하는 신호 전송 선로(101)에 대해서 용량성 결합하여 제 1 신호를 출력한다. 제 2 검출부는 인덕터(111) 및 인덕터(112)를 구비하고, 신호 전송 선로(101)에 대해서 유도성 결합하여 제 2 신호를 출력한다.

Description

부하 검출 회로 및 증폭 회로{LOAD DETECTION CIRCUIT AND AMPLIFIER CIRCUIT}
본 발명은 증폭기의 부하 임피던스를 검출하는 부하 검출 회로 및 이 부하 검출 회로를 포함하는 증폭 회로에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 전력 증폭 회로와 출력 부하 사이에 접속된 정합 회로가 기재되어 있다. 정합 회로는 전력 증폭 회로로부터 출력 부하측을 본 부하 임피던스를 조정한다.
일본 특허공개 2004-112810호 공보
그러나 전력 증폭 회로로부터 출력 부하측을 본 부하 임피던스를 정밀도 좋게 검출할 수 있지 않으면 정합 회로를 적정하게 조정할 수 없다. 특히, 출력 부하가 변동될 경우에는 출력 부하에 대한 부하 임피던스에 따라 정합 회로를 적당히 조정하지 않으면 안된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전력 증폭기(증폭기)로부터 부하를 본 부하 임피던스를 정밀도 좋게 검출하는 것에 있다.
이 발명의 부하 검출 회로는 제 1 검출부와 제 2 검출부를 구비한다. 제 1 검출부는 RF 증폭기의 출력단과 부하 사이를 접속하는 신호 전송 선로에 대해서 용량성 결합하여 제 1 신호를 출력한다. 제 2 검출부는 신호 전송 선로에 대해서 유도성 결합하여 제 2 신호를 출력한다.
이 구성에서는 제 1 신호와 제 2 신호는 RF 증폭기로부터 출력되는 RF 신호의 특성을 반영한다. 보다 구체적으로는 제 1 신호와 제 2 신호는 RF 신호에 있어서의 전압 진폭과 전류 진폭을 각각 반영한다. 따라서, 제 1 신호와 제 2 신호를 사용함으로써 RF 증폭기로부터 부하측을 본 임피던스(부하 임피던스)를 산출할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 전력 증폭기(증폭기)로부터 부하를 본 부하 임피던스를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 의한 부하 검출 회로의 등가 회로도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 3은 제 2 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 4는 제 3 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 5는 제 4 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 6은 제 5 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 7은 제 6 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 8은 제 7 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 9는 제 8 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다.
도 10은 제 9 실시형태에 의한 부하 검출 회로의 등가 회로도이다.
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태에 의한 부하 검출 회로 및 증폭 회로에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
(부하 검출 회로)
도 1은 제 1 실시형태에 의한 부하 검출 회로의 등가 회로도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이 부하 검출 회로(10)는 RF 증폭기(20)와 출력 정합 회로(30) 사이에 접속된다. 즉, RF 증폭기(20)의 출력단은 부하 검출 회로(10)에 접속하고, 부하 검출 회로(10)는 출력 정합 회로(30)에 접속한다. 출력 정합 회로(30)는 부하(ZLD)에 접속한다. 또한, 이하에서는 RF 증폭기(20)로부터 부하(ZLD)측을 본 임피던스를 부하 임피던스라고 칭한다.
부하(ZLD)는, 예를 들면 RF 신호용의 안테나이다. 또한, 부하(ZLD)는 안테나에 한정되는 것은 아니다. RF 증폭기(20)는 부하 검출 회로(10) 및 출력 정합 회로(30)는, 예를 들면 도체 패턴이 형성된 절연성 기판과, 이 절연성 기판에 실장된 반도체 소자나 칩형의 전자 부품과, 절연성 기판에 형성된 수동 소자 등에 의해 실현된다.
부하 검출 회로(10)는 검출부(11), 검파부(12), 및 연산부(13)를 구비한다. 검출부(11)는 인덕터(111), 인덕터(112), 커패시터(113), 커패시터(114), 저항(115)을 구비한다.
인덕터(111)와 인덕터(112)는 상호 인덕턴스(M)를 발생하도록 유도성 결합한다. 인덕터(111)와 인덕터(112)는, 예를 들면 절연성 기판에 형성된 도체 패턴의 트랜스에 의해 실현된다. 이들 인덕터(111)와 인덕터(112)에 의해 본 발명의 「제 2 검출부」가 실현된다. 또한, 인덕터(111)와 인덕터(112)의 형성 구조는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기판을 반도체 기판으로 형성할 경우 등 인덕터(111)와 인덕터(112)는 칩 부품형의 트랜스에 의해 실현하는 것도 가능하다.
인덕터(111)는 RF 증폭기(20)의 출력단과 출력 정합 회로(30) 사이에 접속된다. 바꿔 말하면, 인덕터(111)의 일방단은 RF 신호의 신호 전송 선로(101)에 있어서의 RF 증폭기(20)측의 부분을 통해 RF 증폭기(20)의 출력단에 접속한다. 인덕터(111)의 타방단은 RF 신호의 신호 전송 선로(101)에 있어서의 출력 정합 회로(30)측의 부분을 통해 출력 정합 회로(30)에 접속한다.
인덕터(112)의 일방단은 검파부(12)에 접속한다. 인덕터(112)의 타방단은 기준 전위에 접속한다.
이와 같은 구성에 의해 인덕터(111)와 인덕터(112)로 이루어지는 부분(제 2 검출부)은 유도성 결합에 의해 신호 전송 선로(101)로부터 검파부(12)로 제 2 검출 신호를 출력한다. 제 2 검출 신호는 RF 증폭기(20)로부터 출력된 RF 신호의 전류 진폭을 반영한다.
커패시터(113)의 일방단은 신호 전송 선로(101)에 있어서의 RF 증폭기(20)의 출력단과 인덕터(111)를 접속하는 부분에 접속한다. 커패시터(114)의 일방단은 신호 전송 선로(101)에 있어서의 인덕터(111)와 출력 정합 회로(30)를 접속하는 부분에 접속한다. 커패시터(113)의 타방단과 커패시터(114)의 타방단은 접속하고 있으며, 이들 타방단은 검파부(12)에 접속함과 아울러, 저항(115)을 통해 기준 전위에 접속한다.
커패시터(113)와 커패시터(114)는 각각에, 예를 들면 절연성 기판으로 형성된 도체 패턴에 의해 실현된다. 또한, 커패시터(113)와 커패시터(114)의 형성 구조는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기판을 반도체 기판으로 형성할 경우 등 커패시터(113)와 커패시터(114)는 칩 부품형의 커패시터, 보다 구체적인 일례로서는 MIM 커패시터에 의해 실현하는 것도 가능하다. 이들 커패시터(113)와 커패시터(114)에 의해 본 발명의 「제 1 검출부」가 실현된다.
이와 같은 구성에 의해 커패시터(113)와 커패시터(114)로 이루어지는 부분(제 1 검출부)은 용량성 결합에 의해 신호 전송 선로(101)로부터 검파부(12)에 제 1 검출 신호를 출력한다. 제 1 검출 신호는 RF 증폭기(20)로부터 출력된 RF 신호의 전압 진폭을 반영한다.
커패시터(113)와 커패시터(114)를 접속하는 선로의 길이는 RF 신호의 파장(제 1 검출 신호의 파장)보다 충분히 짧은 것이 바람직하다. 이것에 의해 커패시터(113)로부터 출력되는 제 1 검출 신호와 커패시터(114)로부터 출력되는 제 1 검출 신호의 위상차를 작게 할 수 있다. 따라서, 검파부(12)에 입력되는 제 1 검출 신호의 특성은 RF 신호의 특성을 보다 정밀도 좋게 반영할 수 있다. 또한, 이 검출부(제 1 검출부)는 커패시터(113)와 커패시터(114) 중 어느 일방만이어도 좋고, 3개 이상의 커패시터에 의해 구성되어 있어도 좋다. 이것은 소망으로 하는 용량성 결합의 크기에 따라 적당히 설정되어 있으면 좋다. 예를 들면, RF 신호에 대한 제 2 검출부에 있어서의 유도성 결합의 크기와 제 1 검출부에 있어서의 용량성 결합의 크기가 동등해지도록 커패시터의 커패시턴스 및 개수를 설정하면 좋다.
저항(115)은 용량 결합에 대한 종단 소자로서 기능한다. 또한, 저항(115)은 다른 임피던스 종단 소자에 의해 치환할 수 있다.
검파부(12)는 검파 회로(121)와 검파 회로(122)를 구비한다. 검파 회로(122)는 인덕터(112)에 접속한다. 검파 회로(121)는 커패시터(113) 및 커패시터(114)에 접속한다. 이것에 의해 검파 회로(121)에는 제 1 검출 신호가 입력된다. 검파 회로(122)에는 제 2 검출 신호가 입력된다.
검파 회로(121) 및 검파 회로(122)는, 예를 들면 포락선 검파를 행하는 회로이다. 검파 회로(121)는 제 1 검출 신호를 검파하여 제 1 검파 신호를 출력한다. 검파 회로(122)는 제 2 검출 신호를 검파하여 제 2 검파 신호를 출력한다.
연산부(13)는 로그 변환기(131), 로그 변환기(132), 가감산기(133), 증폭기(134), 및 증폭기(135)를 구비한다. 로그 변환기(131) 및 로그 변환기(132)는 가감산기(133)의 입력단에 접속하고, 가감산기(133)의 출력단은 증폭기(134) 및 증폭기(135)에 접속한다.
로그 변환기(131)는 검파 회로(121)에 접속한다. 로그 변환기(131)는 제 1 검파 신호의 진폭을 로그 변환해서 제 1 로그 신호를 생성한다. 로그 변환기(131)는 제 1 로그 신호를 가감산기(133)에 출력한다. 로그 변환기(132)는 검파 회로(122)에 접속한다. 로그 변환기(132)는 제 2 검파 신호의 진폭을 로그 변환해서 제 2 로그 신호를 생성한다. 로그 변환기(132)는 제 2 로그 신호를 가감산기(133)에 출력한다.
가감산기(133)는 제 2 로그 신호와 제 1 로그 신호를 감산한다. 본 실시형태에서는 보다 구체적으로 가감산기(133)는 제 2 로그 신호로부터 제 1 로그 신호를 감산한다. 또한, 가감산기(133)는 제 1 로그 신호로부터 제 2 로그 신호를 감산해도 좋다. 상술한 바와 같이 제 1 로그 신호의 바탕이 되는 제 1 검출 신호는 RF 신호의 전압 진폭을 반영하고, 제 2 로그 신호의 바탕이 되는 제 2 검출 신호는 RF 신호의 전류 진폭을 반영한다. 따라서, 제 2 로그 신호와 제 1 로그 신호를 감산해서 얻어지는 신호는 RF 신호에 대한 부하 임피던스를 반영한다. 즉, 제 2 로그 신호와 제 1 로그 신호를 감산해서 얻어지는 신호는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)이다.
가감산기(133)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 증폭기(134)에 출력한다. 증폭기(134)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 소정 증폭률로 증폭해서 출력한다. 또한, 증폭기(134)는 생략 가능하다.
가감산기(133)는 제 1 로그 신호와 제 2 로그 신호를 가산한다. 상술한 바와 같이 제 1 로그 신호의 바탕이 되는 제 1 검출 신호는 RF 신호의 전압 진폭을 반영하고, 제 2 로그 신호의 바탕이 되는 제 2 검출 신호는 RF 신호의 전류 진폭을 반영한다. 따라서, 제 2 로그 신호와 제 1 로그 신호를 가산해서 얻어지는 신호는 RF 신호의 전력을 반영한다. 즉, 제 2 로그 신호와 제 1 로그 신호를 가산해서 얻어지는 신호는 전력 검출 신호(Sp)이다.
가감산기(133)는 전력 검출 신호(Sp)를 증폭기(135)에 출력한다. 증폭기(135)는 전력 검출 신호(Sp)를 소정 증폭률로 증폭해서 출력한다. 또한, 증폭기(135)는 생략 가능하다.
이와 같이 부하 임피던스 검출 신호(Sz)는 검출한 RF 신호의 전압 진폭과 전류 진폭을 사용해서 생성되므로 부하 임피던스를 정밀도 좋게 반영한다. 따라서, 부하 검출 회로(10)는 부하 임피던스를 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 마찬가지로 전력 검출 신호(Sp)는 검출한 RF 신호의 전압 진폭과 전류 진폭을 사용해서 생성되므로 RF 신호의 전력을 정밀도 좋게 반영한다. 따라서, 부하 검출 회로(10)는 RF 신호의 출력 전력을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
또한, 예를 들면 부하 임피던스를 검출하기 위해서 본 발명의 구성이 아니라 방향성 결합기를 사용했을 경우 부하 임피던스 검출 신호를 직접 검출할 수 없다. 따라서, 방향성 결합기를 사용할 경우에는 방향성 결합기로부터 출력되는 전력 검출 신호를 바탕으로 과부하인 상태로 되어 있는지의 여부를 검출하고, 부하 임피던스를 간접적으로 검출하는 것 밖에 할 수 없다.
한편, 본 발명에 의한 부하 검출 회로에 의하면 전력 검출 신호와 분리해서 부하 임피던스 검출 신호를 직접 검출할 수 있다. 따라서, 방향성 결합기를 사용해서 부하 임피던스를 검출할 경우에 비해 부하 임피던스를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
또한, 부하 검출 회로(10)는 로그 변환기(131)와 로그 변환기(132)를 구비한다. 이것에 의해 부하 검출 회로(10)는 제산 등의 회로 구성이나 프로그램상에서 복잡한 구성을 사용하지 않아도 회로 구성이나 프로그램상의 구성이 간단한 감산에 의해 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 생성할 수 있다. 또한, 로그 변환기(131)와 로그 변환기(132)를 사용함으로써 부하 검출 회로(10)는 보다 정량적이고, 보다 정밀도 좋게 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 생성할 수 있다.
또한, 부하 검출 회로(10)는 검파 회로(121) 및 검파 회로(122)를 사용함으로써 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 생성하기 위한 신호를 보다 직류에 가까운 신호로 변환할 수 있다. 또한, 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 생성하기 위한 신호의 노이즈를 억제할 수 있다. 이것에 의해 부하 검출 회로(10)는 보다 안정적이고, 보다 정밀도 좋게 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 생성할 수 있다.
또한, 상술한 부하 검출 회로(10)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)와 함께 전력 검출 신호(Sp)도 생성한다. 그러나 부하 임피던스 검출 신호(Sz)만을 생성하는 것이면 부하 검출 회로(10)는 가감산기(133) 대신에 감산기를 구비하고 있어도 좋다. 단, 전력 검출 신호(Sp)를 생성함으로써 후술하는 제어부는 보다 적정하게 각종 제어를 실행할 수 있다.
이와 같은 구성의 부하 검출 회로(10)는, 예를 들면 다음에 나타내는 증폭 회로에 사용된다.
(증폭 회로)
도 2는 제 1 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이 증폭 회로(1)는 부하 검출 회로(10), RF 증폭기(20), 출력 정합 회로(30), 및 제어 회로(40)를 구비한다. 부하 검출 회로(10), RF 증폭기(20), 및 출력 정합 회로(30)는 상술한 설명과 같으며, 구체적인 설명은 생략한다.
제어 회로(40)는 IC, 마이크로컴퓨터 등에 의해 실현된다. 제어 회로(40)는 부하 검출 회로(10) 및 출력 정합 회로(30)에 접속한다. 제어 회로(40)에는 부하 검출 회로(10)로부터 부하 임피던스 검출 신호(Sz) 및 전력 검출 신호(Sp)가 입력된다. 또한, 제어 회로(40)에는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)가 적어도 입력되어 있으면 좋다.
제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 출력 정합 회로(30)의 임피던스를 제어한다. 예를 들면, 제어 회로(40)는 소정 샘플링 간격으로 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 취득하고, 부하 임피던스의 변동을 검출한다. 제어 회로(40)는 부하 임피던스의 변동에 따라 출력 정합 회로(30)의 임피던스를 조정한다. 이것에 의해 증폭 회로(1)는 부하 임피던스의 변동을 정밀도 좋게 보상할 수 있다.
이것에 의해 RF 증폭기(20)와 부하(ZLD)의 임피던스 정합을 안정화시키고, 예를 들면 증폭기의 특성 열화를 억제할 수 있다. 또한, 여기에서 증폭기의 특성이란, 예를 들면 변형 특성, EVM(Error Vector Magnitude), 효율, 포화 파워 등이다.
또한, 이 구성에서는 출력 정합 회로(30)에서 임피던스의 조정을 행하므로 증폭 회로(1)는 부하 임피던스를 직접적으로 보상할 수 있다.
(제 2 실시형태)
도 3은 제 2 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이 제 2 실시형태에 의한 증폭 회로(1A)는 제어 회로(40)가 제어를 행하는 대상에 있어서 제 1 실시형태에 의한 증폭 회로(1)와 상이하다. 증폭 회로(1A)의 그 외의 구성은 증폭 회로(1)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
증폭 회로(1A)는 바이어스 회로(51) 및 구동 전압 회로(52)를 구비한다. 도 3에 나타내는 바와 같이 RF 증폭기(20)는, 예를 들면 FET(201), 입력 콘덴서(202), 바이어스용 저항(203), 및 코일(204)을 구비한다. FET(201)의 소스는 접지되어 있다. FET(201)의 게이트는 입력 콘덴서(202)를 통해 RF 신호의 입력단에 접속한다. FET(201)의 게이트는 바이어스용 저항(203)을 통해 바이어스 회로(51)에 접속한다. FET(201)의 드레인은 코일(204)을 통해 구동 전압 회로(52)에 접속한다. 또한, FET(201)의 드레인은 RF 증폭기(20)의 출력단을 통해 부하 검출 회로(10)에 접속한다.
바이어스 회로(51)는 바이어스 전압을 생성한다. 바이어스 회로(51)는 바이어스용 저항(203)을 통해 바이어스 전압을 FET(201)의 게이트에 공급한다. 구동 전압 회로(52)는 구동 전압을 생성한다. 구동 전압 회로(52)는 코일(204)을 통해 구동 전압을 FET(201)의 드레인에 공급한다.
제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 바이어스 회로(51)를 제어한다. 바꿔 말하면, 제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 RF 증폭기(20)에 대한 바이어스 전압을 조정한다. 증폭 회로(1A)는 바이어스 전압을 조정함으로써 RF 증폭기(20)의 특성을 조정할 수 있고, 부하 임피던스를 간접적으로 조정할 수 있다. 즉, 증폭 회로(1A)는 부하 임피던스를 간접적으로 보상할 수 있다.
(제 3 실시형태)
도 4는 제 3 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이 제 3 실시형태에 의한 증폭 회로(1B)는 제어 회로(40)가 제어를 행하는 대상에 있어서 제 2 실시형태에 의한 증폭 회로(1A)와 상이하다. 증폭 회로(1B)의 그 외의 구성은 증폭 회로(1A)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 구동 전압 회로(52)를 제어한다. 바꿔 말하면, 제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 RF 증폭기(20)에 대한 구동 전압을 조정한다. 증폭 회로(1B)는 구동 전압을 조정함으로써 RF 증폭기(20)의 특성을 조정할 수 있고, 부하 임피던스를 간접적으로 조정할 수 있다. 즉, 증폭 회로(1B)는 부하 임피던스를 간접적으로 보상할 수 있다.
(제 4 실시형태)
도 5는 제 4 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이 제 4 실시형태에 의한 증폭 회로(1C)는 부RF 증폭기(20S)를 갖는 점, 부RF 증폭기(20S)를 갖는 것에 의한 회로의 변경점, 및 제어 회로(40)가 제어를 행하는 대상에 있어서 제 1 실시형태에 의한 증폭 회로(1)와 상이하다. 증폭 회로(1C)의 그 외의 구성은 증폭 회로(1)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
증폭 회로(1C)는 부RF 증폭기(20S), 바이어스 회로(51S), 및 입력 정합 회로(60)를 구비한다.
입력 정합 회로(60)는 RF 증폭기(20)의 입력단과 증폭 회로(1C)의 RF 신호의 입력단 사이에 접속한다.
부RF 증폭기(20S)의 입력단은 입력 정합 회로(60)에 접속하고, 부RF 증폭기(20S)의 출력단은 출력 정합 회로(30)에 접속한다. 바꿔 말하면, 부RF 증폭기(20S)는 RF 증폭기(20)에 대해서 병렬로 접속된다.
바이어스 회로(51S)는 부RF 증폭기(20S)에 바이어스 전압을 공급한다.
제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 바이어스 회로(51S)를 제어한다. 바꿔 말하면, 제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 부RF 증폭기(20S)에 대한 바이어스 전압을 조정한다. 증폭 회로(1C)는 부RF 증폭기(20S)의 바이어스 전압을 조정함으로써 부RF 증폭기(20S)의 특성을 조정할 수 있다. 증폭 회로(1C)에서는 부하 임피던스는 RF 증폭기(20)의 특성과 부RF 증폭기(20S)의 특성에 의존한다. 따라서, 증폭 회로(1C)는 부하 임피던스를 간접적으로 조정할 수 있다. 즉, 증폭 회로(1C)는 부하 임피던스를 간접적으로 보상할 수 있다.
또한, 이 구성에서는 주된 증폭기인 RF 증폭기(20)의 바이어스 전압이나 구동 전압을 변경하지 않아도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 부RF 증폭기(20S)의 바이어스 전압을 조정하는 실시형태를 나타냈지만 구동 전압을 조정할 수도 있다.
(제 5 실시형태)
도 6은 제 5 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이 제 5 실시형태에 의한 증폭 회로(1D)는 제어 회로(40)가 제어를 행하는 대상에 있어서 제 4 실시형태에 의한 증폭 회로(1C)와 상이하다. 증폭 회로(1D)의 그 외의 구성은 증폭 회로(1C)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 출력 정합 회로(30)의 임피던스 및 입력 정합 회로(60)의 임피던스 중 적어도 일방을 제어한다. 이와 같은 구성 및 처리이어도 증폭 회로(1D)는 부하 임피던스를 조정, 보상할 수 있다. 또한, 증폭 회로(1D)에 있어서 입력 정합 회로(60)는 반드시 부RF 증폭기(20S)와 함께 구비되어 있지 않아도 좋고, 입력 정합 회로(60)만이 구비되어 있어도 좋다.
(제 6 실시형태)
도 7은 제 6 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이 제 6 실시형태에 의한 증폭 회로(1E)는 제 1 실시형태에 의한 증폭 회로(1)에 대해서 출력 정합 회로(30)와 부하 검출 회로(10)의 접속 순서가 반대인 점에서 상이하다. 증폭 회로(1E)의 다른 구성은 증폭 회로(1)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
증폭 회로(1E)에서는 RF 증폭기(20)의 출력단에 출력 정합 회로(30)를 접속하고, 출력 정합 회로(30)는 부하 검출 회로(10)를 통해 부하(ZLD)에 접속한다.
이와 같은 구성이어도 증폭 회로(1E)는 부하 임피던스를 조정, 보상할 수 있다. 또한, 이 구성에서는 부하 검출 회로(10)가 접속되는 부분은 RF 증폭기(20)의 출력단과 비교해서 임피던스가 높다. 이것에 의해 부하 검출 회로(10)에서의 손실을 작게하기 쉽다.
(제 7 실시형태)
도 8은 제 7 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 제 7 실시형태에 의한 증폭 회로(1F)는 제 6 실시형태에 의한 증폭 회로(1E)에 대해서 제어 회로(40)가 제어를 행하는 대상에 있어서 상이하다. 증폭 회로(1F)의 다른 구성은 증폭 회로(1E)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
증폭 회로(1F)에서는 제어 회로(40)는 부하 임피던스 검출 신호(Sz)를 사용해서 RF 증폭기(20)에 대한 바이어스 회로(51)를 제어한다. 이와 같은 구성이어도 증폭 회로(1F)는 부하 임피던스를 조정, 보상할 수 있다.
(제 8 실시형태)
도 9는 제 8 실시형태에 의한 증폭 회로의 등가 회로도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이 제 8 실시형태에 의한 증폭 회로(1G)는 제 6 실시형태에 의한 증폭 회로(1E)에 대해서 복수의 RF 신호의 증폭 계통을 갖는 점에서 상이하다. 증폭 회로(1G)의 그 외의 구성은 증폭 회로(1E)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
증폭 회로(1G)는 부하 검출 회로(10), 제어 회로(40), 복수의 RF 증폭기(RF 증폭기(21), RF 증폭기(22), RF 증폭기(23)), 복수의 출력 정합 회로(출력 정합 회로(31), 출력 정합 회로(32), 출력 정합 회로(33)), 복수의 입력 정합 회로(입력 정합 회로(61), 입력 정합 회로(62), 입력 정합 회로(63)), 스위치 회로(71), 및 스위치 회로(72)를 구비한다.
증폭 회로(1G)의 RF 신호의 입력단은 스위치 회로(71)에 접속한다. 스위치 회로(71)는 입력 정합 회로(61), 입력 정합 회로(62), 및 입력 정합 회로(63)에 접속한다. 스위치 회로(71)는 입력 정합 회로(61), 입력 정합 회로(62), 및 입력 정합 회로(63) 중 어느 하나를 선택해서 RF 신호의 입력단에 접속한다.
입력 정합 회로(61)는 RF 증폭기(21)의 입력단에 접속한다. RF 증폭기(21)의 출력단은 출력 정합 회로(31)에 접속한다. 입력 정합 회로(62)는 RF 증폭기(22)의 입력단에 접속한다. RF 증폭기(22)의 출력단은 출력 정합 회로(32)에 접속한다. 입력 정합 회로(63)는 RF 증폭기(23)의 입력단에 접속한다. RF 증폭기(23)의 출력단은 출력 정합 회로(33)에 접속한다.
출력 정합 회로(31), 출력 정합 회로(32), 및 출력 정합 회로(33)는 스위치 회로(72)에 접속한다. 스위치 회로(72)는 부하 검출 회로(10)에 접속한다. 스위치 회로(72)는 출력 정합 회로(31), 출력 정합 회로(32), 및 출력 정합 회로(33) 중 어느 하나를 선택해서 부하 검출 회로(10)에 접속한다.
스위치 회로(71)의 접속 스위칭과 스위치 회로(72)의 접속 스위칭은 동기되어 있다. 즉, 스위치 회로(71)가 입력 정합 회로(61)를 선택할 때 스위치 회로(72)는 출력 정합 회로(31)를 선택한다. 마찬가지로 스위치 회로(71)가 입력 정합 회로(62)를 선택할 때 스위치 회로(72)는 출력 정합 회로(32)를 선택하고, 스위치 회로(71)가 입력 정합 회로(63)를 선택할 때 스위치 회로(72)는 출력 정합 회로(33)를 선택한다.
제어 회로(40)는 출력 정합 회로(31), 출력 정합 회로(32), 출력 정합 회로(33)의 임피던스를 제어한다. 보다 구체적으로는 입력 정합 회로(61), RF 증폭기(21), 및 출력 정합 회로(31)가 선택되고, 제 1 RF 신호가 증폭될 때 제어 회로(40)는 출력 정합 회로(31)의 임피던스를 제어한다. 마찬가지로 입력 정합 회로(62), RF 증폭기(22), 및 출력 정합 회로(32)가 선택되고, 제 2 RF 신호가 증폭될 때 제어 회로(40)는 출력 정합 회로(32)의 임피던스를 제어한다. 입력 정합 회로(63), RF 증폭기(23), 및 출력 정합 회로(33)가 선택되고, 제 3 RF 신호가 증폭될 때 제어 회로(40)는 출력 정합 회로(33)의 임피던스를 제어한다.
이 구성에 의해 증폭 회로(1G)는 복수 종류의 RF 신호를 증폭할 수 있고, 각 RF 신호에 대해서 부하 임피던스를 보상할 수 있다. 예를 들면, 증폭 회로(1G)는 1개의 RF 증폭기에서 대응할 수 없는 주파수 대역으로 복수의 RF 신호가 설정되어 있어도 RF 신호마다 RF 증폭기를 스위칭하고, 각각의 RF 증폭기에 대한 부하 임피던스를 보상할 수 있다. 또한, 이 구성에서는 RF 증폭기마다 부하 검출 회로(10)를 구비하지 않아도 좋고, 증폭 회로(1G)의 회로 구성을 간소화할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태에 있어서의 제어 회로(40)에 의한 제어 대상은 조합이 가능하다. 예를 들면, 제어 회로(40)는 바이어스 회로와 구동 전압 회로를 제어하는 것도 가능하다. 또한, 예를 들면 제어 회로(40)는 바이어스 회로와 출력 정합 회로(30)를 제어하는 것도 가능하다.
(제 9 실시형태)
도 10은 제 9 실시형태에 의한 부하 검출 회로의 등가 회로도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이 제 9 실시형태에 의한 부하 검출 회로(10H)는 제 1 실시형태에 의한 부하 검출 회로(10)에 대해서 검출부(11H)의 구성, 출력되는 신호에 있어서 상이하다. 부하 검출 회로(10H)의 그 외의 구성은 부하 검출 회로(10)와 마찬가지이며, 마찬가지의 개소의 설명은 생략한다.
부하 검출 회로(10H)는 검출부(11H)를 구비한다. 검출부(11H)는 인덕터(111), 인덕터(112), 커패시터(113), 커패시터(114), 커패시터(116)를 구비한다.
인덕터(111)와 인덕터(112)는 상호 인덕턴스(M)를 발생하도록 유도성 결합한다. 인덕터(111)는 RF 증폭기(20)의 출력단과 출력 정합 회로(30) 사이에 접속된다.
커패시터(113)의 일방단 및 커패시터(114)의 일방단은 각각에 신호 전송 선로(101)에 접속한다. 커패시터(113)의 타방단과 커패시터(114)의 타방단은 접속하고 있으며, 이들 타방단의 노드는 커패시터(116)를 통해 기준 전위에 접속한다.
커패시터(113)의 타방단과 커패시터(114)의 타방단의 노드는 인덕터(112)에 접속한다.
인덕터(112)의 부하(ZLD)측의 단부(E1)는 검파부(12)의 검파 회로(121)에 접속한다. 인덕터(112)의 단부(E1)로부터는 제 1 신호가 출력된다. 인덕터(112)의 부하(ZLD)측의 단부(E1)란 인덕터(111)에 있어서의 부하(ZLD)에 접속하는 측(출력 정합 회로(30)에 접속하는 측)의 부분에 대해서 인덕터(112)가 유도성 결합하는 부분의 단부를 의미한다.
인덕터(112)의 RF 증폭기(20)측의 단부(E2)는 검파부(12)의 검파 회로(122)에 접속한다. 인덕터(112)의 단부(E2)로부터는 제 2 신호가 출력된다. 인덕터(112)의 RF 증폭기(20)측의 단부(E2)란 인덕터(111)에 있어서의 RF 증폭기(20)에 접속하는 측의 부분에 대해서 인덕터(112)가 유도성 결합하는 부분의 단부를 의미한다.
이 구성에서는 인덕터(112)와 커패시터(113, 114)의 접속부(노드)는 커패시터(116)에 의해 기준 전위에 접속된다. 이 때문에 신호 전송 선로(101)에 있어서 전압과 전류의 위상차는 90°이지만 제 1 신호와 제 2 신호의 전압의 위상차는 180°가 된다.
제 1 신호 및 제 2 신호는 인덕터(112)에 의해 검출되는 신호와 커패시터(113, 114)에 의해 검출되는 신호가 중합된 신호이다. 따라서, 제 1 신호 및 제 2 신호는 부하 임피던스의 리액턴스 성분의 크기 및 부호에 의존한다.
이 때문에 가감산기(133)로부터 출력되는 제 1 신호와 제 2 신호를 감산해서 얻어지는 신호는 부하 임피던스의 리액턴스 검출 신호(Szr)가 된다. 이것에 의해 부하 검출 회로(10H)는 부하 임피던스의 리액턴스 성분을 보다 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태의 구성은 적당히 조합하는 것이 가능하며, 각각의 조합에 따른 작용 효과를 나타낼 수 있다.
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G: 증폭 회로
10, 10H: 부하 검출 회로 11, 11H: 검출부
12: 검파부 13: 연산부
20, 21, 22, 23: RF 증폭기 20S: 부RF 증폭기
30, 31, 32, 33: 출력 정합 회로 40: 제어 회로
51, 51S: 바이어스 회로 52: 구동 전압 회로
60, 61, 62, 63: 입력 정합 회로 71, 72: 스위치 회로
101: 신호 전송 선로 111, 112: 인덕터
113, 114, 116: 커패시터 115: 저항
121, 122: 검파 회로 131, 132: 로그 변환기
133: 가감산기 134, 135: 증폭기
201: FET 202: 입력 콘덴서
203: 바이어스용 저항 204: 코일
ZLD: 부하

Claims (13)

  1. RF 증폭기의 출력단과 부하 사이를 접속하는 신호 전송 선로에 대해서 용량성 결합하여 제 1 신호를 출력하는 제 1 검출부와,
    상기 신호 전송 선로에 대해서 유도성 결합하여 제 2 신호를 출력하는 제 2 검출부를 구비하는 부하 검출 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호를 감산해서 부하 임피던스 검출 신호를 생성하는 연산부를 구비하는 부하 검출 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호를 가산해서 전력 검출 신호를 생성하는 부하 검출 회로.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 로그 변환하는 로그 변환기를 구비하는부하 검출 회로.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 연산부로의 입력 전의 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 검파하는 검파 회로를 구비하는 부하 검출 회로.
  6. RF 증폭기의 출력단과 부하 사이를 접속하는 신호 전송 선로에 대해서 용량성 결합하는 제 1 검출부와,
    상기 신호 전송 선로에 대해서 유도성 결합하는 제 2 검출부를 구비하고,
    상기 제 1 검출부와 상기 제 2 검출부는 접속되고,
    상기 제 2 검출부의 상기 부하측으로부터 제 1 신호를 출력하고,
    상기 제 2 검출부의 상기 RF 증폭기의 출력단측으로부터 제 2 신호를 출력하는 부하 검출 회로.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 부하 검출 회로와,
    상기 RF 증폭기와,
    출력 정합 회로와,
    상기 부하 임피던스 검출 신호가 입력되는 제어 회로를 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 부하 임피던스 검출 신호를 사용해서 상기 출력 정합 회로의 임피던스를 제어하는 증폭 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 RF 증폭기의 입력단에 접속된 입력 정합 회로를 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 부하 임피던스 검출 신호를 사용해서 상기 입력 정합 회로의 임피던스를 제어하는 증폭 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 RF 증폭기에 병렬로 접속되는 부RF 증폭기를 구비하고,
    상기 입력 정합 회로는 상기 부RF 증폭기의 입력단에도 접속되고,
    상기 제어 회로는 상기 부하 임피던스 검출 신호를 사용해서 상기 입력 정합 회로의 임피던스를 제어하는 증폭 회로.
  10. 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 부하 검출 회로와,
    상기 RF 증폭기와,
    출력 정합 회로와,
    상기 부하 임피던스 검출 신호가 입력되는 제어 회로를 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 부하 임피던스 검출 신호를 사용해서 상기 RF 증폭기의 구동 조건을 제어하는 증폭 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 구동 조건으로서 상기 RF 증폭기의 바이어스 전압을 제어하는 증폭 회로.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 구동 조건으로서 상기 RF 증폭기의 구동 전압을 제어하는 증폭 회로.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 RF 증폭기에 병렬로 접속되는 부RF 증폭기를 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 부하 임피던스 검출 신호를 사용해서 상기 부RF 증폭기의 구동 조건을 제어하는 증폭 회로.
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